電気刺激装置および電気刺激装置の制御方法
【課題】刺激対象以外を刺激することなく、当該刺激対象の深部を刺激する。
【解決手段】生体内に留置される少なくとも２つの刺激装置と、各刺激装置を他の各刺激装置に電気的に接続する接続部と、各刺激装置に給電可能な生体内に設置される給電装置とを含む電気刺激装置である。各刺激装置は、刺激電極と、刺激信号を生成して刺激電極に印加する刺激信号生成部と、接続部に電気的に接続され、該接続部に電力を出力するとともに、刺激信号生成部を制御する制御部と、を備える。そして、入力された電力を蓄積し、蓄積された電力が刺激信号生成部および制御部に供給される蓄電部と、給電装置から受電可能な受電部と、蓄電部を、受電部あるいは接続部を選択的に接続可能なゲート部と、を備える。一方、給電装置は、各刺激装置の受電部に生体外より給電する給電部と、給電部から受電部に給電を行う際に、ゲート部を操作して蓄電部を蓄電部に接続させるゲート操作部と、を備える。
【解決手段】生体内に留置される少なくとも２つの刺激装置と、各刺激装置を他の各刺激装置に電気的に接続する接続部と、各刺激装置に給電可能な生体内に設置される給電装置とを含む電気刺激装置である。各刺激装置は、刺激電極と、刺激信号を生成して刺激電極に印加する刺激信号生成部と、接続部に電気的に接続され、該接続部に電力を出力するとともに、刺激信号生成部を制御する制御部と、を備える。そして、入力された電力を蓄積し、蓄積された電力が刺激信号生成部および制御部に供給される蓄電部と、給電装置から受電可能な受電部と、蓄電部を、受電部あるいは接続部を選択的に接続可能なゲート部と、を備える。一方、給電装置は、各刺激装置の受電部に生体外より給電する給電部と、給電部から受電部に給電を行う際に、ゲート部を操作して蓄電部を蓄電部に接続させるゲート操作部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体を電気刺激する電気刺激装置およびこの電気刺激の制御方法に関し、特に、生体内に植え込まれて使用される電気刺激装置およびこの電気刺激装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、痛み治療において、従来の薬物療法、神経ブロック療法あるいは外科的療法に効果を示さない場合や、副作用などによりその治療が継続できない場合に、神経を電気刺激することにより痛みを緩和する電気刺激療法が効果を挙げている。電気刺激療法の１つである脊髄電気刺激療法は、脊髄を介して脳へ伝播する痛みを緩和するために、脊髄を電気刺激する刺激療法である。
【０００３】
脊髄電気刺激療法では、通常、電気刺激による疼痛緩和の有効性を確かめるために、２４時間から数週間のトライアル期間が設けられる。トライアル期間では、一般的に、背中側から穿刺して脊髄を覆う脊髄硬膜の外側にある硬膜外腔に刺激電極を留置した後、この刺激電極が含まれる電極リードを体外の刺激装置と接続して様々な刺激パターンの下で疼痛緩和の程度が調べられる。この期間においては電気刺激装置の植え込みは行われていない。このトライアル期間において所定の効果が認められた場合にのみ、電気刺激装置の植え込みが実施される。
【０００４】
電気刺激装置の植え込みを行う場合には、トライアル期間に留置された電極リードが抜去された後、再び硬膜外腔に新たな刺激電極が留置され、この刺激電極が含まれる電極リードが皮下トンネルを通して腰部や腹部、あるいは胸部に導かれる。そして、電極リードが電気刺激装置と接続されて皮下に植え込まれる。
【０００５】
ところで、従来の電気刺激装置は、複数の電極が剥き出し状態とした電極リードを１本だけ有しており、この電極リードを硬膜外腔に留置して使用される（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５,１９３,５３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の電気刺激装置は、電極リードが硬膜外腔に留置された際に、複数の刺激電極が脊髄の軸方向と平行に並ぶようになっているので、脊髄の深部を刺激するためには、刺激強度を強くする必要があった。しかし、刺激強度を強くしすぎるとその刺激が側方へ広がり、刺激対象ではない脊髄の後根までも刺激される、という問題があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、刺激対象以外を刺激することなく、当該刺激対象の深部を刺激する電気刺激装置およびこの電気刺激装置の制御方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の電気刺激装置は、生体内に留置される少なくとも２つの刺激装置と、各刺激装置を他の各刺激装置に電気的に接続する接続部と、各刺激装置に給電可能な生体外に設置される給電装置とを含む電気刺激装置である。
各刺激装置は、刺激電極と、刺激信号を生成して刺激電極に印加する刺激信号生成部と、接続部に電気的に接続され、該接続部に電力を出力するとともに、刺激信号生成部を制御する制御部と、を備える。そして、入力された電力を蓄積し、蓄積された電力が刺激信号生成部および制御部に供給される蓄電部と、給電装置から受電可能な受電部と、蓄電部を、受電部あるいは接続部に選択的に接続可能なゲート部と、を備える。
一方、給電装置は、各刺激装置の外部より受電部に給電する給電部と、給電部から受電部に給電を行う際に、刺激装置のゲート部を操作して受電部を蓄電部に接続させるゲート操作部と、を備える。
【００１０】
本発明の上述した構成によれば、給電装置の給電部が任意の一刺激装置の受電部に給電する際に、ゲート操作部により、当該一刺激装置のゲート部が操作されて、受電部が蓄電部に接続される。そして、受電部による給電部からの受電に伴ない、蓄電部に電力が蓄積される。蓄積された電力は、制御部および刺激信号生成部に供給され、制御部および刺激信号生成部が起動される。
【００１１】
起動された制御部は、接続部に電力を出力し、当該接続部に接続された他の刺激装置に電力を供給する。このとき、他の刺激装置のゲート部は、ゲート操作部による操作が行われていない場合、接続部と蓄電部を接続している。そのため、一刺激装置の制御部から出力された電力は、接続部を介して、他の刺激装置の蓄電部に蓄積される。そして。この蓄電部に蓄積された電力は、他の刺激装置の制御部および刺激信号生成部に供給され、当該制御部および刺激信号生成部が起動される。これにより、一刺激装置および他の刺激装置の刺激電極にそれぞれに刺激信号を印加することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一刺激装置および他の刺激装置それぞれの刺激電極に刺激信号を印加することができる。そして、一刺激装置の刺激電極（以下、「一刺激電極」という）に印加される刺激信号における極性と、他の刺激装置の刺激電極（以下、「他の刺激電極」という）に印加される刺激信号における極性とが異なるようにすれば、一刺激電極（他の刺激電極）側から他の刺激電極（一刺激電極）側に刺激信号を流すことができる。その結果、例えば、一刺激電極と他の刺激電極で刺激対象を挟んだ場合、刺激対象の深部を中心に刺激信号を流すことができる。したがって、刺激対象以外を刺激せずに、刺激対象だけを刺激することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る刺激装置の全体を示す分解外観図である。
【図３】（ａ）本発明の一実施形態に係る刺激装置を示す拡大図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る刺激装置の軸方向の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）本発明の一実施形態に係る刺激装置の径方向の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る給電装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その１）を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その２）を説明するための説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その３）を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その４）を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その５）を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その６）を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための実施形態例について説明する。以下に述べる実施の形態例は、本発明の好適な具体例である。そのため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本発明は、下記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる各パラメータの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。
【００１５】
以下の手順で説明を行う。
＜本発明の一実施形態例＞
１．電気刺激装置の機械的な構成
２．電気刺激装置の電気的な構成
３．給電装置の構成
４．電気刺激装置の植え込み手順
５．電気刺激装置の動作
＜本発明の他の実施形態例＞
１．電気刺激装置の電気的な構成
２．電気刺激装置の動作
＜変形例＞
【００１６】
＜本発明の一実施形態例＞
本発明の一実施形態の例を、図１〜図１３を参照して説明する。
［１．電気刺激装置の機械的な構成］
まず、電気刺激装置の大まかな構成について図１および図２を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の全体を示す斜視図である。
図２は、図１に示す電気刺激装置の本体ブロックを上面から見た分解外観図である。
【００１７】
電気刺激装置１は、棒状に形成された刺激装置１００ａと、刺激装置１００ａと同じ刺激装置１００ｂと、刺激装置１００ａおよび刺激装置１００ｂを電気的に接続する接続部に相当する接続線９０とを備える。以下、刺激装置１００ａと刺激装置１００ｂとで区別する必要がない場合は、刺激装置１００ａ，１００ｂを刺激装置１００と記載する。なお、刺激装置１００ａと刺激装置１００ｂで区別する必要がある場合は、刺激装置１００ａに関する構成には「ｘｘｘａ」という符合を付し、刺激装置１００ｂに関する構成には「ｘｘｘｂ」という符合を付すことにする。ただし、「ｘｘｘ」部分は任意の数字である。
【００１８】
刺激装置１００は、撓み変形可能な略円筒形状に形成されており、電気的な刺激信号を生成し、その刺激信号で生体内の神経等を刺激するものである。刺激装置１００は、脊髄の神経を刺激する際に、生体内（例えば、脊髄硬膜と脊柱背側との距離が約５ｍｍの硬膜外腔）に植え込まれる。そのため、刺激装置１００は、先端部１１４（図２を参照）から基端部１１９までの直径が、約１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
刺激装置１００は、大きく分けて、電極ブロック１０２と、回路ブロック１０３と、支持体１０４と、固定具１２１よりなる。そして、電極ブロック１０２と回路ブロック１０３はコネクタ部１０７で着脱可能となっており、回路ブロック１０３と支持体１０４はコネクタ部１０９で着脱可能となっている。さらに、支持体１０４と固定具１２１とは着脱可能となっており、らせん状に形成された導線２１７で接続されている。本例では、電極ブロック１０２、回路ブロック１０３および支持体１０４が接続されたものを本体ブロック１０１とする。
【００２０】
より詳細に説明すると、図２に示すように、電極ブロック１０２と回路ブロック１０３は、電極ブロック１０２側のコネクタ部１１２と回路ブロック１０３側のコネクタ部１０７とが、例えばネジ等により固定されている。同様に、回路ブロック１０３と支持体１０４は、回路ブロック１０３側のコネクタ部１０９と支持体１０４側のコネクタ部１１３とが、同様にネジ等により固定されている。そして、支持体１０４の基端部１１９には、固定具１２１が着脱可能に固定されるようになっている。
【００２１】
電極ブロック１０２は、先端部１１４が略半球状に形成され、その他の部分が略円筒形状に形成されている。先端部１１４の略半球状部分の半径は約０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましく、その他の略円筒形状部分の直径は約１ｍｍ〜３ｍｍであることが望ましい。このような電極ブロック１０２は、神経等を刺激するための４つの刺激電極１０５と、刺激装置１００を生体内に配置した際に各刺激電極１０５が生体に対して剥き出しになるように、等間隔に配置されるボディ１０６を含んでいる。さらに、ボディ１０６の基端部１１５側と回路ブロック１０３の先端部１１６とが連続するように接続するコネクタ部１１２とを含んでいる。なお、一実施形態の例では、刺激電極１０５の数を４つとしたが、これはあくまでも一例であって、刺激電極１０５の数は任意に設定できるものである。電極ブロック１０２の内部構成については、図３，４にて後述する。
【００２２】
回路ブロック１０３は、電極ブロック１０２と同じ直径の略円筒形状に形成されている。回路ブロック１０３は、先端部１１６が電極ブロック１０２の基端部１１５側のボディ１０６と連続するように、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２と接続するコネクタ部１０７を備えている。また、回路ブロック１０３には、コネクタ部１０７と連続するボディ１０８が設けられる。さらに、ボディ１０８の基端部１１７側に連続し、基端部１１７と支持体１０４とを接続するコネクタ部１０９を備えている。なお、回路ブロック１０３の内部構成については、図３，４にて後述する。
【００２３】
支持体１０４は、回路ブロック１０３と接続するコネクタ部１１３と、電極ブロック１０２と同じ直径の略円筒形状に形成されたボディ１１０と、ボディ１１０に収納される導線２１７とを含んで形成される。
【００２４】
支持体１０４のコネクタ部１１３は、ボディ１１０の先端部１１８側が回路ブロック１０３と連続するように、当該回路ブロック１０３のコネクタ部１０９と接続される。ボディ１１０は、刺激装置１００が完全に生体内に植え込めるように切断可能となっており、切断部分、すなわちボディ１１０の基端部１１９側で固定具１２１に接続可能となっている。なお、支持体１０４の内部構成については、図３，４にて後述する。
【００２５】
固定具１２１は、主にシリコーンやポリウレタン等の柔軟性のある材料で構成されており、導線２１７と前述の接続線９０（図１を参照）の端部が接続可能となっている。そして、固定具１２１は、支持体１０４の基端部１１９に固定可能となっている。なお、固定具１２１の内部構成については、図３にて後述する。
【００２６】
次に、電気刺激装置１の内部構成について図３〜図５を参照して説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係る刺激装置およびその軸方向の内部構造を示す拡大図である。
図３（ａ）は、図１に示す刺激装置を上面から見た拡大外観図である。
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＡ―Ａ’断面を示す断面図である。
【００２７】
また、図４は、本発明の一実施形態に係る刺激装置の軸に対して垂直方向の所定箇所の内部構造を示す断面図である。
図４（ａ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。
図４（ｂ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＣ−Ｃ’断面を示す断面図である。
図４（ｃ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＤ−Ｄ’断面を示す断面図である。
図４（ｄ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＥ−Ｅ’断面を示す断面図である。
図４（ｅ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＦ−Ｆ’断面を示す断面図である。
【００２８】
最初に、電極ブロック１０２の内部構成について説明する。
ボディ１０６は、柔軟性があって、かつ生体適合性がある樹脂素材、例えばシリコーンやポリウレタン等の素材でできている。ボディ１０６の先端部１１４は前述したように、略半球状であり、その半径は、約０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。そして、ボディ１０６の先端部１１４以外の部分は、軸方向が一部中空の略円筒形状に形成されている。そして、この中空部分に４つの刺激電極１０５がボディ１０６の表面に剥き出しになるように、固定されている。
【００２９】
刺激電極１０５は、導電性があって生体適合性がある素材、例えばプラチナやプラチナ合金（プラチナ９０％／イリジウム１０％合金など）等の素材でできており、中空の略円筒状に形成されている。刺激電極１０５の外径は、ボディ１０６の外径とほぼ等しく形成される。
【００３０】
各刺激電極１０５には、４つの導線２０２の一端（先端部１１４側の端）がそれぞれはんだ２０３によって接着されており（図４（ａ）を参照）、これら導線２０２の他端（基端部１１５側の端）がコネクタピン２１０（図２（ａ）を参照）と電気的に接続されている。なお、導線２０２のはんだ２０３で接着される箇所およびコネクタピン２１０と電気的に接続されている箇所以外の箇所は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）やＥＴＦＥ（Ethylenetetrafluoroethylene）による絶縁被覆がなされており、ボディ１０６内部に完全に埋め込まれている（図４（ｂ）を参照）。
【００３１】
コネクタ部１１２は、ボディ１０６と同じ素材で形成されており、略円筒形状をしたボディ１０６の外径から段差を設けた切り欠き部として形成されている。この切り欠き部は、基端部１１５（図２（ａ）参照）から軸方向に所定の距離だけ形成されている。なお、この切り欠き部は平面であり、切り欠き部上には４つのコネクタピン２１０（図２（ａ）を参照）が露出して配置され、この４つのコネクタピン２１０に各導線２０２がそれぞれ電気的に接続されるようになっている。
【００３２】
次に、回路ブロック１０３の内部構成について説明する。
コネクタ部１０７は、後述する電気的接続部２１１以外はボディ１０６と同じ素材（ポリウレタンやシリコーン）で作られている。このコネクタ部１０７には、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２と結合可能となるように、当該コネクタ部１１２の外径と略同じ形状の穴が軸方向に開けられている（図４（ｃ）を参照）。このコネクタ部１０７の外径は、ボディ１０６の外径にほぼ等しい。また、コネクタ部１０７は、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２と接続された場合に、４つのコネクタピン２１０とそれぞれ独立して電気的に接続される電気的接続部２１１を含んでいる。
【００３３】
回路ブロック１０３のボディ１０８は、コネクタ部１０７と連続しており、当該コネクタ部１０７と同じ素材でできている。このボディ１０８は、略円筒形状に形成されており、その直径は、回路ブロック１０３のコネクタ部１０７の外径とほぼ等しく形成されている。
【００３４】
このボディ１０８には、電気的刺激信号を生成する、フレキシブル回路基板上にカスタムＩＣなどの小型な部品を実装することでできた刺激回路２０５と、刺激回路２０５と電気的に接続されているコイル部２１２とが埋め込まれている。なお、コイル部２１２は軸方向を軸として巻回されて形成される。
【００３５】
刺激回路２０５は、生成した電気的刺激信号を各刺激電極１０５に独立して供給するように、ボディ１０８に埋め込まれている導線２０４を介して電気的接続部２１１と接続されている。
【００３６】
コネクタ部１０９は、ボディ１０８と連続しており、電気的接続部２１５以外は、コネクタ部１０７と同じものである。電気的接続部２１５は、ボディ１０８に埋め込まれている不図示の導線で刺激回路２０５と電気的に接続されている。
【００３７】
次に、支持体１０４の内部構成について説明する。
コネクタ部１１３は、例えばポリウレタンやシリコーンでできており、回路ブロック１０３のコネクタ部１０９と結合可能となるように、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２（図４（ｃ）参照）と同一の形状とされる。そして、このコネクタ部１１３の切り欠き部上には２つのコネクタピン２１６（図２（ｃ）を参照）が露出して配置される。
【００３８】
ボディ１１０は、コネクタ部１１３と連続しており、コネクタ部１１３と同じ素材でできている。ボディ１１０は軸方向に一部中空を有する略円筒形状に形成され、その外径は回路ブロック１０３のボディ１０８の直径とほぼ等しい。そして、ボディ１１０の中空部分には、らせん状に形付けられた導線２１７が収納されている。これにより、この導線２１７は、刺激装置１００の軸方向に伸縮可能となっている。そして、導線２１７の一端は、コネクタ部１１３のコネクタピン２１６と接続されており、導線２１７の他端は、固定具１２１に接続される。導線２１７は、独立した２つの信号線を含んでいる。
【００３９】
次に、固定具１２１の内部構成について説明する。
固定具１２１は、シリコーン等で形成されており、キャップ部２１８とキャップ部２１８に連続する接続線接続部２１９とを含む。
【００４０】
キャップ部２１８は、中空の略円筒形状に形成される。その中空部分の一部の直径は、支持体１０４のボディ１１０の基端部１１９（図２（ｃ）を参照）側の一部を収納できるように、支持体１０４のボディ１１０の外径とほぼ等しいか、それより少し長い程度であることが好ましい。
【００４１】
接続線接続部２１９は、略円筒形状に生成される。この接続線接続部２１９には、接続線９０の一端と導線２１７の他端をそれぞれ機械的に着脱可能に接続するコネクタ（以下、「接続線接続コネクタ」という）が収納されており、接続線９０の一端と導線２１７の他端が接続線接続コネクタに接続されると両者が電気的に接続される。接続線接続コネクタに導線２１７の他端を接続した状態でキャップ部２１８に支持体１０４のボディ１１０の基端部１１９側の一部が収納可能となっている。
【００４２】
［２．電気刺激装置の電気的な構成］
次に、電気刺激装置１の電気的な構成について図５を参照して説明する。
図５は、本発明の一実施形態例に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
電気刺激装置１は、図５に示すように、刺激装置１００ａと、刺激装置１００ａと同じ刺激装置１００ｂとを備え、刺激装置１００ａおよび刺激装置１００ｂは接続線９０により電気的に接続されている。この接続線９０の１つの信号線を用いて、刺激装置１００ａと刺激装置１００ｂの基準電位が一致させられている。
【００４３】
刺激装置１００には、コイル部２１２と、刺激回路２０５が設けられている。そして、刺激回路２０５は、ゲート部３０２と、整流部３０３と、蓄電キャパシタ３０４と、通信部３０５を含む。さらに、制御部３０６と、刺激パラメータ設定部３０７と、電極構成設定部３０８と、発振部３０９と、スイッチ部３１０を備える。
【００４４】
ゲート部３０２は、磁石によりオン／オフ制御されるリードスイッチであり、３つの端子Ｓ１〜Ｓ３を有する。ゲート部３０２の近くの所定位置に磁石がない状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ２とが接続される。一方、ゲート部３０２の近くの所定位置に磁石が配置された状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続される。端子Ｓ１は整流部３０３および通信部３０５と接続されている。そして、端子Ｓ２は接続線９０および制御部３０６と接続され、端子Ｓ３はコイル部２１２と接続されている。すなわち、上述の所定位置に磁石がない状態では、接続線９０および制御部３０６が整流部３０３および通信部３０５に接続され、所定位置に磁石が配置された状態では、コイル部２１２が整流部３０３および通信部３０５に接続される。
【００４５】
コイル部２１２は、受電部に相当し、例えばコイルとコンデンサで構成される共振回路である。コイル部２１２は、蓄電キャパシタ３０４に蓄電を行う場合、後述する体外の給電装置３５０（図６にて後述）から送信される給電用の電磁波を受信する。そして、このコイル部２１２による受信に伴って、コイル部２１２から発生される交流電流がゲート部３０２を介して整流部３０３に出力される。
【００４６】
整流部３０３は、整流回路を内蔵し、ゲート部３０２を通じて入力された信号（コイル部２１２で発生する交流電流や後述の連続パルス）を整流して蓄電キャパシタ３０４に出力する。
【００４７】
蓄電キャパシタ３０４は、整流部３０３で整流された信号に応じた電力を蓄積し、蓄積している電力を、刺激回路２０５を構成する各ブロックに供給する。なお、整流部３０３と蓄電キャパシタ３０４よりなる回路が蓄電部に相当する。
【００４８】
制御部３０６は、例えばマイクロコンピュータ等を含むものであり、蓄電キャパシタ３０４から供給される電力により起動して刺激回路２０５を構成する各ブロックの制御を行う。
【００４９】
この制御部３０６は、接続線９０に電気的に接続されており、接続線９０からの連続パルス（例えば、バースト電流やバースト電圧）の入力の有無を監視している。自身が起動してから連続パルスの入力が所定の期間以上ない場合に、制御部３０６は、自身を親機と認識する。自身が親機であると認識した場合、制御部３０６は、上述の連続パルスを生成し、生成した連続パルスを接続線９０に出力する。
【００５０】
一方、接続線９０からの連続パルスの入力があった場合に、制御部３０６は、自身を子機と認識する。なお、自身が子機であると認識した制御部３０６は、接続線９０に連続パルスを出力する処理は行わない。
【００５１】
さらに、この制御部３０６には、各患者に応じて設定された所定の刺激プログラムが予め記憶されている。制御部３０６は、この刺激プログラムを読み出し、読み出した刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成する。刺激パラメータおよび電極構成情報は、刺激パラメータ設定部３０７および電極構成設定部３０８にそれぞれ出力される。
【００５２】
刺激パラメータは、電気的刺激信号の刺激強度に関する情報である。電気的刺激信号の刺激強度は、当該電気的刺激信号のパルス電圧、パルス電流、パルス幅あるいは周波数により決定されるので、刺激パラメータはこれらパルス電圧等の値を示す信号である。
【００５３】
また、電極構成情報は、電極構成に関する情報であり、電気的刺激信号の極性を変更するための情報と、電気的刺激信号を出力する刺激電極１０５をスイッチ部３１０に選択させるための情報とを含む信号である。
【００５４】
刺激パラメータ設定部３０７は、制御部３０６から入力される刺激パラメータに基づいて、発振部３０９で発生する電気的刺激信号の刺激強度を変更するための刺激強度変更信号を生成する。
電極構成設定部３０８は、制御部３０６から入力される電極構成情報に基づいて、発振部３０９で発生する電気的刺激信号を出力する刺激電極１０５を選択するための電極構成選択信号を生成する。刺激強度変更信号は発振部３０９に出力される。一方、電極構成選択信号はスイッチ部３１０に出力される。
【００５５】
発振部３０９は、刺激パラメータ設定部３０７から入力される刺激強度変更信号に基づいて、電気的刺激信号を生成してスイッチ部３１０に出力する。
スイッチ部３１０は、電極構成設定部３０８から入力される電極構成選択信号に基づいて、発振部３０９から入力される電気的刺激信号を出力する刺激電極１０５を選択する。なお、刺激パラメータ設定部３０７、電極構成設定部３０８、発振部３０９およびスイッチ部３１０よりなる回路が刺激信号生成部に相当する。
【００５６】
通信部３０５は、外部の給電装置３５０（図６にて後述）と通信を行うためのものである。例えば、外部の給電装置３５０から前述の刺激パラメータや電極構成情報が載せられた電磁波が送信された場合、コイル部２１２で受信された当該電磁波を復調する。そして、電磁波に載せられている刺激パラメータや電極構成情報を取り出し、制御部３０６を介して刺激パラメータ設定部３０７や電極構成設定部３０８に出力する。これにより、制御部３０６に記憶された所定の刺激プログラムに関わらず、電気的刺激信号の強度等の設定を行うこともできる。
【００５７】
［３．給電装置の構成］
次に、給電装置３５０の構成について図６を参照して説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る給電装置を示すブロック図である。
給電装置３５０は、体表に貼り付け、または取り付けられ、体内に埋め込まれた刺激装置に対して給電や通信等を行うものである。この給電装置３５０は、電源部３５１と、制御部３５２と、給電／通信部３５３と、給電コイル部３５４とを備える。
【００５８】
電源部３５１は、蓄積している電力を、給電装置３５０を構成する各ブロックに供給している。電源部３５１には、例えば一次電池や充電池が用いられる。
【００５９】
制御部３５２は、例えばマイクロコンピュータを含み、医師等のユーザの操作に基づいて、給電／通信部３５３を制御する。操作は、給電装置３５０に配置された不図示のスイッチなどの操作部を直接操作することもできるし、不図示のコントローラから通信により行うこともできる。
【００６０】
給電／通信部３５３は、ユーザからの給電指示があった場合、制御部３５２の制御に基づいて、給電用電磁波を生成する。そして、生成した給電用電磁波を、給電コイル部３５４を介して電気刺激装置１のコイル部２１２に送信する。
【００６１】
また、給電／通信部３５３は、ユーザからの電気的刺激信号の強度等を変更する指示があった場合、制御部３５２の制御に基づいて、給電用電磁波に刺激パラメータや電極構成情報が載せられた電磁波を生成する。そして、生成した電磁波を、給電コイル部３５４を介して電気刺激装置１のコイル部２１２に送信する。
【００６２】
給電コイル部３５４は、電磁波を電気刺激装置１へ送信できるコイルであればよく、例えば電線を円筒形に巻いたものでもよい。この給電コイル部３５４が給電部に相当する。
【００６３】
この給電装置３５０は、電気刺激装置１のゲート部３０２を制御するためのゲート操作部に相当する磁石３５５を備えている。
【００６４】
［４．電気刺激装置の植え込み手順］
次に、電気刺激装置１を例えば硬膜外腔に植え込む手順の一例について図７〜図１２を参照して説明する。
図７〜図１２は、人体の背中付近を示す説明図である。
【００６５】
まず、医師は、患者の痛みの分布状況に基づき、予め目標とする脊髄の刺激部位を決定する。そして、Ｘ線透視下で患者の脊椎４０３の棘突起のやや左斜めから硬膜外針４０２を穿刺し、硬膜外針４０２の先端を硬膜外腔４０５まで挿入する。この硬膜外針４０２が硬膜外腔４０５に挿入される位置は、一般的に、目標とする刺激部位から３椎体以上低位が選ばれる（図７を参照）。
【００６６】
次に、医師は、硬膜外針４０２に本体ブロック１０１ａの先端部１１４（図２を参照）を通し、当該本体ブロック１０１ａを生体４０４内に挿入する。そして、本体ブロック１０１ａの基端部１１９（図２を参照）を軸方向に押すことにより、本体ブロック１０１ａが硬膜外針４０２を通じて左側の硬膜外腔４０５内に挿入される（図８を参照）。
【００６７】
続いて、医師は、本体ブロック１０１ａの基端部１１９（図２を参照）を軸方向にさらに押して、硬膜外腔４０５内に本体ブロック１０１ａを上向させ、本体ブロック１０１ａの刺激電極１０５ａ（図１を参照）を目標とする刺激部位の近くに位置させる。そして、本体ブロック１０１ａが動かないように、当該本体ブロック１０１ａを仮固定する（図９を参照）。そして、医師は、先に穿刺した同じ高さの脊椎４０３の棘突起のやや右斜めから硬膜外針４０２を穿刺して、右側の硬膜外腔４０５にも、図７〜図９に示した手順で本体ブロック１０１ｂを植え込む。
【００６８】
以上の処理が完了した後、医師は、支持体１０４ａのボディ１１０ａ（図３を参照）に収納された導線２１７ａを、ボディ１１０ａの外に一部引き出す（図１０を参照）。同様に、本体ブロック１０１ｂの支持体１０４ｂからも導線２１７ｂを引き出す。
【００６９】
次に、医師は、引き出した導線２１７ａを固定具１２１ａの接続線接続コネクタに接続するとともに、引き出した導線２１７ｂを固定具１２１ｂの接続線接続コネクタに接続する。さらに、固定具１２１ａと固定具１２１ｂの接続線接続コネクタに接続線９０を接続して両者を電気的に接続する（図１１を参照）。
【００７０】
次いで、医師は、刺激装置１００ａ，１００ｂの刺激電極１０５ａ，１０５ｂの位置を少しずつ移動させながら、給電装置３５０で電気刺激装置１を操作して神経刺激を行い、患者の神経刺激に対する反応を聞きながら、疼痛緩和の効果が最大となる最適な刺激電極１０５ａ，１０５ｂの位置をそれぞれ決定する。
【００７１】
続いて、医師は、刺激装置１００ａ，１００ｂと接続線９０を完全に生体４０４内に植え込むための処理を行う。具体的には、まず固定具１２１ａと固定具１２１ｂの接続線接続コネクタから接続線９０を取り外した後、固定具１２１ａの接続線接続コネクタから導線２１７ａを取り外すとともに、固定具１２１ｂの接続線接続コネクタから導線２１７ｂを取り外す。そして、各硬膜外針４０２が刺入している部分に小切開を加えた後、硬膜外針４０２をそれぞれ生体４０４から抜き去る。
【００７２】
ここで、医師は、各刺激装置１００ａ，１００ｂにおいて、導線２１７ａ，２１７ｂを切らないように、体内から突出した支持体１０４ａ，１０４ｂのボディ１１０ａ、ボディ１１０ｂを切断する。
【００７３】
続いて、医師は、導線２１７ａを固定具１２１ａの接続線接続コネクタに接続した後、支持体１０４ａを手で固定しつつ、当該支持体１０４ａの軸方向に固定具１２１ａを押して、支持体１０４ａのボディ１１０ａ（図３を参照）の内部に導線２１７ａを収納する。そして、支持体１０４ａの切断面に固定具１２１ａでキャップし、固定具１２１ａに糸（不図示）を通し、この糸で縛って固定具１２１ａをボディ１１０ａに固定する。これと同様の処理を刺激装置１００ｂに対しても行う。
【００７４】
次に、刺激装置１００ａ，１００ｂが生体４０４に完全に植え込まれた状態で生体４０４に固定されるようにするため、固定具１２１ａ，１２１ｂを糸（不図示）で生体４０４の小切開内の筋膜や結合組織にそれぞれ縫いつける。この処置は、刺激装置１００ａ，１００ｂが生体４０４内で移動しないようにするためのものである。そして、左右の小切開の間に皮下トンネルを作成して、この作成した皮下トンネルに接続線９０を通し、再び固定具１２１ａと固定具１２１ｂの接続線接続コネクタに接続線９０を接続して両者を電気的に接続する。最後に、各小切開を縫合して刺激装置１００ａ，１００ｂと接続線９０を完全に生体４０４内に植え込む。これにより、脊髄４０６の正中部を挟むような神経刺激が可能となる（図１２を参照）。
【００７５】
［５．電気刺激装置の動作］
次に、電気刺激装置１が、電気的刺激信号を生成する処理（以下、「電気的刺激信号生成処理」という）の詳細について図５、図６および図１３を参照して説明する。なお、図１２に示すように電気刺激装置１が生体４０４内に植え込まれているものとする。
【００７６】
図１３は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の動作を示すフローチャートである。
まず、医師は、体表面において、給電装置３５０の磁石３５５をゲート部３０２ａに重なる位置に配置する。その結果、ゲート部３０２ａでは、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続される（ステップＳ１０）。
【００７７】
続いて、給電装置３５０の給電コイル部３５４からコイル部２１２aに対して給電用電磁波が送信されると、コイル部２１２ａは、この給電用電磁波を受信して交流電流に変換する。そして、交流電流が整流部３０３ａに出力される。整流部３０３ａは、交流電流を整流して蓄電キャパシタ３０４ａに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ａに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路２０５ａを構成する各ブロックに供給され、制御部３０６ａが起動される（ステップＳ１１）。
【００７８】
起動された制御部３０６ａは、接続線９０からの連続パルスの入力があるか否かを確認する。この段階で接続線９０からの連続パルスの入力はないので、制御部３０６ａは、自身が親機であることを認識する（ステップＳ１２）。そして、連続パルスを生成して接続線９０に出力する（ステップＳ１３）。接続線９０に入力された連続パルスは、刺激装置１００ｂのゲート部３０２ｂに出力される。このとき、ゲート部３０２ｂにおいて、端子Ｓ１は端子Ｓ２に接続されており、接続線９０は整流部３０３ｂに接続されている。そのため、ゲート部３０２ｂに入力された連続パルスは、整流部３０３ｂに出力される。
【００７９】
整流部３０３ｂは、連続パルスを整流して蓄電キャパシタ３０４ｂに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ｂに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路２０５ｂを構成する各ブロックに供給され、制御部３０６ｂが起動される（ステップＳ１４）。
【００８０】
起動された制御部３０６ｂは、接続線９０からの連続パルスの入力があるか否かを確認する。このとき接続線９０からの連続パルスの入力があるので、制御部３０６ｂは、自身が子機であることを認識する（ステップＳ１５）。
【００８１】
以上の処理が完了した後、制御部３０６ａ，３０６ｂは、自身に予め記憶している刺激プログラムを読み出し、読み出した刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成する。そして、制御部３０６ａで生成された刺激パラメータおよび電極構成情報が、刺激パラメータ設定部３０７ａおよび電極構成設定部３０８ａにそれぞれ出力される。同様に、制御部３０６ｂで生成された刺激パラメータおよび電極構成情報が、刺激パラメータ設定部３０７ｂおよび電極構成設定部３０８ｂにそれぞれ出力される。
【００８２】
刺激パラメータ設定部３０７ａ，３０７ｂは、入力された刺激パラメータに応じた強度の電気的刺激信号を発振部３０９ａ，３０９ｂにそれぞれ生成させる。発振部３０９ａで生成された電気的刺激信号はスイッチ部３１０ａに出力され、発振部３０９ｂで生成された電気的刺激信号は、スイッチ部３１０ｂに出力される。
【００８３】
一方、電極構成設定部３０８ａ，３０８ｂは、入力された各電極構成情報に基づいて、スイッチ部３１０ａ，３１０ｂと刺激電極１０５ａ，１０５ｂとをそれぞれ選択的に接続するとともに、選択された刺激電極１０５ａ，１０５ｂにおける電気的刺激信号の極性をそれぞれ決定する。
【００８４】
ここで、選択された刺激電極１０５ａと、選択された刺激電極１０５ｂにおける電気的刺激信号の極性を異なるようにすれば、刺激電極１０５ａ（刺激電極１０５ｂ）側から刺激電極１０５ｂ（刺激電極１０５ａ）側に電気的刺激信号が流れる。この結果、刺激対象である脊髄４０６の正中部を挟むような神経刺激が実行される（ステップＳ１６）。
【００８５】
＜本発明の他の実施形態例＞
次に、本発明の他の実施形態の例について図１４および図１５を参照して説明する。
他の実施形態に係る電気刺激装置は、一実施形態に係る電気刺激装置１と機械的な構成および植え込み手順は同じであるので、機械的な構成および植え込み手順の説明を省略することにする。また、他の実施形態に係る電気刺激装置の電気的な構成において、電気刺激装置１と共通の部分については同一符号を付して、説明を省略する。
【００８６】
［１．電気刺激装置の電気的な構成］
まず、他の実施形態に係る電気刺激装置の電気的な構成について図１４を参照して説明する。
図１４は、本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
電気刺激装置１０は、電気刺激装置１と同様に、刺激電極１０５ａ（刺激電極１０５ｂ）側から刺激電極１０５ｂ（刺激電極１０５ａ）側に電気的刺激信号を流すことができるようにしたものである。
【００８７】
この電気刺激装置１０は、電気刺激装置１の刺激回路２０５の代替えとして、刺激回路５０２を備える。より具体的には、刺激回路２０５のゲート部３０２の代わりにゲート部５０３が設けられ、このゲート部５０３の状態を確認する機能を有する制御部５０４が制御部３０６の代わりに設けられている。
【００８８】
ゲート部５０３は、磁石によりオン／オフ制御されるリードスイッチであり、５つの端子Ｓ１〜Ｓ５を有する。このゲート部５０３の近くの所定位置に磁石がない状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ２とが接続される。このとき端子Ｓ４と端子Ｓ５は非接続状態である。一方、ゲート部５０３の近くの所定位置に磁石が配置された状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続されるとともに、端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続される。
【００８９】
端子Ｓ１は整流部３０３および通信部３０５と接続されている。そして、端子Ｓ２は接続線９０および制御部５０４と接続され、端子Ｓ３はコイル部２１２と接続されている。すなわち、上述の所定位置に磁石がない状態では、接続線９０および制御部５０４が整流部３０３および通信部３０５に接続され、所定位置に磁石が配置された状態では、コイル部２１２が整流部３０３および通信部３０５に接続される。
【００９０】
制御部５０４は、マイクロコンピュータ等を含むものであり、一実施形態に係る制御部３０６と同様に蓄電キャパシタ３０４から供給される電力により起動して刺激回路５０２を構成する各ブロックの制御を行う。
【００９１】
この制御部５０４は、ゲート部５０３の端子Ｓ４および端子Ｓ５と接続されており、端子Ｓ４と端子Ｓ５が接続状態にあるか否かを監視している。そして、制御部５０４は、端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続状態にあることを検出すると、自身を親機と認識する。自身が親機であると認識した場合、制御部５０４は、上述の連続パルスを生成し、生成した連続パルスを接続線９０に出力する。
【００９２】
一方、制御部５０４は、端子Ｓ４と端子Ｓ５が非接続状態であることを検出すると、自身を子機と認識する。なお、自身が子機であると認識した制御部５０４は、接続線９０に連続パルスを出力する処理は行わない。
【００９３】
また、制御部５０４には、一実施形態に係る制御部３０６と同様に、所定の刺激プログラムが予め記憶されている。制御部５０４は、刺激プログラムを読み出し、読み出した刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成する。刺激パラメータおよび電極構成情報は、刺激パラメータ設定部３０７および電極構成設定部３０８にそれぞれ出力される。
【００９４】
［２．電気刺激装置の動作］
次に、電気刺激装置１０による電気的刺激信号生成処理の詳細について図１４および図１５を参照して説明する。図１２に示したように、電気刺激装置１０が生体４０４内に植え込まれているものとする。
【００９５】
図１５は、本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の動作の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ２６の処理は、図１３に示すステップＳ１６の処理と同じであるので、説明は省略する。
【００９６】
まず、医師は、体表面において、刺激装置５０ａが植え込まれた部分に給電装置３５０(図６を参照)を当てて、給電装置３５０の磁石３５５をゲート部５０３ａに重なる位置に配置する。その結果、ゲート部５０３ａでは、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続されるとともに、端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続される（ステップＳ２０）。
【００９７】
続いて、給電装置３５０の給電コイル部３５４から給電用電磁波が送信されると、コイル部２１２ａは、この給電用電磁波を受信して交流電流に変換する。そして、交流電流が整流部３０３ａに出力される。整流部３０３ａは、交流電流を整流して蓄電キャパシタ３０４ａに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ａに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路５０２ａを構成する各ブロックに供給され、制御部５０４ａが起動される（ステップＳ２１）。
【００９８】
起動された制御部５０４ａは、ゲート部５０３ａの端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続されていることを検出して、自身が親機であることを認識する（ステップＳ２２）。そして、連続パルスを生成して接続線９０に出力する（ステップＳ２３）。接続線９０に入力された連続パルスは、刺激装置５０ｂのゲート部５０３ｂに出力される。このとき、ゲート部５０３ｂにおいて、端子Ｓ１は端子Ｓ２に接続されており、接続線９０は整流部３０３ｂに接続されている。そのため、ゲート部５０３ｂに入力された連続パルスは整流部３０３ｂに出力される。
【００９９】
整流部３０３ｂは、連続パルスを整流して蓄電キャパシタ３０４ｂに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ｂに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路５０２ｂを構成する各ブロックに供給され、制御部５０４ｂが起動される（ステップＳ２４）。
【０１００】
起動された制御部５０４ｂは、ゲート部５０３ｂの端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続されていないことを検出して、自身が子機であることを認識する（ステップＳ２５）。
【０１０１】
以上説明したように、各実施形態では、２つの刺激装置を有しているので、各刺激装置の刺激電極に電気的刺激信号を印加することができる。そして、各刺激電極における電気的刺激信号の極性をそれぞれ異なるようにすれば、任意の一刺激装置の刺激電極（一刺激電極）側から他の刺激装置の刺激電極（他の刺激電極）側に電気的刺激信号を流すことができる。この結果、一刺激電極と他の刺激電極で、脊髄などの刺激対象を挟んだ場合、刺激対象の深部を中心に電気的刺激信号を流すことができる。したがって、刺激対象以外を刺激することなく、刺激対象の深部を刺激することができる、という効果がある。
【０１０２】
また、各実施形態では、給電装置により電力供給がなされた方の刺激装置が、給電装置により電力供給がなされなかった方の刺激装置に電力を供給するようにした。これにより、刺激装置それぞれに対して、給電装置で給電する、というユーザにとってわずらわしい作業を行わなくてもよくなる、という効果がある。その上、いずれかの刺激装置を給電装置により給電するだけで、両方の刺激装置が使用可能状態にすることができるので、装置の使用開始までにかかる時間を短縮することができる、という効果もある。
【０１０３】
また、一実施形態では、本体ブロックを、硬膜外針の内部を挿通可能になるような形状に形成した。そのため、医師が本体ブロックの支持体部分を操作して、硬膜外針を介して、刺激電極を所定の位置まで移動させることができるとともに、刺激電極をその位置に長期間にわたって安定的に留置できるという効果がある。また、医師が支持体を操作して、電気刺激装置を体外へ容易に取り出すことができるという効果がある。
【０１０４】
なお、上述した各実施形態においては、各刺激装置および接続線よりなるものを電気刺激装置として説明しているが、電気刺激装置として給電装置を含む広い概念で捉えることもできる。
【０１０５】
＜変形例＞
上述した各実施形態では、生体内に電気刺激装置を挿入する際に、硬膜外針に直接刺激装置を通す形態とした。しかしながら、予め硬膜外針を通して柔軟性のあるカニューレを刺激を行う部位の近くまで導いた後に、このカニューレ内に刺激装置を通して生体内に挿入することで刺激電極の生体内への配置の正確性をより向上させることが可能である。
【０１０６】
また、上述した各実施形態では、コネクタにより電極ブロック、回路ブロック、支持体をそれぞれ着脱可能に接続した。しかし、コネクタを廃して、電極ブロックと回路ブロックが予め一体化されていてもよく、あるいは、回路ブロックと支持体が予め一体化されていてもよく、あるいは、すべてが予め一体化されていてもよい。
【０１０７】
また、上述した各実施形態では、電源として蓄電キャパシタを用いたが、蓄電キャパシタの代わりに充電池を用いてもよい。これにより、体外のコントローラから常に給電を受ける必要がなくなる。
【０１０８】
また、上述した各実施形態において、本体ブロックに、その基端から中途部まで連通するルーメンを備えるようにしてもよい。これにより、本体ブロックを生体内に植え込む際に、スタイレットを利用できる。この結果、本体ブロックの体内への植え込みを容易に行うことができるとともに、刺激電極の生体内への配置の正確性をより向上させることができる。
【０１０９】
また、上述した各実施形態において、本体ブロックに、その先端から基端まで連通するルーメンを備えるようにしてもよい。これにより、本体ブロックを生体内に植え込む際に、ガイドワイヤを利用できる。
【０１１０】
また、上述した各実施形態では、電気刺激装置の各本体ブロックは略円筒形状に形成されているが、棒状であればどのような形状でもよい。
【０１１１】
また、上述した各実施形態では、刺激装置の数を２としたが、２以上にすることもできる。この場合、親機対子機が１対多となるように接続線で親機と子機を接続すればよい。すなわち、電気的に１つの接続線に全ての刺激装置が接続されていれば、刺激装置の植え込み位置に応じて接続線の配線を変更することができる。
【０１１２】
また、上述した各実施形態では、刺激装置５０ａ，１００ａを親機とし、刺激装置５０ａ，１００ｂを子機としたが、刺激装置５０ａ，１００ａを子機とし、刺激装置５０ａ，１００ｂを親機とすることができることはいうまでもない。
【０１１３】
また、上述した各実施形態では、親機の通信部が給電装置からの刺激パラメータや電極構成情報を受け取ることができるとしたが、この受け取った情報を親機の制御部が接続線に出力する連続パルスに周波数変調を行うなどして載せることで、子機の通信部でもこれらの情報を受け取ることができ、給電装置から子機の刺激パラメータや電極構成情報を設定することが可能である。
【０１１４】
また、上述した各実施形態では、接続線は基準電位と連続パルスの２つの信号線であるとしたが、同期用に信号線を新たに１つ追加することで、左右の刺激装置の刺激電極を同時に刺激することが可能である（例えば、刺激電極１０５ａの先端の電極を基準電位、刺激電極１０５ａの先端から２番目の電極を正電位、刺激電極１０５ｂの先端の電極を正電位として、刺激電極１０５ａの先端から２番目の電極と刺激電極１０５ｂの先端の電極を同時に刺激）。
【０１１５】
以上、本発明の各実施形態の例について説明したが、本発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１０…電気刺激装置、５０，１００…刺激装置、９０…接続線、１０１…本体ブロック、１０２…電極ブロック、１０３…回路ブロック、１０４…支持体、１０５…刺激電極、１０６，１０８，１１０…ボディ、１０７，１０９，１１２，１１３…コネクタ部、１１４，１１６，１１８…先端部、１１５、１１７，１１９…基端部、１２１…固定具、２０２，２０４，２１７…導線、２０５，５０２…刺激回路、２１０，２１６…コネクタピン、２１１，２１５…電気的接続部、２１２…コイル部、２１８…キャップ部、２１９…接続線接続部、３０２，５０３…ゲート部、３０３…整流部、３０４…蓄電キャパシタ、３０５…通信部、３０６，３５２，５０４…制御部、３０７…刺激パラメータ設定部、３０８…電極構成設定部、３０９…発振部、３１０…スイッチ部、３５０…給電装置、３５１…電源部、３５３…給電／通信部、３５４…給電コイル部、３５５…磁石、４０２…硬膜外針、４０３…脊椎、４０４…生体、４０５…硬膜外腔、４０６…脊髄
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体を電気刺激する電気刺激装置およびこの電気刺激の制御方法に関し、特に、生体内に植え込まれて使用される電気刺激装置およびこの電気刺激装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、痛み治療において、従来の薬物療法、神経ブロック療法あるいは外科的療法に効果を示さない場合や、副作用などによりその治療が継続できない場合に、神経を電気刺激することにより痛みを緩和する電気刺激療法が効果を挙げている。電気刺激療法の１つである脊髄電気刺激療法は、脊髄を介して脳へ伝播する痛みを緩和するために、脊髄を電気刺激する刺激療法である。
【０００３】
脊髄電気刺激療法では、通常、電気刺激による疼痛緩和の有効性を確かめるために、２４時間から数週間のトライアル期間が設けられる。トライアル期間では、一般的に、背中側から穿刺して脊髄を覆う脊髄硬膜の外側にある硬膜外腔に刺激電極を留置した後、この刺激電極が含まれる電極リードを体外の刺激装置と接続して様々な刺激パターンの下で疼痛緩和の程度が調べられる。この期間においては電気刺激装置の植え込みは行われていない。このトライアル期間において所定の効果が認められた場合にのみ、電気刺激装置の植え込みが実施される。
【０００４】
電気刺激装置の植え込みを行う場合には、トライアル期間に留置された電極リードが抜去された後、再び硬膜外腔に新たな刺激電極が留置され、この刺激電極が含まれる電極リードが皮下トンネルを通して腰部や腹部、あるいは胸部に導かれる。そして、電極リードが電気刺激装置と接続されて皮下に植え込まれる。
【０００５】
ところで、従来の電気刺激装置は、複数の電極が剥き出し状態とした電極リードを１本だけ有しており、この電極リードを硬膜外腔に留置して使用される（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５,１９３,５３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の電気刺激装置は、電極リードが硬膜外腔に留置された際に、複数の刺激電極が脊髄の軸方向と平行に並ぶようになっているので、脊髄の深部を刺激するためには、刺激強度を強くする必要があった。しかし、刺激強度を強くしすぎるとその刺激が側方へ広がり、刺激対象ではない脊髄の後根までも刺激される、という問題があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、刺激対象以外を刺激することなく、当該刺激対象の深部を刺激する電気刺激装置およびこの電気刺激装置の制御方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の電気刺激装置は、生体内に留置される少なくとも２つの刺激装置と、各刺激装置を他の各刺激装置に電気的に接続する接続部と、各刺激装置に給電可能な生体外に設置される給電装置とを含む電気刺激装置である。
各刺激装置は、刺激電極と、刺激信号を生成して刺激電極に印加する刺激信号生成部と、接続部に電気的に接続され、該接続部に電力を出力するとともに、刺激信号生成部を制御する制御部と、を備える。そして、入力された電力を蓄積し、蓄積された電力が刺激信号生成部および制御部に供給される蓄電部と、給電装置から受電可能な受電部と、蓄電部を、受電部あるいは接続部に選択的に接続可能なゲート部と、を備える。
一方、給電装置は、各刺激装置の外部より受電部に給電する給電部と、給電部から受電部に給電を行う際に、刺激装置のゲート部を操作して受電部を蓄電部に接続させるゲート操作部と、を備える。
【００１０】
本発明の上述した構成によれば、給電装置の給電部が任意の一刺激装置の受電部に給電する際に、ゲート操作部により、当該一刺激装置のゲート部が操作されて、受電部が蓄電部に接続される。そして、受電部による給電部からの受電に伴ない、蓄電部に電力が蓄積される。蓄積された電力は、制御部および刺激信号生成部に供給され、制御部および刺激信号生成部が起動される。
【００１１】
起動された制御部は、接続部に電力を出力し、当該接続部に接続された他の刺激装置に電力を供給する。このとき、他の刺激装置のゲート部は、ゲート操作部による操作が行われていない場合、接続部と蓄電部を接続している。そのため、一刺激装置の制御部から出力された電力は、接続部を介して、他の刺激装置の蓄電部に蓄積される。そして。この蓄電部に蓄積された電力は、他の刺激装置の制御部および刺激信号生成部に供給され、当該制御部および刺激信号生成部が起動される。これにより、一刺激装置および他の刺激装置の刺激電極にそれぞれに刺激信号を印加することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一刺激装置および他の刺激装置それぞれの刺激電極に刺激信号を印加することができる。そして、一刺激装置の刺激電極（以下、「一刺激電極」という）に印加される刺激信号における極性と、他の刺激装置の刺激電極（以下、「他の刺激電極」という）に印加される刺激信号における極性とが異なるようにすれば、一刺激電極（他の刺激電極）側から他の刺激電極（一刺激電極）側に刺激信号を流すことができる。その結果、例えば、一刺激電極と他の刺激電極で刺激対象を挟んだ場合、刺激対象の深部を中心に刺激信号を流すことができる。したがって、刺激対象以外を刺激せずに、刺激対象だけを刺激することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る刺激装置の全体を示す分解外観図である。
【図３】（ａ）本発明の一実施形態に係る刺激装置を示す拡大図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る刺激装置の軸方向の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）本発明の一実施形態に係る刺激装置の径方向の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る給電装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その１）を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その２）を説明するための説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その３）を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その４）を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その５）を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置を生体内に植え込む手順（その６）を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための実施形態例について説明する。以下に述べる実施の形態例は、本発明の好適な具体例である。そのため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本発明は、下記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる各パラメータの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。
【００１５】
以下の手順で説明を行う。
＜本発明の一実施形態例＞
１．電気刺激装置の機械的な構成
２．電気刺激装置の電気的な構成
３．給電装置の構成
４．電気刺激装置の植え込み手順
５．電気刺激装置の動作
＜本発明の他の実施形態例＞
１．電気刺激装置の電気的な構成
２．電気刺激装置の動作
＜変形例＞
【００１６】
＜本発明の一実施形態例＞
本発明の一実施形態の例を、図１〜図１３を参照して説明する。
［１．電気刺激装置の機械的な構成］
まず、電気刺激装置の大まかな構成について図１および図２を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の全体を示す斜視図である。
図２は、図１に示す電気刺激装置の本体ブロックを上面から見た分解外観図である。
【００１７】
電気刺激装置１は、棒状に形成された刺激装置１００ａと、刺激装置１００ａと同じ刺激装置１００ｂと、刺激装置１００ａおよび刺激装置１００ｂを電気的に接続する接続部に相当する接続線９０とを備える。以下、刺激装置１００ａと刺激装置１００ｂとで区別する必要がない場合は、刺激装置１００ａ，１００ｂを刺激装置１００と記載する。なお、刺激装置１００ａと刺激装置１００ｂで区別する必要がある場合は、刺激装置１００ａに関する構成には「ｘｘｘａ」という符合を付し、刺激装置１００ｂに関する構成には「ｘｘｘｂ」という符合を付すことにする。ただし、「ｘｘｘ」部分は任意の数字である。
【００１８】
刺激装置１００は、撓み変形可能な略円筒形状に形成されており、電気的な刺激信号を生成し、その刺激信号で生体内の神経等を刺激するものである。刺激装置１００は、脊髄の神経を刺激する際に、生体内（例えば、脊髄硬膜と脊柱背側との距離が約５ｍｍの硬膜外腔）に植え込まれる。そのため、刺激装置１００は、先端部１１４（図２を参照）から基端部１１９までの直径が、約１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
刺激装置１００は、大きく分けて、電極ブロック１０２と、回路ブロック１０３と、支持体１０４と、固定具１２１よりなる。そして、電極ブロック１０２と回路ブロック１０３はコネクタ部１０７で着脱可能となっており、回路ブロック１０３と支持体１０４はコネクタ部１０９で着脱可能となっている。さらに、支持体１０４と固定具１２１とは着脱可能となっており、らせん状に形成された導線２１７で接続されている。本例では、電極ブロック１０２、回路ブロック１０３および支持体１０４が接続されたものを本体ブロック１０１とする。
【００２０】
より詳細に説明すると、図２に示すように、電極ブロック１０２と回路ブロック１０３は、電極ブロック１０２側のコネクタ部１１２と回路ブロック１０３側のコネクタ部１０７とが、例えばネジ等により固定されている。同様に、回路ブロック１０３と支持体１０４は、回路ブロック１０３側のコネクタ部１０９と支持体１０４側のコネクタ部１１３とが、同様にネジ等により固定されている。そして、支持体１０４の基端部１１９には、固定具１２１が着脱可能に固定されるようになっている。
【００２１】
電極ブロック１０２は、先端部１１４が略半球状に形成され、その他の部分が略円筒形状に形成されている。先端部１１４の略半球状部分の半径は約０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましく、その他の略円筒形状部分の直径は約１ｍｍ〜３ｍｍであることが望ましい。このような電極ブロック１０２は、神経等を刺激するための４つの刺激電極１０５と、刺激装置１００を生体内に配置した際に各刺激電極１０５が生体に対して剥き出しになるように、等間隔に配置されるボディ１０６を含んでいる。さらに、ボディ１０６の基端部１１５側と回路ブロック１０３の先端部１１６とが連続するように接続するコネクタ部１１２とを含んでいる。なお、一実施形態の例では、刺激電極１０５の数を４つとしたが、これはあくまでも一例であって、刺激電極１０５の数は任意に設定できるものである。電極ブロック１０２の内部構成については、図３，４にて後述する。
【００２２】
回路ブロック１０３は、電極ブロック１０２と同じ直径の略円筒形状に形成されている。回路ブロック１０３は、先端部１１６が電極ブロック１０２の基端部１１５側のボディ１０６と連続するように、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２と接続するコネクタ部１０７を備えている。また、回路ブロック１０３には、コネクタ部１０７と連続するボディ１０８が設けられる。さらに、ボディ１０８の基端部１１７側に連続し、基端部１１７と支持体１０４とを接続するコネクタ部１０９を備えている。なお、回路ブロック１０３の内部構成については、図３，４にて後述する。
【００２３】
支持体１０４は、回路ブロック１０３と接続するコネクタ部１１３と、電極ブロック１０２と同じ直径の略円筒形状に形成されたボディ１１０と、ボディ１１０に収納される導線２１７とを含んで形成される。
【００２４】
支持体１０４のコネクタ部１１３は、ボディ１１０の先端部１１８側が回路ブロック１０３と連続するように、当該回路ブロック１０３のコネクタ部１０９と接続される。ボディ１１０は、刺激装置１００が完全に生体内に植え込めるように切断可能となっており、切断部分、すなわちボディ１１０の基端部１１９側で固定具１２１に接続可能となっている。なお、支持体１０４の内部構成については、図３，４にて後述する。
【００２５】
固定具１２１は、主にシリコーンやポリウレタン等の柔軟性のある材料で構成されており、導線２１７と前述の接続線９０（図１を参照）の端部が接続可能となっている。そして、固定具１２１は、支持体１０４の基端部１１９に固定可能となっている。なお、固定具１２１の内部構成については、図３にて後述する。
【００２６】
次に、電気刺激装置１の内部構成について図３〜図５を参照して説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係る刺激装置およびその軸方向の内部構造を示す拡大図である。
図３（ａ）は、図１に示す刺激装置を上面から見た拡大外観図である。
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＡ―Ａ’断面を示す断面図である。
【００２７】
また、図４は、本発明の一実施形態に係る刺激装置の軸に対して垂直方向の所定箇所の内部構造を示す断面図である。
図４（ａ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＢ−Ｂ’断面を示す断面図である。
図４（ｂ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＣ−Ｃ’断面を示す断面図である。
図４（ｃ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＤ−Ｄ’断面を示す断面図である。
図４（ｄ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＥ−Ｅ’断面を示す断面図である。
図４（ｅ）は、図３（ａ）に示す刺激装置のＦ−Ｆ’断面を示す断面図である。
【００２８】
最初に、電極ブロック１０２の内部構成について説明する。
ボディ１０６は、柔軟性があって、かつ生体適合性がある樹脂素材、例えばシリコーンやポリウレタン等の素材でできている。ボディ１０６の先端部１１４は前述したように、略半球状であり、その半径は、約０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。そして、ボディ１０６の先端部１１４以外の部分は、軸方向が一部中空の略円筒形状に形成されている。そして、この中空部分に４つの刺激電極１０５がボディ１０６の表面に剥き出しになるように、固定されている。
【００２９】
刺激電極１０５は、導電性があって生体適合性がある素材、例えばプラチナやプラチナ合金（プラチナ９０％／イリジウム１０％合金など）等の素材でできており、中空の略円筒状に形成されている。刺激電極１０５の外径は、ボディ１０６の外径とほぼ等しく形成される。
【００３０】
各刺激電極１０５には、４つの導線２０２の一端（先端部１１４側の端）がそれぞれはんだ２０３によって接着されており（図４（ａ）を参照）、これら導線２０２の他端（基端部１１５側の端）がコネクタピン２１０（図２（ａ）を参照）と電気的に接続されている。なお、導線２０２のはんだ２０３で接着される箇所およびコネクタピン２１０と電気的に接続されている箇所以外の箇所は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）やＥＴＦＥ（Ethylenetetrafluoroethylene）による絶縁被覆がなされており、ボディ１０６内部に完全に埋め込まれている（図４（ｂ）を参照）。
【００３１】
コネクタ部１１２は、ボディ１０６と同じ素材で形成されており、略円筒形状をしたボディ１０６の外径から段差を設けた切り欠き部として形成されている。この切り欠き部は、基端部１１５（図２（ａ）参照）から軸方向に所定の距離だけ形成されている。なお、この切り欠き部は平面であり、切り欠き部上には４つのコネクタピン２１０（図２（ａ）を参照）が露出して配置され、この４つのコネクタピン２１０に各導線２０２がそれぞれ電気的に接続されるようになっている。
【００３２】
次に、回路ブロック１０３の内部構成について説明する。
コネクタ部１０７は、後述する電気的接続部２１１以外はボディ１０６と同じ素材（ポリウレタンやシリコーン）で作られている。このコネクタ部１０７には、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２と結合可能となるように、当該コネクタ部１１２の外径と略同じ形状の穴が軸方向に開けられている（図４（ｃ）を参照）。このコネクタ部１０７の外径は、ボディ１０６の外径にほぼ等しい。また、コネクタ部１０７は、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２と接続された場合に、４つのコネクタピン２１０とそれぞれ独立して電気的に接続される電気的接続部２１１を含んでいる。
【００３３】
回路ブロック１０３のボディ１０８は、コネクタ部１０７と連続しており、当該コネクタ部１０７と同じ素材でできている。このボディ１０８は、略円筒形状に形成されており、その直径は、回路ブロック１０３のコネクタ部１０７の外径とほぼ等しく形成されている。
【００３４】
このボディ１０８には、電気的刺激信号を生成する、フレキシブル回路基板上にカスタムＩＣなどの小型な部品を実装することでできた刺激回路２０５と、刺激回路２０５と電気的に接続されているコイル部２１２とが埋め込まれている。なお、コイル部２１２は軸方向を軸として巻回されて形成される。
【００３５】
刺激回路２０５は、生成した電気的刺激信号を各刺激電極１０５に独立して供給するように、ボディ１０８に埋め込まれている導線２０４を介して電気的接続部２１１と接続されている。
【００３６】
コネクタ部１０９は、ボディ１０８と連続しており、電気的接続部２１５以外は、コネクタ部１０７と同じものである。電気的接続部２１５は、ボディ１０８に埋め込まれている不図示の導線で刺激回路２０５と電気的に接続されている。
【００３７】
次に、支持体１０４の内部構成について説明する。
コネクタ部１１３は、例えばポリウレタンやシリコーンでできており、回路ブロック１０３のコネクタ部１０９と結合可能となるように、電極ブロック１０２のコネクタ部１１２（図４（ｃ）参照）と同一の形状とされる。そして、このコネクタ部１１３の切り欠き部上には２つのコネクタピン２１６（図２（ｃ）を参照）が露出して配置される。
【００３８】
ボディ１１０は、コネクタ部１１３と連続しており、コネクタ部１１３と同じ素材でできている。ボディ１１０は軸方向に一部中空を有する略円筒形状に形成され、その外径は回路ブロック１０３のボディ１０８の直径とほぼ等しい。そして、ボディ１１０の中空部分には、らせん状に形付けられた導線２１７が収納されている。これにより、この導線２１７は、刺激装置１００の軸方向に伸縮可能となっている。そして、導線２１７の一端は、コネクタ部１１３のコネクタピン２１６と接続されており、導線２１７の他端は、固定具１２１に接続される。導線２１７は、独立した２つの信号線を含んでいる。
【００３９】
次に、固定具１２１の内部構成について説明する。
固定具１２１は、シリコーン等で形成されており、キャップ部２１８とキャップ部２１８に連続する接続線接続部２１９とを含む。
【００４０】
キャップ部２１８は、中空の略円筒形状に形成される。その中空部分の一部の直径は、支持体１０４のボディ１１０の基端部１１９（図２（ｃ）を参照）側の一部を収納できるように、支持体１０４のボディ１１０の外径とほぼ等しいか、それより少し長い程度であることが好ましい。
【００４１】
接続線接続部２１９は、略円筒形状に生成される。この接続線接続部２１９には、接続線９０の一端と導線２１７の他端をそれぞれ機械的に着脱可能に接続するコネクタ（以下、「接続線接続コネクタ」という）が収納されており、接続線９０の一端と導線２１７の他端が接続線接続コネクタに接続されると両者が電気的に接続される。接続線接続コネクタに導線２１７の他端を接続した状態でキャップ部２１８に支持体１０４のボディ１１０の基端部１１９側の一部が収納可能となっている。
【００４２】
［２．電気刺激装置の電気的な構成］
次に、電気刺激装置１の電気的な構成について図５を参照して説明する。
図５は、本発明の一実施形態例に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
電気刺激装置１は、図５に示すように、刺激装置１００ａと、刺激装置１００ａと同じ刺激装置１００ｂとを備え、刺激装置１００ａおよび刺激装置１００ｂは接続線９０により電気的に接続されている。この接続線９０の１つの信号線を用いて、刺激装置１００ａと刺激装置１００ｂの基準電位が一致させられている。
【００４３】
刺激装置１００には、コイル部２１２と、刺激回路２０５が設けられている。そして、刺激回路２０５は、ゲート部３０２と、整流部３０３と、蓄電キャパシタ３０４と、通信部３０５を含む。さらに、制御部３０６と、刺激パラメータ設定部３０７と、電極構成設定部３０８と、発振部３０９と、スイッチ部３１０を備える。
【００４４】
ゲート部３０２は、磁石によりオン／オフ制御されるリードスイッチであり、３つの端子Ｓ１〜Ｓ３を有する。ゲート部３０２の近くの所定位置に磁石がない状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ２とが接続される。一方、ゲート部３０２の近くの所定位置に磁石が配置された状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続される。端子Ｓ１は整流部３０３および通信部３０５と接続されている。そして、端子Ｓ２は接続線９０および制御部３０６と接続され、端子Ｓ３はコイル部２１２と接続されている。すなわち、上述の所定位置に磁石がない状態では、接続線９０および制御部３０６が整流部３０３および通信部３０５に接続され、所定位置に磁石が配置された状態では、コイル部２１２が整流部３０３および通信部３０５に接続される。
【００４５】
コイル部２１２は、受電部に相当し、例えばコイルとコンデンサで構成される共振回路である。コイル部２１２は、蓄電キャパシタ３０４に蓄電を行う場合、後述する体外の給電装置３５０（図６にて後述）から送信される給電用の電磁波を受信する。そして、このコイル部２１２による受信に伴って、コイル部２１２から発生される交流電流がゲート部３０２を介して整流部３０３に出力される。
【００４６】
整流部３０３は、整流回路を内蔵し、ゲート部３０２を通じて入力された信号（コイル部２１２で発生する交流電流や後述の連続パルス）を整流して蓄電キャパシタ３０４に出力する。
【００４７】
蓄電キャパシタ３０４は、整流部３０３で整流された信号に応じた電力を蓄積し、蓄積している電力を、刺激回路２０５を構成する各ブロックに供給する。なお、整流部３０３と蓄電キャパシタ３０４よりなる回路が蓄電部に相当する。
【００４８】
制御部３０６は、例えばマイクロコンピュータ等を含むものであり、蓄電キャパシタ３０４から供給される電力により起動して刺激回路２０５を構成する各ブロックの制御を行う。
【００４９】
この制御部３０６は、接続線９０に電気的に接続されており、接続線９０からの連続パルス（例えば、バースト電流やバースト電圧）の入力の有無を監視している。自身が起動してから連続パルスの入力が所定の期間以上ない場合に、制御部３０６は、自身を親機と認識する。自身が親機であると認識した場合、制御部３０６は、上述の連続パルスを生成し、生成した連続パルスを接続線９０に出力する。
【００５０】
一方、接続線９０からの連続パルスの入力があった場合に、制御部３０６は、自身を子機と認識する。なお、自身が子機であると認識した制御部３０６は、接続線９０に連続パルスを出力する処理は行わない。
【００５１】
さらに、この制御部３０６には、各患者に応じて設定された所定の刺激プログラムが予め記憶されている。制御部３０６は、この刺激プログラムを読み出し、読み出した刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成する。刺激パラメータおよび電極構成情報は、刺激パラメータ設定部３０７および電極構成設定部３０８にそれぞれ出力される。
【００５２】
刺激パラメータは、電気的刺激信号の刺激強度に関する情報である。電気的刺激信号の刺激強度は、当該電気的刺激信号のパルス電圧、パルス電流、パルス幅あるいは周波数により決定されるので、刺激パラメータはこれらパルス電圧等の値を示す信号である。
【００５３】
また、電極構成情報は、電極構成に関する情報であり、電気的刺激信号の極性を変更するための情報と、電気的刺激信号を出力する刺激電極１０５をスイッチ部３１０に選択させるための情報とを含む信号である。
【００５４】
刺激パラメータ設定部３０７は、制御部３０６から入力される刺激パラメータに基づいて、発振部３０９で発生する電気的刺激信号の刺激強度を変更するための刺激強度変更信号を生成する。
電極構成設定部３０８は、制御部３０６から入力される電極構成情報に基づいて、発振部３０９で発生する電気的刺激信号を出力する刺激電極１０５を選択するための電極構成選択信号を生成する。刺激強度変更信号は発振部３０９に出力される。一方、電極構成選択信号はスイッチ部３１０に出力される。
【００５５】
発振部３０９は、刺激パラメータ設定部３０７から入力される刺激強度変更信号に基づいて、電気的刺激信号を生成してスイッチ部３１０に出力する。
スイッチ部３１０は、電極構成設定部３０８から入力される電極構成選択信号に基づいて、発振部３０９から入力される電気的刺激信号を出力する刺激電極１０５を選択する。なお、刺激パラメータ設定部３０７、電極構成設定部３０８、発振部３０９およびスイッチ部３１０よりなる回路が刺激信号生成部に相当する。
【００５６】
通信部３０５は、外部の給電装置３５０（図６にて後述）と通信を行うためのものである。例えば、外部の給電装置３５０から前述の刺激パラメータや電極構成情報が載せられた電磁波が送信された場合、コイル部２１２で受信された当該電磁波を復調する。そして、電磁波に載せられている刺激パラメータや電極構成情報を取り出し、制御部３０６を介して刺激パラメータ設定部３０７や電極構成設定部３０８に出力する。これにより、制御部３０６に記憶された所定の刺激プログラムに関わらず、電気的刺激信号の強度等の設定を行うこともできる。
【００５７】
［３．給電装置の構成］
次に、給電装置３５０の構成について図６を参照して説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る給電装置を示すブロック図である。
給電装置３５０は、体表に貼り付け、または取り付けられ、体内に埋め込まれた刺激装置に対して給電や通信等を行うものである。この給電装置３５０は、電源部３５１と、制御部３５２と、給電／通信部３５３と、給電コイル部３５４とを備える。
【００５８】
電源部３５１は、蓄積している電力を、給電装置３５０を構成する各ブロックに供給している。電源部３５１には、例えば一次電池や充電池が用いられる。
【００５９】
制御部３５２は、例えばマイクロコンピュータを含み、医師等のユーザの操作に基づいて、給電／通信部３５３を制御する。操作は、給電装置３５０に配置された不図示のスイッチなどの操作部を直接操作することもできるし、不図示のコントローラから通信により行うこともできる。
【００６０】
給電／通信部３５３は、ユーザからの給電指示があった場合、制御部３５２の制御に基づいて、給電用電磁波を生成する。そして、生成した給電用電磁波を、給電コイル部３５４を介して電気刺激装置１のコイル部２１２に送信する。
【００６１】
また、給電／通信部３５３は、ユーザからの電気的刺激信号の強度等を変更する指示があった場合、制御部３５２の制御に基づいて、給電用電磁波に刺激パラメータや電極構成情報が載せられた電磁波を生成する。そして、生成した電磁波を、給電コイル部３５４を介して電気刺激装置１のコイル部２１２に送信する。
【００６２】
給電コイル部３５４は、電磁波を電気刺激装置１へ送信できるコイルであればよく、例えば電線を円筒形に巻いたものでもよい。この給電コイル部３５４が給電部に相当する。
【００６３】
この給電装置３５０は、電気刺激装置１のゲート部３０２を制御するためのゲート操作部に相当する磁石３５５を備えている。
【００６４】
［４．電気刺激装置の植え込み手順］
次に、電気刺激装置１を例えば硬膜外腔に植え込む手順の一例について図７〜図１２を参照して説明する。
図７〜図１２は、人体の背中付近を示す説明図である。
【００６５】
まず、医師は、患者の痛みの分布状況に基づき、予め目標とする脊髄の刺激部位を決定する。そして、Ｘ線透視下で患者の脊椎４０３の棘突起のやや左斜めから硬膜外針４０２を穿刺し、硬膜外針４０２の先端を硬膜外腔４０５まで挿入する。この硬膜外針４０２が硬膜外腔４０５に挿入される位置は、一般的に、目標とする刺激部位から３椎体以上低位が選ばれる（図７を参照）。
【００６６】
次に、医師は、硬膜外針４０２に本体ブロック１０１ａの先端部１１４（図２を参照）を通し、当該本体ブロック１０１ａを生体４０４内に挿入する。そして、本体ブロック１０１ａの基端部１１９（図２を参照）を軸方向に押すことにより、本体ブロック１０１ａが硬膜外針４０２を通じて左側の硬膜外腔４０５内に挿入される（図８を参照）。
【００６７】
続いて、医師は、本体ブロック１０１ａの基端部１１９（図２を参照）を軸方向にさらに押して、硬膜外腔４０５内に本体ブロック１０１ａを上向させ、本体ブロック１０１ａの刺激電極１０５ａ（図１を参照）を目標とする刺激部位の近くに位置させる。そして、本体ブロック１０１ａが動かないように、当該本体ブロック１０１ａを仮固定する（図９を参照）。そして、医師は、先に穿刺した同じ高さの脊椎４０３の棘突起のやや右斜めから硬膜外針４０２を穿刺して、右側の硬膜外腔４０５にも、図７〜図９に示した手順で本体ブロック１０１ｂを植え込む。
【００６８】
以上の処理が完了した後、医師は、支持体１０４ａのボディ１１０ａ（図３を参照）に収納された導線２１７ａを、ボディ１１０ａの外に一部引き出す（図１０を参照）。同様に、本体ブロック１０１ｂの支持体１０４ｂからも導線２１７ｂを引き出す。
【００６９】
次に、医師は、引き出した導線２１７ａを固定具１２１ａの接続線接続コネクタに接続するとともに、引き出した導線２１７ｂを固定具１２１ｂの接続線接続コネクタに接続する。さらに、固定具１２１ａと固定具１２１ｂの接続線接続コネクタに接続線９０を接続して両者を電気的に接続する（図１１を参照）。
【００７０】
次いで、医師は、刺激装置１００ａ，１００ｂの刺激電極１０５ａ，１０５ｂの位置を少しずつ移動させながら、給電装置３５０で電気刺激装置１を操作して神経刺激を行い、患者の神経刺激に対する反応を聞きながら、疼痛緩和の効果が最大となる最適な刺激電極１０５ａ，１０５ｂの位置をそれぞれ決定する。
【００７１】
続いて、医師は、刺激装置１００ａ，１００ｂと接続線９０を完全に生体４０４内に植え込むための処理を行う。具体的には、まず固定具１２１ａと固定具１２１ｂの接続線接続コネクタから接続線９０を取り外した後、固定具１２１ａの接続線接続コネクタから導線２１７ａを取り外すとともに、固定具１２１ｂの接続線接続コネクタから導線２１７ｂを取り外す。そして、各硬膜外針４０２が刺入している部分に小切開を加えた後、硬膜外針４０２をそれぞれ生体４０４から抜き去る。
【００７２】
ここで、医師は、各刺激装置１００ａ，１００ｂにおいて、導線２１７ａ，２１７ｂを切らないように、体内から突出した支持体１０４ａ，１０４ｂのボディ１１０ａ、ボディ１１０ｂを切断する。
【００７３】
続いて、医師は、導線２１７ａを固定具１２１ａの接続線接続コネクタに接続した後、支持体１０４ａを手で固定しつつ、当該支持体１０４ａの軸方向に固定具１２１ａを押して、支持体１０４ａのボディ１１０ａ（図３を参照）の内部に導線２１７ａを収納する。そして、支持体１０４ａの切断面に固定具１２１ａでキャップし、固定具１２１ａに糸（不図示）を通し、この糸で縛って固定具１２１ａをボディ１１０ａに固定する。これと同様の処理を刺激装置１００ｂに対しても行う。
【００７４】
次に、刺激装置１００ａ，１００ｂが生体４０４に完全に植え込まれた状態で生体４０４に固定されるようにするため、固定具１２１ａ，１２１ｂを糸（不図示）で生体４０４の小切開内の筋膜や結合組織にそれぞれ縫いつける。この処置は、刺激装置１００ａ，１００ｂが生体４０４内で移動しないようにするためのものである。そして、左右の小切開の間に皮下トンネルを作成して、この作成した皮下トンネルに接続線９０を通し、再び固定具１２１ａと固定具１２１ｂの接続線接続コネクタに接続線９０を接続して両者を電気的に接続する。最後に、各小切開を縫合して刺激装置１００ａ，１００ｂと接続線９０を完全に生体４０４内に植え込む。これにより、脊髄４０６の正中部を挟むような神経刺激が可能となる（図１２を参照）。
【００７５】
［５．電気刺激装置の動作］
次に、電気刺激装置１が、電気的刺激信号を生成する処理（以下、「電気的刺激信号生成処理」という）の詳細について図５、図６および図１３を参照して説明する。なお、図１２に示すように電気刺激装置１が生体４０４内に植え込まれているものとする。
【００７６】
図１３は、本発明の一実施形態に係る電気刺激装置の動作を示すフローチャートである。
まず、医師は、体表面において、給電装置３５０の磁石３５５をゲート部３０２ａに重なる位置に配置する。その結果、ゲート部３０２ａでは、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続される（ステップＳ１０）。
【００７７】
続いて、給電装置３５０の給電コイル部３５４からコイル部２１２aに対して給電用電磁波が送信されると、コイル部２１２ａは、この給電用電磁波を受信して交流電流に変換する。そして、交流電流が整流部３０３ａに出力される。整流部３０３ａは、交流電流を整流して蓄電キャパシタ３０４ａに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ａに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路２０５ａを構成する各ブロックに供給され、制御部３０６ａが起動される（ステップＳ１１）。
【００７８】
起動された制御部３０６ａは、接続線９０からの連続パルスの入力があるか否かを確認する。この段階で接続線９０からの連続パルスの入力はないので、制御部３０６ａは、自身が親機であることを認識する（ステップＳ１２）。そして、連続パルスを生成して接続線９０に出力する（ステップＳ１３）。接続線９０に入力された連続パルスは、刺激装置１００ｂのゲート部３０２ｂに出力される。このとき、ゲート部３０２ｂにおいて、端子Ｓ１は端子Ｓ２に接続されており、接続線９０は整流部３０３ｂに接続されている。そのため、ゲート部３０２ｂに入力された連続パルスは、整流部３０３ｂに出力される。
【００７９】
整流部３０３ｂは、連続パルスを整流して蓄電キャパシタ３０４ｂに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ｂに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路２０５ｂを構成する各ブロックに供給され、制御部３０６ｂが起動される（ステップＳ１４）。
【００８０】
起動された制御部３０６ｂは、接続線９０からの連続パルスの入力があるか否かを確認する。このとき接続線９０からの連続パルスの入力があるので、制御部３０６ｂは、自身が子機であることを認識する（ステップＳ１５）。
【００８１】
以上の処理が完了した後、制御部３０６ａ，３０６ｂは、自身に予め記憶している刺激プログラムを読み出し、読み出した刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成する。そして、制御部３０６ａで生成された刺激パラメータおよび電極構成情報が、刺激パラメータ設定部３０７ａおよび電極構成設定部３０８ａにそれぞれ出力される。同様に、制御部３０６ｂで生成された刺激パラメータおよび電極構成情報が、刺激パラメータ設定部３０７ｂおよび電極構成設定部３０８ｂにそれぞれ出力される。
【００８２】
刺激パラメータ設定部３０７ａ，３０７ｂは、入力された刺激パラメータに応じた強度の電気的刺激信号を発振部３０９ａ，３０９ｂにそれぞれ生成させる。発振部３０９ａで生成された電気的刺激信号はスイッチ部３１０ａに出力され、発振部３０９ｂで生成された電気的刺激信号は、スイッチ部３１０ｂに出力される。
【００８３】
一方、電極構成設定部３０８ａ，３０８ｂは、入力された各電極構成情報に基づいて、スイッチ部３１０ａ，３１０ｂと刺激電極１０５ａ，１０５ｂとをそれぞれ選択的に接続するとともに、選択された刺激電極１０５ａ，１０５ｂにおける電気的刺激信号の極性をそれぞれ決定する。
【００８４】
ここで、選択された刺激電極１０５ａと、選択された刺激電極１０５ｂにおける電気的刺激信号の極性を異なるようにすれば、刺激電極１０５ａ（刺激電極１０５ｂ）側から刺激電極１０５ｂ（刺激電極１０５ａ）側に電気的刺激信号が流れる。この結果、刺激対象である脊髄４０６の正中部を挟むような神経刺激が実行される（ステップＳ１６）。
【００８５】
＜本発明の他の実施形態例＞
次に、本発明の他の実施形態の例について図１４および図１５を参照して説明する。
他の実施形態に係る電気刺激装置は、一実施形態に係る電気刺激装置１と機械的な構成および植え込み手順は同じであるので、機械的な構成および植え込み手順の説明を省略することにする。また、他の実施形態に係る電気刺激装置の電気的な構成において、電気刺激装置１と共通の部分については同一符号を付して、説明を省略する。
【００８６】
［１．電気刺激装置の電気的な構成］
まず、他の実施形態に係る電気刺激装置の電気的な構成について図１４を参照して説明する。
図１４は、本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の機能を示すブロック図である。
電気刺激装置１０は、電気刺激装置１と同様に、刺激電極１０５ａ（刺激電極１０５ｂ）側から刺激電極１０５ｂ（刺激電極１０５ａ）側に電気的刺激信号を流すことができるようにしたものである。
【００８７】
この電気刺激装置１０は、電気刺激装置１の刺激回路２０５の代替えとして、刺激回路５０２を備える。より具体的には、刺激回路２０５のゲート部３０２の代わりにゲート部５０３が設けられ、このゲート部５０３の状態を確認する機能を有する制御部５０４が制御部３０６の代わりに設けられている。
【００８８】
ゲート部５０３は、磁石によりオン／オフ制御されるリードスイッチであり、５つの端子Ｓ１〜Ｓ５を有する。このゲート部５０３の近くの所定位置に磁石がない状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ２とが接続される。このとき端子Ｓ４と端子Ｓ５は非接続状態である。一方、ゲート部５０３の近くの所定位置に磁石が配置された状態では、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続されるとともに、端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続される。
【００８９】
端子Ｓ１は整流部３０３および通信部３０５と接続されている。そして、端子Ｓ２は接続線９０および制御部５０４と接続され、端子Ｓ３はコイル部２１２と接続されている。すなわち、上述の所定位置に磁石がない状態では、接続線９０および制御部５０４が整流部３０３および通信部３０５に接続され、所定位置に磁石が配置された状態では、コイル部２１２が整流部３０３および通信部３０５に接続される。
【００９０】
制御部５０４は、マイクロコンピュータ等を含むものであり、一実施形態に係る制御部３０６と同様に蓄電キャパシタ３０４から供給される電力により起動して刺激回路５０２を構成する各ブロックの制御を行う。
【００９１】
この制御部５０４は、ゲート部５０３の端子Ｓ４および端子Ｓ５と接続されており、端子Ｓ４と端子Ｓ５が接続状態にあるか否かを監視している。そして、制御部５０４は、端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続状態にあることを検出すると、自身を親機と認識する。自身が親機であると認識した場合、制御部５０４は、上述の連続パルスを生成し、生成した連続パルスを接続線９０に出力する。
【００９２】
一方、制御部５０４は、端子Ｓ４と端子Ｓ５が非接続状態であることを検出すると、自身を子機と認識する。なお、自身が子機であると認識した制御部５０４は、接続線９０に連続パルスを出力する処理は行わない。
【００９３】
また、制御部５０４には、一実施形態に係る制御部３０６と同様に、所定の刺激プログラムが予め記憶されている。制御部５０４は、刺激プログラムを読み出し、読み出した刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成する。刺激パラメータおよび電極構成情報は、刺激パラメータ設定部３０７および電極構成設定部３０８にそれぞれ出力される。
【００９４】
［２．電気刺激装置の動作］
次に、電気刺激装置１０による電気的刺激信号生成処理の詳細について図１４および図１５を参照して説明する。図１２に示したように、電気刺激装置１０が生体４０４内に植え込まれているものとする。
【００９５】
図１５は、本発明の他の実施形態に係る電気刺激装置の動作の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ２６の処理は、図１３に示すステップＳ１６の処理と同じであるので、説明は省略する。
【００９６】
まず、医師は、体表面において、刺激装置５０ａが植え込まれた部分に給電装置３５０(図６を参照)を当てて、給電装置３５０の磁石３５５をゲート部５０３ａに重なる位置に配置する。その結果、ゲート部５０３ａでは、端子Ｓ１と端子Ｓ３とが接続されるとともに、端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続される（ステップＳ２０）。
【００９７】
続いて、給電装置３５０の給電コイル部３５４から給電用電磁波が送信されると、コイル部２１２ａは、この給電用電磁波を受信して交流電流に変換する。そして、交流電流が整流部３０３ａに出力される。整流部３０３ａは、交流電流を整流して蓄電キャパシタ３０４ａに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ａに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路５０２ａを構成する各ブロックに供給され、制御部５０４ａが起動される（ステップＳ２１）。
【００９８】
起動された制御部５０４ａは、ゲート部５０３ａの端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続されていることを検出して、自身が親機であることを認識する（ステップＳ２２）。そして、連続パルスを生成して接続線９０に出力する（ステップＳ２３）。接続線９０に入力された連続パルスは、刺激装置５０ｂのゲート部５０３ｂに出力される。このとき、ゲート部５０３ｂにおいて、端子Ｓ１は端子Ｓ２に接続されており、接続線９０は整流部３０３ｂに接続されている。そのため、ゲート部５０３ｂに入力された連続パルスは整流部３０３ｂに出力される。
【００９９】
整流部３０３ｂは、連続パルスを整流して蓄電キャパシタ３０４ｂに出力する。すると、蓄電キャパシタ３０４ｂに電力が蓄積される。そして、蓄積された電力が刺激回路５０２ｂを構成する各ブロックに供給され、制御部５０４ｂが起動される（ステップＳ２４）。
【０１００】
起動された制御部５０４ｂは、ゲート部５０３ｂの端子Ｓ４と端子Ｓ５とが接続されていないことを検出して、自身が子機であることを認識する（ステップＳ２５）。
【０１０１】
以上説明したように、各実施形態では、２つの刺激装置を有しているので、各刺激装置の刺激電極に電気的刺激信号を印加することができる。そして、各刺激電極における電気的刺激信号の極性をそれぞれ異なるようにすれば、任意の一刺激装置の刺激電極（一刺激電極）側から他の刺激装置の刺激電極（他の刺激電極）側に電気的刺激信号を流すことができる。この結果、一刺激電極と他の刺激電極で、脊髄などの刺激対象を挟んだ場合、刺激対象の深部を中心に電気的刺激信号を流すことができる。したがって、刺激対象以外を刺激することなく、刺激対象の深部を刺激することができる、という効果がある。
【０１０２】
また、各実施形態では、給電装置により電力供給がなされた方の刺激装置が、給電装置により電力供給がなされなかった方の刺激装置に電力を供給するようにした。これにより、刺激装置それぞれに対して、給電装置で給電する、というユーザにとってわずらわしい作業を行わなくてもよくなる、という効果がある。その上、いずれかの刺激装置を給電装置により給電するだけで、両方の刺激装置が使用可能状態にすることができるので、装置の使用開始までにかかる時間を短縮することができる、という効果もある。
【０１０３】
また、一実施形態では、本体ブロックを、硬膜外針の内部を挿通可能になるような形状に形成した。そのため、医師が本体ブロックの支持体部分を操作して、硬膜外針を介して、刺激電極を所定の位置まで移動させることができるとともに、刺激電極をその位置に長期間にわたって安定的に留置できるという効果がある。また、医師が支持体を操作して、電気刺激装置を体外へ容易に取り出すことができるという効果がある。
【０１０４】
なお、上述した各実施形態においては、各刺激装置および接続線よりなるものを電気刺激装置として説明しているが、電気刺激装置として給電装置を含む広い概念で捉えることもできる。
【０１０５】
＜変形例＞
上述した各実施形態では、生体内に電気刺激装置を挿入する際に、硬膜外針に直接刺激装置を通す形態とした。しかしながら、予め硬膜外針を通して柔軟性のあるカニューレを刺激を行う部位の近くまで導いた後に、このカニューレ内に刺激装置を通して生体内に挿入することで刺激電極の生体内への配置の正確性をより向上させることが可能である。
【０１０６】
また、上述した各実施形態では、コネクタにより電極ブロック、回路ブロック、支持体をそれぞれ着脱可能に接続した。しかし、コネクタを廃して、電極ブロックと回路ブロックが予め一体化されていてもよく、あるいは、回路ブロックと支持体が予め一体化されていてもよく、あるいは、すべてが予め一体化されていてもよい。
【０１０７】
また、上述した各実施形態では、電源として蓄電キャパシタを用いたが、蓄電キャパシタの代わりに充電池を用いてもよい。これにより、体外のコントローラから常に給電を受ける必要がなくなる。
【０１０８】
また、上述した各実施形態において、本体ブロックに、その基端から中途部まで連通するルーメンを備えるようにしてもよい。これにより、本体ブロックを生体内に植え込む際に、スタイレットを利用できる。この結果、本体ブロックの体内への植え込みを容易に行うことができるとともに、刺激電極の生体内への配置の正確性をより向上させることができる。
【０１０９】
また、上述した各実施形態において、本体ブロックに、その先端から基端まで連通するルーメンを備えるようにしてもよい。これにより、本体ブロックを生体内に植え込む際に、ガイドワイヤを利用できる。
【０１１０】
また、上述した各実施形態では、電気刺激装置の各本体ブロックは略円筒形状に形成されているが、棒状であればどのような形状でもよい。
【０１１１】
また、上述した各実施形態では、刺激装置の数を２としたが、２以上にすることもできる。この場合、親機対子機が１対多となるように接続線で親機と子機を接続すればよい。すなわち、電気的に１つの接続線に全ての刺激装置が接続されていれば、刺激装置の植え込み位置に応じて接続線の配線を変更することができる。
【０１１２】
また、上述した各実施形態では、刺激装置５０ａ，１００ａを親機とし、刺激装置５０ａ，１００ｂを子機としたが、刺激装置５０ａ，１００ａを子機とし、刺激装置５０ａ，１００ｂを親機とすることができることはいうまでもない。
【０１１３】
また、上述した各実施形態では、親機の通信部が給電装置からの刺激パラメータや電極構成情報を受け取ることができるとしたが、この受け取った情報を親機の制御部が接続線に出力する連続パルスに周波数変調を行うなどして載せることで、子機の通信部でもこれらの情報を受け取ることができ、給電装置から子機の刺激パラメータや電極構成情報を設定することが可能である。
【０１１４】
また、上述した各実施形態では、接続線は基準電位と連続パルスの２つの信号線であるとしたが、同期用に信号線を新たに１つ追加することで、左右の刺激装置の刺激電極を同時に刺激することが可能である（例えば、刺激電極１０５ａの先端の電極を基準電位、刺激電極１０５ａの先端から２番目の電極を正電位、刺激電極１０５ｂの先端の電極を正電位として、刺激電極１０５ａの先端から２番目の電極と刺激電極１０５ｂの先端の電極を同時に刺激）。
【０１１５】
以上、本発明の各実施形態の例について説明したが、本発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１０…電気刺激装置、５０，１００…刺激装置、９０…接続線、１０１…本体ブロック、１０２…電極ブロック、１０３…回路ブロック、１０４…支持体、１０５…刺激電極、１０６，１０８，１１０…ボディ、１０７，１０９，１１２，１１３…コネクタ部、１１４，１１６，１１８…先端部、１１５、１１７，１１９…基端部、１２１…固定具、２０２，２０４，２１７…導線、２０５，５０２…刺激回路、２１０，２１６…コネクタピン、２１１，２１５…電気的接続部、２１２…コイル部、２１８…キャップ部、２１９…接続線接続部、３０２，５０３…ゲート部、３０３…整流部、３０４…蓄電キャパシタ、３０５…通信部、３０６，３５２，５０４…制御部、３０７…刺激パラメータ設定部、３０８…電極構成設定部、３０９…発振部、３１０…スイッチ部、３５０…給電装置、３５１…電源部、３５３…給電／通信部、３５４…給電コイル部、３５５…磁石、４０２…硬膜外針、４０３…脊椎、４０４…生体、４０５…硬膜外腔、４０６…脊髄
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に留置される少なくとも２つの刺激装置と、各刺激装置を他の各前記刺激装置に電気的に接続する接続部と、前記各刺激装置に給電可能な生体外に設置される給電装置と、を含む電気刺激装置であって、
前記各刺激装置は、
刺激電極と、
刺激信号を生成して前記刺激電極に印加する刺激信号生成部と、
前記接続部に電気的に接続され、該接続部に電力を出力するとともに、前記刺激信号生成部を制御する制御部と、
入力された電力を蓄積し、蓄積された電力が前記刺激信号生成部および前記制御部に供給される蓄電部と、
前記給電装置から受電可能な受電部と、
前記蓄電部を、前記受電部あるいは前記接続部に選択的に接続可能なゲート部と、を備え、
前記給電装置は、
前記各刺激装置の前記受電部に生体外より給電する給電部と、
前記給電部から前記受電部に給電を行う際に、前記ゲート部を操作して前記蓄電部を前記蓄電部に接続させるゲート操作部と、を備える
電気刺激装置。
【請求項２】
前記制御部は、自身が起動してから所定の期間以上前記接続部からの電力の入力がある場合に、前記接続部に電力を出力しないようにする
請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項３】
前記制御部は、ゲート部の接続状態を監視し、前記蓄電部が前記接続部に接続されている場合に、前記接続部に電力を出力しないようにする
請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項４】
前記給電装置の前記給電部から前記刺激信号の前記受電部への給電は、電磁誘導により行われる
請求項１乃至３のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項５】
前記給電装置の前記ゲート操作部は、前記刺激装置の前記ゲート部を磁気的作用により操作する
請求項１乃至４のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項６】
前記制御部から前記接続部への出力は連続パルスであり、
前記蓄電部は、前記連続パルスを整流して得た電力を蓄積する
請求項１乃至５のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項７】
前記制御部から前記接続部へ出力される前記連続パルスは、バースト電流またはバースト電圧である
請求項６のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の電気刺激装置を制御する制御方法であって、
前記給電装置の前記ゲート操作部により前記刺激装置の前記ゲート部を操作して、前記受電部と前記蓄電部とを接続するステップと、
前記受電部が、前記給電部から電力を取得して前記蓄電部に出力するステップと、
前記蓄電部に蓄積された電力を前記制御部および前記刺激信号生成部に供給するステップと、
前記制御部が、予め記憶された刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成するステップと、
前記制御部が、前記接続部に電力を出力して、該接続部に接続された他の前記刺激装置に電力を供給するステップと、
前記制御部が生成した前記刺激パラメータおよび前記電極構成情報を、前記刺激信号生成部に供給し、前記刺激信号生成部を制御するステップと、
前記刺激信号生成部が、刺激信号を生成して前記刺激電極に印加するステップと、を備える
電気刺激装置の制御方法。
【請求項１】
生体内に留置される少なくとも２つの刺激装置と、各刺激装置を他の各前記刺激装置に電気的に接続する接続部と、前記各刺激装置に給電可能な生体外に設置される給電装置と、を含む電気刺激装置であって、
前記各刺激装置は、
刺激電極と、
刺激信号を生成して前記刺激電極に印加する刺激信号生成部と、
前記接続部に電気的に接続され、該接続部に電力を出力するとともに、前記刺激信号生成部を制御する制御部と、
入力された電力を蓄積し、蓄積された電力が前記刺激信号生成部および前記制御部に供給される蓄電部と、
前記給電装置から受電可能な受電部と、
前記蓄電部を、前記受電部あるいは前記接続部に選択的に接続可能なゲート部と、を備え、
前記給電装置は、
前記各刺激装置の前記受電部に生体外より給電する給電部と、
前記給電部から前記受電部に給電を行う際に、前記ゲート部を操作して前記蓄電部を前記蓄電部に接続させるゲート操作部と、を備える
電気刺激装置。
【請求項２】
前記制御部は、自身が起動してから所定の期間以上前記接続部からの電力の入力がある場合に、前記接続部に電力を出力しないようにする
請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項３】
前記制御部は、ゲート部の接続状態を監視し、前記蓄電部が前記接続部に接続されている場合に、前記接続部に電力を出力しないようにする
請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項４】
前記給電装置の前記給電部から前記刺激信号の前記受電部への給電は、電磁誘導により行われる
請求項１乃至３のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項５】
前記給電装置の前記ゲート操作部は、前記刺激装置の前記ゲート部を磁気的作用により操作する
請求項１乃至４のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項６】
前記制御部から前記接続部への出力は連続パルスであり、
前記蓄電部は、前記連続パルスを整流して得た電力を蓄積する
請求項１乃至５のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項７】
前記制御部から前記接続部へ出力される前記連続パルスは、バースト電流またはバースト電圧である
請求項６のいずれかに記載の電気刺激装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の電気刺激装置を制御する制御方法であって、
前記給電装置の前記ゲート操作部により前記刺激装置の前記ゲート部を操作して、前記受電部と前記蓄電部とを接続するステップと、
前記受電部が、前記給電部から電力を取得して前記蓄電部に出力するステップと、
前記蓄電部に蓄積された電力を前記制御部および前記刺激信号生成部に供給するステップと、
前記制御部が、予め記憶された刺激プログラムに基づいて刺激パラメータおよび電極構成情報を生成するステップと、
前記制御部が、前記接続部に電力を出力して、該接続部に接続された他の前記刺激装置に電力を供給するステップと、
前記制御部が生成した前記刺激パラメータおよび前記電極構成情報を、前記刺激信号生成部に供給し、前記刺激信号生成部を制御するステップと、
前記刺激信号生成部が、刺激信号を生成して前記刺激電極に印加するステップと、を備える
電気刺激装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−５５４８２（Ｐ２０１２−５５４８２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０１２２０（Ｐ２０１０−２０１２２０）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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