(57)【要約】損傷した脊髄神経の再生および修復を刺激するための装置であって、この装置は、脊髄の神経突起の損傷部位の近くに椎骨内に配置され、そこに直流を送達する少なくとも２つの電極を備える。損傷した脊髄神経組織の再生および修復を刺激するための方法であって、この方法は、脊髄損傷部位の近くに椎骨内に電極を配置する工程、ならびに、損傷した脊髄の神経突起の再生および修復を誘発するのに十分なレベルを誘発するのに十分だが、組織毒性が生じる電流レベルより低いレベルで直流を印加する工程を包含する。
2009524445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
損傷した脊髄神経組織の再生および修復を刺激するための装置であって、該装置は、脊髄の神経突起の損傷部位に近接して椎骨内に配置され、ＤＣ電源からそこへ直流を送達するように構成された複数の電極を備え、該複数の電極の各々は、集合した導電性電極表面を備え、該直流は該表面を通って送達され、該集合した導電性電極表面は、該電極表面からの電流密度が神経突起の再生および修復を誘発する一方で、脊髄の神経突起の損傷部位を囲む組織への損傷を最小限にするように十分大きい、装置。
【請求項２】
前記集合した導電性電極表面が複数の導電性サブ表面からなり、該導電性サブ表面が、前記脊髄の神経突起の損傷部位への前記直流の送達から生じる中毒性産物の産生を最小限にし、該産物を消散させるのに十分な非導電性隔壁によって互いに分離される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
１つの電極上の前記複数の導電性表面の各々が、一度に１つの極性の直流しか送達しない、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記直流が、導電性サブ表面の面積１平方センチメートルあたり１５０マイクロアンペア未満の電流密度で前記導電性サブ表面に送達される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記直流が、導電性サブ表面の面積１平方センチメートルあたり７５マイクロアンペア未満の速度で前記導電性サブ表面に送達される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
集合した導電性電極表面を備える電極であって、該集合した導電性電極表面は、非導電性隔壁によって互いに分離される、複数の導電性サブ表面を備え、該非導電性隔壁は、脊髄損傷部位に近接した椎骨内の直流の送達から生じる中毒性産物の産生を最小限にし、該産物を消散させるのに十分であり、該導電性サブ表面の各々は、少なくとも１つの電気接続によって互いに接続される、電極。
【請求項７】
前記電気接続が少なくとも１つの非腐食性接続線を含む、請求項６に記載の電極。
【請求項８】
前記導電性サブ表面の各々が、その中心で前記少なくとも１つの接続線のうちの少なくとも１つに接続される、請求項６に記載の電極。
【請求項９】
前記複数の導電性サブ表面が共通端子に並列に接続される、請求項６に記載の電極。
【請求項１０】
前記複数の導電性サブ表面が直列に接続される、請求項６に記載の電極。
【請求項１１】
前記導電性サブ表面が、楕円、円、正方形、矩形、角が丸い正方形および角が丸い矩形からなる群より選択される形状を有する、請求項６に記載の電極。
【請求項１２】
前記導電性サブ表面の各々が、長さと幅とで実質的に同一である、請求項６に記載の電極。
【請求項１３】
前記複数の導電性サブ表面が１列で配置される、請求項６に記載の電極。
【請求項１４】
前記複数の導電性サブ表面が２列で配置される、請求項６に記載の電極。
【請求項１５】
前記複数の導電性サブ表面が、不規則な順序で配置される、請求項６に記載の電極。
【請求項１６】
前記電極が、直流電源に接続するための単一の端子をさらに備え、該端子が該電極の全ての導電性サブ表面へ電気的に接続される、請求項６に記載の電極。
【請求項１７】
前記導電性サブ表面が、椎骨内位置内で直流を伝導する場合に、腐食しない材料から製造される、請求項６に記載の電極。
【請求項１８】
前記非腐食性材料が、白金、イリジウム、炭素、および合金ならびにこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１７に記載の電極。
【請求項１９】
５０ｍｍ以下の任意の１寸法に沿った長さを有する、請求項６に記載の電極。
【請求項２０】
３０ｍｍ以下の任意の１寸法に沿った長さを有する、請求項６に記載の電極。
【請求項２１】
前記非導電性隔壁が、前記集合した導電性電極表面の表面のうちの少なくとも１％の面積を構成する、請求項６に記載の電極。
【請求項２２】
前記非導電性隔壁が、前記集合した導電性電極表面の表面のうちの少なくとも３０％の面積を構成する、請求項６に記載の電極。
【請求項２３】
前記非導電性隔壁が、前記集合した導電性電極表面の表面のうちの少なくとも５０％の面積を構成する、請求項６に記載の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願への相互参照）
この出願は、２００２年１１月１１日に出願された米国特許出願第１０／２９２，４１４号（これは、２００１年１１月１３日に出願された米国仮特許出願第６０／３５０，４９０号からの優先権を主張する）の一部継続である。本明細書に引用される全ての特許、特許出願および参考文献は、それらの全体が参考として援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、脊髄損傷を修復するための装置および方法、そして詳しくは、損傷した脊髄神経組織の再生および修復を刺激するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
（関連分野の考察）
脊髄損傷は、脊髄の軸索または他の神経線維（集合的に、神経突起）の正常な機能が一般的に、機械的な力によって妨害される場合に生じる。脊髄が圧迫されるか、切断されるか、または挫傷を負った場合に、神経突起の物理的完全性または生理学的完全性は損なわれ得、神経電気的インパルス（ｎｅｕｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｉｍｐｕｌｓｅ）の不十分な伝導が冒された神経突起の長さに沿って起こり得る。最終的に、神経突起（それに付随する細胞体を含む）の大集団が死滅し得、脳と末梢神経との間の連絡に大規模な損失を生じ得、そして種々の程度の対麻痺または四肢麻痺をもたらし得る。
【０００４】
損傷した脊髄の神経突起が再生するように誘導され得る場合に、脊髄損傷が修復され得ることを、研究は示す。このような再生および修復は、超低レベルの電場の刺激によって誘導され得るが、ただし、この電場は直流（ＤＣ）によって生じる。ＤＣ場（ＤＣ  ｆｉｅｌｄ）は、神経突起に活動電位または任意の他の公知の機能的な電気的活性（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）を生じるための電気的な閾値よりはるかに低く、相当数の神経突起によって開始されるようである再生性現象を促進するのに役立ち、そしてまた、電場のカソードに向かって神経突起を導くのに役立つ。印加された総電流または電圧に対して、神経突起は外因的に印加された場の場の強度に応答するようなので、神経突起の成長および指向性誘導（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｇｕｉｄａｎｃｅ）は、ＤＣ電場を印加することの重要な効果である。
【０００５】
神経突起の成長および指向性誘導は十分に理解されていない。再生および修復に最適な電場の強度が存在し得ることが考えられる一方で、指向性は、流束密度、電気的勾配、および電場によって生じる力線（ｆｌｕｘ  ｌｉｎｅ）の方向の関数である。不幸なことに、不均衡な直流が神経組織に印加され得る密度は有限であり、その上限は、有意な細胞の損傷が生じる毒性のレベルである。安全な最大電流は、組織と相互作用する導電性電極の表面積の１平方センチメートルあたり、およそ７５マイクロアンペア（ａｍｐ）である。
【０００６】
既存の電極の設計は、椎骨外（ｅｘｔｒａｖｅｒｔｅｂｒａｌ）電極を使用することによって、脊髄への電流の印加の局部的な毒性効果を最小限にすることが試みられてきた。しかしながら、椎骨外電極は、損傷した脊髄内に有効な電場強度を生成するためにかなりの量の電力を必要とする。このことは、電極の椎骨外の配置が、アノードおよびカソードが損傷部位から物理的に離れていることを意味するからである。結果として、損傷部位に必要な電場を生成するためにより多くの電力が必要とされ、導電性電極表面にごく近傍の組織（例えば、筋肉、神経および血管）に毒性効果をもたらす可能性がある。結果として、制御される筋肉またはその関連する血管および神経が損傷を受ける場合に、脊髄の神経突起の再生および修復が逆効果であることが理解される。
【０００７】
さらに、電極の椎骨外の配置は、脊髄の損傷部位と一列に並ぶのではなく、脊髄の損傷部位に対して側方に電極を置くことをもたらし得、カソード電流による最適未満の指向性の神経突起の誘導をもたらし得る。なおさらに、電極の椎骨外の配置は、電極によって生成される電気力線（それ自体が脊髄内に確立される電場の質の主要な決定要素である）が理想から逸脱する程度に影響を与える。電極が椎骨外の筋肉内に置かれる場合、脊髄内の電気力線（ｆｌｕｘ  ｌｉｎｅ）は、各々介在する組織（筋肉の抵抗率／導電率とは異なる抵抗率／導電率を有する）によって理想から歪曲され得る。電極の椎骨外の配置の場合において、これらのパラメータが変動し、電流が通過するはずの組織としては、骨、靭帯、脂肪、脳脊髄液および血管系が挙げられる。これらの構造体は、脊髄内に生じる電場を公称電場（ｎｏｍｉｎａｌ  ｆｉｅｌｄ）から逸脱させるように働き得る、さらなる抵抗または電流シャント（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｈｕｎｔ）として作用し得る。介在する組織の種々の抵抗率／導電率パラメータの影響を予測することの困難さの結果として、椎骨外の場の適用（ｆｉｅｌｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）は、著しく信頼ができず、それゆえ有効ではない。
【０００８】
必要とされるものは、脊髄内の局部電場の制御を最適化し、中枢神経系（ＣＮＳ）および他の組織に対する毒性を最小限にすることによって、損傷した脊髄の神経突起の再生および修復を刺激するための装置および方法である。
【０００９】
したがって、本発明は、損傷した神経突起の再生および修復を誘発するのに十分だが、１平方センチメートルあたり７５マイクロアンペアの非毒性閾値未満の電流での、損傷部位のＤＣ刺激を可能にする、脊髄損傷部位での椎骨内（ｉｎｔｒａｖｅｒｔｅｂｒａｌ）移植に適した装置を提供する。
【００１０】
本発明はまた、脊髄損傷部位での電極の椎骨内移植、ならびに損傷した神経突起の再生および修復を誘発するには十分だが、組織毒性が生じるレベル未満の電流レベルでの、損傷部位のＤＣ刺激による、損傷した脊髄の神経突起の再生および修復を刺激するための方法も提供する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の要旨）
本発明の一局面は、脊髄の神経突起の損傷部位に近接して椎骨内に配置され、そこに直流（ＤＣ）を送達するよう構成された、少なくとも２つの電極を含む。各々の電極は、電極表面からの電流密度が周囲の組織を損傷することなく神経突起の再生および修復を誘発するように十分大きい、集合した（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）導電性電極表面を備える。好ましい実施形態において、集合した電極表面は、複数の導電性サブ表面（ｓｕｂ−ｓｕｒｆａｃｅ）を備える。導電性サブ表面は、非導電性隔壁によって互いに分離され、電流の送達の結果として発生される任意の中毒性産物（例えば、遊離のイオン性プロトン（ｉｏｎｉｃ  ｐｒｏｔｏｎ））の産生を最小限にし、これらの産物を消散させる。
【００１２】
本発明の別の局面は、脊髄損傷部位に近接して椎骨内に本発明の電極を配置すること、ならびに、損傷した脊髄の神経突起の再生および修復を誘発するのに十分だが、組織毒性が生じる電流レベルより低いレベルで直流を印加することを含む。この電流は、有意なダイバック（ｄｉｅ−ｂａｃｋ）を防止し、正味の成長を達成するのに十分な期間、印加される。
【００１３】
好ましい実施形態において、電極は、脊髄の神経突起の損傷の領域内の、脊髄の断面領域を包含するように配置される。別の好ましい実施形態において、この電極は、脊髄の神経突起の損傷部位を囲む三次元幾何学（例えば、三角形）で配置される。
【００１４】
本発明の一局面において、上記の直流は、有意なダイバックを防止し、順方向（ｆｏｒｗａｒｄ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の神経突起の再生および修復がダイバックに打ち勝つことを確証するのに十分な期間、印加される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（発明の詳細な説明）
本発明の、損傷した脊髄神経の再生および修復を刺激するための装置は、少なくとも２つの電極を備え、これらの電極は、脊髄の神経突起の損傷部位に近接して椎骨内に配置され、そこへ直流を送達するように構成される。これらの電極は、集合した導電性電極表面を備え、この表面を介して、直流が損傷部位に送達される。この集合した導電性電極表面は、送達された直流の密度が、周囲の組織においてかなりの量の中毒性産物を産生することなく神経突起の再生および修復を誘発することができるように十分に大きい。
【００１６】
図１に示されるように、集合した導電性電極表面１０は、単一の導電性表面２０または複数の導電性サブ表面３０を備え得る。複数の導電性サブ表面３０が使用される場合、その結果は、貫表面電流勾配（ｔｒａｎｓ−ｓｕｒｆａｃｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）の扁平化または各サブ表面を横切る「表皮効果」である。図２に示されるように、利益は、再生性の有効な電流が損傷部位に送達され得る一方で、毒性のピーク電流の送達を最小限にすることである。図２において、最上部の曲線は、複数の導電性サブ表面についての「表皮効果」を示す。中ほどの曲線は、より少ない数の導電性サブ表面についての「表皮効果」を示し、最下部の曲線は、単一の導電性サブ表面についての「表皮効果」を示す。
【００１７】
さらに、上記集合した電極表面が複数の導電性サブ表面３０を備える場合、隣接するサブ表面３０は、図３に示されるように、非導電性隔壁４０によって分離される。左の図は、導電性表面間に隔壁がないことを示す。中央の図は、隣接する導電性表面間の小さな隔壁を示す。右の図は、隣接する導電性サブ表面間の大きな非導電性隔壁を示す。隔壁効果（ｓｅｐｔａｌ  ｅｆｆｅｃｔ）の寄与を最適化するために必要とされるように、導電性サブ表面３０に対する非導電性隔壁４０の比幾何学（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）は変動し得る。具体的には、隣接するサブ表面３０の間に非導電性隔壁４０を挿入することは、電極による電流の送達の結果として発生するあらゆる中毒性産物の、周囲の組織における濃度を低減し、このことは、集合した導電性電極表面１０全体の総面積を横切っての中毒性産物の消散に起因する。この集合した電極表面は、導電性表面（単一の導電性表面２０または複数の導電性サブ表面３０のいずれか）および非導電性隔壁４０を備える。図４は、中毒性産物の希釈と非導電性隔壁のサイズとの間の関係を示す。この非導電性隔壁４０は、隣接する導電性サブ表面３０の間の何もない空間を構成し得る。
【００１８】
本発明の装置はまた、多方向の神経突起エレメントを有する神経系で使用するために配列され得る。このような系において、電場は、損傷した神経突起の各集団の方向に沿って連続的に印加され得る。したがって、刺激電極の位置は、再生および修復が求められる方向に依存して変動し得、個々の椎骨内の複数の電極表面は、選択的な様式で神経突起の成長を刺激するために使用され得る。例えば、背側に位置する神経突起は吻側に再生する一方で、外側に位置する皮質脊髄の神経突起は尾側に再生することが知られている。したがって、脊髄の断面領域を包含する複数の電極を備える椎骨内パネルは、選択的かつ安全に、目的の神経突起路（ｎｅｕｒｉｔｅ  ｔｒａｃｔ）にわたって、より長時間、カソード指向性の（ｃａｔｈｏｄａｌｌｙ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ）電流を生成することができる。
【００１９】
代替的に、電極は、三次元幾何学で構成され得、複数の電極を介した集合した電極の刺激が任意の所望のベクトルにそって有効な電場を生成し得る。
【００２０】
所定の実例での電極の数、電極の特定の幾何学的配置、および複数の電極をまとめて使用することは、ＤＣ刺激が適用されている治療上の目的（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）の要求にしたがって変動し得る。
【００２１】
本発明の方法にしたがって、記載される電極は、脊髄損傷部位に近接して椎骨内に配置される。これらの電極をそのように配置し、適切に配列させたら、直流が電極を介して損傷部位へ送達され、脊髄の神経突起の再生および修復を誘発する。送達された直流の電流密度は、神経突起の再生および修復を誘発する一方、組織毒性を回避するのに十分である。好ましくは、電極−組織界面での電流密度は、１平方センチメートルあたり７５マイクロアンペア未満である。椎骨内刺激において、比較的高い抵抗率の組織（例えば、骨および脂肪）が電場による再生および修復の所望の場所から離れて位置するので、骨、脂肪および髄膜は、神経突起の再生および修復のための指向性経路（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｐａｔｈ）を提供する天然の物理的な誘導手段として働く。この方法において、椎骨内の再生および修復は、物理的な誘導システムが積極的に使用される神経再生および修復よりも改善を示し得る。同時に、椎骨内の電極配置は、損傷部位へのより高い電流の安全な送達を可能にし、より高い場の強度がそこに注入され得る。電極は局所的に適用されるので、椎骨外電極と比較して、送達される電流の相対的な量は低くあり得るが、なお椎骨外電極が達成できる場の強度よりも高い場の強度を達成し得る。
【００２２】
電気刺激の持続時間は、ＭｃＣａｉｇの「Ｓｐｉｎａｌ  Ｎｅｕｒｉｔｅ  Ｒｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｇｒｏｗｔｈ  ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  Ｄｅｐｅｎｄ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｐｏｌａｒｉｔｙ  ｏｆ  ａｎ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄ」、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  １００、３１−４１（１９８７）（これは、参考として本明細書に援用される）によって説明されるように、有意な「ダイバック」現象を防止するのに十分である。最適な刺激持続時間は、特定の治療適用に依存する。この持続時間は、順方向の再生性の神経突起成長が「ダイバック」効果に打ち勝つことを保証するのに十分である。
【００２３】
損傷した脊髄の神経突起のＤＣ刺激は、独立した再生および修復治療として使用され得るか、あるいは現在利用可能かまたは将来利用可能になる他の治療への補助として使用され得る。このような治療としては、薬学療法、遺伝子工学療法（ｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙ−ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  ｔｈｅｒａｐｙ）、生物学的療法、外科療法、精神療法および理学療法が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２４】
電極（電極表面を含む）は、従来の材料から作製されてもよい。直流は、生体療法適用に使用される任意の従来のＤＣ発電機から生じ得る。
【００２５】
例として、本発明の多くの具体的な実施形態が以下に開示される。これらの具体的な実施形態が、任意の組み合わせで、本発明の任意の方法、装置および電極で使用され得ることが理解される。
【００２６】
本発明の一実施形態は、損傷した脊髄神経組織の再生および修復を刺激するための装置に関し、この装置は、脊髄の神経突起の損傷部位に近接して椎骨内に配置され、ＤＣ電源からそこへ直流を送達するよう構成された複数の電極を備え、この複数の電極の各々は、集合した導電性電極表面を備え、この表面を介して、上記の直流が送達され、上記の集合した導電性電極表面は、この電極表面からの電流密度が神経突起の再生および修復を誘発する一方で、脊髄の神経突起の損傷部位を囲む組織への損傷を最小限にするように十分大きい。脊髄の神経突起の損傷部位を囲む組織への損傷を最小限にするために、１つの極性の導電性領域の１平方センチメートルあたり１５０マイクロアンペア未満の電流にこの装置を制限することが好ましい。好ましい実施形態において、この装置は、１つの極性の導電性領域の１平方センチメートルあたり１２０マイクロアンペア未満、１００マイクロアンペア未満、９０マイクロアンペア未満、または７５マイクロアンペア未満の電流に制限される。言い換えると、１平方センチメートルの陽の導電性電極表面と１平方センチメートルの陰の導電性電極表面とを備える装置は、１５０マイクロアンペア未満、１２０マイクロアンペア未満、１００マイクロアンペア未満、９０マイクロアンペア未満、７５マイクロアンペア未満にその電流を制限しなければならない。１つの極性の導電性領域が各々の電極の複数の導電性サブ表面の間に分割され得ることが理解される。本方法および装置は複数の電極を備え得るので、１つの極性の導電性領域が複数の電極の間に分割され得ることが理解される。例えば、本発明の方法および装置は、６個の電極（各々複数の導電性サブ表面を有する）を使用し得、ここで、３つの電極が陽であり、３つの電極が陰である。
【００２７】
直流との延長した接触の有害な影響は、複数の導電性サブ表面を備える集合した導電性電極表面を製造することによって軽減され得、このサブ表面は、非導電性隔壁によって囲まれる（例えば、図１および３を参照のこと）。言い換えると、この導電性サブ表面は、非導電性隔壁によって互いに分離される。有毒な化学副産物は延長した直流の印加の間に産生されるので、これらの非導電性隔壁領域は、このような副産物を導電性領域から離れて拡散させ、身体の自然の機能によって消散または中和させる。したがって、安全手段として働く隔壁は、電気刺激のその他の毒性効果をより少ない毒性にまたは無毒性にすることができる。
【００２８】
好ましい実施形態において、各々の電極（電極の集合した導電性電極表面および導電性サブ表面を含む）は、全て電気的に接続され、一度に１つの極性の電流しか送達しない。すなわち、１つの電極の１つ以上の導電性サブ表面は、極性において全て陽であるか、または極性において全て陰であるかのいずれかである。極性または大きさは、そのうちに変化し得るかまたは逆転し得るが、１つの電極のうちの任意の２つの導電性サブ表面は決して反対の極性を有さない。
【００２９】
本発明の別の実施形態は、本発明の任意の装置または方法に使用され得る新規な電極（以下で「電極」という）に関する。この電極は、集合した導電性電極表面を備える。同様に、集合した導電性電極表面は、複数の導電性サブ表面を備え、このサブ表面は、非導電性隔壁によって互いに分離される。これらの隔壁は、脊髄損傷部位に近接した椎骨内の直流の送達から生成される中毒性産物の産生を最小限にし、そして該産物を消散させるのに十分なサイズ（総面積）である。さらに、導電性サブ表面の各々は、少なくとも１つの電気接続によって互いに接続される。
【００３０】
集合した導電性電極表面の隔壁（または非導電性表面）は、集合した導電性電極の総表面積の少なくとも部分であり得る。好ましい実施形態において、この割合は、１％である。より好ましい実施形態において、この割合は、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％または７０％であり得る。
【００３１】
導電性サブ表面を接続するための電気接続は、当該分野において既知である。例えば、集合した導電性電極表面は、各々のサブ表面を電気的に接続する線（ｔｒａｃｉｎｇ）を含むサブ表面層を備え得る。好ましい実施形態において、この電気接続は非腐食性の接続線によって製造される。導電性表面へ「接続線（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  ｗｉｒｅ）」を接続するための方法は、当該分野において公知であり、この方法は、はんだ付け接続（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）、圧着接続（ｃｒｉｍｐｉｎｇ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）および特別に設計されたコネクターの使用を少なくとも含む。好ましい実施形態において、この接続線は、導電性サブ表面のほぼ中央の領域に接続される。別の好ましい実施形態において、各々の導電性表面は、複数の接続線へ接続される。例えば、導電性サブ表面は、１本、２本、３本、５本または１０本の接続線に接続され得る。この接続は、例えば、導電性サブ表面の電気的に絶縁された領域を横切って均一またはおおまかに均一に分布され得る。さらに、この電気接続は、直列にされ得るか、並列にされ得るか、またはこれら両方の組み合わせにされ得る。例えば、３つのサブ表面Ａ、ＢおよびＣを備える集合した導電性電極表面において、３つのサブ表面全ては、並列構成で単一の端子（ＤＣ電源への接続のために）に接続され得る。あるいは、直列接続で、Ａがこの端子に接続され得、ＢがＡに接続され得、そしてＣがＢに接続され得る。さらに、直列および並列混在構成で、ＡおよびＢがこの端子に接続され得、そしてＣがＢに接続され得る。また、直列および並列混在構成で、Ａ、ＢおよびＣが各々、１つの端子に接続され得、各々互いに接続され得る。
【００３２】
上記電極は本発明の方法を実施するために設計されているので、容易な椎骨内配置のための寸法で設計されている。例えば、電極は、５０ｍｍ未満、４５ｍｍ未満、４０ｍｍ未満、３５ｍｍ未満、３０ｍｍ未満または２５ｍｍ未満の任意の寸法に沿った長さの集合した導電性電極表面を有し得る。
【００３３】
導電性サブ表面は、任意の幾何学的形状（不規則な形状を含む）であり得る。好ましい実施形態において、このサブ表面は楕円、円、正方形、矩形および多角形などであり得る。さらに、この形状が多角形である場合またはこの形状が鋭い角を含む場合、これらの角は、例えば、角が丸い正方形、角が丸い三角形および角が丸い矩形のように丸められ得る。当然、各々の集合した導電性電極表面は、同じ形状の導電性サブ表面、または異なった形状の導電性サブ表面、または同じ形状および異なった形状が共に混ざった導電性サブ表面を有し得る。好ましい実施形態において、導電性サブ表面は、外周対面積比を最小にするように設計される。この実施形態において、長さおよび幅において同一またはほぼ同一のあらゆる形状もまた好ましいが、丸いサブ表面が好ましい。このような形状としては、円、正方形、矩形、三角形、五角形、六角形および八角形が挙げられ、ここで、高さ対幅比（高さ／幅）は、２〜０．５の間である。
【００３４】
集合した導電性電極表面の導電性サブ表面は、任意の様式（１つ以上の列（ｃｏｌｕｍｎ）（すなわち、１、２、３、４、５、１０以上の列など）を含む）で配置され得るか、または不規則なもしくは他の幾何学的（例えば、円）配置で配置され得る。列の構成は、任意の配置または配置の組み合わせであり得、これらとしては、平行な列、半径方向に分離された列（例えば、車輪のパターン上の完全なスポークまたは部分的なスポーク）、交差する列（例えば、十字、ｘｙグリッドの形状）、不規則に間隔が空いた列、不規則に間隔が空き、交差する列などが挙げられる。
【００３５】
好ましい実施形態において、上記電極は単一の端子のみを備える。この単一の端子は、電源に直接または間接的に電極を接続するために使用され得る。この単一の端子は、直接電源に接続され得るか、またはこの接続はリード線、ワイヤ、エキステンション（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）などを介して間接的になされ得る。この実施形態において、端子を介して電流を印加することは、電極の全てのサブ表面が同じ極性を有し、同じ電流の方向を有するようにさせる。
【００３６】
本発明の全てのサブ表面、リード線、端子および電気接続は、椎骨内位置内で直流を伝導する場合に腐食しない材料から全体が作製されても部分的に作製されてもよい。このような材料の例として、白金、イリジウム、炭素および合金（適用可能な場合）ならびにこれらの材料の組み合わせが挙げられる。組み合わせとは、２つの材料から作製されたデバイス（例えば、イリジウムの末端を有する白金線など）をいう。
【００３７】
本発明を特定の具体的な実施形態に関して説明してきたが、本発明から逸脱することなく多くの改変および変更が当業者によってなされ得ることが認識される。したがって、このような改変および変更が本発明の真の精神および範囲内にあり得るように、添付の特許請求の範囲によって、全てのこのような改変および変更が包含されることが意図される。
【００３８】
この開示において、用語「神経突起」は軸索も包含することが理解される。単語「神経突起（単数または複数）」が使用される場合はいつでも、それは、それぞれ単語「軸索（単数または複数）」と置き換えられ得るということになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の装置の集合した導電性電極表面のための３つの好ましい構成を示す。
【図２】図２は、図１に示される各々の構成について、単一の導電性電極表面を横切る相対距離の関数としての、単一の導電性電極表面を横切る電極電流プロフィールのグラフである。
【図３】図３は、導電性電極表面上の隣接する導電性サブ表面の間の種々の分離パターンを示す本発明の装置の電極表面を示す。
【図４】図４は、導電性電極表面上の隣接する導電性サブ表面の間の分離の関数としての、組織内の中毒性産物濃度の関係のグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態の概略図である。１、２、３、７、８および９は、三角形の配置で椎骨内に移植された椎骨内電極を表す。４、５および６は、脊髄の３つのセグメントであり、ここで５は、損傷を含むセグメントである。本発明は図５に限定されず、図５は本発明のほんの一実施形態にすぎないことが理解される。この開示を通して、多くの他の実施形態が企画され、記載される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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