JP2016067574A - 神経刺激装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良い電極の留置と好適な治療とを両立することができる神経刺激装置を提供する。【解決手段】生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置は、神経に電気刺激を印加する刺激電極と、一方の端部が刺激電極に接続されたリード部とを有する神経刺激電極と、電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激生成部４１を有し、リード部の他方の端部が接続される刺激発生装置１０と、刺激生成部を制御する制御部４３とを備え、制御部は、複数の刺激パルスが休みなく連続的に印加される探索モードを神経刺激信号の印加態様に含むように刺激生成部を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、神経刺激装置、より詳しくは、脈管（血管、リンパ管）、消化管、気道、尿路等の管腔組織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を備えた神経刺激装置に関する。

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）。

特許文献１に記載の装置では、１０秒のオンおよび５０秒のオフのデューティサイクルで、神経刺激パルスを断続的に送達することが記載されている。
特許文献１に記載の装置では、手術で神経を露出して神経に直接電極を取り付ける場合と異なり、電極周囲の状況を直接見ることができないため、体内に挿入した電極の位置をＸ線透視等の手段を用いて確認しながら、電極を配置することが現実的である。神経を効果的に刺激可能な位置に電極が配置されたことを確認するためには、試験的に刺激パルスを印加して生体の反応を観察する必要がある。

特開２０１２−２２８５７５号公報

電極を備えるデバイスを血管内に配置する場合は、手術で神経を露出して神経に直接電極を取り付ける場合と異なり、電極周囲の状況を直接見ることができないため、体内に挿入した電極の位置をＸ線透視等の手段を用いて確認しながら配置する。神経を効果的に刺激可能な位置に電極が配置されたことを確認するためには、神経刺激パルスを電極に印加して生体の反応を観察する必要があるが、この際の神経刺激パルスが、特許文献１の装置のようにオフ時間を含むデューティサイクルを有するものであると、オフ時間に確認をすることができない。その結果、配置手技の効率が低下して、配置に要する時間が長くなりやすく、患者の負担が増える可能性がある。

上記事情を踏まえ、本発明は、効率良い電極の留置と好適な治療とを両立することができる神経刺激装置を提供することを目的とする。

本発明は、生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置であって、神経に前記電気刺激を印加する刺激電極と、一方の端部が前記刺激電極に接続されたリード部とを有する神経刺激電極と、前記電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激生成部を有し、前記リード部の他方の端部が接続される刺激発生装置と、前記刺激生成部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、複数の刺激パルスが休みなく連続的に印加される探索モードを前記神経刺激信号の態様に含むように前記刺激生成部を制御する神経刺激装置である。

前記制御部は、複数の刺激パルスが連続的に印加される印加時間と前記刺激パルスが印加されないオフ時間とで刺激サイクルが構成される治療モードを前記態様に含むように前記刺激生成部を制御してもよい。
このとき、前記制御部は、前記刺激発生装置の起動時に前記探索モードで動作するように制御を行ってもよい。
さらに、前記制御部は、前記起動時に前記探索モードで所定時間動作したあとに前記治療モードが選択可能となるように制御を行ってもよい。

前記制御部は、前記刺激発生装置が前記治療モードで動作したあとは前記探索モードの選択を規制してもよい。
このとき、前記刺激発生装置が前記治療モードで動作したあとは前記探索モードの選択を不能としてもよい。

本発明の神経刺激装置によれば、効率良い電極の留置と好適な治療とを両立することができる。

本発明の第一実施形態に係る神経刺激装置の全体構成を示す模式図である。 同神経刺激装置における刺激発生装置の外観を示す模式図である。 同刺激発生装置の機能ブロック図である。 治療モードにおける神経刺激信号の態様を示す図である。 探索モードにおける神経刺激信号の態様を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る神経刺激装置における刺激発生装置の外観を示す模式図である。 同刺激発生装置の使用時の一過程を示す図である。 同刺激発生装置の使用時の一過程を示す図である。

本発明の第一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態の神経刺激装置１の全体構成を示す模式図である。神経刺激装置１は、患者Ｐ等の迷走神経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。

神経刺激電極２０は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、神経刺激信号を印加する一対の刺激電極３０Ａ、３０Ｂを有する電極部３０と、電極部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。必要に応じて電極部３０に血管内における位置ずれを防止する係止部材等をさらに設けてもよい。

電極部３０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３０Ａが負極、もう一方の刺激電極３０Ｂが正極となっており、それぞれリード部２１内を通る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。

リード部２１は、絶縁性被覆およびコネクタ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。

図２は、刺激発生装置１０の外観を示す模式図である。刺激発生装置１０は、外面に各種情報を表示する表示部１１と、刺激発生装置１０の各種操作を行うインターフェース部１２とを備えている。表示部１１としては、液晶画面やＬＥＤ等を用いたもの等、公知の構成を適宜選択して用いることができる。インターフェース部１２は、各種設定を行うための設定ボタン群１３と、設定ボタン群１３で設定された条件での刺激を行うための出力ボタン１４と、出力ボタン１４の出力を取り消すための停止ボタン１６とを備えている。

図３は、刺激発生装置１０の機能ブロック図である。刺激発生装置１０は、神経刺激信号を生成する刺激生成部４１と、刺激発生装置１０全体の制御を行う制御部４３とを備えている。
制御部４３は、表示部１１およびインターフェース部１２の各ボタンと接続されており、インターフェース部１２からの入力に基づいて、神経刺激信号の各種パラメータ（電圧値、パルス幅、周波数等）を決定し、刺激生成部４１に送信する。刺激生成部４１は、制御部４３から受信した設定に基づいて神経刺激信号を生成し、リード部２１経由で電極部３０に送る。

刺激発生装置１０は、神経刺激信号の態様として、治療に適した治療モードと、神経刺激電極２０の留置手技に適した探索モードとの２つのモードを備えている。制御部４３は、設定されたモードに基づき、刺激生成部４１に神経刺激信号生成の指令を送る。

図４に治療モードにおける神経刺激信号の態様の一例を示す。治療モードでは、複数の刺激パルスを含む印加時間Ｔ１と、印加時間に連続し、刺激パルスが印加されないオフ時間Ｔ２とを有する刺激サイクルＳｃを基本単位とする。
図５に、探索モードにおける神経刺激信号の態様の一例を示す。探索モードには、治療モードと異なり、オフ時間は存在しない。したがって、探索モードでは、刺激サイクルＳｃ中に休みなく連続的に刺激パルスが印加される。

したがって、インターフェース部１２から入力できるパラメータも、各モードにより異なる。治療モードでは、電圧値、パルス幅、周波数等の、一つの刺激パルスの態様を決定するパラメータに加え、刺激サイクルの長さや、印加時間およびオフ時間の長さ等を設定できる。これに対して探索モードでは、オフ時間は設定できなくなっている。また刺激サイクルの長さと印加時間とが同一となるため、いずれか一方のみが設定可能とされている。

上記のように構成された神経刺激装置１の使用時は、患者Ｐの血管に小切開を加え、神経刺激電極２０を血管内に挿入し、電極部３０を血管Ｂｖ内の適切な位置に留置する。その後、刺激発生装置１０を皮内、皮膚上、あるいは衣服等に固定する。

神経刺激装置１では、電極部３０が適切な位置にあるように神経刺激電極２０を留置することが治療のために重要であるが、血管Ｂｖ内を内視鏡等により直接観察することは容易でない上、血管内を観察しても並走する迷走神経Ｖｎと電極部３０との位置関係が直ちに把握できるわけでもない。したがって、一度の配置で適切な位置を特定することは困難であるため、配置した電極部３０から探索モードで神経刺激信号を印加し、これに対する生体反応を確認しながら電極部３０の適切な留置位置を特定し、留置する。

留置手技において、術者はインターフェース部１２を操作し、探索モードを選択する。必要に応じて探索モードにおける上述の各種パラメータを併せて設定する。
術者は、患者Ｐ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し、イントロデューサー等を経由して血管Ｂｖ内に神経刺激電極２０を挿入する。そして、Ｘ線透視像等で血管および電極部３０を確認しながら、血管内の適切と思われる位置に電極部３０を仮配置する。別途患者Ｐに心電計を装着し、患者Ｐの心電波形や心拍数等を術者が確認できるようにしておく。

術者が神経刺激装置１０の出力ボタン１４を押すと、刺激生成部４１で探索モードの神経刺激信号が制御部４３から指定されたパラメータを反映して生成され、電極部３０から生体に印加される。

神経刺激信号の印加後、術者は患者の心電波形や心拍数等を確認し、電極部３０の位置が適切であるか否かを判定する。判定は、心電波形の変化の有無や程度、および咳等の患者の好ましくない反応の有無や程度を確認することにより行う。
上記判定がＮｏの場合、術者は電極部３０を神経刺激電極２０の軸線方向や軸線まわりに移動させ、電極部３０の位置を調節する。その後再度判定を行う。適切な位置が特定される前に位置刺激サイクルが経過して神経刺激信号の印加が停止した場合は、再度出力ボタン１４を押す。上記判定がＹｅｓの場合、適切な位置が特定できたとして処理を終了し、当該位置を留置位置として電極部３０を固定する。

その後、術者は、インターフェース部１２を操作して探索モードを終了する。術者は、必要に応じて治療モードにおけるパラメータを入力し、所望のタイミングで治療を開始する。治療中は、刺激生成部４１で治療モードの神経刺激信号が制御部４３から指定されたパラメータを反映して生成され、電極部３０から生体に印加される。神経刺激信号は適切な位置に留置された電極部３０から生体に印加され、迷走神経が血管壁越しに刺激されて心拍数正常化等の所望の効果が発揮される。

以上説明したように、本実施形態の神経刺激装置１によれば、刺激発生装置１０が、制御部４３の制御によりオフ時間を有さない探索モードの神経刺激信号を発生することができる。したがって、術者が適切な位置を探して電極部３０を神経刺激電極２０の軸線方向や軸線まわりに移動させている間も、神経刺激信号が途切れずに印加される。その結果、電極部３０が適切な位置にあるにもかかわらず、刺激パルスが印加されないために適切であると判定されない事態の発生が抑制され、効率よく留置手技を行うことができる。そして、留置後に治療モードで動作させることにより、効率良い電極の留置と好適な治療とを両立することができる。

本実施形態の神経刺激装置１においては、様々な変更を施すことにより多種多様な付加的効果を得ることができる。以下ではそのような変形例について、パターン別に説明する。
（パターン１：探索モードと治療モードとの切り分けに係る変形例）
このパターンでは、探索モードおよび治療モードの起動態様や移行態様等に所定の設定を行うことで、留置手技の更なる効率化等の効果が得られる変形例を説明する。
・刺激発生装置１０が起動されたときの初期設定モードが探索モードとなるよう制御部４３が制御してもよい。通常、神経刺激装置の使用時は、まず留置手技が行われるため、このようにすると術者の設定の手間を軽減することができる。
・起動時には探索モードしか選択できず、探索モードの起動後に治療モードが選択できるようになるよう制御部４３が制御してもよい。これにより、誤って治療モードで留置手技が行われることを防止することができる。治療モードが選択可能となる条件は適宜設定することができ、例えば、探索モード起動後の経過時間（例えば１時間）や、術者によるインターフェース部への所定の入力（ボタンの長押しなど、誤入力の発生しにくい操作を含むものが好ましい）などであってもよい。
・治療モードが設定された後は、探索モードが選択できなくなるように制御部４３が制御してもよい。これにより、治療中に誤って探索モードの神経刺激信号が印加されることを防止することができる。上記制御が実行される条件として、治療モード下で所定の長さ（例えば１０分）動作することを設定してもよい。また、上記制御についても、例えば術者によるインターフェース部への所定の入力（誤入力の発生しにくい操作を含むものが好ましい）などで探索モードを選択可能とし、留置後の電極部３０の位置ずれ等に対応しやすく構成してもよい。

（パターン２：探索モードの動作態様に係る変形例）
探索モードにおける神経刺激信号にはオフ時間がないため、患者に不必要に印加されると患者の負担が増加する可能性がある。そこで、動作態様に変更を加えてこれを抑制したり、抑制しつつも留置手技の効率を落とさないようにしたりする変形例である。
・探索モードにおいては、出力ボタン１４が押されている間だけ神経刺激信号の印加が行われ、出力ボタン１４の押圧が解除されると、刺激サイクルの途中であっても直ちに停止するよう制御部４３が制御してもよい。このようにすると、探索モードにおける神経刺激信号のオフを刺激サイクルの終了を待たずにより迅速に行うことができる。この場合、出力ボタンの位置を、リード部上などの留置手技中に術者が触れやすい位置に配置すると、操作性を向上させることができる。
・探索モードにおいて刺激サイクル中に出力ボタン１４が押されると、刺激サイクルの経過時間がリセットされるように制御部４３が制御してもよい。このようにすると、術者の判断により、神経刺激信号を刺激サイクルの長さ以上連続して印加することができ、留置手技を効率よく行うことができる。この場合、刺激サイクルが終了する前の所定のタイミング（例えば終了５秒前）に、表示や音等により、術者に刺激サイクルの終了が近いことを知らせ、継続を希望する際に出力ボタンへの入力を促すよう構成してもよい。

（パターン３：モード移行時の動作に係る変形例）
このパターンは、探索モードから治療モードに移行する際の態様に変更を加えた変形例である。
・探索モードにおけるパルス強度の値を治療モードの設定に利用可能な構成としてもよい。具体的には、探索モードにおけるパルス強度の値よりも一段階低い値を治療モードにおけるパルス強度の初期値に設定したり、探索モードにおけるパルス強度の値を表示して、治療モードにおいて同一のパルス強度を採用してよいか確認するよう構成したりすることが挙げられる。このような変更により、術者の設定の手間を軽減したり、患者にとって過大な刺激が設定されることを抑制したりすることができる。
・探索モードにおけるパルス強度の変更履歴が治療モードに反映される構成としてもよい。一例として、パルスの電圧値が初期値Ｖ１からＶ２に減少され、その後増加されてＶ３に設定された場合に、減少から増加に転じたＶ３を術者が最適と判断したとみなして、Ｖ３を治療モードにおける初期値に設定する例が挙げられる。

次に、本発明の第二実施形態について、図６から図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、探索モードと治療モードとの切り分けを構造的に実現している点である。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６に本実施形態における刺激発生装置５０の外観を示す。刺激発生装置５０は、探索モード専用の第二出力ボタン１５と、第二出力ボタンを覆うように取り付けられるカバー５１とを備えている。本実施形態において出力ボタン１４は、治療モードにおける出力にのみ用いられる。カバー５１は、刺激発生装置５０に設けられた溝５２に係合させることにより、溝５２に沿ってスライド可能かつ刺激発生装置５０から容易に外れないように装着される。カバー５１は、刺激発生装置に対して非装着の状態で供給される。

本実施形態の神経刺激装置の留置手技において、術者はカバー５１を刺激発生装置５０に装着せずに留置手技を行う。すなわち術者は、適宜第二出力ボタン１５を操作して、探索モードの神経刺激信号を電極部３０に印加しながら電極部３０の位置が適切であるか否かを判定する。
留置手技が終了したら、術者はカバー５１を溝５２と係合させてカバー５１を刺激発生装置５０に装着する。図７に示す位置（第一位置）にカバー５１があるときは、出力ボタン１４、停止ボタン１６、および第二出力ボタン１５がカバー５１に覆われて操作できないため、患者Ｐの治療中は、カバー５１をこの位置に固定して患者による誤操作を防ぐ。一方、図８に示す位置（第二位置）にカバー５１があるときは、出力ボタン１４および停止ボタン１６が露出して操作可能になるため、術者は治療モードにおいて適宜出力ボタン１４および停止ボタン１６を操作することが可能である。しかし、第二出力ボタン１５は、カバー５１が第二位置にあるときもカバー５１に覆われている。すなわち、第二出力ボタン１５は、カバー５１の位置にかかわらず常にカバー５１に覆われるため、カバー５１を刺激発生装置に装着した状態では操作することができず、探索モードで動作することが物理的に不可能となる。これにより、治療モード中に誤って探索モードでの神経刺激が行われることが防止される。なお、カバー５１は、図示しない係止機構により、第一位置および第二位置に係止可能である。

以上説明したように、刺激発生装置５０を備えた本実施形態の神経刺激装置においても、第一実施形態と同様に、効率良い電極の留置と好適な治療とを両立することができる。

本実施形態において、第二出力ボタン１５を覆うカバーの態様は、上述のカバー５１に限られず、公知の各種の機構を適宜選択して採用可能である。

また、本発明の神経刺激装置において構造上の変更を伴う例には、上述した第二実施形態のほかに以下のような変形例が挙げられる。
（パターン４：刺激発生装置が生体情報取得部を備える変形例）
・刺激発生装置は、患者Ｐの心電図や心拍数等の生体情報を取得する生体情報取得部を備え、生体情報取得部が取得した生体情報に基づいて制御部が治療モードにおける神経刺激信号の生成及び印加のタイミングを制御する構成としてもよい。例えば、心拍数の増加を目的として迷走神経を刺激する場合、心拍数が所定の閾値（例えば６０回／分（ｂｐｍ））未満となったときに神経刺激信号の生成及び印加を行う例が挙げられる。
この場合、生体情報は、刺激発生装置に接続した公知の心電図取得用のパッドやリードから取得してもよいし、別途患者に装着した心電計等から無線等により受信してもよい。そして、心電図取得用のパッドやリードが刺激発生装置に接続されている、または刺激発生装置が外部心電計から生体情報を受信している場合には既に治療が行われているとみなして探索モードを選択できないように制御部４３が制御を行ってもよい。
・生体情報取得部が取得した生体情報に何らかの異常が含まれ、その異常が治療モード停止の条件等なっているような場合に、探索モードを選択可能に制御部４３が制御を行ってもよい。このようにすると、術者は探索モードを用いて状況の把握や対応策の検討等を効率よく行うことができる。このとき、探索モードにおけるパルス強度の初期値として、直前の治療モードの値が採用されるようにしてもよい。

（パターン５：治療時または探索時に特有の構成を検出可能に構成し、探索モードおよび治療モードの選択と連動させる変形例）
・神経刺激電極のリード部を、回転操作するためのスタイレット（芯金）を挿入可能、かつスタイレットが挿入されていることを検知可能に構成し、スタイレットが挿入されているときのみ探索モードを選択できるように制御部４３が制御を行ってもよい。
・神経刺激電極のリード部を、血栓形成抑制のための薬液供給チューブを接続可能、かつ薬液供給チューブが接続されていることを検知可能に構成し、薬液供給チューブが接続されているときのみ探索モードを選択できないように制御部４３が制御を行ってもよい。
このパターンでは、留置手技および治療時のいずれかのみに神経刺激装置に取り付けられる部材等を検知することで、探索モードの選択の可否を制御するものである。このパターンにおいて、治療モードの選択の可否を併せて制御してもよいことは当然である。

（パターン６：構造的変更を伴うその他の変形例）
・神経刺激装置が、電源の残量を検出可能に構成され、電池残量が所定の値以下であるときに、治療モードでの動作を禁止するように制御部４３が制御を行ってもよい。この場合、治療期間中に電池切れが生じて好適に治療が行えない事態の発生を好適に防止することができる。併せて、表示部への表示や音声等により、電池材料が所定の値以下であることを術者に知らせるよう構成されてもよい。
・探索モードにおいて、神経刺激信号が印加されているときに刺激発生装置が音や光等を発するように構成し、術者が直感的に把握できるようにしてもよい。
・初期状態において、リード部を刺激発生装置に対して軸まわりに回転可能に接続しておく。そして、リード部が刺激発生装置に対して軸まわりに回転しないように固定されたことを検出したときは探索モードを選択不能となるように制御部４３が制御を行ってもよい。このようにすると、留置手技中は、リード部を刺激発生装置に対して回転することで留置手技を効率よく行い、留置手技終了後にリード部を固定することで、患者に対して探索モードの神経刺激信号が不必要に印加されることを防止することができる。

以上、本発明の各実施形態および変形例の各パターンについて説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態および変形例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各実施形態および各変形例の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、上述の各実施形態および変形例では、神経刺激電極が血管内に留置される例を説明したが、リンパ管、消化管、気道、尿路等の他の管腔組織に電極を留置してこれら管腔組織越しに神経を刺激する場合でも、探索モードを備える本発明を適用することで、効率良い電極の留置と好適な治療とを両立することが可能である。

１ 神経刺激装置
１０、５０ 刺激発生装置
２０ 神経刺激電極
２１ リード部
３０Ａ、３０Ｂ 刺激電極
４１ 刺激生成部
４３ 制御部
Ｓｃ 刺激サイクル
Ｔ１ 印加時間
Ｔ２ オフ時間

Claims (6)

1. 生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置であって、
   神経に前記電気刺激を印加する刺激電極と、一方の端部が前記刺激電極に接続されたリード部とを有する神経刺激電極と、
   前記電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激生成部を有し、前記リード部の他方の端部が接続される刺激発生装置と、
   前記刺激生成部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、複数の刺激パルスが休みなく連続的に印加される探索モードを前記神経刺激信号の態様に含むように前記刺激生成部を制御する、神経刺激装置。
2. 前記制御部は、複数の刺激パルスが連続的に印加される印加時間と前記刺激パルスが印加されないオフ時間とで刺激サイクルが構成される治療モードを前記態様に含むように前記刺激生成部を制御する、請求項１に記載の神経刺激装置。
3. 前記制御部は、前記刺激発生装置の起動時に前記探索モードで動作するように制御を行う、請求項２に記載の神経刺激装置。
4. 前記制御部は、前記起動時に前記探索モードで所定時間動作したあとに前記治療モードが選択可能となるように制御を行う、請求項３に記載の神経刺激装置。
5. 前記制御部は、前記刺激発生装置が前記治療モードで動作したあとは前記探索モードの選択を規制する、請求項２に記載の神経刺激装置。
6. 前記制御部は、前記刺激発生装置が前記治療モードで動作したあとは前記探索モードの選択を不能とする、請求項５に記載の神経刺激装置。

Images