(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
迷走神経を刺激する刺激パルスを発生する神経刺激手段と、
心臓からの電気信号を検出して心電図波形を生成する心電図生成手段と、
該心電図生成手段により生成された心電図波形に含まれるノイズ波形を記憶する記憶手段と、
前記心電図生成手段により生成された心電図波形を、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を用いて補正して、補正心電図波形を生成する補正心電図生成手段と、
前記心電図生成手段により生成された心電図波形から前記神経刺激手段によるノイズ波形を抽出するノイズ波形抽出手段とを備え、
前記神経刺激手段が、前記補正心電図生成手段により生成された補正心電図波形に基づいて刺激パルスを発生し、
前記ノイズ波形抽出手段により抽出されたノイズ波形が、前記記憶手段に記憶され、
前記ノイズ波形抽出手段が、前記神経刺激手段による刺激のタイミングにおける、前記心電図生成手段により生成された心電図波形を平均化することで、前記神経刺激手段によるノイズ波形を抽出する神経刺激装置。
【請求項２】
迷走神経を刺激する刺激パルスを発生する神経刺激手段と、
心臓からの電気信号を検出して心電図波形を生成する心電図生成手段と、
該心電図生成手段により生成された心電図波形に含まれるノイズ波形を記憶する記憶手段と、
前記心電図生成手段により生成された心電図波形を、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を用いて補正して、補正心電図波形を生成する補正心電図生成手段とを備え、
前記神経刺激手段が、前記補正心電図生成手段により生成された補正心電図波形に基づいて刺激パルスを発生し、
前記補正心電図生成手段が、前記神経刺激手段による刺激のタイミングに合わせて、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を反転させたノイズ反転波形を、前記心電図生成手段により生成された心電図波形に加算して、補正心電図波形を生成する神経刺激装置。
【請求項３】
迷走神経を刺激する刺激パルスを発生する神経刺激手段と、
心臓からの電気信号を検出して心電図波形を生成する心電図生成手段と、
該心電図生成手段により生成された心電図波形に含まれるノイズ波形を記憶する記憶手段と、
前記心電図生成手段により生成された心電図波形を、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を用いて補正して、補正心電図波形を生成する補正心電図生成手段とを備え、
前記神経刺激手段が、前記補正心電図生成手段により生成された補正心電図波形に基づいて刺激パルスを発生し、
前記補正心電図生成手段が、前記神経刺激手段による刺激のタイミングに合わせて、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を、前記心電図生成手段により生成された心電図波形から減算して、補正心電図波形を生成する神経刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経刺激装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、心臓病を起因とする突然死を予防することを目的として、迷走神経を電気刺激することにより、心臓治療を行なう埋め込み型の心臓治療装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この心臓治療装置は、心腔内リードを用いて心内心電図を検出して、心内心電図より心拍数を取得し、取得した心拍数に応じて神経刺激強度を調整して、心拍数を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３８１０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に開示されている心臓治療装置によれば、神経刺激パルスが生体内を介して心腔内へ伝播するため、この生体内を伝播した神経刺激パルスを心拍として誤検知してしまうという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体内を伝播した神経刺激パルスを心拍として誤検知してしまうことを防止し、精度の高い神経刺激を行うことができる神経刺激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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、迷走神経を刺激する刺激パルスを発生する神経刺激手段と、心臓からの電気信号を検出して心電図波形を生成する心電図生成手段と、該心電図生成手段により生成された心電図波形に含まれるノイズ波形を記憶する記憶手段と、前記心電図生成手段により生成された心電図波形を、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を用いて補正して、補正心電図波形を生成する補正心電図生成手段と、前記心電図生成手段により生成された心電図波形から前記神経刺激手段によるノイズ波形を抽出するノイズ波形抽出手段とを備え、前記神経刺激手段が、前記補正心電図生成手段により生成された補正心電図波形に基づいて刺激パルスを発生し、前記ノイズ波形抽出手段により抽出されたノイズ波形が、前記記憶手段に記憶され、前記ノイズ波形抽出手段が、前記神経刺激手段による刺激のタイミングにおける、前記心電図生成手段により生成された心電図波形を平均化することで、前記神経刺激手段によるノイズ波形を抽出する神経刺激装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、心電図生成手段により、心臓からの電気信号を検出して心電図波形が生成され、生成された心電図波形に含まれるノイズ波形が記憶手段に記憶される。そして、補正心電図生成手段により、心電図生成手段により生成された心電図波形が、記憶手段に記憶されたノイズ波形を用いて補正され、補正心電図波形が生成される。このようにして生成された補正心電図波形に基づいて、神経刺激手段により、迷走神経を刺激する刺激パルスが発生される。このようにすることで、生体内を伝播した神経刺激パルスを心拍として誤検知してしまうことを防止することができ、精度の高い神経刺激を行うことができる。
【０００８】
また、前記心電図生成手段により生成された心電図波形から前記神経刺激手段によるノイズ波形を抽出するノイズ波形抽出手段を備え、該ノイズ波形抽出手段により抽出されたノイズ波形が、前記記憶手段に記憶される。すなわち、ノイズ波形抽出手段により、心電図生成手段により生成された心電図波形から神経刺激手段によるノイズ波形（すなわち、生体内を伝播した神経刺激パルス）を抽出して、記憶手段に記憶させことができる。これにより、例えば、迷走神経を刺激する刺激パルスの強度を変化させた場合にも、刺激パルスの強度に応じたノイズ波形をリアルタイムで抽出することができ、ノイズの検知精度を向上させて、より適切な神経刺激を行うことができる。
【０００９】
さらに、前記ノイズ波形抽出手段が、前記神経刺激手段による刺激のタイミングにおける、前記心電図生成手段により生成された心電図波形を平均化することで、前記神経刺激手段によるノイズ波形を抽出するので、神経刺激手段による刺激のタイミングにおける、心電図生成手段により生成された心電図波形を平均化することで、神経刺激手段によるノイズ波形を容易に抽出することができる。これにより、ノイズの検知精度を向上させて、より適切な神経刺激を行うことができる。
【００１０】
本発明の他の態様は、迷走神経を刺激する刺激パルスを発生する神経刺激手段と、心臓からの電気信号を検出して心電図波形を生成する心電図生成手段と、該心電図生成手段により生成された心電図波形に含まれるノイズ波形を記憶する記憶手段と、前記心電図生成手段により生成された心電図波形を、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を用いて補正して、補正心電図波形を生成する補正心電図生成手段とを備え、前記神経刺激手段が、前記補正心電図生成手段により生成された補正心電図波形に基づいて刺激パルスを発生し、前記補正心電図生成手段が、前記神経刺激手段による刺激のタイミングに合わせて、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を反転させたノイズ反転波形を、前記心電図生成手段により生成された心電図波形に加算して、補正心電図波形を生成する神経刺激装置を提供する。
神経刺激手段による刺激のタイミングに合わせて、補正心電図生成手段により、記憶手段に記憶されたノイズ波形を反転させたノイズ反転波形を、心電図生成手段により生成された心電図波形に加算することで、補正心電図波形を容易に生成することができる。そして、このようにして生成された補正心電図波形に基づいて、迷走神経を刺激する刺激パルスを発生することで、精度の高い神経刺激を行うことができる。
【００１１】
本発明の更に他の態様は、迷走神経を刺激する刺激パルスを発生する神経刺激手段と、心臓からの電気信号を検出して心電図波形を生成する心電図生成手段と、該心電図生成手段により生成された心電図波形に含まれるノイズ波形を記憶する記憶手段と、前記心電図生成手段により生成された心電図波形を、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を用いて補正して、補正心電図波形を生成する補正心電図生成手段とを備え、前記神経刺激手段が、前記補正心電図生成手段により生成された補正心電図波形に基づいて刺激パルスを発生し、前記補正心電図生成手段が、前記神経刺激手段による刺激のタイミングに合わせて、前記記憶手段に記憶されたノイズ波形を、前記心電図生成手段により生成された心電図波形から減算して、補正心電図波形を生成する神経刺激装置を提供する。
神経刺激手段による刺激のタイミングに合わせて、補正心電図生成手段により、記憶手段に記憶されたノイズ波形を、心電図生成手段により生成された心電図波形から減算することで、補正心電図波形を容易に生成することができる。そして、このようにして生成された補正心電図波形に基づいて、迷走神経を刺激する刺激パルスを発生することで、精度の高い神経刺激を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生体内を伝播した神経刺激パルスを心拍として誤検知してしまうことを防止し、精度の高い神経刺激を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の各実施形態に係る神経刺激装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る神経刺激装置の機能ブロック図である。
【図３】図２の心拍検出部により検出される心電図波形を示す図である。
【図４】図２の神経刺激装置により実行される処理を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る神経刺激装置の機能ブロック図である。
【図６】図５の神経刺激装置により実行される処理（補正パルスを記憶するまでの処理）を示すフローチャートである。
【図７】図５の神経刺激装置により実行される処理（記憶した補正パルスを用いて補正心電図を生成するまでの処理）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る神経刺激装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置１は、図１に示されるように、体内に埋め込まれる装置本体２と、迷走神経Ａに取り付けられた第１の電極部４と、装置本体２と第１の電極部４とを接続する神経刺激リード３と、心臓Ｂに取り付けられた第２の電極部５と、装置本体２と第２の電極部５とを接続する心拍検出リード６とを備えている。
【００１５】
第１の電極部４は、互いに電気的に絶縁された陽極電極と陰極電極とを有している（図示略）。各電極は、例えば筒状に形成されており、迷走神経Ａの側面を周方向に覆うように取り付けられている。
第２の電極部５は、例えば心臓Ｂの右心室に取り付けられており、心臓Ｂからの心電信号を検出するようになっている。
【００１６】
図２は、装置本体２が有する機能を展開して示した機能ブロック図である。
装置本体２は、図２に示されるように、心拍検出部（心電図生成手段）１１と、信号結合部（補正心電図生成手段）１２と、ノイズ取得部（ノイズ波形抽出手段）１３と、補正パルス算出部１４と、補正パルス記憶部(記憶手段)１５と、タイミング発生部１６と、神経刺激出力部（神経刺激手段）１７とを備えている。
【００１７】
心拍検出部１１は、第２の電極部５により検出した心臓Ｂからの心電信号から心電図波形を生成し、心拍を検出するようになっている。具体的には、心拍検出部１１は、例えば、心電図においてピークとなり、心室の興奮状態を示すＲ波の周期を検出するようになっている。そして、このように生成した心電図波形を信号結合部１２に出力するようになっている。
【００１８】
ノイズ取得部１３は、心拍検出部１１により生成された心電図波形から、ノイズ波形を取得するようになっている。このノイズは、図１に示すように、生体内を回り込んできたノイズであり、神経刺激出力部１７から神経刺激リード３を介して迷走神経Ａに与えられた神経刺激パルスが、生体内を通って心臓Ｂに伝播してしまうことにより発生するものである。このノイズの波形は、図３に示すように、神経刺激出力部１７による神経刺激のタイミングで複数現れる。
【００１９】
ノイズ取得部１３は、このように現れるノイズ波形を演算によって取得するようになっている。具体的には、ノイズ取得部１３は、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングにおける、心拍検出部１１により生成された心電図波形を平均化することで、神経刺激出力部１７によるノイズ波形を取得するようになっている。
【００２０】
補正パルス算出部１４は、図３に示すように、ノイズ取得部１３により取得されたノイズ波形を反転させ、神経刺激ノイズ逆相信号として補正パルス記憶部１５に出力するようになっている。
【００２１】
補正パルス記憶部１５は、補正パルス算出部１４から出力された神経刺激ノイズ逆相信号を時系列に記憶し、補正パルスとして記憶するようになっている。
タイミング発生部１６は、神経刺激のタイミング信号を補正パルス記憶部１５および神経刺激出力部１７に出力するようになっている。
【００２２】
信号結合部１２は、心拍検出部１１により生成された心電図波形を、補正パルス記憶部１５に記憶された補正パルスを用いて補正して、補正心電図波形を生成するようになっている。具体的には、信号結合部１２は、図３に示すように、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングに合わせて、補正パルス記憶部１５に記憶されたノイズ波形を反転させたノイズ反転波形を、心拍検出部１１により生成された心電図波形に加算して、補正心電図波形を生成するようになっている。
【００２３】
神経刺激出力部１７は、タイミング発生部１６からのタイミング信号および信号結合部１２により生成された補正心電図波形に基づいて、迷走神経Ａを刺激する刺激パルスを発生させ、この刺激パルスを神経刺激リード３を介して第１の電極部４の各電極に出力する。これにより、第１の電極部４の各電極間に配置された位置において、迷走神経Ａが刺激パルスにより刺激されて興奮し、心拍数が低下させられるようになっている。
【００２４】
また、神経刺激出力部１７は、発生させる刺激パルスのパルス幅を長くまたは短くすることにより刺激パルスのエネルギを増減させ、迷走神経Ａに与える刺激を増強または減弱させることができるようになっている。
【００２５】
上記構成を有する神経刺激装置１の作用について、図４に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置１は、心臓治療を行う患者の体内に埋め込まれ、第１の電極部４が例えば頸部等の迷走神経Ａに配置されるとともに、第２の電極部５が例えば心臓Ｂの右心室に取り付けられる。
【００２６】
この状態において、神経刺激装置１の動作を開始させ、神経刺激出力部１７から刺激パルスを神経刺激リード３を介して第１の電極部４の各電極に出力して、間欠的に迷走神経Ａを刺激する（ステップＳ１）。
【００２７】
次に、心拍検出部１１により、第２の電極部５により検出した心臓Ｂからの心電信号から、心内心電図が取得される（ステップＳ２）。
次に、ノイズ取得部１３により、心拍検出部１１により生成された心電図波形から神経刺激のノイズ波形が取得される（ステップＳ３）。具体的には、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングにおける、心拍検出部１１により生成された心電図波形が平均化されることで、神経刺激出力部１７によるノイズ波形が取得される。
【００２８】
次に、補正パルス算出部１４により、ノイズ取得部１３により取得されたノイズ波形が反転されることで、補正パルスが算出される（ステップＳ４）。このように算出された補正パルスは、補正パルス記憶部１５に記憶される。
【００２９】
次に、信号結合部１２により、補正パルス記憶部１５に記憶された補正パルスおよび心拍検出部１１により生成された心電図波形から、補正心電図波形が生成される。具体的には、信号結合部１２により、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングに合わせて、補正パルス記憶部１５に記憶されたノイズ波形を反転させたノイズ反転波形が、心拍検出部１１により生成された心電図波形に加算される（ステップＳ５）。このようにすることで、心電図波形から神経刺激出力部１７によるノイズが低減された補正心電図波形が生成される（ステップＳ６）。
【００３０】
そして、上記のように生成された補正心電図波形と、タイミング発生部１６からのタイミング信号とに基づいて、神経刺激出力部１７により刺激パルスを発生させ、迷走神経Ａの刺激が行われる。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る神経刺激装置１によれば、心拍検出部１１により、心臓Ｂからの電気信号を検出して心電図波形が生成され、生成された心電図波形に含まれるノイズ波形が補正パルス記憶部１５に記憶される。そして、信号結合部１２により、心拍検出部１１により生成された心電図波形が、補正パルス記憶部１５に記憶されたノイズ波形を用いて補正され、補正心電図波形が生成される。このようにして生成された補正心電図波形に基づいて、神経刺激出力部１７により、迷走神経Ａを刺激する刺激パルスが発生される。このようにすることで、生体内を伝播した神経刺激パルスを心拍として誤検知してしまうことを防止することができ、精度の高い神経刺激を行うことができる。
【００３２】
また、ノイズ取得部１３により、心拍検出部１１により生成された心電図波形から神経刺激出力部１７によるノイズ波形（すなわち、生体内を伝播した神経刺激パルス）を取得することで、例えば、迷走神経Ａを刺激する刺激パルスの強度を変化させた場合にも、刺激パルスの強度に応じたノイズ波形をリアルタイムで取得することができ、ノイズの検知精度を向上させて、より適切な神経刺激を行うことができる。
【００３３】
また、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングにおける、心拍検出部１１により生成された心電図波形を平均化することで、神経刺激出力部１７によるノイズ波形を容易に抽出することができる。これにより、ノイズの検知精度を向上させて、より適切な神経刺激を行うことができる。
【００３４】
また、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングに合わせて、信号結合部１２により、補正パルス記憶部１５に記憶されたノイズ波形を反転させたノイズ反転波形を、心拍検出部１１により生成された心電図波形に加算することで、補正心電図波形を容易に生成することができる。そして、このようにして生成された補正心電図波形に基づいて、迷走神経Ａを刺激する刺激パルスを発生することで、精度の高い神経刺激を行うことができる。
【００３５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る神経刺激装置１０について、主に図５から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置１０が前述の実施形態と異なる点は、予め神経刺激出力部１７によるノイズ波形を取得しておき、取得したノイズ波形を補正パルス記憶部１５に記憶させておく点である。以下、本実施形態の神経刺激装置１０について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００３６】
本実施形態に係る神経刺激装置１０は、図５に示すように、図２に示すノイズ取得部１３および補正パルス算出部１４の機能は外部装置（図示略）に持たせることとし、装置本体２には、心拍検出部（心電図生成手段）１１と、信号結合部（補正心電図生成部）１２と、補正パルス記憶部(記憶部)１５と、タイミング発生部１６と、神経刺激出力部（神経刺激手段）１７の機能が備えられていればよい。
【００３７】
本実施形態に係る神経刺激装置１０の作用について、図６および図７に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
図６は補正パルスを取得して記憶するまでの処理を示すフローチャートであり、図７は記憶された補正パルスを用いて補正心内心電図を取得するまでの処理を示すフローチャートである。
【００３８】
図６における神経刺激パルスを出力してから（ステップＳ１）、補正パルスを取得するまで（ステップＳ４）の処理は、前述の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
ステップＳ４において、補正パルス算出部１４により、ノイズ取得部１３により取得されたノイズ波形が反転されることで、算出された補正パルスは、補正パルス記憶部１５に記憶しておく（ステップＳ７）。
【００３９】
このように記憶された補正パルスを用いて補正心内心電図を取得するためには、図７に示すように、神経刺激パルスを出力して（ステップＳ１）、心内心電図を取得した後（ステップＳ２）、補正パルス記憶部１５に記憶された補正パルスを呼び出す処理が行われる（ステップＳ８）。
【００４０】
次に、信号結合部１２により、補正パルス記憶部１５から呼び出された補正パルスおよび心拍検出部１１により生成された心電図波形から、補正心電図波形が生成される。具体的には、信号結合部１２により、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングに合わせて、補正パルス記憶部１５に記憶されたノイズ波形を反転させたノイズ反転波形が、心拍検出部１１により生成された心電図波形に加算される（ステップＳ５）。このようにすることで、心電図波形から神経刺激出力部１７によるノイズが低減された補正心電図波形が生成される（ステップＳ６）。
【００４１】
そして、上記のように生成された補正心電図波形と、タイミング発生部１６からのタイミング信号とに基づいて、神経刺激出力部１７により刺激パルスを発生させ、迷走神経Ａの刺激が行われる。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る神経刺激装置１０によれば、前述の実施形態と同様に、心電図波形から神経刺激出力部１７によるノイズが低減された補正心電図波形に基づいて、神経刺激出力部１７により、迷走神経Ａを刺激する刺激パルスが発生される。このようにすることで、生体内を伝播した神経刺激パルスを心拍として誤検知してしまうことを防止することができ、精度の高い神経刺激を行うことができる。
また、この場合において、予めノイズ波形を補正パルス記憶部１５に記憶しておき、記憶されたノイズ波形を用いて補正心電図波形が生成することで、補正心電図波形を生成する際の処理を容易なものとすることができる。
【００４３】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、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設計変更等も含まれる。
例えば、神経刺激出力部１７による刺激のタイミングに合わせて、信号結合部１２により、補正パルス記憶部１５に記憶されたノイズ波形を、心拍検出部１１により生成された心電図波形から減算することで、補正心電図波形を生成してもよい。このようにして生成された補正心電図波形に基づいて、迷走神経Ａを刺激する刺激パルスを発生することで、精度の高い神経刺激を行うことができる。
【００４４】
また、神経刺激の強度(電圧、電流、パルス幅)によって、神経刺激ノイズの大きさも異なるため、神経刺激の強度を変化させる場合は、神経刺激の強度に応じて、補正パルスの大きさを調節することとしてもよい。
【００４５】
また、第２の実施形態において、神経刺激のノイズは、体内に埋め込んだ直後に一度測っておけばよい。ただし、リード線の位置ズレや生体の変化によって、検出される神経刺激ノイズが変化することもあるので、例えば１ヶ月に１回など定期的に神経刺激ノイズを取得することが好ましい。
【００４６】
また、迷走神経Ａの刺激によって心拍数は通常低下するため、神経刺激によって心拍数が上昇した場合は、神経刺激ノイズの誤検出と判断して、補正パルスを取得し直すこととしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，１０  神経刺激装置
２  装置本体
３  神経刺激リード
４  第１の電極部
５  第２の電極部
６  心拍検出リード
１１  心拍検出部（心電図生成手手段）
１２  信号結合部（補正心電図生成手段）
１３  ノイズ取得部（ノイズ波形抽出手段）
１４  補正パルス算出部
１５  補正パルス記憶部（記憶手段）
１６  タイミング発生部
１７  神経刺激出力部（神経刺激手段）
Ａ  迷走神経
Ｂ  心臓
【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】
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