JP5191275B2 - 再生治療装置とその作動方法 - Google Patents
再生治療装置とその作動方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5191275B2 JP5191275B2 JP2008132361A JP2008132361A JP5191275B2 JP 5191275 B2 JP5191275 B2 JP 5191275B2 JP 2008132361 A JP2008132361 A JP 2008132361A JP 2008132361 A JP2008132361 A JP 2008132361A JP 5191275 B2 JP5191275 B2 JP 5191275B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stimulation
- heart rate
- stimulation signal
- pulse
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title claims description 35
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 title claims description 6
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 181
- 210000001186 vagus nerve Anatomy 0.000 claims description 43
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 description 23
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 22
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 16
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 14
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 14
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 14
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 description 11
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 10
- 230000007383 nerve stimulation Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 5
- 206010047302 ventricular tachycardia Diseases 0.000 description 4
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 description 3
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 3
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000036471 bradycardia Effects 0.000 description 3
- 208000006218 bradycardia Diseases 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 3
- 210000004088 microvessel Anatomy 0.000 description 3
- 208000010125 myocardial infarction Diseases 0.000 description 3
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 description 3
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 208000003663 ventricular fibrillation Diseases 0.000 description 3
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 2
- 208000003098 Ganglion Cysts Diseases 0.000 description 2
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000004144 Green Fluorescent Proteins Human genes 0.000 description 2
- 208000005400 Synovial Cyst Diseases 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- OIPILFWXSMYKGL-UHFFFAOYSA-N acetylcholine Chemical compound CC(=O)OCC[N+](C)(C)C OIPILFWXSMYKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960004373 acetylcholine Drugs 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 2
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 2
- 238000001647 drug administration Methods 0.000 description 2
- 239000005090 green fluorescent protein Substances 0.000 description 2
- 238000010562 histological examination Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 2
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 2
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 2
- 206010019280 Heart failures Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 1
- 230000007882 cirrhosis Effects 0.000 description 1
- 208000019425 cirrhosis of liver Diseases 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 210000004351 coronary vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000003205 diastolic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 1
- 210000002064 heart cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000004217 heart function Effects 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002107 myocardial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000496 pancreas Anatomy 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000011476 stem cell transplantation Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
Description
本発明は、患者の心拍数を検出する心拍数検出部と、刺激開始前の心拍数を記憶する記憶部と、細胞が移植された臓器を支配している迷走神経に刺激を与える刺激用電極と、前記心拍数検出部により検出された患者の心拍数が、刺激開始前の状態に対して5〜20%減少するように前記刺激用電極から前記迷走神経に出力する刺激信号の強度を制御する制御部とを備える再生治療装置を提供する。
また、上記発明においては、前記刺激信号が、前記刺激用電極から間欠的または連続的に出力されてもよい。
また、上記発明においては、前記刺激信号が、電気刺激信号であり、2相性パルスにより構成されていてもよい。電気刺激の場合には、単相性パルスを加えると、組織が一方の電荷に帯電するため、2相性パルスからなる電気刺激信号を加えることにより組織の帯電を防止することができる。
また、上記発明においては、前記刺激信号が、間欠的または連続的であってもよい。
また、上記発明においては、前記刺激信号が、5〜30秒の連続した刺激期間と残りの非刺激期間とからなる1分間の刺激パターンの繰り返しによる間欠的な刺激信号であってもよい。
また、上記発明においては、前記刺激信号が、電気刺激信号であり、2相性パルスにより構成されていてもよい。
上記発明においては、前記迷走神経の刺激部位が、迷走神経節または迷走神経枝であることが好ましい。これらの刺激部位に刺激を与えることにより、他の臓器に刺激を与えることなく細胞が移植された臓器に対して選択的に刺激を与えることができ、他の臓器における副作用の発生を防止することができる。
この場合に、検出された心拍数が、刺激開始前の状態に対して5〜20%減少するように刺激強度を調節することが好ましい。
また、上記発明においては、前記パルス状の刺激が間欠的または連続的に行われてもよい。
また、上記発明においては、前記パルス状の刺激が、電気刺激であり、2相性パルスにより行われることが好ましい。
このようにすることで、負電極によって発生する迷走神経の興奮を臓器側に伝達し易くすることができ、迷走神経の末端から放出されるアセチルコリンの作用により移植細胞の生着を促進することができる。
本実施形態に係る再生治療装置1は、図1および図2に示されるように、心臓A内部または心臓A外部に配置された生体用電極2と、迷走神経Bに配置された刺激用電極3と、生体用電極2から検出した心電信号に基づいて、生体用電極2を介した心臓Aの刺激および/または刺激用電極3を介した迷走神経Bの刺激を制御する制御部4とを備えている。
具体的には、拍動解析部6は、心臓Aが異常な状態である場合には、拍動の時間情報から心臓Aの状態が徐脈状態、心室細動状態あるいは心室頻拍状態のいずれかであるかを診断するようになっている。
具体的には、刺激信号生成部7は、拍動解析部6において心臓Aの状態が心室頻拍状態であると判定された場合に、後述する迷走神経刺激出力部8を介して刺激用電極3に出力する電気パルスの仕様を設定し、迷走神経刺激出力部8に対して出力するようになっている。同時に、刺激信号生成部7は心室頻拍の心拍数より速いリズムの電気パルスまたは高エネルギショックを設定し、心臓刺激出力部9を介して生体用電極2に出力するようになっている。
まず、刺激条件の初期値が設定され(ステップS1)、刺激を与えない状態で予め定められた時間、心拍数が測定されて記憶部10に記憶され(ステップS2)、次いで、予め定められた刺激強度で迷走神経Bの刺激が予め定められた時間だけ行われ(ステップS3)、心拍数の変化が監視される(ステップS4A,S4B)。
また、刺激時間が最大である場合には、アラームが発せられ(ステップS19)、処理が中止される。
比較の結果、平均心拍数が、刺激前の心拍数よりも5%以下の変化をしているか否かが判定される(ステップS21)。
刺激時間が最大である場合には、アラームが発せられ(ステップS48)、ステップS2からの工程が繰り返される。
判定の結果、変化が20%以上ではない場合には、ステップS20からの工程が繰り返される。
変化が20%以上である場合には、図5に示されるように、刺激時間が初期値以下であるか否かが判定される(ステップS22)。判定の結果、初期値以下ではない場合には、刺激時間が所定時間だけ短縮され(ステップS23)、ステップS20からの工程が繰り返される。
また、パルス電圧が最小である場合には、アラームが発せられ(ステップS34)、処理が中止される。
さらに、出力する電気パルスは、2相性の電気パルスである。このようにすることで、組織を一方向の電荷に帯電させてしまうことを防止できる。
心筋梗塞ラットにおける骨髄間葉系幹細胞の移植治療に対して、細胞移植を実施した後、心電信号に対応したレベルを算出し、迷走神経の刺激を実施した。比較のため、従来の細胞移植手法を用い、心機能改善効果、移植細胞の生着率、血管新生率を比較した。その結果、各5体の検体に対して明らかな改善効果が見られた。
左冠動脈を結紮した1時間後に、緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現している間葉系幹細胞(5×106個)をラット虚血心筋に注射した。その後、4週間にわたって迷走神経刺激(VS−MSC群)または擬似刺激(SS−MSC群)を行った。
VS−MSC群の梗塞心筋の内部および周囲では広範な心筋再生と移植した間葉系幹細胞の生着が観察された。拡張末期左室内径(LVDd)はVS−MSC群で最も小さく、SS−MSC群とVS−PBS群がそれに次いだ。LVDdはSS−PBS群で最も大きかった(図8)。
左室圧陰性1次微分値の最大値(−dp/dtmax)はVS−MSC群で最も大きく、SS−MSC群とVS−PBS群がそれに次いだ。−dp/dtmaxはSS−PBS群で最も小さかった(図15)。
組織学的検査の半定量的評価では、生着した移植細胞数はSS−MSC群よりもVS−MSC群で多かった(図17)。微小血管の密度はSS−MSC群よりもVS−MSC群で高かった(図18)。
迷走神経刺激は移植した間葉系幹細胞の生着率を増加させ、心臓の収縮能や拡張能の改善や心臓リモデリングの防止といった間葉系幹細胞の治療効果を増強した。これらの迷走神経刺激の有益な効果の一部は、間葉系幹細胞のアポプトーシスを抑制したり、血管新生を誘導したりすることによってもたらされている。
B 迷走神経
C 肝臓(臓器)
1 再生治療装置
3 刺激用電極(正電極,負電極)
4 制御部(判定部)
5 拍動検出部(心拍数検出部)
7 刺激信号生成部(制御部)
8 迷走神経刺激出力部(刺激信号発生手段)
10 記憶部
Claims (10)
- 患者の心拍数を検出する心拍数検出部と、
刺激開始前の心拍数を記憶する記憶部と、
細胞が移植された臓器を支配している迷走神経に刺激を与える刺激用電極と、
前記心拍数検出部により検出された患者の心拍数が、刺激開始前の状態に対して5〜20%減少するように前記刺激用電極から前記迷走神経に出力する刺激信号の強度を制御する制御部とを備える再生治療装置。 - 前記刺激信号が、周波数略10Hz、刺激電圧略0.1〜7.5V、パルス幅略0.4〜3msecのパルス状である請求項1に記載の再生治療装置。
- 前記刺激信号が、前記刺激用電極から間欠的または連続的に出力される請求項1または請求項2に記載の再生治療装置。
- 前記刺激信号が、前記刺激用電極から5〜30秒の連続した刺激期間と残りの非刺激期間とからなる1分間の刺激パターンの繰り返しにより前記刺激用電極から間欠的に出力される請求項1または請求項2に記載の再生治療装置。
- 前記刺激信号が、電気刺激信号であり、2相性パルスにより構成されている請求項1から請求項4のいずれかに記載の再生治療装置。
- 患者の心拍数を検出する心拍数検出部が作動し、
刺激開始前の心拍数を記憶する記憶部が作動し、
迷走神経を刺激する刺激信号を発生する刺激信号発生手段が作動し、
前記心拍数検出部において検出された心拍数が記憶部に記憶されている心拍数から5〜20%減少した心拍数となっているか否かを判定する判定部が作動し、
該判定部による判定の結果、心拍数の減少が5%未満の場合には、前記刺激信号発生手段により発生する刺激信号の強度を増大させ、心拍数の減少が20%を越えた場合には、刺激信号の強度を低下させる制御部が作動する再生治療装置の作動方法。 - 前記刺激信号が、周波数略10Hz、刺激電圧略0.1〜7.5V、パルス幅略0.4〜3msecのパルス状である請求項6に記載の再生治療装置の作動方法。
- 前記刺激信号が、間欠的または連続的である請求項6または請求項7に記載の再生治療装置の作動方法。
- 前記刺激信号が、5〜30秒の連続した刺激期間と残りの非刺激期間とからなる1分間の刺激パターンの繰り返しによる間欠的な刺激信号である請求項6または請求項7に記載の再生治療装置の作動方法。
- 前記刺激信号が、電気刺激信号であり、2相性パルスにより構成されている請求項6から請求項9のいずれかに記載の再生治療装置の作動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/129,360 US20080300642A1 (en) | 2007-05-30 | 2008-05-29 | Regeneration treatment apparatus, operating method thereof, and regeneration treatment method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US93228207P | 2007-05-30 | 2007-05-30 | |
US60/932,282 | 2007-05-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008296014A JP2008296014A (ja) | 2008-12-11 |
JP5191275B2 true JP5191275B2 (ja) | 2013-05-08 |
Family
ID=40170081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008132361A Active JP5191275B2 (ja) | 2007-05-30 | 2008-05-20 | 再生治療装置とその作動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5191275B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2010106823A1 (ja) * | 2009-03-19 | 2012-09-20 | 国立大学法人九州大学 | 循環器疾患治療用電気刺激装置及び循環器疾患の治療方法 |
US9227079B2 (en) | 2009-03-19 | 2016-01-05 | Kyushu University, National University Corporation | Stimulation device and method for treating cardiovascular disease |
US9242096B2 (en) | 2009-03-19 | 2016-01-26 | Kyushu University, National University Corporation | Stimulation device and method for treating cardiovascular disease |
JP5734555B2 (ja) | 2009-10-15 | 2015-06-17 | オリンパス株式会社 | 神経刺激装置 |
JP5646157B2 (ja) * | 2009-10-30 | 2014-12-24 | オリンパス株式会社 | 心臓治療装置 |
JP5646281B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2014-12-24 | オリンパス株式会社 | 神経刺激装置 |
JP6472724B2 (ja) * | 2015-07-09 | 2019-02-20 | オリンパス株式会社 | 神経刺激装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6473644B1 (en) * | 1999-10-13 | 2002-10-29 | Cyberonics, Inc. | Method to enhance cardiac capillary growth in heart failure patients |
US20030149450A1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-08-07 | Mayberg Marc R. | Brainstem and cerebellar modulation of cardiovascular response and disease |
ATE489132T1 (de) * | 2004-12-27 | 2010-12-15 | The Feinstein Inst Medical Res | Behandlung von entzündlichen erkrankungen durch elektrische stimulation des vagus-nervs |
JP4624159B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-02-02 | テルモ株式会社 | 心臓治療装置 |
-
2008
- 2008-05-20 JP JP2008132361A patent/JP5191275B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008296014A (ja) | 2008-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5191275B2 (ja) | 再生治療装置とその作動方法 | |
US4384585A (en) | Synchronous intracardiac cardioverter | |
US5735876A (en) | Electrical cardiac output forcing method and apparatus for an atrial defibrillator | |
US5690681A (en) | Method and apparatus using vagal stimulation for control of ventricular rate during atrial fibrillation | |
US5782883A (en) | Suboptimal output device to manage cardiac tachyarrhythmias | |
CN103203076B (zh) | 用于神经刺激的系统 | |
US8449472B2 (en) | Neurostimulation and neurosensing techniques to optimize atrial anti-tachycardia pacing for prevention of atrial tachyarrhythmias | |
CN101939048B (zh) | 用于从肺动脉递送神经刺激的系统 | |
JP5227971B2 (ja) | 神経刺激システム | |
US8386053B2 (en) | Subclavian ansae stimulation | |
US11167141B2 (en) | Bioelectric blood pressure management | |
EP1984065B1 (en) | Electrical stimulation treatment of hypotension | |
EP1863564B1 (en) | Combined neural stimulation and cardiac resynchronization therapy | |
JPH08243176A (ja) | 心臓刺激装置 | |
US8805502B2 (en) | Managing cross therapy delivery in a multiple therapy implantable device | |
US20080125825A1 (en) | Therapeutic maintenance of atrial fibrillation by electrical stimulation | |
JP4937903B2 (ja) | 埋め込み可能医療デバイスにおいて高電圧及び抗頻脈ペーシング治療の送出を制御する方法及び装置 | |
JP2014039861A (ja) | 心臓ペーシングを含む装置、方法、およびシステム | |
JP2005230566A (ja) | 心臓刺激器 | |
CN101400402A (zh) | 低血压的电刺激治疗 | |
WO2007142563A1 (en) | System and method for controlling a heart stimulator | |
US5632716A (en) | Apparatus and method of muscle training in dynamic cardiomyoplasty | |
US8792992B2 (en) | Low-power system and methods for neuromodulation | |
US20080300642A1 (en) | Regeneration treatment apparatus, operating method thereof, and regeneration treatment method | |
US20080249584A1 (en) | Method and device for cardiosympathetic inhibition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100421 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100916 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5191275 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160208 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |