(57)【要約】【課題】  従来てんかん発作や不整脈発作に対しては、手術による以外に実用的な対策はなかったが、てんかんの手術における脳神経組織の切除による合併症の発生や、不整脈の手術における侵襲の大きさ等という問題があった。本発明は、、ペースメーカー埋め込みのような簡単な手術でてんかんや不整脈の発作を停止または予防できる装置を提供することを目的とする。【解決手段】  体内に埋設されるべき冷却手段と、体外に配置されて前記冷却手段を駆動する駆動手段とを含み、前記冷却手段により体内の特定部位を冷却して前記部位における発作の発生を停止または予防するようにした。【選択図】  図１
2006141993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に埋設されるべき冷却手段と駆動バッテリとを含み、前記冷却手段により体内の特定部位を冷却して前記部位における発作の発生を停止または予防するようにしたことを特徴とする臓器冷却装置。
【請求項２】
体内に埋設されるべき冷却手段と駆動バッテリ、及び押しボタンなどのスイッチ機構とを含み、発作の発生が危惧された時点にて、前記冷却手段により体内の特定部位を冷却して前記部位における発作の発生を停止または予防するようにしたことを特徴とする臓器冷却装置。
【請求項３】
体内に埋設されるべき冷却手段と、体外に配置されて前記冷却手段を駆動する駆動手段と
を含み、発作の発生が危惧された時点にて体外から電磁的にエネルギーを送り込むことをスイッチング手段として前記冷却手段により体内の特定部位を冷却して前記部位における発作の発生を停止または予防するようにしたことを特徴とする臓器冷却装置。
【請求項４】
体内表面部分に埋設されるべき放熱手段およびエネルギー受信手段と、体外に配置されて
前記エネルギー受信手段にエネルギーを供給するべきエネルギー送信手段と、体内の特定
部位の近傍に配置されるべき冷却手段と、前記放熱手段を前記冷却手段に熱的に結合して
前記冷却手段から熱を前記放熱手段に伝達する手段と、前記エネルギー受信手段からのエ
ネルギーを前記冷却手段に伝達する手段とを含み、前記冷却手段により前記特定部位を冷
却して前記部位における発作の発生を停止または予防するようにしたことを特徴とする臓
器冷却装置。
【請求項５】
前記特定部位は脳の一部であり、前記発作はてんかんの発作であることを特徴とする請求
項１または２に記載の臓器冷却装置。
【請求項６】
前記特定部位は心臓であり、前記発作は不整脈の発作であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の臓器冷却装置。
【請求項７】
前記冷却手段はペルチェ素子を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
臓器冷却装置。
【請求項８】
前記冷却手段は不透過性の膜で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
かに記載の臓器冷却装置。
【請求項９】
前記放熱手段、前記エネルギー受信手段、前記冷却手段、前記冷却手段から熱を前記放熱
手段に伝達する手段、および前記エネルギー受信手段からのエネルギーを前記冷却手段に
伝達する手段は生体親和性の高い不透過性の膜で被覆されていることを特徴とする請求項
２に記載の臓器冷却装置。
【請求項１０】
前記冷却手段へのエネルギーは経皮エネルギー伝送システムにより無菌的に非破壊的に供
給されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の臓器冷却装置。
【請求項１１】
前記冷却手段から熱を前記放熱手段に伝達する手段および前記エネルギー受信手段からの
エネルギーを前記冷却手段に伝達する手段を、熱および電気を伝導することのできるロッ
ド状部材で構成し、前記ロッド状部材の表面を断熱素材で覆ったことを特徴とする請求項
２または７に記載の臓器冷却装置。
【請求項１２】
前記冷却手段は前記ロッド状部材の先端に配置されたペルチェ素子を含むことを特徴とす
る請求項９に記載の臓器冷却装置。
【請求項１３】
前記冷却手段は、前記ペルチェ素子に熱的に結合された熱伝導性材料からなり表面にすく
なくとも曲面を有する先端部を含むことを特徴とする請求項９に記載の臓器冷却装置。
【請求項１４】
自動診断装置をさらに含み、前記自動診断装置からの指令によって前記冷却手段が冷却を
開始するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の臓器冷却装置
。
【請求項１５】
脳波自動診断装置をさらに含み、前記脳波自動診断装置は脳波自動診断のアルゴリズムと
して、脳波の周波数解析、脳波のカオス解析、脳波のフラクタル次元解析、リアプノフ指
数解析の少なくとも一つの非線形数学理論による解析を用い、前記脳波自動診断装置から
の指令によって前記冷却手段が冷却を開始するようにしたことを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の臓器冷却装置。
【請求項１６】
請求項１または２の臓器冷却装置を、犯罪性を持つ攻撃性精神疾患患者等に対して、前頭
葉などの異常脳波発生部位に対して用いることを特徴とする治療方法。
【請求項１７】
請求項１または２の臓器冷却装置を、心臓に心房細動のような発作性頻拍性不整脈、また
は心室頻拍もしくは心室細動のような致死性不整脈が発生した時に、リエントリー部位な
ど発作の原因となる部位に対して用いることによって、心臓を局部的に冷却し発作を押さ
えることを特徴とする治療方法。
【請求項１８】
冷却素子の放熱板に経皮エネルギー電送二次コイルを付加し、前記冷却素子の電極と前記
二次コイルとを接続し、前記冷却素子と前記放熱板と前記二次コイルとを体内に埋設する
ことによって完全埋め込み形の臓器冷却システムを構成し、経皮エネルギー伝送システム
の一次コイルを皮膚を介して前記二次コイルに近づけることによって、電力供給の制御に
よる適切な臓器冷却温度制御を行うことを特徴とする治療方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臓器冷却装置に関し、特にてんかんや不整脈などの発作の発生を予防しまたは
発生を止めるための臓器冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
てんかんの発作を持つ有病率はほぼ人口の０．５乃至１．２％と推定され、本邦だけで患
者数は１００万人を超える。てんかん患者の２０乃至３０％は、薬剤のみでは発作をコン
トロールできないので外科的な処置の適応が有る。すなわち、開頭しててんかんのフォー
カスになる病変部位を切除する手術を行う必要がある。しかしながら、脳神経組織を切除
すれば障害の発生が伴い、また合併症が発生することもある。部位によっては手術その
ものが不可能な場合もある。
発作の部位を冷却することによりてんかんの発作を停止させることができることは報告さ
れている。水冷などの方法で低下させるとてんかん脳波の発生が低下し、発作を停止させ
ることができることは、USCF及びモスクワなどのグループにより報告されており、論文報告によれば、セントルイスのグループはペルチェ素子を用いて組織冷却を試みたが、反対側の熱発生を予防できなかった。硬膜に過剰な熱が加われば激痛の発生は自明である。
また無菌的にエネルギーを供給する方法もなく、実用の段階には至っていない。また、てんかん脳波の自動診断装置は発案されているが、冷却素子と組み合わせて自動治療装置として設計された報告はない。
頻脈性の不整脈発作に関しては、開胸してのメイズ手術や、カテーテルによるリエント
リー回路の焼却手術などが行われるが、手術時間も長く患者の負担は大きく、急性期には
成功しても慢性期には再び不整脈発作を頻発する例も数多い。
【特許文献１】特開２００２−０５８６９４号公報
【特許文献２】特開２０００−０９３４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように従来の技術では、てんかんの手術における脳神経組織の切除による合併症の
発生や、不整脈の手術における侵襲の大きさ等という問題があった。そこで、ペースメー
カー埋め込みのような簡単な手術でてんかんや不整脈の発作を停止または予防できる手段
が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、ペルチェ素子を応用した超小型軽量な埋込式の臓器冷却装置により、脳
組織を切除せずにてんかん発作を直し、不整脈の発作を治療することができる。患者は、
てんかん、または不整脈の発作の前兆を感じたら、自分でスイッチを押すように、経皮エ
ネルギー伝送システムを操作することにより発作を治療することができる。
また、本発明は、更に脳波及び心電図の自動診断装置を組み合わせることにより、自動的
な発作コントロールも可能になる。てんかんや不整脈の発作の発生が予測された時に、
原因となる部位を急速に冷却することにより発作を予防する新しい臓器冷却装置を提供
する。
本発明は、体内表面部分に埋設されるべき冷却手段と、体外に配置されて前記冷却手段を
駆動する駆動手段とを含み、前記冷却手段により体内の特定部位を急速冷却して前記部位
における発作の発生を停止または予防するようにしたことを特徴とする臓器冷却装置を
提供する。
また本発明によれば、体内表面部分に埋設されるべき放熱手段およびエネルギー受信手段
と、体外に配置されて前記エネルギー受信手段にエネルギーを供給するべきエネルギー送
信手段と、体内の特定部位の近傍に配置されるべき冷却手段と、前記放熱手段を前記冷却
手段に熱的に結合して前記冷却手段から熱を前記放熱手段に伝達する手段と、前記エネル
ギー受信手段からのエネルギーを前記冷却手段に伝達する手段とを含み、前記冷却手段に
より前記特定部位を冷却して前記部位における発作の発生を停止または予防するようにし
たことを特徴とする臓器冷却装置が提供される。
冷却手段は、好ましくはペルチェモジュールおよび放熱板とそれらを覆う不透過性の、
例えばプラスチック素材の膜を含み、てんかん及び不整脈などの発作発生時に、ペルチェ
モジュールに電流を流すことにより脳組織または心臓の温度を急速冷却しかつ発生した
熱を放熱板を介して放散させることによって、発作を停止させる。
このようにペルチェ素子の反対側に熱発散のために熱伝導設計を最適化したヒートシンク
を装着すれば、熱の発生による熱傷の発生を防止できる。更に全体を生体親和性が高いシ
リコーン等の素材でコーティングすることで、生体毒性のないトータリーインプランタブ
ルデバイスとすることができる。
冷却領域は、硬膜下脳波連続記録、CT、MRI、ポジトロンCT等により高い精度で診断可能
であるので、てんかんのフォーカスになる領域だけを冷却することができる。
本発明によれば、冷却のエネルギーは経皮エネルギー伝送システムにより無菌的に非破壊
的に供給することができる。
冷却素子の放熱板に経皮エネルギー電送２次コイルと電力変換回路を付加し、ペルチェ
モジュールの電極と接合することも好ましい。これによって、完全埋め込み形の臓器冷却
システムを構成し、皮膚の上から経皮エネルギー伝送システムの一次コイルを押し当てる
ことによって、電力供給と電力量の制御による適切な温度制御を行うことができる。
てんかんのフォーカスが、脳表面より深部に有り深部を冷却する必要が有る場合、ペル
チェモジュールと放熱板の間に電極を兼ねた熱伝導ロッドを設け、その表面を断熱素材で
覆った冷却素子で深部にある患部を直接冷却し、それによって発生した熱を熱伝導ロッド
を介して表層に運び放熱板を介して放熱する構造とすることができる。
ペルチェモジュール冷却部先端に半円形または角錐もしくは円錐状の熱伝導性材料を接着
し、臓器を破断することなく患部に差し込むことができるようにすることも好ましい。
これにより、発作発生時に速やかに患部を冷却することができる。
上記冷却素子を、脳波自動診断装置と組み合わせ、表面または深部のてんかん病巣に装着
された冷却素子による脳組織冷却を、硬膜下脳波連続記録システムにより開始するシステ
ムとすることができる。
上記脳波自動診断装置において、脳波自動診断のアルゴリズムとして、脳波の周波数解析
、脳波のカオス解析、脳波のフラクタル次元解析、リアプノフ指数解析などの非線形数学
理論による定量解析を使うことが好ましい。
上記冷却装置は、犯罪性を持つ攻撃性精神疾患患者等に対して、前頭葉などの異常脳波発
生部位に対して用いることができる。
上記冷却装置は、心臓に心房細動のような発作性頻拍性不整脈や、心室頻拍、心室細動
のような致死性不整脈が発生した時に、リエントリー部位など発作の原因となる部位に
対して臓器冷却素子およびその温度制御により、心臓を局部的に冷却し発作を押さえるように使用することができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、てんかん及び不整脈発作を起こす原因となる病変部位をペルチェ素子な
どによるデバイスで急速に冷却する装置を発明したので、てんかんや不整脈の発作を治療
するという効果が得られる。患者は発作発生時に自分でこれを簡単に停止することができ
る。
また、自動診断装置と組み合わせることにより予め発作の発生を予測し、発作を予防する
ことができ、患者は自分で意識せずにこれを予防できるので、患者の生活の質（クオリテ
ィーオブライフＱＯＬ）を向上させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１を参照すると、
本発明の一実施例における臓器冷却装置は、超小型のペルチェ素子１０を脳１４のてん
かん発作を発症する病変部１５の近傍に配置する。ペルチェ素子１０は、小切開のみで
頭蓋骨１３に小さな穴を開け、優しく病変部の脳組織に接触させる。
ペルチェ素子１０は頭蓋骨外側に配置した経皮エネルギー伝送システム受信部１１に電気
的機械的に連結されている。経皮エネルギー伝送システム送信部１２は必要時に頭皮外側
に配置され、エネルギーを頭皮を介して経皮エネルギー伝送システム受信部１１に与え、
ペルチェ素子１０を駆動して病変部１５を冷却する。
エネルギー伝導の最適設計により、ペルチェ素子１０の稼動時にも反対側は４２度以上に
は上昇しないように予め厳密な熱設計を行うことによって、安全性を確保する。患者は発
作の前兆を感じたら、経皮エネルギー伝送システム送信部１２を経皮エネルギー伝送シス
テム受信部１１近傍に当てれば簡単に発作を停止させることができる。脳波自動診断装置
等の自動診断装置と組み合わせることにより、発作を自動的に診断して予防的な発作停止
をすることも可能である。
脳波自動診断装置としては、脳波自動診断のアルゴリズムとして、脳波の周波数解析、脳
波のカオス解析、脳波のフラクタル次元解析、リアプノフ指数解析などの非線形数学理論
による定量解析を使った装置を用いることができる。なお、てんかんの発作病変部は脳の
側面であるが、図１では便宜上、脳上部に示した。
図２を参照すると、本発明の他の実施の態様によるロッド型の臓器冷却装置においては、
ロッド型冷却素子２０が頭蓋骨内の病変部である患部２５近傍に装着される。ロッド冷却
素子２０を詳細に示す図３をも参照すると、臓器冷却素子コントローラ２２から供給され
た電力により経皮エネルギー伝送電送システム１次コイル２１から電磁波を放射してロッ
ド冷却素子２０の経皮エネルギー伝送二次兼放熱板引内の二次コイルを誘導電流で励起し
、その交流電流は電力変換モジュール３９で直流に変換され、電極兼熱伝導ロッド３２に
伝えられる。
その電力はペルチェモジュール３３を動作させて、先端冷却部３４を瞬時に低温にし、患
部２５を冷却する。低温部である先端冷却部３４から汲み上げられた熱と作動電力により
発生する熱は、電極兼熱伝導ロッド３２を通り経皮エネルギー伝送二次コイル兼放熱板３
１に伝えられ、血流等で放熱される。
図３を参照して更にロッド冷却素子２０を説明すると、電極兼熱伝導ロッド３２は電気絶
縁膜３８で隔てられている。また、電極兼熱伝導ロッド３２が高温になり臓器を損傷する
ことを防ぐためにその部分の側面は断熱材３７で覆われている。
経皮電送エネルギー伝送二次コイル兼放熱板３１を放熱板として利用することだけでなく
、それ本体を放熱板として、放熱板を別送配置することを省略することができる。ロッド
型冷却素子コントローラ２２は、臓器冷却素子２０へのエネルギー投入量を調節し、過度
の冷却や放熱板の加熱を制御する。
先端冷却部３４や電極兼熱伝導ロッド３２、経皮エネルギー伝送二次兼放熱板31内の放熱
部は熱伝導と電気伝導のよい銅やアルミニウム等の金属で作成する。ただし、先端冷却部
３４はセラミックス等のその他の高熱伝導性材料を用いても良い。先端冷却部３４の先端
形状は、半円形または角錐もしくは円錐状とするのが好適であるが、その他の形状でも良
い。
ロッド冷却素子２０は体内に入るので、表面を不透過性のシリコーン樹脂やプラスチック
膜等の不透過性膜３５で覆い安全性を確保する。
冷却領域は、硬膜下脳波連続記録、CT、MRI、ポジトロンCT等により高い精度で診断可能
である。そこで、てんかんのフォーカスになる領域だけを冷却することができるので、
この方法を使って必要冷却領域だけを冷却することができる。
上記の実施例では、脳の病変部への適用例を示したが、不整脈に対応する場合には心臓近
傍の体内にペルチェ素子１０またはロッド型冷却素子２０を配置して上記の実施例と同様
に使用すればよい。心臓に心房細動のような発作性頻拍性不整脈や、心室頻拍、心室細動
のような致死性不整脈が発生した時に、リエントリー部位など発作の原因となる部位に対
してペルチェ素子１０または臓器冷却素子２０の温度を制御することにより、心臓を局部
的に冷却し発作を押さえることができる。
【産業上の利用可能性】
【０００７】
本発明に係る臓器冷却装置は、てんかんや不整脈のような発作の発生の治療や予防等の
様々な分野に適用できる。
【０００８】
また本発明によって製造された臓器冷却装置は、脳神経の異常興奮による異常行動にも
応用できる。すなわち、精神異常の病的発作により、凶暴な異常犯罪などを繰り返す病的
な異常行動患者に対しては、予め臓器冷却装置をインプラントすることにより異常行動を
抑制するなどとして広く用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例における臓器冷却装置の装着態様を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施例によるロッド型の臓器冷却装置の装着態様を示す概略図である。
【図３】図２の実施例におけるロッド型冷却素子の断面図である。
【符号の説明】
【００１０】
１０  ペルチェ素子
１１  経皮エネルギー伝送システム受信部
１２  経皮エネルギー伝送システム送信部
１３  頭蓋骨
１４  脳
１５  病変部
２０  ロッド型冷却素子
２１  経皮エネルギー伝送システム１次コイル
２２  臓器冷却素子コントローラ
２５  患部
３１  経皮エネルギー伝送二次コイル兼放熱板
３２  電極兼熱伝導ロッド
３３  ペルチェモジュール
３４  先端冷却部
３５  不透過性膜
３７  断熱材
３８  電気絶縁膜
３９  電流変換モジュール
【図１】
2006141993.tif 000003
【図２】
2006141993.tif 000004
【図３】
2006141993.tif 000005