JP5818352B2 - 神経刺激装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、このような神経刺激装置が記載されている。この神経刺激装置では、電気的刺激が伝達される電極リードをできるだけ生体内の刺激対象に近接させるため、生体に埋め込んで留置している。
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等の問題がある。
図1は、本実施形態の神経刺激装置1を示す模式図である。神経刺激システム1は、迷走神経を刺激して頻脈等の不整脈等の治療を行うものであり、神経刺激信号を発生する刺激発生装置10と、刺激発生装置10に接続されて生体に留置される電極部20と、刺激発生装置10と電極部20とを接続するリード部30とを備えている。
電極部20の一対の電極の上述の2つの機能を好適に発揮させるためには、第一電極21と第二電極22との距離を5ミリメートル(mm)以上10mm以下に設定するのが好ましい。距離が5mm未満となると、一対の電極間の電位差が小さくなって、電気的情報として不充分となり、距離が10mmを超えると、神経刺激信号の印加に鑑みて好ましくない。
患者が自覚症状を感じたり、神経刺激による治療が必要であると医師が判断したりしたときに、インターフェース部14に神経刺激を開始する操作が入力されると、制御部13において神経刺激実行フラグが1となり、神経刺激が実行される。制御部13は、刺激信号発生部12を制御して所定の態様で神経刺激信号を発生させるとともに、心拍数計測部11を制御して所定の態様で電極部20から心電波形を取得させる。その後、心拍数計測部11は取得した心電波形に基づいてR−R間隔を算出し、さらに当該R−R間隔から概算心拍数を算出して、逐次インターフェース部14に表示する。
その間、心拍数計測部11は、所定の周波数(本実施形態では250ヘルツ(Hz))で心電波形が取得される。図2には、心電波形の取得タイミングをTmで示している。
なお、実際の単位パルスPおよび取得タイミングTmは多数であり、正確に記載することが困難であるため、図2においては、単位パルスPおよび取得タイミングTmの数を実際の数よりも少なく示している。
本実施形態では、単位パルス間の間隔と取得タイミング間の間隔との最小公倍数は100msであるため、この100msを、単位パルスの標準間隔50msに近くかつ取得タイミング間の間隔の整数倍である52msと48msに分割し、100msのカウントの起点となる単位パルスP1の52ms後に次の単位パルスP2を発生させ、さらにその48ms後に次の単位パルスP3を発生させる。その後は、このサイクルを繰り返すように、単位パルス間の間隔を52msと48msとに交互に切り替えて単位パルスを発生させるように制御部13が刺激信号発生部12を制御する。
生体に単位パルスPが印加されると、心電波形等の生体の電気的情報は、その影響を受けて値が変化する。このため、単位パルスPの影響が残った状態で心拍数計測部11が心電波形を取得してしまうと、正しい心拍数計測が行えなくなる恐れがある。
図4には、単位パルスPにより生じる生体の電位変化pvをイメージとして示している。これは、単位パルスPにより生体組織が分極し、その後電位が開放されることにより生じるものであり、心電波形に対してはノイズとなる。図4に示すように、電位変化pvは、単位パルスPの印加後、若干のタイムラグをおいて発生し、その後一定時間で消失する。そこで、単位パルスのPの印加に伴う電位変化pvが完全に消失した後に、直後の取得タイミングTm2が配置されるように、間隔t1およびt2が設定されている。
なお、単位パルスPのパルス幅は、100マイクロ秒(μs)から1ms程度が好ましく、この範囲内で使用者により調節可能としてもよい。パルス幅を1msより大きくすると、取得タイミングの周波数によっては間隔t2を好適に設定しにくくなる。
本実施形態において、これら間隔等の数値設定は、制御部13内に記録されて、設定されているが、これに代えて別途記憶部を設け、記憶部から設定を呼び出すようにしてもよい。
さらに、間隔t2が充分確保されれば、心電波形は必ずしも所定の周波数で取得される必要はなく、例えば散発的に行われてもよい。
また、図8に示すように、切替部16の接続は、上記のタイミング制御に対応させるように、制御部13で切り替えられる。
また、入力保護回路に代えて切替部16を備えているため、回路構成を簡素にすることができると友に、より確実に心拍数計測部11を保護することができる。
また、図9、図10に示した変形例においては、心拍数計測部11および刺激信号発生部12に共用される第一電極21を、切替部16と同様の切替手段により心拍数計測部11または刺激信号発生部12に選択的かつ切替可能に接続してもよい。
また、インターフェース部14に単位パルスの周波数や心電波形の取得タイミングの周波数を入力することによりこれらの周波数を患者や医師等の使用者が設定可能としてもよい。ここで、入力された値に基づき、制御部13が好適な間隔t1およびt2を算出し、心拍数計測部および刺激信号発生部に設定してもよい。さらに、単位パルスのパルス幅が長すぎたり、取得タイミングの周波数が大きすぎたりする等により、間隔t2が好適に設定できない等の場合に刺激発生装置10がアラームを発し、周波数の再入力を促すように構成してもよい。
さらには、単位パルスの周波数、パルス幅、心電波形の取得タイミングのいずれかのパラメータを使用者が入力すると、間隔t2が好適化されるように制御部が演算を行い、残りのパラメータを自動設定するように構成してもよい。
11 心拍数計測部
12 刺激信号発生部
13 制御部
16 切替部
20 電極部
30 リード部
P、P1、P2、P3 単位パルス
Tm、Tm1、Tm2 取得タイミング
Claims (4)
- 神経を刺激して治療を行う神経刺激装置であって、
複数の単位パルスからなる神経刺激信号を発生する刺激信号発生部と、
前記神経に前記神経刺激信号を印加する一対の電極を有する電極部と、
前記一対の電極の少なくとも一方を含む二つの電極から複数の取得タイミングで生体の電気的情報を取得し、前記電気的情報にもとづいて心拍数を算出する心拍数計測部と、
前記電極部と、前記刺激信号発生部および前記心拍数計測部とを接続するリード部と、
前記刺激信号発生部および前記心拍数計測部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記取得タイミング間に、前記刺激信号発生部により前記単位パルスが発生され、
かつ前記単位パルスの発生時と、前記単位パルス発生後初めての前記取得タイミングとの間隔が、前記単位パルスにより生じる前記生体の電位変化が消失するのに充分な所定値以上となるように、
前記取得タイミングと前記単位パルスの発生タイミングとを設定することを特徴とする神経刺激装置。 - 前記制御部は、前記単位パルスの発生時と、前記単位パルス発生後初めての前記取得タイミングとの間隔が、前記単位パルスの発生時と、前記単位パルス発生直前の前記取得タイミングとの間隔よりも長くなるように前記取得タイミングと前記発生タイミングとを設定することを特徴とする請求項1に記載の神経刺激装置。
- 前記リード部と、前記前記刺激信号発生部および前記心拍数計測部との間に設けられ、前記リード部と、前記前記刺激信号発生部および前記心拍数計測部とを選択的かつ切替可能に接続する切替部をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の神経刺激装置。
- 複数の取得タイミングで生体の電気的情報を取得し、前記電気的情報にもとづいて心拍数を算出する心拍数計測部と、複数の単位パルスからなる神経刺激信号を発生する刺激信号発生部とを有する神経刺激装置の制御方法であって、
前記単位パルスのパルス幅を、前記単位パルスの直前および直後の前記取得タイミング間の間隔よりも短く設定し、
前記単位パルスの発生時と、前記単位パルス発生後初めての前記取得タイミングとの間隔が、前記単位パルスにより生じる前記生体の電位変化が消失するのに充分な所定値以上となるように、前記取得タイミングと前記単位パルスの発生タイミングとを設定することを特徴とする神経刺激装置の制御方法
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| JP2011261874A JP5818352B2 (ja) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | 神経刺激装置およびその制御方法 |
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| JP2011261874A JP5818352B2 (ja) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | 神経刺激装置およびその制御方法 |
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| JP2013111357A JP2013111357A (ja) | 2013-06-10 |
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| JP2016086969A (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | オリンパス株式会社 | 神経刺激装置およびその制御方法 |
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2011
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