JP2010162189A - Implanted cooler for internal organs - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、てんかん、又は不整脈などの発作の発生を予防する、あるいは、発作を停止させることができる完全埋め込み型臓器冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a fully implantable organ cooling apparatus capable of preventing the occurrence of seizures such as epilepsy or arrhythmia or stopping the seizures.
従来、てんかんの治療には、まず薬剤治療が試みられている。しかし、そのうちの３分の１程の患者は発作のコントロールが十分でない。また、薬剤抵抗性の患者には、外科的な病巣の切除も試みられているが、脳神経組織の切除は合併症を引き起こす危険がある。 Conventionally, drug treatment is first attempted for the treatment of epilepsy. However, about one third of those patients do not have enough seizure control. In addition, for patients who are resistant to drugs, surgical excision of the lesion has been attempted, but the excision of the cranial nerve tissue has a risk of causing complications.
そこで、この種のてんかん発作の予防装置として、埋め込み型の迷走神経刺激装置などが用いられていた。これはてんかん発作の発生の前兆が感じられた時点で迷走神経を電気刺激して、発作の発生を予防する効果を狙ったものである（下記特許文献１参照）。 Therefore, an implantable vagus nerve stimulation device or the like has been used as a device for preventing this type of epileptic seizure. This aims at the effect of preventing the occurrence of seizures by electrically stimulating the vagus nerve when a sign of the occurrence of epileptic seizures is felt (see Patent Document 1 below).
しかしながら、迷走神経とてんかん発作の間には、病態生理学的に理論的な関連性は全く認められず、経験論のみに依存するもので効果も不十分であり、日本では認可されていないのが現状である。 However, there is no pathophysiological theoretical link between the vagus nerve and epileptic seizures, and it depends only on empirical theory and is insufficiently effective. It is not approved in Japan. Currently.
したがって、従来の技術では、薬剤抵抗性の患者のてんかん発作の発生をコントロールできないという問題があった。 Therefore, the conventional technique has a problem that the occurrence of epileptic seizures cannot be controlled in drug-resistant patients.
同様に、薬剤抵抗性で頻繁に発作に起こす頻脈性不整脈の患者の治療として手術が行われるが、患者に対する負担が大きい。 Similarly, surgery is performed as a treatment for patients with drug-resistant tachyarrhythmias that frequently cause seizures, but the burden on the patient is large.
本発明は、上記状況に鑑みて、難治性てんかんや頻脈性不整脈の発作を患者自身でコントロールすることができる完全埋め込み型臓器冷却装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a fully implantable organ cooling device that can control seizures of refractory epilepsy and tachyarrhythmia by the patient himself.
本発明の上記目的を達成するために、
〔１〕完全埋め込み型臓器冷却装置において、てんかんによる発作の前兆を患者が感じた時点で、前記てんかんによる発作の焦点となる病巣をヒートパイプ装置を介して体外から冷却装置を用いて冷却することにより、前記病巣の神経活動を抑制し、前記てんかんによる発作を予防することを特徴とする。
In order to achieve the above object of the present invention,
[1] In a fully implantable organ cooling device, when a patient feels a sign of an epileptic seizure, the lesion that becomes the focal point of the epileptic seizure is cooled from outside the body via a heat pipe device using a cooling device. To suppress the neuronal activity of the lesion and prevent seizures due to the epilepsy.
〔２〕上記〔１〕記載の完全埋め込み型臓器冷却装置において、前記ヒートパイプ装置は、ヒートパイプと、このヒートパイプの一端に配置されるヒートシンクと、このヒートパイプの他端に配置される冷却端子とからなり、前記ヒートシンクを頭蓋骨と頭皮の間に設置し、前記冷却端子を前記てんかんによる発作の焦点となる病巣に接触させるように設置したことを特徴とする。 [2] The fully implantable organ cooling apparatus according to [1], wherein the heat pipe device includes a heat pipe, a heat sink disposed at one end of the heat pipe, and a cooling disposed at the other end of the heat pipe. The heat sink is disposed between the skull and the scalp, and the cooling terminal is disposed in contact with a lesion that is the focal point of the seizure due to the epilepsy.
〔３〕上記〔２〕記載の完全埋め込み型臓器冷却装置において、前記ヒートパイプは、非侵襲性の膜で覆った金属からなる熱伝導の良い物質、または、アルミナ単結晶、炭化珪素、窒化アルミニウムの熱伝導率の高いセラミックスからなり、該ヒートパイプを頭蓋骨を貫通して設置し、前記てんかんによる発作を抑えるように熱伝導することを特徴とする。 [3] In the fully implantable organ cooling device according to [2], the heat pipe is a highly heat-conductive substance made of a metal covered with a non-invasive film, or an alumina single crystal, silicon carbide, aluminum nitride The heat pipe is installed through the skull and conducts heat so as to suppress seizures caused by the epilepsy.
〔４〕上記〔３〕記載の完全埋め込み型臓器冷却装置において、前記非侵襲性の膜は、チタン又はプラスチックであり、前記金属はアルミニウム、銅、又は真鍮であることを特徴とする。 [4] The fully implantable organ cooling device according to [3], wherein the noninvasive film is titanium or plastic, and the metal is aluminum, copper, or brass.
〔５〕完全埋め込み型臓器冷却装置において、上室性頻拍発作、心室心拍の頻脈性不整脈発作において、この頻脈性不整脈の発作の前兆を患者が感じた時点で、前記頻脈性不整脈発作の焦点となる病巣をヒートパイプ装置を介して体外から冷却装置を用いて冷却することにより、前記病巣のリエントリーや電位活動を抑制し、前記頻脈性不整脈の発作の発生を予防することを特徴とする。 [5] In a fully implantable organ cooling device, when a patient feels a sign of a tachyarrhythmia attack in a supraventricular tachycardia attack or a ventricular heartbeat tachyarrhythmia, the tachyarrhythmia To prevent the occurrence of seizures of the tachyarrhythmia by suppressing the reentry of the lesion and potential activity by cooling the focus that becomes the focal point of the attack using a cooling device from outside the body via a heat pipe device. It is characterized by.
〔６〕上記〔５〕記載の完全埋め込み型臓器冷却装置において、前記ヒートパイプ装置は、ヒートパイプと、このヒートパイプの一端に配置されるヒートシンクと、このヒートパイプの他端に配置される冷却端子とからなり、前記冷却端子を前記頻脈性不整脈の発作の焦点となる病巣に接触させるように設置したことを特徴とする。 [6] In the fully implantable organ cooling device according to [5], the heat pipe device includes a heat pipe, a heat sink disposed at one end of the heat pipe, and a cooling disposed at the other end of the heat pipe. The cooling terminal is placed in contact with a focal point that is the focal point of the tachyarrhythmia attack.
〔７〕上記〔６〕記載の完全埋め込み型臓器冷却装置において、前記ヒートパイプは、非侵襲性の膜で覆った金属からなる熱伝導の良い物質、または、アルミナ単結晶、炭化珪素、窒化アルミニウムの熱伝導率の高いセラミックスからなり、このヒートパイプにより、前記頻脈性不整脈の発作を抑えるように熱伝導することを特徴とする。 [7] In the fully implantable organ cooling apparatus according to [6], the heat pipe may be a highly heat-conductive substance made of a metal covered with a noninvasive film, or an alumina single crystal, silicon carbide, or aluminum nitride. It is characterized in that it is made of ceramics having a high thermal conductivity, and heat conduction is performed by this heat pipe so as to suppress the attack of the tachyarrhythmia.
〔８〕上記〔７〕記載の完全埋め込み型臓器冷却装置において、前記非侵襲性の膜は、チタン又はプラスチックからなり、前記金属は、アルミニウム、銅又は真鍮であることを特徴とする。 [8] The fully implantable organ cooling apparatus according to [7], wherein the noninvasive film is made of titanium or plastic, and the metal is aluminum, copper, or brass.
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the present invention, the following effects can be achieved.
（１）ヒートパイプを使用することにより、感染症の心配がない完全埋め込み型臓器冷却装置を実現することができ、てんかん、又は頻脈性不整脈による発作を予防することができる。 (1) By using a heat pipe, it is possible to realize a completely implantable organ cooling device that is free from infectious diseases, and it is possible to prevent seizures due to epilepsy or tachyarrhythmia.
（２）ヒートパイプを介して体外から病巣を冷却することで、発作発生後でも無菌的・非侵襲的に発作を停止させることができる。 (2) By cooling the lesion from outside the body via a heat pipe, the seizure can be stopped aseptically and non-invasively even after the occurrence of the seizure.
（１）完全埋め込み型臓器冷却装置において、てんかんによる発作の前兆を患者が感じた時点で、前記てんかんによる発作の焦点となる病巣をヒートパイプ装置を介して体外から冷却装置を用いて冷却することにより、前記病巣の神経活動を抑制し、前記てんかんによる発作を予防する。 (1) In a fully implantable organ cooling device, when a patient feels a sign of a seizure due to epilepsy, the focal point of the epileptic seizure is cooled from outside the body via a heat pipe device using a cooling device. To suppress the neuronal activity of the lesion and prevent seizures due to the epilepsy.
（２）完全埋め込み型臓器冷却装置において、上室性頻拍発作、心室心拍の頻脈性不整脈発作において、この頻脈性不整脈の発作の前兆を患者が感じた時点で、前記頻脈性不整脈発作の焦点となる病巣をヒートパイプ装置を介して体外から冷却装置を用いて冷却することにより、前記病巣のリエントリーや電位活動を抑制し、前記頻脈性不整脈の発作の発生を予防する。 (2) In a fully implantable organ cooling device, the tachyarrhythmia is detected when a patient feels a precursor to the tachyarrhythmia attack in a supraventricular tachycardia attack or a ventricular heartbeat tachyarrhythmia attack. The lesion that becomes the focal point of the attack is cooled by using a cooling device from outside the body via the heat pipe device, thereby suppressing reentry of the lesion and potential activity and preventing the occurrence of the attack of the tachyarrhythmia.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の実施例を示す完全埋め込み型臓器冷却装置の概略構成を示す図、図２は本発明にかかるてんかん発作の病巣を示す図面代用写真、図３は本発明の実施例を示す完全埋め込み型臓器冷却装置による病巣の冷却状態を示す模式図、図４はその完全埋め込み型臓器冷却装置のヒートパイプ装置の模式図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fully implantable organ cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a drawing-substituting photograph showing a lesion of an epileptic seizure according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a cooling state of a lesion by a fully implantable organ cooling device, and FIG. 4 is a schematic diagram of a heat pipe device of the fully implantable organ cooling device.
これらの図において、１は患者、２はてんかん発作の焦点となる病巣（患部）、３は頭蓋骨、４は頭蓋骨３を貫通する穴、５はてんかん発作の焦点となる病巣に接触するように頭蓋骨３の穴４に装着された臓器冷却のためのヒートパイプ装置、６は頭皮、７は体外に配置される冷却装置（ポータブル冷却装置）である。 In these figures, 1 is a patient, 2 is a focal point (affected area) of the epileptic seizure, 3 is a skull, 4 is a hole through the skull 3, and 5 is a skull so as to contact the focal point of the epileptic seizure. 3 is a heat pipe device for cooling an organ mounted in the hole 4, 6 is a scalp, and 7 is a cooling device (portable cooling device) disposed outside the body.
ヒートパイプ装置５は、図４に示すように、断熱可塑性ヒートパイプ５Ａと、そのヒートパイプ５Ａの一端に配置される冷却端子（刺激部位側）５Ｂ、そのヒートパイプ５Ａの他端に配置される皮下埋没ヒートシンク（冷却側）５Ｃとからなる。 As shown in FIG. 4, the heat pipe device 5 includes a heat insulating plastic heat pipe 5A, a cooling terminal (stimulation site side) 5B disposed at one end of the heat pipe 5A, and the other end of the heat pipe 5A. It is composed of a subcutaneously embedded heat sink (cooling side) 5C.
このヒートパイプ装置５は、脳神経系におけるてんかんの発作の病巣２（図２参照）の表面に接触している冷却端子５Ｂが、断熱可塑性ヒートパイプ５Ａを介して、頭蓋骨３と頭皮６の間に配置された皮下埋没ヒートシンク５Ｃに接続されている。 In this heat pipe device 5, a cooling terminal 5B that is in contact with the surface of an epileptic lesion 2 (see FIG. 2) in the cranial nervous system is interposed between the skull 3 and the scalp 6 via an adiabatic plastic heat pipe 5A. It is connected to the placed subcutaneous buried heat sink 5C.
ヒートパイプ５Ａは、チタンやプラスチック等の非侵襲性の膜で覆ったアルミニウム、銅、真鍮等の金属からなる熱伝導の良い物質、または、アルミナ単結晶、炭化珪素、窒化アルミニウムの熱伝導率の高いセラミックスからなり、このヒートパイプを頭蓋骨を貫通して設置することで、てんかんによる発作を抑えるように熱伝導する。 The heat pipe 5A is a material with good thermal conductivity made of a metal such as aluminum, copper, or brass covered with a non-invasive film such as titanium or plastic, or the thermal conductivity of alumina single crystal, silicon carbide, or aluminum nitride. Made of high ceramics, this heat pipe is installed through the skull to conduct heat to prevent seizures caused by epilepsy.
てんかんを持つ患者の多くは、大発作の発生の直前に何らかの前兆を感じることが知られている。この前兆は患者によって異なり、光を感じたり、何らかの味を感じたりする場合がある。従って、患者のほとんどは、前兆を感じた時点で発作の発生を予期して何らかの対策を取ることができるが、服薬では薬剤の吸収に時間がかかり、薬剤を注射するには病院に行かなければ、発作の発生を予防することはできない。 Many patients with epilepsy are known to feel some kind of omen just before the occurrence of a major seizure. This sign varies from patient to patient and may feel light or some taste. Therefore, most patients can take some measures in anticipation of the occurrence of a seizure when they feel a sign, but taking medication takes time to absorb the drug, and they must go to the hospital to inject the drug. The occurrence of seizures cannot be prevented.
そこで、患者１は、図３に示すように、てんかんの発作の前兆を感じた時点で、持ち運び可能な冷却装置７を頭皮６からヒートパイプ装置５に接触させる。すると、頭皮６下の皮下埋没ヒートシンク５Ｃが冷却され、見かけ上の熱伝導率が著しく高い断熱可塑性ヒートパイプ５を介して病巣２が冷却される。この冷却により、病巣２の神経活動を抑制し、てんかんの発作の発生を予防することができる。 Therefore, as shown in FIG. 3, the patient 1 brings the portable cooling device 7 into contact with the heat pipe device 5 from the scalp 6 when feeling a sign of epileptic seizure. Then, the subcutaneous buried heat sink 5C under the scalp 6 is cooled, and the lesion 2 is cooled through the adiabatic plastic heat pipe 5 whose apparent thermal conductivity is remarkably high. By this cooling, the nerve activity of the lesion 2 can be suppressed, and the occurrence of seizures can be prevented.
また、てんかんが発生してしまった場合でも、同様に頭皮６表面からヒートパイプ装置５を介して病巣２を冷却することで、発作を停止させることができる。 Even when epilepsy has occurred, the seizure can be stopped by cooling the lesion 2 from the surface of the scalp 6 via the heat pipe device 5 in the same manner.
なお、てんかんの病巣が大脳の表面でも頭蓋内の深部にある場合でも、断熱可塑性ヒートパイプ５Ａの長さを調節することで本発明を適用可能である。 Note that the present invention can be applied by adjusting the length of the heat insulating plastic heat pipe 5A even when the epilepsy lesion is on the surface of the cerebrum or in the deep part of the skull.
一般的に、脳神経外科手術中には、氷水等を用いててんかん発作を停止させることが知られているが、現実には、開頭手術中でなければ、病巣を冷却することは不可能である。 In general, during neurosurgery, it is known to stop epileptic seizures using ice water or the like, but in reality, it is impossible to cool the lesion without craniotomy. .
本発明では、体表を冷却することによりヒートパイプ装置を介して熱輸送を行い、てんかんの発作を簡単に予防又は停止することができる。 In the present invention, by cooling the body surface, heat can be transported through the heat pipe device, and epileptic seizures can be easily prevented or stopped.
このように、本発明の完全埋め込み型臓器冷却装置は、患者がてんかん発作の前兆を感じた時点、あるいは発作発生時に、皮下に埋め込まれたヒートパイプ装置５に冷却装置７を体表から接触させ、病巣２の熱を体表に輸送することにより、発作の焦点を冷却し、てんかんの大発作の発生を予防又は停止することができる。 As described above, the fully implantable organ cooling device of the present invention makes the cooling device 7 come into contact with the heat pipe device 5 implanted subcutaneously from the body surface when the patient feels a sign of an epileptic seizure or when the seizure occurs. By transporting the heat of the lesion 2 to the body surface, the focus of the seizure can be cooled and the occurrence of a major seizure of epilepsy can be prevented or stopped.
図５は本発明の実施例を示す埋め込み型臓器冷却装置による、てんかん発作の停止効果を確認する動物実験の一例を示す図である。 FIG. 5 is a view showing an example of an animal experiment for confirming the effect of stopping the epileptic seizure by the implantable organ cooling apparatus according to the embodiment of the present invention.
図５（ａ）に示すような山羊を用いて実験的に誘発されたてんかん発作に対して、本発明の冷却装置を用いて病巣の冷却を行った。すると、図５（ｂ）に示すように、発作の停止効果が得られていることが山羊の脳波の解析から確認できた。 For epileptic seizures experimentally induced using goats as shown in FIG. 5 (a), lesions were cooled using the cooling device of the present invention. Then, as shown in FIG.5 (b), it has confirmed from the analysis of the brain wave of a goat that the seizure stop effect was acquired.
図６は本発明の他の実施例を示す完全埋め込み型臓器冷却装置の概略構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a fully implantable organ cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
この図において、１１は患者の心臓、１２は上室性頻拍発作・心室心拍などの頻脈（脈拍が１００を越える）性不整脈発作の焦点となる病巣、１３はヒートパイプ装置、１３Ａは断熱可塑性ヒートパイプ、１３Ｂは病巣１２の表面に接触している冷却端子、１３Ｃは皮下埋没ヒートシンク、１４は体皮、１５は体外に配置される冷却装置（ポータブル冷却装置）である。 In this figure, 11 is the patient's heart, 12 is the focal point of tachycardia (pulse exceeds 100) arrhythmia such as supraventricular tachycardia / ventricular heartbeat, 13 is a heat pipe device, and 13A is insulated. A plastic heat pipe, 13B is a cooling terminal in contact with the surface of the lesion 12, 13C is a subcutaneously embedded heat sink, 14 is a body skin, and 15 is a cooling device (portable cooling device) disposed outside the body.
不整脈の患者は、発作の前兆を感じた時点で、冷却装置１５を体皮１４表面からヒートパイプ装置１３に接触させる。不整脈発作の焦点となる病巣１２がこのヒートパイプ装置１３を介して冷却されることにより、病巣１２のリエントリーや電位活動を抑制され、不整脈の発作の発生を予防することができる。 When a patient with arrhythmia feels a sign of a seizure, the cooling device 15 is brought into contact with the heat pipe device 13 from the surface of the body skin 14. The lesion 12 that is the focal point of the arrhythmia attack is cooled via the heat pipe device 13, whereby reentry of the lesion 12 and potential activity are suppressed, and the occurrence of the arrhythmia attack can be prevented.
このように、リエントリーによる頻拍性不整脈の病態においても、不整脈の発作の発生が予期された時点で、あるいは発作が発生した時に、上記した手法により体表面から心臓内の発作の病巣を冷却することで、不整脈発作の発生を予防したり停止したりすることができる。 In this way, even in the pathology of tachyarrhythmia due to reentry, when the occurrence of an arrhythmia attack is expected or when the attack occurs, the focus of the stroke in the heart is cooled from the body surface by the above-described method. By doing so, it is possible to prevent or stop the occurrence of an arrhythmia attack.
なお、体表面からの冷却はポータブルの冷却装置を用い、触媒の反応を用いる方法、ペルチェ素子を用いる方法などが考えられる。また、冷却装置の携帯を忘れた場合には、氷などを用いて代行しても良く、環境・社会状況に応じて適宜選択することができる。 For cooling from the body surface, a portable cooling device is used, and a method using a reaction of a catalyst, a method using a Peltier element, and the like are conceivable. In addition, if the user forgets to carry the cooling device, it may be replaced by using ice or the like, and can be appropriately selected according to the environment and social conditions.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の埋め込み型臓器冷却装置は、てんかんの発作や頻拍性不整脈の発生予防等の様々な治療分野に利用することができる。 The implantable organ cooling apparatus of the present invention can be used in various therapeutic fields such as epileptic seizures and prevention of tachyarrhythmia.
１ 患者
２ てんかん発作の焦点となる病巣
３ 頭蓋骨
４ 頭蓋骨を貫通する穴
５，１３ ヒートパイプ装置
５Ａ，１３Ａ 断熱可塑性ヒートパイプ
５Ｂ，１３Ｂ 冷却端子
５Ｃ，１３Ｃ 皮下埋没ヒートシンク
６ 頭皮
７，１５ 冷却装置（ポータブル冷却装置）
１１ 患者の心臓
１２ 頻脈性不整脈発作の焦点となる病巣
１４ 体皮
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Patient 2 The focus which becomes the focus of an epileptic seizure 3 Skull 4 The hole which penetrates the skull 5,13 Heat pipe apparatus 5A, 13A Thermal insulation plastic heat pipe 5B, 13B Cooling terminal 5C, 13C Portable cooling device)
11 Heart of patient 12 Focal focus of tachyarrhythmia attack 14 Body scalp
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