(57)【要約】本神経刺激システムは、血管内に配置されるリード部と、少なくとも２極の電極を有する刺激電極と、少なくとも２極の電極で構成される心電図取得電極と、刺激信号を生成するための刺激信号発生部と、前記心電図取得電極から心拍数を計測するための心拍数計測部と、を備える。前記刺激電極と前記心電図取得電極とは、同一の前記リード部上に配置されている。
2016038713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管内に配置されるリード部と、
少なくとも２極の電極を有する刺激電極と、
少なくとも２極の電極で構成される心電図取得電極と、
刺激信号を生成するための刺激信号発生部と、
前記心電図取得電極から心拍数を計測するための心拍数計測部と、
を備え、
前記刺激電極と前記心電図取得電極とは、同一の前記リード部上に配置されている神経刺激システム。
【請求項２】
血管内に配置されるリード部と、
少なくとも２極の電極で構成される刺激電極と、
１極の心電図取得電極と、
刺激信号を生成するための刺激信号発生部と、
前記心電図取得電極から心拍数を計測するための心拍数計測部と、
前記刺激電極に接続され、刺激信号発生部および心拍数計測部への接続を切換える切換え手段と、
を備え、
前記刺激電極と前記心電図取得電極とは、同一の前記リード部上に配置され、
神経刺激を印加する場合には前記切換え手段が前記刺激電極を前記刺激信号発生部に接続させるよう切換えを行い、心電図を取得する場合には前記切換え手段が前記刺激電極の一方を前記心拍数計測部の一方の入力／出力へ接続させるよう切換えを行う神経刺激システム。
【請求項３】
心電図取得時に前記刺激電極の前記２極の電極が同電位となるように切換えを行う請求項１または請求項２に記載の神経刺激システム。
【請求項４】
少なくとも２極の電極を有する刺激電極を用いるとともに、少なくとも２極の電極で構成される心電図取得電極を用い、刺激信号発生部により刺激信号を生成し、心拍数計測部により心電図取得電極から心拍数を計測し、前記刺激電極と前記心電図取得電極とを、血管内に配置した同一のリード部上に配置して神経刺激を行う神経刺激方法。
【請求項５】
生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置であって、
神経に前記電気刺激を印加する刺激電極、および第一端部が前記刺激電極に接続されたリード部を有する神経刺激電極と、
前記リード部の第二端部に接続され、前記電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激発生装置と、
二つ以上設けられ、少なくとも一つが前記リード部から離間しないように前記リード部上に設けられた生体情報取得電極と、
を備える神経刺激装置。
【請求項６】
前記リード部上に設けられた生体情報取得電極は、粘着部を有し、生体表面に粘着固定可能である請求項５に記載の神経刺激装置。
【請求項７】
前記生体情報取得電極の一つが前記刺激発生装置上に設けられている請求項５または６に記載の神経刺激装置。
【請求項８】
前記刺激発生装置上に設けられた生体情報取得電極は、粘着部を有し、生体表面に粘着固定可能である請求項７に記載の神経刺激装置。
【請求項９】
前記生体情報取得電極は３つ以上設けられ、前記生体情報取得電極の一つが、心電波形が取得される基準電極に設定される請求項５から８のいずれか一項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、神経刺激システム、及び神経刺激方法に関する。より詳しくは、血管内に留置されて神経を刺激する電極を備えた神経刺激装置、血管内にリードを配置し、迷走神経を刺激して頻脈等の不整脈を治療する神経刺激システム及び神経刺激方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
迷走神経に接続された電極を介して迷走神経に電気的な刺激を与えることにより、心拍数の上昇や交感神経の興奮を抑制して不整脈を治療する神経刺激システムが知られている。
この神経刺激システムでは、神経刺激の生体反応としての心拍数低下を刺激効果の指標として用いられることが知られている。
一般に、心拍数の計測方法としては、心臓で発生している心電図波形を捕捉し、波形のピーク間隔から心拍数を計算により求める方法が用いられている。
そこで、心臓内に設置する心臓治療リードを使用して心拍数によるフィードバックを行う神経刺激システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
従来、神経組織に電気刺激を与えることによる治療法の研究が行われてきた。そのような用途に用いられる神経刺激装置として、血管内に電極を留置し、前記電極により血管に隣接する神経を血管壁越しに刺激することが提案されている。治療対象の神経としては、例えば迷走神経が挙げられ、これを刺激することで、心拍数を低下させる等の所望の効果をもたらす。
迷走神経を刺激する治療の場合、心拍数が上昇している、又は頻脈になっている等の事象を検出して刺激を行う必要がある。このため、神経刺激装置には、心拍数や心電波形等の生体情報を検出する機構が接続され、入力される生体情報が監視される。
特許文献２に記載の神経刺激デバイスでは、血管内に留置された複数の双極リードで心電信号が取得される。この双極リードは心電信号の取得に加えて心臓ペーシングも可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特表２０１０−５３６４８１号公報
【特許文献２】日本国特表２００７−５１０４６７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に記載の神経刺激システムでは、心拍検出手段を心内に留置しているので、患者に与える侵襲が小さいとは言えないという問題がある。
これに対して、体表面に心拍検出手段を設置することも考えられるが、侵襲は小さくなるものの、設置する電極の数が多くなった等の場合に煩わしさが生じる。
特許文献２に記載の神経刺激デバイスでは、神経刺激を行う電極と心電信号を取得する双極リードとが近接し、かつ電気的インピーダンスの低い血液中に配置されている。そのため、神経刺激が行われると刺激パルスの影響を受けて心電信号が正しく検出できない恐れがある。心電信号に刺激パルス由来のノイズが混入すると、心拍数を正しく計測することが困難であるという課題がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、迷走神経刺激と心拍数の計測とを、簡易な構成で行うことができる神経刺激システムおよび神経刺激方法と、心電信号をより正確に取得できる神経刺激装置と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】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、神経刺激システムは、血管内に配置されるリード部と、少なくとも２極の電極を有する刺激電極と、少なくとも２極の電極で構成される心電図取得電極と、刺激信号を生成するための刺激信号発生部と、前記心電図取得電極から心拍数を計測するための心拍数計測部と、を備える。前記刺激電極と前記心電図取得電極とが、同一の前記リード部上に配置されている。【０００６】
本発明の第２の態様によれば、神経刺激システムは、血管内に配置されるリード部と、少なくとも２極の電極で構成される刺激電極と、１極の心電図取得電極と、刺激信号を生成するための刺激信号発生部と、前記心電図取得電極から心拍数を計測するための心拍数計測部と、前記刺激電極に接続され、刺激信号発生部および心拍数計測部への接続を切換える切換え手段と、を備える。前記刺激電極と前記心電図取得電極とは、同一の前記リード部上に配置される。神経刺激を印加する場合には前記切換え手段が前記刺激電極を前記刺激信号発生部に接続させるよう切換えを行い、心電図を取得する場合には前記切換え手段が前記刺激電極の一方を前記心拍数計測部の一方の入力／出力へ接続させるよう切換えを行う。【０００７】
本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様または第２の態様に係る神経刺激システムにおいて、心電図取得時に前記刺激電極の前記２極の電極が同電位となるように切換えを行ってもよい。【０００８】
本発明の第４の態様によれば、神経刺激方法は、少なくとも２極の電極を有する刺激電極を用いるとともに、少なくとも２極の電極で構成される心電図取得電極を用い、刺激信号発生部により刺激信号を生成し、心拍数計測部により心電図取得電極から心拍数を計測し、前記刺激電極と前記心電図取得電極とを、血管内に配置した同一のリード部上に配置して神経刺激を行う。【０００９】
本発明の第５の態様によれば、神経刺激装置は、生体に留置されて神経に電気刺激を行う神経刺激装置であって、神経に前記電気刺激を印加する刺激電極、および第一端部が前記刺激電極に接続されたリード部を有する神経刺激電極と、前記リード部の第二端部に接続され、前記電気刺激を印加させるための神経刺激信号を生成する刺激発生装置と、二つ以上設けられ、少なくとも一つが前記リード部から離間しないように前記リード部上に設けられた生体情報取得電極とを備える。【００１０】
本発明の第６の態様によれば、上記第５の態様に係る神経刺激装置において、前記リード部上に設けられた生体情報取得電極は、粘着部を有し、生体表面に粘着固定可能であってもよい。【００１１】
本発明の第７の態様によれば、上記第５の態様または第６の態様に係る神経刺激装置において、前記生体情報取得電極の一つが前記刺激発生装置上に設けられていてもよい。【００１２】
本発明の第８の態様によれば、上記第７の態様に係る神経刺激装置において、前記刺激発生装置上に設けられた生体情報取得電極は、粘着部を有し、生体表面に粘着固定可能であってもよい。【００１３】
本発明の第９の態様によれば、上記第５の態様から第８の態様のいずれかの一態様に係る神経刺激装置において、前記生体情報取得電極は３つ以上設けられ、前記生体情報取得電極の一つが、心電図波形が取得される基準電極に設定されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る神経刺激装置、神経刺激システム及び組織刺激方法によれば、迷走神経刺激と心拍数の計測とを、簡易な構成で行うことができ、かつ、心電信号をより正確に取得できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る神経刺激システムにおける刺激発生装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態の第１変形例に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第２変形例に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第３変形例に係る神経刺激システムの要部を示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態の第４変形例に係る神経刺激システムの要部を示す模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態の第５変形例に係る神経刺激システムの要部構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態の第６変形例に係る神経刺激システムの要部を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る神経刺激システムにおける神経刺激時の刺激発生装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る神経刺激システムにおける心拍数計測時の刺激発生装置のブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る神経刺激システムの切り換え動作を説明するタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態の第１変形例に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の第２変形例に係る刺激発生装置のブロック図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の第３変形例に係る刺激発生装置のブロック図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る神経刺激装置の全体構成を示す模式図である。
【図１７】本発明の第３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１８】本発明の第３実施形態に係る神経刺激装置が患者に留置された状態を示す図である。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る神経刺激装置の変形例の全体構成を示す模式図である。
【図２０】本発明の第３実施形態に係る神経刺激装置の変形例の全体構成を示す模式図である。
【図２１】本発明の第４実施形態に係る神経刺激装置の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る神経刺激システムを、図１から図８を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る神経刺激システム１の全体構成を示す模式図である。
図１に示すように、神経刺激システム１は、電極ユニット１０を備える。電極ユニット１０は、２極の電極で構成され、第１刺激電極１１及び第２刺激電極１２を有する。神経刺激システム１は、リード部１３と、２極の電極で構成される第１心電図取得電極１４及び第２心電図取得電極１５とを備える。リード部１３は、心臓Ｈの血管Ｂｖ内に配置される。神経刺激システム１は、刺激発生装置１６と、心拍数計測部１７（図２参照）とを備える。刺激発生装置１６は、刺激信号を生成する。心拍数計測部１７は、各心電図取得電極１４、１５から心拍数を計測する。神経刺激システム１は、各刺激電極１１、１２と各心電図取得電極１４、１５とを同一のリード部１３上に配置している。
【００１７】
電極ユニット１０は、複数の付勢部１８を備えている。付勢部１８には、プラス極とマイナス極との対をなす第１刺激電極１１及び第２刺激電極１２を有する。各刺激電極１１、１２は、迷走神経Ｖｎに近接するように患者の血管Ｂｖ内に留置される。各刺激電極１１、１２は、刺激発生装置１６に電気的に接続されるために、この刺激発生装置１６で生成された神経刺激信号が印加される。
【００１８】
各付勢部１８は、留置される血管壁の変形に抗して一定の形状を保持可能な程度の剛性を有する。各付勢部１８は、例えばニッケルチタン製の超弾性ワイヤ等を用いて好適に形成することができる。各付勢部１８の表面は、図示しないポリウレタン等の生体適合性樹脂で被覆され、血管壁を傷つけにくく構成されている。各付勢部１８の表面には、血栓防止のためのコーティングや薬剤等がさらに配置されてもよい。
【００１９】
各付勢部１８の基端側は、リード部１３の先端部に接続されている。各付勢部１８の先端部は、リード部１３の軸線上において結束されている。各付勢部１８は、外力が作用しない自然状態において、リード部１３に対する接続部位から、まずリード部１３の径方向外側かつリード部１３の先端よりも先端側に向かって延びている。各付勢部１８は、その後、緩やかにカーブしてリード部１３の軸線と略平行に前方に延びている。各付勢部１８は、リード部１３の軸線方向に見ると、リード部１３の軸線から離間するように放射状に延びており、リード部１３の周方向において概ね等間隔に配置されている。
【００２０】
リード部１３は、内部に導線を備えた長尺部材である。リード部１３は、各刺激電極１１、１２と、刺激発生装置１６に設けられた刺激信号発生部１９（図２参照）とを接続する。さらにリード部１３は、各心電図取得電極１４、１５と、刺激発生装置１６に設けられた心拍数計測部１７とを接続する。リード部１３は、コネクタ２１により刺激発生装置１６に接続される。リード部１３は、先端に突出部分がない。
【００２１】
第１心電図取得電極１４及び第２心電図取得電極１５は、心臓Ｈに対して遠位に位置してリード部１３に直列に接続されている。各心電図取得電極１４、１５は、それらの間の電位差が心電波形（電気的情報）として心拍数計測部１７に取得される。心拍数計測部１７は、心電波形をＡ／Ｄ変換し、Ｒ−Ｒ間隔を算出することで心拍数を計測する。
【００２２】
次に、刺激発生装置１６の内部構造について説明する。図２は、本実施形態に係る神経刺激システムにおける刺激発生装置のブロック図である。
刺激発生装置１６は、非植込み型の装置である。刺激発生装置１６は、心拍数計測部１７と、刺激信号発生部１９と、制御部２０と、インターフェイス部２２とを備えている。制御部２０は、心拍数計測部１７及び刺激信号発生部１９に接続する。インターフェイス部２２は、制御部２０に接続する。
【００２３】
心拍数計測部１７は、第１接続線２３を通じ、コネクタ２１を介して第１心電図取得電極１４に接続している。心拍数計測部１７は、第２接続線２４を通じ、コネクタ２１を介して第２心電図取得電極１５に接続している。心拍数計測部１７は、第３接続線２５を通じて制御部２０に接続している。心拍数計測部１７は、各心電図取得電極１４、１５で取得した電気的情報を所定のタイミングで取得し、電気的情報に基づいて心拍数を計測する。
【００２４】
刺激信号発生部１９は、第４接続線２６を通じ、コネクタ２１を介して第１刺激電極１１に接続している。刺激信号発生部１９は、第５接続線２７を通じ、コネクタ２１を介して第２刺激電極１２に接続している。刺激信号発生部１９は、第６接続線２８を通じて制御部２０に接続している。そのために、刺激信号発生部１９は、所定のパルス幅及び電圧値の神経刺激信号を制御部２０に指令した所定のタイミングで発生する（定電圧制御）。なお、電圧値に代えて電流値を指定することによって刺激強度を指定してもよい（定電流制御）。
発生した神経刺激信号は、リード部１３を通って各刺激電極１１、１２に送られ、迷走神経Ｖｎに印加される。
【００２５】
第１接続線２３は、第７接続線２９に接続している。第７接続線２９は、コネクタ２１を介して第１心電図取得電極１４に接続する。第２接続線２４は、第８接続線３０に接続している。第８接続線３０は、コネクタ２１を介して第２心電図取得電極１５に接続する。第４接続線２６は、第９接続線３１に接続している。第９接続線３１は、コネクタ２１を介して第１刺激電極１１に接続する。第５接続線２７は、第１０接続線３２に接続している。第１０接続線３２は、コネクタ２１を介して第２刺激電極１２に接続する。
【００２６】
制御部２０は、ＣＰＵ等の演算手段及びメモリ等の記憶手段を有する。制御部２０は、記憶手段に記憶されたプログラム等に従って、心拍数計測部１７の電気的情報の取得と、刺激信号発生部１９の神経刺激信号を発生するタイミングとを指令して制御する。制御部２０では、得られた心電図信号から、ピーク間隔を求め、心拍数を計算する。
【００２７】
インターフェイス部２２は、液晶画面（タッチパネルを含む）やボタン等の公知の構成を有する。インターフェイス部２２は、心拍数計測部１７の計測した心拍数を表示するとともに、刺激発生装置１６に対する使用者の操作入力を受け付けて制御部２０に送る。
【００２８】
以上説明したように、第１実施形態に係る神経刺激システム１によれば、血管Ｂｖの迷走神経刺激と心電図取得とを１本のリード部１３により取得できる。
従って、第１実施形態に係る神経刺激システム１によれば、従来の神経刺激システムと比べて、極めて簡易な構成で実現することができる。
【００２９】
また、第１実施形態に係る神経刺激システム１によれば、リード部１３の先端に突出部分がないため、挿入性が優れる。
【００３０】
第１実施形態に係る神経刺激方法によれば、１本のリード部１３により血管Ｂｖの迷走神経刺激と心電図取得とを行う。
従って、第１実施形態に係る神経刺激方法によれば、関連する神経刺激システムと比べて、極めて簡易な構成で実施することができる。
【００３１】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図３は、本実施形態の第１変形例に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。図４は、本実施形態の第２変形例に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。図５は、本実施形態の第３変形例に係る神経刺激システムの要部を示す模式図である。図６は、本実施形態の第４変形例に係る神経刺激システムの要部を示す模式図である。図７は、本実施形態の第５変形例に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。図８は、本実施形態の第６変形例に係る神経刺激システムの要部を示す模式図である。
【００３２】
図３に示す神経刺激システム３５のように、第１心電図取得電極１４は、心臓Ｈ（図１参照）に対して近位の付勢部１８の先端部に接続するように構成されてもよい。第２心電図取得電極１５は、心臓Ｈに対して遠位のリード部１３に接続されている。
本実施形態によれば、第１心電図取得電極１４が心臓Ｈの近位に配置されているため、信号の電圧レベルが大きくなる。結果として、ＳＮ比の良い心電信号を取得することが可能になり、心臓Ｈが発生する心拍数を正確に取得できる。
また、本実施形態によれば、各心電図取得電極１４、１５の距離が離れているので、電位差を検出しやすい。
【００３３】
また、本実施形態では、図４に示す神経刺激システム４０のように、付勢部１８の先端部に、心臓Ｈ（図１参照）内に配置する延長リード部４１が設けられるように構成されてもよい。延長リード部４１に、リード部１３の延長線上に位置して各心電図取得電極１４、１５が接続されている。
本実施形態によれば、各心電図取得電極１４、１５が心臓Ｈ内に配置されているため、心臓Ｈが発生する心拍数をさらに正確に取得できる。
また、本実施形態によれば、各心電図取得電極１４、１５とも心臓Ｈ内に配置されるので、電圧レベルの高い心電図を取得できる。
【００３４】
本実施形態では、図５に示す神経刺激システム４５のように、付勢部１８に、網目のアンカー４６を取り付けるように構成されてもよい。そして、各心電図取得電極１４、１５が心臓Ｈ（図１参照。）に対して遠位のリード部１３に直列に接続されている。
本実施形態によれば、網目のアンカー４６により、血流の流れが促進される。
従って、本実施形態によれば、血流が淀んだ状態になったり、流れが遅くなったり、逆流したり、せき止められたりするのを防止でき、血栓の生成を防止でき、且つ心拍数を正確に取得できる。
【００３５】
本実施形態では、図６に示す神経刺激システム５０のように、ステント仕様の網目アンカー形状の付勢部５１を備えるように構成してもよい。そして、付勢部５１の一つに各刺激電極１１、１２が接続され、各心電図取得電極１４、１５が心臓Ｈ（図１参照）に対して遠位のリード部１３に直列に接続されている。
本実施形態によれば、網目アンカー形状の付勢部５１により、血流の流れを促進する。
従って、本実施形態によれば、血流が淀んだ状態になったり、流れが遅くなったり、逆流したり、せき止められたりするのを防止でき、血栓の生成を防止でき、且つ心拍数を正確に取得できる。
【００３６】
本実施形態では、図７に示す神経刺激システム５５のように、らせん構造を有する付勢部５６を備えるように構成してもよい。そして、付勢部５６に各刺激電極１１、１２が接続され、各心電図取得電極１４、１５が心臓Ｈ（図１参照）に対して遠位のリード部１３に直列に接続されるように構成してもよい。この場合、リード部１３は、血管Ｂｖの血管壁に近接することにより、血管Ｂｖの流路を維持する機能を有する。
本変形例に係る神経刺激システム５５は、らせん構造を有する付勢部５６が設けられているので、血流の流れを阻害することが防止できる。
従って、本実施形態によれば、血流が淀んだ状態になったり、流れが遅くなったり、逆流したり、せき止められたりするのを防止でき、血栓の生成を防止でき、且つ心拍数を正確に取得できる。
【００３７】
本実施形態では、図８に示す神経刺激システム６０は、ばね構造を有するＵ字形状の一対の付勢部６１と延長リード部６２とを備えるように構成してもよい。延長リード部６２は、リード部１３の軸線の延長線上に配置している。延長リード部６２の両端部には、付勢部６１が接続されている。さらに、付勢部６１に各刺激電極１１、１２が接続され、各心電図取得電極１４、１５が心臓Ｈ（図１参照。）に対して遠位のリード部１３に直列に接続されている。
本実施形態によれば、ばね構造を有するＵ字形状の一対の付勢部６１により、血流の流れが促進される。
従って、本実施形態によれば、血流が淀んだ状態になったり、流れが遅くなったり、逆流したり、せき止められたりするのを防止でき、血栓の生成を防止でき、且つ心拍数を正確に取得できる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図９から図１５を参照しながら説明するが、前記第１実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。図９は、本実施形態に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。図１０は、神経刺激システムにおける神経刺激時の刺激発生装置のブロック図である。
図１１は、神経刺激システムにおける心拍数計測時の刺激発生装置のブロック図である。
図１２は、神経刺激システムの切り換え動作を説明するタイミングチャートである。
【００３９】
図９に示すように、本実施形態に係る神経刺激システム７０は、第１刺激電極１１及び第２刺激電極１２と、単一の心電図取得電極７１とを備える。第１刺激電極１１及び第２刺激電極１２は、付勢部１８の一つに直列に接続している。単一の心電図取得電極７１は、リード部１３に接続している。単一の心電図取得電極７１は、心臓Ｈに対して遠位に配置されている。また、神経刺激システム７０は、切換部７２（図１０参照）を備える刺激発生装置７３を装備する。切換部７２は、各刺激電極１１、１２に接続されている。切換部７２は、各刺激電極１１、１２と刺激信号発生部１９（図２参照）との接続及び各刺激電極１１、１２と心拍数計測部１７（図２参照）との接続を切換える手段の一例である。
【００４０】
図１０に示すように、切換部７２は、第１スイッチ７４と、常閉接点７９と、常開接点８０と、第２スイッチ７８とから構成されている。第１スイッチ７４は、常閉接点７５、常開接点７６、可動接点７７を有する。第２スイッチ７８は、可動接点８１を有する。常閉接点７５は、第１１接続線８２を通じて刺激信号発生部１９の一方の入力／出力に接続している。常開接点７６は、第１２接続線８３を通じて第２スイッチ７８の常開接点８０と心拍数計測部１７の一方の入力／出力とに接続している。常閉接点７９は、第１３接続線８４を通じて刺激信号発生部１９の他方の入力／出力に接続している。心拍数計測部１７の他方の入力／出力は、第１４接続線８５、コネクタ２１、第１５接続線８６を通じて心電図取得電極７１に接続している。各スイッチ７４、７８は、図示したアナログスイッチの他にＦＥＴ等の一般的な制御可能な回路スイッチでも良く、制御部２０の指令により切換えを行う構成であればよい。
【００４１】
刺激発生装置７３は、刺激信号が印加される場合、第１スイッチ７４の可動接点７７が常閉接点７５に接続され、第２スイッチ７８の可動接点８１が常閉接点７９に接続される。これにより、刺激信号発生部１９から第１刺激電極１１及び第２刺激電極１２に信号がそれぞれ送給される。そして、神経刺激信号が、リード部１３を通って各刺激電極１１、１２に送られて迷走神経Ｖｎに印加される。
【００４２】
次に、心拍数を計測する場合について図１１を参照して説明する。
図１１に示すように、第１スイッチ７４の可動接点７７が常開接点７６に接続され、第２スイッチ７８の可動接点８１が常開接点８０に接続される。そのため、各刺激電極１１、１２から神経刺激信号が出力されない。これにより、心拍数計測部１７は、心電図取得電極７１で取得した電気的情報を所定のタイミングで取得し、電気的情報に基づいて心拍数を計測する。このとき、各刺激電極１１、１２は、電気的に導通された状態になる。
【００４３】
次に、神経刺激信号を発生する場合と心拍数を計測する場合とのタイミングについて図１２を参照して説明する。
図１２に示すように、各スイッチ７４、７８の各可動接点７７、８１が各常開接点７６、８０に接続されている時点ｔ１において、各スイッチ７４、７８の各可動接点７７、８１が各常閉接点７５、７９に切り換わる。これにより、時点ｔ２において、刺激信号発生部１９から第１刺激電極１１及び第２刺激電極１２に信号がそれぞれ送給される。神経刺激信号が、リード部１３を通って各刺激電極１１、１２に送られて迷走神経Ｖｎに印加される。
【００４４】
時点ｔ２の以後の時点ｔ３において、各スイッチ７４、７８の各可動接点７７、８１が各常開接点７６、８０に切り換わる。時点ｔ３の以後の時点ｔ４において、心拍数計測部１７は、心電図取得電極７１で取得した電気的情報を所定のタイミングで取得し、電気的情報に基づいて心拍数を計測する。以後、時点ｔ５、時点ｔ６、時点ｔ７、時点ｔ８において、これらの動作を繰り返し実行する。
【００４５】
以上説明したように、第２実施形態に係る神経刺激システム７０によれば、刺激発生装置７３が、各刺激電極１１、１２から刺激信号発生部１９への接続と、各刺激電極１１、１２から心拍数計測部１７への接続とを切換える切換部７２を備える。
神経刺激システム７０によれば、単一の心電図取得電極７１を活用して神経刺激と心電図取得とを極めて簡易な構成で実現することができる。
【００４６】
神経刺激システム７０によれば、切換部７２により、心電図取得時に各刺激電極１１、１２が同電位となるように切換えが行われる。
従って、神経刺激システム７０によれば、各刺激電極１１、１２と生体との接触面における分極の不均衡を解消できる。
【００４７】
リード部１３内に収容されている不図示の導線は、通常、４本で構成される。本実施形態に係る神経刺激システム７０によれば、３本の導線で実現できるために、リード部１３の径をさらに細くすることができる。
【００４８】
神経刺激システム７０によれば、各刺激電極１１、１２から遠く離れた位置に心電図取得電極７１が配置されているため、神経刺激時にノイズを受けることを防止できる。
【００４９】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図１３は、本実施形態の第１変形例に係る神経刺激システムの全体構成を示す模式図である。図１４は、本実施形態の第２変形例に係る刺激発生装置のブロック図である。図１５は、本実施形態の第３変形例に係る刺激発生装置のブロック図である。
【００５０】
例えば、図１３に示す神経刺激システム９０のように、単一の心電図取得電極９１を付勢部１８の先端部において心臓Ｈに対して近位に配置するように構成されてもよい。
本実施形態によれば、心電図取得電極９１が心臓Ｈの近位に配置されているために、心臓Ｈが発生する心拍数を正確に取得できる。
また、本実施形態によれば、心臓Ｈに近い位置に心電図取得電極９１が配置されているために、心電のレベルをより高く検出することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、図１４に示す神経刺激システム９５のように、単一のスイッチ９６を装備するように構成されてもよい。
この場合、スイッチ９６は、常開接点９７と、常閉接点９８と、可動接点９９とを有する。常開接点９７は、第１６接続線１００を通じて刺激信号発生部１９の一方の入力／出力に接続されている。常閉接点９８は、第１７接続線１０１を通じて心拍数計測部１７の一方の入力／出力に接続されている。
本実施形態によれば、単一のスイッチ９６により、神経刺激と心電図取得とを切り換えできるので、極めて簡易な構成で実現することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、図１５に示す神経刺激システム１１０のように、第１スイッチ１１１と、第２スイッチ１１２とを装備してもよい。神経刺激システム１１０は、神経刺激を行わないときに第２スイッチ１１２の常閉接点１１３を接地に接続するように構成されてもよい。
この場合、第１スイッチ１１１は、常開接点１１４と、常閉接点１１５と、可動接点１１６とを有する。第２スイッチ１１２は、常開接点１１７と、常閉接点１１３と、可動接点１１８とを有する。常開接点１１４は、第１８接続線１１９を通じて刺激信号発生部１９の一方の入力／出力に接続されている。常閉接点１１５は、第１９接続線１２０を通じて心拍数計測部１７の一方の入力／出力に接続されている。常開接点１１７は、第２０接続線１２１を通じて刺激信号発生部１９の他方の入力／出力に接続されている。常閉接点１１３は、第２１接続線１２２を通じて接地に接続されている。
本実施形態によれば、基準電極を接地に接続することにより、心電図信号のノイズレベルを低下させることができる。
【００５３】
本発明の神経刺激システムにおいて、ＩＣＤ装置における心臓刺激および心内心電図取得の電極兼用と同様に、神経刺激電極を回路的に切換えを行い、心電図取得を行う方法も容易に考えられる。しかしながら、血管内に留置する神経刺激電極の場合は、心内心電図と比較すると心電信号のレベルが小さいためＳＮ比が小さくなる。
心電図取得を目的とする場合、電極間隔は比較的大きいことが望ましいが、神経刺激においては電極間隔は５ｍｍ程度であることが効果的であることが経験的に判っており、好適な神経刺激と好適な心電図取得の両立は容易ではない。
【００５４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図１６から図１９を参照して説明する。
図１６は、本実施形態に係る神経刺激装置２０１の全体構成を示す模式図である。神経刺激装置２０１は、刺激発生装置２１０と、神経刺激電極２２０とを備えている。刺激発生装置２１０は、神経刺激信号を発生する。神経刺激電極２２０は、患者等の血管内に留置される。
【００５５】
神経刺激電極２２０は、患者等の血管内に留置されて、刺激発生装置２１０で生成された神経刺激信号を生体組織に印加することにより、神経への電気刺激を行う。
神経刺激電極２２０は、留置部２３０と、リード部２２１とを備えている。留置部２３０は、血管内に保持される。リード部２２１は、留置部２３０と刺激発生装置２１０とを接続する。
【００５６】
留置部２３０は、複数の付勢部材２３１と、一対の刺激電極２３３Ａおよび２３３Ｂとを備えている。一対の刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂは、付勢部材２３１の一つに取り付けられる。
各付勢部材２３１は、留置される血管壁の変形に抗して一定の形状を保持可能な程度の剛性を有する。各付勢部材２３１は、例えばニッケルチタン製の超弾性ワイヤ等を用いて好適に形成することができる。各付勢部材２３１の表面は、図示しないポリウレタン等の生体適合性樹脂で被覆され、血管壁を傷つけにくく構成されている。付勢部材２３１の表面には、さらに血栓防止のためのコーティングや薬剤等が配置されてもよい。
【００５７】
図１６に示すように、各付勢部材２３１の基端側は、リード部２２１の先端部に接続されている。各付勢部材２３１は、外力が作用しない自然状態において、図１６に示すように、リード部２２１に対する接続部位から、まずリード部２２１の径方向外側かつリード部２２１の先端よりも先端側（以下、「前方」と称する）に向かって延びる。各付勢部材２３１は、その後緩やかにカーブしながらリード部２２１の軸線に接近して束ねられている。
【００５８】
一対の刺激電極２３３Ａおよび２３３Ｂは、複数の付勢部材２３１のうちの一つの長手方向中間部に配置されている。一対の刺激電極２３３Ａおよび２３３Ｂは、外周面の少なくとも一部に導電性の電極面を露出させている。刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂの材料としては、生体適合性に優れた金属材料が好ましく、例えば、白金イリジウム合金等の貴金属材料を挙げることができる。本実施形態では、先端側に位置する刺激電極２３３Ａが負極、基端側に位置する刺激電極２３３Ｂが正極である。刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂは、それぞれ図示しない配線によって刺激発生装置２１０と接続されている。刺激電極の数は一対に限られず、複数設けられてもよい。
【００５９】
リード部２２１は、絶縁性被覆２２２およびコネクタ２２３を備えた公知の構成を有し、長尺かつ可撓性を有するように構成されている。刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂに接続された配線は、付勢部材２３１に設けられた被覆内およびリード部２２１の絶縁性被覆２２２内を通り、コネクタ２２３を介して刺激発生装置２１０に接続されている。
【００６０】
リード部２２１における、刺激発生装置２１０側には、一対の検出電極（生体情報取得電極）２２４、２２５が取り付けられている。検出電極２２４は、導電性の電極部２２４ａと、粘着パッド２２４ｂとを有している。検出電極２２５は、導電性の電極部２２５ａと、粘着パッド２２５ｂとを有している。各電極部２２４ａ、２２５ａは、リード部２２１内に配置された図示しない配線を介して刺激発生装置２１０と接続されている。
粘着パッド２２４ｂ、２２５ｂは、患者等の体表面に繰り返し粘着および剥離可能な公知の構成を有する。粘着パッド２２４ｂ、２２５ｂは、粘着されることにより、リード部２２１および電極部２２４ａ、２２５aを体表面に支持する。
一対の検出電極２２４、２２５は、リード部２２１を好適に支持できるよう、リード部２２１から離間せず、常にリード部２２１上に位置するように取り付けられている。
【００６１】
図１７は、刺激発生装置２１０のブロック図である。刺激発生装置２１０は、刺激生成部２１１と、生体情報取得部２１２と、制御部２１３とを備えている。刺激生成部２１１は、神経刺激信号を生成する。生体情報取得部２１２は、検出電極２２４、２２５の検出した電位変化に基づいて心拍数等の生体情報を取得する。制御部２１３は、刺激発生装置２１０全体の制御を行う。
生体情報取得部２１２は、検出電極２２４、２２５が検出した生体の電位変化にもとづいて心電波形を取得する。生体情報取得部２１２は、心電波形のＲ−Ｒ間隔等に基づいて、患者等の心拍数を取得する。
制御部２１３は、刺激生成部２１１および生体情報取得部２１２に接続されている。制御部２１３は、生体情報取得部２１２から受信した心拍数が所定の条件を満たしたときに、神経刺激信号を発生させるよう刺激生成部２１１に指示する。神経刺激信号の態様は、あらかじめ制御部２１３にプログラム等の形で設定されてもよいし、刺激発生装置に入力のためのインターフェイス部を設け、使用者、医師等の操作入力等により設定できるように設定されてもよい。
刺激生成部２１１は、刺激発生装置２１０に内蔵された図示しない電源と接続されている。刺激生成部２１１は、制御部２１３の指示に応じて神経刺激信号を生成する。生成された神経刺激信号は、リード部２２１を通って刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂに送られ、生体に印加される。
【００６２】
上記の構成を備えた神経刺激装置２０１の使用時の動作について説明する。
術者は、患者の血管に小切開を加えて開口を形成し、筒状のイントロデューサー等を血管内に挿入する。そして、術者は、留置部２３０の各付勢部材２３１を、リード部２２１の軸線に沿うような直線状に変形させてからシース等の管状部材に挿入し、管状部材をイントロデューサー等に挿入する。次に、術者は、管状部材の先端部を刺激する神経に近い留置部位まで移動させる。術者が管状部材の先端から留置部２３０を突出させると、各付勢部材２３１は、元の形状への復元力を有するため、血管の内壁（血管壁）に接触する。その結果、留置部２３０は、各付勢部材２３１に配置されている刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂが血管壁に接触した状態で血管内に保持される。
【００６３】
留置部２３０の位置が定まったら、術者はイントロデューサーを抜去するあるいは引き裂く等によりイントロデューサーを取り除く。これにより、留置部２３０が患者の血管内の所定位置に留置される。管状部材は、除去されてもされなくてもいずれでもよい。
一対の検出電極２２４、２２５は、図１８に示されるように、留置部２３０が上述の所定位置に留置された状態において、体外に位置するリード部２２１上に設けられている。術者は、体外にあるリード部２２１を体表面に這わせるように配置する。術者は、検出電極２２４の粘着パッド２２４ｂと、検出電極２２５の粘着パッド２２５ｂとを患者の皮膚に貼り付ける。刺激発生装置２１０が粘着テープ等により患者の体表面や衣服等に固定されると、神経刺激装置２０１全体の留置が完了する。
【００６４】
神経刺激電極２２０の留置中は、検出電極２２４、２２５が検出した情報に基づいて生体情報取得部２１２で心拍数が随時取得され、監視される。心拍数が所定の条件を満たすと、制御部２１３の指令により刺激生成部２１１で神経刺激信号が生成される。生成された神経刺激信号は、刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂに印加される。刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂから組織に印加される電気刺激により、対象の神経が血管壁越しに刺激されて治療が行われる。
【００６５】
本実施形態に係る神経刺激装置２０１によれば、生体情報取得のための情報を検出する検出電極２２４、２２５が、留置部２３０の留置時に体外に位置するリード部２２１上に設けられている。そのため、検出電極２２４、２２５は、神経刺激を行う刺激電極２３３Ａ、２３３Ｂとの間に十分な距離が保たれる。その結果、検出電極２２４、２２５には神経刺激によるノイズが入ることが抑制され、正確な生体情報を取得して適切な治療を行うことができる。
【００６６】
検出電極２２４、２２５が、常にリード部２２１上に位置するように設けられているため、リード部からさらに配線が延びることはない。そのため、体外の線状部位は、実質的にリード部２２１のみである。その結果、装置構成が簡素化されるとともに、留置時の患者の煩わしさが低減される。
【００６７】
検出電極２２４は粘着パッド２２４ｂを有し、検出電極２２５は粘着パッド２２５ｂを有しているため、粘着パッドを皮膚等の体表面に貼り付けることで、リード部２２１も体表面に固定することができる。その結果、術者は留置を簡便に行うことができ、留置後の体外のリード部の位置も安定させることができる。一般に、体外のリード部のずれは、体内における留置部３０のずれの原因である。しかし、本実施形態に係る神経刺激装置２０１は、上記構成により、治療の確実性にも寄与する。
【００６８】
本実施形態においては、留置部２３０の体内留置時において一対の検出電極の両方が体外に位置する例を説明した。しかし、図１９および図２０に示すように、検出電極の一方の電極部２２４aが留置部２３０に配置されたり、体内に位置するリード部２２１上に配置されたりしてもよい。ただし、電極部２２４ａが刺激電極２３３Ａ，２３３Ｂに近いほど神経刺激時にノイズが入る確率が高くなるため、電極部２２４ａが体内に配置される場合は、できるだけ刺激電極から離れた位置に配置されるのが好ましい。
【００６９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図２１を参照して説明する。本実施形態と第３実施形態との異なるところは、生体情報取得電極として、基準電極をさらに備える点である。以降の説明において、すでに説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７０】
図２１は、本実施形態に係る神経刺激装置２５１の構成を示す模式図である。刺激発生装置２１０の外表面には、基準電極２５２が設けられている。基準電極２５２は、電極部２５２ａおよび粘着部２５２ｂを有している。電極部２５２ａは、刺激発生装置の生体情報取得部２１２に接続されている。粘着部２５２ｂは、粘着部２２４ｂ、２２５ｂと同様の構成を用いることができる。
【００７１】
神経刺激装置２５１の留置時には、術者が粘着部２５２ｂを患者の体表面に貼り付けると、電極部２５２ａとともに刺激発生装置２１０が体表面に固定される。
神経刺激装置２５１の留置後には、検出電極２２４、２２５に基準電極２５２を加えた３極の情報に基づいて心電波形が取得される。
【００７２】
本実施形態に係る神経刺激装置２５１は、第一実施形態に係る神経刺激装置２０１と同様に、正確な生体情報を取得して適切な治療を行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態に係る神経刺激装置２５１は、基準電極２５２を備えているため、３極により心電波形を取得することができる。その結果、本実施形態に係る神経刺激装置２５１は、心電信号に混入したノイズや体動などによる信号基線の動揺の影響を、公知の補正手法を用いて低減することができる。本実施形態に係る神経刺激装置２５１は、取得される生体情報の精度をさらに高めることができる。
さらに、本実施形態に係る神経刺激装置２５１は、基準電極２５２が刺激発生装置２１０上に設けられている。そのため、基準電極２５２を固定することにより、刺激発生装置２１０の固定も行うことができ、留置作業を簡便に行うことができる。
【００７４】
本実施形態では、基準電極が刺激発生装置上に設けられた例を説明した。基準電極が留置される位置にはこれには限られず、リード部２２１上や留置部２３０上に設けられても構わない。一般的に、２極の電極は心臓を中心に右上から左下方向に挟む位置に設置することにより、信号レベルが大きく取得出来る為、心拍数計測には有利である。この場合、基準電極は心臓に対して左上、あるいは右下の他の２極からの距離が等しい位置に設置されることが望ましい。リード線の引き回し等の事情で完全に等間隔でない場合でも、ノイズ低減の効果は期待できる。
【００７５】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００７６】
例えば、上述の第４実施形態では、刺激発生装置上に基準電極を設ける例を説明したが、これに代えて、検出電極の一方を刺激発生装置に設けてもよい。このように構成すると、基準電極を備えない構成でも、体表面に固定する電極と刺激発生装置とを一つの操作で固定することができる。
【００７７】
また、公知のスナップボタン機構等を用いることにより、検出電極や基準電極がリード部に対して着脱自在に構成されてもよい。このとき、スナップボタン機構をリード部上に検出電極等の数以上の複数設けておくと、検出電極等の取り付け位置を患者等に応じて調節することができる。さらに、検出電極等が取り付けられなかったスナップボタン機構に、電極部を有さない粘着パッドを取り付ければ、リード部がより安定した状態で体表面に固定される。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明に限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
上記各実施形態は、迷走神経刺激と心拍数の計測とを、簡易な構成で行うことができ、かつ、心電信号をより正確に取得できる神経刺激装置、神経刺激システム及び組織刺激方法を提供できる。
【符号の説明】
【００８０】
１    神経刺激システム
１１  第１刺激電極、刺激電極
１２  第２刺激電極、刺激電極
１３，２２１  リード部
１４  第１心電図取得電極、心電図取得電極
１５  第２心電図取得電極、心電図取得電極
１７  心拍数計測部
１９  刺激信号発生部
３５，４０，４５，５０，５５，６０，７０  神経刺激システム
７２  切換部、切換え手段
７４  第１スイッチ、切換部、切換え手段
７８  第２スイッチ、切換部、切換え手段
９０  神経刺激システム
９５  神経刺激システム
９６  スイッチ、切換部、切換え手段
１１０  神経刺激システム
１１１  第１スイッチ、切換部、切換え手段
１１２  第２スイッチ、切換部、切換え手段
２０１、２５１  神経刺激装置
２１０  刺激発生装置
２２０  神経刺激電極
２２４、２２５  検出電極（生体情報取得電極）
２２４ｂ、２２５ｂ、２５２ｂ  粘着部
２３３Ａ、２３３Ｂ  刺激電極
２５２  基準電極（生体情報取得電極）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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