経血管的神経刺激装置および方法
経血管的神経刺激用の電極構造物は、電極を電気絶縁性バッキング層と組合せる。バッキング層は、血管の管腔内の血液を通る電気経路の電気インピーダンスを増加させ、その結果、周囲組織を通る電流の流れを増加させる。電極構造物は、横隔神経、迷走神経、三叉神経、閉鎖神経または他の神経などの神経を刺激するために適用されることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経生理学に関し、特に、血管壁を通して神経を刺激する装置および方法に関する。本発明の態様は、血管の近くを通る神経を刺激するために、血管内に展開されることができる電極構造物、神経刺激システムおよび神経刺激のための方法を提供する。本発明の態様は、呼吸を回復するため、慢性疼痛などの症状を処置するためおよび神経刺激を含む他の使用のために適用することができる。本発明の態様は、急性または慢性症状の処置に適用することもできる。
【０００２】
本出願は、２００７年１月２９日に出願された、「ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＮＥＲＶＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の米国特許出願第６０／８８７０３１号からの優先権を主張する。米国のために、本出願は、参照により本明細書に組込まれる、２００７年１月２９日に出願された、「ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＮＥＲＶＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の米国特許出願第６０／８８７０３１の、米国特許法第１１９条の下での利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
神経刺激は、ある範囲の症状の処置において適用することができる。神経刺激は、筋肉活動を制御するか、または、感覚信号を生成するために適用してもよい。神経は、神経内か、神経の周りかまたは神経の近くに電極を外科的に埋め込み、埋め込み式のまたは外部の電気源から電極を駆動することによって刺激されてもよい。
【０００４】
横隔神経は、通常、呼吸に必要である横隔膜の収縮を引き起こす。種々の症状は、適切な信号が横隔神経に送出されることを妨げる可能性がある。これらの症状は、
・脊髄または脳幹に対する慢性または急性損傷、
・筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、
・脊髄または脳幹に影響を及ぼす疾患、および、
・日中または夜間の換気刺激換気刺激の減少（たとえば、中枢性睡眠時無呼吸、オンデイーヌの呪い）
を含む。これらの症状は、かなりの数の人々に影響を及ぼす。
【０００５】
患者の呼吸を助けるために機械的換気が使用されてもよい。一部の患者は、長期継続的な機械的換気を必要とする。機械的換気は、救命的であるが、ある範囲の重大な問題を有する可能性がある。機械的換気は、
・肺の不十分なガス抜きをもたらす傾向がある。これは、肺内への流体の蓄積および感染に対する感受性をもたらす可能性がある。
・容易に持ち運びできない装置を必要とする。換気時の患者は換気装置につながれる。これは、筋肉（呼吸筋肉を含む）の萎縮および健康状態の全体的な低下をもたらす可能性がある。
・肺が加圧されるため、静脈還流に悪い影響を与える可能性がある。
・摂食および会話を妨げる。
・費用のかかる保守および使い捨て用品を必要とする。
【０００６】
横隔神経ペーシングは、横隔神経を直接刺激するために、胸部内に埋め込まれる電極を使用する。ニューヨーク州コマック(Ｃｏｍｍａｃｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ)所在のＡｖｅｒｙ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓから入手可能なＭａｒｋＩＶ呼吸ペースメーカシステム（Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ Ｐａｃｅｍａｋｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）は、横隔膜神経または横隔神経刺激器であり、外科的に埋め込まれた受信機および埋め込み式受信機を覆って装着されたアンテナによって外部送信機に嵌合した電極からなる。横隔神経ペーシング用の埋め込み用電極および他の埋め込み型コンポーネントは、大がかりな手術を必要とする。手術は、横隔神経が小さく（ほぼ直径２ｍｍ）もろいことによって複雑になる。手術はかなりのコストを必要とする。
【０００７】
Ｃａｓｅ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｒｅｓｅｒｖｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙの医用生体工学者および医師研究者によって開発されている腹腔鏡下横隔膜ペーシングは、呼吸を制御するための別の技法である。腹腔鏡下横隔膜ペーシングで使用するためのデバイスは、Ｓｙｎａｐｓｅ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ， Ｉｎｃ．によって開発されている。腹腔鏡下横隔膜ペーシングは、横隔膜の運動点に電極を設置することを含む。運動点を探索するために、腹腔鏡および特別に設計されたマッピング手技が使用される。
【０００８】
神経刺激分野の参考文献は、
・Ｍｏｆｆｉｔｔ他「ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ」という名称のＷＯ０６／１１０３３８Ａ１、
・Ｃａｐａｒｓｏ他「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＮＥＲＶＥ ＴＲＵＮＫ ＵＳＩＮＧ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＲＥＳＨＡＰＩＮＧ ＬＥＡＤ」という名称のＵＳ２００６／０２５９１０７、
・Ｄａｈｌ他「ＳＴＥＮＴ−ＴＹＰＥ ＤＥＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」という名称のＷＯ９４／０７５６４、
・Ｓｃｈｅｒｌａｇ他「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＯＦ ＴＡＣＨＹＣＡＲＤＩＡ ＡＮＤ ＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ」という名称のＷＯ９９／６５５６１、
・Ｂｕｌｋｅｒ他「ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ ＴＩＳＳＵＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＣＡＲＲＩＥＲ」という名称のＵＳ２００７０２８８０７６Ａ１、
・Ｗｅｉｎｂｅｒｇ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＬＥＡＤ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＮＧ ＴＨＥ ＶＡＧＵＳ ＮＥＲＶＥ」という名称のＥＰ １３０４１３５ Ａ２、
・Ｍｏｆｆｉｔｔ他「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＮＥＲＶＥ ＴＲＵＮＫ ＵＳＩＮＧ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＲＥＳＨＡＰＩＮＧ ＬＥＡＤ」という名称のＵＳ２００６０２５９１０７、
・Ｄｅｎｋｅｒ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＤＥＦＩＢＲＩＬＬＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＴＥＮＴ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ」という名称のＵＳ６９０７２８５、
・Ｃｈａｖａｎ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＡＮＤ ＲＥＣＨＡＲＧＥＡＢＬＥ ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ」という名称のＵＳ２００７００９３８７５、
・Ｒｅｚａｉ「ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＳＹＭＰＡＴＨＥＴＩＣ ＮＥＲＶＥ ＣＨＡＩＮ」という名称のＵＳ６８８５８８８、
・Ｍｅｈｒａ「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨＩＮ Ａ ＢＬＯＯＤ ＶＡＳＳＥＬ」という名称のＵＳ５１７０８０２、
・Ｍａｈｃｈｅｋ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＥＮＤＯＣＡＲＤＩＡＬ ＬＥＡＤ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＳＴＥＮＴ」という名称のＵＳ５９５４７６１、
・Ｗｅｂｓｔｅｒ Ｊｒ．他「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＯＦ ＴＡＣＨＹＣＡＲＤＩＡ ＡＮＤ ＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ」という名称のＵＳ６２９２６９５、
・ＳｔｏｋｅｓＵＳ４６４３２０１、
・Ｅｌｉａ Ｍｅｄｉｃａｌ ＳＡ，ＥＰ ０９９３８４０Ａ、ＵＳ６３８５４９２、
・ＷＯ９４０７５６４は、患者の脈管構造物を通して挿入されることができるステントタイプの電極を記載する。
・ＷＯ９９６４１０５Ａ１は、頻脈の経血管的処置を記載する。
・ＷＯ９９６５５６１Ａ１は、頻脈および細動の経血管的処置のための方法および装置を記載する。
・「ＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＬＥＥＶＥ ＦＯＲ ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＮＥＲＶＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＬＩＱＵＩＤ ＩＮＦＵＳＩＯＮ」という名称のＷＯ０２０５８７８５Ａ１は、神経を刺激する電極を含むスリーブを記載する。
・ＷＯ０６１１５８７７Ａ１は、血管埋め込み式デバイスを使用した迷走神経刺激を記載する。
・「ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＡＲＲＩＥＲ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＩＳＳＵＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名称のＷＯ０７０５３５０８Ａ１およびＵＳ２００７０１０６３５７Ａ１は、リード線の導体が、キャリアメッシュ内に編み込まれた血管内メッシュタイプ電極キャリアを記載する。
・ＵＳ５２２４４９１は、血管内で使用するための埋め込み型電極を記載する。
・ＵＳ５９５４７６１は、冠状静脈洞内に挿入されることができるステントを保持する埋め込み型リード線を記載する。
・ＵＳ６００６１３４は、開胸手術中の神経の経静脈刺激を記載する。
・ＵＳ６１３６０２１は、冠状静脈リード線用の拡張可能電極を記載する（電極は心臓の脈管構造物内に設置されるか、または、保持されることができる）。
・Ｓｐｒｅｉｇｌ他「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＩＸＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ ＩＮ Ａ ＢＬＯＯＤ ＶＥＳＳＥＬ」という名称のＵＳ６１６１０２９は、血管における固定用電極を記載する。
・ＵＳ６４３８４２７は、冠状静脈洞内に挿入するための電極を記載する。
・ＵＳ６５８４３６２は、冠状静脈内から心臓をペーシングし、かつ／または、検知するリード線を記載する。
・ＵＳ６７７８８５４は、迷走神経の刺激のために、頚静脈内での電極の使用を記載する。
・ＵＳ６９３４５８３は、血管内の電極による迷走静脈の刺激を記載する。
・ＵＳ７０７２７２０は、カテーテルおよび管電極デバイスであって、血管の内壁または電極デバイスが埋め込まれる解剖学的構造物に接触することを意図された拡張用電極を組込む、カテーテルおよび管状電極デバイス、ならびに、迷走神経の刺激を含む方法を記載する。
・ＵＳ７１８４８２９は、迷走神経の経血管的刺激を開示する。
・ＵＳ７２２５０１９は、頚静脈で使用されてもよい血管内神経刺激電極を開示する。
・ＵＳ７２３１２６０は、血管内電極を記載する。
・Ｓｃｈａｕｅｒｔｅ他「ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ， ＣＡＲＤＩＯＶＥＲＳＩＯＮ ＡＮＤ／ＯＲ ＤＥＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ」という名称のＵＳ２００２／００２６２２８、
・Ｊｏｎｋｍａｎ他、ＵＳ６００６１３４、
・Ｂｏｎｎｅｒ他、ＵＳ６２０１９９４、
・Ｂｒｏｗｎｌｅｅ他、ＵＳ６１５７８６２、
・Ｓｃｈｅｉｎｅｒ他、ＵＳ６５８４３６２、
・Ｐｓｕｋａｓ、ＷＯ０１／００２７３、
・ＦＲ２８０１５０９、ＵＳ２００２０６５５４４、
・Ｍｏｒｇａｎ、ＵＳ６２９５４７５、
・Ｂｕｌｋｅｓ他、ＵＳ６４４５９５３、
・Ｒａｓｏｒ他「ＩＮＴＲＡ−ＣＡＲＤＩＡＣ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ」という名称のＵＳ３８３５８６４、
・Ｄｅｎｋｅｒ他、ＵＳ２００５０１８７５８４、
・Ｄｅｎｋｅｒ他「ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ」という名称のＵＳ２００６００７４４４９Ａ１、
・Ｄｅｎｋｅｒ他「ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＥＬＥＣＴＲＯＲＯＮＩＣＳ ＣＡＲＲＩＥＲ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＩＳＳＵＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名称のＵＳ２００７０１０６３５７Ａ１、
・Ｂｏｖｅｊａ他、ＵＳ２００５０１４３７８７、
・「Ｔｒａｎｓｖｅｎｏｕｓ Ｐａｒａｓｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｃａｒｄｉａｃ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｓｔａｂｌｅ ｓｉｎｕｓ ｒａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ」Ｊｏｕｒｎａｌ of Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ １０（１１）ｐｐ．１５１７−１５２４ Ｎｏｖ． １９９９、
・「Ｔｒａｎｓｖｅｎｏｕｓ Ｐａｒａｓｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｅｒｉｏｒ ｖｅｎａ ｃａｖａ ａｎｄ ａｔｒｉｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ」Ｊｏｕｒｎａｌ of Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ １１（１）ｐｐ．６４−６９ Ｊａｎ． ２０００、
・Ｐｌａｎａｓ等「Ｄｉａｐｈｒａｇｍａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ：ｔｒａｎｖｅｎｏｕｓ ｖｓ． ｄｉｒｅｃｔ ｐｈｒｅｎｉｃ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ」Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．５９（１）：２６９−２７３，１９８５、
・Ｙｅｌｅｎａ Ｎａｂｕｔｏｖｓｋｙ， Ｍ．Ｓ．等「Ｌｅａｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｎｉｔｉａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｎｅｗ Ｌｅａｄ ｆｏｒ Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ Ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｖａｇａｌ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ」ＰＡＣＥ ｖｏｌ．３０，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ １、Ｊａｎｕａｒｙ ２００７ p.Ｓ２１５
を含む。
【０００９】
関心のある他の参考文献は、
・Ａｍｕｎｄｓｏｎ、ＵＳ５７７９７３２
を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
神経刺激のための、外科的に簡単で、費用効果的で、実用的な装置および方法についての必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ある範囲の態様を有する。本発明の一態様は、神経の経血管的刺激のための電極を提供する。複数の実施形態では、電極構造物は、電気絶縁性バッキングシート上に支持される少なくとも１つの電極と、バッキングシートを血管の内壁に当たるよう保持する構造物であって、電極は血管の内壁に接触する、保持する構造物とを備える。一部の実施形態では、バッキングシートは、血管の管腔の周縁の周りにピッタリ合うために、血管の管腔内部で広がるように設計される。こうした実施形態では、バッキングシートは、バッキングシートを血管の内壁に当たるよう保持する構造物を備えることができる。他の実施形態では、拡張可能ステントまたは管が、バッキングシートおよび電極を血管壁に当たるよう保持するために設けられる。
【００１２】
本発明の別の態様は、刺激信号発生器ならびに第１および第２電極構造物を備える神経刺激システムを備える。第１電極構造物は、第１の複数の電極を備え、かつ、左横隔神経に近接する人の左腕頭静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさに作られる。第２電極構造物は、第２の複数の電極を備え、かつ、右横隔神経に近接する人の上大静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさに作られる。システムは、信号発生器から第１および第２の複数の電極に信号を送信するために、電気リード線、無線システムなどのような手段とを備える。
【００１３】
本発明の別の態様は、人の呼吸を調節する方法を提供する。方法は、左横隔神経に近接する左腕頭静脈の管腔に沿う位置の第１電極構造物および右横隔神経に近接する上大静脈の管腔に沿う位置の第２電極構造物の少なくとも一方を埋め込むこと、および、その後、刺激信号を第１および第２の電極構造物の電極に印加することによって、左および右の横隔神経を刺激することを含む。
【００１４】
本発明のさらなる態様および本発明の特定の例示的な実施形態の特徴が以下で記載される。
添付図面は、本発明の非制限的な例示的な実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】血管に隣接するいくつかの神経を示す図である。
【図２】例示的な実施形態による経血管的神経刺激装置の略図である。
【図３】血管の内壁の周りに離間した複数の電極または電極列を有する電極構造物を通した断面図である。
【図４Ａ】血管内に拡張可能ステントを含む例示的な実施形態による電極構造物の埋め込み時のステージを示す部分断面図である。
【図４Ｂ】血管内に拡張可能ステントを含む例示的な実施形態による電極構造物の埋め込み時のステージを示す部分断面図である。
【図４Ｃ】血管内に拡張可能ステントを含む例示的な実施形態による電極構造物の埋め込み時のステージを示す部分断面図である。
【図５Ａ】血管の内壁に当たるよう拡張した電極構造物を保持する係合構造物を有する、ある実施形態による電極構造物を示す部分断面図である。
【図５Ｂ】血管の内壁に当たるよう拡張した電極構造物を保持する係合構造物を有する、ある実施形態による電極構造物を示す部分断面図である。
【図５Ｃ】血管の内壁に当たるよう拡張した電極構造物を保持する係合構造物を有する、ある実施形態による電極構造物を示す部分断面図である。
【図６】電極が保持管によって血管の内壁に当たるよう保持される別の実施形態による電極構造物を示す斜視図である。
【図６Ａ】電極が保持管によって血管の内壁に当たるよう保持される別の実施形態による電極構造物を示す断面図である。
【図７Ａ】平面構成で４つの電極を有する電極構造物を示す斜視図である。
【図７Ｂ】電極が半径方向外側に向いた状態の、巻回構成において４つの電極を有する電極構造物を示す斜視図である。
【図７Ｃ】（他の電極構成の中でもとりわけ）２極対で使用されることができる電極を有する非巻回式電極構造物の平面図である。
【図７Ｄ】図７Ｃの電極構造物の電極を対にする例示的な方法を示す図である。
【図７Ｅ】図７Ｃの電極構造物の電極を対にする例示的な方法を示す図である
【図７Ｆ】（他の電極構成の中で）２極対で使用されることができる電極を有する非巻回式電極構造物の平面図である。
【図７Ｇ】開口された挿入管内で電極構造物が巻かれる巻回構成において４つの電極列を有する電極構造物を示す斜視図である。
【図７Ｈ】別の実施形態による電極構造物が設置された血管を通した断面図である。
【図８Ａ】血管を横切って延びる神経を刺激するための２極電極を備える構造物の使用の略図である。
【図８Ｂ】血管を横切って延びる神経を刺激するための２極電極を備える構造物の使用の略図である。
【図８Ｃ】全体が血管に平行に延びる神経を刺激するための２極電極を備える構造物の使用の略図である。
【図９】患者の頚部の切り取り図である。
【図９Ａ】電極構造物が頚部または上側胸部領域の人の内頚静脈内に配設される実施形態による、人内に設置された最小侵襲経血管的神経刺激システムを示す切り取り図である。
【図１０Ａ】人の頚部および上側胴体における選択された神経および血管の解剖学的構造物を示す図である。
【図１０Ｂ】人の頚部および上側胴体における選択された神経および血管の解剖学的構造物を示す図である。
【図１１】電極構造物が、人の上大静脈および左腕頭静脈の一方または両方に配設される実施形態による、人内に設置された最小侵襲経血管的神経刺激システムを示す切り取り図である。
【図１２】刺激信号が電極構造物に送出されるようにする制御信号が無線で送信される実施形態による、人内に設置された最小侵襲経血管的神経刺激システムを示す切り取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明全体を通して、本発明のより完全な理解を可能にするために、特定の詳細が記載される。しかし、本発明は、これらの詳細無しで実施されてもよい。他の例では、本発明を不必要に曖昧にすることを回避するために、よく知られている要素は、示されないか、または、詳細に記載されない。したがって、本明細書および図面は、制限的な意味ではなく、例証的な意味で考えられるべきである。
【００１７】
本発明は、神経の経血管的刺激に関する。経血管的刺激では、１つまたは複数の電極の適した配置構成が、刺激される神経の近くを通る血管内に位置決めされる。電流は、神経を刺激するために、電極から血管の壁を通して流れる。
【００１８】
図１は、管腔Ｌを画定する壁Ｗを有する血管Ｖの近くを通る３つの神経Ｎ１、Ｎ２およびＮ３を示す。図１は、例証的であり、任意特定の血管または神経を表すことを意図されない。図１は、神経が静脈または動脈の近くを通る身体の種々の場所のうちの任意の適した１つの場所を示す。神経Ｎ１およびＮ２は、血管Ｖにほぼ平行に延び、神経Ｎ３は、少なくとも図１に示す部分において、全体が血管Ｖを横切って延びる。神経Ｎ１は、神経Ｎ２に比べて血管Ｖに近い。
【００１９】
図２は、神経Ｎ１を刺激するために、血管Ｖの管腔Ｌ内に挿入された電極構造物１０の使用を概略的に示す。電極構造物１０は、電極１２、電気絶縁性バッキング層１４および血管Ｖの内壁に当たるよう電極１２およびバッキング層１４を所定場所に保持する手段１５を備える。電極１２は、バッキング層１４に取付けられてもよい。しかし、これは、強制ではない。電極１２は、血管の壁Ｗに当たって、または、血管の壁Ｗに少なくとも非常に接近して保持されることができること、および、バッキング層１４は、管腔Ｌに面する電極１２の側面を覆うことで十分である。手段１５として使用されてもよい種々の例示的な構造物は、以下で記載される。図２で全体が示されるように、電気絶縁性バリアを裏に施された電極を提供する電極構造物は、種々の方法で提供されてもよい。
【００２０】
電極１２は、適したリード線１７で信号発生器１８に接続される。信号発生器１８は、リード線１７によって電流を電極１２に供給する。信号発生器１８は、埋め込まれるか、または、身体の外部にあってもよい。信号発生器１８は、たとえば、埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）を備えてもよい。
【００２１】
一部の実施形態では、電極構造物１０は、１つまたは複数の電極１２に信号を印加するための回路（図示せず）、および、電池、無線で電力を受信するシステムまたは別の電力供給源を含む。こうした実施形態では、信号発生器１８は、制御信号を送出してもよく、制御信号によって、適した無線リンク技術によって回路が刺激信号を電極１２に印加する。無線リンクは、信号発生器１８に関連する小型送信機と電極構造物１０に関連する小型受信機との間で制御信号の通信を行うことができる。適度な小型回路要素によって、十分に大きな血管内で電極構造物１０と同じ場所に配置される信号発生器１８を設けることが可能である場合がある。信号発生器１８は、たとえば、バッキングシート１４内に埋め込まれた薄い電子回路を備えてもよい。
【００２２】
電極１２は、電流用の供給源としてまたはシンクの役をする。信号発生器１８によって発生する電気信号の性質に応じて、電極１２は、あるときは、電流源の役をし、別のときは、電流シンクの役をすることができる。患者に接触する別の電極または電極のグループ（図２では示さない）は、電気回路を完成するのに役立つ。他の電極または電極のグループは、電極構造物１０内に組込まれてもよく（通常、好ましいことである）、または、別個であってよい。
【００２３】
電気絶縁性バッキング層１４は、電流の流れに対して高インピーダンスを呈し、したがって、血管Ｖ内の血液を通る電流量を減少させる。層１４が、極端に高い電気抵抗を有することは強制的ではない。層１４が、血管Ｖ内の血液によって提示される抵抗に比べてかなり大きい、層１４を通る電気の流れに対する抵抗を有するのであれば十分である。血液は、通常、約１２０〜１９０Ωｃｍの抵抗率を有する。例示的な実施形態では、血管内の血液は、血管の管腔の寸法に逆比例する、密接した間隔の電気接触部間の電気抵抗を提供する可能性がある。大きな血管では、密接した間隔の適度の接触部間の長手方向電気抵抗は、たとえば、数十オームである可能性がある。層１４は、層１４の厚さを通る電流に対して、好ましくは、少なくとも数百オーム、好ましくは数キロオーム以上の電気抵抗を提供する。層１４は、層１４内に埋め込まれるリード線などのような導電性部材を有する、すなわち、層１４の内面が導電性であるが、それでも、「電気絶縁性」であると考えられる。
【００２４】
層４を、シリコーンゴムエラストマー、生体適合性プラスチックまたは別の生体適合性絶縁材料などの適した材料で作ることによって、電流の流れに対してバッキング層１４が適した抵抗を有することを実現することが容易に可能である。図２は、バッキング層１４の存在が、血管Ｖから外にどのように電界Ｅを向けるか（等電位線によって図２に概略的に示す）を示す。
【００２５】
図２では、神経Ｎ１への電気刺激の送出は、
・神経Ｎ１に近いロケーションで、血管Ｖの内壁に当たるよう電極１２を配置すること、
・血管Ｖの内壁との大きな接触面積を達成することができる比較的大きな接触面を有する電極１２を設けること、
・血管Ｖの内面の曲率にほぼ一致するように、電極１２の接触面を湾曲させること、
・電気絶縁性バッキングシート１４を設けること
によって高められる。
【００２６】
これらの特徴によって、ターゲット神経Ｎ１を刺激するために、管腔Ｌ内の血液に接触する管腔Ｌ内に配置されたワイヤ電極の場合にそうであるのに比べてかなり低い刺激強度が必要とされる。さらに、対象神経についての選択性が改善される。有利には、電極１２は、約１／２ｍｍ２〜約５ｍｍ２の範囲の活性表面積を有する。一部の実施形態では、各電極は、２ｍｍ２程度の活性表面積を有する。
【００２７】
電極構造物１０は、最小侵襲の安全な方法で血管Ｖ内に導入されてもよい。血管Ｖは、ターゲット神経Ｎ１の近傍を通る比較的大きな血管であってよい。一部の実施形態では、電極構造物１０は、適した寸法の可撓性マルチコンタクト電極キャリアシート（ＥＣＳ）を備える。シートは、血管Ｖ内へ挿入される前に、密に巻かれてもよい。血管Ｖ内に入ると、シートは、ほどけて、電極１２が血管Ｖの壁Ｗに接触することを可能にすることができる。
【００２８】
電極構造物は複数の電極を支持してもよい。図３は、電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃおよび２２Ｄ（ひとまとめに電極２２）を含むいくつかの電極を支持する例示的な電極構造物２０を示す。図３の平面外の他の電極が存在してもよい。示す実施形態では、電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃおよび２２Ｄは、血管Ｖの内壁の周囲にわたって円周上にほぼ等間隔に配置される。各電極２２は、薄い可撓性絶縁シート２４（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃおよび２４Ｄとして個々に識別される）によって血管Ｖの管腔から絶縁される。絶縁シート２４はそれぞれ、血管Ｖの内壁に当たるようコンフォーマルに配設される。代替の実施形態では、２つ以上の電極が、共通絶縁シート上に配設される。絶縁シート２４は、接合してもよく、または、連続シートの異なる部分であってよい。
【００２９】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４は、対応する電極の電流に関連する電界が神経を刺激するのに十分強い、電極２４Ａ〜２４Ｄに対応するエリアを示す。電極における信号（たとえば、刺激パルス）の強度を増加させることによって、（より大きな点線領域で示すように）影響を受けるエリアが増加する。
【００３０】
図３は、２つの神経Ｎ４およびＮ５を示す。電極２２Ａからの刺激信号が神経Ｎ４を刺激することができることが見てわかる。電極２２Ｃからの刺激信号は神経Ｎ５を刺激することができる。血管Ｖならびに神経Ｎ４およびＮ５の配置は、人の頚部領域における内頚静脈ならびに横隔神経および迷走神経の配置と同じである。図３に示す配置によって、Ｎ４のロケーションのターゲット横隔神経は、電極２２Ａの近接性が高いため、また同様に、電極２２Ａによって影響を受けるエリアＥ１の形状のために、優先的に刺激される。ロケーションＮ５の迷走神経は、通常、電極２２Ａからほぼ正反対にあり、電極２２Ａにおいて通常レベルで送出される信号によって影響を受けない。しかし、迷走神経は、電極２２Ｃにおいて送出される信号によって影響を受ける。
【００３１】
成人ヒトの横隔神経および迷走神経は、それぞれ、径が約２ｍｍである。成人ヒトの内頚静脈の管腔は、通常、径が約１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にある。横隔神経から内頚静脈までの距離および迷走神経から内頚静脈までの距離は、それぞれ通常、約２ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にある。一般に、横隔神経および迷走神経は、内頚静脈の対向する側にあるため、互いからほぼ１５ｍｍ〜３０ｍｍ離れている。この配置は、他の神経を刺激することなく、迷走神経だけの、または、横隔神経だけの経血管的刺激を実施することができることを容易にする。一部の実施形態によるシステムは、横隔神経または迷走神経だけを刺激する。他の実施形態によるシステムは、内頚静脈内に配置される電極構造物から、横隔神経および迷走神経のいずれかまたは両方を選択的に刺激する。
【００３２】
多くの場合、神経は複数の束を備える。たとえば、図３に示す例では、横隔神経Ｎ４は、３つの横隔束ＰＦ１、ＰＦ２およびＰＦ３からなる。これらの横隔束は、電極２２Ａにおける刺激電流の漸増レベルによって選択的に回復される。低い刺激レベルでは、ＰＦ１だけが回復される。より高いレベルでは、ＰＦ１およびＰＦ２が共に回復される。さらに高いレベルでは、ＰＦ１、ＰＦ２およびＰＦ３が全て回復される。図３では、迷走神経Ｎ５は、２つの迷走束ＶＦ１およびＶＦ２からなり、２つの迷走束ＶＦ１およびＶＦ２は、電極２２Ｃにおける刺激電流の漸増レベルによって選択的に回復される。低い刺激レベルでは、ＶＦ１だけが回復される。より高い刺激レベルでは、ＶＦ１およびＶＦ２が共に回復される。
【００３３】
電極構造物が、血管Ｖの管腔Ｌ内の血液の流れに対して最小の障害物を提供することが望ましい。したがって、電極構造物は、好ましくは、血管Ｖの内径と比較して薄い。一部の実施形態では、電極および絶縁性バッキングシートを支持する構造物は、電極および絶縁性バッキングシートを管腔Ｌ内で半径方向外側に付勢して、血流が電極構造物を通るための開口通路を残す。血管内での血流の途絶または妨害を防止するために、血管内電極構造物の断面積は、血管の管腔の断面積のある割合を超えるべきでない。１０ｍｍの内径を有する丸い血管は、約７５ｍｍ２の断面積を有する。血管内で拡張したときの電極構造物の円周は、好ましくは、１０×πｍｍ（約３０ｍｍ）より大きくなるべきではない。電極構造物の厚さが、約０．３ｍｍと０．５ｍｍとの間である場合、電極構造物の断面積は、約１０ｍｍ２〜１５ｍｍ２であることになり、血管の管腔の２０％未満を示す。
【００３４】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、例示的な実施形態による電極構造物３０を示す。電極構造物３０は、可撓性がある電気絶縁性シート３４上に配設された複数の電極３２を備える。イントロディーサ管３６内部で拡張可能ステント３５の周りに密に巻かれた電極構造物が、最初に、血管Ｖ内に導入される。ステント３５は、たとえば、拡張可能ワイヤステントを備えてもよい。種々の適した拡張可能ワイヤステントは、医療デバイス製造業者から入手可能である。
【００３５】
電極構造物３０は、イントロディーサ管３６内で、血管Ｖの所望ロケーションに誘導される。所望ロケーションにおいて、イントロディーサ管３６は、引込められて、電気絶縁性シート３４が、図４Ｂに示すように広がり始めることが可能になる。ステント３５は、その後、拡張して、電気絶縁性シート３４をさらに広げ、また、図４Ｃに示すように、電気絶縁性シート３４および電気絶縁性シート３４上に保持される電極３２を、血管Ｖの内壁に当たるよう付勢する。
【００３６】
図の実施形態では、ステント３５は、点、点列または線３７でシート３４に取付けられる。ステント３５は、電極３２およびシート３４を保持するために、所定場所に残される。
【００３７】
ステント３５は、任意の適したタイプの拡張可能ステントを備えてもよい。広い範囲のこうしたステントが知られている。ステント３５は、ステントにとって適切な方法で拡張する。たとえば、一部の実施形態では、バルーンがステントの内部に設置され、バルーンを膨張させることによってステントが拡張する。バルーンは、ステントが拡張した後に引抜かれてもよい。
【００３８】
図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、可撓性シート４４上に支持される電極４２、および、血管Ｖの管腔Ｌ内で可撓性シート４４が開放すると、可撓性シート４４の対向するエッジ部分４４Ａおよび４４Ｂがかみ合うことを可能にする係合機構４７を有することを除いて、電極構造物３０と同じである電極構造物４０を示す。エッジ部分４４Ａおよび４４Ｂのかみ合いは、電極４２が壁Ｗの内面に接触した状態で可撓性シート４４を拡張形状に保持する。電極構造物４０は、（ステントは、任意選択で、シート４４のためのさらなる支持を提供するために追加されることができるが）可撓性シート４４の内部にステントを持たない。ステント４４は、図５Ａまたは５Ｂのいずれかに示すのに比べて密に巻かれていない構成に向かって広がる傾向があるように作られてもよい。この傾向は、挿入管４６から取外されると、シート４４を図５Ｂの構成に開放するよう付勢し、シート４４を、血管Ｖ内の所定場所に保持するのを助けることになる。
【００３９】
図の実施形態では、機構４７は、エッジ部分４４Ａおよび４４Ｂに沿ってそれぞれ長手方向に延びる嵌合用隆起セット４７Ａおよび４７Ｂを備える。隆起４７Ａおよび４７Ｂは、シート４４の対向する主面上にあるため、シート４４が完全に広がると、互いに接触することができる。図５Ｂに示すように、隆起４７Ａおよび４７Ｂは、シート４４が、血管Ｖの寸法が許容する限り一杯に広がるとインターロックする。こうして、機構４７は、シート４４および電極４２を、壁Ｗの内部にピッタリ当たって保持し、また、シート４４が、内側に巻くか、または、壁Ｗから離れて移動することを防止するのに役立つ。
【００４０】
好ましい実施形態では、機構４７は、ある範囲のオーバラップの程度でエッジ部分４４Ａおよび４４Ｂの係合を可能にする。そのため、シート４４が、異なるサイズの所与の範囲内のサイズを有する血管の内壁に当たるよう拡張したときに、機構４７は、エッジ部分４４Ａおよび４４Ｂの係合を可能にする。
【００４１】
代替の係合機構４７が可能である。たとえば、一部の実施形態では、生体適合性接着剤が、エッジ部分４４Ａと４４Ｂとの間に導入される。他の実施形態では、隆起または他のインターロック機構および生体適合性接着剤が共に使用される。
【００４２】
電極構造物を導入し、血管に沿って所望ロケーションまで摺動させることによって、所望ロケーションにおいて、管４６から出るよう電極構造物を摺動させることによって、電極構造物４０が部分的にまたは完全に自分でほどける場合、電極構造物４０がほどけることを可能にすることによって、必要である場合、バルーン４９を膨張させて、電極構造物４０を完全に拡張させる、かつ／または、係合機構４７を係合させることによって、電極構造物４０が所望ロケーションに設置されてもよい。電極構造物を導入することは、血管をカニュレーションすること、および、電極構造物をカニュレーション部位に導入することを含んでもよい。
【００４３】
図５Ｃは、電極構造物４０を取除く、または、再配置する方法を示す。電極構造物４０は、シート４４の内側エッジの近くかまたは内側エッジにおいてシート４４に取付けられ、管腔Ｌ内から把持可能なタブ４８または他の突出部を備える。ツール５０は、管腔Ｌ内に挿入され、タブ４８を把持するよう動作するあご部５１を有する。位置５０Ａにおいて、ツール５０のあご部５１は、タブ４８を受取るために開放する。位置５０Ｂにおいて、あご部５１は、タブ４８を把持するよう動作した。位置５０Ｃにおいて、ツール５０は、管腔Ｌの中心に向かって移動させられ、それにより、ツール５０は、シート４４の内部エッジを壁Ｗから剥がした。ツール５０は、その軸を中心に回転して、電極構造物４０を小さな構成になるよう巻くことができる。電極構造物４０は、その後、血管４４に沿って新しい位置まで移動してもよく、または、血管Ｖからの安全な取外しのために挿入管内に引込まれてもよい。
【００４４】
図６および６Ａは、電極７２を保持する、巻かれた可撓性のある電気絶縁性シート７４を含む電極構造物７０を示す。シート７４は、血管Ｖ内で部分的に広がることによって開放してもよい。管状保持器７３が、その後挿入されて、シート７４および電極７２を、血管の壁に当たるよう所定場所に保持してもよい。血管の管腔より小さい切開を通して、電極構造物７０が血管内に挿入される場合、管状保持器７３は、開口を通して導入されるように拡張可能であり、次に、シート７４および電極７２を保持するのに適したサイズまで拡張する。
【００４５】
保持器７３は、シート７４の内部に設置されると、必要とされるだけ長い期間、シート７４および電極７２を血管の内壁に密接に並置して保持するように選択された径を有する。保持器７３の外径は、血管Ｖの内径からシート７４の厚さの２倍を引いた値によく合致するように選択される。たとえば、１０ｍｍの内径を有する血管および１／２ｍｍのシート厚を有する電極構造物７０の場合、保持器７３の外径は、約１０ｍｍ−２×１／２ｍｍ＝９ｍｍであるべきである。外科医が最良のサイズを選択し挿入することを可能にするために、ある範囲の径の保持器７３が設けられてもよい。１０ｍｍ以上の内径を有する典型的な血管では、保持器７３が血管内で傾斜しないことを確実にするために、保持器７３の長さは、保持器７３の径の少なくとも約２倍であるべきである。保持器７３の壁厚は、かなり小さく、たとえば、最大約０．３ｍｍ程度であってよい。保持器７３は、生体適合性材料（たとえば、ステンレス鋼またはチタン）または高強度生体適合性ポリマーなどの適した材料でできていてもよい。
【００４６】
ワイヤ７５は、信号発生器から電極７２まで信号を伝播する。代替の実施形態では、信号発生器は、電極構造物７０と一体化される。こうした信号発生器は、適した無線リンクによって供給される制御信号に応じて刺激パルスを発するように制御されてもよい。
【００４７】
図７Ａ〜７Ｇは、電極構造物の例を示す。図７Ａの電極構造物８０は、可撓性絶縁シート８４の主面８１上に支持された４つの電極８２（個々には、８２Ａ〜８２Ｄ）を有する。絶縁式リード線８５は、電極８２を信号発生器（図７Ａには示さず）に接続する。シート８４は、たとえば、シリコーンの可撓性層を備えてもよい。電極８２および電極リード線８５は、任意の適した形状および材料でできてよく、たとえば、テフロン（商標）コーティングされたワイヤリード線を有するステンレス鋼またはプラチナイリジウムマルチストランデッドワイヤ電極であってよい。
【００４８】
電極構造物８０は、たとえば、適した電極をコーティングされたワイヤリード線に接続し、次に、電極が、他の主面上ではなく、シリコーン層の一方の主面上で露出するようにシリコーン層内に電極およびリード線を埋め込むことによって作製されてもよい。
【００４９】
電極構造物８０は、電極８２が外側を向いた状態で、電極構造物８０を血管内に挿入し、任意の１つの電極を、遠隔参照電極に関して、標準定電流（好ましくは）または定電圧神経刺激器（カソード刺激）の負出力に接続することによって、神経を刺激するために使用されてもよい。あるいは、任意の２つの電極８２が、アノードおよびカソードとして選択されることができる。
【００５０】
電極構造物８０は、「中から外へ」であるが、神経カフと類似である。各電極は、血管Ｖから外に放射し、かつ、ある制限された角度に及ぶ組織のセクターを優先的に刺激する。たとえば、血管の円周の周りにほぼ９０°ごとに配設された４つの電極を有する電極構造物では、各電極によって影響を受ける組織の容積は、ほぼ９０°に及んでもよい（たとえば、図３を参照されたい）。
【００５１】
角度選択性のさらなる改善は、電極構造物８０の外側主面上に長手方向隆起を設けることによって得られてもよい。隆起は、円周上に隣接する電極８２間の電気的分離を強化する。隆起は、参照により本明細書に組込まれる、Ｈｏｆｆｅｒ他「ＮＥＲＶＥ ＣＵＦＦ ＨＡＶＩＮＧ ＯＮＥ ＯＲ ＭＯＲＥ ＩＳＯＬＡＴＥＤ ＣＨＡＭＢＥＲＳ」という名称のＵＳ５，８２４，０２７に記載される隆起に類似してもよい。隆起８６は、図７Ａに概略的に示される。
【００５２】
任意選択で、シート８４は、結合性組織付着のためのよりよい基材を提供し、そのため、血管内部における構造物８０の長期の機械的安定性および不動性を増すために、穴または隆起などの幾何学的複雑さを含んでもよい。
【００５３】
図７Ｂは、電極が血管内への挿入に備えて外を向いた状態で、密な螺旋体に巻かれた電極構造物８０に似た電極構造物を示す。
図７Ｃは、別の実施形態による電極構造物９０を示す。電極構造物９０は、４つの対の電極９２を支持する可撓性シート９４を備える。シート９４は、たとえば、薄い可撓性シリコーンシートを含んでもよい。電気リード線９３は、対応する電極９２を信号源に接続するために設けられる。電極および電気リード線は、任意の適した形状および材料でできてよく、たとえば、テフロン（商標）コーティングされたリード線を有するステンレス鋼またはプラチナイリジウムマルチストランデッドワイヤであってよい。図の実施形態では、電極接触面は、リード線の絶縁体がそこに存在しない電極窓を通して露出される。電極９２Ａおよび９２Ｅ、９２Ｂおよび９２Ｆ、９２Ｃおよび９２Ｇならびに９２Ｄおよび９２Ｈは、たとえば、図７Ｄに示すように、対形成されてもよい。別の例として、電極９２Ａおよび９２Ｂ、９２Ｃおよび９２Ｄ、９２Ｅおよび９２Ｆならびに９２Ｇおよび９２Ｈは、たとえば、図７Ｅに示すように、対形成されてもよい。
【００５４】
電極構造物９０は、電極構造物９０を、電極９２が外に向いた状態で血管内に挿入し、任意の２つの電極９２を、標準定電流または定電圧神経刺激器の負出力および正出力に接続することによって１つまたは複数の神経を刺激するために適用されてもよい。効果的な刺激モードは、刺激中に最大電位差が、ターゲット神経内の神経軸索に沿って発生することになるように、ターゲット神経に全体が平行である線に沿って整列する電極対を選択することである。ターゲット神経およびターゲット血管は、互いに厳密に平行でなくてもよいため、ターゲット神経について最大の刺激選択性を提供する電極対が、そこから試行錯誤によって識別されることができる電極構造物内の複数の電極を有することが有用である。
【００５５】
図７Ｆは、電極９２のグループ間に延びる電気絶縁性材料の隆起９１を含むことを除いて、電極構造物９０を同じである電極構造物９０Ａを示す。
図７Ｇは、血管内への挿入に備えた電極構造物９０に似た電極構造物を示す。電極構造物９０は、螺旋体に巻かれ、外側保持器９５によって保持される。外側保持器９５は、比較的薄い壁を有する。たとえば、壁厚は、一部の実施形態では、約１／２ｍｍ以下であってよい。開口９６は、外側保持器９５の壁を貫通し、電流の流れを可能にする。開口９６は、任意選択で、導電性プラグで充填されることができる。
【００５６】
電極構造物９０の少なくとも１つの電極９２は、開口９６を通して周囲物に電気的に露出される。電極構造物が、血管内ターゲットロケーション（ターゲットロケーションは、患者ごとに撮像調査研究によって前もって確定され、ＥＣＳインプラント手技中にｘ線透視によって監視されてもよい)に向かって進められつつあるときに、電極９２が駆動される。少なくも一部の電極９２が開口９６によって露出するため、電極構造物９０がターゲット神経に十分に近いときに、ターゲット神経が刺激されることになる。ターゲット神経の刺激効果が観察されて、電極構造物が、いつターゲット神経の近傍に達したかを判定することができる。反応が監視されて、血管内での電極構造物９０の位置が微調整されてもよい。外側保持器９５は、電極構造物９０がターゲットロケーションにあるときに取外されてもよい。外側保持器９５は、構造物９０の展開後に復帰するようにテザー９７によってテザーリングされる。
【００５７】
図７Ｈは、血管Ｖ内の意図されたロケーションにおける構造物９０を示す。外側保持器９５は取外され、構造物９０は、ほどけ、血管Ｖの内壁に当たるよう展開することが許容されている。構造物９０の幅（円周寸法)は、ターゲットロケーションにおいて血管Ｖの内部周囲長にピッタリ一致するように選択される。血管Ｖの内部寸法は、超音波撮像、バルーンカテーテル、磁気共鳴撮像、あるいは、他の無侵襲または最小侵襲撮像技法から前もって確定されていてもよい。
【００５８】
電極構造物９０が、ターゲット神経の最適刺激についての所望位置にあるとき、外側保持器９５は、ゆっくりと取外され、患者の身体から引抜かれ、一方、構造物９０は、必要である場合、構造物９０を安定にするため、また、外側保持器９５が引抜かれる間に、構造物９０が移動することを防止するために、一時的に使用される半剛性ロッド状ツール（図示せず）によって所定場所に保たれる。外側保持器９５が引抜かれるときに、構造物９０は、自然にかつ急速にほどけて、好ましい拡大円柱（または、一部の実施形態では、ほぼ平面)構成になり、電極９２が血管壁にピッタリ接触して外向きに配設された状態で、血管の内壁に当たるよう伸張することになる。
【００５９】
先に記載したように、ターゲット神経を刺激するために使用する電極の選択は、電極構造物がそこで展開される血管に対するターゲット神経の向きに依存する可能性がある。ターゲット神経が、血管に対してほぼ直角に通る場合、血管の壁にわたって円周上に離間した２つの電極間に電流を流すことによって、ターゲット神経を刺激することが最も効率的である可能性がある。こうした場合、血管に対して全体が平行に（たとえば、電極構造物の曲率の軸に対して全体が平行に）延びる細長い電極を設けることが望ましい場合がある。こうした細長い電極は、電気接続された小型電極の列によってエミュレートされてもよい。
【００６０】
図８Ａおよび８Ｂは、血管Ｖを横切って延びる神経Ｎを示す。示す実施形態では、神経は、血管に対して全体が直角に延びる。第１および第２電極５５Ａおよび５５Ｂ（ひとまとめに電極５５）を備える電極構造物５４は、血管Ｖの管腔Ｌ内に配置される。電極５５はそれぞれ、血管Ｖの壁Ｗの内面の近くにある、または、内面に押付けられる。電極構造物５４は、さらなる電極、ならびに、電極５４を所定場所に保持する構造物などの他の機構を有してもよい。しかし、明確にするために、これらは図８Ａまたは８Ｂには示されない。電極５５Ａおよび５５Ｂは、血管Ｖの周縁の周りで円周方向に互いから離間する。電極５５は、理想的には、神経Ｎがそこに存在し、かつ、血管Ｖに垂直に交差する平面内に配設される。こうした構成における電極の精密な設置は強制的ではない。電極５５は、全体が神経Ｎの軸に沿う方向に離間する。
【００６１】
各電極５５は、絶縁性バッキング部材５６によって血管Ｖの管腔Ｌ内の血液との電気接触から保護される。示す実施形態では、バッキング部材５６は、たとえば中空半球の形態を有してもよい中空絶縁性キャップを備える。各絶縁性キャップのエッジは、対応する電極５５の周縁の周りで血管Ｖの壁Ｗに接触する。
【００６２】
この実施形態では、電極５５は、１つの電極が電流源として働き、他の電極が電流シンクとして働くように、２極配置で接続される。電極５５の極性が常に同じままであることは強制的ではない。たとえば、一部の刺激モードでは、極性は切換えられることができる。示す実施形態では、電極５５Ａは、信号源に対してカソード（負）電極として接続され、一方、電極５５Ｂはアノード（正）電極として接続される（図８Ａまたは８Ｂには示されず）。刺激信号が、電極５５間に印加されると、電界が生じる。電界によって、小電流が、周囲組織によって電極５５間に流れる。
【００６３】
電極５５は血管Ｖの管腔から絶縁されるため、電流は、電流源電極５５Ａから出て壁Ｗおよび周囲組織を通って流れ、電流シンク電極５５Ｂに戻る。刺激電流は、矢印Ｆで示す方向に神経Ｎを通って長手方向に流れる。十分な継続時間と強度の刺激パルスの場合、ターゲット神経の神経軸索Ｎは、神経Ｎ内の刺激された軸索に沿って伝導することになる活動電位を生成することになる。
【００６４】
ターゲット神経が、血管に全体が平行に延びる場合、血管の壁に沿って長手方向に離間する２つの電極間に電流を流すことによってターゲット神経を刺激することが効率的である可能性がある。
【００６５】
図８Ｃは、血管Ｖに平行に延びる神経Ｎを示す。第１および第２電極８９Ａおよび８９Ｂ（ひとまとめに電極８９）を有する電極構造物８８は、血管Ｖ内部に配置され、電極８９Ａおよび８９Ｂは、血管Ｖの壁Ｗの内面の近くにある、好ましくは、内面に押付けられる。電極構造物８８は、さらなる電極、ならびに、電極８９を所定場所に保持する構造物などの他の機構を有してもよい。しかし、明確にするために、これらは図８Ｃには示されない。電極８９Ａおよび８９Ｂは、血管Ｖに沿って長手方向に互いから離間する。電極は、理想的には、血管の軸に平行に延びる線上に配設されるが、こうした構成における電極の精密な設置は強制的ではない。
【００６６】
この実施形態では、電極８９Ａおよび８９Ｂは、１つの電極が電流源として働き、他の電極が電流シンクとして働くように、２極配置で接続される。電極８９Ａおよび８９Ｂの極性が常に同じままであることは強制的ではない。たとえば、一部の刺激モードでは、極性は切換えられることができる。
【００６７】
図の実施形態では、電極８９Ａは、信号源に対してカソード（負）電極として接続され、一方、電極８９Ｂはアノード（正）電極として接続される（図８Ｃには示されず）。各電極８９は、絶縁性バッキング部材８７によって血管Ｖの管腔Ｌ内の血液との電気接触から保護される。示す実施形態では、バッキング部材は、たとえば中空半球の形態を有してもよい中空絶縁性キャップを備える。各絶縁性キャップのエッジは、対応する電極８９の周縁の周りで血管Ｖの壁に接触する。
【００６８】
電極８９は血管Ｖの管腔から電気的に絶縁されるため、電流は、電流源（たとえば、カソード８９Ａ）から出て壁Ｗを通って流れ、最終的に、電流シンク（たとえば、アノード電極８９Ｂ）に戻る。これは、矢印Ｆで示す方向に神経Ｎを通って長手方向に流れる刺激電流をもたらす。十分な継続時間と強度の刺激パルスの場合、ターゲット神経の神経軸索は、神経Ｎ内の刺激された軸索に沿って伝導することになる活動電位を生成することになる。
【００６９】
呼吸を調節するか、または、呼吸を引き起こすように横隔神経を刺激することは、本明細書に述べる電極構造物の例示的な例である。本発明は、四肢麻痺、中枢性肺胞低換気、日中または夜間の換気刺激減少（たとえば、中枢性睡眠時無呼吸、オンデイーヌの呪い）あるいは脳幹損傷または疾病を含む高い頚椎部脊髄損傷または疾病などの中枢神経病変のため横隔膜の制御を失った人の横隔膜の動きを制御し正常呼吸数を回復させるために横隔神経を刺激する必要性に対して、外科的に単純で低リスクの対応を提供する。横隔神経は、急性期ケアベースまたは長期継続ベースで刺激されてもよい。
【００７０】
横隔神経は、横隔膜に対して主要な神経供給をもたらす。各横隔神経は、主に、運動繊維を片側横隔膜だけに寄与させる。胸郭を通して右および左横隔神経によってとられる通路は異なる。これは、主に、縦隔内での大血管の配置のためである。時折、横隔神経は、副横隔神経によって結合されてもよい。
【００７１】
両側の横隔神経は、第３〜第５頚神経の腹側枝から生じる。横隔神経は、頚部の下へ前斜角筋の外側境界まで下方に通る。その後、横隔神経は、下内側に存在する内頚静脈に平行な前斜角筋の境界を横切って内側に通る。この地点で、横隔神経は、椎前葉、頚横動脈および肩甲下動脈に対して深部にある。
【００７２】
前斜角筋の前方の下内側縁において、そのため右鎖骨下動脈の第２部分に対する浅部において、右横隔神経は、内側に通って、鎖骨下静脈に対して深部にある胸膜頂を横切る。より内側に、右横隔神経は、ほぼ第１肋軟骨結合部の高さで内胸動脈を横切る。
【００７３】
胸郭内で、右横隔神経は、外側でまた内側で縦隔胸膜に接触し、引き続いて上から下へ、以下の静脈構造物、すなわち、右腕頭静脈、上大静脈、右心房の心膜、下大静脈に接触する。上大静脈の高さから、右横隔神経は、心膜横隔動脈によって結合され、両者は、肺根の前方で下方に走る。右横隔神経は、下大静脈孔のほんの僅かに外側の腱部分において横隔膜を貫入する。右横隔神経は、その後、横隔膜の下面上で３つの分枝（前方、側方および後方)を形成する。これらは、穿孔点から放射状に外に分岐して、筋肉の末梢を除く全てに供給される。
【００７４】
前斜角筋の前下内側縁において、左横隔神経は、左鎖骨下動脈の第１部分を、次に、わずかに下方に位置する内胸動脈を横切る。内胸動脈が外側にある状態で下方に通ると、左横隔神経は、左腕頭静脈および左第１肋軟骨結合部に対して深部に存在する。左横隔神経は、内胸動脈の心膜横隔分枝を受け取り、遠位コースと共に留まる。
【００７５】
胸郭内で、左横隔神経は、左上肋間静脈によって後右迷走神経から分離された、大動脈弓の前外側面上で、下方にかつわずかに外側に続く。その後、左横隔神経は、線維性心膜の内側胸膜と壁側胸膜の中間で、左肺根の前に外側に下がる。最後に、左横隔神経は、下方にかつ前方に湾曲して、横隔膜の表面に達し、左横隔神経は、腱中心の前方でかつ心膜の外側で横隔膜に貫入する。左横隔神経は、その後、横隔膜の下面上で３つの分枝（前方、外側および後方)を形成する。これらは、穿孔点から放射状に外に分岐して、筋肉の末梢を除く全てに供給される。
【００７６】
両側の副横隔神経は、人々の約１５〜２５％で生じる。副横隔神経は、普通なら鎖骨下筋まで通ることになる第５頚神経の分枝として発生する。副横隔神経は、頚部の横隔神経の外側で始まり、下がるにつれて、前斜角筋の前面を斜めに横切る。副横隔神経は、頚部の根で横隔神経に結合して、横隔膜を下降する。
【００７７】
図９は、頚部の解剖学的構造物、特に、横隔神経（ＰｈＮ）、迷走神経（ＶＮ）および内頚静脈（ＩＪＶ）の相対的なロケーションを示す。ＩＪＶはＰｈＮとＶＮとの間に進路をとることに留意されたい。ＰｈＮは、ＩＪＶと合流し、３つの構造物は、鎖骨の高さで遠位に一緒に走る（円９９で示す）。
【００７８】
図９Ａに示す１つの例示的な実施形態では、可撓性の血管内電極アレイ１０１、たとえば、上述した実施形態のうちの１つの実施形態の電極構造物を備える最小侵襲神経刺激システム（「ＭＩＮＳ」）１００は、ターゲット神経（この例では、左横隔神経ＰｈＮ）に非常に接近したターゲット血管Ｖ（この例では、左内頚静脈ＩＪＶ）内部に永久的に設置される。電極アレイの１つまたは複数の電極は、ＰｈＮの選択的な刺激のために配設される。他の電極は、任意選択で、第２のターゲット神経、この例では、左迷走神経ＶＮの選択的な刺激のために配設される。
【００７９】
電極アレイ１０１からの電極リード線１０４は、最初の静脈貫入部位ＣにおいてカニュレーションされたＢＶから出て、次に、標準的な皮下ポケット内に外科的に設置される埋め込み式パルス発生器１０２のヘッダに接続されるコネクタ１０５に皮下でつながる。ポケットは、たとえば、上側胸壁内にあってもよい。図９は、頚部の左側に１つの電極アレイ１０１だけを示す。
【００８０】
この実施形態では、埋め込み式ＭＩＮＳ１００は、呼吸を補助するために左ＰｈＮを刺激して、横隔膜筋（図９には示さず）のリズミカルな吸気運動を引き起こす。さらに、別の電極アレイが、患者の身体の右側の血管内に埋め込まれてもよい。たとえば、別の電極アレイ１０１は、右ＰｈＮ、任意選択で、所望される場合同様に右ＶＮの選択的刺激のために、右内頚静脈内に埋め込まれてもよい。さらなる電極アレイが、内部パルス発生器１０２または第２内部パルス発生器（図９には示さず）に接続されてもよい。
【００８１】
ＭＩＮＳ１００は、深部カテーテル、カニューレ、リード線または他の血管内デバイスの設置のために標準的な手技を使用して皮下に設置されてもよい。電極アレイが、内頚静脈内のターゲットロケーションの近くのロケーションに導入されると、電極アレイの位置は、電極アレイ１０１の１つまたは複数の電極に低電流刺激信号を印加し、患者の呼吸を観察することによって微調整されてもよい。
【００８２】
図１０Ａおよび１０Ｂは、頚部および胸部の解剖学的構造物、特に、左および右横隔神経（ＰｈＮ）、迷走神経（ＶＮ）、内頚静脈（ＩＪＶ）、腕頭静脈（ＢＣＶ）および上大静脈（ＳＶＣ）の相対的なロケーションを示す。ＰｈＮは、ＩＪＶ／ＢＣＶ結合部に近いエリア１０７Ｒおよび１０７Ｌにおいて、ほぼ、ＢＣＶに垂直でかつＢＣＶに接近して走る。
【００８３】
各ＰｈＮは、２つ以上の分枝を有してもよい。分枝は、ＩＪＶ／ＢＣＶ結合部の下で、頚部領域から胸部領域の範囲の可変ロケーションにおいて一緒に結合してもよい。後者の場合、身体の両側のＰｈＮの分枝は、ＢＣＶの対応する側にコースをとってもよい。右ＰｈＮの２つの分枝は、図１０ＢでＰｈＮ−１およびＰｈ−２とラベル付けされる。右ＰｈＮは、ＳＶＣの両側にコースをとる分枝を含んでもよい。左および右ＰｈＮは、それぞれ、左および右片側横隔膜（ＨＤ）まで延びる。
【００８４】
図１１は、それぞれ、左および右ＰｈＮに近い患者の左ＢＣＶおよびＳＶＣ血管内にそれぞれ配置された電極構造物１１１Ｌおよび１１１Ｒ（ひとまとめに１１１）を有するＭＩＮＳ１１０を示す。リード線１１２Ｌおよび１１２Ｒ（ひとまとめに１１２）は、それぞれ、左および右電極構造物１１１Ｌおよび１１１Ｒの電極を信号発生器に接続する。示す実施形態では、信号発生器は、埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）１１５を備える。あるいは上記したように、パルス発生器１１５の一部または全ての機能が、電極構造物１１１の一方または両方と同一場所に配置されるか、または、一方または両方と一体化される回路要素によって提供されてもよい。一部の実施形態では、パルス発生器１１５は、無線通信リンクによって送信される制御信号を発生して、電極構造物１１１に対してローカルな回路要素が、電極構造物１１１上の電極によって刺激パルスを印加するようにさせる。
【００８５】
埋め込み型パルス発生器は、左および右片側横隔膜が、同期して呼吸運動を受けるようになるように、左および右電極構造物１１１の電極に電気パルスをほぼ同時に送出するよう構成されてもよい。ＩＰＧ１１５は、たとえば、約１２または１３バースト／分のレートで、刺激パルスのバーストを印加してもよい。各バーストは、たとえば、２０Ｈｚ程度のレートで送出される２０〜４０の電流パルスを含み、また、ほぼ１〜２秒持続してもよい。各バーストは、横隔神経内で、吸気を行うように横隔膜に運動させる信号を誘発する。呼気は、バースト間で発生する。
【００８６】
ＭＩＮＳ１１０は、図１１に示すように容易に設置されることができる。電極構造物１１１Ｒおよび１１１Ｌは共に、左ＢＣＶ内の同じ血管内挿入点Ｃ１を通して導入されてもよい。一部の実施形態では、電極構造物１１１Ｌは、最初に設置される。こうした実施形態では、電極構造物１１１Ｒは、電極構造物１１１Ｌを通る（たとえば、電極構造物１１１Ｌのボアを通る）左ＢＶＣを通って、ＳＶＣ内のターゲットロケーションに到ることができる。可撓性の読み出しケーブル１１２Ｒは、電極構造物１１１Ｌを通る。両方の読み出しケーブル１１２は、ＢＣＶから出て、読み出しケーブルコネクタがＩＰＧ１１５に接続される上側胸部内の皮下ポケットエリアに皮下でつながる。
【００８７】
ＳＶＣ、心臓およびＢＣＶが、利用可能な撮像技法を使用して容易に可視化されることができるため、電極構造物１１１について初期ターゲット位置を探索することが容易になる。横隔神経が、両側で心臓に密着して通ることがわかっている。したがって、横隔神経を刺激するための最適位置の±１〜２ｃｍ以内の血管内のターゲット位置は、上側胸部および下側頚部の画像から容易に確定されることができる。
【００８８】
ターゲットＰｈＮが、より変動性のある距離にあるがＩＪＶに平行に走る（たとえば、図９を参照されたい）、ＩＪＶ内のより近位ロケーションに同様な電極が埋め込まれる場合に比べて、これらのロケーションにおける電極構造物１１１からターゲット神経までの距離は、より短く、より均一で、より再現性があるという利点を、図１１に示す配置構成が有する。
【００８９】
ＭＩＮＳ１１０は、電極構造物１１１の一方およびその関連ケーブル１１２を除外することによって変えられてもよい。こうした実施形態は、簡単で迅速なプロシジャを使用して呼吸補助を提供することが必要である急性期ケア環境で有用である可能性がある。こうした実施形態はまた、１つの片側横隔膜の刺激で十分である長期継続的状況で有用である可能性がある。１つの電極構造物１１１だけが埋め込まれる場合、電極構造物は、電極構造物１１１Ｒのロケーションかまたは電極構造物１１１Ｌのロケーションにあってもよい。
【００９０】
図１２は、図１１のＭＩＮＳ１１０と同じであるが、埋め込み型パルス発生器と、電極に刺激信号を送出する回路との間に無線接続を提供する最小侵襲神経刺激システム１２０を示す。システム１２０は、血管内電極の２つのセット１２１Ａおよび１２１Ｂを有する。一部の実施形態では、電極の各セットは、本明細書に述べる電極構造物を備える。電極の各セット１２１Ａおよび１２１Ｂは、短い可撓性のリード線ワイヤ１２３によって関連するＲＦ受信機ユニット１２４に接続される。ＲＦ受信機ユニットは、（示す実施形態では、埋め込み型パルス発生器１２６内に構築される）関連送信機を有する埋め込み式パルス発生器１２６から無線刺激コマンド１２５を受信する。
【００９１】
各受信機ユニット１２４は、コマンド信号を復号し、対応する電極アレイ１２１の電極に刺激パルスを送出するためのアンテナおよび回路要素を収容する密封パッケージを備えてもよい。各受信機ユニットは、関連する電極アレイ１２１の近くでの血管内への安全で永久的でまた安定した設置のために、独自のステントに似た構造物に取付けられてもよい。受信機ユニットは、埋め込み型パルス発生器１２６から受信されるＲＦ信号によって電力供給されてもよい。こうした場合、受信機ユニットは、内部電池を必要としない。
【００９２】
埋め込み型パルス発生器１２６は、電池または別の電気エネルギー源、制御回路要素、ならびに、受信機ユニット１２４および治療専門家が埋め込み式システムをプログラムすることを可能にする外部プログラマ（図示せず）と通信する送信機アンテナを収容してもよい。
【００９３】
一部の実施形態では、埋め込み型パルス発生器または他の信号源は、患者の皮膚を通して定期的に再充電されることができる主電池または充電式電池を有してもよい。いずれの場合も、電池または他の電力源は、少なくとも約３〜５年などの適度な期間の間、交換を必要としないような期待寿命を有することが望ましい。
【００９４】
本明細書で記載する横隔神経を刺激する方法は、
・もろい横隔神経に電極が接触しない、
・横隔膜の運動を妨げる埋め込み式構造物が存在しない、
・ワイヤが全く皮膚を交差しないように、システムが、埋め込み式でかつ内蔵式であってよい、
・右と左の両方の横隔神経に対するアクセスが、単一入力点を通して行われることができる、
・埋め込み型パルス発生器などの制御システムが、電極構造物に適度に非常に接近して設置されて、電極構造物における刺激パルスの送出に対して、埋め込み型パルス発生器による制御を容易にする
という利点を有する可能性がある。
【００９５】
本明細書で記載する装置および方法の用途は、横隔神経および迷走神経に限定されない。本明細書で記載する装置および方法は、いろいろな末梢神経または脳神経を刺激するための、外科的に簡単で低リスクの解決策を提供するために適用されてもよい。たとえば、方法および装置は、臀部／鼠径部エリアにおいて閉鎖神経を、頭部において三叉神経を刺激するために適用されてもよい。
【００９６】
装置および方法は、末梢または頭蓋顔面起源の疼痛、感覚消失、中枢神経性起源の麻痺または不全麻痺、自律神経障害、ならびに、一般に、可撓性マルチチャネル電極アレイがその中で展開されることができる大きな血管に非常に接近した神経の電気刺激による神経調節を使用して処置されるか、または、緩和されることができる任意の医療症状などの、いろいろな傷害の処置に適用されてもよい。
【００９７】
有利には、血管内への電極構造物の埋め込みは、可逆的であり、ターゲット神経に直接関わる外科的介入を必要としない。
一部の実施形態では、信号発生器１１５は、患者の症状を検知し、センサからの入力に基づいて横隔神経の刺激を調整するセンサを有する。センサは、
・患者が、話しているか、または、話す準備をしているか、
・患者が、寝ているか、座っているかまたは立っている、；
・患者が、起きているか、または、眠っている、
・血中酸素濃度、
・血中ＣＯ２濃度
・など
のうちの１つまたは複数などのものを検出してもよい。
【００９８】
センサ信号に応じて、信号発生器は、呼吸パターンまたは呼吸数を適応させてもよい。たとえば、
・患者が話しをしようとしていることを、センサ信号が指示するとき、呼吸は自動的に抑制されることができる。
・生理的活動が増加する期間中または血中酸素濃度が低い期間中、呼吸数は増加されることができる。
・リラクゼーションまたは睡眠の期間中、呼吸数は、減少されるか、または、調節されることができる。
・睡眠中の不規則な呼吸の発生の検出に応じて、オンデマンド呼吸刺激が提供されることができる。
【００９９】
センサは、信号発生器内に構築されてもよい。たとえば、信号発生器は、
・加速度計、および、患者の動きが、患者が起きていることを指示するか、または、眠っていることを指示するかを、加速度計の出力から判定するよう構成されたプロセッサロジックと、
・傾斜計または加速度計、および、患者が寝ているか、または、直立しているかを、傾斜計または加速度計の１つまたは複数の出力から判定するよう構成されたプロセッサロジックと
を含んでもよい。
【０１００】
他のセンサが埋め込まれてもよい。たとえば、一部の実施形態では、血中酸素センサおよび／または血中ＣＯ２センサなどの血中化学物質センサが、患者内の適したロケーションに埋め込まれる。血中酸素モニタは、たとえば、電極構造物１１１上に搭載されてもよい。他のセンサは、患者の神経内の信号を検知してもよい。
【０１０１】
コンポーネント（たとえば、電極、信号発生器、リード線、ステント、アセンブリ、デバイス、アンテナ、回路など）が、上記で言及される場合、特に指示しない限り、そのコンポーネントに対する言及（「手段」に対する言及を含む）は、本発明に示す例示的な実施形態において機能を実施する開示された構造物と構造物的に等価でないコンポーネントを含む、記載するコンポーネントの機能を実施する（すなわち、機能的に等価である）任意のコンポーネントを、そのコンポーネントの等価物を含むものとして、解釈されるべきである。
【０１０２】
先の開示に照らして当業者に明らかになるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の実施において、多くの変更および修正が可能である。たとえば、電極構造物上の電極は、単極、２極、３極または平衡３極電極配置あるいはその組合せを提供するよう配列されてもよい。本明細書で記載する例示的な実施形態は、バッキングシートを絶縁するための異なる幾何形状、電極の異なる配置、異なる制御機構および同様なものなどの種々の特徴を含む。これらの特徴は、本発明の他の実施形態において、結合され、適合させられ（すなわち、さらなる組合せに関して組合され）てもよい。したがって、本発明の範囲は、添付特許請求の範囲によって規定される内容に従って解釈されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経生理学に関し、特に、血管壁を通して神経を刺激する装置および方法に関する。本発明の態様は、血管の近くを通る神経を刺激するために、血管内に展開されることができる電極構造物、神経刺激システムおよび神経刺激のための方法を提供する。本発明の態様は、呼吸を回復するため、慢性疼痛などの症状を処置するためおよび神経刺激を含む他の使用のために適用することができる。本発明の態様は、急性または慢性症状の処置に適用することもできる。
【０００２】
本出願は、２００７年１月２９日に出願された、「ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＮＥＲＶＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の米国特許出願第６０／８８７０３１号からの優先権を主張する。米国のために、本出願は、参照により本明細書に組込まれる、２００７年１月２９日に出願された、「ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＮＥＲＶＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の米国特許出願第６０／８８７０３１の、米国特許法第１１９条の下での利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
神経刺激は、ある範囲の症状の処置において適用することができる。神経刺激は、筋肉活動を制御するか、または、感覚信号を生成するために適用してもよい。神経は、神経内か、神経の周りかまたは神経の近くに電極を外科的に埋め込み、埋め込み式のまたは外部の電気源から電極を駆動することによって刺激されてもよい。
【０００４】
横隔神経は、通常、呼吸に必要である横隔膜の収縮を引き起こす。種々の症状は、適切な信号が横隔神経に送出されることを妨げる可能性がある。これらの症状は、
・脊髄または脳幹に対する慢性または急性損傷、
・筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、
・脊髄または脳幹に影響を及ぼす疾患、および、
・日中または夜間の換気刺激換気刺激の減少（たとえば、中枢性睡眠時無呼吸、オンデイーヌの呪い）
を含む。これらの症状は、かなりの数の人々に影響を及ぼす。
【０００５】
患者の呼吸を助けるために機械的換気が使用されてもよい。一部の患者は、長期継続的な機械的換気を必要とする。機械的換気は、救命的であるが、ある範囲の重大な問題を有する可能性がある。機械的換気は、
・肺の不十分なガス抜きをもたらす傾向がある。これは、肺内への流体の蓄積および感染に対する感受性をもたらす可能性がある。
・容易に持ち運びできない装置を必要とする。換気時の患者は換気装置につながれる。これは、筋肉（呼吸筋肉を含む）の萎縮および健康状態の全体的な低下をもたらす可能性がある。
・肺が加圧されるため、静脈還流に悪い影響を与える可能性がある。
・摂食および会話を妨げる。
・費用のかかる保守および使い捨て用品を必要とする。
【０００６】
横隔神経ペーシングは、横隔神経を直接刺激するために、胸部内に埋め込まれる電極を使用する。ニューヨーク州コマック(Ｃｏｍｍａｃｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ)所在のＡｖｅｒｙ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓから入手可能なＭａｒｋＩＶ呼吸ペースメーカシステム（Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ Ｐａｃｅｍａｋｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）は、横隔膜神経または横隔神経刺激器であり、外科的に埋め込まれた受信機および埋め込み式受信機を覆って装着されたアンテナによって外部送信機に嵌合した電極からなる。横隔神経ペーシング用の埋め込み用電極および他の埋め込み型コンポーネントは、大がかりな手術を必要とする。手術は、横隔神経が小さく（ほぼ直径２ｍｍ）もろいことによって複雑になる。手術はかなりのコストを必要とする。
【０００７】
Ｃａｓｅ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｒｅｓｅｒｖｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙの医用生体工学者および医師研究者によって開発されている腹腔鏡下横隔膜ペーシングは、呼吸を制御するための別の技法である。腹腔鏡下横隔膜ペーシングで使用するためのデバイスは、Ｓｙｎａｐｓｅ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ， Ｉｎｃ．によって開発されている。腹腔鏡下横隔膜ペーシングは、横隔膜の運動点に電極を設置することを含む。運動点を探索するために、腹腔鏡および特別に設計されたマッピング手技が使用される。
【０００８】
神経刺激分野の参考文献は、
・Ｍｏｆｆｉｔｔ他「ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ」という名称のＷＯ０６／１１０３３８Ａ１、
・Ｃａｐａｒｓｏ他「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＮＥＲＶＥ ＴＲＵＮＫ ＵＳＩＮＧ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＲＥＳＨＡＰＩＮＧ ＬＥＡＤ」という名称のＵＳ２００６／０２５９１０７、
・Ｄａｈｌ他「ＳＴＥＮＴ−ＴＹＰＥ ＤＥＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」という名称のＷＯ９４／０７５６４、
・Ｓｃｈｅｒｌａｇ他「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＯＦ ＴＡＣＨＹＣＡＲＤＩＡ ＡＮＤ ＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ」という名称のＷＯ９９／６５５６１、
・Ｂｕｌｋｅｒ他「ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ ＴＩＳＳＵＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＣＡＲＲＩＥＲ」という名称のＵＳ２００７０２８８０７６Ａ１、
・Ｗｅｉｎｂｅｒｇ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＬＥＡＤ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＮＧ ＴＨＥ ＶＡＧＵＳ ＮＥＲＶＥ」という名称のＥＰ １３０４１３５ Ａ２、
・Ｍｏｆｆｉｔｔ他「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＮＥＲＶＥ ＴＲＵＮＫ ＵＳＩＮＧ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＲＥＳＨＡＰＩＮＧ ＬＥＡＤ」という名称のＵＳ２００６０２５９１０７、
・Ｄｅｎｋｅｒ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＤＥＦＩＢＲＩＬＬＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＴＥＮＴ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ」という名称のＵＳ６９０７２８５、
・Ｃｈａｖａｎ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＡＮＤ ＲＥＣＨＡＲＧＥＡＢＬＥ ＮＥＵＲＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ」という名称のＵＳ２００７００９３８７５、
・Ｒｅｚａｉ「ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＳＹＭＰＡＴＨＥＴＩＣ ＮＥＲＶＥ ＣＨＡＩＮ」という名称のＵＳ６８８５８８８、
・Ｍｅｈｒａ「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨＩＮ Ａ ＢＬＯＯＤ ＶＡＳＳＥＬ」という名称のＵＳ５１７０８０２、
・Ｍａｈｃｈｅｋ他「ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＥＮＤＯＣＡＲＤＩＡＬ ＬＥＡＤ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＳＴＥＮＴ」という名称のＵＳ５９５４７６１、
・Ｗｅｂｓｔｅｒ Ｊｒ．他「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＯＦ ＴＡＣＨＹＣＡＲＤＩＡ ＡＮＤ ＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ」という名称のＵＳ６２９２６９５、
・ＳｔｏｋｅｓＵＳ４６４３２０１、
・Ｅｌｉａ Ｍｅｄｉｃａｌ ＳＡ，ＥＰ ０９９３８４０Ａ、ＵＳ６３８５４９２、
・ＷＯ９４０７５６４は、患者の脈管構造物を通して挿入されることができるステントタイプの電極を記載する。
・ＷＯ９９６４１０５Ａ１は、頻脈の経血管的処置を記載する。
・ＷＯ９９６５５６１Ａ１は、頻脈および細動の経血管的処置のための方法および装置を記載する。
・「ＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＬＥＥＶＥ ＦＯＲ ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＮＥＲＶＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＬＩＱＵＩＤ ＩＮＦＵＳＩＯＮ」という名称のＷＯ０２０５８７８５Ａ１は、神経を刺激する電極を含むスリーブを記載する。
・ＷＯ０６１１５８７７Ａ１は、血管埋め込み式デバイスを使用した迷走神経刺激を記載する。
・「ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＡＲＲＩＥＲ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＩＳＳＵＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名称のＷＯ０７０５３５０８Ａ１およびＵＳ２００７０１０６３５７Ａ１は、リード線の導体が、キャリアメッシュ内に編み込まれた血管内メッシュタイプ電極キャリアを記載する。
・ＵＳ５２２４４９１は、血管内で使用するための埋め込み型電極を記載する。
・ＵＳ５９５４７６１は、冠状静脈洞内に挿入されることができるステントを保持する埋め込み型リード線を記載する。
・ＵＳ６００６１３４は、開胸手術中の神経の経静脈刺激を記載する。
・ＵＳ６１３６０２１は、冠状静脈リード線用の拡張可能電極を記載する（電極は心臓の脈管構造物内に設置されるか、または、保持されることができる）。
・Ｓｐｒｅｉｇｌ他「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＩＸＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ ＩＮ Ａ ＢＬＯＯＤ ＶＥＳＳＥＬ」という名称のＵＳ６１６１０２９は、血管における固定用電極を記載する。
・ＵＳ６４３８４２７は、冠状静脈洞内に挿入するための電極を記載する。
・ＵＳ６５８４３６２は、冠状静脈内から心臓をペーシングし、かつ／または、検知するリード線を記載する。
・ＵＳ６７７８８５４は、迷走神経の刺激のために、頚静脈内での電極の使用を記載する。
・ＵＳ６９３４５８３は、血管内の電極による迷走静脈の刺激を記載する。
・ＵＳ７０７２７２０は、カテーテルおよび管電極デバイスであって、血管の内壁または電極デバイスが埋め込まれる解剖学的構造物に接触することを意図された拡張用電極を組込む、カテーテルおよび管状電極デバイス、ならびに、迷走神経の刺激を含む方法を記載する。
・ＵＳ７１８４８２９は、迷走神経の経血管的刺激を開示する。
・ＵＳ７２２５０１９は、頚静脈で使用されてもよい血管内神経刺激電極を開示する。
・ＵＳ７２３１２６０は、血管内電極を記載する。
・Ｓｃｈａｕｅｒｔｅ他「ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ， ＣＡＲＤＩＯＶＥＲＳＩＯＮ ＡＮＤ／ＯＲ ＤＥＦＩＢＲＩＬＬＡＴＩＯＮ」という名称のＵＳ２００２／００２６２２８、
・Ｊｏｎｋｍａｎ他、ＵＳ６００６１３４、
・Ｂｏｎｎｅｒ他、ＵＳ６２０１９９４、
・Ｂｒｏｗｎｌｅｅ他、ＵＳ６１５７８６２、
・Ｓｃｈｅｉｎｅｒ他、ＵＳ６５８４３６２、
・Ｐｓｕｋａｓ、ＷＯ０１／００２７３、
・ＦＲ２８０１５０９、ＵＳ２００２０６５５４４、
・Ｍｏｒｇａｎ、ＵＳ６２９５４７５、
・Ｂｕｌｋｅｓ他、ＵＳ６４４５９５３、
・Ｒａｓｏｒ他「ＩＮＴＲＡ−ＣＡＲＤＩＡＣ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ」という名称のＵＳ３８３５８６４、
・Ｄｅｎｋｅｒ他、ＵＳ２００５０１８７５８４、
・Ｄｅｎｋｅｒ他「ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ」という名称のＵＳ２００６００７４４４９Ａ１、
・Ｄｅｎｋｅｒ他「ＩＮＴＲＡＶＡＳＣＵＬＡＲ ＥＬＥＣＴＲＯＲＯＮＩＣＳ ＣＡＲＲＩＥＲ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＦＯＲ Ａ ＴＲＡＮＳＶＡＳＣＵＬＡＲ ＴＩＳＳＵＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名称のＵＳ２００７０１０６３５７Ａ１、
・Ｂｏｖｅｊａ他、ＵＳ２００５０１４３７８７、
・「Ｔｒａｎｓｖｅｎｏｕｓ Ｐａｒａｓｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｃａｒｄｉａｃ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｓｔａｂｌｅ ｓｉｎｕｓ ｒａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ」Ｊｏｕｒｎａｌ of Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ １０（１１）ｐｐ．１５１７−１５２４ Ｎｏｖ． １９９９、
・「Ｔｒａｎｓｖｅｎｏｕｓ Ｐａｒａｓｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｅｒｉｏｒ ｖｅｎａ ｃａｖａ ａｎｄ ａｔｒｉｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ」Ｊｏｕｒｎａｌ of Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ １１（１）ｐｐ．６４−６９ Ｊａｎ． ２０００、
・Ｐｌａｎａｓ等「Ｄｉａｐｈｒａｇｍａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ：ｔｒａｎｖｅｎｏｕｓ ｖｓ． ｄｉｒｅｃｔ ｐｈｒｅｎｉｃ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ」Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．５９（１）：２６９−２７３，１９８５、
・Ｙｅｌｅｎａ Ｎａｂｕｔｏｖｓｋｙ， Ｍ．Ｓ．等「Ｌｅａｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｎｉｔｉａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｎｅｗ Ｌｅａｄ ｆｏｒ Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ Ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｖａｇａｌ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ」ＰＡＣＥ ｖｏｌ．３０，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ １、Ｊａｎｕａｒｙ ２００７ p.Ｓ２１５
を含む。
【０００９】
関心のある他の参考文献は、
・Ａｍｕｎｄｓｏｎ、ＵＳ５７７９７３２
を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
神経刺激のための、外科的に簡単で、費用効果的で、実用的な装置および方法についての必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ある範囲の態様を有する。本発明の一態様は、神経の経血管的刺激のための電極を提供する。複数の実施形態では、電極構造物は、電気絶縁性バッキングシート上に支持される少なくとも１つの電極と、バッキングシートを血管の内壁に当たるよう保持する構造物であって、電極は血管の内壁に接触する、保持する構造物とを備える。一部の実施形態では、バッキングシートは、血管の管腔の周縁の周りにピッタリ合うために、血管の管腔内部で広がるように設計される。こうした実施形態では、バッキングシートは、バッキングシートを血管の内壁に当たるよう保持する構造物を備えることができる。他の実施形態では、拡張可能ステントまたは管が、バッキングシートおよび電極を血管壁に当たるよう保持するために設けられる。
【００１２】
本発明の別の態様は、刺激信号発生器ならびに第１および第２電極構造物を備える神経刺激システムを備える。第１電極構造物は、第１の複数の電極を備え、かつ、左横隔神経に近接する人の左腕頭静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさに作られる。第２電極構造物は、第２の複数の電極を備え、かつ、右横隔神経に近接する人の上大静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさに作られる。システムは、信号発生器から第１および第２の複数の電極に信号を送信するために、電気リード線、無線システムなどのような手段とを備える。
【００１３】
本発明の別の態様は、人の呼吸を調節する方法を提供する。方法は、左横隔神経に近接する左腕頭静脈の管腔に沿う位置の第１電極構造物および右横隔神経に近接する上大静脈の管腔に沿う位置の第２電極構造物の少なくとも一方を埋め込むこと、および、その後、刺激信号を第１および第２の電極構造物の電極に印加することによって、左および右の横隔神経を刺激することを含む。
【００１４】
本発明のさらなる態様および本発明の特定の例示的な実施形態の特徴が以下で記載される。
添付図面は、本発明の非制限的な例示的な実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】血管に隣接するいくつかの神経を示す図である。
【図２】例示的な実施形態による経血管的神経刺激装置の略図である。
【図３】血管の内壁の周りに離間した複数の電極または電極列を有する電極構造物を通した断面図である。
【図４Ａ】血管内に拡張可能ステントを含む例示的な実施形態による電極構造物の埋め込み時のステージを示す部分断面図である。
【図４Ｂ】血管内に拡張可能ステントを含む例示的な実施形態による電極構造物の埋め込み時のステージを示す部分断面図である。
【図４Ｃ】血管内に拡張可能ステントを含む例示的な実施形態による電極構造物の埋め込み時のステージを示す部分断面図である。
【図５Ａ】血管の内壁に当たるよう拡張した電極構造物を保持する係合構造物を有する、ある実施形態による電極構造物を示す部分断面図である。
【図５Ｂ】血管の内壁に当たるよう拡張した電極構造物を保持する係合構造物を有する、ある実施形態による電極構造物を示す部分断面図である。
【図５Ｃ】血管の内壁に当たるよう拡張した電極構造物を保持する係合構造物を有する、ある実施形態による電極構造物を示す部分断面図である。
【図６】電極が保持管によって血管の内壁に当たるよう保持される別の実施形態による電極構造物を示す斜視図である。
【図６Ａ】電極が保持管によって血管の内壁に当たるよう保持される別の実施形態による電極構造物を示す断面図である。
【図７Ａ】平面構成で４つの電極を有する電極構造物を示す斜視図である。
【図７Ｂ】電極が半径方向外側に向いた状態の、巻回構成において４つの電極を有する電極構造物を示す斜視図である。
【図７Ｃ】（他の電極構成の中でもとりわけ）２極対で使用されることができる電極を有する非巻回式電極構造物の平面図である。
【図７Ｄ】図７Ｃの電極構造物の電極を対にする例示的な方法を示す図である。
【図７Ｅ】図７Ｃの電極構造物の電極を対にする例示的な方法を示す図である
【図７Ｆ】（他の電極構成の中で）２極対で使用されることができる電極を有する非巻回式電極構造物の平面図である。
【図７Ｇ】開口された挿入管内で電極構造物が巻かれる巻回構成において４つの電極列を有する電極構造物を示す斜視図である。
【図７Ｈ】別の実施形態による電極構造物が設置された血管を通した断面図である。
【図８Ａ】血管を横切って延びる神経を刺激するための２極電極を備える構造物の使用の略図である。
【図８Ｂ】血管を横切って延びる神経を刺激するための２極電極を備える構造物の使用の略図である。
【図８Ｃ】全体が血管に平行に延びる神経を刺激するための２極電極を備える構造物の使用の略図である。
【図９】患者の頚部の切り取り図である。
【図９Ａ】電極構造物が頚部または上側胸部領域の人の内頚静脈内に配設される実施形態による、人内に設置された最小侵襲経血管的神経刺激システムを示す切り取り図である。
【図１０Ａ】人の頚部および上側胴体における選択された神経および血管の解剖学的構造物を示す図である。
【図１０Ｂ】人の頚部および上側胴体における選択された神経および血管の解剖学的構造物を示す図である。
【図１１】電極構造物が、人の上大静脈および左腕頭静脈の一方または両方に配設される実施形態による、人内に設置された最小侵襲経血管的神経刺激システムを示す切り取り図である。
【図１２】刺激信号が電極構造物に送出されるようにする制御信号が無線で送信される実施形態による、人内に設置された最小侵襲経血管的神経刺激システムを示す切り取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明全体を通して、本発明のより完全な理解を可能にするために、特定の詳細が記載される。しかし、本発明は、これらの詳細無しで実施されてもよい。他の例では、本発明を不必要に曖昧にすることを回避するために、よく知られている要素は、示されないか、または、詳細に記載されない。したがって、本明細書および図面は、制限的な意味ではなく、例証的な意味で考えられるべきである。
【００１７】
本発明は、神経の経血管的刺激に関する。経血管的刺激では、１つまたは複数の電極の適した配置構成が、刺激される神経の近くを通る血管内に位置決めされる。電流は、神経を刺激するために、電極から血管の壁を通して流れる。
【００１８】
図１は、管腔Ｌを画定する壁Ｗを有する血管Ｖの近くを通る３つの神経Ｎ１、Ｎ２およびＮ３を示す。図１は、例証的であり、任意特定の血管または神経を表すことを意図されない。図１は、神経が静脈または動脈の近くを通る身体の種々の場所のうちの任意の適した１つの場所を示す。神経Ｎ１およびＮ２は、血管Ｖにほぼ平行に延び、神経Ｎ３は、少なくとも図１に示す部分において、全体が血管Ｖを横切って延びる。神経Ｎ１は、神経Ｎ２に比べて血管Ｖに近い。
【００１９】
図２は、神経Ｎ１を刺激するために、血管Ｖの管腔Ｌ内に挿入された電極構造物１０の使用を概略的に示す。電極構造物１０は、電極１２、電気絶縁性バッキング層１４および血管Ｖの内壁に当たるよう電極１２およびバッキング層１４を所定場所に保持する手段１５を備える。電極１２は、バッキング層１４に取付けられてもよい。しかし、これは、強制ではない。電極１２は、血管の壁Ｗに当たって、または、血管の壁Ｗに少なくとも非常に接近して保持されることができること、および、バッキング層１４は、管腔Ｌに面する電極１２の側面を覆うことで十分である。手段１５として使用されてもよい種々の例示的な構造物は、以下で記載される。図２で全体が示されるように、電気絶縁性バリアを裏に施された電極を提供する電極構造物は、種々の方法で提供されてもよい。
【００２０】
電極１２は、適したリード線１７で信号発生器１８に接続される。信号発生器１８は、リード線１７によって電流を電極１２に供給する。信号発生器１８は、埋め込まれるか、または、身体の外部にあってもよい。信号発生器１８は、たとえば、埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）を備えてもよい。
【００２１】
一部の実施形態では、電極構造物１０は、１つまたは複数の電極１２に信号を印加するための回路（図示せず）、および、電池、無線で電力を受信するシステムまたは別の電力供給源を含む。こうした実施形態では、信号発生器１８は、制御信号を送出してもよく、制御信号によって、適した無線リンク技術によって回路が刺激信号を電極１２に印加する。無線リンクは、信号発生器１８に関連する小型送信機と電極構造物１０に関連する小型受信機との間で制御信号の通信を行うことができる。適度な小型回路要素によって、十分に大きな血管内で電極構造物１０と同じ場所に配置される信号発生器１８を設けることが可能である場合がある。信号発生器１８は、たとえば、バッキングシート１４内に埋め込まれた薄い電子回路を備えてもよい。
【００２２】
電極１２は、電流用の供給源としてまたはシンクの役をする。信号発生器１８によって発生する電気信号の性質に応じて、電極１２は、あるときは、電流源の役をし、別のときは、電流シンクの役をすることができる。患者に接触する別の電極または電極のグループ（図２では示さない）は、電気回路を完成するのに役立つ。他の電極または電極のグループは、電極構造物１０内に組込まれてもよく（通常、好ましいことである）、または、別個であってよい。
【００２３】
電気絶縁性バッキング層１４は、電流の流れに対して高インピーダンスを呈し、したがって、血管Ｖ内の血液を通る電流量を減少させる。層１４が、極端に高い電気抵抗を有することは強制的ではない。層１４が、血管Ｖ内の血液によって提示される抵抗に比べてかなり大きい、層１４を通る電気の流れに対する抵抗を有するのであれば十分である。血液は、通常、約１２０〜１９０Ωｃｍの抵抗率を有する。例示的な実施形態では、血管内の血液は、血管の管腔の寸法に逆比例する、密接した間隔の電気接触部間の電気抵抗を提供する可能性がある。大きな血管では、密接した間隔の適度の接触部間の長手方向電気抵抗は、たとえば、数十オームである可能性がある。層１４は、層１４の厚さを通る電流に対して、好ましくは、少なくとも数百オーム、好ましくは数キロオーム以上の電気抵抗を提供する。層１４は、層１４内に埋め込まれるリード線などのような導電性部材を有する、すなわち、層１４の内面が導電性であるが、それでも、「電気絶縁性」であると考えられる。
【００２４】
層４を、シリコーンゴムエラストマー、生体適合性プラスチックまたは別の生体適合性絶縁材料などの適した材料で作ることによって、電流の流れに対してバッキング層１４が適した抵抗を有することを実現することが容易に可能である。図２は、バッキング層１４の存在が、血管Ｖから外にどのように電界Ｅを向けるか（等電位線によって図２に概略的に示す）を示す。
【００２５】
図２では、神経Ｎ１への電気刺激の送出は、
・神経Ｎ１に近いロケーションで、血管Ｖの内壁に当たるよう電極１２を配置すること、
・血管Ｖの内壁との大きな接触面積を達成することができる比較的大きな接触面を有する電極１２を設けること、
・血管Ｖの内面の曲率にほぼ一致するように、電極１２の接触面を湾曲させること、
・電気絶縁性バッキングシート１４を設けること
によって高められる。
【００２６】
これらの特徴によって、ターゲット神経Ｎ１を刺激するために、管腔Ｌ内の血液に接触する管腔Ｌ内に配置されたワイヤ電極の場合にそうであるのに比べてかなり低い刺激強度が必要とされる。さらに、対象神経についての選択性が改善される。有利には、電極１２は、約１／２ｍｍ２〜約５ｍｍ２の範囲の活性表面積を有する。一部の実施形態では、各電極は、２ｍｍ２程度の活性表面積を有する。
【００２７】
電極構造物１０は、最小侵襲の安全な方法で血管Ｖ内に導入されてもよい。血管Ｖは、ターゲット神経Ｎ１の近傍を通る比較的大きな血管であってよい。一部の実施形態では、電極構造物１０は、適した寸法の可撓性マルチコンタクト電極キャリアシート（ＥＣＳ）を備える。シートは、血管Ｖ内へ挿入される前に、密に巻かれてもよい。血管Ｖ内に入ると、シートは、ほどけて、電極１２が血管Ｖの壁Ｗに接触することを可能にすることができる。
【００２８】
電極構造物は複数の電極を支持してもよい。図３は、電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃおよび２２Ｄ（ひとまとめに電極２２）を含むいくつかの電極を支持する例示的な電極構造物２０を示す。図３の平面外の他の電極が存在してもよい。示す実施形態では、電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃおよび２２Ｄは、血管Ｖの内壁の周囲にわたって円周上にほぼ等間隔に配置される。各電極２２は、薄い可撓性絶縁シート２４（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃおよび２４Ｄとして個々に識別される）によって血管Ｖの管腔から絶縁される。絶縁シート２４はそれぞれ、血管Ｖの内壁に当たるようコンフォーマルに配設される。代替の実施形態では、２つ以上の電極が、共通絶縁シート上に配設される。絶縁シート２４は、接合してもよく、または、連続シートの異なる部分であってよい。
【００２９】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４は、対応する電極の電流に関連する電界が神経を刺激するのに十分強い、電極２４Ａ〜２４Ｄに対応するエリアを示す。電極における信号（たとえば、刺激パルス）の強度を増加させることによって、（より大きな点線領域で示すように）影響を受けるエリアが増加する。
【００３０】
図３は、２つの神経Ｎ４およびＮ５を示す。電極２２Ａからの刺激信号が神経Ｎ４を刺激することができることが見てわかる。電極２２Ｃからの刺激信号は神経Ｎ５を刺激することができる。血管Ｖならびに神経Ｎ４およびＮ５の配置は、人の頚部領域における内頚静脈ならびに横隔神経および迷走神経の配置と同じである。図３に示す配置によって、Ｎ４のロケーションのターゲット横隔神経は、電極２２Ａの近接性が高いため、また同様に、電極２２Ａによって影響を受けるエリアＥ１の形状のために、優先的に刺激される。ロケーションＮ５の迷走神経は、通常、電極２２Ａからほぼ正反対にあり、電極２２Ａにおいて通常レベルで送出される信号によって影響を受けない。しかし、迷走神経は、電極２２Ｃにおいて送出される信号によって影響を受ける。
【００３１】
成人ヒトの横隔神経および迷走神経は、それぞれ、径が約２ｍｍである。成人ヒトの内頚静脈の管腔は、通常、径が約１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にある。横隔神経から内頚静脈までの距離および迷走神経から内頚静脈までの距離は、それぞれ通常、約２ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にある。一般に、横隔神経および迷走神経は、内頚静脈の対向する側にあるため、互いからほぼ１５ｍｍ〜３０ｍｍ離れている。この配置は、他の神経を刺激することなく、迷走神経だけの、または、横隔神経だけの経血管的刺激を実施することができることを容易にする。一部の実施形態によるシステムは、横隔神経または迷走神経だけを刺激する。他の実施形態によるシステムは、内頚静脈内に配置される電極構造物から、横隔神経および迷走神経のいずれかまたは両方を選択的に刺激する。
【００３２】
多くの場合、神経は複数の束を備える。たとえば、図３に示す例では、横隔神経Ｎ４は、３つの横隔束ＰＦ１、ＰＦ２およびＰＦ３からなる。これらの横隔束は、電極２２Ａにおける刺激電流の漸増レベルによって選択的に回復される。低い刺激レベルでは、ＰＦ１だけが回復される。より高いレベルでは、ＰＦ１およびＰＦ２が共に回復される。さらに高いレベルでは、ＰＦ１、ＰＦ２およびＰＦ３が全て回復される。図３では、迷走神経Ｎ５は、２つの迷走束ＶＦ１およびＶＦ２からなり、２つの迷走束ＶＦ１およびＶＦ２は、電極２２Ｃにおける刺激電流の漸増レベルによって選択的に回復される。低い刺激レベルでは、ＶＦ１だけが回復される。より高い刺激レベルでは、ＶＦ１およびＶＦ２が共に回復される。
【００３３】
電極構造物が、血管Ｖの管腔Ｌ内の血液の流れに対して最小の障害物を提供することが望ましい。したがって、電極構造物は、好ましくは、血管Ｖの内径と比較して薄い。一部の実施形態では、電極および絶縁性バッキングシートを支持する構造物は、電極および絶縁性バッキングシートを管腔Ｌ内で半径方向外側に付勢して、血流が電極構造物を通るための開口通路を残す。血管内での血流の途絶または妨害を防止するために、血管内電極構造物の断面積は、血管の管腔の断面積のある割合を超えるべきでない。１０ｍｍの内径を有する丸い血管は、約７５ｍｍ２の断面積を有する。血管内で拡張したときの電極構造物の円周は、好ましくは、１０×πｍｍ（約３０ｍｍ）より大きくなるべきではない。電極構造物の厚さが、約０．３ｍｍと０．５ｍｍとの間である場合、電極構造物の断面積は、約１０ｍｍ２〜１５ｍｍ２であることになり、血管の管腔の２０％未満を示す。
【００３４】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、例示的な実施形態による電極構造物３０を示す。電極構造物３０は、可撓性がある電気絶縁性シート３４上に配設された複数の電極３２を備える。イントロディーサ管３６内部で拡張可能ステント３５の周りに密に巻かれた電極構造物が、最初に、血管Ｖ内に導入される。ステント３５は、たとえば、拡張可能ワイヤステントを備えてもよい。種々の適した拡張可能ワイヤステントは、医療デバイス製造業者から入手可能である。
【００３５】
電極構造物３０は、イントロディーサ管３６内で、血管Ｖの所望ロケーションに誘導される。所望ロケーションにおいて、イントロディーサ管３６は、引込められて、電気絶縁性シート３４が、図４Ｂに示すように広がり始めることが可能になる。ステント３５は、その後、拡張して、電気絶縁性シート３４をさらに広げ、また、図４Ｃに示すように、電気絶縁性シート３４および電気絶縁性シート３４上に保持される電極３２を、血管Ｖの内壁に当たるよう付勢する。
【００３６】
図の実施形態では、ステント３５は、点、点列または線３７でシート３４に取付けられる。ステント３５は、電極３２およびシート３４を保持するために、所定場所に残される。
【００３７】
ステント３５は、任意の適したタイプの拡張可能ステントを備えてもよい。広い範囲のこうしたステントが知られている。ステント３５は、ステントにとって適切な方法で拡張する。たとえば、一部の実施形態では、バルーンがステントの内部に設置され、バルーンを膨張させることによってステントが拡張する。バルーンは、ステントが拡張した後に引抜かれてもよい。
【００３８】
図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、可撓性シート４４上に支持される電極４２、および、血管Ｖの管腔Ｌ内で可撓性シート４４が開放すると、可撓性シート４４の対向するエッジ部分４４Ａおよび４４Ｂがかみ合うことを可能にする係合機構４７を有することを除いて、電極構造物３０と同じである電極構造物４０を示す。エッジ部分４４Ａおよび４４Ｂのかみ合いは、電極４２が壁Ｗの内面に接触した状態で可撓性シート４４を拡張形状に保持する。電極構造物４０は、（ステントは、任意選択で、シート４４のためのさらなる支持を提供するために追加されることができるが）可撓性シート４４の内部にステントを持たない。ステント４４は、図５Ａまたは５Ｂのいずれかに示すのに比べて密に巻かれていない構成に向かって広がる傾向があるように作られてもよい。この傾向は、挿入管４６から取外されると、シート４４を図５Ｂの構成に開放するよう付勢し、シート４４を、血管Ｖ内の所定場所に保持するのを助けることになる。
【００３９】
図の実施形態では、機構４７は、エッジ部分４４Ａおよび４４Ｂに沿ってそれぞれ長手方向に延びる嵌合用隆起セット４７Ａおよび４７Ｂを備える。隆起４７Ａおよび４７Ｂは、シート４４の対向する主面上にあるため、シート４４が完全に広がると、互いに接触することができる。図５Ｂに示すように、隆起４７Ａおよび４７Ｂは、シート４４が、血管Ｖの寸法が許容する限り一杯に広がるとインターロックする。こうして、機構４７は、シート４４および電極４２を、壁Ｗの内部にピッタリ当たって保持し、また、シート４４が、内側に巻くか、または、壁Ｗから離れて移動することを防止するのに役立つ。
【００４０】
好ましい実施形態では、機構４７は、ある範囲のオーバラップの程度でエッジ部分４４Ａおよび４４Ｂの係合を可能にする。そのため、シート４４が、異なるサイズの所与の範囲内のサイズを有する血管の内壁に当たるよう拡張したときに、機構４７は、エッジ部分４４Ａおよび４４Ｂの係合を可能にする。
【００４１】
代替の係合機構４７が可能である。たとえば、一部の実施形態では、生体適合性接着剤が、エッジ部分４４Ａと４４Ｂとの間に導入される。他の実施形態では、隆起または他のインターロック機構および生体適合性接着剤が共に使用される。
【００４２】
電極構造物を導入し、血管に沿って所望ロケーションまで摺動させることによって、所望ロケーションにおいて、管４６から出るよう電極構造物を摺動させることによって、電極構造物４０が部分的にまたは完全に自分でほどける場合、電極構造物４０がほどけることを可能にすることによって、必要である場合、バルーン４９を膨張させて、電極構造物４０を完全に拡張させる、かつ／または、係合機構４７を係合させることによって、電極構造物４０が所望ロケーションに設置されてもよい。電極構造物を導入することは、血管をカニュレーションすること、および、電極構造物をカニュレーション部位に導入することを含んでもよい。
【００４３】
図５Ｃは、電極構造物４０を取除く、または、再配置する方法を示す。電極構造物４０は、シート４４の内側エッジの近くかまたは内側エッジにおいてシート４４に取付けられ、管腔Ｌ内から把持可能なタブ４８または他の突出部を備える。ツール５０は、管腔Ｌ内に挿入され、タブ４８を把持するよう動作するあご部５１を有する。位置５０Ａにおいて、ツール５０のあご部５１は、タブ４８を受取るために開放する。位置５０Ｂにおいて、あご部５１は、タブ４８を把持するよう動作した。位置５０Ｃにおいて、ツール５０は、管腔Ｌの中心に向かって移動させられ、それにより、ツール５０は、シート４４の内部エッジを壁Ｗから剥がした。ツール５０は、その軸を中心に回転して、電極構造物４０を小さな構成になるよう巻くことができる。電極構造物４０は、その後、血管４４に沿って新しい位置まで移動してもよく、または、血管Ｖからの安全な取外しのために挿入管内に引込まれてもよい。
【００４４】
図６および６Ａは、電極７２を保持する、巻かれた可撓性のある電気絶縁性シート７４を含む電極構造物７０を示す。シート７４は、血管Ｖ内で部分的に広がることによって開放してもよい。管状保持器７３が、その後挿入されて、シート７４および電極７２を、血管の壁に当たるよう所定場所に保持してもよい。血管の管腔より小さい切開を通して、電極構造物７０が血管内に挿入される場合、管状保持器７３は、開口を通して導入されるように拡張可能であり、次に、シート７４および電極７２を保持するのに適したサイズまで拡張する。
【００４５】
保持器７３は、シート７４の内部に設置されると、必要とされるだけ長い期間、シート７４および電極７２を血管の内壁に密接に並置して保持するように選択された径を有する。保持器７３の外径は、血管Ｖの内径からシート７４の厚さの２倍を引いた値によく合致するように選択される。たとえば、１０ｍｍの内径を有する血管および１／２ｍｍのシート厚を有する電極構造物７０の場合、保持器７３の外径は、約１０ｍｍ−２×１／２ｍｍ＝９ｍｍであるべきである。外科医が最良のサイズを選択し挿入することを可能にするために、ある範囲の径の保持器７３が設けられてもよい。１０ｍｍ以上の内径を有する典型的な血管では、保持器７３が血管内で傾斜しないことを確実にするために、保持器７３の長さは、保持器７３の径の少なくとも約２倍であるべきである。保持器７３の壁厚は、かなり小さく、たとえば、最大約０．３ｍｍ程度であってよい。保持器７３は、生体適合性材料（たとえば、ステンレス鋼またはチタン）または高強度生体適合性ポリマーなどの適した材料でできていてもよい。
【００４６】
ワイヤ７５は、信号発生器から電極７２まで信号を伝播する。代替の実施形態では、信号発生器は、電極構造物７０と一体化される。こうした信号発生器は、適した無線リンクによって供給される制御信号に応じて刺激パルスを発するように制御されてもよい。
【００４７】
図７Ａ〜７Ｇは、電極構造物の例を示す。図７Ａの電極構造物８０は、可撓性絶縁シート８４の主面８１上に支持された４つの電極８２（個々には、８２Ａ〜８２Ｄ）を有する。絶縁式リード線８５は、電極８２を信号発生器（図７Ａには示さず）に接続する。シート８４は、たとえば、シリコーンの可撓性層を備えてもよい。電極８２および電極リード線８５は、任意の適した形状および材料でできてよく、たとえば、テフロン（商標）コーティングされたワイヤリード線を有するステンレス鋼またはプラチナイリジウムマルチストランデッドワイヤ電極であってよい。
【００４８】
電極構造物８０は、たとえば、適した電極をコーティングされたワイヤリード線に接続し、次に、電極が、他の主面上ではなく、シリコーン層の一方の主面上で露出するようにシリコーン層内に電極およびリード線を埋め込むことによって作製されてもよい。
【００４９】
電極構造物８０は、電極８２が外側を向いた状態で、電極構造物８０を血管内に挿入し、任意の１つの電極を、遠隔参照電極に関して、標準定電流（好ましくは）または定電圧神経刺激器（カソード刺激）の負出力に接続することによって、神経を刺激するために使用されてもよい。あるいは、任意の２つの電極８２が、アノードおよびカソードとして選択されることができる。
【００５０】
電極構造物８０は、「中から外へ」であるが、神経カフと類似である。各電極は、血管Ｖから外に放射し、かつ、ある制限された角度に及ぶ組織のセクターを優先的に刺激する。たとえば、血管の円周の周りにほぼ９０°ごとに配設された４つの電極を有する電極構造物では、各電極によって影響を受ける組織の容積は、ほぼ９０°に及んでもよい（たとえば、図３を参照されたい）。
【００５１】
角度選択性のさらなる改善は、電極構造物８０の外側主面上に長手方向隆起を設けることによって得られてもよい。隆起は、円周上に隣接する電極８２間の電気的分離を強化する。隆起は、参照により本明細書に組込まれる、Ｈｏｆｆｅｒ他「ＮＥＲＶＥ ＣＵＦＦ ＨＡＶＩＮＧ ＯＮＥ ＯＲ ＭＯＲＥ ＩＳＯＬＡＴＥＤ ＣＨＡＭＢＥＲＳ」という名称のＵＳ５，８２４，０２７に記載される隆起に類似してもよい。隆起８６は、図７Ａに概略的に示される。
【００５２】
任意選択で、シート８４は、結合性組織付着のためのよりよい基材を提供し、そのため、血管内部における構造物８０の長期の機械的安定性および不動性を増すために、穴または隆起などの幾何学的複雑さを含んでもよい。
【００５３】
図７Ｂは、電極が血管内への挿入に備えて外を向いた状態で、密な螺旋体に巻かれた電極構造物８０に似た電極構造物を示す。
図７Ｃは、別の実施形態による電極構造物９０を示す。電極構造物９０は、４つの対の電極９２を支持する可撓性シート９４を備える。シート９４は、たとえば、薄い可撓性シリコーンシートを含んでもよい。電気リード線９３は、対応する電極９２を信号源に接続するために設けられる。電極および電気リード線は、任意の適した形状および材料でできてよく、たとえば、テフロン（商標）コーティングされたリード線を有するステンレス鋼またはプラチナイリジウムマルチストランデッドワイヤであってよい。図の実施形態では、電極接触面は、リード線の絶縁体がそこに存在しない電極窓を通して露出される。電極９２Ａおよび９２Ｅ、９２Ｂおよび９２Ｆ、９２Ｃおよび９２Ｇならびに９２Ｄおよび９２Ｈは、たとえば、図７Ｄに示すように、対形成されてもよい。別の例として、電極９２Ａおよび９２Ｂ、９２Ｃおよび９２Ｄ、９２Ｅおよび９２Ｆならびに９２Ｇおよび９２Ｈは、たとえば、図７Ｅに示すように、対形成されてもよい。
【００５４】
電極構造物９０は、電極構造物９０を、電極９２が外に向いた状態で血管内に挿入し、任意の２つの電極９２を、標準定電流または定電圧神経刺激器の負出力および正出力に接続することによって１つまたは複数の神経を刺激するために適用されてもよい。効果的な刺激モードは、刺激中に最大電位差が、ターゲット神経内の神経軸索に沿って発生することになるように、ターゲット神経に全体が平行である線に沿って整列する電極対を選択することである。ターゲット神経およびターゲット血管は、互いに厳密に平行でなくてもよいため、ターゲット神経について最大の刺激選択性を提供する電極対が、そこから試行錯誤によって識別されることができる電極構造物内の複数の電極を有することが有用である。
【００５５】
図７Ｆは、電極９２のグループ間に延びる電気絶縁性材料の隆起９１を含むことを除いて、電極構造物９０を同じである電極構造物９０Ａを示す。
図７Ｇは、血管内への挿入に備えた電極構造物９０に似た電極構造物を示す。電極構造物９０は、螺旋体に巻かれ、外側保持器９５によって保持される。外側保持器９５は、比較的薄い壁を有する。たとえば、壁厚は、一部の実施形態では、約１／２ｍｍ以下であってよい。開口９６は、外側保持器９５の壁を貫通し、電流の流れを可能にする。開口９６は、任意選択で、導電性プラグで充填されることができる。
【００５６】
電極構造物９０の少なくとも１つの電極９２は、開口９６を通して周囲物に電気的に露出される。電極構造物が、血管内ターゲットロケーション（ターゲットロケーションは、患者ごとに撮像調査研究によって前もって確定され、ＥＣＳインプラント手技中にｘ線透視によって監視されてもよい)に向かって進められつつあるときに、電極９２が駆動される。少なくも一部の電極９２が開口９６によって露出するため、電極構造物９０がターゲット神経に十分に近いときに、ターゲット神経が刺激されることになる。ターゲット神経の刺激効果が観察されて、電極構造物が、いつターゲット神経の近傍に達したかを判定することができる。反応が監視されて、血管内での電極構造物９０の位置が微調整されてもよい。外側保持器９５は、電極構造物９０がターゲットロケーションにあるときに取外されてもよい。外側保持器９５は、構造物９０の展開後に復帰するようにテザー９７によってテザーリングされる。
【００５７】
図７Ｈは、血管Ｖ内の意図されたロケーションにおける構造物９０を示す。外側保持器９５は取外され、構造物９０は、ほどけ、血管Ｖの内壁に当たるよう展開することが許容されている。構造物９０の幅（円周寸法)は、ターゲットロケーションにおいて血管Ｖの内部周囲長にピッタリ一致するように選択される。血管Ｖの内部寸法は、超音波撮像、バルーンカテーテル、磁気共鳴撮像、あるいは、他の無侵襲または最小侵襲撮像技法から前もって確定されていてもよい。
【００５８】
電極構造物９０が、ターゲット神経の最適刺激についての所望位置にあるとき、外側保持器９５は、ゆっくりと取外され、患者の身体から引抜かれ、一方、構造物９０は、必要である場合、構造物９０を安定にするため、また、外側保持器９５が引抜かれる間に、構造物９０が移動することを防止するために、一時的に使用される半剛性ロッド状ツール（図示せず）によって所定場所に保たれる。外側保持器９５が引抜かれるときに、構造物９０は、自然にかつ急速にほどけて、好ましい拡大円柱（または、一部の実施形態では、ほぼ平面)構成になり、電極９２が血管壁にピッタリ接触して外向きに配設された状態で、血管の内壁に当たるよう伸張することになる。
【００５９】
先に記載したように、ターゲット神経を刺激するために使用する電極の選択は、電極構造物がそこで展開される血管に対するターゲット神経の向きに依存する可能性がある。ターゲット神経が、血管に対してほぼ直角に通る場合、血管の壁にわたって円周上に離間した２つの電極間に電流を流すことによって、ターゲット神経を刺激することが最も効率的である可能性がある。こうした場合、血管に対して全体が平行に（たとえば、電極構造物の曲率の軸に対して全体が平行に）延びる細長い電極を設けることが望ましい場合がある。こうした細長い電極は、電気接続された小型電極の列によってエミュレートされてもよい。
【００６０】
図８Ａおよび８Ｂは、血管Ｖを横切って延びる神経Ｎを示す。示す実施形態では、神経は、血管に対して全体が直角に延びる。第１および第２電極５５Ａおよび５５Ｂ（ひとまとめに電極５５）を備える電極構造物５４は、血管Ｖの管腔Ｌ内に配置される。電極５５はそれぞれ、血管Ｖの壁Ｗの内面の近くにある、または、内面に押付けられる。電極構造物５４は、さらなる電極、ならびに、電極５４を所定場所に保持する構造物などの他の機構を有してもよい。しかし、明確にするために、これらは図８Ａまたは８Ｂには示されない。電極５５Ａおよび５５Ｂは、血管Ｖの周縁の周りで円周方向に互いから離間する。電極５５は、理想的には、神経Ｎがそこに存在し、かつ、血管Ｖに垂直に交差する平面内に配設される。こうした構成における電極の精密な設置は強制的ではない。電極５５は、全体が神経Ｎの軸に沿う方向に離間する。
【００６１】
各電極５５は、絶縁性バッキング部材５６によって血管Ｖの管腔Ｌ内の血液との電気接触から保護される。示す実施形態では、バッキング部材５６は、たとえば中空半球の形態を有してもよい中空絶縁性キャップを備える。各絶縁性キャップのエッジは、対応する電極５５の周縁の周りで血管Ｖの壁Ｗに接触する。
【００６２】
この実施形態では、電極５５は、１つの電極が電流源として働き、他の電極が電流シンクとして働くように、２極配置で接続される。電極５５の極性が常に同じままであることは強制的ではない。たとえば、一部の刺激モードでは、極性は切換えられることができる。示す実施形態では、電極５５Ａは、信号源に対してカソード（負）電極として接続され、一方、電極５５Ｂはアノード（正）電極として接続される（図８Ａまたは８Ｂには示されず）。刺激信号が、電極５５間に印加されると、電界が生じる。電界によって、小電流が、周囲組織によって電極５５間に流れる。
【００６３】
電極５５は血管Ｖの管腔から絶縁されるため、電流は、電流源電極５５Ａから出て壁Ｗおよび周囲組織を通って流れ、電流シンク電極５５Ｂに戻る。刺激電流は、矢印Ｆで示す方向に神経Ｎを通って長手方向に流れる。十分な継続時間と強度の刺激パルスの場合、ターゲット神経の神経軸索Ｎは、神経Ｎ内の刺激された軸索に沿って伝導することになる活動電位を生成することになる。
【００６４】
ターゲット神経が、血管に全体が平行に延びる場合、血管の壁に沿って長手方向に離間する２つの電極間に電流を流すことによってターゲット神経を刺激することが効率的である可能性がある。
【００６５】
図８Ｃは、血管Ｖに平行に延びる神経Ｎを示す。第１および第２電極８９Ａおよび８９Ｂ（ひとまとめに電極８９）を有する電極構造物８８は、血管Ｖ内部に配置され、電極８９Ａおよび８９Ｂは、血管Ｖの壁Ｗの内面の近くにある、好ましくは、内面に押付けられる。電極構造物８８は、さらなる電極、ならびに、電極８９を所定場所に保持する構造物などの他の機構を有してもよい。しかし、明確にするために、これらは図８Ｃには示されない。電極８９Ａおよび８９Ｂは、血管Ｖに沿って長手方向に互いから離間する。電極は、理想的には、血管の軸に平行に延びる線上に配設されるが、こうした構成における電極の精密な設置は強制的ではない。
【００６６】
この実施形態では、電極８９Ａおよび８９Ｂは、１つの電極が電流源として働き、他の電極が電流シンクとして働くように、２極配置で接続される。電極８９Ａおよび８９Ｂの極性が常に同じままであることは強制的ではない。たとえば、一部の刺激モードでは、極性は切換えられることができる。
【００６７】
図の実施形態では、電極８９Ａは、信号源に対してカソード（負）電極として接続され、一方、電極８９Ｂはアノード（正）電極として接続される（図８Ｃには示されず）。各電極８９は、絶縁性バッキング部材８７によって血管Ｖの管腔Ｌ内の血液との電気接触から保護される。示す実施形態では、バッキング部材は、たとえば中空半球の形態を有してもよい中空絶縁性キャップを備える。各絶縁性キャップのエッジは、対応する電極８９の周縁の周りで血管Ｖの壁に接触する。
【００６８】
電極８９は血管Ｖの管腔から電気的に絶縁されるため、電流は、電流源（たとえば、カソード８９Ａ）から出て壁Ｗを通って流れ、最終的に、電流シンク（たとえば、アノード電極８９Ｂ）に戻る。これは、矢印Ｆで示す方向に神経Ｎを通って長手方向に流れる刺激電流をもたらす。十分な継続時間と強度の刺激パルスの場合、ターゲット神経の神経軸索は、神経Ｎ内の刺激された軸索に沿って伝導することになる活動電位を生成することになる。
【００６９】
呼吸を調節するか、または、呼吸を引き起こすように横隔神経を刺激することは、本明細書に述べる電極構造物の例示的な例である。本発明は、四肢麻痺、中枢性肺胞低換気、日中または夜間の換気刺激減少（たとえば、中枢性睡眠時無呼吸、オンデイーヌの呪い）あるいは脳幹損傷または疾病を含む高い頚椎部脊髄損傷または疾病などの中枢神経病変のため横隔膜の制御を失った人の横隔膜の動きを制御し正常呼吸数を回復させるために横隔神経を刺激する必要性に対して、外科的に単純で低リスクの対応を提供する。横隔神経は、急性期ケアベースまたは長期継続ベースで刺激されてもよい。
【００７０】
横隔神経は、横隔膜に対して主要な神経供給をもたらす。各横隔神経は、主に、運動繊維を片側横隔膜だけに寄与させる。胸郭を通して右および左横隔神経によってとられる通路は異なる。これは、主に、縦隔内での大血管の配置のためである。時折、横隔神経は、副横隔神経によって結合されてもよい。
【００７１】
両側の横隔神経は、第３〜第５頚神経の腹側枝から生じる。横隔神経は、頚部の下へ前斜角筋の外側境界まで下方に通る。その後、横隔神経は、下内側に存在する内頚静脈に平行な前斜角筋の境界を横切って内側に通る。この地点で、横隔神経は、椎前葉、頚横動脈および肩甲下動脈に対して深部にある。
【００７２】
前斜角筋の前方の下内側縁において、そのため右鎖骨下動脈の第２部分に対する浅部において、右横隔神経は、内側に通って、鎖骨下静脈に対して深部にある胸膜頂を横切る。より内側に、右横隔神経は、ほぼ第１肋軟骨結合部の高さで内胸動脈を横切る。
【００７３】
胸郭内で、右横隔神経は、外側でまた内側で縦隔胸膜に接触し、引き続いて上から下へ、以下の静脈構造物、すなわち、右腕頭静脈、上大静脈、右心房の心膜、下大静脈に接触する。上大静脈の高さから、右横隔神経は、心膜横隔動脈によって結合され、両者は、肺根の前方で下方に走る。右横隔神経は、下大静脈孔のほんの僅かに外側の腱部分において横隔膜を貫入する。右横隔神経は、その後、横隔膜の下面上で３つの分枝（前方、側方および後方)を形成する。これらは、穿孔点から放射状に外に分岐して、筋肉の末梢を除く全てに供給される。
【００７４】
前斜角筋の前下内側縁において、左横隔神経は、左鎖骨下動脈の第１部分を、次に、わずかに下方に位置する内胸動脈を横切る。内胸動脈が外側にある状態で下方に通ると、左横隔神経は、左腕頭静脈および左第１肋軟骨結合部に対して深部に存在する。左横隔神経は、内胸動脈の心膜横隔分枝を受け取り、遠位コースと共に留まる。
【００７５】
胸郭内で、左横隔神経は、左上肋間静脈によって後右迷走神経から分離された、大動脈弓の前外側面上で、下方にかつわずかに外側に続く。その後、左横隔神経は、線維性心膜の内側胸膜と壁側胸膜の中間で、左肺根の前に外側に下がる。最後に、左横隔神経は、下方にかつ前方に湾曲して、横隔膜の表面に達し、左横隔神経は、腱中心の前方でかつ心膜の外側で横隔膜に貫入する。左横隔神経は、その後、横隔膜の下面上で３つの分枝（前方、外側および後方)を形成する。これらは、穿孔点から放射状に外に分岐して、筋肉の末梢を除く全てに供給される。
【００７６】
両側の副横隔神経は、人々の約１５〜２５％で生じる。副横隔神経は、普通なら鎖骨下筋まで通ることになる第５頚神経の分枝として発生する。副横隔神経は、頚部の横隔神経の外側で始まり、下がるにつれて、前斜角筋の前面を斜めに横切る。副横隔神経は、頚部の根で横隔神経に結合して、横隔膜を下降する。
【００７７】
図９は、頚部の解剖学的構造物、特に、横隔神経（ＰｈＮ）、迷走神経（ＶＮ）および内頚静脈（ＩＪＶ）の相対的なロケーションを示す。ＩＪＶはＰｈＮとＶＮとの間に進路をとることに留意されたい。ＰｈＮは、ＩＪＶと合流し、３つの構造物は、鎖骨の高さで遠位に一緒に走る（円９９で示す）。
【００７８】
図９Ａに示す１つの例示的な実施形態では、可撓性の血管内電極アレイ１０１、たとえば、上述した実施形態のうちの１つの実施形態の電極構造物を備える最小侵襲神経刺激システム（「ＭＩＮＳ」）１００は、ターゲット神経（この例では、左横隔神経ＰｈＮ）に非常に接近したターゲット血管Ｖ（この例では、左内頚静脈ＩＪＶ）内部に永久的に設置される。電極アレイの１つまたは複数の電極は、ＰｈＮの選択的な刺激のために配設される。他の電極は、任意選択で、第２のターゲット神経、この例では、左迷走神経ＶＮの選択的な刺激のために配設される。
【００７９】
電極アレイ１０１からの電極リード線１０４は、最初の静脈貫入部位ＣにおいてカニュレーションされたＢＶから出て、次に、標準的な皮下ポケット内に外科的に設置される埋め込み式パルス発生器１０２のヘッダに接続されるコネクタ１０５に皮下でつながる。ポケットは、たとえば、上側胸壁内にあってもよい。図９は、頚部の左側に１つの電極アレイ１０１だけを示す。
【００８０】
この実施形態では、埋め込み式ＭＩＮＳ１００は、呼吸を補助するために左ＰｈＮを刺激して、横隔膜筋（図９には示さず）のリズミカルな吸気運動を引き起こす。さらに、別の電極アレイが、患者の身体の右側の血管内に埋め込まれてもよい。たとえば、別の電極アレイ１０１は、右ＰｈＮ、任意選択で、所望される場合同様に右ＶＮの選択的刺激のために、右内頚静脈内に埋め込まれてもよい。さらなる電極アレイが、内部パルス発生器１０２または第２内部パルス発生器（図９には示さず）に接続されてもよい。
【００８１】
ＭＩＮＳ１００は、深部カテーテル、カニューレ、リード線または他の血管内デバイスの設置のために標準的な手技を使用して皮下に設置されてもよい。電極アレイが、内頚静脈内のターゲットロケーションの近くのロケーションに導入されると、電極アレイの位置は、電極アレイ１０１の１つまたは複数の電極に低電流刺激信号を印加し、患者の呼吸を観察することによって微調整されてもよい。
【００８２】
図１０Ａおよび１０Ｂは、頚部および胸部の解剖学的構造物、特に、左および右横隔神経（ＰｈＮ）、迷走神経（ＶＮ）、内頚静脈（ＩＪＶ）、腕頭静脈（ＢＣＶ）および上大静脈（ＳＶＣ）の相対的なロケーションを示す。ＰｈＮは、ＩＪＶ／ＢＣＶ結合部に近いエリア１０７Ｒおよび１０７Ｌにおいて、ほぼ、ＢＣＶに垂直でかつＢＣＶに接近して走る。
【００８３】
各ＰｈＮは、２つ以上の分枝を有してもよい。分枝は、ＩＪＶ／ＢＣＶ結合部の下で、頚部領域から胸部領域の範囲の可変ロケーションにおいて一緒に結合してもよい。後者の場合、身体の両側のＰｈＮの分枝は、ＢＣＶの対応する側にコースをとってもよい。右ＰｈＮの２つの分枝は、図１０ＢでＰｈＮ−１およびＰｈ−２とラベル付けされる。右ＰｈＮは、ＳＶＣの両側にコースをとる分枝を含んでもよい。左および右ＰｈＮは、それぞれ、左および右片側横隔膜（ＨＤ）まで延びる。
【００８４】
図１１は、それぞれ、左および右ＰｈＮに近い患者の左ＢＣＶおよびＳＶＣ血管内にそれぞれ配置された電極構造物１１１Ｌおよび１１１Ｒ（ひとまとめに１１１）を有するＭＩＮＳ１１０を示す。リード線１１２Ｌおよび１１２Ｒ（ひとまとめに１１２）は、それぞれ、左および右電極構造物１１１Ｌおよび１１１Ｒの電極を信号発生器に接続する。示す実施形態では、信号発生器は、埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）１１５を備える。あるいは上記したように、パルス発生器１１５の一部または全ての機能が、電極構造物１１１の一方または両方と同一場所に配置されるか、または、一方または両方と一体化される回路要素によって提供されてもよい。一部の実施形態では、パルス発生器１１５は、無線通信リンクによって送信される制御信号を発生して、電極構造物１１１に対してローカルな回路要素が、電極構造物１１１上の電極によって刺激パルスを印加するようにさせる。
【００８５】
埋め込み型パルス発生器は、左および右片側横隔膜が、同期して呼吸運動を受けるようになるように、左および右電極構造物１１１の電極に電気パルスをほぼ同時に送出するよう構成されてもよい。ＩＰＧ１１５は、たとえば、約１２または１３バースト／分のレートで、刺激パルスのバーストを印加してもよい。各バーストは、たとえば、２０Ｈｚ程度のレートで送出される２０〜４０の電流パルスを含み、また、ほぼ１〜２秒持続してもよい。各バーストは、横隔神経内で、吸気を行うように横隔膜に運動させる信号を誘発する。呼気は、バースト間で発生する。
【００８６】
ＭＩＮＳ１１０は、図１１に示すように容易に設置されることができる。電極構造物１１１Ｒおよび１１１Ｌは共に、左ＢＣＶ内の同じ血管内挿入点Ｃ１を通して導入されてもよい。一部の実施形態では、電極構造物１１１Ｌは、最初に設置される。こうした実施形態では、電極構造物１１１Ｒは、電極構造物１１１Ｌを通る（たとえば、電極構造物１１１Ｌのボアを通る）左ＢＶＣを通って、ＳＶＣ内のターゲットロケーションに到ることができる。可撓性の読み出しケーブル１１２Ｒは、電極構造物１１１Ｌを通る。両方の読み出しケーブル１１２は、ＢＣＶから出て、読み出しケーブルコネクタがＩＰＧ１１５に接続される上側胸部内の皮下ポケットエリアに皮下でつながる。
【００８７】
ＳＶＣ、心臓およびＢＣＶが、利用可能な撮像技法を使用して容易に可視化されることができるため、電極構造物１１１について初期ターゲット位置を探索することが容易になる。横隔神経が、両側で心臓に密着して通ることがわかっている。したがって、横隔神経を刺激するための最適位置の±１〜２ｃｍ以内の血管内のターゲット位置は、上側胸部および下側頚部の画像から容易に確定されることができる。
【００８８】
ターゲットＰｈＮが、より変動性のある距離にあるがＩＪＶに平行に走る（たとえば、図９を参照されたい）、ＩＪＶ内のより近位ロケーションに同様な電極が埋め込まれる場合に比べて、これらのロケーションにおける電極構造物１１１からターゲット神経までの距離は、より短く、より均一で、より再現性があるという利点を、図１１に示す配置構成が有する。
【００８９】
ＭＩＮＳ１１０は、電極構造物１１１の一方およびその関連ケーブル１１２を除外することによって変えられてもよい。こうした実施形態は、簡単で迅速なプロシジャを使用して呼吸補助を提供することが必要である急性期ケア環境で有用である可能性がある。こうした実施形態はまた、１つの片側横隔膜の刺激で十分である長期継続的状況で有用である可能性がある。１つの電極構造物１１１だけが埋め込まれる場合、電極構造物は、電極構造物１１１Ｒのロケーションかまたは電極構造物１１１Ｌのロケーションにあってもよい。
【００９０】
図１２は、図１１のＭＩＮＳ１１０と同じであるが、埋め込み型パルス発生器と、電極に刺激信号を送出する回路との間に無線接続を提供する最小侵襲神経刺激システム１２０を示す。システム１２０は、血管内電極の２つのセット１２１Ａおよび１２１Ｂを有する。一部の実施形態では、電極の各セットは、本明細書に述べる電極構造物を備える。電極の各セット１２１Ａおよび１２１Ｂは、短い可撓性のリード線ワイヤ１２３によって関連するＲＦ受信機ユニット１２４に接続される。ＲＦ受信機ユニットは、（示す実施形態では、埋め込み型パルス発生器１２６内に構築される）関連送信機を有する埋め込み式パルス発生器１２６から無線刺激コマンド１２５を受信する。
【００９１】
各受信機ユニット１２４は、コマンド信号を復号し、対応する電極アレイ１２１の電極に刺激パルスを送出するためのアンテナおよび回路要素を収容する密封パッケージを備えてもよい。各受信機ユニットは、関連する電極アレイ１２１の近くでの血管内への安全で永久的でまた安定した設置のために、独自のステントに似た構造物に取付けられてもよい。受信機ユニットは、埋め込み型パルス発生器１２６から受信されるＲＦ信号によって電力供給されてもよい。こうした場合、受信機ユニットは、内部電池を必要としない。
【００９２】
埋め込み型パルス発生器１２６は、電池または別の電気エネルギー源、制御回路要素、ならびに、受信機ユニット１２４および治療専門家が埋め込み式システムをプログラムすることを可能にする外部プログラマ（図示せず）と通信する送信機アンテナを収容してもよい。
【００９３】
一部の実施形態では、埋め込み型パルス発生器または他の信号源は、患者の皮膚を通して定期的に再充電されることができる主電池または充電式電池を有してもよい。いずれの場合も、電池または他の電力源は、少なくとも約３〜５年などの適度な期間の間、交換を必要としないような期待寿命を有することが望ましい。
【００９４】
本明細書で記載する横隔神経を刺激する方法は、
・もろい横隔神経に電極が接触しない、
・横隔膜の運動を妨げる埋め込み式構造物が存在しない、
・ワイヤが全く皮膚を交差しないように、システムが、埋め込み式でかつ内蔵式であってよい、
・右と左の両方の横隔神経に対するアクセスが、単一入力点を通して行われることができる、
・埋め込み型パルス発生器などの制御システムが、電極構造物に適度に非常に接近して設置されて、電極構造物における刺激パルスの送出に対して、埋め込み型パルス発生器による制御を容易にする
という利点を有する可能性がある。
【００９５】
本明細書で記載する装置および方法の用途は、横隔神経および迷走神経に限定されない。本明細書で記載する装置および方法は、いろいろな末梢神経または脳神経を刺激するための、外科的に簡単で低リスクの解決策を提供するために適用されてもよい。たとえば、方法および装置は、臀部／鼠径部エリアにおいて閉鎖神経を、頭部において三叉神経を刺激するために適用されてもよい。
【００９６】
装置および方法は、末梢または頭蓋顔面起源の疼痛、感覚消失、中枢神経性起源の麻痺または不全麻痺、自律神経障害、ならびに、一般に、可撓性マルチチャネル電極アレイがその中で展開されることができる大きな血管に非常に接近した神経の電気刺激による神経調節を使用して処置されるか、または、緩和されることができる任意の医療症状などの、いろいろな傷害の処置に適用されてもよい。
【００９７】
有利には、血管内への電極構造物の埋め込みは、可逆的であり、ターゲット神経に直接関わる外科的介入を必要としない。
一部の実施形態では、信号発生器１１５は、患者の症状を検知し、センサからの入力に基づいて横隔神経の刺激を調整するセンサを有する。センサは、
・患者が、話しているか、または、話す準備をしているか、
・患者が、寝ているか、座っているかまたは立っている、；
・患者が、起きているか、または、眠っている、
・血中酸素濃度、
・血中ＣＯ２濃度
・など
のうちの１つまたは複数などのものを検出してもよい。
【００９８】
センサ信号に応じて、信号発生器は、呼吸パターンまたは呼吸数を適応させてもよい。たとえば、
・患者が話しをしようとしていることを、センサ信号が指示するとき、呼吸は自動的に抑制されることができる。
・生理的活動が増加する期間中または血中酸素濃度が低い期間中、呼吸数は増加されることができる。
・リラクゼーションまたは睡眠の期間中、呼吸数は、減少されるか、または、調節されることができる。
・睡眠中の不規則な呼吸の発生の検出に応じて、オンデマンド呼吸刺激が提供されることができる。
【００９９】
センサは、信号発生器内に構築されてもよい。たとえば、信号発生器は、
・加速度計、および、患者の動きが、患者が起きていることを指示するか、または、眠っていることを指示するかを、加速度計の出力から判定するよう構成されたプロセッサロジックと、
・傾斜計または加速度計、および、患者が寝ているか、または、直立しているかを、傾斜計または加速度計の１つまたは複数の出力から判定するよう構成されたプロセッサロジックと
を含んでもよい。
【０１００】
他のセンサが埋め込まれてもよい。たとえば、一部の実施形態では、血中酸素センサおよび／または血中ＣＯ２センサなどの血中化学物質センサが、患者内の適したロケーションに埋め込まれる。血中酸素モニタは、たとえば、電極構造物１１１上に搭載されてもよい。他のセンサは、患者の神経内の信号を検知してもよい。
【０１０１】
コンポーネント（たとえば、電極、信号発生器、リード線、ステント、アセンブリ、デバイス、アンテナ、回路など）が、上記で言及される場合、特に指示しない限り、そのコンポーネントに対する言及（「手段」に対する言及を含む）は、本発明に示す例示的な実施形態において機能を実施する開示された構造物と構造物的に等価でないコンポーネントを含む、記載するコンポーネントの機能を実施する（すなわち、機能的に等価である）任意のコンポーネントを、そのコンポーネントの等価物を含むものとして、解釈されるべきである。
【０１０２】
先の開示に照らして当業者に明らかになるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の実施において、多くの変更および修正が可能である。たとえば、電極構造物上の電極は、単極、２極、３極または平衡３極電極配置あるいはその組合せを提供するよう配列されてもよい。本明細書で記載する例示的な実施形態は、バッキングシートを絶縁するための異なる幾何形状、電極の異なる配置、異なる制御機構および同様なものなどの種々の特徴を含む。これらの特徴は、本発明の他の実施形態において、結合され、適合させられ（すなわち、さらなる組合せに関して組合され）てもよい。したがって、本発明の範囲は、添付特許請求の範囲によって規定される内容に従って解釈されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
経血管的神経刺激で使用するための電極構造物であって、
電気絶縁性バッキングシート上に支持される電極と、
前記電極を前記血管の内壁に接触させて、前記バッキングシートを血管の内壁に当たるよう保持する構造物と
を備える、電極構造物。
【請求項２】
前記保持する構造物は拡張可能ステントを備える、請求項１に記載の電極構造物。
【請求項３】
前記ステントは、拡張可能金属ワイヤステントを含む、請求項１に記載の電極構造物。
【請求項４】
前記ステントは、前記バッキングシートに固着する、請求項２または３に記載の電極構造物。
【請求項５】
前記ステントは、前記ステントの長手方向ボアに全体が平行に延びる線に沿って前記バッキングシートに固着する、請求項４に記載の電極構造物。
【請求項６】
前記バッキングシートは、前記ステントが拡張形状であるときに、前記ステントの外周の周りに延びる大きさに作られる、請求項４または５に記載の電極構造物。
【請求項７】
前記ステントは管状であり、前記構造物は、前記ステントのボア内に取外し可能に配設された膨張可能バルーンを含む、請求項２から６のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項８】
前記バッキングシートは、巻回されてボアを形成し、前記保持する構造物は、前記ボア内に挿入可能な管状保持器を含む、請求項２に記載の電極構造物。
【請求項９】
前記保持構造物は、前記バッキングシートの第１主面上の第１エッジ部分を、前記バッキングシートの、前記第１主面に対向する第２主面上の対向する第２エッジ部分に係合させる手段を含む、請求項１に記載の電極構造物。
【請求項１０】
前記係合させる手段は、前記第１エッジ部分に沿って延びる第１の複数の隆起と、前記第２エッジ部分に沿って延びる第２の複数の隆起とを備える、請求項９に記載の電極構造物。
【請求項１１】
前記第２エッジ部分に隣接する前記第１主面上の前記バッキングシートの平面から突出するタブを含む、請求項１０に記載の電極構造物。
【請求項１２】
前記バッキングシートの幅全体に広がり、離間した複数の電極を含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項１３】
挿入管内部で巻回され、前記挿入管は開口され、前記電極のうちの少なくとも１つの電極は、前記挿入管内の開口を通して露出する、請求項１２に記載の電極構造物。
【請求項１４】
前記電極のうちの２つの隣接する電極間に延びる隆起を含み、前記隆起は前記バッキングシートの主面から突出する、請求項１２に記載の電極構造物。
【請求項１５】
前記電極は、血管の内壁の曲率に全体が一致するよう湾曲する面を有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項１６】
前記バッキングシートの第１主面上に２次元アレイ状に構成される複数の電極を備える、請求項１から１５のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項１７】
前記バッキングシートは、前記第１主面が凸円柱状の曲率を有するような曲率を持つよう予備成形される、請求項１６に記載の電極構造物。
【請求項１８】
前記電極は、前記第１主面の曲率の軸に平行な軸の周りに湾曲した接触面を有する、請求項１７に記載の電極構造物。
【請求項１９】
血中化学物質センサを含む、請求項１から１８のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項２０】
前記血中化学物質センサは血中酸素センサを含む、請求項１９に記載の電極構造物。
【請求項２１】
前記血中化学物質センサは血中ＣＯ２センサを含む、請求項１９および２０のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項２２】
刺激信号発生器に接続された、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物を備える、神経刺激システム。
【請求項２３】
前記刺激信号発生器は埋め込み型パルス発生器を含む、請求項２２に記載の神経刺激システム。
【請求項２４】
前記刺激信号発生器は、センサからの信号に応じて刺激信号の発生を調節するよう構成される、請求項２２または２３のいずれか１項に記載の電極構造物を含む、神経刺激システム。
【請求項２５】
前記センサは加速度計を含む、請求項２４に記載の神経刺激システム。
【請求項２６】
前記センサは血中化学物質センサを含む、請求項２４または２５のいずれか１項に記載の神経刺激システム。
【請求項２７】
前記血中化学物質センサは、前記電極構造物と同じ場所に配置される、請求項２６に記載の神経刺激システム。
【請求項２８】
前記電極構造物は、複数の電極構造物のうちの１つの電極構造物であり、前記刺激信号発生器は、前記複数の電極構造物のそれぞれの電極への刺激信号の送出を協調させるよう構成される、請求項２２から２７のいずれか１項に記載の神経刺激システム。
【請求項２９】
前記刺激信号発生器は、前記複数の電極構造物のそれぞれの前記電極への刺激信号の同時送出をもたらすよう構成される、請求項２５に記載の神経刺激システム。
【請求項３０】
哺乳類の神経を刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３１】
哺乳類の神経を経血管的に刺激するための、請求項２２から２９のいずれか１項に記載のシステムの使用法。
【請求項３２】
哺乳類の横隔神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３３】
哺乳類の三叉神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３４】
哺乳類の臀部または鼠径部エリアの閉鎖神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３５】
哺乳類の臀部または鼠径部エリアの迷走神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３６】
神経刺激システムであって、
刺激信号発生器と、
第１の複数の電極を含み、かつ左横隔神経に近接する人の左腕頭静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさである、第１電極構造物と、
第２の複数の電極を含み、かつ右横隔神経に近接する人の上大静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさである、第２電極構造物と、
前記信号発生器から前記第１および第２の複数の電極に信号を送信する手段と
を備える神経刺激システム。
【請求項３７】
前記信号発生器から前記第１および第２の複数の電極に信号を送信する前記手段は、複数の埋め込み型電気リード線を含む、請求項３６に記載の神経刺激システム。
【請求項３８】
前記信号発生器から前記第１および第２の複数の電極に信号を送信する前記手段は、無線制御信号送信システムを含む、請求項３６に記載の神経刺激システム。
【請求項３９】
人に対して呼吸の補助を提供するシステムであって、
左横隔神経に近接する人の左腕頭静脈の管腔に沿う位置に埋め込まれた第１電極構造物と、
右横隔神経に近接する人の上大静脈の管腔に沿う位置に埋め込まれた第２電極構造物と、
刺激信号を前記第１および第２の電極構造物の電極に印加するために接続された信号発生器と
の少なくとも１つを備えるシステム。
【請求項１】
経血管的神経刺激で使用するための電極構造物であって、
電気絶縁性バッキングシート上に支持される電極と、
前記電極を前記血管の内壁に接触させて、前記バッキングシートを血管の内壁に当たるよう保持する構造物と
を備える、電極構造物。
【請求項２】
前記保持する構造物は拡張可能ステントを備える、請求項１に記載の電極構造物。
【請求項３】
前記ステントは、拡張可能金属ワイヤステントを含む、請求項１に記載の電極構造物。
【請求項４】
前記ステントは、前記バッキングシートに固着する、請求項２または３に記載の電極構造物。
【請求項５】
前記ステントは、前記ステントの長手方向ボアに全体が平行に延びる線に沿って前記バッキングシートに固着する、請求項４に記載の電極構造物。
【請求項６】
前記バッキングシートは、前記ステントが拡張形状であるときに、前記ステントの外周の周りに延びる大きさに作られる、請求項４または５に記載の電極構造物。
【請求項７】
前記ステントは管状であり、前記構造物は、前記ステントのボア内に取外し可能に配設された膨張可能バルーンを含む、請求項２から６のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項８】
前記バッキングシートは、巻回されてボアを形成し、前記保持する構造物は、前記ボア内に挿入可能な管状保持器を含む、請求項２に記載の電極構造物。
【請求項９】
前記保持構造物は、前記バッキングシートの第１主面上の第１エッジ部分を、前記バッキングシートの、前記第１主面に対向する第２主面上の対向する第２エッジ部分に係合させる手段を含む、請求項１に記載の電極構造物。
【請求項１０】
前記係合させる手段は、前記第１エッジ部分に沿って延びる第１の複数の隆起と、前記第２エッジ部分に沿って延びる第２の複数の隆起とを備える、請求項９に記載の電極構造物。
【請求項１１】
前記第２エッジ部分に隣接する前記第１主面上の前記バッキングシートの平面から突出するタブを含む、請求項１０に記載の電極構造物。
【請求項１２】
前記バッキングシートの幅全体に広がり、離間した複数の電極を含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項１３】
挿入管内部で巻回され、前記挿入管は開口され、前記電極のうちの少なくとも１つの電極は、前記挿入管内の開口を通して露出する、請求項１２に記載の電極構造物。
【請求項１４】
前記電極のうちの２つの隣接する電極間に延びる隆起を含み、前記隆起は前記バッキングシートの主面から突出する、請求項１２に記載の電極構造物。
【請求項１５】
前記電極は、血管の内壁の曲率に全体が一致するよう湾曲する面を有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項１６】
前記バッキングシートの第１主面上に２次元アレイ状に構成される複数の電極を備える、請求項１から１５のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項１７】
前記バッキングシートは、前記第１主面が凸円柱状の曲率を有するような曲率を持つよう予備成形される、請求項１６に記載の電極構造物。
【請求項１８】
前記電極は、前記第１主面の曲率の軸に平行な軸の周りに湾曲した接触面を有する、請求項１７に記載の電極構造物。
【請求項１９】
血中化学物質センサを含む、請求項１から１８のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項２０】
前記血中化学物質センサは血中酸素センサを含む、請求項１９に記載の電極構造物。
【請求項２１】
前記血中化学物質センサは血中ＣＯ２センサを含む、請求項１９および２０のいずれか１項に記載の電極構造物。
【請求項２２】
刺激信号発生器に接続された、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物を備える、神経刺激システム。
【請求項２３】
前記刺激信号発生器は埋め込み型パルス発生器を含む、請求項２２に記載の神経刺激システム。
【請求項２４】
前記刺激信号発生器は、センサからの信号に応じて刺激信号の発生を調節するよう構成される、請求項２２または２３のいずれか１項に記載の電極構造物を含む、神経刺激システム。
【請求項２５】
前記センサは加速度計を含む、請求項２４に記載の神経刺激システム。
【請求項２６】
前記センサは血中化学物質センサを含む、請求項２４または２５のいずれか１項に記載の神経刺激システム。
【請求項２７】
前記血中化学物質センサは、前記電極構造物と同じ場所に配置される、請求項２６に記載の神経刺激システム。
【請求項２８】
前記電極構造物は、複数の電極構造物のうちの１つの電極構造物であり、前記刺激信号発生器は、前記複数の電極構造物のそれぞれの電極への刺激信号の送出を協調させるよう構成される、請求項２２から２７のいずれか１項に記載の神経刺激システム。
【請求項２９】
前記刺激信号発生器は、前記複数の電極構造物のそれぞれの前記電極への刺激信号の同時送出をもたらすよう構成される、請求項２５に記載の神経刺激システム。
【請求項３０】
哺乳類の神経を刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３１】
哺乳類の神経を経血管的に刺激するための、請求項２２から２９のいずれか１項に記載のシステムの使用法。
【請求項３２】
哺乳類の横隔神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３３】
哺乳類の三叉神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３４】
哺乳類の臀部または鼠径部エリアの閉鎖神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３５】
哺乳類の臀部または鼠径部エリアの迷走神経を経血管的に刺激するための、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電極構造物の使用法。
【請求項３６】
神経刺激システムであって、
刺激信号発生器と、
第１の複数の電極を含み、かつ左横隔神経に近接する人の左腕頭静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさである、第１電極構造物と、
第２の複数の電極を含み、かつ右横隔神経に近接する人の上大静脈の管腔に沿う位置に埋め込み可能である大きさである、第２電極構造物と、
前記信号発生器から前記第１および第２の複数の電極に信号を送信する手段と
を備える神経刺激システム。
【請求項３７】
前記信号発生器から前記第１および第２の複数の電極に信号を送信する前記手段は、複数の埋め込み型電気リード線を含む、請求項３６に記載の神経刺激システム。
【請求項３８】
前記信号発生器から前記第１および第２の複数の電極に信号を送信する前記手段は、無線制御信号送信システムを含む、請求項３６に記載の神経刺激システム。
【請求項３９】
人に対して呼吸の補助を提供するシステムであって、
左横隔神経に近接する人の左腕頭静脈の管腔に沿う位置に埋め込まれた第１電極構造物と、
右横隔神経に近接する人の上大静脈の管腔に沿う位置に埋め込まれた第２電極構造物と、
刺激信号を前記第１および第２の電極構造物の電極に印加するために接続された信号発生器と
の少なくとも１つを備えるシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図６Ａ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図９Ａ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図６Ａ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図９Ａ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１０−５１６３５３（Ｐ２０１０−５１６３５３Ａ）
【公表日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４６６２８（Ｐ２００９−５４６６２８）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００８／０００１７９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０９２２４６
【国際公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（５０００６５６４６）サイモン フレーザー ユニバーシティー (4)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｍｏｎ Ｆｒａｓｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００８／０００１７９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０９２２４６
【国際公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（５０００６５６４６）サイモン フレーザー ユニバーシティー (4)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｍｏｎ Ｆｒａｓｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]