(57)【要約】神経性刺激システムは、治療法フィードバック入力として呼吸信号を使用して、神経性刺激の供給を制御する。呼吸信号は、呼吸機能における潜在的に有害な副作用を減少させながら、迷走神経刺激等の神経性刺激の有効性を増加させるために使用される。一実施形態では、神経性刺激システムは、無呼吸を検出し、それに応じて、神経性刺激パルスの供給を調整し、および／または検出した無呼吸を治療する呼吸療法を供給する。上記システムは、前記呼吸器疾患検出器は、前記神経性刺激療法の前記供給によって誘発される呼吸器疾患を検出するように構成され得る。
2010502276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の治療法を供給するように構成される治療法出力装置であって、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を供給するように構成される非呼吸刺激出力回路を含む、治療法出力装置と、
前記治療法出力装置に連結される治療法供給制御器であって、前記１つ以上の治療法の前記供給を制御するように構成されて、前記神経性刺激療法の前記供給を制御するように構成される非呼吸刺激供給制御器を含む、治療法供給制御器と、
呼吸信号を受信するように構成される呼吸信号入力と、
前記呼吸信号入力に連結される呼吸器疾患検出器であって、前記呼吸信号を使用して無呼吸を検出するように構成される無呼吸検出器を含む、呼吸器疾患検出器と、
前記呼吸器疾患検出器および前記治療法供給制御器に連結される治療法調整モジュールであって、無呼吸の前記検出に応じて前記１つ以上の治療法のうちの少なくとも１つの前記供給を調整するように構成される、治療法調整モジュールと
を備える、神経性刺激システム。
【請求項２】
前記呼吸器疾患検出器は、前記神経性刺激療法の前記供給によって誘発される呼吸器疾患を検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記呼吸器疾患検出器は、睡眠時無呼吸を検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記呼吸信号は、非呼吸期間を示し、前記無呼吸検出器は、前記非呼吸期間を検出閾値と比較することによって、無呼吸を検出するように構成される、請求項１〜請求項３のうちのいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記無呼吸検出器はさらに、前記非呼吸期間を緩和閾値と比較することによって、前記呼吸療法の前記供給に応じて、前記検出した無呼吸が緩和されているかどうかを判定するように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記治療法調整モジュールは、前記呼吸療法の前記供給に応じて、前記無呼吸が緩和されていない場合に、前記非呼吸器疾患を治療する前記神経性刺激療法を調整するように構成される、非呼吸刺激調整モジュールを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記治療法調整モジュールは、入力として非呼吸生理学的パラメータを使用した、前記非呼吸器疾患を治療する前記神経性刺激療法の前記供給へのフィードバック制御であって、前記非呼吸生理学的パラメータを標的範囲内で維持するように構成される、フィードバック制御を、提供するように構成される、非呼吸刺激調整モジュールを備える、請求項１から請求項４のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記治療法調整モジュールは、無呼吸の前記検出に応じて、前記神経性刺激療法を調整するように構成される、非呼吸刺激調整モジュールを備える、請求項１から請求項４のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記治療法出力装置はさらに、無呼吸を治療する呼吸療法を供給するように構成される呼吸療法出力回路を備え、前記呼吸療法供給制御器は、前記呼吸療法の前記供給を制御するように構成され、前記治療法調整モジュールは、無呼吸の前記検出に応じて、前記呼吸療法を供給し始めるように構成される、呼吸療法調整モジュールを備える、請求項１〜請求項８のうちのいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記呼吸療法出力回路は、無呼吸を治療する、さらなる神経性刺激療法を供給するように構成され、前記呼吸療法調整モジュールは、無呼吸の前記検出に応じて、前記さらなる神経性刺激療法を開始するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記非呼吸刺激供給制御器および前記呼吸信号入力に連結される同期化モジュールであって、前記非呼吸器疾患を治療する前記神経性刺激療法の前記供給を呼吸サイクルに同期化するように構成される、同期化モジュールをさらに備える、請求項１〜請求項１０のうちのいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記同期化モジュールは、
前記呼吸信号から呼吸基準点を検出する、呼吸基準点検出器と、
前記検出した呼吸基準点のそれぞれとともに始まる遅延間隔の時期を調節するように構成される、遅延タイマと
を備え、
前記非呼吸刺激供給制御器は、前記遅延間隔が満了すると、前記パルス出力回路に神経性刺激パルスのバーストを供給させるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記呼吸基準点検出器は、前記呼吸信号のピークを検出するように構成されるピーク検出器を備え、前記遅延タイマは、前記呼吸信号の前記検出したピークのそれぞれとともに始まる遅延間隔の時期を調節するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
神経性刺激のための方法であって、
非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を含む、１つ以上の治療法を供給するステップと、
呼吸信号を感知するステップと、
前記呼吸信号を使用して無呼吸を検出するステップと、
無呼吸の前記検出に応じて、前記１つ以上の治療法のうちの少なくとも１つの前記供給を調整するステップと
を包含する、方法。
【請求項１５】
無呼吸を検出するステップは、前記非呼吸器疾患を治療する前記神経性刺激療法の前記供給によって誘発される無呼吸を検出するステップを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
無呼吸を検出するステップは、前記呼吸信号および睡眠を示す１つ以上の信号を使用して、睡眠時無呼吸を検出するステップを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記非呼吸器疾患を治療する前記神経性刺激療法の前記供給への非呼吸反応を監視するステップと、
前記非呼吸反応が標的範囲から外れると、前記非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を調整するステップと
をさらに包含する、請求項１４から請求項１６のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
無呼吸の前記検出に応じて、前記１つ以上の治療法のうちの前記少なくとも１つの前記供給を調整するステップは、無呼吸の前記検出に応じて、前記非呼吸器疾患を治療する前記神経性刺激療法の強度を一時停止または低下させるステップを包含する、請求項１４から請求項１７のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記１つ以上の治療法を供給するステップはさらに、無呼吸を治療する呼吸療法を供給するステップを包含し、無呼吸の前記検出に応じて、前記１つ以上の治療法のうちの前記少なくとも１つの前記供給を調整するステップは、無呼吸の前記検出に応じて、無呼吸を治療する前記呼吸療法の前記供給を開始するステップを包含する、請求項１４から請求項１８のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記呼吸療法を供給するステップは、無呼吸を治療する、さらなる神経性刺激療法、心臓ペーシング療法、および外圧療法を供給するステップを包含する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
無呼吸を治療する前記呼吸療法を供給するステップは、無呼吸を治療する、さらなる神経性刺激療法を供給するステップを包含し、無呼吸の前記検出に応じて、前記１つ以上の治療法のうちの前記少なくとも１つの前記供給を調整するステップは、無呼吸の前記検出に応じて、前記さらなる神経性刺激療法の前記供給を開始するステップを包含する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記呼吸信号は、非呼吸期間を示し、無呼吸を検出するステップは、前記非呼吸期間を検出閾値と比較することによって無呼吸を検出するステップを包含する、請求項１４から請求項２１のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記非呼吸期間を緩和閾値と比較することによって、前記呼吸療法の前記供給に応じて、前記検出した無呼吸が緩和されているかどうかを判定するステップをさらに包含する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
無呼吸の前記検出に応じて、前記１つ以上の治療法のうちの前記少なくとも１つの前記供給を調整するステップは、前記呼吸療法の前記供給に応じて、前記無呼吸が緩和されていない場合に、前記非呼吸器疾患を治療する前記神経性刺激療法の強度を一時停止または低下させるステップを包含する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記呼吸信号から所定型の呼吸基準点を検出するステップと、
前記検出した所定型の呼吸基準点のそれぞれとともに遅延間隔を開始するステップと、
前記遅延間隔が満了すると、神経性刺激パルスのバーストを供給するステップと
をさらに包含する、請求項１４から請求項２４のうちのいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
２００６年８月３０日に出願された米国特許出願第１１／４６８，６０３号に対して、本明細書において優先権の利益が主張され、上記特許出願は本明細書において参考により援用される。
【０００２】
（関連出願の参照）
本願は、同時継続中で、同一人に譲渡された、米国特許出願第１１／４６７，２６４号（２００６年８月２５日に出願された、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＡＢＡＴＩＮＧ  ＮＥＵＲＡＬ  ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ  ＳＩＤＥ  ＥＦＦＥＣＴＳ」）、および米国特許出願第１１／４６８，５９５号（２００６年８月２５日に出願された、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＮＥＵＲＡＬ  ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ」）に関連し、これらの出願はそれら全体が本明細書に参考により援用される。
【０００３】
本書は概して、神経性刺激に関し、具体的には、呼吸障害中に神経性刺激を制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
自律神経系の電気刺激は、様々な生理的機能を変調するために印加されてきた。一実施例は、神経性刺激を使用する心臓機能および血行動態性能の変調である。心筋は、交感神経および副交感神経で神経支配される。人工的に印加された電気刺激を含む、これらの神経における活動は、心拍および収縮性（心筋収縮の強さ）を変調する。迷走神経の心臓枝等の副交感神経に印加される電気刺激は、心拍および収縮性を減少させて、心周期の収縮期を延長し、心周期の拡張期を短縮することが知られている。交感神経に印加される電気刺激には、実質的に逆の効果があることが知られている。
【０００５】
心拍および収縮性を変調する、自律神経の電気刺激の能力は、心不全患者の血行動態性能を改善する、および心筋梗塞後に心筋リモデリングを制御し、不整脈を予防する等、異常な心臓の状態を治療するために利用される。しかしながら、自律神経系は、身体の多くの器官の機能を調節する。心臓疾患を治療するように自律神経系に供給される神経性刺激パルスは、様々な他の生理的機能を非意図的に変調する場合がある。したがって、神経性刺激が自律神経系に印加される時に、意図しない潜在的有害影響を予防または制御する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
神経性刺激システムは、治療法フィードバック入力として呼吸信号を使用して、神経性刺激の供給を制御する。呼吸信号は、呼吸機能における潜在的に有害な副作用を減少させながら、迷走神経刺激等の神経性刺激の有効性を増加させるために使用される。
【０００７】
一実施形態では、神経性刺激システムは、治療法出力装置、治療法供給制御器、呼吸信号入力、呼吸器疾患検出器、および治療法調整モジュールを含む。治療法出力装置は、１つ以上の治療法を供給し、非呼吸刺激出力回路を含んで、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を供給する。治療法供給制御器は、１つ以上の治療法の供給を制御し、非呼吸刺激供給制御器を含んで、神経性刺激療法の供給を制御する。呼吸信号入力は、呼吸信号を受信する。呼吸器疾患検出器は、無呼吸検出器を含み、呼吸信号を使用して無呼吸を検出する。治療法調整モジュールは、無呼吸の検出に応じて、１つ以上の治療法のうちの少なくとも１つの供給を調整する。
【０００８】
一実施形態では、神経性刺激のための方法が提供される。非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を含む、１つ以上の治療法が供給される。呼吸信号が感知される。呼吸信号を使用して、無呼吸が検出される。無呼吸の検出に応じて、１つ以上の治療法のうちの少なくとも１つの供給が調整される。
【０００９】
この概要は、本出願の教示の一部の概説であり、本主題の排他的または包括的扱いとなることを目的としない。本主題についてのさらなる詳細は、詳細な説明および添付の請求項にある。次の詳細な説明を読んで理解し、その一部を形成する図面を見ると、本発明の他の側面が、当業者にとって明白となるであろう。本発明の範囲は、添付の請求項およびそれらの法的同等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面は概して、一実施例として、本書で論じられる様々な実施形態を図示する。図面は例示的な目的に過ぎず、縮尺通りではない場合がある。
【図１】図１は、神経性刺激システムの実施形態、および神経性刺激システムが使用される環境の各部の図解である。
【図２】図２は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す呼吸信号の図解である。
【図３】図３は、呼吸サイクルに同期される神経性刺激パルスの供給の図解である。
【図４】図４は、呼吸サイクル同期神経性刺激システムの実施形態を図示する、ブロック図である。
【図５】図５は、図４の呼吸サイクル同期神経性刺激システムの具体的実施形態を図示する、ブロック図である。
【図６】図６は、神経性刺激を呼吸サイクルに同期化するための方法の実施形態を図示する、フローチャートである。
【図７】図７は、呼吸器疾患反応性神経性刺激システムの実施形態を図示する、ブロック図である。
【図８】図８は、図７の呼吸器疾患反応性神経性刺激システムの具体的実施形態を図示する、ブロック図である。
【図９】図９は、呼吸器疾患に応じて神経性刺激を調整するための方法の実施形態を図示する、フローチャートである。
【図１０】図１０は、呼吸器疾患に応じて神経性刺激を調整するための方法の具体的実施形態を図示する、フローチャートである。
【図１１】図１１は、呼吸サイクル同期呼吸器疾患反応性神経性刺激システムの実施形態を図示する、ブロック図である。
【図１２】図１２は、別の呼吸器疾患反応性神経性刺激システムの実施形態を図示する、ブロック図である。
【図１３】図１３は、図１２の呼吸器疾患反応性神経性刺激システムの具体的実施形態を図示する、ブロック図である。
【図１４】図１４は、神経性刺激中に呼吸器疾患に反応するための方法の実施形態を図示する、フローチャートである。
【図１５】図１５は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激を制御するための方法の実施形態を図示する、フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次の詳細な説明では、これに関して一部を形成する添付図面を参照し、図中、例証として、本発明を実践することができる具体的実施形態が示される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することが可能となるように十分詳細に説明され、実施形態を組み合わせてもよく、または他の実施形態を利用してもよく、かつ本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、構造、論理、および電気的変更を行ってもよいことが理解される。本開示での「１つの」または「様々な」実施形態という言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、そのような言及は、２つ以上の実施形態を検討する。次の詳細な説明は実施例を提供し、本発明の範囲は、添付の請求項およびそれらの法的同等物によって定義される。
【００１２】
本書で使用されるような、呼吸数と呼吸サイクル長（呼吸間隔としても知られる）との間の関係は、頻度とその対応期間との間の関係である。呼吸数が毎分の呼吸において求められる場合、その対応呼吸サイクル長の秒数は、６０を呼吸数で割ることによって計算される（６０は１分の秒数である）。呼吸数を使用する、比較等の任意の過程は、呼吸サイクル長が代わりに使用される時に、それに応じて修正される。例えば、呼吸数が閾値数を下回る時に低呼吸数が検出された場合、同等の過程は、呼吸サイクル長が対応する閾値間隔を超える時に低呼吸数を検出することである。添付の請求項は、そのような変化型を対象とすると解釈されるべきである。
【００１３】
本書は、神経性刺激の供給を呼吸サイクルに同期化し、および／または、無呼吸、呼吸低下、または呼吸困難等の呼吸器疾患（呼吸障害）の検出に応じて、神経性刺激の供給を調整する、神経性刺激システムについて論じる。一実施形態では、神経性刺激システムは、副交感神経系の迷走神経等の自律神経に神経性刺激を供給する。迷走神経の刺激は、迷走神経刺激または迷走神経変調と呼ばれる。迷走神経刺激は、心臓疾患、高血圧症、炎症性疾患、てんかん、糖尿病、うつ病、および他の病気を治療するように印加されてもよい。しかしながら、迷走神経刺激はまた、呼吸数の低減および１回換気量の低減等の、呼吸における望ましくない効果を引き起こし、呼吸器疾患にすでに罹患している患者の状態を悪化させる場合もある。したがって、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難等の呼吸器疾患は、迷走神経刺激の禁忌となっている。一実施形態では、神経性刺激システムは、呼吸サイクルを示す呼吸信号を感知し、神経性刺激の供給を呼吸サイクルに同期化する。このことは、呼吸数が減少すると神経性刺激の強度を低減する、固有の負のフィードバックを提供する。別の実施形態では、神経性刺激システムは、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難等の呼吸器疾患を検出する。そのような呼吸器疾患が検出された場合、神経性刺激の供給は、刺激の強度を低減する、刺激を一時停止する、または神経性刺激または検出した呼吸器疾患を治療する他の手段を使用して呼吸療法を適用するように、調整される。他の実施形態では、神経性刺激システムはまた、交感神経系にも神経性刺激を供給する。
【００１４】
迷走神経刺激が神経性刺激の具体的実施例として論じられる一方で、本主題は、呼吸に影響する任意の神経性刺激に適用できる。神経系への「神経性刺激パルス」の供給が神経性刺激の具体的実施例として論じられる一方で、本主題は、様々なエネルギー形態および様々な信号形態を使用する神経系の刺激に適用できる。一実施形態では、神経性刺激は、神経系への電気パルスの供給を含んで、神経系における活動電位を人工的に誘出する。他の実施形態では、神経性刺激は、電気、機械、熱、光、化学、および生物エネルギー等の、神経系における神経活動を誘出または変調することが可能な、任意の形態のエネルギーの供給を含む。
【００１５】
図１は、神経性刺激システム１００の実施形態、およびシステム１００が使用される環境の各部の図解である。システム１００は、リード１０６および１０８を通して神経性刺激パルスを供給する埋込型医療機器１１０、外部システム１２０、および埋込型医療機器１１０と外部システム１２０との間の通信を提供するための遠隔測定リンク１２５を含む。例示的目的のみで、図１は、リード１０６が、交感神経系の神経１０２に連結される電極１０７を含み、リード１０８が、副交感神経系の神経１０４に連結される電極１０９を含むことを示す。神経１０２および１０４は、心臓１０１に神経を分布する。様々な実施形態では、埋込型医療機器１１０は、心臓１０１を含む循環系の１つ以上の機能を変調するために、１つ以上のリードを通して任意の１つ以上の神経に神経性刺激を提供する。そのようなリードは、神経活動を感知する、および／または神経性刺激パルスを供給するための少なくとも１つの電極をそれぞれ含む、埋込型神経リードを含む。そのような電極の一実施例は、迷走神経の周囲での配置のためのカフ電極を含む。
【００１６】
埋込型医療機器１１０は、神経性刺激パルスを供給し、呼吸制御神経性刺激回路１３０を含む。呼吸制御神経性刺激回路１３０は、呼吸サイクルの指示および呼吸信号から抽出される機能を使用して、神経性刺激パルスの供給を制御する。一実施形態では、呼吸制御神経性刺激回路１３０は、各呼吸サイクルから所定型の呼吸基準点を検出し、神経性刺激パルスの供給をその呼吸基準点と同期化させる。別の実施形態では、呼吸制御神経性刺激回路１３０は、所定型の呼吸器疾患を検出し、呼吸器疾患の検出時に神経性刺激パルスの供給を一時停止または調整する。一実施形態では、埋込型医療機器１１０は、生理学的信号を監視する、および／または神経性刺激に加えて治療法を供給することが可能である。そのような追加治療法の実施例は、心臓ペーシング療法、電気的除細動／除細動療法、心臓再同期療法、心臓リモデリング制御療法、薬物療法、細胞療法、および遺伝子療法を含む。様々な実施形態では、埋込型医療機器１１０は、１つ以上のそのような追加治療法と連携して、神経性刺激を供給する。
【００１７】
外部システム１２０は、医師または他の介護人による埋込型医療機器１１０の制御、およびそれとの通信を提供する。一実施形態では、外部システム１２０は、プログラマを含む。別の実施形態では、外部システム１２０は、遠隔測定リンク１２５を介して埋込型医療機器１１０と通信する外部医療機器、遠隔場所における遠隔装置、および外部医療機器と遠隔医療機器とを結び付ける電気通信網を含む、患者管理システムである。患者管理システムは、患者の状態の監視および治療法の調整等の目的で、遠隔場所から埋込型医療機器１１０へのアクセスを可能にする。一実施形態では、遠隔測定リンク１２５は、誘導遠隔測定リンクである。代替的実施形態では、遠隔測定リンク１２５は、遠方界無線周波数（ＲＦ）遠隔測定リンクである。遠隔測定リンク１２５は、埋込型医療機器１１０から外部システム１２０へのデータ伝送を提供する。このことは、例えば、埋込型医療機器１１０によって収集されるリアルタイム生理学的データを伝送するステップ、埋込型医療機器１１０によって取得され、それに保存される生理学的データを抽出するステップ、埋込型医療機器１１０に記録された、不整脈の発生および供給される治療法等の患者履歴データを抽出するステップ、および／または埋込型医療機器１１０の動作状態（例えば、バッテリ状態およびリードインピーダンス）を示すデータを抽出するステップを含む。遠隔測定リンク１２５はまた、外部システム１２０から埋込型医療機器１１０へのデータ伝送も提供する。これは、例えば、生理学的データを収集するように埋込型医療機器１１０をプログラムするステップ、少なくとも１つの自己診断試験（医療機器の動作状態について等）を行うように埋込型医療機器１１０をプログラムするステップ、１つ以上の治療法を供給するように、および／または１つ以上の治療法の供給を調整するように埋込型医療機器１１０をプログラムするステップ、および／または１つ以上の治療法を制御するために埋込型医療機器１１０によって使用するための、収集した生理学的および／または他の患者データを外部に伝送するステップを含む。
【００１８】
図２は、呼吸サイクル、ならびに呼吸サイクル長、吸気期間、呼気期間、非呼吸期間、および１回換気量を含む呼吸パラメータを示す、呼吸信号の図解である。吸気期間は、呼吸信号の振幅が吸気閾値を上回る、呼気サイクルの吸気相の開始時に開始し、呼吸サイクルの振幅がピークに達する、呼吸サイクルの呼気相の開始時に終了する。呼気期間は、呼気相の開始時に開始し、呼吸信号の振幅が呼気閾値を下回ると終了する。非呼吸期間は、呼気相の終了と次の吸気相の開始との間の時間間隔である。１回換気量は、呼吸信号の頂点間振幅である。
【００１９】
呼吸信号は、呼吸活動を示す生理学的信号である。様々な実施形態では、呼吸信号は、呼吸によって変調される、任意の生理学信号を含む。一実施形態では、呼吸信号は、埋込型インピーダンスセンサによって感知される、経胸腔インピーダンス信号である。別の実施形態では、呼吸信号は、埋込型圧力センサによって感知される血圧信号から抽出され、呼吸成分を含む。別の実施形態では、呼吸信号は、胸部の動きまたは肺容量を示す信号を感知する、外部センサによって感知される。
【００２０】
図３は、呼吸サイクルに同期される神経性刺激パルスの供給の図解である。図示した実施形態では、呼吸信号３００のピーク３２０は、呼吸基準点として検出される。遅延間隔３３０は、ピーク３２０のそれぞれの検出時に開始する。神経性刺激パルス３１０のバーストは、遅延間隔３３０が満了すると、迷走神経等の神経に供給される。様々な他の実施形態では、吸気相の開始点、呼気相の終点、または他の閾値交差点が、呼吸基準点として検出される。
【００２１】
図４は、呼吸サイクル同期神経性刺激システム４４０の実施形態を図示する、ブロック図である。システム４４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御神経性刺激回路４３０を含む。
【００２２】
呼吸センサ４２６は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す生理学的信号を感知する。一実施形態では、呼吸センサ４２６は、埋込型医療機器１１０に組み込まれる埋込型センサを含む。具体的実施形態では、呼吸センサ４２６は、呼吸を示す経胸腔インピーダンス信号を感知する、インピーダンスセンサである。別の実施形態では、呼吸センサ４２６は、埋込型センサ、またはその一部を含む。埋込型センサは、１つ以上のリードを介して、または遠隔測定を介して、埋込型医療機器に伝達的に連結される。具体的実施形態では、呼吸センサ４２６は、埋込型肺動脈圧（ＰＡＰ）センサ、またはその一部である。埋込型ＰＡＰセンサは、ＲＦまたは超音波遠隔測定を介して、埋込型医療機器１００と通信する。埋込型ＰＡＰセンサの実施例は、参照することによりその全体において本願に組み込まれる、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された、２００５年１０月１３日出願の「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＰＵＬＭＯＮＡＲＹ  ＡＲＴＥＲＹ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＳＩＧＮＡＬ  ＩＳＯＬＡＴＩＯＮ」と題された、米国特許出願第１１／２４９，６２４号で論じられている。別の実施形態では、呼吸センサ４２６は、胸部の拡張および収縮、またはその一部を感知する、外部センサを含む。外部センサは、ＲＦまたは超音波遠隔測定を介して、埋込型医療機器１００と通信する。
【００２３】
センサ処理回路４２８は、生理学的信号を使用して呼吸信号を発生させる。呼吸信号は、呼吸サイクル、ならびに、呼吸サイクル長、吸気期間、呼気期間、非呼吸期間、１回換気量、および分時換気量のうちの１つ以上を含む呼吸パラメータを示す。一実施形態では、センサ処理回路４２８は、生理学的信号の不要成分を除去して、生理学的信号の呼吸成分を隔離する。一実施例は、米国特許出願第１１／２４９，６２４号で論じられている、ＰＡＰ信号の呼吸成分を隔離するステップを含む。一実施形態では、センサ処理回路４２８は、呼吸パラメータのうちの１つ以上を抽出する。一実施形態では、センサ処理回路４２８および呼吸制御神経性刺激回路４３０は、両方とも埋込型医療機器１１０に収容される。別の実施形態では、センサ処理回路４２８は、呼吸センサ４２６を含む、埋込型または外部センサの一部である。
【００２４】
呼吸制御神経性刺激回路４３０は、呼吸制御神経性刺激回路１３０の具体的実施形態であり、刺激出力回路４３２および制御器４３４を含む。刺激出力回路４３２は、電極１０７および１０９等の電極を介して神経性刺激パルスを供給する。制御器４３４は、呼吸信号入力４３６、同期化モジュール４３８、および刺激供給制御器４４６を含む。呼吸信号入力４３６は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す呼吸信号を受信する。同期化モジュール４３８は、神経性刺激パルスの供給を呼吸サイクルに同期化し、呼吸基準点検出器４４２および遅延タイマ４４４を含む。呼吸基準点検出器４４２は、呼吸信号における所定型の呼吸基準点を検出する。遅延タイマ４４４は、検出した呼吸基準点のそれぞれとともに開始する遅延間隔の時期を調節する。刺激供給制御器４４６は、遅延間隔が満了すると、刺激出力回路４３２に神経性刺激パルスのバーストを供給させる。
【００２５】
図５は、呼吸サイクル同期神経性刺激システム４４０の具体的実施形態である、呼吸サイクル同期神経性刺激システム５４０の実施形態を図示する、ブロック図である。システム５４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御神経性刺激回路５３０を含む。
【００２６】
呼吸制御神経性刺激回路５３０は、呼吸制御神経性刺激回路４３０の具体的実施形態であり、刺激出力回路４３２、感知回路５５０、および制御器５３４を含む。感知回路５５０は、電極１０７および１０９等の電極を使用して、１つ以上の神経信号を感知する。制御器５３４は、呼吸信号入力４３６、同期化モジュール５３８、および刺激供給制御器５４６を含む。同期化モジュール５３８は、神経性刺激パルスの供給を呼吸サイクルに同期化させる。呼吸サイクルと神経性刺激との間のそのような同期化は、負のフィードバックを提供し、神経性刺激によって引き起こされる、異常に長い呼吸サイクル等の望ましくない効果を緩和する。一実施形態では、呼吸サイクルと神経性刺激との間の同期化は、神経性刺激が、呼吸による自然な心拍の変調を模倣することを可能にし、その場合、心拍は吸気相中に増加し、呼気相中に減少する。さらなる実施形態では、神経性刺激を呼吸サイクルに同期化させることに加えて、同期化モジュール５３８はまた、神経性刺激を心周期および／または概日周期にも同期化させる。同期化モジュール５３８は、ピーク検出器５４２、遅延タイマ５４４、および遅延発生器５４８を含む。ピーク検出器５４２は、呼吸基準点検出器４４２の具体的実施形態であり、呼吸信号の高または低ピークを検出する。一実施形態では、ピーク検出器５４２は、ピーク３２０として図３に図示される高ピークを検出する。遅延タイマ５４４は、検出したピークとともに開始する遅延間隔の時期を調節する。一実施形態では、遅延間隔は、約０から５秒の間でプログラム可能である。別の実施形態では、遅延発生器５４８は、呼吸信号を使用して遅延間隔を調整する。具体的実施形態では、遅延発生器５４８は、呼吸サイクル長の関数として遅延間隔を計算する。刺激供給制御器５４６は、刺激供給制御器４４６の具体的実施形態であり、一式の刺激パラメータを含む刺激アルゴリズムを実行することによって、神経性刺激パルスの供給を制御する。様々な実施形態では、刺激パラメータは、パルス振幅、パルス幅、刺激頻度またはパルス間隔、バーストあたりのパルス数、および刺激部位を含む。刺激供給制御器５４６は、遅延間隔が満了すると、刺激出力回路４３２に神経性刺激パルスのバーストを供給させる。
【００２７】
図６は、神経性刺激を呼吸サイクルに同期化するための方法６００の実施形態を図示する、フローチャートである。一実施形態では、方法６００は、呼吸制御神経性刺激回路４３０または５３０によって行われる。
【００２８】
呼吸信号は、６１０で受信される。呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例は、呼吸サイクル長、吸気期間、呼気期間、非呼吸間隔、１回換気量、および分時換気量を含む。様々な実施形態では、呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す生理学的信号であるか、またはそれに由来する。生理学的信号の実施例は、経胸腔インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号を含む。
【００２９】
呼吸基準点は、６２０で呼吸信号から検出される。呼吸基準点の実施例は、呼吸信号の高または低ピーク、および呼吸信号における閾値交差点を含む。
【００３０】
遅延間隔は、呼吸基準点が検出されると、６３０で開始される。一実施形態では、遅延間隔は、約０から５秒の間でプログラム可能である。別の実施形態では、遅延間隔は、呼吸信号を使用して調整される。具体的実施形態では、遅延間隔は、呼吸サイクル長、および／または呼吸信号から抽出される１つ以上の他の呼吸パラメータの関数として、計算される。
【００３１】
神経性刺激パルスのバーストは、６４０で遅延間隔が満了すると、供給される。様々な実施形態では、神経性刺激パルスの供給は、パルス振幅、パルス幅、刺激頻度またはパルス間隔、バーストあたりのパルス数、および刺激部位のうちの１つ以上等の、一式の刺激パラメータを含む、刺激アルゴリズムを実行することによって制御される。
【００３２】
図７は、呼吸器疾患反応性神経性刺激システム７４０の実施形態を図示する、ブロック図である。システム７４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御神経性刺激回路７３０を含む。
【００３３】
呼吸制御神経性刺激回路７３０は、呼吸制御神経性刺激回路１３０の具体的実施形態であり、刺激出力回路４３２および制御器７６０を含む。制御器７６０は、呼吸信号入力４３６、呼吸器疾患検出器７５２、刺激調整モジュール７５４、および刺激供給制御器７５６を含む。呼吸器疾患検出器７５２は、呼吸信号入力４３６によって受信される呼吸信号を使用して、所定型の呼吸器疾患を検出する。刺激調整モジュール７５４は、呼吸器疾患のそれぞれの検出に応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。一実施形態では、刺激調整モジュール７５４は、呼吸器疾患の検出に応じて、刺激アルゴリズムの実行を停止する。刺激供給制御器７５６は、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって、神経性刺激パルスの供給を制御する。
【００３４】
図８は、呼吸器疾患反応性神経性刺激システム７４０の具体的実施形態である、呼吸器疾患反応性神経性刺激システム８４０の実施形態を図示する、ブロック図である。システム８４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、生理学的センサ８７０、別のセンサ処理回路８７２、および呼吸制御神経性刺激回路８３０を含む。
【００３５】
生理学的センサ８７０は、呼吸センサ４２６によって感知される生理学的信号および感知回路５５０によって感知される１つ以上の神経信号に加えて、１つ以上の生理学的信号を感知する。様々な実施形態では、生理学的センサ８７０は、心臓信号、心音を示す信号、心臓および／または経胸腔インピーダンス信号、および血中酸素濃度を示す信号のうちの１つ以上を感知する。センサ処理回路８７２は、神経性刺激を制御する際に呼吸制御神経性刺激回路８３０によって使用するために、生理学的センサ８７０によって感知される１つ以上の生理学的信号を処理する。様々な実施形態では、生理学的センサ８７０または生理学的センサ８７０の各部は、埋込型医療機器１１０に含まれるか、または１つ以上のリードまたは遠隔測定を介して埋込型医療機器１１０に伝達的に連結される。様々な実施形態では、センサ処理回路８７２またはセンサ処理回路８７２の各部は、埋込型医療機器１１０に含まれるか、１つ以上リードまたは遠隔測定を介して、埋込型医療機器１１０に伝達的に連結される。
【００３６】
呼吸制御神経性刺激回路８３０は、呼吸制御神経性刺激回路１３０の具体的実施形態であり、刺激出力回路４３２、感知回路５５０、および制御器８６０を含む。制御器８６０は、制御器７６０の具体的実施形態であり、呼吸信号入力４３６、呼吸器疾患検出器８５２、生理学的信号入力８７６、生理学的事象検出器８７４、刺激調整モジュール８５４、および刺激供給制御器８５６を含む。
【００３７】
呼吸器疾患検出器８５２は、呼吸信号を使用して、１つ以上の呼吸器疾患を検出する。図示した実施形態では、呼吸器疾患検出器８５２は、無呼吸検出器８６２、呼吸低下検出器８６４、および呼吸困難検出器８６６を含む。様々な他の実施形態では、呼吸器疾患検出器８５２は、無呼吸検出器８６２、呼吸低下検出器８６４、および呼吸困難検出器８６６のうちのいずれか１つ以上を含む。様々な実施形態では、呼吸器疾患検出器８５２はまた、呼吸数が閾値数未満である時の低呼吸数、１回換気量が検出閾値量未満である時の低い１回換気量、および分時換気量が検出閾値未満である時の低分時換気量等の、１つ以上の呼吸パラメータの異常値も検出する。
【００３８】
無呼吸は、異常に長い非呼吸期間によって特徴付けられる。無呼吸検出器８６２は、非呼吸期間を検出閾値期間と比較することによって、無呼吸を検出する。無呼吸は、非呼吸期間が検出閾値期間を超えると検出される。呼吸低下は、異常に浅い呼吸、すなわち、低い１回換気量によって特徴付けられる。呼吸低下検出器８６４は、１回換気量を検出閾値と比較することによって、呼吸低下を検出する。呼吸低下は、１回換気量が検出閾値量未満である時に検出される。一実施形態では、１回換気量は、所定の時間間隔または所定数の呼吸サイクルにわたる平均１回換気量である。呼吸困難は、速く浅い呼吸、すなわち、高呼吸数対１回換気量比によって特徴付けられる。呼吸困難検出器８６６は、呼吸数対１回換気量の比率を検出閾値比率と比較することによって、呼吸困難を検出する。呼吸困難は、比率が閾値比率を超えると検出される。様々な実施形態では、閾値期間、検出閾値量、および／または閾値比率は、経験的に確立される。経胸腔インピーダンス信号等の呼吸信号を使用する、無呼吸および呼吸低下検出の実施例は、参照することによりその全体において本願に組み込まれる、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された、２００２年１２月４日出願の「ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ  ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」と題された、米国特許出願第１０／３０９，７７０号で論じられている。経胸腔インピーダンス信号等の呼吸信号を使用する、呼吸困難検出の実施例は、参照することによりその全体において本願に組み込まれる、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された、２００５年９月１６日出願の「ＲＡＰＩＤ  ＳＨＡＬＬＯＷ  ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＵＳＥ  ＩＮ  ＣＯＮＧＥＳＴＩＶＥ  ＨＥＡＲＴ  ＦＡＩＬＵＲＥ  ＳＴＡＴＵＳ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ」と題された、米国特許出願第１１／２２９，３１６号で論じられている。
【００３９】
生理学的信号入力８７６は、生理学的センサ８７０によって感知され、センサ処理回路８７２によって処理される１つ以上の生理学的信号を受信する。生理学的事象検出器８７４は、１つ以上の生理学的信号から１つ以上の生理学的事象を検出する。様々な実施形態では、生理学的事象検出器８７４は、心臓信号形態の変化、心音波形形態の変化、インピーダンス信号形態の変化、および血中酸素飽和度の変化のうちの１つ以上を検出する。
【００４０】
刺激調整モジュール８５４は、少なくとも呼吸器疾患検出器８５２による呼吸器疾患の検出に応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。一実施形態では、刺激調整モジュール８５４は、呼吸器疾患検出器８５２による呼吸器疾患の検出、および生理学的事象検出器８７４による生理学的事象の検出に応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。刺激供給制御器８５６は、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって、神経性刺激パルスの供給を制御する。刺激調整モジュール８５４は、刺激スイッチ８６８を含む。刺激スイッチ８６８は、無呼吸、呼吸低下、または呼吸困難等の呼吸器疾患の検出に応じて、第１の刺激アルゴリズムの実行を停止する。例えば、第１の刺激アルゴリズムは、迷走神経刺激によって心臓の状態を治療するように実行される。無呼吸、呼吸低下、または呼吸困難が検出された場合、迷走神経刺激は、心臓の状態を治療するために設計されている迷走神経刺激による状態の悪化を回避するように停止される。一実施形態では、刺激スイッチ８６８は、所定の一時停止期間後に、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態では、呼吸器疾患がもはや検出されなくなると、刺激スイッチ８６８は、第１の刺激アルゴリズムの実行を開始する。別の実施形態では、刺激スイッチ８６８は、所定の一時停止期間後に、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態では、刺激スイッチ８６８は、外部システム１２０を使用する医師等のユーザによって発信される刺激コマンドに応じて、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。一実施形態では、第１の刺激アルゴリズムの実行を停止することに加えて、刺激スイッチ８６８は、呼吸器疾患の検出に応じて、第２の刺激アルゴリズムを実行し始める。具体的実施形態では、第２の刺激アルゴリズムは、第１の刺激アルゴリズムと比べて、より低い刺激強度を提供する。第１の刺激アルゴリズムから第２の刺激アルゴリズムに切り替えると、刺激パルス振幅を低下し、刺激パルス幅を短縮し、刺激頻度を低下し、バーストあたりのパルス数を削減し、および／または刺激部位を変更する。別の具体的実施形態では、第１の刺激アルゴリズムは、心疾患等の非呼吸器疾患を治療するために使用され、第２の刺激アルゴリズムは、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難等の検出した呼吸器疾患を治療するために使用される。第１の刺激アルゴリズムから第２の刺激アルゴリズムに切り替えると、非呼吸器疾患の治療から呼吸器疾患の治療に切り替える。別の具体的実施形態では、第１の刺激アルゴリズムは、非呼吸器疾患を治療するために使用され、第２の刺激アルゴリズムは、非呼吸器疾患を治療することに加えて、検出した呼吸器疾患を治療するために使用される。第１の刺激アルゴリズムから第２の刺激アルゴリズムに切り替えると、非呼吸器疾患の治療から呼吸器疾患および非呼吸器疾患の両方の治療に切り替える。
【００４１】
一実施形態では、本書で論じられる「呼吸器疾患」とは、睡眠と関連する呼吸器疾患（すなわち、睡眠時無呼吸、睡眠時呼吸低下、または睡眠時呼吸困難等の睡眠呼吸障害）を指す。１つ以上の生理学的信号は、患者が睡眠中であるかどうかを示す。例えば、生理学的センサ８７０は、活動センサ、姿勢センサ、および／または睡眠を示す因子である信号を感知する、１つ以上の他のセンサを含む。生理学的事象検出器８７４は、１つ以上の生理学的信号に基づいて睡眠を検出し、患者が睡眠中であるかどうかを示す睡眠信号を発生させる。一実施形態では、生理学的事象検出器８７４は、１つ以上の生理学的信号および時刻に基づいて、睡眠を検出する。呼吸器疾患検出器８５２は、睡眠信号が存在する時にそのような１つ以上の呼吸器疾患を検出する。刺激調整モジュール８５４は、睡眠中に検出される少なくとも１つの呼吸器疾患に応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。他の実施形態では、本書で論じられる「呼吸器疾患」は、患者が覚醒また睡眠中に発生する呼吸器疾患を含む。
【００４２】
一実施形態では、本書で論じられる「呼吸器疾患」とは、神経性刺激によって誘発される呼吸器疾患を指す。患者は、迷走神経刺激とは無関係である、１つ以上の呼吸器疾患を有する場合がある。神経性刺激によって誘発される呼吸器疾患は、迷走神経刺激によって引き起こされる、または悪化される呼吸器疾患を含む。一実施形態では、生理学的センサ８７０によって感知される、１つ以上の生理学的信号は、呼吸器疾患が迷走神経刺激によって誘発されているかどうかを示す。例えば、発話が１つ以上の呼吸器疾患の検出を妨げる場合があるため、生理学的センサ８７０は、加速度計またはマイクロホンを含んで、発話を示す信号を検出する。生理学的事象検出器８７４は、信号を使用して発話を検出し、患者が話しているかどうかを示す発話信号を発生させる。呼吸器疾患検出器８５２は、発話信号が存在しない時に１つ以上の呼吸器疾患を検出する。別の実施例では、呼吸器疾患検出器８５２は、迷走神経刺激中に感知される呼吸信号、および保存した基準呼吸パラメータを使用して、１つ以上の呼吸器疾患を検出する。基準呼吸パラメータは、迷走神経刺激が供給されていない間に、感知された呼吸信号から発生される。呼吸器疾患検出器８５２は、１つ以上の呼吸器疾患の検出のために、呼吸信号における迷走神経刺激の効果を隔離するために基準呼吸パラメータを使用する。様々な実施形態では、呼吸器疾患検出器８５２は、呼吸信号、ならびに、迷走神経刺激が供給されているかどうかを示す信号、時刻を示す信号、および呼吸器疾患が迷走神経刺激によって引き起こされている、または悪化されているかどうかの判定を可能にする、１つ以上の生理学的信号等の、他の信号を使用して、迷走神経刺激によって誘発される１つ以上の呼吸器疾患を検出する。刺激調整モジュール８５４は、神経性刺激パルスの供給によって誘発される少なくとも１つの呼吸器疾患に応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。
【００４３】
図９は、呼吸器疾患に応じて神経性刺激を調整するための方法９００の実施形態を図示する、フローチャートである。一実施形態では、方法９００は、呼吸制御神経性刺激回路７３０または８３０によって行われる。
【００４４】
神経性刺激は、９１０で複数の刺激パラメータを使用することによって制御される。神経性刺激は、非呼吸器疾患を治療するように供給される。一実施形態では、神経性刺激は、心不全を治療する、または心臓リモデリングを制御する等、心臓の状態を治療するために供給される。
【００４５】
呼吸信号は、９２０で受信される。呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例は、呼吸サイクル長、吸気期間、呼気期間、非呼吸期間、１回換気量、および分時換気量を含む。様々な実施形態では、呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す生理学的信号であるか、またはそれに由来する。生理学的信号の実施例は、経胸腔インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号を含む。
【００４６】
呼吸器疾患は、９３０で検出されている。呼吸器疾患の実施例は、低呼吸数、低１回換気量、および低分時換気量等の異常呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難を含む。無呼吸は、非呼吸期間が検出閾値期間を超えると検出される。呼吸低下は、１回換気量が検出閾値量未満である時に検出される。呼吸困難は、呼吸数対１回換気量の比率が検出閾値比率を超えると検出される。
【００４７】
呼吸器疾患が９３５で検出された場合、９４０で刺激パラメータのうちの１つ以上を調整することによって、神経性刺激が調整される。神経性刺激は、検出した呼吸器疾患を終結または緩和するように調整される。一実施形態では、神経性刺激は、刺激の強度を減少させるように調整される。別の実施形態では、神経性刺激は、所定の期間にわたって、または呼吸器疾患がもはや検出されなくなるまで、一時停止される。別の実施形態では、神経性刺激は、検出した呼吸器疾患を治療するように調整される。
【００４８】
図１０は、呼吸器疾患の検出に応じて神経性刺激を調整するための方法１０００の実施形態を図示する、フローチャートである。方法１０００は、方法９００の具体的実施形態である。一実施形態では、方法１０００は、呼吸制御神経性刺激回路７３０または８３０によって行われる。
【００４９】
神経性刺激は、１０１０で第１の刺激アルゴリズムを実行することによって制御される。一実施形態では、第１の刺激アルゴリズムは、心不全等の心臓の状態を治療するように設計されている。
【００５０】
呼吸信号は、１０２０で受信される。呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例は、呼吸サイクル長、吸気期間、呼気期間、非呼吸期間、１回換気量、および分時換気量を含む。様々な実施形態では、呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す生理学的信号であるか、またはそれに由来する。生理学的信号の実施例は、経胸腔インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号を含む。
【００５１】
呼吸器疾患は、１０３０で検出されている。呼吸器疾患の実施例は、低呼吸数、低１回換気量、および低分時換気量等の異常呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難を含む。無呼吸は、非呼吸期間が検出閾値期間を超えると検出される。呼吸低下は、１回換気量が検出閾値量未満である時に検出される。呼吸困難は、呼吸数対１回換気量の比率が検出閾値比率を超えると検出される。
【００５２】
呼吸器疾患が１０３５で検出された場合、１０４０で第１の刺激アルゴリズムの実行が停止される。第２の刺激アルゴリズムを実行するかどうかは、１０５０で判定される。１０５５で第２の刺激アルゴリズムが実行されると判定された場合、１０７０で第２の刺激アルゴリズムを実行することによって、神経性刺激が制御される。一実施形態では、第２の刺激アルゴリズムは、第１の刺激アルゴリズムによって提供される刺激強度を低下させるように選択される。別の実施形態では、第２の刺激アルゴリズムは、無呼吸、呼吸低下、または呼吸困難等の検出した呼吸器疾患を治療するように選択される。
【００５３】
１０５５で第２の刺激アルゴリズムが実行されないと判定された場合、１０６０で第１の刺激アルゴリズムの実行を再開するかどうかが判定される。第２の刺激アルゴリズムの実行中または後に、１０６０で第１の刺激アルゴリズムの実行を再開するかどうかも決定される。１０６５で第１の刺激アルゴリズムの実行が再開された場合、１０１０で第１の刺激アルゴリズムを実行することによって、神経性刺激が再び制御される。一実施形態では、第１の刺激アルゴリズムの実行は、所定の一時停止期間後に再開されるものである。別の実施形態では、第１の刺激アルゴリズムの実行は、呼吸器疾患がもはや検出されなくなると再開されるものである。別の実施形態では、第１の刺激アルゴリズムの実行は、医師等のユーザによって発信される刺激コマンドに応じて再開されるものである。
【００５４】
一実施形態では、呼吸器疾患の検出への反応に加えて、神経性刺激パルスの供給は、生理学的事象の検出に応じて調整される。そのような生理学的事象の実施例は、心臓信号形態の変化、心音波形形態の変化、インピーダンス信号形態の変化、および血中酸素飽和度の変化を含む。
【００５５】
図１１は、呼吸サイクル同期呼吸器疾患反応性神経性刺激システム１１４０の実施形態を図示する、ブロック図である。システム１１４０は、システム４４０または５４０、およびシステム７４０または８４０の組み合わせを表す。図示した実施形態では、システム１１４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御神経性刺激回路１１３０を含む。様々な具体的実施形態では、システム１１４０は、上記のようなシステム４４０、５４０、７４０、および８４０の構成要素の任意の組み合わせを含んでもよい。
【００５６】
呼吸制御神経性刺激回路１１３０は、呼吸制御神経性刺激回路１３０の具体的実施形態であり、刺激出力回路４３２および制御器１１８０を含む。制御器１１８０は、呼吸信号入力４３６、呼吸器疾患検出器７５２、刺激調整モジュール７５４、同期化モジュール４３８、および刺激供給制御器１１８２を含む。刺激供給制御器１１８２は、同期化モジュール４３８によって制御されるように、供給を呼吸サイクルに同期化することによって、かつ刺激調整モジュール７５４によって制御されるように、各呼吸器疾患の検出に反応することによって、刺激出力回路４３２からの神経性刺激パルスの供給を制御する。
【００５７】
図１２は、呼吸器疾患反応性神経性刺激システム１２４０の実施形態を図示する、ブロック図である。システム１２４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御神経性刺激回路１２３０を含む。
【００５８】
呼吸制御神経性刺激回路１２３０は、呼吸制御神経性刺激回路１３０の別の具体的実施形態であり、治療法出力装置１２８４および制御器１２８６を含む。治療法出力装置１２８４は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を含む、１つ以上の治療法を供給する。制御器１２８６は、呼吸信号入力４３６、呼吸器疾患検出器７５２、治療法調整モジュール１２８８、および治療法供給制御器１２９０を含む。治療法調整モジュール１２８８は、呼吸器疾患検出器７５２による呼吸器疾患の検出に応じて、１つ以上の治療法の供給を調整する。治療法供給制御器１２９０は、パラメータのセットを使用し、治療法調整モジュール１２８８によって調整される、１つ以上の治療法の供給を制御する。
【００５９】
一実施形態では、システム１２４０は、非呼吸器疾患を治療する少なくとも１つの神経性刺激療法を含む、１つ以上の神経性刺激療法を提供する。呼吸器疾患が検出されると、システム１２４０は、検出した呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を開始し、および／または非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を調整する。無呼吸等の呼吸器疾患が検出されると、神経性刺激療法は、一時停止されるか、またはより低い強度に調整され、または、別個の神経性刺激療法が供給されて、検出した呼吸器疾患を治療する。別の実施形態では、システム１２４０は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法、および検出した呼吸器疾患を治療する別の治療法を提供する。呼吸器疾患が検出されると、システム１２４０は、検出した呼吸器疾患を治療する他の治療法を開始し、および／または非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を調整する。
【００６０】
図１３は、呼吸器疾患反応性神経性刺激システム１２４０の具体的実施形態である、呼吸器疾患反応性神経性刺激システム１３４０の実施形態を図示する、ブロック図である。システム１３４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御神経性刺激回路１３３０を含む。
【００６１】
呼吸制御神経性刺激回路１３３０は、呼吸制御神経性刺激回路１２３０の具体的実施形態であり、治療法出力装置１３８４および制御器１３８６を含む。治療法出力装置１３８４は、非呼吸刺激出力回路１３３２および呼吸療法出力医療機器１３９６を含む。非呼吸刺激出力回路１３３２は、電極または変換器を通して神経性刺激療法を供給し、心疾患等の非呼吸器疾患を治療する。呼吸療法出力医療機器１３９６は、検出した呼吸器疾患を治療する、呼吸療法を供給する。一実施形態では、呼吸療法出力医療機器１３９６は、電極または変換器を通して別の神経性刺激療法を供給し、異なる神経または神経枝を刺激すること等によって呼吸器疾患を治療する。神経性刺激を使用して呼吸器疾患を治療するステップの実施例は、参照することによりそれらの全体において本願に組み込まれる、いずれもＣａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された、２００５年６月１３日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＮＥＵＲＡＬ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＲＥＳＰＩＲＡＴＩＯＮ」と題された、米国特許出願第１１／１５１，１２２号、および２００５年１２月２８日出願の「ＮＥＵＲＡＬ  ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ  ＴＯ  ＴＲＥＡＴ  ＳＬＥＥＰ  ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ  ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」と題された、米国特許出願第１１／３２０，５００号で論じられている。別の実施形態では、呼吸療法出力医療機器１３９６は、神経性刺激療法以外の、呼吸器疾患を治療する治療法を供給する。呼吸器疾患を治療する、そのような治療法の実施例は、心臓ペーシング療法および外圧療法を含む。心臓ペーシングを使用して呼吸器疾患を治療するステップの実施例は、参照することによりその全体において本願に組み込まれる、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された、２００４年３月１１日出願の「ＲＡＴＥ  ＲＥＧＵＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＣＡＲＤＩＡＣ  ＰＡＣＩＮＧ  ＦＯＲ  ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ  ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ  ＴＨＥＲＡＰＹ」と題された、米国特許出願第１０／７９８，７９４号で論じられている。埋込型医療機器によって制御される持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）医療機器によって供給される、外圧療法を使用して、呼吸器疾患を治療するステップの実施例は、参照することによりその全体において本願に組み込まれる、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された、２００４年８月３１日出願の「ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ａｎｄ  ｃａｒｄｉａｃ  ｔｈｅｒａｐｉｅｓ  ｆｏｒ  ｓｌｅｅｐ  ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｂｒｅａｔｈｉｎｇ」と題された、米国特許出願第１０／９３０，９７９号で論じられている。
【００６２】
制御器１３８６は、呼吸信号入力４３６、呼吸器疾患検出器７５２、治療法調整モジュール１３８８、および治療法供給制御器１３９０を含む。治療法調整モジュール１３８８は、非呼吸刺激調整モジュール１３５４および呼吸療法調整モジュール１３９２を含み、呼吸器疾患検出器７５２による呼吸器疾患の各検出への協調した反応を提供する。一実施形態では、呼吸器疾患の検出に応じて、呼吸療法調整モジュール１３９２は、検出した呼吸器疾患を治療する呼吸療法の供給を開始する。呼吸療法の供給に応じて、呼吸器疾患が終結された、または許容度まで緩和された場合、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を調整しない。呼吸療法の供給に応じて、呼吸器疾患が終結されなかった、または許容度まで緩和されなかった場合、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、非呼吸器疾患を治療する刺激療法の供給を停止するか、または強度を低減する。別の実施形態では、呼吸器疾患の検出に応じて、呼吸療法調整モジュール１３９２は、検出した呼吸器疾患を治療する呼吸療法の供給を開始し、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、非呼吸器疾患を治療する刺激療法の供給を停止するか、または強度を低減する。所定の時間間隔後、または呼吸器疾患の検出の前に使用されるものに刺激パラメータを復元すること等によって、呼吸器疾患が呼吸器疾患検出器７５２によってもはや検出されなくなると、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、非呼吸器疾患を治療する刺激療法の通常の供給を再開する。治療法供給制御器１３９０は、非呼吸刺激供給制御器１３５６および呼吸療法供給制御器１３９４を含む。非呼吸刺激供給制御器１３５６は、刺激パラメータのセットを使用し、非呼吸刺激調整モジュール１３５４によって調整される、非呼吸器疾患を治療する刺激療法の供給を制御する。呼吸療法供給制御器１３９４は、治療法（神経または心臓刺激、あるいは他の種類の治療法）パラメータのセットを使用し、呼吸療法調整モジュール１３９２によって調整される、検出した呼吸器疾患を治療する呼吸療法の供給を制御する。
【００６３】
一実施形態では、システム１３４０は、神経性刺激療法が、そうでなければその神経性刺激療法が禁忌である患者に適用されることを可能にする。例えば、迷走神経刺激は、心不全患者の血行動態性能を改善する、および／または心室リモデリングを制御することが知られている。しかしながら、かなりの割合の心不全患者が無呼吸にも罹患しており、迷走神経刺激は、その異常呼吸状態を悪化させる場合がある。システム１３４０は、無呼吸を監視または治療しながら、このような心不全患者への迷走神経刺激の適用を潜在的に可能にし、それにより、迷走神経刺激の禁忌として無呼吸を除去する。この実施形態では、呼吸器疾患検出器７５２は、少なくとも無呼吸検出器８６２を含む。具体的実施形態では、無呼吸の検出に反応することに加えて、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、入力として非呼吸生理学的パラメータを使用して、血行動態を改善する、および／または心室リモデリングを制御する、迷走神経刺激のフィードバック制御を提供する。フィードバック制御は、非呼吸生理学的パラメータを標的範囲内で維持する働きをする。例えば、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、患者の心拍または心拍変動等の心臓パラメータを受信し、迷走神経刺激の強度を調整して、心拍または心拍変動を標的範囲内で維持する。
【００６４】
図１４は、呼吸器疾患の検出に応じて神経性刺激を調整するための方法１４００の実施形態を図示する、フローチャートである。神経性刺激は、心不全等の非呼吸器疾患を治療するための治療法である。一実施形態では、方法１４００は、呼吸制御神経性刺激回路１２３０または１３３０によって行われる。
【００６５】
神経性刺激は、１４１０で刺激パラメータを使用することによって制御される。一実施形態では、刺激パラメータは、心不全患者の血行動態性能を改善する、または心室リモデリングを制御する等、心臓の状態を治療するために選択される。ステップ１４１０の具体的実施形態は、図１５を参照して下記で論じる。
【００６６】
呼吸信号は、１４２０で受信される。呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例は、呼吸サイクル長、吸気期間、呼気期間、非呼吸期間、１回換気量、および分時換気量を含む。様々な実施形態では、呼吸信号は、呼吸サイクルおよび呼吸パラメータを示す生理学的信号であるか、またはそれに由来する。生理学的信号の実施例は、経胸腔インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号を含む。
呼吸器疾患は、１４３０で検出されている。呼吸器疾患の実施例は、低呼吸数、低１回換気量、および低分時換気量等の異常呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難を含む。一実施形態では、無呼吸は、神経性刺激が心不全患者に印加されている間に検出される。
【００６７】
呼吸器疾患が１４３５で検出された場合、１４４０で呼吸療法が供給され、検出した呼吸器疾患を治療する。一実施形態では、呼吸療法は、検出した呼吸器疾患を治療するように選択される刺激パラメータを使用する、別の神経性刺激療法を含む。別の実施形態では、呼吸療法は、神経性刺激以外の１つ以上の治療法を含む。
【００６８】
検出した呼吸器疾患が緩和したかどうかは、呼吸パラメータを緩和閾値と比較することによって、１４５０で判定される。検出した呼吸器疾患は、その程度が、検出した呼吸器疾患が患者に有害ではないと考えられる許容度に低減すると、「緩和した」と考えられる。様々な実施形態では、呼吸器疾患は、呼吸パラメータを検出閾値と比較することによって検出され、検出した呼吸器疾患が緩和したかどうかは、呼吸パラメータを緩和閾値と比較することによって判定される。一実施形態では、検出閾値および緩和閾値は、等しい。別の実施形態では、検出閾値および緩和閾値は、実質的に異なる。例えば、無呼吸は、非呼吸期間が検出閾値期間を超えると検出され、非呼吸期間が緩和閾値期間を下回ると、緩和したと判定される。呼吸低下は、１回換気量が検出閾値量未満である時に検出され、１回換気量が緩和閾値量を上回ると、緩和したと判定される。呼吸困難は、呼吸数対１回換気量の比率が検出閾値比率を超えると検出され、比率が緩和閾値比率を下回ると、緩和したと判定される。
【００６９】
１４５５で検出した呼吸器疾患が緩和されていると判定された場合、非呼吸器疾患を治療するように選択される刺激パラメータを調整せずに、１４１０で神経性刺激が制御され続ける。１４５５で検出した呼吸器疾患が緩和されていないと判定された場合、非呼吸器疾患を治療するための神経性刺激の強度を低下させる、または供給を停止するために、１４６０で刺激パラメータが調整される。
【００７０】
図１５は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激を制御するための方法１５００の実施形態を図示する、フローチャートである。方法１５００は、方法１４００のステップ１４１０の具体的実施形態を表す。一実施形態では、方法１５００は、非呼吸刺激調整モジュール１３５４によって行われる。
【００７１】
方法１５００は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激のフィードバック制御を提供する。神経性刺激は、非呼吸器疾患を治療するように選択される刺激パラメータを使用して、１５１０で供給される。神経性刺激への非呼吸反応は、１５２０で監視される。１５２５で非呼吸反応が標的範囲内である場合、刺激パラメータを調整せずに、１５１０で神経性刺激が供給され続ける。１５２５で非呼吸反応が標的範囲内ではない場合、１５３０で刺激パラメータが調整され、調整した刺激パラメータを使用して、１５１０で神経性刺激が供給され続ける。一実施形態では、非呼吸反応は、非呼吸生理学的パラメータによって測定される。例えば、心疾患を治療する神経性刺激療法のために、方法１５００が適用されて、心拍、心拍変動、および血圧等の心臓パラメータのうちの１つ以上をそれぞれ、その標的範囲内で維持する。
【００７２】
方法１５００を使用して行われるステップ１４１０により、方法１４００は、神経性刺激の有害な副作用と関連する潜在的な害を制限しながら、神経性刺激が、非呼吸器疾患の両方の治療に対して調整されることを可能にする。例えば、心不全患者に対して、方法１４００は、持続的無呼吸を引き起こす、または悪化させることなく、心拍、心拍変動、および血圧等のパラメータを、その所定標的範囲内で維持するために、神経性刺激が調整されることを可能にする。
【００７３】
上記の詳細な説明は、限定的ではなく、例示的となることを目的とすることが理解される。上記の説明を読んで理解すると、他の実施形態が当業者にとって明白となるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項を参照して、そのような請求項が享受できる同等物の全範囲とともに、決定されるべきである。
【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１１】
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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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【国際調査報告】
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