(57)【要約】      （修正有）【課題】てんかん発作抑制や中枢神経疾患等の治療のため局部の冷却による治療を行うに際し、患者の自立行動を制約せず、局部が所定温度範囲となるように的確に温度制御をする。【解決手段】局部に設置される冷却部Ａは冷却水流通部２を付設したペルチエ素子１、温度検知センサ３を備えている。冷却水流通部２はカテーテルＤにより放熱部Ｂのリザーバ１２に連結され、ポンプ１１により冷却水が冷却水流通部２とリザーバ１２との間で循環する。制御部１４は温度検知センサ３により検知された局部の温度に基づいて局部が所定温度範囲内になるようにペルチエ素子１及びポンプ１１の動作を制御する。てんかん発作抑制の場合には冷却部Ａに脳波検知電極４を備え、温度と脳波検知信号とに基づく温度制御を行う。局部冷却装置の全体、または少なくともリザーバ１２等を除いて体内埋め込み型とされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水流通部を付設したペルチエ素子をケーシング内に収容し温度検知センサを付設してなる体内要冷却箇所に埋設される冷却部と、該冷却部に連結接続され前記冷却水流通部に冷却水を循環移送するカテーテルと前記ペルチエ素子及び温度検知センサの各々への配線とを一体化した連結接続部と、前記連結接続部のカテーテルに連結された冷却水循環動作を行うポンプ及び冷却水が滞留するリザーバを備えた放熱部と、前記冷却部におけるペルチエ素子及び温度検知センサと前記放熱部におけるポンプとに配線を介して接続され検知された温度に基づき冷却箇所を所定温度に冷却するように前記ペルチエ素子及びポンプの制御を行う制御部と、電源部とを備えてなり、少なくとも前記冷却部と連結接続部と制御部とが体内に埋設されるものであることを特徴とする局部冷却装置。
【請求項２】
前記冷却部においてさらに脳波検知電極が付設され、前記連結接続部において前記脳波検知電極と前記制御部とを接続する配線がさらに備えられ、前記制御部において前記温度検知センサ及び前記脳波検知電極によりそれぞれ検知された温度及び脳波検知信号に基づき冷却箇所を所定温度に冷却するように前記ペルチエ素子及びポンプの制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の局部冷却装置。
【請求項３】
前記放熱部及び電源部を含めた全ての部分が体内に埋設され、制御部は送受信手段を備え、体外におけるリモートコントローラにより設定・動作に関する操作を行えるようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の局部冷却装置。
【請求項４】
冷却水流通部を付設したペルチエ素子、ペルチエ素子動作部、温度検知センサ、第１の送受信部、第１の電源部をケーシング内に収容してなる体内要冷却箇所に埋設される冷却部と、該冷却部に連結され前記冷却水流通部に冷却水を循環移送するカテーテルと、該カテーテルに連結された冷却水循環動作を行うポンプ及び冷却水が滞留するリザーバを備えた放熱部と、第２の送受信部及び制御回路を備えた制御部と、第２の電源部とからなり、前記冷却部における温度検知センサによる温度検知信号が前記第１の送受信部を介して前記制御部の第２の送受信部に送信され、前記制御部は前記第２の送受信部で受信された温度検知信号を受けて前記放熱部における冷却水循環動作を行うポンプの動作を制御するとともに前記冷却部におけるペルチエ素子の動作指令信号を生成し前記第２の送受信部を介して前記冷却部の第１の送受信部に送信し前記冷却部の第１の送受信部により受信された動作指令信号に基づいて前記ペルチエ素子を動作させて要冷却箇所が所定の温度になるように制御を行い、少なくとも前記冷却部とカテーテルと制御部とが体内に埋設されるものであることを特徴とする局部冷却装置。
【請求項５】
前記冷却部においてさらに脳波検知電極が付設され前記第１の送受信部は温度検知信号に加えて脳波検知信号を送信し、前記制御部においては前記温度検知信号及び前記脳波検知信号に基づき要冷却箇所を所定温度に冷却するように前記ペルチエ素子及びポンプの制御を行うようにしたことを特徴とする請求項４に記載の局部冷却装置
【請求項６】
前記放熱部と、前記制御部及び放熱部におけるポンプの動作のための電源部とを含めた全ての部分が体内に埋設され、制御部は送受信手段を備え、体外におけるリモートコントローラにより設定・動作に関する操作を行えるようにしたことを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の局部冷却装置。
【請求項７】
てんかん発作抑制装置として用いられ、前記冷却部が脳表部に接して頭蓋内に設置され、脳表部温度を１５〜２５℃の温度範囲に制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の局部冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は局部冷却装置に関し、より詳細には、てんかん発作を防止しあるいは抑止するため、また脳血管障害、頭部外傷、疼痛などの中枢神経疾患の治療のため脳局部を冷却する場合のように治療として身体の局部を冷却するために用いられる局部冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
てんかん患者は全人口のほぼ１％を占め、全てんかん患者のうち、薬物治療では効果が得られない難治性てんかん患者は３割になる。このような難治性てんかん患者や重症てんかん患者への有効な治療法としててんかん焦点切除があげられるが、切除により重篤な機能障害が生じる場合などは手術適用をせずに、他の治療手法によるべきである。代替治療を行うものとして、迷走神経刺激装置や皮膚刺激装置等が開発されているが、それらのてんかん発作抑制の効果はそれほど高いとは言えないものである。また、全身低体温による治療も検討されていたが、不整脈や凝固系異常、感染、アシドーシス等の副作用が生じることや、冷却に時間がかかる欠点がある。
【０００３】
一方で脳局部を冷却することにより強力な痙攣、てんかん発作を抑制する効果が得られることについて従前から認められており、難治性てんかん患者に適用されている（非特許文献１）。ただし、局部を効率的に冷却する装置について具体的に示されていない。
【０００４】
冷却手段としてペルチエ素子を用いる局部冷却装置についても提案されており、特許文献１に示される臓器冷却装置は、てんかん発作を発症する脳の病変部近傍に配置されるペルチエ素子を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に電気機械的に連結して構成され、頭皮を介してエネルギーを経皮エネルギー伝送システム部に与え、ペルチエ素子を駆動して病変部を冷却するようにしている。特許文献２に示されるペルチエ素子からなる脳内埋め込み型大脳冷却装置を使用する脳波制御システムにおいて、ペルチエ素子の発熱部にパイプ状の冷却水通路を当接し接着して備え、冷却水の流水によりペルチエ素子の発熱面の熱を体外放熱するようにしている。
【０００５】
また、特許文献３においては、金属等で形成された冷却部、ヒートパイプ、放熱部を接続してなり、冷却部からヒートパイプを介して放熱部に熱を伝えるようにした頭蓋内埋め込み型大脳冷却装置について記載されている。
【０００６】
特許文献１に記載のものでは、脳近辺に配置されペルチエ素子による冷却作用に伴う発熱を効率的に放熱するための有効な手段が備えられていない。特許文献２に記載のものでは、ペルチエ素子の発熱面の熱を冷却水の流水により対外放熱しているが、体外放熱部に関して具体的対策はとられておらず、この体外放熱部は一般的にはベッドサイドに設置され、患者の自由行動が制約は受けることになる。
【０００７】
特許文献３に記載のものは、局部冷却部としてペルチエ素子のような冷却手段を用いるのではなく、能動的な冷却形態ではないことと、冷却部、ヒートパイプを構成する材料の熱伝導性能に依存することが多いという制約を有し、冷却効率の面からみても不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１４１９９３号公報
【特許文献２】特許３８４３０５４号公報
【特許文献３】特開２００７−２０９５２３号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ommaya, AK, et al, Journalof Neurosurgery, 20, p.8-20, 1963
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
難治性てんかんの発作抑制のための治療として、脳局部を冷却することが大きな効果を有することはこれまでに知られているが、そのための局部冷却装置においては、生理学的に患者の正常な機能に影響を与えずにてんかん発作を抑制するように局部を効果的に冷却するために有効な冷却手段を備え、局部冷却の調整・制御を的確に行うことが必要である。
【００１１】
従来の局部冷却装置においては放熱処理に関して有効な手段を講じておらず、局部の温度の制御が的確になされず、また、てんかんの発作が抑制されても脳虚血、代謝異常、神経細胞障害などの副作用の危険性について考慮されていなかった。そのため、てんかん発作の抑制について良好な効果が得られず、てんかん発作抑制のための臨床への適用性には問題点が多くあった。さらに、体外放熱部をベッドサイドに設置するものでは患者の自由行動に制約を与えるものであった。
【００１２】
このような事情から、てんかん発作の抑制等を局部の冷却により行うに際し、放熱処理を的確に行い、温度制御を的確に行って、局部冷却装置を体内埋め込み型として患者の自由行動に制約を与えないようにした局部冷却装置を提供することが求められていた。また、脳血管障害、頭部外傷、疼痛などの中枢神経疾患の治療に際しても、局部を冷却をするのが有効であり、このような場合にも同様に局部冷却装置を適用することが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前述した課題を解決すべくなしたものであり、本発明による局部冷却装置は、冷却水流通部を付設したペルチエ素子をケーシング内に収容し温度検知センサを付設してなる体内要冷却箇所に埋設される冷却部と、該冷却部に連結接続され前記冷却水流通部に冷却水を循環移送するカテーテルと前記ペルチエ素子及び温度検知センサの各々への配線とを一体化した連結接続部と、前記連結接続部のカテーテルに連結された冷却水循環動作を行うポンプ及び冷却水が滞留するリザーバを備えた放熱部と、前記冷却部におけるペルチエ素子及び温度検知センサと前記放熱部におけるポンプとに配線を介して接続され検知された温度に基づき冷却箇所を所定温度に冷却するように前記ペルチエ素子及びポンプの制御を行う制御部と、電源部とを備えてなり、少なくとも前記冷却部と連結接続部と制御部とが体内に埋設されるものである。
【００１４】
前記冷却部においてさらに脳波検知電極が付設され、前記連結接続部において前記脳波検知電極と前記制御部とを接続する配線がさらに備えられ、前記制御部において前記温度検知センサ及び前記脳波検知電極によりそれぞれ検知された温度及び脳波検知信号に基づき冷却箇所を所定温度に冷却するように前記ペルチエ素子及びポンプの制御を行うようにしてもよい。
【００１５】
前記放熱部及び電源部を含めた全ての部分が体内に埋設され、制御部は送受信手段を備え、体外におけるリモートコントローラにより設定・動作に関する操作を行えるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明による局部冷却装置は、冷却水流通部を付設したペルチエ素子、ペルチエ素子動作部、温度検知センサ、第１の送受信部、第１の電源部をケーシング内に収容してなる体内要冷却箇所に埋設される冷却部と、該冷却部に連結され前記冷却水流通部に冷却水を循環移送するカテーテルと、該カテーテルに連結された冷却水循環動作を行うポンプ及び冷却水が滞留するリザーバを備えた放熱部と、第２の送受信部及び制御回路を備えた制御部と、第２の電源部とからなり、前記冷却部における温度検知センサによる温度検知信号が前記第１の送受信部を介して前記制御部の第２の送受信部に送信され、前記制御部は前記第２の送受信部で受信された温度検知信号を受けて前記放熱部における冷却水循環動作を行うポンプの動作を制御するとともに前記冷却部におけるペルチエ素子の動作指令信号を生成し前記第２の送受信部を介して前記冷却部の第１の送受信部に送信し前記冷却部の第１の送受信部により受信された動作指令信号に基づいて前記ペルチエ素子を動作させて要冷却箇所が所定の温度になるように制御を行い、少なくとも前記冷却部とカテーテルと制御部とが体内に埋設されるものでもある。
【００１７】
前記冷却部においてさらに脳波検知電極が付設され前記第１の送受信部は温度検知信号に加えて脳波検知信号を送信し、前記制御部においては前記温度検知信号及び前記脳波検知信号に基づき要冷却箇所を所定温度に冷却するように前記ペルチエ素子及びポンプの制御を行うようにしてもよい。
【００１８】
前記放熱部と、前記制御部及び放熱部におけるポンプの動作のための電源部とを含めた全ての部分が体内に埋設され、制御部は送受信手段を備え、体外におけるリモートコントローラにより設定・動作に関する操作を行えるようにしてもよい。
【００１９】
てんかん発作抑制装置として用いられ、前記冷却部が脳表部に接して頭蓋内に設置され、脳表部温度を１５〜２５℃の温度範囲に制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による局部冷却装置は、ペルチエ素子を有する冷却部、冷却水循環を行う連結接続部、リザーバを有する放熱部、制御部を備えて構成され、主要部分を体内に埋め込む形態あるいは全体的に体内に埋め込む形態として使用し、局部冷却治療を行う患者の自立行動を制約しないようにし、要冷却箇所を所定温度範囲となるように的確に冷却の制御をすることができる。てんかん発作抑制のための適用に際しては、脳の正常機能を保ちつつてんかん発作を抑制することができる。また、脳血管障害、頭部外傷、疼痛などの中枢神経疾患の治療のため脳局部を冷却する場合にも有効に冷却を行うことができる。それにより従来では機能障害が生じる可能性のため切除不可能であった運動野や言語野などにてんかん焦点が存在する場合でも治療対象とすることでできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による局部冷却装置を設置する形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明による局部冷却装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明による局部冷却装置の他の構成例を示す図である。
【図４】本発明による局部冷却装置における制御系の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明による局部冷却装置は、使用時に患者の日常自立生活を拘束しないように主要部分または全体的に体内埋め込み型として使用可能な形態として構成される。図１は、てんかん発作抑制のためこの局部冷却装置を使用する際の状況を示すものであり、局部冷却装置は頭蓋内部の脳表部に近接して配置される冷却部Ａと、放熱部Ｂと、制御部Ｃと、冷却部Ａと放熱部Ｂ及び制御部Ｃとの間の連結接続するカテーテルを含む連結接続部Ｄと、電源部Ｅとからなる。
【００２３】
完全体内埋め込み型とする場合にはＡ〜Ｅの部分を全体として体内に埋め込むことになるが、放熱部Ｂについては放熱効果をあげるために、また、電源部Ｅについては充電型電池の交換の便宜上体外に露出させ、他の部分を体内に埋め込む形態としてもよい。
【００２４】
図２は図１における各部Ａ〜Ｅの構成を示している。冷却部Ａは頭蓋内の脳表部に近接して配置される部分である。１は脳表部を冷却するためのペルチエ素子であり、ペルチエ素子１の放熱面側には冷却水流通部２が配設され、冷却水により放熱面からの伝熱を行うようにしている。３は温度検知センサとしての熱電対であり、４は脳波検知電極（ＥＣｏＧ電極）である。冷却部Ａはこれらの要素を一体的にケーシング内に収容して構成し、外形形状としてできるだけ薄型で滑らかな形状にし、脳表部に設置し易いものにする。ケーシング１０となる被覆材としては、脳表接触部（ペルチエ素子の冷却面の側）を生体安全性と熱伝導率が高い銀等の材質を用い、他の部分は熱伝導率の低いチタン、白金等の材質を用いる。熱電対３はケーシング１０壁部中に埋め込む形で設ける。脳波検知電極４は冷却部Ａの４隅に薄い絶縁体で被覆されたφ１００〜５００μｍ程度の銀−塩化銀の電極がケーシング１０壁部を貫通する形で設置するのがよい。
【００２５】
冷却水流通部２は冷却水流入路と冷却水流出路とからなるカテーテルに連結されており、冷却水流入路と冷却水流出路とは連結接続部Ｄを介して放熱部Ｂに連結されている。熱電対３による検知信号を伝える配線５、脳波検知電極４による検知信号を伝える配線６、ペルチエ素子１の動作電流を受ける配線７はそれぞれ連結接続部Ｄを介して制御部に接続されている。連結接続部Ｄは冷却水の流入路及び流出路からなるカテーテル、配線５，６，７を概括したものとして示してあり、連結接続部Ｄにおいてカテーテルに配線を沿わせて一体化し被覆した構造とするのがよい。この場合の被覆材は生体適合性のよいポリプロピレン等の材質を用いるのがよい。
【００２６】
カテーテルあるいはカテーテルとそれに沿って配設される配線との被覆材は可撓性の樹脂材で形成されるが、体内埋め込みの状態で屈曲時あるいは外圧により潰れるような変形を防ぐために、カテーテルは剛性の大きい螺旋状ワイヤにより補強したものを用いるのがよい。
【００２７】
放熱部Ｂは冷却水循環用小型ポンプ１１、冷却水のリザーバ１２、放冷部１３を備えている。リザーバ１２はパウチ等の可撓性の袋状容器である。冷却水循環用小型ポンプ１１はリザーバ１２から連結接続部Ｄの流入用管路を介して冷却水を冷却水流通部２に循環移送し、ペルチエ素子１の放熱面からの除熱を行う。冷却水流通部２を通過して温度の上昇した冷却水は連結接続部Ｄの流出用管路を介してリザーバ１２に移送される。
【００２８】
放冷部１３は温度の上昇した冷却水をリザーバ１２において温度を低下させるようにする。放冷部１３はこのようにリザーバ１２において貯留される冷却水の温度を低下させる作用を与える部分であり、リザーバ１２の部分が体外に露呈するものではリザーバ１２の外面の放熱面積を拡大するための凹凸部あるいはフィン形状部を形成するという形態をとることができるが、リザーバ１２の部分が体内に埋め込まれる場合には特に具体的な手段を備えることはなく、リザーバ１２の埋め込まれた箇所で皮膚面から放熱がなされる。放熱を強化する場合には後述のように使用形態において保冷剤入りカプセルのような補助的手段が放冷部としての作用を与える。
【００２９】
制御部Ｃは熱電対３からの温度検知信号、脳波検知電極の信号を受けて信号処理を行い、脳局部の温度が適正になるようにペルチエ素子１による冷却動作、冷却水循環ポンプによる冷却水循環の動作を制御する。制御部Ｃにおいては、脳波検知信号に対し独立主成分解析あるいは短期ＦＦＴ解析等の手法により脳波解析を行い、てんかん発作焦点に冷却を行う必要性を判別し、冷却動作の必要性が判別された時に冷却動作を開始し、冷却動作の必要性がなくなった時点で冷却動作を停止するように制御を行い、また、冷却動作の際には設定された目標温度値と検知された温度値に応じてＰＩＤ制御を行う。制御部Ｃはその制御のためのプログラムを備えている。
【００３０】
制御目標の温度は、てんかん発作の症状、程度により異なるが、１５〜２５℃とするのがよい。てんかん発作抑制のために、一般的には局部を２５℃以下に冷却するのがよく、また、１５℃以下に冷却すると生理機能低下の可能性がある。
【００３１】
制御部ＣはＩＣを用いて構成され、温度等の可変調整のために設定部を備える。この設定部は体外で操作可能な位置に備えられるものとするか、制御部Ｃが埋め込まれる場合には、制御部Ｃにおいて送受信部を備えておき、体外における遠隔操作装置により信号を送受信して設定操作を行う形態とする。電源部Ｅは制御部Ｃ、冷却水循環ポンプ１１、ペルチエ素子１、熱電対３、脳波検知電極４への電源供給を行い、充電型電池等により構成される。放熱部Ｂ、制御部Ｃ、電源部Ｅのうち体内に埋設される部分は一体的にまとめた形で生体適合性のよいポリプロピレン等の材質の被覆材で被覆される。
【００３２】
冷却水としては比熱が比較的大きく生体安全性が保証されている生理食塩水、リンゲル液、純水等を用いる。本発明の局部冷却装置の使用形態として、全体として、体内埋め込み型として使用する場合と、リザーバ、電源部等一部を体外に露出した形態で固定し他の部分を体内埋め込み形態とする場合がある。てんかん発作抑制のための局部冷却装置としては、冷却部Ａが頭蓋内のてんかん発作の焦点の脳表部に埋め込まれ、頸部皮膚下に連結接続部Ｄが埋設され、腹部等適宜の位置において放熱部Ｂ、制御部Ｃ、電源部Ｅが埋設されあるいは一部体外に露出して固定される。
【００３３】
リザーバ１２を含む放熱部Ｂの部分が体内に埋め込まれている場合に体内ないし皮膚面から放熱を行われる。このような熱放出は、一定範囲内であればホメオタシスが保たれ生体への影響は無視できる。あるいはさらに放熱を強化させるために皮膚面に接して保冷剤入りカプセルを配置し、あるいは随時その箇所にあてがい使用するような形態としてもよい。この場合の保冷剤入りカプセルは時間経過とともに温度上昇した場合に予冷されたものと交換して使用する。放熱部Ｃが体外に露出する形態において冷却水を内含するリザーバ１２の部分は体外環境で自然放熱されるか、あるいは保冷剤入りカプセルを接触させて放熱を強化させるような形態とすることができる。
【００３４】
リザーバが体内に埋め込まれるものでは体内で徐冷されることから、リザーバの大きさはある程度大きくなり（５００ｍＬ〜１Ｌ程度）、保冷剤等による補助的放冷を行う場合にはより小規模にする（５０〜１００ｍＬ）にすることができる。
【００３５】
図３は配線を介さずに冷却部と制御部との間での信号の送受を行うようにした形態の局部冷却装置の構成を示しており、基本的には図２の場合と同様に冷却部Ａ、放熱部Ｂ、制御部Ｃ、カテーテルのみからなる連結接続部Ｄ、電源部Ｅを備えている。
【００３６】
冷却部Ａはペルチエ素子１、ペルチエ素子の放熱面側における冷却水流通部２が配設され、温度検知センサとしての熱電対３、脳波検知センサとしての脳波検知電極（ＥＣｏＧ電極）４が脳表接触面側のケーシング１０の壁部に埋め込まれる形で配設されており、さらに送受信部８、電源部９が備えられている。熱電対３及び脳波検知電極４は送受信部８に結線接続されており、送受信部８は熱電対３及び脳波検知電極４の各々による検知信号を送信するとともに制御部からのペルチエ素子の動作指令の信号を受信する。電源部９はペルチエ素子１、送受信部８の動作のための電源である。
【００３７】
放熱部Ｂは図２の場合と同様に冷却水循環用小型ポンプ１１、冷却水のリザーバ１２、放冷部１３を備えている。制御部Ｃには送受信部１４が付設され、冷却部Ａにおける送受信部８との間での送受信を行う。カテーテルＤは冷却部Ａの冷却水流通部２とリザーバ１２との間で連結された冷却水の循環経路をなし、ポンプ１１の動作により冷却水の循環がなされる。
【００３８】
図４は本発明の局部冷却装置における制御系について示す図であり、フェールセーフ系を含めて示している。図２及び図３での制御部Ｃはここでは制御回路２１、動作回路２２、フェールセーフ回路２３に分かれている。制御回路２１は熱電対３及び脳波検知電極４からの信号を受けてペルチエ素子１による冷却動作と放熱部Ｂにおける冷却水循環用ポンプ１１の動作との指令信号を動作回路２２に送出する。動作回路２２は制御回路２１からの指令信号に応じて電源部Ｅから供給される電源のスイッチング、電流制御のような動作を通じてペルチエ素子１と放熱部Ｂの冷却水循環用ポンプ１１（図４では示されていない）との動作制御を行う。２３はフェールセーフ回路であり、熱電対３、放熱部Ｂから送出される信号を受けて、局部冷却装置としての動作制御不能状況が判別された時に動作回路２２に動作停止指令信号を送出する。２４は手動操作として局部冷却装置の動作を停止させるための操作部である。
【００３９】
図２及び図３に示される局部冷却装置において、制御部Ｃによる体内要冷却箇所の冷却を所定温度の範囲内になるように制御するために、冷却に際しての目標温度値等の設定を行い、必要に応じて可変できるようにするのが望ましい。このような目標温度値の設定、局部冷却装置の動作開始・停止のための操作部を、制御部Ｃが体外に露呈する形態のものにおいては制御部Ｃに接続した形で備え、また、制御部Ｃが体内に埋め込まれる形態のものにおいては制御部Ｃに送受信部を備え、リモートコントローラからの操作指令により目標温度値の設定、局部冷却装置の動作開始・停止のための操作を行うようにする。
【００４０】
図４において、熱電対３、脳波検知電極４と制御回路２１、熱電対３とフェールセーフ回路２３は配線により接続されており、図２に示される構成に対応するものである。図３に示される構成に対応するものとしては、熱電対３及び脳波検知電極４からの信号が送受信部を介して伝送され、動作回路２２と電源部Ｅとの機能がペルチエ素子１を含む冷却部に備えられる形になるものであり、検知信号に基づく制御の形態としては基本的に同様である。また、手動による操作部２４は、制御部Ｃが体内に埋め込まれるものでは、送受信部を介して無線的に操作できるものにする。
【００４１】
本発明による局部冷却装置による作用を確認するために動物実験を行っている。オスラットにペニシリンＧまたはコバルトパウダーの投与によっててんかんの部分発作を誘発し、ペルチエ素子を含む冷却部をＳＩ−ＭＩ皮質に埋め込み、目標温度を１５℃に設定して局部の冷却を行ったところ、オーバーシュートなく脳表は１５℃に保たれ、正常機能を保っててんかん発作が抑制された。冷却時の脳循環は低下するが有意ではなく、復温で速やかに回復し、代謝面ではグルタミン酸、乳酸が減少した。このため細胞外グルタミン酸抑制による脳保護作用が示唆され、また虚血によって上昇する乳酸が抑制され、虚血の可能性は否定される。神経学的には１５℃冷却で感覚・運動機能の低下がごく軽度生じた以外に影響はなかった。また、冷却部を埋め込み、１カ月間連続して２０℃に冷却した結果、軽度のグリオーシス以外に組織学的影響はみられなかった。
【００４２】
以上の結果をもとに臨床実験を行った。難治性てんかん患者（６名）のてんかん焦点部位を術中に１５〜２５℃に冷却した結果、異常脳波の抑制が確認され、冷却による虚血はみられず、代謝面ではグルタミン酸、乳酸が減少し脳保護作用がみられ、心電図、血圧にも異常は認められなかった。
【００４３】
前述した本発明による局部冷却装置は、主要部分また全体を体内埋め込み型として、患者の自立行動を制約しない形態とし、要冷却箇所を所定温度範囲内に冷却するように的確に制御を行うことができる。また、本発明による局部冷却装置をてんかん発作抑制のために適用する形態のものとして説明したが、局部冷却による治療が奏効する他の場合においても適用できるものである。
【００４４】
具体的には、脳血管障害、頭部外傷、疼痛など他の中枢神経疾患の場合にも適用されるものである。脳血管障害や頭部外傷においては、脳の局所冷却が顕著な脳の保護作用を生じるという事実が明らかになっており、本発明による局部冷却装置を適用することが有効な治療手段になる。これらの疾患ではグルタミン酸を主とする神経細胞の興奮性の上昇が生じるため、脳波電極で興奮性の上昇をモニターし、温度によってコントロールすることができる。また疼痛については疼痛の処理を行うニューロンが皮質に存在することが明らかになっており、脳局所冷却によってこれらのニューロンの神経伝達を抑制することができる。
【００４５】
図２〜４においては、てんかん発作の抑制のため脳局所の冷却を行う局部冷却装置の構成形態を示しており、脳波検知電極により得られた脳波検知信号と温度検知センサにより得られた温度検知信号とに基づいて脳局部を所定温度になるように制御するものであるが、一般的に要冷却箇所を冷却する際に特に脳波検知を必要としない場合には局部冷却装置として脳波検知電極を備えることは必要とされない。このように特に脳波検知電極を備えない局部冷却装置においては、温度検知センサにより得られた温度検知信号に基づき制御回路として備えられるＰＩＤ制御機能に応じて局部を所定温度となるように制御するものである。
【００４６】
また、図２〜３に示される局部冷却装置の形態において、放熱部Ｂ、制御部Ｃ、電源部Ｅは一体的なものとして示してあり、これらを全体的に体内に埋め込む場合に対応するものであるが、例えば放熱部Ｂの部分は体外に露呈する形態とする場合には、放熱部Ｂと制御部Ｃ及び電源部Ｅとは分けた形で構成される。
【符号の説明】
【００４７】
Ａ    冷却部
Ｂ    放熱部
Ｃ    制御部
Ｄ    連結接続部
Ｅ    電源部
１    ペルチエ素子
２    冷却水流通部
３    熱電対
４    脳波検知電極
５    配線
６    配線
７    配線
８    送受信部
９    電源部
１０    ケーシング
１１    小型ポンプ
１２    リザーバ
１３    放冷部
１４    送受信部
２１    制御回路
２２    動作回路
２３    フェールセーフ回路
２４    操作部
【図１】
2011083315.tif 000003
【図２】
2011083315.tif 000004
【図３】
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【図４】
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