JP2008522725A

JP2008522725A - 迷走神経耳介枝用刺激装置

Info

Publication number: JP2008522725A
Application number: JP2007545498A
Authority: JP
Inventors: リバス，イマッド; モフィット，ジュリア
Original assignee: カーディアック・ペースメーカーズ・インコーポレーテッド
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2008-07-03
Also published as: EP1838385A1; US9089691B2; WO2006062728A1; US20060122675A1

Abstract

迷走神経耳介枝を刺激する機器および方法が本明細書で提供される。様々な機器実施形態は、リードと、神経刺激回路と、制御装置とを備えている。リードは神経刺激電極を有する。神経刺激回路は、神経刺激電極を使用して耳介神経枝を刺激するようになっている神経刺激信号を運ぶように、リードに連結されている。制御装置は、神経刺激回路が連結されおり、迷走神経刺激治療を行うように神経刺激回路から神経刺激信号の運搬を制御するようになっている。様々な実施形態では、電極は外耳道に配置されるようになっている。様々な実施形態では、電極は耳の後ろに配置されるようになっている経皮神経刺激電極を含む。他の実施形態が本明細書に提供されている。

Description

関連出願

優先権の特典を、２００４年１２月７日出願の米国特許出願第１１／００５，７０３号に対して請求し、この出願を本明細書に参照として援用する。

本出願は全体的に医療用機器に関し、より詳細には、神経を刺激するシステム、機器、方法に関する。

心不全の間の減少した自律神経均衡が、左心室機能障害や高い死亡率に関連していることが示されている。この減少した自律神経均衡により、交感神経心臓音が大きくなり、副交感神経心臓音が小さくなる。迷走副交感神経線維の直接の刺激が、副交感神経系の活性化、および交感神経系の間接的な抑制により心拍数を少なくすることが示されている。一部のデータは、副交感神経音を大きくし、交感神経音を小さくすることにより心筋層を心筋梗塞に続く致命的な不整脈に対するさらなる再造形や素因から保護することができることを示しており、一部のデータは迷走神経の慢性的刺激が虚血性心臓発作後に心筋を保護することができることを示している。しかし、電極の移植は侵襲的処置であり、心筋梗塞後に電極をすぐに移植することは難しい可能性がある。

耳介神経は、耳の直ぐ後で耳道の近くを通る迷走神経の枝である。この神経枝の刺激は、迷走神経を脱分極し、徐脈を引き起こす。針穿刺電極が、迷走神経耳介枝を刺激するのに使用されてきた。針穿刺電極は、耳介神経の終末を含む耳道近くにある領域内で０．１〜０．３ｍｍの深さまで皮膚を穿刺する。これらの針穿刺電極によって耳介枝に加えられた神経刺激は、狭心症の症状を改善し、冠血流量を改善し、駆出率を大きくし、鬱血性心不全（ＣＨＦ）の発展の発生率を少なくした。

本主題の様々な実施態様は、迷走神経耳介神経枝を刺激する機器に関する。様々な実施態様では、この機器はリード、神経刺激回路、制御装置を備えている。

様々な機器の実施態様では、リードは耳介神経枝を刺激するように耳道内に配置される神経刺激電極を有する。神経刺激回路は、神経刺激電極を使用して耳介神経枝を刺激する神経刺激信号を送るようにリードに連結されている。制御装置は、神経刺激回路に連結されており、迷走神経刺激治療を行うように神経刺激回路から神経刺激信号の伝達を制御するようになっている。

様々な機器の実施態様では、リードは耳介神経枝を経皮的に刺激するように耳の後ろに配置された経皮神経刺激電極を有する。神経刺激回路は、神経刺激電極を使用して耳介神経枝を刺激するようになっている神経刺激信号を送るようにリードに連結されている。制御装置は、神経刺激回路に連結されており、迷走神経刺激治療を行うように神経刺激回路からの神経刺激信号の伝達を制御するようになっている。

様々な機器の実施態様は、少なくとも１つのリードを連結するための少なくとも１つのポート、フィードバック回路、制御装置を備えている。（１つまたは複数の）リードは、少なくとも１つの神経刺激電極と少なくとも１つの生理センサとを備えている。神経刺激回路は、神経刺激信号を神経刺激電極に選択的に送って耳介神経枝を刺激するように（１つまたは複数の）ポートに連結されている。フィードバック回路は、（１つまたは複数の）生理センサからフィードバック信号を受けるように（１つまたは複数の）ポートに連結されている。制御装置は、神経刺激回路に連結され、神経刺激電極に神経刺激信号を送るようになっており、また、フィードバック回路に連結され、フィードバック信号に応答して神経刺激信号を調節するようになっている。

本主題の様々な実施態様は迷走神経刺激を行う方法に関する。この方法の様々な実施態様によると、非侵襲的神経刺激電極は迷走神経耳介神経枝の近くに位置決めされ、神経刺激信号は耳介神経枝を経皮的に刺激するように電極に加えられる。

この要約は、本出願の教示の一部の概略であり、本主題の独占的または完全な治療であることを意図したものではない。本主題に関するさらなる詳細は、詳細な説明と特許請求の範囲で見られる。他の態様は、以下の詳細な説明を読み、理解し、またその一部をなすが、限定的な意味で理解されるべきではない図面を見れば当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、頭記の特許請求の範囲およびその相当物によって規定される。

本主題の以下の詳細な説明は、例として、本主題を実施することができる特定の態様や実施形態を示す添付の図面に言及する。これらの実施形態は、当業者が本主題を実施することができるように十分詳細に記載されている。他の実施形態を利用することもでき、本主題の範囲から逸脱することなく構造的、理論的、電気的変更を加えることができる。この開示における「ある」、「１つの」または「様々な」実施形態に対する言及は必ずしも同じ実施形態でのことではなく、このような言及は２つ以上の実施形態が考えられる。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味でとるべきものではなく、範囲はこのような特許請求の範囲が与えられる法的相当物の全体的な範囲と共に頭記の特許請求の範囲によってのみ規定される。

本主題は、迷走神経耳介枝を刺激するシステムと方法を提供する。迷走神経刺激は同時に、副交感神経心臓音を大きく、交感神経心臓音を小さくし、心筋壊死や線維症を少なくするエピネフィリンへの心筋の露出を少なくする。多くの提案した治療は迷走神経刺激を伴う。迷走神経刺激治療は、心筋梗塞に続く患者の致命的な不整脈のさらなる再造形または素因を防ぎ、自律神経均衡を回復し、ＨＲＶ（心拍数可変性）を大きくするのを助け、肥満性心筋症（ＨＣＭ）や神経性高血圧症、不整脈保護の際の副交感神経音を大きくして交感神経音を小さくし、狭心症症状を小さくし、冠血流（ＣＢＦ）を大きくし、心筋梗塞後の鬱血性心不全（ＣＨＦ）の発達を防ぐと考えられている。

本主題の様々な実施形態は、耳介神経枝を非侵襲的に刺激する。例えば、様々な実施形態は、外部刺激装置に取り付けられた双極性電極を使用して耳道内の迷走神経耳介枝を刺激し、様々な実施形態は、神経の脱分極を引き起こすように、耳介神経の上あるいはこれに近接して耳の後ろで皮膚上に配置された、パッチ電極などの経皮電極を使用して迷走神経耳介枝を刺激する。埋込可能なパルス発生器は必要ない可能性がある。病院内で刺激を管理するのにより大きな範囲の周波数と電圧制限を使用することもできる。

本主題の様々な実施形態は、低侵襲的な方法で耳介神経枝を刺激する。例えば、様々な実施形態は耳介神経のすぐ上に刺激電極を経皮的に移植する。様々な実施形態は、移植した電極に神経刺激信号を与える埋込可能機器を使用し、様々な実施形態は埋込可能機器によって行われる神経刺激治療を活性化するのに磁石を使用する。

様々な実施形態は、神経刺激の閉ループ制御を行う。例えば、様々な実施形態は患者ＥＣＧと一体化した閉ループ・システムを介して、または血圧、心拍数などの他の生理的信号に基づき刺激を送る。例えば、いくつかの神経刺激装置の実施形態はＥＣＧモニタと一体化される。いくつかの神経刺激装置の実施形態は、頸動脈からの心拍数を直接感知する。神経刺激装置の実施形態は血圧モニタと一体化しているものもあり、頸動脈からの血圧を感知するものもある。様々な実施形態は、短期間の治療と、例えば比較的短い期間の断続的なまたは周期的な治療によって行われるような、開ループ・システムを介して刺激を与えることができる。

様々な実施形態により、患者が神経刺激を活性化することが可能になる。様々な実施形態により、患者が所定の刺激パラメータで耳介神経の刺激を開始することが可能になる。このような患者により活性化された機器は、例えば、狭心症治療のために所望の迷走神経刺激を行うのに使用することができる。

様々な実施形態は、心筋梗塞に続くまたは心不全患者内の迷走神経を迅速に刺激し、それによって心筋層をさらなる再造形や不整脈から保護するシステムと方法を提供する。これらの解決法の非侵襲的性質により、ポストＭＩ（心筋梗塞）または虚血性発作中に直ぐに管理することが可能になる。データは、１０日間にわたる１５分／日の刺激などの断続的な刺激は、交感神経心臓音を減らすのに効果的である可能性があることを示している。

末梢神経刺激に対する経皮的およびいくつかの表面皮下的解決法は、刺激電極との直接神経接触を防ぐことが可能であり、それによって直接接触電極に共通して関連する神経炎症や損傷に関連する問題が小さくなる。

以下に、神経生理学と、神経刺激機器／システムの実施形態と、耳介神経枝を刺激する方法の実施形態とを論じる。

神経生理学
自律神経系（ＡＮＳ）は「非自発的」器官を調節し、随意（骨格）筋の収縮は体性運動神経によって制御される。非自発的器官の例としては、呼吸と消化器官が挙げられ、また血管や心臓も挙げられる。しばしば、ＡＮＳは腺を調節し、皮膚、眼、胃、腸、膀胱内の筋肉を調整し、心筋や、例えば血管周りの筋肉を調整するように、非自発的な反射的方法で機能する。神経系は、身体（例えば、血管制御、身体器官など）から中枢神経系（ＣＮＳ）まで神経信号を伝達する求心神経を含み、ＣＮＳから身体の外に神経信号を伝達する遠心神経を含んでいる。

ＡＮＳはこれに限らないが、交感神経系と副交感神経系を含んでいる。交感神経系は、ストレスに関連し、緊急事態に対する「闘争または逃避応答」に関連している。特に、「闘争または逃避応答」は血圧と心拍数を増加させて骨格筋の血流を増やし、消化を少なくして「闘争または逃避」にエネルギーを提供する。副交感神経系は、リラクゼーションや「休息と消化応答」に関連しており、特にこれにより血圧が減少し、かつ心拍数が減少し、消化を多くしてエネルギーを保存する。ＡＮＳは、通常の内部機能を維持し、体性神経系と共に働く。

図１Ａおよび１Ｂは、末梢血管制御用神経機構を示している。迷走神経はこれらの図に示されている。図１Ａは全体的に、血管運動神経中枢への求心神経を示している。求心神経は、神経中枢（ＣＮＳ）に向かって衝撃を伝える。血管運動神経中枢は、血管のサイズを制御するように血管を拡張させ、かつ収縮させる神経に関する。図１Ｂは全体的に、血管運動神経中枢からの遠心神経を示している。遠心神経は、神経中枢（ＣＮＳ）から離れるように衝撃を伝える。

交感神経系と副交感神経系を刺激することにより、心拍数と血圧以外にも影響がある可能性がある。例えば、交感神経系を刺激することにより瞳孔が拡張され、唾液と粘液の生成が少なくなり、気管支筋がリラックスし、胃の非自発的収縮（蠕動）と胃の運動の連続的な波が少なくなり、肝臓によるグリコーゲンのグルコースへの変換が大きくなり、腎臓による尿分泌が少なくなり、壁面がリラックスし、膀胱の括約筋が閉じる。副交感神経系の刺激により（交感神経系の抑制により）、瞳孔が収縮し、唾液と粘液の生成が多くなり、気管支筋を収縮し、胃と大腸の分泌や運動が大きくなり、小腸の消化が大きくなり、尿分泌が多くなり、壁面が収縮し、膀胱の括約筋がリラックスする。交感神経系と副交感神経系に関連する機能は多く、互いに複雑に一体化させることができる。

迷走神経は求心神経であり、それによって神経刺激がＣＮＳに伝達される。迷走神経刺激は同時に、副交感神経活動を大きくし、交感神経活動を小さくし、心筋梗塞に続く患者の致命的な不整脈に対するさらなる再造形またはる素因を防ぎ、自律神経均衡を回復させＨＲＶ（心拍数可変性）を大きくするのを助け、肥大性心筋症（ＨＣＭ）、神経性高血圧や不整脈保護の際に副交感神経音を大きく交感神経音を小さくし、狭心症の症状を小さくし、冠血流量（ＣＢＦ）を多くし、心筋梗塞に続くの鬱血性心不全（ＣＨＦ）の発達を防ぐと考えられている。

大きい耳介神経とより小さい耳介神経を含む迷走神経耳介神経は、頸神経叢から始まる。大耳介神経は耳介の表面と、耳下腺や乳様突起上の皮膚を刺激する。耳下腺は、耳の前で見られ、顎骨の下境界に沿って耳たぶの下の領域まで延びる唾液腺である。乳様突起は、耳の後ろの人間の頭蓋骨の側頭骨の円錐形突起である。

神経刺激機器／システムの実施形態
図２Ａ、２Ｂは、耳介神経枝を刺激するように外耳道内に位置決めされるようになっている神経刺激電極を備えた神経刺激装置の様々な実施形態を示している。図２Ａは、人間の耳２００と、迷走神経耳介神経枝２０１と、頸動脈２０２とを示している。図２Ａはさらに神経刺激機器２０３を示しており、刺激機器は、人間の耳の外耳道２０５内に配置されるようになっている神経刺激電極２０４（例えば、双極性電極）を備えている。神経刺激電極は、リード２０６によって神経刺激機器に連結されている。神経刺激機器は、耳介神経枝の脱分極を引き起こすように神経刺激電極に適当な神経刺激を提供することが可能である。

様々な実施形態によると、図示された神経刺激機器２０３は開ループ刺激システムとして機能する。開ループ・システムでは、所定のまたはプログラムされたセットのパラメータに基づいて神経刺激が加えられる。したがって例えば、様々な開ループ実施形態は、所定の波形（例えば、白色雑音、四角形、正弦、三角形など）、大きさ、周波数、バースト周波数、持続時間で刺激する。いくつかの実施形態は断続的な刺激を与え、いくつかの実施形態は周期的な刺激を与える。周期的な刺激は、定期的な間隔での刺激に関する。断続的な刺激は、常にではなく時々刺激を与えることに関する。断続的な刺激は必ずしも、定期的な間隔で刺激を与えることを言うわけではない。

様々な実施形態によると、図示した神経刺激機器２０３は閉ループ刺激システムとして機能する。閉ループ・システムで、生理信号が感知される。神経刺激機器は、感知した生理センサに基づき加えられる神経刺激治療を適切に調節する。生理センサの例としては、心拍数と血圧を検出するセンサが挙げられ、さらにＥＣＧモニタが挙げられる。図２Ａはまた、頸動脈２０２の上に位置決めされ、リード２０８を介して神経刺激装置２０３に連結されたセンサ２０７での実施形態を示している。様々な実施形態はセンサ２０７からの心拍数を感知し、様々な実施形態はセンサ２０７から血圧を感知する。様々な実施形態は、ＥＣＧ信号に基づき耳介神経枝の刺激を制御する。

図２Ｂは、外耳道２０５内に配置された神経刺激電極２０４を示している。様々な実施形態では、耳道内に配置された拡張可能なステント状電極である。様々な実施形態では、外耳道の表面に対して電極を迅速に配置するように、耳栓などの発泡体内に電極を組み込む。いくつかの実施形態では、神経刺激機器のハウジングは導電性があり、耳道内で電極として働く。

図３は、耳介神経枝を経皮的に刺激するように耳の後ろに配置された経皮的神経刺激電極を備えた神経刺激装置の様々な実施形態を示している。図３は、人間の耳３００と、迷走神経耳介神経枝３０１と、頸動脈３０２とを示している。図３はさらに、人間の耳の後ろで頭部の皮膚上に配置されるようになっている経皮神経刺激電極３０９を備えた神経刺激機器を示している。様々な実施形態では、電極としては、経皮電気神経刺激（ＴＥＮＳ）電極などのパッチ電極が挙げられる。経皮神経刺激は、皮膚の表面上の電極から皮膚を通して耳介神経枝に供給される。神経刺激電極は、リード３０６によって神経刺激機器３０３に連結されている。神経刺激機器は、耳介神経枝の脱分極を引き起こすように、神経刺激電極に適当な神経刺激を提供することが可能である。いくつかの実施形態では、神経刺激機器のハウジングは導電性であり、経皮電極として働く。

様々な実施形態によると、図示した神経刺激機器３０３は開ループ刺激システムとして働く。開ループ・システムでは、パッチ電極からの経皮神経刺激は、所定のまたはプログラムされたセットのパラメータに基づき加えられる。したがって例えば、様々な開ループ実施形態は、所定の波形（例えば、白色雑音、四角形、正弦、三角形など）、大きさ、周波数、バースト周波数、持続時間で刺激する。いくつかの実施形態は断続的な刺激を与え、いくつかの実施形態は周期的な刺激を与える。

様々な実施形態によると、図示した神経刺激機器３０３は閉ループ刺激システムとして機能する。閉ループ・システムでは、生理信号が感知される。神経刺激機器は、感知した生理センサに基づき加えられる神経刺激治療を適切に調節する。生理センサの例としては、心拍数と血圧を検出するセンサが挙げられ、さらにＥＣＧモニタが挙げられる。図３はまた、頸動脈３０２の上に位置決めされ、リード３０８を介して神経刺激装置に連結されたセンサ３０７での実施形態を示している。様々な実施形態はセンサからの心拍数を感知し、様々な実施形態はセンサから血圧を感知する。様々な実施形態は、ＥＣＧ信号に基づき耳介神経枝の刺激を制御する。

図４は、耳介神経枝を刺激するように、神経刺激電極を備えた埋込可能な神経刺激装置の様々な実施形態を示している。図４は、人間の耳４００と、迷走神経耳介神経枝４０１と、頸動脈４０２とを示している。図４はさらに、低侵襲性処置で経皮的に移植されるようになっている、埋込可能な医療用機器（ＩＭＤ）４１０、または埋込可能な神経刺激機器を示している。様々な実施形態では、例えば、神経刺激電極としては神経カフス電極４１１が挙げられる。神経刺激電極は、電極と神経刺激機器の間に経皮的に位置決めされた、リード４０６によって神経刺激機器に連結されている。いくつかの実施形態では、神経刺激機器のハウジングは導電性があり、経皮電極として働く。神経刺激機器は、耳介神経枝の脱分極を引き起こすように、神経刺激電極に適切な神経刺激を提供することが可能である。

様々な実施形態によると、図示した神経刺激機器４１０は、開ループ刺激システムとして働く。開ループ・システムでは、神経刺激が、所定のまたはプログラムされたセットのパラメータに基づき加えられる。したがって例えば、様々な開ループ実施形態は、所定の波形（例えば、白色雑音、四角形、正弦、三角形など）、大きさ、周波数、バースト周波数、持続時間で刺激する。いくつかの実施形態は断続的な刺激を与え、いくつかの実施形態は周期的な刺激を与える。

様々な実施形態によると、図示した神経刺激機器４１０は閉ループ刺激システムとして機能する。閉ループ・システムでは、生理信号が感知される。神経刺激機器は、感知した生理センサに基づき加えられる神経刺激治療を適切に調節する。生理センサの例としては、心拍数と血圧を検出するセンサが挙げられる。図４はまた、頸動脈４０２に近接して位置決めされたセンサ４１２での実施形態を示している。様々な実施形態はセンサからの心拍数を感知し、様々な実施形態はセンサから血圧を感知する。様々な実施形態は、ＥＣＧ信号に基づき耳介神経枝の刺激を制御する。様々な実施形態は、ＥＣＧ信号、またはＥＣＧ信号から生じる情報を、外部ＥＣＧモニタから埋込可能な神経刺激機器まで加えられた神経刺激を調節するように使用するために無線で通信する。

図５は、開ループ刺激システム内で耳介神経枝を刺激する神経刺激装置５１５の様々な実施形態を示している。このような神経刺激機器は、図２Ａ、３、４の刺激装置２０３、３０３、４１０の開ループ実施形態として機能する。図示した神経刺激装置の実施形態５１５は、神経刺激回路５１６と、制御装置５１７と、メモリ５１８とを備えている。図示した実施形態はさらに、少なくとも１つのリード５２０に連結するための少なくとも１つのポート５１９を備えている。したがって例えば、（１つまたは複数の）リード５２０は機器５１５から取り外すことが可能であり、他のリードは機器で使用することが可能である。神経刺激回路５１６は、適切な信号が適切に位置決めされた１つまたは複数の神経刺激電極に与えられた場合に、（１つまたは複数の）リード５２０上の少なくとも１つの神経刺激電極５２１に神経刺激信号を与えて、迷走神経耳介神経枝の脱分極を引き起こすように（１つまたは複数の）ポート５１９に連結されている。いくつかの実施形態は、単一のリードとリード上の単一の電極を使用して、耳介神経枝を刺激する。しかし、多数のリードとリード上の多数の電極を使用することもできる。様々な実施形態では、神経刺激電極５１２は外耳道内に位置決めされるように設計されており、神経刺激回路は外耳道内に配置された電極を使用して耳介神経枝を刺激することが可能なように設計されている。様々な実施形態では、神経刺激電極５２１は、耳の後ろと耳介神経枝の上あるいはそれに近接して頭部の皮膚上に位置決めされた、パッチ電極などの経皮電極であるように設計されており、神経刺激回路は耳の後ろに配置された経皮電極を使用して耳介神経枝を刺激することが可能なように設計されている。耳道や耳の後ろへの配置は両方とも非侵襲的である。これらの非侵襲的技術の利点は、最低限の訓練を受けた人が電極を迅速に位置決めすることができ、それによって迷走神経治療を迅速に行うことができるということである。したがって例えば、迷走神経治療は、ポスト心筋梗塞（ポストＭＩ）治療を開始するための緊急設定で迅速に行うことができる。これらの実施形態はまた、別の治療の一部として、狭心症を治療するまたは迷走神経刺激を行うために迅速で非侵襲的な方法を提供する。様々な実施形態では、神経刺激電極５２１は耳介神経枝の周りに位置決めされた、カフス電極などの表面皮下電極であるように設計されており、神経刺激回路は耳介神経枝の周りに付けられた皮下電極を使用して耳介神経枝を刺激することが可能なように設計されている。様々な実施形態では、電極としては、皮膚を穿刺し（ピンなど）、耳介神経枝に近接するように設計されている電極が挙げられる。

図示した神経刺激装置５１５はさらに、トランシーバまたは他の入出力（ＩＯ）回路５２２と作動装置５２３を備えている。ＩＯ回路は、神経刺激機器が他の機器と通信することを可能にし、したがって、例えば、神経刺激機器をプログラミングするおよび／またはある期間にわたって記録された神経刺激装置履歴データをアップロードするのに使用することができる。無線トランシーバは、外部機器と埋込可能機器の両方にＩＯ機能を提供するのに使用することができる。作動装置５２３は、プログラミングされた治療を開始する手段を提供する。様々な作動装置実施形態は、機械スイッチ、電気スイッチ、電子スイッチ、磁気スイッチなどのスイッチを備えている。作動装置は、予めプログラミングされた治療を開始するために、医者、救急救命士、または患者によってトリガされる。したがって、様々な実施形態では例えば、患者は神経刺激機器の埋込可能な実施形態の隣に磁石を配置することによって、狭心症治療を開始することが可能である。

メモリ５１８は、機器の機能を果たすように、制御装置によって操作される、コンピュータ読み取り可能な命令を含んでいる。したがって、様々な実施形態では、制御装置はポストＭＩや狭心症治療などのプログラミングされた迷走神経刺激治療５２４を行う命令で動作するようになっている。加えて、様々な実施形態では、制御装置は神経刺激信号のパラメータを設定するようになっており、一部の実施形態では、刺激強度モジュール５２５によって全体的に示されるように、神経刺激の強度を調節するために神経刺激信号のパラメータを変えるようになっている。いくつかの実施形態は、波形、振幅、周波数、バースト周波数、持続時間を制御および／または変更し、いくつかの実施形態は、波形、振幅、周波数、バースト周波数、持続時間の２つ以上の様々な組合せを制御および／または調節する。波形の例としては、正弦、四角形、三角形、「白色雑音」信号が挙げられる。白色雑音信号は、自然に発生する神経作用を模倣する。様々な「開ループ」システムは、所望の影響を与えるように、予めプログラミングされた治療により神経刺激の強度を変える。例えば、いくつかの実施形態は、神経刺激信号への神経適応を防ぐまたは小さくするように神経刺激信号のパラメータを変える。

図６は、閉ループ刺激システム内で耳介神経枝を刺激する神経刺激装置の様々な実施形態を示している。このような神経刺激機器は、それぞれ図２Ａ、３、４の機器２０３、３０３、４１０としての機能が可能である。図示した神経刺激装置実施形態６１５は、神経刺激回路６１６と、フィードバック回路６２６と、制御装置６１７と、メモリ６１８とを備えている。図示した実施形態はさらに、少なくとも１つのリード６２０に連結するための少なくとも１つのポート６１９を備えている。したがって例えば、（１つまたは複数の）リードは機器から取り外すことが可能であり、他のリードは機器で使用することが可能である。例えば、第１のポートに連結される１つのリードは、神経刺激電極６２１を備えており、第２のポートに連結される第２のリードは、生理センサ６２７を備えている。別の例では、１つのポートに連結される１つのリードは、神経刺激電極６２１と生理センサ６２７の両方を備えている。

神経刺激回路は、適切な信号が適切に位置決めされた神経刺激電極に与えられた場合に、（１つまたは複数の）リード上の少なくとも１つの神経刺激電極に神経刺激信号を与えて、迷走神経耳介神経枝の脱分極を引き起こすように（１つまたは複数の）ポートに連結されている。様々な実施形態では、電極は外耳道内に位置決めされるように設計されており、神経刺激回路は、外耳道内に配置された電極を使用して耳介神経枝を刺激することが可能なように設計されている。様々な実施形態では、電極は、耳の後ろや耳介神経枝の上あるいはそれに近接して頭部の皮膚上に位置決めされた、パッチ電極などの経皮電極であるように設計されており、神経刺激回路は耳の後ろに配置された経皮電極を使用して耳介神経枝を刺激することが可能なように設計されている。耳道や耳の後ろの配置は両方とも非侵襲的である。様々な実施形態では、電極は耳介神経枝の周りに位置決めされた、カフス電極などの表面皮下電極であるように設計されており、神経刺激回路は耳介神経枝の周りに付けられた皮下電極を使用して耳介神経枝を刺激することが可能なように設計されている。

フィードバック回路６２６は、生理センサ６２７から信号を受けるように（１つまたは複数の）ポートに連結されている。センサは、少なくとも部分的に迷走神経刺激に左右される生理的機能を感知する。このような機能の例としては、心拍数と血圧が挙げられる。したがって、様々な実施形態は生理センサとして心拍数センサを実装し、様々な実施形態は生理センサとして血圧センサを実装する。頸動脈は耳介神経枝に近接して走っている。したがって、様々な実施形態は、頸動脈から心拍数を直接検出することが可能なセンサを設け、様々な実施形態は頸動脈から血圧を直接検出することが可能なセンサを設ける。このようなセンサの一例は、血流を感知するようになっている音響センサである。感知した血流は、血圧および／または心拍数を測定するのに使用することが可能である。しかし、他のセンサ技術を使用することもできる。トランシーバ６２２、作動装置６２３、メモリ６１８は図５を参照して前に論じた。この議論は、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

メモリ６１８は、機器の機能を果たすように、制御装置によって操作することが可能であるコンピュータ読み取り可能な命令を含んでいる。したがって、様々な実施形態では、制御装置はポストＭＩや狭心症の治療などのプログラミングされた迷走神経刺激治療６２４を行う命令で動作するようになっている。様々な「閉ループ」システムは、所望の効果を与えるために予めプログラミングされた治療によりフィードバック回路によって受けられた感知した生理信号に基づき、刺激強度モジュール６２５によって全体的に示されるように、神経刺激の強度を変える。したがって、閉ループ・システムは、迷走神経刺激治療中に上下領域内でいくつかの測定した生理パラメータを維持するのに適当なように神経刺激強度を増減することが可能である。

図７は、閉ループ・システム内で耳介神経枝を刺激するように、ＥＣＧモニタ７３２に一体化した神経刺激装置７３１を備えた機器またはシステム７３０の様々な実施形態を示している。図は、一体ＥＣＧモニタリングと神経刺激の能力を備えた機器、または互いに協働する別個のＥＣＧと神経刺激機器を備えたシステムのいずれかを示す。以下の説明は、感知したＥＣＧ信号に基づいて神経刺激を与える神経刺激装置と一体化されたＥＣＧモニタを備えている機器を説明している。当業者は、この開示を読んで理解すれば、感知したＥＣＧ信号に基づいて神経刺激を与えるように協働するＥＣＧモニタおよび神経刺激装置をどのように提供するかが分かるだろう。

図示した実施形態は、少なくとも１つのリード７３４に連結するための少なくとも１つのポート７３３を備えている。したがって例えば、（１つまたは複数の）リードは機器から取り外すことが可能であり、他のリードは機器で使用することが可能である。例えば、第１のポートに連結される１つのリードは、神経刺激電極７３６を備えており、他のポートに連結される他のリードは、ＥＣＧ信号を感知するのに使用されるＥＣＧ電極７３７を備えている。

図示した神経刺激装置は、それぞれ図５で５１７、５１６、５１８、５２３、および図６で６１７、６１６、６１８、６２３で示すように、制御装置７１７と、神経刺激回路７２６と、メモリ７１８と、作動装置７２３とを備えている。図示した神経刺激装置７３１はＥＣＧモニタ７３２からフィードバック情報を受け、ＥＣＧモニタからのフィードバック情報に基づいて（１つまたは複数の）神経刺激電極に送られる神経刺激信号を調節する。様々な実施形態ではＥＣＧモニタからのフィードバック情報は心拍数を含んでいる。様々な実施形態では、ＥＣＧモニタからのフィードバック情報はＥＣＧ信号の形態から生じる情報を含んでいる。ＥＣＧモニタからのフィードバック・パラメータの一例は、Ｒ−Ｒ間隔で測定することができるような心拍数である。様々な実施形態では、神経刺激は所望の心拍数（例えば、Ｒ−Ｒ間隔）を得るまたは維持するように調節される。したがって、ＥＣＧモニタからのフィードバック・パラメータの別の例はＰ−Ｒ間隔である。迷走神経刺激は房室伝導に影響を及ぼす。様々な実施形態では、神経刺激は所望のＰ−Ｒ間隔を得るまたは維持するように調節される。

耳介神経枝を刺激する方法の実施形態
図８は、本主題の様々な実施形態による、耳介神経枝を刺激する方法を示している。図示した方法８５０は、メモリ５１８、６１８、７１８などのメモリ内のコンピュータ読み取り可能な命令として記憶され、図５、６、７の制御装置５１７、６１７、７１７などの制御装置で操作されて、所望の迷走神経刺激治療を行うことが可能である。

８５１では、神経刺激電極は、耳介神経枝に近接して配置されている。様々な実施形態は、外耳道内への双極性電極の位置決め、または耳の後ろまたは耳介神経枝の上への経皮電極の位置決めなどの、神経刺激電極を位置決めする非侵襲的技術を使用している。様々な実施形態は、耳介神経枝を刺激するために神経刺激装置と電極を皮下に移植することなどの、神経刺激電極を位置決めする低侵襲性技術を使用している。８５２では、神経刺激信号は耳介神経枝を刺激するために加えられる。非侵襲的実施形態では、神経刺激信号は耳介神経枝を経皮的に刺激する。皮下移植実施形態では、カフス電極は神経を刺激するように、耳介神経枝の周りに配置されている。いくつかの外部機器の実施形態では、１つまたは複数の電極が神経に近接するように皮膚を通して穿刺される。

様々な実施形態は、耳介神経枝を刺激する閉ループの方法を提供する。８５３で示すように、生理信号が感知される。様々な実施形態は心拍数を感知する。様々な実施形態は血圧を感知する。様々な実施形態は、頸動脈から心拍数および／または血圧を感知する。様々な実施形態は心電図信号を感知する。８５４では、神経刺激信号は感知した生理信号に基づいて調節される。

本開示で示した方法は、方法が特に方法として開示されているか、または図示した機器やシステムの機能として開示されているかに関わらず、本主題の範囲内の他の方法を排除することを意図したものではない。当業者は、この開示を読み理解すれば、本主題の範囲内の他の方法が分かるだろう。上記実施形態、および図示した実施形態の一部は必ずしも互いに独立的なものではない。これらの実施形態、またはその一部を組み合わすことができる。様々な実施形態では、上に挙げた方法は、プロセッサによって実行された場合にプロセッサにそれぞれの方法を行わせる一連の命令を示す、一連の搬送波または伝播信号で具体化されるコンピュータ・データ信号として実行される。様々な実施形態では、上に挙げた方法は、それぞれの方法を行うようにプロセッサを導くことが可能なコンピュータ・アクセス可能媒体に含まれる一式の命令として実装される。様々な実施形態では、媒体は磁気媒体、電子媒体、または光学媒体である。

当業者は、図中の例示的な機能ブロックは回路やモジュールとして特定することができ、本明細書に示し説明したモジュールや他の回路は、ソフトウェア、ハードウェア、ソフトウェアとハードウェアの組合せを使用して実装することができることが分かるだろう。このようにして、モジュールという用語は、ソフトウェア実装、ハードウェア実装、ソフトウェアとハードウェア実装を含むことを意図している。

特定の実施形態を本明細書で図示し、説明したが、同じ目的を達成するために計算されたあらゆる配置は示した特定の実施形態に代わることができることが、当業者には分かるだろう。本出願は、本主題の応用例または変更形態を含むことを意図している。上記説明は例示的なものであり、限定的なことを意図したものではないことを理解されたい。上記実施形態の組合せと、他の実施形態内の上記実施形態の一部の組合せは、上記説明を検討すれば当業者には自明のことであろう。本主題の範囲は、特許請求の範囲が与えられる相当物の完全な範囲と共に、頭記の特許請求の範囲を参照して判断すべきである。

末梢血管制御のための神経機構を示す図である。耳介神経枝を刺激するように外耳道内に位置決めされるようになっている、神経刺激電極を備えた神経刺激装置の様々な実施形態を示す図である。迷走神経枝を経皮的に刺激するように、耳の後ろに配置された経皮神経刺激電極を備えた神経刺激装置の様々な実施形態を示す図である。耳介神経枝を刺激するための、神経刺激電極を備えた埋込可能神経刺激装置の様々な実施形態を示す図である。開ループ刺激システム内で耳介神経枝を刺激する神経刺激装置の様々な実施形態を示す図である。閉ループ刺激システム内で耳介神経枝を刺激する神経刺激装置の様々な実施形態を示す図である。閉ループ・システム内で耳介神経枝を刺激するように、ＥＧＧモニタと一体化された神経刺激装置の様々な実施形態を示す図である。本主題の様々な実施形態による、耳介神経枝を刺激する方法を示す図である。

Claims

外耳道内に配置されて耳介神経枝を刺激するようになっている神経刺激電極と、
前記神経刺激電極を使用して、前記耳介神経枝を刺激するようになっている神経刺激信号を送る神経刺激回路と、
前記神経刺激回路に連結され、前記神経刺激回路からの前記神経刺激信号の送りを制御する、迷走神経刺激治療用の制御装置と
を備えた機器。
前記制御装置に生理信号を示すフィードバック信号を与えるように、前記制御装置に連結されたフィードバック回路をさらに備えた機器であって、前記制御装置は前記神経刺激回路から運ばれた前記神経刺激信号を調節するように前記フィードバック信号に応答する請求項１に記載の機器。
前記フィードバック回路が心拍数を検出する心拍数モニタを備え、前記制御装置は、前記検出した心拍数に基づいて前記神経刺激回路から生じる前記神経刺激を調節するように応答する請求項２に記載の機器。
前記心拍数モニタは、頸動脈から心拍数を直接検出するセンサを備えている請求項３に記載の機器。
前記フィードバック回路は血圧を検出する血圧モニタを備えており、前記制御装置は、前記検出した血圧に基づいて前記神経刺激回路から生じる前記神経刺激を調節するように応答する請求項２に記載の機器。
前記血圧モニタが、頸動脈から血圧を感知する請求項５に記載の機器。
前記フィードバック回路はＥＣＧ信号を検出する心電図（ＥＣＧ）モニタを備えており、前記制御装置は前記検出したＥＣＧ信号に基づいて前記神経刺激回路から生じる前記神経刺激を調節する請求項２に記載の機器。
前記制御装置は、所定の神経刺激パラメータに基づいて、開ループ神経刺激を行うように応答する請求項１に記載の機器。
前記開ループ神経刺激は断続的な神経刺激を含む請求項８に記載の機器。
前記開ループ神経刺激は周期的な神経刺激を含む請求項８に記載の機器。
前記神経刺激回路と前記制御装置は、前記神経刺激回路によって運ばれる前記神経刺激信号を使用するポスト心筋梗塞治療を行って、前記迷走神経の前記耳介枝を脱分極する請求項１に記載の機器。
前記神経刺激回路と前記制御装置は、前記神経刺激回路によって運ばれる前記神経刺激信号を使用する心筋症治療を行って、前記迷走神経の前記耳介枝を脱分極する請求項１に記載の機器。
患者が前記神経刺激信号の送りを開始することができる作動装置をさらに備えた請求項１に記載の機器。
前記作動装置は、前記患者が、スイッチを作動させる磁界を与えて、前記神経刺激電極へ前記神経刺激信号の送りを開始させるように、磁界によって作動されるスイッチを備えている請求項１３に記載の機器。
前記神経刺激電極を前記神経刺激回路に連結させるようになっているリードをさらに備えた請求項１に記載の機器。
耳介神経枝を経皮的に刺激するために使用するように耳の後ろに配置される経皮神経刺激電極と、
前記神経刺激電極を使用して、前記耳介神経枝を刺激するようになっている神経刺激信号を送る神経刺激回路と、
前記神経刺激回路に連結され、前記神経刺激回路から前記神経刺激信号の送りを制御する、迷走神経刺激治療のための制御装置とを備えた機器。
前記制御装置に生理信号を示すフィードバック信号を与えるように、前記制御装置に連結されたフィードバック回路をさらに備えた機器であって、前記制御装置は前記神経刺激回路から運ばれた前記神経刺激信号を調節するように前記フィードバック信号に応答する請求項１６に記載の機器。
前記フィードバック回路は心拍数を検出する心拍数モニタを備え、前記制御装置は、前記検出した心拍数に基づいて前記神経刺激回路から生じる前記神経刺激を調節するように応答する請求項１７に記載の機器。
前記心拍数モニタは、頸動脈から心拍数を直接検出するセンサを備えている請求項１８に記載の機器。
前記フィードバック回路は血圧を検出する血圧モニタを備えており、前記制御装置は、前記検出した血圧に基づいて前記神経刺激回路から生じる前記神経刺激を調節するように応答する請求項１７に記載の機器。
前記血圧モニタは、頸動脈から血圧を感知する請求項２０に記載の機器。
前記フィードバック回路はＥＣＧ信号を検出する心電図（ＥＣＧ）モニタを備えており、前記制御装置は前記検出したＥＣＧ信号に基づいて前記神経刺激回路から生じる前記神経刺激を調節する請求項１７に記載の機器。
前記制御装置は、所定の神経刺激パラメータに基づいて、開ループ神経刺激を行うように応答する請求項１６に記載の機器。
前記開ループ神経刺激は断続的な神経刺激を含む請求項２３に記載の機器。
前記開ループ神経刺激は周期的な神経刺激を含む請求項２３に記載の機器。
前記神経刺激回路と前記制御装置は、前記迷走神経の前記耳介枝を脱分極するための、前記神経刺激回路によって運ばれる前記神経刺激信号を使用する、ポスト心筋梗塞治療用の回路と装置である請求項１６に記載の機器。
前記神経刺激回路と前記制御装置は、前記迷走神経の前記耳介枝を脱分極するための、前記神経刺激回路によって運ばれる前記神経刺激信号を使用する、心筋症治療用の回路と装置である請求項１６に記載の機器。
患者が前記神経刺激信号の送りを開始することができる作動装置をさらに備えた請求項１６に記載の機器。
前記作動装置は、前記患者がスイッチを作動させる磁界を与えて、前記神経刺激電極への前記神経刺激信号の送りを開始するように、磁界によって作動されるスイッチを備えている請求項２８に記載の機器。
前記経皮神経刺激電極を前記神経刺激回路に連結させるリードをさらに備えた請求項１６に記載の機器。
少なくとも１つのリードを連結させる少なくとも１つのポートであって、その少なくとも１つのポートが少なくとも１つの神経刺激電極と少なくとも１つの生理センサとを含む、前記少なくとも１つのポートと、
神経刺激信号を前記神経刺激電極に選択的に運んで、前記耳介神経枝を刺激するように少なくとも１つのポートに連結された神経刺激回路と、
前記少なくとも１つの生理センサからフィードバック信号を受けるように、前記１つのポートに連結されたフィードバック回路と、
前記神経刺激回路に連結され、前記神経刺激信号を前記神経刺激電極に送ると共に、前記フィードバック回路に連結され、前記フィードバック信号に応じて前記神経刺激信号を調節する制御装置と
を備えた機器。
前記フィードバック回路は心拍数を検出する心拍数モニタを備え、前記制御装置は、前記検出した心拍数に基づいて前記神経刺激を調節する請求項３１に記載の機器。
前記フィードバック回路はＥＣＧ信号を検出する心電図（ＥＣＧ）モニタを備えており、前記制御装置は前記検出したＥＣＧ信号に基づいて前記神経刺激を調節する請求項３１に記載の機器。
前記フィードバック回路は血圧を検出する血圧モニタを備えており、前記制御装置は、前記検出した血圧に基づいて前記神経刺激を調節するように応答する請求項３１に記載の機器。
前記神経刺激電極は、前記耳介神経枝を刺激するために外耳道内に挿入されるようになっている双極性電極を備えている請求項３１に記載の機器。
前記神経刺激電極は、前記耳介神経枝を経皮的に刺激するように、耳の後ろに配置されるようになっている経皮神経電極を備えている請求項３１に記載の機器。
前記経皮神経電極は皮膚に付着させるためのパッチを有する請求項３６に記載の機器。
前記神経刺激電極は、前記耳介神経枝を刺激するように皮膚を通して穿刺される電極を有する請求項３１に記載の機器。
前記神経刺激電極は皮下カフス電極を備えている請求項３１に記載の機器。
導電性ハウジングをさらに備え、前記神経刺激電極は前記導電性ハウジングを備えている請求項３１に記載の機器。
非侵襲的神経刺激電極を迷走神経耳介神経枝に近接して位置決めするステップと、
前記耳介神経枝を経皮的に刺激するために、神経刺激信号を前記電極に加えるステップとを含む、迷走神経刺激を行う方法。
非侵襲的神経刺激電極を迷走神経耳介神経枝に近接して位置決めするステップは、双極性電極を外耳道内に位置決めするステップを含み、
神経刺激信号を前記電極に加えるステップは、前記外耳道から前記耳介神経枝を刺激するために信号を加えるステップを含む請求項４１に記載の方法。
非侵襲的神経刺激電極を迷走神経耳介神経枝に近接して位置決めするステップは、経皮電極を耳の後ろに位置決めするステップを含み、
神経刺激信号を前記電極に加えるステップは、前記耳の後ろに位置決めされた経皮電極から前記耳介神経を経皮的に刺激するために信号を加えるステップを含む請求項４１に記載の方法。
神経刺激信号を前記電極に加えるステップは、開ループ神経刺激システム内で前記神経刺激信号を断続的に加えるステップを含む請求項４１に記載の方法。
神経刺激信号を前記電極に加えるステップは、開ループ神経刺激システム内で前記神経刺激信号を周期的に加えるステップを含む請求項４１に記載の方法。
神経刺激信号を前記電極に加えるステップは、生理信号を示すフィードバック信号を含む閉ループ神経刺激システム内で前記神経刺激信号を調節するステップを含む請求項４１に記載の方法。
前記フィードバック信号を与えるように心拍数を感知するステップをさらに含む請求項４６に記載の方法。
心拍数を感知するステップは、頸動脈から前記心拍数を感知するステップを含む請求項４１に記載の方法。
前記フィードバック信号を与えるように血圧を感知するステップをさらに含む請求項４１に記載の方法。
血圧を感知するステップは、頸動脈から前記血圧を感知するステップを含む請求項４１に記載の方法。
前記フィードバック信号を与えるように、心電図（ＥＣＧ）信号を検出するステップをさらに含む請求項４１に記載の方法。