JP2018134461A - 光遺伝学的治療のためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光遺伝学的治療のためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】腎神経叢活動の解剖学的に特異的かつ時間的に正確な変調を介した高血圧症治療等の治療パラダイムを支援するように、細胞膜および細胞内領域内の光活性化タンパク質を利用するための構成が説明される。また、特定の細胞または定義された細胞集団に対する感光性タンパク質の遺伝的に標的にされた発現のためのタンパク質、核酸、ベクター、および方法を提供する。特に、ニューロンの細胞および他の興奮性細胞における電気スパイクの生成または抑制等の、中程度の光強度を使用した、ある細胞活動のミリ秒時間尺度の時間的制御のためのシステム、デバイス、および方法を提供する。【選択図】図４８

Description

（関連出願）
本願は、米国仮出願第６１／７２９，２８３号（２０１２年１１月２１日出願）を基礎
とする優先権を主張する。上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
（発明の分野）
本発明は、概して、インビボの細胞および組織に対する種々のレベルの制御を促進する
ためのシステム、デバイス、およびプロセスに関し、より具体的には、光が、感光性とな
るように修飾された細胞への入力として利用され得る、生理学的介入のためのシステムお
よび方法に関する。
長期の整形外科的疼痛、てんかん、および高血圧症等の課題に対処するために、薬理学
的および直接電気神経変調技法が、種々の介入設定で採用されてきた。神経系の薬理学的
操作は、ある特定の細胞型に標的化され得、比較的重要な生理学的影響を及ぼし得るが、
典型的には、分単位の時間的尺度で作用する一方で、ニューロンは、ミリ秒単位の時間的
尺度で生理学的に作用する。一方で、電気刺激技法は、介入時間尺度の観点から、より正
確であり得るが、概して、細胞型特異的ではなく、したがって、かなりの臨床的不利点を
伴い得る。感光性タンパク質、非常に特異的な方法で関連遺伝子を標的細胞に送達するた
めの構成、および時間的尺度の観点からの低遅延、また、細胞型の観点からの高特異性の
両方を伴う介入ツールを生成する標的照射技法の使用を伴う、「光遺伝学」と称される、
新しい神経介入分野が開発されている。
例えば、光遺伝学技術および技法は、近年、ニューロン等の興奮性細胞の膜電圧電位を
変化させるため、および種々の波長の光へのばく露前および後のそのようなニューロンの
挙動を研究するために、研究室設定で利用されている。ニューロンでは、膜の脱分極が、
神経細胞のコミュニケーションの基礎である、過渡電気信号（活動電位または「スパイク
」とも呼ばれる）の活性化につながる。逆に、膜の過分極は、そのような信号の抑制につ
ながる。ニューロンにおける膜電位を変化させる、光活性化タンパク質を外因性に発現さ
せることによって、抑制または興奮を誘導するトリガ手段として、光を利用することがで
きる。
１つのアプローチは、いわゆる「オプシン」等の感光性タンパク質をコードする、自然
発生遺伝子を利用することである。これらの感光性膜貫通タンパク質は、光を吸収すると
、タンパク質を活性化するように異性化する、発色団レチナールに共有結合され得る。注
目すべきは、レチナール化合物が、十分な量でほとんどの脊椎動物細胞の中で見出され、
したがって、この目的で外因性分子を投与する必要性を排除することである。感光性シグ
ナル伝達タンパク質を使用した、哺乳類ニューロンにおける光学制御のための最初の遺伝
的にコードされたシステムは、ミバエ種であるキイロショウジョウバエで確立され、その
ようなタンパク質を発現するニューロンは、脱分極およびスパイクの波動を伴って光ばく
露に応答することが示された。ごく最近では、感光性ドメインを同一のタンパク質内のイ
オンポンプまたはイオンチャネルと組み合わせる、微生物からのオプシンもまた、単一の
容易に発現されるタンパク質においてより速い制御を促進するように、神経細胞シグナル
伝達を変調し得ることが発見されている。２００２年に、緑藻類（緑藻クラミドモナス）
を光ばく露の領域に向けて移動させるタンパク質が感光性チャネルであり、「チャネルロ
ドプシン」としても知られているオプシンＣｈＲ２に対する特定の波長（青色光スペクト
ラムでの最大結果、すなわち、約４８０ｎｍ）の光へのばく露が、膜チャネルを開放させ
、神経細胞を発火させるイオンの流入に酷似し、ナトリウムイオン等の陽イオンが細胞の
中に流れ込むことを可能にすることが発見された。ボルボックスチャネルロドプシン（「
ＶＣｈＲ１」）、ステップ関数型オプシン（ｓｔｅｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｐｓｉｎ）
（または「ＳＦＯ」、青色波長光ばく露で長期の安定した興奮状態を生じ、緑色波長光、
すなわち、約５９０ｎｍへのばく露で逆転させることができる、ＣｈＲ２バリアント）、
または「Ｃ１Ｖ１」等の赤方偏移光学的励起バリアント等の種々の他の興奮性オプシンが
、その内容がその全体において参照することにより本明細書に組み込まれる、ＵＲＬ：ｈ
ｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔａｎｆｏｒｄ．ｅｄｕ／ｇｒｏｕｐ／ｄｌａｂ／ｏｐｔｏｇｅ
ｎｅｔｉｃｓ／ｓｅｑｕｅｎｃｅ＿ｉｎｆｏ．ｈｔｍｌにホストされているオプシン配列
情報サイト等でＫａｒｌ Ｄｅｉｓｓｅｒｏｔｈらによって記載されている。オプシンの
実施例は、その全てがそれらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、米国
特許出願第１１／４５９，６３８号、同第１２／９８８，５６７号、同第１２／５２２，
５２０号、および同第１３／５７７，５６５号で、ならびにＹｉｚｈａｒ ｅｔ ａｌ．
２０１１， Ｎｅｕｒｏｎ ７１：９−３４およびＺｈａｎｇ ｅｔ ａｌ． ２０１
１ Ｃｅｌｌ １４７：１４４６−１４５７に記載されている。
興奮は、感覚神経刺激当量の知覚を提供するため等のいくつかの臨床シナリオで望まし
いが、「過駆動」または「過刺激」構成で抑制の機能的当量を提供するために、比較的高
レベルの興奮もまた、利用されてもよい。例えば、過刺激構成（ｈｙｐｅｒｓｔｉｍｕｌ
ａｔｉｏｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）は、疼痛受容体が疼痛信号を脳に別様に送達
することを防止する様式で（すなわち、鎮痛適応で）、関連疼痛受容体を本質的に過駆動
にするために、唐辛子の活性成分であるカプサイシンとともに利用されてきた。過刺激の
臨床使用の実施例は、排尿の電気刺激のためのＢｒｉｎｄｌｅｙの前仙骨神経根刺激装置
である（Ｂｒｉｎｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ． Ｐａｒａｐｌｅｇｉａ １９８２ ２０：３
６５−３８１、Ｂｒｉｎｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｌ
ｏｇｙ， Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇｅｒｙ， ａｎｄ Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ １９８６ ４
９（非特許文献１）：１１０４−１１１４、Ｂｒｉｎｄｌｅｙ Ｐａｒａｐｌｅｇｉａ
１９９４ ３２：７９５−８０５、ｖａｎ ｄｅｒ Ａａ ｅｔ ａｌ． Ａｒｃｈｉｖ
ｅｓ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １９９９ １
０７：２４８−２５６、Ｎｏｓｓｅｉｒ ｅｔ ａｌ． Ｎｅｕｒｏｕｒｏｌｏｇｙ ａ
ｎｄ Ｕｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ２００７ ２６：２２８−２３３、Ｍａｒｔｅｎｓ ｅ
ｔ ａｌ． Ｎｅｕｒｏｕｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｕｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ２０１１
３０：５５１−５５５）。同じ方法で、興奮性オプシン構成を用いた興奮の過刺激または
過駆動は、抑制性の機能性を提供し得る。それはまた、脱分極ブロックを生成するために
使用されるときに、過剰刺激ブロックと称され得る。
他のオプシン構成は、過刺激または過駆動を伴わずにシグナル伝達を直接抑制すること
が見出されている。例えば、塩化物イオンポンプである、ハロロドプシン（「ＮｐＨＲ」
）の光刺激が、ニューロンを過分極し、黄色波長（約５８９ｎｍ）光照射に応答してスパ
イクを直接抑制する。他のごく最近のバリアント（「ｅＮｐＨＲ２．０」および「ｅＮｐ
ＨＲ３．０」と称されるもの等）は、哺乳類細胞において向上した膜標的および光電流を
呈する。アーキロドプシン３（「Ａｒｃｈ」）および「ｅＡＲＣＨ」、ならびにＡｒｃｈ
Ｔ、レプトスフェリア マクランス真菌オプシン（「Ｍａｃ」）、増進バクテリオロドプ
シン（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎ）（「ｅＢＲ」）、およ
びグィラルディアシータロドプシン３（Ｇｕｉｌｌａｒｄｉａ ｔｈｅｔａ ｒｈｏｄｏ
ｐｓｉｎ ３）（「ＧｔＲ３」）等の光駆動プロトンポンプもまた、ニューロンを過分極
し、シグナル伝達を遮断するために利用され得る。直接過分極は、通常のニューロン抑制
を模倣する、特異的かつ生理学的な介入である。好適な抑制性オプシンもまた、参考資料
によって組み込まれる前述の内容で説明される。
さらに、安定化ステップ関数型オプシン（または「ＳＳＦＯ」）として知られているＣ
ｈＲ２バリアントは、軸索のレベルで脱分極ブロックによって神経活動を抑制することが
できる、光活性化イオンチャネル機能性を提供する。これは、ナトリウムチャネルが不活
性化され、スパイクの活動電位を生成することができないように、脱分極が脱分極膜電位
をもたらすときに起こる。
Ｃ１Ｖ１−Ｔとは、Ｃ１Ｖ１（Ｅ１２２Ｔ）またはＣ１Ｖ１（Ｅ１６２Ｔ）を指す。Ｃ
１Ｖ１−ＴＴとは、Ｃ１Ｖ１（Ｅ１２２Ｔ／Ｅ１６２Ｔ）を指す。
本明細書で使用されるような感光性タンパク質という用語は、膜電位を変調することの
関連で、全ての前述の種類のイオンチャネルおよびイオン輸送体／ポンプを指す。
種々のオプシンが研究室での光遺伝学実験に利用可能であるが、そのような技術を医学
的介入の段階に押し上げる必要性があり、これは、興奮および／または抑制のためのオプ
シン系ツールの好適な選択だけでなく、遺伝物質を対象患者に送達するための手段、およ
び光駆動能力を利用するように患者体内の対象組織を制御可能に照射するための手段も必
要とする。特異性および時間的制御精度を用いて現代医学の種々の臨床課題に対処するよ
うに、臨床設定で光遺伝学技術を利用するための実用的構成および技法の必要性がある。
３６５−３８１、Ｂｒｉｎｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｙ，Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇｅｒｙ，ａｎｄ Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ １９８６ ４９
別の実施形態は、感光性タンパク質を有するように遺伝子操作された腎神経叢の少なく
とも１つの分岐に光子を送達することができるように、少なくとも１つの組織構造に永久
的に連結されるように構成されている埋込型光学アプリケータと、埋込型光源および埋込
型電力供給部であって、埋込型光源は、埋込型光源が埋込型電力供給部から電流を引き出
しているときに生成される光子が、埋込型光学アプリケータに送達され得るように、埋込
型電力供給部と埋込型光アプリケータとの間に動作可能に相互連結されている埋込型光源
および埋込型電力供給部と、患者の体内で展開され、患者の血圧に関連する出力信号を提
供するように構成されている埋込型センサと、埋込型センサおよび埋込型光源に動作可能
に連結されている埋込型コントローラであって、埋込型センサから受信される出力信号に
少なくとも部分的に基づいて、腎神経叢の少なくとも１つの分岐内で活動電位伝送を少な
くとも部分的に抑制するために、埋込型光源に、埋込型光源および埋込型光アプリケータ
を通した感光性タンパク質への十分な照射を向けさせるように構成される、埋込型コント
ローラとを備え得る、患者において高血圧症を防止するためのシステムを対象とする。埋
込型光学アプリケータは、患者の腎動脈の周囲に永久的に連結されるように構成され得る
。埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分を少なく
とも部分的に円周方向に包囲するように構成されているカフを備え得る。埋込型光学アプ
リケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分を少なくとも部分的に円周
方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備え得る。スラブ型アプリケー
タは、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合を向上させるように、軸方向
に巻かれ得る。スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分
の係合を向上させるように、縦方向に巻かれ得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結
された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分の周囲に位置付けられているらせん型導波路であ
って、出力結合光が相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分に出会うように、ら
せん型導波管の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように構成される、らせん
型導波管を備え得る。本システムはさらに、埋込型コントローラと無線で通信するように
構成されている外部コントローラを備え得る。埋込型光源は、埋込型光学アプリケータに
直接連結され得、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御する
ことによって、埋込型光源を起動させるように、埋込型光源は、埋込型電力供給部および
埋込型コントローラに動作可能に連結される。埋込型光源は、電流を搬送するように構成
されている送達区画を用いて、埋込型電力供給部およびコントローラに動作可能に連結さ
れ得る。埋込型電力供給部は、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れ得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電
位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、
患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成されている搭載デ
バイスに連結され得る。埋込型電力供給部および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体
内に収納され得る。
光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。組織構造は、オ
プシンタンパク質をコードするように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。感
光性タンパク質を含む組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作さ
れ得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシン
タンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．
０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る
。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパ
ク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、
およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１
００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、
約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメート
ル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組
織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。埋
込型光学アプリケータは、患者の腎盂の周囲に永久的に連結されるように構成され得る。
埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎盂の一部分を少なくとも
部分的に円周方向に封入するように構成されているカフを備え得る。埋込型光学アプリケ
ータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎盂の一部分を少なくとも部分的に円周方向に
封入するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備え得る。スラブ型アプリケータは、
相互連結された腎神経叢枝との腎盂の一部分の係合を向上させるように軸方向に巻かれ得
る。スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合を向
上させるように縦方向に巻かれ得る。埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を備え得る。
埋込型光源は、埋込型光学アプリケータに直接連結され得、埋込型コントローラが、埋込
型電力供給部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように
、埋込型光源は、埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結される。
埋込型光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、埋込型電力供給
部およびコントローラに動作可能に連結され得る。埋込型電力供給部は、埋込型電力供給
部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されて
いる１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込
型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経
皮的磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束
源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。埋込型電力供給部およ
び埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオードを
備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。組織構造は、オプシンタンパク質をコード
するように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。感光性タンパク質を含む組織
構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク
質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、
ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．
０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、
促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ
１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯか
ら成る群から選択され得る。
光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パル
スにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用す
るために、動作させられ得る。本システムはさらに、埋込型光源と埋込型光学アプリケー
タとの間に相互連結されている送達区画であって、埋込型光源から埋込型光学アプリケー
タに光を伝搬するように構成されている送達区画を備え得る。送達区画は、全内部反射を
介してそれを通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え
得る。埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内
に収納され得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備
え得る。埋込型電力供給部は、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れ得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電
位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を備え得る。本システムはさら
に、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を備え得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導
コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁
束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。埋込型電力供給部および埋込
型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオードを備え得
る。埋込型光源は、レーザを備え得る。組織構造は、オプシンタンパク質をコードするよ
うに遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。感光性タンパク質を含む組織構造は
、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、
抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐ
ＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａ
ｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性
オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ
、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る
群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイ
クルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒で
ある。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミ
リメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学
アプリケータを使用するために、動作させられ得る。埋込型光学アプリケータは、患者の
尿道、膀胱、および尿管を通して管腔内で送達され、患者の腎臓の腎盂の内側に埋め込ま
れるように構成され得る。本システムはさらに、埋込型光学アプリケータに連結され、カ
テーテルを通して圧縮形態で腎盂に送達されるように構成され、その後、拡張可能な連結
デバイスは、拡張形態に変換され、腎盂の内側を機械的に連結し得る、拡張可能な連結デ
バイスを備え得る。拡張可能な連結デバイスは、ステントを備え得る。埋込型光源は、埋
込型光学アプリケータに直接連結され得、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部から
そこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように、埋込型光源は、
埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結される。埋込型光源は、発
光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。埋込型コントローラおよび
埋込型電力供給部は、尿路の境界の外側に位置し得、送達区画が、電流を埋込型光学アプ
リケータに搬送するように、患者の尿路の壁を横切って経路指定される。本システムはさ
らに、埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画であっ
て、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されている送達区
画を備え得る。埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源は、尿路の境
界の外側に位置し得、送達区画は、光を埋込型光学アプリケータに搬送するように、患者
の尿路の壁を横切って経路指定される。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される
実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。埋込型光源、埋
込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。埋込
型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。本システムは
さらに、埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画であ
って、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されている送達
区画を備え得る。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的に全ての光を伝
搬するように構成されている、導波路を備え得る。埋込型電力供給部は、埋込型電力供給
部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されて
いる１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込
型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経
皮的磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束
源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。感光性タンパク質を含
む組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタ
ンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、Ｎｐ
ＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ
３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク
質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。
促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、
ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約
０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得
、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワ
ット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子
を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、
動作させられ得る。埋込型センサは、ダイヤフラム、ピストン、ブルドン管、ベローズ、
および歪みゲージから成る群から選択される感知要素を備え得る。埋込型センサ出力信号
は、圧電変換器、容量性変換器、電磁変換器、光学変換器、および共鳴変換器から成る群
から選択される変換器によって生成され得る。埋込型センサは、物理的有線接続を介して
埋込型コントローラに動作可能に連結され得る。埋込型センサは、無線接続を介して埋込
型コントローラに動作可能に連結され得る。埋込型センサは、大腿動脈、上腕動脈、頸動
脈、大動脈、腎動脈、腸骨動脈、鎖骨下動脈、および腋窩動脈から成る群から選択される
動脈血管内の圧力を監視するように展開され得る。埋込型センサは、近傍の加圧された血
管に対して埋込型センサの位置を維持するように構成されている連結デバイスに連結され
得る。連結デバイスは、加圧された血管の周囲で円周方向に延びるように構成されている
埋込型カフを備え得る。埋込型光学アプリケータは、患者の尿道、膀胱、および尿管を通
して管腔内で送達され、患者の腎臓の腎盂の内側に埋め込まれるように構成され得る。本
システムはさらに、埋込型光学アプリケータに連結され、カテーテルを通して圧縮形態で
腎盂に送達されるように構成され、その後、拡張可能な連結デバイスは、拡張形態に変換
され、腎盂の内側を機械的に連結し得る、拡張可能な連結デバイスを備え得る。拡張可能
な連結デバイスは、ステントを備え得る。埋込型光源は、埋込型光学アプリケータに直接
連結され得、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御すること
によって、埋込型光源を起動させるように、埋込型光源は、埋込型電力供給部および埋込
型コントローラに動作可能に連結される。埋込型コントローラおよび埋込型電力供給部は
、尿路の境界の外側に位置し得、送達区画が、電流を埋込型光学アプリケータに搬送する
ように、患者の尿路の壁を横切って経路指定される。本システムはさらに、埋込型光源と
埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画であって、埋込型光源から
埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されている送達区画を備え得る。埋込
型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源は、尿路の境界の外側に位置し得
、送達区画は、光を埋込型光学アプリケータに搬送するように、患者の尿路の壁を横切っ
て経路指定される。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的に全ての光を
伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。埋込型光源、埋込型電力供給部、お
よび埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。
別の実施形態では、光学アプリケータを埋め込み、感光性タンパク質を有するように遺
伝子操作された腎神経叢の少なくとも１つの分岐に光子を送達することができるように、
それを少なくとも１つの組織構造に連結することと、埋込型光源および相互連結された埋
込型電力供給部を埋め込み、各々を少なくとも１つの組織構造に連結することであって、
埋込型光源は、埋込型光源が埋込型電力供給部から電流を引き出しているときに、光子を
入力として光学アプリケータに送達するように構成される、ことと、患者の体内で埋込型
センサを展開することであって、センサは、患者の血圧に関連する出力信号を提供するよ
うに構成される、ことと、埋込型コントローラを埋め込み、それを少なくとも１つの組織
構造に連結することであって、埋込型コントローラは、埋込型センサから受信される出力
信号に少なくとも部分的に基づいて、腎神経叢の少なくとも１つの分岐内で活動電位伝送
を少なくとも部分的に抑制するために、埋込型光源に、埋込型光源および埋込型光アプリ
ケータを通した感光性タンパク質への十分な照射を向けさせるように構成される、ことと
を含み得る、高血圧症を予防する方法を対象とする。本方法はさらに、埋込型光学アプリ
ケータを患者の腎動脈の周囲に永久的に連結することを含み得る。埋込型光学アプリケー
タは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分を少なくとも部分的に円周方向に
包囲するように構成されているカフを備えている。埋込型光学アプリケータは、相互連結
された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分を少なくとも部分的に円周方向に包囲するように
巻かれ得るスラブ型アプリケータを備え得る。本方法はさらに、相互連結された腎神経叢
枝との腎動脈の一部分の係合を向上させるように、スラブ型アプリケータを軸方向に巻く
ことを含み得る。本方法はさらに、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合
を向上させるように、スラブ型アプリケータを縦方向に巻くことを含み得る。埋込型光学
アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分の周囲に位置付けられ
ているらせん型導波路であって、出力結合光が相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の
一部分に出会うように、らせん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合する
ように構成されている、らせん型導波路を備え得る。本方法はさらに、外部コントローラ
を使用して、埋込型制御と無線で通信することを含み得る。本方法はさらに、埋込型光源
を埋込型光学アプリケータに直接連結し、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部から
そこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように、埋込型光源を埋
込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することを含み得る。本方法
はさらに、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、埋込型光源を埋込型
電力供給部およびコントローラに動作可能に連結することを含み得る。
本方法はさらに、埋込型電力供給部を、埋込型電力供給部を再充電するように構成されて
いる経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイル
に連結することを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮
膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を提供すること
を含み得る。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮
的磁束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結することを含み得る。本方
法はさらに、埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納する
ことを含み得る。光源は、発光ダイオードを備えている。光源は、レーザを備えている。
本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク質を含む組織
構造を遺伝子操作することを含み得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク
質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨ
Ｒ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈ
Ｔから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であ
り得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、Ｃａ
ｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。本
方法はさらに、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して
、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒のパルス持続時間で光源を起動させることを含み得る。
本方法はさらに、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメ
ートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプ
リケータを使用するために、埋込型光源を動作させることを含み得る。本方法はさらに、
埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することを含み得、送
達区画は、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成される。送
達区画は、全内部反射を介してそれに通過させられる実質的に全ての光を伝搬するように
構成されている、導波路を備え得る。本方法はさらに、埋込型光源、埋込型電力供給部、
および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することを含み得る。埋込型光源は
、発光ダイオードを備えている。
本方法はさらに、埋込型電力供給部を、埋込型電力供給部を再充電するように構成されて
いる経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイル
に連結することを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮
膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を提供すること
を含み得る。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮
的磁束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結することを含み得る。本方
法はさらに、埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納する
ことを含み得る。光源は、発光ダイオードを備えている。光源は、レーザを備えている。
本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク質を含む組織
構造を遺伝子操作することを含み得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク
質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨ
Ｒ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈ
Ｔから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であ
り得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、Ｃａ
ｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。本
方法はさらに、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して
、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒のパルス持続時間で光源を起動させることを含み得る。
本方法はさらに、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメ
ートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプ
リケータを使用するために、埋込型光源を動作させることを含み得る。本方法はさらに、
埋込型光学アプリケータを患者の腎動脈の周囲に永久的に連結することを含み得る。埋込
型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎盂の一部分を少なくとも部分
的に円周方向に封入するように構成されているカフを備え得る。埋込型光学アプリケータ
は、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎盂の一部分を少なくとも部分的に円周方向に封入
するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備え得る。本方法はさらに、相互連結され
た腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合を向上させるように、スラブ型アプリケータを軸
方向に巻くことを含み得る。本方法はさらに、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一
部分の係合を向上させるように、スラブ型アプリケータを縦方向に巻くことを含み得る。
埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を備え得る。本方法はさらに、埋込型光源を埋込型
光学アプリケータに直接連結し、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの
電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように、埋込型光源を埋込型電力
供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することを含み得る。本方法はさらに
、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、埋込型光源を埋込型電力供給
部およびコントローラに動作可能に連結することを含み得る。
本方法はさらに、埋込型電力供給部を、埋込型電力供給部を再充電するように構成されて
いる経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイル
に連結することを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮
膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を提供すること
を含み得る。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮
的磁束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結することを含み得る。本方
法はさらに、埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納する
ことを含み得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。光源は、レーザを備え得る。本方
法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク質を含む組織構造
を遺伝子操作することを含み得る。感光性タンパク質を含む組織構造は、オプシンタンパ
ク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタ
ンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅ
ＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡ
ｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク
質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ
、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得
る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、
パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源
は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面
放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使
用するために、動作させられ得る。５７．
埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさらに含
み、送達区画は、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成され
ている、請求項１に記載の方法。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的
に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。本方法はさらに、埋込
型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納するこ
とを含み得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え
得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク質を含
む組織構造を遺伝子操作することを含み得る。感光性タンパク質を含む組織構造は、オプ
シンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性
オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ
１．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ
、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシ
ンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１
Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から
選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを
使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。
埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメー
トルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリ
ケータを使用するために、動作させられ得る。本方法はさらに、患者の尿道、膀胱、およ
び尿管を通して、埋込型光学アプリケータを管腔内で送達し、それを患者の腎臓の腎盂の
内側に埋め込むことを含み得る。本方法はさらに、埋込型光学アプリケータに連結され、
カテーテルを通して圧縮形態で腎盂に送達されるように構成され、その後、拡張可能な連
結デバイスは、拡張形態に変換され、腎盂の内側を機械的に連結し得る、拡張可能な連結
デバイスを提供することを含み得る。拡張可能な連結デバイスは、ステントを備え得る。
本方法はさらに、埋込型光源を埋込型光学アプリケータに直接連結し、埋込型コントロー
ラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動さ
せるように、埋込型光源を埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結
することを含み得る。本方法はさらに、埋込型コントローラおよび埋込型電力供給部を尿
路の境界の外側に位置付け、電流を埋込型光学アプリケータに搬送するように、患者の尿
路の壁を横切って送達区画を経路指定することを含み得る。本方法はさらに、埋込型光源
と埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさらに含み得、送達区
画は、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成される。本方法
はさらに、埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源を尿路の境界の外
側に位置付け、光を埋込型光学アプリケータに搬送するように、患者の尿路の壁を横切っ
て送達区画を経路指定することを含み得る。送達区画は、全内部反射を介してそれを通さ
れる実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。本方法はさ
らに、埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に
収納することを含み得る。埋込型センサは、ダイヤフラム、ピストン、ブルドン管、ベロ
ーズ、および歪みゲージから成る群から選択される感知要素を備え得る。埋込型センサ出
力信号は、圧電変換器、容量性変換器、電磁変換器、光学変換器、および共鳴変換器から
成る群から選択される変換器によって生成され得る。埋込型センサは、物理的有線接続を
介して埋込型コントローラに動作可能に連結され得る。埋込型センサは、無線接続を介し
て埋込型コントローラに動作可能に連結され得る。埋込型センサは、大腿動脈、上腕動脈
、頸動脈、大動脈、腎動脈、腸骨動脈、鎖骨下動脈、および腋窩動脈から成る群から選択
される動脈血管内の圧力を監視するように展開され得る。埋込型センサは、近傍の加圧さ
れた血管に対して埋込型センサの位置を維持するように構成されている連結デバイスに連
結され得る。連結デバイスは、加圧された血管の周囲で円周方向に延びるように構成され
ている埋込型カフを備え得る。
別の実施形態は、感光性タンパク質を有するように遺伝子操作された腎神経叢の少なく
とも１つの分岐に光子を送達することができるように、少なくとも１つの組織構造に永久
的に連結されるように構成されている埋込型光学アプリケータと、埋込型光源および埋込
型電力供給部であって、埋込型光源は、埋込型光源が埋込型電力供給部から電流を引き出
しているときに生成される光子が、埋込型光学アプリケータに送達され得るように、埋込
型電力供給部と埋込型光アプリケータとの間に動作可能に相互連結されている埋込型光源
および埋込型電力供給部と、埋込型光源に動作可能に連結され、腎神経叢の少なくとも１
つの分岐内で活動電位伝送を少なくとも部分的に抑制するために、埋込型光源に、埋込型
光源および埋込型光アプリケータを通した感光性タンパク質への十分な照射を向けさせる
ように構成される、埋込型コントローラとを備え得る、患者において高血圧症を防止する
ためのシステムを対象とする。埋込型光学アプリケータは、患者の腎動脈の周囲に永久的
に連結されるように構成され得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢
枝を伴う腎動脈の一部分を少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構成されている
カフを備え得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の
一部分を少なくとも部分的に円周方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータ
を備え得る。スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の
係合を向上させるように、軸方向に巻かれ得る。スラブ型アプリケータは、相互連結され
た腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合を向上させるように、縦方向に巻かれ得る。埋込
型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分の周囲に位置付
けられているらせん型導波路であって、出力結合光が相互連結された腎神経叢枝を伴う腎
動脈の一部分に出会うように、らせん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結
合するように構成されている、らせん型導波路を備え得る。本システムはさらに、埋込型
コントローラと無線で通信するように構成されている外部コントローラを備え得る。埋込
型光源は、埋込型光学アプリケータに直接連結され得、埋込型コントローラが、埋込型電
力供給部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように、埋
込型光源は、埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結される。埋込
型光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、埋込型電力供給部お
よびコントローラに動作可能に連結され得る。埋込型電力供給部は、埋込型電力供給部を
再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている
１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘
導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的
磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を
保持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。埋込型電力供給部および埋
込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオードを備え
得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。感光性タンパク質を含む、組織構造は、オプシ
ンタンパク質をコードするように遺伝子操作されている。感光性タンパク質を含む組織構
造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質
は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅ
ＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０
、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促
進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１
−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから
成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティ
サイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ
秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平
方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型
光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。本システムはさらに、埋込型光
源と埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画であって、埋込型光源
から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されている送達区画を備え得る。
送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的に全ての光を伝搬するように構成
されている、導波路を備え得る。埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントロ
ーラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。
埋込型光源は、レーザを備え得る。埋込型電力供給部は、埋込型電力供給部を再充電する
ように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の
埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに
隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を備
え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するよ
うに構成されている搭載デバイスに連結され得る。感光性タンパク質を含む組織構造は、
オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。
オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク
質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａ
ｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシ
ンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、
ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣ
ｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パー
セントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１
ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２
００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に
向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。埋込型光学
アプリケータは、患者の腎盂の周囲に永久的に連結されるように構成され得る。埋込型光
学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎盂の一部分を少なくとも部分的に
円周方向に封入するように構成されているカフを備え得る。埋込型光学アプリケータは、
相互連結された腎神経叢枝を伴う腎盂の一部分を少なくとも部分的に円周方向に封入する
ように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備え得る。スラブ型アプリケータは、相互連結
された腎神経叢枝との腎盂の一部分の係合を向上させるように軸方向に巻かれ得る。スラ
ブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合を向上させる
ように縦方向に巻かれ得る。埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を備え得る。埋込型光
源は、埋込型光学アプリケータに直接連結され得、埋込型コントローラが、埋込型電力供
給部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように、埋込型
光源は、埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結される。埋込型光
源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、埋込型電力供給部および
コントローラに動作可能に連結され得る。埋込型電力供給部は、埋込型電力供給部を再充
電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ
以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コ
イルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束
源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持
するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。埋込型電力供給部および埋込型
コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオードを備え得る
。埋込型光源は、レーザを備え得る。感光性タンパク質を含み得る、組織構造は、オプシ
ンタンパク質をコードするように遺伝子操作されている。感光性タンパク質を含む組織構
造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質
は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅ
ＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０
、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促
進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１
−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから
成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティ
サイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ
秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平
方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型
光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。本システムはさらに、埋込型光
源と埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画であって、埋込型光源
から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されている送達区画を備え得る。
送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的に全ての光を伝搬するように構成
されている、導波路を備え得る。埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントロ
ーラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。
埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。埋込型電
力供給部は、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束
を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システ
ムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けら
れるように構成されている経皮的磁束源を備え得る。本システムはさらに、１つ以上の埋
込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている
経皮的磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁
束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。埋込型電力供給部お
よび埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオード
を備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。組織構造は、オプシンタンパク質をコー
ドするように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。感光性タンパク質を含む組
織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパ
ク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ
、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３
．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は
、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１
Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯ
から成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデュー
ティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０
ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット
／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋
込型光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。埋込型光学アプリケータは
、患者の尿道、膀胱、および尿管を通して管腔内で送達され、患者の腎臓の腎盂の内側に
埋め込まれるように構成され得る。本システムはさらに、埋込型光学アプリケータに連結
され、カテーテルを通して圧縮形態で腎盂に送達されるように構成され、その後、拡張可
能な連結デバイスは、拡張形態に変換され、腎盂の内側を機械的に連結し得る、拡張可能
な連結デバイスを備え得る。拡張可能な連結デバイスは、ステントを備え得る。埋込型光
源は、埋込型光学アプリケータに直接連結され得、埋込型コントローラが、記埋込型電力
供給部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように、埋込
型光源は、埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結される。埋込型
光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。埋込型コントロ
ーラおよび埋込型電力供給部は、尿路の境界の外側に位置し、送達区画が、電流を埋込型
光学アプリケータに搬送するように、患者の尿路の壁を横切って経路指定される。本シス
テムはさらに、埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区
画であって、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されてい
る送達区画を備え得る。埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源は、
尿路の境界の外側に位置し得、送達区画は、光を埋込型光学アプリケータに搬送するよう
に、患者の尿路の壁を横切って経路指定される。送達区画は、全内部反射を介してそれを
通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。埋込型
光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得
る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。本シ
ステムはさらに、埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達
区画であって、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されて
いる送達区画を備え得る。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的に全て
の光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。埋込型電力供給部は、埋込型
電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構
成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以
上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成され
ている経皮的磁束源を備え得る。
経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成
されている搭載デバイスに連結され得る。感光性タンパク質を含む組織構造は、オプシン
タンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプ
シンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．
０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、お
よびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタ
ンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１
−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択
され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用
して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込
型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートル
の表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケー
タを使用するために、動作させられ得る。
別の実施形態は、光学アプリケータを埋め込み、感光性タンパク質を有するように遺伝
子操作された腎神経叢の少なくとも１つの分岐に光子を送達することができるように、そ
れを少なくとも１つの組織構造に連結することと、埋込型光源および相互連結された埋込
型電力供給部を埋め込み、各々を少なくとも１つの組織構造に連結することであって、埋
込型光源は、埋込型光源が埋込型電力供給部から電流を引き出しているときに、光子を入
力として光学アプリケータに送達するように構成される、ことと、埋込型コントローラを
埋め込み、それを少なくとも１つの組織構造に連結することであって、埋込型コントロー
ラは、腎神経叢の少なくとも１つの分岐内で活動電位伝送を少なくとも部分的に抑制する
ために、埋込型光源に、埋込型光源および埋込型光アプリケータを通した感光性タンパク
質への十分な照射を長期的に向けるように構成される、こととを含み得る、高血圧症を予
防する方法を対象とする。本方法はさらに、埋込型光学アプリケータを患者の腎動脈の周
囲に永久的に連結することを含み得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神
経叢枝を伴う腎動脈の一部分を少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構成されて
いるカフを備え得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動
脈の一部分を少なくとも部分的に円周方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケ
ータを備え得る。本方法はさらに、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合
を向上させるように、スラブ型アプリケータを軸方向に巻くことを含み得る。本方法はさ
らに、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合を向上させるように、スラブ
型アプリケータを縦方向に巻くことを含み得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結さ
れた腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分の周囲に位置付けられているらせん型導波路であっ
て、出力結合光が相互連結された腎神経叢枝を伴う腎動脈の一部分に出会うように、らせ
ん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように構成されている、らせ
ん型導波路を備え得る。本方法はさらに、外部コントローラを使用して、埋込型制御と無
線で通信することをさらに含み得る。本方法はさらに、埋込型光源を埋込型光学アプリケ
ータに直接連結し、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御す
ることによって、埋込型光源を起動させるように、埋込型光源を埋込型電力供給部および
埋込型コントローラに動作可能に連結することを含み得る。本方法はさらに、電流を搬送
するように構成されている送達区画を用いて、埋込型光源を埋込型電力供給部およびコン
トローラに動作可能に連結することを含み得る。本方法はさらに、埋込型電力供給部を、
埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るよ
うに構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結することを含み得る。本方法はさ
らに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよ
うに構成されている経皮的磁束源を提供することを含み得る。本方法はさらに、経皮的磁
束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成されてい
る搭載デバイスに連結することを含み得る。本方法はさらに、埋込型電力供給部および埋
込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することを含み得る。光源は、発光ダイオー
ドを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質
をコードするように、感光性タンパク質を含む組織構造を遺伝子操作することを含み得る
。感光性タンパク質を含む組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操
作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプ
シンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ
３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され
得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタ
ンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦ
Ｏ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント
〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間
は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメ
ートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つ
の組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る
。本方法はさらに、埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結す
ることを含み得、送達区画は、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するよ
うに構成される。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的に全ての光を伝
搬するように構成されている、導波路を備え得る。本方法はさらに、埋込型光源、埋込型
電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することを含み得る。
埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。本方法は
さらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク質を含む組織構造を遺
伝子操作することを含み得る。感光性タンパク質を含む組織構造は、オプシンタンパク質
をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパ
ク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐ
ＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃ
ｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質で
あり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、Ｃ
ａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。
光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パル
スにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用す
るために、動作させられ得る。本方法はさらに、埋込型光学アプリケータを患者の腎動脈
の周囲に永久的に連結することを含み得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結された
腎神経叢枝を伴う腎盂の一部分を少なくとも部分的に円周方向に封入するように構成され
ているカフを備え得る。埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う腎
盂の一部分を少なくとも部分的に円周方向に封入するように巻かれ得るスラブ型アプリケ
ータを備え得る。本方法はさらに、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合
を向上させるように、スラブ型アプリケータを軸方向に巻くことを含み得る。本方法はさ
らに、相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の一部分の係合を向上させるように、スラブ
型アプリケータを縦方向に巻くことを含み得る。埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を
備え得る。本方法はさらに、埋込型光源を埋込型光学アプリケータに直接連結し、埋込型
コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光
源を起動させるように、埋込型光源を埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作
可能に連結することを含み得る。本方法はさらに、電流を搬送するように構成されている
送達区画を用いて、埋込型光源を埋込型電力供給部およびコントローラに動作可能に連結
することを含み得る。本方法はさらに、埋込型電力供給部を、埋込型電力供給部を再充電
するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以
上の埋込型誘導コイルに連結することを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の埋込型誘
導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的
磁束源を提供することを含み得る。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活動してい
る間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結する
ことを含み得る。本方法はさらに、埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋
込型筐体内に収納することを含み得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。光源は、レ
ーザを備え得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タン
パク質を含む組織構造を遺伝子操作することを含み得る。感光性タンパク質を含む組織構
造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質
は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅ
ＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０
、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促
進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１
−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから
成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティ
サイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ
秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平
方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型
光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。５７．
埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさらに含
み、送達区画は、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成され
ている、請求項１に記載の方法。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的
に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。本方法はさらに、埋込
型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納するこ
とを含み得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え
得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク質を含
む組織構造を遺伝子操作することを含み得る。感光性タンパク質を含む組織構造は、オプ
シンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性
オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ
１．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ
、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシ
ンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１
Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から
選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを
使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。
埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメー
トルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリ
ケータを使用するために、動作させられ得る。本方法はさらに、患者の尿道、膀胱、およ
び尿管を通して、埋込型光学アプリケータを管腔内で送達し、それを患者の腎臓の腎盂の
内側に埋め込むことを含み得る。本方法はさらに、埋込型光学アプリケータに連結され、
カテーテルを通して圧縮形態で腎盂に送達されるように構成され、その後、拡張可能な連
結デバイスは、拡張形態に変換され、腎盂の内側を機械的に連結し得る、拡張可能な連結
デバイスを提供することを含み得る。拡張可能な連結デバイスは、ステントを備え得る。
本方法はさらに、埋込型光源を埋込型光学アプリケータに直接連結し、埋込型コントロー
ラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動さ
せるように、埋込型光源を埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結
することを含み得る。本方法はさらに、埋込型コントローラおよび埋込型電力供給部を尿
路の境界の外側に位置付け、電流を埋込型光学アプリケータに搬送するように、患者の尿
路の壁を横切って送達区画を経路指定することを含み得る。本方法はさらに、埋込型光源
と埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することを含み得、送達区画は、
埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成される。本方法はさら
に、埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源を尿路の境界の外側に位
置付け、光を埋込型光学アプリケータに搬送するように、患者の尿路の壁を横切って送達
区画を経路指定することを含み得る。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実
質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。本方法はさらに、
埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納す
ることを含み得る。
実施形態は、標的組織構造に隣接する場所での埋め込み後に、光を標的組織構造に送達
するように構成されている埋込型光学アプリケータであって、コントローラが、電力供給
部に、電流が光源へ流動することを可能にさせ、埋込型照度センサからの出力信号に少な
くとも部分的に基づいて埋込型光アクチュエータへの光子の放出を引き起こすように、光
源、コントローラ、電力供給部、および埋込型照度センサに動作可能に連結される、埋込
型光学アプリケータを備え得、埋込型照度センサは、埋込型光アプリケータによって標的
組織構造に向けられる光子の少なくとも一部分を捕捉するように位置付けられている、感
光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を照射するためのシステムを対象とする。本シ
ステムはさらに、標的組織構造とのそのような光子の交差の前の、光子放出の位置での埋
込型光学アプリケータの照度に関連する出力信号を生成するように構成されている、埋込
型入力センサを備え得る。コントローラは、埋込型入力センサと埋込型照度センサとの両
方からの出力信号を比較して、予期しない損失を受けているどうかを決定し得るように、
埋込型入力センサに動作可能に連結され得る。コントローラは、所定の閾値損失レベルを
過ぎた損失レベルに反応するように構成され得る。コントローラは、コントローラによっ
て維持されているソフトウェアログファイルにおいて所定のレベルを過ぎた損失レベルの
事象にフラグを付けることによって、反応するように構成され得る。コントローラは、電
力供給部に、電流が光源へ流動することを可能にさせることを停止するように構成され得
る。埋込型照度センサは、太陽電池、フォトダイオード、焦電センサ、フォトレジスタ、
光伝導体、フォトトランジスタ、および光ガルバノセンサから成る群から選択され得る。
本システムはさらに、標的組織構造への光の入力に少なくとも部分的に応答して可変であ
ると考えられる生理学的パラメータに関連する出力信号を生成するように構成されている
生理学的センサを備え得る。生理学的センサは、筋電図センサ、神経電気記録図センサ、
脳波図センサ、心電図センサ、圧力センサ、温度センサ、計量化学センサ、運動センサ、
加速度計、ジャイロ、歪みセンサ、インピーダンスセンサ、および静電容量センサから成
る群から選択され得る。コントローラは、ある所定の閾値を過ぎた生理学的センサの出力
に反応するように構成され得る。コントローラは、コントローラによって維持されている
ソフトウェアログファイルにおいて所定のレベルを過ぎた損失レベルの事象にフラグを付
けることによって、反応するように構成され得る。コントローラは、電力供給部に、電流
が光源へ流動することを可能にさせることを停止するように構成され得る。埋込型光学ア
プリケータは、標的組織構造の一部分を少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構
成されているカフを備え得る。埋込型光学アプリケータは、標的組織構造の一部分を少な
くとも部分的に円周方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備え得る。
スラブ型アプリケータは、標的組織構造の係合を向上させるように、軸方向に巻かれ得る
。スラブ型アプリケータは、標的組織構造の係合を向上させるように、縦方向に巻かれ得
る。埋込型光学アプリケータは、標的組織構造の一部分の周囲に位置付けられているらせ
ん型導波路であって、出力結合光が標的組織構造に遭遇するように、らせん型導波路の中
心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように構成されている、らせん型導波路を備
え得る。組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作された感光性タ
ンパク質を含み得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑
制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮ
ｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から
選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オ
プシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ
１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約０．１パ
ーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス
持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。光源は、約５ミリワット／平方ミリ
メートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１
つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、動作させられ得
る。
実施形態は、標的組織構造に隣接する場所での埋め込み後に、光を標的組織構造に送達
するように構成されている埋込型光学アプリケータを提供することと、コントローラが、
電力供給部に、電流が光源へ流動することを可能にさせ、埋込型照度センサからの出力信
号に少なくとも部分的に基づいて埋込型光アクチュエータへの光子の放出を引き起こすよ
うに、埋込型光学アプリケータを光源、コントローラ、電力供給部、および埋込型照度セ
ンサに動作可能に連結することであって、埋込型照度センサは、埋込型光アプリケータに
よって標的組織構造に向けられる光子の少なくとも一部分を捕捉するように位置付けられ
ている、こととを含み得る、感光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を照射する方法
を対象とする。本方法はさらに、標的組織構造とのそのような光子の交差の前の、光子放
出の位置での埋込型光学アプリケータの照度に関連する出力信号を生成するように構成さ
れている、埋込型入力センサを提供することを含み得る。本方法はさらに、埋込型入力セ
ンサと埋込型照度センサとの両方からの出力信号を比較して、予期しない損失を受けてい
るどうかを決定し得るように、コントローラを埋込型入力センサに動作可能に連結するこ
とを含み得る。本方法はさらに、所定の閾値損失レベルを過ぎた損失レベルに反応するよ
うに、コントローラを構成することを含み得る。本方法はさらに、コントローラによって
維持されているソフトウェアログファイルにおいて所定のレベルを過ぎた損失レベルの事
象にフラグを付けることによって反応するように、コントローラを構成することを含み得
る。本方法はさらに、電力供給部に、電流が光源へ流動することを可能にさせることを停
止するように、コントローラを構成することを含み得る。埋込型照度センサは、太陽電池
、フォトダイオード、焦電センサ、フォトレジスタ、光伝導体、フォトトランジスタ、お
よび光ガルバノセンサから成る群から選択され得る。本システムはさらに、標的組織構造
への光の入力に少なくとも部分的に応答して可変であると考えられる生理学的パラメータ
に関連する出力信号を生成するように構成されている生理学的センサを備え得る。生理学
的センサは、筋電図センサ、神経電気記録図センサ、脳波図センサ、心電図センサ、圧力
センサ、温度センサ、計量化学センサ、運動センサ、加速度計、ジャイロ、歪みセンサ、
インピーダンスセンサ、および静電容量センサから成る群から選択され得る。コントロー
ラは、ある所定の閾値を過ぎた生理学的センサの出力に反応するように構成され得る。コ
ントローラは、コントローラによって維持されているソフトウェアログファイルにおいて
所定のレベルを過ぎた損失レベルの事象にフラグを付けることによって反応するように構
成され得る。コントローラは、電力供給部に、電流が光源へ流動することを可能にさせる
ことを停止するように構成され得る。埋込型光学アプリケータは、標的組織構造の一部分
を少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構成されているカフを備え得る。埋込型
光学アプリケータは、標的組織構造の一部分を少なくとも部分的に円周方向に包囲するよ
うに巻かれ得るスラブ型アプリケータを備え得る。スラブ型アプリケータは、標的組織構
造の係合を向上させるように、軸方向に巻かれ得る。スラブ型アプリケータは、標的組織
構造の係合を向上させるように、縦方向に巻かれ得る。埋込型光学アプリケータは、標的
組織構造の一部分の周囲に位置付けられているらせん型導波路であって、出力結合光が標
的組織構造に遭遇するように、らせん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結
合するように構成されている、らせん型導波路を備え得る。組織構造は、オプシンタンパ
ク質をコードするように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。オプシンタンパ
ク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ
、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３
．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は
、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１
Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯ
から成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデュー
ティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０
ミリ秒である。光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方
ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光
学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。
実施形態は、標的神経を係合し、光を標的神経に送達するように構成されている埋込型
光学アプリケータであって、標的神経において膜分極変化を引き起こすように埋込型光学
アプリケータによって標的神経の中へ放出され得る光子を、埋込型光学アプリケータに送
達するように構成されている光源に動作可能に連結される、埋込型光学アプリケータと、
標的神経を係合するように構成されている埋込型電気刺激アプリケータであって、標的神
経において膜分極変化を引き起こすように埋込型電気刺激アプリケータによって標的神経
の中へ放出され得る電子を、埋込型電気刺激アプリケータに送達するように構成されてい
る電源に動作可能に連結される、埋込型電気刺激アプリケータと、神経に沿って第１の所
望の方向に伝搬し、神経に沿って逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生成されるよう
に、光源および電源に動作可能に連結され、電流を埋込型電気刺激アプリケータへ流動さ
せるとともに、光子を埋込型光学アプリケータに向けるように構成される、コントローラ
とを備え得る、患者の脊髄に連結され、感光性タンパク質を含む標的神経において有向活
動電位を生成するためのシステムを対象とする。埋込型光学アプリケータおよび埋込型電
気アプリケータは、埋込型光学アプリケータが埋込型電気アプリケータより脊髄に近く位
置付けられた状態で、神経に直列に連結され得る。神経は、オプシンタンパク質をコード
するように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であ
り得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２
．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから
成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る
。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ
、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。コントロ
ーラは、光源に、脊髄に向けられる活動電位を生成させる一方で、さらに、電源に埋込型
電気アプリケータを過剰刺激させることにより、脊髄から離れる反対方向への活動電位の
抑制を引き起こすように構成され得る。コントローラは、光源に、脊髄の方への過剰刺激
ブロックを生成させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプリケータを刺激させること
により、脊髄から離れる反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成され得る。
コントローラは、光源に、脊髄の方への活動電位を抑制させる一方で、さらに、電源に埋
込型電気アプリケータを刺激させることにより、脊髄から離れる反対方向に向けられる活
動電位を生成するように構成され得る。埋込型光学アプリケータおよび埋込型電気アプリ
ケータは、埋込型電気アプリケータが埋込型光学アプリケータより脊髄に近く位置付けら
れた状態で、神経に直列に連結され得る。神経は、オプシンタンパク質をコードするよう
に遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。
抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅ
ＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群か
ら選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性
オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈ
Ｒ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。コントローラは、
光源に、脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生成させる一方で、さらに、電源に埋
込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより、脊髄に向かう反対方向への活動電位
の抑制を引き起こすように構成され得る。コントローラは、光源に、脊髄から離れる方へ
の過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプリケータを刺激
させることにより、脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成さ
れ得る。コントローラは、光源に、脊髄から離れる方への活動電位を抑制させる一方で、
さらに、電源に埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、脊髄に向かう反対方向
に向けられる活動電位を生成するように構成され得る。
実施形態は、標的神経を係合し、光を標的神経に送達するように構成されている埋込型
光学アプリケータであって、標的神経において膜分極変化を引き起こすように埋込型光学
アプリケータによって標的神経の中へ放出され得る光子を、埋込型光学アプリケータに送
達するように構成されている光源に動作可能に連結される、埋込型光学アプリケータを提
供することと、標的神経を係合するように構成されている埋込型電気刺激アプリケータで
あって、標的神経において膜分極変化を引き起こすように埋込型電気刺激アプリケータに
よって標的神経の中へ放出され得る電子を、埋込型電気刺激アプリケータに送達するよう
に構成されている電源に動作可能に連結される、埋込型電気刺激アプリケータを提供する
ことと、コントローラを光源および電源に動作可能に連結することであって、コントロー
ラは、神経に沿って第１の所望の方向に伝搬し、神経に沿って逆方向に実質的に伝搬しな
い活動電位が生成されるように、電流を埋込型電気刺激アプリケータへ流動させるととも
に、光子を埋込型光学アプリケータに向けるように構成される、こととを含み得る、感光
性タンパク質を含む標的神経において有向活動電位を生成する方法を対象とする。本方法
はさらに、埋込型光学アプリケータが埋込型電気アプリケータより脊髄に近く位置付けら
れた状態で、埋込型光学アプリケータおよび埋込型電気アプリケータを神経に直列に連結
することをさらに含み得る。神経は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作
されていてもよい。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制
性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐ
ＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選
択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプ
シンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１
−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。コントローラは、光源
に、脊髄に向けられる活動電位を生成させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプリケ
ータを過剰刺激させることにより、脊髄から離れる反対方向への活動電位の抑制を引き起
こすように構成され得る。コントローラは、光源に、脊髄の方への過剰刺激ブロックを生
成させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、脊髄
から離れる反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成され得る。コントローラ
は、光源に、脊髄に向かう活動電位を抑制させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプ
リケータを刺激させることにより、脊髄から離れる反対方向に向けられる活動電位を生成
するように構成され得る。埋込型光学アプリケータおよび埋込型電気アプリケータは、埋
込型電気アプリケータが埋込型光学アプリケータより脊髄に近く位置付けられた状態で、
神経に直列に連結され得る。神経は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作
され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシ
ンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３
．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得
る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタン
パク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ
、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。コントローラは、光源に、脊髄
から離れる方に向けられる活動電位を生成させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプ
リケータを過剰刺激させることにより、脊髄に向かう反対方向への活動電位の抑制を引き
起こすように構成され得る。コントローラは、光源に、脊髄から離れる方への過剰刺激ブ
ロックを生成させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプリケータを刺激させることに
より、脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成され得る。コン
トローラは、光源に、脊髄から離れる方への活動電位を抑制させる一方で、さらに、電源
に埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、脊髄に向かう反対方向に向けられる
活動電位を生成するように構成され得る。
実施形態は、標的神経を係合し、光を標的神経に送達するように構成されている第１の
埋込型光学アプリケータであって、標的神経において膜分極変化を引き起こすように第１
の埋込型光学アプリケータによって標的神経の中へ放出され得る光子を、第１の埋込型光
学アプリケータに送達するように構成されている、第１の光源に動作可能に連結される、
第１の埋込型光学アプリケータと、標的神経を係合し、光を標的神経に送達するように構
成されている第２の埋込型光学アプリケータであって、標的神経において膜分極変化を引
き起こすように第２の埋込型光学アプリケータによって標的神経の中へ放出され得る光子
を、第２の埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている第２の光源に動作可
能に連結される、第２の埋込型光学アプリケータと、神経に沿って第１の所望の方向に伝
搬し、神経に沿って逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生成されるように、第１の光
源および第２の光源に動作可能に連結され、光子を第１および第２の埋込型光学アプリケ
ータの各々に向けるように構成される、コントローラとを備え得る、患者の脊髄に連結さ
れ、感光性タンパク質を含む標的神経において有向活動電位を生成するためのシステムを
対象とする。第１の埋込型光学アプリケータおよび第２の埋込型光学アプリケータは、第
１の埋込型光学アプリケータが第２の埋込型光学アプリケータより脊髄に近く位置付けら
れた状態で、神経に直列に連結され得る。神経は、オプシンタンパク質をコードするよう
に遺伝子操作されていてもよい。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であ
り得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２
．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから
成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る
。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ
、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。コントロ
ーラは、脊髄に向かう反対方向に向けられる第１の埋込型光学アプリケータを用いて、第
１の光源に活動電位を生成させながら、第２の埋込型光学アプリケータを用いて、第２の
光源に、脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させるように構成され得る。コン
トローラは、脊髄から離れる反対方向に向けられる第２の埋込型光学アプリケータを用い
て、第２の光源に活動電位を生成させながら、第１の埋込型光学アプリケータを用いて、
第１の光源に、脊髄の方への過剰刺激ブロックを生成させるように構成され得る。神経は
さらに、促進性オプシンタンパク質である第２のオプシンタンパク質をコードするように
遺伝子操作されていてもよい。コントローラは、促進性オプシンタンパク質を活性化する
ように選択される波長を有する光を用いて刺激することによって、第１の光源に、脊髄に
向けられる活動電位を生成させるように構成され得、コントローラは、抑制性オプシンタ
ンパク質を活性化するように選択される波長を有する光を用いて刺激することによって、
第２の光源に、脊髄から離れる方向への活動電位を抑制させるように構成される。コント
ローラは、促進性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する光を用
いて刺激することによって、第２の光源に、脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生
成させるように構成され得、コントローラは、抑制性オプシンタンパク質を活性化するよ
うに選択される波長を有する光を用いて刺激することによって、第１の光源に、脊髄に向
かう方向への活動電位を抑制させるように構成される。抑制性オプシンタンパク質は、Ｎ
ｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａ
ｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。促進性オプシン
タンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−Ｓ
ＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。埋込型光学アプリケータお
よび埋込型電気アプリケータは、埋込型電気アプリケータが埋込型光学アプリケータより
脊髄に近く位置付けられた状態で、神経に直列に連結され得る。神経は、オプシンタンパ
ク質をコードするように遺伝子操作されていてもよい。オプシンタンパク質は、抑制性オ
プシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １
．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、
およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシン
タンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ
１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選
択され得る。コントローラは、光源に、脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生成さ
せる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより、脊髄
に向かう反対方向への活動電位の抑制を引き起こすように構成され得る。コントローラは
、光源に、脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、電源に
埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、脊髄に向かう反対方向に向けられる活
動電位を生成するように構成され得る。コントローラは、光源に、脊髄から離れる方への
活動電位を抑制させる一方で、さらに、電源に埋込型電気アプリケータを刺激させること
により、脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成され得る。
実施形態は、標的神経を係合し、光を標的神経に送達するように構成されている第１の
埋込型光学アプリケータであって、標的神経において膜分極変化を引き起こすように第１
の埋込型光学アプリケータによって標的神経の中へ放出され得る光子を、第１の埋込型光
学アプリケータに送達するように構成されている、第１の光源に動作可能に連結される、
第１の埋込型光学アプリケータを提供することと、標的神経を係合し、光を標的神経に送
達するように構成されている第２の埋込型光学アプリケータであって、標的神経において
膜分極変化を引き起こすように第２の埋込型光学アプリケータによって標的神経の中へ放
出され得る光子を、第２の埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている第２
の光源に動作可能に連結される、第２の埋込型光学アプリケータを提供することと、コン
トローラを第１の光源および第２の光源に動作可能に連結することであって、コントロー
ラは、神経に沿って第１の所望の方向に伝搬し、神経に沿って逆方向に実質的に伝搬しな
い活動電位が生成されるように、光子を第１および第２の埋込型光学アプリケータの各々
に向けるように構成される、こととを含み得る、感光性タンパク質を含む標的神経におい
て有向活動電位を生成する方法を対象とする。本方法はさらに、第１の埋込型光学アプリ
ケータが第２の埋込型光学アプリケータより脊髄に近く位置付けられた状態で、第１の埋
込型光学アプリケータおよび第２の埋込型光学アプリケータを神経に直列に連結すること
を含み得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように神経を遺伝子操作
することを含み得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑
制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮ
ｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から
選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オ
プシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ
１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。本方法はさらに、第
２の光源に、第２の埋込型光学アプリケータを用いて、脊髄から離れる方への過剰刺激ブ
ロックを生成させる一方で、さらに、第１の光源に、第１の埋込型光学アプリケータを用
いて、脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成させるように、コントローラを
構成することを含み得る。本方法はさらに、第１の光源に、第１の埋込型光学アプリケー
タを用いて、脊髄の方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、第２の光源に
、脊髄から離れる反対方向に向けられる第２の埋込型光学アプリケータを用いて、活動電
位を生成させるように、コントローラを構成することを含み得る。本方法はさらに、促進
性オプシンタンパク質である、第２のオプシンタンパク質をコードするように神経を遺伝
子操作することを含み得る。
本方法はさらに、促進性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する
光を用いて刺激することによって、第１の光源に、脊髄に向けられる活動電位を生成させ
るように、コントローラを構成することをさらに含み得、コントローラは、抑制性オプシ
ンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する光を用いて刺激することによっ
て、第２の光源に、脊髄から離れる方向への活動電位を抑制させるように構成され得る。
本方法はさらに、促進性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する
光を用いて刺激することによって、第２の光源に、脊髄から離れる方に向けられる活動電
位を生成させるように、コントローラを構成することを含み得、コントローラは、抑制性
オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する光を用いて刺激すること
によって、第１の光源に、脊髄に向かう方向への活動電位を抑制させるように構成され得
る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択され得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１
−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択
され得る。本方法はさらに、埋込型電気アプリケータが埋込型光学アプリケータより脊髄
に近く位置付けられた状態で、埋込型光学アプリケータおよび埋込型電気アプリケータを
神経に直列に連結することを含み得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードす
るように神経を遺伝子操作することを含み得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシン
タンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、
ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、および
ＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパ
ク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−Ｔ
Ｔ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され
得る。本方法はさらに、光源に、脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生成させる一
方で、さらに、電源に、埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより、脊髄に向
かう反対方向への活動電位の抑制を引き起こすように、コントローラを構成することを含
み得る。本方法はさらに、光源に、脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させる
一方で、さらに、電源に、埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、脊髄に向か
う反対方向に向けられる活動電位を生成するように、コントローラを構成することを含み
得る。本方法はさらに、光源に、脊髄から離れる方への活動電位を抑制させる一方で、さ
らに、電源に、埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、脊髄に向かう反対方向
に向けられる活動電位を生成するように、コントローラを構成することを含み得る。
実施形態は、標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋込
型コントローラに永久的に動作可能に連結されるように構成されている埋込型光学アプリ
ケータを提供することであって、埋込型光学アプリケータ、埋込型光源、埋込型電力供給
部、および埋込型コントローラは、事前連結および密封構成で提供され、共通外科的アク
セスポートを通して一緒に設置されるように設計される、ことと、埋込型電力供給部およ
び埋込型コントローラが埋め込まれるべき第１の解剖学的場所への共通外科的アクセスポ
ートを生成することと、挿入経路のためのさらなる外科的アクセスを生成することなく、
第２の解剖学的場所への挿入経路に沿って、それを通る作業管腔を画定する細長い送達導
管を挿入することであって、第２の解剖学的場所は、標的組織構造に隣接する、ことと、
埋込型光学アプリケータを通して送達される光子の少なくとも一部分が標的組織構造に到
達するように、標的組織構造の少なくとも一部分に動作可能に連結される第２の解剖学的
場所で埋込型光学アプリケータを埋め込むように、細長い送達導管を通して埋込型光学ア
プリケータを挿入することとを含み得る、感光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激す
るためのシステムを設置する方法を対象とする。埋込型光学アプリケータは、カフアプリ
ケータ、スラブ型アプリケータ、およびらせん型アプリケータから成る群から選択され得
る。本方法はさらに、外部コントローラを使用して、埋込型コントローラと無線で通信す
ることを含み得る。本方法はさらに、埋込型光源を埋込型光学アプリケータに直接連結し
、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御することによって、
埋込型光源を起動させるように、埋込型光源を埋込型電力供給部および埋込型コントロー
ラに動作可能に連結することを含み得る。本方法はさらに、第２の解剖学的場所における
埋込型光学アプリケータに直接連結されている埋込位置に埋込型光源を埋め込むために、
細長い送達導管を通して埋込型光源を挿入することを含み得る。本方法はさらに、共通ア
クセスポートから細長い送達導管を除去することを含み得る。本方法はさらに、作業管腔
に達し、細長い送達導管の側面を通して作業管腔から細長い送達区画の除去を可能にする
ように構成される、細長い送達導管の長さに沿ったスリットを露出することによって、細
長い送達導管の管腔から送達区画を除去することを含み得る。細長い送達導管は、カニュ
ーレであり得る。細長い送達導管は、カテーテルであり得る。カテーテルは、操縦可能な
カテーテルであり得る。操縦可能なカテーテルは、電気機械要素に動作可能に連結されて
いる電子マスタ入力デバイスを用いてオペレータによって作成されるコマンドに応答して
、細長い送達導管の中への操縦を電気機械要素に誘発させるように構成されている、ロボ
ットで操縦可能なカテーテルであり得る。本方法はさらに、電流を搬送するように構成さ
れている送達区画を用いて、埋込型光源を埋込型電力供給部およびコントローラに動作可
能に連結することを含み得る。本方法はさらに、埋込型電力供給部を、埋込型電力供給部
を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されてい
る１つ以上の埋込型誘導コイルに連結することを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の
埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されてい
る経皮的磁束源を提供することを含み得る。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活
動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成されている搭載デバイスに
連結することを含み得る。本方法はさらに、埋込型電力供給部および埋込型コントローラ
を共通埋込型筐体内に収納することを含み得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。埋
込型光源は、レーザを備え得る。感光性タンパク質を含み得る、組織構造は、オプシンタ
ンパク質をコードするように遺伝子操作されている。感光性タンパク質を含む、組織構造
は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は
、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮ
ｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、
Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進
性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−
Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成
る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサ
イクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒
である。
埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメー
トルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリ
ケータを使用するために、動作させられ得る。本方法はさらに、埋込型光源と埋込型光学
アプリケータとの間に送達区画を相互連結することを含み得、送達区画は、埋込型光源か
ら埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成される。埋込型光源は、第１の解剖
学的場所に埋め込まれ得る。本方法はさらに、共通アクセスポートから細長い送達導管を
除去することを含み得る。本方法はさらに、作業管腔に達し、細長い送達導管の側面を通
して作業管腔から細長い送達区画の除去を可能にするように構成される、細長い送達導管
の長さに沿ったスリットを露出することによって、細長い送達導管の管腔から送達区画を
除去することを含み得る。送達区画は、全内部反射を介してそれに通過させられる実質的
に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。本方法はさらに、埋込
型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納するこ
とを含み得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。
感光性タンパク質は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作された組織構造
を含み得る。感光性タンパク質を含む、組織構造は、オプシンタンパク質をコードするよ
うに遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る
。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、
ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群
から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進
性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣ
ｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約０．
１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得、パ
ルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワット
／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少
なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、動作
させられ得る。
実施形態では、標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋
込型コントローラに永久的に動作可能に連結されるように構成されている埋込型光学アプ
リケータを提供することと、埋込型電力供給部および埋込型コントローラが埋め込まれる
べき第１の解剖学的場所への共通外科的アクセスポートと、挿入経路のためのさらなる外
科的アクセスを生成することなく、第２の解剖学的場所への挿入経路に沿って、それを通
る作業管腔を画定する細長い送達導管を挿入することであって、第２の解剖学的場所は、
標的組織構造に隣接する、ことと、第２の解剖学的場所への第２の外科的アクセスポート
であって、埋込型光学アプリケータは、第２の外科的アクセスポートを通して第２の解剖
学的場所にある、第２の外科的アクセスポートと、共通アクセスポートを通して第１の解
剖学的場所で埋込型電力供給部および埋込型コントローラを埋め込むことと、埋込型光学
アプリケータを埋込型電力供給部および埋込型コントローラと動作可能に連結するように
、細長い送達導管を通して送達区画を挿入することとを含み得る、感光性タンパク質を含
む標的組織構造を刺激するためのシステムを設置する方法を対象とする。埋込型光学アプ
リケータは、カフアプリケータ、スラブ型アプリケータ、およびらせん型アプリケータか
ら成る群から選択され得る。本方法はさらに、外部コントローラを使用して、埋込型コン
トローラと無線で通信することを含み得る。本方法はさらに、第１の解剖学的場所と第２
の解剖学的場所との間の定位置に送達区画を残して、細長い送達導管を除去することを含
み得る。細長い送達導管は、カニューレであり得る。細長い送達導管は、カテーテルであ
り得る。カテーテルは、操縦可能なカテーテルであり得る。操縦可能なカテーテルは、電
気機械要素に動作可能に連結されている電子マスタ入力デバイスを用いてオペレータによ
って作成されるコマンドに応答して、細長い送達導管の中への操縦を電気機械要素に誘発
させるように構成されている、ロボットで操縦可能なカテーテルであり得る。本方法はさ
らに、第２の場所で埋込型光源を埋込型光学アプリケータに直接連結し、第２の場所で送
達区画を埋込型光源に連結することをさらに含み得、送達区画は、電流を搬送するように
構成される。送達区画を埋込型光源に連結することは、伝導性シャフト継手を密なコネク
タシールスタックソケットに挿入することによって、コネクタ連結を形成することを含み
得る。本方法はさらに、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制
御することによって、埋込型光源を起動させるように、送達区画を埋込型電力供給部およ
び埋込型コントローラに連結することを含み得る。送達区画を埋込型電力供給部および埋
込型コントローラに連結することは、伝導性シャフト継手を密なコネクタシールスタック
ソケットに挿入することによって、コネクタ連結を形成することを含み得る。本方法はさ
らに、埋込型電力供給部を、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的
磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結する
ことを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の
充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を提供することを含み得る
。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を
保持するように構成されている搭載デバイスに連結することを含み得る。本方法はさらに
、埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することを含み
得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質をコー
ドするように、感光性タンパク質を含む組織構造を遺伝子操作することを含み得る。オプ
シンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は
、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、
Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタ
ンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、Ｃｈ
Ｒ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ
２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。本方法はさらに、約０．１パーセント〜１００
パーセントのデューティサイクルを使用して、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒のパルス持
続時間で光源を起動させることを含み得る。本方法はさらに、約５ミリワット／平方ミリ
メートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１
つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、埋込型光源を動
作させることを含み得る。本方法はさらに、第２の解剖学的場所における埋込型光学アプ
リケータと第１の解剖学的場所における埋込型光源との間に送達区画を相互連結すること
を含み得、送達区画は、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構
成される。
本方法はさらに、第１の解剖学的場所で埋込型光源を埋め込むことを含み得る。本方法は
さらに、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこへの電流を制御することによ
って、埋込型光源を起動させて光子を埋込型光学アプリケータに向けるように、埋込型電
力供給部および埋込型コントローラを埋込型光源に動作可能に連結することを含み得る。
本方法はさらに、第１の解剖学的場所と第２の解剖学的場所との間に位置付けられた送達
区画を残すように、患者から細長い送達導管を除去することを含み得る。第２の解剖学的
場所における埋込型光学アプリケータと第１の解剖学的場所における埋込型光源との間に
送達区画を相互連結することは、それらの間で光子を効率的に伝達するように、送達区画
と埋込型光源との間、および送達区画と埋込型光学アプリケータとの間に、原位置で光学
コネクタ連結を形成することを含み得る。光学コネクタ連結を形成することは、送達区画
の近位端をスリーブコネクタに挿入することを含み得る。送達区画は、全内部反射を介し
てそれを通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る
。本方法はさらに、埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋
込型筐体内に収納することを含み得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。本方
法はさらに、埋込型電力供給部を、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている
経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連
結することを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の
付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を提供することを含
み得る。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁
束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結することを含み得る。本方法は
さらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク質を含む組織構造を遺
伝子操作することを含み得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり
得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．
０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成
る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。
促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、
ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約
０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得
、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である。本方法はさらに、約５ミリ
ワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光
子を少なくとも１つの組織構造に向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために
、埋込型光源を動作させることを含み得る。
実施形態は、標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋込
型コントローラに永久的に動作可能に連結されるように構成されている埋込型光学アプリ
ケータを提供することであって、埋込型電力供給部と埋込型コントローラとは、事前連結
および密封構成で提供され、共通外科的アクセスポートを通して一緒に設置されるように
設計される、ことと、埋込型電力供給部および埋込型コントローラが埋め込まれるべき第
１の解剖学的場所への共通外科的アクセスポートを生成することと、挿入経路のためのさ
らなる外科的アクセスを生成することなく、第２の解剖学的場所への挿入経路に沿って、
それを通る作業管腔を画定する細長い送達導管を挿入することであって、第２の解剖学的
場所は、標的組織構造に隣接する、ことと、埋込型光学アプリケータを通して送達される
光子の少なくとも一部分が標的組織構造に到達するように、標的組織構造の少なくとも一
部分に動作可能に連結される第２の解剖学的場所で埋込型光学アプリケータを埋め込むよ
うに、細長い送達導管を通して埋込型光学アプリケータを挿入することとを含み得る、感
光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激するためのシステムを設置する方法を対象とす
る。埋込型光学アプリケータは、カフアプリケータ、スラブ型アプリケータ、およびらせ
ん型アプリケータから成る群から選択され得る。本方法はさらに、外部コントローラを使
用して、埋込型コントローラと無線で通信することを含み得る。本方法はさらに、埋込型
光源を埋込型光学アプリケータに直接連結することを含み得る。本方法はさらに、第２の
解剖学的場所における埋込型光学アプリケータに直接連結されている埋込位置に埋込型光
源を埋め込むために、細長い送達導管を通して埋込型光源を挿入することを含み得、埋込
型光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画に連結される。本方法はさらに
、第１の解剖学的場所と第２の解剖学的場所との間に位置付けられた送達区画を残すよう
に、共通アクセスポートから細長い送達導管を除去することを含み得る。本方法はさらに
、細長い送達導管の管腔から送達区画を除去し、埋込型コントローラが、埋込型電力供給
部からそこへの電流を制御することによって、埋込型光源を起動させるように、埋込型光
源を埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することを含み得る。
埋込型光源を埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することは、
送達区画と埋込型電力供給部および埋込型コントローラに連結される導線との間に、原位
置でコネクタ連結を形成することを含み得る。コネクタ連結を形成することは、伝導性シ
ャフト継手を密なコネクタシールスタックソケットに挿入することを含み得る。細長い送
達導管は、カニューレであり得る。細長い送達導管は、カテーテルであり得る。カテーテ
ルは、操縦可能なカテーテルであり得る。操縦可能なカテーテルは、電気機械要素に動作
可能に連結されている電子マスタ入力デバイスを用いてオペレータによって作成されるコ
マンドに応答して、細長い送達導管の中への操縦を電気機械要素に誘発させるように構成
されている、ロボットで操縦可能なカテーテルであり得る。本方法はさらに、埋込型電力
供給部を、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を
受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結することを含み得る。
本方法はさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付
けられるように構成されている経皮的磁束源を提供することを含み得る。本方法はさらに
、経皮的磁束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構
成されている搭載デバイスに連結することを含み得る。本方法はさらに、埋込型電力供給
部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することを含み得る。光源は、発
光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。組織構造は、オプシンタン
パク質をコードするように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。感光性タンパ
ク質を含む、組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得る。
オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク
質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａ
ｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシ
ンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、
ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣ
ｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パー
セントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１
ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２
００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に
向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。本方法はさ
らに、送達区画を埋込型光学アプリケータに連結することを含み得、送達区画が埋込型光
源に連結されると、送達区画は、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を伝搬する
ように構成される。埋込型光源は、第１の解剖学的場所に埋め込まれ得る。本方法はさら
に、第１の解剖学的場所と第２の解剖学的場所との間に位置付けられた送達区画を残すよ
うに、共通アクセスポートから細長い送達導管を除去することを含み得る。本方法はさら
に、細長い送達導管の管腔から送達区画を除去し、送達区画を用いて埋込型光源を埋込型
光学アプリケータに連結し、さらに、埋込型コントローラが、埋込型電力供給部からそこ
への電流を制御することによって、埋込型光源を起動させて光子を埋込型光学アプリケー
タに向けるように、埋込型電力供給部および埋込型コントローラを埋込型光源に動作可能
に連結することを含み得る。
送達区画を用いて埋込型光源を埋込型光学アプリケータに連結することは、それらの間で
光子を効率的に伝達するように、送達区画と埋込型光源との間に、原位置で光学コネクタ
連結を形成することを含み得る。光学コネクタ連結を形成することは、送達区画の近位端
をスリーブコネクタに挿入することを含み得る。送達区画は、全内部反射を介してそれを
通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。埋込型
光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得
る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。埋込
型電力供給部は、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から
磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本シ
ステムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付
けられるように構成されている経皮的磁束源を備え得る。本システムはさらに、１つ以上
の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されて
いる経皮的磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮
的磁束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。埋込型電力供給
部および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオ
ードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。組織構造は、オプシンタンパク質を
コードするように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。感光性タンパク質を含
む、組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作されていてもよい。
オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク
質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａ
ｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシ
ンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、
ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣ
ｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は、約０．１パーセント〜１００パー
セントのデューティサイクルを使用して、パルスにされ得、パルス持続時間は、約０．１
ミリ秒〜約２０ミリ秒である。埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２
００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射照度で光子を少なくとも１つの組織構造に
向けるように埋込型光学アプリケータを使用するために、動作させられ得る。
別の実施形態は、標的組織構造の外面を係合し、光を標的組織構造に直接送達するよう
に構成されている埋込型光学アプリケータであって、標的組織構造の中へアプリケータに
よって放出され得る光子を埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている光源
に動作可能に連結される、埋込型光学アプリケータを備え得る、感光性タンパク質を含む
患者の標的組織構造を照射するためのシステムを対象とする。光源は、埋込型光学アプリ
ケータに直接連結され得、コントローラが、電力供給部からそこへの電流を制御すること
によって、光源を起動させるように、光源は、電力供給部およびコントローラに動作可能
に連結される。光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、電力供
給部およびコントローラに動作可能に連結され得る。電力供給部は、埋込型であり得る。
コントローラは、埋込型であり得る。電力供給部は、埋込型電力供給部を再充電するよう
に構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込
型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接
する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を備え得
る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように
構成されている搭載デバイスに連結され得る。搭載デバイスは、ベスト、スリング、スト
ラップ、シャツ、およびパンツから成る群から選択され得る。電力供給部およびコントロ
ーラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。光源は
、レーザを備え得る。感光性タンパク質を含む、組織構造は、オプシンタンパク質をコー
ドするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質で
あり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ
２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴか
ら成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得
る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。光源は
、埋込型であり得る。本システムはさらに、埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間
に相互連結されている送達区画であって、埋込型光源から埋込型光学アプリケータに光を
伝搬するように構成されている送達区画を備え得る。送達区画は、全内部反射を介してそ
れを通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。コ
ントローラが、電力供給部からそこへの電流を制御することによって、光源を起動させる
ように、埋込型光源は、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結され得る。埋込
型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は
、体外光源であり得、埋込型光伝導体が、体外光源と埋込型光学アプリケータとの間に動
作可能に連結され、埋込型光伝導体は、埋込型光学アプリケータと、体外光源から光子を
受け取り、光子を少なくとも部分的に埋込型光学アプリケータに向けるように選択される
、第２の場所との間に埋め込まれるように構成される。第２の場所は、組織によって完全
に封入され得、埋込型光伝導体は、組織の比較的薄い層を通して体外光源から光子を受け
取るように構成され得る。組織の比較的薄い層は、約１００ミクロン〜約１ミリメートル
の最大厚を有し得る。第２の場所は、直接体外アクセス可能であり得る。
別の実施形態は、照射されるべき標的組織構造を選択することと、標的組織構造の外面
を係合し、光を標的組織構造に直接送達するように構成されている埋込型光学アプリケー
タを提供することと、標的組織構造を係合するように、埋込型光学アプリケータを埋め込
むことと、埋込型光学アプリケータを光源に動作可能に連結することと、光源から埋込型
光アプリケータに伝達される光子を使用して、埋込型光アプリケータを通して標的組織構
造を照射することとを含み得る、患者の標的組織構造を照射する方法を対象とする。光源
は、埋込型光学アプリケータに直接連結され得、コントローラが、電力供給部からそこへ
の電流を制御することによって、光源を起動させるように、光源は、電力供給部およびコ
ントローラに動作可能に連結される。光源は、電流を搬送するように構成されている送達
区画を用いて、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結され得る。電力供給部は
、埋込型であり得る。コントローラは、埋込型であり得る。電力供給部は、埋込型電力供
給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成され
ている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋
込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている
経皮的磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁
束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。搭載デバイスは、ベ
スト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群から選択され得る。電力
供給部およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオー
ドを備え得る。光源は、レーザを備え得る。感光性タンパク質を含む、組織構造は、オプ
シンタンパク質をコードするように遺伝子操作されていてもよい。オプシンタンパク質は
、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮ
ｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、
Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進
性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−
Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成
る群から選択され得る。光源は、埋込型であり得る。本システムはさらに、埋込型光源と
埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画であって、埋込型光源から
埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成されている送達区画を備え得る。送達
区画は、全内部反射を介してそれに通過させられる実質的に全ての光を伝搬するように構
成されている、導波路を備え得る。埋込型光源は、コントローラが、電力供給部からそこ
への電流を制御することによって、光源を起動させるように、電力供給部およびコントロ
ーラに動作可能に連結され得る。埋込型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通
埋込型筐体内に収納され得る。光源は、体外光源であり得、埋込型光伝導体が、体外光源
と埋込型光学アプリケータとの間に動作可能に連結され、埋込型光伝導体は、埋込型光学
アプリケータと、体外光源から光子を受け取り、光子を少なくとも部分的に埋込型光学ア
プリケータに向けるように選択される、第２の場所との間に埋め込まれるように構成され
る。第２の場所は、組織によって完全に封入され得、埋込型光伝導体は、組織の比較的薄
い層を通して体外光源から光子を受け取るように構成され得る。組織の比較的薄い層は、
約１００ミクロン〜約１ミリメートルの最大厚を有し得る。第２の場所は、直接体外アク
セス可能であり得る。
別の実施形態は、組織構造に直接隣接する第１の皮下場所と、第２の場所との間に永久
的に連結されるように構成され、第２の場所は、第２の場所に向けられる体外光子が、少
なくとも部分的に埋込型光アプリケータを通って標的組織構造に伝送されるように選択さ
れる、埋込型光伝導体と、第１の皮下場所に到達する向けられる光子の一部分に少なくと
も部分的に基づいて、組織構造の感光性タンパク質の変化を引き起こすために十分な量で
、光子を第２の場所で埋込型光伝導体の中へ制御可能に向けるように構成される、体外光
源とを備え得る、感光性タンパク質を含む、標的組織構造を刺激するためのシステムを対
象とする。埋込型光伝導体は、第２の場所で近位端を有し得、近位端は、拡大集光表面を
備え得る。拡大集光表面は、体外光子を捕捉するように方向づけられた入射面を伴う楔形
幾何学形状を備え得る。埋込型光伝導体は、全内部反射を介してそれに通過させられる実
質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。埋込型光伝導体は
、ガラス、ポリマー、結晶から成る群から選択される材料種類を含み得る。埋込型光伝導
体は、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、およびそれら
の共重合体から成る群から選択されるポリマーを含み得る。埋込型光伝導体は、光が埋込
型光伝導体を伝搬されるときに全内部反射から脱出する光を再循環させるように構成され
ている反射層を備え得る。反射層は、銀、ロジウム、アルミニウム、および金から成る群
から選択される材料を含み得る。埋込型光伝導体は、環境から埋込型光伝導体またはその
上の他の層を保護するための絶縁層で少なくとも部分的に封入され得る。絶縁層は、二酸
化ケイ素、酸化アルミニウム、および二酸化マグネシウムから成る群から選択される材料
を含み得る。埋込型光伝導体は、光子が埋込型光伝導体を伝搬されるときに埋込型光伝導
体内にエバネセント波を閉じ込めるように構成されているクラッド層を備え得る。クラッ
ド層は、フッ素化エチレンプロピレン、ポリメチルペンテン、およびＴＨＶフッ素重合体
混合物から成る群から選択される材料を含み得る。埋込型光伝導体は、生体適合性を向上
させ、埋込型光伝導体の屈折性質に対する変化を防止するように構成されている生体不活
性層を備え得る。生体不活性層は、金、白金、パリレン−Ｃ、ポリ（エチレングリコール
）、ホスホリルコリン、ポリエチレンオキシドポリマー、およびＤ−マンニトール末端ア
ルカンチオールから成る群から選択される材料を含み得る。本システムはさらに、埋込型
光伝導体の挿入前に挿入されるように構成されている設置パイロット部材を備え得る。パ
イロット部材は、切断ツールまたは拡張器を備え得る。本システムはさらに、それを通し
て埋込型光伝導体が取り外し可能に連結され得る、それを通る管腔を画定する、送達導管
を備え得る。本システムはさらに、組織構造に連結され、さらに、埋込型光伝導体を通っ
て移動する光子が、埋込型光アプリケータの中へ伝達されて組織構造の中へ向けられ得る
ように、第１の場所で埋込型光伝導体の少なくとも１つの表面に連結されるように構成さ
れている埋込型光アプリケータを備え得る。第２の場所は、組織によって完全に封入され
得、埋込型光伝導体は、組織の比較的薄い層を通して体外光源から光子を受け取るように
構成され得る。組織の比較的薄い層は、約１００ミクロン〜約１ミリメートルの最大厚を
有し得る。第２の場所は、直接体外アクセス可能であり得る。感光性タンパク質を含む、
組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作されていてもよい。オプ
シンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は
、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、
Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタ
ンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、Ｃｈ
Ｒ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ
２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。
別の実施形態は、第１の皮下場所で照明を使用して刺激されるべき標的組織構造を選択
することと、第１の皮下場所と、第２の場所に向けられる体外光子が、少なくとも部分的
に埋込型光伝導体を通って標的組織構造に伝送されるように選択される、第２の場所との
間に永久的に連結されるように構成されている埋込型光伝導体を提供することとを含み得
る、感光性タンパク質を含む組織構造を刺激する方法を対象とする。刺激される標的組織
構造を選択することは、Ｘ線撮影、蛍光透視法、超音波、磁気共鳴映像法、コンピュータ
断層撮影法、および内視鏡検査から成る群から選択されるモダリティを使用して、標的組
織を撮像することを含み得る。本方法はさらに、埋込型光伝導体を通して光子を標的組織
構造に向けるように、体外光源を提供することを含み得る。埋込型光伝導体は、第２の場
所において、拡大集光表面を備えている近位端を有し得る。拡大集光表面は、体外光子を
捕捉するように方向づけられた入射面を伴う楔形幾何学形状を備え得る。埋込型光伝導体
は、全内部反射を介してそれに通過させられる実質的に全ての光を伝搬するように構成さ
れている、導波路を備え得る。埋込型光伝導体は、ガラス、ポリマー、結晶から成る群か
ら選択される材料種類を含み得る。埋込型光伝導体は、ポリメチルメタクリレート、シリ
コーン、ポリジメチルシロキサン、およびそれらの共重合体から成る群から選択されるポ
リマーを含み得る。埋込型光伝導体は、光が埋込型光伝導体を伝搬されるときに全内部反
射から脱出する光を再循環させるように構成されている反射層を備え得る。反射層は、銀
、ロジウム、アルミニウム、および金から成る群から選択される材料を含み得る。埋込型
光伝導体は、環境から埋込型光伝導体またはその上の他の層を保護するための絶縁層で少
なくとも部分的に封入され得る。絶縁層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および二
酸化マグネシウムから成る群から選択される材料を含み得る。埋込型光伝導体は、光子が
埋込型光伝導体を伝搬されるときに埋込型光伝導体内にエバネセント波を閉じ込めるよう
に構成されているクラッド層を備え得る。クラッド層は、フッ素化エチレンプロピレン、
ポリメチルペンテン、およびＴＨＶフッ素重合体混合物から成る群から選択される材料を
含み得る。埋込型光伝導体は、生体適合性を向上させ、埋込型光伝導体の屈折性質に対す
る変化を防止するように構成されている生体不活性層を備え得る。生体不活性層は、金、
白金、パリレン−Ｃ、ポリ（エチレングリコール）、ホスホリルコリン、ポリエチレンオ
キシドポリマー、およびＤ−マンニトール末端アルカンチオールから成る群から選択され
る材料を含み得る。本方法はさらに、埋込型光伝導体の挿入前にパイロット部材を設置す
ることを含み得、パイロット部材は、埋込型光伝導体の埋込のために関連組織を準備する
ことに役立つように構成される。パイロット部材は、切断ツールまたは拡張器を備え得る
。本方法はさらに、それを通して埋込型光伝導体が取り外し可能に連結され得る、それを
通る管腔を画定する、送達導管を提供することを含み得る。本方法はさらに、組織構造に
連結され、さらに、埋込型光伝導体を通って移動する光子が、埋込型光アプリケータの中
へ伝達されて組織構造の中へ向けられ得るように、第１の場所で埋込型光伝導体の少なく
とも１つの表面に連結されるように構成されている埋込型光アプリケータを提供すること
を含み得る。第２の場所は、組織によって完全に封入され得、埋込型光伝導体は、組織の
比較的薄い層を通して体外光源から光子を受け取るように構成され得る。組織の比較的薄
い層は、約１００ミクロン〜約１ミリメートルの最大厚を有し得る。第２の場所は、直接
体外アクセス可能であり得る。感光性タンパク質を含む、組織構造は、オプシンタンパク
質をコードするように遺伝子操作され得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタン
パク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮ
ｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒ
ｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質
であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、
ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る
。
実施形態は、圧縮状態で、脊椎の石灰化構造間の小さい外科的アクセスを通して髄腔内
空間に外科的に送達可能であり、拡張状態に髄腔内空間の内側で拡張されるように構成さ
れている埋込型光学アプリケータであって、拡張状態において、埋込型光学アプリケータ
は、第１の照明区画と、第２の照明区画とを備え、第１の照明区画が、選択された神経根
対の第１の神経根を照射するように構成される一方で、第２の照明区画は、選択された神
経根対からの第２の神経根を照射するように構成される、埋込型光学アプリケータを備え
得る、患者の脊椎の髄腔内空間内から、感光性タンパク質を含むように遺伝子操作された
神経根対を照射するためのシステムを対象とする。本システムはさらに、埋込型光学アプ
リケータの第１の照明区画に直接連結されている第１の埋込型光源と、第２の照明区画に
直接連結されている第２の埋込型光源とを備え得、コントローラが、電力供給部からそこ
への電流を制御することによって、第１および第２の埋込型光源を起動させるように、光
源の各々は、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結される。第１および第２の
光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、電力供給部およびコン
トローラに動作可能に連結され得る。電力供給部は、埋込型であり得る。コントローラは
、埋込型であり得る。電力供給部は、埋込型電力供給部を再充電するように構成されてい
る経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに
連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近
の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮的磁束源を備え得る。経皮的磁束
源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成されている
搭載デバイスに連結され得る。搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ
、およびパンツから成る群から選択され得る。電力供給部およびコントローラは、共通埋
込型筐体内に収納され得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。光源は、レーザを備え
得る。感光性タンパク質を含む組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝
子操作されていてもよい。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る
。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、
ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群
から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進
性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣ
ｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。第１および第２
の照明区画の各々は、埋込型光源に動作可能に連結され得る。本システムはさらに、埋込
型光源と埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画であって、埋込型
光源から、光が第１および第２の照明区画を通して神経根対に分配され得る、埋込型光学
アプリケータに光を伝搬するように構成される、送達区画を備え得る。送達区画は、全内
部反射を介してそれを通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波
路を備え得る。コントローラが、電力供給部からそこへの電流を制御することによって、
光源を起動させるように、埋込型光源は、電力供給部およびコントローラに動作可能に連
結され得る。埋込型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納
され得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。電力供給部は、埋込型電力供給部
を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されてい
る１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本システムはさらに、１つ以上の埋込型
誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように構成されている経皮
的磁束源を備え得る。経皮的磁束源は、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源
を保持するように構成されている搭載デバイスに連結され得る。搭載デバイスは、ベスト
、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群から選択され得る。組織構造
は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得
る。オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタン
パク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、
Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オ
プシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質
は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およ
びＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。拡張状態において、第１の照明区画が
、選択された神経根対の第１の神経根に直接隣接するように整列させられ得る一方で、第
２の照明区画は、選択された神経根対の第２の神経根に直接隣接するように整列させられ
得、これは、展開幾何学構成を形成し得る。本システムはさらに、埋込型光学アプリケー
タに動作可能に連結され、起動させられると、展開幾何学構成を保持するように構成され
る、付勢区画をさらに備え得る。本システムはさらに、付勢区画に動作可能に連結され、
埋込型光学アプリケータの幾何学形状を調整して展開幾何学構成に達することを促進する
ように構成されている、引張ワイヤを備え得る。神経根対は、後根対であり得る。神経根
対は、前根対であり得る。
実施形態は、圧縮状態で、脊椎の石灰化構造の間に生成される小さい外科的アクセスを
通して髄腔内空間に埋込型光学アプリケータを外科的に送達することと、髄腔内空間の内
側で埋込型光学アプリケータを拡張状態まで拡張することであって、埋込型光学アプリケ
ータは、第１の照明区画と、第２の照明区画とを備え、第１の照明区画が、選択された神
経根対の第１の神経根を照射するように構成される一方で、第２の照明区画は、選択され
た神経根対からの第２の神経根を照射するように構成される、こととを含み得る、患者の
脊椎の髄腔内空間内から、感光性タンパク質を含むように遺伝子操作された神経根対を照
射する方法を対象とする。本方法はさらに、埋込型光学アプリケータの第１の照明区画に
直接連結されている第１の埋込型光源、および第２の照明区画に直接連結されている第２
の埋込型光源を提供することを含み得、コントローラが、電力供給部からそこへの電流を
制御することによって、第１および第２の埋込型光源を起動させるように、光源の各々は
、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結される。本方法はさらに、電流を搬送
するように構成されている送達区画を用いて、第１および第２の光源を電力供給部および
コントローラに動作可能に連結することを含み得る。電力供給部は、埋込型であり得る。
コントローラは、埋込型であり得る。本方法はさらに、電力供給部を、埋込型電力供給部
を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取るように構成されてい
る１つ以上の埋込型誘導コイルに連結することを含み得る。本方法はさらに、１つ以上の
埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるように、経皮的磁束
源を構成することを含み得る。本方法はさらに、経皮的磁束源を、患者が活動している間
、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成されている搭載デバイスに連結すること
含み得る。搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから
成る群から選択され得る。本方法はさらに、電力供給部およびコントローラを共通埋込型
筐体内に収納することを含み得る。光源は、発光ダイオードを備え得る。光源は、レーザ
を備え得る。本方法はさらに、オプシンタンパク質をコードするように、感光性タンパク
質を含む組織構造を遺伝子操作することを含み得る。オプシンタンパク質は、抑制性オプ
シンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．
０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、お
よびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク質は、促進性オプシンタ
ンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１
−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択
され得る。本方法はさらに、第１および第２の照明区画の各々を埋込型光源に動作可能に
連結することを含み得る。本方法はさらに、埋込型光源と埋込型光学アプリケータとの間
に送達区画を相互連結することを含み得、送達区画は、埋込型光源から、光が第１および
第２の照明区画を通して神経根対に分配され得る、埋込型光学アプリケータに光を伝搬す
るように構成される。送達区画は、全内部反射を介してそれを通される実質的に全ての光
を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。本方法はさらに、コントローラが
、電力供給部からそこへの電流を制御することによって、光源を起動させるように、埋込
型光源を電力供給部およびコントローラに動作可能に連結することを含み得る。本方法は
さらに、埋込型光源、電力供給部、およびコントローラを共通埋込型筐体内に収納するこ
とを含み得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得る。本方法はさらに、電力供給部
を、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源から磁束を受け取
るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結することを含み得る。本方法
はさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられ
るように構成されている経皮的磁束源を提供することを含み得る。本方法はさらに、経皮
的磁束源を、患者が活動している間、充電位置で経皮的磁束源を保持するように構成され
ている搭載デバイスに連結することを含み得る。搭載デバイスは、ベスト、スリング、ス
トラップ、シャツ、およびパンツから成る群から選択され得る。組織構造は、オプシンタ
ンパク質をコードするように遺伝子操作された感光性タンパク質を含み得る。オプシンタ
ンパク質は、抑制性オプシンタンパク質であり得る。抑制性オプシンタンパク質は、Ｎｐ
ＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ
３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。オプシンタンパク
質は、促進性オプシンタンパク質であり得る。促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、
Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−Ｓ
ＦＯから成る群から選択され得る。本方法はさらに、拡張状態で、選択された神経根対の
第１の神経根に直接隣接するように第１の照明区画を整列させ、拡張状態で、展開幾何学
構成を形成するために、選択された神経根対の第２の神経根に直接隣接するように第２の
照明区画を整列させることを含み得る。本方法はさらに、埋込型光学アプリケータに動作
可能に連結され、起動させられると、展開幾何学構成を保持するように構成される、付勢
区画を提供することを含み得る。本方法はさらに、引張ワイヤを付勢区画に動作可能に連
結することを含み得、引張ワイヤは、埋込型光学アプリケータの幾何学形状を調整して展
開幾何学構成に達することを促進するように構成される。神経根対は、後根対であり得る
。神経根対は、前根対であり得る。
別の実施形態は、装填されていないときに弓形幾何学構成をとるように付勢されている
細長い可撓性注射部材であって、注射針のアレイを備え、細長い可撓性注射部材に動作可
能に連結されている遠隔アクチュエータを操作するオペレータからの入力に基づいて、実
質的に真っ直ぐな幾何学構成をとるように構成される、注射部材を備え得る、標的組織構
造に注射するためのシステムを対象とする。弓形構成は、実質的に一定の曲率半径を備え
得る。弓形構成は、不規則に弓形の幾何学構成を備え得る。細長い可撓性注射部材は、装
填されていないときに細長い可撓性注射部材を弓形構成に押勢するように構成されている
屈曲脊椎部材を備え得る。屈曲脊椎部材は、形状記憶超合金を含み得る。細長い可撓性注
射部材はさらに、屈曲脊椎部材によって与えられている負荷を克服するように、オペレー
タからの入力に基づいて加圧され得、細長い可撓性注射部材を実質的に真っ直ぐな幾何学
構成に押勢し得る、機械的矯正ブラダを備え得る。遠隔アクチュエータは、オペレータに
よって加圧され得る、矯正蓄圧器を備え得る。矯正蓄圧器は、流体導管によって機械的矯
正ブラダに流体的に連結され得る。細長い可撓性注射部材は、実質的に真っ直ぐな構成で
視認された場合、実質的に長方形の形態を有し得る。弓形幾何学構成は、円形の形状を備
え得る。弓形幾何学構成は、少なくとも部分的にらせん形の形状を備え得る。本システム
はさらに、注射針のアレイに流体的に連結されている注射流体貯留部を備え得る。注射針
のアレイは、細長い可撓性注射部材が実質的に真っ直ぐな構成であるときに実質的に同一
平面上にあり得る。本システムはさらに、それを通して細長い可撓性注射部材が移動可能
に連結され得る、管腔を画定する細長い送達導管を備え得る。細長い送達導管は、カテー
テルを備え得る。カテーテルは、カテーテルにおいて制御された屈曲を引き起こすように
近位で操作され得る１つ以上の操縦要素を備え得る、遠隔で操縦可能なカテーテルであり
得る。本システムはさらに、送達導管に連結され、細長い可撓性注射部材の配置中に細長
い可撓性注射部材と細長い送達導管との間で相対運動の生成を促進するように構成される
、細長い送達部材を備え得る。細長い送達部材は、細長い送達導管の屈曲に応じて屈曲す
るように構成されている可撓性シャフトを備え得る。
別の実施形態は、注射されるべき標的組織構造を選択することと、装填されていないと
きに弓形幾何学構成をとるように付勢されている細長い可撓性注射部材であって、注射針
のアレイを備え、細長い可撓性注射部材に動作可能に連結されている遠隔アクチュエータ
を操作するオペレータからの入力に基づいて、実質的に真っ直ぐな幾何学構成をとるよう
に構成される、注射部材を提供することと、オペレータからの入力に基づいて、細長い可
撓性注射部材に実質的に真っ直ぐな構成をとらせることと、入力の解放時に、可撓性注射
部材が、弓形幾何学構成に戻るように付勢され、弓形構成に向かって再構成する際に、細
長い可撓性部材の複数部分が、複数の注射針を標的組織構造の中へ前進させるように、標
的組織構造に対する位置に細長い可撓性注射部材をナビゲートすることと、複数の注射針
を標的組織構造の中へ前進させるように、入力を解放することと、標的組織構造の中へ前
進させられた複数の針を使用して、標的組織構造に注射することとを含み得る、標的組織
構造に注射する方法を対象とする。注射されるべき標的組織構造を選択することは、Ｘ線
撮影、蛍光透視法、超音波、磁気共鳴映像法、コンピュータ断層撮影法、および内視鏡検
査から成る群から選択されるモダリティを使用して、標的組織を撮像することを含み得る
。弓形構成は、実質的に一定の曲率半径を備え得る。弓形構成は、不規則に弓形の幾何学
構成を備え得る。細長い可撓性注射部材は、装填されていないときに細長い可撓性注射部
材を弓形構成に押勢するように構成されている屈曲脊椎部材を備え得る。屈曲脊椎部材は
、形状記憶超合金を含み得る。細長い可撓性注射部材はさらに、屈曲脊椎部材によって与
えられている負荷を克服するように、オペレータからの入力に基づいて加圧され得、細長
い可撓性注射部材を実質的に真っ直ぐな幾何学構成に押勢し得る、機械的矯正ブラダを備
え得、細長い可撓性注射部材に実質的に真っ直ぐな構成をとらせることは、機械的矯正ブ
ラダ内の圧力を上昇させることを含み得る。遠隔アクチュエータは、オペレータによって
加圧される矯正蓄圧器であって、流体導管によって機械的矯正ブラダに流体的に連結され
ている矯正蓄圧器を備え得、機械的矯正ブラダ内の圧力を上昇させることは、矯正蓄圧器
内の圧力を上昇させることを含む。細長い可撓性注射部材は、実質的に真っ直ぐな構成で
視認された場合、実質的に長方形の形態を有し得る。弓形幾何学構成は、円形の形状を備
え得る。弓形幾何学構成は、少なくとも部分的にらせん形の形状を備え得る。標的組織構
造に注射することは、注射針のアレイに流体的に連結されている注射流体貯留部内の圧力
を上昇させることを含み得る。注射針のアレイは、細長い可撓性注射部材が実質的に真っ
直ぐな構成であるときに実質的に同一平面上にあり得る。本方法はさらに、細長い可撓性
注射部材が非外傷性に送達され得るように、細長い送達導管を通して画定される管腔を通
して、細長い可撓性注射部材を移動可能に連結することを含み得る。細長い送達導管は、
カテーテルを備え得る。カテーテルは、カテーテルにおいて制御された屈曲を引き起こす
ように近位で操作され得る１つ以上の操縦要素を備えている遠隔で操縦可能なカテーテル
であり得る。本方法はさらに、カテーテルをナビゲートするように１つ以上の操縦要素を
操作し、それによって、細長い可撓性注射部材をナビゲートすることを含み得る。本方法
はさらに、送達導管に連結され、細長い可撓性注射部材の配置中に細長い可撓性注射部材
と細長い送達導管との間で相対運動の生成を促進するように構成される、細長い送達部材
を備え得る。本方法はさらに、送達導管から細長い可撓性注射部材を少なくとも部分的に
除去するために、送達導管に対して細長い送達部材を移動させることを含み得る。細長い
送達部材は、細長い送達導管の屈曲に応じて屈曲するように構成されている可撓性シャフ
トを備え得る。
別の実施形態は、光源から光を受け取るように構成されているスラブ様構造であって、
スラブ様構造は、チャネル部材と出力結合器とを備え、チャネル部材は、それを通して光
子が向けられ得る光チャネルを画定するように構成され、出力結合器は、チャネル部材に
動作可能に連結され、チャネル部材から受け取られる光子を標的組織構造に向けるように
構成されている、スラブ様構造を備え得る、感光性タンパク質をコードするように遺伝子
操作された標的組織構造に光を分配するための埋込型デバイスを対象とする。スラブ様構
造は、内面が標的組織構造に直接隣接して位置付けられるように構成され、外面がスラブ
様構造から標的組織構造と反対側に位置付けられるように構成されるように、内面および
外面を有し得る。外面は、通常はスラブ様構造から消散するであろう光子の少なくとも一
部分を反射して標的組織構造に向けて戻すように構成されている反射要素を含み得る。反
射要素は、コーティングを備え得る。コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム
、および硫酸バリウムから成る群からの材料であり得る。内面は、標的組織構造に接触す
るように構成され得る。内面は、実質的に平滑な表面で標的組織構造に接触するように構
成され得る。チャネル部材は、全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように
構成されている光導波路を備え得る。導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、およ
びそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含み得る。導波路は、ポリジメチ
ルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、および高屈折率ポリマー複合材
料から成る群から選択されるポリマーを含み得る。導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポ
リマーマトリクスを含む高屈折率ポリマー複合材料を含み得る。出力結合器は、ファセッ
トであり得る。出力結合器は、内包物であり得る。出力結合器は、表面テクスチャであり
得る。本デバイスはさらに、複数の出力結合器を備え得る。スラブ様部材は、標的組織構
造と界面接触するための非平面的な接触表面を形成するよう、軸方向に巻かれるように構
成され得る。スラブ様部材は、標的組織構造と界面接触するための非平面的な接触表面を
形成するよう、縦方向に巻かれるように構成され得る。スラブ様構造は、２つ以上の光源
から光子を受け取るように構成され得る。２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有
し得る。スラブ様構造は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ヒドロゲル、およびシリコーンから成る群から選択される材料
を含み得る。
別の実施形態は、光ファイバと、それを通して光子が向けられ得る出力結合器とを備え
得、出力結合器は、光ファイバに動作可能に連結され、チャネル部材から受け取られる光
子を標的組織構造に向けるように構成される、感光性タンパク質をコードするように遺伝
子操作された標的組織構造に光を分配するための埋込型デバイスを対象とする。光ファイ
バは、内面が標的組織構造に直接隣接して位置付けられるように構成され、外面が光ファ
イバから標的組織構造と反対側に位置付けられるように構成されるように、内面および外
面を有し得る。外面は、通常は光ファイバから消散するであろう光子の少なくとも一部分
を反射して標的組織構造に向けて戻すように構成されている反射要素を含み得る。反射要
素は、コーティングを備え得る。コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム、お
よび硫酸バリウムから成る群からの材料であり得る。内面は、標的組織構造に接触するよ
うに構成され得る。内面は、実質的に平滑な表面で標的組織構造に接触するように構成さ
れ得る。光ファイバは、全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように構成さ
れている光導波路を備え得る。導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、およびそれ
らの組み合わせから成る群から選択される材料を含み得る。導波路は、ポリジメチルシロ
キサン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、および高屈折率ポリマー複合材料から
成る群から選択されるポリマーを含み得る。導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポリマー
マトリクスを含む高屈折率ポリマー複合材料を含み得る。出力結合器は、ファセットであ
り得る。出力結合器は、内包物であり得る。出力結合器は、表面テクスチャであり得る。
本デバイスはさらに、複数の出力結合器を備え得る。スラブ様構造は、２つ以上の光源か
ら光子を受け取るように構成され得る。２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有し
得る。
別の実施形態は、光源から光を受け取るように構成さている導波路構造であって、導波
路構造は、チャネル部材と出力結合器とを備え、チャネル部材は、それを通して光子が向
けられ得る光チャネルを画定するように構成され、出力結合器は、チャネル部材に動作可
能に連結され、チャネル部材から受け取られる光子を標的組織構造に向けるように構成さ
れ、導波路構造は、少なくとも部分的にらせん形状を備えている、導波路構造を備え得る
、感光性タンパク質をコードするように遺伝子操作された標的組織構造に光を分配するた
めの埋込型デバイスを対象とする。らせん導波路構造は、内面が標的組織構造に直接隣接
して位置付けられるように構成され、外面がらせん導波路構造から標的組織構造と反対側
に位置付けられるように構成されるように、内面および外面を有し得る。外面は、通常は
らせん導波路構造から消散するであろう光子の少なくとも一部分を反射して標的組織構造
に向けて戻すように構成される、反射要素を含み得る。反射要素は、コーティングを備え
得る。コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム、および硫酸バリウムから成る
群からの材料であり得る。内面は、標的組織構造に接触するように構成され得る。内面は
、実質的に平滑な表面で標的組織構造に接触するように構成され得る。チャネル部材は、
全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように構成されている光導波路を備え
得る。導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、およびそれらの組み合わせから成る
群から選択される材料を含み得る。導波路は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタ
クリレート、シリコーン、および高屈折率ポリマー複合材料から成る群から選択されるポ
リマーを含み得る。導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポリマーマトリクスを含む高屈折
率ポリマー複合材料を含み得る。出力結合器は、ファセットであり得る。出力結合器は、
内包物であり得る。出力結合器は、表面テクスチャであり得る。本デバイスはさらに、複
数の出力結合器を備え得る。らせん導波路構造は、２つ以上の光源から光子を受け取るよ
うに構成され得る。２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有し得る。
別の実施形態は、少なくとも１つの埋込型光源を備えているスラブ様構造であって、ス
ラブ様構造は、チャネル部材と出力結合器とを備え、チャネル部材は、それを通して光子
が向けられ得る光チャネルを画定するように構成され、出力結合器は、チャネル部材に動
作可能に連結され、チャネル部材から受け取られる光子を標的組織構造に向けるように構
成されている、スラブ様構造を備え得る、感光性タンパク質をコードするように遺伝子操
作された標的組織構造に光を分配するための埋込型デバイスを対象とする。スラブ様構造
は、内面が標的組織構造に直接隣接して位置付けられるように構成され、外面がスラブ様
構造から標的組織構造と反対側に位置付けられるように構成されるように、内面および外
面を有し得る。外面は、通常はスラブ様構造から消散するであろう光子の少なくとも一部
分を反射して標的組織構造に向けて戻すように構成されている反射要素を含み得る。反射
要素は、コーティングを備え得る。コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム、
および硫酸バリウムから成る群からの材料であり得る。内面は、標的組織構造に接触する
ように構成され得る。内面は、実質的に平滑な表面で標的組織構造に接触するように構成
され得る。チャネル部材は、全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように構
成されている光導波路を備え得る。導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、および
それらの組み合わせから成る群から選択される材料を含み得る。導波路は、ポリジメチル
シロキサン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、および高屈折率ポリマー複合材料
から成る群から選択されるポリマーを含み得る。導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポリ
マーマトリクスを含む高屈折率ポリマー複合材料を含み得る。出力結合器は、ファセット
であり得る。出力結合器は、内包物であり得る。出力結合器は、表面テクスチャであり得
る。本デバイスはさらに、複数の出力結合器を備え得る。スラブ様部材は、標的組織構造
と界面接触するための非平面的な接触表面を形成するよう、軸方向に巻かれるように構成
され得る。スラブ様部材は、標的組織構造と界面接触するための非平面的な接触表面を形
成するよう、縦方向に巻かれるように構成され得る。スラブ様部材は、標的組織構造の周
囲にらせんを形成するように構成され得る。スラブ様構造は、２つ以上の光源から光子を
受け取るように構成され得る。２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有し得る。埋
込型光源は、発光ダイオードを備え得る。埋込型光源は、レーザを備え得る。埋込型光源
は、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結され得る。
別の実施形態は、各々が標的組織構造の外面を係合し、光を標的組織構造に直接送達す
るように構成されている複数の埋込型光学アプリケータであって、複数の埋込型光学アプ
リケータの各々は、標的組織構造の中へアプリケータによって放出され得る光子を埋込型
光学アプリケータに送達するように構成されている光源に動作可能に連結されている、複
数の埋込型光学アプリケータを備え得る、感光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を
照射するためのシステムを対象とする。複数の埋込型光学アプリケータの各々は、異なる
光源に動作可能に連結され得る。光源は、光子が埋込型光学アプリケータに向けられると
、それを通して光源で生成される光子が伝送され得る、窓を画定する密封埋込型筐体内に
収納され得る。本システムはさらに、埋込型筐体の窓と埋込型光学アプリケータとの間に
相互連結されている送達区画を備え得る。窓は、窓を包囲する埋込型筐体に密封されてい
るサファイアロッドを備え得る。サファイアロッドは、ろう付けシールで埋込型筐体に密
封され得る。送達区画は、全内部反射を介してそれに通過させられる実質的に全ての光を
伝搬するように構成されている、導波路を備え得る。コントローラが、電力供給部からそ
こへの電流を制御することによって、光源を起動させるように、埋込型光源は、電力供給
部およびコントローラに動作可能に連結され得る。埋込型光源、電力供給部、およびコン
トローラは、共通埋込型筐体内に収納され得る。埋込型光源は、発光ダイオードを備え得
る。電力供給部は、埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束源か
ら磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結され得る。本
システムはさらに、１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置
付けられるように構成されている経皮的磁束源を備え得る。光源の各々は、光子が埋込型
光学アプリケータに向けられると、それを通して光源で生成される光子が伝送され得る、
窓を画定する密封埋込型筐体内に収納され得る。複数の光源の各々は、異なる窓を通して
埋込型筐体から出力結合され得る。本システムはさらに、埋込型筐体の窓と埋込型光学ア
プリケータとの間に相互連結されている送達区画を備え得る。複数の光源の各々は、別個
の送達区画によって埋込型光学アプリケータのうちの１つに相互連結され得る。窓は、窓
を包囲する埋込型筐体に密封されているサファイアロッドを備え得る。サファイアロッド
は、ろう付けシールで埋込型筐体に密封され得る。送達区画は、全内部反射を介してそれ
に通過させられる実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、導波路を備え得る
。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
患者において高血圧症を防止するためのシステムであって、
ａ．感光性タンパク質を有するように遺伝子操作された腎神経叢の少なくとも１つの分
岐に光子を送達することができるように、少なくとも１つの組織構造に永久的に連結され
るように構成されている埋込型光学アプリケータと、
ｂ．埋込型光源および埋込型電力供給部であって、前記埋込型光源は、前記埋込型光源
が前記埋込型電力供給部から電流を引き出しているときに生成される光子が、前記埋込型
光学アプリケータに送達され得るように、前記埋込型電力供給部と前記埋込型光アプリケ
ータとの間に動作可能に相互連結されている埋込型光源および埋込型電力供給部と、
ｃ．前記患者の体内で展開され、前記患者の血圧に関連する出力信号を提供するように
構成されている埋込型センサと、
ｄ．前記埋込型センサおよび埋込型光源に動作可能に連結されている埋込型コントロー
ラと
を備え、
前記埋込型コントローラは、前記埋込型センサから受信される前記出力信号に少なくと
も部分的に基づいて、前記腎神経叢の前記少なくとも１つの分岐内で活動電位伝送を少な
くとも部分的に抑制するために、前記埋込型光源に、前記埋込型光源および埋込型光アプ
リケータを通した前記感光性タンパク質への十分な照射を向けさせるように構成されてい
る、システム。
（項目２）
前記埋込型光学アプリケータは、前記患者の腎動脈の周囲に永久的に連結されるように構
成されている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構成されているカフを備えている、項目２
に記載のシステム。
（項目４）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えて
いる、項目２に記載のシステム。
（項目５）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の
係合を向上させるように、軸方向に巻かれている、項目４に記載のシステム。
（項目６）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の
係合を向上させるように、縦方向に巻かれている、項目４に記載のシステム。
（項目７）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部
分の周囲に位置付けられているらせん型導波路を備え、前記らせん型導波路は、出力結合
光が相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部分に出会うように、前記らせ
ん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように構成されている、項目
２に記載のシステム。
（項目８）
前記埋込型コントローラと無線で通信するように構成されている外部コントローラをさら
に備えている、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記埋込型光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記埋込型光源は、前
記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結され、それによって、前
記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御する
ことによって、前記埋込型光源を起動させる、項目２に記載のシステム。
（項目１０）
前記埋込型光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型
電力供給部およびコントローラに動作可能に連結されている、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目９に記載のシステム。
（項目１２）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目１２に記載のシステム
。
（項目１４）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納されている
、項目９に記載のシステム。
（項目１５）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目９に記載のシステム。
（項目１６）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目９に記載のシステム。
（項目１７）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目１６に記載のシステ
ム。
（項目１８）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目１６に記載のシステ
ム。
（項目２０）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目１７
に記載のシステム。
（項目２１）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目９に記載の
システム。
（項目２２）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目９に記載のシステム。
（項目２３）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目２に記載のシステム。
（項目２４）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目２３に記載のシステム。
（項目２５）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に
収納されている、項目２３に記載のシステム。
（項目２６）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目２３に記載のシステム。
（項目２７）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目２３に記載のシステム。
（項目２８）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目２７に記載のシステム。
（項目２９）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目２８に記載のシステム
。
（項目３０）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目２３に記載のシステム。
（項目３１）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目３０に記載のシステ
ム。
（項目３２）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目３１に記載のシステム。
（項目３３）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目３０に記載のシステ
ム。
（項目３４）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目３１
に記載のシステム。
（項目３５）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目２３に記載
のシステム。
（項目３６）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目２３に記載のシステム。
（項目３７）
前記埋込型光学アプリケータは、前記患者の腎盂の周囲に永久的に連結されるように構成
されている、項目１に記載のシステム。
（項目３８）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように構成されているカフを備えている、項目３７
に記載のシステム。
（項目３９）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えてい
る、項目３７に記載のシステム。
（項目４０）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎盂の前記一部分の係
合を向上させるように軸方向に巻かれている、項目３９に記載のシステム。
（項目４１）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の
係合を向上させるように縦方向に巻かれている、項目３９に記載のシステム。
（項目４２）
前記埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を備えている、項目３７に記載のシステム。
（項目４３）
前記埋込型光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記埋込型光源は、前
記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結され、それによって、前
記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御する
ことによって、前記埋込型光源を起動させる、項目３７に記載のシステム。
（項目４４）
前記埋込型光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型
電力供給部およびコントローラに動作可能に連結されている、項目４３に記載のシステム
。
（項目４５）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目４３に記載のシステム。
（項目４６）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目４５に記載のシステム。
（項目４７）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目４６に記載のシステム
。
（項目４８）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納されている
、項目４３に記載のシステム。
（項目４９）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目４３に記載のシステム。
（項目５０）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目４３に記載のシステム。
（項目５１）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目５０に記載のシステ
ム。
（項目５２）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目５１に記載のシステム。
（項目５３）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目５０に記載のシステ
ム。
（項目５４）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目５１
に記載のシステム。
（項目５５）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目４３に記載
のシステム。
（項目５６）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目４３に記載のシステム。
（項目５７）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目３７に記載のシステム。
（項目５８）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目５７に記載のシステム。
（項目５９）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に
収納されている、項目５７に記載のシステム。
（項目６０）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目５７に記載のシステム。
（項目６１）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目５７に記載のシステム。
（項目６２）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目６１に記載のシステム。
（項目６３）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目６２に記載のシステム
。
（項目６４）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目５７に記載のシステム。
（項目６５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６４に記載のシステ
ム。
（項目６６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６５に記載のシステム。
（項目６７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６４に記載のシステ
ム。
（項目６８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６５
に記載のシステム。
（項目６９）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目５７に記載
のシステム。
（項目７０）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目５７に記載のシステム。
（項目７１）
前記埋込型センサは、ダイヤフラム、ピストン、ブルドン管、ベローズ、および歪みゲー
ジから成る群から選択される感知要素を備えている、項目１に記載のシステム。
（項目７２）
前記埋込型センサ出力信号は、圧電変換器、容量性変換器、電磁変換器、光学変換器、お
よび共鳴変換器から成る群から選択される変換器によって生成される、項目１に記載のシ
ステム。
（項目７３）
前記埋込型センサは、物理的有線接続を介して前記埋込型コントローラに動作可能に連結
されている、項目１に記載のシステム。
（項目７４）
前記埋込型センサは、無線接続を介して前記埋込型コントローラに動作可能に連結されて
いる、項目１に記載のシステム。
（項目７５）
前記埋込型センサは、大腿動脈、上腕動脈、頸動脈、大動脈、腎動脈、腸骨動脈、鎖骨下
動脈、および腋窩動脈から成る群から選択される動脈血管内の圧力を監視するように展開
される、項目１に記載のシステム。
（項目７６）
前記埋込型センサは、近傍の加圧された血管に対して前記埋込型センサの位置を維持する
ように構成されている連結デバイスに連結されている、項目１に記載のシステム。
（項目７７）
前記連結デバイスは、加圧された血管の周囲で円周方向に延びるように構成されている埋
込型カフを備えている、項目７６に記載のシステム。
（項目７８）
前記埋込型光学アプリケータは、前記患者の尿道、膀胱、および尿管を通して管腔内で送
達され、前記患者の腎臓の前記腎盂の内側に埋め込まれるように構成されている、項目１
に記載のシステム。
（項目７９）
前記埋込型光学アプリケータに連結されている拡張可能な連結デバイスをさらに備え、前
記拡張可能な連結デバイスは、カテーテルを通して圧縮形態で前記腎盂に送達されるよう
に構成され、その後、前記拡張可能な連結デバイスは、拡張形態に変換され、前記腎盂の
内側を機械的に連結し得る、項目７８に記載のシステム。
（項目８０）
前記拡張可能な連結デバイスは、ステントを備えている、項目７９に記載のシステム。
（項目８１）
前記埋込型光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記埋込型光源は、前
記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結され、それによって、前
記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御する
ことによって、前記埋込型光源を起動させる、項目７８に記載のシステム。
（項目８２）
前記埋込型コントローラおよび埋込型電力供給部は、尿路の境界の外側に位置し、送達区
画が、電流を前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記患者の前記尿路の壁を
横切って経路指定されている、項目８１に記載のシステム。
（項目８３）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目７８に記載のシステム。
（項目８４）
前記埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源は、前記尿路の境界の外
側に位置し、前記送達区画は、光を前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記
患者の前記尿路の壁を横切って経路指定されている、項目８３に記載のシステム。
（項目８５）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目８３に記載のシステム。
（項目８６）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に
収納されている、項目８３に記載のシステム。
（項目８７）
高血圧症を予防する方法であって、
ａ．光学アプリケータを埋め込み、感光性タンパク質を有するように遺伝子操作された
腎神経叢の少なくとも１つの分岐に光子を送達することができるように、前記光学アプリ
ケータを少なくとも１つの組織構造に連結することと、
ｂ．埋込型光源および相互連結された埋込型電力供給部を埋め込み、各々を少なくとも
１つの組織構造に連結することであって、前記埋込型光源は、前記埋込型光源が前記埋込
型電力供給部から電流を引き出しているときに、光子を入力として前記光学アプリケータ
に送達するように構成されている、ことと、
ｃ．患者の体内で埋込型センサを展開することであって、前記センサは、前記患者の血
圧に関連する出力信号を提供するように構成されている、ことと、
ｄ．埋込型コントローラを埋め込み、それを少なくとも１つの組織構造に連結すること
と
を含み、
前記埋込型コントローラは、前記埋込型センサから受信される前記出力信号に少なくと
も部分的に基づいて、前記腎神経叢の前記少なくとも１つの分岐内で活動電位伝送を少な
くとも部分的に抑制するために、前記埋込型光源に、前記埋込型光源および埋込型光アプ
リケータを通した前記感光性タンパク質への十分な照射を向けさせるように構成されてい
る、方法。
（項目８８）
前記埋込型光学アプリケータを前記患者の腎動脈の周囲に永久的に連結することをさらに
含む、項目８７に記載の方法。
（項目８９）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構成されているカフを備えている、項目８
８に記載の方法。
（項目９０）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えて
いる、項目８８に記載の方法。
（項目９１）
相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記
スラブ型アプリケータを軸方向に巻くことをさらに含む、項目９０に記載の方法。
（項目９２）
相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記
スラブ型アプリケータを縦方向に巻くことをさらに含む、項目９０に記載の方法。
（項目９３）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部
分の周囲に位置付けられているらせん型導波路を備え、前記らせん型導波路は、出力結合
光が相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部分に出会うように、前記らせ
ん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように構成されている、項目
８８に記載の方法。
（項目９４）
外部コントローラを使用して、前記埋込型制御と無線で通信することをさらに含む、項目
８７に記載の方法。
（項目９５）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記埋込型光源を前記埋込
型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それに
よって、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流
を制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目８７に記載の方法。
（項目９６）
電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型光源を前記埋込型電
力供給部およびコントローラに動作可能に連結することをさらに含む、項目９５に記載の
方法。
（項目９７）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目９５に記載の方法。
（項目９８）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目９７に記載の方法。
（項目９９）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目９８に記載
の方法。
（項目１００）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさ
らに含む、項目９５に記載の方法。
（項目１０１）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目９５に記載の方法。
（項目１０２）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目９５に記載の方法。
（項目１０３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目１０２に記載の方法
。
（項目１０４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目１０３に記載の方法。
（項目１０５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目１０２に記載の方法
。
（項目１０６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目１０
３に記載の方法。
（項目１０７）
約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルス前記光
源を起動させることをさらに含み、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒で
ある、項目９５に記載の方法。
（項目１０８）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目９５に記載の方
法。
（項目１０９）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目８７に記載の方法。
（項目１１０）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目１０９に記載の方法。
（項目１１１）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目１０９に記載の方法。
（項目１１２）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目１０９に記載の方法。
（項目１１３）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目１０９に記載の方法。
（項目１１４）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目１１３に記載の方法。
（項目１１５）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目１１４に記
載の方法。
（項目１１６）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目１０９に記載の方法。
（項目１１７）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目１１６に記載の方法
。
（項目１１８）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目１１７に記載の方法。
（項目１１９）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目１１６に記載の方法
。
（項目１２０）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目１１
７に記載の方法。
（項目１２１）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目１０９に記
載の方法。
（項目１２２）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目１０９に記載の
方法。
（項目１２３）
前記埋込型光学アプリケータを前記患者の腎盂の周囲に永久的に連結することをさらに含
む、項目８７に記載の方法。
（項目１２４）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように構成されているカフを備えている、項目１２
３に記載の方法。
（項目１２５）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えてい
る、項目１２３に記載の方法。
（項目１２６）
相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記
スラブ型アプリケータを軸方向に巻くことをさらに含む、項目１２５に記載の方法。
（項目１２７）
相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記
スラブ型アプリケータを縦方向に巻くことをさらに含む、項目１２５に記載の方法。
（項目１２８）
前記埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を備えている、項目１２３に記載の方法。
（項目１２９）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記埋込型光源を前記埋込
型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それに
よって、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流
を制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目８７に記載の方法。
（項目１３０）
電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型光源を前記埋込型電
力供給部およびコントローラに動作可能に連結することをさらに含む、項目１２９に記載
の方法。
（項目１３１）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目１２９に記載の方法。
（項目１３２）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目１３１に記載の方法。
（項目１３３）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目１３２に記
載の方法。
（項目１３４）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさ
らに含む、項目１２９に記載の方法。
（項目１３５）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目１２９に記載の方法。
（項目１３６）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目１２９に記載の方法。
（項目１３７）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目１３６に記載の方法
。
（項目１３８）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目１３７に記載の方法。
（項目１３９）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目１３６に記載の方法
。
（項目１４０）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目１３
７に記載の方法。
（項目１４１）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目１２９に記
載の方法。
（項目１４２）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目１２９に記載の
方法。
（項目１４３）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目８７に記載の方法。
（項目１４４）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目１４３に記載の方法。
（項目１４５）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目１４３に記載の方法。
（項目１４６）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目１４３に記載の方法。
（項目１４７）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目１４３に記載の方法。
（項目１４８）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目１４７に記載の方法。
（項目１４９）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目１４８に記
載の方法。
（項目１５０）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目１４３に記載の方法。
（項目１５１）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目１５０に記載の方法
。
（項目１５２）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目１５１に記載の方法。
（項目１５３）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目１５０に記載の方法
。
（項目１５４）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目１５
１に記載の方法。
（項目１５５）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目１４３に記
載の方法。
（項目１５６）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目１４３に記載の
方法。
（項目１５７）
前記患者の尿道、膀胱、および尿管を通して、前記埋込型光学アプリケータを管腔内で送
達し、それを前記患者の腎臓の前記腎盂の内側に埋め込むことをさらに含む、項目８７に
記載の方法。
（項目１５８）
前記埋込型光学アプリケータに連結されている拡張可能な連結デバイスを提供することを
さらに含み、前記拡張可能な連結デバイスは、カテーテルを通して圧縮形態で前記腎盂に
送達されるように構成され、その後、前記拡張可能な連結デバイスは、拡張形態に変換さ
れ、前記腎盂の内側を機械的に連結し得る、項目１５７に記載の方法。
（項目１５９）
前記拡張可能な連結デバイスは、ステントを備えている、項目１５８に記載の方法。
（項目１６０）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記埋込型光源を前記埋込
型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それに
よって、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流
を制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目１５７に記載の方法。
（項目１６１）
前記埋込型コントローラおよび埋込型電力供給部を尿路の境界の外側に位置付け、電流を
前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記患者の前記尿路の壁を横切って送達
区画を経路指定することをさらに含む、項目１６０に記載の方法。
（項目１６２）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目１５７に記載の方法。
（項目１６３）
前記埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源を前記尿路の境界の外側
に位置付け、光を前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記患者の前記尿路の
壁を横切って前記送達区画を経路指定することをさらに含む、項目１６２に記載の方法。
（項目１６４）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目１６２に記載の方法。
（項目１６５）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目１６２に記載の方法。
（項目１６６）
前記埋込型センサは、ダイヤフラム、ピストン、ブルドン管、ベローズ、および歪みゲー
ジから成る群から選択される感知要素を備えている、項目８７に記載のシステム。
（項目１６７）
前記埋込型センサ出力信号は、圧電変換器、容量性変換器、電磁変換器、光学変換器、お
よび共鳴変換器から成る群から選択される変換器によって生成される、項目８７に記載の
システム。
（項目１６８）
前記埋込型センサは、物理的有線接続を介して前記埋込型コントローラに動作可能に連結
されている、項目８７に記載のシステム。
（項目１６９）
前記埋込型センサは、無線接続を介して前記埋込型コントローラに動作可能に連結されて
いる、項目８７に記載のシステム。
（項目１７０）
前記埋込型センサは、大腿動脈、上腕動脈、頸動脈、大動脈、腎動脈、腸骨動脈、鎖骨下
動脈、および腋窩動脈から成る群から選択される動脈血管内の圧力を監視するように展開
される、項目８７に記載のシステム。
（項目１７１）
前記埋込型センサは、近傍の加圧された血管に対して前記埋込型センサの位置を維持する
ように構成されている連結デバイスに連結されている、項目８７に記載のシステム。
（項目１７２）
前記連結デバイスは、加圧された血管の周囲で円周方向に延びるように構成されている埋
込型カフを備えている、項目１７１に記載のシステム。
（項目１７３）
患者において高血圧症を防止するためのシステムであって、
ａ．感光性タンパク質を有するように遺伝子操作された腎神経叢の少なくとも１つの分
岐に光子を送達することができるように、少なくとも１つの組織構造に永久的に連結され
るように構成されている埋込型光学アプリケータと、
ｂ．埋込型光源および埋込型電力供給部であって、前記埋込型光源は、前記埋込型光源
が前記埋込型電力供給部から電流を引き出しているときに生成される光子が、前記埋込型
光学アプリケータに送達され得るように、前記埋込型電力供給部と前記埋込型光アプリケ
ータとの間に動作可能に相互連結されている、埋込型光源および埋込型電力供給部と、
ｃ．埋込型光源に動作可能に連結されている埋込型コントローラと
を備え、
前記埋込型コントローラは、前記腎神経叢の前記少なくとも１つの分岐内で活動電位伝
送を少なくとも部分的に抑制するために、前記埋込型光源に、前記埋込型光源および埋込
型光アプリケータを通した前記感光性タンパク質への十分な照射を向けさせるように構成
されている、システム。
（項目１７４）
前記埋込型光学アプリケータは、前記患者の腎動脈の周囲に永久的に連結されるように構
成されている、項目１７３に記載のシステム。
（項目１７５）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構成されているカフを備えている、項目１
７４に記載のシステム。
（項目１７６）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えて
いる、項目１７４に記載のシステム。
（項目１７７）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の
係合を向上させるように、軸方向に巻かれている、項目１７６に記載のシステム。
（項目１７８）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の
係合を向上させるように、縦方向に巻かれている、項目１７６に記載のシステム。
（項目１７９）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部
分の周囲に位置付けられているらせん型導波路を備え、前記らせん型導波路は、出力結合
光が相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部分に出会うように、前記らせ
ん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように構成されている、項目
１７４に記載のシステム。
（項目１８０）
前記埋込型コントローラと無線で通信するように構成されている外部コントローラをさら
に備えている、項目１７３に記載のシステム。
（項目１８１）
前記埋込型光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記埋込型光源は、前
記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結され、それによって、前
記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御する
ことによって、前記埋込型光源を起動させる、項目１７４に記載のシステム。
（項目１８２）
前記埋込型光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型
電力供給部およびコントローラに動作可能に連結されている、項目１８１に記載のシステ
ム。
（項目１８３）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目１８１に記載のシステム。
（項目１８４）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目１８３に記載のシステム。
（項目１８５）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目１８４に記載のシステ
ム。
（項目１８６）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納されている
、項目１８１に記載のシステム。
（項目１８７）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目１８１に記載のシステム。
（項目１８８）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目１８１に記載のシステム。
（項目１８９）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目１８８に記載のシス
テム。
（項目１９０）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目１８９に記載のシステム。
（項目１９１）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目１８８に記載のシス
テム。
（項目１９２）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目１８
９に記載のシステム。
（項目１９３）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目１８１に記
載のシステム。
（項目１９４）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目１８１に記載のシステム。
（項目１９５）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目１７４に記載のシステム。
（項目１９６）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目１９５に記載のシステム。
（項目１９７）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に
収納されている、項目１９５に記載のシステム。
（項目１９８）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目１９５に記載のシステム。
（項目１９９）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目１９５に記載のシステム。
（項目２００）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目１９９に記載のシステム。
（項目２０１）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目２００に記載のシステ
ム。
（項目２０２）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目１９５に記載のシステム。
（項目２０３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目２０２に記載のシス
テム。
（項目２０４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目２０３に記載のシステム。
（項目２０５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目２０２に記載のシス
テム。
（項目２０６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目２０
３に記載のシステム。
（項目２０７）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目１９５に記
載のシステム。
（項目２０８）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目１９５に記載のシステム。
（項目２０９）
前記埋込型光学アプリケータは、前記患者の腎盂の周囲に永久的に連結されるように構成
されている、項目１７３に記載のシステム。
（項目２１０）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように構成されているカフを備えている、項目２０
９に記載のシステム。
（項目２１１）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えてい
る、項目２０９に記載のシステム。
（項目２１２）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎盂の前記一部分の係
合を向上させるように軸方向に巻かれている、項目２１１に記載のシステム。
（項目２１３）
前記スラブ型アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の
係合を向上させるように縦方向に巻かれている、項目２１１に記載のシステム。
（項目２１４）
前記埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を備えている、項目２０９に記載のシステム。
（項目２１５）
前記埋込型光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記埋込型光源は、前
記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結され、それによって、前
記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御する
ことによって、前記埋込型光源を起動させる、項目２０９に記載のシステム。
（項目２１６）
前記埋込型光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型
電力供給部およびコントローラに動作可能に連結されている、項目２１５に記載のシステ
ム。
（項目２１７）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目２１５に記載のシステム。
（項目２１８）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目２１７に記載のシステム。
（項目２１９）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目２１８に記載のシステ
ム。
（項目２２０）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に収納されている
、項目２１５に記載のシステム。
（項目２２１）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目２１５に記載のシステム。
（項目２２２）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目２１５に記載のシステム。
（項目２２３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目２２２に記載のシス
テム。
（項目２２４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目２２３に記載のシステム。
（項目２２５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目２２２に記載のシス
テム。
（項目２２６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目２２
３に記載のシステム。
（項目２２７）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目２１５に記
載のシステム。
（項目２２８）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目２１５に記載のシステム。
（項目２２９）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目２０９に記載のシステム。
（項目２３０）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目２２９に記載のシステム。
（項目２３１）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に
収納されている、項目２２９に記載のシステム。
（項目２３２）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目２２９に記載のシステム。
（項目２３３）
前記埋込型電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結さ
れている、項目２２９に記載のシステム。
（項目２３４）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目２３３に記載のシステム。
（項目２３５）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目２３４に記載のシステ
ム。
（項目２３６）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目２２９に記載のシステム。
（項目２３７）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目２３６に記載のシス
テム。
（項目２３８）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目２３７に記載のシステム。
（項目２３９）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目２３６に記載のシス
テム。
（項目２４０）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目２３
７に記載のシステム。
（項目２４１）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目２２９に記
載のシステム。
（項目２４２）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目２２９に記載のシステム。
（項目２４３）
前記埋込型光学アプリケータは、前記患者の尿道、膀胱、および尿管を通して管腔内で送
達され、前記患者の腎臓の前記腎盂の内側に埋め込まれるように構成されている、項目１
７３に記載のシステム。
（項目２４４）
前記埋込型光学アプリケータに連結されている拡張可能な連結デバイスをさらに備え、前
記拡張可能な連結デバイスは、カテーテルを通して圧縮形態で前記腎盂に送達されるよう
に構成され、その後、前記拡張可能な連結デバイスは、拡張形態に変換され、前記腎盂の
内側を機械的に連結し得る、項目２４３に記載のシステム。
（項目２４５）
前記拡張可能な連結デバイスは、ステントを備えている、項目２４４に記載のシステム。
（項目２４６）
前記埋込型光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記埋込型光源は、前
記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結され、それによって、前
記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御する
ことによって、前記埋込型光源を起動させる、項目２４３に記載のシステム。
（項目２４７）
前記埋込型コントローラおよび埋込型電力供給部は、尿路の境界の外側に位置し、送達区
画が、電流を前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記患者の前記尿路の壁を
横切って経路指定されている、項目２４６に記載のシステム。
（項目２４８）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目２４３に記載のシステム。
（項目２４９）
前記埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源は、前記尿路の境界の外
側に位置し、前記送達区画は、光を前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記
患者の前記尿路の壁を横切って経路指定されている、項目２４８に記載のシステム。
（項目２５０）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目２４８に記載のシステム。
（項目２５１）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、共通埋込型筐体内に
収納されている、項目２４８に記載のシステム。
（項目２５２）
高血圧症を予防する方法であって、
ａ．光学アプリケータを埋め込み、感光性タンパク質を有するように遺伝子操作された
腎神経叢の少なくとも１つの分岐に光子を送達することができるように、前記光学アプリ
ケータを少なくとも１つの組織構造に連結することと、
ｂ．埋込型光源および相互連結された埋込型電力供給部を埋め込み、各々を少なくとも
１つの組織構造に連結することであって、前記埋込型光源は、前記埋込型光源が前記埋込
型電力供給部から電流を引き出しているときに、光子を入力として前記光学アプリケータ
に送達するように構成されている、ことと、
ｃ．埋込型コントローラを埋め込み、それを少なくとも１つの組織構造に連結すること
と
を含み、
前記埋込型コントローラは、前記腎神経叢の前記少なくとも１つの分岐内で活動電位伝
送を少なくとも部分的に抑制するために、前記埋込型光源に、前記埋込型光源および埋込
型光アプリケータを通した前記感光性タンパク質への十分な照射を長期的に向けるように
構成されている、方法。
（項目２５３）
前記埋込型光学アプリケータを前記患者の腎動脈の周囲に永久的に連結することをさらに
含む、項目２５２に記載の方法。
（項目２５４）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように構成されているカフを備えている、項目２
５３に記載の方法。
（項目２５５）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の一部分を
少なくとも部分的に円周方向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えて
いる、項目２５３に記載の方法。
（項目２５６）
相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記
スラブ型アプリケータを軸方向に巻くことをさらに含む、項目２５５に記載の方法。
（項目２５７）
相互連結された腎神経叢枝との前記腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記
スラブ型アプリケータを縦方向に巻くことをさらに含む、項目２５５に記載の方法。
（項目２５８）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部
分の周囲に位置付けられているらせん型導波路を備え、前記らせん型導波路は、出力結合
光が相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎動脈の前記一部分に出会うように、前記らせ
ん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように構成されている、項目
２５３に記載の方法。
（項目２５９）
外部コントローラを使用して、前記埋込型コントローラと無線で通信することをさらに含
む、項目２５２に記載の方法。
（項目２６０）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記埋込型光源を前記埋込
型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それに
よって、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流
を制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目２５２に記載の方法。
（項目２６１）
電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型光源を前記埋込型電
力供給部およびコントローラに動作可能に連結することをさらに含む、項目２５２に記載
の方法。
（項目２６２）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目２５２に記載の方法。
（項目２６３）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目２６２に記載の方法。
（項目２６４）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目２６３に記
載の方法。
（項目２６５）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさ
らに含む、項目２６０に記載の方法。
（項目２６６）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目２６０に記載の方法。
（項目２６７）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目２６０に記載の方法。
（項目２６８）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目２６７に記載の方法
。
（項目２６９）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目２６８に記載の方法。
（項目２７０）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目２６７に記載の方法
。
（項目２７１）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目２６
８に記載の方法。
（項目２７２）
約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルス前記光
源を起動させることをさらに含み、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒で
ある、項目２６０に記載の方法。
（項目２７３）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目２６０に記載の
方法。
（項目２７４）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目２５２に記載の方法。
（項目２７５）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目２７４に記載の方法。
（項目２７６）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目２７４に記載の方法。
（項目２７７）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目２７４に記載の方法。
（項目２７８）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目２７４に記載の方法。
（項目２７９）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目２７８に記載の方法。
（項目２８０）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目２７９に記
載の方法。
（項目２８１）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目２７４に記載の方法。
（項目２８２）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目２８１に記載の方法
。
（項目２８３）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目２８２に記載の方法。
（項目２８４）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目２８１に記載の方法
。
（項目２８５）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目２８
２に記載の方法。
（項目２８６）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目２７４に記
載の方法。
（項目２８７）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目２７４に記載の
方法。
（項目２８８）
前記埋込型光学アプリケータを前記患者の腎盂の周囲に永久的に連結することをさらに含
む、項目２５２に記載の方法。
（項目２８９）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように構成されているカフを備えている、項目２８
８に記載の方法。
（項目２９０）
前記埋込型光学アプリケータは、相互連結された腎神経叢枝を伴う前記腎盂の一部分を少
なくとも部分的に円周方向に封入するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えてい
る、項目２８８に記載の方法。
（項目２９１）
相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記スラ
ブ型アプリケータを軸方向に巻くことをさらに含む、項目２９０に記載の方法。
（項目２９２）
相互連結された腎神経叢枝との腎動脈の前記一部分の係合を向上させるように、前記スラ
ブ型アプリケータを縦方向に巻くことをさらに含む、項目２９０に記載の方法。
（項目２９３）
前記埋込型光学要素は、ウェブ様柔軟基板を備えている、項目２８８に記載の方法。
（項目２９４）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記埋込型光源を前記埋込
型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それに
よって、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流
を制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目２５２に記載の方法。
（項目２９５）
電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型光源を前記埋込型電
力供給部およびコントローラに動作可能に連結することをさらに含む、項目２９４に記載
の方法。
（項目２９６）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目２９４に記載の方法。
（項目２９７）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目２９６に記載の方法。
（項目２９８）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目２９７に記
載の方法。
（項目２９９）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさ
らに含む、項目２９４に記載の方法。
（項目３００）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目２９４に記載の方法。
（項目３０１）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目２９４に記載の方法。
（項目３０２）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目３０１に記載の方法
。
（項目３０３）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目３０２に記載の方法。
（項目３０４）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目３０１に記載の方法
。
（項目３０５）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目３０
２に記載の方法。
（項目３０６）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目２９４に記
載の方法。
（項目３０７）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目２９４に記載の
方法。
（項目３０８）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目２５２に記載の方法。
（項目３０９）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目３０８に記載の方法。
（項目３１０）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目３０８に記載の方法。
（項目３１１）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目３０８に記載の方法。
（項目３１２）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目３０８に記載の方法。
（項目３１３）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目３１２に記載の方法。
（項目３１４）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目３１３に記
載の方法。
（項目３１５）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目３０８に記載の方法。
（項目３１６）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目３１５に記載の方法
。
（項目３１７）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目３１６に記載の方法。
（項目３１８）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目３１５に記載の方法
。
（項目３１９）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目３１
６に記載の方法。
（項目３２０）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目３０８に記
載の方法。
（項目３２１）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目３０８に記載の
方法。
（項目３２２）
前記患者の尿道、膀胱、および尿管を通して、前記埋込型光学アプリケータを管腔内で送
達し、それを前記患者の腎臓の前記腎盂の内側に埋め込むことをさらに含む、項目２５２
に記載の方法。
（項目３２３）
前記埋込型光学アプリケータに連結されている拡張可能な連結デバイスを提供することを
さらに含み、前記拡張可能な連結デバイスは、カテーテルを通して圧縮形態で前記腎盂に
送達されるように構成され、その後、前記拡張可能な連結デバイスは、拡張形態に変換さ
れ、前記腎盂の内側を機械的に連結し得る、項目３２２に記載の方法。
（項目３２４）
前記拡張可能な連結デバイスは、ステントを備えている、項目３２３に記載の方法。
（項目３２５）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記埋込型光源を前記埋込
型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それに
よって、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流
を制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目３２２に記載の方法。
（項目３２６）
前記埋込型コントローラおよび埋込型電力供給部を尿路の境界の外側に位置付け、電流を
前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記患者の前記尿路の壁を横切って送達
区画を経路指定することをさらに含む、項目３２５に記載の方法。
（項目３２７）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目３２２に記載の方法。
（項目３２８）
前記埋込型コントローラ、埋込型電力供給部、および埋込型光源を前記尿路の境界の外側
に位置付け、光を前記埋込型光学アプリケータに搬送するように、前記患者の前記尿路の
壁を横切って前記送達区画を経路指定することをさらに含む、項目３２７に記載の方法。
（項目３２９）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目３２７に記載の方法。
（項目３３０）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目３２７に記載の方法。
（項目３３１）
感光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を照射するためのシステムであって、前記シ
ステムは、
前記標的組織構造に隣接する場所での埋め込み後に光を前記標的組織構造に送達するよ
うに構成されている埋込型光学アプリケータを備え、
前記埋込型光学アプリケータは、光源、コントローラ、電力供給部、および埋込型照度
センサに動作可能に連結され、前記コントローラは、前記埋込型照度センサからの出力信
号に少なくとも部分的に基づいて、前記電力供給部に、電流が前記光源へ流動することを
可能にさせることにより、埋込型光アクチュエータへの光子の放出を引き起こし、
前記埋込型照度センサは、前記埋込型光アプリケータによって前記標的組織構造に向け
られている前記光子の少なくとも一部分を捕捉するように位置付けられている、
システム。
（項目３３２）
埋込型入力センサをさらに備え、前記埋込型入力センサは、前記標的組織構造とのそのよ
うな光子の交差の前の、光子放出の位置での前記埋込型光学アプリケータの照度に関連す
る出力信号を生成するように構成されている、項目３３１に記載のシステム。
（項目３３３）
前記コントローラは、前記埋込型入力センサに動作可能に連結され、前記コントローラは
、前記埋込型入力センサと前記埋込型照度センサとの両方からの前記出力信号を比較して
、予期しない損失を受けているどうかを決定し得る、項目３３１に記載のシステム。
（項目３３４）
前記コントローラは、所定の閾値損失レベルを過ぎた損失レベルに反応するように構成さ
れている、項目３３３に記載のシステム。
（項目３３５）
前記コントローラは、前記コントローラによって維持されているソフトウェアログファイ
ルにおいて前記所定のレベルを過ぎた前記損失レベルの事象にフラグを付けることによっ
て、反応するように構成されている、項目３３４に記載のシステム。
（項目３３６）
前記コントローラは、前記電力供給部に、電流が前記光源へ流動することを可能にさせる
ことを停止するように構成されている、項目３３４に記載のシステム。
（項目３３７）
前記埋込型照度センサは、太陽電池、フォトダイオード、焦電センサ、フォトレジスタ、
光伝導体、フォトトランジスタ、および光ガルバノセンサから成る群から選択される、項
目３３１に記載のシステム。
（項目３３８）
前記埋込型入力センサは、太陽電池、フォトダイオード、焦電センサ、フォトレジスタ、
光伝導体、フォトトランジスタ、および光ガルバノセンサから成る群から選択される、項
目３３２に記載のシステム。
（項目３３９）
生理学的センサをさらに備え、前記生理学的センサは、前記標的組織構造への光の入力に
少なくとも部分的に応答して可変であると考えられる生理学的パラメータに関連する出力
信号を生成するように構成されている、項目３３２に記載のシステム。
（項目３４０）
前記生理学的センサは、筋電図センサ、神経電気記録図センサ、脳波図センサ、心電図セ
ンサ、圧力センサ、温度センサ、計量化学センサ、運動センサ、加速度計、ジャイロ、歪
みセンサ、インピーダンスセンサ、および静電容量センサから成る群から選択される、項
目３３９に記載のシステム。
（項目３４１）
前記コントローラは、ある所定の閾値を過ぎた前記生理学的センサの出力に反応するよう
に構成されている、項目３３９に記載のシステム。
（項目３４２）
前記コントローラは、前記コントローラによって維持されているソフトウェアログファイ
ルにおいて前記所定のレベルを過ぎた前記損失レベルの事象にフラグを付けることによっ
て、反応するように構成されている、項目３４１に記載のシステム。
（項目３４３）
前記コントローラは、前記電力供給部に、電流が前記光源へ流動することを可能にさせる
ことを停止するように構成されている、項目３４１に記載のシステム。
（項目３４４）
前記埋込型光学アプリケータは、前記標的組織構造の一部分を少なくとも部分的に円周方
向に包囲するように構成されているカフを備えている、項目３３１に記載のシステム。
（項目３４５）
前記埋込型光学アプリケータは、前記標的組織構造の一部分を少なくとも部分的に円周方
向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えている、項目３３１に記載の
システム。
（項目３４６）
前記スラブ型アプリケータは、前記標的組織構造の係合を向上させるように、軸方向に巻
かれている、項目３４５に記載のシステム。
（項目３４７）
前記スラブ型アプリケータは、前記標的組織構造の係合を向上させるように、縦方向に巻
かれている、項目３４５に記載のシステム。
（項目３４８）
前記埋込型光学アプリケータは、前記標的組織構造の前記一部分の周囲に位置付けられて
いるらせん型導波路を備え、前記らせん型導波路は、出力結合光が前記標的組織構造に出
会うように、前記らせん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように
構成されている、項目３３１に記載のシステム。
（項目３４９）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目３３１に記載のシステム。
（項目３５０）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目３４９に記載のシス
テム。
（項目３５１）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目３５０に記載のシステム。
（項目３５２）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目３４９に記載のシス
テム。
（項目３５３）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目３５
０に記載のシステム。
（項目３５４）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目３３１に記
載のシステム。
（項目３５５）
前記埋込型光源は、約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリ
メートルの表面放射照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込
型光学アプリケータを使用するために、動作させられる、項目３３１に記載のシステム。
（項目３５６）
感光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を照射する方法であって、
ａ．前記標的組織構造に隣接する場所での埋め込み後に光を前記標的組織構造に送達す
るように構成されている埋込型光学アプリケータを提供することと、
ｂ．前記埋込型光学アプリケータを光源、コントローラ、電力供給部、および埋込型照
度センサに動作可能に連結することと
を含み、
前記コントローラは、前記埋込型照度センサからの出力信号に少なくとも部分的に基づ
いて、前記電力供給部に、電流が前記光源へ流動することを可能にさせ、埋込型光アクチ
ュエータへの光子の放出を引き起こし、前記埋込型照度センサは、前記埋込型光アプリケ
ータによって前記標的組織構造に向けられている前記光子の少なくとも一部分を捕捉する
ように位置付けられている、方法。
（項目３５７）
埋込型入力センサを提供することをさらに含み、前記埋込型入力センサは、前記標的組織
構造とのそのような光子の交差の前の、光子放出の位置での前記埋込型光学アプリケータ
の照度に関連する出力信号を生成するように構成されている、項目３５６に記載の方法。
（項目３５８）
前記コントローラを前記埋込型入力センサに動作可能に連結することをさらに含み、前記
コントローラは、前記埋込型入力センサと前記埋込型照度センサとの両方からの前記出力
信号を比較して、予期しない損失を受けているどうかを決定し得る、項目３５６に記載の
方法。
（項目３５９）
所定の閾値損失レベルを過ぎた損失レベルに反応するように前記コントローラを構成する
ことをさらに含む、項目３５８に記載の方法。
（項目３６０）
前記コントローラによって維持されているソフトウェアログファイルにおいて前記所定の
レベルを過ぎた前記損失レベルの事象にフラグを付けることによって反応するように前記
コントローラを構成することをさらに含む、項目３５９に記載の方法。
（項目３６１）
前記電力供給部に、電流が前記光源へ流動することを可能にさせることを停止するように
前記コントローラを構成することをさらに含む、項目３５９に記載の方法。
（項目３６２）
前記埋込型照度センサは、太陽電池、フォトダイオード、焦電センサ、フォトレジスタ、
光伝導体、フォトトランジスタ、および光ガルバノセンサから成る群から選択される、項
目３５６に記載の方法。
（項目３６３）
前記埋込型入力センサは、太陽電池、フォトダイオード、焦電センサ、フォトレジスタ、
光伝導体、フォトトランジスタ、および光ガルバノセンサから成る群から選択される、項
目３５７に記載の方法。
（項目３６４）
前記標的組織構造への光の入力に少なくとも部分的に応答して可変であると考えられる生
理学的パラメータに関連する出力信号を生成するように構成されている生理学的センサを
提供することをさらに含む、項目３５７に記載の方法。
（項目３６５）
前記生理学的センサは、筋電図センサ、神経電気記録図センサ、脳波図センサ、心電図セ
ンサ、圧力センサ、温度センサ、計量化学センサ、運動センサ、加速度計、ジャイロ、歪
みセンサ、インピーダンスセンサ、および静電容量センサから成る群から選択される、項
目３６４に記載の方法。
（項目３６６）
ある所定の閾値を過ぎた前記生理学的センサの出力に反応するように前記コントローラを
構成することをさらに含む、項目３６４に記載の方法。
（項目３６７）
前記コントローラによって維持されているソフトウェアログファイルにおいて前記所定の
レベルを過ぎた前記損失レベルの事象にフラグを付けることによって反応するように前記
コントローラを構成することをさらに含む、項目３６６に記載の方法。
（項目３６８）
前記電力供給部に、電流が前記光源へ流動することを可能にさせることを停止するように
前記コントローラを構成することをさらに含む、項目３６６に記載の方法。
（項目３６９）
前記埋込型光学アプリケータは、前記標的組織構造の一部分を少なくとも部分的に円周方
向に包囲するように構成されているカフを備えている、項目３５６に記載の方法。
（項目３７０）
前記埋込型光学アプリケータは、前記標的組織構造の一部分を少なくとも部分的に円周方
向に包囲するように巻かれ得るスラブ型アプリケータを備えている、項目３５６に記載の
方法。
（項目３７１）
前記標的組織構造の係合を向上させるように、前記スラブ型アプリケータを軸方向に巻く
ことをさらに含む、項目３７０に記載の方法。
（項目３７２）
前記標的組織構造の係合を向上させるように、前記スラブ型アプリケータを縦方向に巻く
ことをさらに含む、項目３７０に記載の方法。
（項目３７３）
前記埋込型光学アプリケータは、前記標的組織構造の前記一部分の周囲に位置付けられて
いるらせん型導波路を備え、前記らせん型導波路は、出力結合光が前記標的組織構造に出
会うように、前記らせん型導波路の中心縦軸に向かって内向きに光を出力結合するように
構成されている、項目３５６に記載の方法。
（項目３７４）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目３５６に記載の方法。
（項目３７５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目３７４に記載の方法
。
（項目３７６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目３７５に記載の方法。
（項目３７７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目３７４に記載の方法
。
（項目３７８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目３７
５に記載の方法。
（項目３７９）
約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒のパルス持続時間で前記光源をパルスにし、約０．１パー
セント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用することをさらに含む、項目３５
６に記載の方法。
（項目３８０）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記光源を動作させることをさらに含む、項目３５６に記載の方法。
（項目３８１）
感光性タンパク質を含む標的神経において有向活動電位を生成するためのシステムであっ
て、前記システムは、患者の脊髄に連結され、
ａ．前記標的神経を係合し、光を前記標的神経に送達するように構成されている埋込型
光学アプリケータであって、前記埋込型光学アプリケータは、光子を前記埋込型光学アプ
リケータに送達するように構成されている光源に動作可能に連結され、前記光子は、前記
埋込型光学アプリケータによって前記標的神経の中へ放出され、前記標的神経において膜
分極変化を引き起こし得る、埋込型光学アプリケータと、
ｂ．前記標的神経を係合するように構成されている埋込型電気刺激アプリケータであっ
て、前記埋込型電気刺激アプリケータは、電子を前記埋込型電気刺激アプリケータに送達
するように構成されている電源に動作可能に連結され、前記電子は、前記埋込型電気刺激
アプリケータによって前記標的神経の中へ放出され、前記標的神経において膜分極変化を
引き起こし得る、埋込型電気刺激アプリケータと、
ｃ．前記光源および前記電源に動作可能に連結されているコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記神経に沿って第１の所望の方向に伝搬し、前記神経に沿って
逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生成されるように、電流が前記埋込型電気刺激ア
プリケータへ流動するとともに、光子が前記埋込型光学アプリケータに向けられることを
引き起こすように構成されている、システム。
（項目３８２）
前記埋込型光学アプリケータと埋込型電気アプリケータとは、前記埋込型光学アプリケー
タが前記埋込型電気アプリケータより前記脊髄に近く位置付けられた状態で、前記神経に
直列に連結されている、項目３８１に記載のシステム。
（項目３８３）
前記神経は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作されている、項目３８２
に記載のシステム。
（項目３８４）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目３８３に記載のシス
テム。
（項目３８５）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目３８４に記載のシステム。
（項目３８６）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目３８３に記載のシス
テム。
（項目３８７）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目３８
４に記載のシステム。
（項目３８８）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄に向けられる活動電位を生成させる一方で、さ
らに、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより前記脊髄から
離れる反対方向への活動電位の抑制を引き起こすように構成されている、項目３８７に記
載のシステム。
（項目３８９）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄の方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で
、さらに、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄か
ら離れる反対方向への活動電位を生成するように構成されている、項目３８７に記載のシ
ステム。
（項目３９０）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄の方への活動電位を抑制させる一方で、さらに
、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄から離れる
反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成されている、項目３８４に記載のシ
ステム。
（項目３９１）
前記埋込型光学アプリケータと埋込型電気アプリケータとは、前記埋込型電気アプリケー
タが前記埋込型光学アプリケータより前記脊髄に近く位置付けられた状態で、前記神経に
直列に連結されている、項目３８１に記載のシステム。
（項目３９２）
前記神経は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作されている、項目３９１
に記載のシステム。
（項目３９３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目３９２に記載のシス
テム。
（項目３９４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目３９３に記載のシステム。
（項目３９５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目３９２に記載のシス
テム。
（項目３９６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目３９
３に記載のシステム。
（項目３９７）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生成させ
る一方で、さらに、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより
、前記脊髄に向かう反対方向への活動電位の抑制を引き起こすように構成されている、項
目３９６に記載のシステム。
（項目３９８）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させ
る一方で、さらに、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前
記脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成されている、項目３
９６に記載のシステム。
（項目３９９）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄から離れる方への活動電位を抑制させる一方で
、さらに、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄に
向かう反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成されている、項目３９３に記
載のシステム。
（項目４００）
感光性タンパク質を含む標的神経において有向活動電位を生成する方法であって、
ａ．前記標的神経を係合し、光を前記標的神経に送達するように構成されている埋込型
光学アプリケータを提供することでであって、前記埋込型光学アプリケータは、光子を前
記埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている光源に動作可能に連結され、
前記光子は、前記埋込型光学アプリケータによって前記標的神経の中へ放出され、前記標
的神経において膜分極変化を引き起こし得る、ことと、
ｂ．前記標的神経を係合するように構成されている埋込型電気刺激アプリケータを提供
することであって、前記埋込型電気刺激アプリケータは、電子を前記埋込型電気刺激アプ
リケータに送達するように構成されている電源に動作可能に連結され、前記電子は、前記
埋込型電気刺激アプリケータによって前記標的神経の中へ放出され、前記標的神経におい
て膜分極変化を引き起こし得る、ことと、
ｃ．コントローラを前記光源および前記電源に動作可能に連結することと
を含み、
前記コントローラは、前記神経に沿って第１の所望の方向に伝搬し、前記神経に沿って
逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生成されるように、電流が前記埋込型電気刺激ア
プリケータへ流動するとともに、光子が前記埋込型光学アプリケータに向けられるように
構成されている、方法。
（項目４０１）
前記埋込型光学アプリケータが前記埋込型電気アプリケータより前記脊髄に近く位置付け
られた状態で、前記埋込型光学アプリケータおよび埋込型電気アプリケータを前記神経に
直列に連結することをさらに含む、項目４００に記載の方法。
（項目４０２）
オプシンタンパク質をコードするように前記神経を遺伝子操作することをさらに含む、項
目４０１に記載の方法。
（項目４０３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４０２に記載の方法
。
（項目４０４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４０３に記載の方法。
（項目４０５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４０２に記載の方法
。
（項目４０６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４０
３に記載の方法。
（項目４０７）
前記光源に前記脊髄に向けられる活動電位を生成させる一方で、さらに、前記電源に前記
埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより、前記脊髄から離れる反対方向への
活動電位の抑制を引き起こすように前記コントローラを構成することをさらに含む、項目
４０６に記載の方法。
（項目４０８）
前記光源に前記脊髄の方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、前記電源に
前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄から離れる反対方向に向
けられる活動電位を生成するように前記コントローラを構成することをさらに含む、項目
４０６に記載の方法。
（項目４０９）
前記光源に前記脊髄の方への活動電位を抑制させる一方で、さらに、前記電源に前記埋込
型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄から離れる反対方向に向けられる
活動電位を生成するように前記コントローラを構成することをさらに含む、項目４０３に
記載の方法。
（項目４１０）
前記埋込型電気アプリケータが前記埋込型光学アプリケータより前記脊髄に近く位置付け
られた状態で、前記埋込型光学アプリケータおよび埋込型電気アプリケータを前記神経に
直列に連結することをさらに含む、項目４００に記載の方法。
（項目４１１）
オプシンタンパク質をコードするように前記神経を遺伝子操作することをさらに含む、項
目４１０に記載の方法。
（項目４１２）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４１１に記載の方法
。
（項目４１３）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４１２に記載の方法。
（項目４１４）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４１１に記載の方法
。
（項目４１５）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４１
２に記載の方法。
（項目４１６）
前記光源に前記脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生成させる一方で、さらに、前
記電源に前記埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより、前記脊髄に向かう反
対方向への活動電位の抑制を引き起こすように前記コントローラを構成することをさらに
含む、項目４１５に記載の方法。
（項目４１７）
前記光源に前記脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、前
記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄に向かう反対方
向に向けられる活動電位を生成するように前記コントローラを構成することをさらに含む
、項目４１５に記載の方法。
（項目４１８）
前記光源に前記脊髄から離れる方への活動電位を抑制させる一方で、さらに、前記電源に
前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄に向かう反対方向に向け
られる活動電位を生成するように前記コントローラを構成することをさらに含む、項目４
１２に記載の方法。
（項目４１９）
感光性タンパク質を含む標的神経において有向活動電位を生成するためのシステムであっ
て、前記システムは、患者の脊髄に連結され、
ａ．前記標的神経を係合し、光を前記標的神経に送達するように構成されている第１の
埋込型光学アプリケータであって、前記第１の埋込型光学アプリケータは、光子を前記第
１の埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている第１の光源に動作可能に連
結され、前記光子は、前記第１の埋込型光学アプリケータによって前記標的神経の中へ放
出され、前記標的神経において膜分極変化を引き起こし得る、第１の埋込型光学アプリケ
ータと、
ｂ．前記標的神経を係合し、光を前記標的神経に送達するように構成されている第２の
埋込型光学アプリケータであって、前記第２の埋込型光学アプリケータは、光子を前記第
２の埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている第２の光源に動作可能に連
結され、前記光子は、前記第２の埋込型光学アプリケータによって前記標的神経の中へ放
出され、前記標的神経において膜分極変化を引き起こし得る、第２の埋込型光学アプリケ
ータと、
ｃ．前記第１の光源および前記第２の光源に動作可能に連結されているコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記神経に沿って第１の所望の方向に伝搬し、前記神経に沿って
逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生成されるように、光子を前記第１および第２の
埋込型光学アプリケータの各々に向けるように構成されている、システム。
（項目４２０）
前記第１の埋込型光学アプリケータおよび第２の埋込型光学アプリケータは、前記第１の
埋込型光学アプリケータが前記第２の埋込型光学アプリケータより前記脊髄に近く位置付
けられた状態で、前記神経に直列に連結されている、項目４１９に記載のシステム。
（項目４２１）
前記神経は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作されている、項目４２０
に記載のシステム。
（項目４２２）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４２１に記載のシス
テム。
（項目４２３）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４２２に記載のシステム。
（項目４２４）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４２１に記載のシス
テム。
（項目４２５）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４２
２に記載のシステム。
（項目４２６）
前記コントローラは、前記第２の光源に、前記第２の埋込型光学アプリケータを用いて前
記脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、前記第１の光源
に、前記第１の埋込型光学アプリケータを用いて前記脊髄に向かう反対方向に向けられる
活動電位を生成させるように構成されている、項目４２５に記載のシステム［促進性オプ
シン−抑制効果へのオーバーライド］。
（項目４２７）
前記コントローラは、前記第１の光源に、前記第１の埋込型光学アプリケータを用いて前
記脊髄の方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、前記第２の光源に、前記
第２の埋込型光学アプリケータを用いて前記脊髄から離れる反対方向に向けられる活動電
位を生成させるように構成されている、項目４２５に記載のシステム。
（項目４２８）
前記神経は、促進性オプシンタンパク質である第２のオプシンタンパク質をコードするよ
うにさらに遺伝子操作されている、項目４２２に記載のシステム。
（項目４２９）
前記コントローラは、前記第１の光源に、前記促進性オプシンタンパク質を活性化するよ
うに選択される波長を有する光を用いて刺激することによって、前記脊髄に向けられる活
動電位を生成させるように構成され、前記コントローラは、前記第２の光源に、前記抑制
性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する光を用いて刺激するこ
とによって、前記脊髄から離れる方向への活動電位を抑制させるように構成されている、
項目４２８に記載のシステム。
（項目４３０）
前記コントローラは、前記第２の光源に、前記促進性オプシンタンパク質を活性化するよ
うに選択される波長を有する光を用いて刺激することによって、前記脊髄から離れる方に
向けられる活動電位を生成させるように構成され、前記コントローラは、前記第１の光源
に、前記抑制性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する光を用い
て刺激することによって、前記脊髄に向かう方向への活動電位を抑制させるように構成さ
れている、項目４２８に記載のシステム。
（項目４３１）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４２８に記載のシステム。
（項目４３２）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４２
８に記載のシステム。
（項目４３３）
前記埋込型光学アプリケータと埋込型電気アプリケータとは、前記埋込型電気アプリケー
タが前記埋込型光学アプリケータより前記脊髄に近く位置付けられた状態で、前記神経に
直列に連結されている、項目４１９に記載のシステム。
（項目４３４）
前記神経は、オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作されている、項目４３３
に記載のシステム。
（項目４３５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４３４に記載のシス
テム。
（項目４３６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４３５に記載のシステム。
（項目４３７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４３４に記載のシス
テム。
（項目４３８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４３
５に記載のシステム。
（項目４３９）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生成させ
る一方で、さらに、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより
、前記脊髄に向かう反対方向への活動電位の抑制を引き起こすように構成されている、項
目４３８に記載のシステム。
（項目４４０）
前記コントローラは、前記光源に前記脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させ
る一方で、さらに、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前
記脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成するように構成されている、項目４
３８に記載のシステム。
（項目４４１）
前記コントローラは、前記脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成するように
、前記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させながら、前記光源に前記脊髄から離
れる方への活動電位を抑制させるように構成されている、項目４３５に記載のシステム。
（項目４４２）
感光性タンパク質を含む標的神経において有向活動電位を生成する方法であって、
ａ．前記標的神経を係合し、光を前記標的神経に送達するように構成されている第１の
埋込型光学アプリケータを提供することであって、前記第１の埋込型光学アプリケータは
、光子を前記第１の埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている第１の光源
に動作可能に連結され、前記光子は、前記第１の埋込型光学アプリケータによって前記標
的神経の中へ放出され、前記標的神経において膜分極変化を引き起こし得る、ことと、
ｂ．前記標的神経を係合し、光を前記標的神経に送達するように構成されている第２の
埋込型光学アプリケータを提供することであって、前記第２の埋込型光学アプリケータは
、光子を前記第２の埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている第２の光源
に動作可能に連結され、前記光子は、前記第２の埋込型光学アプリケータによって前記標
的神経の中へ放出され、前記標的神経において膜分極変化を引き起こし得る、ことと、
ｃ．コントローラを前記第１の光源および前記第２の光源に動作可能に連結することと
を含み、
前記コントローラは、前記神経に沿って第１の所望の方向に伝搬し、前記神経に沿って
逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生成されるように、光子を前記第１および第２の
埋込型光学アプリケータの各々に向けるように構成されている、方法。
（項目４４３）
前記第１の埋込型光学アプリケータが前記第２の埋込型光学アプリケータより前記脊髄に
近く位置付けられた状態で、前記第１の埋込型光学アプリケータおよび第２の埋込型光学
アプリケータを前記神経に直列に連結することをさらに含む、項目４４２に記載の方法。
（項目４４４）
オプシンタンパク質をコードするように前記神経を遺伝子操作することをさらに含む、項
目４４３に記載の方法。
（項目４４５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４４４に記載の方法
。
（項目４４６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４４５に記載の方法。
（項目４４７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４４４に記載の方法
。
（項目４４８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４４
５に記載の方法。
（項目４４９）
前記第２の光源に、前記第２の埋込型光学アプリケータを用いて、前記脊髄から離れる方
への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、前記第１の光源に、前記第１の埋込
型光学アプリケータを用いて、前記脊髄に向かう反対方向に向けられる活動電位を生成さ
せるように前記コントローラを構成することをさらに含む、項目４４８に記載の方法。
（項目４５０）
前記第１の光源に、前記第１の埋込型光学アプリケータを用いて、前記脊髄の方への過剰
刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、前記第２の光源に、前記第２の埋込型光学ア
プリケータを用いて、前記脊髄から離れる反対方向に向けられる活動電位を生成させるよ
うに前記コントローラを構成することをさらに含む、項目４４８に記載の方法。
（項目４５１）
促進性オプシンタンパク質である第２のオプシンタンパク質をコードするように、前記神
経を遺伝子操作することをさらに含む、項目４４５に記載の方法。
（項目４５２）
前記第１の光源に、前記促進性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を
有する光を用いて刺激することによって、前記脊髄に向けられる活動電位を生成させるよ
うに前記コントローラを構成することをさらに含み、前記コントローラは、前記第２の光
源に、前記抑制性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を有する光を用
いて刺激することによって、前記脊髄から離れる方向への活動電位を抑制させるように構
成されている、項目４５１に記載の方法。
（項目４５３）
前記第２の光源に、前記促進性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を
有する光を用いて刺激することによって、前記脊髄から離れる方に向けられる活動電位を
生成させるように前記コントローラを構成することをさらに含み、前記コントローラは、
前記第１の光源に、前記抑制性オプシンタンパク質を活性化するように選択される波長を
有する光を用いて刺激することによって、前記脊髄に向かう方向への活動電位を抑制させ
るように構成されている、項目４５１に記載の方法。
（項目４５４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４５１に記載の方法。
（項目４５５）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４５
１に記載の方法。
（項目４５６）
前記埋込型電気アプリケータが前記埋込型光学アプリケータより前記脊髄に近く位置付け
られた状態で、前記埋込型光学アプリケータおよび埋込型電気アプリケータを前記神経に
直列に連結することをさらに含む、項目４４２に記載の方法。
（項目４５７）
オプシンタンパク質をコードするように前記神経を遺伝子操作することをさらに含む、項
目４５６に記載の方法。
（項目４５８）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４５７に記載の方法
。
（項目４５９）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４５８に記載の方法。
（項目４６０）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４５７に記載の方法
。
（項目４６１）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４５
８に記載の方法。
（項目４６２）
前記光源に前記脊髄から離れる方に向けられる活動電位を生成させる一方で、さらに、前
記電源に前記埋込型電気アプリケータを過剰刺激させることにより、前記脊髄に向かう反
対方向への活動電位の抑制を引き起こすように前記コントローラを構成することをさらに
含む、項目４６１に記載の方法。
（項目４６３）
前記光源に前記脊髄から離れる方への過剰刺激ブロックを生成させる一方で、さらに、前
記電源に前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄に向かう反対方
向に向けられる活動電位を生成するように前記コントローラを構成することをさらに含む
、項目４６１に記載の方法。
（項目４６４）
前記光源に前記脊髄から離れる方への活動電位を抑制させる一方で、さらに、前記電源に
前記埋込型電気アプリケータを刺激させることにより、前記脊髄に向かう反対方向に向け
られる活動電位を生成するように前記コントローラを構成することをさらに含む、項目４
５８に記載の方法。
（項目４６５）
感光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激するためのシステムを設置する方法であって
、
ａ．前記標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋込型コ
ントローラに永久的に動作可能に連結されるように構成されている埋込型光学アプリケー
タを提供することであって、前記埋込型光学アプリケータ、埋込型光源、埋込型電力供給
部、および埋込型コントローラは、事前連結および密封構成で提供され、共通外科的アク
セスポートを通して一緒に設置されるように設計されている、ことと、
ｂ．前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラが埋め込まれるべき第１の解剖学
的場所への前記共通外科的アクセスポートを生成することと、
ｃ．挿入経路のためのさらなる外科的アクセスを生成することなく、第２の解剖学的場
所への前記挿入経路に沿って細長い送達導管を挿入することであって、前記細長い送達導
管は、それを通る作業管腔を画定し、前記第２の解剖学的場所は、前記標的組織構造に隣
接している、ことと、
ｄ．前記埋込型光学アプリケータを通して送達される光子の少なくとも一部分が前記標
的組織構造に到達するように、前記標的組織構造の少なくとも一部分に動作可能に連結さ
れている前記第２の解剖学的場所に前記埋込型光学アプリケータを埋め込むために、前記
細長い送達導管を通して前記埋込型光学アプリケータを挿入することと
を含む、方法。
（項目４６６）
前記埋込型光学アプリケータは、カフアプリケータ、スラブ型アプリケータ、およびらせ
ん型アプリケータから成る群から選択される、項目４６５に記載の方法。
（項目４６７）
外部コントローラを使用して、前記埋込型コントローラと無線で通信することをさらに含
む、項目４６５に記載の方法。
（項目４６８）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記埋込型光源を前記埋込
型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それに
よって、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流
を制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目４６５に記載の方法。
（項目４６９）
前記第２の解剖学的場所における前記埋込型光学アプリケータに直接連結されている埋込
位置に前記埋込型光源を埋め込むために、前記細長い送達導管を通して前記埋込型光源を
挿入することをさらに含む、項目４６８に記載の方法。
（項目４７０）
前記共通アクセスポートから前記細長い送達導管を除去することをさらに含む、項目４６
９に記載の方法。
（項目４７１）
前記細長い送達導管の長さに沿ったスリットを露出することによって、前記細長い送達導
管の前記管腔から前記送達区画を除去することをさらに含み、前記スリットは、前記作業
管腔に達し、前記細長い送達導管の側面を通して前記作業管腔から前記細長い送達区画の
除去を可能にするように構成されている、項目４７０に記載の方法。
（項目４７２）
前記細長い送達導管は、カニューレである、項目４６５に記載の方法。
（項目４７３）
前記細長い送達導管は、カテーテルである、項目４６５に記載の方法。
（項目４７４）
前記カテーテルは、操縦可能なカテーテルである、項目４７３に記載の方法。
（項目４７５）
前記操縦可能なカテーテルは、ロボットで操縦可能なカテーテルであり、電気機械要素に
動作可能に連結されている電子マスタ入力デバイスを用いてオペレータによって作成され
るコマンドに応答して、前記細長い送達導管の中への操縦を前記電気機械要素に誘発させ
るように構成されている、項目４７４に記載の方法。
（項目４７６）
電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記埋込型光源を前記埋込型電
力供給部およびコントローラに動作可能に連結することをさらに含む、項目４６８に記載
の方法。
（項目４７７）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目４６８に記載の方法。
（項目４７８）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目４７７に記載の方法。
（項目４７９）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目４７８に記
載の方法。
（項目４８０）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさ
らに含む、項目４６８に記載の方法。
（項目４８１）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目４６８に記載の方法。
（項目４８２）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目４６８に記載の方法。
（項目４８３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４８２に記載の方法
。
（項目４８４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目４８３に記載の方法。
（項目４８５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４８２に記載の方法
。
（項目４８６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目４８
３に記載の方法。
（項目４８７）
約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルス前記光
源を起動させることをさらに含み、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒で
ある、項目４６８に記載の方法。
（項目４８８）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目４６８に記載の
方法。
（項目４８９）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目４６５に記載の方法。
（項目４９０）
前記埋込型光源は、前記第１の解剖学的場所に埋め込まれる、項目４８９に記載の方法。
（項目４９１）
前記共通アクセスポートから前記細長い送達導管を除去することをさらに含む、項目４８
９に記載の方法。
（項目４９２）
前記細長い送達導管の長さに沿ったスリットを露出することによって、前記細長い送達導
管の前記管腔から前記送達区画を除去することをさらに含み、前記スリットは、前記作業
管腔に達し、前記細長い送達導管の側面を通して前記作業管腔から前記細長い送達区画の
除去を可能にするように構成されている、項目４９１に記載の方法。
（項目４９３）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目４８９に記載の方法。
（項目４９４）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目４８９に記載の方法。
（項目４９５）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目４８９に記載の方法。
（項目４９６）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目４８９に記載の方法。
（項目４９７）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目４９６に記載の方法。
（項目４９８）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目４９７に記
載の方法。
（項目４９９）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目４８９に記載の方法。
（項目５００）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目４９９に記載の方法
。
（項目５０１）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目５０１に記載の方法。
（項目５０２）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目４９９に記載の方法
。
（項目５０３）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目５０
２に記載の方法。
（項目５０４）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目４８９に記
載の方法。
（項目５０５）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目４８９に記載の
方法。
（項目５０６）
感光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激するためのシステムを設置する方法であって
、
ａ．前記標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋込型コ
ントローラに永久的に動作可能に連結されるように構成されている埋込型光学アプリケー
タを提供することと、
ｂ．前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラが埋め込まれるべき第１の解剖学
的場所への共通外科的アクセスポートを生成することと、
ｃ．挿入経路のためのさらなる外科的アクセスを生成することなく、第２の解剖学的場
所への前記挿入経路に沿って細長い送達導管を挿入することであって、前記細長い送達導
管は、それを通る作業管腔を画定し、前記第２の解剖学的場所は、前記標的組織構造に隣
接している、ことと、
ｄ．前記第２の解剖学的場所への第２の外科的アクセスポートを生成することと、
ｅ．前記第２の外科的アクセスポートを通して前記第２の解剖学的場所に前記埋込型光
学アプリケータを埋め込むことと、
ｆ．前記共通アクセスポートを通して前記第１の解剖学的場所に前記埋込型電力供給部
および埋込型コントローラを埋め込むことと、
ｇ．前記埋込型光学アプリケータを前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラと
動作可能に連結するように、前記細長い送達導管を通して送達区画を挿入することと
を含む、方法。
（項目５０７）
前記埋込型光学アプリケータは、カフアプリケータ、スラブ型アプリケータ、およびらせ
ん型アプリケータから成る群から選択される、項目５０６に記載の方法。
（項目５０８）
外部コントローラを使用して、前記埋込型コントローラと無線で通信することをさらに含
む、項目５０６に記載の方法。
（項目５０９）
前記第１の解剖学的場所と前記第２の解剖学的場所との間の定位置に前記送達区画を残し
て、前記細長い送達導管を除去することをさらに含む、項目５０６に記載の方法。
（項目５１０）
前記細長い送達導管は、カニューレである、項目５０６に記載の方法。
（項目５１１）
前記細長い送達導管は、カテーテルである、項目５０６に記載の方法。
（項目５１２）
前記カテーテルは、操縦可能なカテーテルである、項目５１１に記載の方法。
（項目５１３）
前記操縦可能なカテーテルは、ロボットで操縦可能なカテーテルであり、電気機械要素に
動作可能に連結されている電子マスタ入力デバイスを用いてオペレータによって作成され
るコマンドに応答して、前記細長い送達導管の中への操縦を前記電気機械要素に誘発させ
るように構成されている、項目５１２に記載の方法。
（項目５１４）
前記第２の場所で前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結し、前記第２
の場所で前記送達区画を前記埋込型光源に連結することをさらに含み、前記送達区画は、
電流を搬送するように構成されている、項目５０６に記載の方法。
（項目５１５）
前記送達区画を前記埋込型光源に連結することは、伝導性シャフト継手を密なコネクタシ
ールスタックソケットに挿入することによって、コネクタ連結を形成することを含む、項
目５１４に記載の方法。
（項目５１６）
前記埋込型コントローラが、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御す
ることによって、前記埋込型光源を起動させるように、前記送達区画を前記埋込型電力供
給部および埋込型コントローラに連結することをさらに含む、項目５１４に記載の方法。
（項目５１７）
前記送達区画を前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに連結することは、伝導
性シャフト継手を密なコネクタシールスタックソケットに挿入することによって、コネク
タ連結を形成することを含む、項目５１６に記載の方法。
（項目５１８）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目５１４に記載の方法。
（項目５１９）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目５１８に記載の方法。
（項目５２０）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目５１９に記
載の方法。
（項目５２１）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさ
らに含む、項目５１４に記載の方法。
（項目５２２）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目５１４に記載の方法。
（項目５２３）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目５１４に記載の方法。
（項目５２４）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目５２３に記載の方法
。
（項目５２５）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目５２４に記載の方法。
（項目５２６）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目５２３に記載の方法
。
（項目５２７）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目５２
４に記載の方法。
（項目５２８）
約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルス前記光
源を起動させることをさらに含み、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒で
ある、項目５１４に記載の方法。
（項目５２９）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目５１４に記載の
方法。
（項目５３０）
前記第２の解剖学的場所における前記埋込型光学アプリケータと前記第１の解剖学的場所
における前記埋込型光源との間に前記送達区画を相互連結することをさらに含み、前記送
達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成さ
れている、項目５０６に記載の方法。
（項目５３１）
前記第１の解剖学的場所に前記埋込型光源を埋め込むことをさらに含む、項目５３０に記
載の方法。
（項目５３２）
前記埋込型コントローラが、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御す
ることによって、前記埋込型光源を起動させて光子を前記埋込型光学アプリケータに向け
るように、前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを前記埋込型光源に動作可能
に連結することをさらに含む、項目５３１に記載の方法。
（項目５３３）
前記第１の解剖学的場所と前記第２の解剖学的場所との間に位置付けられた前記送達区画
を残すように、前記患者から前記細長い送達導管を除去することをさらに含む、項目５３
０に記載の方法。
（項目５３４）
前記第２の解剖学的場所における前記埋込型光学アプリケータと前記第１の解剖学的場所
における前記埋込型光源との間に前記送達区画を相互連結することは、それらの間で光子
を効率的に伝達するように、前記送達区画と前記埋込型光源との間、および前記送達区画
と前記埋込型光学アプリケータとの間に、原位置で光学コネクタ連結を形成することを含
む、項目５３０に記載の方法。
（項目５３５）
光学コネクタ連結を形成することは、前記送達区画の近位端をスリーブコネクタに挿入す
ることを含む、項目５３４に記載の方法。
（項目５３６）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目５３０に記載の方法。
（項目５３７）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目５３０に記載の方法。
（項目５３８）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目５３０に記載の方法。
（項目５３９）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目５３０に記載の方法。
（項目５４０）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目５３９に記載の方法。
（項目５４１）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目５４０に記
載の方法。
（項目５４２）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目５３１に記載の方法。
（項目５４３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目５４２に記載の方法
。
（項目５４４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目５４３に記載の方法。
（項目５４５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目５４２に記載の方法
。
（項目５４６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目５４
５に記載の方法。
（項目５４７）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目５３０に記
載の方法。
（項目５４８）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目５３０に記載の
方法。
（項目５４９）
感光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激するためのシステムを設置する方法であって
、
ａ．前記標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋込型コ
ントローラに永久的に動作可能に連結されるように構成されている埋込型光学アプリケー
タを提供することであって、前記埋込型電力供給部と埋込型コントローラとは、事前連結
および密封構成で提供され、共通外科的アクセスポートを通して一緒に設置されるように
設計されている、ことと、
ｂ．前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラが埋め込まれるべき第１の解剖学
的場所への前記共通外科的アクセスポートを生成することと、
ｃ．挿入経路のためのさらなる外科的アクセスを生成することなく、第２の解剖学的場
所への前記挿入経路に沿って細長い送達導管を挿入することであって、前記細長い送達導
管は、それを通る作業管腔を画定し、前記第２の解剖学的場所は、前記標的組織構造に隣
接している、ことと、
ｄ．前記埋込型光学アプリケータを通して送達される光子の少なくとも一部分が前記標
的組織構造に到達するように、前記標的組織構造の少なくとも一部分に動作可能に連結さ
れている前記第２の解剖学的場所に前記埋込型光学アプリケータを埋め込むために、前記
細長い送達導管を通して前記埋込型光学アプリケータを挿入することと
を含む、方法。
（項目５５０）
前記埋込型光学アプリケータは、カフアプリケータ、スラブ型アプリケータ、およびらせ
ん型アプリケータから成る群から選択される、項目５４９に記載の方法。
（項目５５１）
外部コントローラを使用して、前記埋込型コントローラと無線で通信することをさらに含
む、項目５４９に記載の方法。
（項目５５２）
前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに直接連結することをさらに含む、項目５
４９に記載の方法。
（項目５５３）
前記第２の解剖学的場所における前記埋込型光学アプリケータに直接連結されている埋込
位置に前記埋込型光源を埋め込むために、前記細長い送達導管を通して前記埋込型光源を
挿入することをさらに含み、前記埋込型光源は、電流を搬送するように構成されている送
達区画に連結されている、項目５５２に記載の方法。
（項目５５４）
前記第１の解剖学的場所と前記第２の解剖学的場所との間に位置付けられた前記送達区画
を残すように、前記共通アクセスポートから前記細長い送達導管を除去することをさらに
含む、項目５５３に記載の方法。
（項目５５５）
前記細長い送達導管の前記管腔から前記送達区画を除去し、前記埋込型光源を前記埋込型
電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結することをさらに含み、それによ
って、前記埋込型コントローラは、前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を
制御することによって、前記埋込型光源を起動させる、項目５５４に記載の方法。
（項目５５６）
前記埋込型光源を前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに動作可能に連結する
ことは、前記送達区画と、前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラに連結される
導線との間に、原位置でコネクタ連結を形成することを含む、項目５５５に記載の方法。
（項目５５７）
コネクタ連結を形成することは、伝導性シャフト継手を密なコネクタシールスタックソケ
ットに挿入することを含む、項目５５６に記載の方法。
（項目５５８）
前記細長い送達導管は、カニューレである、項目５４９に記載の方法。
（項目５５９）
前記細長い送達導管は、カテーテルである、項目５４９に記載の方法。
（項目５６０）
前記カテーテルは、操縦可能なカテーテルである、請項目５５９に記載の方法。
（項目５６１）
前記操縦可能なカテーテルは、ロボットで操縦可能なカテーテルであり、電気機械要素に
動作可能に連結されている電子マスタ入力デバイスを用いてオペレータによって作成され
るコマンドに応答して、前記細長い送達導管の中への操縦を前記電気機械要素に誘発させ
るように構成されている、項目５６０に記載の方法。
（項目５６２）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目５５２に記載の方法。
（項目５６３）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目５６２に記載の方法。
（項目５６４）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目５６３に記
載の方法。
（項目５６５）
前記埋込型電力供給部および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさ
らに含む、項目５５２に記載の方法。
（項目５６６）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目５５２に記載の方法。
（項目５６７）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目５５２に記載の方法。
（項目５６８）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目５６７に記載の方法
。
（項目５６９）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目５６８に記載の方法。
（項目５７０）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目５６７に記載の方法
。
（項目５７１）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目５６
８に記載の方法。
（項目５７２）
約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用して、パルス前記光
源を起動させることをさらに含み、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒で
ある、項目５５２に記載の方法。
（項目５７３）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目５５２に記載の
方法。
（項目５７４）
送達区画を前記埋込型光学アプリケータに連結することをさらに含み、前記送達区画は、
前記送達区画が埋込型光源に連結されると、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケ
ータに光を伝搬するように構成されている、項目５４９に記載の方法。
（項目５７５）
前記埋込型光源は、前記第１の解剖学的場所に埋め込まれる、項目５７４に記載の方法。
（項目５７６）
前記第１の解剖学的場所と前記第２の解剖学的場所との間に位置付けられた前記送達区画
を残すように、前記共通アクセスポートから前記細長い送達導管を除去することをさらに
含む、項目５７４に記載の方法。
（項目５７７）
前記細長い送達導管の前記管腔から前記送達区画を除去し、前記送達区画を用いて前記埋
込型光源を前記埋込型光学アプリケータに連結し、さらに、前記埋込型コントローラが、
前記埋込型電力供給部から前記埋込型光源への電流を制御することによって、前記埋込型
光源を起動させて光子を前記埋込型光学アプリケータに向けるように、前記埋込型電力供
給部および埋込型コントローラを前記埋込型光源に動作可能に連結することをさらに含む
、項目５７６に記載の方法。
（項目５７８）
前記送達区画を用いて前記埋込型光源を前記埋込型光学アプリケータに連結することは、
それらの間で光子を効率的に伝達するように、前記送達区画と前記埋込型光源との間に、
原位置で光学コネクタ連結を形成することを含む、項目５７７に記載の方法。
（項目５７９）
光学コネクタ連結を形成することは、前記送達区画の近位端をスリーブコネクタに挿入す
ることを含む、項目５７８に記載の方法。
（項目５８０）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目５７４に記載の方法。
（項目５８１）
前記埋込型光源、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラを共通埋込型筐体内に収
納することをさらに含む、項目５７４に記載の方法。
（項目５８２）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目５７４に記載の方法。
（項目５８３）
前記埋込型電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮
的磁束源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結す
ることをさらに含む、項目５７４に記載の方法。
（項目５８４）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目５８３に記載の方法。
（項目５８５）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目５８４に記
載の方法。
（項目５８６）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目５７４に記載の方法。
（項目５８７）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目５８６に記載の方法
。
（項目５８８）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目５８７に記載の方法。
（項目５８９）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目５８６に記載の方法
。
（項目５９０）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目５８
９に記載の方法。
（項目５９１）
前記光源は、約０．１パーセント〜１００パーセントのデューティサイクルを使用してパ
ルスにされ、パルス持続時間は、約０．１ミリ秒〜約２０ミリ秒である、項目５７４に記
載の方法。
（項目５９２）
約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミリメートルの表面放射
照度で光子を前記少なくとも１つの組織構造に向けるように前記埋込型光学アプリケータ
を使用するために、前記埋込型光源を動作させることをさらに含む、項目５７４に記載の
方法。
（項目５９３）
感光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を照射するためのシステムであって、前記シ
ステムは、
前記標的組織構造の外面を係合し、光を前記標的組織構造に直接送達するように構成さ
れている埋込型光学アプリケータを備え、
前記埋込型光学アプリケータは、光子を前記埋込型光学アプリケータに送達するように
構成されている光源に動作可能に連結され、前記光子は、前記標的組織構造の中へ前記ア
プリケータによって放出され得る、システム。
（項目５９４）
前記光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記光源は、電力供給部およ
びコントローラに動作可能に連結され、それによって、前記コントローラは、前記電力供
給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を起動させる、項目５９３
に記載のシステム。
（項目５９５）
前記光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記電力供給部お
よびコントローラに動作可能に連結されている、項目５９４に記載のシステム。
（項目５９６）
前記電力供給部は、埋込型である、項目５９４に記載のシステム。
（項目５９７）
前記コントローラは、埋込型である、項目５９４に記載のシステム。
（項目５９８）
前記電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結されてい
る、項目５９７に記載のシステム。
（項目５９９）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目５９８に記載のシステム。
（項目６００）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目５９９に記載のシステ
ム。
（項目６０１）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目６００に記載のシステム。
（項目６０２）
前記電力供給部およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納されている、項目５９６
に記載のシステム。
（項目６０３）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目５９４に記載のシステム。
（項目６０４）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目５９３に記載のシステム。
（項目６０５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６０４に記載のシス
テム。
（項目６０６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６０５に記載のシステム。
（項目６０７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６０４に記載のシス
テム。
（項目６０８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６０
５に記載のシステム。
（項目６０９）
前記光源は、埋込型である、項目５９３に記載のシステム。
（項目６１０）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目６０９に記載のシステム。
（項目６１１）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目６０９に記載のシステム。
（項目６１２）
コントローラが、電力供給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を
起動させるように、前記埋込型光源は、前記電力供給部およびコントローラに動作可能に
連結されている、項目６０９に記載のシステム。
（項目６１３）
前記埋込型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納されてい
る、項目６１２に記載のシステム。
（項目６１４）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目６０９に記載のシステム。
（項目６１５）
前記電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結されてい
る、項目６１２に記載のシステム。
（項目６１６）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目６１５に記載のシステム。
（項目６１７）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目６１６に記載のシステ
ム。
（項目６１８）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目６１７に記載のシステム。
（項目６１９）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目５９３に記載のシステム。
（項目６２０）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６１９に記載のシス
テム。
（項目６２１）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６２０に記載のシステム。
（項目６２２）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６１９に記載のシス
テム。
（項目６２３）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６２
０に記載のシステム。
（項目６２４）
前記光源は、体外光源であり、埋込型光伝導体が、前記体外光源と前記埋込型光学アプリ
ケータとの間に動作可能に連結され、前記埋込型光伝導体は、埋込型光学アプリケータと
、前記体外光源から光子を受け取るように選択される第２の場所との間に埋め込まれ、前
記光子を少なくとも部分的に前記埋込型光学アプリケータに向けるように構成されている
、項目５９３に記載のシステム。
（項目６２５）
前記第２の場所は、組織によって完全に封入されており、前記埋込型光伝導体は、組織の
比較的薄い層を通して前記体外光源から前記光子を受け取るように構成されている、項目
６２４に記載のシステム。
（項目６２６）
前記組織の比較的薄い層は、約１００ミクロン〜約１ミリメートルの最大厚を有する、項
目６２５に記載のシステム。
（項目６２７）
前記第２の場所は、直接体外アクセス可能である、項目６２４に記載のシステム。
（項目６２８）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目５９３に記載のシステム。
（項目６２９）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６２８に記載のシス
テム。
（項目６３０）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６２９に記載のシステム。
（項目６３１）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６２８に記載のシス
テム。
（項目６３２）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６２
９に記載のシステム。
（項目６３３）
患者の標的組織構造を照射する方法であって、
ａ．照射されるべき標的組織構造を選択することと、
ｂ．前記標的組織構造の外面を係合し、光を前記標的組織構造に直接送達するように構
成されている埋込型光学アプリケータを提供することと、
ｃ．前記標的組織構造を係合するように、前記埋込型光学アプリケータを埋め込むこと
と、
ｄ．前記埋込型光学アプリケータを光源に動作可能に連結することと、
ｅ．前記光源から前記埋込型光アプリケータに伝達される光子を使用して、前記埋込型
光アプリケータを通して前記標的組織構造を照射することと
を含む、方法。
（項目６３４）
前記光源は、前記埋込型光学アプリケータに直接連結され、前記光源は、電力供給部およ
びコントローラに動作可能に連結され、それによって、前記コントローラは、前記電力供
給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を起動させる、項目６３３
に記載の方法。
（項目６３５）
前記光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記電力供給部お
よびコントローラに動作可能に連結されている、項目６３４に記載の方法。
（項目６３６）
前記電力供給部は、埋込型である、項目６３４に記載の方法。
（項目６３７）
前記コントローラは、埋込型である、項目６３４に記載の方法。
（項目６３８）
前記電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結すること
をさらに含む、項目６３７に記載の方法。
（項目６３９）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目６３８に記載の方法。
（項目６４０）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目６３９に記
載の方法。
（項目６４１）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目６４０に記載の方法。
（項目６４２）
前記電力供給部およびコントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさらに含む、項
目６３６に記載の方法。
（項目６４３）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目６３４に記載の方法。
（項目６４４）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目６３３に記載の方法。
（項目６４５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６４４に記載の方法
。
（項目６４６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６４５に記載の方法。
（項目６４７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６４４に記載の方法
。
（項目６４８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６４
５に記載の方法。
（項目６４９）
前記光源は、埋込型である、項目６３３に記載の方法。
（項目６５０）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成されている、項目６４９に記載の方法。
（項目６５１）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目６４９に記載の方法。
（項目６５２）
コントローラが、電力供給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を
起動させるように、前記埋込型光源を前記電力供給部およびコントローラに動作可能に連
結することをさらに含む、項目６４９に記載の方法。
（項目６５３）
前記埋込型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納されてい
る、項目６５２に記載の方法。
（項目６５４）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目６４９に記載の方法。
（項目６５５）
前記電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結されてい
る、項目６５２に記載の方法。
（項目６５６）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に経皮的磁束源を位置
付けることをさらに含む、項目６５５に記載の方法。
（項目６５７）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目６５６に記
載の方法。
（項目６５８）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目６５７に記載の方法。
（項目６５９）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目６３３に記載の方法。
（項目６６０）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６５９に記載の方法
。
（項目６６１）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６６０に記載の方法。
（項目６６２）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６５９に記載の方法
。
（項目６６３）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６６
０に記載の方法。
（項目６６４）
前記光源は、体外光源であり、埋込型光伝導体が、前記体外光源と前記埋込型光学アプリ
ケータとの間に動作可能に連結され、前記埋込型光伝導体は、埋込型光学アプリケータと
、前記体外光源から光子を受け取るように選択される第２の場所との間に埋め込まれ、前
記光子を少なくとも部分的に前記埋込型光学アプリケータに向けるように構成されている
、項目６３３に記載の方法。
（項目６６５）
前記第２の場所は、組織によって完全に封入されており、前記埋込型光伝導体は、組織の
比較的薄い層を通して前記体外光源から前記光子を受け取るように構成されている、項目
６６４に記載の方法。
（項目６６６）
前記組織の比較的薄い層は、約１００ミクロン〜約１ミリメートルの最大厚を有する、項
目６６５に記載の方法。
（項目６６７）
前記第２の場所は、直接体外アクセス可能である、項目６６４に記載の方法。
（項目６６８）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目６３３に記載の方法。
（項目６６９）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６６８に記載の方法
。
（項目６７０）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６６９に記載の方法。
（項目６７１）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６６８に記載の方法
。
（項目６７２）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６６
９に記載の方法。
（項目６７３）
感光性タンパク質を含む組織構造を刺激するためのシステムであって、
ａ．前記組織構造に直接隣接する第１の皮下場所と、第２の場所との間に永久的に連結
されるように構成されている埋込型光伝導体であって、前記第２の場所は、前記第２の場
所に向けられる体外光子が、少なくとも部分的に埋込型光アプリケータを通って前記標的
組織構造に伝送されるように選択される、埋込型光伝導体と、
ｂ．体外光源と
を備え、
前記体外光源は、前記第１の皮下場所に到達する前記向けられる光子の一部分に少なく
とも部分的に基づいて、前記組織構造の前記感光性タンパク質の変化を引き起こすために
十分な量で、光子を前記第２の場所で前記埋込型光伝導体の中へ制御可能に向けるように
構成されている、システム。
（項目６７４）
前記埋込型光伝導体は、前記第２の場所において近位端を有し、前記近位端は、拡大集光
表面を備えている、項目６７３に記載のシステム。
（項目６７５）
前記拡大集光表面は、前記体外光子を捕捉するように方向づけられた入射面を伴う楔形幾
何学形状を備えている、項目６７４に記載のシステム。
（項目６７６）
前記埋込型光伝導体は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に
通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目６７３に記載のシステ
ム。
（項目６７７）
前記埋込型光伝導体は、ガラス、ポリマー、結晶から成る群から選択される材料種類を含
む、項目６７３に記載のシステム。
（項目６７８）
前記埋込型光伝導体は、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、ポリジメチルシロキサ
ン、およびそれらの共重合体から成る群から選択されるポリマーを含む、項目６７７に記
載のシステム。
（項目６７９）
前記埋込型光伝導体は、光が前記埋込型光伝導体を伝搬されるときに全内部反射から脱出
する光を再循環させるように構成されている反射層を備えている、項目６７３に記載のシ
ステム。
（項目６８０）
前記反射層は、銀、ロジウム、アルミニウム、および金から成る群から選択される材料を
含む、項目６７９に記載のシステム。
（項目６８１）
前記埋込型光伝導体は、環境から前記埋込型光伝導体またはその上の他の層を保護するた
めの絶縁層で少なくとも部分的に封入されている、項目６７３に記載のシステム。
（項目６８２）
前記絶縁層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および二酸化マグネシウムから成る群
から選択される材料を含む、項目６８１に記載のシステム。
（項目６８３）
前記埋込型光伝導体は、光子が前記埋込型光伝導体を伝搬されるときに前記埋込型光伝導
体内にエバネセント波を閉じ込めるように構成されているクラッド層を備えている、項目
６７３に記載のシステム。
（項目６８４）
前記クラッド層は、フッ素化エチレンプロピレン、ポリメチルペンテン、およびＴＨＶフ
ッ素重合体混合物から成る群から選択される材料を含む、項目６８３に記載のシステム。
（項目６８５）
前記埋込型光伝導体は、生体適合性を向上させ、前記埋込型光伝導体の屈折性質に対する
変化を防止するように構成されている生体不活性層を備えている、項目６７３に記載のシ
ステム。
（項目６８６）
前記生体不活性層は、金、白金、パリレン−Ｃ、ポリ（エチレングリコール）、ホスホリ
ルコリン、ポリエチレンオキシドポリマー、およびＤ−マンニトール末端アルカンチオー
ルから成る群から選択される材料を含む、項目６８５に記載のシステム。
（項目６８７）
前記埋込型光伝導体の挿入前に挿入されるように構成されている設置パイロット部材をさ
らに備えている、項目６７３に記載のシステム。
（項目６８８）
前記パイロット部材は、切断ツールまたは拡張器を備えている、項目６８７に記載のシス
テム。
（項目６８９）
送達導管をさらに備え、前記送達導管は、それを通る管腔を画定し、前記埋込型光伝導体
は、前記管腔を通して取り外し可能に連結され得る、項目６７３に記載のシステム。
（項目６９０）
前記組織構造に連結され、かつ、前記第１の場所で前記埋込型光伝導体の少なくとも１つ
の表面にも連結されるように構成されている埋込型光アプリケータをさらに備え、前記埋
込型光伝導体を通って移動する光子は、埋込型光アプリケータの中へ伝達され、前記組織
構造の中へ向けられ得る、項目６７３に記載のシステム。
（項目６９１）
前記第２の場所は、組織によって完全に封入されており、前記埋込型光伝導体は、組織の
比較的薄い層を通して前記体外光源から光子を受け取るように構成されている、項目６７
３に記載のシステム。
（項目６９２）
前記組織の比較的薄い層は、約１００ミクロン〜約１ミリメートルの最大厚を有する、項
目６９１に記載のシステム。
（項目６９３）
前記第２の場所は、直接体外アクセス可能である、項目６７３に記載のシステム。
（項目６９４）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目６７３に記載のシステム。
（項目６９５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目６９４に記載のシス
テム。
（項目６９６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目６９５に記載のシステム。
（項目６９７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目６９４に記載のシス
テム。
（項目６９８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目６９
５に記載のシステム。
（項目６９９）
感光性タンパク質を含む組織構造を刺激する方法であって、
ａ．第１の皮下場所で照明を使用して刺激されるべき標的組織構造を選択することと、
ｂ．前記第１の皮下場所と、第２の場所との間に永久的に連結されるように構成されて
いる埋込型光伝導体を提供することと
を含み、
前記第２の場所は、前記第２の場所に向けられる体外光子が、少なくとも部分的に前記
埋込型光伝導体を通って前記標的組織構造に伝送されるように選択される、方法。
（項目７００）
刺激されるべき前記標的組織構造を選択することは、Ｘ線撮影、蛍光透視法、超音波、磁
気共鳴映像法、コンピュータ断層撮影法、および内視鏡検査から成る群から選択されるモ
ダリティを使用して前記標的組織を撮像することを含む、項目６９９に記載の方法。
（項目７０１）
前記埋込型光伝導体を通して光子を前記標的組織構造に向けるように、体外光源を提供す
ることをさらに含む、項目６９９に記載の方法。
（項目７０２）
前記埋込型光伝導体は、前記第２の場所において近位端を有し、前記近位端は、拡大集光
表面を備えている、項目６９９に記載の方法。
（項目７０３）
前記拡大集光表面は、前記体外光子を捕捉するように方向づけられた入射面を伴う楔形幾
何学形状を備えている、項目７０２に記載の方法。
（項目７０４）
前記埋込型光伝導体は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に
通される実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目６９９に記載の方法。
（項目７０５）
前記埋込型光伝導体は、ガラス、ポリマー、結晶から成る群から選択される材料種類を含
む、項目６９９に記載の方法。
（項目７０６）
前記埋込型光伝導体は、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、ポリジメチルシロキサ
ン、およびそれらの共重合体から成る群から選択されるポリマーを含む、項目７０５に記
載の方法。
（項目７０７）
前記埋込型光伝導体は、光が前記埋込型光伝導体を伝搬されるときに全内部反射から脱出
する光を再循環させるように構成されている反射層を備えている、項目６９９に記載の方
法。
（項目７０８）
前記反射層は、銀、ロジウム、アルミニウム、および金から成る群から選択される材料を
含む、項目７０７に記載の方法。
（項目７０９）
前記埋込型光伝導体は、環境から前記埋込型光伝導体またはその上の他の層を保護するた
めの絶縁層で少なくとも部分的に封入されている、項目６９９に記載の方法。
（項目７１０）
前記絶縁層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および二酸化マグネシウムから成る群
から選択される材料を含む、項目７０９に記載の方法。
（項目７１１）
前記埋込型光伝導体は、光子が前記埋込型光伝導体を伝搬されるときに前記埋込型光伝導
体内にエバネセント波を閉じ込めるように構成されているクラッド層を備えている、項目
６９９に記載の方法。
（項目７１２）
前記クラッド層は、フッ素化エチレンプロピレン、ポリメチルペンテン、およびＴＨＶフ
ッ素重合体混合物から成る群から選択される材料を含む、項目７１１に記載の方法。
（項目７１３）
前記埋込型光伝導体は、生体適合性を向上させ、前記埋込型光伝導体の屈折性質に対する
変化を防止するように構成されている生体不活性層を備えている、項目６９９に記載の方
法。
（項目７１４）
前記生体不活性層は、金、白金、パリレン−Ｃ、ポリ（エチレングリコール）、ホスホリ
ルコリン、ポリエチレンオキシドポリマー、およびＤ−マンニトール末端アルカンチオー
ルから成る群から選択される材料を含む、項目７１３に記載の方法。
（項目７１５）
前記埋込型光伝導体の挿入前にパイロット部材を設置することをさらに含み、前記パイロ
ット部材は、前記埋込型光伝導体の埋込のために関連組織を準備することに役立つように
構成されている、項目６９９に記載の方法。
（項目７１６）
前記パイロット部材は、切断ツールまたは拡張器を備えている、項目７１５に記載の方法
。
（項目７１７）
送達導管をさらに備え、前記送達導管は、それを通る管腔を画定し、前記埋込型光伝導体
は、前記管腔を通して取り外し可能に連結され得る、項目６９９に記載の方法。
（項目７１８）
前記組織構造に連結され、かつ、前記第１の場所で前記埋込型光伝導体の少なくとも１つ
の表面に連結されるように構成されている埋込型光アプリケータを提供することをさらに
含み、前記埋込型光伝導体を通って移動する光子は、前記埋込型光アプリケータの中へ伝
達され、前記組織構造の中へ向けられ得る、項目６９９に記載の方法。
（項目７１９）
前記第２の場所は、組織によって完全に封入されており、前記埋込型光伝導体は、組織の
比較的薄い層を通して前記体外光源から光子を受け取るように構成されている、項目６９
９に記載の方法。
（項目７２０）
前記組織の比較的薄い層は、約１００ミクロン〜約１ミリメートルの最大厚を有する、項
目７１９に記載の方法。
（項目７２１）
前記第２の場所は、直接体外アクセス可能である、項目６９９に記載の方法。
（項目７２２）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目６９９に記載の方法。
（項目７２３）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目７２２に記載の方法
。
（項目７２４）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目７２３に記載の方法。
（項目７２５）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目７２２に記載の方法
。
（項目７２６）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目７２
３に記載の方法。
（項目７２７）
患者の脊椎の髄腔内空間内から、感光性タンパク質を含むように遺伝子操作された神経根
対を照射するためのシステムであって、前記システムは、
圧縮状態で、前記脊椎の石灰化構造間の小さい外科的アクセスを通して前記髄腔内空間
に外科的に送達可能であり、拡張状態に、前記髄腔内空間の内側で拡張されるように構成
されている埋込型光学アプリケータを備え、
前記拡張状態において、前記埋込型光学アプリケータは、第１の照明区画と、第２の照
明区画とを備え、前記第１の照明区画が、選択された神経根対の第１の神経根を照射する
ように構成される一方で、前記第２の照明区画は、前記選択された神経根対からの第２の
神経根を照射するように構成されている、システム。
（項目７２８）
前記埋込型光学アプリケータの前記第１の照明区画に直接連結されている第１の埋込型光
源と、前記第２の照明区画に直接連結されている第２の埋込型光源とをさらに備え、前記
光源の各々は、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結され、それによって、前
記コントローラは、前記電力供給部から前記第１および第２の埋込型光源への電流を制御
することによって、前記第１および第２の埋込型光源を起動させる、項目７２７に記載の
システム。
（項目７２９）
前記第１および第２の光源は、電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、
前記電力供給部およびコントローラに動作可能に連結されている、項目７２８に記載のシ
ステム。
（項目７３０）
前記電力供給部は、埋込型である、項目７２８に記載のシステム。
（項目７３１）
前記コントローラは、埋込型である、項目７２８に記載のシステム。
（項目７３２）
前記電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結されてい
る、項目７３１に記載のシステム。
（項目７３３）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目７３２に記載のシステム。
（項目７３４）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目７３３に記載のシステ
ム。
（項目７３５）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目７３４に記載のシステム。
（項目７３６）
前記電力供給部およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納されている、項目７３０
に記載のシステム。
（項目７３７）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目７２８に記載のシステム。
（項目７３８）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目７２７に記載のシステム。
（項目７３９）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目７３８に記載のシス
テム。
（項目７４０）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目７３９に記載のシステム。
（項目７４１）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目７３８に記載のシス
テム。
（項目７４２）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目７３
９に記載のシステム。
（項目７４３）
前記第１および第２の照明区画の各々は、埋込型光源に動作可能に連結されている、項目
７２７に記載のシステム。
（項目７４４）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達区画をさ
らに備え、前記送達区画は、前記埋込型光源から前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬
するように構成され、前記光は、前記第１および第２の照明区画を通して前記神経根対に
分配され得る、項目７４３に記載のシステム。
（項目７４５）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目７４３に記載のシステム。
（項目７４６）
コントローラが、電力供給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を
起動させるように、前記埋込型光源は、前記電力供給部およびコントローラに動作可能に
連結されている、項目７４３に記載のシステム。
（項目７４７）
前記埋込型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納されてい
る、項目７４６に記載のシステム。
（項目７４８）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目７４３に記載のシステム。
（項目７４９）
前記電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結されてい
る、項目７４６に記載のシステム。
（項目７５０）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目７４９に記載のシステム。
（項目７５１）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目７５０に記載のシステ
ム。
（項目７５２）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目７５１に記載のシステム。
（項目７５３）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目７２７に記載のシステム。
（項目７５４）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目７５３に記載のシス
テム。
（項目７５５）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目７５４に記載のシステム。
（項目７５６）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目７５３に記載のシス
テム。
（項目７５７）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目７５
４に記載のシステム。
（項目７５８）
前記拡張状態において、前記第１の照明区画が、前記選択された神経根対の前記第１の神
経根に直接隣接するように整列させられ得る一方で、前記第２の照明区画が、前記選択さ
れた神経根対の前記第２の神経根に直接隣接するように整列させられ得ることにより、展
開幾何学構成を形成する、項目７２７に記載のシステム。
（項目７５９）
前記埋込型光学アプリケータに動作可能に連結されている付勢区画をさらに備え、前記付
勢区画は、起動させられると、前記展開幾何学構成を保持するように構成されている、項
目７５８に記載のシステム。
（項目７６０）
前記付勢区画に動作可能に連結されている引張ワイヤをさらに備え、前記引張ワイヤは、
前記埋込型光学アプリケータの幾何学形状を調整して前記展開幾何学構成に達することを
促進するように構成されている、項目７５９に記載のシステム。
（項目７６１）
前記神経根対は、後根対である、項目７２７に記載のシステム。
（項目７６２）
前記神経根対は、前根対である、項目７２７に記載のシステム。
（項目７６３）
患者の脊椎の髄腔内空間内から、感光性タンパク質を含むように遺伝子操作された神経根
対を照射する方法であって、
ａ．圧縮状態で、前記脊椎の石灰化構造の間に生成される小さい外科的アクセスを通し
て前記髄腔内空間に埋込型光学アプリケータを外科的に送達することと、
ｂ．拡張状態に、前記髄腔内空間の内側で前記埋込型光学アプリケータを拡張すること
と
を含み、
前記埋込型光学アプリケータは、第１の照明区画と、第２の照明区画とを備え、前記第
１の照明区画が、選択された神経根対の第１の神経根を照射するように構成される一方で
、前記第２の照明区画は、前記選択された神経根対からの第２の神経根を照射するように
構成されている、ことと
方法。
（項目７６４）
前記埋込型光学アプリケータの前記第１の照明区画に直接連結されている第１の埋込型光
源、および前記第２の照明区画に直接連結されている第２の埋込型光源を提供することを
さらに含み、前記光源の各々は、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結され、
それによって、前記コントローラは、前記電力供給部から前記第１および第２の埋込型光
源への電流を制御することによって、前記第１および第２の埋込型光源を起動させる、項
目７６３に記載の方法。
（項目７６５）
電流を搬送するように構成されている送達区画を用いて、前記第１および第２の光源を前
記電力供給部およびコントローラに動作可能に連結することをさらに含む、項目７６４に
記載の方法。
（項目７６６）
前記電力供給部は、埋込型である、項目７６４に記載の方法。
（項目７６７）
前記コントローラは、埋込型である、項目７６４に記載の方法。
（項目７６８）
前記電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結すること
をさらに含む、項目７６７に記載の方法。
（項目７６９）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に、経皮的磁束源を構成することをさらに含む、項目７６８に記載の方法。
（項目７７０）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目７６９に記
載の方法。
（項目７７１）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目７７０に記載の方法。
（項目７７２）
前記電力供給部およびコントローラを共通埋込型筐体内に収納することをさらに含む、項
目７６７に記載の方法。
（項目７７３）
前記光源は、発光ダイオードを備えている、項目７６４に記載の方法。
（項目７７４）
オプシンタンパク質をコードするように、前記感光性タンパク質を含む前記組織構造を遺
伝子操作することをさらに含む、項目７６３に記載の方法。
（項目７７５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目７７４に記載の方法
。
（項目７７６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目７７５に記載の方法。
（項目７７７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目７７４に記載の方法
。
（項目７７８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目７７
５に記載の方法。
（項目７７９）
前記第１および第２の照明区画の各々を埋込型光源に動作可能に連結することをさらに含
む、項目７６３に記載の方法。
（項目７８０）
前記埋込型光源と前記埋込型光学アプリケータとの間に送達区画を相互連結することをさ
らに含み、前記送達区画は、前記埋込型光学アプリケータに光を伝搬するように構成され
、前記光は、前記埋込型光源から前記第１および第２の照明区画を通して前記神経根対に
分配され得る、項目７７９に記載の方法。
（項目７８１）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路を通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目７７９に記載の方法。
（項目７８２）
コントローラが、電力供給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を
起動させるように、前記埋込型光源を前記電力供給部およびコントローラに動作可能に連
結することをさらに含む、項目７７９に記載の方法。
（項目７８３）
前記埋込型光源、電力供給部、およびコントローラを共通埋込型筐体内に収納することを
さらに含む、項目７８２に記載の方法。
（項目７８４）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目７７９に記載の方法。
（項目７８５）
前記電力供給部を、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結すること
をさらに含む、項目７８２に記載の方法。
（項目７８６）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源を提供することをさらに含む、項目７８５に記載の方法。
（項目７８７）
前記経皮的磁束源を、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結することをさらに含む、項目７８６に記
載の方法。
（項目７８８）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目７８７に記載の方法。
（項目７８９）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目７６３に記載の方法。
（項目７９０）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目７８９に記載の方法
。
（項目７９１）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目７９０に記載の方法。
（項目７９２）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目７８９に記載の方法
。
（項目７９３）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目７９
０に記載の方法。
（項目７９４）
前記拡張状態において、前記第１の照明区画が、前記選択された神経根対の前記第１の神
経根に直接隣接するように整列させられ、前記拡張状態において、前記第２の照明区画が
、前記選択された神経根対の前記第２の神経根に直接隣接するように整列させられること
により、展開幾何学構成を形成することをさらに含む、項目７６３に記載の方法。
（項目７９５）
前記埋込型光学アプリケータに動作可能に連結されている付勢区画を提供することをさら
に含み、前記付勢区画は、起動させられると、前記展開幾何学構成を保持するように構成
されている、項目７９４に記載の方法。
（項目７９６）
引張ワイヤを前記付勢区画に動作可能に連結することをさらに含み、前記引張ワイヤは、
前記埋込型光学アプリケータの幾何学形状を調整して前記展開幾何学構成に達することを
促進するように構成されている、項目７９５に記載の方法。
（項目７９７）
前記神経根対は、後根対である、項目７６３に記載の方法。
（項目７９８）
前記神経根対は、前根対である、項目７６３に記載の方法。
（項目７９９）
標的組織構造に注射するためのシステムであって、前記システムは、
装填されていないときに弓形幾何学構成をとるように付勢されている細長い可撓性注射
部材を備え、
前記注射部材は、注射針のアレイを備え、前記細長い可撓性注射部材に動作可能に連結
されている遠隔アクチュエータを操作するオペレータからの入力に基づいて、実質的に真
っ直ぐな幾何学構成をとるように構成されている、システム。
（項目８００）
前記弓形構成は、実質的に一定の曲率半径を備えている、項目７９９に記載のシステム。
（項目８０１）
前記弓形構成は、不規則に弓形の幾何学構成を備えている、項目７９９に記載のシステム
。
（項目８０２）
前記細長い可撓性注射部材は、装填されていないときに前記細長い可撓性注射部材を前記
弓形構成に押勢するように構成されている屈曲脊椎部材を備えている、項目７９９に記載
のシステム。
（項目８０３）
前記屈曲脊椎部材は、形状記憶超合金を含む、項目８０２に記載のシステム。
（項目８０４）
前記細長い可撓性注射部材は、前記オペレータからの前記入力に基づいて加圧され得る機
械的矯正ブラダをさらに備え、前記機械的矯正ブラダは、前記屈曲脊椎部材によって与え
られている負荷を克服し、前記細長い可撓性注射部材を前記実質的に真っ直ぐな幾何学構
成に押勢する、項目８０２に記載のシステム。
（項目８０５）
前記遠隔アクチュエータは、前記オペレータによって加圧される矯正蓄圧器を備え、前記
矯正蓄圧器は、流体導管によって前記機械的矯正ブラダに流体的に連結されている、項目
８０４に記載のシステム。
（項目８０６）
前記細長い可撓性注射部材は、前記実質的に真っ直ぐな構成で視認された場合、実質的に
長方形の形態を有する、項目７９９に記載のシステム。
（項目８０７）
前記弓形幾何学構成は、円形の形状を備えている、項目７９９に記載のシステム。
（項目８０８）
前記弓形幾何学構成は、少なくとも部分的にらせん形の形状を備えている、項目７９９に
記載のシステム。
（項目８０９）
前記注射針のアレイに流体的に連結されている注射流体貯留部をさらに備えている、項目
７９９に記載のシステム。
（項目８１０）
前記注射針のアレイは、前記細長い可撓性注射部材が前記実質的に真っ直ぐな構成である
ときに実質的に同一平面上にある、項目７９９に記載のシステム。
（項目８１１）
管腔を画定する細長い送達導管をさらに備え、前記細長い可撓性注射部材は、前記管腔を
通して移動可能に連結され得る、項目７９９に記載のシステム。
（項目８１２）
前記細長い送達導管は、カテーテルを備えている、項目８１１に記載のシステム。
（項目８１３）
前記カテーテルは、前記カテーテルにおいて制御された屈曲を引き起こすように近位で操
作され得る１つ以上の操縦要素を備えている遠隔で操縦可能なカテーテルである、項目８
１２に記載のシステム。
（項目８１４）
前記送達導管に連結されている細長い送達部材をさらに備え、前記細長い送達部材は、前
記細長い可撓性注射部材の配置中に前記細長い可撓性注射部材と前記細長い送達導管との
間で相対運動の生成を促進するように構成されている、項目８１１に記載のシステム。
（項目８１５）
前記細長い送達部材は、前記細長い送達導管の屈曲に応じて屈曲するように構成されてい
る可撓性シャフトを備えている、項目８１４に記載のシステム。
（項目８１６）
標的組織構造に注射する方法であって、
ａ．注射されるべき前記標的組織構造を選択することと、
ｂ．装填されていないときに弓形幾何学構成をとるように付勢されている細長い可撓性
注射部材を提供することであって、前記注射部材は、注射針のアレイを備え、前記細長い
可撓性注射部材に動作可能に連結されている遠隔アクチュエータを操作するオペレータか
らの入力に基づいて、実質的に真っ直ぐな幾何学構成をとるように構成されている、こと
と、
ｃ．前記オペレータからの入力に基づいて、前記細長い可撓性注射部材に前記実質的に
真っ直ぐな構成をとらせることと、
ｄ．前記入力の解放時に、前記可撓性注射部材が、前記弓形幾何学構成に戻るように付
勢され、前記弓形構成に向かって再構成する際に、前記細長い可撓性部材の複数部分が、
複数の前記注射針を前記標的組織構造の中へ前進させるように、前記標的組織構造に対す
る位置に前記細長い可撓性注射部材をナビゲートすることと、
ｅ．前記複数の注射針を前記標的組織構造の中へ前進させるように、前記入力を解放す
ることと、
ｆ．前記標的組織構造の中へ前進させられた前記複数の針を使用して、前記標的組織構
造に注射することと
を含む、方法。
（項目８１７）
注射されるべき前記標的組織構造を選択することは、Ｘ線撮影、蛍光透視法、超音波、磁
気共鳴映像法、コンピュータ断層撮影法、および内視鏡検査から成る群から選択されるモ
ダリティを使用して前記標的組織を撮像することを含む、項目８１６に記載の方法。
（項目８１８）
前記弓形構成は、実質的に一定の曲率半径を備えている、項目８１６に記載の方法。
（項目８１９）
前記弓形構成は、不規則に弓形の幾何学構成を備えている、項目８１６に記載の方法。
（項目８２０）
前記細長い可撓性注射部材は、装填されていないときに前記細長い可撓性注射部材を前記
弓形構成に押勢するように構成されている屈曲脊椎部材を備えている、項目８１６に記載
の方法。
（項目８２１）
前記屈曲脊椎部材は、形状記憶超合金を含む、項目８２０に記載の方法。
（項目８２２）
前記細長い可撓性注射部材は、前記オペレータからの前記入力に基づいて加圧され得る機
械的矯正ブラダをさらに備え、前記機械的矯正ブラダは、前記屈曲脊椎部材によって与え
られている負荷を克服し、前記細長い可撓性注射部材を前記実質的に真っ直ぐな幾何学構
成に押勢し、前記細長い可撓性注射部材に前記実質的に真っ直ぐな構成をとらせることは
、前記機械的矯正ブラダ内の圧力を上昇させることを含む、項目８２０に記載の方法。
（項目８２３）
前記遠隔アクチュエータは、前記オペレータによって加圧される矯正蓄圧器を備え、前記
矯正蓄圧器は、流体導管によって前記機械的矯正ブラダに流体的に連結され、前記機械的
矯正ブラダ内の圧力を上昇させることは、前記矯正蓄圧器内の圧力を上昇させることを含
む、項目８２２に記載の方法。
（項目８２４）
前記細長い可撓性注射部材は、前記実質的に真っ直ぐな構成で視認された場合、実質的に
長方形の形態を有する、項目８１６に記載の方法。
（項目８２５）
前記弓形幾何学構成は、円形の形状を備えている、項目８１６に記載の方法。
（項目８２６）
前記弓形幾何学構成は、少なくとも部分的にらせん形の形状を備えている、項目８１６に
記載の方法。
（項目８２７）
前記標的組織構造に注射することは、前記注射針のアレイに流体的に連結されている注射
流体貯留部内の圧力を上昇させることを含む、項目８１６に記載の方法。
（項目８２８）
前記注射針のアレイは、前記細長い可撓性注射部材が前記実質的に真っ直ぐな構成である
ときに実質的に同一平面上にある、項目８１６に記載の方法。
（項目８２９）
前記細長い可撓性注射部材が非外傷性に送達され得るように、細長い送達導管を通して画
定される管腔を通して、前記細長い可撓性注射部材を移動可能に連結することをさらに含
む、項目８１６に記載の方法。
（項目８３０）
前記細長い送達導管は、カテーテルを備えている、項目８２９に記載のシステム。
（項目８３１）
前記カテーテルは、前記カテーテルにおいて制御された屈曲を引き起こすように近位で操
作され得る１つ以上の操縦要素を備えている遠隔で操縦可能なカテーテルであり、前記方
法は、前記カテーテルをナビゲートするように前記１つ以上の操縦要素を操作し、それに
よって、前記細長い可撓性注射部材をナビゲートすることをさらに含む、項目８３０に記
載のシステム。
（項目８３２）
前記送達導管に連結されている細長い送達部材をさらに備え、前記細長い送達部材は、前
記細長い可撓性注射部材の配置中に前記細長い可撓性注射部材と前記細長い送達導管との
間で相対運動の生成を促進するように構成される、前記方法は、前記送達導管から前記細
長い可撓性注射部材を少なくとも部分的に除去するために、前記送達導管に対して前記細
長い送達部材を移動させることをさらに含む、項目８２９に記載のシステム。
（項目８３３）
前記細長い送達部材は、前記細長い送達導管の屈曲に応じて屈曲するように構成されてい
る可撓性シャフトを備えている、項目８３２に記載のシステム。
（項目８３４）
前記可撓性シャフトは、ポリマー材料を含む、項目８３３に記載のシステム。
（項目８３５）
感光性タンパク質をコードするように遺伝子操作された標的組織構造に光を分配するため
の埋込型デバイスであって、前記埋込型デバイスは、
光源から光を受け取るように構成されているスラブ様構造を備え、
前記スラブ様構造は、チャネル部材と出力結合器とを備え、前記チャネル部材は、光チ
ャネルを画定するように構成され、光子が、前記光チャネルを通して向けられ得、前記出
力結合器は、前記チャネル部材に動作可能に連結され、前記チャネル部材から受け取られ
る光子を前記標的組織構造に向けるように構成されている、デバイス。
（項目８３６）
前記スラブ様構造は、内面および外面を有し、前記内面は、前記標的組織構造に直接隣接
して位置付けられるように構成され、前記外面は、前記スラブ様構造から前記標的組織構
造と反対側に位置付けられるように構成されている、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８３７）
前記外面は、通常は前記スラブ様構造から消散するであろう光子の少なくとも一部分を反
射して前記標的組織構造に向けて戻すように構成されている反射要素を含む、項目８３６
に記載のデバイス。
（項目８３８）
前記反射要素は、コーティングを備えている、項目８３７に記載のデバイス。
（項目８３９）
前記コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム、および硫酸バリウムから成る群
からの材料である、項目８３８に記載のデバイス。
（項目８４０）
前記内面は、前記標的組織構造に接触するように構成されている、項目８３６に記載のデ
バイス。
（項目８４１）
前記内面は、実質的に平滑な表面で前記標的組織構造に接触するように構成されている、
項目８４０に記載のデバイス。
（項目８４２）
チャネル部材は、全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように構成されてい
る光導波路を備えている、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８４３）
前記導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、およびそれらの組み合わせから成る群
から選択される材料を含む、項目８４２に記載のデバイス。
（項目８４４）
前記導波路は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、およ
び高屈折率ポリマー複合材料から成る群から選択されるポリマーを含む、項目８４３に記
載のデバイス。
（項目８４５）
前記導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポリマーマトリクスを含む高屈折率ポリマー複合
材料を含む、項目８４４に記載のデバイス。
（項目８４６）
前記出力結合器は、ファセットである、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８４７）
前記出力結合器は、内包物である、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８４８）
前記出力結合器は、表面テクスチャである、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８４９）
複数の出力結合器をさらに備えている、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８５０）
前記スラブ様部材は、前記標的組織構造と界面接触するための非平面的な接触表面を形成
するよう、軸方向に巻かれるように構成されている、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８５１）
前記スラブ様部材は、前記標的組織構造と界面接触するための非平面的な接触表面を形成
するよう、縦方向に巻かれるように構成されている、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８５２）
前記スラブ様構造は、２つ以上の光源から光子を受け取るように構成されている、項目８
３５に記載のデバイス。
（項目８５３）
前記２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有する、項目８５２に記載のデバイス。
（項目８５４）
前記スラブ様構造は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ヒドロゲル、およびシリコーンから成る群から選択される材料を含
む、項目８３５に記載のデバイス。
（項目８５５）
感光性タンパク質をコードするように遺伝子操作された標的組織構造に光を分配するため
の埋込型デバイスであって、前記埋込型デバイスは、
それらを通して光子が向けられ得る光ファイバと出力結合器とを備え、
前記出力結合器は、前記光ファイバに動作可能に連結され、チャネル部材から受け取ら
れる光子を前記標的組織構造に向けるように構成されている、デバイス。
（項目８５６）
前記光ファイバは、内面および外面を有し、前記内面は、前記標的組織構造に直接隣接し
て位置付けられるように構成され、前記外面は、前記光ファイバから前記標的組織構造と
反対側に位置付けられるように構成されている、項目８５５に記載のデバイス。
（項目８５７）
前記外面は、通常は前記光ファイバから消散するであろう光子の少なくとも一部分を反射
して前記標的組織構造に向けて戻すように構成されている反射要素を含む、項目８５６に
記載のデバイス。
（項目８５８）
前記反射要素は、コーティングを備えている、項目８５７に記載のデバイス。
（項目８５９）
前記コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム、および硫酸バリウムから成る群
からの材料である、項目８５８に記載のデバイス。
（項目８６０）
前記内面は、前記標的組織構造に接触するように構成されている、項目８５６に記載のデ
バイス。
（項目８６１）
前記内面は、実質的に平滑な表面で前記標的組織構造に接触するように構成されている、
項目８６０に記載のデバイス。
（項目８６２）
前記光ファイバは、全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように構成されて
いる光導波路を備えている、項目８５５に記載のデバイス。
（項目８６３）
前記導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、およびそれらの組み合わせから成る群
から選択される材料を含む、項目８６２に記載のデバイス。
（項目８６４）
前記導波路は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、およ
び高屈折率ポリマー複合材料から成る群から選択されるポリマーを含む、項目８６３に記
載のデバイス。
（項目８６５）
前記導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポリマーマトリクスを含む高屈折率ポリマー複合
材料を含む、項目８６４に記載のデバイス。
（項目８６６）
前記出力結合器は、ファセットである、項目８５５に記載のデバイス。
（項目８６７）
前記出力結合器は、内包物である、項目８５５に記載のデバイス。
（項目８６８）
前記出力結合器は、表面テクスチャである、項目８５５に記載のデバイス。
（項目８６９）
複数の出力結合器をさらに備えている、項目８５５に記載のデバイス。
（項目８７０）
前記スラブ様構造は、２つ以上の光源から光子を受け取るように構成されている、項目８
５５に記載のデバイス。
（項目８７１）
前記２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有する、項目８７０に記載のデバイス。
（項目８７２）
感光性タンパク質をコードするように遺伝子操作された標的組織構造に光を分配するため
の埋込型デバイスであって、前記埋込型デバイスは、
光源から光を受け取るように構成さている導波路構造を備え、
前記導波路構造は、チャネル部材と出力結合器とを備え、前記チャネル部材は、それを
通して光子が向けられ得る光チャネルを画定するように構成され、前記出力結合器は、前
記チャネル部材に動作可能に連結され、前記チャネル部材から受け取られる光子を前記標
的組織構造に向けるように構成され、前記導波路構造は、少なくとも部分的にらせん形状
を備えている、デバイス。
（項目８７３）
前記らせん導波路構造は、内面および外面を有し、前記内面は、前記標的組織構造に直接
隣接して位置付けられるように構成され、前記外面は、前記らせん導波路構造から前記標
的組織構造と反対側に位置付けられるように構成されている、項目８７２に記載のデバイ
ス。
（項目８７４）
前記外面は、通常は前記らせん導波路構造から消散するであろう光子の少なくとも一部分
を反射して前記標的組織構造に向けて戻すように構成される、反射要素を含む、項目８７
３に記載のデバイス。
（項目８７５）
前記反射要素は、コーティングを備えている、項目８７４に記載のデバイス。
（項目８７６）
前記コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム、および硫酸バリウムから成る群
からの材料である、項目８７５に記載のデバイス。
（項目８７７）
前記内面は、前記標的組織構造に接触するように構成されている、項目８７３に記載のデ
バイス。
（項目８７８）
前記内面は、実質的に平滑な表面で前記標的組織構造に接触するように構成されている、
項目８７７に記載のデバイス。
（項目８７９）
チャネル部材は、全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように構成されてい
る光導波路を備えている、項目８７２に記載のデバイス。
（項目８８０）
前記導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、およびそれらの組み合わせから成る群
から選択される材料を含む、項目８７９に記載のデバイス。
（項目８８１）
前記導波路は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、およ
び高屈折率ポリマー複合材料から成る群から選択されるポリマーを含む、項目８８０に記
載のデバイス。
（項目８８２）
前記導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポリマーマトリクスを含む高屈折率ポリマー複合
材料を含む、項目８８１に記載のデバイス。
（項目８８３）
前記出力結合器は、ファセットである、項目８７２に記載のデバイス。
（項目８８４）
前記出力結合器は、内包物である、項目８７２に記載のデバイス。
（項目８８５）
前記出力結合器は、表面テクスチャである、項目８７２に記載のデバイス。
（項目８８６）
複数の出力結合器をさらに備えている、項目８７２に記載のデバイス。
（項目８８７）
前記らせん導波路構造は、２つ以上の光源から光子を受け取るように構成されている、項
目８７２に記載のデバイス。
（項目８８８）
前記２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有する、項目８８７に記載のデバイス。
（項目８８９）
感光性タンパク質をコードするように遺伝子操作された標的組織構造に光を分配するため
の埋込型デバイスであって、前記埋込型デバイスは、
少なくとも１つの埋込型光源を備えているスラブ様構造を備え、前記スラブ様構造は、
チャネル部材と出力結合器とを備え、前記チャネル部材は、それを通して光子が向けられ
得る光チャネルを画定するように構成され、前記出力結合器は、前記チャネル部材に動作
可能に連結され、前記チャネル部材から受け取られる光子を前記標的組織構造に向けるよ
うに構成されている、デバイス。
（項目８９０）
前記スラブ様構造は、内面および外面を有し、前記内面は、前記標的組織構造に直接隣接
して位置付けられるように構成され、前記外面は、前記スラブ様構造から前記標的組織構
造と反対側に位置付けられるように構成されている、項目８８９に記載のデバイス。
（項目８９１）
前記外面は、通常は前記スラブ様構造から消散するであろう光子の少なくとも一部分を反
射して前記標的組織構造に向けて戻すように構成されている反射要素を含む、項目８９０
に記載のデバイス。
（項目８９２）
前記反射要素は、コーティングを備えている、項目８９１に記載のデバイス。
（項目８９３）
前記コーティングは、銀、金、アルミニウム、ロジウム、および硫酸バリウムから成る群
からの材料である、項目８９２に記載のデバイス。
（項目８９４）
前記内面は、前記標的組織構造に接触するように構成されている、項目８９０に記載のデ
バイス。
（項目８９５）
前記内面は、実質的に平滑な表面で前記標的組織構造に接触するように構成されている、
項目８９４に記載のデバイス。
（項目８９６）
チャネル部材は、全内部反射下で実質的に全ての入射光子を伝搬するように構成されてい
る光導波路を備えている、項目８８９に記載のデバイス。
（項目８９７）
前記導波路は、水、空気、油、ポリマー、ガラス、およびそれらの組み合わせから成る群
から選択される材料を含む、項目８９６に記載のデバイス。
（項目８９８）
前記導波路は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、およ
び高屈折率ポリマー複合材料から成る群から選択されるポリマーを含む、項目８９７に記
載のデバイス。
（項目８９９）
前記導波路は、無機ナノ粒子を伴う有機ポリマーマトリクスを含む高屈折率ポリマー複合
材料を含む、項目８９８に記載のデバイス。
（項目９００）
前記出力結合器は、ファセットである、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９０１）
前記出力結合器は、内包物である、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９０２）
前記出力結合器は、表面テクスチャである、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９０３）
複数の出力結合器をさらに備えている、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９０４）
前記スラブ様部材は、前記標的組織構造と界面接触するための非平面的な接触表面を形成
するよう、軸方向に巻かれるように構成されている、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９０５）
前記スラブ様部材は、前記標的組織構造と界面接触するための非平面的な接触表面を形成
するよう、縦方向に巻かれるように構成されている、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９０６）
前記スラブ様部材は、前記標的組織構造の周囲にらせんを形成するように構成されている
、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９０７）
前記スラブ様構造は、２つ以上の光源から光子を受け取るように構成されている、項目８
８９に記載のデバイス。
（項目９０８）
前記２つ以上の光源は、異なる出力スペクトルを有する、項目９０６に記載のデバイス。
（項目９０９）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９１０）
前記埋込型光源は、レーザを備えている、項目８８９に記載のデバイス。
（項目９１１）
前記埋込型光源は、電力供給部およびコントローラに動作可能に連結されている、項目８
８９に記載のデバイス。
（項目９１２）
感光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を照射するためのシステムであって、前記シ
ステムは、
前記標的組織構造の外面を係合し、光を前記標的組織構造に送達するように構成されて
いる埋込型光学アプリケータを備え、
前記埋込型光学アプリケータは、前記標的組織構造の中へ前記アプリケータによって放
出され得る光子を前記埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている光源に動
作可能に連結され、前記光源は、窓を画定する密封埋込型筐体内に収納され、前記光源で
生成される光子は、前記光子が前記埋込型光学アプリケータに向けられる場合、前記窓を
通して伝送される、システム。
（項目９１３）
前記埋込型筐体の前記窓と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達
区画をさらに備えている、項目９１２に記載のシステム。
（項目９１４）
前記窓は、前記窓を包囲する前記埋込型筐体に密封されているサファイアロッドを備えて
いる、項目９１２に記載のシステム。
（項目９１５）
前記サファイアロッドは、ろう付けシールで埋込型筐体に密封されている、項目９１４に
記載のシステム。
（項目９１６）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目９１３に記載のシステム。
（項目９１７）
コントローラが、電力供給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を
起動させるように、前記埋込型光源は、前記電力供給部およびコントローラに動作可能に
連結されている、項目９１３に記載のシステム。
（項目９１８）
前記埋込型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納されてい
る、項目９１７に記載のシステム。
（項目９１９）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目９１３に記載のシステム。
（項目９２０）
前記電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結されてい
る、項目９１７に記載のシステム。
（項目９２１）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目９２０に記載のシステム。
（項目９２２）
前記経皮的磁束源は、前記患者が活動している間、前記充電位置で前記経皮的磁束源を保
持するように構成されている搭載デバイスに連結されている、項目９２１に記載のシステ
ム。
（項目９２３）
前記搭載デバイスは、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパンツから成る群
から選択される、項目９２２に記載のシステム。
（項目９２４）
前記感光性タンパク質を含む前記組織構造は、オプシンタンパク質をコードするように遺
伝子操作されている、項目９１２に記載のシステム。
（項目９２５）
前記オプシンタンパク質は、抑制性オプシンタンパク質である、項目９２４に記載のシス
テム。
（項目９２６）
前記抑制性オプシンタンパク質は、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．０、ｅＮｐＨＲ ２．０
、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、およびＡｒｃｈＴから成る
群から選択される、項目９２５に記載のシステム。
（項目９２７）
前記オプシンタンパク質は、促進性オプシンタンパク質である、項目９２４に記載のシス
テム。
（項目９２８）
前記促進性オプシンタンパク質は、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｔ、Ｃ１Ｖ１−ＴＴ、ＣａｔＣ
ｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ２−ＳＦＯから成る群から選択される、項目９２
５に記載のシステム。
（項目９２９）
前記送達区画は、前記埋込型光学アプリケータと送達区画との間の相対運動による、前記
標的組織構造の過負荷を防止するように構成されている歪み緩和部分をさらに備えている
、項目９１３に記載のシステム。
（項目９３０）
前記歪み緩和部分は、蛇行形状、らせん形状、渦巻形状、蝶ネクタイ形状、およびクロー
バー葉形状から成る群から選択される特定の形状を有するように構成されている、項目９
２９に記載のシステム。
（項目９３１）
感光性タンパク質を含む患者の標的組織構造を照射するためのシステムであって、前記シ
ステムは、
各々が前記標的組織構造の外面を係合し、光を前記標的組織構造に直接送達するように
構成されている複数の埋込型光学アプリケータを備え、
前記複数の埋込型光学アプリケータの各々は、前記標的組織構造の中へ前記アプリケー
タによって放出され得る光子を前記埋込型光学アプリケータに送達するように構成されて
いる光源に動作可能に連結されている、システム。
（項目９３２）
前記複数の埋込型光学アプリケータの各々は、異なる光源に動作可能に連結されている、
項目９３１に記載のシステム。
（項目９３３）
前記光源は、窓を画定する密封埋込型筐体内に収納され、前記光源で生成される光子は、
前記光子が前記埋込型光学アプリケータに向けられる場合、前記窓を通して伝送され得る
、項目９３１に記載のシステム。
（項目９３４）
前記埋込型筐体の前記窓と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達
区画をさらに備えている、項目９３３に記載のシステム。
（項目９３５）
前記窓は、前記窓を包囲する前記埋込型筐体に密封されているサファイアロッドを備えて
いる、項目９３３に記載のシステム。
（項目９３６）
前記サファイアロッドは、ろう付けシールで埋込型筐体に密封されている、項目９３５に
記載のシステム。
（項目９３７）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目９３４に記載のシステム。
（項目９３８）
コントローラが、電力供給部から前記光源への電流を制御することによって、前記光源を
起動させるように、前記埋込型光源は、前記電力供給部およびコントローラに動作可能に
連結されている、項目９３４に記載のシステム。
（項目９３９）
前記埋込型光源、電力供給部、およびコントローラは、共通埋込型筐体内に収納されてい
る、項目９３８に記載のシステム。
（項目９４０）
前記埋込型光源は、発光ダイオードを備えている、項目９３４に記載のシステム。
（項目９４１）
前記電力供給部は、前記埋込型電力供給部を再充電するように構成されている経皮的磁束
源から磁束を受け取るように構成されている１つ以上の埋込型誘導コイルに連結されてい
る、項目９３８に記載のシステム。
（項目９４２）
前記１つ以上の埋込型誘導コイルに隣接する皮膚の付近の充電位置に位置付けられるよう
に構成されている経皮的磁束源をさらに備えている、項目９４１に記載のシステム。
（項目９４３）
前記光源の各々は、窓を画定する密封埋込型筐体内に収納され、前記光源で生成される光
子は、前記光子が前記埋込型光学アプリケータに向けられる場合、前記窓を通して伝送さ
れ得る、項目９３２に記載のシステム。
（項目９４４）
前記複数の光源の各々は、異なる窓を通して前記埋込型筐体から出力結合される、項目９
４３に記載のシステム。
（項目９４５）
前記埋込型筐体の前記窓と前記埋込型光学アプリケータとの間に相互連結されている送達
区画をさらに備えている、項目９４３に記載のシステム。
（項目９４６）
前記複数の光源の各々は、別個の送達区画によって前記埋込型光学アプリケータのうちの
１つに相互連結されている、項目９４５に記載のシステム。
（項目９４７）
前記窓は、前記窓を包囲する前記埋込型筐体に密封されているサファイアロッドを備えて
いる、項目９４３に記載のシステム。
（項目９４８）
前記サファイアロッドは、ろう付けシールで埋込型筐体に密封されている、項目９４７に
記載のシステム。
（項目９４９）
前記送達区画は、導波路を備え、前記導波路は、全内部反射を介して前記導波路に通され
る実質的に全ての光を伝搬するように構成されている、項目９４５に記載のシステム。
図１は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療のための技法の実施形態を描写する。 図２Ａおよび２Ｂは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療のための注射構成の実施形態を描写する。 図２Ａおよび２Ｂは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療のための注射構成の実施形態を描写する。 図３は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療のためのシステムレベル構成要素構成の実施形態を描写する。 図４Ａおよび４Ｂは、本発明に従って利用され得る、種々のオプシンタンパク質の活性化波長およびタイミングチャートを描写する。 図４Ａおよび４Ｂは、本発明に従って利用され得る、種々のオプシンタンパク質の活性化波長およびタイミングチャートを描写する。 図４Ｃは、本発明の実施形態に従って利用され得る、種々のＬＥＤのＬＥＤ仕様表を描写する。 図５は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療のための照射構成の一部分の実施形態を描写する。 図６は、本発明の実施形態で適用され得る、光出力密度チャートを描写する。 図７は、本発明の実施形態で適用され得る、放射照度対幾何学形状のチャートを描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図８−２８は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図２９Ａおよび２９Ｂは、本発明による、神経根介入のための光遺伝学的治療システムのシステムレベル展開を図示する。 図２９Ａおよび２９Ｂは、本発明による、神経根介入のための光遺伝学的治療システムのシステムレベル展開を図示する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図３０Ａ−３９Ｃは、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図４０Ａ−５０は、本発明による、腎神経叢の神経変調を使用した高血圧症の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図５１Ａ−６１Ｌは、例示的なオプシンの種々のアミノ酸配列、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列、ならびにＣｈａｍｐをコードするポリヌクレオチド配列を描写する。 図６２は、本明細書で説明されるオプシンのうちの少なくともいくつかの説明を含む、オプシン表を描写する。 図６２は、本明細書で説明されるオプシンのうちの少なくともいくつかの説明を含む、オプシン表を描写する。 図６２は、本明細書で説明されるオプシンのうちの少なくともいくつかの説明を含む、オプシン表を描写する。 図６２は、本明細書で説明されるオプシンのうちの少なくともいくつかの説明を含む、オプシン表を描写する。 図６２は、本明細書で説明されるオプシンのうちの少なくともいくつかの説明を含む、オプシン表を描写する。 図６２は、本明細書で説明されるオプシンのうちの少なくともいくつかの説明を含む、オプシン表を描写する。 図６３は、本発明による、腎盂接続部を治療するときに使用するための光送達構成の実施形態を描写する。 図６４−６８は、本発明による、光学および／または電子コネクタの実施形態の種々の側面を描写する。 図６４−６８は、本発明による、光学および／または電子コネクタの実施形態の種々の側面を描写する。 図６４−６８は、本発明による、光学および／または電子コネクタの実施形態の種々の側面を描写する。 図６４−６８は、本発明による、光学および／または電子コネクタの実施形態の種々の側面を描写する。 図６４−６８は、本発明による、光学および／または電子コネクタの実施形態の種々の側面を描写する。 図６９は、本発明による、光学感知の実施形態を描写する。 図７０は、本発明による、経皮貫通接続の実施形態を描写する。 図７１−７２は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７１−７２は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７１−７２は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７１−７２は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７１−７２は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７３−７５は、本発明による、光学的貫通接続の構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７３−７５は、本発明による、光学的貫通接続の構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７３−７５は、本発明による、光学的貫通接続の構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７３−７５は、本発明による、光学的貫通接続の構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７６−７８は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７６−７８は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７６−７８は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７６−７８は、本発明による、脊椎の光遺伝学的治療に利用され得る、構成の実施形態の種々の側面を描写する。 図７９−８１は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図７９−８１は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図７９−８１は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８２−８３は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達歪み緩和構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８２−８３は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達歪み緩和構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８２−８３は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達歪み緩和構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８２−８３は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達歪み緩和構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８２−８３は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、光送達歪み緩和構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８４−８６は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、インビボ集光構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８４−８６は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、インビボ集光構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８４−８６は、本発明による、ヒトの光遺伝学的治療に利用され得る、インビボ集光構成の実施形態ならびに関連問題およびデータの種々の側面を描写する。 図８７は、本発明による、経皮貫通接続の外部充電デバイスを搭載するための実施形態を描写する。 図８８−８９は、本発明による、光遺伝学的治療デバイスの外科的埋込で使用するための細長い部材の実施形態を描写する。 図８８−８９は、本発明による、光遺伝学的治療デバイスの外科的埋込で使用するための細長い部材の実施形態を描写する。 図８８−８９は、本発明による、光遺伝学的治療デバイスの外科的埋込で使用するための細長い部材の実施形態を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図９０−１０１は、本明細書で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行うための種々の構成を描写する。 図１０２は、本発明による、システムの実施形態を描写する。
図１を参照すると、高レベルの見通しから、光遺伝学ベースの神経変調介入は、光遺伝
学的興奮および／または抑制によって促進することができる、所望の神経系機能変調の決
定（２）を伴い、その後に、そのような転帰を提供するための患者体内の神経解剖学的資
源の選択（４）、標的神経構造（ｔａｒｇｅｔｅｄ ｎｅｕｒｏａｎａｔｏｍｙ）のニュ
ーロンで発現される光応答性オプシンタンパク質を含む、有効量のポリヌクレオチドの送
達（６）、光にばく露すると、標的神経構造の十分な部分が確かに光応答性オプシンタン
パク質を発現することを確実にするように、ある期間にわたって待つこと（８）、および
その中の光応答性オプシンタンパク質の存在により、標的神経構造の制御された特異的な
興奮および／または抑制を引き起こすように、光をそのような神経構造に送達すること（
１０）が続く。
前述の課題のうちのいくつかに対処するために、トランスジェニック動物の開発および
使用が利用されてきたが、そのような技法は、ヒト医学では好適ではない。光応答性オプ
シンをインビボで細胞に送達する手段が必要とされ、この目標を達成するために使用する
ことができる、いくつかの潜在的な方法がある。これらは、ウイルス媒介遺伝子送達、エ
レクトロポレーション、超音波、流体力学的送達、または直接注射による、あるいは陽イ
オン性脂質またはポリマー等の追加的な促進因子によって補完されるかのいずれかである
、裸ＤＮＡの導入を含む。ミニサークルＤＮＡ技術もまた、使用されてもよい。ミニサー
クルは、任意の細菌プラスミドＤＮＡ骨格が欠けている円形発現カセットとして産生され
る、エピソームＤＮＡベクターである。それらのより小さい分子サイズは、より効率的な
トランスフェクションを可能にし、持続的な発現を提供し得る。
概して、組み換えウイルスベクター内にパッケージされた所望のオプシンおよびプロモ
ーター／触媒配列をコードするＤＮＡの送達を含む、ウイルス発現技法が、標的神経構造
に効果的にトランスフェクトし、遺伝子材料を標的ニューロンの核に送達し、それによっ
て、ニューロン細胞膜の全体を通して移動させられる感光性タンパク質を産生するように
、そのようなニューロンを誘導し、そこで感光性タンパク質が介入システムの照射構成要
素に機能的に利用可能にするように、哺乳類で成功して利用されてきた。典型的には、ウ
イルスベクターは、オプシン（例えば、ＣｈＲ２、ＮｐＨＲ等）、および特定のオプシン
の発現を駆動するように選択されるプロモーターを含有する、「オプシン発現カセット」
と称され得るものをパッケージする。アデノ随伴ウイルス（またはＡＡＶ）の場合、目的
とする遺伝子（オプシン）は、１つだけのオプシン発現カセットを伴う一本鎖構造、また
は相互の配列の中で相補的であり、ヘアピンループによって接続されるオプシン発現カセ
ットの２つのコピーを有する自己相補的構造であり得る。自己相補的ＡＡＶは、より安定
し、かつより高い発現レベルを示すと考えられる。プロモーターは、ニューロンにおいて
、その制御下で遺伝子のタンパク質発現を可能にする、ヒトシナプシンプロモーター（「
ｈＳｙｎ」）またはヒトＴｈｙ１プロモーター（「ｈＴｈｙ１」）の場合等で、標的組織
に対する特異性を付与し得る。別の実施例は、ニューロン集団のサブセットである、興奮
性ニューロンのみにおいて、その制御下で遺伝子のタンパク質発現を可能にする、カルシ
ウム／カルモジュリン依存性キナーゼＩＩプロモーター（「ＣＡＭＫＩＩ」）である。代
替として、それぞれが特に神経特異的ではなく、それぞれが神経変性疾患に対する遺伝子
治療試験で安全に使用されてきた、ヒトサイトメガロウイルス（「ＣＭＶ」）プロモータ
ーまたはニワトリベータアクチン（「ＣＢＡ」）プロモーター等の遍在的プロモーターが
利用されてもよい。代替として、ＣＡＧプロモーターとして知られている、ニワトリベー
タアクチンプロモーターおよびサイトメガロウイルス最初期エンハンサの組み合わせが利
用されてもよい。代替として、転写因子Ｈｂ９、「運動ニューロンの生存」（ＳＭＮ１）
、およびメチル−ＣｐＧ−結合タンパク質−２（ＭｅＣＰ２）に由来する、プロモーター
ドメインが利用されてもよい。代替として、ＭＣＫ（筋肉クレアチンキナーゼ）プロモー
ター、ＭＣＫ／ＳＶ４０プロモーター、トロポニンプロモーター、ならびに転写因子Ｐａ
ｘ６、Ｎｋｘ６．１、Ｏｌｉｇ２、およびＭｎｒ２のプロモーターが利用されてもよい。
代替として、潜伏関連プロモーター２（ＬＡＰ２）またはニューロン特異的エノラーゼ（
ＮＳＥ）等のプロモーターが利用されてもよい。代替として、例えば、アイソフォームＥ
Ｆ１α１およびＥＦ１α２に由来するものを含む、ヒト伸長因子−１アルファＥＦ１αプ
ロモーターが利用されてもよい。ＥＦ１α１プロモーターは、脳、胎盤、肺、肝臓、腎臓
、および膵臓で発現を付与し得る。ＥＦ１α２プロモーターは、脳、心臓、および骨格筋
の最終分化細胞において発現を付与し得る。別の実施形態では、β細胞特異的ラットイン
スリンプロモーター（ＲＩＰ）が利用されてもよい。別の実施形態では、マクロファージ
特異的転写プロモーター（ＣＤ６８またはその短縮バージョン等）が利用されてもよい。
代替として、（例えば、発現を星状膠細胞に指向するために）ｈＧＦＡＰ、（例えば、発
現を縫線セロトニン性ニューロンに指向するために）ＴＰＨ−２、（例えば、発現を抑制
性ニューロンに指向するために）フグＳＳＴプロモーター（ｆＳＳＴ）、（例えば、発現
を乏突起膠細胞に指向するために）ＭＢＰ、または（発現をｐｒｅＢｏｅｔｚｉｎｇｅｒ
Ｃソマトスタチンニューロンに指向するために）マウスＳＳＴ等のプロモーターが利用
されてもよい。オプシンを担持するウイルス構築物が、特定のニューロン集団のために最
適化され、そのような例証的実施例に限定されない。
ウイルス発現システムは、標的神経構造におけるロバストな発現レベルのための高い感
染／コピー数と組み合わせられた高速かつ多用途の実装の二重の利点を有する。細胞特異
性は、ウイルスを用いて、プロモーターが十分に小型、特異的、かつ強力である場合にプ
ロモーター選択により、以下で詳細に議論されるようなウイルス注射の限局性標的化によ
って、および同様に以下でさらに詳細に記載されるような特定の細胞または細胞の突出部
の（すなわち、標的化照射を介した）オプシン活性化の制限によって得られ得る。実施形
態では、オプシンは、Ｙｉｚｈａｒ ｅｔ ａｌ． ２０１１， Ｎｅｕｒｏｎ ７１：
９−３４に記載される方法によって標的化される。加えて、（ウイルスカプシドまたは外
被タンパク質によって付与される）ウイルスの異なる血清型が、異なる組織栄養性を示す
。レンチウイルスベクターおよびアデノ随伴（「ＡＡＶ」）ウイルスベクターが、オプシ
ンをマウス、ラット（ｒａｔｅ）、および霊長類の脳に導入するために成功して利用され
てきた。加えて、これらは、報告された有害作用がなく、長期治療パラダイムの機会を提
供して、良好な耐性を有し、比較的長い期間にわたって高度に発現されている。レンチウ
イルスが、例えば、標準組織培養および超遠心分離技法を使用して容易に産生される一方
で、ＡＡＶは、個々の研究室によって、またはコアウイルス施設を通してのいずれかで、
確実に産生され得る。ウイルスは、視床下部の中のヒポクレチンニューロン、興奮性錐体
ニューロン、基底核のドーパミン作動性ニューロン、線条体のＧＡＢＡ作動性ニューロン
、扁桃のグルタミン酸作動性ニューロン、前頭前皮質の興奮性ニューロンなど、ならびに
星状膠細胞を含むが、それらに限定されない、多くの組織構造およびシステムを標的にす
るために利用されてきた。例えば、マウスの脳幹における星状膠細胞活動を制御し、星状
膠細胞が血液から恒常性の基礎をなすニューロンに全身情報を転送することができる機構
を生成するためのＡＡＶ由来ＣｈＲ２の使用は、この場合、呼吸数を操作するニューロン
を直接変調することが示されている。ＡＡＶは、その安全性プロファイルにより、好まし
いベクターであり、ＡＡＶ血清型１および６は、霊長類における筋肉注射に続いて、運動
ニューロンに感染することが示されている。他のベクターは、逆行性輸送タンパク質（例
えば、狂犬病Ｇタンパク質）で偽型になったウマ伝染性貧血ウイルス、および単純ヘルペ
スウイルス（「ＨＳＶ」）を含むが、それに限定されない。
図１を再び参照すると、標的神経構造のニューロンで発現される光応答性オプシンタン
パク質を含む、ポリヌクレオチドの送達は、筋肉注射（すなわち、神経構造の標的部分と
関連付けられる筋腹に真っ直ぐ入る）、実質内注射（すなわち、神経構造の標的部分と関
連付けられ得る腎臓等の臓器の実質への注射）、組織構造注射（すなわち、胃神経の伸張
受容器等の神経構造の標的部分の近傍の胃壁への注射）、束内注射（すなわち、迷走神経
の中などの標的神経またはその束への直接の注射）、神経節注射（すなわち、神経細胞体
を含む神経節への直接の注射）、血管壁注射（すなわち、腎神経叢等の神経構造の標的部
分の近傍の腎動脈壁等の血管構造の注射）、および内部局所注射または適用（すなわち、
概して、腹腔鏡技法を介する等の外科的アクセス後の、神経構造の標的部分と関連付けら
れる組織構造の表面上、または神経構造自体上の注射）を含むが、それらに限定されない
、１つ以上の構成でのシリンジまたは他のデバイスを用いた注射を伴ってもよい。これら
の注射構成のそれぞれは、以下でさらに詳細に探求される。
筋肉内送達が、遺伝子を末梢ニューロンに送達するための一般的な技法である。筋肉は
、筋肉の場所および形状を識別するように、外科医またはオペレータによって震えが起こ
されてもよい。次いで、この情報は、（解剖学的知識を使用して）神経終末の推定部位を
見分けるために使用されてもよい。皮下注射針（例えば、２３Ｇ〜２７Ｇ）が、神経終末
の近傍の関連筋肉の筋組織に経皮的に挿入されてもよく、ベクター溶液が針を通して注射
されてもよく、そこで筋組織の全体を通して拡散し、神経末端（すなわち、運動ニューロ
ンまたは感覚ニューロン）によって取り込まれてもよい。ベクター溶液は、単回ボーラス
用量として、または注入ポンプを通してゆっくりと（例えば、約０．０１ｍＬ／分〜１．
００ｍＬ／分の速度で）、注射されてもよい。超音波誘導システムが、より深部の筋肉標
的に使用されてもよい。いったん神経末端によって取り込まれると、ベクターは、好まし
くは、軸索長にわたって関連神経細胞体に逆行的に輸送される。注射の数および各筋肉に
注射されるウイルスの用量は、筋肉の体積および形態に依存する。Ｔｏｗｎｅ ｅｔ ａ
ｌ Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ． ２０１０ Ｊａｎ；１７（１）：１４１−６に記載されるヒ
ト以外の霊長類の研究では、１．３×１０１２ウイルスゲノム（ｖｇ）のＡＡＶ６を含有
する１ｍＬ食塩溶液の単回注射が、運動ニューロンプール全体の効率的な形質導入を達成
するように下腿三頭筋（約３０ｃｍ３）に注射された。
痙縮の問題に対処するために運動ニューロンを標的化するための筋肉注射治療ステップ
の一実施例では、手の尺側手根屈筋（約４０立方センチメートルの体積を有する）が筋肉
内に注射されてもよい。この筋肉は、１０１２ｖｇ〜１０１３ｖｇを含有する合計約１ｍ
Ｌの食塩溶液を含有する、１回〜２回の注射で標的化されてもよい。１５０立方センチメ
ートルの近似体積を有する上腕二頭筋等のより大きい筋肉は、１ｍＬ〜５ｍＬ中にベクタ
ー５×１０１２ｖｇ〜１０１４ｖｇというより高い総用量を伴う２回〜５回の注射を必要
とし得る。これらの範囲は例証的であり、用量は、それらを標的ニューロンと対合する、
各ウイルス・プロモーター・オプシン構築物について試験される。
泌尿器系の問題に対処するために運動ニューロンを標的化するための筋肉注射治療ステ
ップの別の実施例では、外尿道括約筋（「ＥＵＳ」）が、組織構造（成人では１立方セン
チメートル〜約５立方センチメートルの体積を有する）の円周の周囲での複数の注射によ
り、筋肉内に注射されてもよい。例えば、一実施形態では、この組織構造は、１ｍｌ／分
の速度で、齧歯類において０．１ｍＬ〜１５ｍＬ中にベクター１０１２ｖｇ〜１０１３ｖ
ｇという総用量を伴う４または５回の注射を使用して注射されてもよい。より大型の動物
およびヒトについては、実験的に決定される、より大きい体積および力価が使用されても
よい。
組織の実質の中へのベクター送達は、その構造を神経支配するニューロンの標的化を促
進することが示されている。針が、神経終末（例えば、腎神経叢）の近傍の関連臓器（例
えば、腎臓）の実質に挿入されてもよい。ベクター溶液は、針を通して注射されてもよく
、そこで組織の全体を通して拡散し、神経末端（すなわち、交感神経終末または副交感神
経終末）によって取り込まれ得る。いったん神経末端によって取り込まれると、ベクター
は、軸索長に沿って神経細胞体に逆行的に輸送され得る。一実施形態では、実質内注射は
、腹腔鏡下外科的アクセスおよび機器を通して行われる。外科用装置（カメラ、針、ツー
ル等）の挿入を可能にするように、皮膚および他の関連組織構造（腹壁等）を通して小切
開が加えられてもよい。針は、神経終末を標的化するように所望の深度で（カメラを通し
て可視化されるように）臓器の実質の中へ誘導されてもよく、次いで、ベクター溶液は、
単回ボーラス用量として、または注入ポンプを通してゆっくりと（０．０１ｍＬ／分〜１
ｍＬ／分）、注射されてもよい。より具体的には、腎臓のうちの１つ以上への実質内注射
を介して高血圧症に対処するように腎神経叢が標的化される、例示的な構成では、注射の
数および腎臓に注射されるウイルスの用量は、その全体において参照することにより本明
細書に組み込まれる、Ｔｏｗｎｅら（Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ． ２０１０ Ｊａｎ；１７（
１）：１４１−６）によって行われた霊長類ウイルス逆行性輸送研究から概算されてもよ
い。そのようなプロトコルは、約３０ｃｍ３体積の組織への１．３×１０１２ウイルスゲ
ノムのＡＡＶ６を含有する１ｍＬ食塩溶液の注射に続いて、効率的な逆行性輸送を達成す
ることが示されている。全腎臓実質が約１５０ｃｍ３の体積を有することを考慮すると、
所望のベクターの約６．５×１０１２ウイルスゲノムを含有する５ｍＬ食塩溶液を使用し
て、効率的な逆行性輸送を達成することが可能である。この５ｍＬは、腎臓実質の体積の
全体を通してベクターを均等に分散させるように複数の部位にわたって注射されてもよい
。例えば、一実施形態では、３．２５×１０１０ｖｇのベクターを含有する０．２５ｍＬ
の約２０回の注射が、成功したトランスフェクションのために、腎臓の実質の全体を通し
てほぼ等距離の部位で行われ得る。これらの範囲は例証的であり、用量は、それらを標的
ニューロンと対合する、各ウイルス・プロモーター・オプシン構築物について試験される
。
胃壁等の組織構造もまた、ウイルス注射のために直接標的化されてもよい。例えば、一
実施形態では、伸張受容器を標的化して肥満関連の臨床課題に対処するように、胃壁に注
射することが望ましい場合がある。そのような実施形態では、腹腔鏡ツール（カメラ、針
、ツール等）が胃壁に接近することを可能にするように、小腹腔鏡切開等のアクセス経路
を作成した後に、針が、伸張受容器の神経終末の近傍の胃壁に挿入されてもよい。針は、
１つ以上のカメラ、超音波、蛍光透視、などのような利用可能な腹腔鏡撮像ツールを使用
して、関連解剖学的構造の中へ誘導されてもよい。関連ベクター溶液が、針を通して注射
されてもよく、そこで組織の全体を通して拡散し、神経末端（すなわち、伸張および化学
求心性線維神経終末）によって取り込まれ得る。ベクター溶液は、単回ボーラス用量とし
て、または注入ポンプを通してゆっくりと（０．０１ｍＬ／分〜１ｍＬ／分）、注射され
てもよい。いったんそのような神経末端によって取り込まれると、ベクターは、関連軸索
長に沿って関連神経細胞体（単数または複数）に逆行的に輸送され得る。注射の数および
胃壁に注射されるウイルスの用量は、その全体において参照することにより本明細書に組
み込まれる、Ｔｏｗｎｅら（Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ． ２０１０ Ｊａｎ；１７（１）：１
４１−６）によって行われた霊長類ウイルス逆行性輸送研究から概算されてもよい。この
研究は、約３０ｃｍ３体積の筋肉への１．３×１０１２ウイルスゲノムのＡＡＶ６を含有
する１ｍＬ食塩溶液の注射に続いて、効率的な逆行性輸送を実証した。胃壁が約４ｍｍの
平均厚および約１５０ｃｍ２の表面積（約６０ｃｍ３の全標的組織構造体積）を有するこ
とを考慮すると、所望のベクターの約３×１０１２ウイルスゲノムを含有する２ｍＬ食塩
溶液を使用して、効率的な逆行性輸送が達成され得る。この２ｍＬは、胃壁の表面積にわ
たってベクターを均等に分散させるように複数の部位にわたって注射されてもよい。例え
ば、１．３×１０１１ｖｇのベクターを含有する０．１ｍＬの約２０回の注射が、胃壁の
各７．５ｃｍ２面積に行われ得る。これらの力価および注射体積は例証的実施例であり、
各ウイルス構築物・標的ニューロン対合について具体的に決定される。
他の実施形態では、神経線維が、直接注射（すなわち、神経自体への注射）によって標
的化されてもよい。「束内」または「神経内」注射とも称され得る、このアプローチは、
神経束の束の中へ針を配置することを伴う。束内注射は、（例えば、神経線維が組織に進
入して解剖学的に二分岐する前に）１回の注射で、比較的大きい標的（例えば、腎臓全体
にわたる線維、皮膚分節（ｄｅｒｍａｔｏｍｅ ｏｆ ｓｋｉｎ）全体にわたる線維、胃
壁全体にわたる線維）を神経支配し得るこれらのニューロンの特異的標的化を可能にする
ため、魅力的なアプローチである。関連ベクター溶液が、針を通して注射されてもよく、
そこで神経束全体（１０本〜１０００本の軸索線維）を通して拡散し得る。次いで、ベク
ターは、能動（受容器介在）または受動（無傷の膜または一過性に破壊された膜にわたる
拡散）手段を通して個々の軸索線維に進入し得る。いったん軸索に進入すると、ベクター
は、上記で説明されるように、逆行性輸送機構を介して細胞体に送達されてもよい。注射
の数および神経に注射されるウイルスの用量は、神経のサイズに依存し、成功した形質導
入研究から推定することができる。例えば、１×１０９ｖｇのＡＡＶを含有する０．００
２ｍＬ食塩水を用いたマウスの坐骨神経（約０．３ｍｍ直径）の注射は、疼痛感知に関与
する感覚ニューロンへの効率的な導入遺伝子送達をもたらすことが示されている。同様に
、１〜２×１０１０ｖｇのＡＡＶを含有する０．０１０ｍＬ食塩水を用いたラットの坐骨
神経（１ｍｍ直径）の注射もまた、所望のトランスフェクション結果を達成している。ヒ
トの三叉神経は、直径が２ｍｍであり、これらの関連研究からのデータの外挿を通して、
三叉神経は、三叉神経束への４×１０１０ｖｇ〜１×１０１４ｖｇのＡＡＶを含有する０
．０５ｍＬ食塩水の直接注射を使用して、導入遺伝子をこれらの関連疼痛ニューロンに効
率的に送達するようにトランスフェクトされてもよい。これらの力価および注射体積は例
証的実施例であり、各ウイルス構築物・標的ニューロン対合について具体的に決定される
。
神経注射のプロトコルは、標的に応じて異なる。表在神経が、皮膚を通して切開を加え
、次いで、筋肉、筋膜、および腱の分離を通して神経を露出することによって標的化され
てもよい。より深部の神経（すなわち、陰部神経等の腹腔および胸腔の外側）が、超音波
誘導外科的介入を通して標的化されてもよい。目的とする解剖学的構造に隣接する位置へ
の外科用装置（カメラ、針、ツール等）の挿入を可能にするように、皮膚および他の構造
（腹壁等）を通して１つ以上の小切開が加えられ得る、腹腔鏡下外科的アプローチを通し
て、腹腔内の神経が標的化されてもよい。針は、（カメラ、および超音波、蛍光透視、Ｘ
線撮影等の他の利用可能な撮像システムを通して可視化されるように）神経の中へ誘導さ
れてもよい。全ての場合において、ベクター溶液は、単回ボーラス用量として、または注
入ポンプを通してゆっくりと（０．００１ｍＬ／分〜０．１ｍＬ／分）、注射されてもよ
い。
１つの特定の実施例では、迷走神経の胃および肝枝が、満腹を制御するように直接注射
されてもよい。そのような実施形態では、好ましくは、上記で説明されるような１つ以上
の撮像技術によって促進されるように、これらの迷走神経枝へのベクター材料の直接注射
を介して、胃壁内の求心性伸張受容器の線維を感染させるという臨床目的を伴って、食道
に隣接して位置し、胃を神経支配する迷走神経の胃および肝枝を標的化するように、腹腔
鏡手術が行われ得る。
神経内注射の別の特定の実施例では、三叉神経の侵害受容線維が、上記で簡潔に説明さ
れるように、神経障害性疼痛症状に対処するように直接注射されてもよい。一実施形態で
は、三叉神経が、神経の露出を通して、または超音波誘導を介して皮膚を通してのいずれ
かで、ＡＡＶベクター溶液を直接注射されてもよい。いったん神経束に入ると、ベクター
は、疼痛を媒介するこれらの細胞に対応する、無髄または低髄線維に優先的に進入するよ
うに構成される。
神経内注射の別の特定の実施例では、坐骨神経が、神経の露出を通して、または超音波
誘導を介して皮膚を通してのいずれかで、ＡＡＶベクター溶液を注射されてもよい。ベク
ターは、いったん神経束にアクセスすると、痙縮の症状に関与する感覚ニューロンまたは
運動ニューロンに優先的に進入するように構成されてもよい。
神経内注射の別の特定の実施例では、頸部迷走神経が、頸部内の神経の露出を通してＡ
ＡＶベクター溶液を注射されてもよい。いったん神経束に入ると、ベクターは、てんかん
に対する電気迷走神経刺激の治療効果の媒介物質である、関連神経線維に優先的に進入す
るように構成されてもよい。
神経内注射の別の特定の実施例では、頸部迷走神経が、頸部内の神経の露出を通してＡ
ＡＶベクター溶液を注射されてもよい。いったん神経束に入ると、ベクターは、鬱病に対
する迷走神経電気神経刺激の治療効果の媒介物質である、関連神経線維に優先的に進入す
るように構成されてもよい。
上記のように、末梢神経の神経細胞体を標的化するために、神経節への注射が利用され
てもよい。神経節は、末梢神経系の感覚ニューロン、ならびに副交感神経系および交感神
経系の自律神経ニューロンから成る。針が、細胞体を含有する神経節に挿入されてもよく
、ベクター溶液が、針を通して注入され、そこで組織の全体に拡散し、細胞体（数百個〜
数千個の細胞）によって取り込まれ得る。一実施形態では、１×１０１１ｖｇ〜１×１０
１４ｖｇのＡＡＶを含有する約０．１ｍＬ食塩水の用量が、１つの神経節につき使用され
てもよい。標的化され得る、異なる種類の神経節がある。脊髄の後根神経節は、神経を切
断するよりもむしろ後根神経節が注射され得ることを除いて、選択的後根切断術（すなわ
ち、脊髄の髄腔内くも膜下腔を介した注射）の間に使用される類似方法で注射されてもよ
い。迷走神経の節状神経節等の腹腔内にない他の神経節が、皮膚を通して切開を加え、次
いで、筋肉、筋膜、および腱の分離を通して神経を露出することによって標的化されても
よい。関連標的組織のアクセスおよび撮像を促進する場所への外科用装置（カメラ、針、
ツール等）の挿入を可能にするように、皮膚および腹壁を通して１つ以上の小切開が加え
られ得る、腹腔鏡技法を通して、腎神経叢の神経節等の腹腔内の神経節が注射されてもよ
い。針は、（カメラ、または、超音波もしくは蛍光透視等の他の撮像デバイスを通して可
視化されるように）神経節の中へ誘導されてもよい。全ての場合において、ベクター溶液
は、単回ボーラス用量として、または注入ポンプを通してゆっくりと（０．００１ｍＬ／
分〜０．１ｍＬ／分）、注射されてもよい。これらの範囲は例証的であり、用量は、それ
らを標的ニューロンと対合する、各ウイルス・プロモーター・オプシン構築物について試
験される。
神経節注射の１つの特定の実施例では、臨床神経障害性疼痛を媒介する後根神経節が、
好ましくは、細胞体に対する指向性を有するＡＡＶベクターを含有する、ＡＡＶベクター
溶液を注射されてもよい。
神経節注射の別の特定の実施例では、望ましくない筋痙縮を媒介する後根神経節が、Ａ
ＡＶベクター溶液を注射されてもよい。細胞体に対する指向性を有するＡＡＶベクターが
、この目標に向けて使用されてもよい。
神経節注射の別の特定の実施例では、臨床てんかん症状に対処するように、節状神経節
が露出され、ＡＡＶベクター溶液を注射されてもよい。迷走神経刺激の治療効果を媒介す
ると考えられる、求心性細胞を特異的に感染させるために、細胞体に対する指向性を有す
るＡＡＶベクターが、この目標に向けて使用されてもよい。一実施形態では、ＡＡＶベク
ターは、細胞体に注射される。別の実施形態では、ＡＡＶベクターは、標的組織に注射さ
れ、細胞体に逆行的に輸送される。本発明の実施形態は、細胞体における、または軸索に
沿った、光刺激を含む。
神経節注射の別の特定の実施例では、節状神経節が露出され、ＡＡＶベクター溶液を注
射されてもよい。迷走神経刺激の治療効果を媒介すると考えられる、求心性細胞を特異的
に感染させるために、細胞体に対する指向性を有するＡＡＶベクターが、この目標に向け
て使用されてもよい。
神経節注射の別の特定の実施例では、腎神経叢の神経節が、高血圧症治療のために注射
されてもよい。腹腔鏡手術が、腎神経叢の神経節を標的化するように行われ得る。腎神経
叢遠心性ニューロンの細胞体を感染させるという１つの目的を伴って、腎臓に隣接する神
経節および腎臓動脈上の神経節が識別され、次いで、個別かつ直接的に注射されてもよい
。
上記のように、動脈壁等の血管構造の直接注射が、光遺伝学的治療のための遺伝材料を
送達するために利用されてもよい。例えば、一実施形態では、腎動脈のうちの１つ以上の
部分が、近傍腎神経叢を感染させて高血圧症に対処するように直接注射されてもよい（腎
動脈は、以下でさらに詳細に記載されるように、腎臓を介して血圧の制御を媒介する神経
叢によって囲まれる）。腹腔鏡手術システム（カメラ、針、ツール等）の挿入を可能にす
るように、皮膚および腹壁を通して小切開が加えられてもよい。針が、（カメラまたは他
の撮像デバイスを通して可視化されるように）腎神経叢の中へ誘導されてもよい。針は、
腎動脈の円周の周囲の複数の部位に配置されてもよい。ベクター溶液は、針を通して注射
され、そこで動脈壁の全体を通して拡散し、無傷の膜（または一過性に破壊された膜）に
わたる拡散を介して隣接腎神経叢の神経線維によって取り込まれ得る。全ての場合におい
て、ベクター溶液は、単回ボーラス用量として、または注入ポンプを通してゆっくりと（
０．００１ｍＬ／分〜０．１ｍＬ／分）、注射されてもよい。１×１０１１ｖｇのＡＡＶ
を含有する約０．１ｍＬ食塩水の用量の複数の注射が、腎神経叢遠心性ニューロンの軸索
を感染させるという目標を伴って、（腎神経叢の近傍の）腎動脈の円周および長さの周囲
の異なる部位で使用されてもよい。ウイルスの量は、そのようなトランスフェクションの
例証であるが、最適投与量は、特定のウイルス・プロモーター・オプシン構築物と対合さ
れる標的ニューロンに応じて異なる。
最終的に、上記のように、組織構造表面への内部局所注射または適用が、光遺伝学的治
療のための遺伝材料を送達するために利用されてもよい。組み換えベクターは、そのよう
な局所適用またはばく露に続いて、膜を通って拡散し、神経終末に感染することが可能で
ある。実施例は、疼痛治療研究で示されている、皮膚上の局所適用に続く、感覚線維の感
染である。同様に、ゲル中で懸濁させられたベクター溶液を使用して、ウイルスベクター
局所適用の有効性が増加させられている。一実施形態では、ベクターは、ゲル中で懸濁さ
せられ（例えば、綿棒で採取され、塗布され、注射され、または噴霧され）、標的表在神
経線維の高い密度を有する組織の表面に適用されてもよい。そのような実施形態では、ベ
クターは、ゲルを通して拡散し、無傷の神経線維膜にわたる拡散を介して、神経線維に感
染する。外科用装置（カメラ、針、ツール等）の挿入を可能にするように、皮膚および他
の関連組織構造（腹壁等）を通して１つ以上の小切開が加えられ得る、腹腔鏡技法を使用
して、内部局所適用が達成され得る。針が、（カメラまたは他の撮像デバイスを通して可
視化されるように）標的組織の中へ誘導されてもよい。全ての場合において、ベクターは
、ゲル（例えば、Ｊｏｈｎｓｏｎ ＆ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによる
「ＫＹ Ｊｅｌｌｙ」という商標の下で販売されている製品）と混合させられ、次いで、
関連組織の表面上に噴霧、塗布、または注射されてもよい。１×１０１１ｖｇのＡＡＶを
含有する約０．１ｍＬ食塩水の用量が、各１ｃｍ２面積を覆うために使用されてもよい。
これらの範囲は例証的であり、用量は、それらを標的ニューロンと対合する、各ウイルス
・プロモーター・オプシン構築物について試験される。
局所適用の１つの特定の実施例では、臨床的満腹課題に対処するように、胃壁の求心性
神経線維が標的化されて感染させられてもよい。満腹の光遺伝学的誘発を促進するように
胃壁内の求心性伸張受容器の線維を感染させるという臨床目標を伴って、胃および肝臓迷
走神経から胃壁の中へ突出する表在神経線維を標的化するために、腹腔鏡手術技法が利用
されてもよい。腹腔鏡アクセスが成功すると、標的神経組織を感染させるように、溶液ま
たはゲルが適用されてもよい。
局所適用の別の特定の実施例では、関連神経への光遺伝学的材料の移送を達成するよう
に、腹腔鏡下アプローチから腎神経叢へのベクター溶液またはゲルの局所適用によって、
高血圧症が対処されてもよい。腹腔鏡手術が、腎神経叢の表面を直接標的化するように行
われ得る。１つ以上の撮像デバイス（カメラ、超音波、蛍光透視、Ｘ線撮影等）を使用し
て、腎動脈および腎臓が識別されてもよく、次いで、ベクターは、利用可能な神経叢表面
の可能な限り大部分を覆うように複数の部位で直接的かつ局所的に適用されてもよく、目
標は、腎神経叢遠心性ニューロンの軸索を感染させることである。
埋込または注射に先立って、患者は、術後第１日に透明流動食で開始させられてもよい
。全身気管内麻酔による誘導の後、広範囲の予防的静脈内抗生物質の投与および／または
膀胱鏡検査および／または逆行性腎盂尿管造影が行われてもよく、アプリケータおよび／
または送達区画および／または筐体等の長期留置光学治療デバイスが通過させられてもよ
い。フォーリーカテーテルおよび経口胃管もまた、非限定的実施例として配置されてもよ
い。患者は、４５度の側臥位で配置され、手術台に固定されてもよい。例えば、ベレシュ
針を通して、吹送が行われてもよく、腹腔鏡ポートが腹膜腔の中へ移動させられてもよい
。同側結腸が映されてもよく、近位尿管および腎盂が識別され、完全に分離されてもよい
。任意の同側血管供給を保存しようとして、近位尿管の広範な長さの解離が回避されても
よい。交差血管が存在する場合、腎盂尿管移行部（ＵＢＪ）を越えて腎盂への遮られてい
ないアクセスを獲得するように、血管と収集系との間の線維帯が分割されてもよい。カテ
ーテルが、この時点で通過させられてもよく、次いで、光学活性化因子および／または送
達区画および／または筐体が、腎盂に導入されてもよい。閉鎖するために、例えば、５ｍ
ｍの閉鎖吸引ドレーンが、後部刺切開を通して、ＵＢＪに隣接する腎周囲腔の中へ配置さ
れてもよい。止血が確認されてもよく、ＣＯ２が排出されてもよく、ポート部位が閉鎖さ
れてもよい。経口胃管は、カテーテル除去に先立って除去されてもよい。
腎神経叢（５２）は、概して、以下の表で説明されるように、腎筋膜（６４）の層の下
の腎動脈の周囲に存在する。
ほとんどが外面の１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ下の内膜にはるかに近く位置し、腎動脈の最
外部分の中に神経が少ししかないため、腎動脈表面放射照度パラメータは、標的閾値放射
照度のものとは異なる。光散乱による放射照度減退を補償するため、組織表面に送達され
る放射照度は、標的深度での光学的活性化のために必要とされるものよりも高い。散乱断
面積は、波長とともに単調に減少する。例証的実施例として、厳密には分析的ではないが
、スペクトル帯にグループ化された上記の表に示される標的深度で必要とされるものに比
べて、必要表面放射照度の合理的概算が行われてもよく、以下の表に記載される。
特定の光遺伝学的標的を効果的に活性化するために必要とされる光学的パラメータが、
以下の表に記載される。
腎神経抑制については、光感受性が、オプシンの速度または応答時間と比べて好まれ得
る。したがって、ＳＦＯおよび／またはＳＳＦＯ等の、Ｃ１２３Ｓ、および／またはＣ１
２８Ａ、および／またはＣ１２８Ｓ、および／またはＤ１５６Ａ変異を利用する、ＣｈＲ
２オプシンが、潜在的に比較的低い時間分解能を伴うが、所望の比較的高いレベルの光感
受性を備え得るため使用されてもよい。代替として、他では、ＣｈＲ２ Ｃ１２３Ｓ、お
よび／またはＣ１２８Ａ、および／またはＣ１２８Ｓ、および／またはＤ１５６Ａとの類
似した位置における変異が、他のオプシンに追加されてもよい。代替として、ＳＦＯおよ
び／またはＳＳＦＯバリアントは、図１６の例示的なシステムで示されるもの等の２色照
明システムとともに使用されてもよく、脱分極（過刺激）ブロックのための例示的構成で
行われ得るように、第１の色の光（青色光等）が、オプシンを活性化するために使用され
てもよく、第２の波長の光（黄色光等）が、オプシンを非活性化するために使用されても
よい。代替として、同様に、Ｃ１Ｖ１ Ｅ１２２Ｔ、Ｅ１６２Ｔ、および／またはＥ１２
２Ｔ／Ｅ１６２Ｔバリアントは、所望の比較的高いレベルの光感受性を備え得る。代替と
して、ＣｈＲ２ ＳＦＯおよび／またはＳＳＦＯ変異に類似する変異を伴うものを含む、
ＣｈｉＥＦ、および／またはＣｈｒＦＲ、および／またはＣｈｒＧｒが、脱分極（過刺激
）ブロックのための構成で使用されてもよい。代替として、限定されないが、ＮｐＨＲ
３．０および／またはＡＲＣＨ ３．０等のオプシンが、直接抑制のために使用されても
よい。抑制性オプシンは、非限定的実施例として、図６２に記載されるものから選択され
てもよい。促進性オプシンは、非限定的実施例として、図６２に記載されるものから選択
されてもよい。オプシンは、非限定的実施例として、Ｏｐｔｏ−β２ＡＲまたはＯｐｔｏ
−α１ＡＲから成る群から選択されてもよい。
スラブ型、および／またはカフ型、および／またはらせん型、ならびに本明細書の図５
、８−１４、および１７−２８、または本明細書の他の場所で記載され、示される、それ
らのそれぞれのシステムのうちのいずれかが、腎神経叢内の光遺伝学的標的に到達するた
めに、治療光を腎動脈の外部に送達するように使用されてもよい。しかしながら、腎動脈
の中に存在する血液はまた、可視光の強力な吸収体でもあり、血液で充填された管腔を横
断する光のためのこれらのアプリケータの光再循環要素の実際的価値を失わせ得る。しか
しながら、光再循環は依然として、別様に血液との光学的接触を免れる、公称上はそれを
回避するという、光の全体的なシステム効率を増加させる働きをすることに留意されたい
。
図６３は、アプリケータＡが、腎臓の外面上に位置して腎盂を照射するように構成され
るウェブ様基板ＳＵＢを備えるようにさらに構成されている、図２５−２７に示されるも
のに類似する、代替的実施形態を示す。本例示的実施形態では、アプリケータＡは、標的
組織、この場合は腎臓の腎盂上に掛けられることを可能にし得る、可撓性ウェブ構造とし
て構成される、基板ＳＵＢを備える。先に記載されたように、送達区画ＤＳｘは、アプリ
ケータＡを、ここでは筐体Ｈとして示される、システムコントローラの少なくとも一部分
に接続する。ウェブ様基板ＳＵＢの例証的実施例が、その全体において参照することによ
り本明細書に組み込まれる、Ｋｉｍ， ｅｔ ａｌ， “Ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ＡｌＩ
ｎＧａＰ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｏｎ ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ ｓｕｂｓ
ｔｒａｔｅｓ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ
ａｎｄ ｒｏｂｏｔｉｃｓ” Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９， ９２９−９３
７ （２０１０）に示されている。係留特徴ＡＦｘも示されており、アプリケータが積極
的に添着されて標的組織上に位置するための手段を提供し得る。係留特徴ＡＦは、非限定
的実施例として、（本明細書の他の場所に記載されるように）タイン、鉤、および／また
は閉鎖穴であってもよい。
再び図１を参照すると、標的神経構造へのポリヌクレオチドの送達（６）後に、概して
、光へばく露すると、標的神経構造の十分な部分が確かに光応答性オプシンタンパク質を
発現することを確実にするために、発現期間が必要とされる（８）。この待機期間は、例
えば、約１ヶ月〜４ヶ月の期間を含み得る。この期間後に、所望の治療を促進するように
、光が標的神経構造に送達され得る。そのような光の送達は、以下にさらに詳細に記載さ
れるように、経皮的構成、埋込型構成、種々の照明波長を用いた構成、パルス構成、組織
界面等を含む、多くの異なる構成の形態をとり得る。
両方とも、断面の解剖学的面（Ｎ）、および直交図で、（すなわち、接触しているとき
に解剖学的構造Ｎに十分な露出面積を提供し得るように）例えば、長方形、台形、または
楕円形であり得る、治療アセンブリの断面図を示す、端面図である、図２Ａおよび２Ｂを
参照すると、神経（２０）、神経束、神経線維によって囲まれる血管、または注射が所望
される他の多少円筒形の標的解剖学的構造の周囲で円周方向にベクター溶液またはゲルを
注射するために、針または針様注射構造の行列（２２）が利用されてもよい。図２Ａに示
されるように、可撓性または変形可能筐体（２４）は、他の反対平衡負荷を伴わずに、筐
体を円筒（すなわち、カフのような）、弓形、らせん形、または渦巻形に付勢するように
構成される屈曲脊椎部材（ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｐｉｎｅ ｍｅｍｂｅｒ）（２６）を特色
としてもよい。例えば、屈曲脊椎部材は、熱処理によって、そのような円筒、弓形、らせ
ん形、または渦巻形を呈するよう事前付勢されるように構成され得る、Ｎｉｔｉｎｏｌ等
の超合金を含んでもよい。筐体（２４）の描写された実施形態はまた、２つの組み込みブ
ラダ（ｔｗｏ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｂｌａｄｄｅｒ）、すなわち、管または可撓性針等の
流体導管（１６）によって、注射部材の行列（ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
ｍｅｍｂｅｒ）（２２）と注射貯留部との間に流体的に連結される、注射ブラダ（３６
）、および管または可撓性針等の流体導管（１８）によって矯正蓄圧器（１４）に流体的
に連結される、機械的矯正ブラダ（３８）を特色とする。好ましくは、両方の流体導管（
１６、１８）は、筐体（２４）から導管（１６、１８）を手動で引き離すことによって分
断され得る、可撤性連結（３２、３４）によって、それぞれのブラダ（３６、３８）に取
り外し可能に連結される。筐体（２４）は、例えば、腹腔鏡ツール、カニューレ、または
カテーテル内のポートを通して挿入され、例えば、動作可能に連結されたシリンジまたは
制御可能なポンプを使用して、矯正蓄圧器（１４）を通して印加され、関連導管（１８）
を通して機能的に送達される圧力により、下向きに回転させられた（２８）の端部を伴い
、示された平坦状態に筐体を付勢するように完全に加圧された矯正ブラダ（３８）を伴っ
て、図２Ａに示されるような位置に挿入されてもよい。矯正された筐体（２４）が、好ま
しくは、腹腔鏡カメラ、超音波振動子、蛍光透視、などのような１つ以上の可視化デバイ
スを使用して確認されるような標的解剖学的構造（２０）と比べ望ましい位置にあると、
屈曲前に付勢された屈曲脊椎部材（２６）によって印加される、反対平衡のない屈曲負荷
により、筐体（２４）の端部が解剖学的構造（２０）の上方および周囲で屈曲および回転
（３０）することを可能にするように、矯正蓄圧器（１４）内の圧力が制御可能に減少さ
せられ得る（例えば、一実施形態では、関連導管１８は、単純に連結部３４から切り離さ
れていてもよい）。図２Ｂは、解剖学的構造（２０）の上方および周囲で回転（３０）し
始める端部を描写する。完全な回転により、可撓性筐体は、好ましくは、解剖学的構造（
２０）の外面に対して直接界面接触した針の行列（２２）を伴って、弓形、カフ、らせん
、または渦巻構成で解剖学的構造（２０）の少なくとも一部分を実質的に囲み、その後、
所望の溶液またはゲルを解剖学的構造（２０）に注射するように、例えば、注入ポンプま
たはシリンジを使用して、注射貯留部（１２）内の圧力が制御可能に上昇させられ得る。
一実施形態では、筐体を補綴具として定位置に残すことが望ましくあり得、別の実施形態
では、注射の成功後に筐体を除去することが望ましい場合がある。前者のシナリオでは、
１つの変形例で、筐体はまた、以下で説明されるような光送達界面を備えてもよい（すな
わち、屈曲脊椎２６、矯正ブラダ３８、注射ブラダ３６、および針の行列２２に加えて、
筐体２４はまた、関連遺伝材料の注射後に光線療法を促進するように、以下に記載される
ように、１つ以上の光送達ファイバ、レンズなどを備えてもよい）。筐体が注射後に除去
されるものである、後者のシナリオでは、注射が完了した後に、矯正貯留部（１４）内の
圧力が、再度、制御可能に上昇させられ得るように、矯正圧力導管（１８）が矯正ブラダ
（３８）に連結されたままとなり、それによって、筐体を回転（２８）させて、図２Ａに
示されるような平坦構成に戻し、次いで、対象の解剖学的構造（２０）から除去されても
よい。一実施形態では、針の行列（２２）は、支持筐体（２４）と比べ可動または可撓性
膜または層の上に存在してもよく、注射圧力が高められていないときに筐体（２４）に向
けて内向きに後退するように、および注射圧力が上昇させられるときに支持筐体（２４）
に比べより顕著になるように付勢され得、換言すると、送達および後退を支援するために
（すなわち、意図せずに他の近傍組織を擦過、剥離、損傷、または穿刺することなく、筐
体２４がそのような組織に対して移動させられ得るように）、注射圧力が比較的低いとき
に、注射構造は、筐体の中へ陥凹するように構成されてもよい。また、筐体（２４）が除
去されるものである場合、筐体（２４）の退出時に概して組織外傷を防止するように、ま
たは比較的摩擦性である、あるいは内在する異物の存在と関連付けられ得る、またはそれ
によって加速され得る、標的組織構造（４）の線維組織封入を防止するように、注射後に
針の行列（２２）を後退させることも望ましい場合がある。実際に、筐体（２４）が（例
えば、照明／光アプリケータプラットフォームとして）定位置にとどまるものである、一
実施形態では、針の行列（２２）は、その再吸収可能な品質のため、手術で一般的に利用
され、注射が完了した後に短期間内に溶解および／または再吸収するように構成され得る
、ＰＬＧＡ等の生体再吸収性材料を含んでもよい。
図３を参照すると、好適な光送達システムは、光出力を標的組織構造に提供するように
構成される１つ以上のアプリケータ（Ａ）を備えている。光は、アプリケータ（Ａ）構造
自体内で、または１つ以上の送達区画（ＤＳ）を介してアプリケータ（Ａ）に動作可能に
連結される筐体（Ｈ）内で生成され得る。１つ以上の送達区画（ＤＳ）は、光がアプリケ
ータ自体の中で生成されないときに、光をアプリケータ（Ａ）に輸送または誘導する働き
をする。光がアプリケータ（Ａ）内で生成される実施形態では、送達区画（ＤＳ）は、単
純に、筐体（Ｈ）より遠位に、または筐体から遠隔に位置し得る、光源および／または他
の構成要素に電力を提供するように、電気コネクタを備え得る。１つ以上の筐体（Ｈ）は
、好ましくは、電力を光源に供給し、例えば、テレメトリ、通信、制御、および充電サブ
システムを含む、他の電子回路を動作させるように構成される。外部プログラマおよび／
またはコントローラ（Ｐ／Ｃ）デバイスは、プログラマおよび／またはコントローラ（Ｐ
／Ｃ）デバイスと筐体（Ｈ）との間で、経皮的誘導コイル構成を介して等、無線通信また
はテレメトリを促進するように構成され得る通信リンク（ＣＬ）を介して、患者の外側か
ら筐体（Ｈ）に動作可能に連結されるように構成され得る。プログラマおよび／またはコ
ントローラ（Ｐ／Ｃ）デバイスは、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ハードウェアおよびソフトウェ
ア、メモリ、プログラミングインターフェース、および同等物を備え得、独立型システム
であり得るか、または他のコンピュータあるいは記憶システムに動作可能に連結されるよ
うに構成され得る、パーソナルコンピュータシステム内に収納され得るマイクロコントロ
ーラまたはプロセッサ（ＣＰＵ）によって少なくとも部分的に動作させられ得る。
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、上記で説明されるように、種々のオプシンタンパク質
構成が、種々の波長での露光に応答して興奮性および抑制性機能を提供するために利用可
能である。図４Ａ（１０００）は、３つの異なるオプシンの波長対活性化を描写し、図４
Ｂ（１００２）は、種々のオプシンが臨床的に利用され得る時間ドメイン活性化シグネチ
ャも有することを強調し、例えば、あるステップ関数オプシン（「ＳＦＯ」）は、光によ
る刺激後３０分の範囲まで持続する活性化を有することが知られている。
図４Ｃ（１００４）を参照すると、種々の発光ダイオード（ＬＥＤ）が、種々の波長を
伴って比較的低い電力で照射を提供するために市販されている。図３を参照して上記で説
明されるように、一実施形態では、光は、筐体（Ｈ）内で生成され、送達区画（ＤＳ）を
介してアプリケータ（Ａ）に輸送され得る。光はまた、種々の構成で、アプリケータ（Ａ
）において、またはアプリケータ（Ａ）内で生成され得る。そのような構成において、送
達区画（ＤＳ）は、光透過能力を伴わない導線またはワイヤから成り得る。他の実施形態
では、光は、アプリケータ（Ａ）の点において、または送達区画（ＤＳ）自体に沿った１
つ以上の点において、対象組織構造に送達されるように送達区画（ＤＳ）を使用して送達
され得る（例えば、ある場合では、ＤＳがファイバレーザであり得る）。図４Ｃ（１００
４）を再び参照すると、ＬＥＤ（または代替として、この無機システムと有機ＬＥＤとの
間の区別を表すために「ＩＬＥＤ」）は、典型的には、半導体光源であり、比較的高い輝
度を伴って、可視、紫外線、および赤外線波長にわたる放射を用いたバージョンが利用可
能である。発光ダイオードが順方向バイアスをかけられている（スイッチをオンにされて
いる）とき、電子は、デバイス内の電子正孔と再結合し、光子の形態でエネルギーを放出
することが可能である。この効果は、エレクトロルミネセンスと呼ばれ、（光子のエネル
ギーに対応する）光の色は、半導体のエネルギーギャップによって決定される。ＬＥＤは
、多くの場合、面積が小さく（１ｍｍ２未満）、統合光学構成要素が、その放射パターン
を成形するために使用され得る。一実施形態では、例えば、Ｃｒｅｅ Ｉｎｃ．によって
製造され、２０ｍＡで２４ｍＷを提供する炭化ケイ素デバイスを備えているＬＥＤの変形
例が、照明源として利用され得る。
有機ＬＥＤ（または「ＯＬＥＤ」）は、放射エレクトロルミネセント層が電流に応答し
て発光する有機化合物の薄膜である、発光ダイオードである。この有機半導体材料の層は
、可撓性であるように作製することができる、２つの電極の間に位置付けられる。これら
の電極のうちの少なくとも１つは、透明であるように作製され得る。不透明電極は、以降
で説明されるように、光学アプリケータ上の外面に沿って反射層としての機能を果たすよ
うに作製され得る。ＯＬＥＤの固有の可撓性は、図２Ａ−２Ｂを参照して上記で、および
以下でさらに詳細に説明されるように、それらの標的に一致するか、または可撓性あるい
は除去可能基板に連結される、本明細書で説明されるもの等の光学アプリケータにおいて
、それらの用途を提供する。しかしながら、それらの比較的低い熱伝導度により、ＯＬＥ
Ｄは、典型的には、無機ＬＥＤより少ない面積当たりの光を発することに留意されたい。
本明細書で説明される本発明のシステムの実施形態のための他の好適な光源は、ポリマ
ーＬＥＤ、量子ドット、発光電気化学電池、レーザダイオード、垂直キャビティ面発光レ
ーザ、および水平キャビティ面発光レーザを含む。
ポリマーＬＥＤ（または「ＰＬＥＤ」）、また、発光ポリマー（「ＬＥＰ」）は、外部
電圧に接続されたときに発光するエレクトロルミネセント伝導性ポリマーを伴う。それら
は、フルスペクトルカラーディスプレイのための薄膜として使用される。ポリマーＯＬＥ
Ｄは、極めて効率的であり、生成される光の量に対して比較的少量の電力を必要とする。
量子ドット（または「ＱＤ」）は、独特の光学性質を保有する、半導体ナノ結晶である
。それらの発光色は、可視光から赤外線スペクトルの全体を通して調節され得る。それら
は、ＯＬＥＤと同様に構築される。
発光電気化学セル（「ＬＥＣ」または「ＬＥＥＣ」）は、電流（エレクトロルミネセン
ス）から光を生成する、固体デバイスである。ＬＥＣは、通常、移動イオンを含む有機半
導体によって接続される（例えば、「挟持」）２つの電極から成り得る。移動イオンのほ
かに、それらの構造は、ＯＬＥＤの構造に非常に似ている。ＬＥＣは、ＯＬＥＤの利点の
ほとんど、ならびに以下を含む、いくつかの追加の利点を有する。
・ 本デバイスは、電極の仕事関数の差異に依存しない。その結果として、電極を同一の
材料（例えば、金）で作製することができる。同様に、本デバイスは、依然として低い電
圧で動作させられることができる。
・ グラフェンまたは炭素ナノチューブおよびポリマーの混合物等の最近開発された材料
が、電極として使用されており、透明電極にインジウムスズ酸化物を使用する必要性を排
除する。
・ 活性エレクトロルミネセント層の厚さは、デバイスが動作するために重要ではなく、
ＬＥＣは、（薄膜厚に対する制御が困難であり得る）比較的安価な印刷プロセスを用いて
印刷され得る。
半導体レーザは、種々の出力色または波長で利用可能である。本発明での利用に役立つ
、種々の異なる構成も利用可能である。インジウムガリウム窒化物（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ
、または単にＩｎＧａＮ）レーザダイオードは、ＣｈＲ２の活性化に好適である、４０５
、４４５、および４８５ｎｍで出力される高い輝度を有する。材料のバンドギャップに依
存する、放射された波長は、ＧａＮ／ＩｎＮ比によって制御されることができ、０．２Ｉ
ｎ／０．８Ｇａについては青紫色４２０ｎｍ、０．３Ｉｎ／０．７Ｇａについては青色４
４０ｎｍ、およびより高い比については赤色であり、また、典型的には２ｎｍ〜３ｎｍの
範囲内である、ＩｎＧａＮ層の厚さによって制御されることもできる。
レーザダイオード（または「ＬＤ」）は、その活性媒体が発光ダイオードで見られるも
のに類似する半導体であるレーザである。最も一般的な種類のレーザダイオードは、ｐ−
ｎ接合から形成され、注入された電流によって電力供給される。前者のデバイスは、時と
して、光学的に励起されたレーザダイオードとそれらを区別するように、注入レーザダイ
オードと称される。レーザダイオードは、結晶ウエハの表面上に非常に薄い層をドープす
ることによって形成され得る。結晶は、一方を他方の上方に、ｎ型領域およびｐ型領域を
生成するようにドープされ、ｐ−ｎ接合またはダイオードをもたらし得る。レーザダイオ
ードは、半導体ｐ−ｎ接合ダイオードのより大きい分類の一部を形成する。レーザダイオ
ードにわたる順方向電気バイアスは、２種の電荷担体、すなわち、正孔および電子が、ｐ
−ｎ接合の反対側から空乏領域の中へ「注入」されることをもたらす。正孔は、ｐドープ
半導体から注入され、電子は、ｎドープ半導体から注入される。（あらゆる電荷担体が欠
けている空乏領域はｎ型およびｐ型半導体の間の電位差の結果として形成する（、物理的
に接触していれば常に））。ほとんどのダイオードレーザに電力供給することにおける電
荷注入の使用により、この部類のレーザは、時として、「注入レーザ」または「注入レー
ザダイオード」（「ＩＬＤ」）と称される。ダイオードレーザは、半導体デバイスである
ため、半導体レーザとしても分類され得る。いずれの指定も、ダイオードレーザを固体レ
ーザと区別する。いくつかのダイオードレーザに電力供給する別の方法は、光学的励起の
使用である。光学的に励起される半導体レーザ（または「ＯＰＳＬ」）は、利得媒体とし
てＩＩＩ−Ｖ半導体チップを使用し、ポンプ源として別のレーザ（多くの場合、別のダイ
オードレーザ）を使用する。ＯＰＳＬは、特に、波長選択および内部電極構造からの干渉
の欠如において、ＩＬＤと比べていくつかの利点を提供する。電子および正孔が同一領域
中に存在するとき、それらは、自然放出である結果を伴って、再結合または「壊滅」し得
、すなわち、電子は、正孔のエネルギー状態を再占有し、関与する電子状態と正孔状態と
の間の差に等しいエネルギーで光子を放出する。（従来の半導体接合ダイオードでは、電
子および正孔の再結合から放出されるエネルギーは、光子としてよりもむしろ、フォノン
、すなわち、格子振動として運び去られる。）自然放出は、レーザ発振閾値を下回るレー
ザダイオードに、ＬＥＤに似た性質を与える。自然放出は、レーザ発振を開始するために
必要であるが、レーザが発振すると、いくつかの非効率源のうちの１つである。光子放出
半導体レーザと従来のフォノン放出（非発光）半導体接合ダイオードとの間の差異は、物
理および原子構造が光子放出の可能性を授ける、異なる種類の半導体の使用にある。これ
らの光子放出半導体は、いわゆる「直接バンドギャップ」半導体である。単元素半導体で
ある、シリコンおよびゲルマニウムの性質は、光子放出を可能にするために必要とされる
方法では整列せず、「直接」と見なされないバンドギャップを有する。他の材料、すなわ
ち、化合物半導体は、シリコンまたはゲルマニウムと事実上同一の結晶構造を有するが、
対称性を壊すために、チェッカー盤パターンで２つの異なる原子種の交互の配列を使用す
る。交互パターンでの材料間の遷移が、重要な「直接バンドギャップ」性質を生成する。
ヒ化ガリウム、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、および窒化ガリウムは全て、
発光する接合ダイオードを作成するために使用され得る、化合物半導体材料の実施例であ
る。
垂直キャビティ面発光レーザ（または「ＶＣＳＥＬ」）は、従来のレーザダイオードの
ように電流の流れと垂直よりもむしろ、電流の流れの方向に沿って光学キャビティ軸を有
する。活性領域長は、放射が図に示されるようにその縁からよりもむしろキャビティの表
面から生じるように、横寸法と比較して非常に短い。キャビティの端部における反射器は
、交互する高低屈折率４分の１波長厚多層から作製される誘電体反射鏡である。ＶＣＳＥ
Ｌは、モノリシック光学構造が生成されることを可能にする。
水平キャビティ面発光レーザ（または「ＨＣＳＥＬ」）は、標準縁発光レーザダイオー
ドの能力および高い信頼性を、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の低費用およ
び包装の容易性と組み合わせる。それらはまた、統合オンチップオプトロニックまたはフ
ォトニックパッケージでの使用にも役立つ。
光遺伝学的チャネルが存在するニューロンの細胞の膜で必要とされる放射照度は、約０
．０５ｍＷ／ｍｍ２〜２ｍＷ／ｍｍ２であり、オプシンチャネル発現密度、活性化閾値等
の多数の要素に依存する。ニューロン内に存在する修飾チャネルロドプシン２は、約１ｍ
Ｗ／ｍｍ２〜約５ｍＷ／ｍｍ２等の約０．５ｍＷ／ｍｍ２〜約１０ｍＷ／ｍｍ２、一実施
例では、約２．４ｍＷ／ｍｍ２の強度を伴って、約４２０ｎｍ〜約５２０ｎｍ、一実施例
では、約４７３ｎｍの波長を有する緑色または青色光によるニューロンの照射によって活
性化され得る。励起スペクトルは異なり得るが、同様のばく露値がＮｐＨＲ等の他のオプ
シンにも当てはまる。ほとんどのオプシン発現標的が、組織または他の構造内に含まれる
ため、アプリケータから発せられる光は、標的自体において必要値を獲得するために、よ
り高くなる必要があり得る。光強度または放射照度は、濁った媒体である組織中の光散乱
により、大半は失われる。また、標的ばく露も減退させ得る、血液等の内因性発色団の寄
生吸収もある。これらの効果により、アプリケータの出力時に必要とされる放射照度範囲
は、本明細書で説明される場合のほとんどについて、１ｍＷ／ｍｍ２〜１００ｍＷ／ｍｍ
２である。図５を参照すると、実験は、例えば、１ｍｍ直径の神経束（Ｎ）の光ファイバ
（ＯＦ）からの照射（Ｉ）の片側ばく露について、（任意単位の）測定された応答対射照
度（またはｍＷ／ｍｍ２単位の光出力密度）は、図６で描写されるグラフ（１００６）に
示されるように非対称であることを示している。この特定のオプシンタンパク質の構成、
発現密度、照射幾何学形状、およびパルスパラメータについて、２０ｍＷ／ｍｍ２を超え
て、感知可能な向上はない。しかしながら、放射照度要件を同様の光学性質およびオプシ
ンタンパク質発現密度を伴う他の標的に合わせて調整するために、この結果を使用し得る
。図６のデータ（１００６）は、放射照度（Ｉ）が以下の関係、Ｉ＝Ｉｏｅ−（Ｑμｚ）
に従う、神経物質に対する拡散近似光学モデルで使用され得る。結果として生じる式は、
以下の実験データと良好に適合し、これの結果は、図７のプロット（１００８）で与えら
れる。詳細は、以下でさらに議論される。
光透過深度δは、光をその初期値のｅ−１（約３７％）まで減衰させる組織厚であり、
以下の拡散近似によって与えられる。

μａは、吸収係数であり、μｓ’は、低減した散乱係数である。低減した散乱係数は、散
乱係数μｓおよび異方性ｇを組み込む、集中性質であり、μｓ’＝μｓ（１−ｇ）［ｃｍ
−１］である。μｓ’の目的は、１／μｓ’［ｃｍ］のステップサイズのランダムウォー
クで光子の拡散を表すことであり、各ステップは、等方性散乱を伴う。そのような説明は
、吸収事象の前に多くの散乱事象がある場合、すなわち、μａ＜＜μｓ’である場合に、
各々が部分偏向角θのみを伴う、多くの小さいステップ１／μｓを使用する光子移動の説
明と同等である。散乱の異方性ｇは、事実上、散乱角θの期待値である。さらに、「拡散
指数」μｅｆｆは、材料の吸収および散乱に関するアンサンブル情報を含む集中パラメー
タであり、μｅｆｆ＝Ｓｑｒｔ（３μａ（μａ＋μｓ’）である。大脳皮質は、灰白質（
ニューロンの細胞体の高い割合）の表面層、および、内部で軸索間の伝達に関与する白質
を構成する。白質は、脳の高い不均質かつ異方性の散乱性質の起源である、軸索の周囲の
髄鞘によって形成される複数の層により、白く見え、ネコの白質について以下で説明され
るもの等の公開された光学性質を用いた神経組織光学計算で使用するための好適な代用物
である。
前述のように、組織における１次元放射照度プロファイルＩは、以下の関係、Ｉ＝Ｉｏ
ｅ−（Ｑμｚ）に従い、Ｑは、間質液または食塩溶液等の光学的に中性の物質によって包
囲される、特性化材料の体積分率である。ほとんどの神経の場合、Ｑ＝０．４５が断面画
像から推定されることができる。組織の光学輸送性質は、標的または標的を包囲する組織
を通して、放射照度の指数関数的減少を生じる（この用途にとって重要ではない時間的拡
散を無視する）。上記のプロットは、理論とモデルとの間の良好な一致を含み、アプロー
チの正当性を立証する。また、上記の光学パラメータによって計算されるような光透過深
度は、上記で説明される実施例の測定された応答対放射照度の実験的観察と合理的に良好
に一致することが分かる。
さらに、本明細書で説明されているような多方向照射の使用は、この要求を低減させる
働きをし得、したがって、標的半径は、直径ではなく、制限的な幾何学形状と見なされ得
ることが分かる。例えば、１つだけの側面の代わりに、２つの対向側面から、１ｍｍの神
経を照射するという上記の場合、標的組織の有効厚が、以前のものの１／２であるため、
約６ｍＷ／ｍｍ２の放射照度しか必要としないであろうことが分かる。これは、単純な線
形システムではなく、または放射照度値が２０／２＝１０ｍＷ／ｍｍ２であったであろう
ことに留意されたい。照射場の極致で入射電力の重大な減少を生じる、光子輸送プロセス
の指数関数的性質における相違がある。したがって、深い、厚い、および／または埋め込
まれた組織標的の効率性利点を提供する、照射方向の数に実用的限界がある。
非限定的実施例として、２ｍｍ直径の神経標的が、円周方向に照射されるときに厚さ１
ｍｍの標的と見なされ得る。いくつかの主要神経のサイズの値が、一組の非限定的実施例
として生じる。陰部神経の主幹部の直径が４．６７±１．１７ｍｍである一方で、尺骨神
経枝は直径が約０．７ｍｍ〜２．２ｍｍに及び、頸部の迷走神経は、１．５ｍｍ〜２．５
ｍｍである。直接対処することができない、より大型の構造および／または囲い込まれた
標的のための電気的および光学的に効率的な光遺伝学的標的活性化を達成するために、円
周方向および／または広域照射が採用され得る。これは、光ファイバＯＦ１およびＯＦ２
が、それぞれ、照射野Ｉ１およびＩ２を伴う正反対側から標的組織構造（Ｎ）を照射する
、図８で図示されている。代替として、照射の物理長は、より小さい領域に限定される強
力な照射に関連付けられる相応する熱蓄積を伴わずに、発現されたオプシンタンパク質の
さらなる光活性化を提供するように、延長させられ得る。つまり、エネルギーは、局部的
温度上昇を低減させるように、より大きい領域にわたって拡散され得る。さらなる実施形
態では、アプリケータは、以下でさらに詳細に議論されるように、フィードバックを筐体
内のプロセッサに提供して、温度上昇が過剰ではないことを確実にするように、抵抗温度
検出器（ＲＴＤ）、熱電対、またはサーミスタ等の温度センサを含み得る。
上記の実施例から、２．５ｍｍ直径の迷走神経内のニューロンまたは一組（複数組）の
ヒューロンの活性化は、以前のように半径を標的組織厚と見なすときに上記の曲線を使用
して分かるように、≧５．３ｍＷ／ｍｍ２の外部表面放射照度を使用する、以降で説明さ
れる光学アプリケータを用いて、名目上円周に照射され得る。しかしながら、これは、２
．５ｍｍの標的直径または厚さに必要とされる２８ｍＷ／ｍｍ２と比べて多いに向上させ
られている。この場合、標的表面積が増大しているため、上記の実施形態からの２組の対
向照射システムが使用され得、図９に示されるように、照射野Ｉ３およびＩ４を提供する
ために光ファイバＯＦ３およびＯＦ４を使用するように本システムを構成する。また、光
遺伝学的システムの設計において理解および対処されるべき熱の懸念もあり、過剰な放射
照度が、比例して大きい温度上昇を引き起こすであろう。したがって、従来の電気刺激ま
たは「電刺激」デバイスによって許されるΔＴ≦２．０℃の温度上昇に適用される規制限
界により、約２ｍｍより大きい有効深度で組織に組み込まれた標的へのより直接的な光学
アクセスを提供することが、有益であり得る。
上記で説明されるように、本発明とともに使用するために好適な光学アプリケータは、
種々の方法で構成され得る。図１０Ａ−１０Ｃを参照すると、ばね様幾何学形状を伴うら
せん形アプリケータが描写されている。そのような構成は、それが一時的または永久的に
連結される神経、神経束、血管、または他の構造等の標的組織構造（Ｎ）とともに容易に
屈曲するように、および／またはそれに一致するように構成され得る。そのような構成は
、標的上に、または標的を包囲する、あるいは標的に連結される１つ以上の組織構造上に
、そのような標的組織構造（Ｎ）を「ねじで込む」によって、該構造に連結され得る。図
１０Ａの実施形態に示されるように、導波路が、送達区画（ＤＳ）に接続され得るか、ま
たはその隣接する一部であり得、それがコネクタ（Ｃ）を介してアプリケータに接続され
得るという点で、アプリケータ（Ａ）から分離可能であり得る。代替として、それは、コ
ネクタを伴わずにアプリケータ部分に添着され得、取り外し可能でなくてもよい。これら
の実施形態の両方はまた、本明細書で説明される外科手技に関して説明される。コネクタ
（Ｃ）は、送達区画（ＤＳ）の遠位端およびアプリケータの近位端の両方が挿入される、
滑り嵌めスリーブとしての機能を果たすように構成され得る。送達区画が光ファイバ等の
光学導管である場合、それは、好ましくは、軸方向不整列を可能にするように、アプリケ
ータ導波路と比較して多少小さめとなるべきである。例えば、５０μｍコア直径ファイバ
が、アプリケータ（Ａ）内の１００μｍ直径導波路に連結するために送達区画（ＤＳ）と
して使用され得る。そのような５０μｍ軸方向公差は、十分に、機械加工および成形プロ
セスの両方を含む現代の製造実践の能力範囲内である。導波路という用語は、特に、標的
を照射するように、光の出力結合を除くが、光が名目上その内側で伝搬するように閉じ込
める光学導管を表すために本明細書で使用される。
図６４は、コネクタＣが、実質的に丸い断面の送達区画ＤＳ１およびアプリケータＡを
覆ってしっかりと嵌まることを可能にする、ポリマー材料で作製された単一の可撓性構成
要素を備え得る、例示的実施形態を示す。これらは、細胞、組織、流体、および／または
他の生物材料が光学界面Ｏ−ＩＮＴに進入することを実質的に防止する、ＳＥＡＬ１およ
びＳＥＡＬ２として示される、実質的に水密のシールを作成するように、光ファイバ等の
導波路、ならびにアプリケータ、および／または送達区画、および／または筐体上の同様
の嵌合構造であり得る。
図６５は、コネクタＣが、光学接続を密閉するようにデバイス全体に依拠するよりもむ
しろ、ＳＥＡＬ０からＳＥＡＬ４として示される１組のシールを備え得る、代替的な例示
的実施形態を示す。非限定的実施例として、Ｏリング、単一または二重リップシール、お
よびワイパシール等の種々の異なる密閉機構が利用され得る。非限定的実施例として、使
用され得る材料は、ニトリル（Ｓ１０３７等のＮＢＲ）、バイトン、シリコーン（Ｖ１０
３９、Ｓ１０８３、およびＳ１１４６等のＶＭＱ）、ネオプレン、クロロプレン（ＣＲ）
、エチレンポリエチレン（Ｅ１０７４およびＥ１０８０等のＥＰＤＭ）、ポリアクリル（
ＡＣＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、およびフルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）
である。ＳＥＡＬ０からＳＥＡＬ４は、シールブッシングＳＢ内に常駐することが例示的
実施形態で示されている。
代替として、シールは、送達区画および／または筐体および／またはアプリケータの構
成要素であり得、したがって、固定シールを伴う１つの挿入シールを排除し、システムの
ロバスト性を向上させ得る。そのようなハイブリッドシステムが図６６に示されており、
送達区画ＤＳ１をコネクタＣに挿入し、シールＳＥＡＬ２、ＳＥＡＬ３、およびＳＥＡＬ
４に、送達区画ＤＳ１の周囲で実質的に水密のシールを作成させることによって、光学界
面Ｏ−ＩＮＴにおける接続が確立される一方で、シール１がコネクタＣに組み込まれるよ
うに、ＳＥＡＬ１は、アプリケータＡをその従属構成要素コネクタＣと永久的に連結する
、一体シールとして示されている。
代替として、または他の実施形態に加えて、非限定的実施例として、Ｌｏｃｔｉｔｅ
４６０１等の生体適合性接着剤が、接続される構成要素を接着するために使用され得る。
他の接着剤が本発明の範囲内で考慮されるが、Ｌｏｃｔｉｔｅ ４６０１等のシアノアク
リルレートは、比較的低い剪断強度を有し、患者への害という必要以上のリスクを伴わず
に、可撓性スリーブを伸張させて交換のために嵌合構成要素から分離することによって克
服され得る。しかしながら、光学界面Ｏ−ＩＮＴで透明度を維持するように配慮されなけ
ればならない。
図６７は、コネクタＣがさらに、光学界面Ｏ−ＩＮＴで光学要素を軸方向に整列させる
ように構成される、高精度スリーブ、すなわち、分割スリーブＳＳＬを備え得る、代替的
な例示的実施形態を示す。非限定的実施例として、精度集中を提供するために、示されて
いない、Φ１．２５およびΦ２．５ｍｍ両方の光ファイバフェルールを連結するための分
割ジルコニアセラミックスリーブが使用され得、これら全ての構成要素は、Ａｄａｍａｎ
ｔ−Ｋｏｇｙｏから入手可能である。同様に、光ファイバ自体等の光学要素を突き合わせ
結合することへの同一の分割スリーブアプローチを使用して、他の直径に適応し得る。
図６８は、コネクタＣの図６６−６７のシールが、送達区画ＤＳ１の円周の周囲で嵌ま
り、間隙ＧＡＰ１およびＧＡＰ２を作成する働きをする、シールＳＥＡＬ２からＳＥＡＬ
４から成る、一体密閉構造によって置換されている、代替的な例示的実施形態を示す。別
個の密閉要素を利用するよりもむしろ、示されるような密閉要素は、統合スリーブの一部
であるように作製される。
代替として、示されていないが、密閉構造は、細胞、組織、流体、および／または他の
生物材料が光学界面に進入することを実質的に防止する、実質的に水密のシールを作成す
るように、軸方向圧力を密閉要素に与えるためにねじ式機構を利用するように構成され得
る。
図１０および６４−６８に示されるように、コネクタＣによって接続されている光学要
素は、例示的実施形態に示されるように、光ファイバであり得る。それらはまた、送達区
画、筐体からの光学出力、およびアプリケータ自体等の治療システムの他の部分であり得
る。
生体適合性接着剤が、連結の完全性を確保するように、コネクタ（Ｃ）の端部に適用さ
れ得る。代替として、コネクタ（Ｃ）は、アプリケータまたは送達デバイスのいずれか一
方の隣接部分であるように構成され得る。コネクタ（Ｃ）はまた、光源がアプリケータに
位置する場合に、密封電気接続を提供し得る。この場合、それはまた、光源も収納する働
きをし得る。光源は、効率的な光学輸送のために、アプリケータの導波路に突き合わせ結
合するように作製され得る。コネクタ（Ｃ）は、送達区画またはアプリケータと隣接し得
る。コネクタ（Ｃ）は、送達区画をアプリケータに対してより良好に中心化する働きをし
得るように、複数の内部ローブを伴う断面形状を有するように作製され得る。
本実施形態でのアプリケータ（Ａ）はまた、標的神経と光学的に近接しているアプリケ
ータ区画の先頭を画定する、近位接合部（ＰＪ）も備えている。つまり、ＰＪは、良好に
位置付けられ、標的上に光出力を提供するために適している、アプリケータ光学導管上の
（光がアプリケータの中へ移動する方向に対して）近位場所である。ＰＪの直前の区画は
、本実施例では、アプリケータが神経に沿って展開されるときに必要とされ得るように、
より線形の側面を全体的なデバイスに提供するように湾曲し、必ずしも標的照射のために
適していない。さらに、本例示的実施形態のアプリケータはまた、遠位接合部（ＤＪ）と
、内面（ＩＳ）と、外面（ＯＳ）とを備えている。遠位接合部（ＤＪ）は、依然として十
分に位置付けられ、標的組織を照射するために適している、アプリケータの最終場所を表
す。しかしながら、アプリケータは、ＤＪを越えて延在し、いかなる照射もＤＪを越えて
意図されない。ＤＪはまた、鏡、再帰反射器、拡散反射器、回折格子、ファイバグラッグ
グレーティング（「ＦＢＧ」、図１２を参照して以下でさらに説明される）、またはそれ
らの任意の組み合わせ等の反射要素であるように作製され得る。ＢａＳＯ４または他のそ
のような不活性非色素体化合物の封入「気泡」から作製される統合球体が、例えば、アプ
リケータ導波路の遠位端に位置付けられるときに、拡散反射器としての機能を果たし得る
。その空間および／または角度分布により導波路から無効にされる光が、治療照射のため
に所望されない限り、そのような散乱要素はまた、標的領域から離れて配置されるべきで
ある。
内面（ＩＳ）は、ここでは神経（Ｎ）として示される、標的組織に「対面する」アプリ
ケータの一部分を表す。つまり、Ｎは、アプリケータのコイル内に位置し、ＩＳと光学的
に連通している。つまり、ＩＳから出る光は、Ｎに向かって向けられる。同様に、外面（
ＯＳ）は、標的と光学的に連通していないアプリケータの一部分を表す。つまり、らせん
内に位置する神経等の標的から離れて外向きに対面する部分である。外面（ＯＳ）は、反
射面であるように作製され得、したがって、導波路内に光を閉じ込め、内面（ＩＳ）を介
した標的への出力を可能にする働きをするであろう。ＯＳの反射性は、それに沿って堆積
させられた金属または誘電体反射器の使用によって、あるいは単純に光ファイバの根本的
な固有の機構、すなわち、全内部反射（「ＴＩＲ」）を介して達成され得る。さらに、内
面（ＩＳ）は、らせん導波路内に閉じ込められた光の出力結合を提供するように、調節ま
たは影響され得る。出力結合という用語は、制御された様式または所望の様式で、光が導
波路から出ることを可能にするプロセスを表すために本明細書で使用される。出力結合は
、種々の方法で達成され得る。１つのそのようなアプローチは、内部で反射されている光
が平滑なＴＩＲ界面にもはや遭遇しなくなるように、ＩＳをテクスチャ加工することであ
り得る。これは、連続的に、または段階的にＩＳに沿って行われ得る。前者は、ＩＳから
見られるように、そのようなテクスチャ加工されたアプリケータの概略図で図１１Ａに図
示されている。表面テクスチャは、表面粗度または凹凸度と同義である。それは、等方性
であり、したがって、決定的な方向性が欠けているものとして図１１Ａの実施形態で示さ
れている。粗度の程度は、出力結合効率と比例し、またはアプリケータから除去される光
の量は、テクスチャ加工領域に遭遇する光の量と比例する。一実施形態では、該構成が、
「艶消し仕上げ」として知られているものに類似すると想定され得る一方で、ＯＳは、「
光沢仕上げ」として知られているものに類似する、より平面的かつ平滑な仕上げを有する
ように構成されるであろう。テクスチャ加工領域は、単純な表面処理以上である、導波路
に沿った、または導波路内の領域であり得る。それはまた、標的照射のための光の出力結
合を可能にするように、導波路の断面積を縮小するか、または増大させるかのいずれか一
方である、深度構成要素を備え得る。
この非限定的実施例では、ＩＳは、出力結合器（ＯＣ）に対応するテクスチャ加工領域
ＴＡを伴ってテクスチャ加工された領域を含み、それらの間には、非テクスチャ加工領域
（ＵＡ）がある。テクスチャ加工領域（ＴＡ）のテクスチャ加工は、例えば、機械的手段
（研磨等）または化学的手段（エッチング等）によって達成され得る。光ファイバがアプ
リケータの基礎として使用される場合において、テクスチャ加工のためにコアを露出する
ように、コアに連結され得る緩衝およびクラッド層を最初に剥離し得る。導波路は、表面
エッチングのより一様な深度のために（重力に対して）平坦に置かれ得るか、またはより
楔形のエッチングを提供するように傾斜させられ得る。
図１１Ｂの概略図を参照すると、下向きに対面するＩＳ、および外面（ＯＳ）までアプ
リケータを包み込まないＴＡを伴う側面から、アプリケータが見られる。実際に、そのよ
うな実施形態では、それらは、半分さえも包み込む必要はなく、テクスチャが広い立体角
の中へ光を出力結合し得るので、テクスチャ加工領域（ＴＡ）は、より大きい半径角度範
囲である必要はない。
いずれにしても、標的に出力結合される光の割合もまた、図１１−１２および２０−２
３に示されるように、ＩＳから標的へのより一様な照射出力結合を提供するために、アプ
リケータに沿った場所の関数であるように制御され得る。これは、以降の（または遠位の
）出力結合ゾーンに遭遇する光の減少する割合に対処するように行われ得る。例えば、図
１１Ｂで概略的に図示される非限定的実施例においてテクスチャ加工領域（ＴＡ）によっ
て表される、３つの出力結合ゾーンを考慮する場合、ＴＡ１、ＴＡ２、およびＴＡ３を有
する。出力結合エネルギー（または電力）の均等な分布を提供するために、出力結合効率
は、以下のように、すなわち、ＴＡ１＝３３％、ＴＡ２＝５０％、ＴＡ３＝１００％とな
るであろう。当然ながら、他のそのような割り当て方式は、異なる数の出力結合ゾーンＴ
Ａｘに、または出力結合効率への方向性がある場合に使用され得、以下でさらに詳細に説
明されるように、再帰反射器が２通過構成で使用される場合に使用され得る。
図１１Ｃを参照すると、描写された代替実施形態では、遠位接合部（ＤＪ）は、光伝搬
の方向に関してＴＡのサイズの区別を明確にするように識別される。
別の実施形態では、図１１Ｄで図示されるように、テクスチャ加工領域ＴＡ１、ＴＡ２
、およびＴＡ３は、アプリケータとともに次第により遠位となるため、増大するサイズで
ある。同様に、非テクスチャ加工領域ＵＡ１、ＵＡ２、およびＵＡ３は、次第により小さ
くなることが示されているが、また、一定に作製され得る。非テクスチャ加工領域（ＵＡ
ｘ）の範囲（または分離、サイズ、面積等）は、最終的な照射分布が制御され、集合体で
より均質であるように作製され得る別の手段である照射ゾーン重複の量を決定付ける。外
面（ＯＳ）は、ＴＡから散乱される光がＯＳを介して導波路から出ることを防止し、デバ
イスの全体的効率を増進するように、前述のように、反射性であるように作製され得るこ
とに留意されたい。コーティングが、反射要素に使用され得る。そのようなコーティング
は、例えば、金、銀、ロジウム、白金、アルミニウム等の金属コーティングであり得る。
代替として、限定されないが、ＢａＳＯ４等の非色素体物質の拡散性コーティングが、拡
散反射器として使用され得る。
同様に、テクスチャ加工領域（ＴＡ）の表面粗度は、アプリケータに沿った場所の関数
として変化させられ得る。上記で説明されるように、出力結合の量は、表面凹凸度、また
は粗度に比例する。具体的には、それは、表面凹凸度を特徴付ける分布の一次素モーメン
ト（「平均」）に比例する。その空間および角放出の両方における一様性は、それぞれ、
三次および四次の標準化モーメント（または「歪度」および「尖度」）に比例する。これ
らは、特定の実施形態における臨床および／または設計必要性に適するように、調整また
は調節され得る値である。また、サイズ、範囲、間隔、および表面粗度が、各々、標的照
射の量および集合分布を制御するために採用され得る。
代替として、ＩＳに対して生じる角度により、ある方向に移動する光を優先的に出力す
る、方向的に特異的な出力結合が採用され得る。例えば、入射角がＴＩＲに必要とされる
ものより大きいときに、ＩＳの導波路軸を横切る楔形の溝が、それに遭遇する光を優先的
に結合するであろう。もしそうでなければ、光は、内部で反射され、アプリケータ導波路
を下って移動し続けるであろう。
さらに、そのような方向的に特異的な出力結合構成では、アプリケータは、ＤＪより遠
位で前述の再帰反射を利用し得る。図１２は、ＦＢＧ再帰反射器を備えている実施例を図
示する。
ファイバ等の導波路は、１つまたはさらに多くの誘導モードをサポートすることができ
る。モードは、ファイバコアに、またはその直接周囲に位置する、強度分布であるが、強
度のうちのいくつかは、ファイバクラッド内に伝搬し得る。加えて、コア領域に制限され
ない、多数のクラッドモードがある。クラッドモードでの光学出力は、通常、伝搬のある
適度な距離後に失われるが、場合によっては、より長い距離にわたって伝搬することがで
きる。クラッドの外側に、典型的には、向上した機械的強度および湿気に対する保護をフ
ァイバに与え、また、クラッドモードの損失を決定する、保護ポリマーコーティングがあ
る。そのような緩衝コーティングは、アクリレート、シリコーン、またはポリイミドから
成り得る。体内の長期埋込のために、標的照射分布を変更し、他の相応損失を生じるであ
ろう屈折率変化を防止するように、導波路から湿気を遠ざけることが望ましくあり得る。
したがって、長期埋込のために、緩衝層（または領域）が、アプリケータ導波路のテクス
チャ加工領域ＴＡｘに適用され得る。一実施形態では、「長期」は、２年以上として定義
され得る。光導波路への湿気吸収の主要な悪影響は、システム内で透過損失を引き起こす
、ヒドロキシル吸収帯の生成である。これは、可視スペクトルにとってはごくわずかであ
るが、約８５０ｎｍより長い波長を伴う光にとっては問題である。二次的に、湿気吸収は
、導波路自体の材料強度を低減させ、疲労破壊につながり得る。したがって、湿気吸収は
重要なことであるが、ある実施形態では、アプリケータより多くの運動および運動のサイ
クルを受ける可能性が高い、送達区画にとってはさらなる重要なことである。
さらに、アプリケータは、図１０Ｂに示されるスリーブＳ等のジャケットによって包ま
れ、または部分的に取り囲まれ得る。スリーブＳは、反射器でもあり、光を意図した標的
に限定する働きをするように作製され得る。Ｍｙｌａｒ、金属箔、または多層誘電体薄膜
のシート等の反射性材料が、スリーブＳの大部分内に、またはその内面あるいは外面に沿
って位置し得る。スリーブＳの外面はまた、反射目的で利用され得るが、ある実施形態で
は、そのような構成は、内面より周辺組織と密接に接触しているため好ましくない。その
ようなジャケットは、アプリケータの周囲の緊密な適合のために必要とされる、必要柔軟
性を提供するように、ポリマー材料から製作され得る。スリーブＳあるいはその付属物ま
たは代替案は、その端部が、わずかな距離にわたって、しかし、円周に標的をわずかに圧
縮し、標的表面に沿った軸方向移動、浸潤を防止するように構成され得る。スリーブＳは
また、拡散性再帰反射器としての機能を果たし、光を標的に向け直すことによって全体的
な光学効率を向上させるために、極めて散乱性（白色、高アルベド）であるように作製さ
れ得る。
流体圧縮もまた、アプリケータを覆ってスリーブを係合させ、標的への光学送達を劣化
させ得る細胞の増殖および組織内方成長を抑制するように、より緊密な適合を提供するた
めに、使用され得る。流体チャネルは、スリーブＳに組み込まれ、埋込時に充填され得る
。弁またはピンチオフが、流体チャネルを密閉するために採用され得る。さらなる詳細が
、本明細書で説明される。
さらに、スリーブＳはまた、瘢痕組織形成を抑制する化合物を溶出するように作製され
得る。これは、瘢痕の形成またはアプリケータと標的との間の組織の浸潤によって別様に
変更され得る、光照射パラメータの増加した寿命を提供し得る。そのような組織は、光を
散乱させ、光学ばく露を減退させ得る。しかしながら、そのような湿潤物の存在はまた、
標的またはアプリケータに隣接して配置される光学センサを用いて検出することもできる
。そのようなセンサは、システム診断目的で局所環境の光学性質を監視する働きをするこ
とができる。スリーブＳはまた、アプリケータの少なくとも一部が断面Ａ−Ａで取り囲ま
れて示されている、図１０Ｃの断面で図示されるように、自己充足的である接合手段を利
用するように構成され得る。代替として、スリーブＳは、図１０Ｃの簡略化概略図で要素
Ｆによって図示されるように、縫合糸またはそのような取り付けの機械的あるいは幾何学
的手段を使用して接合され得る。
さらなる実施形態では、出力結合は、偏光またはモード分散の使用等の、その内側の光
の軌道または導波路材料自体の上のバルク屈折率を変更する働きをする、アプリケータ導
波路を用いた局部的歪み誘導効果によって達成され得る。例えば、出力結合は、空間的閉
じ込めに必要とされる臨界角を超える導波路内の光の軌道を変更する働きをする、形態誘
導屈折率変動および／または複屈折の領域（または面積あるいは体積）を配置することに
よって、および／または屈折率依存性である臨界角の値を変更することによって、達成さ
れ得る。代替として、導波路の周囲における入射角が、導波路閉じ込めに必要とされる臨
界角より大きいように修正されているため、導波路の形状は、導波路からの光を出力結合
するように変更され得る。これらの修正は、標的照射のための出力結合が所望される、こ
れらの領域中で、アプリケータを過渡的に加熱し、および／またはねじり、および／また
は挟むことによって、達成され得る。非限定的実施例は、導波路ＷＧの切断区分が終点（
ＥＰ）と中心点（ＣＰ）との間で修正されている、図１４に示されている。ＣＰの断面お
よび／または直径は、ＥＰより小さい。導波路ＷＧを通って伝搬する光は、導波路材料の
機械的変更により、導波路の周囲でより高い入射角に遭遇し、この例示的構成におけるＣ
Ｐ付近で光出力結合をもたらすであろう。ＥＰとＣＰとの間の先細部によって提供される
、比較的傾斜した表面上に衝突する光は、角度が十分に急であるときにＷＧから直接的に
出力結合し得、その方向がＷＧから外に射出されるような程度まで変更される前に、該先
細部との１回より多くの相互作用を必要とし得ることに留意されたい。したがって、導波
路から出る出力結合光が標的に向けられ、または光を標的に向け直す反射器等の代替構造
に入射するように、一様に先細ではない場合、ＷＧのどちらの側面が先細であるかが考慮
され得る。
図１３および以降の説明を参照すると、文脈上の目的で、光線が最大許容角度θｍａｘ
で屈折率「ｎｃｏｒｅ」のコアに屈折率「ｎ」の媒体から入射し、媒体・コア界面でスネ
ルの法則が適用される、例示的なシナリオが説明される。図１３で図示される幾何学形状
から、以下を有する。
上記の図の幾何学形状から、以下を有する。

式中、

は、全内部反射の臨界角である。
スネルの法則において、ｃｏｓθｃをｓｉｎθｒに代入すると、以下を得る。

両側を二乗することによって、以下を得る。

これを解くと、下式を得る。
これは、他の光学システムにおける開口数（ＮＡ）と同一の形態を有するため、以下の
ように任意の種類のファイバのＮＡを定義することが一般的になっている。
臨界角未満で衝突する光学エネルギーの全てがシステムから出力結合されるであろうわ
けではないことに留意されたい。
代替として、屈折率は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を作成するために
行われ得るように、紫外線（ＵＶ）へのばく露を使用して修正され得る。バルク導波路材
料のこの修正は、屈折率変動により、導波路を通って伝搬する光を多かれ少なかれ屈折さ
せるであろう。通常、ゲルマニウムでドープされたシリカファイバが、そのような屈折率
変動の製作で使用される。ゲルマニウムでドープされたファイバは、感光性であり、コア
の屈折率が紫外線へのばく露とともに変化することを意味する。
代替として、および／または本発明の前述の側面および実施形態と組み合わせて、導波
路の長さに沿った光の増進した幾何学的および／または歪み誘導出力結合を提供するため
に、「ウィスパリングギャラリーモード」が導波路内で利用され得る。そのような伝搬の
モードは、典型的な導波路充填モードよりも屈折率、複屈折、および臨界閉じ込め角度の
わずかな変化に敏感である。それらが、導波路の周辺の周囲に集中するからである。した
がって、それらは、そのような出力結合の手段の影響をより受けやすく、標的組織におい
て制御された照射分布を生成することのより繊細な手段を提供する。
代替として、１つより多くの送達区画ＤＳが、図１５に示されるように、筐体（Ｈ）か
らアプリケータ（Ａ）までもたらされ得る。ここで、送達区画ＤＳ１およびＤＳ２は、別
個であり異なる。それらは、光が筐体（Ｈ）内で生成される場合、（異なる色、または波
長、あるいはスペクトルの）異なる光源から光を搬送し得るか、または、それらは、光が
アプリケータ（Ａ）あるいはその付近で生成される場合、別個のワイヤ（またはリード線
あるいはケーブル）であり得る。
いずれにしても、アプリケータは、代替として、名目上標的領域を照射するために、異
なる送達区画ＤＳｘ（ｘは特定の送達区画の個々の番号を表す）からの光のための別個の
光チャネルをさらに備え得る。さらなる代替実施形態は、別のチャネルと比べて１つのチ
ャネルの減少した出力結合を提供するように、再帰反射手段の固有のスペクトル感受性を
活用し得る。そのようなものは、例えば、ＦＢＧ再帰反射器を使用する場合であろう。こ
の例示的な場合において、単色の光または狭範囲の光が、ＦＢＧによって作用されるであ
ろう。したがって、それが双方向出力結合のための所与の光源からの光のみを再帰反射す
るであろう一方で、他の光源からの光は、大部分が摂動を受けずに通過し、他の場所で外
に出されるであろう。代替として、より広いスペクトルの再帰反射を提供するために、チ
ャープＦＢＧが使用され得、１つより多くの狭い波長範囲がＦＢＧによって作用され、双
方向出力結合で利用されることを可能にする。当然ながら、２つより多くのそのようなチ
ャネルおよび／または送達区画（ＤＳｘ）もまた、後続の節で説明されるように、扇動さ
れた神経インパルスの方向性を制御することを選択する場合であり得るように、本発明の
範囲内である。
代替として、複数の送達区画は、さらに、以下でさらに詳細に説明されるように、光を
単一のアプリケータに提供し得るか、またはアプリケータ自体になり得る。例えば、照射
がファイバの端面を通して達成される、標的組織構造に展開される単一の光ファイバは、
単純ではあるが、そのような構成である。この構成では、ファイバの端面は、出力結合器
であるか、または、用語が本明細書で説明されるように交換可能であるので、同等に、放
射ファセットである。
代替として、複数の光源からアプリケータに光を導くために、単一の送達デバイスが使
用され得る。これは、図１６に示されるように、スプライスまたは結合した導波路（光フ
ァイバ等）の使用を通して、または、導波路の中への初期注入に先立ってファイバ切替装
置またはビーム結合器を用いて、達成され得る。
本実施形態では、光源ＬＳ１およびＬＳ２は、それぞれ、経路Ｗ１およびＷ２に沿って
光を出力する。レンズＬ１およびＬ２は、１つの光源の出力を反射するが、他方を透過さ
せる働きをし得るビーム結合器（ＢＣ）に光を向け直すために使用され得る。ＬＳ１およ
びＬＳ２の出力は、異なる色、または波長、あるいはスペクトル帯であり得るか、または
同一であり得る。それらが異なる場合、ＢＣは、ダイクロイックミラー、または他のその
ようなスペクトル的に判別する光学要素であり得る。光源ＬＳ１およびＬＳ２の出力がス
ペクトル的に類似する場合、ＢＣは、ビームを組み合わせるために偏光を利用し得る。レ
ンズＬ３は、導波路（ＷＧ）の中へＷ１およびＷ２を連結するために使用され得る。レン
ズＬ１およびＬ２はまた、鏡等の他の光学要素に置換され得る。この方法は、より多数の
光源に拡張可能である。
送達区画として、またはアプリケータ内でのいずれかで使用され得る、光ファイバの種
類は、様々であり、ステップインデックス、ＧＲＩＮ（「勾配屈折率」）、べき法則屈折
率等から成る群から選択され得る。代替として、中空コア導波路、フォトニック結晶ファ
イバ（ＰＣＦ）、および／または流体充填チャネルもまた、光学導管として使用され得る
。ＰＣＦは、光を中空コアに閉じ込める能力を伴う導波路、または従来の光ファイバでは
可能ではない閉じ込め特性を伴う任意の導波路を包含するように意図されている。ＰＣＦ
のより具体的なカテゴリは、フォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧ、バンドギャ
ップ効果によって光を閉じ込めるＰＣＦ）、ホーリーファイバ（それらの断面内の空孔を
使用するＰＣＦ）、空孔アシストファイバ（空孔の存在によって修正された従来のより高
い屈折率のコアによって光を誘導するＰＣＦ）、およびブラッグファイバ（多層薄膜の同
心円状の輪によって形成されるＰＢＧ）を含む。これらはまた、「マイクロ構造ファイバ
」としても知られている。導波路を役に立たなくするであろう流体充填を防止するために
、管およびＰＣＦ等の開放中空導波路とともに、端部キャップまたは他の囲い込み手段が
使用され得る。
ＰＣＦおよびＰＢＧは、本質的に、プラスチックおよびプラスチック被覆ガラス繊維の
ように、標準ガラスファイバより高い開口数（ＮＡ）をサポートする。これらは、ＬＥＤ
、ＯＬＥＤ等のより低い輝度の光源の送達を提供する。そのようなより低い輝度の光源が
、典型的には、レーザ光源より電気的に効率的であり、これは、バッテリ電源を利用する
本発明による埋込型デバイスの実施形態に関連するため、これは、ある実施形態にとって
注目に値する。高ＮＡ導波路チャネルを作成するための構成は、本明細書でさらに詳細に
説明される。
代替として、図１７Ａの非限定的な例示的実施形態に示されるように、送達区画として
、および／またはアプリケータ構造として、光を輸送するために、小型および／または単
一モード（ＳＭ）光ファイバ／導波路の束が使用され得る。本実施形態では、導波路（Ｗ
Ｇ）は、送達区画（ＤＳ）の一部、またはアプリケータ（Ａ）自体の一部であり得る。図
１７Ａの実施形態に示されるように、導波路（ＷＧ）は、複数の後続の導波路ＢＷＧｘに
分岐する。各ＢＷＧｘの終端は、治療場所（ＴＬｘ）である。終端は、適用／標的照射の
領域であり得るか、または代替として、標的照射のためのアプリケータに添着され得る。
そのような構成は、非限定的実施例として、肝臓、膵臓等の分散身体組織内に埋め込むた
めに、または（勃起誘発において平滑筋弛緩の程度を制御するように）海綿体の海綿体動
脈にアクセスするために適切である。
図１７Ｂを参照すると、導波路（ＷＧ）はまた、標的組織または標的組織を包囲する組
織の可能な運動および／または伸張／収縮に適応し、送達区画からアプリケータに、およ
び逆も同様に伝達される機械的負荷（または「歪み」）を最小化するために、起伏（Ｕ）
を含むように構成され得る。起伏（Ｕ）は、組織拡張および／または伸張中に続けてパル
ス状であり得る。代替として、起伏（Ｕ）は、アプリケータ自体と一体であり得るか、ま
たはアプリケータ（Ａ）に供給する送達区画（ＤＳ）の一部であり得る。起伏（Ｕ）は、
起伏（Ｕ）がアプリケータの中にあるときの実施形態では、出力結合の領域に作製され得
る。これは、アプリケータにおける固定出力結合のための導波路の屈折率および／または
機械的構成を調整する手段に関して以前に説明されたものに類似するプロセスを用いて、
達成され得る。しかしながら、この場合、出力結合は、そのような変化を引き起こす組織
移動によって達成される。したがって、出力結合は、名目上、組織拡張および／または収
縮および／または運動の状態中のみ提供される。起伏（Ｕ）は、導波路内の波または屈曲
の連続で構成され得るか、あるいはコイルまたは他のそのような形状であり得る。代替と
して、起伏（Ｕ）を含むＤＳは、ＤＳが組織に直接遭遇することなく伸縮することを可能
にするように、保護シースまたはジャケットに封入され得る。
長方形のスラブ導波路は、前述のらせん型のもののようであるように構成され得るか、
または、それは、取り付けられた／嵌め込まれた永久導波路（ＷＧ）を有することができ
る。例えば、スラブは、説明目的で図１８に図示されるように、らせん型アプリケータの
限定的な場合であるように形成され得、前述のらせん型アプリケータの属性およびある詳
細が、このスラブ様にも好適であり、繰り返される必要がないことを述べておく。
図１８で描写される実施形態では、アプリケータ（Ａ）は、送達区画（ＤＳ）によって
供給され、効果的に半ピッチのらせんが、描写された縁（Ｅ）に沿って閉鎖され、閉鎖穴
（ＣＨ）が提供されるが、必要とはされない。当然ながら、これは、以前に議論された幾
何学形状の変形であり、その基本概念における、ならびに議論されるスラブ型導波路の概
念の間の抽象化および互換性を伝えるように意図されている。
本明細書で説明されるらせん型アプリケータはまた、神経等のような線形構造に沿って
照射を提供するために使用され得るような真っ直ぐなアプリケータとして利用され得るこ
とも理解されたい。真っ直ぐなアプリケータはまた、非限定的実施例として図１９Ａで図
示されるように、標的に向かって迷光を向け直す反射器と同様に、本明細書で説明される
らせん型アプリケータとして構成され得る。
ここで、導波路（ＷＧ）は、テクスチャ加工領域（ＴＡ）、および標的解剖学的構造（
Ｎ）を少なくとも部分的に包囲する反射器（Ｍ）の追加を含む。この構成は、アプリケー
タの反対側の標的の側面に向かって、意図的にばく露および散乱された光を向け直すこと
によって、標的の向こう側のばく露を提供する。図１９Ｂは、標的（Ｎ）を包囲する（反
射器Ｍとしての）鏡の使用を概略的に示す、断面Ａ−Ａに沿った同一の実施形態を図示す
る。示されていないが、ＷＧおよびＭは、アプリケータの一部を形成する共通ケーシング
（図示せず）に添着され得る。反射器（Ｍ）は、複数の線形面から成るものとして示され
ているが、その必要はない。一実施形態では、それは、平滑な曲線、または別の実施形態
では２つの組み合わせであるように作製され得る。
別の代替実施形態では、真っ直ぐな照明器が、同一のらせん型（「らせん形」）アプリ
ケータを用いて、標的、標的を包囲する組織、または標的に隣接もしくは近接する組織に
添着され得る。しかしながら、この場合、らせん形部分が照明器ではなく、それは、標的
に対して別の照明器を定位置に位置付けて維持する手段である。図２０で図示される実施
形態は、光学出力を位置付けて維持するように支持構造（Ｄ）を係合するコネクタ要素Ｃ
Ｅ１およびＣＥ２を介して、標的（Ｎ）付近の定位置に直線型アプリケータ（Ａ）を位置
付けるために、らせん型アプリケータの標的係合特徴を利用する。出力照射は、テクスチ
ャ加工領域（ＴＡ）を介して発せられているものとして示されるが、既に議論されたよう
に、代替的な出力結合手段も本発明の範囲内である。本アプローチの普遍性、および本明
細書で（本節の後でさえも）説明される異なる標的係合手段の互換性はまた、そのような
支持構造（Ｄ）としての機能を果たすために適用可能であり、したがって、それらの組み
合わせも本発明の範囲内である。
薄い平面的構造等のアプリケータＡのスラブ型（「スラブ様」）幾何学形状を、組織標
的または意図した標的を含む組織に、その付近に、またはその周囲に埋め込むか、または
設置することができる。そのようなスラブ型アプリケータ構成の実施形態は、図２１Ａ−
２１Ｃで図示されている。それは、標的組織の付近で、または隣接して展開され得、また
、標的組織または標的を包囲する組織の周囲で巻かれ得る。それはまた、以下のより詳細
な図に示されるように、直接の外科的状況による要求に応じて、図２１Ｂで要素ＡＭ１に
よって図示されるように軸方向に（すなわち、標的組織構造Ｎの長軸と同心円状）、また
は図２１Ｃで要素ＡＭ２によって図示されるように縦方向に（すなわち、標的Ｎの長軸に
沿って）巻かれ得る。標的場所で展開されると互に接触する側方縁は、完全な被覆を確保
し、細胞浸潤物の量を制限する（すなわち、らせん型アプリケータに関する以前の節で説
明されたように、瘢痕組織または他の光学摂動を経時的に制限して、不変標的放射照度を
より良好に確保する）ように、相補的特徴を伴って作製されることができる。閉鎖穴（Ｃ
Ｈ）が、本非限定的実施例の図において、この目的で提供される。閉鎖穴（ＣＨ）は、一
緒に縫合され、または別様に締め付け機構（図示せず）を使用して連結され得る。それは
また、上記で説明される特定のらせん型導波路とは異なる出力結合機構を提供し得るが、
そのような機構は代替可能であり、一般的に使用され得ることを理解されたい。そして逆
も同様に、出力結合の要素、光学再循環および導波路構造、ならびにスラブ型の節で議論
される展開技法は、らせん型導波路および真っ直ぐな導波路に適用可能であり得る。
図２１Ａ−２１Ｃで図示されるスラブ型アプリケータ（Ａ）は、以下のように、種々の
構成要素から成る。アプリケータに進入する光によって「見られる」順番で、最初は、送
達区画（ＤＳ）の導波路との界面である。代替として、導波路は、エミッタがアプリケー
タ付近または内に含まれる場合に、導線に置換され得る。光が送達区画（ＤＳ）に由来し
ようと、または局所光源に由来しようと、分配ファセット（ＤＦ）を使用して、光伝搬を
区分化して異なるチャネルＣＨに向けるように、光学プレナム（ＯＰ）構造が界面の後に
存在し得る。光学プレナム（ＯＰ）はまた、送達区画（ＤＳ）が主にアプリケータ（Ａ）
と同一の方向に沿って位置するはずであるときに望ましくあり得るように、それに進入す
る光の全てを向け直すように構成され得る。代替として、それは、送達区画（ＤＳ）とは
異なって向けられているアプリケータを提供するために、ある角度で光を主に向け直すよ
うに作製され得る。チャネル（ＣＨ）に沿って伝搬する光は、部分出力結合器（ＰＯＣ）
および全出力結合器（ＴＯＣ）等の出力結合手段に遭遇し得る。近位出力結合器（ＰＯＣ
）は、導かれた光の一部のみを向け直し、以前に議論されたように、十分な照射をより遠
位の標的に提供するために十分な光を通過させる。最終または最遠位出力結合器（ＴＯＣ
）は、衝突光の名目上全てを標的に向け直すように作製され得る。本実施形態はまた、逸
脱光を標的に向け直す外面反射器のための設備も含む。それはまた、標的（Ｎ）に向かっ
て任意の逸脱または散乱光をより容易に向け直す働きをする、出力結合光が脱出すること
を可能にする開口（ＡＰ）を伴って、アプリケータ（Ａ）の内面（ＩＳ）上または付近で
反射器（ＲＥ）を支持するように構成される。代替として、そのような反射器（ＲＥ）は
、名目上、意図した標的係合領域（ＴＥＡ）を覆うような縦方向に巻いた展開の場合に、
出力結合器領域を覆っていないが、それの近位にあるように構築され得る。反射器（ＲＥ
）は、アプリケータ（Ａ）の外側に沿って配置される場合に、白金または金等の生体適合
性材料から作製され得る。代替として、そのような金属コーティングは、以下で議論され
るように、それらを生体不活性にするために機能化され得る。出力結合器ＰＯＣおよびＴ
ＯＣは、標的（Ｎ）（図２１Ｂ）または標的（Ｎ）を包囲する組織の周囲で縦方向に巻き
上げるために好適なアプリケータ（Ａ）の領域中に位置するものとして図２１Ａに示され
ているが、巻かれていない、および軸方向に巻いた実施形態（ＡＭ１）を利用する展開の
場合のように、その必要はない。任意のそのような表面（または表面下）反射器（ＲＥ）
は、アプリケータが展開されると、少なくとも完全な円周方向被覆を提供するために十分
な長さに沿って（または全体を通して）存在するべきである。本明細書で使用される場合
、光学導管およびチャネル部材という用語は同等である。
現在の実施形態は、例えば、図２１Ａのように、アプリケータ（Ａ）の本体を形成する
基板（ＳＵＢ）として、以下で説明されるＰＤＭＳまたはいくつかの他のそのような適切
なポリマーを利用する。例えば、天然細胞外基質の成分である、ヒアルロン酸、エラスチ
ン、およびコラーゲン等の生物材料もまた、基板（ＳＵＢ）を形成するために、単独で、
または無機化合物と組み合わせて使用され得る。ヒドロゲルもまた、生体適合性であり、
生物および／または医薬化合物を溶出するように作製され、低い弾性率を有し、それを柔
軟材料にするため、使用され得る。同様に、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレン
もまた、基板ＳＵＢを形成するために使用され得る。
導波路クラッドを作成するために、基板（ＳＵＢ）（本非限定的実施例ではＰＤＭＳ）
より低い屈折率を伴う材料が充填（ＬＦＡ）として使用され得、この場合、ＰＤＭＳ自体
が導波路コアの役割を果たす。可視スペクトルでは、ＰＤＭＳの屈折率は約１．４である
。水、ならびにＰＢＳおよび食塩溶液さえも、約１．３３の屈折率を有し、それらをクラ
ッド材料に好適にする。それらはまた、生体適合性であり、たとえアプリケータ（Ａ）の
完全性が損なわれ、それらが体内に放出されたとしても、本明細書で提示されるような照
射管理システムで使用するために安全である。
代替として、より高い屈折率の充填が、導波路チャネルとして使用され得る。これは、
以前に説明された幾何学形状の逆と考えられ得、ポリマーを含む基板（ＳＵＢ）の代わり
に、導波路コア媒体の役割を果たす液体充填（ＬＦＡ）、およびクラッドの役割を果たす
基板（ＳＵＢ）材料を有する。多くの油は、約１．５以上の屈折率を有し、それらをコア
材料に好適にする。
代替として、前述の液体充填の代わりに、異なる屈折率の第２のポリマーが使用され得
る。高屈折率ポリマー（ＨＲＩＰ）は、１．５０より大きい屈折率を有するポリマーであ
る。屈折率は、モノマーのモル屈折率、構造、および重量に関係付けられる。一般に、高
いモル屈折率および低いモル体積は、ポリマーの屈折率を増加させる。線形チオエーテル
およびスルホン、環状チオフェン、チアジアゾール、およびチアントレンを含む、硫黄含
有置換基が、ＨＲＩＰを形成する際にポリマーの屈折率を増加させるための最も一般的に
使用されている基である。硫黄が豊富なチアントレンおよびテトラチアントレン部分を伴
うポリマーは、分子充填の程度に応じて、１．７２を上回るｎ値を呈する。そのような材
料は、より低い屈折率のポリマー基板内の導波路チャネルとして使用するために好適であ
り得る。ホスホン酸塩およびホスファゼン等のリン含有基は、多くの場合、可視光領域中
で高いモル屈折率および光透過率を呈する。ポリホスホン酸塩は、たとえポリカーボネー
トに類似する化学構造を有しても、リン部分により、高い屈折率を有する。加えて、ポリ
ホスホン酸塩は、良好な熱安定性および光透過性を呈し、また、プラスチックレンズに鋳
造するために好適である。有機金属成分もまた、良好な薄膜形成能力および比較的低い光
学分散を伴うＨＲＩＰをもたらす。リンスペーサおよびフェニル側鎖を含む、ポリフェロ
セニルシランおよびポリフェロセンも、通常、高いｎ値（ｎ＝１．７４およびｎ＝１．７
２）を示し、また、導波路の候補でもある。
有機ポリマーマトリクスを高屈折性の無機ナノ粒子と組み合わせるハイブリッド技法が
、高いｎ値を伴うポリマーを生成するために採用され得る。したがって、天然ＰＤＭＳが
導波路クラッドとして使用される、ＰＤＭＳ基板に統合され得る導波路チャネルを製作す
るために、ＰＤＭＳも使用され得る。ＨＲＩＰナノ複合材料の屈折率に影響を及ぼす因子
は、ポリマーマトリクス、ナノ粒子の特性、ならびに無機および有機成分の間のハイブリ
ッド技術を含む。無機および有機相を結合することはまた、共有結合を使用して達成され
る。ハイブリッド技術の１つのそのような実施例は、重合性基ならびにアルコキシ基を保
有する、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＥＭＯ）等の特殊二官能性
分子の使用である。そのような化合物は、市販されており、同時または後続の重合化反応
のいずれか一方によって、共有結合を伴う均質ハイブリッド材料を得るために使用するこ
とができる。
以下の関係は、ナノ複合材料の屈折率を推定する。

式中、ｎｃｏｍｐ、ｎｐ、およびｎｏｒｇが、それぞれ、ナノ複合材料、ナノ粒子、およ
び有機マトリクスの屈折率を表す一方で、φｐおよびφｏｒｇは、それぞれ、ナノ粒子お
よび有機マトリクスの体積分率を表す。
過剰な濃度が光学的損失を増加させ、ナノ複合材料の処理可能性を減少させるため、ナ
ノ粒子負荷もまた、光学用途のためにＨＲＩＰナノ複合材料を設計する際に重要である。
ナノ粒子の選択は、多くの場合、それらのサイズおよび表面特性による影響を受ける。光
透過性を増加させ、ナノ複合材料のレイリー散乱を低減させるために、ナノ粒子の直径は
、２５ｎｍを下回るべきである。ポリマーマトリクスとのナノ粒子の直接混合は、多くの
場合、ナノ粒子の望ましくない凝集をもたらし、これは、それらの表面を修飾すること、
またはキシレン等の溶剤で液体ポリマーの粘度を薄めることによって、回避され得、溶剤
は、後に、硬化に先立つ複合材料の超音波混合中に真空によって除去され得る。ＨＲＩＰ
のためのナノ粒子は、ＴｉＯ２（アナターゼ、ｎ＝２．４５、ルチル、ｎ＝２．７０）、
ＺｒＯ２（ｎ＝２．１０）、非晶質シリコン（ｎ＝４．２３）、ＰｂＳ（ｎ＝４．２０）
、およびＺｎＳ（ｎ＝２．３６）から成る群から選択され得る。さらなる材料が、以下の
表で挙げられる。結果として生じるナノ複合材料は、上記の関係につき、調節可能な屈折
率範囲を呈し得る。
ＰＤＭＳおよびＰｂＳに基づくＨＲＩＰ調合物である、１つの例示的実施形態では、粒
子の体積分率は、（７．５０ｇｃｍ−３のＰｂＳの密度および１．３５ｇｃｍ−３のＰＤ
ＭＳを使用して）少なくとも０．８の重量分率に対応する、ｎｃｏｍｐ≧１．９６をもた
らすために、約０．２以上となる必要がある。そのようなＨＲＩＰは、ＬＥＤ等の比較的
低い輝度の光源からの光を結合するときに有用である、高い開口数（ＮＡ）をサポートす
ることができる。上記で挙げられる情報は、他の代替的な製剤のレシピが容易に解明され
ることを可能にする。
ナノ複合材料のための多くの合成方式がある。それらのほとんどは、３つの異なる種類
にグループ化することができる。調製方法は全て、液体粒子分散に基づくが、連続相の種
類が異なる。溶解処理において、粒子がポリマー溶解物の中へ分散させられ、ナノ複合材
料が押し出しによって得られる。鋳造方法は、分散剤としてポリマー溶液を使用し、溶媒
蒸発は、以前に説明されたように複合材料をもたらす。モノマー中の粒子分散および後続
の重合化は、いわゆる原位置重合化経路でナノ複合材料をもたらす。
同様に、低屈折率複合材料もまた、調製され得る。好適な充填材料として、（上記の表
に示される）金等の１を下回る低い屈折率を伴う金属が選択され得、結果として生じる低
屈折率材料が導波路クラッドとして使用され得る。
光入力を捕捉し、複数の出力チャネルを作成するための種々の光学プレナム構成がある
。図２１および２２に示されるように、ファセットは、線形面で構成されるが、他の構成
も本発明の範囲内である。光の入力方向に対する面の角度が、開口数（ＮＡ）を決定付け
る。代替として、曲面が、非線形角度分布および強度均質化のために採用され得る。例え
ば、放物線表面外形が使用され得る。さらに、面は、平面的である必要はない。３次元表
面が、同様に採用され得る。これらのプレナム分配ファセットＤＦの位置は、チャネルの
入力として捕捉されるパワーの割合を決定付けるためにも使用され得る。代替として、プ
レナム分配ファセットＤＦは、入力光源の強度／放射照度分布に関連して空間的に位置し
得る。非限定的実施例として、ＬＥＤによって出力され得るもの等のランバート放射照度
分布を伴う入力を利用する構成では、分配ファセットＤＦの幾何学形状は、中央チャネル
を制限して放射光の１／３を有するように調節され得、外側チャネルは、非限定的実施例
として図２２に示されるように、残りの２／３を均等に分割する。
出力結合は、以前に議論されたように、多くの方法で達成され得る。その議論を拡大し
て、その一部と見なされるために、意図した放射の領域中の散乱表面が利用され得る。さ
らに、以前に示されたＰＯＣおよびＴＯＣ等の出力結合ファセットもまた、採用され得る
。これらは、反射、屈折、および／または散乱構成を含み得る。ファセットの高さは、傍
受される光の量または割合に比例するように構成され得る一方で、縦方向位置が出力場所
を決定付ける。同様に以前に議論されたように、複数の直列ＯＣを採用するシステムにつ
いては、各々の出力結合の程度は、集合照射を均質化するために釣り合ったものであるよ
うにされ得る。導波路チャネル内の片面ファセットは、導波路チャネル（またはコア）を
下って一方向に移動する光を主に捕捉するように配置され得る。代替として、両面ファセ
ットは、前方および後方出力結合の両方を提供するように、導波路チャネル（またはコア
）を下って両方向に移動する光を捕捉する。これは、主に遠位再帰反射器設計とともに使
用されるであろう。そのようなファセットは、非限定的実施例として、錐体、斜面、上向
きの曲面、下向きの曲面等として成形され得る。図２３は、斜面形状のファセットに対す
る出力結合を図示する。
光線ＥＲが、導波路コアＷＧに進入する（またはその内側で伝搬される）。それは、出
力結合ファセットＦ上に衝突し、反対表面に向け直される。それは、反射光線ＲＲ１にな
り、そこから、反射光線ＲＲ２と同様に出力結合光線ＯＣＲ１が生成される。ＯＣＲ１は
、標的に向けられる。ＯＣＲ２およびＲＲ３が、同様に、ＲＲ２から生成される。ＯＣＲ
２は、ファセットと同一のＷＧの表面から発せられることに留意されたい。その側に標的
または反射器がない場合、光は失われる。Ｆの深度はＨであり、角度はθである。角度θ
は、ＲＲ１およびその後続の光線の方向を決定付ける。角度αは、簡略化された製作のた
めの金型解放を可能にするために提供され得る。それはまた、遠位再帰反射器が使用され
るときの場合であり得るように、ＥＲとして反対方向に移動する光を出力結合するために
使用され得る。
代替として、出力結合ファセットＦは、導波路から突出し、代替的な方向に、しかし、
類似手段によって、光が向け直されることを可能にし得る。
限定されないが、アプリケータおよび送達区画等の光学要素に関する本明細書の説明は
また、本明細書の他の場所でさらに詳細に説明されるように、ＳＦＯおよび／またはＳＳ
ＦＯオプシンを使用するときの場合であり得るように、１つより多くの光源または光の色
によって利用され得る。
導波路チャネルは、上記で説明される通りであり得る。流体の使用もまた、スリーブＳ
に関して上記で説明されたように、機械的適合を変更するようにアプリケータを拡張（ま
たは収縮）するために採用され得る。アプリケータ（Ａ）とともに使用されるとき、それ
は、浸潤透過性を減少させるとともに、圧力誘発組織洗浄を介して光透過を増加させる働
きをし得る。組織洗浄または同様に公知であるような光学洗浄は、散乱体と研磨物質との
屈折率合致による、組織による光学散乱の可逆的縮小を指す。これは、非限定的実施例と
して、Ｘ線造影剤（例えば、Ｖｅｒｏｇｒａｆｉｎ、Ｔｒａｚｏｇｒａｐｈ、およびＨｙ
ｐａｑｕｅ−６０）、グルコース、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル系ポリマー（ＰＰＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ＰＥＧ系ポリマー、およ
びグリセロール等の物質（「洗浄剤」）で組織を含浸することによって達成され得る。そ
れはまた、組織を機械的に圧縮することによって達成され得る。
アプリケータ基板に組み込まれる流体チャネルもまた、出力結合ファセットを調節する
ために使用され得る。ファセットの下の小型貯留部は、光の量および／またはその光の方
向を調整するために、ファセットの場所および／または角度を増大させ、順に、膨張させ
るように作製され得る。
捕捉された光はまた、デバイス／組織状態の光学輸送効率に関する情報を提供すること
によって、アプリケータおよび／またはシステムの効率または機能的完全性を査定するた
めに使用され得る。増加した光散乱の検出は、組織および／またはデバイスの光学品質ま
たは性質の変化を示し得る。そのような変化は、センサによって収集される検出された光
の量の変化によって証明され得る。それは、センサおよびエミッタの相対位置に応じて、
信号強度の増加または減少の形態を成し得る。図２４で図示されるように、出力をより直
接的にサンプリングするために、対向光学センサが採用され得る。本非限定的実施形態で
は、光照射野ＬＦは、アプリケータＡ内の導波路から出力結合を介して標的（Ｎ）を照射
することを目的としており、迷光は、センサＳＥＮ１によって収集される。ＳＥＮ１は、
検出された光の強度に関する情報をコントローラに供給するように、ワイヤＳＷ１を介し
て筐体（図示せず）に電気的に接続され得る。第２のセンサＳＥＮ２も描写されている。
センサＳＥＮ２は、アプリケータＡの１つの（または複数の）導波路内で光をサンプリン
グするために使用され得、その情報は、ワイヤＳＷ２を介してコントローラ（またはプロ
セッサ）に伝えられ得る。これは、アプリケータの導波路内で伝搬する光の量に関する追
加の情報を提供する。この追加の情報は、導波路内の伝導光に比例するように、常駐出力
結合器を介して発せられている光エネルギーまたは電力の量を示す基準を提供することに
よって、標的ばく露の光学的品質をより良好に推定するために使用され得る。
代替として、検出された光の時間的特徴が、診断目的で使用され得る。例えば、よりゆ
っくりした変化が、組織変化またはデバイス経年劣化を示し得る一方で、より速い変化は
、歪みまたは温度依存性変動であり得る。さらに、この信号は、標的においてより一定の
ばく露を確保するように、経時的に電力出力を調整することによって、閉ループ制御に使
用され得る。ＳＥＮ１等のセンサの検出された信号はまた、標的中に存在する光遺伝学的
タンパク物質の量を解明するために使用され得る。そのような検出が、信号における比例
的にわずかな影響に対して困難である場合、ヘテロダイン式検出方式がこの目的で採用さ
れ得る。そのようなばく露は、治療効果を引き起こすためには不十分な持続時間または強
度のものであり得るが、全体的なシステム診断の目的のみで為され得る。
代替として、アプリケータは、図２５（１０１０）の実施形態で示されるように、光送
達の強度および場所の調整を可能にするように、個々にアドレス可能な光源要素を用いて
製作され得る。そのようなアプリケータは、単一の波長の光を送達して神経を活性化また
は抑制するように構成され得る。代替として、それらは、２つ以上の異なる波長または出
力スペクトルの光を送達して、単一のデバイスまたは複数のデバイスにおいて活性化およ
び抑制の両方を提供するように構成され得る。
そのようなアプリケータの代替実施形態は、図２６に示され、アプリケータＡは、基部
Ｂ上に搭載されたエミッタ（ＥＭ）から成り得る光源要素ＬＳｘから成り、上記で説明さ
れるように、要素「ＤＳ」ｘｘは、アプリケータ（Ａ）上の行／列におけるそれらの座標
による関連送達区画を表し、要素「ＳＵＢ」は、基板を表し、要素「ＣＨ」は、閉鎖穴を
表し、要素「ＴＡ」は、テクスチャ加工領域を表す。
本明細書で説明される光学センサはまた、フォトダイオードとしても知られており、異
なる形態で提供される。これらは、非限定的実施例として、太陽電池、フォトダイオード
、焦電体、フォトレジスタ、光伝導体、フォトトランジスタ、および光ガルバノデバイス
を含み得る。光ガルバノセンサ（光電気化学センサとしても知られている）は、ステンレ
ス鋼または白金ワイヤ等の伝導体が、標的組織で、またはそれに隣接して、露出されるこ
とを可能にすることによって、構築され得る。半導体上に衝突する標的組織から再び発せ
られる光は、（体内で見出されるような）同一の電解液中に浸漬された場合にあり得るよ
うに、少なくとも実質的にセンサ導体と同一の電気回路内にある、別の導体または伝導性
要素に対して、起電力または「ＥＭＦ」を生成する、光ガルバノ反応を受けさせるであろ
う。ＥＭＦは、検出器応答信号を構成する。次いで、その信号は、変化に適応するように
光源の出力を調整するために、システムコントローラへの入力として使用され得る。例え
ば、光源の出力は、センサ信号が減少する場合に増加させられ得、その逆も同様である。
代替実施形態では、追加のセンサＳＥＮ２もまた、全身変化の可能な原因をさらに診断
する目的で、センサＳＥＮ１の信号以外の信号を登録するために採用され得る。
例えば、ＳＥＮ２が、アプリケータに進入する光学出力が一定であることを示す一定レ
ベルを維持するが、センサＳＥＮ１が減少するレベルを示す場合、標的不透明度および／
または吸光度が増加していることもある。センサＳＥＮ２の応答の相応減少は、経年劣化
するデバイスで経験され得るように、光源への光学出力が、出力および／または効率の減
退に適応するように増加させられるべきであることを示すであろう。したがって、アプリ
ケータに送達される光学出力および／またはパルス繰り返し率の増加は、治療レベルを維
持するように、ばく露不足のリスクを軽減し得る。
光源の光学出力に対する変更が、例えば、出力電力、ばく露持続時間、ばく露間隔、デ
ューティサイクル、パルス方式に対して行われ得る。
図２４に示される例示的構成に対して、センサ応答変化の各場合において、コントロー
ラのための例示的プログラミングを表すために、以下の表が使用され得る。

「一定」という用語は、信号またはそのレベルの変化がないことを単純に示唆するだけ
でなく、そのレベルを許容公差内で維持することも示唆することを理解されたい。そのよ
うな公差は、平均で約±２０％であり得る。しかしながら、患者および他の特異体質も考
慮される必要があり得、公差帯域は、許容公差帯域限界を解明するように一次および／ま
たは二次治療転帰および／または効果が監視される、患者毎の基準で調整される必要があ
り得る。図６に示されるように、過剰ばく露は、減退した有効性を引き起こすことが期待
されない。しかしながら、治療有効性を依然として確保しながらエネルギーを節約する要
望は、向上した患者安全性および快適性のためにバッテリ寿命および再充電間隔の両方を
増加させるように、過剰ばく露が回避されるべきことをうながす。
代替として、ＳＥＮ２は、物理的な治療転帰を直接的または間接的に監視するように構
成される治療センサと称するであろうものであり得る。そのような治療センサは、非限定
的実施例として、ＥＮＧプローブ、ＥＭＧプローブ、圧力変換器、化学センサ、ＥＫＧセ
ンサ、または運動センサであり得る。直接センサは、化学および圧力センサの前述の実施
例等の治療転帰を直接監視するものと見なされる。間接センサは、最終的な結果ではなく
治療の効果を監視するものである。そのようなセンサは、同様に本明細書の他の場所で議
論されるように、ＥＮＧ、ＥＫＧ、およびＥＭＧプローブの前述の実施例である。
代替として、治療センサは、患者が光学用量および／またはタイミングを少なくともい
くらか決定付けることを可能にする、患者入力デバイスであり得る。そのような構成は、
非限定的実施例として、患者が所与の状況のための必要レベルの制御と見なすものを提供
するように、光学用量および／またはタイミングを制御し得る、筋痙縮等の場合に利用さ
れ得る。
代替実施形態では、追加の光学センサが、光源の付近の送達区画の入力端に位置し得る
。この追加の情報は、送達区画の光学効率が評価されることを可能にすることによって、
システム状態を診断することに役立ち得る。例えば、出力端センサが減少する光の量を登
録する一方で、入力端センサが登録しない場合に、送達区画および／またはアプリケータ
へのそれらの接続は、故障していると見なされ得る。したがって、送達区画および／また
はアプリケータを交換することが指示され得る。
代替実施形態では、ＳＥＮ１はさらに、光学信号を収集して、アプリケータまたはその
隣接から遠隔場所に搬送する働きをする、光ファイバまたはアプリケータ自体の少なくと
も一側面等のコレクタを利用するように構成され得る。非限定的実施例として、光は、標
的組織またはその付近でサンプリングされるが、検出および処理のためにコントローラに
移送され得る。そのような構成は、送達区画ＤＳが光をアプリケータＡに提供し、光照射
野ＬＦを生成する、図６９に示されている。光照射野ＬＦは、非限定的実施例として、プ
リズム、ロッド、ファイバ、側面発火ファイバ、空洞、スラブ、鏡、回折要素、および／
またはファセットであり得る、収集要素ＣＯＬ−ＥＬＥＭによってサンプリングされる。
収集された光ＣＯＬ−ＬＩＧＨＴは、示されていないが、導波路ＷＧ２によってＳＥＮ１
に伝達される。
代替として、筐体内の光をスペクトル的に分離することによって、光をＳＥＮ１の遠隔
場所に伝達するために、送達区画自体またはその一部分が使用され得る。この構成は、Ｌ
Ｓ２がＳＥＮ１になり、治療および診断目的で、ＬＳ１からの光の実質的に全てが導波路
ＷＧに注入されることを依然として可能にしながら、標的組織からの光がＳＥＮ１に伝達
されることを可能にするように、ビーム結合器ＢＣが構成されるという変更を伴って、図
１６に示されるものと類似し得る。そのような構成は、例えば、ＳＥＮ１が計量化学セン
サであり得、蛍光信号が所望の測定対象であり得る時に、展開され得る。
代替的な構成は、図２７Ａ（１０１２）および２７Ｂ（１０１４）に示されており、エ
ミッタ（または代替として出力結合器）の線形および平面的アレイとして構成されるアプ
リケータが示されている。
「オプトアレイ」とも称され得る、線形アレイ光遺伝学的光アプリケータ（Ａ）は、腸
、膀胱、および勃起機能に関与するニューロンの光遺伝学的変調のために、仙髄根、およ
び／または脊椎の後および前角内に位置する神経の細胞体、および／または脊椎の付近あ
るいは周囲に位置する神経節に光を送達するように、髄腔内空間に挿入され得る。代替と
して、それは、本願の他の場所で説明されるもの等の疼痛制御用途のために、より高い場
所で脊柱に挿入され得る。線形またはマトリクスアレイオプトアレイのいずれかが、運動
ニューロンを制御するように前髄腔内解剖学的構造に、および／または感覚ニューロンを
制御するように後髄腔内解剖学的構造に挿入され得る。単一の光学要素が、さらなる特異
性のために照射され得るか、または複数の要素が照射され得る。図２８（１０１６）は、
例示的な線形アレイの代替的な図を図示する。
システムは、埋込時に、またはその後に試験され得る。試験は、患者への効果を解明す
るように、異なる光源を単独で、または組み合わせてトリガすることによって、アプリケ
ータのどの領域が最も効果的または有効であるか等のシステム構成を提供し得る。これは
、例えば、ＬＥＤのアレイ等の多要素システム、または多重出力結合方法が使用されると
きに利用され得る。そのような診断測定は、別の節で説明されるように、アプリケータの
上、中、または付近に存在する埋込電極、あるいは他の場所に埋め込まれた電極を使用す
ることによって、達成され得る。代替として、露出された運動神経または筋組織の電気刺
激を提供し、順に、神経の場所を特定して識別するとともに、それらの興奮性を試験する
ために、ＮＤＩおよびＣｈｅｃｋｐｏｉｎｔ Ｓｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．からＣＨＥＣ
ＫＰＯＩＮＴ（登録商標）という商標の下で販売されている刺激装置／ロケータ等のデバ
イスを使用して、術中に神経インパルスに問い合わせを行うように、誘導刺激のための局
所神経電極および／または電気プローブを使用して、そのような測定が埋込時に行われ得
る。得られると、アプリケータ照射構成は、以下でさらに定義されるように、システム筐
体（Ｈ）のコントローラまたはプロセッサ／ＣＰＵの中へのテレメトリモジュール（ＴＭ
）を介した外部プログラマ／コントローラ（Ｐ／Ｃ）を使用して、最適治療転帰のために
本システムにプログラムされ得る。
図２９Ａは、コントローラ筐体（Ｈ）が、骨盤に隣接して埋め込まれ、仙髄神経根のう
ちの１つ以上を刺激するように位置付けられたアプリケータ（Ａ）に（送達区画ＤＳを介
して）動作可能に連結される、埋込／設置構成の全体解剖学的場所を図示する。
図２９Ｂは、コントローラ筐体（Ｈ）が、骨盤に隣接して埋め込まれ、関連神経根解剖
学的構造に到達するように髄腔内空間の中へ送達区画およびアプリケータを通すことによ
って等、腰髄、胸部、または頸部神経根のうちの１つ以上を刺激するように位置付けられ
たアプリケータ（Ａ）に（送達区画ＤＳを介して）動作可能に連結される、埋込／設置構
成の全体解剖学的場所を図示する。
光源がアプリケータ内、上に埋め込まれるか、またはその近傍に位置するかのいずれか
である、これら等のデバイスのための電気接続は、本明細書で説明されるアプリケータに
組み込まれ得る。Ｍｅｔａｌ ＲｕｂｂｅｒＴＭという商標の下でＮａｎｏＳｏｎｉｃｓ
，Ｉｎｃ．によって販売されている製品および／またはｍｃ１０の拡張可能な無機フレキ
シブル回路プラットフォームのような材料が、アプリケータ上または内で電気回路を製作
するために使用され得る。代替として、ＰＹＲＡＬＵＸ（登録商標）という商標の下でＤ
ｕＰｏｎｔ，Ｉｎｃ．によって販売されている製品、またはポリイミドのような他のその
ような可撓性の電気絶縁材料が、接続のための銅被覆積層を伴うものを含む、フレキシブ
ル回路を形成するために使用され得る。シート形態のＰＹＲＡＬＵＸ（登録商標）は、そ
のような回路が巻かれることを可能にする。電極およびポリイミドの小さい周辺領域のみ
を含む形状に回路材料を切断することによって、さらなる可撓性が得られ得る。
次いで、そのような回路は、共形コーティングを使用して、電気的遮蔽のために封入さ
れ得る。非限定的実施例として、両方とも化学的および生物学的に不活性である、パリレ
ン（ポリ−パラ−キシレン）およびパリレン−Ｃ（反復単位につき１つの塩素基の追加を
伴うパリレン）を含む、種々のそのような共形絶縁コーティングが利用可能である。シリ
コーンおよびポリウレタンも使用され得、それらは、アプリケータ本体、または基板自体
を備えているように作製され得る。コーティング材料は、ブラッシング、噴射、および浸
漬を含む、種々の方法によって適用され得る。パリレン−Ｃは、ステント、除細動器、ペ
ースメーカ、および体内に永久的に埋め込まれる他のデバイスのための生体容認コーティ
ングである。
特定の実施形態では、アプリケータを覆って、またはその周囲に細胞成長をもたらし、
システムの光学性質を変化させ得るもの等の異物反応を低減させるために、生体適合性お
よび生体不活性コーティングが使用され得る。これらのコーティングはまた、電極に接着
するように、およびアレイとアプリケータを形成する密封包装との間の界面に接着するよ
うに作製され得る。
非限定的実施例として、パリレン−Ｃおよびポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ、本
明細書で説明される）の両方が、生体適合性であることが知られており、アプリケータの
ための封入材料として使用され得る。生体不活性材料は、生物学的応答を非特異的に下方
調整し、または別様に改善する。本発明の実施形態で使用するためのそのような生体不活
性材料の実施例は、哺乳類細胞膜の外殻の中で優勢である、リン脂質（レシチンおよびス
フィンゴミエリン）の親水性頭部基である、ホスホリルコリンである。別のそのような実
施例は、天然粘膜表面の性質のうちのいくつかを提供する、ポリエチレンオキシドポリマ
ー（ＰＥＯ）である。ＰＥＯポリマーは、大型水和殻を捕捉し得る、高度に親水性で可動
性の長鎖分子である。それらは、タンパク質および細胞略奪に対する抵抗を増進し得、Ｐ
ＤＭＳまたは他のそのようなポリマー等の種々の材料表面上に適用され得る。本発明を実
践する際に使用するための生体適合性および生体不活性材料の組み合わせの代替実施形態
は、ＰＤＭＳ基板上にコーティングされ得る、ホスホリルコリン（ＰＣ）共重合体である
。代替として、以前に説明されたように、金または白金等の金属コーティングも使用され
得る。そのような金属コーティングはさらに、例えば、Ｄ−マンニトール末端アルカンチ
オールの自己組織化単層（ＳＡＭ）で形成された生体不活性外層を提供するように構成さ
れ得る。そのようなＳＡＭは、ＳＡＭがその上で形成することを可能にするように、コー
ティングされるように意図したデバイスを（エタノール中の）２ｍＭアルカンチオール溶
液中で室温にて一晩浸すことによって生成され得る。次いで、本デバイスは、取り出され
て、無水エタノールで洗浄され、それを清潔にするように窒素で乾燥させられ得る。
光アプリケータの種々の実施形態が本明細書で開示される。光が生成される場所（すな
わち、アプリケータの中または付近、筐体の中、または他の場所）に依存する、さらなる
分岐がある。図３０Ａおよび３０Ｂは、これら２つの構成を図示する。
図３０Ａを参照すると、第１の構成では、光が筐体内で生成され、送達区画を介してア
プリケータに輸送される。送達区画は、以前に説明されたように、丸いファイバ、中空導
波路、ホーリーファイバ、フォトニックバンドギャップデバイス、および／またはスラブ
構成から成る群から選択される、光導波路であり得る。複数の導波路もまた、異なる目的
で採用され得る。非限定的実施例として、従来の円形断面光ファイバは、どこにでもあり
、ロバストかつ可撓性であるように作製され得るため、そのようなファイバが、光源から
アプリケータに光を輸送するために使用され得る。代替として、そのようなファイバは、
別の導波路への入力として使用され得、これは、規則的なタイリングを提供する多角形断
面を伴う。そのような導波路は、一緒に完全に詰まる断面形状を有し、すなわち、それら
は、規則的な合同多角形を用いて、縁と縁とが一致するタイリング、またはモザイク細工
を形成する。つまり、それらは、それらの断面幾何学形状が２次元空間を完全に充填する
（パックする）ことを可能にする性質を有する。この幾何学形状は、そのような導波路の
面にわたって空間的に均質であるように照射が作製され得る、光学的性質をもたらす。完
全な均質性は、他の幾何学形状では可能ではないが、それでもなお、極めて均質な放射プ
ロファイルを有するように作製され得る。本願については、標的組織の一様な照射を提供
し得るため、均質な放射分布が利用され得る。したがって、そのような規則的なタイリン
グ断面導波路は、有用であり得る。また、これは概略図であり、複数のアプリケータおよ
びそれぞれの送達区画が採用され得ることも理解されたい。代替として、単一の送達区画
が、複数のアプリケータに情報提供し得る。同様に、臨床上の必要性に基づいて、複数の
アプリケータ種類も採用され得る。
図３０Ｂの構成を参照すると、光がアプリケータの中にある。光学出力を生成する電力
は、筐体内に含まれ、送達区画を介してアプリケータに輸送される。これは概略図であり
、複数のアプリケータおよびそれらのそれぞれの送達区画が採用され得ることを理解され
たい。同様に、複数のアプリケータ種類も採用され得る。
これらのアプリケータのサイズは、標的組織の解剖学的構造によって決定付けられ得る
。非限定的実施例として、流体チャネルスラブ型（または同等に「スラブ様」）アプリケ
ータは、一辺が２００μｍである３つの長方形ＨＲＩＰ導波路の平行アレイを備えている
ように構成され得、アプリケータは、幅が１ｍｍ〜１０ｍｍおよび長さが５ｍｍ〜１００
ｍｍであり、標的組織の分散照射を提供するように各チャネル導波路の長さに沿って複数
の出力結合器を提供し得る。
関連送達区画は、光がアプリケータの中または付近で生成されない場合において、光フ
ァイバ等の光導波路であり得る。代替として、光がアプリケータまたはその付近で生成さ
れるとき、送達区画は、導線であり得る。それらはさらに、アプリケータの流体制御およ
び／または調整を提供するように、流体導管から成り得る。それらはまた、以前に説明さ
れたように、利用される具体的実施形態によって決定付けられるようなそれらの任意の組
み合わせであり得る。
対象システムの実施形態は、患者の体内に部分的または完全に埋め込まれ得る。図３１
は、これを図示し、説明図の左側は、部分的に埋め込まれたシステムを概略的に描写し、
説明図の右側は、完全に埋め込まれたデバイスを描写する。筐体Ｈは、標的組織Ｎを照射
するように埋め込まれたアプリケータＡに接続する送達区画（図の通り、ＤＳまたは「Ｄ
Ｓｘ」の種々の実施形態／表示）を備えている光学および／または電気導管のための経皮
貫通接続またはポートとともに、埋め込まれるか、持ち運ばれるか、または身体（Ｂ）上
に装着され得る。本例示的実施形態では、経皮的光学貫通接続ＣＯＦＴが、体外空間ＥＳ
内に位置する筐体Ｈに添着された送達区画に連結され得る一方で、アプリケータＡは、標
的組織Ｎとともに体内空間ＩＳ内にある。
図７０は、非限定的実施例として、順に、体外空間ＥＳ内に存在する外部密閉要素ＳＳ
Ｅ、および体内空間ＩＳ内に存在する内部密閉要素ＳＳＩから成るシールを通して経路指
定される、外部送達区画ＤＳＥを備えている、経皮的光学貫通接続またはポートの実施形
態を示す。これらの密閉要素は、経皮的光学貫通接続ＣＯＦＴのための無感染シールを実
質的に維持するように、圧縮要素ＣＯＭＰＲを用いて一緒に保持され得る。内部シールＳ
ＳＩは、経皮シールを形成するときに圧縮要素ＣＯＭＰＲから圧縮力をより実質的に授け
るように、医療用織物密閉表面を、それに連結されたより堅い部材とともに備え得る。医
療用織物／布地は、非限定的実施例として、ダクロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、
シリコーン、ナイロン、およびＰＴＦＥから成るリストから選択され得る。織物および／
または不織布地が、内部シールＳＳＩの構成要素として使用され得る。織物またはその上
の成分はまた、創傷治癒を変調し、シールの性質を向上させる化合物を溶出するように作
製され得る。そのような化合物は、非限定的実施例として、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ
）、グリコサミノグリカン（Ｇａｇｓ）、および他のサイトカインから成るリストから選
択され得る。適用可能な医療用布地は、例えば、ＤｕｐｏｎｔおよびＡＴＥＸ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ等のベンダから入手可能であり得る。送達区画ＤＳは、明確にする目的
で示されていない、アプリケータＡの光学および／または電気接続に接続され得る。外部
送達区画ＤＳＥは、明確にする目的で示されていない、筐体Ｈの光学および／または電気
出力に接続され得る。本実施例では皮膚ＳＫＩＮとして示される、患者の表面は、その上
でシールが形成され得る表皮を介して、天然要素を提供し得る。圧縮要素ＣＯＭＰＲまで
皮膚ＳＫＩＮを通過する外部送達区画ＤＥＳを密閉する手段に関する詳細は、図７３−７
５に示されるように、筐体Ｈ内の光学貫通接続に関して本明細書の他の場所で議論される
。
図７１Ａ−Ｃは、非限定的実施例として、ＬＥＤまたはレーザ等の単一の光源から入力
面ＩＮＰＵＴ ＦＡＣＥで光を捕捉し、それを患者の脊椎内の標的組織に分配することを
容易にするために、限定されないが、ファイバ等の複数の導波路が一緒に束ねられ得る、
代替実施形態を示す。ファイバＯＦｘは、束ＢＵＮＤＬＥを形成するように、円形フェル
ールコネクタＣＦＣを使用して入力面ＩＮＰＵＴ ＦＡＣＥでコネクタ接続され得る。次
いで、束は、フェルールＭＳＲＦを保持する中間部分を使用して、さらに仕上げ加工され
得る。次いで、それは、外側区分ＳＢ１およびＳＢ２を介して陰部神経根を標的化するた
めに、アレイを配置し、非限定的実施例として、Ｌ５とＬ６との間の腹側脊髄の左右部分
等の所望の領域上で、またはそれを覆って、光を照射するように、平坦保持フェルールＦ
ＲＦを利用することによって、１次元アレイに広がり得る。ファイバ束ＦＢｘ内の個々の
光ファイバＯＦｘの遠位先端ＤＦＴｘは、所望の照射の方向に屈曲され、または光を横向
きに発射するように研磨およびコーティングされ、あるいは非限定的実施例として、アプ
リケータの光学出力に関して本明細書の他の場所で説明されているように、最終的に光を
標的組織に向けるように出力面より遠位に位置する鏡、レンズ、またはプリズム等の光学
要素を有し得る。次いで、出力端ＤＦＴｘは、それらを所望の位置で保持するように、永
久透明コーティングに封入され得る。放射線不透過性マーキングが、蛍光透視鏡誘導下で
標的組織に対する配置精度を向上させるように、アプリケータに、その上に、またはそれ
に沿って配置され得る。
どのようにしてそのような束状ファイバ光送達区画が構築され得るかという非限定的実
施例が、以下に続く。束の入力端における全てのファイバは、除去可能接着剤で一時的フ
ェルールの内側に一緒にグループ化され得る。このフェルールは、丸、長方形、または他
の形状であり得る。一実施形態は、４５°等の所望の角度で研削および研磨されるように
、材料の２つの平坦断片の間の単一の層内で全てのファイバを保持する。ファイバのこれ
らの角度付き端部は、前述のように、反射コーティングでめっきされ得る。次いで、ファ
イバは、アプリケータＡの仕上げ構成に適合するように離間されるように、ある範囲の長
さを生成するために、個々の長さで各ファイバまたはファイバ群を保持する。除去可能な
長さガイドを通して経路指定され得る。光ファイバＯＦｘは、それらの出力端ＤＦＴｘま
たはその付近で除去可能または永久接着剤を用いて、別の一時的または永久フェルールあ
るいは他の固定部材の中で束ねられ、または再び束ねられ得る。次いで、出力端ＤＦＴｘ
は、長さガイドから除去され得、出力端ＤＦＴｘは、緊密に引かれ、次いで、所望の長さ
で永久接着剤を用いて、第３の永久円形、正方形、長方形、または他の形状のフェルール
の中で束ねられ得る。次いで、この出力端は、切断されて研磨され得る。次いで、ファイ
バ束は、遠位フェルールおよび接着剤から除去され得る。この時点で、ファイバの遠位端
は、真っ直ぐになり、長さガイドによって画定されるその範囲の長さで最遠位フェルール
から直線的に突出するべきである。角度付きの研磨された（およびおそらくコーティング
された）端部は、アプリケータＡの最終構成に応じて、略同一の方向に、および／または
空間内の同一の点を指し示すように作製されるべきである。次いで、出力端は、必要であ
れば、固定具を使用してそれらを所望の位置で保持するように、永久透明コーティングに
封入され得る。このコーティングのいくつかの非限定的実施例は、外側被覆、鋳造または
浸漬されたシリコーン、シリコーンまたはアクリル接着剤を伴うポリイミドテープ、ある
いは、一緒に熱溶接されたポリエチレンの２つの層である。
図７２Ａおよび７２Ｂは、本発明の代替実施形態を示し、同図において、アプリケータ
Ａは、外側区分ＳＢ１およびＳＢ２を封入するように構成され、側方区分ＳＢ１およびＳ
Ｂ２は、送達区画ＤＳを備えているファイバ束ＦＢｘ内の個々の光ファイバＯＦｘの遠位
先端ＤＦＴｘを含む。光ファイバＯＦｘは、患者の脊椎または他のそのような主に線形の
解剖学的場所での治療のために、ファン区画ＦＡＮ−ＳＥＧ内で分離され、アプリケータ
Ａ内の遠位区画ＤＩＳＴ−ＳＥＧに配置される。図１Ｂと同様に、図ＣＣ−Ｂは、遠位区
画ＤＩＳＴ−ＳＥＧのさらに詳細な図を示し、同図において、封入材料ＥＮＣＡＰＳの追
加が個々の光ファイバＯＦｘの遠位先端ＤＦＴｘとともに示されている。
図７３Ａおよび７３Ｂは、光学貫通接続ＯＦＴを備えている埋込型密封筐体Ｈの代替実
施形態を示し、送達区画ＤＳｘは、筐体Ｈに連結され得る。本システムはさらに、本例示
的実施形態では送達区画ＤＳの構成要素として示されるコネクタＣを介して、送達区画Ｄ
Ｓｘが、複数の電気接続と少なくとも１つの光学接続とを介して筐体Ｈに連結され得る、
構成を備え得るが、代替構成が本発明の範囲内である。また、筐体Ｈ、送達区画ＤＳｘ、
およびコネクタＣの隠線図も示され、回路基板ＣＢｘ、光源ＬＳｘ、光学レンズＯＬｘ、
送達区画ＤＳｘの近位部分、および密封障壁ＨＢｘ等の実施形態の詳細を明らかにする。
光源ＬＳｘは、回路基板ＣＢｘに搭載され得、電力が回路基板ＣＢｘによってそこに送達
され得る。光学レンズＯＬｘは、光を送達区画ＤＳｘに伝達する働きをする、サファイア
ロッドレンズであり得る。
図７４は、埋込型筐体Ｈと、光学レンズＯＬｘおよびフランジ付きシールＦＳｘから成
る光学貫通接続ＯＦＴとの拡大図を示す。例示的実施形態では、サファイアレンズの外側
円筒表面が、例えば、高純度の金でコーティングされ、ろう付け炉内でチタン鋼等のフラ
ンジ付きシールにろう付けされ得る。これは、光学レンズＯＬｘとフランジ付きシールＦ
Ｓｘとの間に生体適合性密封接続を生成し得る。次いで、例示的なレンズ・シールの組み
合わせは、同様にチタンから成り得る筐体Ｈの外面内の穴に挿入され得、フランジ付きシ
ールＦＳｘは、少なくとも部分的に筐体Ｈ内の相補的な穴の周囲で溶接され得る。これは
、本明細書の他の場所で説明されているように、完全に生体適合な密封アセンブリを生成
し、光源ＬＳｘからの光がそれを通して筐体Ｈ内から結合され、その光は、標的組織での
治療のために送達区画ＤＳおよび／またはアプリケータＡによって使用するために、筐体
Ｈの外側に伝達され得る。
図７５は、本発明の実施形態の等角図を示し、光源ＬＳｘは、光学レンズＯＬｘを介し
てファイバ束ＦＢｘに少なくとも部分的に光学的に結合され得、光学レンズＯＬｘは、光
源ＬＳｘとファイバ束ＦＢｘとの間に挿入されている。光学的に屈折率が合致した接着剤
が、光源ＬＳｘ上に光学レンズＯＬｘを直接添着するために使用され得る。光源は、明確
にするために示されていない、密封埋込型筐体内に含まれ得、光学レンズＯＬｘは、密封
埋込型筐体Ｈの壁を横断し、光学レンズＯＬｘの一部分は、筐体Ｈ内に存在し、光学レン
ズＯＬｘの別の部分は、筐体Ｈの外側に存在し、その外面ＯＳの少なくとも一部分の周囲
で密封され、ファイバ束ＦＢは、密封埋込型筐体Ｈの外側に存在し、光学レンズＯＬｘに
連結され得ることを理解されたい。例えば、ＬＥＤ等の単一の光源ＬＳが使用される場合
、７本の光ファイバＯＦｘの束が、例えば、１ｍｍ×１ｍｍＬＥＤであり得る光源ＬＳの
出力を捕捉するために使用され得る。ファイバ束ＦＢは、全ての光ファイバＯＦｘが光源
ＬＳの出力にばく露されることを確実にするように、１ｍｍの外径を有し得る。０．３３
ｍｍ外径のファイバを使用することは、１ｍｍ（クラッド）直径の円に近似するように、
六角形の密にパックされた（ＨＣＰ）構成を使用して７本のファイバを円形断面にパック
する最も効果的な方法である。最終的な集光効率は、充填率、ファイバコア／クラッド比
の二乗によって（さらに、開口数が考慮される場合、ＬＥＤ出力のそれに対するファイバ
のエタンデュの比に比例して）増減するであろう。これらのサブファイバまたはサブ束は
、場合によっては、分離され、所望の構成に応じて、さらに経路指定され、切り取られ、
切断され、研磨され、および／またはレンズ状にされ得る。光学レンズＯＬｘおよびフラ
ンジ付きシールＦＳｘのろう付けは、接着剤の使用に先立って行われるべきである。
上記の表は、空間的に効率的に、単一の光源から複数のファイバ（束）に光を結合する
ためのいくつかの異なる可能性を説明する。円形ファイバについては、ＨＣＰ構成は、約
９０．７％の最大充填率を有する。六角形または別様に成形された個々のファイバを使用
して、さらに効率的な束が構築され得、示されるファイバ束ＦＢｘは、例示目的で示され
ているにすぎないことを理解されたい。複数のファイバは、より小型でより可撓性のサブ
束に分離され得る。ファイバ束ＦＢｘは、一緒に接着剤で結合され、および／または明確
にするために示されていないシース内に収納され得る。複数のより小型の光ファイバＯＦ
ｘが、最終的により可撓性のファイバ束ＦＢｘを提供するために使用され得、標的組織に
アクセスするように蛇行性経路を通して柔軟に経路指定され得る。加えて、光ファイバＯ
Ｆｘは、１つより多くの標的組織部位に経路指定されるように、個々に、またはサブグル
ープに分離され得る。例えば、７本ファイバ構築物が使用される場合、これら７本のファ
イバは、７つの個々の標的に経路指定され得る。同様に、７×７構造が使用される場合、
７本のファイバの個々の束が、同様に、７つの個々の標的に経路指定され得、代替的な１
×７構築ファイバ束より可撓性であり得るため、より容易に標的に経路指定され得る。
図７６Ａは、図２６−２８に示されるものに類似する本発明の実施形態を示し、アプリ
ケータＡは、髄腔内脊椎照射のために構成され、引張ワイヤＰＷｘは、引張ワイヤＰＷｘ
を引っ張る力が与えられると、アプリケータＡが拡張して髄腔内空間を充填し、送達区画
ＤＳｘが分離しファン区画ＦＡＮ−ＳＥＧを形成するように、付勢区画ＢＳｘおよび照射
区画ＩＳｘに連結され得る。次いで、引張ワイヤＰＷｘは、遠位枢動要素ＢＷＤＰｘで付
勢区画ＢＳｘの遠位区分に連結される。共通枢動部ＣＰが、アプリケータの最遠位端に位
置する。近位枢動要素ＢＷＰＰｘは、引張ワイヤＰＷｘから負荷を分配する働きをし得る
。引張ワイヤＰＷｘは、非対称軸方向負荷が区画に加えられ、それによって、付勢区画Ｂ
Ｓｘおよび照射区画ＩＳｘ内で曲げモーメントを授けるように、実質的に、それぞれ付勢
または照射区画ＢＷＤＰｘおよびＢＷＰＰｘの遠位および／または近位場所で、あるいは
その付近で、軸から外れて経路指定され得る。
構成されるように、引張ワイヤＰＷｘを引っ張ることは、図７６Ｂに示されるように、
照射区画ＩＳｘの上または周囲に位置する光源ＬＳｘを一方向に移動させ、付勢区画ＢＳ
ｘを反対方向に移動させ得る。このようにして、光源ＬＳｘは、脊髄に対して展開され、
付勢区画ＢＳｘは、脊髄硬膜の壁に対して配置される。この設計は、付勢区画ＢＳｘが、
後根の照射のために背側に、および前根の照射のために腹側に位置する、図７６Ｂのこの
例示的構成の代替図で示されるように、髄腔内空間の幾何学形状に適応しながら、低く均
等な圧力の適用を提供し得る。照射区画ＩＳｘおよび付勢区画ＢＳｘの移動または転位の
量は、引張ワイヤの移動（したがって、引張ワイヤに与えられる力）の量に比例する。
構造は、内視鏡、腹腔鏡、カニューレ、またはテーテル等の小型導入器を通り抜けるよ
うに巻くことまたは折り畳むことを介して圧縮され得る（本明細書の他の場所で説明され
ているような）シリコーン等の可撓性材料から成り得る。それはさらに、導入器から除去
されたときに、拡張して脊柱の硬膜内空間でしっかりと適合するように構成され得る。構
造は、デバイスが脊柱の中で展開された場合、標的組織に向けられているＬＥＤが出力す
るように、ＬＥＤを搭載するための場所を有し得る。構造は、伝導性ワイヤまたはトレー
スで製作され、構造がＬＥＤに電力供給するために使用される回路を形成するように絶縁
され得る。加えて、ＬＥＤの場所が固定特徴の場所に対して調整され得るように、制御ワ
イヤを含むことができる。構造全体は、脊髄または任意の他の組織に与えられる任意の圧
力を最小化するように、３次元で成形され得る。構造は、標的に対してＬＥＤを保持する
少量の圧力を加え、標的組織内の標的細胞への光透過を最大限化するように、制御ワイヤ
を通して、成形および／または調整され得る。
図７７は、脊髄ＣＯＲＤの背側面の照射のための髄腔内アプリケータＡの治療的配置に
関する詳細を示し、解剖学的参照のために、解剖学的要素ＦＯＲＡＭＥＮおよび椎体ＶＢ
の場所を図示する。
図７８は、以前に説明されたように患者の髄腔内空間に挿入するための状態で図７６Ａ
および７６Ｂの例示的実施形態を示し、引張ワイヤＰＷｘは、それらの弛緩状態にあり、
それは、付勢区画ＢＳｘおよび照射区画ＩＳｘ等のアプリケータＡの個々の区画が実質的
に隣接および／または重ねられる最小断面積を提示することをもたらし得る。これらの実
施形態の目的で、照明区画という用語は、近位または遠位光源ＬＳｘ（例えば、照明区画
上のＬＥＤおよび／または遠隔光源から光を伝達する導波路）のいずれか一方を使用して
脊椎を照射するためのアプリケータの区画を表すために使用され得る。
図７９は、少なくとも１つの光源ＬＳｘを使用して標的組織Ｎを照射するために、アプ
リケータＡが使用され得る、本発明の実施形態を図示する。光源ＬＳｘは、ＬＥＤまたは
レーザダイオードであり得る。光源ＬＳｘは、標的組織に、またはそれに隣接して位置し
、少なくとも部分的にアプリケータＡ内に存在し、送達区画ＤＳによって、例えば、筐体
Ｈ内に存在するそれらの電力供給部およびコントローラに電気的に接続され得る。
図８０は、例示的なシステム構成を示す。本例証的実施形態では、ＬＥＤの単一ストリ
ップが、低デュロメータの非制限グレードの埋込型材料（非限定的実施例として、ＮｕＳ
ｉｌからのＭＥＤ−４７１４またはＭＥＤ４−４４２０等）の光学的に透明な可撓性シリ
コーンに包み込まれる。この構成は、熱の放散のために比較的大きい表面積を提供する。
例えば、ＲｏｈｍによるｐｉｃｏＬＥＤデバイスで使用されるもの、またはＰｈｉｌｌｉ
ｐｓによるＬｕｘｅｏｎ Ｒｅｂｅｌからの金型等の０．２ｍｍ×０．２ｍｍの４７３ｎ
ｍ波長ＬＥＤが、約１．２ｍＷの光を生成し得る。説明されている例示的実施形態におい
て、２５個のＬＥＤが利用され、合計約３０ｍＷの光を生成し、順に、約６０ｍＷの熱を
発生させる。それらは、名目上、３０％〜５０％効率である。ＬＥＤによって生成される
熱は、１５ｍｍ２の本発明によって得られる比較的大きい表面積にわたって放散され得、
アプリケータＡの表面で４ｍＷ／ｍｍ２の熱流束である。埋込型（非制限）グレードシリ
コーンは、約０．８２Ｗｍ−１Ｋ−１の熱伝導率および約０．２２ｍｍ２ｓ−１の熱拡散
率を有し、この材料のより大きい面積および／または体積にわたって熱を分配することに
より、組織表面で生成されるピーク温度上昇を減少させる。
図８１は、アプリケータＡの渦巻形またはらせん形設計の追加が利用される、図７９の
実施形態の代替構成を図示する。そのような構成は、標的組織のさらなるばくろ露範囲を
可能にし得る。これはまた、縦方向のばく露長が標的組織に意図されるものより大きく、
アプリケータＡの展開場所がまた、合理的な余白によって標的組織を包含する場合、標的
組織に対するアプリケータのわずかな誤配置を可能にするために有用であり得る。ほとん
どの末梢用途のための合理的な余白は、約±２ｍｍである。アプリケータＡは、アプリケ
ータＡを伴う標的組織が必要以上の応力を伴わずに軸方向に移動するために、標的組織の
外径（ＯＤ）より少なくともわずかに大きい内径（ＩＤ）を提供しなければならない。ほ
とんどの抹消神経の場合にわずかに大きいことは、アプリケータＡのＩＤが標的組織ＯＤ
より５％〜１０％大きいことを規定し得る。
アプリケータへの力が標的組織に伝達される前にさらに低減させられるように、限定さ
れないが、光ファイバ等の導波路上にあるか、またはそれを含むファイバおよび／または
保護コーティングが、歪み緩和幾何学形状を提供するように成形され得る。非限定的実施
例として、標的組織への力を低減させるための可撓性ファイバの形状は、蛇行、らせん、
渦巻、二重非重複渦巻（または「蝶ネクタイ」）、クローバー葉、またはこれらの任意の
組み合わせを含む。
図８２Ａ−８２Ｄは、コネクタＣを介したアプリケータＡへのその接続に先立って、起
伏Ｕが光導波路送達区画ＤＳの歪み緩和区分を作成するように構成される、これらの異な
る構成のうちのいくつかを図示する。図８２Ａは、送達区画ＤＳおよび／またはアプリケ
ータＡ内に歪み緩和区分を作成するための起伏Ｕの蛇行区分を図示する。図８２Ｂは、送
達区画ＤＳおよび／またはアプリケータＡ内に歪み緩和区分を作成するための起伏Ｕのら
せん形区分を図示する。図８２Ｃは、送達区画ＤＳおよび／またはアプリケータＡ内に歪
み緩和区分を作成するための起伏Ｕの渦巻形区分を図示する。図８２Ｄは、送達区画ＤＳ
および／またはアプリケータＡ内に歪み緩和区分を作成するための起伏Ｕの蝶ネクタイ区
分を図示する。標的組織は、これらの例示的実施形態ではアプリケータ内に存在するが、
本明細書の他の場所で説明されているような他の構成も本発明の範囲内である。
図８３は、アプリケータＡが、送達区画ＤＳに対してある角度で方向づけられ、以前の
例示的実施形態で図示されたようにそれと垂直ではないように構成され得る、代替実施形
態を示す。そのような角度は、例えば、ある末梢神経の場合であり得るように、隙間また
はポケットの中に存在する標的組織等の解剖学的制限に適応するために、必要とされ得る
。本明細書の他の場所で説明されているように、送達区画ＤＳの中または出力結合器等の
アプリケータＡの要素の中のいずれか一方にある、別の屈曲または起伏Ｕが、角度を生成
するために利用され得る。
代替実施形態では、ファイバの方向に対する角度で光を反射して角度を達成するように
、光学特徴が、送達区画ＤＳの遠位端、またはアプリケータＡの光学入力の近位端で、本
システムに組み込まれ得る。
Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉからの１００μｍコア直径ＥＳＫＡ ＳＫ−１０等のプラスチッ
ク光ファイバが、ジグの中で経路指定および／または成形され、次いで、起伏Ｕを直接形
成するように熱硬化され得る。代替として、カバーが導波路を覆って使用され得、そのカ
バーは、導波路において起伏Ｕを間接的に生成するように製作され得る。別の代替的な例
示的プラスチックファイバ導波路は、０．６３のＮＡを提供するように、ＴＨＶ（ｎ−１
．３５）のクラッドを伴うＰＭＭＡ（ｎ＝１．４９）コア材料から構築され得る。Ｉｎｓ
ｔｅｃｈ ＳｏｌｏｍｏｎからのＰＥ１０等のポリエチレン管が、カバーとして使用され
、ジグの中で成形され、管内のシリカ光ファイバを使用しながら起伏Ｕを生成するように
熱硬化され得る。これら２つの例示的実施形態のための熱硬化は、所望の形状を維持する
か、またはそれに近いようにジグまたはツールの中で成形される要素を経路指定し、次い
で、オーブンの中で７０℃にて３０分間アセンブリを加熱することによって達成され得る
。代替として、小さい屈曲のみが各ステップで作製され、最終加熱（または焼鈍）が所望
の形状を提供するように、屈曲は、より漸次的なステップで生成され得る。このアプロー
チは、透過損失をもたらし得る、屈折率変動等の応力誘導光学変化が生じないことをより
良好に確実にし得る。光ファイバが以前の実施例で議論されているが、他の送達区画およ
びアプリケータ構成も本発明の範囲内である。
皮膚等の組織を通した光透過は、拡散性かつ散乱性の主要なプロセスである。散乱は、
組織を照射する光の指向性および輝度を減退させる。したがって、高指向性および／また
は明るい光源の使用が非現実的になる。これは、標的が影響を及ぼされ得る組織の深度を
制限し得る。放射照度の低減により、標的を十分に照射するために直接的な経皮的照射を
使用することができず、完全埋込システムが過度に侵襲性であると見なされ得る場合、イ
ンビボ集光器が患者の組織内で使用され得る。
一実施形態では、外部光源から光を収集するための少なくとも部分的に埋め込まれるシ
ステムは、外部光源と埋め込まれたアプリケータとの間で光を捕捉して伝達するように、
体内および／または患者の皮膚内の原位置に配置され得る。そのようなアプリケータは、
本明細書の他の場所で説明されている。
代替として、外部光源から光を収集するための少なくとも部分的に埋め込まれたシステ
ムは、別個のアプリケータを使用することなく、外部光源の間で光を捕捉して伝達し、そ
れを標的組織に直接向けるように、体内および／または患者の皮膚内の原位置に配置され
得る。
本システムの集光要素は、例えば、光ファイバで行われるように、本体またはコア材料
の屈折率とは名目上異なる屈折率の外層を有する、ポリマー材料から構築され得る。皮膚
および他の組織の屈折率は、水の屈折率に略等しく、可視スペクトルで１．３３〜１．４
０の範囲に対応し、ＰＭＭＡが非被覆コア材料として使用されるときに、０．５６ほどの
高さのＮＡを生じ得る、機能的クラッドを提供するであろう。しかしながら、皮膚等の組
織内の天然発色団は、外部光源からの光、特に可視光の強力な吸収体であり得る。そのよ
うな天然発色団の実施例は、グロビン（例えば、酸素、デオキシ、およびメトヘモグロビ
ン）、メラニン（例えば、神経、ユー、フェオメラニン）、およびキサントフィル（例え
ば、カロテノール脂肪酸エステル）である。不十分に被覆された、または被覆されていな
い収集デバイス中に存在するエバネセント波は、標的に伝導される光の量を減少させるだ
けでなく、その性能を継続的に劣化させるコーティングを集光器上に生成し得る、非意図
的および／または随伴的加熱を潜在的に引き起こす、これらの天然色素による吸収の中に
連結され得る。例えば、真皮・表皮接合部に常駐するメラニンおよび皮膚の毛細血管床中
に常駐する血液があり得る。
一実施形態では、埋込型光伝導体の表面の深度は、組織表面の１００μｍ〜１０００μ
ｍ下に配置される。皮膚埋込の場合、これは、その表面を表皮の下方に置く。
埋込型集光器／伝導体は、ポリマー、ガラス、または結晶材料で作製され得る。いくつ
かの非限定的実施例は、本明細書の他の場所で説明されるように、ＰＭＭＡ、ＮｕＳｉｌ
からのＭＥＤ−４７１４またはＭＥＤ４−４４２０等のシリコーン、ＰＤＭＳ、および高
屈折率ポリマー（ＨＲＩＰ）である。
クラッド層もまた、信頼性、ロバスト性、および全体的性能を向上させるために、埋込
型集光器において使用され得る。非限定的実施例として、ＴＨＶ（低屈折率フッ素重合体
混合物）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、および／またはポリメチルペンテン
が、コア材料の周囲にクラッド層を構築するために使用され得る。これらの材料は、生体
適合性であり、比較的低い屈折率（ｎ＝１．３５〜１．４）を保有する。したがって、そ
れらは、広い開口数（ＮＡ）にわたって集光を提供する。
埋込型光伝導体／集光器におけるクラッド層の使用に加えて、導波路中に存在するエバ
ネセント波が周囲の環境と依然として相互作用し得るため、伝導体内に光を直接閉じ込め
るように、および／または外面の光学的品質を維持し続けて、集光器の外面またはその付
近での組織内の天然発色団による吸収を回避するように、コーティングが伝導体／集光器
の外面に配置され得る。そのようなコーティングは、例えば、金、銀、ロジウム、白金、
アルミニウム等の金属コーティングであり得る。誘電体コーティングも使用され得る。実
施例は、金属コーティングを保護するためのＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、または反射性を向上
させる層状誘電体スタックコーティング、またはＭｇＦ２の４分の１波長厚等の同様に動
作する単純単層コーティングである。
代替として、埋込型集光器の外面は、組織へのデバイスの導入のためにパイロット部材
を利用するように構成され得る。このパイロット部材は、そこから埋込型光伝導体が埋め
込みのために取り外し可能に連結され得る、切断ツールおよび／または拡張器であるよう
に構成され得る。
埋め込みは、非限定的実施例として、Ｘ線撮影、蛍光透視法、超音波、磁気共鳴映像法
（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、光学撮像、顕微鏡検査、共焦点顕微鏡検
査、内視鏡検査、および光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）等の術前および／または術
中撮像を使用して行われ得る。
代替として、パイロット部材はまた、埋め込まれている間にその中に埋込型集光器が保
持される、基部を形成し得る。したがって、パイロット部材は、埋込型集光器の外面を囲
み、少なくとも名目上、保護された環境を提供する、金属筐体であり得る。そのような場
合において、集光器の交換は、（埋込パイロット部材が公知であり得るため）保持部材を
定位置に残し、集光器のみを交換することによって、より容易にされ得る。これは、例え
ば、長期埋め込みが問題であり、集光器の光学的品質および／または効率が減退する場合
に行われ得る。
代替として、埋込型集光器の外面は、本明細書の他の場所で説明されているように、金
または白金、パリレン−Ｃ、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、ホスホリルコリン
、ポリエチレンオキシドポリマー、例えば、Ｄ−マンニトール末端アルカンチオールの自
己組織化単層（ＳＡＭ）のコーティングを利用することによって、より生体不活性にされ
得る。
収集要素は、非限定的実施例として、光ファイバまたは導波路、ライトパイプ、または
複数のそのような要素から成り得る。例えば、散乱効果のみを考慮すると、皮膚表面の３
００μｍ下方に位置する、０．５の固有開口数（ＮＡ）を伴う単一の５００μｍ直径光フ
ァイバは、皮膚表面に入射するコリメート光のφ１ｍｍ光線からの光の最大で約２％を捕
捉することが可能であり得る。したがって、２０ｍＷを捕捉するために、１Ｗ電源電力が
必要とされ、１．３Ｗ／ｍｍ２の表面放射照度を必要とし得る。この効果は、システムに
含まれる、そのようなファイバの各々について付加的に向上させる。例えば、４本のその
ようなファイバは、必要とされる表面入射光強度を１／４に低減させ、依然として２０ｍ
Ｗを捕捉し得る。当然ながら、これは、標的において送達された輝度を増加させないが、
円周照射で行われ得るように、送達されて標的で分配される、より多くの電力を提供し得
る。エネルギーをシステムに追加することなく、輝度を増加させることができないことは
、基本的な物理法則であることが把握されるべきである。本明細書で説明されるもの等の
複数のファイバは、本明細書の他の場所で説明されているように、複数の送達区画を介し
て光をアプリケータに供給するために使用され得る。
上記の実施形態で説明される光ファイバ導波路等のより多数の集光要素も、本発明の範
囲内である。
図３８の実施形態と同様に、代替実施形態が図８４に示されている。外部光源ＥＬＳか
らの光線ＬＲは、例証的な例示的実施形態では、外部光源ＥＬＳから出て、外部境界ＥＢ
（皮膚の角質層および／または表皮等、後に、真皮・表皮接合部ＤＥＪを横断する）に遭
遇して、埋込型集光器ＰＬＳの近位表面に到達することが示されており、近位収集表面は
、個々の区分に分割され、各々は、標的組織Ｎを照射するためにアプリケータＡに動作可
能に連結される導波路および／または送達区画ＤＳｘのための入力を提供する。
図８５は、埋込型集光器ＰＬＳが別個の区分に細分されないが、代わりに、単一の入力
チャネルを介して光をアプリケータＡに供給する、図Ｘのそれに類似する代替実施形態を
図示する。送達区画ＤＳｘは示されていないが、さらなる実施形態で利用され得る。
真皮・表皮接合部に位置するメラニンによる光吸収によって引き起こされ得る、随伴的
熱損傷のリスクを軽減するために、表面冷却技法および装置が、本発明のさらなる実施形
態で使用され得る。基本的な皮膚冷却アプローチが、本明細書の他の場所で説明されてい
る。非限定的実施例として、それらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる
、米国特許第５，４８６，１７２号、第５，５９５，５６８号、および第５，８１４，０
４０号で説明されているもの等である。
図８６は、図８５に類似するが、皮膚冷却要素ＳＣＥの追加を伴う本発明の代替実施形
態を図示する。皮膚冷却要素ＳＣＥは、皮膚表面と直接接触して示されているが、直上の
前述の参考文献で説明されているように、その必要はない。外部光源ＥＬＳと同様に、皮
膚冷却要素ＳＣＥはまた、システムコントローラおよび電力供給部に接続され得る。ユー
ザは、冷却の量および／または温度、ならびに外部光源ＥＬＳからの照射光に対するその
持続時間およびタイミングを調整することによって、快適性および有効性を向上させるよ
うに、皮膚冷却要素ＳＣＥのパラメータをプログラムし得る。外部は、体外と同等である
と理解される。
代替実施形態では、本明細書の他の場所で説明されているような組織洗浄剤が、埋込集
光デバイスによる収集のために組織を通る光の透過を向上させるように使用され得る。非
限定的実施例として、以下の組織洗浄剤、すなわち、グリセロール、ポリプロピレングリ
コール系ポリマー、ポリエチレングリコール系ポリマー（ＰＥＧ２００およびＰＥＧ４０
０等）、ポリジメチルシロキサン、１，４−ブタンジオール、１，２−プロパンジオール
、ある放射線不透過性Ｘ線造影剤（Ｒｅｎｏ−ＤＩＰ、メグルミンジアトリゾ酸等）が使
用され得る。例えば、ヒトの皮膚の散乱を減少させて、埋込型集光器を介した光の全体的
透過を向上させるために、１５分〜６０分にわたる９：１の比でＰＥＧ−４００およびチ
アゾンの局所用途が使用され得る。
図３２を参照すると、例示的埋込型筐体Ｈの種々の構成要素を図示する、ブロック図が
描写されている。本実施例では、埋込型刺激装置は、プロセッサＣＰＵと、メモリＭＥＭ
と、電力供給部ＰＳと、テレメトリモジュールＴＭと、アンテナＡＮＴと、光学刺激発生
器（本明細書の他の場所で説明されるように、光源を含む場合もあり、含まない場合もあ
る）のための駆動回路ＤＣとを含む。筐体Ｈは、１つの送達区画ＤＳｘに連結されるが、
その必要はない。それは、それらのうちのいくつかが異なる波長を有し得る異なる光学出
力を送達し得る、複数の光路（例えば、複数の光源および／または光導波路あるいは導管
）を含むように構成され得るという意味で、マルチチャネルデバイスであり得る。より多
いまたは少ない送達区画が、限定されないが、１、２、５本以上の光ファイバ等の異なる
実装で使用され得、関連光源が提供され得る。送達区画は、筐体から取り外し可能であり
得るか、または固定され得る。
メモリ（ＭＥＭ）は、プロセッサＣＰＵによって実行するための命令、感知回路ＳＣに
よって処理され、筐体内にあるセンサ、および光学および温度センサ等の筐体（Ｈ）の外
側、おそらくアプリケータＡの中に展開されるセンサの両方から取得される光学および／
またはセンサデータ（バッテリレベル、放電率等）、および／または患者の治療に関する
他の情報を記憶し得る。プロセッサ（ＣＰＵ）は、メモリ（ＭＥＭ）に記憶された複数の
プログラムまたはプログラム群のうちの選択された１つ以上に従って、電力を光源（図示
せず）に送達するように駆動回路ＤＣを制御し得る。光源は、以前に説明されたように、
筐体Ｈの内部に、またはアプリケータ（Ａ）の中あるいは付近で遠隔に位置し得る。メモ
リ（ＭＥＭ）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、
電子的消去・プログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等の任意の電子
データ記憶媒体を含み得る。メモリ（ＭＥＭ）は、プロセッサ（ＣＰＵ）によって実行さ
れると、プロセッサ（ＣＰＵ）に、光源のパルスパラメータを決定付ける等、プロセッサ
（ＣＰＵ）およびそのサブシステムに帰属する種々の機能を果たさせる、プログラム命令
を記憶し得る。
電気接続は、非限定的実施例として、Ｂａｌ−ＳＥＡＬからのＳＹＧＮＵＳ（登録商標
）埋込型接触システム等の電気貫通接続ＥＦＴを介して筐体Ｈを通り得る。
本開示で説明される技法によると、メモリ（ＭＥＭ）に記憶された情報は、患者が以前
に受けた治療に関する情報を含み得る。そのような情報を記憶することは、例えば、臨床
医が、本開示に従って、記憶された情報を取り出し、最後の診察中に患者に適用された治
療を決定し得るように、後続の治療のために有用であり得る。プロセッサＣＰＵは、１つ
以上のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路
（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のデジタ
ル論理回路を含み得る。プロセッサＣＰＵは、埋込型刺激装置の動作を制御し、例えば、
メモリ（ＭＥＭ）から取り出される選択されたプログラムまたはプログラム群に従って、
刺激治療を送達するように刺激発生器を制御する。例えば、プロセッサ（ＣＰＵ）は、例
えば、１つ以上の刺激プログラムによって特定される強度、波長、パルス幅（適用可能で
ある場合）、および率を伴う刺激パルスとして、光学信号を送達するように、駆動回路Ｄ
Ｃを制御し得る。プロセッサ（ＣＰＵ）はまた、送達区画（ＤＳｘ）の一部を介して、か
つ１つ以上のプログラムによって特定される刺激を用いて、刺激を選択的に送達するよう
に駆動回路（ＤＣ）を制御し得る。異なる送達区画（ＤＳｘ）が、以前に説明されたよう
に、異なる標的部位に向けられ得る。
テレメトリモジュール（ＴＭ）は、埋込型刺激装置と臨床医プログラマモジュールおよ
び／または患者プログラマモジュール（一般的に、臨床医または患者プログラマ、あるい
は「Ｃ／Ｐ」）の各々との間で双方向通信を可能にするように、非限定的実施例として、
高周波（ＲＦ）送受信機を含み得る。より一般的な形態が、コントローラ構成（Ｐ／Ｃ）
の入力／出力（Ｉ／Ｏ）側面として、図３を参照して上記で説明されている。テレメトリ
モジュール（ＴＭ）は、種々の形態のうちのいずれかのアンテナ（ＡＮＴ）を含み得る。
例えば、アンテナ（ＡＮＴ）は、医療デバイスに関連付けられる筐体に埋め込まれた伝導
性コイルまたはワイヤによって形成され得る。代替として、アンテナ（ＡＮＴ）は、埋込
型刺激装置の他の構成要素を維持する回路基板上に搭載され得、または回路基板上の回路
トレースの形態を成し得る。このようにして、テレメトリモジュール（ＴＭ）は、プログ
ラマ（Ｃ／Ｐ）との通信を可能にし得る。エネルギー需要および適度のデータ転送速度要
求を考慮して、テレメトリシステムは、テレメトリ通信および再充電のための電力の両方
を提供するために誘導結合を使用するように構成され得るが、別個の再充電回路（ＲＣ）
が、説明目的で図３２に示されている。代替的な構成が図３３に示されている。
図３３を参照すると、１７５ｋＨｚのテレメトリ搬送周波数が共通ＩＳＭ帯と整合し、
十分に規制限界内にとどまるように４．４ｋｂｐｓでオン・オフキーイングを使用し得る
。代替的なテレメトリモダリティは、本明細書の他の場所で議論される。アップリンクは
、共振同調コイルにわたるＨブリッジドライバであり得る。テレメトリコンデンサＣ１が
、ＲＦ再充電周波数を最適化するために５０ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの同調範囲を提供する
ように、より大型の再充電コンデンサＣ２と並列に配置され得る。タンク電圧の大きいダ
イナミックレンジにより、スイッチＳ１の実装は、いかなる寄生漏出も回避するために、
直列に接続されたｎＭＯＳおよびｐＭＯＳトランジスタを採用する。スイッチがオフであ
るとき、ｐＭＯＳトランジスタのゲートは、バッテリ電圧Ｖバッテリに接続され、ｎＭＯ
Ｓのゲートは、接地にある。スイッチがオンであるとき、ｐＭＯＳゲートは、負のバッテ
リ電圧−Ｖバッテリにあり、ｎＭＯＳゲートは、充電ポンプ出力電圧によって制御される
。スイッチのオン抵抗は、適正なタンク品質係数を維持するために５Ω未満であるように
設計される。大型ｎＭＯＳトランジスタを伴って実装される電圧リミッタが、バッテリ電
圧よりわずかに高い全波整流出力を設定するように回路に組み込まれ得る。次いで、整流
器の出力は、調節器を通して再充電可能バッテリを充電し得る。
図３４は、駆動回路ＤＣの実施形態に関し、別個の集積回路（または「ＩＣ」）、また
は特定用途向け集積回路（または「ＡＳＩＣ」）、あるいはそれらの組み合わせに対して
作製され得る。
出力パルス列またはバーストの制御は、マイクロプロセッサから渡されるパラメータを
用いて、本非限定的実施例に示されるように、状態マシンによって局所的に管理され得る
。設計制約のほとんどは、出力駆動ＤＡＣによって課せられる。第１に、安定した電流が
、本システムのための基準に必要とされる。５Ａという最大値を伴う８ビット基準電流を
生成するようにＲ−２ＲベースのＤＡＣから成る、基準電流発生器を駆動するために、チ
ップ上で生成されて調節される、１００ｎＡの一定電流が使用される。次いで、基準電流
は、４０という最大値として設計される、ＲｏおよびＲｒｅｆの比を伴う電流出力段階で
増幅される。飽和状態で出力トランジスタを保つ必要性を排除して、電力効率を向上させ
るように電圧ヘッドルーム要求を低減させるように、オンチップ感知レジスタベースのア
ーキテクチャが、電流出力段階のために選択された。アーキテクチャは、整合を増進する
ように、出力ドライバミラーリングで薄膜レジスタ（ＴＦＲ）を使用する。正確なミラー
リングを達成するために、ノードＸおよびＹは、ＲｏおよびＲｒｅｆ上で同一の電圧降下
をもたらす、増幅器の負のフィードバックによって強制的に同一にさせられ得る。したが
って、出力電流ＩＯおよび基準電流Ｉｒｅｆの比は、ＲｒｅｆおよびＲＯの比に等しい。
コンデンサＣは、充電前段階で必要とされる電圧を保持する。ノードＹにおける電圧が
、ノードＸにおける以前の電圧に正確に等しいとき、Ｃ上の貯蔵電圧は、Ｉｂｉａｓの平
衡を保つようにＰ２のゲートに適正にバイアスをかける。例えば、ＲＯにわたる電圧が、
元のＲｒｅｆ電圧より低い場合、Ｐ２のゲートが引き上げられ、ＩｂｉａｓがＰ１上のゲ
ートを引き下げることを可能にし、ＲＯへより多くの電流をもたらす。本実施形態の設計
では、１０ｐＦの大量保持コンデンサを使用することによって、電荷注入が最小化される
。性能は、レジスタ整合、漏出、および有限増幅器利得によって、最終的に制限され得る
。５１２の電流出力段階を用いて、光学刺激ＩＣは、それぞれ５１．２ｍＡの最大電流を
送達する別個の電源を用いて（図３４に示されるように）活性化および抑制のために２つ
の出力を駆動し得る。
代替として、光学要素上の最大後方バイアスが他方の要素の降下に耐えることができる
場合には、本デバイスを逆位相（１つはシンクとして、１つはソースとして）で駆動する
ことができ、最大電流は１００ｍＡを超える。刺激率は、０．１５３Ｈｚから１ｋＨｚに
調節することができ、パルスまたはバースト持続時間は、１００秒から１２ミリ秒に調節
することができる。しかしながら、刺激出力パルス列特性における実際の制限は、電荷ポ
ンプのエネルギー伝達によって最終的に設定され、これは、概して、治療プロトコルを構
成するときに考慮されるべきである。
筐体Ｈ（またはアプリケータ、あるいは遠隔配置を介したシステム）はさらに、筐体内
に常駐するコントローラにセンサ入力を提供するように、加速度計を含み得る。これは、
例えば、高血圧症デバイスの変調および微調整のために、またはペースメーカの調節のた
めに有用であり得る。加速度計の遠隔配置は、光遺伝学的制御の下で解剖学的要素または
その付近で行われ得、かつアプリケータ内に、またはその近傍に存在し得る。顕著な検出
された運動の時期に、システムは、患者の意図に適応するようにそのプログラミングを変
更し、目下の具体的症例に対する要求に応じて、より多いまたは少ない刺激および／また
は抑制を提供し得る。
筐体Ｈはなおもさらに、本明細書で以前に説明されたように、アプリケータとともに使
用するための流体ポンプ（図示せず）を含み得る。
埋込筐体の設定および性能を変更するために、患者および／または医師用の外部プログ
ラミングデバイスを使用することができる。同様に、埋込装置は、システム状態に関する
情報およびフィードバック情報を転送するように、外部デバイスと通信し得る。これは、
ＰＣベースのシステムまたは独立型システムであるように構成され得る。いずれにしても
、本システムは、概して、テレメトリモジュール（ＴＭ）のテレメトリ回路およびアンテ
ナ（ＡＮＴ）を介して筐体と通信するべきである。患者および医師は、適宜、治療の持続
時間、光学強度または振幅、パルス幅、パルス周波数、バースト長、およびバースト率等
の刺激パラメータを調節するために、コントローラ／プログラマ（Ｃ／Ｐ）を利用し得る
。
通信リンク（ＣＬ）が確立されると、ＭＭＮプログラマ／コントローラと筐体との間の
データ転送が始まり得る。そのようなデータの実施例は、以下である。
１．筐体からコントローラ／プログラマへ：
ａ．患者使用量
ｂ．バッテリ寿命
ｃ．フィードバックデータ
ｉ．デバイス診断（エミッタ対向光センサによる直接光透過測定等）
２．コントローラ／プログラマから筐体へ：
ａ．デバイス診断に基づく更新された照射レベル設定
ｂ．パルス方式の変更
ｃ．組み込み回路の再構成
ｉ．フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（
ＡＳＩＣ）、または他の集積あるいは組み込み回路等。
非限定的実施例として、ＺｉｇＢｅｅ等の低電力および／または低周波数のいずれかで
ある近距離通信が、テレメトリに採用され得る。身体の組織は、明確に定義された電磁応
答を有する。例えば、筋肉の比誘電率は、単調な両対数周波数応答または分散を実証する
。したがって、≦１ＧＨｚの周波数範囲内で組み込みテレメトリデバイスを動作させるこ
とが有利である。２００９年（次いで、２０１１年に更新された）に、ＵＳ ＦＣＣは、
ＥＭ周波数スペクトルの一部を、Ｔｈｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ Ｒａｄｉｏｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ（「ＭｅｄＲａｄｉｏ」として知られてい
る）として知られている、埋込型システムにおける無線バイオテレメトリ専用にした。そ
のようなテレメトリを採用するデバイスは、「医療用マイクロパワーネットワーク」また
は「ＭＭＮ」サービスとして知られ得る。現在予約されているスペクトルは、４０１〜４
０６、４１３〜４１９、４２６〜４３２、４３８〜４４４、および４５１〜４５７ＭＨｚ
範囲内であり、以下の公認帯域幅を提供する。
・４０１〜４０１．８５ＭＨｚ：１００ｋＨｚ
・４０１．８５〜４０２ＭＨｚ：１５０ｋＨｚ
・４０２〜４０５ＭＨｚ：３００ｋＨｚ
・４０５〜４０６ＭＨｚ：１００ｋＨｚ
・４１３〜４１９ＭＨｚ：６ＭＨｚ
・４２６〜４３２ＭＨｚ：６ＭＨｚ
・４３８〜４４４ＭＨｚ：６ＭＨｚ
・４５１〜４５７ＭＨｚ：６ＭＨｚ
規則は、ＭｅｄＲａｄｉｏデバイスのためのチャネリング方式を特定しない。しかしな
がら、ＦＣＣが以下を規定していることを理解されたい。
・ＭＭＮは、４１３ＭＨｚ〜４１９ＭＨｚ、４２６ＭＨｚ〜４３２ＭＨｚ、４３８ＭＨｚ
〜４４４ＭＨｚ、および４５１ＭＨｚ〜４５７ＭＨｚ帯域で動作する他の公認局に有害な
干渉を引き起こすべきではない。
・ＭＭＮは、４１３ＭＨｚ〜４１９ＭＨｚ、４２６ＭＨｚ〜４３２ＭＨｚ、４３８ＭＨｚ
〜４４４ＭＨｚ、および４５１ＭＨｚ〜４５７ＭＨｚ帯域で動作する他の公認局からの干
渉を受け入れなければならない。
・ＭＭＮデバイスは、４１３ＭＨｚ〜４１９ＭＨｚ、４２６ＭＨｚ〜４３２ＭＨｚ、４３
８ＭＨｚ〜４４４ＭＨｚ、および４５１ＭＨｚ〜４５７ＭＨｚ周波数帯域を使用するＭＭ
Ｎの一部ではない他のデバイスに情報を中継するために使用されないこともある。
・ＭＭＮプログラマ／コントローラは、無線リンクの共有を調整するように、別のＭＭＮ
のプログラマ／コントローラと通信し得る。
・埋込ＭＭＮデバイスは、それらのＭＭＮ用のプログラマ／コントローラのみと通信し得
る。
・ＭＭＮ埋込デバイスは、別のＭＭＮ埋込デバイスと直接通信しないこともある。
・ＭＭＮプログラマ／コントローラは、１人の患者の体内の埋込デバイスのみを制御する
ことができる。
興味深いことに、これらの周波数帯は、連邦政府および私有地移動無線、連邦政府レー
ダ、およびラジオ局の遠隔放送等の主要基盤での他の目的で使用される。近年、より高い
周波数範囲もまた、埋込型医療デバイスにおけるテレメトリおよび無線電力伝送のために
適用可能かつ効率的であることが示されている。
ＭＭＮは、インプラント自体の中の磁気スイッチを用いて、外部磁場と干渉しない、ま
たは外部磁場によって干渉させられないように作製され得る。そのようなスイッチは、Ｍ
ＭＮプログラマ／コントローラがインプラントに近接近しているときのみ起動され得る。
これはまた、磁気スイッチによってトリガされたときのみ、放射の制限により、向上した
電気効率を提供する。巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）デバイスが、５ガウス〜１５０ガウスの活
性化磁場強度とともに利用可能である。これは、典型的には、磁気動作点と称される。Ｇ
ＭＲデバイスにおける固有のヒステリシスがあり、それらはまた、典型的には動作点磁場
強度の約半分である、磁気放出点範囲も呈する。したがって、動作点に近い磁場を利用す
る設計は、磁場がこれに適応するように成形されない限り、筐体とＭＭＮプログラマ／コ
ントローラとの間の距離に対する感受性に悩まされるであろう。代替として、ＭＭＮプロ
グラマ／コントローラの磁場強度を増加させて、それとインプラントとの間の位置／距離
に対する低減した感受性を提供し得る。さらなる実施形態では、ＭＭＮは、デバイスの安
全プロファイルおよび電気効率を向上させて、逸脱磁気ばく露の影響をあまり受けなくさ
せるために、ある周波数の磁場を必要とするように作製され得る。これは、スイッチの出
力に同調電気回路（Ｌ−ＣまたはＲ−Ｃ回路）を提供することによって達成されることが
できる。
代替として、別の種類の磁気デバイスが、スイッチとして採用され得る。非限定的実施
例として、ＭＥＭＳデバイスが使用され得る。ＭＥＭＳの１つの部材が、小型磁気リード
スイッチと同様に、その磁化率により、ＭＥＭＳの別の側面に物理的に接触するよう作製
され得るように、カンチレバー状ＭＥＭＳスイッチが構築され得る。懸垂カンチレバーは
、支持されたカンチレバー部材の端部の上に強磁性材料（限定されないが、Ｎｉ、Ｆｅ、
Ｃｏ、ＮｉＦｅ、およびＮｄＦｅＢ等）を堆積させることによって、磁気的に影響を受け
やすいように作製され得る。そのようなデバイスはまた、カンチレバーの振動が、カンチ
レバーの自然共鳴を超える周波数での振動磁場によって駆動されるときのみに接触するよ
うに、カンチレバー長により調節され得る。
代替として、赤外線感受性スイッチが使用され得る。本発明の本側面の本実施形態では
、フォトダイオードまたは光伝導体が、筐体の外面に露出され得、赤外源が、ＭＭＮのた
めの通信リンクを開始するために使用され得る。赤外光は、その低減した散乱により、可
視光より容易に身体組織に浸透する。しかしながら、図３５（１０１８）のスペクトルで
示されるように、水および他の固有発色団は、９６０、１１８０、１４４０、および１９
５０ｎｍにピークを伴う強力な吸収を有し、水のスペクトルは、７００ｎｍ〜２０００ｎ
ｍに及び、脂肪組織のスペクトルは、６００ｎｍ〜１１００ｎｍに及ぶ。
しかしながら、図３６（１０２０）のスペクトルで示されるように、組織の浸透深度は
、その散乱性質による影響をさらに受け、同図は、ミー（光の波長に類似するサイズの要
素）およびレイリー（光の波長より小さいサイズの要素）散乱効果の両方からの個々の成
分を含む、ヒトの皮膚の光学散乱スペクトルを表示する。
この光学散乱の比較的単調な低減は、上記のピークが回避されるときに、吸収をはるか
に上回る。したがって、８００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲内で動作する赤外線（または近
赤外線）伝送機が好ましくあり得る。このスペクトル範囲は、皮膚の「光学窓」として知
られている。
そのようなシステムはさらに、感知スイッチだけでなく、テレメトリに、図３７（１０
２２）に示されるもの等の電子回路を利用し得る。光学信号伝達に基づいて、そのような
システムは、高データスループット率で機能し得る。
一般的に、リンクの信号対雑音比（ＳＮＲ）は、以下のように定義され、

式中、ＩｓおよびＩＮは、それぞれ、入射信号光学強度およびフォトダイオード雑音電流
に起因する光電流であり、Ｐｓは、受信した信号の光学強度であり、Ｒは、フォトダイオ
ード応答度（Ａ／Ｗ）であり、ＩＮｅｌｅｃは、受信機の入力起因雑音であり、ＰＮａｍ
ｂは、干渉光源（周囲光等）による入射光学強度である。ＰＳは、さらに、以下のように
定義することができる。

式中、ＰＴｘ（Ｗ）は、伝送されたパルスの光学強度であり、ＪＲｘλ（ｃｍ−２）は、
波長λでの組織の光学空間インパルス応答流束であり、ηλは、λでの光学部／光学フィ
ルタにおける任意の非効率を考慮した効率係数（ηλ≦１）であり、ＡＴは、受信機光学
部が信号を積分する組織面積を表す。
全信号光電流およびシステムレベル設計パラメータに対するそれらの関係に影響を及ぼ
す、上記の因子は、エミッタ波長、エミッタ光学強度、組織効果、レンズサイズ、伝送機
・受信機不整合、受信機雑音、周囲光源、フォトダイオード応答度、光学ドメインフィル
タリング、受信機信号ドメインフィルタリング、ラインコーディング、ならびにフォトダ
イオードおよびエミッタ選択を含む。これらのパラメータの各々は、所与の設計のための
適正な信号強度が達成されるであろうことを確実にするように、独立して操作されること
ができる。
ほとんどの潜在的に干渉する光源は、比較的低い周波数（例えば、昼光：ＤＣ、蛍光灯
：最大数十または数百キロヘルツの周波数）から成り、したがって、信号ドメインで高域
通過フィルタを使用し、データ伝送のためにより高い周波数を使用することによって拒絶
されることができる信号強度を有する。
エミッタは、非限定的実施例として、ＶＣＳＥＬ、ＬＥＤ、ＨＣＳＥＬから成る群から
選択され得る。ＶＣＳＥＬは、概して、他の光源より高輝度であるとともにエネルギー効
率的であり、高周波数変調が可能である。そのような光源の実施例は、８６０ｎｍで動作
し、≦５ｍＷの平均電力を提供する、Ｆｉｎｉｓａｒ，Ｉｎｃ．からのモデル識別子「Ｈ
ＦＥ ４０９３−３４２」の下で販売されているデバイスである。他の光源もまた、種々
の受信機（検出器）のように有用である。いくつかの非限定的実施例が、以下の表に記載
される。
受信機へのテレメトリエミッタの整合は、ユニットが整列させられているという位置情
報をユーザに提供するようにコントローラ／プログラマの中のセンサと相互作用する、筐
体を伴う調整された磁石のアレイ等の非接触位置決めシステムを使用することによって向
上させられ得る。このようにして、システム全体の全体的なエネルギー消費が削減され得
る。
グリセロールおよびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が、ヒトの皮膚において光学散
乱を低減させるが、それらの臨床有用性は非常に限定されている。無傷の皮膚を通したグ
リセロールおよびＰＥＧの浸透は、これらの作用物質が親水性であり、脂溶性角質層によ
く浸透しないため、非常に最小限かつ極めて遅い。皮膚浸透を増進するために、これらの
作用物質が真皮に注射される必要があるか、または角質層が機械的（例えば、テープ剥離
、光摩耗）あるいは熱的（例えば、エルビウム：イットリウム・ガーネット（ＹＡＧ）レ
ーザアブレーション）等で除去される必要がある。そのような方法は、テープ剥離、超音
波、イオン導入、エレクトロポレーション、微細皮膚剥離術、レーザアブレーション、無
針注射ガン、および光化学的駆動型化学波（「オプトポレーション」として知られている
プロセス等）を含む。代替として、アレイの中またはローラ（Ｄｅｒｍａｒｏｌｌｅｒ（
登録商標）極微針デバイス等）の上に含まれる極微針が、浸透障壁を減少させるために使
用され得る。Ｄｅｒｍａｒｏｌｌｅｒ（登録商標）極微針デバイスは、その１９２本の針
の各々が７０μｍの直径および５００μｍの高さを有するように構成される。これらの極
微針は、２ｃｍ幅×２ｃｍ直径の円筒形ローラの上に一様に分配される。極微針ローラの
標準的使用は、典型的には、同一の皮膚領域にわたる１０〜１５回の適用後に、２４０穿
孔／ｃｍ２の穿孔密度をもたらす。そのような極微針アプローチは、確実に機能的で価値
があるが、洗浄剤が単純に無傷の皮膚上に局所的に適用され、その後、角質層および表皮
を横断して真皮の中へ移動することができる場合に、臨床有用性が向上させられるであろ
う。食品医薬品局（Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｄｒｕｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ；ＦＤ
Ａ）は、単独で、およびポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等の複合プレポリマー混合
物で利用可能である、皮膚コラーゲンの屈折率（ｎ＝１．４７）に密接に合致する屈折率
を両方とも伴う、脂溶性ポリプロピレングリコール系ポリマー（ＰＰＧ）および親水性Ｐ
ＥＧ系ポリマーを承認した。ＰＤＭＳは、光学的に透明であり、一般に、不活性、非毒性
、および不燃性と見なされる。それは、時折、ジメチコーンと呼ばれ、以前の節で詳細に
説明されたように、数種類のシリコーン油（重合シロキサン）のうちの１つである。ＰＤ
ＭＳの化学式は、ＣＨ３［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］ｎＳｉ（ＣＨ３）３であり、式中、ｎは
、反復モノマー［ＳｉＯ（ＣＨ３）２］単位の数である。適切に治療された皮膚へのこれ
らの光学洗浄剤の浸透は、高度な散乱低減および相応の光学輸送効率を達成するために約
６０分かかる。その点を考慮して、このアプローチを利用するシステムは、光学洗浄を確
立するために十分な時間後に、および、名目上、治療ばくろ露の全体を通して、またはそ
の間にそれを維持するために十分な量で、その照射を起動させるように構成され得る。代
替として、患者／ユーザは、システム使用に先立って十分な時間で皮膚を治療するように
指示され得る。
代替として、極微針ローラは、針と連通している組織洗浄剤を含み得る、中心流体チャ
ンバの追加を伴って構成され得る。この構成は、組織洗浄剤が極微針を介して直接注入さ
れることを可能にすることによって、増進した組織洗浄を提供し得る。
圧縮包帯様システムは、小乳房症、勃起不全、および神経障害痛のような本明細書で説
明される臨床的適応のうちのいくつかの場合であり得るような、アプリケータが体外で装
着される場合、圧力誘導組織洗浄を介して増進した光浸透を提供するために、表面下光遺
伝学的標的を含む組織に露出されたエミッタおよび／またはアプリケータが押し込まれる
ことができる。この構成はまた、増加した効果のために、組織洗浄剤と組み合わせられ得
る。耐えられる圧力の程度は、確実に、臨床用途およびその配置部位の関数である。代替
として、標的領域の中への光源圧縮の組み合わせはまた、アプリケータへの送達のために
外部光源から光を収集する働きもするであろう、埋込送達区画または複数の送達区画と組
み合わせられ得る。そのような実施例は、外部光源ＰＬＳ（送達区画の遠位端、または光
源自体であり得る）が患者の外部境界ＥＢと接触して配置される、図３８に示されている
。ＰＬＳは、体内に発光し、光は、収集装置ＣＡによって収集され得、ＣＡは、トランク
導波路ＴＷＧに沿って伝搬するためのレンズ、集光装置、または光を収集する任意の他の
手段であり得、ＴＷＧは、ファイバの束または他のそのような構成であり得、そして、光
を標的Ｎに近接近しているアプリケータＡｘに送達する別個の中間送達区画ＢＮＷＧｘに
分岐する。
図８７は、外部充電デバイスが、ベスト、スリング、ストラップ、シャツ、およびパン
ツから成るが、それらに限定されない群から選択され得る、搭載デバイスＭＯＵＴＮＩＮ
Ｇ ＤＥＶＩＣＥを備えている、患者による簡略化使用のために衣類上に搭載される、実
施形態を図示する。搭載デバイスＭＯＵＴＮＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥはさらに、送達区画Ｄ
Ｓに動作可能に連結されるように構成される、筐体Ｈの例証的実施例によって表されるも
の等の埋込受電モジュールの実質的に近傍に位置する、限定ではないが、磁気コイル、電
流搬送板等の無線送電放射要素ＥＭＩＴを備えている。筐体Ｈ内には、コントローラがそ
こへの電流を制御することによって光源を起動させるように、電力供給部、光源、および
コントローラがあり得る。代替として、受電モジュールは、特にアプリケータが光源を含
むように構成されるときに、アプリケータ（図示せず）に位置し得る。
電気シナプスは、ギャップ結合としても知られているシナプス前および後ニューロンの
間の狭い間隙に形成される、２つの隣接ニューロンの間の機械的および導電性リンクであ
る。ギャップ結合において、そのような細胞が互の約３．５ｎｍ以内に接近し、化学シナ
プスで細胞を分離する２０ｎｍ〜４０ｎｍの距離よりはるかに短い。多くのシステムでは
、電気シナプス系は化学シナプスと共存する。
化学シナプスと比較して、電気シナプスは、神経インパルスをより速く伝導するが、化
学シナプスとは異なり、利得を有さない（シナプス後ニューロンにおける信号が、発信ニ
ューロンの信号と同一であるか、またはそれより小さい）。電気シナプスは、多くの場合
、防衛反射等の可能な限り速い応答を必要とする神経系で、および細胞亜集団の一致した
挙動が必要とされる場合に（星状膠細胞内のカルシウム波の伝搬等で）見出される。電気
シナプスの重要な特性は、大抵、それらが双方向性であり、すなわち、両方向にインパル
ス伝送を可能にすることである。しかしながら、いくつかのギャップ結合は、一方向のみ
に伝達を可能にする。
通常、イオンによって搬送される電流は、この種類のシナプスを通って両方向に移動す
ることができる。しかしながら、時として、接合部は、脱分極に応答して開放し、電流が
２つの方向のうちの１つに移動することを防止する、電圧依存性ゲートを含む、整流シナ
プスである。いくつかのチャネルはまた、１つのセルから別のセルへ損傷を広げないよう
、増加したカルシウム（Ｃａ２＋）または水素（Ｈ＋）イオン濃度に応答して閉鎖し得る
。
本発明のある実施形態は、光遺伝学的および電気的神経刺激の両方の向上した制御を提
供するために、シナプス整流の光遺伝学的制御を提供する、システム、方法、および装置
に関する。
電気刺激（「電刺激」）等の神経刺激は、逆行性および／または順行性刺激として特徴
付けられ得る、双方向性インパルスをニューロンにおいて引き起こし得る。つまり、活動
電位が、ニューロンに沿って両方向に伝搬するパルスをトリガし得る。しかしながら、刺
激と組み合わせた光遺伝学的抑制の調整された使用は、光遺伝学的抑制を使用した逸脱信
号の抑圧または取り消しによって、意図された信号のみが標的場所を越えて伝搬すること
を可能にし得る。これは、我々が「マルチアプリケータデバイス」または「マルチゾーン
デバイス」と称するであろうものを使用して、複数の方法で達成され得る。そのようなデ
バイスで利用される個々の要素の機能および特性は、以前に定義されている。
第１の実施形態では、マルチアプリケータデバイスは、図３９Ａに示されるように、標
的神経Ｎに沿った各相互作用ゾーンＺｘに別個のアプリケータＡｘを利用するように構成
される。一実施例は、両方の端部（Ａ１、Ａ３）上での光遺伝学アプリケータ、および中
央での電気刺激デバイス（Ａ２）の使用である。本実施例は、所望の信号方向が興奮性電
極の両側にあり得る、一般的な状況を表すために選択された。許容信号方向は、中心アプ
リケータＡ２の反対側のアプリケータからの光遺伝学的抑制の選択的適用によって選択さ
れ得る。本非限定的実施例では、逸脱インパルスＥＩが、刺激カフＡ２の右側（ＲＨＳ）
にあり、矢印ＤＩＲ−ＥＩによって示されるように右に移動し、Ａ３によって覆われる標
的の一部分を通過し、所望のインパルスＤＩが、Ａ２の左側（ＬＨＳ）にあり、矢印ＤＩ
Ｒ−ＤＩによって示されるように左に移動し、Ａ１によって覆われる標的の一部分ｆを通
過する。Ａ３の活性化は、信号の光遺伝学的抑制を介してＥＩの伝送を無効にし、それを
抑圧する働きをし得る。同様に、Ａ３の代わりにＡ１の活性化は、所望のインパルスＤＩ
の伝送を抑圧し、逸脱インパルスＥＩが伝搬することを可能にするように働くであろう。
したがって、双方向性が、この三重アプリケータ構成で維持され、それをインパルス方向
制御のために融通の利く構成にする。そのような融通性は、常に臨床的に必要とされなく
てもよく、後続の段落で説明されるように、より単純な設計が使用され得る。この抑制／
抑圧信号は、治療標的の特定の動態によって決定付けられるように、電気刺激に付随また
は先行し得る。各光学アプリケータはまた、標的内のそれぞれのオプシンを活性化するた
めに２つのスペクトル的に異なる光源を利用することによって、光遺伝学的興奮および抑
制の両方を提供することが可能であるように、作製され得る。本実施形態では、各アプリ
ケータＡｘが、各自の送達区画ＤＳｘによって供給される。これらの送達区画ＤＳ１、Ｄ
Ｓ２、およびＤＳ３は、存在するアプリケータの種類によって決定付けられるように、光
および／または電気のための導管としての機能を果たす。以前に説明されたように、送達
区画は、電力供給部、処理、フィードバック、テレメトリ等を提供するために必要とされ
る電気および／または電気光学構成要素を含む、筐体に接続する。代替として、アプリケ
ータＡ２は、光遺伝学的アプリケータであり得、アプリケータＡ１またはＡ３のいずれか
が、逸脱信号方向を抑圧するために使用され得る。
代替として、前述のように、単一の方向のみが必要とされることを治療が決定付けると
きに、一対のみのアプリケータが必要とされ得る。図３９Ｂの実施形態を参照すると、上
記で説明される所望のインパルスＤＩおよび逸脱インパルスＥＩの方向性が維持される。
しかしながら、所望のインパルスＤＩが左向きとして固定されると見なされ、アプリケー
タＡ２が、以前に説明されたように、逸脱インパルスＥＩの光遺伝学的抑圧のために使用
されるので、アプリケータＡ３は無い。
代替として、図３９Ｃの実施形態を参照すると、電気および光学活性化ゾーンＺ１、Ｚ
２、およびＺ３が、空間的に分離されるが、依然として単一のアプリケータＡ内に含まれ
る、単一のアプリケータが使用され得る。
さらに、本明細書で説明される複合電気刺激および光学刺激はまた、抑制の術中試験に
使用され得、試験において、インプラントの適正な機能および光遺伝学的抑制を確認する
ために、光の印加によって電気刺激が送達および抑制される。これは、医療制約および／
または患者の特異体質および／または治療中の症状に応じて、外科的手技中に、またはそ
の後に試験するために、以前に説明されたアプリケータおよびシステムを使用して行われ
得る。マルチアプリケータ、マルチゾーンアプリケータ、あるいは複数のアプリケータの
組み合わせはまた、該アプリケータまたは複数のアプリケータ内のどの個々の光学要素が
、組織機能を抑制する最も有効および／または効率的な手段であり得るかを定義し得る。
つまり、エミッタまたは一組のエミッタを使用して、光遺伝学的抑制を介して誘発された
刺激を抑圧するか、または抑圧しようとし、使用のための最適な組み合わせを確認するた
めに患者、または標的、応答を解明あるいは測定することによって、複数のエミッタシス
テムあるいは分散型エミッタシステム内の、異なるエミッタおよび／またはアプリケータ
の効果を試験するために、電刺激デバイスがシステム診断ツールとして使用され得る。次
いで、その最適な組み合わせは、外部コントローラ／プログラマを介した筐体へのテレメ
トリリンクを介して、本システムを構成するために入力として使用され得る。代替として
、単一のエミッタまたは一組のエミッタの最適なパルス特性が、同様に解明されて埋込シ
ステムに展開され得る。
一実施形態では、システムは、抑制性および興奮性のプローブおよび／またはアプリケ
ータの両方とも、標的組織内に存在する光活性化可能なイオンチャネルを含む細胞を照射
するために使用される光学プローブであるように、構成され得る。この構成では、細胞は
、特に心臓高血圧症の治療に関して、本明細書の他の場所で説明されているように、光遺
伝学的技法を使用して修正され得る。
そのようなシステムの１つのさらなる実施形態は、ＣＮＳより近位に興奮性アプリケー
タを、興奮性アプリケータより遠位に抑制性アプリケータを配置することによって、下行
信号を抑圧しながら、上行促進性信号を脳に送信するように、光学アプリケータまたは複
数のアプリケータを迷走神経上に取り付けることであり得る。興奮性アプリケータが、例
えば、迷走神経内の標的細胞の細胞膜内の陽イオンチャネルを活性化するように、名目上
、４５０±５０ｎｍの光の１０ｍＷ／ｍｍ２〜１００ｍＷ／ｍｍ２の範囲内の照射を神経
束の表面に供給し得る一方で、抑制性アプリケータは、標的細胞の細胞膜内のＣｌ−イオ
ンポンプを活性化して、逸脱下行信号がＰＮＳに到達することを抑止するように、名目上
、５９０±５０ｎｍの光の１０ｍＷ／ｍｍ２〜１００ｍＷ／ｍｍ２の範囲内の照射を供給
する。
代替実施形態では、抑制性プローブは、神経にバイアスをかけて逸脱信号を抑圧するよ
うに、興奮性プローブに先立って起動され得る。例えば、興奮性プローブの少なくとも５
ミリ秒前に抑制性プローブを起動させることにより、Ｃｌ−ポンプがｅＮｐＨＲ３．０等
のオプシンについて少なくとも１回循環させられるための時間を可能にし、したがって、
よりロバストな逸脱信号抑制を潜在的に可能にする。他のオプシンは、本明細書の他の場
所で説明されるように、異なる時間定数を有し、後に、異なる興奮前起動時間を有する。
代替として、本システムは、抑制性および興奮性プローブおよび／またはアプリケータ
のいずれか一方のみが、標的組織内に存在する光活性化可能なイオンチャネルを含む細胞
を照射するために使用される光学プローブである一方で、他方のプローブが電気プローブ
であるように、構成され得る。電気プローブである刺激アプリケータの場合、参照するこ
とにより本明細書に明示的に組み込まれる、米国特許出願第１３／７０７，３７６号およ
び第１３／１１４，６８６号で説明されるもの等の典型的な神経刺激パラメータが使用さ
れ得る。規定の振幅および幅の刺激パルスを生成するという同一の機能を果たすための好
適な出力回路の代替実施形態を含む、刺激プローブの動作は、参照することにより本明細
書に明示的に組み込まれる、米国特許第６，５１６，２２７号および第６，９９３，３８
４号で説明されている。非限定的実施例として、参照することにより本明細書に明示的に
組み込まれる、米国特許出願第１２／３６０，６８０号で説明されるもの等の電気神経抑
制プローブを駆動するためのパラメータが使用され得る。神経抑制が電気プローブを使用
して達成されると、本デバイスは、「高周波数脱分極ブロック」と呼ばれるモードで動作
させられ得る。非限定的実施例として、高周波数脱分極ブロック電気プローブを駆動する
ためのパラメータに関する詳細については、参照することにより本明細書に明示的に組み
込まれる、Ｋｉｌｇｏｒｅ ＫＬ ａｎｄ Ｂｈａｄｒａ Ｎ，Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅ
ｎｃｙ Ｍａｍｍａｌｉａｎ Ｎｅｒｖｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ：Ｓｉｍ
ｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ
Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００６．ＥＭＢＳ ‘
０６．２８ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，ｐｐ．４９７１−４９７４を参照することができる。
さらなる実施形態では、閉ループ様式で逸脱信号抑圧の量を解明して抑制性システムパ
ラメータを調整するために、センサが使用され得る。そのようなシステムの実施例は、抑
制プローブを通り過ぎて位置するセンサＳＥＮが、逸脱神経信号抑圧の程度を解明する、
図３９Ｂまたは３９Ｃに示されている。センサＳＥＮは、例えば、ＥＮＧプローブを使用
することによって、神経信号を測定するように構成され得る。それは、代替として、物理
的な治療転帰を直接または間接的に監視するように構成される、治療センサであり得る。
そのような治療センサは、非限定的実施例として、ＥＮＧプローブ、ＥＭＧプローブ、圧
力変換器、化学センサ、ＥＫＧセンサ、または運動センサであり得る。直接センサは、化
学および圧力センサの前述の実施例等の治療転帰を直接監視するものと見なされる。間接
センサは、最終的な結果ではなく治療の効果を監視するものである。そのようなセンサは
、心臓高血圧症に対する治療に関して本明細書の他の場所で議論されているように、ＥＮ
Ｇ、ＥＫＧ、およびＥＭＧプローブの前述の実施例である。
代替として、治療センサは、患者が光学用量および／またはタイミングを少なくともい
くらか決定付けることを可能にする、患者入力デバイスであり得る。そのような構成は、
非限定的実施例として、筋痙縮等の場合に利用され得、患者は、所与の状況のための必要
レベルの制御と見なすものを提供するように、光学用量および／またはタイミングを制御
し得る。
プローブおよび／またはアプリケータ配置に関して本明細書で説明されるように、遠位
とは、より末梢の配置を指し、近位とは、神経に沿ったより中心の配置を指す。したがっ
て、興奮プローブより遠位に位置する抑制プローブは、下行神経信号を抑圧しながら上行
神経信号を提供するために使用され得る。同等に、この構成は、抑制プローブより近位に
位置する興奮プローブとして表され得る。同様に、抑制プローブより遠位に位置する興奮
プローブは、上行神経信号を抑圧しながら下行神経信号を提供するために使用され得る。
同等に、この構成は、興奮プローブより近位に位置する抑制プローブとして表され得る。
下行信号は、ＣＮＳから離れてＰＮＳに向かった遠心方向に移動し、その逆も同様に、上
行信号は、求心方向に移動する。
本発明で有用な興奮性オプシンは、非限定的実施例として、Ｃ１Ｖ１、ならびにＣ１Ｖ
１バリアントであるＣ１Ｖ１／Ｅ１６２ＴおよびＣ１Ｖ１／Ｅ１２２Ｔ／Ｅ１６２Ｔを含
む、赤方偏移脱分極オプシンと、ＣｈＲ２／Ｌ１３２ＣおよびＣｈＲ２／Ｔ１５９Ｃ、な
らびにＣｈＥＴＡ置換基Ｅ１２３ＴおよびＥ１２３Ａを伴うこれらの組み合わせを含む、
青色脱分極オプシンと、ＣｈＲ２／Ｃ１２８Ｔ、ＣｈＲ２／Ｃ１２８Ａ、およびＣｈＲ２
／Ｃ１２８Ｓを含むＳＦＯとを含み得る。これらのオプシンはまた、脱分極ブロック方式
を使用した抑制にも有用であり得る。本発明で有用な抑制性オプシンは、非限定的実施例
として、ＮｐＨＲ、Ａｒｃｈ、ｅＮｐＨＲ３．０、およびｅＡｒｃｈ３．０を含み得る。
トラフィッキングモチーフを含むオプシンが有用であり得る。抑制性オプシンは、非限定
的実施例として、図６２に記載されるものから選択され得る。促進性オプシンは、非限定
的実施例として、図６２に記載されるものから選択され得る。促進性オプシンは、非限定
的実施例として、Ｏｐｔｏ−β２ＡＲまたはＯｐｔｏ−α１ＡＲから成る群から選択され
得る。
一実施形態では、光遺伝学的治療システムは、腎神経叢の活動を選択的および制御可能
に変調することによって、心血管高血圧症を制御するために設置および利用され得る。図
４０Ａ−４０Ｂおよび４１を参照すると、右腎臓（４０）、左腎臓（４２、図４０Ａでは
部分断面図で示される）、右尿管（４４）、膀胱（４６）、および尿道（４８）を含む、
ヒト泌尿器系解剖学的構造のある側面が描写されている。図４０Ｂは、腎神経叢が、典型
的には、腎動脈の各々を少なくとも部分的に包み込むことを図示する。右腎神経叢（５０
）は、右腎動脈の周囲にウェブ様方式で滝のように降り、概して、右腎神経節（５４）を
含み、同様に、左腎神経叢（５２）は、概して、左腎動脈の周囲にウェブ様方式で滝のよ
うに降り、概して、左腎神経節（５６）を含む。図４１は、腎臓（４２）と大動脈（６２
）との間の主要血管相互連結として腎動脈（５８）を描写する、接近部分解剖学的概略図
を図示する。腎神経叢（５２）は、概して、腎筋膜（６４）の薄い層の下の腎動脈の周囲
に存在する。
原発性心血管高血圧症（「原発性」という用語は別の疾患によって引き起こされていな
い高血圧を参照して使用される）は、世界中の成人人口の約２０％〜２５％に影響を及ぼ
し、持続的に上昇した血圧レベルが、多くの有害臨床結果につながることが示されている
。これまで、高血圧症を治療する方法は、利尿薬、アドレナリン受容体拮抗薬、カルシウ
ムチャネル遮断薬、レニン阻害剤、ＡＣＥ阻害剤、アンジオテンシンＩＩ受容体拮抗薬、
アルドステロン拮抗薬、血管拡張剤、およびアルファ−２作動薬を含む、一般的な薬剤処
方を用いた、主に薬理学的ものとなっている。一部の患者にとっては、これらの薬剤部類
のうちの１つ以上を用いた治療は、血圧を正常範囲にもたらすことに成功し、したがって
、高血圧症の多くの結果のリスクを低減させる。しかしながら、多くの患者は、これらの
薬物療法に無反応なままである。これらの患者の高血圧症は、積極的な投薬計画にもかか
わらず持続し、したがって、生活を変えるほどの脳卒中、認知症、腎不全、および心不全
に向かった経路を進み続ける。医師の間で、そのような患者は、「治療抵抗性高血圧症」
に罹患していると言われる。
２００８年頃から、「腎臓脱神経」または「切除腎臓脱神経」として知られているデバ
イスベースの治療パラダイムが、治療抵抗性高血圧症患者に利用可能となっている。例え
ば、ある側面が、その全体で本明細書に組み込まれる、米国特許第６，９７８，１７４号
で説明されている。本質的に、この手技群は、腎動脈に隣接して位置付けられる腎神経叢
の複数部分を切除して破壊するために、腎動脈を通して配置される血管内カテーテル等の
高周波プローブを利用することを伴う。この手技が高血圧症に影響を及ぼす理由は、腎臓
が、通常は、血圧を上昇させる一連のプロセスを発動する神経信号を腎動脈神経叢から受
信することである。図４２を参照すると、この一連の相関身体機能は、「アンジオテンシ
ン・アルドステロン系」として医師に知られている。それらの付近の「＋」指示を伴う要
素は、本体系への促進性信号を示し、「−」指示を伴う要素は、本体系への抑制性信号を
示す。腎神経叢において神経インパルスを遮断することにより、本質的に、それが発生す
ることを防止するように、このプロセスの複数部分に停止を加え、それによって、身体の
血圧を上昇させる主要方法のうちの１つを遮断する。具体的には、心臓の上半分（心房）
内の伸張受容器は、血圧が低いことを感知するとき、脊髄を下り、５つの脊髄神経根（Ｔ
１０−Ｓ２）を通り、腎動脈神経叢を通って腎臓の中へ神経インパルスを送信し、傍糸球
体装置（何百もの個々の傍糸球体装置）を活性化する。傍糸球体装置は、図４２に示され
るように、レニンとして知られているホルモンを分泌することによって、神経インパルス
に応答する。レニンは、血流中を循環し、肝細胞によって産生されるタンパク質であるア
ンジオテンシノーゲンを、その成熟形態であるアンジオテンシンＩに変換する、酵素の役
割を果たす。アンジオテンシンＩもまた、血流中を循環し、肺の中へ向かうとき、それを
アンジオテンシンＩＩに変換するアンジオテンシン変換酵素（ＡＣＥ）に遭遇する。アン
ジオテンシンＩＩは、血流の全体を通して循環し、小動脈の内膜にある細胞の細胞膜上の
受容体によって認識される。アンジオテンシンＩＩは、これらの小動脈内膜細胞と接触す
るとき、動脈の周囲の平滑筋細胞の収縮をトリガし、動脈を収縮させる（より小さくさせ
る）ことによって反応する。したがって、アンジオテンシンＩＩは、天然「血管収縮剤」
として知られている。同時に何百もの小血管を収縮させることの効果は、心臓血管系の全
体積を縮小し、血圧を上昇させることである。アンジオテンシンＩＩはまた、他の場合よ
り多くの流体を腎臓に保持させること、および心臓が鼓動する速度を増加させることを含
む、他の方法で血圧を上昇させるように作用する。
したがって、レニンを分泌する信号が、レニンを産生する腎臓内の細胞に到達すること
を防止することによって、体系全体が遮断され、身体は、その天然アプローチによって血
圧を上昇させることができない。したがって、腎臓脱神経技法を使用して治療された患者
は、効果的に血圧を低減させ、それによって、多くの健康障害結果のリスクを低減させて
いる場合があるが、必要とされるときに血圧を上昇させる重要な能力も欠けている（すな
わち、対象神経叢の複数部分を永久的に切除または破壊することによって、良くも悪くも
この機能性がなくなっており、これらの患者は、逆の問題、すなわち、低血圧症または低
すぎる血圧のリスクがある）。低血圧症は、失神、虚血性脳卒中、および運動不能をもた
らし得る。さらに、略あらゆる種類の切除治療と同様に、組織の破壊は、手技において損
傷されることを目的としていなかった組織の破壊を伴い得る（湿潤閉鎖環境での高周波ア
ブレーションは、概して超特異的ではない）。したがって、２００８年から使用されてい
る腎臓脱神経手技は、１つの問題（高血圧症）を解決するが、その特異性および永続性の
欠如により、他の問題を生じ得る。したがって、レニン・アンジオテンシン・アルドステ
ロン軸を可逆的に遮断することができる構成、すなわち、オンまたはオフにし、効果の範
囲に沿って調整することができる構成、および特異性を有する構成の必要性がある。この
課題は、光遺伝学的技法を使用して、新規かつ前例のない様式で対処され得る。
図４５を先に参照すると、一実施形態では、治療構成は、蛍光透視法、Ｘ線撮影、超音
波、腹腔鏡検査、または血管系および他の構造を詳細に理解する他の技法を使用した、腎
循環および／または解剖学的構造研究等の術前診断および分析を含み得る（７４）。腎神
経叢のニューロンで発現される光応答性オプシンタンパク質をコードするポリヌクレオチ
ドが注入され得（７６）、その後、タンパク質の発現の待ち時間が続いて起こり得る（７
８）。実施形態では、本明細書で記載されるオプシンは、高血圧症を治療するための光遺
伝学的方法で有用であり得る。
次いで、光送達界面またはアプリケータ構成が設置され得（８０）、特異的かつ制御可
能な様式で腎神経叢を通して高血圧症の抑制を引き起こすように、照射がアプリケータを
通して送達され得る（８２）。上記で説明されるように、注射は、腎神経叢の中への移入
取り込みのためのシリンジを用いた経皮的位置から直接的に腎臓の実質（図４１の要素６
０）の中への注射、経皮的または腹腔鏡プラットフォームから腎神経叢または神経節の種
々の分岐の中へのシリンジを使用した直接注射、腎神経叢または神経節の種々の分岐上へ
のベクター溶液またはゲルの局所注射または適用、あるいは、例えば、図２Ａおよび２Ｂ
を参照して説明されるような、針の行列を伴う可動筐体またはカフを利用した注射を含む
、多くの形態を成し得る。また、上記で説明されるように、照射構成、送達システム、お
よび主要システム筐体は、いくつかの形態を成し得る。図４８を先に参照すると、一実施
形態では、例えば、筐体（Ｈ）は、制御回路と、電力供給部とを備え、送達システム（Ｄ
Ｓ）は、導線が筐体（Ｈ）をアプリケータ（Ａ）に動作的に連結すると、電力および監視
信号を渡す導線を備え、アプリケータ（Ａ）は、好ましくは、図２Ａ−２Ｂを参照して説
明されるものに類似するが、照射基板を伴うか、または図２１Ａ−２１Ｃを参照して説明
されるものに類似する、カフ型アプリケータを備えている。代替として、図１０Ａ−１０
Ｂを参照して説明されるもの等の構成が利用され得る。
概して、オプシン構成は、アプリケータを通した光の印加に応答して、関連腎神経叢の
制御可能な抑制性神経変調を促進するように選択されるであろう。したがって、一実施形
態では、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ ３．０、ＡＲＣＨ ３．０、またはＡｒｃｈＴ、あるい
はＭａｃ ３．０等の抑制性オプシンが利用され得る。別の実施形態では、上記で説明さ
れるように、過剰活性化パラダイムで促進性オプシンを利用することによって、抑制性パ
ラダイムが達成され得る。過剰活性化抑制のための好適な促進性オプシンは、ＣｈＲ２、
ＶＣｈＲ１、あるステップ関数オプシン（ＣｈＲ２バリアント、ＳＦＯ）、ＣｈＲ２／Ｌ
１３２Ｃ（ＣａｔＣＨ）、本明細書に記載される興奮性オプシン、または赤方偏移Ｃ１Ｖ
１バリアント（例えば、Ｃ１Ｖ１）を含み得、それらのうちの後者は、腎神経叢の標的神
経構造に対してアプリケータ（Ａ）に忍び込むか、またはアプリケータ（Ａ）を封入する
傾向があり得る、線維組織を通した照射浸透を援助し得る。別の実施形態では、ＳＳＦＯ
が利用され得る。ＳＦＯまたはＳＳＦＯは、バッテリ寿命を節約することに関して下流治
療に役立ち得る、数分から数時間の長期間にわたる時間ドメイン効果を有し得るという点
で区別される（すなわち、１つの光パルスは、長く持続する生理学的結果を得て、アプリ
ケータＡを通した、より少ない全体的な光の印加をもたらし得る）。上記で説明されるよ
うに、好ましくは、関連遺伝物質は、上記で説明されるような注射パラダイムと関連して
、ウイルストランスフェクションを介して送達される。抑制性オプシンは、非限定的実施
例として、図６２に記載されるものから選択され得る。促進性オプシンは、非限定的実施
例として、図６２に記載されるものから選択され得る。オプシンは、非限定的実施例とし
て、Ｏｐｔｏ−β２ＡＲまたはＯｐｔｏ−α１ＡＲから成る群から選択され得る。
使用されるウイルスは、いくつかの利用可能な遺伝子送達ベクターのうちの１つであり
得る。腎臓を神経支配する関連ニューロン部位にオプシンを送達することへの用途で使用
されるウイルス型の考慮は、ニューロンへの送達、これらのニューロンのみに対する選択
性、ウイルス積荷のトラフィッキング、アプローチの安全性、および、治療有用性を維持
することができるように、長期間にわたってオプシンを効果的に発現する能力を考慮する
。使用する１つのウイルス型は、アデノ随伴ウイルス（ＡＡＶ）であり得、これらのウイ
ルスは、それらのＤＮＡが宿主細胞ゲノムにランダムに組み込まれないという点で他の潜
在的なウイルスと比較した利点を有し、これは、発癌結果の可能性を回避するため有益で
ある。この用途で有用であり得る、ＡＡＶの複数の血清型がある。ＡＡＶ１は、腎実質ま
たは動脈自体に注射されることができ、ＡＡＶ１は、それらの中に存在する神経末端に取
り込まれるであろう。ウイルスは、後に、宿主細胞核に送達される一本鎖ＤＮＡが、ニュ
ーロンの寿命にわたって持続されるであろうエピソームコンカテマに変換されるように、
ニューロンの細胞体に逆行的に輸送されるであろう。他のウイルス血清型が、この用途で
使用され得、正確な選好は、ニューロンの細胞体に逆行的に輸送される能力、向細胞性、
および低レベルの免疫原性の組み合わせである。ＡＡＶ２が一般的に使用されており、Ａ
ＡＶ６が、より低い免疫原性を提示する一方で、ＡＡＶ１、６、８、および９は、高レベ
ルの逆行性輸送を示す。各利用可能な血清型を試験し、ニューロンの細胞体および軸索に
おける発現を分析することにより、最適なＡＡＶ血清型が当業者によって決定されること
ができる。
他のウイルスもまた、目的とする導入遺伝子を送達するために使用され得、これらは、
アデノウイルス、レンチウイルス、および仮性狂犬病または狂犬病ウイルスを含む。これ
らのウイルスは、それらのエンベロープタンパク質を、他のウイルスと、または指向性を
特定の細胞集団に向けることができるキメラエンベロープタンパク質と置換することによ
って、偽型になることができるという付加利点を有する。腎臓を神経支配するニューロン
を特異的に形質導入することができる、偽型ウイルスの使用によって、有益である、さら
に優れた特異性を得ることができ、別様に照射に応答し、所望の生理学的機能に影響を及
ぼし得る、腎動脈の平滑筋等の他の細胞におけるオプシンの発現を回避する。特異性はま
た、たとえ複数の細胞型がウイルスで形質導入されていたとしても、オプシンの発現を制
御するために細胞型特異的プロモーターを使用することによって達成され得る。サイトメ
ガロウイルス（ＣＭＶ）プロモーター等の、細胞型の間の区別がほとんどなく、遍在的発
現を可能にするプロモーターが、この治療用途で使用され得る。しかしながら、腎臓を神
経支配するニューロンに特異的に発現を向けるプロモーターを使用して、さらに優れた選
択性が達成され得る。そのようなプロモーターの実施例は、ヒトシナプシンおよびニュー
ロン特異的エノラーゼを含むが、それらに限定されない。選択されるプロモーターについ
ては、機能レベルがニューロンにおいて獲得され得るように、オプシンの十分な発現とと
もに、標的効果を防止するために必要に応じて制限されるような発現があり得る。特定の
ニューロンの細胞型については、種々のプロモーターが利用され得る。例えば、運動ニュ
ーロンについては、ニワトリベータアクチン（ＣＢＡ）、転写因子Ｈｂ９、「運動ニュー
ロンの生存」（ＳＭＮ１）、メチル−ＣｐＧ−結合タンパク質−２（ＭｅＣＰ２）に由来
するプロモータードメイン、ならびに転写因子Ｐａｘ６、Ｎｋｘ６．１、Ｏｌｉｇ２、お
よびＭｎｒ２のプロモーターが、成功して利用され得る。感覚ニューロンについては、潜
伏関連プロモーター２（ＬＡＰ２）、ニューロン特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）が使用され
得る。本明細書に記載される他のプロモーターも有用であり得る。
構築物で特異的トラフィッキングおよび標的化配列を使用することによって、この用途
で使用される構築物における追加の機能性を達成することができる。オプシンは、ニュー
ロンの形質膜上で発現されるときのみ機能するため、ＥＲ、ゴルジ装置を通り、特異的に
形質膜へのオプシンのトラフィッキングを助長するであろう、シグナル配列の追加が、最
も効率的な発現を可能にすることができる。さらに、所望の場所でのオプシンの存在をさ
らに増加させることができる、細胞体、軸索、または樹状突起等の特異的コンパートメン
トにオプシンを向ける配列が組み込まれることができる。
図４３を参照すると、１つ以上の比較的小さい経皮的ポート創傷を通って対象解剖学的
構造の中へ延びる、２つの小型把持／切断ツールを示す、腹腔鏡カメラ視野（７０）に示
されるように、腹腔鏡手技を使用して、腎筋膜（６４）ならびに下層の腎動脈および腎神
経叢に到達し得る。図４４を参照すると、カフ様アプリケータ（Ａ）は、相互連結された
（ＤＳ）埋込型システム筐体（Ｈ）によって指示されるような照射を促進するために、腎
神経叢（５２）に直接隣接する腎動脈（５８）の部分の周囲に設置され、筐体（Ｈ）も、
筐体（Ｈ）が患者の骨盤付近に存在する図４８に示されるように、好ましくは、患者体内
にも埋め込まれる。図４８の実施形態はまた、プログラミング、データ交換、または誘導
バッテリ充電のために、筐体（Ｈ）に無線で（すなわち、誘導技法を使用して）接続され
得る、外部プログラマ／コミュニケータ（９４）も示す。図４８の実施形態はまた、「Ｈ
ｙｐｅｒ−ＩＭＳ」という商標の下でＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ−Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
から入手可能なもの等の埋込型血管内圧力センサ（９０）も備え、センサ（９０）は、導
線（８８）を介して筐体（Ｈ）内のコントローラに接続され得、センサが設置され（９６
）、血圧の閉ループ制御のために利用され得る（９８）図４９に説明されるように、閉ル
ープ高血圧症制御（すなわち、血圧がセンサ９０を使用して監視され、光遺伝学制御シス
テムＨ、ＤＳ、Ａを使用して制御され得る）を促進する。
代替として、システムは、電力を埋込型電力供給部に供給するように構成される、患者
の体内に埋め込まれる１つ以上の無線電力伝達インダクタ／受信機を利用するように構成
され得る。
誘導結合および無線電力伝達の種々の異なるモダリティがある。例えば、Ｗｉｔｒｉｃ
ｉｔｙから入手可能であるような非放射共鳴結合、または多くの消費者デバイスで見られ
る、より従来的な誘導（近距離）結合がある。全ては、本発明の範囲内と見なされる。提
案された誘導受信機は、長期間にわたって患者に埋め込まれ得る。したがって、インダク
タの機械的融通性は、ヒトの皮膚または組織に類似する必要があり得る。生体適合性であ
ることが知られているポリイミドが、フレキシブル基板に使用された。
非限定的実施例として、平面スパイラルインダクタが、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ
Ｂ）技術を使用して可撓性埋込型デバイスに製作され得る。フープ、スパイラル、蛇行、
および閉鎖構成を含むが、それらに限定されない、多くの種類の平面インダクタコイルが
ある。２つのインダクタの間で磁束および磁場を集中させるために、コア材料の透磁率が
最も重要なパラメータである。透磁率が増加するにつれて、より多くの磁束および磁場が
２つのインダクタの間に集中させられる。フェライトは、高い透磁率を有するが、蒸発お
よび電気めっき等の微細加工技術と適合性がない。しかしながら、電着技法が、高い透磁
率を有する多くの合金に採用され得る。具体的には、Ｎｉ（８１％）とＦｅ（１９％）と
の組成薄膜が、最大透磁率、最小保磁力、最小異方性磁場、および最大機械的硬度を兼ね
備えている。そのようなＮｉＦｅ材料を使用して製作された例示的なインダクタは、患者
の組織内に埋め込まれ得る、可撓性の２４ｍｍ正方形を備えているデバイスで、約２５μ
Ｈの結果として生じる自己インダクタンスに対して、２００μｍ幅のトレース線幅、１０
０μｍ幅のトレース線空間を含み、４０回の巻数を有するように構成され得る。出力率は
、自己インダクタンスに正比例する。
日本および米国等の多くの国での高周波保護ガイドライン（ＲＦＰＧ）は、１０ｋＨｚ
〜１５ＭＨｚの周波数範囲内の電磁場下で非接地金属物体による接触危険に対して、電流
の限界を推奨している。送電は、概して、皮下組織への効果的な浸透のために、数十ＭＨ
ｚと同じくらいの高さの搬送周波数を必要とする。
本発明のある実施形態では、埋込電力供給部は、外部無線電力伝達デバイスとともに使
用されるときに、インプラント内にある、またはインプラントに関連付けられる光源およ
び／または他の回路を動作させるために十分な電気エネルギーを貯蔵するように、再充電
可能マイクロバッテリ、および／またはコンデンサ、および／または超コンデンサの形態
を成し、または別様にそれを組み込んでもよい。ＶＡＲＴＡから入手可能な再充電可能Ｎ
ｉＭＨボタン電池等の例示的なマイクロバッテリが、本発明の範囲内である。超コンデン
サは、電気化学コンデンサとしても知られている。
図４６は、オプシン遺伝物質およびアプリケータが、患者への手技の数を最小化するよ
うに同時に設置される（８４）、実施形態を図示する。
図４７は、オプシン遺伝物質およびアプリケータが、例えば、上記の図２Ａおよび２Ｂ
を参照して説明されるように、注射手段としても機能するアプリケータにより同時に設置
される（８６）、実施形態を図示する。
図５０を参照すると、解剖学的変動は、概して、本明細書で説明されるもの等の手技で
対処され得、したがって、患者が追加の腎動脈（１００）を有する症例で、３つのアプリ
ケータが腎動脈の各々に配置され、腎神経叢の関連部分を制御することが望ましくあり得
る。抑制性オプシンタンパク質は、非限定的実施例として、ＮｐＨＲ、ｅＮｐＨＲ １．
０、ｅＮｐＨＲ ２．０、ｅＮｐＨＲ ３．０、Ｍａｃ、Ｍａｃ ３．０、Ａｒｃｈ、Ａ
ｒｃｈ３．０、およびＡｒｃｈＴから成る群から選択され得る。抑制性オプシンは、非限
定的実施例として、図６２に記載されるものから選択され得る。促進性オプシンタンパク
質は、非限定的実施例として、ＣｈＲ２、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２Ｔ、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１６２Ｔ
、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２Ｔ／Ｅ１６２Ｔ、ＣａｔＣｈ、ＶＣｈＲ１−ＳＦＯ、およびＣｈＲ
２−ＳＦＯから成る群から選択され得る。促進性オプシンは、非限定的実施例として、図
６２に記載されるものから選択され得る。オプシンは、非限定的実施例として、Ｏｐｔｏ
−β２ＡＲまたはＯｐｔｏ−α１ＡＲから成る群から選択され得る。光源は、約０．１ミ
リ秒〜約２０ミリ秒のパルス持続時間、約０．１パーセント〜１００パーセントのデュー
ティサイクル、および約５ミリワット／平方ミリメートル〜約２００ミリワット／平方ミ
リメートルの表面放射照度を送達するように制御され得る。
図８８Ａおよび８８Ｂは、心臓高血圧症の制御のための腎神経叢の光遺伝学的制御のた
めに、少なくとも部分的に埋込型のシステムを展開するように、トロカールおよびカニュ
ーレが使用され得る、本発明の代替実施形態を示す。トロカールＴＲＯＣＡＲは、アプリ
ケータおよび筐体等の本発明の要素の近似の意図された展開場所に対応し得る、外科的ア
クセス点の間で組織を通るトンネルを生成するために使用され得る。カニューレＣＡＮＮ
ＵＬＡは、トロカールの挿入とともに、またはその後に、患者の組織に挿入され得る。ト
ロカールは、システム要素の導入のための開放管腔を提供するように、カニューレの挿入
および配置に続いて除去され得る。次いで、カニューレＣＡＮＮＵＬＡの開放管腔は、筐
体とアプリケータとの間の経路に沿って送達区画Ｄを位置付ける手段を提供し得る。送達
区画ＤＳの端部は、端部キャップＥＮＤＣによって覆われ得る。端部キャップＥＮＤＣは
さらに、蛍光透視撮像および／または誘導下でデバイスの可視性を増進する放射線不透過
性マーキングＲＯＰＭを備えているように構成され得る。端部キャップＥＮＤＣは、送達
区画ＤＳの光学表面、または埋め込まれている他のシステム構成要素が劣化させられない
ことを確実にするように、水密シールを提供し得る。カニューレは、送達区画ＤＳの埋め
込み後に除去され得る。後に、送達区画ＤＳは、本明細書の他の場所で説明されているよ
うに、標的組織および／または筐体に配置されるアプリケータに接続され得る。さらなる
実施形態では、端部キャップＥＮＤＣまたは送達区画ＤＳ自体は、さらなる操作およびシ
ステムの残りの部分への接続を待ちながら、埋込デバイスがその場所で固定して存在する
ことを可能にする、限定されないが、フック、タイン、およびバーブ等の一時的組織固定
要素ＡＦｘも含むように構成され得る。
図８９は、端部キャップＥＮＤＣに添着されるバーブ付き組織固定要素ＡＦを利用する
ようにさらに構成される、図８８ＡおよびＢに類似する代替実施形態を図示する。組織固
定要素ＡＦは、本実施例では、患者の組織に挿入される際にデバイスの先端である、鋭い
端部ＳＨＡＲＰを伴う皮下注射針として示される、カニューレＣＡＮＮＵＬＡとともに、
挿入後に実質的に定位置にとどまるように、バーブ付きであり得る。組織固定要素ＡＦの
バーブ付き特徴は、組織に挿入され、送達区画ＤＳが除去されることを実質的に可能にし
ない。なおもさらなる実施形態では、組織固定要素ＡＦは、起動されたときにのみ、挿入
後に実質的に定位置に積極的にとどまる構成であり、したがって、初期埋め込み中に容易
に再配置され、捕捉した組織から端部を解放するために送達区画ＤＳの順方向運動と併せ
て利用される能力を提供するように、トリガ機構（図示せず）等のアクチュエータに応答
させられ得る。送達区画ＤＳは、例証的実施形態に示されるように、実質的にカニューレ
ＣＡＮＮＵＬＡの中空中心管腔の内側に、または実質的にわずかにその前方にあり得る。
本明細書で使用される場合、カニューレはまた、細長い部材または送達導管も指す。細長
い送達導管は、カニューレであり得る。細長い送達導管は、カテーテルであり得る。カテ
ーテルは、操縦可能なカテーテルであり得る。操縦可能なカテーテルは、電気機械要素に
動作可能に連結されている電子マスタ入力デバイスを用いてオペレータによって作成され
るコマンドに応答して、細長い送達導管の中への操縦を電気機械要素に誘発させるように
構成されている、ロボットで操縦可能なカテーテルであり得る。埋込の外科的方法はさら
に、第１の解剖学的場所と第２の解剖学的場所との間の定位置に送達区画を残して、細長
い送達導管を除去することを含み得る。
本発明の代替実施形態は、心臓高血圧症の治療のために腎神経叢の神経抑制に影響を及
ぼすように、標的組織の細胞内のＳＦＯおよび／またはＳＳＦＯオプシンの使用を含み得
、そのようなシステムは、感光性タンパク質を活性化し、次いで、後に非活性化するため
に、２色照明システムを備え得る。本明細書の他の場所で説明されるように、ステップ関
数オプシンは、名目上、４５０ｎｍのＬＥＤまたはレーザ光源等の青色または緑色光を使
用して活性化され得、名目上、６００ｎｍのＬＥＤまたはレーザ光源等の黄色または赤色
光を使用して非活性化され得る。これらの色の時間的調整は、０．１ミリ秒〜約１０ミリ
秒の持続時間の活性化パルスを生成するように、活性化のための第１の光源をパルス状に
し、次いで、第１の光源からの活性化パルスの完了後の１ミリ秒〜１００ミリ秒の時間で
、０．１ミリ秒〜約１０ミリ秒の持続時間の非活性化パルスを生成するように、非活性化
のための第２の光源をパルス状にすることによって、過刺激（脱分極）ブロック状態を生
じるように行われ得る。代替として、限定されないが、ＮｐＨＲおよびＡｒｃｈ等のある
抑制性オプシンが、同様に、青色光を使用して非活性化され得る。
腎神経抑制のためのシステムは、アプリケータ、コントローラ／筐体、送達区画、およ
び他の説明されるシステム要素のうちのいずれかの組み合わせから構成され、本明細書で
定義される治療パラメータを利用し得ることが理解される。非限定的実施例として、名目
上、５９０ｎｍのＬＥＤ光源を備えているシステムは、埋込型筐体内から光を透過させる
ように、密封光学貫通接続を介して、３７本の１００μｍ直径光ファイバの束から成る導
波路送達区画に動作可能に連結され、腎動脈の表面において、約０．１ミリ秒〜約１０ミ
リ秒のパルス持続時間、２０％〜５０％のデューティサイクル、および５ｍＷ／ｍｍ２〜
２０ｍＷ／ｍｍ２の放射照度で、標的組織内のＮｐＨＲオプシンを含む細胞を照射するよ
うに、腎動脈の上または外部の周囲に配置され得る、複数の出力結合器から成り、反射ス
リーブを装着した、軸方向に巻かれたスラブ型アプリケータに、その中のコントローラに
よって制御され得る。
図ＸＸは、図１０−２６、３１−３４、３７、４０−５０、６４−６９、７３−７５、
および８７−８９に関してさらに詳細に説明されるように、要素を備えている、腎神経叢
の光遺伝学的抑制を介した心臓高血圧症の治療のためのシステムの代替的な例示的実施形
態を示す。アプリケータＡ、すなわち、図１８および２１−２３に関してさらに詳細に説
明されるように、広げられたときに幅１０ｍｍおよび長さ４０ｍｍである、巻かれたスラ
ブ型アプリケータは、図４０−５０に関してさらに詳細に説明されるように、腎臓４２の
腎神経叢５２を含む腎動脈５８の周囲に展開される。アプリケータＡはさらに、図２１Ｂ
に関してさらに詳細に説明されるように、内面ＩＳおよび外面ＯＳを備え、外面ＯＳは、
放射光を標的組織Ｎ（本実施例では腎神経叢５２である）の中へ再循環させるように構成
される少なくとも部分的に反射する表面であり得る。アプリケータＡはさらに、図２４お
よび６９に関してさらに詳細に説明されるように、センサＳＥＮ１を備えている。光は、
図１０−２１に関してさらに詳細に説明されるように、送達区画ＤＳを介してアプリケー
タＡに送達される。コネクタＣは、図１０Ａおよび６４−６８に関してさらに詳細に説明
されるように、送達区画ＤＳからアプリケータＡに光を動作可能に連結するように構成さ
れる。送達区画ＤＳはさらに、図１７Ｂおよび８２−８２に関してさらに詳細に説明され
るように、起伏Ｕを備えている。送達区画ＤＳはさらに、センサＳＥＮ１と筐体Ｈのコン
トローラＣＯＮＴとの間に信号ワイヤＳＷを備えているように構成される。したがって、
コネクタＣはさらに、電気接続も提供するように構成される。送達区画ＤＳは、図７３−
７５に関してさらに詳細に説明されるように、光学貫通接続ＯＦＴを介して筐体Ｈに動作
可能に連結される。光は、図１６に関してさらに詳細に説明されるように、ビーム結合器
ＢＣを用いて組み合わせられた後に、筐体Ｈ内の光源ＬＳ１およびＬＳ２から送達区画Ｄ
Ｓに提供される。光源ＬＳ１およびＬＳ２は、本明細書の他の場所でさらに詳細に説明さ
れるように、標的組織５２内に常駐するオプシンを活性化および／または非活性化するよ
うに空間的に異なる出力を提供する、ＬＥＤおよび／またはレーザを備えているように構
成され得る。筐体Ｈ内で示されるコントローラＣＯＮＴは、明確にするために、図３２−
３４に関してさらに詳細に説明されるものの簡略化である。外部臨床医プログラマモジュ
ールおよび／または患者プログラマモジュールＣ／Ｐは、図３１−３２および３９に関し
てさらに詳細に説明されるように、通信リンクＣＬを介し、アンテナＡＮＴを介し、テレ
メトリモジュールＴＭを介してコントローラＣＯＮＴと通信し得る。明確にするために示
されていない電力供給部ＰＳは、図３１−３１−３４に関してさらに詳細に説明されるよ
うに、外部充電器ＥＣを使用して無線で再充電され得る。さらに、外部充電器ＥＣは、図
８７に関してさらに詳細に説明されるように、搭載デバイスＭＯＵＴＮＩＮＧ ＤＥＶＩ
ＣＥ内に存在するように構成され得る。搭載デバイスＭＯＵＴＮＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥは
、特に、本例示的実施形態のために良く構成されるようなパンツであり得る。外部充電器
ＥＣ、ならびに外部臨床医プログラマモジュールおよび／または患者プログラマモジュー
ルＣ／Ｐ、および搭載デバイスＭＯＵＴＮＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥが、体外空間ＥＳＰ内に
位置し得る一方で、システムの他の部分は、図３１および７０に関してさらに詳細に説明
されるように、埋め込まれて体内空間ＩＳＰ内に位置し得る。本システムはさらに、図４
８に関してさらに詳細に説明されるように、大腿動脈内に常駐する埋込血管内血圧センサ
９０を備え得る。「Ｈｙｐｅｒ−ＩＭＳ」という商標の下でＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ−Ｇｅ
ｓｅｌｌｓｃｈａｆｔから入手可能なもの等の埋込型血管内圧力センサ９０が、閉ループ
高血圧症制御を促進するように、導線（８８）を介して筐体（Ｈ）内のコントローラに接
続され得る。導線８８は、非限定的実施例として、Ｂａｌ−ＳＥＡＬからのＳＹＧＮＵＳ
（登録商標）埋込型接触システム等の電気貫通接続ＥＦＴを介して、筐体Ｈのコントロー
ラＣＯＮＴに接続され得る。
オプシン遺伝物質の光感受性が最重要であり得るあるシナリオでは、波長（上記で議論
されるように、ある「赤方偏移」オプシンが、組織構造等の物質を通る関連放射波長のさ
らに優れた透過性により、有利であり得る）にあまり焦点を合わせず、応答時間と光感受
性（または吸収断面）との間に示されているトレードオフにさらに焦点を合わせることが
望ましくあり得る。換言すると、多くの用途での最適なオプシン選択は、システム動態お
よび光感受性の関数であり得る。例えば、図６２Ａのプロット（２５２）を参照すると、
５０％応答（または「ＥＰＤ５０」、より低いＥＰＤ５０は、より多くの感光性を意味す
る）のための電気生理学用量が、時間的精度（照射が中断された後にオプシンが非活性化
する時間定数を表す「τｏｆｆ」）に対して描写されている。これらのデータは、その全
体で参照することにより本明細書に組み込まれ、前述のトレードオフを例証する、Ｍａｔ
ｔｉｓ ｅｔ ａｌ，Ｎａｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ２０１１，Ｄｅｃ １０；９（２）：１
５９−１７２からのものである。ＥＰＤ５０およびτｏｆｆに加えて、オプシン選択最適
化に関与する他の重要因子は、ばく露密度（「Ｈ−ｔｈｒｅｓｈ」）および光電流レベル
を含み得る。Ｈ−ｔｈｒｅｓｈは、オプシンのＥＰＤ５０用量を決定することによって査
定され得、オプシンによって生成されるチャネルが「リセット」することを長く要求する
ほど、関連膜が長く分極したままとなり、したがって、さらなる脱分極を遮断するであろ
う。以下の表は、特性が比較された、いくつかの例示的なオプシンを特色とする。
したがって、オプシンタンパク質選択の観点から、低いばく露密度（「Ｈ−ｔｈｒｅｓ
ｈ」）、長い光回復時間（τｏｆｆ）、および高い光電流の組み合わせが、極端な時間的
精度を必要としない用途に適したオプシンをもたらす。上記で説明されるように、さらな
る考慮が、オプシンを活性化することに関与する光または放射線の光学浸透深度に残って
いる。組織は、濁った媒体であり、大部分はミー（光の波長に類似するサイズの要素）お
よびレイリー（光の波長より小さいサイズの要素）散乱効果によって強度密度を減衰させ
る。両方の効果は、波長に反比例し、すなわち、より短い波長が、より長い波長より多く
散乱させられる。したがって、照射源と標的との間に挿入された組織がある構成について
は、より長いオプシン励起波長が好ましいが、必要とはされない。オプシンを含む標的組
織における最終放射照度（光学強度密度および分布）とオプシン自体の応答との間で平衡
が保たれ得る。（単純ラムダ−４散乱依存性を仮定した）組織内の浸透深度が、上記の表
に記載される。全ての上記のパラメータを考慮すると、Ｃ１Ｖ１（Ｅ１６２Ｔ）およびＶ
ＣｈＲ１の両方が、低いばく露閾値、長い光回復時間、および光学浸透深度の組み合わせ
により、多くの臨床シナリオでの望ましい選択であり得る。図６２Ｂ−６２Ｃおよび６２
Ｅ−６２Ｉは、候補オプシンの種々のパラメータの相互作用／関係を実証する、前述の組
み込まれたＭａｔｔｉｓらの２０１１参考文献からのデータを含む、さらなるプロット（
それぞれ、２５４、２５６、２６０、２６２、２６４、２６６、２６８）を示す。図６２
Ｄは、その全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｙｉｚｈａｒ ｅｔ ａ
ｌ，Ｎｅｕｒｏｎ．２０１１ Ｊｕｌｙ；７２：９−３４からのデータを含む、図４Ｂに
示されるものに類似するプロット（２５８）を示す。図６２Ｊの表（２７０）は、全てが
それらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ，２
００９，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２８４：
５６２５−５６９６、Ｇｒａｄｉｎａｒｕ ｅｔ ａｌ，２０１０，Ｃｅｌｌ：１４１：
１−１２、Ｗｅｎ ｅｔ ａｌ．，ＰＬｏＳ Ｏｎｅ．２０１０；５（９）：ｅ１２８９
３、Ｌｉｎ ｅｔ ａｌ，Ｂｉｏｐｈｙｓ Ｊ．２００９；９６（５）：１８０３−１４
、Ｌｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．２０１３ １６（１０）：１４９
９−１５０８に加えて、前述の組み込まれたＹｉｚｈａｒらのＮｅｕｒｏｎ ２０１１参
考文献からのデータを示す。
例示的なオプシンならびに例示的なシグナルペプチドのアミノ酸配列、シグナル配列、
ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配列が、図５１−６１に示されている。例示的な
オプシン、シグナルペプチド、シグナル配列、ＥＲ搬出配列、およびトラフィッキング配
列についての情報はまた、全てが参照することにより組み込まれる、公開米国特許出願第
２０１３００１９３２５号および第２０１１０１１２１７号、公開ＰＣＴ出願第ＷＯ／２
０１３／１２６５２１号、Ｙｉｚｈａｒ ｅｔ ａｌ，Ｎａｔｕｒｅ．２０１１；４７７
（７３６３）：１７１−８、Ｚｈａｎｇ Ｆ，ｅｔ ａｌ．，Ｃｅｌｌ．２０１１；１４
７（７）：１４４６−５７、Ｍａｔｔｉｓ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ．２
０１１；９（２）：１５９−７２、およびＦｅｎｎｏ ｅｔ ａｌ．，Ａｎｎｕ Ｒｅｖ
Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．２０１１；３４：３８９−４１２，Ｐｒａｋａｓｈ ｅｔ ａｌ．
，２０１２ Ｎａｔｕｒｅ Ｍｅｔｈｏｄｓ ９（１２）：１１７１−１１７９の中、な
らびに図５１−６１で引用されるＧｅｎＢａｎｋ記録の中にもある。
図９０−１０１を参照すると、上記で説明されるもの等の技術を特色とする手技を行う
ための種々の構成が図示されている。例えば、図９０を参照すると、光遺伝学的介入を介
して患者の高血圧症を制御するための一実施形態が図示され、血圧特性化、心エコー検査
、パフォーマンスストレス検査、および／または血液化学検査等の患者分析および診断（
１０３０）とともに、腎神経骨盤等の組織構造が介入のために標的化され得る（１０３２
）。標的組織構造は、感光性タンパク質をコードするように遺伝子操作され得（ウイルス
媒介遺伝子送達、エレクトロポレーション、超音波、流体力学的送達、または直接注射に
よる裸ＤＮＡの導入等によって、あるいは陽イオン性脂質またはポリマー等の追加の促進
因子によって補足されるように、１０３４）、光学アプリケータが埋め込まれ、光学アプ
リケータが、感光性タンパク質を有するように遺伝子操作された腎神経叢等の標的組織構
造の少なくとも１つの分岐に光子を送達することを可能にする構成で、組織構造に連結さ
れ得る（１０３６）。埋込型光源および埋込型電力供給部が、埋め込まれ、安定性を提供
するように１つ以上の組織構造に連結され得、埋込型光源は、埋込型光源が埋込型電力供
給部から電流を引き出しているときに、光子を入力として光学アプリケータに送達するよ
うに構成される（１０３８）。埋込型センサが、患者の体内に展開され、患者の血圧に関
連する出力信号を提供するように構成され得る（１０４０）。埋込型コントローラが、埋
め込まれ、少なくとも１つの組織構造に連結され得、埋込型コントローラは、埋込型セン
サから受信される出力信号に少なくとも部分的に基づいて、腎神経叢の少なくとも１つの
分岐内で活動電位伝送を少なくとも部分的に抑制するために、埋込型光源に、埋込型光源
および埋込型光アプリケータを通した感光性タンパク質への十分な照射を向けさせるよう
に構成され得る（１０４２）。したがって、閉ループ高血圧症制御パラダイムが、感光性
タンパク質を利用して実行され得る。
図９１を参照すると、図９１の実施形態が血圧センサを伴わない開ループパラダイムを
特色とすることを除いて、図９０の実施形態に若干類似する実施形態が図示され、図９１
は、患者分析および診断（１０３０）、腎神経叢枝等の標的組織構造の識別（１０３２）
、感光性オプシンタンパク質をコードする標的組織構造の遺伝子操作（１０３４）、光学
アプリケータ（１０３６）および埋込型光源（１０３８）の埋込とともに、埋込型コント
ローラが、埋込型光源に動作可能に連結されるように埋め込まれ、腎神経叢の少なくとも
１つの分岐内で活動電位伝送を少なくとも部分的に抑制するために、埋込型光源に、埋込
型光源および埋込型光アプリケータを通した感光性タンパク質への十分な照射を向けさせ
るように構成される（１０４４）。コントローラは、長期的刺激を誘発するか、または引
き起こして（すなわち、心臓ペースメーカのペーシング機能性と若干類似して長期間に及
ぶが、本実施例では、ペーシングは、活動電位の生成／伝搬を防止するように抑制性オプ
シンコード神経を刺激し得る）腎神経叢が患者の血圧を上昇させることを防止するように
構成され得る。
図９２を参照すると、閉ループ照度構成が描写され、患者分析および診断（１０３０）
、ならびに１つ以上のニューロンまたは神経等の標的組織構造の識別（１０４８）ととも
に、標的組織構造が、感光性オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得（
１０３４）、標的組織構造に隣接する場所での埋め込み後に、光を標的組織構造に送達す
るように、埋込型光学アプリケータが提供され得る（１０５０）。埋込型光学アプリケー
タは、光源、コントローラ、電力供給部、および埋込型照度センサに動作可能に連結され
得、それによって、コントローラは、電力供給部に、電流が光源へ流動することを可能に
させ、埋込型照度センサからの出力信号に少なくとも部分的に基づいて埋込型光アクチュ
エータへの光子の放出を引き起こし、埋込型照度センサは、埋込型光アプリケータによっ
て標的組織構造に向けられる光子の少なくとも一部分を捕捉するように位置付けられる（
１０５２）。
図９３を参照すると、活動電位の方向性制御が、感光性タンパク質を含む神経において
達成され得る、構成が図示されている。図９３に示されるように、患者分析および診断（
１０３０）、ならびに１つ以上のニューロンまたは神経等の標的組織構造の識別（１０４
８）とともに、標的組織構造は、感光性オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操
作され得（１０３４）、埋込型光学アプリケータが提供され、標的神経を係合し、光を標
的神経に送達するように構成され得、埋込型光学アプリケータは、標的神経において膜分
極変化を引き起こすように埋込型光学アプリケータによって標的神経の中へ放出され得る
光子を、埋込型光学アプリケータに送達するように構成されている光源に動作可能に連結
される（１０５４）。標的神経を係合して刺激するように構成される、「電刺激」または
電気刺激電極等の埋込型電気刺激アプリケータが提供され得、埋込型電気刺激アプリケー
タは、標的神経において膜分極変化を引き起こすように埋込型電気刺激アプリケータによ
って標的神経の中へ放出され得る電子を、埋込型電気刺激アプリケータに送達するように
構成されている電源に動作可能に連結される（１０５６）。コントローラが、光源および
電源に動作可能に連結され、電流を埋込型電気刺激アプリケータへ流動させるとともに、
光子を埋込型光学アプリケータに向けるように構成され得、それによって、神経に沿って
第１の所望の方向に伝搬し、神経に沿って逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生成さ
れる（１０５８）。
図９４を参照すると、活動電位の方向性制御が、感光性タンパク質を含む神経において
達成され得る、別の構成が図示されている。図９４に示されるように、患者分析および診
断（１０３０）、ならびに１つ以上のニューロンまたは神経等の標的組織構造の識別（１
０４８）とともに、標的組織構造は、上記で議論されるように、ウイルス媒介遺伝子送達
、エレクトロポレーション、超音波、流体力学的送達、または直接注射による裸ＤＮＡの
導入等によって、あるいは陽イオン性脂質またはポリマー等の追加の促進因子によって補
足されるように、２つの異なる感光性オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作
され得る（１０６０）。第１の埋込型光学アプリケータが提供され、標的神経を係合し、
光を標的神経に送達するように構成され得、第１の埋込型光学アプリケータは、標的神経
において膜分極変化を引き起こすように第１の埋込型光学アプリケータによって標的神経
の中へ放出され得る光子を、第１の埋込型光学アプリケータに送達するように構成されて
いる、第１の光源に動作可能に連結される（１０６２）。第２の埋込型光学アプリケータ
が提供され、標的神経を係合し、光を標的神経に送達するように構成され得、第２の埋込
型光学アプリケータは、標的神経において膜分極変化を引き起こすように第２の埋込型光
学アプリケータによって標的神経の中へ放出され得る光子を、第２の埋込型光学アプリケ
ータに送達するように構成されている第２の光源に動作可能に連結される（１０６４）。
コントローラが、第１の光源および第２の光源に動作可能に連結され得、コントローラは
、選択されて関連神経に送達される特定の種類のオプシンタンパク質に応じて、神経に沿
って第１の所望の方向に伝搬し、神経に沿って逆方向に実質的に伝搬しない活動電位が生
成されるように、光子を第１および第２の埋込型光学アプリケータの各々に向けるように
構成される（１０６８）。
図９５を参照すると、感光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激するためのシステム
を設置する方法が図示され、ある構成要素は、事前連結される。図９５に示されるように
、患者分析および診断（１０３０）、ならびに１つ以上のニューロンまたは神経等の標的
組織構造の識別（１０４８）とともに、標的組織構造は、感光性オプシンタンパク質をコ
ードするように遺伝子操作され得（１０３４）、埋込型光学アプリケータが提供され、標
的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋込型コントローラに
永久的に動作可能に連結されるように構成され得、埋込型光学アプリケータ、埋込型光源
、埋込型電力供給部、および埋込型コントローラは、事前連結および密封構成で提供され
、共通外科的アクセスポートを通して一緒に設置されるように設計される（１０７０）。
埋込型電力供給部および埋込型コントローラが埋め込まれる、第１の解剖学的場所への共
通外科的アクセスポートが生成され得る（１０７２）。挿入経路のためのさらなる外科的
アクセスを生成することなく、第２の解剖学的場所への挿入経路に沿って、それを通る作
業管腔を画定する細長い送達導管が挿入され得、第２の解剖学的場所は、標的組織構造に
隣接する（１０７４）。埋込型光学アプリケータを通して送達される光子の少なくとも一
部分が標的組織構造に到達するように、埋込型光学アプリケータは、標的組織構造の少な
くとも一部分に動作可能に連結される第２の解剖学的場所で埋込型光学アプリケータを埋
め込むように、細長い送達導管を通して挿入され得る（１０７６）。
図９６を参照すると、感光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激するためのシステム
を設置する方法が図示され、ある構成要素は、原位置で連結される。図９６に示されるよ
うに、患者分析および診断（１０３０）、ならびに１つ以上のニューロンまたは神経等の
標的組織構造の識別（１０４８）とともに、標的組織構造は、感光性オプシンタンパク質
をコードするように遺伝子操作され得（１０３４）、埋込型光学アプリケータが提供され
、標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、埋込型電力供給部、埋込型コントロー
ラに永久的に動作可能に連結されるように構成され得る（１０７８）。埋込型電力供給部
および埋込型コントローラが埋め込まれる、第１の解剖学的場所への共通外科的アクセス
ポートが生成され得る（１０８０）。挿入経路のためのさらなる外科的アクセスを生成す
ることなく、第２の解剖学的場所への挿入経路に沿って、それを通る作業管腔を画定する
細長い送達導管が挿入され得、第２の解剖学的場所は、標的組織構造に隣接する（１０８
２）。第２の解剖学的場所への第２の外科的アクセスポートが生成され得（１０８４）、
埋込型光学アプリケータは、第２の外科的アクセスポートを通して第２の解剖学的場所で
埋め込まれ得る（１０８６）。埋込型電力供給部（電力供給部／密閉バッテリ等）および
埋込型コントローラ（例えば、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、特定用途向
け集積回路、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ等）は、共通アクセスポート
を通して第１の解剖学的場所に埋め込まれ得１０８８）、送達区画が、埋込型光学アプリ
ケータを埋込型電力供給部および埋込型コントローラと動作可能に連結するように、細長
い送達導管を通して挿入され得る（１０９０）。
図９７を参照すると、感光性タンパク質を含む標的組織構造を刺激するためのシステム
を設置する方法が図示され、ある構成要素は、原位置で連結され得、ある構成要素は、事
前連結され得る。図９７に示されるように、患者分析および診断（１０３０）、ならびに
１つ以上のニューロンまたは神経等の標的組織構造の識別（１０４８）とともに、標的組
織構造は、感光性オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され得（１０３４）
、埋込型光学アプリケータが提供され、標的組織構造の少なくとも一部分、埋込型光源、
埋込型電力供給部、埋込型コントローラに永久的に動作可能に連結されるように構成され
得、埋込型電力供給部と埋込型コントローラとは、事前連結および密封構成で提供され、
共通外科的アクセスポートを通して一緒に設置されるように設計される（１０８６）。埋
込型電力供給部および埋込型コントローラが埋め込まれる、第１の解剖学的場所への共通
外科的アクセスポートが生成され得る（１０８８）。挿入経路のためのさらなる外科的ア
クセスを生成することなく、第２の解剖学的場所への挿入経路に沿って、それを通る作業
管腔を画定する細長い送達導管が挿入され得、第２の解剖学的場所は、標的組織構造に隣
接する（１０９０）。埋込型光学アプリケータを通して送達される光子の少なくとも一部
分が標的組織構造に到達するように、埋込型光学アプリケータは、標的組織構造の少なく
とも一部分に動作可能に連結される第２の解剖学的場所で埋込型光学アプリケータを埋め
込むように、細長い送達導管を通して挿入され得る（１０９２）。
図９８を参照すると、患者の標的組織構造を照射する方法が描写される。図９８に示さ
れるように、患者分析および診断（１０３０）、ならびに１つ以上のニューロンまたは神
経等の標的組織構造の識別（１０４８）とともに、標的組織構造は、感光性オプシンタン
パク質をコードするように遺伝子操作され得（１０３４）、埋込型光学アプリケータが提
供され、埋込型光学アプリケータは、標的組織構造の外面を係合し、光を標的組織構造に
直接送達するように構成され得る（１０９４）。埋込型光学アプリケータは、標的組織構
造を係合するように埋め込まれ得１０９６）、埋込型光学アプリケータは、光源に動作可
能に連結され得る（１０９８）。光源から埋込型光アプリケータに伝達される光子を使用
して、標的組織構造は、埋込型光アプリケータを通して照射され得る（１１００）。
図９９を参照すると、感光性タンパク質を含む組織構造を刺激する方法が図示されてい
る。図９９に示されるように、患者分析および診断（１０３０）、ならびに第１の皮下場
所で照射を使用して刺激される１つ以上のニューロンまたは神経等の標的組織構造の識別
（１１０２）とともに、標的組織構造は、感光性オプシンタンパク質をコードするように
遺伝子操作され得（１０３４）、ライトパイプまたは導波路等の埋込型光伝導体が提供さ
れ、埋込型光伝導体は、第１の皮下場所と、第２の場所との間で永久的に連結されるよう
に構成され得、第２の場所は、第２の場所に向けられる体外光子が、少なくとも部分的に
埋込型光伝導体を通って標的組織構造に伝送されるように選択される（１１０４）。
図１００を参照すると、患者の脊椎の髄腔内空間内から、感光性タンパク質を含むよう
に遺伝子操作された神経根対を照射する方法が図示されている。図１００に示されるよう
に、患者分析および診断（１０３０）、ならびに第１の皮下場所で照射を使用して刺激さ
れる１つ以上のニューロン、神経根、または神経等の標的組織構造の識別（１１０６）と
ともに、標的組織構造は、感光性オプシンタンパク質をコードするように遺伝子操作され
得（１０３４）、埋込型光学アプリケータが、圧縮状態で、脊椎の石灰化構造の間に生成
される小さい外科的アクセスを通して髄腔内空間に外科的に送達され得る（１１０８）。
埋込型光学アプリケータは、髄腔内空間の内側で拡張状態まで拡張され得、埋込型光学ア
プリケータは、第１の照明区画と、第２の照明区画とを備え、第１の照明区画が、選択さ
れた神経根対の第１の神経根を照射するように構成される一方で、第２の照明区画は、選
択された神経根対からの第２の神経根を照射するように構成される（１１１０）。
図１０１を参照すると、標的組織構造に制御可能に注射するための構成が図示されてい
る。図１０１に示されるように、患者分析および診断（１０３０）、ならびに注射される
標的組織構造の選択（１１１２、上記で説明されるように、注射を使用したウイルス媒介
遺伝子送達等によって、遺伝子操作された後に照射を使用して刺激される１つ以上のニュ
ーロン、神経根、または神経等）とともに、装填されていないときに弓形幾何学構成をと
るように付勢されている細長い可撓性注射部材が提供され得、注射部材は、注射針のアレ
イを備え、注射部材は、細長い可撓性注射部材に動作可能に連結されている遠隔アクチュ
エータを操作するオペレータからの入力に基づいて、実質的に真っ直ぐな幾何学構成をと
るように構成される（１１１４）。可撓性注射部材は、オペレータからの入力に基づいて
、実質的に真っ直ぐな構成に成され得（１１１６）、標的組織構造に対する位置にナビゲ
ートされ得、入力の解放時に、可撓性注射部材が、弓形幾何学構成に戻るように付勢され
、弓形構成に向かって再構成する際に、細長い可撓性部材の複数部分が、複数の注射針を
標的組織構造の中へ前進させる（１１１８）。入力は、複数の注射針を標的組織構造の中
へ前進させるように解放され得（１１２０）、標的組織構造の中へ前進させられた複数の
針を使用して、標的組織構造は、制御可能に注射され得る（１１２２）。
いくつかの実施形態では、光応答性タンパク質は、配列番号１、配列番号２、配列番号
３、配列番号４、配列番号５、配列番号６、配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列
番号１０、配列番号１１、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４、配列番号１５、
配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２
１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、配列番
号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配
列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、または配列番号４９に示され
る配列に少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７
％、９８％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を含むことができる。実
施形態では、光応答性タンパク質は、配列番号５０によってコードされるポリペプチドに
少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８
％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を含むことができる。
「個体」は、ヒトを含む哺乳類であり得る。哺乳類は、家畜、スポーツ用動物、ペット
、霊長類、マウス、およびラットを含むが、それらに限定されない。個体はまた、イヌお
よびネコを含むが、それらに限定されない、コンパニオンアニマルを含むこともできる。
一側面では、個体は、ヒトである。別の側面では、個体は、ヒト以外の動物である。
本明細書で使用される場合、「脱分極誘導シナプス欠乏」は、ニューロンの細胞の形質
膜の連続脱分極が、神経伝達物質の末端小胞貯蔵の欠乏により、ニューロンの細胞が遠心
性標的への高周波数作用を持続することを妨げるときに起こる。
天然タンパク質配列におけるアミノ酸置換は、「保存」または「非保存」であり得、そ
のような置換アミノ酸残基は、遺伝子コードによってコードされるものである場合もあり
、そうではない場合もある。「保存アミノ酸置換」は、アミノ酸残基が、化学的に類似す
る側鎖を有するアミノ酸残基と置換されるものである（すなわち、塩基性側鎖を保有する
アミノ酸を、塩基性側鎖を伴う別のアミノ酸と置換する）。「非保存アミノ酸置換」は、
アミノ酸残基が、化学的に異なる側鎖を有するアミノ酸残基と置換されるものである（す
なわち、塩基性側鎖を有するアミノ酸を、芳香族側鎖を有するアミノ酸と置換する）。
標準的な２０のアミノ酸「アルファベット」は、それらの側鎖の化学性質に基づいて化
学族に分けられる。これらの族は、塩基性側鎖（例えば、リシン、アルギニン、ヒスチジ
ン）、酸性側鎖（例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸）、非荷電極性側鎖（例えば、
グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、トレオニン、チロシン、システイン）、
非極性側鎖（例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニル
アラニン、メチオニン、トリプトファン）、ベータ分岐側鎖（例えば、トレオニン、バリ
ン、イソロイシン）、および芳香族基を有する側鎖（例えば、チロシン、フェニルアラニ
ン、トリプトファン、ヒスチジン）を伴うアミノ酸を含む。
本明細書で示される場合、薬剤、化合物、または医薬組成物の「有効投与量」または「
有効量」は、有益な、または所望の結果を達成するために十分な量である。予防的使用に
ついては、有益な、または所望の結果は、リスクを排除または低減すること、重症度を減
少させること、あるいは疾患の生化学的、組織学的、および／または行動上の症状、なら
びに疾患の発現中に現れるその合併症および中間病理学的表現型を含む、疾患の発症を遅
延させること等の結果を含む。治療的使用については、有益な、または所望の結果は、疾
患に起因する１つ以上の症状を減少させること、疾患に罹患している者の生活の質を増加
させること、疾患を治療するために必要とされる他の薬剤の用量を減少させること、標的
化を介して等、別の薬剤の効果を増進すること、疾患の進行を遅延させること、および／
または生存を延長すること等の臨床結果を含む。有効投与量は、１回以上の投与で投与す
ることができる。本発明の目的で、薬剤、化合物、または医薬組成物の有効投与量は、直
接的または間接的のいずれかで、予防または治療処置を達成するために十分な量である。
臨床状況で理解されるように、薬剤、化合物、または医薬組成物の有効投与量は、別の薬
剤、化合物、または医薬組成物と併せて達成される場合もあり、されない場合もある。し
たがって、「有効投与量」は、１つ以上の治療薬を投与することの関連で考慮され得、単
一の作用物質は、１つ以上の他の作用物質と併せて、望ましい結果が達成され得る、また
は達成される場合に、有効量で与えられると考えられ得る。
本明細書で示される場合、「治療」または「治療すること」は、臨床結果を含む、有益
な、または所望の結果を得るためのアプローチである。本発明の目的で、有益な、または
所望の結果は、疾患に起因する症状を減少させること、疾患に罹患している者の生活の質
を増加させること、疾患を治療するために必要とされる他の薬剤の用量を減少させること
、疾患の進行を遅延させること、および／または個体の生存を延長することのうちの１つ
以上を含むが、それらに限定されない。
（光応答性オプシンタンパク質）
本明細書では、ニューロンを選択的に過分極または脱分極させるための光遺伝学ベース
の方法が提供される。
光遺伝学とは、機能している無傷の生物系と同じペースを保つために必要とされる時間
的精度（ミリ秒時間尺度）で、自由に動く哺乳類および他の動物の体内でさえも、生体組
織の標的細胞において特定の事象を制御するために使用される、遺伝学的および光学的方
法の組み合わせを指す。光遺伝学は、特定の標的化機構の使用を通して細胞型分解能を維
持しながら、ニューロン膜電位の時間的に正確な操作を可能にする、標的ニューロンの細
胞の形質膜への高速光応答性チャネルタンパク質またはポンプタンパク質の導入を必要と
する。光に応答して神経細胞膜過分極または脱分極を促進するために使用することができ
る、任意の微生物オプシンが使用されてもよい。例えば、光に応答して神経細胞膜過分極
を促進するために、光応答性塩化物ポンプのハロロドプシン族（例えば、ＮｐＨＲ、Ｎｐ
ＨＲ２．０、ＮｐＨＲ３．０、ＮｐＨＲ３．１）およびＧｔＲ３プロトンポンプを使用す
ることができる。別の実施例として、光に応答して神経細胞膜過分極を促進するために、
ｅＡＲＣＨ（プロトンポンプ）またはＡｒｃｈＴを使用することができる。加えて、光刺
激に応答して神経細胞膜脱分極または脱分極誘導シナプス欠乏を促進するために、光応答
性陽イオンチャネルタンパク質のチャネルロドプシン族の構成物質（例えば、ＣｈＲ２、
ＳＦＯ、ＳＳＦＯ、Ｃ１Ｖ１）を使用することができる。
（増進した細胞内輸送アミノ酸モチーフ）
本開示は、哺乳類細胞の形質膜への輸送を増進する１つ以上のアミノ酸配列モチーフの
付加による、細胞で発現される光応答性オプシンタンパク質の改変を提供する。進化的に
より単純な生物に由来する成分を有する、光応答性オプシンタンパク質は、哺乳類細胞に
よって発現されない、または耐性がなく、あるいは哺乳類細胞において高レベルで発現さ
れるときに、低下した細胞内局在性を呈し得る。その結果として、いくつかの実施形態で
は、細胞で発現される光応答性オプシンタンパク質は、シグナルペプチド、小胞体（ＥＲ
）搬出シグナル、膜トラフィッキングシグナル、および／またはＮ末端ゴルジ搬出シグナ
ルから成る群から選択される、１つ以上のアミノ酸配列モチーフに融合することができる
。哺乳類細胞の形質膜への光応答性タンパク質輸送を増進する、１つ以上のアミノ酸配列
モチーフは、光応答性タンパク質のＮ末端、Ｃ末端、またはＮおよびＣ末端の両方に融合
することができる。随意に、光応答性タンパク質および１つ以上のアミノ酸配列モチーフ
は、リンカーによって分離されてもよい。いくつかの実施形態では、光応答性タンパク質
は、細胞の形質膜へのタンパク質の輸送を増進する、トラフィッキングシグナル（ｔｓ）
の付加によって改変することができる。いくつかの実施形態では、トラフィッキングシグ
ナルは、ヒト内向き整流カリウムチャネルＫｉｒ２．１のアミノ酸配列に由来し得る。他
の実施形態では、トラフィッキングシグナルは、アミノ酸配列ＫＳＲＩＴＳＥＧＥＹＩＰ
ＬＤＱＩＤＩＮＶ（配列番号３７）を含むことができる。
使用に好適であるトラフィッキング配列は、ヒト内向き整流カリウムチャネルＫｉｒ２
．１のトラフィッキング配列等のアミノ酸配列と９０％、９１％、９２％、９３％、９４
％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％のアミノ酸配列同一性を
有する、アミノ酸配列を含むことができる（例えば、ＫＳＲＩＴＳＥＧＥＹＩＰＬＤＱＩ
ＤＩＮＶ（配列番号３７））。
トラフィッキング配列は、約１０個のアミノ酸〜約５０個のアミノ酸、例えば、約１０
個のアミノ酸〜約２０個のアミノ酸、約２０個のアミノ酸〜約３０個のアミノ酸、約３０
個のアミノ酸〜約４０個のアミノ酸、または約４０個のアミノ酸〜約５０個のアミノ酸の
長さを有することができる。
使用に好適であるシグナル配列は、以下、
１）ｈＣｈＲ２のシグナルペプチド（例えば、ＭＤＹＧＧＡＬＳＡＶＧＲＥＬＬＦＶＴＮ
ＰＶＶＶＮＧＳ（配列番号３８））、
２）ニューロンニコチン性アセチルコリン受容体のβ２サブユニットシグナルペプチド（
例えば、ＭＡＧＨＳＮＳＭＡＬＦＳＦＳＬＬＷＬＣＳＧＶＬＧＴＥＦ（配列番号３９））
、
３）ニコチン性アセチルコリン受容体シグナル配列（例えば、ＭＧＬＲＡＬＭＬＷＬＬＡ
ＡＡＧＬＶＲＥＳＬＱＧ（配列番号４０））、および
４）ニコチン性アセチルコリン受容体シグナル配列（例えば、ＭＲＧＴＰＬＬＬＶＶＳＬ
ＦＳＬＬＱＤ（配列番号４１））
のうちの１つ等のアミノ酸配列と９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９
６％、９７％、９８％、９９％、または１００％のアミノ酸配列同一性を有する、アミノ
酸配列を含むことができる。
シグナル配列は、約１０個のアミノ酸〜約５０個のアミノ酸、例えば、約１０個のアミ
ノ酸〜約２０個のアミノ酸、約２０個のアミノ酸〜約３０個のアミノ酸、約３０個のアミ
ノ酸〜約４０個のアミノ酸、または約４０個のアミノ酸〜約５０個のアミノ酸の長さを有
することができる。
本開示の改変オプシンで使用するために好適である小胞体（ＥＲ）搬出配列は、例えば
、ＶＸＸＳＬ（Ｘは任意のアミノ酸である）［配列番号４２］（例えば、ＶＫＥＳＬ（配
列番号４３）、ＶＬＧＳＬ（配列番号４４）等）、ＮＡＮＳＦＣＹＥＮＥＶＡＬＴＳＫ（
配列番号４５）、ＦＸＹＥＮＥ（配列番号４６）（Ｘは任意のアミノ酸である）、例えば
、ＦＣＹＥＮＥＶ（配列番号４７）などを含む。ＥＲ搬出配列は、約５個のアミノ酸〜約
２５個のアミノ酸、例えば、約５個のアミノ酸〜約１０個のアミノ酸、約１０個のアミノ
酸〜約１５個のアミノ酸、約１５個のアミノ酸〜約２０個のアミノ酸、または約２０個の
アミノ酸〜約２５個のアミノ酸の長さを有することができる。
細胞の形質膜への光応答性タンパク質輸送を増進することができる、付加的なタンパク
質モチーフは、その全体において参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許
出願第１２／０４１，６２８号に記載されている。いくつかの実施形態では、タンパク質
中のシグナルペプチド配列を欠失するか、または異なるタンパク質からのシグナルペプチ
ド配列で置換することができる。
（光応答性塩化物ポンプ）
本明細書で提供される方法のいくつかの側面では、光応答性塩化物ポンプのハロロドプ
シン族の１つ以上の構成物質が、神経細胞の形質膜上で発現される。
いくつかの側面では、上記で説明される神経細胞の形質膜上で発現される、該１つ以上
の光応答性塩化物ポンプタンパク質は、ナトロノモナスファラオニスに由来し得る。いく
つかの実施形態では、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、黄色光ならびに赤色光に応答
することができ、光応答性塩化物ポンプタンパク質が黄色光または赤色光で照射されると
きに神経細胞において過分極電流を媒介することができる。光応答性塩化物ポンプを活性
化することができる光の波長は、約５８０ｎｍ〜６３０ｎｍであり得る。いくつかの実施
形態では、光は、約５８９ｎｍの波長にあり得、または光は、約６３０ｎｍより長い（例
えば、約７４０ｎｍより短い）波長を有することができる。別の実施形態では、光は、約
６３０ｎｍの波長を有する。いくつかの実施形態では、光応答性塩化物ポンプタンパク質
は、光の連続パルスにばく露されたときに、少なくとも約９０分にわたって神経膜を過分
極させることができる。いくつかの実施形態では、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、
配列番号３２に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、
９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を
含むことができる。加えて、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、光に対する感受性を増
加または減少させ、特定の波長の光に対する感受性を増加または減少させ、および／また
は細胞の形質膜の分極状態を調節する光応答性タンパク質の能力を増加または減少させる
ように、天然アミノ酸配列に導入される、置換、欠失、および／または挿入を含むことが
できる。いくつかの実施形態では、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、１つ以上の保存
アミノ酸置換を含有する。いくつかの実施形態では、光応答性タンパク質は、１つ以上の
非保存アミノ酸置換を含有する。
天然アミノ酸配列に導入される置換、欠失、および／または挿入を含む、光応答性タン
パク質は、光に応答して、ニューロンの細胞の形質膜を過分極させる能力を好適に保持す
る。
加えて、他の側面では、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、配列番号３２に示される
配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％
、９８％、９９％、または１００％同一である、コアアミノ酸配列と、小胞体（ＥＲ）搬
出シグナルとを含むことができる。このＥＲ搬出シグナルは、コアアミノ酸配列のＣ末端
に融合することができ、またはコアアミノ酸配列のＮ末端に融合することができる。いく
つかの実施形態では、ＥＲ搬出シグナルは、リンカーによってコアアミノ酸配列に結合さ
れる。リンカーは、長さが約５、１０、２０、３０、４０、５０、７５、１００、１２５
、１５０、１７５、２００、２２５、２５０、２７５、３００、４００、または５００個
のアミノ酸のうちのいずれかを含むことができる。リンカーはさらに、蛍光タンパク質、
例えば、限定されないが、黄色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、緑色蛍光タンパク
質、またはシアン蛍光タンパク質を含み得る。いくつかの実施形態では、ＥＲ搬出シグナ
ルは、Ｘが任意のアミノ酸であり得る、アミノ酸配列ＦＸＹＥＮＥ（配列番号４６）を含
むことができる。別の実施形態では、ＥＲ搬出シグナルは、Ｘが任意のアミノ酸であり得
る、アミノ酸配列ＶＸＸＳＬを含むことができる（配列番号４２）。いくつかの実施形態
では、ＥＲ搬出シグナルは、アミノ酸配列ＦＣＹＥＮＥＶ（配列番号４７）を含むことが
できる。
本開示の改変オプシンで使用するために好適である小胞体（ＥＲ）搬出配列は、例えば
、ＶＸＸＳＬ（Ｘは任意のアミノ酸である）［配列番号４２］（例えば、ＶＫＥＳＬ（配
列番号４３）、ＶＬＧＳＬ（配列番号４４）等）、ＮＡＮＳＦＣＹＥＮＥＶＡＬＴＳＫ（
配列番号４５）、ＦＸＹＥＮＥ（Ｘは任意のアミノ酸である）（配列番号４６）、例えば
、ＦＣＹＥＮＥＶ（配列番号４７）などを含む。ＥＲ搬出配列は、約５個のアミノ酸〜約
２５個のアミノ酸、例えば、約５個のアミノ酸〜約１０個のアミノ酸、約１０個のアミノ
酸〜約１５個のアミノ酸、約１５個のアミノ酸〜約２０個のアミノ酸、または約２０個の
アミノ酸〜約２５個のアミノ酸の長さを有することができる。
他の側面では、本明細書で提供される光応答性塩化物ポンプタンパク質は、細胞膜上で
発現される光応答性タンパク質を含むことができ、そのタンパク質は、配列番号３２に示
される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、
９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、コアアミノ酸配列と、トラフィッ
キングシグナル（例えば、形質膜への光応答性塩化物ポンプタンパク質の輸送を増進する
ことができる）とを含む。トラフィッキングシグナルは、コアアミノ酸配列のＣ末端に融
合されてもよく、またはコアアミノ酸配列のＮ末端に融合されてもよい。いくつかの実施
形態では、トラフィッキングシグナルは、長さが約５、１０、２０、３０、４０、５０、
７５、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０、２７５、３００、４
００、または５００個のアミノ酸のうちのいずれかを含むことができるリンカーによって
、コアアミノ酸配列に結合することができる。リンカーはさらに、蛍光タンパク質、例え
ば、限定されないが、黄色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、緑色蛍光タンパク質、
またはシアン蛍光タンパク質を含むことができる。いくつかの実施形態では、トラフィッ
キングシグナルは、ヒト内向き整流カリウムチャネルチャネルＫｉｒ２．１のアミノ酸配
列に由来し得る。他の実施形態では、トラフィッキングシグナルは、アミノ酸配列ＫＳＲ
ＩＴＳＥＧＥＹＩＰＬＤＱＩＤＩＮＶ（配列番号３７）を含むことができる。
いくつかの側面では、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、配列番号３２に示される配
列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、
９８％、９９％、または１００％同一である、コアアミノ酸配列と、ＥＲ搬出シグナル、
シグナルペプチド、および膜トラフィッキングシグナルから成る群から選択される、哺乳
類細胞の形質膜への輸送を増進する、少なくとも１つの（１、２、３以上等の）アミノ酸
配列モチーフとを含むことができる。いくつかの実施形態では、光応答性塩化物ポンプタ
ンパク質は、Ｎ末端シグナルペプチドと、Ｃ末端ＥＲ搬出シグナルと、Ｃ末端トラフィッ
キングシグナルとを含む。いくつかの実施形態では、Ｃ末端ＥＲ搬出シグナルおよびＣ末
端トラフィッキングシグナルは、リンカーによって結合することができる。リンカーは、
長さが約５、１０、２０、３０、４０、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、
２００、２２５、２５０、２７５、３００、４００、または５００個のアミノ酸のうちの
いずれかを含むことができる。リンカーはまた、蛍光タンパク質、例えば、限定されない
が、黄色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、緑色蛍光タンパク質、またはシアン蛍光
タンパク質をさらに含むこともできる。いくつかの実施形態では、ＥＲ搬出シグナルは、
トラフィッキングシグナルよりもＣ末端に位置することができる。他の実施形態では、ト
ラフィッキングシグナルは、ＥＲ搬出シグナルよりもＣ末端に位置する。いくつかの実施
形態では、シグナルペプチドは、アミノ酸配列ＭＴＥＴＬＰＰＶＴＥＳＡＶＡＬＱＡＥ（
配列番号４８）を含む。別の実施形態では、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、配列番
号３３に少なくとも９５％同一であるアミノ酸配列を含む。
また、他の側面では、光応答性塩化物ポンプタンパク質は、配列番号３２に示される配
列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、
９８％、９９％、または１００％同一である、コアアミノ酸配列を含むことができ、配列
番号３２のＮ末端シグナルペプチドは、欠失または置換される。いくつかの実施形態では
、他のシグナルペプチド（他のオプシンからのシグナルペプチド等）を使用することがで
きる。光応答性タンパク質はさらに、本明細書に記載されるＥＲ輸送シグナルおよび／ま
たは膜トラフィッキングシグナルを含むことができる。いくつかの実施形態では、光応答
性塩化物ポンプタンパク質は、配列番号３４と少なくとも９５％同一であるアミノ酸配列
を含む。
いくつかの実施形態では、光応答性オプシンタンパク質は、配列番号３２に示される配
列と少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少な
くとも９９％、または１００％同一であるアミノ酸配列を含む、ＮｐＨＲオプシンタンパ
ク質である。いくつかの実施形態では、ＮｐＨＲオプシンタンパク質はさらに、小胞体（
ＥＲ）搬出シグナルおよび／または膜トラフィッキングシグナルを含む。例えば、ＮｐＨ
Ｒオプシンタンパク質は、配列番号３２に示される配列と少なくとも９５％同一であるア
ミノ酸配列と、小胞体（ＥＲ）搬出シグナルとを含む。いくつかの実施形態では、配列番
号３２に示される配列と少なくとも９５％同一であるアミノ酸配列は、リンカーを通して
ＥＲ搬出シグナルに結合される。いくつかの実施形態では、ＥＲ搬出シグナルは、Ｘが任
意のアミノ酸であり得る、アミノ酸配列ＦＸＹＥＮＥ（配列番号４６）を含む。別の実施
形態では、ＥＲ搬出シグナルは、Ｘが任意のアミノ酸であり得る、アミノ酸配列ＶＸＸＳ
Ｌを含む（配列番号４２）。いくつかの実施形態では、ＥＲ搬出シグナルは、アミノ酸配
列ＦＣＹＥＮＥＶ（配列番号４７）を含む。いくつかの実施形態では、ＮｐＨＲオプシン
タンパク質は、配列番号３２に示される配列と少なくとも９５％同一であるアミノ酸配列
と、ＥＲ搬出シグナルと、膜トラフィッキングシグナルとを含む。他の実施形態では、Ｎ
ｐＨＲオプシンタンパク質は、Ｎ末端からＣ末端まで、配列番号３２に示される配列と少
なくとも９５％同一であるアミノ酸配列と、ＥＲ搬出シグナルと、膜トラフィッキングシ
グナルとを含む。他の実施形態では、ＮｐＨＲオプシンタンパク質は、Ｎ末端からＣ末端
まで、配列番号３２に示される配列と少なくとも９５％同一であるアミノ酸配列と、膜ト
ラフィッキングシグナルと、ＥＲ搬出シグナルとを含む。いくつかの実施形態では、膜ト
ラフィッキングシグナルは、ヒト内向き整流カリウムチャネルチャネルＫｉｒ２．１のア
ミノ酸配列に由来する。いくつかの実施形態では、膜トラフィッキングシグナルは、アミ
ノ酸配列ＫＳＲＩＴＳＥＧＥＹＩＰＬＤＱＩＤＩＮＶ（配列番号３７）を含む。いくつか
の実施形態では、膜トラフィッキングシグナルは、リンカーによって、配列番号３２に示
される配列と少なくとも９５％同一であるアミノ酸配列に結合される。いくつかの実施形
態では、膜トラフィッキングシグナルは、リンカーを介してＥＲ搬出シグナルに結合され
る。リンカーは、長さが５、１０、２０、３０、４０、５０、７５、１００、１２５、１
５０、１７５、２００、２２５、２５０、２７５、３００、４００、または５００個のア
ミノ酸のうちのいずれかを含んでもよい。リンカーはさらに、蛍光タンパク質、例えば、
限定されないが、黄色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、緑色蛍光タンパク質、また
はシアン蛍光タンパク質を含み得る。いくつかの実施形態では、光応答性オプシンタンパ
ク質はさらに、Ｎ末端シグナルペプチドを含む。いくつかの実施形態では、光応答性オプ
シンタンパク質は、配列番号３３のアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態では、光応
答性オプシンタンパク質は、配列番号３４のアミノ酸配列を含む。
また、本明細書では、配列番号３２に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９
２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一
である、コアアミノ酸配列と、ＥＲ搬出シグナルと、膜トラフィッキングシグナルとを含
む、光応答性タンパク質等の本明細書に記載される光応答性塩化物イオンポンプタンパク
質のうちのいずれかをコードする、ポリヌクレオチドも提供される。別の実施形態では、
ポリヌクレオチドは、配列番号３３および配列番号３４と少なくとも９５％同一であるア
ミノ酸をコードする配列を含む。ポリヌクレオチドは、発現ベクター（限定されないが、
本明細書に記載されるウイルスベクター等）の中にあってもよい。ポリヌクレオチドは、
光応答性塩化物イオンポンプタンパク質の発現に使用されてもよい。
光応答性塩化物ポンプタンパク質に関するさらなる開示は、それぞれの開示がそれらの
全体において参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００９
／００９３４０３号および第２０１０／０１４５４１８号、ならびに国際特許出願第ＰＣ
Ｔ／ＵＳ２０１１／０２８８９３号で見出すことができる。
（光応答性プロトンポンプ）
本明細書で提供される方法のいくつかの側面では、１つ以上の光応答性プロトンポンプ
が、神経細胞の形質膜上で発現される。
いくつかの実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、青色光に応答するこ
とができ、かつグィラルディアシータに由来し得、プロトンポンプタンパク質は、細胞が
青色光で照射されるときに細胞において過分極電流を媒介することが可能であり得る。光
は、約４５０ｎｍ〜約４９５ｎｍの波長を有することができ、または約４９０ｎｍの波長
を有することができる。別の実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、配列
番号３１に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５
％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を含む
ことができる。光応答性プロトンポンプタンパク質は、加えて、光に対する感受性を増加
または減少させ、特定の波長の光に対する感受性を増加または減少させ、および／または
細胞の形質膜の分極状態を調節する光応答性プロトンポンプタンパク質の能力を増加また
は減少させるように、天然アミノ酸配列に導入される、置換、欠失、および／または挿入
を含むことができる。加えて、光応答性プロトンポンプタンパク質は、１つ以上の保存ア
ミノ酸置換および／または１つ以上の非保存アミノ酸置換を含有することができる。天然
アミノ酸配列に導入される置換、欠失、および／または挿入を含む、光応答性プロトンポ
ンプタンパク質は、光に応答して、ニューロンの細胞の形質膜を過分極させる能力を好適
に保持する。
本明細書で開示される方法の他の側面では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、配
列番号３１に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９
５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、コアアミノ酸配列
と、シグナルペプチド、ＥＲ搬出シグナル、および膜トラフィッキングシグナルから成る
群から選択される、哺乳類細胞の形質膜への輸送を増進する、少なくとも１つの（１、２
、３以上等の）アミノ酸配列モチーフとを含むことができる。いくつかの実施形態では、
光応答性プロトンポンプタンパク質は、Ｎ末端シグナルペプチドと、Ｃ末端ＥＲ搬出シグ
ナルとを含む。いくつかの実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、Ｎ末端
シグナルペプチドと、Ｃ末端トラフィッキングシグナルとを含む。いくつかの実施形態で
は、光応答性プロトンポンプタンパク質は、Ｎ末端シグナルペプチドと、Ｃ末端ＥＲ搬出
シグナルと、Ｃ末端トラフィッキングシグナルとを含む。いくつかの実施形態では、光応
答性プロトンポンプタンパク質は、Ｃ末端ＥＲ搬出シグナルと、Ｃ末端トラフィッキング
シグナルとを含む。いくつかの実施形態では、Ｃ末端ＥＲ搬出シグナルおよびＣ末端トラ
フィッキングシグナルは、リンカーによって結合される。リンカーは、長さが約５、１０
、２０、３０、４０、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、
２５０、２７５、３００、４００、または５００個のアミノ酸のうちのいずれかを含むこ
とができる。リンカーはさらに、蛍光タンパク質、例えば、限定されないが、黄色蛍光タ
ンパク質、赤色蛍光タンパク質、緑色蛍光タンパク質、またはシアン蛍光タンパク質を含
み得る。いくつかの実施形態では、ＥＲ搬出シグナルは、トラフィッキングシグナルより
もＣ末端に位置する。いくつかの実施形態では、トラフィッキングシグナルは、ＥＲ搬出
シグナルよりもＣ末端に位置する。
また、本明細書では、配列番号３１に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９
２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一
である、コアアミノ酸配列を含む、光応答性プロトンポンプタンパク質等の本明細書に記
載される光応答性プロトンポンプタンパク質のうちのいずれかをコードする、単離ポリヌ
クレオチドも提供される。また、本明細書では、配列番号３１に示される配列と少なくと
も約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９
％、または１００％同一である、コアアミノ酸配列を含む、光応答性プロトンポンプタン
パク質等の本明細書に記載されるタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含む、発現
ベクター（本明細書に記載されるウイルスベクター等）も提供される。ポリヌクレオチド
は、神経細胞における光応答性タンパク質の発現に使用されてもよい。
光応答性プロトンポンプタンパク質に関するさらなる開示は、その開示がその全体で参
照することにより本明細書に組み込まれる、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２
８８９３号で見出すことができる。
いくつかの実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、緑色光または黄色光
に応答することができ、かつハロルブルムソドメンスまたはハロルブルム属の種ＴＰ００
９に由来し得、プロトンポンプタンパク質は、細胞が緑色光または黄色光で照射されると
きに細胞において過分極電流を媒介することが可能であり得る。光は、約５６０ｎｍ〜約
５７０ｎｍの波長を有することができ、または約５６６ｎｍの波長を有することができる
。別の実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、配列番号２５または配列番
号２６に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％
、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を含むこ
とができる。光応答性プロトンポンプタンパク質は、加えて、光に対する感受性を増加ま
たは減少させ、特定の波長の光に対する感受性を増加または減少させ、および／または細
胞の形質膜の分極状態を調節する光応答性プロトンポンプタンパク質の能力を増加または
減少させるように、天然アミノ酸配列に導入される、置換、欠失、および／または挿入を
含むことができる。加えて、光応答性プロトンポンプタンパク質は、１つ以上の保存アミ
ノ酸置換および／または１つ以上の非保存アミノ酸置換を含有することができる。天然ア
ミノ酸配列に導入される置換、欠失、および／または挿入を含む、光応答性プロトンポン
プタンパク質は、光に応答して、ニューロンの細胞の形質膜を過分極させる能力を好適に
保持する。
本明細書で開示される方法の他の側面では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、配
列番号２５または配列番号２６に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、
９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である
、コアアミノ酸配列と、シグナルペプチド、ＥＲ搬出シグナル、および膜トラフィッキン
グシグナルから成る群から選択される、哺乳類細胞の形質膜への輸送を増進する、少なく
とも１つの（１、２、３以上等の）アミノ酸配列モチーフとを含むことができる。いくつ
かの実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、Ｎ末端シグナルペプチドと、
Ｃ末端ＥＲ搬出シグナルとを含む。いくつかの実施形態では、光応答性プロトンポンプタ
ンパク質は、Ｎ末端シグナルペプチドと、Ｃ末端トラフィッキングシグナルとを含む。い
くつかの実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、Ｎ末端シグナルペプチド
と、Ｃ末端ＥＲ搬出シグナルと、Ｃ末端トラフィッキングシグナルとを含む。いくつかの
実施形態では、光応答性プロトンポンプタンパク質は、Ｃ末端ＥＲ搬出シグナルと、Ｃ末
端トラフィッキングシグナルとを含む。いくつかの実施形態では、Ｃ末端ＥＲ搬出シグナ
ルおよびＣ末端トラフィッキングシグナルは、リンカーによって結合される。リンカーは
、長さが約５、１０、２０、３０、４０、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５
、２００、２２５、２５０、２７５、３００、４００、または５００個のアミノ酸のうち
のいずれかを含むことができる。リンカーはさらに、蛍光タンパク質、例えば、限定され
ないが、黄色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、緑色蛍光タンパク質、またはシアン
蛍光タンパク質を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＥＲ搬出シグナルは、ト
ラフィッキングシグナルよりもＣ末端に位置する。いくつかの実施形態では、トラフィッ
キングシグナルは、ＥＲ搬出シグナルよりもＣ末端に位置する。
また、本明細書では、配列番号２５または配列番号２６に示される配列と少なくとも約
９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、
または１００％同一である、コアアミノ酸配列を含む、光応答性プロトンポンプタンパク
質等の本明細書に記載される光応答性プロトンポンプタンパク質のうちのいずれかをコー
ドする、単離ポリヌクレオチドも提供される。また、本明細書では、配列番号２５または
配列番号２６に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、
９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、コアアミノ酸配
列を含む、光応答性プロトンポンプタンパク質等の本明細書に記載されるタンパク質をコ
ードするポリヌクレオチドを含む、発現ベクター（本明細書に記載されるウイルスベクタ
ー等）も提供される。ポリヌクレオチドは、神経細胞における光応答性タンパク質の発現
に使用されてもよい。
（光応答性陽イオンチャネルタンパク質）
本明細書で提供される方法のいくつかの側面では、１つ以上の光応答性陽イオンチャネ
ルは、神経細胞の形質膜上で発現させることができる。
いくつかの側面では、光応答性陽イオンチャネルタンパク質は、緑藻クラミドモナスに
由来し得、陽イオンチャネルタンパク質は、細胞が光で照射されるときに細胞において脱
分極電流を媒介することが可能であり得る。別の実施形態では、光応答性陽イオンチャネ
ルタンパク質は、配列番号１に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９
３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、
アミノ酸配列を含むことができる。緑藻クラミドモナスに由来する光応答性陽イオンチャ
ネルタンパク質を活性化するために使用される光は、約４６０ｎｍ〜約４９５ｎｍの波長
を有することができ、または約４８０ｎｍの波長を有することができる。加えて、光は、
少なくとも約１００Ｈｚの強度を有することができる。いくつかの実施形態では、１００
Ｈｚの強度を有する光を用いた、緑藻クラミドモナスに由来する光応答性陽イオンチャネ
ルの活性化は、光応答性陽イオンチャネルを発現するニューロンの脱分極誘導シナプス欠
乏を引き起こすことができる。光応答性陽イオンチャネルタンパク質は、加えて、光に対
する感受性を増加または減少させ、特定の波長の光に対する感受性を増加または減少させ
、および／または細胞の形質膜の分極状態を調節する光応答性陽イオンチャネルタンパク
質の能力を増加または減少させるように、天然アミノ酸配列に導入される、置換、欠失、
および／または挿入を含むことができる。加えて、光応答性陽イオンチャネルタンパク質
は、１つ以上の保存アミノ酸置換および／または１つ以上の非保存アミノ酸置換を含有す
ることができる。天然アミノ酸配列に導入される置換、欠失、および／または挿入を含む
、光応答性プロトンポンプタンパク質は、光に応答して、ニューロンの細胞の形質膜を脱
分極させる能力を好適に保持する。
いくつかの実施形態では、光応答性陽イオンチャネルは、配列番号１に記載されるアミ
ノ酸配列のＴ１５９Ｃ置換を含む。いくつかの実施形態では、光応答性陽イオンチャネル
は、配列番号１に記載されるアミノ酸配列のＬ１３２Ｃ置換を含む。いくつかの実施形態
では、光応答性陽イオンチャネルは、配列番号１に記載されるアミノ酸配列のＥ１２３Ｔ
置換を含む。いくつかの実施形態では、光応答性陽イオンチャネルは、配列番号１に記載
されるアミノ酸配列のＥ１２３Ａ置換を含む。いくつかの実施形態では、光応答性陽イオ
ンチャネルは、配列番号１に記載されるアミノ酸配列のＴ１５９Ｃ置換およびＥ１２３Ｔ
置換を含む。いくつかの実施形態では、光応答性陽イオンチャネルは、配列番号１に記載
されるアミノ酸配列のＴ１５９Ｃ置換およびＥ１２３Ａ置換を含む。いくつかの実施形態
では、光応答性陽イオンチャネルは、配列番号１に記載されるアミノ酸配列のＴ１５９Ｃ
置換、Ｌ１３２Ｃ置換、およびＥ１２３Ｔ置換を含む。いくつかの実施形態では、光応答
性陽イオンチャネルは、配列番号１に記載されるアミノ酸配列のＴ１５９Ｃ置換、Ｌ１３
２Ｃ置換、およびＥ１２３Ａ置換を含む。いくつかの実施形態では、光応答性陽イオンチ
ャネルは、配列番号１に記載されるアミノ酸配列のＬ１３２Ｃ置換およびＥ１２３Ｔ置換
を含む。いくつかの実施形態では、光応答性陽イオンチャネルは、配列番号１に記載され
るアミノ酸配列のＬ１３２Ｃ置換およびＥ１２３Ａ置換を含む。
光応答性陽イオンチャネルタンパク質に関するさらなる開示は、それぞれの開示がそれ
らの全体において参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０
０７／００５４３１９号、ならびに国際特許出願公開第ＷＯ ２００９／１３１８３７号
および第ＷＯ ２００７／０２４３９１号で見出すことができる。
（ステップ関数型オプシンおよび安定化ステップ関数型オプシン）
他の実施形態では、光応答性陽イオンチャネルタンパク質は、タンパク質のレチナール
結合ポケットの全体を通して主要位置に特定のアミノ酸置換を有することができる、ステ
ップ関数型オプシン（ＳＦＯ）タンパク質または安定化ステップ関数型オプシン（ＳＳＦ
Ｏ）タンパク質であり得る。いくつかの実施形態では、ＳＦＯタンパク質は、配列番号１
のアミノ酸残基Ｃ１２８に変異を有することができる。他の実施形態では、ＳＦＯタンパ
ク質は、配列番号１の中にＣ１２８Ａ変異を有する。他の実施形態では、ＳＦＯタンパク
質は、配列番号１の中にＣ１２８Ｓ変異を有する。別の実施形態では、ＳＦＯタンパク質
は、配列番号１の中にＣ１２８Ｔ変異を有する。いくつかの実施形態では、ＳＦＯタンパ
ク質は、配列番号２、配列番号３、または配列番号４に示される配列と少なくとも約９０
％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、また
は１００％同一である、アミノ酸配列を含むことができる。
いくつかの実施形態では、ＳＦＯタンパク質は、配列番号１のアミノ酸残基Ｄ１５６に
変異を有することができる。いくつかの実施形態では、ＳＦＯタンパク質は、配列番号５
に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６
％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を含むことがで
きる。
他の実施形態では、ＳＳＦＯタンパク質は、配列番号１の両方のアミノ酸残基Ｃ１２８
およびＤ１５６に変異を有することができる。一実施形態では、ＳＳＦＯタンパク質は、
配列番号１の中にＣ１２８ＳおよびＤ１５６Ａ変異を有する。別の実施形態では、ＳＳＦ
Ｏタンパク質は、配列番号６に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９
３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、
アミノ酸配列を含むことができる。別の実施形態では、ＳＳＦＯタンパク質は、配列番号
１の中にＣ１２８Ｔ変異を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＳＳＦＯタンパ
ク質は、配列番号１の中にＣ１２８ＴおよびＤ１５６Ａ変異を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で提供されるＳＦＯタンパク質またはＳＳＦＯタン
パク質は、細胞が青色光で照射されるときに細胞において脱分極電流を媒介することが可
能であり得る。他の実施形態では、光は、約４４５ｎｍの波長を有することができる。加
えて、光は、約１００Ｈｚの強度を有することができる。いくつかの実施形態では、１０
０Ｈｚの強度を有する光を用いた、ＳＦＯタンパク質またはＳＳＦＯタンパク質の活性化
は、ＳＦＯタンパク質またはＳＳＦＯタンパク質を発現するニューロンの脱分極誘導シナ
プス欠乏を引き起こすことができる。いくつかの実施形態では、開示されたステップ関数
型オプシンおよび安定化ステップ関数型オプシンタンパク質のそれぞれは、光に応答して
ニューロンの細胞の膜を脱分極させるのに使用するための、特定の性質および特性を有す
ることができる。
ＳＦＯタンパク質またはＳＳＦＯタンパク質に関するさらなる開示は、それぞれの開示
がそれらの全体において参照することにより本明細書に組み込まれる、国際特許出願公開
第ＷＯ ２０１０／０５６９７０号、ならびに米国仮特許出願第６１／４１０，７０４号
および第６１／５１１，９０５号で見出すことができる。
（Ｃ１Ｖ１キメラ陽イオンチャネル）
他の実施形態では、光応答性陽イオンチャネルタンパク質は、ボルボックスカルテリの
ＶＣｈＲ１タンパク質、および緑藻クラミドモナスからのＣｈＲ１タンパク質に由来する
、Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質であり得、タンパク質は、少なくとも、ＣｈＲ１の第１およ
び第２の膜貫通ヘリックスに置き換えられた第１および第２の膜貫通ヘリックスを有する
、ＶＣｈＲ１のアミノ酸配列を含み、光に応答し、細胞が、光で照射されるときに細胞に
おいて脱分極電流を媒介することが可能である。いくつかの実施形態では、Ｃ１Ｖ１タン
パク質はさらに、キメラ光応答性タンパク質の第２および第３の膜貫通ヘリックスの間に
位置する、細胞内ループドメイン内に置換を含むことができ、細胞内ループドメインの少
なくとも一部分は、ＣｈＲ１からの対応する部分によって置き換えられる。別の実施形態
では、Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質の細胞内ループドメインの一部分は、ＣｈＲ１のアミノ
酸残基Ａ１４５までにわたるＣｈＲ１からの対応する部分で置き換えることができる。他
の実施形態では、Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質はさらに、キメラ光応答性タンパク質の第３
の膜貫通ヘリックス内に置換を含むことができ、第３の膜貫通ヘリックスの少なくとも一
部分は、ＣｈＲ１の対応する配列によって置き換えられる。さらに別の実施形態では、Ｃ
１Ｖ１キメラタンパク質の細胞内ループドメインの一部分は、ＣｈＲ１のアミノ酸残基Ｗ
１６３までにわたるＣｈＲ１からの対応する部分と置換することができる。他の実施形態
では、Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質は、配列番号１３または配列番号４９に示される配列と
少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８
％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を含むことができる。
いくつかの実施形態では、Ｃ１Ｖ１タンパク質は、細胞が緑色光で照射されるときに細
胞において脱分極電流を媒介することができる。他の実施形態では、光は、約５４０ｎｍ
〜約５６０ｎｍの波長を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、約５４２
ｎｍの波長を有することができる。いくつかの実施形態では、Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質
は、細胞が紫色光で照射されるときに細胞において脱分極電流を媒介することが可能では
ない。いくつかの実施形態では、キメラタンパク質は、細胞が約４０５ｎｍの波長を有す
る光で照射されるときに細胞において脱分極電流を媒介することが可能ではない。加えて
、光は、約１００Ｈｚの強度を有することができる。いくつかの実施形態では、１００Ｈ
ｚの強度を有する光を用いた、Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質の活性化は、Ｃ１Ｖ１キメラタ
ンパク質を発現するニューロンの脱分極誘導シナプス欠乏を引き起こすことができる。い
くつかの実施形態では、開示されたＣ１Ｖ１キメラタンパク質は、光に応答してニューロ
ンの細胞の膜を脱分極させるのに使用するための、特定の性質および特性を有することが
できる。
（Ｃ１Ｖ１キメラ変異体のバリアント）
いくつかの側面では、本開示は、置換または変異アミノ酸配列を含む、ポリペプチドを
提供し、その変異体ポリペプチドは、前駆体Ｃ１Ｖ１キメラポリペプチドの特徴的な光活
性化可能な性質を保持するが、いくつかの具体的側面では、改変した性質も保有し得る。
例えば、本明細書に記載される変異体光応答性Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質は、動物細胞内
または動物細胞の形質膜上の両方での発現レベルの増大、異なる波長の光、特に赤色光に
ばく露されたときの改変した応答性、および／または、形質の組み合わせを示すことがで
き、それにより、該キメラＣ１Ｖ１ポリペプチドが、低い脱感受性、速い脱活性化、他の
光応答性陽イオンチャネルとの最小限の交差活性化のための低い紫色光活性化、および／
または動物細胞における強い発現を保有する。
したがって、本明細書では、キメラポリペプチドのＶＣｈＲ１部分のレチナール結合ポ
ケットの全体を通して主要位置に特定のアミノ酸置換を有することができる、Ｃ１Ｖ１キ
メラ光応答性オプシンタンパク質が提供される。いくつかの実施形態では、Ｃ１Ｖ１タン
パク質は、配列番号１３または配列番号４９のアミノ酸残基Ｅ１２２に変異を有すること
ができる。いくつかの実施形態では、Ｃ１Ｖ１タンパク質は、配列番号１３または配列番
号４９のアミノ酸残基Ｅ１６２に変異を有することができる。他の実施形態では、Ｃ１Ｖ
１タンパク質は、配列番号１３または配列番号４９の両方のアミノ酸残基Ｅ１６２および
Ｅ１２２に変異を有することができる。他の実施形態では、Ｃ１Ｖ１タンパク質は、配列
番号１４、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、または配列番号
１９に示される配列と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、
９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％同一である、アミノ酸配列を含むこと
ができる。いくつかの実施形態では、開示された変異体Ｃ１Ｖ１キメラタンパク質のそれ
ぞれは、光に応答して動物細胞の膜を脱分極させるのに使用するための、特定の性質およ
び特性を有することができる。
いくつかの側面では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２変異体キメラタンパク質は、細胞が光で照射
されるときに細胞において脱分極電流を媒介することが可能である。いくつかの実施形態
では、光は、緑色光であり得る。他の実施形態では、光は、約５４０ｎｍ〜約５６０ｎｍ
の波長を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、約５４６ｎｍの波長を有
することができる。他の実施形態では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２変異体キメラタンパク質は、
細胞が赤色光で照射されるときに細胞において脱分極電流を媒介することができる。いく
つかの実施形態では、赤色光は、約６３０ｎｍの波長を有することができる。いくつかの
実施形態では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２変異体キメラタンパク質は、細胞が紫色光で照射され
るときに細胞において脱分極電流を媒介しない。いくつかの実施形態では、キメラタンパ
ク質は、細胞が約４０５ｎｍの波長を有する光で照射されるときに細胞において脱分極電
流を媒介しない。加えて、光は、約１００Ｈｚの強度を有することができる。いくつかの
実施形態では、１００Ｈｚの強度を有する光を用いた、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２変異体キメラ
タンパク質の活性化は、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２変異体キメラタンパク質を発現するニューロ
ンの脱分極誘導シナプス欠乏を引き起こすことができる。いくつかの実施形態では、開示
されたＣ１Ｖ１−Ｅ１２２変異体キメラタンパク質は、光に応答してニューロンの細胞の
膜を脱分極させる際に使用するために、特定の性質および特性を有することができる。
他の側面では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１６２変異体キメラタンパク質は、細胞が光で照射される
ときに細胞において脱分極電流を媒介することが可能である。いくつかの実施形態では、
光は、緑色光であり得る。他の実施形態では、光は、約５３５ｎｍ〜約５４０ｎｍの波長
を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、約５４２ｎｍの波長を有するこ
とができる。他の実施形態では、光は、約５３０ｎｍの波長を有することができる。いく
つかの実施形態では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１６２変異体キメラタンパク質は、細胞が紫色光で照
射されるときに細胞において脱分極電流を媒介しない。いくつかの実施形態では、キメラ
タンパク質は、細胞が約４０５ｎｍの波長を有する光で照射されるときに細胞において脱
分極電流を媒介しない。加えて、光は、約１００Ｈｚの強度を有することができる。いく
つかの実施形態では、１００Ｈｚの強度を有する光を用いた、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１６２変異体
キメラタンパク質の活性化は、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１６２変異体キメラタンパク質を発現するニ
ューロンの脱分極誘導シナプス欠乏を引き起こすことができる。いくつかの実施形態では
、開示されたＣ１Ｖ１−Ｅ１６２変異体キメラタンパク質は、光に応答してニューロンの
細胞の膜を脱分極させる際に使用するために、特定の性質および特性を有することができ
る。
さらに他の側面では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２／Ｅ１６２変異体キメラタンパク質は、細胞
が光で照射されるときに細胞において脱分極電流を媒介することが可能である。いくつか
の実施形態では、光は、緑色光であり得る。他の実施形態では、光は、約５４０ｎｍ〜約
５６０ｎｍの波長を有することができる。いくつかの実施形態では、光は、約５４６ｎｍ
の波長を有することができる。いくつかの実施形態では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２／Ｅ１６２
変異体キメラタンパク質は、細胞が紫色光で照射されるときに細胞において脱分極電流を
媒介しない。いくつかの実施形態では、キメラタンパク質は、細胞が約４０５ｎｍの波長
を有する光で照射されるときに細胞において脱分極電流を媒介しない。いくつかの実施形
態では、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２／Ｅ１６２変異体キメラタンパク質は、Ｅ１２２／Ｅ１６２
で変異がないＣ１Ｖ１キメラタンパク質と比べて、または他の光応答性陽イオンチャネル
タンパク質と比べて、紫色光にばく露されたときに、より少ない活性化を呈することがで
きる。加えて、光は、約１００Ｈｚの強度を有することができる。いくつかの実施形態で
は、１００Ｈｚの強度を有する光を用いた、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２／Ｅ１６２変異体キメラ
タンパク質の活性化は、Ｃ１Ｖ１−Ｅ１２２／Ｅ１６２変異体キメラタンパク質を発現す
るニューロンの脱分極誘導シナプス欠乏を引き起こすことができる。いくつかの実施形態
では、開示されたＣ１Ｖ１−Ｅ１２２／Ｅ１６２変異体キメラタンパク質は、光に応答し
てニューロンの細胞の膜を脱分極させる際に使用するために、特定の性質および特性を有
することができる。
Ｃ１Ｖ１キメラ陽イオンチャネルならびにＣ１Ｖ１キメラ陽イオンチャネルの変異体の
バリアントに関するさらなる開示は、それぞれの開示がそれらの全体において参照するこ
とにより本明細書に組み込まれる、米国仮特許出願第６１／４１０，７３６号、第６１／
４１０，７４４号、および第６１／５１１，９１２号で見出すことができる。
（Ｃｈａｍｐ）
いくつかの実施形態では、光応答性タンパク質は、Ａｒｃｈ−ＴＳ−ｐ２Ａ−ＡＳＩＣ
２ａ−ＴＳ−ＥＹＦＰ−ＥＲ−２（Ｃｈａｍｐ）を含む、キメラタンパク質である。Ｃ
ｈａｍｐは、Ａｒｃｈドメインと、酸感知イオンチャネル（ＡＳＩＣ）−２ａドメインと
を含む。Ｃｈａｍｐの光活性化は、ＡＳＩＣ−２ａプロトン活性化陽イオンチャネル（Ａ
ＳＩＣ−２ａドメイン）を活性化する、プロトンポンプ（Ａｒｃｈドメイン）を活性化す
る。Ｃｈａｍｐをコードするポリヌクレオチドは、配列番号５０に示される。
（ポリヌクレオチド）
本開示はまた、本明細書に記載される光応答性タンパク質をコードするヌクレオチド配
列を含む、ポリヌクレオチドも提供する。いくつかの実施形態では、ポリヌクレオチドは
、発現カセットを含む。いくつかの実施形態では、ポリヌクレオチドは、上記の核酸を含
むベクターである。いくつかの実施形態では、本開示の光応答性タンパク質をコードする
核酸は、プロモーターに動作可能に連結される。プロモーターは、当技術分野で周知であ
る。宿主細胞で機能する任意のプロモーターを、本開示の光応答性オプシンタンパク質お
よび／またはそれらの任意のバリアントの発現に使用することができる。一実施形態では
、光応答性オプシンタンパク質の発現を駆動するために使用されるプロモーターは、運動
ニューロンに特異的であるプロモーターであり得る。他の実施形態では、プロモーターは
、交感神経系および／または副交感神経系の両方のニューロンにおいて光応答性オプシン
タンパク質の発現を駆動することが可能である。特定の動物細胞において光応答性オプシ
ンタンパク質またはそれらのバリアントの発現を駆動するために有用である、開始制御領
域またはプロモーターは、多数であり、当業者に周知されている。これらの核酸を駆動す
ることが可能である、実質的にあらゆるプロモーターを使用することができる。運動ニュ
ーロン特異的遺伝子の実施例は、例えば、その内容がそれらの全体において参照すること
により本明細書に組み込まれる、Ｋｕｄｏ， ｅｔ ａｌ．， Ｈｕｍａｎ Ｍｏｌ．
Ｇｅｎｅｔｉｃｓ， ２０１０， １９（１６）： ３２３３−３２５３で見出すことが
できる。いくつかの実施形態では、光応答性タンパク質の発現を駆動するために使用され
るプロモーターは、中枢神経系および末梢神経系の両方のニューロンにおいて導入遺伝子
のロバストな発現を駆動することが可能である、Ｔｈｙ１プロモーターであり得る（例え
ば、Ｌｌｅｗｅｌｌｙｎ， ｅｔ ａｌ．， ２０１０， Ｎａｔ． Ｍｅｄ．， １６
（１０）：１１６１−１１６６を参照）。他の実施形態では、光応答性タンパク質の発現
を駆動するために使用されるプロモーターは、ＥＦ１αプロモーター、サイトメガロウイ
ルス（ＣＭＶ）プロモーター、ＣＡＧプロモーター、シナプシン−Ｉプロモーター（例え
ば、ヒトシナプシン−Ｉプロモーター）、ヒトシヌクレイン１プロモーター、ヒトＴｈｙ
１プロモーター、カルシウム／カルモジュリン依存性キナーゼＩＩアルファ（ＣＡＭＫＩ
Ｉα）プロモーター、または哺乳類の末梢ニューロンにおいて光応答性オプシンタンパク
質の発現を駆動することが可能な任意の他のプロモーターであり得る。
また、本明細書で説明される光応答性タンパク質またはその任意のバリアントをコード
するヌクレオチド配列を含む、ベクターも本明細書に提供される。本発明に従って投与す
ることができるベクターはまた、ベクターのポリヌクレオチドから転写されるときに、標
的動物細胞の形質膜上に光応答性オプシンタンパク質の蓄積をもたらす、ＲＮＡ（例えば
、ｍＲＮＡ）をコードするヌクレオチド配列を含む、ベクターも含む。使用され得るベク
ターは、限定ではないが、レンチウイルスベクター、ＨＳＶベクター、アデノウイルスベ
クター、およびアデノ随伴ウイルス（ＡＡＶ）ベクターを含む。レンチウイルスは、ＨＩ
Ｖ−１、ＨＩＶ−２、ＳＩＶ、ＦＩＶ、およびＥＩＡＶを含むが、それらに限定されない
。レンチウイルスは、ＶＳＶ、狂犬病、Ｍｏ−ＭＬＶ、バキュロウイルス、およびエボラ
を含むが、それらに限定されない、他のウイルスのエンベロープタンパク質を伴って偽型
になってもよい。そのようなベクターは、当技術分野の標準方法を使用して調製されても
よい。
いくつかの実施形態では、ベクターは、組み換えＡＡＶベクターである。ＡＡＶベクタ
ーは、安定した部位特異的な様式で、それらが感染する細胞のゲノムに組み込むことがで
きる、比較的小さいサイズのＤＮＡウイルスである。それらは、細胞成長、形態、または
分化にいかなる影響も誘導することなく、広範囲の細胞に感染することができ、ヒトの病
理に関与しないようである。ＡＡＶゲノムは、クローン化され、配列決定され、特徴付け
られている。それは、約４７００個の塩基を包含し、ウイルスの複製起点としての機能を
果たす、約１４５個の塩基の逆方向末端反復（ＩＴＲ）領域を各端部に含有する。ゲノム
の残りの部分は、カプシド形成機能を担持する２つの必須領域、すなわち、ウイルス複製
およびウイルス遺伝子の発現に関与するｒｅｐ遺伝子を含有する、ゲノムの左側部分、お
よびウイルスのカプシドタンパク質をコードするｃａｐ遺伝子を含有する、ゲノムの右側
部分に分けられる。
ＡＡＶベクターは、当技術分野の標準方法を使用して調製されてもよい。任意の血清型
のアデノ随伴ウイルスが好適である（例えば、それぞれの開示がそれらの全体において参
照することにより本明細書に組み込まれる、“Ｐａｒｖｏｖｉｒｕｓｅｓ ａｎｄ Ｈｕ
ｍａｎ Ｄｉｓｅａｓｅ” Ｊ． Ｒ． Ｐａｔｔｉｓｏｎ， ｅｄ． （１９８８）の
Ｂｌａｃｋｌｏｗ， ｐｐ． １６５−１７４、Ｒｏｓｅ， Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖ
ｅ Ｖｉｒｏｌｏｇｙ ３：１， １９７４、Ｐ． Ｔａｔｔｅｒｓａｌｌ “Ｔｈｅ
Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒｖｏｖｉｒｕｓ Ｔａｘｏｎｏｍｙ” Ｉｎ Ｐａｒ
ｖｏｖｉｒｕｓｅｓ （ＪＲ Ｋｅｒｒ， ＳＦ Ｃｏｔｍｏｒｅ． ＭＥ Ｂｌｏｏｍ
， ＲＭ Ｌｉｎｄｅｎ， ＣＲ Ｐａｒｒｉｓｈ， Ｅｄｓ．） ｐ５−１４， Ｈｕ
ｄｄｅｒ Ａｒｎｏｌｄ， Ｌｏｎｄｏｎ， ＵＫ （２００６）、およびＤＥ Ｂｏｗ
ｌｅｓ， ＪＥ Ｒａｂｉｎｏｗｉｔｚ， ＲＪ Ｓａｍｕｌｓｋｉ “Ｔｈｅ Ｇｅｎ
ｕｓ Ｄｅｐｅｎｄｏｖｉｒｕｓ” （ＪＲ Ｋｅｒｒ， ＳＦ Ｃｏｔｍｏｒｅ． Ｍ
Ｅ Ｂｌｏｏｍ， ＲＭ Ｌｉｎｄｅｎ， ＣＲ Ｐａｒｒｉｓｈ， Ｅｄｓ．） ｐ１
５−２３， Ｈｕｄｄｅｒ Ａｒｎｏｌｄ， Ｌｏｎｄｏｎ， ＵＫ （２００６）を参
照）。ベクターを精製するための方法は、例えば、それぞれの開示がそれらの全体におい
て参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許第６，５６６，１１８号、第６
，９８９，２６４号、および第６，９９５，００６号、ならびに「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏ
ｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｔｉｔｅｒ Ｈｅｌｐｅｒ−ｆｒｅｅ Ｐｒｅｐ
ａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ＡＡＶ Ｖｅｃｔｏｒｓ」と題された
、国際公開第ＷＯ／１９９９／０１１７６４号で見出され得る。バキュロウイルス系にお
いてＡＡＶベクターを調製する方法は、例えば、国際公開第ＷＯ ２００８／０２４９９
８号で説明されている。ＡＡＶベクターは、自己相補的または一本鎖であり得る。ハイブ
リッドベクターの調製は、例えば、その開示がその全体において参照することにより本明
細書に組み込まれる、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２７０９１号に記載されて
いる。インビトロおよびインビボで遺伝子を導入するためのＡＡＶに由来するベクターの
使用が記載されている（例えば、その全てがそれらの全体において参照することにより本
明細書に組み込まれる、国際特許出願公開第９１／１８０８８号および第ＷＯ ９３／０
９２３９号、米国特許第４，７９７，３６８号、第６，５９６，５３５号、および第５，
１３９，９４１号、ならびに欧州特許第０４８８５２８号）。これらの出版物は、ｒｅｐ
遺伝子および／またはｃａｐ遺伝子が欠失され、目的とする遺伝子によって置き換えられ
る、種々のＡＡＶ由来構築物、およびインビトロで（培養細胞の中へ）またはインビボで
（生物の中へ直接）目的とする遺伝子を導入するためのこれらの構築物の使用を記載する
。本開示による複製欠損組み換えＡＡＶは、２つのＡＡＶ逆方向末端反復（ＩＴＲ）領域
が両側に並んだ、目的とする核酸配列を含有するプラスミド、およびＡＡＶカプシド形成
遺伝子（ｒｅｐ遺伝子およびｃａｐ遺伝子）を担持するプラスミドを、ヒトヘルパーウイ
ルス（例えば、アデノウイルス）に感染する細胞株に共トランスフェクトすることによっ
て調製することができる。次いで、産生されるＡＡＶ組み換え体は、標準技法によって精
製される。
いくつかの実施形態では、本開示の方法で使用するためのベクター(複数可)は、ウイル
ス粒子（例えば、ＡＡＶ１、ＡＡＶ２、ＡＡＶ３、ＡＡＶ４、ＡＡＶ５、ＡＡＶ６、ＡＡ
Ｖ７、ＡＡＶ８、ＡＡＶ９、ＡＡＶ１０、ＡＡＶ１１、ＡＡＶ１２、ＡＡＶ１３、ＡＡＶ
１４、ＡＡＶ１５、およびＡＡＶ１６を含むが、それらに限定されないＡＡＶウイルス粒
子）へとカプシド形成される。したがって、本開示は、本明細書に記載されるベクターの
うちのいずれかを含む、組み換えウイルス粒子（それは組み換え体ポリヌクレオチドを含
有するため組み換え体である）を含む。そのような粒子を産生する方法は、当技術分野で
公知であり、その開示がその全体において参照することにより本明細書に組み込まれる、
米国特許第６，５９６，５３５号に記載されている。
本発明の種々の例示的な実施形態が本明細書で説明される。非限定的な意味で、これら
の実施例が参照される。それらは、本発明のより広く適用可能な側面を例証するように提
供される。種々の変更が、説明される本発明に行われ得、本発明の真の精神および範囲か
ら逸脱することなく、同等物が置換され得る。加えて、多くの修正が、特定の状況、材料
、組成物、過程、過程の行為またはステップを、本発明の目的、精神、または範囲に適合
させるように行われ得る。さらに、当業者によって、本明細書で説明および例証される個
々の変化例の各々は、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、他のいくつかの実
施形態のうちのいずれかの特徴から容易に分離され、またはそれらと組み合わせられ得る
、離散構成要素および特徴を有することが理解されるであろう。全てのそのような修正は
、本開示に関連付けられる特許請求の範囲内にあることを目的とする。
対象診断または介入手技を実行するために説明されるデバイスのうちのいずれかは、そ
のような介入を実行する際に使用するためのパッケージ化した組み合わせで提供され得る
。これらの供給「キット」はさらに、使用説明書を含み得、そのような目的で一般的に採
用されるような滅菌トレイまたはコンテナの中でパッケージ化され得る。
本発明は、対象デバイスを使用して行われ得る方法を含む。方法は、そのような好適な
デバイスを提供する行為を含み得る。そのような提供は、エンドユーザによって行われ得
る。言い換えれば、「提供する」行為は、エンドユーザが、対象方法において必要デバイ
スを提供するように、取得する、アクセスする、接近する、位置付ける、設定する、起動
する、電源を入れる、または別様に行動することを要求するにすぎない。本明細書に記載
の方法は、論理的に可能である、記載した事象の任意の順序で、ならびに事象の記載した
順序で実行され得る。
本発明の例示的な側面が、材料選択および製造に関する詳細とともに、上記で説明され
ている。本発明の他の詳細に関しては、これらは、上記で参照した特許および出版物との
関連で理解され、ならびに、概して当業者によって知られ、または理解され得る。例えば
、当業者であれば、所望の場合、例えば、器具類の他の部分または近くの組織構造に対し
て、可動連結部品の比較的広い界面等のデバイスの種々の部分の低摩擦操作または前進を
促進するために、そのような物体と関連して、１つ以上の潤滑被覆（例えば、ポリビニル
ピロリドンベースの組成物等の親水性ポリマー、テトラフルオロエチレン等のフッ素重合
体、親水性ゲル、またはシリコーン）が使用され得ることを理解するであろう。同じこと
が、一般的または論理的に採用されるような追加の行為に関して、本発明の方法ベースの
側面に関して当てはまり得る。
加えて、本発明は、種々の特徴を随意的に組み込む、いくつかの実施例を参照して説明
されているが、本発明は、本発明の各変化例に関して検討されるように、説明または指示
されるものに限定されない。種々の変更が、説明される本発明に行われ得、本発明の真の
精神および範囲から逸脱することなく、同等物（本明細書で記載される、またはいくらか
簡略にするために含まれない）が置換され得る。加えて、値の範囲が提供される場合、そ
の範囲の上限と下限との間の全介在値、およびその規定範囲内の任意の他の規定または介
在値が、本発明内に包含されることを理解されたい。
また、説明される本発明の変形例の任意の随意的な特徴が、独立して、または本明細書
で説明される特徴のうちのいずれか１つ以上と組み合わせて説明され得ることが検討され
る。単数項目への言及は、複数の同じ項目が存在する可能性を含む。より具体的には、本
明細書で、および本明細書に関連付けられる請求項で使用されるように、「１つの（ａ、
ａｎ）」、「該（ｓａｉｄ）」、および「前記（ｔｈｅ）」等の単数形は、特に指定がな
い限り、複数の指示対象を含む。言い換えれば、冠詞の使用は、上記の説明ならびに本開
示に関連付けられる請求項において、対象項目の「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ
ｏｎｅ）」を可能にする。さらに、そのような請求項は、いずれの随意的要素も除外する
ように起草され得ることが留意される。そのようなものとして、この記述は、請求項の要
素の記載に関連した「単独で（ｓｏｌｅｌｙ）」、「のみ（ｏｎｌｙ）」、および同等物
等の排他的用語の使用、または「負の」制限の使用の根拠としての機能を果たすことを目
的としている。
そのような排他的用語を使用することなく、本開示に関連付けられる請求項の中の「備
えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、所与の数の要素が、そのような請求
項の中で列挙されるか、または特徴の追加を、そのような請求項で説明される要素セット
の性質を転換するものとを見なすことができるかどうかにかかわらず、任意の追加の要素
を含むことを可能にするものとする。本明細書で具体的に定義される場合を除いて、本明
細書で使用される全ての技術および科学用語は、請求項の妥当性を維持しながら、可能な
限り広い一般的に理解されている意味が与えられるものである。
本発明の広がりは、提供される実施例および／または本明細書に限定されず、本開示に
関連付けられた特許請求の範囲の用語の範囲によってのみ限定される。

Claims (1)

  1. 本願明細書に記載の発明。
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