JP5070293B2 - 電気エネルギー刺激を介した腎機能調節 - Google Patents
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Description
2006年11月22日に出願された米国特許出願第11/562,436号に対する優先権の利益が本明細書によって主張され、該特許出願は本明細書において、その全体が参照により援用される。
本特許文書は、概して、医療システムおよび方法に関する。より具体的には、本特許文書は、電気エネルギー刺激の適用を介した腎機能調節に関する。
腎臓は、水分および電解質の調節、代謝廃棄物および生物活性物質の排出、ならびに、動脈圧、赤血球産生、およびビタミンDの調節を含む、多くの機能を行う重要臓器である。毎日、腎臓は、約200クオートの血液を処理し、約2クオートの老廃物および水分にふるい分けて取り出す。廃棄物および余分な水分は、尿管と呼ばれる管を通って個人の膀胱に流れる尿となる。膀胱は、排出されるまで尿を保存する。血液中の廃棄物は、活性身体組織の正常な分解、および消費した食物に由来する。身体は、エネルギーおよび自己修復に食物を使用する。身体が食物から必要なものを取り入れた後、廃棄物は血液に送られる。腎臓がこの廃棄物を除去しなければ、廃棄物が血液中に蓄積し、身体を損傷する場合がある。
(項目1)
被験者の腎臓内の糸球体、ボーマン嚢、緻密斑、尿細管、傍尿細管毛細血管網、集合管、糸球体輸入細動脈、糸球体輸出細動脈、または腎顆粒細胞のうちの少なくとも1つに刺激を適用するための方法であって、
第1の電気エネルギー信号の1つ以上のパラメータを決定することであって、該第1の電気エネルギー信号は、約1KHz以上の周波数を有する、ことと、
該糸球体、該ボーマン嚢、該緻密斑、該尿細管、該傍尿細管毛細血管網、該集合管、該糸球体輸入細動脈、該糸球体輸出細動脈、または該腎顆粒細胞のうちの少なくとも1つに、該第1の電気エネルギー信号の実質的に大部分を通過させることを含む、第1の電極と第2の電極との間に該第1の電気エネルギー信号を注入することであって、該電極の少なくとも一方は、該被験者の体内で該腎臓の近位に配置される、ことと、
該第1の電気エネルギー信号を使用して、1つ以上の腎機能を調節することと
を含む、方法。
(項目2)
上記1つ以上の腎機能と関連する1つ以上のパラメータを測定することをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上のパラメータを測定することは、電解質レベル、水分レベル、代謝廃棄物レベル、薬理学的因子レベル、ホルモンレベル、血圧レベル、エリスロポエチンレベル、ビタミンDレベル、グルコースレベル、pHレベル、または糸球体濾過率レベルのうちの1つ以上を測定することを含む、項目2に記載の方法。
(項目4)
上記第1の電気エネルギー信号の上記1つ以上のパラメータを決定することは、上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上のパラメータについての情報を使用して、該第1の電気エネルギー信号のエネルギー注入場所、エネルギー注入継続時間、エネルギー注入強度、エネルギー注入周波数、エネルギー注入極性、エネルギー注入電極構成、またはエネルギー注入波形のうちの1つ以上を決定することを含む、項目2または項目3に記載の方法。
(項目5)
上記第1の電気エネルギー信号の上記1つ以上のパラメータを決定することは、上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上のパラメータの所望の反応が発生する程度を決定することを含む、項目2〜項目4のいずれかに記載の方法。
(項目6)
上記1つ以上のパラメータの上記所望の反応が発生する、上記決定された程度を使用して、上記第1の電気エネルギー信号のエネルギー注入場所、エネルギー注入継続時間、エネルギー注入強度、エネルギー注入周波数、エネルギー注入極性、エネルギー注入電極構成、またはエネルギー注入波形のうちの1つ以上を調整することをさらに含む、項目5に記載の方法。
(項目7)
上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上のパラメータについての情報を使用して、腎臓状態指示信号を決定することをさらに含み、
該腎臓状態指示信号は、該1つ以上の腎機能の非存在、存在、増加、減少、発生、終結、切迫変化、または変化率のうちの少なくとも1つを示す、項目2〜項目6のいずれかに記載の方法。
(項目8)
上記第1の電気エネルギー信号を注入することは、1KHz未満のバースト周波数を有する1つ以上のバーストにおいて、約1KHz以上の上記信号周波数を注入することを含む、項目1〜項目7のいずれかに記載の方法。
(項目9)
上記第1の電気エネルギー信号を注入することは、上記第1の電極と上記第2の電極との間に約50KHzよりも大きい信号周波数を注入することを含む、項目1〜項目8のいずれかに記載の方法。
(項目10)
上記第1の電気エネルギー信号を注入することは、上記第1の電極および上記第2の電極に電圧を印加することを含む、項目1〜項目9のいずれかに記載の方法。
(項目11)
上記第1の電気エネルギー信号を注入することは、上記第1の電極と上記第2の電極との間に電流を注入することを含む、項目1〜項目10のいずれかに記載の方法。
(項目12)
肺領域、心臓領域、または脳領域の少なくとも一部を通して第2の電気エネルギー信号を注入することをさらに含む、項目1〜項目11のいずれかに記載の方法。
(項目13)
被験者の腎臓内の糸球体、ボーマン嚢、緻密斑、尿細管、傍尿細管毛細血管網、集合管、糸球体輸入細動脈、糸球体輸出細動脈、または腎顆粒細胞のうちの少なくとも1つに刺激を適用するためのシステムであって、該システムは、
第1の電極および第2の電極であって、該第1の電極または該第2の電極の少なくとも一方は、該被験者の体内で該腎臓の近位での配置に対して構成される、第1の電極および第2の電極と、
該第1の電極および該第2の電極に連結される電気エネルギー送達回路であって、該電気エネルギー送達回路は、約1KHzから約1MHzの間の周波数を有する第1の電気エネルギー信号を生成するように構成される、電気エネルギー送達回路と
を備え、
該第1の電極および該第2の電極は、該糸球体、該ボーマン嚢、該緻密斑、該尿細管、該傍尿細管毛細血管網、該集合管、該糸球体輸入細動脈、該糸球体輸出細動脈、または該腎顆粒細胞のうちの少なくとも1つを通して、該第1の電気エネルギー信号の実質的に大部分を方向付けるように構成され、
該約1KHzから約1MHzの間の周波数を有する該第1の電気エネルギー信号は、1つ以上の腎機能を調節するように構成される、システム。
(項目14)
上記1つ以上の腎機能と関連する1つ以上のパラメータを測定するように構成される、測定ユニットをさらに備える、項目13に記載のシステム。
(項目15)
上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上の測定パラメータは、電解質レベル、水分レベル、代謝廃棄物レベル、薬理学的因子レベル、ホルモンレベル、血圧レベル、エリスロポエチンレベル、ビタミンDレベル、グルコースレベル、pHレベル、または糸球体濾過率レベルのうちの1つ以上を含む、項目14に記載のシステム。
(項目16)
上記電気エネルギー送達回路と連結されるプロセッサをさらに備え、該プロセッサは、上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上のパラメータについての情報を使用して、該電気エネルギー送達回路を制御するように構成される、項目14または項目15に記載のシステム。
(項目17)
上記電気エネルギー送達回路の上記制御は、上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上のパラメータについての情報を使用する、上記第1の電気エネルギー信号のエネルギー注入場所、エネルギー注入継続時間、エネルギー注入強度、エネルギー注入周波数、エネルギー注入極性、エネルギー注入電極構成、またはエネルギー注入波形のうちの1つ以上の制御を含む、項目16に記載のシステム。
(項目18)
上記プロセッサに伝達的に連結される外部ユーザインターフェースユニットをさらに備え、該外部ユーザインターフェースユニットは、上記1つ以上の腎機能と関連する上記1つ以上のパラメータについての情報を表示すること、上記被験者の健康関連情報の入力を提供すること、または上記電気エネルギー信号の外部制御を可能にすること、のうちの少なくとも1つを行うように構成される、項目14〜項目17のいずれかに記載のシステム。
(項目19)
上記第1の電極または上記第2の電極のうちの少なくとも一方は、腎血管系挿入可能リード上に配置される、項目13〜項目18のいずれかに記載のシステム。
(項目20)
上記第1の電極または上記第2の電極のうちの少なくとも一方は、尿道挿入可能リード上に配置される、項目13〜項目19のいずれかに記載のシステム。
(項目21)
上記電気エネルギー送達回路は、少なくとも部分的には、埋込型医療機器内に配置される、項目13〜項目20のいずれかに記載のシステム。
(項目22)
上記第1の電極または上記第2の電極のうちの少なくとも一方は、埋込型医療機器の一部の上に配置される、項目21に記載のシステム。
(項目23)
上記埋込型医療機器は、心臓治療ユニットを含み、該心臓治療ユニットは、上記被験者に除脈療法、頻脈療法、または心臓再同期療法のうちの少なくとも1つを送達するように構成される、項目21または項目22に記載のシステム。
(項目24)
上記第1の電気エネルギー信号は、約ゼロ平均振幅と、約10ボルト/センチメートルの電界強度を産生するために十分な最大振幅とを有するパルス化された電圧信号を含む、項目13−23のいずれかに記載のシステム。
(概要)
腎臓が提供する広範囲の重要機能を考慮して、腎疾患または他の変性疾患の前、間、または後に腎臓機能を調節することを含む、腎臓を比較的健康な状態に維持することが望ましい。
本主題の以下の詳細な説明は、例証として、本主題を実践することができる具体的実施形態を示す、添付図面を参照する。本特許文書における「ある」、「1つの」、または「種々の」実施形態に対する言及は、必ずしも同じ実施形態を指さず、そのような言及は、2つ以上の実施形態を検討する。次の発明を実施するための形態は、例証的であり、限定的な意味で理解されるものではない。本主題の範囲は、添付の特許請求の範囲によって、そのような特許請求の範囲が享受できる法的均等物の全範囲とともに、定義される。
糸球体濾液の溶質制御の電気的調節は、糸球体356(図3B)による濾過を標的とすることができる。代替として、または加えて、特定の溶質の濃度は、尿細管354(図4A)または集合管により、種々のチャネル472(図4C)(例えば、ナトリウムチャネル、カリウム)、または輸送体474(図4C)(例えば、単輸送体476、共輸送体478、および逆輸送体479)を横断して電気エネルギー刺激を付与することにより、調節されてもよい。
糸球体濾液中の水分の約99%は、腎臓104(図1)によって再吸収される。電気エネルギー刺激の印加を介した、ネフロン350(図3B)内の水分の再吸収された414(図4A)部分の還元は、利尿を促進する機会を提供する。従来の医薬利尿剤のように、電気エネルギー刺激の惹起を介した利尿は、上記のように、電気エネルギー刺激の印加を介して操作されてもよい、ナトリウムの増加した排出によって引き起こされ得る。
血圧の腎臓の制御は、ナトリウムおよび水分の制御を介した(例えば、上記の技術を使用する)、および血管抵抗を変更して血圧を補正する、レニンおよびアンジオテンシンII等の化学物質の排出による、両方の血管樹内の血液量の調節に起因する。レニンは、例えば、腎顆粒細胞361(図3B)によって放出される。腎顆粒細胞361によるレニンの放出は、電気エネルギー刺激の印加を介して達成されてもよいと考えられる。
Claims (12)
- 被験者の腎臓内の糸球体、ボーマン嚢、緻密斑、尿細管、傍尿細管毛細血管網、集合管、糸球体輸入細動脈、糸球体輸出細動脈、または腎顆粒細胞のうちの少なくとも1つに刺激を適用するためのシステムであって、該システムは、
第1の電極および第2の電極であって、該第1の電極または該第2の電極の少なくとも一方は、該被験者の体内で該腎臓の近位での配置に対して構成される、第1の電極および第2の電極と、
該第1の電極および該第2の電極に連結される電気エネルギー送達回路であって、該電気エネルギー送達回路は、約1KHzから約1MHzの間の周波数を有する第1の電気エネルギー信号を生成するように構成される、電気エネルギー送達回路と
を備え、
該第1の電極および該第2の電極は、該糸球体、該ボーマン嚢、該緻密斑、該尿細管、該傍尿細管毛細血管網、該集合管、該糸球体輸入細動脈、該糸球体輸出細動脈、または該腎顆粒細胞のうちの少なくとも1つを通して、該第1の電気エネルギー信号の実質的に大部分を方向付けるように構成され、
該約1KHzから約1MHzの間の周波数を有する該第1の電気エネルギー信号は、1つ以上の腎機能を調節するように構成される、システム。 - 前記1つ以上の腎機能と関連する1つ以上のパラメータを測定するように構成される、測定ユニットをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つ以上の腎機能と関連する前記1つ以上の測定パラメータは、電解質レベル、水分レベル、代謝廃棄物レベル、薬理学的因子レベル、ホルモンレベル、血圧レベル、エリスロポエチンレベル、ビタミンDレベル、グルコースレベル、pHレベル、または糸球体濾過率レベルのうちの1つ以上を含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記電気エネルギー送達回路と連結されるプロセッサをさらに備え、該プロセッサは、前記1つ以上の腎機能と関連する前記1つ以上のパラメータについての情報を使用して、該電気エネルギー送達回路を制御するように構成される、請求項2または請求項3に記載のシステム。
- 前記電気エネルギー送達回路の前記制御は、前記1つ以上の腎機能と関連する前記1つ以上のパラメータについての情報を使用する、前記第1の電気エネルギー信号のエネルギー注入場所、エネルギー注入継続時間、エネルギー注入強度、エネルギー注入周波数、エネルギー注入極性、エネルギー注入電極構成、またはエネルギー注入波形のうちの1つ以上の制御を含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記プロセッサに伝達的に連結される外部ユーザインターフェースユニットをさらに備え、該外部ユーザインターフェースユニットは、前記1つ以上の腎機能と関連する前記1つ以上のパラメータについての情報を表示すること、前記被験者の健康関連情報の入力を提供すること、または前記電気エネルギー信号の外部制御を可能にすること、のうちの少なくとも1つを行うように構成される、請求項4または請求項5に記載のシステム。
- 前記第1の電極または前記第2の電極のうちの少なくとも一方は、腎血管系挿入可能リード上に配置される、請求項1〜請求項6のいずれかに記載のシステム。
- 前記第1の電極または前記第2の電極のうちの少なくとも一方は、尿道挿入可能リード上に配置される、請求項1〜請求項6のいずれかに記載のシステム。
- 前記電気エネルギー送達回路は、少なくとも部分的には、埋込型医療機器内に配置され、そして前記第1の電極と前記第2の電極との間に電流を注入するように構成される、請求項1〜請求項8のいずれかに記載のシステム。
- 前記第1の電極または前記第2の電極のうちの少なくとも一方は、埋込型医療機器の一部の上に配置される、請求項9に記載のシステム。
- 前記埋込型医療機器は、心臓治療ユニットを含み、該心臓治療ユニットは、前記被験者に除脈療法、頻脈療法、または心臓再同期療法のうちの少なくとも1つを送達するように構成される、請求項9または請求項10に記載のシステム。
- 前記第1の電気エネルギー信号は、約ゼロ平均振幅と、約10ボルト/センチメートルの電界強度を産生するために十分な最大振幅とを有するパルス化された電圧信号を含む、請求項1〜11のいずれかに記載のシステム。
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