(57)【要約】組織刺激装置は、少なくとも４つの独立に切り替え可能な電極を有する電極アレイを含む。一実施形態において、該電極アレイは、動脈の少なくとも一部または他の細長い生物学的構造を包含するように屈曲する、該電極が固定される可塑性基部を含む。該電極は、制御システムに連結されたシグナル発生器に電気的に連結し、該発生器によって励起される。一実施形態において、該電極のアレイは、切り替え可能な電極のセット間の刺激パルスに対する好適なシグナルパターンが、好適な患者の反応を提供するシグナルパターンを判断するためのサブ刺激試験シグナルに応じて、切り替え可能な電極の異なる組み合わせを活性化させる一連のシグナルパターンを使用することによって、電極アセンブリを再配置する必要なく判断され得るように構成される。別の実施形態において、該電極のアレイは、選択的に活性化可能な多極電極のアレイを含む。
2010505465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織刺激治療を送達するように構成された医療装置を埋め込む方法であって、
刺激されることが所望される患者の組織の領域近位に、組織刺激装置を位置付けるステップであって、前記組織刺激装置は、少なくとも４つの独立に活性化可能な電極を有する、ステップと、
サブ刺激シグナルを使用して、１つ以上の前記電極の第１のパターンを活性化するステップと、
前記第１のパターンを活性化するステップに対する反応を示す１つ以上の患者のパラメータを測定するステップと、
サブ刺激シグナルを使用して、１つ以上の前記電極の第２のパターンを活性化するステップであって、前記第２のパターンは前記第１のパターンとは異なる、ステップと、
前記第２のパターンを活性化するステップに対する反応を示す１つ以上の患者のパラメータを測定するステップと、
前記組織刺激治療を送達するための初期パターンとして、少なくとも前記第１のパターンおよび前記第２のパターンの活性化に対する前記患者の前記反応に基づいて、少なくとも１つのパターンを選択するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記組織刺激装置は、圧反射活性化治療を送達するように構成された、圧反射活性化装置を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの選択されたパターンで治療を送達するステップをさらに含み、前記治療は、刺激レベルのシグナルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記送達された治療に対する反応を示す１つ以上の患者のパラメータを測定するステップと、
前記測定された患者の反応に基づいて、１つ以上のパターンを選択するステップと、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
所与のパターンに対する前記サブ刺激シグナルの１つ以上の属性を測定するステップと、
前記サブ刺激シグナル属性を、前記送達された治療に対する測定された患者の反応と相関させるステップと、
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
パターンと関連するサブ刺激シグナルの１つ以上のシグナル属性を測定および保存するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電極の複数の可能かつ有利なパターンを保存するステップと、
組織刺激治療を送達するように構成された医療装置を、第２の患者に埋め込むステップと、
サブ刺激シグナルで前記複数のパターンを独立に活性化するステップと、
前記第２の患者において、特定のパターンに対する前記サブ刺激シグナルの１つ以上の属性を測定するステップと、
前記保存された１つ以上のシグナル属性にアクセスするステップと、
前記第２の患者における前記１つ以上の測定されたシグナル属性を、前記保存された１つ以上のシグナル属性と相関させるステップと、
前記測定されたシグナル属性および前記保存されたシグナル属性に基づいて、治療のための１つ以上のパターンを選択するステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
圧反射活性化治療のためのシステムを提供する方法であって、
少なくとも４つの独立に活性化可能な電極を有する組織刺激装置を提供するステップと、
前記システムを埋め込むための命令を提供するステップであって、
患者の圧受容器の領域近位に前記組織刺激装置を位置付けるステップと、
サブ刺激シグナルを使用して、１つ以上の前記電極の第１のパターンを活性化するステップと、
前記第１のパターンを活性化するステップに対する反応を示す１つ以上の患者のパラメータを測定するステップと、
サブ刺激シグナルを使用して、１つ以上の前記電極の第２のパターンを活性化するステップであって、前記第２のパターンは前記第１のパターンとは異なる、ステップと、
前記第２のパターンを活性化するステップに対する反応を示す１つ以上の患者のパラメータを測定するステップと、
前記組織刺激治療を送達するための初期パターンとして、少なくとも前記第１のパターンおよび前記第２のパターンの活性化に対する前記患者の前記反応に基づいて、少なくとも１つのパターンを選択するステップと、を含む、
ステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記組織刺激装置は、圧反射活性化治療を送達するように構成された圧反射活性化装置を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
命令を提供するステップは、前記少なくとも１つの選択されたパターンで治療を送達するステップであって、前記治療は刺激レベルのシグナルを含む、ステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記送達された治療に対する反応を示す１つ以上の患者のパラメータを測定するステップと、
前記測定された患者の反応に基づいて、１つ以上のパターンを選択するステップと、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
所与のパターンに対する前記サブ刺激シグナルの１つ以上の属性を測定するステップと、
前記サブ刺激シグナル属性を、前記送達された治療に対する測定された患者の反応と相関させるステップと、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
パターンと関連するサブ刺激シグナルの１つ以上のシグナル属性を測定および保存するステップ、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
電極の複数の可能かつ有利なパターンを保存するステップと、
組織刺激治療を送達するように構成された医療装置を、第２の患者に埋め込むステップと、
サブ刺激シグナルで前記複数のパターンを独立に活性化するステップと、
前記第２の患者において、特定のパターンに対する前記サブ刺激シグナルの１つ以上の属性を測定するステップと、
前記保存された１つ以上のシグナル属性にアクセスするステップと、
前記第２の患者における前記１つ以上の測定されたシグナル属性を、前記保存された１つ以上のシグナル属性と相関させるステップと、
前記測定されたシグナル属性および前記保存されたシグナル属性に基づいて、治療のための１つ以上のパターンを選択するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
組織刺激治療を調整する方法であって、
刺激されることが所望される患者の組織の領域近位に、組織刺激装置を提供するステップであって、前記組織刺激装置は、少なくとも４つの独立に活性化可能な電極を有する、ステップと、
サブ刺激試験シグナルを使用して、１つ以上の電極の第１の活性化パターンを事前選択するステップと、
サブ刺激シグナルを使用して、１つ以上の前記電極の第２の活性化パターンを事前選択するステップであって、前記第２のパターンは、前記第１のパターンとは異なる、ステップと、
電極の前記第１の活性化パターンを使用して、治療を送達するステップと、
前記第１の活性化パターンから前記第２の活性化治療に前記治療を変更するステップと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記組織刺激装置は、圧反射活性化治療を送達するように構成された圧反射活性化装置を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの選択されたパターンで治療を送達するステップであって、前記治療は刺激レベルのシグナルを含むステップ、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記送達された治療に対する反応を示す１つ以上の患者のパラメータを測定するステップと、
前記測定された患者の反応に基づいて、１つ以上のパターンを選択するステップと、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
所与のパターンに対する前記サブ刺激シグナルの１つ以上の属性を測定するステップと、
前記サブ刺激シグナル属性を、前記送達された治療に対する測定された患者の反応を相関させるステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
パターンと関連するサブ刺激シグナルの１つ以上のシグナル属性を測定および保存するステップ、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
電極の複数の可能かつ有利なパターンを保存するステップと、
組織刺激治療を送達するように構成された医療装置を、第２の患者に埋め込むステップと、
サブ刺激シグナルで前記複数のパターンを独立に活性化するステップと、
前記第２の患者において、特定のパターンに対する前記サブ刺激シグナルの１つ以上の属性を測定するステップと、
前記保存された１つ以上のシグナル属性にアクセスするステップと、
前記第２の患者における前記１つ以上の測定されたシグナル属性を、前記保存された１つ以上のシグナル属性と相関させるステップと、
前記測定されたシグナル属性および前記保存されたシグナル属性に基づいて、治療のための１つ以上のパターンを選択するステップと、
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
組織刺激治療で用いるための多極電極であって、
少なくとも２つの導電性セグメントを含む、中心部分と、
前記中心部分の周囲にある第１の輪部分であって、前記第１の輪は、複数の不連続導電性セグメントを含む、輪部分と、
前記第１の輪部分の周囲にある外輪であって、前記中心部分、内輪部分、および外輪の極性は、選択的に異なることができる、外輪と、
を含む、多極電極。
【請求項２３】
埋め込み可能な医療装置であって、
４つ以上の独立に、かつ選択的に活性化可能な電極のアレイを有する圧反射活性化装置と、
前記圧反射活性化装置に操作可能に連結された制御システムであって、前記制御システムは、サブ刺激試験シグナルを、１つ以上の電極の１つ以上の固有パターンに送達するように構成され、前記制御システムは、前記固有パターンに対する患者の反応を示すデータを受信および記録し、前記患者の反応を示す前記データに基づいて、少なくとも１つ以上の固有パターンを選択して、治療シグナルを前記少なくとも１つ以上の固有パターンに送達するようにさらに構成される、制御システムと、
を含む、埋め込み可能な医療装置。
【請求項２４】
前記制御システムは、前記サブ刺激シグナルと関連するシグナル属性を測定および記録するようにさらに構成される、請求項２３に記載の医療装置。
【請求項２５】
前記制御システムは、前記サブ刺激シグナルと関連するシグナル属性に基づいて、治療シグナルを少なくとも１つ以上の固有パターンに送達するようにさらに構成される、請求項２４に記載の医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、埋め込み可能な医療装置に関する。より具体的には、本発明は、圧反射活性化装置の一部として電極のアレイを有する電極アセンブリを利用するための方法および器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
循環器疾患は、患者の疾患および死亡率における主要原因である。また、医療支出の主な要因でもあり、米国では毎年数十億ドルの費用がかかる。高血圧または血圧上昇は、米国のみで６５００万人に発症すると推定される主要な心血管障害である。高血圧を持つ人のうち、３０％未満は血圧を管理できていると報告されている。高血圧は、心不全および脳卒中の主な原因である。年間何万人もの患者の主な死因であり、米国では年間何十万人もの患者の主なまたは寄与する死因としてリストされている。したがって、高血圧は、その治療に対する有意義な研究および発展を必要とする重大な健康問題である。
【０００３】
高血圧は、体のより細い血管（細動脈）が狭窄する時に発生し、血圧の上昇を引き起こす。血管は狭窄するため、心臓は、より高圧で血流を維持するためにさらに働かなければならない。体は、短時間の血圧上昇には耐えうるが、持続性高血圧は、最終的に腎臓、脳、眼および他の組織を含む多数の体器官への損傷に繋がる場合があり、それと関連する種々の疾患の原因となる。また、血圧上昇は、血管の内膜を損傷する場合があり、粥状動脈硬化の過程を促進し、血液凝固が発生し得る可能性を増加させる。これは、心発作および／または脳卒中を導く可能性がある。持続性血圧上昇は、最終的に、心不全を導き得る心臓の肥大および損傷（肥大）をもたらし得る。
【０００４】
心不全は、虚血性心疾患を含む種々の心血管障害の最終的によく見られる発現である。心臓が、体の要求を満たすのに十分な血液を送り出せないことを特徴とし、疲労、運動能力の減少および低い生存率をもたらす。心不全は、心臓が十分な血液を送り出すことができないことを補うために、多くの体組織の活性化をもたらす。これらの反応の多くは、交感神経系の活性化のレベルの増加によって、ならびに多数の他の神経ホルモンの反応の活性化によって媒介される。一般的に言えば、この交感神経系活性化は、心拍出量を増加させるために、心拍および収縮力を増加させるように心臓にシグナルを送り、ナトリウムおよび水を保持することによって、血液量を拡大させるようにシグナルを送り、および血圧を上昇させるために、狭窄するように細動脈にシグナルを送る。心臓、腎臓および血管の反応は、心臓の作業負荷を増加させ、さらに心筋障害を促進し、心不全状態を悪化させる。したがって、この悪循環を停止または少なくとも最小化させるために交感神経系活性化のレベルを減少させ、それによって、心不全を治療または管理することが所望される。
【０００５】
高血圧、心不全および他の心血管障害の管理のために、多くの薬物療法が提案されている。これらは、血圧を減少させ、心臓の作業負荷を緩和させる血管拡張薬、体液過剰を減少させる利尿剤、体の神経ホルモンの反応の阻害剤および遮断薬、ならびに他の薬物を含む。
【０００６】
これらの疾患のために種々の外科的処置もまた提案されている。例えば、心臓移植は、重症難治性心不全を罹患する患者に提案されている。あるいは、補助循環装置（ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ  ａｓｓｉｓｔ  ｄｅｖｉｃｅ：ＶＡＤ）等の埋め込み可能な医療装置は、心臓のポンプ作用を増加させるために、胸部に埋め込まれてもよい。あるいは、大動脈内バルーンパンピング（ｉｎｔｒａ−ａｏｒｔｉｃ  ｂａｌｌｏｏｎ  ｐｕｍｐ：ＩＡＢＰ）は、短期間の間心機能を管理するために使用されてもよいが、典型的には１ヶ月未満である。心臓再同期療法（Ｃａｒｄｉａｃ  ｒｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｔｈｅｒａｐｙ：ＣＲＴ）は、心臓の収縮の協調を向上させるために使用されてもよい。他の外科的処置も利用可能である。
【０００７】
総頸動脈分岐部における構造、頸動脈洞の壁は、血圧に感受性がある伸張受容器（圧受容器）を含有すると知られている。これらの受容器は、頸動脈洞枝を介して脳にシグナルを送り、同様に、交感神経系の活性化をある程度介して正常の血圧（圧反射）を維持するために循環系を調節する。血圧上昇およびアンギナの治療において、血圧および心臓の作業負荷を減少させるために、頸動脈洞枝（圧ペーシング）の電気的刺激が以前に提案されている。例えば、Ｋｉｅｖａｌらへの特許文献１は、種々の循環器系および肺パラメータに基づいて圧反射弓を刺激するための圧反射調節システムおよび方法を開示する。
【０００８】
高血圧を治療する別の方法は、圧反射活性化治療として知られる実施である圧受容器の電気的刺激を含む。Ｋｉｅｖａｌらへの特許文献２は、血圧を調節するために、圧受容器を活性化させる圧反射活性化システムおよび方法を開示する。電気治療または電気刺激のための埋め込み可能な電極アセンブリは、当技術分野において既知である。例えば、埋め込み可能な圧反射活性化装置のための埋め込み可能な電極の種々の構成は、特許文献３に記載される。本明細書に記載する電極アセンブリの一種類は、動脈壁に巻かれ、次いで典型的にはそこに縫合されるように設計されたシリコンまたは同様の可塑性かつ生体適合性材料で典型的には作られている、一般的な基板または基部上に固定または形成された概して平行な細長い電極のセットを含む表面型刺激電極である。患者への埋め込みに先立って、電極は、概して、お互いから電気的に単離される。電極アセンブリが埋め込まれ次第、１つ以上の電極がカソードとして利用され、一方、１つ以上の残りの電極は、アノードとして利用される。埋め込まれたカソードおよびアノードは、治療または刺激される組織の標的領域を介して電気的に連結される。
【０００９】
電極アセンブリを埋め込む工程は、電極が、頸動脈洞の動脈壁に対して適切に位置されるようにアセンブリを配置するステップと、配置が維持されるように電極アセンブリに動脈を固定するステップとを含む。電極を埋め込むためのマッピング方法および技術の一実施例は、Ｋｉｅｖａｌらへの特許文献４に開示される。配置は、電極が、有効性および効率を最大にするために可能な限りのエネルギーを圧受容器に向けなければならないため、重要なステップである。埋め込まれた圧反射刺激装置のためのエネルギー源は、典型的には有限容量を持つ搭載電池であり、患者の安全を確実にするために、より低エネルギー源を提供することが所望される。高効率の埋め込みは、必要とされる低度の治療を達成するために少ないエネルギーが必要とされるため、手術間でより長い電池寿命および同様により長い有効な耐用年数を提供する。そのようなものとして、電極アセンブリの埋め込み、アセンブリの配置は、典型的には、圧反射反応を最適化するために埋め込み処置時に何回か調整される。
【００１０】
マッピングとして既知である、埋め込み時に電極アセンブリの配置を調整および再調整するこの工程は、全体的な処置時間を増加させる。現代の処置は、患者に刺激を適用し、反応を観察する間に、鉗子、止血薬または同様の道具を用いて電極アセンブリを適所に配置および保持するステップを含む。わずか１ｍｍの移動は、圧受容器活性化の有効性において医学的に関連する相違を生じ得る。
【００１１】
配置工程に関する別の課題は、以前の所望の位置を記録するタスクである。電極アセンブリを配置することは、最適化手法であるため、外科医は、全ての合理的かつ代替的な位置を使い果たすまでより良い位置を探求する傾向がある。先に観察された最適な位置に電極アセンブリを戻すことは、特に外科的条件下において非常に困難であり、フラストレーションを引き起こし得る。
【００１２】
最適な位置を決定した後、外科医は、電極アセンブリを適所に固定しなければならない。特許文献３に記載されるような既存の技術において、これは、電極アセンブリの指状の細長い部分を動脈に巻き、アセンブリを適所に縫合することによって達成される。（動脈に巻かれた後）電極アセンブリは、動脈壁にまたはそれ自体に縫合されることができる。縫合を緩めるまたは除去すること、電極アセンブリを再配置すること、および縫合を締め付けるまたは再取り付けすることは、装置と関連する時間および費用を増加させ得、合併症のリスクまたは遷延外科的処置および疲労に関連する外科医誤差もまた増加させ得る。
【００１３】
特許文献３に開示される一実施形態において、頸動脈洞の組織を介する電気路が、電極パッドの４つずつのアレイとして一実施形態に記述される多チャネル電極アレイにおいて、１つ以上の対（２極）またはグループ（例えば、３極）によって選択的に画定されてもよい電極アレイが記載される。多チャネル電極アレイの電極パッドは、圧反射反応性を最大にするように活性化するための電極の最良の組み合わせ（例えば、個々の対、または対のグループ）を判断するために、頸動脈洞の特定領域をマッピングまたは標的にする目的で選択的に活性化可能なものとして記述される。記述したような電極の最良の組み合わせを判断するための工程は、さまざまな試験パターンで刺激される対または対のグループを用いる従来の刺激試験ならびに各組み合わせに対して決定される圧反射反応性の有効性を含む。有効であるが、一方で、この工程は、長期にわたる可能性があり、試験される電極対または対のグループの組み合わせ数が増加するにつれて、または電極アレイが頸動脈洞に沿って再配置される場合に含まれる可能性がある。
【００１４】
現在の埋め込み可能な圧反射治療装置が直面するさらなる課題は、電力使用量である。時折、圧反射治療は、患者の薬物療法に対する依存を減少させる目的で、高血圧を治療するための薬物療法と併せて使用される。患者が、薬物療法を依然として受けている間に圧反射治療をまず開始した場合、有利な圧反射システム反応を誘発するのに必要な電力の量は比較的低い。患者の薬物療法に対する依存が減少されるようになると、刺激の電力を増加させることによって圧反射治療を増加させる傾向があり得る。しかしながら、これは、電池寿命に悪影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第６，０７３，０４８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，５２２，９２６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／００１０３０３号明細書
【特許文献４】米国特許第６，８５０，８０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、電気的刺激を送達することができ、より容易に埋め込まれ、調整され、または変更され得る圧反射治療の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（発明の簡単な要旨）
動脈または静脈等の血管壁を電気的に刺激することによって、患者の血圧を調節する圧反射治療を提供するための方法および器具を開示する。圧反射活性化装置は、多数の選択的に活性化可能な電極パターンを可能にすることによって、手術時に電極アレイを再配置する必要性を減少するように適合された該電極のアレイを含む。該圧反射活性化装置は、圧反射刺激に対する患者の反応のマップを自動的に生成し、該装置が該患者の反応を最適化するように構成または再構成できるようにする制御システムと組み合わさられる。さらに、該装置は、治療の有効性のあらゆる変化を考慮するために、該刺激パターンが、埋め込み後に調整または調節されることを可能にする。
【００１８】
一実施形態において、本発明は、圧反射システム（例えば、自律神経系活性の変化、心拍の低下、血圧の低下等）に変化を生じさせるように、圧反射シグナルを誘発することによって患者を治療するためのシステムおよび方法を提供する。該圧反射シグナルは活性化され、あるいはその他、一部の実施形態においては圧受容器を、または他の実施形態においては圧受容器から発生する求心性神経を選択的に活性化することによって調節される。これを達成するため、本発明の該システムおよび方法は、頸動脈洞、大動脈弓、心臓、総頸動脈、鎖骨下動脈、腕頭動脈、肺動脈、大静脈、末梢静脈もしくは心室内等の脈管構造の高圧側の圧受容器付近に、または心室、心房への入り口付近の静脈、肺動脈、肝臓の門脈、上大静脈（ｓｕｐｅｒｉｏｒ  ｖｅｎａ  ｃａｖａ：ＳＶＣ）、下大静脈（ｉｎｆｅｒｉｏｒ  ｖｅｎａ  ｃａｖａ：ＩＶＣ）、頸静脈、鎖骨下静脈、腸骨静脈、大腿静脈等の患者の血管系の静脈または低圧側の付近に、ならびに圧受容器および圧受容器のような受容器が見られる他の周辺部に配置される圧反射活性化装置を利用してもよい。
【００１９】
一実施形態において、該器具は、少なくとも４つの独立に切り替え可能な電極を有する電極アレイを含む圧反射活性化装置を含む。一実施形態において、該電極アレイは、動脈の少なくとも一部または他の細長い生物学的構造を包含するように屈曲する、該電極が固定される可塑性基部を含む。該構造の周りに配置され次第、この実施形態の該電極は、該構造の外表面と緊密に接触する。少なくとも１つの電極はカソードとして機能し、少なくとも１つの電極はアノードとして機能する。該電極は、制御システムに連結されるシグナル発生器に電気的に連結し、該発生器によって励起される。該電極のアレイにおける該少なくとも４つの独立に切り替え可能な電極は、切り替え可能な電極のセット間の刺激パルスに対する好適なシグナルパターンが、電極アセンブリを再配置する必要なく、代わりに、好適な患者の反応を提供するシグナルパターンを判断するように切り替え可能な電極の異なる組み合わせを活性化させる一連のシグナルパターンを使用することによって判断され得るように構成される。
【００２０】
一実施形態において、外科医は、細長い生物学的構造の外表面にごく近接して、電極を用いて、動脈等の圧受容器を含有する生物学的構造の周囲に電極アセンブリを形成する電極のアレイを有する圧反射活性化装置を巻く。該装置は、例えば、電極アセンブリ上の異なる電極構成またはパターンに一連のサブ刺激（ｓｕｂ−ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）試験シグナルを提供することによって、および該サブ刺激試験シグナルに対する該患者の反応を観察することによって、該電極アセンブリの物理的位置を必ずしも調整することなく、最適な電極活性化構成またはパターンを決定することができ、サブ刺激シグナルとは、該シグナルが適用される患者において医学的に意味のある圧反射反応を生成しないものである。該圧反射活性化装置の該電極のアレイの最適な切り替えパターンが決定され次第、該アレイは、治療を提供するために、そのパターンを使用するように初期設定されることができる。あるいは、該パターンは、最適な治療的効果を維持するため、刺激パルスに好適なように繰り返されるように、該装置内に記録されてもよい。該装置が取り付けられた後、医師が、その後刺激パルスに対する該患者の反応を修正することを希望する場合、該電極アセンブリの該切り替えパターンは、所望に応じて変更されることができる。
【００２１】
一実施形態において、該電極アレイにおいて電極の最適な組み合わせを判断するために使用される該サブ刺激試験シグナルは、電極配列の所定の組み合わせに送達される高周波シグナルを含む。該高周波シグナルの容量、インダクタンス、抵抗性および／または反射率は、各試験パターン組み合わせの予測される反応性のサブ刺激マップを自動的に生成するために、各試験パターン組み合わせに対して試料採取される。該サブ刺激マップは、電極の各所与の試験パターン組み合わせに対する所与のレベルの刺激パルスに対する患者の生理的反応性を判断するために、必要な遅延なく生成されることができるため、本発明は、圧反射活性化装置の該電極アセンブリの一部として電極アレイを利用するための向上されたアプローチを提供する。
【００２２】
一実施形態において、該サブ刺激パルスの自動試験によってもたらされる結果は、電極と刺激パルスに対するパターンとして確立される極性との単一の推奨される組み合わせを産生するために利用される。別の実施形態において、自動試験によってもたらされる結果は、電極と極性との組み合わせの減少されたセットを産生し、その有効性は、次いで、より従来の刺激パルス試験およびマッピングによって確認されてもよい。別の実施形態において、自動試験によってもたらされる結果は、該装置内に保存され、該サブ刺激試験パターンは、電極と極性との推奨される組み合わせを確認する／変化させるために、該医師によってまたは該装置自体によって埋め込み後に繰り返されてもよい。
【００２３】
一実施形態において、試験パルスが提供され、血圧または別の生理的パラメータが、最適な反応を特定するために監視されてもよい。最適な反応は、血圧の最大絶対的変化を有する反応、または使用するエネルギー単位当たりの血圧変化の量によって判断されるような血圧の最も効率的な変化を有する反応、または血圧への最も持続的な効果を有する反応、または血圧の最速変化を有する反応を含んでもよい。
【００２４】
一実施形態において、可変の電極活性化組み合わせが利用される。該電極活性化組み合わせは、継続的に可変または周期的に可変であってもよい。継続的に可変の電極活性化組み合わせの場合において、標準の乱数の発生器が制御システムに連結される。該乱数の発生器は、ランダムな組み合わせのアノード−カソード電極対を供給し、それによって、継続的に可変の電極活性化組み合わせが生成される。また、該電極活性化組み合わせは、周期的に可変であってもよく、期間は、一連のアノード−カソード電極活性化組み合わせを含む。該期間の長さ、およびしたがって、固有のアノード−カソード電極活性化組み合わせの数は、所望に応じて調整されてもよい。一実施形態において、該周期的に可変の電極活性化組み合わせは、上述の該サブ刺激シグナル試験から同定された有利な電極活性化組み合わせを含む。
【００２５】
別の実施形態において、該圧反射活性化装置は、可塑性基部と、独立に活性化可能な多極電極のアレイとを含む。多極電極は、２つ以上の導電性輪によって囲まれる中心部分を含む。中心と外輪との間または内輪と外輪との間等での多極電極の活性化は、空間的に制限された電場を生成する。そのような活性化は、異なる深度で異なる組織を刺激できるように、刺激深度を制御するのに役立つことができる。そのような多極電極実施形態の種々のパラメータは、所望の圧反射治療を提供できるように、刺激電場の形および浸透する深度に影響するように修正または調整されてもよい。この実施形態の一側面において、該極性は、該多極電極の種々の部分間で切り替え可能である。例えば、該中心部分は、アノードを含んでもよく、一方、周囲にある同心円状の輪はカソードを含んでもよく、またはその逆も同様である。該内輪は、カソードを含んでもよく、一方、該外輪および中心部分はアノードを含む。
【００２６】
この実施形態の別の側面において、該多極電極は、近位電極から該電極を単離するために、遮蔽部分または地板を含む。該遮蔽部分は、個々の電極の周囲にある最外輪を含み、または該遮蔽部分は、お互いから多数の電極を部分的にまたは大幅に遮蔽する構造を含んでもよい。
【００２７】
本発明の別の実施形態において、該制御システムによって産生される制御シグナルは、多数の連続的パルスを含む。大振幅を有するパルス波形を含む制御シグナルと対照的に、パルス系列と称されるより小さい振幅の多数のパルスは、連続して点火される。該パルス系列内の各パルスはより小さい振幅を有し、それによって、大きな単一パルスと同様の有効な結果を産生するが、しかしながら、少ない電力が必要とされ、それによって、電池使用量を節約する。該パルス系列は、同じアノード−カソード組み合わせ間で点火されてもよく、または固有のアノード−カソード組み合わせが、パルス系列内の各パルスに使用されてもよい。同様に、連続的パルス系列は、同一のまたは多様なアノード−カソード点火組み合わせを含んでもよい。パルス系列内の各パルスが、各アノード−カソード組み合わせ間で点火する実施形態において、系列内の各連続的パルスは、重複するように交互してもよい。あるいは、系列内の各連続的パルスは、パルス間に重複がないように交互してもよい。
【００２８】
高血圧または血圧増大を必要とする他の状態に取り組むため、本発明は、手術時に電極活性化装置を再配置する必要性を減少させるように構成された電極設計および方法を提供する。多数の選択的に活性化可能な電極パターンを可能にし、該圧反射活性化装置を制御システムと組み合わせることによって、本発明は、圧反射刺激に対する患者の反応のマップを自動的に生成することができ、装置が、該患者の反応を最適化するように構成または再構成されることを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明は、添付の図面と併せて、本発明の種々の実施形態の以下の発明を実施するための最良の形態を考慮してより完全に理解され得る。
【図１】図１は、主要動脈および静脈を示す人体の胴体の上部ならびに関連する解剖学的形態の概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、血管壁内の頸動脈洞および圧受容器の断面概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、血管壁内の圧受容器および圧反射システムの概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による組織刺激システムの概略図である。
【図４】図４は、時間に応じた動脈圧シグナル、心電図シグナル、および制御／出力シグナルの説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による組織刺激システムの概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による組織刺激システムの概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による組織刺激システムの概略図である。
【図８】図８は、動脈に部分的に取り付けられた、本発明の実施形態による組織刺激装置の斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態による組織刺激装置の斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による組織刺激装置の斜視図である。
【図１１ａ】図１１ａ〜１１ｃは、本発明の実施形態による組織刺激装置の斜視図である。
【図１１ｂ】図１１ａ〜１１ｃは、本発明の実施形態による組織刺激装置の斜視図である。
【図１１ｃ】図１１ａ〜１１ｃは、本発明の実施形態による組織刺激装置の斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による組織刺激装置の斜視図である。
【図１３】図１３は、時間に応じたパルス系列シグナルの説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による多極電極を有する組織刺激装置の説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による多極電極の説明図である。
【図１６】図１６は、図１５のライン１６−１６のみを取った断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による遮蔽された多極電極を有する圧反射活性化装置の説明図である。
【図１８】図１８は、本発明のさらなる実施形態による遮蔽された多極電極を有する圧反射活性化装置の説明図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態による多極電極の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（発明の詳細な説明）
以下の発明を実施するための最良の形態は、異なる図面において同様の要素が、同じ番号により示される図面を参照して読まれるべきである。必ずしも縮尺されていない図面は、例証的な実施形態を図示し、本発明の範囲を制限するものと意図されない。
【００３１】
本発明をよりよく理解するために、循環系に関連する基本的な血管の解剖学的形態の一部を説明するのに有用であり得る。循環系の主要動脈および静脈の一部を示す人体１０の胴体の上部の概略図である図１を参照する。心臓１１の左心室は、大動脈弓１２内に酸素化された血液をくみ上げる。右鎖骨下動脈１３、右総頸動脈１４、左総頸動脈１５および左鎖骨下動脈１６は、下行胸部大動脈１７の近位の大動脈弓１２を分岐する。比較的短いが、腕頭動脈２２と称される別々の血管セグメントは、右鎖骨下動脈１３および右総頸動脈１４を大動脈弓１２に接続する。右頸動脈１４は、分岐して右頸動脈洞２０で右外頸動脈１８および右内頸動脈１９になる。明確さのみの目的で図示しないが、左頸動脈１５は、同様に、分岐して左頸動脈洞で左外頸動脈および左内頸動脈になる。
【００３２】
大動脈弓１２から、酸素化された血液は、頸動脈１５、１８／１９および鎖骨下動脈１３／１６に流れ込む。頸動脈１８／１９から、酸素化された血液は、頭部および脳血管系中を循環し、酸素を使い果たした血液は、明確さの目的で右内頸動脈２１のみ図示される頸静脈を経由して心臓１１に戻る。鎖骨下動脈１３／１６から、酸素化された血液は、上部末梢血管系中を循環し、酸素を使い果たした血液は、また明確さの目的で右鎖骨下静脈２３のみが図示される鎖骨下静脈を経由して心臓に戻る。心臓１１は、再酸素化される肺系統を介して酸素を使い果たした血液を送り出す。再酸素化された血液は、上述のように、大動脈弓内に再酸素化された血液を送り出す心臓１１に戻り、サイクルを繰り返す。
【００３３】
大動脈弓１２、総頸動脈１４／１５（右頸動脈洞２０および左頸動脈洞の付近）、鎖骨下動脈１３／１６、腕頭動脈２２、ならびに他の静脈および心臓構造の動脈壁内には、圧受容器３０がある。例えば、図２Ａに最もよく見られるように、頸動脈洞、大動脈および他の動脈構造の壁等の場合のように、多くの静脈、肺血管系および心室の壁内には、圧受容器３０がある。圧受容器３０は、血圧および血液量を感知する体によって使用される伸張受容器の種類である。血圧または血液量の増加は、血管壁を伸展させ、血圧または血液量の減少は、血管壁をその本来のサイズに戻させる。多くの血管において、そのようなサイクルは、心臓の各拍動とともに繰り返される。その他、特に体の静脈の一部において、圧力および量はよりゆっくりと変化する。圧受容器３０は、血管壁内に位置付けられるため、それらは、血圧または血液量の変化を示す隣接組織の変形を感知することができる。右頸動脈洞２０、左頸動脈洞および大動脈弓１２内に位置付けられた圧受容器３０は、図２Ｂを参照してより詳細に記述される、圧反射システム５０に影響する血圧を感知することにおいて最も重要な役割を果たす。
【００３４】
一般的血管壁４０内に配列された圧受容器３０の概略図および圧反射システム５０の概略フローチャートを示す図２Ｂをここで参照する。圧受容器３０は、上述の血管壁内に豊富に分布され、概して分枝３２を形成する。圧受容器分枝３２は、複数の圧受容器３０を含み、それぞれは、神経３８を介して脳５２に圧受容器シグナルを送る。圧受容器３０は、豊富に分布され、血管壁４０内で分岐するため、分散した圧受容器分岐３２は、容易に認識できない。この目的のために、当業者は、図２Ｂに示す圧受容器３０は、例証および考察の目的のための主として概要であることを理解されたい。
【００３５】
本発明は、組織刺激装置、システム、および方法、ならびに監視装置等の種々の医療装置とともに使用するのに好適である。組織刺激治療は、神経終末および他の神経構造を含む神経、または圧受容器、昇圧受容器、機械的受容器、伸張受容器および化学受容器等の受容器、あるいは他の興奮組織、もしくは患者の任意の組織を刺激するために使用されることができる。本明細書に記述した実施形態の多くは、循環系と関連する圧受容器等の組織を刺激することを言うが、また、本発明は、頭蓋組織、脳深部組織、もしくは脊髄組織が刺激される実施形態または他の組織とともに使用するためにも好適である。組織刺激は、疼痛，睡眠障害、高血圧、低血圧、および他の状態を含むがこれらに限定されない、種々の疾患および状態を治療するのに有用であることができる。
【００３６】
概して、心血管受容器は、圧力および／または機械的変形に感受性があり得、圧受容器、機械的受容器、昇圧受容器、伸張受容器等と称される。心血管および腎臓の治療では、本発明は、活性化または相互作用が、患者の循環の反射制御の調節に繋がる限りは、任意のまたは全てのこれらの種類の受容器および／または受容器からの神経線維を活性化あるいはその他相互作用する。本発明の目的のために、血管系中の種々の受容器間には小さな構造上または解剖学的な相違があり得るが、活性化は、それらが所望の効果を提供する限りは、任意のこれらの受容器および／またはこれらの受容器からの神経および／または神経終末に向けられてもよい。特に、そのような受容器は、血圧および／または血液量情報を脳に提供する、求心性シグナル、つまり脳へのシグナルを提供する。これは、脳が、自律神経系の「反射」変化を生じさせることを可能にし、これは同様に、所望の血行動態および器官灌流を維持するために器官活性を調節する。便宜上、用語「圧受容器」は、明示的に別段の定めをした場合を除き、動脈または静脈系内の任意のまたは全てのそのような受容器を言うために使用される。圧反射システムの刺激は、そのような受容器、神経、神経線維、もしくは神経終末、またはそれらの任意の組み合わせを刺激することによって達成されてもよい。
【００３７】
考察目的のため、圧受容器３０は、神経系５１を介して脳５２に接続されることが想定される。したがって、脳５２は、心拍出量および／または血液量を示す血圧の変化を検出することができる。心拍出量および／または血液量が、要求を満たすのに不十分な場合（つまり、心臓１１が十分な血液を送り出すことができない）、圧反射システム５０は、心臓１１、腎臓５３、血管５４、および他の器官／組織を含む多くの体組織を活性化する。圧反射システム５０のそのような活性化は、概して神経ホルモン活性の増加に相当する。具体的には、圧反射システム５０は、心拍出量を増加させるために、心拍を増加させ、収縮力を増加させるように心臓１１にシグナルを送り、ナトリウムおよび水を保持することによって、血液量を増加させるように腎臓５３にシグナルを送り、血圧を上昇させるために、血管５４に狭窄するようにシグナルを送る神経ホルモン配列を開始する。心臓、腎臓および血管の反応は、血圧および心拍出量５５を上昇させ、したがって、心臓１１の作業負荷を増加させる。心不全を持つ患者において、これは、さらに心筋障害を促進させ、心不全状態を悪化させる。
【００３８】
血管系の低圧側への介入によって、圧反射反応ならびに心血管、腎臓、および神経機能を制御する能力は、いくつかの点で利点となる。血管系の静脈および心肺受容器側への介入は、全身性動脈血栓塞栓症からの脳卒中を含む器官損傷のリスクを減少させる。さらに、血管系の静脈および心肺受容器側への介入のための使用される装置および構造は、それらが静脈循環にもたらすリスクが動脈循環にもたらすよりもずっと少ないため、あまり複雑ではない場合がある。さらに、静脈および心肺圧受容器の有効性は、緊密に隣接する神経、筋肉、および他の組織への漏電電流から生じる好ましくない組織刺激のリスクを減少させる電極および他の装置の設置を可能にする。
高血圧、心不全、他の心血管障害および腎障害の問題に取り組むため、本発明は、圧反射システム５０が、過剰な血圧、自律神経系活性および神経ホルモン活性化を減少させるために活性化される多くの装置、システムおよび方法を提供する。特に、本発明は、圧受容器３０が一部の実施形態において活性化され得、または圧受容器３０から発生する求心性神経が他の実施形態において活性化され得、それによって、血圧の上昇を模倣し、体の血圧ならびに交感神経系および神経ホルモン活性化のレベルを減少させ、副交感神経系活性化を増加させるように脳５２にシグナルを送り、したがって、循環系および他の体組織への有益な効果を有する、多くの装置、システムおよび方法を提供する。
【００３９】
図３を参照して、本発明は、概して以下の方法で動作する、制御システム６０、組織刺激（または圧反射活性化）装置７０、および１つ以上のセンサ８０（任意）を含むシステムを概して提供する。センサ８０は、圧反射システムを修正する必要性を示すパラメータ（例えば、心血管機能）を感知および／または監視し、パラメータを示すシグナルを産生する。制御システム６０は、受信したセンサシグナルに応じた制御シグナルを産生する。制御シグナルは、圧反射活性化装置７０を活性化、非活性化、あるいはその他調節する。典型的に、装置７０の活性化は、圧受容器３０の活性化をもたらす。あるいは、圧反射活性化装置７０の非活性化または調節は、圧受容器３０のまたは圧受容器３０から発生する求心性神経の活性化を生じさせてもよく、または修正してもよい。圧反射活性化装置７０は、圧受容器３０を活性化させる電気的または非電気的な手段を利用するさまざまな装置を含んでもよい。したがって、センサ８０が、圧反射システム活性（例えば、過剰な血圧）を修正する必要性を示すパラメータを検出した場合、制御システム６０は、圧反射活性化装置７０を調節（例えば、活性化）するために制御シグナルを産生し、それによって、明らかな過剰な血圧であることが脳５２によって知覚される圧受容器３０シグナルを誘発する。センサ８０が、正常な体機能（例えば、正常な血圧）を示すパラメータを検出した場合、制御システム６０は、圧反射活性化装置７０を調節（例えば、非活性化）するために制御シグナルを産生する。
【００４０】
圧反射活性化装置７０の実施形態は、埋め込みに好適であり、好ましくは、装置７０が、血管内に、血管外に、経血管的に、または血管壁４０内に配列されるかどうかに応じて、低侵襲経皮経管的アプローチおよび／または低侵襲外科的アプローチを使用して埋め込まれる。圧反射活性化装置７０は、心臓１１内、大動脈弓１２内、頸動脈洞２０付近の総頸動脈１８／１９内、鎖骨下動脈１３／１６内、腕頭動脈２２、または肺動脈、静脈、もしくは心臓内等の圧反射システム５０に影響する圧受容器３０が多数ある如何なる場所に配置されてもよい。圧反射活性化装置７０は、装置７０が、圧受容器３０に直接隣接して配置されるように埋め込まれてもよい。あるいは、圧反射活性化装置７０は、装置７０が、圧受容器３０から少し離れるが、近位に配置されるように体外であってもよい。好ましくは、圧反射活性化装置７０は、圧受容器３０が圧反射システム５０に多大な影響を及ぼす右頸動脈洞２０および／または左頸動脈洞（総頸動脈分岐部の付近）および／または大動脈弓１２の付近に埋め込まれる。例証の目的のみで、本発明は、頸動脈洞２０の付近に配置された圧反射活性化装置７０を参照して説明する。
【００４１】
任意のセンサ８０は、電気センサケーブルまたはリード８２によって、制御システム６０に操作可能に連結される。センサ８０は、圧反射システムの活性を修正する必要性を示すパラメータ（生理的あるいはその他）を測定または監視する任意の好適な装置を含んでもよい。例えば、センサ８０は、ＥＣＧ、血圧（収縮期圧、拡張期圧、平均圧または脈圧）、血液量の流量，血流速度、血液ｐＨ、Ｏ２またはＣＯ２含有量、脈拍数、混合静脈血酸素飽和度（ＳＶＯ２）、血管活性、神経活性、組織活性、体の動き、体温、活性レベル、呼吸、または組成を測定する生理学的トランスデューサまたはゲージを含んでもよい。センサ８０のための好適なトランスデューサまたはゲージの実施例は、ＥＣＧ電極、圧電圧力トランスデューサ、超音波流速トランスデューサ、超音波体積流量トランスデューサ、熱希釈流速トランスデューサ、容量性圧力トランスデューサ、膜ｐＨ電極、光学検波器（ＳＶＯ２）、組織インピーダンス（電気的）、パルス酸素測定センサ、またはひずみゲージを含む。１つのセンサ８０のみを示したが、同じまたは異なる位置で同じまたは異なる種類の多数のセンサ８０が利用されてもよい。
【００４２】
一部の実施形態において、センサ８０は、関心パラメータが容易に確認されるように、大動脈弓１２、総頸動脈１４／１５、鎖骨下動脈１３／１６または腕頭動脈２２等の心室１１内、または主動脈内／上に配置されてもよい。センサ８０は、利用されるトランスデューサまたはゲージの種類に応じて、動脈、静脈または神経（例えば、迷走神経）内または上等の体内に配列されてもよく、あるいは体外に配列されてもよい。センサ８０は、圧反射活性化装置７０から離れていてもよく、それと組み合わされてもよい。例証の目的のみで、図示するセンサ８０は、図３において右鎖骨下動脈１３上に、図５において患者の頭部上に配置される。
【００４３】
一実施例として、制御システム６０は、プロセッサ６３およびメモリ６２を備える制御ブロック６１を含む。制御システム６０は、センサケーブル８２を経由してセンサ８０に接続される。また、制御システム６０は、電気制御ケーブル７２を経由して、圧反射活性化装置７０にも接続される。したがって、制御システム６０は、センサケーブル８２を経由してセンサ８０からセンサシグナルを受信し、制御ケーブル７２を経由して圧反射活性化装置７０に制御シグナルを送信する。
【００４４】
メモリ６２は、センサシグナル、制御シグナル、および／または入力装置６４から提供される値およびコマンドに関連するデータを含有してもよい。また、メモリ６２は、制御シグナルとセンサシグナルとの間の１つ以上の機能または関係を定義する１つ以上のアルゴリズムを含有するソフトウェアを含んでもよい。アルゴリズムは、センサシグナルまたはその数学的派生物に応じて、活性化または非活性化制御シグナルを指示してもよい。アルゴリズムは、センサシグナルが下位の所定閾値または刺激値を下回る場合に、上位の所定閾値または刺激値を越える場合に、あるいはセンサシグナルが特定の生理学的事象を示す場合に、活性化または非活性化制御シグナルを指示してもよい。
【００４５】
制御システム６０は、センサ８０もしくは組み込まれてもよい心拍センサ等の他のセンサあるいは電極アセンブリからのフィードバックを利用する閉ループとして動作してもよく、または入力装置６４によって受信される再プログラミングコマンドを利用する開ループとして動作してもよい。制御システム６０の閉ループ動作は、好ましくはトランスデューサ８０からのいくらかのフィードバックを利用するが、しかしフィードバックなく開ループモードで動作してもよい。入力装置６４により受信されたプログラミングコマンドは、出力活性化パラメータである制御シグナルに直接影響してもよく、またはソフトウェアおよびメモリ６２内に含有される関連アルゴリズムを変化させてもよい。治療を行う医師および／または患者は、入力装置６４にコマンドを提供してもよい。一実施形態において、ディスプレイ６５は、センサシグナル、制御シグナルおよび／またはソフトウェア／メモリ６２内に含有されるデータを表示するために使用されてもよい。
【００４６】
制御システム６０によって産生される制御シグナルは、メモリ６２内に含有されるアルゴリズムによって指示されるように、継続的、周期的、交代性、偶発性またはそれらの組み合わせであってもよい。継続的制御シグナルは、一定のパルス、一定のパルス列、誘発パルスおよび誘発パルス列を含む。周期的制御シグナルの実施例は、指定された開始時間（例えば、組み合わせでの分、時間、または日によって指定される各期間の開始）および指定された持続時間（例えば、組み合わせでの秒、分、時間、または日）を有する上記のそれぞれの継続的制御シグナルを含む。交代性制御シグナルの実施例は、右および左出力チャネル間を交代させる、または周波数、振幅、パターンもしくは波形等の制御パラメータの一部の他の側面の点で異なる上記のそれぞれの継続的制御シグナルを含む。偶発性制御シグナルの実施例は、エピソード（たとえば、医師／患者による活性化、特定の閾値を超える血圧の上昇／低下、特定のレベルを超える／下回る心拍、患者姿勢の変化、活性レベル等）によって誘発される上記のそれぞれの継続的制御シグナルを含む。
【００４７】
出力シグナルがパルス列を含む電気的活性化実施形態において、いくつかの他のシグナル特性は、上記のパルス特性に加えて変更されてもよい。図４に示すように、制御または出力シグナル４１０は、バースト４１６に生じる一連のパルス４１４を概して含むパルス列４１２を含んでもよい。変更されてもよいパルス列４１２特性は、バースト振幅（バーストパケット４１６内で一定の場合に、パルス振幅に等しい）、バースト波形（つまり、バーストパケット４１６内のパルス振幅変動）、バースト周波数（ｂｕｒｓｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＢＦ）、およびバースト幅または持続時間（ｂｕｒｓｔ  Ｗｉｄｔｈ：ＢＷ）を含むがこれらに限定されない。シグナル４１０またはその一部（例えば、パルス列４１２内のバースト４１６）は、上述の任意の事象によって、または動脈圧シグナル４５０またはＥＣＧシグナル４６０（例えば、図４に示すようなＲ波、または呼吸相等）の特定の部分、あるいは別の生理的日付指標によって誘発されてもよい。シグナル４１０またはその一部が誘発されると、誘発事象は変更されてもよく、および／または誘発事象からの遅延が変更されてもよい。
【００４８】
制御システム６０は、全部または一部において埋め込まれてもよい。例えば、制御システム６０全体は、センサリード８２および制御リード７２への経皮的な接続を利用して患者によって外部に保有されてもよい。あるいは、制御ブロック６１およびドライバ６６は、それらの間の経皮的な接続を利用して患者によって外部に保有される入力装置６４およびディスプレイ６５内に埋め込まれてもよい。さらなる代替案として、経皮的な接続は、制御システム６０および／またはセンサ８０および圧反射活性化装置７０の構成要素間で遠隔通信するために、協業送信器／受信器によって交換されてもよい。
【００４９】
ここで図５−８を参照して、本発明の一実施形態を図示する。圧反射活性化装置７０は、概して、可塑性弾性基部７３および複数の電極７１を有する電極アレイを含む。圧反射活性化装置７０は、電極７１が頸動脈洞２０と接触するように、患者の動脈または頸動脈洞２０等の同様の構造に巻かれる。圧反射活性化装置７０は、概して、制御システム６０に操作可能に連結される。本実施形態において、圧反射活性化装置７０は、制御システム６０内に物理的に位置付けられても、または位置付けられなくてもよい切り替え機構９０に操作可能に連結される。制御システム６０内に物理的に位置付けられても、または位置付けられなくてもよいドライバ６６が含まれる。ディスプレイ６５は、どの電極７１が活性化されているか通信してもよい。図５に図示するようなモニタ８３に連結されてもよい、または図３に図示するような制御システム６０に連結されてもよいセンサ８０が提供される。
【００５０】
ドライバ６６は、電極７１に操作可能に連結され、２つ以上の電極間に電位差を生成することによって電気的制御シグナルを生じさせる。ドライバ６６は、電気的制御シグナルを電極７１に選択的に送達するために、電力増幅器、パルス発生器等を含んでもよい。好適な実施形態において、ドライバ６６は、パルス発生器を含んでもよい。パルス発生器６６によって産生された電気的制御シグナルは、制御システム６０のメモリ６２内に含有されるアルゴリズムによって指示されるように、継続的、周期的、偶発性、またはそれらの組み合わせであってもよい。継続的制御シグナルは、一定のパルス、一定のパルス列、誘発パルスおよび誘発パルス列を含む。周期的制御シグナルは、指定された開始時間および指定された持続時間を有する上述のそれぞれの継続的制御シグナルを含む。偶発性制御シグナルは、エピソードによって誘発される上述のそれぞれの継続的制御シグナルを含む。
【００５１】
電極アレイ７０は、概して、一対の対向する主表面７４および７５を有する可塑性弾性基部７３を含む。基部７３は、圧反射活性化装置７０がその上に取り付けられた場合に、動脈の外表面または同様の構造の周囲に少なくとも部分的に適合するように設計される。複数の電極７１は、表面７４および７５のうちの少なくとも一方の上または付近に提供される。圧反射活性化装置７０は、概して、リード７２で接続されている制御システム６０に操作可能に連結される。個々の電極７１は、可塑性基部７３内に埋め込まれた個々の導体９５、またはプリント基板と同様の導電性とレース、または導電性材料、または当業者には明らかである他の同様の接続方法でリード７２に連結されてもよい。圧反射活性化装置７０が切り替え機構９０に連結された場合、少なくとも１つの電極７１は、アノード７６を含み、少なくとも１つの電極７１は、カソード７７を含む。埋め込み可能な高血圧治療装置のための埋め込み可能な電極の種々の構成は、本発明の譲受人と同一出願人による米国公開出願第２００４／００１０３０３Ａ１号に記載され、その開示は参照によりその全体が本願明細書に組み込まれる。
【００５２】
ディスプレイ６５は、例えば、ディスプレイパターンを、または圧反射活性化装置７０上の電極アレイに対応するイメージを有することによって、どの電極７１が活性化されているかを示してもよい。一実施形態において、ディスプレイしるし９３は、圧反射活性化装置７０上の電極７１の位置に対応する。アノード７６に接続されたそれらの電極７１は、単色で照射されてもよく、カソード７７に接続されたそれらの電極７１は第２の色で照射されてもよい。
【００５３】
電極アレイ１１の可塑性基部７３は、多くの可能な形状、構成、および配列を含んでもよい。例えば、基部７３は、正方形、長方形、台形、先細、三角形、円形，楕円形、不整形、または基部７３が覆う生物学的構造に好適な任意の他の形状を含んでもよい。当業者は、状況に応じた種々の形状の利用を理解されたい。例えば、正方形または長方形形状の可塑性基部７３は、そのような先細の輪郭を効果的に覆わない場合があるため、台形または先細形状を有する可塑性基部７３が、動脈またはその長さにわたって狭まる他の構造上の取り付けに好適である。そのような先細または台形の可塑性基部７３は、図９に図示する。さらに、可塑性基部７３は、電極７１を保持し、動脈を包むように構成された多数の指を有する手のような形状を含んでもよく、指は一般的に一端上に結合される。
【００５４】
また、可塑性基部７３は、図１０に図示するような螺旋形状を含んでもよい。動脈上に取り付けられた場合、圧反射活性化装置７０は、動脈を螺旋に巻く。一実施形態において、圧反射活性化装置７０は、所望の長さまたは形状に切断されることができ、それにより、広範囲な動脈形状およびサイズに適応する。
【００５５】
ここで図１１ａ−１１ｃを参照して、電極７１の２つの領域を有する圧反射活性化装置７０のさらなる実施形態を図示する。基部７３は、第１の領域７８および第２の領域７９を含み、各領域は、複数の電極７１を有する。領域７８および７９のサイズおよび形状は、種々の用途に適合するように異なることができ、正方形、長方形、または台形の形状、ならびに種々のサイズを含んでもよい。図１１ａ−１１ｃに図示した圧反射活性化装置７０の形状およびサイズは、単に例証にすぎないと見なされるべきであり、決して限定するものではない。
【００５６】
可塑性基部７３がサイズおよび形状において異なってもよいのと同様に、本発明は、電極７１の多くの可能な構成、形状、サイズ、および配列を包含する。電極７１は、圧反射活性化装置７０上の対称的に、非対称的に、ＮｘＮマトリックス等の行および列で配列されてもよく、またはランダムに分布されてもよい。電極７１は、均一にまたは不均一に離間されてもよく、一様にまたは非一様にサイズ決定または形状決定されてもよい。また、電極７１は、円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、台形、弧形またはそれらの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない、好適と見なされる任意の方法において形状決定または配向されてもよい。また、電極７１は、電極７１の全てまたは一部が同時に活性化され得るように、図１１ａ−１１ｃ等の電極アレイ７０上の領域において一緒にグループ化されてもよい。
【００５７】
さらに、電極７１は、それによって、電極が点活性化源を含むことができるように、各電極はカソード輪によって囲まれるアノード中心部分、またはアノード輪によって囲まれるカソード中心部分を含む配列を含んでもよい。
【００５８】
一実施形態において、電極７１は、図１４に図示するように、多極電極７１ａを含んでもよい。多極電極７１ａは、２つ以上の概して同心の外輪８５ａおよび８５ｂによって囲まれる中心部分８４を含む。中心８４および輪８５ａ、８５ｂの極性は、所望に応じて設定されてもよく、所望に応じて切り替えられてもよい。多極電極７１ａは、所望される場合、３極、４極以上であるように構成されてもよい。
【００５９】
多数の圧反射活性化装置７０は、図１２に図示するように等、患者上で使用されてもよい。多数の電極アレイ７０は、直列、並列、または制御システム６０に直列および並列の任意の組み合わせで操作可能に連結されてもよく、または各電極アレイ７０は、専用の制御システム６０（図示せず）に連結されてもよい。
【００６０】
動作において、パルス発生器６６は、切り替え機構９０に送信される制御シグナルを産生する。制御システム６０は、所望の電極７１を活性化させるように、個々が開または閉を切り替えるように切り替え機構９０に通知する。どの電極が励起するかの決定は、メモリ６２に保存されたアルゴリズム、ユーザ入力６４、またはセンサ８０によってもたらされてもよい。メモリ６２は、切り替え機構９０を動作させるために使用されることができる切り替えパターンのライブラリを保存するように適合されてもよい。センサ８０は、切り替えパターンに影響を及ぼす制御システム６０にデータを提供するために使用されてもよい。センサ８０は、切り替えパターンが、センサ８０によって提供されるデータ、例えば患者に現在埋め込まれている切り替えパターンに対する生理的反応に基づいて修正されるように、制御システム６０へのフィードバックとして使用されてもよい。制御システム６０は、次いで、センサ８０によって提供されるデータに基づいて、切り替えパターンを修正してもよい。また、センサ８０はユーザ入力６４に連結されてもよい。
【００６１】
切り替え機構９０は、種々の方法で配列または組み込まれてもよい。一実施形態において、切り替え機構９０は、圧反射活性化装置７０内または上に統合されてもよく、大きい電極アレイの複雑性を減少させる。そのような実施形態において、制御シグナルは、ケーブル７２を介してシグナル発生器６６から切り替え機構９０に送信される。圧反射活性化装置７０上の各切り替え可能な電極７１または電極のグループでは、スイッチ機構９０における対応するスイッチ、および各スイッチへの導体９５がなければならない。各導体９５は、好ましくは時間割多重化または周波数分割多重化を使用して、各スイッチに制御シグナルおよび電力シグナルを伝えてもよい。適切なマルチプレクサおよびデマルチプレクサは、そのような実施形態において必要である。圧反射活性化装置７０内または上に統合された切り替え機構９０を有する代替的な実施形態において、各導体９５は、１つは制御シグナルのための、１つは電力のための２つの別々の導体を含む。
【００６２】
圧反射活性化装置７０内または上に統合されている切り替え機構９０のさらなる実施形態において、切り替え機構９０は、バス型アーキテクチャを有する論理回路を含んでもよい。各個別のスイッチは、固有アドレスを含有し、バスメッセージは、どのスイッチが活性化または非活性化される必要があるかに対応する識別子を含有する。そのような実施形態における薄膜トランジスタおよび可塑性プリント回路図の使用は、切り替え機構９０および圧反射活性化装置７０のサイズを最小化するのに役立つ。
【００６３】
アノード７６は、１つ以上の電極７１に切り替え可能に連結され、カソード７７は、１つ以上の電極７１に切り替え可能に連結される。任意で、１つより多い電極７１は、同じスイッチ出力に接続される。従って、単一制御シグナルは、同時に多数の電極７１に送信されてもよい。あるいは、単一制御シグナルは、ワイパー様のパターンにおいて、同じアノードとともに異なるカソード間で、または同じカソードとともに異なるアノード間で配列決定されてもよい。
【００６４】
別の実施形態において、切り替え機構９０は、シグナル発生器６６と統合される。そのような実施形態において、圧反射活性化装置７０上の各電極７１に対して、１つの導体９５は制御シグナルにおよび１つは電力に必要とされる。サイズ制限のために、この実施形態は、電極アレイ７０上に提供されることができる電極７１の数において制限される。
【００６５】
別の実施形態において、切り替え機構９０は、１つ以上の多極電極７１ａに切り替え可能に連結される。アノード７６は、１つ以上の多極電極７１ａに切り替え可能に連結され、カソード７７は、１つ以上の多極電極７１ａに切り替え可能に連結される。さらに、アノード７６およびカソード７７は、例えば、外輪８５ｂに連結されているアノード７６および内輪８５ａおよび中心８４に連結されているカソード７７等の、多極電極７１ａ上の１つ以上の極に切り替え可能に連結されてもよい。アノード７６およびカソード７７は、好ましくは、多極電極７１ａの極の間で切り替え可能である。
【００６６】
切り替え機構９０の全ての実施形態において、スイッチ不具合が発生した場合に、圧反射活性化装置７０の継続的操作可能性を確実にするために、スイッチのバックアップセットを提供することが所望され得る。さらなる実施形態において、切り替え機構９０は、各スイッチへの電力の増強を提供するために、スーパーキャパシタを含んでもよい。
【００６７】
圧反射活性化装置７０の取り付けをここで参照して、外科医は、頸動脈洞２０等の圧受容器３０を有する患者内の構造に装置を巻き、好適な方法で装置を固定する。圧反射活性化装置を固定する例示的な構造および方法は、米国特許出願第１１／６９５，２１０号、表題「Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  Ｅｘｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  Ｖｅｓｓｅｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａ  Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  Ｃｕｆｆ」、および米国特許出願第１１／７６６，５９２号、表題「Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ａ  Ｂｅｌｔ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  Ｆｏｒ  Ｓｕｔｕｒｅｌｅｓｓ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ」に記載され得、これらの開示は、参照によりそれら全体が本願明細書に組み込まれる。頸動脈洞２０等の生物学的構造上に取り付けられた場合、圧反射活性化装置７０は、構造の外表面の一部、大部分、または全ての周囲にある構造を環状する。一実施形態において、電極７１は、生物学的構造の外表面と直接接触する。しかしながら、電極７１は、電極７１が生物学的構造と直接接触しないように、可塑性基部７３内に位置付けられてもよい。取り付け手術の前に、外科医は、圧反射活性化装置７０をどこに取り付けるべきかの一般概念を持つであろう。しかしながら、装置の正確かつ最適な位置は、取り付けの前、または取り付け時に外科医には通常明白ではない。血管の特定領域内の生物学的組成物（または組織構造）における差異のために、大きな差異は、装置設置に起因する電流経路の差異により、所与の圧反射治療の有効性において存在する。
【００６８】
本発明は、圧反射活性化装置７０の外科的取り付けを単純化する。複数の選択的に活性化可能な電極７１を有する電極アレイ７０を提供することによって、電極７１の異なるパターンまたはグループは、患者に異なる圧反射反応をもたらすように活性化されることができる。圧反射治療を調整する多くの方法があり、および各調整方法のために、多くの測定方法がある。
【００６９】
一実施形態において、圧反射治療は、圧反射活性化装置７０が、所望の生物学的構造上に取り付けられた後、埋め込み手術の一部として調整されてもよい。外科医は、圧反射活性化装置７０が電極７１の異なるパターンを活性化させるようにし、それにより患者に異なる圧反射反応がもたらされる。外科医は、制御システム６０のメモリ６２内に含有されたライブラリから、事前プログラムされた電極活性化パターンを選択してもよく、または外科医自身のパターンを産生してもよい。独自の活性化パターンを産生する場合は、外科医は、後日用いるために所望のパターンをメモリ６２に保存することができる。電極活性化パターンを変えることができることによって、手術時に圧反射活性化装置７０を再配置する必要性が事実上排除される。
【００７０】
別の実施形態において、圧反射治療は、電極アレイ７０上の電極活性化パターンを変更することによって、圧反射活性化装置７０が外科的に埋め込まれた後、容易に修正または調整されることができる。患者は、メモリ６２から異なる活性化パターンをロードする、または独自の活性化パターンを産生することができる医師を訪問する。
【００７１】
さらなる実施形態において、患者内の最適な治療経路は、経時的に異なる場合があり、それにより、所定部位での治療の有効性が減少する。本発明は、これを是正するために、圧反射治療を調整する方法を包含し、電極活性化パターンは、第１のパターンから第２のパターンに変更されてもよく、第２のパターンは、異なる組織を刺激するために、第１のパターンとは異なる電極の組み合わせを活性化する。第２の電極活性化パターンは、患者において、第１のパターンとは違う圧反射反応をもたらす。異なる電極活性化パターンは、手動で選択されても、または自動であってもよい。自動選択は、センサから受信した情報に基づいて、またはスケジュールに基づいてもよい。
【００７２】
多くの測定は、治療の有効性を判断するため、圧反射治療に応じて患者の反応を測定できるように提供される。一実施形態において、患者の反応は、センサ８０で直接測定されることができる。上述のように、センサ８０は、血圧または他の生理的パラメータを測定してもよい。センサ８０から収集されたデータは、制御システム６０に送信され、適用された圧反射治療の有効性を分析するために使用される。患者の反応をセンサ８０で測定することは、圧反射治療を調節する上記方法の全てに好適である。
【００７３】
別の実施形態において、圧反射治療の有効性は、被験者でサブ刺激試験シグナルを利用することによって判断される。例えば、頸動脈洞２０等の患者の特定の部位で、圧受容器の標的位置をマップするのに必要な時間を最小化するため、サブ刺激試験シグナルは、電極アレイ７０上の電極７１の組み合わせまたはパターンに送信され、種々のシグナル属性が測定される。属性は、インピーダンス、容量、電流、電力、および抵抗性を含んでもよいが、これらに限定されない。サブスレッショルドまたはサブ刺激シグナルと称される好適な試験シグナルは、患者または被験者の圧反射または神経系において、医学的に有意義な反応を生じさせる可能性の低い特性を有するシグナルを含む。そのような特性は、ミリボルト範囲の低電圧、ミリアンペア範囲の低電流、もしくは圧反射反応を生成するのに既知である範囲の外の高周波数、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
【００７４】
一実施例において、電極アレイ７０は、１人以上の被験者に埋め込まれる。被験者は、動物またはヒトであってもよい。刺激シグナルは、可能な電極活性化組み合わせの一部または全てに送達され、各可能な電極活性化組み合わせと関連するシグナル属性が測定される。その上、圧反射反応は、電極活性化組み合わせの少なくとも一部に対して、被験者において測定される。このようにして、有利なシグナル属性間の相関関係は、所与の電極活性化組み合わせのための有利な圧反射反応と関連付けられることができる。
【００７５】
圧反射活性化装置７０によって送達される単一圧反射治療に対する患者の反応を測定するために必要な時間は、数分かかり得る。治療が送達された後、患者の圧反射システムを正常に戻すために、さらに数分が必要とされる場合がある。医師が、広範囲の電極活性化の組み合わせに対する患者の反応を試験することを希望する場合、そうするのに必要な時間は、数日または数週間のうちに測定される。サブ刺激試験シグナルを利用することによって、試験を行うために必要な時間は大幅に減少される。しかしながら、サブ刺激試験シグナルでのマッピングでさえ、電極アレイ７０が、例えば１６個以上等の多数の電極を含有する場合、およびあらゆる可能な電極活性化組み合わせを試験することが所望される場合には、極めて時間がかかる。サブ刺激試験シグナルを使用してマッピングする場合、有効な電極活性化組み合わせの数は、頸動脈洞２０内の圧受容器３０のサイズおよび位置との関連で、個々の選択的に活性化可能な電極７０のサイズおよび配置に基づいてもよい。例えば、圧受容器３０が比較的大きく、電極７１が比較的小さい場合、サブ刺激シグナルで試験されなければならない電極活性化パターンの数は、お互いに同様である特定の電極活性化組み合わせが存在するため、全ての可能な電極活性化組み合わせよりも少なくてもよい。このため、試験する電極活性化組み合わせの総数は、電極活性化組み合わせの有効数のみまで減少してもよい。
【００７６】
サブ刺激シグナルは、好ましくは、必要な総試験時間を減少させるために、できるだけ早い連続で送達される。サブ刺激シグナルは、ミリ秒の、またはさらにマイクロ秒の周波数で送達されてもよい。サブ刺激シグナルが送達される周波数への１つの制限は、例えば、血管壁における容量の蓄積である。一実施形態において、活性化パターンの配列は、刺激される組織の任意の所与の部分で、容量蓄積を減少させるために異なることができる。そのような容量は、その後のサブ刺激シグナルが送達される前に放散される必要があり得る。一実施形態において、サブ刺激試験は、患者が眠っているまたは麻酔下にあり、したがって、背景活性レベルが安定な間に行われてもよい。
【００７７】
被験者から収集されたデータは、次いで、圧反射治療を必要とする患者に、圧反射活性化装置７０を埋め込む時に使用される。取り付けられると、サブ刺激試験シグナルは、可能な電極活性化組み合わせの一部または全てに送信され、各可能な電極活性化組み合わせと関連するシグナル属性が測定される。測定されたシグナル属性は、被験者からのシグナルデータと比較して、コンピュータによって分析され、患者における有利なシグナル属性が同定される。同定された有利なシグナル属性は、有利な電極活性化組み合わせに相当し、それらの有利な電極活性化組み合わせは、次いで、治療のためまたは組み合わせのさらなる緻密化のうちの何れか一方のために、刺激レベルのシグナルを受信するように選択されてもよく、この場合において、患者の圧反射反応は、選択されたそれぞれの電極活性化組み合わせの刺激レベルのシグナルに応じて測定される。したがって、最適な電極活性化組み合わせを発見するために必要な時間は、大幅に減少する。
【００７８】
任意で、自動試験によってもたらされた結果は、メモリ６２内に保存されてもよく、サブ刺激試験組み合わせは、推奨される電極活性化組み合わせおよび極性を確認または変化させるために、埋め込み後に繰り返されてもよい
さらなる実施形態において、サブ刺激試験シグナルの使用は、電極７１の形状および／またはサイズを最適化するのに有用である。異なる形状および／またはサイズの電極７１を有する電極アレイ７０が被験者に埋め込まれてもよく、ならびにサブ刺激試験シグナルは、電極アレイ７０に送信され、シグナル属性が測定される。異なる形状／サイズを有する電極に対して、１つの形状／サイズを有する電極のシグナル属性を比較することによって、有利な電極設計を判断することができる（８つの長方形電極を有する電極アレイの有効性と比較して、１６の円形電極を有する電極アレイ７０の有効性を判断すること等）。さらに、サブ刺激試験シグナルは、１つより多い圧反射活性化装置を埋め込む必要があるかどうかを判断するために使用されてもよい。
【００７９】
本発明のまたさらなる実施形態において、可変の電極活性化組み合わせが利用される。電極活性化組み合わせは、継続的に可変であってもよく、または周期的に可変であってもよい。継続的に可変の電極活性化組み合わせの場合において、例えば、標準の乱数の発生器は、制御システム６０に連結されてもよい。乱数の発生器は、ランダムな組み合わせのアノード−カソード電極対を供給し、それによって、継続的に可変の電極活性化組み合わせが生成される。あるいは、疑似ランダムパターンまたはカオス理論もしくはゲーム理論に基づいたパターンが使用されてもよい。また、電極活性化組み合わせは、周期的に可変であってもよく、期間は、アノード−カソード電極活性化組み合わせの配列を含む。期間の長さ、およびしたがって、固有のアノード−カソード電極活性化組み合わせの数は、所望に応じて、自動または手動で調整されてもよい。一実施形態において、周期的に可変の電極活性化組み合わせは、上述のサブ刺激シグナル試験から同定された有利な電極活性化組み合わせを含む。
【００８０】
図１３に図示する本発明の別の実施形態において、パルス発生器６６によって産生される治療は、多数の連続的パルスを含む。大振幅を有する単一パルス波形を含む治療と対照的に、パルス系列５１２と称されるより小さい振幅の多数のパルスは、連続して点火される。一実施形態において、系列５１２内の各パルス５１４は比較的より小さい振幅を有し、それによって、より大きなパルス５１０と比較して同様に有効な結果を産出するが、しかしながら、少ない瞬時電力がエレクトロニクスから必要とされ、それによって、電池アンペア数要件を節約し、パルス送達エレクトロニクスを単純化させる可能性がある。パルス系列５１２は、パルス列と称されるものでは、同じアノード−電極組み合わせ間で点火されてもよく、または固有のアノード−カソード組み合わせが、パルス系列５１２内の各パルスのために使用されてもよい。この実施例の一変形例において、系列５１２内の各連続的パルス５１４は、重複するように交互してもよく、順次的なタイミングで点火されてもよく、間隔ギャップが、治療における連続的なパルス配列間のギャップよりも有意に短い連続的なより小さいパルス間で、間隔ギャップを空けて離間されてもよい。この実施形態の別の変形例において、パルス系列内の連続的パルスは、同じまたは異なる波形状または波形を提供されてもよい。
【００８１】
本発明の一実施形態において、組み合わせパターンの選択されたサブセットは、刺激レベル閾値シグナルの治療的パラメータ（血圧、神経系活性等）への効果の代用フィードバック指標の適用によってさらに検証される。そのような指標は、神経活性、または刺激に対応する所望の生理的反応を示す傾向にある心電図の人為的結果を含んでもよいが、これらに限定されない。そのような代用試験パターンの実施形態は、サブ刺激シグナル試験の実施形態よりもより時間がかかり、刺激レベルに応じて、刺激シグナル間の付加的な時間は、生理的反応のスタッキングを寛解させるために必要とされる場合があることを理解されたい。
【００８２】
本発明の別の実施形態において、図１４、１５、および１６に図示するように、圧反射活性化装置７０は、複数の多極電極７１ａを含み、各電極７１ａは、中心８４および２つ以上の周囲にある輪８５ａ、８５ｂを有する。多極電極７１ａは、無方向性であるが、空間的に制限された刺激を有する圧反射治療を送達するように適合される。無方向性刺激は、電極アセンブリの回転または配向によって電場の分布が影響されないものである。電極７１ａは、好ましくは、可塑性基部７３に固定され、可塑性基部７３と同一平面となってもよく、または電極７１ａの一部もしくは全ては、基部７３から突出してもよく、組織内に突出してもよい。付加的な輪は、４極電極を生成するため等に、多極電極７１ａ内に提供されてもよい。電極７１ａから放出される電場は、組織刺激の領域が正確に制御され得るように、準均一におよび制御された方法で拡大する。
【００８３】
図１７に図示した一実施形態において、電極７１ａは、遮蔽部分または帰還路８５ｃを含み、電極７１ａを包囲し、付近の電極間に地板を生成する。遮蔽部分８５ｃは、輪８５ａおよび８５ｂと同様に、同心円状の輪を含んでもよい。あるいは、図１８に示すように、遮蔽部分８５ｃは、基部７３に固定され、お互いから電極を遮蔽するように構成された継続的構造を含んでもよい。
【００８４】
以下は、多極電極７１ａがどのように動作し得るかの実施例である。中心部分８４および内輪８５ａは、外輪８５ｂに対する制御電位で保持される。一実施形態において、外輪８５ｂは、基底を含んでもよい。そのような配列は、図１６に示すように、電流路を（例えば、血管５４の）組織内まで延在させる。電流の深度、およびしたがって、電場の深度は、中心８４、内輪８５ａ、および外輪８５ｂ間の相対距離、内輪８４ａおよび外輪８４ｂ間の表面積比、中心８４、内輪８５ａ、および外輪８５ｂ間の電位、ならびにアレイにおける他の電極の中でも特に単一電極７１ａの分布を含むがこれらに限定されない多くの要因によって判断される。これらの要因を修正することによって、形状、領域、および／または電場の深度は、所望の用途に合わせることができる。
【００８５】
多極電極７１ａの構造は、血管全体に電流を伝導するために、２つ以上の別々の電極７１が使用される実施形態と比較して、刺激時により鋭い電場の画定を提供する。そのような画定は、外来性の組織刺激を最小化し、活性化領域の鋭いエッジ制御のために、より広範囲な刺激領域を可能にすることができる。一実施形態において、組織内の特定の深度で、刺激を提供することが所望され得る。例えば、血管の壁等において、組織が層を成して配列される場合、本発明は、組織の１つ以上の層を選択的に刺激し、一方で、組織の他の層を刺激しないように構成されてもよい。別の実施形態において、本発明は、１つ以上の電極７１ａを用いて、指定された容積測定領域において電流密度を制御するように構成されてもよく、容積測定領域は、活性化あるいはその他刺激されることが所望される１つ以上の組織領域を含む。
【００８６】
本発明において使用される電極のさらなる実施形態は、図１９に図示する電極７１ｂである。多極電極７１ｂは、中心部分９２、少なくとも１つの内輪９４、および外輪９６を含む。一実施形態において、中心部分９２は、複数の電極セグメント９３を含み、中心部分９２の各セグメント９３は、電気的に共通である。一実施形態において、内輪９４は、輪状の構成に配列された複数の電極セグメント９５を含んでもよく、内輪９４の各セグメント９５は、電気的に共通である。また、外輪９６は、複数の電極セグメント（図示せず）を含んでもよい。
【００８７】
電極７１ｂの種々の部分における電極セグメントは、より容易に電極を製造することを可能にし得る。さらに、電極７１ｂの寿命は、セグメントから成る輪において材料疲労の可能性が減少することに起因して増加し得る。また、電極７１ｂは、刺激される領域により高い電流密度を提供してもよい。一実施形態において、電極７１ｂは、電極７１ａの内輪と比較すると、内部セグメント化された輪９４のより少ない表面積を有してもよい。電極７１ｂからの電流密度は、所与の印加電流に関して、電極７１ａからの電流密度よりも大きい
電極７１ｂの１つ以上の特性は、送達された治療の１つ以上のパラメータを変化させるために、製造工程中に調整されてもよい。例えば、種々の輪および中心部分のサイズ、輪および中心部分間のサイズの比率、輪および／または中心部分におけるセグメントサイズ、セグメントの間隔、ならびに輪および／または中心部分間の距離である。
【００８８】
事前臨床研究を哺乳類被験者に行い、被験者の一方のグループに１つ以上の電極７１を使用する治療を行い、被験者の別のグループに１つ以上の電極７１ｂを使用する治療を行った。電極７１を有するグループは、電極７１ｂを有するグループと同一の血圧の低下を達成するために、より著しい電力、電流、および電圧を必要とした。
【００８９】
多極電極７１ａおよび／または７１ｂは、本明細書に開示した実施形態のいずれかまたは全てにおいて、電極７０と置換されてもよい。具体的には、多極電極７１ａおよび／または７１ｂは、サブ刺激試験シグナルとともに使用されてもよい。マッピング工程の一部として、サブ刺激試験シグナルは、中心、内輪、および外輪間の刺激の異なる組み合わせを試験することによって、単一の多極電極７１ａまたは７１ｂ上の異なる電極活性化パターンを試験するために使用されてもよい。本発明は、血管内圧反射活性化装置７０を特に参照して説明したが、本発明の実施形態は、血管内において、経血管において、ならびにさらに動脈および静脈の両方の周囲にある血管シースの周りで利用されるように適合された圧反射装置に適用され得ることを理解すべきであり、それぞれを簡潔に説明する。
【００９０】
血管内圧反射活性化装置は、上述したようなマトリックス設計に従って、複数の電極７１を有するステント様の構造を含んでもよい。経血管圧反射活性化装置は、静脈から頸動脈洞等の隣接動脈に入る、または単に静脈壁にわたってエネルギーを隣接動脈壁に伝達する１つ以上の電気的リードとともに、頸静脈等の静脈内に実質的に配列されてもよい。１つ以上のリードは、隣接動脈の壁内に突出してもよく、または動脈の外側に留まってもよい。圧反射活性化装置は、少なくとも１つの静脈および１つの動脈ならびに関連する神経構造を囲む血管シース構造の全てまたは一部の周りの配置に適合してもよい。この実施形態において、圧反射活性化装置は、血管外の実施形態に対して記述されたいずれの構成を取ってもよいが、シースの直径と一致するように対応する直径を有する。
【００９１】
さらに、本発明は、圧反射活性化装置７０が電気装置である実施形態を参照して特に説明したが、非電気の実施形態が本発明により包含されることを理解すべきである。例えば、圧反射活性化装置７０は、微小電気機械システム（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ：ＭＥＭＳ）ベースの装置のマトリックスを含んでもよい。圧反射システムは、患者の圧反射システムを刺激するために機械的に活性化されてもよい。さらに、圧受容器活性化装置７０は、圧電装置のマトリックスを含んでもよく、各圧電装置は、入力電圧を受信し、入力電圧に応じて形状を変更する。圧電装置の形状の変更は、患者の圧反射反応を刺激するだろう。
【００９２】
上記の最適化法は、付加的な用途において有用であり得る。例えば、圧受容器活性化装置７０が、感知能力（除細動器または心臓ペースメーカ等）を有する１つ以上の他の埋め込み可能な医療装置と併せて使用される実施形態において、本明細書において検討した最適化法は、クロストーク、または装置間のシグナル干渉を最小化するために使用されることができる。さらに、電極７１が、生理的シグナルまたはパラメータ（センサ８０に関する上記のパラメータ等）を感知するように適合される本発明の実施形態において、本明細書に開示した最適化法は、感知されたパラメータを最適化するために使用されてもよい。
【００９３】
本発明は、特定の実施形態を参照して説明したが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細において変更がなされることができることを認識されたい。したがって、例証した実施形態は、あらゆる点で例証的であり、制限するものではないと見なされるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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１１ｃ】
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【図１２】
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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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【国際調査報告】
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