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公開番号2024156669
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2024107885,2021534954
出願日2024-07-04,2019-12-13
発明の名称神経刺激システム
出願人ガルバニバイオエレクトロニクスリミテッド
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類A61N 1/36 20060101AFI20241029BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】神経を電気刺激するシステムを提供する。
【解決手段】神経3を電気刺激するシステム1であって、神経を電気刺激する、互いに第1の距離、離間されている第1の刺激装置5及び第2の刺激装置7、並びにa)第1の距離及び神経の活動電位の伝播速度の関数として時間間隔を設定し、b)第1の刺激装置を第1の刺激期間にわたり活性化し、それによって神経の電気活性を誘導し、c)第1の期間の終了後に時間間隔が経過した後に、第2の刺激装置を第2の刺激期間にわたり活性化するように構成された制御装置9を含む。好ましくは、時間間隔が、第1の期間と刺激からの神経の回復を可能にするバッファ期間との合計である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
神経を電気刺激するシステムであって、
神経を電気刺激する、互いに第1の距離、離間されている第1の刺激装置及び第2の刺激装置、並びに
a)第1の距離及び神経の活動電位の伝播速度の関数として時間間隔を設定する、
b)第1の刺激装置を第1の刺激期間にわたり活性化することにより、神経の電気活性を誘導する、及び
c)第1の期間の終了後に時間間隔が経過した後に、第2の刺激装置を第2の刺激期間にわたり活性化する
ために構成された制御装置
を含むシステム。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
時間間隔が、第1の距離を神経の活動電位の伝播速度で割った商とほぼ等しいか、又はそれより大きい第1の期間を含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
神経の活動電位の伝播速度がおよそ0.5mm/msである、請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
第1の刺激装置と第2の刺激装置との間の第1の距離が、3mmとほぼ等しいか、又は3mmより大きい、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
第1の期間が、6msとほぼ等しいか、又は6msより長い、請求項3又は4に記載のシステム。
【請求項６】
第1の刺激装置と第2の刺激装置との間の第1の距離が、5mm以上である、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
第1の期間が、10msとほぼ等しいか、又は10msより長い、請求項3又は6に記載のシステム。
【請求項８】
第1の刺激装置と第2の刺激装置との間の前記第1の距離が、およそ6mmである、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
第1の期間が、12msとほぼ等しいか、又は12msより長い、請求項3又は8に記載のシステム。
【請求項１０】
第1の距離がおよそ6.4mmである、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、神経を電気刺激するシステム及び方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
疾患の治療において患者の神経を特定の頻度で電気刺激することが望ましい。しかしながら、神経は、ある特定レベルを超えた頻度で刺激されると疲労しやすい(活動電位伝導遅延(APCS)とも呼ばれて知られている)。例えば、脾臓神経血管束中の神経を構成するC線維、無髄線維は、疲労、APCSの対象であり、特定の頻度で刺激されると時間と共にあまり反応しなくなる。低下した反応性は、膜を横切る分極及び再分極の活動電位プロファイルの延長によることがある(Ringkamp et al. 2010 PLoS ONE 5(2): e9076 doi:1371/journal.pone.0009076)。
【０００３】
C線維、無髄線維は、活性化のために、体性神経のより太い神経線維と比べてはるかに高レベルの電気刺激を必要とする。それが、疲労、APCSの問題を悪化させる。高い活性化閾値は、神経活性化が、電流密度及び電場の湾曲(field curvature)が最も高い電極接点の近傍で起こるということも意味する。軸索の活性化は、まず電極接点の最近傍で起こり、電極接点から離れている軸索(例えば、線維束内の軸索又は神経血管束の解剖学的構造内の軸索)は後に活性化されるか、又はまったく活性化されない。
【０００４】
活性化閾値は、アノードパルス(すなわち、アノードから発するパルス)と比べてカソードパルス(すなわち、カソードから発するパルス)の方が低い。閾値のこの違いは、軸索の分極性静止膜電位に起因し得る。しかしながら、カソードパルスは、神経線維がカソード接触面のきわめて近傍にある場合、接触端においてアノード遮断を引き起こし得る。アノード遮断は、神経に沿って接点から離れる活動電位伝播を遮断し得る。それに反して、脱分極が接触端で起こることから、アノードパルスは、電極近傍にある神経の活性化においてより効果的であり得る。
【０００５】
従来の双極神経界面は、標的器官に近い方の電極(すなわち遠位接点)を例外なくカソードとして使用し、標的器官から離れた方の電極(すなわち近位接点)を例外なくアノードとして使用する。カソード表面近傍の線維は、接触端でのアノード遮断の対象である。その上、アノード接触面からかなり下層の線維は、より高い閾値活性化ゆえ、活性化されないことがある。その上、単極電極と比較してバイポーラ電極ではより高いコンプライアンス電圧が必要とされ、コンプライアンス電圧により電流が限定されている。従来の双極刺激は、近傍の神経線維を活性化するために各接点の能力を十分に活用していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
Ringkamp et al. 2010 PLoS ONE 5(2): e9076 doi:1371/journal.pone.0009076
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、例えば、神経疲労、APCSを低下させ、アノード遮断を低下させ、下層の神経線維の活性化を可能にさせることにより、神経線維をより効果的に電気刺激するシステムへの需要が存在する。新規システムは、軸索発火させて標的構造を活性化させるより大きく且つより均一なボーラスを産生し、より効果的な療法を生み出すであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、神経を電気刺激するシステムが存在し、該システムは、神経を電気刺激する、互いに第1の距離、離間されている第1の刺激装置及び第2の刺激装置、並びにa)第1の距離及び神経の活動電位の伝播速度の関数として時間間隔を設定し、b)第1の刺激装置を第1の刺激期間(first stimulation period)にわたり活性化することにより神経の電気活性を誘導し、c)第1の期間(first time period)の終了後に時間間隔が経過した後に、第2の刺激装置を第2の刺激期間にわたり活性化するように構成された制御装置を含む。
【０００９】
このやり方で、本システムは、第1の刺激装置によって印加される刺激と第2の刺激装置によって印加される刺激との間に遅延(すなわち、時間間隔)を導入する。この遅延が、第2の刺激が印加される前に第1の刺激から神経が回復(すなわち、再分極)するための時間を与える。特に、この遅延は、刺激装置間の間隔及び神経の活動電位の伝播速度の関数であり、刺激が第1の刺激装置から第2の刺激装置へと伝わるためにかかる時間より遅延が大きくなるように設定するために使用できる。それによって、第1の刺激の結果として神経が第2の刺激装置の位置でなおも刺激状態にある間、第2の刺激装置が神経を活性化しない(又は神経のさらなる刺激を妨げる)ことが確保される。例えば、第2の刺激装置は、第1の刺激装置の活動電位が第2の刺激装置の位置近傍にある間は神経を活性化しようとしない。その上、異なる位置に配置された2つの刺激装置を使用することにより、ある特定位置で印加される刺激の数が減少するため、その位置での神経疲労、APCSが低下する。
【００１０】
時間間隔は、第1の距離を神経の活動電位の伝播速度で割った商とほぼ等しいか、又はそれより大きい第1の期間を含んでもよい。このやり方で、遅延は、刺激が第1の刺激装置から第2の刺激装置へと伝わるためにかかる時間以上であり得る。それによって、第1の刺激の結果として神経が第2の刺激装置の位置でなおも刺激状態にある間、第2の刺激装置が神経を活性化しないことが確保される。例えば、第2の刺激装置は、第1の刺激の活動電位が第2の刺激装置の位置近傍にある間は神経を活性化しようとしない。
（【００１１】以降は省略されています）

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