特許 6092212 呼吸努力の検知結果に基づいて刺激プロトコルを選択するためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6092212

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】呼吸努力の検知結果に基づいて刺激プロトコルを選択するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20170227BHJP

【ＦＩ】

   A61N1/36

【請求項の数】15

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-525201(P2014-525201)

(86)(22)【出願日】2012年8月13日

(65)【公表番号】特表2014-525280(P2014-525280A)

(43)【公表日】2014年9月29日

(86)【国際出願番号】US2012050615

(87)【国際公開番号】WO2013023218

(87)【国際公開日】20130214

【審査請求日】2015年8月11日

(31)【優先権主張番号】61/522,426

(32)【優先日】2011年8月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510302135

【氏名又は名称】インスパイア・メディカル・システムズ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＳＰＩＲＥ ＭＥＤＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(72)【発明者】

【氏名】クアン・ニ

(72)【発明者】

【氏名】マーク・エイ・クリストファーソン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ロンドニ

【審査官】 宮崎 敏長

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０５９８３９（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特表２０１１−５２０５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５０２２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１１−５１４５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２５１１２６（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ １／３６ − Ａ６１Ｎ １／３６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

刺激プロトコル決定システムであって、
検出された呼吸努力情報を介して、睡眠時無呼吸に関連する上気道の少なくとも部分的な閉塞に対応する上気道の流れ制限の兆候を受け取る入力モジュールと、
上気道の流れ制限の兆候に基づいて刺激プロトコルを自動的に選択する選択モジュールとを有し、
選択モジュールが、呼吸サイクルの呼気フェーズに略同調して刺激を付与するための第１のプロトコルと、呼吸サイクルの吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分との両方において刺激を付与するための第２のプロトコルとの間で刺激プロトコルの選択を自動的に行う、刺激プロトコル決定システム。

【請求項2】

上気道の流れ制限の兆候が主に呼気フェーズと同時に起こる場合、第１のプロトコルが、自動的に選択される、請求項１に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項3】

刺激プロトコル決定システムであって、
検出された呼吸努力情報を介して、睡眠時無呼吸に関連する上気道の少なくとも部分的な閉塞に対応する上気道の流れ制限の兆候を受け取る入力モジュールと、
上気道の流れ制限の兆候に基づいて刺激プロトコルを自動的に選択する選択モジュールとを有し、
選択モジュールが、呼吸サイクルの呼気フェーズに略同調して刺激を付与するための第１のプロトコルと、呼吸サイクルの吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分との両方において刺激を付与するための第２のプロトコルとの間で刺激プロトコルの選択を自動的に行い、
上気道の流れ制限の兆候が主に吸気フェーズの第１の部分と呼気フェーズの第１の部分との両方に起こり、且つ、主に吸気フェーズの第２の部分と呼気フェーズの第２の部分とに起こらない場合、第２のプロトコルが自動的に選択される、刺激プロトコル決定システム。

【請求項4】

刺激プロトコル決定システムであって、
検出された呼吸努力情報を介して、睡眠時無呼吸に関連する上気道の少なくとも部分的な閉塞に対応する上気道の流れ制限の兆候を受け取る入力モジュールと、
上気道の流れ制限の兆候に基づいて刺激プロトコルを自動的に選択する選択モジュールとを有し、
選択モジュールが、呼吸サイクルの呼気フェーズに略同調して刺激を付与するための第１のプロトコルと、呼吸サイクルの吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分との両方において刺激を付与するための第２のプロトコルとの間で刺激プロトコルの選択を自動的に行い、
上気道の流れ制限の兆候が主に吸気フェーズの第１の部分と呼気フェーズの第１の部分との両方に起こり、且つ、主に吸気フェーズの第２の部分と呼気フェーズの第２の部分とに起こらない場合、第２のプロトコルが自動的に選択され、
吸気フェーズの第１の部分が少なくとも吸気フェーズの末期部を含むが吸気フェーズの初期部を含まず、
呼気フェーズの第１の部分が少なくとも呼気フェーズの初期部を含むが呼気フェーズの末期部を含んでいない、刺激プロトコル決定システム。

【請求項5】

第２のプロトコルが、少なくともいくつかの呼吸サイクルの少なくとも一部分において、略連続する刺激期間を付与することを含み、
略連続する刺激期間が、主に吸気フェーズの第１の部分と呼気フェーズの第１の部分とに起こり、
略連続する刺激期間が、吸気フェーズの始まりより後に位置する最初の開始点と、呼気フェーズの終わりより前に位置する最初の終了点とを含んでいる、請求項４に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項6】

第２のプロトコルが、第１の期間にわたる一連の連続する複数の呼吸サイクルにおいて略連続する刺激期間を付与することを含み、
入力モジュールが、
第１の期間内において（機能障害しきい値を超えた）少なくともいくつかの上気道の流れ制限の兆候を受け取ったか否かを判定し、
入力モジュールが第１の期間内において少なくともいくつかの兆候を受け取った場合には、略連続する刺激期間の継続時間を維持するまたは増加し、
入力モジュールが第１の期間内において兆候を受け取らなかった場合には、略連続する刺激期間の継続時間を減少する、ように構成されている、請求項５に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項7】

第１の期間が、無呼吸時の呼吸低下の兆候に基づく、刺激がないときに無呼吸が生じる可能性がある期間である、請求項６に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項8】

継続時間を減少させることには、
次の一連の連続する呼吸サイクルのために、最初の開始点を吸気フェーズの末期部に接近するように減少的に移動させること、および、
次の一連の連続する呼吸サイクルのために、最初の終了点を呼気フェーズの初期部に接近するように減少的に移動させることの少なくとも一方が含まれている、請求項６に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項9】

略連続する刺激期間の第１の部分が、吸気フェーズの第１の部分に一致するとともに、吸気フェーズ全体の少なくとも３分の１の継続時間、吸気フェーズ全体の少なくとも２分の１の継続時間、および吸気フェーズ全体の少なくとも３分の２の継続時間の少なくとも１つを有する、請求項５に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項10】

略連続する刺激期間の第２の部分が、呼気フェーズの第１の部分に一致するとともに、呼気フェーズ全体の少なくとも３分の１の継続時間、呼気フェーズ全体の少なくとも２分の１の継続時間、および呼気フェーズ全体の少なくとも３分の２の継続時間の少なくとも１つを有する、請求項５に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項11】

吸気フェーズの第１の部分が吸気フェーズの少なくとも大部分に相当し、
呼気フェーズの第１の部分が呼気フェーズの少なくとも大部分に相当する、請求項４に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項12】

吸気フェーズの大部分が少なくとも３分の２の吸気フェーズを有し、
呼気フェーズの大部分が少なくとも３分の２の呼気フェーズを有する、請求項１１に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項13】

刺激プロトコル決定システムであって、
検出された呼吸努力情報を介して、睡眠時無呼吸に関連する上気道の少なくとも部分的な閉塞に対応する上気道の流れ制限の兆候を受け取る入力モジュールと、
上気道の流れ制限の兆候に基づいて刺激プロトコルを自動的に選択する選択モジュールとを有し、
選択モジュールが、呼吸サイクルの呼気フェーズに略同調して刺激を付与するための第１のプロトコルと、呼吸サイクルの吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分との両方において刺激を付与するための第２のプロトコルと、吸気フェーズに略同期して刺激を付与するための第３のプロトコルとの間で刺激プロトコルの選択を自動的に行う、刺激プロトコル決定システム。

【請求項14】

埋め込み可能なパルス発生器と、
第１および第２の刺激プロトコルそれぞれを付与するためにパルス発生器に電気的に接続可能であって、上気道の神経と電気的に接続するように構成された神経カフ電極とを有する、請求項１に記載の刺激プロトコル決定システム。

【請求項15】

呼吸努力情報を検出する呼吸センサを有する、請求項１４に記載の刺激プロトコル決定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１１年８月１１日に出願され、タイトルが「睡眠呼吸障害の治療において刺激を加えるための方法およびシステム（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｔｒｅａｔｉｎｇ Ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ）」の米国仮特許出願第６１／５２２４２６号の非仮出願であり、本願には、これらの内容が参照として組み込まれている。

【背景技術】

【0002】

上気道の閉塞によって睡眠呼吸障害が生じた場合、一形態の処置として、上気道を拡張させる１つ以上の神経に刺激を与えることがある。従来技術においては、刺激は、連続的にまたは呼吸サイクルに同期して与えられる。

【発明の概要】

【0003】

しかしながら、いくつかの例においては、連続的な刺激は、潜在的に長期間行うと神経を過剰に刺激することになるため、好ましくない可能性がある。

【図面の簡単な説明】

【0004】

添付の図面は、実施の形態を理解しやすくするためのものであって、明細書の一部を構成する。図面は実施の形態を示し、明細書は実施の形態の原理を説明する役割をする。他の実施の形態および実施の形態の意図する利点は、以下の詳細な説明を参照することによって理解が深まるにつれて、迷うことなく十分に理解される。図面の構成要素は、必ずしも相対的なサイズではない。類似する符号は対応する類似部分を示している。

【図1A】本開示の一例にかかる、患者に対して少なくとも部分的に埋め込み可能な刺激システムの概略図

【図1B】本開示の一例にかかる、パルス発生器を概略的に示すブロック図

【図1C】本開示の一例にかかる、上気道の流れ制限を治療する方法を概略的に示すフロー図

【図2】本開示の一例にかかる、一例の呼吸パターンにおける呼吸サイクルを概略的に示す図

【図3】本開示の一例にかかる、主に吸気フェーズ中において流れ制限が生じている第１の呼吸サイクルと、神経刺激プロトコルに反応して流れ制限が緩和された第２の呼吸サイクルとを概略的に示す図

【図4】本開示の一例にかかる、主に呼気フェーズ中において流れ制限が生じている第１の呼吸サイクルと、神経刺激プロトコルに反応して流れ制限が緩和された第２の呼吸サイクルとを概略的に示す図

【図5A】本開示の一例にかかる、吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分とに混合流れ制限がオーバーラップしている第１の呼吸サイクルと、一例の神経刺激プロトコルに反応して流れ制限が緩和された第２の呼吸サイクルとを概略的に示す図

【図5B】本開示の一例にかかる、呼吸サイクルにおける吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分とに対する略連続する刺激期間を概略的に示す図

【図6】本開示の一例にかかる、吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分とに混合流れ制限がオーバーラップしている第１の呼吸サイクルと、一例の神経刺激プロトコルに反応して流れ制限が緩和された第２の呼吸サイクルとを概略的に示す図

【図7A】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における連続する複数の呼吸サイクルを概略的に示す図

【図7B】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における連続する複数の呼吸サイクルを概略的に示す図

【図8】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における呼吸サイクルを概略的に示す図

【図9】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における呼吸サイクルを概略的に示す図

【図10】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における呼吸サイクルを概略的に示す図

【図11】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における呼吸サイクルを概略的に示す図

【図12】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における呼吸サイクルを概略的に示す図

【図13】本開示の一例にかかる、一例の神経刺激プロトコルが適用されている間における呼吸サイクルを概略的に示す図

【発明を実施するための形態】

【0005】

以下の詳細な説明において、添付の図面はその説明の一部を構成し、実施されうる本開示の具体例を示している。この点に関して、”上（ｔｏｐ）”、”下（ｂｏｔｔｏｍ）”、”前（ｆｒｏｎｔ）”、”後（ｂａｃｋ）”、”先（ｌｅａｄｉｎｇ）”、”後（ｔｒａｉｌｉｎｇ）”などの方向の用語は、説明されている図面の方向に関連して使用される。本開示の構成例は複数の異なる姿勢で配置可能であるため、方向の用語は例示の目的に使用され、それに限定するものではない。当然ながら、他の実施例も可能であり、また構造的または論理的な変更も本開示の範囲から逸脱することなく可能であることは明らかである。それゆえ、以下の詳細な説明は、意味を制限するものではない。

【0006】

本開示の少なくともいくつかの実施例は、呼吸サイクルの対象部分の期間において間隔をあけてまたは周期的に刺激を与えることによって閉塞性睡眠時無呼吸を治療する方法に関する。そうすることにより、上気道の崩落を抑制しながら上気道の開存性を維持するおよび／または増加させる。同時に、的を絞った刺激を用いることにより、所定の神経または神経群に与えられる刺激の総量を制限することを可能にする。

【0007】

図１Ａは、本開示の一例にかかる、少なくとも部分的に埋め込み可能な刺激システムの概略図である。図１Ａに示すように、一例のシステム１０において、埋め込み可能なパルス発生器（ＩＰＧ）３５は患者２０の胸部内に外科的に配置可能であり、刺激リード線３２はＩＧＰ３５の接続ポート内に配置されたコネクタ（図示せず）を介してＩＰＧ３５に電気的に接続されている。以下に詳細に説明するように神経３３に刺激を与えるために、リード線３２は、刺激電極部４５を備え、その刺激電極部４５が患者１０の舌下神経３３などの患者の所望の神経に接触した状態で配置されるようにＩＰＧ３５から延在している。一例の組み込み可能な刺激システムにおいては、例えば、本明細書内に全体が参照として組み込まれているクリストファーソン（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒｓｏｎ）などの米国特許第６，５７２，５４３号に記載のリード線３２が使用されてもよい。一実施の形態において、リード線３２はさらに、呼吸圧力などの呼吸努力を検出するために患者１０内に配置されるセンサ部４０（ＩＰＧ３５に電気的に接続され、ＩＰＧ３５から延在している）を少なくとも１つ備える。

【0008】

いくつかの実施の形態において、センサ部４０は、対象の神経に刺激を与える電極部をトリガー起動させるために、呼吸パターン（例えば、吸気、呼気、呼吸休止など）を含む呼吸努力を検出する。したがって、この構成の場合、ＩＰＧ３５（図１）は、呼吸センサ部４０からの呼吸波形を受け取ることにより、本開示の例に基づく健康回復に効果的な治療法にしたがって、呼気に同期する（または呼吸サイクルの別の態様に対して同期する）電気刺激を出力する。当然ながら、呼吸センサ部４０がＩＰＧ３５から電力の供給を受け、ＩＰＧ３５は刺激リード線３２からのインピーダンス信号を受け取って処理するための内部回路を備えることは明らかである。

【0009】

いくつかの実施の形態において、センサ部６０は圧力センサである。一例において、本実施の形態の圧力センサは、患者の胸部内の圧力を検出する。他の例においては、検出される圧力は、胸部の圧力と心臓の圧力（例えば血流）との組み合わせであってもよい。この構成の場合、コントローラは、患者の呼吸パターンを検出するために、この圧力検出情報を解析するように構成されている。

【0010】

いくつかの他の実施の形態において、呼吸センサ部４０は、生体インピーダンスセンサ又は一対の生体インピーダンスセンサを有し、胸部以外の部分に配置されてもよい。一態様において、このようなインピーダンスセンサは、生体インピーダンス信号またはパターンを検出するように構成され、それにより、制御ユニットが生体インピーダンス信号内の呼吸パターンを評価する。生体インピーダンスの検出に関して、一実施の形態においては、インピーダンスを算出するために、体内の電極部とＩＰＧ３５のケースの導電体の部分とに電流を流しつつ、間隔をあけて配置されている２つの刺激電極部の間（または刺激電極部の一方とＩＰＧ３５のケースの導電体の部分との間）の電圧が検出される。

【0011】

いくつかの実施の形態において、システム１０はまた、呼吸機能に関連する生理学的データをさらに取得するために追加的なセンサを有する。例えば、システム１０は、概ね胸部に分散配置され、胸越しの（ｔｒａｎｓ−ｔｈｏｒａｃｉｃ）生体インピーダンス信号、心電図（ＥＣＧ）信号、または呼吸に関連する他の信号を測定する様々なセンサ（例えば図１のセンサ４７、４８、４９）を備えてもよい。

【0012】

いくつかの実施の形態において、閉塞性睡眠時無呼吸の治療のためのセンシングおよび刺激システムは、閉塞性睡眠時無呼吸と診断された患者のための健康回復に効果的な解決方法を提供する、全体として埋め込み可能なシステムである。他の実施の形態においては、システムの１つ以上の構成要素が患者の体内に埋め込まれない。埋め込まれない構成要素の非限定的な例として、外部センサ（呼吸、インピーダンスなど）、外部処理ユニット、または外部電源などが挙げられる。当然ながら、システムの埋め込まれる部分は、システムの埋め込まれる部分からシステムの外側部分に向かってまたはその逆にデータおよび／または制御信号を送るための通信経路を備える。その通信経路は、無線周波数（ＲＦ）テレメトリーリンクまたは他のワイヤレス通信プロトコルなどである。

【0013】

部分的に埋め込み可能であるかまたは全体的に埋め込み可能であるかにかかわらず、システムは、繰り返される呼吸サイクルのいくつかの部分の期間において舌下神経に刺激を与え、それによって睡眠中に上気道の障害すなわち閉塞を抑制するように構成されている。１つの実施の形態において、埋め込み可能なシステムは、埋め込み可能なパルス発生器（ＩＰＧ）と、末梢神経カフ刺激リード線と、圧力検出用リード線とを有する。

【0014】

図１Ｂは、本開示の一例にかかる、埋め込み可能なパルス発生器（ＩＰＧ）６０を概略的に示すブロック図である。一実施の形態において、ＩＰＧ６０は、概して、図１ＡのＩＰＧ３５と少なくとも実質的に同一の特徴および特性を備える。図１Ｂに示すように、一例において、組み込み可能なパルス発生器６０は、コントローラ６２と、メモリ６４と、センシングモジュール６６と、刺激モジュール６８と、患者管理モジュール７０と、治療管理部７２とを備える。

【0015】

複数のパラメータを介して、センシングモジュール６６は、患者が寝ているまたは起きているのにかかわらず、患者の呼吸状態や他の呼吸に関連する兆候を判定するために、種々の生理学的センサ（圧力センサ、血液酸素センサ、音響センサ、心電図（ＥＣＧ）センサ、またはインピーダンスセンサなど）からの信号を受け取って監視する。このような呼吸検出は、１つのセンサまたは任意の複数のセンサのいずれかから受け取ってもよく、あるいはより信頼でき且つ正確な信号を提供可能な種々の生理学的センサの組み合わせから受け取ってもよい。一例において、センシングモジュール９０は、図１Ａのセンサ部４０および／またはセンサ４７、４８、４９から信号を受け取る。

【0016】

一例において、ＩＰＧ６０のコントローラ６２は、１つ以上の処理ユニットと、ＩＰＧ６０とシステム１０（図１Ａ）の動作を支持する制御信号を生成するように構成されている関連するメモリとを有する。特に、センサを介して集められた生理学的データに応答するコントローラ６２に関連するメモリ６４に収容されている入力指示および／または機械可読な指示（ソフトウェアを含む）を介して受け取った命令に応答してまたは基づいて、コントローラ６２は、舌下神経などの対象の神経への刺激を選択的に制御するためにパルス発生器６０の動作を指示する制御信号を生成し、それにより気道開存性を回復させて無呼吸事象を減少させるまたはなくす。一例において、コントローラ６２は一般的な汎用コンピュータに組み込まれている。

【0017】

この用途のために、コントローラ６２に関して、用語”プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）”は、メモリ内に収容されている機械可読な指示のシーケンス（ソフトウェアに制限しない）を実行する現行のプロセッサまたは将来開発されるプロセッサを意味する。機械可読な指示のシーケンスを実行することにより、プロセッサは、本開示の例において説明したように、神経に刺激を与えるＩＰＧ６０の動作などのアクションを実行する。機械可読な指示は、プロセッサによって実行されるために、メモリ６５としての、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、大容量ストレージデバイス、または他の持続性のストレージ、あるいは非揮発性のメモリからランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）内にロードされてもよい。一例において、メモリ６４は、コントローラ６２によって実行可能な且つ機械可読な指示を持続的にまたは非揮発的に蓄えるメディアを読み出し可能なコンピュータを有する。他の例において、ハードウェアに組み込まれている回路が、機械可読な指示（ソフトウェアを含む）に代わってまたはともに、そこに記載されている役割を果たすために、使用されてもよい。例えば、コントローラ６２は、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部として実施されてもよい。少なくともいくつかの例において、コントローラ６２は、ハードウェア回路と機械可読な指示の具体的な組み合わせを限定せず、またコントローラ６２よって実行される機械可読な指示のソースを特定のソースに限定しない。

【0018】

この点を考慮して、一般的な用語において、治療管理部７２は、呼吸情報と同期するように動作し、その呼吸情報に基づいて適切な刺激パラメータを決定し、また対象の神経に電気的刺激を与える。

【0019】

一例において、いくつかの構成要素の中で、治療管理部７２は、刺激プロトコル決定モジュール７４を備える。

【0020】

一例において、刺激プロトコル決定モジュール７４は、入力機能７６と選択機能７８とを備える。概括的に言えば、入力機能は、呼吸努力情報を介して検出された上気道の流れの制限の兆候を受け取る。一例において、入力機能７６は、流れ制限パラメータ８０と呼吸努力パラメータ８２とを含んでいる。

【0021】

一例において、流れ制限パラメータ８０は、患者の上気道内に流れ制限が存在する状態を検出して監視する。一態様において、流れ制限パラメータ８０は、流れ制限の程度および／または継続時間を監視する。流れ制限を認識する様々な例が、少なくとも図３〜１３に関連して後述されている。

【0022】

一例において、呼吸努力パラメータ８２は、これに限定するわけではないが、図１Ａ〜１Ｂに関連して既に上述した呼吸検出方法などの呼吸情報の検出を介して取得された呼吸努力情報を検出して監視する。呼吸努力情報は、気流に対応し、また患者の上気道の流れ制限の程度および／または継続時間の作成または判定を可能にする。

【0023】

上述したように、治療管理部７２はまた、選択機能７８を備える。概括的に言えば、選択機能７８により、ＩＰＧ６０が上気道の流れ制限の特定のタイプに対応する適当な刺激プロトコルを選択可能になる。一例において、選択機能７８は、呼吸フェーズパラメータ８４とプロトコル配列パラメータ８６とを含んでいる。呼吸フェーズパラメータ８４は、刺激が与えられるべき、呼吸フェーズ、または複数の呼吸フェーズ、あるいは、各フェーズの部分を決定する。一態様において、これらの決定は、入力機能７６によって受け取られた検出情報を用いる、呼吸努力の継続的な検出に基づいて行われる。

【0024】

プロトコル配列パラメータ８６は、流れ制限のタイプ、程度、および／または継続時間に基づいて、患者の神経に付与するのに適したプロトコルの配列を提供する。プロトコル配列パラメータ８６は、呼吸フェーズパラメータ８４および入力機能７６と協働する。

【0025】

以下、治療管理部７２を介する呼吸障害の治療、特に、治療管理部７２のプロテクト決定モジュール７４の機能、構成要素、パラメータ、および／または特徴を介する上気道の流れ制限（例えば、閉塞）の治療が、図３〜１３を参照しながら説明される。

【0026】

概括的に言えば、ＩＰＧ６０の刺激モジュール６８は、医者によってプログラムされた治療レジメンにしたがっておよび／またはプロトコル決定モジュール７４を介するなどの治療管理部７２と協働することにより、神経刺激信号を生成して電極（図１Ａに示す刺激電極４５など）を介して付与するように構成されている。

【0027】

概括的に言えば、患者管理モジュール７０は、当業者によく知られた方法で、ＩＰＧ６０との通信を容易にするように構成されている。したがって、患者管理モジュール７０は、ＩＰＧ７０の動作（検出された生理学的データ、刺激履歴、検出された無呼吸の回数などを含む）を報告するように構成されているとともに、患者プログラマー、臨床医プログラマーなどの外因からのＩＰＧ６０の初期プログラミングまたはさらなるプログラミングを受け取るように構成されている。

【0028】

一例において、図１Ｃに示すように、方法１００は、上気道の開存性を維持するおよび／または回復させるための刺激を与える前に、呼吸サイクルの間、流れ制限のパターンを特定することを含んでいる（１０２）。一態様において、方法１００は、流れ制限が最初に生じた状況を特定する。特に、図１に関して、方法１００は、（１）主（優位）に吸気中に生じる流れ制限（１０４）と、（２）主（優位）に呼気中に生じる流れ制限（１０６）と、（３）吸気の一部分および呼気の一部分の両方において生じる流れ制限（混合流れ制限）（１０８）とを区別する。一態様において、本開示の中において、流れ制限は、閉塞性睡眠時無呼吸または当業者にとってよく知られた不規則な呼吸パターンに概ね関連するタイプの上気道の狭窄に対応する。

【0029】

図１Ｃに示すように、一例において、主に吸気中に流れ制限が生じる場合（１０４）、吸気中におよび／または吸気に同期して刺激が付与される（１１０）。一方、別例において、呼気中に（例えば呼気と同期して）主に流れ制限が生じる場合（１０６）、呼気中におよび／または呼気に同期して刺激が付与される（１１２）。

【0030】

しかしながら、いくつかの例において、吸気の一部分および呼気の一部分中に（例えば、吸気の一部分および呼気の一部分に同期して）主に流れ制限が生じる場合（１０８）、吸気のいくつかの部分および呼気のいくつかの部分において刺激が付与される（１１４）。

【0031】

一例において、流れ制限が吸気の終わりと呼気の始まりとの間の移行部にオーバーラップする場合、吸気の終わりと呼気の始まりとの間の移行部にオーバーラップするように刺激が付与される。

【0032】

別例において、吸気の一部分および呼気の一部分において流れ制限が生じる場合（１０８）、吸気フェーズ全体と呼気フェーズ全体とを含む呼吸サイクル全体をカバーするように刺激が付与される。

【0033】

流れ制限を認識するために、方法１００は、図２に示すような通常時の呼吸パターン１５０を基準点として使用する。当然ながら、患者によって差異が存在し、通常時の呼吸パターン１５０が、説明のための典型例であって、全ての患者における普遍的な通常時の呼吸パターンを正確に定義するものではない。この点を考慮して、いくつかの実施の形態においては、方法１００は、特定の患者（方法が実行される）の特有の呼吸パターンを、呼吸における流れ制限の有無を評価するための基準点として使用する。

【0034】

図２に示す通常時の呼吸パターン１５０の例において、呼吸サイクル１６０は、吸気フェーズ１６２と呼気フェーズ１７０とを含んでいる。吸気フェーズ１６２は、初期部１６４、中期部１６５、および末期部１６６を含んでいる。一方、呼気フェーズ１７０は、初期部１７４、中期部１７５、末期部１７６部、および呼気ピーク１７７を含んでいる。第１の移行部１８０が、吸気末期部１６６と呼気初期部１７４との間の接合部で生じている。一方、第２の移行部１８２が、呼気末端部１７６と吸気初期部１６４との間の接合部で生じている。

【0035】

一例において、図３〜１３に関連して説明される様々な刺激プロトコルが、少なくとも治療管理部７２および／またはプロトコル決定モジュール７４を備えるシステム１０（図１Ａ）および／またはＩＰＧ６０（図１Ｂ）を介して実行される。しかしながら、他の例においては、図３〜１３に関連して説明される様々な刺激プロトコルは、他の構成要素、モジュール、およびシステムを介して実行される。

【0036】

図３は、本開示の一実施の形態にかかる、不規則な呼吸パターン２０３Ａと治療後の呼吸パターン２０３Ｂ（点線２０３Ｃによって分けられている）とを示すダイアグラム２００である。図３に示すように、不規則な呼吸パターン２０３Ａは、主に呼吸サイクルの吸気フェーズ中に生じた上気道内の流れ制限の存在を反映している。吸気フェーズ２０２Ａは、初期部２０４Ａ、中期部２０５Ａ、および末期部２０６Ａを含み、一方、呼気フェーズ２１０Ａは、初期部２１４Ａ、中期部２１５Ａ、ピーク２１７Ａ、および末期部２１６Ａを含んでいる。一態様において、吸気フェーズ２０２Ａの中期部２０５Ａは、実質的に頂部が切断された振幅（図２などの通常時の呼吸パターンに比べて）に対応する概ね平らな形状すなわち水平形状であって、吸気中において上気道内に流れ制限（矢印２０１で示す）が発生していることを示している。しかしながら、刺激の付与を介して（バー２２１で示す）呼吸は回復し、治療後の呼吸パターン２０２Ｂに示すように、吸気フェーズ２０２Ｂの中期部２０５Ｂは、一般的な通常時の振幅に対応する概ね放物線形状に戻り、流れ制限が改善されたことを示している。一実施の形態において、刺激は、第１の端２２２から第２の端２２４に延在するバー２２１によって示され、吸気フェーズ２０２Ｂの継続時間全体に実質的に一致する。しかしながら、以下で詳細に説明するように、他の実施の形態においては、付与される刺激は、吸気フェーズ２０２Ｂの継続時間全体に延在せずに、吸気フェーズ２０２Ｂの選択された部分に付与される。

【0037】

一例において、流れ制限および／または関連する無呼吸の検出、および、刺激の停止または開始を決定するための呼吸サイクルの吸気フェーズおよび呼気フェーズそれぞれの開始と終了の検出が、公知の方法やその方法を実行するデバイスにしたがってまたは協働して実行されることは明らかである。呼吸努力および流れ制限に関連する様々な特徴およびパターンを認識して検出するための非限定的な例のデバイスや方法が、これに限定するわけではないが、２０１０年５月２７日に公開されたタイトルが”Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＴＲＥＡＴＩＮＧ ＳＬＥＥＰ ＡＰＮＥＡ”のＰＣＴ公開第ＷＯ／２０１０／０５９８３９号、タイトルが”ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＥＦＦＯＲＴ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ”のクリストファーソン（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒｓｏｎ）の米国特許第５，９４４，６８０号、およびタイトルが”ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＲＥＡＴＩＮＧ ＯＢＳＴＲＵＣＴＩＶＥ ＳＬＥＥＰ ＡＰＮＥＡ”のテスターマン（Ｔｅａｔｅｒｍａｎ）の米国特許第５，５２２，８６２号に開示されている。

【0038】

図４は、本開示の一実施の形態にかかる、不規則な呼吸パターン２５３Ａと治療後の呼吸パターン２５３Ｂとを示すダイアグラム２５０である。図４に示すように、不規則な呼吸パターン２５３Ａは、主に呼吸サイクルの呼気フェーズ中に生じた上気道内の流れ制限の存在を反映している。不規則な呼吸パターン２５３Ａにおいて、吸気フェーズ２５２Ａは、初期部２５４Ａ、中期部２５５Ａ、および末期部２５６Ａを含んでいる。吸気フェーズ２５２Ａは、一般的な通常時の呼吸パターン１５０（図２）を示している。図４を再び参照すると、呼気フェーズ２６２Ａは、初期部２６４Ａ、中期部２６５Ａ、ピーク２６７Ａ、および末期部２６６Ａを含んでいる。一態様において、呼気フェーズ２６２Ａは、振幅に対応する相対的に浅いピーク２６７Ａ、または、通常時の呼吸パターン１５０（図２）における呼気フェーズ１７０のピーク１７７に比べて実質的に小さいピーク圧力を備える。概ね浅い呼気に対応する呼気フェーズ２６２Ａのパターンは、呼気中において上気道内に流れ制限（矢印２５１で示す）が発生していることを示している。さらに、ピーク２６７Ａが浅いために、呼気フェーズ２６２Ａの中期部２６５Ａは、通常時の呼気フェーズ１７０（図２に示す通常時の呼吸パターン１５０における）の中期部１７５に存在する概ね急勾配の上方向の傾斜に代わって、比較的に緩やかな上方向の傾斜を備える。

【0039】

しかしながら、図４に示すように、刺激の付与を介して（バー２７０で示す）、ピーク２６７Ｂが完全な振幅に戻るとともに、呼気フェーズ２６２Ｂの中期部２６５Ｂが概ね急勾配の上方向の傾斜に回復して呼気フェーズ２６２Ｂが正常な状態になり、それにより流れ制限が改善される。一実施の形態において、刺激（２７０）は、バー２７１（第１の端２７２から第２の端２７４に延在する）によって示され、呼気フェーズ２６２Ｂの継続時間全体と実質的に一致する。しかしながら、以下に詳細に示すように、他の実施の形態においては、付与される刺激は、呼気フェーズ２６２Ｂの継続時間の一部分のみにおいて延在する。

【0040】

一実施の形態において、刺激は、各呼吸サイクルにおける吸気フェーズ（図３）または呼気フェーズ（図４）それぞれで付与される。しかしながら、他の実施の形態においては、刺激の付与は、必要に応じて、自動滴定法に関連して、いくつかの呼吸サイクルで選択的に行われる。このような自動滴定法の例が、２０１０年５月２７日に公開されたタイトルが”Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＴＲＥＡＴＩＮＧ ＳＬＥＥＰ ＡＰＮＥＡ”のＰＣＴ公開第ＷＯ／２０１０／０５９８３９号に開示されている。

【0041】

図５Ａは、本開示の一実施の形態にかかる、不規則な呼吸パターン２８３Ａと治療後の呼吸パターン２８３Ｂとを示すダイアグラム２８０である。図５Ａに示すように、不規則な呼吸パターン２８３Ａは、呼吸サイクルの吸気フェーズ２８２の一部分と呼気フェーズ２９２の一部分の両方において上気道内に生じた流れ制限を示している。図５Ａに示すように、吸気フェーズ２８２Ａは、初期部２８４Ａ，中期部２８５Ａ、および末期部２８６Ａを含んでいる。一方、呼気フェーズ２９２Ａは、初期部２９４Ａ、中期部２９５Ａ、ピーク２９７Ａ、および末期部２９６Ａを含んでいる。

【0042】

一態様において、図５Ａは、不規則な呼吸パターン２８３Ａにおいて、吸気フェース２８２Ａの中期部２８５Ａは、実質的に頂部が切断された振幅（図２などの通常時の呼吸パターン１５０の吸気フェーズ１６２に比べて）に対応する概ね平らな形状すなわち水平形状である。この概ね平らな形状は、吸気中において上気道内に流れ制限（矢印２８１Ａで示す）が発生していることを示している。

【0043】

他の態様において、不規則な呼吸パターン２８３Ａはまた、振幅に対応するピーク２９７Ａまたは通常時の呼吸パターン１５０（図２）における呼気フェーズ１７０のピーク１７７に比べて実質的に小さいピーク圧力を備える呼気フェーズ２９２Ａを含んでいる。概ね浅い呼気に対応するこのパターン２８３Ａは、呼気中における上気道内の流れ制限（矢印２８１Ｂで示す）によって生じている。さらに、ピーク２９７Ａが浅いために、中期部２９５Ａは、通常時の呼気フェーズ１７０（図２に示す通常時の呼吸パターン１５０における）の中期部１７５に存在する概ね急勾配の上方向の傾斜に代わって、比較的に緩やかな上方向の傾斜を備える。

【0044】

一例において、示された上気道の流れ制限は、主に吸気フェーズの第１の部分と呼気フェーズの第１の部分の両方において起こる。他の態様において、示された流れ制限は、吸気フェーズの第２の部分と呼気フェーズの第２の部分とにおいて主に起こらない。

【0045】

しかしながら、少なくとも吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分とに対する混合刺激（バー３００で示す）の付与を介して、流れ制限は軽減される。治療後の呼吸パターン２８３Ｂに示すように、中期部２８５Ｂの後半部２８５Ｃ（および末期部２８６Ｂ）は、流れ制限前の基準の吸気フェーズに酷似し、また”吸気”の流れ制限の改善に対応する放物線形状に戻る。

【0046】

同様に、この刺激が吸気フェーズ２８２Ｂから呼気フェーズ２９２Ｂまでオーバーラップしているため、治療後の呼吸パターン２８３Ｂは、流れ制限前の（図２の通常時の呼吸パターン１５０の呼気フェーズ１７０における振幅１７７のように）基準の振幅に接近するピーク２９７Ｂを示している。この治療後の呼吸パターン２８３Ｂはまた、急勾配に上方向に傾斜する振幅に回復し、”呼気”の流れ制限の改善を表す中期部２９５Ｂを示している。

【0047】

一実施の形態において、刺激は、第１の端３０１（吸気フェーズ２８２Ｂ内における）から第２の端３０３（呼気フェーズ２９２Ｂ内における）まで延在するバー３００によって示される。その刺激は、概ね連続する刺激期間として付与される。刺激期間は、中期部２８５Ｂの途中（吸気フェーズ２８２Ｂの初期部２８４Ｂから離れた位置の開始点）から始まり、吸気と呼気の移行部を通過し、呼気フェーズ２９２Ｂの初期部２９４Ｂとピーク２９７Ａを通過し、そして、呼気フェーズ２９２Ｂの中期部２９５Ｂの少なくとも途中まで（呼気フェーズ２９２Ｂの末期部２９６Ｂ前の終点まで）通過する。

【0048】

一例において、図５Ａの実施の形態は、吸気の終わりと呼気の始まり付近で気道崩壊が発生しうるリスクが大きい患者に対して刺激を付与するものである。このような例においては、吸気の継続時間および量を有害に制限することに加えて、吸気フェーズを通じて上気道が部分的に制限されることにより、吸気フェーズの終わりでおよび／または呼気フェーズの始まりまで、気道がさらに崩壊しやすくなる。したがって、図５Ａの実施の形態においては、混合刺激（バー３００で示す）は、吸気フェーズ２８２Ｂの略中間の開始点から始まり、吸気の終わりと呼気の始まりとの間の移行部を実質的に連続して通過するように延在し、呼気フェーズ２９２Ｂの略中間の終点に到達する。一態様において、この混合刺激は、呼気の大部分が終わった後に終了する。このような方法により、呼吸サイクル全体を通じて舌下神経に連続刺激を与えることが回避され、舌下神経への不必要な刺激が最小限にされる。代わりに、これらの実施の形態において、上気道の崩壊を抑制するために、１つ以上の呼吸サイクルの対象の部分において刺激が戦略的に付与される。それにより、有効な結果が得られている間は、刺激が思慮深く付与される。

【0049】

なお、当然ながら、図５Ａのダイアグラム２８０が、吸気フェーズの終わりと呼気フェーズの始まりとにオーバーラップする混合刺激の付与を概略的に示している一例に過ぎない。

【0050】

したがって、このような混合刺激の付与により、呼気の狭窄が解消され、それに続く吸気努力の間に上気道が完全に崩壊しにくくなる。

【0051】

特定の理論に束縛されることなく、混合刺激が吸気フェーズの終わりと呼気フェーズとにオーバーラップすることにより、肺内が最小限の加圧レベルで維持され、気道の開存性が維持されると推定される。それは、最小の加圧レベルが、上気道の崩壊を発生させる本質的な原因となる、気道上の肺が高強度の真空になることを抑制するからである。

【0052】

このような方法により、幾人かの患者の場合、呼吸サイクル全体を通じて刺激を連続的に付与することなく、崩壊のリスクが高い期間において刺激が付与され、それによりエネルギが節約されるとともに本質的に不必要な神経への刺激が最小化される。

【0053】

図５Ａに関連して説明したような刺激プロトコルの一例において、概ね連続する刺激期間（図５Ａにおいてバー３００で示され、吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分とにおよぶ）は、第１の期間にわたる一連の連続する複数の呼吸サイクルにおいて付与される。さらに、入力モジュール（図１Ｂの治療管理部７２のプロトコル決定モジュール７４の入力モジュール７６など）は、刺激プロトコルがあるにもかかわらず流れ制限が持続しているか否か、または流れ制限が生じる前に刺激プロトコルが軽減されているまたは削除されているかを判定するように構成されている。したがって、一態様において、治療管理部の入力モジュールは、第１の期間内において上気道の流れ制限の少なくともいくつかの兆候を受け取ったかを判定する。他の態様においては、治療管理部の入力モジュールは、しきい値を超える少なくともいくつか兆候を第１の期間中に入力モジュールが受け取った場合、概ね連続する刺激期間の継続時間を増加させる。他の態様において、治療管理部の入力モジュールは、第１の期間中に上気道の流れ制限の兆候（またはしきい値以下の複数の兆候）を入力モジュールが受け取らなかった場合、概ね連続する刺激期間の継続時間を減少させる。

【0054】

一例において、第１の期間（一連の複数の呼吸サイクルが通じて行われる）は、無呼吸時の患者の呼吸低下の兆候に基づく、刺激がないときに無呼吸が生じうる期間である。

【0055】

図５Ｂは、本開示の一例にかかる、吸気フェーズの一部分と呼気フェーズの一部分に対する概ね連続する刺激期間の部分を概略的に示すダイアグラムである。

【0056】

概ね連続する刺激期間を示す基準点として、図５Ｂは、前に図１に示した呼吸サイクル１６０と実質的に同一の表現を提供している。したがって、図示されている呼吸サイクル１６０は、吸気フェーズ１６２と呼気フェーズ１７０とを含んでいる。吸気フェーズ１６２は、初期部１６４と、中期部１６５と、末期部１６６とを含んでいる。一方、呼気フェーズ１７０は、初期部１７４と、中期部１７５と、末期部１７６と、呼気ピーク１７７とを含んでいる。第１の移行部１８０が、吸気の末期部１６６と呼気の初期部１７４との間の接続部に存在する。一方、第２の移行部１８２が、呼気の末期部１７６と吸気の初期部１６４との間の接続部に存在する。

【0057】

本開示の一例によれば、図５Ｂはさらに、概ね連続する刺激期間３５８の第１の部分３６０を表す第１のバー３６１と、概ね連続する刺激期間３５８の第２の部分３８０を表すバー３８１とを示している。図５Ｂに示すように、バー３６１は、接続部１８０（吸気フェーズ１６２の終わりと呼気フェーズ１７０の始まり）に概ね一致する第１の端３６２と、吸気フェーズ１６２の中期部に位置する第２の端３６４とを備える。図５Ｂに示すように、バー３８１は、バー３８１は、接続部１８０（呼気フェーズ１６２の終わりと呼気フェーズ１７０の始まり）に概ね一致する第１の端３８２と、呼気フェーズ１７０の中期部に位置する第２の端３８４とを備える。

【0058】

図５Ｂによってさらに示されるように、概ね連続する刺激期間が吸気フェーズ１６２と呼気フェーズ１７０とにオーバーラップした状態で、概ね連続する刺激期間の第１および第２の部分それぞれの継続時間は、治療管理部７２のプロトコル決定モジュール７４（図１Ｂ）によって決定された異なる神経刺激プロトコルの間で変化することができる。

【0059】

一例において、概ね連続する刺激期間３５８の第１の部分３６０は、吸気フェーズ１６２全体（Ｅ１）の少なくとも３分の１の継続時間（３７２によって示されている）を備える。一態様において、３分の１の割合は、矢印３５７に示すように、バー３６１の端３６２から始まり測定されたものである。他の例において、概ね連続する刺激期間３５８の第１の部分３６０は、吸気フェーズ１６２全体（Ｅ１）の少なくとも半分の継続時間を備える。他の例において、概ね連続する刺激期間３５８の第１の部分３６０は、呼気フェーズ１６２全体（Ｅ１）の少なくとも３分の２（３７４によって示されている）の継続時間を備える。

【0060】

他の例において、概ね連続する刺激期間３５８の第２の部分３８０は、呼気フェーズ１７０全体（Ｅ２）の少なくとも３分の１（３９２によって示されている）の継続時間を備える。一態様において、３分の１の割合は、矢印３７７に示すように、バー３８１の端３８から始まり測定されたものである。他の例において、概ね連続する刺激期間３５８の第１の部分３８０は、呼気フェーズ１７０全体（Ｅ２）の少なくとも半分（３９０によって示されている）の継続時間を備える。他の例において、概ね連続する刺激期間３５８の第１の部分３８０は、呼気フェーズ１７０全体（Ｅ２）の少なくとも３分の２（３９３によって示されている）の継続時間を備える。

【0061】

一例において、吸気フェーズ１６２の第１の部分（刺激が付与される期間）は、吸気フェーズ１６２全体（Ｅ１）の少なくとも大部分に相当する。また、呼気フェーズ１７０の第１の部分（刺激が付与される期間）は、呼気フェーズ１７０全体（Ｅ２）の少なくとも大部分に相当する。一例において、大部分は少なくとも５１パーセントとして定義される。他の例においては、吸気フェーズ１６２の大部分は、吸気フェーズ１６２全体（Ｅ１）の少なくとも３分の２として定義され、また、呼気フェーズの大部分は、呼気フェーズ１７０全体（Ｅ２）の少なくとも３分の２として定義される。

【0062】

一例において、図５Ａおよび図５Ｂに関連する刺激プロトコルの変更例が、少なくとも図５〜１１を参照しながら以下に説明されている。

【0063】

他の実施の形態において、図６のダイアグラム３１０は、図５Ａに示す混合流れ制限に実質的に類似する混合流れ制限を原因として生じた不規則な呼吸パターン３３３Ａを概略的に示している。しかしながら、図５Ａに示す付与される刺激３００の実質的に連続する部分と異なり、図６に示す実施の形態において、刺激は、比較的に短く分けられた２つのバースト（ｂｕｒｓｔ）３４０、３４２状で付与される。一方のバースト３４０は吸気期間３２２Ｂの初期に付与され、他方のバースト３４２は呼気期間３２２Ｂの初期に付与される。この実施の形態において、刺激は障害の予防を目的としており、吸気フェーズおよび呼気フェーズの一方または両方における初期に刺激は付与される。吸気フェーズおよび呼気フェーズそれぞれの初期に刺激（短い継続時間）を付与することにより、上気道はそのフェーズにおいて最大流量の空気が流れる前に開いた状態で維持される。それにより、ひとたび上気道が概ね完全に開いた状態で空気が流れ始めると、吸気されたまたは呼気された空気（それぞれ）が、吸気フェーズまたは呼気フェーズの残りの期間、上気道を開いた状態で維持する役割を果たす。他の態様において、吸気フェーズの初期に刺激バーストを適用することによって得られる本質的な１つの利点は、上気道に負圧（吸気努力によって発生する）の反作用が生じることである。

【0064】

特定の理論に束縛されることなく、吸気フェーズの初期に刺激バースト（例えば、基準レベルの刺激に加えて付加的な刺激バースト、または基準レベルの刺激ではなく孤立したバースト状の刺激）を付与することにより、その刺激によって上気道に高強度の真空が付与されている（肺を介して）ときに気道が径方向に拡大し、その上気道の径方向の拡大（刺激バーストによって生じる）により、上気道の組織に肺からの真空が作用するときに起こる組織の挙動と反対方向に組織が挙動するまたは反応すると推定される。したがって、吸気の開始中に肺からの高強度の真空引き（上気道の崩壊に寄与する）が始まる前のタイミングに、上気道の組織の径方向に拡大する運動量を生み出すために刺激が付与される。上気道の組織に対する時定数に関するすなわち時定数によって起こる遅延が存在するため、肺からの真空引きの前に組織に第１の刺激を付与することにより、刺激バーストを介して上気道を径方向に拡大させる十分な運動量が確立され、この運動量が上気道の組織に作用する真空引きによってもたらされる本質的な崩壊に対抗するまたは予防的に拒絶する。

【0065】

一態様において、このように刺激を付与することにより、また、刺激が複数の呼吸サイクル全体を通じて無差別に付与されることなく、１つ以上の呼吸サイクル内において戦略的に付与されるため、付与される刺激が小さい状態で気道の開存性が維持される。この点を考慮して、一実施の形態において、バースト３４０とバースト３４２（図６参照医）の合計の継続時間は、図５Ａに示す刺激パルス３００の継続時間に比べて実質的に短い。したがって、神経に付与される刺激の総量を実質的に減少させつつ、適切な気道の開存性が得られる。

【0066】

いくつかの実施の形態においては、分かれたバースト状の刺激が吸気フェーズと呼気フェーズそれぞれ付与され、吸気フェーズのバーストの継続時間が呼気フェーズのバーストの継続時間と異なる。例えば、図７Ａのダイアグラム４００に示すように、典型的なまたは通常時の呼吸パターン４０１は、付与された刺激によって維持される。第１の継続時間の刺激バースト（バー４２０Ａによって示される）は、吸気フェーズ４０２Ａの初期において付与される。一方、第２の刺激バースト（バー４２２Ａによって示される）は、実質的に呼気フェーズ４１２Ａ全体にわたって付与される。この刺激バーストのパターンは、連続する呼吸サイクル４０２Ｂ、４０２Ｃなどを通じて繰り返される。

【0067】

一態様において、”吸気フェーズ”バースト（４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃ）それぞれの継続時間と”呼気フェーズ”バースト（４２２Ａ、４２２Ｂ、４２２Ｃ）それぞれの継続時間は、患者ごとに異なり、その患者が吸気フェーズ４０３Ａまたは呼気フェーズ４１３Ａのいずれにおいて大きい流れ制限を示す傾向があるのかによっても異なる。その例において、混合流れ制限（吸気および呼気の両方）を概ね示し且つ呼気中における流れ制限の方が大きい患者を治療するために、図７Ａに示すように、”呼気フェーズ”バースト（４２２Ａ、４２２Ｂ、４２２Ｃ）は、”吸気フェーズ”バースト（４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃ）に比べて長い継続時間を備える。

【0068】

一実施の形態において、吸気フェーズにおいて付与される刺激の振幅、パルス幅、周波数のいずれか１つまたは全てが、呼気フェーズにおいて付与される刺激の振幅、パルス幅、周波数のいずれか１つ（または全て）と異なる。なお、刺激期間の初期で刺激が上方向に傾斜する（増加する）または刺激期間の末期で下方向に傾斜する傾斜刺激パターンは、吸気フェーズおよび呼気フェーズの一方または両方において不与可能である。

【0069】

いくつかの実施の形態において、図７Ｂに示すように、呼吸サイクルそれぞれにおいて刺激バーストを付与することに代わって、刺激バースト（例えば４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃ）が一つおきの呼吸サイクルにおいて付与され、それにより、中間の”吸気フェーズ”バースト４２２Ａと中間の”呼気フェーズ”バースト４２２Ｂが省略される。この実施の形態において、この刺激パターンによって患者が呼吸ドライブを平衡に保つ十分な酸素を受け取るため、患者は、呼吸サイクルそれぞれにおいて刺激バーストを受けなくても済む。他の実施の形態において、吸気フェーズ内の刺激バーストのパターン（４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃなどの各呼吸サイクルに付与される）を、呼気フェーズ内の刺激バーストのパターン（４２２Ａ、４２２Ｃなどの一つおきの呼吸サイクルに付与される）に対して、またはその逆に、合わせる必要はない。このような方法により、患者の上気道はそのまま維持され、各吸気フェーズまたは各呼気フェーズで刺激を受け取ることなく患者は十分な酸素を受け取る。

【0070】

さらなる他の実施の形態において、他の形態の代わりの刺激バーストが付与される。例えば、１つの刺激パターンにおいて、低振幅で連続するパルス状の刺激が付与され、１つ以上の相対的に短い継続時間の刺激パターンが、低振幅で連続する刺激に対して追加的に付与される。図８は、本開示の一実施の形態にかかる、刺激パターンを介して睡眠時の不規則な呼吸を治療する方法を概略的に示すダイアグラム４００である。図８に示すように、呼吸サイクル４５３は、吸気フェーズ４５１と呼気フェーズ４６１とを含んでいる。吸気フェーズ４５１は、初期部４５４と、中期部４５５と、末期部４５６とを含んでいる。
一方、呼気フェーズ４６１は、初期部４６４と、中期部４６５と、ピーク４６７と、末期部４６６とを含んでいる。

【0071】

図８のダイアグラム４５０にさらに示すように、吸気フェーズ４５１において低振幅で連続するパルス状の刺激（バー４７０で示す）が付与され、呼気フェーズ４６１において低振幅で連続するパルス状の刺激（バー４８０で示す）が付与される。バー４７０、４８０は説明のために分かれた要素として図示されているが、当然ながら、概ね連続する刺激が移行部を介して吸気フェーズ４５１から呼気フェーズ４６１に向かって連続している。なお、図８に示すように、概ね連続するパルス状の低振幅の緊張刺激（ｔｏｎｅ ｓｉｔｍｕｌａｔｉｏｎ）４７０に加えて、短い継続時間の刺激バースト４７５が、吸気フェーズ４５１のみにおいて付与されている（主に吸気において流れ制限が患者に生じているため）。付加的な刺激バースト４７５は吸気フェーズ４５１内であればどこに付与されてもよく、図８に示す例においては、そのバーストが吸気フェーズ４５１の初期部４５４に付与されている。他の態様において、初期部４５４にそのバーストが付与されることにより、また、刺激によって肺からの真空引きの前に開存性を上気道に確立する仮想的なステントのような反応が起こるために、吸気が始まるときに上気道の完全な開存性が確保しやすくなる。上述したように、刺激の初期部（ピーク圧力期間中）では拡大する方向（径方向外側）に動かす上気道の運動量が効率的に確立され、それにより、吸気中に肺を介して真空が付与されても、上気道は拡大状態を維持しやすい。これは、組織の反応が遅く、それにより、真空（肺によって発生した）が既に確立された上気道の径方向の拡大する運動量を全く解消することができず、その結果、刺激の初期部によって上気道の崩壊が抑制されるからである。

【0072】

特定の理論に束縛されることなく、刺激バースト（例えば図８のバースト４７５）を用いることにより、血液内の酸素レベルおよび二酸化炭素レベルを許容範囲に維持しやすくなり、呼吸ドライブが穏やかになり、ピーク呼吸圧力が最小化されると推定される。同時に、これらの要因により、肺が大量の酸素をより得ようとして上気道に過剰な真空圧を作用させること（呼吸ドライブを介して）ができないために、上気道が崩壊するリスクが最小化される。

【0073】

一実施の形態において、図８の刺激パターンは改良され、その改良パターンでは、吸気フェーズ４５１内の基準レベルの概ね連続する刺激４７０が省略され、吸気フェーズ４５１内の１つ以上の刺激バースト４７５がそのまま残される。その一方で、改良パターンの呼気フェーズ４６１においては基準レベルの刺激４８０が維持され、それにより、呼気フェーズ４６１の間、上気道の緊張と開存性とが効率的に維持される。

【0074】

図９は、本開示の一実施の形態にかかる、図８の刺激パターンを改良したものに相当する刺激パターンを介して睡眠時の不規則な呼吸を治療する方法を概略的に示すダイアグラム５００である。図９に示すように、呼吸サイクル５０３は、吸気フェーズ５０１と呼気フェーズ５１１とを含んでいる。吸気フェーズ５０１は、初期部５０４と、中期部５０５と、末期部５０６とを含んでいる。一方、呼気フェーズ５１１は、初期部５１４と、中期部５１５と、ピーク５１７と、末期部５１６とを含んでいる。図９のダイアグラム４５０にさらに示すように、概ね連続するパルス状の低振幅の緊張刺激５３０に加えて、短い継続時間の刺激バースト５３５が、呼気フェーズ５１１のみ（患者において呼気に主に流れ制限が生じている間）に付与される。特に、図８に示すように、低振幅のパルス状に連続する刺激（バー５２０で示す）が吸気フェーズ５０１において付与され、低振幅の連続する刺激（バー５３０で示す）が呼気フェーズ５１１において付与される。付加的な刺激バースト５３５は呼気フェーズ５１１内であればどこで付与されてもよく、図９に示す例においては、そのバーストは、呼気のピーク中に完全な開存性を確保するために、呼気フェーズ５１１の初期部５１４とピーク部５１７において付与される。他の態様において、この構成の場合、低レベルに概ね連続する刺激５３０とバースト５３５は、患者において上気道の流れ制限が最も著しいポイントに付与される。

【0075】

図１０は、本開示の一実施の形態にかかる、図８の刺激パターンを改良したものに相当する刺激パターンを介して睡眠時の不規則な呼吸を治療する方法を概略的に示すダイアグラム５５０である。図１０に示すように、呼吸サイクル５０３は、吸気フェーズ５０１と呼気フェーズ５１１とを含んでいる。吸気フェーズ５０１は、初期部５０４と、中期部５０５と、末期部５０６とを含んでいる。一方、呼気フェーズ５１１は、初期部５１４と、中期部５１５と、ピーク５１７と、末期部５１６とを含んでいる。

【0076】

図１０にさらに示すように、図８の刺激パターンは改良され、一つの付加的な刺激バースト５６０（低振幅の連続する刺激５２０に加えて）が吸気フェーズ５０１の後半部分において付与され、一つの付加的な刺激バースト５３５が呼気フェーズ５１１の初期部５１４とピーク部５１７とに付与されている（図８のダイアグラム４００と実質的に同じように）。この実施の形態において、刺激の２つのバースト５６０、５３５は、図５の刺激パターンによく似ており、刺激パターン全体は、吸気フェーズ５０１および呼気フェーズ５１１の両方に通じる低レベルに概ね連続する刺激５２０、５３０を含んでいる。

【0077】

いくつかの実施の形態において、刺激バーストが開始される瞬間（所定の吸気位相または所定の呼気フェーズ内）は、過剰に刺激が付与されないように最適化される。例えば、患者において混合流れ制限が発生し、単一の長い刺激バーストが吸気フェーズと呼気フェーズの両方にオーバーラップしている（図５に示すような）例において、吸気フェーズにおいて刺激を開始するための開始点が選択され、呼気フェーズにおいて刺激を終了するための終了点が選択されている自動滴定方法が適用される。

【0078】

図８〜１０および１３をさらに参照すると、当然ながら、刺激の振幅の調整が刺激の強度を変更する方法の一つである。他の実施の形態においては、刺激の強度は、パルス状の刺激の周波数、パルス幅、継続時間、極性を調整することによって変更される。例えば、振幅が増加された刺激バースト（図８のバースト４７５または図９のバースト５３５など）を付与することに代わって、刺激バーストは、パルス幅または周波数が増加されたもの、あるいは極性が変化されたものであってもよい。

【0079】

図１１は、本開示の一実施の形態にかかる、不規則な呼吸を治療する方法を概略的に示すダイアグラム６００を図示している。図１１に示すように、呼吸サイクル６０３は、吸気フェーズ６０１と呼気フェーズ６１１とを含んでいる。吸気フェーズ６０１は、初期部６０４と、中期部６０５と、末期部６０６とを含んでいる。一方、呼気フェーズ６１１は、初期部６１４と、中期部６１５と、ピーク６１７と、末期部６１６とを含んでいる。図１１のダイアグラム６００に示すように、刺激６３０の最初の開始点は点Ａで示され、刺激６４０の最初の終了点は点Ｆで示されている。少なくとも一例において、刺激線分６３０、６４０は分かれた要素として明確に図示されるが、当然ながら、実際には、線分６３０、６４０は単一の連続する刺激期間を表している。

【0080】

これらのパラメータを用いることにより、治療は、付与された刺激が有効であるか否かを観察するための時間を通じて行われる。呼吸サイクル内の刺激期間（線分６３０、６４０）が睡眠時の不規則な呼吸を改善するのに十分な場合、方法は、刺激期間（線分６３０、６４０）の合計継続時間を縮小し始める。したがって、刺激線分６３０の開始点が点Ｂに移行され、それに対応して刺激の期間（吸気フェーズ６０１内）が縮小され、そして、縮小された継続時間の刺激が有効であるか否かを観察しつつ、治療が複数の呼吸サイクルの期間において行われる。この調整プロセスは、吸気フェーズ６０１内の刺激線分６３０の継続時間が一段階ずつ（矢印Ｒの方向に）減少し、開始点（例えばＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅなど）が吸気フェーズの刺激線分６３０が気道の開存性の維持および／または回復に対する刺激の有効性を失うほど短くなりすぎる点に固定されるまで、継続される。言い換えると、開始点は、刺激治療の有効性を失う点に固定されるまで、吸気フェーズの末期部に減少的に近づくように移動する。

【0081】

一例において、１デクリメント（１段階）ずつ開始点が調整されると、新しい継続時間が一連の連続する複数の呼吸サイクルの間維持され、それにより新しい設定を評価するための十分な時間が提供される。

【0082】

この情報を用いることにより、所望の効果が得られた点に最後の開始点を固定することができ、この点は、患者の呼吸サイクル６１０内の刺激線分６３０に対する最適な開始点として採用される。例えば、刺激線分６３０における開始点Ｄが気道の開存性の維持および回復に対する有効性がないと証明された場合、開始点Ｃが最後の有効な開始点であり、最適な刺激線分６３０が開始点Ｃを持つ。ひとたび最適な開始点が採用されると、所定の呼吸サイクル６０３内の各刺激線分６３０が開始点Ｃから始まる。

【0083】

一例において、各開始点（Ａ、Ｂ、Ｃなど）の間のデクリメントまたはステップのサイズは、刺激期間３５８の第１の部分３６０の継続時間全体の１／１０、１／５、または１／８などに相当する。

【0084】

他の例において、最初の開始点（例えば、Ａ）は、図５Ｂに示す概ね連続する刺激期間３５８の第１の部分３６０の一例の継続時間（３分の２、２分の１、または３分の１）に対応するように選択される。

【0085】

刺激期間（線分６３０および６４０）の最適な終了点が所定の呼吸サイクルにおいて決定されるように、呼気フェーズ６１１に対しても類似の方法が適用される。それにより、刺激線分６４０の最初の終了点（例えば、点Ｆ）が固定され、治療が行われる。有効性が得られるという条件で、方法は、刺激（呼気フェーズ６１１における）の縮小された期間に対応する早期の終了点（例えば、点Ｇ）が採用されるまで継続され、治療が複数の呼吸サイクルをカバーする時間の間行われる。刺激線分６４０の縮小を原因として有効性が失われていないかを判定するために、患者の反応が観察される。このプロセスは、呼気フェーズ６１１内の刺激線分６４０の継続時間が一段階ずつ（矢印Ｔの方向に）減少し、終了点（例えばＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋなど）が呼気フェーズの刺激６４０が気道の開存性の維持および／または回復に対する刺激の有効性を失うほど短くなりすぎる点に固定されるまで、継続される。言い換えると、終了点は、刺激治療の有効性を失う点に固定されるまで、呼気フェーズの初期部に減少的に近づくように移動する。

【0086】

この情報を用いることにより、所望の効果が得られた点に最後の終了点を固定することができ、この点は、混合流れ制限（すなわち、吸気フェーズ６０１と呼気フェーズ６１１の両方にオーバーラップする流れ制限）を解消するための患者の刺激線分６４０に対する最適な終了点として採用される。

【0087】

一例において、１デクリメント（１段階）ずつ終了点が調整されると、新しい継続時間が一連の連続する複数の呼吸サイクルの間維持され、それにより新しい設定を評価するための十分な時間が提供される。

【0088】

一例において、各終了点（Ｆ、Ｇ、Ｈなど）の間のデクリメントまたはステップのサイズは、刺激期間３５８の第２の部分３８０の継続時間全体の１／１０、１／５、または１／８などに相当する。

【0089】

他の例において、最初の開始点（例えば、Ｆ）は、図５Ｂに示す概ね連続する刺激期間３５８の第２の部分３８０の一例の継続時間（３分の２、２分の１、または３分の１）に対応するように選択される。

【0090】

図１１に示す刺激線分６３０、６４０の継続時間を最適化することに加えて、振幅、周波数、パルス幅、継続時間などを増加または減少（あるいは極性の変更）により刺激の継続時間を増加または減少させることが可能である場合、当然ながら、振幅、極性、周波数、パルス幅などの刺激の他のパラメータを最適化することが可能である。

【0091】

いくつかの実施の形態において、埋め込み可能な刺激装置は、気道の開存性を維持を試みる（すなわち予防）第１のモード、または喪失した気道の開存性を回復させる第２のモードで動作可能である。第１のモードにおいて、気道の開存性を維持するために必要な最小限の刺激を使用する刺激パターンが付与され、その刺激パターンとして、限定するわけではないが、図１〜１１に関連して既に説明された刺激パターンの一つが含まれていてもよい。しかしながら、無呼吸につながる状況を抑制するための第１のモードを試みたにもかかわらず無呼吸が起きた場合、埋め込み可能な刺激装置は、第２のモード（緊急モード）の動作に切り替え、刺激パターンの各刺激バーストの振幅、周波数、パルス幅、および継続時間をより活動的にする。継続時間、振幅、および周波数は、障害が起こる前の呼吸速度に基づいて選択される。一実施の形態において、第１のモードおよび第２のモードの間の切り替えの管理と、第２のモードにおける刺激パラメータの管理とが、２０１０年５月２７日に公開されたタイトルが”Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＴＲＥＡＴＩＮＧ ＳＬＥＥＰ ＡＰＮＥＡ”のＰＣＴ出願第ＷＯ／２０１０／０５９８３９号に開示されている実質的に同一のシステムや方法を用いることによって実行される。

【0092】

いくつかの実施の形態において、上気道の流れ制限は、障害の相対的な程度を決定するための呼吸センサおよび／または圧力センサを介して検出される。これらのセンサは、吸気中、または呼気中、あるいはその両方のいずれにおいて障害が生じているかを判定するために使用されてもよい。さらに、障害のタイプと障害の特定のタイプの特性を示す圧力／インピーダンスパターンとが対応するため、センシング情報を用いて有効な刺激パターンを決定することができる。

【0093】

いくつかの実施の形態において、刺激パターンは、特定の呼吸フェーズのパターンとよく似ている。図１２に示すように、呼吸サイクル６５３は、吸気フェーズ６５１と呼気フェーズ６６１とを含んでいる。吸気フェーズ６５１は、初期部６５４と、中期部６５５と、末期部６５６とを含んでいる。呼気フェーズ６６１は、初期部６６４と、中期部６６５と、ピーク６６７と、末期部６７６とを含んでいる。図１２のダイアグラム６５０にさらに示すように、吸気および呼気において最大量の気流が生じる期間に最大量の刺激が気道の開存性を確保するように、刺激パターン６８０、６９０が付与される。したがって、吸気フェーズ６５１において１つの刺激パターン６８０が付与され、吸気フェーズ６５１が経過するに従い、刺激の振幅が増加する。特に、刺激パターン６８０は、開始点６８１と、傾斜部６８３と、水平部６８４と、降下部６８５と、末期部６８２とを含んでいる。概括的に言えば、この傾斜刺激パターンにおいては、刺激が開始されると刺激振幅が増加し（上昇部６８３を介して）、吸気フェーズ６５１の後半のほとんどにわたって（水平部６８４を介して）高い刺激振幅が維持される。図１２に示す例では吸気フェーズ６５１が完了する前に水平部６８４が終了するが、当然ながら、水平部６８４は吸気フェーズ６５１が完了する最後まで延在してもよい。

【0094】

それとともに、いくつかの実施の形態において、図１２にさらに示すように、傾斜刺激パターン６９０が呼気フェーズ６６１に付与される。刺激パターン６９０は、開始点６９１と、水平部６９３と、傾斜部６９４と、末期部２９２とを含んでいる。概括的に言えば、この傾斜刺激パターンにおいては、高い刺激振幅の状態で刺激が開始され（水平部６９３を介して）、呼気フェーズ６５１の後半のほとんどにわたって振幅が減少する（傾斜部６９４を介して）。この刺激パターン６９０においては、大きな刺激が付与されて水平部６９３を介して呼気ピーク６６７で維持され、それにより、呼気フェーズ６６１の始まりにおいて気道の開存性が確保され、気道の崩壊が積極的に抑制される。ひとたび呼気が開始されると、刺激は傾斜部６９４を介して減少し、呼気からの大量の空気が気道の開存性の維持を手助けし、呼気フェーズ６６１の末期部６７６の前に刺激パターン６９０が終了する。

【0095】

図１３は、本開示の一実施の形態にかかる、刺激パターン７３０、７４０を概略的に示すダイアグラム７００を含んでいる。図１３に示すように、呼吸サイクル７０３は吸気フェーズ７０１と呼気フェーズ７１１とを含んでいる。吸気フェーズ７０１は、初期部７０４と、中期部７０５と、末期部７０６とを含んでいる。一方、呼気フェーズ７１１は、初期部７１６と、中期部７１５と、ピーク７１７と、末期部７１６とを含んでいる。図１３にさらに示すように、吸気フェーズ７０１における刺激パターン７３０は、吸気フェーズ７０１の前半の複数の刺激バースト７３４からなる第１の部分７３３と、吸気フェーズ７０１の後半にわたる略連続する刺激線分７３５とを含んでいる。一方、呼気フェーズ７１１における刺激パターン７４０は、呼気フェーズ７１１の前半にわたる第１の略連続する刺激線分７４３と、呼気フェーズ７１１の後半の複数の刺激バースト７４５からなる第２の部分７４４とを含んでいる。当然ながら、刺激線分７３５および７４３は、説明のために図１３では複数に分かれているが、いくつかの実施の形態においては、実質的に連続する単一の刺激線分で形成される。

【0096】

この実施の形態において、上気道の緊張を維持するために吸気フェーズ７０１の初期部においてはバースト７３４状の刺激が付与され、最大の気流が生じ且つ気道の崩壊のリスクが高い呼気の直前の吸気７０１の後半においては連続する刺激７３５が付与される。一方、呼気フェーズ７１１において、気道の崩壊のリスクが大きい（そして最大の気流が生じる必要がある）呼気フェーズの前半において連続する刺激７４３が付与され、緊張とわずかの上気道の開存性を維持するために呼気フェーズ７１１の後半において刺激バースト７４５が付与される。

【0097】

本明細書において具体的な実施の形態を説明してきたが、本開示の範囲から逸脱することなく、説明された実施の形態を様々な代わりのおよび／または等価物に置き換え可能であることは当業者にとっては明らかである。この出願は、本明細書に記載された具体的な実施の形態の任意の改良物または変更物にも及んでいる。それゆえ、本開示はクレームおよびその均等物のみによって限定される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】