(57)【要約】  本発明の主題の様々な態様はシステムに関する。システムの様々な実施形態は、少なくとも１つの電極を有する少なくとも１つのリードに接続するための少なくとも１つのポートと、少なくとも１つの刺激回路と、少なくとも１つの制御装置を備える。少なくとも１つの刺激回路は、少なくとも１つのポートに接続され、少なくとも１つの電極を用いて、神経刺激ターゲットに神経刺激を送るように適合される。少なくとも１つの制御装置は、神経刺激ターゲットに対する神経刺激以外の他のエネルギー放出がいつ行われているかを判定し、他のエネルギー放出と同時に神経刺激が送られることを阻止するように適合される。他の諸態様および諸実施形態が本明細書で提供される。
2008536642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電極を有する少なくとも１つのリードに接続するための少なくとも１つのポートと、
前記少なくとも１つのポートに接続され、前記少なくとも１つの電極を用いて、神経刺激を神経刺激ターゲットに送るように適合された少なくとも１つの刺激回路と、
前記神経刺激ターゲットに対して、前記神経刺激以外の他のエネルギー放出がいつ行われているかを判定し、前記神経刺激が前記他のエネルギー放出と同時に送られることを阻止するための少なくとも１つの制御装置と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの制御装置が、前記神経刺激の送りの時間をずらすように適合される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの制御装置が、時分割多重スキームにおける所定の時間スロット中に前記神経刺激を送るように適合される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
第１の機器と、その第１の機器と通信するように適合された第２の機器とを含み、
前記少なくとも１つのポートが、少なくとも１つの電極を有する第１のリードに接続するための、前記第１の機器中の第１のポートと、少なくとも１つの電極を有する第２のリードに接続するための、前記第２の機器中の第２のポートとを含み、
前記少なくとも１つの刺激回路が、前記第１のリードを用いて前記神経刺激を送るための前記第１の機器中の第１の刺激回路と、前記第２のリードを用いて前記他のエネルギー放出を送るための前記第２の機器中の第２の刺激回路とを含み、
前記少なくとも１つの制御装置が、前記神経刺激の送りを制御するための前記第１の機器中の第１の制御装置と、前記エネルギー放出の送りを制御するための前記第２の機器中の第２の制御装置とを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
機器が、前記少なくとも１つのポートと、前記神経刺激を送るための前記少なくとも１つの刺激回路と、前記神経刺激の送りを制御するための前記少なくとも１つの制御装置とを含み、
前記少なくとも１つの制御装置が、前記神経刺激と前記他のエネルギー放出の送りを共に制御するように適合された制御装置を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
機器が、前記少なくとも１つのポートと、前記神経刺激を送るための前記少なくとも１つの刺激回路と、前記神経刺激の送りを制御するための前記少なくとも１つの制御装置とを含み、
前記少なくとも１つの制御装置が、前記神経刺激の送りを制御するための第１の制御装置と、前記他のエネルギー放出の送りを制御するための第２の制御装置を含み、
前記第２の制御装置が、前記他のエネルギー放出が行われているとき、前記神経刺激の送りを中断するように適合される請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
機器が、前記少なくとも１つのポートと、前記神経刺激を送るための前記少なくとも１つの刺激回路と、前記神経刺激の送りを制御するための前記少なくとも１つの制御装置とを含み、
前記少なくとも１つの制御装置が、前記神経刺激の送りを制御するための第１の制御装置と、前記他のエネルギー放出の送りを制御するための第２の制御装置を含み、
前記第１の制御装置が、前記他のエネルギー放出が行われているとき、前記神経刺激の送りを阻止するように適合される請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記他のエネルギー放出が、心拍リズム管理（ＣＲＭ）治療からのエネルギー放出を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＣＲＭ治療からの前記エネルギー放出がペーシング・パルスを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御装置が、神経刺激バーストを中断して、前記ペーシング・パルスがその中で適用される神経刺激のないウィンドウを提供するように適合される請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＣＲＭ治療からの前記エネルギー放出が除細動ショックを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ＣＲＭ治療からの前記エネルギー放出が、組織と前記電極の間の界面を脱分極するためのリチャージ・パルスを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エネルギー放出が、インピーダンスを測定するために放出されるエネルギーを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記インピーダンスを測定するための前記放出されるエネルギーが、分時呼吸パルスを供給するために放出されるエネルギーを含む請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記エネルギー放出が、異なる神経刺激ターゲットに適用される神経刺激により放出されるエネルギーを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
神経刺激を神経刺激ターゲットに送るための、また他のエネルギー放出を供給するための手段と、
前記他のエネルギー放出がいつ行われているかを判定する手段と、
前記他のエネルギー放出が行われているとき、前記神経刺激ターゲットに前記神経刺激を送ることを阻止する手段と
を備えるシステム。
【請求項１７】
前記他のエネルギー放出が行われているとき、前記神経刺激ターゲットに前記神経刺激を送ることを阻止する前記手段が、前記神経刺激の送り時間と前記他のエネルギー放出の送りの時間をずらす手段を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記他のエネルギー放出が行われているとき、前記神経刺激ターゲットに前記神経刺激を送ることを阻止する前記手段が、時分割多重スキームで、第１の所定の時間スロット中に神経刺激を送り、また第２の所定の時間スロット中に前記他のエネルギー放出を供給する手段を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
他のエネルギー放出がいつ行われているかを判定する前記手段が、前記他のエネルギー放出に備えて、神経刺激の送りを無効にする割込みを受ける手段を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記他のエネルギー放出が心拍リズム管理治療からのペーシング・パルスを含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記他のエネルギー放出が除細動ショックを含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２２】
前記他のエネルギー放出が、組織と前記電極の間の界面を脱分極するためのリチャージ・パルスを含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
前記他のエネルギー放出が、インピーダンスを測定するために放出されるエネルギーを含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２４】
前記他のエネルギー放出が、他の神経刺激ターゲットへの他の神経刺激を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２５】
神経刺激を神経刺激ターゲットに送る前記手段が、神経刺激を圧受容器に送る手段を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２６】
神経刺激を圧受容器に送る前記手段が、拡張可能なリードを圧受容器の近傍の脈管中に脈管内を通して配置する手段を含む請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
拡張可能なリードを圧受容器の近傍の脈管中に脈管内を通して配置する前記手段が、前記拡張可能なリードを、脈管内を通して肺動脈中に配置する手段を含む請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
神経刺激を神経刺激ターゲットに送る前記手段が、心臓脂肪パッドを刺激する手段を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項２９】
心臓脂肪パッドを刺激する前記手段が、前記心臓脂肪パッドを経脈管的に刺激するために、脈管内を通して送られたリードを用いる手段を含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
心臓脂肪パッドを刺激する前記手段が、前記心臓脂肪パッドを刺激するのに使用するために、心外膜リードを用いて前記心臓脂肪パッド中にまたはその近傍に電極を配置する手段を含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
神経刺激を神経刺激ターゲットに送る前記手段が、神経幹を刺激する手段を含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項３２】
前記神経幹が、大動脈神経、頸動脈神経、または迷走神経を含む請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記神経幹を刺激する前記手段が、前記神経幹を刺激するために神経カフを使用する手段を含む請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記神経幹を刺激する前記手段が、前記神経幹を経脈管的に刺激するために、脈管内を通して送られたリードを使用する手段を含む請求項３１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
（優先権の主張）
本明細書は、２００５年４月２０日に出願された米国特許出願第１１／１１０５４２号に対する優先権の利益を主張し、その出願を参照により本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本出願は、一般に、医療機器に関し、より詳細には、神経刺激システム、機器、方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
副交感神経の直接的な電気刺激は、圧反射を活動化して、交感神経活動の低下を誘起し、血管抵抗を減少させることにより血圧を下げることができる。交感神経を抑制し、副交感神経を活動化することは、おそらく、急性虚血心筋層の側副血行灌流を高め、心筋層の損傷を減少させることにより、心筋梗塞後の不整脈の受攻性（vulnerability）を下げることに関連付けられている。神経刺激を用いた交感神経および副交感神経系のモジュレーションは、心筋梗塞後に致命的な不整脈となるさらなるリモデリング、および素因から心筋層を保護するなど、良好な臨床的利益を有することが示されてきた。
【０００４】
ある病気を処置するために、または様々な病気を処置するために、異なるタイプの治療を行うことができる。例えば、いくつかの神経刺激治療は、２つ以上の神経刺激目標を刺激することを含む。さらに、いくつかの病気のために、神経刺激（ＮＳ：neural stimulation）治療と、心拍リズム管理（ＣＲＭ：cardiac rhythm management）治療を共に行うことも可能である。いくつかのＣＲＭ治療は２つ以上の心臓部位を刺激することを含む。いくつかの治療は、組織を横断するインピーダンスを測定するためにパルスを印加し、その治療を制御するために、そのインピーダンス測定を用いて感知したフィードバックを提供する。したがって、諸治療では、神経刺激とＣＲＭ治療のために、またインピーダンス測定のために、複数の電極を用いて組織を通る電流を加えることがある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本主題は、神経刺激と他のエネルギー放出が同時に行われた場合、発生し得る望ましくない相互作用に対処する。神経刺激は、組織を通る意図された電流経路を有し、他のエネルギー放出も、組織を通る意図された電流経路を有する。しかし、神経刺激と他のエネルギー放出が同時に行われた場合、意図されない電流経路が電極間で生ずる可能性がある。他のエネルギー放出は、処置および診断目的のためである。他のエネルギー放出の例は、異なる神経ターゲットへの他の神経刺激または神経刺激後のリチャージ・パルスや分時呼吸量（minute ventilation）パルスなどのインピーダンス測定用パルスを含み、さらにペーシング・パルス、リチャージ・パルス、除細動パルスなどのＣＲＭ治療に関連する放出を含む。本主題は、他のエネルギー放出が行われているときに、神経刺激が同時に加えられることを阻止することである。いくつかの実施態様は、他のエネルギー放出に対する神経刺激の時間をずらして、エネルギー放出相互間に少なくとも数ミリ秒を設けるようにし、それにより、生理学的観点からパルスの有効性を減少させることなくパルス相互間の電気的相互作用を阻止する。
【０００６】
本主題の様々な態様はシステムに関する。システムの様々な実施態様は、少なくとも１つの電極を有する少なくとも１つのリードに接続するための少なくとも１つのポートと、少なくとも１つの刺激回路と、少なくとも１つの制御装置とを備える。少なくとも１つの刺激回路は、少なくとも１つのポートに接続され、少なくとも１つの電極を用いて神経刺激ターゲットに神経刺激を送るように適合される。少なくとも１つの制御装置は、神経刺激ターゲットへの神経刺激以外の他のエネルギー放出がいつ行われているかを判定し、他のエネルギー放出と同時に神経刺激を送ることを阻止するように適合される。システムの様々な実施態様は、神経刺激ターゲットに神経刺激を送るための、かつ他のエネルギー放出を行うための手段と、他のエネルギー放出がいつ行われているかを判定する手段と、他のエネルギー放出が行われている場合に、神経刺激ターゲットに神経刺激を送ることを阻止する手段とを含む。
【０００７】
この要約は、本出願の教示のいくつかを概観するものであり、本主題を排他的または網羅的に扱うことを意図していない。本主題に関するさらなる詳細は、詳細な説明および添付の特許請求の範囲中で見出される。当業者であれば、それぞれを限定的な意味に解釈すべきではない以下の詳細な説明を読み、理解し、その一部を形成する図面を眺めれば他の態様は明らかとなろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲、およびその均等物により定義される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本主題の以下の詳細な説明は、本主題が実施され得る特有の諸態様、および諸実施形態を例として示す添付の図面を参照する。これらの諸実施形態は、当業者が本主題を実施できるように、十分詳細に述べられる。他の実施形態を使用することもでき、また本主題の範囲をエスケープすることなく、構造的、論理的、および電気的な変更を行うことができる。この開示における「ある」、「１つの」、または「様々の」実施形態への参照は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、またこのような参照は複数の実施形態を企図している。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈されるべきではなく、その範囲は、添付された特許請求の範囲によってのみ決まり、このような特許請求が権利を有する法律上の均等物の全範囲を共に含む。
【０００９】
埋め込み可能な医療機器は、独立したプログラム可能な出力を有する。異なるペーシング電圧にプログラムされた容量結合の出力から、刺激が同時に送られた場合、出力間で予期しない電流経路が作成される。これらの予期しない電流は、意図する電流経路に対して加算し、または減算する可能性がある。同時ペーシングからのこれらの予期しない電流経路に関連する１つの問題は、電極に対する期待したキャプチャ閾値からのキャプチャ閾値変化を含む。ペーシング刺激が重複しないように、わずかな時間（例えば、１ミリ秒）の間、一方の出力に対する刺激パルスの終了と、他方の出力に対する刺激パルスの開始とを分離し、１つずつ出力を刺激することによって、部位間の複雑な電流経路を回避する。
【００１０】
本主題は、処置目的であるか、それとも診断目的であるかにかかわらず、神経刺激が、他のエネルギー放出と同時に行われる場合に発生し得る望ましくない相互作用に対処することである。他のエネルギー放出の例は、異なる神経ターゲットへの他の神経刺激や、分時呼吸パルスなどのインピーダンス測定のためのパルスを含み、さらにペーシング・パルス、リチャージ・パルス、除細動パルスなどのＣＲＭ治療に関連する放出を含む。治療のアルゴリズムが、神経刺激とエネルギー放出を同時に行おうとする場合、本主題は、そのアルゴリズムを指定変更し、神経刺激と他のエネルギー放出の時間をずらす。通常、電気的な相互作用を阻止するには数ミリ秒で十分である。しかし、通常、数ミリ秒の放出は、生理学的観点から有効性を減少させることはない。
【００１１】
図１は、本主題の様々な実施形態による埋め込み可能な医療機器（ＩＭＤ）１０１とプログラマ１０２を含むシステム１００を示す。ＩＭＤ１０１のいくつかの実施形態は神経刺激機能だけを含み、またいくつかの実施形態はＮＳとＣＲＭ機能の組合せを含む。ＩＭＤは、神経刺激および／またはＣＲＭ治療と共に薬物治療などの他の治療を施すようにも設計されてもよい。ＩＭＤとプログラマはデータと命令を無線で通信することができる。様々な実施形態では、例えば、プログラマとＩＭＤは、データと命令を無線で通信するために遠隔測定コイルを使用する。したがって、プログラマを使用してＩＭＤにより行われるプログラムされた治療を調整することができ、ＩＭＤは、例えば、無線遠隔測定を用いてプログラマに機器データ（バッテリやリード抵抗など）、および治療データ（検知データや刺激データなど）を報告することができる。
【００１２】
図１は、埋め込み可能な医療機器（ＩＭＤ）を示す。本主題の諸態様は、外部機器を用いて実施することができる。図１はまた、プログラマと通信するＩＭＤを示している。ＩＭＤはまた、先進患者管理（ＡＰＭ：advanced patient management）システムで使用されるはずの携帯情報端末（personal digital assistant）、または他の電子機器と無線で直接通信することができ、それにより、記録されたデータが編成され、そのデータに基づき計算が実施され、その後、データをプログラマに送ることができる。
【００１３】
図２は、マルチサイト刺激と検知用に構成された埋め込み可能な医療機器の一実施形態のシステム図である。この図は、神経刺激治療といくつかのＣＲＭ治療を実施することのできるＩＭＤの他の例を提供する。この図の議論で使用される場合、ペーシングは電気的な刺激に関する。様々な実施形態では、所与のチャネルに対する刺激は、心筋層を捕捉するための刺激、神経刺激、またはペーシングと神経刺激の両方を含む。ＣＲＭ治療で使用され得るものなど、検知チャネルとペーシング・チャネルの３つの例は、「Ａ」から「Ｃ」で指定される。図示されたチャネルは、リング電極２０３Ａ〜Ｃとチップ電極２０４Ａ〜Ｃを有する両極性リード、検知増幅器２０５Ａ〜Ｃ、パルス発生器２０６Ａ〜Ｃ、チャネル・インターフェース２０７Ａ〜Ｃを備える。したがって、これらの各チャネルは、パルス発生器と電極との間で延びる刺激チャネル、と検知増幅器と電極の間で延びる検知チャネルを含む。チャネル・インターフェース２０７Ａ〜Ｃは、マイクロプロセッサ２０８と双方向に通信し、各インターフェースは、ペーシング・パルスを出力し、ペーシング・パルスの振幅を変更し、また検知増幅器に対するゲインと閾値を調整するために、検知増幅器からの検知信号入力をデジタル化するアナログ−デジタル変換器を含み、さらにマイクロプロセッサにより書き込まれるレジスタを含むことができる。検知回路は、特定のチャネルにより生成された電位図信号（すなわち、心臓の電気的活動を表す電極により感知された電圧）が、指定された検出閾値を超えた場合、心房検知または心室検知である心腔検知を検出する。特定の刺激モードで使用されるいくつかの調整可能なパラメータを含むアルゴリズムは、このような検知を用いて刺激をトリガするかまたは抑制し、また固有の心房レートおよび／または心室レートを、心房検知間および心室検知間の時間間隔をそれぞれ測定することによって検出することができる。
【００１４】
スイッチング・ネットワーク２０９は、固有の心臓活動を検出するために、検知増幅器の入力に合わせて電極を切り換え、また刺激を送るために、パルス発生器の出力に合わせて電極を切り変えるのに使用される。スイッチング・ネットワークはまた、リードのリング電極とチップ電極を共に用いて両極モードでか、あるいはアース電極として働く機器ハウジングすなわち缶２１０と共に、またはアース電極として働く他のリード上の他の電極と共に、リードの一方の電極だけを用いる単極モードで、機器が検知または刺激することを可能にする。また、ショック・パルス発生器２１１は、ショックを与えることができる頻拍型不整脈を検出すると、心房または心室に、除細動ショックを１対のショック電極２１２を介して送るための制御装置にインターフェースされている。チャネル・インターフェース２１３と検知増幅器２１４は、マイクロプロセッサとスイッチの間を接続し、治療をガイドするために使用されるセンサ２１５からの感知信号を受信する。チャネル・インターフェース２１７は、マイクロプロセッサ２０８と神経刺激装置２１８の間を接続し、それにより、神経刺激電極２１６に神経刺激が供給される。
【００１５】
制御装置またはマイクロプロセッサは、チャネルを介して、（神経刺激とＣＲＭペーシング、除細動とリチャージ・パルスを含む）刺激の送りを制御すること、検知チャネルから受信した検知信号を解釈すること、エスケープ間隔やセンサの無反応期間を決めるためのタイマを実装することを含む、プログラミングされた命令とメモリ２１９に記憶されたいくつかの調整可能なパラメータとに従って、機器全体の動作を制御する。制御装置は、感知されたイベントや時間間隔の終了に応じて、どのようにパルスが出力されるかを決めるいくつかのプログラムされた刺激モードで、機器を動作させることができる。徐脈を処置するための大部分のペースメーカは、いわゆるデマンド・モードで同期的に動作するようにプログラムされており、そのモードでは、決められた間隔内で生ずる感知された心臓イベントがペーシング・パルスをトリガするか抑制する。抑制された刺激モードは、心腔による固有の心拍がその間何も検出されない決められたエスケープ期間の終了後にのみ刺激パルスが心拍周期中に心腔に送られるように、感知された固有の活動に従ってペーシングを制御するようにエスケープ間隔を使用する。心室刺激のためのエスケープ間隔は、心室イベントまたは心房イベントにより再開されるが、後者によれば、ペーシングが固有の心房心拍を追跡することができる。制御装置に外部のプログラマまたは遠隔モニタと通信できるようにする遠隔測定インターフェース２２０がさらに設けられる。
【００１６】
図３は、本主題の様々な実施形態による、神経刺激（ＮＳ）部品３２２と心拍リズム管理（ＣＲＭ）部品３２３を有する、図１の１０１で示すものなど、埋め込み可能な医療機器（ＩＭＤ）３２１を示す。図３のＩＭＤは、図２のＩＭＤに加えて他の図が示されている。図示された機器３２１は、制御装置３２４とメモリ３２５を含む。様々な実施形態によれば、制御装置は、神経刺激やＣＲＭ機能を実施するためのハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せを含む。例えば、この開示で論じられるプログラムされた治療アプリケーションは、メモリ中にコンピュータ可読命令として記憶され、かつプロセッサにより実行されることができる。様々な実施形態によれば、制御装置は、神経刺激やＣＲＭ機能を実施するためにメモリに記憶された命令を実行するためのプロセッサを含む。図示された機器３２１はさらに、プログラマまたは他の外部もしくは内部機器と通信するのに使用される送受信装置３２６と関連する回路を含む。様々な実施形態は遠隔測定コイルを含む。
【００１７】
ＣＲＭ治療セクション３２３は、制御装置の制御下で、１つまたは複数の電極を用いて心臓を刺激し、かつ／または心臓信号を感知するための部品を含む。ＣＲＭ治療セクションは、心臓を刺激するために、電極を介して電気信号を送るのに使用されるパルス発生器３２７を含み、さらに、感知された心臓信号を検出し処理するための検知回路３２８を含む。制御装置３２４がパルス発生器３２７や検知回路３２８と通信するために使用されるインターフェース３２９が概略的に示されている。ＣＲＭ治療を行うのに使用するための一例として、３つの電極が示されている。しかし、本主題は、電極部位の特定の数に限定されない。各電極はそれ自体のパルス発生器と検知回路を含むことができる。しかし、本主題はそのように限定されない。パルス発生と検知機能は多重化されて、複数の電極と共に機能することもできる。
【００１８】
ＮＳ治療セクション３２２は、制御装置の制御下で、神経刺激ターゲットを刺激し、かつ／または神経活動に関連するＡＮＳパラメータ、もしくは血圧や呼吸などのＡＮＳパラメータの代用物を感知するための部品を含む。ＡＮＳ治療を行うために使用される３つのインターフェース３３０が示されている。しかし、本主題は、特定の数のインターフェースに、または特定の任意の刺激もしくは検知機能に限定されない。パルス発生器３３１は、神経刺激ターゲットを刺激するために使用される電極に電気的なパルスを供給するために使用される。様々な実施形態によれば、パルス発生器は、刺激パルスの振幅、刺激パルスの周波数、パルスのバースト周波数などのパルスの形態、または矩形波、三角波、正弦波、ホワイト・ノイズもしくは他の信号を模倣する望ましい高調波成分を有する波などのパルスの形態を設定するための、またいくつかの実施形態では、変更するための回路を含む。検知回路３３２は、神経活動、血圧、呼吸などのセンサなど、センサからの信号を検出し、処理するために使用される。インターフェース３３０は、概して、制御装置３２４が、パルス発生器３３１や検知回路３３２と通信するために使用されるものとして示されている。各インターフェースは、例えば、別個のリードを制御するために使用され得る。ＮＳ治療セクションの様々な実施形態は、圧受容器、神経幹、心臓脂肪パッドなどの神経ターゲットを刺激するためのパルス発生器を含むだけである。
【００１９】
様々な実施形態によれば、リードとリード上の電極は、電極が適正にパルスを送信し、また心臓から信号を感知できるように、心臓に対して物理的に配置され、また神経ターゲットを刺激するように、またいくつかの実施形態では、神経ターゲットからの神経トラフィックを感知するように、神経ターゲットに関して物理的に配置される。神経ターゲットの諸例は、望ましい神経刺激治療を行うための、圧受容器、迷走神経とその心臓分枝などの神経幹と分枝、心臓脂肪パッドなど遠心性経路と求心性経路を共に含む。いくつかのリードと、そのリードごとにいくつかの電極があり得るので、コンフィギュレーションは、特定の電極または複数の電極を使用するようにプログラムすることができる。
【００２０】
機器のリードは、心房ペーシング、右および／または左心室ペーシング、および／または除細動などのＣＲＭ治療を行うための１つまたは複数のリードを含む。機器はまた、少なくとも１つの神経刺激リードを含み、それは適切な場所に配置される。いくつかの実施形態は、同じリードを用いて、神経刺激とＣＲＭ治療を実施する。神経刺激リードの諸例は、以下のものを含む。すなわち、圧受容器が高密度に集中している近傍の、肺動脈中に配置される拡張可能な刺激リードと、脂肪パッドを経脈管的に刺激するために心臓脂肪パッドの近傍に配置される脈管内供給リードと、脂肪パッドの中または近傍に配置される電極を有する心外膜リードと、大動脈、頸動脈、または迷走神経の周囲に配置されるカフ電極と、大動脈、頸動脈、または迷走神経を経脈管的に刺激するように配置される脈管内供給リードとが含まれる。他の神経ターゲットを刺激するための他のリード配置も使用することができる。
【００２１】
制御装置は、第１の電気治療タイプの少なくとも１つのプログラムされた電気治療のための複数のパラメータを用いて、電気的パルスの送りを制御する。制御装置は、神経刺激と同時に異なる刺激またはエネルギー放出が行われることを阻止するように適合される。
【００２２】
図４は、電極間で組織を通して、エネルギー放出と望ましい電流経路４３３を提供するのに使用される一対の電極を示す。しかし、２つを超える電極が存在する場合、問題がある。図５は、望ましい電流経路５３３Ａを介して第１の望ましいエネルギー放出を行うのに使用される第１の電極対Ａ１とＡ２と、望ましい電流経路５３３Ｂを介する第２の望ましいエネルギー放出を行うのに使用される第２の電極対Ｂ１とＢ２とを示す。しかし、電極間に電位差がある場合、他の意図しない電流経路が存在する可能性がある。例えば、電極Ａ１とＢ１の間に電位差がある場合、電流は電流経路５３４を通って流れるが、それは、電極Ａ１とＡ２を用いてより高い電圧のＣＲＭが適用され、かつ電極Ｂ１とＢ２を用いてより低い電圧の神経刺激治療が適用された場合などに生ずる可能性がある。さらに、電流は、電極Ａ２とＢ２の間に電位差がある場合は電流経路５３５を通り、電極Ａ１とＢ２の間に電位差がある場合は電流経路５３６を通り、電極Ｂ１とＡ２の間に電位差がある場合は電流経路５３７を通って流れる。これらの意図しない電流経路５３４〜５３７における電流は、意図する電流経路５３３Ａと５３３Ｂの電流と干渉する可能性がある。電極の電位に応じて、意図しない電流は、意図する電流に加算され、または意図する電流から減算される。図は、単純な抵抗性ネットワークを介する組織インピーダンスを示す。リードとＩＭＤにおける刺激チャネル中の容量性部品と誘導性部品がまた、意図する電流経路に対して不利な相互作用を行う可能性もある。
【００２３】
図６Ａと図６Ｂは、２つの独立したペーシング回路を有し、かつ２つのエネルギー放出出力６３８Ａと６３８Ｂを有する神経刺激装置の電気的な概略図を示し、またさらに、２つのエネルギー放出出力のための、望ましい電流経路と望ましくない電流経路をそれぞれ示す。図示された機器は、各出力に関連付けられたエネルギー源６３９Ａと６３９Ｂを含む。３つの電極６４０Ａ、６４０Ｂ、６４０Ｃが、出力６３８Ａに対する電極６４０Ａと６４０Ｂの間の、また出力６３８Ｂに対する電極６４０Ｂと６４０Ｃの間の組織抵抗ＲTissueと共に、概略的に示されている。図は、２つの独立したペーシング回路６４１Ａと６４１Ｂに関連付けられたエネルギー放出出力６３８Ａと６３８Ｂが電極６４０Ｂを共用することを示している。図はまた、神経刺激装置の独立したペーシング回路をモデル化するように、いくつかのスイッチ、コンデンサ、抵抗を示す。
【００２４】
図６Ａは、独立したペーシング回路のそれぞれに対する望ましい電流経路６４２Ａと６４２Ｂを示し、また図６Ｂは、２つの独立したペーシング回路６４１Ａと６４２Ｂの間の望ましくない電流経路６４３Ａ、６４３Ｂ、６４３Ｃを示す。様々なペーシング部位間の異常な電流経路に起因して、独立したペーシング回路中には強い相互作用がある。異常な電流経路は、刺激（神経刺激、ペーシング、リチャージ・サイクル、インピーダンス測定）中に存在する。異常な電流経路は、ペーシング・パルスとリチャージ・パルスとの間の電荷バランスを損なう。この不適正な電荷バランスは、独立した最も低い捕捉閾値を有する部位の捕捉閾値をかなり増加させることになる。捕捉閾値の増加は、ペーシング・インピーダンス、電圧、リード位置に依存する。
【００２５】
本主題は、複数の部位に神経刺激を送る、あるいは神経刺激とＣＲＭ治療（ペーシング、除細動、ＣＲＴ、または組合せなど）を共に行う埋め込み可能なシステムに関する。これらの機能は共に、同じ機器中に含めることができるが、あるいはリード・ベースの、またはリードなしの手段を介して通信する独立した埋め込み可能な機器中に含むこともできる。
【００２６】
例えば、いくつかのシステムの実施形態は、ポートと、刺激回路と、神経刺激や他のエネルギー放出の送りの双方を制御するための制御装置とを含む機器を含む。いくつかのシステムの実施形態は、ポートと、刺激回路と、神経刺激の送りを制御するための第１の制御装置と、他のエネルギー放出の送りを制御するための第２の制御装置とを含む機器を含み、第２の制御装置が、他のエネルギー放出が行われているとき、神経刺激の送りを中断するように適合される。いくつかのシステムの実施形態は、ポートと、刺激回路と、神経刺激の送りを制御するための第１の制御装置と、他のエネルギー放出の送りを制御するための第２の制御装置とを含む機器を含み、第１の制御装置が、他のエネルギー放出が行われているとき、神経刺激の送りを阻止するように適合される。いくつかのシステムの実施形態は、神経刺激を送るための第１の機器と、他のエネルギー放出を送り、かつ第１の機器と通信するための第２の機器とを含み、第１の機器と第２の機器はそれぞれ、リード、刺激回路、制御装置を接続するためのポートを含む。
【００２７】
埋め込み可能なシステムは、２つ以上のエネルギー源が同時に解放されることを阻止し、普通であれば生ずるはずのパルスの減衰または反転を阻止する。エネルギー源の例は、心臓ペーシング、神経刺激、リチャージ、分時呼吸パルスなどを含む。様々な実施形態は、他の治療の適用と神経刺激治療の適用の時間を交互にずらす。例えば、心臓ペーシングが、長い（例えば、１０秒）期間にわたる神経刺激を必要とする場合、神経刺激バースト中に短いウィンドウを作成することができ、その間、心臓ペーシングを行うことができる。したがって、本主題は、神経刺激と心臓ペーシングの同時適用から生ずる可能性のあるパルスの減衰または反転に対する解決策を与える。
【００２８】
図７は、３つの神経ターゲット７４４Ａ、７４４Ｂ、７４４Ｃに対する神経刺激を示しており、その刺激は、本発明の主題の様々な実施形態に従って、同時の神経刺激を阻止するように時間がずらされている。この実施形態では、制御装置は、他の神経刺激バーストの開始（例えば、７４４Ｂの７４５で）の前に、神経刺激バーストを停止させる（例えば、７４４Ａの７４５で）。この実施形態によれば、制御装置が、各神経刺激７４４Ａ、７４４Ｂ、７４４Ｃの開始と停止を制御するので、各神経刺激バーストの持続期間は可変である。
【００２９】
図８は、３つの神経ターゲット８４４Ａ、８４４Ｂ、８４４Ｃに対する神経刺激を示しており、その刺激は、本主題の様々な実施形態に従って、同時の神経刺激を阻止するために、時間ドメイン多重スキーム内で、所定の時間期間８４６の間、所定の時間スロット８４５Ａ、８４５Ｂ、８４５Ｃを用いて時間がずらされる。時間スロットは、互いに等しい持続期間のものとすることができるが、あるいはいくつかの時間スロットは、他の時間スロットよりも長くまたは短くすることもできる。ある神経ターゲットを刺激する場合、制御装置は、その神経ターゲットに対する所定の時間スロット中に留まるように神経刺激の送りを制御する。この例示の実施形態では、制御装置は、異なる治療８４４Ａ、８４４Ｂ、８４４Ｃをその各時間スロット中に適用する必要があるに過ぎず、第１の治療の適用準備がいつできたかを判定し、第１の治療が適用され得るように第２の治療を中断させる必要はない。
【００３０】
図９は、本主題の様々な実施形態による、心臓周期の過程にわたるＣＲＭペーシングと神経刺激を示す。ペーシング・パルスは９４７で表される。図示されたシステムは、右心房９４８、右心室９４９、左心室９５０をペーシング９４７する。図はまた、ペーシング９４７の結果として生ずる後電位を低減させるために使用されるリチャージ・パルス９５１も示す。
【００３１】
分極パルスが加えられた後、組織と刺激電極の界面で、組織（例えば、心筋層）中に、反対の電荷の後電位が誘起される。例えば、陰極刺激の後、負に帯電した電極は、正に帯電した過剰なイオンに囲まれ、負に帯電したイオンは反発される。したがって、刺激の後、電極／組織界面は分極する。分極は、ペーシング刺激の振幅と持続期間を含み、かつ電極の半径、表面積、幾何形状、表面構造、化学組成を含むいくつかの因子に関係する。後電位は、一時的なものであり、指数的に減衰して中性になる。一時的な分極は、組織／電極界面における電圧源として表される。後電位に関連する問題は、検知問題や捕捉閾値問題を含む。例えば、後電位が十分に減衰するまでの時間に、検知回路を適切に無効にしない限り、後電位により、ペーシング・パルスの不適切な抑制を生ずる可能性がある。後電位はまた、捕捉閾値を変更する可能性もある。例えば、正の後電位の存在中に、陰極刺激を供給するために負の電位が電極に印加される場合、その負の電位は、正の後電位を補償し、かつさらに、心筋層を捕捉するのに十分な刺激を供給するように、さらに負である必要がある。リチャージ・パルス９５１は後電位を低減する。リチャージ・パルス中、電極の極性は、パルス後の時間期間で反転し、電極と心筋層の間の界面における分極を減少させる。
【００３２】
電極／組織の界面は、神経刺激パルスの後にも分極化される。リチャージ・パルスは、神経刺激後の後電位を低減するのに使用することができる。
【００３３】
図９はさらに、２つの神経ターゲット９５３、９５４に対する神経刺激９５２を示す。図に示すように、１回に１つのエネルギー放出（ペーシング、リチャージ、神経刺激）が送られる。すなわち、エネルギー放出は、１つのエネルギー放出が他のエネルギー放出を開始する前に完了するように、時間がずらされる。１つの放出の終了と他の放出の開始との間の分離は、電極間の望ましくない電流経路を阻止するために、約１ｍｓ程度とすることができる。
【００３４】
図１０は、本主題の様々な実施形態による、心臓周期の過程にわたるＣＲＭペーシングと神経刺激を示す。図は、３つのタイプのエネルギー放出を示す。それらは、ペーシング１０４７、リチャージ１０５１、神経刺激１０５２である。経胸腔インピーダンス測定などのインピーダンス測定を行うために供給される除細動パルスや電流は、他のタイプのエネルギー放出である。図示の例では、第１の電極がペーシングを行い、次いで第２の電極がペーシングを行い、次いで、第１の電極が後電位を除去するためにリチャージされ、次いで、第２の電極が後電極を除去するためにリチャージされる。ＣＲＭペーシングとリチャージ機能用に使用されない心臓周期の部分の中で神経刺激が行われる。
【００３５】
図１１は、本主題の様々な実施形態による方法を示す。例示の実施形態では、１１５３で、神経刺激が神経刺激ターゲットに送られる。神経刺激を神経ターゲットに送ることのできる方法はいくつかある。いくつかの実施形態は、神経刺激を圧受容器に送る。例えば、拡張可能なリードは、肺動脈などの血管中で圧受容器の近傍に血管内を通して配置される。いくつかの実施形態は、心臓脂肪パッドに対して神経刺激を送る。例えば、心臓脂肪パッドは、心臓脂肪パッドを経脈管的に刺激するために、血管内を通して送られたリードを用いて刺激することができ、あるいは心臓脂肪パッドの刺激に使用するために、心臓脂肪パッド中に、もしくはその近傍に電極を配置するための心外膜リードを用いて刺激することができる。いくつかの実施形態は、大動脈神経、頸動脈神経、または迷走神経などの神経幹に神経刺激を送る。例えば、神経幹は、神経幹の周りに配置された神経カフを用いて、または神経幹を経脈管的に刺激するために、脈管内を通して送られたリードを用いて刺激することができる。
【００３６】
１１５４で、他のエネルギー放出が行われる。このようなエネルギー放出の例は、心臓再同期治療（ＣＲＴ：cardiac resynchronization therapy）などの心拍リズム管理治療からのペーシング・パルス、除細動ショック、組織と電極間の界面を脱分極させるためのリチャージ・パルス、分時呼吸パルスなどのインピーダンスを測定するためのエネルギー放出、他の神経刺激ターゲットへの他の神経刺激を含む。１１５５で、他のエネルギー放出がいつ行われているか、または行われようとしているかを判定する。例えば、いくつかの実施形態は、ＣＲＭモジュールからのエネルギー放出に備えて神経刺激の送りを無効にするＣＲＭモジュールから送られた割込みを受け取る。１１５６で示されるように、神経刺激ターゲットへの神経刺激の送りは、他のエネルギー放出が行われているか、あるいは行われようとしている場合、阻止される。プロセスは、１１５６から１１５５に戻り、他のエネルギー放出がさらに行われているかどうかを判定する。１１５５で、他のエネルギー放出が行われていないか、あるいは行われようとする指示を受け取らない場合、プロセスは、１１５５から１１５３に進み、神経刺激治療に従って、ターゲットに神経刺激を送ることを継続する。
【００３７】
図１２は、本主題の様々な実施形態による方法を示す。１２５７で、ある時間期間に対する時分割多重（ＴＤＭ）スキームが決められる。ＴＤＭスキームは、その時間期間内の少なくとも時間スロットＡとＢを決める。時間期間の一例は心拍周期であり、それは、神経刺激とＣＲＭ治療を共に適用する機器にいくつかの利益を提供する。他の時間期間を使用することもできる。例えば、複数の神経刺激ターゲットに神経刺激を供給する機器は、他の時間期間を使用してもよい。１２５８で、神経刺激を送るべきかどうかが判定され、また１２５９で、他の刺激（例えば、ペーシング、リチャージング、他の神経刺激、除細動、インピーダンス測定）を送るべきかどうかが判定される。神経刺激を送るべきである場合、プロセスは、１２５８から１２６０に進み、神経刺激が次の時間スロットＡで送られる。神経刺激を送るべきではない場合、プロセスは１２５８から１２６２に進む。他の刺激を送るべきである場合、プロセスは１２５９から１２６１に進み、他の刺激が次の時間スロットＢで送られる。他の刺激を送るべきではない場合、プロセスは１２５９から１２６２に進む。
【００３８】
当業者であれば、本明細書に示され述べられたモジュールや他の回路は、ソフトウェア、ハードウェア、およびソフトウェアとハードウェアの組合せを用いて実施できることが理解されよう。したがって、例示のモジュールと回路は、ソフトウェアの実装形態、ハードウェアの実装形態、およびソフトウェアとハードウェアの実装形態を包含することが意図される。
【００３９】
この開示で示した方法は、本主題の範囲に含まれる他の方法を排除することを意図していない。当業者であれば、この開示を読みかつ理解すれば、本主題の範囲に含まれる他の方法を理解されよう。上記で特定された諸実施形態や、例示の諸実施形態の部分は、必ずしも互いに排除するものではない。これらの実施形態、またはその部分は、組み合わせることができる。様々な実施形態において、上記で提供される本方法は、プロセッサにより実行されたとき、プロセッサに各方法を実施させる一連の命令を表す、搬送波または送信信号中で実施されたコンピュータ・データ信号として実施される。様々な実施形態では、上記で提供された方法は、プロセッサに各方法を実施するように指示することのできる、コンピュータによってアクセス可能な媒体上に含まれる１組の命令として実施される。様々な実施形態では、媒体は磁気媒体、電子媒体、または光媒体である。
【００４０】
本明細書で、特有の諸実施形態が例示され、述べられてきたが、当業者であれば、同じ目的を達成するように考えられたいずれの構成も、示された特有の実施形態の代用となり得ることが理解されよう。この出願は、本主題の適合形態または変形形態も含むことが意図される。上記の記述は、例示的なものであり、限定的ではないことが意図されることを理解されたい。上記の諸実施形態の組合せ、ならびに他の諸実施形態における上記諸実施形態の部分の組合せは、上記の記述を再検討すれば、当業者にとって明らかであろう。本主題の範囲は、添付された特許請求の範囲を参照して決定されるべきであり、このような特許請求が権利を有する均等物の全範囲を共に含む。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本主題の様々な実施形態による、埋め込み可能な医療機器（ＩＭＤ）とプログラマを含むシステムを示す図である。
【図２】マルチサイト刺激と検知用に構成された埋め込み可能な医療機器の一実施形態のシステムを示す図である。
【図３】本主題の様々な実施形態による、神経刺激（ＮＳ）部品および心拍リズム管理（ＣＲＭ）部品を有する埋め込み可能な医療機器（ＩＭＤ）を示す図である。
【図４】エネルギー放出を行うためなどに使用され得る１対の電極と、その電極相互間の、組織を通る望ましい電流経路を示す図である。
【図５】第１の望ましいエネルギー放出を行うのに使用するための第１の電極対、および第２の望ましいエネルギー放出を行うのに使用するための第２の電極対を示す図である。
【図６Ａ】２つの独立したペーシング回路と、２つの放出出力６３８Ａと６３８Ｂを有する神経刺激装置の電気的な概略図を示し、さらに、２つのエネルギー放出出力に対する望ましい電流経路および望ましくない電流経路をそれぞれ示し、さらに、意図する電流経路および意図しない電流経路を示す図である。
【図６Ｂ】２つの独立したペーシング回路と、２つの放出出力６３８Ａと６３８Ｂを有する神経刺激装置の電気的な概略図を示し、さらに、２つのエネルギー放出出力に対する望ましい電流経路および望ましくない電流経路をそれぞれ示し、さらに、意図する電流経路および意図しない電流経路を示す図である。
【図７】本主題の様々な実施形態による、同時の神経刺激を阻止するために、刺激の時間がずらされた３つの神経ターゲットへの神経刺激を示す図である。
【図８】本主題の様々な実施形態による、同時の神経刺激を阻止するために、時間ドメイン多重スキーム内の所定の時間期間に対する所定の時間スロットを用いて、刺激の時間がずらされた３つの神経ターゲットへの神経刺激を示す図である。
【図９】本主題の様々な実施形態による、心拍周期の過程にわたるＣＲＭペーシングおよび神経刺激を示す図である。
【図１０】本主題の様々な実施形態による、心拍周期の過程にわたるＣＲＭペーシングおよび神経刺激を示す図である。
【図１１】本主題の様々な実施形態による方法を示す図である。
【図１２】本主題の様々な実施形態による方法を示す図である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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