(57)【要約】【課題】拍動性を有する疼痛に対し最も効果のあるタイミングで神経を刺激するとともに、必要なエネルギーの消費を少なくして、電池の寿命を長くする。【解決手段】片頭痛もしくは群発頭痛等の拍動性を有する痛みを治療するために、心電、圧脈波、心音等の循環動態を計測して、この計測値に基づいて、末梢神経を刺激する電気的刺激信号の発生または強度を制御する。この電気的刺激信号の強度制御は、刺激のタイミングで電気的刺激信号の周波数または振幅のレベルを変えることによってなされる。電気的刺激信号のパラメータとしては、周波数、パルス幅、パルス電流、パルス電圧などが考えられる。【選択図】図１
2010075401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経を電気的に刺激するための刺激信号を発生する刺激部と、
循環動態を計測する循環動態計測部と、
前記刺激部と前記循環動態計測部に接続する制御部を備え、
拍動性を有する痛みを治療するために、前記制御部が、前記循環動態計測部からの出力に応答して、前記電気的刺激信号の発生を制御する
ことを特徴とする疼痛緩和装置。
【請求項２】
前記神経が、脊髄である
ことを特徴とする請求項１に記載の疼痛緩和装置。
【請求項３】
前記神経が、末梢神経である
ことを特徴とする請求項１に記載の疼痛緩和装置。
【請求項４】
前記末梢神経が、後頭神経である
ことを特徴とする請求項３に記載の疼痛緩和装置。
【請求項５】
前記拍動性を有する痛みが、片頭痛もしくは群発頭痛である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の疼痛緩和装置。
【請求項６】
前記循環動態計測部が計測する循環動態が、心電、圧脈波、心音のいずれか１つである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の疼痛緩和装置。
【請求項７】
前記制御部が、前記循環動態計測部からの出力から心室収縮もしくは血液拍出の開始を検出した場合に前記電気的刺激信号の発生を制御する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の疼痛緩和装置。
【請求項８】
前記制御部が、前記心室収縮もしくは前記血液拍出を検出した場合に、前記電気的刺激信号の発生を開始する
ことを特徴とする請求項７に記載の疼痛緩和装置。
【請求項９】
前記制御部が、前記心室収縮もしくは前記血液拍出を検出した場合に、前記電気的刺激信号の強度を増加させる
ことを特徴とする請求項７に記載の疼痛緩和装置。
【請求項１０】
前記電気的刺激信号の強度の増加が、該電気的刺激信号のパラメータである周波数、パルス幅、パルス電流、パルス電圧の少なくとも１つ、もしくはこれらの中から選ばれる複数の組み合わせの調節によってなされる
ことを特徴とする請求項９に記載の疼痛緩和装置。
【請求項１１】
前記電気的刺激信号の発生がその開始から所定の期間なされるか、もしくは前記電気的刺激信号の強度の増加が所定の期間なされる
ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の疼痛緩和装置。
【請求項１２】
前記所定の期間が固定された期間である
ことを特徴とする請求項１１に記載の疼痛緩和装置。
【請求項１３】
前記心室収縮もしくは前記血液拍出の検出から心拍数もしくは心拍間隔を算出し、該算出した心拍数もしくは心拍間隔に基づいて前記所定期間を調節する
ことを特徴とする請求項１１に記載の疼痛緩和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経を刺激することによって疼痛を緩和する疼痛緩和装置に関し、特に、拍動性を有する疼痛に対して循環動態に基づいて刺激を調節することが可能な疼痛緩和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
痛み治療において、従来の薬物療法、神経ブロック療法、外科的療法に効果を示さなかったり、副作用などによりその治療が継続できない場合に、神経を電気刺激することにより痛みを緩和する電気刺激療法が効果を挙げている。電気刺激療法である脊髄電気刺激療法は、脊髄を覆う脊髄硬膜の外側に電極リードを留置して電気刺激を行う療法である。また、末梢神経電気刺激療法は、末梢神経に直接あるいは当該末梢神経の近くの皮下に電極リードを留置して電気刺激を行う療法である。これら脊髄電気刺激療法および末梢神経電気刺激療法では、脊髄や末梢神経を介した痛みの伝達に電気的刺激を利用して干渉することにより、痛みを緩和することができる。
【０００３】
片頭痛は、頭の片側（時に両側）に起こる慢性の頭痛で、悪心や嘔吐、また、光過敏や音過敏を伴うことがあり、しばしば耐え難い痛みで社会生活に大きな支障を来たすことがある。一般に２０代〜５０代の女性に多く、その患者数は男性の約４倍と言われている。群発頭痛は、男性に多く、慢性頭痛のなかでも最も激しい痛みを伴う。頭の片側に起こり、年に１〜２回程度であるが、ある一定期間（多くの場合１〜２ヶ月）連続して毎日頭痛が起こる。片頭痛や群発頭痛は、痛みの拍動性が特徴で、心臓の拍動とともにズキンズキンと脈打つように強く痛むことが知られている。近年、片頭痛や群発頭痛に対する末梢神経電気刺激療法の試みがなされている。これは、頚椎２番、３番から出て、後頭部の頭頂方向へ走行する末梢神経である後頭神経を電気刺激することによってその痛みを緩和しようとするものである。本試みでは、通常、後頭神経が走行している頚背部皮下に電極を留置して電気刺激が行われるが、この刺激の際の電圧や周波数などの刺激パラメータは、痛みの強度に応じて患者が手動で変更する必要があった。
【０００４】
また、特許文献１に記載の技術は、後頭神経の近くに植え込んだリードレスの刺激装置によって頭痛を緩和しようとするものであり、この特許文献１には、特にセンサによって刺激パラメータを調節する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６,７３５,４７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、痛みの拍動性に応じて刺激の強度を手動で変更することは困難であり、また、特許文献１に記載の技術においても、片頭痛や群発頭痛に特徴的な痛みの拍動性に特化した刺激方法ではないため、拍動性の不快感が残存したり、この不快感を取り除くためには、痛みの拍動のピークに合わせて刺激強度を設定しなければなら
ず、常に刺激強度を高く保たなければならない。そのため、高い電圧が必要となり、電池寿命を短くするという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、心電、圧脈波あるいは心音等の循環動態を計測し、心室収縮や血液拍出の検出に同期して、一定期間だけ刺激を行うか、あるいは一定期間だけ平時の刺激より刺激強度を強くすることにより、疼痛を和らげることができる疼痛緩和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、神経を電気的に刺激するための刺激信号を発生する刺激部と、循環動態を計測する循環動態計測部と、刺激部と循環動態計測部に接続する制御部を備え、拍動性を有する痛みを緩和するために、制御部が、循環動態計測部からの出力に応答して、電気的刺激信号の発生を制御するようにしている。
【０００９】
ここで、電気的に刺激する神経は、脊髄であるか、後頭神経等の末梢神経であることが好ましい。また、拍動性を有する痛みは、片頭痛もしくは群発頭痛であり、上記循環動態計測部が計測する循環動態は、心電、圧脈波、心音のいずれかである。
【００１０】
また、本発明の好ましい形態としては、制御部が、心室収縮もしくは血液拍出を検出した場合に、電気的刺激信号の発生を開始するようにしてもよいし、制御部が、心室収縮もしくは血液拍出を検出した場合に、電気的刺激信号の強度を増加させるようにしてもよい。ここで、電気的刺激信号のパラメータとしては、周波数、パルス幅、パルス電流、パルス電圧の少なくとも１つ、もしくはこれらの中から選ばれる複数の組み合わせに依存させることが望ましい。
【００１１】
本発明の上述した構成によれば、拍動性を有する疼痛の周期と同期する、心臓の心室の収縮あるいは心臓からの血液の拍出のタイミングで神経を刺激することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、疼痛の拍動性と同期して所定の刺激期間だけ神経を刺激できるので、拍動姓を有する疼痛を的確にやわらげことができ、患者に与える不快感を低減することができる。神経を刺激するための電気的刺激信号の強度を刺激期間だけ高くするので、電池の寿命を長くすることができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、「実施の形態」という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第一の実施の形態
２．第二の実施の形態
３．第三の実施の形態
４．変形例
【００１４】
〈１．第一の実施の形態〉
本発明の第一の実施の形態の例を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
［疼痛緩和装置の構成］
疼痛緩和装置は、一般的に、生体適合性を有する容器に密封され、体内に植え込まれる。この容器には外部と信号の授受を行うためのコネクタが設けられており、センサや電極リードが接続される。電極リードは、皮下トンネルを介して刺激を行う神経部位まで導かれ、電極リード上に設けられた刺激電極によって神経の刺激が行われる。疼痛緩和装置の体内への植え込み部位としては、胸部や腹部、あるいは頚部の皮下が一般的である。
図１は、本発明の第一の実施の形態における疼痛緩和装置を示す機能ブロック図である。
第一の実施の形態の疼痛緩和装置１０１は、心臓の心室収縮あるいは心臓からの血液拍出を検出し、検出した心室収縮あるいは血液拍出と同期したタイミングで末梢神経に対し電気的刺激を行うものである。
【００１６】
疼痛緩和装置１０１は、図示しないセンサに接続された循環動態計測部１０２と、制御部１０３と、図示しない電極リードを介して末梢神経に電気的刺激信号を印可する刺激信号発生部１０４とよりなる。
【００１７】
循環動態計測部１０２は、図示しないセンサからの電気信号を受けて循環動態を計測するもので、主に増幅器とノイズ除去ためのフィルタからなっており、計測した循環動態は電気信号として制御部１０３に出力できるように、制御部１０３と接続されている。循環動態の代表的な例としては、心電、圧脈波あるいは心音等がある。なお、図示しないセンサは、計測する循環動態の種類に応じた場所（生体内）に配置される。
【００１８】
制御部１０３は、循環動態計測部１０２から入力される循環動態を示す電気信号に基づいて、刺激信号発生部１０４を制御するものである。
【００１９】
刺激信号発生部１０４は、制御部１０３からの指示に基づいて電気的刺激信号を生成し、この電気的刺激信号が図示しない電極リードを介して末梢神経に印可される。
【００２０】
制御部１０３は、より詳細には心室収縮／血液拍出検出部１０５と、タイマ１０６と、刺激期間設定値記億部１０７と、比較部１０８から構成されている。
【００２１】
心室収縮／血液拍出検出部１０５は、循環動態計測部１０２および刺激信号発生部１０４と電気的に接続されている。心室収縮／血液拍出検出部１０５は、循環動態計測部１０２から入力される循環動態を示す電気信号に基づいて、心室の収縮あるいは血液の拍出を検出し、心室の収縮あるいは血液の拍出を検出したタイミングで刺激信号発生部１０４に電気的刺激信号を発生させる。さらに、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、心室の収縮あるいは血液の拍出を検出したタイミングでタイマ１０６を動作させる。なお、心室の収縮あるいは血液の拍出の検出の詳細については、図２に基づいて後述する。
【００２２】
タイマ１０６は、心室収縮／血液拍出検出部１０５が検出した心室の収縮あるいは血液の拍出からの経過時間を計測して、その経過時間を比較部１０８に入力する。刺激期間設定値記憶部１０７は、予め刺激期間設定値を記憶しておく。この刺激期間設定値は、連続する心拍の間隔より短いことが好ましく、約0.3秒が理想的である。
【００２３】
比較部１０８は、二つの入力を比較し、どちらが大きいかで出力が切り替わる、いわゆるコンパレータである。すなわち、比較部１０８は、タイマ１０６からの経過時間と、刺激期間設定値記億部１０７に記憶してある刺激期間設定値とを比較し、経過時間が刺激期間設定値よりも大きくなった段階で刺激信号発生部１０４の動作を停止させる。
【００２４】
〔循環動態〕
図２は、循環動態計測部１０２が計測する、さまざまな循環動態の電気信号を示す図である。
図２（ａ）は、心電の電気信号の時系列変化を示す心電図である。縦軸は心電を示す電気信号の信号レベルを表している。横軸は時間軸である。
心電は、疼痛緩和装置が胸部皮下に植え込まれる場合には、疼痛緩和装置を密封した容器上に心電電極を配して計測することができる。また、疼痛緩和装置が胸部から離れた場所に植え込まれる場合には、容器のコネクタに心電リードを接続し、心電リード先端にある心電電極を心電の信号レベルが大きくなる位置に植え込むことによって計測することも可能である。あるいは、経静脈的に心臓内に心電リードを挿入し、心臓内から心電を計測することも可能である。
【００２５】
心電を示す電気信号は、所定の周期を持つ信号である。この心電を示す電気信号は、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波およびＴ波という５つの波で構成され、その中でも目立つＱ波、Ｒ波およびＳ波は一括してＱＲＳ波と呼ばれる。このＱＲＳ波の発生するタイミングで心臓の心室収縮が起こる。これは心臓からの血液拍出のタイミングとほぼ一致することが知られている。
【００２６】
すなわち、循環動態計測部１０２の計測対象が心電の場合、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、ＱＲＳ波を検出することにより、心臓の心室収縮のタイミングを検出する。ＱＲＳ波を検出するには、例えばＱＲＳ波が有する周波数範囲を通過させるフィルタと所定の閾値が設定されたコンパレータよりなる回路で行うことができる。
【００２７】
図２（ｂ）は、圧脈波の電気信号の時系列変化を示す図である。縦軸は圧脈波を示す電気信号の信号レベルを表している。横軸は、図２（ａ）の心電図と共通の時間軸である。
圧脈波は、疼痛緩和装置が頚部皮下に植え込まれる場合には、疼痛緩和装置を密封した容器上に加速度センサを配して、頚動脈における圧脈波を計測することができる。また、疼痛緩和装置が頚部から離れた場所に植え込まれる場合には、頚動脈近くの皮下に加速度センサを留置し、加速度センサに接続されたリードを皮下トンネルを介して疼痛緩和装置の容器のコネクタに接続して計測することも可能である。
【００２８】
圧脈波を示す電気信号は、血管内の血圧の変化を表す信号である。この圧脈波を示す電気信号の信号レベルの急激に増加する位置が、心臓から血液が拍出されるタイミングを示している。
【００２９】
すなわち、循環動態計測部１０２の計測対象が圧脈波の場合、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、圧脈波を示す電気信号の信号レベルが急激に増加する位置を検出することにより、心臓からの血液拍出のタイミングを検出する。圧脈波を示す電気信号の信号レベルの急激に増加する位置も、心電図のときと同様に、フィルタと所定の閾値が設定されたコンパレータよりなる回路で検出可能である。
【００３０】
図２（ｃ）は、心音の電気信号を示す心音図である。縦軸は心音を示す電気信号の信号レベルを表し、横軸は、図２（ａ）の心電図と共通の時間軸を表わしている。
心音は、疼痛緩和装置が胸部皮下に植え込まれる場合には、疼痛緩和装置を密封した容器上に加速度センサを配して計測することができる。また、疼痛緩和装置が胸部から離れた場所に植え込まれる場合には、胸部皮下に加速度センサを留置し、加速度センサに接続されたリードを皮下トンネルを介して疼痛緩和装置の容器のコネクタに接続して計測することも可能である。
【００３１】
心音を示す電気信号も、所定の周期を持つ信号である。この心音を示す電気信号は、心音Ｉ音、心音II音および心音III音という３つの波で構成される。
【００３２】
心音Ｉ音は、心室収縮期の始まりに、右心房と右心室の間にある三尖弁と、左心房と左心室の間にある僧帽弁が閉鎖するときに発生する音で、心電図のＱＲＳ波に一致して聞こえるという特徴を持っている。すなわち、この心音Ｉ音の発生するタイミングで心臓心室の収縮が起こり、これは心臓からの血液拍出のタイミングとほぼ一致する。
【００３３】
心音II音は、心室拡張期の始まりに、肺動脈弁と大動脈弁が閉鎖するときに発生する音である。心音II音は心電図のＴ波よりも後に発生するという特徴を持っている。心音III音は、心室が拡張するときに心室に血液が充満する音である。この心音III音は、心音Ｉ音と心音II音に比較して微弱な信号である。
【００３４】
循環動態計測部１０２の計測対象が心音の場合、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、心音Ｉ音を検出することにより、心臓の心室収縮のタイミングを検出する。心音III音は、心音Ｉ音と心音II音に比較して微弱なため、フィルタと所定の閾値が設定されたコンパレータにより心音Ｉ音と心音II音のみを抽出することができる。さらに、心拍周期に比較して心音Ｉ音から心音II音までの期間は短いため、心音Ｉ音を検出した後、心音Ｉ音から心音II音までの期間に相当する、予め定めた期間の間、循環動態計測部１０２からの信号を無視することで、心音II音を心音Ｉ音として誤検出することを防止できる。
【００３５】
以下、循環動態計測部１０２が心電を計測するものであるとして説明を行う。
【００３６】
［電気的刺激信号］
次に、刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号について説明する。
末梢神経の刺激に用いる電気的刺激信号は、矩形パルス列によるバースト波が一般的である。図３は、電気的刺激信号としてバースト波を用いたときの、時系列変化を示す波形図である。縦軸は電気的刺激信号の信号レベル、すなわち電圧を表している。横軸は、図２（ａ）〜（ｃ）と共通の時間軸である。図３に示す電気的刺激信号は、縦線の１本１本が個々の矩形パルスを表しており、その隣接する縦線の間隔の逆数がその周波数を示している。
【００３７】
刺激期間が開始するタイミング、すなわち刺激信号発生部１０４が電気的刺激信号の生成を開始するタイミングは、図２に示す心電図のＱＲＳ波の検出に一致する。また、刺激期間が終了するタイミング、すなわち刺激信号発生部１０４が電気的刺激信号の生成を停止するタイミングは、刺激期間の開始から約0.3秒、つまり刺激期間設定値記億部１０７に記憶されている刺激期間設定値に等しい。
【００３８】
電気的刺激信号が末梢神経を刺激する強さは、患者の痛みの度合いに応じて、電気的刺激信号の電気的刺激パラメータを変更するのが好ましい。実際には、電気的刺激信号に用いられるバースト波の、個々の矩形パルスのパルス幅やパルス電圧（定電流パルスを用いたときはパルス電流）、あるいは個々の矩形パルスの間隔（周波数）を変更することにより、末梢神経を刺激する強さを調節する。
【００３９】
［疼痛緩和装置の動作］
次に、疼痛緩和装置１０１の動作について説明する。
図４は、本発明の第一の実施の形態における疼痛緩和装置１０１の動作の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
まず、図示しないセンサが生体内の所定の位置に植え込まれて、疼痛緩和装置１０１が利用可能な状態になると（ステップＳ４０１）、刺激信号発生部１０４の電気的刺激パラメータが初期化される（ステップＳ４０２）。すなわち、電気的刺激パラメータである、周波数、パルス幅、パルス電流、パルス電圧が初期値に設定される。この初期化された状態は、刺激信号発生部１０４が作動しない状態である。
【００４１】
次に、循環動態計測部１０２は、生体の所定の場所に設置されたセンサを介して循環動態を示す電気信号を計測し（ステップＳ４０３）、当該循環動態を示す電気信号を制御部１０３の心室収縮／血液拍出検出部１０５に出力する。
【００４２】
そして、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、循環動態計測部１０２から入力された、循環動態を示す電気信号に基づいて、心室収縮あるいは血液拍出が検出されたか否かを確認する（ステップＳ４０４）。心室収縮あるいは血液拍出が検出されない（ステップＳ４０４のＮＯ）ならば、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、心室収縮あるいは血液拍出が検出されるまで待つ。
【００４３】
心室収縮あるいは血液拍出が検出されると（ステップＳ４０４のＹＥＳ）、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、循環動態計測部１０２による循環動態の計測を停止させ（ステップＳ４０５）、続いて、刺激信号発生部１０４を動作させる（ステップＳ４０６）。このステップＳ４０６では、刺激信号発生部１０４は、電気的刺激信号を生成し、当該電気的刺激信号による末梢神経の刺激を開始する。さらに、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、末梢神経の刺激開始、すなわち心室収縮あるいは血液拍出の検出と同時に、タイマ１０６をスタートさせ、心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間のカウントを開始する（ステップＳ４０７）。そして、カウントした時間を比較部１０８に入力する。
【００４４】
ここで、比較部１０８は、タイマ１０６から入力される、心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間と、刺激期間設定値記億部１０７に予め記憶された刺激期間設定値との比較を行い、どちらの値が大きいかを確認する（ステップＳ４０８）。心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間が刺激期間設定値よりも小さいならば（ステップＳ４０８のＮＯ）、この時間が刺激期間設定値に到達するまで、刺激信号発生部１０４からの神経刺激を継続する。
【００４５】
心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間が刺激期間設定値に到達した段階で（ステップＳ４０８のＹＥＳ）、比較部１０８は刺激信号発生部１０４の動作を停止させる。すなわち、刺激信号発生部１０４は、末梢神経に対する電気的刺激信号による刺激を停止する（ステップＳ４０９）。
【００４６】
以上の処理が完了した後、ステップＳ４０３の処理に戻り、ステップＳ４０３〜ステップＳ４０９の処理を繰り返す。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態例では、心臓の心室の収縮あるいは心臓からの血液の拍出と同期して、電気的刺激信号により神経を刺激するようにしている。痛みは血液の拍出と同期して発生するので、痛みの拍動性と同期して神経を刺激することにより、拍動性を有する疼痛を的確に和らげることができ、患者に与える不快感を低減することが可能になる。
【００４８】
また、本発明は、心臓の心室の収縮あるいは心臓からの血液の拍出があった時点から所定の刺激期間だけ電気的刺激信号を生成するようにした。すなわち、必要性の小さい期間は刺激信号を生成しないようにした。これにより、電池の寿命を従来のものより長くしたり、副作用のリスクを小さくするという効果がある。
【００４９】
〈２．第二の実施の形態〉
次に、本発明の第二の実施の形態の例を、図５〜図７を参照して説明する。以下説明において、第一の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、その説明を省略もしくは簡略する。
【００５０】
［疼痛緩和装置の構成］
図５は、本発明の第二の実施の形態における疼痛緩和装置を示す機能ブロック図である。
本実施形態例の疼痛緩和装置５０１は、常に所定の周波数ｆ１で末梢神経を刺激しておき、心臓の心室の収縮あるいは心臓からの血液の拍出があった場合、周波数ｆ１より高い周波数ｆ２で末梢神経を刺激するようにする。すなわち、疼痛緩和装置５０１は、刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号を比較的弱い電気刺激である周波数ｆ１の刺激、あるいは、それより強い電気刺激である周波数ｆ２の刺激に設定するために、図１に示す疼痛緩和装置１０１にパラメータ調整部５０２を追加した構成となっている。
【００５１】
パラメータ調整部５０２は、心室収縮／血液拍出検出部１０５および比較部１０８と電気的に接続されている。このパラメータ調整部５０２は、心室収縮／血液拍出検出部１０５および比較部１０８からの出力に基づいて、刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号の周波数を変更する。言い換えると、この電気的刺激信号の周波数（パラメータ）を変更するための信号を刺激信号発生部１０４に与える働きをするのがパラメータ調整部５０２であるということになる。
【００５２】
具体的には、パラメータ調整部５０２は、心室収縮／血液拍出検出部１０５が心臓の心室の収縮あるいは心臓からの血液の拍出を検出したタイミングで、電気的刺激信号の周波数を通常の刺激周波数ｆ１より高い周波数ｆ２にする信号を刺激信号発生部１０４に与える。また、逆に、パラメータ調整部５０２は、心室収縮／血液拍出検出部１０５が心臓の心室の収縮あるいは心臓からの拍出を検出してから約0.3秒（刺激期間設定値記億部１０７に記憶された刺激期間設定値に相当）後には、電気的刺激信号の周波数を高い周波数ｆ２から低い周波数ｆ１に戻す信号を刺激信号発生部１０４に与えるようにする。
【００５３】
［電気的刺激信号］
次に、刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号について説明する。
図６は、電気的刺激信号としてバースト波を用いたときの、時系列変化を示す波形図である。
縦軸は電気的刺激信号の信号レベル、すなわち電圧を表している。横軸は、時間軸である。電気的刺激信号において、縦線の１本１本が個々の矩形パルスを表しており、その隣接する縦線の間隔の逆数が電気的刺激信号の周波数を示している。
【００５４】
刺激期間が開始するタイミング、すなわち刺激信号発生部１０４が高い周波数ｆ２の電気的刺激信号の生成を開始するタイミングは、図２に示す心電図のＱＲＳ波を検出するタイミングに一致する。刺激期間が終了するタイミング、すなわち刺激信号発生部１０４が低い周波数ｆ１の電気的刺激信号に戻るタイミングは、刺激期間開始から約0.3秒、つまり刺激期間設定値記億部１０７に記憶されている刺激期間設定値に等しくする。
【００５５】
一般に、電気的刺激信号が末梢神経を刺激する強さの度合いは、その刺激する周波数に依存し、周波数が高いほど刺激の強度が増大する。本実施形態例では、患者の痛みの度合い、例えば、痛みの拍動の高低や深さに応じて刺激する周波数の高低を予め設定することが可能であり、これにより個別の患者に対して適切な処置を行うことができるようになっている。
【００５６】
［疼痛緩和装置の動作］
次に、疼痛緩和装置５０１の動作について説明する。
図７は、本発明の第二の実施の形態における疼痛緩和装置５０１の動作の流れを示すフローチャートである。
【００５７】
まず、不図示のセンサが生体内の所定の位置に植え込まれて、疼痛緩和装置５０１が利用可能な状態になると（ステップＳ７０１）、刺激信号発生部１０４では電気的刺激パラメータである、パルス幅、パルス電流、パルス電圧が初期値に設定され、パラメータ調整部５０２では電気的刺激信号の周波数をｆ１にする信号を刺激信号発生部１０４に与えて電気的刺激パラメータの周波数が初期化される。これが、電気的刺激パラメータの初期化である（ステップＳ７０２）。すると、刺激信号発生部１０４は、周波数ｆ１の電気的刺激信号を生成し、この周波数ｆ１の電気的刺激信号で末梢神経を刺激する（ステップＳ７０３）。
【００５８】
次に、循環動態計測部１０２は、生体の所定の場所に設置されたセンサを介して循環動態を示す電気信号を計測し（ステップＳ７０４）、当該循環動態を示す電気信号を制御部１０３の心室収縮／血液拍出検出部１０５に出力する。
【００５９】
そして、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、循環動態計測部１０２から入力された、循環動態を示す電気信号に基づいて心室収縮あるいは血液拍出が検出されたか否かを確認する（ステップＳ７０５）。心室収縮あるいは血液拍出が検出されない場合は、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、心室収縮あるいは血液拍出が検出されるのを待つ（ステップＳ７０５のＮＯ）。それまでは、刺激信号発生部１０４は、低い周波数ｆ１の電気的刺激信号によって末梢神経の刺激を継続する。
【００６０】
心室収縮あるいは血液拍出が検出されると（ステップＳ７０５のＹＥＳ）、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、循環動態計測部１０２による循環動態の計測を停止させる（ステップＳ７０６）。同時に、心室収縮／血液拍出検出部１０５はパラメータ調整部５０２に刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号の周波数をｆ２にする信号を生成する。そして、この信号を刺激信号発生部１０４に与える。この結果、刺激信号発生部１０４は、周波数ｆ１より高い周波数ｆ２の電気的刺激信号を生成し、この周波数ｆ２の電気的刺激信号による末梢神経の刺激を開始する（ステップＳ７０７）。
【００６１】
さらに、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、周波数ｆ２の電気的刺激信号による末梢神経の刺激開始、すなわち心室収縮あるいは血液拍出の検出と同時にタイマ１０６をスタートさせ、心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間のカウントを開始する（ステップＳ７０８）。そして、カウントした時間を比較部１０８に入力する。
【００６２】
ここで、比較部１０８は、タイマ１０６から入力される、心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間と、刺激期間設定値記億部１０７に予め記憶された刺激期間設定値との比較を行い、どちらの値が大きいかを確認する（ステップＳ７０９）。心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間が刺激期間設定値よりも小さい間は（ステップＳ７０９のＮＯ）、高い周波数ｆ２の刺激が継続的に行われる。
【００６３】
心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間が刺激期間設定値に到達すると（ステップＳ７０９のＹＥＳ）、比較部１０８は、パラメータ調整部５０２に刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号の周波数をｆ１にする信号を生成させ、この信号が刺激信号発生部１０４に与えられる。この結果、刺激信号発生部１０４は、周波数ｆ２より低い周波数ｆ１の電気的刺激信号を生成し、この低い周波数ｆ１の電気的刺激信号によって末梢神経の刺激を行う状態に戻す（ステップＳ７１０）。
【００６４】
以上の処理が完了した後、ステップＳ７０４の処理に戻り、ステップＳ７０４〜ステップＳ７１０の処理を繰り返す。
【００６５】
以上説明した本実施形態例では、常に所定の周波数ｆ１で末梢神経を刺激しておき、心臓の心室の収縮あるいは心臓からの血液の拍出から所定の刺激期間だけ周波数ｆ１より高い周波数ｆ２で神経を刺激するようにしている。このような形態とすることにより、心室の収縮あるいは血液の拍出の検出から所定期間過ぎた後の、拍動以外においても常時比較的強く痛みを感じる患者に効果的である。すなわち、平時の痛みに対しては比較的弱い電気的刺激である周波数ｆ１の刺激で痛みを緩和し、拍動に伴う痛みの上積み分を周波数ｆ１の刺激よりも強い電気的刺激である周波数ｆ２の刺激で対処する。これにより、電池の寿命を従来のものより長くしたり、副作用のリスクを小さくするという効果がある。
【００６６】
〈３．第三の実施の形態〉
次に、本発明の第三の実施の形態の例を、図８〜図９を参照して説明する。以下説明において、第一および第二の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、その説明を省略もしくは簡略する。
【００６７】
［疼痛緩和装置の構成］
図８は、本発明の第三の実施の形態における疼痛緩和装置を示す機能ブロック図である。
第三の実施形態の疼痛緩和装置８０１は、心拍数あるいは心拍間隔に基づいて、電気的刺激信号を高い周波数ｆ２にする刺激期間を決定する。そのため、疼痛緩和装置８０１は、第二の実施の形態の疼痛緩和装置５０１の刺激期間設定値記憶部１０７の代替として、心拍数／心拍間隔計測部８０３および刺激期間設定値選択部８０４を備える構成となっている。
【００６８】
心拍数／心拍間隔計測部８０３は、刺激期間設定値選択部８０４と電気的に接続されている。そして、心拍数／心拍間隔計測部８０３で計測した心拍数あるいは心拍間隔が刺激期間設定値選択部８０４に出力される。
【００６９】
刺激期間設定値選択部８０４は、心拍数／心拍間隔計測部８０３から入力される心拍間隔に対しては、例えば、次式に従って、刺激期間設定値を計算する。
（刺激期間設定値）＝０．５×（心拍間隔）
また、刺激期間設定値選択部８０４において、心拍間隔と刺激期間の関係を表すテーブルを予め記憶させておき、この対応関係から、計測した心拍間隔に基づいて刺激期間設定値を選択することも可能である。
【００７０】
そして、刺激期間設定値選択部８０４は、上記式で計算、あるいはテーブルから選択された刺激期間設定値を比較部１０８に出力するように、当該比較部１０８と電気的に接続されている。なお、心拍数／心拍間隔計測部８０３は心拍数を計測するものであってもよい。但し、その場合には、刺激期間設定値選択部８０４は心拍数に基づいて刺激期間設定値を計算、あるいは選択することになる。なお、心拍間隔は、６０÷心拍数で算出される。
【００７１】
［疼痛緩和装置の動作］
次に、疼痛緩和装置８０１の動作について説明する。
図９は、本発明の第三の実施の形態における疼痛緩和装置８０１の動作の流れを示すフローチャートである。図９において、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０６の処理までは、図７に示したステップＳ７０１〜ステップＳ７０６の処理までのフローと完全に一致するので、ここではステップＳ９０１〜Ｓ９０６の処理までの説明は省略し、ステップＳ９０７の処理以降について説明する。
【００７２】
ステップＳ９０６で、循環動態計測部１０２が循環動態の計測を停止した後、心拍数／心拍間隔計測部８０３は直前の心拍数あるいは心拍間隔を計測し（ステップＳ９０７）、計測した心拍数あるいは心拍間隔を刺激期間設定値選択部８０４に出力する。すると、刺激期間設定値選択部８０４は、前述の式あるいはテーブルを利用して、刺激期間設定値を導出し（ステップＳ９０８）、この導出された刺激期間設定値が比較部１０８に入力される。同時に、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、パラメータ調整部５０２に刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号の周波数をｆ２にする信号を生成する。そして、この信号を刺激信号発生部１０４に与える。この結果、刺激信号発生部１０４は、周波数ｆ１より高い周波数ｆ２の電気的刺激信号を生成し、この周波数ｆ２の電気的刺激信号による末梢神経の刺激を開始する（ステップＳ９０９）。さらに、心室収縮／血液拍出検出部１０５は、周波数ｆ２の電気的刺激信号による末梢神経の刺激開始、すなわち心室収縮あるいは血液拍出の検出と同時にタイマ１０６をスタートさせ、心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間のカウントを開始する（ステップＳ９１０）。そして、カウントした時間を比較部１０８に入力する。
【００７３】
ここで、比較部１０８は、タイマ１０６から入力される、心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間と、刺激期間設定値選択部８０４によって導出された刺激期間設定値との比較を行い、どちらの値が大きいかを確認する（ステップＳ９１１）。心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間が刺激期間設定値よりも小さいうちは（ステップＳ９１１のＮＯ）、高い周波数ｆ２の刺激が継続的に行われることになる。
【００７４】
心室の収縮あるいは血液の拍出からの時間が刺激期間設定値に到達すると（ステップＳ９１１のＹＥＳ）、比較部１０８は、パラメータ調整部５０２に刺激信号発生部１０４が生成する電気的刺激信号の周波数を高い周波数ｆ２から低い周波数ｆ１にする信号を生成させ、この信号を刺激信号発生部１０４に供給する。この信号に基づいて、刺激信号発生部１０４は、低い周波数ｆ１の電気的刺激信号による末梢神経の刺激に戻す（ステップＳ９１２）。
【００７５】
以上の処理が完了した後、ステップＳ９０４の処理に戻り、ステップＳ９０４〜ステップＳ９１２の処理を繰り返す。
【００７６】
以上説明したように、第三の実施形態では、電気的刺激信号を高い周波数ｆ２にする刺激期間を心拍数あるいは心拍間隔に基づいて決定するようにした。拍動に要する時間は、患者の代謝や精神的ストレスの状況によって変化し、心拍数が増加（心拍間隔が減少）すれば短くなる。これに伴って、患者の感じる疼痛の拍動性も変化する。したがって、心拍数あるいは心拍間隔に基づいて刺激期間を決定することにより、患者にとって最適な刺激期間を設定できる。これにより、拍動性を有する疼痛をより的確に和らげるとともに、電池の寿命を長くすることができる。
【００７７】
〈４．変形例〉
上述したように、第一の実施形態例の疼痛緩和装置は、一定の周波数の電気的刺激信号で所定の期間、末梢神経の刺激を行う装置であった。また、第二、第三の実施の形態の疼痛緩和装置は、刺激する周波数を変化させることにより電気的刺激信号の強度を変えるものであった。このように、通常は、電気的刺激信号を所定のパルス間隔（あるいは周波数）を変化させてその強度を調節するのが一般的であるが、他方、図１０（ａ）に示すように、周波数を変化させる代わりに、刺激期間における電圧の強さを変更するようにしてもよい。パルス電圧の大きさを変えることによって、周波数の高低を変えるのと同様に電気的刺激強度の強弱を変化させる効果が得られるからである。また、電気的刺激信号の強度を調節するのに、その電気的刺激パラメータである、周波数、パルス幅、パルス電流、パルス電圧の中から選ばれる複数の組み合わせで調節することも可能である。
【００７８】
さらに、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示すように、刺激期間における電気的刺激信号の電圧あるいは周波数を徐々に変化させてもよい。これにより、患者に対して刺激を与えるときは徐々に刺激が強くなり、刺激を弱くするときは徐々に刺激の大きさを小さくしていくので、電気的刺激信号の急激な変化に起因する違和感を和らげることができる。なお、図１０の縦軸および横軸は、図３および図６と等しいので説明は省略する。
【００７９】
ところで、上述した各実施の形態例では、電気的刺激信号での刺激対象を末梢神経とした。刺激を行う末梢神経としては後頭神経が一般的であるが、この後頭神経の分枝である、大後頭神経、小後頭神経、第三後頭神経の少なくとも１つを刺激することも可能である。また、脊髄硬膜外に電極を留置し、後頭神経が発する領域の脊髄を刺激することも可能である。この場合、第一頚椎から第三頚椎の領域にある脊髄が好適である。さらに、刺激を行うことで片頭痛や群発頭痛の痛みを和らげることが知られている迷走神経や、片頭痛や群発頭痛に関連した脳領域の刺激に対しても適応が可能である。
【００８０】
また、上述した各実施の形態例では、疼痛緩和装置とセンサを体内に植え込むものとして説明してきた。一般的に、疼痛緩和装置は、数日から１週間程度は、電極リードのみを植え込み、これと体外の疼痛緩和装置を接続して、その刺激の効果が確認される。このような場合においても、センサを体表に置いて心電、圧脈波、心音等を計測し、体外の疼痛緩和装置によって電気的刺激信号の制御を行うことにより、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００８１】
その他、本発明は、上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る疼痛緩和装置を示す機能ブロック図である。
【図２】循環動態の電気信号を示す波形図である。
【図３】電気的刺激信号の例を示す波形図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態に係る疼痛緩和装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第二の実施の形態に係る疼痛緩和装置を示す機能ブロック図である。
【図６】電気的刺激信号の例を示す波形図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態に係る疼痛緩和装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第三の実施の形態に係る疼痛緩和装置を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の第三の実施の形態に係る疼痛緩和装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】電気的刺激信号の例を示す波形図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０１…疼痛緩和装置、１０２…循環動態計測部、１０３…制御部、１０４…刺激信号発生部、１０５…心室収縮／血液拍出検出部、１０６…タイマ、１０７…刺激期間設定値記憶部、１０８…比較部、５０１…疼痛緩和装置、５０２…パラメータ調整部、８０１…疼痛緩和装置、８０２…制御部、８０３…心拍数／心拍間隔計測部、８０４…刺激期間設定値選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010075401.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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