(57)【要約】【課題】身体的に現れる副作用の発生を未然に防止する。【解決手段】迷走神経に対して出力する刺激パルスを発生する刺激パルス発生部６と、筋電信号を測定する筋電信号測定部７と、筋電信号測定部７により測定された筋電信号に基づいて、刺激パルス発生部６による刺激パルスの発生に同期した筋の応答の有無を判定する筋応答判定部８とを備える神経刺激装置２を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
迷走神経に対して出力する刺激パルスを発生する刺激パルス発生部と、
筋電信号を測定する筋電信号測定部と、
該筋電信号測定部により測定された筋電信号に基づいて、前記刺激パルス発生部による刺激パルスに同期した筋の応答の有無を判定する筋応答判定部とを備える神経刺激装置。
【請求項２】
前記筋応答判定部において筋の応答があると判定された場合に、発生する刺激パルスの強度を低下させるように前記刺激パルス発生部を制御する制御部を備える請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項３】
前記筋応答判定部において筋の応答があると判定された場合に、その旨を報知する報知部を備える請求項１に記載の神経刺激装置。
【請求項４】
前記筋電信号測定部が、咽頭、気管、気管支、食道、横隔膜、胃、腸の少なくとも１つの筋電信号を測定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の神経刺激装置。
【請求項５】
前記筋電信号測定部が、筋電信号を複数回測定し、
前記筋応答判定部が、前記筋電信号測定部により測定された複数の筋電信号の加算平均値に基づいて筋の応答の有無を判定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の神経刺激装置。
【請求項６】
迷走神経の活動電位を検出する神経活動検出部を備え、
前記制御部は、前記神経活動検出部により迷走神経の応答活動電位が検出されない場合に、発生する刺激パルスの強度を増大させるように前記刺激パルス発生部を制御する請求項２に記載の神経刺激装置。
【請求項７】
心拍を測定する心拍測定部を備え、
前記制御部は、前記心拍測定部により測定された心拍数が所定の適正範囲内になるように前記刺激パルス発生部を制御して刺激パルスの周期を調節する請求項２に記載の神経刺激装置。
【請求項８】
迷走神経に対して刺激パルスが出力されたときに発生する副作用を予測する装置であって、
筋電信号を測定する筋電信号測定部と、
該筋電信号測定部により測定された筋電信号に基づいて、前記刺激パルスに同期した筋の応答の有無を判定する筋応答判定部とを備える副作用予測装置。
【請求項９】
パルス発生部が、迷走神経刺激用の刺激パルスを発生するステップと、
信号測定部が、筋電信号を測定するステップと、
判定部が、測定された筋電信号に基づいて、刺激パルスの発生に同期した筋の応答の有無を判定するステップと、
刺激パルスの発生に同期した筋の応答があると判定された場合に、制御部が、発生する刺激パルスの強度を低下させるようにパルス発生部を制御するステップとを含む神経刺激装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経刺激装置、副作用予測装置および神経刺激装置の作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の身体に現れる咳等の副作用を検出し、それが迷走神経刺激に起因する副作用であるか否かを判定し、迷走神経刺激に起因する副作用である場合に迷走神経刺激の強度を調節する神経刺激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】特表２０１０−５０１２６９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、患者の身体に現れた咳等の副作用の検出する従来の神経刺激装置では、副作用の発生を未然に防止することができないという不都合がある。また、患者が咳を我慢したり、慣れや一時的な交感神経活動等によって咳が抑えられたりした場合には、副作用が検出されずに、過度の迷走神経刺激が行われてしまうという不都合がある。逆に、患者が迷走神経刺激のタイミングで偶発的にあるいは自発的にした咳が副作用として検出された場合には、必要な迷走神経刺激が抑えられ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、身体的に現れる副作用の発生を未然に防止することができる神経刺激装置、副作用予測装置および神経刺激装置の作動方法を提供することを目的としている。
【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提供する。
本発明の一態様は、迷走神経に対して出力する刺激パルスを発生する刺激パルス発生部と、筋電信号を測定する筋電信号測定部と、該筋電信号測定部により測定された筋電信号に基づいて、前記刺激パルス発生部による刺激パルスの発生に同期した筋の応答の有無を判定する筋応答判定部とを備える神経刺激装置を提供する。
【０００７】
本態様によれば、刺激パルス発生部から迷走神経に対して刺激パルスが発せられ、筋電信号測定部により筋電信号が測定される。適正な刺激パルスによって迷走神経が刺激されると、心拍数を低下させることができる。一方、刺激パルスが過大である場合には、筋電信号測定部において測定される筋電信号の中に、刺激パルスの発生に同期した筋の応答が現れ、筋応答判定部によって筋の応答があると判定される。
【０００８】
したがって、この判定結果に基づいて刺激パルスの強度を低下させることができ、筋の応答が持続することによる副作用の出現を未然に防止することができる。そして、筋の応答が発生しない程度の強度で迷走神経に対して刺激パルスを供給することにより、迷走神経を効果的に刺激することができる。
【０００９】
上記態様においては、前記筋応答判定部において筋の応答があると判定された場合に、発生する刺激パルスの強度を低下させるように前記刺激パルス発生部を制御する制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、刺激パルスの発生に同期した筋の応答がある場合には制御部が刺激パルスの強度を低下させるので、副作用の要因となる筋の応答が持続することを防止して、副作用の発生を未然に防止し、筋の応答の発生しない最大限の強度の刺激パルスによって迷走神経を効果的に刺激することができる。
【００１０】
また、上記態様においては、前記筋応答判定部において筋の応答があると判定された場合に、その旨を報知する報知部を備えていてもよい。
このようにすることで、刺激パルスの発生に同期して筋の応答が発生した場合には、報知部によってその旨が報知され、医師等が筋の応答の発生を認識することができる。したがって、医師等は刺激パルスの強度を低下させるように操作することが可能となり、副作用の要因となる筋の応答が持続することを防止して、副作用の発生を未然に防止することができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記筋電信号測定部が、咽頭、気管、気管支、食道、横隔膜、胃、腸の少なくとも１つの筋電信号を測定してもよい。
このようにすることで、咽頭部の痛み、変声、咳、吐き気、横隔膜痙攣、食欲不振等の副作用の予兆を該当部位における筋の応答によって直接的に検出でき、副作用の発生を未然に防止することができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記筋電信号測定部が、筋電信号を複数回測定し、前記筋応答判定部が、前記筋電信号測定部により測定された複数の筋電信号の加算平均値に基づいて筋の応答の有無を判定してもよい。
このようにすることで、刺激パルスの発生タイミングとは無関係なノイズ成分を加算平均によって除去することができ、副作用の予兆をより正確に検出することができる。
【００１３】
また、上記態様においては、迷走神経の活動電位を検出する神経活動検出部を備え、前記制御部は、前記神経応答検出部により迷走神経の応答活動電位が検出されない場合に、発生する刺激パルスの強度を増大させるように前記刺激パルス発生部を制御してもよい。
【００１４】
このようにすることで、神経活動検出部により刺激パルスの発生に同期した迷走神経の応答活動電位が検出されない場合に、制御部が刺激パルスの強度を増大させることにより、迷走神経の刺激効果を十分に維持することができる。すなわち、筋の応答があるとの判定に応じて刺激パルスの強度を大きく下げてしまうと、副作用は発生しないが刺激の効果も得られなくなる場合があるため、本態様によって、刺激の効果を得られる範囲で副作用の発生を未然に防止することができる。
【００１５】
また、上記態様においては、心拍を測定する心拍測定部を備え、前記制御部は、前記心拍測定部により測定された心拍数が所定の適正範囲内になるように前記刺激パルス発生部を制御して刺激パルスの周期を調節してもよい。
このようにすることで、心拍測定部により測定された心拍が低く徐脈状態である場合には刺激パルスの強度を低下させるか刺激パルスを停止して徐脈状態を解消することができる。一方、心拍測定部により測定された心拍が高く頻脈状態である場合には刺激パルスの強度を増大させることにより、頻脈状態を解消することができる。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、  迷走神経に対して刺激パルスが出力されたときに発生する副作用を予測する装置であって、筋電信号を測定する筋電信号測定部と、該筋電信号測定部により測定された筋電信号に基づいて、前記刺激パルスに同期した筋の応答の有無を判定する筋応答判定部とを備える副作用予測装置を提供する。
【００１７】
本態様によれば、迷走神経に対して刺激パルスが出力されると、刺激パルスが過大である場合には、筋電信号測定部において測定される筋電信号の中に、刺激パルスの発生に同期した筋の応答が現れ、筋応答判定部によって筋の応答があると判定される。そして、刺激パルスに同期する筋の応答が継続すると、副作用が身体に現れる可能性が高いので、この筋の応答があることを検出して刺激パルスの強度を弱めることにより、筋の応答が持続することによる副作用の出現を未然に防止することができる。
【００１８】
また、本発明の他の態様は、パルス発生部が、迷走神経刺激用の刺激パルスを発生するステップと、信号測定部が、筋電信号を測定するステップと、判定部が、測定された筋電信号に基づいて、刺激パルスの発生に同期した筋の応答の有無を判定するステップと、刺激パルスの発生に同期した筋の応答があると判定された場合に、制御部が、発生する刺激パルスの強度を低下させるようにパルス発生部を制御するステップとを含む神経刺激装置の作動方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、身体的に現れる副作用の発生を未然に防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る神経刺激装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の神経刺激装置を示すブロック図である。
【図３】図１の神経刺激装置に備えられた筋電信号測定部により測定された筋電信号の一例を示すグラフである。
【図４】図１の神経刺激装置の作動方法を説明するフローチャートである。
【図５】図４の作動方法の変形例を説明するフローチャートである。
【図６】図１の神経刺激装置の変形例を示す全体構成図である。
【図７】図６の神経刺激装置の作動方法を説明するフローチャートである。
【図８】図４の作動方法の他の変形例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る副作用予測装置１、神経刺激装置２およびその作動方法について、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２は、図１に示されるように、患者Ａの体内に埋め込まれる装置本体３と、該装置本体３に接続し、頸部の迷走神経に取り付けられる神経刺激用電極４および筋電信号を検出するために臓器に取り付けられる筋電検出用電極５とを備えている。
筋電信号を検出する臓器としては、咽頭、気管、気管支、食道、横隔膜、胃および腸の少なくとも１つを挙げることができる。図１は咽頭のみに筋電検出用電極５を配置した例である。
【００２２】
装置本体３は、図２に示されるように、神経刺激用電極４に出力する刺激パルスを発生する刺激パルス発生部６と、後述する副作用予測装置１の一部を構成する筋電信号測定部７および判定部８と、該判定部８による判定結果に基づいて刺激パルス発生部６を制御する制御部９とを備えている。
【００２３】
本実施形態に係る副作用予測装置１は、図２に示されるように、上述した筋電検出用電極５と、該筋電検出用電極５により検出された筋電信号を測定する筋電信号測定部７と、刺激パルス発生部６からの信号を受けて、該筋電信号測定部７により測定された筋電信号において、刺激パルスに同期した筋の応答の有無を判定する判定部８とを備えている。
【００２４】
図３に筋電信号測定部７において測定された筋電信号の一例を示す。
刺激パルスが迷走神経に供給されることに応じた筋の応答を示す筋電信号は、刺激パルスの発生から一定の遅延時間を経過した後の短い判定期間内に発生する。
判定部８は、その判定期間における筋電信号を監視して、閾値を超える筋電信号が現れた場合に、刺激パルスに応じた筋の応答が発生したものと判定するようになっている。
【００２５】
迷走神経に対して刺激パルスを出力することにより副作用が発現する機序は、以下の通りである。
神経刺激によって神経活動が起こり、それが神経を伝播して咽頭等の平滑筋の筋活動を誘発し、筋活動によって筋が収縮や弛緩を引き起こし、全体として臓器の運動が起こる。この臓器の運動が持続すると、副作用として身体に現れる。この筋活動は刺激パルスによって誘発されるものであるから、刺激パルス出力タイミングの直後の限られた期間内（数１０ミリ秒）に現れる。
【００２６】
図３の筋電信号においては、判定期間内に閾値を超える筋電信号が検出されているので、判定部８は、刺激パルスに同期した筋の応答があったものと判定する。すなわち、副作用予測装置１は、判定部８により確認された筋の応答を副作用の予兆として、その予測結果を制御部９に出力するようになっている。
【００２７】
制御部９は、副作用予測装置１から出力された予測結果により、刺激パルスに応じた筋の応答があったと判定された場合に、刺激パルス発生部６を制御して、刺激パルスの強度を低下させるようになっている。また、制御部９は、副作用予測装置１から出力された予測結果により、刺激パルスに応じた筋の応答がなかったと判定された場合には、刺激パルス発生部６を制御して刺激パルスの強度を増大させるようになっている。
ここで、刺激パルスの強度は、パルス電圧および／またはパルス幅によって調節することができる。
【００２８】
このように構成された本実施形態に係る副作用予測装置１および神経刺激装置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を用いて迷走神経刺激を行うには、副作用予測装置１に備えられた筋電検出用電極５を、筋電信号を検出するための臓器に取り付ける。また、神経刺激用電極４を迷走神経に取り付ける。
【００２９】
この状態で、刺激パルス発生部６を作動させると、図４に示されるように、神経刺激用電極４を介して迷走神経に刺激パルスが出力され（ステップＳ１）、筋電検出用電極５を介して筋電信号測定部７により筋電信号が測定される（ステップＳ２）。その後、判定部８が、筋電信号測定部７により測定された筋電信号を解析して刺激パルスの出力に同期した筋の応答が発生したか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３０】
判定部８において筋の応答が発生したと判定された場合には、制御部９が刺激パルス発生部６を制御して発生させる刺激パルスの強度を所定量だけ低減させ（ステップＳ４）、ステップＳ１からの工程が繰り返される。一方、筋の応答が発生していないと判定された場合には、制御部９が刺激パルス発生部６を制御して発生させる刺激パルスの強度を所定量だけ増大させ（ステップＳ５）、ステップＳ１からの工程が繰り返される。
【００３１】
このように、本実施形態に係る副作用予測装置１およびこれを備える神経刺激装置２によれば、頻拍状態の場合に、刺激パルスが迷走神経に与えられることにより神経活動が起こると心拍数を低下させることができる。そして、刺激パルスが過大である場合には、筋活動が誘発されるが、筋電信号を監視して刺激パルスに同期した筋の応答の有無が判定されるので、判定結果に基づいて刺激パルスの強度を低減させれば、筋活動の継続的な誘発を防止することができ、身体的に現れる副作用の発生を未然に防止することができるという利点がある。
【００３２】
さらに、本実施形態に係る神経刺激装置２によれば、刺激パルスに同期した筋の応答が発生した場合に、制御部９が刺激パルスの強度を低減させるので、筋活動が継続的に誘発されてしまうことを防止することができ、副作用の発生を未然に防止することができる。
また、刺激パルスに同期した筋の応答が発生していないと判定された場合に、制御部９が刺激パルスの強度を増大させるので、筋活動が発生しない範囲で刺激パルスの強度を高めて、効果的に刺激を行うことができるという利点もある。
【００３３】
なお、本実施形態においては、筋電信号測定部７が刺激パルス毎に筋電信号を測定し判定部８によって筋の応答の有無を判定することとしたが、これに代えて、図５に示されるように、複数回の刺激パルスに対応する筋電信号を測定し、測定された筋電信号を加算平均した後に、刺激パルスに同期した筋の応答の有無を判定することにしてもよい。
【００３４】
このようにすることで、測定された筋電信号内に、刺激パルスとは無関係に発生しているノイズ成分が加算平均によって除去されるので、刺激パルスに同期した筋の応答を精度よく検出することができる。
図５のフローチャートにおいては、まず、カウンタＫおよびメモリを初期化し（ステップＳ０）、刺激パルスの出力（ステップＳ１）と筋電信号の測定（ステップＳ２）とを行い、測定された筋電信号に１／Ｎを乗算してメモリに加算する（ステップＳ６）。メモリは筋電信号測定部７内に設けられていればよい。
【００３５】
そして、カウンタＫの値を確認し（ステップＳ７）、カウンタＫの値がＮでなければ、カウンタＫをインクリメントして（ステップＳ８）、ステップＳ１からの工程を繰り返す。一方、ステップＳ７においてカウンタＫの値がＮの場合には、メモリの値を読み出す（ステップＳ９）。
これにより、メモリからは筋電信号の加算平均値が読み出されるので、判定部８により、読み出された筋電信号の加算平均値を用いて、刺激パルスに同期した筋の応答の有無が判定される（ステップＳ３）。
【００３６】
また、本実施形態においては、図６に示されるように、迷走神経の活動電位を検出する神経活動検出用電極１０を設け、図７に示されるように処理を行うことにしてもよい。
すなわち、筋電信号の測定（ステップＳ２）とともに迷走神経の活動電位を検出し（ステップＳ１０）、有意な迷走神経の活動電位が検出されたか否かを判定し（ステップＳ１１）、有意な神経活動電位が検出されない場合には、刺激パルスの強度を増大させる（ステップＳ１２）。一方、有意な活動電位が検出された場合に、刺激パルスに同期した筋の応答の有無が判定される（ステップＳ３）。
【００３７】
迷走神経の活動電位を検出することにより、刺激の効果を判定することができ、有意な活動電位が検出されない場合には、刺激パルスの強度を増大させることにより刺激の効果を高めることができる。そして、有意な活動電位が検出された場合のみに、筋の応答の有無を判定することにより、副作用の発生を未然に防止しながら、効果的な迷走神経刺激を行うことができるという利点がある。
【００３８】
また、本実施形態においては、図８に示されるように、図示しない心拍数検出部により心拍数を検出し、制御部９が、検出された心拍数に応じて迷走神経の刺激パルスの周期を１〜２０Ｈｚの範囲で調節することにしてもよい。刺激パルスの周期を調節することにより、刺激パルスに同期した筋の応答が発生しないパルス電圧および／またはパルス幅によって調節された刺激パルスの強度を維持しつつ、副作用を発生しない範囲で、刺激効果のみを増減させることができる。
【００３９】
すなわち、筋電信号の測定（ステップＳ２）とともに心拍数を測定し（ステップＳ１３）、心拍数が所定の閾値より高い頻脈状態であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、頻脈状態である場合には、刺激パルスの周期を短くする（ステップＳ１５）。これにより、心拍数を低下させることができる。一方、心拍数が所定の閾値より低い徐脈状態えあるか否かを判定し（ステップＳ１６）、徐脈状態である場合には、刺激パルスの周期を長くするか刺激パルスを停止する（ステップＳ１７）ことにより、心拍数を増加させることができる。
【００４０】
また、神経刺激電極４を頸部の迷走神経に設置し、筋電検出用電極５も咽頭に配置したが、これに代えて、筋電検出用電極５を、咽頭、気管、食道および横隔膜に配置してもよい。また、神経刺激電極４を上大静脈近傍の迷走神経に設置してもよい。このようにすることで、咽頭筋に繋がっている反回神経を刺激する虞がなく、咽頭に筋電検出用電極５を配置せずに済む。
【００４１】
また、本実施形態においては副作用予測装置１として筋の応答の有無の判定結果を制御部９に出力するものを説明したが、これに限定されるものではなく、筋の応答の有無を外部に報知し、刺激パルスの強度を医師に調節させるものを採用してもよい。報知の方法としては、音または光等によるアラーム、画面表示等を挙げることができる。筋電信号測定部７により測定された筋電信号の波形そのものを表示することにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  副作用予測装置
２  神経刺激装置
６  刺激パルス発生部
７  筋電信号測定部
８  判定部（筋応答判定部）
９  制御部
１０  神経活動検出用電極（神経活動検出部）
Ｓ１  刺激パルスを発生するステップ
Ｓ２  筋電信号を測定するステップ
Ｓ３  筋の応答の有無を判定するステップ
Ｓ４  パルス発生部を制御するステップ
【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】
2015008746.tif 000009
【図８】
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