JP2017159079A - 組織の活動の感知又は刺激 - Google Patents
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Abstract
Description
とに関連する。
ものである。これらの記載は、本明細書における開示及び広範囲にわたる記述の優先日以
前の、オーストラリアやその他の場所における関連技術についての先行技術基準、又は共
通の一般的知識の一部を形成するもの、の容認ととらえるべきものではない。
又は機会を提供するものであり、それらのうちのいくつかは本明細書において明らかとな
るであろう。
術では、頭皮に配置した頭蓋外電極、又は脳の外側皮質表面、若しくは硬膜外腔若しくは
硬膜下腔に、外科的に埋め込まれた頭蓋内電極を必要とする。
蓋外電極を用いると、明瞭度が不足し、あるいはノイズや運動等の障害を引き起こしやす
くなる可能性がある。
染症等の合併症や流血のリスクが高く、さらに、少なくとも脳を切り開き、傷つけない限
り、電極の配置場所が脳の外側表面に限定される。
ができたことで電極からの信号が劣化した場合には、埋め込んだ電極の再配置が必要とな
る可能性がある。しかし、さらなる侵襲性手術の必要性、及び瘢痕組織内に電極が巻き込
まれる可能性があるために、電極の再配置には困難も伴う。
気接続を必要とし得る。
一部を、軽減し、制限し、解消し、若しくは改善するか、又は従来技術のデバイス若しく
は方法の効果的な代替物を提供する、神経細胞又は神経組織を感知又は刺激するための、
新しい方法又は手段を提供することは有益であろう。
ことができ、該血管内デバイスは、その付近の血管外に位置する神経組織の活動を感知又
は刺激するのに適している。
動を感知又は刺激するように適合させてもよい。
外に位置する神経組織の活動を感知又は刺激するのに適したものとすることができる。
置する神経組織の活動を刺激するのに適したものとすることができる。
の活動を、それぞれ感知又は刺激するためのセンサ又は刺激装置を備えてもよい。
血管壁と係合するよう適合させてもよい。電極は、血管内デバイスの外面からわずかに突
出させてもよい。
もよい。不活性物質の使用は、数年間、又は動物の残り寿命にわたって、電極を血管内に
配置することを可能にし得る。
よい。
otentials)を感知するように適合させてもよい。追加的に又は代替的に、血管内デバイス
又はそのセンサは、付近にある神経組織の単一神経細胞の電気的活動を感知するように適
合させてもよい。このように、血管内デバイスは、神経細胞の活動電位を感知するように
適合させてもよい。
ように適合させてもよい。追加的に又は代替的に、血管内デバイス又はその刺激装置は、
付近にある神経組織の単一神経細胞の電気的活動を刺激するように適合させてもよい。こ
のように、血管内デバイスは、神経細胞の活動電位を刺激するように適合させてもよい。
電気信号を伝導するように適合させてもよい。このように、取付部材は、導電性部材を備
えてもよい。
。
てもよい。安定物質は、シリコーンを含んでもよい。
ント回路基板を備えてもよい。
もよい。
は、複数としてもよい。
に接続させてもよい。ワイヤは、電極とマイクロチップとの間に延在させてもよい。
数の電極から、複数のワイヤを延在させてもよい。各ワイヤは、集められて、動物の体外
へと出ていく束を形成してもよい。
リテーナを提供することも可能である。血管内デバイスは、リテーナに配置してもよい。
は、メッシュ製のフレームワークを備えてもよい。ステントは、自身を取り囲んでいる血
管の形状とすることができるように、拡張可能としてもよい。
次的に分解させてもよい。
ことで、ステントは体内で数年間、又は動物の全寿命にさえわたって機能し続け得る。
備えてもよい。
ントは、プローブの端部に格納されると収縮するように適合させてもよい。このように、
ステントは配置、回収、及び再配置ができるように適合させてもよい。再配置は、先に配
置された、血管内の領域とは異なる領域にて行ってもよい。
形態では、ステントを備えないでもよい。プローブは、血管内デバイスとの間で、電気信
号を伝導するように適合させてもよい。プローブは、案内ワイヤ又はケーブルを備えても
よい。電極ワイヤは、案内ワイヤ又はケーブルと電気的に接続させてもよい。
でもよい。接着性物質は、血管内デバイスの外面に存在させてもよい。
、神経組織の活動を感知又は刺激するシステムを提供でき、該血管内デバイスは、その付
近の血管外に位置する神経組織の活動を感知又は刺激するのに適している。
内デバイスを案内するための案内部材を備えてもよい。
てもよい。案内部材は、その内部に血管内デバイスを通過させられるように適合させても
よい。
又は刺激の対象となる神経組織付近の血管内領域へと、血管内デバイスを通過させること
ができる。
よい。カテーテルの内径は、0.5ミリメートルより大きくてよい。
スを保持するためのリテーナ又は保持部材を備えてよい。保持部材は、案内部材内を通過
させられるように適合させてもよい。
よい。
置してもよい。例えば、一実施形態では、プロセッサは、血管内デバイスに取り付けられ
た、マイクロプロセッサの形態の内部プロセッサであり、他の形態では、電極がコンピュ
ータ等の外部プロセッサに電気的に接続されている。さらに他の形態において、プロセッ
サは、血管内デバイスとは離れて、体内に配置されたユニットに取り付けられた、マイク
ロプロセッサの形態の内部プロセッサとしてもよい。プロセッサは、チャネル増幅器を備
えてもよい。
ッサのうち少なくとも1つを備えてもよい。
チャネル増幅器と、デジタル信号変換機と、RF送受信装置とを備えてもよい。
、チャネル増幅器と、デジタル信号変換機とを備えてもよい。非ワイヤレスの血管内デバ
イスでは、RF送受信装置を備えなくてもよい。外部電源から電力が直接供給されること
、又は信号がワイヤ等の固形媒体を介して直接送信されることにより、RF送受信装置は
省略することができる。このように、システムはユニットを備えることができる。ユニッ
トは、血管内デバイスと離れて配置してもよい。ユニットは、内部すなわち体内に配置し
てもよい。特定の形態において、ユニットは、胸部領域の皮下に配置してもよい。内部ユ
ニットは、2つ以上としてもよい。追加的に又は代替的に、ユニットは外部に配置しても
よい。例えば、ユニットは患者の頭部に取り付けてもよい。このように、システムは、内
部ユニットと外部ユニットのうち、少なくとも1つを備えてもよい。内部ユニットを備え
る場合において、該内部ユニットとのワイヤレス結合のための外部ユニットと、対にして
もよい。
は、内部ユニットに隣接する身体領域付近への配置に適合させてもよい。
よい。導電性部材は、ユニットと血管内デバイスとの間の血管内を実質的に通してもよい
。
スと接続し、外部ユニット、又は外部ユニットのうちの1つを、外部デバイスと電気的に
接続するようにしてもよい。外部デバイスは、コンピュータ、刺激ボックス(stimulation
box)、及び義肢のうち、少なくとも1つを備えることができる。
構は、縫合糸穴を備えてもよい。ユニットは、電源を備えてもよい。電力は、外部ユニッ
トから内部ユニットへとワイヤレスで伝送させてもよい。ワイヤレスの電力伝送は、電磁
誘導を介して行ってもよい。電源は、誘導結合に適した導電部材の対を備えてもよい。内
部ユニットが導電部材の一方を備え、外部ユニットが他方を備えるようにしてもよい。
構を備えてもよい。特定の形態において、電磁結合により、データを転送してもよい。他
の形態において、外部ユニットへとワイヤレスでデータを転送するのに、RF送受信装置
を用いてもよい。
ライメント手段を備えてもよい。アライメント手段は、磁気素子を備えてもよい。外部ユ
ニット、内部ユニット又は血管内デバイスに、互いに協働するように配置した磁気素子の
対としてもよい。
くとも1つを備えてもよい。
プレクサとをもつマイクロプロセッサを備えてもよい。
ヤレスで送信するためのワイヤレス送信システムを備えてもよい。
つを備えてもよい。
動が、所定のパラメータ範囲を外れると警報信号を送信するように適合させてもよい。
たときに発する警告信号を含んでもよい。
イスは、データ又は電力の保存、処理、及び血管内デバイスとの間の送受信のうち少なく
とも1つに適している。前記デバイスは、ワイヤや光ファイバケーブル等の固体の伝送媒
体によって、血管内デバイスに直接接続してもよい。追加的に又は代替的に、血管内デバ
イスと前記デバイスとをワイヤレスで接続してもよい。
イスとの間、又は2つの前記デバイス間で送受信するためのワイヤレス送受信機構を備え
てもよい。
てもよい。内部ユニットは、血管内への配置に適合させてもよい。他の形態において、内
部ユニットは、皮下への配置に適合させてもよい。
外の配置に適合させてもよい。
い。
ためのアライメント手段を備えてもよい。アライメント手段は、血管内デバイス又は内部
デバイス、及び外部デバイスに、互いに協働するように配置した磁気部材の対を備えても
よい。
血管内デバイスを備えてもよい。このようにして、血管内デバイス付近の神経組織のさま
ざまな領域における電気的活動を感知又は刺激することができる。
物の血管内に配置するための血管内デバイスと、血管内領域にて血管内デバイスを保持す
るための保持部材とを備え、前記血管内デバイスは、その付近の血管外に位置する神経組
織の活動を感知、又は刺激するのに適した、装置を提供することができる。
は、ヒトの血管を含むことができる。
中大脳動脈、又は後大脳動脈を含むことができる。
第3分岐を含むことができる。
ヒツジ血管には、上矢状静脈洞を含むことができる。
もよい。特定の形態において、血管は、血管内デバイスを保持する領域において、直径約
3ミリメートルとしてもよい。
スを含むことができる。
スを含むことができる。
む、脳のさまざまな領域を感知、又は刺激することができる。つまり、肢や体の他の部位
を動かそうと思うと、それを中心前回の活動の感知により認識でき、中心後回を刺激する
ことにより、肢や体の他部位の運動を活性化することができる。
び発作焦点の検出に用いることができる。
キンソン病、うつ病、強迫性障害、及びトゥレット症候群を含むことができる。好適には
、脳深部組織を血管内で刺激することは、パーキンソン病、うつ病、又は強迫性障害等の
病態の治療に用いることができる。
を備えてもよい。
するための方法を提供することができる。
気的活動を感知又は刺激することを含んでもよい。
を含むことができる。
イスを案内することを含んでもよい。血管内デバイスは、カテーテルに通して案内しても
よい。
って血管を可視化することを含んでもよい。医用画像技術は、アンギオグラフィを含んで
もよい。
イスは、血管の内壁に対して保持してもよい。この方法は、血管内デバイスを血管壁に対
して保持するために、ステントを拡張することを含んでもよい。この方法は、ステントの
漸次的な生物的分解を含んでもよい。
内デバイス又は保持部材は、血管壁に結合後、又は血管内から血管壁へと突出していると
きには、依然として、血管「内」にあるとみなされる。
、血管内デバイスによる、血管壁への瘢痕化を起こし得る。
ニタリングしてもよい。モニタリングされた信号は、血管内脳波(electroencephalograph
ic: EEG)の信号を含み得る。
内デバイスは、受動誘導によって電力を供給してもよい。
るために無線周波識別(radio frequency identification: RFID)を用いることを含んでも
よい。
血管内デバイスは、複数年にわたって、動物の血管内に配置してもよい。血管内デバイス
は、動物の残り寿命にわたって配置してもよい。
動を感知又は刺激することを含んでもよい。このように、神経組織のさまざまな領域にお
ける電気的活動を感知又は刺激することができる。
、脳深部における電気的活動を感知、又は刺激することを含んでもよい。
ことを含んでもよい。
ることを含んでもよい。
もよい。性状には、機能を含むことができる。このように、この方法は、感知又は刺激さ
れた神経活動の機能をマッピングすることを含んでもよい。この方法は、脳マッピングを
含んでもよい。この方法は、脳深部組織の機能をマッピングするために、脳深部組織を刺
激することを含んでもよい。
の障害には、パーキンソン病、うつ病、又は強迫性障害を含むことができる。
ピュータは、神経組織の電気的活動に関する信号を受信することができる。
らの信号は、受信信号に反応して送信させることができる。神経組織は、コンピュータか
ら、神経組織を刺激する指令信号を受信することができる。
ができる。
らの信号は、神経組織が受信した信号に反応して送信させることができる。神経組織は、
外部デバイスから、神経組織を刺激する指令信号を受信することができる。
のように、入力デバイスは、動物によって制御することができる。
得る。神経組織の活性化は、義肢の運動や接触のような刺激に反応して生じ得る。
するのに適した別個のデバイスと、の間でデータ又は電力をワイヤレスで送受信すること
を含んでもよい。
とを含んでもよい。これにより、脳深部領域における電気的活動を、感知又は刺激し得る
。
い。これにより、発作、又は差し迫った発作の前兆の検出を可能とし得る。
よって生じる、中心前回における電気的活動の変化を感知することを含んでもよい。
体部位の運動を生じさせることを含んでもよい。
との間のワイヤレス送受信を容易にするために、血管内デバイス付近の身体領域、又は血
管内デバイスと接続された内部デバイス付近の身体領域に、外部ユニットを配置すること
を含んでもよい。
動を感知又は刺激するための血管内デバイスの使用を提供することができる。
は、脳組織192等の神経組織54の活動を感知又は刺激するためのものである。システ
ム2は、ヒト8の中大脳動脈160の第2分岐166(図22参照)等の、動物の血管6
の中に配置するための血管内デバイス4を備える。ワイヤレスの血管内デバイス4が図1
〜5及び10に、有線接続された血管内デバイス4が図6〜9にそれぞれ示されている。
12と、患者の血管系に通され、その内部に血管内デバイス4を通過させる可撓性マイク
ロカテーテル10と、を備える。
2行4列のアレイの円形電極14を備える。
で該半導体基板16はシリコーン製の収容体に入った、軟質のプリント基板である。
のは、長方形のマイクロチップ18である。マイクロチップ18は、電極ワイヤ56を介
して、各電極14と電気的に接続されている。
、集められた電極ワイヤ56がワイヤ束58を形成している。該ワイヤ束58は、血管系
を通って延在し、外部のコンピューティングデバイス52と接続する(図9参照)。この
ように、これらの図に示す、特定の有線接続された血管内デバイス4では、外部のコンピ
ューティングデバイス52が、有線接続された血管内デバイスにおいてマイクロチップ1
8が担っている処理機能を実行する。
、を備えている。プローブ22は、図1及び2では、ステントの一端に取り付けられてお
り、図6及び7では、収縮し、格納された状態のステントのハウジングとしての役割を果
たしている。
血管内に配置してから1〜2年以上の期間を経て分解される生体吸収性物質でできている
。代替的な実施形態において、メッシュ製ステントは、体内において、数年、又は人の生
涯にわたって機能し得る不活性金属物質でできている。
ト20は、マイクロチューブ22に格納されると、マイクロチューブ22の内壁に適合し
、マイクロチューブの近位端から放出されると、拡張し、内側動脈壁の形状に適合する(
血管の内壁の直径は、ステントの直径よりも小さいものと仮定する)。ステントは、完全
に拡張されるとチューブ形状となる。
脈6の内壁と接触するように、半導体基板16はステント20の外側メッシュ面に取り付
けられている。
納したマイクロチューブ22を通過させるのに十分である。
フラップ64に収容された、2行4列アレイの電極14を備える。
に取り付けられている。プローブの中心を通過しているのは、案内ワイヤ62及びワイヤ
束58である。ワイヤ束は個々のワイヤ56によって形成されており、個々のワイヤ56
は、案内ワイヤ62に絶縁されて取り付けられた各電極から延在する。
れるため、有線接続された血管内デバイスの場合にはマイクロチップを含まなくてよい。
するのに適切な位置を決定するために、神経組織を感知又は刺激することに用いることが
できる。
域に挿入し、保持することができる。
放射線撮影、CT、及びMRアンギオグラフィ等の撮像技術を用いて、体の血管及び器官
を可視化するために、造影剤は、大腿動脈又は内頸静脈に注入する。
へと、中大脳動脈の第2分岐内の所望位置に達するまで通される(カテーテルの血管経路
については図9参照)。あるいは、カテーテルは、静脈系の分岐に挿通される。まず内頸
静脈に進入し、上矢状静脈洞及び皮質静脈内の所望の位置へと進入するまで分岐を通され
る。
ス4とステント20とともに、血管内デバイスを保持すべき領域付近へと、カテーテル1
0内を通される(図6参照)。
突出される。ステント20はマイクロチューブ22の端部を出て突出されると、血管壁6
の形状となるように拡張し、血管6の内壁に対して血管内デバイス4を保持する。
ーブ22が血管内を通るステントのガイドと、配置前のハウジングとの両方の役割を担う
。
をステント20から離脱させ、分離させることができる。マイクロチューブとステントと
を相互に接続する、ディスクリートの金属領域には電圧が供給され得るため、該ディスク
リート領域の熱疲労を誘発し、ステントの離脱が生じてしまうためである。
クロチューブ22内へと引き戻し、システム2を所望の領域に移動させてから、ステント
と血管内デバイスとを再配置することができる。
ブを、大腿動脈を介して引き戻して取り外し、ステントと血管内デバイスとを、所望の動
脈領域に残して、保持する。
たワイヤ56の束からなるデバイスワイヤ58を体内に残留させてよい(図8及び9参照
)。一形態において、デバイスワイヤ58は血管内デバイスから延び、大腿動脈を通り、
体外へと出て、アンギオグラフィ検査時の、短期の記録及びモニタリングのための、外部
のモニタリング装置又は刺激装置と結合する(図9参照)。好適には、より長期間の記録
又はモニタリングにあたっては、デバイスワイヤは血管内デバイスから、血管を介して、
末梢血管へと延在させることができる。末梢血管とは、例えば血管内デバイスが動脈系に
保持されているときには鎖骨下動脈であり、血管内デバイスが静脈系に保持されていると
きには鎖骨下静脈である。ここで、ワイヤは血管壁を出て胸部領域の皮下組織へと進入し
、内部ユニット68と結合する(図14参照)。
バイスのみが所定の位置に残る。そして、該血管内デバイスは、漸次的に、動脈の内壁に
内皮化される。
でできており、内皮化及び/又は瘢痕化を経て、ステントは残留し、血管内デバイスとと
もに動脈壁に組み込まれる。
神経組織を刺激し、又は当該組織内における電気的活動を変更することができる。
動は、脳の中心前回90において右腕を表す運動ホムンクルス領域における電気的活動に
よって生じ得る。そのような場合に、運動ホムンクルスに隣接する中大脳動脈又は皮質静
脈の一部にて保持、又は配置された1つ以上の血管内デバイスが、脳の当該領域における
脳波、局所電場電位及び活動電位等の電気的活動を感知し得る。
とによる方法。例えば、患者が右腕を切断された場合において、腕が存在しないとしても
、失われた右腕を動かそうとすることで、運動ホムンクルスの腕部分において、電気的活
動に変化を起こし得る。
自身による筋収縮が一切行われることなく、理学療法士が患者の右腕を動かし得る。この
ような受動的な運動は、中心後回190における、腕の関節の位置感覚、及び皮膚感覚に
関係する、感覚ホムンクルスの一部のさらなる活性化、及び療法士の手により加えられる
圧力やぬくもりによって生じる感覚フィードバックを引き起こし得る。
気的活動の変化又は増加を生じさせることによる方法(図10参照)。
にて電気的活動を生じさせることによる方法。
的活動の焦点は、発作焦点領域付近の1つ以上の血管内デバイスを用いた、脳波の変化に
よる、正確な空間位置特定によって検出することができる。
んかん、パーキンソン病、うつ病、及び強迫性障害等の健康状態や病気の経過によって起
こり得る。脳深部における活動は、このような健康状態に特に影響を受け得る。
的活動又は電気的活動の変化を感知するのに用いることができ、該電気的活動は以下の方
法にて処理することができる。
感知され、集電され、ワイヤ56によってマイクロチップ18へと伝導される(図3参照
)。図11に示すように、マイクロチップは、チャネル増幅器24と、フィルタ26と、
アナログデジタル変換器28と、RF送受信装置30とを収容する。
される。
、ワイヤレスで、対応する誘導コイル、又はコンピュータ等の外部処理システム34の一
部を構成するRF受信装置32へとデジタル信号を送信する。また、コンピュータ34は
、電源36と、信号表示装置38と、特徴抽出42及び翻訳44を行うのに適した信号処
理ソフトウェア40と、ここでは義肢50の機械的肢運動48を生じさせるのに適したブ
レインコンピュータインタフェース(BCI)出力部46とを備える。信号表示38は、モニ
タ52に表示される血管内のEEG信号の形態である。
訳を可能にするソフトウェアにて処理してよい。処理によって生じるBCI出力46は、外
部環境にあるデバイスの操作を、患者が制御することを可能にする。操作には、機械的肢
48の運動、及びマウスやキーボード等のコンピュータ入力デバイスの制御を含むことが
できる。
てんかん発作や、発作が差し迫った状態を示すパラメータの検知を可能とし得る。さらに
、パーキンソン病、うつ病、及び強迫性障害等の健康状態の検知及びモニタリングは、血
管内デバイス4に隣接する脳深部領域からの血管内EEG信号をモニタリングすることで達
成できる。
神経組織領域を刺激するのに用いることができる。
置30が受信する。この信号は、血管内デバイス4から外部コンピュータ34に送信され
た信号に反応して送信させることができ、送信された信号に対する反応は信号処理ソフト
ウェア40によって判定される。
から電極へと送信され、隣接する神経組織における局所電場電位又は活動電位の励起又は
活性化を引き起こす。
前マッピング等のさまざまな用途がある。術前マッピングは、脳腫瘍切除やてんかん焦点
切除等の手術において、犠牲にしてはならない、脳の重要領域や使用不能領域を特定する
ことを目的とし得る。
、及びトゥレット症候群の治療における脳深部刺激を含む多くの用途がある。有利なこと
に、この方法によれば、侵襲脳手術を要することなく、このような刺激を行うことができ
る。
感知又は刺激するために、動物の体中の1つ以上の血管領域に、複数の血管内デバイスを
配置してもよい。さまざまな領域において神経活動を感知することは、特にてんかん発作
を診断し、モニタリングするのに応用可能である。
に配置された内部ユニット68を備え、血管6を通るワイヤ58を介して、脳血管6内に
配置された血管内デバイス4に接続されている。さらに、当該システムは、内部ユニット
68を覆う皮膚に外付けされ、該内部ユニットと誘導結合している、外部ユニット70を
備え、該外部ユニットはワイヤ72を介して義肢50に接続されている。
116を画定する内部取付部材74を備える。内部取付部材74には、特定用途向けの集
積回路を備えた内部マイクロチップ76が取り付けられている。さらに、内部取付部材に
は、内部マイクロチップ76に接続された内部磁気誘導コイル78と、内部磁石80とが
取り付けられている。
ャパシタ84とを備えて図示されているが、電池及びRF送受信装置は、内部ユニットの
いくつかの型、特に外部ユニットとのワイヤレスの誘導結合によって、電気伝送及びデー
タ転送が既に有効に達成されている内部ユニットにおいては必要ないと考えられる。しか
し、誘導結合による充電に適した電池を含むことは、外部ユニットが内部ユニットと離れ
た位置へと移動させられ、外部ユニットが自己のエネルギーを効果的に生産することがで
きなくなった場合の、バックアップ電源としても有用であろう。
ステムを備えるが、振動デバイス等の他の警報デバイスも使用できると考えられる。
6と、マイクロチップに配線された外部磁気誘導コイル88とを備えた外部ユニット70
を示しており、これらは全て外部取付基板に取り付けられている。外部磁気誘導コイル8
8と外部磁石114とは、内部ユニット68における同様の部品と対応するように配列さ
れている。
の内部マグネットと外部マグネットとの間の引力が、内部磁気誘導コイルと外部磁気誘導
コイルとの間の送受信のための最適アライメントの実現を容易にする。
キャパシタ120とを備えて図示されているが、電池及びRF送受信装置は、外部ユニッ
トのいくつかの型、特に内部ユニットとのワイヤレスの誘導結合によって、電気伝送及び
データ転送が既に有効に達成されている場合においては必要ないと考えられる。
る接続ポート124を備え、該ケーブル126はコンピュータや電力コンセント等の外部
デバイスと接続でき、外部ユニット70と他の外部デバイスとの間のワイヤ式のデータ転
送及び電力伝送を可能にする。
ステムを備えるが、振動デバイス等の他の警報デバイスも用い得ると考えられる。警報シ
ステムは、低電力、デバイス又はシステムの異常、モニタリング期間又は記録期間の終了
、現在起こっている又は近々起こり得る医学的異変若しくは異常等を知らせるさまざまな
警報に用いることができる。
能を図14に示すシステムの血管内デバイスから省略できることを意味している。このよ
うに、このシステムにおいて配置される血管内デバイスは、図8に関して既に述べた血管
内デバイスと似ていてよい。つまり、自己電源又はマイクロチップを有しないが、血管内
を通って内部ユニットのマイクロチップ76に接続する電極14とワイヤ束58とを備え
る。
部分に配置されている。ここで、血管内デバイス4は内頸静脈170に通され、次いで、
S状静脈洞172、横静脈洞174、上矢状静脈洞178へと案内され、該上矢状静脈洞
178内に配置された。しかし、上矢状静脈洞から分岐した大脳静脈184(図23参照
)、運動皮質に隣接して延びる他の静脈、中大脳動脈160の第2分岐(図22参照)、
及び運動皮質に隣接して延びる他の動脈等の、他の経路及び配置場所も可能であると考え
られる。
電位が発生する。結果として皮質に発生する電位変化は、血管内デバイス4の電極14に
よって感知され、ワイヤ束58に沿って内部ユニット68のマイクロチップ76へと送信
される。
義肢50を備えた外部デバイスと、の間で生じ得るデータ及び/又は電力のフローを示す
。
イクロチップ76は、受信信号を処理するためのマイクロプロセッサ92をもつ特定用途
向け集積回路を備える。マイクロチップは、さらに、信号を増幅するための増幅器94と
、マルチプレクサ96とを備え、該マルチプレクサにて信号のデジタル変換が行われてか
ら、信号が内部誘導ループ78へと伝送され、皮膚の胸筋組織を介して、外部ユニット7
0の外部コイル88へとワイヤレスで送信される。
クロチップ98を介して信号を伝送する。外部マイクロチップは、さらに信号変換用の整
流器102と、信号増幅用の増幅器104とを備える。信号はマイクロプロセッサによっ
て解読され、解読後の信号はマイクロプロセッサと、義肢50のモータとを制御するのに
用いられ、中心前回の活動の領域及び度合に応じて肢の運動を生じさせる。
温度、圧力、又は振動を感知するのに適している。ロボット指において、ロボット前腕に
おけるよりも、センサは小さく、より前方に密集しており、物体を掴み、取り扱うための
、より繊細な感覚を指に提供する。
理が行われ、皮膚を介して内部ユニットへと伝導され、さらなる信号処理が行われる。そ
の後、信号は中心後回に隣接して配置された血管内デバイス4又は他の血管内デバイス4
へと送信される。ここで、電極はセンサ144から受信した信号に対応する脳領域を刺激
し、義肢が感知したものを、患者が感じることを可能にする。
他の血管内デバイスへと伝送し得る。この信号により、血管内電極14が運動ホムンクル
スの隣接神経組織を刺激し、正常肢の筋紡錘が急に伸ばされたときや、皮膚に火傷を負っ
たときに反射的に生じるような肢の運動を引き起こす。
50とを接続するさまざまな方法を示す。図14に示すシステムに表されているように、
方法Cは、血管壁を貫通し、血管外の皮下内部ユニット68cと接続する前の血管内デバ
イス(図示せず)から延びたワイヤ58が血管6内を通るところを示す。内部ユニットは
、皮膚128に取り付けられた、隣接する外部ユニット70とワイヤレスで通信し、該外
部ユニットは義肢50に配線されている。頚部等の胸部領域以外の領域も、内部ユニット
及び外部ユニットの配置に適合し得ると考えられる。
に配置され、義肢50に配線された外部ユニット70とワイヤレスで通信する血管内デバ
イス4(図示せず)に配線されている。この構成では、プロセッサ及びワイヤレス送信シ
ステムを血管内デバイスに配置するのではなく、プロセッサ及び/又はワイヤレス送信シ
ステムを内部ユニットに配置することを可能にする。つまり、血管内デバイスを、より小
型にすることができ、外部ユニットへのワイヤレス送信に、より適した領域にワイヤレス
送信システムを配置することができる。
、隣接する、近位の血管外内部ユニット68と、血管壁を挟んでワイヤレスで通信する二
重誘導結合システムを示す。内部ユニット68Bは、皮膚の外側に取り付けられ義肢に配
線された外部ユニット70と、皮膚128を挟んでワイヤレスで通信する、遠位の皮下内
部ユニット68cに配線されている。この構成は、より密に結合したワイヤレス送受信を
可能にし、血管や皮膚等の組織の穿刺を回避することができる。
図示せず)を提供し、該外部ユニットはワイヤ72を介して義肢に接続されている。この
ように、この構成には内部ユニットが含まれてない。
ニットに誘導結合された、ワイヤレスの血管内デバイス4を備えたシステム2が示されて
いる。差し込み図に示すように、血管内デバイス4は、内部磁気誘導コイル78に接続さ
れたマイクロチップ18にワイヤ56を介して接続された電極14のアレイを備える。血
管内デバイスは、さらに磁力によって外部ユニットの最適配置を容易にするための内部磁
石80を備える。外部ユニット70は、図16に示すものと同じ機能を有し、ワイヤ72
によって義肢50に接続されている。
する電気信号はワイヤ58を介して血管を通り内部ユニットに伝送されるのではなく、該
信号は電極ワイヤ56から直接マイクロチップ18へと伝送され、そこで内部ユニットで
行われるのと同様の処理が行われる。処理後の信号は、その後、磁気誘導により、頭蓋骨
を覆う皮膚の隣接部に取り付けられた外部ユニット70へと送信される。
血管6に限定的に収容されている。例えば、血管内デバイス4は海綿静脈洞を介して血管
系6に進入させ、その中を通過させ、内大脳静脈186又はその分岐の1つに配置するこ
とができる(図23参照)。ここで、血管内デバイスは早期警告用てんかん検知システム
として用いることができ、血管内デバイスに隣接する海馬組織における異常励起を電極に
て感知し、電気信号は、ここでは胸部領域の皮下に配置された内部ユニット68に送信さ
れるが、ワイヤは皮膚の外面に取り付けられた外部ユニット70へと直接通すことができ
ると考えられる。ここで、警報ライト110又はスピーカー112の形式の警報システム
を作動させて発光又は発音を生じさせることができ、発作が差し迫っていることを利用者
に警告し、抗てんかん薬の服用等の予防行為をとることを可能にする。
充電に適した内部電池又はキャパシタ84から電力を引くことができる。この構成をとる
ことで利用者から離れた場所に外部ユニットを配置することが可能となり、内部ユニット
を覆う皮膚に該ユニットを固定するのを、データの転送、又は電池若しくはキャパシタの
充電が必要なときに限ることができる。あるいは、外部ユニットをなくすことができ、心
臓ペースメーカーにおいて用いるような長寿命電池によって内部ユニットを作動させ、海
馬信号が閾値を超えたときに警報信号を活性化させるようにすることができる。
続された外部ユニットを示す。他の態様において、ボックス132は外部ユニットに電気
信号を送信するように適合させることができ、該信号は内部ユニットに伝導され、ワイヤ
を介して血管内デバイスへと送られ、電極を活性化させ、隣接する深部の皮質組織を刺激
する。脳刺激は、このような方法で、刺激する脳領域に応じて血管内デバイスの配置場所
を変更して実現することができる。
法を示している。試験は、例えば血管内デバイスを長期間配置するために行う、ヒトの手
術の前に実施し得る。あるいは、ヒトと同様の構成をもつ動物において、最適な配置場所
をマッピングするために実施し得る。
と、頭蓋骨と、硬膜とが穿孔され、刺激電極134が、クモ膜下腔136と、頭蓋骨14
0の下の硬膜下腔138と、皮下とに挿入され、さらに皮膚の外側に取り付けられる。各
デバイスは、ワイヤ142を介して外部の刺激ボックス132に接続される。ボックス1
32の制御の下、各電極134は感知しようとする脳の領域を刺激するのに用いられ、血
管内デバイス4によって検出された信号が記録される。その後、この手順は、最適な信号
感知が行われる位置を決定するために、血管内のさまざまな領域にて血管内デバイスを保
持して繰り返す。その結果、決定された位置は、感知及び/又は刺激を目的とした血管内
デバイスの長期間の配置に適したものとなり得る。
バイスを、通過させる経路、及び配置する場所を提供する。詳細には、150は総頸動脈
、152は外頸動脈、154は内頸動脈、156は眼動脈、158は前大脳動脈、160
は中大脳動脈、162は前脈絡動脈、164は後交通動脈、166は血管内デバイス4が
配置された中大脳動脈の第2分岐をそれぞれ示す。
以上の血管内デバイスを通過させる経路及び配置する場所を提供する。詳細には、170
は内頸静脈、172はS状静脈洞、174は横静脈洞、176は直静脈洞、178は上矢
状静脈洞、180は大脳鎌、182は下矢状静脈洞、184は皮質静脈、186は内大脳
静脈を示し、皮質静脈184及び内大脳静脈186の1つにはそれぞれ血管内デバイス4
が配置されている。
“comprising”)」という表現が用いられているが、これらは記載されている特徴、整数
、ステップ又は言及した成分を特定するものととらえるべきであり、共にグループ化され
るべき1つ以上の他の特徴、整数、ステップ又は成分の存在又は追加を排除するものとと
らえるべきでない。
Claims (44)
- 神経組織の活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方を行うためのシステムであって、
動物の血管内に配置するための血管内デバイスを備え、
前記血管内デバイスは、その付近の前記血管の外に位置する神経組織の活動の感知又は
刺激のうち少なくとも一方に適している、システム。 - 前記血管内デバイスは電極を備え、前記電極はその付近の前記血管の外に位置する神経
組織の活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方を行うための電極である、請求項1に記
載のシステム。 - 感知又は刺激のうち少なくとも一方の対象となる前記神経組織付近の前記血管内の領域
にて、前記血管内デバイスを保持するための保持部材を備えた、請求項1又は2に記載の
システム。 - 前記保持部材は、前記血管内での拡張に適した、請求項3に記載のシステム。
- 前記保持部材は、体内への配置及び体内での漸次的な分解に適した、請求項3又は4に
記載のシステム。 - 前記保持部材は、前記血管内での長期間配置に適した、請求項3又は4に記載のシステ
ム。 - 前記保持部材は、前記血管内の領域での配置、回収、及び前記血管内の異なる領域への
その後の再配置に適した、請求項3〜6のうちいずれか一項に記載のシステム。 - 前記保持部材は、ステントを備える、請求項3〜7のうちいずれか一項に記載のシステ
ム。 - 前記保持部材は、プローブを備える、請求項3〜8のうちいずれか一項に記載のシステ
ム。 - 前記プローブは、細長い可撓性マイクロチューブを備えた、請求項9に記載のシステム
。 - 前記血管内デバイスは、前記プローブに取り付けられており、前記プローブは前記血管
内デバイスとの間の電気信号の伝導に適した、請求項9又は10に記載のシステム。 - 前記血管内デバイスとの間で送受信した信号を処理するためのプロセッサを備えた、請
求項1〜11のうちいずれか一項に記載のシステム。 - 前記血管内デバイスとの間で、データと電力のうち少なくとも一方を、ワイヤレスで送
受信するためのワイヤレス送受信システムを備えた、請求項1〜12のうちいずれか一項
に記載のシステム。 - 前記ワイヤレス送受信システムは、磁気誘導コイルとRF送受信装置のうち少なくとも
1つを備えた、請求項13に記載のシステム。 - 感知された神経組織の活動が、所定のパラメータ範囲を外れると警報信号を送信するの
に適した警報システムを備えた、請求項1〜14のうちいずれか一項に記載のシステム。 - 前記警報は、感知された活動が、前記動物に起こり得る、発作が差し迫った状態を示し
たときに発する警告信号を含む、請求項15に記載のシステム。 - 前記動物の血管に通し、前記動物の前記血管内を通過させられるように適合させた案内
部材を備え、
前記案内部材は、感知又は刺激のうち少なくとも一方の対象となる前記神経組織付近の
前記血管内の領域へと前記血管内デバイスを案内するのに適している、請求項1〜16の
うちいずれか一項に記載のシステム。 - 前記案内部材は、その内部に前記血管内デバイスを通過させるのに適した、請求項17
に記載のシステム。 - 前記血管内デバイスと離れて配置されたデバイスを備え、前記デバイスは、データ又は
電力の保存、処理、及び前記血管内デバイスとの間の送受信のうち少なくとも1つに適し
ている、請求項1〜18のうちいずれか一項に記載のシステム。 - 前記デバイスは、データ及び電力のうち少なくとも一方を、前記血管内デバイスと前記
デバイスとの間、又は2つの前記デバイス間で送受信するためのワイヤレス送受信機構を
備えた、請求項19に記載のシステム。 - 前記デバイスは、血管内配置に適した内部ユニットを備えた、請求項19又は20に記
載のシステム。 - 前記デバイスは、皮下配置に適した内部ユニットを備えた、請求項19〜21のうちい
ずれか一項に記載のシステム。 - 前記デバイスは、体への配置又は体外の配置に適した外部ユニットを備えた、請求項1
9又は20に記載のシステム。 - 前記デバイスは、義肢を備えた、請求項19又は20に記載のシステム。
- 動物の、1つ以上の血管におけるさまざまな領域にて保持するのに適した複数の血管内
デバイスを備えることで、前記血管内デバイス付近のさまざまな領域の神経組織における
電気的活動の感知又は刺激のうち少なくとも一方を可能にする、請求項1〜24のうちい
ずれか一項に記載のシステム。 - 動物の血管内で神経組織の電気的活動を感知又は刺激するための方法であって、
動物の、神経組織付近の血管内で神経組織の電気的活動の感知又は刺激のうち少なくと
も一方を行うのに血管内デバイスを用いることを含む、方法。 - 感知又は刺激の対象となる前記神経組織付近の前記血管内の領域へと、前記血管内デバ
イスを案内することを含む、請求項26に記載の方法。 - 前記血管の内壁に対して前記血管内デバイスを保持することを含む、請求項26又は2
7に記載の方法。 - 内側血管壁に対して前記血管内デバイスを保持するために、前記血管内で保持部材を拡
張することを含む、請求項26〜28のうちいずれか一項に記載の方法。 - 感知された、前記神経組織の活動に基いて、血管内脳波の信号を生成することを含む、
請求項26〜29のうちいずれか一項に記載の方法。 - 前記血管内デバイスと、信号を保存、処理、又は前記デバイスとの間で送受信するのに
適した別個のデバイスと、の間でデータ又は電力をワイヤレスで送受信することを含む、
請求項26〜30のうちいずれか一項に記載の方法。 - 1つ以上の血管のさまざまな領域内に配置された、複数の血管内デバイスによって、神
経組織の複数領域における電気的活動を感知又は刺激することを含む、請求項26〜31
のうちいずれか一項に記載の方法。 - 動物の、脳深部領域付近の血管内に前記血管内デバイスを保持又は配置することと、血
管内で脳深部領域の電気的活動を感知又は刺激することとを含む、請求項26〜32のう
ちいずれか一項に記載の方法。 - パーキンソン病、うつ病、強迫性障害、又はトゥレット症候群等の医的障害の治療のた
めに、神経組織を血管内で刺激することを含む、請求項26〜33のうちいずれか一項に
記載の方法。 - 前記神経組織付近に配置されたときに、前記血管内デバイスが感知した信号に基いて、
神経組織の性状をマッピングすることを含む、請求項26〜34のうちいずれか一項に記
載の方法。 - 前記血管内デバイス付近の前記神経組織を刺激するために、内部デバイス又は外部デバ
イスから前記血管内デバイスへと信号を送信することを含む、請求項26〜35のうちい
ずれか一項に記載の方法。 - 前記内部デバイス又は前記外部デバイスを作動させるために、前記血管内デバイスが感
知した電気的信号に基いて、前記内部デバイス又は前記外部デバイスへと信号を送信する
ことを含む、請求項26〜36のうちいずれか一項に記載の方法。 - 義肢を運動させるために、前記血管内デバイスが感知した電気的信号に基いて、前記義
肢へと信号を送信することを含む、請求項26〜37のうちいずれか一項に記載の方法。 - 前記血管内デバイスは、脳の中心後回にわたって又は沿って延びる中大脳動脈の第2分
岐又は第3分岐に保持又は配置される、請求項26〜38のうちいずれか一項に記載の方
法。 - 感知された電気的活動をモニタリングすることで、てんかん発作又は発作焦点を検知す
ることを含む、請求項26〜39のうちいずれか一項に記載の方法。 - 差し迫った発作の前兆を検出するために、海馬の血管に広がる部分に前記血管内デバイ
スを保持又は配置することを含む、請求項26〜40のうちいずれか一項に記載の方法。 - 正常な体部位、失われた体部位又は人工的な体部位の運動を試みることによって、中心
前回における電気的活動の変化を感知することを含む、請求項26〜41のうちいずれか
一項に記載の方法。 - 血管内で前記中心前回を刺激することによって、正常な体部位又は人工的な体部位の運
動を生じさせることを含む、請求項26〜42のうちいずれか一項に記載の方法。 - 前記外部デバイスと前記血管内デバイスとの間、又は前記外部デバイスと前記内部デバ
イスとの間のワイヤレス送受信を容易にするために、前記血管内デバイス付近の身体領域
、又は前記血管内デバイスと接続された前記内部デバイス付近の身体領域の上に、外部ユ
ニットを配置することを含む、請求項26〜43のうちいずれか一項に記載の方法。
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