JP2009526625A - 気道インプラントセンサーならびにこれを作製および使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、2004年9月21日に提出された米国特許出願第10/946,435号および2005年9月21日に提出された第11/233,493号の一部継続出願である、2006年2月15日に提出された米国特許出願第11/355,927号に対する優先権を主張する。
いびきはヒトを含む哺乳動物において非常に一般的である。いびきは、睡眠時の呼吸の際に軟口蓋と口蓋垂の振動により引き起こされる雑音である。ベッドパートナー人またはいびきをかく人の近くの他の人を悩ませることを除き、必ずしも全てのいびきが悪ではない。いびきが時間と共に悪化して無処置のままであれば、これは無呼吸に至りうる。
いびきおよび/または無呼吸のような気道障害を処置するための方法および装置を本明細書において開示する。本明細書において記述される装置には、変形可能エレメントが含まれる。変形可能エレメントは、通路の不適切な開口および閉鎖を処置するために、空気通路の壁に、または空気通路の壁に隣接して部分的または完全に埋め込まれる。好ましい態様において、変形可能エレメントは電場応答性高分子(EAP)エレメントである。変形可能エレメントは典型的に、患者の気道の軟口蓋および/または側壁に挿入される。一つの態様において、EAPエレメントは通常の条件では低い剛性を有する。睡眠時のような空気通路の開口部を開口状態で維持しなければならない場合、EAPエレメントはエネルギーを付与される。EAPエレメントにエネルギーが付与されると、高分子は、硬化して変形する傾向を示し、このように、軟口蓋および気道側壁の重量を支える能力を有して、空気通路を開口させる。エネルギーが付与されなければ、EAPは、軟化して、嚥下および会話のような患者の通常の活動を妨害しない傾向がある。本明細書において記述される気道インプラント装置は、関連する空気通路を完全または部分的に開口させる可能性がある。
装置および方法
本発明の第一の局面は、いびきまたは睡眠時無呼吸のような不適切な気道開口に関連する障害を処置するための装置である。装置には、気道の開口を調節するための変形可能エレメントが含まれる。好ましい態様において、変形可能エレメントには、電場応答性高分子(EAP)エレメントが含まれる。装置における電場応答性高分子エレメントは、障害を処置するために適当な気道開口の維持を補助する。典型的に、EAPは壁が虚脱した場合に気道の壁の支持を提供し、このように気道を完全または部分的に開口する。
図1は、電源4、リード線14のような接続エレメント、および電場応答性高分子エレメント8のような変形可能エレメントを有する気道インプラントシステム2を図示する。適した電源4は、電池、バッテリー、コンデンサ、および実質的に無限のバス(たとえば発電機に至る壁面コンセント)、発電機(たとえば、携帯型発電機、太陽発電機、内部燃焼発電機)、またはその組み合わせである。電源4は、典型的に約1 mA〜約5 A、たとえば約500 mAの出力を有する。
本発明の一つの態様は、無呼吸事象の発生の前および/またはあいだの状態をモニターするためのセンサーを有する気道インプラント装置である。好ましくは、センサーは気道の遮断をモニターする。センサーは、無呼吸事象の起こりうる発生を感知する。起こりうる無呼吸事象のこの感知は、典型的に気道の間隙の減少、気道の空気圧の変化、または気道における空気流の変化を感知することによって行われる。気道の間隙が漸進的に減少すると、無呼吸事象の発生を誘発する。最も好ましくはセンサーは、無呼吸事象の発生前に一つまたは複数の事象を感知し、無呼吸事象を防止するために気道インプラントを活性化する。いくつかの態様において、気道インプラント装置およびセンサーは同じユニットに存在する。他の態様において、気道インプラントの変形可能エレメントは、センサーである。これらの態様において、変形可能エレメントはセンサーおよびアクチュエータの双方として作用する。なお他の態様において、気道インプラント装置およびセンサーは二つまたはそれより多い異なるユニットに存在する。
a)装置の取り外し可能な保持装置に存在するマイクロコントローラーに閾値間隙を較正する。この閾値間隙は、図37Bにおいて描写されるように、喉頭壁に関する軟口蓋の位置によって形成される間隙3803'、すなわち無呼吸事象が誘発されうるまたは無呼吸事象が起こる距離に対応する。この較正はリアルタイムで、または装置が据え付つけられた場合に起こりうる
b)非接触センサーは、間隙を絶えずモニターして、その情報をマイクロコントローラーに存在するプログラムによって絶えず分析する。
c)気道インプラントアクチュエータは、閾値間隙に達しない限り、オフの状態(電源が入らない状態)である。
d)間隙が閾値間隙と等しい場合、マイクロコントローラーは気道インプラントアクチュエータの電源を入れる(オン状態)。これによって気道インプラントアクチュエータの硬化が起こり、これが次に軟口蓋を硬化する。
e)軟口蓋のこの硬化は、気道の閉塞を防止して、無呼吸事象の発生を調整する。
f)間隙が閾値間隙より大きくなると、マイクロコントローラーは気道インプラントアクチュエータの電源を切る(オフ状態)。
(間隙<閾値間隙)である場合;{気道インプラントアクチュエータにかかる電圧=高い(オン状態)}またはそうでなければ{気道インプラントアクチュエータにかかる電圧=低い(オフ状態)}
(間隙<または=gである場合)
{気道インプラントアクチュエータに十分な電力をかける}
そうでなければ
(間隙=g1)であれば
{気道インプラントアクチュエータにかかる電圧=v1}
そうでなければ
(間隙=g2)であれば
{気道インプラントアクチュエータにかかる電圧=v2}
そうでなければ
(間隙=g3)であれば
{気道インプラントアクチュエータにかかる電圧=v3}
注意(g1、g2、g3>g)
いくつかの態様において、EAPエレメントはアイオノマーシート、被膜、またはメンブレンの基剤材料で作製されるIPMC細片である。アイオノマーシートはアイオノマー分散液を用いて形成される。
図25は、本発明の気道インプラント装置の方法の態様を図示する。この態様において、第一の導体18を、口腔天井部72に、たとえば硬口蓋74の中にまたはそれに隣接して埋め込む。リード線6は第一の導体18を変形可能エレメント8a、8b、および8cに接続する。第一の変形可能エレメント8aを咽頭壁76の舌の基部に埋め込む。第二の変形可能エレメント8bは第一の変形可能エレメント8aと一体型である(たとえば、図17に示されるように、中空の円柱状変形可能エレメント8の二つの部分として)。第一および第二の変形可能エレメント8aおよび8bは、離れた付着していないエレメントであることができる。第三の変形可能エレメント8cは口蓋垂および/または軟口蓋84に埋め込まれる。変形可能エレメント8はまた、鼻孔78の壁、咽頭鼻部のような咽頭79のより高いまたはより低い部分、気管壁80、喉頭(示していない)、他の任意の気道、またはその組み合わせに埋め込むことができる。第二の導体16は患者によって口82に装着される。第二の導体16は一体型または非一体型の電源に接続される。第二の導体16は一つまたは複数の誘導コイルを有する。第二の導体16は、RFエネルギーを第一の導体18に誘導的に伝達する。第一の導体18は、RFエネルギーを電気に変化させる。第一の導体18は、電荷または電流をリード線6に沿って変形可能エレメント8a、8bおよび8cに送る。変形可能エレメント8a、8b、および8cは、電荷または電流によってエネルギーを付与される。エネルギーを付与された変形可能エレメント8a、8b、および8cは、剛性を増加させるおよび/または気道の形状を変更させる。変形可能エレメント8a、8b、および8cは、変形可能エレメント8a、8b、および8cがその周囲に埋め込まれる気道の開口部を調整する。非エネルギー付与変形可能エレメント8a、8b、および8cは、変形可能エレメント8a、8b、および8cがその周囲に埋め込まれる気道に適合するように構成される。非エネルギー付与変形可能エレメント8a、8b、および8cは柔軟で柔らかい。
睡眠時、口腔天井部(軟口蓋)の筋肉、舌、および喉は弛緩する。喉の組織が十分に弛緩すると、それらは振動して気道を部分的に閉塞する可能性がある。気道がより狭窄すると、空気の流れはより強力になる。組織の振動が増加するといびきはより大きくなる。低く厚い軟口蓋または肥大した扁桃または喉背面の組織(アデノイド)を有すると気道を狭窄しうる。同様に、軟口蓋から垂下する組織(口蓋垂)の三角片が伸長すると、空気の流れは閉塞されて、振動が増加する。過剰体重であることは喉の組織の狭窄に寄与する。慢性的な鼻のうっ血または外鼻孔間の曲がった仕切り(鼻中隔彎曲)は関与する可能性がある。
Claims (27)
- 変形可能エレメントが空気通路の開口を調整するように適合および構成され、センサーが無呼吸事象の可能性を決定するために気道の状態をモニターするように適合および構成される、
変形可能エレメントと;センサーエレメントとを含む、
気道インプラント装置。 - モニターされる状態が空気通路の間隙、空気流圧、および/または壁張力である、請求項1記載の装置。
- 変形可能エレメントとセンサーエレメントが異なる二つのユニットに存在する、請求項1記載の装置。
- センサーが、変形可能エレメントによって空気通路の開口を調整するためにフィードバックを提供する、請求項1記載の装置。
- 変形可能エレメントがイオン交換高分子金属複合体を含む、請求項1記載の装置。
- 変形可能エレメントが電場応答性高分子エレメントを含む、請求項1記載の装置。
- 空気通路の開口に関してセンサーと交信するように適合および構成され、ならびにセンサーエレメントとの交信に基づいて変形可能エレメントのエネルギー付与を制御するマイクロプロセッサをさらに含む、請求項1記載の装置。
- 非埋め込み部分をさらに含む、請求項1記載の装置。
- 非埋め込み部分がバッテリーを含む、請求項9記載の装置。
- 非埋め込み部分が、空気通路の開口に関してセンサーと交信するように適合および構成され、ならびにセンサーエレメントとの交信に基づいて変形可能エレメントのエネルギー付与を制御するマイクロプロセッサを含む、請求項9記載の装置。
- 変形可能エレメントおよびセンサーエレメントが、空気通路の壁にまたは空気通路に対して近位に埋め込まれるように適合および構成される、請求項1記載の装置。
- 変形可能エレメントおよびセンサーエレメントが、鼻、外鼻孔、軟口蓋、舌、喉頭壁、および/もしくは咽頭壁に、または鼻、外鼻孔、軟口蓋、舌、喉頭壁、および/もしくは咽頭壁に対して近位に埋め込まれるように適合および構成される、請求項11記載の装置。
- 変形可能エレメントが軟口蓋に埋め込まれるように適合および構成され、ならびにセンサーエレメントが軟口蓋および/または咽頭壁に埋め込まれるように適合および構成される、請求項1記載の装置。
- センサーエレメントが非接触型距離センサー、圧力センサー、流量センサー、または壁張力センサーを含む、請求項1記載の装置。
- センサーエレメントが実質的に平坦な表面を含む、請求項1記載の装置。
- 組織の成長を防止するためのコーティングをさらに含む、請求項1記載の装置。
- 組織の成長を促進するためのコーティングをさらに含む、請求項1記載の装置。
- 無呼吸事象の可能性を決定するために空気通路の状態をモニターするように、ならびにモニタリングに基づいて該空気通路の開口を調整するように適合および構成される変形可能エレメントを、該空気通路の壁の近位または該空気通路の壁に埋め込む段階を含む、気道インプラント装置を用いて疾患を処置する方法。
- 変形可能エレメントが空気通路の開口を調整するように適合および構成され、センサーが無呼吸事象の可能性を決定するために該空気通路の状態をモニターするように適合および構成される、変形可能エレメントとセンサーエレメントとを、空気通路の壁に対して近位におよび/または空気通路の壁に埋め込む段階を含む、
気道インプラント装置を用いて疾患を処置する方法。 - センサーエレメントが、モニターされる状態に関して変形可能エレメントにフィードバックを提供するようにさらに適合および構成され、ならびに該変形可能エレメントによる調整が該フィードバックに関連する、請求項19記載の装置。
- センサーエレメントが変形可能エレメントを活性化するようにさらに適合および構成され、活性化が該センサーエレメントによるモニタリングに関連する、請求項19記載の装置。
- センサーエレメントが、鼻、外鼻孔、軟口蓋、舌、喉頭壁、および/または咽頭壁に埋め込まれ、ならびに気道インプラント装置が軟口蓋に埋め込まれる、請求項19記載の方法。
- 気道インプラント装置が、気道インプラント装置周囲の組織成長を防止する物質によってコーティングされる、請求項19記載の方法。
- 気道インプラント装置が、気道インプラント装置周囲の組織成長を促進する物質によってコーティングされる、請求項19記載の方法。
- 疾患が閉塞性睡眠時無呼吸またはいびきである、請求項19記載の方法。
- 変形可能エレメントが変形可能エレメントにエネルギーを付与することによって空気通路の開口を制御するように適合および構成され、変形可能エレメントのエネルギー付与が、虚脱した舌を支えるように軟口蓋を移動させ、該空気通路を完全もしくは部分的に開口させるか、または咽頭側壁を支え、該空気通路を完全もしくは部分的に開口させ、ならびにエネルギー付与が、該空気通路の開口に関するセンサーエレメントからのフィードバックに反応する、変形可能エレメントと、センサーエレメントとを空気通路の壁の近位および/または空気通路の壁に埋め込む段階を含む、
気道インプラント装置を用いて疾患を処置する方法。 - 変形可能エレメントが磁気材料または電場応答性高分子エレメントを含む、請求項26記載の方法。
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