(57)【要約】本発明は、血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減する装置及び方法を提供する。より具体的には、本発明の装置及び方法は、心腔又は血管内に流れる血液にエネルギーを与えてうっ血を予防し又は低減し、これにより血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減するものである。本発明は、心房細動の患者の心房、凝塊形成の危険性のある患者の血管、人工心臓弁その他の人工心血管装置に隣接した又はその領域等における血液凝塊の形成を予防するか又はその危険性を低減するのに理想的に適している。
2005516715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血栓形成の危険性がある患者における血栓形成を予防するか又は血栓形成の危険性を低下させる方法であって、患者の血液が流れている血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中にエネルギー源を設け、該エネルギー源を作動させて前記血管又は心腔内の血流にエネルギーを与え、これにより前記血管又は心腔内の血行を増大させて、血栓形成を予防するか又は血栓形成の危険性を低下させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記エネルギー源は、超音波エネルギー、振動エネルギー、機械的エネルギー、熱エネルギー、マイクロ波エネルギー、磁気エネルギー、又は他の電磁気ベースのエネルギーに基づくものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エネルギー源は、超音波エネルギーに基づくものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記超音波エネルギーは、高周波数の超音波エネルギーを発生させる圧電トランスデューサによって与えられることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記血管又は心腔は、心臓に隣接しているか又は心臓内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記血管又は心腔は、心臓に隣接しているか又は心臓内にあることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記エネルギー源は、エネルギーを与えるべく前記血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中に配置されたトランスデューサと、前記患者に対し遠隔位置に又は患者の体内に配置され、前記トランスデューサと電気通信するリモート・コントローラとを含み、前記リモート・コントローラは、前記トランスデューサを作動させ、制御するべく、電源と超小型電子回路とを内蔵していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記エネルギー源は、エネルギーを与えるべく前記血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中に配置されたトランスデューサと、前記患者に対し遠隔位置に又は患者の体内に配置され、前記トランスデューサと電気通信するリモート・コントローラとを含み、前記リモート・コントローラは、前記トランスデューサを作動させ、制御するべく、電源と超小型電子回路とを内蔵していることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記リモート・コントローラはさらに、無線周波数回路とデバイスアンテナを内蔵しており、前記エネルギー源はさらに、患者の外部にある電気通信装置であって、前記無線周波数回路及びデバイスアンテナを介して前記リモート・コントローラと通信し、前記エネルギー源をプログラムし且つ制御するべく医療従事者によって使用可能な電気通信装置を含んでいることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記リモート・コントローラはさらに、無線周波数回路とデバイスアンテナを内蔵しており、前記エネルギー源はさらに、患者の外部にある電気通信装置であって、前記無線周波数回路及びデバイスアンテナを介して前記リモート・コントローラと通信し、前記エネルギー源をプログラムし且つ制御するべく医療従事者によって使用可能な電気通信装置を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
より広域の高周波数超音波エネルギーを与えるべく、前記圧電トランスデューサに発散音響レンズを取り付けることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
より合焦された面積の高周波数超音波エネルギーを与えるべく、前記圧電トランスデューサに収束音響レンズを取り付けることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
患者の血液が流れている血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中に植込まれるエネルギー源を備える植込み可能な装置であって、前記エネルギー源は、作動させられたときに、前記血管又は心腔内に流れている血液にエネルギーを与えて、前記血管又は心腔内の血行を増大させることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記エネルギー源は、超音波エネルギー、振動エネルギー、機械的エネルギー、熱エネルギー、マイクロ波エネルギー、磁気エネルギー、又は他の電磁気ベースのエネルギーに基づくものであることを特徴とする請求項１３に記載の植込み可能な装置。
【請求項１５】
前記エネルギー源は、超音波エネルギーに基づくものであることを特徴とする請求項１４に記載の植込み可能な装置。
【請求項１６】
前記超音波エネルギーは、高周波数の超音波エネルギーを発生させる圧電トランスデューサによって与えられることを特徴とする請求項１５に記載の植込み可能な装置。
【請求項１７】
前記血管又は心腔は、心臓に隣接しているか又は心臓内にあることを特徴とする請求項１３に記載の植込み可能な装置。
【請求項１８】
前記血管又は心腔は、心臓に隣接しているか又は心臓内にあることを特徴とする請求項１６に記載の植込み可能な装置。
【請求項１９】
前記エネルギー源は、エネルギーを与えるべく前記血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中に配置されたトランスデューサと、前記患者に対し遠隔位置に又は患者の体内に配置され、前記トランスデューサと電気通信するリモート・コントローラとを含み、前記リモート・コントローラは、前記トランスデューサを作動させ、制御するべく、電源と超小型電子回路とを内蔵していることを特徴とする請求項１３に記載の植込み可能な装置。
【請求項２０】
前記エネルギー源は、エネルギーを与えるべく前記血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中に配置されたトランスデューサと、前記患者に対し遠隔位置に又は患者の体内に配置され、前記トランスデューサと電気通信するリモート・コントローラとを含み、前記リモート・コントローラは、前記トランスデューサを作動させ、制御するべく、電源と超小型電子回路とを内蔵していることを特徴とする請求項１６に記載の植込み可能な装置。
【請求項２１】
前記リモート・コントローラはさらに、無線周波数回路と装置アンテナを内蔵しており、前記エネルギー源はさらに、患者の外部にある電気通信装置であって、前記無線周波数回路及び装置アンテナを介して前記リモート・コントローラと通信し、前記エネルギー源をプログラムし且つ制御するべく医療従事者によって使用可能な電気通信装置を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の植込み可能な装置。
【請求項２２】
前記リモート・コントローラはさらに、無線周波数回路と装置アンテナを内蔵しており、前記エネルギー源はさらに、患者の外部にある電気通信装置であって、前記無線周波数回路及び装置アンテナを介して前記リモート・コントローラと通信し、前記エネルギー源をプログラムし且つ制御するべく医療従事者によって使用可能な電気通信装置を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の植込み可能な装置。
【請求項２３】
より広域の高周波数超音波エネルギーを与えるべく、前記圧電トランスデューサに発散音響レンズを取り付けることを特徴とする請求項１４に記載の植込み可能な装置。
【請求項２４】
より合焦された面積の高周波数超音波エネルギーを与えるべく、前記圧電トランスデューサに収束音響レンズを取り付けることを特徴とする請求項１４に記載の植込み可能な装置。
【請求項２５】
患者の血管又は心腔内の血流を改善する方法であって、患者の血液が流れている血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中にエネルギー源を設け、該エネルギー源を作動させて前記血管又は心腔内の血流にエネルギーを与え、それにより前記血管又は心腔内の血行を増大させて、前記血管又は心腔内の血流を改善することを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記エネルギー源は、超音波エネルギー、振動エネルギー、機械的エネルギー、熱エネルギー、マイクロ波エネルギー、磁気エネルギー、又は他の電磁気ベースのエネルギーに基づくものであることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記エネルギー源は、超音波エネルギーに基づくものであることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記超音波エネルギーは、高周波数の超音波エネルギーを発生させる圧電トランスデューサによって与えられることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記血管又は心腔は、心臓に隣接しているか又は心臓内にあることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記血管又は心腔は、心臓に隣接しているか又は心臓内にあることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記エネルギー源は、エネルギーを与えるべく前記血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中に配置されたトランスデューサと、前記患者に対し遠隔位置に又は患者の体内に配置され、前記トランスデューサと電気通信するリモート・コントローラとを含み、前記リモート・コントローラは、前記トランスデューサを作動させ、制御するべく、電源と超小型電子回路とを内蔵していることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記エネルギー源は、エネルギーを与えるべく前記血管又は心腔の付近に、隣接して、又はその中の付近に、隣接して又は内部に配置されたトランスデューサと、前記患者に対し遠隔位置に又は患者の体内に配置され、前記トランスデューサと電気通信するリモート・コントローラとを含み、前記リモート・コントローラは、前記トランスデューサを作動させ、制御するべく、電源と超小型電子回路とを内蔵していることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記リモート・コントローラはさらに、無線周波数回路と装置アンテナを内蔵しており、前記エネルギー源はさらに、患者の外部にある電気通信装置であって、前記無線周波数回路及び装置アンテナを介して前記リモート・コントローラと通信し、前記エネルギー源をプログラムし且つ制御するべく医療従事者によって使用可能な電気通信装置を含んでいることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記リモート・コントローラはさらに、無線周波数回路と装置アンテナを内蔵しており、前記エネルギー源はさらに、患者の外部にある電気通信装置であって、前記無線周波数回路及び装置アンテナを介して前記リモート・コントローラと通信し、前記エネルギー源をプログラムし且つ制御するべく医療従事者によって使用可能な電気通信装置を含んでいることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
より広域の高周波数超音波エネルギーを与えるべく、前記圧電トランスデューサに発散音響レンズを取り付けることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
より合焦された面積の高周波数超音波エネルギーを与えるべく、前記圧電トランスデューサに収束音響レンズを取り付けることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減する装置及び方法に関する。より具体的には、本発明の装置及び方法は、心腔又は血管内を流れる血液にエネルギーを与えてうっ血を予防し又は低減し、これにより血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減する。さらに、本発明の装置及び方法は、心腔又は血管の表面にエネルギーを与え、これにより血液／表面の界面における血栓の成長を予防し又は低減する。本発明は、心房細動の患者の心房、凝塊形成の危険性のある患者の血管、人工心臓弁その他の人工心血管装置に隣接した又はその領域等における血液凝塊の形成を予防するか又はその危険性を低減するのに理想的に適している。
（関連出願）
【０００２】
本出願は、２００２年２月１１日に出願された米国特許仮出願第６０／３５６，２００号に基づく優先権を主張するものであり、これを引用により本明細書に組み入れる。
【背景技術】
【０００３】
卒中は、米国では毎年およそ６００，０００人が発症し、かなりの罹患率及び死亡率を伴っている。１９９８年には、１５８，４４８人が卒中のために死亡した。年間では４５０億ドルを上回る医療費が卒中に充てられている。およそ４５０万人の卒中者が今日生存している。米国心臓協会の２００１年心臓及び卒中統計最新データによる。
【０００４】
卒中の重要な原因は多数ある。これらには、血栓性原因、塞栓性原因及び出血性原因が挙げられる。塞栓性卒中が、全卒中のおよそ４分の１を占める。塞栓性卒中においては、血液凝塊その他の物質が別の部位から脳に運ばれ、血管を閉塞して、必要とされる脳の血流（並びにそれに付随した酸素及びグルコースの供給）を奪い、それにより通常はこうした血流によって供給を受ける細胞の死を招く。これらの塞栓の最も一般的な発生源が心臓である。血液凝塊、或いは血栓として知られているものは、心房細動、心臓弁膜症、人工物（例えば、人工心臓、血管用ステント等）、又は重篤な心疾患のある患者に形成されることがある。全卒中のうちの１５パーセントが心房細動の患者に発生すると推定されている。米国心臓協会の２００１年心臓及び卒中統計最新データによる。
【０００５】
心腔上部（つまり心房）の正常な電気的リズムが、洞調律である。正常な洞調律は、一般的に通常の環境の下では約６０から約１００拍動／分までの速度を特徴とする。運動によって、心拍数は、約１８０拍動／分まで上昇することがある。正常な洞調律では、心房の電気的活性化により、この心腔が収縮し、血液が心室（心腔下部）に注がれることになる。心房粗動又は心房細動は、心房における約３００から約４００拍動／分まで又はそれ以上の速度を特徴とする異常に速い及び／又は無秩序なリズムである。洞調律による電気的活性化の単一波頭ではなく、心房細動は、多数の同時波頭を呈する。速い速度と多数の電気波頭のために、それと協同する大きな心房収縮がない。心房細動の患者には心房収縮がないので、心房を通る血流が停滞して血液凝塊が形成され得る。こうした血液凝塊が心房から離れて脳へ移動する場合に、これらが塞栓性卒中を引き起こすことになる。心房細動の患者の多くは血栓塞栓症（すなわち、血液凝塊が形成され、それらが血管系を通って移動すること）の危険性が高いため、こうした患者は、一般的には血液凝塊形成の予防を助ける抗凝血薬（例えば、クマジン）による治療を受けている。クマジンのような抗凝血薬を使用すると、卒中の危険性を約７５パーセントにまで低減することができる。不幸なことに、或る患者は、例えば合併症の危険性が高いか又は出血の問題をもっている場合があるので、出血の危険性のためにクマジンを服用できない。約５パーセントまでの患者がクマジンによる治療のために大出血を起こすと推定されている。
【０００６】
現在クマジンで治療される血栓形成に関連している他の医学的状態もある。人工弁又は他の植込み型人工物を有する患者は、血栓形成を予防するためにクマジンによる治療を受けることが多い。人工弁又は他の植込み型人工物表面における血液凝塊の形成が、卒中を引き起こすことがあり、及び／又は人工弁その他のインプラントの適切な機能を阻むことがある。患者はまた、不十分な血行特性のために血管又は心腔内での血液凝塊形成の危険性がある。こうした状態がクマジンで治療される。
【０００７】
目下、こうした患者を治療するための、クマジンその他の抗凝血薬の使用に代わる効果的なものがない。従って、血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減する代替的な方法を提供することが望ましいであろう。単独で又は抗凝血薬と組み合わせて使用して、血栓形成の危険性のある基本的には全ての患者に治療の選択肢を提供することができる、血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減する方法を提供することも望ましいであろう。本発明は、こうした方法並びにこうした治療方法を実施する装置を提供する。
【０００８】
【非特許文献１】Ｚａｕｈａｒ他著、「Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｆ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｓｔｒｅａｍｉｎｇ  ｉｎ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｆｌｕｉｄｓ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（超音波ドップラー技術を用いた生物学的流体内での音響流の研究）」、Ｂｒｉｔ．Ｊ．Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ、７１、１９９８年、ｐ２９７−３０２。
【０００９】
【非特許文献２】Ｓｈｉ他著、「Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｓｔｒｅａｍｉｎｇ  ｉｎ  ｂｌｏｏｄ（血液内の音響流の定量調査）」、Ｊ．  Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．、１１１（２）、２００２年、ｐ１１１０−１１２１。
【００１０】
【非特許文献３】ウェイマン著、「Ｌｅｆｔ  Ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ  ｉｎｆｌｏｗ  ｔｒａｃｔ  ＩＩ：  Ｔｈｅ  ｌｅｆｔ  ａｔｒｉｕｍ，  ｐｕｌｍｏｎａｒｙ  ｖｅｉｎｓ，  ａｎｄ  ｃｏｒｏｎａｒｙ  ｓｉｎｕｓ（左心室流入路ＩＩ：左心房、肺静脈及び冠状静脈洞）における、Ｂｕｓｓｙ  Ｒ編「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｏｆ  Ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ（心エコー検査の原理と実践）」、フィラデルフィア、Ｌｅａ＆Ｆｅｂｉｇｅｒ、１９９４年、ｐ４７１−４９７。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減する装置及び方法に関する。より具体的には、本発明の装置及び方法は、心腔又は血管内に流れる血液にエネルギーを与えてうっ血を予防し又は低減し、これにより血栓形成を予防するか又はその危険性を大幅に低減する。さらに、本発明の装置及び方法は、心腔又は血管の表面にエネルギーを与えて、これにより血液／表面の界面における血栓の成長を予防し又は低減する。本発明は、心房細動の患者の心房、凝塊形成の危険性のある患者の血管、人工心臓弁その他の人工心血管装置に隣接した又はその領域等における血液凝塊の形成を予防するか又はその危険性を低減するのに理想的に適している。
【００１２】
より具体的には、本発明は、血栓形成の危険性がある患者における血栓形成を予防し又は血栓形成の危険性を低減する方法であって、患者の血液が流れている血管又は心腔に隣接して又はその中にエネルギー源を設け、該エネルギー源を作動させて血管又は心腔内の血流にエネルギーを与え、これにより血管又は心腔内の血行を増大させて、血栓形成を予防するか又は血栓形成の危険性を低下させる方法を提供する。さらに、本発明の装置及び方法は、心腔又は血管の表面にエネルギーを与え、これにより血液／表面の界面における血栓の成長を予防し又は低減する。
【００１３】
さらに、本発明は、血栓形成の危険性のある患者における血栓形成を予防し又は血栓形成の危険性を低減する植込み可能な装置であって、患者の血液が流れている血管又は心腔に隣接して又はその中に植込まれるエネルギー源を備え、作動させられたときに、血管又は心腔内に流れている血液にエネルギーを与えて血管又は心腔内の血行を増大させ、これにより血栓形成を予防するか又は血栓形成の危険性を低減する装置を提供する。さらに、本発明の装置及び方法は、心腔又は血管の表面にエネルギーを与えて、これにより血液／表面の界面における血栓の成長を予防し又は低減する。
【００１４】
本発明はまた、患者の血管又は心腔内の血流を改善する方法であって、患者の血液が流れている血管又は心腔に隣接して又はその中にエネルギー源を設け、該エネルギー源を作動させて血管又は心腔内の血流にエネルギーを与え、それにより血管又は心腔内の血行を増大させて、血管又は心腔内の血流を改善する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、血栓塞栓症を予防するか又はその危険性を大幅に低減する方法及び装置を提供する。より具体的には、本発明は、血栓塞栓症を予防するか又は血栓塞栓症の危険性を大幅に低減する機械的手段を提供する。可能性のある用途は、心房細動の患者の心房に血液凝塊が形成されるのを予防するため、その危険性のある患者の血管又は心室に血液凝塊が形成されるのを予防するため、人工心臓弁又はその他の人工心血管装置で又はその付近で血液凝塊が形成されるのを予防するためである。外部エネルギー源（機械的、振動、超音波、熱、マイクロ波、磁気、電磁スペクトルのエネルギー等）が、血液が流れる血管又は心腔内で又はその外部から印加される。理論によって限定されることを望まないが、印加された外部エネルギーが、うっ血を低減し、血液／表面の相互作用を緩和し、及び／又は凝固カスケードに対して直接影響を与えることによって、血栓形成を減少させることと思われる。例えば、うっ血の低減は、（１）心腔／血管内での及び／又は心腔／血管と血液プールとの間の界面での血液のキャビテーション（すなわち、超音波、レーザ）、（２）血液の機械的なかき混ぜ又は振動（すなわち、機械的装置）、（３）熱対流（すなわち、マイクロ波）、（４）衝撃波の伝搬（すなわち、電気ショック）、（５）血流誘起（すなわち、超音波媒介音響流、磁界）により達成され得る。印加されたエネルギーはまた、凝固カスケード及び血小板機能に対しても、血栓形成を低減することになる直接的な影響を与え得る。
【００１６】
この装置は、ペースメーカ又は除細動器のような他の心臓装置と連結することができる。装置は、連続的に又は断続的に機能できる。断続的な作動は、装置を作動させるべく時間ベース（オンとオフの反復周期）に基づいてもよいし、又は観測可能な若しくは検出された状態に基づいてもよい。例えば、装置は、心房細動又はうっ血が検出され又は観測されたときに該装置が作動させられ、次いでこうした状態が治まったときに停止させられるように、心拍リズム及び／又は血流を計測するべく監視装置と連結されてもよい。装置は、植込み可能とすることもできるし、或いは外部に適用することもできる。装置は、効果を高めるために薬剤の投与と併用されてもよい。装置は、血栓形成を予防して薬剤／装置治療の増強を与えるために、より少ない投与量（すなわち、以前は血栓塞栓症の危険性を低減するのに有効であることを示さなかった投与量）のクマジンか、標準投与量のクマジンか、又はそれ自体では効き目がない若しくは所望されるのより少ない効き目であると示された他の薬剤（又は薬剤の組み合わせ）のいずれかと組み合わされてもよい。装置は、左心耳の除去と組み合わされてもよい。装置は、別の機械又は電子装置の一部として組み込まれてもよいし、或いは他の装置又は人工器官内に（すなわち、人工弁の一部又は人工心臓の一部として）又はこれらの装置の近傍に植込まれてもよい。装置は、心周期の或る相の間（すなわち心室拡張期の間）に機能するようにゲート制御されてもよい。
【００１７】
図１は、左心房１００内の血液の動き及び／又は流れを増加させるために心臓に植込まれた装置の一実施形態を全体的に示している。装置は、通常はトランスデューサ１０と、電気リードワイヤ組立体１４を介して接続された植込み可能なコントローラ又は電子制御モジュール（ＥＣＭ）１２とを含む。電気リードワイヤ組立体１４は、通常はトランスデューサ１０との電気的連続性を生み出すように意図された２つの別個の導電線から構成されている。各ワイヤは、要求される印加電気エネルギーの電圧、電流及び周波数を安全に伝導するのに十分なだけ保護されるように電気的に絶縁されている。さらに、電気リードワイヤ組立体は、植込み可能な環境において十分なだけの耐久性が保証されるように、さらに強化され得る。コントローラ又はＥＣＭ１２は、通常は、トランスデューサ１０を作動させ、動力を供給するために、電源４６（例えば、バッテリ）及び制御回路１８を有する。トランスデューサ１０は、左心房に向けられるエネルギー２０を与えて、うっ血を予防し又は低減し、これにより血栓形成を予防し又はその危険性を大幅に低減する。トランスデューサ１０は、もちろん、ポンピング活動を妨げることなく心室内に効果的に適合する大きさにされるべきであり、ペースメーカのリードワイヤの植込みに用いられるものと同様な植込み技術が用いられ得る。トランスデューサはまた、血管又は心腔の外面上に取り付けられてもよい（例えば、図３参照）。図示されてはいないが、トランスデューサ１０は、こうした場合の血栓形成の危険性を低減するために、適宜修正されて、人工心臓装置内に組み込まれてもよい。
【００１８】
圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）か又はピエゾトランスデューサを用いるトランスデューサ１０を使用して、超音波エネルギーを発生させる好ましい実施形態の１つが、図２Ａ（側面図）及び図２Ｂ（平面図）に示されている。この装置は、凝固が生じやすい及び／又は蓄積しやすい心腔又は血管内の領域に向けられる超音波エネルギーの指向性バーストを周期的に発生させるように設計されおり、これにより撹拌及びキャビテーションを表面及び流体に与えて、血栓形成を予防するか又はその危険性を低減する。向けられる超音波エネルギーはまた、ゆっくりと動く循環血液の動きを増大させて、血栓が生じる可能性をさらに低減する。別の好ましい実施形態においては、圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）又はピエゾトランスデューサは、約２５０ｋＨｚから約２ＭＨｚまでの範囲の高周波数（超音波）エネルギーを発生させるように選択される。こうした高周波数の超音波発生器が、「音響流」効果を生み出し、その音場に曝される流体内に速い動きを生じさせる。例えば、（非特許文献１）、（非特許文献２）を参照されたい。
【００１９】
図２に示される装置は、ハウジング２４内に配置され、かつ患者内に植込まれることを意図されているセラミック・ピエゾトランスデューサ２２を有する。ＰＺＴ２２は、ハウジングベース２６上に取り付けられており、該ハウジングベースは、治療の必要な血管又は組織に低周波数の超音波を伝達する振動板又は部材か、又はより好ましくは治療の必要な血管又は組織に高周波数の超音波エネルギー又は振動を低音響インピーダンスで伝達するのに適した特性を有する材料から構成された部材とすることができる。
【００２０】
導電層２８Ａ及び２８Ｂは、ＰＺＴ２２の両側に設けられており、電気リードワイヤ１４Ａ及び１４Ｂからセラミック素子への電気接触を可能にする。従って、内部リードワイヤ１４Ａ及び１４Ｂは、ＰＺＴ２２の両側への電気接触を確立するのに用いられる。装置を装置ハウジング（及び患者）から絶縁するために、絶縁パッド又は層３４を、電気的に活性な装置とハウジングベース２６との間に配置する。ハウジング２４は、ハウジングベース２６に取り付けられており、これにより装置内部を密閉し、患者から隔離する。ハウジングベース２６は、装置から治療される血管又は組織にエネルギーを伝達することを可能にする。好適なハウジングベース２６は、例えば、治療の必要な血管又は組織に低周波数の超音波を伝達する振動板又は部材か、又はより好ましくは治療の必要な血管又は組織に高周波数の超音波エネルギー又は振動を低音響インピーダンスで伝達するのに適した特性を有する材料から構成された部材を含むことができる。ハウジングベース２６は、治療の必要な血管又は組織への、高周波数の超音波エネルギー又は振動の低音響インピーダンスでの伝達を与えるのに適した特性を有する材料から構成され、その結果として音響流効果をもたらすことができる部材であることがさらにもっと好ましい。電気的貫通路３０は、外部リードワイヤ組立体１４を内部電気リードワイヤ１４Ａ及び１４Ｂに接続するために、ハウジング２４に入り込むように設計されている。内部／外部リードワイヤ及び貫通コネクタ３０は、電気的及び機械的一体性を得るために、ねじ留めし、クリンプ留めし、はんだ付けし又は溶接し、その後に絶縁ポリマーでオーバーモールドすることができる。植込み可能な医療装置分野の当業者には周知の生物学的適合性材料及び方法を、ハウジング及び電気リードワイヤの設計及び製造（例えば、チタンハウジング、シリコン又はポリウレタンで被包された電気リードワイヤ等）に用いることができる。超音波治療を必要とする器官、血管又は組織の外面又は内面に公知の技術を用いて装置を固定するために、ハウジングに、取り付けスパイク及び／又は取り付けねじ３６か又は取り付け孔３８を採用することができる。
【００２１】
上述の基本設計を採用して、図３に示すように、多数のＰＺＴ装置を、血栓治療の必要な特有の箇所を、取り囲む、取り巻く又は強調するように構成することができる。例えば、ＰＺＴのアレイを可撓性シート４０に配置することができ、こうした可撓性シート４０は、例えば図３Ｃに示す植込まれた心臓弁４４のような治療されるべき血管又は組織付近での生命を脅かす血栓の増大を予防するために、治療されるべき血管又は組織に若しくはそれに隣接して取り付けることができ、或いは取り付けた後に（図３Ｂ及び図３Ｃに示すように）「カラー」４２状に構成することができる。図３Ｃの矢印は、カラー４２が、血管又は心腔４７内に植込まれた心臓弁４４に隣接するように、又はそれを効果的に「取り囲む」ように、ずり下げられることを示している。
【００２２】
リードワイヤ組立体１４は、人体における又は人体内の適切な位置へのＥＣＭ１２の遠隔位置決めを可能にするべく、トランスデューサ１０を別個の電子制御モジュール（ＥＣＭ）１２に取り付けるのに用いられる。リードワイヤ組立体１４は、ＥＣＭ１２を所望の位置に配置し及び植込む融通性を臨床医に与えるために、様々な長さにすることができる。リードワイヤ組立体１４をＰＺＴ電気的貫通路３０に取り付けるのと同様の手段を用いて、リードワイヤをＥＣＭ１２に取り付けることができる。
【００２３】
図４に示すように、電子制御モジュール１２は、バッテリ４６と、ハイブリッド超小型回路４８と、無線周波数送信器及び／又は受信器回路５０と、アンテナ５２とからなる。ＥＣＭ１２には、装置を患者から隔離するとともに、バッテリ４６及びそれに関連した制御回路を人体内の環境から保護するために、密閉外側ハウジング５４が採用されている。ＰＺＴハウジング貫通路３０と同様の電気的貫通路５６は、ＥＣＭハウジング５４の外側に延び出るように設計されている。リードワイヤは、標準的な技術を用いて医療従事者によりＥＣＭ１２に取り付けられ得る。
【００２４】
バッテリ４６は、ペースメーカその他の植込み型医療装置に用いられるものと同様の長寿命バッテリであることが好ましい。回路に安定した直流（ＤＣ）電圧を印加して装置に動力を与えるために、別個の電圧調整器５８を採用することができる。バッテリ源は、酸素水素燃料電池、充電式バッテリ、又は電力源を与えるその他の如何なる好適な手段ででも構成され得る。ＥＣＭ１２は、必要なときにバッテリ及び／又はＥＣＭを交換することを容易にする患者内の位置に配置されることが好ましい。
【００２５】
ハイブリッド超小型回路４８は、高周波数の交流（ＡＣ）信号を発生させることができる関数発生器６０を含む。装置は、例えば、電気工学及びハイブリッド超小型電子分野の当業者には周知の発振器、マイクロプロセッサ、又は集積電子回路によって発生させられる正弦波信号（又は方形波信号、のこぎり波信号又は他の時変信号）を用いることができる。通常は、こうした信号は、約２５ｋＨｚから約２ＭＨｚまでの範囲内となる。高周波数信号（すなわち、約２５０ｋＨｚから約１ＭＨｚまで）を用いることが好ましく、音響流を発生させる高周波数信号を用いることがさらにより好ましいものとなる。ＰＺＴ２２に動力を供給するのに必要とされる所要レベルの電圧及び電流が供給されると、制御回路内の増幅器部分６２が、発生した信号で駆動されることになる。増幅器回路は、トランジスタと、変圧器と、超音波を発生させるのに必要とされる電圧及び電流でＰＺＴ２２を駆動するように設計された他の電気コンポーネントとの構成からなるものである。ハイブリッド超小型回路内のマイクロプロセッサ６４は、ＰＺＴ２２を駆動する電気信号の周波数、振幅及び持続時間を制御する手段を提供する。さらに、マイクロプロセッサ６４を用いて、所望の作動パラメータを格納／調整し、バッテリの強さを監視し、種々の回路素子の状態を提供し、又は後で検索するためにデータを格納することができる。多数のＰＺＴ構成（例えば、図３に示すような）の場合には、マイクロプロセッサ６４はまた、装置を作動させる固有のタイミング・シーケンスを与えることもできる。例えば、ＰＺＴアレイは、集束する超音波波面の種々の干渉パターンを形成するように作動させることができる。
【００２６】
スペース及び電力を節約し、かつ装置の信頼性及び耐久性を向上させるために、調整器機能、信号発生器機能、増幅器機能、及びマイクロプロセッサ機能を一体化することができる。バッテリ電力を節約して使うために、使用されないときに回路の電源を切るべく周辺タイマー／クロック素子６６を用いることもできる。装置には、該装置が故障し又は誤作動した場合の安全作動を保証するために、冗長回路、デフォルト作動パラメータ、及び他の安全機能を採用することができる。
【００２７】
ＥＣＭ１２は、装置アンテナ５２によって、無線周波数（ＲＦ）回路５０を使って有用な情報（例えば、命令、状態情報、健康情報等）を医療従事者に送信することができる。例えば、マイクロプロセッサ６４は、バッテリ強さを監視し、医療従事者に送信する「低バッテリ」警告を与えることができる。さらに、医療従事者は、ＰＺＴ２２への印加エネルギーのパルス持続時間、振幅、出力パワー又は周波数（例えば、図５参照）を定期的に調整することができる。
【００２８】
医療従事者が装置をプログラミングし、植込み後の装置性能を調整し、装置性能及び状態を照会できるようにするために、マイクロプロセッサベースのプログラマ７０を用いることができる。プログラマ７０は、適切なプログラミング・制御ソフトウェアが搭載され、かつ無線通信手段７４を介して植込まれたユニット又はＥＣＭ１２と通信するように設計された無線周波数（ＲＦ）リンク７２を有するマイクロプロセッサベースのプログラミング装置（すなわち、手持ち式装置、パーソナルデジタルアシスタント、ラップトップ又はデスクトップコンピュータ等）で構成されてもよい。医療従事者は、コンピューティング装置及び適切な入力装置７７（例えば、マウス、キーボードその他の入力装置）のグラフィック・ユーザ・インタフェース７６を用いて、植込まれた装置の初期始動、装置プログラミング、調整、その現状に関する装置照会等の適切なサブルーチンを選択するのに適したプログラミング又は制御ソフトウェアを用いることができる。医療従事者はまた、マイクロプロセッサ６４内に格納することができる医療情報（例えば、時間経過に伴う脈拍数、心房細動エピソードの回数及び長さ、不規則な心拍リズム等）を評価するのにプログラマ７０を用いることができる。さらに、電話又は同様のサービス（地上又は無線ベースの）を用いて、周期ベースで又はそのような理由での警告状態のときに、情報を直接医療従事者にリレーすることができる。
【００２９】
一般的には、この装置は以下の方法で作動する。装置を植込む前か又は植込んだ後に、医療従事者が、該装置を始動させ、及び／又は患者の病状に適した初期作動パラメータをユニットにプログラミングする。装置の始動及びプログラミングはプログラマ７０により行われ、該プログラマ７０が、ＥＣＭ１２の無線周波数送信器／受信器回路５０によって、該装置のマイクロプロセッサ６４に作動パラメータをアップロードする。次に、ピエゾトランスデューサ２２を収容するＰＺＴハウジング２４が、患者の器官又は身体組織に取り付けられ、血栓予防治療を必要とする領域に超音波エネルギーを最適に伝達するのに適した位置にされる。医師は、取り付けスパイク若しくはねじ３６又は取り付け孔３８を用いて、装置を患者にしっかりと取り付ける。必要であれば、電子制御モジュール１２を体腔その他の適切な場所に配置し固定するために、リードワイヤ組立体１４が患者の体内に通される。
【００３０】
電子制御モジュール１２内のマイクロプロセッサ及びタイミング回路が、増幅器回路６２を駆動させるのに必要な高周波数信号を発生させる関数発生器６０を、周期的に作動させる。増幅器信号が、外部リードワイヤ組立体１４を介してピエゾトランスデューサ２２を始動させる。次に、ピエゾトランスデューサ２２が、選択された周波数及び選択された持続時間で振動し、これにより音波の波面が発生する。次に、超音波エネルギーが対象領域に伝達され、効果的な撹拌、かき混ぜ、又はキャビテーションが与えられる。装置によって付与された高周波エネルギーは、生命を脅かす血栓の増大を予防するか又は大幅に低減することになる。
【００３１】
光周波数と同様に、（１）より的が絞られた又は集中的な血栓減少治療（図７参照）、又は（２）より大面積にわたる血栓減少治療（図６参照）をそれぞれ提供するために、超音波の波面を集束させるか又は焦点をぼかすことができる。血栓減少治療を受ける面積を増大させるために、発散音響レンズ７８（図６参照）をトランスデューサ１０の装置ハウジングのベース２６に取り付けることができる。より面積が集束された血栓減少治療を提供するために、収束レンズ７９（図７参照）をトランスデューサ１０の装置ハウジングのベース２６に取り付けることもできる。
【００３２】
マイクロプロセッサ６４を用いて、周波数、振幅及び振動出力パワー（例えば、図５Ａ参照）並びに超音波パルスの持続時間（例えば、図５Ｂ参照）及び／又は超音波印加間の時間又は間隔（例えば、図５Ｃ参照）を調整し及び／又は制御することができる。装置は、１日を通して異なる刺激プロフィル、及び／又は現在の心臓の健康状態及び／又は対象となる心腔又は血管内の血流に応じて異なる刺激プロフィルを与えるように構成し又はプログラミングすることができる。刺激プロフィルには、血液／表面の界面の様々な幾何形状に、より効率的に対処するべく、周波数及び振幅の掃引を組み込むことができる。もちろん、他の刺激パターン又はパターンの組み合わせを用いることもできる。
【００３３】
この装置は、心臓弁、移植片、又は血栓形成を生じやすい何らかの人工インプラントのような他の心血管装置と組み合わせることができ、又はそれらに組み込むことができる。超音波装置もまた、ペースメーカ、徐細動器、神経刺激装置、及び基となる心臓の状態の最適制御を達成するために用いられる局所的な薬剤送達装置のような他の治療装置と組み合わせることができ、又はそれらに組み込むことができる。
【００３４】
装置はまた、血栓形成を予防し又は低減するように設計された薬剤と併用することもできる。この装置をこうした薬剤と組み合わせて用いると、投薬量を減少させることができ、これにより薬剤に伴う副作用が予防されるか又はその危険性が低下されることになる。
【００３５】
発生させられた超音波パルスが心臓の自然な心拍リズムと同期する場所に超音波装置を配置することもできる。装置は、心拍リズムの周期の間の、エネルギーパルスを治療の必要な領域に最も効率的に向けることができるときに、超音波パルスをトリガすることになろう。超音波パルスを心拍リズムと同期させるために、別の回路を電子制御モジュールに組み込んで、患者の心拍リズムを監視することができる。感知回路は、ペースメーカのような植込み可能な装置に用いられるものと同様のものである。感知回路はまた、発作性心房細動（様々な持続時間の心房細動が急に始まり及び止まる）の患者の心房細動エピソードを検出するべく心拍リズムを監視するのに用いることもできる。装置治療は、心房細動エピソードの開始及び停止にタイミングを合わせることができる。例えば、装置は、心房細動エピソードの開始時に作動し始めることになろう。装置は、心房細動エピソードの間中、作動し続けることになる。洞調律に戻ると、装置は、プログラム可能な時間にわたって作動し、次いで別の心房細動エピソードが検出されるまで作動を中止することになる。これにより、発作性心房細動の患者における生命を脅かす血栓形成が予防されるか又は少なくとも大幅に低減されるという確信が医師に与えられる。
【実施例１】
【００３６】
内面プラスチックライナが装備された容積１２５ｃｃ及び２７５ｃｃ（臨床的に観察された左心房の容積範囲をほぼ模擬している（例えば、非特許文献３参照））の２つの立方体形状の試験装置を用いて、１ＭＨｚの超音波トランスデューサを用いるインビトロ試験を行った。トランスデューサを、試験装置の側部パネルを貫通するように機械加工された孔に通して、プラスチックライナの外側に取り付けた。チャンバ内の流れ及び音響流に対する超音波の影響を評価するために、対照条件の下での（超音波の印加なし）チャンバと、超音波が５０乃至５００ｍＷ／ｃｍ2にわたる音響出力パワーで印加されたチャンバに、食品着色料一滴を入れた。この装置の上から得られたデジタルビデオ画像を用いて、時間の関数としての試験装置内の流れを評価した。超音波の印加がない（すなわち、対照である）場合には、色素は、チャンバにわたってゆっくりと拡散し、ちょうど６０秒のとき、色素は対照試験のチャンバの下半分に残っていた。超音波を２５０ｍＷ／ｃｍ2で印加すると、印加された超音波によって生じさせられた流れによりチャンバ内の色素がより迅速に拡散し、色素は、約５秒以内で側部パネルに到達し、約１５秒以内でチャンバ全体にわたって分散した。超音波を５００ｍＷ／ｃｍ2で印加すると、色素は、約１秒以内で側部パネルに到達し、約５秒でチャンバ全体にわたって完全に分散した。チャンバ内の色素のより迅速な分散は、音響流（肉眼でも見えた）によるものである。大きな試験チャンバでは、色素の拡散の増大をもたらす音響流の徴候は、約１５０ｍＷ／ｃｍ2の閾値で示され、出力を上げるのに伴って、色素はますます迅速に拡散していった。小さな試験チャンバでは、音響流の徴候は、約１００ｍＷ／ｃｍ2の閾値で示され、出力を上げるのに伴って、色素はますます迅速に拡散していった。従って、超音波が印加されるチャンバの大きさにも依存する、強さと影響との関係がある。これらの発見は、超音波ベースの植込み可能な装置を用いて流れの増大を達成できることを証明している。
【００３７】
超音波エネルギーを用いる装置について詳細に説明してきたが、他のエネルギー配向手段を用いる同様の装置を、当該技術分野において周知の適切な修正を加えて用いることができる。従って、例えば、超音波エネルギー、機械的エネルギー、振動エネルギー、熱エネルギー、マイクロ波エネルギー、磁気エネルギー、電磁スペクトルのエネルギー等を採用する装置を用いることができる。しかしながら、一般的には、超音波エネルギーが用いられることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】左心房１００内の血液の動き及び／又は流れを増大させるべく心臓内に植込まれた本発明の装置の一実施形態を示す。装置は、通常は、高周波数の超音波トランスデューサ１０と、電気リードワイヤ又は電気リードワイヤ組立体１４を介して接続された植込み可能なコントローラ１２（すなわち、電気制御モジュール又はＥＣＭ）とを含む。
【図２】本発明の装置のトランスデューサの側部（パネルＡ）と頂部（パネルＢ）とを提供する図である。
【図３】人工心臓弁における又はその近くでの血栓を予防する本発明の装置の別の実施形態を示す。パネルＡ（可撓性シート）及びパネルＢ（「カラー」状に構成された可撓性シート）は、トランスデューサ自体を示し、パネルＣは、植込まれた人工心臓弁に対するトランスデューサを示す。
【図４】外部入力／出力装置又はコントローラと組み合わされた本発明の装置の別の実施形態（電気リードワイヤ組立体１４を介して接続されたトランスデューサ１０と植込み可能なコントローラ又はＥＣＭ１２）を提供する図である。
【図５】本発明の装置を用いて発生させることができる、可能性のある超音波パルスパターンの幾つかの説明図を提供する。パネルＡは、周波数及び振幅の違いを示し、パネルＢは、パルス持続時間の違いを示し、パネルＣは、超音波パルス間の時間すなわち間隔を示す。
【図６】より広い音場の超音波を発生させるべく発散音響レンズ７８が用いられているトランスデューサの別の実施形態を提供する図である。
【図７】より集束された面積の超音波を発生させるべく収束音響レンズ７９が用いられるトランスデューサの別の実施形態を提供する図である。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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