JPH1080484A - 神経の電気的刺激用針組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 植え込み型電子的デバイスを持つ患者に使用
でき、小さく安価で単一使用及び滅菌可能で、更に唯一
人の技術者が用いることができるようにする。 【解決手段】 針組立体１２を含み、その針組立体は導
電性の針カニューレ２０とそれに固定された非導電性の
管２８と、その管上の導電性メッキ３６とを有する。導
体は、一定電流レベルで交替する高電荷パルスと低電荷
パルスとを発生する刺激器１４に接続されている。高電
荷パルスは、針を患者に挿入直後顕著な筋肉単収縮を発
生する。高電荷パルスに応答した筋肉単収縮はその大き
さがピークになり、そして低電荷パルスに応答した筋肉
単収縮は針が目標とされる神経に近づくにつれ観察可能
となり、針が麻酔薬の投与の位置にあるとき高電荷パル
スに応答する筋肉単収縮と区別不能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、神経の位置を効率
的に見つけ、続いて実質的に麻酔薬をその神経に供給す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの医学的処置は患者に少なくとも局
所的に麻酔をかける必要がある。局所麻酔又は神経ブロ
ックは多くの医学的処置に対して全身麻酔を越えた利点
を提供する。例えば、局所麻酔又は神経ブロックは、通
常、外科手術を受けている患者に対して外傷がより少な
く、しばしばより短い手術後の回復を可能にする。

【０００３】局所麻酔又は神経ブロックは、麻酔薬が投
与される神経の位置の特定を必ず必要とする。従来技術
は、神経の位置を見つける方法を含む。大部分のこのよ
うな従来技術の方法においては、医師は、目標とされる
神経の位置を概ね見つけるため身体の解剖学的構造の一
般的知識を通常用いる。１つの従来技術の方法によれ
ば、導電性パッドは、皮膚上で、目標とされる神経から
ある距離離れた患者の身体の一部に位置決めされる。例
えば、目標とされる神経が肩にある場合、導電性パッド
は腕の遠位部分に固定され得る。導電性パッドは、ここ
で更に説明されるように、電流を発生することができる
従来技術の刺激器ボックスに電線により接続される。次
いで、絶縁されてない導電性の先端を有する電気的に絶
縁された針カニューレが、麻酔がかけられるべき神経の
一般方向における皮膚及び皮下組織を通して動かされる
（ｕｒｇｅ）。従来技術の針が、電線により従来技術の
電気的刺激器ボックスに接続されている。

【０００４】従来技術の刺激器ボックスは、給電され、
調整可能な電流パルスをほぼ１００〜２００マイクロ秒
（「μＳ」）の持続時間の間生成するよう動作する。電
流パルスは、最初にほぼ１．０〜５．０ミリアンペア
（「ｍＡ」）のレベルに設定される。この電流レベル
は、針が目標とされる神経に近い範囲内の組織の中へ置
かれてしまったとき、その目標とされる神経を刺激する
のに通常十分である。その刺激は、目標とされる神経に
より制御される身体の範囲（例えば、指）に顕著な筋肉
単収縮を生じさせる。次いで、電流は、単収縮が消える
までゆっくりと減少される。次いで、従来技術の針は、
単収縮が再度現れるまで、目標とされる神経が再度現れ
るまで目標とされる神経の方向にゆっくりと前進する。
この反復的な処置は、従来技術の針がほぼ０．２〜０．
３ミリアンペアの電流レベルで顕著な筋肉単収縮を発生
させることができるまで継続する。この点で、従来技術
の針が麻酔薬の投与のため、目標とされる神経に十分近
接していることが考慮される。次いで、麻酔薬は、針が
電流パルスを生成し続ける間当該針を介して直接供給さ
れる。筋肉の単収縮の中止が、通常、神経の首尾良い位
置を指示するため考慮される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の電気定位処
置は、麻酔薬の供給のための針の正確な配置を保証する
ことを意図するものである。しかしながら、目標とされ
る神経の電気定位のための従来技術の装置及び従来技術
の処置は幾つかの欠点を有する。例えば、刺激器ボック
スを含む従来技術の電気定位装置は、容易には滅菌され
ないで且つかなり大きく、コストが高く、且つ再使用可
能な１個の装置である。こうして、従来技術の電気定位
装置を手術室の滅菌環境で使用することに伴う問題があ
る。この従来技術の処置を実行するためには二人の技術
者、即ち、滅菌状態の下で働き針を操作する第１の技術
者と、この第１の技術者から離れ電流レベルを増分的に
減少させるため非滅菌状態の下で働く第２の技術者とを
採用することが通常必要である。二人の技術者を採用す
ることは、かなり高いコストを必然的に要求し、且つそ
の二人の技術者間の相当な協調とコミュニケーションを
必要とする。

【０００６】第２に、従来技術の電気定位装置は、針が
麻酔薬を注入するために適切に位置決めされたことの確
定的な指示を与えないことである。参加している医師
は、判断及び経験に頼って針が最適位置にある場合を決
定しなけばならない。

【０００７】第３に、絶縁された針と従来技術の導電性
パッドとの間の相当な距離のため、所望の電流レベルを
達成するため比較的高電圧を発生することが必要であ
る。少なくとも２５ボルト（「Ｖ」）の電圧が、従来技
術の電気定位装置では通常である。これらの比較的高電
圧レベルは、従来技術の装置の使用を制限する。例え
ば、高電圧レベルは、ペースメーカや他の植え込み型の
電子デバイスの性能に悪影響を及ぼし得る。従って、従
来技術の電気定位装置は、一般に、植え込み型電子機器
を持つ患者に用いることができない。

【０００８】更に、比較的高エネルギはアークする危険
を発生する。従って、従来技術の電気定位装置は、火災
又は爆発の危険性のため、酸素を用いている環境のよう
な多くの外科手術環境において用いることができない。
高電流レベルもまた、針に近接して組織損傷を潜在的に
発生し得る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、麻酔薬を投与
し得る神経の位置を正確に且つ効率的に見い出す電気定
位装置を指向している。本装置は、潜在的な組織損傷を
避けるため十分に低いエネルギ・レベルを採用し、患者
が植え込み型電子的デバイスを有する状況において本装
置の使用を可能にする。本装置はまた、十分に小さく且
つ高価でなく、そのため単一使用のために製造され、手
術室の滅菌フィールドで使用のため十分に滅菌すること
ができる。更に、本装置は、唯一人の技術者が用いるこ
とができる。

【００１０】上述したように、電気定位装置に必要とさ
れる電圧は、２つの導体間の距離と患者との接触抵抗値
との関数である。その距離を実質的に最小にするため、
本発明は、双方の導体を針カニューレ上に設ける。より
詳細には、本発明の電気定位装置は、１対の同軸状に配
設された導体を有する針組立体を採用し得る。１対の同
軸導体の内側導体は、針により画成され得る。次いで、
非導電性シース即ち管が内側導体の上に設けられ得て、
且つメッキされ、コートされ、又は共同で押し出し加工
され、さもければ導電性材料により設けられ得て、それ
は外側導体として機能する。はす切り部（ｂｅｖｅｌ）
又は面取り部（ｃｈａｍｆｅｒ）は、非導電性管の遠位
端で画成され得る。はす切り部は、管の遠位端で非導電
性接着剤により画成され得る。はす切りされた接着剤
は、管を適所に保持するよう機能し、また針組立体を患
者に入れるを容易にする。電気定位装置の導体間の間隔
は、はす切り部の遠位端から導電性シースまでの距離に
より画成され、その間隔は１．０ミリメートル（「ｍ
ｍ」）より僅かに大きいのが好ましい。この非常に小さ
い距離から見て、非常に低い電圧を用いて所要の電流を
発生することができる。本発明のこの局面は、本発明の
電気定位装置を、ペースメーカのような植え込み型電子
的デバイスを有する患者に使用するのに適切なものにす
ると本発明者はここで確信する。更に、低エネルギ・レ
ベルは、本発明の電気定位装置を、従来技術の電気定位
装置が燃焼に対する潜在力を発生する環境を含む事実上
全ての手術室環境において用いることを可能にする。更
に、低電圧は、小さいパッケージに都合よく設けること
ができる単純な電子回路を可能にする。

【００１１】上述したように、従来技術の電気定位装置
は、二人の技術者、即ち針を注意深く操作する第１の技
術者と、電流レベルを注意深く変える第２の技術者とを
必要とした。本発明の電気定位装置は、全く異なる原理
の下で動作する全く異なる構造を採用し、唯一人の技術
者による本発明の電気定位装置の使用を可能にする。当
該電気定位装置は、筋肉単収縮を発生するためのスレッ
ショルド電気的パラメータが電流よりむしろ電荷に関し
てより正確に測定されることを決定することを利用す
る。電荷は電流と時間の積であり、電流レベルと持続時
間とのうちのいずれかを変えることにより電荷を変える
ことができる。第１の好適実施形態において、本発明の
電気定位装置は一定電流パルスを発生する。しかしなが
ら、一連のパルスは、比較的長い持続時間と比較的短い
持続時間との間を交替する。このようにして、一連の一
定電流パルスは、比較的高い電荷と比較的低い電荷との
間を交替する。第２の実施形態において、電気定位装置
は、比較的高電流パルス（例えば、０．５ｍＡ）と比較
的低い電流パルス（例えば、０．１〜０．２ｍＡ）とを
交互に供給するよう動作する。各パルスは同じ持続時間
（例えば、０．１〜０．２ミリ秒（「ｍＳ」）であり得
て、パルスは一様の間隔（例えば、０．２５〜２．０
秒）で発生され得る。

【００１２】本発明の電気定位装置を用いるための１つ
のアプローチは、針を患者の中へ且つ目標とされる神経
に向けて動かすことを含み得る。比較的高い電荷パルス
は、皮膚に突入してしまった後の神経から離れた位置で
（例えば、針の先端が目標とされる神経から約１．０ｃ
ｍであるとき）筋肉単収縮を発生する。しかしながら、
比較的低い電荷パルスは、この初期の距離で筋肉単収縮
を発生するための十分な電荷を生成しない。パルスは、
例えば、ほぼ二分の一秒（以降、「１／２」又は「０．
５」秒）だけ分離され得る。こうして、医師は、初め
に、筋肉単収縮を、高電荷パルスと一致するほぼ１秒の
間隔で観察する。針が目標とされる神経に向けて移動さ
れるにつれ、医師は、高電荷パルスにより生じた初めに
観察された筋肉単収縮の大きさが僅かに増大するのを観
察し得る。同時に、医師は、各高電荷パルスに続く低電
荷パルスに応答して小さい筋肉単収縮を観察し始める。
こうして、先の例を用いて、医師は、高電荷パルスに応
答して大きな単収縮に、その０．５秒後に低電荷パルス
に応答したより小さい単収縮が続き、次いでその０．５
秒後に高電荷パルスに応答して別のより大きな単収縮が
続くことを観察する。

【００１３】高電荷パルスに応答して発生される単収縮
はピークに急速に達し、そのため目標とされる神経に向
けた針の更なる移動は高電荷パルスにより生じる単収縮
の大きさ又は激しさを著しく増大させない。

【００１４】低電荷パルスに応答して発生される単収縮
の大きさ及び強度は、針が目標とされる神経に近づき続
けるにつれ増大する。低電荷の単収縮の大きさ及び強度
におけるこれらの変化は、針を挿入している医師により
容易に観察可能である。針の先端が目標とされる神経に
近づくにつれ、主要単収縮と副次単収縮とは実質的に区
別不能となり、医師は、実質的に同一の筋肉単収縮をほ
ぼ０．５秒の間隔、又は初めに観察された間隔の二倍で
単に観察するであろう。これは、針の先端が指定された
麻酔薬の投与のため正しく位置決めされていることを医
師に示す。次いで、麻酔薬は、針を介して且つ目標とさ
れる神経に対して動かされ得る。次いで、麻酔された神
経は単収縮を停止し、これにより目標とされる神経に達
してしまったこと及び麻酔薬がその意図した効果を有し
てしまったことの明白な指示を医師に与え得る。次い
で、医師は、針への電流の流れを終了するため電気定位
装置の小さい制御装置上のスイッチを単に起動し得る。

【００１５】高レベルと低レベルとに順次交替する電荷
パルスを発生する概念によりここに原理的に記載される
一方、ここに記載される電気定位装置及び部品の構成は
所望される用途に応じて、等級付けされた（ｇｒａｄｅ
ｄ）電荷パルスの反復パターンを生成するよう形成され
得ることが当業者により認められるであろう。例えば、
神経を囲む領域の解剖学的構造が探求されるのに応じ
て、神経に近づくにつれ交替する一連の絶対的な高レベ
ル及び低レベルの電荷パルスよりもむしろ、神経に近づ
くにつれ電荷パルスにおいて徐々に低減する反復するパ
ターンを有することは有益であることが証明され得る。
換言すると、本装置及び関連の構成要素は、交替する一
連の高レベル及び低レベルの電荷パルスを供給するより
むしろ、それは、各パターンにおける等級（程度）（ｇ
ｒａｄｅ）が選択された最大レベル電荷パルスから選択
された最小レベル電荷パルスまで下に傾いて、等級付け
された電荷パルスの反復するパターンを供給する。この
ように、或る解剖学的構造について、従業者には電荷パ
ルスに対する神経反応のそれぞれの臨床上の観察のより
大きな範囲が提供され、これにより神経に対する本装置
の位置のより正確な知識を従業者に提供する。他のパタ
ーンもまた可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に従った電気定位装置が、
図１において参照番号１０により全体的に特定されてい
る。電気定位装置１０は、針組立体１２、刺激器１４、
及び針組立体１２を介して麻酔薬の投与量を供給するた
めの管１６を含む。

【００１７】図２により明瞭に示されるように、針組立
体１２は細長い針カニューレ２０を含み、その針カニュ
ーレ２０は近位端２２及び遠位端２４と、それらの間を
連続的に延在する管腔２６とを有する。針カニューレ２
０は、導電性材料、好ましくはステンレス鋼から形成さ
れている。針カニューレ２０の近位部分は刺激器１４に
固定的に取り付けられ、針カニューレ２０の近位端及び
遠位端は刺激器１４の反対側にある。針カニューレ２０
の遠位端２４は、目標とされる神経に接近するため組織
への突き通しを容易にするよう先端へ向けてはす切りさ
れている。

【００１８】針組立体１２は更に、針カニューレ２０の
上に同軸状に配設された薄い壁で囲まれた管２８を含
む。管２８は、対向した近位端３０及び遠位端３２を有
し、ポリイミドのような非導電性材料から形成されてい
る。管２８の近位端３０は、更にここで説明される刺激
器１４の中に配設されている。管２８の遠位端３２は、
針カニューレ２０のはす切りされた遠位端２４から近接
して離間されている。管２８は、針カニューレ２０の外
側円筒状表面に密接に係合するような寸法にされてい
る。しかしながら、管２８の針カニューレ２０へのしっ
かり固定した保持は、プラスチック管２８の遠位端３２
と針カニューレ２０の外側円筒状表面との間に延在する
非導電性エポキシ３４又は他のこのような接着剤により
達成される。エポキシ３４は、針組立体１２を患者に入
れるのを容易にするため面取りされている。この面取り
は約１．０ｍｍの長さを画成するのが好ましい。

【００１９】管２８は、その外側円筒状表面に導電性層
３６を含み、その導電性層３６はメッキ又はコーティン
グにより形成され得る。導電性層３６は、金であり、そ
して管２８の近位端３０から遠位端３２まで連続的にほ
ぼ５５０オングストロームの厚さで延在することが好ま
しい。針組立体１２は、更にここで説明される１対の同
軸導体として実効的に機能する。特に、ステンレス鋼の
針カニューレ２０は内側導体として機能し、一方管２８
上の金の導電性層３６は外側導体として機能する。管２
８は、ステンレス鋼の針カニューレ２０と金の導電性層
３６とによりそれぞれ画成される内側導体と外側導体と
を分離する非導電性の絶縁する材料を画成する。

【００２０】上述したように、ステンレス鋼の針カニュ
ーレ２０は、針カニューレ２０の近位端２２が刺激器１
４の一方の側に配設され、一方遠位端２４がその反対の
側に配設されるように、刺激器１４を通って連続的に延
在する。プラスチック管２８の近位端３０は刺激器１４
内に配設されている。その結果、ステンレス鋼の針カニ
ューレ２０及び金の導電性層３６の双方は電気的接触の
ため刺激器１４内で露出されている。

【００２１】刺激器１４は、一般に長方形のハウジング
３８を含み、そのハウジング３８は、例えばほぼ１９．
８ｍｍ（ほぼ０．７８１インチ）の長さ及び幅の寸法
と、例えばほぼ９．５３ｍｍ（ほぼ０．３７５インチ）
の厚さ寸法とを有し得る。ハウジング３８は、２つのモ
ールド成形された熱可塑性ハウジング半部材４０及び４
２で互いに溶接又は接着されて形成され得る。頂部壁と
底部壁とはそれぞれ、手の指により掴むのを容易にする
ため凹み領域を含んでもよい。

【００２２】ハウジング３８は、針組立体１２を構造的
に支持すること、針組立体１２の操作のための便利なグ
リップを与えること、及び電気定位装置１０の電子部品
を安全に取り囲むことを含む多数の機能を実行する。

【００２３】刺激器１４の電子回路は、オン／オフ・ス
イッチ４８及び発光ダイオード（ＬＥＤ）５０を含み、
これら双方はハウジング３８の外部からアクセス可能で
及び／又は視認可能である。オン／オフ・スイッチ４８
は、以下で更に記載されるように回路のバッテリと他の
部分との間の回路を完成するよう機能し、高電荷レベル
と低電荷レベルとの間の切り替えを任意に可能にする。
ＬＥＤ ５０は、電気的エネルギの各パルスにより１パ
ルスの光りを発生するよう動作し、そのため技術者又は
参加している医師は、エネルギ・パルスを患者の筋肉単
収縮と比較することができる。

【００２４】図３は、刺激器１４に用いられ得る回路を
表す。当業者に認められるように、このような回路を実
現する１つの方法は、能動構成要素としてＣＭＯＳ技術
を用いてその回路をディジタル化することである。カス
タム集積回路（「ＩＣ」）のような他の実現の仕方も可
能である。ここでは、オン／オフ・スイッチ４８は３ボ
ルト・リチウム・セル・バッテリ５２に接続されてい
る。オフ状態において、静止電流は１マイクロアンペア
（「μＡ」）以下であり、８年を越えるバッテリ寿命を
提供し、これにより電気定位装置１０に対して適切な保
管寿命を保証する。オン状態において、以下に記載され
る発振器及びカウンタは使用可能化され、バッテリは刺
激器１４をほぼ１００時間動作させるであろう。

【００２５】持続時間パルス変調（ｔｉｍｅ ｄｕｒａ
ｔｉｏｎ ｐｕｌｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）は、カ
ウンタ５４により達成される。カウンタ５４の出力を用
いて、１２２μＳ程度の短いパルスを発生することが可
能である。カウンタ５４の出力は周期的信号であるの
で、タイミング選択ゲーティング・ネットワーク５６が
その出力信号の唯１つの周期を選択し、それを電流源ネ
ットワーク５８に印加する。図３に示される実施形態に
おいて、タイミング選択ゲーティング・ネットワーク５
６は、低電荷パルスの一つと高電荷パルスの一つとのい
ずれかを交互に使用可能にする。図５に概略的に示され
るように、刺激器１４は、短い持続時間のパルスと長い
持続時間のパルスとを交互に発生するよう動作する。全
てのパルスは一定電流であるが、異なる持続時間であ
る。例えば、刺激器１４は、パルスを０．２ｍＡの電流
レベルで１２２μＳにわたり発生して、２４．４ナノク
ーロン（「ｎＣ」）の比較的低電荷を生成し、次いで
０．２ｍＡの電流パルスがほぼ４８８μＳにわたり続い
て９７ｎＣの比較的高電荷を生成するよう動作し得る。
パルスを発生するため選択された構成要素に応じて、パ
ルスの持続時間は、例えばここで述べられた持続時間の
±２０％の時間範囲内で変え得ることが当業者には認め
られるであろう。異なる持続時間の一定電流の他の対の
パルスを用いて、交替する低電荷及び高電荷を生成し得
る。

【００２６】図３の回路はまた、電流振幅変調により一
定持続時間のパルスを任意に与えるよう設計されてい
る。例えば、０．２ｍＡの低電流パルスが１２２μＳに
わたり発生され、２４．４ｎＣの比較的低電荷を生成し
得て、０．８ｍＡの高電流パルスが１２２μＳ続いて９
７ｎＣの比較的高電荷を生成し得る。電流レベル変調オ
プションにより生成された電荷は持続時間変調オプショ
ンにより生成された電荷と等しいことが注目されるであ
ろう。

【００２７】図３は、刺激器１４における１組の回路構
成要素のブロック図であり、その１組の回路構成要素は
二極性の針１２にかかる適切な電荷パルスを生成するよ
う機能する。そして、図４は、図３のブロック内の動作
回路構成要素の組合せの例を示す。図４に見られるよう
に、オン／オフ・スイッチ４８により付勢されるオン／
オフ制御器５１は、カウンタ５４を付勢するため発振器
５３をキーイングする出力と、カウンタ５４を使用可能
化及び使用不能化する別の出力とを有する。第３の出力
がシンク制御回路５５に与えられ、そのシンク制御回路
５５はカウンタ５４からの出力を受け取りそして二極針
１２の１つの電極（２０又は３６）に結合された一定電
流シンク（ｓｉｎｋ）５８を付勢する。インディケータ
回路５７は、ＬＥＤ ５０を駆動するが、発振器５３、
カウンタ５４及び電流源Ｖ＋から入力を受け取り、その
電流源Ｖ＋は電荷リミタ５９を介して二極針１２の他方
の電極（３６又は２０）に結合されている。電荷パルス
のタイミング及び大きさは、シンク制御回路５５に結合
されているタイミング選択ゲーティング構成要素５６に
より変調される。

【００２８】図４における回路詳細に向くと、オン／オ
フ制御器５１はオン／オフ・スイッチ４８から成り得
て、そのオン／オフ・スイッチ４８はから成り得て、そ
のオン／オフ・スイッチ４８はバッテリ５２の電圧Ｖ＋
を、フリップフロップＡ１：Ｂ及びＲＣ（Ｒ１，Ｃ３）
の組合せを含む回路に結合する。電気定位装置１０が用
いられるべきとき、オン／オフ・スイッチ４８はオン位
置に置かれ、針でのいずれの電流サージを避けるようオ
ンし続ける。フリップフロップＡ１：Ｂは発振器５３の
タイミングを制御する。その発振器５３は、シュミット
・トリガＡ３：Ａを備え得て、１２ビット・カウンタＡ
２の形態であり得るカウンタ５４と、フリップフロップ
Ａ１：Ａを備え得るシンク制御回路５５とを制御する。
Ａ１：Ｂがオンであるとき、出力ライン１２はロー即ち
０であり、そこでカウンタＡ２のリセットがオフであ
り、こうしてカウンタＡ２はカウントすることから自由
であり、そしてＡ１：Ａのリセットはオフであり、そこ
でフリップフロップＡ１：Ａは状態を変えることから自
由である。付随して、Ａ１：Ｂの出力ライン１３はハイ
又は正であり、そのため発振器Ａ３：Ａは、例えば４．
０９６キロヘルツ（「ｋＨｚ」）で動作して、カウンタ
Ａ２にカウントさせ、その結果Ａ２のピン１が状態を１
／２秒毎に変化させられ、ピン１５は１／２秒毎に正に
行く。こうして、ピン１５は状態をピン１の速度の２倍
で変化させる。Ａ１：Ｂがオフであるとき、ライン１３
はローに行き、Ａ３：Ａの出力を止め、そしてライン１
２はハイに行き、Ａ２及びＡ１：Ａをリセットする。

【００２９】Ａ２のピン１５が正に行くと、Ａ１：Ａへ
のクロック信号は出力ライン１をハイに行かせ、電圧Ｖ
＋により、抵抗Ｒ４及びＲ５を介してベース電流をトラ
ンジスタＱ３に供給する。これにより、Ｑ３は、導通さ
せられ、そのため電流がバッテリＶ＋からキャパシタＣ
４を介し且つ針１２を通りそして抵抗Ｒ７を介して接地
へ流れるための電流経路を閉じる。Ｒ７にかかる電圧が
約０．５５ボルトに行く場合、トランジスタＱ２のベー
スは抵抗Ｒ６を介して駆動され、Ｑ２をオンにし、それ
は次いでＱ３へのベース電流を低下させ、こうしてＲ７
にかかる電圧を０．５５ボルトに維持する。従って、針
１２を介して流れる電流は実質的に一定に維持される。
針の電流経路における短絡即ち故障の場合、キャパシタ
Ｃ４は、予め選択された最大電荷まで充電して電流レベ
ルを制限することにより電荷リミタとして作用する。

【００３０】電流パルスのタイミングと形状は、タイミ
ング選択ゲーティング構成要素５６の使用を通して決定
され、そのタイミング選択ゲーティング構成要素５６
は、発振器Ａ３：Ａ及びカウンタＡ２から入力を受け取
る３つのゲートＡ３：Ｂ、Ａ３：Ｃ及びＡ３：Ｄを備
え、出力をシンク制御回路５５のフリップフロップＡ
１：Ａへ与える。ゲートＡ３：Ｂは、図５のタイミング
図に示される短いパルスを制御する。カウンタＡ２への
入力ピン１０は負パルスで作動し、そのためＡ３：Ａの
ピン３上の出力が負に行くと、Ａ２の出力ピン１５は正
へ行き、Ａ１：Ａを駆動して、上述したように針経路を
通る電流をオンにする。Ａ３：Ａのピン３上の出力はま
たゲートＡ３：Ｂの入力ピン６に供給され、そのゲート
Ａ３：Ｂの他の入力ピン５はＡ２のピン１から出力を受
け取る。ピン１上の、順にピン５上の信号がハイである
場合、Ａ３：Ｂは、ピン６がハイへ行くと機能すること
ができる。ピン１がロー即ち０である場合、ピン５はロ
ーであり、Ａ３：Ｂは機能することができない。Ａ３：
Ｂの動作を用いて、短い電荷パルスと長い電荷パルスと
の交替を制御することができる。ピン１がハイであると
き、短いパルスが生成されるであろう。

【００３１】より詳細には、Ａ３：Ａのピン３がローに
行くと、カウンタ５４はその次の状態に行く。ピン１５
がハイに行き、そのため電流が針を通って流れ始め、ピ
ン１はハイであり、そこでＡ３：Ｂのピン５はハイであ
り、一方ピン６はピン３と共にロー即ち０である。Ａ
３：Ｂのピン４上の出力は１となり、それはゲートＡ
３：Ｄへのピン１３上の入力である。ピン１２上のハイ
の入力により、ゲートＡ３：Ｄのピン１１上の出力は０
となる。ここで、発振器Ａ３：Ａはピン３上にハイを出
力すると、カウンタＡ２はその状態を変えないが、しか
しＡ３：Ｂのピン５及び６は双方ハイとなり、そのため
ピン４上の出力は０に行きピン１３への入力を０にさせ
る。ピン１２上の入力は、依然ハイである場合、Ａ３：
Ｄのピン１１上の出力はハイに行く。ピン１１上のハイ
の信号はキャパシタＣ２を介してフリップフロップＡ
１：Ａのリセットに結合され、ピン１上のその出力を０
に行かせ、一定電流シンク５８及び針１２を通る電流を
オフにさせる。そこで、短い電流パルスは１２２μＳの
持続時間生成されたことになる。

【００３２】より長いパルスを生成するため、ゲートＡ
３：Ｃが用いられ、ゲートＡ３：Ｂは使用不能化され
る。Ａ３：ＢはＡ２のピン１がハイであるときのみ機能
することができるので、ピン１上の信号がローに行かさ
れＡ３：Ｂをオフにする。この状態においては、Ａ１：
Ａのリセット機能はＡ３：Ｃによってのみ制御される。
Ａ３：Ｃの出力は、図４においてＡ３：Ｃに隣接して示
されるパルス比テーブルに従って制御され得る。Ａ３：
ＣのＡ（８）及びＢ（９）の入力をカウンタＡ２のリス
トされた組み合わせに対して適切に接続することによ
り、上記テーブルの左側コラムに示される短いパルスと
長いパルスとの間の時間比が達成されることができ、こ
うして電荷パルスのパルス幅変調を完成する。

【００３３】パルス振幅変調を完成するため、Ａ３：Ｃ
へのＡ及びＢの入力は、双方共Ａ２のピン１０に接続さ
れ、１対１のパルス時間比を生成することができ、その
パルスは１２２μＳである。一定電流シンク５８におけ
る抵抗Ｒ１０は、スイッチＳＷ１を閉成することにより
その回路の中へＡ２のピン１とトランジスタＱ３のエミ
ッタとの間に接続される。ピン１がハイであると、電流
は抵抗Ｒ１０及び抵抗Ｒ７を介して接地へ流れる。こう
して、Ｒ７にかかる電圧を一定に維持し且つＲ７を通る
電流は２つの源から作られるので、針１２を通る電流経
路における電流は減少される。従って、針１２にかかる
電流パルスの大きさは比較的低電流パルスとなる。Ａ２
のピン１がロー、即ち接地に行くと、Ｒ１０はＲ７と接
地に対して並列に構成され、そのためＲ７及びＲ１０の
抵抗値は電流経路に対して低下する。０．５５Ｖの電圧
が、先に説明したように、それらの接続点で維持される
ので、より多くの電流が双方の抵抗に必要とされる。こ
うして、針１２にかかる電流パルスの大きさは増大さ
れ、比較的高電流パルスをもたらす。従って、パルス振
幅変調をこの回路により成すことができる。

【００３４】所望ならば、パルス幅変調とパルス振幅変
調の双方を、パルス比テーブルにおけるパルス比を選択
し、抵抗Ｒ１０を回路に中に切り替えて入れることによ
り生成することができる。

【００３５】最後に、インディケータ回路５７は、変調
に無関係に、パルスが生成されると常に作動し、単純な
オン又はオフの指示を生じるよう構成されている。こう
して、ＬＥＤ ５０は、電荷パルスの発生と同時に「オ
ン」状態をフラッシュし、又はブザー６０はＡ３：Ａの
ピン３及びＡ２のピン１５上の出力のタイミング及び状
態の変化に従って音を発生する。

【００３６】前述したように、ステンレス鋼の針カニュ
ーレ２０の近位端２２は、刺激器１４のハウジング３８
を貫通して全体的に突出している。図１に示されるよう
に、ステンレス鋼の針カニューレ２０の近位端２２は可
撓性の管１６に接続され、その管１６は麻酔薬の選択さ
れた投与量を供給するための注射器に接続可能である受
口まで延在している。代替実施形態においては、ステン
レス鋼の針カニューレ２０の近位端２２は、麻酔薬の選
択された投与量を投与するための注射器に接続可能な針
の受口に直接接続され得る。

【００３７】使用においては、麻酔医又は看護麻酔士
は、ステンレス鋼の針カニューレ２０のはす切りされた
遠位先端２４を患者に且つ目標とされる神経に向けて挿
入する。導電性パッドも電線も用いない。ここに記載さ
れる一定電流の実施形態においては、次いで、刺激器１
４のオン／オフ・スイッチ４８が、電気的エネルギの低
い一定電流パルスを発生するよう作動される。電気定位
装置１０の適正な機能は、フラッシュするＬＥＤ ５０
がエネルギの各それぞれのパルスと同時に光りのパルス
を発生することにより確認される。エネルギのそれぞれ
のパルスは、１／２秒間隔で発生される。４８８μＳに
わたる０．２ｍＡの高電荷パルスは９７ｎＣの電荷を発
生する。低電荷パルスは同じ０．２ｍＡの電流である
が、ほんの１２２μＳ間続き、ほんの２４．４ｎＣの電
荷を発生する。９７ｎＣのより高い電荷パルスは、観察
可能な筋肉単収縮を、皮膚が金の導電性層３４により貫
通された後実質的に表在性の位置に発生するのに十分で
あろう。一方、より低い電荷、２４．４ｎＣのパルス
は、いずれの観察可能な筋肉単収縮を神経からこの距離
離れた位置で最初に発生するのに十分ではないであろ
う。こうして、麻酔医又は看護麻酔士は、筋肉単収縮
を、高電荷パルスと一致するほぼ１秒間隔で観察するで
あろう。

【００３８】針組立体１２は、目標とされる神経に向け
て更に衝動される。針組立体１２のこの前進は、１秒間
隔で発生する単収縮の大きさにおいて徐々の増大を示す
であろう。しかしながら、高電荷に応答したこれらの単
収縮はじきにピークとなるであろう。次いで、麻酔医又
は看護麻酔士は、小さい大きさの筋肉単収縮をより大き
な大きさの単収縮の間に観察するであろう。こうして、
小さい大きさの単収縮と大きい大きさの単収縮との交替
が容易に観察可能であろう。

【００３９】針組立体１２が更に患者の中に前進するに
つれ、小さい大きさの筋肉単収縮はその大きさが増大
し、高電荷パルスにより発生されるピークの大きな大き
さの筋肉単収縮の大きさに近づく。ステンレス鋼の針カ
ニューレ２０の遠位先端２４が目標とされる神経に近づ
くにつれ、低電荷パルスに応答して発生された筋肉単収
縮は、高電荷エネルギ・パルスに応答して発生される筋
肉単収縮とは実質的に区別不能になるであろう。こうし
て、麻酔医又は看護麻酔士は、実質的に同一の筋肉単収
縮を０．５秒間隔で観察するであろう。この容易に観察
可能な応答は、麻酔医又は看護麻酔士に対して、針カニ
ューレ２０のはす切りされた遠位先端が麻酔薬を投与す
るため目標とされる神経に十分に近接していることを指
示するであろう。麻酔薬は、ステンレス鋼の針カニュー
レ２０の近位端２２と連通する皮下注射器の作動により
通常の要領で供給される。

【００４０】正確な処置が、電流レベルを変調する代替
実施形態により実行され得る。本発明が好適実施形態に
関して記載されたが、特許請求の範囲により規定される
本発明の範囲から離れることなく種々の変更がなされ得
ることは明らかである。例えば、刺激器は、患者に供給
される電荷のそれぞれのレベルを変えるため電流レベル
又はパルス幅を変化させるためスイッチ機構を有し得
る。更に、前述したＬＥＤの代わりに又はそれに加えて
可聴ブザーを含む、パルス発生の他の指示が設けられ得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った二極性電気定位装置の斜視図で
ある。

【図２】本発明に従った針の断面図である。

【図３】本発明に従った図２の針にかかる適切な電荷パ
ルスを生成するため機能する１組の回路構成要素のブロ
ック図である。

【図４】図３のブロック内の動作回路構成要素の組合せ
の例を示す図である。

【図５】本発明に従ったパルス発生パターンを示すグラ
フである。

フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン・シー・ニューエル アメリカ合衆国ニューヨーク州，グレンモ ント，コベントリー・ロード ２ (72)発明者 ピーター・エム・エディック アメリカ合衆国ニューヨーク州12203，ア ルバニー，マニング・ブールバード 55 (72)発明者 ラルフ・エフ・メッシナ アメリカ合衆国ニュージャージー州07109, ベルビル，シカモア・ドライブ 45

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向した近位端及び遠位端と、これらの
   間に延在する管腔とを有する導電性針カニューレと、 前記導電性針カニューレの上に設けられ薄い壁で囲まれ
   た非導電性管と、を備え、 前記非導電性管は対向した近位端及び遠位端を有し、前
   記非導電性管の前記遠位端は前記導電性針カニューレの
   前記遠位端に近接して配設され、 前記非導電性管上に導電性層を設け、 これにより前記導電性針カニューレと前記導電性層と
   は、前記非導電性管により相互に同軸状に離間された第
   １の及び第２の導体をそれぞれ画成し、前記導電性層の
   前記遠位端は、前記導電性針カニューレの前記遠位端か
   ら近接してある距離離間されている神経の電気的刺激用
   針組立体。
2. 【請求項２】 前記針カニューレは、ステンレス鋼から
   形成されている請求項１記載の神経の電気的刺激用針組
   立体。
3. 【請求項３】 前記導電性層は、約５５０オングストロ
   ームの厚さを有するメッキを有する請求項１記載の電気
   的刺激用針組立体。
4. 【請求項４】 前記メッキは金を備える請求項３記載の
   電気的刺激用針組立体。
5. 【請求項５】 前記非導電性管の前記遠位端と前記導電
   性針カニューレの前記遠位端との間に延在する非導電性
   面取り部を更に備え、これにより前記導電性層の前記遠
   位端から前記導電性針カニューレの前記遠位端までの距
   離を画成する請求項１記載の電気的刺激用針組立体。
6. 【請求項６】 前記非導電性面取り部は、前記導電性針
   カニューレ上の選択された軸方向の位置で前記非導電性
   管を固定する非導電性接着剤を備える請求項５記載の電
   気的刺激用針組立体。
7. 【請求項７】 前記非導電性管の前記近位端は、前記導
   電性針カニューレの前記近位端から遠位に離間されてお
   り、それにより前記導電性針カニューレの前記近位端と
   前記非導電性管の前記近位端での前記導電性層とは電気
   的パルス発生器と係合するため離間した電気的接触領域
   を画成する請求項１記載の電気的刺激用針組立体。
8. 【請求項８】 前記導電性針カニューレの前記近位端
   は、選択された薬剤を前記管腔を通って供給するための
   受口に接続されている請求項７記載の電気的刺激用針組
   立体。
9. 【請求項９】 前記導電性針カニューレの前記遠位端と
   前記導電性層の前記遠位端との距離は約１．０ｍｍであ
   る請求項１記載の電気的刺激用針組立体。
10. 【請求項１０】 対向する近位端及び遠位端と、これら
    の間を延在する管腔とを有する導電性針カニューレと、 前記導電性針カニューレの上に設けられ薄い壁で囲まれ
    た非導電性管と、を備え、 前記非導電性管の前記遠位端は、対向する近位端と遠位
    端とを有し、 前記非導電性管の前記遠位端は、前記導電性針カニュー
    レの前記遠位端が露出されるよう配設されており、 前記非導電性管上に導電性層を設け、 これにより前記導電性針カニューレの遠位端と前記導電
    性層とは、前記非導電性管により相互に同軸状に離間さ
    れた第１の及び第２の導体をそれぞれ画成し、前記導電
    性管は前記の露出された導電性カニューレと前記導電性
    層とが同じ面にないように配設されている神経の電気的
    刺激のための針組立体。