JP6749345B2 - 電気的及び光学的な深部脳刺激のためのデバイス - Google Patents

Description

本発明は、人間または動物の脳に埋め込み可能なデバイスの分野に関し、より具体的には、特にパーキンソン病などの神経変性性疾病の治療のための深部脳刺激を実行するデバイスの分野に関する。

深部脳刺激（ＤＢＳ）は、動作を制御する人間の脳の部分、より具体的には視床、ルイ核、及び／または淡蒼球を低電流パルスで電気的に刺激することを含み、これによって、患者な自分の動作をより良好に制御できるようになる。そのような刺激は、パーキンソン病、振戦、ＯＣＤまたはジストニアの治療に使用されて成功している。

実用上は、図１を参照すると、２組の電極１０が、脳の電気刺激のために脳内に埋め込まれ、これらそれぞれの組は、「ＤＢＳ」プローブとも呼ばれる、生体適合性材料からなる柔軟かつ長く直線状の本体の端部に配置される。プローブの埋め込みは、患者の頭蓋冠に開口部を形成して、プローブを穿孔を通して導入し、所望の位置に遠位端を配置し、この目的のためにリアルタイム脳撮像（スキャナー、ＭＲＩなど）及び３次元脳再構成を使用する。これを形成する材料およびその直径のために、プローブは通常柔軟性が高く、単に押し込むことで脳内に導入することは困難である。従って、プローブは、施術者が、「補強部材」と呼ばれる、プローブを脳内に押し込んで進行させることを補助し、または単に可能にする柔軟性の低い棒状部材を導入する中心チャネルを有して提供される。

この手術の間、試験が刺激の効率について実行可能であるように、患者は麻酔の少ない状態にある。プローブが配置されると、患者は通常の麻酔状態にされ、各プローブの延長配線１２が、プローブを鎖骨下の患者の皮膚下に配置された電気セル刺激器１４に接続するために、頭皮及び首の皮膚の下に配置される。

以下において、「遠位」との用語は、処置される領域と接触することを意図される要素の部分または端部に関する。「近位」との用語は、遠位部分または遠位端とは反対側の、通常は要素の刺激器への接続を意図される要素の部分または端部に関する。

従って、多くのＤＢＳプローブが、例えばＭｅｄｓｃａｐｅ（登録商標）、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃｓ（登録商標）、ＢｏｓｔｏｎＳｃｉｅｎｔｉｃ（登録商標）などによって設計されている。

図２から４を参照すると、ＤＢＳプローブ１６は通常、
・典型的には１．３ｍｍである、小さな直径の、柔軟かつ電気絶縁性で円筒形の、長く直線状のプローブ本体１８であって、プローブ本体が単純なチューブ（ＭＥＤＴＲＯＮＩＣ）または複数管型チューブ（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）でありうる、プローブ本体１８と、
・本体１８の遠位部分に配置された電気刺激電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのアセンブリ２０と、
・本体１８の近位部分に配置された電源接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄのアセンブリ２２と、を含む。

電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、通常４つであり、プローブ本体１８の外面を取り囲む電気伝導性の円筒の形態をとる。これはさらに、その中心に、材料の空虚な、すべて本体１８の長さに沿って延設し、０．３から０．３５ｍｍの直径を有する金属補強部材の外科手術の間の導入を可能にするために通常０．４５から０．５５ｍｍの直径を有する中空チューブ２６を含む。

電気的に絶縁された導電性ワイヤー２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄのアセンブリ２８はチューブ２６の周りに巻き付けられ、それぞれが電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及び接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに溶接され、プローブ本体１８の材料に埋め込まれる。ワイヤー２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄは、典型的には１００μｍから１５０μｍの範囲の直径を有する。

プローブ本体１８の遠位端はさらに、中空チューブ２６内に挿入された半球状プラグ３０によって閉じられる。そのため、中央チャネルは（プローブの近位端を除いて）密閉され、流体の侵入を防ぎ、プローブの埋め込みの際に、中央チャネルを介した脳の汚染も防ぐ。接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄも、一般にプローブ本体１８の外側近位面を包む円筒形であり、それぞれが導電性ワイヤー２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄに接続されるが、電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとは異なりうる寸法及び間隔を有する。

図５及び６を参照すると、ＤＢＳプローブ１６の電気的接続は、接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを、プローブの接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとそれぞれ接触させる内部接点／端子を含む電気的筐体３２のチャネル内に備える近位部分を導入することを含む。筐体３２は、単純な電気的接触領域を形成し、そのため電気制御要素を含まず、延長配線３４に延在し、電気刺激器４０のコネクター３８への接続のために近位部分に接点３６を備える。

深部電気脳刺激と平行して、深部光学脳刺激、特に電気刺激によって治療されるのと同じ疾病の治療のために可視赤色光または近赤外光の放射による光刺激もますます関心を持たれており、例えば、非特許文献１に記載されている。この新しい手法は特に、遠位位置において、光学出力部を備えた、通常所望の光放出及び生体適合特性の両方を有すべき特定のポリマー材料に基づく、新しいプローブの開発をもたらしている。

電気刺激はルイ核を興奮させることによってドーパミンの不足を補償するのみであるが、パーキンソン病に対する治療効果を有さず、開発が続けられている。臨床前試験においてみられた結果は、光刺激が、悪化するとパーキンソン病を引き起こすＳＮｃ細胞の細胞保護をもたらすということを示している。２つの刺激モードの組み合わせは、細胞保護及びそのため疾病の停止をもたらし、その一方ですでに疾病の進行状態にある患者のルイ核を刺激することにより、症状（無動症、硬直、振戦など）を低減する。そのため、脳の同じ領域を刺激するための２つの手法を組み合わせて、例えばパーキンソン病などの特定の疾病を治療することは排除されない。しかし、これは脳内に埋め込まれるプローブの数を増加させることを伴い、考えにくい。変形例として、それぞれが遠位位置に２組の電極を含み、１組の電極は電気刺激用であり、１組の電極は光刺激用である、プローブを設計することが可能である。しかし、これは、プローブの大きな光電気放出領域を伴い、そのためプローブ内に提供される導電性ワイヤーの増加に加えて、非常に空間選択性の低い治療しかできなくなる。また、電気的及び光学的な両方の種類の刺激に適合され、さらに生体適合性である電極を設計しようとすることも可能である。そのような電極の開発に伴う困難性は容易に想像される。

A Pitzschkeら著、 "Red and NIR light dosimetry in the human deep brain", Phys. Med. Biol. 60 2921, 2015. Reinhart, F.ら著、 "High Resolution MR-Thermometry is a proper method to characterize thermal safety of chronic implantable medical device", Society for Neuroscience Annual Meeting, November 2014

本発明は、単純な設計を有する光電気深部脳刺激デバイスを提供することを目的とする。

これを達成するために、本発明は、深部脳刺激デバイスであって、
−刺激プローブと、
−電気的筐体と、
−電気延長配線と、を含む深部脳刺激デバイスであって、
刺激プローブが、
・内部を通って伸びる、材料の空虚な中央チャネルを有し、プローブの遠位部分と近位端との間に延在する長く直線状の本体であって、中央チャネルが近位端に開口し、本体の遠位部分が所定の波長を通過させることが可能である、長く直線状の本体と、
・電気脳刺激のためにプローブの遠位部分内において本体の外面に固定された電極と、
・電力供給のためにプローブの近位端内において本体の外面に固定され、電極と接続された部分をそれぞれ含む電気端子と、を含み、
電気的筐体が、内部に収容された電気端子を有するチャネルを含み、チャネルが、プローブの近位部分を受容しプローブの電気端子及び筐体の電気端子と接触するように配置するために、端部の一方に開口を有し、
電気延長配線が、電気的筐体に固定され、筐体の電気端子に接続される、深部脳刺激デバイスを目的とする。

本発明によれば、
−電気的筐体のチャネルが、端部の他方に開口し、
−デバイスがさらに、
・所定の波長を案内することが可能であり、プローブ本体の中央チャネル内に少なくとも部分的に収容され、内部を通して脳の照射のためにプローブの遠位部分に延在する、導波路と、
・内部に所定の波長を注入するために導波路の近位端に接続可能である送信器筐体と、を含む。

換言すれば、本発明は、従来技術のＤＢＳプローブが、光刺激も実行できるように単純に改良されうるという事実を発明者が観察したことに基づく。実際には、ＤＢＳプローブは電気刺激のために使用されない中央チャネルを有し、プローブ本体の材料（例えば、シリコーンまたはポリウレタン）は、通常光刺激に関する波長に対して透明であり、電気刺激電極はプローブの遠位部分全体、特にその端部を覆わず、そのためこれは表面領域を光放出できる状態のままにする。さらに、従来技術のプローブのチャネルの直径は、光刺激のための波長を伝達することが可能な特定の光ファイバーの直径と適合している。

そのため、ＤＢＳプローブの中央チャネル内に、その遠位端まで光ファイバーを導入することによって、その遠位部分において電極による電気刺激の放出及び、少なくともプローブの遠位端を通した光放出が可能な改良されたプローブが得られる。さらに、必要な場合には、中央チャネル内に取り外し可能に収容されたファイバーが、取り外され、または再配置されうる。有利には、プローブが埋め込まれた場合に導波路が導入され、そのため中央チャネルは元の機能を保つこと、すなわち脳内のプローブの進行を補助する補強部材の受け入れが重要である。

しかし、従来技術のＤＢＳプローブの電気的接続は、常に中央チャネルを遮る延長配線によって行われ、そのため、導波路（例えば光ファイバー）をプローブチャネル内に導入し、この導波路を接続することができない。

そのため、本発明によれば、ＤＢＳプローブのコネクターは、筐体に固定された電気延長配線をオフセットすることによって電気的筐体のチャネルを遮らないように改良される。筐体チャネルが遮られないので、導波路がその中に導入され、導波路を光源に接続することが可能になる。

ある実施形態によれば、本デバイスは、以下の特徴の１つまたは複数を含む。

導波路の遠位部分及びプローブの遠位部分が、２ミリメートルから１０ミリメートルの範囲の幅を有する。

波長が、特にパーキンソン病の治療に関して、６７０ナノメートルから１０７０ナノメートル、好適には６７０から８１０ナノメートルの範囲であり、導波路の遠位部分によって伝達される光出力が１０ミリワット以下である。

導波路が、１２５マイクロメートルから３００マイクロメートルの範囲の直径を有するシリカコアを有するＨＣＳ型光ファイバー（「ｈａｒｄ−ｃｌａｄ ｓｉｌｉｃａ」、硬質クラッドシリカ）であり、コーティング（または「クラッディング」）が１５マイクロメートル以下の直径を有し、クラッディング（または「バッファ」）が５００マイクロメートル以下の直径を有し、またはその他いずれかの導波路（シリコーン、ＰＭＭＡ、シリカ−シリカ）が５００マイクロメートル以下の直径を有する。

本発明はまた、深部脳刺激プローブとの接続のための電気延長配線であって、プローブが長く直線状の本体と、プローブ本体の近位部分の外面に固定された電気端子とを含み、電気延長配線が電気的筐体を含み、電気的筐体が、
−第１及び第２の端部に開口するチャネルであって、チャネルが、プローブがチャネルの第１の端部を通って導入される際に、プローブの本体の近位部分を受容することができる、チャネルと、
−電気的筐体のチャネル内に収容され、近位部分がチャネルの第１の端部を通って筐体のチャネル内に導入される際に、プローブの端子と接触することができる、電気的接点と、
−筐体の電気的接点に接続された電気伝導体を含む電気延長配線であって、電気延長配線が筐体チャネルの第２の端部を遮ることなく筐体に固定された、電気延長配線を目的とする。

そのような延長配線は、中央チャネルを遮らないようにすることによって、ＤＢＳプローブを接続することを可能にする。有利には、この延長配線は、導波路に関連付けられても、関連付けられなくても、ＤＢＳプローブに電力を供給することができるため、ユニバーサルである。

有利には、例えばシリコーンからなるプラグが、中央チャネルが導波路を収容するために使用されない場合には、中央チャネルを遮るために使用される。プラグは、コネクターの本体またはそれにはめ込む部分と同時にモールドされた隔壁でありうる。

本発明はまた、前述の第１及び第２の刺激デバイスの光学的動作を試験するための方法であって、２つのデバイスのプローブが、治療すべき脳の領域内に収容された遠位部分を有して脳内にあらかじめ埋め込まれており、本方法が、
−所定の波長を有する放射を第１のデバイスの導波路内に導波路の近位端を通して導入し、第２のデバイスの導波路の近位端における放射を測定する段階と、
−同一の放射を第２のデバイスの導波路内に導波路の近位端を通して導入し、第１のデバイスの導波路の近位端における放射を測定する段階と、
−プローブ及び内部に収容された導波路によって形成されたアセンブリの光学的動作を、測定結果に従って診断する段階と、を含む、方法を目的とする。

前述のように、従来技術のＤＢＳプローブは、光刺激も実行するように単純に改良され、患者に既に埋め込まれたＤＢＳプローブを含みうる。そのため、既に埋め込まれたプローブを取り外す必要なく、本発明に従う新しいコネクターを提供しつつ、導波路（例えば光ファイバー）を各中央チャネルに導入することによって更新することが可能である。しかし、光ファイバーが有効に導入されたこと、及び改良されたプローブの光動作が予測通りであることは確認すべきである。ここで、本質的に、導波路はその端部で放射を捕捉することも可能である。そのため、第１のプローブ（第２のプローブ）の光放出が活性化され、第２のプローブ（第１のプローブ）の放出が不活性化され、そのため、この第２（または第１）のプローブがその遠位端で第１のプローブ（第２のプローブ）の放射を捕捉し、そのため集められた光放射はプローブの近位端に伝搬し、そこで分析のために測定される。そのため、プローブの光動作は埋め込まれたままのＤＢＳプローブで診断可能である。

本発明は、添付した図面に関連するのみである例として提供される以下の説明を読むことによってより理解されるであろう。

人間の脳の深部電気刺激のためのプローブ、コネクタ及び刺激器の簡略図である。 従来技術のＤＢＳプローブの簡略化された斜視図である。 図１のＤＢＳプローブの遠位部分の簡略図である。 ＤＢＳプローブの電気刺激電極及び、電極を供給する導電性ワイヤーの簡略図である。 接続前の深部電気刺激のために使用される構成要素の簡略図である。 接続後の深部電気刺激のために使用される構成要素の簡略図である。 本発明に従う、挿入された光ファイバーを有するＤＢＳプローブの簡略化された斜視図である。 図７ＡのＤＢＳプローブの遠位部分の拡大図である。 電気的接点を備えたＤＢＳプローブの近位部分への接続のための、本発明に従う電気接続筐体の簡略図である。 本発明に従う光電気深部脳刺激システムを示す簡略図である。 図９のシステムの一部を形成する送信筐体への光学延長配線の接続を統合する第１の変形例を示す簡略図である。 図９のシステムの一部を形成する送信筐体への光学延長配線の接続を統合する第２の変形例を示す簡略図である。 光刺激機能を与えるために、患者に埋め込まれた一対のＤＢＳプローブを更新する方法を示す。 光刺激機能を与えるために、患者に埋め込まれた一対のＤＢＳプローブを更新する方法を示す。 光刺激機能を与えるために、患者に埋め込まれた一対のＤＢＳプローブを更新する方法を示す。 光刺激機能を与えるために、患者に埋め込まれた一対のＤＢＳプローブを更新する方法を示し、より具体的には変更されたプローブの適切な光学操作を試験する方法を示す。 光刺激機能を与えるために、患者に埋め込まれた一対のＤＢＳプローブを更新する方法を示す。 放射検出機能を備える送信器筐体の好適な変形例を示す簡略図である。 本発明に従う光電気プローブ照射機能の活性化及び不活性化を切り替え、患者が本発明に従うシステムを身に着けるとその動作を自動的に試験可能にすることを示す。 本発明に従う光電気プローブ照射機能の活性化及び不活性化を切り替え、患者が本発明に従うシステムを身に着けるとその動作を自動的に試験可能にすることを示す。

図７Ａ及び７Ｂを参照すると、例えば、図２から４に関して説明されたＤＢＳプローブ１６は、本体１８と、対象の放射に対して透明な、すなわち、放射の少なくとも９５％を通過させる、例えば赤色または近赤外波長に対して透明な材料からなる半球型キャップ３０と、を含む。例えば、本体１８は、赤色または近赤外光に対して高い光学透過率を有する一方で脳脊髄液の屈折率（１．３８に等しい）と近い屈折率（例えばシリコーンでは１．４３）を有する、ポリウレタン、シリコーンまたはエポキシからなる。

プローブ１６はさらに、プローブの狭い中央チャネル２８内に、及びその端部まで全体に取り外し可能に導入された光ファイバー５０と関連付けられ、光ファイバー５０の端部は有利には事前にへき開され、中央チャネルの端部と接触した状態とされる。そのため、ファイバー５０は電気脳刺激のために意図されたプローブ１６の一部のレベルにおいて、特に少なくともプラグ３０を横切って電磁放射を伝達することができる。

特にパーキンソン病の治療については、また図７Ｂに示されているように、中央チャネル２８は、最後の電気刺激電極２０ｄを越えてチャネルの遠位端まで十分な距離ｄにわたって延設し、そのためプラグ３０は、それを通して照射が行われ、患者のＳＮｃに配置される一方で電極２０ｄは患者のルイ核に配置される。具体的には、距離ｄは、この目的のために１５ｍｍから２０ｍｍの範囲である。

有利には、プラグ３０の発光長さｅは、黒質のＳＮｃ位置を局所的に照射するために、２から５ｍｍの範囲である。光拡散の長さが数ｍｍであることにより、大きな表面積の照射の均一性を改善することができる。

光ファイバー５０は例えば、５００マイクロメートルよりも小さな、例えば１２５から３００マイクロメートルの範囲の直径を有し、クラッディング５８で被覆されたコア５６を有するマルチモードＨＣＳ（ｈａｒｄ−ｃｌａｄ ｓｉｌｉｃａ、硬質クラッドシリカ）ファイバーであり、例えばＬＥＯＮＩ ＦＩＢＥＲ ＯＰＴＩＣＳ社の参照番号Ｋ２００／２３０ポリマークラッドファイバーの光ファイバーである。そのようなファイバーは、生体適合性があり、さらに、曲げられていても高品質な光ガイドが可能であるという利点を有する。

有利には、光ファイバーは機械的処理を受ける可能性があり、例えば、クラッディング５８は遠位部分またはファイバーに沿って位置する部分においてサンドブラストによって処理され、コア５６を露出する、ファイバー放出表面積を増加させることが可能な、または光の一部を局所的に分離し、特に所定の割合の光の流れがプローブ１６の電極間の空間の間を通過することを可能にする穴を形成する。ファイバー内のμ構造のレーザーマーキングなどのその他の解決手段は、あるパーセンテージの光出力の局所的引出しの同じ効果をもたらす。

接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの電気的接続のために、図８に示されるような電気的筐体６０が提供される。筐体６０は、プローブ１６の近位部分の直径よりもわずかに小さな直径を有する円筒形チャネル６４が完全に横切る、生体適合性材料からなる電気絶縁体６２を含む。チャネル６４は、例えばチャネル６４の内壁を画定し、接点２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの寸法及び間隔と対応する寸法及び間隔を有する円筒形電気的接点６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄを含む。そのため、プローブ１６の近位部分はチャネル６４内に導入され、プローブ及びチャネルの接点はそれぞれ接触し、次いでプローブは筐体６０のロッキング部６８によって所定の位置にロックされる。前述した要素は、例えばＭｅｄｔｒｏｎｉｃｓ社によって製造された延長配線モデル３７０８３に対応する。筐体６０は接触機能を有し、制御要素（マイクロプロセッサ、電池など）を含まず、これらの要素は刺激器４０内に含まれる。

有利には、導電性ワイヤー７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、それぞれ接点６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄと接続され、本体６２の厚さにわたって収容される。これによって、電気延長配線７２を形成することが可能になり、これは、ＤＢＳプローブが挿入される開口部７６と反対側の、チャネル６４の開口部７４を遮ることなく筐体６０に固定される。そのため、筐体６０及び延長配線７２は、ＤＢＳプローブの刺激器への接続のための電気延長配線を形成し、これによって、光ファイバーをＤＢＳプローブの中央チャネル内に挿入し、光コネクターに接続することができるようになる。

図９を参照すると、ＤＢＳプローブ及びその中に挿入された光ファイバーの接続は、

深部電気刺激に関して、電気刺激器４０に接続された電気延長配線６０、７２と、

深部光刺激に関して、電気的接続筐体６０のチャネル内の軸方向に連続する光ファイバー５０の導波路８０を形成する光学延長配線と、延長配線８０が接続され、延長配線８０内に対象の波長、具体的には６７０ｎｍで放射８６を導入することができる発光源８４を含む送信器筐体８２と、を含む。例えば、発光源８４は、レーザーダイオード（例えば、Ｔｈｏｒｌａｂｓ Ｉｎｃ社の参照番号ＨＬ６７５６ＭＧのレーザーダイオード）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード、例えばＥｐｉｔｅｘ社の参照番号ＳＭＴ６７０を有するＬＥＤ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、有機発光ダイオード）、またはＶＣＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ、垂直キャビティ面発光レーザー）を含む。送信器筐体８０に取り付けられた電気延長配線８８も、発光源８４の光刺激器９０との接続のために提供され、これはその動作を制御する。

電気的接続配線８０及び光ファイバー５０は例えば、それぞれの接続端部において、従来技術では周知の、ファイバーを光学的に連続させることができるコネクターを含む。例えば、ファイバー５０の近位部分はレーザー源への結合のために光フィードスルー（レセプタクル）内の接続の際に、位置決めの良好な再現性を保証するために、較正された直径（例えば、１．２５から２．５ｍｍの標準直径）を有するセラミックまたは鋼鉄フェルール内に機械加工された同心円チャネル内に糊付けされる。

有利には、光刺激器９０は、従来の神経刺激器、例えば電気刺激のために使用される刺激器４０と同一の構造を有する刺激器である。実際には、周知のように、この種類の刺激器は、プログラムによって制御信号及び電力供給電圧／電流を、接続された電気延長配線７２を有する端子に送達する。そのため、刺激器は発光源８４の制御と交互に、または同時に電極に信号を送信するようにプログラム可能である。

変形例として、電気刺激及び光刺激を制御する単一の刺激器が提供され、この刺激器は、電気延長配線７２のためのコネクター及び光学延長配線８０のためのコネクターを有して備えられる。

光刺激器９０は特に、光源の光出力を制御し、ＤＢＳプローブの遠位部分において所望の光出力を得る。より具体的には、６７０ｎｍの波長について、出力は１０ｍＷよりも低くなるように選択され、これによって、非特許文献１に記載されるように脳領域の加熱を制限することができる。

前述の要素は生体適合性材料からなる。例えば、電気絶縁性材料はシリコーン、ポリウレタン、カプトン（登録商標）などからなり、導電性材料はニッケル−コバルト−クロム−モリブデン合金、具体的には米国ペンシルベニア州、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐ社の参照番号「ＭＰ３５Ｎ（登録商標）」として販売される合金からなる。

有利には、光刺激器９０は、具体的には発光源８４が電気放電に敏感であるレーザーダイオード、ＶＣＳＥＬまたはマイクロＬＥＤである場合、静電放電またはＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、静電放電）回路に対する保護の回路を含む。

図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、第１の変形例（図１０Ａ）によれば、送信器筐体８２を光ファイバー５０に光学的に接続する延長配線８０は、筐体８２に堅く固定される。第２の変形例（図１０Ｂ）によれば、延長配線は筐体８２に取り外し可能に固定され、例えば筐体８０の相補性ベース９４と水密的に結合する末端キャップ９２を含み、後述するように、これによって外科手術中にアセンブリ手順を容易にし、ＤＢＳプローブ内に挿入する際の適切な操作／光ファイバーの位置決めに対する試験を実行することが可能になる。

照射機能を設けるように、例えば人間の患者の脳内に既に埋め込まれた一対のＤＢＳプローブを更新する方法を、図１１から１５に関して説明する。

図１１において、患者内に埋め込まれ、そのため電気延長配線３２、３４に接続され、刺激器４０に接続されたようなＤＢＳプローブ１６が示される。そのため、本方法は、第１の段階において、電気延長配線３２、３４及び刺激器４０が光学更新（図１２）と適合しない場合に、これらを除去し、その一方ＤＢＳプローブ１６を配置したままにすることができるように患者に対して操作することを含む。

次の段階（図１３）において、ＤＢＳプローブの遠位部分が、本発明に従う電気的筐体６０の中央チャネル内に導入され、所定の位置にロックされる。次いで光ファイバー５０がＤＢＳプローブ１６の中央チャネル内に、筐体６０のチャネルを通して、ファイバーがプローブの遠位端に到達するまで挿入される。光学延長配線６０、有利には図１０Ｂに関して説明された取り外し可能な変形例が光ファイバー５０に接続され、またはＤＢＳプローブの中央チャネルに挿入される際に光ファイバー５０と既に組み立てられている。

この操作が２つの埋め込まれたＤＢＳに対して行われると、その適切な光学動作を試験する方法が行われる。より具体的には（図１４）、２つのＤＢＳプローブ１６の光学延長配線８０が、試験デバイス１００の第１及び第２の端子１０２、１０４に接続される。これは、治療波長の放射を第１の端部１０２に接続された光学延長配線内に導入することを可能にする発光源１０６と、例えばフォトダイオードに基づく、第２の端部１０４に接続された延長配線８０によって受け取られる放射の量を測定する光学検出回路１０８と、を含む。

そのため、第１の端部１０２に接続されたＤＢＳプローブによって伝送される放射は、治療される脳領域１１０を通って拡散し、拡散した放射の一部は別のＤＢＳプローブに挿入された光ファイバーによって集められる。そのため集められた放射は、試験デバイス１００の検出回路まで伝送され、そこで測定される。この測定が行われると、試験デバイス１００への延長配線８０の接続は、第２の測定を行うために逆にされ、次いで得られた２つの測定結果はＤＢＳプローブの適切な光学的動作を決定するために分析される。例えば、この動作は測定がそれぞれ所定の閾値よりも高い場合に十分であると考えられる。有利には、この分析は、この目的のためにマイクロプロセッサベースの処理ユニットを含む光学検出回路１０８によって自動的に実行される。

ＤＢＳプローブの適切な光学的動作が確立されると、これを更新する方法が、光刺激及び電気刺激の両方のために構成された刺激器１１２によって電気刺激器４０を置き換えることで行われ（図１５）、電気延長配線７２及び光学延長配線８０は刺激器１１２に接続され、これが開始される。

図１６を参照すると、本発明に従う一対の光電気刺激プローブ及びそれらそれぞれの送信器筐体８２を簡略化して示しており、プローブそれぞれの送信器筐体８２も電磁放射検出機能を実行する。具体的には、筐体８２は発光源８４と、発光源８４の放射を光学延長配線８０に集束し、その中へ放射を注入する光学系１１４と、光検出器１１６と、半透明ミラーと、を含む。ミラーは図１６の上部に示されているように発光源８４によって放出された放射を通過させ、図１６の下部に示されているように延長配線８０から始まる放射の一部を光検出器１１６へ向ける。変形例として、光ファイバーは延長配線への注入角（例えば０．２に等しい）よりも大きなデジタルアパーチャ（例えば０．３７に等しい）を有する。そのため、延長配線８０によって通過されたビームは、延長配線８０に集束されたビームよりも広い。次いで、筐体８２は、例えばリング形状のミラー１１８を含み、これは延長配線８０によって通過されたビーム上に配置されながら、光学延長配線８０に集束された光のビームを遮らない。ミラー１１８に入射した通過ビームの一部は、光検出器１１６の方へ方向を変えられる。

光検出器１１６はさらに、筐体８２を刺激器１１２に接続する延長配線８８を通して刺激器１１２に接続される。これは、光検出器１１６によって伝達された測定結果を処理し、検出された放射が適切な動作に従っているかどうかを決定するように構成される。

そのため、プローブの照射を停止することによって、図１４に関して説明されたのと同様に、別のプローブの適切な動作を試験すること、並びに図１８Ａ及び１８Ｂに示されたように別のプローブについても同様にすることが可能になる。そのため、プローブの適切な光学的動作は、患者においていつでも、自動的に、外科手術を行う必要なく、試験されうる。

本発明の特定の実施形態が説明された。もちろん特に接続、延長配線などに関して複数の変更が可能である。

具体的に、以下の特徴が単独で、または組み合わせて導入されうる。

導波路（例えば光ファイバー）の光損失及び破損の危険性を制限するための、穿頭レベルに配置された近位部分におけるプローブへの曲率半径を最小にする「プローブ停止部」。

デバイスの設置が行われている間に、光電気ベースの出力において導波路を保護し、ファイバーとＤＢＳプローブの中央チャネルとの間に中心をおくために使用されるツール。

光ファイバーの挿入及び特に屈曲部の通過を容易にするため、半球端部、例えばボールが、ＵＶ架橋型接着剤が載置され、次いでＵＶ架橋によってファイバーの遠位端に形成される。この動作はプローブの長さが、直線端部をそのままにし、チャネルへの挿入を困難にするファイバーのへき開によって正確に調整される必要がある場合には、外科的ブロックにおける介在と適合性のあるツールによって実行可能である。ツールは、接着剤を自動的に載置し、電気アークによって「強い」架橋を形成することが可能である（ファイバー溶接機）。

ＤＢＳプローブへの光ファイバーの挿入の前に、慢性的に埋め込み可能であり、高い屈折率を有し、プローブ端部での反射による損失を低減し、生理液の浸出の危険性を制限する液体シリコーンが、プローブの中央チャネル内に注入される。

１０ 電極
１４ 電気セル刺激器
１６ ＤＢＳプローブ
１８ 本体
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 電極
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 接点
２８ 中央チャネル
３０ プラグ
３２、３４ 電気延長配線
３６ 接点
４０ 刺激器
５０ 光ファイバー
５６ コア
５８ クラッディング
６０ 筐体
６２ 電気絶縁体
６４ チャネル
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ 電気的接点
６８ ロッキング部
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ 導電性ワイヤー
７２ 延長配線
７４、７６ 開口部
８０ 延長配線
８２ 筐体
８４ 発光源
８６ 放射
８８ 電気延長配線
９０ 光刺激器
９２ 末端キャップ
１００ 試験デバイス
１０２、１０４ 端部
１０６ 発光源
１０８ 光学検出回路
１１０ 治療される脳領域
１１２ 刺激器
１１４ 光学系
１１６ 光検出器
１１８ ミラー

Claims (5)

1. −刺激プローブ（１６）と、
   −電気的筐体（６０）と、
   −電気延長配線（７２）と、を含む深部脳刺激デバイスであって、
   前記刺激プローブ（１６）が、
   ・内部を通って伸びる、材料の空虚な中央チャネル（２８）を有し、前記プローブ（１６）の遠位部分と近位端との間に延在する長く直線状の本体（１８）であって、前記中央チャネル（２８）が前記近位端に開口し、前記本体（１８）の前記遠位部分が所定の波長を通過させることが可能である、長く直線状の本体（１８）と、
   ・電気脳刺激のために前記プローブの前記遠位部分内において前記本体（１８）の外面に固定された電極（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）と、
   ・電力供給のために前記プローブの近位端内において前記本体（１８）の外面に固定され、前記電極（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）と接続された電気端子（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、を含み、
   前記電気的筐体（６０）が、内部に収容された電気端子（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ）を有するチャネル（７４）を含み、前記チャネル（７４）が、前記プローブの近位部分を受容し前記プローブの前記電気端子（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）及び前記筐体（６０）の前記電気端子（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ）と接触するように配置するために、端部の一方に開口を有し、
   前記電気延長配線（７２）が、前記電気的筐体（６０）に固定され、前記筐体（６０）の前記電気端子（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ）に接続され、
   −前記電気的筐体の前記チャネル（７４）が、端部の他方に開口し、
   −前記デバイスがさらに、
   ・前記所定の波長を案内することが可能であり、前記プローブ本体（１８）の前記中央チャネル（２８）内に少なくとも部分的に収容され、内部を通して脳の照射のために前記プローブの遠位部分に延在する、導波路（５０）と、
   ・内部に前記所定の波長を注入するために前記導波路（５０）の前記近位端に接続可能である送信器筐体（８２）と、を含むことを特徴とする、深部脳刺激デバイス。
2. 前記導波路の遠位部分及び前記プローブの遠位部分が、２ミリメートルから５ミリメートルの範囲の幅を有することを特徴とする、請求項１に記載の深部脳刺激デバイス。
3. 前記波長が６７０ナノメートルから１０７０ナノメートル、好適には６７０から８１０ナノメートルの範囲であり、前記導波路の遠位部分によって伝達される光出力が１０ミリワット以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の深部脳刺激デバイス。
4. 前記導波路が、１２５マイクロメートルから３００マイクロメートルの範囲の直径を有するシリカコアを有するＨＣＳ型光ファイバーであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の刺激デバイスである第１及び第２の刺激デバイスの光学的動作を自動的に試験するための方法であって、２つの前記デバイスのプローブが、治療すべき脳の領域内に収容された遠位部分を有して脳内にあらかじめ埋め込まれており、前記方法が、
   所定の波長を有する放射を前記第１のデバイスの導波路内に前記導波路の近位端を通して導入し、前記第２のデバイスの導波路の近位端における前記放射を測定する段階と、
   同一の波長を有する放射を前記第２のデバイスの導波路内に前記導波路の近位端を通して導入し、前記第１のデバイスの導波路の近位端における前記放射を測定する段階と、
   前記プローブ及び内部に収容された前記導波路によって形成されたアセンブリの光学的動作を、測定結果に従って診断する段階と、を含む、方法。

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