JP6796089B2 - 効果器を調節するための方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、膀胱機能の調節および調整など、自律神経支配を受ける効果器を調節および調整するための方法および装置に関する。
神経系には、中枢神経系(CNS)および末梢神経系(PNS)が含まれ、末梢神経系(PNS)には、体性神経系(SNS)および自律神経系(ANS)が含まれる。CNSは、脳と脊髄とを含む。脊髄は、身体と脳との間の信号のための主要な通信経路である。SNSおよびANSは、CNSおよびPNSに重なる。頸椎(8)、胸椎(12)、腰椎(5)、仙骨(5)、および尾骨(1)セグメントから生じる31対の脊髄神経がある。脊髄神経は、知覚線維と運動線維との両方を含む。(求心性神経とは対照的に)遠心性神経は、中枢神経系から効果器につながる神経であり、遠心性神経信号は、脊髄経路を通って効果器に伝送される脳からの神経信号を表す。求心性神経は中枢神経系につながる神経であり、求心性神経信号は、脳に伝送される神経信号を表す。
自律神経支配を受ける効果器の異常調整に関連するものなど、神経系に関係する多くの疾患および機能不全があるため、自律神経系などの神経系の関連部分を調整できる機能は、新規の療法戦略および介入を可能にする。本発明者らは、経脊髄直流電流刺激(tsDCS)の様々な実施形態を使用して神経系の部分を調節するための新規のシステム、デバイス、装置、および方法を開示し、経脊髄直流電流刺激を使用する膀胱および他の器官の調節のための新規の療法戦略および介入を提供する。
以下の図面に関連して、上記の例示的な実施形態およびさらなる実施形態を以下に述べる。特に番号を付された構成要素について述べ、したがって本開示の全ての図について述べられているものと理解されたい。
本教示の範囲は添付の特許請求の範囲によって最も良く定義されるため、本明細書は、限定として解釈されるべきではなく、本教示の一般的な原理を例示する目的のものに過ぎない。
単刺激プロセスは、単一の一定の電流刺激源を適用することを含み、典型的には、tsDCS刺激装置のみによって送達されることを理解されたい。本発明の実践では、tsDCSを採用して脊髄内の神経活性化の増加または減少領域を誘発する。
単独でのtsDCSによる脊髄刺激を利用する戦略の他に、tsDCSによる脊髄刺激と追加の刺激とを組み合わせる戦略も開示する。
本明細書ではまた、脊髄刺激、末梢刺激、および中枢自律神経出力の刺激を組み合わせて自律機能を調節する戦略を述べる。いくつかの用途では、前に開示した単刺激および二重刺激に基づく戦略で十分であり得る。他の用途では、tsDCSおよび場合により末梢刺激による脊髄レベル調節前に中枢自律神経出力を直接調節することが必要または有益であろう。中枢自律神経出力を調節するための非侵襲性の方法は、様々な手法を使用して他の刺激部位と組み合わされる。
本開示は、本明細書で開示される主題と共に使用され得る機能を実行するように構成されたデバイス(本明細書では以後、コンピューティングデバイスと呼ぶ)の例示的な記載を含む。コンピューティングデバイスの様々な構成要素の説明は、構成要素を相互接続する任意の特定のアーキテクチャまたは様式を表すことを意図するものではない。より少数またはより多数の構成要素を有する他のシステムが、開示される主題と共に使用されることもある。通信デバイスは、コンピューティングデバイスの一形態を構成することがあり、少なくともコンピューティングデバイスを含むことがある。コンピューティングデバイスは、コンピューティングデバイスのそのような構成要素を、例えば、プロセッサもしくはマイクロプロセッサ、または他の形態の部分的もしくは完全にプログラム可能なもしくは予めプログラムされたデバイス(例えば、ハードワイヤド)、および/または特定用途向け集積回路(ASIC)カスタマイズ論理回路、例えば制御装置もしくはマイクロコントローラ、デジタル信号処理装置、または任意の他の形態のデバイスであって、命令をフェッチし、予めロード/予めプログラミングされた命令を操作し、および/またはハードワイヤドもしくはカスタマイズされた回路内で見出される命令に従って本開示で述べられるプロセスおよび機能のステップおよび全体を一体となって行う論理操作を実施することができるデバイスなどのデータ処理デバイスに相互接続することができる相互接続要素(例えば、バスおよびシステムコア論理)を含むことがある。
Claims (32)
- 脊椎動物での自律神経支配を受ける効果器の活動を調節するためのシステムであって、
逆極性の電源端子間に直流電流を提供する第1のDC電源を含む第1のハウジングと、
前記電源端子に結合された脊髄刺激回路を含み、前記第1のハウジングにある、識別された脊髄信号出力接続部と識別された脊髄参照接続部とを有し、前記自律神経支配を受ける効果器への遠心性神経出力に関連する脊髄位置に配置された第1の活性電極と、前記自律神経支配を受ける効果器の前記活動の調節のための直流電流脊髄刺激信号を印加する位置に配置された第2の戻り電極との間で一定の前記直流電流脊髄刺激信号を提供するように構成された第1の刺激構成要素と、
前記自律神経支配を受ける効果器外に関連する生理的状態における相対的変化を検出するように構成されたセンサと、
前記センサ及び前記第1の刺激構成要素に作動的に接続されており、検出された生理的状態が所定の状態である場合に刺激を開始し、前記検出された生理的状態が前記所定の状態でない場合に刺激を停止するように構成されている制御装置構成要素と、
を含むシステム。 - 前記電源端子に結合され、前記第1のハウジングにある、識別された神経信号出力接続部と識別された神経参照接続部とを有する神経刺激回路を含む第2の刺激構成要素であって、前記自律神経支配を受ける効果器に関連する神経の部分にわたって取り付けられるように構成された第3の電極と第4の電極との間に一定の直流電流神経刺激信号を提供する第2の刺激構成要素と、
第1の極性での脊髄信号出力接続部と、逆極性での神経信号出力接続部とを同時に確立する、前記電源端子に関連する極性制御構成要素であって、前記第1の極性および逆極性に従って前記自律神経支配を受ける効果器の前記活動を刺激するための極性制御構成要素と
をさらに含み、
制御装置構成要素は、前記第2の刺激構成要素に作動的に接続されている、
請求項1に記載のシステム。 - 逆極性の電源端子間に直流電流を提供する第2のDC電源を含む第2のハウジングと、
前記第2のDC電源の前記電源端子に結合され、前記第2のハウジングにある、識別された神経信号出力接続部と識別された神経参照接続部とを有する神経刺激回路を含む第2の刺激構成要素であって、前記自律神経支配を受ける効果器に関連する神経の部分にわたって取り付けられるように構成された第3の電極と第4の電極との間に一定の直流電流神経刺激信号を提供する第2の刺激構成要素と
をさらに含む、請求項1に記載のシステム。 - 中枢自律神経出力を調節するように構成された信号提供構成要素をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記電源端子に結合され、前記第1のハウジングにある、識別された神経信号出力接続部と識別された神経参照接続部とを有する神経刺激回路を含む第2の刺激構成要素であって、前記自律神経支配を受ける効果器に関連する神経の部分にわたって取り付けられるように構成された第3の電極と第4の電極との間に一定の直流電流神経刺激信号を提供する第2の刺激構成要素と、
第1の極性での脊髄信号出力接続部と、逆極性での神経信号出力接続部とを同時に確立する、前記電源端子に関連する極性制御構成要素であって、前記第1の極性および逆極性に従って前記自律神経支配を受ける効果器を刺激するための極性制御構成要素とをさらに含む、請求項4に記載のシステム。 - 逆極性の電源端子間に直流電流を提供する第2のDC電源を含む第2のハウジングと、
前記第2のDC電源の前記電源端子に結合され、前記第2のハウジングにある、識別された神経信号出力接続部と識別された神経参照接続部とを有する神経刺激回路を含む第2の刺激構成要素であって、前記自律神経支配を受ける効果器に関連する神経の部分にわたって取り付けられるように構成された第3の電極と第4の電極との間に一定の直流電流神経刺激信号を提供する第2の刺激構成要素と
をさらに含む、請求項4に記載のシステム。 - 前記自律神経支配を受ける効果器が膀胱である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記脊髄位置が脊髄レベルS2〜S4または脊髄レベルT11〜L2である、請求項7に記載のシステム。
- 前記第1の刺激構成要素が、脊髄の不変の連続的な直流電流電気刺激を提供するように構成される、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第1の電極が陽極電極であり、前記第2の電極が陰極電極である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第1の電極が陰極電極であり、前記第2の電極が陽極電極である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の電極が外腹部の位置または腸骨稜に位置決めされる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第1の電極および前記第2の電極の少なくとも一方が埋め込まれる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の電極が経尿道的に膀胱内に位置決めされる、請求項1に記載のシステム。
- 埋め込まれる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記センサは、埋め込まれている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記自律神経支配を受ける効果器が膀胱であり、前記センサが膀胱圧センサである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の刺激構成要素が、末梢神経の連続的な直流電流電気刺激を提供するように構成される、請求項2、3、5および6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の刺激構成要素が、不変の連続的な直流電流電気刺激を提供するように構成される、請求項2、3、5および6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の刺激構成要素が、パルス直流電流電気刺激を提供するように構成される、請求項2、3、5および6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記制御装置構成要素は、前記第1および第2の刺激構成要素に印加される電流を同時に制御し、かつ前記第2の刺激構成要素での前記電流に対して前記第1の構成要素の電流を確立するように構成されている、請求項2または5に記載のシステム。
- 前記第1の電極、前記第2の電極、前記第3の電極、および前記第4の電極の少なくとも1つが埋め込まれる、請求項2、3、5および6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第1のDC電源がウェアラブルハウジング内に配設される、請求項3または6に記載のシステム。
- 前記第2のDC電源が埋め込まれる、請求項3または6に記載のシステム。
- 前記信号提供構成要素が経頭蓋直流電流刺激である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号提供構成要素が経皮的迷走神経刺激である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号提供構成要素が経頭蓋磁気刺激である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号提供構成要素が温度刺激である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号提供構成要素が薬理剤である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第1のDC電源が埋め込まれる、請求項5に記載のシステム。
- 前記第1のDC電源および第2のDC電源の少なくとも一方が埋め込まれる、請求項3または6に記載のシステム。
- 前記第1のDC電源が前記第2のDC電源と無線で通信する、請求項3または6に記載のシステム。
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