专利名称：痛觉神经刺激装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种能够适当地执行活体的期望神经纤维(特别是C纤维)的选择性刺激的痛觉神经刺激装置。
背景技术：
如JP-A-2010-088802中所述，为了早期检测作为糖尿病的三种主要并发症之一的末梢神经紊乱，对于只刺激C纤维并检查对刺激的反应的方法，存在高度需求。JP-A-2010-088802公开了ー种能够只刺激C纤维的痛觉神经刺激装置。在所提出的装置中，只有C纤维可以被选择性刺激，并展望了各种不同的应用。然而，在通过所述痛 觉神经刺激装置执行刺激的情形中，存在个体差异，并且即使对于健康个体来说，也时有发生对相同刺激强度(mA)的不同反应。据JP-A-2010-088802公开，当基于电流量的刺激强度低吋，C纤维受到刺激，而随着刺激强度变得更高时，更粗的纤维例如A S纤维受到刺激。然而，对刺激的敏感性存在个体差异。因此，当刺激強度增加时，期望的纤维不能受到刺激。此外，基于大电流量的刺激強度使对象感觉疼痛。因此，使用下述刺激技术可能是可行的，即，在测量的初始阶段以基于小电流量的強度开始刺激，然后逐渐改变成具有基于大电流量的強度。然而，根据所述刺激技木，随着时间的进行反应变得迟钝，或者随着时间流逝反应变得超敏，由此导致不能获得充分结果的问题。如在JP-A-2010-088802中所公开的在只打算选择性刺激C纤维的情形中，具体来说，刺激必须使用非常弱的电流来执行，并且取决于检查者的技巧，刺激可能不能适当地执行，使得检查有时不能良好地进行。美国专利No. 7781486公开了ー种技术，在所述技术中，为了增强使用针状电极的刺激的作用，以静脉内注射的形式给予抑制内源性阿片样物质(opioide)的酶促降解的物质。在所述技术中需要静脉内注射。因此，所述技术具有不能简单地用于施加刺激的缺点。
发明内容
本发明提供了ー种痛觉神经刺激装置，所述装置不使用基于大电流量的刺激强度，就能以适当和简单的方式选择性刺激活体的期望的神经纤维(特别是C纤维)。本发明的ー个方面提供了ー种痛觉神经刺激装置，所述装置包括适合于附着到活体的刺激电极，插入在活体与刺激电极之间的外源致痛物质和热原中的至少ー种；以及被构造成向所述刺激电极供应电能的刺激电源。所述刺激电极可以包括第一电极，其尖端适合于插入到皮肤中；以及第ニ电极，其配置在第一电极的外周，不与第一电极发生电导通，并适合于与活体的皮肤相接触。所述刺激电源能够提供脉冲信号，其中第一电极的电极性被设置成阳极和阴极中的ー极，第二电极的电极性被设置成所述阳极和阴极中的另ー扱。所述外源致痛物质可以包括辣椒素、山椒素、姜油酮、樟脑、异硫氰酸烯丙酯和薄荷醇中的至少ー种。
所述热原可以使用由金属的氧化反应造成的发热。所述外源致痛物质和热原中的至少ー种可以与所述刺激电极一体地配置。所述外源致痛物质和热原中的至少ー种可以在用凡士林稀释后插入。所述刺激电源可以向所述刺激电极供应电能，用于选择性刺激活体的预期的神经纤维。
图I是示出本发明的痛觉神经刺激装置个实施例的构造的框图。 图2是示出在本发明的痛觉神经刺激装置实施例中使用的刺激电极的剖视图。图3是示出在本发明的痛觉神经刺激装置实施例中使用的刺激电极的修改的一部分的透视图。图4是本发明的痛觉神经刺激装置实施例的一部分的框图。图5A和5B是示出在通过本发明的痛觉神经刺激装置实施例执行刺激的情况下获得的測量结果的图。參考标记列表10脉冲产生本体単元11脉冲信号提供单元12上升/下降控制单元13脉冲波形控制单元20刺激供电部分21电流/电压控制部分22供电部分23显示部分24操作部分25极性切换部分30刺激电极31针状电极60外源性致痛物质、热原
具体实施例方式下文中，将參考附图对本发明的痛觉神经刺激装置的实施例进行描述。在图中，相同的部件用同样的參考数字表示，并且重复性描述将被省略。图I是痛觉神经刺激装置的实施例的图示。痛觉神经刺激装置包括将附着于活体A的刺激电极30。例如，刺激电极30被配置为具有图2示出的截面。刺激电极30包括起到第一电极作用的针状电极31，其尖端具有允许所述尖端略微插入到皮肤中的形状；以及起到第二电极作用的接触电极32，其在使用时与皮肤相接触。如图2所示，针状电极31相对于接触电极32突出。针状电极31的尖端并非总是必需是尖的，可以具有球形或杆状形状。接触电极32可以具有圆筒形状，其包围针状电极31并且以针状电极31为中心，或者可选地，可以以针状电极31为中心圆筒状地放置多个接触电极32。接触电极具有例如Imm的内径。
可选地，接触电极32的一部分具有可以略微插入到皮肤中的形状。由绝缘材料构造而成的间隔物33可以嵌入到接触电极32与针状电极31之间的间隙中。将具有柱体形状、使用接触电极32作为芯并由绝缘材料形成的外部装配部分34设置在接触电极32的外周。可以使用如图4中所示的构造，其中使用了各自由图2中所示的ー对接触电极32和针状电极31形成的多个刺激电极30 (在该实例中为3对(扱))，所述刺激电极立于由绝缘树脂制成的盘状基座41上，并且3个针状电极31连接到一根导线，3个接触电极32连接到一根导线，这两根导线被引出作为引导线42。即使在使用任ー个上述刺激电极30的构造时，也通过例如涂覆(图I)的方式在刺 激电极30与活体A的接触部分之间插入外源致痛物质60和热原60中的至少ー种。外源致痛物质60的实例为辣椒素、山椒素、姜油酮、樟脑、异硫氰酸烯丙酯和薄荷醇。外源致痛物质60的概念包含致痛物质、致炎物质和刺激性物质。在外源致痛物质60通过涂覆的方式插入的情况下，优选在活体刺激之前约20分钟涂覆。优选地，热原60通过使用例如由金属的氧化反应造成的发热，将活体A的刺激部位加温至约30°C。刺激电极30与刺激供电部分20相连。刺激供电部分20供应电能，用于只刺激活体中的C纤维，并且具体地在改变脉冲的电极性时，执行供电的功能。如图4中所示，刺激供电部分的构造与JP-A-2010-088802中所公开的相似。也就是说，刺激供电部分20具有下述构造电流/电压控制部分21与脉冲产生本体単元10相连，极性切換部分25与电流/电压控制部分21相连。刺激电极30与极性切换部分25相连。供电部分22向各个部分供应电能。脉冲产生本体単元10由模拟/数字微处理器构造而成，并包括产生和提供脉冲信号的脉冲信号提供単元11、上升/下降控制单元12和脉冲波形控制单元13。上升/下降控制单元12改变从脉冲信号提供装単元11提供的脉冲信号的上升/下降时间中的至少ー种。上升/下降控制单元12可以选择线性模式，其中脉冲信号的上升或下降具有线性上升和下降的形状，或选择指数模式，其中脉冲信号的上升或下降具有指数上升和下降的形状，以便能够产生具有所需形状的脉冲波形。与脉冲产生本体単元10相连的电流/电压控制部分21是刺激強度控制单元，其改变由脉冲信号提供单元11提供的脉冲信号的电压和电流中的至少ー种。与电流/电压控制部分21相连的极性切换部分25起到电极性转换单元的作用，其转换针状电极31和接触电极32的电极性。操作部分24包括脉冲波形设定单元。脉冲波形设定单元可以设定脉冲波形控制単元13，以便将脉冲信号改变成具有所需脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲数。操作部分24包括刺激強度设定单元。刺激強度设定单元能够使作为刺激強度控制单元的电流/电压控制部分21改变脉冲信号，以便具有所需的电流或电压。操作部分24包括极性转换设定单元。极性转换设定单元能够给出用于使作为电极性转换单元的极性切换部分25转换电极性的指令。根据所述构造，针状电极31的电极性可以被设定为阳极，接触电极32的电极性可以被设定为阴极，或者相反，针状电极
31的电极性可以被设定为阴极，接触电极32的电极性可以被设定为阳扱。正如也可以在JP-A-2010-088802中看到的，在针状电极31的电极性被设定为阳极的情况下，能够选择性刺激C纤维。此外，在极性切換部分25将针状电极31的电极性设定为阴极的情况下，能够选择性刺激A S纤维。操作与刺激供电部分20相连的操作部分24，以便给出用于使上升/下降控制单元12将脉冲信号改变成具有所需上升和下降时间的指令输入；用于使脉冲波形控制单元13将脉冲信号改变成具有所需脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲数的指令；以及用于使电流/电压控制部分21将脉冲信号改变成具有所需电流或电压的指令。从与刺激供电部分20相连的显示部分23上的显示，可以检查操作部分24是否执行了所需设定，然后可以执行开始刺激的操作。如上所述，操作部分24包括设定单元，其对于脉冲信号，设定刺激強度(mA)、脉冲的上升和下降时间、脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲数、脉冲形状以及电极极性中的至少ー种。当然，可以以与JP-A-2010-088802中所公开的刺 激相似的方式，通过在第一和第二电极之间施加双极刺激信号来弓丨起由刺激供电部分20产生的刺激，所述双极刺激信号由在第一电极中在负方向上凸起的第一波形信号和在第一电极中在正方向上凸起的第二波形信号的组合所构成。表I显示了測量结果，其中将适合量(相对于凡士林的重量比约为0. 05至0. I)的辣椒素作为外源致痛物质涂覆到4位对象。表I显示了在对每位对象执行阳极刺激并刺激每位对象的C纤维的情形中，在电流阈值与涂覆后所经过的时段之间的关系。可以了解，尽管存在个体差异，但在涂覆外源致痛物质后的20分钟时间内，电流阈值基本上具有下行趋势。具体来说，可以了解，在对象2中，电流阈值大大降低至正常值的大约一半，在对象3中，降低至正常值的大约三分之ニ。由于即使在低刺激強度(mA)T也能获得由刺激造成的效果，因此这使对象的负担降至最低，并实现了神经功能的检查。它还证实，可以不受測量人员技术的影响执行有效的检查。〈表1>
涂覆后的时段对象I对象2对象3对象4
5 分钟0. 10 (mA) 0. 32 (mA) 0. 14 (mA) 0.05 (mA)
10 分钟0. 10 (mA) 0. 18 (mA) 0. 13 (mA) 0.04 (mA)
15 分钟0.09 (mA) 0. 13 (mA) 未知0.04 (mA)
20 分钟0.09 (mA) 0. 15 (mA) 0.09 (mA) 0.04 (mA)接下来，图5A和5B示出刺激部位的温度与电流阈值之间的关系。将足和手作为刺激部位。图5A和5B分别示出在足和手上执行的测量的結果。在图中，横坐标指示在C纤维或A S纤维受到刺激的情形中的电流阈值(mA)，纵坐标指示刺激部位的温度。如图5A和5B所示，可以证实，即使在不同刺激部位处，随着刺激部位的温度上升，电流阈值趋于更小。因此，当刺激部位的温度升高吋，即使在低刺激強度(mA)下也能获得由刺激造成的效果，对象的负担降至最低，并实现了神经功能的检查。在使用外源致痛物质60和/或热原60的情形中，该外源致痛物质60和/或热原60可以在用凡士林等稀释后使用。刺激強度可以根据稀释程度而变。可选地，刺激強度可以随着外源致痛物质60和/或热原60的种类而相应变化。对于刺激強度来说，装置可以被构造成将对应于外源致痛物质60和/或热原60的种类或稀释程度的预设值，事先储存在脉冲产生本体単元10的存储部分中，并针对操作部分24上的操作读出且以列表数据的形式显示在显示部分23上，并选择所需刺激強度。此外，外源致痛物质60和/或热原60可以与刺激电极30—体地形成，以便能够仅仅通过将刺激电极30附着于对象，便快速地并且不受測量人员的技术的影响来执行有效刺激。因此，这种构造非常有用。根据本发明的ー个方面，将外源致痛物质和热原中的至少ー种插入在活体与刺激电极之间，并将用于选择性刺激活体的期望神经纤维的电カ提供到刺激电极。在通过外源致痛物质和热原中的至少ー种适合地施加刺激的状态下，可以以充分并且简单的方式，不使用基于大电流量的刺激強度来选择性刺激C纤维、A S纤维等。根据本发明的ー个方面，刺激电极包括第一电极，其在使用时将尖端略微插入到 皮肤中；以及第ニ电极，其被置于第一电极的外周，不与第一电极发生电导通，并在使用时与皮肤相接触，并且刺激电源提供脉冲信号，其中第一电极的电极性是阳极和阴极中的一极，第二电极的电极性是所述阳极和阴极中的另ー扱。因此，当在将第一电极的电极性设定为阳极时执行刺激时，可以选择性刺激C纤维，并且当将第一电极的电极性设定为阴极时执行刺激吋，可以选择性刺激A 6纤维。根据本发明的ー个方面，外源致痛物质包括辣椒素、山椒素、姜油酮、樟脑、异硫氰酸烯丙酯和薄荷醇中的至少ー种，并且在刺激部位的刺激之前约20分钟执行插入，由此可以执行稳定有效的刺激。根据本发明的ー个方面，热原使用由金属的氧化反应造成的发热，由此可以将刺激部位加温至足够的温度，以便可以执行稳定有效的刺激。根据本发明的ー个方面，外源致痛物质和热原中的至少ー种与刺激电极一体形成。因此，可以快速并且不受测量人员的影响执行稳定有效的刺激。根据本发明的ー个方面，外源致痛物质和热原中的至少ー种在用凡士林稀释后插入，由此减轻了外源致痛物质和热原中的至少ー种对活体的影响。因此可以执行稳定有效的刺激，同时减轻对象的负担。
权利要求
1.一种痛觉神经刺激装置，包括 刺激电极，该刺激电极适合于附着到活体，在该活体与该刺激电极之间插入外源致痛物质和热原中的至少一种；以及 刺激电源，该刺激电源被构造成向所述刺激电极供应电能。
2.根据权利要求I所述的痛觉神经刺激装置，其中 所述刺激电极包括 第一电极，该第一电极的尖端适合于插入到皮肤中；以及 第二电极，该第二电极配置在所述第一电极的外周，不与所述第一电极发生电导通，并适合于与所述活体的皮肤接触，并且 所述刺激电源提供脉冲信号，其中所述第一电极的电极性被设置成阳极和阴极中的一极，所述第二电极的电极性被设置成所述阳极和阴极中的另一极。
3.根据权利要求I所述的痛觉神经刺激装置，其中，所述外源致痛物质包括辣椒素、山椒素、姜油酮、樟脑、异硫氰酸烯丙酯和薄荷醇中的至少一种。
4.根据权利要求I所述的痛觉神经刺激装置，其中，所述热原使用由金属的氧化反应造成的发热。
5.根据权利要求I所述的痛觉神经刺激装置，其中，所述外源致痛物质和所述热原中的至少一种与所述刺激电极一体设置。
6.根据权利要求I所述的痛觉神经刺激装置，其中，所述外源致痛物质和所述热原中的至少一种在用凡士林稀释后插入。
7.根据权利要求I所述的痛觉神经刺激装置，其中，所述刺激电源向所述刺激电极供应电能，用于选择性刺激所述活体的期望的神经纤维。
全文摘要
一种痛觉神经刺激装置，所述装置包括适合于附着到活体的刺激电极，在所述活体与所述刺激电极之间插入外源致痛物质和热原中的至少一种；以及被构造成向所述刺激电极供应电能的刺激电源。
文档编号A61N1/05GK102949780SQ20121030856
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月27日 优先权日2011年8月25日
发明者乾幸二, 竹岛康行, 根木润, 斧嘉伸, 牛岛良介, 小岛武 申请人:大学共同利用机关法人自然科学研究机构, 日本光电工业株式会社