(57)【要約】胃腸管の自律神経刺激または交感神経刺激を制御するための方法および装置が開示される。本方法は、身体器官機能を表す記憶領域から波形を選択することを含む。選択された波形は、次いで、処理部材に伝送され、これは、身体に直接接触するか、または、内部目標に接着され、次いで、波形を特定の身体器官に伝播して身体器官機能を調節する。処理部材へ伝送するために、制御モジュールが設けられる。この制御モジュールは、選択されて処理部材へ伝送される波形を含み、より大きな記憶容量および波形の操作のためにコンピュータ記憶を設けることができる。
2005518883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胃腸管の自律神経刺激を制御するための方法であって、
ａ．身体で生成され身体のニューロンによって担持される１つ以上の波形を、記憶領域から選択するステップと、
ｂ．前記選択された波形を、身体に接触した処理部材に伝送または伝導するステップと、
ｃ．前記選択された波形を前記処理部材から身体の器官へ伝播するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
ステップ「ａ」は、前記波形を、コンピュータの記憶領域から選択することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ「ｂ」は、前記選択された波形を遠隔的に前記処理部材へ伝送することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ「ｂ」は、前記選択された波形の伝送をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
胃腸管の自律神経刺激を制御するための装置であって、
ａ．身体器官機能を示す集められた波形の源と、
ｂ．身体に直接接触する処理部材と、
ｃ．１つ以上の前記集められた波形を前記処理部材へ伝送するための手段と、
ｄ．前記処理部材からの前記集められた波形を身体器官へ伝播して、器官機能を刺激するための手段と、
を備える装置。
【請求項６】
前記伝送手段は、デジタルアナログコンバータを含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記源は、デジタルフォーマットで格納された集められた波形を有するコンピュータを含む請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記コンピュータは、異なる呼吸機能カテゴリーの波形を集めるために別個の記憶領域を有する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記処理部材は、呼吸信号を伝播するためのアンテナを含む請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記処理部材は、電極を含む請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２００１年３月１日に出願された、発明の名称「胃腸管の自律神経刺激を制御する電気的方法（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｕｔｏｎｏｍｉｃ  Ｎｅｒｖｅ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  Ｔｒａｃｔ）」、出願番号第６０／２７１，９４８号の非仮出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、胃腸系の機能および作用を電気的に整える能力に関する。具体的には、本発明は、具体的にコード化された電気波形による小腸および大腸の筋活動と酵素およびホルモンの生成とに関し、この電気波形は、胃腸管を正常に制御する自然のコード化信号を模倣するものである。本発明は、腸の持ち主の利益のために蠕動運動および他の消化事象を整えるか調節するかまたは変えるように、低電圧形状信号を伝導するかまたは伝播するかによって、重大な神経経路に沿ってまたは重大な神経経路における自律神経信号を調節することを目指している。
【背景技術】
【０００３】
ヒトおよび動物の自律神経系は、呼吸、血液循環および消化に関係する植物系を操作することによって主に機能する。脳は、求心性神経センサから脳に来る情報の中央処理を提供し、その結果、脳幹に格納された、目標器官を作動するか停止するかまたは調節する信号から選択を行う。ひとたび特定の信号選択が行われると、規制作業を行うように途中で遠心性指令信号が送られる。本出願では、消化器系における自律作用の調節に焦点が当てられる。
【０００４】
本発明の消化規制作用は、消化器系の植物性生命活動に関する求心性および遠心性の電気波形コードの一方または両方の調節、復調、位相角調節、振幅変動、および、削除のための能力に及ぶ。神経シナプス、筋肉活動、酵素およびホルモンの利用可能性、および、すべてのそのような事象のタイミングにおける化学的関与を有する胃腸作用は、適切な電気信号で規制されることが可能である。本発明は、消化プロセスを改良する目的のために、且つ、低電圧信号で疾患を治療するために、模倣された電気コードを使用し、この低電圧信号は適切な神経セグメント内に伝導されるかまたは伝播される。
【０００５】
胃腸（「ＧＩ」）機能は、摂取食物を処理し、栄養素を抽出し、消化の老廃物を廃棄することである。消化器系は、ねじれて成形された管であり、口で始まり、咽喉、食道、胃、回腸（小腸）、結腸（大腸）、直腸および肛門を含む。この筋肉管は、およそ２５フィート長であり、その大半の部分が腹部内でぐるぐる巻かれている。
【０００６】
管状消化器系の内側層は、酵素および消化を助ける他の化学物質を分泌する粘液層を備える。血管、神経網およびリンパ管に富んでいる粘膜生成層の下に直接位置する粘膜下層がある。ここが、微生物感染に対する免疫作用および身体から細胞破片を取り除くさらなる作用を提供することがその作業である細網内皮系組織を我々が発見した場所である。粘膜層および粘膜下層の下に、２つの部分から成る筋層がある。これは、食物をすりつぶしながら管の下へ通らせることができるように幾分か斜めに制御される円形で長手方向の筋肉を有する。これらの管のすべては、自律神経系に応答して作用する。栄養素の吸収は、拡散、キャリア輸送またはエンドサイトーシスによって発生する。
【０００７】
消化は口で開始し、歯が大きな食物のかたまりをより小さな片にし、唾液が食物を半液体塊にすることを助ける。これは、１秒当たり２または３インチの速度で１０インチの食道内に飲み込まれ、胃に到達する。胃の活動は、往復の混合作用であり、腸管は、食物を一方の方向、すなわち下方へ動かす動きを使用する。胃は、食物が食道内へ戻って行くことを防止するようにその入口で収縮する傾向があり、また、消化している食物を胃の幽門へ向けて進ませる傾向がある。
【０００８】
胃の作用は、酵素、ホルモンおよび他の分泌物を混合して、糜粥と呼ばれるものを作ることである。幽門（胃の遠位端）での収縮は、できあがった酸性化糜粥が徐々に十二指腸（小腸の最初の１０インチ）内へ漏入することを可能にしながら、固形食物を保持し、腸の作用で受け入れられるほど十分に小さくなるまで（サイズ約３ｍｍの小片）適切に胃の中で往復の混合（洗濯機のように）を続ける。
【０００９】
胃の中での酸および酵素分泌の制御は、利用可能な食物の外観および性質に依存する精巧なバランスである。自律神経系は、求心性センサおよび遠心性神経を経由して胃の中のこの活動を制御する。最も重要な神経は、迷走神経束であり、求心性および遠心性の両方の経路を含み、これは、脳の延髄からずっと、直接消化作用まで、特に、消化化学物質の分泌用のコードまで、延在する。延髄はまた、噛むことで食物の消化プロセスを開始する口腔の唾液腺に影響を与える。
【００１０】
ヒトおよび動物の胃腸管を下へ食物が通ることは、消化器官の各々の蠕動反射に依存する。胃腸管の蠕動は、プロセスが適切に機能することを可能にするために変動する速度で経路に沿って消化物を混合し進ませるように、管構造物の筋制御に関与する。蠕動運動は、神経系コード化指令によって方向づけられるように虫に似た、締め付けるような態様で調整される。
【００１１】
小腸は、キモトリプシンおよびトリプシンを有する膵臓からの一連の酵素にさらされるにつれて、酸性化糜粥が徐々に中和され、わずかにアルカリ性になるところである。胆汁が胆嚢から入り、脂質を乳化する。粘膜を上皮襞内に皺を寄せることによって、小腸内部に指状突起物が形成されている。そのような襞の各々は、微絨毛を有する絨毛と呼ばれる突起物を含み、消化物を吸収する。
【００１２】
膵臓は、外分泌腺として作用し、脂質、炭水化物、タンパク質および核酸の消化を助ける酵素を生成する。加えて、膵臓は、重炭酸塩の高い流体を分泌し、それによって、幾分の胃酸を中和して腸の内層の腐食を防止する。内分泌腺として作用する膵臓は、３種類のホルモン、すなわち、グルカゴン、ソマトスタチンおよびインスリンを分泌して、グルコースのレベルを管理するが、これらはすべて、延髄からのコード電気サインによって命じられている。
【００１３】
約８から１０時間後に、消化プロセスは完了し、小腸での利用可能な栄養素の吸収が可能になる。消化物が、回腸と呼ばれる小腸の端にある構造物に入り、結腸内で空になる。すべての栄養素が小腸で吸収されたため、残っているものは、結腸が取り扱うすべて老廃物および多くの水だけである。結腸が水を吸収するにつれて、その蠕動作用が大便を形成しながら、老廃物を直腸パウチおよび肛門へ向けて動かす。
【００１４】
排便の行為は、反射反応と３シート筋（ｔｈｒｅｅ  ｓｈｅｅｔ  ｍｕｓｃｌｅｓ）の意識的な制御との組み合わせである。最初のものは不随意であり、次の２つは、幾分の随意制御下にある。老廃物は、消化可能なまたは消化不可能な食物に、粘液、バクテリアおよび水を加えたものから構成される。その茶色い色は、胆汁の顔料により、その匂いはバクテリア分解物に由来する。結腸気体も存在し、これは、飲み込まれた空気、消化物の副産物および常在バクテリアの化学活動によって生成されたかなりの気体から構成される。
【００１５】
電気信号発信は、消化プロセスの操作にあたってきわめて重要な役割を演じ、消化に必要な分泌物の生成のための信号を提供している。これらの信号の大半は、自律神経系であり、ほとんど意識的な関与なしで作業を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、胃腸管の自律神経刺激を制御するための方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
身体で生成され担持される格納された波形は、記憶領域から選択される。選択された波形は、次いで、身体に直接接触する処理部材に伝送される。処理部材は次いで、選択された波形を身体の器官へ伝播する。
【００１８】
波形は、コンピュータ、たとえば、科学コンピュータの記憶領域から選択されてもよい。選択された波形を伝送するプロセスは、遠隔的に行われるか、または、制御モジュールに接続された処理部材で行われるか、のいずれかが可能である。伝送は、サイスミックであっても、電気であっても、または、他のいずれの適切な方法を経由してもよい。
【００１９】
本発明は、さらに、胃腸管の自律神経刺激を制御するための装置を提供する。この装置は、身体器官機能を示す集められた波形の源と、身体に直接接触する処理部材と、集められた波形を身体器官への処理部材へ伝送するための手段と、を備える。
【００２０】
上記伝送手段は、デジタルアナログコンバータを含んでいてもよい。集められた波形の源は、デジタルフォーマットで格納された集められた波形を有するコンピュータを含むことが好ましい。コンピュータは、異なるカテゴリーの集められた波形用の別個の記憶領域を有してもよい。
【００２１】
上記処理部材は、アンテナまたは電極、または、１つ以上の波形を直接身体へ伝播するための他のいずれの手段から構成されてもよい。
【００２２】
本発明は、図面に関連して取られた、本発明のベストモードを体現する実施形態の下記の説明に、より詳細に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の原則の理解を促進する目的のために、図面に例示された実施形態を参照する。しかし、それによって本発明の範囲が限定されることを意図するものではなく、本発明に関係する分野の当業者に通常思い浮かぶような、例示された装置の代替およびさらなる修正、並びに、ここに例示された本発明の原則のさらなる応用が予期されるものと理解される。
【００２４】
本発明は、人体が、内部作用では電気的でもあり化学的でもあるという事実を利用し、それに焦点を当てる。しかし、主として解剖生理研究所で探求されている電気的機能は、現在、ニューロサイエンス、電気工学およびコンピュータサイエンスの進歩のため新しい技術として台頭することができるのみである。製薬業界は、１００年以上の間、有益な化学治療を供給している。本発明者らは、本発明および後述の姉妹出願に記載されるように、電気治療の可能性が、正確に模倣された波形の利用可能性を備えた最先端へ向かっていると予想している。
【００２５】
すべてのコード化信号は、当然、１ボルト未満で作動する。印加電圧は、必要なコード化信号の伝送または伝導中の電圧損失を許容すると、本発明にしたがって２０ボルトまでであってもよい。電流は、常に２アンペア未満の出力でなければならない。神経に直接接続された電極を経由して神経内への直接伝導は、３ボルト未満の出力および１０分の１アンペア未満の電流を有するであろう。
【００２６】
本発明は、神経受容波形によって胃腸管の自律神経刺激を制御するための装置および方法の両方を包含する。図１に示されるように、胃腸管の自律神経刺激を制御するための装置１０の１つの形態は、少なくとも１つの処理部材１２と、制御モジュール１４とから構成される。処理部材１２は身体に直接接触し、制御モジュール１４からコード化電気波形を受け取る。処理部材１２は、電極、アンテナ、サイスミックトランデューサ、または、ヒトまたは動物における胃腸機能を整えるかまたは操作する自律神経信号を伝播するために伝導接着する他のいずれの適切な形態であってもよい。処理部材１２は、外科手術過程で適切な神経に接着されてもよい。そのような外科手術は、胃腸手術の「キーホール」入口で達成されてもよい。必要に応じて、処理部材１２をより適切に配置するために、より拡張的な胃腸手術が必要であることもある。次いで、胃腸機能を制御すると知られている波形信号は、脳幹にきわめて近接している神経内に送られてもよい。神経目標は、交感系でも自律系でもありうる。
【００２７】
制御モジュール１４は、少なくとも１つのコントロール１６とアンテナ１８とから構成される。コントロール１６は、装置が体内への信号伝送を規制することを可能にする。図１に示されるように、制御モジュール１４と処理部材１２とは、完全に別個の要素であり得、装置１０を遠隔で、または、直接接続であってもよい適切な状況で、操作することが可能である。制御モジュール１４は、独特であり得、または、処理部材１２へ伝送するために適切な波形信号を提供することができるいずれの従来の装置であり得る。
【００２８】
図２に示されるように、装置１０の代替の実施形態１０’において、制御モジュール１４’と処理部材１２’とは接続されている。この図面では、類似部材は、同一の参照符号を保持する。加えて、図２は、コンピュータ２０に接続されている装置１０’の別の実施形態をさらに示し、コンピュータ２０は、波形信号を格納するためにより大きな容量を提供する。処理中に装置１０’によって提供された出力電圧およびアンペア数は、各信号で２０ボルトおよび２アンペアを超えてはならない。
【００２９】
コンピュータ２０を使用して、独特な波形信号を格納するが、波形信号は、複雑であり、各器官およびそのような器官または器官系の機能に対して独特である。制御モジュール１４’に伝送され患者の治療に使用されるのは、コンピュータ２０に格納された波形ライブラリから選択された波形信号（単／複）である。
【００３０】
波形信号およびその形成は、２００１年１２月４日に出願された、発明の名称「身体器官機能を調節するために特定の脳波形を記録し格納し伝播するための装置および方法（Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｒｅｃｏｒｄ，Ｓｔｏｒｅ，ａｎｄ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｂｒａｉｎ  Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ  ｔｏ  Ｍｏｄｕｌａｔｅ  Ｂｏｄｙ  Ｏｒｇａｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ）」、米国特許出願第１０／０００，００５号により詳細に説明されており、その内容全体を本願明細書に引用したものとする。そのような出願は、ヒトまたは動物の胃腸作用の制御においても作用的である波形の代表的な型を含む。そのような波形または上述の特許出願に呈された波形のセグメントのいずれの組み合わせは、脳の延髄橋領域から発するニューロン回路で作動する信号の種類を表す。そのような波形を使用して、胃腸作用の制御または微調整に役割を演じる求心性神経または遠心性神経のいずれかを調節することができる。そのような波形信号は、直前に特定され本願明細書に引用された出願に詳細に説明されているように、胃腸作用を調節するために、脳幹構造によって自然に生成されたものに類似している。
【００３１】
本発明はさらに、図３に示されるように、装置１０、１０’を使用して、胃腸管の自律神経刺激を制御するための方法を有する。本方法は、ステップ２２で、カタログ化された波形信号のメニューから１つ以上の格納されたコード化電気波形信号を選択することによって、開始する。選択された波形信号は、胃腸機能を制御し刺激する。そのような波形信号は、胃腸作用を制御し刺激するために脳幹構造によって自然に生成されたものに類似する。ひとたび選択されると、波形信号は、ステップ２４で調整されて、身体で特定の機能を果たしてもよい。あるいは、波形信号を調整する必要がないと決定された場合には、ステップ２４はスキップされ、プロセスは直接ステップ２６へ進む。ステップ２６で、波形信号は、装置１０、１０’の処理部材１２、１２’へ伝送される。
【００３２】
ステップ２８に示されるように、波形信号を受信すると直ぐに、処理部材１２、１２’は波形信号を適切な場所へ伝播する。装置１０、１０’は適切な波形信号を使用して、電気信号を選択された神経かまたは胃腸系の構成要素かに伝導するか伝播するかによって、胃腸作用を刺激するか制御する。目標器官は、自己の個別波形を独自に「聞く」ことができるだけであると信じられている。結果として、身体は、単に第１の器官が第２の器官の波形を受け取ったという理由で、ある器官に別の器官の機能を実行させるという危険はない。
【００３３】
本発明の１つの実施形態において、処理部材１２、１２’によって伝播するプロセスは、頸部、頭部または胴部の選択された適切なゾーンで無傷の皮膚を通って直接伝導または伝送することによって達成される。そのようなゾーンは、信号が課せられるべき神経または神経叢に近い位置に近づく。処理部材１２、１２’は、選択された目標区域で皮膚に接触させられ、それによって信号を目標神経へ運搬することを可能にする。そうでなければ、接続は、適切な点で内部で行われる。
【００３４】
本発明の代替の実施形態において、波形を伝播するプロセスは、受容神経または神経叢へ電極を接着することによる直接伝導によって達成される。これは、選択された目標神経へ電極を物理的に接着するのに必要であるため、従来の外科的介入を必要とする。
【００３５】
本発明のさらに別の実施形態において、伝播するプロセスは、波形をサイスミック形態に置き換えることによって達成され、それは、適切な「神経」がそのようなサイスミック信号のコード化指令を受け取り従うことを可能にするようなやり方で、頭部、頸部または胴部の領域内に送られる。処理部材１２、１２’は、伝導性補助のために電極伝導ジェルまたはペースト媒体を使用して無傷の皮膚表面に対して押圧される。
【００３６】
本発明の様々な特徴は、本発明の例示された実施形態に関連して、特に示され説明される。しかし、これらの特定の製品およびその製造方法は、限定するものではなく、単に例示するだけであり、本発明は、最初の特許請求の範囲の用語内で最も完全な解釈が与えられるものであることが理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による方法を実行するための装置の１つの形態の概略図である。
【図２】本発明による方法を実行するための装置の別の形態の概略図である。
【図３】本発明による方法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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【国際調査報告】
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