JP2013236662A - 神経刺激電極および神経刺激システム - Google Patents

Abstract

【課題】留置に伴う血液凝固や血栓形成等を生じにくい神経刺激電極を提供する。
【解決手段】生体内に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激電極２０は、神経に電気刺激を印加する刺激電極３３Ａ、３３Ｂと、弾性変形可能な３つ以上の付勢部３１を有し、刺激電極を位置決めされた状態で生体内に保持する留置部３０と、電気刺激を発生する刺激発生装置と留置部とを接続するリード部２１とを備え、付勢部は、リード部の軸線から離間しつつ前方に向かって延びており、それぞれの付勢部の先端部が互いに間隔をあけて配置されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、神経刺激電極、より詳しくは、血管内に留置されて神経刺激治療に使用される神経刺激電極およびこれを備えた神経刺激システムに関する。

従来、神経組織に電気刺激を与えることによる治療法の研究が行われてきた。その神経刺激用デバイスの１つとして、血管内に電極を備えるデバイスを挿入し、当該電極により血管に隣接する神経を血管壁越しに刺激することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなデバイスは、血管内での位置ずれのない固定が重要であり、ステントのような網状あるいはかご状の付勢部材を用いて血管内に留置される。

特表２０１０−５１６４０５号公報

神経刺激電極やステント等の血管内に留置されるデバイスは、本来的には生体にとって異物であるため、血管内に留置されることで、血小板血栓や血液凝固等（以下、総称して「血栓等」と称する。）を惹起することがある。このような血栓等は、その場にとどまって血管を閉塞させたり、血流にのって他の部位に移動し、塞栓として血管を閉塞させたりすることで合併症を発生させるため、問題である。したがって、より血栓等を惹起しにくい神経刺激電極が求められている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、留置に伴う血液凝固や血栓形成等を生じにくい神経刺激電極を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、神経刺激電極の留置に伴う血液凝固や血栓形成等が生じにくい神経刺激システムを提供することである。

本発明の第一の態様は、生体内に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激電極であって、神経に前記電気刺激を印加する刺激電極と、弾性変形可能な３つ以上の付勢部を有し、前記刺激電極を位置決めされた状態で前記生体内に保持する留置部と、前記電気刺激を発生する刺激発生装置と前記留置部とを接続するリード部とを備え、前記付勢部は、前記リード部の軸線から離間しつつ前方に向かって延びており、それぞれの付勢部の先端部が互いに間隔をあけて配置されていることを特徴とする。

前記付勢部は、先端側の少なくとも一部が曲面状に加工され、血管内に留置されるときに曲面状に加工された部位が血管壁に接触するように構成されてもよい。
また、前記付勢部の少なくとも一部が接続部材で接続され、接続された付勢部間の距離が所定値以内となるように規制されてもよい。

また、前記付勢部は、前方に向かって延びる部位を複数有してもよい。
また、前記付勢部の少なくとも一つが前記軸線との距離の最大値が他の付勢部と異なっており、血管内に留置されたときに、前記リード部が血管内腔の中心よりも血管壁寄りの位置に配置されるように構成されてもよい。
さらに、前記付勢部の少なくとも一つが、前方に向かって螺旋状に延びてもよい。

本発明の第二の態様は、本発明の神経刺激電極と、前記リード部に接続される前記刺激発生装置とを備えることを特徴とする神経刺激システムである。

本発明の神経刺激電極によれば、留置に伴う血液凝固や血栓形成等を生じにくくすることができる。

本発明の第一実施形態に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。 （ａ）は、同神経刺激システムの神経刺激電極を示す図であり、（ｂ）は、同神経刺激電極を先端側から見た状態を示す図である。 （ａ）は、同神経刺激電極における付勢部先端側を拡大して示す図であり、（ｂ）から（ｄ）は、それぞれ先端側の球面状加工の他の例を示す図である。 同神経刺激電極が血管内に留置された状態を示す図である。 （ａ）は、同神経刺激電極の変形例を示す図であり、（ｂ）は、同変形例を先端側から見た状態を示す図である。 （ａ）は、同神経刺激電極の他の変形例を示す図であり、（ｂ）は、同他の変形例を先端側から見た状態を示す図である。 本発明の第二実施形態における神経刺激電極が血管内に留置された状態を示す図である。 同神経刺激電極の変形例を先端側から見た状態を示す図である。 本発明の第三実施形態における神経刺激電極が血管内に留置された状態を示す図である。 本発明の第四実施形態における神経刺激電極が血管内に留置された状態を示す図である。 本発明の変形例における神経刺激電極を示す図である。 本発明の変形例における神経刺激電極を示す図である。

本発明の第一実施形態について、図１から図６（ｂ）を参照して説明する。
図１は、本実施形態の神経刺激システム１の全体構成を示す模式図である。神経刺激システム１は、迷走神経Ｖｎを電気的に刺激して頻脈や慢性心不全等の治療を行うものであり、神経刺激信号を発生する刺激発生装置１０と、刺激発生装置１０に接続されて血管Ｂｖ内に留置される神経刺激電極２０とを備えている。

図２（ａ）は、神経刺激電極２０を示す図であり、図２（ｂ）は、神経刺激電極２０を先端側から見た図である。神経刺激電極２０は本発明の神経刺激電極であり、患者等の血管内に留置されて、刺激発生装置１０で発生された神経刺激信号を生体組織に印加し、神経への電気刺激を行う。
神経刺激電極２０は、血管内に保持される留置部３０と、留置部３０と刺激発生装置１０とを接続するリード部２１とを備えている。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、留置部３０は、４つの付勢部３１と、付勢部３１の一つに取り付けられた一対の刺激電極３３Ａ、３３Ｂとを備えている。
各付勢部３１は、留置される血管壁の変形に抗して一定の形状を保持可能な程度の剛性を有しており、例えばニッケルチタン製の超弾性ワイヤ等を用いて好適に形成することができる。各付勢部３１の表面は、図示しないポリウレタン等の生体適合性樹脂で被覆され、血管壁を傷つけにくく構成されている。付勢部３１の表面には、さらに血栓防止のためのコーティングや薬剤等が配置されてもよい。

図２（ａ）に示すように、各付勢部３１の基端側は、リード部２１の先端部に接続されている。各付勢部３１は、外力が作用しない自然状態において、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、リード部２１に対する接続部位から、まずリード部２１の径方向外側かつリード部２１の先端よりも先端側（以下、「前方」と称する。）に向かって延び、その後緩やかにカーブしてリード部２１の軸線と略平行に前方に延びている。これにより、各付勢部３１の先端側は互いに間隔をあけて配置されている。
各付勢部３１は、リード部２１の軸線方向に見ると、図２（ｂ）に示すようにリード部２１の軸線から離間するように放射状に延びており、リード部２１の周方向において概ね等間隔に配置されている。

図３（ａ）に示すように、付勢部３１の先端側は、血管壁Ｖｗを傷つけにくいように、留置されたときに血管壁Ｖｗに接触する部位が曲面状となるよう加工されている。この曲面状加工の具体的方法には特に制限はなく、例えば図３（ａ）に示すように、先端を血管の内腔側に向けてわずかに曲げてもよいし、図３（ｂ）に示すように一回転するように曲げてもよい。また、先端をレーザや溶接手段等で加熱し、図３（ｃ）に示すように、付勢部３１の太さよりも大きい径の球状に丸めてもよいし、図３（ｄ）に示すように、ポリウレタン等からなる被覆３２を先端部において厚く形成し、球状または略球状にしてもよい。

一対の刺激電極３３Ａおよび３３Ｂは、複数の付勢部３１のうちの一つの長手方向中間部に配置されており、外周面の少なくとも一部に導電性の電極面を露出させている。刺激電極３３Ａ、３３Ｂの材料としては、生体適合性に優れた金属材料が好ましく、例えば、白金イリジウム合金等の貴金属材料を挙げることができる。本実施形態では、先端側の刺激電極３３Ａが負極、もう一方の刺激電極３３Ｂが正極となっており、それぞれ図示しない配線によって刺激発生装置１０と接続されている。刺激電極の数は一対に限られず、複数設けられてもよい。

図２に戻って、リード部２１は、絶縁性被覆２２およびコネクタ２３を備えた公知の構成を有し、長尺かつ可撓性を有するように構成されている。刺激電極３３Ａ、３３Ｂおよび検知電極３４Ａ、３４Ｂに接続された配線は、付勢部３１に設けられた被覆内およびリード部２１の絶縁性被覆２２内を通り、コネクタ２３を介して刺激発生装置１０に接続されている。

上記の構成を備えた神経刺激システム１の使用時の動作について説明する。
術者は、患者の血管に小切開を加えて開口を形成し、筒状のイントロデューサー等を血管内に挿入する。そして、留置部３０の各付勢部３１を、リード部２１の軸線に沿うような直線状に変形させてからイントロデューサーに挿入する。イントロデューサーの先端部を迷走神経に近い留置部位まで移動させ、イントロデューサーの先端から留置部３０を突出させると、図４に示すように、各付勢部３１が元の形状に復帰しあるいは復帰しようとし、血管Ｂｖの内壁（血管壁Ｖｗ）に接触して、刺激電極３３Ａ、３３Ｂが位置決めされた状態で血管内に保持される。イントロデューサーは、抜去するあるいは引き裂く等により取り除かれる。
これにより、神経刺激電極２０が患者の血管Ｂｖ内の所定位置に留置される。このとき、刺激電極３３Ａ、３３Ｂは、付勢部３１により電極面を血管壁Ｖｗに密着させるように位置決めされて保持され、リード部２１は、血管Ｂｖの内腔の中心軸線付近に位置する。

神経刺激電極２０の留置中、刺激発生装置１０は、あらかじめ設定されたプログラムや、使用者、医師等の操作入力等に応じて神経刺激信号を発生して刺激電極３３Ａ、３３Ｂに印加する。刺激電極３３Ａ、３３Ｂから組織に印加される電気刺激により、迷走神経Ｖｎが血管壁越しに刺激されて治療が行われる。

本実施形態の神経刺激システム１および神経刺激電極２０によれば、留置部３０の各付勢部３１がリード部２１の軸線から離間する方向に延び、先端部が互いに間隔をあけて配置されているため、各付勢部３１において、先端部を含む大部分の領域が血管壁に沿うように配置される。その結果、神経刺激電極２０の留置中も各付勢部３１が血流を阻害しにくく、留置中の血栓等の発生を好適に抑制して治療を行うことができる。
なお、本発明における「リード部の軸線」とは、図３に示すような神経刺激電極の体内留置時において、直線状（略直線状を含む。）となった状態のリード部の軸線を意味し、神経刺激電極の長手方向におけるリード部の軸線とほぼ同一である。

また、付勢部３１が３か所以上設けられているため、留置部位においては、血管壁の周方向における３つ以上の位置に付勢部が押し当てられる。その結果、神経刺激電極２０は、血管の周方向において、３か所以上の点で支持されるため、留置部位の血管内腔が好適な大きさに保持される。したがって、留置しても生体の循環に与える影響が少なく、血栓が生じるリスクもより低くなる。この効果は、各付勢部をリード部の周方向において等間隔又は略等間隔に配置することにより、さらに向上する。

さらに、各付勢部３１は、リード部２１の軸線と平行に延びる領域を有するため、当該領域が好適に血管壁と接触して付勢部と血管壁との接触面積を増加させ、留置中のずれ等をより確実に防止することができる。

さらに、各付勢部３１の先端部は、留置時に血管壁に接触する部位が曲面状となるよう加工されているため、付勢部３１が血管壁に押し当てられるように配置されても血管壁を傷つけにくい。

本発明の神経刺激電極においては、付勢部の数は３か所以上であればよく、その数に特に制限はない。したがって、図５（ａ）や図５（ｂ）に示すように、付勢部が３つであってもよいし、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すように、５つであってもよく、さらにはそれ以上の数でもよい。

次に、本発明の第二実施形態について、図７および図８を参照して説明する。本実施形態と第一実施形態との異なるところは、留置部の態様である。なお、以降の説明において、すでに説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図７は、本実施形態の神経刺激電極４０が血管内に留置された状態を示す図である。留置部４１は、第一実施形態同様、４つの付勢部３１を備えている。各付勢部３１のリード部２１に対する取り付けおよび配置態様も概ね第一実施形態と同様であるが、各付勢部３１の先端部はそれぞれ接続部材４２によって、リード部２１の周方向において隣接する他の付勢部の先端部と接続されている。

接続部材４２は軸線方向における伸び耐性が一定以上の伸びにくい材料で形成されている。このような材料としては、繊維や樹脂等からなる伸びにくい各種の糸や、付勢部３１の材料と同様の超弾性ワイヤ等を例示することができる。接続部材４２を超弾性ワイヤで形成する場合、付勢部と異なり付勢力を発揮する必要はないため、付勢部３１よりも細い径のワイヤが用いられてもよい。

本実施形態の神経刺激電極４０においても、第一実施形態の神経刺激電極２０と同様に、留置中の血栓等の発生を好適に抑制することができる。

また、本発明の神経刺激電極の留置時には、一対の刺激電極が、血管外にある神経と血管壁を挟んで対向するように、リード部を回転させて刺激電極の位置を調節することがある。このときの回転操作において、ある付勢部がリード部の回転に追随できずに隣接する他の付勢部との距離が開き、所定値以上になろうとすると、接続部材４２が突っ張るため、付勢部間の距離が所定値より大きくなることが防止され、遅れた付勢部の追随を補助する。その結果、リード部の周方向における各付勢部間の距離が適切な状態に保持され、留置部位の血管内腔を好適な大きさに確実に保持して、血液の流れやすい状態を確保することができる。

本実施形態においては、接続部材を超弾性ワイヤで形成し、図８に示すように、接続部材４２が全体として円形または略円形となるような形状のくせ付けをしておくと、留置時に接続部材が血管壁に沿うように配置され、血管の内腔に突出しなくなる。その結果、接続部材が血流を阻害することがなく、血栓等を惹起しにくくなるため、好ましい。

また、一部の付勢部間が接続部材で接続されていなくてもよい。
さらに、接続部材によって接続される部位は、付勢部の先端部でなくてもよく、例えば中間部でもよい。

次に、本発明の第三実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態の神経刺激電極５０と上述の各実施形態との異なるところは、留置部の態様である。

図９は、本実施形態の神経刺激電極５０が血管内に留置された状態を示す図である。留置部５１には、４つの付勢部５２が形成されており、その基本形状や配置態様は、第一および第二実施形態と概ね同様である。
各付勢部５２は、２本の超弾性ワイヤ５２Ａおよび５２Ｂで形成されている。超弾性ワイヤ５２Ａ、５２Ｂは緩やかに湾曲した形状を有し、湾曲内側をリード部２１の周方向において対向させた状態で互いの先端が溶接等により一体に接続されている。これにより、付勢部５２は、前方に向かって延びる部位を２つ有するように構成されている。

本実施形態の神経刺激電極５０においても、上述の各実施形態の神経刺激電極と同様に、留置中の血栓等の発生を好適に抑制することができる。
また、各付勢部４２が湾曲内側をリード部の周方向において対向させた２本の部材で形成されているため、上述の回転操作を行う際に、回転方向に湾曲内側を向けた部材が、回転方向に湾曲外側を向けた部材の変形を抑制して、付勢部の追随遅れが好適に防止される。

本実施形態においては、すべての付勢部が同一形状である必要はなく、第一および第二実施形態におけるような１本の部材で形成された付勢部が適宜組み合されて備えられてもよい。また、２本の部材で付勢部を形成するのに代えて、一本の部材の中間部を折り曲げ、両端部をリード部に接続することによって同様の形状の付勢部が形成されてもよい。

また、本実施形態の付勢部においては前方に向かって延びる部位が３つ以上設けられてもよい。また、前方に向かって延びる部位は必ずしも湾曲していなくてもよく、直線状であっても付勢部の剛性が高まるため、一定の追随遅れ防止効果を奏する。

次に、本発明の第四実施形態について、図１０を参照して説明する。本実施形態と上述の各実施形態との異なるところは、留置部の態様である。

図７は、本実施形態の神経刺激電極６０が血管Ｂｖ内に留置された状態を神経刺激電極６０の先端側から見た状態を示す模式図である。留置部６１は、４つの付勢部を備える点では上述の各実施形態と同様であるが、付勢部６２Ａ、付勢部６２Ｂ、付勢部６２Ｃの３種類の付勢部を備える点で他の実施形態と異なっている。

各付勢部６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは、基端部がリード部２１に接続されている点、中間部がリード部２１の軸線と平行である点、リード部２１の周方向において等間隔に配置されている点、先端部に球面状に加工された部位を有する点等で他の実施形態の付勢部と共通しているが、リード部２１の軸線との距離の最大値がそれぞれ異なっており、付勢部６２Ａが最も短く、付勢部６２Ｃが最も長く、２つの付勢部６２Ｂは付勢部６２Ａと付勢部６２Ｃの中間の長さとされている。

図１０に示すように、付勢部６２Ａと付勢部６２Ｃとは、リード部２１を挟んで対向するように配置されており、付勢部６２Ａと付勢部６２Ｃとが対向する方向と直交（略直交を含む。）する方向に、２つの付勢部６２Ｂが互いに対向するように配置されている。一対の刺激電極３３Ａ、３３Ｂ（図１０には先端側の３３Ａのみ示す。）は、最もリード部２１に近い付勢部６２Ａに取り付けられている。

本実施形態の神経刺激電極６０が血管Ｂｖ内に留置されると、各付勢部とリード部軸線との距離の最大値が異なることにより、図７に示すように、リード部２１が血管内腔の中心よりも血管壁Ｖｗに近い位置に配置され、より血流を阻害しにくくなる。

本実施形態の神経刺激電極６０においても、上述の各実施形態の神経刺激電極と同様に、留置中の血栓等の発生を好適に抑制することができる。
さらに、リード部２１がより血管壁に近い位置に配置されるように留置されるため、リード部による血栓等の惹起を抑制し、より確実に血栓等の発生を防止することができる。
本実施形態において、長さの異なる複数の付勢部のリード部軸線からの距離や配置態様の組み合わせは、上記のものに限られず、適宜変更されてよい。また、刺激電極もいずれの付勢部に取り付けられても構わない。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、本発明における付勢部は、必ずしも直線状に延びる必要はなく、一部または全部の付勢部が、図１１に示す変形例における付勢部７１Ａや付勢部７１Ｂのように、リード部２１の軸線と平行状態を保ちつつ、前方に向かって螺旋状に延びるように形成されてもよい。
本発明における留置部は、体内であまり大きくなり過ぎないという観点からは、リード部の軸線方向における寸法が３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲に収められるのが好ましいが、付勢部を上述のように螺旋状に延びるようにすると、留置部により長い付勢部を配置することができる。これにより、付勢部と血管壁との接触面積を増加させて、より確実に体内の所定位置に留置することができる。なお、刺激電極が螺旋状に延びる付勢部に設けられた場合、刺激電極の並び方向と迷走神経の走行方向とが平行でない場合が生じるが、一対の刺激電極間の距離を適切に設定することにより、問題なく神経に対して電気刺激を行うことが可能である。

また、各付勢部は、必ずしもリード部の軸線と平行な領域を備えなくてもよいし、先端部の曲面状加工において、先端部が血管壁から離れ、内腔に向かって突出するようにされてもよい。
ただし、平行な領域を有する方が、血管壁との接触面積が増え、かつ血管内腔に突出する部位が少なくなるため、好ましいことは当然である。

さらに、図１２に示す変形例のように、付勢部７２を直線状の部位だけで構成してもよい。このようにすると、血管壁Ｖｗに向かってリード部２１から離間するように延びる部位が、血管壁Ｖｗから付勢部７２に作用する反力を好適に受け止めるため、留置部位の血管内腔をより確実に適切な大きさに保持することができる。

１ 神経刺激システム
１０ 刺激発生装置
２０、４０、５０、６０ 神経刺激電極
２１ リード部
３０、４１、５１、６１ 留置部
３１、５２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、７１Ａ、７１Ｂ 付勢部
３３Ａ、３３Ｂ 刺激電極
４２ 接続部材
Ｖｗ 血管壁

Claims (7)

1. 生体内に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激電極であって、
   神経に前記電気刺激を印加する刺激電極と、
   弾性変形可能な３つ以上の付勢部を有し、前記刺激電極を位置決めされた状態で前記生体内に保持する留置部と、
   前記電気刺激を発生する刺激発生装置と前記留置部とを接続するリード部と、
   を備え、
   前記付勢部は、前記リード部の軸線から離間しつつ前方に向かって延びており、それぞれの付勢部の先端部が互いに間隔をあけて配置されている
   ことを特徴とする神経刺激電極。
2. 前記付勢部は、先端側の少なくとも一部が曲面状に加工されており、血管内に留置されるときに曲面状に加工された部位が血管壁に接触することを特徴とする請求項１に記載の神経刺激電極。
3. 前記付勢部の少なくとも一部は接続部材で接続されており、接続された付勢部間の距離が所定値以内となるように規制されていることを特徴とする請求項１または２に記載の神経刺激電極。
4. 前記付勢部は、前方に向かって延びる部位を複数有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の神経刺激電極。
5. 前記付勢部の少なくとも一つは、前記軸線との距離の最大値が他の付勢部と異なっており、血管内に留置されたときに、前記リード部が血管内腔の中心よりも血管壁寄りの位置に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の神経刺激電極。
6. 前記付勢部の少なくとも一つは、前方に向かって螺旋状に延びていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の神経刺激電極。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の神経刺激電極と、
   前記リード部に接続される前記刺激発生装置と、
   を備えることを特徴とする神経刺激システム。
   

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