(57)【要約】  生理学的過程を調節するためのシステムおよび方法が、所定の処置部位への信号の正確な送達を可能にするために提供される。システムは、埋め込み可能装置と電気リード体とを備え得る。電気リード体は、電気リード体の端に近接している複数の変換器接点と、複数の変換器接点に近接してリード体内に位置付けられる制御ユニットとを備え得る。
2016508835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生理学的過程を調節するためのシステムであって、
エネルギー源を備え、信号を提供するように構築および構成された埋め込み可能装置と、
前記埋め込み可能装置に接続された電気リード体であって、
前記電気リード体の端に近接している複数の変換器接点、ならびに、
前記複数の変換器接点に近接して前記リード体内に位置付けられ、所定の処置部位への信号の正確な送達を可能にするために構築および構成された制御ユニットであって、
少なくとも1つの電気入力接点、および、
前記電気入力接点の数より多くの数の複数の電気出力接点
を備えた制御ユニット
を備えた電気リード体と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記複数の変換器接点が、前記生理学的過程の少なくとも1つのパラメータを感知すること、前記生理学的過程の少なくとも1つのパラメータを送信すること、前記生理学的過程を刺激すること、および、前記生理学的過程を抑制することのうちの少なくとも1つを実施するために配置される、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記生理学的過程の少なくとも1つのパラメータを記録するために構築および構成される、請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
前記電気リードの直径が約2mm未満である、請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の変換器接点が少なくとも約8個の変換器接点を備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御ユニットと前記リードの端との間の距離が約5cm未満である、請求項1に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御ユニットが材料で封じ込められる、請求項1に記載のシステム。
【請求項８】
前記材料による前記封じ込めが密封シールを提供する、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の電気出力接点が、約0.150mm未満の直径を各々が有する複数のフィラメントによって、前記複数の変換器接点に接続される、請求項1に記載のシステム。
【請求項１０】
前記電気リードが被験者に埋め込み可能である、請求項1に記載のシステム。
【請求項１１】
前記埋め込み可能装置が、前記制御ユニットにエネルギーを与えるために、電力を前記制御ユニットに提供する、請求項1に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御ユニットが、前記埋め込み可能装置から少なくとも1つの第1の入力信号を受信し、前記複数の変換器接点に複数の出力信号を送信するように構成され、
前記複数の出力信号が、前記埋め込み可能装置からの前記少なくとも1つの第1の入力信号に、および、前記制御ユニットの制御機能に、少なくとも部分的に基づいている、請求項1に記載のシステム。
【請求項１３】
前記制御ユニットは、前記複数の変換器接点から少なくとも1つの第2の入力信号を受信するようにさらに構成され、
前記複数の出力信号が、前記複数の変換器接点からの前記少なくとも1つの電気信号に応答して調節される、請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の変換器接点が、電極接点、光学接点、音響接点、誘導コイル接点、磁気コイル接点、および、それらの組み合わせから成る群から選択される、請求項1に記載のシステム。
【請求項１５】
被験者の健康状態を処置する方法であって、
埋め込み可能装置から第1の入力信号を生成するステップと、
前記埋め込み可能装置から、第1の端、および、前記第1の端に近接している複数の変換器接点を備えた電気リード体に位置付けられる制御ユニットへと、前記第1の入力信号を送信するステップと、
前記埋め込み可能装置からの前記第1の入力信号に、および、前記制御ユニットの制御機能に基づいて、複数の出力信号を生成するステップと、
所定の処置部位への信号の正確な送達を提供するために、前記制御ユニットから前記複数の変換器接点へと前記複数の出力信号を送信するステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記複数の変換器接点から前記制御ユニットへと、少なくとも1つの第2の入力信号を送信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１７】
前記複数の変換器接点からの前記少なくとも1つの第2の入力信号に応答して、前記複数の出力信号のうちの少なくとも1つのパラメータを調節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１８】
前記複数の変換器接点からの前記少なくとも1つの第2の入力信号を記録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１９】
前記複数の変換器接点の各々が、感知すること、送信すること、刺激すること、および、抑制することのうちの少なくとも1つの動作を実施する、請求項15に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の変換器接点が、電極接点、光学接点、音響接点、誘導コイル接点、磁気コイル接点、および、それらの組み合わせから成る群から選択される、請求項15に記載の方法。
【請求項２１】
前記制御ユニットに前記埋め込み可能装置からエネルギーを与えるステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
【請求項２２】
生理学的電気リード体であって、
前記電気リード体の端に近接している複数の変換器接点と、
前記複数の変換器接点に近接して前記リード体内に位置付けられ、前記複数の変換器接点と通信しており、所定の処置部位への信号の正確な送達を可能にするために構築および構成された制御ユニットであって、
少なくとも1つの電気入力接点、および、
前記電気入力接点の数より多くの数の複数の電気出力接点
を備えた制御ユニットと
を備えた電気リード体。
【請求項２３】
前記リード体の直径が約2mm未満である、請求項22に記載の電気リード体。
【請求項２４】
前記直径は約1.3mmである、請求項23に記載の電気リード体。
【請求項２５】
前記複数の変換器接点が少なくとも約8個の変換器接点を備える、請求項22に記載の電気リード体。
【請求項２６】
前記制御ユニットと前記リード体の前記端との間の距離が約5cm未満である、請求項22に記載の電気リード体。
【請求項２７】
前記制御ユニットが材料で封じ込められる、請求項22に記載の電気リード体。
【請求項２８】
材料による封じ込めが密封シールを提供する、請求項26に記載の電気リード体。
【請求項２９】
前記複数の電気出力接点を前記複数の変換器接点に接続する、約0.150mm未満の直径を有する複数のフィラメントをさらに備える、請求項22に記載の電気リード体。
【請求項３０】
前記リード体の少なくとも一部が、被験者に埋め込み可能であるように構築および構成される、請求項22に記載の電気リード体。
【請求項３１】
前記複数の変換器接点が、電極接点、光学接点、音響接点、誘導コイル接点、磁気コイル接点、および、それらの組み合わせから成る群から選択される、請求項22に記載の電気リード体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、生理学的過程を調節するシステムおよび方法に関する。より詳細には、本開示は、所定の処置部位への信号の正確な送達を可能にするために、生理学的過程を調節するシステムおよび方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本開示のある実施形態では、生理学的電気リード体が提供される。生理学的電気リード体は、電気リード体の端に近接している複数の変換器接点と、制御ユニットとを備え得る。制御ユニットは、複数の変換器接点に近接してリード体内に位置付けられ、それら複数の変換器接点と通信し得る。制御ユニットは、所定の処置部位への信号の正確な送達を可能にするために構築および構成され得る。制御ユニットは、少なくとも1つの電気入力接点、および、電気入力接点の数より多くの数の複数の電気出力接点を備え得る。
【０００３】
本開示のある別の実施形態では、生理学的過程を調節するためのシステムが提供される。システムは、エネルギー源を備える埋め込み可能装置を備え得る。埋め込み可能装置は、信号を提供するために構築および構成され得る。システムは、埋め込み可能装置に接続された電気リード体も備え得る。電気リード体は、電気リード体の端に近接している複数の変換器接点と、複数の変換器接点に近接してリード体内に位置付けられる制御ユニットとを備え得る。制御ユニットは、所定の処置部位への信号の正確な送達を可能にするために構築および構成され得る。制御ユニットは、少なくとも1つの電気入力接点、および、電気入力接点の数より多くの数の複数の電気出力接点を備え得る。
【０００４】
本開示のある別の実施形態では、被験者の健康状態を処置する方法が提供される。方法は、埋め込み可能装置から第1の入力信号を生成するステップを含み得る。方法は、埋め込み可能装置から、第1の端、および、第1の端に近接している複数の変換器接点を備えた電気リード体に位置付けられる制御ユニットへと、第1の入力信号を送信するステップも含み得る。方法は、埋め込み可能装置からの第1の入力信号に、および、制御ユニットの制御機能に基づいて、複数の出力信号を生成するステップも含み得る。方法は、所定の処置部位への信号の正確な送達を提供するために、制御ユニットから複数の変換器接点へと複数の出力信号を送信するステップも含み得る。
【０００５】
添付の図面は、一定の縮尺で描かれるように意図されていない。図面では、様々な図で示されている各々の同一の構成部品またはほとんど同一の構成部品は、同様の符号によって表されている。明確性の目的のため、すべての構成部品がすべての図面で符号が付けられるとは限らない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】開示の1つまたは複数の態様による電気リード体の図である。
【図２Ａ】開示の1つまたは複数の態様によるシステムの図である。
【図２Ｂ】開示の1つまたは複数の態様によるシステムの図である。
【図２Ｃ】開示の1つまたは複数の態様によるシステムの図である。
【図２Ｄ】開示の1つまたは複数の態様によるシステムの図である。
【図３Ａ】開示の1つまたは複数の態様によるシステムの一部の図である。
【図３Ｂ】開示の1つまたは複数の態様によるシステムの一部の図である。
【図３Ｃ】開示の1つまたは複数の態様によるシステムの一部の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
生理学的過程を調節するためのシステムおよび方法が提供される。システムおよび方法は、神経刺激治療または神経調節治療のためのより効果的な技術を提供できる。システムおよび方法は、脊髄、迷走神経、脳深部、および網膜の用途で、神経刺激または神経調節のために用いられ得る。システムおよび方法は、標的位置、処置領域、または処置部位など、所望の位置への信号または電流をよりしっかりと制御または抑制することによって、改善された治療または処置を提供できる。所望の位置または標的の位置は、被験者における位置であり得る。位置は、組織の特定の領域であり得る。システムおよび方法は、標的とされる組織の面または立体の領域への刺激波形から1つまたは複数の電流または信号をよりしっかりと制御または抑制することを提供できる。システムおよび方法は、信号または電流が、望ましくない、または、標的とされていない面または立体の領域に達するのを防止または低減するためにも提供し得る。
【０００８】
本開示のシステムおよび方法は、単独で、または、生理学的処置もしくは診断の目的のために用いられ得るより大きなシステムと共に利用され得る。本開示のシステムおよび方法は、情報を集めるために、もしくは、所定の時間期間にわたって被験者を処置するために利用され得るか、または、被験者を監視または処置するために無期限に使用され得る。本開示のシステムおよび方法は、被験者を監視するために、被験者の生理学的状態を制御するために、または、特定の生理学的事象を誘発もしくは阻止するために、使用され得る。本開示のシステムおよび方法の1つまたは複数の構成部品は、無線の構成で使用され得る。
【０００９】
本開示のシステムおよび方法は、電流をより多くの数の変換器接点を通るように提供させることもできる。これは、電流を送達するために、および、被験者の標的の位置と接触させるために利用可能なより多くの数の変換器接点を有することによって、電流のよりきめ細かい調節を可能にする。例えば、本開示は、所与の数の変換器接点を有する従来のシステムと同じ表面領域にわたってより多くの変換器接点を有することで、電流または信号を提供させることができる。被験者は、例えば哺乳類の被験体といった被験動物、または、人間の被験者であり得る。
【００１０】
ある実施形態では、これは、現在開示されているような制御装置または制御ユニットを用いて達成され得る。制御ユニットは、電流または信号を送達するために、および、被験者の標的の位置と接触させるために、より多くの数の変換器接点の利用可能性を可能にできる。制御ユニットは、埋め込み可能装置などの装置と通信している多くの入力ワイヤまたは入力フィラメントから入力してくる刺激波形を、電流または他の信号を多くの変換器接点へと送達する多くの出力ワイヤまたは出力フィラメントへと向かわせることができる。電流を多くの変換器接点へと送達する制御ユニットからの出力ワイヤまたは出力フィラメントの数は、典型的には、入力ワイヤまたは入力フィラメントの数より多い。特定の例では、装置から制御ユニットへの入力ワイヤまたは入力フィラメントの数は、4本から8本までの間のワイヤまたはフィラメントであり得る。これらの例では、制御ユニットから変換器接点までの出力ワイヤまたは出力フィラメントの数は、16本から64本以上までの間であり得る。この開示の前の従来のシステムでは、4本から16本の入力ワイヤと、対応する4本から16本の出力ワイヤとを提供し、対応する4個から16個の変換器接点へと導くことが唯一可能であった。従来のシステムにおける限定する要因のうちの少なくとも1つは電極リードの直径または幅であり、その直径または幅は、特定のシステムでは約2.0mmまたは約1.3mmであり、あるシステムでは1.27mmであり得る。特定の用途では、電極リードの直径または幅は、変換器接点が貫いて導入されなければならない切り込みの部位および領域によって制御される。
【００１１】
制御ユニットは、入力ワイヤまたは入力フィラメントより多くの数の出力ワイヤまたは出力フィラメントを有する能力を提供できる。これは、リード体において制御ユニットを含むまたは位置付けることで達成され得る。これは、制御ユニットが、典型的には、リード体から分離しているパルス発生器または埋め込み可能装置内に埋め込まれる、または、位置付けられる従来のシステムとは対照的である。制御ユニットは、リード体の遠位端において、変換器接点に近接してリード体内に位置付けられ得る。制御ユニットを変換器接点に近接して位置付けることで、制御ユニットと変換器接点との間の短い距離のため、より小さい直径のフィラメントを使用することが可能である。これは、より多くの数のフィラメントの収容を可能にし、より多くの数の変換器接点をリード体に存在させることができる。従来のシステムでは、より小さな直径のフィラメントは、フィラメントが移動しなければならない距離がより長く、これは、より小さな直径のワイヤをより低い堅牢性とし、その実現性において予測不可能とさせるため、用いられ得ない。
【００１２】
制御ユニットは、制御信号を受信し、制御信号を送るように構成され得る。例えば、制御ユニットは、入力制御信号を受信し、出力制御信号を送るように構成され得る。出力制御信号の数は、入力制御信号の数より多くてもよい。入力制御信号は、少なくとも1つの信号を生成する装置から送信され得る。装置は、入力信号を制御ユニットへと供給する医療関連装置であり得る。装置は、パルス発生器を備え得る。装置は、パルス発生器にエネルギーを与えるエネルギー源も備え得る。ある実施形態では、制御ユニットは、そのエネルギーを装置のエネルギー源から導き出すように構築および構成され得る。一実施形態では、埋め込み可能装置のエネルギー源は電池である。
【００１３】
装置は埋め込み可能装置であり得る。装置は、人間または他の哺乳類などの被験者へと、少なくとも部分的に埋め込み可能であり得る。例えば、装置は、被験者の胸領域に埋め込み可能であり得る。装置は、外科的に所定位置に置くことができ、また、外科的に取り外し可能であり得る。入力制御信号および出力制御信号のうちの少なくとも一方は、刺激波形など、波形の形態であり得る。制御ユニットは、電力取り入れ、電気刺激発生、光学刺激発生、パルス発生、パルス成形、パルス通過、多重化、荷電平衡成形、および、治療効果(例えば、電荷送達)を計測するためのインピーダンスの測定または感知のうちの少なくとも1つを提供できる。制御ユニットは、制御ユニットにエネルギーを与えるために、埋め込み可能装置から電力を取り入れるように構成され得る。埋め込み可能装置は、制御ユニットにエネルギーを与えるために、制御ユニットに電力の少なくとも一部を提供できる。特定の実施形態では、埋め込み可能装置は、制御ユニットにエネルギーを与えるために、制御ユニットに電力を提供できる。
【００１４】
制御ユニットは、リード体の遠位端において、少なくとも1つの電気信号を少なくとも1つの変換器接点へと送るように構成され得る。制御ユニットは、リード体の遠位端において、少なくとも1つの電気信号を変換器接点の各々へと送るように構成され得る。変換器接点は、この例では、電極であり得る。制御ユニットは、リード体の遠位端において、少なくとも1つの光信号を変換器接点の各々へと送るように構成もされ得る。この例の変換器接点は、光出力部位であり得る。これらは、光学的な励起または調節などの用途で、より具体的には、光学的な神経調節または光遺伝学的調節で用いられ得る。
【００１５】
制御ユニットは、制御機能および刺激機能を変更するために、変換器感知を用いて閉ループ制御も提供できる。制御ユニットは、少なくとも1つの出力制御信号を少なくとも1つの変換器接点へと送ることができる。そして、変換器接点は、少なくとも1つの入力制御を制御ユニットへと送信できる。次に、制御ユニットは、少なくとも1つの入力信号に基づいて、少なくとも1つの出力信号を少なくとも1つの変換器接点へとさらに送ることができる。制御ユニットは、制御ユニットの制御機能に基づいて、少なくとも1つの出力信号を少なくとも1つの変換器接点へとさらに送ることができる。
【００１６】
制御ユニットは、意思決定を実施することができることもあり得る。制御ユニットは、例えば埋め込み可能装置といった、装置と通信するように、または、装置に信号を送り戻すように構成され得る。追加または代替で、制御ユニットは、装置から信号を受信するように構成され得る。制御ユニットは、変換器接点と通信するように、または、信号を変換器接点へと送るようにも構成され得る。追加または代替で、制御ユニットは、変換器接点から信号を受信するように構成され得る。
【００１７】
制御ユニットへの電力は、埋め込み可能装置から取り入れられ得る。電力は、埋め込み可能装置と制御ユニットとの間のリードワイヤを用いて印加され得る。特定の実施形態では、交流結合のみの信号が、任意のワイヤ破損もしくは漏出による障害、または、直流信号が印加される場合に組織障害を引き起こし得る任意の他の事象を、確保または低減するために用いられ得る。電力は、無線によって提供されてもよい。これは、結合された無線周波数アンテナまたは音響変換器を用いて達成され得る。
【００１８】
特定の実施形態では、制御ユニットは、集積された超高密度集積回路に基づいた装置によって、生体適合性であり得る。制御ユニットは、密封シールを提供できる薄膜密封材料などの材料によって、取り囲まれ得るか、または、封じ込められ得る。制御ユニットは、例えば10フィードスルー/mm2超といった高密度で、密封フィードスルーを備えてもよい。材料は、生体適合性材料であり得る。材料は、スパッタリングまたは原子層付着過程を用いて付着され得る。制御ユニットと入力および出力位置との接点も、生体適合性材料から構成されてもよい。
【００１９】
典型的には、開示されている用途で用いられている従来の機器は、電子機器、電池、プロセッサ、および刺激回路を備えるチタンで取り囲まれた埋め込み可能医療装置を備え得る。電極リードは、埋め込まれた装置に接続され、刺激パルスをリードの遠位端へと運び、その遠位端で、電流が変換器接点を通ってリードを出て行くことができ、その変換器接点が接触している組織に入る。4個から8個の変換器接点(電極)が既存の脳深部刺激装置に含まれており、一方、脊髄刺激装置は、リードあたり8個から16個の接点を有してもよい。脳深部刺激装置リードに8個より多くの変換器接点の電極を設けることは可能ではなかったし、同様に、脊髄刺激装置に16個より多くの変換器接点(電極)を設けることは可能ではなかった。これは、概して、出力変換器接点(電極部位)へのリード伝導体(または、ワイヤ)の一対一のマッピングが必要なためである。リード体の大きさ(幅または直径)についての制約のため、16個の変換器接点を可能にするだけである16本を超えるリードワイヤを収容することは可能ではなかった。少数の変換器接点は、標的とされていない面の過剰な刺激につながる可能性があり、これは、被験者に深刻な副作用をもたらす可能性がある。これらの深刻な副作用には、発話の困難および記憶障害が含まれ得る。脊髄刺激については、手術の後のリード移動が治療効果を低下させてしまうが、これは本開示のシステムおよび方法を用いることで克服され得る。
【００２０】
本開示の制御ユニットは、制御ユニットを変換器接点に近接してリード体内に配置することで、従来の機器に関連する制約を緩和する。制御ユニットは、制御ユニットと変換器接点との間により多くの数のリードワイヤを可能にする、多重化機能を有するように構成されてもよい。制御ユニットと変換器接点との間のリードワイヤの直径は、それらの間のより短い距離のため、従来の機器で使用されているものよりはるかにより小さくなり得る。したがって、より多くのワイヤまたはフィラメントが収容でき、より多くの変換器接点を用いることができる。本発明のある実施形態では、本開示の変換器接点が、従来の機器と同じ大きさの表面積を有してもよい。しかしながら、個別に制御され得るより多くの数の変換器接点は、所望または所定の領域への電気信号の送達のより細かい制御を可能にする。
【００２１】
特定の実施形態では、生理学的電気リード体が提供される。リード体は、リード体の端に近接している複数の変換器接点を備え得る。リード体は、複数の変換器接点に近接してリード体内に位置付けられる制御ユニットも備え得る。制御ユニットは、複数の変換器接点と通信していてもよい。制御ユニットは、所定の処置部位への信号の正確な送達を可能にするために構築および構成され得る。制御ユニットは、少なくとも1つの電気入力接点と、複数の電気出力接点とを備え得る。電気入力接点の数は、典型的には、電気出力接点の数より多い。
【００２２】
ある実施形態では、リード体の直径または幅は約2mm未満である。特定の実施形態では、リード体の直径または幅は約2.0mm未満である。他の実施形態では、リード体の直径または幅は約1.3mm未満である。特定の例では、リード体の直径または幅は1.27mmである。複数の変換器接点は、標的の部位または前処理の領域への信号の送達における融通性を許容するために、ある数の変換器接点を備え得る。変換器接点は、所定の標的の部位への信号の正確な送達を可能する数のものである。正確な送達は、所与の領域に従来の装置より多くの変換器接点を使用することで達成できる。このより高い密度の変換器接点が、より小さくより多くの標的とされた領域への信号の送達を可能にする。複数の変換器接点は、少なくとも約8個の変換器接点を備え得るが、64個までの変換器接点、または、それ以上であり得る。ある実施形態では、制御ユニットとリード体の端との間の距離は、制御ユニットと変換器接点との間のフィラメントの適切な信頼性を許容するようになっている。特定の実施形態では、距離は約5cm未満であり、特定の他の実施形態では、約2cm未満である。フィラメントは、約0.150mm未満の直径を有し得る。
【００２３】
変換器接点は、それらに信号を送信させることができる形態であり得る。例えば、変換器接点は、電極接点を用いて電気信号を送信する形態であり得る。別の例では、変換器接点は、光学接点を用いて光学信号を送信する形態であり得る。変換器接点は、例えば、電極接点、光学接点、音響接点、誘導コイル接点、磁気コイル接点、および、それらの組み合わせであり得る。複数の変換器接点は、変換器接点の配列と称されてもよい。配列の各々の変換器接点は同じ種類の接点であってよく、例えば、各々の変換器接点は電極接点であり得る。代替で、配列は、2種類以上の変換器接点を含んでもよい。例えば、配列は、交互の電極接点および光学接点、または、交互の電極接点、光学接点、および音響接点を備えてもよい。接点が被験者の特定の処置部位を正確に標的とする所望の結果を得ることができる任意のパターンの接点が、用いられ得る。変換器接点の配列は、出力信号の配列に波形を与えるために、制御ユニットによって処理され得る。
【００２４】
変換器接点は、それらに1つまたは複数の動作を実施させることができる形態であり得る。変換器接点は、生理学的過程の少なくとも1つのパラメータを感知すること、生理学的過程の少なくとも1つのパラメータを送信すること、生理学的過程を刺激すること、または、生理学的過程を抑制することのうちの少なくとも1つを実施するために配置され得る。一実施形態では、制御ユニットは、生理学的過程の少なくとも1つのパラメータを記録するために構築および構成される。例えば、変換器接点は、センサ、記録装置、送信装置、刺激装置、および抑制装置のうちの少なくとも1つであり得る。配列の各々の変換器接点は、同じ種類の変換器接点であり得る。例えば、各々の変換器接点は刺激装置であり得る。代替で、配列は、2種類以上の変換器接点を含んでもよい。例えば、配列は、交互のセンサおよび刺激装置を備えてもよい。他の例では、配列は、交互のセンサ、刺激装置、および記録装置を備えてもよい。接点が被験者の特定の処置部位を正確に標的とする所望の結果を得ることができる任意のパターンの接点が、用いられ得る。
【００２５】
感知され得るかまたは送信され得るパラメータは、電気的応答、血圧、心拍数、温度、および圧力を含み得る。パラメータは、被験者の処置において、または、被験者の診断試験において有用であり得る他の生理学的特性を含んでもよい。
【００２６】
ある実施形態では、システムの制御ユニットは、埋め込み可能装置から少なくとも1つの第1の入力信号を受信し、複数の変換器接点に複数の出力信号を送信するように構成される。複数の出力信号は、埋め込み可能装置からの少なくとも1つの第1の入力信号に、および、制御ユニットの制御機能に、少なくとも部分的に基づかれ得る。ある実施形態では、制御ユニットは、少なくとも1つの信号を複数の変換器接点から受信するようにさらに構成され、複数の出力信号は、複数の変換器接点からの少なくとも1つの信号に応答して調節される。
【００２７】
電気リード体は、埋め込み可能装置に接続可能であるように構成され得る。埋め込み可能装置は、エネルギー源を備え得る。埋め込み可能装置は、信号を提供するために構築および構成され得る。
【００２８】
ある実施形態では、方法が、被験者の健康状態を処置するために提供される。方法は、本開示の電気リード体で制御ユニットを利用するステップを含み得る。方法は、埋め込み可能装置から第1の入力信号を生成するステップを含み得る。方法は、埋め込み可能装置から、この開示で記載されているような電気リード体に位置付けられる制御ユニットへと、第1の入力信号を送信するステップをさらに含み得る。複数の出力信号が、埋め込み可能装置からの第1の入力信号に基づいて生成され得る。複数の出力信号は、制御ユニットの制御機能に基づいて生成されてもよい。複数の出力信号は、制御ユニットから電気リード体における複数の変換器接点へと送信され得る。この方法は、例えば被験者における、所定の処置部位への信号の正確な送達を提供できる。
【００２９】
ある実施形態では、方法は、複数の変換器接点から制御ユニットへと、少なくとも1つの第2の入力信号を送信するステップをさらに含み得る。ある実施形態では、複数の変換器接点からの少なくとも1つの第2の入力信号に応答して、複数の出力信号のうちの少なくとも1つのパラメータを調節することが実施される。少なくとも1つの第2の入力信号は、複数の第2の入力信号であり得る。センサの配列など、変換器接点の配列は、複数の変換器接点から制御ユニットへと複数の入力信号を提供するために利用され得る。これは、出力信号の配列に波形を与えることができる。複数の電極接点からの少なくとも1つの電気信号を記録することも実施され得る。ある実施形態では、制御ユニットの電極接点は、感知すること、送信すること、刺激すること、および、抑制することのうちの少なくとも1つを実施できる。ある実施形態では、方法は、制御ユニットを埋め込み可能装置からエネルギーを与えるステップをさらに含み得る。
【００３０】
図1に示すように、電気リード体100の一部が提供されている。電気リード体100の端には、複数の電極接点102と制御ユニット104とが位置付けられている。電気リード体は、1つまたは複数のワイヤ112を通じて、埋め込み可能装置などの装置、または、他の外部源から信号を受信できる。
【００３１】
図2Aは、生理学的過程を調節するためのシステム20を示している。埋め込み可能装置206は、電源とパルス発生器とを備え、電気リード体200のワイヤ212を用いて通信できる。電気リード体200は、ワイヤ212と遠位部208とを備えている。遠位部208は、電気リード体200の遠位部208の遠位端210に近接している複数の変換器接点202を備えている。遠位部208は、電気リード体200内で、複数の変換器接点202に近接して位置付けられている制御ユニット204も備えている。制御ユニット204は、変換器接点202および埋め込み可能装置206と通信している。遠位部208の少なくとも一部が、例えば被験者の脳といった、被験者へと埋め込まれ得る。埋め込み可能装置206は、装置の適切な作動を可能にすることになる被験者の任意の部分へと埋め込まれ得る。例えば、埋め込み可能装置206は、被験者の胸へと、または、人工内耳と同様に、耳の一部に、埋め込まれ得る。代替で、埋め込み可能装置206は、外部で被験者に固定され得るように構築されてもよい。電気リード体212も、被験者内に少なくとも部分的に埋め込み可能であってもよい。
【００３２】
また、図2Bに示すように、2つ以上の遠位部208が、ワイヤ212を用いて、埋め込み可能装置206と通信していてもよい。図2Bに示すように、2つの遠位部208が示されており、それらはリード体212から引き出されている。各々の遠位部208は、電気リード体200内で、複数の変換器接点202に近接して位置付けられている制御ユニット204を備えている。各々の制御ユニット204は、変換器接点202および埋め込み可能装置206と通信している。ワイヤ212の分岐は、ワイヤ212に沿った任意の位置で生じ得る。また、システム20は、所望の生理学的効果を提供するために、任意の数の遠位部208を備えてもよい。
【００３３】
遠位部208は、被験者の標的の領域を収容するために様々な大きさおよび構成のものであってよい。例えば、信号を脳へと送信することを含む用途では、遠位部は、脳への破壊を最小限にする大きさのものであり得る。脊髄処置に関連するものなど、他の用途では、遠位部は、より大きな標的とされる領域を収容するより大きな幅または高さのものであり得る。これは図2Cおよび図2Dに示され得る。図2Cおよび図2Dに示すように、生理学的過程を調節するためのシステム20がある。埋め込み可能装置206は、電源とパルス発生器とを備え、電気リード体200のワイヤ212を用いて通信できる。電気リード体200は、ワイヤ212と遠位部208とを備えている。遠位部208は、電気リード体200の遠位部208の遠位端210に近接している複数の変換器接点202を備えている。遠位部208は、電気リード体200内で、複数の変換器接点202に近接して位置付けられている制御ユニット204も備えている。特定の実施形態では、脊髄処置においてなど、図2Cの構成が好まれ得る。他の実施形態では、脳を標的とする処置など、図2Dの構成が好まれ得る。
【００３４】
特定の実施形態では、本開示のシステムは、変換器接点30の配列から空間的に標的とされた信号を送達するために構成され得る。図3A〜図3Cは、生理学的過程を調節するためのシステムの一部を例示的に示している。制御ユニットは、1つの変換器接点、または、変換器接点の群もしくは配列を、処置される領域への出力の供給源として、動的に選択または確立し得る。変換器接点は、電極接点、光学接点、音響接点、誘導コイル接点、磁気コイル接点、および、それらの組み合わせから成る群から選択され得る。
【００３５】
例えば、図3Aでは、変換器接点320を含むダークグレーの変換器は、制御ユニットから出力信号を受信し、出力信号を処置領域へと送達する電極接点であり得る。出力信号は、処置領域を刺激する刺激信号として機能できる。変換器322を含むライトグレーの変換器は、処置領域の特定のパラメータを感知し、1つまたは複数の入力信号を制御ユニットへと送ることができるセンサであり得る。制御ユニットは、1つまたは複数の入力信号を処理でき、1つまたは複数のセンサ信号に応答して、1つまたは複数の出力信号を変換器320へと送ることができる。
【００３６】
代替で、図3Aは、参照変換器接点322と、刺激のパターンを制御ユニットから送達する能動変換器接点320とを備える配列を表し得る。
【００３７】
特定の実施形態では、図3Aにおいてなど、すべての変換器接点が所与のときに使用中であるとは限らない。例えば、図3Aでは、40個の変換器接点のうちの8個のみが使用中であるが、所与のとき、変換器接点のうちのより多くが、より少なくが、もしくはすべてが使用中であってもよく、または、変換器接点のうちのすべてが使用中でなくてもよく、これは、所与の処置の間に変わってもよく、または、同じままであってもよい。
【００３８】
図3Bは、最初のパターンに対して調節されていると思われる変換器接点の代替のパターンを示している。調節は、図3Aのセンサ322からの最初の入力信号に基づいて実施されていてもよい。調節は、追加または代替で、制御ユニットの制御機能に基づいて、実施されていてもよい。図3Cは、図3Bのセンサ322からの入力信号に基づいてもよい代替パターンを示している。調節は、追加または代替で、制御ユニットの制御機能に基づいて、実施されていてもよい。変換器接点の空間内の位置付け、および、電荷密度の調節を通じて、電気リードの電気刺激量が、所定の処理領域への信号の正確な送達を可能にするために、注意深く制御され得る。
【００３９】
本開示は、その用途において、様々な例を含め、または、図面で示されているように、この記載において前述した構成部品、システム、またはサブシステムの構築および構成の詳細に限定されない。本開示は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施または実行できる。本明細書で説明の目的のために用いられる用語は、限定するとして解釈されるべきではない。用語「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「収容する」、「伴う」などの使用は、非制限であると、つまり、含むが限定されることがないと理解される。移行句「〜から成る」および「〜から実質的に成る」だけが、特許請求の範囲に関して記載されるように、それぞれ制限移行句または半制限移行句となる。
【００４０】
要素を変更する、明細書および特許請求の範囲における「第1」、「第2」、「第3」などの序数の使用は、それ自体において、別の順番または一時的な順番に対するある要素の何らかの優先、優位、または順番を暗示することはなく、そこでは、方法の動作が実施されるが、特定の名前を有するある要素を同じ名前を有する別の要素から区別するために、しかし序数の使用については、要素同士を区別するために、単なる分類として用いられる。
【符号の説明】
【００４１】
20  システム
30  変換器接点
100  電気リード体
102  電極接点
104  制御ユニット
112  ワイヤ
200  電気リード体
202  変換器接点
204  制御ユニット
206  埋め込み可能装置
208  遠位部
210  遠位端
212  ワイヤ、電気リード体
320  変換器接点、能動変換器接点
322  変換器接点、参照変換器接点
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【国際調査報告】
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