JP6905524B2 - A system for treating neuropathy using electrical nerve conduction blocks - Google Patents

A system for treating neuropathy using electrical nerve conduction blocks Download PDF

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Description

発明の詳細な説明Detailed description of the invention

(政府出資)
この研究は、少なくとも部分的に、健康と人類サービス部、米国国立衛生研究院、国家神経障害や卒中研究所の資金援助番号R01−NS−074149と資金援助番号R01−EB−002091の資金援助によってサポートされた。米国政府は、本発明に対して一定の権利を有せる。
(Government investment)
This study was, at least in part, funded by the National Institutes of Health, National Institutes of Health, National Institutes of Health and Stroke, with funding numbers R01-NS-074149 and funding numbers R01-EB-002091. Supported. The United States Government has certain rights to the invention.

(関連出願)
この出願は、出願番号14/969,826、出願日2015年12月15日の米国特許の権利を要求し、この特許の全ての内容は、すべての目的のためにここに援用されている。
(Related application)
This application claims the rights of a US patent with application number 14 / 969,826, filing date December 15, 2015, the entire contents of which are incorporated herein by all purposes.

本開示は、全体的に電気神経伝導ブロック(ENCB)に関し、また、さらに具体的に、損傷的電気化学反応生成物を生成せず、ENCBを用いて神経障害を治療するシステムに関する。 The present disclosure relates to an electrical nerve conduction block (ENCB) as a whole, and more specifically to a system that does not produce damaging electrochemical reaction products and uses ENCB to treat neuropathy.

多くの神経障害は、1つ又は複数の神経における異常な伝導によって特徴づけられ、望ましくない神経活動をもたらす。いくつかの場合では、異常な伝導は、異なる末端器官によって実現される痛み、痙攣又は他の病理効果に関する。神経障害の例には、卒中、脳損傷、脊髄損傷(SCI)、脳性麻痺(CP)と多発性硬化症(MS)、及び癌、関節置換、子宮内膜症、多汗症、めまい、唾液分泌、斜頸、神経腫瘍、しゃっくりなどが含まれる。伝統的に、これらの神経学的障害は、薬物または侵襲的方法、例えばノイロリーズを用いて治療されてきた。これらの神経障害は、一般に臨床的に使用されないが、高周波交流(HFAC)波形及び/又は直流(DC)波形の印加により、望ましくない神経活動を停止させるために、末梢軸索における伝導をブロックすることによって治療することもできる。 Many neuropathy is characterized by abnormal conduction in one or more nerves, resulting in unwanted nerve activity. In some cases, abnormal conduction relates to pain, spasms or other pathological effects achieved by different end organs. Examples of neuropathy include stroke, brain injury, spinal cord injury (SCI), cerebral palsy (CP) and multiple sclerosis (MS), and cancer, joint replacement, endometriosis, hyperhidrosis, dizziness, saliva. Includes secretion, torticollis, neurological tumors, saliva, etc. Traditionally, these neurological disorders have been treated with drugs or invasive methods such as Neurolies. Although these neuropathy are not commonly used clinically, the application of radio frequency alternating current (HFAC) and / or direct current (DC) waveforms blocks conduction in peripheral axons to stop unwanted neural activity. It can also be treated by.

HFAC波形は、電気化学的損傷を引き起こすことなく、局所的、即時的、完全的、可逆的な伝導ブロックを提供することが示されている。しかし、HFACは、神経内で短い初期反応を生み出すが、これは、消滅して止まるのに数秒かかることがある。初期反応は、HFAC波形又は電極設計の変更だけでは、解消されることができない。隣接電極により短いDC波形を印加することで初期反応を完全に中和することが可能であるが、DC波形を何回も印加すると、神経伝導は、損なわれる。伝導損傷は、神経における伝導をブロックするために注入される必要な電荷レベルでのDC波形によって引き起こされる損傷的電気化学反応生成物の生成によるものであり得る。 HFAC waveforms have been shown to provide local, immediate, complete and reversible conduction blocks without causing electrochemical damage. However, HFAC produces a short initial response within the nerve, which can take seconds to disappear and stop. The initial reaction cannot be eliminated only by changing the HFAC waveform or electrode design. It is possible to completely neutralize the initial reaction by applying a short DC waveform to the adjacent electrodes, but if the DC waveform is applied many times, nerve conduction is impaired. Conduction damage can be due to the production of damaging electrochemical reaction products caused by DC waveforms at the required charge levels injected to block conduction in nerves.

また、HFACブロックの代替としてDC波形を使用することができる。実際に、DC波形は、不利な初期反応又は陽極遮断励起を排除するように設計することができる。しかし、これらのDC波形は、神経に電気化学的損傷を引き起こす。例えば、損傷は、損傷的電気化学反応生成物(例えば、ラジカル)の形成によって引き起こされることがあり、ここで、界面の電荷注入容量がなくなった時に上記損傷的電気化学反応生成物が生じ得る。電荷注入容量(又は「電荷容量」)は、通常、電極−電解質界面の電圧(サイクリックボルタモグラム(CV)における分子酸素と分子水素の特定の生成の間の電圧)ウォーターウィンドウ(water windows)から離れる前に電極が伝送可能な電荷量を指す。 Further, a DC waveform can be used as an alternative to the HFAC block. In fact, the DC waveform can be designed to eliminate adverse initial reactions or anodic cutoff excitations. However, these DC waveforms cause electrochemical damage to nerves. For example, damage can be caused by the formation of damaging electrochemical reaction products (eg, radicals), where the damaging electrochemical reaction products can occur when the interface charge injection capacity is exhausted. The charge injection capacity (or "charge capacity") is usually away from the electrode-electrolyte interface voltage (the voltage between the specific production of molecular oxygen and molecular hydrogen in a cyclic voltammogram (CV)) water windows. Previously refers to the amount of charge that the electrode can transmit.

本開示は、全体的に電気神経伝導ブロック(ENCB)に関し、また、さらに具体的に、損傷的電気化学反応生成物を生成せず、ENCBを用いて神経障害を治療する方法に関する。例えば、電極接点を備える治療伝送装置(例えば、電極)を用いてENCBを神経に伝送することができ、上記電極接点は、不可逆的な電気化学反応が発生しない場合、所望の神経ブロックに必要な電荷の高電荷容量材料(例えば、上記高電荷容量材料から製作され、それで塗布されるなど)を含む。例として、高電荷容量材料は、白金黒、酸化イリジウム、窒化チタン、タンタル、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)等がある。 The present disclosure relates to an electrical nerve conduction block (ENCB) as a whole, and more specifically to a method of treating a neuropathy with ENCB without producing a damaging electrochemical reaction product. For example, ENCB can be transmitted to nerves using a therapeutic transmission device (eg, electrodes) with electrode contacts, which are required for the desired nerve block if no irreversible electrochemical reaction occurs. Includes charged high charge capacitance materials (eg, made from and coated with the above high charge capacitance materials). Examples of high charge capacitance materials include platinum black, iridium oxide, titanium nitride, tantalum, poly (ethylenedioxythiophene) and the like.

本開示の態様は、被験体の痛みを軽減するための方法を含む。当該方法は、痛みに関連する信号を伝達する神経と電気的に連通するように電極接点を配置することを含む。当該方法は、神経への電気化学的損傷を引き起こすことなく、電極接点によりENCBを神経に印加することを含む。電極接点は、高電荷容量材料を含むことができ、上記高電荷容量材料は、ENCBによって伝送される電荷で損傷する電気化学反応生成物の形成を防止する。当該方法は、さらに、痛みを軽減するために、ENCBで痛みに関連する信号が神経を介して伝送することをブロックすることを含む。 Aspects of the present disclosure include methods for reducing pain in a subject. The method involves arranging electrode contacts to electrically communicate with nerves that carry pain-related signals. The method comprises applying ENCB to the nerve through electrode contacts without causing electrochemical damage to the nerve. The electrode contacts can include a high charge capacitance material, which prevents the formation of charge-damaged electrochemical reaction products transmitted by the ENCB. The method further comprises blocking the transmission of pain-related signals via nerves in the ENCB to relieve pain.

本開示の別の態様は、被験体における筋肉痙攣を軽減させる方法を含む。当該方法は、筋肉痙攣に関連する信号を伝送する神経と電気的に連通するように電極接点を配置することを含む。当該方法は、さらに、神経に対する電気化学的損傷を引き起こすことなく電極接点によりENCBを神経に印加することを含む。電極接点は、高電荷容量材料を含むことができ、上記高電荷容量材料は、ENCBによって伝送される電荷で損傷する電気化学反応生成物の形成を防止する。当該方法は、さらに、筋肉痙攣を停止させるために、ENCBで信号が神経を介して伝送することをブロックすることを含む。 Another aspect of the disclosure includes a method of reducing muscle spasms in a subject. The method involves arranging electrode contacts to electrically communicate with nerves that carry signals associated with muscle spasms. The method further comprises applying ENCB to the nerve through electrode contacts without causing electrochemical damage to the nerve. The electrode contacts can include a high charge capacitance material, which prevents the formation of charge-damaged electrochemical reaction products transmitted by the ENCB. The method further comprises blocking the signal transmission through nerves at ENCB to stop muscle spasms.

本開示の別の態様は、被験体における神経障害(例えば、多汗症、めまい、唾液分泌など)を治療するための方法を含む。当該方法は、障害に関連する信号を伝送する神経と電気的に連通するように電極を配置することを含む。当該方法は、さらに、神経への電気化学的損傷を引き起こすことなく、電極接点によりENCBを神経に印加することを含む。電極接点は、高電荷容量材料を含むことができ、上記高電荷容量材料は、ENCBによって伝送される電荷で損傷する電気化学反応生成物の形成を防止する。当該方法は、さらに、障害を治療するために、ENCBで信号が神経を介して伝送することをブロックすることを含む。 Another aspect of the disclosure includes methods for treating neuropathy in a subject (eg, hyperhidrosis, dizziness, salivation, etc.). The method involves arranging electrodes so that they communicate electrically with nerves that carry signals associated with the disorder. The method further comprises applying ENCB to the nerve through electrode contacts without causing electrochemical damage to the nerve. The electrode contacts can include a high charge capacitance material, which prevents the formation of charge-damaged electrochemical reaction products transmitted by the ENCB. The method further comprises blocking the signal transmission through nerves in the ENCB to treat the disorder.

本開示の別の態様は、波形発生器、コントローラ及び電気接点を備えるシステムを含む。波形発生器は、電気神経伝導ブロック(ENCB)を生成するためのものである。コントローラは、波形発生器に接続されている。コントローラは、ENCBを調整するために少なくとも1つのパラメータを含む入力を受け取るように構成される。電気接点は、波形発生器に接続されている。電気接点は、神経に接触するように配置される。電気接点は、ENCBで伝送される電荷で損傷する電気化学製品の形成を防止する高電荷容量材料を含む。電気接点は、ENCBを神経に伝送して痛みに関連する信号が神経を介して伝送することをブロックするように配置される。 Another aspect of the disclosure includes a system with a waveform generator, controller and electrical contacts. The waveform generator is for generating an electrical nerve conduction block (ENCB). The controller is connected to a waveform generator. The controller is configured to receive an input containing at least one parameter to tune the ENCB. The electrical contacts are connected to the waveform generator. The electrical contacts are arranged so that they are in contact with the nerve. Electrical contacts include high charge capacitance materials that prevent the formation of charge-damaged electrochemical products transmitted on the ENCB. The electrical contacts are arranged to transmit the ENCB to the nerve and block the transmission of pain-related signals through the nerve.

図面を参照しながら以下の説明を閲読するとき、本開示の上記及び他の特徴は、本開示に関係する当業者にとって明らかになる。図面において、
電気化学的損傷をひきおこすことなく、電気神経伝導ブロック(ENCB)を神経に伝送可能な例示的なシステムを示す図である。 図1に示すシステムによって異なる治療伝送装置が用いられる例を示す図である。 入力に応じて図1に示す波形発生器の例示的なシステムを示す図である。 電気化学的損傷をひきおこすことなく、ENCBを神経に伝送する例示的な方法を示すプロセスフロー図である。 神経に印加されるENCBの程度を調整する例示的な方法を示すプロセスフローである。 異なるQ値を有するいくつかの白金黒電極接点を示すサイクリックボルタモグラムである。 神経を損傷することなく、DC ENCBを用いて神経信号の伝送をブロックするシステムの1つ例を示す図である。 台形波形のブロッキング相の間に近位刺激によって引き起こされる痙攣をブロックすることを表す説明的DCブロック試験を示す図である。 DC ENCB後の坐骨神経伝導の活力を説明する図である。 多相DC ENCB波形の例を示す図である。 DCプラスHFACノンオンセット・ブロッキング波形を使用する実験装置とENCBを示す図である。 プリ充電パルス、逆極性のブロッキング相及び最終充電相のDC伝送を示す図である。 異なる幅のDCブロックが異なるパーセンテージのHFAC初期反応をブロックすることを示し、電気神経伝導ブロック波形が誘発された胃筋肉の筋力に影響することを示す図である。 それぞれ電流レベルが変化したときに筋肉を活動化させることを回避するためにDC波形において異なる勾配と複数の変換を使用することを示す図である。 短すぎるため、HFAC初期反応全体をブロックできないDCブロックを示す図である。 ENCBの潜在的な臨床応用の非限定的な例を示す概略図である。
The above and other features of the present disclosure will become apparent to those skilled in the art relating to the present disclosure when reading the following description with reference to the drawings. In the drawing
FIG. 5 illustrates an exemplary system capable of transmitting an electroneuronal conduction block (ENCB) to a nerve without causing electrochemical damage. , It is a figure which shows the example which a different treatment transmission apparatus is used by the system shown in FIG. It is a figure which shows the exemplary system of the waveform generator shown in FIG. 1 according to the input. FIG. 5 is a process flow diagram illustrating an exemplary method of transmitting ENCB to nerves without causing electrochemical damage. It is a process flow showing an exemplary method of adjusting the degree of ENCB applied to a nerve. It is a cyclic voltammogram showing several platinum black electrode contacts having different Q values. It is a figure which shows one example of the system which blocks the transmission of a nerve signal using DC ENCB without damaging a nerve. FIG. 5 illustrates an explanatory DC block test showing blocking spasms caused by proximal stimulation during the trapezoidal blocking phase. It is a figure explaining the vitality of the sciatic nerve conduction after DC ENCB. It is a figure which shows the example of the polyphase DC ENCB waveform. It is a figure which shows the experimental apparatus which uses DC plus HFAC non-onset blocking waveform, and ENCB. It is a figure which shows the DC transmission of a precharge pulse, a blocking phase of reverse polarity and a final charge phase. It is shown that DC blocks of different widths block different percentages of HFAC initial responses, and that the electrical nerve conduction block waveform affects the strength of the induced gastric muscles. , FIG. 5 shows the use of different gradients and multiple transformations in the DC waveform to avoid activating muscles when the current level changes, respectively. It is a figure which shows the DC block which cannot block the whole HFAC initial reaction because it is too short. FIG. 6 is a schematic showing a non-limiting example of potential clinical application of ENCB.

I.定義
他に限定されない限り、本明細書に使用されている全ての技術用語は、本開示が属する分野の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。
I. Definitions Unless otherwise limited, all technical terms used herein have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art to which this disclosure belongs.

本開示の上下文において、上下文に他に明白に示さない限り、単数形「1つ」と「前記」は、複数形を含んでもよい。 In the context of the present disclosure, the singular forms "1" and "above" may include the plural, unless otherwise explicitly indicated in the context.

本明細書に使用されている用語「含む」は、説明する特徴、ステップ、操作、素子及び/又はコンポーネントの存在を特定することができるが、1つ又は複数のその他の機能、ステップ、操作、素子、コンポーネント、及び/又は組み合わせを排除しない。 As used herein, the term "contains" can identify the presence of a feature, step, operation, element and / or component to describe, but one or more other functions, steps, operations, Does not exclude elements, components, and / or combinations.

本明細書に記載のとおり、用語「及び/又は」は、1つ又は複数の関連する列挙された項目の任意の及びすべての組み合わせを含み得る。 As described herein, the term "and / or" may include any and all combinations of one or more related listed items.

また、用語「第1」、「第2」などは、ここで異なる素子を説明するために用いられるが、これらの素子は、これらの用語に制限されない。これらの用語は、1つの素子を他の1つの素子と区別するためのみに用いられる。従って、本開示の教示から離脱しない場合、以下に説明する「第1」素子は、「第2」素子と称されてもよい。特別に示さない限り、操作(又は動作/ステップ)の順番は、特許請求の範囲又は図面に示される順番に限らない。 Further, although the terms "first", "second" and the like are used here to describe different elements, these elements are not limited to these terms. These terms are used only to distinguish one element from another. Therefore, the "first" element described below may be referred to as a "second" element if it does not deviate from the teachings of the present disclosure. Unless otherwise specified, the order of operations (or actions / steps) is not limited to the order shown in the claims or drawings.

本明細書に使用されているように、用語「神経ブロック」、「神経伝導ブロック」及び「ブロック」は、神経に沿ったある点におけるパルス伝送失敗を指す場合に交換して使用することができる。いくつかの場合では、神経伝導は、神経に沿って進むときに、ある点で動作電位を消滅させることによってブロックすることができる。他のいくつかの場合では、目標神経の活性化閾値を増加させること、及び/又は神経の伝導速度を低下させることで神経伝導をブロックするが、これは、神経伝導の不完全なブロック又は実質的ブロックにつながる。 As used herein, the terms "nerve block," "nerve conduction block," and "block" may be used interchangeably to refer to a pulse transmission failure at a point along a nerve. .. In some cases, nerve conduction can be blocked by extinguishing action potentials at some point as it travels along the nerve. In some other cases, nerve conduction is blocked by increasing the activation threshold of the target nerve and / or slowing the nerve conduction velocity, which is an incomplete block or parenchyma of nerve conduction. It leads to a target block.

本明細書で使用されているように、動作電位は、神経による伝送が完全に消滅する(例えば、100%消滅する)とき、神経伝導は、「ブロック」される。 As used herein, action potentials are "blocked" in nerve conduction when nerve transmission is completely extinguished (eg, 100% extinct).

本明細書で使用されているように、「不完全な神経ブロック」または「実質的な神経ブロック」が生じる場合、神経伝導は、「実質的にブロック」される。用語「不完全な神経ブロック」と「実質的な神経ブロック」は、部分的なブロックを指すことができ、そのうち、100%未満(例えば、約90%未満、約80%未満、約70%未満、約60%未満又は約50%未満)の神経によって進む動作電位は、消滅する。 As used herein, nerve conduction is "substantially blocked" when "incomplete nerve block" or "substantial nerve block" occurs. The terms "incomplete nerve block" and "substantial nerve block" can refer to partial blocks, of which less than 100% (eg, less than about 90%, less than about 80%, less than about 70%). , About 60% or less than 50%) of nerve-driven action potentials disappear.

本明細書で使用されているように、用語「電気神経伝導ブロック」又は「ENCB」は、神経における伝導をブロックするのに十分な電界を発生可能な外部電気信号(又は波形)を指すことができる。ENCBは、直流(DC)波形(電荷平衡二相性、実質的に電荷平衡二相性、又は単相性)及び/又は高周波交流(HFAC)波形を含むことができる。 As used herein, the term "electric nerve conduction block" or "ENCB" may refer to an external electrical signal (or waveform) capable of generating an electric field sufficient to block conduction in a nerve. can. The ENCB can include direct current (DC) waveforms (charge balanced biphasic, substantially charge balanced biphasic, or monophasic) and / or radio frequency alternating current (HFAC) waveforms.

本明細書で使用されているように、用語「DC波形」は、いずれかの極性(例えば、陰極又は陽極)の電流パルスの波形を指すことができる。場合によって、DCを二相波形の第1相として使用することができる。二相波形の第2相は、第1相によって伝送される全電荷の100%を(電荷平衡の二相波形として)逆転させ、又は第1相によって伝送される全電荷の100%未満を逆転させることにより、神経及び/又はDCを伝送するための電極を損傷させる恐れのある損傷的反応生成物の生成を減少させる。他のいくつかの場合、DCは、単相波形として印加することができる。 As used herein, the term "DC waveform" can refer to the waveform of a current pulse of either polarity (eg, cathode or anode). In some cases, DC can be used as the first phase of the two-phase waveform. The second phase of the two-phase waveform reverses 100% of the total charge transmitted by the first phase (as a charge-balanced two-phase waveform) or less than 100% of the total charge transmitted by the first phase. This reduces the production of damaging reaction products that can damage the electrodes for transmitting nerves and / or DC. In some other cases, DC can be applied as a single-phase waveform.

本明細書で使用されているように、交流に関する用語「高周波」(例えば、HFAC)は、約1000ヘルツ(kHz)より高い周波数、例えば約5kHz〜約50kHzを指すことができる。 As used herein, the term "high frequency" (eg, HFAC) for alternating current can refer to frequencies above about 1000 hertz (kHz), such as about 5 kHz to about 50 kHz.

本明細書で使用されているように、用語「電気的連通」は、電界が神経に移転して患者の神経内で神経調節効果(例えば、神経信号の伝送をブロックする)を有する能力を指すことができる。 As used herein, the term "electrical communication" refers to the ability of an electric field to transfer to a nerve and have a neuromodulatory effect (eg, blocking the transmission of nerve signals) within the patient's nerves. be able to.

本明細書で使用されているように、信号の伝送(又は動作電位の伝導)がブロックされれば、「電気信号」(例えば、制御される電圧又は制御される電流)が神経(又は神経群)の軸索、細胞体または樹状突起)に印加されることができ、且つ神経組織を損傷しない。 As used herein, if signal transmission (or action potential conduction) is blocked, then an "electrical signal" (eg, a controlled voltage or controlled current) becomes a nerve (or nerve group). ) Can be applied to axons, cell bodies or dendritic processes) and does not damage nerve tissue.

本明細書で使用されているように、神経に関連する場合、用語「信号伝送」は、動作電位が神経内で伝導することを指すことができる。 As used herein, when related to nerves, the term "signal transmission" can refer to the conduction of action potentials within nerves.

本明細書で使用されているように、用語「治療伝送装置」は、ENCBを神経に伝送するように配置される装置を指すことができる。いくつかの例示では、治療伝送装置1つ又は複数の接点を有する電極を備えることができる。上記1つ又は複数の接点は、高電荷容量材料から製作されてもよく、上記高電荷容量材料は、金属(導線/リード線)における電子を介してイオン装置(電解質では、例えば、間質液で)への電流変換を提供する。いくつかの場合、電極は、接点によって生成される電界を整形することに寄与する。例として、電極は、患者の皮膚表面上に植え込み可能であり、及び/又は位置決めされることができる。 As used herein, the term "therapeutic transmission device" can refer to a device that is arranged to transmit ENCB to a nerve. In some embodiments, the therapeutic transmission device may include an electrode having one or more contacts. The one or more contacts may be made of a high charge capacitance material, which is an ion device (in an electrolyte, for example, interstitial fluid) via electrons in a metal (conductor / lead wire). Provides current conversion to). In some cases, the electrodes contribute to shaping the electric field generated by the contacts. As an example, the electrodes can be implanted and / or positioned on the patient's skin surface.

本明細書で使用されているように、用語「高電荷容量材料」は、神経を損傷させることなく、電極接点が神経の少なく一部における伝導をブロックするのに必要な電荷を伝送する材料を指すことができる。 As used herein, the term "high charge capacitance material" refers to a material that carries the charge required for the electrode contacts to block conduction in less nerves and parts without damaging the nerves. Can be pointed to.

本明細書で使用されているように、用語「Q値」は、損傷的反応生成物の形成を引き起こせる不可逆的な電気化学反応を引き起こす前に、電極接点により伝送可能な電荷の総量の値を指すことができる。例えば、高電荷容量材料は、大きなQ値を有することができ、これにより、不可逆的な電気化学反応を引き起こす前に電極接点により大きな電荷を伝送可能である。 As used herein, the term "Q factor" is the value of the total amount of charge that can be transmitted by an electrode contact before it triggers an irreversible electrochemical reaction that can trigger the formation of damaging reaction products. Can be pointed to. For example, a high charge capacitance material can have a large Q value, which allows a larger charge to be transmitted to the electrode contacts before causing an irreversible electrochemical reaction.

本明細書で使用されているように、用語「損傷的反応生成物」は、神経、体の電極接点に近接する別の部分及び/又は電極接点に損傷を与える反応を指すことができる。例えば、損傷的反応生成物は、酸素析出又は水素析出のためであり得る。他の一例として、損傷的反応生成物は、電極接点の材料の溶解に起因し得る。本明細書で使用されているように、損傷的反応生成物を生成することなく、ブロックが生じた場合、ENCBは、「安全」であると考えられる。 As used herein, the term "damaging reaction product" can refer to a reaction that damages a nerve, another part of the body in close proximity to an electrode contact and / or an electrode contact. For example, the damaging reaction product can be due to oxygen precipitation or hydrogen precipitation. As another example, the damaging reaction product can result from the dissolution of the material at the electrode contacts. As used herein, ENCBs are considered "safe" if blocking occurs without producing damaging reaction products.

本明細書で使用されているように、用語「電極/電解質界面」は、二層界面を指すことができ、当該二層界面では、電極と電解質(例えば、患者の体の領域、例えば、間質液)との間に電位差が確立される。 As used herein, the term "electrode / electrolyte interface" can refer to a two-layer interface, where the electrode and electrolyte (eg, the region of the patient's body, eg, between). A potential difference is established with the plyte.

本明細書で使用されているように、用語電極接点の「幾何学的表面積」は、電極接点の2次元表面積、例えば、電極接点の2次元外表面積の長さを幅に乗算して得た電極接点の一方の側における平滑面の表面積を指すことができる。 As used herein, the term "geometric surface area" of an electrode contact is obtained by multiplying the length by the length of the two-dimensional surface area of the electrode contact, eg, the two-dimensional outer surface area of the electrode contact. It can refer to the surface area of the smooth surface on one side of the electrode contacts.

本明細書で使用されているように、用語電極接点の「有效表面積」と「真の表面積」は、電極接点のサイクリックボルタモグラム(「CV」)の曲線内の面積から推定した表面積を指すことができる。 As used herein, the terms "effective surface area" and "true surface area" of an electrode contact refer to the surface area estimated from the area within the curve of the cyclic voltammogram ("CV") of the electrode contact. Can be done.

本明細書で使用されているように、用語「波形発生器」は、電気波形(例えば、電荷平衡二相性DC、実質的に電荷平衡の二相性DC、単相DC、HFACなど)を生成可能な装置を指すことができ、ここで、上記電気波形は、ENCBを提供するために電極接点に提供することができる。波形発生器は、例えば、患者の体内及び/又は患者の体外に植え込むことが可能である。 As used herein, the term "waveform generator" can generate electrical waveforms (eg, charge-balanced biphasic DC, substantially charge-balanced biphasic DC, single-phase DC, HFAC, etc.). Device can be pointed to, where the electrical waveform can be provided to the electrode contacts to provide ENCB. The waveform generator can be implanted, for example, inside the patient and / or outside the patient.

本明細書で使用されているように、用語「神経システム」は、患者の身体の部分間に電気的パルス(動作電位とも称される)を伝送する神経細胞と神経組織のネットワークを指す。神経システムは、末梢神経システムと中枢神経システムを含むことができる。末梢神経システムは、運動神経、感覚神経と自律神経及び介在ニューロンを含む。中枢神経システムは、脳と脊髄を含む。本明細書において、用語「神経」と「神経組織」は、1つを指して他の1つを排除すると特別に説明しない限り、末梢神経システム又は中枢神経システムの組織を指すために、互換的に使用することができる。 As used herein, the term "nerve system" refers to a network of nerve cells and nervous tissue that transmits electrical pulses (also called action potentials) between parts of the patient's body. Neural systems can include peripheral and central nervous systems. The peripheral nervous system includes motor nerves, sensory nerves and autonomic nerves, and interneurons. The central nervous system includes the brain and spinal cord. As used herein, the terms "nerve" and "nervous tissue" are compatible to refer to tissues of the peripheral or central nervous system, unless specifically stated to refer to one and exclude the other. Can be used for.

本明細書で使用されているように、用語「障害」と「神経障害」は、少なく一部が1つ又は複数の神経における異常な伝導を特徴とする病症又は疾患をさすために互換的に使用することができる。いくつかの場合、異常な伝導は、痛み及び/又は痙攣と関連する可能性がある。神経障害の例には、卒中、脳損傷、脊髄損傷(SCI)、脳性麻痺(CP)と多発性硬化症(MS)、及び癌、関節置換、子宮内膜症、多汗症、めまい、唾液分泌、斜頸、神経腫瘍、しゃっくりなどを含むことができる。 As used herein, the terms "disorder" and "neuropathy" are interchangeably used to refer to a disease or disorder characterized by abnormal conduction in at least one or more nerves. Can be used. In some cases, abnormal conduction may be associated with pain and / or seizures. Examples of neuropathy include stroke, brain injury, spinal cord injury (SCI), cerebral palsy (CP) and multiple sclerosis (MS), and cancer, joint replacement, endometriosis, hyperhidrosis, dizziness, saliva. It can include secretions, torticollis, neurological tumors, saliva, etc.

本明細書で使用されているように、用語「患者」と「被験体」は、神経障害に罹患している任意の温血生物を指すために、互換的に使用することができる。温血生物の例には、人、豚、ラット、マウス、犬、猫、ヤギ、ヒツジ、馬、サル、猿、ウサギ、牛などを含むことができるが、これらに限らない。 As used herein, the terms "patient" and "subject" can be used interchangeably to refer to any warm-blooded organism suffering from a neuropathy. Examples of warm-blooded organisms can include, but are not limited to, humans, pigs, rats, mice, dogs, cats, goats, sheep, horses, monkeys, monkeys, rabbits, cows and the like.

II.概説
本開示全体は、電気神経伝導ブロック(ENCB)に関する。ENCBは、例えば痛み、筋肉痙攣状態、多汗症、めまい、唾液分泌などの神経障害の望ましくない神経活動を阻止するために、1つ又は複数の神経における信号伝送(動作電位の「伝導」とも称される)をブロックすることができる。しかし、伝統的に、ENCBは、このような神経障害における望ましくない神経活動を治療するために用いられていない。ENCBの使用に同意しない理由の1つは、望ましくない副作用の発生、例えば、危険な電気化学反応生成物の生成である。本開示の高電荷容量電極接点は、ENCBに使用される電荷のこのような電気化学的損傷を実質的に排除することができる。従って、本開示は、神経、患者の身体又は電極への電気化学的損傷を引き起こすことなく、ENCBを用いて神経障害を治療する方法に関する。
II. Overview The entire disclosure relates to the Electrical Nerve Conduction Block (ENCB). ENCB also refers to signal transmission (also referred to as "conduction" of action potentials) in one or more nerves to prevent unwanted neural activity of neuropathy such as pain, muscle spasticity, hyperhidrosis, dizziness, salivation. Can be blocked). However, traditionally, ENCB has not been used to treat unwanted neural activity in such neurological disorders. One of the reasons for disagreeing with the use of ENCB is the occurrence of unwanted side effects, such as the production of dangerous electrochemical reaction products. The high charge capacitance electrode contacts of the present disclosure can substantially eliminate such electrochemical damage to the charge used in the ENCB. Accordingly, the present disclosure relates to methods of treating neuropathy with ENCB without causing electrochemical damage to nerves, the patient's body or electrodes.

高電荷容量材料を含む電極接点を備える治療伝送装置(例えば、電極)を使用してENCBを神経に伝送することができる。高電荷容量材料を使用して、本開示の電極接点は、HFAC波形の初期反応特徴がなく、且つDC波形を印加することによる電気化学的損傷がない場合に、ENCBを伝送することができる。通常、高電荷容量電極は、約100μC以上のQ値を有することができる。言い換えれば、高電荷容量電極は、不可逆的な反応生成物を生成することなく、約100μC以上の電荷を伝送することができる。しかし、いくつかの場合、高電荷容量電極は、約1μCと約100μCとの間のQ値を有することができる。他のいくつかの場合、高電荷容量電極は、約10μCのオーダのQ値を有することができる。 A therapeutic transmission device (eg, an electrode) with electrode contacts containing a high charge capacitance material can be used to transmit ENCB to the nerve. Using a high charge capacitance material, the electrode contacts of the present disclosure can transmit ENCB in the absence of the initial reaction characteristics of the HFAC waveform and no electrochemical damage due to the application of the DC waveform. Generally, the high charge capacitance electrode can have a Q value of about 100 μC or more. In other words, the high charge capacitance electrode can transmit a charge of about 100 μC or more without producing an irreversible reaction product. However, in some cases, the high charge capacitance electrode can have a Q value between about 1 μC and about 100 μC. In some other cases, the high charge capacitance electrode can have a Q value on the order of about 10 μC.

例えば白金又はステンレス鋼から製造された従来の刺激電極に比べ、高電荷容量材料を使用して、より長い時間帯でより多くの電荷を安全に伝送することができる。いくつかの場合、高電荷容量材料は、約1〜約5mC/cmの電荷注入容量(材料により安全に伝送できる電荷密度)を有することができる。これに比べ、研磨されている白金(非高電荷容量材料)は、約0.05mC/cmの電荷注入容量を有する。高電荷容量材料を含む電極接点では、電極接点の有效表面積は、幾何学的表面積に対して、数桁増加する。従って、例として、DCは、何ら神経損傷もなく、単極神経カフ電極接点により10秒にわたって伝送することができる。従って、本開示は、有効的、可逆的、及び「発症しない」優れたブロックを提供する。 Compared to conventional stimulation electrodes made of, for example, platinum or stainless steel, high charge capacitance materials can be used to safely transmit more charge over longer periods of time. In some cases, the high charge capacitance material can have a charge injection capacitance of about 1 to about 5 mC / cm 2 (charge density that can be safely transmitted by the material). In comparison, the polished platinum (non-high charge capacity material) has a charge injection capacity of about 0.05 mC / cm 2. For electrode contacts containing high charge capacitance materials, the effective surface area of the electrode contacts increases by several orders of magnitude relative to the geometric surface area. Thus, as an example, DC can be transmitted over 10 seconds by unipolar nerve cuff electrode contacts without any nerve damage. Therefore, the present disclosure provides an excellent block that is effective, reversible, and "does not develop".

III.システム
いくつかの態様では、本開示は、神経障害に関連する目標神経の少なく一部を介して信号伝送をブロックすることによって神経障害を治療するシステム10(図1)に関する。システム10は、神経における信号伝送をブロックするために、神経に電気神経伝導ブロック(ENCB)を印加することができる。有利的に、ENCBは、電気化学的損傷を引き起こす電気化学反応生成物の生成を引き起こすことなく、所要な電荷レベルで伝送することができる。例えば、ENCBは、運動神経ブロック、感覚神経ブロック、自律神経ブロック、中枢神経システムブロック、介在ニューロンブロックなどに使用することができる。他のタイプのブロック(例えば、ノイロリーズ)とは、逆に、ENCBが印加されなくなると、神経は、正常な伝導に回復する。
III. System In some aspects, the present disclosure relates to a system 10 (FIG. 1) that treats a neuropathy by blocking signal transmission through a small portion of the target nerve associated with the neuropathy. The system 10 can apply an electrical nerve conduction block (ENCB) to the nerve to block signal transmission in the nerve. Advantageously, ENCBs can be transmitted at the required charge level without causing the formation of electrochemical reaction products that cause electrochemical damage. For example, ENCB can be used for motor nerve block, sensory nerve block, autonomic nerve block, central nervous system block, interneuron block and the like. Contrary to other types of blocks (eg, neurolies), nerves restore normal conduction when ENCB is no longer applied.

システム10は、波形発生器12を含むことができ、波形発生器12は、(例えば、有線接続又は無線接続により)1つ又は複数の電極接点16を含む治療伝送装置14に接続され、且つ治療伝送装置14に電気的に連通する。波形発生器12は、信号が神経を介して伝送することをブロックする電気波形(「ENCB波形」とも称され、又は「ENCB」とも略称する)を生成することができる。いくつかの場合、電気波形は、単相直流(DC)波形、電荷平衡二相DC波形及び/又は実質的に電荷平衡二相DC波形であってもよい。他のいくつかの場合、波形は、高周波交流(HFAC)波形であってもよい。 The system 10 may include a waveform generator 12, which is connected to a treatment transmission device 14 that includes one or more electrode contacts 16 (eg, by wire or wireless connection) and treatment. It communicates electrically with the transmission device 14. The waveform generator 12 can generate an electrical waveform (also referred to as an "ENCB waveform" or abbreviated as "ENCB") that blocks the signal from being transmitted through nerves. In some cases, the electrical waveform may be a single-phase direct current (DC) waveform, a charge-balanced two-phase DC waveform and / or a substantially charge-balanced two-phase DC waveform. In some other cases, the waveform may be a radio frequency alternating current (HFAC) waveform.

治療伝送装置14は、生成される電気波形を受け取り、1つ又は複数の電極接点16(単極及び/又は双極)によりENCBを神経(「目標神経」又は「神経組織」とも称される)に伝送する。例えば、波形発生器12は、異なる時間に及び/又は異なる電極接点により波形を印加するために、異なる波形を生成することができる。例えば、波形発生器12は、異なる時間に印加するDC波形とHFAC波形を生成する。他の一例として、波形発生器12は、異なる時系列特徴を有する異なる電極接点16によって印加される複数DC波形を生成することができる。 The therapeutic transmission device 14 receives the generated electrical waveform and directs the ENCB to a nerve (also referred to as a "target nerve" or "nervous tissue") by one or more electrode contacts 16 (unipolar and / or bipolar). To transmit. For example, the waveform generator 12 can generate different waveforms to apply waveforms at different times and / or with different electrode contacts. For example, the waveform generator 12 generates DC and HFAC waveforms that are applied at different times. As another example, the waveform generator 12 can generate multiple DC waveforms applied by different electrode contacts 16 with different time series characteristics.

少なくとも1つ又は複数の電極接点16が高電荷容量材料を含むことができるため、治療伝送装置14は、不可逆的、損傷的電気化学反応生成物を形成せずENCBを伝送することができる。通常、高電荷容量材料は、電極接点16が不可逆的であり、且つ損傷的反応生成物を形成せず、所望の神経伝導ブロックを伝送するのに必要な電荷を供給できる任意の材料であってもよい。例えば、水素が析出し、又は酸素が析出することなく、ブロックに必要な電荷を伝送することを実現できるように、高電荷容量材料のウォーターウィンドウ(water window)を広くすることができる。高電荷容量材料の非制限性の例には、白金黒、酸化イリジウム、窒化チタン、タンタル、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)及び適切な組み合わせを含む。 Since at least one or more electrode contacts 16 can include a high charge capacitance material, the therapeutic transmission device 14 can transmit the ENCB without forming an irreversible, damaging electrochemical reaction product. Generally, a high charge capacitance material is any material in which the electrode contacts 16 are irreversible, do not form damaging reaction products, and can supply the charge required to transmit the desired nerve conduction block. May be good. For example, the water window of the high charge capacitance material can be widened so that the required charge can be transmitted to the block without the precipitation of hydrogen or the precipitation of oxygen. Non-limiting examples of high charge capacitance materials include platinum black, iridium oxide, titanium nitride, tantalum, poly (ethylenedioxythiophene) and suitable combinations.

いくつかの例では、1つ又は複数の電極接点16は、高電荷容量材料から製作されることができる。他の例では、1つ又は複数の電極接点16は、少なくとも部分的に高電荷容量材料で塗布される導電材料(例えば、白金、ステンレス鋼など)を含むことができる。他の例では、1つ又は複数の電極接点16は、高電荷容量材料から製作される電極接点と少なくとも部分的に高電荷容量材料によって塗布される電極接点を含むことができる。さらに他の例では、1つ又は複数の電極接点16は、高電荷容量材料を含む接点及び高電荷容量材料を含まない他の接点を備えることができる。 In some examples, the one or more electrode contacts 16 can be made from a high charge capacitance material. In another example, the one or more electrode contacts 16 may include a conductive material (eg, platinum, stainless steel, etc.) that is at least partially coated with a high charge capacitance material. In another example, the one or more electrode contacts 16 may include electrode contacts made from a high charge capacitance material and at least partially coated with the high charge capacitance material. In yet another example, the one or more electrode contacts 16 may include a contact that includes a high charge capacitance material and another contact that does not contain a high charge capacitance material.

一例では、1つ又は複数の電極接点16は、約1mmの幾何学的表面積を有することができる。他の一例では、1つ又は複数の電極接点16の幾何学的表面積は、約3mm〜約9mmである。いくつかの例では、1つ又は複数の電極接点16のそれぞれは、ほぼ等しい幾何学的表面積を有することができる。他の例では、1つ又は複数の電極接点16は、異なる幾何学的表面積を有することができる。 In one example, one or more electrode contacts 16 can have a geometric surface area of about 1 mm 2. In another example, the geometric surface area of one or more electrode contacts 16 is about 3 mm 2 to about 9 mm 2 . In some examples, each of the one or more electrode contacts 16 can have approximately equal geometric surface areas. In another example, the one or more electrode contacts 16 can have different geometric surface areas.

いくつかの場合、治療伝送装置14は、電極であってもよい。いくつかの非制限性の例では、治療伝送装置14は、複数の連続した電極接点16を備える電極(例えば、図2に示す神経カフ電極又は図3に示す平面界面神経電極(FINE))であってもよい。しかし、治療伝送装置14は、示されていない他の構成、例えば螺旋カフ電極又は他の神経カフ電極、メッシュ、直棒状のリード線、パドル型のリード線、マルチディスプレイ接触電極又は貫通性神経内電極を含むディスク型接触電極を有することができる。 In some cases, the treatment transmission device 14 may be an electrode. In some non-limiting examples, the treatment transmission device 14 is an electrode having a plurality of continuous electrode contacts 16 (eg, a nerve cuff electrode shown in FIG. 2 or a planar interface nerve electrode (FINE) shown in FIG. 3). There may be. However, the therapeutic transmission device 14 may have other configurations not shown, such as spiral cuff electrodes or other nerve cuff electrodes, meshes, straight rod-shaped leads, paddle-shaped leads, multi-display contact electrodes or penetrating nerves. It can have a disc-type contact electrode including an electrode.

図4には、波形発生器12によって生成される電気波形のパラメータを制御する例示的なシステム40が示されている。システム40は、コントローラ42を備えることができ、コントローラ42は、電気波形を調整及び/又は治療伝送装置14に伝送できるように、入力(少なくとも1つのパラメータを含む)を受け取り、波形発生器12に信号を送信することができ、これにより、適切なENCBを神経に伝送することができる。例えば、入力に基づき、コントローラ42は、タイミングパラメータ、強度パラメータ、波形パラメータを指定し、及び/又は1つ又は複数の電極接点16のうちのどれかにENCBを伝送させるかを指定することができる。一例では、コントローラ42は、神経を通る信号伝送の一部(「ブロックの程度を調整する」を阻止するように、強度パラメータを指定することができる。信号伝送の一部のみをブロックすることにより、信号伝送の負の結果を低減又は排除することができ、それとともに神経の他の部分を通る信号の伝送(例えば、筋肉の自発的な移動を可能にするとともに、筋肉の痙攣をブロックする)を可能にする。 FIG. 4 shows an exemplary system 40 that controls the parameters of the electrical waveform generated by the waveform generator 12. The system 40 may include a controller 42, which receives an input (including at least one parameter) to the waveform generator 12 so that the electrical waveform can be transmitted to the adjustment and / or treatment transmission device 14. The signal can be transmitted, which allows the appropriate ENCB to be transmitted to the nerve. For example, based on the input, the controller 42 can specify timing parameters, intensity parameters, waveform parameters, and / or whether to transmit ENCB to any of one or more electrode contacts 16. .. In one example, the controller 42 can specify an intensity parameter to block part of the signal transmission through the nerve ("adjusting the degree of blocking". By blocking only part of the signal transmission. , The negative consequences of signal transmission can be reduced or eliminated, along with the transmission of signals through other parts of the nerve (eg, allowing spontaneous movement of muscles and blocking muscle spasms). To enable.

いくつかの場合、コントローラ42は、開ループ制御システムの一部であってもよく、ここで、入力は、患者又は医療専門業者のユーザ入力(それは、医学専門業者がによって予め限定された「安全な」パラメータで限定されることができる)。例えば、アナログ装置(例えば、スイッチ、ダイヤルなど)を介して入力することができ、これにより、ユーザは、アナログ値を入力することができる。他の一例として、デジタル装置(例えば、キーボード、マイクロホンなど)を介して入力することができ、これにより、ユーザは、数字値を入力することができる。コントローラ42は、入力を解析して、当該入力に基づいて調整したパラメータを含む信号を波形発生器12に送信することができる。 In some cases, the controller 42 may be part of an open-loop control system, where the input is a patient or medical professional user input, which is "safe" pre-limited by the medical professional. Can be limited by the "na" parameter). For example, it can be input via an analog device (eg, switch, dial, etc.), which allows the user to input an analog value. As another example, input can be made via a digital device (eg, keyboard, microphone, etc.), which allows the user to input a numeric value. The controller 42 can analyze the input and transmit a signal containing parameters adjusted based on the input to the waveform generator 12.

他の場合では、コントローラ42は、閉ループ制御システムの一部であってもよく、閉ループ制御システムは、ユーザ以外のエンティティからの入力を受け取ることができる。例えば、閉ループ制御システムは、生理的パラメータの変化を感知可能な1つ又は複数のセンサを使用することができる。入力は、検知した変化に基づくことができる。コントローラ42、入力を解析して、当該入力に基づいて調整したパラメータを含む信号を波形発生器12に送信することができる。 In other cases, the controller 42 may be part of a closed-loop control system, which can receive input from entities other than the user. For example, a closed-loop control system can use one or more sensors capable of sensing changes in physiological parameters. Inputs can be based on detected changes. The controller 42 can analyze the inputs and transmit to the waveform generator 12 a signal containing parameters adjusted based on the inputs.

IV.方法
本開示の別の1つの形態は、神経伝導ブロック(ENCB)を用いて神経障害に関連する神経の少なくとも一部を介して信号伝送をブロックすることにより神経障害を治療するための方法を含むことができる。ENCBは、単相直流(DC)波形、平行電荷二相DC波形及び/又は実質的に平衡電荷二相DC波形により印加することができる。他の一例として、ENCBは、高周波交流(HFAC)波形を含むことができる。有利的に、負の副作用、例えばENCBに必要な電荷注入レベルでの電気化学的損傷を引き起こすことなく、ENCBを印加することができる。
IV. Methods Another form of the disclosure includes methods for treating neuropathy by using a nerve conduction block (ENCB) to block signal transmission through at least some of the nerves associated with the neuropathy. be able to. ENCB can be applied by a single-phase direct current (DC) waveform, a parallel-charge two-phase DC waveform and / or a substantially equilibrium charge two-phase DC waveform. As another example, the ENCB can include a radio frequency alternating current (HFAC) waveform. Advantageously, ENCB can be applied without causing negative side effects, eg, electrochemical damage at the charge injection level required for ENCB.

図5には、電気化学的損傷をひきおこすことなく、ENCBを神経に伝送する方法50の例が示されている。図6に神経に印加されるENCBの程度を調整する方法60の例が示されている。例えば、図1と図4に示すシステムを使用することにより、方法50と方法60を応用することができる。図5と図6の方法50と方法60は、フロー図として説明するフローチャートが示されている。簡略化のために、方法50と方法60は、連続的に実行されるものとして示される。しかし、本開示は、示される順序によって限定されなく、いくつかのステップは、異なる順序で及び/又は本明細書に示され、説明される他のステップと同時に行われることができることは、理解および認識されたい。また、示されるすべての形態は、方法50と方法60を実施するために必要とされるわけではない。 FIG. 5 shows an example of a method 50 of transmitting ENCB to nerves without causing electrochemical damage. FIG. 6 shows an example of a method 60 for adjusting the degree of ENCB applied to a nerve. For example, the methods 50 and 60 can be applied by using the systems shown in FIGS. 1 and 4. A flowchart described as a flow chart is shown in the method 50 and the method 60 of FIGS. 5 and 6. For brevity, methods 50 and 60 are shown as being performed continuously. However, it is understood and understood that the present disclosure is not limited by the order shown and that some steps can be performed in a different order and / or at the same time as the other steps shown and described herein. I want to be recognized. Also, not all forms shown are required to carry out method 50 and method 60.

図5を参照すると、電気化学的損傷を引き起こすことなく、ENCBを神経に伝送する方法50の例が示されている。52において、治療伝送装置の電極接点(例えば、治療伝送装置14の1つ又は複数の電極接点16)は、神経障害に関連する信号を伝送する神経に電気的に連通するように配置されることができる。少なくとも1つの電極接点は、高電荷容量材料(例えば、高電荷容量材料から構成され、塗布されることなど)を含むことができる。高電荷容量材料は、不可逆的であり、且つ損傷的反応生成物を形成することなく、電極接点が伝導ブロックに必要な電荷を伝送することを可能にする。例えば、高電荷容量材料は、材料で不可逆的な電気化学反応が起きる前に電極が少なくとも100μCを伝送することを可能にする。しかし、いくつかの場合、高電荷容量電極は、約1μC〜約100μCのQ値を有することができる。他の場合、高電荷容量電極は、約10μCのオーダのQ値を有することができる。高電荷容量材料の非制限的な例には、白金黒、酸化イリジウム、窒化チタン、タンタル、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)及び適切な組み合わせが含まれる。 With reference to FIG. 5, an example of a method 50 of transmitting ENCB to nerves without causing electrochemical damage is shown. In 52, the electrode contacts of the treatment transmission device (eg, one or more electrode contacts 16 of the treatment transmission device 14) are arranged to electrically communicate with a nerve transmitting a signal related to neuropathy. Can be done. At least one electrode contact can include a high charge capacitance material (eg, composed of and coated with a high charge capacitance material). The high charge capacitance material allows the electrode contacts to transfer the required charge to the conduction block without forming irreversible and damaging reaction products. For example, a high charge capacitance material allows an electrode to transmit at least 100 μC before an irreversible electrochemical reaction occurs in the material. However, in some cases, the high charge capacitance electrode can have a Q value of about 1 μC to about 100 μC. In other cases, the high charge capacitance electrode can have a Q value on the order of about 10 μC. Non-limiting examples of high charge capacitance materials include platinum black, iridium oxide, titanium nitride, tantalum, poly (ethylenedioxythiophene) and suitable combinations.

54において、神経に電気化学的損傷を引き起こすことなく、少なくとも1つの接点によりENCBを印加することができる。言い換えれば、高電荷容量材料は、不可逆的な電気化学反応が発生して反応生成物を損害させることなく、1つ又は複数の接点が神経における伝導をブロックするのに必要な電荷を伝送することを可能とする。56において、神経障害(例えば、動作電位的伝導)に関連する信号の伝送をブロックすることにより神経障害を治療することができる。ENCBは、可逆的であるため、ENCBの伝送が停止すると、神経を介した正常な信号伝送に回復する。 At 54, ENCB can be applied by at least one contact without causing electrochemical damage to the nerve. In other words, high charge capacitance materials carry the charge required for one or more contacts to block conduction in the nerve without causing irreversible electrochemical reactions and damaging reaction products. Is possible. At 56, the neuropathy can be treated by blocking the transmission of signals associated with the neuropathy (eg, action potential conduction). Since the ENCB is reversible, when the transmission of the ENCB is stopped, the normal signal transmission via the nerve is restored.

図6を参照すると、神経に印加するENCBの程度を調整するための方法60の例が示されている。62において、神経障害(例えば、動作電位的伝導)に関連する信号が神経を介して伝送することをブロックするために、ENCB(例えば、波形発生器12によって第1パラメータを有する第1レベルで生成される)は、神経(例えば、治療伝送装置14を介して)に印加することができる。64において、入力(例えば、コントローラ42までの入力)を受け取ることができる。入力は、ユーザ(例えば、患者、医療専門業者など)からのものであってもよく、又は自動的なもの(例えば、1つ又は複数の生理的なパラメータを検知する1つ又は複数のセンサから)であってもよい。言い換えれば、方法60は、開ループ制御及び/又は閉ループ制御として動作することができる。66において、一部の信号の伝送をブロックするために、ENCB(例えば、ENCB的1つ又は複数のパラメータ)を調整することができる。言い換えれば、ENCBは、神経(又は神経群)を通る動作電位の一部の伝導のみをブロックし、他の一部の動作電位が神経を介して伝導するように調整することができる。 With reference to FIG. 6, an example of method 60 for adjusting the degree of ENCB applied to the nerve is shown. At 62, to block the transmission of signals related to neuropathy (eg, action potential conduction) through the nerve, ENCB (eg, generated by the waveform generator 12 at the first level with the first parameter). Can be applied to nerves (eg, via a therapeutic transmission device 14). At 64, an input (eg, an input up to the controller 42) can be received. Inputs may come from users (eg, patients, medical professionals, etc.) or from automatic (eg, from one or more sensors that detect one or more physiological parameters). ) May be. In other words, method 60 can operate as open loop control and / or closed loop control. At 66, the ENCB (eg, one or more ENCB-like parameters) can be adjusted to block the transmission of some signals. In other words, ENCB can be adjusted to block only some of the action potentials through nerves (or groups of nerves) from being conducted and some other action potentials to be conducted through nerves.

V.例−電極構成と波形設計
以下の例には、高電荷容量電極接点の構成、及び神経損傷を引き起こすことなく電極接点により伝送される各種の波形の設計が示されている。所望の電界を組織を通って所望の神経構成に伝送することにより、電極接点は、ENCBを任意の神経(末梢神経及び/又は中枢神経システム構成を含む)に伝送することができる。具体的な波形の説明は、例であり、実際にENCBに用いられる波形は、直流電気波形(例えば、平衡電荷二相性、実質的に平衡電荷二相性、又は単相性)及び/又は高周波交流電流(HFAC)波形を含むことができる。
V. Example-Electrode Configuration and Waveform Design The following examples show the configuration of high charge capacitance electrode contacts and the design of various waveforms transmitted by the electrode contacts without causing nerve damage. By transmitting the desired electric field through the tissue to the desired neural configuration, the electrode contacts can transmit ENCB to any nerve, including peripheral and / or central nervous system configurations. The specific waveform description is an example, and the waveform actually used for ENCB is a DC electric waveform (for example, equilibrium charge biphasic, substantially equilibrium charge biphasic, or monophasic) and / or high-frequency alternating current. (HFAC) waveforms can be included.

高電荷容量電極接点
この例では、神経に対する電気化学的損傷を引き起こすことなく、ENCBと実現するために、電極接点は、高電荷容量(「Hi−Q」)材料から製作される。Hi−Q材料によって電極接点の電荷注入容量は、著しく増加し、ここで、電荷注入容量は、Q値で定量化される。Q値は、材料で不可逆電気化学反応が起こる前に、又は材料のため、不可逆的な化学反応が起こる前に、電極接点が伝送可能な電荷量として定義される。本実験で使用されるHi−Q材料の一例は、白金片(白金黒とも称される)である。これは、多数回(例えば、>100回)繰り返して印加された後でも、神経に対する電気化学的損傷を引き起こすことなく、白金片は、DC神経ブロックを神経に伝送することができることを示す。
High Charge Capability Electrode Contact In this example, the electrode contact is made from a high charge capacitance (“HiQ”) material to achieve ENCB without causing electrochemical damage to the nerve. The Hi-Q material significantly increases the charge injection capacity of the electrode contacts, where the charge injection capacity is quantified by the Q value. The Q value is defined as the amount of charge that the electrode contacts can transmit before an irreversible electrochemical reaction occurs in the material, or before an irreversible chemical reaction occurs because of the material. An example of the Hi-Q material used in this experiment is a platinum piece (also referred to as platinum black). This indicates that platinum pieces can transmit DC nerve blocks to nerves without causing electrochemical damage to the nerves, even after repeated application multiple times (eg> 100 times).

白金片電極接点は、以下のように構成される。単極神経カフ電極接点は、白金箔を用いて製作される。そしれ、これらの電極接点に塩化白金酸溶液において白金をメッキして、50〜600を超える種々の粗度係数粗度係数を有する白金黒コーティング層を生成する。ウォーターウィンドウを特定することにより白金片に対して安全に伝送できる電荷量を特定するために、0.1MのHSO(図7に示す)で異なる白金黒電極接点に用いられるサイクリックボルタモグラムを生成する。 The platinum single electrode contacts are configured as follows. The unipolar nerve cuff electrode contact is made of platinum foil. Then, these electrode contacts are plated with platinum in a chloroplatinic acid solution to produce a platinum black coating layer having various roughness coefficients over 50-600. Cyclic voltamogram used for different platinum black electrode contacts at 0.1 M H 2 SO 4 (shown in FIG. 7) to identify the amount of charge that can be safely transmitted to a platinum piece by identifying the water window. To generate.

−0.25Vから+0.1Vが標準Ag/AgCl電極接点に対する水素吸着に関連する電荷を計算することにより、白金片電極接点が安全に伝送できる電荷量(Q値)を推定する。これらの白金片電極接点の典型的なQ値の範囲は、2.9mC〜5.6mCである。これに対して、標準白金箔電極接点のQ値は、0.035mCである。 By calculating the charge associated with hydrogen adsorption with respect to the standard Ag / AgCl electrode contact from -0.25V to + 0.1V, the amount of charge (Q value) that can be safely transmitted by the platinum single electrode contact is estimated. The typical Q value range of these platinum single electrode contacts is 2.9 mC to 5.6 mC. On the other hand, the Q value of the standard platinum foil electrode contact is 0.035 mC.

Sprague−Dawleyラットで急性実験を実施して、白金片電極接点と対照白金電極接点のDC神経ブロックの有効性をテストした。麻酔下で、坐骨神経及び一方の側の腸筋を解剖した。双極刺激電極接点は、坐骨神経の近位および遠位に配置された。近位刺激(PS)は、筋肉痙攣を引き起こし、運動神経ブロックの定量化を可能にする。遠位刺激も筋肉痙攣を引き起こし、上記筋肉痙攣は、DC単極電極接点での神経損傷を計測する尺度として、PSによって引き起こされた筋肉痙攣と比較された。図8に示すように、単極電極接点は、2つの刺激電極接点の間に配置されている。 Acute experiments were performed in Sprague-Dawley rats to test the effectiveness of the DC nerve block of the platinum single electrode contact and the control platinum electrode contact. Under anesthesia, the sciatic nerve and the intestinal muscle on one side were dissected. Bipolar stimulation electrode contacts were located proximal and distal to the sciatic nerve. Proximal stimulation (PS) causes muscle spasms and allows quantification of motor nerve blocks. Distal stimulation also caused muscle spasms, which were compared to PS-induced muscle spasms as a measure of nerve damage at DC unipolar electrode contacts. As shown in FIG. 8, the unipolar electrode contact is arranged between the two stimulation electrode contacts.

電流制御波形発生器(Keithley Instruments、Solon、Ohio)を用いてDC波形を作成した。図9の下の図(B)に示すように、波形は、二相性であり、台形ブロッキング相とそれに続く正方形充電相を含む。ランプアップとダウンは、DC初期放電がないことを確保する。所定の電極接点に対して、伝送する総電荷がQ値より小さくなるように、DCパラメータを選択した。そして、各陰極(ブロッキング)パルスに続くのは、充電相である。上記充電相では、100%の電荷は、100μAに維持された陽極パルスにより電極接点に戻る。 DC waveforms were created using current controlled waveform generators (Keithley Instruments, Solon, Ohio). As shown in FIG. 9 (B) below, the waveform is biphasic and includes a trapezoidal blocking phase followed by a square charged phase. Ramp up and down ensure that there is no DC initial discharge. The DC parameters were selected so that the total charge to be transmitted was smaller than the Q value for the given electrode contacts. Then, following each cathode (blocking) pulse is the charging phase. In the charging phase, 100% charge is returned to the electrode contacts by the anodic pulse maintained at 100 μA.

白金片電極接点は、伝導ブロックを実現し、また、各電極接点に対して、総電荷を最大のQ値より低く維持する。図9には、ピーク幅0.55mAのDC波形を使用して完全な運動神経ブロックを得る試験が示されている。図9の上の図(A)に示すように、PSによって引き起こされた筋肉痙攣は、DC伝送のプラトー相の間に完全にブロックされた。 The platinum single electrode contacts provide a conduction block and also keep the total charge below the maximum Q value for each electrode contact. FIG. 9 shows a test to obtain a complete motor block using a DC waveform with a peak width of 0.55 mA. As shown in FIG. 9 (A) above, PS-induced muscle spasms were completely blocked during the plateau phase of DC transmission.

図10には、標準白金電極接点に比べ、5つの白金片電極接点のDC累積投与量の影響が示されている。図9に示すように、DCは、伝送された(下のサブプロット)。各DCのサイクルの後にPSとDSが続き、いくつかの痙攣を生成した(図10に示されていない)。PS/DS比は、急性神経損傷の尺度である。神経は、ブロック電極接点の下の領域を通って正常に伝導する場合、この比は、1に近づかなければならない。白金電極接点は、50mCの伝送後1分未満で神経損傷を示し、その後の30分内で神経は、回復しなかった。白金片電極接点は、累積電荷伝送が最大350mCである各実験の持続時間内で顕著な神経損傷の兆候を示さない。可変Q値を有する他の白金片電極接点を用いて繰り返して実験を行ったところ、類似する結果が得られた。 FIG. 10 shows the effect of the cumulative DC dose of the five platinum single electrode contacts compared to the standard platinum electrode contacts. As shown in FIG. 9, the DCs were transmitted (subplot below). Each DC cycle was followed by PS and DS, producing some convulsions (not shown in FIG. 10). The PS / DS ratio is a measure of acute nerve damage. This ratio should approach 1 if the nerve normally conducts through the region below the block electrode contacts. The platinum electrode contacts showed nerve damage less than 1 minute after transmission of 50 mC, and nerves did not recover within the following 30 minutes. Platinum single electrode contacts show no significant signs of nerve damage within the duration of each experiment with cumulative charge transfer up to 350 mC. Repeated experiments using other platinum single electrode contacts with variable Q values gave similar results.

多相直流波形ENCB
一例では、ENCB波形は、多相DCを含む。図11に示すように、多相DCは、陰極DC相と相互の陽極DC相を含み、上記陰極DC相と相互の陽極DC相が4つの連続する単極電極接点の間で連続的に循環することにより、神経損傷がなくて、連続的な神経ブロックが存在する。いくつかの場合、多相DCは、電荷平衡であり、又は実質的に電荷平衡であってもよく、これにより、電流駆動を反転させてヘルムホルツ二層(HDL)に対して電荷平衡を行って、ブロッキング時間後に蓄積された電荷を得る。
Polyphase DC waveform ENCB
In one example, the ENCB waveform contains a polyphase DC. As shown in FIG. 11, the polyphase DC includes a cathode DC phase and a mutual anode DC phase, and the cathode DC phase and the mutual anode DC phase circulate continuously between four consecutive unipolar electrode contacts. By doing so, there is no nerve damage and there is a continuous nerve block. In some cases, the polyphase DC may be charge-balanced or substantially charge-balanced, thereby inverting the current drive and performing charge equilibrium with respect to the Helmholtz bilayer (HDL). , Obtains the accumulated charge after the blocking time.

陰極DCを最初に印加する必要がないことが理解されるべきである。このように、多相DCを神経組織に印加することができ、これには、陽極DC電流を印加し、そして相互の陰極DC電流を印加することが含まれる。DCの1つの位相は、完全な、実質的に完全な、又は部分的な神経ブロックを生成するように構成され、また、もう1つの位相は、(例えば、電流を反転させることにより)治療伝送装置に戻る電荷を減少、又は平衡させるように構成される。例示的な多相DCは、神経組織において初期反応を生成できない比較的に遅い電流ランプを含む。 It should be understood that the cathode DC does not need to be applied first. Thus, polyphasic DCs can be applied to nervous tissue, including applying anodic DC currents and applying mutual cathodic DC currents. One phase of DC is configured to produce a complete, substantially complete, or partial nerve block, and the other phase is therapeutic transmission (eg, by reversing the current). It is configured to reduce or balance the charge returning to the device. An exemplary polyphasic DC includes a relatively slow current lamp that is unable to produce an initial response in nervous tissue.

例えば、図11を参照すると、治療伝送装置の4つの電極接点(「1」、「2」、「3」および「4」)によって伝送されるほぼ台形を有する多相DC波形が示されている。各陰極と陽極DC相は、ランプで始まり、ランプで終わり、これは、任意の軸索放電を防止、又は実質的に防止する。例えば、陰極DCのプラトーでは、完全な神経ブロックが存在する。上述のように、陰極DC相は、神経ブロックを引き起こし、この相に続いて、電流が逆転され(陽極DC相)、治療伝送装置が伝送する電荷を平衡させる。陽極充電時間は、陰極ブロック時間にほぼ等しいか、又は適度にそれより長くすることができる。なお、陰極ブロックと陽極充電のサイクルは、なんら神経損傷がなく、順次に神経組織に印加されることができる。同様に、DC相の順序は、逆転させることもでき、陽極DC相は、神経ブロックを引き起こし、陰極DC相は、治療伝送装置によって伝送される電荷を平衡させることができる。 For example, with reference to FIG. 11, a nearly trapezoidal polymorphic DC waveform transmitted by the four electrode contacts (“1”, “2”, “3” and “4”) of the treatment transmission device is shown. .. Each cathode and anode DC phase begins with a lamp and ends with a lamp, which prevents or substantially prevents any axonal discharge. For example, in the cathode DC plateau, there is a complete nerve block. As mentioned above, the cathodic DC phase causes a nerve block, which is followed by a current reversal (anodic DC phase) to balance the charges transmitted by the therapeutic transmission device. The anode charging time can be approximately equal to or reasonably longer than the cathode block time. The cycle of cathode block and anode charging can be sequentially applied to nerve tissue without any nerve damage. Similarly, the order of the DC phases can be reversed, the anodic DC phase can cause nerve blocks, and the cathodic DC phase can balance the charges transmitted by the therapeutic transmission device.

いくつかの場合、陰極DC相は、以下のように行われる。第1DC幅を有するDCは、神経組織に印加することができる。そして、第1DCは、第1時間帯内で第2DC幅まで増加する。第1幅を有するDCは、部分的または完全な神経ブロックを生成するには、不十分である。次に、完全な神経ブロックを生成するのに十分な第2時間帯内で、第2DC幅がほぼ維持される。第2時間帯の後、第2DC幅は、第1DC幅と等しいか又はほぼ等しい第三DC幅に減少される。 In some cases, the cathode DC phase is done as follows. The DC having the first DC width can be applied to the nerve tissue. Then, the first DC increases to the second DC width within the first time zone. DCs with a first width are insufficient to produce partial or complete nerve blocks. The second DC width is then largely maintained within a second time period sufficient to generate a complete nerve block. After the second time zone, the second DC width is reduced to a third DC width equal to or approximately equal to the first DC width.

いくつかの例では、電極接点のいずれかによって伝送される総正味電荷は、ゼロに等しいか、またはほぼ等しいことができる。有利的に、正味のゼロ電荷を伝送することは、神経組織にとってかなり安全である。しかし、外部要因によって電荷全体が第1相により伝送できないため、波形は、完全な電荷平衡にする必要がなく、実質的に電荷平衡のみとをする必要がある。 In some examples, the total net charge transmitted by any of the electrode contacts can be equal to or nearly equal to zero. Advantageously, transmitting a net zero charge is fairly safe for nervous tissue. However, since the entire charge cannot be transmitted by the first phase due to an external factor, the waveform does not need to be in perfect charge equilibrium, and needs to be substantially only in charge equilibrium.

DCとHFACの印加
他の一例では、(DCによって引き起こされる)電気化学的損傷を引き起こすことなく、(HFACによって引き起こされる)「初期反応」を低減又は排除するために、ENCBは、DCとHFAC波形の組み合わせの伝送を含むことができる。HFACは、安全で、局所的、可逆的な電気神経伝導ブロックを提供することが実証されている。しかし、HFACの開始時に、HFACは、短時間で但激しく起こる初期反応を起こす。当該HFAC初期相の間に、持続時間が短いDCを用いて神経伝導をブロックすることで発症の問題を解消することができるが、DCは、神経ブロックを生成することができ、短い時間帯内で神経組織損傷を引き起こす。Hi−Q直流電極接点を用いることで、DCによって引き起こされる、損傷的電気化学反応生成物による損傷を低減、又は排除することができる。
Application of DC and HFAC In another example, the ENCB has a DC and HFAC waveform to reduce or eliminate the "initial reaction" (caused by HFAC) without causing electrochemical damage (caused by DC). Combinations of transmissions can be included. HFAC has been demonstrated to provide a safe, local, reversible electrical nerve conduction block. However, at the onset of HFAC, HFAC causes a short but violent initial reaction. During the early phase of the HFAC, blocking nerve conduction with short-duration DCs can solve the problem of onset, but DCs can generate nerve blocks and within a short time period. Causes nerve tissue damage. By using the HiQ DC electrode contacts, the damage caused by the damaging electrochemical reaction products caused by DC can be reduced or eliminated.

図12A−Cに示すように、Hi−QDC電極接点とHFAC電極接点の組み合わせを使用して、成功した非初期ブロックが実証された。図12Aには、DCとHFACを神経に印加するために使用可能な実験装置の例が示されている。図12Cに示すように、HFACのみを印加することは、初期反応につながる。しかし、HFACの前にDCを印加すると、図12Bに示すように、このブロックは、初期反応なしに実現された。このような方法で行う実験では、神経伝導を劣化させることなく、50以上の連続的なブロックセクションを実現した。約2時間をかけてDCブロック(2.4mA)を繰り返して印加し、累積DC伝送は、1500秒であり、神経伝導の低下は、なかった。図12B(図12Cに比べ)は、HFACとHi−Q DC神経ブロックの組み合わせを使用して初期反応をうまく排除することを示している。 As shown in FIGS. 12A-C, a successful non-initial block was demonstrated using a combination of Hi-QDC electrode contacts and HFAC electrode contacts. FIG. 12A shows an example of an experimental device that can be used to apply DC and HFAC to nerves. As shown in FIG. 12C, applying only HFAC leads to an initial reaction. However, when DC was applied before HFAC, this block was realized without an initial reaction, as shown in FIG. 12B. Experiments performed in this way achieved more than 50 continuous block sections without degrading nerve conduction. The DC block (2.4 mA) was repeatedly applied over about 2 hours, the cumulative DC transmission was 1500 seconds, and there was no decrease in nerve conduction. FIG. 12B (compared to FIG. 12C) shows that the combination of HFAC and Hi-Q DC nerve block is used to successfully eliminate the initial response.

組み合わせられたHFACとHi−Q DC神経ブロックの一例は、HFACの初期反応全体をブロックするのに十分な時間帯でDCを伝送することを可能にする。これは、通常、1〜10秒間に持続するため、時間帯全体にわたってDCが伝送されるべきである。図13に示すように、DCが安全に伝送される総プラトー時間をさらに延長する方法は、「プリ充電」パルスを使用することである。プレチャージパルスは、電極接点の最大電荷容量までのある時間内で所望のブロック効果から逆極性のDC波を伝送することを含む。そして、DC極性を反転させてブロック効果を生じる。しかし、電極接点が反対の極性に「プリ充電」されているため、このブロックは、より長い時間で伝送させることが可能である(例えば、2倍の長さに)。延長されたブロッキング相が終わると、極性は、再びプリ充電相と同じ極性に反転し戻り、この最終相を伝送することにより総電荷を減少させる。ほとんどの場合、この波形の総正味電荷は、ゼロになるが、総正味電荷が完全に平衡でなくても、有益な効果を奏することができる。 An example of a combined HFAC and Hi-Q DC nerve block allows DC to be transmitted in a time zone sufficient to block the entire initial response of HFAC. This usually lasts from 1 to 10 seconds, so DC should be transmitted throughout the time zone. As shown in FIG. 13, a way to further extend the total plateau time for DC to be safely transmitted is to use a "precharge" pulse. The precharge pulse involves transmitting a DC wave of opposite polarity from the desired blocking effect within a certain amount of time up to the maximum charge capacitance of the electrode contacts. Then, the DC polarity is inverted to produce a blocking effect. However, because the electrode contacts are "pre-charged" to the opposite polarity, the block can be transmitted for a longer period of time (eg, twice as long). At the end of the extended blocking phase, the polarity is reversed again to the same polarity as the precharged phase, reducing the total charge by transmitting this final phase. In most cases, the total net charge of this waveform will be zero, but a beneficial effect can be achieved even if the total net charge is not in perfect equilibrium.

図14A−Bに示すように、DCのレベルを変えることで、HFACからの初期反応を部分的または完全にブロックすることができる。図14Aは、筋肉活動が抑制される前にHFACを単独で適用することによる大きい初期反応を示す図である。図14Bは、傾斜したDC波形がPSによって誘発されたバリズムを減少させ、HFAC波形によって引き起こされる初期反応を最小化することを示すグラフである。「HFAC」の下のバーは、いつオンになったことを示す。「DC」の下のバーは、DCがゼロから傾斜してブロッキングレベルまでまで低下し、そして再びゼロ(ゼロDCは、表示されていない)に戻る。顕著な神経ブロックの場合でも、小さな応答を検証することで神経の健康を評価するにも有用である。DCブロックの深さは、このような方法で評価することができる。 As shown in FIGS. 14A-B, changing the level of DC can partially or completely block the initial reaction from HFAC. FIG. 14A is a diagram showing a large initial response by applying HFAC alone before muscle activity is suppressed. FIG. 14B is a graph showing that the sloping DC waveform reduces PS-induced ballismus and minimizes the initial response evoked by the HFAC waveform. The bar under "HFAC" indicates when it was turned on. The bar under "DC" is where DC tilts from zero down to the blocking level and then back to zero (zero DC is not shown). Even in the case of prominent nerve blocks, it is also useful to assess nerve health by verifying small responses. The depth of the DC block can be evaluated in this way.

多勾配変換は、初期反応を回避することに役立つことがあり、特に実際のデバイスにおいて、DC電流幅は、時間の経過に伴い、離散的に変化する(勾配)。これは、図15と16に示され、これは、ラットの坐骨神経の結果を示す。これらの例では、低振幅での神経放電を防止するために、DCは、低勾配で開始する。そして、より速くブロッキング振幅に達するように、勾配を増加させることができる。DCブロック振幅に達すると、ブロックは、HFAC初期反応をブロックするのに必要な持続時間で持続する。DCがブロッキングプラトーに達すると、HFACは、オンになる。HFACは、ブロックするのに必要な振幅に応じてオンにされる。初期反応が完了すると、神経の活性化を防止するために、DCは、まず迅速に、次にゆっくりと低下する。そして、DCは、充電相にゆっくりと移行し、上記充電相で、総電荷注入は、減少する。この例では、充電相は、低振幅であり、100秒以上持続する。HFACブロックは、この時間内の全体で維持されることができ、また、神経ブロックが引き続き必要であれば、DC伝送が完了後に引き続き行われることができる。所望のブロックの全期間が完了すると(場合によって、数時間がかかる可能性がある)、HFACをオフにして神経を正常な伝導状態に戻すことができる。このプロセスは、必要に応じて何度も繰り返すことができ、疾患を治療するために需要に応じて神経ブロックを生成する。 Multi-gradient conversion can help avoid initial reactions, especially in real-world devices, where the DC current width changes discretely over time (gradient). This is shown in FIGS. 15 and 16, which show the results of the rat sciatic nerve. In these examples, the DC starts with a low gradient to prevent nerve discharge at low amplitude. The gradient can then be increased to reach the blocking amplitude faster. When the DC block amplitude is reached, the block lasts for the duration required to block the HFAC initial reaction. When the DC reaches the blocking plateau, the HFAC is turned on. HFAC is turned on depending on the amplitude required to block. When the initial response is complete, DC decreases first quickly and then slowly to prevent nerve activation. The DC then slowly transitions to the charging phase, where the total charge injection is reduced. In this example, the charging phase is low amplitude and lasts for 100 seconds or longer. The HFAC block can be maintained throughout this time, and if the nerve block is still needed, it can continue after the DC transmission is complete. When the entire period of the desired block is complete (which can take several hours in some cases), the HFAC can be turned off to restore the nerve to normal conduction. This process can be repeated as many times as needed to produce nerve blocks on demand to treat the disease.

図17には、初期反応全体をブロックするために、HFACからの初期反応全体の期間内でDCを維持することが示されている。この例では、(ラット坐骨神経)、初期反応は、約30秒持続した。DC波形(青色トレース)は、最初に初期反応をブロックするが、DCが傾斜してゼロに戻ると、初期反応が明らかになった(〜50秒で)。これは、非常に長いDCブロック波形を示し、HFACとDCブロックを組み合わせて、発症しないブロックを実現する。 FIG. 17 shows maintaining DC within the duration of the entire initial reaction from HFAC to block the entire initial reaction. In this example (rat sciatic nerve), the initial response lasted about 30 seconds. The DC waveform (blue trace) initially blocks the initial reaction, but as the DC tilts back to zero, the initial reaction becomes apparent (in ~ 50 seconds). It shows a very long DC block waveform and combines HFAC and DC blocks to achieve a block that does not develop.

VI、例−潜在的な臨床応用
上述した電極と波形設計は、多くの異なる臨床応用に使用することができ、損傷的電気化学反応生成物を生成することなく、ENCB(如何なる外周神経又は中枢神経システム構造にも適用)を用いて神経障害を治療する。ENCBは、可逆的であることが可能であるため、ENCBがオフにされると、刺激された神経における伝導は、回復することができる。
VI, eg-potential clinical applications The electrodes and waveform designs described above can be used in many different clinical applications, without producing damaging electrochemical reaction products, ENCB (any peripheral or central nervous system). Also applied to system structure) to treat neuropathy. Since ENCBs can be reversible, conduction in stimulated nerves can be restored when ENCBs are turned off.

ENCBは、患者の多数の異なる神経障害を治療するために使用することができる。例えば、図18には、異なるタイプのENCBは、異なる方式で異なる神経に応用され、斜頸(例えば、開ループ制御)、神経腫瘍痛み(開ループ制御)、しゃっくり(例えば、閉ループ制御)と痙攣状態/関節拘縮(例えば、開ループ制御又は閉ループ制御)を治療することができることが示されている。ENCBの他の使用例には、痛み(例えば、癌性痛み、背痛、関節置換痛み、子宮内膜症痛み及び他のタイプの痛み)、多汗症、めまい及び唾液分泌の治療が含まれる。ENCBのさらに他の使用例には、尿道括約筋の緩和と難治性のしゃっくりの緩和が含まれる。上述したように、これらの神経障害のそれぞれの治療は、負の副作用がなく、高電荷容量材料を含む電極接点を用いて電極接点(例えば、神経の横に配置されるカフ電極の電極接点、又は外部電極の電極接点)により1つ又は複数の波形(DC及び/又はHFAC)を印加することができる。なお、いくつかの場合、ENCBは、他のタイプの神経ブロック、例えば薬理学的ブロックまたは熱ブロック(神経の過熱又は冷却を含む)と組み合わせて、これらの神経障害の治療を促進することができる。 ENCB can be used to treat a large number of different neuropathy in patients. For example, in FIG. 18, different types of ENCBs are applied to different nerves in different ways, including torticollis (eg, open-loop control), neuroma pain (open-loop control), cramps (eg, closed-loop control) and spasticity. It has been shown that conditions / joint contractures (eg, open-loop or closed-loop control) can be treated. Other uses of ENCB include the treatment of pain (eg, cancerous pain, back pain, joint replacement pain, endometriotic pain and other types of pain), hyperhidrosis, dizziness and salivation. .. Still other uses of ENCB include relief of the urethral sphincter and relief of refractory hiccups. As mentioned above, each treatment of these neuropathy has no negative side effects and uses electrode contacts containing high charge capacitance material (eg, electrode contacts of cuff electrodes placed next to the nerve, Alternatively, one or more waveforms (DC and / or HFAC) can be applied by means of the electrode contacts of the external electrodes). In some cases, ENCBs can be combined with other types of nerve blocks, such as pharmacological or heat blocks (including nerve overheating or cooling) to facilitate treatment of these nerve disorders. ..

痙攣
関節拘縮を防止し、又は逆転させるために、ENCBは、筋肉痙攣又は痙攣を軽減又は排除するために用いられることができる。これは、特に脳性麻痺、卒中と多発性硬化症、及び脊髄損傷と整形外科手術後の疾患に適用可能である。これらの各場合において、筋肉痙攣と痙攣は、は、重大な合併症であり、関節を収縮させ、患者がリラックスしたいときには、収縮し続ける。時間の経過とともに、このような収縮は、収縮した筋肉の生理的な短縮をもたらし、永続的な関節拘縮および関節の運動範囲の損害を引き起こす。これらの拘縮が起こると、伝統的な治療は、通常損傷性と不可逆性を有し、一般的に効果が良くない。例えば、伝統的な治療方法は、化学的又は外科的に神経繊維を損傷すること、又は腱の外科的切除を含む。
Spasms To prevent or reverse joint contractures, ENCBs can be used to reduce or eliminate muscle spasms or spasms. It is particularly applicable to cerebral palsy, stroke and multiple sclerosis, and spinal cord injury and post-orthopedic disease. In each of these cases, muscle spasms and spasms are serious complications that cause the joints to contract and continue to contract when the patient wants to relax. Over time, such contractions result in physiological shortening of the contracted muscles, causing permanent joint contractures and damage to the range of motion of the joints. When these contractures occur, traditional treatments are usually damaging and irreversible and generally ineffective. For example, traditional treatment methods include chemically or surgically damaging nerve fibers or surgical removal of tendons.

対照的に、有利的には、ENCBは、運動神経又は感覚神経上の痙攣信号をブロックして、筋肉を弛緩させるために適用することができる。いくつかの場合、開ループ制御システムを用いてENCBを印加することができ、ここで、患者にスイッチ又は他の入力装置を与えて、ブロックをオンおよびオフにし、ブロックの程度を制御する。 In contrast, ENCB can advantageously be applied to block spasmodic signals on motor or sensory nerves and relax muscles. In some cases, an open-loop control system can be used to apply ENCB, where the patient is given a switch or other input device to turn the block on and off and control the degree of block.

ENCBは、可逆的であり、患者は、必要に応じて筋肉を弛緩させ、必要に応じてブロックを逆転させることができる。例えば、ENCBは、夜間の休憩又は個人の動きが少ないときに使用することができ、筋肉完全にリラックスさせるが、個人が動いているときに、停止(逆転)することができる。ENCBによる治療は、損傷を有さないため、疾患の進行中に早期に治療することができ、拘縮の発生を防止する。 ENCB is reversible and the patient can relax the muscles as needed and reverse the block as needed. For example, ENCB can be used during night breaks or when the individual has little movement to completely relax the muscles, but can be stopped (reversed) when the individual is moving. Treatment with ENCB is harmless and can be treated early during the course of the disease, preventing the development of contractures.

いくつかの場合、ENCBは、部分的な神経ブロックを生成するために用いることができ、これは、運動機能を維持することに有益である。部分的なブロックでは、筋繊維への一部であり、全部ではない神経信号は、ブロックされ、筋肉収縮強度は、低下する。これは、痙攣筋肉によく見かける強烈な収縮を引き起こすことなく、痙攣性筋肉の自発的運動を可能にすることができる。この場合、関節が運動範囲の全体内で移動するように、拮抗筋は、十分に強くても良い。 In some cases, ENCB can be used to generate partial nerve blocks, which is beneficial in maintaining motor function. In partial blocking, nerve signals that are part of the muscle fibers and not all are blocked and muscle contraction strength is reduced. This can allow the spasmodic muscles to move spontaneously without causing the intense contractions commonly found in the spasmodic muscles. In this case, the antagonist muscles may be strong enough so that the joints move within the entire range of motion.

ENCBの1つ適用例は、痙攣性脳性麻痺における拘縮を防止/治療することである。脳性麻痺では、痙攣性の足首関節足底屈筋と股内転筋は、拘縮の特徴的なパターンをもたらし、その制限機能は、個人の衛生を困難にし、痛くなる。これらの操作が不可逆的であるため、腱の延長又はノイロリーズにようる食道の緊張度の解放は、通常、最後の手段のみとして行われる。いくつかの場合、可逆的なENCBは、股外転筋をリラックスするために、閉鎖神経に印加され、且つ、足首関節の底屈をブロックするために脛後神経(the posterior tibial nerve)に印加される。ENCBは、患者が運動が必要であるときにブロックをオフにすることができるように、1日を通して数時間にわたって印加することができる。ENCBの他の1つの応用例は、斜頸であり、それは、胸鎖乳突筋をブロックし、及び場合によって後頚部筋肉をブロックすることにより、ジストニア、舞踏病及び痙攣などの病症で生じる不随意運動と痙攣を治療/防止するために使用することができる。 One application of ENCB is to prevent / treat contractures in spastic cerebral palsy. In cerebral palsy, the spastic ankle sole flexors and adductor muscles provide a characteristic pattern of contracture, the limiting function of which makes personal hygiene difficult and painful. Because these operations are irreversible, tendon extension or release of esophageal tension by neurolies is usually done only as a last resort. In some cases, reversible ENCB is applied to the obturator nerve to relax the hip abductor muscle and to the posterior tibial nerve to block plantar flexion of the ankle joint. Will be done. ENCB can be applied over several hours throughout the day so that the block can be turned off when the patient needs exercise. Another application of ENCB is torticollis, which is an involuntary movement caused by diseases such as dystonia, chorea and spasms by blocking the sternocleidomastoid muscle and possibly the posterior cervical muscle. It can be used to treat / prevent exercise and convulsions.

ENCBは、複数の方法によって実現することができる。いくつかの場合、急速に誘導され急速に可逆的な神経伝導ブロックを生成するために、電荷平衡又は不平衡HFAC波形(電圧制御又は電流制御)を使用することができる。典型的な波形周波数は、5〜50kHzの間であり得る。波形は、連続的であっても中断していてもよく、各パルスは、正方形、三角形、正弦曲線などを含む様々な形状を有することができる。 ENCB can be realized by a plurality of methods. In some cases, charge-balanced or unbalanced HFAC waveforms (voltage or current control) can be used to generate rapidly induced and rapidly reversible neural conduction blocks. A typical waveform frequency can be between 5 and 50 kHz. The waveform may be continuous or interrupted, and each pulse can have a variety of shapes, including squares, triangles, sinusoids, and the like.

他の場合、一定の時間(例えば、10秒)持続できる1つの極性のプラトーへ増加することを含み、電流が反対の極性に減少する電荷平衡DC波形は、ENCBに使用することができる。各相のプラトーは、同じであってもよいが、通常、第2相は、第1相の幅の10−30%である。総電荷伝送は、ゼロであるか、又は実質的に各相における電荷(例えば、10%未満の電荷不平衡)よりも少ない。波形は、第1相のプラトーの間に脱分極又は過分極の神経ブロックを生成し、場合によっては、第2相のプラトーの間にもブロックする。神経における動作電位の生成を排除するために、しばしば数秒内で電流をゼロからゆっくりプラトーまで増加させる。また、複数電極接点を用いて異なる接点間でサイクルすることにより、DC波形を神経に伝送して、一定の伝導ブロックを維持することができる。 In other cases, a charge-balanced DC waveform that decreases the current to the opposite polarity, including increasing to a plateau of one polarity that can last for a period of time (eg, 10 seconds), can be used for ENCB. The plateau of each phase may be the same, but usually the second phase is 10-30% of the width of the first phase. Total charge transmission is zero or substantially less than the charge in each phase (eg, less than 10% charge imbalance). The waveform produces depolarized or hyperpolarized nerve blocks during the first phase plateau and, in some cases, also during the second phase plateau. The current is often increased from zero to a slow plateau within seconds to eliminate the generation of action potentials in the nerve. Further, by cycling between different contacts using a plurality of electrode contacts, a DC waveform can be transmitted to a nerve to maintain a constant conduction block.

他の場合、DC波形とHFAC波形を組み合わせて、各タイプのENCBの望ましい特徴を有する神経ブロックを生成することができる。最初に電荷平衡DCを確立して、HFACからの通常数秒持続する初期反応をブロックするために使用することができる。初期反応が完了すると、電荷平衡DC波形を終了させることができ(通常、電荷平衡の後)、また、HFAC波形でブロックを維持することができる。 In other cases, DC and HFAC waveforms can be combined to generate nerve blocks with the desired characteristics of each type of ENCB. A charge-balanced DC can first be established and used to block an initial reaction from HFAC that normally lasts several seconds. When the initial reaction is complete, the charge equilibrium DC waveform can be terminated (usually after charge equilibrium) and the block can be maintained with the HFAC waveform.

痛み
ENCBは、例えば、癌、膵炎、神経腫瘍、子宮内膜症、疱疹後神経痛、背痛、頭痛及び関節置換による急性と慢性の痛みを治療するために使用することができる。実際、ノイロリーズ又は化学ブロックの代替として、ENCBは、痛み感覚につながる任意の神経伝導をブロックすることに使用することができる。注目すべきことに、ENCBは、可逆的であり、且つ治療の早期に使用することができる。なぜなら、副作用があれば、ブロックをオフにすることによって即座に緩和することができるからである。なお、ENCBの強度と範囲は、調整することが可能である(例えば、開ループシステムとして)。
Pain ENCB can be used, for example, to treat acute and chronic pain due to cancer, pancreatitis, neuromas, endometriosis, post-herpetic neuralgia, back pain, headache and joint replacement. In fact, as an alternative to neurolies or chemical blocks, ENCB can be used to block any nerve conduction that leads to a pain sensation. Notably, ENCB is reversible and can be used early in treatment. This is because any side effects can be immediately mitigated by turning off the block. The strength and range of ENCB can be adjusted (eg, as an open loop system).

ENCBで治療される痛みに応じて、電極接点は、カフ電極の一部、目標神経の近傍に位置する電極接点、パドル型電極、メッシュ型電極などであり得る。いくつかの場合、感覚神経をブロックする代わりに、ENCBを自律神経(例えば、交感神経節)に伝送することができ、これは、刺激によって感じた鈍い鳴き感覚の副作用を生じさせることができる。 Depending on the pain treated with ENCB, the electrode contacts can be part of the cuff electrode, electrode contacts located near the target nerve, paddle-type electrodes, mesh-type electrodes, and the like. In some cases, instead of blocking the sensory nerves, ENCB can be transmitted to the autonomic nerves (eg, the sympathetic ganglia), which can cause the side effects of the dull squealing sensation felt by the stimulus.

ENCBは、複数の方法によって実現することができる。いくつかの場合、急速に誘導され急速に可逆的な神経伝導ブロックを生成するために、電荷平衡又は不平衡HFAC波形(電圧制御又は電流制御)は、使用することができる。典型的な波形周波数は、5〜50kHzとの間であり得る。波形は、連続的であっても中断していてもよく、各パルスは、正方形、三角形、正弦曲線などを含む様々な形状を有することができる。 ENCB can be realized by a plurality of methods. In some cases, charge-balanced or unbalanced HFAC waveforms (voltage or current control) can be used to generate rapidly induced and rapidly reversible neural conduction blocks. Typical waveform frequencies can be between 5 and 50 kHz. The waveform may be continuous or interrupted, and each pulse can have a variety of shapes, including squares, triangles, sinusoids, and the like.

他の場合、一定の時間(例えば、10秒)持続できる1つの極性のプラトーへ増加することを含み、電流が反対の極性に減少する電荷平衡DC波形は、ENCBに使用することができる。各相のプラトーは、同じであってもよいが、通常、第2相は、第1相の幅の10−30%である。総電荷伝送は、ゼロであるか、又は実質的に各相における電荷(例えば、10%未満の電荷不平衡)よりも少ない。波形は、第1相のプラトーの間に脱分極又は過分極の神経ブロックを生成し、場合によっては、第2相のプラトーの間にもブロックする。神経における動作電位の生成を排除するために、しばしば数秒内で電流をゼロからゆっくりプラトーまで増加させる。また、複数電極接点を用いて異なる接点間でサイクルすることにより、DC波形を神経に伝送して、一定の伝導ブロックを維持することができる。 In other cases, a charge-balanced DC waveform that decreases the current to the opposite polarity, including increasing to a plateau of one polarity that can last for a period of time (eg, 10 seconds), can be used for ENCB. The plateau of each phase may be the same, but usually the second phase is 10-30% of the width of the first phase. Total charge transmission is zero or substantially less than the charge in each phase (eg, less than 10% charge imbalance). The waveform produces depolarized or hyperpolarized nerve blocks during the first phase plateau and, in some cases, also during the second phase plateau. The current is often increased from zero to a slow plateau within seconds to eliminate the generation of action potentials in the nerve. Further, by cycling between different contacts using a plurality of electrode contacts, a DC waveform can be transmitted to a nerve to maintain a constant conduction block.

他の場合、DC波形とHFAC波形を組み合わせて、各タイプのENCBの望ましい特徴を有する神経ブロックを生成することができる。最初に電荷平衡DCを確立して、HFACからの通常数秒持続する初期反応をブロックするために使用することができる。初期反応が完了すると、電荷平衡DC波形を終了させることができ(通常、電荷平衡の後)、また、HFAC波形でブロックを維持することができる。 In other cases, DC and HFAC waveforms can be combined to generate nerve blocks with the desired characteristics of each type of ENCB. A charge-balanced DC can first be established and used to block an initial reaction from HFAC that normally lasts several seconds. When the initial reaction is complete, the charge equilibrium DC waveform can be terminated (usually after charge equilibrium) and the block can be maintained with the HFAC waveform.

尿道括約筋の弛緩
可逆的なENCBは、指令(例えば、開ループシステムで)に応じて尿道括約筋の弛緩を生成するために使用することができる。1つの重要な応用の例は、脊髄損傷を有する個体のために膀胱が空の状態に排出されることを生じる電気刺激システムを設計することである。これらのシステムでは、仙骨の根を刺激すると、膀胱は、排出されるように、収縮するが、望ましくない括約筋の収縮も生じる。本開示の方法は、膀胱の活性化の間の括約筋活動を防止するために、陰部神経に両側に適用することができる。膀胱が空になった後、このブロックをオフにして自制に回復する。ブロック電極接点は、弱い括約筋を活性化し、自制を改善するための刺激として使用することもできる。仙骨感覚根上の神経伝導ブロックは、自発的な膀胱収縮を防止することにより自制を改善することにも使用することができる。方法は、脊髄損傷における膀胱括約筋の協調不全を制御することにも使用することができる。
Urethral sphincter relaxation Reversible ENCBs can be used to generate urethral sphincter relaxation in response to commands (eg, in an open-loop system). One important application example is the design of an electrical stimulation system that results in the bladder being drained empty for an individual with spinal cord injury. In these systems, stimulation of the sacral root causes the bladder to contract as it is expelled, but it also causes unwanted contraction of the sphincter. The methods of the present disclosure can be bilaterally applied to the pudendal nerve to prevent sphincter activity during bladder activation. After the bladder is empty, turn this block off and recover to self-control. Block electrode contacts can also be used as a stimulus to activate weak sphincters and improve self-control. Nerve conduction blocks on the sacral sensory root can also be used to improve self-control by preventing spontaneous bladder contractions. The method can also be used to control bladder sphincter incoordination in spinal cord injury.

多汗症
可逆的なENCBは、多汗症(手のひらが発汗する)を治療するために、交感神経システムの神経構造(例えば、開ループシステムで)に応用することができる。ENCBは、永続的な手術破壊又は交感神経鎖における繊維の破裂にかかる伝統的な交感神経切除術の可逆的な代替である。交感神経切除術は、永続的であり、不可逆的な副作用(例えば、乾燥皮膚及び交感神経システムの破壊に関連する他の副作用を過度に減少しない)を有する可能性がある。対照的に、ENCBは、任意の神経構造に永続的な損傷を生じさせることなく、同様な理想的な効果を奏することができる。ENCBは、望ましくない副作用を伴わずに、手のひらの発汗の所望の程度の減少を提供するように、必要に応じて応用及び/又は調整することができる。
Hyperhidrosis Reversible ENCB can be applied to the neural structure of the sympathetic nervous system (eg, in an open loop system) to treat hyperhidrosis (palm sweating). ENCB is a reversible alternative to traditional sympathectomy involving permanent surgical destruction or rupture of fibers in the sympathetic chain. Sympathectomy is permanent and may have irreversible side effects (eg, it does not excessively reduce dry skin and other side effects associated with the destruction of the sympathetic nervous system). In contrast, ENCB can produce similar ideal effects without causing permanent damage to any neural structure. ENCB can be applied and / or adjusted as needed to provide the desired degree of reduction in palm sweating without unwanted side effects.

一例では、ENCBは、交感神経システムの特定の領域に印加することができる。例えば、十分な強度を有する電界を生じるように、交感神経節内又は交感神経節間で伝送される動作電位をブロック又は下方制御するために、ENCBは、目標交感神経節の近傍に配置される電極接点により印加することができる。他の場合、ENCBは、交感神経鎖の周囲(例えば、神経節、交感神経根又は交感神経節の間の交感神経繊維の周囲)に配置される神経カフ電極により印加することができる。 In one example, ENCB can be applied to specific areas of the sympathetic nervous system. For example, the ENCB is placed near the target sympathetic ganglion to block or down-control the action potentials transmitted within or between the sympathetic ganglia so as to generate an electric field of sufficient strength. It can be applied by the electrode contact. In other cases, ENCB can be applied by nerve cuff electrodes located around the sympathetic nerve chain (eg, around the sympathetic nerve fibers between the ganglia, sympathetic roots or sympathetic ganglia).

ENCBは、複数の方法によって実現することができる。いくつかの場合、急速に誘導され急速に可逆的な神経伝導ブロックを生成するために、電荷平衡又は不平衡HFAC波形(電圧制御又は電流制御)は、使用することができる。典型的な波形周波数は、5〜50kHzとの間であり得る。波形は、連続的であっても中断していてもよく、各パルスは、正方形、三角形、正弦曲線などを含む様々な形状を有することができる。 ENCB can be realized by a plurality of methods. In some cases, charge-balanced or unbalanced HFAC waveforms (voltage or current control) can be used to generate rapidly induced and rapidly reversible neural conduction blocks. Typical waveform frequencies can be between 5 and 50 kHz. The waveform may be continuous or interrupted, and each pulse can have a variety of shapes, including squares, triangles, sinusoids, and the like.

他の場合、一定の時間(例えば、10秒)持続できる1つの極性のプラトーへ増加することを含み、電流が反対の極性に減少する電荷平衡DC波形は、ENCBに使用することができる。各相のプラトーは、同じであってもよいが、通常、第2相は、第1相の幅の10−30%である。総電荷伝送は、ゼロであるか、又は実質的に各相における電荷(例えば、10%未満の電荷不平衡)よりも少ない。波形は、第1相のプラトーの間に脱分極又は過分極の神経ブロックを生成し、場合によっては、第2相のプラトーの間にもブロックする。神経における動作電位の生成を排除するために、しばしば数秒内で電流をゼロからゆっくりプラトーまで増加させる。また、複数電極接点を用いて異なる接点間でサイクルすることにより、DC波形を神経に伝送して、一定の伝導ブロックを維持することができる。 In other cases, a charge-balanced DC waveform that decreases the current to the opposite polarity, including increasing to a plateau of one polarity that can last for a period of time (eg, 10 seconds), can be used for ENCB. The plateau of each phase may be the same, but usually the second phase is 10-30% of the width of the first phase. Total charge transmission is zero or substantially less than the charge in each phase (eg, less than 10% charge imbalance). The waveform produces depolarized or hyperpolarized nerve blocks during the first phase plateau and, in some cases, also during the second phase plateau. The current is often increased from zero to a slow plateau within seconds to eliminate the generation of action potentials in the nerve. Further, by cycling between different contacts using a plurality of electrode contacts, a DC waveform can be transmitted to a nerve to maintain a constant conduction block.

他の場合、DC波形とHFAC波形を組み合わせて、各タイプのENCBの望ましい特徴を有する神経ブロックを生成することができる。最初に電荷平衡DCを確立して、HFACからの通常数秒持続する初期反応をブロックするために使用することができる。初期反応が完了すると、電荷平衡DC波形を終了させることができ(通常、電荷平衡の後)、また、HFAC波形でブロックを維持することができる。 In other cases, DC and HFAC waveforms can be combined to generate nerve blocks with the desired characteristics of each type of ENCB. A charge-balanced DC can first be established and used to block an initial reaction from HFAC that normally lasts several seconds. When the initial reaction is complete, the charge equilibrium DC waveform can be terminated (usually after charge equilibrium) and the block can be maintained with the HFAC waveform.

めまい
可逆的なENCBは、めまいを治療するために、内耳の神経構造に印加することができる。例えば、めまいは、メニエール病によって引き起こされることがあり、メニエール病は、自発性のめまいが発症する内耳障害(1つ又は2つの耳に発生する可能性がある)を引き起こす。伝統的に、前庭神経を切開することによりめまいを治療することができる。上記前庭神経を切開することには、内耳における前庭神経を識別して神経を切開しながら、前庭神経に隣接して延伸する蝸牛神経を避けることが含まれる。有利的に、ENCBは、類似する効果を生じさせるために使用することができるが、ENCBは、完全に可逆的であり、聴覚喪失(それが約20%の前庭神経の切除中に発生する)を含む任意の永続的な副作用を排除する。ENCBは、完全に印加され(例えば、1つ又は複数のセンサにより閉ループとして制御されるか、又は医師によって開ループとして制御される)、且つ必要に応じて連続的、又は間欠的に(例えば、患者又は医師によって開ループとして制御させる)一方の耳又は両方の耳に印加されることができる。
Vertigo Reversible ENCB can be applied to the neural structure of the inner ear to treat vertigo. For example, dizziness can be caused by Meniere's disease, which causes inner ear disorders (which can occur in one or two ears) where spontaneous dizziness develops. Traditionally, dizziness can be treated by making an incision in the vestibular nerve. Dissection of the vestibular nerve includes identifying and dissecting the vestibulocochlear nerve in the inner ear while avoiding the cochlear nerve that extends adjacent to the vestibulocochlear nerve. Advantageously, ENCB can be used to produce similar effects, but ENCB is completely reversible and deaf (which occurs during about 20% vestibular nerve resection). Eliminate any permanent side effects, including. ENCB is fully applied (eg, controlled as a closed loop by one or more sensors, or controlled as an open loop by a physician) and, as needed, continuously or intermittently (eg, controlled by a physician). It can be applied to one or both ears (controlled by the patient or physician as an open loop).

蝸牛神経をブロックすることを回避するために、ENCBは、遠位に配置される電極接点により伝送することができる。或いは、ENCBを伝送し、前庭神経全体をブロックすることを可能にするために、神経カフ電極は、直接前庭神経枝の周囲に配置することができる。神経カフ電極の周囲の絶縁は、電流が隣接する蝸牛神経に伝達することを防止することができ、前庭神経のブロック期間で聴覚を維持する。別の選択肢として、神経カフ電極は、前庭神経全体の周囲に配置することができ、ENCBを印加することによりめまいを減少するが、明らかな聴覚障害をもたらす。しかし、ENCBが可逆的であるため、聴覚障害は、一時的なものである。 To avoid blocking the cochlear nerve, ENCB can be transmitted by electrode contacts located distally. Alternatively, the nerve cuff electrode can be placed directly around the vestibular nerve branch to allow the ENCB to be transmitted and block the entire vestibular nerve. Insulation around the nerve cuff electrodes can prevent current from being transmitted to the adjacent cochlear nerve and maintain hearing during the vestibular nerve block period. Alternatively, nerve cuff electrodes can be placed around the entire vestibular nerve, reducing dizziness by applying ENCB, but resulting in overt hearing loss. However, hearing loss is temporary because ENCB is reversible.

ENCBは、複数の方法によって実現することができる。いくつかの場合、急速に誘導され急速に可逆的な神経伝導ブロックを生成するために、電荷平衡又は不平衡HFAC波形(電圧制御又は電流制御)を使用することができる。典型的な波形周波数は、5〜50kHzの間であり得る。波形は、連続的であっても中断していてもよく、各パルスは、正方形、三角形、正弦曲線などを含む様々な形状を有することができる。 ENCB can be realized by a plurality of methods. In some cases, charge-balanced or unbalanced HFAC waveforms (voltage or current control) can be used to generate rapidly induced and rapidly reversible neural conduction blocks. A typical waveform frequency can be between 5 and 50 kHz. The waveform may be continuous or interrupted, and each pulse can have a variety of shapes, including squares, triangles, sinusoids, and the like.

他の場合、一定の時間(例えば、10秒)持続できる1つの極性のプラトーへ増加することを含み、電流が反対の極性に減少する電荷平衡DC波形は、ENCBに使用することができる。各相のプラトーは、同じであってもよいが、通常、第2相は、第1相の幅の10−30%である。総電荷伝送は、ゼロであるか、又は実質的に各相における電荷(例えば、10%未満の電荷不平衡)よりも少ない。波形は、第1相のプラトーの間に脱分極又は過分極の神経ブロックを生成し、場合によっては、第2相のプラトーの間にもブロックする。神経における動作電位の生成を排除するために、しばしば数秒内で電流をゼロからゆっくりプラトーまで増加させる。また、複数電極接点を用いて異なる接点間でサイクルすることにより、DC波形を神経に伝送して、一定の伝導ブロックを維持することができる。 In other cases, a charge-balanced DC waveform that decreases the current to the opposite polarity, including increasing to a plateau of one polarity that can last for a period of time (eg, 10 seconds), can be used for ENCB. The plateau of each phase may be the same, but usually the second phase is 10-30% of the width of the first phase. Total charge transmission is zero or substantially less than the charge in each phase (eg, less than 10% charge imbalance). The waveform produces depolarized or hyperpolarized nerve blocks during the first phase plateau and, in some cases, also during the second phase plateau. The current is often increased from zero to a slow plateau within seconds to eliminate the generation of action potentials in the nerve. Further, by cycling between different contacts using a plurality of electrode contacts, a DC waveform can be transmitted to a nerve to maintain a constant conduction block.

他の場合、DC波形とHFAC波形を組み合わせて、各タイプのENCBの望ましい特徴を有する神経ブロックを生成することができる。最初に電荷平衡DCを確立して、HFACからの通常数秒持続する初期反応をブロックするために使用することができる。初期反応が完了すると、電荷平衡DC波形を終了させることができ(通常、電荷平衡の後)、また、HFAC波形でブロックを維持することができる。 In other cases, DC and HFAC waveforms can be combined to generate nerve blocks with the desired characteristics of each type of ENCB. A charge-balanced DC can first be established and used to block an initial reaction from HFAC that normally lasts several seconds. When the initial reaction is complete, the charge equilibrium DC waveform can be terminated (usually after charge equilibrium) and the block can be maintained with the HFAC waveform.

唾液分泌
唾液分泌又は過度に唾液分泌することは、脳性麻痺の小児の1つの主な問題であり、神経変性疾患も伴う。従来の医療管理は、局所用薬剤、経口薬剤及びボツリヌストキシムが用いられるが、好ましくなく。なぜなら、これらの治療は、効果的ではないか、又は望ましいときに唾液分泌の欠如を含む望ましくない副作用を生じるからである。有利的に、ENCBは、これらの伝統的な治療方法の代替方法として使用することができ、それは、唾液腺の活性化を迅速かつ可逆的に阻止することができるため、必要なときに、唾液の生成を減少させる。ENCBの利点には、患者又は看護者が必要に応じて唾液腺の活性化をオフにする能力が含まれる。なお、ENCBは、部分的または不完全なブロックを提供し、唾液分泌を減少させるが、排除することではないため、望ましくない副作用を伴わずに症状を緩和することができる。
Salivation Salivation or excessive salivation is one of the major problems in children with cerebral palsy and is associated with neurodegenerative diseases. Conventional medical management uses topical drugs, oral drugs and botulinum toxim, which is not preferable. This is because these treatments are ineffective or produce unwanted side effects, including lack of salivation when desired. Advantageously, ENCB can be used as an alternative to these traditional treatments, which can quickly and reversibly block the activation of salivary glands, so that saliva can be used when needed. Reduce production. Benefits of ENCB include the ability of the patient or nurse to turn off salivary gland activation as needed. It should be noted that ENCB provides partial or incomplete blocking and reduces, but not eliminates, salivation secretion, so that symptoms can be alleviated without unwanted side effects.

1つ又は複数の神経を標的とし、唾液分泌を緩和するためのENCBは、唾液腺の自律的活性化を供給する神経枝に印加することができる。或いは、1つ又は複数の接点を有する線状電極は、所望のブロックを生成するように、目標神経に隣接して配置することができる。このような方法は、手術の設置を簡単にすることができる。ENCBは、直接各唾液腺又はその近くに印加することができる。 ENCBs for targeting one or more nerves and alleviating salivary secretion can be applied to nerve branches that provide autonomous activation of salivary glands. Alternatively, the linear electrode with one or more contacts can be placed adjacent to the target nerve to produce the desired block. Such a method can simplify the installation of surgery. ENCB can be applied directly to or near each salivary gland.

ENCBは、複数の方法によって実現することができる。いくつかの場合、急速に誘導され急速に可逆的な神経伝導ブロックを生成するために、電荷平衡又は不平衡HFAC波形(電圧制御又は電流制御)を使用することができる。典型的な波形周波数は、5〜50kHzの間であり得る。波形は、連続的であっても中断していてもよく、各パルスは、正方形、三角形、正弦曲線などを含む様々な形状を有することができる。 ENCB can be realized by a plurality of methods. In some cases, charge-balanced or unbalanced HFAC waveforms (voltage or current control) can be used to generate rapidly induced and rapidly reversible neural conduction blocks. A typical waveform frequency can be between 5 and 50 kHz. The waveform may be continuous or interrupted, and each pulse can have a variety of shapes, including squares, triangles, sinusoids, and the like.

他の場合、一定の時間(例えば、10秒)持続できる1つの極性のプラトーへ増加することを含み、電流が反対の極性に減少する電荷平衡DC波形は、ENCBに使用することができる。各相のプラトーは、同じであってもよいが、通常、第2相は、第1相の幅の10−30%である。総電荷伝送は、ゼロであるか、又は実質的に各相における電荷(例えば、10%未満の電荷不平衡)よりも少ない。波形は、第1相のプラトーの間に脱分極又は過分極の神経ブロックを生成し、場合によっては、第2相のプラトーの間にもブロックする。神経における動作電位の生成を排除するために、しばしば数秒内で電流をゼロからゆっくりプラトーまで増加させる。また、複数電極接点を用いて異なる接点間でサイクルすることにより、DC波形を神経に伝送して、一定の伝導ブロックを維持することができる。 In other cases, a charge-balanced DC waveform that decreases the current to the opposite polarity, including increasing to a plateau of one polarity that can last for a period of time (eg, 10 seconds), can be used for ENCB. The plateau of each phase may be the same, but usually the second phase is 10-30% of the width of the first phase. Total charge transmission is zero or substantially less than the charge in each phase (eg, less than 10% charge imbalance). The waveform produces depolarized or hyperpolarized nerve blocks during the first phase plateau and, in some cases, also during the second phase plateau. The current is often increased from zero to a slow plateau within seconds to eliminate the generation of action potentials in the nerve. Further, by cycling between different contacts using a plurality of electrode contacts, a DC waveform can be transmitted to a nerve to maintain a constant conduction block.

他の場合、DC波形とHFAC波形を組み合わせて、各タイプのENCBの望ましい特徴を有する神経ブロックを生成することができる。最初に電荷平衡DCを確立して、HFACからの通常数秒持続する初期反応をブロックするために使用することができる。初期反応が完了すると、電荷平衡DC波形を終了させることができ(通常、電荷平衡の後)、また、HFAC波形でブロックを維持することができる。 In other cases, DC and HFAC waveforms can be combined to generate nerve blocks with the desired characteristics of each type of ENCB. A charge-balanced DC can first be established and used to block an initial reaction from HFAC that normally lasts several seconds. When the initial reaction is complete, the charge equilibrium DC waveform can be terminated (usually after charge equilibrium) and the block can be maintained with the HFAC waveform.

難治性しゃっくり
横隔神経伝導をブロックすることにより、ENCBは、難治性しゃっくりを緩和させるために使用可能である。例えば、発生しようとするしゃっくりは、近位の横隔神経に記録される神経信号により検知することができる。発生しようとするしゃっくりを示す多くの活動は、横隔神経においてより遠位にENCBを誘発することに使用することができる。あるいくつかの実施例では、正常な呼吸を妨げないように、ブロックは、非常に短い時間帯だけ適用されてしゃっくりを阻止する。ENCBは、例えばDC波形(高強度材料の電極接点を介して)を含むことができ、ここで、DC波形に続くのは、HFAC波形である。
Refractory hiccups By blocking the phrenic nerve conduction, ENCB can be used to relieve refractory hiccups. For example, the hiccups that are about to occur can be detected by neural signals recorded in the proximal phrenic nerve. Many activities that indicate hiccups that are about to occur can be used to induce ENCB more distally in the phrenic nerve. In some embodiments, the block is applied only for a very short period of time to prevent hiccups so as not to interfere with normal breathing. The ENCB can include, for example, a DC waveform (via electrode contacts of high-strength material), where the DC waveform is followed by the HFAC waveform.

上述した説明と例示は、例を挙げて本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、ENCBは、他の障害、例えば、喘息の合併症(開放性閉気道)又はパーキンソン病の合併症などの治療のために使用することができる。本開示に開示された態様及び実施例のそれぞれは、個別に、又は本開示の他の態様、実施例及び変形と組み合わせて考慮され得る。なお、本開示の実施例のある一部の特徴は、特定の図のみに示されているが、これらの特徴は、他の図面に組み込み、他の実施例を示すことができ、依然として本開示の範囲内に含まれる。また、別途説明しない限り、本発明の方法のステップは、任意の特定の実行順序に限定されない。本開示の精神および内容を組み込んだ開示された実施形態の変更は、当業者には、想到可能であり、このような変更は、本開示の範囲内である。なお、本明細書で引用した全ての参考文献は、その全体が参照により組み込まれる。 The above description and examples are merely for explaining the present invention by way of examples, and do not limit the present invention. For example, ENCB can be used for the treatment of other disorders, such as asthma complications (open airways) or Parkinson's disease complications. Each of the embodiments and examples disclosed in the present disclosure may be considered individually or in combination with other embodiments, examples and variations of the present disclosure. It should be noted that some features of the embodiments of the present disclosure are shown only in specific figures, but these features can be incorporated into other drawings to show other embodiments and are still disclosed. Is included in the range of. Also, unless otherwise stated, the steps of the method of the invention are not limited to any particular order of execution. Changes to the disclosed embodiments incorporating the spirit and content of the present disclosure will be conceivable to those skilled in the art, and such changes are within the scope of the present disclosure. All references cited herein are incorporated by reference in their entirety.

Claims (8)

システムであって、
コントローラと、波形発生器と、電気接点とを備え、
前記コントローラは、電気神経伝導ブロック(ENCB)の所望の変化に関連する入力を受け取るように配置され、前記入力が、変更すべきENCBに関連する少なくとも1つのパラメータを示し、
前記波形発生器は、前記コントローラに接続されて前記入力に基づく信号を受信し、前記ENCBに関連する少なくとも1つのパラメータを用いて直流波形を生成するように配置され、前記直流波形が、痛みを引き起こす神経信号の伝送をブロックするように配置され、
前記電気接点は、前記波形発生器に接続され、痛みを引き起こす前記神経信号の伝送をブロックするために前記直流波形を神経に伝送するように配置され、
前記電気接点は、神経に接触するように配置され、前記電気接点は、高電荷容量材料を含み、前記高電荷容量材料は、前記ENCBによる直流波形によって伝送される電荷での損傷的電気化学反応生成物の形成を防止し、前記高電荷容量材料は、1〜5mC/cm の電荷注入容量を有することを特徴とするシステム。
It ’s a system,
It has a controller, a waveform generator, and electrical contacts.
The controller is arranged to receive an input associated with a desired change in the electrical nerve conduction block (ENCB), the input indicating at least one parameter associated with the ENCB to be modified.
The waveform generator is connected to the controller to receive a signal based on the input and is arranged to generate a DC waveform using at least one parameter associated with the ENCB, the DC waveform causing pain. Arranged to block the transmission of nerve signals that cause
The electrical contacts are connected to the waveform generator and are arranged to transmit the DC waveform to the nerve to block the transmission of the nerve signal that causes pain.
The electrical contacts are arranged in contact with nerves, the electrical contacts include a high charge capacitance material, the high charge capacitance material is a damaging electrochemical reaction with charges transmitted by a DC waveform by the ENCB. A system that prevents product formation and the high charge capacitance material has a charge injection capacitance of 1-5 mC / cm 2 .
前記コントローラは、開ループ制御システムの一部を形成することを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system according to claim 1, wherein the controller forms a part of an open loop control system. 前記コントローラは、前記ENCBを調整するためにユーザから前記入力を受け取るように配置されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。 The system according to claim 2, wherein the controller is arranged to receive the input from the user in order to adjust the ENCB. 前記コントローラは、閉ループ制御システムの一部を形成することを特徴とする請求項1に記載のシステム。 The system according to claim 1, wherein the controller forms a part of a closed loop control system. 前記コントローラは、前記ENCBを調整するために、生理的パラメータの変化を感知するセンサから前記入力を受け取るように配置されることを特徴とする請求項4に記載のシステム。 The system of claim 4, wherein the controller is arranged to receive the input from a sensor that senses changes in physiological parameters in order to adjust the ENCB. 前記コントローラは、適切なENCBが生成されるように、前記入力に基づいてタイミングパラメータ、強度パラメータ、波形パラメータを指定するように配置されることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のシステム。 The controller, as appropriate ENCB is generated, the timing parameter based on the input, strength parameters, any one of claims 1 to 5, characterized in that it is arranged to specify the waveform parameters The system described in. 前記ENCBは、単相直流(DC)波形、電荷平衡直流(CBDC)波形及び実質的なCBDC波形のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のシステム。 The ENCB according to any one of claims 1 to 6 , wherein the ENCB includes at least one of a single-phase direct current (DC) waveform, a charge-balanced direct current (CBDC) waveform, and a substantial CBDC waveform. System. 前記波形発生器は、ENCBの伝送が停止すると前記神経を介した正常な信号伝送に回復するように、可逆的なENCBを生成するように配置されることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のシステム。 Said waveform generator, so as to recover the normal signal transmission through the nerve and transmission ENCB stops, of claims 1 to 7, characterized in that it is arranged to produce a reversible ENCB The system according to any one item.
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