【手続補正書】
【提出日】平成29年3月17日(2017.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】舌変形インプラント
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年１２月１１日出願の米国仮出願Ｎｏ.６１／９１４、４４４および２０１３年３月１５日出願の米国仮出願Ｎｏ.６１／７８７、００６の優先権を主張し、前述の出願とともに国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ１１／００２８７８、国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／００１１９５、米国仮出願Ｎｏ.６１／６５６５８２（２０１２年６月７日出願）を組み込んでおり、本出願においてそれらは全体的に参照される。
【著作権および法的通知】
【０００２】
本特許書類の開示の一部は、著作権保護の対象となる題材を含む。著作権者は、特許商標庁のファイルまたは記録にあるものについては、何人による特許書類または特許開示の複製にも異議を有しないが、それ以外はあらゆるすべての著作権を留保する。さらに、第三者の特許もしくは論文が本明細書で参照されないことは、本発明が、先行発明としてそのような題材に先行するとは認められないと解されるべきである。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、全体として、閉塞型睡眠時無呼吸およびいびきの治療に関する。
【背景技術】
【０００４】
閉塞型睡眠時無呼吸（ＯＳＡ）は、睡眠中に起こる上気道閉塞に伴う頻発する呼吸の停止と定義され、呼吸努力を続けても、気流が実質的に減少（低呼吸）もしくは完全に停止（無呼吸）することになる。通例では患者は、一時間の睡眠につき、１０秒より長く続く３０を超えるエピソードもしくは五回を超える異常な呼吸障害（低呼吸もしくは無呼吸）を経験する。多くの場合、患者は障害が起こっていることを自覚していない。ここで、図１を参照する。図１は、下顎骨１２、舌２、咽頭３、舌骨４、口蓋５、口蓋垂６、喉頭蓋７、唇８、喉頭９、オトガイ舌骨筋１０、顎舌骨１１および近接する顔の構造からなる人間の上気道の解剖学構造である。この解剖学構造は、発話、呼吸、咀嚼および嚥下において、中心的な役割を果たす。この気道は多くの筋肉および軟組織で構成されるが、強固な骨の支えが欠けている。最もわかりやすいものとしては、気道は硬口蓋５から喉頭９に延長する折りたたみ可能な部分を含んでいる。形を変えて瞬間的に閉じる上気道の能力は起きている状態で話したり飲み込んだりするのには不可欠であるが、この特徴はまた、睡眠中のような不適当な時に折りたたむ機会をもたらす。非肥満の人もＯＳＡを発症しうるが、肥満は主要な疫学的な危険因子であり、骨格筋の構造および機能の両方に影響を及ぼす可能性がある。すべての解剖学的構造間の相互作用および相関動作は複雑である。これらの様々な生理的な特色およびそれぞれが睡眠時無呼吸に病態生理学的に影響する可能性は、レビュー論文で詳細に説明されている。ＯＳＡの病態生理学的な原因は、個人間でかなり異なると考えられる。重要な構成要素として、上気道解剖学構造、上気道拡張筋が睡眠中の呼吸困難に反応する能力、睡眠中の呼吸衝動の上昇から起きる性質（覚醒閾値）、呼吸制御システム（ループゲイン）の安定性、および状態に関連した肺容量の変化がそれらの要因に影響する可能性を含むと考えられる。最終的に、咽頭の開通を持続させることは、閉塞力と拡張力との均衡に依る。上気道拡張筋の活動は、呼気中に咽頭で発生する腔内負圧の反作用に不可欠である。睡眠中のこの活動の減少は、ＯＳＡ患者の咽頭の折りたたみおよび閉塞の中心的な役割を担っていると考えられる。
【０００５】
この障害における閉塞の進行は、舌の咽頭への“逸脱”に関係してきた。舌の逸脱は、活性化すると舌を前方に突き出す、舌の内側のオトガイ舌筋の神経筋活動の減少に起因するとされている。舌を突き出させる主要な筋肉であるオトガイ舌筋（ＧＧ）が活性化すると、他のすべての上気道拡張筋よりもずっと、咽頭の抵抗および折りたたみが減少することが示されている。
【０００６】
様々なＯＳＡの治療法があるが、鼻マスクが管を介して機械に取り付けられ、加圧空気を咽頭に吹き込んで折りたたまれた部分を押し開く、持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）が、いまだ最も信頼される治療である。咽頭を広げるための組織の減少もしくは硬化を目的とした外科的処置は、不確実であるか、もしくは逆効果であることがわかっている。しかしながら、多くの患者はＣＰＡＰ治療用のマスクを使うことを嫌うか拒否するため、インプラントを含む新しい手法が必要とされている。睡眠中の上気道拡張筋の機能的電気刺激によってＯＳＡを軽減しようとする複数の試みが、効果の少ない、および／もしくは矛盾した結果になっている。舌にインプラントを埋め込むことによってＯＳＡの治療を目指した多数の試みが為されており、例えば、共に２０１１年３月２２日出願の米国特許Ｎｏ.７，９０９，０３７および米国特許Ｎｏ.７，９０９，０３８のＰａｖａｄ  Ｍｅｄｉｃａｌの舌安定化装置のような先行技術で知られる。ＯＳＡの治療のための別のインプラントは、２００８年７月２２日付米国特許Ｎｏ.７，４０１，６１１に開示されるＲｅｓｔｏｒｅ  Ｍｅｄｉｃａｌのインプラントもしくは２０１２年５月１日付米国特許Ｎｏ.８，１６７，７８７および２０１２年１２月１１日付米国特許Ｎｏ.８，３２７，８５４に開示されるＲｅｖｅｎｔ  Ｍｅｄｉｃａｌのインプラントである。その内容は、現在の開示と不一致にならない程度まで本明細書に参照として組み込まれる。
【０００７】
ＯＳＡの治療のための別のインプラントは、米国特許Ｎｏ.８，２２０，４６６に開示され、その内容は本明細書に参照として組み込まれる。この，４６６の特許は、下顎骨に取り付けられ、舌を前方に引っ張るスプリングを記述している。上記の特許は全て、外科的処置を含み、一部の患者には適切でない可能性がある、および／または挿入に非常に時間がかかか、侵襲性が最小ではない、もしくは成功率が不満足なものである。したがって、必要とされるのは、外科的に速く、侵襲性が最小の、ＯＳＡを治療する舌インプラントであり、生理的なタスクに合わせて舌を変形させることができ、しかし舌にふさがれた咽頭気道を確実におよび安全に開くためにその剛さを変えることができるものである。インプラントは、舌を基部に沿って舌体にかけて硬くし、舌を突き出すべきものである。さらにインプラントは、インプラントの磨滅を避けるために、埋め込まれた部材と舌に接触する表面積間の相対的な動きを最小にしなくてはならない。
【発明の概要】
【０００８】
体温で超弾性状態になるＶ字バネの機能を有するニチノール装置を埋め込んで、舌を突き出し、それによって咽頭断面積を拡大するＯＳＡを治療する方法および機器が開示され、一方のレッグが、舌骨近くの舌根から直接らせん状に、舌底の近くに沿って、舌体の中にかけて挿入され、頂点は舌根を離れてトルクモーメントを提供し、他方のレッグは舌根とオトガイ舌骨筋との間、もしくはオトガイ舌骨筋と顎舌骨との間で力分配装置として作用する。他の実施形態は、体温で超弾性になるらせん状のニチノール装置を舌底の近くに沿って配置して、舌を永久的に圧縮し、そうして舌を突き出させて咽頭の断面を拡大し、気道の閉塞を防ぐことを示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】舌の内部にらせん状に挿入されたインプラントを有する咽頭および舌根とオトガイ舌骨筋との間の力分配部の正中矢状面図。
【図２】Ｐｅｒｒｉｅｒ（２００３年）の舌モデルの咽頭の正中矢状面図であり、舌インプラントのより好適な場所および三つの主な筋肉と休止位置によって引き起こされるその部分の関連した変形を示す。
【図３】Ｐｅｒｒｉｅｒ（２００３年）の舌モデルの咽頭の正中矢状面図であり、らせん通道および三つの主な筋肉と休止位置によって引き起こされるその部分の関連した変形を示す。
【図４Ａ】舌の上面図であり、変形していない状態で舌の内部に挿入する際のらせん状のインプラントを示す。
【図４Ｂ】舌の上面図であり、舌の長さの変化に伴う、舌の内側のらせん状のインプラントの変形を示す。
【図５】全ての部分を示す舌インプラントの正面図。
【図６Ａ】可撓先端部がなくヘビ状に形成された力分配のための下顎舌骨部分を有するインプラントの底面図。
【図６Ｂ】可撓先端部がなくヘビ状に形成された力分配のための下顎舌骨部を有するインプラントの側面図。
【図６Ｃ】可撓先端部がなくヘビ状に形成された力分配のための下顎舌骨部を有するインプラントの斜視図。
【図７】下顎骨のコロナル面断面図であり、フィンを含む下顎舌骨部の配置を示す。
【図８】インプラントのらせん部分の拡大模式図であり、らせん部のプロファイル分布を示す。
【図９】ニチノールチューブのらせん部の断面図。
【図１０Ａ】ニチノールワイヤが、フルオロポリマーコーティングを有するシリコンゴムに埋め込まれたらせん部の断面図。
【図１０Ｂ】ニチノールワイヤが、フルオロポリマーコーティングおよびＵＨＭＷＰＥファブリックの外郭を有するシリコンゴムに埋め込まれたらせん部の断面図。
【図１１Ａ】可撓先端部を示す異なる図。
【図１１Ｂ】可撓先端部を示す異なる図。
【図１１Ｃ】可撓先端部を示す異なる図。
【図１２Ａ】組織の内部のらせん部の先端部の少ない転位に反応する先端部。
【図１２Ｂ】組織の内部のらせん部の先端部の少ない転位に反応する先端部。
【図１３】異なる可撓先端部を示す縦断面図。
【図１４】可撓先端部のない力分配下顎舌骨部の別の実施形態。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
下記の記述は、本発明の例示的な実施形態および発明者の構想のベストモードの記述であり、本発明の範囲、適用性、または構成を限定することをいかようにも意図してはいない。むしろ、下記の記述は、本発明の種々の実施形態を実装するための便宜的な図示を提供することを意図する。やがて明らかになるように、本発明の精神および範囲から逸脱しなければ、開示された例示的な実施形態で説明されたいかなる要素の機能および／または配置が変化してもよい。
【００１１】
舌は、人体における独特で複雑な運動器官であるが、口内に強く拘束される。舌の基部は下顎および舌骨に付いている一方、その上面および側面はしばしば口蓋および舌に接触する。舌はほとんど全部が筋肉で構成されており、骨は含まない。舌の筋肉には二つの異なる種類がある。舌の中で始まって終わる内因性繊維と、剛強な骨の表面から外的に生じる外因性繊維である。詳細な解剖学研究が、タケモト（２００１年）に記載されている。これらの筋肉の活動は、筋肉構造の繊細な動きにつながり、舌の軟組織の大きな変形を生み出す。これは、発話、咀嚼、嚥下などの多数の生理的なタスクに極めて重要である。話す時、舌は全体的な声道の形を決定する常同的な構成を呈するのに対し、咀嚼および飲み込む時は、舌は食塊を含んで進ませるよう作動する。それぞれの場合で、特定の舌筋の局部的な活動は、生理的な組織の変形につながる。
【００１２】
組織の非圧縮性は、一般的に、組織は高水成であると見なされ、筋肉ハイドロスタッドとして働く能力を舌に与える。筋肉ハイドロスタッドは、その筋肉組織が動きを作り出し、またその動きに骨格の支持も供給する（象の胴体もしくはイカの足のような）器官である。この非圧縮性は、筋肉組織の形状の速くて効率的な変化を可能にしながら、元の体積を維持する。舌の解剖学的構造の複雑さおよびその素材属性のために、舌の構造と力学的機能との関係は理解しにくい。非圧縮性および複雑な繊維構造のために、舌の機構は全体の組織の形の変化から容易に知ることができない。引き起こされる舌の変形を理解するために、人間の舌の筋肉組織の複雑な構成および内側の筋肉の力学を分析することが必要となる。それは、ＯＳＡを治療するための、永久的に埋め込まれる舌アクチュエータもしくは受動舌圧縮インプラントのための本発明の範囲を完全に理解するための必要で非常に重要な要件である。舌および声道の生体力学モデルは、１９６０年代からアーティキュレーションの研究に使われている。舌の解剖学的、神経生理学的、および身体的な特徴についての新たな知識を獲得し、また計算能力が大幅に成長するとともに、モデルの複雑さが増す。これらのモデルはすべて、発話生成中の舌の動きおよび舌の制御について、および具体的には筋肉の漸増と舌の形または音響信号との関係についての知識の増加に大いに貢献してきた（特に、二次元モデルについては、Ｐｅｒｋｅｌｌ（１９７４年）で発表されたモデルを使用した１９９６年のＰｅｒｋｅｌｌ、１９７６年のＫｉｒｉｔａｎｉら、２００４年のＤａｎｇおよびＨｏｎｄａ、１９８６年のＨａｓｈｉｍｏｔｏおよびＳｕｇａ、１９９７年のＰａｙａｎおよびＰｅｒｒｉｅｒ、１９９８年のＳａｎｇｕｉｎｅｔｉらを参照のこと。三次元モデルについては、２００９年のＢｕｃｈａｉｌｌａｒｄ，Ｓ、Ｐｅｒｒｉｒｅｒ，Ｐ、Ｐａｙａｎ，Ｙ、１９９５年のＷｉｌｈｅｌｍｓ−Ｔｒｉｃａｒｉｃｏ、１９８５年Ｋａｋｉｔａらを参照のこと）。
【００１３】
舌インプラントは、ＯＳＡの治療のための舌骨または舌の停止が行うような絶対項における動きを制限すべきでないし、発話、咀嚼、嚥下にマイナスに影響すべきでない。人工部材を直接舌に入れ込む場合、これらの三つのタスクのうち、発話に影響しないことが最も対処が難しい。発話の生成は、複雑な筋肉パターンを含む。これらのパターンのいくつかは大変速く、例えば母音から「ｋ」は約３０ｍｓであるが、強い筋肉の活性は含まない。実際の発話者によって生じる、主筋によって生成される力のレベルは、０．５Ｎから１．５Ｎである。尚、これらの測定値は合力である。舌の内部で蓄積した力は、舌の静圧機能のため、より強くなる（Ｂｕｃｈａｉｌｌａｒｄ  ａｎｄ  Ｐｅｒｒｉｅｒ  ２００９年）。発話の生成は、最も弱い生成合力で為される最も速いタスクであるため、いかなる装置を舌に直接入れても必要以上に強い剛性を生成して舌が変形しにくくなる可能性がある。
【００１４】
他の筋肉の活性は、主に咀嚼および嚥下であり、より強い筋肉の活性による変形である。もし装置が咀嚼運動または嚥下運動を必要な変形力の点で困難にしても、発話よりも筋肉の活性が強くて緩やかなため、その増加は容易には気づかれないか、もしくは不快とは感じられない。力のレベル、力の分配および変形に関して、これらの知見は、舌の筋肉の中に直接配設されるインプラントを開発するのに非常に重要である。装置は舌の運動を制限してもいけないし、発話を著しく困難にしてもいけない。
【００１５】
変形解析の複雑さを単純化するとともに視覚的な理解を高めるために、最新の三次元モデルではなく、発話に関連する舌の特徴を表すＰｅｒｒｉｅｒらの二次元の舌変形モデル（２００３年）が選ばれた。舌モデルを正中矢状面に限定することは、受け入れられる簡略化である。２００２年、Ｂａｄｉｎらは、「舌、唇、および顔の多くの三次元形状は、少なくとも発話については、それらの正中矢状輪郭から予想可能である」と記載している。２００６年、それはＢａｄｉｎおよびＳｅｒｒｕｒｉｅｒが「正中矢状輪郭からの三次元形状の予測における誤差は、モデルの全体のフル三次元ＲＭＳエラー（０．２２ｃｍ）と、正中矢状誤差に基づいて反転したエラー（０．２５ｃｍ）との違いによって、最終的に定量化することができる」と教示するように証明された：この誤差のたった０．０３ｃｍ（１３．６％）の増加が、二次元正中矢状輪郭からの三次元舌表面網部の非常に良好な予測を証明している。
【００１６】
組織の非圧縮性を説明するには、三次元空間における組織の変形を測ることが必要であるが、明らかに平面モデルでは為すことができない。そのため、正中矢状面に直交する方向への舌の変形は、この面の幾何学変化と比べて、微々たるものであるとされていた（平面ひずみ仮説）。舌の組織の半非圧縮性は、面積の保存と同等であり、Ｐｏｉｓｓｏｎの０．５に近い比率値でモデル化することができる。この仮説は、Ｓｔｏｎｅら（１９９７年）によって公表された超音波データもしくはＢａｄｉｎら（２００２年）によって解析されたＭＲＩデータのような、発話の生成中の舌の変形の三次元測定によってしっかりと裏付けられる。したがって、発話の生成中の正中矢状の変形をよりよく理解するために、モデルが非常は正確であり、根底にある問題および解決に対処する基本モデルとして機能することができると考えられる。どのように、そしてなぜ舌根から舌底の近くに沿って舌体へと、部材をらせん状に挿入することが重要であるかを理解するために、舌の内部で起こる極端な変形パターンを解析することが大切である。
【００１７】
内筋およびいくつかの外筋は、三つの主外筋：オトガイ舌筋、茎突舌筋、舌骨舌筋よりも少なく矢状舌形状に影響する。三つの主外筋は、全体の舌構造の主な変位および形成にかかわる（Ｐｅｒｋｅｌｌ、１９９６年）。これは、２００３年のＰｅｒｒｉｅｒらおよび２００９年のＢｕｃｈａｉｌｌａｒｄ／Ｐｅｒｒｉｅｒで再確認された。三つの主筋によって生成される変形は、今のところ最も極端な原型の変形パターンである。発話で生成される変形は常にいくつかの筋肉の活性であるため、単独で活性するこれらの筋肉の変形は決して極端な状態に達しない。しかし、もしらせん状の経路をこれら極端な状態に組み込むことができれば、茎突舌筋、舌骨舌筋、後部オトガイ舌筋およびレスト位置の舌の変形パターンを解析することができ、またそれによって、これらの極端な状態の間での変形もまた、カバーされるべきである。
【００１８】
柔軟であるが、長手方向に伸長不可能な部材を、直線状にもしくは湾曲して舌に挿入する場合の問題は、舌の変形によって経路の長さが変化し、その変化が変位につながることがあること、および／または部材と筋繊維との相対的な動きによって確実に部材の摩耗が生じることである。部材を正しい位置に保つためには、長さが変化しない経路を見つける必要があり、またそれによって相対的な動きが最小限になる。舌根近くを舌底の近くに沿って舌体へとオトガイ下に穿孔される、よく適応したらせん経路は、この基準を満たすことができる。穿孔されたらせん状の経路は、舌の極端な変形すべてにおいてほぼ同じ長さでなくてはならない。
【００１９】
図２を参照すると、各モデル化した主外筋によって引き起こされる舌の変形が、Ｐｅｒｒｉｒの舌モデル（２００３年）で描画されている。舌の方向および振幅は、測定したデータと互換性があると実証された（Ｂａｄｉｎら、１９９５年）。図中の舌形状２は、発話の動きについての多くのシネ撮影研究で見られるもの（例、１９６９年Ｐｅｒｋｅｌｌ、１９８６年Ｂｏｔｈｏｒｅｌら、１９９９年および２００２年Ｎａｐａｄｏｖ）に類似している。暗くなった部分は、筋肉が活性化している時に、長さ１３、幅１４および湾曲が変化する。らせん状の経路をその部分に穿孔し、インプラントを内側に入れることにより、当該インプラントはまた、ピッチの増加を直径の減少に替えることができ、その逆も可能であるため、長さおよび幅を変えることができる。もし正しい経路の向きおよびらせんの仕様が十分に定義されれば、インプラントは、インプラントと舌との相対運動が最小で、舌のように変形し、動くことができる。
【００２０】
これを達成するために、オトガイ下のらせんは、茎突舌筋の活性化によって生成される変形のように、舌が変形した状態で穿孔される。らせんインサータという国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１１／００２８７８で説明されるように、Ｍｉｌｌｅｒ  ｌａｒｙｇｏｓｃｏｐｅの咽頭鏡が口腔に入れられ、咽頭を喉頭蓋のレベルに下げ、舌はわずかに前側に引かれる（図示せず）。それによって、舌をらせん状に貫通する前に、舌底が真っ直ぐになる。そのようならせん部分１６の経路が、三つの主外筋およびレスト位置によって引き起こされる変形について、図３に示される。長さの計測を簡素にするため、らせんを表すのにジグザグ線を選択する。これは二次元においては妥当な近似である。
【００２１】
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、舌体２の内側のらせん部分は、四つの異なる部：前側と後側に二つの拡幅部２０と、二つの圧縮部２１とを有し、上から見ると楕円形を作り出す。これによって、図４Ｂの−ΔＬで示すように舌を突出するよう変形させる。明示すべきは、らせん部分はバネのように働くのではないということである。バネは、例えば内容が本明細書に参照として組み込まれる米国特許８，２２０，４６６で開示されるもののように、伸長される際、常に軸の方向に引っ張るものである。このインプラントのらせん部分は、正中矢状面においてらせんの軸に向けて組織を圧縮し、軸が正中矢状面図において脊柱とおよそ平行の配向で、らせん状に穿孔して挿入される。
【００２２】
基本的なＶ字バネの機構を説明する図５を参照すると、一実施形態は四つの部分：柔軟な先端部分１５、舌体２の内側のらせん部分１６、舌根の入口のトルク付与部分２４、および力分配のための下顎舌骨部分１７を備える。柔軟な先端部分１５は、部材を舌体の先端部内側に安定化させる手段を提供し、らせん部分１６の小さな変位を可能にすることで、舌が生理学タスクを行う時に、ピリピリする感覚として認識されうる、組織の突出を避ける。らせん部分１６は、舌にかかる力をらせんの軸に向かって働かせる手段を提供し、舌底に沿って本質的に舌を硬くして、圧縮し、舌を突出させる。下顎舌骨部分１７は、生成されるトルクの力分配のための手段２４を提供する。図６を参照すると、オトガイ舌筋１０と舌根との間に配置される、ヘビ状の線２２の形状を有する力分配部分が提供されており、トルク部分２４によって生成される力をより良く分配し、舌体を圧縮して硬くし、突出させる。図７を参照すると、下顎舌骨部分が後方に転位するのを防ぐために、フィン２５は二つのオトガイ舌骨筋１０の間に付着せずに配置されるよう形成することができる。下顎舌骨部分１’’’の別の実施形態を説明している図１４を参照すると、トルク生成部分２４の力分配のためにヘビ状の線のような形状を形成する代わりに、好ましくはポリマーで出来た力分配部２６を、オトガイ舌骨筋１０と舌体との間もしくは顎舌骨１１とオトガイ舌骨筋１０との間に配置することができる。この部分は、例えば対応する先端２９を有するアパーチャ２８によって、矢印で示すように標的部位に滑り込んで部材に取り付けられる。重ねて、後方への転位を防ぐために、フィン２７が二つのオトガイ舌骨筋１０の間に追加で配置される。
【００２３】
別の実施形態では、らせん部分および柔軟な先端部分のみが使用され、したがって舌を舌底に沿って圧縮するのみであり、インプラントはＶ字バネのように働かない。
【００２４】
超弾性ニッケル−チタン（ニチノールまたはＮｉＴｉ）は、介入手順のための、自己拡張型のステント、ステントグラフト、フィルター、バスケット、および他の装置の素材の選択肢となった。異なる形状の、特にワイヤおよびチューブ状の精度の高いＮｉＴｉ素材への需要によって、製造方法は大きな進歩を遂げ、素材を幅広い幾何学形状および大きさにすることが可能になった。
【００２５】
ニチノールの特異な点は、マルテンサイト（低温度）およびオーステナイト（高温）と呼ばれる二つの異なる温度依存型結晶構造（位相）で存在する能力であり、超弾性ニチノールは、完全にオーステナイト状態にある。
【００２６】
多くの金属はスリップまたは転位によって変形することができるが、ＮｉＴｉは、双晶境界の運動を介して、単純にその結晶構造の方位を変えることによる応力に反応する。ＮｉＴｉの試料は、対応別形のみで構成されるまで変形し、それが最大歪を生成する。しかしながら、これを超える変形は、スリップによる古典的なプラスチック変形につながり、これは回復できないものであるので、‘メモリー効果’を持たない。もし変形が途中で停止されると、試料はいくつかの異なる対応別形を含むことになる。もしそのような試料がＡｆを超えて加熱されると、変形より先に存在するのと同じ配向の母相が、元の母相と各別形との格子対応にしたがって、対応別形から作られる。
【００２７】
オーステナイト結晶構造は単純な立方体構造であるが、マルテンサイトは、より複雑なひし形構造を有する。この現象によって、試料は、変形前に有していた形状に完全に戻る。上記の現象は、形状記憶効果および超弾性のような特別な特性の基礎となっている。ニチノールの特性は、この動的な結晶構造に依る。分子構造は、外部応力および温度に敏感である。合金は、三つの定義された温度相を有する。
【００２８】
１．オーステナイト相（超弾性状態）
温度は転移温度よりも高い。転移温度は、ニチノール合金の実際の組成物によって変わり、今日では、特定の温度に微調整することができる。素材が元の形状に戻ろうとする耐力はかなりのものであり、３５０００から７００００ｐｓｉである。結晶構造は立方体である。
【００２９】
２．マルテンサイト相
低温相である。結晶構造は針状で、小領域に集められる。小領域内で、針状の結晶が整列する。合金は曲がって容易に形成しうる。そしてその形状に留まる。変形圧力は１００００から２００００ｐｓｉである。曲がることによって、内的応力を生成し、合金の結晶構造を変形させる。
【００３０】
３．アニーリング相
高温相である。合金はその（立方体の）結晶構造を再配向し、その現在の形状を“記憶する”。ニチノールワイヤのアニーリング相は、約５４０度である。ドイツの生産者ＷａｆｉｏｓのＦＭＵシリーズのようなＣＮＣねじりばねコイラマシンは、例えばステンレス鋼管のような、ニチノールが有するべき所望の形状を有するチューブを製造するのに用いることができる。ニチノールチューブもしくはワイヤは、アニーリング用に形成されたチューブに引き込むことができる。
【００３１】
舌が生理的なタスクを行う時にインプラントが受ける環状変形負荷のために、張力は高くても０．５％より低く保ち、ニチノールの早い疲労を防いで長寿命性を高めるべきである。これは、舌に穿孔されるらせん経路をうまく選択することによって促すことができる。穿孔された経路は、ピッチが３ｍｍから２０ｍｍである、４ｍｍから３０ｍｍの直径を有するべきである。正中矢状面における穿孔の配向は、脊柱とほぼ平行であるべきである。オーステナイトＮｉＴｉの通常の機械物性を、表１に表す。
【００３２】
【表１】
2016509928.tif 000001
【００３３】
Ｔｉ／Ｎｉ組成物を小さく変更するか、もしくはニッケル用の金属コバルトを代わりに用いるかのいずれかによって、臨界転移温度を変更することは実行可能である。
【００３４】
図８を参照すると、一定の直径を有するチューブが使われうるが、これは舌体内の先端に対して過剰な剛性を生成する可能性がある。別の基本形状は、舌の変形のための力の多くは舌底において必要であり、舌体内の部材の柔軟な先端に向けて必要とされる力はより少ないため、円錐状である。しかしながら、同量の力を部材の長さ全体に沿って作用させる必要はないので、ニチノールチューブまたはワイヤは、外形に対して研削、レーザーカット、または構造化レーザーアブレーションすることができ、そうすることで、毎半回転ごとに、（拡幅部２０が）間にある圧縮部２１よりも細くなる。小さい外形２０は、舌がこれらの部分で変形できるように使用され、その部材は、舌が日中生理的タスクを行う時の最小の変形力を要するのみである。太い部分は、夜間、筋肉の不活性によってＯＳＡが起こった際に舌を変形させる必要がある。部材が舌に加えることができる力はその方形領域に直接依存するので、これは、舌の剛性を変形させて変化させる部分である。後側を向く（咽頭に向かう）らせんの圧縮部は、前側を向く（前歯に向かう）らせんよりも強くなければならない。これは、各ピッチ間のセグメントを作り出し、舌を突出するように変形させる。加えられる圧力は、２ｋＰａから２５ｋＰａであるべきである。ニチノールワイヤの直径は、５０枚μｍから７００μｍであるべきであり、もしくはチューブについては、内径は約６００μｍ、外径は約１．２ｍｍであるべきである。
【００３５】
らせん部分１６の三つの断面を示す図９および図１０Ａ、１０Ｂを参照すると、ニチノールインプラントを働かせる力を舌筋のような柔らかい組織に加えることの問題は、超弾性状態にあるニチノールの弾性率が非常に高く（７０−１１０ＧＰａ）、筋肉の弾性率が低い（数ｋＰａ）ことで、これら二つの素材の間に大きな不整合が生まれることである。したがってニチノールは、無呼吸を治療するためのＲｅｐｏｓｅ  Ｓｙｓｔｅｍを用いて観察されるように、軟組織を“切り”開く可能性がある。この作用を避けるために、ニチノールインプラント装置の弾性率は、力が加わる表面積を増やし、弾性率が低い素材と組み合わせることによって、下げることができる。
【００３６】
表面積を増やすために、加えられる力に直交するよう配向される装置に、ウイング３０を加える。つまり、ウイングはらせんの軸に平行な配向となる。さらに、ニチノールは弾性率の低いシリコンゴム等と組み合わせられる。
【００３７】
図９を参照すると、シリコンゴム芯３１およびウイング３０を有する外殻フルオロポリマー３２を有するニチノールチューブ３３は、以下の工程によって製造される。
【００３８】
１．  ニチノールチューブの外径よりもわずかに大きい内径を有する、ニチノールが有するべき所望の形状を有するステンレス鋼管を製造する。
２．  ニチノールチューブをステンレス鋼管の内側に引き込む。
３．  アニールする。
４．  ステンレス鋼管からニチノールを引き抜く。
５．  短いニチノールワイヤ（長さ０．５ｍｍ）をチューブの先端に入れ、両部分をレーザ溶接することによって、ニチノールチューブの一端を閉じる。
６．  ニチノールチューブをマルテンサイト相まで冷ます。
７．  ニチノールチューブの外径よりもわずかに大きい内径を有する直線状のステンレス鋼管の中にニチノールチューブを引き入れる。
８．  空気もしくは水でステンレス鋼管の中を加圧することによって、ニチノールチューブの内径を増やす（増えた直径は、ニチノールチューブがマルテンサイト相にある限り、保たれる）。
９．ニチノールチューブの閉じた端部を切り取る。
１０．  ニチノールチューブの元の内径に対応する外径を有するプレハブシリコンワイヤを内側に引く。
１１．  ニチノールチューブを、オーステナイト相に変化するまで加熱してニチノールを元の大きさまで収縮させ、二つの素材の間にぴったり合う形状を作る。
１２．  ニチノールをマルテンサイトまで冷まし、ねじれないよう真っ直ぐにする。
１３．  ニチノールチューブをラム押し出し機のインフィードに配置してウイングを有するフルオロポリマー外殻を作り、所望の断面の金型を押すまたは引いて通す。
１４．  フルオロポリマーを熱硬化させる。
１５．  両端の残留物を切断する。
【００３９】
芯３１に、シリコンゴムの代わりにシリコンを使用する場合は、シリコンはニチノールチューブ３３の内側に満たされ、チューブの先端は、内径に対応する外径を有する短いニチノールワイヤ（０．５ｍｍ）で閉じられ、それから二つの部分をレーザ溶接する。
【００４０】
図１０Ａおよび１０Ｂを参照すると、ニチノールワイヤ３５は、所望の断面のシリコンゴム３６に埋め込まれ、その後、以下のような工程で、溶融加工可能なフルオロポリマー３４でコーティングされる。
【００４１】
１．ニチノールワイヤの外径よりもわずかに大きい内径を有する、ニチノールが有するべき所望の形状を有するステンレス鋼管を製造する。
２．ニチノールワイヤをステンレス鋼管の内側に引き込む。
３．アニールする。
４．ステンレス鋼管からニチノールを引き抜く。
５．ニチノールをマルテンサイトまで冷まし、ねじれないよう真っ直ぐにする。
６．ニチノールワイヤをラム押し出し機のインフィードに配置してシリコンゴム外殻を作り、所望の断面の金型を押すまたは引いて通す。
７．加硫する。
８．両端の残留物を切断する。
【００４２】
上記した、ニチノールチューブ３３およびニチノールワイヤ３５を作る素材は、本発明の一部であり、後に出願する分割出願のように請求するよう意図する。
【００４３】
図１０Ｂを参照すると、小さな相対的な動きによる舌の内側の摩耗からフルオロポリマーコーティング３４を更に保護するために、織られたもしくは編まれた布３７の表面を、例えばＤｙｎｅｅｍａ  ｏｆ  Ｒｏｙａｌ  ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．のような、非常に高い耐摩耗性という利点を有する超高分子量（ＵＨＭＷＰＥ）繊維で作ることができる。ＵＨＭＷＰＥはフルオロポリマーに接合できないため、織った組織の生成された張力のみが、ＵＨＭＷＰＥを適所に固定している。したがって、すき間を作る可能性があるのでウイングは形成できず、代わりに、正三角形をワイヤの両側に形成することができる。
【００４４】
記述した両製造技術について、ニチノールチューブまたはワイヤは、ラム押し出しのインフィードに配置する前に整列されなければならない。そうすることで、ウイングまたは増加した表面積は、ラム押し出しの金型を押し通す前に、所望の配向になる。これは、ニチノールチューブまたはワイヤをレーザーマーキングすることで達成することができる。例えば、ニチノールの形状設定に必要とされるステンレス鋼管は、いくつかの小さなドリル穴を、所定の場所に有することができる。そうすることで、レーザーマーキングは、アニーリングの後、ニチノールがステンレス鋼管から引き抜かれる前に為すことができる。これらのマーキングは、後に、ニチノールをラム押し出しのインフィードに配置する時の配向を保つのに用いられる。
【００４５】
図１１−１３を参照すると、柔軟な先端部分１５は、部材が変位もしないし舌組織を突くこともないよう設計しなければならない。しかし、全ての舌を切り開くことなく、ただ舌体から引き抜くだけで、インプラントを抜き取る選択肢を残さなくてはならない。例えば３０μｍと実質的に直径が小さい、例えばポリアミドのようなポリマー繊維５１は、らせん部分１６の柔軟な先端４４に取り付けられる。先端部分１５の先端５２には、らせん部分１６と同じ直径を有する球を繊維５１に取り付けることができるが、他の形状を有してもよい。舌組織５６の内側の圧力は、適所にとどまる。図１３に示す別の選択肢は、らせん部分１６の先端４４を円錐状に形成することと、１５の先端もまた円錐状に、しかし逆方向を向くように形成することである。これによって小さな変位が起こりうるが、円錐形により初期位置にスライドして戻る。これは、先端部分５３の先端を凹形状に形成することによって、さらに向上することができる。先端部分およびらせん部分は、例えばレーザ溶接５５もしくはニチノールに押し付けることで、接合することができる。
【００４６】
有利な点は、最小の侵襲性で容易に装着できる、ＯＳＡ治療のための舌インプラントが提供されることである。
【００４７】
別の利点は、生理的タスクに従って舌を変形することができるが、確実に剛性を変化させて、舌にブロックされた咽頭気道を安全に開く、舌インプラントが提供されることである。
【００４８】
別の利点は、インプラントが舌を舌底に沿って舌体の中にかけて硬くして突き出させることである。
【００４９】
別の利点は、一度装着されたインプラントが、接触している舌の表面積との相対的な運動を最小限にして磨滅を最小限にすることである。
【００５０】
別の利点は、本発明のインプラントおよび方法は、ニチノール素材の使用を可能にすることであるが、舌を保護するために全体の弾性率は低い。
【００５１】
上記の特許および論文は、特記しない限りは、それらが本開示と一致しないことがない限り、参考のために本明細書に組み込まれる。
【００５２】
本発明の他の特徴および実施モードは、添付の請求の範囲で述べる。
【００５３】
さらに、本発明は、新規性、進歩性、産業上の利用可能性があると考えられる、現在の明細書、付属の請求の範囲、および／または図面で説明されるあらゆる特徴の全ての可能な組み合わせを備えると考えられる。
【００５４】
著作権は、出願人またはその譲受人が有し、ここで一つ以上のクレームで定義される権利の明示実施権者については、残りのクレームで定義される発明を使用する黙示実施権がここでは認められない。さらに、公衆を含む第三者に関しては、以後発行される特許の添付書類以外は、添付書類およびあらゆるコンピュータプログラムを含む本特許明細書の複製、二次的著作物の作成、複製物の配布、展示、またはその他の利用について、明示または黙示実施権は認められない。
【００５５】
ここで述べる本発明の実施形態において、多数の変形および修正が可能である。本発明の特定の例示的実施形態がここで示され、説明されるが、広い範囲の修正、変更および代用が前述の開示で考慮されている。上記の記述は多くの詳細を含むが、これらは、本発明の範囲を限定すると解されるべきでなく、本発明の一つのもしくは別の好適な実施形態の適例であると解されるべきである。場合によっては、本発明のいくつかの特徴は、他の特徴の対応する用途なしで採用されうる。したがって、前述の記述を広く解し、例示および例としてのみ示されていると理解するのが適切であり、本発明の精神および範囲は、本出願において最後に発行する請求の範囲のみによって限定される。
【００５６】
一実施形態は、閉塞性気道疾患を治療するためのインプラントであって、前記インプラントのらせん部分にらせんを形成する要素を備え、らせん状に穿孔された経路に沿って舌体の中へ舌底に沿ってらせん状に挿入可能であり、埋め込まれた際に、らせんの軸に向かう力を生成することによって前記舌を圧縮するよう適合された、インプラントである。
一実施形態においては、前記要素は、前記力が、らせん状経路を横切る面において、前記らせん状経路を楕円形に変形させるよう適合される。
一実施形態においては、前記楕円形は、舌のコロナル面に沿う方向を向いた、より大きな直径を有する。
一実施形態においては、前記らせん部分の前記要素は、前記らせんの軸に向かう力を生成するための圧縮部および拡幅部を備える。
一実施形態においては、前記拡幅部の断面は前記圧縮部の断面よりも小さい。
一実施形態においては、前記圧縮部および前記拡幅部は、前記らせん部分の毎四分の一回転ごとに交互にある。
一実施形態においては、前記らせん部分の前記要素は、最初に挿入される前記要素の一端が、前記要素の他端よりも断面が小さくなるよう円錐状に形成される。
一実施形態においては、前記らせん部分の前記要素は、交互により大きな断面とより小さな断面とを有する繊維状部分を備えて輪郭付けられた円錐状に形成される。
一実施形態においては、前記要素は、体温で超弾性状態になるよう適合されたＮｉＴｉを備える。
一実施形態においては、前記要素は、エラストマ外殻を有するＮｉＴｉワイヤを備える。
一実施形態においては、前記エラストマ外殻はシリコンゴムで形成されている。
一実施形態においては、前記シリコンゴムは、所与の力での軟組織への圧力を下げるように、加えられる力に垂直な表面積を増やすよう形成される。
一実施形態においては、前記シリコンゴムは、フルオロポリマーコーティングで保護される。
一実施形態においては、前記シリコンゴムは、織られたもしくは編まれたＵＨＭＷＰＥ繊維の布で保護される。
一実施形態においては、前記フルオロポリマーコーティングは、織られたもしくは編まれたＵＨＭＷＰＥ繊維の布で保護される。
一実施形態においては、外殻を囲む、好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維で作られた、織られたもしくは編まれた布表面を更に備える。
一実施形態においては、前記要素は、シリコンもしくはシリコンゴムの芯で満たされ、フルオロポリマー外殻を有するＮｉＴｉチューブを備える。
一実施形態においては、前記外殻はウイングを有する。
一実施形態においては、前記インプラントは、前記らせん部分に近接して位置した柔軟な先端をさらに備える。
一実施形態においては、前記インプラントは、トルク生成部分および力分配部分をさらに備え、前記トルク生成部分および前記力分配部分は、患者の舌内に装着されると、前記インプラントは組織付着を要することなく前記舌をバイアスして第二変形形状に戻すよう適合される。
一実施形態においては、前記トルク生成部分は、前記力分配部分と前記らせん部分との間で、前記柔軟な先端の反対に位置する。
一実施形態においては、前記力分配部分は、舌根とオトガイ舌骨筋との間に配置するよう適合される。
一実施形態においては、前記力分配部分は、前記オトガイ舌骨筋と顎舌骨筋との間に配置するよう適合される。
一実施形態においては、変位を防ぐために、フィンが、二つの前記オトガイ舌骨筋の間に配置されるよう形成される。
一実施形態においては、前記トルクまたは前記力分配部分が舌骨に取り付けられる。
一実施形態においては、前記力分配部分が、下顎骨に取り付けられて引張力を加える。
一実施形態においては、前記力分配部分は、前記二つのオトガイ舌骨筋の間に配置されるよう適合され、軸方向に対応するＦＩＮをさらに備え、これにより変位を防ぐ。
一実施形態においては、前記要素は、ＮｉＴｉチューブを備える。
一実施形態においては、前記ＮｉＴｉチューブは、流体で満たされる。
一実施形態においては、前記ＮｉＴｉチューブは、オイルで満たされる。
一実施形態においては、前記ＮｉＴｉチューブは、エラストマで満たされる。
一実施形態においては、加えられる前記力は、０から２５ｋＰａの範囲でインプラント部材に沿って変わり、前記インプラントの直径において規定された変化を介して可変である。
一実施形態においては、前記コーティングは、エラストマである。
一実施形態においては、前記柔軟な先端は、柔軟なポリマー繊維製である。
一実施形態においては、前記柔軟な先端部分の前記先端は、略球形を有する。
一実施形態においては、前記柔軟な先端部分の前記先端は、略円錐形を有する。
一実施形態においては、閉塞性気道疾患を治療するためのインプラントを使用する方法であって、（ａ）体温で超弾性状態になるＮｉＴｉインプラントを挿入する工程であって、前記インプラントは、変形可能ならせん、柔軟な先端、トルク生成部分および力分配部分を有する、工程と、（ｂ）前記インプラントの一端を患者の舌の中にらせん状に配置して前記インプラントをバイアスして前記舌を挿入後に第二変形形状に戻し、これにより、組織付着を要さずに前記舌を好適な形状に圧縮し、固くして、前記トルク生成部分は、舌根を離れ、前記力分配部分は、頂点で舌根に接続され、舌体の外に配置される、工程と、を備える。
一実施形態においては、閉塞性気道疾患を治療するためのインプラントを使用する方法であって、ａ．体温で超弾性状態になるＮｉＴｉ装置を提供する工程と、ｂ．舌の中にらせん状経路を穿孔し、前記体温で超弾性状態になるＮｉＴｉ装置を、舌底に沿って、正中矢状面において脊柱に対して実質的に平行に、らせん状に埋め込むことで、前記インプラントは、前記らせん状に穿孔した経路の軸の向かう方向の力を生成して舌を圧縮し、前記らせん状経路を横断面において楕円形に変形させ、楕円のより大きな直径が、コロナル面に沿って方向づけられる、工程と、を備える。
一実施形態においては、前記インプラント用の、穿孔された前記らせん状経路の直径は、３ｍｍから２２ｍｍである。
一実施形態においては、前記インプラント用の、穿孔された前記らせん状経路のピッチは、３ｍｍから２５ｍｍである。
一実施形態においては、正中矢状面における脊柱と比較した、穿孔された前記経路の軸の配向は、＋５０度から−５０度である。
一実施形態においては、閉塞性気道疾患を治療するためのインプラントを使用する方法であって、ａ．体温で超弾性状態になるＮｉＴｉ装置を提供する工程と、ｂ．前記体温で超弾性状態になるＮｉＴｉ装置を、舌底に沿って、記正中矢状面における脊柱に対して実質的に平行になるよう、極端な舌の運動を介したアーティキュレーション中の長さが実施的に変わらない経路に沿って、永久的にらせん状に埋め込む工程と、を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉塞性気道疾患を治療するためのインプラントであって、前記インプラントのらせん部分にらせんを形成する要素を備え、らせん状に穿孔された経路に沿って舌体の中へ舌底に沿ってらせん状に挿入可能であり、前記要素は、前記らせんの軸に向かう力を生成するように構成されており、前記インプラントは、埋め込まれた際に、前記らせんの前記軸に向かう力によって前記舌を圧縮するよう適合された、インプラント。
【請求項２】
前記要素は、前記力が、らせん状経路を横切る面において、前記らせん状経路を楕円形に変形させるよう適合される、請求項１に記載のインプラント。
【請求項３】
前記楕円形は、舌のコロナル面に沿う方向を向いた、より大きな直径を有する、請求項２に記載のインプラント。
【請求項４】
前記らせん部分の前記要素は、前記らせんの軸に向かう力を生成するための圧縮部および拡幅部を備える、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項５】
前記拡幅部の断面は前記圧縮部の断面よりも小さい、請求項４に記載のインプラント。
【請求項６】
前記圧縮部および前記拡幅部は、前記らせん部分の毎四分の一回転ごとに交互にある、請求項４に記載のインプラント。
【請求項７】
前記らせん部分の前記要素は、最初に挿入される前記要素の一端が、前記要素の他端よりも断面が小さくなるよう円錐状に形成される、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項８】
前記らせん部分の前記要素は、交互により大きな断面とより小さな断面とを有する繊維状部分を備えて輪郭付けられた円錐状に形成される、請求項７に記載のインプラント。
【請求項９】
前記要素は、体温で超弾性状態になるよう適合されたＮｉＴｉを備える、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項１０】
前記要素は、シリコンゴムを含むエラストマ外殻を有するＮｉＴｉワイヤを備える、請求項９に記載のインプラント。
【請求項１１】
前記シリコンゴムは、所与の力での軟組織への圧力を下げるために、加えられる力に垂直な表面積を増やすよう形成される、請求項１０に記載のインプラント。
【請求項１２】
前記シリコンゴムは、フルオロポリマーコーティングおよび織られたもしくは編まれたＵＨＭＷＰＥ繊維の布の少なくとも一つで保護される、請求項１０に記載のインプラント。
【請求項１３】
前記外殻はウイングを有する、請求項１０に記載のインプラント。
【請求項１４】
前記インプラントは、前記らせん部分に近接して位置した柔軟な先端部分をさらに備える、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項１５】
前記柔軟な先端部分の前記先端は、略球形または略円錐形を有する、請求項１４に記載のインプラント。
【請求項１６】
前記インプラントは、トルク生成部分および力分配部分をさらに備え、前記トルク生成部分および前記力分配部分は、患者の舌内に装着されると、前記インプラントは組織付着を要することなく前記舌をバイアスして第二変形形状に戻すよう適合される、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項１７】
前記力分配部分は、舌根とオトガイ舌骨筋との間に配置するよう適合され、または、前記オトガイ舌骨筋と顎舌骨筋との間に配置するよう適合される、請求項１６に記載のインプラント。
【請求項１８】
前記力分配部分が、引張力を加えるために下顎骨に取り付け可能に適合され、および／または、舌骨に取り付け可能に適合される、請求項１６に記載のインプラント。
【請求項１９】
前記力分配部分は、前記二つのオトガイ舌骨筋の間に配置されるよう適合され、軸方向に対応するＦＩＮをさらに備え、これにより変位を防ぐ、請求項１６に記載のインプラント。
【請求項２０】
加えられる前記力は、０から２５ｋＰａの範囲でインプラント部材に沿って変わり、前記インプラントの直径において規定された変化を介して可変である、請求項１７に記載のインプラント。