(57)【要約】【課題】  外科医または臨床家による介在なしに、検出された筋活動に基づいて自動的に制御された投与量の薬剤を脊髄に直接注入するための閉ループフィードバック薬剤送出装置を開発する。【解決手段】  例えば痙縮などの筋活動を制御するための閉ループフィードバック薬剤送出装置である。この装置は、筋活動をモニタして検出された筋活動信号を生成するセンサ、例えばＥＭＧセンサを含む。コントローラは、検出された筋活動信号に基づいて、筋活動を制御するために投与される薬剤のタイミングおよび投与量の少なくとも１つを自動的に調整し、また制御信号を生成する。この制御信号に基づいて筋活動を制御するための抗痙攣性剤などの薬剤の投与は、注入ポンプによって行われる。ポンプから放出された薬剤は、その後くも膜下カテーテルを用いる患者の脊髄に送出される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筋肉活動を制御するための閉ループフィードバック薬剤送出装置であって、
筋肉活動をモニタし、検出された筋肉活動信号を生成するセンサと、
上記検出された筋肉活動信号に基づいて、筋肉活動を制御するために投与される薬剤のタイミングおよび投与量の少なくとも１つを自動的に調整し、また制御信号を生成するコントローラと、
上記制御信号に基づいて、筋肉活動を制御するための薬剤を投与するポンプと、
上記ポンプから分配された薬剤を送出するくも膜下カテーテルとを備えたことを特徴とする閉ループフィードバック薬剤送出装置。
【請求項２】
上記筋肉活動は不随意であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記筋肉活動は痙縮であることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
上記センサは、単表面電極、表面電極列、針電極、または針電極列のうちの１つの形態のＥＭＧセンサであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
上記コントローラは、上記ポンプに接続されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
上記コントローラは、無線通信を介して上記ポンプと通信することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
上記無線通信は遠隔接続を介して通信することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
上記くも膜下カテーテルは、脊柱に直接薬剤を送出するために適用されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
閉ループフィードバック薬剤送出装置を用いた筋肉活動を制御する方法であって、
筋肉活動をモニタし、検出された筋肉活動信号を生成することと、
上記検出された筋肉活動信号に基づいて、筋肉活動を制御するために投与される薬剤のタイミングおよび投与量の少なくとも１つを自動的に調整すること、および制御信号を生成することと、
上記制御信号に基づいて、筋肉活動を制御するための薬剤を投与することと、
くも膜下カテーテルを介して投与すべき薬剤を送出することを備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薬剤送出装置に関するものであり、特に、薬剤、例えば鎮痙薬をくも膜下／髄腔内カテーテルを介して注入することによる筋活動の制御のための閉ループ装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
筋疾患は、個人の日常生活を衰弱させる影響を持ちうる。望ましくない筋活動を抑える、または制御するためには、薬剤を投与することが望ましい。一例として、痙縮は例えば脊髄または頭部の損傷から生じる中央神経系への損傷によって引き起こされる増大した筋肉の緊張（硬直）と持続的な筋肉の収縮（痙攣）を伴う異常な不随意の筋活動である。しかし多くは痙縮は多様な硬化、脳性まひ、発作、パーキンソン病、またはてんかんなどの疾患に関する兆候である。
【０００３】
中程度から重度まで、痙縮の程度は広範囲に及ぶ。中程度の痙縮は、その患者の日常生活にほとんど影響を及ぼすことはなく、通常は理学療法および／または経口の筋肉弛緩剤によって抑制される。重度の痙縮に苦しむ患者は、移植可能なポンプを介して薬剤を脊髄のくも膜下領域に直接投与するくも膜下療法によって治療されてもよい。くも膜下カテーテルを介した薬剤投与のための埋め込み可能なポンプには主に２種類ある。固定された速度のポンプを薬剤の投与量を制御するために用いてもよいが、この器具では投与量の調整ができない。代わりに、外部の乾電池式コンピュータを介して外科医により薬剤投与量を変更するようにプログラムされることが可能なポンプを使用してもよい。しかしながら、これは外科医または臨床家が薬剤の投与量を調整または制御することが求められるという点でいまだ不利である。薬剤の投与量を外科医または臨床家による介在なしに自動的に調整できることが望ましいであろう。
【０００４】
他のタイプの望ましくない筋活動も同様に、個人の日常の活動および生活にマイナスの影響を持つかもしれない。米国特許第６，２６３，２３７号には、脳への刺激および薬剤の注入による不安障害の処置に対する方法が開示されている。特に、薬剤の閉ループフィードバック注入および脳への直接の刺激は、筋電計（ＥＭＧ）センサ信号に応答するように開示される。ＥＭＧセンサ信号は、不安障害に関連する兆候、例えば筋肉の過度の緊張または震えを検出する。不安は脳の神経回路により制御されるので、薬剤は脳に直接送出される。この筋活動の検出に基づく脳への直接の抗不安剤の閉ループフィードバック注入特許方法は、不安障害の処置に対して他を関与させないものとして開示されている。
【特許文献１】米国特許第６，２６３，２３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、外科医または臨床家による介在なしに、検出された筋活動に基づいて自動的に制御された投与量の薬剤を脊髄に直接注入するための閉ループフィードバック薬剤送出装置を開発することによって、筋活動を鎮める、抑える、排除する、または制御することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、筋活動を制御するための閉ループフィードバック薬剤送出装置に関するものである。本発明に基づく装置は、センサ、例えば筋活動をモニタし、検出された筋活動信号を生成するＥＭＧセンサを含む。コントローラは、検出された筋活動信号に基づいて筋活動を制御するために投与される薬剤のタイミングおよび投与量の少なくとも１つを自動的に調整し、また制御信号を生成する。この制御信号に基づいて筋活動を制御するための抗痙攣性剤などの薬剤の投与が、注入ポンプによって行われる。ポンプから放出された薬剤は、その後くも膜下カテーテルを用いて患者の脊髄に送出される。
【０００７】
さらに、この発明は、上述した閉ループフィードバック薬剤送出装置を用いた筋活動の制御方法に関するものである。まず、例えばＥＭＧセンサなどのセンサにより筋活動をモニタし、検出された筋活動信号を生成する。検出された筋活動信号に基づいて筋活動を制御するために投与される薬剤のタイミングおよび／または投与量を自動的に調整し、コントローラにより制御信号を生成する。この制御信号に基づいて筋活動を制御するための薬剤をポンプによって投与する。最後に、投与すべき薬剤をくも膜下カテーテルを介して脊髄に送出する。
【０００８】
第１の実施の形態として、センサとコントローラは患者の皮膚下に埋め込まれ、コントローラとポンプとの間は有線通信を介して通信する。しかしながら、コントローラとポンプとの間が例えば遠隔通信および関連するアンテナなどの無線通信を介して通信することによって表面センサが使用されることも考えられ、また本発明の意図する範囲内である。
【０００９】
本発明の上述した特徴および他の特徴は、本発明の実例となる実施の形態の以下の詳細な説明および図面からより容易に明らかになるであろう。各図面を通して同一の参照番号は同一の要素を示す。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、外科医または臨床家による介在なしに、検出された筋活動に基づいて自動的に制御された投与量の薬剤を脊髄に直接注入するための閉ループフィードバック薬剤送出装置を開発できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に基づく痙縮を制御するための閉ループフィードバック薬剤送出装置１００の第１の実施の形態の典型的な概要回路図を図１に示す。ＥＭＧセンサ１０５、または筋活動をモニタする他の任意のタイプのセンサを用いてもよい。図１に示される例では、ＥＭＧセンサ１０５は、痙縮の傾向がある患者の体（例えば、手、腕、足、脚、顔面筋、背筋）の筋肉の外部に隣接して配置される。ＥＭＧセンサは筋肉内の電気的活性を測定し、モニタされるべき筋肉近くに位置する皮膚の外部に置かれた表面電極、または、筋繊維内に直接挿入された針電極によってモニタされる。例えば、単表面電極、表面電極列、針電極、またはモニタされている筋肉に埋め込まれた、または挿入された針電極列等、任意のタイプのＥＭＧセンサを用いてもよい。埋め込まれた電極または電極列を使用する場合は、ケーブル／ワイヤが、例えば増幅器などの外部電気回路と接続するために皮膚表面に向けて延びてもよい。多数のセンサからの筋活動をモニタすることがしばしば望まれる。したがって、１つの領域および／または種々の場所に多数のＥＭＧセンサを用いることが考えられ、また本発明の意図する範囲内である。図示しないが、信号対ノイズ比またはＥＭＧ出力信号の質を高めるために、ＥＭＧセンサの一部として、または分離して、予備の増幅器を含んでもよい。
【００１２】
すべての筋活動は、自発的または不随意に関わらず、ＥＭＧセンサを用いてモニタまたは検出できる筋収縮を生み出す。ＥＭＧ活動が減少することは、より少ない、またはより弱い神経信号が筋肉に送出されたことを表すのに対して、ＥＭＧ活動が増大することは、運動単位の漸増（recruitment）または運動単位の発火（firing）を表す。不随意の筋活動は、運動単位の発火の乱雑さ度合いに基づいて自発的な筋活動と区別されてもよい。すなわち、不随意の筋活動は、その反復性または周期性に基づいて区別されうるより低度の乱雑さを有してもよい。
【００１３】
ＥＭＧセンサ１０５は、好ましくは増幅器１１０により増幅された、検出された筋活動信号を生成する。次にコントローラ１１５は、増幅されたＥＭＧに応答して適切な薬剤投与量を生成する。図１に示される実施の形態において、ＥＭＧ電極１０５、増幅器１１０およびコントローラ１１５は体の外部に配置され、したがってコントローラ１１５により生じる薬剤投与量信号は、無線通信システム、例えばアンテナ１２０を介した遠隔測定法によって移植された注入ポンプ１２５と通信する。移植された注入ポンプは、もともと従来の受信機（図示せず）を備える。注入ポンプ１２５は、コントローラ１１５により生成された薬剤投与量信号に基づく適切な薬剤投与量を送出する、または押し出す。通常は、注入ポンプ１２５は患者の腹腔の皮膚下に埋め込まれる。投与される薬剤は、モルヒネ、バクロフェン（Baclofen）または、筋活動を鎮める、抑えるまたは制御する他の任意の薬剤であってよい。くも膜下カテーテル１３０は、薬剤投与量信号により特定された量またはレベルの薬剤を直接脊髄に送出するために、注入ポンプ１２５に取り付けられる。コントローラ１１５は、ＥＭＧセンサ１０５からの出力信号に基づいて以下のパラメータ、すなわち周期性、頻度、継続期間、および／または投与レベルのうち１または複数を調整するための薬剤投与信号を生成する。
【００１４】
作動中に筋活動がＥＭＧ電極１０５により検出されると、増幅されたＥＭＧ信号がコントローラ１１５において受信される。くも膜下カテーテル１３０を介して埋め込まれたポンプ１２５により送出される薬剤の投与タイミングおよび／または投与量は、ＥＭＧ信号に基づいてコントローラ１１５により設定される。したがって、望ましくない筋活動を減少または排除するための薬剤の脊髄への送出は、外科医や臨床家による介在なしにコントローラ１１５に備えられたソフトウエアによって自動的に制御される。薬剤の投与タイミングおよび投与量の制御のためのソフトウエアパラメータは、外科医または臨床家により予め特定の患者に対して明確にプログラムされてもよい。その後、装置全体の動作をモニタし、定期点検または追訪の間に、外科医または臨床家により任意にパラメータが調整されてもよい。
【００１５】
本発明の異なる実施の形態によるフィードバック閉ループ装置が図２に示される。この第２の実施の形態は、電極２０５を含む装置全体が埋め込み可能な薬剤送出装置の一部であるという点において図１に示した第１の実施の形態と異なる。すなわち、電極２０５は外部に配置されるというよりはむしろ埋め込まれる。したがって、信号は遠隔通信の代わりに電気ワイヤ／ケーブルを介して、埋め込み可能なポンプ２２５と通信される。他のすべての点においては２つの実施の形態の作用は同一であり、さらなる説明は不要である。
【００１６】
以上のように、好ましい実施の形態に当てはめられて本発明の基本的な新規な特徴が図示され、説明され、また指摘されたが、例示された装置の形および詳細と、それらの作用において、種々の省略、代替、および変形が、本発明の趣旨および範囲を逸脱しない範囲で当業者により行われうることが理解されるであろう。例えば、特に、実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を成し、同じ結果に達する要素および／またはステップのすべての組み合わせは、本発明の範囲に入ることが意図される。述べられたある実施の形態から別の実施の形態への置換もまた十分に意図され、考えられる。また、図面はその縮尺においては必ずしも十分に描かれていないが、その性質の単なる概念を示す。それゆえ、添付の請求項の範囲により示されるもののみに限定されることを意図する。
【００１７】
すべての発行された特許、係属中の特許出願、刊行物、雑誌記事、本または本明細書に引用される他のいかなる参考文献は、それぞれその全体に渡って参照されることによって本明細書の一部をなす。
【００１８】
本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）  筋活動を制御するための閉ループフィードバック薬剤送出装置であって、筋活動をモニタし、検出された筋活動信号を生成するセンサと、検出された筋活動信号に基づいて、筋活動を制御するために投与される薬剤のタイミングおよび投与量の少なくとも１つを自動的に調整し、また制御信号を生成するコントローラと、制御信号に基づいて、筋活動を制御するための薬剤を投与するポンプと、ポンプから分配された薬剤を送出するくも膜下カテーテルとを備えたことを特徴とする閉ループフィードバック薬剤送出装置。
（２）  筋活動は不随意であることを特徴とする実施態様（１）記載の装置。
（３）  筋活動は痙縮であることを特徴とする実施態様（２）記載の装置。
（４）  センサは、単表面電極、表面電極列、針電極、または針電極列のうちの１つの形態のＥＭＧセンサであることを特徴とする実施態様（１）記載の装置。
（５）  コントローラは、ポンプに接続されることを特徴とする実施態様（１）記載の装置。
【００１９】
（６）  コントローラは、無線通信を介してポンプと通信することを特徴とする実施態様（１）記載の装置。
（７）  無線通信は遠隔通信を介して通信することを特徴とする実施態様（６）記載の装置。
（８）  くも膜下カテーテルは、脊柱に直接薬剤を送出するために適用されることを特徴とする実施態様（１）記載の装置。
（９）  閉ループフィードバック薬剤送出装置を用いた筋活動を制御する方法であって、筋活動をモニタし、検出された筋活動信号を生成することと、検出された筋活動信号に基づいて、筋活動を制御するために投与される薬剤のタイミングおよび投与量の少なくとも１つを自動的に調整すること、および制御信号を生成することと、制御信号に基づいて、筋活動を制御するための薬剤を投与することと、くも膜下カテーテルを介して投与すべき薬剤を送出することを備えた方法。
（１０）  モニタステップは、センサをモニタすべき筋肉の近隣の外部に配置することを特徴とする実施態様（９）記載の方法。
【００２０】
（１１）  センサは、手、腕、足、脚、顔面筋、および背筋の少なくとも１つの筋活動をモニタするために配置されることを特徴とする実施態様（１０）記載の方法。
（１２）  筋活動は、痙縮であることを特徴とする実施態様（９）記載の方法。
（１３）  筋活動は、単表面電極、表面電極列、針電極、または針電極列のうちの１つの形態のＥＭＧセンサを用いてモニタされることを特徴とする実施態様（９）記載の方法。
（１４）  調整ステップは、無線通信を介して検出された筋活動信号を受け取ることを備えたことを特徴とする実施態様（９）記載の方法。
（１５）  無線通信は、遠隔通信を介したものであることを特徴とする実施態様（１４）記載の方法。
【００２１】
（１６）  送出ステップは、くも膜下カテーテルを介して脊髄に直接薬剤を送出することを備えたことを特徴とする実施態様（９）記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による筋活動を制御するための閉ループフィードバック薬剤送出装置の第１の実施の形態の典型的な図である。
【図２】本発明による筋活動を制御するための閉ループフィードバック薬剤送出装置の第２の実施の形態の典型的な図である。
【符合の説明】
【００２３】
１０５，２０５  電極
１１０，２１０  ＥＭＧ増幅器
１１５，２１５  コントローラ
１２０  遠隔アンテナ
１２５，２２５  注入ポンプ
１３０，２３０  くも膜下カテーテル
【図１】
2005193026.tif 000003
【図２】
2005193026.tif 000004
【外国語明細書】
2005193026000001.pdf