JP5687060B2 - 選択的に神経刺激するための埋め込み可能なパルスジェネレーター及び方法 - Google Patents
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Description
〔発明の分野〕
本発明は全般に、神経及び身体部分を刺激することに関連する。より具体的には、本発明は、治療的利益を達成するために神経及び身体部分を刺激するための、埋め込み可能なシステム、装置、及び方法に関するものである。
神経は、人間の体の末梢神経系の一部である。神経は、皮膚又は器官からの感覚信号を中枢神経系に伝達し、逆もまた同様である。神経は、通常の損耗、物理的な外傷、感染症、及び/又は神経周辺の血管の不全により、機能的な欠陥をこうむることがある。このような機能的欠陥は、痛み、しびれ、虚弱、及び場合によっては麻痺を伴うことがある。他の問題には、尿失禁又は便失禁が含まれ得る。例えば、尿失禁があると、笑い、咳、及びくしゃみなどの日常的な身体活動によって、不随意の排尿を起こすことがある。
本発明は、神経及び身体部分を刺激するためのシステム、装置及び方法に関するものである。1つの実施形態において、このシステムは、標的の神経及び身体部分を選択的に刺激するための、埋め込み可能な電気医療装置を含む。この埋め込み可能な電気医療装置は、神経及び身体部分を刺激するために身体内を効果的に通り抜けるような変調波形を、望ましく生成及び印加する。この効果により、電池電力消費がより少なく、充電までの作動時間がより長い装置が得られる。
本明細書に使用される項目は整理目的のものであり、本明細書又は請求項の範囲を制限するために使用することを意図したものではない。本出願全体に使用される用語「〜得る(may)」は、許可の意味(すなわち、その可能性を有するという意味)で使用されるものであり、命令の意味(すなわち、しなければならないという意味)ではない。同様に、「含む(include、including、及びincludes)」は、それらを含むが限定されないことを意味する。理解を促進するために、可能な場合には、図に共通の同様要素を指定するために、同様の参照番号が使用される。
(1) 第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
該第一周波数よりも高い第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーター並びに該モジュレーターを収容する、外科的に埋め込み可能な筐体と、
該変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、を含む、神経を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーター。
(2) 前記第一波形が、標的神経を刺激するよう構成された周波数を有する、実施態様1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(3) 前記第一波形が、実質的に10〜40Hzの範囲内の周波数を有する、実施態様1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(4) 前記搬送波形が、実質的に10〜400KHzの範囲内の周波数を有する、実施態様1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(5) バイオフィードバックデータを受け取り、該バイオフィードバックデータに対応して前記第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーを更に含む、実施態様1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(6) 前記バイオフィードバックデータを受けるよう構成された受信装置を更に含み、該受信装置が該バイオフィードバックデータを前記マイクロプロセッサーに供給するために該マイクロプロセッサーと通信を行う、実施態様5に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(7) 前記受信装置と通信を行う少なくとも1つのセンサーを更に含み、該少なくとも1つのセンサーが、哺乳動物の1つ以上の生理学的状態を検知するよう構成されている、実施態様6に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(8) 検出された前記1つ以上の生理学的状態を送信するために、前記少なくとも1つのセンサーに接続された送信機を更に含む、実施態様7に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(9) 前記第一波形とは違っていて位相が異なる、第三周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを更に含み、
前記モジュレーターが、該第三波形ジェネレーターと電気的に接続されており、前記搬送波形、該第一波形及び該第三波形を変調して前記変調波形を生成するよう構成されている、実施態様1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(10) 前記第一波形が、第一の標的神経を刺激するよう構成され、前記第三波形が第二の標的神経を刺激するよう構成されている、実施態様9に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(12) 前記第一波形が、約20Hzの周波数を有し、前記第三波形が約10Hzの周波数を有し、前記搬送波形が約10〜400KHzの周波数を有する、実施態様9に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(13) 前記第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成するよう構成された第四波形ジェネレーターを更に含み、前記モジュレーターが該第四搬送波形を更に変調して、変調信号パッケージを生成する、実施態様9に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(14) 前記モジュレーターが、
前記第一波形及び前記第二搬送波形を変調して第一変調信号を生成するための第一モジュレーターと、
前記第三波形及び前記第四搬送波形を変調して第二変調信号を生成するための第二モジュレーターと、
該第一及び第二変調信号を変調して、変調信号パッケージを生成するための第三モジュレーターと、を更に含む、実施態様13に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(15) 前記波形ジェネレーター及び前記モジュレーターに電力を供給するため、前記外科的に埋め込み可能な筐体内に配置された電源を更に含む、実施態様1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
(16) 神経を刺激するための埋め込み可能システムにおいて、
身体部分を刺激することができる周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
哺乳動物の組織を通り抜けることができる第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
前記システムを作動させるための電源と、
該第一及び第二波形ジェネレーター、該モジュレーター、並びに該電源を収容する、外科的に埋め込み可能な筐体と、
該変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、を含む、埋め込み可能システム。
(17) 前記第一波形が、実質的に10〜40Hzの範囲内の周波数を有し、前記搬送波形が、実質的に10〜400KHzの範囲内の周波数を有する、実施態様16に記載の埋め込み可能システム。
(18) バイオフィードバックデータを受け取り、該バイオフィードバックデータに対応して前記第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーと、
該マイクロプロセッサーと通信を行い、哺乳動物の1つ以上の生理学的状態を検知するよう構成されている、少なくとも1つのセンサーと、を更に含む、実施態様16に記載の埋め込み可能システム。
(19) 前記第一波形とは違っていて位相が異なる、第三周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを更に含み、
前記モジュレーターが、該第三波形ジェネレーターと電気的に接続され、前記搬送波形、該第一波形及び該第三波形を変調して前記変調波形を生成するよう構成されている、実施態様16に記載の埋め込み可能システム。
(20) 前記第一波形が、前記第一身体部分を刺激するよう構成され、前記第三波形が、第二の身体部分を刺激するよう構成されている、実施態様19に記載の埋め込み可能システム。
身体部分を刺激することができる第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
哺乳動物の組織を通り抜けることができる周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーター並びに該モジュレーターに電力を供給するための電源と、
該第一及び第二波形ジェネレーター、該モジュレーター、並びに該電源を収容する筐体と、
該変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、
を含む、提供することと、
哺乳動物に該筐体を外科的に埋め込むことと、
該第一波形及び該搬送波形を生成することと、
該第一波形を該搬送波形と共に変調して変調信号を生成することと、
該変調信号を該身体部分に印加することと、を含む、身体部分を刺激する方法。
(22) 前記第一波形が、実質的に10〜40Hzの範囲内の周波数を有し、前記搬送波形が、実質的に10〜400KHzの範囲内の周波数を有する、実施態様21に記載の方法。
(23) 前記哺乳動物にセンサーを埋め込むことと、
該センサーを使用してバイオフィードバックデータを取得することと、
前記第一及び第二波形ジェネレーターによって前記第一及び第二波形の生成を制御するために、該バイオフィードバックデータを使用することと、を更に含む、実施態様21に記載の方法。
(24) 前記埋め込み可能パルスジェネレーターに、第二の標的神経を刺激することができる周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターが含まれ、
前記方法が、
前記第一波形とは位相が異なる該第三波形を生成することと、
該第一波形、前記搬送波形、及び該第三波形を変調して、変調信号パッケージを生成することと、
該変調信号パッケージを、前記哺乳動物の1つ以上の身体部分に印加することと、を更に含む、実施態様21に記載の方法。
(25) 前記第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成することが更に含まれ、前記変調工程には、前記第一波形と該第二搬送波形とを変調して第一変調信号を生成すること、及び、前記第三波形と該第四搬送波形とを変調して第二変調信号を生成することが含まれる、実施態様24に記載の方法。
Claims (13)
- 第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
該第一周波数よりも高い第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーター並びに該モジュレーターを収容する、外科的に埋め込み可能な筐体と、
前記モジュレーターに電気的に接続され、前記外科的に埋め込み可能な筐体から延びる、導線と、
前記導線の遠位端に接続され、前記導線を介して送信された前記変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、を含む、神経を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーターであって、
前記第一波形が、標的神経を刺激するよう構成された周波数を有し、
バイオフィードバックデータを受け取り、該バイオフィードバックデータに対応して前記第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーを更に含み、
前記電極と前記標的神経との間に延在する導電性ゲルを更に含む、埋め込み可能パルスジェネレーター。 - 前記第一波形が、実質的に10〜40Hzの範囲内の周波数を有する、請求項1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記搬送波形が、実質的に10〜400KHzの範囲内の周波数を有する、請求項1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記バイオフィードバックデータを受けるよう構成された受信装置を更に含み、該受信装置が該バイオフィードバックデータを前記マイクロプロセッサーに供給するために該マイクロプロセッサーと通信を行う、請求項1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記受信装置と通信を行う少なくとも1つのセンサーを更に含み、該少なくとも1つのセンサーが、哺乳動物の1つ以上の生理学的状態を検知するよう構成されている、請求項4に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 検出された前記1つ以上の生理学的状態を送信するために、前記少なくとも1つのセンサーに接続された送信機を更に含む、請求項5に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記第一波形とは違っていて位相が異なる、第三周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを更に含み、
前記モジュレーターが、該第三波形ジェネレーターと電気的に接続されており、前記搬送波形、該第一波形及び該第三波形を変調して前記変調波形を生成するよう構成されている、請求項1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。 - 前記第一波形が、第一の標的神経を刺激するよう構成され、前記第三波形が第二の標的神経を刺激するよう構成されている、請求項7に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記第一波形が、第一の身体部分を刺激するよう構成され、前記第三波形が第二の身体部分を刺激するよう構成されている、請求項7に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記第一波形が、約20Hzの周波数を有し、前記第三波形が約10Hzの周波数を有し、前記搬送波形が約10〜400KHzの周波数を有する、請求項7に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成するよう構成された第四波形ジェネレーターを更に含み、前記モジュレーターが該第四搬送波形を更に変調して、変調信号パッケージを生成する、請求項7に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
- 前記モジュレーターが、
前記第一波形及び前記第二搬送波形を変調して第一変調信号を生成するための第一モジュレーターと、
前記第三波形及び前記第四搬送波形を変調して第二変調信号を生成するための第二モジュレーターと、
該第一及び第二変調信号を変調して、変調信号パッケージを生成するための第三モジュレーターと、を更に含む、請求項11に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。 - 前記波形ジェネレーター及び前記モジュレーターに電力を供給するため、前記外科的に埋め込み可能な筐体内に配置された電源を更に含む、請求項1に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
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