(57)【要約】消化器障害を治療するために、患者の迷走神経の一部を刺激するための方法および装置が提供されている。少なくとも一つの電極が患者の迷走神経の少なくとも一つの部分へ連結される。迷走神経の部分には、前記迷走神経の食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および胃枝が含まれる。消化器障害を治療するために、電極を用いて迷走神経の部分へ電気信号が印加される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
消化器障害を有する患者を治療するための方法であって、
前記患者の迷走神経の少なくとも一つの部分へ少なくとも一つの電極を連結する段階と、
前記電極を用いて前記自律神経の前記少なくとも一つの部分へ電気信号を印加して前記消化器障害を治療する段階と、
を有し、前記部分が、前記迷走神経の食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および胃枝から成るグループから選択される方法。
【請求項２】
前記消化器障害が、消化管運動異常、胃疾患、酸分泌異常、慢性嘔吐感、および、消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食障害、および大食い過食障害から成るグループからの摂食障害の少なくとも一つから成る請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電極を用いて前記自律神経の前記少なくとも一つの部分へ電気信号を印加して前記消化器障害を治療する段階が、酸生産や、横隔膜に関係する筋肉痙攣、食道部位に関係する痙攣、胃部位に関係する痙攣のうちの少なくとも一つの影響や、慢性嘔吐感、消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食および大食い過食のうちの少なくとも一つに関係する状態を軽減する段階を有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
求心性活動電位、遠心性活動電位、求心性過分極、閾値以下の脱分極、および遠心性過分極から成るグループから選択される前記電気信号に対する生理学的応答を発生する段階を有する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記電気信号を印加する段階が、求心性活動電位と組み合わせて遠心性活動電位を発生する段階を有する請求項４記載の方法。
【請求項６】
プログラム可能な電気信号発生器を提供する段階と、
前記信号発生器を前記少なくとも一つの電極へ連結する段階と、
前記電気信号発生器で電気信号を発生する段階と、
前記電気信号を電極へ印加する段階と、
を有する請求項１記載の方法。
【請求項７】
電流振幅と、パルス周波数と、パルス幅と、オン時間と、オフ時間から成るグループから選択される少なくとも一つのパラメータによって電気信号が定義されるように電気信号発生器をプログラミングする段階を有し、消化器障害を治療するために前記少なくとも一つのパラメータが選択される請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記消化器障害の症状を検出する段階を有し、前記症状を検出するのに応じて前記電気信号を印加する段階が開始される請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記症状を検出する段階が、消化管運動異常、胃疾患、酸分泌異常、慢性嘔吐感、および、消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食、および大食い過食障害から成るグループからの摂食障害の少なくとも一つを検出する段階を有する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記電気信号を印加する段階が前記信号を第１の治療期間において印加する段階を有し、さらに、消化器障害を治療するための第２の治療期間において、前記少なくとも一つの電極を用いて自律神経へ第２の電気信号を印加する段階も設けられている請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記消化器障害の症状を検出する段階をさらに有し、この検出する段階が、酸生産や、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道部位に関係する痙攣、胃部位に関係する痙攣、嘔吐感に関係した患者からの外部入力のうちの少なくとも一つを用いる段階を有する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
消化器障害を有する患者を治療するための方法であって、
前記迷走神経の食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および胃枝から成るグループから選択される前記患者の迷走神経の少なくとも一つの部分へ少なくとも一つの電極を連結する段階と、
電気信号発生器を提供する段階と、
前記信号発生器を前記少なくとも一つの電極へ連結する段階と、
前記電気信号発生器で電気信号を発生する段階と、
前記電気信号を電極へ印加して前記消化器障害を治療する段階と、
を有する方法。
【請求項１３】
前記消化器障害の症状を検出する段階を有し、この症状の検出に応じて前記電極へ電気信号を印加する段階が開始される請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
消化器障害を有する患者を治療するための方法であって、
胸内臓神経と、前記迷走神経の食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および胃枝から成るグループから選択される迷走神経の一部の少なくとも一つから成る患者の自律神経の少なくとも一部へ、少なくとも一つの電極を連結する段階と、
前記消化器障害を治療するために前記電極を用いて前記自律神経の前記部分へ電気信号を印加する段階と、
を有する方法。
【請求項１５】
プログラム可能な電気信号発生器を提供する段階と、
前記信号発生器を前記少なくとも一つの電極へ連結する段階と、
前記電気信号発生器で電気信号を発生する段階と、
を有し、前記自律神経の前記少なくとも一部へ電気信号を印加する段階が、電気信号を前記少なくとも一つの電極へ印加する段階を有する請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
電流振幅と、パルス幅と、パルス周波数と、オン時間と、オフ時間から成るグループから選択される複数のパラメータによって前記電気信号が定義されるように電気信号発生器をプログラミングする段階を有する請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
迷走神経の前記少なくとも一つの枝へ電気信号を印加する段階が、前記信号を第１の治療期間において印加する段階を有し、さらに、第２の治療期間において、迷走神経の少なくとも一つの枝へ第２の電気信号を印加する段階も設けられている請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の治療期間が1時間から6ヶ月の範囲の期間であり、前記第２の治療期間が1ヶ月から10年の範囲の期間である請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの電極が、螺旋状電極とパドル型電極とから成るグループから選択される請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記電極を用いて前記迷走神経の少なくとも一つの枝へ電気信号を印加する段階が電気刺激を行う段階を有し、さらに、この電気刺激を、磁気刺激、化学的刺激、および生物学的刺激の少なくとも一つと組み合わせて行う段階も設けられている請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一般にインプラント式医療デバイスに関する。さらに詳しくは、この発明は摂食障害を含めた消化器障害を、自律神経の刺激を使って治療するための方法、装置、およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の神経系（ＮＨＳ）は、まとめて中枢神経系（ＣＮＳ）として知られる脳や脊髄を含んでいる。中枢神経系は神経線維から成っている。人体の残りの部分における神経網は末梢神経系（ＰＮＳ）を形成している。脳神経として知られるいくつかの末梢神経は、視覚や目の動き、聴覚、顔面の動き、そして感覚など、脳の様々な機能をコントロールするために脳へ直接つながっている。自律神経系（ＡＮＳ）として知られる別の末梢神経系は、血管の太さや、腸の動き、そして多くの内臓の作用をコントロールしている。自律機能には、血圧や体温、心拍、そして随意的な制御なしに行われるすべての無意識な活動が本質的に含まれている。
【０００３】
神経信号は、脳を人体のその他の部分へ連結する末梢神経中を、人間のその他の神経系と同様に行ったり来たりする。脳や末梢神経における神経の束あるいは経路は、ミエリンと呼ばれる鞘によって覆われている。ミエリン鞘は神経に沿って走行する電気パルスを絶縁している。神経束は、ミエリン鞘を構成している、直径が大きなＡおよびＢ線維と、ずっと直径が小さくてミエリン鞘を持たないＣ線維を含めて、様々なタイプの100,000もの、あるいはそれ以上の個別の神経線維から構成されている。神経線維の様々なタイプとしては、とりわけ、異なる寸法、伝導速度、刺激の閾値、そしてミエリンの状態（すなわちミエリン鞘を持つか、持たないか）がある。
【０００４】
消化器の機能は、人体の各部分を横断する様々な脳神経によってコントロールされる。例えば、脳神経Ｘ（すなわち迷走神経）は食道や胃の部位まで延びている。迷走神経は胃の部位に向けて下方へ延びている。迷走神経は肺根の下方において様々な部分に分かれ、食道部位に分布する。迷走神経は食道を下方に横断するときに分かれて、再び合体し、食道神経叢として知られるオープンな（open）網目構造を形成している。食道神経叢は小さな神経節を含んでいる。右側の迷走神経枝の多くは後方へ傾斜しており、一方で、左側の迷走神経の大部分は前方へ傾斜している。食道神経叢は、例えば胸内臓神経など、交感神経幹の胸部部分も含んでいる。迷走神経は、食道神経叢の下方では前方および後方の神経幹の胃枝を形成するように延びている。
【０００５】
消化器系に関係する障害には、消化器に関係した、食事に関わる様々な病気を含めて、いろいろなものがある。消化管運動異常は、食べ物を胃へ導く食道の筋肉収縮が不調あるいは虚弱になる消化器障害である。これは食道を下方へ動く食べ物や流体の動きを妨げる。その他の摂食障害には、神経性拒食症がある。神経性拒食症は、食物の制限や、最低限の正常体重を維持することを拒絶することを特徴とする障害である。別の摂食障害は神経性過食症である。神経性過食症は、習慣性の、大食い−排泄のサイクルを特徴とする。過食症の人間は強迫観念によって食べ、そのあと下剤やダイエットピル、厳格なダイエット、咀嚼生唾吐き（chew spitting）、激しい運動などによってもたらされる自己誘導的な嘔吐によって排泄を行う。
【０００６】
さらに別の障害／摂食障害には、強迫性過食が含まれる。これは大食いと抑制の激しいサイクルを特徴とする。他の消化器障害あるいは摂食障害には大食い過食がある。大食い過食の場合には、人が満腹であるということを表す神経信号が脳に登録されない。人間は、様々な年代のグループにおいて、摂食障害やその他の消化器障害の影響を受けている。こうした障害を解決するための治療には、薬物治療などの生理学的な治療とともに、カウンセリングなどの心理学的な治療が含まれる。薬物療法や、侵襲的な医療措置および／あるいはカウンセリングの他では、そうした病気や障害に対する有効な治療法はかなり限定される。また、患者によっては、様々なタイプの薬物あるいはその他の治療に対する反応が好ましくないこともある。
【０００７】
この発明は、上述した問題の一つあるいは複数について、その影響を克服するか、あるいは少なくとも軽減することを目的としている。
【発明の開示】
【０００８】
ある側面においては、この発明は、消化器障害を治療するために患者の自律神経を刺激する方法から成っている。その患者の迷走神経の少なくとも一部には少なくとも一つの電極が連結される。迷走神経のそうした部分には、食道神経叢や、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、そして前述した迷走神経の胃枝が含まれる。消化器障害を治療するために、迷走神経のそれらの部分へは電極を用いて電気信号が印加される。
【０００９】
別の側面においては、消化器障害を治療するために患者の迷走神経の一部を刺激する別の方法が提供されている。患者の迷走神経の少なくとも一部には少なくとも一つの電極が連結される。迷走神経のそうした部分には、食道神経叢や、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、そして前述した迷走神経の胃枝が含まれる。電気信号発生器が設けられており、この信号発生器は少なくとも一つの電極へ連結されている。電気信号発生器を用いて電気信号が発生される。電気信号は消化器障害を治療するために電極へ印加される。
【００１０】
一つの側面においては、この発明は、消化器障害を治療するために患者の自律神経を刺激する方法から成っている。その患者の前記自律神経の少なくとも一部には少なくとも一つの電極が連結される。自律神経のそうした部分には、胸内蔵神経や、食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、そして前述した迷走神経の胃枝から成るグループから選択される迷走神経の一部が含まれる。消化器障害を治療するために、迷走神経のそれらの部分へは電極を用いて電気信号が印加される。
【００１１】
この発明は添付図面とあわせて行う以下の説明を参照することによって理解できるであろう。添付図面においては類似した部材は同じような参照番号によって表されている。
この発明は様々な変形や別の形態が可能であるが、図面にはその特定の実施の形態が例として示されており、ここで詳しく説明されている。しかし、特定の実施の形態に対するここでの説明は、本発明をここで説明されている特定の形態に限定するものではなく、この発明は添付の請求項によって定義されるこの発明の精神および範囲内にあるすべての修正、等価物、および変形を対象としていることを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を説明する。わかりやすくするために、この明細においては実際の実施の形態のすべての特徴を説明するわけではない。そうした実際の実施の形態を開発する場合には、その設計特有の目標を達成するために、実施の形態によって異なる実施の形態に特有の多くの決定を行う必要がある。そうした開発の努力は、たぶん複雑で時間がかかるけれども、この明細書の利点を有する当該分野における通常の技術者にとっては普通のことであると思われる。
【００１３】
以下の説明ではいくつかの用語を使用しており、請求項では特定のシステム部品について言及している。当該分野における技術者には、部品を異なる名称で呼ぶこともあることはわかるであろう。この書類は、各部品を機能は同じだが名称が異なるもの同士を区別しようとしているのではない。以下の説明や請求項において、“含む(including)”および“含んでいる(including)”という用語は、変形可能な形で用いられており、従って“含んでいるが、限定されるわけではない”ことを意味していると理解すべきである。また、“連結(couple)”あるいは“連結(couples)”は、直接的あるいは間接的な電気接続を意味している。例えば、第１のデバイスが第２のデバイスへ連結されているとすると、その接続は、他のデバイスや生物細胞あるいは磁界を介した直接的電気接続あるいは間接的電気接続によるものである。“直接的接触”、“直接的取り付け”あるいは“直接的連結”を設けることは、第１の部材の表面が第２の部材の表面へ、それらの間にほとんど減衰性媒体なく接触していることを意味している。電気的接続をほとんど弱めない体液などの物質の存在は直接的接触を損なうことはない。“あるいは”という言葉は、特殊な使用であることがあからさまに述べられていない限り、包含的な意味で（すなわち、“および／あるいは”）で使用されている。
【００１４】
この発明の実施の形態は、迷走神経および／あるいは内蔵神経などの自律神経を刺激することによって消化器障害を治療する。この発明の実施の形態は、消化器障害あるいは摂食障害を治療するために、自律神経の一部に対して電気刺激を与える。消化器障害はインプラント式医療デバイス（ＩＭＤ）によって提供される電気刺激を利用して治療される。消化器系に関しては、ＩＭＤを用いて治療できる様々な消化器疾患および摂食性疾患を含め、いろいろな障害が存在する。消化器障害には、消化管運動異常や胃疾患、酸分泌異常、慢性嘔吐感、そして、神経性拒食症や神経性過食症、強迫性過食、大食い過食などの摂食障害が含まれる。
【００１５】
とりわけ、てんかんやその他の運動性疾患、鬱病やその他の神経精神病学的異常、痴呆、昏睡、偏頭痛、肥満、摂食障害、睡眠障害、心疾患（鬱血性心不全や心房細動など）、高血圧、内分泌障害（糖尿病や低血糖症など）、そして痛みを含めた多くの神経系障害の治療に対して脳神経刺激は成功をおさめてきた。例えば、米国特許第4,867,164号、第5,299,569号、第5,269,303号、第5,571,150号、第5,215,086号、第5,188,104号、第5,263,480号、第6,587,719号、第6,609,025号、第5,335,657号、第6,622,041号、第5,916,239号、第5,707,400号、第5,231,988号、第5,330,515号を参照のこと。脳神経刺激は上述した状態に対する適切な治療であるということは認識されているにも関わらず、多くの（すべてではないとしても）脳神経に対する詳しい神経経路が比較的未知のままであるという事実のために、任意の障害に対してその効能を予測することを困難にしている。さらに、そうした経路がたとえ既知であったとしても、特定の障害に影響する特定の経路を励振する正確な刺激パラメータを予測することも同様に難しい。従って、脳神経刺激および特定の迷走神経刺激は、消化器障害の治療に使用することは適切でないとこれまで考えられてきた。
【特許文献１】米国特許第4,867,164号明細書
【特許文献２】米国特許第5,299,569号明細書
【特許文献３】米国特許第5,269,303号明細書
【特許文献４】米国特許第5,571,150号明細書
【特許文献５】米国特許第5,215,086号明細書
【特許文献６】米国特許第5,188,104号明細書
【特許文献７】米国特許第5,263,480号明細書
【特許文献８】米国特許第6,587,719号明細書
【特許文献９】米国特許第6,609,025号明細書
【特許文献１０】米国特許第5,335,657号明細書
【特許文献１１】米国特許第6,622,041号明細書
【特許文献１２】米国特許第5,916,239号明細書
【特許文献１３】米国特許第5,707,400号明細書
【特許文献１４】米国特許第5,231,988号明細書
【特許文献１５】米国特許第5,330,515号明細書
【００１６】
この発明における一つの実施の形態による方法、装置、およびシステムは、消化器障害への電気信号を用いて、例えば迷走神経など、脳神経などの自律神経を刺激する。神経上の“電気信号”は、患者の体や環境によって発生されるものを指しているのではなく、例えばニューロスティミュレータなどの人工的な発生源から印加される電気活性（すなわち求心性および／あるいは遠心性の活動電位）を指している。ここでは、迷走神経（脳神経Ｘ）の刺激を用いて消化器障害を治療する方法が開示されている。この発明の方法および装置において使用するに一般的に適した形が、例えば本発明願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第5,154,172号に開示されている。このニューロスティミュレータは、ニューロサイバネティック・プロスシィーシス（本願の譲受人であるテキサス州ヒューストンのサイバーロニックス，インコーポレーテッドのＮＣＰ（登録商標））と呼ばれるものである。ニューロスティミュレータによって発生される電気刺激のいくつかのパラメータは、インプラント式電気医療デバイスに対して通常の方法によって外部プログラマなどによってプログラミング可能である。
【００１７】
この発明の実施の形態は、消化器障害あるいは摂食障害を治療するために自律神経の一部へ電気刺激を与える。消化器機能障害および／あるいは摂食障害に影響を与えるために、食道神経叢やアウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、あるいは迷走神経胃枝のその他の部分など、脳神経の一部（例えば迷走神経）が刺激される。副交感神経系である迷走神経の一部の刺激は、消化器の動作を修正して消化管運動異常や胃疾患、酸分泌異常、慢性嘔吐感、および／あるいは種々の摂食障害（例えば消化管運動異常や神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食、大食い過食など）などの状態に影響を与えるために使用される。食道神経叢の刺激には、交感神経および副交感神経の刺激が含まれる。さらに、消化器障害を治療するためには、求心性、遠心性、および／あるいは求心性と遠心性を組み合わせた刺激が行われる。この発明の実施の形態によって行われる刺激は、消化器障害を治療するための、種々の神経経路上での種々の電気信号から成る刺激、ブロッキング、および／あるいはブロッキングと組み合わせた刺激を含んでいる。
【００１８】
ここで図１を参照する。図には、神経刺激を用いた消化器障害の治療を行うために、この発明の一つの実施の形態に基づいて患者の自律神経１０５などの神経を刺激するインプラント式医療デバイス（ＩＭＤ）１００が示されている。“自律神経”という用語は、脳神経線維や左脳神経、右脳神経を含んだ脳神経の主幹あるいは枝の任意の部分および／あるいは人体の内臓の調節に関係した神経系の任意の部分を指している。ＩＭＤ１００は電気信号１１５を、患者の脳１２５まで延びる自律神経１０５の神経枝１２０へ供給する。神経枝１２０は電気信号１１５を患者の消化器系まで伝える。神経枝１２０は、消化器機能の副交感制御および／あるいは交感制御に関係する神経枝である。
【００１９】
ＩＭＤ１００は、電気信号１１５を一つあるいは複数の電極１４０（1〜n）へ連結されたリード線１３５を介して神経枝１２０へ供給することによって神経刺激を印加する。例えば、ＩＭＤ１００は、電極１４０（1〜n）を用いて、右および／あるいは左の迷走神経幹、食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および／あるいは胃枝へ連結している神経枝１２０へ電気信号１１５を印加することによって自律神経１０５を刺激する。
【００２０】
この発明の一つの実施の形態においては、ＩＭＤ１００は、患者に対して電気的な神経刺激治療を提供することによって、患者の消化器機能に関係する病気や障害あるいは状態を治療することができるニューロスティミュレータデバイスでよい。この目的を達成するために、ＩＭＤ１００はその患者の適当な箇所へ移植される。ＩＭＤ１００は、電気パルス信号から成る電気信号１１５を自律神経１０５へ印加する。ＩＭＤ１００は一つあるいは複数の消化器特性によって決まる電気信号１１５を発生する。これらの消化器特性は、予め決められた範囲内の一つあるいは複数の対応する値と比較される。ＩＭＤ１００は自律神経１０５内の神経枝１２０あるいは小束へ電気信号１１５を印加する。電気信号１１５を印加することによって、ＩＭＤ１００は患者の消化器機能を治療あるいは制御する。
【００２１】
この発明において使用されるインプラント式医療デバイス１００には、患者の神経構造を刺激することができる、特に迷走神経などの患者の自律神経を刺激するためのニューロスティミュレータなど、様々な任意の電気刺激デバイスが含まれる。ＩＭＤ１００は制御された電流刺激信号を供給することができる。ＩＭＤ１００は自律神経に関連して、そして特に迷走神経（ＶＮＳ）に関連して説明されているが、当該分野における通常の技術者はこの発明はそれに限定されないことがわかるであろう。例えば、他の自律神経や、交感あるいは副交感、求心性および／あるいは遠心性、および／あるいは患者の一つあるいは複数の脳構造など、他の神経組織の刺激にＩＭＤ１００を適用することができる。
【００２２】
一般的に受け入れられている脳神経の医療ラベリング(clinical labeling)においては１０番目の脳神経が迷走神経である。迷走神経は脳１２５の幹から出ている。迷走神経は頭蓋の穴を通って頭や首、胴体の各部へ延びている。迷走神経は頭蓋を出ると左右の枝に枝分かれする。左右の迷走神経枝は知覚神経線維と運動神経線維の両方を含んでいる。迷走知覚神経線維の細胞体は神経節グループをなす脳１２５の外側に位置するニューロンへ付着しており、迷走運動神経線維の細胞体は脳１２５の灰白質内部に位置するニューロン１４２へ付着している。迷走神経は副交感神経であり、末梢神経系（ＰＮＳ）の一部である。脳神経の体性神経線維は意識活動に関係していて、ＣＮＳを皮膚や骨格筋へ接続している。これらの神経の自律神経線維は無意識な活動に関係していて、ＣＮＳを心臓や肺、胃、肝臓、膵臓、脾臓、腸などの内臓へ接続している。従って、迷走神経刺激（ＶＮＳ）を提供するためには患者の迷走神経を一方向あるいは双方向に刺激して、刺激信号を迷走神経の枝の一方あるいは両方にそれぞれ印加する。例えば、電極１４０(1-n)を連結する段階は、左迷走神経と右迷走神経から成るグループから選択された少なくとも一つの脳神経へ一つの電極を連結する段階を有する。“連結”という用語は、実際的な固定や、近傍への設置などを含んでいる。電極１４０(1-n)は患者の迷走神経の枝へ連結される。神経枝１２０は、右および／あるいは左の迷走神経幹、食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および／あるいは胃枝から成るグループから選択される。
【００２３】
選択された自律神経１０５へ電気信号１１５を印加する段階は、求心性活動電位と、遠心性活動電位と、求心性過分極と、遠心性過分極から成るグループから選択された応答を生じさせる段階を有する。ＩＭＤ１００は消化器障害を治療するために遠心性活動電位を生じさせる。
【００２４】
ＩＭＤ１００は、電気信号発生器１５０と、それへ動作的に連結されたコントローラ１５５を有していて、神経刺激を生じさせるための電気信号１１５を発生する。刺激発生器１５０は電気信号１１５を発生する。コントローラ１５５は電気信号１１５を自律神経１０５へ印加して、消化器障害を治療するための電気的な神経刺激治療を患者に与える。コントローラ１５５は、刺激発生器１５０に電気信号１１５を発生させて、迷走神経を刺激する。
【００２５】
電気信号１１５を発生するために、ＩＭＤ１００はさらにバッテリ１６０と、メモリ１６５と、通信インターフェース１７０を含んでいる。さらに詳しく説明すると、バッテリ１６０は充電可能な電源バッテリから成っている。バッテリ１６０は、電子回路動作や刺激機能を含めたＩＭＤ１００の動作のための電力を提供する。一つの実施の形態においては、バッテリ１６０はリチウム／塩化チオニル電池であり、別の実施の形態においてはリチウム／カーボンモノフルオライド電池である。メモリ１６５は一つの実施の形態においては、動作パラメータデータやステータスデータなどの種々のデータをプログラムコードとともに蓄積することができる。通信インターフェース１７０は電気信号を外部ユニットへ送信したり外部ユニットから受信したりできる。外部ユニットはＩＭＤ１００をプログラミングすることができるデバイスである。
【００２６】
ＩＭＤ１００は単一のデバイスか、一対のデバイスであり、移植されるか、あるいはリード線１３５へ電気的に連結され、リード線は例えば迷走神経の左および／あるいは右の枝へ移植された電極１４０へ連結される。一つの実施の形態においては、電極１４０(1-n)は、検出用電極セットとは別個の刺激用電極セットを有している。別の実施の形態においては、同じ電極が刺激と検出を行うように配置されている。所与の用途の要望に応じて、特定のタイプの電極、あるいはいろいろな電極の組み合わせが選択される。例えば、迷走神経への連結に適した電極が使用される。電極１４０は、二極性の刺激用電極対から構成されていてもよい。この発明の利点を有する当該分野の技術者は、多くの電極設計をこの発明において用いることのできることが理解できるであろう。
【００２７】
刺激発生器１５０は、選択された自律神経１０５へ予め決められた一連の電気パルスを電極１４０(1-n)を用いて印加して、消化器障害を患っている患者に対して治療のための神経刺激を与える。選択された自律神経１０５が迷走神経であるとき、それを直接的に刺激するために電極１４０(1-n)は患者の迷走神経へ移植される少なくとも一つの神経電極から成っている。これとは違って、神経電極を患者の迷走神経の枝へ、あるいはその近傍に移植してそれを直接的に刺激するようにしてもよい。
【００２８】
ＩＭＤ１００に対する特定の実施の形態は、プログラミング可能な電気信号発生器でもよい。そうしたプログラミング可能な電気信号発生器はプログラミングによって電気信号１１５を定義することができる。電流振幅、パルス周波数、およびパルス幅から成るグループから選択された少なくとも一つのパラメータを用いて、ＩＭＤ１００は消化器障害を治療する。ＩＭＤ１００は消化器障害の症状を検出する。症状が検出されると、ＩＭＤ１００は電気信号１１５の印加を開始する。例えば、消化器障害の症状を検出するためにセンサが用いられる。消化器障害を治療するために、ＩＭＤ１００は第１の治療期間にわたって電気信号１１５を印加し、さらに第２の治療期間にわたって電極１４０を用いて自律神経１０５へ第２の電気信号を印加する。
【００２９】
一つの実施の形態においては、この方法は、消化器障害の症状を検出する段階を有している。この段階では、その症状の検出に応じて、自律神経１０５への電気信号１１５の印加が開始される。別の実施の形態においては、症状を検出は患者によって行われる。これには、酸生産ファクタや、横隔膜に関係する筋肉の痙攣、横隔膜の測定値、食道に関係する痙攣、胃部位に関係する痙攣などの消化器障害の症状を患者が感じるという主観的な観察や、嘔吐感に関係した患者からの外部入力が含まれる。これとは違って、あるいはそれらに加えて、症状は患者に対して消化器障害テストを行って検出される。
【００３０】
この方法は、単一の治療計画のもとでも、複数の治療計画のもとでも行うことができる。ここでの“治療計画”とは、特に、電気信号１１５のパラメータや、信号を印加する持続時間、および／あるいは信号のデューティサイクルを指している。一つの実施の形態においては、電気信号１１５を自律神経１０５へ印加する段階は第１の治療期間にわたって行われ、そしてさらに第２の治療期間にわたって電極１４０を用いて脳神経へ第２の電気信号を印加する段階も有する。さらに別の実施の形態においては、この方法は、膵臓障害の症状を検出する段階を有していて、そこではその症状を検出すると第２の治療期間が開始される。患者は、第１の慢性的な治療期間においては第１の電気信号を受容し、第２の急性的な治療期間においては第２の電気信号を受容することによって利点を得ることができる。医師が望ましいと考えれば、三つ以上の治療期間を用いることができる。
【００３１】
図１に示されているＩＭＤ１００に対する特定の実施の形態が図２に描かれている。そこに図示されているように、電極２２６、２２８などの複数の電極から成る電極アセンブリ２２５が、この発明の実施の形態に従って、迷走神経２３５などの自律神経１０５へ連結されている。リード線１３５は電極アセンブリ２２５へ連結され、固定される一方で、胸や首の動きとともに曲げられるようになっている。リード線１３５は縫合によって近傍の組織へ固定される。電極アセンブリ２２５は電気信号１１５を自律神経１０５へ供給して、消化器障害を治療するために所望の神経刺激を発生させる。電極２２６、２２８を用いて、迷走神経２３５などの選択された脳神経が患者の体２００の内部で刺激される。
【００３２】
図２は首の（頸部）部位において左の迷走神経２３５を刺激するためのシステムを示しているけれども、この明細書の利点を有する当該分野の技術者は、左の迷走神経に加えて、あるいはその代わりに右の迷走神経へ、あるいは任意の自律神経へ神経刺激のための電気信号１０５を印加できることや、それがこの発明の範囲内にあることが理解できるであろう。そうした一つの実施の形態においては、上でしっかりと説明したリード線１３５と電極２２５のアセンブリは、同じあるいは異なる電気信号発生器へ連結される。
【００３３】
保健専門員は、外部プログラミング用のユーザーインターフェース２０２を使用して、特定の患者に対してはじめにプログラムし、かつ／あるいはあとでニューロスティミュレータ２０５などのＩＭＤ１００をプログラムし直す。ニューロスティミュレータ２０５にはプログラミング可能な電気信号発生器１５０が含まれる。一連の電気インパルスの電気的パラメータおよびタイミングに関するパラメータを医者がプログラミングできるようにするために、外部プログラミングシステム２１０にはコンピュータやパーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）デバイスなどの、プロセッサをベースにした計算デバイスか、あるいはそれ以外の適当な計算デバイスが含まれている。
【００３４】
外部プログラミングシステム２１０のユーザは、外部プログラミング用のユーザーインターフェース２０２を用いてニューロスティミュレータ２０５をプログラムする。ニューロスティミュレータ２０５と外部プログラミングシステム２１０との間の通信は、当該分野において周知である通常の様々な技術を用いて行われる。ニューロスティミュレータ２０５は、ワンドなどの外部プログラミング用のユーザーインターフェース２０２と、ニューロスティミュレータ２０５との間で無線での信号のやりとりを可能にする（コイルなどの）トランシーバを含んでいる。
【００３５】
ヘッダ２２０上に電気伝導性のコネクタを備えたケース２１５を有するニューロスティミュレータ２０５を、患者の胸の中の、例えばちょうどペースメーカのパルス発生器を移植するようにして、皮膚のすぐ下に移植医によって形成されたポケットあるいはキャビティの中へ移植する。好ましくは電極対から成る刺激用の神経電極アセンブリ２２５は、絶縁された電気伝導性のリードアセンブリ１３５の末端へ電気的に接続される。リードアセンブリ１３５は好ましくは一対のリードワイヤを有していて、その基端部においてケース２１５上のコネクタへ取り付けられる。電極アセンブリ２２５は患者の首の迷走神経２３５へ手術によって連結される。電極アセンブリ２２５は、ここでその全体が参照のために組み込まれている1986年3月4日に特許されたブラーラの米国特許第4,573,481号に開示されている電極対などの二極性刺激電極対２２６、２２８から成っていることが好ましい。当該分野の技術者は、この発明においては多くの電極設計が使用できることがわかろう。二つの電極２２６、２２８は迷走神経のまわりに巻かれるのが好ましい。電極アセンブリ２２５は、1990年12月25日に特許され、本特許願と同じ譲受人に譲渡されたリース・エス・テリー・ジュニアの米国特許第4,979,511号に開示されているような螺旋状固定テザー２３０によって神経２３５へ固定される。
【００３６】
一つの実施の形態においては、自己寸法的（self-sizing）でフレキシブルな電極アセンブリ２２５（上述したブラーラの特許において詳しく説明されている）のオープンな(open)螺旋状設計は、神経への機械的な損傷を最小限に抑え、かつ体液と神経とのやりとりを可能にしている。電極アセンブリ２２５は神経の形状に適合し、刺激接触面積を大きくできるために、刺激閾値を低くすることが可能である。電極アセンブリ２２５は構造的にはプラチナやイリジウム、プラチナとイリジウムの合金などの導電性材料、および／あるいはそれらの酸化物から成る二つの電極リボン（図示されていない）を有している。電極リボンは二つの螺旋状電極のエラストマ本体の内側表面へそれぞれ接合されており、螺旋状電極は三つのループから成る螺旋状アセンブリのうちの二つの螺旋状ループから成っている。
【００３７】
一つの実施の形態においては、リードアセンブリ２３０は二つの別個のリードワイヤあるいは同軸ケーブルを有しており、それらの二つの導電性部材は導電性電極リボンの一方へそれぞれ連結されている。リードワイヤあるいはケーブルを電極へ連結する一つの適当な方法は、1996年7月2日に特許され、本発明願と同じ譲受人へ譲渡されたスティーブン・マシーノらの米国特許5,531,778号に開示されているようなスペーサアセンブリを用いている。しかし、他の周知の連結方法を用いることもできる。各ループのエラストマ本体はシリコンラバーから構成されおり、第３のループは電極アセンブリ２２５に対する固定用テザーとして作用することが好ましい。
【００３８】
一つの実施の形態においては、ＩＭＤ１００の電極１４０(1-n)（図１を参照のこと）は、患者の体２００において対象とする任意の症状のパラメータを感知あるいは検出する。例えば、患者の迷走神経へ連結された電極１４０は消化器機能に関係したファクタを検出する。電極１４０(1-n)は消化器障害の状態を感知あるいは検出する。例えば、消化器機能の活性に関係する患者の体のパラメータを表す検出信号を提供することができるセンサあるいはその他の部材が設置される。
【００３９】
一つの実施の形態においては、ニューロスティミュレータ２０５はプログラムされた時間間隔で（例えば5分ごとに）電気バイアス信号を供給するようにプログラムされている。別の実施の形態においては、ニューロスティミュレータ２０５はある事象を検出するか、あるいは治療を与えるべき別の出来事が起きると電気バイアス信号を開始するようにプログラムされている。この検出に基づいて、モニタされている患者のパラメータを表す一つあるいは複数のセンサから受信した信号に応じて、プログラムされた治療がその患者に対して決められる。
【００４０】
この発明のいくつかの実施の形態においては、図１に示されているような電極１４０(1-n)は電極アセンブリ２２５を介する迷走神経２３５への電気刺激治療の管理にトリガをかけるために使用される。刺激治療にトリガをかける、あるいは開始するために、検出されたそうした人体信号を使用することを、以後では管理の“アクティブ”、“トリガがかけられた”、あるいは“フィードバック”モードと呼ぶ。この発明の他の実施の形態は、連続的で周期的あるいは間欠的な刺激信号を利用している。これらの信号は、プログラムされたオン／オフのデューティサイクルに従って迷走神経へ印加される（これらの各々は信号を連続的に印加する形になっている）。治療の提供にトリガをかけるためにセンサを用いないこともある。このタイプの提供は“パッシブ”あるいは“予防的”治療モードと呼ばれる。この発明では、一つのニューロスティミュレータによって、アクティブ電気バイアス信号とパッシブ電気バイアス信号の両方を組み合わせたり、供給したりできる。
【００４１】
電気信号発生器１５０は、この発明の譲受人によって著作権登録簿（the Register of Copyrights）や米国議会図書館で著作権が所有されているタイプのプログラミングソフトウェアを用いて、あるいはここでの記述に基づくその他のソフトウェアを用いてプログラムされる。外部プログラミング用のユーザーインターフェース２０２と電気信号発生器１５０との間の無線（ＲＦ）通信を容易にするためにプログラミングワンド（図示されていない）を使用してもよい。ワンドとソフトウェアによって、ニューロスティミュレータ２０５を移植したあとも電気信号発生器１５０との非侵襲的な通信が可能となる。ワンドは内部バッテリによって駆動され、通信に十分な電力であることを表示するために“電源オン”を示すライトが設けられている。ワンドとニューロスティミュレータ２０５との間でデータ伝送が行われていることを示すために別のインディケータライトを設けることもできる。
【００４２】
ニューロスティミュレータ２０５は、迷走神経の枝および／あるいは自律神経系の任意の部分に迷走神経刺激（ＶＮＳ）治療を提供する。ニューロスティミュレータ２０５は手動あるいは自動で駆動され、選択された脳神経へ電極２２６、２２８を介して電気バイアス信号を供給する。ニューロスティミュレータ２０５は、駆動されたとき、連続的か、周期的か、あるいは間欠的に電気信号１０５を供給するようにプログラムされている。
【００４３】
ここで図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Dを参照する。図には人体の食道および胃の部位が模式的に様々に描かれている。図３Ａは食道と胃、そして食道と胃の部位に分布する迷走神経を模式的に示している。消化器障害を治療するために、ＩＭＤ１００を使って、食道神経叢やアウエルバッハの腸筋層間神経層、マイスネルの粘膜下神経叢、および／あるいは迷走神経の胃枝の他の部分などの迷走神経の一部が刺激される。さらに、左の迷走神経幹および／あるいは右の迷走神経幹の刺激も消化器障害を治療するために行われる。図３Ａ〜図３Ｄに描かれている図は説明を容易にし、わかりやすくするために簡略化されているが、当該分野の技術者は明瞭化のために様々な詳細が簡略化されていることが理解できるであろう。
【００４４】
図３Ａ〜図３Ｄをいっしょに参照するとわかるように、迷走神経は肺根の下方まで延びて、二つあるいは四つの部分に分かれている。これらの部分は、下方へ延びるときに食道とかなり平行になる。食道を下方へ延びながら迷走神経は分かれて、再び合体し、小さな神経節を含む食道神経叢３０２と呼ばれるオープンな網目状神経部位を形成する。右の迷走神経部分は後方へ傾斜しており、一方、左の迷走神経部分は前方へ傾斜している。食道神経叢３０２は、副交感迷走神経成分とともに交感神経幹の成分を含んでいる。交感神経成分は胸内臓神経３０９の少なくとも一部を含んでいる。
【００４５】
食道神経叢３０２に関係する神経は、内臓神経や迷走神経など種々の交感神経幹から誘導される、求心性および遠心性の、また交感および副交感の神経線維を含んでいる。アウエルバッハ３５０の腸筋層間神経叢は一般に比較的粗いタイプの神経系であり、より密集した網目と大きな神経節を有する。アウエルバッハ３５０の腸筋層間神経叢の主な、あるいは主要な網目は小束に分かれて、主要網の隙間に二次網を形成している。そのあと、これらの小束は一般に広がって線維束になり、筋層の間に枝分かれして、それらに供給を行う。
【００４６】
マイスネルの粘膜下神経叢３６０は、アウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０に関係する迷走神経よりもよりデリケートである。マイスナの粘膜下神経叢３６０は一般に粘膜筋板の上に形成される細胞に関係し、かつ／あるいは腺周囲叢を形成している。粘膜下神経叢３６０とともに腸筋層間神経叢３５０は、胃に近付き、直腸の下端へ達するにつれて、一般に食道の中により限定されるようになる。神経節は均一には分布していない。神経節細胞は食道においては密度が小さい。腸筋層間神経叢３５０と粘膜下神経叢３６０との間には様々な相互連結が存在する。腸筋層間神経叢３５０は一般に内臓壁の筋肉層に分布している。粘膜下神経叢３６０は分泌腺と粘膜筋板に供給を行う。この部位において、交感神経の分布は基本的に抑制されており、一方、副交感神経分布は一般に反対である。
【００４７】
この発明の実施の形態は食道神経叢３０２の部分とともに胃枝３０７の他の部分も刺激する。図３Ｂには、食道の層の一部に対する断面が示されている。これらの層は臓側腹膜３１０を含んでいる。この臓側腹膜は漿膜下連結組織３１５の上に存在する。この層の下には縦走筋３２０があり、そのあと筋間ストローマ３２５が続く。筋間ストローマ３２５の下には輪走筋３３０があり、そのあと粘膜下組織３３５が続く。図３Ｃに描かれているように、筋間ストローマ３２５はアウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０を含んでいる。アウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０は迷走神経の胃枝３０７から延びる部分である。当該分野の技術者は、これらの層のいくつかは、わかりやすさと簡潔さのために図３Bから省略されていることがわかるであろう。
【００４８】
図３Dは粘膜下組織３３５を示している。粘膜下組織はマイスネルの粘膜下神経叢３６０を含んでいる。マイスネルの粘膜下神経叢３６０も迷走神経の胃枝３０７から形成されている。この発明の実施の形態は、食道神経叢３０２、アウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０、マイスネルの粘膜下神経叢３６０、および／あるいは迷走神経の胃枝３０７の他の部分の一つあるいは複数へ電極が動作的に連結されるように、電極の配置が行われる。
【００４９】
“動作的に連結される”ということは、電極が上述した神経の部分に実際に接触していることを含んでいる。“動作的に連結される”という用語は、電極へ送られた電気信号がここで述べられている迷走神経の様々な部分を刺激することができるように電極を神経部分に対して十分に近傍へ設置することも含んでいる。アウエルバッハの腸筋層間神経３５０や食道神経叢３０２、および／あるいはマイスネルの粘膜下神経叢３６０の刺激は、消化管運動異常や、酸分泌異常、および／あるいは摂食障害（例えば神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食、大食い過食など）の消化器障害に関係した状態を治療し改善するために行われる。
【００５０】
一つの実施の形態においては、中枢神経系から離れる方向に信号が神経上を走行することを表す遠心性刺激が印加される。従って、“ブロッキング”タイプの刺激は、求心性線維は刺激されないように、あるいは遠心性線維が刺激されるように、ＩＭＤ１００を用いて行われる。従って、食道および／あるいは胃に近接した体部分の動作に影響を与えるために遠心性タイプの刺激を用いると、迷走神経を介して脳へ送り戻される信号はかなりブロックされる。さらに、ここで述べられている様々な消化器障害を治療するために、迷走神経の胃枝から延びる胃の小弯の主要神経が刺激される。
【００５１】
さらに、求心性刺激も行われる。そこでは、遠心性線維を刺激せず、あるいはブロックして、求心性線維を刺激する。神経性過食症や神経性拒食症、大食い摂食障害、強迫性摂食障害などの様々な摂食障害は、迷走神経の胃枝３０７に近接した部位を介して迷走神経を求心性刺激することによって治療することができる。遠心性および／あるいは求心性の線維刺激に加えて、上述したようなブロッキングタイプの刺激と組み合わせて追加刺激を行うこともできる。以下で説明するように、遠心性ブロッキングは、刺激信号の過分極を強めることによって実現できる。この発明の実施の形態は、ＩＭＤ１００を用いて、消化器障害を治療するために信号ブロッキングと組み合わせた刺激を行うことができる。ＩＭＤ１００からの刺激を用いて、刺激のブロッキングが行われるように副交感神経部分を抑制する。そこでは、患者の体の消化器機構に影響を与えるために、副交感神経の様々な部分を刺激することもできる。このようにして、種々の消化器障害を治療するために、遠心性とともに求心性の刺激がＩＭＤ１００によって行われる。
【００５２】
ここで説明した電気刺激は、消化器に関係した障害を治療するために、個別に、あるいは他のタイプの治療と組み合わせて使用することができる。例えば、消化器系に関係する様々な障害を治療するために種々の薬剤など化学薬品と組み合わせて電気刺激を印加することができる。従って、患者は種々の薬剤を摂取することができ、これらの薬剤の効能は、糖尿病など膵臓に関係した障害を治療するためにここで述べた神経の様々な部分へ電気刺激を加えることによって強められる。さらに、電気刺激は、ホルモンなど生物剤に関係する治療と組み合わせて実施することもできる。従って、ホルモン療法はＩＭＤ１００によって提供される刺激の印加によって増強される。電気刺激治療は、磁気刺激治療および／あるいは生物学的治療など、他のタイプの治療と組み合わせて行うこともできる。電気刺激を、化学的、磁気的および／あるいは生物学的な治療と組み合わせることによって、いくつかの薬剤および／あるいは生物剤に関係した副作用を低減することができる。
【００５３】
遠心性線維刺激に加えて、上述したブロッキングタイプの刺激と組み合わせた追加の刺激を行うことができる。遠心性ブロッキングは、以下で説明するように刺激信号の過分極を強めることによって実現することができる。この発明の実施の形態を用いて、消化器障害を治療するためにＩＭＤ１００に信号ブロッキングと組み合わせた刺激を行わせることができる。ＩＭＤ１００からの刺激を用いて、刺激ブロッキングが実現されるように副交感神経部分を抑制する。そこでは、副交感神経の様々な部分を刺激して、患者体内の消化器機構に影響を与える。このようにして、種々の消化器障害を治療するためにＩＭＤ１００によって遠心性とともに求心性の刺激が行われる。
【００５４】
図４Ａはこの発明による実施の形態において、発火しているニューロンの電気信号の一例を、発火時の所与の場所における特定の時間の電圧のグラフとして模式的に示している。典型的なニューロンは、膜を貫通するイオンチャンネルタンパクによって維持される約-70mVの静止膜電位を有している。ニューロンの一部が約-55mVの発火閾値に達したとき、その場所のイオンチャンネルタンパクによって細胞外ナトリウムイオンが急速に侵入できるようになり、それによって膜は約+30mVに脱分極される。次に脱分極波がニューロンに沿って伝搬する。所与の場所における脱分極のあと、カリウムイオンチャンネルが開いて、細胞内のカリウムイオンがその細胞から流出可能になり、膜電位を約-80mVまで低下させる（過分極）。膜貫通タンパクがナトリウムイオンとカリウムイオンをその最初の細胞内および細胞外濃度まで戻してそのあと活動電位を生じさせるには、約1msecが必要である。この発明は静止膜電位を上昇あるいは低下させて、発火閾値の達成を多かれ少なかれ同じようにして、そのあと任意の特定のニューロンの発火率を増減する。
【００５５】
ここで図４Ｂを参照する。図には、この発明による一つの実施の形態における発火するニューロンの電気信号応答の一例が、図２のニューロスティミュレータによって発火しているときの、所与の場所の特定の時間における電圧のグラフとして示されている。図４Ｃに示されているように、刺激は、閾値以下の脱分極パルスと、迷走神経２３５などの脳神経１０５への追加刺激が、ニューロンを発火させるためにこの発明の一つの実施の形態に従って印加されている。図４Ｃに示されている刺激は、図２のニューロスティミュレータによって提供される所与の場所の特定の時間における電圧のグラフとして描かれている。
【００５６】
ニューロスティミュレータは、図４Ｃの刺激電圧を、求心性線維か遠心性線維、あるいはその両方を含んでいる自律神経１０５へ印加する。この刺激電圧によって図４Ｂに示されている電圧応答が発生する。求心性線維は末端から脳へ情報を送り、遠心性線維は脳から末端へ情報を送る。迷走神経２３５は求心性と遠心性の両方の線維を含み、ニューロスティミュレータ２０５はどちらか、あるいは両方を刺激するために用いられる。
【００５７】
自律神経１０５は、交感神経系、副交感神経系、あるいはその両方で情報を伝達する線維を含んでいる。交感神経系に活動電位を誘起することによって、副交感神経系において活動電位をブロックすることによって生じるのと同様の結果が生じ、またその逆も言える。
【００５８】
ここで図２に戻ると、ニューロスティミュレータ２０５は、迷走神経２３５を刺激するための一つあるいは複数のプログラムされたパラメータに従って電気信号１１５を発生する。一つの実施の形態においては、刺激パラメータは、電流振幅、パルス周波数、信号幅、オン時間、オフ時間から成るグループから選択される。これら刺激パラメータそれぞれの範囲を示す表が、表１に示されている。刺激パラメータは任意の適当な波形でよく、この発明による一つの実施の形態に基づいた波形の一例が図５Ａ〜図５Ｃに示されている。さらに詳しくは、図５Ａ〜図５Ｃに示された波形は、決められた範囲内の値に対する、酸生産、横隔膜に関係した筋肉痙攣、食道部位に関係した痙攣、胃部位に関係した痙攣の少なくとも一つに関するファクタ、および、慢性嘔吐感、消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食、大食い過食の少なくとも一つに関する状態によって決まる電気信号の発生を描いている。
【００５９】
この発明の一つの実施の形態においては、ニューロスティミュレータ２０５は様々な電気信号パターンを用いることができる。これらの電気信号は、例えば振幅や極性、周波数などが変化するパルスなど、多くのタイプのパルスを含んでいる。例えば、例として挙げられた波形５Ａは、電気信号１１５の振幅は固定されており、極性、パルス幅、およびパルス周期は一定として描かれている。波形５Ｂは、電気信号１１５の振幅が変動し、極性、パルス幅、パルス周期は一定として描かれている。波形５Ｃは、電気信号１１５の電流振幅が固定されていて比較的ゆっくりと放電する形を有し、極性、パルス幅、パルス周期は一定なパルスとして描かれている。正弦波など、他のタイプの信号も使用できる。この電気信号は制御された電流信号である。
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【００６０】
オン時間およびオフ時間のパラメータは、間欠的なパターンを定義するために使用され、オン時間の間に神経１０５を刺激するための一連の繰り返し信号が発生される。そうしたシーケンスは“パルスバースト”と呼ばれる。このシーケンスのあとに、信号が発生しない期間が続く。この期間の間に、神経はパルスバーストのときの刺激から回復することができる。刺激時間とアイドル時間から成るこれら交互の時間のオン／オフのデューティサイクルは、オフ時間がゼロになって連続的な刺激を提供するような比も可能である。それとは違って、アイドル時間を一日とかそれ以上にもでき、その場合には刺激は一日に1回か、あるいはそれより長い間隔で提供される。しかし、一般的には“オフ時間”と“オン時間”との比は約0.5から約10の範囲である。
【００６１】
一つの実施の形態においては、各信号の幅は約250〜500μsecなど、約1msecよりも短い値に設定され、信号の繰り返し周波数は約20〜250Hzの範囲にプログラムされる。一つの実施の形態においては、150Hzの周波数が用いられる。均一でない周波数も使用できる。低い周波数から高い周波数まで周波数掃引するか、あるいはその逆によってパルスバーストのときに周波数を変えることができる。それとは違って、周波数範囲内の任意の周波数を有する二つの隣接する信号を発生するために、バースト内のそれぞれの信号間のタイミングをランダムに変えることもできる。
【００６２】
一つの実施の形態においては、この発明は二つあるいはそれより多い脳神経の各々に少なくとも一つの電極を連結する段階を有する。（ここでは、二つあるいはそれより多い脳神経とは、異なる名称あるいは参照番号を有する二つあるいはそれより多い神経を意味していて、特定の神経の左および右のことを指しているのではない。）一つの実施の形態においては、少なくとも一つの電極１４０が迷走神経２３５の各々および／あるいは迷走神経の枝へ連結される。電極１４０は右あるいは左の迷走神経幹、食道神経叢３０２、アウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０，マイスネルの粘膜下神経叢３６０、胃の小弯の主要神経、および迷走神経の胃枝３０７へ動作的に連結される。“動作的に”連結されるという用語は、直接的あるいは間接的な連結を含んでいる。この実施の形態における神経の各々、あるいは二つあるいはそれより多い脳神経を含んだその他のものは、二つの神経の間で独立な特定の活性様式に従って刺激される。
【００６３】
刺激のための別の活性様式は、ニューロスティミュレータ２０５の出力を、患者が耐えられる最大振幅にプログラムすることである。予め決められた時間にわたって刺激をオン、オフで繰り返し、そのあと刺激のない比較的長い間隔を設ける。脳神経刺激システムが完全に患者の体の外側にある場合は、迷走神経２３５へ直接的に接触していないことや患者の皮膚によるインピーダンスが加わることから生じる減衰を克服するために、より大きな電流振幅が必要とされる。外部システムは一般にインプラント式システムよりも大きな電力を必要とするけれども、それらのバッテリを手術せずに交換できるという利点がある。
【００６４】
間接的な刺激の他のタイプを、この発明の実施の形態と組み合わせて行うことができる。一つの実施の形態においては、この発明は消化器障害を治療するために本発明のＩＭＤ１００といっしょに、患者の脳１２５へ非侵襲的な経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）を提供する段階を有する。ＴＭＳシステムには米国特許第5,769,778号、第6,132,361号、第6,425,852号に開示されているものが含まれる。ＴＭＳを使用する場合には、補助療法として脳神経刺激と組み合わせて使用される。一つの実施の形態においては、消化器障害を治療するために、ＴＭＳと直接的脳神経刺激の両方が行われる。消化器障害を治療するための化学的刺激など、他のタイプの刺激をＩＭＤ１００と組み合わせて行うこともできる。
【００６５】
図１および図２に示されているような自律神経刺激を提供するためのシステムへ戻ると、刺激は少なくとも二つの異なる様式で提供される。脳神経刺激がプログラムされたオフ時間とオン時間のみに基づいて提供される場合、その刺激はパッシブ、非活性、あるいは非フィードバック刺激と呼ばれる。これに対して、患者の体あるいは心の変化に従って一つあるいは複数のフィードバックループによって刺激にトリガをかけることができる。この刺激はアクティブあるいはフィードバックループ刺激と呼ばれる。一つの実施の形態においては、フィードバックループ刺激は手動でトリガがかけられる刺激であり、そこでは患者は手動で、プログラムされたオン時間／オフ時間サイクルの範囲外のパルスバーストを駆動する。患者は手動でニューロスティミュレータ２０５を駆動して、非常に高い血糖値など、消化器障害の急性発現を治療するために自律神経１０５を刺激することができる。患者はまた、自律神経へ印加する信号の強度を、医師によって設定された限界内で変更することも可能である。例えば、患者は、信号周波数、電流、デューティサイクル、あるいはそれらの組み合わせを変更することができる。少なくともいくつかの実施の形態においては、ニューロスティミュレータ２０５は、手動の駆動に応じて比較的長い時間にわたって刺激を発生するようにプログラムされる。
【００６６】
患者によるニューロスティミュレータ２０５の駆動には、例えば移植されたデバイスのリードスイッチを動作させる外部制御磁石の使用が含まれる。インプラント式医療デバイスの手動および自動の駆動を行う他のいくつかの方法が、本特許願と同じ譲受人に譲渡されたベイカー・ジュニアらの米国特許第5,304,206号（“特許’206”）’に開示されている。’206特許によれば、電気信号発生器１５０を手動で駆動あるいは停止するための手段には、圧電素子などのセンサが含まれる。このセンサは発生器の内側表面へ取り付けられていて、患者がインプラント箇所を軽くタップするのを検出する。患者の体２００の中にある電気信号発生器１５０の箇所の上の皮膚へ早いシーケンスで加えられる一つあるいは複数のタップが、電気信号発生器１５０を駆動するための信号として、移植された医療デバイス１００の中にプログラムされている。若干長い持続時間によって隔てられた二つのタップは、例えば電気信号発生器１５０を停止したいという希望を示すというようにＩＭＤ１００の中にプログラムされる。看護する医師によって記述あるいは入力されたプログラムによって決められた範囲内に制限された、デバイス動作に対する制御が、患者には加えられる。患者はまた、他の適当な方法あるいは装置を使ってニューロスティミュレータ２０５を駆動することもできる。
【００６７】
いくつかの実施の形態においては、手動で開始される刺激以外のフィードバックシステムが本発明では用いられる。自律神経刺激システムは検出用リード線を有し、このリード線はその基端においては、刺激リード線および電極アセンブリとともにヘッダへ連結されている。センサが検出用リード線の末端に連結されている。このセンサには、温度センサ、消化器パラメータセンサ、心臓パラメータセンサ、脳パラメータセンサ、あるいは別の人体パラメータ用センサが含まれる。このセンサはまた、迷走神経２３５などの脳神経などの神経上での活性を検出するための神経センサも含んでいる。
【００６８】
一つの実施の形態においては、センサは消化器障害の症状に対応した人体パラメータを検出する。センサが医学的障害の症状を検出するために用いられる場合には、センサからの信号を処理して解析するために、ニューロスティミュレータ２０５の中に信号解析回路が組み込まれる。消化器障害の症状を検出したら、処理されたデジタル信号をニューロスティミュレータ２０５中のマイクロプロセッサへ送って、自律神経１０５への電気信号１１５の印加をトリガする。別の実施の形態においては、対象とする症状の検出によって、受動的な刺激プログラムからの様々な刺激パラメータを含んだ刺激プログラムにトリガをかける。これには、より大きな電流刺激信号を提供するか、あるいはオン時間とオフ時間のより高い比を設定することが必要となる。
【００６９】
求心性の活動電位に応じて、検出コミュニケータがその症状の特性における変化の兆候を検出する。検出コミュニケータは症状の特性における変化の兆候に対するフィードバックを提供して、電気信号１１５を変調する。兆候に対するフィードバックを提供するのに応じて、電気信号発生器１５０は求心性活動電位を調節して、患者における薬剤の効能を向上させる。
【００７０】
ニューロスティミュレータ２０５は、障害のデータおよびこのデータを解析するためのルーチンを蓄積するためにメモリ１６５を使用する。障害データには、検出された人体パラメータあるいは検出されたパラメータを表す信号が含まれる。ルーチンは、検出されたホルモン活性を解析して電気的な神経刺激が望ましいかどうかを判断するためのソフトウェアおよび／あるいはファームウェアを有している。ルーチンによって電気的な神経刺激が必要と判断されると、ニューロスティミュレータ２０５が迷走神経２３５などの神経構造へ適当な電気信号を与える。
【００７１】
いくつかの実施の形態においては、ＩＭＤ１００は本体としてのケース２１５を有するニューロスティミュレータ２０５を有している。ケース２１５の中には図１〜図２に示されている電子回路が収容されていて、密封されている。本体にはヘッダ２２０が連結されている。ヘッダ２２０は、電気伝導性を有するリード線１３５の基端へ接続するための端子コネクタを有する設計になっている。本体はチタン製シェルから成り、ヘッダは透明なアクリル、あるいはポリカーボネートなどの生物適合性を有するその他の硬質ポリマ、あるいは人体に移植可能な任意の材料から成っている。ヘッダの電気伝導性リードアセンブリ２３０から延びるリード線１３５の末端は電極１４０(1-n)へ連結されている。電極１４０(1-n)は、リード線１３５を迷走神経２３５の組織へ動作的に連結するための様々な方法を利用して、迷走神経２３５などの神経構造へ連結されている。従って、リード線１３５の一方の端子から、迷走神経２３５に近接する組織を介して電極２２６（図２を参照のこと）などの電極や、電極２２８などの第２の電極およびリード線１３５の第２の端子へ電流が流れる。
【００７２】
ここで図６を参照する。図にはこの発明の実施の形態に従ったＩＭＤ１００のブロック図が描かれている。ＩＭＤ１００は、ＩＭＤ１００の動作の様々な側面を制御することができるコントローラ６１０を有する。コントローラ６１０は内部データおよび／あるいは外部データを受信し、患者の体のターゲットとする組織への刺激信号を発生して供給することができる。例えば、コントローラ６１０は外部のオペレータからの手動による指示を受信したり、内部計算およびプログラミングに基づいた刺激を実行したりする。コントローラ６１０はＩＭＤ１００のほぼすべての機能に影響を与えることができる。
【００７３】
コントローラ６１０はプロセッサ６１５やメモリ６１７などの様々なコンポーネントを有する。プロセッサ６１５は、様々なソフトウェアコンポーネントを実行することができる一つあるいは複数のマイクロコントローラやマイクロプロセッサなどを有する。メモリ６１７は、様々なタイプのデータ（例えば内部データ、外部データ指示、ソフトウェアコード、ステータスデータ、診断データなど）が蓄積されている種々のメモリ部分を有する。メモリ６１７は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、電気的消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリなどから成る。
【００７４】
ＩＭＤ１００は刺激ユニット６２０も有する。刺激ユニット６２０はリード線を介して一つあるいは複数の電極へ刺激信号を発生し、供給する。多数のリード線１２２、１３４、１３７がＩＭＤ１００へ連結されている。コントローラ６１０からの指示に基づいて刺激ユニット６２０によってリード線１２２へ治療が供給される。刺激ユニット６２０は、刺激信号発生器や、リード線から“見た”インピーダンスを制御するためのインピーダンス制御回路、そして、実行する刺激のタイプに関係した指示を受信するその他の回路など、様々な回路を有している。刺激ユニット６２０は制御された電流刺激信号をリード線１２２上で供給することができる。
【００７５】
ＩＭＤ１００は電源６３０も有する。電源６３０は、刺激信号の供給を含めたＩＭＤ１００の動作のための電力を提供するために、バッテリや電圧レギュレータ、コンデンサなどを有する。電源６３０は、いくつかの実施の形態においては充電可能な電源バッテリを有している。他の実施の形態においては、非充電式のバッテリが使用される。電源６３０は、電子回路の動作や刺激機能を含めたＩＭＤ１００の動作のための電力を提供する。電源６３０は、リチウム／塩化チオニル電池やリチウム／カーボンモノフルオライド電池を有している。インプラント式医療デバイスの分野において周知のタイプである他のバッテリも使用することができる。
【００７６】
ＩＭＤ１００は、ＩＭＤ１００と種々のデバイスとの間の通信を容易にすることができる通信ユニット６６０も有している。特に、通信ユニット６６０は外部ユニット６７０に対して電気信号を送信したり受信したりできる。外部ユニット６７０は、ＩＭＤ１００の種々のモジュールや刺激パラメータをプログラミングできるデバイスである。一つの実施の形態においては、外部ユニット６７０はデータ取得プログラムを実行することができるコンピュータシステムである。外部ユニット６７０は、例えば医師のオフィスにおけるベースステーションで医師などの健康管理提供者によって制御される。外部ユニット６７０はコンピュータであり、好ましくはハンドヘルドコンピュータあるいはＰＤＡである。しかし、それとは違って電子通信およびプログラミングが可能なその他の任意のデバイスでもよい。外部ユニット６７０はインプラント式デバイスの動作をプログラミングするために、種々のパラメータやプログラムソフトウェアをＩＭＤ１００の中にダウンロードする。外部ユニット６７０はまた、ＩＭＤ１００から種々のステータス状態やその他のデータを受信し、アップロードする。通信ユニット６６０はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／あるいはそれらの組み合わせである。外部ユニット６７０と通信ユニット６６０との間の通信は、図６においてライン６７５によって表されているように、無線あるいはその他のタイプの通信によって行われる。
【００７７】
ＩＭＤ１００はまた、患者の消化器機能の種々の状態および特性を検出できる検出ユニット６９５も有する。例えば、検出ユニット６９５は、酸生産ファクタや、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道および／あるいは胃部位に関係する痙攣に関係するデータ、嘔吐感および／あるいはその他の摂食障害に関する患者からの外部入力などを決定することができるハードウェア、ソフトウェアおよび／あるいはファームウェアを有する。検出ユニット６９５はここに記載されているファクタを測定できる種々のセンサからのデータを解読するための手段を有している。検出ユニット６９５によって解読されたデータに基づいて、ＩＭＤ１００は自律神経の一部に刺激を供給して、患者の消化器機能に影響を与える。
【００７８】
ＩＭＤ１００は、自律神経の様々な部分へ動作的に連結された一つあるいは複数の電極へ刺激信号を導くことができる刺激ターゲットユニット６９０も有している。刺激ターゲットユニット６９０は、食道神経叢３０２やアウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０、マイスネルの粘膜下神経叢３６０、胃の小弯の主要神経、胃枝３０７、左の迷走神経幹および／あるいは右の迷走神経幹へ刺激信号を導く。このように、刺激ターゲットユニットは消化器部位の予め決められた部分にターゲットを定めることができる。従って、検出ユニット６９５によって検出された特定のデータタイプに基づいて、刺激ターゲットユニット６９０は消化器系の選択された部分を刺激して、求心性、遠心性、および／あるいは求心性と遠心性を組み合わせた刺激を行い消化器障害を治療する。従って、胃酸減少、消化管運動異常、および／あるいは摂食障害に関係する状態など、消化器障害の兆候があれば、ＩＭＤ１００はここで説明した自律神経の様々な部分を刺激するために選択して、求心性、遠心性、あるいは求心性と遠心性を組み合わせた刺激を実行して消化器障害を緩和する。
【００７９】
図６のＩＭＤ１００のブロック図に描かれている一つあるいは複数のブロックは、ハードウェアユニット、ソフトウェアユニット、ファームウェアユニット、および／あるいはそれらの任意の組み合わせから成っている。さらに、図６に描かれている一つあるいは複数のブロックは、回路ハードウェアやソフトウェアアルゴリズムなどを表す他のブロックと組み合わされる。さらに、図６に示されている様々なブロックと関係する任意の数の回路あるいはソフトウェアユニットが、フィールドプログラマブルゲートアレイやＡＳＩＣなどのプログラマブルデバイスの中へ組み込まれる。
【００８０】
ここで図７を参照する。図にはこの発明の実施の形態に基づいた消化器障害を治療するための方法のフローチャートが描かれている。刺激機能および／あるいはブロック機能を実行して消化器障害を治療するために、自律神経の一部へ電極を連結する。一つの実施の形態においては、一つあるいは複数の電極を、自律神経の一部に電気的に接触させるか、あるいは近接させて設置し、自律神経の一部に刺激信号を与える（ブロック７１０）。右および／あるいは左の迷走神経幹、食道神経叢３０２、アウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０、マイスネルの粘膜下神経叢３６０、胃の小弯の主要神経、および／あるいは胃枝３０７の少なくとも一つに電極が動作的に連結される。次に、患者の消化器障害に関係した一つあるいは複数の特性に基づいて、ＩＭＤ１００は、制御された電気信号を発生する（ブロック７２０）。これには、酸生産ファクタや、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道および／あるいは胃部位に関係する痙攣、嘔吐感および／あるいはその他の摂食障害に関する患者からの外部入力などに関するデータなど、患者の特定の状態に基づいて予めプログラムされている予め決められた電気信号が含まれる。例えば、医師は、患者の膵臓に関係した障害のタイプに基づいて、患者を治療するために提供する刺激のタイプを（例えば求心性、遠心性、および／あるいは求心性と遠心性を組み合わせた刺激）予めプログラムする。次に、ＩＭＤ１００が、制御された電流パルス信号などの信号を発生して、患者の消化器系の一つあるいは複数の部分の動作に影響を与える。
【００８１】
次に、ＩＭＤ１００は、酸生産や、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道および／あるいは胃部位に関係する痙攣、嘔吐感および／あるいはその他の摂食障害に関する患者からの外部入力などのファクタによって決定される、自律神経の部分への刺激信号を供給する（ブロック７３０）。電気信号が、右および／あるいは左の迷走神経幹、食道神経叢３０２、アウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０、マイスネルの粘膜下神経叢３６０、胃の小弯の主要神経、および／あるいは胃枝３０７へ印加される。一つの実施の形態においては、刺激信号の印加は、遠心性効果を促進して、食べたいという衝動を弱めたり強めたりするように設計される。さらに、ＩＭＤ１００による刺激は、神経性拒食症や神経性過食症、強迫性過食、および／あるいは大食い過食に関係した出来事を減らす。さらに、ＩＭＤ１００による刺激は、消化管運動障害や、胃疾患、および／あるいは酸分泌異常によってもたらされる状態を軽減する。
【００８２】
別の実施の形態においては、刺激信号の印加は、脳から消化器系の様々な部分へ送られる信号に関するブロッキング効果を促進して、消化器に関係した障害を治療するように設計されている。例えば、脳から膵臓の様々な部分への様々な信号をブロックすることによって慢性嘔吐感は抑制される。これは、制御された電流信号など、特定のタイプの制御された電気信号を自律神経へ供給することによって達成される。さらに別の実施の形態においては、求心性線維も遠心性ブロッキングと組み合わせて刺激されて、消化器障害が治療される。
【００８３】
検出プロセスなどの追加の機能をこの発明の実施の形態で用いることもできる。この検出プロセスを用いて、人体機能の外部検出および／あるいは内部検出を使用してＩＭＤ１００の動作が調節される。
【００８４】
ここで図８を参照する。図にはこの発明の別の実施の形態に基づいた方法のブロック図が描かれている。ＩＭＤ１００はデータベース検出プロセスを実行する（ブロック８１０）。この検出プロセスは、様々なタイプの消化器活性特性、酸生産ファクタ、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道および／あるいは胃部位に関係する痙攣、嘔吐感および／あるいはその他の摂食障害に関する患者からの外部入力などを検出する段階を有する。この検出プロセスを実行する段階のより詳しい説明は図９と以下の説明で与えられている。この検出プロセスを実行すると、ＩＭＤ１００は、検出プロセスのときに実行された測定に基づいて、検出された消化器障害が治療するほどひどいかどうかを判断する（ブロック８２０）。例えば、横隔膜に関係した筋肉痙攣を調べて、それがＩＭＤ１００による介入が望ましいような予め決められた値よりも大きいかどうかを判断する。その障害がＩＭＤ１００によって治療するほどではないと判断されると、検出プロセスは続行する（ブロック８３０）。
【００８５】
その障害はＩＭＤ１００を用いた治療が必要であると判断されると、障害に関係したデータに基づいて刺激のタイプに関する決定が行われる（ブロック８４０）。刺激のタイプはメモリ６１７の中に蓄積されているルックアップテーブルの中を調べるなど、様々な方法で決定される。それとは違って、刺激のタイプは、外部ユニット６７０などの外部ソースからの入力、あるいは患者からの入力によって決定されてもよい。さらに、刺激のタイプの決定は、刺激を供給すべき場所を決定する段階も有している。従って、刺激信号を供給するために使用する特定の電極が選択される。刺激信号のタイプの決定に関するより詳しい説明は図１０および以下の記述で与えられている。
【００８６】
供給すべき刺激のタイプを決定したら、ＩＭＤ１００は電気信号を選択された一つあるいは複数の電極へ供給することによって刺激を行う（ブロック８５０）。刺激を供給すると、ＩＭＤ１００は刺激の結果をモニタし、蓄積し、かつ／あるいは計算する（ブロック８６０）。例えば、計算に基づいて、刺激のために供給される信号のタイプに対する調節の実行が判断される。さらに、この計算は、追加刺激を供給する必要性を反映している。さらに、刺激の結果に関係するデータは、後の抽出および／あるいはさらなる解析のためにメモリ６１７へ蓄積される。また、一つの実施の形態においては、刺激の結果および／あるいは刺激の記録を外部ユニット６７０へ伝達するために、リアルタイムの、あるいはほぼリアルタイムの通信が行われる。
【００８７】
ここで図９を参照する。図には図８の検出プロセスのブロック８１０を実行する段階のより詳細なブロック図が描かれている。システム１００は、患者の消化器機能に関する一つあるいは複数のバイタルサインをモニタする（ブロック９１０）。例えば、酸生産や、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道および／あるいは胃部位に関係する痙攣、嘔吐感および／あるいはその他の摂食障害に関する患者からの外部入力などのファクタが検出される。この検出は、ＩＭＤ１００へ動作的に連結されている人体内部にあるセンサによって行われる。別の実施の形態においては、これらのファクタは外部手段によって実行されるか、通信システム６６０を介して外部デバイスによってＩＭＤ１００へ提供される。
【００８８】
種々のバイタルサインを取得すると、バイタルサインに関するデータを、予め決められた蓄積されているデータとの比較が行われる（ブロック９２０）。例えば、筋肉の痙攣レベルが、予め決められた様々な閾値と比較され、積極的な行動が必要か、あるいは単にさらにモニタするだけで十分かが判断される。収集されたデータを理論的な蓄積された閾値と比較すると、ＩＭＤ１００は障害が存在するかどうかを判断する（ブロック９３０）。例えば、求心性および／あるいは遠心性の刺激繊維を刺激するべきかを判断するために、種々のバイタルサインが取得される。図９に示されている決定に基づいて、ＩＭＤ１００は、その障害が図８に示されているように治療を実行するほどのものかの判断を続行する。
【００８９】
ここで図１０を参照する。図には図８のブロック８４０に示されている刺激のタイプを決定する段階のより詳細なフローチャートが描かれている。ＩＭＤ１００は消化器障害の定量化可能なパラメータを決定する（ブロック１０１０）。例えばこれらの定量化可能なパラメータには、例えば、酸生産ファクタや、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道および／あるいは胃部位に関係する痙攣、嘔吐感および／あるいはその他の摂食障害に関する患者からの外部入力など、消化器障害の様々な症状の発生頻度が含まれる。これら定量化可能なパラメータに基づいて、副交感あるいは交感の反応／刺激が適切かどうかの判断が行われる（ブロック１０２０）。例えば、表２に示されているように、刺激に対する副交感あるいは交感の反応が適切かどうかを判断するためにマトリックスが使用される。この判断には、求心性、遠心性、あるいは求心性と遠心性を組み合わせた刺激が実施されるべきかどうかの判断が重ねられる。
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【００９０】
表２に掲げられている例は、特定の治療に対して、交感の、遠心性と求心性を組み合わせ刺激と組み合わせて、遠心性の副交感刺激が提供されるべきであることを示している。検出された特定のタイプの定量化可能なパラメータに対して、適切な治療を、副交感ブロッキング信号を交感の非ブロッキング信号と組み合わせて実施すべきか、判断がなされる。表２に関する他の組み合わせも、種々のタイプの治療に対して実施される。表２に示されているマトリックスなど、種々のマトリックスの組み合わせが、ＩＭＤ１００によって検索されるメモリの中に蓄積できる。
【００９１】
さらに、外部デバイスがそうした計算を行い、結果および／あるいは付随する指示をＩＭＤ１００へ伝達する。ＩＭＤ１００はまた、刺激すべき特定の神経束も決定する（ブロック１０３０）。例えば、実施すべき特定のタイプの刺激に対して、右および／あるいは左の迷走神経幹、食道神経叢３０２、アウエルバッハの腸筋層間神経叢３５０、マイスネルの粘膜下神経叢３６０、胃の小弯の主要神経、および／あるいは胃枝３０７を刺激するための決定が行われる。ＩＭＤ１００は供給されるべき治療のタイプも示す。例えば、検出された定量化可能なパラメータに基づいて、電気治療のみか、他のタイプの治療と組み合わせた電気治療が提供される（ブロック１０４０）。例えば、電気信号単独で供給されるべきであるとの判断が行われる。それとは違って、特定のタイプの障害に基づいて、経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）などの磁気信号と組み合わせて電気信号刺激を行うという決定がなされる。
【００９２】
電気的および／あるいは磁気的な刺激に加えて、化学的、生物学的、および／あるいはその他のタイプの治療を、ＩＭＤ１００によって提供される電気刺激と組み合わせて供給すべきかの判断がなされる。一つの例においては、嘔吐感緩和剤などの化学薬品の効果を強めるために電気刺激が使われる。従って、様々な薬剤やその他の化合物が、電気刺激あるいは磁気刺激と組み合わされて投与される。実施される刺激のタイプに基づいて、ＩＭＤ１００は種々の消化器障害を治療するための刺激を供給する。
【００９３】
この発明の様々な実施の形態を利用して、過食症など消化器に関係した障害を治療するために様々なタイプの刺激が行われる。例えば、消化管運動異常や胃疾患、酸分泌異常、慢性嘔吐感および／あるいは種々の摂食障害（例えば消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食、大食い過食など）は、自律神経刺激を行うことによって治療される。この発明の実施の形態における自律神経刺激には、迷走神経および／あるいは食道神経叢３０２に存在する神経などの交感神経部分に対する刺激が含まれる。この発明の実施の形態は、予めプログラムされた刺激の供給、および／あるいは制御された刺激を供給するためのリアルタイムの決定を行う。例えば、酸生産ファクタや、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道および／あるいは胃部位に関係する痙攣、嘔吐感および／あるいはその他の摂食障害に関する患者からの外部入力に関するファクタなど、種々のパラメータの検出を用いて、刺激が必要であるかどうか、および／あるいは供給されるべき刺激のタイプが決定される。副交感、交感、ブロッキング、非ブロッキング、求心性、および／あるいは遠心性の刺激供給が、膵臓に関係した種々の障害を治療するために実施される。
【００９４】
ここに述べられており、請求されているすべての方法および装置は、本明細書を考慮すると必要以上の実験を行わずに実行することができる。以上、この発明の方法および装置を特定の実施の形態に関して説明してきたが、当該分野における技術者は、添付されている請求項によって定義されるこの発明の概念や精神、および範囲から逸脱することなく、これらの方法および装置に、そしてここに述べられている方法の段階あるいは段階の順番において、様々な変形を適用できることは明らかであろう。特に、この発明の原理は、特定の結果を実現するために迷走神経以外に選択された脳神経へ適用できることも明らかである。
【００９５】
ここでの教示の利点を有する当該分野の技術者には明らかであるような、この発明とは異なるが、しかし等価である方法で修正を行ってこの発明は実現できるため、上述した特定の実施の形態は単に例にすぎない。さらに、添付の請求項に記述されている以外に、ここに示されている構造あるいは設計の詳細に限定されるものではない。従って、上述した特定の実施の形態は変更あるいは修正することが可能であり、そうしたすべての変形はこの発明の範囲および精神内のものと考えられる。従って、ここで求める保護は添付の請求項の中に述べられている。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】消化器障害を患っている患者を治療するために脳神経を刺激するこの発明のインプラント式医療デバイスに対する一つの実施の形態を示している。
【図２】患者の迷走神経を刺激するために患者の体の中に移植されたニューロスティミュレータに対する一つの実施の形態であり、この発明の実施の形態による外部プログラミング式のユーザーインターフェースを備えている。
【図３Ａ】食道と胃、そして食道と胃の部位に分布する迷走神経を模式的に示す図面である。
【図３Ｂ】食道部位の断面図を模式的に示している。
【図３Ｃ】食道部位における筋間ストローマ中のアウエルバッハの腸筋層間神経叢を模式的に示す図である。
【図３Ｄ】食道部位の粘膜下組織におけるマイスネルの粘膜下神経叢を模式的に示す図面である。
【図４Ａ】この発明における一つの実施の形態において、発火するニューロンの電気信号の一例を、自律神経へ電気信号を印加したときに図２のニューロスティミュレータによって発生される、発火時の所与の場所における特定の時間の電圧のグラフとして示している。
【図４Ｂ】この発明における一つの実施の形態において、発火するニューロンの電気信号応答の一例を、迷走神経へ閾値以下の脱分極パルスと追加刺激を印加したときに図２のニューロスティミュレータによって発生される、発火時の所与の場所における特定の時間の電圧のグラフとして示している。
【図４Ｃ】この発明における一つの実施の形態において、図２のニューロスティミュレータによって発生される、発火時の所与の場所における特定の時間の電圧の関数として、ニューロンを発火させるために迷走神経へ印加される閾値以下の脱分極パルスと追加刺激を含む刺激の一例を示している。
【図５Ａ】この発明における一つの実施の形態において、消化器障害を治療するために迷走神経を刺激する電気信号を発生するための波形の一例を示している。
【図５Ｂ】この発明における一つの実施の形態において、消化器障害を治療するために迷走神経を刺激する電気信号を発生するための波形の一例を示している。
【図５Ｃ】この発明における一つの実施の形態において、消化器障害を治療するために迷走神経を刺激する電気信号を発生するための波形の一例を示している。
【図６】この発明における一つの実施の形態において、消化器障害を治療するためのインプラント式医療デバイスを模式的に示すブロック図である。
【図７】この発明における一つの実施の形態による、消化器の病気を治療するための方法を示すフローチャートである。
【図８】この発明における別の実施の形態による、消化器の病気を治療するための別の方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明のある実施の形態における、図８の検出プロセスを実行するための段階を示す、より詳細なフローチャートである。
【図１０】この発明のある実施の形態における、図８に描かれている消化器障害に関係するデータに基づいて刺激の特定のタイプを決定するための段階を示す、より詳細なフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ−４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月26日(2008.3.26)
【手続補正１】
【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】
消化器障害を有する患者を治療するために構成された神経刺激デバイスの使用であって、
前記デバイスは、前記患者の自律神経の少なくとも一つの部分に連結するのに適した少なくとも一つの電極を有し、
前記自律神経の少なくとも一つの部分は、胸内臓神経と、前記迷走神経の食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経および胃枝から成るグループから選択された迷走神経の一つの部分との少なくとも一つから成り、
前記神経刺激デバイスは、前記消化器障害を治療するために前記少なくとも一つの電極を用いて前記自律神経の前記部分へ電気信号を印加するように構成されている使用。
【請求項２】
前記少なくとも一つの電極は、患者の迷走神経の少なくとも一つの部分に連結するのに適しているとともに、前記神経の前記少なくとも一つの部分に電気信号を印加するのに適しており、
前記部分は、迷走神経の食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および胃枝から成るグループから選択された請求項１に記載の使用。
【請求項３】
前記消化器障害が、消化管運動異常と、胃疾患と、酸分泌異常と、慢性嘔吐感と、ならびに、消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食障害、および大食い過食障害から成るグループからの摂食障害との少なくとも一つから成る請求項２に記載の使用。
【請求項４】
前記デバイスは、酸生産、横隔膜に関係する筋肉痙攣、食道部位に関係する痙攣、胃部位に関係する痙攣のうちの少なくとも一つの影響と、ならびに、慢性嘔吐感、消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食および大食い過食のうちの少なくとも一つに関係する状態とを軽減するために前記電気信号を印加するように構成されている請求項２に記載の使用。
【請求項５】
前記デバイスは、求心性活動電位、遠心性活動電位、求心性過分極、閾値以下の脱分極、および遠心性過分極から成るグループから選択された生理学的応答を発生するのに有効な電気信号を印加するように構成されている請求項２に記載の使用。
【請求項６】
前記デバイスは、求心性活動電位と組み合わせて遠心性活動電位を十分に発生させるために、前記迷走神経の少なくとも一つの部分に電気信号を印加するように構成されている請求項５に記載の使用。
【請求項７】
前記神経刺激デバイスはさらに、プログラム可能な電気信号発生器を有し、
前記デバイスはさらに、前記電気信号発生器で電気信号を発生するとともに、前記電気信号を前記電極へ印加するために、前記信号発生器を前記少なくとも一つの電極へ連結するように構成されている請求項２に記載の使用。
【請求項８】
前記プログラム可能な電気信号発生器は、電流振幅と、パルス周波数と、パルス幅と、オン時間と、オフ時間とから成るグループから選択された少なくとも一つのパラメータによって電気信号が定義されるように構成されており、前記少なくとも一つのパラメータは消化器障害を治療するために選択される請求項７に記載の使用。
【請求項９】
前記神経刺激デバイスはさらに、前記消化器障害の症状を検出するとともに、前記症状を検出するのに応じて前記電気信号の印加を開始するために構成されている請求項２に記載の使用。
【請求項１０】
前記症状の検出は、消化管運動異常と、胃疾患と、酸分泌異常と、慢性嘔吐感と、ならびに、消化管運動異常、神経性拒食症、神経性過食症、強迫性過食、および大食い過食障害から成るグループから選択される摂食障害との少なくとも一つを検出することから成る請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
前記神経刺激デバイスはさらに、消化器障害を治療するために、前記電気信号を第１の治療期間において印加するとともに、第２の治療期間において前記迷走神経の少なくとも一つの部分へ第２の電気信号を印加するように構成されている請求項２に記載の使用。
【請求項１２】
前記神経刺激デバイスはさらに、前記消化器障害の症状を検出するように構成されたものであり、この症状が、酸生産、横隔膜に関係する筋肉痙攣、横隔膜の測定値、食道部位に関係する痙攣、胃部位に関係する痙攣、嘔吐感に関係した患者からの外部入力のうちの少なくとも一つを用いることによって検出される請求項１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記デバイスは、
患者の迷走神経の少なくとも一つの部分へ連結するのに適した少なくとも一つの電極と、
前前記消化器障害を治療するために、記少なくとも一つの電極へ連結するように構成されるとともに、電気信号を生成して前記少なくとも一つの電極へ前記電気信号を印加するように構成された電気信号発生器とを有し、
前記少なくとも一つの部分は、前記迷走神経の食道神経叢、アウエルバッハの腸筋層間神経叢、マイスネルの粘膜下神経叢、胃の小弯の主要神経、および胃枝から成るグループから選択された請求項１に記載の使用。
【請求項１４】
前記神経刺激デバイスはさらに、前記消化器障害の症状を検出するとともに、この症状の検出に応じて前記電極への電気信号の印加が開始されるように構成されている請求項１３に記載の使用。
【請求項１５】
前記神経刺激デバイスはさらに、プログラム可能な電気信号発生器を有し、
前記デバイスはさらに、前記信号発生器を前記少なくとも一つの電極へ連結するとともに、前記電気信号発生器で電気信号を発生するように構成されており、
前記信号発生器はさらに、前記電気信号を前記自律神経の少なくとも一つの部分へ印加するために、前記電気信号を前記少なくとも一つの電極へ印加するように構成されている請求項１に記載の使用。
【請求項１６】
前記電気信号発生器は、電流振幅と、パルス幅と、パルス周波数と、オン時間と、オフ時間から成るグループから選択された複数のパラメータによって電気信号が定義されるように構成されている請求項１５に記載の使用。
【請求項１７】
前記神経刺激デバイスはさらに、第１の治療期間において迷走神経の前記少なくとも一つの枝へ第一の電気信号を印加するとともに、第２の治療期間において迷走神経の前記少なくとも一つの枝へ第２の電気信号を印加するように構成されている請求項１に記載の使用。
【請求項１８】
前記神経刺激デバイスはさらに、1時間から6ヶ月の範囲の期間を有する第１の治療期間において電気信号を印加するように構成されており、さらに1ヶ月から10年の範囲を有する前記第２の治療期間において電気信号を印加するように構成されている請求項１７に記載の使用。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの電極が、螺旋状電極とパドル型電極とから成るグループから選択される請求項１に記載の使用。
【請求項２０】
前記神経刺激デバイスは、前記神経の磁気刺激、化学的刺激、および生物学的刺激の少なくとも一つの実行と組み合わせて電気刺激を行うために、前記電極を用いて前記迷走神経の少なくとも一つの枝へ電気信号を印加するように構成されている請求項１に記載の使用。