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(In Japanese)脳における電気的活動取得装置及びその利用

Patent code P160013437
File No. (S2012-1076-N0)
Posted date Nov 2, 2016
Application number P2014-539850
Patent number P6300208
Date of filing Oct 4, 2013
Date of registration Mar 9, 2018
International application number JP2013077107
International publication number WO2014054790
Date of international filing Oct 4, 2013
Date of international publication Apr 10, 2014
Priority data
  • P2012-223564 (Oct 5, 2012) JP
Inventor
  • (In Japanese)南部 篤
  • (In Japanese)知見 聡美
  • (In Japanese)西村 幸男
  • (In Japanese)高良 沙幸
Applicant
  • (In Japanese)大学共同利用機関法人自然科学研究機構
Title (In Japanese)脳における電気的活動取得装置及びその利用
Abstract (In Japanese)本開示は、脳内の標的部位の同定などに適した電気的活動取得装置及びその利用を提供する。この目的のため、本開示は、脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動が入力可能な第1の電極と、第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記組織に電気刺激を出力可能な第2の電極と、を備え、第1の電極は、少なくとも1つの基体の先端部に備えられており、第2の電極は、少なくも1つの第1の電極に対して第1の電極が備えられる基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの基体の一部に備えられている装置とする。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、ヒトなどの脳の特定部位を標的とした治療法が実施されているほか、サルなどを対象として、脳の特定部位における電気的活動に関する研究も行われてきている。

ヒト患者を対象とした治療法の一つとして、定位脳手術がある。定位脳手術は、パーキンソン病やジストニアなどの大脳基底核疾患に適用されている。かかる定位脳手術としては、異常発火している部位の神経細胞を熱凝固により破壊したり、適切に活動するように電気刺激を与えるための電極を埋め込んだりする治療法(脳深部刺激療法(Deep Brain Stimulation, DBS))が挙げられる。

脳内の特定組織を標的部位とする定位脳手術の際、通常は、MRI等により標的部位を大まかに特定しておき、局所麻酔下にて頭蓋骨を直径2cm程度除去し、開口部から記録電極を備える針状体を標的部位と想定される部位にゆっくりと刺入していく。刺入しながら、記録電極から刺入部位の自発的神経活動を記録したり、あるいは上下肢を他動的に動かすなど感覚入力による神経活動を記録したりすることにより、標的部位か否かを判定することを行っている。

また、サルなどの研究においては、先端部に記録電極を備える脳に刺入可能な直径500μm程度の針状体が記録電極として用いられている。ヒト患者においても、こうした記録電極を用いて標的部位を同定後、刺激電極を備える同程度の形状の針状体を挿入して標的部位に電気刺激を付与する。そして、電気刺激による症状の改善や副作用を指標として、標的部位の同定の適正さを確認するようにしている。

定位脳手術において埋め込まれる電極も種々提供されている。例えば、金属製で針状の電極本体とこれに対して複数個の電極群を備える電極装置が開示されている(特許文献1)。この電極装置では、電極本体の先端部で想定される標的部位の電位を測定するようになっている。また、針状体の基部の表面に多数個の電極を備える電極装置も開示されている(特許文献2)。

Field of industrial application (In Japanese)

本明細書は、脳における電気的活動取得装置及びその利用に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
脳内の標的部位を同定する装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記組織に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として備えられており、
前記第1の電極よりも近位側にある前記第2の電極としての前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより、前記標的部位を同定する、装置。

【請求項2】
 
前記正負一対の電極は、前記基体の長軸方向に沿って前記正負一対の電極のうちのいずれかが、前記第1の電極に近接して配置されている、請求項1に記載の装置。

【請求項3】
 
前記正負一対の電極間距離は、300μm以上1000μm以下である、請求項1又は2に記載の装置。

【請求項4】
 
前記第2の電極は、前記第1の電極が前記先端部に備えられた前記基体に備えられている、請求項1~3のいずれかに記載の装置。

【請求項5】
 
前記第2の電極は、前記第1の電極が配置されたのと同一の脳組織内に配置される範囲内に備えられている、請求項1~4のいずれかに記載の装置。

【請求項6】
 
前記第1の電極と前記第2の電極との前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸方向に沿う距離は200μm以下である、請求項5に記載の装置。

【請求項7】
 
前記距離は100μm以下である、請求項6に記載の装置。

【請求項8】
 
前記標的部位は、大脳基底核の構成核あるいは視床のいずれかである、請求項1~7のいずれかに記載の装置。

【請求項9】
 
前記構成核は、淡蒼球内節、淡蒼球外節、被殻、尾状核、腹側線条体、腹側淡蒼球、視床下核及び黒質からなる群から選択されるいずれかである、請求項8に記載の装置。

【請求項10】
 
脳内の電気的活動の取得装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触する組織の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記組織に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得する、装置。

【請求項11】
 
脳内の標的部位の刺激装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、装置。

【請求項12】
 
脳内の標的部位の電気的活動の改善又は治療装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、装置。

【請求項13】
 
脳内の標的部位の焼灼又は凝固装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
組織の焼灼又は凝固用の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記焼灼又は凝固用の電極により前記標的部位の組織を焼灼又は凝固させる、装置。

【請求項14】
 
脳内の標的部位への薬剤の注入装置であって、
脳に刺入可能な針状の1又は2以上の基体と、
第1のインピーダンスを有し接触部位の電気的活動が入力可能な第1の電極と、
前記第1のインピーダンスよりも低い第2のインピーダンスを有し前記接触部位又はその近傍に電気刺激を出力可能な第2の電極と、
を備え、
前記1の電極は、少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の先端部に備えられており、前記第2の電極は、少なくも1つの前記第1の電極に対して前記第1の電極が備えられる前記基体の長軸に沿う方向において同位置かあるいは前記第1の電極よりも近位側に少なくとも1つの前記1又は2以上の基体の一部に正負1対の電極として前記基体の長軸方向に沿って配置されており、
前記正負一対の電極から出力された電気刺激に基づいて誘発され前記第1の電極から入力される電気的活動を取得することにより前記標的部位を同定し、前記第2の電極から前記標的部位に電気刺激を出力する、装置。

【請求項15】
 
脳内の電気的活動を記録するためのシステムであって、
請求項1~9のいずれかに記載の脳内の標的部位の同定装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
前記取得された前記電気的活動と予め設定された標的部位に関して特徴的である電気刺激により誘発される電気的活動とに基づいて、前記第1の電極の刺入部位が前記標的部位か否かを判定する制御装置と、
を備える、システム。

【請求項16】
 
前記出力装置又は前記制御装置は、前記第2の電極から出力する前記電気刺激の電流値及び/又は電流波形を制御する、請求項15に記載のシステム。

【請求項17】
 
さらに、記憶装置を備え、当該記憶装置は、予め設定された特定組織に関して特徴的な電気的活動を記憶する、請求項15又は16に記載のシステム。

【請求項18】
 
前記記憶装置は、予め設定された特定組織に関して特徴的な電気的活動を記憶する、請求項17に記載のシステム。

【請求項19】
 
さらに、前記第1の電極から入力される電気的活動を表示する表示装置を備える、請求項15~18のいずれかに記載のシステム。

【請求項20】
 
前記標的部位は、淡蒼球内節及び淡蒼球外節のいずれかである、請求項15~19のいずれかに記載の装置。

【請求項21】
 
電気的活動取得システムの作動方法であって、
請求項1~9のいずれかに記載の脳内の標的部位の同定装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
制御装置と、
を備え、
前記出力装置が、前記正負一対の電極から気刺激を出力させ
前記入力装置が、前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する、方法。

【請求項22】
 
脳内の標的部位の電気的活動の改善又は治療システムであって、
請求項1~9のいずれかに記載の脳内の標的部位の同定装置と、
前記第2の電極から電気刺激を出力させる出力装置と、
前記電気刺激により誘発され前記第1の電極から記録される電気的活動を取得する入力装置と、
前記取得された前記電気的活動と予め設定された標的部位に関して特徴的である電気刺激により誘発される電気的活動とに基づいて、前記第1の電極の刺入部位が前記標的部位か否かを判定する制御装置と、
を備える、システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014539850thum.jpg
State of application right Registered


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