JP2015146912A - magnetic stimulation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、脳などに対する磁気刺激装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic stimulation apparatus for a brain or the like.
わが国日本において、厚生労働省の発表によると、2012年の時点で65歳以上の高齢者総数3079万人であり、このうち、認知症高齢者は約462万人とされている。今後さらに高齢者の増加が予測され、認知症治療の充実を図ることが高齢者対策の喫緊の課題である。代表的な認知症であるアルツハイマー型認知症は、脳底部の海馬が主に障害される疾患であるが、今のところ決定的な治療法は存在しない。現在は主に薬物による治療が行われているが,電気的な刺激によって海馬を活性化させることによって、薬物治療を上回る効果を得られる可能性がある。 According to an announcement by the Ministry of Health, Labor and Welfare in Japan, the total number of elderly people aged 65 and over is 30.79 million as of 2012, of which about 4.62 million are elderly with dementia. The number of elderly people is expected to increase further in the future, and improvement of treatment for dementia is an urgent issue for elderly people. Alzheimer-type dementia, a typical dementia, is a disease in which the hippocampus at the bottom of the brain is mainly impaired, but there is no definitive treatment at present. Currently, treatment with drugs is mainly performed. However, there is a possibility that the effect of surpassing drug treatment may be obtained by activating the hippocampus by electrical stimulation.
また、アルツハイマー型認知症のような難治性疾患の治療法には、その病態を詳細に把握する必要性がある。しかしながら、そもそも脳機能を理解する方法論が乏しいのが現状である。このような現状において脳機能を理解するためには、非侵襲的に機能亢進するだけでなく機能抑制できる経頭蓋磁気刺激法(TMS: Transcranial Magnetic Stimulation)が、神経科学や脳医学の分野で重要な技術となっている。 In addition, it is necessary to grasp the pathological condition in detail for the treatment of intractable diseases such as Alzheimer type dementia. However, the current situation is that the methodology for understanding brain function is scarce. In order to understand brain function in this situation, Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), which not only enhances functions non-invasively but also suppresses functions, is important in the fields of neuroscience and brain medicine. Technology.
パルス磁場による経頭蓋磁気刺激は、脳を非侵襲的に刺激する優れた手法である。これまでに開発された磁気刺激装置は、頭皮上に配置したコイルからパルス磁場を発生させ,脳内に誘起される渦電流によって脳を刺激するという原理に基づいたものである。脳内の渦電流は、深さとともに減弱することから、有効に刺激できる部位が大脳表面の皮質部位に限定されていた。 Transcranial magnetic stimulation with a pulsed magnetic field is an excellent technique for non-invasive stimulation of the brain. Magnetic stimulators developed so far are based on the principle that a pulsed magnetic field is generated from a coil placed on the scalp and the brain is stimulated by eddy currents induced in the brain. Since eddy currents in the brain decrease with depth, the area that can be stimulated effectively is limited to the cortical area on the surface of the cerebrum.
磁気刺激用のコイルとしては、1985年にTMSが発明された当初から使われている円形コイルと、円形コイルを左右に並べて逆向きに電流を流す8字コイルが代表的である。8字コイルは,左右のコイルループが交わる部分の直下の脳内で局所的に強い渦電流が発生するため、標的を絞った刺激が可能である。この他にも、偏心8字コイル、ヘルメット型アレイコイル、Hコイル、スリンキーコイルなどの様々なコイルが考案されている。これらはいずれも、脳の上面あるいは側面の表層に位置する大脳皮質を刺激することを目的としたものである。 Typical coils for magnetic stimulation include a circular coil that has been used since the inception of TMS in 1985, and an eight-shaped coil in which circular coils are arranged on the left and right sides and current flows in the opposite direction. Since the 8-shaped coil generates a strong eddy current locally in the brain immediately below the portion where the left and right coil loops intersect, it is possible to perform targeted stimulation. In addition, various coils such as an eccentric 8-character coil, a helmet-type array coil, an H coil, and a slinky coil have been devised. All of these are intended to stimulate the cerebral cortex located on the upper or lateral surface of the brain.
ところで、脳底部には、生命機能を司る様々な機能中枢が位置している。視床や視床下部の神経核および海馬・扁桃などの辺縁系を有効に刺激できれば、自律神経の機能を調整することができ、さらには海馬の障害に由来する記憶の減弱も軽減できる可能性がある。しかし、これらの脳底部の領域は、従来の刺激コイルを配置可能な頭部表面からは深い位置にあるため十分な刺激強度を得ることができなかった。 By the way, various functional centers that control vital functions are located at the bottom of the brain. Effective stimulation of the thalamic and hypothalamic nuclei and the limbic system such as the hippocampus and tonsils can adjust the function of the autonomic nerves, and may also reduce memory loss due to hippocampal disorders. is there. However, since these brain bottom regions are located deep from the surface of the head where a conventional stimulation coil can be placed, sufficient stimulation intensity cannot be obtained.
そのために、大脳皮質が関わる上肢の随意運動や感覚に関する診断や治療が進展しているのに対して、脳底部が関わる不随運動や記憶や情動に関する診断や治療は、ほとんど未開拓である。認知症の代表疾患であるアルツハイマー病は、海馬を中心とした脳底部の機能低下が一因と考えられている。そのため、リハビリテーション治療への応用と同様に、機能低下した海馬をTMSで磁気刺激できれば、海馬の機能亢進や機能低下を防止することが可能になると期待される。 For this reason, diagnosis and treatment related to voluntary movements and sensations related to the upper limbs involving the cerebral cortex have progressed, while diagnosis and treatment related to involuntary movements related to the brain base, memory, and emotions are almost unexplored. Alzheimer's disease, which is a typical disease of dementia, is thought to be caused by a decrease in the function of the brain floor, particularly in the hippocampus. Therefore, similarly to the application to rehabilitation treatment, if the hippocampus with reduced function can be magnetically stimulated with TMS, it is expected that it will be possible to prevent the hippocampal function from being increased or decreased.
上記に対し、種々の脳に関する状態を診断し、更に治療するために磁気刺激を含む刺激を脳に与えるシステムが知られている。このシステムでは、扁桃体領域や海馬などの領域へエネルギーが指向されるように構成される。そのために、刺激の源を口、鼻などの開口に配置する構成を採用するものである(特許文献1参照)。 In contrast to the above, systems are known that provide brain stimulation with magnetic stimulation to diagnose and treat various brain related conditions. This system is configured so that energy is directed to areas such as the amygdala and hippocampus. Therefore, the structure which arrange | positions the source of irritation | stimulation in opening, such as a mouth and a nose is employ | adopted (refer patent document 1).
しかしながら、上記の刺激システムでは、「扁桃体領域や海馬などの領域へエネルギーが指向されるように構成される」としているものの、刺激の源自体を口、鼻などの開口に配置するものであり、必ずしも的確に目標位置を刺激できない可能性があった。更に、生体の開口部にコイルを配置して磁気刺激を行う場合には、渦電流により皮膚が刺激される。特に口腔にコイルを設置した場合には、舌がしびれるなどの症状が現れ、適切に刺激を与えることができない可能性がある。 However, in the above stimulation system, although it is said that “the energy is directed to areas such as the amygdala region and hippocampus”, the stimulation source itself is arranged in the mouth, nose, and other openings, There was a possibility that the target position could not be stimulated accurately. Further, when magnetic stimulation is performed by arranging a coil in the opening of a living body, the skin is stimulated by eddy current. In particular, when a coil is installed in the oral cavity, symptoms such as numbness of the tongue appear, and there is a possibility that stimulation cannot be given appropriately.
本発明は上記のような従来の刺激システムが有する問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、脳底部の目標位置を的確かつ適切に刺激することが可能な磁気刺激装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the problems of the conventional stimulation system as described above, and an object of the present invention is to provide a magnetic stimulation device capable of accurately and appropriately stimulating the target position of the brain bottom. That is.
本発明に係る磁気刺激装置は、口腔内に配置され、脳底部へ向けて磁束を発生する磁束発生コイルと、この磁束発生コイルに流す電流を制御してパルス磁束を発生させる駆動手段と、口腔内に配置される磁束発生コイルの舌側に設けられた、磁性体または反磁性体とを具備したことを特徴とする。 A magnetic stimulation device according to the present invention is disposed in the oral cavity, generates a magnetic flux toward the brain bottom, a magnetic flux generating coil, a driving unit that generates a pulsed magnetic flux by controlling a current flowing through the magnetic flux generating coil, an oral cavity It is characterized by comprising a magnetic body or a diamagnetic body provided on the tongue side of a magnetic flux generating coil disposed inside.
本発明に係る磁気刺激装置では、磁性体または反磁性体は、シート状であることを特徴とする請求項1に記載の磁気刺激装置。
The magnetic stimulation apparatus according to
本発明に係る磁気刺激装置は、反磁性体は超伝導体であることを特徴とする。 In the magnetic stimulation apparatus according to the present invention, the diamagnetic material is a superconductor.
本発明に係る磁気刺激装置は、磁束発生コイルを口腔内に仮固着する仮固着手段を更に備えることを特徴とする。 The magnetic stimulation apparatus according to the present invention further includes temporary fixing means for temporarily fixing the magnetic flux generating coil in the oral cavity.
本発明に係る磁気刺激装置では、仮固着手段は、歯列に沿った溝部を有し、この溝部の壁部により歯列及び/または歯茎を挟持するマウスピースであることを特徴とする。 In the magnetic stimulation apparatus according to the present invention, the temporary fixing means is a mouthpiece having a groove portion along the dentition and sandwiching the dentition and / or gum by the wall portion of the groove.
本発明に係る磁気刺激装置は、鼻腔深部に配置され、前記磁束発生コイルにより発生された磁束を収斂させる磁性体を備えることを特徴とする。 The magnetic stimulation apparatus according to the present invention includes a magnetic body that is disposed deep in the nasal cavity and converges the magnetic flux generated by the magnetic flux generating coil.
本発明によれば、脳底部へ向けて磁束を発生する磁束発生コイルが口腔内に配置され、更に口腔内に配置される磁束発生コイルの舌側に磁性体または反磁性体が設けられているので、脳底部の目標位置を的確かつ適切に刺激することが可能である。 According to the present invention, a magnetic flux generating coil that generates a magnetic flux toward the brain base is disposed in the oral cavity, and a magnetic body or a diamagnetic body is further provided on the lingual side of the magnetic flux generating coil disposed in the oral cavity. Therefore, it is possible to accurately and appropriately stimulate the target position of the brain base.
以下添付図面を参照して、本発明に係る磁気刺激装置の実施形態を説明する。実施形態に係る磁気刺激装置は、図1に示すような磁束発生コイル10を備える。磁束発生コイル10は、1または複数の導線を絶縁被覆した被覆導線11を例えば渦巻状に巻回して構成することができる。磁束発生コイル10は、積層コイルであっても良い。コイル部の大きさやターン数などは、刺激の目的に応じて適宜選択される。磁束発生コイル10の被覆導線11には、電源部20が接続される。電源部20は、磁束発生コイル10の被覆導線11に間欠的に電流を流し、磁束発生コイル10にパスル磁束を発生させる駆動手段として機能する。
Embodiments of a magnetic stimulation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The magnetic stimulation apparatus according to the embodiment includes a magnetic
上記電流によって、磁束発生コイル10により発生される磁束の方向は図1の上方向である。磁束発生コイル10は、図2に示されるように、口腔31内に配置される。この状態において、磁束発生コイル10により発生される磁束は、脳底部32へ向かうように設定することができる。
The direction of the magnetic flux generated by the magnetic
更に、本実施形態では、図2に示されるように、上記磁束発生コイル10により発生された磁束を収斂させる磁性体40が鼻腔深部33に配置される。鼻腔34は、鼻孔35から咽頭39へ到る空洞である。鼻腔34の外壁側には、上から下へ3段に襞状の上鼻甲介36A、中鼻甲介36B、下鼻甲介36Cという突起部が存在する。37は前頭洞を指し、38は蝶形骨洞を指す。磁性体40は、上鼻甲介36Aと蝶形骨洞38の間に配置することができる。磁性体40の鼻腔深部33へ半固定的な設置を行うために、磁性体40を綿や不織布などの弾性を有する部材で被覆しても良い。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the
次に、鼻腔34から挿入する磁性体40の固定法について、より具体的に説明する。その第1は、内視鏡手術等の外科的手法により全身麻酔下に侵襲的に蝶形骨洞38を開放して磁性体40を留置することができる。この場合、磁性体40は、直径10mm以上のものを留置することが可能となる。更に、トルコ鞍底直下に留置することが可能である。磁束を向かわせる標的として海馬を選択する場合には、鼻腔34の両サイドに全体で2個の磁性体40を留置することも可能である。
Next, the fixing method of the
固定法は次の通りとすることができる。磁性体40の形状は任意(手術をして挿入口を広げているので、径が10mm以内なら種々の形状の磁性体40の留置可能である)とできる。シミュレーションにより、海馬などの標的に応じて、渦電流がもっとも最大化する形状を最適な形状として採用しても良い。
The fixing method can be as follows. The shape of the
プラスチック等の非磁性体製の柄が磁性体40に繋がったものを採用できる。この場合、3DCTにより患者の顔にマッチしたフェイスガード(メッシュ状の樹脂でできたもの)を前もって制作しておき、鼻腔34から飛び出た上記柄の端部をフェイスガードに固定し、さらにフェイスガードを顔面に密着させ(面接着テープなどで)固定することができる。フェイスガードは既成のものでも良い。
A pattern made of a non-magnetic material such as plastic connected to the
上記において、下垂体手術の経験から、鼻腔34内にタンポンをしっかり詰めて固定すれば、磁性体40と磁性体40に繋がった柄は動かないように構成することができる。
In the above, from the experience of pituitary surgery, if the
鼻腔内に、手術せず可及的に挿入して磁性体を留置することもできる。この場合には、鼻鏡で鼻孔を広げ、エピネフリンを鼻腔粘膜に塗布或いは注入し、粘膜からの出血を抑制する。エピネフリン処置後に、局所麻酔スプレーや局所麻酔注射で十分に鼻腔粘膜を麻酔してから、磁性体40(恐らく球体で糸が繋がっている)を咽頭39まで挿入する。内腔が空いたシリコンなどのチューブの端部に磁性体40を結合して、糸をチューブの内腔に通して、反対側の端部から出し、糸とチューブを持って、鼻腔34内に挿入することができる。磁気刺激後は、鼻孔35から出ている糸を引っ張って、磁性体40を引き抜くことができる。
The magnetic substance can be placed in the nasal cavity by inserting it as much as possible without surgery. In this case, the nostril is expanded with a nasal mirror, and epinephrine is applied or injected into the nasal mucosa to suppress bleeding from the mucosa. After the epinephrine treatment, the nasal mucosa is sufficiently anesthetized with a local anesthetic spray or local anesthetic injection, and then the magnetic body 40 (possibly connected with a thread by a sphere) is inserted into the pharynx 39. The
上記の方法は、手術せず鼻腔内に磁性体40を挿入するので、磁性体40の大きさは5mm-10mm程度とすることが好適であり、鼻孔38から上咽頭までも挿入可能である。両方の鼻腔34に挿入可能である。この場合、患者は、口で呼吸することになる。生まれつき鼻腔34の狭い人や鼻中隔側湾症の人(この場合は広い側の鼻腔34を選択しても)は、挿入が難しい可能性がある。この方法は、磁性体40の挿入範囲が制限されているが、手術せずに挿入できるので、非常に簡易で魅力的である。
In the above method, since the
また、口腔31内に磁束発生コイル10を設置した場合には、渦電流により舌がしびれるなどの症状が現れる可能性がある。そこで、本実施形態では、口腔31内に配置される磁束発生コイル10の舌側に、磁性体または反磁性体が設けることができる。反磁性体は超伝導体とすることができる。図1の例では、磁束発生コイル10の平面面積とほぼ同程度の面積を有する円盤状の磁性体シート15を設けている。磁性体シート15と磁束発生コイル10とは、接着或いは結合されることができる。接着或いは結合された磁性体シート15と磁束発生コイル10とは、口腔31内に設置される。
In addition, when the magnetic
磁気刺激装置は、磁束発生コイルを口腔内に仮固着する仮固着手段を更に備えることができる。仮固着は、着脱自在であることを意味する。図3は、仮固着手段を、歯列に沿った溝部51を有し、この溝部51の壁部52により歯列を挟持するマウスピース50としたものである。
The magnetic stimulation apparatus can further include temporary fixing means for temporarily fixing the magnetic flux generating coil in the oral cavity. Temporary fixation means that it is detachable. In FIG. 3, the temporary fixing means is a
マウスピース50は、シリコンゴムなどの樹脂や不織布などにより全体を構成し、壁部52の弾性によって歯列及び/または歯茎を溝部51に挟持することができる。この構造は、例えば上歯茎の歯列に対応するものとすることができるが、同様の構成を面対称に下側に設け、下歯茎の歯列にも対応する構成とすることができる。
The
全体として湾曲している壁部52の下端部から中央部側には、磁性体シート15と磁束発生コイル10とを配置するシート部53が設けられている。磁性体シート15と磁束発生コイル10とは、シート部53の例えば中央部に、固定或いは半固定の状態で設けられる。磁性体シート15と磁束発生コイル10の全部または一部がシート部53に埋設されても良い。マウスピース50が装着された状態において、磁束発生コイル10から発生する磁束が脳底部の目的位置へ向かうように、磁束発生コイル10を(または磁性体シート15と磁束発生コイル10)とを所定方向へ傾斜させて設けることができる。なお、磁束発生コイル10から電源部20へ延びる被覆導線11はマウスピース50の適宜な位置から引き出される。
A
以上の通りに構成された磁気刺激装置は、刺激を行う際に用いられる。即ち、磁性体シート15と磁束発生コイル10は、口腔内において脳底部32へ向けて磁束を発生する位置にマウスピース50によって或いはマウスピース50を用いずに配置される。また、磁性体40は、磁束発生コイル10により発生された磁束を収斂させる鼻腔深部33に配置される。これにより、磁束発生コイル10により発生された磁束は、図4の矢印φにより示されるように、磁性体40により収斂されて目的の脳底部32の位置へと到達する。この結果、目的の脳底部位置に渦電流が生じ、適切な刺激を行うことができる。
The magnetic stimulation apparatus configured as described above is used when performing stimulation. That is, the magnetic sheet 15 and the magnetic
以上の通り、本発明によれば、脳底部の神経核や辺縁系を磁気刺激可能となり、医療分野での各種の新規応用が期待できる。例えば、アルツハイマー型認知症への応用が期待できる。このアルツハイマー型認知症については、現在は投薬療法が行われているが、対症療法であり根本治療を行うものではない。従って、本発明はアルツハイマー型認知症の治療に新たな選択枝を与えることが期待される。 As described above, according to the present invention, it becomes possible to magnetically stimulate the nucleus and limbic system of the brain base, and various new applications in the medical field can be expected. For example, application to Alzheimer type dementia can be expected. For Alzheimer-type dementia, medication is currently being used, but it is symptomatic and does not provide fundamental treatment. Therefore, the present invention is expected to provide a new option for the treatment of Alzheimer's dementia.
また、うつ病については、その成因に海馬領域の神経破損仮説が存在している。従って、本発明に係る磁気刺激装置によって海馬を標的に刺激が可能となり、治療効果を飛躍的に高めることが期待できる。また、パーキンソン病においては、視床下部に電極を挿入して配置するDBS(deep brain stimulation)が用いられているが、侵襲性が高いものである。本発明に係る磁気刺激装置によって、上記DBSに代替する非侵襲的な治療法を提供することが期待される。 As for depression, the hypothesis is that there is a hypothesis of nerve damage in the hippocampal region. Therefore, it is possible to stimulate the hippocampus with the magnetic stimulation device according to the present invention, and it can be expected that the therapeutic effect will be greatly improved. In Parkinson's disease, DBS (deep brain stimulation) in which an electrode is inserted into the hypothalamus is used, but it is highly invasive. The magnetic stimulation apparatus according to the present invention is expected to provide a noninvasive treatment method that replaces the DBS.
また、視床痛は、視床出血後に見られる難治性の頑痛である。この視床痛については、本発明に係る磁気刺激装置による除痛効果が期待される。更に、本発明に係る磁気刺激装置は、脳底部の神経核だけでなく、大脳間裂に依存する下肢の運動皮質を広範囲に刺激できることが予測される。従って本発明に係る磁気刺激装置は、下肢の運動麻痺患者のリハビリ治療に貢献できることが期待される。 Thalamic pain is also an intractable stubborn pain seen after thalamic hemorrhage. About this thalamic pain, the analgesic effect by the magnetic stimulation apparatus according to the present invention is expected. Furthermore, it is anticipated that the magnetic stimulation apparatus according to the present invention can stimulate not only the nucleus at the bottom of the brain but also the motor cortex of the lower limb depending on the cerebral fissure. Therefore, it is expected that the magnetic stimulation apparatus according to the present invention can contribute to rehabilitation treatment of patients with movement paralysis of the lower limbs.
10 磁束発生コイル
11 被覆導線
15 磁性体シート
20 電源部
31 口腔
32 脳底部
33 鼻腔深部
34 鼻腔
35 鼻孔
36A 上鼻甲介
36B 中鼻甲介
36C 下鼻甲介
38 蝶形骨洞
39 咽頭
40 磁性体
50 マウスピース
51 溝部
52 壁部
53 シート部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
この磁束発生コイルに流す電流を制御してパルス磁束を発生させる駆動手段と、
口腔内に配置される磁束発生コイルの舌側に設けられた、磁性体または反磁性体と
を具備したことを特徴とする磁気刺激装置。 A magnetic flux generating coil that is arranged in the oral cavity and generates a magnetic flux toward the brain bottom;
Driving means for controlling the current flowing through the magnetic flux generating coil to generate a pulsed magnetic flux;
A magnetic stimulation apparatus comprising: a magnetic body or a diamagnetic body provided on the tongue side of a magnetic flux generating coil disposed in the oral cavity.
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