(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスであって、前記埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、前記埋め込み型超音波発生治療デバイス（１２）は、延在表面に沿って延在する共通ホルダ（２２）によって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を有する、超音波放出グリッドを備え、
前記超音波放出グリッドが可撓性であり、
前記ホルダ（２２）が前記超音波発生トランスデューサを保持する可撓性材料の一体型本体を備えることを特徴とする、埋め込み型超音波発生治療デバイス。
【請求項２】
可撓性材料の前記一体型本体がいくつかの保持ゾーン（２３ａ）を示し、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０）が保持され、かつ前記保持ゾーン間に、前記一体型本体が屈曲ゾーン（２３ｂ）を示すことを特徴とする、請求項１に記載の埋め込み型デバイス。
【請求項３】
前記屈曲ゾーンが前記一体型本体の低減された厚さの部分を備えることを特徴とする、請求項２に記載の埋め込み型デバイス。
【請求項４】
超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスであって、前記埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、前記埋め込み型超音波発生治療デバイス（１２）は、延在表面に沿って延在する共通ホルダ（２２）によって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を有する、超音波放出グリッドを備え、
前記超音波放出グリッドが可撓性であり、
前記ホルダ（２２）が非一体型であり、いくつかの剛性保持部分（２５ａ）を備え、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサが保持され、前記剛性保持部分が関節部分（２５ｂ）によって接続されることを特徴とする、埋め込み型超音波発生治療デバイス。
【請求項５】
少なくとも２つの異なる剛性部分（２５ａ）が、少なくとも２つの異なる超音波発生トランスデューサ（２０）のうちの各対応する１つを保持することを特徴とする、請求項４に記載の埋め込み型デバイス。
【請求項６】
前記関節部分がピボットもしくは玉継ぎ手接続などの機械接続で作製されるか、または屈曲部分を形成することを特徴とする、請求項５に記載の埋め込み型デバイス。
【請求項７】
超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスであって、前記埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、前記埋め込み型超音波発生治療デバイス（１２）は、延在表面に沿って延在する共通ホルダ（２２）によって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を有する、超音波放出グリッドを備え、
前記超音波放出グリッドが可撓性であり、
前記ホルダがいくつかの保持ゾーン（２３ａ）を示し、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０）が保持され、かつ前記保持ゾーン間に、前記ホルダが屈曲ゾーン（２３ｂ）を示すこと、
前記ホルダが輪郭を有し、前記保持ゾーンと前記屈曲ゾーンとの間で、前記輪郭内に空隙を有することを特徴とする、埋め込み型超音波発生治療デバイス。
【請求項８】
前記ホルダが前記超音波発生トランスデューサを保持する可撓性材料の一体型本体を備えること、
可撓性材料の前記一体型本体がいくつかの保持ゾーン（２３ａ）を示し、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０）が保持され、かつ前記保持ゾーン間に、前記一体型本体が屈曲ゾーン（２３ｂ）を示すこと、
前記ホルダが輪郭を有し、前記保持ゾーンと前記屈曲ゾーンとの間で、前記輪郭内に空隙を有することを特徴とする、請求項７に記載の埋め込み型デバイス。
【請求項９】
前記一体型本体の前記屈曲ゾーンが前記一体型本体の低減された厚さの部分を備えることを特徴とする、請求項８に記載の埋め込み型デバイス。
【請求項１０】
前記トランスデューサを保持する保持ゾーンが、可撓性アーム部分の形態での前記屈曲ゾーンによって互いに連結され、空隙がそのような可撓性アーム部分間で区切られることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の埋め込み型デバイス。
【請求項１１】
超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスであって、前記埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、前記埋め込み型超音波発生治療デバイス（１２）は、延在表面に沿って延在する共通ホルダ（２２）によって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を有する、超音波放出グリッドを備え、
前記超音波放出グリッドが可撓性であり、
前記ホルダがいくつかの保持ゾーン（２３ａ）を示し、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ（２０）が保持され、かつ前記保持ゾーン間に、前記ホルダが屈曲ゾーン（２３ｂ）を示すこと、
前記ホルダが前記ホルダの延在表面に接する第１の屈曲軸の周囲及び第２の屈曲軸の周囲でそれぞれ異なる可撓性を示し、前記第１及び第２の屈曲軸が、少なくとも３０°の鋭角を形成することを特徴とする、埋め込み型超音波発生治療デバイス。
【請求項１２】
前記ホルダが、
所与の保持ゾーンから第１の隣接する保持ゾーンに、前記第１の屈曲軸に垂直な第１の方向に沿って延在する、第１の屈曲ゾーン、
前記所与の保持ゾーンから前記第１の隣接する保持ゾーンとは異なる第２の隣接する保持ゾーンに、前記第２の屈曲軸に垂直な第２の方向に沿って延在する、第２の屈曲ゾーン、を備えることを特徴とし、
前記第１及び第２のゾーンが、前記第１の屈曲軸の周囲及び前記第２の屈曲軸の周囲でそれぞれ異なる可撓性を示すことを特徴とする、請求項１１に記載の埋め込み型デバイス。
【請求項１３】
前記ホルダが、
前記脳に面して取り付けられるよう意図される下面、
下面と反対側の上面、
前記上面から外れる斜面を形成する傾斜輪郭縁部、を示すことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の埋め込み型デバイス。
【請求項１４】
前記ホルダ（２２）及び／または前記超音波放出グリッドが適合することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の埋め込み型デバイス。
【請求項１５】
前記ホルダ（２２）及び前記超音波放出グリッドが少なくとも第１の空間構成と少なくとも第２の空間構成との間で、手動で変形可能であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の埋め込み型デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳障害の治療のためのデバイス、装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去数十年、脳のプロセス及び疾病の学問的及び臨床的知識及び理解は大幅に改善され、そのような病理の医学的及び外科的治療もまた大幅に改善された。特に発展している脳医学の１つの分野は神経調節技術の分野であり、それは、神経疾患を治療するための電流または磁場のような身体的刺激に脳領域を供することを基礎とする。神経調節技術の中で、電気プローブを用いたＤＢＳ（「脳深部刺激療法」を表す）、ＴＥＳ（「経頭蓋電気刺激法」を表す）、及びＴＭＳ（「経頭蓋磁気刺激法」を表す）が周知であり、文献中に例示される。ＵＳ−７．１０７．１０４は、大脳皮質の電気刺激のための埋め込み型皮質神経リード線を記載する。
【０００３】
近年、ＷＯ  ２００６／０９２０６１  Ａ１において、いくつかの種類の身体的刺激（神経学的欠損のリハビリテーションのための皮質への機械衝撃、電気的脳深部刺激、薬物注入）を通じて、神経機能の持続的な変化を引き起こす埋め込み型デバイスが提案されている。また、ＷＯ  ２００９／０６７３２３  Ａ１において、頭蓋／脳接触面を作るためのデバイスが示唆され、そのデバイス（頭蓋に埋め込み可能な）は、運動疾患またはてんかん病理のための脳活動を神経調節するために、外部の物理的手段（イオン電流、無線周波数など）に透過性の完全にパッシブなウィンドウまたはチャネルである。
【０００４】
脳癌治療の分野において、そのような神経刺激技術は効率的ではない。この病理に適用される治療は、脳の不可逆的または致死損傷なしで可能である場合、任意の種類の癌のために適用される治療、すなわち、腫瘍の化学療法及び／または外科的アブレーションと同じままである。
【０００５】
脳の外科的治療は、患者の頭蓋の切開外科手術を必要とする。そのような切開外科手術は、骨弁を実施することを含む開頭術を含む。
【０００６】
そうするために、外科医は最初に、いくつかの頭蓋骨孔を穿孔することによって頭蓋に穿頭術を実施し、第二に、下部の硬膜を剥がす。その後、外科医は次いで、一方の頭蓋骨孔からもう一方に進むのこぎりを使用することによって、開頭術を実施する。頭蓋骨孔は通常、それぞれ１０〜１２ｍｍの直径である。各頭蓋骨孔の寸断された骨片は保持され、骨欠損を充填するために外科手術の終わりに使用され、それは、不十分で長期の骨化を経験する。外科手技の終わりに、骨弁は再配置され、経頭蓋縫合またはチタンマイクロプレートのいずれかで固定される。骨欠損領域は、合成コポリマー、または手技の開始時の頭蓋骨孔のドリル穿孔から得られる骨粉末のいずれかで充填される。
【０００７】
ウルトラキーホール外科手技は、骨弁を実施する必要はなく、頭蓋骨孔のみである。この頭蓋骨孔は、定位生検の場合非常にわずか（直径４ｍｍ）であってもよいが、腫瘍の部分的アブレーションのために必要とされる内視鏡手術に対してはより大きくてもよい（直径８〜１２ｍｍ）。
【０００８】
化学療法薬の治療が関係している場合、これらの治療は、患者への高度に活性な薬物の静脈内投与を含む。残念なことに、これらの薬物は腫瘍に対して特に活性ではなく、それらはまた、悪心、脱毛などの非常な不快な副作用を伴い、患者の全身にかなりの悪影響を及ぼす。
【０００９】
神経及び神経変性疾患の既知の治療は、制限を有する。実際に、脳は、血液脳関門（ＢＢＢ）のために薬物を送達することが特に困難である。ＢＢＢの不透過性は、隣接する内皮細胞及び内皮細胞膜の高度に調節性の輸送系を接続する、密着結合によるものである。しかしながら、これらの透過特性は、薬学的治療に関していえば多大な障害をもたらす。ＢＢＢは、ほとんどの神経学的に活性な薬物が脳に入ることを阻止し、結果として、脳薬物送達における律速因子として分離されている。近年、局所血液脳関門（ＢＢＢ）開口は、脳への標的化薬物送達のための有利なアプローチであることが分かっている。局所超音波曝露は、特に静脈内注射された気泡の存在下で適用される場合、標的化位置においてＢＢＢの可逆的開口を引き起こすことが示されている。
【００１０】
ＷＯ−２０１１／１０１４９２は、ケーシングの内側に位置付けられた超音波発生デバイスと、頭蓋の厚さにケーシングを留めるための手段とを有する、埋め込み型発電機を備える、脳障害の治療のための小型剛性装置を記載する。そのようなデバイスは、処置される脳の範囲が制限された延長、例えば、１０立方センチメートル未満を有する場合の用途によく適応する。しかし、いくつかの脳病理（すなわち、びまん性グリオーマ、アルツハイマー病など）は、疾病自体が脳内に拡散されているため、はるかに大きい治療範囲を必要とする。ＷＯ−２０１１／１０１４９２は、治療範囲の延長などに対処するために適切ではない可能性がある。
【００１１】
ＵＳ−７．８７８．９７７は、撮像用途のための可撓性超音波トランスデューサアレイを記載する。それは、凝集した超音波トランスデューサ配列を開示する。そのような設計は、その超音波集束特性のために理想的であり、それは撮像用途に有用であるが、拡散した集中していない治療には好適ではない。
【００１２】
実際に、本発明は、脳腫瘍及び他の脳障害（すなわち、アルツハイマー病）の治療を提供することを考慮して、脳のより大きい範囲に対処するために使用され得る改善された装置を提供することを目的とする。大きい範囲は、いくつかのトランスデューサを有する装置によって対処され得る。しかしながら、いくつかのトランスデューサの存在は、そのようなトランスデューサによって発生した超音波が、治療範囲において局所的に、許容できないほど高い圧力範囲及び／または所与の組織体積内の過剰な超音波電力の堆積を引き起こし、組織の望ましくない、または過剰な加熱をもたらすような方法で組み合わされ得るというリスクを考慮すると、問題があり得る。
【００１３】
本開示の独創性は、脳及び髄膜表面上の頭蓋の下に配置及び摺動されるように設計された超音波デバイスに基づく。
【００１４】
一態様によると、本発明は、脳障害の治療のための装置を提供し、
超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスであって、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、延在表面に沿って延在する共通ホルダによって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサを有する、超音波放出グリッドを備え、埋め込み型超音波発生デバイスは、共通の電気接続回路によって、トランスデューサからの超音波の発生を駆動する電気駆動信号を伝達する発電機に接続可能である、いくつかの超音波発生トランスデューサの少なくとも１つの群を備え、超音波発生トランスデューサはそれぞれ、１つまたはいくつかの動作周波数を有する、埋め込み型超音波発生治療デバイスと、
埋め込み型超音波発生治療デバイスに電気を供給するための発電機と、を備え、
トランスデューサの群が、同じ電気駆動信号によって共通に駆動され、したがって埋め込み型超音波発生治療デバイスの共通の電気接続回路によって、発電機システムに接続される、いくつかのトランスデューサで構成されることを特徴とし、電気駆動信号は、電力信号、ならびに該トランスデューサの群内の第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群及び該トランスデューサの群内の第２のトランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群のうちの少なくともどちらか一方を選択的に動作させるための制御信号の両方としての機能を果たす。
【００１５】
したがって、埋め込み型超音波発生治療デバイスの共通の電気接続回路内の同じ電気駆動信号は、電力信号、ならびに該トランスデューサの群内の第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群及び該トランスデューサの群内の第２のトランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群のうちの少なくともどちらか一方を選択的に起動するための制御信号の両方としての機能を果たす。
【００１６】
一態様によると、本発明は、超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスを提供し、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、延在表面に沿って延在する共通ホルダによって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサを有する、超音波放出グリッドを備え、埋め込み型超音波発生デバイスは、共通の電気接続回路によって、トランスデューサの超音波発生を駆動する電気駆動信号を伝達する発電機システムに接続可能である、いくつかの超音波発生トランスデューサの少なくとも１つの群を備え、超音波発生トランスデューサはそれぞれ、１つまたはいくつかの動作周波数を有する。
【００１７】
超音波発生トランスデューサは、該トランスデューサの少なくとも１つの群内に、少なくとも、
少なくとも第１の動作周波数を有する、第１の超音波発生トランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群と、少なくとも
第１の超音波トランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群の動作周波数ではない、少なくとも第２の動作周波数を有する、第２の超音波発生トランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群と、を含む。
【００１８】
別の態様によると、本発明は、超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスを提供し、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、延在表面に沿って延在する共通ホルダによって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサを有する、超音波放出グリッドを備え、
ホルダがいくつかの保持ゾーンを示し、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサが保持され、かつ保持ゾーン間に、ホルダが屈曲ゾーンを示すこと、
ホルダが輪郭を有し、保持ゾーンと屈曲ゾーンとの間で輪郭内に空隙を有することを特徴とする。
【００１９】
別の態様によると、本発明は、超音波の放出によって脳障害治療を誘導するための埋め込み型超音波発生治療デバイスを提供し、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、患者の頭蓋骨の中または下への埋め込みに好適であり、埋め込み型超音波発生治療デバイスは、延在表面に沿って延在する共通ホルダによって保持されたいくつかの超音波発生トランスデューサを有する、超音波放出グリッドを備え、
ホルダがいくつかの保持ゾーンを示し、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサが保持され、かつ保持ゾーン間に、ホルダが屈曲ゾーンを示すこと、
ホルダがホルダの延在表面に接する第１の屈曲軸の周囲及び第２の屈曲軸の周囲でそれぞれ異なる可撓性を示すことを特徴とする。
【００２０】
典型的には、該第１及び第２の屈曲軸は、少なくとも３０°の鋭角を形成する方向を有する。より典型的には、該第１及び第２の屈曲軸は、垂直方向を有する。
【００２１】
上記のそのような装置及び／または埋め込み型デバイスのうちのいずれも、以下の特徴のうちの１つまたはいくつかをさらに含んでもよい。
第１の動作周波数は、第２の超音波発生トランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群の動作周波数ではない。
第２の動作周波数は、第１の超音波トランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群の最も近い動作周波数と、第２の動作周波数の少なくとも１０％異なる。
同じトランスデューサの群の各超音波発生トランスデューサは、その群のいずれのトランスデューサのいずれの動作周波数とも異なる動作周波数を有する。
所与の共通ホルダ上で、同じ部分群の２つのトランスデューサが隣接していない。例えば、別の部分群の少なくとも１つの他のトランスデューサは、該２つのトランスデューサ間の距離よりも、該２つのトランスデューサの両方により近い。
トランスデューサの動作周波数は、トランスデューサの共振周波数である。
各超音波発生トランスデューサは、専用周波数セレクタ回路を通じて記共通の電気接続回路に接続される。
超音波発生トランスデューサの動作周波数は、専用周波数セレクタ回路の共振周波数であり、専用周波数セレクタ回路を通じて、超音波発生トランスデューサが共通の電気接続回路に接続される。
各超音波発生トランスデューサは、周波数帯域内の周波数を通過する専用周波数セレクタ回路を通じて共通の電気接続回路に接続され、超音波発生トランスデューサの動作周波数は、その専用周波数セレクタ回路の周波数帯域内に含まれる。
トランスデューサの群内の超音波発生トランスデューサは、上流で共通の電気接続回路に接続され、かつ下流で別々に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサのいくつかの異なる部分群に接続される、埋め込み型スイッチを通じて、共通の電気接続回路に接続される。
埋め込み型スイッチは、埋め込み型スイッチを制御する電気駆動信号に基づき、共通の電気接続回路を、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサのいくつかの異なる部分群のうちの１つに選択的に接続する。
埋め込み型スイッチは、埋め込み型スイッチを制御する電気駆動信号に基づき、共通の電気接続回路を連続して、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサの該いくつかの異なる部分群のうちの１つずつに選択的に接続する。
埋め込み型スイッチは、電気駆動信号からクロック信号を発生させ、該クロック信号は、スイッチに、共通の電気接続回路を連続して、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサの該いくつかの異なる部分群のうちの１つずつに選択的に接続させる。
埋め込み型スイッチは、電気駆動信号からクロック信号を発生させるためのクロック信号発生器を備える。
埋め込み型スイッチは、電気駆動信号から励起される。
埋め込み型スイッチは、電気駆動信号からスイッチ励起信号を発生させ、該スイッチ励起信号は、スイッチを励起する。
埋め込み型スイッチは、電気駆動信号からスイッチ励起信号を発生させるためのスイッチ励起信号発生器を備える。
埋め込み型スイッチは、
制御ポート及び１組の出力ポートを有するデジタルカウンタであって、制御ポートは、電気駆動信号から発生したクロック信号を受信する、デジタルカウンタと、
一連のリレーであって、それぞれが、
電気駆動信号を受信するために共通の電気接続回路に接続された電力入力ポート、
１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサの該いくつかの異なる部分群のうちの１つに電気接続された電力出力ポート、
デジタルカウンタの出力ポートに電気接続されたゲートポートを有する、一連のリレーと、を備える。
埋め込み型超音波発生治療デバイスの共通の電気接続回路は、埋め込み型超音波発生治療デバイスの埋め込み型接続レシーバから始まり、トランスデューサの超音波発生を駆動するために、トランスデューサに電気信号を伝達する。
超音波放出グリッドは剛性である。
超音波放出グリッドは可撓性である。
ホルダは、超音波発生トランスデューサを保持する可撓性材料の一体型本体を備える。
ホルダは、シリコーン系材料の少なくとも１つのシートから作製される。
ホルダは、可撓性材料の少なくとも１つのシートから作製される。
ホルダは、材料のいくつかのシートを備える。
埋め込み型超音波発生デバイスは、超音波発生トランスデューサの少なくともいくつかの正面に、超音波調整デバイスを有する。
超音波調整デバイスは、超音波発生トランスデューサの前面を被覆するホルダ材料の一部分として形成される。
超音波調整デバイスのうちの少なくとも１つは、凸レンズなどの収束レンズ、凹レンズなどの発散レンズ、及び／または回折アレイのうちの１つを備える。
電気接続回路は、ケーシングを有する接続レシーバを備える。そのような場合、接続レシーバは、好ましくは永久的に、すなわち、接続レシーバからトランスデューサを電気的に切断する可能性なく、埋め込み型デバイスに接続される。ケーシングは剛性であってもよく、またはそれは半剛性であってもよい。
接続レシーバケーシングは、処置される患者の頭蓋で実施される頭蓋骨孔にぴったり収まるように適合される。
接続レシーバケーシングは、頭蓋骨に固定されるように適合される。
埋め込み型超音波発生治療デバイスは、非強磁性材料から作製される。
埋め込み型超音波発生治療デバイスは、頭蓋骨孔を通じて埋め込み可能である。
超音波発生トランスデューサは、ピエゾコンポジット素子、ピエゾセラミック素子、Ｃ−ＭＵＴ素子、またはポリビニリデンジフルオリド（ＰＶＤＦ）素子によって形成される群内で選択された素子を備える。
【００２２】
本発明の別の態様によると、本発明は、上記の特徴のうちのいずれかを有する埋め込み型超音波発生デバイスを備える、脳障害の治療のための装置に関する。任意に、そのような装置は、以下の特徴のうちの１つまたはいくつかをさらに含んでもよい。
装置は、埋め込み型超音波発生治療デバイスに電気を供給し、その動作パラメータを設定及び制御するための発電機及び電力制御装置を有する、発電機システムと、発電機システム及び埋め込み型超音波発生治療デバイスを電気接続するためのコネクタとを備える。
発電機は、
第１の動作周波数を有する第１の駆動信号成分、及び
第２の動作周波数を有する第２の駆動信号成分、のうちのどちらか一方を選択的に含み、
第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群、及び
第２のトランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群、のうちのいずれか一方を排他的に駆動する、電気駆動信号を伝達する。
発電機は、
第１の動作周波数を有する第１の駆動信号成分、及び
第２の動作周波数を有する第２の駆動信号成分、の両方を含み、
第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群、及び
第２のトランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群、の両方を同時に駆動する、電気駆動信号を伝達する。
超音波発生治療デバイスは、２０ｋＨｚ〜２００ＭＨｚ、より好ましくは５００ＫＨｚ〜２ＭＨｚの動作周波数を有する、超音波発生トランスデューサを備える。
埋め込み型超音波発生治療デバイスの電気接続回路は、発電機システムと超音波発生治療デバイスとの間の電気接続を達成するための発電機システムのコネクタとの協働のために設計された、接続レシーバを備える。
発電機システムのコネクタは、患者の皮膚を通じて接続レシーバに差し込むのに好適な１つまたはいくつかの経皮針を備える。
発電機システムは、第１のトランスデューサまたは第１の第１のトランスデューサの群のうちの少なくともどちらか一方を選択的に動作させるための、１つの二方向経皮針のみ、または２つの一方向経皮針を備える。
【００２３】
別の態様によると、本発明はまた、脳障害を治療するための方法に関し、その方法は、
患者の頭蓋への少なくとも１つの開口を実施するステップと、
該開口を通じて、埋め込み型超音波発生治療デバイスを埋め込むステップと、
皮膚を外科的に閉鎖するステップと、
埋め込み型超音波発生治療デバイスを発電機システムに接続するステップと、
埋め込み型超音波発生治療デバイスに電力を供給するために発電機を起動し、それにより脳に超音波放出を誘導するステップと、
決定された期間中、脳への超音波放出によって、埋め込み型超音波発生治療デバイスの下に位置する脳の領域を処置するステップと、
治療が完了したときに発電機システムを停止するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２４】
そのような方法は任意に、以下のステップまたは特徴のうちの１つまたはいくつかをさらに含んでもよい。
埋め込み型超音波発生治療デバイスに電力を供給するステップは、
第１の動作周波数を有する第１の駆動信号成分、及び
第２の動作周波数を有する第２の駆動信号成分、のうちのどちらか一方を選択的に含み、第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群、及び第２のトランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群のいうちのいずれか一方を排他的に駆動する、電気駆動信号を発生させるステップを含む。
埋め込み型超音波発生治療デバイスに電力を供給するステップは、
第１の動作周波数を有する第１の駆動信号成分、及び
第２の動作周波数を有する第２の駆動信号成分、の両方を含み、
第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群、及び
第２のトランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群、の両方を同時に駆動する、電気駆動信号を発生させるステップを含む。
埋め込み型超音波発生治療デバイスに電力を供給するステップは、
電気駆動信号を発生させるステップ、
埋め込み型スイッチを制御する電気駆動信号に基づき、埋め込み型スイッチを通じて、共通の電気接続回路を連続して、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサの該いくつかの異なる部分群のうちの１つずつに選択的に接続するステップ、を含んでもよい。
方法は、脳内の超音波放出の前及び／または最中に、患者の血液中に造影剤及び／または薬物を注射し、埋め込み型超音波発生デバイスを用いて脳内に超音波を放出するステップをさらに含んでもよい。
該薬物は、超音波感受性及び／または感熱性放出／キャリア剤でコーティングされた治療薬を含み、脳内で放出された超音波は、超音波を受信する脳の領域中にのみ治療薬の放出を引き起こす。
超音波放出は、例えば、ナノ粒子またはリポソームなどの超音波感受性放出／キャリア剤の局所領域的放出を誘導する。
患者の身体に注射される該造影剤及び／または薬物は、ＭＲＩ可視であり、その脳内の放出は、超音波放出治療後にＭＲＩによって監視される。
下部の脳組織の決定的または可逆的ソノポレーションは、薬物投入量を増加させるために超音波放出によって実施される。
埋め込み型超音波発生治療デバイスの位置決定は、既存の開頭術の開口を使用することによって、通常の腫瘍減量術開頭脳神経外科手術の終わりに実施される。
【００２５】
本発明の方法は、従来の脳神経外科手術の終わりに実施され得る。埋め込み型発電機は、患者の頭蓋内で実施される頭蓋骨孔に、または必要に応じて、患者の皮膚の閉鎖の直前に開頭術のために実施される孔内に導入される。そのような発生治療デバイスは、脳、例えば、脳病理を治療するために外科医によってすでにアクセスされている脳の領域、及び例えば、脳腫瘍を治療するために超音波を放出する。
【００２６】
本発明の方法における超音波の放出は、血液脳関門開口を提供するのに特に効率的であることが分かり、それは、該方法の第１の顕著な用途をなす。第２の顕著な用途は、超音波感受性ナノ粒子を活性化することである。他の顕著な用途としては、血管拡張を誘導し、局所免疫を刺激し、かつ／または感熱性ナノ粒子を活性化するために、わずかな連続的な温熱を誘導することが挙げられる。埋め込み型治療デバイスが患者の頭蓋下に埋め込まれると、脳内に放出された超音波エネルギーは、頭蓋骨壁によって吸収されない。
【００２７】
したがって、本発明に従った方法は、処置される脳の血液脳関門（ｈａｅｍａｔｏｅｎｃｅｐｈａｌｉｃ  ｂａｒｒｉｅｒ）（血液脳関門（ｂｌｏｏｄ  ｂｒａｉｎ  ｂａｒｒｉｅｒ）、別名、ＢＢＢとも呼ばれる）の開口を引き起こし、かつ／または強化するために、超音波の放出の前または最中に患者の血液中に少なくとも１つの造影剤を注射することをさらに含んでもよい。
【００２８】
本発明の別の有利な特徴によると、方法は、脳内の超音波放出の前、最中、または直後に、患者の血液中に抗腫瘍薬などの薬剤を静脈内注射するステップをさらに含んでもよい。
【００２９】
そのように注射される薬物は、超音波感受性及び／または感熱性放出またはキャリア剤でコーティングされた治療薬を含んでもよい。そのような場合、いったん薬物処置が患者の血液中に拡散され、脳内に埋め込み型治療デバイスを用いて超音波を放出することは、処置される脳の選択された領域内のみに治療薬を放出することを可能にし、この領域は、超音波放出が及ぶ領域として定義される。
【００３０】
癌病変の場合、静脈内全身抗腫瘍化学療法は通常、Ｔｅｍｏｄａｌ（登録商標）またはＡｖａｓｔｉｎ（登録商標）のような製品を用いた外科手術の後に投与される。
【００３１】
しかしながら、腫瘍の治療は、本発明の装置及び方法の唯一の用途ではない。実際に、超音波テクノロジーが広範囲の医療行為を実施するために使用され得、それは、本発明の方法と一緒に、または代わりに実施され得る。これらの補完的行為は以下を包含する。
頭蓋内圧、体温、組織弾性などの頭蓋内生理学的パラメータを測定すること、
血管新生を強化するための温熱療法、及び透過性保持効果の強化、
免疫の局所刺激、
薬物投入量を増加させるための、下部の脳組織、特に細胞膜の局所決定的または可逆的ソノポレーション、
本発明の方法における上記の用途のうちのいずれかの、同時に行われる造影剤注射との組み合わせ。
血液脳関門、別名、ＢＢＢ開口に加えて、本発明の典型的な使用は、治療効果を用いた、びまん性脳腫瘍、多発性脳転移、アルツハイマー病、びまん性神経変性疾患、精神障害、薬剤抵抗性てんかんの治療を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明の装置及び方法はさらに、本発明の装置の好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して、以下で詳述される。
【００３３】
【図１】本発明の装置の第１の実施形態を概略的に表す。
【図２】患者の頭部内の本発明に従ったデバイスの埋め込みの一実施例を概略的に表す。
【図３】図３から６は、断面で見られたときの、本発明に従ったデバイスのための超音波放出グリッドの様々な変化形を表す。
【図４】図３から６は、断面で見られたときの、本発明に従ったデバイスのための超音波放出グリッドの様々な変化形を表す。
【図５】図３から６は、断面で見られたときの、本発明に従ったデバイスのための超音波放出グリッドの様々な変化形を表す。
【図６】図３から６は、断面で見られたときの、本発明に従ったデバイスのための超音波放出グリッドの様々な変化形を表す。
【図７】図７及び８は、本発明に従ったデバイスのためのグリッドの２つのさらなる変化形の概略上面図を表す。
【図８】図７及び８は、本発明に従ったデバイスのためのグリッドの２つのさらなる変化形の概略上面図を表す。
【図９】本発明に従ったデバイスのためのグリッドのさらなる変化形の概略側面図を表す。
【図１０】本発明に従ったデバイスのためのグリッドのさらなる変化形の概略上面図を表す。
【図１１Ａ】図１１Ａ及び１１Ｂは、断面で見られたときの、本発明に従ったデバイスのための超音波放出グリッドの２つのさらなる変化形を表す。
【図１１Ｂ】図１１Ａ及び１１Ｂは、断面で見られたときの、本発明に従ったデバイスのための超音波放出グリッドの２つのさらなる変化形を表す。
【図１２Ａ】図１２は、異なるトランスデューサまたはトランスデューサの部分群の連続的な起動を示すタイムチャートである。
【図１２Ｂ】図１２は、異なるトランスデューサまたはトランスデューサの部分群の連続的な起動を示すタイムチャートである。
【図１２Ｃ】図１２は、異なるトランスデューサまたはトランスデューサの部分群の連続的な起動を示すタイムチャートである。
【図１２Ｄ】図１２は、異なるトランスデューサまたはトランスデューサの部分群の連続的な起動を示すタイムチャートである。
【図１３】埋め込み型発電機を備える本発明に従った装置の埋め込みの一実施例を概略的に表す。
【図１４】図１４、１５、及び１６は、本発明に従った埋め込み型超音波放出グリッドのさらなる実施形態を概略的に表す。
【図１５】図１４、１５、及び１６は、本発明に従った埋め込み型超音波放出グリッドのさらなる実施形態を概略的に表す。
【図１６】図１４、１５、及び１６は、本発明に従った埋め込み型超音波放出グリッドのさらなる実施形態を概略的に表す。
【図１７】本発明の埋め込み型超音波放出グリッド及び／または装置のための埋め込み型スイッチを概略的に表す。
【図１８】電気駆動信号電圧の一実施例を概略的に表す。
【図１９】スイッチ励起信号を含む電気駆動信号電圧の一実施例を概略的に表す。
【図２０】電気駆動信号から発生したスイッチ励起信号電圧の一実施例を概略的に表す。
【図２１】電気駆動信号から発生したクロック信号電圧の一実施例を概略的に表す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１には、本発明に従った埋め込み型超音波発生治療デバイス１２の例示的な実施形態を備える、脳障害の治療のための装置の主要構成要素が示される。
【００３５】
脳障害の治療のための装置のこの実施形態は、例えば、超音波発生治療デバイス１２に電気を供給し、かつその動作パラメータを設定及び制御するために、発電機及び電力制御装置を有してもよい、体外発電機システム１０を備える。本発明の一態様によると、埋め込み型超音波発生治療デバイス１２は、患者の頭蓋の下、好ましくは頭蓋骨の下、例えば、硬膜下腔内、及び／または少なくとも部分的に硬膜内の埋め込みに好適である一方で、発電機システムは、頭蓋の外で維持されてもよい。動作中、発電機システム１０及び埋め込み型超音波発生治療デバイス１２は、電気接続されるものとする。そのような電気接続が誘導結合などによって接触なしで達成され得る一方で、示される実施例の電気接続は、より従来のケーブル接続である。そのような電気接続は永久的であり得る。しかしながら、本発明の示される実施形態では、電気接続は、好ましくは、発電機システム１０のコネクタデバイス１４及び埋め込み型デバイス１２の接続レシーバ１６を通じて達成され、それは、接続及び切断され得る。示される実施形態では、コネクタデバイス１４及び接続レシーバ１６は、電気接続を達成するために物理的に連結され得、患者の頭蓋から埋め込み型デバイス１２を取り外す必要なく分離され得る。本実施例では、したがって、接続レシーバ１６がプラグ及びソケット接続のソケットを形成する一方で、コネクタデバイス１４は、プラグ及びソケット接続のプラグを形成する。
【００３６】
好ましくは、発電機システム１０は、装置の動作中を含み、患者の頭部に隣接している必要はない。したがって、コネクタデバイス１４は、例えば、発電機システム１０が装置の動作中に患者の胸部付近に配置されることを可能にする好適な長さを有するケーブル１８によって、発電機システム１０に接続されてもよい。したがって、ケーブルは、少なくとも５０センチメートルの長さ、好ましくは１メートルを超えていてもよい。
【００３７】
埋め込み型超音波発生治療デバイス１２は、延在表面に沿って延在する共通ホルダ２２によって保持された、いくつかの超音波発生トランスデューサ２０を備える。超音波発生トランスデューサ２０及び共通ホルダ２２は一緒に、超音波放出グリッドを形成する。超音波発生トランスデューサ２０は、超音波放出グリッドの延在表面のだいぶ部に沿って、好ましくは、一定の間隔で広がるように、共通ホルダ２２上に配置される。超音波発生トランスデューサ２０は、好ましくは、共通ホルダ上の非ゼロ距離、互いから離間している。埋め込み型超音波発生治療デバイス１２はまた、超音波発生トランスデューサ２０を、電気駆動信号を伝達する発電機システム１０に接続するための電気接続ネットワークを備える。示される実施形態では、電気接続ネットワークは、接続レシーバ１６から始まり、トランスデューサからの超音波発生を駆動するために、電気信号をトランスデューサに伝達する。以下で理解されるように、電気駆動信号は、電力信号及び制御信号の両方としての機能を果たしてもよい。電気接続ネットワークは、１つまたはいくつかの電気的に独立した電気接続回路２４を備えてもよく、所与の電気接続回路２４が、共通の電気駆動信号が循環している回路であることが理解されるであろう。好ましくは、以下に記載されるように、電気接続ネットワークは、ここでコネクタ１４及び接続レシーバ１６を通じた、埋め込み型超音波発生デバイス１２と発電機システムとの間の電気接続が、可能な限り単純にされ得るように、１つの独立した電気接続回路２４のみを備える。実際に、そのような場合、１つの二方向接続のみが必要とされ、信号接続のための１つの電気チャネル及び接地帰路のための１つの電気チャネルを有する。しかしながら、電気接続ネットワークは、いくつかの独立した電気接続回路を備えてもよい。これは、例えば、多数のトランスデューサの場合、または埋め込み型超音波発生デバイス１２がいくつかの独立したホルダを備える場合、有用であり得る。そのような場合、各独立した電気接続回路は、発電機システム１０へのそれ自体の独立した電気接続を有し、発電機システムは、各独立した電気接続回路に、別々の異なる電気駆動信号を伝達してもよい。
【００３８】
示される実施例では、接続レシーバ１６は、ホルダ２２から分離する。したがって、電気接続回路２４は、１つのワイヤがホルダ２０から接続レシーバ１６に延在する１つの独立した電気チャネルに対応する、一対のワイヤから最も一般的に作製される少なくとも１つのケーブル２６を備える。好ましくは、単一のケーブル２６があるが、それは、一緒に束ねられたいくつかの電気的に別々のワイヤを備えてもよい。ホルダ２２上で、電気接続回路２４のケーブル２６は、所与のトランスデューサの群の個々のトランスデューサ２０に電気駆動信号を伝達するための接続線２８に分離する。トランスデューサの群は、同じ電気駆動信号によって共通に駆動され、したがって共通の電気接続回路２４によって発電機システムに接続される、いくつかのトランスデューサとして定義される。示される実施形態では、接続線２８は、図１に示されるように、トランスデューサの１つの群に共通である単一電気回路の分岐を形成する。
【００３９】
接続線２８は、ホルダ２２の表面上に載置され得るか、または少なくとも部分的にではあるが、好ましくは完全にホルダ２２内に埋め込まれ得、したがって、超音波放出グリッドの一部を形成する。
【００４０】
図１３の実施例に示されるように、発電機１０及び好ましくは発電機システムもまた、埋め込み可能であり得ることが留意されなければならない。それは、患者の胸部内に埋め込まれ得る。そのような場合、埋め込み型超音波発生デバイス１２及び埋め込み型発電機１０は、プラグ及びソケット接続などの少なくとも１つの切断可能な接続を有するケーブルによって、電気接続され得る。ケーブル２６は、患者の身体内に、超音波発生デバイス１２及び埋め込み型発電機１０からのその全体の長さに沿って、すなわち、皮膚下に埋め込まれ得る。ケーブルは、超音波発生デバイス１２に永久的に接続され得、かつ発電機のソケットに接続されるプラグを備え得る。しかしながら、ケーブルはまた、部分的に、埋め込み型超音波発生デバイス１２と埋め込み型発電機システムとの間で身体の外にあってもよい。
【００４１】
開示された図２は、頭蓋骨孔３が通常の開頭術を実施するためにドリル穿孔されている、脳２を被覆する頭蓋骨１が表されている、動物またはヒトの頭部の一部分の概略断面図である。頭蓋１と脳２との間に、典型的には、頭蓋１から脳２、硬膜５、クモ膜６、及び軟膜７を含んでもよい髄膜４の存在を認識するであろう。
【００４２】
本発明の一態様によると、ホルダ２２及びその超音波発生トランスデューサ２０は、頭蓋の下、好ましくは頭蓋骨１の下に埋め込まれるものとする。より詳細に見られるように、接続レシーバ１６は、当然のことながら、頭蓋に埋め込み可能であるが、それは、より具体的には、図２に示されるように、頭蓋骨孔３の開口部内で受容されるように設計されてもよい。しかしながら、接続レシーバは好ましくは、頭蓋を被覆する皮膚８の下に位置するものとする。
【００４３】
示される実施形態では、ホルダ２２は、頭蓋骨１の内表面に好ましくは平行、または本質的に平行である延在表面に沿って延在する。ホルダ２２は、ホルダの延在表面に沿った異なる位置に位置されるものとするいくつかの超音波発生トランスデューサ２０を保持する要素である。好ましくは、ホルダ２２は、様々なトランスデューサ２０間の相対距離を維持することが可能である。しかしながら、例示された実施形態の場合、以下で説明されるように、ホルダ２２がある程度の可撓性を示すという事実により、ホルダ２２は、それが保持するトランスデューサ２０間のある程度の量の変位を可能にし得る。
【００４４】
示される実施形態の代わりに、超音波放出グリッドは、ＷＯ−２０１１／１０１４９２に記載される例示的な実施形態などの剛性システムであってもよい。そのような場合、グリッドは、頭蓋骨内に作製される頭蓋骨孔内に受容されてもよい。次いで、このグリッドは、頭蓋骨の厚さ内に少なくとも部分的に受容される。別の実施例として、この適用の図面に示されるホルダは、剛性であり得、すなわち、可撓性ではなくてもよい。
【００４５】
しかしながら、本発明の例示された実施形態の一態様によると、ホルダ２２は有利に可撓性である。結果として、超音波発生トランスデューサ２０、及び適用する場合、個々のトランスデューサに電流を伝達するための接続線２８を含む、全体としての超音波放出グリッドは、可撓性である。
【００４６】
その可撓性から生じる所望の特徴によると、ホルダ２２及び超音波放出グリッドは、少なくとも第１の空間構成または形状と少なくとも第２の空間構成または形状との間で、好ましくは手動で変形可能であり、その埋め込み前、またはその埋め込み中に、ホルダ２２が、手で容易に印加され得る力に相当する付勢力または変形力の単なる印加によって、所望の形状に変化され得ることを意味する。典型的には、超音波放出グリッドが可撓性であると見なされるために、そのような超音波放出グリッドを埋め込む外科医は、いかなる種類のツールを用いることなく、ホルダ２２を変形させて、それにある特定の空間構成を与えることが可能であるべきである。しかしながら、これはその変形を阻止せず、かつ／またはホルダ２２の埋め込みは、典型的には、脳外科手術に用いられるツール、特に、遠隔操作外科手術を実施するためのツールを使用して変形され得る／埋め込まれ得る。
【００４７】
好ましくは、ホルダ２２、及びしたがって超音波放出グリッドは、それが第１の空間構成から第２の空間構成に変形した後に、それがその第１の空間構成またはそのような空間構成に非常に近く変形して戻り得るように、可逆的に変形可能である。
【００４８】
好ましくは、得られ得るホルダ２２、及びしたがって超音波放出グリッド１２の手動の可逆的変形の量は相当であり、肉眼で光学的に可視であることを意味する。所与のホルダに関して可能な手動の可逆的変形の量は、変形百分率Ｘ％として評価され得る。この変形百分率Ｘ％は、以下の通り評価され得る。ホルダ２２の延在表面の方向に沿ってＬｍｍ離れているホルダ２２の少なくとも２つの位置に対して、ホルダ２２の２つの位置は、少なくともＬ×Ｘ％ｍｍの距離、手動の可逆的変形によって、ホルダ２２の延在表面に垂直な方向に沿って、一方がもう一方に対して変位し得る。好ましくは、手動の可逆的変形の量は、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２５％である。一実施例として、少なくとも１０％の変形百分率の場合、ホルダの延在表面に沿って１００ｍｍ離れている２つの位置に対して、可能な手動の可逆的変形は、延在表面に垂直な方向に沿って少なくとも１０ｍｍであるはずである。
【００４９】
好ましい実施形態では、超音波放出グリッドは、ホルダの２つの反対側の境界が接触し得るように、手動の変形によってそれ自体の上に折り畳まれるほど十分に可撓性である。
【００５０】
本発明の好ましい実施形態では、ホルダ２２、及びしたがって超音波放出グリッドは、非有限数の空間構成間で、手動で可逆的に変形可能であり、変形が連続的であり、段階的ではないことを意味する。
【００５１】
いくつかの実施形態では、ホルダ２２及び／または超音波放出グリッドは適合していてもよく、それが完全に弾性ではなく、任意の有意な付勢または変形力が停止した後でさえ、ある特定の変形を維持することを意味する。そのような場合、ホルダ２２は、付勢または変形力の印加後に初期空間構成から一時的な空間構成に変形し得、次いで、付勢または変形力の解放後に最終空間構成に到達し得る。それにもかかわらず、初期空間構成と比較した最終空間構成の変形は、好ましくは相当であり、すなわち、肉眼で光学的に可視であり、好ましくは、変形百分率は、少なくとも１０％、好ましくは２５％超である。ホルダ２２が低度の弾性を有する場合、一時的な空間構成（すなわち、跳ね返りの変形）と比較した最終空間構成の変形は、例えば、初期空間構成と一時的な空間構成との間の変形量の４分の１未満、例えば、１０分の１未満である。好ましくは、そのようなホルダ２２は、非有限数の空間構成で適合する。超音波放出グリッドの適合性は、例えば、ホルダ２２自体が多少弾性であり得る一方で、超音波放出グリッドに関して想定される変形に対して非弾性であり得る電気接続線２８の適合性に起因し得る。
【００５２】
いくつかの実施形態では、ホルダ２２及び／または超音波放出グリッドは弾性であってもよく、したがって、それが付勢されていないときに戻るか、または戻る傾向がある、少なくとも１つの安定した空間構成を有し得る。より正確には、完璧な弾性が存在しないため、そのような弾性超音波放出グリッドは、初期空間構成に近い空間構成に戻るはずであり、最終変形と初期変形との間の残留変形は、付勢または変形力の印加が停止した後、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満である。そのような弾性は、好ましくは、最大２５％、好ましくは最大４０％の一時的な変形後に維持される。全体としての超音波放出グリッドの弾性が接続線の弾性から生じ得る一方で、ホルダ自体は、以下で定義されるように実質的に非弾性または超可撓性であり得る。
【００５３】
少なくともある程度の弾性を示す超音波放出グリッドの場合、安定した空間構成は、ホルダの延在表面が本質的に平面に沿って延在する平坦構成であってもよい。しかしながら、安定した空間構成は、例えば、ドーム形状を示す三次元であってもよい。そのような場合、ホルダ２２の延在表面は、三次元として、例えば、ドームとして構成されてもよい（図９を参照されたい）。
【００５４】
いくつかの実施形態では、超音波放出グリッド、及びしたがってホルダ２２は、超可撓性であってもよく、すなわち、非常に低度の剛性を示す。そのような超音波放出グリッドは、それ自体の重量を保持することができない。例えば、少なくとも１つの試験方向に沿って、超音波放出グリッドがホルダの一先端において固定され、固定された先端が実質的に水平に延在するようにするとき、ホルダがその単独の重量により、その方向に沿って、固定された先端と自由な対向する先端との間で少なくとも５０％の変形を示し、自由な対向する先端の垂直変形が、その方向に沿った２つの先端間のホルダの長さの少なくとも５０％であることを意味する場合、平坦な超音波放出グリッドは、超可撓性と見なされる。そのような超可撓性超音波放出グリッドは、その変形によるものであり得る脳への最小限の圧力を発生させるという利点を有する。そのような超可撓性ホルダはまた、いかなる圧力も発生させることなく、または少なくとも、いかなる実質的な圧力も発生させることなく（その圧力は、それ自体の弾性によるものである）、それが接触している表面の形状を自動的に取るという事実によって定義されてもよい。当然のことながら、それは、２つの表面間に挟持される場合、例えば、その重量及び／またはその厚さにより、ある程度の圧力を発生させ得る。そのような場合、ホルダ２２が超可撓性であるべきというだけではなく、ある場合、電気接続線２８もまた、全体としての超音波放出グリッドの超可撓性を損なうべきではない。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ホルダ２２は、超音波発生トランスデューサを保持する可撓性材料の一体型本体を備える。本体は、それがその延在表面に沿って物質の連続性を示す場合、一体型であると見なされ得る。好ましくは、そのような一体型本体は、全ての超音波発生トランスデューサを保持する単一の一体型本体である。
【００５６】
ホルダ２２は、延在表面に沿って延在する可撓性材料の少なくとも１つのシートの形態であってもよい。そのようなシートは、好ましくは、シートの他の２つの寸法の最小値の少なくとも４倍未満、より好ましくは、他の２つの寸法の最小値の８倍未満の最大値を有する厚さを示す。例えば、シートの厚さは、２ｍｍなど、約１〜４ｍｍであってもよい。
【００５７】
ホルダ２２は、ホルダの延在表面の少なくとも実質的な部分にわたって、すなわち、好ましくは７０％超の重複、より好ましくは８０％超の重複を有して、一方をもう一方に沿って延在させる、可撓性材料の少なくとも２つのシートの形態であってもよい。（図４及び図５を参照されたい）。そのような場合、ホルダが異なる層を有するという事実にもかかわらず、場合によっては、大きく重複する様々なシートがそれ自体、延在表面にわたって一体型であるため、ホルダは一体型と見なされ得る。
【００５８】
可撓性材料のシートまたは複数のシートは平面的であってもよく、または三次元表面に沿って延在してもよい。
【００５９】
好ましくは、ホルダ２２は、好ましくは医療グレードの、シリコーン系材料などのエラストマー材料の少なくとも１つのシートから作製される。シリコーン系材料は、脳の外傷を回避するためのそれらの生体適合性及びそれらの柔軟性を考慮して最適な材料である。
【００６０】
複数のシートの場合、異なるシートが同じ材料、または異なる材料、例えば、異なるグレードの材料を有してもよい。例えば、図４に示されるように、ホルダ２２は、ホルダの頭蓋骨側にあり、第１のグレードのシリコーンから作製された上部シート２２ａと、ホルダの脳側にあり、第２のグレードのシリコーンから作製された下部シート２２ｂとを備えてもよい。例えば、第２のグレードのシリコーンは、第１のグレードよりも柔軟であってもよく、すなわち、例えば、より低いショアＡ硬度を示し、かつ／または第１のグレードは、より高い程度の引裂抵抗を示すことによって、より高い靱性を示すように選択されてもよい。図５に示される別の実施例によると、材料の異なるシートが、超音波発生トランスデューサが固定され得る第１のエラストマー材料の中央シート２２ｃと、第２のエラストマー材料の２つの外部シート２２ａ、２２ｂとを含んでもよく、２つの外部シートは、中央シート及び超音波発生トランスデューサを完全に封入する。そのような場合、第１の材料は、第２の材料よりも比較的高い引裂靭性を示してもよく、かつ／または第２のエラストマー材料は、第１の材料よりも比較的高い程度の生体適合性を示してもよい。
【００６１】
典型的には、可撓性材料の一体型本体は、いくつかの保持ゾーン２３ａを示し、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサが保持され、かつ保持ゾーン間に、一体型本体が屈曲ゾーン２３ｂを示す。そのような場合、屈曲ゾーンは、手動で可逆的に変形可能である。屈曲ゾーンは、一体型ホルダの低減された厚さの部分を含んでもよい。ホルダ２２のマルチシート構造の場合、屈曲ゾーンは、シートのうちの１つが存在しないゾーンであってもよい。
【００６２】
図６に示されるような他の実施形態では、ホルダ２２は非一体型であってもよく、いくつかの剛性保持部分２５ａを備えてもよく、すなわち、手動の可逆的な変形に好適ではなく、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサが保持され、剛性保持部分は、関節部分２５ｂによって接続されてもよい。そのような場合、少なくとも２つの異なる剛性部分が、少なくとも２つの異なる超音波発生トランスデューサのうちの各対応する１つを保持することが理解されるものとする。関節部分は、ピボットもしくは玉継ぎ手接続などの機械接続で作製されるが、図６にしめされるように、好ましくは可撓性材料から作製され、したがって屈曲部分を形成する。
【００６３】
いずれの場合においても、保持部分は、それら自体で剛性を示してもよく、かつ／またはそれらが保持するトランスデューサの剛性によって剛性になってもよい。
【００６４】
ホルダ２２は、好ましくは、ホルダ、及びしたがって超音波放出グリッドを、例えば硬膜に取り付けるための取り付け部分を備える。そのような取り付け部分は、好ましくは、ホルダの延在表面の周辺部に位置する。ホルダ２２は、縫合（図２に示されるような）によって、またはねじによって取り付けられてもよいが、場合によっては、リベット打ちによって、または生体適合性のりを用いた接着によって取り付けられてもよい。一実施例では、超音波放出グリッドは、硬膜に縫合されているホルダ取り付け部分によって固定される。
【００６５】
好ましくは、超音波トランスデューサ２０は、例えば、ホルダの可撓性材料に埋め込まれることによって、または可撓性材料の２つの層間に封入されることによって、防水様式でホルダ２２の内側に密封される。また好ましくは、ホルダ２２上で保持される電気接続回路２４の部分、すなわち接続線２８もまた、ホルダ２２内に埋め込まれるか、または封入される。
【００６６】
図１及び２の実施例では、ホルダ２２は、エラストマー材料の単一シートを示す一体型ホルダである。ホルダは、平面上で支持される場合、それが平坦な延在表面を示すという点で、最初は平坦である。それは、例えば、平坦な上面及び平坦な下面を示す。超音波トランスデューサ２０は、ホルダ２２の体積の内側に配置され、それは、この場合、材料（この場合、医療グレードのシリコーン系材料）の単一シートで構成される。本実施例では、ホルダは、延在表面に矩形の輪郭を有する。しかしながら、一般的な幾何学的形状（正方形、円形（図７を参照されたい）、楕円形など）または不規則な形状を含む、他の形状が可能であり得る。
【００６７】
ホルダ２２上で、超音波発生トランスデューサ２０は、任意のパターンに従って配置されてもよい。いくつかの実施形態では、全てのトランスデューサ２０は、同じ線に沿って整列されてもよい。しかしながら、トランスデューサは、延在表面に延在する二次元配列を形成するように配置されることが好ましい。有利に、トランスデューサは、５点形のように配置されてもよい。例えば、図１の実施形態では、トランスデューサは、長手方向に沿って延在する２つの平行横列に沿って配置され、２つの横列は、横方向に沿って横方向に離間される。本実施形態では、トランスデューサは、各横列において長手方向に沿って規則的に離間される。しかしながら、一方の横列におけるトランスデューサの長手方向の位置は、もう一方の横列におけるトランスデューサの長手方向の位置と比較して、長手方向にずれており、したがって５点形のような配置を形成する。
【００６８】
図１〜１１Ｂに示される実施例では、ホルダは、その輪郭内に空隙を示さない。
【００６９】
しかしながら、ホルダは、保持ゾーンと屈曲ゾーンとの間で輪郭内に空隙を有し得る。例えば、図１４〜１６の実施例にあるように、トランスデューサを保持する保持ゾーンは、可撓性アーム部分によって互いに連結され得、空隙がそのような可撓性アーム部分間で区切られる。本実施例では、保持ゾーン２３ａは、それぞれ１つの超音波トランスデューサ２０のみを担持する。図１４に示されるように、円形断面を有する超音波トランスデューサ２０の場合、保持ゾーン２３ａは、対応する超音波トランスデューサ２０を包囲する環状の形状を有することができる。
【００７０】
図１４〜１６の実施例では、保持ゾーン２３ａ、及びしたがって超音波トランスデューサ２０は、第１の方向Ｄ１に沿ったいくつかの平行縦列Ｄ１1、Ｄ１2、Ｄ１3、及び第２の方向Ｄ２に沿ったいくつかの平行横列Ｄ２1、Ｄ２2、Ｄ２3を形成するグリッドに沿って配置される。この場合、第１及び第２の方向Ｄ１、Ｄ２は垂直である。５点形に沿って配置されたトランスデューサを有する変化形において、第１及び第２の方向は、４５°以下の鋭角を形成し得るが、好ましくは、３０°未満の鋭角を形成する。示される実施例では、１つの横列当たり３つのトランスデューサ、及び１つの縦列当たり３つのトランスデューサがあるが、より多くのトランスデューサまたはより少ないトランスデューサが、横列に沿って、縦列に沿って、または両方に沿って提供され得る。
【００７１】
図１４〜１６の実施例では、横列Ｄ２1、Ｄ２2、Ｄ２3の各保持ゾーン２３ａは、第２の方向に沿って延在する可撓性アーム部分の形態での屈曲ゾーン２３ｂによって、同じ横列の隣接する保持ゾーン２３ａに接続される。また、縦列Ｄ１1、Ｄ１2、Ｄ１3の各保持ゾーン２３ａは、第２の方向Ｄ２に沿って延在する可撓性アーム部分の形態での屈曲ゾーン２３ｂによって、同じ縦列の隣接する保持ゾーン２３ａに接続される。空隙２３ｃは、そのような可撓性アーム部分間で区切られる。空隙２３ｃは、ホルダの延在表面に沿って閉鎖した外周を有する。
【００７２】
本発明の別の態様によると、ホルダ２２は全体として、両方がホルダ２２の延在表面に接する、屈曲軸方向Ｆ１を有する第１の屈曲軸Ｆ１1、Ｆ１2の周囲、及び第２の屈曲軸方向Ｆ２を有する第２の屈曲軸Ｆ２1、Ｆ２2の周囲のそれぞれで異なる可撓性を示し得、該第１及び第２の屈曲軸は、少なくとも３０°の鋭角を形成し、好ましくは９０°の角度を形成する。換言すれば、ホルダ２２はそのトランスデューサ２０と共に全体として、第２の屈曲軸方向Ｆ２の周囲よりも第１の屈曲軸方向Ｆ１の周囲で、全体的に円筒状または凸状の形状に容易に屈曲され得る。
【００７３】
例えば、上記の実施形態のうちのいくつかにあるように、ホルダ２２は、いくつかの保持ゾーン２３ａを示してもよく、それらのそれぞれの上に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ２０が保持され、かつ保持ゾーン２３ａ間に、ホルダが屈曲ゾーン２３ｂを示す。屈曲ゾーンは、ホルダが全体として、もう一方の屈曲軸方向、例えば、第２の屈曲軸方向Ｆ２の周囲よりも、一方の屈曲軸方向、例えば、第１の屈曲軸方向Ｆ１の周囲で容易に屈曲され得るように構成されてもよい。
【００７４】
例えば、ホルダ２２は、以下を有してもよい。
所与の保持ゾーン２３ａから第１の隣接する保持ゾーン２３ａに、第１の屈曲軸方向Ｆ１に垂直な第１の方向Ｄ１に沿って延在する、第１の屈曲ゾーン２３ｂ１。
該所与の保持ゾーン２３ａから第１の隣接する保持ゾーン２３ａとは異なる第２の隣接する保持ゾーン２３ａに、第２の屈曲軸方向Ｆ２に垂直な第２の方向Ｄ２に沿って延在する、第２の屈曲ゾーン２３ｂ２。
【００７５】
第１及び第２の屈曲ゾーン２３ｂ１、２３ｂ２は、図１４に示される実施例にあるように、第１の屈曲軸方向Ｆ１の周囲及び第２の屈曲軸方向Ｆ２の周囲のそれぞれで異なる可撓性を示してもよい。
【００７６】
図１４中、縦列に沿って配置された第１の屈曲ゾーン２３ｂ１は、横列に沿って配置された第２の第１の屈曲ゾーン２３ｂ２よりも可撓性である。
【００７７】
異なる可撓性は、対応する屈曲ゾーンの材料、それらの形状（それらの延在方向に垂直な断面、それらの延在方向に沿った長さ、補強材の存在など）から生じ得る。
【００７８】
図１４の実施例では、所与の保持ゾーンならびに第１及び第２の隣接する保持ゾーンは、それぞれ１つの超音波発生トランスデューサのみを保持する。したがって、対応するトランスデューサ２０の中心２２０は、保持ゾーンの中心を画定する。
【００７９】
一実施例として、第１及び第２の屈曲ゾーン２３ｂ１、２３ｂ２の可撓性は、以下によって比較されてもよい。
所与の保持ゾーンの中心２２０において、延在表面に接する平面によって画定されるように、所与の保持ゾーンを水平に維持すること、
第１の隣接する保持ゾーンの中心において、ホルダの延在表面に垂直な力方向に沿って、第１の隣接する保持ゾーンの中心２２０に所与の力を印加し、該力方向に沿って、該中心の偏向を測定すること、
第２の隣接する保持ゾーンの中心において、ホルダの延在表面に垂直な方向に沿って、第２の隣接する保持ゾーンの中心に同じ所与の力を印加し、該方向に沿って、該中心の偏向を測定すること、
対応する偏向を比較すること。
【００８０】
延在表面内の輪郭は完全に凸状であってもよく、または凹面を示してもよい。例えば、ホルダの輪郭は、完全または部分的に分離した花びらを有する花の輪郭に似ていてもよい（図８を参照されたい）。凹面を示す延在表面の別の実施例として、図１０の実施形態は、示されるように円形であってもよいが、楕円形または任意の他の既知の凸状の形状を有し得る中央部分２２Ａと、中央部分から半径方向に延在する半径方向部分２２Ｂとを有する、ホルダ２２を示す。中央部分及び半径方向部分２２Ａ、２２Ｂのそれぞれは、好ましくは、超音波発生トランスデューサ２０を保持する。所与のホルダの様々な半径方向部分が全て同様であってもよく、またはそれらのうちの少なくともいくつかが異なっていてもよい。例えば、半径方向部分２２Ｂは、それらの半径延在方向に沿ったある特定の長さを示し、その長さは、各半径方向部分２２Ｂに対して等しくてもよく、または少なくともいくつかの半径方向部分２２Ｂに対して異なっていてもよい。半径方向部分２２Ｂは、図１０の実施形態に示されるように、中央部分２２Ａの周囲で均一に角度を付けて分散されてもよく、または不均一に分散され得る。各半径方向部分２２Ｂは、その対応する半径延在方向に垂直な幅を示し、それは、その長さに沿って一定であってもよく、またはそれとは反対に、半径方向に沿って中央部分２２Ａからの距離の増大と共に、増大または減少してもよい。図１０に示される実施形態では、半径方向部分２２Ｂは、円形であるそれらの末端部分を除いて、一定の幅を示す。中央部分及び半径方向部分は、超音波放出グリッドの延在表面に垂直に、同じ厚さを示してもよく、または異なる厚さを有してもよい。例えば、超音波放出グリッドの中央部分２２Ａは、半径方向部分２２Ｂよりも厚くてもよい。そのような場合、超音波放出グリッドは、患者の頭蓋の下に埋め込まれてもよく、中央部分が、硬膜が除去された位置に受容される一方で、半径方向部分は、硬膜及び脳を含む髄膜間に受容されてもよい。
【００８１】
図５、１１Ａ、１１Ｂ、及び１５に例示されるように、ホルダ２２は、脳への物理的圧力を制限するために傾斜輪郭縁部を有してもよく、患者の脳の上にデバイスを挿入するのを補助し得る。
【００８２】
図１４〜１６の実施例では、ホルダ２２は、以下を示す。
脳に面して取り付けられるよう意図される下面、
下面と反対側の上面、
上面から外れる斜面４６を形成する傾斜輪郭縁部。
【００８３】
上面から外れるそのような斜面により、脳に面する下面は、上面よりも小さい面積を有する。
【００８４】
斜面４６は、図１６で見られるようにホルダの輪郭全体に沿って、または図１１Ａ、１１Ｂに示されるように該輪郭の一部上のみに延在してもよい。
【００８５】
同じ方法で、ホルダが空隙２３ｃを備える場合、そのような空隙２３ｃは、図１６で見られるように、傾斜外周を有してもよい。好ましくは、各空隙２３ｃの外周は、その全長に沿って傾斜している。好ましくは、各空隙２３ｃの傾斜外周は、上面から外れる斜面４８を形成する。
【００８６】
斜面４６、４８は、好ましくは、上面４０と交差する表面であり、ホルダ２２は、好ましくは２５〜７５度からなる、該斜面４６、４８と該上面４０との間の鋭角を形成する。
【００８７】
ホルダ２２が頭蓋の下に取り付けられたとき、それは、その湾曲を脳の湾曲に適応させる。次いで、異なるトランスデューサが、脳の同じ領域に超音波を収束させ、放出し、それらの超音波放出の望ましくない重ね合わせをもたらす可能性がある。そのような超音波ビーム重ね合わせは、そのような場合、治療効果を変化させ、次いで、安全性の問題をもたらす可能性がある、望ましくないピーク圧力の増加のゾーンを生じさせ得る。
【００８８】
本発明の一態様によると、所与の埋め込み型超音波発生デバイス１２に関して、超音波発生トランスデューサ２０の所与の群は、異なる動作周波数を有する２つの異なる部分群のトランスデューサによって区別され得る、トランスデューサの少なくとも２つの部分群を含んでもよい。同じ部分群のトランスデューサは、好ましくは、同じ動作周波数を有する。
【００８９】
所与のトランスデューサ２０の動作周波数は、隣接周波数において伝達される音響電力出力と比較して、それが所与の電気駆動信号電力のためにより高い音響電力出力を伝達する周波数である。本文書で使用される場合、動作周波数という用語が、トランスデューサ２０が所与の電気駆動信号電力のためにピーク超音波場電力／強度を伝達する、個々のピーク動作周波数、またはトランスデューサ２０が、ピーク超音波場電力／強度の百分率として表され得る最小超音波場電力／強度よりも高い超音波場電力／強度を伝達する、そのようなピーク電力周波数あたりの動作周波数範囲を含むことに留意されなければならない。
【００９０】
いくつかの実施形態では、各超音波発生トランスデューサ２０は、フィルタ、典型的には、周波数帯域内の周波数を通過し、帯域外の周波数を減衰させるバンドパスフィルタなど、専用周波数セレクタ回路を通じて共通の電気接続回路２４に接続されてもよい。そのような場合、超音波発生トランスデューサの動作周波数は、そのバンドパスフィルタの周波数帯域に含まれてもよい。例えば、周波数セレクタ回路フィルタは、長い接続ケーブルを使用して駆動され、発電機に接続されるときに、トランスデューサが効率的に、すなわち、最小の電気損失で駆動されるように、狭周波数帯域内の５０オームにトランスデューサの電気インピーダンスを調整してもよい。専用周波数セレクタ回路は、所与の超音波発生トランスデューサ２０に対して個別であってもよい。専用周波数セレクタ回路は、いくつかの超音波発生トランスデューサ２０に対して共通であってもよい。専用周波数セレクタ回路は、トランスデューサの所与の部分群の超音波発生トランスデューサ２０の全てに対して共通であってもよい。
【００９１】
いくつかの実施形態では、所与のトランスデューサの動作周波数は、トランスデューサの共振周波数であってもよい。実際に、最も一般的に使用される超音波発生トランスデューサ２０において、超音波エネルギーは、圧電効果または静電容量変化により、交流電圧によってトランスデューサのコア中に作られる振動により発生する。トランスデューサは、所与の周波数を有してもよいか、または好ましくは、限定された数の主要な周波数に分解され得る周波数スペクトルを有してもよい、電圧が供給される。したがって、トランスデューサのコアは、それが少なくとも１つの固有の共振周波数を示すように設計されてもよい。トランスデューサの共振周波数は、消費電力で割られる音響電力出力の比が最大値（少なくとも隣接周波数内で）に到達する、駆動信号の周波数として定義され得る。典型的な圧電セラミックトランスデューサに対して、この比は、典型的には、共振周波数において５０％〜９０％である。トランスデューサに供給される電流がそのような周波数を示す場合、それは、超音波を発生させる共振振動を、トランスデューサにおいて誘導する。トランスデューサに供給される電流が、動作周波数あたりの動作範囲外にある周波数または複数の周波数のみを示す場合、音響電力出力は、その動作周波数における所与の電圧で駆動される場合に伝達される電力の２５％未満である。
【００９２】
トランスデューサは、例えば、圧電セラミック材料に対するその共振厚さモード、例えば、ＰＺ２６材料に対して、１ＭＨｚトランスデューサに対して約２ｍｍの厚さを選択することによって、所与の動作周波数を有してもよい。したがって、０．９ＭＨｚの共振を有するトランスデューサは、２．２ｍｍの厚さを有するそのような材料から作製されたトランスデューサを使用することによって構成されてもよく、または１．１ＭＨｚの共振周波数を有するトランスデューサは、１．８ｍｍの厚さを有するそのような材料から作製されたトランスデューサを使用することによって構成されてもよい。あるいは、トランスデューサの前面に接着される整合層が、所与の動作周波数において超音波エネルギーを組織に理想的に結合するために使用されてもよい。
【００９３】
あるいは、トランスデューサの動作周波数は、専用周波数セレクタ回路の共振周波数であることによって定義されてもよく、専用周波数セレクタ回路を通じて、トランスデューサ２０が共通の電気接続回路２４に接続されてもよい。
【００９４】
好ましくは、トランスデューサの第２の部分群に特有である第２の動作周波数は、第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群の最も近い動作周波数と、第２の動作周波数の少なくとも１０％異なる。動作周波数が動作周波数範囲を含む場合、そのような範囲は限定された程度を有するべきであり、２つの動作周波数範囲は重複するべきではない。そのような特徴は、部分群のうちの一方が起動され得る一方で、もう一方が起動されないように、動作周波数間で十分な分離があることを確実にする。実際に、トランスデューサの起動は、トランスデューサに伝達される電気駆動信号の周波数成分によって引き起こされる。電気駆動信号がトランスデューサの動作周波数を含む場合、トランスデューサは起動され、超音波場を伝達する。そうではない場合、トランスデューサは起動されない。
【００９５】
電気駆動信号の周波数成分は、純粋な正弦波信号などの１つの周波数を有する単純な交流電圧の場合、直接取得され得る。それはまた、信号処理の当業者に既知のように、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を通じて取得され得る。
【００９６】
所与のトランスデューサによって発生する超音波場の強度／電力が、動作周波数において発電機システム１０によって伝達される電気駆動信号の振幅によって決まることが留意され得る。
【００９７】
トランスデューサが、その動作周波数を有しない電気信号が供給されたときに、それが、その動作周波数において同じ音響電力出力を有する電気信号が供給された場合に伝達し得る電力／強度の２５％未満の音響電力出力を有する超音波場を伝達する場合、起動されないと見なされることが、ここで留意されなければならない。
【００９８】
所与の埋め込み型超音波発生デバイス１２に関して、超音波発生トランスデューサ２０の群は、少なくとも第１の動作周波数を有する、第１の超音波発生トランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群と、第１の超音波トランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群の動作周波数ではない、少なくとも第２の動作周波数を有する、第２の超音波発生トランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群とを含んでもよい。それにより、トランスデューサの群が、第１の動作周波数ではなく第２の動作周波数を有する電気信号で、共通の電気接続回路２４を通じて供給される場合、トランスデューサの第２の部分群のみが起動され、脳に測定可能な効果をもたらすことが可能な有意な量の超音波電力を伝達する。
【００９９】
好ましくは、そのような場合、第１の動作周波数は、第２の超音波トランスデューサまたは第２のトランスデューサの群の動作周波数ではない。したがって、トランスデューサの群が、第２の動作周波数ではなく第１の動作周波数を有する電気信号で、共通の電気接続回路２４を通じて供給される場合、トランスデューサの第１の部分群のみが起動され、超音波を伝達する。
【０１００】
それにより、トランスデューサの群に適切な周波数成分を有する電気駆動信号を供給することによって、トランスデューサの２つの部分群のうちの一方またはもう一方のいずれかを起動することが可能になる。
【０１０１】
トランスデューサの２つの部分群に関する上記のことは、当然のことながら、部分群のトランスデューサに対する排他的な動作周波数のそれぞれを有する、トランスデューサのより多数の部分群に適用され得る。トランスデューサの群に排他的な動作周波数のうちの１つのみを有する電流を供給することによって、トランスデューサの対応する部分群のみが起動される。
【０１０２】
例えば、図１の実施例では、共通ホルダ２２が、それぞれが異なる動作周波数を有する７つのトランスデューサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇを備えてもよいことが示唆される。換言すれば、ここでトランスデューサの同じ群に属する各超音波発生トランスデューサ２０は、トランスデューサのその群のいかなる動作周波数とも異なる動作周波数を有する。そのような場合、各トランスデューサは、トランスデューサの部分群であると見なされ得る。そのような場合、各トランスデューサは、個々に起動され得る。トランスデューサが個々に起動される場合、２つのトランスデューサによって作られる超音波場が重ねられる可能性があるという危険性はない。したがって、埋め込み型超音波発生デバイス１２によって対処される治療範囲のいかなる点における高強度超音波場の制御されない作成の危険性もない。
【０１０３】
図８の実施例では、共通ホルダ２２が、それぞれが異なる動作周波数を有するトランスデューサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの４つの異なる部分群を備えてもよいことが示唆される。示される実施例では、部分群２０ａ、２０ｂがそれぞれ４つのトランスデューサを有する一方で、部分群２０ｃ、２０ｄは、それぞれ２つのトランスデューサを有する。したがって、部分群は、必ずしも同じ数のトランスデューサを有しない。
【０１０４】
図９の実施例では、共通ホルダ２２が、それぞれが４つの異なるトランスデューサ２０ａ、２０ｂの２つの異なる部分群を備えてもよく、したがって、異なる部分群において同じ数のトランスデューサを有することが示唆される。異なる動作周波数を有する部分群へのトランスデューサの他の考えられるグループ分けが図６、７、及び１０上に示される。
【０１０５】
好ましくは、所与の共通ホルダ２２上で、同じ部分群の２つのトランスデューサは、同じ部分群の２つのトランスデューサのそれぞれに対して、同じ部分群の該２つのトランスデューサ間の最短距離よりも近い別の部分群の少なくとも１つのトランスデューサが存在するという意味では、隣接していない。
【０１０６】
実際に、当然のことながら、同じ部分群内にいくつかの超音波発生トランスデューサ、したがって、同じ動作周波数を有するいくつかのトランスデューサを有することは興味深く、それが、あまりに多くの異なる種類の超音波発生トランスデューサを使用する必要なく、多くのトランスデューサを有する埋め込み型超音波発生デバイス１２を作製することを可能にするという理由からでは全くない。しかしながら、そうでなければ２つの超音波場の重ね合わせに起因し得る治療範囲内の望ましくない高い超音波圧点の危険性を低減する所望の効果を達成するために、同じ部分群の２つのトランスデューサが、それらの超音波放出ゾーンが治療範囲内で広く交差するほど近くないことが好ましい。
【０１０７】
実際に、超音波発生トランスデューサ２０は、超音波場の強度が有意であるほぼ円錐の形態での所与の超音波放出ゾーンを有すると見なされ得る。例えば、２つのトランスデューサの２つの部分群、第１の部分群２０ａ１、２０ａ２及び第２の部分群２０ｂ１、２０ｂ２を有する、埋め込み型超音波発生デバイス１２の該場の場合が、図２に示される。トランスデューサ２０ａ１、２０ａ２は同じ第１の部分群に属し、したがって、同じ第１の動作周波数を有する。トランスデューサ２０ｂ１、２０ｂ２は同じ第２の部分群に属し、したがって、同じ第２の動作周波数を有する。各トランスデューサは、その動作周波数で適切に起動されたときに、中心放出軸Ｘａ１、Ｘｂ１、Ｘａ２、Ｘｂ２、及びその対称軸として中心放出軸を有する円錐としてここで示される、境界放出エンベロープＥａ１、Ｅｂ１、Ｅａ２、Ｅｂ２を特徴とし得る、超音波場を伝達する。放出円錐の境界放出エンベロープは、超音波場の音圧がトランスデューサから同じ距離で、中心軸上の超音波場の少なくともある特定の百分率、例えば２５％である、全ての位置を含むエンベロープとして定義され得る。実際の用途において、境界エンベロープは厳密に円錐ではないが、医療用超音波の分野で使用される種類のトランスデューサに対して、円錐にかなり近いと見なされ得る。
【０１０８】
２つの隣接するトランスデューサの放出円錐が交差することが図２上に示される。これは、当然のことながら、脳のどの範囲も未治療のまま残されないことを確実にするために興味深い。しかしながら、交差ゾーンにおいて、２つの隣接するトランスデューサが同時に起動される場合、それらによって作られる２つの場の重ね合わせの危険性がある。一方で、図２の実施例では、２つの隣接していないトランスデューサの放出円錐は治療範囲内で交差しないか、または少なくとも、それらは、特に交差ゾーンに到達する前の脳組織による吸収によって、交差ゾーン内の各場の音圧が大幅に低減されるように、トランスデューサから十分に遠い中心放出軸に沿った距離で交差し得る。例えば、所与の埋め込み型超音波発生デバイス１２内で、同じ部分群に属するトランスデューサ２０ａ１及び２０ａ２または２０ｂ１及び２０ｂ２が選択され、デバイスが患者の頭部に埋め込まれたときに、同じ部分群の２つのトランスデューサの放出円錐が交差しないか、または超音波場圧力が、単一のトランスデューサが起動され、隣接するトランスデューサからの干渉を有しなかった場合に発生し得る最大音圧以下である、それらの中心放出軸に沿って、対応するトランスデューサからの距離で交差するように、共通ホルダ上で配置される。強め合う干渉は、２つの超音波場の追加が単一のトランスデューサの最大値未満であるか、または所与の治療に対して「安全」と定義される最大圧力値未満である圧力値をもたらす場合に、許容できる。
【０１０９】
したがって、図２の実施例では、超音波発生デバイス１２に第１の動作周波数のみを有する電気信号が供給される場合、トランスデューサ２０ａ１及び２０ａ２のみが起動され、安全ではない音圧レベルを発生させ得る治療範囲内の２つの場の重ね合わせの危険性はない。同様に、超音波発生デバイス１２に第２の動作周波数のみを有する電気信号が供給される場合、トランスデューサ２０ｂ１及び２０ｂ２のみが起動される。
【０１１０】
超音波発生デバイス１２のいくつかの実施例では、超音波発生トランスデューサ２０は、上流で共通の電気接続回路２４に接続され、かつ下流で別々に、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ２０のいくつかの異なる部分群に接続される、埋め込み型スイッチ５０を通じて、共通の電気接続回路２４に接続されてもよい。
【０１１１】
埋め込み型スイッチ５０は、超音波発生デバイス１２の一部を形成する。
【０１１２】
埋め込み型スイッチ５０は、埋め込み型スイッチを制御する電気駆動信号に基づき、共通の電気接続回路２４を、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ２０のいくつかの異なる部分群のうちの１つに選択的に接続する。
【０１１３】
そのような埋め込み型スイッチ５０の一実施例が、図１７上に図示される。
【０１１４】
埋め込み型スイッチ５０は、発電機１０からの電気駆動信号を受信するために、共通の電気接続回路２４、例えば、図１のケーブル２６に接続される入力ポート５２を備えてもよい。
【０１１５】
共通の電気接続回路２４内の電気駆動信号は、図１８上に図示される。電気駆動信号は、例えば、１〜１００ミリ秒、好ましくは１０〜５０ミリ秒のバースト長を有する一連の信号バーストＩＡを含んでもよい。本明細書において治療効果のあるバーストＩＡと呼ばれる信号バーストＩＡは、例えば、５００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの周波数範囲内のトランスデューサの少なくとも動作周波数を含み、超音波発生トランスデューサ２０を起動させ、それらが治療効果のある超音波を伝達するようにするのに十分な電力を有する。
【０１１６】
埋め込み型スイッチ５０は、それぞれが１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ２０のいくつかの異なる部分群のうちの１つに別々に電気接続される、いくつかの出力ポート５４ａ、５４ｂ、５４ｃを備えてもよい。図１８の実施例では、１つの超音波発生トランスデューサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃのみが、対応する出力ポート５４ａ、５４ｂ、５４ｃに関連付けられる。図１４〜１６上で示される埋め込み型デバイス１２では、所与の出力ポートが、同じ横列に沿って配置された３つの超音波発生トランスデューサ２０が治療用超音波を発生させるために同じ駆動信号で同時に駆動させられるように、第２の方向Ｄ２に沿って、同じ横列Ｄ２1、Ｄ２2、Ｄ２3に沿って配置された３つの超音波発生トランスデューサ２０に電気接続され得る。
【０１１７】
埋め込み型スイッチ５０は、各出力ポート５４ａ、５４ｂ、５４ｃのうちの１つに個々に電気接続された、トランジスタ、サイリスタ、ＭＯＳＦＥＴなどを含むソリッドステートリレーの形態であってもよい、対応する個々のリレー５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備えてもよい、リレーステージ５６を備えてもよい。各個々のリレー５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、以下を備えてもよい。
電気駆動信号を受信するために共通の電気接続回路２４に接続された電力入力ポート、
出力ポート５４ａ、５４ｂ、５４ｃのうちの対応する１つを通じて、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサの該いくつかの異なる部分群のうちの１つに電気接続された電力出力ポート、
スイッチングステージの出力ポートに電気接続されたゲートポート。
【０１１８】
図１７の実施形態では、埋め込み型スイッチ５０は、スイッチングステージ５８を備え、それはこの場合、多くの出力ポート５８ａ、５８ｂ、５８ｃを備え、スイッチングステージ５８の１つの出力ポートは、リレーステージ５６の対応する個々のリレー５６ａ、５６ｂ、５６ｃのゲートポートに関連付けられる。図示された実施形態では、リレーステージ５６の個々のリレー５６ａ、５６ｂ、５６ｃの１つのゲートポートのみが、スイッチングステージ５８の１つの出力ポートに関連付けられる。例えば、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのソリッドステートリレーＡＱＹ２７７が、対応する個々のリレー５６ａ、５６ｂ、５６ｃとして使用され得る。
【０１１９】
図示された実施形態では、スイッチングステージ５８は、スイッチングステージ５８がその動作のために必要なエネルギーを受信する、エネルギー入力ポート５８１を有する。スイッチングステージ５８はまた、クロック信号を受信する制御ポート５８２を有し、それに従って、スイッチングステージ５８が出力ポート５８ａ、５８ｂ、５８ｃの選択的な起動を引き起こす。
【０１２０】
図示された実施形態では、埋め込み型スイッチ５０は、電気駆動信号から励起される。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、発電機１０によって伝達され、共通の電気回路２４によって担持される電気駆動信号は、図１９に示されるように、スイッチ励起部分を有してもよく、その図面上で、電気駆動信号が治療効果のあるバーストＩＡの間にスイッチ励起信号ＳＥを含むことが分かる。好ましくは、スイッチ励起信号ＳＥは、トランスデューサの動作周波数を含まない。例えば、スイッチ励起信号ＳＥは、トランスデューサ２０の共振周波数から１０％超、好ましくは２０％超ずれていてもよい。
【０１２２】
必要に応じて、スイッチ励起信号ＳＥのみがエネルギー入力ポート５８１に供給されるように、スイッチ入力ポート５２とスイッチングステージエネルギー入力ポート５８１との間に、バンドパスフィルタなどのフィルタが提供されてもよい。
【０１２３】
必要に応じて、フィルタ（図示せず）は、スイッチ励起信号ＳＥをフィルタリングするために、スイッチ入力ポート５２とリレーステージ５６の電力入力ポートとの間に提供されてもよい。
【０１２４】
好ましくは、埋め込み型スイッチ５０は、電気駆動信号からスイッチ励起信号ＳＥを発生させ、該スイッチ励起信号ＳＥは、スイッチ５０を励起する。例えば、埋め込み型スイッチ５０は、電気駆動信号からスイッチ励起信号ＳＥを発生させるためのスイッチ励起信号発生器６０を備えてもよい。スイッチ励起信号発生器６０は、例えば、電気駆動信号をフィルタリングするためのＲＣフィルタを備えてもよい。スイッチ励起信号発生器６０によって発生するスイッチ励起信号ＳＥの一実施例は、図２０に示される。スイッチ励起信号ＳＥは、例えば、低周波数信号、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ信号を含むことができる。あるいは、スイッチ励起信号ＳＥは、２００ＫＨｚ〜４００Ｋｈｚに含まれる周波数を有する信号を含んでもよい。
【０１２５】
埋め込み型スイッチ５０は、電気駆動信号からクロック信号を発生させてもよい。そのようなクロック信号は、埋め込み型スイッチに、リレーステージ５６を通じて共通の電気接続回路２４を、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサ２０の該いくつかの異なる部分群のうちの１つずつに選択的に接続させるために、スイッチングステージ５８によって使用されてもよい。その趣旨で、埋め込み型スイッチ５０は、電気駆動信号からクロック信号を発生させるためのクロック信号発生器６２を備えてもよい。例えば、クロック信号発生器は、ＲＣフィルタに関連付けられ得るシュミットトリガを備えてもよい。クロック信号発生器６２は、スイッチ入力ポート５２とスイッチングステージ制御ポート５８２との間に位置してもよい。図１８の電気駆動信号に基づき、クロック信号発生器６２によって発生し得るクロック信号ＣＳの実施例が、図２１上に示される。したがって、クロック信号ＣＳは、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを有する方形波２値信号を含んでもよい。立ち上がりエッジは、治療効果のあるバーストＩＡの開始によってトリガーされてもよい。立ち下がりエッジは、治療効果のあるバーストＩＡの終了によってトリガーされてもよい。しかしながら、治療効果のあるバーストＩＡとクロック信号ＣＳとの間で、他の相対的な構成が可能である。
【０１２６】
埋め込み型スイッチのスイッチングステージ５８は、クロック信号に基づき、そのいくつかの出力のうちのいくつかのうちの１つを１つずつ選択的に起動する、デジタルカウンタを備えてもよい。デジタルカウンタは、例えば、業界標準の一般的な４０１７集積回路タイプの、例えば、１０進カウンタを含んでもよい。
【０１２７】
図１７の実施例では、埋め込み型スイッチ５０は、埋め込み型スイッチを制御する電気駆動信号に基づき、共通の電気接続回路２４を連続して、例えば、所定の配列で、１つまたはいくつかの超音波発生トランスデューサの該いくつかの異なる部分群のうちの１つずつに接続してもよい。
【０１２８】
あるいは、埋め込み型スイッチ５０は、以下を備えることができる。
高電圧アナログスイッチ、例えばＨＩＴＡＣＨＩ  ＥＣＮ３２９０、
電気駆動信号に基づき、高電圧アナログスイッチを制御するための、埋め込み型スイッチ５０内に同様に含まれる、マイクロコントローラを備える制御ステージと共に。
【０１２９】
超音波発生治療デバイス１２が上記の通り、埋め込み型スイッチ５０を備える実施形態では、所与の群の超音波発生トランスデューサ２０は、異なる時間に起動される予定である異なる部分群に関連する場合でさえ、同じ共振周波数を有してもよい。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、埋め込み型超音波発生治療デバイス１２は、電力制御装置及び／または治療デバイス内に実装される位相差誘導電気構成要素を備えてもよい。装置の、より具体的にはその治療デバイスのより良好なコンパクト性のために、位相差誘導構成要素は、超音波トランスデューサに一体化されてもよく、または関連付けられてもよい。そのような位相差誘導構成要素は、例えば、フィルタ、コンデンサ、及びこれらの組み合わせを含むことができる。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、埋め込み型超音波発生デバイスは、超音波発生トランスデューサのうちの１つ、いくつか、またはそれぞれの正面に、超音波調整デバイス、すなわち、トランスデューサによって発生した超音波の伝搬の方向に影響を及ぼすデバイスを有する。そのようなデバイスは、デバイスの非平行表面を通じた屈折によって伝搬の方向に影響を及ぼす、屈折レンズ、例えば、集束または非集束レンズを含むことができる。あるいは、または組み合わせて、そのようなデバイスは、トランスデューサによって発生した超音波の回折によって伝搬の方向に影響を及ぼしてもよい。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、超音波調整デバイスは、超音波発生トランスデューサのうちの１つ、いくつか、またはそれぞれの前面を被覆するホルダ材料の一部分として形成されてもよい。前面は、超音波を放出するトランスデューサの表面である。それは脳に向けられる。
【０１３３】
図１１Ａの実施例には、超音波発生トランスデューサが埋め込まれた、材料の単一シートから作製されたホルダ２２の一実施例が示される。したがって、ホルダは、脳に向けられた下面３８と、頭蓋骨に向かって脳の反対側に向けられた上面４０とを示す。本実施では、ホルダ材料は、超音波発生トランスデューサのうちのいくつかまたはそれぞれの正面に、凸状に形状決定されるその下面３８の一部分４２を示す。トランスデューサが、ここで、脳に向けられた実質的に平坦な前面を示すため、トランスデューサとのホアルダの材料の接触面は、超音波発生デバイスの正面にあるホルダ材料の部分４２が、平凸レンズ４２に同化され得るように、実質的に平坦な表面を示す。したがって、超音波は、ホルダ材料の下部凸面を通じて伝搬するときに、既知の伝搬法則に従って回折され、伝搬の方向は、ホルダ材料の部分４２として形成された超音波調整デバイスの下面の凸面に応じて、かつホルダ材料と、ホルダとの接触面における周囲の材料との間の音響インピーダンスの差に応じて影響を受ける。
【０１３４】
図１１Ｂの実施例では、ホルダ材料が超音波発生トランスデューサの正面に、凹状に形状決定されるその下面３８の一部分４４を示す、変化形が示される。超音波発生デバイスの正面にあるホルダ材料の部分は、平凹レンズ４４に同化され得る。そのような凹状の形状の下面部分は、超音波の焦点化を達成することを補助し得る。
【０１３５】
あるいは、または組み合わせて、超音波放出グリッドは、超音波発生トランスデューサのうちの１つ、いくつか、または全部の正面に、超音波発生トランスデューサによって発生する超音波の回折を引き起こすための、１つまたはいくつかの回折アレイ（複数可）を含んでもよい。
【０１３６】
回折アレイは、ホルダの材料によって形成されてもよく、それは、超音波発生トランスデューサによって発生する超音波の回折を引き起こすことなどの特性を示し得る。例えば、材料は、回折アレイを含んでもよい。そのようなアレイは、超音波の回折を引き起こし、したがってその伝搬方向に影響を及ぼす、空気もしくは任意の好適なガスの微小気泡、または粒子、または一連の超音波の不透明な介在物を含んでもよい。
【０１３７】
超音波放出グリッドは、該ホルダとは異なる屈折レンズまたは回折アレイなど、１つまたはいくつかの超音波調整デバイス（複数可）を含んでもよい。そのような場合、超音波調整デバイス（複数可）は、ホルダ２２に取り付けられてもよい。
【０１３８】
上記の超音波調整デバイスの使用は、各超音波によって発生する様々な波の望ましくない重ね合わせを回避する、例えば、治療範囲のある特定の位置におけるピーク超音波電力を回避するための、超音波発生グリッドを設計することを可能にし得る。上記の超音波調整デバイスの使用は、治療範囲の全体積における超音波電力のより均一な分布を有する超音波発生グリッドを設計することを可能にし得る。
【０１３９】
材料のいくつかのシートから作製されたホルダの場合、超音波調整デバイスは、ホルダの形成する材料に含まれたときに、シートのうちの１つのみに含まれてもよい。そのようなシートは、下面３８を有する材料の最下部シートであってもよい。あるいは、特に凸状または凹状の形状の超音波調整デバイスの場合、それらは、トランスデューサ２０と材料の最下部シートとの間のシート中間体に含まれてもよく、それはしたがって、補完的な形状を有してもよく、平坦な下面を示してもよい。
【０１４０】
示される実施形態では、電気接続ネットワークは、剛性ケーシングを有する接続レシーバ１６を備える。この特定の場合、接続レシーバの剛性ケーシングは、処置される患者の頭蓋で実施される頭蓋骨孔にぴったり収まるように適合される。ケーシングは、円筒形状、好ましくは、円形の円筒形状を有してもよい。該ケーシングは、円形の周辺壁３４によって接続された、上壁３０と下壁３２とを備えてもよい。
【０１４１】
剛性ケーシングは、ケーシングの下部分よりも大きい直径の上部フランジ３６を有してもよい。下部分が頭蓋骨孔内に受容されてもよい一方で、上部フランジは、次いで、頭蓋骨の上部外面上に配置されてもよい。接続レシーバ１６の剛性ケーシングは、骨ねじなどの任意の好適な手段によって頭蓋１に固定されてもよい。上部フランジは、場合によっては、埋め込み型接続レシーバ１６を頭蓋に取り付けるための骨ねじを受容するための孔（複数可）を有する、１つまたはいくつかの周辺タブによって置き換えられてもよい。変化形において、ケーシングは、ケーシングの周辺壁の外面上に形成された周辺外部ねじ山を備えてもよい。その実施形態では、接続レシーバは有利に、外科医によって対応する直径の頭蓋骨孔３内に手動でねじ込まれ得る。
【０１４２】
例えば、１つまたはいくつかの接続プラグは、埋め込み型剛性ケーシング内に位置してもよく、発電機システムからの１つまたはいくつかの接続針（複数可）１４と物理的に接続するように適合されてもよい。接続針１４は好ましくは、経皮針である。そのような針は、埋め込み型ケーシング内の接続プラグに差し込む前に、患者の皮膚及び接続レシーバの埋め込み型ケーシングの上壁３０を穿孔するのに好適である。ケーシングの上壁３０は有利に、シリコーン製造会社Ｄｏｗ  ＣｏｒｎｉｎｇからのＳｉｌａｓｔｉｃ（登録商標）などの、分離する隠すことが可能な材料から作製され得るか、またはそれから作製された部分を含み得る。この材料は、針１４が埋め込み型接続レシーバ１６から引き出されたときに、容易にかつ自動で再封することができる。したがって、上壁３０は、ケーシングの内側と患者の頭部の体液及び組織との間に、自動的に再封可能なシーリングガスケットを形成する。有利に、経皮針１４は、その先端を除いてその全長上で、分離材料、例えば、ワックスまたはプラスチックでコーティングされてもよく、患者の皮膚の火傷を引き起こすことなく、電流を埋め込み型接続レシーバ１６に伝達するために、電気接点が接続レシーバ内の接続プラグとその先端において構築され得るようにする。図１に表される本発明の実施形態は、一方向で、電気駆動信号を担持する単一経皮針１６、及びもう一方向で、発電機システム１０と埋め込み型治療デバイス１２との間の接地接続を用いた、二方向接続を示し、それはこの場合、１つの独立した電気接続回路２４のみ、したがってトランスデューサの１つの群のみを有する。１つが電気駆動信号のため、１つが接地帰路のための、２つの一方向針が提供され得た。
【０１４３】
しかしながら、いくつかの独立した電気接続回路を有する埋め込み型超音波発生デバイスの場合、各独立した電気接続回路に対応する各電気信号のための独立した接続が必要とされ、さらに少なくとも１つの共通の接地接続も必要とされる。これは、１つの電気信号当たり一方向、さらに接地帰路のために一方向を有する単一の針、またはいくつかの針で達成され得る。
【０１４４】
超音波発生トランスデューサ２０は、好ましくは、ピエゾコンポジット素子、ピエゾセラミック素子、ＣＭＵＴ素子（容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ）、またはＰＶＤＦ素子（フッ化（ポリビニリデン））によって形成された群へと選択される。ピエゾコンポジット素子またはピエゾセラミック素子は通常、１〜５０ｍｍの直径の範囲内のサイズを有する。ＣＭＵＴ素子は通常、１０〜５０μｍの直径の範囲内のサイズを有する。圧電構成要素は、医療分野において超音波トランスデューサとして一般的に使用される。所与のトランスデューサは、同時に起動される１つまたはいくつかの別個の素子を含むことができる。トランスデューサ２０は、任意の好適な手段によってホルダ２２上で保持されてもよい。それらは、ホルダ２２を形成する材料に部分的に埋め込まれるか、または封入されることによって保持され得る。それらは、接着によって、リベット打ちによって、または縫合によってホルダ２２上で保持され得る。
【０１４５】
埋め込み型超音波発生デバイス１２が埋め込み型スイッチ５０を備える実施形態では、スイッチは有利に、ホルダ２２上に、またはあまり好ましくはないが、接続レシーバ１６内に載置され得る。
【０１４６】
発電機システム１０は、関連した超音波発生デバイス１２の超音波発生トランスデューサ２０に伝達される電気駆動信号を伝達するために適合される。発電機システムは、典型的には、異なる周波数で電気信号を発生させることが可能な交流電圧発生器を備える。それは少なくとも、関連した超音波発生デバイス１２の動作周波数のそれぞれにおいて交流電圧を伝達することが可能であるものとする。発電機は、例えば、正弦波電圧信号を伝達する。好ましくは、発電機は、該動作周波数のうちの少なくとも２つを有する信号の組み合わせである電圧を伝達することが可能であるものとする。
【０１４７】
本発明のデバイスと使用され得る発電機システムの一実施例は、信号発生、増幅、及び制御を単一ユニットに統合するシステムを含んでもよい。しかしながら、発電機システムはまた、これらの機能のうちの１つ以上を実施する１つまたはいくつかの個々の構成要素を備えることができる。例えば、発電機は、ＨＰ／Ａｇｉｌｅｎｔ  ３３１２０機能発電機を含むことができる。必要に応じて、それはまた、例えば、Ｒｈｏｄｅ  ａｎｄ  Ｓｃｈｗａｒｚ  ＲＦ電力測定器のＥＮＩ  ２４０Ｌ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ＲＦ増幅器、及び／またはＧＰＩＢ／Ｓｅｒｉａｌ／ＵＳＢインターフェース上の外部コンピュータ制御装置のうちの１つ以上を含むことができる。コンピュータインターフェース、例えば、タッチスクリーンインターフェースは、システムを制御し、ユーザフィードバックを与えるために提供され得る。ＲＦ信号を発生させ、それを増幅させる無線周波数ボード、ならびに伝達されたＲＦ電力を測定するためのカプラ、及び超音波素子のインピーダンスへの発電機出力を調整するための整合構成要素が提供されてもよい。好ましくは、発電機は、２５〜１００ＷのピークＲＦ電力を伝達することが可能な、１マイクロ秒から連続モードの持続時間を有するバースト長を送信することが可能な、かつ５００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの周波数範囲内のバーストを送信することが可能な、好ましくはまた２０ｋＨｚ〜２００ＭＨｚの周波数範囲内のバーストを伝達することが可能な種類を有してもよい。そのようなシステムは、約２〜５分の持続時間にわたって可変周波数及びデューティサイクルを有するパルスを送信するように制御され得る。発電機は、クラスＡ／Ｂ  ＲＦシステムであってもよく、それは、ほぼ純粋な正弦波信号を発生させることが可能であることを意味するが、これは、システムをかなり大きくする可能性がある。いくつかの実施形態では、特に発電機が埋め込み可能である場合、発電機は、出力上で方形波である信号を発生させる傾向があるクラスＤシステムであり得る。
【０１４８】
超音波発生トランスデューサ２０の動作周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ、好ましくは１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ、より好ましくは５００ＫＨｚ〜２ＭＨｚに及ぶことができる。例えば、超音波トランスデューサの３つの部分群を有する超音波発生デバイス１２の場合、対応する部分群は、動作周波数として、それぞれ９００ＫＨｚ、１ＭＨｚ、及び１．１ＭＨｚを有してもよい。
【０１４９】
本発明の埋め込み型超音波発生デバイス１２の超音波発生トランスデューサ２０は、平面または曲面であってもよい。
【０１５０】
超音波発生トランスデューサ２０に加えて、ホルダ２２は有利に、脳３のエコー監視のために設計された少なくとも１つの検出超音波トランスデューサを保持してもよい。したがって、該検出トランスデューサは、超音波発生トランスデューサ２０とは異なる周波数で動作するために、かつ発電機システムに実装されたか、またはそれに接続されたモニタ上にエコー監視を示すために、発電機システムに接続されてもよい。あるいは、検出超音波トランスデューサ（複数可）は、トランスデューサが単純に場の気泡によって放出された信号を聴く「受動的監視」として動作してもよい。したがって、本発明の装置を用いて、超音波放出によって脳障害を治療すると同時に、処置されている脳の領域をエコー検出することが可能である。そのようなフィードバック情報は、医師に血管内の微小気泡の存在を確実にすることを可能にし、発電機上の安全性の閉ループフィードバックによって、脳内の空洞形成の監視を可能にする。
【０１５１】
好ましくは、埋め込み型超音波発生治療デバイス１２は、非強磁性材料、好ましくはＭＲＩ適合性材料から作製される。
【０１５２】
埋め込み型超音波発生治療デバイス１２のホルダ２２は、好ましくは、５ｃｍ2を超えた、好ましくは２５ｃｍ2を超えた延在表面上に延在する。いくつかの実施形態では、ホルダ２２は、最大１０×１５ｃｍの寸法を有するホルダを含む、１００ｃｍ2超えた延在表面に達し得る。本発明に従った単一の埋め込み型超音波発生治療デバイス１２によって処置され得る脳の部分の体積、すなわち、治療範囲は、最大５００ｃｍ3に達し得る。
【０１５３】
そのような寸法により、脳のはるかにより大きい治療範囲が、本発明に従った装置で処置され得る。有利に、大脳半球の実質的な部分または全体が、そのような装置で処置され得る。
【０１５４】
ホルダは、例えば、１平方センチメートル当たり１〜４つのトランスデューサを示してもよい。
【０１５５】
可撓性ホルダに関して示される実施形態では、トランスデューサ２０は、トランスデューサのサイズと同等の、例えば、ホルダ２２の延在平面内のトランスデューサの最大寸法の０．５〜１．５倍のサイズを有する、２つのトランスデューサ間の空間を有して、ホルダ２２上に配置される。しかしながら、トランスデューサは、本発明に従ったトランスデューサの選択的起動のおかげでより密接に配置され得る。
【０１５６】
したがって、治療範囲が他の埋め込み型デバイスでの治療範囲よりもはるかに大きくなり得る一方で、なおホルダ（複数可）のサイズ及び位置決定の適切な選択によって選択可能であり、なお超音波の頭蓋骨吸収を回避することが可能であり得る。実際に、所与の治療装置には、１組の異なる埋め込み型超音波発生デバイスが提供され得、そのようなデバイスは、例えば、それらのホルダサイズ、それらのホルダ形状（輪郭周辺部、空間構成）、それらのホルダ弾性もしくは適合性特性、トランスデューサの種類、トランスデューサの数、及び／またはトランスデューサの密度などによって異なる。実際に、そのような様々なホルダの設計及び構築は、最低限のコストで行われ得る。
【０１５７】
本発明に従った埋め込み型超音波発生治療デバイス１２がいくつかの独立したホルダを備え得ることが留意され得る。好ましくは、そのような場合、異なるホルダは、好適に設計された電気接続回路によって単一の接続レシーバ１６に接続される。したがって、そのような回路は、いくつかのケーブルを備えてもよく、例えば、１つのホルダ当たり１つのケーブルを有し、各ケーブルは、対応するホルダを接続レシーバに直接接続する。異なる構成において、電気接続回路は、２つのホルダ間に電気ケーブルを備えることができ、したがって、一方のホルダがもう一方のホルダを通じて電力供給される。
【０１５８】
本明細書に記載される本発明の装置１は、通常の開頭術を補完するために、脳障害、特に、脳腫瘍、またはアルツハイマー病などの神経変性疾患を治療するための解決策を提供することを目的とする。本発明の装置１は、影響を受ける脳の領域に直接、超音波の放出を提供する。
【０１５９】
上記の実施形態に従った埋め込み型超音波発生デバイス１２の可撓性のおかげで、それは有利に、ホルダの寸法よりも小さい寸法の頭蓋骨孔または小規模開頭術を通じて、頭蓋骨の下に導入され得る。可撓性ホルダ２２は実際に、屈曲され、したがって折り畳まれて、穿頭孔を通じて摺動されてもよい。しかしながら、埋め込み型超音波発生デバイス１２はまた、より大きい開口を通じて埋め込まれ得る。例えば、それは、定位置に硬膜があっても、またはなくても、頭蓋骨フラップの内面上に埋め込まれ得る。硬膜の一部分が除去された場合、可撓性ホルダが、欠けている部分の最後の一部に代わることができる。両方の場合において、ホルダ２２の可撓性は、ホルダの空間構成を、埋め込みの位置における頭蓋及び／または脳の空間構成に適応させるのを主に補助し、それにより、頭蓋内のそのようなデバイスの存在の悪影響を最小限に抑える。
【０１６０】
一実施形態では、発電機システムは、完全に埋め込み型の装置を有するように患者の胸部に埋め込まれ、そのような場合、発電機システムと埋め込み型超音波放出グリッドとの間の接続は、接続レシーバまたは経皮針の必要性なく、単なる電気ケーブルによって達成され得る。発電機の制御は、例えば、無線周波数または超音波により、医師によって遠隔で実施される。
【０１６１】
したがって、本発明はまた、そのような脳障害の治療のための方法も提案する。
【０１６２】
本発明の方法は、例えば、従来の脳神経外科手術（開頭減量術またはキーホール生検）の終わりに、患者の皮膚閉鎖前に、頭蓋骨孔３または患者の頭蓋１内の他の開口を通じて、上記の装置の少なくとも１つの埋め込み型超音波発生デバイス１２を位置付けることから本質的になる。あるいは、それはまた、以前の脳神経外科手術なしで実施され得る。その場合、１つまたはいくつかの頭蓋骨孔３は、本発明の装置の埋め込み型超音波発生デバイス１２を埋め込むことを目的として、患者の頭蓋１内で直接ドリル穿孔される。次いで、頭蓋内でドリル穿孔するための頭蓋骨孔（複数可）３の位置決定は、好ましくは、例えば、神経ナビゲーションシステムによってドリル穿孔前に決定されてもよい。
【０１６３】
いったん埋め込み型超音波発生デバイス１２が頭蓋骨孔３を通じて埋め込まれると、接続レシーバ１６が該頭蓋骨孔３に取り付けられてもよい。接続レシーバ１６は、例えば、骨ねじ５によって、頭蓋１にその縁部上で固定され得る。
【０１６４】
次いで、頭部皮膚は、埋め込み型超音波発生デバイス１２上で縫合され、好ましくは、任意のさらなる行為前に治癒される。
【０１６５】
患者の頭部の皮膚が治癒したとき、次いで、脳障害の治療が実施され得る。その目的で、埋め込み型超音波発生デバイス１２は、頭部の皮膚を通じて、かつ接続レシーバ１６への埋め込まれた経皮針１４を用いて、その発電機システム１０に接続される。次いで、埋め込み型超音波発生デバイス１２は、装置の発電機システム１０の制御を通じて起動され、治療を実施する外科医または医師は、具体的な治療パラメータをすでに設定している。
【０１６６】
したがって、該埋め込み型超音波発生治療デバイス１２に電力を供給するとき、発電機は、いくつかの実施形態に対して、個々の起動時間中、
第１の動作周波数を有する第１の駆動信号成分、及び
第２の動作周波数を有する第２の駆動信号成分、のうちのどちらか一方を選択的に含み、
第１のトランスデューサまたは第１のトランスデューサの部分群、及び
第２のトランスデューサまたは第２のトランスデューサの部分群、のうちの少なくともどちらか一方を選択的に含む、電気駆動信号を発生させるために制御される。
【０１６７】
好ましくは、２つの部分ステップが順々に実施される。
【０１６８】
トランスデューサのいくつかの異なる部分群の一般的な場合において、本方法は好ましくは、２つの部分群がいかなる危険性もなく同時に起動され得る場合を除いて、一方の部分群に対応する一方の動作周波数を含み、好ましくは、もう一方の部分群に対応するもう一方の動作周波数を含まない、対応する電気駆動信号を順番に発生させることによって、トランスデューサ２０の各部分群が、１つのサイクル中に１つずつ順番に起動されることを提供する。２つの部分群が同時に起動される予定である場合、２つの動作周波数を含む電気駆動信号は、共同の起動時間中に同じ電気接続回路２４を通じて伝達されるものとする。
【０１６９】
少なくとも動作周波数を有する電気駆動信号は、個々の起動時間ＩＡ中に少なくとも１つの部分群の起動を引き起こし、その後に、別の部分群が別の個々の起動時間中に起動される。任意の個々の経過時間ＩＬは、２つの個々の起動時間ＩＡの間に提供され得、その間、トランスデューサの部分群は起動されない。
【０１７０】
１つのサイクル時間Ｃの終わりに、トランスデューサの各部分群は起動されている。１つのサイクル時間Ｃの終わりに、新しい同様のサイクルが反復されてもよい。サイクル経過時間ＣＬは、２つのサイクル間に提供されてもよく、その間、トランスデューサの部分群は起動されない。そのようなサイクル経過時間は、典型的には、約１秒、例えば、２００ミリ秒〜５秒に含まれ得る。
【０１７１】
サイクルは、治療時間中に反復されてもよい。各トランスデューサは、例えば、各起動ＩＡ中、１マイクロ秒〜１００ミリ秒の個々の起動時間にわたって起動される。単一トランスデューサの初期の起動と後続の起動との間の遅延は、ＢＢＢ破壊のために使用する場合の組織の加熱を回避するために、正味のデューティサイクル（オン時間÷オン時間＋オフ時間）が、典型的には２０％未満、好ましくは１０％未満であるようなものである。
【０１７２】
図１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれが異なる動作周波数Ｆａ、Ｆｂ、及びＦｃを有するトランスデューサ２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃの３つの部分群を有する埋め込み型デバイスを使用したときの、本発明に従った方法の一実施例を示す。図１２Ｄは、時間の関数として、発電機によって共通の電気接続回路２４を通じて埋め込み型デバイス１２に伝達される電気駆動信号の周波数Ｆ２４を示す。図１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃはそれぞれ、時間の関数として、トランスデューサ２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃの第１、第２、及び第３の部分群によってそれぞれ伝達される、超音波場強度ＵＳａ、ＵＳｂ、ＵＳｃのイメージを示す。
【０１７３】
分かるように、発電機によって伝達される電気駆動信号の周波数Ｆ２４は、連続的に、個々の起動時間ＩＡａ中の値Ｆａ（したがって、トランスデューサ２０ａの第１の部分群を排他的に起動する）、個々の起動時間ＩＡｂ中の値Ｆｂ（したがって、トランスデューサ２０ｂの第２の部分群を排他的に起動する）、及び個々の起動時間ＩＡｃ中の値Ｆｃ（したがって、トランスデューサ２０ｃの第３の部分群を排他的に起動する）をとる。任意であってもよいサイクル経過時間ＣＬの後、新しいサイクルが反復される。
【０１７４】
超音波発生治療デバイス１２が上記の通り埋め込み型スイッチ５０を備える実施形態では、発電機によって伝達される電気駆動信号の周波数は、連続的に、個々の起動時間ＩＡａ、ＩＡｂ、ＩＡｃ中に同じ値Ｆであり得る一方で、なおトランスデューサ２０の第１の部分群を排他的に、その後続いて、トランスデューサ２０の第２の部分群を排他的に、続いて、トランスデューサ２０の第３の部分群を排他的に起動する。
【０１７５】
異なる個々の起動、個々の経過時間、及びサイクル経過時間を設定することを含む、電気信号周波数の制御に加えて、治療パラメータが超音波振幅、それらの持続時間、それらの可能なパルシング、個々のトランスデューサ制御、または並列制御などを含んでもよいことが留意され得る。いったん埋め込み型超音波発生デバイス１２が起動されると、したがって、物理的な波が患者の脳２に放出されて、患者の頭蓋内の埋め込み型発生器４の下に位置する脳の領域を処置する。
【０１７６】
処置を完了するための脳内の物理的な波の放出は、所定の処置時間続く。いったん治療が終了すると、医師は、接続レシーバ１６及び患者の頭部から経皮針１４を抜いてもよい。
【０１７７】
脳内、特に、外科医によって、例えば、腫瘍組織の除去によって外科的に処置された可能性がある脳の領域内のそのような超音波放出は、トランスデューサが頭蓋１自体の下に位置付けられるため、頭蓋によって吸収されない。
【０１７８】
好ましい方法によると、超音波による処置は、血液脳関門の透過性を増加させることによって選択された薬物の透過及び効率を強化するために使用されてもよく、この透過性の増加は、超音波によって誘導される。したがって、本発明に従った方法は、脳内の超音波放出の前または最中に、患者の血液中に薬物を静脈内注射するステップを含んでもよく、該薬物は治療薬を含む。
【０１７９】
さらに、本方法は、装置の治療デバイスを用いた超音波の放出の前または最中に、患者の血液中に、少なくとも１つの造影剤（超音波感受性微小気泡、超音波感受性薬物、感熱性薬物、ナノ粒子など）を注射するステップを含んでもよい。そのような造影剤の注射は有利に、脳の血液脳関門の開口を補助及び促進し、脳組織内の薬物の拡散を強化する。
【０１８０】
さらに、薬物の治療薬は、超音波感受性放出／キャリア剤でコーティングされてもよい。そのようにして、活性薬物は、生物中でのみ、正確には、埋め込み型超音波発生デバイス１２によって脳に放出された超音波が、患者の血液中に拡散したコーティングされた治療薬に到達するときに、治療される脳障害が位置する場所でのみ放出される。このようにして、活性薬物は、選択された範囲にのみ放出され、生物の残りの部分に影響を及ぼさない。
【０１８１】
本発明の装置及び方法は有利に、例えば、発電機システム１０を用いた、またはコンピュータなどの外部制御装置による、超音波の発生、ならびに場合によっては、患者の血液中への造影剤（複数可）及び／または薬物（複数可）の注射の監視を可能にする。血液脳関門を開口し、処置する脳の領域内の薬物拡散を強化するための超音波放出と共に、造影剤Ａ及び化学療法薬Ｂの注射を含む組み合わされた治療順序は、監視され得る。
【０１８２】
さらに、超音波放出に依存する本発明の装置及び方法はまた、アルツハイマー病、精神障害など、腫瘍及び癌治療以外の他の医療用途に応用され得る。それはさらに、例えば、ナノ粒子またはリポソームなどの超音波感受性放出／キャリア剤の局所領域的放出を誘導するために応用され得る。
【０１８３】
さらに好ましくは、患者の体内に注射された薬物がＭＲＩ可視である場合、その脳内の放出は有利に、本発明の装置の埋め込み型超音波発生デバイス１２の、その発電機システム１０への接続後に、本発明の方法に従った超音波放出処置中または後に、ＭＲＩによって監視され得る。そのようなＭＲＩ監視は、装置が強磁性材料を含まず、接続主要部として使用される経皮針１９が分離材料でコーティングされる場合、可能である。それは、治療範囲にわたった超音波処置の効果の分布を制御することを可能にする。
【０１８４】
上記の可撓性埋め込み型デバイスは、頭蓋骨と髄膜との間で頭蓋の下に挿入されてもよく、脳の大きい範囲に対処するために大きく作られてもよい。それは、びまん性脳腫瘍または他のびまん性脳障害の治療効果を用いた治療を可能にする。さらに、埋め込み型本発明に従ったデバイスは、非集束の治療用超音波を伝達するために使用されてもよい。
【０１８５】
一度に選択された数の超音波トランスデューサのみを起動することによって、上記の埋め込み型デバイスは、組織に害を及ぼす可能性がある、望ましくないピーク超音波圧力ゾーンを回避することを可能にする。個々または部分群によってのいずれかでのトランスデューサの選択的起動は、望ましくない悪影響の危険性を最小限に抑える。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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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１７】
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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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