JP2008539944A - Method and system for controlling respiration with a neuroelectrically encoded signal - Google Patents

Method and system for controlling respiration with a neuroelectrically encoded signal Download PDF

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Abstract

被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な波形信号を捕捉する段階と、呼吸器系が調節信号として認識可能な少なくとも第1の波形信号を身体に伝達する段階とを一般的に含む、呼吸を制御するために波形信号を記録し、記憶し、伝達する方法。  The steps of capturing a waveform signal generated in the body of the subject and effective in controlling respiration, and transmitting at least a first waveform signal recognizable by the respiratory system as an adjustment signal to the body. A method for recording, storing and transmitting waveform signals to control respiration.

Description

関連出願の相互参照
本願は、2003年5月16日に出願された米国仮出願第60/471,104号に基づく2004年5月17日に出願された米国特許出願第10/847,738号の一部継続出願である。
This application is related to US patent application Ser. No. 10 / 847,738 filed May 17, 2004, based on US Provisional Application No. 60 / 471,104 filed May 16, 2003. Is a continuation-in-part application.

本発明は、一般に、呼吸を監視し制御する医療方法およびシステムに関する。より詳細には、本発明は、神経電気符号化信号によって呼吸を制御する方法およびシステムに関する。   The present invention relates generally to medical methods and systems for monitoring and controlling respiration. More particularly, the present invention relates to a method and system for controlling respiration with a neuroelectrically encoded signal.

当該技術分野で周知のとおり、脳は、神経系全体に伝達される電気信号(即ち、活動電位または波形信号)によって呼吸を調整(または、制御)する。神経系は、2つの構成要素を有し、それは、脳と脊髄からなる中枢神経系と、一般に脳と脊髄の外部にある神経細胞(即ち、ニューロン)と末梢神経とからなる末梢神経系である。この2つの神経系は、解剖学的には別々であるが、機能的には相互接続されている。   As is well known in the art, the brain regulates (or controls) respiration with electrical signals (ie, action potentials or waveform signals) that are transmitted throughout the nervous system. The nervous system has two components: the central nervous system that consists of the brain and spinal cord, and the peripheral nervous system that consists of nerve cells (ie, neurons) and peripheral nerves that are generally outside the brain and spinal cord. . The two nervous systems are anatomically separate but functionally interconnected.

図示したように、末梢神経系は、神経細胞(即ち、ニューロン)とニューロンを支持するグリア細胞(即ち、グリア)で構成される。脳からの信号を伝える活動中のニューロンユニットは、「遠心性」神経と呼ばれる。センサまたは状態情報を脳に伝えるのは「求心性」神経である。   As shown, the peripheral nervous system is composed of nerve cells (ie, neurons) and glial cells (ie, glia) that support the neurons. Active neuronal units that carry signals from the brain are called “efferent” nerves. It is the “afferent” nerve that conveys sensor or status information to the brain.

当該技術分野で知られているように、典型的なニューロンは、(i)細胞体、(ii)樹状突起、(iii)軸索および(iv)シナプス前末端の4つの形態学的に定義された領域を含む。細胞体(体(soma))は、細胞の代謝の中心である。細胞体は、細胞の遺伝子を格納する核と、細胞のタンパク質を合成する粗面および滑面小胞体を含む。   As is known in the art, a typical neuron has four morphological definitions: (i) cell body, (ii) dendrites, (iii) axons, and (iv) presynaptic terminals. Including the specified region. The cell body (soma) is the center of cell metabolism. The cell body includes a nucleus that stores cellular genes and rough and smooth endoplasmic reticulum that synthesize cellular proteins.

細胞体は、一般に、樹状突起と軸索の2つのタイプの派生物(または、突起)を有する。ほとんどのニューロンは、いくつかの樹状突起を有し、そのような突起は、樹状に分岐し、他の神経細胞から信号を受け取るための主な機構として働く。   The cell body generally has two types of derivatives (or protrusions), dendrites and axons. Most neurons have a number of dendrites, which branch off into a dendrite and serve as the main mechanism for receiving signals from other neurons.

軸索は、ニューロンの主要な伝導ユニットである。軸索は、短いものは約0.1mmから長いものは約2mまでの長さに沿って電気信号を伝えることができる。多くの軸索は、いくつかの枝に分かれ、それにより様々な標的に情報が伝えられる。   Axons are the main conduction units of neurons. Axons can carry electrical signals along a length from about 0.1 mm for short ones to about 2 m for long ones. Many axons break into several branches, which convey information to various targets.

軸索の終端の近くで、軸索は、他のニューロンと接触する細い枝に分かれる。接触点はシナプスと呼ばれる。信号を伝達する細胞はシナプス前部細胞と呼ばれ、信号を受け取る細胞はシナプス後部細胞と呼ばれる。軸索の枝(即ち、シナプス前末端)上の特殊な突起部分は、シナプス前部細胞内の伝達部位として働く。   Near the end of the axon, the axon breaks into thin branches that make contact with other neurons. Contact points are called synapses. Cells that transmit signals are called presynaptic cells, and cells that receive signals are called postsynaptic cells. Special protrusions on axon branches (ie, presynaptic terminals) serve as transmission sites within presynaptic cells.

ほとんどの軸索は、シナプス後部のニューロンの樹状突起の近くで終端する。しかしながら、通信が細胞体で行われることもあり、または頻度は低いもののシナプス後部細胞の軸索の最初の部分または最後の部分で行われることもある。   Most axons terminate near the postsynaptic neuron's dendrites. However, communication may occur in the cell body or, less frequently, in the first or last part of the axon of the postsynaptic cell.

効率的な呼吸(respiration and breathing)には、多数の神経と筋肉が関係する。呼吸に専ら関わる最も重要な筋肉は横隔膜である。横隔膜は、腹腔から胸腔を分離するシート状筋肉である。   Efficient respiration and breathing involves many nerves and muscles. The most important muscle exclusively involved in breathing is the diaphragm. The diaphragm is a sheet-like muscle that separates the thoracic cavity from the abdominal cavity.

通常の周期的な呼吸の場合、横隔膜は約1cm移動する。しかしながら、強制された呼吸では、横隔膜は、最大10cm動くことができる。左側と右側の横隔神経が横隔膜の動きを活動化する。   For normal periodic breathing, the diaphragm moves about 1 cm. However, in forced breathing, the diaphragm can move up to 10 cm. The left and right phrenic nerves activate diaphragm movement.

横隔膜の収縮と緩和により、正常な安静呼吸中に胸腔内の体積が75%変化する。吸息の際に横隔膜の収縮が起こる。呼息は、横隔膜が弛緩しその静止位置に戻るときに行われる。横隔膜および関連する筋肉と構造物のすべての動きは、脳から出る符号化された電気信号によって制御される。   Diaphragm contraction and relaxation changes the volume in the thoracic cavity by 75% during normal resting breathing. Diaphragm contraction occurs during inspiration. Expiration occurs when the diaphragm relaxes and returns to its rest position. All movements of the diaphragm and associated muscles and structures are controlled by encoded electrical signals that exit the brain.

呼吸器系および関連する筋肉構造の詳細は、参照のために全体が明示的に本明細書に組み込まれた同時係属出願第10/847,738号に説明されている。   Details of the respiratory system and associated muscle structure are described in co-pending application Ser. No. 10 / 847,738, which is expressly incorporated herein by reference in its entirety.

呼吸に関係する主要な神経は、第9および第10脳神経、横隔神経および肋間神経である。舌咽神経(第9脳神経)は、頚動脈小体を刺激し、血液中のCO2レベルを検出する。迷走神経(第10脳神経)は、喉頭、咽頭、および気管支を含む胸部内臓器からの知覚入力を提供する。横隔神経は、脊髄神経C3、C4およびC5から出て、横隔膜を刺激する。肋間神経は、脊髄神経T7〜11から出て肋間筋を刺激する。 The major nerves involved in respiration are the ninth and tenth cranial nerves, the phrenic nerve and the intercostal nerve. The glossopharyngeal nerve (ninth cranial nerve) stimulates the carotid body and detects CO 2 levels in the blood. The vagus nerve (tenth cranial nerve) provides sensory input from intrathoracic organs, including the larynx, pharynx, and bronchi. The phrenic nerve exits the spinal nerves C3, C4 and C5 and stimulates the diaphragm. The intercostal nerves exit the spinal nerves T7-11 and stimulate the intercostal muscles.

様々な求心性知覚神経繊維は、身体外部の固有のイベントに応じて身体がどのような呼吸を行うべきかの情報を提供する。   Various afferent sensory nerve fibers provide information on how the body should breathe in response to unique events outside the body.

重要な呼吸制御は、迷走神経と、神経節内でシナプスを形成する神経前節の神経繊維によって活動化される。神経節は気管支に埋め込まれ、気管支は、交感神経および副交感神経活動でも刺激される。   Important respiratory control is activated by the vagus nerve and the nerve fibers of the pre-nervous nerve that form synapses within the ganglia. Ganglia are implanted in the bronchi, which are also stimulated by sympathetic and parasympathetic activity.

交感神経分割が、気管支に影響を及ぼすことがなく、あるいは呼吸中に管腔(内腔)を拡大してより多くの空気が入ることを可能にし(喘息患者に有効)、一方、副交感神経プロセスは、反対の効果を示し、気管支を収縮させ分泌を高める可能性がある(喘息患者に有害なことがある)ことは多くの文献に記載されている。   Sympathetic nerve division does not affect the bronchus or allows the air to expand into the lumen (lumen) during breathing (effective for asthmatic patients), while parasympathetic processes It has been described in many literatures that it has the opposite effect and may constrict the bronchi and increase secretion (which can be harmful to asthmatic patients).

呼吸を制御するために軸索に沿って伝達される電気信号(活動電位と呼ばれる)は、迅速で過渡的な「全か無の」神経インパルスである。活動電位は、一般に、約100ミリボルト(mV)の大きさで約1ミリ秒の持続時間を有する。活動電位は、軸索に沿って約1〜100メートル/秒の範囲の速度で中断や歪みなしに伝わる。このインパルスは、軸索を通るときに連続的に再生成されるので、活動電位の大きさは、軸索の全体に一定のままである。   The electrical signal (called action potential) transmitted along the axon to control respiration is a rapid and transient “all or nothing” nerve impulse. The action potential is typically on the order of about 100 millivolts (mV) and has a duration of about 1 millisecond. The action potential travels along the axon at a speed in the range of about 1-100 meters / second without interruption or distortion. Since this impulse is continuously regenerated as it passes through the axon, the magnitude of the action potential remains constant throughout the axon.

「神経信号(neurosignal)」とは、多くの活動電位を含む合成信号である。神経信号は、また、適切な器官機能のための命令セットを含む。したがって、呼吸神経信号は、横隔膜が効率的な換気を行うための、筋肉運動の頻度、初期筋張力、程度(または深さ)などに関する情報を含む命令セットを含む。   A “neurosignal” is a composite signal that includes many action potentials. The neural signal also includes an instruction set for proper organ function. Thus, the respiratory nerve signal includes an instruction set that includes information regarding the frequency of muscle movement, initial muscle tension, degree (or depth), etc., for the diaphragm to provide efficient ventilation.

したがって、神経信号または「神経電気符号化信号」は、完全な臓器機能の完全な情報セットを含む符号である。2005年5月9日に出願された同時係属出願第_______(代理人整理番号SCM−02−009CIP)に記載されているように、本明細書で参照される「波形信号」で実施される神経信号が、分離され、記録され、標準化され、被療者物(即ち、患者)に伝達された後、生成された神経固有の波形命令(即ち、波形信号)を使って呼吸を制御し、これにより多くの呼吸器系疾患を治療することができる。前述の疾患には、睡眠時無呼吸、喘息、過度粘液産生、急性気管支炎、肺気腫があるがこれらに限定されない。   Thus, a neural signal or “neuroelectrically encoded signal” is a code that includes a complete information set of complete organ function. Nerve implemented with “waveform signal” referred to herein, as described in co-pending application No. _______ (Attorney Docket No. SCM-02-009CIP) filed on May 9, 2005 After the signals are separated, recorded, standardized and transmitted to the subject (ie patient), the generated nerve specific waveform commands (ie waveform signals) are used to control respiration, Can treat more respiratory diseases. Such diseases include, but are not limited to, sleep apnea, asthma, excessive mucus production, acute bronchitis, and emphysema.

当該技術分野で知られているように、睡眠時無呼吸は、一般に、睡眠中の呼吸の一時的停止として定義される。閉塞性睡眠時無呼吸は、睡眠中の呼吸器の上気道の再発性閉塞である。脳が睡眠中に呼吸を行うように呼吸筋に適切な信号を送らないときに中枢性睡眠時無呼吸が起こる。睡眠時無呼吸を患った人は、場合によっては深刻なオキシヘモグロビン不飽和化により、睡眠の分断ならびに睡眠中の呼吸(または換気)の完全またはほぼ完全な停止を経験する。   As is known in the art, sleep apnea is generally defined as a temporary cessation of breathing during sleep. Obstructive sleep apnea is a recurrent obstruction of the upper respiratory tract during sleep. Central sleep apnea occurs when the brain does not send appropriate signals to the respiratory muscles to breathe during sleep. People with sleep apnea experience sleep disruption and complete or nearly complete cessation of breathing (or ventilation) during sleep, possibly due to severe oxyhemoglobin desaturation.

気道の虚脱(collapse)のメカニズムの研究から、睡眠のいくつかの段階で上気道部分を安定化させる筋肉の一般的弛緩があることが分かった。この筋肉の一般的弛緩が、睡眠時無呼吸を引き起こす因子であると考えられる。   Studies of the mechanism of airway collapse have shown that there is general relaxation of the muscle that stabilizes the upper airway segment at several stages of sleep. This general relaxation of the muscle is thought to be a factor causing sleep apnea.

呼吸を制御しまた睡眠時無呼吸などの呼吸器疾患を治療するために、活動電位または符号化電気神経信号を記録するための装置または記録するステップを含む各種の機器、システムおよび方法が開発された。しかしながら、信号は、一般に、様々な処理にかけられた後で、換気装置などの「機械的」装置またはシステムの調整に使用される。実例は、特許文献1(米国特許第6,360,740号)と特許文献2(米国特許第6,651,652号)に開示されているシステムである。
米国特許第6,360,740号明細書 米国特許第6,651,652号明細書
Various devices, systems and methods have been developed that include devices or steps for recording action potentials or encoded electrical nerve signals to control breathing and treat respiratory diseases such as sleep apnea. It was. However, the signal is typically used to adjust a “mechanical” device or system, such as a ventilator, after being subjected to various processes. Examples are the systems disclosed in US Pat. No. 6,360,740 and US Pat. No. 6,651,652 (US Pat. No. 6,360,740).
US Pat. No. 6,360,740 US Pat. No. 6,651,652

特許文献1(米国特許第6,360,740号)では、呼吸支援を提供するシステムおよび方法が開示されている。前述の方法は、患者の呼吸中枢で生成された「呼吸信号」を記録する段階を含む。「呼吸信号」は、筋肉刺激装置または換気装置を制御するために処理され使用される。   US Pat. No. 6,360,740 discloses a system and method for providing respiratory assistance. The foregoing method includes recording a “breathing signal” generated at the patient's respiratory center. The “breathing signal” is processed and used to control the muscle stimulator or ventilator.

特許文献2(米国特許第6,651,652号)では、睡眠時無呼吸を処理するシステムおよび方法が開示されている。前述のシステムは、神経電気信号を捕捉し呼吸と関係する信号の成分を抽出するように適応される呼吸センサを含む。これらの信号は、同様に、換気装置を制御するために処理され使用される。   US Pat. No. 6,651,652 discloses a system and method for treating sleep apnea. The aforementioned system includes a respiration sensor adapted to capture a neuroelectric signal and extract a component of the signal related to respiration. These signals are similarly processed and used to control the ventilator.

前述の特許に開示されたシステムと方法ならびにほとんどの既知のシステムと関連した重大な欠点は、生成され伝達される制御信号が、「ユーザにより決定され」また「装置により決定された」ものであることである。従って、前述の「制御信号」は、身体内で生成された信号と関連しないかまたはその信号を表しておらず、従って伝達された場合に呼吸器系の制御または調整に有効でなくなる。   A significant drawback associated with the systems and methods disclosed in the aforementioned patents, as well as most known systems, is that the control signals generated and transmitted are “determined by the user” and “determined by the device”. That is. Thus, the aforementioned “control signals” do not relate to or represent signals generated within the body and are therefore ineffective in controlling or regulating the respiratory system when transmitted.

従って、身体内で生成された符号化波形信号(即ち、符号化電気神経信号)を記録する手段と、収集した波形信号を記憶する手段と、記録した波形信号に実質的に対応し且つ呼吸系の制御に有効な波形信号を提供し身体に伝達する手段とを含む、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することが望ましい。   Accordingly, means for recording an encoded waveform signal (ie, an encoded electrical nerve signal) generated within the body, means for storing the collected waveform signal, and substantially corresponding to the recorded waveform signal and the respiratory system It is desirable to provide a method and system for controlling respiration that includes means for providing a waveform signal effective for controlling and transmitting to the body.

従って、本発明の目的は、呼吸を制御するための先行技術の方法およびシステムと関連した欠点を克服する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and system for controlling respiration that overcomes the drawbacks associated with prior art methods and systems for controlling respiration.

本発明の別の目的は、身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な波形信号を記録するための手段を有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method and system for controlling respiration having means for recording waveform signals generated within the body and effective for controlling respiration.

本発明の別の目的は、身体内で生成され且つ呼吸系の制御に有効な符号化波形信号に実質的に対応する呼吸信号を生成する手段を有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is a method and system for controlling respiration having means for generating a respiration signal substantially corresponding to an encoded waveform signal generated within the body and useful for controlling the respiration system. Is to provide.

本発明の別の目的は、記録された波形信号から身体内で生成された少なくとも1つの符号化波形信号を表す基準呼吸信号を生成するように適応された処理手段を有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to control respiration with processing means adapted to generate a reference respiration signal representing at least one encoded waveform signal generated in the body from the recorded waveform signal. A method and system is provided.

本発明の別の目的は、記録した呼吸の波形信号を基準呼吸信号と比較し、記録された波形信号の関数として呼吸信号を生成するように適応された処理手段を有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to control respiration having processing means adapted to compare a recorded respiration waveform signal with a reference respiration signal and to generate a respiration signal as a function of the recorded waveform signal. A method and system is provided.

本発明の別の目的は、呼吸異常を検出する監視手段を有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method and system for controlling respiration having monitoring means for detecting respiratory abnormalities.

本発明の別の目的は、被療者が無呼吸イベントを経験しているかどうかを検出するセンサを有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method and system for controlling respiration having a sensor that detects whether a subject is experiencing an apneic event.

本発明の別の目的は、身体内で生成され且つ呼吸器の制御に有効な符号化された波形信号に実質的に対応する波形信号を身体に伝達する手段を有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to control respiration having means for transmitting to the body a waveform signal substantially corresponding to an encoded waveform signal generated within the body and useful for respiratory control. It is to provide a method and system.

本発明の別の目的は、身体内で生成され且つ呼吸器の制御に有効な符号化された波形信号に実質的に対応する身体内の神経系に信号を直接伝達する手段を有する、呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide breathing, comprising means for directly transmitting a signal to the nervous system in the body that substantially corresponds to an encoded waveform signal generated in the body and useful for respiratory control. It is to provide a method and system for controlling.

本発明の別の目的は、睡眠時無呼吸、喘息、過度粘液産生、急性気管支炎および肺気腫を含む呼吸器系疾患の治療に利用し易い呼吸を制御するための方法およびシステムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method and system for controlling respiration that is amenable to the treatment of respiratory diseases including sleep apnea, asthma, excessive mucus production, acute bronchitis and emphysema. is there.

以上の目的および以下で言及し明らかになる目的に従って、呼吸を制御する方法は、一般に、(i)被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な符号化された波形信号を捕捉する段階と、(ii)呼吸系が調節信号として認識可能な少なくとも第1の波形信号を身体に伝達する段階とを含む。   In accordance with the above objectives and the objectives mentioned and elucidated below, methods of controlling respiration generally capture (i) an encoded waveform signal that is generated within the body of the subject and is effective in controlling respiration. And (ii) transmitting to the body at least a first waveform signal recognizable as a regulatory signal by the respiratory system.

本発明の一実施形態では、第1の波形信号は、捕捉した波形信号の少なくとも1つに実質的に対応し且つ呼吸系の制御に有効な少なくとも第2の波形信号を有する。   In one embodiment of the present invention, the first waveform signal has at least a second waveform signal substantially corresponding to at least one of the acquired waveform signals and effective for controlling the respiratory system.

本発明の一実施形態では、第1の波形信号は、被療者の神経系に伝達される。別の実施形態では、第1の波形信号は、首部、頭部または胸部上の標的ゾーンの近くに伝達される。   In one embodiment of the invention, the first waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. In another embodiment, the first waveform signal is transmitted near a target zone on the neck, head, or chest.

本発明の別の実施形態では、呼吸を制御する方法は、一般に、(i)身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な符号化された波形信号を捕捉する段階と、(ii)捕捉した波形信号を、波形信号成分によって実行される機能に従って捕捉波形信号の成分を記憶するように適応された記憶媒体に記憶する段階と、(iii)捕捉した波形信号の少なくとも1つに実質的に対応し且つ呼吸器系の制御に有効な少なくとも第1の波形信号を身体に伝達する段階とを含む。   In another embodiment of the present invention, a method for controlling respiration generally comprises (i) capturing an encoded waveform signal generated within the body and effective for controlling respiration; and (ii) captured Storing the waveform signal in a storage medium adapted to store a component of the captured waveform signal according to a function performed by the waveform signal component; and (iii) substantially corresponding to at least one of the captured waveform signal And transmitting at least a first waveform signal effective for respiratory system control to the body.

本発明の別の実施形態では、呼吸を制御する方法は、一般に、(i)呼吸の制御に有効で且つ第1の被療者の身体内で生成された第1の複数の波形信号を捕捉する段階と、(ii)第1の複数の波形信号から基準呼吸波形信号を生成する段階と、(iii)呼吸の制御に有効で且つ第1の被療者の身体内で生成された第2の波形信号を捕捉する段階と、(iv)基準波形信号を第2の波形信号と比較する段階と、(v)基準信号と第2の波形信号の比較に基づいて第3の波形信号を生成する段階と、(vi)呼吸の制御に有効な第3の波形信号を被療者の身体の近くに伝達する段階とを含む。   In another embodiment of the present invention, a method for controlling respiration generally captures a first plurality of waveform signals that are (i) effective in controlling respiration and generated within the body of a first subject. (Ii) generating a reference respiratory waveform signal from the first plurality of waveform signals; (iii) a second effective in controlling respiration and generated in the body of the first patient. And (iv) comparing the reference waveform signal with the second waveform signal, and (v) generating a third waveform signal based on the comparison between the reference signal and the second waveform signal. And (vi) transmitting a third waveform signal effective for controlling respiration to the vicinity of the subject's body.

本発明の一実施形態では、第1の複数の波形信号が、複数の被療者から捕捉される。   In one embodiment of the invention, the first plurality of waveform signals are captured from a plurality of subjects.

第3の波形信号は、前記被療者の神経系に伝達されることが好ましい。代替の実施形態では、第3の波形信号は、首部、頭部または胸部上の標的ゾーンの近くに伝達される。   The third waveform signal is preferably transmitted to the nervous system of the subject. In an alternative embodiment, the third waveform signal is transmitted near the target zone on the neck, head or chest.

本発明の更に他の実施形態によれば、被療者の呼吸を制御する方法は、一般に、(i)身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な符号化された波形信号を捕捉する段階と、(ii)被療者の呼吸状態を監視し、呼吸器系の異常機能に応じて少なくとも1つの呼吸器系状態信号を提供する段階と、(iii)捕捉した波形信号と呼吸器系状態信号を記憶媒体に記憶する段階と、(iv)呼吸困難または呼吸異常を示す捕捉した波形信号の呼吸状態信号または成分に応じて呼吸器系の制御に有効な少なくとも第1の波形信号を身体に伝達する段階とを含む。   According to yet another embodiment of the present invention, a method for controlling respiration of a subject generally includes (i) capturing an encoded waveform signal generated within the body and useful for controlling respiration. And (ii) monitoring the respiratory state of the subject and providing at least one respiratory system state signal in response to an abnormal function of the respiratory system; (iii) the captured waveform signal and the respiratory system state Storing the signal in a storage medium; and (iv) at least a first waveform signal effective for controlling the respiratory system in response to a respiratory state signal or component of the captured waveform signal indicative of dyspnea or abnormal breathing. Communicating.

更に別の実施形態では、呼吸を制御する方法は、一般に、(i)呼吸の制御に有効で且つ第1の被療者の身体内で生成された第1の複数の符号化波形信号を捕捉する段階と、(ii)逆呼吸イベントを生成する少なくとも第1の波形信号を被療者の身体から捕捉する段階と、(iii)逆呼吸イベントを緩和するのに有効な交絡信号を生成する段階と、(iv)被療者の身体に交絡波形信号を伝達して逆呼吸イベントを緩和する段階とを含む。   In yet another embodiment, a method for controlling respiration generally captures a first plurality of encoded waveform signals that are (i) effective in controlling respiration and generated within the body of a first subject. (Ii) capturing at least a first waveform signal that generates a reverse breathing event from the body of the subject; and (iii) generating a confounding signal effective to mitigate the reverse breathing event. And (iv) transmitting a confounding waveform signal to the body of the subject to alleviate the reverse breathing event.

前述の波形信号は、前記被療者の神経系に伝達されることが好ましい。他の実施形態では、波形信号は、首部、頭部または胸部上の標的ゾーンの近くに伝達される。   The aforementioned waveform signal is preferably transmitted to the nervous system of the subject. In other embodiments, the waveform signal is transmitted near a target zone on the neck, head or chest.

本発明の一実施形態により呼吸を制御するシステムは、一般に、(i)身体内に自然に生成された波形信号を表し且つ呼吸の制御に有効である符号化された波形信号を被療者の身体から捕捉するように適応された少なくとも第1の信号プローブと、(ii)信号プローブと通信可能で且つ波形信号を受け取るように適応され、更に捕捉した波形信号に基づいて、呼吸系が調節信号として認識可能な少なくとも第1の波形信号を生成するように適応されたプロセッサと、(iii)第1の波形信号を身体に伝達して呼吸を制御するために、被療者の身体と通信可能になるように適応された少なくとも第2の信号プローブとを有する。   A system for controlling respiration according to an embodiment of the present invention generally provides (i) a coded waveform signal that represents a naturally generated waveform signal in the body and is effective in controlling respiration. At least a first signal probe adapted to be captured from the body; and (ii) communicable with the signal probe and adapted to receive the waveform signal; A processor adapted to generate at least a first waveform signal recognizable as (iii) communicable with the body of the subject to transmit the first waveform signal to the body to control respiration And at least a second signal probe adapted to be

プロセッサは、捕捉した波形信号を記憶するように適応された記憶媒体を有することが好ましい。   The processor preferably has a storage medium adapted to store the captured waveform signal.

一実施形態では、プロセッサは、捕捉した波形信号成分を、信号成分によって実行される機能に従って抽出し記憶手段に記憶するように適応されている。   In one embodiment, the processor is adapted to extract the captured waveform signal component according to the function performed by the signal component and store it in the storage means.

更に他の機能と利点は、添付図面に示したような本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかになり、図では、類似の参照符号は、一般に、図全体にわたって同じ部分または要素を指す。   Still other features and advantages will be apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention as illustrated in the accompanying drawings, in which like reference characters generally refer to the same parts or elements throughout the figures. Point to.

本発明を詳細に説明する前に、本発明が、具体的に例示した装置、システム、構造または方法に限定されず、従って当然ながら様々な変形を有することができることを理解されたい。従って、本発明を実施する際に、本明細書に記載したものと類似または等価ないくつかの装置、システムおよび方法を使用することができるが、本明細書では好ましい材料および方法を説明する。   Before describing the present invention in detail, it should be understood that the present invention is not limited to the specifically illustrated apparatus, system, structure, or method, and, of course, can have various variations. Thus, while practicing the invention, several devices, systems and methods similar or equivalent to those described herein can be used, but the preferred materials and methods are described herein.

また、本明細書で使用する用語は、単に本発明の特定の実施形態を説明するためのものであり、限定しようとするものではないことを理解されたい。   It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments of the invention only and is not intended to be limiting.

特に断らない限り、本明細書で使用される技術用語と科学用語はすべて、本発明が関係する技術分野の熟練技術者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention relates.

更に、本明細書の以上または以下に記載した全ての出版物、特許、および特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。   In addition, all publications, patents, and patent applications mentioned above or below in this specification are hereby incorporated by reference in their entirety.

最後に、本明細書および併記の特許請求の範囲で使用されるとき、単数形は、内容で特に断らない限り、複数の対象を含む。従って、例えば、「波形信号(a waveform signal)」を参照するときは、2つ以上のそのような信号が含まれ、「呼吸器疾患(a respiratory disorder)」を参照するときは、2つ以上のそのような疾患が含まれる。   Finally, as used in this specification and the appended claims, the singular forms include the plural unless specifically stated otherwise. Thus, for example, reference to “a waveform signal” includes two or more such signals, and reference to “a respiratory disorder” includes two or more. Of such diseases.

定義
用語「神経系」は、本明細書で使用されるとき、脊髄、延髄、橋、小脳、中脳、間脳および大脳半球を含む中枢神経系と、ニューロンとグリアを含む末梢神経系を意味する。
Definitions The term `` nervous system '' as used herein means the central nervous system including the spinal cord, medulla, pons, cerebellum, midbrain, diencephalon and cerebral hemisphere, and the peripheral nervous system including neurons and glia. To do.

用語「波形」と「波形信号」は、本明細書で使用されるとき、神経符号(neurocode)、神経信号およびその成分とセグメントを含む、身体内で生成され身体内のニューロンによって伝えられる合成電気信号を意味する。   The terms “waveform” and “waveform signal” as used herein refer to synthetic electricity generated within the body and transmitted by neurons within the body, including neurocodes, neural signals and their components and segments. Means signal.

用語「呼吸」は、本明細書で使用されるとき、呼吸プロセスを意味する。   The term “breathing” as used herein means a breathing process.

用語「呼吸器系」は、本明細書で使用されるとき、横隔膜、肺、鼻、喉、喉頭、気管および気管支を含む呼吸機能に役立つ臓器およびこれと関連した神経系を限定なしに意味する。   The term “respiratory system” as used herein means, without limitation, organs useful for respiratory function, including the diaphragm, lungs, nose, throat, larynx, trachea and bronchi and associated nervous system. .

用語「標的ゾーン」は、本明細書で使用されるとき、電気信号の印加によって、標的神経に信号を直接印加(または、伝達)することなく所望の神経制御を行うことができる神経系の部分に近い身体の領域を限定なしに意味する。   The term “target zone”, as used herein, is the part of the nervous system that allows the desired neural control to be achieved by the application of an electrical signal without directly applying (or transmitting) the signal to the target nerve A body region close to is meant without limitation.

用語「患者」と「被療者」は、本明細書で使用されるとき、人間と動物を意味する。   The terms “patient” and “subject” as used herein refer to humans and animals.

用語「神経叢」は、本明細書で使用されるとき、中枢神経系の外にある神経繊維の分枝またはもつれ(tangle)を意味する。   The term “nervous plexus” as used herein means a branch or tangle of nerve fibers that are outside the central nervous system.

用語「神経中枢」は、本明細書で使用されるとき、中枢神経系の外にある経細胞体群を意味する。   The term “neural center” as used herein means a group of transcellular bodies that are outside the central nervous system.

用語「睡眠時無呼吸」は、本明細書で使用されるとき、呼吸の一時的停止または呼吸数の減少を意味する。   The term “sleep apnea” as used herein means a temporary cessation of breathing or a decrease in respiratory rate.

用語「呼吸器系疾患」、「呼吸器疾患」および「逆呼吸イベント(adverse respiratory event)」は、本明細書で使用されるとき、正常な呼吸プロセスを妨げる呼吸器系の機能障害も意味する。そのような機能障害は、脊髄損傷と分断などの多数の既知の因子およびイベントによって引き起こされることがある。   The terms “respiratory disease”, “respiratory disease” and “adverse respiratory event”, as used herein, also mean respiratory system dysfunction that interferes with the normal respiratory process. . Such dysfunction can be caused by a number of known factors and events such as spinal cord injury and disruption.

本発明は、呼吸を制御するための先行技術の方法およびシステムと関連した短所と欠点を実質的に減少させるかまたはなくす。本発明の一実施形態において、呼吸を制御するシステムは、一般に、身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な符号化神経電気または波形信号を記録する(または、捕捉する)手段と、記録された波形信号を記憶する手段と、少なくとも1つの記録された波形信号に実質的に対応し且つ呼吸の制御に有効な少なくとも1つの信号を生成する手段と、被療者の身体に信号を伝達する手段とを含む。本発明の好ましい実施形態では、信号は、被療者の神経系に伝達される。   The present invention substantially reduces or eliminates the disadvantages and drawbacks associated with prior art methods and systems for controlling respiration. In one embodiment of the present invention, a system for controlling respiration is generally recorded with means for recording (or capturing) encoded neuralelectric or waveform signals generated within the body and useful for controlling respiration. Means for storing the measured waveform signal, means for generating at least one signal substantially corresponding to the at least one recorded waveform signal and effective in controlling respiration, and transmitting the signal to the body of the subject Means. In a preferred embodiment of the invention, the signal is transmitted to the subject's nervous system.

図示したように、呼吸と関連した神経電気信号は、延髄の呼吸中枢から生じる。これらの信号は、呼吸中枢からあるいは呼吸筋組織に信号を伝える神経に沿って捕捉または収集することができる。しかしながら、前述の信号を捕捉するのには横隔神経が特に適していることが分かっている。   As shown, respiration-related neuroelectric signals originate from the respiratory center of the medulla. These signals can be captured or collected along the nerves that carry signals from the respiratory center or to respiratory muscle tissue. However, it has been found that the phrenic nerve is particularly suitable for capturing the aforementioned signals.

横隔神経から符号化された信号を捕捉し、神経電気信号(または、符号化された波形信号)を記憶し、処理し、伝達する方法およびシステムは、2001年11月20日に出願された同時係属出願番号10/000,005と、2005年5月9日に出願された出願番号______(代理人整理番号:SCM−02−009CIP)に記載されており、これらの出願は、参照のためその全体が本明細書に組み込まれる。   A method and system for capturing encoded signals from the phrenic nerve and storing, processing, and transmitting neuroelectric signals (or encoded waveform signals) was filed on November 20, 2001. Co-pending application number 10 / 000,005 and application number ______ filed on May 9, 2005 (attorney docket number: SCM-02-009CIP), these applications are for reference The entirety of which is incorporated herein.

最初に図1Aと図1Bを参照すると、人間(および動物)の横隔膜の遠心性動作に有効な典型的な波形信号が示されており、図1Aは、間に休止期間12A、12Bがある3つの信号10A、10B、10Cを示し、図1Bは、信号10Bの拡大図である。前述の信号は、頸椎と横隔膜の間に延びる横隔神経を横断する。   Referring first to FIGS. 1A and 1B, a typical waveform signal useful for the centrifugal action of a human (and animal) diaphragm is shown, with FIG. 1A intervening with rest periods 12A, 12B 3 Two signals 10A, 10B, 10C are shown, and FIG. 1B is an enlarged view of the signal 10B. Such signals traverse the phrenic nerve that extends between the cervical spine and the diaphragm.

当業者は、信号10A、10B、10Cが、身体運動や環境の変化に対する反応などの様々な因子の関数として変化することを理解するであろう。また、当業者は、同様に、信号区分14のパルスの存在、形状および数が、筋(または、筋群)の信号によって変化する可能性があることを理解するであろう。   One skilled in the art will appreciate that the signals 10A, 10B, 10C change as a function of various factors such as physical motion and response to environmental changes. Those skilled in the art will also appreciate that the presence, shape, and number of pulses in the signal section 14 may also vary depending on the muscle (or muscle group) signal.

以上のように、前述の信号は、周波数、初期筋張力、筋肉運動の程度(または深さ)など、吸息と関係した符号化された情報を含む。   As described above, the aforementioned signal includes encoded information related to inspiration, such as frequency, initial muscle tension, and the degree (or depth) of muscle exercise.

本発明の一実施形態によれば、図1Aと図1bに示した信号のように、呼吸の制御に有効な身体内で生成された神経電気信号が捕捉され、プロセッサまたは制御モジュールに伝達される。   According to one embodiment of the present invention, a neuro-electrical signal generated in the body that is effective in controlling respiration, such as the signals shown in FIGS. 1A and 1b, is captured and transmitted to a processor or control module. .

制御モジュールは、捕捉した信号を記憶するように適応された記憶手段を有することが好ましい。好ましい実施形態では、制御モジュールは、更に、(プロセッサによって抽出された)捕捉した信号の成分を、信号成分によって実行される機能に従って記憶手段に記憶するように適応される。   The control module preferably has storage means adapted to store the captured signal. In a preferred embodiment, the control module is further adapted to store the captured signal component (extracted by the processor) in the storage means according to the function performed by the signal component.

本発明によれば、次に、記憶した信号を使用して基準呼吸信号(base-line respiration signal)を設定することができる。次に、被療者から捕捉した「異常」な呼吸信号(および、成分)を比較し、後述するように、被療者に伝達するための波形信号または修正基準信号を生成するようにモジュールをプログラムすることができる。この修正には、例えば、呼吸信号の振幅を大きくしたり、信号周波数を高くしたりすることがある。   According to the present invention, the stored signal can then be used to set a base-line respiration signal. The module then compares the “abnormal” respiratory signals (and components) captured from the patient and generates a waveform signal or modified reference signal for transmission to the patient, as described below. Can be programmed. For this correction, for example, the amplitude of the respiratory signal may be increased or the signal frequency may be increased.

本発明によれば、捕捉した神経電気信号は、既知の手段によって処理され、少なくとも1つの捕捉神経電気信号を表し且つ呼吸の制御に有効な(即ち、脳または呼吸器系によって調節信号と認識された)波形信号(即ち、神経電気符号化信号)が、制御モジュールによって生成される。同様に、前述の波形信号は、制御モジュールの記憶手段に記憶される。   In accordance with the present invention, the captured neuroelectric signal is processed by known means to represent at least one captured neuroelectric signal and effective in controlling respiration (ie, recognized as a regulatory signal by the brain or respiratory system). A waveform signal (ie, a neuro-electrically encoded signal) is generated by the control module. Similarly, the aforementioned waveform signal is stored in the storage means of the control module.

生成された波形信号は、記憶手段からアクセスされ、呼吸を制御するために、トランスミッタ(または、プローブ)を介して被療者に伝達される。   The generated waveform signal is accessed from the storage means and transmitted to the subject via a transmitter (or probe) to control respiration.

本発明によれば、信号を伝達する際の電圧損失を考慮するために、波形信号の印加電圧は、最大20ボルト以内でよい。電流は、2アンペア未満の出力に維持されることが好ましい。   According to the present invention, the applied voltage of the waveform signal may be within a maximum of 20 volts in order to take into account voltage loss when transmitting the signal. The current is preferably maintained at an output of less than 2 amps.

神経へは、その神経に直接接続された電極を介して、3ボルト未満の出力と0.1アンペア未満の電流が直接流されることが好ましい。   It is preferred that an output of less than 3 volts and an electric current of less than 0.1 ampere flow directly into the nerve via an electrode directly connected to the nerve.

次に図2を参照すると、本発明の呼吸制御システム20Aの一実施形態の概略図が示されている。図2に示したように、制御システム20Aは、被療者と通信可能な信号センサ(点線で示し符号21を付した)から神経電気符号化信号または「波形信号」を受け取るように適応された制御モジュール22と、少なくとも1つの処置要素24を有する。   Referring now to FIG. 2, a schematic diagram of one embodiment of the respiratory control system 20A of the present invention is shown. As shown in FIG. 2, the control system 20A was adapted to receive a neuroelectrically encoded signal or “waveform signal” from a signal sensor (indicated by a dotted line and labeled 21) that can communicate with the subject. It has a control module 22 and at least one treatment element 24.

処置要素24は身体と通信するように適応され、制御モジュール22から波形信号を受け取る。本発明によれば、処置要素24は、人間または動物の呼吸機能を調整または操作する呼吸信号を伝達するための電極、アンテナ、振動変換器(seismic transducer)、または他の適切な形の伝導用付属装置を含むことができる。 para間に必要とされる空間。   The treatment element 24 is adapted to communicate with the body and receives a waveform signal from the control module 22. In accordance with the present invention, the treatment element 24 is an electrode, antenna, seismic transducer, or other suitable form of conduction for transmitting respiratory signals that regulate or manipulate the respiratory function of a human or animal. Ancillary equipment can be included. Space required between para.

処置要素24は、外科的プロセスによって適切な神経または呼吸器に取り付けることができる。そのような手術は、例えば、胸郭立体鏡手順における「キーホール」の入口で達成することができる。必要に応じて、処置要素24をより適切に配置するために、より拡張性の高い開胸術手法を採用することができる。   The treatment element 24 can be attached to a suitable nerve or respiratory organ by a surgical process. Such an operation can be accomplished, for example, at the entrance of a “keyhole” in a thoracoscopic procedure. If necessary, a more expandable thoracotomy procedure can be employed to better position the treatment element 24.

更に、必要に応じて、処置要素24を、鼻や口などの体腔に挿入することができ、ムチンや他の膜を突き刺すように位置決めすることができ、それにより要素24は、延髄および/または橋(pons)のすぐ近くに配置される。次に、本発明の波形信号を、脳幹のすぐ近くにある神経に伝達することができる。   Further, if desired, the treatment element 24 can be inserted into a body cavity such as the nose or mouth and positioned to pierce the mucin or other membrane so that the element 24 can be medullary and / or Located in the immediate vicinity of pons. The waveform signal of the present invention can then be transmitted to a nerve in the immediate vicinity of the brainstem.

図2に示したように、制御モジュール22と処置要素24は、システム20Aの遠隔操作を可能にする全く別々の要素でよい。本発明によれば、制御モジュール22は、独特なものでよく、即ち、固有の操作および/または被療者に適合されてもよく、従来の装置を含んでもよい。   As shown in FIG. 2, the control module 22 and the treatment element 24 may be entirely separate elements that allow remote operation of the system 20A. According to the present invention, the control module 22 may be unique, i.e. adapted to a specific operation and / or subject and may include conventional devices.

次に図3を参照すると、本発明の制御システム20Bの更に他の実施形態が示されている。図3に示したように、システム20Bは、図2に示したシステム20Aと似ている。しかしながら、この実施形態では、制御モジュール22と処置要素24が接続されている。   Referring now to FIG. 3, yet another embodiment of the control system 20B of the present invention is shown. As shown in FIG. 3, system 20B is similar to system 20A shown in FIG. However, in this embodiment, the control module 22 and the treatment element 24 are connected.

次に図4を参照すると、本発明の制御システム20Cの更に別の実施形態が示されている。図4に示したように、制御システム20Cは、同様に、制御モジュール22と処置要素24を含む。システム20Cは、更に、少なくとも1つの信号センサ21を含む。   Referring now to FIG. 4, yet another embodiment of the control system 20C of the present invention is shown. As shown in FIG. 4, the control system 20 </ b> C similarly includes a control module 22 and a treatment element 24. The system 20C further includes at least one signal sensor 21.

システム20Cは、また、処理モジュール(または、コンピュータ)26を含む。本発明によれば、処理モジュール26は、個別の構成要素でもよく、点線で示したように制御モジュール22’のサブシステムでもよい。   The system 20C also includes a processing module (or computer) 26. In accordance with the present invention, the processing module 26 may be a separate component or a subsystem of the control module 22 'as indicated by the dotted line.

以上示したように、処理モジュール(または、制御モジュール)は、捕捉した呼吸信号を記憶するように適応された記憶手段を含むことが好ましい。好ましい実施形態では、処理モジュール26は、更に、信号成分によって実行される機能に従って、捕捉した呼吸信号成分を抽出し記憶手段に記憶するように適応される。   As indicated above, the processing module (or control module) preferably includes storage means adapted to store the captured respiratory signal. In a preferred embodiment, the processing module 26 is further adapted to extract the captured respiratory signal component and store it in the storage means according to the function performed by the signal component.

本発明によれば、本発明の一実施形態では、被療者の呼吸を制御する方法は、被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な符号化波形信号を捕捉する段階阿と、(ii)呼吸系が調節信号として認識可能な少なくとも第1の波形信号を身体に伝達する段階とを含む。   According to the present invention, in one embodiment of the present invention, a method for controlling the breathing of a patient includes a step of acquiring a coded waveform signal generated within the body of the patient and effective for controlling the breathing. And (ii) transmitting to the body at least a first waveform signal that is recognizable as a regulatory signal by the respiratory system.

本発明の一実施形態では、第1の波形信号は、捕捉した波形信号の少なくとも1つに実質的に対応し、呼吸系の制御に有効な少なくとも第2の波形信号を含む。   In one embodiment of the present invention, the first waveform signal substantially corresponds to at least one of the captured waveform signals and includes at least a second waveform signal useful for controlling the respiratory system.

本発明の一実施形態では、第1の波形信号は、被療者の神経系に伝達される。別の実施形態では、第1の波形信号は、首部、頭部または胸部上の標的ゾーンの近くに伝達される。   In one embodiment of the invention, the first waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. In another embodiment, the first waveform signal is transmitted near a target zone on the neck, head, or chest.

本発明によれば、波形信号は、被療者に伝達される前に、必要に応じて調整(または、調節)することができる。   According to the present invention, the waveform signal can be adjusted (or adjusted) as necessary before being transmitted to the subject.

本発明の別の実施形態において、呼吸を制御する方法は、一般に、(i)身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な符号化波形信号を捕捉する段階と、(ii)捕捉した波形信号を、信号成分によって実行される機能に従って捕捉した波形信号の成分を記憶するように適応された記憶媒体に記憶する段階と、(iii)捕捉した波形信号の少なくとも1つに実質的に対応し且つ呼吸器の制御に有効な少なくとも第1の波形信号を伝達する段階とを含む。   In another embodiment of the present invention, a method for controlling respiration generally comprises (i) capturing an encoded waveform signal generated within the body and effective for controlling respiration; and (ii) a captured waveform signal. And (iii) substantially corresponding to at least one of the captured waveform signals and (iii) storing in a storage medium adapted to store the components of the captured waveform signal according to a function performed by the signal components; Transmitting at least a first waveform signal effective for respiratory control.

本発明の別の実施形態では、呼吸を制御する方法は、一般に、(i)呼吸の制御に有効で且つ第1の被療者の身体内で生成された第1の複数の波形信号を捕捉する段階と、(ii)第1の複数の波形信号から基準呼吸波形信号を生成する段階と、(iii)呼吸の制御に有効で且つ第1の被療者の身体内で生成された第2の波形信号を捕捉する段階と、(iv)基準波形信号を第2の波形信号と比較する段階と、(v)基準信号と第2の波形信号の比較に基づいて第3の波形信号を生成する段階と、(vi)呼吸の制御に有効な第3の波形信号を身体に伝達する段階とを含む方法。   In another embodiment of the present invention, a method for controlling respiration generally captures a first plurality of waveform signals that are (i) effective in controlling respiration and generated within the body of a first subject. (Ii) generating a reference respiratory waveform signal from the first plurality of waveform signals; (iii) a second effective in controlling respiration and generated in the body of the first patient. And (iv) comparing the reference waveform signal with the second waveform signal, and (v) generating a third waveform signal based on the comparison between the reference signal and the second waveform signal. And (vi) transmitting a third waveform signal effective to control respiration to the body.

本発明の一実施形態では、第1の複数の波形信号が、複数の被療者から捕捉される。   In one embodiment of the invention, the first plurality of waveform signals are captured from a plurality of subjects.

本発明の一実施形態では、被療者の身体に波形信号を伝達する段階は、首部、頭部または胸部の選択された適切なゾーンにある無傷の皮膚を介して直接伝導または伝達することによって達成される。そのようなゾーンは、信号が印加する神経または神経叢の位置に近い。   In one embodiment of the present invention, the step of transmitting the waveform signal to the subject's body is by direct conduction or transmission through intact skin in a selected appropriate zone of the neck, head or chest. Achieved. Such a zone is close to the location of the nerve or plexus to which the signal is applied.

本発明の他の実施形態では、被療者の身体に波形信号を伝達する段階は、受け取る神経または神経叢に電極を取り付けることによる直接伝導によって達成される。これには、選択した標的神経に電極を物理的に取り付ける外科的介入が必要である。   In another embodiment of the invention, the step of transmitting the waveform signal to the subject's body is accomplished by direct conduction by attaching electrodes to the receiving nerve or plexus. This requires surgical intervention to physically attach electrodes to selected target nerves.

本発明の更に別の実施形態では、被療者の身体に波形信号を伝達する段階は、波形信号を振動形式に変換することによって達成される。次に、振動信号は、適切な「神経」が振動信号の符号化された命令を受け取り、それに従うことを可能にするように頭部、首部または胸部の領域に伝達される。   In yet another embodiment of the invention, the step of transmitting the waveform signal to the subject's body is accomplished by converting the waveform signal to a vibration form. The vibration signal is then transmitted to the head, neck or chest region to allow the appropriate “nerve” to receive and follow the encoded instructions of the vibration signal.

次に図5Aと図5Bを参照すると、本発明の装置および方法によって生成された呼吸信号190、191が示されている。前述の信号は、単に、本発明の装置および方法によって生成することができる呼吸信号を表しており、本発明の範囲をいかなる形でも限定するように解釈されるべきでない。   5A and 5B, respiratory signals 190, 191 generated by the apparatus and method of the present invention are shown. The foregoing signals are merely representative of respiratory signals that can be generated by the apparatus and method of the present invention and should not be construed to limit the scope of the present invention in any way.

最初に図5Aを参照すると、伝達された信号の正側の半分だけを示す典型的な横隔膜波形信号190が示されている。信号190は、初期部分192とスパイク部分193の2つの部分だけからなる。   Referring initially to FIG. 5A, a typical diaphragm waveform signal 190 is shown that shows only the positive half of the transmitted signal. The signal 190 consists of only two parts, an initial part 192 and a spike part 193.

次に図5Bを参照すると、500Hzで完全に変調された典型的な横隔膜波形信号191が示されている。信号191は、初期区分194とスパイク区分195の同じ2つの区分を含む。   Referring now to FIG. 5B, a typical diaphragm waveform signal 191 fully modulated at 500 Hz is shown. Signal 191 includes the same two segments, initial segment 194 and spike segment 195.

本発明によれば、呼吸の制御は、いくつかの例では、呼吸数と吸入深さを制御するために、最大5つの神経を含む1つまたは複数の神経内に波形信号を同時に伝達しなければならない場合がある。例えば、喘息や他の呼吸障害または疾病の矯正は、酸素を抽出しまた二酸化炭素などの不用なガス化合物を廃棄するために、空気を吸い込み吐き出す横隔膜および/または肋間筋の周期的動作を必要とする。   In accordance with the present invention, respiration control, in some cases, must simultaneously transmit waveform signals within one or more nerves, including up to five nerves, to control respiration rate and inhalation depth. It may be necessary. For example, correction of asthma and other respiratory disorders or diseases requires periodic movement of the diaphragm and / or intercostal muscles to inhale and exhale air to extract oxygen and dispose of unwanted gas compounds such as carbon dioxide. To do.

当該技術分野で既知のように、気管支の管状網を開く(拡張)すると、肺内でより多くの空気を交換してその酸素分を処理できるようになる。拡張プロセスは、本発明の波形信号の伝達によって制御することができる。また、気管支を閉じて肺に通る空気の量を制限することができる。従って、本発明の方法と装置により、神経の拡張および/または狭窄を制御するバランスをとることができる。   As is known in the art, opening (expanding) the bronchial tubular network allows more air to be exchanged in the lungs to process its oxygen content. The expansion process can be controlled by the transmission of the waveform signal of the present invention. Also, the amount of air that passes through the lungs by closing the bronchi can be limited. Thus, the method and apparatus of the present invention can provide a balance for controlling nerve dilation and / or stenosis.

更に、粘液産生が過度の場合、気管支全体に流れる空気の流れを制限する粘液状の栓ができる可能性がある。当該技術分野で知られているように、粘液は肺では形成されず、気管支の内腔と気管で形成される。   Furthermore, if mucus production is excessive, there may be a mucous plug that restricts the flow of air through the bronchi. As is known in the art, mucus is not formed in the lung, but in the bronchial lumen and trachea.

しかしながら、前述の粘液産生は、本発明の波形信号を伝達することにより増減することができる。従って、波形信号の前述の伝達により、粘液の質と量のバランスを保つことができる。   However, the aforementioned mucus production can be increased or decreased by transmitting the waveform signal of the present invention. Accordingly, the aforementioned transmission of the waveform signal can maintain a balance between the quality and amount of mucus.

従って、本発明は、符号化した波形信号を生成し身体に伝達することによって、気管支拡張と気管支内の粘液作用と共に、呼吸数と呼吸の強さを有効に制御する方法および装置を提供する。そのような気管支を開ける能力は、急性気管支炎または煤煙吸入損傷の緊急処置に役立つ。肺気腫などの慢性気道閉塞性疾患にも対処することができる。   Accordingly, the present invention provides a method and apparatus for effectively controlling respiration rate and respiration intensity, as well as bronchodilation and intramucosal mucus action, by generating and transmitting encoded waveform signals to the body. Such ability to open the bronchi is useful for emergency treatment of acute bronchitis or smoke inhalation damage. It can also address chronic airway obstructive diseases such as emphysema.

急性の火傷や化学物質吸入障害の治療も、機械的呼吸支援を使用しながら、本発明の方法および装置によって促進することができる。また、けがによる粘液分泌は、気道を塞ぐ原因になり、応急処置を受け付けず、生命を危険な状態にする。気管または気管支内の浮腫(腫れ物)は、内腔径を制限し酸素欠乏を引き起こしやすい。治療する際、内腔径を開く能力は不可欠かまたは少なくとも望ましい。   Treatment of acute burns and chemical inhalation disorders can also be facilitated by the method and apparatus of the present invention using mechanical breathing assistance. In addition, mucus secretion due to injury causes the airway to be blocked, does not accept first aid, and makes life dangerous. Edema (swelling) in the trachea or bronchus tends to limit the lumen diameter and cause hypoxia. When treating, the ability to open the lumen diameter is essential or at least desirable.

更に、本発明の方法および装置によって横隔神経の活動を調整することによって、肺炎患者の呼吸の苦労を軽減することができる。また、生命を脅かす他の多くの症状の処置が、適切に機能する呼吸器系に集中する。従って、本発明は、気管支を開き呼吸数を微調整して患者の酸素化を改善する方法を医者に提供する。この電子的処置方法(一実施形態では)は、呼吸を改善するために特定の神経への活動波形信号または抑制波形信号の伝達を含む。本発明によれば、そのような処置は、現在使用可能な酸素投与と呼吸薬によって強化することができる。   Furthermore, by adjusting the activity of the phrenic nerve by the method and apparatus of the present invention, the respiratory effort of pneumonia patients can be reduced. Also, the treatment of many other life-threatening symptoms concentrates on a properly functioning respiratory system. Accordingly, the present invention provides a physician with a method of opening the bronchi and fine-tuning the respiratory rate to improve patient oxygenation. This electronic treatment method (in one embodiment) involves the transmission of an activity waveform signal or a suppression waveform signal to a specific nerve to improve respiration. According to the present invention, such treatment can be enhanced by currently available oxygen delivery and respiratory drugs.

本発明の方法および装置は、また、閉塞性睡眠時無呼吸(または、中枢性睡眠時無呼吸)や他の呼吸器疾患の治療に使用することができる。次に図6を参照すると、睡眠時無呼吸の治療に使用することができる呼吸制御システム30の一実施形態が示されている。図6に示したように、システム30は、被療者の呼吸状態を監視し、呼吸状態を示す少なくとも1つの信号を伝達するように適応された少なくとも1つの呼吸センサ32を含む。   The methods and devices of the present invention can also be used to treat obstructive sleep apnea (or central sleep apnea) and other respiratory diseases. Referring now to FIG. 6, one embodiment of a respiratory control system 30 that can be used to treat sleep apnea is shown. As shown in FIG. 6, the system 30 includes at least one respiratory sensor 32 adapted to monitor the respiratory condition of the subject and to transmit at least one signal indicative of the respiratory condition.

本発明によれば、呼吸状態(および、従って睡眠障害)は、横隔膜運動、呼吸数、血液中のO2および/またはCO2のレベル、首部の筋張力、喉または肺の気道内の空気の通過(または、欠如)(即ち、換気)を含む多くの因子によって決定することができる。従って、本発明の範囲内で、様々なセンサを使用して、前述の因子を検出し、従って呼吸器疾患の発症を検出することができる。 According to the present invention, the respiratory condition (and thus sleep disturbance) is related to diaphragm movement, respiratory rate, blood O 2 and / or CO 2 levels, neck muscle tension, air in the throat or lung airways. It can be determined by a number of factors including passage (or lack) (ie, ventilation). Thus, within the scope of the present invention, various sensors can be used to detect the aforementioned factors and thus the onset of respiratory disease.

システム30は、更に、呼吸センサ32から呼吸器系状態信号を受け取るように適応されたプロセッサ36を有する。プロセッサ36は、更に、呼吸信号プローブ(点線で示し、符号34を付けた)によって記録された符号化波形信号を受け取るように適応される。   The system 30 further includes a processor 36 adapted to receive a respiratory system status signal from the respiratory sensor 32. The processor 36 is further adapted to receive the encoded waveform signal recorded by the respiratory signal probe (shown in dotted lines and labeled 34).

本発明の好ましい実施形態では、プロセッサ36は、捕捉した符号化波形信号と呼吸器系状態信号を記憶する記憶手段を有する。プロセッサ36は、更に、波形信号の成分を抽出し、信号成分を記憶手段に記憶するように適応される。   In a preferred embodiment of the present invention, the processor 36 has storage means for storing the captured encoded waveform signal and the respiratory status signal. The processor 36 is further adapted to extract the component of the waveform signal and store the signal component in the storage means.

好ましい実施形態では、プロセッサ36は、呼吸異常を示す呼吸器系状態信号および/または呼吸器系の苦痛を示す波形信号成分を検出し、呼吸の制御に有効な少なくとも1つの波形信号を生成するようにプログラムされる。   In a preferred embodiment, processor 36 detects a respiratory condition signal indicative of respiratory abnormalities and / or a waveform signal component indicative of respiratory pain, and generates at least one waveform signal useful for breathing control. To be programmed.

図6を参照すると、波形信号は、被療者の身体と通信可能であるように適応されたトランスミッタ38に伝達される。トランスミッタ38は、被療者の身体に波形信号を伝達し(前述と類似の方法で)、検出した呼吸異常を制御し好ましくは改善するように適応される。   Referring to FIG. 6, the waveform signal is transmitted to a transmitter 38 adapted to be able to communicate with the body of the subject. The transmitter 38 is adapted to transmit a waveform signal to the subject's body (in a manner similar to that described above) to control and preferably improve detected respiratory abnormalities.

本発明によれば、波形信号は、横隔膜を収縮させるために横隔神経に伝達され、咽頭筋を締めるために舌下神経に伝達され、且つ/または正常な脳波パターンを維持するために迷走神経に伝達されることが好ましい。単一の波形信号または複数の信号を互いに組み合わせて伝達することができる。   In accordance with the present invention, the waveform signal is transmitted to the phrenic nerve to contract the diaphragm, transmitted to the hypoglossal nerve to tighten the pharyngeal muscle, and / or the vagus nerve to maintain a normal electroencephalogram pattern. It is preferable to be transmitted to. A single waveform signal or a plurality of signals can be transmitted in combination with each other.

本発明の更に他の実施形態によれば、被療者の呼吸を制御する方法は、一般に、(i)身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な符号化された波形信号を捕捉する段階と、(ii)被療者の呼吸状態を監視し、呼吸器系の異常機能に応じて少なくとも1つの呼吸器系状態信号を提供する段階と、(iii)捕捉した波形信号と呼吸器系状態信号を記憶媒体に記憶する段階と、(iv)呼吸困難または呼吸異常を示す呼吸状態信号または捕捉した波形信号の成分に応じて呼吸器系の制御に有効な少なくとも第1の波形信号を身体に伝達する段階とを含む。   According to yet another embodiment of the present invention, a method for controlling respiration of a subject generally includes (i) capturing an encoded waveform signal generated within the body and useful for controlling respiration. And (ii) monitoring the respiratory state of the subject and providing at least one respiratory system state signal in response to an abnormal function of the respiratory system; (iii) the captured waveform signal and the respiratory system state Storing the signal in a storage medium; and (iv) providing at least a first waveform signal effective for controlling the respiratory system according to a component of the respiratory state signal or captured waveform signal indicating dyspnea or abnormal breathing to the body. Communicating.

更に別の実施形態では、呼吸を制御する方法は、一般に、(i)呼吸の制御に有効な第1の被療者の身体に生成された第1の複数の符号化された波形信号を捕捉する段階と、(ii)逆呼吸イベントを発生させる少なくとも第1の波形信号を被療者の身体から捕捉する段階と、(iii)逆呼吸イベントを緩和する働きをする交絡信号(confounding signal)を生成する段階と、(iv)交絡波形信号を被療者の身体に伝達して逆呼吸イベントを緩和する段階とを含む。   In yet another embodiment, a method for controlling respiration generally captures (i) a first plurality of encoded waveform signals generated in a first subject's body that is effective in controlling respiration. (Ii) capturing at least a first waveform signal that generates a reverse breathing event from the body of the subject; and (iii) a confounding signal that serves to mitigate the reverse breathing event. And (iv) transmitting a confounding waveform signal to the body of the subject to alleviate the reverse breathing event.

本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者は、様々な用途や状況に適応させるために本発明に様々な変更および修正を加えることができる。従って、そのような変更と修正は、適正且つ公正であり、さらに添付の特許請求の範囲内にあるように意図される。   Without departing from the spirit and scope of this invention, one of ordinary skill can make various changes and modifications to the invention to adapt it to various uses and situations. Accordingly, such changes and modifications are intended to be reasonable and fair and further within the scope of the appended claims.

身体から捕捉された呼吸器系の制御に有効な波形信号の図である。It is a figure of the waveform signal effective for control of the respiratory system captured from the body. 身体から捕捉された呼吸器系の制御に有効な波形信号の図である。It is a figure of the waveform signal effective for control of the respiratory system captured from the body. 本発明による呼吸制御システムの一実施形態の概略図である。1 is a schematic diagram of one embodiment of a respiratory control system according to the present invention. FIG. 本発明による呼吸制御システムの別の実施形態の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of another embodiment of a respiratory control system according to the present invention. 本発明による呼吸制御システムの更に別の実施形態の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of yet another embodiment of a respiratory control system according to the present invention. 本発明のプロセス手段によって生成された波形信号の図である。FIG. 3 is a diagram of a waveform signal generated by the process means of the present invention. 本発明のプロセス手段によって生成された波形信号の図である。FIG. 3 is a diagram of a waveform signal generated by the process means of the present invention. 本発明による睡眠時無呼吸の治療に使用することができる呼吸制御システムの一実施形態の概略図である。1 is a schematic diagram of one embodiment of a respiratory control system that can be used to treat sleep apnea according to the present invention. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

21 信号センサ
22 制御モジュール
24 処置要素
21 Signal sensor 22 Control module 24 Treatment element

Claims (51)

被療者の呼吸を制御する方法であって、
被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な複数の波形信号を捕捉する段階と、
被療者の呼吸器系が調節信号として認識可能な少なくとも第1の波形信号を被療者の身体に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling the breathing of a subject,
Capturing a plurality of waveform signals generated within the body of the subject and effective in controlling respiration;
Transmitting at least a first waveform signal recognizable as a control signal by the respiratory system of the patient to the body of the patient;
Including methods.
前記第1の波形信号は被療者の神経系に伝達される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the first waveform signal is transmitted to a subject's nervous system. 被療者は人間を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the subject includes a human. 被療者は動物を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the subject comprises an animal. 呼吸を制御する方法であって、
被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記被療者の身体に少なくとも第1の波形信号を伝達する段階と、
を含み、
前記第1の波形信号が、前記捕捉した波形信号の少なくとも1つに実質的に対応し且つ前記被療者の呼吸器系の調整に有効な少なくとも第2の波形信号を含む方法。
A method for controlling breathing,
Capturing a plurality of waveform signals generated within the body of the subject and effective in controlling respiration;
Transmitting at least a first waveform signal to the body of the patient;
Including
The method wherein the first waveform signal includes at least a second waveform signal substantially corresponding to at least one of the acquired waveform signals and effective for adjustment of the respiratory system of the subject.
前記第1の波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the first waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記被療者は人間を含む、請求項5に記載の方法。   The method of claim 5, wherein the subject includes a human. 前記被療者は動物を含む、請求項5に記載の方法。   The method of claim 5, wherein the subject comprises an animal. 呼吸を制御する方法であって、
被療者の身体内で生成され且つ調整の制御に有効な複数の波形信号を捕捉する段階と、
捕捉した波形信号の成分を抽出する段階と、
前記捕捉した波形信号と前記信号成分を記憶媒体に記憶する段階と、
前記捕捉した波形信号に基づいて第1の波形信号を生成する段階と、
前記第1の波形信号を前記被療者の身体に伝達する段階と、
を含み、
前記第1の波形信号が、前記捕捉した波形信号の少なくとも1つに実質的に対応し且つ呼吸の制御に有効な第2の波形信号を含む方法。
A method for controlling breathing,
Capturing a plurality of waveform signals generated within the body of the subject and effective in controlling adjustment;
Extracting the components of the captured waveform signal; and
Storing the captured waveform signal and the signal component in a storage medium;
Generating a first waveform signal based on the captured waveform signal;
Transmitting the first waveform signal to the body of the patient;
Including
The method wherein the first waveform signal includes a second waveform signal substantially corresponding to at least one of the captured waveform signals and effective for controlling respiration.
前記第1の波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the first waveform signal is transmitted to the nervous system of the subject. 呼吸を制御する方法であって、
第1の被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な第1の波形信号を含む第1の複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記第1の波形信号から基準呼吸波形信号を生成する段階と、
前記第1の被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な少なくとも第2の波形信号を含む第2の複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記基準呼吸波形信号を前記第2の波形信号と比較する段階と、
前記基準呼吸信号と第2の波形信号の前記比較に基づいて第3の波形信号を生成する段階と、
呼吸の制御に有効な前記第3の波形信号を被療者の身体に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling breathing,
Capturing a first plurality of waveform signals including a first waveform signal generated within the body of a first subject and effective for controlling respiration;
Generating a reference respiratory waveform signal from the first waveform signal;
Capturing a second plurality of waveform signals generated within the body of the first subject and including at least a second waveform signal effective for breathing control;
Comparing the reference respiratory waveform signal with the second waveform signal;
Generating a third waveform signal based on the comparison of the reference respiratory signal and a second waveform signal;
Transmitting the third waveform signal effective for breathing control to the body of the patient;
Including methods.
前記波形信号を捕捉する前記段階は、複数の被療者から前記第1の複数の波形信号を捕捉する段階を含む、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the step of capturing the waveform signal comprises capturing the first plurality of waveform signals from a plurality of subjects. 前記第3の波形は前記第2の波形信号に実質的に対応する、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the third waveform substantially corresponds to the second waveform signal. 前記第3の波形は前記基準呼吸波形信号に実質的に対応する、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the third waveform substantially corresponds to the reference respiratory waveform signal. 前記第3の波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the third waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記被療者は人間を含む、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the subject includes a human. 前記被療者は動物を含む、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the subject comprises an animal. 呼吸を制御する方法であって、
第1の被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な第1の波形信号を含む第1の複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記第1の波形信号を記憶媒体内の第1の場所に記憶する段階と、
前記第1の波形信号から基準呼吸波形信号を生成する段階と、
前記第1の被療者の身体に生成され且つ呼吸の制御に有効な少なくとも第2の波形信号を含む第2に複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記第2の波形信号を前記記憶媒体内の第2の場所に記憶する段階と、
前記基準呼吸波形信号を前記第2の波形信号と比較する段階と、
前記基準呼吸信号と第2の波形信号の前記比較に基づいて第3の波形信号を生成する段階と、
呼吸の制御に有効な前記第3の波形信号を被療者の身体に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling breathing,
Capturing a first plurality of waveform signals including a first waveform signal generated within the body of a first subject and effective for controlling respiration;
Storing the first waveform signal in a first location in a storage medium;
Generating a reference respiratory waveform signal from the first waveform signal;
Capturing a second plurality of waveform signals including at least a second waveform signal generated in the body of the first subject and effective for breathing control;
Storing the second waveform signal in a second location in the storage medium;
Comparing the reference respiratory waveform signal with the second waveform signal;
Generating a third waveform signal based on the comparison of the reference respiratory signal and a second waveform signal;
Transmitting the third waveform signal effective for breathing control to the body of the patient;
Including methods.
前記波形信号を捕捉する前記段階は、複数の被療者から前記第1の複数の波形信号を捕捉する段階を含む、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein the step of acquiring the waveform signal comprises acquiring the first plurality of waveform signals from a plurality of subjects. 前記第3の波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein the third waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記被療者は人間を含む、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein the subject includes a human. 前記被療者は動物を含む、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein the subject comprises an animal. 呼吸を制御する方法であって、
被療者の呼吸状態を監視し、被療者の呼吸器系の状態を示す少なくとも1つの呼吸器系状態信号を提供する段階と、
被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な第1の波形信号を含む第1の複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記呼吸器系状態信号と前記第1の波形信号を記憶媒体内の第1の場所に記憶する段階と、
前記第1の波形信号に基づいて第2の波形信号を生成する段階と、
前記呼吸器系状態信号に応じて、呼吸の制御に有効な前記第2の波形信号を前記被療者に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling breathing,
Monitoring the respiratory status of the subject and providing at least one respiratory status signal indicative of the respiratory status of the subject;
Capturing a first plurality of waveform signals including a first waveform signal generated within the body of the subject and effective in controlling respiration;
Storing the respiratory system status signal and the first waveform signal in a first location in a storage medium;
Generating a second waveform signal based on the first waveform signal;
Transmitting the second waveform signal effective for respiration control to the subject in response to the respiratory system state signal;
Including methods.
前記第2の波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the second waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記第2の波形信号は前記被療者の標的ゾーンに伝達され、前記標的ゾーンは首部、頭部および胸部から選択される、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the second waveform signal is transmitted to the target zone of the subject, and the target zone is selected from the neck, head, and chest. 前記被療者は人間を含む、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the subject includes a human. 前記被療者は動物を含む、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the subject comprises an animal. 呼吸を制御する方法であって、
被療者の呼吸状態を監視し、被療者の呼吸器系の状態を示す少なくとも1つの呼吸器系状態信号を提供する段階と、
被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な第1の波形信号を含む第1の複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記第1の波形信号から波形信号成分を抽出する段階と、
前記呼吸器系状態信号、前記第1の波形信号および前記波形信号成分を記憶媒体に記憶する段階と、
前記第1の波形信号に基づいて第2の波形信号を生成する段階と、
前記呼吸器系状態信号に応じて、呼吸の制御に有効な前記第2の波形信号を前記被療者に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling breathing,
Monitoring the respiratory status of the subject and providing at least one respiratory status signal indicative of the respiratory status of the subject;
Capturing a first plurality of waveform signals including a first waveform signal generated within the body of the subject and effective in controlling respiration;
Extracting a waveform signal component from the first waveform signal;
Storing the respiratory system state signal, the first waveform signal and the waveform signal component in a storage medium;
Generating a second waveform signal based on the first waveform signal;
Transmitting the second waveform signal effective for respiration control to the subject in response to the respiratory system state signal;
Including methods.
前記第2の波形信号は、前記波形信号成分の少なくとも1つに応じて前記被療者に伝達される、請求項28に記載の方法   30. The method of claim 28, wherein the second waveform signal is communicated to the subject in response to at least one of the waveform signal components. 前記第2の波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項28に記載の方法。   29. The method of claim 28, wherein the second waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記第2の波形信号は前記被療者の標的ゾーンに伝達され、前記標的ゾーンは、首部、頭部および胸部から選択される、請求項28に記載の方法。   29. The method of claim 28, wherein the second waveform signal is transmitted to a target zone of the subject, and the target zone is selected from the neck, head, and chest. 前記被療者は人間を含む、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the subject includes a human. 前記被療者は動物を含む、請求項28に記載の方法。   30. The method of claim 28, wherein the subject comprises an animal. 呼吸を制御する方法であって、
逆呼吸イベントを含む被療者の呼吸状態を監視し、被療者の呼吸器系の状態を示す少なくとも1つの呼吸器系状態信号を提供する段階と、
被療者の身体内で生成され且つ呼吸の制御に有効な第1の波形信号を含む第1の複数の波形信号を捕捉する段階と、
前記被療者の身体内の前記逆呼吸イベントを緩和するのに有効な交絡波形信号を生成する段階と、
前記逆呼吸イベントを示す呼吸器系状態信号に応じて、前記交絡波形信号を前記被療者に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling breathing,
Monitoring the respiratory status of the subject including a reverse respiratory event and providing at least one respiratory status signal indicative of the status of the respiratory status of the subject;
Capturing a first plurality of waveform signals including a first waveform signal generated within the body of the subject and effective in controlling respiration;
Generating a confounding waveform signal effective to relieve the reverse breathing event in the subject's body;
Transmitting the confounded waveform signal to the subject in response to a respiratory status signal indicative of the reverse respiratory event;
Including methods.
前記交絡波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項34に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the confounded waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記交絡波形信号は前記被療者の標的ゾーンに伝達され、前記標的ゾーンは首部、頭部および胸部から選択される、請求項34に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the confounding waveform signal is transmitted to a target zone of the subject, and the target zone is selected from the neck, head, and chest. 前記被療者は人間を含む、請求項34に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the subject includes a human. 前記被療者は動物を含む、請求項34に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the subject comprises an animal. 呼吸を制御する方法であって、
逆呼吸イベントを含む被療者の呼吸状態を監視し、被療者の呼吸器系の状態を示す少なくとも1つの呼吸器系状態信号を提供する段階と、
前記被療者の身体内の前記逆呼吸イベントを緩和するのに有効な交絡波形信号を提供する段階と、
前記逆呼吸イベントを示す呼吸器系状態信号に応じて、前記交絡波形信号を前記被療者に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling breathing,
Monitoring the respiratory status of the subject including a reverse respiratory event and providing at least one respiratory status signal indicative of the status of the respiratory status of the subject;
Providing a confounding waveform signal effective to mitigate the reverse breathing event in the subject's body;
Transmitting the confounded waveform signal to the subject in response to a respiratory status signal indicative of the reverse respiratory event;
Including methods.
前記交絡波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項39に記載の方法。   40. The method of claim 39, wherein the confounded waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記交絡波形信号は前記被療者の標的ゾーンに伝達され、前記標的ゾーンは首部、頭部および胸部から選択される、請求項39に記載の方法。   40. The method of claim 39, wherein the confounding waveform signal is transmitted to a target zone of the subject, and the target zone is selected from the neck, head, and chest. 呼吸を制御する方法であって、
被療者の身体内の前記逆呼吸イベントを緩和するのに有効な交絡波形信号を生成する段階と、
前記逆呼吸イベントに応じて、前記交絡波形信号を前記被療者に伝達する段階と、
を含む方法。
A method for controlling breathing,
Generating a confounding waveform signal effective to alleviate the reverse breathing event in the body of the subject;
Transmitting the confounded waveform signal to the subject in response to the reverse breathing event;
Including methods.
前記交絡波形信号は前記逆呼吸イベントを妨げる、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the confounding waveform signal prevents the reverse breathing event. 前記交絡波形信号は前記被療者の神経系に伝達される、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the confounded waveform signal is transmitted to the subject's nervous system. 前記交絡波形信号は前記被療者の標的ゾーンに伝達され、前記標的ゾーンは首部、頭部および胸部から選択される、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the confounding waveform signal is transmitted to a target zone of the subject, and the target zone is selected from a neck, a head, and a chest. 呼吸を制御するシステムであって、
被療者の身体から、前記身体内で自然に生成され且つ呼吸の制御に有効な波形信号を表す波形信号を捕捉するように適応された少なくとも第1の信号プローブと、
前記信号プローブと通信可能であり且つ前記波形信号を受け取るように適応され、更に前記捕捉した波形信号に基づいて、呼吸器系が調節信号として認識可能な少なくとも第1の波形信号を生成するように適応されたプロセッサと、
前記被療者の身体と通信可能になるように適応され、前記第1の波形信号を前記被療者の身体に伝達して呼吸を調整し制御するための少なくとも第2の信号プローブと、
を有するシステム。
A system for controlling breathing,
At least a first signal probe adapted to capture a waveform signal from the body of the subject that is generated naturally in the body and represents a waveform signal that is effective for controlling respiration;
Generating at least a first waveform signal that is communicable with the signal probe and adapted to receive the waveform signal, and further, based on the captured waveform signal, that the respiratory system can recognize as a regulatory signal. An adapted processor;
At least a second signal probe adapted to be communicable with the subject's body, for adjusting and controlling respiration by transmitting the first waveform signal to the subject's body;
Having a system.
前記プロセッサは、前記捕捉した波形信号を記憶するように適応された記憶媒体を有する、請求項46に記載のシステム。   The system of claim 46, wherein the processor comprises a storage medium adapted to store the captured waveform signal. 前記第2の信号プローブは、被療者の神経系に直接伝達することによって前記第1の波形信号を前記被療者に直接伝達するように適応された、請求項46に記載のシステム。   49. The system of claim 46, wherein the second signal probe is adapted to transmit the first waveform signal directly to the subject by transmitting directly to the subject's nervous system. 呼吸を制御するシステムであって、
被療者の呼吸器系の状態を監視し且つ被療者の呼吸器系の状態を示す少なくとも第1の呼吸器系状態信号を伝達するように適応された呼吸器系センサと、
被療者の身体から、前記身体内で自然に生成され呼吸の制御に有効な波形信号を表す波形信号を捕捉するように適応された少なくとも第1の信号プローブと、
前記信号プローブと通信可能であり且つ前記呼吸器系状態信号と前記波形信号を受け取るように適応されており、更に前記捕捉した波形信号に基づいて、呼吸器系が調節信号として認識可能な少なくとも第1の波形信号を生成するように適応されたプロセッサと、
前記被療者と通信可能になるように適応され、前記第1の波形信号を前記被療者に伝達して呼吸を制御するための少なくとも第2の信号プローブと、
を有するシステム。
A system for controlling breathing,
A respiratory system sensor adapted to monitor the status of the respiratory system of the subject and transmit at least a first respiratory status signal indicative of the status of the respiratory system of the subject;
At least a first signal probe adapted to capture a waveform signal from the body of the subject representing a waveform signal that is naturally generated in the body and is effective in controlling respiration;
At least a first signal that is communicable with the signal probe and is adapted to receive the respiratory system status signal and the waveform signal, and further, based on the captured waveform signal, is recognized by the respiratory system as a regulatory signal. A processor adapted to generate one waveform signal;
At least a second signal probe adapted to be communicable with the subject and transmitting the first waveform signal to the subject to control respiration;
Having a system.
前記プロセッサは、前記捕捉した波形信号を記憶するように適応された記憶媒体を有する、請求項49に記載のシステム。   50. The system of claim 49, wherein the processor comprises a storage medium adapted to store the captured waveform signal. 前記第2の信号プローブは、被療者の神経系に直接伝達することによって前記第1の波形信号を前記被療者に直接伝達するように適応された、請求項49に記載のシステム。   50. The system of claim 49, wherein the second signal probe is adapted to transmit the first waveform signal directly to the subject by transmitting directly to the subject's nervous system.
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