(57)【要約】  本発明は、体腔内の体組織に振動を与える刺激部材であって、第１の面および第２の面を有する柔軟な電気絶縁層（１）であって、この層の第１の面の少なくとも一部分が体腔の組織に当接するように適合される、柔軟な電気絶縁層（１）と；絶縁層（１）の第２の面の少なくとも一部分に設けられ、第１の電位に電気的に接続可能である第１の従順な導電層（２）と；第１の導電層（２）の少なくとも一部分に設けられた誘電体ポリマー層（３）と、誘電体ポリマー層（３）の少なくとも一部分に設けられ、第２の電位に電気的に接続可能である第２の従順な導電層（４）とを備える刺激部材に関する。本発明はさらに、体腔内で振動刺激するデバイスおよび方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内の体組織に振動を与える刺激部材であって、
第１の面および第２の面を有する柔軟な電気絶縁層であり、該層の該第１の面の少なくとも一部分が体腔の組織に当接するように適合される、柔軟な電気絶縁層と；
該絶縁層の該第２の面の少なくとも一部分に設けられ、第１の電位に電気的に接続可能である第１の従順な導電層と；
該第１の導電層の少なくとも一部分に設けられた誘電体ポリマー層と、
該誘電体ポリマー層の少なくとも一部分に設けられ、第２の電位に電気的に接続可能である第２の従順な導電層と；を備え、
刺激部材は膨張可能であると共に、体開口部を通して刺激部材を体腔の中に導入することができる第１の状態と、電気絶縁層の第１の面が体腔の中の組織に当接するように刺激部材をある体積まで膨張させる第２の状態とで配置することができる、前記刺激部材。
【請求項２】
第１の導電層はアース電位に接続可能であり、第２の導電層は経時的に変化する電位に接続可能である、請求項１に記載の刺激部材。
【請求項３】
第１の導電層は、絶縁層の、組織に当接するように適合された第１の面の部分に重なる第２の面の一部分の上に設けられる、請求項２に記載の刺激部材。
【請求項４】
誘電体ポリマーは、ポリウレタン、シリコーン、フロロシリコーン、エチレンプロピレン、ポリブタジエン、およびイソプレンからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項５】
第１および第２の導電層は、カーボングリース、黒鉛粉末、黒鉛スプレー、厚くした電解質、スパッタした金、銀ペースト、および導電性ポリマーからなる群から選択される材料を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項６】
絶縁層と第１の導電層は、流体を備える密閉容積を画成し、第２の導電層はこの密閉容積に重なる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項７】
補強材が第２の導電層の少なくとも一部分の周辺に沿って加えられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項８】
第２の導電層は少なくとも１つの電極から構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項９】
第１と第２の従順な導電層は、少なくとも部分的に互いに重なる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項１０】
刺激部材は多層化バルーンである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項１１】
刺激部材の密閉内部容積と流体連通する注入口をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の刺激部材。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に定義された刺激部材を備える、体腔内の体組織を振動刺激するデバイスであって、
該刺激部材は、５０〜３００Ｈｚなどの１０〜５００Ｈｚの範囲内の少なくとも１つの周波数成分を含む振動パターンに従って振動するように配置される、前記デバイス。
【請求項１３】
刺激部材に流体を供給することによって刺激部材を膨張させるように適合された膨張部材をさらに備える、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
デバイスは、絶縁層の第１の面が組織に２０〜１２０ミリバールの圧力で当接するように構成される、請求項１２または１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
第１および第２の導電層の少なくとも１つに接続された抵抗と；
第１の導電層の少なくとも一部分と第２の導電層との間の静電容量を登録するように適合された登録モジュールと、
絶縁層の第１の面の少なくとも一部分と組織との間の接触圧を、登録された静電容量に基づいて計算するように適合された計算モジュールと
をさらに備える、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
刺激部材はさらに、体腔の中への導入時に刺激部材を案内するように適合された案内要素を備える、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記刺激部材の近傍に機械的および電気的接続部のインターフェースをさらに備える、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気活性刺激部材を用いて体腔内の体組織を振動刺激するデバイスに関する。本発明はさらに、電気活性刺激部材を用いて振動刺激する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン電気活性ポリマー（ＥＡＰ）を様々な医療用途に使用する様々な医療デバイスが知られている。イオン電気活性ポリマーから成る電気活性部材を備えるバルーンカテーテルが、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。これらに記載されているバルーンカテーテル、ガイドワイヤ、ステント、および動脈瘤コイルは、例えば動脈硬化プラークを圧縮するために、また人工器官デバイスの送達のために、身体のルーメンに植え込む、または挿入するのに使用することができる。通常は１または２ボルトである小電圧が加えられると、イオンＥＡＰは変形する。イオンＥＡＰは通常、数秒程度の応答時間を有する。
【０００３】
誘電体エラストマーは、上記のイオンＥＡＰと比較して速い応答時間を一般に有する、別の部類の電気活性ポリマーを構成する。Ｃａｒｐｉらは（非特許文献１）、約１００Ｈｚの動作周波数を有するプッシュプルＨＣＤＥと呼ばれる特殊な種類の流体静力学的結合（ＨＣ）誘電体エラストマー（ＤＥ）アクチュエータを提示した。このような流体静力学的結合ＤＥアクチュエータは、負荷に結び付けられた受動部材にＤＥをベースとする活性部材を機械的に結合する非圧縮性流体に依拠する。Ｃａｒｐｉらは、このようなアクチュエータの開発を、触覚表示装置および皮膚刺激器として使用するために提案している。
【０００４】
機械的振動による体腔の刺激は、例えば特許文献３に開示されている。このＰＣＴ公開では、鼻腔または腸などの患者の体腔の振動刺激のためのデバイスを開示している。このデバイスは刺激部材と、刺激部材を振動させるための外部配置振動発生器とを備える。鼻腔の振動刺激は、例えば鼻炎の治療に用いることができる。
【０００５】
しかし、振動治療をカスタマイズするには改善された方法およびデバイスが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１６５４３９号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０３１２３２２号
【特許文献３】国際公開第２００８／１３８９９７号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃａｒｐｉら、「Ｐｏｌｙｍ  Ｉｎｔ  ２０１０；５９：４０７−４１４」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、体組織を振動刺激するための改善された方法およびデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様では、体腔内の体組織に振動を与える刺激部材が提供され、この刺激部材は、第１の面および第２の面を有する柔軟な電気絶縁層であって、層の第１の面の少なくとも一部分が体腔の組織に当接するように適合される、柔軟な電気絶縁層と；この絶縁層の第２の面の少なくとも一部分に設けられ、第１の電位に電気的に接続可能である第１の従順な導電層と；第１の導電層の少なくとも一部分に設けられた誘電体ポリマー層と；誘電体ポリマー層の少なくとも一部分に設けられ、第２の電位に電気的に接続可能である第２の従順な導電層とを備える。この刺激部材はさらに膨張可能であり得る。このような場合、刺激部材は、体開口部を通して刺激部材を体腔の中に導入することができる第１の状態と、ならびに電気絶縁層の第１の面が体腔の中の組織に当接するように刺激部材をある体積まで膨張させる第２の状態とで、配置することができる。
【００１０】
体組織と、刺激部材の最も外側の面、すなわち絶縁部材の第１の面の少なくとも一部分との間に接触が確立された後、第１および第２の導電層を第１および第２の電位に接続することによって、体組織に振動を与えることができる。原理上、電位が導電層間に印加されると電界が発生し、導電層上の電荷による静電気力がポリマー層に機械的に負荷をかける。この機械的圧縮により、第１と第２の導電層の間に少なくとも部分的に挟まれたポリマー層は、厚さ方向に収縮することができる。これは、第１と第２の導電層の間に少なくとも部分的に挟まれたポリマー層の厚さが減少することとして理解することができる。その結果、ポリマー層の面積は、ポリマー層がその平面内で大きくなるよう厚さ方向に垂直の方向に広がることができる。すなわちポリマー層のこの面積拡大により、ポリマー層の一部分、したがって刺激部材の一部分を強制的に平面の外に座屈させることができる。明らかに、平面の外に座屈する刺激部材の部分は、導電層間に電位が印加された部分に該当する。導電層に印加される電位を変えることによって、ポリマー層の変形の程度は繰り返して変化し、その結果、体組織に振動を与えることができる。
【００１１】
したがって、第１の態様による刺激部材は、（多）層化構造体を有する。この構造体は、１つまたはそれ以上の活性領域を備えることができ、各活性領域は、個別に少なくとも、最も外側の絶縁層、第１の導電層、誘電体ポリマー層、および第２の導電層を備える。このような活性領域は、例えば、絶縁層の第２の面にパッチ状の構造体を形成することができ、選択的な振動刺激を体組織に与える。刺激部材の全体的柔軟性を維持するために、刺激部材内に備えられる層の数は、上記で定義された４つの層に限定することができる。
【００１２】
したがって、第１の態様による刺激部材により、外部に配置される振動発生器の必要性がなくなる。さらに、この刺激部材は、２つの導電層の間に挟まれた誘電体ポリマーを含む１つまたはそれ以上の活性層を備えることができ、したがって、特定の体組織の局所的振動刺激を可能にすることができる。言い換えると、振動刺激は、活性領域の大きさに応じて、体腔内の特定の位置の体組織に選択的に送達することができる。刺激部材は、例えば、大きい組織領域と接触することができるが、刺激部材の一部分しか振動されず、結果として、大きい組織領域の一部だけが振動によって刺激される。
【００１３】
個々の層の柔軟性および従順性により、患者の体腔の中に刺激部材を導入すること、また体腔内にある間、印加電圧に対し速く応答すること、すなわち変形することが可能になる。可撓性であること以外に、絶縁層は電気的に中性であり、こうして、患者の体腔の中に安全に挿入し、その組織に当接するように配置できる外面を有する刺激部材が得られる。
【００１４】
別の予防上の措置として、第１の導電層はアース電位に接続可能とすることができる。第１の導電層をアース電位に接続することにより、最も外側の絶縁層が患者の体腔の中で破裂した場合におけるさらなる安全性が実現される。
【００１５】
一方、第２の導電層は、少なくとも一回変化する電位に接続可能とすることができる。導電層間に印加される電位が頻繁に変化することによって、ポリマー層したがって刺激部材の対応する回数の変形が得られる。それに応じて振動が生成され組織に与えられる。刺激部材がいくつかの活性領域を含む場合、それぞれの領域は、第１および第２の電位と別個に接続可能にできることを理解されたい。
【００１６】
さらに別の安全措置として、第１の導電層は、絶縁層の、組織に当接するように適合された第１の面の部分に重なる第２の面の一部分の上に設けることができる。言い換えると、体腔内の体組織と接触する刺激部材は、絶縁層および第１の導電層から構成される少なくとも二重層を備える。連続絶縁層による第２の面上での第１の導電層の完全被覆はさらに、例えば誘電体ポリマー層の電気的破壊の場合に、患者を保護する。
【００１７】
しかし、例えば製造または安全上の理由のために、別の機能層または絶縁層を備える刺激部材もまた企図される。
【００１８】
誘電体ポリマー層は例えば、ポリウレタン、シリコーン、フロロシリコーン、エチレンプロピレン、ポリブタジエン、およびイソプレンからなる群から選択される誘電体ポリマー含むことができる。誘電体層の材料は、多層構造体の製造、および刺激部材の全体的可撓性を可能にするようなものでなければならない。特に、刺激部材の多層化構造体は弾性とすることができる。
【００１９】
第１および第２の導電層は、例えば、カーボングリース、黒鉛粉末、黒鉛スプレー、厚くした電解質、スパッタした金、銀ペースト、および導電性ポリマーからなる群から選択される材料を含むことができる。変形に対する抵抗を最小にするために、刺激部材に含まれる層は従順でなければならないことを理解されたい。
【００２０】
刺激部材のいくつかの実施形態では、絶縁層と第１の導電層は、流体を備える密閉容積を画成し、第２の導電層はこの密閉容積に重なる。こうして、シリコーンオイルまたはコーンオイルなどの流体が絶縁層と第１の導電層の間の画成領域の中に供給される。第２の導電層の重なり部分に電位が印加されると、対応する誘電体ポリマー層の部分の面積が大きくなる。これが流体充填容積内の圧力に影響を及ぼし、その結果、圧力が低下することになる。したがって流体は、誘電体層の動きを絶縁層まで第１の導電層を介して内部伝達する。
【００２１】
流体充填容積は、第２の導電層を患者の体組織からさらに遠ざけることによって、さらに別のレベルの安全性を実現する。さらに、流体充填容積は、わずか数ミリメートル（例えば６ｍｍ）の寸法を有することができ、したがって、振動刺激を体組織に選択的に送達する可能性をいっそう向上させることができる。
【００２２】
刺激部材の面内の動きを阻止し、層に垂直の方向に刺激部材を変形させるために、第２の導電層の少なくとも一部分の周辺に沿って補強材を加えることができる。それゆえに、例えば、１つまたはそれ以上の層状パッチ、層状パターンおよび電極のまわりに設けられた１つまたはそれ以上の補強材は、接触する体組織に向かう方向の変形を助長する。補強材は例えば、十分な剛さを有するポリマーで構成することができる。
【００２３】
前述のように、第２の導電層は少なくとも１つの電極で構成することができる。したがって、それぞれの電極は、少なくとも誘電体ポリマーと、第１の導電層と、場合により上記で定義された流体充填容積と、絶縁層とを含む電気活性領域に個々に重なることができる。いくつかの電極を刺激部材内に設けることができ、それによって振動治療の様々な可能性が与えられる。
【００２４】
刺激部材の様々な構造体が本発明の範囲内にある。刺激部材は、第１と第２の従順な導電層が少なくとも部分的に互いに重なるような構造体を有することができる。その場合、誘電体ポリマーは、２つの導電層の間に備えることができる。刺激部材の別の例は多層化バルーンであり、その多層は、絶縁層、第１および第２の導電層、ならびに誘電体ポリマー層を含む。刺激部材は、特に刺激部材がバルーン構造を有する場合に、注入口を備えることができる。注入口は、例えば、刺激部材および／または層を膨張部材などの他の機器に接続することを可能にして、膨張可能刺激部材の膨張を実現することができる。より具体的には、刺激部材は、バルーン、ルーメンまたはカテーテルの密閉内部容積などの、刺激部材の密閉内部容積と流体連通するための注入口を備えることができる。密閉内部容積は可撓性絶縁層によって画成することができ、その第１の面は、このような容積の外面を形成する。
【００２５】
本発明の第１の態様に関して説明した実施形態および例は、適用できる場合、本発明の以下の第２および第３の態様にも同様に該当することを理解されたい。
【００２６】
本発明の第２の態様では、上記で定義された刺激部材を備える、体腔内の体組織を振動刺激するためのデバイスが提供され、この刺激部材は膨張可能であると共に、体開口部を通して刺激部材を体腔の中に導入することができる第１の状態と、電気絶縁層の第１の面が体腔の中の組織に当接するように刺激部材をある体積まで膨張させる第２の状態とで配置することができる。したがって、刺激部材は、体組織との良好な接触面を確立するように膨張させることができる。良好な接触面は、選択された組織領域の効率的な刺激を可能にするだけでなく、振動刺激の円滑な送達も可能にする。
【００２７】
いくつかの実施形態では、（デバイスの）刺激部材は、５０〜３００Ｈｚなどの１０〜５００Ｈｚの範囲内の少なくとも１つの周波数成分を含む振動パターンに従って振動するように配置される。これは、刺激部材が、単一の周波数において、上記で定義された範囲から選ばれたいくつかの周波数において順次に、またいくつかの周波数において同時に、振動されることが可能であることを暗示する。刺激部材を一度に１つの周波数で振動させる場合、このような周波数は、約６８Ｈｚ（例えば、６８±５Ｈｚ）など６０〜８０Ｈｚの範囲内などの、１０〜１００Ｈｚの範囲内（例えば、５０〜９０Ｈｚの範囲内）とすることができる。
【００２８】
いくつかの周波数における同時の振動刺激は、例えば、刺激部材の異なる活性領域を異なる周波数で振動させることによって実現することができる。別法として、いくつかの周波数における同時の振動刺激は、振動パターンに従う刺激によって実現することができる。このような振動パターンは、２つ（またはそれ以上）の異なる周波数成分を含むことができる。いくつかの例では、振動パターンは、励起刺激とも呼ばれる高い周波数成分と、主周期要素とも呼ばれる低い周波数成分の両方を含む。本明細書では、「主周期要素」は、第１の周波数の周期性を振動パターンに与える振動パターンの要素（または部分）を指しうるのに対し、「励起刺激」は、１つまたはそれ以上の空間シフト、および／または平衡状態からの刺激部材（の少なくともその一部分）の当接圧力のシフトを与える振動パターンの一部分を指しうる。
【００２９】
振動パターンは、例えば、６０〜８０Ｈｚの範囲内などの５０〜９０Ｈｚの範囲内、または約６８Ｈｚ（例えば、６８±５Ｈｚ）などの５０〜７０Ｈｚの範囲内の、約１０〜１００Ｈｚの範囲内の第１の周波数成分を含むことができる。振動パターンの第２の周波数成分は、例えば第１の周波数成分の少なくとも１．５倍に高くすることができる。２つの周波数間のこの差により、振動など機械的刺激を登録する責任を担う、生物学的経路の異なる区間のターゲティングの改善を可能にすることができる。
【００３０】
振動パターンはさらに、約１１０〜３２０Ｈｚまでなど、約９０〜４００Ｈｚの範囲内の第２の周波数成分を含むことができる。
【００３１】
別法として、異なる活性領域を同じ周波数で、しかし互いの間に位相シフトをもたせて振動させることができる。このようにして振動は、刺激部材の表面を越えて進行させることができる。
【００３２】
刺激部材をその第２の膨張した状態にするために、デバイスはさらに、流体を刺激部材に供給することによって刺激部材を膨張させるように適合された膨張部材を備えることができる。気体などの流体が刺激部材に供給され、良好な接触面、および所望の接触圧または当接圧力が確立するまで、刺激部材が体腔内で位置合わせされる。こうして刺激部材は、閉鎖チャンバを画成することができ、この閉鎖チャンバは、その第２の膨張状態においては供給流体を保持し、その第１の非膨張状態においては本質的に流体がない。
【００３３】
体腔内に配置されたとき、刺激部材は、上述のように体組織に圧力を及ぼすことができる。デバイスは、例えば、絶縁層の第１の面が組織に２０〜１２０ミリバールの圧力で当接するように構成することができる。いくつかの実施形態では、当接圧力は、刺激部材内の流体圧力に相当する。しかし、組織に対する刺激部材の当接圧力または接触圧は、加えられる振動によって変わりうる。
【００３４】
上記で定義された圧力までの刺激部材の膨張により、ある一定のプレストレスが誘電体ポリマー層に与えられる。このプレストレスは、刺激部材のアクチュエータ性能を改善することができる。
【００３５】
当接圧力は、刺激予定の体組織の種類、体腔の種類および治療の目的に適合させることができることを理解されたい。例えば、鼻腔の後部の治療では、圧力は７０〜１２０ミリバール（７５〜１００ミリバールなど）とすることができる。
【００３６】
第２の態様によるデバイスに好ましくは備えられる刺激部材は、絶縁部材の第１の面と体組織の間の接触圧を登録するように適合させることができる。圧力登録の目的のために、デバイスはさらに、第１および第２の導電層の少なくとも１つに接続された抵抗と；第１の導電層の少なくとも一部分と第２の導電層との間の静電容量を登録するように適合された登録モジュールと、絶縁層の第１の面の少なくとも一部分と組織との間の接触圧を、登録された静電容量に基づいて計算するように適合された計算モジュールとを備えることができる。例えば組織の脱膨潤により生じる接触圧の変化は、対応する誘電体層の厚さの変化を生み出し、したがって静電容量の変化を生み出すことになる。誘電体層の静電容量、およびその変化を登録することによって、接触圧を計算することができる。抵抗は、例えば、第１および第２の導電層、ならびにこれら２つの層の間の誘電体材料で形成されるコンデンサと直列に結合することができる。
【００３７】
体組織と刺激部材の間の接触圧は、いくつかの例では、患者の健康状態と相関させることができる。例えば、ヒトの患者の鼻腔では、ある期間にわたる接触圧の変化は、患者の鼻の健康状態に依存する。鼻炎の患者は、健康な被験者とは異なる接触圧パターンを示す。したがって、接触圧は、体腔内の振動刺激の進捗を推定するなどの診断目的に使用することができる。
【００３８】
体腔内の体組織に振動刺激を効率的に送達するために、刺激部材の適切な配置がさらに必要になりうる。刺激部材の適切な配置は、いくつかの異なる方法で実現することができる。例えば、刺激部材はさらに、体腔の中への導入時に刺激部材を案内するように適合された案内要素を備えることができる。案内要素は、例えば、腔の開口部すなわち体開口部および体腔と平行な縦軸を含むことができる。体開口部とは、体のあらゆる生来的または外科的開口部と理解されたい。
【００３９】
本明細書では、「患者」は、人間の患者など、哺乳動物の患者を含むと理解されたい。
【００４０】
デバイスはさらに、前記刺激部材の近傍に機械的および電気的接続部のインターフェースをさらに備えることができる。その場合、このインターフェースは、デバイスが使用中のときに体腔の外側に位置するデバイスの部分に設置される。インターフェースにより、導電層を電位と接続することが可能になる。さらに、インターフェースにより、例えば、固定手段または固定部材との連結などの機械的連結が可能になる。
【００４１】
一実施形態によれは、体腔は、患者の鼻腔または腸から選択され、刺激部材は、その第２の状態において鼻腔または腸の組織と当接する。様々な哺乳動物の患者が、本明細書に記載の振動デバイスまたは方法を用いる振動刺激から利益を得られることが企図される。
【００４２】
振動刺激は、ヒトの患者の鼻腔の異なる部分に向けることができる。これは例えば、刺激部材の後部、または遠位部、または端部だけに電気活性領域を備える刺激部材を用いて実現される。別法として、経時的に変化する電位を印加することによって、刺激部材の後部、または遠位部、または端部の電気活性領域だけが振動される。視床下部の異常な活動性と関連した疾病の治療では、刺激を例えば、鼻腔の後部で実施することができる。視床下部の異常な活動性と関連した疾病の非限定的な例には、片頭痛、メニエール病、高血圧、群発頭痛、不整脈、筋萎縮性側索硬化症、過敏性腸症候群、睡眠障害、糖尿病、肥満、多発性硬化症、耳鳴、呼吸障害、アルツハイマー病、気分・不安障害、および癲癇がある。一方、鼻腔の前部の振動刺激は、例えば鼻炎および喘息の治療に有用でありうる。加えて、本明細書に記載の振動刺激はまた、血管および胆管などの空気伝導腔および液体伝導腔の両方である、患者の他の体腔内で実施することもできる。
【００４３】
さらに、例えば、腸炎（例えば大腸内）、潰瘍性大腸炎、クローン病、および尿道炎の患者は、腸内の振動刺激から利益を得る可能性がある。
【００４４】
第３の態様では、ヒトの患者の体腔内の体組織を振動刺激することによって治療する方法が提供され、この方法は、刺激部材を体腔内に導入する工程であって、前記刺激部材が誘電体ポリマーを備える工程と、（１つまたはそれ以上の）経時的に変化する電位を前記誘電体ポリマーに印加して、体腔内の体組織に振動を与える工程とを含む。
【００４５】
したがって、上述の方法では、外部に配置された振動発生器を用いずに機械的振動を発生することができる刺激部材を利用する。この方法の利点は本質的に、本発明の第１および第２の態様に関連して開示されたものであることを理解されたい。さらに、本発明の一態様で開示された実施形態は、本発明の他の態様に同様に適用可能でありうることも理解されたい。
【００４６】
経時的に変化する電位は、１０〜５００Ｈｚの範囲内の１つまたはそれ以上の周波数成分を含む周波数内容を有することができる。したがって、経時的に変化する電位が、周波数内容によって特徴づけられる振動パターンに応じて刺激部材を振動させる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、前記導入する工程はさらに、刺激部材を体腔内で、刺激部材が体組織に当接するようになる状態まで膨張させる工程を含む。膨張は例えば、刺激部材が第１の圧力で組織に当接するまで続けることができる。第１の圧力は例えば、刺激部材と体腔内の体組織との間の所望の接触圧または当接圧力に相当しうる。所望の接触圧はひいては、効率的な振動の送達を可能にする、刺激部材と体組織の間の良好な接触を表しうる。
【００４８】
加えて、膨張させる工程はさらに、刺激部材の誘電体ポリマーの静電容量を測定する工程と；前記静電容量を、刺激部材と体組織の間の接触圧を表す測定圧力に変換する工程と、測定圧力が第１の圧力に達したときに膨張を終了させる工程とを含むことができる。第１の圧力は、例えば２０〜１２０ミリバールの範囲内とすることができる。
【００４９】
刺激部材の膨張は、刺激部材に流体を供給することによって実現することができる。こうして刺激部材は、閉鎖チャンバを画成することができ、この閉鎖チャンバは、膨張状態においては供給流体を保持し、非膨張状態においては本質的に流体をもたない。
【００５０】
別の方法態様では、ヒトの患者の体腔内の体組織を振動刺激することによる治療の方法が提供され、この方法は、刺激部材を体腔内に導入する工程であって、前記刺激部材が誘電体ポリマー層と、誘電体ポリマー層の両面、または異なる側に配置された複数の従順な電極対とを備える工程と；複数の従順な電極対について静電容量を測定する工程と；測定された静電容量が第１の静電容量よりも大きい従順な電極対のサブセットを選択する工程と；経時的に変化する１つまたはそれ以上の電位を従順な電極対のサブセットに印加する工程とを含む。複数の電極対は、例えば個別対として設けること、または本発明の別の態様で説明した層の形で設けることができる。例えば、各対の１つの電極は、（同じ面または誘電体ポリマーの側の）対応する複数の別の対の電極と一緒に導電層を形成することができる。
【００５１】
第１の静電容量は、例えば絶対値であり、または静電容量の所望の変化を表す。例えば、静電容量の初期値を登録することができる。その後、静電容量の所望の変化が登録されたとき、第１の静電容量に達したとみなすことができる。
【００５２】
複数の従順な電極対は、本明細書では４つの対など、少なくとも２つの対として理解されたい。刺激部材が密閉内部容積を備える実施形態では、電極対は、刺激部材の外周に沿って分布させることができる。
【００５３】
この方法では、刺激部材の誘電体ポリマーは、好ましくは誘電体ポリマーの両面、または異なる側に対で配置されたいくつかの電極を備えることができる。これにより、刺激部材が体腔内に置かれた後に誘電体層の静電容量を測定することが可能になる。刺激部材の一部分は、体組織と接触することができる。刺激部材と接触する体組織は、対応する刺激部材の部分に圧力を及ぼし、その結果、これらの部分のそれぞれの誘電体層の静電容量が影響を受けることになる。したがって、第１の静電容量は、効率的な振動刺激を可能にするのに十分な接触圧を表す。測定された静電容量が第１の静電容量よりも大きい電極のサブセットは、経時的に変化する電位を印加することによって振動刺激を施すために選択される。
【００５４】
別の実施形態では、刺激部材は膨張可能であり、選択する工程はさらに、少なくとも１つの電極対について測定された静電容量が第１の静電容量を超えるようになる状態まで、刺激部材を膨張させる工程を含む。
【００５５】
加えて、この方法はさらに、サブセットを選択後に；サブセット内の少なくとも１つの電極対について測定された少なくとも第２の静電容量を収納する工程を含むことができる。印加する工程はさらに、サブセット内の少なくとも１つの電極対の静電容量を測定する工程と；サブセット内の少なくとも１つの電極対の時間平均静電容量を計算する工程と；時間平均静電容量を、収納された第２の静電容量と比較する工程と；時間平均静電容量が第２の静電容量よりも大きい場合に；刺激部材を収縮させることによって前記刺激部材内の圧力を低減させる工程；または時間平均静電容量が第２の静電容量よりも小さい場合に；刺激部材を膨張させることによって前記刺激部材内の圧力を増大させる工程とを含む。
【００５６】
体組織の生物学的反応に応じて刺激部材の膨張の程度は、膨張を増大させるように、または膨張を低減すなわち収縮させるように調整することができる。例えば、体組織の大きい脱膨潤は、刺激部材と体組織の間の接触が失われる原因になりうる。再度良好な接触を確立するには、刺激部材は、例えば刺激部材への流体の供給によってさらに膨張されなければならない場合がある。上記の静電容量測定により、有利なことに刺激部材の膨張／収縮をいつ調整する必要があるかを示すことができる。
【００５７】
静電容量測定はさらに、振動刺激をいつ終了させることができるか、すなわち、ヒトの患者の健康状態がいつプラスの影響を受けたかを判定するために利用することもできる。したがって、一実施形態によれば、印加する工程はさらに、サブセット内の少なくとも１つの電極対について静電容量を測定する工程と；サブセット内の少なくとも１つの電極対について時間平均静電容量を計算する工程と、時間平均静電容量が第３の静電容量よりも小さい場合に体腔内の治療を終了させる工程とを含む。したがって、第３の静電容量は、患者の所望の健康状態を表すことができる。例えば、第３の静電容量は、組織がいつ脱膨潤し正常化したか、また治療をいつ終了させることができるかを示すことができる。
【００５８】
第３の静電容量は、第１の静電容量と同様に、絶対値または相対値とすることができる。
【００５９】
さらに、検出される静電容量の変化が体組織内の変化により生じることを確実にするために、刺激部材からのいかなる漏洩も最小限にしなければならない。
【００６０】
一実施形態では、導入する工程は、鼻腔および腸から選択される体腔の中に刺激部材を導入する工程を含む。
【００６１】
治療が鼻腔内で行われる一実施形態では、選択する工程はさらに：刺激部材の遠位、または後部、端部に配置された少なくとも１つの電極対を選択する工程と、刺激部材の近位、または前部、端部に配置された少なくとも１つの電極対を選択する工程とのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００６２】
さらに別の方法態様では、ヒトの患者の体腔内の体組織を振動刺激することによる治療の方法が提供され、この方法は、膨張可能刺激部材を体腔内に導入する工程であって、前記膨張可能刺激部材が誘電体ポリマー層と、誘電体ポリマー層の両面または異なる側に配置された複数の従順な電極対とを備える工程と；複数の従順な電極対について静電容量を測定する工程と；既定のサブセットの測定された静電容量が既定の静電容量を超えるようになる状態まで刺激部材を膨張させる工程と、経時的に変化する１つまたはそれ以上の電位を、対応する従順な電極対のサブセットに印加する工程とを含む。
【００６３】
この方法は、刺激部材の少なくとも一部分と体腔内の組織との間に良好な接触を確立できるようにする。例えば、振動刺激が体腔の一部分（例えば、鼻腔の前部または後部）だけに送達予定の場合、第４の静電容量と比較した測定静電容量によって表されるような良好な接触が体組織と、既定のサブセットによって表される刺激部材の所望の部分との間に得られたときに、膨張を中止することができる。添付の図２ａおよび図２ｂには、電極の２つのサブセットを有するデバイスの一例が示されている。
【００６４】
本明細書に記載の刺激部材およびデバイスは、本発明の方法態様として使用することができる。
【００６５】
本発明のさらなる目的および特徴は、詳細な説明および特許請求の範囲から明らかになろう。
【００６６】
次に図を参照する。図は例示的な実施形態であり、同様の要素は同じように番号が付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】本発明による刺激部材の具体例の断面図である。
【図１Ｂ】本発明による刺激部材の具体例の断面図である。
【図２Ａ】刺激部材の非限定的な一例のそれぞれ異なる垂直断面図である。
【図２Ｂ】刺激部材の非限定的な一例のそれぞれ異なる垂直断面図である。
【図３Ａ】本発明によるデバイスの具体例の部分断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの線Ａ−Ａにおける拡大水平断面図である。
【図４】本発明によるデバイスの具体例の概略断面図である。
【図５】本発明による結合デバイスの概略断面図である。
【図６】本発明による刺激部材の具体例の断面図である。
【図７】ヒトの患者の鼻腔内に挿入された本発明によるデバイスの一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
次に、非限定的例として、また図を参照して本発明の諸実施形態について説明する。
【００６９】
図１Ａは、本発明による刺激部材の具体例の断面図である。刺激部材は、第１の面および第２の面を有する電気絶縁層１と、電気絶縁層の第２の面に設けられた第１の導電層２と、第１の導電層上に設けられた誘電体ポリマー層３と、誘電体ポリマー層上に設けられた第２の導電層４とを備える。
【００７０】
図１に描写された例に関して、電気絶縁層、第１の導電層、誘電体ポリマー層および第２の導電層は、４層化構造体を形成することができ、第１および第２の導電層は、誘電体ポリマー層の両面または異なる側に設けられる。したがって誘電体ポリマーは、第１の導電層が設けられる第１の面または第１の側と、第２の導電層が設けられる第２の面または第２の側とを有することができる。
【００７１】
多層構造体中の層のそれぞれは連続したものにすることができ、これらの層の下に設けられた層を完全に覆うことができる。あるいは、第１の絶縁層は、第１の導電層、誘電体ポリマー層および第２の導電層が１つまたはそれ以上の３層化パッチまたは３層化部分として上に設けられ、それによって刺激部材の活性領域が形成される、連続層を形成することができる。
【００７２】
さらに、絶縁層、第１の導電層および誘電体ポリマーが連続３層化構造を形成し、第２の導電層が、上記で定義された誘電体ポリマーの第２の面に複数のパッチまたは部分として設けられ、それによって刺激部材の４層化活性領域が形成される、別の代替構成が企図される。治療予定の体組織に応じて、活性領域を形成する部分のパッチは、絶縁層の第２の面に様々に分布させることができる。４層化活性領域の数は、振動治療のターゲットとされる体組織に応じて、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つ以上とすることができる。異なる層をどのように重ねて設けることができるかの別の例については、図を参照して以下で説明される。
【００７３】
刺激部材が体内に位置するとき、絶縁層１の第１の面は体組織に当接する。したがって、絶縁層１は、それが接触するいかなる体組織にも化学的または生物学的に影響を及ぼさないような材料を含む。したがって、その材料は、体組織に局所的影響を及ぼす恐れがない。非限定的な材料の例には、プラスチック材料またはゴム材料がある。いくつかの例では、刺激部材はラテックスまたはビニルで作られる。
【００７４】
絶縁層１の第１の面は、鼻腔の中に導入する間、およびその中に位置するときに刺激部材と周辺組織の間の摩擦を低減するように適合させることができる。絶縁層１は、例えば、平滑な外面が得られる材料から構築することも、例えばパラフィン溶液などの潤滑剤でコーティングすることもできる。
【００７５】
絶縁層１の第２の面は、良好な接着、導電性および耐久性が得られるように、第１の導電層２を第２の面に配置できるよう適合させることができる。
【００７６】
さらに、絶縁層１は柔軟すなわち従順であり、繰り返して折り曲げることができる。これにより例えば、刺激部材を体腔の中に挿入すること、およびそこから取り出すことが可能になる。
【００７７】
絶縁層１の第２の面に、第１の従順な導電層２が設けられる。この層は、一実施形態では、体内に位置する電気絶縁層の使用可能な第２の面全体を本質的に覆う連続層とすることができる。
【００７８】
第１の導電層２はさらに、最も外側の絶縁層の破裂など、デバイスの機能不全がある場合に患者を保護するために、アース電位に電気的に接続することができる。誘電体層３の電気的破壊がある場合、いかなる電流もただちにアースに接続される。第１の導電層２は、例えば無電解めっき、イオン注入、物理的気相成長、スパッタリング、噴霧析出、または当技術分野で知られている他の方法によって付けることができ、また誘電体ポリマー材料と化学的に融和性の材料を含むことができる。
【００７９】
一実施形態では、誘電体ポリマー層３は第１の導電層２の上に設けられ、第１の導電層２を完全に、または部分的に覆うことができる。部分的に覆う誘電体ポリマー層３の一例は、複数のパッチまたは部分として形成される層であり、これは個別に制御することができ、それによって体組織の局所的かつ／または選択的刺激が可能になる。非限定的な誘電体ポリマーの例には、ポリウレタン、シリコーン、フロロシリコーン、エチレンプロピレン、ポリブタジエン、およびイソプレンがある。誘電体ポリマーは弾性特性を有することができる。
【００８０】
誘電体ポリマー層３の厚さは、耐久性または製造の容易性を損なわずに作動の最適化を可能にするように選択される。薄い層では、所与の電圧に対してより高い電界が得られ、したがって、低い電圧を使用することができる。薄い層ではまた、小さい静電容量と、それに応じた短い時定数とが得られ、これにより、電気的作動に対し速い、またよく制御された機械的応答が実現する。一方で、薄い層は、電気的ブレークスルーをより被りやすい可能性がある。非限定的な層の厚さの例は５０μｍである。
【００８１】
さらに、材料の弾性（ヤング率）を増大させるために誘電体ポリマー層３に硬化剤を加えることができる。こうすることによりまた、材料の破壊電界強度および誘電率を増大させることもできる。
【００８２】
誘電体ポリマー層の少なくとも一部分に、第２の電位に接続することができる第２の従順な導電層４が設けられる。第２の導電層４は、例えば、パッチ状構造の形を有する１つまたはそれ以上の電極と、パッチを互いに接続し、かつ／または外部電圧源に接続する導電トレースもしくは経路とを備える１つまたはそれ以上のチャネルにパターン化または形成される。各電極は、振動を選択的に適用するように個別に通電することができる。さらに電極は、適切な電気絶縁を確保するために、特定の距離だけ互いに離すことができる。
【００８３】
代替実施形態では、電気絶縁層で分離された複数の導電層を備えることができ、それによってより多くのチャネルが得られる。
【００８４】
第１および第２の導電層は、カーボングリース、黒鉛粉末、黒鉛スプレー、厚くした電解質、スパッタした金、銀ペースト、および導電性ポリマーなどの材料を含むことができる。この材料は、例えば無電解めっき、物理的気相成長、スパッタリング、イオン注入、または噴霧析出によって付けることができる。パターニングは、例えばフォトマスク、フォトプロッタ、またはレーザ直接画像化をエッチング、リフトオフ、または他の当技術分野で知られている技法と組み合わせて用いて、例えばフォトリソグラフィによって実現することができる。一代替形態は、堆積プロセス中にマスクを使用して材料をその意図した位置にだけ付けることである。
【００８５】
第１および第２の導電層の良好な接着性、導電性および耐久性を得るために、弾性率（ヤング率）は、導電層、誘電体ポリマー層および絶縁層の間で整合させることができる。
【００８６】
さらに、第１および第２の導電層、ならびに絶縁層は、誘電体ポリマー層によって与えられる変形が過度に抑制されないことを確実にするために、十分に従順でなければならない。
【００８７】
図１Ｂは、本発明による刺激部材の具体例の断面図であり、電気絶縁層１と第１の導電層２は、シリコーンオイルなどの流体を備える密閉容積５を画成する。１つまたはいくつかの密閉容積５を設けることができ、それぞれの密閉容積５が個別に電極４に重なる。電圧が電極に印加されると、電極４の下の誘電体層３の面積が増大し、密閉容積５内の圧力が低減する。次に電圧が低減されると、その面積が減少し、密閉容積５内の圧力が回復する。印加電圧を交番させることによって、またそれによって密閉容積５内の圧力を交番させることによって、刺激部材を振動させることができる。
【００８８】
場合により補強材を第２の導電層の周辺に沿って設けることができる。電圧が第２の導電層に印加されると、誘電体層の面積が増大する。補強材はそのとき、第２の導電層の面と平行な方向の膨張を抑制することができ、それによって、誘電体の面は、誘電体層の面ではなくその垂線と平行な方向に膨れるように強制される。補強材の一例が図１Ｂに描写されており、補強材６は場合により、電極４すなわち第２の導電層４の周辺に沿って設けられる。
【００８９】
例示的な非限定的実施形態によれば、刺激部材は、円形電極によって画成される複数の個別チャネルと、第２の電位（例えば、すべての電極の共通電位、または電極ごとの個別電位）に電気的に接続される導電トレースとを形成する第２の導電層を備える。円形電極またはパッチは、約４ｍｍの直径を有し、約５０μｍの厚さの誘電体ポリマー層上に設けることができる。作動電圧は、誘電体ポリマー層の電気的破壊を回避するために、４０ＭＶ／ｍの電界強度に対応する２ｋＶとすることができる。１つのこのようなパッチの静電容量は、εｒ＝３で約６．７ｐＦになりうる。５００Ｈｚの印加電気信号では、対応する最大電流は４２μＡと計算することができる。これに基づけば、必要な電力はｍＷの範囲になる。電極間の最小間隔は、電極間の電気的破壊の危険を低減するために必要とされる２ｍｍとすることができる。この危険をさらに低減するために、第２の絶縁層を第２の導電層の上に、すなわち電極および導電トレースの上に付加することができる。
【００９０】
図２Ａおよび２Ｂは、刺激部材の非限定的な一例の垂直断面図を示す。この例では、刺激部材は多層化されたバルーンまたはカテーテルである。断面図は、バルーンの２つの異なる場所を示す。絶縁層１の第１の面は、体腔内の体組織に当接するように適合されているバルーンの外面を画成する。第１の導電層２は、絶縁層１の第２の面、または絶縁層１の内側に配置され、絶縁層１の内側領域全体を覆う。誘電体ポリマーは、第１の導電層１の内側領域全体を本質的に覆う連続層３を構成する。バルーンの注入口の近傍で第１の導電層２の小領域（外周）だけが、誘電体ポリマーで覆われない。この露出領域は、連結器ルーメン（図示せず）内に折り畳まれた例えばフレキシブル回路基板と電気的に接続するのに十分な大きさである。電極（またはパッチ）および導電トレース（すなわち導電経路）によって画成されるチャネルが、誘電体ポリマー層３上に設けられる。この例では、第２の導電層４は、体腔の２つの異なる部位（例えば、体開口部に対して後部の１つおよび前部の１つ）に振動を与えるように適合される。したがって第２の導電層４は、複数のパッチまたは部分の形で誘電体ポリマー層３の上に設けられ、それによって、刺激部材の異なる活性領域が形成される。図２Ｂは２つの異なるパッチを示し、図２Ａは、フレキシブル回路基板に電気的に接続されるように適合されている、バルーンの注入口に位置するパッチおよび導電トレースの断面を示す。
【００９１】
刺激バルーンまたは刺激カテーテルなどの刺激部材は、都合よく裏返しに、その第１の面がバルーンの外側を画成する絶縁層から開始し、続いて第１の導電層、誘電体層、および第２の導電層を付加し、場合によりバルーンの外側に補強材を付加して、得ることができる。各層が完成すると、バルーンは再び裏返しにされて、例えば図２Ａおよび図２Ｂに示される刺激部材が得られる。
【００９２】
刺激部材はバルーンの形状に限定されないことを理解されたい。円筒などの他の形状もまた実現可能である。
【００９３】
図３Ａおよび図３Ｂを参照して、本発明によるデバイスの具体例を次に論じる。
【００９４】
図３Ａは、膨張可能刺激部材７およびスリーブ１０の断面デバイスと、案内ピン８、管９および管電極１３の側面図とを示す部分断面図である。膨張ルーメン１１および連結器ルーメン１２が点線で示されている。図３Ｂは、図３Ａの線Ａ−Ａにおける拡大水平断面図である。
【００９５】
例えば図２Ａに示される、本質的に多層化バルーンとすることができる膨張可能刺激部材７は、膨張状態にあるときに体腔の組織に当接し振動を与える。管９の端部を囲む刺激部材７の注入口は、衝撃スリーブ１０によって管９に連結される。膨張ルーメン１１も連結器ルーメン１２も管９の内側に設けられる。
【００９６】
膨張ルーメン１１は、刺激部材の膨張を得るために流体を刺激部材に供給するチャネルを備える。したがって、刺激部材７は、膨張部材１１によって供給される流体を収容するチャンバを備える。チャンバ壁は、刺激部材７の内面層によって画成される。したがって、膨張ルーメン１１を通して膨張部材へ流体を供給することが、刺激部材７の膨張の量および程度に影響を及ぼす。流体を供給することでさらに、刺激部材７をその膨張状態にすることによって刺激部材７の膨張を達成する。膨張ルーメン１１から刺激部材７への流体の自由な通過を可能にするために、膨張ルーメン１１の端部は少なくとも１つの開口部を備える。開口部は刺激部材７の中に設けられる。人体に接触する膨張ルーメン１１および刺激部材７の各部分は通常、人体への流体または電流の漏洩を防止するために閉鎖系を画成する。
【００９７】
膨張ルーメン１１および連結器ルーメン１２は、例えばプラスチックまたはゴム材料で作ることができる。
【００９８】
一例では、膨張部材１１の端部が、刺激部材７の中に延びる案内ピン８を形成する。案内ピン８を構成する膨張部材１１の少なくとも一部分は、刺激部材を体腔の中に挿入しやすくするために、刺激部材の材料よりも剛性である材料で作られる。
【００９９】
例えば気体または液体である流体の供給は、膨張ルーメン１１を介して外部装置によって制御することができる。このような外部装置は、空気ポンプ、または可動プランジャを有する円筒を備えることができ、この可動プランジャは、前後に動くことによって円筒内の流体の量を調節し、それによって刺激部材７内の流体の量を調節することができる。
【０１００】
本発明によるデバイスは都合よく安全弁を備えることができ、この安全弁は、刺激部材の中の流体圧力が特定の最大値を超えた場合に、例えば刺激部材から流体を放出することによって圧力の一部を解放することができる。
【０１０１】
刺激部材は、その膨張状態で体組織に当接するとき、問題になっている患者の腔および解剖学的形態に応じて、例えば円筒、円、楕円または滴の形状を有することができる。
【０１０２】
刺激部材は、例えば、直径が１０ｍｍで動作長が３０ｍｍであるバルーンの形状を有することができる。合計で１５チャンネルあることが可能で、電位を１つのチャネル、いくつかのチャネル、またはすべてのチャネルに選択的に印加できるように、それぞれ個別に制御することができる。
【０１０３】
刺激部材の寸法は、治療予定の患者の体腔の種類、大きさ、および形状に明白に適合させることができる。
【０１０４】
鼻腔の中への滑らかで痛くない導入を可能にするために、刺激部材の幅は、第１の状態で配置されるとき、治療予定の患者の鼻孔の幅を超えることがない。例えば新生児では、刺激部材は、その第１の状態で約１ｍｍの幅とすることができる。鼻腔の中への刺激部材の導入をさらに容易にするために、刺激部材は、鼻の解剖学的形態によりよく合うようにわずかな曲げを付けてあらかじめ形成することができる。
【０１０５】
図３Ｂは、１つの電極、すなわち刺激部材７の第２の導電層４と、フレキシブル回路基板の１つの導電トレース１４との間の電気的接続をどのようにして行うことができるかの一例を描写する。フレキシブル回路基板は、管９の中に延びる連結器ルーメン１２の内側に巻き込んで配置される。刺激部材７の注入口によって囲まれている管９の端部に、連結器栓１６が設けられる。連結器栓１６は、フレキシブル回路基板から管９を貫通し、管９の外周に沿って設けられた環状管電極１３まで径方向に延びて、回路基板の導電トレース１４を管電極１３に接続する。
【０１０６】
バルーンの注入口は、刺激部材７の第２の導電層４の面を管電極１３と電気的に接触させるように、管９の端部に配置される。いくつかの管電極１４および導電栓１６を使用することによって、複数のチャネルをフレキシブル回路基板に接続することができ、こうすることで各チャネルの個別制御が可能になり、それによって、例えば体腔の中での選択的および局所的振動刺激、ならびにセンサ機能などの他の機能が容易になる。
【０１０７】
バルーンおよび管９に締結圧力を与えるために、把持スリーブ（clasping sleeve）１０をバルーンの注入口のまわりに配置することができる。
【０１０８】
挿入および鼻腔などの体腔内の位置決めをさらに容易にするために、デバイスには、刺激を実施する人を助けるための目盛りを設けることができる。例えば膨張部材には、このような目盛りを設けることができ、この目盛りは、特定の患者の解剖学的形態についての何らかの予備知識と共に、デバイスが鼻腔の中のどれだけ奥に挿入されたかを表示することができる。あるいは、デバイスは、刺激部材が鼻腔の中のあまりに奥まで挿入されないようにするための、鼻孔よりも大きい止め具を設けることもできる。スリーブ１０は、この目的に役立つように設計することができる。後者の別の例は図４に示されており、カバー管の外径は鼻孔よりも大きく作ることができる。
【０１０９】
刺激部材はその第２の状態で、絶縁層の第１の面の少なくとも一部分が体腔内の体組織に当接するように、少なくとも部分的に膨張する。刺激部材と体腔の組織の間に接触面が確立され、これによって接触圧および振動刺激を患者に伝達することができる。刺激部材が体組織に当接する接触圧の範囲は、２０〜１２０ミリバールとすることができる。
【０１１０】
第２の電位は、時間の関数として変化するように適合される。したがって刺激部材は、印加された電界によって誘電体材料の圧縮が変化するときに振動する。刺激部材は、５０〜３００Ｈｚなどの、１０〜５００Ｈｚの範囲内の少なくとも１つの周波数を通常は含む振動パターンに従って振動するように配置される。
【０１１１】
図４は、デバイスの非限定的な一実施形態の概略断面図である。刺激部材は円筒の形状を有し、絶縁層１、第１の導電層２、誘電体ポリマー層３、および第２の導電層４を備える。電気絶縁蓋１８が円筒の端部に配置され、それによって、流体を充填することができる内部密封容積が作成される。案内ピン８が密封容積内に設けられ、円筒の内側に向いている蓋１８の面に取り付けられる。前に論じたように、案内ピン８は、刺激部材を体腔の中に挿入しやすくするために、刺激部材自体よりも剛性である材料で作ることができる。
【０１１２】
刺激部材の端部は、体腔内に挿入されるように、かつ体腔内の体組織に振動を与えるように適合される。端部は、円筒が挿入され固定されるカバー管１７から延びる。カバー管は、刺激部材の外径に対応する内径と、カバー管１７が体腔内に挿入されることを防止するために十分に大きい外径とを有する。それによって刺激部材は、あまり奥まで挿入されないようにすることができる。
【０１１３】
刺激部材の少なくとも端部は、例えば挿入および位置決めを容易にするために、変形が可能な材料で形成することができる。刺激部材の前記端部はさらに、例えば流体を供給することによって少なくとも部分的な膨張が可能な材料で形成することができる。
【０１１４】
本発明の一実施形態によれば、デバイスは、刺激部材を外部電圧源と、アース電位と、空気ポンプなどの圧力発生デバイスと、例えば刺激部材と体組織の間の接触圧を登録する他の機器とに接続するように適合された結合部材を備える。
【０１１５】
図５は、連結器ピン２０、Ｏリング封止２１、および空気流チャネル２２を備えるこのような結合デバイス１９の概略断面図を示す。その結合部材に、図４に示されたカバー管１７の中に取り付けられた刺激部材が取り付けられる。第１および第２の導電層２、４の露出領域は、結合部材の接触面に当接し、この接触面は、連結器ピン２０に電気的に接続される。それによって、電気的接触が連結器ピン２０と第１および第２の導電層２、４との間に確立される。Ｏリング封止２１は、空気流チャネル２２を通して空気圧を維持できるように、刺激部材の内側を封止する。
【０１１６】
図６は、管９の端部を囲む注入口があるバルーンなどの刺激部材７と、刺激部材７の中に延びる案内ピン８と、バルーン７および管９に締結圧力を与えるためにバルーンの注入口まわりに配置された把持スリーブ１０とを備える、本発明の別の実施形態の概略断面図である。把持スリーブ１０は、鼻腔内の刺激中にデバイスが不意に動かないようにする固定手段２３のインターフェース２３と、刺激部材７の第１および第２の導電層２、４を第１および第２の電位に電気的に接続するための電気的連結器ピン２０とを備える。
【０１１７】
この実施形態では、少なくとも誘電体ポリマー層３および第２の導電層４は、管９の端部を囲むバルーン７の注入口だけを覆う。それによって、管９から延びる刺激部材７の残りの部分は受動部材になる。受動部材または受動領域は、振動を発生させない刺激部材７の一部分と理解されたい。受動部材は振動を発生させるのではなく、管９の端部を覆う刺激部材７の部分で発生させた振動によって振動し、この振動は、管９および刺激部材７の中に密閉された流体を介して受動部材まで伝達される。
【０１１８】
別法として、外部アクチュエータを管の外側に設け、それによって締付け動作を得ることもできる。その作動部すなわちアクチュエータは、例えば、管の縦の部分に沿って軸方向に配置された複数の部分に分割することもできる。これらの部分の順次作動によって変位容積の大部分が刺激部材に向かって移動し、それによってより大きい振動振幅が得られる。
【０１１９】
この実施形態では、電気接続部を体腔の中に挿入する必要がない。しかし、体腔の各部分に選択的な振動刺激をもたらす可能性がない。そうではなく刺激部材全体が、本質的に同じ振動パターンに従って振動することになる。
【０１２０】
振動デバイスの非限定的な一例によれば、誘電体ポリマーは、アクチュエータとしてもセンサとしても使用することができる。これにより、組織と刺激部材の間の局所接触圧を監視する可能性が得られる。
【０１２１】
局所接触圧は、刺激部材の局所部分の第１と第２の導電層間の静電容量を測定することによって、間接的に測定することができる。従来、静電容量は、まず刺激部材の一部分（例えば、第２の導電層からなる電極で覆われた領域によって画成された部分）に電圧を印加し、電圧源を取り除き、次に、電極および第１の導電層に接続された抵抗両端の電位差を登録することによって測定することができる。最後に、時間の関数として電圧を登録することによって、当技術分野で知られている数学的関係から静電容量を推定することができる。別法として、抵抗を電極と直列に接続し、高周波電圧をこの回路に加えることもできる。その後、抵抗両端に生じる電圧が測定される。これは実際上、高域通過フィルタである。したがって、抵抗の適切な値を選択することによって、振動が加えられるときに静電容量を測定することができる。
【０１２２】
どの電極にも接続されない追加の導電トレースを、実際に使用されているものと平行に設けることができる。その場合、このトレースとアース間で測定された静電容量が、電極とアース間で測定されたものから差し引かれる。好ましくは高周波低電圧信号が、静電容量検知が振動に干渉しないことを確実にするために使用される。
【０１２３】
以下では、静電容量から圧力への変換について、絶縁層と、第１と第２の導電層の間に配置されている誘電体ポリマー層とを備える刺激部材の局所部分に関して説明する。
【０１２４】
この部分の静電容量は
【数１】
2015512279.tif 000003
であり、ここでε０は自由空間の誘電率、εｒは誘電体ポリマーの比誘電率、Ａはこの部分の面積、ｄはこの部分の厚さである。圧力ｐ（すなわちこの部分と体組織の間の接触圧）が加えられた場合、厚さｄは減少し、面積は増大する。この部分の体積が保たれると仮定すると次式が得られ、
Ａｄ＝Ａ’ｄ’
ここで、Ａ’およびｄ’は、接触圧が加えられている誘電体ポリマー層の部分の面積および厚さである。圧縮部分の静電容量は次式で書き表すことができる（電極／第１および第２の導電層は完全に従順であると仮定される）。
【数２】
2015512279.tif 000004
【０１２５】
これら３つの式から次式が得られる：
【数３】
2015512279.tif 000005
【０１２６】
誘電体の部分がヤング率Ｙ、すなわち弾性（または引張）係数Ｙを有する線形弾性材料であり、接触圧が均一であると仮定すると、次式が得られる。
【数４】
2015512279.tif 000006
【０１２７】
これより次式が得られる：
【数５】
2015512279.tif 000007
および
【数６】
2015512279.tif 000008
【０１２８】
ｐについて解くと次式が得られ、
【数７】
2015512279.tif 000009
上式は、測定された静電容量の関数として刺激部材と体組織の間の接触圧を推定するのに用いることができる。
【０１２９】
当業者には、説明した諸実施形態の特徴をいくつかの方法で組み合わせることができることが明らかである。特に、締付けスリーブに対する機械的および電気的インターフェースを有する設計は、受動バルーンを用いる実施形態にかぎらずに使用することができる。
【０１３０】
図７は、ヒトの患者の鼻腔内での体組織の振動刺激により治療する方法の一実施形態を示し、誘電体ポリマー７を備える刺激部材が、鼻孔を通して鼻腔の中に挿入されている。したがって刺激部材は、導入するときに鼻孔の中を容易に通過するように、本質的に膨張していない第１の状態にある。
【０１３１】
鼻腔内に適切に配置されると、刺激部材は、刺激部材が鼻腔の組織と緊密に接触させられるように第２の状態に膨張させる。刺激部材の体積は、振動刺激の前に体組織との良好な接触が得られるように、鼻腔の大きさに合わせることができることを理解されたい。良好および／または緊密な接触とは、少なくとも一部は膨張した第２の状態の刺激部材の使用可能な外面が、組織の表面に本質的に当接するような接触を指す。
【０１３２】
刺激中に刺激部材が不意に動かないことを確実にするために、固定手段を設けることができる。これらの固定手段は、ヘルメット、ヘッドバンド、メガネ、ストラップなどの形とすることができる。
【０１３３】
いくつかの実施形態では固定手段を、刺激部材の上または近傍に設けられた機械的インターフェースと嵌合させることが都合がよい。このインターフェースはさらに、必要な電位を与えるための電気的接続部を含むことができる。
【０１３４】
その後、刺激部材は、経時的に変化する電位を誘電体ポリマーに印加することにより、組織を振動で刺激するようになる。経時的に変化する電位は、１０〜５００Ｈｚの範囲内の１つまたはそれ以上の周波数成分を含む周波数内容を有することができる。
【０１３５】
刺激部材が体組織に当接する体積または状態まで刺激部材を膨張させる間、誘電体ポリマーの静電容量を測定することができる。この静電容量は、刺激部材と体組織の間の接触圧を表す測定圧力に変換することができる。刺激部材と体組織の間の接触圧を表す測定圧力が所望の圧力に達したとき、膨張を終了することができる。次に、刺激部材は、それが前記所望の圧力を体組織に及ぼす膨張状態に維持される。例えば、所望の圧力は、２０〜１２０ミリバールの範囲内とすることができる。
【０１３６】
静電容量測定はまた、経時的に変化する電位が印加されるべき例えば複数の従順な電極対から、従順な電極対のサブセットを特定および選択するのに用いることもできる。したがって、所望の接触圧を組織に及ぼす刺激部材の領域に対応する電極のサブセットだけが振動するようになる。
【０１３７】
組織に対する所望の効果が得られると、振動刺激は適切に終了される。少なくとも一部は膨張した刺激部材は、鼻孔を通して取り出される前に、本質的に膨張していない第１の状態に適切に戻される。刺激部材の収縮は、例えば、膨張部材を通して流体を取り出して刺激部材内の流体圧力を低減することによって実現することができる。刺激部材が少なくとも一部は膨張していない状態にまで適切に収縮すると、患者自身または補助要員が刺激部材を鼻から取り外すことができる。
【０１３８】
組織刺激は、ヒトの患者の少なくとも第１の鼻腔内で、少なくとも１つの刺激部材を用いて実施できることが企図されている。例えば、本発明の諸実施形態による１つのデバイスを、一方の鼻腔内だけでの単一の刺激にも、両方の鼻腔内での順次的刺激にも使用することができる。別の例では、第１の態様による２つのデバイスを両方の鼻腔内での同時振動刺激に使用することができる。圧力および振動周波数は、両方の鼻腔内での順次的刺激および／または同時刺激で、同じでも異なってもよいことを理解されたい。
【０１３９】
特定の実施形態について説明したが、添付の特許請求の範囲に定義される範囲内で、様々な修正形態および代替形態が考えられることが当業者には理解されよう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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