JP2008520376A - 閉ループ神経刺激のためのシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において、2004年11月18日に出願した米国特許出願第10/992319号、および米国特許法第119(e)条のもとに2005年8月29日に出願した米国仮出願第60/712302号の利点を主張する2005年11月16日に出願した米国特許出願第XX/XXXXXX号(代理人整理番号第279.957US1)、出願が参照により本明細書に組み込まれている、米国特許出願第10/992320号に対する優先権の利益が主張される。
以下の同一出願人による米国特許出願が関連し、全体として参照により本明細書に組み込まれている。第10/746846号「Automatic Baroreflex Modulation Based on Cardiac Activity」、2003年12月24日出願。
読者が本開示を理解する上で役立つように、高血圧と圧受容体に関連する生理機能について簡単に説明される。この簡単な説明では、高血圧、自律神経系、圧反射を扱う。
神経刺激装置の例は、高血圧症を治療するために使用される抗高血圧(AHT)機器またはAHTコンポーネントを含む。本主題のさまざまな実施形態は、独立の埋め込み型神経刺激装置システムを含み、組み込まれたNSと心調律管理(CRM)コンポーネントを有する埋め込み型機器を含み、無線によるか、または埋め込み型機器を接続するリード線を通じて相互に通信することができる少なくとも1つの埋め込み型NS機器および埋め込み型CRM機器を備えるシステムを含む。埋め込み型システムが示され、説明されるが、本主題のさまざまな態様および実施形態は、外部機器において実施される。
Claims (89)
- リードを接続するように適合されたポートと、
前記ポートに接続され、神経刺激信号を前記リードに供給するように適合されたパルス発生器と、
前記ポートに接続され、前記リードから神経連絡信号を受け取り、前記リードからの神経連絡信号を前記神経連絡を示す信号に処理するように適合された信号処理モジュールと、
前記パルス発生器と前記信号処理モジュールに接続された制御装置であって、前記神経連絡を示す前記信号に基づいて所望の神経刺激パラメータを持つ前記神経刺激信号を供給するために刺激プロトコルを実施するように適合される制御装置と
を備える機器。 - 前記神経連絡を示す前記信号は神経連絡パターンを示す信号を含む請求項1に記載の機器。
- 前記神経連絡を示す前記信号は神経連絡強度を示す信号を含む請求項1に記載の機器。
- 前記神経連絡を示す前記信号は神経連絡パターンと神経連絡強度を示す信号を含む請求項1に記載の機器。
- 信号処理モジュールは前記神経連絡信号の特徴を識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実装するように適合される請求項1に記載の機器。
- 前記ノイズ低減アルゴリズムはウェーブレット変換を含む請求項5に記載の機器。
- 前記ノイズ低減アルゴリズムは前記神経連絡信号のパターンと強度を識別する請求項5に記載の機器。
- 前記信号処理モジュールは神経連絡を処理し、監視するように適合された増幅器とフィルタを含む請求項1に記載の機器。
- 前記増幅器は約1,000から約99,000のゲインを備える増幅器を含む請求項8に記載の機器。
- 前記フィルタは約30Hzから約3,000Hzの範囲の周波数を通過させる帯域フィルタを含む請求項9に記載の機器。
- 前記制御装置は前記神経刺激信号の継続時間を調整するための前記神経刺激プロトコルを実施するように適合される請求項1に記載の機器。
- 前記制御装置は前記神経刺激信号の周波数を調整するための前記神経刺激プロトコルを実施するように適合される請求項1に記載の機器。
- 前記制御装置は前記神経刺激信号の振幅を調整するための前記神経刺激プロトコルを実施するように適合される請求項1に記載の機器。
- 前記制御装置は前記神経刺激信号の2つ以上のパラメータを調整するための前記神経刺激プロトコルを実施するように適合され、前記2つ以上のパラメータは前記神経刺激信号の継続時間、前記神経刺激信号の周波数、前記神経刺激信号の振幅からなるパラメータグループから選択される請求項1に記載の機器。
- 前記制御装置は第1の部位において前記神経連絡信号を感知し、前記第1の部位において前記神経刺激信号を適用するように適合される請求項1に記載の機器。
- 前記制御装置は神経経路上の第1の部位において前記神経連絡信号を感知し、前記神経経路上の第2の部位において前記神経刺激信号を適用するように適合される請求項1に記載の機器。
- 前記制御装置は同時に前記神経連絡信号を感知して前記神経刺激信号を適用するように適合される請求項16に記載の機器。
- 少なくとも第1のリードに接続するように適合された第1のポートと第2のリードに接続するように適合された第2のポートと、
少なくとも前記第1のポートに接続され、第1の神経刺激信号を前記第1のリードに供給するように適合されたパルス発生器と、
少なくとも前記第2のポートに接続され、前記第2のリードから神経連絡信号を受け取り、前記第2のリードからの神経連絡信号を、前記第2のリードの電極において神経連絡を示す第1の信号に処理するように適合された信号処理モジュールと、
前記パルス発生器と前記信号処理モジュールに接続された制御装置であって、前記神経連絡を示す前記第1の信号に基づいて所望の神経刺激パラメータを持つ前記第1の神経刺激信号を供給するために刺激プロトコルを実施するように適合される制御装置と
を備える機器。 - 前記パルス発生器はさらに、前記第2のポートに接続され、第2の神経刺激信号を前記第2のリードに供給するように適合され、
前記信号処理モジュールはさらに、前記第1のポートに接続され、前記第1のリードから神経連絡信号を受け取り、前記第1の神経連絡信号を、前記第2のリードの電極において前記神経連絡を示す第2の信号に処理するように適合され、
前記制御装置によって実施される刺激プロトコルは、前記神経連絡を示す前記第2の信号に基づいて所望の神経刺激パラメータを持つ前記第2の神経刺激信号を供給するように適合される
請求項18に記載の機器。 - 前記神経連絡を示す前記信号は神経連絡パターンを示す信号を含む請求項19に記載の機器。
- 前記第1と第2の信号は、神経連絡強度を示す信号を含む請求項19に記載の機器。
- 前記第1と第2の信号は、神経連絡パターンと神経連絡強度を示す信号を含む請求項19に記載の機器。
- 信号処理モジュールは前記神経連絡信号の特徴を識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実装するように適合される請求項18に記載の機器。
- 前記ノイズ低減アルゴリズムはウェーブレット変換を含む請求項23に記載の機器。
- 前記信号処理モジュールは、約1,000から約99,000のゲインを備える増幅器と、約30Hzから約3,000Hzの範囲の信号を通過させる帯域フィルタとを含む請求項23に記載の機器。
- 前記神経連絡は求心性神経部位において神経連絡を含み、前記制御装置は求心性神経部位において前記神経連絡を示す前記第1の信号に基づいて遠心性神経部位の所望のパラメータを有する前記第1の神経刺激信号を供給するように適合される請求項18に記載の機器。
- 前記神経連絡は第1の神経経路上の神経連絡を含み、前記制御装置は前記第1の神経経路において前記神経連絡を示す前記第1の信号に基づいて第2の神経経路の所望のパラメータを有する前記第1の神経刺激信号を供給するように適合される請求項18に記載の機器。
- 神経連絡信号を感知する手段と、
前記神経連絡信号の少なくとも1つの特徴を識別する手段と、
前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用する手段と
を備えるシステム。 - 前記神経連絡信号の少なくとも1つの特徴を識別する手段は、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴を識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実装する手段を含む請求項28に記載のシステム。
- 前記ノイズ低減アルゴリズムはウェーブレット変換を含む請求項29に記載のシステム。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用する前記手段は、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記神経刺激の継続時間を調整する手段を含む請求項28に記載のシステム。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用する前記手段は、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記神経刺激信号の周波数を調整する手段を含む請求項28に記載のシステム。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用する前記手段は、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記神経刺激信号の振幅を調整する手段を含む請求項28に記載のシステム。
- 自律神経系(ANS)内の神経刺激部位において適用される神経刺激信号を供給するように適合されたパルス発生器と、
ANS内の神経感知部位において感知された神経連絡を受け取り、感知された神経連絡を処理するように適合された信号処理モジュールと、
前記パルス発生器に接続され、前記神経刺激信号を生成するために前記パルス発生器に神経刺激制御信号を供給するように適合され、前記感知された神経連絡を示すフィードバック制御信号を受け取るために前記信号処理モジュールに接続された制御装置であって、前記神経刺激信号の少なくとも1つのパラメータが前記神経感知部位において所望の感知された神経連絡に集中するように調整するために前記神経刺激制御信号を調整するように適合される制御装置と
を備える機器。 - ANS内の前記神経刺激部位は副交感神経神経刺激部位であり、ANS内の前記神経感知部位は副交感神経感知部位であり、前記制御装置は、前記神経刺激信号の前記少なくとも1つのパラメータが前記副交感神経感知部位において前記所望の感知された神経連絡に集中するように調整するために前記フィードバック制御信号を負のフィードバックとして受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- 前記副交感神経刺激部位は前記副交感神経感知部位である請求項35に記載の機器。
- 前記副交感神経刺激部位と前記副交感神経感知部位は圧受容器部位を含む請求項36に記載の機器。
- 心臓周期を感知するために前記制御装置に接続されたセンサをさらに備え、前記制御装置は、1つの心臓周期中に前記圧受容器を神経刺激して、別の心臓周期中に神経作用を感知するように適合される請求項37に記載の機器。
- 前記副交感神経刺激部位は前記副交感神経感知部位とは異なる部位である請求項35に記載の機器。
- 前記副交感神経刺激部位は少なくとも1つの迷走神経と心脂肪体を含み、前記副交感神経感知部位は圧受容器部位を含む請求項39に記載の機器。
- 前記副交感神経刺激部位は迷走神経上の第1の部位を含み、前記副交感神経感知部位は迷走神経上の第2の部位を含む請求項35に記載の機器。
- 前記第1の部位と前記第2の部位のうちの1つは、遠心性部位であり、もう一方は求心性部位である請求項41に記載の機器。
- 前記第1と第2の部位は共に、前記迷走神経上の求心性部位である請求項41に記載の機器。
- 前記第1と第2の部位は共に、前記迷走神経上の遠心性部位である請求項41に記載の機器。
- ANS内の前記神経刺激部位は交感神経神経刺激部位であり、ANS内の前記神経感知部位は交感神経感知部位であり、前記制御装置は、前記神経刺激信号の前記少なくとも1つのパラメータが前記交感神経感知部位において前記所望の感知された神経連絡に集中するように調整するために前記フィードバック制御信号を負のフィードバックとして受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- 前記神経刺激部位と前記神経感知部位は共に、心臓交感神経枝を含む請求項45に記載の機器。
- ANS内の前記神経刺激部位は副交感神経神経刺激部位であり、ANS内の前記神経感知部位は交感神経感知部位であり、前記制御装置は、前記神経刺激信号の前記少なくとも1つのパラメータが前記交感神経感知部位において前記所望の感知された神経連絡に集中するように調整するために前記フィードバック制御信号を正のフィードバックとして受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- 前記副交感神経刺激部位は迷走神経部位を含む請求項47に記載の機器。
- 前記副交感神経刺激部位は圧受容器部位を含み、前記交感神経感知部位は心臓交感神経枝を含む請求項47に記載の機器。
- ANS内の前記神経刺激部位はANS内の交感神経神経刺激部位であり、前記神経感知部位は副交感神経感知部位であり、前記制御装置は、前記神経刺激信号の前記少なくとも1つのパラメータが前記副交感神経感知部位において前記所望の感知された神経連絡に集中するように調整するために前記フィードバック制御信号を正のフィードバックとして受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- 前記交感神経刺激部位は心臓交感神経枝を含み、前記副交感神経感知部位は圧受容器部位を含む請求項50に記載の機器。
- 動的入力制御信号をさらに備え、前記制御装置は前記感知された神経連絡のターゲットを調整するために前記動的入力制御信号を受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- ゲインを調整するためにゲイン入力制御信号をさらに備え、前記制御装置は前記フィードバック制御信号に基づいて前記神経刺激の強度に対してゲインを増分と減分するために前記ゲイン入力制御信号を受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- 動的入力制御信号をさらに備え、前記制御装置は前記ゲインを調整するために前記動的入力制御信号を受け取るように適合される請求項53に記載の機器。
- 関連する入力制御信号をさらに備え、前記制御装置は前記感知された神経作用を神経刺激イベントに関連付けるために前記関連する入力制御信号を受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- 動的入力制御信号と、ゲイン入力制御信号と、関連入力制御信号とをさらに備え、前記制御装置は、感知された神経作用と刺激された神経作用との間の因果関係を確認するために前記関連入力制御信号を使用して前記感知された神経作用を神経刺激イベントに関連付け、前記フィードバック制御信号に基づいて前記神経刺激の強度に対するゲインを増分と減分するために前記ゲイン入力制御信号を受け取り、前記感知された神経連絡のターゲットを調整して前記ゲインを調整するために前記動的入力制御信号を受け取るように適合される請求項34に記載の機器。
- 前記神経刺激部位は神経経路上にあり、前記神経感知部位は前記同じ神経経路上にある請求項34に記載の機器。
- 前記神経刺激部位は前記神経感知部位にある請求項34に記載の機器。
- 自律神経系(ANS)内の神経刺激部位において適用される神経刺激信号を供給するように適合された神経刺激装置と、
ANS内の神経感知部位において感知された神経連絡を受け取り、感知された神経連絡を処理するように適合された神経センサと信号処理モジュールと、
パルス発生器に接続され、前記神経刺激信号を生成するために前記パルス発生器に神経刺激制御信号を供給するように適合され、前記感知された神経連絡を示すフィードバックを受け取るために前記信号処理モジュールに接続された制御装置と
とを備え、その制御装置が、
前記神経センサと信号処理モジュールから処理され感知された信号を受け取り、前記処理され感知された信号のターゲット信号を受け取り、前記処理され感知された信号を前記ターゲット信号と比較して対応するフィードバック信号を生成するように適合されたフィードバック比較器と、
前記フィードバック信号を受け取り、前記フィードバック信号を使用して前記刺激制御信号を生成するように適合された神経制御装置と
を備える埋め込み型医療機器。 - 感知された生理パラメータと時間信号のうちの少なくとも1つに基づいて動的制御信号を生成するために動的入力モジュールをさらに備え、前記制御装置回路はさらに、感知された神経作用と刺激された神経作用との間の因果関係を確認する関連結果制御信号を生成する連想器を備え、前記神経制御装置は、前記動的制御信号と前記関連結果信号を受け取り、前記フィードバック信号を使用して前記刺激制御信号、前記動的制御信号、前記関連結果信号を生成するように適合される請求項59に記載の機器。
- 前記制御装置回路は、神経連絡を感知すること、神経刺激を供給すること、前記動的制御信号を生成することに関連するプログラム可能パラメータを格納するように適合されたメモリを含む請求項60に記載の機器。
- 神経連絡信号を感知するステップと、
前記神経連絡信号の少なくとも1つの特徴を識別するステップと、
前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用するステップと
を備える方法。 - 前記神経連絡信号の少なくとも1つの特徴を識別するステップは、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴を識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実施するステップを含む請求項62に記載の方法。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴を識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実施するステップは、神経連絡パターンを識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実施するステップを含む請求項63に記載の方法。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴を識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実施するステップは、神経連絡強度を識別するためのノイズ低減アルゴリズムを実施するステップを含む請求項63に記載の方法。
- 前記ノイズ低減アルゴリズムはウェーブレット変換を含む請求項63に記載の方法。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用するステップは、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記神経刺激の継続時間を調整するステップを含む請求項62に記載の方法。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用するステップは、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記神経刺激信号の周波数を調整するステップを含む請求項62に記載の方法。
- 前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用するステップは、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記神経刺激信号の振幅を調整するステップを含む請求項62に記載の方法。
- 神経連絡信号を感知するステップは、第1のリードを使用して神経連絡信号を感知するステップを含み、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用するステップは、前記第1のリードを使用して神経刺激を適用するステップを含む請求項62に記載の方法。
- 神経連絡信号を感知するステップは、第1のリードを使用して神経連絡信号を感知するステップを含み、前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用するステップは、第2のリードを使用して神経刺激を適用するステップを含む請求項62に記載の方法。
- 神経連絡信号を感知するステップは、第1のリードを使用して第1の神経連絡信号を感知するステップと、第2のリードを使用して第2の神経連絡信号を感知するステップとを含み、
前記神経連絡信号の少なくとも1つの特徴を識別するステップは、前記第1の神経連絡信号の少なくとも1つの特徴を識別するステップと、前記第2の神経連絡信号の少なくとも1つの特徴を識別するステップとを含み、
前記神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて神経刺激を適用するステップは、前記第2の神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記第1のリードに第1の神経刺激を適用するステップを含み、前記第1の神経連絡信号の前記少なくとも1つの特徴に基づいて前記第2のリードに第2の神経刺激を適用するステップと
を含む請求項62に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの特徴は神経連絡パターンを含む請求項72に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの特徴は神経連絡強度を含む請求項72に記載の方法。
- 神経連絡信号を感知するステップは、約1,000から99,000の範囲内のゲインをもたらすように前記神経連絡信号を増幅するステップを含む請求項62に記載の方法。
- 神経連絡信号を感知するステップは、約30Hzから約3,000Hzの範囲の周波数を通過させるために前記神経連絡信号をフィルタリングするステップを含む請求項62に記載の方法。
- 神経連絡信号を感知するステップは部位において神経連絡信号を感知するステップを含み、
神経刺激を適用するステップは部位において神経刺激を適用するステップを含む請求項62に記載の方法。 - 神経連絡信号を感知するステップは神経経路上の第1の部位において神経連絡信号を感知するステップを含み、
神経刺激を適用するステップは前記神経経路上の第2の部位において神経刺激を適用するステップを含む請求項62に記載の方法。 - 神経連絡信号を感知するステップは神経刺激を適用するステップと同時に発生する請求項78に記載の方法。
- 神経連絡信号を感知するステップは求心性神経部位において神経連絡信号を感知するステップを含み、
神経刺激を適用するステップは遠心性神経部位において神経刺激を適用するステップを含む請求項62に記載の方法。 - 神経連絡信号を感知するステップは第1の神経経路上で神経連絡信号を感知するステップを含み、
神経刺激を適用するステップは第2の神経経路上で神経刺激を適用するステップを含む請求項62に記載の方法。 - 第1の自律神経系(ANS)部位において神経連絡を感知するステップと、
前記第1のANS部位において感知された神経連絡から生じる少なくとも1つのパラメータを示すフィードバック信号を生成するステップと、
前記フィードバック信号を使用して刺激設定を備える神経刺激制御信号生成するステップと、
前記神経刺激制御信号を使用して第2のANS部位において制御された神経刺激強度を備える神経刺激信号を生成するステップと
を備える方法。 - 神経刺激制御信号を生成するステップは、
前記第1のANS部位において感知された神経連絡から生じる前記少なくとも1つのパラメータがターゲット範囲内である場合に、前記神経刺激制御信号の前記刺激設定を保持するステップと、
前記第1のANS部位において感知された神経連絡から生じる前記少なくとも1つのパラメータがターゲット範囲内である場合に、前記神経刺激制御信号の前記刺激設定を調整するステップと
を含む請求項82に記載の方法。 - 前記神経刺激制御信号を生成するステップはさらに、前記フィードバック制御信号と動的入力制御信号を使用して前記神経刺激制御信号を生成するステップを含む請求項82に記載の方法。
- 前記神経刺激制御信号を生成するステップはさらに、前記フィードバック制御信号と感知された作用と刺激イベントとの間の因果関係を確認する関連制御信号を使用して前記神経刺激制御信号を生成するステップを含む請求項82に記載の方法。
- 前記神経刺激制御信号を生成するステップはさらに、前記フィードバック制御信号、動的入力制御信号、感知された作用と刺激イベントとの間の因果関係を確認する関連制御信号を使用して前記神経刺激制御信号を生成するステップを含む請求項82に記載の方法。
- 前記第1のANS部位と前記第2のANS部位は共に交感神経部位を含み、前記フィードバック信号を使用して前記神経刺激制御信号を生成するステップは、前記フィードバック信号を使用して負のフィードバック制御を行うステップを含む請求項82に記載の方法。
- 前記第1のANS部位と前記第2のANS部位は共に副交感神経部位を含み、前記フィードバック信号を使用して前記神経刺激制御信号を生成するステップは、前記フィードバック信号を使用して負のフィードバック制御を行うステップを含む請求項82に記載の方法。
- 前記第1のANS部位と前記第2のANS部位のうちの1つは副交感神経部位を含み、前記第1のANS部位と前記第2のANS部位のうちのもう一方は交感神経部位を含み、前記フィードバック信号を使用して前記神経刺激制御信号を生成するステップは、前記フィードバック信号を使用して正のフィードバック制御を行うステップを含む請求項82に記載の方法。
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