(57)【要約】【課題】  複雑な埋め込み手順を必要とすることなく睡眠時無呼吸を管理する、睡眠時無呼吸を処置する装置および方法を提供する。【解決手段】  睡眠時無呼吸を処置する装置および方法は、リード線と電気通信する制御ユニットを含む。この制御ユニットは、睡眠時無呼吸中断パルスを出力して、横隔神経および横隔膜の少なくとも１つを刺激することができる。埋め込み可能カーディオバータ／ディフィブリレータ（ＩＣＤ）やペースメーカ等の埋め込み式医療デバイス（ＩＭＤ）が心臓をペーシングし、睡眠時無呼吸が制御ユニットによって検出されると、モード切り換えアルゴリズムが、ペーシング出力を変更して、横隔神経および横隔膜の少なくとも１つを刺激する。制御ユニットはＩＭＤと一体化することができる。制御ユニットは、ＩＭＤと無線通信を行うことができ、患者の身体の外部に配置することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の左心室の一部に電気刺激を供給するように適合されている、睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段（１０２）と、
前記睡眠時無呼吸中断パルスを導通し、横隔神経（１３２、１３４）および横隔膜（１３６）の少なくとも１つを刺激する手段（１０６、１２２、１３８、２０２、３０２、４０２、１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２、２０４、２０８、３０６、３０８、４０４）と、
を備えたことを特徴とする睡眠時無呼吸を処置する装置
【請求項２】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段は、制御ユニット（１０２）をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを導通する前記手段は、前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）から伸びる少なくとも２つのリード線（１０６、１２２、１３８、２０２、３０２、４０２）をさらに備え、該少なくとも２つのリード線（１０６、１２２、１３８、２０２、３０２、４０２）のそれぞれは、該リード線のそれぞれの遠位部に接続された少なくとも１つの電極（１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２、２０４、２０８、３０６、３０８、４０４）を有し、かつ前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段に電気的に接続され、前記少なくとも２つのリード線（１０６、１２２、１３８、２０２、３０２、４０２）は、患者の体内の血液運搬構造の近傍に埋め込むことができる請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つのリード線（１０６、１２２、１３８、２０２、３０２、４０２）は、それぞれ、心臓（１１４）の両室の少なくとも一部の近傍に埋め込むことができる請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つのリード線（１０６、１２２、１３８）は、前記心臓（１１４）の部屋（１１２、１１０）内に埋め込むことができ、前記制御ユニット（１０２）は、前記心臓（１１４）の両室への刺激制御信号を同期させることを提供する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記リード線（１２２、２０２、３０２、４０２）は、前記患者の身体の血管系の一部の内部に埋め込むことができる請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記リード線（１２２、３０２）は、心静脈（１２６）内に埋め込むことができる請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記リード線（１２２、２０２、３０２、４０２）は、横隔神経（１３２、１３４）の近傍の患者の体内の血管系内に配置することができる請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記リード線（２０２、３０２）は、前記心臓の心膜（２０６）に取り付けることができる請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記電極は、所定の方向に前記パルスを放出できる部分的リング電極（３０８）をさらに備える請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記制御ユニット（１０２）は、さらに、前記リード線および前記電極を介して心臓ペーシングパルスを出力し、前記心臓（１１４）の一部を刺激することができる請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御ユニット（１０２）は、一連の睡眠時無呼吸中断パルスを出力して、横隔神経（１３２、１３４）および横隔膜（１３６）の少なくとも１つを刺激することができる請求項３に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御ユニット（１０２）を入れる電気的に導通する筐体（１０４）をさらに備え、前記睡眠時無呼吸中断パルスは、前記リード線電極（１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２、２０４、２０８、３０６、３０８、４０４）と前記筐体（１０４）との間で伝送することができる請求項３に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御ユニット（１０２）を入れる筐体（１０４）をさらに備え、前記リード線電極はリング電極（１２０、１３０、１４２）であり、前記制御ユニット（１０２）は、前記リング電極（１２０、１３０、１４２）と前記筐体（１０４）との間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを伝送することができる請求項３に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御ユニット（１０２）を入れる電気的に導通する密閉容器（１０４）をさらに備え、前記リード線電極はチップ電極（１１６、１２８、１４０、３０６、４０４）であり、前記制御ユニット（１０２）は、前記チップ電極（１１６、１２８、１４０、３０６、４０４）と前記密閉容器（１０４）との間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを伝送することができる請求項３に記載の装置。
【請求項１６】
前記リード線電極はチップ電極（１１６、１２８、１４０）であり、
前記リード線はリング電極（１２０、１３０、１４２）をさらに備え、
前記制御ユニット（１０２）は、前記チップ電極（１１６、１２８、１４０）とリング電極（１２０、１３０、１４２）との間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを伝送することができる請求項３に記載の装置。
【請求項１７】
第２の導体によって前記制御ユニット（１０２）と電気的に接続された第２の電極（１２８）を有する第２のリード線（１２２）をさらに備え、該第２のリード線（１２８）は、患者の体内に埋め込むことができ、前記制御ユニット（１０２）は、前記第１のリード線電極（１１６）と該第２のリード線電極（１２８）との間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを伝送することができる請求項３に記載の装置。
【請求項１８】
前記睡眠時無呼吸中断パルスは心臓の律動もペーシングする請求項１ないし１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記睡眠時無呼吸中断パルスは、約０．５ボルトから約１０ボルトの範囲内の振幅を有する請求項１ないし１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記睡眠時無呼吸中断パルスは、約０．５ミリ秒から約１．５ミリ秒の範囲内の継続時間を有する請求項１ないし１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
睡眠時無呼吸を検出する手段（１４２）をさらに備える請求項１ないし２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記睡眠時無呼吸を検出する前記手段は、睡眠時無呼吸検出デバイス（１４２）をさらに備える請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段は、前記睡眠時無呼吸検出デバイス（１４２）を備える制御ユニット（１０２）をさらに備える請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
患者の睡眠時無呼吸を処置する装置であって、
前記患者が睡眠時無呼吸になっているかどうかを判断する手段（１４２）と、
前記患者が睡眠時無呼吸になっている場合には、横隔神経（１３２、１３４）および横隔膜（１３６）の少なくとも１つに睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段（１０２）と、
を備える患者の睡眠時無呼吸を処置する装置。
【請求項２５】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）は、本来の心臓の鼓動と一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段をさらに備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）は、心臓ペーシングパルスと一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段をさらに備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）は、前の心臓ペーシング事象から所定の時間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段をさらに備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）は、前の本来の心臓の鼓動から所定の時間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段をさらに備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）は、心臓（１１４）の一部の近傍に前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段をさらに備える請求項２４に記載の装置。
【請求項３０】
心臓ペーシングが望ましいかどうかを判断する手段をさらに備える請求項２４に記載の装置。
【請求項３１】
前記横隔神経（１３２、１３４）および前記横隔膜（１３６）の少なくとも１つを刺激することなく、前記心臓（１１４）の一部に心臓ペーシングパルスを出力する手段をさらに備え、前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）は、該心臓ペーシングパルスと一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する手段をさらに備える請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記横隔神経（１３２、１３４）および前記横隔膜（１３６）の少なくとも１つを刺激することなく、心臓（１１４）の一部をペーシングする心臓ペーシングパルスを出力する手段をさらに備える請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記手段（１０２）は、前記横隔神経（１３２、１３４）および前記横隔膜（１３６）の少なくとも１つならびに心臓（１１４）の一部に前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力して、前記心臓の律動をペーシングする手段をさらに備える請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記患者が睡眠時無呼吸になっているかどうかを判断する前記手段（１４２）は、埋め込み式医療デバイスと無線通信する検出デバイスを含む請求項２４に記載の装置。
【請求項３５】
患者の睡眠時無呼吸を処置する方法であって、
前記患者が睡眠時無呼吸になっているかどうかを判断すること、および
前記患者が睡眠時無呼吸になっている場合には、横隔神経（１３２、１３４）および横隔膜（１３６）の少なくとも１つに睡眠時無呼吸中断パルスを出力すること、
を含む患者の睡眠時無呼吸を処置する方法。
【請求項３６】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することは、本来の心臓の鼓動と一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することは、心臓ペーシングパルスと一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することは、前の心臓ペーシング事象から所定の時間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することは、前の本来の心臓の鼓動から所定の時間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することは、心臓（１１４）の一部の近傍に前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項４１】
心臓ペーシングが望ましいかどうかを判断することをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項４２】
前記横隔神経（１３２、１３４）および前記横隔膜（１３６）の少なくとも１つを刺激することなく、前記心臓（１１４）の一部に心臓ペーシングパルスを出力することをさらに含み、前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することは、該心臓ペーシングパルスと一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することをさらに含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記横隔神経（１３２、１３４）および前記横隔膜（１３６）の少なくとも１つを刺激することなく、心臓（１１４）の一部をペーシングする心臓ペーシングパルスを出力することをさらに含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することは、前記横隔神経（１３２、１３４）および前記横隔膜（１３６）の少なくとも１つならびに心臓（１１４）の一部に前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することであって、それによって、前記心臓の律動をペーシングする、前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力することをさらに含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
患者の心臓の両室に電気刺激治療を施すように構成された埋め込み可能医療デバイスに接続されたコンピュータ可読媒体であり、睡眠時無呼吸事象を検出し、該睡眠時無呼吸事象の検出に応答して電気刺激治療を提供する方法を実行するようにプログラミングされた、コンピュータ可読媒体であって、
患者が睡眠時無呼吸事象になっているかどうかを判断する命令と、
前記患者が睡眠時無呼吸事象になっていると判断された場合には、横隔神経（１３２、１３４）および横隔膜（１３６）の少なくとも１つに睡眠時無呼吸中断パルスを出力する命令と、
を特徴とするコンピュータ可読媒体。
【請求項４６】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記命令は、検知された本来の心臓の鼓動と一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する命令をさらに含む請求項４５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４７】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記命令は、心臓ペーシングパルスと一致した前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する命令をさらに含む請求項４５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４８】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記命令は、前の心臓ペーシング事象から所定の時間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する命令をさらに含む請求項４５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４９】
前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する前記命令は、前の本来の心臓の鼓動から所定の時間で前記睡眠時無呼吸中断パルスを出力する命令をさらに含む請求項４５に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、埋め込み可能医療デバイスに関する。特に、本発明は、睡眠時無呼吸のオンセットが検出された時に、埋め込み式心臓リード線で横隔神経を刺激することによって睡眠時無呼吸中の低呼吸を防止することに関する。さらに詳細には、本発明は、冠状静脈洞に配置されるのが好ましいリード線を介して自動的に調整可能な出力を供給するように適合された両心室ペースメーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
睡眠時無呼吸は、一般に、睡眠中の呼吸の停止に関連するものである。睡眠時無呼吸の医学的な特性は以前から知られていた。睡眠時無呼吸は、被験者の覚醒およびその後の過度呼吸によって終結する。このような睡眠からの覚醒は、一般に、交感神経系の活動の増加および血圧の増加に関連し、これらの増加は、患者の心臓の状態の悪化の原因になるおそれがある。
【０００３】
一般に、睡眠時無呼吸には２つのタイプがある。第１のものは、中枢性睡眠時無呼吸である。これは、適切な時期に呼吸サイクルを開始して制御するのに必要な神経筋肉刺激を自動的に生成する身体の障害に関係するものである。第２の睡眠時無呼吸症候群は、閉塞性睡眠時無呼吸として知られているものである。これは、一般に、上気道（superior airway）のサイズの減少、上気道のコンプライアンスの増加、および散大筋の活動の減少を含む閉塞性無呼吸に関係する。
【０００４】
従来技術では、睡眠時無呼吸事象を処置するさまざまな方法および構造を提案する開示が存在する。例えば、Bourgeois等に付与された米国特許第６，１２６，６１１号には、無呼吸事象が検出されると、心臓の自然な心拍よりも高い心拍で心臓を刺激するシステムが開示されている。
【０００５】
該当する従来技術のさらに別の例には、Colla等に付与された米国特許第６，０９１，９７３号、Kadhiresanに付与された米国特許第５，９７４，３４０号、Testerman等に付与された米国特許第５，５９１，２１６号、およびTesterman等に付与された米国特許第５，５４０，７３３号が含まれる。米国特許第６，０９１，９７３号は、無呼吸または低呼吸による覚醒を判断する診断システムを開示している。米国特許第５，９７４，３４０号は、心不全患者の呼吸機能を監視して治療の効果を判断する装置および方法を開示している。米国特許第５，５９１，２１６号は、患者の舌下神経に電気刺激を印加することによって患者の上気道を広げる方法を開示している。米国特許第５，５４０，７３３号は、閉塞性睡眠時無呼吸を検出して処置する方法および装置を開示している。閉塞性無呼吸の検出およびこの無呼吸に応じた上気道の筋肉の刺激を含めて、上気道の筋肉の電気刺激が開示されている。
【０００６】
さらに、Testermanに付与された米国特許第５，５４０，７３２号は、閉塞性気道疾患のインピーダンス検出および処置を行う方法および装置を開示している。この開示では、埋め込み式インピーダンス検知回路が、患者の胸腔を通じたインピーダンスの信号特性を提供する。この埋め込み式インピーダンス検知回路によって、患者の呼吸サイクルの吸息段階を特定して、吸息段階中に電気刺激を印加することが可能になる。
【０００７】
Testermanに付与された米国特許第５，５４０，７３１号は、圧力検出および閉塞性気道疾患の処置を行う方法および装置を開示している。この開示では、例えば患者に埋め込まれた圧力センサから得られた信号に基づいて、上気道筋が刺激を受ける。この信号は、患者の胸腔内圧の特性を示すものである。圧力センサによって、患者の呼吸サイクルを特定することが可能になり、その結果、吸息段階中に電気刺激を印加することができる。
【０００８】
米国特許第５，４８３，９６９号は、閉塞性睡眠時無呼吸の処置用の呼吸努力波形を供給する方法および装置を開示している。この開示では、デジタル呼吸努力波形を使用して、患者の上気道筋が刺激される。具体的には、この波形は、患者の呼吸努力の出力特性を有する信号を検知して、検知信号を所定の間隔でサンプリングすることによって供給される。
【０００９】
さらに、Terry Jr.等に付与された米国特許第５，３３５，６５７号は、睡眠障害を処置する神経刺激システムを開示している。具体的には、睡眠障害が検出され、患者の迷走神経へ所定の電気信号が印加されて、睡眠障害が軽減される。また、この開示は、不眠症もしくは過眠症の患者の場合の患者のＥＣＧ活動の検知、または、睡眠発作患者の場合の突然の点頭発作の検出、または、睡眠時無呼吸患者の場合の呼吸の停止の検知に関するものでもある。
【００１０】
Kallok等に付与された米国特許第５，１４６，９１８号は、中枢性睡眠時無呼吸および閉塞性睡眠時無呼吸の要求による無呼吸制御（demand apnea control）を開示している。この開示は、要求に応じた電気刺激の使用に関する。具体的には、センサが呼吸サイクルを監視し、無呼吸事象の発生を判断する。より具体的には、吸気事象および同時に起こる血中酸素飽和度の減少を検知することなく、補充間隔時間（escape interval of time）の経過によって、中枢性無呼吸が検知される。閉塞性睡眠時無呼吸は、気道にわたる異常な圧力差として検知される。中枢性無呼吸が検知されると、横隔膜が電気的に刺激され、閉塞性睡眠時無呼吸が検出されると、上気道筋系が電気的に刺激される。
【００１１】
したがって、従来技術のシステムは、通常、センサの電極を埋め込んで、横隔膜および／または上気道筋系を刺激することによって、睡眠時無呼吸を管理する。しかしながら、これらの装置および方法のほとんどは、複雑な埋め込み手順を必要とし、非常に侵襲的であるように見える。本発明は、従来技術のこれらの複雑さおよびさまざまな制限をなくす新規な手法を提供する。
［発明の概要］
本発明の一態様では、睡眠時無呼吸を処置する装置が提示される。この装置は、制御ユニットおよびリード線を含む。このリード線は、制御ユニットから伸び、導体によって制御ユニットに電気的に接続された電極を有する。リード線は、患者の体内の血液運搬構造の近傍に埋め込むことができる。制御ユニットは、導体および電極を介して睡眠時無呼吸中断パルスを出力し、横隔神経および横隔膜の少なくとも１つを刺激することができる。
【００１２】
本発明の別の態様では、睡眠時無呼吸を処置する方法が提示される。この方法は、患者が睡眠時無呼吸になっているかどうかを判断すること、および患者が睡眠時無呼吸になっている場合には、横隔神経および横隔膜の少なくとも１つに睡眠時無呼吸中断パルスを出力することを含む。
【００１３】
本発明のさらに別の態様は、施される心臓治療と共に睡眠時無呼吸を中断する治療を施す埋め込み式医療デバイスを含む。具体的には、モード切り換えアルゴリズムが、ペースメーカ、カーディオバータ、またはカーディオバータ／ディフィブリレータのペーシング出力を変更する。より具体的には、パルス幅、振幅、またはその双方を増加させることによって、横隔神経刺激および心臓刺激を維持できるように、横隔神経刺激のしきい値が設定される。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、バイポーラリード線の使用や、左心室（ＬＶ）電気医療リード線から右心室（ＲＶ）電気医療リード線への刺激ではなく、ＬＶリード線から埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）の金属製密閉容器（または「筐体」）へ刺激を行うことが提案される。これは、刺激によって生成される電磁界を変化させ、それによって、横隔神経の「捕捉」を高め、したがって、上記神経からの応答を誘発する。したがって、横隔神経を捕捉するペーシング構成が、心臓ペーシング方式と組み合わせて設定されるか、または、心臓ペーシング方式と調整される。具体的には、睡眠時無呼吸が検出され、それを中断する必要性が確認されると、ペーシング方式は、心臓および横隔神経の双方を刺激するように行われる１パルス送出下の動作に切り換わる。その後、ペーシング構成は、元の通常の心臓ペーシングに切り換えられる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様では、第２のモードを有し、心臓ペーシング刺激を横隔神経および／または横隔膜に供給するペースメーカが実施される。睡眠時無呼吸が検知されると、ペーシング構成の変更、振幅の増加、ペーシングの変更、ペーシングを行う電極の組み合わせの変更、ペースメーカによって生成されるパルス数の変更、または単一のパルスではなく複数のパルス（すなわち、パルス列）の上記神経への送信のいずれかによって、横隔神経の刺激を実施することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、横隔神経刺激ペーシングを、心臓へ施されることになっている治療ペーシングと同期させることを含む。さらに別の代替的な実施の形態では、本来の心拍との同期が実施されて、検知された心臓の鼓動からはずれて横隔神経刺激がトリガされる。
【００１７】
上記列挙した本発明の態様は、添付した特許請求の範囲に記載した本発明の範囲についての例示であって、限定を意図するものではない。したがって、この発明による特許の究極の対象範囲を決定するには、上記特許請求の範囲を検討するように読み手に忠告しておく。
【００１８】
本発明は、添付図面と共に取り入れられた以下の説明を参照することによって理解することができる。図面において、参照符号の最も左の数字（または複数の数字）は、その各参照符号が登場する最初の図を示している。
【００１９】
本発明は、さまざまな変更および代替的な形態を受け入れることができるが、本発明の特定の実施形態が、図面に例として示され、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本明細書における特定の実施形態の説明は、開示した特定の形態に本発明を限定するためのものではないことが理解されるべきである。それとは逆に、本発明は、添付した特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に含まれるすべての変更、均等物、および代替物を網羅するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の例示の実施形態を以下に説明する。明確にするために、実際の実施態様のすべての特徴がこの明細書で説明されるとは限らない。もちろん、このような実際のどの実施形態の開発においても、多数の実施態様特有の決定を行い、システムに関係した制約条件およびビジネスに関係した制約条件を順守すること等、開発者に特有の目的を達成しなければならないことが理解されよう。このような制約条件は、実施態様ごとに変化する。さらに、このような開発努力は、複雑になり、多くの時間を要することがあるが、それにもかかわらず、この開示の利益を得る当業者にとっては日常的な業務になることが理解されよう。
【００２１】
本発明は、患者の心臓、血管系等の患者の体内に配置された１つまたは複数の電極の使用を通じて患者の横隔神経および／または横隔膜を刺激することにより、睡眠時無呼吸を管理する装置および方法を含む。この１つまたは複数の電極は、血液運搬構造（blood-carrying structure）のほぼ内部または血液運搬構造のほぼ外側に配置することができる。横隔神経は、Ｃ３脊髄神経ないしＣ５脊髄神経からの分岐を含み、そこから心臓の近傍の胸郭を通って横隔膜に下っている。電気信号は、脳から横隔神経を通って送信され、横隔膜を移動させ、したがって、呼吸作用が引き起こされる。
【００２２】
図１は、本発明による埋め込み可能医療デバイス１００を示している。この埋め込み可能医療デバイス１００は、生物学的適合性を有する密閉された筐体１０４内に密封された制御ユニット１０２を含む。さらに、埋め込み可能医療デバイス１００は、制御ユニット１０２から伸びる第１のリード線１０６も含む。この第１のリード線１０６は、上大静脈１０８および心臓１１４の右心房１１０を通って、心臓１１４の右心室１１２内に送り込むことができる。第１のリード線１０６は、心臓１１４の先端１１８の近傍に配置することができるチップ電極１１６と、心臓１１４の右心室１１２内に配置することができるリング電極１２０とを含む。図１は、心臓１１４の先端１１８の近傍に配置されたチップ電極１１６を示しているが、チップ電極１１６は、心臓１１４の右心室１１２内のいずれの場所にも配置することができる。
【００２３】
また、埋め込み可能医療デバイス１００は、制御ユニット１０２から伸びる第２のリード線１２２も含む。この第２のリード線１２２は、上大静脈１０８、右心房１１０、および冠状静脈洞１２４を通って、心静脈１２６（例えば、中心静脈、大心静脈等）内に送り込むことができる。第２のリード線１２２は、チップ電極１２８およびリング電極１３０を含む。チップ電極１２８は、一般に、心静脈１２６内において、制御ユニット１０２に対してリング電極１３０から遠位側に配置される。
【００２４】
さらに、埋め込み可能医療デバイス１００は、図１に示すように、制御ユニット１０２から伸びる第３のリード線１３８も含むことができる。この第３のリード線１３８は、上大静脈１０８を通って右心房１１０内に送り込むことができる。第３のリード線１３８は、チップ電極１４０およびリング電極１４２を含む。チップ電極１４０は、一般に、制御ユニット１０２に対してリング電極１４２から遠位側に配置される。リード線１０６、１２２、１３８は、ユニポーラとすることもできるし、マルチポーラとすることもでき、したがって、要望に応じて、任意の個数の電極（例えば、電極１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２等）を有することができる。
【００２５】
一般に、電気パルスは、体内組織の一部（例えば、心臓１１４の一部、神経または神経束、横隔膜１３６等）を刺激できるように、制御ユニット１０２からリード線１０６、１２２、１３８を介して電極１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２の１つまたは複数のものへ出力することができる。例えば、電気パルスは、制御ユニット１０２から第１のリード線１０６を介して第１のリード線１０６のチップ電極１１６に出力することができる。この場合、電気パルスは、心臓１１４の右心室１１２を刺激するのに役立つことができる。電気回路は、この例では、パルスを構成する電気エネルギーの少なくとも一部を、第１のリード線１０６のリング電極１２０およびリード線１０６を介して制御ユニット１０２に戻すことによって完成される。
【００２６】
別の例では、電気パルスは、制御ユニット１０２から第１のリード線１０６を介して第１のリード線１０６のチップ電極１１６に出力することができる。この場合、電気回路は、パルスを構成する電気エネルギーの少なくとも一部を、筐体１０４を介して制御ユニット１０２に戻すことによって完成される。電気パルスが電極１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２の一定のものから放出され、電極１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２の他のものおよび／または筐体１０４を介して制御ユニット１０２に戻されるような他の構成および動作モードも使用することができる。
【００２７】
図１をさらに参照して、右横隔神経１３２は心臓１１４の右側の近傍に伸び、左横隔神経１３４は心臓１１４の左側の近傍に伸びている。上述したように、右横隔神経１３２および左横隔神経１３４のそれぞれは、横隔膜１３６まで伸びている。一定の状況下では、心臓１１４や血管系等の血液運搬構造の内部および／または近傍に配置された電極（例えば、電極１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２等）から放出された電気パルスは、右横隔神経１３２および左横隔神経１３４の一方または双方を刺激できることが分かっている。このような刺激の結果、横隔膜１３６を刺激することができる。さらに、電気パルスは、横隔膜１３６を直接刺激することもできる。したがって、本発明の範囲は、横隔神経１３２、１３４を介した横隔膜１３６の刺激だけでなく、このような電気パルスによる横隔膜１３６の直接刺激も含む。このように、本発明によれば、１つまたは複数の電気パルスを、制御ユニット１０２から出力して、リード線１０６、１２２、１３８の１つまたは複数のものを介して送信し、血液運搬構造の近傍に配置された１つまたは複数の電極（例えば、電極１１６、１２０、１２８、１３０、１４０、１４２等）から放出し、横隔神経１３２、１３４の一方または双方を刺激して横隔膜１３６を刺激することができる。
【００２８】
制御ユニット１０２は、一実施の形態では、患者が睡眠時無呼吸になっているかどうかを判断する睡眠時無呼吸検出デバイス１４２も含むことができる。この睡眠時無呼吸検出デバイス１４２は、埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）または筐体１０４と一体化することができる。代替的な実施の形態では、睡眠時無呼吸検出デバイス１４２は、筐体１０４と無線／テレメトリー通信Ｔを行う。睡眠時無呼吸検出デバイス１４２、１４４は、当該技術分野において既知の任意の手段によって動作することができる。例えば、周期呼吸解析、心拍変動、徐脈検知、毎分換気量検知、圧力／インピーダンス検知、吸息機能検知、横隔膜収縮検知、鼻孔または口を介した気流検知等によって、睡眠時無呼吸を検出することができる。
【００２９】
電気パルスは、従来、心臓１１４の１つまたは複数の部屋（例えば、右心室１１２、右心房１１０等）をペーシングするのに使用されていることが当業者には理解されよう。一般に、このような電気パルスは、当該パルスの振幅、形状、および／または継続時間のため、当該電気パルスを放出している１つまたは複数の電極の近傍の心臓の一部のみに効果がある。このことは、従来、心臓１１４の近傍の他の体内組織を刺激することは望ましくないことがあるので、一般に望ましい状況であった。しかしながら、睡眠時無呼吸の処置では、本発明に従って、横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／もしくは横隔膜１３６を単独で刺激するか、または、心臓１１４の一部と組み合わせて刺激することが一般に望ましい場合がある。したがって、本発明の一実施の形態によれば、パルスの振幅および／または継続時間が、心臓ペーシング治療に一般に使用されるパルスから変更されて、横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／または横隔膜１３６が刺激され、一定の状況では、これらと心臓１１４の一部とが刺激される。
【００３０】
例えば、従来の心臓ペーシング治療では、電気パルスの振幅は、約０．５Ｖから約５．０Ｖの範囲内に含めることができる。これと比較して、本発明による横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／または横隔膜１３６の刺激に役立つ電気パルスの振幅は、約０．５Ｖから約１０Ｖの範囲内に含めることができる。このように、横隔神経１３２、１３４に一方もしくは双方および／または横隔膜１３６を刺激すると、横隔神経１３２、１３４の刺激に使用されている１つまたは複数の電極の近傍の心臓１１４の一部または複数の部分も刺激することができる。したがって、本発明の一実施の形態によれば、横隔神経１３２、１３４の刺激に使用される電気パルスのタイミングは、横隔神経１３２、１３４の刺激に使用されている１つまたは複数の電極の近傍の心臓１１４の一部または複数の部分を刺激するのに望ましい時刻と一致するように調整される。例えば、電気パルスのタイミングは、本来の心臓の鼓動または計画された心臓ペーシングパルスと一致するように調整することもできるし、前の本来の心臓の鼓動または前の心臓ペーシングパルスに基づいて調整することもできる。このように、心臓１１４に不整脈を誘発することなく、正常な心臓の機能を維持することができる。
【００３１】
さらに、従来の心臓ペーシング治療では、電気パルスの継続時間は、一般に、約０．０５ミリ秒から約０．５ミリ秒に含めることができる。一方、横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／または横隔膜１３６を効果的に刺激するには、本発明によれば、電気パルスの継続時間は、約０．５ミリ秒から約１．５ミリ秒の範囲内に含めることができる。上述したように、横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／または横隔膜１３６の刺激に使用されるこのような電気パルスは、横隔神経１３２、１３４の刺激に使用されている１つまたは複数の電極の近傍の心臓１１４の一部または複数の部分も刺激することができる。したがって、上述したように、横隔神経１３２、１３４の刺激のタイミングを、横隔神経１３２、１３４の刺激に使用されている１つまたは複数の電極の近傍の心臓１１４の一部または複数の部分を刺激するのに望ましい時点と一致するように調整することが望ましい場合がある。
【００３２】
具体的な電圧範囲および継続時間の範囲は上記に提供されるが、本発明の範囲は、横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／または横隔膜１３６の刺激に有効なあらゆるパルス電圧もしくはパルス継続時間またはあらゆる一連のパルス電圧もしくはパルス継続時間を包む。横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６の刺激に必要な電気パルスの振幅および／または継続時間は、横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６の１つに対して電極を配置する場所に依存することがある。例えば、一般に、電極が、横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６からより遠位にあるほど、横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６の刺激に必要なパルス振幅および／またはパルス継続時間は大きくなる。冠状静脈の場所、血液運搬構造に対する横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６の位置等、人間の組織の多くの特徴は、患者ごとにかなり変化する。したがって、１つまたは複数の電極を配置して、横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／または横隔膜１３６の刺激に使用されるパルスの振幅および／または継続時間を決定することを反復して行うことが望ましい場合がある。例えば、電極を配置し、次いで、パルスを出力して、横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６が、その電極の位置、パルス振幅、およびパルス継続時間で刺激を受けることができるかどうかを判断することが望ましい場合がある。刺激が達成される場合には、パルスの振幅および／または継続時間を削減して、横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６が依然として刺激を受けることができるかどうかを判断することができる。最初の電極の位置、パルス振幅の設定、およびパルス継続時間の設定で刺激が達成されない場合には、電極を再配置したり、パルスの振幅および／またはパルスの継続時間を増加させたりして、横隔神経１３２、１３４および／または横隔膜１３６が刺激を受けることができるかどうかを判断することができる。
【００３３】
一定の状況では、患者の体内の血液運搬構造の近傍に配置された電極から刺激パルスを放出することによって、横隔膜１３６を直接刺激することが可能な場合がある。例えば、第１のリード線１０６のチップ電極１１６は、当該チップ電極１１６から放出された刺激パルスが横隔膜１３６を捕捉できるように、横隔膜１３６に十分接近して配置することができる。したがって、このようなパルスは、横隔神経１３２、１３４とほとんどまたは全く相互作用することなく直接横隔膜１３６を刺激することができる。
【００３４】
複数のリード線１０６、１２２、１３８が図１に示されているが、本発明は、リード線１０６、１２２、１３８の１つのみを有する埋め込み可能医療デバイス１００を包む。さらに、本発明の範囲は、制御ユニット１１２から、図１に示すもの以外の血液運搬構造の近傍領域に伸びる１つまたは複数のリード線（例えば、リード線１０６、１２２、１３８等）を有する埋め込み可能医療デバイス１００も含む。例えば、本発明は、図２に示すように、チップ電極２０４を有し、かつ、制御ユニット１０２（図１に図示）から心臓１１４の心膜２０６に伸びるリード線２０２を有する埋め込み可能医療デバイス１００を包む。横隔神経１３４および／または横隔膜１３６は、チップ電極２０４またはオプションのリング電極２０６のいずれかを介して刺激を受けることができる。
【００３５】
さらに、横隔神経１３２、１３４の一方もしくは双方および／または横隔膜１３６を刺激する一方で、心臓１１４を刺激する可能性を低減させることも可能な場合がある。図３は、図１および図２にそれぞれ示すリード線１２２、２０２等のいずれかに使用できるリード線３０２を示している。このリード線３０２は、制御ユニット１０２（図１に図示）からチップ電極３０６に伸びる１つまたは複数の導体を有する導体セット３０４と、部分的リング電極３０８とを含む。部分的リング電極３０８は、リード線３０２の回りの一部のみに広がっている。したがって、部分的リング電極３０８が心臓１１４と向かい合わないように、リード線３０２を心臓１１４の近傍や心静脈１２６の内部等に配置することができる。したがって、部分的リング電極３０８から刺激パルスを放出すると、パルスは、心臓１１４から遠ざかる方向に送られる。これによって、部分的リング電極３０８の近傍の心臓１１４の一部を刺激する可能性が低減することができる。
【００３６】
上述したように、本発明の範囲は、患者の１つもしくは２つ以上の横隔神経および／または横隔膜を刺激できる、血管系内に配置された電極を包む。図４はリード線４０２を示している。このリード線４０２は、電極４０４を有し、かつ、電極４０４から放出された１つまたは複数の電気パルスが横隔神経４０８を刺激できるように横隔神経４０８の近傍の血管４０６内に配置されている。さらに、一実施形態では、電極４０４から放出された１つまたは複数の電気パルスが横隔膜４１０を直接刺激できるように、電極４０４は、横隔膜４１０の近傍の血管４０６内に配置することもできる。
【００３７】
図５は、睡眠時無呼吸を処置する本発明による方法の第１の実施形態を示している。開始点（ブロック５０２）から、この方法は、患者が睡眠時無呼吸になっているかどうかを判断する（ブロック５０４）ことを含む。患者が睡眠時無呼吸になっていない（ブロック５０６）場合には、この方法は、開始点（ブロック５０２）に戻る。一方、患者が睡眠時無呼吸になっている（ブロック５０６）場合には、この方法は、ブロック５０８によって示すように、横隔神経（例えば、図１および図２に示す横隔神経１３２、１３４）の一方もしくは双方および／または横隔膜（例えば、図１および図２に示す横隔膜１３６）に１つまたは複数の睡眠時無呼吸中断パルスを出力することを含む。一実施形態では、これらの１つまたは複数の睡眠時無呼吸中断パルスは、心臓（例えば、心臓１１４）の近傍に出力する（ブロック５０８）ことができる。一実施形態では、これらのパルスは、事前にスケジューリングされたペーシングパルスからそのタイミングを調整したり、心臓１１４の本来の鼓動からトリガしたり、本来の心臓の鼓動と一致したタイミングに調整したり、心臓ペーシングパルスと一致するようにそのタイミングを調整したりすることもできる。この方法は、次に、開始点（ブロック５０８）に戻る。
【００３８】
一定の状況では、上述したように、睡眠時無呼吸を処置する方法を心臓（例えば、心臓１１４）のペーシングに組み込むことが望ましい場合がある。したがって、睡眠時無呼吸を処置する本発明による方法の第２の実施形態は、図６に示すように、開始点６０２から、心臓ペーシングが望ましいかどうかを判断する（ブロック６０４）こと、および、患者が睡眠時無呼吸になっているかどうか判断する（ブロック６０６）ことを含む。心臓ペーシングが必要とされておらず（ブロック６０８）、かつ、患者が睡眠時無呼吸になっていない（ブロック６１０）場合には、この方法は、開始点（ブロック６０２）に戻る。一方、患者が睡眠時無呼吸になっている（ブロック６１０）場合には、この方法は、本来の心臓の鼓動を検出する（ブロック６１１）こと、およびブロック６１２に示すように、横隔神経（例えば、図１および図２に示す横隔神経１３２、１３４）の一方もしくは双方および／または横隔膜（例えば、図１および図２に示す横隔膜１３６）に１つまたは複数の睡眠時無呼吸中断パルスを出力することを含む。本方法は、次に、開始点（ブロック６０２）に戻る。
【００３９】
一方、心臓ペーシングが必要とされており（ブロック６０８）、かつ、患者が睡眠時無呼吸になっていない（ブロック６１４）場合には、この方法は、１つまたは複数の心臓ペーシングパルスを出力する（ブロック６１６）ことを含む。この方法は、次に、開始点（ブロック６０２）に戻る。心臓ペーシングが必要とされており（ブロック６０８）、かつ、患者が睡眠時無呼吸になっている（ブロック６１４）場合には、この方法は、本来の心臓の鼓動を検出する（ブロック６１７）こと、および１つまたは複数の心臓ペーシングパルスを出力し、かつ、横隔神経の一方もしくは双方および／または横隔膜に１つまたは複数の睡眠時無呼吸中断パルスを出力する（ブロック６１８）ことを含む。この方法は、次に、開始点（ブロック６０２）に戻る。一実施の形態では、１つまたは複数の睡眠時無呼吸中断パルスは、心臓（例えば、心臓１１４）の近傍に出力する（ブロック６１２、６１８）ことができる。
【００４０】
図６に示すこの方法の実施形態は、特定の順序で実行されるステップを有するものとして説明されているが、本発明はそのように限定されるものではない。例えば、患者が睡眠時無呼吸になっているかどうかの判断（ブロック６０６）は、心臓ペーシングが望ましいかどうかの判断（ブロック６０４）よりも前に行うこともできるし、これらのステップは同時に行うこともできる。さらに、心臓ペーシングが必要とされているかどうかの判断（ブロック６０８）は、睡眠時無呼吸が検出されているかどうかの判断（ブロック６１０、６１４）の後に行うこともできるし、これらのステップは同時に行うこともできる。当業者に理解されるような図６に示す方法の他の変形も、本発明に含まれる。さらに、睡眠時無呼吸中断パルスを出力する（ブロック６１２、６１８）ことは、出力された心臓ペーシングパルス（ブロック６１６、６１８）として使用することもできる。
【００４１】
上述したように、睡眠時無呼吸状態の存在は、当該技術分野において既知の任意の手段によって判断することができる。例えば、周期呼吸解析、心拍変動、徐脈検知、毎分換気量検知、圧力／インピーダンス検知、吸息機能検知、横隔膜収縮検知、鼻孔または口を介した気流検知等によって、睡眠時無呼吸を検出することができる。さらに、心臓ペーシングの望ましさも、１つまたは複数の心電図を分析すること等の当該技術分野において既知の任意の手段によって判断することができる。したがって、睡眠時無呼吸を検出する特定の手段および心臓ペーシングの望ましさを判断する特定の手段は、本発明の実施にとって重要ではない。
【００４２】
本発明は、本明細書の教示の利益を得る当業者には明らかな、異なるが等価な態様に変更して実施できるので、上記に開示した特定の実施の形態は例示にすぎない。さらに、添付した特許請求の範囲に記載したもの以外に、本明細書に示した構成または設計の詳細への限定も意図されていない。したがって、上記に開示した特定の実施形態は、改変することもできるし、変更することもでき、このようなすべての変形は、本発明の範囲および精神内にあるとみなされることは明らかである。特に、本明細書で開示した（「約ａから約ｂ」、換言すると「およそａからｂ」、換言すると「およそａ〜ｂ」の形式の）あらゆる値の範囲は、George Cantorの意味において、それぞれの値の範囲の冪集合（すべての部分集合からなる集合）を指すものと理解されるべきである。したがって、本明細書で求められる保護は、添付した特許請求の範囲に述べられたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】睡眠時無呼吸の処置に使用される本発明による埋め込み可能医療デバイスの一実施の形態の様式化した図である。
【図２】睡眠時無呼吸の処置に使用される、心臓の心筋に取り付けられた本発明による埋め込み可能医療デバイスのリード線の様式化した図である。
【図３】睡眠時無呼吸の処置に使用される部分的リング電極を有する本発明によるリード線の様式化した図である。
【図４】横隔神経および横隔膜の近傍の血管系内に配置された本発明によるリード線の様式化した図である。
【図５】睡眠時無呼吸を処置する本発明による方法の第１の実施の形態のフローチャートである。
【図６】心臓の律動のペーシングおよび睡眠時無呼吸の処置を行う本発明による方法の第２の実施の形態のフローチャートである。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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