JPWO2016092611A1 - 神経刺激装置 - Google Patents

Abstract

この神経刺激装置は、生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置であって、第一の刺激電極を有し生体の内部に配置される第一の電極部と、第一の刺激電極よりも面積が大きい第二の刺激電極を有し、体表面又は皮下に配置される第二の電極部と、電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激生成部を有する刺激発生装置と、第一の電極部及び第二の電極部と刺激発生装置とを接続するリード部と、を備える。

Description

本発明は、神経刺激装置、より詳しくは、脈管（血管、リンパ管）、消化管、気道、尿路等の管腔組織内に留置されて神経刺激治療に使用される刺激電極を備えた神経刺激装置に関する。

従来、神経組織に電気刺激を与えることによる治療法の研究が行われてきた。その神経刺激用デバイスの１つとして、特許文献１に記載された医療用電極リードが知られている。この医療用電極リードは、パルス発生器（刺激発生装置）に接続するように構成された基端を有する導電性リード本体（リード部）と、血管壁を越えて電気パルスを印加するように構成された少なくとも１つの電極（刺激電極）を具備する先端部（電極部）と、折り畳み形状から予形成拡張形状へと拡張するための形状に形成されたリードアンカーとを具備する。
この医療用電極リードとパルス発生器とで、神経刺激装置を構成する。

リードアンカーが折り畳み形状のとき、先端部は、折り畳み時のリードアンカーの有効長と実質的に等しい有効長を有し、先端部はリードアンカーの外側に結合されている。折り畳み形状のときのリードアンカーは、リードが拡張配置されている血管の少なくとも１つの血管壁にリードの先端部を押し付けて、リード先端部を血管内に配備し、固定する。
医療用電極リードは、刺激すべき神経に隣接する血管内の刺激部位に送達されるように構成されている。リードアンカーは、刺激すべき神経に隣接する血管内の刺激部位に到達したら予形成拡張形状へと拡張し、リードアンカーの外側に取り付けられている先端部を血管の壁と接触させて、摩擦係合させる。

特表２０１０−５１６４０５号公報

しかしながら、血管内に配備した電極のみで刺激を行う場合、血管に固定した電極が移動し、刺激すべき神経に刺激が印加できなくなることあるという課題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、脈管内において、刺激すべき神経に電気刺激を印加可能となる刺激電極の配置範囲が広い神経刺激装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様の神経刺激装置は、生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置であって、第一の刺激電極を有し前記生体の内部に配置される第一の電極部と、前記第一の刺激電極よりも面積が大きい第二の刺激電極を有し、体表面又は皮下に配置される第二の電極部と、前記電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激生成部を有する刺激発生装置と、前記第一の電極部及び前記第二の電極部と前記刺激発生装置とを接続するリード部と、を備えることを特徴としている。

また、上記の神経刺激装置において、前記第一の電極部は前記第一の刺激電極を一対有し、一対の前記第一の刺激電極間で前記電気刺激を行う状態と、一対の前記第一の刺激電極の一方と前記第二の刺激電極との間で前記電気刺激を行う状態とに、切り替え可能であることがより好ましい。
また、上記の神経刺激装置において、前記刺激生成部を制御する制御部を備え、前記制御部は、複数の刺激パルスが休みなく連続的に印加される探索モードと、複数の刺激パルスが連続的に印加される印加時間と前記刺激パルスが印加されないオフ時間とで刺激サイクルが構成される治療モードと、を前記神経刺激信号の態様に含み、前記態様として前記探索モードを設定したときに、一対の前記第一の刺激電極間で前記電気刺激を行い、前記態様として前記治療モードを設定したときに、一対の前記第一の刺激電極の少なくとも一方と前記第二の刺激電極との間と、一対の前記第一の刺激電極間とで切り替えて前記電気刺激を行うことがより好ましい。

また、上記の神経刺激装置において、前記刺激生成部を制御する制御部を備え、前記制御部は、一対の前記第一の刺激電極間のインピーダンスが所定値以上変化したときに前記第一の電極部が移動したと判定することがより好ましい。
また、上記の神経刺激装置において、記第一の刺激電極又は前記第二の刺激電極を用いて生体情報を取得することがより好ましい。

本発明の神経刺激装置によれば、脈管内において、刺激すべき神経に電気刺激を印加可能となる刺激電極の配置範囲を広くすることができる。

本発明の第１実施形態の神経刺激装置の全体構成を示す模式図である。 同神経刺激装置の第一の電極部を患者の血管に導入し第二の電極部を背部に取付けた状態を説明する図である。 図２中の要部拡大図である。 同神経刺激装置の線状弾性部材の側面図である。 図４中の切断線Ａ１−Ａ１の断面図である。 同神経刺激装置の刺激発生装置の外観を示す模式図である。 同神経刺激装置の機能ブロック図である。 探索モードにおける神経刺激信号の態様を示す図である。 治療モードにおける神経刺激信号の態様を示す図である。 本実施形態の神経刺激装置の使用時の作用を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態の神経刺激装置の第一の電極部の側面図である。 本実施形態の神経刺激装置の使用時の作用を説明する断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る神経刺激装置の第１実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。
図１及び２に示すように、この神経刺激装置１は、患者（生体）Ｐ等の迷走神経（神経）Ｖｎに電気刺激を行い、頻脈や心筋梗塞、慢性心不全等の治療を行うものである。神経刺激装置１は、電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激発生装置１０と、刺激発生装置１０に接続されて血管（脈管）内に留置される神経刺激電極２０とを備えている。
神経刺激電極２０は、１つの第一の刺激電極２１を有する第一の電極部２２と、１つの第二の刺激電極２３を有する第二の電極部２４と、第一の電極部２２及び第二の電極部２４と刺激発生装置１０とを接続するリード部２５とを有している。以下では、刺激発生装置１０に対する神経刺激電極２０側を先端側、神経刺激電極２０に対する刺激発生装置１０側を基端側とそれぞれ称する。

第一の電極部２２の構成は、第一の電極部２２が１つの第一の刺激電極２１を有していれば特に限定されない。本実施形態では第一の電極部２２は、図３に示すように、軸線Ｃ周りに３つの線状弾性部材２８、２９、３０が等角度ごとに配置された籠状に形成されている。
線状弾性部材２８は、１本の線状の弾性部材を折り曲げることにより、立体的なループ形状が形成された部材である。

線状弾性部材２８は、図４及び５に示すように、金属ワイヤからなるワイヤ本体３２と、ワイヤ本体３２の外周面を覆って絶縁する内部被覆３３と、内部被覆３３の外周面を覆って絶縁する外部被覆３４とを有している。
ワイヤ本体３２は、第一の電極部２２の外径を変化させる外力によっても塑性変形せず、外力が解除されると自然状態に戻る良好な弾性を有する適宜の金属ワイヤを採用することができる。ワイヤ本体３２に好適な金属ワイヤとしては、例えば、形状記憶合金や超弾性ワイヤなどを挙げることができる。

内部被覆３３は、ワイヤ本体３２とともに変形可能であって電気絶縁性を有する適宜の合成樹脂材料、例えば、ポリウレタン樹脂などを採用することができる。
外部被覆３４は、第一の刺激電極２１の露出部位を除いては、線状弾性部材２８の最外周面を形成する被覆部材である。したがって、外部被覆３４は、血管内に導入されると、外部被覆３４の外周面が血液、血管の内壁等の生体組織と接触する。このため、外部被覆３４は、ワイヤ本体３２及び内部被覆３３とともに変形可能な絶縁性材料であって、生体適合性に優れる材料で形成される。外部被覆３４に好適な材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などを採用することができる。

内部被覆３３は、白金イリジウム合金等の生体適合性を有する金属管２１ａに挿通されている。金属管２１ａの一部であって、外部被覆３４の開口３４ａを通して、線状弾性部材２８の外部に露出した部分が、第一の刺激電極２１となっている。第一の刺激電極２１を金属管２１ａの軸線に直交する方向から見た形状は矩形状である。
ただし、第一の刺激電極２１の形状はこれには限定されず、例えば、金属管２１ａの軸線方向に長い長円形状や楕円形状などの形状も可能である。

金属管２１ａの内部には、ワイヤ本体３２との短絡を防止するための管状の絶縁部材３６が挿通されており、この絶縁部材３６内に内部被覆３３及びワイヤ本体３２が挿通されている。
また、外部被覆３４に埋没された金属管２１ａの内周面には、配線３７が電気的に接続されている。配線３７としては、例えば、耐屈曲性を有するニッケルコバルト合金（３５ＮＬＴ２５％Ａｇ材）からなる撚り線を、電気的絶縁材（例えば、厚さ２０μｍのＥＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等）で被覆したものを好適に用いることができる。
配線３７は、外部被覆３４内に配置されてワイヤ本体３２に沿って基端側に向かって延びている。

線状弾性部材２９、３０は、線状弾性部材２８の構成に対して、金属管２１ａ、絶縁部材３６、及び配線３７を備えず、外部被覆３４に開口３４ａが形成されていないことが異なる。すなわち、線状弾性部材２９、３０には、第一の刺激電極２１は形成されていない。
図３に示すように軸線Ｃ周りに配置された線状弾性部材２８、２９、３０は、軸線Ｃ方向における中間部で弾性部材固定部３８により互いに固定されるとともに、基端部で集束部３９により互いに固定されている。
第一の刺激電極２１は、第一の電極部２２の径方向外側に向かって露出するように配置されている。第一の電極部２２は、患者Ｐの血管内に配置（留置）される。このとき、第一の刺激電極２１は血管内電極となる。

第二の刺激電極２３は、後述するように例えば患者の体表面に取付けて用いられる。第二の刺激電極２３は、図１及び２に示す平坦で矩形の板状に形成されている。なお、第二の刺激電極２３の形状は矩形の板状に限定されず、６角形や８角形等の多角形状や、円形や楕円形等の丸みを帯びた形状でもよい。
第二の刺激電極２３を形成する材料は、第一の刺激電極２１と同一の材料、又は、アルミニウム、Ａｇ／ＡｇＣｌ（銀−塩化銀）を用いることができる。第二の電極部２４は、導電性を有する粘着ゲル等で表面が覆われていることが望ましい。なお、第二の刺激電極２３を患者の皮下に固定して用いる場合には、第二の刺激電極２３を形成する材料には、白金イリジウム合金やチタン等の生体適合性及び導電性を有する材料を用いることができる。

第二の刺激電極２３の一方の主面の面積（第二の刺激電極２３の面積）は、第一の刺激電極２１が外部に露出している面積よりも大きい。狭い領域に通電を行うとの筋肉の収縮が誘発され、特に高頻度刺激の場合には筋の痙攣を生じて患者Ｐに痛み等の不快感を与える可能性がある。このため、第二の刺激電極２３の面積は一定以上の大きさであることが必要である。
筋肉の刺激閾値は数１００ｍＡ／ｍ^２とされているため、筋肉において電流密度がこれ以下となるような大きさの第二の刺激電極２３を設置することが好ましい。 例えば、第二の刺激電極２３の面積は３０ｃｍ^２以上である。

第二の電極部２４は、患者Ｐの外部である体表面や皮下に配置される。例えば、第二の電極部２４は、第一の電極部２２とともに刺激すべき神経を挟むように患者Ｐの外部である体表面や皮下に配置される。後述するように神経刺激信号を出力するときに第一の刺激電極２１と第二の刺激電極２３との間に電気力線が形成されるが、この電気力線上に刺激すべき神経があれば神経を神経刺激信号で刺激することができる。
このとき、第二の刺激電極２３は、体表面電極や皮下電極となり、第一の刺激電極２１に対向するように配置される。
第一の刺激電極２１と第二の刺激電極２３との間のインピーダンスは、１０００Ω（オーム）程度であることが好ましい。

リード部２５は、図１及び２に示すように、第一の電極部２２の第一の刺激電極２１と刺激発生装置１０とを接続する第一のリード４２と、第二の電極部２４の第二の刺激電極２３と刺激発生装置１０とを接続する第二のリード４３とを有している。
第一のリード４２は、図示はしないが、コイルと、絶縁性を有してコイルの外周を覆う被覆材と、コイルの基端部に設けられたコネクタとを備えた公知の構成を有している。第一のリード４２のコイルは、先端側が第一の電極部２２の配線３７に、基端側がコネクタにそれぞれ接続されている。

第二のリード４３は、第一のリード４２と同様に構成されている。第二のリード４３のコイルは、先端側が第二の電極部２４の第二の刺激電極２３に、基端側がコネクタに接続されている。

刺激発生装置１０は、図６に示すように、外面に各種情報を表示する表示部１１と、刺激発生装置１０の各種操作を行うインターフェース部１２とを備えている。
表示部１１としては、液晶画面やＬＥＤ等を用いたもの等、公知の構成を適宜選択して用いることができる。インターフェース部１２は、各種設定を行うための設定ボタン群１３と、設定ボタン群１３で設定された条件での刺激を行うための出力ボタン１４と、出力ボタン１４の出力を取り消すための停止ボタン１５とを備えている。
第一のリード４２のコネクタ、及び第二のリード４３のコネクタは、刺激発生装置１０に着脱可能である。

図７は、神経刺激装置１の機能ブロック図である。刺激発生装置１０は、神経刺激信号を生成する刺激生成部１６と、刺激生成部１６等の神経刺激装置１全体の制御を行う制御部１７とを備えている。
制御部１７は、表示部１１及びインターフェース部１２の各ボタンと接続されている。制御部１７は、インターフェース部１２からの入力に基づいて、神経刺激信号の各種パラメータ（電圧値、パルス幅、周波数等）を決定し、刺激生成部１６に送信する。刺激生成部１６は、制御部１７による設定に基づいて神経刺激信号を生成し、リード部２５経由で電極部２２、２４に送る。
このとき、第一の電極部２２の第一の刺激電極２１はマイナス（−）極として機能し、第二の電極部２４の第二の刺激電極２３はプラス（＋）極として機能する。

制御部１７は、第一の電極部２２の留置手技に適した探索モードと、治療に適した治療モードとの２つのモードを神経刺激信号の態様に含んでいる。
図８に、探索モードにおける神経刺激信号の態様の一例を示す。図８の横軸に神経刺激信号の刺激時間、縦軸に刺激強度を示す。探索モードでは、基本単位である刺激サイクルＳｃ中に複数の刺激パルスが休みなく連続的に印加される。探索モードでは、出力ボタン１４の操作による刺激開始指示後、停止ボタン１５の操作による刺激終了指示等があるまでの間には、刺激パルスが印加されない時間であるオフ時間は存在しない。
探索モードは、迷走神経Ｖｎ（図２参照）の位置を探すためのモードである。

図９に治療モードにおける神経刺激信号の態様の一例を示す。治療モードは、複数の刺激パルスが連続的に印加される印加時間Ｔ１と、印加時間Ｔ１に連続し、刺激パルスが印加されないオフ時間Ｔ２とで構成される刺激サイクルＳｃを基本単位とする。治療モードは、治療を目的として迷走神経Ｖｎに継続的にエネルギーを与えるモードである。
この例では、探索モードにおける刺激パルスと治療モードにおける刺激パルスとは、パルス幅や刺激強度が互いに等しい同一の波形である。
治療モードにおける神経刺激信号は、例えば刺激サイクルＳｃが６０秒である場合に印加時間Ｔ１を１０〜３０秒とする。すなわち、オフ時間Ｔ２は３０〜５０秒となる。

治療モードにおける神経刺激信号の刺激強度は、探索モードで決めてもよいし、治療モードで決めてもよい。
治療モードにおける神経刺激信号の刺激強度を探索モードで決める場合には、電気刺激の印加を停止し、心拍数の変化がほとんどなくなった状態の心拍数（基準心拍数）を測定し、その基準心拍数に比べて、心拍数が１０％程度下がる強度と、刺激による著しい血圧低下がない強度とのうち小さい方を、治療モードにおける刺激強度として選択する。
なお、基準心拍数として用いる心拍数は、探索モードで迷走神経Ｖｎの位置を探す前の心拍数としてもよい。
神経刺激信号の刺激強度は、インピーダンスを測定することで調整することができる。

治療モードにおける神経刺激信号の刺激強度を治療モードで決める場合には、まず探索モードを終えて電気刺激の印加を停止し、心拍数を測定する。その後治療モードに切り替え、電気刺激を印加する。インターフェース部１２を操作して刺激強度を調節し、測定した心拍数に比べて心拍数が５〜１０％程度下がる強度と、刺激による著しい血圧低下がない強度とのうち小さい方を、治療モードにおける刺激強度として選択する。

なお、治療モードにおける治療期間が、例えば６時間未満という比較的短時間の場合には、治療モードの刺激サイクルＳｃのオフ時間Ｔ２が比較的短いものであってもよい。
治療期間が、例えば６時間以上という比較的長時間の場合には、刺激サイクルＳｃのオフ時間Ｔ２が比較的長いものであることが好ましい。
長時間にわたって連続的に刺激を行う場合には、心拍数低下の基準となる心拍数を計測することができないため、心拍数が一定範囲内（治療モードにおける治療を開始した頃の心拍数から５〜１０％程度低下した状態）に保たれる刺激強度とする。

インターフェース部１２から入力できるパラメータは、各モードにより異なる。治療モードでは、電圧値、パルス幅、周波数等の、一つの刺激パルスの態様を決定するパラメータに加え、刺激サイクルＳｃの長さや、印加時間Ｔ１及びオフ時間Ｔ２の長さ等を設定できる。
これに対して探索モードでは、オフ時間Ｔ２は設定できなくなっている。また刺激サイクルＳｃの長さと印加時間Ｔ１とが同一となるため、いずれか一方のみが設定可能とされている。

後述するように刺激発生装置を皮下に固定する場合には、例えば、刺激発生装置は以下のように構成されていることが好ましい。
第一の例として、刺激発生装置が表示部１１及びインターフェース部１２を備えず、表示部及びインターフェース部は刺激発生装置から分離された無線操作装置に備えられてもよい。刺激発生装置と無線操作装置とは、公知の無線通信により信号の送受信ができる。刺激発生装置の外面は平坦で、ボタン等は形成されていない。無線操作装置の表示部に表示された情報を確認しながらインターフェース部を操作することで、刺激生成部１６や制御部１７等の各種設定を行うことができる。このように構成することで、刺激発生装置を皮下に固定した後でも、無線操作装置により刺激発生装置を操作することができる。

第二の例として、刺激発生装置の表示部１１及びインターフェース部１２は、刺激発生装置の本体から着脱可能に構成されてもよい。本体に表示部１１及びインターフェース部１２を取付けた状態で、インターフェース部１２を用いて各種の設定をする。その後で、本体から表示部１１及びインターフェース部１２を取外し、刺激発生装置の本体を皮下に固定する。

上記のように構成された神経刺激装置１を起動した時には、制御部１７における神経刺激信号の態様は探索モードになっている。
術者は患者Ｐの血管に小切開を加え、血管内に神経刺激電極２０を挿入し、血管内の適切な位置に第一の電極部２２を留置する。具体的には、図２に示すように第一の電極部２２を、患者Ｐの頸部Ｐ１及び右外頚静脈Ｐ２を通して、上大静脈Ｐ３内に配置する。上大静脈Ｐ３には、迷走神経Ｖｎが並走している。上大静脈Ｐ３の下流側には、心臓Ｈｔの右心房Ｐ４がある。
なお、右外頚静脈Ｐ２に第一の電極部２２を通すとしたが、これに代えて右内頚静脈に第一の電極部２２を通すとしてもよい。

その後、刺激発生装置１０を体表面、皮下、あるいは衣服等に固定する。図１０に示すように、多くの場合、患者Ｐの背部Ｐ６の体表面に第二の電極部２４を取付ける。なお、図１０は患者Ｐの迷走神経Ｖｎや背骨に直交する平面による断面図である。患者Ｐに、心拍数を測定するための心電計（不図示）を取付ける。
術者が出力ボタン１４を押すと、制御部１７は図８に示す探索モードにおける神経刺激信号を設定された条件で刺激生成部１６に生成させ、この神経刺激信号が電極部２２、２４から出力されて患者Ｐに印加される。探索モードでは、刺激サイクルＳｃ中に複数の刺激パルスが休みなく連続的に印加される。

図１０に示すように、電気力線Ｓ２はプラス極である第二の刺激電極２３からマイナス極である第一の刺激電極２１に向かうように形成される。この電気力線Ｓ２が形成される空間Ｓ１内に迷走神経Ｖｎが配置されているときに迷走神経Ｖｎに電気刺激が印加される。この例では、空間Ｓ１は第二の刺激電極２３を底面、第一の刺激電極２１を頂点とする四角錐状になる。なお、前述のように第二の刺激電極２３の形状は矩形に限定されない。第二の刺激電極２３が例えば円形の場合には、この空間Ｓ１は円錐状になる。
この空間Ｓ１内に迷走神経Ｖｎが配置されているときに、迷走神経Ｖｎが上大静脈Ｐ３の血管壁越しに刺激され、心拍数正常化等の所望の効果が発揮される。

神経刺激装置１では、第一の電極部２２が適切な位置に留置されることが治療のために重要である。しかし、血管内を内視鏡等により直接観察することは容易でない上、血管内を観察しても血管外に並走する迷走神経Ｖｎと第一の電極部２２との位置関係が直ちに把握できるわけでもない。
したがって、一度の配置で第一の電極部２２の適切な位置を特定することは困難であるため、配置した第一の電極部２２から試験刺激用信号を印加し、これに対する生体反応を確認しながら第一の電極部２２の適切な留置位置を特定し、留置する。

より具体的に説明すると、神経刺激装置１の神経刺激電極２０の第一の電極部２２を上大静脈Ｐ３に対して軸線Ｃ方向に押込んだり引き戻したり、軸線Ｃ周りに回転させたりしながら、患者Ｐの心拍数を観察する。患者Ｐの心拍数が最も低下したときの第一の電極部２２の上大静脈Ｐ３に対する軸線Ｃ方向の位置、及び軸線Ｃ周りの位置が、第一の電極部２２の適切な留置位置となる。前述の空間Ｓ１内に迷走神経Ｖｎが配置されているときに迷走神経Ｖｎに電気刺激が印加されるため、上大静脈Ｐ３に対して第一の刺激電極２１が軸線Ｃ方向や軸線Ｃ周りに移動しても、迷走神経Ｖｎに電気刺激を印加しやすい。

第一の電極部２２の留置位置が決まったら、術者は刺激発生装置１０の設定ボタン群１３を操作して、制御部１７における神経刺激信号の態様を探索モードから治療モードにする。治療モードでは、刺激パルスが連続的に印加される印加時間Ｔ１と刺激パルスが印加されないオフ時間Ｔ２とで構成される刺激サイクルＳｃを基本単位とする神経刺激信号が用いられる。

迷走神経Ｖｎから第一の電極部２２がずれていないことを確認するために、刺激中の心拍数の低下が見られない場合には、１〜３時間に１回程度、電気刺激の刺激強度を上げて刺激を行い、心拍数の低下が見られるか否かを確認する。
連続的に長期間刺激を行う場合には、生体の適応により心拍数が低下するという刺激効果が観察されなくなる可能性が高まるからである。

以上説明したように、本実施形態の神経刺激装置１によれば、第一の刺激電極２１と第二の刺激電極２３との間に規定される空間Ｓ１内に迷走神経Ｖｎが配置されていれば、迷走神経Ｖｎに電気刺激が印加される。このため、迷走神経Ｖｎに電気刺激を印加可能となる第一の刺激電極２１の配置範囲が広くなる。言い換えれば、第一の刺激電極２１の位置に対して寛容になる。

なお、本実施形態では、神経刺激信号の態様に治療モードしかない場合等には、刺激発生装置１０に制御部１７は備えられなくてもよい。この場合、神経刺激装置は第一の電極部２２、第二の電極部２４、リード部２５、及び刺激生成部１６で構成される。

（第２実施形態）
以下、本発明に係る神経刺激装置の第２実施形態を、図１１及び図１２を参照しながら説明する。
図１１に示すように、本実施形態の神経刺激装置２は第１実施形態の神経刺激装置１の第一の電極部２２が一対の第一の刺激電極２１、４６を備えている。第一の刺激電極４６の構成は、第一の刺激電極２１の構成と同様である。第一の刺激電極４６は、線状弾性部材２８における第一の刺激電極２１よりも基端側に設けられている。

リード部２５のコネクタを刺激発生装置１０に取付けたときに、制御部１７は第一の刺激電極２１、４６及び第二の刺激電極２３を独立して制御することができる。制御部１７は、一対の第一の刺激電極２１、４６間で電気刺激を行う体内通電状態と、第一の刺激電極２１及び第一の刺激電極４６の少なくとも一方と第二の刺激電極２３との間で電気刺激を行う体内外通電状態とに、切り替え可能である。
なお、神経刺激信号の態様として探索モードを設定したときに制御部１７は体内通電状態となり、神経刺激信号の態様として治療モードを設定したときに制御部１７は体内外通電状態又は体内通電状態となる。

上記のように構成された神経刺激装置２を起動し、上大静脈Ｐ３内に第一の電極部２２を留置すると、基端側の第一の刺激電極４６よりも先端側の第一の刺激電極２１の方が心臓Ｈｔに近い位置に配置される。
制御部１７における神経刺激信号の態様が探索モード、すなわち制御部１７が体内通電状態になっている時には、例えば第一の刺激電極２１がマイナス極、第一の刺激電極４６がプラス極になっている。この場合、図１２に示すように第一の刺激電極４６から第一の刺激電極２１に向かうように電気力線Ｓ２が形成される。

患者Ｐの心拍数を観察しながら、上大静脈Ｐ３に対する第一の電極部２２の軸線Ｃ方向の位置、及び軸線Ｃ周りの位置を調節し、患者Ｐの心拍数が最も低下するようにする。
探索モードでは体内通電状態となって第一の刺激電極２１、４６を用いて電気刺激を印加することで、第一の刺激電極２１及び第二の刺激電極２３を用いる場合に比べて電気力線Ｓ２が形成される範囲が狭くなる。このため、より小さなエネルギーで迷走神経Ｖｎに電気刺激を効率的に印加することができる。

第一の電極部２２の留置位置が決まったら、制御部１７における神経刺激信号の態様を探索モードから治療モードにする。
治療モードでは体内外通電状態と体内通電状態とが切り替えられ、ここでは体内外通電状態となっているとする。体内外通電状態では、例えば第一の刺激電極２１と第二の電極部２４の第二の刺激電極２３との間で電気刺激が行われる。このとき、第一の刺激電極２１はマイナス極として機能し、第二の刺激電極２３はプラス極として機能する。
マイナス極としては、第一の刺激電極２１と第二の刺激電極２３との間、第一の刺激電極４６と第二の刺激電極２３との間で電気刺激を行ったときに心拍数がより低下した第一の刺激電極を選択することが可能である。又は、第一の刺激電極２１、４６の両方をマイナス極として、第二の刺激電極２３との間で電気刺激を行うことも可能である。
心拍数の低下に差が無い場合には、先端側の第一の刺激電極２１を選択する。

一般的に、心臓の拍動の影響やリード部が外力により引っ張られること等により上大静脈に対して電極部が移動すると、迷走神経と電極部との位置関係が変わってしまう。これにより、電極部で迷走神経に電気刺激を印加できなくなることがある。
本実施形態の神経刺激装置２では、治療モードにおいて体内外通電状態となって第一の刺激電極２１と第二の刺激電極２３との間で電気刺激を行うことで、上大静脈Ｐ３に対して第一の刺激電極２１が移動した影響を低減させ、迷走神経Ｖｎに電気刺激を印加し続けることができる。

上大静脈Ｐ３内に第一の刺激電極２１を設置する際、できる限り迷走神経Ｖｎに近く、効果的に刺激ができる場所に第一の刺激電極２１、４６を設置すべきである。このときに、第一の刺激電極２１、４６の位置に対して寛容な体内外通電状態で刺激すると、適切な位置に第一の刺激電極２１、４６を設置することが困難となる。このため、迷走神経Ｖｎの位置を探す際には血管内に設置された第一の刺激電極２１、４６間（体内通電状態）で刺激を行った方がよい。
一方で、実際に第一の刺激電極２１、４６を設置し、長期間にわたって刺激を行う場合には、継続的に刺激が迷走神経Ｖｎに伝えられるよう、移動に対して寛容な体内外通電状態で刺激を行うほうがよい。
つまり、段階に応じてどの刺激電極間で刺激を行うかを選択することにより、より効率的かつ効果的に本神経刺激装置２を使用することができる。

以上説明したように、本実施形態の神経刺激装置２によれば、迷走神経Ｖｎに電気刺激を印加可能となる第一の刺激電極２１、４６の配置範囲を広くすることができる。
体内通電状態と体内外通電状態とが切り替え可能であり、探索モードにおいて体内通電状態とすることで、迷走神経Ｖｎに電気刺激を印加するのに必要なエネルギーを体内外通電状態で必要なエネルギーに比べて低下させることができる。
制御部１７は、神経刺激信号の態様として探索モードを設定したときに体内通電状態となり、神経刺激信号の態様として治療モードを設定したときに体内外通電状態又は体内通電状態となる。このため、第一の刺激電極２１、４６及び第二の刺激電極２３のうち、各モードに適した電極を自動的に選択することができる。

本実施形態の神経刺激装置２は、以下に説明するように制御部１７による制御を様々に変形させることができる。
例えば、治療モードにおいて、上大静脈Ｐ３内に配置されている第一の刺激電極２１、４６のみで電気刺激を印加している（体内通電状態）ときに、この電気刺激が心臓Ｈｔの拍動に影響を与える心臓ペーシングが発生した場合、上大静脈Ｐ３に対して第一の刺激電極２１が移動したと判定して以下のように制御する。すなわち、制御部１７は第一の刺激電極２１、４６のうち心臓から遠い第一の刺激電極４６と第二の刺激電極２３との間で電気刺激を印加する（体内外通電状態）。
使用する刺激電極をこのように切り替えることで、心臓Ｈｔに電気刺激が与える影響を低減させることができる。

制御部１７は、第一の刺激電極２１、４６のみで電気刺激を印加しつつ、第一の刺激電極２１、４６間のインピーダンスを測定してもよい。第一の刺激電極２１、４６を留置したときのインピーダンス値に比べて、測定したインピーダンスが所定値以上変化したときには、上大静脈Ｐ３に対して第一の電極部２２が移動したと判定し、第一の刺激電極４６と第二の刺激電極２３との間で電気刺激を印加するように切り替える。
ここで言う所定値とは、例えば第一の刺激電極２１、４６を留置したときのインピーダンス値の２０％である。

測定したインピーダンスが所定値以上変化して低下した場合には、第一の電極部２２の先端側が右心房Ｐ４内に落ちて、第一の刺激電極２１、４６の少なくとも一方と血管壁とが離間している場合が考えられる。先端側の第一の刺激電極２１を用いることなく、基端側の第一の刺激電極４６と第二の刺激電極２３とを用いることで、心臓Ｈｔに電気刺激が与える影響を低減させることができる。
このように、変形例の神経刺激装置２では、第一の電極部２２の一部又は全部が心房内に落ちても、第二の刺激電極２３を用いることで、心臓Ｈｔに電気刺激が与える影響を低減させた状態で、迷走神経Ｖｎに電気刺激を継続的に印加することができる。

第二の電極部２４に接続された第二のリード４３のコネクタと刺激発生装置１０との接続を制御部１７が検出することで、神経刺激信号の態様を探索モードから治療モードに切り替えてもよい。具体的には、第二のリード４３が刺激発生装置１０から取外されているときには態様が探索モードになり、第二のリード４３が刺激発生装置１０に取付けられているときには態様が治療モードになる。
第二のリード４３が刺激発生装置１０から取外された状態で、上大静脈Ｐ３内に第一の電極部２２を留置する。このとき、制御部１７により神経刺激信号の態様が探索モードになる。
ここで、刺激発生装置１０に第二のリード４３を取付けると、態様が探索モードから治療モードになる。患者Ｐの背部Ｐ６に第二の電極部２４を取付け、態様が治療モードの状態で電気刺激を印加する。

また、以下に説明するように、神経刺激装置２が心電信号（生体情報）を取得するように構成してもよい。
神経刺激装置２は、第二の刺激電極２３を用いて心電信号を取得する。電気刺激の出力が心電信号に与える影響を最小限にするため、まず第二の刺激電極２３で心電信号を取得し、その後で第二の刺激電極２３を用いて電気刺激を印加する、という方法で心電信号の取得を行う。患者Ｐの背部Ｐ６に第二の刺激電極２３を複数取付け、複数の第二の刺激電極２３間で心電信号を取得してもよい。第二の刺激電極２３と第一の刺激電極２１との間で心電信号を取得してもよい。
そして、取得した心電信号の形状が変化したことで、第一の電極部２２が移動したと判定してもよい。

このように心電信号を取得するための電極と電気刺激を印加するための電極とを共通化することによって、配線の取り回しが容易になる。さらに、神経刺激装置２を使用している際に確認すべき箇所が減ること、神経刺激装置２のコネクタ数が減ること等につながり、医療従事者、患者、メーカのいずれにとっても効果的である。配線数が減ると、配線に引っかかる可能性が低減できるため、第一の電極部２２が移動する可能性を減らすことにもつながる。
また、このような心電信号の解析結果を用いて刺激電極の切り替えを行うことにより、移動前の第一の刺激電極２１と迷走神経Ｖｎが適切な位置関係を維持しているときにはもっとも効果的に迷走神経Ｖｎにエネルギーを伝えることができる血管内の第一の刺激電極間で刺激し、移動後に切り替えることができる。したがって、電気刺激の効果を最大限にすることができる。

本実施形態では、制御部１７が治療モードかつ体内通電状態になっているときに、制御部１７が上大静脈Ｐ３に対して第一の電極部２２が移動したと判定したら以下のように制御してもよい。すなわち、第一の刺激電極２１がマイナス極、第一の刺激電極４６がプラス極になっている状態から第一の刺激電極２１、４６の極性を入れ替え、第一の刺激電極２１をプラス極、第一の刺激電極４６をマイナス極にする。
また、制御部１７が治療モードかつ体内外通電状態になっているときに、第一の刺激電極２１、４６の両方がマイナス極として機能するように構成してもよい。この場合、第二の刺激電極２３がプラス極となる。

以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態及び第２実施形態では、神経刺激装置の神経刺激電極２０は１つの第二の電極部２４を有するとしたが、神経刺激電極２０が複数の第二の電極部２４を有するとしてもよい。この場合、例えば複数の第二の電極部２４を、図１０に示すように患者Ｐの背部Ｐ６の体表面における位置Ｑに並べて取付ける。位置Ｑ等に取付けられた複数の第二の電極部２４は、患者Ｐの迷走神経Ｖｎ周りとなる向きに並べて取付けられる。

治療モードにおいて、患者Ｐの上大静脈Ｐ３内に配置された第一の刺激電極２１と複数の第二の電極部２４の第二の刺激電極２３との間で電気刺激を印加することで、第一の刺激電極２１が軸線Ｃ周りに移動しても迷走神経Ｖｎに電気刺激を印加しやすくなる。
また、複数の第二の電極部２４のうちの１つの第二の刺激電極２３と第一の刺激電極２１との間で電気刺激を印加してもよい。複数の第二の刺激電極２３のうちの１つと第一の刺激電極２１との間で電気刺激を印加し、第二の刺激電極２３を順に替えて心拍数が最も低下した第二の刺激電極２３を選択する。１つの第二の刺激電極２３と第一の刺激電極２１との間で電気刺激を印加することで、複数の第二の刺激電極２３を用いた場合に比べて迷走神経Ｖｎに電気刺激を印加するのに必要なエネルギーを低減させることができる。

第一の電極部２２が留置される患者Ｐの脈管は血管であるとしたが、脈管はリンパ管であるとしてもよい。

本実施形態の神経刺激装置は、患者の神経に電気刺激を行うのに好適に用いることができる。

１、２ 神経刺激装置
１０ 刺激発生装置
１６ 刺激生成部
１７ 制御部
２１、４６ 第一の刺激電極
２２ 第一の電極部
２３ 第二の刺激電極
２４ 第二の電極部
２５ リード部
Ｐ 患者（生体）
Ｓｃ 刺激サイクル
Ｔ１ 印加時間
Ｔ２ オフ時間
Ｖｎ 迷走神経（神経）

Claims (5)

1. 生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置であって、
   第一の刺激電極を有し前記生体の内部に配置される第一の電極部と、
   前記第一の刺激電極よりも面積が大きい第二の刺激電極を有し、体表面又は皮下に配置される第二の電極部と、
   前記電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激生成部を有する刺激発生装置と、
   前記第一の電極部及び前記第二の電極部と前記刺激発生装置とを接続するリード部と、
   を備える神経刺激装置。
2. 前記第一の電極部は前記第一の刺激電極を一対有し、
   一対の前記第一の刺激電極間で前記電気刺激を行う状態と、一対の前記第一の刺激電極の一方と前記第二の刺激電極との間で前記電気刺激を行う状態とに、切り替え可能である請求項１に記載の神経刺激装置。
3. 前記刺激生成部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   複数の刺激パルスが休みなく連続的に印加される探索モードと、複数の刺激パルスが連続的に印加される印加時間と前記刺激パルスが印加されないオフ時間とで刺激サイクルが構成される治療モードと、を前記神経刺激信号の態様に含み、
   前記態様として前記探索モードを設定したときに、一対の前記第一の刺激電極間で前記電気刺激を行い、
   前記態様として前記治療モードを設定したときに、一対の前記第一の刺激電極の少なくとも一方と前記第二の刺激電極との間と、一対の前記第一の刺激電極間とで切り替えて前記電気刺激を行う請求項２に記載の神経刺激装置。
4. 前記刺激生成部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、一対の前記第一の刺激電極間のインピーダンスが所定値以上変化したときに前記第一の電極部が移動したと判定する請求項２に記載の神経刺激装置。
5. 前記第一の刺激電極又は前記第二の刺激電極を用いて生体情報を取得する請求項１に記載の神経刺激装置。

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