JP6845445B2

JP6845445B2 - 網膜に電気刺激を与えるための装置および方法

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Publication number: JP6845445B2
Application number: JP2019238088A
Authority: JP
Inventors: 山本　修一; 修一山本; 洋介中村; 眞男 ▲よし▼川; 英貴工藤
Original assignee: Chiba University NUC
Current assignee: Chiba University NUC
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2035-06-10
Also published as: JP2020054872A

Description

本発明は、網膜に電気刺激を与えるための装置および方法に関する。より具体的には、網膜色素変性や視神経症の患者の網膜に電気刺激を与えて、視機能の向上を図るための装置および方法に関する。

網膜色素変性（ＲＰ）は平成７年度の特定疾患治療研究事業に指定されており、網膜の視細胞、特に杆体細胞の変性による夜盲・周辺視野障害に始まり、徐々に進行性の視力低下が起こる緩徐進行性遺伝性疾患である。進行すると視細胞の錐体細胞にも変性が及び視力低下をきたし、やがて失明に至る。進行性であり失明に至る本疾患では、視機能を維持することは非常に重要であり、現在、世界各国で治療法開発に関する様々な臨床研究が行われているが、現時点では有効な治療法は無い。一般的に両眼性であり、非定型例を除いては病気の進行に左右差はない。
非動脈炎性虚血性視神経症（ＮＡＩＯＮ）は、糖尿病や高血圧を伴った高齢の方に急激に発症する視神経の循環障害であり、高齢者の中途失明の主原因の一つである。その多くは、発症後に重度の視機能障害を生じる。５０歳以上のＮＡＩＯＮ患者の発症後半年の時点での視力が０．１未満となるものの割合は３６％であり、発症後半年が経過した後の視機能の回復は非常に低いという報告がある。現在、副腎皮質ステロイドの経口投与、アスピリンなどの血小板凝集抑制剤の経口投与、プロスタグランジンＥ製剤の静脈内投与などの治療が行われているが、いずれもエビデンスレベルは低く、ＮＡＩＯＮに対する有効な治療法は未だ確立されていない。両眼同時発症もみられ、片眼発症の場合の両眼の発症率は、５年以内で１５〜２５％と非常に高い。

近年、大阪大学のグループにより、ある一定の電気刺激が網膜神経節細胞に対して神経保護効果を有することが基礎研究によって見出され、その後、ヒトに対して臨床応用できるような刺激装置である経角膜電極刺激（ＴＥＳ）が開発された。ＴＥＳは、網膜電図（ＥＲＧ）測定用のコンタクトレンズ型電極を角膜上に置き、電気刺激装置からこの電極を通して電気刺激を与える方法であり、主に視神経疾患に対する神経保護効果に関して研究されてきた。そのメカニズムは、電気刺激によりＭｕｌｌｅｒ細胞から神経栄養因子の一つであるＩＧＦ−１（Ｉｎｓｕｌｉｎ−ｌｉｋｅ−ｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ−１）が産生され、ＩＧＦ−１の濃度が網膜内で上昇し、網膜神経節細胞に対して神経保護的に作用するとされているが、まだ十分な解明に至っていない。その後、ラットやウサギのＲＰの動物モデルにおいて、網膜の視細胞に対しても神経保護的に働くことが報告され、海外ではＲＰ患者を対象とした臨床研究が行われているが、その効果に関してはいまだ充分な検証が行われていない。

特開２００３−２１０５１３号公報特開２０１１−４５６７２号公報

不二門尚、「眼科検査診断法新しい視機能評価システムの開発」、日本眼科学会、平成１６年１２月１０日、第１０８巻、第１２号、p.809-830

従来のＴＥＳは、角膜上に電極を設置して電気刺激を行うため、電気刺激による角膜障害の危険性が指摘されている。また、角膜上にコンタクトレンズ型電極を設置するため、患者の負担となり、特に長時間の電気刺激においては大きな負担となる。さらに、コンタクトレンズ型電極の製造、保管および衛生管理には、手間がかかり、そのコストも高い。

したがって、網膜に電気刺激を与えるにあたって、患者に対して低侵襲であり、角膜障害の危険性のない、電気刺激装置および方法を提供することが望ましい。

また、電極の製造、保管および衛生管理に手間がかからず、低コストの電気刺激装置および方法を提供することが望ましい。
また、従来のＴＥＳ（特許文献１、２参照）は、片眼のみに電極を設置して治療をするものであるため、両眼を治療するのには不向きな装置である。上述のように、網膜色素変性は一般的に両眼性であり、視神経症についても両眼同時に発症する場合が少なくない。このため、両眼の治療を容易に施すことのできる装置が求められる。しかしながら、従来のＴＥＳでは、角膜設置用の電極が１つしかなく、一方の眼を治療した後に、他方の眼に装着し直して治療をしなければならず、両眼の治療にかかる時間や患者負担が大きくなってしまう。
したがって、両眼を同時に治療するのに適した電極刺激装置および方法を提供することが望ましい。

本発明の一態様によれば、網膜に電気刺激を与えるための装置は、右眼用の電極と、左眼用の電極と、共用の電極とからなる皮膚電極を備え、右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流して右眼の網膜に電気刺激を与え、左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流して左眼の網膜に電気刺激を与えるように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、装置は、右眼用の電極と共用の電極との間および左眼用の電極と共用の電極との間に異なるタイミングで電流を流すように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、装置は、右眼用の電極と共用の電極との間および左眼用の電極と共用の電極との間に異なる設定値の電流を流すように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、装置は、右眼用の電極と共用の電極との間および左眼用の電極と共用の電極との間に異なる幅のパルス状の電流を流すように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、装置は、右眼用の電極、左眼用の電極および共用の電極は、鍼をそれぞれ備え、鍼を介して電流を流すように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、右眼用の電極と、左眼用の電極と、共用の電極とからなる皮膚電極を備えた装置によって行われる、網膜に電気刺激を与えるための方法は、右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流して右眼の網膜に電気刺激を与えるステップと、左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流して左眼の網膜に電気刺激を与えるステップとを含む。

また、本発明の一態様によれば、方法は、右眼の網膜に電気刺激を与えるステップと左眼の網膜に電気刺激を与えるステップとが、異なるタイミングで行われることを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、方法は、右眼の網膜に電気刺激を与えるステップと左眼の網膜に電気刺激を与えるステップとが、異なる設定値の電流で行われることを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、方法は、右眼の網膜に電気刺激を与えるステップと左眼の網膜に電気刺激を与えるステップとが、異なる幅のパルス状の電流で行われることを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、方法は、右眼用の電極、左眼用の電極および共用の電極は、鍼をそれぞれ備え、右眼の網膜に電気刺激を与えるステップと左眼の網膜に電気刺激を与えるステップとが、鍼を介して行われることを特徴とする。

図１は、従来のコンタクトレンズ型電極を装着した患者を表した図である。図２は、本発明の一実施形態による皮膚電極を装着した患者を表した図である。図３は、本発明の一実施形態による皮膚電極を装着した患者を表した図である。図４は、本発明の一実施形態による皮膚電極を装着した患者を表した図である。図５は、本発明の一実施形態による片眼の網膜に双極性の電気刺激を与えるパルスのタイミングを示した図である。図６は、本発明の一実施形態による網膜電気刺激治療の動作ダイアグラムを示した図である。図７は、本発明の一実施形態による両眼の網膜に双極性の電気刺激を与えるパルスのタイミングを示した図である。図８は、本発明の一実施形態による両眼の網膜に双極性の電気刺激を与えるパルスのタイミングを示した図である。図９は、本発明の一実施形態による両眼の網膜に双極性の電気刺激を与えるパルスのタイミングを示した図である。

図１は、右眼にコンタクトレンズ型電極１０を装着した患者を表した図である。このコンタクトレンズ型電極１０は、コンタクトレンズ型のベースに円環状に配置された一対の２つの電極、すなわち内側の電極１１と外側の電極１２とからなる。そして、これら２つの電極間に電圧を印加することによって、網膜に電気刺激を与えることができるように構成されている。従来の経角膜電極刺激（ＴＥＳ）では、患者に点眼麻酔を施した後、角膜保護剤を塗布してコンタクトレンズ型電極１０を装着している。そして、装着したコンタクトレンズ型電極にコード１３を介して角膜上に電気刺激を加えることによって、網膜に電気刺激を与えていた。

このような従来のＴＥＳによる角膜への電気刺激には、角膜障害の危険性が指摘されている。また、角膜上にコンタクトレンズ型電極を設置するために、点眼麻酔を施したり、角膜保護剤を塗布したりする必要があるため患者の負担となり、特に長時間の電気刺激においては大きな負担となる。また、コンタクトレンズ型電極を装着しても、電極にコードが付いているため、患者が動くと、コンタクトレンズ型電極が外れ、電気刺激治療が中断してしまうという問題もある。さらに、コンタクトレンズ型電極の製造、保管および衛生管理には、手間がかかり、そのコストも高い。

図２は、本発明による皮膚電極２０を装着した患者を表した図である。図に示すように、この皮膚電極２０は、眼の周囲の皮膚に装着され、右眼用の電極２１と、左眼用の電極２２と、共用の電極２３とからなる。図２では、右眼用および左眼用の電極２１、２２を眼の下にそれぞれ配置し、共用の電極２３を額に配置しているが、網膜に電気刺激を与えることができれば、どこに配置しても構わない。例えば、図３に示すように、右眼用および左眼用の電極２１、２２を眼の上にそれぞれ配置し、共用の電極２３を鼻に配置してもよい。なお、図３では、眉毛の上に電極を貼付しているが、眉毛の上は接着があまりよくないので、眉毛を避けて電極を貼付するようにしてもよい。

あるいは、図４に示すように、右眼用および左眼用の電極２１、２２を眼の側方にそれぞれ配置し、共用の電極２３を左右の眼の間に配置してもよい。この場合、網膜に対して効果的に電気刺激を与えられるように、右眼用の電極２１と共用の電極２３とを結んだ線が右眼の角膜を横切るように配置し、左眼用の電極２２と共用の電極２３とを結んだ線が左眼の角膜を横切るように配置することが好ましい。

なお、コンタクトレンズ型電極１０の場合と同様に、右眼用および左眼用にそれぞれ一対の２つの皮膚電極（計４つの皮膚電極）を用いることも考えられる。すなわち、共用の電極２３の代わりに、一対の２つの右眼用の電極を右眼の上下または左右にそれぞれ配置したり、一対の２つの左眼用の電極を左眼の上下または左右にそれぞれ配置したりすることも考えられる。しかしながら、共用の電極２３を使用することにより、電極の数を削減することができる。

各皮膚電極は、大きさが２５×４５ｍｍ程度であり、基材に不織布を用い、導電性粘着ゲルで皮膚への接着と導電性を確保している。しかしながら、皮膚電極は、網膜に効果的に電気刺激を与えることができるものであれば、どのような構成のものでもよい。例えば、基材に長さ１〜２ｍｍ程度の鍼を埋め込んだ皮膚電極を使用してもよい。その場合、皮膚に刺さった鍼を介して電気刺激を与えることができるので、接触抵抗が大きい面ではなく、鍼で電気刺激を与えることができる。これにより、網膜に電気刺激を与える上で接触抵抗が少なく通電することができる。また、眼の周りのツボに鍼を刺すことにより、網膜への電気刺激の効果のみならず、鍼治療の効果も期待できる。

このような皮膚電極２０を装着した後、電気刺激治療のための設定を行う。まず、皮膚電極を介して網膜に電気刺激を与えるに際し、適切な電流強度に設定する必要がある。具体的には、患者に皮膚電極２０を装着し、右眼用の電極２１と共用の電極２３との間、または左眼用の電極２２と共用の電極２３との間に、図５に示すようなパルス状の電気刺激を与えながら、徐々に電流強度を増大していく。この様子を図６に示す。すなわち、図６の時点１で設定を開始し、徐々にパルスの電流強度を増大していき、ある強度に達すると（図６の時点２）、患者は視野の周辺に疑似光覚（ｐｈｏｓｐｈｅｎｅ）を感じるようになるので、その旨を治療者に報告する（図６の時点３）。その後、さらに電流強度を増大していき、ある強度に達すると（図６の時点４）、患者は全視野に疑似光覚を感じるようになるので、その旨を治療者に報告し、治療者はその時の強度を記録する（図６の時点５）。この疑似光覚を感じるようになる電気刺激の電流強度は、患者ごとに様々である。疑似光覚は、網膜にある神経節細胞や視神経が電気刺激に反応して生じるため、全視野に疑似光覚を感じる電流強度よりもさらに高い値を電流刺激治療の設定値Ａとすることが好ましい（図６の時点６）。しかしながら、必ずしも疑似光覚を感じる電流強度に設定しなければならないわけではなく、患者の網膜疾患の種類ないし程度によっては疑似光覚を感じない電流強度に設定してもよい。

片眼の治療の場合、図５に示す双極性の電気刺激を患者に装着した右眼または左眼用の電極と共用電極の間に印加する。より具体的には、右眼または左眼用の電極に設定値Ａの電流強度でプラスの電気刺激を１０ｍｓｅｃ与え、続いて同じ設定値Ａの電流強度でマイナスの電気刺激を１０ｍｓｅｃ与え、その後に電気刺激を３０ｍｓｅｃ休止する。この電気刺激の１サイクルは５０ｍｓｅｃとなり、周波数としては２０Ｈｚとなる。この電気刺激を、１回の治療あたり、３０分程度続ける。図６では、時点６から時点７まで治療を行い、その後、患者もしくは治療者の都合などにより、時点８から時点９までの休止期間を挟んで、時点１０から時点１１まで治療を行っている。時点６から時点７および時点１０から時点１１の合計の治療時間が３０分程度である。皮膚電極を用いる場合は、コンタクトレンズ型電極に比べて、電極の着脱が容易であるため、都合により、休止期間を挟むことが容易にできる。

図７に、両眼の同時治療の場合の刺激パターンを示す。この刺激パターンは、図５の場合と同様であるが、右眼の刺激と左眼の刺激との間に５ｍｓｅｃの休止時間を設けている。これにより、共用の電極２３を用いて効果的に両眼を同時に治療することができ、片眼ずつ治療する場合に比べて、治療時間を半減することがきる。すなわち、右眼と左眼に同時に電気刺激を加えると、右眼用および左眼用の電極２１、２２と共用の電極２３との間で電流の流れやすい方（すなわち、抵抗の低い方）に電流が流れ、両眼の同時治療を適正に行うことができない。

なお、コンタクトレンズ型電極の場合は、両眼の同時治療を行うためには、右眼用および左眼用に２つのコンタクトレンズ型電極１０を用意しなければならない。これは、コストの高いコンタクトレンズ型電極において２倍のコストがかかることを意味する。また、コンタクトレンズ型電極１０を両眼に装着するのは、患者にとってさらなる負担となる。

また、それぞれの眼の障害度が異なっている場合や、疑似光覚を感じる電流強度が異なる場合であっても、それぞれの眼の電流強度の設定値を個別に設定できるようにすれば、両眼の同時治療が可能になる。図８は、右眼の電流強度の設定値Ｂが、左眼の電流強度の設定値Ａよりも大きい場合を示している。

さらに、図９に示すように、電気刺激パルスの期間も１０ｍｓｅｃではなく、５ｍｓｅｃに短パルス化できるようにすることもできる。このパルスの期間は、患者の症状や負担を考慮して、変更できるようにすることが好ましい。例えば、図９のように、電流強度の設定値を左右の眼で変えるのではなく、パルスの期間を左右の眼で変えるようにしてもよい。

また、電気刺激による治療時間は、３０分程度であるが、図６に示したように、患者の症状や負担を考慮して、途中に休憩を挟んでもよい。治療を受ける頻度は、１カ月に数回程度または定期的に治療を行って、視機能の回復を確認し、経過を観察するのが好ましい。

なお、本発明の電気刺激装置および方法は、ＮＡＩＯＮに限らず、広義の視神経疾患にも適用可能である。例えば、外傷性視神経症には有効な治療法がなく、自然回復を待たなければならないが、本発明の電気刺激装置および方法により、回復の促進を図ることが期待される。また、緑内障も広義の視神経症に含まれ、本発明の電気刺激装置および方法による効果が期待される。さらに、網膜疾患においては、ＲＰに限らず、加齢黄斑変性や糖尿病黄斑症などの進行により重度な視機能障害に陥る疾患にもその効果が期待される。

１０コンタクトレンズ型電極
１１内側の電極
１２外側の電極
１３コード
２０皮膚電極
２１右眼用の電極
２２左眼用の電極
２３共用の電極

Claims

網膜に電気刺激を与えて視機能の維持回復を図るための装置であって、
右眼用の電極と、左眼用の電極と、共用の電極とからなる皮膚電極を備え、
右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流して右眼の網膜に電気刺激を与え、左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流して左眼の網膜に電気刺激を与えるように構成され、右眼用の電極と共用の電極との間に流す電流と、左眼用の電極と共用の電極との間に流す電流とを独立して制御可能に構成されたことを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置であって、
右眼用の電極と共用の電極との間および左眼用の電極と共用の電極との間に異なるタイミングで電流を流すように構成されたことを特徴とする装置。
請求項１または２に記載の装置であって、
右眼用の電極と共用の電極との間および左眼用の電極と共用の電極との間に異なる設定値の電流を流すように構成されたことを特徴とする装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の装置であって、
右眼用の電極と共用の電極との間および左眼用の電極と共用の電極との間に異なる幅のパルス状の電流を流すように構成されたことを特徴とする装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の装置であって、
右眼用の電極、左眼用の電極および共用の電極は、鍼をそれぞれ備え、
鍼を介して電流を流すように構成されたことを特徴とする装置。
右眼用の電極と、左眼用の電極と、共用の電極とからなる皮膚電極を備えた、網膜に電気刺激を与えて視機能の維持回復を図るための装置の作動方法であって、
右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップと、
左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップと
を含み、右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップと左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップとが、独立して行われることを特徴とする方法。
請求項６に記載の方法であって、
右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップと左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップとが、異なるタイミングで行われることを特徴とする方法。
請求項６または７に記載の方法であって、
右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップと左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップとが、異なる設定値の電流で行われることを特徴とする方法。
請求項６から８のいずれか一項に記載の方法であって、
右眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップと左眼用の電極と共用の電極との間に電流を流すように作動するステップとが、異なる幅のパルス状の電流で行われることを特徴とする方法。
請求項６から９のいずれか一項に記載の方法であって、
右眼用の電極、左眼用の電極および共用の電極は、鍼をそれぞれ備えることを特徴とする方法。