(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管内電極システムであって、
長尺状の可撓性を有するカテーテルであって、その基端から先端まで延びる複数のルーメンを有しているカテーテルと、
前記カテーテル上に支持されている複数の電極と、前記カテーテルが、血管内に前記複数の電極を導入するために使用され、前記複数の電極が、第１の組の電極と、第１の組の電極の基端側に配置されている第２の組の電極とを含んでおり、第１の組の電極が右横隔神経を刺激するように位置付けられ、かつ、第２の組の電極が左横隔神経を刺激するように位置付けられた状態で、前記カテーテルが血管内に配置されるように構成されており、前記カテーテルの外壁が、前記第１の組の電極と第２の組の電極との間に延在しており、
前記複数のルーメンのうちの第１のルーメンを通って前記第１の組の電極のうちの１つまたは複数の電極に接続されている第１のリード線と、前記複数のルーメンのうちの第２のルーメンを通って前記第２の組の電極のうちの１つまたは複数の電極に接続されている第２のリード線と、
を備えている、システム。
【請求項２】
血管内の前記複数の電極に関する配置状態のデータを獲得するための配置状態測定デバイスをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記配置状態測定デバイスが角度センサを含んでいる、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記配置状態測定デバイスがポテンショメータを含んでいる、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記配置状態測定デバイスが、血管内の前記複数の電極の深さをモニタリングするように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記配置状態測定デバイスが、血管内の前記複数の電極の深さを測定するための線形ポテンショメータを備えており、さらに、血管内の前記複数の電極の回転を測定するための円形ポテンショメータを備えている、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記配置状態測定デバイスが、患者の身体の外部に配置されるように構成されているが、前記複数の電極は血管内部に位置している、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記配置状態測定デバイスが、前記カテーテルの基端側部分に連結されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記配置状態測定デバイスが、患者の身体に固定されることで前記複数の電極を患者の身体に固定するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の電極の配置状態に関して刺激の結果をモニタリングするように構成されている制御ユニットをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数の電極の配置状態が、少なくとも１つの神経に対する配置状態である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数のルーメンのうちの少なくとも１つのルーメンが、患者からまたは患者に流体を運ぶように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の電極のうちの少なくとも１つの電極が、患者の電気活性をモニタリングするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は神経生理学に関し、特に、血管壁を通して神経を刺激するための装置および方法に関する。非限定的な実施形態には、神経刺激装置、電極構造体、電極および関連方法が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
神経刺激は、種々の病気の治療において適用可能である。神経刺激は、筋肉の活性を制御するために適用される場合もあれば、感覚信号を生成するために適用される場合もある。神経は、該神経の中または付近に電極を外科的に埋め込むこと、および該電極を埋込電源または外部電源から駆動することにより、刺激される。
【０００３】
横隔神経は通常、呼吸に必要な横隔膜の収縮を引き起こす信号を伝える。様々な病気が、横隔神経に適正な信号が送達されるのを妨げる可能性がある。これらには、
・脊髄または脳幹への慢性または急性損傷、
・筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、
・脊髄または脳幹を冒す疾患、および、
・日中または夜間の換気駆動力の低下（例えば中枢性睡眠無呼吸、オンディーヌの呪い）、が挙げられる。これらの病気はかなりの数の人々に影響を及ぼしている。
【０００４】
機械的人工呼吸（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ：ＭＶ）は、患者が呼吸するのを助けるために使用される。一部の患者は長期的な機械的人工呼吸を必要とし、さらに多くの患者は一時的な機械的人工呼吸を必要とする。機械的人工呼吸は救命をなしうるが、種々の大きな問題点および副作用のうち少なくともいずれかを有する。機械的人工呼吸は、
・肺の通気が不十分となる傾向を有し、これは、肺内への液体貯留、ならびに感染症および肺炎への罹病性をもたらす可能性がある。
【０００５】
・容易には携帯できない装置を必要とする。
・肺が陽圧となされるので静脈還流に悪影響を及ぼす可能性がある。
・摂食および発話の妨げとなる。
【０００６】
・メンテナンスおよび消耗品にコストを要する。
・陽圧人工呼吸器誘発性肺損傷（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｌｕｎｇ  ｉｎｊｕｒｙ：ＶＩＬＩ）および人工呼吸器関連肺炎（ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａ：ＶＡＰ）を引き起こす傾向がある。
【０００７】
機械的人工呼吸を受けている患者は人工呼吸器に頼りきり、自立呼吸は行わない。このことは、横隔膜筋の萎縮（人工呼吸器誘発性横隔膜機能障害（ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｄｉａｐｈｒａｇｍａｔｉｃ  ｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎ）；ＶＩＤＤ）および望ましい生活状態の全体的衰退をもたらす可能性がある。筋萎縮が驚くほど急速に生じる場合もあり、深刻な問題となる可能性がある。機械的人工呼吸を受けている患者では、横隔膜の中枢性呼吸ドライブは抑えられる。横隔膜筋が不活性であることにより急速な廃用性萎縮が引き起こされる。公表された研究（非特許文献１）によれば、横隔膜筋は機械的人工呼吸および鎮静の後わずか１８〜６９時間で５２〜５７％縮小することもある。人工呼吸器誘発性の横隔膜萎縮が原因で患者が人工呼吸器依存になることもある。機械的人工呼吸（ＭＶ）に依存するようになる集中治療室（ＩＣＵ）の患者は、人工呼吸器関連肺炎（ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ−ａｃｑｕｉｒｅｄ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａ；ＶＡＰ）および院内感染のような合併症のリスクが高く、ＩＣＵで死亡する可能性は７倍高くなる。２００８年には、毎年、米国の１５８万人のＩＣＵ患者がＭＶを必要とし、そのうち２０〜３０％（約４００，０００人の機械的人工呼吸を受けた患者）はＭＶから離脱することが困難であって人工呼吸器依存になるリスクがあることが、報告されている。
【０００８】
横隔神経を刺激することによって使われていない横隔膜筋における萎縮を撤回または減速するために、３つの方法が使用されてきたが、該方法について以下に議論する。
方法１．  横隔神経のペーシングは、胸部に埋め込まれた電極を使用して横隔神経を直接刺激する。米国ニューヨーク州コマックのエーヴリー・バイオメディカル・デバイシズ社（Ａｖｅｒｙ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，  Ｉｎｃ．）から入手可能なマークＩＶ呼吸ペースメーカーシステム（Ｍａｒｋ  ＩＶ  Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、横隔膜または横隔神経の刺激装置であって、外科的に埋め込まれた受信器と、該埋め込み受信器の上に装用されたアンテナにより外部送信器とつながれた電極とを有している。横隔神経ペーシングのための電極およびその他の埋め込み型構成要素を埋め込むには、大きな外科手術を必要とする。この外科手術はリスクが大きく、また横隔神経が細く（直径およそ２ｍｍ）かつ繊細であるという事実から複雑なものとなる。この外科手術にはかなりの費用を伴う。
【０００９】
方法２．  ケース・ウエスタン・リザーブ大学（Ｃａｓｅ  Ｗｅｓｔｅｒｎ  Ｒｅｓｅｒｖｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）の生物医学工学者および医師研究者によって開発された腹腔鏡下（ｌａｐｒｏｓｃｏｐｉｃ）横隔膜ペーシングは、呼吸を制御するための別の技法である。腹腔鏡下（ｌａｐｒｏｓｃｏｐｉｃ）横隔膜ペーシングは、横隔膜の運動点に電極を配することを伴っている。
【００１０】
方法３．  神経を刺激するために血管内埋込電極を使用する方法は、ヨアキン・アンドレ・ホッファーによって開発されており、かつ、「経血管的神経刺激のための装置および方法（Ｔｒａｎｓｖａｓｃｕｌａｒ  Ｎｅｒｖｅ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）」と表題が付された特許文献１（２０１０年２月１１日に米国特許出願公開第２０１０／００３３６４５１号として公開）に記載されており、前記特許文献は参照により本願に援用される。
【００１１】
方法３は、典型的には完全な麻酔下で実施される侵襲性の手術を必要としないため、方法１および２に勝る長所を有している。さらに、ＩＣＵ患者は典型的には方法１および２の対象にはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願第１２／５２４，５７１号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】レヴァイン（Ｌｅｖｉｎｅ）ら、ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシン（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）、２００８年、第３５８巻、ｐ．１３２７〜１３３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
費用効率が高く、実践的で、外科的に簡素かつ侵襲性が最小限である、神経刺激のための装置および方法が依然として必要とされている。また、ＭＶを使用している患者のより自然な呼吸およびＭＶからの離脱を容易にするための、装置および方法が必要とされている。さらに、神経刺激装置の設置および取り外しのうち少なくともいずれかのための、費用効率が高く、実践的な装置および方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
発明の概要
本発明は数多くの態様を有する。本発明の態様には、血管内電極の設計、電極構造体、神経刺激装置、電極ならびに該電極を導入および支持するための構造体を備えた血管内装置、電極を装備したカテーテル、神経刺激のための方法、ならびに、血管内の電極構造体の標的神経に対する位置を測定する方法、が含まれる。上記およびその他の態様は一緒に適用される場合もあるが、個々の態様が別々に適用される場合も、またその他の組み合わせおよび状況において適用される場合もある。例えば、本明細書中に記載されるような電極構造体は、様々な診断上および治療上のうち少なくともいずれかの適用のために、当分野で既知の様々な展開配置システムと組み合わせて適用される。
【００１６】
本発明の態様は、呼吸の回復、筋萎縮症、慢性的疼痛のような病気の治療、および神経刺激を伴うその他の用途に適用される。本発明の態様は急性または慢性の病気の治療に適用される。本発明の態様は、患者体内において電極構造体を便利に展開配置および除去するために適用される。
【００１７】
本発明の１つの態様は神経の経血管的刺激に関する。経血管的刺激においては、１つ以上の電極の適切な配列構成が、刺激されるべき神経のすぐ近くを通過する血管の中に配置される。電流は、該標的神経を刺激するために電極から血管壁を通して流れる。
【００１８】
本発明の１つの態様は、ヒトまたは他の哺乳動物（例えばブタ）の頚部および胸部における神経の経血管的刺激に関する。図１Ａは、ヒトの頚部および胸部における選択された神経および血管の解剖学的構造、特に、左右の横隔神経（ＰｈＮ）、迷走神経（ＶＮ）、内頚静脈（ＩＪＶ）、腕頭静脈（ＢＣＶ）、上大静脈（ＳＶＣ）、および左鎖骨下静脈（ＬＳＶ）の相対的位置を例証している。
【００１９】
本発明のさらなる態様および例示的実施形態の特徴については、添付図面における例証、本明細書の本文における記載、および付属の請求項における記載のうち少なくともいずれかがなされている。
【００２０】
添付図面は、本発明の非限定的な例示的実施形態を例証する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】人間の頚部および胴体上部の選択された神経および血管の解剖学的構造を例証する図。
【図２Ａ】本発明の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図２Ｂ】本発明の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図２Ｃ】本発明の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図２Ｄ】本発明の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図３Ａ】神経刺激装置の操作を例証する図。
【図３Ｂ】神経刺激装置の操作を例証する図。
【図３Ｃ】神経刺激装置の操作を例証する図。
【図４Ａ】付着した１対のチューブを含むシャフト部分を例証する図。
【図４Ｂ】入れ子式チューブを含むシャフト部分を例証する図。
【図５Ａ】本発明の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図５Ｂ】本発明の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図６Ａ】本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図６Ｂ】本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図７Ａ】本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図７Ｂ】本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置の概略図。
【図８】本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置を概略的に示す図。
【図９】本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置を概略的に示す図。
【図１０Ａ】本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置の側面図。
【図１０Ｂ】導入器およびハブと組み合わされた図１０Ａの装置の等角図。
【図１０Ｃ】図１０Ａの装置の代替的断面の実例を示す図。
【図１０Ｄ】図１０Ａの装置の代替的断面の実例を示す図。
【図１１Ａ】本発明の例示的実施形態による、導入器およびハブと組み合わされた神経刺激装置を示す図。
【図１１Ｂ】本発明の例示的実施形態による、導入器およびハブと組み合わされた神経刺激装置を示す図。
【図１１Ｃ】図１１Ｂに示された線Ｂ−Ｂに沿った、神経刺激装置の断面図。
【図１１Ｄ】図１１Ｂに示された線Ａ−Ａに沿った、神経刺激装置の断面図。
【図１２】本発明の例示的実施形態による神経刺激装置を示す図。
【図１３Ａ】５ルーメン型カテーテルを提供する本発明の例示的実施形態による神経刺激装置を示す図。
【図１３Ｂ】図１３Ａの線Ａ−Ａで得られる図１３Ａの装置の考えられる断面を示す図。
【図１３Ｃ】図１３Ａの線Ａ−Ａで得られる図１３Ａの装置の考えられる断面を示す図。
【図１３Ｄ】図１３Ａの線Ａ−Ａで得られる図１３Ａの装置の考えられる断面を示す図。
【図１３Ｅ】図１３Ａの線Ａ−Ａで得られる図１３Ａの装置の考えられる断面を示す図。
【図１４Ａ】神経刺激装置の別の実施形態を示す図。
【図１４Ｂ】図１４Ａの装置の管状部材の考えられる断面を示す図。
【図１４Ｃ】図１４Ａの装置の管状部材の考えられる断面を示す図。
【図１５】神経刺激装置を示す図。
【図１６】神経刺激装置を示す図。
【図１７】神経刺激装置を示す図。
【図１８Ａ】本発明の例示的実施形態による電極構造体を示す図。該電極構造体の平面図である。
【図１８Ｂ】本発明の例示的実施形態による電極構造体を示す図。該電極構造体の底面斜視図である。
【図１９Ａ】本発明の１つの例示的実施形態による電極構造体の断面の概略図。
【図１９Ｂ】図１９Ａの電極構造体の電極細部を示す図。
【図２０Ａ】１つの例示的実施形態による電極保持ワイヤの斜視図。
【図２０Ｂ】１つの例示的実施形態による電極保持ワイヤの側面図。
【図２１Ａ】電極構造体の上面斜視図。
【図２１Ｂ】電極構造体の底面斜視図。
【図２２】１つの例示的実施形態による電極構造体を示す図。
【図２３Ａ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられて管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２３Ｂ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられて管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２３Ｃ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられて管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２３Ｄ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられて管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２３Ｅ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられて管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２４Ａ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられ、展開配置され、管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２４Ｂ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられ、展開配置され、管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２４Ｃ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられ、展開配置され、管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２４Ｄ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられ、展開配置され、管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２４Ｅ】実例の電極構造体がどのようにして巻き上げられ、展開配置され、管状部材の中に引き込まれるかを示す図。
【図２５】実例の電極構造体を示す図。
【図２６】実例の電極構造体を示す図。
【図２７Ａ】別の実施形態による神経刺激装置を概略的に例証する図。
【図２７Ｂ】別の実施形態による神経刺激装置を概略的に例証する図。
【図２７Ｃ】別の実施形態による神経刺激装置を概略的に例証する図。
【図２７Ｄ】別の実施形態による神経刺激装置を概略的に例証する図。
【図２７Ｅ】別の実施形態による神経刺激装置を概略的に例証する図。
【図２８Ａ】標的神経を刺激するために血管Ｖの中に電極構造体を位置付けるための例示的方法を示す図。
【図２８Ｂ】標的神経を刺激するために血管Ｖの中に電極構造体を位置付けるための例示的方法を示す図。
【図２９Ａ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｂ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｃ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｄ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｅ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｆ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｇ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｈ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｌ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｍ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｎ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｏ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｐ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図２９Ｑ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ａ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ｂ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ｃ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ｄ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ｅ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ｆ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ｇ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３０Ｈ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な様々なセンサを示す図。
【図３１Ａ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な例示的シュラウド（覆い）設計物を示す図。
【図３１Ｂ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な例示的シュラウド設計物を示す図。
【図３１Ｃ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な例示的シュラウド設計物を示す図。
【図３１Ｄ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な例示的シュラウド設計物を示す図。
【図３１Ｅ】本明細書中に記載された神経刺激装置と共に、および他の状況において、使用可能な例示的シュラウド設計物を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
詳細な説明
以下の説明の全体を通じて、本発明のより完全な理解を提供するために具体的な詳細事項を述べる。しかしながら、本発明はこれらの細部を伴わずに実行されてもよい。他の事例では、本発明を不必要に不明瞭にするのを回避するために、周知の要素は示されていないかまたは詳述されていない。従って、本明細書および図面は限定的であるというよりも例示的であるとみなされるべきである。
【００２３】
いくつかの実施形態による装置は、長尺状の弾性的可撓性を有する支持部材上に支持された１つ以上の電極を備えた血管内電極システムを提供する。この支持部材は血管内に電極を導入するために使用される。支持部材が血管内に導入されると、支持部材は血管の通路に追従するために屈曲する。支持部材の弾性に起因する復元力は、１つ以上の電極を血管壁に寄せて適所に保持する。電極構造体は、電極が血管の主通路内の血液と直接接触しないように絶縁する可撓性の電気絶縁性パッドを含む。
【００２４】
いくつかの実施形態では、このような装置は支持部材に沿って間隔をおいた位置に２つ以上の電極を備えている。電極間の間隔は、電極が、解剖学的構造体、例えば血管近くを通る神経に、極めて近接して位置することが可能になるように選択される。例示的実施形態では、電極は、支持構造体上で間隔をおいて配置され、かつ、電極が患者の左横隔神経および右横隔神経を刺激するために位置付けられた状態で血管内電極システムが配されることができるように配向される。電極は、任意選択で、支持構造体の長手方向の中心線に関して周方向に異なる配向を有していてもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、支持部材は一方向において別の方向よりも可撓性が高い。これは、該電極システムが血管内に導入されている間に電極の所望の配向を保つ助けとなる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、電極システムは、１つ以上のルーメンを有するカテーテルを含む。例えば、このようなカテーテルは集中治療室で一般に使用される種類の中心カテーテルの機能性を提供する。そのような実施形態は、例えば、神経の刺激（例えば横隔膜ペーシング）、および患者体内の電気活性のモニタリングのうち少なくともいずれかのために適用可能な電極であって、どのような場合にも必要となりうる中心カテーテルと同じ包装内にある電極、という利点を備えている。いくつかの実施形態では、カテーテルは上述のような支持構造体としての役割も果たす。
【００２７】
いくつかの実施形態は、電極と、非対称的な電気絶縁性の裏当シートとを含んでなる電極構造体を含む。裏当シートは、血管のルーメン内の血液から電極を電気的に分離することにより、近隣の神経のような血管外構造体のより効率的な刺激を可能にすることができる。裏当シートの非対称的配置構成により、裏当シートが血管内への電極構造体の挿入用に小型の形態へと巻き上げられることが可能となる一方で、２つ以上の電極に電気的絶縁を供することができる裏当シートが提供される。いくつかの実施形態では、裏当シートは略台形の形態を有する。裏当シートは、該裏当シートが巻き上げられた形態から広がりやすい傾向を有するように形成される。裏当シートは、該裏当シートが寄せられて展開配置されることになる血管壁の湾曲に類似した自然な湾曲を備えて形成されてもよい。裏当シートは完全に電気絶縁性であってもよいが、必ずしもそうである必要はない。そのような裏当シートは、該裏当シートが存在しない状態で血管内の血液によって提供される抵抗よりも十分に大きな、電気の流れに対する抵抗を提供する限り、有利となる。そのような電極構造体は広く様々な血管内の適用において適用される。
【００２８】
いくつかの実施形態は、裏当シートを適所に保持するリテーナを備えた電極構造体を提供する。リテーナは、例えば、裏当シートの開孔部を通って延びる成形ワイヤ片を含む。いくつかの実施形態では、リテーナは、裏当シートの開孔部を通して各々織り込まれた、略平行となりうる１対のワイヤ部分を含む。このワイヤ部分の先端は接合されてもよい。ワイヤ部分は一続きのワイヤの一部分であってもよい。ワイヤ部分の先端は裏当シートを越えて裏面へ屈曲させられてもよい。いくつかの実施形態では、リテーナは電気伝導性であり、１つの電極として、例えば電気計測用の基準電極、および刺激送達用の２以上の電極のうちの１つ、のうち少なくともいずれかとして、適用される。裏当シートは血管内への導入のためリテーナの周囲に巻かれる。そのような電極構造体は広く様々な適用において適用される。
【００２９】
いくつかの実施形態は、１つ以上の電極のための裏当シートが膨張式構造体の壁部によって提供される電極構造体を提供する。膨張式構造体は、血管壁に寄せて電極を保持するために膨張させることができる。膨張式構造体は、例えば、カテーテルまたはその他の支持部材の側部に位置する。いくつかの実施形態では、膨張式構造体の膨張は、１つ以上の電極を担持している裏当部材を、血管壁との係合に向かって移動するように始動させる。
【００３０】
いくつかの実施形態は、１つ以上の電極が支持部材上に支持されている血管内電極構造体であって、電極が挿入されている血管に沿った該電極の変位を測定するための一体型の配置状態測定トランスデューサを備えた、電極構造体を提供する。配置状態測定トランスデューサを備えている装置は、単回使用後に使い捨てになるように意図されてもよい。適切な波形率で正確な配置状態測定を提供することが可能であるか、低費用で製作されうるかのうち少なくともいずれかである例示的配置状態測定トランスデューサの様々な実施形態が、後述される。
【００３１】
以降の説明は、神経刺激における適用に適した神経刺激装置および構成要素の実施例について述べている。ある場合には、所与の実施例がヒトまたは他の哺乳動物の横隔神経の刺激用に適応させられる。本明細書中に記載された神経刺激装置は、いくつかの特徴であって、互いに組み合わせると特に有利であるが、個々に使用されても、他の組み合わせで使用されても、または米国特許出願公開第２０１０／００３３６４５１号明細書に記載された特徴と組み合わせて使用されることも可能な特徴を有している。
【００３２】
図２Ａ〜２Ｃは、本発明の例示的実施形態による神経刺激装置１０の概略図である。神経刺激装置１０は電極構造体１２Ａ、１２Ｂ（総体として１２）を含む。神経刺激装置１０はさらに管状部材２４を含む。管状部材２４は、カテーテルまたはカニューレ型の管状部材であってよい。例えば、管状部材２４は中心静脈カテーテルであってよい。管状部材２４は血管のルーメン内へ挿入することができる。
【００３３】
管状部材２４は、先端２６、基端２８、先端２６から基端２８まで延在する外壁またはシース３０を有する。管状部材２４は１つ以上の内部ルーメンを含むことができる（図２Ａ〜２Ｃでは特に示されていない。そのようなルーメンの例は他の図面において示される）。例えば、管状部材２４はマルチルーメンカテーテルであってよい。
【００３４】
例示的実施形態では、少なくとも１つのルーメンは、基端２８から先端２６まで長手方向に延在する。ルーメンは管状部材２４の壁部３０に出口開口部を有することができる。これらの開口部は、管状部材２４の長さに沿って間隔をおいて配置される。ルーメンは、血液試料の取り出し、薬物の挿入、液体または栄養分の送達、ｐＨまたは温度のような血中の化学的または物理的パラメータの測定などのために使用される。例えば、電極構造体１２の上での血栓形成を防止するために、１つ以上の開口部を通して作用薬が適用される。図２Ａでは、実例の開口部３４が示されており、該開口部は電極構造体１２Ｂに出口ポートを提供する。開口部３４は、神経刺激装置１０が展開配置される血管内の血流の方向に関して電極構造体１２Ｂより上流となる。
【００３５】
管状部材２４は可撓性である。シリコーン、ポリウレタン、またはその他の適切なポリマー、ステンレス鋼など種々の材料が、管状部材２４の構築に使用される。管状部材２４は長さを決定するための印を有する。いくつかの実施形態では、管状部材２４は１つの曲げ方向において別の曲げ方向よりも可撓性が高い。いくつかの実施形態では、管状部材２４の異なる部分は異なるレベルの可撓性を有する。例えば、管状部材２４の先端側部分が管状部材２４の基端側部分よりも高い可撓性を有する。
【００３６】
電極構造体１２Ａは、管状部材２４の先端２６またはその近くに配置される。電極構造体１２Ｂは管状部材２４の中央部分に配置される。電極構造体１２Ａ、１２Ｂは、引込配置状態（すなわち管状部材２４に受承されている）と展開配置状態（すなわち管状部材２４の外へ延びている）との間を移行可能である。電極構造体１２Ａ、１２Ｂが引込配置状態にあるとき、電極構造体１２Ａ、１２Ｂは管状部材２４の内側またはほとんど内側に位置する（図２Ａ）。電極構造体１２Ａ、１２Ｂが展開配置状態にあるとき、電極構造体１２Ａは管状部材２４の先端側開口部から外へ延び、電極構造体１２Ｂは壁部３０の開口部３４から管状部材２４の外へ延びる（図２Ｂおよび２Ｃ）。典型的には、電極構造体１２は、必須ではないが、血管の内側で展開配置状態にあるときに該電極構造体が血管壁の周囲方向のおよそ４５度〜６０度に広がるような寸法になされている。
【００３７】
図２Ａ〜２Ｃでは、代表的な電極２０が各電極構造体１２について示されている。しかしながら、電極構造体１２がそれぞれ複数の電極を含む場合もある。例えば、１つ以上の電極が標的神経の刺激のために使用され、かつ、１つ以上の追加電極がＥＣＧモニタリングに使用される。いくつかの実施形態では、１つの電極は陰極として機能し、別の電極は陽極として機能する。電極構造体１２はさらに絶縁性パッド４２も含む。
【００３８】
電極構造体１２はそれぞれ、管状部材２４の内部を延びる長尺状可撓性シャフト部分１４に連結される。シャフト部分１４は図２Ａ〜２Ｃでは直接視認できないが、図２Ｄは、管状部材２４を伴わず、電極１２Ａに連結されたシャフト部分１４を概略的に示している。図２Ｄでは、長尺状可撓性シャフト部分１４は先端１６および基端１８を有している。電極構造体１２Ａはシャフト部分１４の先端１６に連結されている。シャフト部分１４は、例えば、単一のワイヤもしくはチューブ、または複数のワイヤもしくはチューブを含むことができる。シャフト部分１４は、１つ以上の電極２０を、電極２０経由での電気活性のモニタリングおよび電気刺激の送達のうち少なくともいずれかのための装置に電気的に連結することのできる、１つ以上の適切なリード線（リード線はシャフト部分１４の内側に隠れるため、図２Ｄには特に示されていない）を含むことができる。リード線および電極２０は、電極２０がそれぞれ個々にアドレス指定可能なように１対１の関係で電気的に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、２つ以上の電極２０のうちいくつかの群は共通のリード線に接続される。リード線はシャフト部分１４の中に、またはシャフト部分に沿って担持される。
【００３９】
平衡状態では、シャフト部分１４は直線状であるかまたは湾曲した形態を有することができる。シャフト部分１４は、神経刺激装置１０が導入される左の腕頭静脈（ＢＣＶ）および上大静脈（ＳＶＣ）の曲率半径より大きな初期曲率半径を有することができる。シャフト部分１４は弾性を有しかつ該シャフト部分の元の形態に戻る傾向を有することが可能である。よって、シャフト部分１４の先端１６は、神経刺激装置１０が左半身から患者に（例えばＬＳＶからＢＣＶおよびＳＶＣの中へ）挿入される時に、上大静脈（ＳＶＣ）の遠方側の壁部に向かって跳ねる傾向を有する。このことは、右横隔神経が典型的にはこの地点において上大静脈（ＳＶＣ）の遠方側の壁部に沿って走行するため、好都合である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、シャフト部分１４は一方向において別の方向より可撓性が高い。例えば、シャフト部分１４は、横方向よりも下方向へ屈曲するほうが容易であるような指向性を有する。これにより、ＢＣＶから下方向へ延びるＳＶＣへのシャフト部分１４の挿入および位置決めが容易になる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、シャフト部分１４の異なる部分は異なるレベルの可撓性を有する。例えば、シャフト部分１４の先端側部分は、シャフト部分１４の基端側部分より高い可撓性を有する。いくつかの実施形態では、シャフト部分の可撓性はシャフト部分の長さに沿って変化してもよい。シャフト部分１４は、ステンレス鋼またはその他の適切な材料（例えばニチノール、高密度プラスチック、エラストマーなど）で作製される。いくつかの実施形態では、シャフト部分１４は、例えば溶接によって相互に付着された、１対の可撓性ステンレス鋼チューブを含む。
【００４２】
神経刺激装置１０の操作は、図３Ａ〜３Ｃに概略的に示されている。神経刺激装置１０は、人間の鎖骨下静脈およびＳＶＣの中へ以下のようにして挿入される。電極構造体１２Ａ、１２Ｂは当初は管状部材２４の内部にある。経皮的穿刺が患者のＬＳＶになされる。その後、該穿刺部を通して管状部材２４がＬＳＶの中へ挿入される。そのような挿入は局所麻酔下で行われることも考えられる。全身麻酔は一般的には必要ない。その後、神経刺激装置１０の管状部材２４は患者の左ＢＣＶの中へ、および最終的にはＳＶＣの中へと進められる。管状部材２４を心臓の右心房内へ進めないように注意すべきである。管状部材２４の先端部分がＳＶＣに達すると、管状部材２４の先端部分は下方向に屈曲する。電極構造体１２Ａ、１２Ｂは引込配置状態（図３Ｂ）から展開配置状態（図３Ｃ）へと移動させられる。電極構造体１２Ａ、１２Ｂは左横隔神経および右横隔神経に隣接して配置させられる。下記に説明されるように、横隔神経の最も有効な刺激を可能にする電極配置状態を見つけるために、挿入の間にモニタリングが実施されてもよい。
【００４３】
展開配置状態において、電極構造体１２Ａ、１２Ｂは管状部材２４の外へ延びる。電極２０が血管壁に寄せて押しつけられる一方、電極構造体１２Ａ、１２Ｂの絶縁性パッド４２は電極２０が血管を通って流れている血液の大部分と電気的に密に接触するのを防止する。神経刺激装置１０の湾曲は、患者の左ＢＣＶおよびＳＶＣの湾曲に適合することができる。２つの電極構造体１２Ａ、１２Ｂは、神経刺激装置１０の長手方向軸に関して互いにおよそ９０度をなして、電極構造体１２Ａは右横隔神経に向かうように配向され、かつ、電極構造体１２Ｂは左横隔神経に向かうように配向された状態に、配置構成される。
【００４４】
電極構造体１２Ａ、１２Ｂを左横隔神経および右横隔神経に関して所望の配置状態に位置付けるために試験を行ってもよい。標的神経に対して電極構造体を位置付ける方法は本明細書中下記に説明されている（図２８Ａ、２８Ｂを参照）。多重電極を含む電極構造体のいずれの１または複数の電極が標的神経を最も有効に刺激するかを判定するために、測定を行うことも可能である。
【００４５】
神経刺激装置１０が上述のように患者に適切に挿入されたならば、電極２０は、横隔神経に電流を流して横隔膜筋を収縮させるために、刺激デバイス（例えばパルス発生器であり、パルス発生器は任意選択で身体外部に位置していてもよい）に電気的に連結される。横隔膜筋の収縮は、肺の中への空気の吸引を引き起こす。横隔神経の電気刺激が停止されると、横隔膜筋が弛緩して呼息が生じる。これにより、患者がより自然に呼吸することが可能となる。神経刺激装置１０は、制御ユニット（例えばベッドサイドの制御ユニット）と組み合わせて使用されてもよい。
【００４６】
神経刺激装置１０は患者の身体から取り外し可能である。取り外す間、電極構造体１２Ａ、１２Ｂは最初に、展開配置された形態（図３Ｃ）から引き込まれる形態（図３Ｂ）へと移動される。電極構造体１２Ａ、１２Ｂが管状部材２４の中に回収されたならば、神経刺激装置１０全体が患者の身体から引き出される。別例として、取り外しが管状部材の中への電極構造体の引き込みを必要としない場合もある。患者の身体から神経刺激装置１０を回収するための好ましい方法は、以下すなわち、（１）神経刺激装置１０は、取り替えのために、または、例えば患者が動かされるかもしくは運ばれる間に電極が標的神経に関して移動する場合に、容易に再配置することが可能であること。（２）神経刺激装置の定期的な取り外しが、プラークの形成、もしくは炎症、または血管内に神経刺激装置を埋め込む結果としてのその他の望ましからぬ生理学的もしくは病理学的影響を防止すること、（３）神経刺激装置１０は、神経刺激治療がもはや必要ない場合に便利に患者から取り外すことができること、のうち１つ以上を含むいくつかの利点を有する。
【００４７】
シャフト部分１４はいくつかの異なる形態をとることができる。図４Ａに示される実施形態では、シャフト部分１４Ａは、平行して相互に接合された１対のチューブ１４Ａ１、１４Ａ２を含む。チューブ１４Ａ１、１４Ａ２は、別の適切な方法で、ある程度の間隔を置いた地点において、または該チューブの長さに沿って間断なく、相互に溶接または添着がなされてもよい。チューブ１４Ａ１、１４Ａ２はステンレス鋼またはその他の適切な材料で作製される。図４Ａの２チューブの形態は、シャフト部分１４Ａが２本のチューブの平面よりも２本のチューブの間に広がる平面においてより容易に屈曲することを可能にする。
【００４８】
図４Ｂに示される実施形態では、シャフト部分１４Ｂは、同心円状に相互に連結された１対のチューブ１４Ｂ１、１４Ｂ２を含む。チューブ１４Ｂ１はチューブ１４Ｂ２より小さい直径を有し、チューブ１４Ｂ２の中に挿入可能かつチューブ１４Ｂ２の中を移動可能である。チューブ１４Ｂ１はチューブ１４Ｂ２より先端側にある。チューブ１４Ｂ１はチューブ１４Ｂ２よりも高い可撓性を有する。
【００４９】
図５Ａおよび５Ｂは、本発明の例示的実施形態による神経刺激装置１０Ｃの概略図である（それぞれ展開配置された形態および引き込まれた形態）。図５Ａおよび５Ｂの実施形態では、電極構造体１２ＡＣはシャフト部分１４Ｃの先端に連結され、電極構造体１２ＢＣはシャフト部分１４Ｃの中央部分に連結されている。電極構造体１２Ｂとシャフト部分１４Ｃとの間の連結は、ばね機構３５Ｃを含むことができる。電極構造体１２ＡＣは、管状部材２４Ｃの先端側開口部を通して引込可能かつ伸長可能である。電極構造体１２ＢＣは、管状部材２４Ｃの側方開口部３４Ｃを通して引込可能かつ伸長可能である。
【００５０】
図６Ａおよび６Ｂは、本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置１０Ｄの概略図である。図６Ａおよび６Ｂに示される実施形態では、神経刺激装置１０Ｄは第１の管状部材２４Ｄおよび第２の管状部材３６Ｄを含む。電極構造体１２ＡＤはシャフト部分１４Ｄの先端に連結される。しかしながら、電極構造体１２ＢＤは第１の管状部材２４Ｄに設けられる。さらに、第１の管状部材２４Ｄは第２の管状部材３６Ｄを通り抜け、電極構造体１２ＢＤは第２の管状部材３６Ｄの中へと引込可能である。第１および第２の管状部材２４Ｄ、３６Ｄは入れ子式で組み立て可能である。第２の管状部材３６Ｄは第１の管状部材２４Ｄの直径より大きな直径を有する。第２の管状部材３６Ｄは典型的には第１の管状部材２４Ｄより短い。電極構造体１２ＡＤ、１２ＢＤの配置状態は、それぞれシャフト部分１４Ｄおよび管状部材２４Ｄを介して互いに独立に制御される。
【００５１】
図７Ａおよび７Ｂは、本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置１０Ｅの概略図である。図７Ａおよび７Ｂの実施形態では、電極構造体１２ＡＥはシャフト部分１４Ｅ１に連結され、電極構造体１２ＢＥは、シャフト部分１４Ｅ１とは別個のシャフト部分１４Ｅ２に設けられる。シャフト部分１４Ｅ２は、シャフト部分１４Ｅ１とは構造的に異なっていてもよい。シャフト部分１４Ｅ１、１４Ｅ２は、それぞれ電極構造体１２ＡＥ、１２ＢＥを展開配置するかまたは引き込むために独立に制御される。さらに、第１の管状部材２４Ｅは第２の管状部材３６Ｅを通り抜ける。電極構造体１２ＡＥは、第１の管状部材２４Ｅの中へ引込可能である。電極構造体１２ＢＥは、第２の管状部材３６Ｅの中へ引込可能である。第２の管状部材３６Ｅは、第１の管状部材２４Ｅの直径より大きな直径を有する。第２の管状部材３６Ｅは典型的には第１の管状部材２４Ｅより短い。
【００５２】
図８は、本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置１０Ｆを概略的に示す。図８の実施形態では、電極構造体１２ＡＦはシャフト部分１４Ｆ１に連結され、電極構造体１２ＢＦは、シャフト部分１４Ｆ１とは別個のシャフト部分１４Ｆ２に設けられる。シャフト部分１４Ｆ２は、シャフト部分１４Ｆ１とは構造的に異なっていてもよい。シャフト部分１４Ｆ１、１４Ｆ２は、それぞれ電極構造体１２ＡＦ、１２ＢＦを展開配置するかまたは引き込むために独立に制御される。管状部材２４Ｆは単一のルーメン３２Ｆを含む。シャフト部分１４Ｆ１、１４Ｆ２は、いずれもルーメン３２Ｆの内部に延びる。電極構造体１２ＡＦは、ルーメン３２Ｆの先端側開口部から外へ延びることができる。電極構造体１２ＢＦは、管状部材２４Ｆの側方開口部３４Ｆから外へ延びることができる。
【００５３】
図９は、本発明の別の例示的実施形態による神経刺激装置１０Ｇを概略的に示す。装置１０Ｇは、装置１０Ｇの管状部材２４Ｇが２つのルーメン３２Ｇ１、３２Ｇ２を含む以外は装置１０Ｆに類似している。２つのルーメン３２Ｇ１、３２Ｇ２は、隔壁３３Ｇによって分離されている。シャフト部分１４Ｇ１はルーメン３２Ｇ１の中を延び、電極構造体１２ＡＧはルーメン３２Ｇ１の先端側開口部から外へ延びる。シャフト部分１４Ｇ２はルーメン３２Ｇ２の中を延び、電極構造体１２ＢＧはルーメン３２Ｇ２の側方開口部３４Ｇから外へ延びる。
【００５４】
図１０Ａは、本発明の例示的実施形態による神経刺激装置１０Ｈの側面図である。図１０Ｂは、導入器３８Ｈおよびハブ４０Ｈと組み合わせた装置１０Ｈの等角図である。図１０Ｃおよび１０Ｄは、装置１０Ｈについて考えられる断面図である。神経刺激装置１０Ｈは電極構造体１２ＡＨ、１２ＢＨおよび管状部材２４Ｈを含む。
【００５５】
神経刺激装置１０Ｈは導入器３８Ｈおよびハブ４０Ｈに連結される。これは、患者の血管内への神経刺激装置の進入を促進するために使用時になされる。図１０Ｂに示されるものとは異なる他の種類の導入器および／またはハブも、神経刺激装置１０Ｈと併用可能である。電極構造体１２ＡＨは、管状部材２４Ｈの内側を延びるシャフト部分１４Ｈに接続される。電極構造体１２ＢＨは第１の管状部材２４Ｈに設けられる。電極構造体１２ＡＨと１２ＢＨとの間の距離は、例えば５〜１０ｃｍの範囲である。電極構造体１２ＢＨと導入器３８Ｈの先端との間の距離は、例えば０〜５ｃｍの範囲である。
【００５６】
管状部材２４Ｈは、導入器３８Ｈの管状部材３６Ｈの中に部分的に受承される。神経刺激装置１０Ｈが患者に適用されたとき、ハブ４０Ｈ、および導入器３８Ｈの翼状部分は、患者の体外にとどまる。導入器３８Ｈおよびハブ４０Ｈのうち少なくともいずれかは、縫合のための穴部を含むことができる。電極構造体１２ＡＨ、１２ＢＨは、展開配置された形態において、管状部材２４Ｈの横断寸法より大きい横断寸法を有する。装置１０Ｈはサーミスタ６４Ｈまたは他の温度センサを含む。
【００５７】
管状部材２４Ｈはマルチルーメンカテーテルを含むことができる。図１０Ｃおよび１０Ｄは、管状部材２４Ｈについて考えられる断面を示している。管状部材２４Ｈは、１、２、３、４、５またはそれ以上の数のルーメン３２Ｈを有していてもよい。シャフト部分１４Ｈおよびリード線４５Ｈは、ルーメン３２Ｈのうち１つ以上の内側を走行することができる。リード線４５Ｈは、シャフト部分１４Ｈの内腔の内側を走行することもできる。
【００５８】
図１１Ａおよび１１Ｂは、本発明の例示的実施形態による、導入器３８Ｉおよびハブ４０Ｉと組み合わされた神経刺激装置１０Ｉを示している。図１１Ｃおよび１１Ｄは、それぞれ図１１Ｂの線Ｂ−ＢおよびＡ−Ａに沿った神経刺激装置１０Ｉの断面図である。神経刺激装置１０Ｉは、第１の管状部材２４Ｉ、第２の管状部材３６Ｉ、導入器３８Ｉ、ハブ４０Ｉ、第１の電極構造体１２ＡＩ、第２の電極構造体１２ＢＩ、第１のシャフト部分１４Ｉ（見えていない）および第２のシャフト部分６８Ｉ（見えていない）を含む。電極構造体１２ＡＩは第１のシャフト部分１４Ｉの先端に取り付けられている。第１のシャフト部分１４Ｉは、図１１Ｃおよび１１Ｄ（断面図）では視認可能である。電極構造体１２ＡＩは管状部材２４Ｉの先端の中に引込可能である。電極構造体１２ＢＩは第２のシャフト部分６８Ｉに取り付けられている。電極構造体１２ＢＩは、第２の管状部材３６Ｉの先端から外へ延在可能であり、管状部材３６Ｉの先端の中に引込可能である。第２のシャフト部分６８Ｉは、図１１Ｃ（断面図）では視認可能である。第１の管状部材２４Ｉは、第２の管状部材３６Ｉより長く、かつ、第２の管状部材３６Ｉを通り抜ける。第１の管状部材２４Ｉは複数のルーメン３２Ｉを含んでなり、第２の管状部材３６Ｉはマルチルーメンの第１の管状部材２４Ｉを取り囲んでいる。電極１２ＡＩ、１２ＢＩは、２つの別個のシャフト部分１４Ｉ、６８Ｉにそれぞれ取り付けられているため、電極構造体１２ＡＩ、１２ＢＩは、身体の外側から独立に制御可能である。
【００５９】
図１２は、本発明の例示的実施形態による神経刺激装置１０Ｊを示している。装置１０Ｊは管状部材２４Ｊを含む。電極構造体１２ＡＪは管状部材２４Ｊの先端から外へ延び、電極１２ＢＪは管状部材２４Ｊの開口部３４Ｊから外へ延びる。電極構造体１２ＡＪはシャフト部分１４Ｊに取り付けられ、電極構造体１２ＢＪはシャフト部分６８Ｊに取り付けられている。シャフト部分１４Ｊ、６８Ｊは、いずれも管状部材２４Ｊの内側にある。電極構造体１２ＡＪ、１２ＢＪは、身体の外側から独立に制御可能である。
【００６０】
図１３Ａは神経刺激装置１０Ｋを示す。この実施形態では、管状部材２４Ｋは５つのルーメン３２Ｋを有している。図１３Ｂ〜１３Ｅは、図１３Ａの線Ａ−Ａで得られる管状部材２４Ｋのいくつかの考えられる断面を示している。３つのルーメン３２Ｋは薬剤注入に使用されてもよく、かつ、管状部材２４Ｋの基端側、中央および先端側部分に位置する開口部６２ＡＫ、６２ＢＫ、６２ＣＫと流体連通している。１つのルーメンは、電極構造体１２ＡＫに連結されるシャフト部分１４Ｋを収容する。１つのルーメンは、電極構造体１２ＢＫに連結されるシャフト部分６８Ｋを収容する。図１３Ｂでは、５つのルーメンは各々同じ大きさを有し、かつ、円形断面を有している。図１３Ｃでは、ルーメンは異なる大きさを有するが、すべて円形断面を有している。図１３Ｄでは、ルーメンは異なる大きさおよび非円形の断面を有している。図１３Ｅでは、ルーメンは異なる大きさを有し、かつ、円形断面および非円形の断面の混合物である。
【００６１】
図１４Ａは、別の実施形態の神経刺激装置１０Ｌである。図１４Ｂおよび１４Ｃは、図１４Ａの実施形態の管状部材２４Ｌのいくつかの考えられる断面を示す。図１４Ａの実施形態では、管状部材２４Ｌは３つのルーメン３２Ｌを有している。１つのルーメン３２Ｌは、電極構造体１２ＡＬに連結されるシャフト部分１４Ｌを収容する。１つのルーメン３２Ｌは、電極構造体１２ＢＬに連結されるシャフト部分６８Ｌを収容する。１つのルーメンは管状部材２４Ｌの中央部分に位置する開口部６２Ｌへの薬剤注入に使用される。図１４Ｂでは、３つのルーメンは各々同じ大きさを有し、かつ、円形断面を有している。図１４Ｃでは、ルーメンは非円形の断面を有している。
【００６２】
図１５は神経刺激装置１０Ｍを示す。装置１０Ｍは管状部材２４Ｍを含む。管状部材２４Ｍの基端は導入器３８Ｍに連結される。導入器３８Ｍは側方ポート３９Ｍを有する。電極構造体１２ＡＭ、１２ＢＭはいずれも管状部材２４Ｍの先端側開口部から外へ延びる。電極構造体１２ＡＭはシャフト部分１４Ｍに連結される。電極構造体１２ＢＭはシャフト部分６８Ｍに連結される。電極構造体１２ＡＭ、１２ＢＭは独立に制御可能である。
【００６３】
図１６は神経刺激装置１０Ｎを示す。神経刺激装置１０Ｎは、管状部材３６Ｎ、電極構造体１２Ｎおよびシャフト部分１４Ｎ（見えていない）を含む。電極構造体１２Ｎは管状部材３６Ｎの先端側開口部から外へ延びる。シャフト部分１４Ｎは管状部材３６Ｎの内側にある。管状部材３６Ｎはカニューレまたはカテーテルの類の管状部材であってよい。管状部材３６Ｎの長さは、神経刺激装置１０Ｎが患者のＬＳＶおよび左のＢＣＶに挿入された時に左横隔神経を刺激するのに適切であるような、血管に約１ｃｍ入るのに十分な長さである。
【００６４】
図１７は神経刺激装置１０Ｏを示す。神経刺激装置１０Ｏは、管状部材２４Ｏ、電極構造体１２Ｏおよびシャフト部分１４Ｏ（見えていない）を含む。電極構造体１２Ｏはシャフト部分１４Ｏの先端に取り付けられている。シャフト部分１４Ｏは、シャフト部分１４Ｏが管状部材２４Ｏの内側にあるため、図１７では視認できない。管状部材２４Ｏはカテーテルの類の管状部材であってよい。管状部材２４Ｏの長さは、神経刺激装置１０Ｏが患者のＬＳＶ、左のＢＣＶに挿入され、次いでＳＶＣに入る時に右横隔神経を刺激するのに適切であるように、１６〜２０ｃｍであってよい。装置１０Ｎ、１０Ｏは、左右の横隔神経を両方同時に刺激するために組み合わせて使用可能である。
【００６５】
図１８Ａおよび１８Ｂは、本発明の例示的実施形態による電極構造体１２Ｐを示す。図１８Ａは電極構造体１２Ｐの上面図である。図１８Ｂは電極構造体１２Ｐの底面斜視図である。電極構造体１２Ｐは少なくとも１つの電極２０Ｐおよび絶縁性パッド４２Ｐを含む。パッド４２Ｐは弾性的可撓性を有する。電極構造体１２Ｐが管状部材の内側に閉じ込められていないとき、パッド４２Ｐは自動的に跳ねるように開いて（ｓｐｒｉｎｇ  ｏｐｅｎ）所望の形状をとることができる。電極構造体１２Ｐが跳ねるように開くと、電極構造体１２Ｐは管状部材の横断寸法より大きい寸法を有する。電極構造体１２Ｐを管状部材の中へ回収するためには、電極構造体１２Ｐは、虚脱させられ、かつ／または、電極構造体１２Ｐに連結されたシャフト部分１４Ｐを引くことにより管状部材の中へと引き戻される。電極２０Ｐはパッド４２Ｐの上で支持されてもよいが、これは必須ではない。パッド４２Ｐは花弁または葉のような形状を有するが、パッド４２Ｐは任意の他の適切な形状であってもよい。パッド４２Ｐは絶縁性パッドであってよく、これにより電極２０Ｐを血管内の血液から絶縁する。パッド４２Ｐは絶縁性の１または複数の材料で作製される。パッド４２Ｐを作製するのに適した材料には、限定するものではないが、ＰＴＥＦ、シリコーン、ＰＥＴ、およびナイロンが挙げられる。パッド４２Ｐは電流の流れに対して高いインピーダンスを示してもよく、したがって、電極構造体１２Ｐが血管内に展開配置されたときに血液を通って流れる電流の量を低減する。
【００６６】
パッド４２Ｐが極端に高い電気抵抗を有することは必須ではない。パッド４２Ｐが、パッド４２Ｐを通る電気の流れに対する抵抗であって血管Ｖの中の血液によって示される抵抗よりも著しく大きな抵抗を有するならば十分である。血液は典型的には約１２０〜１９０Ωｃｍの比抵抗を有する。例示的実施形態では、血管内の血液は、狭い間隔で配置された電気接点の間に、血管のルーメンの寸法に反比例する電気抵抗を提供する。大血管では、適切な狭い間隔で配置された接点の間の長手方向の電気抵抗は、例えば数十オームとなる。パッド４２Ｐは、好ましくは、パッド４２Ｐの厚みを通る電流の流れに対して、少なくとも数百オーム、好ましくは数キロオームまたはそれ以上の電気抵抗を示す。パッド４２Ｐが、該パッド内に埋め込まれたリード線などや、該パッドの内表面上の導電性の電極または他の特徴のような導電性部材を有し、かつ、なおも「絶縁性である」とみなされることも考えられる。
【００６７】
例えば、電極２０Ｐはパッド４２Ｐの上で支持される。パッド４２Ｐは、血管内への電極構造体１２Ｐの挿入または回収を容易にするために、巻き上げられて管状部材の中に引き込まれる。電極構造体１２Ｐが展開配置されると、パッド４２Ｐは跳ねるように開いて、血管壁に概ね適合する湾曲を有する形状をとる。これは、パッド４２Ｐの面上にある電極２０Ｐを血管壁に隣接するように導く助けとなる。血管内の血流も、電極構造体１２Ｐを展開配置しかつ血管壁に寄せてパッド４２Ｐを押し付ける際に補助となる。電極構造体２０Ｐは血管壁に固着または固定される必要はなく、むしろ血管の内側で血管壁を背にして浮かぶことができる。
【００６８】
図１８Ａおよび１８Ｂの実施形態では、電極構造体１２Ｐはさらに、シャフト部分１４Ｐに接続されたワイヤ４４Ｐも含む。ワイヤ４４Ｐは、パッド４２Ｐの開孔部４６Ｐを通り抜けることによりパッド４２Ｐを適所に保持している。ワイヤ４４Ｐは、パッド４２Ｐに構造的支持を提供する。加えて、ワイヤ４４Ｐは、任意選択でアース電極または基準電極としての役割をはたすこともできる。図１８Ｂでは、リード線４５Ｐはシャフト部分１４Ｐの内腔から電極２０Ｐの背面５６Ｐまで延在する。リード線４５Ｐは、絶縁性材料（例えばテフロン（商標）または他の適切な絶縁性材料）でコーティングされてもよい。サーミスタ、酸素センサ、およびＣＯ２センサのうち少なくともいずれかのようなセンサ（図示せず）が、電極構造体１２Ｐに支持されてもよい。いくつかの実施形態では、電極構造体１２Ｐはプレチスモグラフィに使用される。
【００６９】
例示の実施形態では、電極２０Ｐは、パッド４２Ｐの片側面（例えば凸面、すなわち血管壁に面する側）に露出している。パッド４２Ｐは、例えば、強化シリコーン材料を含むことができる。１つの実施形態では、パッド４２ＰはＤａｃｒｏｎ（登録商標）メッシュ強化シリコーンのパッドである。この材料は巻き上げることが可能であり、形状記憶を有して開がる傾向を有するようになっており、かつ、弾性的可撓性を有して血管壁に適合することができるようになっている。血管内の血流は、電極構造体１２Ｐを展開配置し、また電極構造体１２Ｐを血管壁に寄せるように支持する際の補助にもなる。
【００７０】
図１９Ａは、本発明の１つの例示的実施形態による電極構造体１２Ｑの断面の概略図を示す。図１９Ａの実施形態では、電極２０Ｑは、適切な生体適合性金属の１つ以上のリボン４８Ｑを含む。リボン４８Ｑが支持されているパッド４２Ｑは二層を含む。血管壁に面している上層５０Ｑは開孔部５２Ｑを有し、リボン４８Ｑは開孔部５２Ｑを通り抜けて、リボン４８Ｑの一部分が露出されて血管壁５４Ｑと接触するかまたは血管壁５４Ｑに隣接することができるようになっている。これは、図１９Ｂに概略的に示されている。血管の中央に面する底層５６Ｑは、適切な絶縁性材料で作製される。リボン４８Ｑは、電気供給源（例えば刺激発生器）に直接的または間接的に連結されるリード線４５Ｑに電気的に連結される。絶縁性の底層５６Ｑは、テフロン（商標）、ポリウレタン、またはシリコーンのような薄い材料を含むことができる。
【００７１】
電極２０Ｑの材料は、該材料により電極構造体があまり堅くならないように、比較的薄いことが好ましい。例えば、電極材料は、幅が０．５〜１ｍｍであるかまたは幅が０．５ｍｍ未満の金属リボン４８Ｑを含むことができる。他の実施形態では、電極は、電極構造体の絶縁性材料上にプリントされるかまたは該絶縁性材料に包含された導電性ポリマーの領域を含むことができる。
【００７２】
一般に、標的神経への電気刺激の送達は、
・  標的神経に近い位置で血管の内壁に寄せて電極２０を位置付けること、
・  血管の内壁との大きな接触域を達成することが可能な比較的大きな接触面を有している電極２０を提供すること、
・  電極２０の接触面を、血管の内面の湾曲とほぼ一致するように湾曲させること、および
・  絶縁性パッド４２を提供すること、
のうち少なくともいずれかによって増強される。
【００７３】
本発明者らによって行なわれた実験から、絶縁電極を使用して、非絶縁電極の使用と比較してわずか三分の一の電流しか適用せずに標的神経の同水準の刺激を達成することが可能であることが示された。電流の低減により、患者体内の組織の損傷をより少なくすると同時に意図せぬ刺激のリスクを低減することができる。加えて、標的神経の選択性が向上する。低電流および標的神経の高選択性は、近接している可能性のある非標的神経の活性化を回避するため、有利である。例えば、迷走神経は典型的にはヒト体内で横隔神経に関して２〜３ｃｍ内側にあることが知られている。
【００７４】
図２０Ａおよび２０Ｂは、１つの例示的実施形態によるワイヤ４４Ｐの斜視図および側面図である。ワイヤ４４Ｐはシャフト部分１４Ｐに接続される。ワイヤ４４Ｐは、パッド４２Ｐ（図２０Ａおよび２０Ｂでは示されていない）の片側面においてシャフト部分１４Ｐから延び、パッド４２Ｐの開孔部４６Ｐを通り抜けてパッド４２Ｐの反対側面に達し、次いで反対方向に延びる、ヘアピン形態を形成することができる。
【００７５】
シャフト部分１４Ｐがステンレス鋼のチューブを含む場合、ワイヤ４４Ｐは、例えば、該ステンレス鋼チューブに溶接または他の方法での取り付けがなされる。ワイヤ４４Ｐは、０．２５ミリメートル（０．０１０インチ）のステンレス鋼（例えばＥｌｇｉｌｏｙ（商標））のループを含むことができる。該ループのワイヤは、図１８Ａおよび１８Ｂに示されるように、電極２０Ｐが支持されている絶縁性パッド４２Ｐの開孔部４６Ｐを通り抜けることができる。これによりパッド４２Ｐは確実に適所に保持される。ワイヤ４４Ｐは、シャフト部分１４Ｐに添着される前に開孔部４６Ｐを通過させられてもよい。いくつかの実施形態では、ワイヤ４４Ｐは、生体電気活性のモニタリングおよび電気刺激の送達のうち少なくともいずれかのために複数の電極のうちの１つを提供する。
【００７６】
図２１Ａおよび２１Ｂは、電極構造体１２Ｒの上面側および底面側の透視図である。電極構造体１２Ｒは電極構造体１２Ｐに類似している。図２１Ａおよび２１Ｂにおいて、パッド４２Ｒは可撓性でありかつ部分的に巻き上げられており、かつ、電極２０Ｒはパッド４２Ｒの凸面に位置している。
【００７７】
図２２は１つの例示的実施形態による電極構造体１２Ｓを示す。図２２に示されるように、電極構造体１２Ｓのパッド４２Ｓは非対称的である。このことは、より良好な被覆をもたらし、かつ、血管周囲のより離散した位置に電極２０Ｓを配する一方で、なおも挿入および回収のために電極構造体１２Ｓを小さく巻き上げることができるという可能性を与える。複数の電極２０Ｓが電極構造体１２Ｓに提供される。各電極構造体に複数の電極２０Ｓを設けることにより、標的神経の最も有効な刺激を提供するための、電極または電極の組み合わせの選択が可能となる。
【００７８】
図２３Ａ〜２３Ｅは、例示的な電極構造体１２Ｔがどのようにして巻き上げられて管状部材２４Ｔの中へ引き込まれるかについて示している。図２３Ａ〜Ｅでは、電極構造体１２Ｔのパッド４２Ｔは、電極構造体１２Ｔに連結されたシャフト部分１４Ｔ（見えていない）を引くことにより電極構造体１２Ｔが管状部材２４Ｔの中に引き入れられるのに十分な可撓性を有する。
【００７９】
図２４Ａ〜２４Ｅは、実例の電極構造体１２Ｕがどのようにして巻き上げられ、展開配置され、管状部材２４Ｕへの中へ引き込まれるかについて示している。図２４Ａに示されるように、電極構造体１２Ｕは、当初は管状部材２４Ｕの内側で完全に巻き上げられる（例えば神経刺激装置１０が患者の血管内へ挿入されているとき）。電極構造体１２Ｕのパッド４２Ｕの２つに等分された部分が同じ方向に巻き上げられてもよい。
【００８０】
図２４Ｂおよび２４Ｃに示されるように、神経刺激装置１０が患者の血管の中で所望の配置状態に位置付けられたとき、電極構造体１２Ｕは、該電極構造体１２Ｕを管状部材２４Ｕの外へ移動させてパッド４２Ｕを広げることにより、展開配置される。図２４Ｄおよび２４Ｅに示されるように、電極構造体１２Ｕは、身体の外側からシャフト部分１４Ｕをターンまたは回転させてパッド４２Ｕを巻き上げることにより、回収される。パッド４２Ｕが巻き上げられれば、電極構造体１２Ｕは管状部材２４Ｕの中へ回収可能である。その後、電極構造体１２Ｕを収容している管状部材２４Ｕ全体を患者の身体から引き出すことが可能である。
【００８１】
図２５および２６は、２つの実例の電極構造体１２Ｖ、１２Ｗを示している。図２５の電極構造体１２Ｖは、緩やかな巻曲（断面において）を有するパッド４２Ｖを有している。電極２０Ｖはパッド４２Ｖの凸面に位置している。パッド４２Ｖは、剛性の低いばねワイヤループ７０Ｖを含む。図２５では、ワイヤループ７０Ｖはその弛緩した拡張態にある。例えば、ワイヤループ７０Ｖはニチノールまたはステンレス鋼で作製される。ワイヤループ７０Ｖは、パッド４２Ｖの、血管の中央に面している側（例えばパッド４２Ｖの凹面）であり電極２０Ｖが位置している側とは反対に位置していてもよい。別例として、ワイヤループ７０Ｖは、パッド４２Ｖの２つの絶縁性パッド層によって形成されたポケットの内側に挟持されてもよい。電極２０Ｖは、パッド４２Ｖの、血管壁に面している側（例えばパッド４２Ｖの凸面）に露出する。ワイヤ４４Ｖは、パッド４２Ｖに構造的支持および剛性を提供するために、パッド４２Ｖに織り込まれかつ付着される。電極構造体１２Ｖは、身体の外側からシャフト部分１４Ｖを引くことにより管状部材２４Ｖの中に取り込まれる。管状部材２４Ｖの縁部に達するとすぐに、低剛性の変形可能なばねワイヤループ７０Ｖが虚脱してパッド４２Ｖは管状部材２４Ｖに入る。その後、管状部材２４Ｖは電極構造体１２Ｖとともに身体から引き出される。
【００８２】
図２６の電極構造体１２Ｗは、ワイヤループ７０Ｖが変形可能な低剛性のばね状リブ７２Ｗに置き替えられている以外は図２５の電極構造体１２Ｖに類似している。電極構造体１２Ｗは、電極構造体１２Ｖと同様の方式で管状部材２４の中に回収される。
【００８３】
図２７Ａ〜２７Ｅは、別の実施形態による神経刺激装置１０Ｘを概略的に例証している。図２７Ａは、ハブ４０Ｘに連結された装置１０Ｘを示す。図２７Ｂは、左のＢＣＶおよびＳＶＣの内側の適所にある装置１０Ｘを示す。装置１０Ｘは電極構造体１２ＡＸ、１２ＢＸ（総体として１２Ｘ）を含む。電極構造体１２ＡＸ、１２ＢＸは同じであってもよいし、異なる大きさおよび／または形状のものであってもよい。図２７Ｃに示されるように、各電極構造体１２Ｘのパッド４２Ｘは膨張式バルーン５８Ｘを含む。膨張式バルーン５８Ｘは適切なポリマー材料（例えばＰＥＴ、ナイロン、シリコーン）で作製される。バルーン５８Ｘは、柔軟性（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）であっても、半柔軟性（ｓｅｍｉ−ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）であっても、非柔軟性であってもよい。バルーン５８Ｘは液体（例えば生理食塩水）を用いて膨張させられてもよく、膨張したら所望の形状をとることになる。電極２０Ｘはパッド４２Ｘの片側面に設けられる。電極２０Ｘはバルーン５８Ｘの上にプリントまたは接着されてもよい。装置１０Ｘはさらに、バルーン５８Ｘの中に液体を注入するための導管を含んでおり、バルーン５８Ｘの中への液体の注入は身体の外から制御可能である。図２７Ｄは、すぼんだ（ｄｅｆｌａｔｅｄ）状態のバルーン５８Ｘを備えた電極構造体１２Ｘを示す。図２７Ｅは、膨張状態のバルーン５８Ｘを備えた電極構造体１２Ｘを示す。包装から出されると、バルーン５８Ｘは、シャフト部分１４Ｘを包み込むようにひだが付されて折り重ねられている。バルーン５８Ｘは装置１０Ｘのルーメンのうち１つの内側に止め置かれる。電極構造体１２Ｘを展開配置するためには、シャフト部分１４Ｘが装置１０Ｘの基端から押し出され、バルーン５８Ｘが管状部材２４Ｘの開口部から飛び出し、次いで膨張させられる。バルーン５８Ｘを回収するためには、バルーン５８Ｘは最初にすぼみ、次にシャフト部分１４Ｘを介して装置１０Ｘの基端から装置１０Ｘのルーメンのうちの１つの中へ引き入れられる。
【００８４】
図２８Ａおよび２８Ｂは、血管Ｖの中で電極構造体１２を標的神経Ｎに対して位置付ける例示的方法を示す。この方法では、電極構造体１２が血管Ｖの中に挿入される一方で、電極構造体１２は管状部材２４の中に引き込まれている。電極構造体１２はその後、管状部材２４の外へと延びて位置Ａに配置される。この地点で、神経Ｎを刺激するのに必要な電流の量が適切なデバイスを使用して測定される。これは、例えば、神経刺激の結果としての筋肉の活性、例えば横隔神経刺激の結果としての横隔膜筋肉の活性を検出することにより行われる。電極構造体１２はその後、管状部材２４の中に引き込まれる。その後、管状部材２４はわずかな距離（例えば０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍなど）だけ血管Ｖの中を前進させられ、次いで電極構造体１２が管状部材２４の外へ延びて場所Ｂに配置される。ここでも、神経Ｎを刺激するのに必要な電流の量が適切なデバイスを使用して測定される。これらのステップは必要に応じて何度も（例えば場所Ｃ、場所Ｄ、場所Ｅにおいて）繰り返される。
【００８５】
一連のそのような測定を行なうことによって、神経Ｎを刺激するのに必要な電流の量が血管Ｖに沿った電極構造体１２の配置状態に関してどのように変化するかを表す関数を得ることができる。図２８Ｂはそのような関数の概略的グラフを示す。このグラフでは、神経Ｎを刺激するのに必要な電流の量は場所Ｃにおいて最も低い。したがって、この例証においては、位置Ｃは、位置Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅと比較して電極構造体１２を配するのに望ましい位置または最適な位置である。この方法は、手動で、またはグラフィック計算機もしくはコンピュータのような適切な機械と併用して、実行可能である。
【００８６】
本発明の１つの態様は、血管内に挿入された電極構造体１２の配置状態の感知およびモニタリングのうち少なくともいずれかのためのセンサならびに関連方法に関する。センサは任意選択で使い捨てであってよい。センサは患者の身体の外部に配されてもよい。センサは患者の身体の基準座標系に固着させられてもよい。治療者によって血管内での電極構造体１２の前進および回転のうち少なくともいずれかがなされるにつれて、センサは配置状態のデータを獲得し、さらに制御ユニットへデータを中継することも可能であり、該制御ユニットでは電極配置状態が刺激パラメータおよび刺激の結果と同時にモニタリングされる。制御ユニットは、電極２０の最良配置を計算し、かつ、この情報を格納することも可能であるし、またはリアルタイムもしくは後になって治療者にフィードバックを提供することも可能である。
【００８７】
本発明の実施形態による神経刺激システムは、下記すなわち、血管の中に挿入され、前進させられ、かつ／または、回転させられることが可能な可撓性の管状部材を有する血管内神経刺激装置、血管内の電極の配置状態を追跡する１つ以上のセンサ、および、配置状態のデータを獲得し、該データの治療者への中継および該データの後日使用のための格納のうち少なくともいずれかを行う制御ユニット、を含む。典型的には、センサは神経刺激装置のシャフト部分の基端側部分に連結される。センサは身体の外部に配されてもよい。
【００８８】
図２９Ａは、血管内神経刺激装置１０の導入器または管状部材から独立したセンサ８０Ａの例示的実施形態を概略的に示している。図２９Ｂは、血管内神経刺激装置１０の導入器または管状部材と一体化されたセンサ８０Ｂの例示的実施形態を概略的に示している。
【００８９】
いくつかの実施形態では、センサは感圧性の可変抵抗ポテンショメータセンサである。そのようなセンサは、血管内部の血管内電極の配置状態（深さ）をモニタリングするのに適している。該センサは、電極の配置状態にほぼ直線的に比例する電圧出力信号を与える。図２９Ｃおよび２９Ｄは、実例のセンサ８０Ｃを断面図および斜視図で示している。センサ８０Ｃは感圧性の線形ポテンショメータ８１を含む。低摩擦ビーズ８２Ｃ（例えばテフロンビーズ）が、長尺状シャフト部分１４の上に固着されている。ポテンショメータ８１、ビーズ８２およびシャフト部分１４の一部は、ガイドチャンバ８４Ｃの内部で組み立てられてセンサ８０Ｃを形成する。センサ８０Ｃは、患者、または神経刺激装置の管状部材もしくは導入器のいずれかに、固着される。シャフト部分１４が前進するにつれ、ビーズ８２はポテンショメータ８１に沿って摺動し、かつ、ポテンショメータ８１に対して圧力をかけ、したがってその抵抗性を変化させる。ポテンショメータ８１に対するビーズ８２の接触点は、シャフト部分１４が座屈しなければ、電極２０の血管内配置状態に概ね直線的に比例する信号を提供する。
【００９０】
ポテンショメータ８１の活動域の長さは、電極２０の深さを追跡可能な距離を制限する。いくつかの実施形態では、電極がその標的の横隔神経の付近において移動するのをモニタリングするのに十分な長さ６ｃｍの活動域を備えた市販の可撓性ポテンショメータが使用される。しかしながら、任意の所望の長さのポテンショメータがこの目的のために製造される。シャフト部分１４が円形断面を有し、かつ、ビーズ８２が球状であってシャフト部分１４と共軸である場合、シャフト部分１４はポテンショメータ８１との接触を維持しながら回転させられて、シャフト１４および電極２０の角度上の配置状態を得ることができる。図２９Ｆ〜Ｈはセンサ８０Ｄのさらなる例示的実施形態を示し、該実施形態ではガイドチャンバ８４Ｄは略三角形の断面を有している。
【００９１】
いくつかの実施形態では、センサ８０は神経刺激装置のハブと一体化される。実例のセンサ８０Ｇは図２９Ｌに示されている。血管内電極の深さおよび角度上の配置状態は、上述のような線形ポテンショメータの使用に、シャフト部分の回転をモニタリングするための円形ポテンショメータを加えて組み合わせることによりモニタリング可能である。別例として、角度上の配置状態は、所望の角度範囲（例えば、電極の中央のデフォルトの角度上の配置状態から±９０度）にわたって好都合な角度（例えば、１５度または３０度ごとに１ストップ）に配された一連の「クリックストップ」によって制御可能であり、各クリックストップを表示するために多極電気スイッチが接続されうる。シャフト部分の回転をモニタリングするために、線形トランスデューサの近位のシャフト部分は、非円形の断面、例えば正方形断面のものであるように改変可能であり、ダイヤルはシャフト部分が通る角穴に組み込まれる。治療者は手動でシャフト部分そのものまたは該部分の関連するダイヤルのいずれかを回転させることが可能であり、ダイヤルの回転運動は、神経刺激装置のハブの内側に内蔵された集積センサにより、または別例としてプリセット型クリックストップを備えた多極電気スイッチにより、感知される。図２９Ｌは、シャフト部分１４がダイヤルにより回転可能な実施形態を示す。
【００９２】
図２９Ｍは、回転センサ９０が装着されたばね上げシャフトに、ストリングまたは他の可撓性要素によってシャフト部分１４が連結されている、センサ８０Ｈの実施形態を示す。回転センサの回転軸９１には回転エンコーダ（図２９Ｍには示されていない）が装着され、該回転エンコーダは線形変位の測定に換えることも可能である。シャフト部分１４はカラー９２およびワイヤ９４を使用して回転センサ９０に取り付けられている。シャフト部分１４が移動させられるにつれて、カラー９２は、回転センサ９０が配置状態を記録する軸以外のあらゆる軸においてシャフト部分１４が移動するのを防止するガイド９６の中を摺動する。アセンブリをより小さくするために、回転センサ９０は、プーリーまたはブロック９８によってワイヤ９４を方向転換させることにより、角度をなした状態に置かれる。シャフト部分１４を移動させるために、カラー９２にスライダが装着されることも可能であるし、アセンブリによりユーザがシャフト部分１４を直接移動させることが可能である。
【００９３】
図２９Ｎおよび２９Ｏは、シャフト部分１４がローラ１００とガイド１０２との間に挟装されているセンサ８０Ｊの側面図および正面図である。シャフト部分１４は、ローラ１００を通過するにつれて同じ方向にローラ１００の回転運動を生じる。その後、ローラ１００の回転運動はエンコーダ１０４によって直線移動に変換される。ローラ１００およびエンコーダ１０４はいずれも回転軸１０６において同軸上に位置している。
【００９４】
図２９Ｐは、シャフト部分１４に絶縁性材料で作製されたカラー１０８が装着されているセンサ８０Ｋを示す。カラー１０８は少なくとも１つの導電性リング１１０を有する。リング１１０は電気接点１１４が装着されたガイド１１２を通って摺動する。カラー１０８がガイド１１２を通って摺動し、かつ、リング１１０が両側で電気接点１１４に接触するとき、電流がリング１１０を通過する。該電流は、配置状態を抵抗に関連付けることにより、または、短絡接点を識別して該接点を較正された配置状態に関連付けることにより、配置データに変換される。
【００９５】
図２９Ｑは、一端において接続された２つの抵抗トレース１１６がシャフト部分１４に装着されているセンサ８０Ｌを示す。いずれの抵抗トレース１１６も露出しているが、それらを接続するブリッジは露出していない。シャフト部分１４がリングガイド１１８の中へ摺動するにつれ、両トレース１１６は、金属リングの両半分と接触する。電流は片半分を通して送られ、他の半分によって受け取られる。該電流はシャフト部分１４のトレース１１６を経由する。リングの両半分にわたって測定される電圧降下は、電流が経由するトレース１１６の長さに比例する。抵抗を較正することにより、配置状態測定値を得ることができる。
【００９６】
１つ以上の角度センサが本明細書中に記載の装置と共に使用されてもよい。図３０Ａは、非円形プロファイルを備えたリード線が、自由に回転することができるディスクを通って摺動する、実例の角度センサ２００（側面図）を示す。角度センサ２００は、ワイパ２０２（図３０Ｂ）およびポテンショメータ２０４（図３０Ｃ）を含む。該リード線が回転させられると、スリーブは、円筒状の膜ポテンショメータ２０４に圧力をかけるワイパ２０２とともに回転する。
【００９７】
図３０Ｄ〜３０Ｆは、非円形プロファイルを備えたリード線が、自由に回転することができるスリーブ２１０を通って摺動する、実例の角度センサ２０８を示す。図３０Ｄはセンサ２０８の断面図である。図３０Ｅはセンサ２０８の側面図である。図３０Ｆはセンサ２０８の分解立体図である。リード線が回転させられると、スリーブ２１０は、ポテンショメータに圧力をかけるワイパ部分２１１とともに回転する。センサ２０８は、ワイパ２１１を備えたスリーブ２１０、導電性の膜２１２、間隔層２１４、抵抗トレース２１６および支持構造体２１８を含む。
【００９８】
図３０Ｇおよび３０Ｈは、非円形プロファイルを備えたリード線が、自由に回転するスリーブを通って摺動する、角度センサ２２０を示す。センサ２２０は、導電性のストリップ２２４を有するスリーブ２２２、可撓性のＰＣＢ２２６、および支持構造体２２８を含む。可撓性のＰＣＢ２２６は、電気接点２３４、測定トレース２３２、および垂直トレース２３０を含む。リード線が回転させられると、スリーブ２２２は回転し、多数の接点を備えた円筒状のボードとの電気的接触を生じる。この部品は、一連の平行な露出トレース２３２と１つの垂直トレース２３０とを備えた可撓性のＰＣＢ２２６であってよい。その後、垂直トレースはエネルギーを与えられ、回転しているスリーブ上の導電性ストリップを介して他のトレースのうちの１つと短絡される。その後、制御ユニットは接触を繰り返し、配置状態を見出すために、エネルギーを与えられたトレースを捜す。トレースを短絡する導電性部分は、エネルギーを与えられたトレースのみを別のトレースまたは２以上と短絡することができる。例えば、導電性部分が１つを除いてすべてのトレースと短絡することが可能であり、制御ユニットはエネルギーを与えられていないトレースを捜すようになっている。
【００９９】
図３１Ａ〜３１Ｅは、本明細書中に記載された神経刺激装置の電極構造体と組み合わせて、およびその他の状況において使用される、「コブラフード」型の拡張式の設計物を示している。そのような設計物は、例えば、１つ以上の電極に裏当部材（例えば花弁部材（ｐｅｔａｌ））を提供するために使用される。例えば、そのような構造体は左横隔神経を刺激するために展開配置される。図３１Ｂは、拡張式のシュラウド３０２が非拡張形態にあるコブラ設計物の概略断面図である。図３１Ｃは、シュラウド３０２が拡張形態にあるコブラ設計物の概略断面図である。図３１Ｄは、シュラウド３０２が非拡張形態にあるコブラ設計物の概略平面図である。図３１Ｅは、シュラウド３０２が拡張形態にあるコブラ設計物の概略平面図である。
【０１００】
シュラウド３０２は、パネル状の材料を含む。この材料は電気的に絶縁性である。いくつかの実施形態では、材料は弾力的に伸縮自在である。シュラウド３０２は、展開配置されていないとき、非拡張形態において管状部材３０６の内側に格納されるように構成される。１つ以上の電極３０４は、血管Ｖの内表面に向かって配向されて、シュラウド３０２の上方または上面に位置する。
【０１０１】
シュラウド３０２は、シュラウド３０２が展開配置されていないときに、管状部材３０６の内側を走行するロッドまたはチューブ３０８のような１対の可撓性部材に接続され、かつ／または、該部材によって支持される。該可撓性部材は弾性的可撓性を有する。例えば、ロッドまたはチューブ３０８は、ステンレス鋼、ニチノール、または何らかの他の適切な材料で作製される。ロッドまたはチューブ３０８の先端は、係留位置３１０において管状部材３０６に係留または固着される。別例の実施形態では、ロッドまたはチューブ３０８の先端は、管状部材３０６に沿ってある程度自由に移動する。管状部材３０６は側方開口部３１２を含む。
【０１０２】
シュラウド３０２は、虚脱した形態と拡張形態との間を移行するように体外から操作可能である。ユーザがロッドまたはチューブ３０８の基端を先端に向かって押すと、ロッドまたはチューブ３０８の、側方開口部３１２に沿った部分が膨れ出て管状部材３０６の側方開口部３１２から外へ延びる。その結果、シュラウド３０２を伸長させて拡張形態へと開放する。シュラウド３０２が拡張すると、電極３０４用の花弁状裏当部材を形成する。シュラウド３０２は、電極３０４を血管壁に寄せて配置する助けとなる。電気的に絶縁性のシュラウドはさらに、血管のルーメン内を流れる血液から電極３０４を絶縁する助けとなる、電気絶縁性の裏当シートとしても機能する。
【０１０３】
シュラウド３０２を管状部材３０６の中へ戻すためには、ロッドまたはチューブ３０８に加えられた力が解放される。ロッドまたはチューブ３０８は直線状の形態に戻り、管状部材３０６の中に回収される。その結果、シュラウド３０２が管状部材３０６の内側で虚脱した形態となる。
【０１０４】
図３１Ａ〜３１Ｅで示される「コブラ」設計物は、「半コブラ」設計物を生じるように変更されてもよい。「半コブラ」設計物では、シュラウド３０２の一方の縁部には、ロッドまたはチューブ３０８への接続およびロッドまたはチューブ３０８による支持のうち少なくともいずれかがなされ、シュラウド３０２の他方の縁部は、管状部材３０６の内側に固着される（例えば、管状部材３０６の内表面に固着される）。ロッドまたはチューブ３０８が膨れ出るように操作されると、シュラウド３０２は片側面に拡張して拡張形態の「半コブラ」裏当シートを形成する。デバイスは、操作時にともに「完全コブラ」の裏当シートを形成する並んだ２つの「半コブラ」型シュラウドを含むことができる。
【０１０５】
電極３０４は管状部材３０６の上に位置することも考えられる。管状部材３０６の上の電極３０４の代わりに、または該電極に加えて、電極３０４がシュラウド３０２の上にあることも考えられる。可撓性部材３０８が電気伝導性である場合、可撓性部材３０８の一部分が露出して電極を提供してもよい。
【０１０６】
本明細書中に記載された装置および方法の適用は横隔神経に限定されてはいない。本明細書中に記載された装置および方法は、広く様々な末梢神経または脳神経を刺激するための、外科的に簡素で低リスクの解決策を提供するために適用されうる。例えば、該方法および装置は、股関節部／鼠径部エリアの閉鎖神経または頭部の三叉神経を刺激するために適用されてもよい。
【０１０７】
該装置および方法は、末梢または脳顔面頭蓋を起源とする疼痛、感覚消失、中枢を起源とする完全麻痺または不全麻痺、自律神経障害、および、神経刺激装置を中に展開配置可能な血管に隣接している神経の電気刺激による神経修飾を使用して治療または緩和可能なほぼあらゆる病状のような、種々様々な障害の治療に適用されうる。
【０１０８】
本発明の諸要素は、単独で使用されてもよいし、組み合わせて使用されてもよいし、先に記載された実施形態では具体的に議論されていない様々な配置構成で使用されてもよい。例えば、１つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態に記載された要素と組み合わされて、さらなる例示的実施形態を生じさせることができる。
【０１０９】
本発明の範囲は実施例において述べた実施形態によって限定されるべきではなく、説明全体と矛盾しない最も広い解釈を与えられるべきである。
【図１Ａ】
0006314092.tif 000002
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【図２４Ｅ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２７Ｅ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図２９Ｆ】
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【図２９Ｇ】
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【図２９Ｈ】
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【図２９Ｌ】
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【図２９Ｍ】
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【図２９Ｎ】
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【図２９Ｏ】
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【図２９Ｐ】
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【図２９Ｑ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３０Ｄ】
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【図３０Ｅ】
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【図３０Ｆ】
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【図３０Ｇ】
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【図３０Ｈ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３１Ｅ】
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