特許 6402303 磁気刺激装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6402303

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】磁気刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 2/04 20060101AFI20181001BHJP

【ＦＩ】

   A61N2/04

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-21673(P2014-21673)

(22)【出願日】2014年2月6日

(65)【公開番号】特開2015-146912(P2015-146912A)

(43)【公開日】2015年8月20日

【審査請求日】2017年1月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(73)【特許権者】

【識別番号】899000057

【氏名又は名称】学校法人日本大学

(73)【特許権者】

【識別番号】513067727

【氏名又は名称】高知県公立大学法人

(73)【特許権者】

【識別番号】000230962

【氏名又は名称】日本光電工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074147

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 崇

(72)【発明者】

【氏名】関野 正樹

(72)【発明者】

【氏名】安藤 努

(72)【発明者】

【氏名】朴 啓彰

(72)【発明者】

【氏名】和田 仁

(72)【発明者】

【氏名】兵頭 亮

【審査官】 宮崎 敏長

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２８６４６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−２７６２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１７９６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ ２／０２ − Ａ６１Ｎ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

口腔内に配置され、脳底部へ向けて磁束を発生する磁束発生コイルと、
この磁束発生コイルに流す電流を制御してパルス磁束を発生させる駆動手段と、
口腔内に配置される磁束発生コイルの舌側に設けられた、磁性体または反磁性体と、
前記磁束発生コイルを配置するためのシート部を有し、前記磁束発生コイルを口腔内に仮固着する仮固着手段と
を具備し、
前記仮固着手段が前記口腔内に装着された状態で、前記磁束発生コイルから発生される磁束が脳底部の目的位置に向かうように前記磁束コイルが設けられていることを特徴とする磁気刺激装置。

【請求項2】

磁性体または反磁性体は、シート状であることを特徴とする請求項１に記載の磁気刺激装置。

【請求項3】

反磁性体は超伝導体であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気刺激装置。

【請求項4】

仮固着手段は、歯列に沿った溝部を有し、この溝部の壁部により歯列及び／または歯茎を挟持するマウスピースであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気刺激装置。

【請求項5】

鼻腔深部に配置され、前記磁束発生コイルにより発生された磁束を収斂させる磁性体を備えること特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気刺激装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、脳などに対する磁気刺激装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

わが国日本において、厚生労働省の発表によると、２０１２年の時点で６５歳以上の高齢者総数３０７９万人であり、このうち、認知症高齢者は約４６２万人とされている。今後さらに高齢者の増加が予測され、認知症治療の充実を図ることが高齢者対策の喫緊の課題である。代表的な認知症であるアルツハイマー型認知症は、脳底部の海馬が主に障害される疾患であるが、今のところ決定的な治療法は存在しない。現在は主に薬物による治療が行われているが，電気的な刺激によって海馬を活性化させることによって、薬物治療を上回る効果を得られる可能性がある。

【0003】

また、アルツハイマー型認知症のような難治性疾患の治療法には、その病態を詳細に把握する必要性がある。しかしながら、そもそも脳機能を理解する方法論が乏しいのが現状である。このような現状において脳機能を理解するためには、非侵襲的に機能亢進するだけでなく機能抑制できる経頭蓋磁気刺激法（TMS: Transcranial Magnetic Stimulation）が、神経科学や脳医学の分野で重要な技術となっている。

【0004】

パルス磁場による経頭蓋磁気刺激は、脳を非侵襲的に刺激する優れた手法である。これまでに開発された磁気刺激装置は、頭皮上に配置したコイルからパルス磁場を発生させ，脳内に誘起される渦電流によって脳を刺激するという原理に基づいたものである。脳内の渦電流は、深さとともに減弱することから、有効に刺激できる部位が大脳表面の皮質部位に限定されていた。

【0005】

磁気刺激用のコイルとしては、１９８５年にＴＭＳが発明された当初から使われている円形コイルと、円形コイルを左右に並べて逆向きに電流を流す８字コイルが代表的である。８字コイルは，左右のコイルループが交わる部分の直下の脳内で局所的に強い渦電流が発生するため、標的を絞った刺激が可能である。この他にも、偏心８字コイル、ヘルメット型アレイコイル、Ｈコイル、スリンキーコイルなどの様々なコイルが考案されている。これらはいずれも、脳の上面あるいは側面の表層に位置する大脳皮質を刺激することを目的としたものである。

【0006】

ところで、脳底部には、生命機能を司る様々な機能中枢が位置している。視床や視床下部の神経核および海馬・扁桃などの辺縁系を有効に刺激できれば、自律神経の機能を調整することができ、さらには海馬の障害に由来する記憶の減弱も軽減できる可能性がある。しかし、これらの脳底部の領域は、従来の刺激コイルを配置可能な頭部表面からは深い位置にあるため十分な刺激強度を得ることができなかった。

【0007】

そのために、大脳皮質が関わる上肢の随意運動や感覚に関する診断や治療が進展しているのに対して、脳底部が関わる不随運動や記憶や情動に関する診断や治療は、ほとんど未開拓である。認知症の代表疾患であるアルツハイマー病は、海馬を中心とした脳底部の機能低下が一因と考えられている。そのため、リハビリテーション治療への応用と同様に、機能低下した海馬をＴＭＳで磁気刺激できれば、海馬の機能亢進や機能低下を防止することが可能になると期待される。

【0008】

上記に対し、種々の脳に関する状態を診断し、更に治療するために磁気刺激を含む刺激を脳に与えるシステムが知られている。このシステムでは、扁桃体領域や海馬などの領域へエネルギーが指向されるように構成される。そのために、刺激の源を口、鼻などの開口に配置する構成を採用するものである（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特表２０１１−５１７９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、上記の刺激システムでは、「扁桃体領域や海馬などの領域へエネルギーが指向されるように構成される」としているものの、刺激の源自体を口、鼻などの開口に配置するものであり、必ずしも的確に目標位置を刺激できない可能性があった。更に、生体の開口部にコイルを配置して磁気刺激を行う場合には、渦電流により皮膚が刺激される。特に口腔にコイルを設置した場合には、舌がしびれるなどの症状が現れ、適切に刺激を与えることができない可能性がある。

【0011】

本発明は上記のような従来の刺激システムが有する問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、脳底部の目標位置を的確かつ適切に刺激することが可能な磁気刺激装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係る磁気刺激装置は、口腔内に配置され、脳底部へ向けて磁束を発生する磁束発生コイルと、この磁束発生コイルに流す電流を制御してパルス磁束を発生させる駆動手段と、口腔内に配置される磁束発生コイルの舌側に設けられた、磁性体または反磁性体と、前記磁束発生コイルを配置するためのシート部を有し、前記磁束発生コイルを口腔内に仮固着する仮固着手段とを具備し、前記仮固着手段が前記口腔内に装着された状態で、前記磁束発生コイルから発生される磁束が脳底部の目的位置に向かうように前記磁束コイルが設けられていることを特徴とする。

【0013】

本発明に係る磁気刺激装置では、磁性体または反磁性体は、シート状であることを特徴とする請求項１に記載の磁気刺激装置。

【0014】

本発明に係る磁気刺激装置は、反磁性体は超伝導体であることを特徴とする。

【0016】

本発明に係る磁気刺激装置では、仮固着手段は、歯列に沿った溝部を有し、この溝部の壁部により歯列及び／または歯茎を挟持するマウスピースであることを特徴とする。

【0017】

本発明に係る磁気刺激装置は、鼻腔深部に配置され、前記磁束発生コイルにより発生された磁束を収斂させる磁性体を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、脳底部へ向けて磁束を発生する磁束発生コイルが口腔内に配置され、更に口腔内に配置される磁束発生コイルの舌側に磁性体または反磁性体が設けられているので、脳底部の目標位置を的確かつ適切に刺激することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る磁気刺激装置の構成図。

【図2】本発明の実施形態に係る磁気刺激装置を配置する口腔及び鼻腔部分の断面図。

【図3】本発明の実施形態に係る磁気刺激装置が備える仮固着手段の一例を示す斜視図。

【図4】本発明の実施形態に係る磁気刺激装置の要部構成を配置した状態の口腔及び鼻腔部分の磁束を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下添付図面を参照して、本発明に係る磁気刺激装置の実施形態を説明する。実施形態に係る磁気刺激装置は、図１に示すような磁束発生コイル１０を備える。磁束発生コイル１０は、１または複数の導線を絶縁被覆した被覆導線１１を例えば渦巻状に巻回して構成することができる。磁束発生コイル１０は、積層コイルであっても良い。コイル部の大きさやターン数などは、刺激の目的に応じて適宜選択される。磁束発生コイル１０の被覆導線１１には、電源部２０が接続される。電源部２０は、磁束発生コイル１０の被覆導線１１に間欠的に電流を流し、磁束発生コイル１０にパスル磁束を発生させる駆動手段として機能する。

【0021】

上記電流によって、磁束発生コイル１０により発生される磁束の方向は図１の上方向である。磁束発生コイル１０は、図２に示されるように、口腔３１内に配置される。この状態において、磁束発生コイル１０により発生される磁束は、脳底部３２へ向かうように設定することができる。

【0022】

更に、本実施形態では、図２に示されるように、上記磁束発生コイル１０により発生された磁束を収斂させる磁性体４０が鼻腔深部３３に配置される。鼻腔３４は、鼻孔３５から咽頭３９へ到る空洞である。鼻腔３４の外壁側には、上から下へ３段に襞状の上鼻甲介３６Ａ、中鼻甲介３６Ｂ、下鼻甲介３６Ｃという突起部が存在する。３７は前頭洞を指し、３８は蝶形骨洞を指す。磁性体４０は、上鼻甲介３６Ａと蝶形骨洞３８の間に配置することができる。磁性体４０の鼻腔深部３３へ半固定的な設置を行うために、磁性体４０を綿や不織布などの弾性を有する部材で被覆しても良い。

【0023】

次に、鼻腔３４から挿入する磁性体４０の固定法について、より具体的に説明する。その第１は、内視鏡手術等の外科的手法により全身麻酔下に侵襲的に蝶形骨洞３８を開放して磁性体４０を留置することができる。この場合、磁性体４０は、直径10mm以上のものを留置することが可能となる。更に、トルコ鞍底直下に留置することが可能である。磁束を向かわせる標的として海馬を選択する場合には、鼻腔３４の両サイドに全体で２個の磁性体４０を留置することも可能である。

【0024】

固定法は次の通りとすることができる。磁性体４０の形状は任意（手術をして挿入口を広げているので、径が10mm以内なら種々の形状の磁性体４０の留置可能である）とできる。シミュレーションにより、海馬などの標的に応じて、渦電流がもっとも最大化する形状を最適な形状として採用しても良い。

【0025】

プラスチック等の非磁性体製の柄が磁性体４０に繋がったものを採用できる。この場合、３DCTにより患者の顔にマッチしたフェイスガード（メッシュ状の樹脂でできたもの）を前もって制作しておき、鼻腔３４から飛び出た上記柄の端部をフェイスガードに固定し、さらにフェイスガードを顔面に密着させ（面接着テープなどで）固定することができる。フェイスガードは既成のものでも良い。

【0026】

上記において、下垂体手術の経験から、鼻腔３４内にタンポンをしっかり詰めて固定すれば、磁性体４０と磁性体４０に繋がった柄は動かないように構成することができる。

【0027】

鼻腔内に、手術せず可及的に挿入して磁性体を留置することもできる。この場合には、鼻鏡で鼻孔を広げ、エピネフリンを鼻腔粘膜に塗布或いは注入し、粘膜からの出血を抑制する。エピネフリン処置後に、局所麻酔スプレーや局所麻酔注射で十分に鼻腔粘膜を麻酔してから、磁性体４０（恐らく球体で糸が繋がっている）を咽頭３９まで挿入する。内腔が空いたシリコンなどのチューブの端部に磁性体４０を結合して、糸をチューブの内腔に通して、反対側の端部から出し、糸とチューブを持って、鼻腔３４内に挿入することができる。磁気刺激後は、鼻孔３５から出ている糸を引っ張って、磁性体４０を引き抜くことができる。

【0028】

上記の方法は、手術せず鼻腔内に磁性体４０を挿入するので、磁性体４０の大きさは5mm-10mm程度とすることが好適であり、鼻孔３８から上咽頭までも挿入可能である。両方の鼻腔３４に挿入可能である。この場合、患者は、口で呼吸することになる。生まれつき鼻腔３４の狭い人や鼻中隔側湾症の人（この場合は広い側の鼻腔３４を選択しても）は、挿入が難しい可能性がある。この方法は、磁性体４０の挿入範囲が制限されているが、手術せずに挿入できるので、非常に簡易で魅力的である。

【0029】

また、口腔３１内に磁束発生コイル１０を設置した場合には、渦電流により舌がしびれるなどの症状が現れる可能性がある。そこで、本実施形態では、口腔３１内に配置される磁束発生コイル１０の舌側に、磁性体または反磁性体が設けることができる。反磁性体は超伝導体とすることができる。図１の例では、磁束発生コイル１０の平面面積とほぼ同程度の面積を有する円盤状の磁性体シート１５を設けている。磁性体シート１５と磁束発生コイル１０とは、接着或いは結合されることができる。接着或いは結合された磁性体シート１５と磁束発生コイル１０とは、口腔３１内に設置される。

【0030】

磁気刺激装置は、磁束発生コイルを口腔内に仮固着する仮固着手段を更に備えることができる。仮固着は、着脱自在であることを意味する。図３は、仮固着手段を、歯列に沿った溝部５１を有し、この溝部５１の壁部５２により歯列を挟持するマウスピース５０としたものである。

【0031】

マウスピース５０は、シリコンゴムなどの樹脂や不織布などにより全体を構成し、壁部５２の弾性によって歯列及び／または歯茎を溝部５１に挟持することができる。この構造は、例えば上歯茎の歯列に対応するものとすることができるが、同様の構成を面対称に下側に設け、下歯茎の歯列にも対応する構成とすることができる。

【0032】

全体として湾曲している壁部５２の下端部から中央部側には、磁性体シート１５と磁束発生コイル１０とを配置するシート部５３が設けられている。磁性体シート１５と磁束発生コイル１０とは、シート部５３の例えば中央部に、固定或いは半固定の状態で設けられる。磁性体シート１５と磁束発生コイル１０の全部または一部がシート部５３に埋設されても良い。マウスピース５０が装着された状態において、磁束発生コイル１０から発生する磁束が脳底部の目的位置へ向かうように、磁束発生コイル１０を（または磁性体シート１５と磁束発生コイル１０）とを所定方向へ傾斜させて設けることができる。なお、磁束発生コイル１０から電源部２０へ延びる被覆導線１１はマウスピース５０の適宜な位置から引き出される。

【0033】

以上の通りに構成された磁気刺激装置は、刺激を行う際に用いられる。即ち、磁性体シート１５と磁束発生コイル１０は、口腔内において脳底部３２へ向けて磁束を発生する位置にマウスピース５０によって或いはマウスピース５０を用いずに配置される。また、磁性体４０は、磁束発生コイル１０により発生された磁束を収斂させる鼻腔深部３３に配置される。これにより、磁束発生コイル１０により発生された磁束は、図４の矢印φにより示されるように、磁性体４０により収斂されて目的の脳底部３２の位置へと到達する。この結果、目的の脳底部位置に渦電流が生じ、適切な刺激を行うことができる。

【0034】

以上の通り、本発明によれば、脳底部の神経核や辺縁系を磁気刺激可能となり、医療分野での各種の新規応用が期待できる。例えば、アルツハイマー型認知症への応用が期待できる。このアルツハイマー型認知症については、現在は投薬療法が行われているが、対症療法であり根本治療を行うものではない。従って、本発明はアルツハイマー型認知症の治療に新たな選択枝を与えることが期待される。

【0035】

また、うつ病については、その成因に海馬領域の神経破損仮説が存在している。従って、本発明に係る磁気刺激装置によって海馬を標的に刺激が可能となり、治療効果を飛躍的に高めることが期待できる。また、パーキンソン病においては、視床下部に電極を挿入して配置するＤＢＳ(deep brain stimulation)が用いられているが、侵襲性が高いものである。本発明に係る磁気刺激装置によって、上記ＤＢＳに代替する非侵襲的な治療法を提供することが期待される。

【0036】

また、視床痛は、視床出血後に見られる難治性の頑痛である。この視床痛については、本発明に係る磁気刺激装置による除痛効果が期待される。更に、本発明に係る磁気刺激装置は、脳底部の神経核だけでなく、大脳間裂に依存する下肢の運動皮質を広範囲に刺激できることが予測される。従って本発明に係る磁気刺激装置は、下肢の運動麻痺患者のリハビリ治療に貢献できることが期待される。

【符号の説明】

【0037】

１０ 磁束発生コイル
１１ 被覆導線
１５ 磁性体シート
２０ 電源部
３１ 口腔
３２ 脳底部
３３ 鼻腔深部
３４ 鼻腔
３５ 鼻孔
３６Ａ 上鼻甲介
３６Ｂ 中鼻甲介
３６Ｃ 下鼻甲介
３８ 蝶形骨洞
３９ 咽頭
４０ 磁性体
５０ マウスピース
５１ 溝部
５２ 壁部
５３ シート部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】