(57)【要約】  電気的記録及び／又は治療を複数の組織部位に与えるための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システムが開示されており、当該システムは：複数の治療要素を有する植え込み体であり、各要素が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；各要素に対する解放機構；並びに、前記植え込み体及び各要素を覆う被覆材料；を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記要素を一端で前記植え込み体の表面から外側及び複数の組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げることができる。前記システムを体内に埋め込む方法も開示されている。
2010504133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的記録及び／又は治療を哺乳動物の１又は複数の組織部位に与えるための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システムであって：
少なくとも１つの治療要素を有する植え込み体であり、各要素が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
各要素に対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び各要素を覆う被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記要素のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び前記１又は複数の組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げることができる、植え込み型医療システム。
【請求項２】
前記治療要素のうち少なくとも１つが前記１又は複数の組織部位に薬物を送達することができる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記被覆材料が凍った水である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
電気的記録のための、及び／又は、複数の神経組織部位の刺激のための、周囲の血管を損傷することのない請求項１による植え込み型電極システムであって：
複数の電極を有する植え込み体であり、前記電極が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
前記電極のそれぞれに対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び前記電極を覆う生分解性被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記電極を一端で前記植え込み体の表面から外側及び複数の神経組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げることができる、植え込み型電極システム。
【請求項５】
前記解放機構が応力被覆材料を前記電極の外面の一部に含み、前記応力被覆材料が前記電極よりも低いヤング率値を有し、前記生分解性被覆材料が前記植え込み体及び前記応力で被覆された電極を覆う、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記植え込み体がシリコンから作製される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記生分解性被覆材料が、加水分解により分解するポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）ポリマーである、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記電極がシリコンから作製され、前記応力被覆材料が金である、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
電気的記録のための、及び／又は、治療を１又は複数の組織部位に与えるための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システムを植え込む方法であって：
前記組織部位を有する所望の位置に前記システムを植え込むステップであり、前記システムが：
少なくとも１つの治療要素を有する植え込み体であり、前記要素が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
各要素に対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び各要素を覆う被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記要素のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び１又は複数の組織部位内に広げることができる、ステップ；並びに
前記解放機構を活性化し、その結果、前記要素のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び前記１又は複数の組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げるステップ；
を含む方法。
【請求項１０】
前記治療要素のうち少なくとも１つが前記１又は複数の組織部位に薬物を送達することができる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記被覆材料が凍った水である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
電気的記録のための、及び／又は、複数の神経組織部位の刺激のための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型電極システムを植え込む請求項９による方法であって：
前記神経組織部位を有する所望の位置に前記システムを植え込むステップであり、前記システムが：
複数の電極を有する植え込み体であり、前記電極が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
前記電極のそれぞれに対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び前記電極を覆う生分解性被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記電極を一端で前記植え込み体の表面から外側及び複数の神経組織部位内に広げることができる、ステップ；並びに
前記解放機構を活性化し、その結果、前記電極のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び前記複数の神経組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げるステップ；
を含む方法。
【請求項１３】
前記解放機構が応力被覆材料を前記電極の外面の一部に含む方法であって、前記応力被覆材料が前記電極よりも低いヤング率値を有し、前記生分解性被覆材料が前記植え込み体及び前記応力で被覆された電極を覆う、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記植え込み体がシリコンから作製される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記生分解性被覆材料が、加水分解により分解するポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）ポリマーである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極がシリコンから作製され、前記応力被覆材料が金である、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気的記録のため、及び／又は、例えば薬物送達等の治療を施すため、若しくは、神経組織部位等の複数の組織部位の刺激のための、ヒト又は動物体内において周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システムを対象としている。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気的記録及び／又は神経組織の刺激は、（例えばパーキンソン病又はてんかん等の）神経疾患の症状を治療するための使用において成功を収めてきている。治療の効率は、電極の配置の正確さにより決定され、これまでは、多部位の円筒金属構造体の位置決めに制限されていた（例えば、パーキンソン病治療のためのＭｅｄｔｒｏｎｉｃ（登録商標）ＤＢＳ電極を描いている図１を参照）。
【０００３】
神経外科の手順中、電極は、一般的に電気的活動をモニターする及び／又は神経組織を刺激するために使用される。神経刺激システムを使用して、慢性痛、振戦、パーキンソン病、多発性硬化症、脊髄損傷、脳性麻痺、筋萎縮性側索硬化症、ジストニー、斜頸、てんかん、失調症、又は胃不全麻痺等、種々の症状又は状態を治療するために神経刺激治療効果を患者に送達することができる。神経刺激システムは、電気パルスの形状で神経刺激効果を送達する。一般に、神経刺激システムは、脊髄、骨盤神経、陰部神経、若しくは胃等の関心のある神経組織部位のすぐ近く、又は、患者の脳内に置かれた植え込み体又は植え込み型刺激線に含まれた電極を介して神経刺激効果を送達する。刺激線は、経皮的に植え込まれる線又は外科的に植え込まれる線を含むことができる。神経刺激システムを含めたそのような刺激システムは、２００５年５月５日に公開された米国公開特許出願第２００５／００９６７１８号、２００４年９月２３日に公開された第２００４／０１８６５４４号、２００４年９月２３日に公開された第２００４／０１８６５４３号、２００４年１月２２日に公開された第２００４／００１５２２１号、２００３年６月１９日に公開された第２００３／０１１４９０５号、２００３年９月１８日に公開された第２００３／０１７６９０５号、及び、２００３年５月１日に公開された第２００３／００８３７２４号に開示されている。
【０００４】
医療分野における最近の試みは、電気刺激という形だけでなく、ヒト体内における正確な位置への薬物の送達という治療効果の送達にも焦点を合わせてきた。治療効果は、電気治療効果の場合には電気パルス発生器、又は、薬物治療の場合には薬物ポンプであり得る植え込み型供給源装置から生じる。供給源装置と連絡し、体内の正確な位置に治療効果を送達するための１又は複数の治療効果送達部位を含む１又は複数の植え込まれた線を介して治療効果は適用される。
【０００５】
薬物治療システムにおいて、送達部位は１又は複数のカテーテルの形状をとる。電気治療システムにおいて、送達部位は、供給源装置に接続された１又は複数の電極の形状をとる。脊髄刺激（ＳＣＳ）技術において、例えば電気刺激は、脊髄の硬膜外腔に通常配置される線を介してヒト脊髄付近の正確な位置に与えられる。そのような技術は、疾患並びに急性痛及び慢性痛の状態を治療又は管理することにおいて効力があると証明してきた。そのような薬物治療は、例えば、２００４年９月２３日に公開された米国公開特許出願第２００４／０１８６５４３号及び２００３年５月１日に公開された第２００３／００８３７２４号に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、活動を記録する、及び／又は、薬物送達等の治療を提供する、若しくは、異なるスポットにおける脳若しくはいかなる他の起電性組織の特定の部分も刺激するのが望ましく、これらの部分は互いに近いが、同時に起こる必要はない（図２を参照）。これは、極めて複雑な複数の電極の植え込みを必要とし、組織損傷及び他の術後の問題を引き起こす可能性が高いため、今まで可能ではなかった。関心ある組織部位の正しい位置に、周囲の領域における血管を切断することなく電極を置くことは特に難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記及び他の必要性は、本開示のシステム及び方法を用いて満たされる。
【０００８】
本開示によると、電気的に記録する、及び／又は、複数の組織部位に治療を提供する、ヒト又は動物体内において周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システムだけでなく、当該システムをヒト又は動物の体内に植え込む方法も開示されている。
【０００９】
特に、電気的記録のための、及び／又は、治療を哺乳動物の１又は複数の組織部位に与えるための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システムを提供することが本発明の目的であり、当該システムは：
少なくとも１つの治療要素を有する植え込み体であって、各要素が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
各要素に対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び各要素を覆う被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記要素のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び前記１又は複数の組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げることができる。
【００１０】
別の目的は、前記治療要素のうち少なくとも１つが前記１又は複数の組織部位に薬物を送達することができるシステムを提供することである。
【００１１】
別の目的は、前記被覆材料が凍った水であるシステムを提供することである。
【００１２】
別の目的は、電気的記録のための、及び／又は、複数の神経組織部位の刺激のための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型電極システムを提供することであり、当該システムは：
複数の電極を有する植え込み体であって、前記電極が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
前記電極のそれぞれに対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び前記電極を覆う生分解性被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記電極を一端で前記植え込み体の表面から外側及び複数の神経組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げることができる。
【００１３】
別の目的は、前記解放機構が応力被覆材料を前記電極の外面の一部に含むシステムを提供することであり、前記応力被覆材料は前記電極よりも低いヤング率値を有し、前記生分解性被覆材料が前記植え込み体及び前記応力で被覆された電極を覆う。
【００１４】
別の目的は、前記植え込み体がシリコンから作製されるシステムを提供することである。
【００１５】
別の目的は、前記生分解性被覆材料が、加水分解により分解するポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）ポリマーであるシステムを提供することである。
【００１６】
別の目的は、前記電極がシリコンから作製され、前記応力被覆材料が金であるシステムを提供することである。
【００１７】
別の目的は、電気的記録のための、及び／又は、治療を１又は複数の組織部位に与えるための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システムを植え込む方法を提供することであり、当該方法は：
前記組織部位を有する所望の位置に前記システムを植え込むステップであって、前記システムが：
少なくとも１つの治療要素を有する植え込み体であり、前記要素が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
各要素に対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び各要素を覆う被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記要素のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び１又は複数の組織部位内に広げることができる、ステップ；並びに
前記解放機構を活性化し、その結果、前記要素のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び前記１又は複数の組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げるステップ；
を含む。
【００１８】
別の目的は、前記治療要素のうち少なくとも１つが前記１又は複数の組織部位に薬物を送達することができる方法を提供することである。
【００１９】
別の目的は、前記被覆材料が凍った水である方法を提供することである。
【００２０】
別の目的は、電気的記録のための、及び／又は、複数の神経組織部位の刺激のための、周囲の血管を損傷することのない植え込み型電極システムを植え込む方法を提供することであり、当該方法は：
前記神経組織部位を有する所望の位置に前記システムを植え込むステップであって、前記システムが：
複数の電極を有する植え込み体であり、前記電極が前記植え込み体の表面に一端でちょうつがいで接続され、もう一端で前記植え込み体の表面から外側に解放されて広がることができる植え込み体；
前記電極のそれぞれに対する解放機構；並びに
前記植え込み体及び前記電極を覆う生分解性被覆材料；
を含み、植え込み後の前記被覆材料の融解により、前記解放機構は、前記電極を一端で前記植え込み体の表面から外側及び複数の神経組織部位内に広げることができる、ステップ；並びに
前記解放機構を活性化し、その結果、前記電極のそれぞれを一端で前記植え込み体の表面から外側及び前記複数の神経組織部位内に、前記周囲の血管を損傷することなく広げるステップ；
を含む。
【００２１】
別の目的は、前記解放機構が応力被覆材料を前記電極の外面の一部に含む方法を提供することであり、前記応力被覆材料は前記電極よりも低いヤング率値を有し、前記生分解性被覆材料が前記植え込み体及び前記応力で被覆された電極を覆う。
【００２２】
別の目的は、前記植え込み体がシリコンから作製される方法を提供することである。
【００２３】
別の目的は、前記生分解性被覆材料が、加水分解により分解するポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）ポリマーである方法を提供することである。
【００２４】
別の目的は、前記電極がシリコンから作製され、前記応力被覆材料が金である方法を提供することである。
【００２５】
本発明における前記及び他の態様は、以下の実施形態及び図を参考にして詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術であるＭｅｄｔｒｏｎｉｃ（登録商標）ＤＢＳ電極のヒト頭部への使用を描いた写真である。ＤＢＳ電極は、４つの白金／イリジウム接点を有している。神経刺激によりパーキンソン病を治療するために、２個の電極が、振戦を止めるために体の左側にも右側にも使用される。
【図２】記録及び刺激が行われる神経組織部分（例えば、ＤＢＳ電極を使用することによりパーキンソン病患者を治療するために使用される視床下核）及び所望の神経組織部位を描いた図である。
【図３】体内へ植え込む前の本発明による植え込み型電極システムを描いた図である。
【図４】体内へ植え込んだ後の本発明による植え込み型電極システムを描いた図である。
【図５】それぞれ体内へ植え込む前及び後の、植え込み体の表面に相対してちょうつがいで接続された電極の解放されていない位置及び解放された位置を示している本発明の実施形態を描いた図である。
【図６】植え込み後の植え込み体、及び、電気的記録及び／又は刺激のために周囲の神経組織部位内にある広げられた電極の分枝による自己集合体を描いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明によると、電気的記録のための、及び／又は、例えば薬物送達等の治療を施すための、若しくは、複数の神経組織部位の刺激のための、ヒト又は動物体内において周囲の血管を損傷することのない植え込み型医療システム、例えば電極システムが開示されている。
【００２８】
当該システムは、例えば生分解性材料又は凍った水等の被覆材料内に完全に被覆又は覆われた例えば電極等の複数の治療要素を有する本体を含み、植え込み後、被覆材料は体内でゆっくり融解され、解放機構に電極を植え込み体の本体から広がるいくつかの分枝に解放させて、「木」のような２次元又は３次元の構造体を生じる。外部からの制御は関係なく、電極の分枝は植え込み体の挿入後ゆっくり広げられるが、本発明に対しては本質的に、いかなる損傷も植え込み体を取り囲む血管に対して与えられない。そのような電極システムは、挿入による損傷の可能性をはるかに減少しながら、神経組織に対する最も近いインターフェースを与える。この方法を使用することにより、選択力、電力消費量、及び生体適合性においてかなりの改善を得ることができ、電極の導入に対して最小限に侵襲的な方法であるとみなすことができる。既知の主流の集積回路（ＩＣ）製造構成要素及び技術を利用して費用効果的にすることも、本明細書に開示された本発明の範囲内で意図されている。本発明のシステム及び方法は、単一又は複数の細胞に対する電気的結合がセンシング／刺激の目的に使用されるいかなる用途にも拡張することができる。
【００２９】
図３は、ヒト又は動物の体内に植え込む前の本発明による植え込み型電極システムを描いている。電極の分枝は、所与の圧力を用いてのみ分枝を広げることを可能にするちょうつがいにより一端で装置の本体に取り付けられている。分枝は、植え込みされる装置が最も容易に挿入されるように形作られた生分解性被覆材料により定位置に固定されている。
【００３０】
図４は、植え込み後の植え込み型電極システムを描いている。生分解性カプセルは融解され、周囲の神経組織内に広がるよう分枝を解放している。電極の分枝が広がる間の力は、神経組織内に広がるのに十分であるが、周囲の血管壁に穴をあけてしまうしきい値よりも低く選ばれるべきである。植え込み体の表面自体を機能的にすることもできる。このように、複雑な植え込み手順なしで遠く離れた神経組織の部分に近づける可能性とともに、広大な領域の移植片−組織インターフェースが生じる。異なる分枝における神経活動を刺激及び感知するために、移植片は十分に洗練された電子機器を有することができる。分枝も植え込み体も「ＡｒｒａｙＦＥＴ」（電界効果トランジスタ）技術を用いて機能させることができる。
【００３１】
植え込み型電極システムは、例えば植え込み体（例えばシリコンから作製）を生分解性材料（例えばポリ（ＤＬ−ラクチド−コ−グリコリド）（ＰＬＧＡ））で被覆することにより製作することができる。ＰＬＧＡは、加水分解により分解するポリマーである（J.G.  Hardy  and  T.S.  Chadwick,  Clin.  Pharmacokinet.  39,1-4(2001)を参照）。ＰＬＧＡの加水分解による副産物は、グリコール酸及び乳酸である。グリコール酸は、尿に送られるか、又は、トリカルボン酸回路により代謝されるグリシンを形成する。乳酸は、筋収縮による天然の副産物であり、同様にトリカルボン酸回路に入り（K.A.  Athanasiou,  C.E.  Agrawal,  F.A.  Barber,  and  S.S.  Burkhart,  J.  Arthrosc.  Relat.  Surg.,  14(7),  (1998)  726を参照）、電極がちょうつがいで植え込み体に接続された箇所に穴を開けるために堆積され、次に形作られる。（図５に示されているように）「応力被覆材料層」が、曝露された電極の上面の上に形作られている。植え込み体全体、及び、応力材料で被覆された広げられていない電極は、次に、さらなる堆積によって生分解性材料により完全に取り囲まれる。この「応力」材料は、（図５の下図に示されているように）生分解性材料が組織内で融解されるとすぐに電極全体を植え込み体から外側に曲げるのに十分な差応力を生じるために、電極材料よりも低いヤング率を有しているべきである。この状況は、例えば電極材料としてのシリコンと「応力」材料としての金との組合せにより得ることができるが（Lijie  Li,  Justyna  Zawadzka,  and  Deepak  Uttamchandani,  “Integrated  Self-Assembling  and  holding  technique  Applied  to  a  3-D  MEMS  Variable  Optical  Attenuator”,  Journal  of  Microelectromechanical  Systems,  Vol.  13,  No.1,  p.83  (2004)を参照）、電極の分枝を組織内に動かすが血管に穴をあけることのない正確な量の力を生じるよう選ばれるべきである。いかなる他の既知のＭＥＭＳ（すなわち微小電気機械システム）技術もここで使用することができる。あるいは、電極の分枝は、例えば、自己集合ではなくて外部からの制御手段を用いた方法等、本明細書に記述されたもの以外の方法を利用して植え込み後に広げることができる。
【００３２】
別の実施形態において、被覆材料は凍った水であり得る。この場合、治療要素は植え込み体に向かって折り畳まれ、哺乳動物（ヒト又は動物）の体内に植え込まれる前に水の被覆内で冷凍される。哺乳動物の体内に挿入された後、凍った水の被覆は解凍されて溶け、治療要素を折り畳まれた位置から組織部位内に解放する。
【００３３】
本発明は、例えば植え込み型神経刺激医療装置においてインターフェースで連結する神経組織により治療を施すための使用において例示されている。単一又は複数の細胞に対する電気的結合がセンシング／刺激のために使用されるいかなる用途にも拡張することができる。さらに、本明細書に開示された本発明の構造内で、他の材料を電極、生分解性被覆材料、及び応力被覆材料に使用することができるということが意図されており、それは当業者には既知である。さらに、本発明の構造内で、医療装置の電気部品を電線により又はワイヤレスで相互に連結することができるということが意図されており；従って、例えば神経刺激の場合に、必要であれば例えば周囲の組織の移動により、電極を残りの医療装置本体から引き離すことができるということが意図されている。
【００３４】
本発明の別の実施形態において、哺乳動物体内における組織部位への薬物送達を含んだ治療の提供に、当該システム及び方法を適用することができる。
【００３５】
本発明は、その特定の実施形態に関して記述されてきたけれども、本発明の真意及び範囲から逸脱することなく、多くの修正、増強、及び／又は変更を行うことができると当業者により認められるであろう。従って、本発明は特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されることが明白に意図されている。
【図１】
2010504133.tif 000003
【図２】
2010504133.tif 000004
【図３】
2010504133.tif 000005
【図４】
2010504133.tif 000006
【図５】
2010504133.tif 000007
【図６】
2010504133.tif 000008
【国際調査報告】
2010504133.tif 000009
2010504133.tif 000010
2010504133.tif 000011
2010504133.tif 000012