(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経束または末梢神経の一部に巻くための導電性緩衝材であって、
シート状であって、表裏方向の抵抗が他の方向の抵抗よりも十分小さい異方性導電柔軟材料で形成された緩衝部と、
前記緩衝部を筒状に巻いた状態を維持するための端部固定手段と
を備える導電性緩衝材。
【請求項２】
請求項１記載の導電性緩衝材であって、
前記端部固定手段は、
前記緩衝部の一端に形成された固定穴と、
前記緩衝部の前記固定穴の反対側の端に形成され、前記固定穴を貫通でき、かつ、抜け防止爪を有する固定紐
からなることを特徴とする導電性緩衝材。
【請求項３】
請求項１または２記載の導電性緩衝材と
電極治具と
を有し、
前記電極治具は、
少なくとも表面は絶縁体で形成され、円弧状の円弧部と、当該電極治具を把持するための把持部とを有する治具本体と、
前記治具本体の円弧部の内側の面上に配置された１つ以上の電極と、
前記電極ごとに接続された配線と
を有し、
筒状に巻かれた前記緩衝部の外周に、前記電極治具の前記電極を接触させる
ことを特徴とする電極機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は神経用電極に関係し、神経束または末梢神経の一部に巻くための導電性緩衝材、導電性緩衝材を介して神経束または末梢神経を計測もしくは刺激するための電極治具、電極機構、電極機構の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内各部の末梢神経細胞に電気的な刺激を与えたり電気的な活動を計測したりするために用いる代表的な末梢神経型神経電極として、シリコンなどの絶縁材料から微細加工技術を用いて作製されるもの（非特許文献１参照）が知られている。また、末梢神経型神経電極には、神経束に神経電極を刺し入れる刺入タイプ、神経束に神経電極を巻き付けるカフタイプ、切断した神経線維の自己再生機能を利用して再生経路に配置した電極穴に神経線維を通線する再生タイプなどがある。しかし、硬いシリコン等の材料で作製された末梢神経型神経電極を末梢神経に留置または固定した場合、末梢神経や留置部周囲の動きに追従できずに、生体組織を損傷させたり、計測または刺激対象である神経を死滅させたり、更には計測または刺激可能範囲外への移動が誘引されることにより、安定した計測や刺激が困難であるという問題があった。そこで、末梢神経や留置部周囲の動きへの追従性を向上すべく、パリレンやポリイミドなどの柔軟絶縁材料を用いた末梢神経型柔軟神経電極（非特許文献２、特許文献１参照）が開発されてきた。
【０００３】
ここで、特許文献１のカフタイプの末梢神経型柔軟神経電極について簡単に説明する。図１は、特許文献１のカフタイプの末梢神経型柔軟神経電極の構造を示す図である。図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。また、図２は神経束への装着状態を示している。特許文献１のカフタイプの末梢神経型柔軟神経電極６０は、第１絶縁層１１と、第２絶縁層１２と、それぞれ電極部１４と配線部１５とからなる複数の電極配線１３と、から構成される。そして、図２に示すように神経束９１に巻きつけることにより、神経束９１に接触又は接近した電極部１４が神経束９１を電気的に刺激し、また、神経束９１の電気的な活動を計測する。カフタイプの末梢神経型柔軟神経電極６０には、神経束９１に巻きつけた際に固定できるよう、図１（Ａ）に示すように、第１絶縁層１１と第２絶縁層１２の神経束に巻き付けた際に接する両端縁線部に突起部６１と引掛穴６２が対で設けられ、図２に示すように引掛穴６２に突起部６１を引っ掛けることにより固定可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８５１５４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Tayfun Akin et al. "A Micromachined Silicon Sieve Electrode for Nerve Regeneration Applications", IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, APRIL 1994, VOL.41, No.4, p.305-313.
【非特許文献２】Francisco J. Rodriguez et al. "Polyimide cuff electrodes for peripheral nerve stimulation", Journal of Neuroscience Methods, 2000, 98, p105-118.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、電極の位置関係が固定されていることによって生じる課題があった。具体的には、例えば、有髄神経線維を有する末梢神経の計測と刺激は、絶縁体である髄鞘のくびれであるランビエの絞輪を通して行われるが、神経線維毎にランビエの絞輪が不規則に配置されている。したがって、神経束に対してランビエの絞輪の位置に適切電極を配置することが難しかった。また、神経束または末梢神経が移動した場合に、電極を移動させることができなかった。これらの課題を解決し、確実に適切な位置に配置する方法としては、いくつもの電極を配置し、適切な位置にある電極を選ぶ方法が考えられる。しかし、この方法の場合、膨大な数の電極が必要になる。
【０００７】
本発明は、神経束または末梢神経を計測もしくは刺激するときに、電極の位置を調整できるようにすること（変更できるようにすること）を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の導電性緩衝材は、神経束または末梢神経の一部に巻くための物である。そして、本発明の導電性緩衝材は、シート状であって、シートの表裏方向の抵抗が他の方向の抵抗よりも十分小さい異方性導電柔軟材料（例えば、異方性導電ゴム、異方性導電シリコン、異方性導電ウレタンなど）で形成された緩衝部と、緩衝部を筒状に巻いた状態を維持するための端部固定手段とを備える。「十分小さい」とは、計測する場合であれば、筒状に巻かれた緩衝部の内側の１点に電圧が印加されたとき（または電流が流れたとき）に、その点に対応する緩衝部の外側の１点に加わる電圧（または流れる電流）に比べ、緩衝部のその他の外側の点に加わる電圧（または流れる電流）が計測に影響を与えないほど小さくなることを意味している。また、刺激する場合であれば、筒状に巻かれた緩衝部の外側の１点に電圧を印加したとき（または電流を流したとき）に、その点に対応する緩衝部の内側の１点に加わる電圧（または流れる電流）に比べ、緩衝部のその他の内側の点に加わる電圧（または流れる電流）が神経束または末梢神経に影響を与えないほど小さくなることを意味している。なお、端部固定手段は、例えば、緩衝部の一端に形成された固定穴と、緩衝部の固定穴の反対側の端に形成され、固定穴を貫通でき、かつ、抜け防止爪を有する固定紐で構成すればよい。
【０００９】
本発明の電極治具は、治具本体、１つ以上の電極、電極ごとに接続された配線を有する。治具本体は、少なくとも表面は絶縁体で形成され、円弧状の円弧部と、当該電極治具を把持するための把持部とを有する。電極は、治具本体の円弧部の内側の面上に配置されている。
【００１０】
本発明の電極機構は、筒状に巻かれた緩衝部の外周に、電極治具の電極を接触させるように構成されている。そして、電極機構は、以下のように使用すればよい。まず、神経束または末梢神経の一部に緩衝部を巻く。神経束または末梢神経の計測もしくは刺激したい位置に対応する緩衝部の外周の位置に電極治具の電極を接触させる。そして、電極で、神経束または末梢神経を計測もしくは刺激する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の導電性緩衝材によれば、神経束または末梢神経を、表裏方向の抵抗が他の方向の抵抗よりも十分小さいシート状の異方性導電柔軟材料で形成された緩衝部で巻かれた状態にできる。したがって、神経束または末梢神経の計測または刺激したい位置と接触している緩衝部の内側の点に対応する外側の点に電極を接触させれば、目的の位置を計測または刺激できる。つまり、神経束または末梢神経を計測または刺激するときに、神経束または末梢神経を傷つけることなく、電極の位置を調整できる。本発明の電極治具によれば、筒状に巻かれた緩衝部の外周に沿って１つ以上の電極を配置できる。また、電極の面積も適宜選択できる。したがって、本発明の電極治具を１つ以上用いれば、神経束または末梢神経の任意の位置に任意の面積の電極を任意の数だけ配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のカフタイプの末梢神経型柔軟神経電極の構造を示す図。
【図２】従来のカフタイプの末梢神経型柔軟神経電極を神経束に装着した状態を示す図。
【図３】本発明の導電性緩衝材の構成例を示す図。
【図４】本発明の導電性緩衝材を神経束に巻いた状態を示す図。
【図５】有髄神経線維を有する末梢神経と神経線維に導電性緩衝材を巻いた状態を示す図。
【図６】本発明の電極治具の１つめの構成例を示す図。
【図７】本発明の電極治具の２つめの構成例を示す図。
【図８】図７の電極治具を２つ組み合わせた電極治具を示す図。
【図９】図３の導電性緩衝材と図７の電極治具を用いて神経束を計測または刺激するときの様子を示す図。
【図１０】図３の導電性緩衝材と３つの図６の電極治具を用いて有髄神経線維を有する末梢神経を計測または刺激するときの様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１４】
＜導電性緩衝材＞
図３に、本発明の導電性緩衝材の構成例を示す。図３（Ａ）は導電性緩衝材の平面図であり、図３（Ｂ）はＡ−Ａ線での断面図である。導電性緩衝材１００は、シート状であって、表裏方向の抵抗が他の方向の抵抗よりも十分小さい異方性導電柔軟材料（例えば、異方性導電ゴム、異方性導電シリコン、異方性導電ウレタンなど）で形成された緩衝部１１０と、緩衝部１１０を筒状に巻いた状態を維持するための端部固定手段とを備える。「表裏方向の抵抗が他の方向の抵抗よりも十分小さい」とは、計測する場合であれば、筒状に巻かれた緩衝部１１０の内側の１点に電圧が印加されたとき（または電流が流れたとき）に、その点に対応する緩衝部１１０の外側の１点に加わる電圧（または流れる電流）に比べ、緩衝部１１０のその他の外側の点に加わる電圧（または流れる電流）が計測に影響を与えないほど小さくなることを意味している。また、刺激する場合であれば、筒状に巻かれた緩衝部１１０の外側の１点に電圧を印加したとき（または電流を流したとき）に、その点に対応する緩衝部１１０の内側の１点に加わる電圧（または流れる電流）に比べ、緩衝部１１０のその他の内側の点に加わる電圧（または流れる電流）が神経束または末梢神経に影響を与えないほど小さくなることを意味している。なお、緩衝部１１０は、神経束または末梢神経と密着するように緩衝部１１０を巻きつけたときに、できるだけ緩衝部１１０が重ならない大きさにした方がよい。また、端部固定手段は、緩衝部１１０が重なりにくい手段とすればよい。
【００１５】
例えば、端部固定手段は、固定穴１３０−１，１３０−２，１３０−３と固定紐１２０−１，１２０−２，１２０−３で構成すればよい。固定穴１３０は、緩衝部１１０の一端に形成されている。固定紐１２０は、紐部１２１と抜け防止爪１２２で構成されており、緩衝部の固定穴１３０の反対側の端に形成されている。固定紐１２０は、固定穴１３０を貫通でき、かつ、抜け防止爪１２２によって抜ける方向には移動できない構造となっている。そして、固定紐１２０を引っ張ることで、緩衝部１１０がつくる筒の大きさを変更できる。なお、図３（Ａ）では、固定穴１３０と固定紐１２０は３つずつ形成されているが、他の数でもかまわない。固定穴１３０と固定紐１２０の数は、緩衝部１１０の大きさなどを考慮して適宜決めればよい。また、端部固定手段は、図１、２に示した引掛穴６２と突起部６１のような他の構成でもよい。
【００１６】
異方性導電柔軟材料は、主に導電性粒子（フィラ）１１５と接着剤（バインダ）から構成されている。フィラ１１５には、金属核（ニッケルや金メッキを施したニッケルなど）を用いてもよいし、金メッキ処理した樹脂核（スチレン、アクリルなど）を用いてもよい。接着剤は非導電性の合成ゴムやシリコンやウレタンのような柔軟なものであり、フィラ１１５を配列した状態で固定するために用いられる。図３（Ｂ）はフィラ１１５が上下方向に配列されている。したがって、上下方向の抵抗は小さい（例えば数Ω）が、水平方向の抵抗は大きい（例えば数ＭΩ以上）。また、神経束または末梢神経の大きさに合わせて粒径や配向ピッチ（フィラが配列されるピッチ）を決めればよい。例えば、粒径を数μｍにし、配向ピッチを１０μｍ程度にすればよい。また、神経束や末梢神経の太さは様々であり、直径が１０μｍ程度のものもあれば１ｍｍ以上のものもある。したがって、試料となる神経束や末梢神経の太さから、緩衝部１１０の厚みを適宜決めればよい。なお、本願出願時には、異方性導電柔軟材料（例えば、異方性導電ゴム、異方性導電シリコン、異方性導電ウレタンなど）を用いた薄膜としては、厚みが１０数μｍまで実用化されている。したがって、本発明はすべての神経束や末梢神経に対して使用できるわけではないが、多くの神経束や末梢神経に対して使用できる。どの程度まで細い神経束や末梢神経に本発明を使用できるかは、異方性導電柔軟材料の薄膜化の技術水準による。
【００１７】
図４は神経束に導電性緩衝材（緩衝部）を巻いた状態を示す図、図５は有髄神経線維を有する末梢神経と神経線維に導電性緩衝材（緩衝部）を巻いた状態を示す図である。図５（Ａ）は有髄神経線維を有する末梢神経の構成を示しており、図５（Ｂ）は軸索の一部に導電性緩衝材を巻いた状態を示している（ただし、端部固定手段は省略している）。導電性緩衝材１００を巻く際には、次のような手順で行えばよい。緩衝部１１０の大きさが神経束の太さや計測または刺激したい範囲に適合する導電性緩衝材１００を選定する。そして、緩衝部１１０を神経束９１に巻きつけて、固定紐１２０−１，１２０−２，１２０−３を固定穴１３０−１，１３０−２，１３０−３にそれぞれ挿入する。そして、固定紐１２０−１，１２０−２，１２０−３を適切に引っ張ることで、図４に示すように緩衝部１１０が神経束に密着する。このように、導電性緩衝材１００は、緩衝部１１０の厚さと柔らかさから制限される直径よりも太い神経束であれば、緩衝部１１０を神経束に密着させるように巻くことができる。なお、余分な固定紐１２０−１，１２０−２，１２０−３は、切断すればよい。また、有髄神経線維を有する末梢神経は、図５（Ａ）のように神経細胞９３と軸索９４で構成され、軸索９４は絶縁体である複数の髄鞘９６と、髄鞘９６の間にあるくびれ部分であるランビエの絞輪９５から構成されている。そして、有髄神経線維を有する末梢神経の計測と刺激は、ランビエの絞輪９５を通じて行われる。緩衝部１１０の厚さと柔らかさから制限される直径よりも太い軸索９４であれば、緩衝部１１０を、ランビエの絞輪９５の位置も含むように軸索９４に密着させて巻くことができる（図５（Ｂ）参照）。
【００１８】
本発明の導電性緩衝材はこのような構成なので、神経束または末梢神経の計測または刺激したい位置と接触している導電性緩衝材の内側の点に対応する外側の点に電極を接触させれば、目的の位置を計測または刺激できる。つまり、神経束または末梢神経を計測または刺激するときに、神経束または末梢神経を傷つけることなく、電極の位置を調整できる。
【００１９】
＜電極治具＞
図６は本発明の電極治具の１つめの構成例を示す図、図７は本発明の電極治具の２つめの構成例を示す図である。図６の電極治具２１０は、治具本体２１１、電極２１５、電極２１５に接続された配線２１６を有する。治具本体２１１は、少なくとも表面は絶縁体で形成され、円弧状の円弧部２１２と、電極治具２１０を把持するための把持部２１３とを有する。電極２１５は、治具本体２１１の円弧部２１２の内側の面上に配置されている。配線は、電極を外部と接続できるように形成されれば、どのように配置されていてもかまわない。図中の円弧部２１２は、１８０度分の円弧であるが、神経束や末梢神経に巻かれた緩衝部１１０と円弧部２１２の内側の面とを接触させることができる範囲であれば、正確な円弧である必要はないし、他の角度でもかまわない。また、把持部２１３は図では棒状であるが、電極治具２１０を把持して移動させる機構に取り付けやすい構造であれば、棒状以外の形状でもよい。
【００２０】
図７の電極治具２２０は、治具本体２１１、７個の電極２１５−１，…，７、電極２１５−１，…，７それぞれに接続された配線２１６−１，…，７を有する。電極２１５−１，…，７は、治具本体２１１の円弧部２１２の内側の面上に配置されている。なお、電極治具２１０は１つの電極を有し、電極治具２２０は７個の電極を有するが、電極の数はこれらに限定されるものではない。治具本体２１１の円弧部２１２の内側の面上に、計測または刺激したい範囲に対応する面積の電極を、計測または刺激したい数だけ備えればよい。図８は、図７の電極治具を２つ組み合わせた電極治具を示す図である。電極治具３２０は電極治具２２０−１、２２０−２から構成されており、電極を３６０度の範囲で配置できる。なお、異なる電極治具を組み合わせてもよい。
【００２１】
本発明の電極治具はこのような構成なので、筒状に巻かれた導電性緩衝材の外周に沿って１つ以上の電極を配置できる。また、電極の面積も適宜選択できる。
【００２２】
＜電極機構＞
本発明の電極機構は、少なくとも導電性緩衝材と１つ以上の電極治具を有する。なお、電極機構は、これらの他に電極治具を把持し、移動させる電極把持・移動手段（図示していない）を有してもよい。例えば、電極把持・移動手段は、マイクロメータなどを用いて人手で微小な位置を調整し、その位置に電極を固定できる手段とすればよい。あるいは、人が入力した数値が示す位置に自動で移動し、停止する手段であってもよい。この電極機構を使用する方法を次に示す。まず、神経束または末梢神経の一部に緩衝部を巻き、円弧部の曲率や電極の配置と面積が適切な電極治具を選択する。そして、神経束または末梢神経の計測もしくは刺激したい位置に対応する緩衝部の外周の位置に電極治具の電極を接触させ、電極で、神経束または末梢神経を計測もしくは刺激する。
【００２３】
図９に、図３の導電性緩衝材と図７の電極治具を用いて神経束を計測または刺激するときの様子を示す。緩衝部１１０の大きさを神経束９１の太さにあわせれば、図９のように、緩衝部１１０を神経束９１に密着させた状態で巻きつけることができる。そして、円弧部２１２の曲率が適切な電極治具２２０を選択しておけば、電極治具２２０の電極２１５−１，…，７を緩衝部１１０外周に接触させることができる。また、神経束９１には緩衝部１１０が巻かれているので、神経束９１に傷をつけることなく、電極治具２２０の位置を調整できる。したがって、計測したい位置または刺激したい位置に確実に電極を配置できるし、途中で神経束９１が移動した場合であっても、神経束９１に傷をつけることなく、電極治具２２０の位置を変更できる。さらには、計測または刺激したい範囲を変更する場合や電極が汚れた場合などは、簡単に電極を交換することもできる。
【００２４】
図１０に、図３の導電性緩衝材と３つの図６の電極治具を用いて有髄神経線維を有する末梢神経を計測または刺激するときの様子を示す。緩衝部１１０の大きさを軸策９４の太さにあわせれば、図１０のように、緩衝部１１０を軸策９４に密着させた状態で巻きつけることができる。そして、円弧部２１２の曲率が適切な電極治具２１０を選択しておけば、電極治具２１０の電極２１５を緩衝部１１０外周に接触させることができる。また、軸策９４には緩衝部１１０が巻かれているので、軸策９４に傷をつけることなく、電極治具２１０の位置を調整できる。したがって、ランビエの絞輪９５の位置に確実に電極２１５を配置できるし、途中で軸策９４が移動した場合であっても、軸策９４に傷をつけることなく、電極治具２１０の位置を変更できる。また、図１０のように複数の電極治具２１０を用いれば、同時に複数のランビエの絞輪９５を計測または刺激できる。さらには、電極が汚れた場合などは、簡単に電極を交換することもできる。
【００２５】
このように、本発明の導電性緩衝材によれば、神経束または末梢神経を、表裏方向の抵抗が他の方向の抵抗よりも十分小さいシート状の異方性導電柔軟材料で形成された緩衝部で巻かれた状態にできる。したがって、神経束または末梢神経の計測または刺激したい位置と接触している緩衝部の内側の点に対応する外側の点に電極を接触させれば、目的の位置を計測または刺激できる。つまり、神経束または末梢神経を計測または刺激するときに、神経束または末梢神経を傷つけることなく、電極の位置を調整できる。本発明の電極治具によれば、筒状に巻かれた緩衝部の外周に沿って１つ以上の電極を配置できる。また、電極の面積も適宜選択できる。したがって、本発明の電極治具を１つ以上用いれば、神経束または末梢神経の任意の位置に任意の面積の電極を任意の数だけ配置できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、神経を計測または刺激するための神経用電極の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１００  導電性緩衝材                    １１０  緩衝部
１１５  フィラ                          １２０  固定紐
１２１  紐部                            １２２  防止爪
１３０  固定穴                          ２１０、２２０、３２０  電極治具
２１１  治具本体                        ２１２  円弧部
２１３  把持部                          ２１５  電極
２１６  配線
【図１】
0005540317.tif 000002
【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】
0005540317.tif 000008
【図８】
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【図９】
0005540317.tif 000010
【図１０】
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