(57)【要約】【解決手段】本発明は、人体又は動物体の器官を光学的に刺激するための埋め込み可能なデバイスに関し、デバイスはプローブ(101) を備えており、プローブは、透明な第１の材料から形成されて少なくとも１つのキャップ(203, 205)によって密閉して閉じられた管(201) と、管(201) の内部に配置された少なくとも１つの光源(103) と、キャップ(203, 205)を貫通して少なくとも１つの光源(103) を管(201) の外側に電気的に接続する複数の電気接続素子(219) と、管(201) の外側に配置されて電気接続素子(219) に接続されている接続ケーブル(225) とを有している。
2018537239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体又は動物体の器官を光学的に刺激するための埋め込み可能なデバイスであって、
プローブ(101) を備えており、前記プローブは、
透明な第１の材料から形成され、少なくとも１つのキャップ(203, 205)によって密閉して閉じられた管(201) と、
前記管(201) の内部に配置された少なくとも１つの光源(103) と、
前記キャップ(203, 205)を貫通して、前記少なくとも１つの光源(103) を前記管(201) の外側に電気的に接続する複数の電気接続素子(219) と、
前記管(201) の外側に配置されて前記電気接続素子(219) に接続されている接続ケーブル(225) と、
前記管(201) で起こり得る漏れを検出することが可能なセンサ(215) と
を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記管(201) 及び前記接続ケーブル(225) を被覆する透明な第２の材料から形成されたシース(229) を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第２の材料はエラストマー材料であることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の材料はサファイア又はシリカであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記プローブ(101) は長尺状であり、前記管(201) は、前記プローブ(101) の第１の端部(101a)に配置されており、前記接続ケーブル(225) は、前記光源を前記第１の端部(101a) と反対の前記プローブ(101) の第２の端部(101b)に接続していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記光源(103) に前記接続ケーブル(225) を介して電気的に接続された電源・制御ユニット(105) を更に備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記光源(103) は一又は複数の発光ダイオード(211) を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記センサ(215) は前記管(201) の内部に配置された有機発光ダイオードを有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記センサ(215) は、前記有機発光ダイオードのインピーダンス及び／又は前記有機発光ダイオードの光効率の量を測定するための回路を更に有していることを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
透明な充填材料が前記管(201) の内部に含まれていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記プローブ(101) は、人体又は動物体の器官を電気的に刺激し得る電極(301) を更に有していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、人体又は動物体の器官を光照射により刺激するため、特に光学的な脳深部刺激のための埋め込み可能なデバイスの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳深部刺激は、患者の脳の特定の部分を刺激することが可能なデバイスを患者の脳に埋め込む治療技術である。赤外線を放射する光源を用いた脳部分の光照射による、パーキンソン病などの特定の神経機能障害の治療が特に提供されている。
【０００３】
患者の脳に導入される光ファイバを用いた脳の深部光照射によって治療することが可能な埋め込み可能なデバイスが既に提供されており、脳の外側に置かれた光源からの光を光ファイバを介して脳の方に導く。このようなデバイスの例が、本出願人によって既に出願された仏国特許出願公開第3010321 号明細書に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光ファイバの使用には限界がある。特に、光ファイバは、光ファイバが出口で射出する光の強い指向性により、脳の比較的小さい表面積を照射することができるだけである。更に、光ファイバ内の結合損失は、適宜の光源（例えば、好ましくはLED を備えたレーザ）を使用することを必要とするため、デバイスの電力消費量が比較的高くなる。
【０００５】
光照射による治療を行うことが可能な埋め込み可能なデバイスの別の例が、米国特許第5782896 号明細書に記載されている。
【０００６】
公知のデバイスの不利点の全て又は一部を克服する、脳の深部光照射のためのデバイスを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、実施形態は、人体又は動物体の器官を光学的に刺激するための埋め込み可能なデバイスであって、プローブを備えており、前記プローブは、透明な第１の材料から形成され、少なくとも１つのキャップによって密閉して閉じられた管と、前記管の内部に配置された少なくとも１つの光源と、前記キャップを貫通して、前記少なくとも１つの光源を前記管の外側に電気的に接続する複数の電気接続素子と、前記管の外側に配置されて前記電気接続素子に接続されている接続ケーブルとを有していることを特徴とするデバイスを提供する。
【０００８】
実施形態によれば、前記デバイスは、前記管及び前記接続ケーブルを被覆する透明な第２の材料から形成されたシースを更に備えている。
【０００９】
実施形態によれば、前記第２の材料はエラストマー材料である。
【００１０】
実施形態によれば、前記第１の材料はサファイア又はシリカである。
【００１１】
実施形態によれば、前記プローブは長尺状であり、前記管は、前記プローブの第１の端部に配置されており、前記接続ケーブルは、前記光源を前記第１の端部と反対の前記プローブの第２の端部に接続している。
【００１２】
実施形態によれば、前記デバイスは、前記光源に前記接続ケーブルを介して電気的に接続された電源・制御ユニットを更に備えている。
【００１３】
実施形態によれば、前記光源は一又は複数の発光ダイオードを有している。
【００１４】
実施形態によれば、前記デバイスは、前記管で起こり得る漏れを検出することが可能なセンサを更に備えている。
【００１５】
実施形態によれば、前記センサは前記管の内部に配置された有機発光ダイオードを有している。
【００１６】
実施形態によれば、前記センサは、前記有機発光ダイオードのインピーダンス及び／又は前記有機発光ダイオードの光効率の量を測定するための回路を更に有している。
【００１７】
実施形態によれば、透明な充填材料が前記管の内部に含まれている。
【００１８】
実施形態によれば、前記プローブは、人体又は動物体の器官を電気的に刺激し得る電極を更に有している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない特定の実施形態について以下に詳細に説明する。
【００２０】
【図１】脳の光照射のための埋め込み可能なデバイスの実施形態の例を示す簡略図である。
【図２】図１のデバイスの一部を更に詳細に示す図である。
【図３】図１及び図２に関連して記載されたデバイスの代替的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
同一の要素は様々な図面において同一の参照番号で示されており、更に様々な図面は正しい縮尺で示されていない。明瞭化のために、記載された実施形態の理解に有用な要素のみが示され詳述されている。「約」、「実質的に」及び「の程度」という文言は、該当する値のプラスマイナス10％、好ましくはプラスマイナス５％の許容値を示すために本明細書に使用されている。
【００２２】
図１は、脳の光照射のための埋め込み可能なデバイスの実施形態を示す簡略図である。デバイスは長尺状のプローブ101 を備えており、プローブ101 は、刺激が望まれている脳部分に対向して脳の内部に埋め込まれるように構成された第１の端部、つまり遠位側端部101aを有している。プローブ101 は、例えば一般的な棒状であり、例えば円形の断面を有する棒状である。プローブ101 は、例えばDBS 型のプローブの一般的な形状及び大きさを有しており、この器具は、脳内の埋め込みの分野で現在使用されている。例として、プローブ101 の幅（すなわち、円形の断面を有する棒の場合の直径）は0.5 〜５mmの範囲内であり、好ましくは1.3 〜2.5 mmの範囲内であり、プローブ101 の長さは５cm〜１ｍの範囲内であり、好ましくは15〜30cmの範囲内である。プローブ101 は、組織の障害／損傷の危険性を制限するために可撓性を有することが好ましい。実際には、プローブを外科的に配置するために剛性の器具を使用してもよい。プローブ101 は、プローブの遠位側端部に対向する脳の部分を照射し得る光源103 を遠位側端部101aの側に有している。プローブ101 は、光源103 をプローブの第２の端部、つまり近位側端部101bに電気的に接続する接続ケーブル（図１に示されておらず、図２及び図３に示されている接続ケーブル225 ）を更に有している。
【００２３】
図１のデバイスは、光源103 に電力を供給して光源103 を制御するための電源・制御ユニット105 を更に備えており、この電源・制御ユニット105 は、例えば電池と、脳の所望の刺激を実行するために光源103 を制御することができる制御回路とを有している。図示された例では、デバイスは、電源・制御ユニット105 をプローブ101 の近位側端部101bに接続するケーブル107 を更に備えている。より具体的には、電源・制御ユニット105 が光源103 に電力を供給するか光源103 を制御することができるために、電源・制御ユニット105 と反対のケーブル107 の端部がプローブ101 の近位側端部に電気的に接続されている。
【００２４】
実際、患者の危険性を最小限度に抑えるために、プローブ101 のみが患者の脳に効果的に埋め込まれて、デバイスの他の要素は、治療期間全体に亘って脳の外側に保持されている。例として、プローブ101 以外の図１のデバイスの要素は、患者の身体の他の部分に埋め込まれてもよい。電源・制御ユニット105 は、例えば患者の胸部のレベルに埋め込まれてもよい。ケーブル107 とプローブ101 との接続は、患者の脳からプローブ101 を引き出す必要なく、電源・制御ユニット105 又はケーブル107 のメンテナンスの特定の作業を行うことができるために好ましくは取外し可能又は着脱可能である。図示された例では、ケーブル107 とプローブ101 との接続は、ケーブル107 と強固に組み立てられた部分1091と、プローブ101 と強固に組み立てられた部分1092とを有するコネクタ109 によってなされている。コネクタ109 の部分1091及び部分1092は、ケーブル107 とプローブ101 の接続ケーブルとを電気的に接続するために取外し可能又は着脱可能に協働することができる。コネクタ109 は、例えば頭皮の下、又は患者の頭蓋骨内に既に埋められている筐体に埋め込まれてもよい。
【００２５】
図２は、図１のデバイスのプローブ101 の実施形態を更に詳細に示す。図２は、プローブ101 の遠位側部分をより具体的に示している。
【００２６】
プローブ101 は、透明な生体適合性材料、例えばサファイア又はシリカから形成された管201 をプローブ101 の遠位側端部101aに有しており、管201 内に光源103 が配置されている。管201 の断面は例えば円形である。例として、管201 の幅（つまり、管の断面が円形である場合の直径）は１〜２mmの範囲内であり、管201 の長さは１〜10mmの範囲内である。管201 は、例えば管201 の長手中心軸芯がプローブの長手中心軸芯と実質的に一致するように配置されている。管201 は、剛性材料、例えば10 GPaより大きいヤング率を有する材料から形成されてもよい。透明な管201 の端部が、キャップ203 及びキャップ205 によって密閉して閉じられている。キャップ203 及びキャップ205 は、例えば透明である（が、必ずしも透明とは限らない）。キャップ203 は管201 と一体成形されるべく管201 と一体化されてもよい。例として、キャップ203 及びキャップ205 は、例えばレーザ溶接又は金属はんだ付けによる組立を容易にするために管201 と同一の透明な生体適合性材料から形成されている。図示された例では、キャップ203 はプローブの遠位側部分101aと対向しており、キャップ205 はプローブの近位側部分101bと対向している。キャップ203 は、例えば溶接又は密閉型生体適合性はんだ207 、例えば金のはんだによって、管201 の第１の端部に外周部に亘って密閉して固定されている。キャップ205 は、例えば溶接又は密閉型生体適合性はんだ209 、例えば金のはんだによって、管201 の反対側の端部に外周部に亘って密閉して固定されている。管201 の端部へのキャップ203, 205の固定は、例えば超音波熱溶接又は熱圧着によって行われる。このような方法は、比較的低い温度、例えば200 ℃より低い温度で実行できるという利点を有するため、管201 の内部に置かれた部品の破損が回避される。変形例として、管201 の端部へのキャップ203, 205の固定は、材料を介したレーザ溶接によって追加材料無しで行われる。キャップ203 及びキャップ205 が所定の位置にあると、管201 、キャップ203 及びキャップ205 を備えた組立体は、含まれている非生体適合性部品を全て絶縁することができる密閉型パッケージを形成しており、例えば、10-6 atm.cm3/sより小さく、好ましくは10-8 atm.cm3/sより小さいヘリウム漏れ速度を有するパッケージを形成している。ここで、１atm は10,1325 Paである。例として、パッケージは、中性雰囲気（無酸素）下で、例えばアルゴン雰囲気下で閉じられている。
【００２７】
管201 を密閉して閉じる前に、プローブの光源103 が管201 の内部に配置される。光源は一又は複数の発光体211 を有している。発光体211 は、レーザダイオード、例えば垂直共振器面発光レーザ（VCSEL ）ダイオード、発光ダイオード（LED ）、例えば有機発光ダイオード（OLED）、又はあらゆる他の適合された光源であってもよい。図示された例では、発光体211 は支持体213 、例えばプリント回路基板に組み立てられている。発光体211 は、例えばプリント回路基板の同一の面に配置されてもよく、又は図２に示されているようにプリント回路基板の２つの対向面に配置されてもよい。発光体211 は同一であってもよく又は類似していてもよく、同時的に制御可能であってもよい。変形例として、光源103 は、異なる特性、例えば異なる放射波長のストリップ片を有する発光体211 を有している。更に、光源103 の発光体211 は個々に制御可能であってもよい。例として、光源103 は、650 〜1,100 nmの範囲の波長帯域で放射することができる発光体211 を有している。より一般的には、あらゆる他の放射波長の範囲が与えられてもよく、例えばオプトジェネティクスの用途のために400 〜650 nmの範囲が与えられてもよい。
【００２８】
プローブ101 は、管201 、キャップ203 及びキャップ205 によって形成された筐体の密閉性をモニタし得るセンサ215 を管201 の内部に更に有してもよい。図示された例では、センサ215 は、光源103 の発光体211 と同一の支持体213 に組み立てられている。密閉性センサ215 は、例えば管201 の内圧のセンサ、又は管201 の内部の湿度割合のセンサを有している。
【００２９】
変形例として、センサ215 は一又は複数の有機発光ダイオード（OLED）を有している。有機発光ダイオードは実際、湿気又は酸素の存在下で性能が低下することが知られている。この例では、一又は複数の有機発光ダイオードの特性を測定して、管201 、キャップ203 及びキャップ205 によって形成された筐体の内部の異常な部分による酸素又は湿気の起こり得る存在を検出し、検出結果から筐体の漏れ口の存在を推定する。特に湿気又は酸素の存在下で、有機発光ダイオードの光効率は比較的急速に減少する。従って、センサ215 は有機発光ダイオードと、有機発光ダイオードによって放射される光の光強度を測定することができる光検出器とを有してもよい。そのため、電源・制御ユニット105 は、光検出器によって与えられる測定値に基づき、管201 、キャップ203 及びキャップ205 によって形成された筐体の起こり得る漏れを検出可能であってもよい。有機発光ダイオードのインピーダンスは、湿気又は酸素の存在下で比較的急速に増加することが更に知られている。従って、センサ215 は有機発光ダイオードを有してもよく、電源・制御ユニット105 は、この有機発光ダイオードのインピーダンスを測定して、測定されたインピーダンスの測定値に基づき、管201 、キャップ203 及びキャップ205 によって形成された筐体の起こり得る漏れを検出することができる。センサ215 が有機発光ダイオードを有する場合、この有機発光ダイオードは、管201 、キャップ203 及びキャップ205 によって形成された筐体の密閉性をモニタするために使用されるだけでなく、患者の脳を光照射するために発光体として使用されてもよいことに注目すべきである。センサ215 が光検出器を有する場合、光検出器は、発光体211 によって発せられる照射光信号をモニタするために更に使用されてもよい。
【００３０】
電源・制御ユニット105 が、センサ215 によって与えられる測定値に基づき、管201 、キャップ203 及びキャップ205 によって形成された筐体の漏れを検出するとき、電源・制御ユニット105 は、例えばプローブ101 を取り替えるべきであると知らせるためにアラームを鳴らす。
【００３１】
プローブ101 は、管201 、キャップ203 及びキャップ205 によって形成された筐体を貫通して、管201 の内部に設けられた部品を筐体の外側に電気的に接続する電気接続素子219 を更に有している。より具体的には、プローブ101 は、光源103 の正電源端子及び負電源端子に夫々接続された少なくとも２つの絶縁された電気接続素子219 を有している。他の電気接続素子219 が、管201 の内部に設けられた部品に電力を供給するため、及び／又はこれらの部品と通信するために更に設けられてもよい。図示された例では、各電気接続素子219 は、キャップ205 に穿孔された孔又はバイアを介してキャップ205 を完全に貫通する導電性の棒を有している。バイアの各々は、生体適合性材料から形成されたはんだ221 、例えば金のはんだによって密閉して閉じられている。電気接続素子219 の外側部分が、相互接続領域の機械抵抗を高めるためにキャップ205 の外面に設けられた樹脂ドロップ223 に完全に又は部分的に埋め込まれてもよい。電気接続素子219 は、生体適合性の導電性材料、例えばイリジウム−白金から形成されてもよい。
【００３２】
プローブ101 は、電気接続素子219 をプローブの近位側端部101bに電気的に接続する接続ケーブル225 を管201 の外側に更に有している。接続ケーブル225 は、異なる電気接続素子219 に夫々接続された複数の絶縁された導電性の撚線227 を有している。撚線227 は、生体適合性の導電性材料、例えばステンレス鋼から形成されてもよい。
【００３３】
図２の例では、プローブ101 は、管201 及び接続ケーブル227 を被覆する透明な生体適合性材料から形成された保護シース229 を更に有している。保護シース229 は、例えば透明なエラストマー材料、例えばシリコーン又はポリウレタンから形成されている。例として、保護シース229 は、プローブ101 に可撓性を与えるために１〜1,000 Mpa の範囲のヤング率を有する材料から形成されている。
【００３４】
光源103 によって放射される光の寄生反射を制限するために、管201 の内壁は反射防止層で被覆されてもよい。変形例として、適宜の屈折率を有する透明な充填材料、例えば管201 の材料の屈折理より小さい屈折率を有する材料、例えばシリコーンが管201 の内部に注入されてもよい。充填材料は特に、空気の熱伝導率より大きい熱伝導率を有するように選択されてもよい。従って、充填材料が注入されることにより、光源によって生じる熱の放散を改善して、ひいては部品の耐用年数を延ばすことができるという更なる利点がある。
【００３５】
図１及び図２に関連して記載されたデバイスの利点は、このデバイスが光ファイバのデバイスを用いるより脳の光刺激をより多様に実行できるということである。特に、述べられているデバイスは、光ファイバのデバイスより脳のより大きな表面積を照射することができる。更に、光源103 は、異なる周波帯で同時的に放射する発光体211 を有してもよい。
【００３６】
更に、光源をプローブ101 の遠位側端部、すなわち刺激すべき部分に直接対向させて置くことにより、光源の電力及び（遠隔光源及び光ファイバを備えたデバイスの場合に存在する）結合損失を減少させることができ、従って、光ファイバのデバイスに対してデバイスの電力消費量を下げることができる。
【００３７】
図１及び図２に関連して記載されたデバイスの別の利点は、被覆シースが、既存の電気的な脳深部刺激デバイスの形状及び機械的特性と同様の一般的な形状及び機械的特性、又は既存の光ファイバの脳深部刺激デバイスの形状及び機械的特性と同様の一般的な形状及び機械的特性をプローブ101 に与えるために配置され得るということである。従って、プローブ101 の埋め込みが試験済みの器具及び外科的手法によって行われてもよい。更に、このシステムは、標準的な刺激制御要素及び関連付けられたコネクタに依然として適合されている。
【００３８】
図３は、図１及び図２に関連して記載されたデバイスの代替的な実施形態を示す。図３は、デバイスのプローブ101 の遠位側部分をより具体的に示している。
【００３９】
図３のプローブ101 は、実質的に同様に配置された、図２のプローブ101 と同一の要素を備えている。図３のプローブ101 は、脳の電気的な深部刺激を実行することができる（示された例では４つの）電極301 を遠位側部分のレベルに更に有している点が図２のプローブ101 とは異なる。電極301 はシース229 の外周部に配置され、脳組織に直接接して置かれるように構成されている。電極301 は、例えばシース229 を囲むリングの形状を有している。各電極301 の幅（つまり、プローブ101 の長手軸芯に沿った距離）は、例えば0.5 〜３mmの範囲内であり、例えば１mm程度である。２つの隣り合う電極301 間の（プローブ101 の長手軸芯に沿った）距離は、例えば0.2 〜２mmの範囲内であり、例えば0.5 mm程度である。電極301 は、例えば光源103 に対してプローブの上流側に配置されている。例として、光源103 と光源103 に最も近い電極301 との間の（プローブ101 の長手軸芯に沿った）距離は、0.5 mm〜１cmの範囲内であり、例えば１mm程度である。図３の例では、プローブ101 の遠位側部分を近位側端部101bに接続する接続ケーブル225 は、異なる電極301 に夫々接続されて絶縁された導電性の撚線303 を更に有している。
【００４０】
図３の例では、デバイスの電源・制御ユニット105 （図１）は、脳の光刺激を実行するために光源103 を制御できるだけでなく、例えば光刺激の実行と同時的に、又は光刺激と交互に脳の電気的な刺激を実行するために電極301 を（導電性の撚線303 を介して）更に制御できる。
【００４１】
特定の実施形態が述べられている。様々な変更、調整及び改良が当業者に想起される。特に、記載された実施形態は材料及び大きさの上記の例に制限されない。
【００４２】
更に、管201 が最初に管201 の２つの端部で開口しており、キャップ203, 205が管201 の２つの端部を密閉して閉じるために使用されている実施形態が本明細書に記載されている。変形例として、管201 は、最初に管201 の端部の１つで開口してもよく、この場合、単一のキャップが管を閉じるために使用されてもよい。
【００４３】
更に、記載された実施形態は、脳の深部放射への上記の適用例に制限されない。変形例として、述べられたデバイスは、脳以外の人体又は動物体の器官の深部刺激に使用されてもよい。
【００４４】
本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第15／62698 号明細書の優先権を主張している。
【図１】
2018537239.tif 000003
【図２】
2018537239.tif 000004
【図３】
2018537239.tif 000005
【国際調査報告】
2018537239.tif 000006
2018537239.tif 000007
2018537239.tif 000008
2018537239.tif 000009
2018537239.tif 000010
2018537239.tif 000011