JP6300208B2 - 脳における電気的活動取得装置及びその利用 - Google Patents
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Description
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記組織に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に備えられている、装置。
(2)前記第2の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発される電気的活動を前記第1の電極から入力するように構成されている、(1)に記載の装置。
(3)前記第2の電極は、前記第1の電極が前記先端部に備えられた前記基体に備えられている、(1)又は(2)に記載の装置。
(4)前記第2の電極は、正負1対の電極を含む、(1)〜(3)のいずれかに記載の装置。
(5)前記第2の電極は、前記第1の電極が配置されたのと同一組織内に配置される範囲内に備えられている、(1)〜(4)のいずれかに記載の装置。
(6)前記第1の電極と前記第2の電極との前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸方向に沿う距離は200μm以下である、(5)に記載の装置。
(7)前記距離は100μm以下である、(6)に記載の装置。
(8)前記1又は2以上の基体は、前記第2の電極から電気刺激を出力する出力装置及び前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得する入力装置に接続可能な1又は2以上の端子を備えている、(1)〜(7)のいずれかに記載の装置。
(9)前記組織は、大脳基底核の構成核あるいは視床のいずれかである、(1)〜(8)のいずれかに記載の装置。
(10)前記構成核は、淡蒼球内節、淡蒼球外節、被殻、尾状核、腹側線条体、腹側淡蒼球、視床下核及び黒質からなる群から選択されるいずれかである、(9)に記載の装置。
(11) 脳内の標的部位の同定装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触する可能性ある標的部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記可能性ある標的部位に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に備えられている、装置。
(12) 前記第2の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定する、(11)に記載の装置。
(13) 脳内の標的部位の刺激装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に備えられている、装置。
(14) 前記第2の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、(13)に記載の装置。
(15) 脳内の標的部位の電気的活動の改善又は治療装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に備えられている、装置。
(16) 前記第2の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、(15)に記載の装置。
(17) 脳内の電気的活動を記録するためのシステムであって、
(1)〜(10)のいずれかに記載の脳内の電気的活動記録装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
前記取得された前記電気的活動と予め設定された特定組織に関して特徴的な電気的活動とに基づいて、前記第1の電極の刺入部位が前記特定組織か否かを判定する制御装置と、
を備える、システム。
(18) 前記出力装置又は前記制御装置は、前記第2の電極から出力する前記電気刺激の電流値及び/又は電流波形を制御する、(17)に記載のシステム。
(19) さらに、記憶装置を備え、当該記憶装置は、予め設定された特定組織に関して特徴的な電気的活動を記憶する、(17)又は(18)に記載のシステム。
(20) 前記記憶装置は、予め設定された特定組織に関して特徴的な電気的活動を記憶する、(19)に記載のシステム。
(21) さらに、前記第1の電極から入力される電気的活動を表示する表示装置を備える、(17)〜(20)のいずれかに記載のシステム。
(22) 電気的活動取得システムの作動方法であって、
(1)〜(10)のいずれかに記載の脳内の電気的活動取得装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
制御装置と、
を備え、
前記出力装置が、前記第2の電極から前記第1の電極の刺入部位又はその近傍に電気刺激を出力し、
前記入力装置が、前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する、方法。
(23)脳内の標的部位の電気的活動の改善又は治療方法であって、
(1)〜(10)の記載の電気的活動記録装置を用いて以下の工程;
前記第2の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を特定する工程、及び
前記第2の電極で前記標的部位に電気刺激を出力する工程、
を実施する、方法。
図2に、本明細書に開示される電気的活動取得装置2及びそれを含むシステム100の一形態を示す。図2に示すように、脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体4と、第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動が入力可能な第1の電極10と、前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記組織に電気刺激を出力可能な第2の電極20と、を備えることができる。
基体4は、脳に刺入可能な針状に形成される。基体4は、刺入可能であれば特に限定されないで、棒状体であっても帯状体であってもよく、その断面形状も特に限定されない。基体4の脳内に刺入され配置される部位の長さは、通常80mm〜160mm程度とすることができる。また、基体4が例えば、断面円形である場合には、直径約300μm〜約1000μm程度とすることができる。
第1の電極10は、第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動を入力することができるよう構成されている。第1の電極10が有する第1のインピーダンスは、第1の電極10が接触する脳内の組織や細胞の電気的活動を記録するのに適した範囲に構成されていることが好ましい。ノイズを除去してできるだけ単一又は複数個の神経細胞の電気的活動を記録するためである。こうした観点から、第1のインピーダンスは決定される。第1のインピーダンスは、意図する脳内の組織や細胞、入力したい電気的活動の種類にも応じて適宜決定される。
第2の電極20は、第2のインピーダンスを有し、第1の電極10が接触する組織ないし細胞に電気刺激を出力することができるように形成されている。第2の電極20が有する第2のインピーダンスは、電気刺激を付与するのに適するように第1の電極の有する第1のインピーダンスよりも低く設定されている。第2のインピーダンスは、意図する脳内の組織や細胞、出力したい電気刺激の種類にも応じて適宜決定される。
出力装置40は、出力装置40に備えるあるいは外部に備える電源42から電気の供給を受け、適切な電流値や波形に変換して第2の電極20に供給できるようになっている。出力装置40が出力する所定の電流は、第1の電極10で組織特異的な電気的活動を取得するための電気刺激を意図した場合のほか、第1の電極10の接触する組織が標的部位であることの確認を意図した場合もある。出力装置40における電流値及び波形の制御は、後述する制御装置50によって行われる。
入力装置30は、第1の電極10から入力される電気的活動を適切に取得し増幅することができるようになっている。第1の電極10から取得した電流の解析は後述する制御装置50によって行われるようになっている。
制御装置50は、通常のコンピュータとしての構成を備えており、CPUのほか、ハードディスク及びRAM等を備えている。制御装置50は、ハードディスク内に保持した制御プログラムを実行して、出力装置40に制御信号を送り、第2の電極20から所定の電流値及び波形を出力するようになっている。また、制御装置50は、ハードディスク内に保持した制御プログラムを実行して、第1の電極10から取得した電気的活動の電流値及び波形を処理し、取得した電気的活動に関する情報をハードディスク内に記憶するとともに、モニタ60に出力するようになっている。
Claims (22)
- 脳内の標的部位を同定する装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記組織に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として備えられており、
前記第1の電極よりも近位側にある前記第2の電極としての前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより、前記標的部位を同定する、装置。 - 前記正負一対の電極は、前記基体の長軸方向に沿って前記正負一対の電極のうちのいずれかが、前記第1の電極に近接して配置されている、請求項1に記載の装置。
- 前記正負一対の電極間距離は、300μm以上1000μm以下である、請求項1又は2に記載の装置。
- 前記第2の電極は、前記第1の電極が前記先端部に備えられた前記基体に備えられている、請求項1〜3のいずれかに記載の装置。
- 前記第2の電極は、前記第1の電極が配置されたのと同一の脳組織内に配置される範囲内に備えられている、請求項1〜4のいずれかに記載の装置。
- 前記第1の電極と前記第2の電極との前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸方向に沿う距離は200μm以下である、請求項5に記載の装置。
- 前記距離は100μm以下である、請求項6に記載の装置。
- 前記標的部位は、大脳基底核の構成核あるいは視床のいずれかである、請求項1〜7のいずれかに記載の装置。
- 前記構成核は、淡蒼球内節、淡蒼球外節、被殻、尾状核、腹側線条体、腹側淡蒼球、視床下核及び黒質からなる群から選択されるいずれかである、請求項8に記載の装置。
- 脳内の電気的活動の取得装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記組織に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得する、装置。 - 脳内の標的部位の刺激装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、装置。 - 脳内の標的部位の電気的活動の改善又は治療装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、装置。 - 脳内の標的部位の焼灼又は凝固装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
組織の焼灼又は凝固用の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記焼灼又は凝固用の電極により前記標的部位の組織を焼灼又は凝固させる、装置。 - 脳内の標的部位への薬剤の注入装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、装置。 - 脳内の電気的活動を記録するためのシステムであって、
請求項1〜9のいずれかに記載の脳内の標的部位の同定装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
前記取得された前記電気的活動と予め設定された標的部位に関して特徴的である電気刺激により誘発される電気的活動とに基づいて、前記第1の電極の刺入部位が前記標的部位か否かを判定する制御装置と、
を備える、システム。 - 前記出力装置又は前記制御装置は、前記第2の電極から出力する前記電気刺激の電流値及び/又は電流波形を制御する、請求項15に記載のシステム。
- さらに、記憶装置を備え、当該記憶装置は、予め設定された特定組織に関して特徴的な電気的活動を記憶する、請求項15又は16に記載のシステム。
- 前記記憶装置は、予め設定された特定組織に関して特徴的な電気的活動を記憶する、請求項17に記載のシステム。
- さらに、前記第1の電極から入力される電気的活動を表示する表示装置を備える、請求項15〜18のいずれかに記載のシステム。
- 前記標的部位は、淡蒼球内節及び淡蒼球外節のいずれかである、請求項15〜19のいずれかに記載の装置。
- 電気的活動取得システムの作動方法であって、
請求項1〜9のいずれかに記載の脳内の標的部位の同定装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
制御装置と、
を備え、
前記出力装置が、前記正負一対の電極から電気刺激を出力させ、
前記入力装置が、前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する、方法。 - 脳内の標的部位の電気的活動の改善又は治療システムであって、
請求項1〜9のいずれかに記載の脳内の標的部位の同定装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
前記取得された前記電気的活動と予め設定された標的部位に関して特徴的である電気刺激により誘発される電気的活動とに基づいて、前記第1の電極の刺入部位が前記標的部位か否かを判定する制御装置と、
を備える、システム。
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