(57)【要約】【課題】交感神経と迷走神経とのバランスを考慮して迷走神経に刺激を与えることができる神経刺激装置を提供する。【解決手段】迷走神経Ａを刺激する電気パルスを発生するパルス生成部１１と、心臓Ｂの心拍を検出する心拍検出部１２と、心拍検出部１２により検出された心拍の周期から心拍のゆらぎを算出する心拍ゆらぎ算出部１６と、心拍ゆらぎ算出部１６により算出された心拍のゆらぎに基づいて、パルス生成部１１により発生される電気パルスを制御する制御部１７とを備える神経刺激装置１を採用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
迷走神経を刺激する刺激信号を発生する神経刺激手段と、
心臓の心拍を検出する心拍検出手段と、
該心拍検出手段により検出された心拍の周期から心拍のゆらぎを算出する心拍ゆらぎ算出手段と、
該心拍ゆらぎ算出手段により算出された心拍のゆらぎに基づいて、前記神経刺激手段により発生させる刺激信号を制御する制御部とを備える神経刺激装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記心拍ゆらぎ算出手段により算出された心拍のゆらぎが所定の閾値以上である場合に、前記神経刺激手段により発生される刺激信号を小さくする請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記心拍ゆらぎ算出手段により算出された心拍のゆらぎが所定の閾値よりも小さな場合に、前記神経刺激手段により発生される刺激信号を大きくする請求項１または請求項２に記載の神経刺激装置。
【請求項４】
前記心拍検出手段により検出された心拍の周期から心拍数を算出する心拍数算出手段を備え、
前記制御部が、前記心拍数算出手段により算出された心拍数が所定の閾値よりも小さな場合に、前記神経刺激手段により発生される刺激信号を小さくする請求項１に記載の神経刺激装置。
【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、心拍数が所定のレートより高いときは迷走神経の刺激を行い、心拍数が所定のレートより低いときは神経刺激を行わずに心臓刺激を行う心臓治療装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７３７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、心拍数が高い時には迷走神経の刺激を行い、心拍数が低い時には神経刺激を行わずに心臓刺激を行うことが示されている。しかしながら、心拍数が高い時に迷走神経に刺激を与えても、必ずしも心拍数が減少するとは限らない。つまり、一般的に心拍数は迷走神経（副交感神経）と交感神経のバランスによって影響を受けるが、心拍数が高く且つ迷走神経が交感神経に比べて優位な状態にある場合に、迷走神経に刺激を与えても心拍数は下がらない。この場合、過度に迷走神経に刺激を続けると、組織を損傷するだけでなく、吐き気などの副作用を引き起こす可能性がある。
【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、交感神経と迷走神経とのバランスを考慮して迷走神経に刺激を与える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信号を発生する神経刺激手段と、心臓の心拍を検出する心拍検出手段と、該心拍検出手段により検出された心拍の周期から心拍のゆらぎを算出する心拍ゆらぎ算出手段と、該心拍ゆらぎ算出手段により算出された心拍のゆらぎに基づいて、前記神経刺激手段により発生させる刺激信号を制御する制御部とを備える神経刺激装置を採用する。
【０００７】
本発明によれば、心拍検出手段によって心臓の心拍が検出され、該心拍の周期から心拍ゆらぎ算出手段によって心拍のゆらぎが算出される。そして、この心拍のゆらぎに基づいて、制御部によって、神経刺激手段により発生され迷走神経を刺激する刺激信号が制御される。これにより、心拍のゆらぎに応じて迷走神経に与える刺激の頻度や大きさを変化させることができる。
【０００８】
ここで、心拍のゆらぎは、一般に生体が緊張状態であるか、リラックス状態であるかを判定する目安になるため、間接的に副交感神経と交感神経とのバランスを示していると考えることができる。したがって、この心拍のゆらぎを用いることによって、副交感神経と交感神経とのバランスを反映した神経刺激を行うことができる。これにより、心拍数の低減効果の低いタイミングにおいて、過度に迷走神経を刺激してしまうことを防止することができ、組織の損傷や吐き気などの副作用を防止することができる。
【０００９】
上記発明において、前記制御部が、前記心拍ゆらぎ算出手段により算出された心拍のゆらぎが所定の閾値以上である場合に、前記神経刺激手段により発生される刺激信号を小さくすることとしてもよい。
【００１０】
心拍のゆらぎが所定の閾値以上である場合、生体はリラックス状態であり、迷走神経（副交感神経）が交感神経に比べて優位にある。この場合には、迷走神経に刺激を与えても心拍数の低減効果が見込めないため、刺激信号を小さくすることで、過度に迷走神経を刺激してしまうことを防止することができ、組織の損傷や吐き気などの副作用を防止することができる。
【００１１】
上記発明において、前記制御部が、前記心拍ゆらぎ算出手段により算出された心拍のゆらぎが所定の閾値よりも小さな場合に、前記神経刺激手段により発生される刺激信号を大きくすることとしてもよい。
【００１２】
心拍のゆらぎが所定の閾値よりも小さな場合、生体は緊張状態であり、交感神経が迷走神経（副交感神経）に比べて優位にある。この場合には、迷走神経を刺激することによって心拍数の低減効果が十分見込めるため、刺激信号を大きくすることで、効果的に心拍数を低減することができる。
【００１３】
上記発明において、前記心拍検出手段により検出された心拍の周期から心拍数を算出する心拍数算出手段を備え、前記制御部が、前記心拍数算出手段により算出された心拍数が所定の閾値よりも小さな場合に、前記神経刺激手段により発生される刺激信号を小さくすることとしてもよい。
【００１４】
このようにすることで、心拍のゆらぎだけでなく、心拍数算出手段により算出された心拍数を用いて刺激信号を制御することができる。具体的には、心拍数が所定の閾値以上の場合には、心拍ゆらぎの大きさに応じて迷走神経に与える刺激の頻度や大きさを変化させる。一方で、心拍数が所定の閾値よりも小さな場合には、神経刺激手段による刺激信号を小さくして、迷走神経に与える刺激の頻度や大きさを小さくする。
【００１５】
すなわち、心拍数が所定の閾値以上の場合には、心拍数を下げる必要があるので、心拍のゆらぎを用いて刺激信号を制御するが、心拍数が所定の閾値よりも小さな場合には、心拍数を下げる必要性が小さいので、迷走神経の刺激を小さくする。このようにすることで、過度に迷走神経を刺激してしまうことを防止することができ、組織の損傷や吐き気などの副作用を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、交感神経と迷走神経とのバランスを考慮して迷走神経に刺激を与えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の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の制御部による処理を説明する図である。
【図４】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５】図４の制御部による処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［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、迷走神経Ａを刺激する神経刺激装置であり、体内に埋め込まれる装置本体９と、迷走神経Ａに取り付けられた第１の電極４と、装置本体９と第１の電極４とを接続する刺激リード３と、心臓Ｂに取り付けられた第２の電極５と、装置本体９と第２の電極５とを接続する心拍検出リード６とを備えている。
【００１９】
装置本体９は、図２に示されるように、第１の電極４に電気パルス（刺激信号）を出力するパルス生成部（神経刺激手段）１１と、第２の電極５により検出した心臓Ｂからの心電信号から心拍を検出する心拍検出部（心拍検出手段）１２と、パルス生成部１１による電気パルスの出力を制御する制御装置１３とを備えている。
【００２０】
第１の電極４は、互いに電気的に絶縁された陽極電極部４ａと陰極電極部４ｂとを有している。各電極部４ａ，４ｂ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って取り付けられるようになっている。各電極部４ａ，４ｂは、迷走神経Ａの長手方向に間隔を空けて設けられている。
【００２１】
パルス生成部１１は、迷走神経Ａを刺激する電気パルスを発生させ、リード３を介して電気パルスを各電極部４ａ，４ｂに出力する。これにより、各電極部４ａ，４ｂ間に配置された位置において迷走神経Ａが電気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。また、パルス生成部１１は、発生させる電気パルスのパルス幅を長くまたは短くすることにより電気パルスのエネルギーを増減させ、迷走神経Ａに与える刺激を増強または減弱させるようになっている。
【００２２】
第２の電極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。
心拍検出部１２は、第２の電極５により検出した心臓Ｂからの心電信号から、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。
【００２３】
制御装置１３は、心臓Ｂの心拍の間隔を算出する心拍間隔算出部１５と、算出された心拍の間隔から心拍のゆらぎを算出する心拍ゆらぎ算出部（心拍ゆらぎ算出手段）１６と、算出された心拍のゆらぎに基づいてパルス生成部１１により発生させる電気パルスを制御する制御部１７とを備えている。
【００２４】
心拍間隔算出部１５は、心拍検出部１２により検出されたＲ波の周期から、心臓Ｂの心拍の間隔、すなわち心拍の周期を算出するようになっている。
心拍ゆらぎ算出部１６は、心拍間隔算出部１５により算出された心拍の間隔から、心拍のゆらぎ、すなわちＲ波の周期の変動を算出するようになっている。具体的には、心拍ゆらぎ算出部１６は、心拍間隔算出部１５により算出された心拍の間隔から、その変動（心拍のゆらぎ）を可視化したローレンツプロットを作成し、一定時間中の偏差などを指標として心拍のゆらぎを算出するようになっている。
【００２５】
制御部１７は、一定の周期で間欠的にパルス生成部１１から第１の電極４に電気パルスを出力させるとともに、心拍ゆらぎ算出部１６により算出された心拍のゆらぎに基づいて電気パルスの大きさを制御するようになっている。
【００２６】
具体的には、図３に示すように、心拍ゆらぎ算出部１６により算出された心拍のゆらぎが大きい場合（所定の閾値以上である場合）には、生体はリラックス状態であり、迷走神経Ａ（副交感神経）が交感神経に比べて優位にある。この場合には、制御部１７は、電気パルスを小さくする、または出力しないようにパルス生成部１１を制御する。
【００２７】
一方、制御部１７は、心拍ゆらぎ算出部１６により算出された心拍のゆらぎが小さい場合（所定の閾値よりも小さな場合）には、生体は緊張状態であり、交感神経が迷走神経Ａ（副交感神経）に比べて優位にある。この場合には、制御部１７は、電気パルスを大きくするようにパルス生成部１１を制御する。
【００２８】
上記構成を有する神経刺激装置１の作用について、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５が例えば心臓Ｂの右心室に取り付けられる。神経刺激装置１は、動作を開始すると、パルス生成部１１からの電気パルスによって間欠的に迷走神経Ａを刺激する。
【００２９】
この場合において、本実施形態に係る神経刺激装置１によれば、心拍検出部１２によって心臓Ｂの心拍が検出され、心拍間隔算出部１５により心拍の間隔が算出される。そして、この心拍の間隔から心拍ゆらぎ算出部１６によって心拍のゆらぎが算出され、この心拍のゆらぎに基づいて、制御部１７によってパルス生成部１１により発生される電気パルスの大きさが制御される。これにより、心拍のゆらぎに応じて迷走神経Ａに与える刺激の大きさを変化させることができる。
【００３０】
ここで、心拍のゆらぎは、一般に生体が緊張状態であるか、リラックス状態であるかを判定する目安になるため、間接的に副交感神経と交感神経とのバランスを示していると考えることができる。従って、この心拍のゆらぎを用いることによって、副交感神経と交感神経とのバランスを反映した神経刺激を行うことができる。
【００３１】
具体的には、心拍のゆらぎが大きい場合、生体はリラックス状態であり、迷走神経Ａ（副交感神経）が交感神経に比べて優位にある。この場合には、迷走神経Ａに刺激を与えても心拍数の低減効果が見込めないため、電気パルスを小さくすることで、過度に迷走神経Ａを刺激してしまうことを防止することができ、組織の損傷や吐き気などの副作用を防止することができる。
【００３２】
一方、心拍のゆらぎが小さい場合、生体は緊張状態であり、交感神経が迷走神経Ａ（副交感神経）に比べて優位にある。この場合には、迷走神経Ａを刺激することによって心拍数の低減効果が十分見込めるため、電気パルスを大きくすることで、効果的に心拍数を低減することができる。
【００３３】
［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２について図面を参照して説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る神経刺激装置１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。
【００３４】
本実施形態に係る神経刺激装置２が第１の実施形態に係る神経刺激装置１と異なる点は、心拍間隔算出部１５により心拍の間隔から心臓Ｂの心拍数を算出する心拍数算出部１８を設けた点である。
【００３５】
本実施形態に係る神経刺激装置２は、図４に示されるように、第１の電極４に電気パルス（刺激信号）を出力するパルス生成部（神経刺激手段）１１と、第２の電極５により検出した心臓Ｂからの心電信号から心拍を検出する心拍検出部（心拍検出手段）１２と、パルス生成部１１による電気パルスの出力を制御する制御装置１４とを備えている。
【００３６】
制御装置１４は、心臓Ｂの心拍の間隔を算出する心拍間隔算出部１５と、算出された心拍の間隔から心拍のゆらぎを算出する心拍ゆらぎ算出部（心拍ゆらぎ算出手段）１６と、算出された心拍の間隔から心拍数を算出する心拍数算出部（心拍数算出手段）１８と、算出された心拍のゆらぎ及び心拍数に基づいてパルス生成部１１により発生させる電気パルスを制御する制御部１７とを備えている。
【００３７】
制御部１７は、一定の周期で間欠的にパルス生成部１１から第１の電極４に電気パルスを出力させるとともに、心拍ゆらぎ算出部１６により算出された心拍のゆらぎ及び心拍数算出部１８により算出された心拍数に基づいて、電気パルスの大きさを制御するようになっている。
【００３８】
具体的には、図５に示すように、心拍数算出部１８により算出された心拍数が大きい場合（所定の閾値以上の場合）には、前述した第１の実施形態と同様に、心拍ゆらぎの大きさに応じてパルス生成部１１から出力される電気パルスの大きさを変化させる。一方で、心拍数が小さい場合（所定の閾値よりも小さい場合）には、電気パルスを小さくする、または出力しないようにパルス生成部１１を制御する。
【００３９】
上記構成を有する神経刺激装置２の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置２は、動作を開始すると、パルス生成部１１からの電気パルスによって間欠的に迷走神経Ａを刺激する。
【００４０】
この場合において、本実施形態に係る神経刺激装置２によれば、心拍検出部１２によって心臓Ｂの心拍が検出され、心拍間隔算出部１５により心拍の間隔が算出される。そして、この心拍の間隔から、心拍ゆらぎ算出部１６によって心拍のゆらぎが算出されるとともに、心拍数算出部１８によって心拍数が算出される。そして、この心拍のゆらぎ及び心拍数に基づいて、制御部１７によって、パルス生成部１１により発生される電気パルスの大きさが制御される。
【００４１】
このようにすることで、心拍のゆらぎだけでなく、心拍数算出手段により算出された心拍数を用いて迷走神経Ａに与える刺激の大きさを変化させることができる。具体的には、心拍数が大きい場合には、心拍ゆらぎの大きさに応じて迷走神経Ａに与える刺激の頻度や大きさを変化させる。一方で、心拍数が小さい場合には、パルス生成部１１による電気パルスを小さくして、迷走神経Ａに与える刺激を小さくする。
【００４２】
すなわち、心拍数が大きい場合には、心拍数を下げる必要があるので、心拍のゆらぎを用いて電気パルスを制御するが、心拍数が小さい場合には、心拍数を下げる必要性が小さいので、迷走神経Ａの刺激を小さくする。このようにすることで、過度に迷走神経Ａを刺激してしまうことを防止することができ、組織の損傷や吐き気などの副作用を防止することができる。
【００４３】
以上、本発明の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、各実施形態において心拍ゆらぎや心拍数に基づいて、パルス生成部１１により発生させる電気パルスの大きさを変化させることとして説明したが、パルス生成部１１により発生させる電気パルスの回数や頻度を変化させることとしてもよい。
【００４４】
また、パルス生成部１１による神経刺激の仕様は上述した形態に制限されず、個々の患者の心臓の状態に応じて適宜変更することができる。具体的には、パルス生成部１１は、患者の心臓の状態に応じて、発生させる電気パルスのパルス幅を長くまたは短くすることにより電気パルスのエネルギーを増減させ、迷走神経Ａに与える刺激を増強または減弱させることとしてもよい。
さらに、迷走神経に対する刺激の手段は限定されるものではなく、直接的あるいは間接的(例えば上大静脈内から間接的に迷走神経を刺激する等)に迷走神経を刺激しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１，２  神経刺激装置
３  刺激リード
４  第１の電極
４ａ  陽極電極
４ｂ  陰極電極
５  第２の電極
６  心拍検出リード
９  装置本体
１１  パルス生成部（神経刺激手段）
１２  心拍検出部（心拍検出手段）
１３  制御装置
１５  心拍間隔算出部
１６  心拍ゆらぎ算出部（心拍ゆらぎ算出手段）
１７  制御部
１８  心拍数算出部（心拍数算出手段）
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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