呼吸によるフィードバックを用いた神経性刺激のためのシステム
神経性刺激システムは、呼吸信号を療法フィードバック入力として使用して神経性刺激の供給を制御する。呼吸信号を使用して、迷走神経等の神経性刺激の効果を高めると共に、呼吸機能における潜在的な悪影響を及ぼす副作用を減少させる。一実施形態において、神経性刺激システムは、呼吸信号における呼吸基準点および遅延間隔を使用して、神経性刺激パルスの供給を呼吸周期に同期化させる。別の実施形態において、神経性刺激システムは、呼吸器疾患を検出し、それに応じて神経性刺激パルスの供給を調整し、および／または検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法を供給する。
【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１１／４６８，５９５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１１／４６８，６０３号（２００６年８月２５日に出願された、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＤＵＲＩＮＧ ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」）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】
（技術分野）
本書は、概して、神経性刺激に関し、より具体的には、呼吸信号を使用して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】
（背景）
自律神経系の電気的刺激は、種々の生理学的機能を調節するように印加されている。一実施例として、神経性刺激を使用する心臓機能および血行動態性能の調節が挙げられる。心筋は、交感神経および副交感神経で神経支配される。人工的に印加される電気刺激を含むこのような神経における活動は、心拍数および収縮性（心筋収縮の強度）を調節する。迷走神経の心臓枝等の副交感神経に印加される電気的刺激は、心拍数および収縮性を減少させ、心周期の収縮期を延長し、また、心周期の拡張期を短縮することで知られている。交感神経に印加される電気的刺激は、本質的に反対の効果を有することで知られている。
【０００５】
心拍数および収縮性調節する自律神経の電気的刺激の能力を利用して、心不全患者の血行動態性能の改善し、また、心筋リモデリングを改善して心筋梗塞後の不整脈の防止するように、異常な心臓状態を治療する。しかしながら、自律神経系は、身体の多数の器官の機能を管理する。心疾患を治療するために、自律神経系に供給される神経性刺激パルスは、非意図的に種々のその他の生理学的機能を調節する可能性がある。したがって、神経性刺激が自律神経系に印加される場合に、非意図的で潜在的な悪影響を防止または制御する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（概要）
神経性刺激システムは、呼吸信号を療法フィードバック入力として使用して、神経性刺激の供給を制御する。呼吸信号を使用して、迷走神経等の神経性刺激の効果を高めると共に、呼吸機能における潜在的な悪影響を及ぼす副作用を減少させる。
【０００７】
一実施形態において、神経性刺激システムは、刺激出力回路、刺激供給制御器、呼吸信号入力部、呼吸器疾患検出器、および刺激スイッチを含む。刺激出力回路は、神経性刺激療法を供給する。刺激供給制御器は、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって、神経性刺激療法の供給を実行する。呼吸信号入力部は、呼吸周期を示す呼吸信号を受信する。呼吸器疾患検出器は、呼吸信号を使用して呼吸疾患を検出する。刺激スイッチは、呼吸器疾患の検出に応じて刺激アルゴリズムを実行するステップを停止する。
【０００８】
一実施形態において、神経性刺激のための方法が提供される。神経性刺激の供給は、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって制御される。呼吸周期を示す呼吸信号が受信される。呼吸器疾患は、呼吸信号を使用して検出される。刺激アルゴリズムの実行は、呼吸器疾患の検出に応じて停止される。
【０００９】
一実施形態において、神経性刺激システムは、刺激出力回路、呼吸信号入力部、および同期化モジュールを含む。刺激出力回路は、神経性刺激パルスを供給する。呼吸信号入力部は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す呼吸信号を受信する。同期化モジュールは、ピーク検出器および遅延タイマを含む。ピーク検出器は、呼吸信号のピークを検出する。遅延タイマは、呼吸信号の検出されたピークのうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計る。刺激供給制御器は、遅延間隔の終了時に、刺激出力回路に、神経性刺激パルスのバーストを供給させる。
【００１０】
一実施形態において、神経性刺激のための方法が提供される。呼吸信号は受信される。呼吸信号のピークは受信される。遅延間隔は、検出されたピークの選択されたピークから開始される。神経性刺激パルスのバーストは、遅延間隔の各々の終了時に供給される。
【００１１】
この概要は、本出願の教示のうちのいくつかに関する概要であり、本主題の排他的または包括的な処置であることを意図されない。本主題に関するさらなる詳細は、発明を実施するための最良の形態および添付の請求項に記載される。本発明のその他の側面は、以下の発明を実施するための最良の形態を熟読および理解し、その一部を形成する図面を閲覧することによって、当業者に明白になるであろう。本発明の範囲は、添付の請求項およびその法的な同等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面は、概して、本書に説明される種々の実施形態をほんの一実施例として図示する。図面は、図示目的だけのものであって、一定の縮尺で描かれていない場合がある。
【図１】図１は、神経性刺激システムと、神経性刺激システムを使用する環境の部分とに関するある実施形態を示す。
【図２】図２は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す呼吸信号を示す。
【図３】図３は、呼吸周期に同期化される神経性刺激パルスの供給を示す。
【図４】図４は、呼吸周期同期化神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４の呼吸周期同期化神経性刺激システムに関する具体的な実施形態を示すブロック図である。
【図６】図６は、神経性刺激を呼吸周期に同期化するための方法に関するある実施形態を示すフローチャートである。
【図７】図７は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図８】図８は、図７の呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関する具体的な実施形態を示すブロック図である。
【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に関するある実施形態を示す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に関する具体的な実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、呼吸周期同期化型呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、別の呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、図１２の呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関する具体的な実施形態を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、神経性刺激中に呼吸器疾患に対応するための方法に関するある実施形態を示す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に関するある実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（詳細な説明）
以下の発明を実施するための最良の形態において、本明細書の一部を形成する添付の図面が参照され、その図面において、例証として、本発明が実施される具体的な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できるように十分詳細に説明され、また、実施形態を組み合わせてもよいこと、またはその他の実施形態を利用してもよいこと、および本発明の精神および範囲から逸脱することなく構造変更、論理変更、および電気的変更を加えてもよいことを理解されたい。本開示において「ある実施形態」、「一実施形態」、「種々の実施形態」を参照することは、必ずしも同一の実施形態ではなく、このような参照は、複数の実施形態を想定している。以下の発明を実施するための最良の形態は、実施例を提供し、本発明の範囲は、添付の請求項およびその法的な同等物によって定義される。
【００１４】
本書で使用する際、呼吸数と呼吸周期長との関係（吸息間隔としても既知である）は、頻度とその対応する期間との関係である。呼吸数が毎分の吸息において求められる場合、その対応する秒単位の呼吸周期長は、６０を呼吸数で割ることによって計算される（ここで、６０は、１分間の秒数である）。呼吸数を使用する比較等の任意のプロセスは、呼吸周期長を代わりに使用する場合に適宜修正されるべきである。例えば、呼吸数が閾値数未満を下回る際に低呼吸数が検出される場合、同等のプロセスは、呼吸周期長が対応する閾値間隔を上回る際に低呼吸数を検出することである。添付の請求項は、このような変形を対象とするように解釈されるべきである。
【００１５】
本書は、神経性刺激の供給を呼吸周期に同期化し、および／または無呼吸、呼吸低下、もしく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説明する。一実施形態において、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調節とも呼ばれる。迷走神経刺激は、心臓病、高血圧、炎症性疾患、てんかん、糖尿病、鬱病、およびその他の慢性病の治療に適用されてもよい。しかしながら、迷走神経刺激は、呼吸数減少および一回呼吸量低下、ならびに呼吸器疾患を既に患う患者の病状悪化等の、呼吸に望ましくない影響を及ぼす可能性もある。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であった。一実施形態において、神経性刺激システムは、呼吸周期を示す呼吸信号を感知し、神経性刺激の供給を呼吸周期に同期化する。これにより、呼吸数が減少する場合に神経性刺激の強度を低下させる固有の負のフィードバックが提供される。別の実施形態において、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。このような呼吸器疾患を検出する場合、神経性刺激の供給を調整して、刺激の強度を低下させ、刺激を中断し、または神経性刺激もしくはその他の手段を使用して呼吸療法を適用することによって、検出された呼吸器疾患を治療する。その他の実施形態において、神経性刺激システムは、交感神経系にも神経性刺激を供給する。
【００１６】
神経性刺激の具体的な実施例として迷走神経刺激について説明するが、本主題は、呼吸に影響を及ぼすいかなる神経性刺激にも適用可能である。神経性刺激の具体的な実施例として「神経性刺激パルス」の神経系への供給について説明するが、本主題は、種々のエネルギー形態および種々の信号形態を使用する神経系の刺激に適用可能である。一実施形態において、神経性刺激は、神経系において活動電位を人工的に誘発するために、電気パルスの神経系への供給を含む。その他の実施形態において、神経性刺激は、神経系における神経活動を誘発可能または調節可能である、電気的、機械的、熱的、光学的、化学的、および生物学的エネルギー等の、任意の形態のエネルギーの供給を含む。
【００１７】
図１は、神経性刺激システム１００と、システム１００を使用する環境の部分に関するある実施形態を示す。システム１００は、神経性刺激パルスをリード１０６および１０８を介して供給する埋め込み型医療機器１１０と、外部システム１２０と、埋め込み型医療機器１１０および外部システム１２０間の通信を提供する遠隔測定リンク１２５とを含む。例証目的としてのみ、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を含むことと、リード１０８が、副交感神経系の神経１０４に連結される電極１０９を含むこととを示す。神経１０２および１０４は、心臓１０１を神経支配する。種々の実施形態において、埋め込み型医療機器１１０は、心臓１０１を含む循環系の１つ以上の機能を調節するために、１つ以上のリードを介して１つ以上の任意の神経に神経性刺激を提供する。このようなリードは、埋め込み型神経リードを含み、その各々は、神経活動の感知および／または神経性刺激パルスの供給のための少なくとも１つの電極を含む。このような電極の一実施例は、迷走神経付近に配置するためのカフ電極を含む。
【００１８】
埋め込み型医療機器１１０は、神経性刺激パルスを供給し、呼吸制御型神経性刺激回路１３０を含む。呼吸制御型神経性刺激回路１３０は、呼吸信号から抽出される呼吸周期および呼吸機能の標示を使用して、神経性刺激パルスの供給を制御する。一実施形態において、呼吸制御型神経性刺激回路１３０は、所定の種類の呼吸基準点を各呼吸周期から検出し、神経性刺激パルスの供給をその呼吸基準点に同期化する。別の実施形態において、呼吸制御型神経性刺激回路１３０は、所定の種類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中断または調整する。一実施形態において、埋め込み型医療機器１１０は、神経性刺激の他に、生理学的信号の監視および／または療法の供給が可能である。このような追加の療法の実施例として、心臓ペーシング療法、選択的除細動／緊急除細動療法、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、および遺伝子療法が挙げられる。種々の実施形態において、埋め込み型医療機器１１０は、１つ以上のこのような追加の療法と連携して神経性刺激を供給する。
【００１９】
外部システム１２０は、医師またはその他のケア提供者による埋め込み医療機器１１０の制御および埋め込み医療機器１１０との通信を提供する。一実施形態において、外部システム１２０は、プログラマを含む。別の実施形態において、外部システム１２０は、遠隔測定リンク１２５を介して埋め込み医療機器１１０と通信する外部機器、遠隔位置における遠隔機器、および外部機器および遠隔機器をリンクする通信ネットワークを含む患者管理システムである。患者管理システムによって、患者状態の監視および療法の調整等の目的のために、遠隔位置からの埋め込み型医療機器１１０へのアクセスが可能になる。一実施形態において、遠隔測定リンク１２５は、誘導性遠隔測定リンクである。代替実施形態において、遠隔測定リンク１２５は、遠距離無線周波数（ＲＦ）遠隔測定リンクである。遠隔測定リンク１２５は、埋め込み型医療機器１１０から外部システム１２０へのデータ伝送を提供する。これは、例えば、埋め込み型医療機器１１０が入手するリアルタイムの生理学的データを伝送するステップ、埋め込み型医療機器１１０が入手および格納する生理学的データを抽出するステップ、埋め込み型医療機器１１０が記録する不整脈の発現および療法供給等の、患者履歴データを抽出するステップ、および／または埋め込み型医療機器１１０の動作状態（例えば、電池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。また、遠隔測定リンク１２５は、外部システム１２０から埋め込み型医療機器１１０へのデータ伝送も提供する。これは、例えば、生理学的データを入手するために埋め込み型医療機器１１０をプログラム化するステップ、少なくとも１つの自己診断検査（機器の動作状態のため等の）を実行するために埋め込み型医療機器１１０をプログラム化するステップ、１つ以上の療法を供給するためにおよび／または１つ以上の療法の供給を調整するために、埋め込み型医療機器１１０をプログラム化するステップ、および／または１つ以上の療法を制御するために埋め込み型医療機器１１０によって使用される外部から入手された生理学的データおよび／またはその他の患者データを伝送するステップを含む。
【００２０】
図２は、呼吸周期と、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息期間、および一回呼吸量を含む呼吸パラメータとを示す呼吸信号を示す。吸気期間は、呼吸信号の振幅が吸気閾値を上回る呼吸周期の吸気段階の発現時に開始し、呼吸周期の振幅がピークに達する呼吸周期の呼気段階の発現時に終了する。呼気期間は、呼気段階の発現時に開始し、呼吸信号の振幅が呼気閾値を下回る際に終了する。非吸息期間は、呼気段階の終了と次の吸気段階との間の時間間隔である。一回呼吸量は、呼吸信号のピークからピークまでの振幅である。
【００２１】
呼吸信号は、呼吸活動を示す生理学的信号である。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸によって調節される任意の生理学的信号を含む。一実施形態において、呼吸信号は、埋め込み型インピーダンスセンサによって感知される経胸郭インピーダンス信号である。別の実施形態において、呼吸信号は、埋め込み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。別の実施形態において、呼吸信号は、胸部の動きまたは肺気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。
【００２２】
図３は、呼吸周期に同期化される神経性刺激パルスの供給を示す。図示される実施形態において、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の各々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が終了する際に迷走神経等の神経に供給される。種々のその他の実施形態において、吸気段階発現点、呼気段階の終了点、またはその他の閾値交差点は、呼吸基準点として検出される。
【００２３】
図４は、呼吸周期同期化型神経性刺激システム４４０のある実施形態を示すブロック図である。システム４４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路４３０を含む。
【００２４】
呼吸センサ４２６は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号を感知する。一実施形態において、呼吸センサ４２６は、埋め込み型医療機器１１０に組み込まれる埋め込み型センサを含む。具体的な実施形態において、呼吸センサ４２６は、呼吸を示す経胸郭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。別の実施形態において、呼吸センサ４２６は、埋め込み型センサまたはその一部である。埋め込み型センサは、１つ以上のリードまたは遠隔測定を介して埋め込み型医療機器に通信的に連結される。具体的な実施形態において、呼吸センサ４２６は、埋め込み型肺動脈圧（ＰＡＰ）センサまたはその一部である。埋め込み型ＰＡＰセンサは、ＲＦまたは超音波遠隔測定を介して埋め込み型医療機器１００と通信する。埋め込み型ＰＡＰセンサの実施例は、２００５年１０月１３日に出願された、名称が「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＵＬＭＯＮＡＲＹ ＡＲＴＥＲＹ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＳＩＧＮＡＬ ＩＳＯＬＡＴＩＯＮ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１１／２４９，６２４号に説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。別の実施形態において、呼吸センサ４２６は、胸部またはその一部の膨張および収縮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め込み型医療機器１００と通信する。
【００２５】
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生成する。呼吸信号は、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息期間、一回呼吸量、および換気量のうちの１つ以上を含む呼吸周期および呼吸パラメータを示す。一実施形態において、センサ処理回路４２８は、生理学的信号の不要な成分を除去し、生理学的信号の呼吸成分を分離する。一実施例として、ＰＡＰ信号の呼吸成分を分離するステップが挙げられ、これは、米国特許出願第１１／２４９，６２４号に説明される。一実施形態において、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。一実施形態において、センサ処理回路４２８および呼吸制御型神経性刺激回路４３０は、両方とも埋め込み型医療機器１１０に収容される。別の実施形態において、センサ処理回路４２８は、呼吸センサ４２６を含む埋め込み型センサまたは外部センサの一部である。
【００２６】
呼吸制御型神経性刺激回路４３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、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、呼吸信号入力部４３６、同期化モジュール４３８、および刺激供給制御器４４６を含む。呼吸信号入力部４３６は、呼吸周期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周期に同期化し、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の種類の呼吸基準点を検出する。遅延タイマ４４４は、検出された呼吸基準点の各々から開始する遅延間隔の時間を計る。刺激供給制御器４４６は、遅延間隔の終了時に、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５は、呼吸周期同期化神経性刺激システム５４０のある実施形態を示すブロック図であり、呼吸周期同期化神経性刺激システム４４０の具体的な実施形態である。システム５４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路５３０を含む。
【００２８】
呼吸制御型神経性刺激回路５３０は、呼吸制御型神経性刺激回路４３０の具体的な実施形態であり、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、呼吸信号入力部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周期に同期化する。呼吸周期および神経性刺激間のこのような同期化は、負のフィードバックを提供し、神経性刺激によりもたらされる異常に長い呼吸周期長等の望ましくない影響を緩和する。一実施形態において、呼吸周期および神経性刺激間の同期化によって、神経性刺激が、呼吸による生体の心拍数調節を模倣することが可能になり、この場合、心拍数は、吸気段階中に増加し、呼気段階中に減少する。さらなる実施形態において、神経性刺激を呼吸周期に同期化するステップに加え、同期化モジュール５３８は、神経性刺激を心周期および／または概日周期にも同期化する。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の具体的な実施形態であり、呼吸信号の高ピークまたは低ピークを検出する。一実施形態において、ピーク検出器５４２は、図３に示すピーク３２０のような高ピークを検出する。遅延タイマ５４４は、検出されたピークから開始する遅延間隔の時間を計る。一実施形態において、遅延間隔は、約０から５秒の間でプログラム可能である。別の実施形態において、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。具体的な実施形態において、遅延発生器５４８は呼吸周期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の具体的な実施形態であり、刺激パラメータのセット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。種々の実施形態において、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間隔、バースト毎のパルスの数、および刺激部位を含む。刺激供給制御器５４６は、遅延間隔の終了時に、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。
【００２９】
図６は、神経性刺激を呼吸周期に同期化するための方法６００に関するある実施形態を示すフローチャートである。一実施形態において、方法６００は、呼吸制御型神経性刺激回路４３０または５３０によって実行される。
【００３０】
６１０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００３１】
６２０において、呼吸基準点が呼吸信号から検出される。呼吸基準点の実施例として、呼吸信号の高ピークまたは低ピークならびに呼吸信号における閾値交差点が挙げられる。
【００３２】
呼吸基準点の検出時に、６３０において遅延間隔が開始される。一実施形態において、遅延間隔は、約０および５秒の間でプログラム可能である。別の実施形態において、遅延間隔は、呼吸信号を使用して調整される。具体的な実施形態において、遅延間隔は、呼吸周期長および／または呼吸信号から抽出される１つ以上のその他の呼吸パラメータの関数として計算される。
【００３３】
神経性刺激パルスのバーストは、６４０において遅延間隔の終了時に供給される。種々の実施形態において、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間隔、バースト毎のパルスの数、および刺激部位のうちの１つ以上等の刺激パラメータのセット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。
【００３４】
図７は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム７４０のある実施形態を示すブロック図である。システム７４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路７３０を含む。
【００３５】
呼吸制御型神経性刺激回路７３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、刺激出力回路４３２および制御器７６０を含む。制御器７６０は、呼吸信号入力部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、呼吸信号入力部４３６が受信する呼吸信号を使用して、所定の種類の呼吸器疾患を検出する。刺激調整モジュール７５４は、呼吸器疾患の各々の検出に応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。一実施形態において、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。
【００３６】
図８は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム８４０のある実施形態を示すブロック図であり、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム７４０の具体的な実施形態である。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、および呼吸制御型神経性刺激回路８３０を含む。
【００３７】
生理学的センサ８７０は、呼吸センサ４２６が感知する生理学的信号および感知回路５５０が感知する１つ以上の神経信号に加え、１つ以上の生理学的信号を感知する。種々の実施形態において、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／または経胸壁的インピーダンス信号、ならびに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型神経性刺激回路８３０によって使用するために生理学的センサ８７０が感知する１つ以上の生理学的信号を処理する。種々の実施形態において、生理学的センサ８７０または生理学的センサ８７０の部分は、埋め込み型医療機器１１０に含まれるか、または１つ以上のリードもしくは遠隔測定を介して埋め込み型医療機器１１０に通信的に連結される。種々の実施形態において、センサ処理回路８７２またはセンサ処理回路８７２の部分は、埋め込み型医療機器１１０に含まれるか、または１つ以上のリードもしくは遠隔測定を介して埋め込み型医療機器１１０に通信的に連結される。
【００３８】
呼吸制御型神経性刺激回路８３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、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の具体的な実施形態であり、呼吸信号入力部４３６、呼吸器疾患検出器８５２、生理学的信号入力部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。
【００３９】
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。図示される実施形態において、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。種々のその他の実施形態において、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のうちの任意の１つ以上を含む。種々の実施形態において、呼吸器疾患検出器８５２は、呼吸数が閾値数未満の場合の低呼吸数、一回呼吸量が検出閾値量未満の場合の低一回呼吸量、および換気量が検出閾値未満である場合の低換気量等の１つ以上の呼吸パラメータの異常値も検出する。
【００４０】
無呼吸は、異常に長い非吸息期間によって特徴付けられる。無呼吸検出器８６２は、非吸息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、非吸息期間が検出閾値期間を上回る場合に検出される。呼吸低下は、異常に浅い吸息、すなわち、低一回呼吸量によって特徴付けられる。呼吸低下検出器８６４は、一回呼吸量を検出閾値量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、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出される。一実施形態において、一回呼吸量は、所定の時間間隔または所定の数の呼吸周期における平均一回呼吸量である。呼吸困難は、急速で浅い吸気、すなわち、呼吸数対一回呼吸量の高比率によって特徴付けられる。呼吸困難検出器８６６は、呼吸数対一回呼吸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、比率が閾値比率を上回る場合に検出される。種々の実施形態において、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。経胸郭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の実施例は、２００２年１２月４日に出願された、名称が「ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＯＦ ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１０／３０９，７７０号において説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。経胸郭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として、２００５年９月１６日に出願された、名称が「ＲＡＰＩＤ ＳＨＡＬＬＯＷ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＵＳＥ ＩＮ ＣＯＮＧＥＳＴＩＶＥ ＨＥＡＲＴ ＦＡＩＬＵＲＥ ＳＴＡＴＵＳ ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ， Ｉｎｃに譲渡された米国特許出願第１１／２２９，３１６号において説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。
【００４１】
生理学的信号入力部８７６は、生理学的センサ８７０が感知し、かつセンサ処理回路８７２が処理する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。種々の実施形態において、生理学的事象検出器８７４は、心臓信号形態の変更、心音波形形態の変更、インピーダンス信号形態の変更、および血中酸素飽和度の変更のうちの１つ以上を検出する。
【００４２】
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に少なくとも応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。一実施形態において、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を実行することを停止する。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状態を治療するために実行される。無呼吸、呼吸低下、または呼吸困難が検出される場合、迷走神経刺激は、心臓状態の治療のために設計され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べきである。一実施形態において、刺激スイッチ８６８は、所定の中断期間後に、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態において、刺激スイッチ８６８は、呼吸器疾患が検出されなくなると、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態において、刺激スイッチ８６８は、所定の中断期間後に、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態において、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が発行す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。一実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行を停止するステップに加え、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するステップを開始する。具体的な実施形態において、第２の刺激アルゴリズムは、第１の刺激アルゴリズムよりも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への切り替えによって、刺激パルス振幅が低下し、刺激パルス幅が縮小し、刺激頻度が低下し、バースト毎のパルスの数が減少し、および／または刺激部位が変更する。別の具体的な実施形態において、第１の刺激アルゴリズムを使用して心疾患等の非呼吸器疾患を治療し、第２の刺激アルゴリズムを使用して、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難等の検出された呼吸器疾患を治療する。第１の刺激アルゴリズムから第２の刺激アルゴリズムへの切り替えによって、非呼吸器疾患の治療から呼吸器疾患の治療へ切り替わる。別の具体的な実施形態において、第１の刺激アルゴリズムを使用して、非呼吸器疾患を治療し、第２の刺激アルゴリズムを使用して非呼吸器疾患を治療することに加え、検出された呼吸器疾患を治療する。第１の刺激アルゴリズムから第２の刺激アルゴリズムへの切り替えによって、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ための治療に切り替わる。
【００４３】
一実施形態において、本書で説明する「呼吸器疾患」は、睡眠に関連する呼吸器疾患（すなわち、睡眠無呼吸、睡眠呼吸低下、または睡眠呼吸困難等の睡眠呼吸障害）を言及する。１つ以上の生理学的信号は、患者が睡眠中であるか否かを示す。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／または睡眠を示す要因である信号を感知する１つ以上のそ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く睡眠を検出し、患者が睡眠中であるか否かを示す睡眠信号を生成する。一実施形態において、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その日の時間に基づいて、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場合に、このような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。その他の実施形態において、本書で説明する「呼吸器疾患」は、患者が覚醒または睡眠中に発生する呼吸器疾患を含む。
【００４４】
一実施形態において、本書で説明する「呼吸器疾患」は、神経性刺激に誘発される呼吸器疾患を言及する。患者は、迷走神経刺激に無関係である１つ以上の呼吸器疾患を患う場合がある。神経性刺激に誘発される呼吸器疾患は、迷走神経刺激によって発生または悪化される呼吸器疾患を含む。一実施形態において、生理学的センサ８７０が感知する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誘発されるか否かを示す。例えば、会話は、１つ以上の呼吸器疾患の検出を阻害し得るため、生理学的センサ８７０は、会話を示す信号を検出するために、加速度計またはマイクロホンを含む。生理学的事象検出器８７４は、信号を使用して会話を検出し、患者が会話中であるか否かを示す会話信号を生成する。呼吸器疾患検出器８５２は、会話信号が存在しない場合に、１つ以上の呼吸器疾患を検出する。別の実施例において、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格納される基礎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。基礎呼吸パラメータは、迷走神経刺激が供給されていない間に感知される呼吸信号から生成される。呼吸疾患検出器８５２は、基礎呼吸パラメータを使用して、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影響を分離する。種々の実施形態において、呼吸器疾患検出器８５２は、呼吸信号と、迷走神経刺激が供給中であるか否かを示す信号、その日の時間を示す信号、および呼吸器疾患が迷走神経刺激によって発生または悪化するか否かに関する判断を可能にする１つ以上の生理学的信号等のその他の信号とを使用して、迷走神経刺激に誘発される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。
【００４５】
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に関するある実施形態を示すフローチャートである。一実施形態において、方法９００は、呼吸制御型神経性刺激回路７３０または８３０によって実行される。
【００４６】
９１０において、神経性刺激は、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ために供給される。一実施形態において、神経性刺激は、心不全の治療または心臓リモデリングの制御等の、心臓状態の治療のために供給される。
【００４７】
９２０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００４８】
９３０において、呼吸器疾患が検出される。呼吸器疾患の実施例として、低呼吸数、低一回呼吸量、および低換気量等の異常な呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、ならびに呼吸困難等が挙げられる。無呼吸は、非吸息期間が検出閾値期間を越える場合に検出される。呼吸低下は、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出される。呼吸困難は、呼吸数対一回呼吸量の比率が検出閾値比率を上回る場合に検出される。
【００４９】
９３５において呼吸器疾患が検出される場合、９４０において神経性刺激は、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調整される。神経性刺激は、検出された呼吸器疾患を消失または緩和するように調節される。一実施形態において、神経性刺激は、刺激の強度を低下させるように調整される。別の実施形態において、神経性刺激は、所定の時間または呼吸器疾患が検出されなくなるまで中断される。別の実施形態において、神経性刺激は、検出された呼吸器疾患を治療するように調整される。
【００５０】
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に関するある実施形態を示すフローチャートである。方法１０００は、方法９００の具体的な実施形態である。一実施形態において、方法１０００は、呼吸制御型神経性刺激回路７３０または８３０によって実行される。
【００５１】
１０１０において、神経性刺激は、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。一実施形態において、第１の刺激アルゴリズムは、心不全等の心臓状態を治療するために設計される。
【００５２】
１０２０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００５３】
１０３０において、呼吸器疾患が検出される。呼吸器疾患の実施例として、低呼吸数、低一回呼吸量、および低換気量等の異常な呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、ならびに呼吸困難等が挙げられる。無呼吸は、非吸息期間が検出閾値期間を越える場合に検出される。呼吸低下は、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出される。呼吸困難は、呼吸数対一回呼吸量の比率が検出閾値比率を上回る場合に検出される。
【００５４】
１０３５において呼吸器疾患が検出される場合、１０４０において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、停止される。１０５０において、第２の刺激アルゴリズムを実行するか否かについて判断される。１０５５において第２の刺激アルゴリズムが実行されると判断されると、１０７０において、神経性刺激は、第２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。一実施形態において、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高度を低下させるように選択される。別の実施形態において、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された呼吸器疾患を治療するように選択される。
【００５５】
１０５５において第２の刺激アルゴリズムが実行されないと判断される場合、１０６０において、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開するか否かが判断される。第２の刺激アルゴリズムの実行中または実行後、１０６０において第１の刺激アルゴリズムの実行を再開するか否かも判断される。１０６５において、第１の刺激アルゴリズムの実行が再開される場合、神経性刺激は、１０１０において第１の刺激アルゴリズムを実行することによって再び制御される。一実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、所定の中断期間後に再開される。別の実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、呼吸器疾患が検出されなくなると再開される。別の実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、医師等のユーザが発行する刺激コマンドに応じて再開される。
【００５６】
一実施形態において、呼吸器疾患の検出に応じることに加え、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。このような生理学的事象の実施例として、心臓信号形態の変更、心音波形形態の変更、インピーダンス信号形態の変更、および血中酸素飽和度の変更が挙げられる。
【００５７】
図１１は、呼吸周期同期化型呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１１４０の実施形態を示すブロック図である。システム１１４０は、システム４４０または５４０と、システム７４０または８４０との組み合わせを示す。図示される実施形態において、システム１１４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路１１３０を含む。種々の具体的な実施形態において、システム１１４０は、上述のようなシステム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。
【００５８】
呼吸制御型神経性刺激回路１１３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、刺激出力回路４３２および制御器１１８０を含む。制御器１１８０は、呼吸信号入力部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が制御するように供給を呼吸周期に同期化することによって、および刺激調整モジュール７５４が制御するように各呼吸器疾患の検出に応じることによって、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。
【００５９】
図１２は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１２４０のある実施形態を示すブロック図である。システム１２４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路１２３０を含む。
【００６０】
呼吸制御型神経性刺激回路１２３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の別の具体的な実施形態であり、療法出力機器１２８４および制御器１２８６を含む。療法出力機器１２８４は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を含む１つ以上の療法を供給する。制御器１２８６は、呼吸信号入力部４３６、呼吸器疾患検出器７５２、療法調整モジュール１２８８、および療法供給制御器１２９０を含む。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つ以上の療法の供給を調整する。療法供給制御器１２９０は、療法調整モジュール１２８８によって設定および調整されるパラメータセットを使用して、１つ以上の療法の供給を制御する。
【００６１】
一実施形態において、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、検出され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、中断もしくはより低い強度に調整されるか、または別々の神経性刺激療法は、検出された呼吸器疾患を治療するように供給される。別の実施形態において、システム１２４０は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法と、検出された呼吸器疾患を治療する別の療法とを提供する。呼吸器疾患が検出される場合、システム１２４０は、検出された呼吸器疾患を治療する他方の療法を開始し、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。
【００６２】
図１３は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１３４０のある実施形態を示すブロック図であり、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１２４０の具体的な実施形態である。システム１３４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路１３３０を含む。
【００６３】
呼吸制御型神経性刺激回路１３３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１２３０の具体的な実施形態であり、療法出力機器１３８４および制御器１３８６を含む。療法出力機器１３８４は、非呼吸刺激出力回路１３３２および呼吸療法出力機器１３９６を含む。非呼吸刺激出力回路１３３２は、電極または変換器を介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。呼吸療法出力機器１３９６は、検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法を供給する。一実施形態において、呼吸療法出力機器１３９６は、電極または変換器を介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に関する実施例は、２００５年６月１３日に出願された、名称が「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＮＥＵＲＡＬ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＲＥＳＰＩＲＡＴＩＯＮ」である米国特許出願第１１／１５１，１２２号および２００５年１２月２８日に出願された、名称が「ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ ＴＯ ＴＲＥＡＴ ＳＬＥＥＰ−ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」である米国特許出願第１１／３２０，５００号に説明されており、この両出願は、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ， Ｉｎｃ．に譲渡されており、また、参考によってその全体が本明細書に援用される。別の実施形態において、呼吸療法出力機器１３９６は、神経性刺激療法以外の呼吸器疾患を治療する療法を供給する。呼吸器疾患を治療するこのような療法の実施例として、心臓ペーシング療法および外圧療法が挙げられる。心臓ペーシングを使用する呼吸器疾患を治療する実施例は、２００４年３月１１日に出願された、名称が「ＲＡＴＥ ＲＥＧＵＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＡＲＤＩＡＣ ＰＡＣＩＮＧ ＦＯＲ ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ ＴＨＥＲＡＰＹ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ， Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１０／７９８，７９４号に説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。埋め込み型医療機器が制御する持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）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、２００４年８月３１日に出願された、名称が「ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｕｓｅ ｏｆ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ａｎｄ ｃａｒｄｉａｃ ｔｈｅｒａｐｉｅｓ ｆｏｒ ｓｌｅｅｐ ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ ｂｒｅａｔｈｉｎｇ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１０／９３０，９７９号に説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。
【００６４】
制御器１３８６は、呼吸信号入力部４３６、呼吸器疾患検出器７５２、療法調整モジュール１３８８、および療法供給制御器１３９０を含む。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に対して調整型の対応を提供する。一実施形態において、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、検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法の供給を開始する。呼吸器疾患が、呼吸療法の供給に応じて消失または許容程度まで緩和される場合、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。呼吸器疾患が、呼吸療法の供給に応じて消失または許容程度まで緩和されない場合、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、または刺激療法の強度を低下させる。別の実施形態において、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、検出され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、または刺激療法の強度を低下させる。非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、所定の時間間隔後または呼吸器疾患が呼吸器疾患検出器７５２によって検出されなくなると、呼吸器疾患の検出前に使用される刺激パラメータに戻すこと等によって、刺激療法の通常の供給を再開する。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、非呼吸刺激調整モジュール１３５４によって設定および調整される刺激パラメータセットを使用して、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、呼吸療法調整モジュール１３９２によって設定および調整される療法（神経または心臓刺激、あるいはその他の種類の療法）パラメータセットを使用して、検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法の供給を制御する。
【００６５】
一実施形態において、システム１３４０によって、神経性刺激療法に別様に禁忌を示す患者にその神経性刺激療法を適用することが可能になる。例えば、迷走神経刺激は、心不全患者における血行動態性能および／または心室リモデリングを改善することで知られている。しかしながら、心不全患者のかなりの割合の患者は、無呼吸も患い、迷走神経刺激は、その異常な呼吸状態を悪化させる可能性がある。システム１３４０は、このような心不全患者に対する迷走神経刺激の印加を潜在的に可能にする一方で、無呼吸を監視または治療することによって迷走神経刺激の禁忌としての無呼吸を排除する。本実施形態において、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。具体的な実施形態において、無呼吸の検出に応じることに加え、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、非呼吸生理学的パラメータを入力として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に維持するように機能する。例えば、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、患者の心拍数または心拍数変動性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、心拍数または心拍数変動性を標的範囲内に維持する。
【００６６】
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に関するある実施形態を示す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療法である。一実施形態において、方法１４００は、呼吸制御型神経性刺激回路１２３０または１３３０によって実行される。
【００６７】
１４１０において、神経性刺激は、刺激パラメータを使用することによって制御される。一実施形態において、刺激パラメータは、心不全患者における血行動態性能の改善または心室リモデリングの制御等のように、心臓状態の治療のために選択される。ステップ１４１０の具体的な実施形態について、図１５を参照して以下に説明する。
【００６８】
１４２０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００６９】
１４３０において、呼吸器疾患が検出される。呼吸器疾患の実施例として、低呼吸数、低一回呼吸量、および低換気量等の異常な呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、ならびに呼吸困難等の異常な呼吸パラメータ値が挙げられる。一実施形態において、無呼吸は、神経性刺激が心不全患者に印加される間に検出される。
【００７０】
１４３５において呼吸器疾患が検出される場合、１４４０において、検出された呼吸器疾患を治療するために呼吸療法が供給される。一実施形態において、呼吸療法は、検出された呼吸器疾患を治療するように選択された刺激パラメータを使用する別の神経性刺激療法を含む。別の実施形態において、呼吸療法は、神経性刺激以外の１つ以上の療法を含む。
【００７１】
呼吸パラメータを緩和閾値と比較することによって、１４５０において、検出された呼吸器疾患が緩和されるか否かが判断される。検出された呼吸器疾患は、その程度が、検出された呼吸器疾患が患者に有害でないと見なされる許容程度まで低下する場合に、「緩和される」と見なされる。種々の実施形態において、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、検出された呼吸器疾患が緩和されるか否かは、呼吸パラメータを緩和閾値と比較することによって判断される。一実施形態において、検出閾値および緩和閾値は等しい。別の実施形態において、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、非吸息期間が検出閾値期間を上回る場合に検出され、非吸息期間が緩和閾値期間を下回る場合に緩和されると判断される。呼吸低下は、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出され、一回呼吸量が緩和閾値量を上回る場合に緩和されるように判断される。呼吸困難は、呼吸数対一回呼吸量の比率が検出閾値比率を上回る場合に検出され、緩和閾値比率を下回る場合に緩和されると判断される。
【００７２】
検出された呼吸器疾患が１４５５において緩和されたと判断される場合、１４１０において、神経性刺激は、非呼吸器疾患を治療するように選択された刺激パラメータを調整することなく１４１０において制御されるように継続される。検出された呼吸器疾患が１４５５において緩和されなかったと判断される場合、１４６０において、刺激パラメータは、神経性刺激の強度を低下させるため、または非呼吸疾患の治療のために神経性刺激の供給を停止するように調整される。
【００７３】
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に関するある実施形態を示すフローチャートである。方法１５００は、方法１４００のステップ１４１０に関する具体的な実施形態を示す。一実施形態において、方法１５００は、非呼吸刺激調整モジュール１３５４によって実行される。
【００７４】
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。１５１０において、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、神経性刺激は供給される。１５２０において、神経性刺激に対する非呼吸応答は監視される。１５２５において、非呼吸応答が標的範囲内にある場合、神経性刺激は、刺激パラメータを調整せずに、１５１０において供給されたように継続される。１５２５において、非呼吸応答が、標的範囲内に無い場合、１５３０において刺激パラメータは、調整され、神経性刺激は、調整された刺激パラメータを使用して１５１０において供給されたように継続される。一実施形態において、非呼吸応答は、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では、方法１５００を適用して、心拍数、心拍数変動性、および血圧等の心臓パラメータの１つ以上が、その標的範囲内に各々があるように維持する。
【００７５】
方法１５００を使用してステップ１４１０を実行して、方法１４００によって、非呼吸器疾患の両治療について神経性刺激を調整することが可能になると共に、神経性刺激の悪影響を及ぼす副作用に関連する潜在的な害を限定することが可能になる。例えば、心不全患者では、方法１４００によって、持続的な無呼吸を発生または悪化させずに、心拍数、心拍数変動性、または血圧等のパラメータをその所定の目標範囲に維持するように調整することが可能になる。
【００７６】
上記の発明を実施するための最良の形態は、例示的であるように意図され、制限的であるように意図されないことを理解されたい。その他の実施形態は、上記発明を実施するための最良の形態を熟読および理解することによって、当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項と、このような請求項が権利を有する同等物の全範囲とを参照して判断される。
【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１１／４６８，５９５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１１／４６８，６０３号（２００６年８月２５日に出願された、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＤＵＲＩＮＧ ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」）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】
（技術分野）
本書は、概して、神経性刺激に関し、より具体的には、呼吸信号を使用して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】
（背景）
自律神経系の電気的刺激は、種々の生理学的機能を調節するように印加されている。一実施例として、神経性刺激を使用する心臓機能および血行動態性能の調節が挙げられる。心筋は、交感神経および副交感神経で神経支配される。人工的に印加される電気刺激を含むこのような神経における活動は、心拍数および収縮性（心筋収縮の強度）を調節する。迷走神経の心臓枝等の副交感神経に印加される電気的刺激は、心拍数および収縮性を減少させ、心周期の収縮期を延長し、また、心周期の拡張期を短縮することで知られている。交感神経に印加される電気的刺激は、本質的に反対の効果を有することで知られている。
【０００５】
心拍数および収縮性調節する自律神経の電気的刺激の能力を利用して、心不全患者の血行動態性能の改善し、また、心筋リモデリングを改善して心筋梗塞後の不整脈の防止するように、異常な心臓状態を治療する。しかしながら、自律神経系は、身体の多数の器官の機能を管理する。心疾患を治療するために、自律神経系に供給される神経性刺激パルスは、非意図的に種々のその他の生理学的機能を調節する可能性がある。したがって、神経性刺激が自律神経系に印加される場合に、非意図的で潜在的な悪影響を防止または制御する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（概要）
神経性刺激システムは、呼吸信号を療法フィードバック入力として使用して、神経性刺激の供給を制御する。呼吸信号を使用して、迷走神経等の神経性刺激の効果を高めると共に、呼吸機能における潜在的な悪影響を及ぼす副作用を減少させる。
【０００７】
一実施形態において、神経性刺激システムは、刺激出力回路、刺激供給制御器、呼吸信号入力部、呼吸器疾患検出器、および刺激スイッチを含む。刺激出力回路は、神経性刺激療法を供給する。刺激供給制御器は、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって、神経性刺激療法の供給を実行する。呼吸信号入力部は、呼吸周期を示す呼吸信号を受信する。呼吸器疾患検出器は、呼吸信号を使用して呼吸疾患を検出する。刺激スイッチは、呼吸器疾患の検出に応じて刺激アルゴリズムを実行するステップを停止する。
【０００８】
一実施形態において、神経性刺激のための方法が提供される。神経性刺激の供給は、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって制御される。呼吸周期を示す呼吸信号が受信される。呼吸器疾患は、呼吸信号を使用して検出される。刺激アルゴリズムの実行は、呼吸器疾患の検出に応じて停止される。
【０００９】
一実施形態において、神経性刺激システムは、刺激出力回路、呼吸信号入力部、および同期化モジュールを含む。刺激出力回路は、神経性刺激パルスを供給する。呼吸信号入力部は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す呼吸信号を受信する。同期化モジュールは、ピーク検出器および遅延タイマを含む。ピーク検出器は、呼吸信号のピークを検出する。遅延タイマは、呼吸信号の検出されたピークのうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計る。刺激供給制御器は、遅延間隔の終了時に、刺激出力回路に、神経性刺激パルスのバーストを供給させる。
【００１０】
一実施形態において、神経性刺激のための方法が提供される。呼吸信号は受信される。呼吸信号のピークは受信される。遅延間隔は、検出されたピークの選択されたピークから開始される。神経性刺激パルスのバーストは、遅延間隔の各々の終了時に供給される。
【００１１】
この概要は、本出願の教示のうちのいくつかに関する概要であり、本主題の排他的または包括的な処置であることを意図されない。本主題に関するさらなる詳細は、発明を実施するための最良の形態および添付の請求項に記載される。本発明のその他の側面は、以下の発明を実施するための最良の形態を熟読および理解し、その一部を形成する図面を閲覧することによって、当業者に明白になるであろう。本発明の範囲は、添付の請求項およびその法的な同等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面は、概して、本書に説明される種々の実施形態をほんの一実施例として図示する。図面は、図示目的だけのものであって、一定の縮尺で描かれていない場合がある。
【図１】図１は、神経性刺激システムと、神経性刺激システムを使用する環境の部分とに関するある実施形態を示す。
【図２】図２は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す呼吸信号を示す。
【図３】図３は、呼吸周期に同期化される神経性刺激パルスの供給を示す。
【図４】図４は、呼吸周期同期化神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４の呼吸周期同期化神経性刺激システムに関する具体的な実施形態を示すブロック図である。
【図６】図６は、神経性刺激を呼吸周期に同期化するための方法に関するある実施形態を示すフローチャートである。
【図７】図７は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図８】図８は、図７の呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関する具体的な実施形態を示すブロック図である。
【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に関するある実施形態を示す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に関する具体的な実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、呼吸周期同期化型呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、別の呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関するある実施形態を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、図１２の呼吸器疾患対応型神経性刺激システムに関する具体的な実施形態を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、神経性刺激中に呼吸器疾患に対応するための方法に関するある実施形態を示す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に関するある実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（詳細な説明）
以下の発明を実施するための最良の形態において、本明細書の一部を形成する添付の図面が参照され、その図面において、例証として、本発明が実施される具体的な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できるように十分詳細に説明され、また、実施形態を組み合わせてもよいこと、またはその他の実施形態を利用してもよいこと、および本発明の精神および範囲から逸脱することなく構造変更、論理変更、および電気的変更を加えてもよいことを理解されたい。本開示において「ある実施形態」、「一実施形態」、「種々の実施形態」を参照することは、必ずしも同一の実施形態ではなく、このような参照は、複数の実施形態を想定している。以下の発明を実施するための最良の形態は、実施例を提供し、本発明の範囲は、添付の請求項およびその法的な同等物によって定義される。
【００１４】
本書で使用する際、呼吸数と呼吸周期長との関係（吸息間隔としても既知である）は、頻度とその対応する期間との関係である。呼吸数が毎分の吸息において求められる場合、その対応する秒単位の呼吸周期長は、６０を呼吸数で割ることによって計算される（ここで、６０は、１分間の秒数である）。呼吸数を使用する比較等の任意のプロセスは、呼吸周期長を代わりに使用する場合に適宜修正されるべきである。例えば、呼吸数が閾値数未満を下回る際に低呼吸数が検出される場合、同等のプロセスは、呼吸周期長が対応する閾値間隔を上回る際に低呼吸数を検出することである。添付の請求項は、このような変形を対象とするように解釈されるべきである。
【００１５】
本書は、神経性刺激の供給を呼吸周期に同期化し、および／または無呼吸、呼吸低下、もしく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説明する。一実施形態において、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調節とも呼ばれる。迷走神経刺激は、心臓病、高血圧、炎症性疾患、てんかん、糖尿病、鬱病、およびその他の慢性病の治療に適用されてもよい。しかしながら、迷走神経刺激は、呼吸数減少および一回呼吸量低下、ならびに呼吸器疾患を既に患う患者の病状悪化等の、呼吸に望ましくない影響を及ぼす可能性もある。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であった。一実施形態において、神経性刺激システムは、呼吸周期を示す呼吸信号を感知し、神経性刺激の供給を呼吸周期に同期化する。これにより、呼吸数が減少する場合に神経性刺激の強度を低下させる固有の負のフィードバックが提供される。別の実施形態において、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。このような呼吸器疾患を検出する場合、神経性刺激の供給を調整して、刺激の強度を低下させ、刺激を中断し、または神経性刺激もしくはその他の手段を使用して呼吸療法を適用することによって、検出された呼吸器疾患を治療する。その他の実施形態において、神経性刺激システムは、交感神経系にも神経性刺激を供給する。
【００１６】
神経性刺激の具体的な実施例として迷走神経刺激について説明するが、本主題は、呼吸に影響を及ぼすいかなる神経性刺激にも適用可能である。神経性刺激の具体的な実施例として「神経性刺激パルス」の神経系への供給について説明するが、本主題は、種々のエネルギー形態および種々の信号形態を使用する神経系の刺激に適用可能である。一実施形態において、神経性刺激は、神経系において活動電位を人工的に誘発するために、電気パルスの神経系への供給を含む。その他の実施形態において、神経性刺激は、神経系における神経活動を誘発可能または調節可能である、電気的、機械的、熱的、光学的、化学的、および生物学的エネルギー等の、任意の形態のエネルギーの供給を含む。
【００１７】
図１は、神経性刺激システム１００と、システム１００を使用する環境の部分に関するある実施形態を示す。システム１００は、神経性刺激パルスをリード１０６および１０８を介して供給する埋め込み型医療機器１１０と、外部システム１２０と、埋め込み型医療機器１１０および外部システム１２０間の通信を提供する遠隔測定リンク１２５とを含む。例証目的としてのみ、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を含むことと、リード１０８が、副交感神経系の神経１０４に連結される電極１０９を含むこととを示す。神経１０２および１０４は、心臓１０１を神経支配する。種々の実施形態において、埋め込み型医療機器１１０は、心臓１０１を含む循環系の１つ以上の機能を調節するために、１つ以上のリードを介して１つ以上の任意の神経に神経性刺激を提供する。このようなリードは、埋め込み型神経リードを含み、その各々は、神経活動の感知および／または神経性刺激パルスの供給のための少なくとも１つの電極を含む。このような電極の一実施例は、迷走神経付近に配置するためのカフ電極を含む。
【００１８】
埋め込み型医療機器１１０は、神経性刺激パルスを供給し、呼吸制御型神経性刺激回路１３０を含む。呼吸制御型神経性刺激回路１３０は、呼吸信号から抽出される呼吸周期および呼吸機能の標示を使用して、神経性刺激パルスの供給を制御する。一実施形態において、呼吸制御型神経性刺激回路１３０は、所定の種類の呼吸基準点を各呼吸周期から検出し、神経性刺激パルスの供給をその呼吸基準点に同期化する。別の実施形態において、呼吸制御型神経性刺激回路１３０は、所定の種類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中断または調整する。一実施形態において、埋め込み型医療機器１１０は、神経性刺激の他に、生理学的信号の監視および／または療法の供給が可能である。このような追加の療法の実施例として、心臓ペーシング療法、選択的除細動／緊急除細動療法、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、および遺伝子療法が挙げられる。種々の実施形態において、埋め込み型医療機器１１０は、１つ以上のこのような追加の療法と連携して神経性刺激を供給する。
【００１９】
外部システム１２０は、医師またはその他のケア提供者による埋め込み医療機器１１０の制御および埋め込み医療機器１１０との通信を提供する。一実施形態において、外部システム１２０は、プログラマを含む。別の実施形態において、外部システム１２０は、遠隔測定リンク１２５を介して埋め込み医療機器１１０と通信する外部機器、遠隔位置における遠隔機器、および外部機器および遠隔機器をリンクする通信ネットワークを含む患者管理システムである。患者管理システムによって、患者状態の監視および療法の調整等の目的のために、遠隔位置からの埋め込み型医療機器１１０へのアクセスが可能になる。一実施形態において、遠隔測定リンク１２５は、誘導性遠隔測定リンクである。代替実施形態において、遠隔測定リンク１２５は、遠距離無線周波数（ＲＦ）遠隔測定リンクである。遠隔測定リンク１２５は、埋め込み型医療機器１１０から外部システム１２０へのデータ伝送を提供する。これは、例えば、埋め込み型医療機器１１０が入手するリアルタイムの生理学的データを伝送するステップ、埋め込み型医療機器１１０が入手および格納する生理学的データを抽出するステップ、埋め込み型医療機器１１０が記録する不整脈の発現および療法供給等の、患者履歴データを抽出するステップ、および／または埋め込み型医療機器１１０の動作状態（例えば、電池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。また、遠隔測定リンク１２５は、外部システム１２０から埋め込み型医療機器１１０へのデータ伝送も提供する。これは、例えば、生理学的データを入手するために埋め込み型医療機器１１０をプログラム化するステップ、少なくとも１つの自己診断検査（機器の動作状態のため等の）を実行するために埋め込み型医療機器１１０をプログラム化するステップ、１つ以上の療法を供給するためにおよび／または１つ以上の療法の供給を調整するために、埋め込み型医療機器１１０をプログラム化するステップ、および／または１つ以上の療法を制御するために埋め込み型医療機器１１０によって使用される外部から入手された生理学的データおよび／またはその他の患者データを伝送するステップを含む。
【００２０】
図２は、呼吸周期と、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息期間、および一回呼吸量を含む呼吸パラメータとを示す呼吸信号を示す。吸気期間は、呼吸信号の振幅が吸気閾値を上回る呼吸周期の吸気段階の発現時に開始し、呼吸周期の振幅がピークに達する呼吸周期の呼気段階の発現時に終了する。呼気期間は、呼気段階の発現時に開始し、呼吸信号の振幅が呼気閾値を下回る際に終了する。非吸息期間は、呼気段階の終了と次の吸気段階との間の時間間隔である。一回呼吸量は、呼吸信号のピークからピークまでの振幅である。
【００２１】
呼吸信号は、呼吸活動を示す生理学的信号である。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸によって調節される任意の生理学的信号を含む。一実施形態において、呼吸信号は、埋め込み型インピーダンスセンサによって感知される経胸郭インピーダンス信号である。別の実施形態において、呼吸信号は、埋め込み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。別の実施形態において、呼吸信号は、胸部の動きまたは肺気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。
【００２２】
図３は、呼吸周期に同期化される神経性刺激パルスの供給を示す。図示される実施形態において、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の各々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が終了する際に迷走神経等の神経に供給される。種々のその他の実施形態において、吸気段階発現点、呼気段階の終了点、またはその他の閾値交差点は、呼吸基準点として検出される。
【００２３】
図４は、呼吸周期同期化型神経性刺激システム４４０のある実施形態を示すブロック図である。システム４４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路４３０を含む。
【００２４】
呼吸センサ４２６は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号を感知する。一実施形態において、呼吸センサ４２６は、埋め込み型医療機器１１０に組み込まれる埋め込み型センサを含む。具体的な実施形態において、呼吸センサ４２６は、呼吸を示す経胸郭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。別の実施形態において、呼吸センサ４２６は、埋め込み型センサまたはその一部である。埋め込み型センサは、１つ以上のリードまたは遠隔測定を介して埋め込み型医療機器に通信的に連結される。具体的な実施形態において、呼吸センサ４２６は、埋め込み型肺動脈圧（ＰＡＰ）センサまたはその一部である。埋め込み型ＰＡＰセンサは、ＲＦまたは超音波遠隔測定を介して埋め込み型医療機器１００と通信する。埋め込み型ＰＡＰセンサの実施例は、２００５年１０月１３日に出願された、名称が「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＵＬＭＯＮＡＲＹ ＡＲＴＥＲＹ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＳＩＧＮＡＬ ＩＳＯＬＡＴＩＯＮ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１１／２４９，６２４号に説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。別の実施形態において、呼吸センサ４２６は、胸部またはその一部の膨張および収縮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め込み型医療機器１００と通信する。
【００２５】
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生成する。呼吸信号は、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息期間、一回呼吸量、および換気量のうちの１つ以上を含む呼吸周期および呼吸パラメータを示す。一実施形態において、センサ処理回路４２８は、生理学的信号の不要な成分を除去し、生理学的信号の呼吸成分を分離する。一実施例として、ＰＡＰ信号の呼吸成分を分離するステップが挙げられ、これは、米国特許出願第１１／２４９，６２４号に説明される。一実施形態において、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。一実施形態において、センサ処理回路４２８および呼吸制御型神経性刺激回路４３０は、両方とも埋め込み型医療機器１１０に収容される。別の実施形態において、センサ処理回路４２８は、呼吸センサ４２６を含む埋め込み型センサまたは外部センサの一部である。
【００２６】
呼吸制御型神経性刺激回路４３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、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、呼吸信号入力部４３６、同期化モジュール４３８、および刺激供給制御器４４６を含む。呼吸信号入力部４３６は、呼吸周期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周期に同期化し、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の種類の呼吸基準点を検出する。遅延タイマ４４４は、検出された呼吸基準点の各々から開始する遅延間隔の時間を計る。刺激供給制御器４４６は、遅延間隔の終了時に、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５は、呼吸周期同期化神経性刺激システム５４０のある実施形態を示すブロック図であり、呼吸周期同期化神経性刺激システム４４０の具体的な実施形態である。システム５４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路５３０を含む。
【００２８】
呼吸制御型神経性刺激回路５３０は、呼吸制御型神経性刺激回路４３０の具体的な実施形態であり、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、呼吸信号入力部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周期に同期化する。呼吸周期および神経性刺激間のこのような同期化は、負のフィードバックを提供し、神経性刺激によりもたらされる異常に長い呼吸周期長等の望ましくない影響を緩和する。一実施形態において、呼吸周期および神経性刺激間の同期化によって、神経性刺激が、呼吸による生体の心拍数調節を模倣することが可能になり、この場合、心拍数は、吸気段階中に増加し、呼気段階中に減少する。さらなる実施形態において、神経性刺激を呼吸周期に同期化するステップに加え、同期化モジュール５３８は、神経性刺激を心周期および／または概日周期にも同期化する。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の具体的な実施形態であり、呼吸信号の高ピークまたは低ピークを検出する。一実施形態において、ピーク検出器５４２は、図３に示すピーク３２０のような高ピークを検出する。遅延タイマ５４４は、検出されたピークから開始する遅延間隔の時間を計る。一実施形態において、遅延間隔は、約０から５秒の間でプログラム可能である。別の実施形態において、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。具体的な実施形態において、遅延発生器５４８は呼吸周期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の具体的な実施形態であり、刺激パラメータのセット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。種々の実施形態において、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間隔、バースト毎のパルスの数、および刺激部位を含む。刺激供給制御器５４６は、遅延間隔の終了時に、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。
【００２９】
図６は、神経性刺激を呼吸周期に同期化するための方法６００に関するある実施形態を示すフローチャートである。一実施形態において、方法６００は、呼吸制御型神経性刺激回路４３０または５３０によって実行される。
【００３０】
６１０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００３１】
６２０において、呼吸基準点が呼吸信号から検出される。呼吸基準点の実施例として、呼吸信号の高ピークまたは低ピークならびに呼吸信号における閾値交差点が挙げられる。
【００３２】
呼吸基準点の検出時に、６３０において遅延間隔が開始される。一実施形態において、遅延間隔は、約０および５秒の間でプログラム可能である。別の実施形態において、遅延間隔は、呼吸信号を使用して調整される。具体的な実施形態において、遅延間隔は、呼吸周期長および／または呼吸信号から抽出される１つ以上のその他の呼吸パラメータの関数として計算される。
【００３３】
神経性刺激パルスのバーストは、６４０において遅延間隔の終了時に供給される。種々の実施形態において、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間隔、バースト毎のパルスの数、および刺激部位のうちの１つ以上等の刺激パラメータのセット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。
【００３４】
図７は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム７４０のある実施形態を示すブロック図である。システム７４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路７３０を含む。
【００３５】
呼吸制御型神経性刺激回路７３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、刺激出力回路４３２および制御器７６０を含む。制御器７６０は、呼吸信号入力部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、呼吸信号入力部４３６が受信する呼吸信号を使用して、所定の種類の呼吸器疾患を検出する。刺激調整モジュール７５４は、呼吸器疾患の各々の検出に応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。一実施形態において、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。
【００３６】
図８は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム８４０のある実施形態を示すブロック図であり、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム７４０の具体的な実施形態である。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、および呼吸制御型神経性刺激回路８３０を含む。
【００３７】
生理学的センサ８７０は、呼吸センサ４２６が感知する生理学的信号および感知回路５５０が感知する１つ以上の神経信号に加え、１つ以上の生理学的信号を感知する。種々の実施形態において、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／または経胸壁的インピーダンス信号、ならびに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型神経性刺激回路８３０によって使用するために生理学的センサ８７０が感知する１つ以上の生理学的信号を処理する。種々の実施形態において、生理学的センサ８７０または生理学的センサ８７０の部分は、埋め込み型医療機器１１０に含まれるか、または１つ以上のリードもしくは遠隔測定を介して埋め込み型医療機器１１０に通信的に連結される。種々の実施形態において、センサ処理回路８７２またはセンサ処理回路８７２の部分は、埋め込み型医療機器１１０に含まれるか、または１つ以上のリードもしくは遠隔測定を介して埋め込み型医療機器１１０に通信的に連結される。
【００３８】
呼吸制御型神経性刺激回路８３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、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の具体的な実施形態であり、呼吸信号入力部４３６、呼吸器疾患検出器８５２、生理学的信号入力部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。
【００３９】
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。図示される実施形態において、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。種々のその他の実施形態において、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のうちの任意の１つ以上を含む。種々の実施形態において、呼吸器疾患検出器８５２は、呼吸数が閾値数未満の場合の低呼吸数、一回呼吸量が検出閾値量未満の場合の低一回呼吸量、および換気量が検出閾値未満である場合の低換気量等の１つ以上の呼吸パラメータの異常値も検出する。
【００４０】
無呼吸は、異常に長い非吸息期間によって特徴付けられる。無呼吸検出器８６２は、非吸息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、非吸息期間が検出閾値期間を上回る場合に検出される。呼吸低下は、異常に浅い吸息、すなわち、低一回呼吸量によって特徴付けられる。呼吸低下検出器８６４は、一回呼吸量を検出閾値量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、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出される。一実施形態において、一回呼吸量は、所定の時間間隔または所定の数の呼吸周期における平均一回呼吸量である。呼吸困難は、急速で浅い吸気、すなわち、呼吸数対一回呼吸量の高比率によって特徴付けられる。呼吸困難検出器８６６は、呼吸数対一回呼吸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、比率が閾値比率を上回る場合に検出される。種々の実施形態において、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。経胸郭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の実施例は、２００２年１２月４日に出願された、名称が「ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＯＦ ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１０／３０９，７７０号において説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。経胸郭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として、２００５年９月１６日に出願された、名称が「ＲＡＰＩＤ ＳＨＡＬＬＯＷ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＵＳＥ ＩＮ ＣＯＮＧＥＳＴＩＶＥ ＨＥＡＲＴ ＦＡＩＬＵＲＥ ＳＴＡＴＵＳ ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ， Ｉｎｃに譲渡された米国特許出願第１１／２２９，３１６号において説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。
【００４１】
生理学的信号入力部８７６は、生理学的センサ８７０が感知し、かつセンサ処理回路８７２が処理する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。種々の実施形態において、生理学的事象検出器８７４は、心臓信号形態の変更、心音波形形態の変更、インピーダンス信号形態の変更、および血中酸素飽和度の変更のうちの１つ以上を検出する。
【００４２】
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に少なくとも応じて、神経性刺激パルスの供給を調整する。一実施形態において、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を実行することを停止する。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状態を治療するために実行される。無呼吸、呼吸低下、または呼吸困難が検出される場合、迷走神経刺激は、心臓状態の治療のために設計され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べきである。一実施形態において、刺激スイッチ８６８は、所定の中断期間後に、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態において、刺激スイッチ８６８は、呼吸器疾患が検出されなくなると、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態において、刺激スイッチ８６８は、所定の中断期間後に、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開する。別の実施形態において、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が発行す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。一実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行を停止するステップに加え、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するステップを開始する。具体的な実施形態において、第２の刺激アルゴリズムは、第１の刺激アルゴリズムよりも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への切り替えによって、刺激パルス振幅が低下し、刺激パルス幅が縮小し、刺激頻度が低下し、バースト毎のパルスの数が減少し、および／または刺激部位が変更する。別の具体的な実施形態において、第１の刺激アルゴリズムを使用して心疾患等の非呼吸器疾患を治療し、第２の刺激アルゴリズムを使用して、無呼吸、呼吸低下、および呼吸困難等の検出された呼吸器疾患を治療する。第１の刺激アルゴリズムから第２の刺激アルゴリズムへの切り替えによって、非呼吸器疾患の治療から呼吸器疾患の治療へ切り替わる。別の具体的な実施形態において、第１の刺激アルゴリズムを使用して、非呼吸器疾患を治療し、第２の刺激アルゴリズムを使用して非呼吸器疾患を治療することに加え、検出された呼吸器疾患を治療する。第１の刺激アルゴリズムから第２の刺激アルゴリズムへの切り替えによって、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ための治療に切り替わる。
【００４３】
一実施形態において、本書で説明する「呼吸器疾患」は、睡眠に関連する呼吸器疾患（すなわち、睡眠無呼吸、睡眠呼吸低下、または睡眠呼吸困難等の睡眠呼吸障害）を言及する。１つ以上の生理学的信号は、患者が睡眠中であるか否かを示す。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／または睡眠を示す要因である信号を感知する１つ以上のそ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く睡眠を検出し、患者が睡眠中であるか否かを示す睡眠信号を生成する。一実施形態において、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その日の時間に基づいて、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場合に、このような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。その他の実施形態において、本書で説明する「呼吸器疾患」は、患者が覚醒または睡眠中に発生する呼吸器疾患を含む。
【００４４】
一実施形態において、本書で説明する「呼吸器疾患」は、神経性刺激に誘発される呼吸器疾患を言及する。患者は、迷走神経刺激に無関係である１つ以上の呼吸器疾患を患う場合がある。神経性刺激に誘発される呼吸器疾患は、迷走神経刺激によって発生または悪化される呼吸器疾患を含む。一実施形態において、生理学的センサ８７０が感知する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誘発されるか否かを示す。例えば、会話は、１つ以上の呼吸器疾患の検出を阻害し得るため、生理学的センサ８７０は、会話を示す信号を検出するために、加速度計またはマイクロホンを含む。生理学的事象検出器８７４は、信号を使用して会話を検出し、患者が会話中であるか否かを示す会話信号を生成する。呼吸器疾患検出器８５２は、会話信号が存在しない場合に、１つ以上の呼吸器疾患を検出する。別の実施例において、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格納される基礎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。基礎呼吸パラメータは、迷走神経刺激が供給されていない間に感知される呼吸信号から生成される。呼吸疾患検出器８５２は、基礎呼吸パラメータを使用して、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影響を分離する。種々の実施形態において、呼吸器疾患検出器８５２は、呼吸信号と、迷走神経刺激が供給中であるか否かを示す信号、その日の時間を示す信号、および呼吸器疾患が迷走神経刺激によって発生または悪化するか否かに関する判断を可能にする１つ以上の生理学的信号等のその他の信号とを使用して、迷走神経刺激に誘発される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。
【００４５】
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に関するある実施形態を示すフローチャートである。一実施形態において、方法９００は、呼吸制御型神経性刺激回路７３０または８３０によって実行される。
【００４６】
９１０において、神経性刺激は、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ために供給される。一実施形態において、神経性刺激は、心不全の治療または心臓リモデリングの制御等の、心臓状態の治療のために供給される。
【００４７】
９２０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００４８】
９３０において、呼吸器疾患が検出される。呼吸器疾患の実施例として、低呼吸数、低一回呼吸量、および低換気量等の異常な呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、ならびに呼吸困難等が挙げられる。無呼吸は、非吸息期間が検出閾値期間を越える場合に検出される。呼吸低下は、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出される。呼吸困難は、呼吸数対一回呼吸量の比率が検出閾値比率を上回る場合に検出される。
【００４９】
９３５において呼吸器疾患が検出される場合、９４０において神経性刺激は、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調整される。神経性刺激は、検出された呼吸器疾患を消失または緩和するように調節される。一実施形態において、神経性刺激は、刺激の強度を低下させるように調整される。別の実施形態において、神経性刺激は、所定の時間または呼吸器疾患が検出されなくなるまで中断される。別の実施形態において、神経性刺激は、検出された呼吸器疾患を治療するように調整される。
【００５０】
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に関するある実施形態を示すフローチャートである。方法１０００は、方法９００の具体的な実施形態である。一実施形態において、方法１０００は、呼吸制御型神経性刺激回路７３０または８３０によって実行される。
【００５１】
１０１０において、神経性刺激は、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。一実施形態において、第１の刺激アルゴリズムは、心不全等の心臓状態を治療するために設計される。
【００５２】
１０２０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００５３】
１０３０において、呼吸器疾患が検出される。呼吸器疾患の実施例として、低呼吸数、低一回呼吸量、および低換気量等の異常な呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、ならびに呼吸困難等が挙げられる。無呼吸は、非吸息期間が検出閾値期間を越える場合に検出される。呼吸低下は、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出される。呼吸困難は、呼吸数対一回呼吸量の比率が検出閾値比率を上回る場合に検出される。
【００５４】
１０３５において呼吸器疾患が検出される場合、１０４０において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、停止される。１０５０において、第２の刺激アルゴリズムを実行するか否かについて判断される。１０５５において第２の刺激アルゴリズムが実行されると判断されると、１０７０において、神経性刺激は、第２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。一実施形態において、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高度を低下させるように選択される。別の実施形態において、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された呼吸器疾患を治療するように選択される。
【００５５】
１０５５において第２の刺激アルゴリズムが実行されないと判断される場合、１０６０において、第１の刺激アルゴリズムの実行を再開するか否かが判断される。第２の刺激アルゴリズムの実行中または実行後、１０６０において第１の刺激アルゴリズムの実行を再開するか否かも判断される。１０６５において、第１の刺激アルゴリズムの実行が再開される場合、神経性刺激は、１０１０において第１の刺激アルゴリズムを実行することによって再び制御される。一実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、所定の中断期間後に再開される。別の実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、呼吸器疾患が検出されなくなると再開される。別の実施形態において、第１の刺激アルゴリズムの実行は、医師等のユーザが発行する刺激コマンドに応じて再開される。
【００５６】
一実施形態において、呼吸器疾患の検出に応じることに加え、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。このような生理学的事象の実施例として、心臓信号形態の変更、心音波形形態の変更、インピーダンス信号形態の変更、および血中酸素飽和度の変更が挙げられる。
【００５７】
図１１は、呼吸周期同期化型呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１１４０の実施形態を示すブロック図である。システム１１４０は、システム４４０または５４０と、システム７４０または８４０との組み合わせを示す。図示される実施形態において、システム１１４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路１１３０を含む。種々の具体的な実施形態において、システム１１４０は、上述のようなシステム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。
【００５８】
呼吸制御型神経性刺激回路１１３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の具体的な実施形態であり、刺激出力回路４３２および制御器１１８０を含む。制御器１１８０は、呼吸信号入力部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が制御するように供給を呼吸周期に同期化することによって、および刺激調整モジュール７５４が制御するように各呼吸器疾患の検出に応じることによって、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。
【００５９】
図１２は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１２４０のある実施形態を示すブロック図である。システム１２４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路１２３０を含む。
【００６０】
呼吸制御型神経性刺激回路１２３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１３０の別の具体的な実施形態であり、療法出力機器１２８４および制御器１２８６を含む。療法出力機器１２８４は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法を含む１つ以上の療法を供給する。制御器１２８６は、呼吸信号入力部４３６、呼吸器疾患検出器７５２、療法調整モジュール１２８８、および療法供給制御器１２９０を含む。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つ以上の療法の供給を調整する。療法供給制御器１２９０は、療法調整モジュール１２８８によって設定および調整されるパラメータセットを使用して、１つ以上の療法の供給を制御する。
【００６１】
一実施形態において、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、検出され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、中断もしくはより低い強度に調整されるか、または別々の神経性刺激療法は、検出された呼吸器疾患を治療するように供給される。別の実施形態において、システム１２４０は、非呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法と、検出された呼吸器疾患を治療する別の療法とを提供する。呼吸器疾患が検出される場合、システム１２４０は、検出された呼吸器疾患を治療する他方の療法を開始し、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。
【００６２】
図１３は、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１３４０のある実施形態を示すブロック図であり、呼吸器疾患対応型神経性刺激システム１２４０の具体的な実施形態である。システム１３４０は、呼吸センサ４２６、センサ処理回路４２８、および呼吸制御型神経性刺激回路１３３０を含む。
【００６３】
呼吸制御型神経性刺激回路１３３０は、呼吸制御型神経性刺激回路１２３０の具体的な実施形態であり、療法出力機器１３８４および制御器１３８６を含む。療法出力機器１３８４は、非呼吸刺激出力回路１３３２および呼吸療法出力機器１３９６を含む。非呼吸刺激出力回路１３３２は、電極または変換器を介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。呼吸療法出力機器１３９６は、検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法を供給する。一実施形態において、呼吸療法出力機器１３９６は、電極または変換器を介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に関する実施例は、２００５年６月１３日に出願された、名称が「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＮＥＵＲＡＬ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＲＥＳＰＩＲＡＴＩＯＮ」である米国特許出願第１１／１５１，１２２号および２００５年１２月２８日に出願された、名称が「ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ ＴＯ ＴＲＥＡＴ ＳＬＥＥＰ−ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ」である米国特許出願第１１／３２０，５００号に説明されており、この両出願は、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ， Ｉｎｃ．に譲渡されており、また、参考によってその全体が本明細書に援用される。別の実施形態において、呼吸療法出力機器１３９６は、神経性刺激療法以外の呼吸器疾患を治療する療法を供給する。呼吸器疾患を治療するこのような療法の実施例として、心臓ペーシング療法および外圧療法が挙げられる。心臓ペーシングを使用する呼吸器疾患を治療する実施例は、２００４年３月１１日に出願された、名称が「ＲＡＴＥ ＲＥＧＵＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＡＲＤＩＡＣ ＰＡＣＩＮＧ ＦＯＲ ＤＩＳＯＲＤＥＲＥＤ ＢＲＥＡＴＨＩＮＧ ＴＨＥＲＡＰＹ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ， Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１０／７９８，７９４号に説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。埋め込み型医療機器が制御する持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）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、２００４年８月３１日に出願された、名称が「ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｕｓｅ ｏｆ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ａｎｄ ｃａｒｄｉａｃ ｔｈｅｒａｐｉｅｓ ｆｏｒ ｓｌｅｅｐ ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ ｂｒｅａｔｈｉｎｇ」である、Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許出願第１０／９３０，９７９号に説明されており、本出願は、参考によってその全体が本明細書に援用される。
【００６４】
制御器１３８６は、呼吸信号入力部４３６、呼吸器疾患検出器７５２、療法調整モジュール１３８８、および療法供給制御器１３９０を含む。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に対して調整型の対応を提供する。一実施形態において、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、検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法の供給を開始する。呼吸器疾患が、呼吸療法の供給に応じて消失または許容程度まで緩和される場合、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。呼吸器疾患が、呼吸療法の供給に応じて消失または許容程度まで緩和されない場合、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、または刺激療法の強度を低下させる。別の実施形態において、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、検出され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、または刺激療法の強度を低下させる。非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、所定の時間間隔後または呼吸器疾患が呼吸器疾患検出器７５２によって検出されなくなると、呼吸器疾患の検出前に使用される刺激パラメータに戻すこと等によって、刺激療法の通常の供給を再開する。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、非呼吸刺激調整モジュール１３５４によって設定および調整される刺激パラメータセットを使用して、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、呼吸療法調整モジュール１３９２によって設定および調整される療法（神経または心臓刺激、あるいはその他の種類の療法）パラメータセットを使用して、検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法の供給を制御する。
【００６５】
一実施形態において、システム１３４０によって、神経性刺激療法に別様に禁忌を示す患者にその神経性刺激療法を適用することが可能になる。例えば、迷走神経刺激は、心不全患者における血行動態性能および／または心室リモデリングを改善することで知られている。しかしながら、心不全患者のかなりの割合の患者は、無呼吸も患い、迷走神経刺激は、その異常な呼吸状態を悪化させる可能性がある。システム１３４０は、このような心不全患者に対する迷走神経刺激の印加を潜在的に可能にする一方で、無呼吸を監視または治療することによって迷走神経刺激の禁忌としての無呼吸を排除する。本実施形態において、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。具体的な実施形態において、無呼吸の検出に応じることに加え、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、非呼吸生理学的パラメータを入力として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に維持するように機能する。例えば、非呼吸刺激調整モジュール１３５４は、患者の心拍数または心拍数変動性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、心拍数または心拍数変動性を標的範囲内に維持する。
【００６６】
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に関するある実施形態を示す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療法である。一実施形態において、方法１４００は、呼吸制御型神経性刺激回路１２３０または１３３０によって実行される。
【００６７】
１４１０において、神経性刺激は、刺激パラメータを使用することによって制御される。一実施形態において、刺激パラメータは、心不全患者における血行動態性能の改善または心室リモデリングの制御等のように、心臓状態の治療のために選択される。ステップ１４１０の具体的な実施形態について、図１５を参照して以下に説明する。
【００６８】
１４２０において、呼吸信号が受信される。呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す。呼吸パラメータの実施例として、呼吸周期長、吸気期間、呼気期間、非吸息間隔、一回呼吸量、および換気量が挙げられる。種々の実施形態において、呼吸信号は、呼吸周期および呼吸パラメータを示す生理学的信号であり、または生理学的信号から導き出される。生理学的信号の実施例として、経胸郭インピーダンス信号およびＰＡＰ信号等の血圧信号が挙げられる。
【００６９】
１４３０において、呼吸器疾患が検出される。呼吸器疾患の実施例として、低呼吸数、低一回呼吸量、および低換気量等の異常な呼吸パラメータ値、無呼吸、呼吸低下、ならびに呼吸困難等の異常な呼吸パラメータ値が挙げられる。一実施形態において、無呼吸は、神経性刺激が心不全患者に印加される間に検出される。
【００７０】
１４３５において呼吸器疾患が検出される場合、１４４０において、検出された呼吸器疾患を治療するために呼吸療法が供給される。一実施形態において、呼吸療法は、検出された呼吸器疾患を治療するように選択された刺激パラメータを使用する別の神経性刺激療法を含む。別の実施形態において、呼吸療法は、神経性刺激以外の１つ以上の療法を含む。
【００７１】
呼吸パラメータを緩和閾値と比較することによって、１４５０において、検出された呼吸器疾患が緩和されるか否かが判断される。検出された呼吸器疾患は、その程度が、検出された呼吸器疾患が患者に有害でないと見なされる許容程度まで低下する場合に、「緩和される」と見なされる。種々の実施形態において、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、検出された呼吸器疾患が緩和されるか否かは、呼吸パラメータを緩和閾値と比較することによって判断される。一実施形態において、検出閾値および緩和閾値は等しい。別の実施形態において、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、非吸息期間が検出閾値期間を上回る場合に検出され、非吸息期間が緩和閾値期間を下回る場合に緩和されると判断される。呼吸低下は、一回呼吸量が検出閾値量未満である場合に検出され、一回呼吸量が緩和閾値量を上回る場合に緩和されるように判断される。呼吸困難は、呼吸数対一回呼吸量の比率が検出閾値比率を上回る場合に検出され、緩和閾値比率を下回る場合に緩和されると判断される。
【００７２】
検出された呼吸器疾患が１４５５において緩和されたと判断される場合、１４１０において、神経性刺激は、非呼吸器疾患を治療するように選択された刺激パラメータを調整することなく１４１０において制御されるように継続される。検出された呼吸器疾患が１４５５において緩和されなかったと判断される場合、１４６０において、刺激パラメータは、神経性刺激の強度を低下させるため、または非呼吸疾患の治療のために神経性刺激の供給を停止するように調整される。
【００７３】
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に関するある実施形態を示すフローチャートである。方法１５００は、方法１４００のステップ１４１０に関する具体的な実施形態を示す。一実施形態において、方法１５００は、非呼吸刺激調整モジュール１３５４によって実行される。
【００７４】
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。１５１０において、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、神経性刺激は供給される。１５２０において、神経性刺激に対する非呼吸応答は監視される。１５２５において、非呼吸応答が標的範囲内にある場合、神経性刺激は、刺激パラメータを調整せずに、１５１０において供給されたように継続される。１５２５において、非呼吸応答が、標的範囲内に無い場合、１５３０において刺激パラメータは、調整され、神経性刺激は、調整された刺激パラメータを使用して１５１０において供給されたように継続される。一実施形態において、非呼吸応答は、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では、方法１５００を適用して、心拍数、心拍数変動性、および血圧等の心臓パラメータの１つ以上が、その標的範囲内に各々があるように維持する。
【００７５】
方法１５００を使用してステップ１４１０を実行して、方法１４００によって、非呼吸器疾患の両治療について神経性刺激を調整することが可能になると共に、神経性刺激の悪影響を及ぼす副作用に関連する潜在的な害を限定することが可能になる。例えば、心不全患者では、方法１４００によって、持続的な無呼吸を発生または悪化させずに、心拍数、心拍数変動性、または血圧等のパラメータをその所定の目標範囲に維持するように調整することが可能になる。
【００７６】
上記の発明を実施するための最良の形態は、例示的であるように意図され、制限的であるように意図されないことを理解されたい。その他の実施形態は、上記発明を実施するための最良の形態を熟読および理解することによって、当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項と、このような請求項が権利を有する同等物の全範囲とを参照して判断される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経性刺激療法を供給するように適合される刺激出力回路と、
前記刺激出力回路に連結される刺激供給制御器であって、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって前記神経性刺激療法の前記供給を制御するように適合される、刺激供給制御器と、
呼吸周期を示す呼吸信号を受信するように適合される呼吸信号入力部と、
前記呼吸信号入力部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呼吸器疾患を検出するように適合される、呼吸器疾患検出器と、
前記呼吸器疾患検出器および前記刺激供給制御器に連結される刺激スイッチであって、前記呼吸器疾患の検出に応じて、前記１つ以上の刺激アルゴリズムのうちの第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止するように適合される刺激スイッチと
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適合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
１つ以上の生理学的信号を感知するように適合される生理学的センサをさらに備え、前記呼吸器疾患検出器は、前記呼吸信号および前記１つ以上の生理学的信号を使用して前記呼吸器疾患を検出するように適合される、請求項１〜請求項２のいずれかに記載のシステム。
【請求項４】
前記呼吸信号は、非吸息期間を示し、前記呼吸器疾患検出器は、前記非吸息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ように適合される無呼吸検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記呼吸信号は、一回呼吸量を示し、前記呼吸器疾患検出器は、前記一回呼吸量を検出閾値量と比較することによって呼吸低下を検出するように適合される呼吸低下検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記呼吸信号は、呼吸数および一回呼吸量を示し、前記呼吸器疾患検出器は、前記呼吸数対前記一回呼吸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ように適合される呼吸困難検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記刺激スイッチは、所定の中断期間後に前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するように適合される、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記刺激スイッチは、前記呼吸器疾患が検出されなくなると前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するように適合される、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記刺激スイッチは、前記呼吸器疾患の前記検出に応じて、前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止し、第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するように適合される、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の刺激アルゴリズムは、非呼吸器疾患を治療するように適合される刺激アルゴリズムを含み、前記第２の刺激アルゴリズムは、前記呼吸器疾患を治療するように適合される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の刺激アルゴリズムは、非呼吸器疾患を治療するように適合される刺激アルゴリズムを含み、前記第２の刺激アルゴリズムは、前記非呼吸器疾患および前記呼吸器疾患を治療するように適合される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記刺激供給制御器および前記呼吸信号入力部に連結される同期化モジュールをさらに備え、前記同期化モジュールは、前記神経性刺激療法の前記供給を前記呼吸周期に同期化するように適合される、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
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ための呼吸基準点検出器と、
前記検出された呼吸基準点のうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計るように適合される遅延タイマと
を備え、
前記刺激供給制御器は、前記遅延間隔の終了時に、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適合される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
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適合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されたピークのうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計るように適合される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
神経性刺激のための方法であって、
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の供給を制御するステップと、
呼吸周期を示す呼吸信号を受信するステップと、
前記呼吸信号を使用して呼吸器疾患を検出するステップと、
前記呼吸器疾患の前記検出に応じて、前記１つ以上の刺激アルゴリズムのうちの第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止するステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記神経性刺激の前記供給によって発生または悪化される呼吸器疾患を検出するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記呼吸信号を受信するステップは、非吸息期間を受信するステップを含み、前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記非吸息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ステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記呼吸信号を受信するステップは、一回呼吸量を受信するステップを含み、前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記一回呼吸量を検出閾値量に比較することによって呼吸低下を検出するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記呼吸信号を受信するステップは、呼吸数および一回呼吸量を受信するステップを含み、前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記呼吸数対前記一回呼吸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ステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
所定の中断期間後に前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するステップをさらに含む、請求項１５〜請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記呼吸器疾患が検出されなくなると、所定の中断期間後に前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するステップをさらに含む、請求項１５〜請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記呼吸器疾患の前記検出に応じて、第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するステップをさらに含む、請求項１５〜請求項２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するステップは、前記神経性刺激に関連する刺激強度を低下させるステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止するステップは、心疾患を治療する神経性刺激を供給するステップを停止するステップを含み、前記第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するステップは、前記検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法を開始するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記呼吸療法を開始するステップは、前記検出された呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法、心臓ペーシング療法、および外圧療法を治療する神経性刺激療法のうちの１つ以上を開始するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記呼吸信号から所定の種類の呼吸基準点を検出するステップと、
前記検出された所定の種類の呼吸基準点のうちの各々から遅延間隔を開始するステップと、
前記遅延間隔の終了時に神経性刺激パルスのバーストを供給するステップと
をさらに含む、請求項１５〜請求項２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
神経性刺激療法を供給するように適合される刺激出力回路と、
呼吸周期および呼吸パラメータを示す呼吸信号を受信するように適合される呼吸信号入浴部と、
前記刺激出力回路および前記呼吸信号入力部に連結される同期化モジュールであって、
前記呼吸信号入力部に連結されるピーク検出器であって、前記呼吸信号のピークを検出するように適合される前記ピーク検出器と、
前記ピーク検出器に連結される遅延タイマであって、前記呼吸信号の前記検出されたピークのうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計るように適合される遅延タイマと、
を含む同期化モジュールと、
前記遅延タイマおよび前記刺激出力回路に連結される刺激供給制御器であって、前記遅延間隔の終了時に、前記刺激出力回路に、前記神経性刺激パルスのバーストを供給させるように適合される刺激供給制御器と
を備える、神経性刺激システム。
【請求項２８】
前記同期化モジュールは、前記呼吸信号を使用して前記遅延間隔を調整するように適合される遅延発生器を備える、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記遅延発生器は、前記呼吸パラメータのうちの１つ以上の関数として前記遅延間隔を計算するように適合される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記刺激出力回路、前記呼吸信号入力部、前記同期化モジュール、および前記刺激供給制御器を含む埋め込み型医療機器と、
生理学的信号を感知するように適合される埋め込み型呼吸センサと、
前記生理学的信号を使用して前記呼吸信号を生成するように適合されるセンサ処理回路と
をさらに備える、請求項２７〜請求項２９のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】
前記埋め込み型呼吸センサは、経胸郭インピーダンスを感知するように適合される埋め込み型インピーダンスセンサを備える、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記埋め込み型呼吸センサは、埋め込み型肺動脈圧（ＰＡＰ）センサを備える、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
神経性刺激のための方法であって、
呼吸信号を受信するステップと、
前記呼吸信号のピークを検出するステップと、
前記検出されたピークのうちの選択されたピークから遅延間隔を開始するステップと、
前記遅延間隔の各々の終了時に、神経性刺激パルスのバーストを供給するステップと
を含む、方法。
【請求項３４】
前記遅延間隔を約０秒から５秒の間の時間間隔にプログラム化するステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記呼吸信号を使用して前記遅延間隔を調整するステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記呼吸信号を使用して前記遅延間隔を調整するステップは、
前記呼吸信号から呼吸数を検出するステップと、
前記呼吸数の関数として前記遅延間隔を計算するステップと
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記呼吸信号を受信するステップは、経胸郭インピーダンス信号を受信するステップを含む、請求項３３〜請求項３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記呼吸信号を受信するステップは、肺動脈圧（ＰＡＰ）信号を受信するステップを含む、請求項３３〜３６のいずれかに記載の方法。
【請求項１】
神経性刺激療法を供給するように適合される刺激出力回路と、
前記刺激出力回路に連結される刺激供給制御器であって、１つ以上の刺激アルゴリズムを実行することによって前記神経性刺激療法の前記供給を制御するように適合される、刺激供給制御器と、
呼吸周期を示す呼吸信号を受信するように適合される呼吸信号入力部と、
前記呼吸信号入力部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呼吸器疾患を検出するように適合される、呼吸器疾患検出器と、
前記呼吸器疾患検出器および前記刺激供給制御器に連結される刺激スイッチであって、前記呼吸器疾患の検出に応じて、前記１つ以上の刺激アルゴリズムのうちの第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止するように適合される刺激スイッチと
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適合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
１つ以上の生理学的信号を感知するように適合される生理学的センサをさらに備え、前記呼吸器疾患検出器は、前記呼吸信号および前記１つ以上の生理学的信号を使用して前記呼吸器疾患を検出するように適合される、請求項１〜請求項２のいずれかに記載のシステム。
【請求項４】
前記呼吸信号は、非吸息期間を示し、前記呼吸器疾患検出器は、前記非吸息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ように適合される無呼吸検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記呼吸信号は、一回呼吸量を示し、前記呼吸器疾患検出器は、前記一回呼吸量を検出閾値量と比較することによって呼吸低下を検出するように適合される呼吸低下検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記呼吸信号は、呼吸数および一回呼吸量を示し、前記呼吸器疾患検出器は、前記呼吸数対前記一回呼吸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ように適合される呼吸困難検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記刺激スイッチは、所定の中断期間後に前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するように適合される、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記刺激スイッチは、前記呼吸器疾患が検出されなくなると前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するように適合される、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記刺激スイッチは、前記呼吸器疾患の前記検出に応じて、前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止し、第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するように適合される、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の刺激アルゴリズムは、非呼吸器疾患を治療するように適合される刺激アルゴリズムを含み、前記第２の刺激アルゴリズムは、前記呼吸器疾患を治療するように適合される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の刺激アルゴリズムは、非呼吸器疾患を治療するように適合される刺激アルゴリズムを含み、前記第２の刺激アルゴリズムは、前記非呼吸器疾患および前記呼吸器疾患を治療するように適合される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記刺激供給制御器および前記呼吸信号入力部に連結される同期化モジュールをさらに備え、前記同期化モジュールは、前記神経性刺激療法の前記供給を前記呼吸周期に同期化するように適合される、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
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ための呼吸基準点検出器と、
前記検出された呼吸基準点のうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計るように適合される遅延タイマと
を備え、
前記刺激供給制御器は、前記遅延間隔の終了時に、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適合される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
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適合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されたピークのうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計るように適合される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
神経性刺激のための方法であって、
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の供給を制御するステップと、
呼吸周期を示す呼吸信号を受信するステップと、
前記呼吸信号を使用して呼吸器疾患を検出するステップと、
前記呼吸器疾患の前記検出に応じて、前記１つ以上の刺激アルゴリズムのうちの第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止するステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記神経性刺激の前記供給によって発生または悪化される呼吸器疾患を検出するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記呼吸信号を受信するステップは、非吸息期間を受信するステップを含み、前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記非吸息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ステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記呼吸信号を受信するステップは、一回呼吸量を受信するステップを含み、前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記一回呼吸量を検出閾値量に比較することによって呼吸低下を検出するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記呼吸信号を受信するステップは、呼吸数および一回呼吸量を受信するステップを含み、前記呼吸器疾患を検出するステップは、前記呼吸数対前記一回呼吸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ステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
所定の中断期間後に前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するステップをさらに含む、請求項１５〜請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記呼吸器疾患が検出されなくなると、所定の中断期間後に前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを再開するステップをさらに含む、請求項１５〜請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記呼吸器疾患の前記検出に応じて、第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するステップをさらに含む、請求項１５〜請求項２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するステップは、前記神経性刺激に関連する刺激強度を低下させるステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の刺激アルゴリズムを実行するステップを停止するステップは、心疾患を治療する神経性刺激を供給するステップを停止するステップを含み、前記第２の刺激アルゴリズムを実行するステップを開始するステップは、前記検出された呼吸器疾患を治療する呼吸療法を開始するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記呼吸療法を開始するステップは、前記検出された呼吸器疾患を治療する神経性刺激療法、心臓ペーシング療法、および外圧療法を治療する神経性刺激療法のうちの１つ以上を開始するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記呼吸信号から所定の種類の呼吸基準点を検出するステップと、
前記検出された所定の種類の呼吸基準点のうちの各々から遅延間隔を開始するステップと、
前記遅延間隔の終了時に神経性刺激パルスのバーストを供給するステップと
をさらに含む、請求項１５〜請求項２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
神経性刺激療法を供給するように適合される刺激出力回路と、
呼吸周期および呼吸パラメータを示す呼吸信号を受信するように適合される呼吸信号入浴部と、
前記刺激出力回路および前記呼吸信号入力部に連結される同期化モジュールであって、
前記呼吸信号入力部に連結されるピーク検出器であって、前記呼吸信号のピークを検出するように適合される前記ピーク検出器と、
前記ピーク検出器に連結される遅延タイマであって、前記呼吸信号の前記検出されたピークのうちの各々から開始する遅延間隔の時間を計るように適合される遅延タイマと、
を含む同期化モジュールと、
前記遅延タイマおよび前記刺激出力回路に連結される刺激供給制御器であって、前記遅延間隔の終了時に、前記刺激出力回路に、前記神経性刺激パルスのバーストを供給させるように適合される刺激供給制御器と
を備える、神経性刺激システム。
【請求項２８】
前記同期化モジュールは、前記呼吸信号を使用して前記遅延間隔を調整するように適合される遅延発生器を備える、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記遅延発生器は、前記呼吸パラメータのうちの１つ以上の関数として前記遅延間隔を計算するように適合される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記刺激出力回路、前記呼吸信号入力部、前記同期化モジュール、および前記刺激供給制御器を含む埋め込み型医療機器と、
生理学的信号を感知するように適合される埋め込み型呼吸センサと、
前記生理学的信号を使用して前記呼吸信号を生成するように適合されるセンサ処理回路と
をさらに備える、請求項２７〜請求項２９のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】
前記埋め込み型呼吸センサは、経胸郭インピーダンスを感知するように適合される埋め込み型インピーダンスセンサを備える、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記埋め込み型呼吸センサは、埋め込み型肺動脈圧（ＰＡＰ）センサを備える、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
神経性刺激のための方法であって、
呼吸信号を受信するステップと、
前記呼吸信号のピークを検出するステップと、
前記検出されたピークのうちの選択されたピークから遅延間隔を開始するステップと、
前記遅延間隔の各々の終了時に、神経性刺激パルスのバーストを供給するステップと
を含む、方法。
【請求項３４】
前記遅延間隔を約０秒から５秒の間の時間間隔にプログラム化するステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記呼吸信号を使用して前記遅延間隔を調整するステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記呼吸信号を使用して前記遅延間隔を調整するステップは、
前記呼吸信号から呼吸数を検出するステップと、
前記呼吸数の関数として前記遅延間隔を計算するステップと
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記呼吸信号を受信するステップは、経胸郭インピーダンス信号を受信するステップを含む、請求項３３〜請求項３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記呼吸信号を受信するステップは、肺動脈圧（ＰＡＰ）信号を受信するステップを含む、請求項３３〜３６のいずれかに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公表番号】特表２０１０−５０２２８２（Ｐ２０１０−５０２２８２Ａ）
【公表日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２６６７１（Ｐ２００９−５２６６７１）
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１８８４６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２７３３９
【国際公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願人】（５０５００３５２８）カーディアック ペースメイカーズ， インコーポレイテッド (466)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１８８４６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２７３３９
【国際公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願人】（５０５００３５２８）カーディアック ペースメイカーズ， インコーポレイテッド (466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]