JP6085429B2 - 心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置 - Google Patents

Description

本発明は、心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置に関するものである。

癲癇治療にも用いられる迷走神経電気刺激装置としては、従来、頸動脈付近の迷走神経に電極を巻きつけ、刺激装置を心臓付近の表皮に埋め込む、いわゆる「埋め込み型」の装置が用いられてきた（下記特許文献１参照）。

その後、迷走神経に刺激電極を巻き付けることなく、迷走神経の刺激を行うように構成された迷走神経刺激システム（下記特許文献２参照）が提案されている。

更に、本願発明者らによって、概念化された迷走神経刺激システム（下記非特許文献１参照）が提案されている。

特開２００４−１７３７９０号公報 特開２００９−２３３０２４号公報

Ａｔｓｕｋｏ Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｋａｚｕｎｏｒｉ Ｓｅｋｉ ａｎｄ Ｙａｓｕｎｏｂｕ Ｈａｎｄａ，"Ｃｅｒｖｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｎｅｃｋ ｗｉｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｔｒａｃｔａｂｌｅ ｅｐｉｌｅｐｓｙ"，Ｐｒｏｃ．ＩＦＥＳＳ，Ｇｅｒｍａｎｙ（２００８）

しかしながら、従来の迷走神経刺激システムでは、心機能の監視が十全であるとは言えなかった。

本発明は、上記状況に鑑みて、体表面からの迷走神経電気刺激により埋め込み型と同等の効果を得ることができ、かつ、心機能監視装置を備えた、安全で簡便、安価な心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕体表面からの迷走神経電気刺激により神経活動を修飾する迷走神経電気刺激装置において、左側頸動脈外後方に沿って走行する迷走神経（Ｂ）を双極性の３Ｈｚ以下の低周波である電気刺激波で、刺激電圧が１Ｖから５０Ｖ、電気刺激間隔が０．１ｍ秒から１ｍ秒で刺激する陽極と陰極から成る迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）と、この迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）に接続される電気刺激装置と、頸部に配置される圧センサー（２）と、この圧センサー（２）からの情報に基づいて総頸動脈の心拍数を計測する心拍数計測装置（１６）と、前記圧センサー（２）からの情報に基づいて血圧を計測する血圧計測装置（１７）と、前記心拍数計測装置（１６）と前記血圧計測装置（１７）からの情報に基づいて脳循環を監視する循環動態監視装置（１８）とを具備することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置において、前記迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）とこれらの間に配置される前記圧センサー（２）を備え、前記迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）と前記圧センサー（２）を頸部にネックカラー型装着具（３）で保持することを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置において、前記圧センサー（２）からの情報と、計時装置（１５）からの情報とにより前記血圧計測装置（１７）で血圧値の変化を計測して、この血圧値の変化を監視して、前記循環動態監視装置（１８）により脳循環が保たれていることを確認することを特徴とする。

本発明によれば、体表面からの迷走神経電気刺激により埋め込み型と同等の効果を得ることができ、かつ、心機能監視装置を備えた、安全で簡便、安価な心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置を提供する。

本発明の実施例を示す心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置のブロック図である。 本発明の実施例を示す心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置の左迷走神経上部表面の刺激の様子を示す図面代用写真である。 本発明の実施例を示す左迷走神経上部表面の刺激装置を固定するネックカラー型装着具の模式図である。 頸部迷走神経上部表面への刺激装置の刺激による心拍数への影響を示す図である。

本発明の体表面からの迷走神経電気刺激により神経活動を修飾する迷走神経電気刺激装置は、左側頸動脈外後方に沿って走行する迷走神経（Ｂ）を双極性の３Ｈｚ以下の低周波である電気刺激波で、刺激電圧が１Ｖから５０Ｖ、電気刺激間隔が０．１ｍ秒から１ｍ秒で刺激する陽極と陰極から成る迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）と、この迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）に接続される電気刺激装置と、頸部に配置される圧センサー（２）と、この圧センサー（２）からの情報に基づいて総頸動脈の心拍数を計測する心拍数計測装置（１６）と、前記圧センサー（２）からの情報に基づいて血圧を計測する血圧計測装置（１７）と、前記心拍数計測装置（１６）と前記血圧計測装置（１７）からの情報に基づいて脳循環を監視する循環動態監視装置（１８）とを具備する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示す心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置のブロック図、図２はその心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置の左迷走神経上部表面の刺激の様子を示す図面代用写真、図３はその左迷走神経上部表面の刺激装置を頸部に固定するネックカラー型装着具の模式図、図４はその頸部左迷走神経上部表面への刺激装置の刺激による心拍数への影響を示す図である。

これらの図において、Ａは使用者、Ｂは左迷走神経、１，１は頸部に配置される左迷走神経刺激用双極性表面電極（迷走神経を刺激する陽極と陰極から成る）、２は頸動脈の脈波及び血圧情報を検知するための体表電極を有する圧センサー（脈波を検出するための圧電素子からなる加速度計：例えば、（株）メディセンスの「筋音計」や「連続血圧計」をも利用することもできる）、３はネックカラー型装着具、１０は表面式迷走神経電気刺激装置、１１は電気刺激装置、１２は電気刺激信号発生装置、１３は電気刺激強度調整装置、１４は圧信号検出装置、１５は計時装置、１６は圧センサー２からの情報と計時装置１５からの情報により心拍数を計測する心拍数計測装置、１７は圧センサー２からの情報と計時装置１５からの情報により総頸動脈の血圧を計測する血圧計測装置、１８は心拍数計測装置１６と血圧計測装置１７からの情報と計時装置１５からの情報に基づいて脳循環が保たれていることを確認するための循環動態監視を行う循環動態監視装置である。また、図２においては、体表電極を有する圧センサー２は省略されている。

本願発明では、被験者の頸部に左迷走神経を刺激する陽極と陰極から成る迷走神経刺激用双極性表面電極１，１とそれらの間に体表電極を有する左頸動脈の脈および血圧を検知するための圧センサー２を配置し、それらをカフスの機能を有するネックカラー型装着具３で保持するようにしている。したがって、簡便かつコンパクトに電気刺激を行うとともに脈拍および血圧の時間的情報の検出を行うことができる。

なお、頸部において左迷走神経Ｂを電気刺激する場合、てんかんに有効な電気刺激強度では、心臓や肺などの呼吸循環系および腹部の消化器系臓器への下行性刺激による悪影響はきわめてまれで、後遺障害の報告はないことが知られている。実際、上記した特許文献２で示されている右迷走神経を刺激するてんかん治療用電気刺激法に比べると、左迷走神経刺激方式が有利である。

このように、使用者Ａにとって危険性のない左迷走神経Ｂに対応する位置の頸部体表に、迷走神経を刺激する陽極と陰極から成る迷走神経刺激用双極性表面電極１，１とそれらの間に体表電極を有する圧センサー２を配置し、これらを保持するとともに血圧計測のためのカフ圧を付与するネックカラー型装着具３とを配置する。

電気刺激装置１１からは両極性の低周波パルスが出力されて、陽極と陰極から成る迷走神経刺激用双極性表面電極１，１に印加され、使用者Ａに対するＴＥＳ（Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；治療的電気刺激）を行うことができる。このように、両極性の低周波パルスにすることにより、交番パルスが印加されるので、単極性の低周波パルスに比べて迷走神経刺激用双極性表面電極１，１の劣化を防止することができる。

より具体的には、電気刺激装置１１からの電気刺激波は両極性の３Ｈｚ以下の低周波であり、電気刺激装置１１からの刺激電圧は１Ｖから５０Ｖ、電気刺激間隔は０．１ｍ秒から１ｍ秒である。

また、低酸素に最も弱い臓器は脳である。脳循環が障害され、酸素が十分に脳に供給されないと、不可逆的な脳障害（低酸素脳症）を生じる。

脳循環を規定する要因は心拍数と血圧値である。例えば、心拍数が４０拍／分に低下すると意識障害（一過性脳虚血発作の原因）が出現する可能性が高くなる。血圧が急激に低下するとショック状態となり生命に危険性が生じる。したがって、本発明では、圧センサー２からの情報により心拍数計測装置１５により心拍数を計測するとともに、圧センサー２からの情報に基づいて血圧計測装置１６により血圧値を計測して、それらの変化をモニターし、循環動態監視装置１７により脳循環が保たれていることを確認するようにしている。

例えば、本願発明者らが１１人の被験者に対して調べたところ、図４に示すように、電気刺激装置１１からの刺激電圧が印加されると、心拍数が若干下がることがある。例えば、図４では刺激電圧印加から約１５分後に心拍数７２／分から心拍数６９／分へと下がっているが、このような心拍変化を心拍数監視装置１３により監視することができる。

また、血圧と血流は血管抵抗値が一定とすると比例関係にあり、刺激前に比し刺激中の血圧が相対的に低下することにより、脳血流の低下を招く恐れがある。したがって、これらの心臓機能への危険因子を極力避けるために、心拍数と血圧値を刺激中（刺激後も一定時間）モニターするようにする。

具体的には、血圧計測装置１６により、総頸動脈の血圧が所定域にあることを監視して、異常な値になると、循環動態監視装置１７がこれを検知して、電気刺激装置１１を停止させるようにしている。

てんかんは脳における神経ネットワークが過剰な活動状態になることによって起こる症状である。左迷走神経の電気刺激は、心臓や肺などの胸部内臓や胃や腸などの腹部で内臓にほとんど影響することなく、その刺激効果の約８５％強が脳に対する効果といわれている。すなわち、脳の神経ネットワークの過剰活動を迷走神経刺激により抑制することがその治療効果の主理由であるが、本願発明の電気刺激では、１回の刺激時間が１５分程度で１週間に１〜２回行うだけで、その効果が持続するという神経修飾効果が得られる。すなわち、１回の電気刺激によって刺激停止後も脳の神経ネットワークの過活動抑制効果が２，３日から数日持続し、薬物治療でも効果のほとんどでない難治性てんかんに有効であるところに最大の特徴を有する。

これまであるいは現行のてんかんに対する電気刺激法は、持続的・連続的に刺激を継続する方法を取っており、本願発明のように１５分／回、１−２回／週という間欠的治療法を行うことによって神経修飾効果によるてんかんの予防・治療効果を得られる電気刺激法はない。この効果はすでに後述する発明者の臨床試験によって確認されている。

難治性（薬剤抵抗性）症候性てんかんに対するＴＥＳの効果をまとめたものが表１である。

このように、本発明によれば、表面式迷走神経電気刺激装置の左迷走神経上部表面の刺激により、難治性（薬剤抵抗性）症候性てんかん５例全例で有効であることが分かった。つまり、発作回数が減少し、発作自体が軽減し、発作は短時間化した。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置は、循環動態監視装置を備えた、安全で簡便、安価な心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置として利用可能である。

Ａ 使用者
Ｂ 左迷走神経
１，１ 頸部に配置される迷走神経刺激用双極性表面電極
２ 体表電極を有する圧センサー
３ ネックカラー型装着具
１０ 表面式迷走神経電気刺激装置
１１ 電気刺激装置
１２ 電気刺激信号発生装置
１３ 電気刺激強度調整装置
１４ 圧信号検出装置
１５ 計時装置
１６ 心拍数計測装置
１７ 血圧計測装置
１８ 循環動態監視装置

Claims (3)

1. 体表面からの迷走神経電気刺激により神経活動を修飾する迷走神経電気刺激装置において、左側頸動脈外後方に沿って走行する迷走神経（Ｂ）を双極性の３Ｈｚ以下の低周波である電気刺激波で、刺激電圧が１Ｖから５０Ｖ、電気刺激間隔が０．１ｍ秒から１ｍ秒で刺激する陽極と陰極から成る迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）と、該迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）に接続される電気刺激装置と、頸部に配置される圧センサー（２）と、該圧センサー（２）からの情報に基づいて総頸動脈の心拍数を計測する心拍数計測装置（１６）と、前記圧センサー（２）からの情報に基づいて血圧を計測する血圧計測装置（１７）と、前記心拍数計測装置（１６）と前記血圧計測装置（１７）からの情報に基づいて脳循環を監視する循環動態監視装置（１８）とを具備することを特徴とする心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置。
2. 請求項１記載の心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置において、前記迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）とこれらの間に配置される前記圧センサー（２）を備え、前記迷走神経刺激用双極性表面電極（１，１）と前記圧センサー（２）を頸部にネックカラー型装着具（３）で保持することを特徴とする心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置。
3. 請求項１又は２記載の心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置において、前記圧センサー（２）からの情報と、計時装置（１５）からの情報とにより前記血圧計測装置（１７）で血圧値の変化を計測して、該血圧値の変化を監視して、前記循環動態監視装置（１８）により脳循環が保たれていることを確認することを特徴とする心機能監視装置付き表面式迷走神経電気刺激装置。