JP4943082B2 - 電気活性ポリマー作動式胃バンド - Google Patents

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Description

開示の内容
〔発明の分野〕
本発明は、広義には肥満治療装置に関し、詳細には、胃バンドの直径を遠隔的に調節するための方法および装置に関する。
〔発明の背景〕
肥満症は、全ての年齢層で共通の大きな問題であって、糖尿病や心疾患などの様々な健康問題を引き起こす。肥満症に対処できる1つの解決手段は、患者の食物摂取を制限するために制限リングまたはバンドを食道に近い胃の上部の周りに配置する胃バンド外科手術である。当初は、胃バンドを挿入する際に、患者の腹部に大きな切開部を形成する大きな外科手術をする必要があった。この胃バンド外科手術は、移植する胃バンドを腹腔鏡下で挿入できるように改善された。腹腔鏡を使用する場合、小さな切開部のみを形成し、この切開部を介して外科器具を胃バンドを胃の周りに挿入するため、切開部の小さくなり、組織が損傷する可能性が低くなる。
当初の胃バンドは、新たな手術で調節しなければならなかったが、侵襲性処置を伴わずに患者の要求に応じて外科医が胃バンドの直径を調節することができる調節可能な胃バンドが開発された。現在使用されているある種の調節可能な胃バンドでは、膨張可能なバルーンを備えた胃バンドが用いられている。この膨張可能なバルーンは、患者の皮下のポートにチューブによって接続される。ポート内に導入された針を用いて、生理食塩水をチューブを介して注入または吸引し、これによりバルーンを膨張または収縮させて胃バンドの直径を拡大または縮小し、それによって患者の食物摂取量を調節することができる。
この膨張可能な胃バンドは、新たな手術を行わなくても胃バンドを調節できるが、生理食塩水を注入するための針およびポートの使用に関連した問題が起こることがある。例えば、繰返し調節すると、ポートの周りの皮膚に傷が残る。流体が充填されたバルーンの使用は、破裂または過膨張の恐れもある。
したがって、胃バンドを移植した後にその胃バンドの大きさを調節するための改善された方法および装置が要望されている。
〔発明の概要〕
本発明は、概して、胃バンドの直径を調節するために胃バンドを遠隔的に作動させるための方法および装置を提供する。これは、様々な技術を用いて行うことができるが、一実施形態では、この装置は、互いに係合して胃を取り囲む第1の端部および第2の端部を有する可撓性バンドを含むことができる。この可撓性バンドに、少なくとも1つのアクチュエータを結合することができる。このアクチュエータは、エネルギーが供給されると、伸長および収縮して胃バンドの直径を調節するように構成することができる。例示的な一実施形態では、アクチュエータは、胃バンドに形成されたラッチ機構に結合することができる。アクチュエータは、エネルギーが供給されると、ラッチ機構を伸長および収縮させて、胃バンドの直径を調節するように構成することができる。
胃バンドおよびラッチ機構はそれぞれ、様々な構成を有することができるが、例示的な一実施形態では、胃バンドは、第1の端部に設けられた歯を含むことができ、ラッチ機構を第2の端部上に形成することができる。このラッチ機構は、第1の端部に形成された歯に係合するように構成することができる。具体的には、ラッチ機構は、歯に係合して第1の端部と第2の端部を互いに対して選択的に移動させて胃バンドの直径を縮小できるように構成されたトラバースアクチュエータを含むことができる。アクチュエータを様々な向きにラッチ機構に結合させて、トラバースアクチュエータを形成することができるが、例示的な一実施形態では、トラバースアクチュエータを、ラッチ機構から延び、かつ歯の1つに係合するように構成された第1の可撓性アームに結合することができる。トラバースアクチュエータは、使用の際にエネルギーが供給されると、第1のアームを伸長させて第1の歯の係合位置から第2の歯の係合位置まで移動させることができるように構成することができる。エネルギーの供給をストップすると、トラバースアクチュエータは、第1のアームを収縮させて胃バンドの第2の端部を第1の端部に対して移動させ、可撓性バンドの直径を減少させることができる。さらなる実施形態では、第1のアームが伸長して第2の歯に係合している間、第1の歯との係合を維持するために、少なくとも1つの追加のアームを第1のアームに近接して配置することができる。
別の実施形態では、ラッチ機構は、胃バンドの第1の端部と第2の端部を互いに対して解除可能にロックするように構成されたロックアクチュエータを含むことができる。ロックアクチュエータは、エネルギーが供給されると、第1の端部と第2の端部が互いに対してスライド運動できるようにラッチ機構内の開口を拡張するように構成することができる。したがって、ロックアクチュエータが作動して第1の端部と第2の端部が係合解除されると、この第1の端部と第2の端部が互いに対してスライドして、胃バンドの直径が大きくなる。アクチュエータを様々な向きにラッチ機構に結合してロックアクチュエータを形成することができるが、例示的な一実施形態では、ラッチ機構は、開口が形成されたハウジングの形態にすることができる。このハウジングは、相反する第1の側壁および第2の側壁、ならびにこれらの側壁の間に延在する上面および下面によって画定されている。ロックアクチュエータは、第1の側壁に結合された第1のアクチュエータ、および第2の側壁に結合された第2のアクチュエータを含むことができる。エネルギーが第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータに供給されると、これらのアクチュエータは、第1の側壁および第2の側壁の高さを増大させて開口を拡張し、これにより胃バンドの第1の端部と第2の端部とのスライド運動が可能となる。胃バンドは、オプションとして、ロックアクチュエータが作動すると胃バンドを最大直径に付勢する付勢要素を含むこともできる。ある適当な付勢要素は、限定目的ではない例では、胃バンドの内周面に形成されたばねである。
アクチュエータは、様々な材料から形成することができる。例示的な一実施形態では、アクチュエータは、電気活性ポリマー(EAP)の形態にすることができる。例えば、アクチュエータは、内部に複数の電気活性ポリマーファイバーおよびイオン流体を有する、可撓性導電外側シェルを備えた、ファイバーバンドルの形態にすることができる。別法では、アクチュエータは、少なくとも1つの可撓性導電層、電気活性ポリマー層、およびイオンゲル層を有するラミネートの形態にすることができる。複数のラミネート層を用いて複合材を形成することができる。
胃の周りに配置された胃バンドを遠隔的に調節するための方法もここに開示する。一実施形態では、この方法は、胃の周りに配置された胃バンドに設けられた、少なくとも一つの電気的に伸長可能および電気的に収縮可能なアクチュエータに選択的にエネルギーを供給して、胃バンドの直径を調節するステップを含むことができる。例えば、一実施形態では、エネルギーをロックアクチュエータに供給して、胃バンドの第1の端部と第2の端部を互いに対してスライド運動させ、これにより胃バンドの直径を増大させることができる。特定の例示的な実施形態では、ロックアクチュエータは、エネルギーが供給されると胃バンドに設けられたラッチ機構に形成された開口を拡張させて、胃バンドの第1の端部と第2の端部をスライド運動させることができる。別の実施形態では、トラバースアクチュエータにエネルギーを供給して、胃バンドの第1の端部と第2の端部を互いに移動させ、これにより胃バンドの直径を減少させることができる。特定の例示的な実施形態では、胃バンドの第1の端部は、第1の端部上に形成された歯を備えることができ、第2の端部は、少なくとも1つの歯に係合するため、第2の端部上に形成された、アームが延びたラッチ機構を備えることができる。トラバースアクチュエータにエネルギーが供給されると、このアームが伸長して近接する歯に係合することができる。エネルギーの供給がストップすると、アームが収縮して、第1の端部と第2の端部を互いに対して移動し、胃バンドの直径が減少する。様々な技術を用いてエネルギーを供給することができるが、例示的な一実施形態では、エネルギーは、電気的に膨張可能および電気的に収縮可能なアクチュエータに結合されている皮下の変圧器に遠隔的に供給することができる。
添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本発明をより完全に理解できるであろう。
〔詳細な説明〕
ここに開示する装置および方法の構造、機能、製造、および使用の原理を全体的に理解できるように、特定の例示的な実施形態を用いて説明する。このような実施形態の1または複数の例を、添付の図面に例示している。当業者であれば、特にここに開示し、添付の図面に例示する装置および方法が、限定目的ではない例示的な実施形態であり、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲によってのみ規定されることを理解できよう。例示的な一実施形態を用いて例示または説明する特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。このような改良および変更は、本発明の範囲内に含まれるものとする。
本発明は、概して、胃バンドの直径を遠隔的に調節するための方法および装置を提供する。胃バンドは、実質的にあらゆる構造を有することができ、胃バンドの直径を遠隔的に調節するための様々な技術を任意の胃バンドまたは当分野で既知の類似の装置に利用することができるが、胃バンドの例示的な一実施形態を図1A〜図1Cに例示する。図示されているように、胃バンド300は、相反する端部302および304を備えた全体的に細長い形状を有する。端部302および304はそれぞれ、ここではヘッドおよびテールと呼び、互いに結合してループを形成する。胃バンド300の直径dは、様々にすることができるが、例示的な実施形態では、肥満症の治療に用いるために胃の周りに一致する寸法が好ましい。胃バンド300は、様々な材料から形成できるが、例示的な一実施形態では、胃バンド300の直径dを変更できるように可撓性であることが好ましい。胃バンド300は、使用を容易にする他の特徴も含むことができる。例えば、胃バンド300の内面は、組織との接触を改善できる材料から形成することができる。限定目的ではない一例では、図示されているように、胃バンド300の内面に、胃との接触のために比較的ソフトな表面を提供する膨張可能なバルーン322を設けることができる。
胃バンド300のヘッド302およびテール304はそれぞれ、様々な構造を有することができ、様々な技術を用いてヘッド302とテール304を結合することができる。例示されている例示的な実施形態では、テール304は、テール304上に形成された複数の歯304a〜304hを備えており、ヘッド302は、テール304を受容して歯304a〜304hに係合するための、ヘッド302上に形成されたラッチ機構306を備えている。ラッチ機構306の形状および大きさは、様々にすることができるが、例示的な一実施形態では、ラッチ機構306は、実質的に矩形のハウジングの形態にすることができる。このハウジングは、相反する第1の側壁306aと第2の側壁306b、およびこれらの側壁間に延在する上面306cと下面306dを有する。側壁306a,306dおよび上面306c,下面306dは、胃バンド300のテール304を受容する開口を画定することができる。胃バンド300の直径dの調節を容易にするために、ハウジングの少なくとも一部、具体的にはハウジングの側壁306a,306bを可撓性材料および/または弾性材料から形成して、詳細を後述するように、側壁306a,306bの伸長または収縮を可能にして開口の大きさを増大および減少させ、それによって胃バンド300の直径dを調節することができる。限定目的はないが、例示的な一実施形態では、可撓性および/または弾性のラッチ機構を、シリコーンやラテックスなどの生体適合性ポリマーから形成する。他の好適な生体適合性エラストマーの例として、限定するものではないが、合成ポリイソプレン、クロロプレン、フルオロエラストマー、ニトリル、およびフルオロシリコーンを挙げることができる。当業者であれば、所望の機械特性が得られるように材料を選択できることを理解できよう。
ラッチ機構306に、テール304に設けられた1または複数の歯304a〜304hに係合するための、ラッチ機構上に形成された1または複数のアームを含むこともできる。図1Aに示されている実施形態では、ラッチ機構306は、中心アーム307a、およびその中心アーム307aの両側に形成されている両側アーム307b,307cを有する。各アーム307a,307b,307cは、様々な形状および大きさを有することができ、テール304に形成された歯304a〜304hの構造に合わせて構造を様々にすることができる。例示されている例示的な実施形態では、各アーム307a,307b,307cは、ハウジングの上面306aから延びており、終端部にフック状部材を有する概ね円筒状である。このフック状部材は、歯304a〜304hに対向している。各アーム307a,307b,307cに設けられたフック状部材は、歯304a〜304hの角度に相補的な角度で延びているため、アーム307a,307b,307cが歯304a〜304hに係合して、胃バンド300が開くのを防止している。胃バンド300の直径dの調節を容易にするために、少なくとも1つのアーム、例えば中心アーム307aは、詳細を後述するように、拡張および収縮して近接する歯に係合し、これにより胃バンド300の直径を調節できるように、可撓性材料および/または弾性の材料から形成することができる。当業者であれば、可撓性および/または弾性のアーム307aを、上記した材料などの様々な材料を用いて形成できることを理解できよう。
上記したように、ラッチ機構306は、胃バンド300の直径dを調節するために、そのラッチ機構306に結合された少なくとも1つのアクチュエータも含むことができる。アクチュエータの数は様々にすることができるが、例示的な一実施形態では、ラッチ機構306は、ロックアクチュエータおよびトラバースアクチュエータを含むことができる。ロックアクチュエータは、静止構造の時にヘッド302とテール304を互いにロックし、エネルギーが供給されるとヘッド302とテール304のロックを解除するように構成することができる。この結果、ロックアクチュエータが作動すると、ヘッド302とテール304が、互いに対して自由にスライドすることができ、これにより胃バンド300の直径dを大きくすることができる。詳細を後述するように、胃バンド300は、この胃バンド300を最大直径に付勢する付勢要素を含むことができ、これによりロックアクチュエータ308が作動すると直径dが大きくなる。トラバースアクチュエータは、エネルギーが供給されると、ヘッド302とテール304を互いに対して移動させ、これにより胃バンド300の直径dを小さくできるように構成することができる。
アクチュエータは様々な構造を有することができるが、1つの適当な構造は、電気活性ポリマーアクチュエータである。電気活性ポリマー(EAPs)は、人工筋肉とも呼ばれ、電界または機械的な場に応答して、圧電特性、ピロ電気特性、または電歪特性を有する材料である。具体的には、EAPsは、電圧がかかると形状を変える一連の導電ドープ型ポリマーである。導電ポリマーは、電極を用いてある種の形態のイオン流体またはイオンゲルと対にすることができる。電極に電圧が加えられると、流体/ゲルから導電ポリマーへまたはその逆へのイオンの流れにより、ポリマーの形状変化を誘導し得る。一般に、使用する特定のポリマーおよびイオン流体またはゲルによって、1V〜4kVの範囲の電圧を加えることができる。EAPsは、エネルギーが加えられても体積が変化せず、単に一方向に拡張し、横方向に収縮することに留意されたい。
EAPsの主な利点の1つは、その振る舞いおよび特性を電気的に制御および微調整できることである。EAPsは、EAP全体に外部電圧を加えて繰り返し変形させることができ、加える電圧の極性を逆にして元の形状に迅速に戻すことができる。膨張、直線移動、および曲がる構造を含め、異なる種類の移動構造が得られるように、特定のポリマーを選択することができる。EAPsは、ばねや可撓性プレートなどの機械的機構と組み合わせて、電圧がEAPに加えられた時の機械機構におけるEAPの効果を変更することもできる。EAPに供給される電圧の大きさは、移動量または寸法の変化に一致するため、エネルギー供給を調節して所望の変化を起こすことができる。
EAPsには、2つの基本タイプがあり、それぞれ複数の構造を有する。第1のタイプは、協働して働くように多数のファイバーが互いに束ねられたファイバーバンドルである。このようなファイバーは通常、約30μm〜50μmの大きさを有する。ファイバーは、織物と同じように編んで束にすることができ、EAP糸と呼ばれる場合が多い。使用に際し、EAPの機械的構造によって、EAPアクチュエータおよびその運動能力が決まる。例えば、EAPを長いストランドに形成して、1つの中心電極の周りに巻くことができる。可撓性の外側シースが、アクチュエータ用の他方の電極を形成し、装置の機能に必要なイオン流体を含む。このシースに電圧が加えられると、EAPが膨張して、ストランドが収縮し、または短くなる。市販のファイバーEAP材料の一例が、サンタフェ・サイエンス・アンド・テクノロジー(Santa Fe Science and Technology)によって製造され、PANION(商標)ファイバーとして販売され、参照することを以って本明細書の一部とする米国特許第6,667,825号に開示されている。
図2Aおよび図2Bは、ファイバーバンドルから形成されたEAPアクチュエータ100の例示的な一実施形態を例示している。図示されているように、このアクチュエータ100は通常、相反する絶縁エンドキャップ102a,102bが形成された細長い円筒状部材の形態である可撓性導電外側シース102を含む。しかしながら、導電外側シース102は、使用目的によって様々な他の形状および大きさを有することができる。さらに、図示しているように、導電外側シース102は、リターン電極108aに接続されており、エネルギー供給電極108bが、1つの絶縁エンドキャップ(例えば、エンドキャップ102a)から導電外側シース102の内腔を経て、他方の導電エンドキャップ(例えば、エンドキャップ102b)まで延在している。エネルギー供給電極108bは、例えば、プラチナカソードワイヤとすることができる。導電外側シース102は、エネルギー供給電極108bから外側シース102内に配置されたEAPファイバー104にエネルギーを供給するために、外側シース102内に受容されるイオン流体またはゲル106も含むことができる。具体的には、複数のEAPファイバー104が並列に配置され、各エンドキャップ102a,102b間に延在し、それらエンドキャップ内まで延びている。上記したように、ファイバー104は、様々な方向に配置して、例えば、径方向の膨張や収縮、または曲がる動きなどの所望の結果を得ることができる。使用の際は、エネルギー供給活性電極108bおよび導電外側シース102(アノード)を介して、エネルギーをアクチュエータ100に供給することができる。このエネルギーにより、イオン流体中のイオンがEAPファイバー104内に入り、これによりファイバー104が、一方向、例えば径方向に膨張して各ファイバー104の外径が増大し、横方向、例えば軸方向に収縮してファイバーの長さが短くなる。この結果、エンドキャップ102a,102bが、互いに向かって引っ張られ、可撓性外側シース102の長さが収縮して短くなる。
別のタイプのEAPは、ラミネート構造であって、1または複数のEAPの層、各EAPの層の間に配置されたイオンゲルまたはイオン流体の層、およびプレート陽極やプレート陰極などの構造に取り付けられた1または複数の可撓性導電プレートからなる。電圧が加えられると、ラミネート構造は、一方向に膨張して、横方向すなわち垂直方向に収縮し、可撓性プレートに対するEAPの構造によって、EAPに結合した可撓性プレートが短くなるか、あるいは長くなるか、または曲がる。市販のラミネートEAP材料の一例が、SRIラボラトリーズ(SRI Laboratories)の一部門であるアーティフィシャル・マスル社(Artificial Muscle Inc)によって製造されている。薄膜EAPとも呼ばれるプレートEAP材料は、日本のEAMEXも販売している。
図3Aおよび図3Bは、ラミネートから形成されたEAPアクチュエータ200の例示的な構造を例示している。まず図3Aを参照すると、アクチュエータ200は、間に配置された接着層103a,103b,103c,103dによって互いに接着されたラミネートEAP複合材である複数の層を含むことができる。この複数の層は、例えば、図示されているように、5つの層210,210a,210b,210c,210dとすることができる。1つの層すなわち層210が、図3Bに詳細に示されている。図示されているように、層210は、第1の可撓性導電プレート212a、EAP層214、イオンゲル層216、および第2の可撓性導電プレート212bを含み、これらは互いに結合されてラミネート複合材を形成している。この複合材は、さらに図3Bに示されているように、可撓性導電プレート212aに結合されたエネルギー供給電極218a、および可撓性導電プレート212bに結合されたリターン電極218bを含むこともできる。使用の際は、エネルギー供給活性電極218aを介してアクチュエータ200にエネルギーを供給することができる。このエネルギーにより、イオンゲル層216のイオンがEAP層214内に入り、これにより層214が一方向に膨張し、横方向に収縮する。この結果、可撓性プレート212a,212bが曲がるか、またはEAP層214が他の形状に変化する。
再び図1Aを参照すると、上記したように、胃バンド300は、ロックアクチュエータおよび/またはトラバースアクチュエータを含むことができる。各アクチュエータの例示的な構造が図1Bおよび図1Cに詳細に示されているが、当業者であれば、様々な他の技術を用いてロックアクチュエータおよび/またはトラバースアクチュエータを形成できることを理解できよう。
図示されているように、1つの例示的なロックアクチュエータは、第1のアクチュエータ308をラッチ機構306のハウジング部分の第1の側壁306aに結合し、そして第2のアクチュエータ(不図示)をラッチ機構306のハウジング部分の第2の側壁306bに結合して形成することができる。ロックアクチュエータ308は、様々な技術を用いて側壁306a,306bに結合することができ、オプションとして、側壁306a,306bを形成するようにするか、側壁306a,306b内に埋め込むか、または側壁306a,306b上に配置することができる。例示されている実施形態では、ロックアクチュエータ308は、各側壁306a,306bの外面に接着されている。ロックアクチュエータ308の向きは、使用するアクチュエータのタイプによって様々にすることができるが、例示されている例示的な実施形態では、ロックアクチュエータ308は、EAPラミネートから形成された細長いバンドまたはシートの形態か、または複数のラミネートから形成されたEAP複合材の形態である。このバンドまたはシートは、上面306cおよび下面306dの方向に膨張する向きに配置することができる(これにより横方向に収縮する)。この結果、エネルギーがアクチュエータ308に供給されると、アクチュエータ308が膨張してハウジングの高さが増し、これによりラッチ機構306内の開口が大きくなり、胃バンド300の第1の端部302と第2の端部304の互いに対するスライド運動が可能となる。具体的には、開口が大きくなると、ラッチ機構306がテール304を下方に押す力が取り除かれ、ラッチ機構306のアーム307a,307b,307cとテール304の歯304a〜304hとの係合が解除され、これによりヘッド302およびテール304が分離し、スライドして離れて胃バンド300の直径dが大きくなる。ロックアクチュエータ308へのエネルギー供給がストップすると、第1および第2の側壁306a,306bの高さhが元の高さまで縮まり、これにより開口が元の大きさに戻り、再びラッチ機構306がテール304を下方に押してヘッド302とテール304が互いにロックされる。
上記したように、ロックアクチュエータ308が作動した時に胃バンド300が広がるのを容易にするために、胃バンドは、この胃バンド300を最大直径に付勢する付勢要素を含むことができる。付勢要素は様々な構造を有することができるが、例示的な一実施形態では、図4に示されているように、胃バンド300’は、この胃バンド300’を最大直径に付勢するようにその内周面に配置されたばね322’を含むことができる。EAPアクチュエータから形成された付勢要素も、オプションとして用いることができ、ロックアクチュエータ308にエネルギーが供給されているときに、EAPアクチュエータにエネルギーを供給して胃バンドを広がるように付勢することができる。
再び図1Bおよび図1Cを参照すると、トラバースアクチュエータは、様々な構造を有することができるが、例示的な一実施形態では、トラバースアクチュエータは、ラッチ機構306の例えば中心アーム307aなどの少なくとも1つのアームにアクチュエータ310を結合して形成することができる。アクチュエータ310は、様々な技術を用いてアーム307aに結合することができるが、例示的な一実施形態では、アクチュエータ310は、アーム307aの外面に接着される。別法では、アクチュエータ310は、アーム307aを形成するようにするか、またはアーム307a内に埋め込むことができる。アクチュエータ310の向きは、使用するアクチュエータのタイプによって様々にすることができるが、例示されている例示的な実施形態では、アクチュエータ310は、EAPラミネートまたは複合材から形成された細長いバンドの形態であり、アーム307aの長さlを長くするために膨張する向きに配置されている(これにより横方向に収縮する)。この結果、エネルギーがアクチュエータ310に供給されると、中心アーム307aが移動してテール304の第1の歯からテール304の次の歯に係合する。エネルギーがトラバースアクチュエータ310に供給された時のアーム307aの位置が、図1Cに示されており、アーム307aが伸長して、テール304の歯304hから近接する歯304gに向かって移動している。アーム307aが伸長すると、曲がって近接する歯304gの上を移動して歯304gに係合する。中心アーム307aの両側のアーム307b,307cは、歯304hに係合したままであり、胃バンド300が広がるのを防止している。中心アーム307aが近接する歯に係合したら、トラバースアクチュエータ310へのエネルギー供給をストップして、アーム307aを元の長さに縮めることができる。このように収縮すると、サイドアーム307b,307cが、ラッチ機構306に結合されているヘッド302の残りの部分と共に、近接する歯304gに向かって引っ張られ、曲がってこの近接する歯304gの上を移動してこの歯304gに係合し、これにより胃バンド300の直径dが減少する。直径dの減少幅は、第1の歯304hと近接する歯304gとの間の距離に等しく、この距離は、所望の移動幅を得るように構成することができる。オプションとして、アクチュエータ310に供給するエネルギーの大きさは、アーム307aの長さlを、アーム307a,307b,307cが係合している歯から1または複数個離れた歯に係合するように長くして、胃バンド300の直径dを小さくする割合を増大させることができる。
使用の際は、胃バンド300が患者の胃の周りに移植されたら、ロックアクチュエータ308およびトラバースアクチュエータ310により、胃バンド300の直径を患者の要求に基づいて所望に、選択的に増大または減少させることができる。既に説明したように、トラバースアクチュエータ310にエネルギーを供給してアーム307aを伸長させ、次いでエネルギー供給をストップしてアーム307aを収縮させて、胃バンド300の直径を小さくすることができる。所望の直径になるまでこの動作を繰り返すことができる。直径dが小さ過ぎる場合は、ロックアクチュエータ308を作動させてラッチ機構306を解放し、胃バンド300が最大直径に広がるようにすることができる。オプションとして、ストップ機構をバンドに形成して、ヘッドとテールが外れるのを防止することができる。ロックアクチュエータ308へのエネルギー供給をストップすると、ラッチ機構が再びテールに係合する。次いで、必要に応じて再度、直径を小さくすることができる。
当業者であれば、様々な技術を用いてロックアクチュエータ308およびトラバースアクチュエータ310にエネルギーを供給することができるが、例示的な一実施形態では、各アクチュエータ308,310は、それぞれに別々にエネルギーを供給するために、各アクチュエータに接続したリターン電極および供給電極を備えることができる。供給電極312は、変圧器に接続することができる。この変圧器は、皮下的に移植されるように構成されており、患者の体外に位置する外部供給源からエネルギーを遠隔的に受け取るように構成されている。これは、図5に例示されている。図5は、胃の周りに移植された胃バンド300、およびこの胃バンドから延びて変圧器500に接続された電極312を示している。このような構成により、外科手術をしないでも、胃バンド300の直径dを調節することができる。
当業者であれば、様々な他の技術を用いて、EAPsで胃バンドの直径を調節できることを理解できよう。限定目的ではない別の例示的な実施形態では、EAPアクチュエータを胃バンド全体の周りに配置して、胃バンドが径方向に膨張および収縮できるようにすることができる。このようなアクチュエータをエネルギー源に接続して、連続的にエネルギーを供給して胃バンドを一定の直径に維持することができる。別法では、連続的にエネルギーを供給するのではなく、所定のスケジュールでエネルギーを供給する時間を調整するためにアクチュエータを電気制御装置に接続することができる。例えば、エネルギー供給を、患者が食物を摂取する所定の時間間隔で変更するように時間設定し、この所定の時間間隔で胃バンドの直径を減少させて食物摂取を制限することができる。したがって、アクチュエータは、様々な他の構造、形状、および大きさを有することができ、様々な向きに配置して胃バンドの直径を調節することができる。
当業者であれば、上記した実施形態から本発明の他の特徴および利点を理解できるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の記載を除き、具体的に図示および説明したものに限定されるものではない。ここで参照した全ての刊行物および文献は、参照することを以ってそれらの全てを本明細書の一部とする。
〔実施の態様〕
(1)胃バンドにおいて、
胃を取り囲むように構成された可撓性バンドと、
前記バンド上に形成されたラッチ機構と、
前記ラッチ機構に結合された少なくとも1つのアクチュエータであって、前記アクチュエータにエネルギーが供給されると前記ラッチ機構を伸長および収縮させて前記バンドの直径を調節するように構成されている、前記アクチュエータと、
を含む、胃バンド。
(2)実施態様(1)に記載の胃バンドにおいて、
前記少なくとも1つのアクチュエータが、電気活性ポリマーを含む、胃バンド。
(3)実施態様(1)に記載の胃バンドにおいて、
前記可撓性バンドが、第1の端部および第2の端部を含み、前記第1の端部は、当該第1の端部上に形成された複数の歯を備え、前記第2の端部は、前記第1の端部上に形成された前記複数の歯に係合するための、前記第2の端部上に形成された前記ラッチ機構を備える、胃バンド。
(4)実施態様(3)に記載の胃バンドにおいて、
前記ラッチ機構が、前記第1の端部と前記第2の端部を互いに対して解除可能にロックするように構成されたロックアクチュエータ、および前記歯に係合して前記第1の端部と前記第2の端部を互いに対して選択的に移動させるように構成されたトラバースアクチュエータを含む、胃バンド。
(5)実施態様(4)に記載の胃バンドにおいて、
前記ロックアクチュエータが、前記第1の端部と前記第2の端部が互いに対してスライド運動できるように、エネルギーが前記ロックアクチュエータに供給されると前記ラッチ機構内の開口を増大させるように構成されている、胃バンド。
(6)実施態様(5)に記載の胃バンドにおいて、
前記ラッチ機構の前記開口が、向かい合った第1の側壁および第2の側壁、ならびに、前記第1の側壁と前記第2の側壁との間に延在する上面および底面を有するハウジングによって画定されており、前記ロックアクチュエータが、前記第1の側壁に結合された第1のアクチュエータ、および前記第2の側壁に結合された第2のアクチュエータを含む、胃バンド。
(7)実施態様(6)に記載の胃バンドにおいて、
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータが、前記第1の側壁および前記第2の側壁の高さを増大させるように構成されている、胃バンド。
(8)実施態様(4)に記載の胃バンドにおいて、
前記トラバースアクチュエータが、前記ラッチ機構から延びる第1のアームに結合され、前記複数の歯の1つに係合するように構成されている、胃バンド。
(9)実施態様(8)に記載の胃バンドにおいて、
前記トラバースアクチュエータが、エネルギーが前記トラバースアクチュエータに供給されると、前記第1のアームを伸長させて第1の歯との係合位置から第2の歯との係合位置まで移動させ、エネルギー供給がストップすると、前記第1のアームが収縮して前記第2の端部が前記第1の端部に対して移動し、これにより前記可撓性バンドの直径を小さくするように構成されている、胃バンド。
(10)実施態様(9)に記載の胃バンドにおいて、
前記第1のアームに近接して配置され、前記第1のアームが伸長して第2の歯に係合している間、前記第1の歯との係合を維持するように構成された少なくとも1つの追加のアームをさらに含む、胃バンド。
(11)実施態様(1)に記載の胃バンドにおいて、
前記少なくとも1つのアクチュエータが、皮下に移植されるように構成された変圧器に接続されており、前記変圧器が、外部供給源からエネルギーを遠隔的に受け取るように構成されている、胃バンド。
(12)実施態様(1)に記載の胃バンドにおいて、
前記可撓性バンドに結合され、前記可撓性バンドが最大直径になるように前記可撓性バンドを付勢するように構成された付勢要素をさらに含む、胃バンド。
(13)実施態様(1)に記載の装置において、
前記可撓性バンドの直径を増大するように構成された第1のアクチュエータ、および前記可撓性バンドの直径を減少するように構成された第2のアクチュエータをさらに含む、胃バンド。
(14)胃バンドにおいて、
胃を取り囲むように構成された、互いに係合する第1の端部および第2の端部を有する可撓性バンドと、
前記可撓性バンドに結合された、電気的に伸長可能および電気的に収縮可能な少なくとも一つのアクチュエータであって、前記アクチュエータに電気エネルギーが供給されると、前記バンドの直径を調節するように構成されている、前記アクチュエータと、
を含む、胃バンド。
(15)実施態様(14)に記載の胃バンドにおいて、
電気的に伸張可能および電気的に収縮可能な前記少なくとも一つのアクチュエータが、電気活性ポリマーアクチュエータを含む、胃バンド。
(16)実施態様(14)に記載の胃バンドにおいて、
電気的に伸長可能および電気的に収縮可能な前記少なくとも一つのアクチュエータが、前記第1の端部および前記第2の端部の一方に形成されたラッチ機構に結合されている、胃バンド。
(17)胃の周りに配置された胃バンドを遠隔的に調節するための方法において、
胃の周りに配置された胃バンドに設けられている、電気的に伸長可能および電気的に収縮可能な少なくとも一つのアクチュエータに選択的にエネルギーを供給して、前記胃バンドの直径を調節するステップを含む、方法。
(18)実施態様(17)に記載の方法において、
電気的に伸長可能および電気的に収縮可能な前記少なくとも一つのアクチュエータに選択的にエネルギーを供給する前記ステップが、ロックアクチュエータにエネルギーを供給して、前記胃バンドの第1の端部と第2の端部が互いにスライド運動できるようにするステップと、トラバースアクチュエータに選択的にエネルギーを供給して前記第1の端部と前記第2の端部を互いに対して移動させるステップと、を含む、方法。
(19)実施態様(18)に記載の方法において、
前記第1の端部が、前記第1の端部上に形成された複数の歯を備えており、前記第2の端部が、ラッチ機構を備えていて、前記ラッチ機構は前記第2の端部上に形成されて、かつ前記第1の端部を受容する開口および前記複数の歯の少なくとも1つに係合するためのアームを有する、方法。
(20)実施態様(19)に記載の方法において、
前記ロックアクチュエータが、前記ロックアクチュエータにエネルギーが供給されると前記開口を拡張させて前記第1の端部の係合を解除し、エネルギーの供給がストップすると前記開口を収縮させて前記第1の端部を係合させる、方法。
(21)実施態様(19)に記載の方法において、
前記トラバースアクチュエータが、前記トラバースアクチュエータにエネルギーが供給されると、前記アームを伸長させて近接する歯に係合させ、エネルギーの供給がストップすると、前記アームが収縮して前記第1の端部と前記第2の端部が互いに対して移動する、方法。
(22)実施態様(17)に記載の方法において、
電気的に伸長可能および電気的に収縮可能な前記アクチュエータに結合された皮下の変圧器に遠隔的にエネルギーを供給する、方法。
(23)実施態様(17)に記載の方法において、
電気的に伸長可能および電気的に収縮可能な前記少なくとも一つのアクチュエータが、電気活性ポリマーを含む、方法。
(24)実施態様(17)に記載の方法において、
選択的にエネルギーを供給する前記ステップが、第1のアクチュエータにエネルギーを供給して、前記胃バンドの直径を増大させるステップと、第2のアクチュエータにエネルギーを供給して前記胃バンドの前記直径を減少させるステップと、を含む、方法。
(25)実施態様(24)に記載の方法において、
前記第1のアクチュエータが、前記胃バンドの第1の端部と第2の端部を互いに移動させて前記胃バンドの直径を減少させるアームに結合されており、前記第2のアクチュエータが、前記胃バンドの前記第1の端部と前記第2の端部を互いにスライド運動して前記胃バンドの前記直径を増大できるように伸長するラッチに結合されている、方法。
調節可能な胃バンドの例示的な一実施形態の斜視図である。 図1Aに示されている胃バンドのラッチ機構およびアクチュエータの斜視図である。 作動して伸長した構造にあるトラバースアクチュエータを示す、図1Bに示されているラッチ機構およびアクチュエータの斜視図である。 従来技術のファイバーバンドル型EAPアクチュエータの断面図である。 図2Aに示されている従来技術のアクチュエータの径方向の断面図である。 複数のEAP複合層を有する従来技術のラミネート型EAPアクチュエータの断面図である。 図3Aに示されている従来技術のアクチュエータの複合層の1つの層の斜視図である。 遠隔的に調節可能な胃バンドの別の例示的な実施形態の斜視図である。 別の例示的な実施形態に従った、胃の周りに配置された遠隔的に調節可能な胃バンドを例示する図である。

Claims (12)

  1. 胃バンドにおいて、
    第1の端部および第2の端部を含む可撓性バンドと、
    前記第1の端部と前記第2の端部とを係合させて前記可撓性バンドが胃を取り囲むようにするための、前記可撓性バンド上に形成されたラッチ機構と、
    前記ラッチ機構の少なくとも一部分を構成する少なくとも1つのアクチュエータであって、前記少なくとも1つのアクチュエータは、電気活性ポリマーを含み、前記アクチュエータにエネルギーが供給されると前記ラッチ機構を伸長および収縮させて前記バンドの直径を調節するように構成されている、前記アクチュエータと、
    を含む、胃バンド。
  2. 請求項1に記載の胃バンドにおいて、
    記第1の端部は、当該第1の端部上に形成された複数の歯を備え、前記第2の端部は、前記第1の端部上に形成された前記複数の歯に係合するための、前記第2の端部上に形成された前記ラッチ機構を備える、胃バンド。
  3. 請求項に記載の胃バンドにおいて、
    前記ラッチ機構が、前記第1の端部と前記第2の端部を互いに対して解除可能にロックするように構成されたロックアクチュエータ、および前記歯に係合して前記第1の端部と前記第2の端部を互いに対して選択的に移動させるように構成されたトラバースアクチュエータを含む、胃バンド。
  4. 請求項に記載の胃バンドにおいて、
    前記ロックアクチュエータが、前記第1の端部と前記第2の端部が互いに対してスライド運動できるように、エネルギーが前記ロックアクチュエータに供給されると前記ラッチ機構内の開口を増大させるように構成されている、胃バンド。
  5. 請求項に記載の胃バンドにおいて、
    前記ラッチ機構の前記開口が、向かい合った第1の側壁および第2の側壁、ならびに、前記第1の側壁と前記第2の側壁との間に延在する上面および底面を有するハウジングによって画定されており、前記ロックアクチュエータが、前記第1の側壁に結合された第1のアクチュエータ、および前記第2の側壁に結合された第2のアクチュエータを含む、胃バンド。
  6. 請求項に記載の胃バンドにおいて、
    前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータが、前記第1の側壁および前記第2の側壁の高さを増大させるように構成されている、胃バンド。
  7. 請求項に記載の胃バンドにおいて、
    前記トラバースアクチュエータが、前記ラッチ機構から延びる第1のアームに結合されており前記第1のアームが、前記複数の歯の1つに係合するように構成されている、胃バンド。
  8. 請求項に記載の胃バンドにおいて、
    前記トラバースアクチュエータが、エネルギーが前記トラバースアクチュエータに供給されると、前記第1のアームを伸長させて第1の歯との係合位置から第2の歯との係合位置まで移動させ、エネルギー供給がストップすると、前記第1のアームが収縮して前記第2の端部が前記第1の端部に対して移動し、これにより前記可撓性バンドの直径を小さくするように構成されている、胃バンド。
  9. 請求項に記載の胃バンドにおいて、
    前記第1のアームに近接して配置され、前記第1のアームが伸長して第2の歯に係合している間、前記第1の歯との係合を維持するように構成された少なくとも1つの追加のアームをさらに含む、胃バンド。
  10. 請求項1に記載の胃バンドにおいて、
    前記少なくとも1つのアクチュエータが、皮下に移植されるように構成された変圧器に接続されており、前記変圧器が、外部供給源からエネルギーを遠隔的に受け取るように構成されている、胃バンド。
  11. 請求項1に記載の胃バンドにおいて、
    前記可撓性バンドに結合され、前記可撓性バンドが最大直径になるように前記可撓性バンドを付勢するように構成された付勢要素をさらに含む、胃バンド。
  12. 請求項1に記載の胃バンドにおいて、
    前記可撓性バンドの直径を増大するように構成された第1のアクチュエータ、および前記可撓性バンドの直径を減少するように構成された第2のアクチュエータをさらに含む、胃バンド。
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