JPH08506974A - 子宮の電気的および機械的活動を測定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 組織の電気的活量のモニターを、分娩の予測子として使用する。第１実施形によれば、細胞間の間隙結合の存在を、選択パラメーターを有する電気的パルスで細胞を刺激し、次いで細胞により放出され、伝搬される信号を検出することにより検出する。この実施形によれば、その上に、剌激パルスを発する刺激電極およびパルスを検出するための記録電極のアレーを有する針が設けられている。別のアプローチにおいては圧電電極のアレーは記録電極のアレー内に分布されている。記録電極および圧電電極により検出された信号は、記録装置によりモニターされ、コンピュータに記憶される。

Description

【発明の詳細な説明】 子宮の電気的および機械的活動を測定するための方法および装置 １．発明の分野 本発明は子宮の電気的および機械的活動を測定するための方法および装置に関 する。とくに、本発明は、自発的および喚起された、子宮の筋肉細胞の電気的活 動を記録することによって、子宮の収縮状態を測定するのに有用な方法および装 置に関する。 ２．発明の背景および技術的考案 早期分娩は妊娠を最も頻繁に困難にする主要な病的状態の１つである。早産は 、出生罹病率および死亡率（７５％）および長期神経傷害の主因である。種々の 新しい産科薬の使用にも拘らず、早期分娩の発生率および胎児期の死亡および死 亡の発生率は最近の１０年間に変らなかった。 分娩（満期および早期）の診断は、産科医の直面する最も重要な問題である。 早期分娩は、最も常習的にこのジレンマと結合した病的状態である。さらに、満 期分娩はしばしば分娩を停止または促進するための補助薬療法を必要とする。し かし、子宮が早期または満期分娩を準備している場合、客観的に診断するための 、一般に利用しうる方法は存在しない 。妊娠の間子宮の自発的活動が存在するので、生理的子宮活動または早期分娩を 区別するのはしばしば不可能である。頸管の状態は、早産の前兆として一般に使 用される。しかし、頸管の軟化ならびに子宮収縮の出現は、早期分娩においては 比較的遅い。 アンチプロゲスチンは、妊娠のあらゆる段階において子宮に準備的変化を惹起 する。これはオキシトシンまたはプロスタグランジンのような陣痛促進刺激薬に 対する子宮筋層の敏感さを増加する。子宮に対するアンチプロゲスチンの主要効 果は、それ自体間隙結合の増加による伝搬の増加によって出現する細胞間結合の 増加による出産および分娩に対する子宮筋層の準備または調整である。 子宮は、成長する胎児のため平穏な環境を維持するため妊娠を通じて静態であ る。妊娠の終りでは、通常子宮は胎児および受胎の他の産物を排泄するため相に より（分娩）強制的に収縮しはじめる。異常に、子宮はときどき、満期に先立ち 収縮および分娩しはじめるか（早期分娩）または満期に収縮しない。早期分娩は すべての妊娠の約１０％で起き、満期における収縮の不十分または欠如の発生率 も著しく高い（３〜１３％）。多くの場合に医師は、状況に依存して分娩を抑制 するかまたは促進するかの決定に直面する。しかし、医師は、決定の基礎となる 主観的方法（頸管の状態または収縮度、収縮力ではな い）を有するにすぎない。 ところで子宮は、分娩に先立ちおよび分娩の間、連絡された、同時的、従って 強制的方法で収縮するように筋肉を準備するために一連のステップを通過するこ とは公知である。これらのステップは、間隙結合（低電気抵抗接触）、受容器の 発生および筋肉細胞および該細胞間の他の事象の発生を包含する。子宮の収縮は 電気的活量に依存し、従って間隙結合の存在はこのプロセスにおける重要な成分 である。これらのステップは、種々の生理学的信号（ホルモン）によって制御さ れることは知られており、薬理学的に調節することができる。筋肉細胞がこの状 態を通る場合、これらの細胞は電気的および代謝的に連結された状態になる。こ の状態が子宮を強制的かつ頻発的に収縮させる。このプロセスが妊娠の間に起き ることは知られており、月経周期の間にも出現し、月経困難、子宮内膜症、習慣 流産、アレルギー反応等のような、子宮の種々の病的状態において存在しうる。 しかし現在、産科医または婦人科医はこのプロセスを評価する客観的方法を有し ない。処置のための臨床的判断は、患者の子宮の状態を規定しうる手順によって 著しく増大する。 多数の研究は、間隙結合がほとんどすべての細胞内に存在し、存在および機能 は正常の生理学的制御と結合していたことを示す。また、間隙結合が、瘤 、低酸素症、炎症等のような病的状態において構造的または機能的に変化するこ とも知られている。多数の研究は電気的シュミレーションおよび隣接細胞内での 電気的事象の記録により間隙結合の存在および機能を評価しうることを証明する 。 この問題に関して多数の研究が存在している、たとえばミラー（Mi11er，S．M .，等“出産中の間隙結合と結合している子宮筋層における改善された伝搬”（A merican Journal of Physiology，１３０〜第１４１頁（１９８９年））、これ には間隙結合の測定が妊娠ネズミの子宮細胞に対してなされたことが引用文によ って記載されている。文献に報告された付加的研究は下記のものを包含する：ガ ーフィールド（Garfield）等、“間隙結合：出産中の子宮筋層内でのその存在お よび必要性“（Science，Vol．１９８，９５８〜第９６０頁（１９７７年１２月 ２日）；ミラー（Miller）等、“出産中の間隙結合と結合している子宮筋層にお ける改善された伝搬”（American Physiological Society，Ｃ１３０−Ｃ１４１ 頁（１９８９年））；ガーフィールド（Garfield）等、“子宮筋層の間隙結合の 変調：毒物学的示唆、生体内毒物学（A Journal of Molecular and CellularTox icology，Vol．３，No．１，４１〜５９頁（１９９０年））；チュワリス（Chwa lisz）等、”プロゲステロン拮抗体オナプリストンは、子宮筋層のオキシトシン 受容器濃度を変えることなく、分娩を形成するオキシトシンの有効性を増加する “（Am．J．Obstet．Gynecol，Vol．156，No．６，Partl，１７６０〜１７７０ 頁（１９９１年１２月））；ガーフィールド（Garfield）、”子宮筋層の収縮性 および分娩制御の構造的および機能的研究“（The Onset of Labor：Cellular ＆ Integrative Mechanismus，第５５頁〜第７９頁（１９８８年））”ガーフィ ールド（Garfield）等、“ネズミにおける早産に対するアンチプロゲステロンＲ Ｕ４８６の効果”（American Journal of Obstetrics and Gynecology，Vol．15 7，No．５，１２８〜１２８５頁（１９８７年１１月））；デミアンシュク（Dem ianczuk）等、“妊娠ウサギにおける子宮筋層の電気生理学的活動および間隙結 合”（American Journal of Obstｅtｒiｃs and Gynecology，Vol．１４９，No ．５，４８５〜４９１頁（１９８４年７月１日））；ガーフィールド（Garfield ）、“早期分娩対満期分娩における子宮筋層の機能の制御”（Clinical Obstetr ics and Gynecology，Vol．27，No. ３，５７２〜５９１頁（１９８４年１１月 ）），プーリ（Puri）等、“妊娠および分娩中のネズミの子宮内のホルモン濃度 および間隙結合の変化”（Biology of Reproduction，Vol．27，９６７〜９７５ 頁（１９８２年））；ガーフィールド（Garfield）等、“早期分娩間の子宮内の 内分泌、構造および機能の変化”（American Journal of Obstetrics and Gynecology，Vol．142，No．１，２１〜２７頁（１９８２年１ 月１日））；ガーフィールド（Garfield）等、“分娩中の女性の子宮筋層内での 間隙結合の出現”（American Journal of Obstetrics and Gynecology，Vol．14 0，No．３，２５４〜２６０頁（１９８１年６月１日））；ガーフィールド（Gar field）等、“月経の種々の段階における女性の子宮筋層内での間隙結合の存在 ”（American Journal of Obstｅtｒiｃs and Gynecｏlogy，Vol．138，No．５ ，５６９〜５７４頁（１９８０年１１月１日））；およびガーフィールド（Garf ield）等、“平滑筋の細胞・細胞結合に間隙結合は必要であるか？：最新版“（ Can．J．Physiol．Pharmacol.，Vol.７０，４８１〜４９０頁（１９９２年）） ；それぞれは参照によって本明細書に編入される。これらの研究はそれぞれ、重 要な現象の種々の態様を認識するが、これらの現象が実地の医療においてどのよ うに利用されるかは提案していない。 神経およびその末端組織の状態（機能、位置、識別等）は、周辺組織に作用し ない電気的パラメーターで神経を選択的に刺激することによって定量することが できる。 このいわゆる“フィールドスチムレーション（Field Stimulation）”は組織 内の神経を評価、定位および識別するため、組織内の神経またはその 静脈瘤様腫脹を活性化する多数の研究において使用されている。かかる研究の実 例は下記の論文である：ガーフィールド（Garfield）等、“ヒトの子宮の神経支 配の機能的および構造的研究”（AmericanJournal of Obstetrics and Gynecolo gy，Vol．160，No．１，２１８〜２２８頁（１９８９年１月）；バレー（Bulat ）等、“ウサギの子宮筋層および頸管の神経支配の研究”（Can．J．Physiol．P harmacol.，Vol．６７，８３７〜８４４頁（１９８９年））；およびブキヤナン （Buchanan）等、“妊娠小褐色こうもりの子宮筋層における神経支配および間隙 結合形成、Myotis Lucifugus”（The Anatomical Record２２１：６１１〜６１ ８頁（１９８８年））、それぞれは参照によって本明細書に編入される。 子宮の状態を評価するための従前の方法および装置は上記方法を定義するため に必要な定量的な小さい情報を与える外部モニターを使用した。発明の概要 本方法および発明の１つの目的は、たとえば、これに限定されないが、付添医 師または組織のモニターに従事する他の関係者による評価のためのモニターに組 織からの情報を伝達することにより組織のより定量的、包括的および分析的構成 を製作するため、子宮筋組織のような組織の電気的および機械的活動を生体内で 測定することができる。 明細書および添付請求項の研究によって、本発明の他の目的および利点は当業 者に明らかになる。 本方法および装置は、広範囲の産科、婦人科および他の状況に適用しうる。１ つのかかる適用は、満期分娩および早期分娩の状態を規定することである。他の 適用は、女性周期における不妊症および子宮病変のような状態を指示するための 非妊娠子宮をモニターすることである。本方法および装置は、正常および異常な 行動を評価する目的のための、膀胱、腸、心臓および他の筋肉または非筋肉（脳 、肝臓、膵臓等）組織と関連する使用のためにも貴重である。本方法および装置 は動物、たとえば獣医診療所において組織をモニターするためまたは肝臓貯蔵の ためにも有用である。 本発明の１つの特殊な態様によれば、針は記録電極ならびにその内面に沿って 埋設された光学的小型圧電電極の剌激を包含する。１実施態様によれば、針は羊 水採取における常用の操作に類似の超音波指導下に子宮壁（つまり子宮筋層）に 入れられる。針によって検出された信号は、自発的および電気的に喚起された活 量の指示測定値を得るためにモニターされる。針はマルチチャンネルレコーダ、 スチムレータおよび信号を分析するためのソフトウェアを有するコンピュータに 接続される。図面の簡単な記述 本発明の種々の他の目的、特徴および付随する利点は添付図面と関連して考慮 すれば、より十分に認識され、より良好に理解され、図面において若干の図面を 通じて同じまたは類似の部品は同様の参照記号が指示し、かつ 図１は、妊娠患者の子宮壁に挿入された、本発明により構成された針を示す、 部分的な想定側面図であり、針は記録装置に接続されていて、針の位置は超音波 スキャナによってモニターされ； 図２は、子宮壁の筋肉組織に差込まれた図１の針を示す拡大側面図であり； 図３は、図１および図２に示した針の外面の一部分を示すもう１つの拡大側面 図であり； 図４は刺激電極のアレーを示す、図３の４−４線による断面図であり； 図５は、記録電極のアレーを示す、図３の５−５線による断面図であり； 図６は、個々の記録電極が針内に取付けられている様子を示す、図５の一部分 の拡大断面図であり； 図７は、針が接続され、刺激信号を伝送し、応答信号を受取る代表的な記録装 置の正面図であり； 図８は、本発明の機能を説明する、図１〜７の針のすぐ近くの平滑筋組織の概 略図であり； 図９は、本発明の針のすぐ近くの平滑筋または神経を有する他の組織を示しか つ本発明の付加的特徴 を説明する、図８と類似の概略図であり； 図１０は、記録電極により検出された細胞間の自発的電気的活量を示す線図で あり； 図１１は、細胞間の喚起された電気的活量を示す曲線図であり； 図１２は選択されたアレー内に配置された記録電極を有する本発明による針の 内面の線図であり； 図１３は、筋肉収縮を伴なう筋肉内の細胞の電気活量を有する線図であり； 図１４は細胞の電気的活量および筋肉収縮が関係する立上り振幅の割合および 減極および弛緩の割合の比較線図である。 図１に関し、羊水を有する羊膜腔１６を形成する子宮壁１４で保持された胎児 １２を有する妊娠患者１０が略図で示されている。子宮壁１４は第一に筋肉組織 の輪郭を形成し、患者１０の腹腔壁のすぐ近くに配置されている。本発明の原理 により、針２０は患者１０の外部から腹腔壁１８を通して、子宮壁１４に差込ま れている。針は、記録装置２４に接続されているリード線束２２を有する。 本発明の原理により、妊娠患者１０の子宮は超音波変換器２６によりモニター されて、超音波モニタ３０に子宮壁の像２８を提供するので、針２０の軸部３１ を正確に案内し、子宮壁１４に的確に差込むことができる。 図２に関して、子宮壁１４の著しく拡大された断面図は腹腔壁１８を貫通した 後、それに差込まれた針２０の軸部３１で示されている。針２０は望ましくはス テンレス鋼から製造され、約６５ｍｍの全長を有する。記録電極４０のアレーは 、針２０の円筒面上に配置され、刺激電極４４は針の先端４６のすぐ近くに位置 定めされている。記録電極および刺激電極のアレー４０および４４は、子宮壁１ ４の筋肉組織に完全に差込まれ、筋肉組織は針の中空芯部中へ延びている。本発 明の１実施態様により、針２０の先端４６は、子宮壁の筋肉１４と羊水１６の間 に配置された子宮内膜５０を貫通しない。本発明の他の実施例によれば、針２０ は、電気的にモニターするため選択的に液体サンプリングを行なう、中空の羊水 サンプリング針である。 図３に関して、針２０の側面図が示されていて、記録電極４０および刺激電極 ４４のアレーは約２〜４ｍｍの長さＬおよび０．５〜２ｍｍの直径を有する。記 録電極４０は互いに約０．５ｍｍの間隔によって互いに離れており、剌激電極４ ４は約０．５ｍｍの高さおよび幅を有する。針２０の先端４６は刺激電極４４の アレーの底部から約０．５ｍｍに配置されていて、針の一方の側からその先端４ ６に延びる傾斜縁５２を有する。種々の電極間のスペースを規定する寸法は、針 ２０の性能を最適にするため針 ごとに変えることのできる寸法が提案されている。 針２０の軸部３１が断面図で示されている図４に関して、刺激電極４４は、針 の壁５６のくぼみ５４中へ銀めっきされている。くぼみ５４は、第一にステンレ ス鋼製針軸部３１から剌激電極４４を電気的に絶縁するため絶縁材料５８で被覆 されている。各剌激電極４４は、絶縁リード線５９を有し、該リード線は針２０ の表面４２（図３参照）上をリード線束２２に戻り、記録装置２４（図１）に達 する。剌激電極４４は、記録装置２４から減極または超減極された電流パルスを 受取り、各パルスは約１０〜５００ミリ秒の範囲内の持続時間、０．０５〜５ヘ ルツの範囲内の周波数および約０．１〜３０ボルトの範囲内の振幅を有する。 図５および図６の関して、記録電極４０のアレーの１実施形の特殊な構造なら びに単一記録電極の構造が示されている。図示された実施形においては針２０の 壁５６の周面に９００間隔で配置されて４つの記録電極が存在する。図６の特殊 な実施形に認められるように、各記録電極４０は銀または他の導電性材料からな るプレート６０を包含し、該プレートは壁５６の内面６２のすぐ近くの針２０の 内部に配置されている。電気絶縁層６４は、プレート６０をステンレス鋼製針軸 部３１から電気的に絶縁するために、プレート６０と壁５６の内面６２との間に 配 置されている。絶縁リード線６６は、針５６の壁を貫通する孔６８および絶縁材 中の孔６９を通って延びる。図３に認められるように、各記録電極４０からのリ ード線６６は針内部を通って延び、記録装置２４への接続のためリード線束２２ 中へ延びている。銀プレート６０はアンテナ類似に機能し、筋肉組織１４内に発 生した信号を受取る（図２参照）。 なかんずく電極４０が記録電極である別の装置においては電極は構造的事象を 感知し、これらの事象を絶縁リード線７１を経て記録装置２４に伝送する圧電電 極７０であってもよい。望ましくは、圧電電極７０は、図３に認められるような 別のアレーを得るために記録電極の間に配置されている。 記録装置２４が示されている図７に関して、記録装置は針２０内に電気的事象 を喚起するためスチムレータ８０を包含する。スチムレータ８０は通常の設計の ものであり、増幅用制御器８２、電圧用制御器８４、持続期間制御器８６および 周波数用制御器８８を包含する。スチムレータは、ケーブル束２２を介し、リー ド線５９を介して剌激電極４４に接続されている。記録装置２４は、記録電極４ ０および圧電電極７０にそれぞれ接続された電気のリード線６６および７１から の読取りを表示するためのモニタスクリーン９８を有するモニタ９６を包含する 。普通の仕方で、モニターは検出すべき電極の種々の アレーを選択するための制御器１００を包含する。たとえば、制御器はモニター するため記録電極４０または圧電電極７０を選択することができる。最後に、記 録装置２４は、リード線４１および７１を介してモニター９６へリレーされた信 号を増幅および濾波するための制御器１０２を包含する。標準コンピュータ１０ ４はケーブル１０６を介してモニター２４に接続されている。コンピュータ１０ ４はソフトウェアおよび記録装置２４の種々の機能を制御するためのキーボード を包含する。 図８に関して、記録電極４０および圧電電極７０のアレーを有する針２０は、 子宮壁１４の平滑筋組織内の筋肉細胞１２０のすぐ近くに配置されている。各細 胞１２０および隣接細胞１２０の間には調整された同期的方法での収縮に平滑筋 組織１４を準備するために分娩に先立ちおよび分娩中に発生する低抵抗の電気的 接触である間隙結合１２２をどのようにして知るかが概略的に図示されている。 子宮壁１４の収縮は筋肉細胞間の電気的活量の伝搬に依存する；従って間隙結合 １２２の存在は収縮プロセスの重要な成分である。間隙結合はホルモンによって 生成される種々の生理学的信号によって調節されることは知られており、薬理学 的に制御することができる。筋肉細胞１２０が開いた間隙結合を含有する場合、 これらの細胞は電気的および代謝的に結合して 、子宮壁４４を強制的かつ頻繁に収縮させる。 本発明によれば、平滑筋組織１４は、細胞１２０のみを作用し、周囲の組織に は作用しないパラメーターを有する電気パルスで刺激される。モニターは、刺激 電極４４（図２〜４）を、約０．０５〜５ヘルツの範囲内の周波数および約０． １〜３０ボルトの範囲内の電圧振幅で約１０〜５００ミリ秒の範囲内の持続期間 を有するパルス供給によって開始される。この剌激は記録電極４０に自発的およ び電気的に喚起された動作電位１２６を惹起し、さらに圧電電極７０との機械的 相互作用を惹起し、その信号は記録電極からのリード線６６および圧電電極から のリード線７１を介して記録装置２４に伝送される。記録装置２４内で、増幅器 １０１が、０．１〜２２ヘルツの範囲内の高周波数濾波帯域で約１秒の時定数を 使用して信号を調整する。こうしてモニターされた信号１２６はモニタスクリー ン９８に表示され、次いでＰＣコンピュータベースド・ハードウェアおよびソフ トウェアがコンピュータ１０４に、毎秒ディジタル化された約５００の試料のサ ンプリング速度で記憶される。 図９に関して、間隙結合１２２が存在する状態にある細胞１２０と近位にある 針１２および記録電極４０が概略的に示されている。平滑筋組織または他の筋肉 組織であってもよい筋肉組織は神経終末１３ ２を有する末梢神経１３０を有する。神経１３０および神経終末１３２を、細胞 １２０を活性化しないパラメーターを有するパルスを剌激電極４４（図２，３， ４）に送ることによって刺激することが可能である。次いで神経が細胞１２０に 作用し、細胞が細胞１２０内に信号１３６を発生し、この信号が電極４０によっ て検出される。こうして、医師は細胞に対して分離で神経剌激する効果をモニタ ーすることができる： ａ．動作電位１２６のバーストの持続期間； ｂ．刺激に続くバーストにおける個々の動作電位の伝搬速度（引き続く電極４０ からの待ち時間における変化から測定）； ｃ．自発的動作電位と喚起された動作電位との間の伝搬のパターンおよび伝搬の 距離； ｄ．バーストのエントレインメント； ｅ．圧電電極７０により測定されるような機械的活量の速度および距離； ｆ．圧電電極によって検出されるような立上りおよび振幅の割合のような収縮の 特性；および ｇ．減極および台地（Plateau）の立上り率、振幅および再分極の割合。 上述したパラメーターを詳細に考慮して、図１０に認められるように、各バー ストの長さ１４０は電極４０−ｌないし４０−ｎによって検出されるよう に、各バーストの持続期間を設けるための時間ｔ（秒）の関数としてプロットさ れている。さらに、コンピュータ１０４は、単位時間あたりのスパイク１４２の 数を計数することにより、毎秒のサイクル中の動作電位周波数を測定する。 個々の動作電位１２６および喚起電位１４４の伝搬強制速度は、図１０および １１の考察から認められ、図には選択的記録電極４０の待ち時間１５０が認めら れる。図１１において、電極４０から喚起された電気的応答１２６は、刺激電極 ４４に適用される分極パルス１５２または超分極パルス１５４の適用から生じる （図２，３および４）。 図１０および１１と結合して図１２に関して、電極４０の１アレー１５６のコ ンピュータ線図は剌激電極４４上方に行（levels）および列（rows）に配置され た電極で示されている。コンピュータ１０４は図１０に示した任意のバースト１ ４０の原始特性および伝搬特性を計算する。同様に、刺激電位コンピュータ１０ ４は伝搬速度を計算し、この情報を記録装置２４のスクリーン９８に表示する。 バースト１４０のエントレインメントは図１０の参照数字１５８によって認めら れ、各電極１４０におけるバースト間の初期待ち時間１６０から計算される。 電気的活量をモニターするためのアプローチと類似のアプローチを利用して、 コンピュータ１０４は 、子宮壁１４の収縮を指示する圧電電極７０（図３）により検出される機械的活 量の速度および距離を評価する。図１３に認められるように、子宮壁１４を包含 する筋肉組織の機械的活量は、基礎をなす電気的活量の指示バースト１４０に相 当する曲線１６２によって確認される。子宮壁１４の収縮の頻度、持続期間およ び振幅は、それぞれバーストの頻度、バーストの持続期間および付加的細胞１２ ０を補充するための動作電位１２６の伝搬に比例する（図８参照）。収縮の速度 は、連続する圧電電極７０における収縮の待ち時間から評価され、各収縮の配列 のオリジンおよび距離は、動作電位１２６を検出するために利用される図１２の マップのような、針２０のコンピュータ発生マップから計算される。 図１４に関して、バースト１４０に含まれる任意の収縮曲線１６２または動作 電位１２６の特性は、コンピュータ１０４のプログラムによって分離される、従 って、立上り率１６４、振幅１６６、再分極および弛緩の割合１６６を評価する ことができる。 図１０〜１４に記載された上述した測定から、子宮壁１４の筋肉組織または他 の組織のような組織が電気的に結合されているかを正当に評価することができる 。換言すれば、間隙結合１２２が存在するか、不在であるか、または閉じた形態 であるかを識別することができる。間隙結合１２０の存在は一般に 、子宮壁１４を包含する子宮筋の分娩状態を指示する。換言すれば、電気的結合 の不在は、結合の環境または閉じた状態および分娩に好都合の条件の欠如を示唆 する。本発明の望ましい実施形は、剌激電極４４および記録電極４０の双方を備 える信号針２０を利用するが、本発明の他の実施形においては、剌激電極４４お よび記録電極４０は別個の針の異なる位置に差込まれている。別の実施形におい ては、電極は針の外部に取付けられている。本発明のなお別の実施形においては 剌激電極４４はモニターされる組織に差込まれ、記録電極４０は患者の皮膚の組 織の外部に位置定めされている。 装置および方法の利用は上記に、妊娠中の子宮壁１４をモニターするのにとく に有用であると記載したが、間隙結合１２２はほとんどすべての細胞内に存在し 、その存在および機能は正常の生理学的制御と結合される。間隙結合は、瘤、低 酸素症、炎症のような病的状態および他の病的状態において構造的または機能的 に変わることは知られている。従って、装置および方法を、子宮壁のモニター以 外の医学的および生理学的処置のために利用することは本発明の範囲内である。 上記の記載から、当業者は本発明の本質的特徴を容易に確かめることができ、 本発明の思想および範囲から逸脱することなく、種々の用法および条件に 適合するために、本発明の種々の変化および修正を行なうことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガーフィールド， ロバート アメリカ合衆国 テキサス 77546 フレ ンズウッド ウィンディング ウエイ 1814 (72)発明者 クヴァリッツ，クリストフ ドイツ連邦共和国 Ｄ―1000 ベルリン 27 ロバー シュタイク ７アー (72)発明者 ブコフスキー， ラドスラフ ドイツ連邦共和国 Ｄ―1000 ベルリン 27 ロバー シュタイク 71 ケア オブ カー クヴァリッツ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 哺乳動物内の選択された組織試料の状態を生体内モニターする方法におい て、組織試料の細胞を、組織試料に埋込まれた剌激電極に電流を適用することに よって刺激して、間隙結合間に喚起電気的信号を発生させ；記録電極で喚起電位 を指示する間隙結合信号を検出し、該信号をモニターするため処理する、哺乳動 物内の選択された組織試料の状態を生体内モニターする方法。 ２． 記録電極を組織試料に差込む、請求項１記載の方法。 ３． 記録電極を組織試料の、剌激電極が差込まれている位置から離れている位 置にある組織試料に差込む、請求項２記載の方法。 ４． 記録電極を、組織試料の、剌激電極と同じ位置に差込む、請求項２記載の 方法。 ５． 記録電極および刺激電極を針の軸部に配置する、請求項４記載の方法。 ６． 針が対象から材料を取出しうる中空針である、請求項５記載の方法。 ７． 記録電極を対象の外部で相対して位置定めする、請求項２記載の方法。 ８． 対象がヒトである、請求項１記載の方法。 ９． 組織内の神経を剌激するが、組織内の細胞を直接 に刺激しないように、刺激電極に適用される電流を選択するステップを包含し、 その際記録電極により検出される信号を生じる間隙結合間の電位を喚起する、請 求項１記載の方法。 １０．方法が組織内に差込まれた検出器で筋肉の機械的機能をモニターして電気 的信号を発生し、これらの電気的信号を使用のために処理するステップを包含す る、請求項１記載の方法。 １１．電気的信号をモニターし、記録する記録装置との結合において、間隙結合 を備える細胞を有する組織中へ挿入するのに有用で、該細胞が細胞の剌激の際に 間隙結合により伝搬する電気的信号を発生する針が、軸および組織を収容する中 央の空所を有する中空の軸部； 中空軸部内に配置され、その中の組織と接触するための記録電極のアレー 、それぞれの記録電極は、そこから延びて記録装置に戻る第１リード線を有し； その中の組織と接触するため、記録電極に対して間隔を置いて中空軸部内 に配置された刺激電極のアレー、それぞれの剌激電極はそこから延びて記録電極 に戻るリード線を有し； 記録装置は、剌激信号を第２リード線を経て剌激電極に適用するための第 ２リード線に接続された手段を包含し、細胞は記録電極による検出のための信 号を発生するステップを包含し、記録装置は信号を処理するための記録電極から 延びる第１リード線に接続されている、電気信号をモニターし、記録するために 記録装置と結合している針。 １２．筋肉の収縮を検出するため、針の軸部に配置された圧電電極のアレーを包 含する、請求項１１記載の結合。 １３．刺激電極および記録電極が、軸部の軸線に対して互いに軸方向に距離を有 する、請求項１１記載の結合。 １４．記録電極のアレー内に交互に配置された圧電電極のアレーを包含する、請 求項１３記載の結合。 １５．刺激電極が、軸部の端部で刺激電極の間に配置された、記録電極および圧 電電極を有する針の先端のすぐ近くに位置定めされている、請求項１４記載の結 合。 １６．針が中空で、それにより針は患者から液を取出すために使用することがで きると共に、細胞状態を電極で選択的にモニターする、請求項１５記載の結合。 １７．針を患者の子宮壁に差込み；組織の細胞を刺激して隣接細胞の間に生じる 間隙結合間に喚起される電位を、針における刺激電極に電気的パルスを適用する ことによって発生させ；針における記録電極で、喚起電位を指示する間隙結合信 号を検出し；かつ信 号を記録装置で処理する、請求項１７記載の方法。 １８．電極を約１０〜５００ミリ秒の範囲内の持続時間、約０．０５〜５ヘルツ の範囲内の周波数および約０．１〜３０ボルトの範囲内の電圧を有する電流パル スで刺激し、信号を０．１６〜２２ヘルツの範囲内の高周波数濾波帯域を通して 秒の時定数で変調することにより処理する請求項１７記載の方法。 １９．試料信号をデジタル化し、デジタル化した信号を試料毎秒５００個のサン プリング率で記憶するステップを包含する、請求項１６記載の方法。 ２０．針を、筋肉組織に差込まれている間、羊水を取出すために使用するステッ プを包含する、請求項１７記載の方法。 ２１．組織内の神経の状態を、組織内の末梢神経を筋肉細胞を活動化しない信号 で選択的に剌激することにより評価し、次いで筋肉細胞により神経の刺激のみか ら発生した信号をモニターするステップを包含する、請求項１７記載の方法。 ２２．筋肉の収縮を、針に位置定めされ、収縮信号を発生する圧電電極のアレー で検出し、収縮信号を記録装置で処理するステップを包含する、請求項１７記載 の方法。 ２３．針を子宮に差込む場合、針を適切に案内するために超音波変換器および表 示装置を利用するステップを包含する、請求項１７記載の方法。 ２４．細胞間の間隙結合をモニターすることにより組織内の細胞の電気的結合を 検出するための装置において、組織中へ挿入するための、ポイントを有する軸部 を有する針； 軸部における少なくとも１つの、それから延びる第１リード線を有する記 録電極； 軸部における少なくとも１つの、それから延びる第２リード線を有する刺 激電極； 刺激信号を刺激電極に適用するため第２リード線に接続された手段を有す る記録装置を有し、細胞が記録電極による検出のための間隙結合を発生し、かつ 該記録装置はさらに間隙結合信号を処理するため第１リード線に接続された手段 を有する、組織内の細胞の電気的結合を検出するための装置。 ２５．組織が平滑筋組織であり、針が平滑筋組織に対し相対的に配置されている 、請求項２４記載の装置。 ２６．平滑筋組織が子宮壁筋肉組織である、請求項２５記載の装置。 ２７．針が中空である、請求項２６記載の装置。 ２８．複数の記録電極が互いに距離を有して存在する、請求項２４記載の装置。 ２９．記録電極の間に交番に配置された複数の圧電電極が存在する、請求項２８ 記載の装置。 ３０．組織内の間隙結合放電をモニターするのに有用な針において、針が組織を 貫通するためのポイントお よびポイントから延びる孔を有し、孔はその中に組織を収容し； 孔内の少なくとも１つの記録電極とそのための延びる第１リード線； 孔内の少なくとも１つの刺激電極と、それから延びる第２リード線を有し 、それにより第１リード線に電流パルスを適用して間隙結合放電を刺激する際、 放電は第１リード線に接続された記録装置によりモニターするため記録電極によ り検出される、組織内の間隙結合放電をモニターするのに有用な針。 ３１．それぞれ第１リード線を有する、複数の記録電極が存在する、請求項３０ 記載の針。 ３２．それぞれ第２リード線を有する、複数の剌激電極が存在する、請求項３１ 記載の針。 ３３．記録電極の間に配置された圧電電極のアレーを有する、請求項３１記載の 針。