(57)【要約】動物の血管（６）の中に配置するための血管内デバイス（４）であって、前記血管内デバイス（４）は、その付近の血管（６）の外に位置する神経組織（５４）の活動の、感知又は刺激のうち少なくともいずれか一方に適している、血管内デバイス（４）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経組織の活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方を行うためのシステムであって、
動物の血管内に配置するための血管内デバイスを備え、
前記血管内デバイスは、その付近の前記血管の外に位置する神経組織の活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方に適している、システム。
【請求項２】
前記血管内デバイスは電極を備え、前記電極はその付近の前記血管の外に位置する神経組織の活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方を行うための電極である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
感知又は刺激のうち少なくとも一方の対象となる前記神経組織付近の前記血管内の領域にて、前記血管内デバイスを保持するための保持部材を備えた、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記保持部材は、前記血管内での拡張に適した、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記保持部材は、体内への配置及び体内での漸次的な分解に適した、請求項３又は４に記載のシステム。
【請求項６】
前記保持部材は、前記血管内での長期間配置に適した、請求項３又は４に記載のシステム。
【請求項７】
前記保持部材は、前記血管内の領域での配置、回収、及び前記血管内の異なる領域へのその後の再配置に適した、請求項３〜６のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記保持部材は、ステントを備える、請求項３〜７のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記保持部材は、プローブを備える、請求項３〜８のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プローブは、細長い可撓性マイクロチューブを備えた、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記血管内デバイスは、前記プローブに取り付けられており、前記プローブは前記血管内デバイスとの間の電気信号の伝導に適した、請求項９又は１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記血管内デバイスとの間で送受信した信号を処理するためのプロセッサを備えた、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記血管内デバイスとの間で、データと電力のうち少なくとも一方を、ワイヤレスで送受信するためのワイヤレス送受信システムを備えた、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ワイヤレス送受信システムは、磁気誘導コイルとＲＦ送受信装置のうち少なくとも１つを備えた、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
感知された神経組織の活動が、所定のパラメータ範囲を外れると警報信号を送信するのに適した警報システムを備えた、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記警報は、感知された活動が、前記動物に起こり得る、発作が差し迫った状態を示したときに発する警告信号を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記動物の血管に通し、前記動物の前記血管内を通過させられるように適合させた案内部材を備え、
前記案内部材は、感知又は刺激のうち少なくとも一方の対象となる前記神経組織付近の前記血管内の領域へと前記血管内デバイスを案内するのに適している、請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記案内部材は、その内部に前記血管内デバイスを通過させるのに適した、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記血管内デバイスと離れて配置されたデバイスを備え、前記デバイスは、データ又は電力の保存、処理、及び前記血管内デバイスとの間の送受信のうち少なくとも１つに適している、請求項１〜１８のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記デバイスは、データ及び電力のうち少なくとも一方を、前記血管内デバイスと前記デバイスとの間、又は２つの前記デバイス間で送受信するためのワイヤレス送受信機構を備えた、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記デバイスは、血管内配置に適した内部ユニットを備えた、請求項１９又は２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記デバイスは、皮下配置に適した内部ユニットを備えた、請求項１９〜２１のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記デバイスは、体への配置又は体外の配置に適した外部ユニットを備えた、請求項１９又は２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記デバイスは、義肢を備えた、請求項１９又は２０に記載のシステム。
【請求項２５】
動物の、１つ以上の血管におけるさまざまな領域にて保持するのに適した複数の血管内デバイスを備えることで、前記血管内デバイス付近のさまざまな領域の神経組織における電気的活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方を可能にする、請求項１〜２４のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２６】
動物の血管内で神経組織の電気的活動を感知又は刺激するための方法であって、
動物の、神経組織付近の血管内で神経組織の電気的活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方を行うのに血管内デバイスを用いることを含む、方法。
【請求項２７】
感知又は刺激の対象となる前記神経組織付近の前記血管内の領域へと、前記血管内デバイスを案内することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記血管の内壁に対して前記血管内デバイスを保持することを含む、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
内側血管壁に対して前記血管内デバイスを保持するために、前記血管内で保持部材を拡張することを含む、請求項２６〜２８のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
感知された、前記神経組織の活動に基いて、血管内脳波の信号を生成することを含む、請求項２６〜２９のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記血管内デバイスと、信号を保存、処理、又は前記デバイスとの間で送受信するのに適した別個のデバイスと、の間でデータ又は電力をワイヤレスで送受信することを含む、請求項２６〜３０のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
１つ以上の血管のさまざまな領域内に配置された、複数の血管内デバイスによって、神経組織の複数領域における電気的活動を感知又は刺激することを含む、請求項２６〜３１のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
動物の、脳深部領域付近の血管内に前記血管内デバイスを保持又は配置することと、血管内で脳深部領域の電気的活動を感知又は刺激することとを含む、請求項２６〜３２のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
パーキンソン病、うつ病、強迫性障害、又はトゥレット症候群等の医的障害の治療のために、神経組織を血管内で刺激することを含む、請求項２６〜３３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記神経組織付近に配置されたときに、前記血管内デバイスが感知した信号に基いて、神経組織の性状をマッピングすることを含む、請求項２６〜３４のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記血管内デバイス付近の前記神経組織を刺激するために、内部デバイス又は外部デバイスから前記血管内デバイスへと信号を送信することを含む、請求項２６〜３５のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記内部デバイス又は前記外部デバイスを作動させるために、前記血管内デバイスが感知した電気的信号に基いて、前記内部デバイス又は前記外部デバイスへと信号を送信することを含む、請求項２６〜３６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
義肢を運動させるために、前記血管内デバイスが感知した電気的信号に基いて、前記義肢へと信号を送信することを含む、請求項２６〜３７のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記血管内デバイスは、脳の中心後回にわたって又は沿って延びる中大脳動脈の第２分岐又は第３分岐に保持又は配置される、請求項２６〜３８のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
感知された電気的活動をモニタリングすることで、てんかん発作又は発作焦点を検知することを含む、請求項２６〜３９のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
差し迫った発作の前兆を検出するために、海馬の血管に広がる部分に前記血管内デバイスを保持又は配置することを含む、請求項２６〜４０のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
正常な体部位、失われた体部位又は人工的な体部位の運動を試みることによって、中心前回における電気的活動の変化を感知することを含む、請求項２６〜４１のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
血管内で前記中心前回を刺激することによって、正常な体部位又は人工的な体部位の運動を生じさせることを含む、請求項２６〜４２のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記外部デバイスと前記血管内デバイスとの間、又は前記外部デバイスと前記内部デバイスとの間のワイヤレス送受信を容易にするために、前記血管内デバイス付近の身体領域、又は前記血管内デバイスと接続された前記内部デバイス付近の身体領域の上に、外部ユニットを配置することを含む、請求項２６〜４３のうちいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
特定の態様において、本発明は、血管内で神経組織の電気的活動を感知又は刺激することに関連する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書における文献、デバイス、行為又は知識は、発明の内容を説明するために含むものである。これらの記載は、本明細書における開示及び広範囲にわたる記述の優先日以前の、オーストラリアやその他の場所における関連技術についての先行技術基準、又は共通の一般的知識の一部を形成するもの、の容認ととらえるべきものではない。
【０００３】
動物の体内の神経組織を感知又は刺激する機能は、治療上、分析上、及び診断上の利点又は機会を提供するものであり、それらのうちのいくつかは本明細書において明らかとなるであろう。
【０００４】
共通の一般的知識を認めるものではないが、脳の電気的活動を測定するための既存の技術では、頭皮に配置した頭蓋外電極、又は脳の外側皮質表面、若しくは硬膜外腔若しくは硬膜下腔に、外科的に埋め込まれた頭蓋内電極を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
残念ながら、これら既存の方法には大きな欠点がある。例えば、頭皮に外付けされた頭蓋外電極を用いると、明瞭度が不足し、あるいはノイズや運動等の障害を引き起こしやすくなる可能性がある。
【０００６】
また、頭蓋内電極を用いる場合には、侵襲性手術を行う必要がある。この方法には、感染症等の合併症や流血のリスクが高く、さらに、少なくとも脳を切り開き、傷つけない限り、電極の配置場所が脳の外側表面に限定される。
【０００７】
脳の別の領域をさらに検査することが望まれる場合、又は該電極の配置場所付近に瘢痕ができたことで電極からの信号が劣化した場合には、埋め込んだ電極の再配置が必要となる可能性がある。しかし、さらなる侵襲性手術の必要性、及び瘢痕組織内に電極が巻き込まれる可能性があるために、電極の再配置には困難も伴う。
【０００８】
また、既存の頭蓋内電極は、患者の体外に配置されたコンピュータ機器への直接的な電気接続を必要とし得る。
【０００９】
このように、従来技術のデバイス若しくは方法に関連する課題、欠点若しくは不利点の一部を、軽減し、制限し、解消し、若しくは改善するか、又は従来技術のデバイス若しくは方法の効果的な代替物を提供する、神経細胞又は神経組織を感知又は刺激するための、新しい方法又は手段を提供することは有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様において、本発明は、動物の血管内に配置するための血管内デバイスを提供することができ、該血管内デバイスは、その付近の血管外に位置する神経組織の活動を感知又は刺激するのに適している。
【００１１】
神経組織には、神経細胞を含んでもよい。血管内デバイスは、１つ以上の神経細胞の活動を感知又は刺激するように適合させてもよい。
【００１２】
血管内デバイスにはセンサを備えることができ、該センサは血管内デバイス付近の血管外に位置する神経組織の活動を感知又は刺激するのに適したものとすることができる。
【００１３】
血管内デバイスには刺激装置を備えることができ、該刺激装置はその付近の血管外に位置する神経組織の活動を刺激するのに適したものとすることができる。
【００１４】
このように、血管内デバイスは、該血管内デバイスの付近の血管外に位置する神経組織の活動を、それぞれ感知又は刺激するためのセンサ又は刺激装置を備えてもよい。
【００１５】
血管内デバイス、又はそのセンサ若しくは刺激装置は、電極を備えてもよい。電極は、血管壁と係合するよう適合させてもよい。電極は、血管内デバイスの外面からわずかに突出させてもよい。
【００１６】
電極は、不活性物質を含んでもよい。不活性物質は、プラチナ又はニチノールを含んでもよい。不活性物質の使用は、数年間、又は動物の残り寿命にわたって、電極を血管内に配置することを可能にし得る。
【００１７】
電極は、複数としてもよい。例えば、２行４列のアレイに配列した複数の電極としてもよい。
【００１８】
血管内デバイス又はそのセンサは、付近の神経組織からの局所電場電位(local field potentials)を感知するように適合させてもよい。追加的に又は代替的に、血管内デバイス又はそのセンサは、付近にある神経組織の単一神経細胞の電気的活動を感知するように適合させてもよい。このように、血管内デバイスは、神経細胞の活動電位を感知するように適合させてもよい。
【００１９】
血管内デバイス又はその刺激装置は、付近の神経組織における局所電場電位を刺激するように適合させてもよい。追加的に又は代替的に、血管内デバイス又はその刺激装置は、付近にある神経組織の単一神経細胞の電気的活動を刺激するように適合させてもよい。このように、血管内デバイスは、神経細胞の活動電位を刺激するように適合させてもよい。
【００２０】
電極は、取付部材に配置してもよい。取付部材は、電極を備えてもよい。取付部材は、電気信号を伝導するように適合させてもよい。このように、取付部材は、導電性部材を備えてもよい。
【００２１】
血管内デバイスは、取付部材を備えてもよい。取付部材は、シリコーンを含んでもよい。
【００２２】
好適には、取付部材は安定物質で覆ってもよい。安定物質は、取付部材と電極とを覆ってもよい。安定物質は、シリコーンを含んでもよい。
【００２３】
取付部材は、基板を備えてもよい。基板は、シリコーンで覆ってもよい。基板は、プリント回路基板を備えてもよい。
【００２４】
取付部材は、可撓性フラップを備えてもよい。可撓性フラップは、シリコーンを含んでもよい。
【００２５】
取付部材は、ワイヤを備えてもよく、又はワイヤを取付部材に配置してもよい。ワイヤは、複数としてもよい。
【００２６】
血管内デバイスは、マイクロチップを備えてもよい。マイクロチップは、電極に電気的に接続させてもよい。ワイヤは、電極とマイクロチップとの間に延在させてもよい。
【００２７】
マイクロチップは、マイクロプロセッサを備えてもよい。
【００２８】
マイクロチップは、チャネル増幅器を備えてもよい。
【００２９】
マイクロチップは、デジタル信号変換機を備えてもよい。
【００３０】
マイクロチップは、ＲＦ送受信装置を備えてもよい。
【００３１】
ワイヤは、電極から、動物の体外に配置された外部デバイスへと延在させてもよい。複数の電極から、複数のワイヤを延在させてもよい。各ワイヤは、集められて、動物の体外へと出ていく束を形成してもよい。
【００３２】
他の態様において、本発明は、血管内デバイスを、血管内の所定位置に保持するためのリテーナを提供することも可能である。血管内デバイスは、リテーナに配置してもよい。
【００３３】
リテーナは、拡張可能としてもよい。リテーナは、ステントを備えてもよい。ステントは、メッシュ製のフレームワークを備えてもよい。ステントは、自身を取り囲んでいる血管の形状とすることができるように、拡張可能としてもよい。
【００３４】
ステントは、生物分解性又は生体吸収性の物質を含んでもよい。ステントは、体内で漸次的に分解させてもよい。
【００３５】
あるいは、ステントはニチノールやプラチナ等の不活性物質を含んでもよい。そうすることで、ステントは体内で数年間、又は動物の全寿命にさえわたって機能し続け得る。
【００３６】
リテーナは、プローブを備えてもよい。プローブは、細長い可撓性マイクロチューブを備えてもよい。
【００３７】
ステントは、プローブの端部から放出されると拡張するように適合させてもよい。ステントは、プローブの端部に格納されると収縮するように適合させてもよい。このように、ステントは配置、回収、及び再配置ができるように適合させてもよい。再配置は、先に配置された、血管内の領域とは異なる領域にて行ってもよい。
【００３８】
他の形態において、血管内デバイスは、プローブに取り付けてもよい。そのような実施形態では、ステントを備えないでもよい。プローブは、血管内デバイスとの間で、電気信号を伝導するように適合させてもよい。プローブは、案内ワイヤ又はケーブルを備えてもよい。電極ワイヤは、案内ワイヤ又はケーブルと電気的に接続させてもよい。
【００３９】
リテーナは、血管内デバイスを血管壁の内側に密着させるのに適した接着性物質を含んでもよい。接着性物質は、血管内デバイスの外面に存在させてもよい。
【００４０】
他の態様において、本発明は、動物の血管内に配置するための血管内デバイスを備える、神経組織の活動を感知又は刺激するシステムを提供でき、該血管内デバイスは、その付近の血管外に位置する神経組織の活動を感知又は刺激するのに適している。
【００４１】
システムは、さらに、感知又は刺激の対象となる神経組織付近の血管内領域へと、血管内デバイスを案内するための案内部材を備えてもよい。
【００４２】
案内部材は、動物の血管へと進入させ、動物の血管内を通過させられるように適合させてもよい。案内部材は、その内部に血管内デバイスを通過させられるように適合させてもよい。
【００４３】
案内部材は、カテーテルを備えてもよい。このようにして、カテーテルを介して、感知又は刺激の対象となる神経組織付近の血管内領域へと、血管内デバイスを通過させることができる。
【００４４】
カテーテルは、可撓性のものとしてよい。カテーテルの外径は、３ミリメートル未満でよい。カテーテルの内径は、０．５ミリメートルより大きくてよい。
【００４５】
システムは、感知又は刺激の対象となる神経組織付近の血管内領域にて、血管内デバイスを保持するためのリテーナ又は保持部材を備えてよい。保持部材は、案内部材内を通過させられるように適合させてもよい。
【００４６】
システムは、電子システムを備えてもよい。
【００４７】
電子システムは、血管内デバイスの電極と、電極に接続された導電性部材とを備えてもよい。
【００４８】
電子システムは、プロセッサを備えてもよい。プロセッサは、動物の体内又は体外に配置してもよい。例えば、一実施形態では、プロセッサは、血管内デバイスに取り付けられた、マイクロプロセッサの形態の内部プロセッサであり、他の形態では、電極がコンピュータ等の外部プロセッサに電気的に接続されている。さらに他の形態において、プロセッサは、血管内デバイスとは離れて、体内に配置されたユニットに取り付けられた、マイクロプロセッサの形態の内部プロセッサとしてもよい。プロセッサは、チャネル増幅器を備えてもよい。
【００４９】
プロセッサは、デジタル信号変換機を備えてもよい。
【００５０】
プロセッサは、ＲＦ送受信装置を備えてもよい。
【００５１】
プロセッサは、血管内デバイスに配置された内部プロセッサと、体外にある外部プロセッサのうち少なくとも１つを備えてもよい。
【００５２】
ワイヤレスの血管内デバイスは、内部プロセッサを備えてもよい。内部プロセッサは、チャネル増幅器と、デジタル信号変換機と、ＲＦ送受信装置とを備えてもよい。
【００５３】
非ワイヤレスの血管内デバイスは、外部プロセッサを備えてもよい。外部プロセッサは、チャネル増幅器と、デジタル信号変換機とを備えてもよい。非ワイヤレスの血管内デバイスでは、ＲＦ送受信装置を備えなくてもよい。外部電源から電力が直接供給されること、又は信号がワイヤ等の固形媒体を介して直接送信されることにより、ＲＦ送受信装置は省略することができる。このように、システムはユニットを備えることができる。ユニットは、血管内デバイスと離れて配置してもよい。ユニットは、内部すなわち体内に配置してもよい。特定の形態において、ユニットは、胸部領域の皮下に配置してもよい。内部ユニットは、２つ以上としてもよい。追加的に又は代替的に、ユニットは外部に配置してもよい。例えば、ユニットは患者の頭部に取り付けてもよい。このように、システムは、内部ユニットと外部ユニットのうち、少なくとも１つを備えてもよい。内部ユニットを備える場合において、該内部ユニットとのワイヤレス結合のための外部ユニットと、対にしてもよい。
【００５４】
外部ユニットは、内部ユニットとのワイヤレス通信に適合させてもよい。外部ユニットは、内部ユニットに隣接する身体領域付近への配置に適合させてもよい。
【００５５】
ユニットは、ワイヤ等の、細長い導電性部材によって、血管内デバイスと接続させてもよい。導電性部材は、ユニットと血管内デバイスとの間の血管内を実質的に通してもよい。
【００５６】
内部ユニット、又は複数内部ユニットのうちの１つを、ワイヤによって、血管内デバイスと接続し、外部ユニット、又は外部ユニットのうちの１つを、外部デバイスと電気的に接続するようにしてもよい。外部デバイスは、コンピュータ、刺激ボックス(stimulation box)、及び義肢のうち、少なくとも１つを備えることができる。
【００５７】
ユニットは、該ユニットを所望位置に保持するための保持機構を備えてもよい。保持機構は、縫合糸穴を備えてもよい。ユニットは、電源を備えてもよい。電力は、外部ユニットから内部ユニットへとワイヤレスで伝送させてもよい。ワイヤレスの電力伝送は、電磁誘導を介して行ってもよい。電源は、誘導結合に適した導電部材の対を備えてもよい。内部ユニットが導電部材の一方を備え、外部ユニットが他方を備えるようにしてもよい。
【００５８】
内部ユニットは、外部ユニットへとワイヤレスでデータを転送するためのデータ転送機構を備えてもよい。特定の形態において、電磁結合により、データを転送してもよい。他の形態において、外部ユニットへとワイヤレスでデータを転送するのに、ＲＦ送受信装置を用いてもよい。
【００５９】
システムは、外部ユニットを、内部ユニット又は血管内デバイスと整列させるためのアライメント手段を備えてもよい。アライメント手段は、磁気素子を備えてもよい。外部ユニット、内部ユニット又は血管内デバイスに、互いに協働するように配置した磁気素子の対としてもよい。
【００６０】
追加的に又は代替的に、電源は、電池又はキャパシタ、及びＲＦ送受信装置のうち少なくとも１つを備えてもよい。
【００６１】
ユニットは、マイクロチップを備えてもよい。マイクロチップは、信号増幅器とマルチプレクサとをもつマイクロプロセッサを備えてもよい。
【００６２】
システムは、血管内デバイスとの間で、データ又は電力のうち少なくとも一方を、ワイヤレスで送信するためのワイヤレス送信システムを備えてもよい。
【００６３】
ワイヤレス送受信システムは、磁気誘導コイル及びＲＦ送受信装置のうち少なくとも１つを備えてもよい。
【００６４】
システムは、警報システムを備えてもよい。警報システムは、感知された神経組織の活動が、所定のパラメータ範囲を外れると警報信号を送信するように適合させてもよい。
【００６５】
警報は、感知された電気的活動が、動物に起こり得る、差し迫った発作の可能性を示したときに発する警告信号を含んでもよい。
【００６６】
システムは、血管内デバイスと離れて配置されたデバイスを備えることができ、該デバイスは、データ又は電力の保存、処理、及び血管内デバイスとの間の送受信のうち少なくとも１つに適している。前記デバイスは、ワイヤや光ファイバケーブル等の固体の伝送媒体によって、血管内デバイスに直接接続してもよい。追加的に又は代替的に、血管内デバイスと前記デバイスとをワイヤレスで接続してもよい。
【００６７】
前記デバイスは、データ及び電力のうち少なくとも一方を、血管内デバイスと前記デバイスとの間、又は２つの前記デバイス間で送受信するためのワイヤレス送受信機構を備えてもよい。
【００６８】
前記デバイスは、内部デバイスを備えてもよい。内部デバイスは、内部ユニットを備えてもよい。内部ユニットは、血管内への配置に適合させてもよい。他の形態において、内部ユニットは、皮下への配置に適合させてもよい。
【００６９】
前記デバイスは、外部デバイスを備えてもよい。外部デバイスは、体への配置、又は体外の配置に適合させてもよい。
【００７０】
外部デバイスは、コンピュータを備えてもよい。
【００７１】
前記デバイスは、義肢を備えてもよい。
【００７２】
前記デバイスは、それぞれが同じ又は異なる形態をもつ、複数のデバイスであってもよい。
【００７３】
システムは、さらに、血管内デバイス又は内部デバイスを、外部デバイスと整列させるためのアライメント手段を備えてもよい。アライメント手段は、血管内デバイス又は内部デバイス、及び外部デバイスに、互いに協働するように配置した磁気部材の対を備えてもよい。
【００７４】
システムは、動物の、１つ以上の血管におけるさまざまな領域にて保持された、複数の血管内デバイスを備えてもよい。このようにして、血管内デバイス付近の神経組織のさまざまな領域における電気的活動を感知又は刺激することができる。
【００７５】
他の態様において、本発明は、神経組織の活動を感知、又は刺激する装置であって、動物の血管内に配置するための血管内デバイスと、血管内領域にて血管内デバイスを保持するための保持部材とを備え、前記血管内デバイスは、その付近の血管外に位置する神経組織の活動を感知、又は刺激するのに適した、装置を提供することができる。
【００７６】
動物の血管には、動脈、静脈、又はリンパ管を含むことができる。
【００７７】
動物の血管には、哺乳類血管を含むことができる。特定の態様において、哺乳類血管には、ヒトの血管を含むことができる。
【００７８】
ヒトの血管には、脳血管を含むことができる。例えば、ヒトの血管には、前大脳動脈、中大脳動脈、又は後大脳動脈を含むことができる。
【００７９】
特定の形態において、ヒトの血管には、脳の中心後回に沿う中大脳動脈の第２分岐又は第３分岐を含むことができる。
【００８０】
他の態様において、哺乳類血管には、ヒツジ血管(sheep vessel)を含むことができる。ヒツジ血管には、上矢状静脈洞を含むことができる。
【００８１】
血管は、血管内デバイスを保持する領域において、直径１〜５ミリメートルの間としてもよい。特定の形態において、血管は、血管内デバイスを保持する領域において、直径約３ミリメートルとしてもよい。
【００８２】
神経組織には、脳組織を含むことができる。
【００８３】
脳組織には、中心後回を含むことができる。脳組織又は中心後回には、運動ホムンクルスを含むことができる。
【００８４】
脳組織には、中心前回を含むことができる。脳組織又は中心前回には、感覚ホムンクルスを含むことができる。
【００８５】
このように、血管内デバイス又はデバイスの位置によって、中心前回及び中心後回を含む、脳のさまざまな領域を感知、又は刺激することができる。つまり、肢や体の他の部位を動かそうと思うと、それを中心前回の活動の感知により認識でき、中心後回を刺激することにより、肢や体の他部位の運動を活性化することができる。
【００８６】
脳のさまざまな領域の電気的活動を血管内で感知することは、てんかん患者の観察、及び発作焦点の検出に用いることができる。
【００８７】
脳組織を血管内で刺激することは、術前の脳マッピングを可能にし得る。
【００８８】
脳深部を血管内で刺激することは、病態の治療に用いることができる。病態には、パーキンソン病、うつ病、強迫性障害、及びトゥレット症候群を含むことができる。好適には、脳深部組織を血管内で刺激することは、パーキンソン病、うつ病、又は強迫性障害等の病態の治療に用いることができる。
【００８９】
システムは、ブレインコンピュータインタフェース(brain computer interface: BCI)を備えてもよい。
【００９０】
他の態様において、本発明は、神経組織の電気的活動を、動物の血管内で感知又は刺激するための方法を提供することができる。
【００９１】
この方法は、血管内デバイスを用いて、神経組織付近の動物の血管内で、神経組織の電気的活動を感知又は刺激することを含んでもよい。
【００９２】
電気的活動には、局所電場電位を含むことができる。
【００９３】
電気的活動には、活動電位を含むことができる。電気的活動には、単一神経細胞の活動を含むことができる。
【００９４】
この方法は、感知又は刺激の対象となる神経組織付近の血管内の領域へと、血管内デバイスを案内することを含んでもよい。血管内デバイスは、カテーテルに通して案内してもよい。
【００９５】
この方法は、血管領域へと血管内デバイスを案内し易くするために、医用画像技術によって血管を可視化することを含んでもよい。医用画像技術は、アンギオグラフィを含んでもよい。
【００９６】
この方法は、血管領域にて血管内デバイスを保持することを含んでもよい。血管内デバイスは、血管の内壁に対して保持してもよい。この方法は、血管内デバイスを血管壁に対して保持するために、ステントを拡張することを含んでもよい。この方法は、ステントの漸次的な生物的分解を含んでもよい。
【００９７】
この方法は、血管壁への血管内デバイスの漸次的な生物学的結合を含んでもよい。血管内デバイス又は保持部材は、血管壁に結合後、又は血管内から血管壁へと突出しているときには、依然として、血管「内」にあるとみなされる。
【００９８】
この方法は、血管壁に血管内デバイスを内皮化させることを含んでもよい。この方法は、血管内デバイスによる、血管壁への瘢痕化を起こし得る。
【００９９】
この方法は、血管内デバイスが感知した信号を増幅することを含んでもよい。
【０１００】
この方法は、アナログ信号をデジタル信号に変換することを含んでもよい。
【０１０１】
この方法は、信号をモニタリングすることを含んでもよい。信号は、動物の体外にてモニタリングしてもよい。モニタリングされた信号は、血管内脳波(electroencephalographic: EEG)の信号を含み得る。
【０１０２】
この方法は、ワイヤレスで血管内デバイスに電力を供給することを含んでもよい。血管内デバイスは、受動誘導によって電力を供給してもよい。
【０１０３】
血管内デバイスは、電波によって電力を供給してもよい。この方法は、データを転送するために無線周波識別(radio frequency identification: RFID)を用いることを含んでもよい。
【０１０４】
この方法は、動物の血管内に、血管内デバイスを長期間配置することを含んでもよい。血管内デバイスは、複数年にわたって、動物の血管内に配置してもよい。血管内デバイスは、動物の残り寿命にわたって配置してもよい。
【０１０５】
この方法は、動物の、１つ以上の血管のさまざまな領域における、神経組織の電気的活動を感知又は刺激することを含んでもよい。このように、神経組織のさまざまな領域における電気的活動を感知又は刺激することができる。
【０１０６】
神経組織には、脳深部を含むことができる。このように、この方法は、動物の血管内で、脳深部における電気的活動を感知、又は刺激することを含んでもよい。
【０１０７】
この方法は、脳深部領域付近の、動物の血管内に、血管内デバイスを保持又は配置することを含んでもよい。
【０１０８】
この方法は、血管内のEEG活動を観察することで、てんかん発作又はその焦点を検出することを含んでもよい。
【０１０９】
この方法は、感知又は刺激された神経組織の量又は性状をマッピングすることを含んでもよい。性状には、機能を含むことができる。このように、この方法は、感知又は刺激された神経活動の機能をマッピングすることを含んでもよい。この方法は、脳マッピングを含んでもよい。この方法は、脳深部組織の機能をマッピングするために、脳深部組織を刺激することを含んでもよい。
【０１１０】
この方法は、医的障害の治療のために、脳深部組織を刺激することを含んでもよい。この障害には、パーキンソン病、うつ病、又は強迫性障害を含むことができる。
【０１１１】
この方法は、神経組織からコンピュータへと信号を送信することを含んでもよい。コンピュータは、神経組織の電気的活動に関する信号を受信することができる。
【０１１２】
この方法は、コンピュータから神経組織へと信号を送信することを含んでもよい。これらの信号は、受信信号に反応して送信させることができる。神経組織は、コンピュータから、神経組織を刺激する指令信号を受信することができる。
【０１１３】
コンピュータは、外部デバイスを備えるか、又は外部デバイスから成るものとすることができる。
【０１１４】
この方法は、神経組織から外部デバイスへと信号を送信することを含んでもよい。これらの信号は、神経組織が受信した信号に反応して送信させることができる。神経組織は、外部デバイスから、神経組織を刺激する指令信号を受信することができる。
【０１１５】
外部デバイスには、キーボードやマウスのような入力デバイスを含むことができる。このように、入力デバイスは、動物によって制御することができる。
【０１１６】
外部デバイスは、義肢を備えてもよい。義肢の運動は、神経組織の活動に反応して生じ得る。神経組織の活性化は、義肢の運動や接触のような刺激に反応して生じ得る。
【０１１７】
この方法は、血管内デバイスと、信号を保存、処理、及び前記デバイスとの間で送受信するのに適した別個のデバイスと、の間でデータ又は電力をワイヤレスで送受信することを含んでもよい。
【０１１８】
この方法は、脳深部領域付近の、動物の血管内に血管内デバイスを保持又は配置することを含んでもよい。これにより、脳深部領域における電気的活動を、感知又は刺激し得る。
【０１１９】
この方法は、海馬に広がる血管に血管内デバイスを保持又は配置することを含んでもよい。これにより、発作、又は差し迫った発作の前兆の検出を可能とし得る。
【０１２０】
この方法は、正常な体部位、失われた体部位又は人工的な体部位の運動を試みることによって生じる、中心前回における電気的活動の変化を感知することを含んでもよい。
【０１２１】
この方法は、血管内で、中心前回を刺激することによって、正常な体部位又は人工的な体部位の運動を生じさせることを含んでもよい。
【０１２２】
この方法は、外部デバイスと血管内デバイスとの間、又は外部デバイスと内部デバイスとの間のワイヤレス送受信を容易にするために、血管内デバイス付近の身体領域、又は血管内デバイスと接続された内部デバイス付近の身体領域に、外部ユニットを配置することを含んでもよい。
【０１２３】
他の態様において、本発明は、神経組織付近の、動物の血管内で、神経組織の電気的活動を感知又は刺激するための血管内デバイスの使用を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】ワイヤレスのステント付血管内デバイスを配置する前の、ヒトの中大脳動脈の第２分岐の断面を示す図である。
【図２】図１に示す中大脳動脈の断面において、ステントが拡張し、血管内デバイスが動脈壁に対して保持された状態を示す図である。
【図３】図１の中大脳動脈と同じ領域において、ステントと血管内デバイスとが中大脳動脈内に配置され、挿入や配置に必要な物体が取り除かれた状態を示す図であり、拡大部分は血管内デバイス、及び拡張されたステントを示す。
【図４】拡大部分にて、動脈壁と融着した血管内デバイスを示す図であり、ステントは生物的分解を経て不存在となっている。
【図５】血管内デバイスが、どのようにしてヒトの義肢とのブレインコンピュータインタフェースとして機能するかを示す図である。
【図６】有線接続されたステント付血管内デバイスを配置する前の、ヒトの中大脳動脈の第２分岐の断面を示す図である。
【図７】ステントが拡張し、血管内デバイスが動脈壁に対して保持された状態の、図６に示す中大脳動脈の断面を示す図である。
【図８】図６の中大脳動脈と同じ領域において、ステントと血管内デバイスとが中大脳動脈内に配置され、挿入や配置に必要な物体が取り除かれた状態を示す図であり、拡大部分は血管内デバイスと、拡張されたステントと、外部で接続されるワイヤ束と、を示す。
【図９】脳組織付近へと血管内デバイスを挿入するための動脈経路、及び有線接続されたデバイスを示す図である。
【図１０】脳内に配置したワイヤレスの血管内デバイスにおいて、血管内デバイスと、外部のコンピューティングデバイス及びモニタリングデバイスとの間で信号を送受信している状態を示す図である。
【図１１】動物の血管内に配置される、ワイヤレスの血管内デバイスのフロントエンドエレクトロニクス(front end electronics)を示すブロック図である。
【図１２】動物の体外に配置される、ワイヤレスの血管内デバイスのバックエンドエレクトロニクス(back end electronics)を示すブロック図である。
【図１３】誘導ワイヤが内部を通過する細長のプローブを有し、さらに多くのワイヤからなる血管内デバイスの図である。
【図１４】胸部の皮下に配置され、脳血管の中の血管内デバイスにワイヤ配線され、義肢を制御する外部ユニットと誘導結合された内部デバイスを示す図である。
【図１５】内部ユニットを示す図である。
【図１６】外部ユニットを示す図である。
【図１７】内部ユニットと外部ユニットとの間で生じ得る電気的フロー及びデータフローを示す図である。
【図１８】内部ユニットと外部ユニットとのさまざまな配置を示す図である。
【図１９】頭蓋骨の隣接領域に配された外部ユニットと直接通信する、ワイヤレスの血管内デバイスを示す図である。
【図２０】発作の事前検出又は脳深部刺激のために、脳の海馬領域に血管内デバイスを配置する方法を示す図である。
【図２１】血管内に血管内デバイスを配置する最適な領域のマッピング、及び識別を行うのに刺激電極を用いた試験手順を示す図である。
【図２２】ヒトの脳に広がる動脈血管、及び血管内デバイスの配置場所の候補を示す図である。
【図２３】ヒトの脳に広がる静脈血管、及び血管内デバイスの配置場所の候補を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２５】
添付図面において、本発明の実施形態を例示するが、これらは非制限的なものである。
【０１２６】
添付図面には、全体を通じて「２」と付されたシステムが示されており、このシステムは、脳組織１９２等の神経組織５４の活動を感知又は刺激するためのものである。システム２は、ヒト８の中大脳動脈１６０の第２分岐１６６（図２２参照）等の、動物の血管６の中に配置するための血管内デバイス４を備える。ワイヤレスの血管内デバイス４が図１〜５及び１０に、有線接続された血管内デバイス４が図６〜９にそれぞれ示されている。
【０１２７】
システム２は、さらに、動脈６内の領域にて血管内デバイスを保持するためのリテーナ１２と、患者の血管系に通され、その内部に血管内デバイス４を通過させる可撓性マイクロカテーテル１０と、を備える。
【０１２８】
図３において、よりはっきり示されているように、ワイヤレスの血管内デバイス４は、２行４列のアレイの円形電極１４を備える。
【０１２９】
各電極１４は、長方形の半導体基板１６の外面に取り付けられ、突設されており、ここで該半導体基板１６はシリコーン製の収容体に入った、軟質のプリント基板である。
【０１３０】
基板１６の外面の中央にて、２組の、２行２列アレイの電極１４の間に配置されているのは、長方形のマイクロチップ１８である。マイクロチップ１８は、電極ワイヤ５６を介して、各電極１４と電気的に接続されている。
【０１３１】
図６〜９に示されている有線接続された実施形態ではマイクロチップは省略されており、集められた電極ワイヤ５６がワイヤ束５８を形成している。該ワイヤ束５８は、血管系を通って延在し、外部のコンピューティングデバイス５２と接続する（図９参照）。このように、これらの図に示す、特定の有線接続された血管内デバイス４では、外部のコンピューティングデバイス５２が、有線接続された血管内デバイスにおいてマイクロチップ１８が担っている処理機能を実行する。
【０１３２】
リテーナ１２は、ステント２０と、可撓性の、マイクロチューブ形状のプローブ２２と、を備えている。プローブ２２は、図１及び２では、ステントの一端に取り付けられており、図６及び７では、収縮し、格納された状態のステントのハウジングとしての役割を果たしている。
【０１３３】
ステント２０は、メッシュ形状又はラチス構造を有し、体内で漸次的に、例えばヒトの血管内に配置してから１〜２年以上の期間を経て分解される生体吸収性物質でできている。代替的な実施形態において、メッシュ製ステントは、体内において、数年、又は人の生涯にわたって機能し得る不活性金属物質でできている。
【０１３４】
図６〜８に示すステント２０は、拡張するように付勢されている。このように、ステント２０は、マイクロチューブ２２に格納されると、マイクロチューブ２２の内壁に適合し、マイクロチューブの近位端から放出されると、拡張し、内側動脈壁の形状に適合する（血管の内壁の直径は、ステントの直径よりも小さいものと仮定する）。ステントは、完全に拡張されるとチューブ形状となる。
【０１３５】
ステント２０が拡張され、血管の形状となったときに血管内デバイス４の電極１４が動脈６の内壁と接触するように、半導体基板１６はステント２０の外側メッシュ面に取り付けられている。
【０１３６】
案内カテーテル１０の内径は約０．１５ｍｍであり、ステントと血管内デバイスとを格納したマイクロチューブ２２を通過させるのに十分である。
【０１３７】
図１３は有線接続されたシステム２を示し、ここで血管内デバイス４は、シリコーン製フラップ６４に収容された、２行４列アレイの電極１４を備える。
【０１３８】
シリコーン製フラップ６４は、細長いチューブ形状のシリコーン製プローブ２２の端部に取り付けられている。プローブの中心を通過しているのは、案内ワイヤ６２及びワイヤ束５８である。ワイヤ束は個々のワイヤ５６によって形成されており、個々のワイヤ５６は、案内ワイヤ６２に絶縁されて取り付けられた各電極から延在する。
【０１３９】
案内ワイヤは患者の体を出て、外部の処理機器３４へと延びる。信号処理は体外で行われるため、有線接続された血管内デバイスの場合にはマイクロチップを含まなくてよい。
【０１４０】
図１３に示すような有線接続されたシステム２は、ワイヤレスの血管内デバイスを配置するのに適切な位置を決定するために、神経組織を感知又は刺激することに用いることができる。
【０１４１】
血管内デバイス４は、以下のステップを実行することにより、静脈又は動脈６の所望領域に挿入し、保持することができる。
【０１４２】
放射線不透過性の造影剤を、カテーテル１０を挿入する血管６内に注入する。ここで、放射線撮影、ＣＴ、及びＭＲアンギオグラフィ等の撮像技術を用いて、体の血管及び器官を可視化するために、造影剤は、大腿動脈又は内頸静脈に注入する。
【０１４３】
カテーテル１０は、その後、大腿動脈に挿通され、大腿動脈の連続する分岐をさらに上へと、中大脳動脈の第２分岐内の所望位置に達するまで通される（カテーテルの血管経路については図９参照）。あるいは、カテーテルは、静脈系の分岐に挿通される。まず内頸静脈に進入し、上矢状静脈洞及び皮質静脈内の所望の位置へと進入するまで分岐を通される。
【０１４４】
既にカテーテル１０内に収まってない場合には、マイクロチューブ２２は血管内デバイス４とステント２０とともに、血管内デバイスを保持すべき領域付近へと、カテーテル１０内を通される（図６参照）。
【０１４５】
ステント２０は、その後、それまで収容されていたマイクロチューブ２２の近位端から突出される。ステント２０はマイクロチューブ２２の端部を出て突出されると、血管壁６の形状となるように拡張し、血管６の内壁に対して血管内デバイス４を保持する。
【０１４６】
本発明の他の形態において、カテーテル１０はシステム２から省略され、マイクロチューブ２２が血管内を通るステントのガイドと、配置前のハウジングとの両方の役割を担う。
【０１４７】
ステント２０を長期間配置することが予定されている場合には、マイクロチューブ２２をステント２０から離脱させ、分離させることができる。マイクロチューブとステントとを相互に接続する、ディスクリートの金属領域には電圧が供給され得るため、該ディスクリート領域の熱疲労を誘発し、ステントの離脱が生じてしまうためである。
【０１４８】
血管内デバイスの位置の変更が望まれる場合には、ステントと血管内デバイスとをマイクロチューブ２２内へと引き戻し、システム２を所望の領域に移動させてから、ステントと血管内デバイスとを再配置することができる。
【０１４９】
血管内デバイスを長期間配置する場合には、カテーテル及び離脱させたマイクロチューブを、大腿動脈を介して引き戻して取り外し、ステントと血管内デバイスとを、所望の動脈領域に残して、保持する。
【０１５０】
有線接続されたデバイスの場合には、血管内デバイス４の使用時に、電極１４から延びたワイヤ５６の束からなるデバイスワイヤ５８を体内に残留させてよい（図８及び９参照）。一形態において、デバイスワイヤ５８は血管内デバイスから延び、大腿動脈を通り、体外へと出て、アンギオグラフィ検査時の、短期の記録及びモニタリングのための、外部のモニタリング装置又は刺激装置と結合する（図９参照）。好適には、より長期間の記録又はモニタリングにあたっては、デバイスワイヤは血管内デバイスから、血管を介して、末梢血管へと延在させることができる。末梢血管とは、例えば血管内デバイスが動脈系に保持されているときには鎖骨下動脈であり、血管内デバイスが静脈系に保持されているときには鎖骨下静脈である。ここで、ワイヤは血管壁を出て胸部領域の皮下組織へと進入し、内部ユニット６８と結合する（図１４参照）。
【０１５１】
一形態において、時間をかけて、漸次的にステントの生物学的分解がなされ、血管内デバイスのみが所定の位置に残る。そして、該血管内デバイスは、漸次的に、動脈の内壁に内皮化される。
【０１５２】
他の形態において、ステントは、分解耐性のあるプラチナやニチノール等の不活性材料でできており、内皮化及び／又は瘢痕化を経て、ステントは残留し、血管内デバイスとともに動脈壁に組み込まれる。
【０１５３】
その位置及び機能に応じて、以下のさまざまな方法により、血管内デバイスに隣接する神経組織を刺激し、又は当該組織内における電気的活動を変更することができる。
【０１５４】
患者が体の部位を自発的に運動させることによる方法。例えば、患者の右腕の活発な運動は、脳の中心前回９０において右腕を表す運動ホムンクルス領域における電気的活動によって生じ得る。そのような場合に、運動ホムンクルスに隣接する中大脳動脈又は皮質静脈の一部にて保持、又は配置された１つ以上の血管内デバイスが、脳の当該領域における脳波、局所電場電位及び活動電位等の電気的活動を感知し得る。
【０１５５】
患者が失われた体の部位、又は神経接続が断たれた体の部位の自発的な運動を試みることによる方法。例えば、患者が右腕を切断された場合において、腕が存在しないとしても、失われた右腕を動かそうとすることで、運動ホムンクルスの腕部分において、電気的活動に変化を起こし得る。
【０１５６】
患者の体の部位が外力によって受動的に運動させられることによる方法。例えば、患者自身による筋収縮が一切行われることなく、理学療法士が患者の右腕を動かし得る。このような受動的な運動は、中心後回１９０における、腕の関節の位置感覚、及び皮膚感覚に関係する、感覚ホムンクルスの一部のさらなる活性化、及び療法士の手により加えられる圧力やぬくもりによって生じる感覚フィードバックを引き起こし得る。
【０１５７】
患者の前腕を針６０で刺すことで、手の触覚及び痛みと関連する脳の感覚野における電気的活動の変化又は増加を生じさせることによる方法（図１０参照）。
【０１５８】
患者が新しく頭脳活動を想像し、思い出し、又は実行することで、脳のさまざまな領域にて電気的活動を生じさせることによる方法。
【０１５９】
患者がてんかん発作を起こすことによる方法。脳組織内において発作を引き起こす電気的活動の焦点は、発作焦点領域付近の１つ以上の血管内デバイスを用いた、脳波の変化による、正確な空間位置特定によって検出することができる。
【０１６０】
不随意の内因性プロセスによる方法。例えば、脳領域における電気的活動の変化は、てんかん、パーキンソン病、うつ病、及び強迫性障害等の健康状態や病気の経過によって起こり得る。脳深部における活動は、このような健康状態に特に影響を受け得る。
【０１６１】
一旦血管内に保持されると、血管内デバイス４は、隣接する、血管外の神経組織の電気的活動又は電気的活動の変化を感知するのに用いることができ、該電気的活動は以下の方法にて処理することができる。
【０１６２】
刺激された、又は異常のある、隣接する神経組織から放出された電荷は、電極１４にて感知され、集電され、ワイヤ５６によってマイクロチップ１８へと伝導される（図３参照）。図１１に示すように、マイクロチップは、チャネル増幅器２４と、フィルタ２６と、アナログデジタル変換器２８と、ＲＦ送受信装置３０とを収容する。
【０１６３】
電極１４からの信号は、電極から受信した信号を増幅させるチャネル増幅器２４に伝達される。
【０１６４】
増幅後の信号は、変換機２８によってアナログからデジタルに変換される。
【０１６５】
マイクロプロセッサによって制御された誘導コイル、又はＲＦ送信装置３０は、その後、ワイヤレスで、対応する誘導コイル、又はコンピュータ等の外部処理システム３４の一部を構成するＲＦ受信装置３２へとデジタル信号を送信する。また、コンピュータ３４は、電源３６と、信号表示装置３８と、特徴抽出４２及び翻訳４４を行うのに適した信号処理ソフトウェア４０と、ここでは義肢５０の機械的肢運動４８を生じさせるのに適したブレインコンピュータインタフェース(BCI)出力部４６とを備える。信号表示３８は、モニタ５２に表示される血管内のEEG信号の形態である。
【０１６６】
血管内のEEG信号は、ブレインコンピュータインタフェースのための、特徴抽出及び翻訳を可能にするソフトウェアにて処理してよい。処理によって生じるBCI出力４６は、外部環境にあるデバイスの操作を、患者が制御することを可能にする。操作には、機械的肢４８の運動、及びマウスやキーボード等のコンピュータ入力デバイスの制御を含むことができる。
【０１６７】
表示信号をモニタリングすることで、脳状態の検知及び診断を可能とし得る。例えば、てんかん発作や、発作が差し迫った状態を示すパラメータの検知を可能とし得る。さらに、パーキンソン病、うつ病、及び強迫性障害等の健康状態の検知及びモニタリングは、血管内デバイス４に隣接する脳深部領域からの血管内EEG信号をモニタリングすることで達成できる。
【０１６８】
一旦動脈６に保持又は配置されると、血管内デバイスは、以下の方法により、隣接する神経組織領域を刺激するのに用いることができる。
【０１６９】
ワイヤレスのデバイス４では、外部のRFID受信装置３２が信号を送信し、ＲＦ送受信装置３０が受信する。この信号は、血管内デバイス４から外部コンピュータ３４に送信された信号に反応して送信させることができ、送信された信号に対する反応は信号処理ソフトウェア４０によって判定される。
【０１７０】
その後、信号は、さらに隣接する神経組織に伝達できる形態にて、ＲＦ送受信装置３０から電極へと送信され、隣接する神経組織における局所電場電位又は活動電位の励起又は活性化を引き起こす。
【０１７１】
血管内神経刺激には、例えば、機能の内容を判定するために患者の脳領域を刺激する術前マッピング等のさまざまな用途がある。術前マッピングは、脳腫瘍切除やてんかん焦点切除等の手術において、犠牲にしてはならない、脳の重要領域や使用不能領域を特定することを目的とし得る。
【０１７２】
血管内神経組織の刺激による治療用途としては、パーキンソン病、うつ病、強迫性障害、及びトゥレット症候群の治療における脳深部刺激を含む多くの用途がある。有利なことに、この方法によれば、侵襲脳手術を要することなく、このような刺激を行うことができる。
【０１７３】
動物の体の、１つの領域に集中した神経組織、又は体中のさまざまな領域の神経組織を感知又は刺激するために、動物の体中の１つ以上の血管領域に、複数の血管内デバイスを配置してもよい。さまざまな領域において神経活動を感知することは、特にてんかん発作を診断し、モニタリングするのに応用可能である。
【０１７４】
図１４にはさらなるシステム２が示されており、該システムは左胸部領域１１８の皮下に配置された内部ユニット６８を備え、血管６を通るワイヤ５８を介して、脳血管６内に配置された血管内デバイス４に接続されている。さらに、当該システムは、内部ユニット６８を覆う皮膚に外付けされ、該内部ユニットと誘導結合している、外部ユニット７０を備え、該外部ユニットはワイヤ７２を介して義肢５０に接続されている。
【０１７５】
図１５に示すように、内部ユニット６８は、ユニットを皮下に固定するための縫合糸穴１１６を画定する内部取付部材７４を備える。内部取付部材７４には、特定用途向けの集積回路を備えた内部マイクロチップ７６が取り付けられている。さらに、内部取付部材には、内部マイクロチップ７６に接続された内部磁気誘導コイル７８と、内部磁石８０とが取り付けられている。
【０１７６】
また、図１５に示す内部ユニット６８は、内部ＲＦ送受信装置８２と、内部電池又はキャパシタ８４とを備えて図示されているが、電池及びＲＦ送受信装置は、内部ユニットのいくつかの型、特に外部ユニットとのワイヤレスの誘導結合によって、電気伝送及びデータ転送が既に有効に達成されている内部ユニットにおいては必要ないと考えられる。しかし、誘導結合による充電に適した電池を含むことは、外部ユニットが内部ユニットと離れた位置へと移動させられ、外部ユニットが自己のエネルギーを効果的に生産することができなくなった場合の、バックアップ電源としても有用であろう。
【０１７７】
内部ユニット６８は、さらに、警報ライト１１０及びスピーカー１１２の形態の警報システムを備えるが、振動デバイス等の他の警報デバイスも使用できると考えられる。
【０１７８】
図１６は、外部磁石１１４と、特定用途向けの集積回路を備えた外部マイクロチップ８６と、マイクロチップに配線された外部磁気誘導コイル８８とを備えた外部ユニット７０を示しており、これらは全て外部取付基板に取り付けられている。外部磁気誘導コイル８８と外部磁石１１４とは、内部ユニット６８における同様の部品と対応するように配列されている。
【０１７９】
外部ユニット７０は、内部ユニット６８を覆う皮膚に配置される。それぞれのユニットの内部マグネットと外部マグネットとの間の引力が、内部磁気誘導コイルと外部磁気誘導コイルとの間の送受信のための最適アライメントの実現を容易にする。
【０１８０】
また、図１６に示す外部ユニット７０は、外部ＲＦ送受信装置１２２と、外部電池又はキャパシタ１２０とを備えて図示されているが、電池及びＲＦ送受信装置は、外部ユニットのいくつかの型、特に内部ユニットとのワイヤレスの誘導結合によって、電気伝送及びデータ転送が既に有効に達成されている場合においては必要ないと考えられる。
【０１８１】
外部ユニット７０は、さらに、外部ユニット７０とケーブル１２６との接続を可能にする接続ポート１２４を備え、該ケーブル１２６はコンピュータや電力コンセント等の外部デバイスと接続でき、外部ユニット７０と他の外部デバイスとの間のワイヤ式のデータ転送及び電力伝送を可能にする。
【０１８２】
さらに、内部ユニット６８は、警報ライト１１０及びスピーカー１１２の形式の警報システムを備えるが、振動デバイス等の他の警報デバイスも用い得ると考えられる。警報システムは、低電力、デバイス又はシステムの異常、モニタリング期間又は記録期間の終了、現在起こっている又は近々起こり得る医学的異変若しくは異常等を知らせるさまざまな警報に用いることができる。
【０１８３】
電源及び情報プロセッサを図１５に示す内部ユニットに組み入れることは、これらの機能を図１４に示すシステムの血管内デバイスから省略できることを意味している。このように、このシステムにおいて配置される血管内デバイスは、図８に関して既に述べた血管内デバイスと似ていてよい。つまり、自己電源又はマイクロチップを有しないが、血管内を通って内部ユニットのマイクロチップ７６に接続する電極１４とワイヤ束５８とを備える。
【０１８４】
図１４のシステムにおいて、血管内デバイス４は運動ホムンクルスに隣接する血管６の部分に配置されている。ここで、血管内デバイス４は内頸静脈１７０に通され、次いで、Ｓ状静脈洞１７２、横静脈洞１７４、上矢状静脈洞１７８へと案内され、該上矢状静脈洞１７８内に配置された。しかし、上矢状静脈洞から分岐した大脳静脈１８４（図２３参照）、運動皮質に隣接して延びる他の静脈、中大脳動脈１６０の第２分岐（図２２参照）、及び運動皮質に隣接して延びる他の動脈等の、他の経路及び配置場所も可能であると考えられる。
【０１８５】
ヒト８が義肢５０の自発運動を試みると、中心前回の上肢のホムンクルス領域にて活動電位が発生する。結果として皮質に発生する電位変化は、血管内デバイス４の電極１４によって感知され、ワイヤ束５８に沿って内部ユニット６８のマイクロチップ７６へと送信される。
【０１８６】
図１７は、血管内デバイス４と、内部ユニット６８と、外部ユニット７０と、ここでは義肢５０を備えた外部デバイスと、の間で生じ得るデータ及び／又は電力のフローを示す。
【０１８７】
前述のように、電気信号は、電極１４から内部マイクロチップへと伝送される。内部マイクロチップ７６は、受信信号を処理するためのマイクロプロセッサ９２をもつ特定用途向け集積回路を備える。マイクロチップは、さらに、信号を増幅するための増幅器９４と、マルチプレクサ９６とを備え、該マルチプレクサにて信号のデジタル変換が行われてから、信号が内部誘導ループ７８へと伝送され、皮膚の胸筋組織を介して、外部ユニット７０の外部コイル８８へとワイヤレスで送信される。
【０１８８】
外部ユニットは、信号を解読するマイクロプロセッサ１００を備えた、自身の外部マイクロチップ９８を介して信号を伝送する。外部マイクロチップは、さらに信号変換用の整流器１０２と、信号増幅用の増幅器１０４とを備える。信号はマイクロプロセッサによって解読され、解読後の信号はマイクロプロセッサと、義肢５０のモータとを制御するのに用いられ、中心前回の活動の領域及び度合に応じて肢の運動を生じさせる。
【０１８９】
義肢はセンサ１１４を備え（図１４参照）、該センサ１１４はその領域における接触、温度、圧力、又は振動を感知するのに適している。ロボット指において、ロボット前腕におけるよりも、センサは小さく、より前方に密集しており、物体を掴み、取り扱うための、より繊細な感覚を指に提供する。
【０１９０】
作動時には、センサ１１４が義肢から外部ユニットへと信号を送信し、そこで信号の処理が行われ、皮膚を介して内部ユニットへと伝導され、さらなる信号処理が行われる。その後、信号は中心後回に隣接して配置された血管内デバイス４又は他の血管内デバイス４へと送信される。ここで、電極はセンサ１４４から受信した信号に対応する脳領域を刺激し、義肢が感知したものを、患者が感じることを可能にする。
【０１９１】
追加的に又は代替的に、センサ１１４からの信号は、中心前回に隣接して配置された、他の血管内デバイスへと伝送し得る。この信号により、血管内電極１４が運動ホムンクルスの隣接神経組織を刺激し、正常肢の筋紡錘が急に伸ばされたときや、皮膚に火傷を負ったときに反射的に生じるような肢の運動を引き起こす。
【０１９２】
図１８は、内部ユニット６８及び外部ユニット７０を介して、血管内デバイス４と義肢５０とを接続するさまざまな方法を示す。図１４に示すシステムに表されているように、方法Ｃは、血管壁を貫通し、血管外の皮下内部ユニット６８ｃと接続する前の血管内デバイス（図示せず）から延びたワイヤ５８が血管６内を通るところを示す。内部ユニットは、皮膚１２８に取り付けられた、隣接する外部ユニット７０とワイヤレスで通信し、該外部ユニットは義肢５０に配線されている。頚部等の胸部領域以外の領域も、内部ユニット及び外部ユニットの配置に適合し得ると考えられる。
【０１９３】
方法Ａは血管内に配置された内部ユニット６８ａを示し、該内部ユニットは皮膚１２８に配置され、義肢５０に配線された外部ユニット７０とワイヤレスで通信する血管内デバイス４（図示せず）に配線されている。この構成では、プロセッサ及びワイヤレス送信システムを血管内デバイスに配置するのではなく、プロセッサ及び／又はワイヤレス送信システムを内部ユニットに配置することを可能にする。つまり、血管内デバイスを、より小型にすることができ、外部ユニットへのワイヤレス送信に、より適した領域にワイヤレス送信システムを配置することができる。
【０１９４】
方法Ｂは、血管内デバイス（図示せず）に配線された、血管内の内部ユニット６８ａが、隣接する、近位の血管外内部ユニット６８と、血管壁を挟んでワイヤレスで通信する二重誘導結合システムを示す。内部ユニット６８Ｂは、皮膚の外側に取り付けられ義肢に配線された外部ユニット７０と、皮膚１２８を挟んでワイヤレスで通信する、遠位の皮下内部ユニット６８ｃに配線されている。この構成は、より密に結合したワイヤレス送受信を可能にし、血管や皮膚等の組織の穿刺を回避することができる。
【０１９５】
方法Ｄは皮膚表面に配置された外部ユニット７０に直接配線された血管内デバイス４（図示せず）を提供し、該外部ユニットはワイヤ７２を介して義肢に接続されている。このように、この構成には内部ユニットが含まれてない。
【０１９６】
図１９には、血管内デバイスが配置された領域に隣接する皮膚の上に配置された外部ユニットに誘導結合された、ワイヤレスの血管内デバイス４を備えたシステム２が示されている。差し込み図に示すように、血管内デバイス４は、内部磁気誘導コイル７８に接続されたマイクロチップ１８にワイヤ５６を介して接続された電極１４のアレイを備える。血管内デバイスは、さらに磁力によって外部ユニットの最適配置を容易にするための内部磁石８０を備える。外部ユニット７０は、図１６に示すものと同じ機能を有し、ワイヤ７２によって義肢５０に接続されている。
【０１９７】
図１９に示すシステム２は、図１４に示すものと同様の方法で作動するが、電極が受信する電気信号はワイヤ５８を介して血管を通り内部ユニットに伝送されるのではなく、該信号は電極ワイヤ５６から直接マイクロチップ１８へと伝送され、そこで内部ユニットで行われるのと同様の処理が行われる。処理後の信号は、その後、磁気誘導により、頭蓋骨を覆う皮膚の隣接部に取り付けられた外部ユニット７０へと送信される。
【０１９８】
図２１は、さらに別のシステム２を示し、ここで血管内デバイスは、海馬５４を横切る血管６に限定的に収容されている。例えば、血管内デバイス４は海綿静脈洞を介して血管系６に進入させ、その中を通過させ、内大脳静脈１８６又はその分岐の１つに配置することができる（図２３参照）。ここで、血管内デバイスは早期警告用てんかん検知システムとして用いることができ、血管内デバイスに隣接する海馬組織における異常励起を電極にて感知し、電気信号は、ここでは胸部領域の皮下に配置された内部ユニット６８に送信されるが、ワイヤは皮膚の外面に取り付けられた外部ユニット７０へと直接通すことができると考えられる。ここで、警報ライト１１０又はスピーカー１１２の形式の警報システムを作動させて発光又は発音を生じさせることができ、発作が差し迫っていることを利用者に警告し、抗てんかん薬の服用等の予防行為をとることを可能にする。
【０１９９】
内部ユニットは、外部ユニットが内部ユニットと隣接しているときに、磁気誘導による充電に適した内部電池又はキャパシタ８４から電力を引くことができる。この構成をとることで利用者から離れた場所に外部ユニットを配置することが可能となり、内部ユニットを覆う皮膚に該ユニットを固定するのを、データの転送、又は電池若しくはキャパシタの充電が必要なときに限ることができる。あるいは、外部ユニットをなくすことができ、心臓ペースメーカーにおいて用いるような長寿命電池によって内部ユニットを作動させ、海馬信号が閾値を超えたときに警報信号を活性化させるようにすることができる。
【０２００】
図２０の実施形態もまた、受信信号を測定し、演算するのに適したボックス１３２に接続された外部ユニットを示す。他の態様において、ボックス１３２は外部ユニットに電気信号を送信するように適合させることができ、該信号は内部ユニットに伝導され、ワイヤを介して血管内デバイスへと送られ、電極を活性化させ、隣接する深部の皮質組織を刺激する。脳刺激は、このような方法で、刺激する脳領域に応じて血管内デバイスの配置場所を変更して実現することができる。
【０２０１】
図２１は、血管内デバイス４の最適な配置をマッピング、又は識別するための試験の方法を示している。試験は、例えば血管内デバイスを長期間配置するために行う、ヒトの手術の前に実施し得る。あるいは、ヒトと同様の構成をもつ動物において、最適な配置場所をマッピングするために実施し得る。
【０２０２】
試験工程において、血管内デバイス４は試験対象の血管内の位置に保持される。皮膚層と、頭蓋骨と、硬膜とが穿孔され、刺激電極１３４が、クモ膜下腔１３６と、頭蓋骨１４０の下の硬膜下腔１３８と、皮下とに挿入され、さらに皮膚の外側に取り付けられる。各デバイスは、ワイヤ１４２を介して外部の刺激ボックス１３２に接続される。ボックス１３２の制御の下、各電極１３４は感知しようとする脳の領域を刺激するのに用いられ、血管内デバイス４によって検出された信号が記録される。その後、この手順は、最適な信号感知が行われる位置を決定するために、血管内のさまざまな領域にて血管内デバイスを保持して繰り返す。その結果、決定された位置は、感知及び／又は刺激を目的とした血管内デバイスの長期間の配置に適したものとなり得る。
【０２０３】
図２２は、ヒトの脳に通じ、広がる動脈血管を示し、該動脈血管は１つ以上の血管内デバイスを、通過させる経路、及び配置する場所を提供する。詳細には、１５０は総頸動脈、１５２は外頸動脈、１５４は内頸動脈、１５６は眼動脈、１５８は前大脳動脈、１６０は中大脳動脈、１６２は前脈絡動脈、１６４は後交通動脈、１６６は血管内デバイス４が配置された中大脳動脈の第２分岐をそれぞれ示す。
【０２０４】
図２３は、ヒトの脳から延び、広がり、通じている静脈血管を示し、該静脈血管は１つ以上の血管内デバイスを通過させる経路及び配置する場所を提供する。詳細には、１７０は内頸静脈、１７２はＳ状静脈洞、１７４は横静脈洞、１７６は直静脈洞、１７８は上矢状静脈洞、１８０は大脳鎌、１８２は下矢状静脈洞、１８４は皮質静脈、１８６は内大脳静脈を示し、皮質静脈１８４及び内大脳静脈１８６の１つにはそれぞれ血管内デバイス４が配置されている。
【０２０５】
本明細書において、「備える／含む(“comprise”, “comprises”, “comprised”, “comprising”)」という表現が用いられているが、これらは記載されている特徴、整数、ステップ又は言及した成分を特定するものととらえるべきであり、共にグループ化されるべき１つ以上の他の特徴、整数、ステップ又は成分の存在又は追加を排除するものととらえるべきでない。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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