(57)【要約】【課題】  費用効果がよく、副作用のリスクを低減する、血栓溶解のための自然なメカニズムを利用し高めるシステムを提供する。【解決手段】  血管組織内の細胞において、細胞始動式血栓溶解ペプチド反応を刺激するために、所定の期間にわたって血管組織に電界または電流を送出する電気刺激装置は、電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を、血管組織に近接してまたは血管組織内で生成するように設計された複数の電極とを含む。血管組織に送出されるか、血管組織に近接してまたは血管組織内で生成される電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、血管組織において血栓溶解ペプチドの産生を刺激するのに十分である。制御機構のコンピュータ処理ユニットは、電気刺激装置が複数の電極に所定量の電流または電圧を所定の送出期間にわたって送出するようにプログラムされる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
血栓溶解ペプチドの制御された産生のための電気刺激装置であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、
電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極と、
を備え、
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、前記血管組織からの前記血栓溶解ペプチドの産生を刺激するのに十分である電気刺激装置。
【請求項２】
所定期間にわたって血管組織に電界または電流を送出して、前記血管組織内でｔＰＡ発現の産生を刺激するようにする電気刺激装置であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、
電界または電流を前記血管組織に送出するように設計された複数の電極と、
を備え、
前記複数の電極は前記電源と電気接続され、前記制御機構は、前記複数の電極が、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接している時に、前記各電極および前記血管組織への、前記電源からの電気パルスの振幅および送出期間の継続期間を制御し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および前記送出期間の継続期間は、前記血管組織の細胞がｔＰＡ発現を増加させるのに十分である電気刺激装置。
【請求項３】
前記制御機構は前記電源と電子接続するコンピュータ処理ユニットを含み、該コンピュータ処理ユニットは、電気刺激装置が、前記複数の電極に、所定量の電流または電圧を所定の送出期間にわたって送出するようにさせるようにプログラムされ、それによって、前記複数の電極が前記血管組織と接触するかまたは近接している時に、電気刺激装置が前記電流または電圧を前記血管組織に送出できる請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項４】
前記電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電流送出デバイスであり、前記血管組織に送出される電流の振幅は、約０．１Ｖ〜２５Ｖである請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項５】
前記電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電圧送出デバイスであり、送出される電流密度は約３０〜６００μＡ／ｍｍ２である請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項６】
前記電界または電流は、約１Ｈｚ〜約１０Ｈｚの間の周波数を有する複数のパルスによって生成される請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項７】
前記電界または電流は、約１〜２０ミリ秒の間の継続期間中に生成される請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項８】
前記複数の電極は、単極性、双極性、および多極性電極構成からなるグループから選択される方法で構成される請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項９】
埋め込み可能であるように設計され構成される請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項１０】
前記複数の電極は検知電極を含み、前記血管組織は心臓に補給し、前記検知電極は、心臓の収縮をモニタリングし、該収縮に関する情報を前記コンピュータ処理ユニットに伝達し、それによって、前記コンピュータ処理ユニットは、前記送出期間を、心臓の収縮に続く一連の不応期と同期させることができ、前記電界または電流は、前記一連の不応期の発生と同期するようにプログラムされた一連のパルスで心臓に送出される請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項１１】
前記検知電極は、該検知電極が、心臓をペーシングして、パルス電界または電流の発生が前記不応期の発生と同期することを容易にすることを可能にする心臓ペースメーキング機能を含む請求項９に記載の電気刺激装置。
【請求項１２】
前記制御機構は、前記電源と電子接続するコンピュータ処理ユニットを含み、該コンピュータ処理ユニットは、電気刺激装置が、前記複数の電極に、所定量の電流または電圧を所定の送出期間にわたって送出するようにさせるようにプログラムされ、それによって、前記複数の電極が前記血管組織と接触するかまたは近接している時に、電気刺激装置が前記電流または電圧を前記血管組織に送出できる請求項１０に記載の電気刺激装置。
【請求項１３】
刺激波の前記電界は、矩形および指数関数減衰からなるグループから選択される請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項１４】
前記電気刺激期間は、約１ミリ秒〜数日である請求項１に記載の電気刺激装置。
【請求項１５】
ｔＰＡ産生の増加を刺激するように送出される前記電界または電流は、有意な細胞死を伴わない請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項１６】
生成される前記電界または電流は平衡して充電される請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【請求項１７】
血管系のまわりで前記電極を包むことによって、血管構造に一致することができる共通ベースプレートに取り付けられた複数の並列刺激電極を備える血管電極システム。
【請求項１８】
前記複数の刺激並列電極は、前記共通ベースプレートに取り付けられた少なくとも５つの電極を備える請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項１９】
前記複数の並列電極は、前記共通ベースプレートに取り付けられた少なくとも１０の電極を備える請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２０】
リターン電極が前記ベースの一部である請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２１】
前記リターン電極は、前記ベースプレートに取り付けられた少なくとも１つの電気的に絶縁された並行電極部材を備える請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２２】
前記リターン電極は、前記複数の刺激電極から離れた部位に配置される請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２３】
前記複数の刺激電極は、隣接する電極部材からの接触距離または間隔が変わる場合がある請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２４】
長手方向軸において最小変動を有する均一電流密度を生成する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２５】
前記電流は、前記刺激電極にわたって半径方向に一様に分散する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２６】
前記複数の刺激電極は、前記血管組織に対して、前記長手方向軸に均一電流密度を送出するように離間する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２７】
前記複数の刺激電極は、前記血管組織に対して、前記半径方向に一様に電流を送出するように離間する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２８】
血栓溶解治療方法であって、
血管組織を電気的に刺激する際に、前記血管組織における少なくとも１つの血栓形成ペプチドの産生を刺激するのに十分な電界または電流を用いて前記血管組織を刺激するステップを含み、
前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、前記血管組織内の細胞がｔＰＡ発現を増加するようにさせるのに十分である血栓溶解治療方法。
【請求項２９】
血栓溶解治療方法であって、
血管組織を電気的に刺激する際に、前記血管組織における少なくとも１つの血栓形成ペプチドの産生を刺激するのに十分な電界または電流を用いて前記血管組織を刺激するステップを含み、
前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、血栓形成を変化させるのに十分である血栓溶解治療方法。
【請求項３０】
血管組織の処置方法であって、
電気刺激装置が、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、
電界または電流を前記血管組織に送出するように設計された複数の電極と、
を備え、
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である血管組織の処置方法。
【請求項３１】
前記電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電流送出デバイスであり、前記送出される電流の振幅は約０．１Ｖ〜約２５Ｖである請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３２】
前記電界または電流は、２相性パルス電圧送出デバイスであり、送出される電流密度は約３０〜６００μＡ／ｍｍ２である請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３２】
前記電界または電流は、約１Ｈｚ〜約１０Ｈｚの間の範囲の複数のパルスによって生成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３３】
前記電界または電流は、約１〜２０ミリ秒の間の継続期間中に生成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３４】
前記複数の電極は、単極性、双極性、および多極性電極構成からなるグループから選択される方法で構成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３５】
前記電気刺激装置が埋め込み可能であるように設計され構成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３６】
前記複数の電極の少なくとも１つは第１の場所とは異なる請求項２８、２９、または３０のいずれか1項に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３７】
血管新生の増加が望まれる血管組織の処置方法であって、
前記血管組織と生物学的に適合性がある細胞を移植するステップと、
前記細胞のｔＰＡ発現を増加させるのに十分な電界または電流を用いて前記細胞を刺激するステップと、
を含み、
前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、前記移植される細胞が、ｔＰＡ発現を増加するようにさせるのに十分である血管組織の処置方法。
【請求項３８】
前記移植される細胞は、前記血管組織内に注入される前に、ｅｘ  ｖｉｖｏ刺激されている請求項３７に記載の血管組織の処置方法。
【請求項３９】
前記移植される細胞は自家である請求項３７に記載の血管組織の処置方法。
【請求項４０】
前記移植される細胞は同種である請求項３７に記載の血管組織の処置方法。
【請求項４１】
前記移植される細胞は異種である請求項３７に記載の血管組織の処置方法。
【請求項４２】
前記移植される細胞は内皮細胞である請求項３７に記載の血管組織の処置方法。
【請求項４３】
前記移植される細胞は遺伝子操作されている請求項３７に記載の血管組織の処置方法。
【請求項４４】
前記遺伝子操作細胞は、追加のｔＰＡ遺伝子を用いてトランスフェクトされる請求項３７に記載の血管組織の処置方法。
【請求項４５】
心筋梗塞の処置方法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極と、を設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である心筋梗塞の処置方法。
【請求項４６】
発作の処置方法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極とを設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である発作の処置方法。
【請求項４７】
虚血性神経障害の処置方法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極とを設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である虚血性神経障害の処置方法。
【請求項４８】
動静脈シャントの配置と共に用いる方法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極とを設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である動静脈シャントの配置と共に用いる方法。
【請求項４９】
前記電流密度は、内皮表面積のｍｍ２当たり６０ｍＡ／ｍｍ２である請求項１または２に記載の電気刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的とする血管組織に指定された電流を送出して血栓溶解ペプチドを産生するデバイスおよび治療に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の医療慣行は、種々の薬剤を用いて、血栓事象を診断、試験、および処置することを要求する。過去には、血栓疾患に対して改善された治療的、診断的用途を有する薬剤の開発において長足の進歩があった。たとえば、科学者および医療研究者は、血栓溶解治療における重要な処置モダリティとして組み換え型組織プラスミノゲン活性化因子を作成した。
【０００３】
血栓溶解治療による処置に特に適していることがわかった、２つの主なタイプの血管疾患、すなわち、血流の遮断かまたは低下により引き起こされる心筋梗塞および虚血性発作が現在存在する。両方の医療状態において、血餅または血栓形成が、心臓または脳の組織への血流を制限する。
【０００４】
心臓におけるこのタイプの閉塞は、心筋層または心筋のある部分への血流が遮断される心筋梗塞（ＭＩ）を生ずる可能性があり、一般に、低下した血流を受ける心筋組織のエリアで囲まれる限局性の死んだ心筋組織エリアを生ずる。血流が低下したこのエリアは、虚血ゾーンと呼ばれる。心臓の虚血は一般に、心臓発作をもたらす冠血管閉塞を有する人々に存在する。他の人々は、多くの冠状動脈の閉塞または血流低下である散在性の冠動脈疾患を患う。心臓に対して動脈を再開放することは、血栓溶解剤組織プラスミノゲン活性化因子（ｔＰＡ）の導入によって、ＭＩの初期段階には可能である。ｔＰＡは、バイパス手術に頼ることまたは閉塞血管を再開放する努力なしで、心臓の虚血エリアへの血流を改善する。
【０００５】
発作は、血管の疾患から生ずる急性脳障害に対する一般用語である。発作は、２つの主な種類、すなわち出血性発作(正常血管の外への血液の漏れから生ずる）と虚血性発作（血液供給の欠如による大脳虚血）に分類されることができ、本出願は主に後者に関する。虚血性発作の３つの主なメカニズムは、血栓症、塞栓症、および全身性灌流欠乏（虚血および低酸素症をもたらす）である。これらのタイプの発作のそれぞれにおいて、脳への血液供給の欠如の結果として死ぬ脳のエリアはまた、梗塞と呼ばれる。脳動脈壁上に堆積した血栓から生ずる大脳動脈の閉塞は一般に、大脳血栓と呼ばれる。大脳塞栓症において、大脳動脈を閉塞させる閉塞性物質は、循環における下流で生じる（たとえば、塞栓は心臓から大脳動脈へ運ばれる）。発作が血栓症によって生じたかまたは塞栓症によって生じたかを識別することが難しいため、血栓塞栓症という用語を用いて、これらの両方のタイプの発作をカバーする。発作の兆候が続くのが２４時間未満で、患者が完全に回復する時、患者は、一過性虚血性発作（ＴＩＡ）を経験したと言われる。ＴＩＡの兆候は、話すこと、見ること、感じること、または動くことの一時的な障害である。ＴＩＡはしばしば本格的な発作に対する前兆であると考えられているため、ＴＩＡを経験した患者は、抗凝固剤を用いた予防発作治療の対象となる。組織プラスミノゲン活性化因子（ｔＰＡ）などの血栓溶解剤は、血栓塞栓症発作の処置に用いられてきた。これらの分子は、虚血を引き起こす血栓を溶解することによって機能を果たす。虚血領域の大脳血流を少なくとも部分的に回復させ、ニューロンの生存度を維持するために、こうした血栓溶解薬は、急性発作の発症後、できる限り早急に（好ましくは、３時間以内に）投与されれば、最も役立つと信じられている。血栓溶解薬は、出血を悪化させる場合があるため、出血性発作における血栓溶解薬の使用は禁忌である。
【０００６】
ＭＩおよび発作に加えて、さらなる臨床合併症が、虚血性神経障害を含む血管疾患から生ずる可能性がある。あるいは、多くのの患者は、周囲組織への改善された血流が、状態を回復するのに役立つであろう深部静脈血栓または浅部静脈血栓を患う。先に説明したように、虚血疾患に対する処置は、虚血エリアへの血流を改善することに依存する。あるいは、予防的に用いられると、処置は、組織に対する血流の損失を防止する。
【０００７】
外部医療デバイスの使用が、有害な血餅の形成を引き起こす可能性がある場合、治療を改善するために、ｔＰＡを循環させるレベルを増加させることもまた用いられることができる。たとえば、血栓または血餅の形成は、動静脈シャント（ＡＶシャント）に関して問題となる。シャントは、プラスチックの管から形成されるのが最も一般的である。管を用いて、腎臓障害を有する患者について透析機へのアクセスポートが形成される。シャントを配置する間、血栓血餅が形成されないことが極めて重要である。ｔＰＡを循環させるレベルを高めることによって、血栓形成を防止し、長期の使用にわたってＡＶシャントを開存し続けさせるのに役立つであろう。ｔＰＡを循環させるレベルを増加させることはまた、内部医療デバイスと共に用いられるであろう。たとえば、機械的心臓弁は、血栓を形成する可能性があり、ｔＰＡの使用は、機械的心臓弁の機能を改善させる場合がある。
【０００８】
閉じた、または、部分的に閉じた血管を再開放するための現行の治療は、ｔＰＡの直接注入によって行われる。こうした血栓溶解剤の外部からの送出中に、しばしば、大量の溶解剤が破壊されるか、または、全身循環に対して失われる。これは、非効率的で、費用がかかり、ある領域では毒性を高める可能性がある。こうした全身系の送出方法の非効率性のために、健康な組織において他の副作用もまた考えられる。対費用効果がよく、副作用のリスクを低減する処置装置に対する必要性もまた存在する。異質な作用物質を導入する必要をなくしながら、血栓溶解のための体の自然なメカニズムを利用し高める方法および／またはデバイスに対する必要性もまた存在する。体細胞は、ｔＰＡに応答するか、または、ｔＰＡを予測してｔＰＡを内因的に産生するため、望ましくない全身系出血および出血の発生を制限するであろう。
［発明の概要］
本発明は、細胞始動式血栓溶解ペプチド反応を刺激するために、所定の期間にわたって、血管組織に電界または電流を送出する電気刺激装置を提供する。電気刺激装置は、電源および電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニット（ひとまとめにＥＧＵ）と、電界または電流を、標的とする血管組織に送出するように設計された複数の電極とを備える。複数の電極は電源と電気接続され、制御機構は、複数の場所で血管組織と接触している時に、各電極への、また、血管組織を通しての、電源からの電気パルスの振幅および送出期間の継続期間を制御する。血管組織に送出される電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、好ましくは、血管組織内の細胞が、組織プラスミノゲン活性化因子（ｔＰＡ）発現を増加するようにさせることによって、血管組織からの血栓溶解ペプチドの産生を刺激するのに十分である。
【０００９】
本発明の一実施形態において、電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電流送出デバイスであり、電界または電流は、２相性パルス電流送出デバイスによって発生される。デバイスは、ｔＰＡなどの血栓溶解ペプチドの産生を刺激するための種々の電気刺激波形を供給するように設計されることができる。任意所与の治療は、治療に所望される循環におけるｔＰＡレベルを達成するために、必要に応じて１日に数回繰り返されてもよいことが意図される。他の好ましい実施形態において、制御機構は電源と電子接続するコンピュータ処理ユニットを含み、コンピュータ処理ユニットは、電気刺激装置が、複数の電極に、所定量の電流または電圧を所定の送出期間にわたって送出するようにプログラムされ、それによって、複数の電極が血管組織と接触するかまたは近接している時に、電気刺激装置が電流または電圧を血管組織に送出できる。
【００１０】
一実施形態において、複数の電極は、単極性、双極性、および多極性電極構成からなるグループから選択される方法で構成され、装置は好ましくは、埋め込み可能であるか、または、体の外にあるように設計され構成される。別の実施形態において、刺激電極は、受信電極の部位の遠位にある。本発明はまた、血管組織に電界または電流を送出するための独特の電極設計を提供する。好ましい実施形態において、本発明は、独特に設計された一連の並列電極が血管系を包み込むことができる共通ベースプレートに固定された状態で、血管構造に一致するように設計された電極を提供する。
【００１１】
本発明はまた、心筋組織に移植するために、生物学的に適合性がある細胞、好ましくは、自家細胞または異種細胞を提供することによって血管組織を処置するｅｘ  ｖｉｖｏ法を含む。移植された細胞は、刺激されると、ｔＰＡの産生のための新しい供給源を提供するのに役立つ。任意選択で、提供される細胞の任意の細胞が、本明細書で述べる方法で埋め込み前に刺激されて、ｔＰＡ発現を増加させるか、または、発現させる細胞を選択するようにしてもよい。移植された細胞は、多くの種類の分化または幹細胞型から選択されるが、好ましくは、内皮細胞に由来してもよい。血管系の内層が標的であると考えられなければ、筋肉細胞は間葉由来であろう。
【００１２】
本発明はいくつかの利点を有する。たとえば、異質な作用物質を送出することなくｔＰＡの送出が促進されることができ、それによって、体が自然に治癒し、副作用の可能性が最小になることが可能になる。さらに別の利点は、標的細胞を死滅させるリスクを最小にして、電気エネルギーを長い期間印加することができることである。別の利点は、本発明を用いて、深部組織ならびに浅部組織を処置することができることである。ある技法は、侵襲的か、最小侵襲的か、無侵襲的のいずれかであってよい。さらに、健康な組織への暴露を最小にしながら、虚血組織の処置が目標設定されることができる。述べる電気刺激治療は、知られている複数投与経路を通したｔＰＡの送出と組み合わせて用いることができ、刺激によるｔＰＡの産生の使用は、ｔＰＡの基線レベルを提供するために、または、外因的に投与するためのｔＰＡに対するボーラスとして用いられることができる。
【００１３】
新規性のある種々の他の利点および特徴と共に上述した特徴および利点が、本出願の特許請求項の特殊性と共に示される。しかし、本発明、その利点および本発明の使用によって得られる対象をよりよく理解するために、本発明の一部をさらに形成する図面、および、本発明の好ましい実施形態が例示され説明されている添付図面が参照されるべきである。
【００１４】
以下の図面は、本発明のある実施形態を示す。図面は、例示的であるにすぎず、本明細書で開示される以外の点で本発明を制限しない。
ここで図面を参照すると、電気的に媒介された血栓溶解ペプチド産生中にｔＰＡの細胞産生を行うための、電気デバイスおよび治療が、図１〜図１１に示される。
【００１５】
図１Ａは、刺激電極（１）およびリターン電極（２）から生じた種々の電界または電流パターンを印加するために、培養で成長し、試験装置（２５）内に配置され、導電性媒体（２６）内に収容された、刺激される細胞のアレイ（３）を示す。
【００１６】
図１Ｂは、ｔＰＡ産生のために、細胞または組織を刺激するための２相性刺激波形の１つのパターンを示す。図示の２相性波形（２４）は、初期陰極刺激相（４）とそれに続く陽極刺激相（５）、次に、非刺激相（６）を有する。
【００１７】
図２Ａおよび図２Ｂは、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ刺激された内皮細胞によるｔＰＡ産生のための正規化されたデータを示す。細胞は、図１Ａに示す電気刺激装置を用いて、１または１０ミリ秒のパルス幅で３０、６０、３００、および６００μＡ／ｍｍ２で、かつ、１Ｈｚ（図２Ａ）または１０Ｈｚ（図２Ｂ）の周波数で刺激される。
【００１８】
図３Ａおよび図３Ｂは、細胞当たりの対応する正規化されたｔＰＡの産生を示す。細胞当たりの正規化されたｔＰＡの産生は、図２Ａおよび図２Ｂについて述べた実験において、細胞当たりの電気刺激レジーム(regime)を最大にした。その実験において、内皮細胞は、図１Ａに示す電気刺激装置を用いて、１または１０ミリ秒のパルス幅で３０、６０、３００、および６００μＡ／ｍｍ２で、かつ、１Ｈｚ（図２Ａ）または１０Ｈｚ（図２Ｂ）の周波数で、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ刺激された（１０ミリ秒の刺激についての値はｘ軸上でラベル付けされていない）。所望の関数は、そこに存在した値が、死滅される最小の細胞数であることを予測する。たとえば、１付近の数が好ましい。
【００１９】
図４Ａおよび図４Ｂは、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ刺激からｔＰＡ濃度と生細胞を最大にする目的関数を示し、刺激において、最大化される目的関数は、１Ｈｚ（図４Ａ）または１０Ｈｚ（図４Ｂ）における刺激についての、ｔＰＡ濃度と生細胞数の積である（最大化される目的関数＝［ｔＰＡ］×［生細胞数］）。
【００２０】
図５Ａは、電界または電流発生ユニット（７）からの静脈コイルリード線（９）を通して取り付けられる刺激ステント（２７）を、冠状動脈内に配置することによる、冠状動脈疾患治療を示す。電界または電流はリターン電極（２）から受け取られる。図５Ｂは、外部ＲＦコイルを体腔内に設けて、冠状動脈内に配置したリターンステント電極（２８）を刺激することによる、刺激電極（１）の代替の配置を示す（１０ミリ秒の刺激についての値は、図５Ａおよび図５Ｂのいずれのｘ軸上にもラベル付けされていない）。
【００２１】
図６Ａは、動静脈グラフト（２３）内に刺激ステント電極（２７）を配置することによる血栓溶解治療を示し、ＲＦ電力は、埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）として示される、電界または電流発生ユニット（７）から直接的に、電気的に絶縁されたコイルリード線によって送出される。図６Ｂは、体内に埋め込まれない、すなわち、外部ＥＧＵ（１）に対する特別な受信機として配置された動静脈収容シャント（３０）に直接連結する刺激電極（１）としての外部ＲＦコイルの代替の位置を示す。図６Ａおよび図６Ｂにはまた、動脈（１１）、静脈（２９）、および動静脈グラフト（２３）が示される。
【００２２】
図７は、血管組織を刺激するための、ｉｎ  ｖｉｖｏ試験装置のブロック図である。プログラム式刺激のための制御機構（８）が示される。制御機構（８）は、電界または電流発生ユニット（７）（ここでは、電源および電力増幅器と共に示される）から供給される、治療の電流密度、周波数、パルス幅、および継続期間を制御する。電源には、刺激電極（１）およびリターン電極（２）を有する一対のリード線（９）が取り付けられる。示される一対の電極は、血管組織（１７）の両端に配置される。刺激電圧および電流をモニタリングし測定する取り付け式のオシロスコープも示され、オシロスコープは、検出リード線（１０）と共に全体システムの一部を形成することができる任意選択のモニタリングユニット（２９）を示すのに役立つ。
【００２３】
図８Ａは、５分間かまたは４５分間１５Ｖでの刺激を行った２４時間後に測定されたｔＰＡタンパク質レベルを示す。図８Ｂは、ｔＰＡタンパク質活性について測定された対応するサンプルを示す。
【００２４】
図９は、チャージポンプとして示される電界または電流発生ユニット（７）、ならびに、末端刺激電極（１）およびリターン電極（２）を通して血管組織（１７）に刺激を送出するための一連のスイッチおよびコンデンサを備える、電気刺激パルスを生成する出力回路を示す。オフタイムの間、スイッチＳ２（１３）およびＳ３（１４）はオープンするが、Ｓ１（１２）はクローズし、保持コンデンサＣＨ（１５）に充電する。陰極刺激送出の間、Ｓ３（１４）はオープンであるが、Ｓ２（１３）はクローズして、保持コンデンサＣＨ（１５）上の負の電荷を、結合コンデンサＣＣ（１６）を通して組織に送出する。陽極刺激送出の間、Ｓ３（１４）はクローズし、Ｓ２（１３）はオープンする。この方式は、組織に対する刺激が平衡して充電されること、および、陽極刺激が、保持コンデンサＣＨ（１５）から電力を消耗するのではなく結合コンデンサ上に残った残留電荷を用いて得られることを確実にする。
【００２５】
図１０Ａは、保持コンデンサＣＨ（１５）、および、Ｓ３（１４）がオープンし、Ｓ２（１３）がクローズする時に直列に接続される（実線で示す）結合コンデンサＣＣ（１６）を用いた、陰極刺激の間の送出回路部品を示す。図１０Ｂは、スイッチＳ３（１４）がクローズし、Ｓ２（１３）がオープンする電界または電流発生ユニット（７）からの陽極刺激の放電位相中における実効回路部品を示し、実効回路部品は、リターン電極（２）を利用して、ＲＬとして示す血管組織（１８）からの電荷の戻りを可能にする。
【００２６】
図１１Ａは、血管組織（１７）に対して可変接触密度を有する円筒状ラップアラウンド電極（複数可）（２０）を示す。ラップアラウンド電極（２０）は、電界または電流発生ユニット（７）に取り付けられる。図１１Ｂは、可変電極接触密度を有する、血管組織用のラップアラウンド電極（２０）の設計を示す。ラップアラウンド刺激電極（１）は、可変接触領域（複数可）（２０）を有するベース領域（２１）を有する。可変接触領域は、それぞれの電極間に可変の間隔を有する。示すように、接触領域と隣接する間隔領域とは一定のユニット寸法を構成する。ラップアラウンド電極（２０）の接触領域は、刺激電流をモニタリングするのに用いられることができる任意選択の中央検知領域（２２）を有するベース領域（２１）の一部として形成される。本発明の構成において、リターン電極は離れた部位に配置され、単極刺激環境を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の好ましい実施形態および種々の他の実施形態の詳細な説明は、図面を参照して以下で詳細に述べられ、いくつかの図を通して、同じ参照符号は同様な部品および組み立て品を表す。種々の実施形態に対する参照は、本発明の範囲を制限することを意図しない。
【００２８】
該して、本発明は、血管組織に近接して、または、血管組織において電界または電流を生成する装置、および、こうした体組織内の細胞において血栓溶解ペプチド反応の産生(production of a thrombolytic peptide response)を刺激するための、こうした装置を用いた血栓溶解治療方法に関する。これらの方法において、電気エネルギーは、こうした装置の少なくとも２つの電極間の電気経路内にある標的とする血管組織内の細胞に送出される。こうした送出は、血栓溶解を促進する、および／または、血管組織における血栓性沈着物の蓄積を防止する細胞始動式血栓溶解ペプチド反応を促進することが実証されてきた。体内の処置エリアは、電気刺激される血管組織の遠位または近位にある可能性がある。刺激された血管組織の細胞は、血栓溶解ペプチドを血管系に放出するため、血栓溶解ペプチドは、刺激部位の遠位にある血栓を分解するために、遠位部位に運ばれ届けられることができる。任意の特定の作用メカニズムに固定しないが(although not to be locked)、細胞始動式血栓溶解ペプチド反応は、血管組織への電気刺激の適用に続いて始動されるか、または加速される、ｔＰＡ産生が増加する細胞プロセスを含むと考えられている。
【００２９】
本発明は、細胞始動式血栓溶解ペプチド反応を刺激するために、所定期間にわたって血管組織に電界または電流を送出する電気刺激装置を提供する。電気刺激装置は、電源および電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を、標的とする血管組織に送出するように設計された複数の電極とを備える。複数の電極は電源と電気接続され、制御機構は、複数の場所で血管組織と接触している時に、各電極への、また、血管組織を通しての、電源からの電気パルスの振幅および送出期間の継続期間を制御する。血管組織に送出される電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、好ましくは、血管組織内の細胞が、組織プラスミノゲン活性化因子（ｔＰＡ）発現を増加するようにさせることによって、血管組織からの血栓溶解ペプチドの産生を刺激するのに十分である。たとえば、図７を参照すると、刺激電極（１）およびリターン電極（２）は、電界または電流発生ユニット（ＥＧＵ）（７）と電気リード線（９）を介して電気接続する。ＥＧＵは制御機構（８）と電気接続する。好ましい実施形態において、制御機構（８）は、血管組織内において、または、血管組織に近接して好ましい電界または電流を発生させるようにプログラムされるコンピュータ処理ユニット（ＣＰＵ）である。
【００３０】
図９に示すように、本発明の代替の実施形態において、ＥＧＵ（７）は、電源、（１２）、（１３）、（１４）で示す１つまたは複数のスイッチを含み、それによって、回路が、分割される、すなわち、１つまたは複数のコンデンサ（１５）または（１６）上で電荷を蓄積するように指示されることができる。他の実施形態において、ＥＧＵ（７）は、図１Ｂに示すように、２相性波形を送出する２相性パルス電流送出デバイスである。ＥＧＵに対して効率よくコンピュータ制御を行うために、これらのデバイスのＣＰＵによるプログラム式制御を可能にするために適切な変更が行われる。好ましい実施形態において、電流源は、マイクロプロセッサまたは他のコンピュータ処理ユニット（ＣＰＵ）によって制御され、マイクロプロセッサまたはＣＰＵは、電気刺激装置が、好ましくは、複数の電極に所定量の電流を所定の送出期間にわたって送出するようプログラムされ、それによって、複数の電極が血管組織と接触する時に、電気刺激装置が電界または電流を血管組織に送出できる。
【００３１】
本発明の一実施形態において、電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電流送出デバイスであり、電界または電流は、２相性パルス電流送出デバイスによって生成される。２相性パルス電流送出デバイスによって血管組織に送出される電流（電圧）の振幅は、約０．１Ｖ〜約２５Ｖであり、より好ましくは、約５Ｖ〜約１５Ｖである。当業者には認められると思われるが、述べられる送出電圧（電流）は、０．２ｍＡ〜約５０ｍＡに、より好ましくは、約１０ｍＡ〜約３０ｍＡにほぼ対応する。１回の放電当たりの電流の送出期間の継続期間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒、より好ましくは、約１ミリ秒〜約１０ミリ秒、さらにより好ましくは、約１ミリ秒〜約５ミリ秒である。送出される電流密度は約３０μＡ／ｍｍ２〜６００μＡ／ｍｍ２である。さらに好ましい実施形態において、電界または電流は、約０．１Ｈｚと約２０Ｈｚの間の、より好ましくは、約１Ｈｚ〜約１０Ｈｚの周波数を有する、１パルス〜約百万パルスの範囲にある複数のパルスによって生成され、治療の継続期間は、約０．０００１秒〜数日、より好ましくは、約１分〜１日、さらにより好ましくは、約５分〜約１時間の間で変わってもよい。治療に所望される循環におけるｔＰＡレベルを達成するために、必要であれば、１日に数回、任意所与の治療を繰り返すことができることが意図される。
【００３２】
別の実施形態において、本発明は、血管電極のための独特の設計を提供する。複数の電極の設計が当技術分野で知られているが、動脈および静脈を刺激するように設計されているものは、あるとしても少数である。血管系を刺激するための電気刺激電極の代替の構成が図１１Ａおよび図１１Ｂに示される。図１１Ａは、血管組織（１７）に対して可変接触密度を有する円筒状ラップアラウンド電極（複数可）（２０）を示す。円筒状ラップアラウンド電極（２０）は、電界または電流発生ユニット（７）に取り付けられる。図１１Ｂは、可変電極接触密度を有する、血管組織用のラップアラウンド電極（２０）の設計を示す。ラップアラウンド刺激電極（１）は、可変接触領域（複数可）（２０）を有するベース領域（２１）を有する。可変接触領域は、それぞれの電極間に可変の間隔を有する。図示のように、接触領域と隣接する間隔領域は一定ユニット寸法を構成する。ラップアラウンド電極（２０）の接触領域は、刺激電流をモニタリングするのに用いられることができる任意選択の中央検知領域（２２）を有するベース領域（２１）の一部として形成される。本発明の構成において、リターン電極は離れた部位に配置され、単極刺激環境を形成する。
【００３３】
埋め込み用に特に設計された専用電極システムは、血栓溶解治療を刺激するために、標的血管系組織に対して長期的な電流の投与を可能にする。電極の設計は、標的組織の性質に依存して、複数の異なる形状およびサイズを呈することができる。心筋または他の組織の場合、電極（複数可）は、真直ぐなピン、ねじ、らせん、またはパッチからなることができる。パッチはさらに、心臓と接触するために平滑面を有するか、心筋のある部分内に貫入するために、種々の羽枝(barb)、フック、針、クランプ、ステープル、および同様なものを有する、送出用機構に分けられることができる。
【００３４】
本発明と共に用いられる電極システムは、単極性または双極性であってよい。単電極システムは、１つの構造上に位置する１つの極性の電極および異なる構造上に位置する反対の極性の電極を有する。双極性電極では、両方の極性の電極が、カテーテルまたはプローブなどの単一の構造上に取り付けられ、互いに電気的に絶縁される。さらに、それぞれの極性について、単一電極が用いられる場合があるか、または、電極のグループが用いられる場合がある。たとえば、血栓溶解ペプチドの産生を刺激することが望ましい、標的とする血管組織の血栓溶解エリア上に２つ以上の電極が配置される場合がある。
【００３５】
原理において、金属または導電性有機ポリマー（または、２つの組み合わせ）などの任意の導体が、電極材料として役立つ可能性がある。さらに、電極を形成するのに用いられる材料は、犠牲的か、非犠牲的のいずれかであってよい。犠牲材料の例は、銀／塩化銀、すず、鉄、リチウム、アマルガム、およびそれらの合金を含む。非犠牲材料の例は、プラチナ、金、および他の貴金属を含む。電極はまた、ある環境下で酸化する場合があるジルコニウム、イリジウム、チタン、プラチナ、ある種の炭素、およびステンレス鋼で形成されることができる。あるいは、ある種の導電性ポリマーが用いられてもよい。送出用ならびにリターン電極の極性は、回路が閉じている限り、いずれの方向にあってもよい。
【００３６】
別の実施形態において、１つの極性を有する少なくとも１つの電極、および、反対の極性を有する少なくとも１つ（好ましくは複数）の他の電極を有する電極アレイの使用によって、血栓溶解治療が供給される。当技術者には理解されるように、電界または電流は、ＲＦエネルギーによって組織を通して伝達されることができる（「ＲＦ」が示す伝達エネルギーは電磁スペクトルの無線周波数帯域にある）。ある実施形態において、刺激パルスは、任意選択で、２、３、４、５、またはそれより多い場所の間で選択される、２以上の場所に送られてもよい。
【００３７】
さらに別の実施形態において、それぞれ、刺激電極（１）およびリターン電極（２）とは別の検知電極が存在し、検知電極は、心臓血管用途に特に役立つ。この実施形態において、検知電極を用いて、心臓の電気的活動を検知し、不応期中の電気エネルギーの送出のタイミングをとる。これに関して、心筋は、心筋の収縮開始に続く不応期中に全体的な弛緩状態にあることに留意する。好ましい実施形態において、不整脈を生ずるリスクを減らすために、心臓に対して電界または電流を送出するための電気エネルギーパルスが、これらの不応期中に生成されるように、血管組織からの血栓溶解ペプチドの産生を引き起こす刺激は同期させられる。好ましい実施形態において、不応期中にパルスを送出するための適切なタイミングを供給するのに必要なプログラムされた同期化を、ＣＰＵが行うことができるように、装置は検知リード線を用いて心臓をモニタリングする。さらなる実施形態において、ＣＰＵと協働する検知リード線はまた、パルス電界または電流生成を不応期の発生と同期化するのを容易にするために、心臓をペーシングすることを可能にする心臓ペースメーキング機能を有するであろう。
【００３８】
一実施形態において、電流は組織に送出される。組織に対する電流密度は、約３０μＡ／ｍｍ２と約６００μＡ／ｍｍ２の間、好ましくは、約３０μＡ／ｍｍ２と約３００μＡ／ｍｍ２の間、さらに好ましくは、３０μＡ／ｍｍ２と約６０μＡ／ｍｍ２の間である。別の実施形態において、送出される電流の振幅は、約０．１Ｖと約２５Ｖの間、より好ましくは、約５Ｖと約１５Ｖの間であるが、他の電流振幅を用いることができる。さらなる実施形態において、送出電圧は、０．２ｍＡ〜約５０ｍＡに、より好ましくは、約１０ｍＡ〜約３０ｍＡにほぼ対応するであろう。パルスすなわち交互波形を用いる実施形態において、電流の振幅は、パルス幅およびデューティサイクルに対して調整されることができ、それによって、電極から出る電流密度全体を制御することが可能になる。好ましい実施形態において、２相性パルス電圧が組織に印加される。別の実施形態において、パルス幅は、約０．１ミリ秒〜約１００ミリ秒の範囲内にあり、より好ましくは、パルス幅は、１ミリ秒〜約１０ミリ秒、さらにより好ましくは、約１ミリ秒である。これらの刺激パルスが送出される周波数は１秒間に１回から１秒間に１０回、たとえば、１〜１０Ｈｚの範囲にあるであろう。図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａおよび図４Ｂは、ｔＰＡ産生が最適化されることができることを示す。図３Ａおよび図３Ｂは、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ刺激用のしきい値がｔＰＡ産生について最適化されることを示す。このしきい値は、１Ｈｚおよび１０Ｈｚの刺激で３００μＡ／ｍｍ２において起こることがわかった。所望の効果は、細胞当たりのｔＰＡ産生を最大にすることであるが、一部の細胞の死が観察された。電気刺激の適用によって生じる細胞の死を減らすために、それぞれの実験において細胞生存度計数(cell viability counts)が行われて、細胞個体群の変化が定量化された。細胞生存度計数は、２つの刺激パターンについて図３Ａおよび図３Ｂに示される。細胞生存度について観察されたデータが示すことは、１Ｈｚの刺激で３００μＡ／ｍｍ２において始まり、また、１０Ｈｚの刺激で、より低い強度で始まる、細胞に対する損傷が増加するしきい値が存在することである。細胞当たりのｔＰＡの産生と細胞生存度の両方を考慮すると、両パラメータの目的関数を作成することができる（図４Ａおよび図４Ｂを参照されたい）。ｉｎ  ｖｉｔｒｏ実験からのデータが示すことは、試験された条件下で、１つの好ましい刺激の組み合わせは、６０μＡ／ｍｍ２の電流密度、１０ミリ秒、および１０Ｈｚの周波数を用いて達成されるであろうということである。これらの実験は、ｔＰＡの産生を最大にするために、好ましい刺激の値を達成する方法を示す。
【００３９】
上述したｉｎ  ｖｉｖｏおよびｉｎ  ｖｉｔｒｏ法に加えて、代替の実施形態は、埋め込み細胞と共に用いられることができる。この実施形態において、細胞の移植前か、移植後か、または、その両方において、細胞がｅｘ  ｖｉｖｏ刺激されてもよい。細胞は、間葉か、内皮か、外皮のいずれかに由来してもよく、幹細胞、前駆細胞、または、分化した細胞型であってよい。細胞は、任意の投与経路を通して、また、任意の形態で、たとえば、溶液でまたはパッチで送出されてもよい。移植用の好ましい１つの細胞は、ヒト冠状動脈内皮細胞またはヒト臍静脈内皮細胞などの内皮由来である。移植用の別の好ましい細胞型は、多能性幹細胞、間葉幹細胞、または造血幹細胞のグループからか、あるいは、遺伝子操作細胞を含むより複雑な挿入物(implant)の一部として選択される、間葉由来である。内皮幹細胞が移植源として用いられることができることが想定される。別の実施形態において、ｔＰＡを産生するために内皮細胞が用いられてもよい。細胞は、由来が、自家、同種異系、または異種間であるように選択されてもよい。細胞は好ましくは、見込みのある患者(prospective patient)から摘出された、血管組織に生物学的に適合性のある自家細胞である。血管組織に送出される電界または電流の振幅および送出期間の継続期間が、細胞がｔＰＡ発現を増加させるのに十分であるような、細胞によるｔＰＡ発現の一部の機能を改善するのに十分な方法での細胞の予備刺激が行われる。あるいは、移植された細胞は、予備刺激されず、直接的に血管組織内に注入され、次に、埋め込みの間か、または、埋め込み後に刺激される。別の好ましい実施形態において、細胞は、たとえば、追加のｔＰＡ遺伝子または変異ｔＰＡ遺伝子に添加するために、遺伝子操作されてもよい。
【００４０】
上述したように、電気エネルギーの使用は、虚血エリアにおける治癒または血管再生する標的組織の自然の能力を刺激する。電流の送出によって、一般に、血流が改善される。適切な電気刺激が、血栓モデルにおけるｔＰＡの産生および血流の増加を引き起こすことも示された。特に、体組織を通して低アンペア電流を流すことは、細胞が、組織プラスミノゲン活性化因子（ｔＰＡ）の全体での発現を増加させるようにし、そうでなければ起こるであろう血栓閉塞を防止すると考えられている。上記概念は以下の実施例において実証される。
【００４１】
［実施例］
内皮細胞のｉｎ  ｖｉｔｒｏ刺激
ヒト冠状動脈内皮細胞（Clonetics、カルフォルニア州サンディエゴ（ｃａｔ＃ＣＣ−２５８５））またはヒト臍静脈内皮細胞（Clonetics、カルフォルニア州サンディエゴ（ｃａｔ＃ＣＣ−２５１７））を用いて、ｔＰＡのｉｎ  ｖｉｔｒｏ細胞産生を行った。ファルコン(Falcon)細胞培養インサート、Ｃａｔ．Ｎｏ．３５３０４０上に、内皮細胞を２．５×１０４細胞／ｃｍ２（１．０５×１０５細胞／インサート）で接種した。インサートを、コンパニオンプレートに配置し、刺激前の３日間、ＥＧＭ（登録商標）−２−内皮細胞培地−２、Ｃｌｏｎｅｔｉｃｓ  ＣＣ−３１６２において成長させた。刺激直前に、細胞をウシ胎児血清なしでＥＧＭ（登録商標）−２−内皮細胞培地−２に切り換え、細胞培養インサートを保持チャンバに配置し、刺激した。
【００４２】
図１Ａは、内皮細胞をｉｎ  ｖｉｔｒｏ刺激するために用いられる機器を示す。次に、ファルコン細胞培養インサートを導電性媒体を収容する保持チャンバ内に挿入する。１つの電極を下部チャンバに配置し、１つの電極をインサート内に配置する。インサートの底部は、細胞が上部チャンバ内にある間に、媒体および電流が通過するのを可能にする多孔性膜である。ウシ胎児血清なしの内皮細胞培地−２および細胞を収容する側壁内に負電極を配置する。細胞培養インサート内の細胞を、電界または電流を通して、９０度／ターンで回転し、細胞培養チャンバのそれぞれの四分円を、１０分の電気刺激に暴露する。電気刺激の全時間は、細胞培養インサート当たり４０分（４×１０分）であった。
【００４３】
産生したｔＰＡタンパク質の量をｔＰＡのＥｌｉｓａアッセイを用いて定量化した。刺激後、生細胞を、刺激の約２４時間後、上澄みサンプルを取り入れた直後に物理的に計数することによって定量化した。細胞の生存度はまた、Ｌｉｖｅ／Ｄｅａｄ  Ｖｉａｂｉｌｉｔｙ／Ｃｙｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙ（生／死  生存度／細胞毒性）キット（Molecular Probes  ＃Ｌ−７０１３）を用いて評価した。
【００４４】
ｉｎ  ｖｉｖｏ刺激デバイス
刺激電極は、プラスチック絶縁ベースに取り付けられた、２つの平行ステンレス鋼プレート（両方とも長さが３ｃｍ）からなる。２つの止めねじによって２つの電極間の距離を調整した。大腿動脈を一旦周辺組織がないように切り離し、２つの電極の間に注意深く配置する。
１．電気刺激によるｉｎ  ｖｉｖｏ  ｔＰＡ産生
電気刺激後のｉｎ  ｖｉｖｏ  ｔＰＡ産生についての調査を、ＮＺＷ雌ウサギを用いて行った。刺激群において、それぞれのウサギの左大腿動脈を清浄し、分離し、それぞれのウサギの大腿動脈に沿って１．７ｍｍ離れたところに配置した２５ｍｍの長さの電極を用いて、５分か、４５分のいずれかの間、１５ボルトで刺激した。刺激後、１５分、２４時間、および４８時間でｔＰＡ産生を測定した。
【００４５】
ｔＰＡ活性のためのアッセイを、大腿動脈の内腔内でリン酸ナトリウム緩衝液を約３０分間、インキュベートすることによって行った。次に、ｔＰＡレベル、活性、およびｔＰＡｍのＲＮＡをｔＰＡのＥＬＩＳＡアッセイを用いて測定し、ｔＰＡの活性レベルを標準ｔＰＡ酵素活性アッセイ測定法を用いて測定し、ｒｔ−ＰＣＲを用いて、ｔＰＡのＲＮＡレベルを測定した。それぞれ、以下に要約される。
【００４６】
【表１】
2005523086.tif 000002
【００４７】
【表２】
2005523086.tif 000003
【００４８】
【表３】
2005523086.tif 000004
組織学データ：コントロールを含んで、ほとんど全てのサンプルに内皮細胞損失が観察された。コントロールを含んで、選択されたサンプルに炎症および壊死の徴候が見られた。
【００４９】
図８Ａおよび図８Ｂおよび先に提示した表からわかるように、電気刺激の適用後にｔＰＡタンパク質の活性およびＲＮＡメッセージレベルを測定することによって、ウサギのモデルにおけるｔＰＡ濃度の全体的な増加が生じた。このデータが示すことは、大腿動脈の効率的な電気刺激を行うことによって、活性なｔＰＡの量が循環内に産生される可能性があるということである。
２．ｉｎ  ｖｉｖｏ血栓モデルにおける電気刺激
この調査は、大腿動脈の電気刺激からの血栓溶解効果を実証するために、ウサギの血栓溶解モデルにおいて行った。電気刺激を一方の大腿動脈のセグメントに適用したが、他の大腿動脈は電気刺激を受けていない。刺激の２４時間後、刺激された組織において、刺激電極のエリアの遠位にある動脈内に血栓形成性挿入物を配置した。血栓形成が始まった後１時間の間、両方の動脈の血流をモニタリングした。動物はその後、殺処分し、両方の大腿動脈を、病理学的、かつ組織学的に分析した。
【００５０】
ウサギのｉｎ  ｖｉｖｏ調査は、一般によく知られている減菌および外科手技を伴った。調査は、１）それぞれの大腿動脈の周辺に電極を配置するステップと、２）右大腿動脈における電気刺激と左大腿動脈における見せ掛けの(sham)刺激を行うステップと、３）動物を２４時間、元に戻すステップと、４）刺激される動脈において、エタノールに浸漬した編んだ絹の埋没される縫合糸(suture implant)と遠位で適用したクランプによって血栓形成を始動させるステップと、５）１時間の間、両方の動脈の血流をモニタリングするステップと、６）血管を回収し、動物を屠殺し、血管組織の刺激され縫合されたエリアを分析するステップを含んだ。
【００５１】
手術は、麻酔下で無菌状態で行われた。大腿血管区画へのアクセスは、鼠径部における外科切開を介して行われた。鼠径靭帯から内部大腿分岐部の下約２ｃｍまで、関連する連結組織から大腿動脈を切り離した。この手術は、両方の大腿動脈を露出するように左右で行われた。
【００５２】
両方の大腿動脈を切り離すとすぐに、動脈への損傷を回避しながら、最も近位の動脈セグメントに血管電極を適用した。導電性を向上させるために、血管および電極プレートに温かい食塩水を適用した。
【００５３】
電極を外部刺激器に接続した。刺激器において、刺激のパラメータおよび時間は、１５Ｖ、１ミリ秒陰極、８ミリ秒陽極、平衡パルス、１Ｈｚ、４５分間からなった。送出される電圧（Ｖｓｔｉｍ）および電流（Ｉｓｔｉｍ）をモニタリングした。右大腿動脈における電気刺激と左大腿動脈における見せ掛けの手技の完了に続いて、電極を取り出し、血流の回復を確認した。次に、切開を閉じ、動物は回復することができた。
【００５４】
２４時間後に無菌技法を用いて再び大腿動脈を露出した。先に刺激した動脈において血栓を始動(initiate a thrombus)させるために、血管を通して縫合糸を配置した。編んだ絹の縫合糸を、使用前に１００％ＥｔＯＨに浸漬して、使用前に、任意の抗血栓性皮膜（ＥｔＯＨは血栓形成性であることが知られている）を摘出した。縫合糸を、二針目が一針目に垂直になるように、動脈を２回通過させて配置し、それによって、内腔に血栓形成性異物を産生する。さらに、流れを閉塞させるために、縫合の遠位にクランプを配置した。クランプを外すと、縫合の遠位の部位において、両方の大腿動脈の血流をTransonic Systems Inc.の流量プローブを用いて１５分間測定した。血流測定終了後、両方の大腿動脈の刺激および縫合エリアを安楽死の前に回収した。回収した組織を組織染色のためにホルマリンで固定した。
【００５５】
上記調査からの結果はまた、電気刺激によって血流の増加を示す傾向を示唆した。その結果において、障害の２４時間後、刺激された動脈の平均流量は、障害前のレベルの６０％であったが、刺激しなかった動脈は、障害前のレベルの３９％の平均流量であった。
【００５６】
本発明は、本発明の特定の実施形態と共に述べられたが、先の説明を考慮して、他の代替、変更、および変形を行うことができることは明らかである。たとえば、先に述べた実施形態または方法うちの１つの特徴は、他の実施形態または方法の任意のものの特徴と組み合わせられることができる。あるいは、本明細書で明示的には教示されていないが、やはり本明細書で述べる本発明の精神を具体化する変更形態が存在する可能性がある。したがって、本発明は、これらの実施形態または本明細書で述べた特定の構成および形状を有する要素の使用に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】ｉｎ  ｖｉｔｒｏ細胞刺激システムを示す図である。
【図１Ｂ】刺激波形を示す図である。
【図２Ａ】１Ｈｚにおけるｉｎ  ｖｉｔｒｏ内皮細胞による正規化されたｔＰＡ産生を示す図である。
【図２Ｂ】１０Ｈｚにおけるｉｎ  ｖｉｔｒｏ内皮細胞による正規化されたｔＰＡ産生を示す図である。
【図３Ａ】１Ｈｚにおけるｉｎ  ｖｉｔｒｏ電気刺激に続く正規化された細胞生存度を示す図である。
【図３Ｂ】１０Ｈｚにおけるｉｎ  ｖｉｔｒｏ電気刺激に続く正規化された細胞生存度を示す図である。
【図４Ａ】１ＨｚにおけるｔＰＡ産生および細胞生存度についての最大になった目的関数を示す図である。
【図４Ｂ】１０ＨｚにおけるｔＰＡ産生および細胞生存度についての最大になった目的関数を示す図である。
【図５Ａ】冠状動脈に配置したステントおよび直接取り付けたコイルリード線からのＲＦを示す図である。
【図５Ｂ】冠状動脈に配置したステントおよび外部コイルからのＲＦを示す図である。
【図６Ａ】動静脈グラフトに配置したステントおよび直接取り付けたコイルリード線からのＲＦを示す図である。
【図６Ｂ】動静脈グラフトに配置したステントおよび外部コイルからのＲＦを示す図である。
【図７】ｉｎ  ｖｉｖｏ刺激試験の略図である。
【図８Ａ】電気刺激したウサギの動脈からのｔＰＡタンパク質レベルを示す図である。
【図８Ｂ】電気刺激したウサギの動脈からのｔＰＡ活性レベルを示す図である。
【図９】電気刺激パルスを発生させるための概略的な出力回路を示す図である。
【図１０Ａ】陰極刺激位相の送出中の出力回路を示す図である。
【図１０Ｂ】放電位相中の出力回路を示す図である。
【図１１Ａ】可変接触密度を有する円筒電極設計を示す図である。
【図１１Ｂ】ラップアラウンド電極設計を示す図である。
【図１Ａ】
2005523086.tif 000005
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月13日(2004.8.13)
【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】
血栓溶解ペプチドの制御された産生のための電気刺激システムであって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、
均一電界または均一電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極と、
を備え、
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、前記血管組織からの前記血栓溶解ペプチドの産生を刺激するのに十分である電気刺激システム。
【請求項２】
血栓溶解ペプチドの制御された産生のための電気刺激システムであって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、
組織に対する接触密度が可変であるか、または、隣接する電極部材からの離間距離が可変である少なくとも１つの電極部材を有する複数の電極であって、前記電極部材は、電界または電流を前記組織に送出するように設計される、複数の電極と、
を備え、
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、前記血管組織からの前記血栓溶解ペプチドの産生を刺激するのに十分である電気刺激システム。
【請求項３】
前記制御機構は前記電源と電子接続するコンピュータ処理ユニットを含み、該コンピュータ処理ユニットは、電気刺激システムが、前記複数の電極に、所定量の電流または電圧を所定の送出期間にわたって送出するようにプログラムされ、それによって、前記複数の電極が前記血管組織と接触するかまたは近接している時に、電気刺激システムが前記電流または電圧を前記血管組織に送出できる請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項４】
前記電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電流送出デバイスであり、前記血管組織に送出される電流の振幅は約０．１Ｖ〜２５Ｖである請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項５】
前記電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電圧送出デバイスであり、送出される電流密度は約３０〜６００μＡ／ｍｍ２である請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項６】
前記電界または電流は、約１Ｈｚ〜約１０Ｈｚの間の周波数を有する複数のパルスによって生成される請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項７】
前記電界または電流は、約１〜２０ミリ秒の間の継続期間中に生成される請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項８】
前記複数の電極は、単極性、双極性、および多極性電極構成からなるグループから選択される方法で構成される請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項９】
埋め込み可能であるように設計され構成される請求項１に記載の電気刺激システム。
【請求項１０】
前記複数の電極は検知電極を含み、前記血管組織は心臓に補給し、前記検知電極は、心臓の収縮をモニタリングし、該収縮に関する情報を前記コンピュータ処理ユニットに伝達し、それによって、前記コンピュータ処理ユニットは、前記送出期間を、心臓の収縮に続く一連の不応期と同期させることができ、前記電界または電流は、前記一連の不応期の発生と同期するようにプログラムされた一連のパルスで心臓に送出される請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項１１】
前記検知電極は、該検知電極が、心臓をペーシングして、パルス電界または電流の発生が前記不応期の発生と同期することを容易にすることを可能にする心臓ペースメーキング機能を含む請求項９に記載の電気刺激システム。
【請求項１２】
前記制御機構は、前記電源と電子接続するコンピュータ処理ユニットを含み、該コンピュータ処理ユニットは、電気刺激システムが、前記複数の電極に、所定量の電流または電圧を所定の送出期間にわたって送出するようにプログラムされ、それによって、前記複数の電極が前記血管組織と接触するかまたは近接している時に、電気刺激システムが前記電流または電圧を前記血管組織に送出できる請求項１０に記載の電気刺激システム。
【請求項１３】
刺激波の前記電界は、矩形および指数関数減衰からなるグループから選択される請求項１に記載の電気刺激システム。
【請求項１４】
前記電気刺激期間は、約１ミリ秒〜数日である請求項１に記載の電気刺激システム。
【請求項１５】
ｔＰＡ産生の増加を刺激するように送出される前記電界または電流は、有意な細胞死を伴わない請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項１６】
生成される前記電界または電流は平衡して充電される請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【請求項１７】
組織に対する接触密度が可変であるか、または、隣接する電極部材からの離間距離が可変である少なくとも１つの電極部材を有する、共通ベースプレートに取り付けられた複数の並列刺激電極を備える血管電極システムであって、前記電極部材は、血管系のまわりで前記電極を包むことによって、血管構造に一致することができる血管電極システム。
【請求項１８】
前記複数の刺激並列電極は、前記共通ベースプレートに取り付けられた少なくとも５つの電極を備える請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項１９】
前記複数の並列電極は、前記共通ベースプレートに取り付けられた少なくとも１０の電極を備える請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２０】
前記ベースの一部がリターン電極である請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２１】
前記リターン電極は、前記ベースプレートに取り付けられた少なくとも１つの電気的に絶縁された並行電極部材を備える請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２２】
前記リターン電極は、前記複数の刺激電極から離れた部位に配置される請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２３】
前記複数の刺激電極は、２つ以上の電極部材は、隣接する電極部材からの接触距離または間隔が変わる請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２４】
長手方向軸において最小変動を有する均一電流密度を生成する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２５】
前記電流は、前記刺激電極にわたって半径方向に一様に分散する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２６】
前記複数の刺激電極は、前記血管組織に対して、前記長手方向軸に均一電流密度を送出するように離間する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２７】
前記複数の刺激電極は、前記血管組織に対して、前記半径方向に一様に電流を送出するように離間する請求項１７に記載の血管電極システム。
【請求項２８】
血栓溶解治療のための、請求項１または２に記載の電気刺激システムの使用法であって、
血管組織を電気的に刺激する際に、前記血管組織における少なくとも１つの血栓形成ペプチドの産生を刺激するのに十分な電界または電流を用いて前記血管組織を刺激するステップを含み、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、前記血管組織内の細胞がｔＰＡ発現を増加するようにさせるのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項２９】
血栓溶解治療のための、請求項１または２に記載の電気刺激システムの使用法であって、
血管組織を電気的に刺激する際に、前記血管組織における少なくとも１つの血栓形成ペプチドの産生を刺激するのに十分な電界または電流を用いて前記血管組織を刺激するステップを含み、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、血栓形成を変化させるのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項３０】
血管組織のための、請求項１または２に記載の電気刺激システムの使用法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を前記血管組織に送出するように設計された複数の電極とを適用するステップを含み、
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項３１】
前記電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電流送出デバイスであり、前記送出される電流の振幅は約０．１Ｖ〜約２５Ｖである請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３２】
前記電界または電流発生ユニットは、２相性パルス電圧送出デバイスであり、送出される電流密度は約３０〜６００μＡ／ｍｍ２である請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３２】
前記電界または電流は、約１Ｈｚ〜約１０Ｈｚの間の範囲の複数のパルスによって生成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３３】
前記電界または電流は、約１〜２０ミリ秒の間の継続期間中に生成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３４】
前記複数の電極は、単極性、双極性、および多極性電極構成からなるグループから選択される方法で構成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３５】
前記システムが埋め込み可能であるように設計され構成される請求項２８、２９または３０のいずれか１項に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３６】
前記複数の電極の少なくとも１つは第１の場所とは異なる請求項２８、２９、または３０のいずれか1項に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３７】
電気刺激システムの使用法であって、
血管組織と生物学的に適合性がある細胞を移植するステップと、
前記細胞のｔＰＡ発現を増加させるのに十分な電界または電流を用いて前記細胞を刺激するステップとを含み、
前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、前記移植される細胞が、ｔＰＡ発現を増加するようにさせるのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項３８】
前記移植される細胞は、前記血管組織内に注入される前に、ｅｘ  ｖｉｖｏ刺激されている請求項３７に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項３９】
前記移植される細胞は自家である請求項３７に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項４０】
前記移植される細胞は同種である請求項３７に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項４１】
前記移植される細胞は異種である請求項３７に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項４２】
前記移植される細胞は内皮細胞である請求項３７に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項４３】
前記移植される細胞は遺伝子操作されている請求項３７に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項４４】
前記遺伝子操作細胞は、追加のｔＰＡ遺伝子を用いてトランスフェクトされる請求項４３に記載の電気刺激システムの使用法。
【請求項４５】
心筋梗塞を処置するための、請求項１または２に記載の電気刺激システムの使用法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、均一電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極とを設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項４６】
発作を処置するための、請求項１または２に記載の電気刺激システムの使用法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む電界または電流発生ユニットと、電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極とを設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項４７】
虚血性神経障害を処置するための、請求項１または２に記載の電気刺激システムの使用法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む均一電界または電流発生ユニットと、均一電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極とを設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で均一電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項４８】
動静脈シャントの配置と共に用いる、請求項１または２に記載の電気刺激システムの使用法であって、
電源および該電源に相互接続された制御機構を含む均一電界または電流発生ユニットと、均一電界または電流を血管組織に送出するように設計された複数の電極とを設けること、および
前記複数の電極は、前記各電極間で均一電界または電流が発生することができるように、複数の場所で前記血管組織と近接し、前記血管組織に送出される前記電界または電流の振幅および送出期間の継続期間は、所望の血栓溶解反応を刺激するのに十分である電気刺激システムの使用法。
【請求項４９】
前記電流密度は、内皮表面積のｍｍ２当たり６０ｍＡ／ｍｍ２である請求項１または２に記載の電気刺激システム。
【国際調査報告】
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