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特表2022-521865電磁エネルギーによって細胞構造を活性化するためのデバイス及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-13
(54)【発明の名称】電磁エネルギーによって細胞構造を活性化するためのデバイス及び方法
(51)【国際特許分類】
A61N 1/36 20060101AFI20220406BHJP
A61N 5/00 20060101ALI20220406BHJP
【ＦＩ】
A61N1/36
A61N5/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2020560298
(86)(22)【出願日】2019-06-21
(85)【翻訳文提出日】2020-10-27
(86)【国際出願番号】 EP2019066466
(87)【国際公開番号】W WO2020002150
(87)【国際公開日】2020-01-02
(31)【優先権主張番号】102018115180.2
(32)【優先日】2018-06-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(31)【優先権主張番号】18202224.4
(32)【優先日】2018-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】512158181
【氏名又は名称】バイオトロニック エスエー アンド カンパニー カーゲー
【氏名又は名称原語表記】ＢＩＯＴＲＯＮＩＫ ＳＥ ＆ Ｃｏ． ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｗｏｅｒｍａｎｎｋｅｈｒｅ １ １２３５９ Ｂｅｒｌｉｎ Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】デール、トーマス
(72)【発明者】
【氏名】バイス、インゴ
【テーマコード（参考）】
4C053
4C082
【Ｆターム（参考）】
4C053JJ02
4C053JJ03
4C053JJ23
4C053JJ24
4C053JJ27
4C082AC02
(57)【要約】
本発明は、刺激デバイスであって、エネルギー源と、エレクトロニクスユニットと、当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータと、を少なくとも備え、当該アクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されており、当該刺激デバイスが、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されており、当該エレクトロニクスユニットが、コントローラを含み、当該コントローラが、当該アクチュエータの当該電磁波によって当該組織を刺激するように設計されている、刺激デバイスを記述する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
刺激デバイスであって、エネルギー源と、
エレクトロニクスユニットと、
前記エレクトロニクス及び／又は前記エネルギー源と結合された、アクチュエータと、を少なくとも備え、
前記アクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されており、
前記刺激デバイスが、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されており、
前記エレクトロニクスユニットが、コントローラを含み、
前記コントローラが、前記アクチュエータの前記電磁波によって前記組織を刺激するように設計されており、
前記エレクトロニクスユニットが、次のユニットのうち少なくとも１つ、又は次のユニットの組み合わせを有し、
前記組織の活動及び／若しくは刺激の成功を特徴付けるデータを測定するように設計された、ピックアップユニット、並びに／又は
刺激の必要性及び／若しくは刺激の前記成功に関する測定データを評価するための、評価ユニット
前記刺激デバイスが、１つ以上の心腔に１つ以上のピックアップユニットを備える、
刺激デバイス。
【請求項2】
前記アクチュエータが、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数スペクトルの電磁波を放出するように設計されている、請求項１の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項3】
前記刺激デバイスが、少なくとも１つのハウジングを備え、前記ハウジングが、生体適合性材料を含みかつ／又は気密封止されている、請求項１又は２の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項4】
前記エレクトロニクスユニットが、前記ハウジング内に配置されており、前記エネルギー源及び／又は前記アクチュエータが、前記ハウジングの内側又は前記ハウジングの外側に配置されている、請求項３に記載の刺激デバイス。
【請求項5】
前記コントローラが、前記刺激のために使用される前記電磁波の次の特性のうちの１つ、又は次の特性の組み合わせを変えるように設計されている、強度、
周波数、
波列の持続時間、及び／又は
パルスデューティ比
請求項１から４の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項6】
前記刺激デバイスが、少なくとも１つの電極リード又は電極プローブを有する、請求項１から５の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項7】
前記エレクトロニクスユニットが、外部デバイスによって少なくとも部分的に構成可能である、請求項１から６の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項8】
前記刺激デバイスが、前記刺激デバイスの少なくとも１つの部分をヒト又は動物の体の前記組織内へ固定するように設計された、少なくとも１つの固定ユニットを備える、請求項１から７の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項9】
前記エネルギー源が、一次電池又は二次電池の形態のバッテリを含む、請求項１から８の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項10】
前記刺激デバイスが、少なくとも１つの外部デバイス及び／又はデータセンタとの無線通信のための、テレメトリユニットを有する、請求項１から９の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項11】
前記アクチュエータが、少なくとも１つの光ファイバを含む、請求項１から１０の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項12】
前記刺激デバイスが、次のセンサのうちの１つ、又は次のセンサの組み合わせを備える、加速度計、
温度センサ、
音響センサ、
超音波センサ、
酸素センサ、
圧力センサ、及び／又は
磁場センサ
請求項１から１１の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項13】
前記刺激デバイスが、電磁波による刺激を心臓組織に出力するように設計されており、前記刺激が、心拍に対して相対的な時間インターバルの経過後に行われて、少なくとも１つの、心臓の収縮を生じさせ、前記刺激が、少なくとも１つの刺激の形態で出力され、前記評価ユニットが、徐脈の治療の必要性を検知する場合、前記検知が、少なくとも１つの指定された心拍数を下回る、測定された心拍数に基づき、かつ／若しくは、
前記評価ユニットが、心室細動の治療の必要性を検知する場合、前記検知が、少なくとも１つの指定された心室周波数及び／若しくは心室周波数の指定された安定性と、測定された心室周波数との比較に基づき、
かつ／又は、
前記刺激が、複数の刺激の形態で出力され、
前記評価ユニットが、前記評価ユニットが頻脈の治療の必要性を検知する場合の場合、前記検知が、少なくとも１つの指定された心拍数を下回る、測定された心拍数に基づき、複数の刺激が、シーケンスで出力され、かつ／若しくは、
前記評価ユニットが、心臓再同期療法の必要性を検知する場合、
前記検知が、心臓の活動を表す測定データの評価に基づき、少なくとも１つの第１の刺激及び１つの第２の刺激が、出力され、前記少なくとも第１及び第２の刺激が、前記心臓の左半分と右半分の本質的に同期した収縮を生じさせるように設計されており、
かつ／又は、
前記刺激が、少なくとも１つの刺激の形態で出力され、
前記評価ユニットが、心室細動の治療の必要性を検知する場合、前記検知が、少なくとも１つの指定された心室周波数及び／若しくは心室周波数の指定された安定性と、測定された心室周波数との比較に基づく、
請求項１から１２の少なくとも一項に記載の刺激デバイス。
【請求項14】
前記刺激が、心拍に対して相対的な時間インターバルの経過後に出力されて、少なくとも１つの、前記心臓の収縮を生じさせ、前記コントローラが、前記時間インターバルを開始又は終了できるタイマを有し、前記時間インターバルの前記開始及び前記終了が、前記ピックアップユニットによってトリガされ、刺激が、前記時間インターバルの経過後にトリガされる、請求項１３に記載の刺激デバイス。
【請求項15】
埋込み可能刺激デバイスを制御する方法であって、前記方法が、前記刺激デバイスが電磁波を放出するように、誘導することと、前記電磁波によって、遺伝学的に操作された組織への刺激を、トリガすることと、のステップを少なくとも含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁エネルギーによって細胞構造を活性化するためのデバイス及び方法を説明する。
【背景技術】
【0002】
電流によってヒト又は動物の組織を刺激するための刺激装置は、古くから知られている。神経組織への電気刺激は、活動電位の活性化を引き起こし、これは、医学的な治療及び診断において使用される。埋込み可能刺激装置の例は、とりわけ、埋込み可能心臓ペースメーカ及び除細動器、脊髄刺激装置、迷走神経刺激装置、並びに脳ペースメーカである。
【0003】
電気刺激デバイスは、ヒト又は動物の組織にガルバニックに結合されて、電位を測定し、かつ／又は電流を送達して活動電位をトリガすることによって組織を刺激する。とりわけ、組織への必要なガルバニックな接続が理由となって、電気刺激の不利な点がもたらされる。刺激電極と組織の直接接触、及び電流の結合は、例えば壊死、感覚機能を制限する電気的な後電位、クロストーク（すなわち、異なる刺激経路にわたる並行した刺激の場合の、干渉）、（例えば、ＭＲＩ装置内部の高周波磁場によって生成される）治療電流の不要な外部誘導、起こり得る痛みイベント、エレクトロポレーション、又は近くの組織の不要な刺激（例えば、心臓刺激装置は、横隔神経の不要な共刺激を引き起こす可能性がある）を、引き起こす可能性がある。他の不利な点は、複雑でかさばる場合がある治療電流発生デバイス（例えば、植え込み型除細動器の充電回路）、及び標的組織へのアクセス可能性の限界、による結果としてもたらされる。
【0004】
電磁波による興奮性を作り出すように組織を遺伝学的に操作することは、数年の間、科学的な議論及び研究の主題であった。標的組織が、活動電位が電磁波によって誘発されることができるように、成功裏に遺伝子組換えされている。
【0005】
これらの方法の１つは、光遺伝学的操作と呼ばれる。この方法は、例えば以下に記載されている。
－Ｌｕｎｇ ＭＳ，Ｐｉｌｏｗｓｋｙ Ｐ，Ｇｏｌｄｙｓ ＥＭ．，“Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｍｍａｌｉａｎ ｃｅｌｌｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌｉｇｈｔ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌｓ．”Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ．２０１２；８７５：２４１－５１；この刊行物は、可視スペクトルの光によって活動電位をトリガするための、組織の光遺伝学的操作を説明している。
－Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．“Ｏｐｔｏｇｅｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｈｅａｒｔ Ｒｈｙｔｈｍ ｂｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｄｉｏｍｙｏｃｙｔｅｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ Ｐｎｍｔ＋Ｃｅｌｌｓ ｉｎ Ｍｕｒｉｎｅ Ｈｅａｒｔ”，Ｊａｎｕａｒｙ ２０１７ ｉｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ
－Ｌｕｎｇ ＭＳ，Ｐｉｌｏｗｓｋｙ Ｐ，Ｇｏｌｄｙｓ ＥＭ．，“Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｍｍａｌｉａｎ ｃｅｌｌｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌｉｇｈｔ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌｓ．”Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ．２０１２；８７５：２４１－５１；この刊行物は、可視スペクトルの光によって活動電位をトリガするための、組織の光遺伝学的操作を説明している。
－Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．“Ｏｐｔｏｇｅｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｈｅａｒｔ Ｒｈｙｔｈｍ ｂｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｄｉｏｍｙｏｃｙｔｅｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ Ｐｎｍｔ＋Ｃｅｌｌｓ ｉｎ Ｍｕｒｉｎｅ Ｈｅａｒｔ”，Ｊａｎｕａｒｙ ２０１７ ｉｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ
【0006】
米国特許出願公開第２００９／００８８６８０号明細書は、光ファイバを心臓内に導入するためのカテーテルベースのシステムを記載しており、心臓組織は、これまで、光遺伝学的操作によって処置されてきた。光ファイバを心臓の内部に運ぶために、血管アクセスが、患者に配置され、カテーテルが、心臓内へと前方に押し込まれて、光ファイバが、カテーテルを通して心臓の内部に送達される。光ファイバは、光を心臓内に運び、操作された組織の、心内膜の刺激を実行する。
【0007】
米国特許出願公開第２００９／００８８６８０号明細書に記載されている方法の不利な点は、その方法が、医師によって外来患者ベースで実行されなければならず、かつ、光ファイバが、外部デバイスから操作されなければならないことである。例えば感染及び血管閉塞などの、静脈血管アクセス及びカテーテル挿入によって引き起こされる不利な点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許出願公開第２００９／００８８６８０号明細書
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】Ｌｕｎｇ ＭＳ，Ｐｉｌｏｗｓｋｙ Ｐ，Ｇｏｌｄｙｓ ＥＭ．，“Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｍｍａｌｉａｎ ｃｅｌｌｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌｉｇｈｔ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌｓ．”Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ．２０１２；８７５：２４１－５１
【非特許文献2】Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．“Ｏｐｔｏｇｅｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｈｅａｒｔ Ｒｈｙｔｈｍ ｂｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｄｉｏｍｙｏｃｙｔｅｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ Ｐｎｍｔ＋Ｃｅｌｌｓ ｉｎ Ｍｕｒｉｎｅ Ｈｅａｒｔ”，Ｊａｎｕａｒｙ ２０１７ ｉｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ
【発明の概要】
【0010】
本発明の目的は、動物及び／又はヒトの前処置された興奮性の細胞構造の活動電位を、誘発、変調、終了、及び／又は阻害すること、並びにそれを、恒久的に埋込み可能なデバイスで、そのデバイスがガルバニック電流の印加を必要とすることなく、行うことである。
【0011】
本発明の１つの目的は、言及した不利な点を有しない、デバイス及びシステムを提供することである。
【0012】
本発明の別の目的は、活動電位をトリガするために電磁波によって組織を刺激するための、デバイス及びシステムを提供することであり、デバイスは、そのデバイスが、恒久的な血管アクセス、外部機器、又は外来患者による医師への訪問を必要とせずに、恒久的な刺激を可能にする。
【0013】
本発明は、独立請求項の特徴によって、この目的を達成する。本発明の好ましい実施形態及び有利な点は、他の請求項及び本明細書による。
【0014】
本発明は、少なくとも次を備える刺激デバイスを、提案する。
エネルギー源、
エレクトロニクスユニット、
当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータであって、このアクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ。当該刺激デバイスは、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されている。当該エレクトロニクスユニットは、コントローラを含み、当該コントローラは、当該アクチュエータの当該電磁波によって当該組織を刺激するように設計されている。
エネルギー源、
エレクトロニクスユニット、
当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータであって、このアクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ。当該刺激デバイスは、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されている。当該エレクトロニクスユニットは、コントローラを含み、当該コントローラは、当該アクチュエータの当該電磁波によって当該組織を刺激するように設計されている。
【0015】
本発明の１つのサンプル実施形態によれば、アクチュエータは、光遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている。
【0016】
遺伝学的に操作された組織への刺激のための埋込み可能デバイスは、これまで扱われた問題を解決する。埋め込み物は、患者へのカテーテル挿入又は医師による手術を必要とせずに、恒久的な刺激を与えることができる。
【0017】
好ましくは、本発明の刺激デバイスによる刺激は、次の疾患のうち少なくとも１つを処置するように設計されている。
－心臓徐脈
－心臓頻脈
－心房細動
－心室細動
－心不全
－パーキンソン病
－振戦
－ジストニア
－うつ病
－トゥレット症候群
－慢性の痛み
－てんかん
－神経又は筋肉障害。
－心臓徐脈
－心臓頻脈
－心房細動
－心室細動
－心不全
－パーキンソン病
－振戦
－ジストニア
－うつ病
－トゥレット症候群
－慢性の痛み
－てんかん
－神経又は筋肉障害。
【0018】
本発明の刺激デバイスの１つのサンプル実施形態によれば、アクチュエータは、赤外光からＸ線放射までの周波数スペクトルの電磁波を放出するように設計されている。好ましい実施形態によれば、アクチュエータは、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数スペクトルの電磁波を放出するように設計されている。好ましくは、アクチュエータは、赤外放射及び紫外放射を含む赤外放射から紫外放射までのスペクトルに対応する、１０１３～１０１６Ｈｚの周波数スペクトルの電磁波を放出するように設計されている。１つのサンプル実施形態によれば、アクチュエータは、ヒトの目に見えるスペクトルにほぼ対応する、１０１４～１０１５Ｈｚの周波数スペクトルの電磁波を放出するように設計されている。この選択の有利な点は、そのようなアクチュエータの実装が比較的簡単であること、並びにエネルギー要求が小さいこと、及び光がヒト又は動物の組織に無害であることである。本発明の枠組みにおいて、周波数範囲の示された限界は、ハードリミットとして解釈されるべきではなく、むしろある一定の許容範囲内で近似的に、示された周波数にあるべきである。許容範囲は、当業者の理解に基づくべきである。特に、許容範囲は、当業者が、電磁スペクトルのいずれの周波数を、対応する放射タイプと関連付けるか（例えば、可視光、Ｘ線放射、赤外放射の、スペクトル）、に基づくべきである。
【0019】
本発明の好ましい実施形態では、刺激デバイスは、少なくとも１つのハウジングを備え、そしてまたハウジングは、生体適合性材料を含む。好ましくは、刺激デバイスが埋め込まれた状態にあるときにヒト又は動物の組織と直接接触する、刺激デバイスの部分は、生体適合性材料からなり、そのため、生体は、刺激デバイスを異物として認識せず、そのようにして、生物学的な防衛反応が、予防される。
【0020】
本発明の一実施形態によれば、ハウジングは、気密封止されており、そのため、埋め込まれた状態では、体液は、ハウジングの内部に侵入できない。
【0021】
本発明の刺激デバイスの別の態様によれば、当該エレクトロニクスユニットは、当該ハウジング内に配置されており、当該エネルギー源及び／又は当該アクチュエータは、当該ハウジングの内側又は当該ハウジングの外側に配置されている。構成要素をハウジングの内側に配置することは、デバイスのコンパクト性が高まり、かつ配線経路が最小化されるという、有利な点を与える。さらに、ハウジングの内側のすべての構成要素は、外部の影響から保護される。アクチュエータをハウジングの外側に配置することは、このことが、アクチュエータの配置におけるより大きな柔軟性を与えるという、有利な点を与える。このことは、刺激される領域が局所的により標的化された方法で電磁波を照射されるように、アクチュエータが配置されることを、可能にする。充電式バッテリ、及び導電性材料で作られたハウジングが、使用されている場合、バッテリをハウジングの外側に配置することは、バッテリがハウジング内に配置されている場合よりも、（例えば、外部コイルによって誘導的に）充電するプロセスがより効率的であるという、有利な点を与える。ハウジング材料による渦電流損失が、減少するからである。
【0022】
さらに、本発明の一実施形態は、当該エレクトロニクスユニットが、次のユニットのうち少なくとも１つ、又は次のユニットの組み合わせを有することを、提供する。
－組織の活動及び／若しくは刺激の成功を特徴付けるデータを測定するように設計された、ピックアップユニット、並びに／又は
－刺激の必要性及び／若しくは刺激の当該成功に関する測定データを評価するための、評価ユニット。
－組織の活動及び／若しくは刺激の成功を特徴付けるデータを測定するように設計された、ピックアップユニット、並びに／又は
－刺激の必要性及び／若しくは刺激の当該成功に関する測定データを評価するための、評価ユニット。
【0023】
例えば、当該コントローラは、当該電磁波又は電磁信号を変調するために、当該刺激のために使用される当該電磁波の次の特性のうちの１つ、又は次の特性の組み合わせを変えるように設計されることができる。
－強度、すなわち当該電磁波の振幅、
－周波数、
－波列の持続時間、及び／又は
－当該電磁波のパルスデューティ比、すなわち電磁波の放出の持続時間と、その後の電磁波の放出がない時間との比。
－強度、すなわち当該電磁波の振幅、
－周波数、
－波列の持続時間、及び／又は
－当該電磁波のパルスデューティ比、すなわち電磁波の放出の持続時間と、その後の電磁波の放出がない時間との比。
【0024】
本発明の一態様によれば、波列の持続時間は、電磁波による刺激の、意図される効果に応じて０．１ｍｓ～５ｓである。波列は、連続的な電磁波を意味するように理解される。例えば、心臓の刺激のためのペースメーカ刺激として、又は抗頻脈ペーシング刺激（ａｎｔｉｔａｃｈｙｃａｒｄｉａ ｐａｃｉｎｇ ｓｔｉｍｕｌｉ：ＡＴＰ）のシーケンス中の刺激の持続時間として、神経刺激での適用のために０．１ｍｓ～２ｍｓの持続時間を有する波列を選択することが、可能である。０．１ｓ～５ｓの持続時間は、例えば、心臓の刺激のための、電気的除細動又は除細動の刺激として、選択されることができる。
【0025】
さらに、本発明の１つのサンプル実施形態によれば、電磁波による刺激の周波数は、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数スペクトルにある。好ましいサンプル実施形態によれば、１０１３～１０１６又は１０１４～１０１５Ｈｚの範囲内の周波数が、選択される。
【0026】
本発明の刺激デバイスの別の態様によれば、刺激デバイスは、少なくとも１つの電極リード又は電極プローブを有する。例えば、刺激デバイスは、一般的な心臓ペースメーカ又は神経刺激装置に使用されるものなどの、長く引き伸ばされる可撓性の電極リードを有することができる。一実施形態によれば、アクチュエータは、遠位端、そのような電極リードに、配置されることができる。
【0027】
例えば、一実施形態によれば、ピックアップユニットは、電磁波を受信して、それを電気的に格納可能な測定データに変換するように、設計されることができる。そのようなピックアップユニットは、例えば光検知器などの、光センサを含むことができる。ピックアップされた電磁波に関する情報は、測定データに変換されるのであり、それから評価ユニットによって分析されることができる。評価ユニットは、例えば患者の生理学的状態及び／又は刺激デバイス自体の状態を表す様々なパラメータに関して、測定データを評価することができる。そのようなパラメータの例は、刺激療法の成功、刺激療法の必要性の状態、患者の健康状態、刺激デバイスの環境の状態を特徴付けるパラメータなどである。
【0028】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、少なくともエネルギー源及びエレクトロニクスユニットが、ハウジングの内側に配置される。これらのユニットは、体液に影響されやすく、その体液のいくつかは、攻撃的であり、これらのユニットが、埋め込まれた状態でその体液にさらされる。したがって、一実施形態によれば、気密封止されたハウジング内への配置は、有利である。
【0029】
好ましい実施形態では、エレクトロニクスユニットは、外部デバイスによって少なくとも部分的に構成可能である。外部デバイスをエレクトロニクスユニットに結合することにより、構成は、無線又は有線であることができる。このことは、本発明の刺激デバイスの機能を柔軟にプログラムし、個々の患者に適合させることを、可能にする。
【0030】
本発明の別の態様によれば、刺激デバイスは、刺激デバイスの少なくとも１つの部分をヒト又は動物の体の組織内へ固定するように設計された、少なくとも１つの固定ユニットを備える。そのような固定ユニットの例は、ねじ要素、フック要素、アンカー要素、及び組織接着剤である。
【0031】
本発明の１つのサンプル実施形態によれば、エネルギー源は、一次電池又は二次電池の形態のバッテリを含む。バッテリは、好ましくはハウジングの内側に配置される。１つのサンプル実施形態によれば、バッテリは、例えば充電コイルを有する外部充電器を介して誘導的に、充電可能である。
【0032】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、刺激デバイスは、少なくとも１つの外部デバイス及び／又はデータセンタとの無線通信のための、テレメトリユニットを有する。このことは、刺激デバイスが、測定データを送信し、例えばプログラミングコマンド、患者固有のデータなどの、他のデータを受信することを、可能にする。
【0033】
本発明の一実施形態によれば、アクチュエータは、少なくとも１つの光ファイバを含む。光ファイバは、光遺伝学的組織への刺激のために、電磁波を結合する役割を果たす。
【0034】
さらに、本発明の他の実施形態によれば、刺激デバイスは、次のセンサのうちの１つ、又は次のセンサの組み合わせを備えることができる。
－加速度計、
－温度センサ、
－音響センサ、
－超音波センサ、
－酸素センサ、
－圧力センサ、及び／又は
－磁場センサ。
－加速度計、
－温度センサ、
－音響センサ、
－超音波センサ、
－酸素センサ、
－圧力センサ、及び／又は
－磁場センサ。
【0035】
本発明の一実施形態によれば、追加のセンサが、評価ユニットと結合されていることができる。評価ユニットは、例えば患者の生理学的状態及び／又は刺激デバイス自体の状態を表す様々なパラメータに関して、センサデータを評価することができる。パラメータの例は、刺激療法の成功、刺激療法の必要性の状態、患者の健康状態、刺激デバイスの環境の状態を特徴付けるパラメータなどである。
【0036】
本発明の別の態様によれば、刺激デバイスは、電磁波による刺激を、心臓組織に出力するように設計されている。この刺激は、心拍に対して相対的な、ある特定の時間に実行される。例えば、心拍を表す信号において、特徴的なイベント（例えば、徐脈／頻脈のエピソード、信号形状の異常など）を測定することが可能であり、それらの後にカウンタが開始される。カウンタが、時間インターバルが経過したと判断した場合、刺激が、行われる。刺激は、少なくとも１つの、心臓の収縮を引き起こすように、設計されている。
【0037】
本発明の一実施形態によれば、刺激は、少なくとも１つの刺激の形態で出力され、
評価ユニットが、徐脈の治療の必要性を検知する場合、当該検知は、少なくとも１つの指定された心拍数を下回る、測定された心拍数に基づき、かつ／又は、
評価ユニットが、心室細動の治療の必要性を検知する場合、当該検知は、少なくとも１つの指定された心室周波数及び／若しくは心室周波数の指定された安定性と、測定された心室周波数との比較に基づく。
評価ユニットが、徐脈の治療の必要性を検知する場合、当該検知は、少なくとも１つの指定された心拍数を下回る、測定された心拍数に基づき、かつ／又は、
評価ユニットが、心室細動の治療の必要性を検知する場合、当該検知は、少なくとも１つの指定された心室周波数及び／若しくは心室周波数の指定された安定性と、測定された心室周波数との比較に基づく。
【0038】
この実施形態では、刺激デバイスは、徐脈又は心室細動の治療のために設計されている。
【0039】
本発明の一態様によれば、この刺激は、複数の刺激の形態で出力されるのであり、評価ユニットが、評価ユニットが頻脈の治療の必要性を検知する場合の場合、当該検知は、少なくとも１つの指定された心拍数を下回る、測定された心拍数に基づき、複数の刺激は、シーケンスで出力され、かつ／又は、
評価ユニットが、心臓再同期療法の必要性を検知する場合、当該検知は、心臓の活動を表す測定データの評価に基づき、少なくとも１つの第１の刺激及び１つの第２の刺激が、出力され、当該少なくとも第１及び第２の刺激は、当該心臓の左半分と右半分の本質的に同期した収縮を生じさせるように設計されている。
評価ユニットが、心臓再同期療法の必要性を検知する場合、当該検知は、心臓の活動を表す測定データの評価に基づき、少なくとも１つの第１の刺激及び１つの第２の刺激が、出力され、当該少なくとも第１及び第２の刺激は、当該心臓の左半分と右半分の本質的に同期した収縮を生じさせるように設計されている。
【0040】
本発明の一態様によれば、この刺激は、複数の刺激の形態で出力されるのであり、評価ユニットが、頻脈の治療の必要性を検知する場合、当該検知は、少なくとも１つの指定された心拍数を超える、測定された心拍数に基づき、当該刺激は、シーケンスで出力され、かつ頻脈を終了させるように設計されている。頻脈は、心房性及び／若しくは心室性頻拍、又は心房細動である。心房細動の検知は、例えば、少なくとも１つの指定された心房周波数及び／又は心房周波数の指定された安定性と、測定された心房周波数との比較に基づく。１つのサンプル実施形態によれば、当該シーケンスの刺激は、心房細動を終了させるように設計されている。
【0041】
上記２つの実施形態では、刺激デバイスは、頻脈の治療、又は心臓の右半分と左半分の非同期収縮によって引き起こされる心不全の治療のために、設計されている。
【0042】
本発明の一態様によれば、この刺激は、評価ユニットが心室細動の治療の必要性を検知する場合に、少なくとも１つの刺激の形態で出力される。治療の必要性の検知は、少なくとも１つの指定された心室周波数及び／又は心室周波数の指定された安定性と、測定された心室周波数との比較に基づく。少なくとも１つの出力刺激は、心室細動を終了させるように設計されている。
【0043】
本発明の一態様によれば、刺激デバイスは、１つ以上の心腔に、１つ以上のピックアップユニットをさらに備える。例えば、ピックアップユニットは、右心房又は右心室に配置されることができる。ピックアップユニットは、好ましくは、それらが右心房、右心室、左心房、及び／又は左心室から信号を受信できるように、配置される。当該信号は、例えば電磁的、電気的、又は音響的性質のものであることができる。
【0044】
本発明の別のサンプル実施形態によれば、刺激デバイスは、心拍に対して相対的な時間インターバルが経過した後に、刺激を出力する。このコントローラは、時間インターバルを開始又は終了できる、タイマ又はカウンタがある。時間インターバルの開始及び終了は、ピックアップユニットによってトリガされ、刺激が、時間インターバルが経過した後にトリガされる。
【0045】
本発明は、埋込み可能刺激デバイスを制御する方法であって、この方法が、
当該刺激デバイスが電磁波を放出するように誘導することと、当該電磁波によって、遺伝学的に操作された組織への刺激を、トリガすることと、のステップを少なくとも含む、方法を、提案する。
当該刺激デバイスが電磁波を放出するように誘導することと、当該電磁波によって、遺伝学的に操作された組織への刺激を、トリガすることと、のステップを少なくとも含む、方法を、提案する。
【0046】
本発明の刺激デバイス及びそれが備える構成要素の、上記の態様及び実施形態は、当該方法に同様に適用されることとなり、当該本発明の刺激デバイスを制御し、かつ本発明の刺激デバイスが備える構成要素を制御する。
【0047】
さらに、本発明の刺激デバイスの別の態様、それは、長く引き伸ばされる電極リードを有しない、埋込み可能刺激装置を備える。電気刺激に関連して頻繁に使用される、電極又はプローブ線は、感染による合併症、又は断線若しくは短絡の、追加的な原因を与える可能性がある。
【0048】
本発明の一態様によれば、刺激デバイスは、少なくとも次を備える。
－エネルギー源、
－コントローラを含む、エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータ、
－当該エネルギー源、当該エレクトロニクスユニット及び当該アクチュエータが配置された、ハウジング、
－当該ハウジングと結合されており、心臓上又は心臓内に当該刺激デバイスを固定するように設計された、固定ユニット。当該アクチュエータは、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている。当該コントローラは、当該アクチュエータの電磁波によって、組織への刺激を制御するように設計されている。
－エネルギー源、
－コントローラを含む、エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータ、
－当該エネルギー源、当該エレクトロニクスユニット及び当該アクチュエータが配置された、ハウジング、
－当該ハウジングと結合されており、心臓上又は心臓内に当該刺激デバイスを固定するように設計された、固定ユニット。当該アクチュエータは、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている。当該コントローラは、当該アクチュエータの電磁波によって、組織への刺激を制御するように設計されている。
【0049】
さらに、本発明の１つのサンプル実施形態によれば、エレクトロニクスユニットは、次のユニットのうち少なくとも１つ、又は次のユニットの組み合わせを有する。
組織の活動及び／若しくは刺激の成功を特徴付けるデータを測定するように設計された、ピックアップユニット、並びに／又は
刺激の必要性及び／若しくは刺激の当該成功に関する測定データを評価するための、評価ユニット。
組織の活動及び／若しくは刺激の成功を特徴付けるデータを測定するように設計された、ピックアップユニット、並びに／又は
刺激の必要性及び／若しくは刺激の当該成功に関する測定データを評価するための、評価ユニット。
【0050】
本発明の一実施形態によれば、アクチュエータの少なくとも一部は、生体適合性材料でコーティングされている。特に、アクチュエータが、ハウジングの外側に配置されていて、その環境と直接接触している、すなわち埋め込まれた状態で体液と接触している場合、アクチュエータは、そのような生体適合性のコーティングを必要とする。本発明の刺激デバイスの一態様によれば、アクチュエータは、電磁波によって心臓上又は心臓内の局所的な領域を刺激するように、設計されている。
【0051】
本発明の１つのサンプル実施形態によれば、刺激デバイスは、好ましくは、電磁波によって心臓上又は心臓内のそれぞれ異なる局所的な領域を刺激するように設計された、少なくとも１つの第１のアクチュエータ及び１つの第２のアクチュエータを有する。
【0052】
第２のアクチュエータは、刺激デバイスのエレクトロニクスユニット及び／又はコントローラと接続されることができ、かつそれらによって制御されることができる。
【0053】
１つのサンプル実施形態によれば、固定ユニット、及び／又はハウジングの少なくとも部分には、抗炎症薬、例えばステロイドが、与えられている。
【0054】
本発明の刺激デバイスが心臓への電気刺激のためのユニットを有することも、考えられる。刺激デバイスは、それが、電磁波によって若しくはガルバニックに結合された電流によって、又はそれら２つの組み合わせによって、組織への刺激をトリガするように、制御されることができる。電磁波は、アクチュエータによって送信されるであろうし、一方、ガルバニック電流は、心臓への電気刺激のためのユニットによって結合される。
【0055】
本発明の一態様によれば、刺激デバイスは、
－エネルギー源、
－コントローラを含む、エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータであって、当該アクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ、
固定ユニット、を備え、
当該刺激デバイスは、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されており、当該コントローラは、当該アクチュエータの当該電磁波による当該組織への刺激を制御するように設計されている。このことを実現するために、刺激デバイスは、制御ユニットを有する。当該制御ユニットは、電磁アクチュエータを介して行われる刺激による、組織の活動及び／又は刺激の成功を特徴付けるデータを、ピックアップする。
－エネルギー源、
－コントローラを含む、エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータであって、当該アクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ、
固定ユニット、を備え、
当該刺激デバイスは、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されており、当該コントローラは、当該アクチュエータの当該電磁波による当該組織への刺激を制御するように設計されている。このことを実現するために、刺激デバイスは、制御ユニットを有する。当該制御ユニットは、電磁アクチュエータを介して行われる刺激による、組織の活動及び／又は刺激の成功を特徴付けるデータを、ピックアップする。
【0056】
さらに、本発明の他のサンプル実施形態によれば、制御ユニットは、次の信号として、少なくとも１つ又は組み合わせに基づいて、当該データを受信する。
－電気的に得られる遠距離場信号、
－心音、
－圧力信号、
－パルスオキシメトリの原理による光学信号、
－超音波信号、
－加速度信号、及び／又は
－熱信号。
－電気的に得られる遠距離場信号、
－心音、
－圧力信号、
－パルスオキシメトリの原理による光学信号、
－超音波信号、
－加速度信号、及び／又は
－熱信号。
【0057】
１つのサンプル実施形態によれば、刺激デバイスは、体液の流量及び流れの方向についてこのように結論を導くことができるように、ドップラー技術に基づいて、超音波信号を受信及び評価するように、設計されている。
【0058】
本発明の刺激デバイスの１つのサンプル実施形態によれば、制御ユニットは、遺伝学的に操作された組織と電気的に接触していない。制御ユニットは、アクチュエータによる組織の活動及び／又は刺激の成功を特徴付ける、評価される信号が、制御ユニットから直接、センサによって受信されることができるような方法で、配置される。あるいは、センサは、それらが制御ユニットから分離されるように、配置されていることができる。この場合、センサが受信した信号は、制御ユニットに転送される。制御ユニットは、エレクトロニクスユニットの一部を形成することができる。
【0059】
本発明の１つのサンプル実施形態は、刺激システムであって、
－エネルギー源、
－コントローラを含む、エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータであって、当該アクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ、
－ハウジングであって、当該ハウジング内に、少なくとも当該エレクトロニクスユニットが配置された、ハウジング、を少なくとも備え、
当該刺激システムは、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されており、当該コントローラは、当該アクチュエータの当該電磁波による当該組織への刺激を制御するように設計されている、刺激システムを記述する。刺激システムは、刺激のために当該組織の区域又は領域を選択するように設計された選択手段も含む。
－エネルギー源、
－コントローラを含む、エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクス及び／又は当該エネルギー源と結合された、アクチュエータであって、当該アクチュエータが、遺伝学的に操作された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ、
－ハウジングであって、当該ハウジング内に、少なくとも当該エレクトロニクスユニットが配置された、ハウジング、を少なくとも備え、
当該刺激システムは、ヒト又は動物の体内へ少なくとも一時的に埋め込むために設計されており、当該コントローラは、当該アクチュエータの当該電磁波による当該組織への刺激を制御するように設計されている、刺激システムを記述する。刺激システムは、刺激のために当該組織の区域又は領域を選択するように設計された選択手段も含む。
【0060】
本発明の刺激システムの一態様によれば、アクチュエータは、電磁波を、少なくとも１つの放出方向に放出するように設計されており、選択手段は、放出方向を、制御するように設計されている。
【0061】
１つのサンプル実施形態によれば、アクチュエータは、４＊πより小さい立体角で電磁波を放出する。
【0062】
本発明の刺激システムの１つのサンプル実施形態によれば、選択手段は、当該組織の領域をマスクするように設計された少なくとも１つのマスキング手段をさらに有し、そのため、その領域への刺激の強度は、低減されるか、又はゼロに等しくなる。
【0063】
１つのサンプル実施形態によれば、マスキング手段は、アクチュエータが電磁波を放出する立体角を、変えるように設計されている。
【0064】
１つのサンプル実施形態によれば、マスキング手段は、次を遮断する少なくとも１つのフィルタを含む。
－ある一定の周波数範囲の電磁放射、又は
－ある一定の偏波方向の電磁放射。
－ある一定の周波数範囲の電磁放射、又は
－ある一定の偏波方向の電磁放射。
【0065】
１つのサンプル実施形態によれば、マスキングデバイスは、アクチュエータと接続されているか、又はアクチュエータに固定されている。あるいは、マスキングデバイスは、アクチュエータと共にユニットを形成することができる。
【0066】
１つのサンプル実施形態によれば、マスキングデバイスは、当該組織の領域と接触している。特定のサンプル実施形態は、被覆層（例えば、電磁放射を通さないラック）の形態であるマスキングデバイス、又は当該組織領域を覆う被覆デバイスを伴う。さらに、本発明の１つのサンプル実施形態によれば、マスキングデバイスは、ハウジングの一部によって形成される。このことは、例えば（例えば、シェードの形態で）マスキングデバイスをハウジング上に配置することにより、実現されることができる。
【0067】
さらに、１つのサンプル実施形態によれば、アクチュエータは、刺激システムが埋め込まれた状態にあるときに、環境内の物体が当該組織の少なくとも１つの領域をマスクする役割を果たすような方法で、配置されており、そのため、その領域への刺激の強度は、低減されるか、又はゼロに等しくなる。例えば、このことは、アクチュエータを埋込み部位の環境の空洞内に配置することによって達成されることができ、それにより、そのアクチュエータを取り囲む組織のトポロジが、放出される電磁波に対する自然のマスクとして役割を果たす。刺激システムが、心臓に埋め込まれる場合、アクチュエータは、右心房に位置する心耳に埋め込まれることができる。このことによって、電磁波が右心室に照射されるおそれがなくなる、すなわち心房への選択的な照射が可能になる。別の例では、アクチュエータが調節帯より下方に埋め込まれる場合、電磁波が心房に照射される可能性がない、すなわち右心室への選択的な照射が可能になる。
【0068】
本発明の刺激システムの別の態様によれば、当該組織の照射領域は、マスキング手段を適合させることによって、変更可能である。例えば、刺激の成功の測定に基づいて、細胞構造の処置を改善することが必要になる場合がある。このことは、追加の処置によって照射領域を拡大すること、又はマスキング手段を使用して照射領域を縮小することを、伴う可能性がある。
【0069】
本発明の刺激システムの一実施形態によれば、選択手段は、ハウジングと接続された、支持構造を有し、アクチュエータが、当該支持構造に接続される。支持構造は、選択手段及び／又はアクチュエータが、当該支持構造上の様々な場所に配置及び固定されることができるように、設計されることができる。これにより、選択手段とアクチュエータの間の空間的な配置を変更し、そのようにしてアクチュエータの放出角度をより柔軟に適合させることが、可能になる。１つのサンプル実施形態によれば、支持構造は、アクチュエータによって放出される電磁波の放出角度を制限するように、設計されている。
【0070】
さらに、本発明の刺激システムの一態様によれば、刺激システムは、少なくとも１つの第１のアクチュエータ及び１つの第２のアクチュエータを有する。アクチュエータは、好ましくは、それらが電磁波を同時に放出する場合に干渉が最小化されるように、配置される。例えば、２つの組織領域は、互いに独立して照射されることができる。本発明の一態様によれば、第１及び第２のアクチュエータによって放出される電磁波は、それぞれ異なる周波数、及び／又はそれぞれ異なる偏波を有する。
【0071】
さらに、本発明の刺激システムの１つのサンプル実施形態によれば、刺激システムは、電磁放射を集束させる手段を有する。集束の手段は、例えば次を含む。
－レンズ、
－コリメータ、
－使用されている電磁放射に対して異方性の伝播特性を有する材料を有する、デバイス。
－レンズ、
－コリメータ、
－使用されている電磁放射に対して異方性の伝播特性を有する材料を有する、デバイス。
【0072】
本発明の例は、図面に示されるサンプル実施形態を使用して、以下で詳細に説明される。図において、機能的に同じであるか又は同じ効果を有するすべての要素は、同じ参照番号でラベル付けされている。図は、本発明の概略図であり、本発明の非特定パラメータを示す。図は、本発明の典型的な実施形態を再現するのみであり、示される実施形態に本発明を限定するように意図されているのではない。
【0073】
本発明の１つのサンプル実施形態によれば、少なくとも次を含むデバイスが、提案される。
－エネルギー源、
－エネルギーストレージ、
－エレクトロニクスユニット、
－当該デバイスが、ヒト又は動物の体内に埋め込むために設計されていること、
－及び、当該エネルギーストレージと結合されており、かつ当該エネルギーストレージをディスチャージすることにより電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ。
－エネルギー源、
－エネルギーストレージ、
－エレクトロニクスユニット、
－当該デバイスが、ヒト又は動物の体内に埋め込むために設計されていること、
－及び、当該エネルギーストレージと結合されており、かつ当該エネルギーストレージをディスチャージすることにより電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ。
【0074】
さらに、この発明デバイスの一態様によれば、エネルギーストレージは、コンデンサ及び／又はコイルを有する。
【0075】
この発明デバイスの一態様によれば、エレクトロニクスユニットは、次の特性のうち少なくとも１つを有するコントローラを含む。
当該コントローラが、エネルギーストレージのチャージ、及びアクチュエータへのエネルギーストレージのディスチャージを制御するように設計されていること、
－当該コントローラが、チャージ及びディスチャージのためのエネルギー量を制御するように設計されていること、
－当該コントローラが、プログラミングデバイスによって外部から設定可能であること、
－当該コントローラが、ディスチャージのための放出ユニットを有すること、並びに／又は
－当該ディスチャージが、直列に接続された少なくとも２つのインピーダンス上で行われ、当該インピーダンスが、当該コントローラによって調整可能であること。
当該コントローラが、エネルギーストレージのチャージ、及びアクチュエータへのエネルギーストレージのディスチャージを制御するように設計されていること、
－当該コントローラが、チャージ及びディスチャージのためのエネルギー量を制御するように設計されていること、
－当該コントローラが、プログラミングデバイスによって外部から設定可能であること、
－当該コントローラが、ディスチャージのための放出ユニットを有すること、並びに／又は
－当該ディスチャージが、直列に接続された少なくとも２つのインピーダンス上で行われ、当該インピーダンスが、当該コントローラによって調整可能であること。
【0076】
例えば、そのようなインピーダンスは、電気的なスイッチ要素によって実現されることができる。そのようにして、そのようなスイッチ要素は、ディスチャージが進行できるようにする。
【0077】
本発明のデバイスの１つのサンプル実施形態によれば、ディスチャージは、アクチュエータが０．１ｍｓ～５ｓの期間で連続的な波列の形態の電磁波を放出するように、コントローラによって制御される。神経刺激適用（例えば、脊髄刺激、迷走神経刺激）、心臓ペーシング、又はＡＴＰ刺激の場合、０．１ｍｓ～２ｍｓの期間を選択することが可能であり、心臓の電気的除細動又は除細動の場合、０．１ｓ～５ｓを選択することが可能である。
【0078】
さらに、本発明の一態様によれば、ディスチャージは、２つ以上の位相で行われる。
【0079】
本発明のデバイスの１つのサンプル実施形態によれば、アクチュエータは、次の特性のうち少なくとも１つを有する。
－当該アクチュエータが、電磁波の放出のための少なくとも１つの光源を含むこと、
－当該アクチュエータが、少なくとも１つの電流制限器（例えば、抵抗器若しくはダイオード）を含むこと、
－当該アクチュエータが、１Ｖ～１５００Ｖ（特別な解決策は、例えば並列回路の場合１～１０Ｖ、直列回路の場合５０～５００Ｖであろう）の、エネルギーストレージによって動作すること、
－及び／又は
－当該アクチュエータが、デバイスのハウジングから分離して配置されており、電気心臓刺激のための埋込み可能デバイスのプラグソケットと互換性のあるプラグ・アンド・ソケット・コネクタを有すること。
－当該アクチュエータが、電磁波の放出のための少なくとも１つの光源を含むこと、
－当該アクチュエータが、少なくとも１つの電流制限器（例えば、抵抗器若しくはダイオード）を含むこと、
－当該アクチュエータが、１Ｖ～１５００Ｖ（特別な解決策は、例えば並列回路の場合１～１０Ｖ、直列回路の場合５０～５００Ｖであろう）の、エネルギーストレージによって動作すること、
－及び／又は
－当該アクチュエータが、デバイスのハウジングから分離して配置されており、電気心臓刺激のための埋込み可能デバイスのプラグソケットと互換性のあるプラグ・アンド・ソケット・コネクタを有すること。
【0080】
本発明の別の態様によれば、光源は、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）の直列回路、ＬＥＤの並列回路、又はＬＥＤの直列回路と並列回路との組み合わせを含む。
【0081】
本発明の１つのサンプル実施形態によれば、埋込み可能刺激デバイスが、心臓組織又は神経組織構造を刺激するために、提案され、この埋込み可能刺激デバイスは、本発明の当該デバイスを有する。デバイスは、少なくとも１つの刺激電極を有することができる。
【0082】
本発明の刺激デバイスの一態様によれば、それは、心臓組織への刺激を引き起こすように設計されており、当該刺激は、
－アクチュエータによって電磁波によって、又は
－電気刺激によって行われ、
－電磁波及び電気刺激による刺激は、個別に、続けて、又は同時に行われ、
－刺激は、組織の１つの領域又は複数の領域で行われる。
－アクチュエータによって電磁波によって、又は
－電気刺激によって行われ、
－電磁波及び電気刺激による刺激は、個別に、続けて、又は同時に行われ、
－刺激は、組織の１つの領域又は複数の領域で行われる。
【0083】
本発明の一態様によれば、刺激デバイスは、さらに次を備える。
－アクチュエータと互換性のある、プラグコンタクト、及び／若しくは
－電気刺激のための電極と互換性のある、プラグコンタクト、並びに／又は
－アクチュエータ及び電極。
－アクチュエータと互換性のある、プラグコンタクト、及び／若しくは
－電気刺激のための電極と互換性のある、プラグコンタクト、並びに／又は
－アクチュエータ及び電極。
【0084】
刺激デバイスの１つのサンプル実施形態によれば、それは、アクチュエータを介して、当該操作された組織の刺激のための電磁波を出力し、成功制御を有し、電気治療が不成功の場合、さらなる治療出力である。例えば、両方のタイプの治療を同時に出力し、又はそれら２つの間で選択的に切り替えることも、可能である。どの場所でどの形態の治療が使用されるかは、プログラム可能であり、又は／かつ、それは、必要に応じて、治療の過去の成功を分析することによって、刺激デバイス自体によって決定されかつ切り替えられる。好ましくは、本発明の刺激デバイスは、電磁アクチュエータのための専用接続を有する。
【0085】
好ましい実施形態では、本発明の刺激デバイスは、本発明のアクチュエータ、及びまた従来技術の電気刺激の、両方に使用されることができる少なくとも１つの接続を有する。一実施形態によれば、アクチュエータは、プラグを介して刺激デバイスと接続可能である。当該プラグは、電気治療の場合の同等の構成要素のための、プラグ（例えば、心臓刺激のための電極リードのプラグ）に対応する。好ましくは、本発明のアクチュエータは、従来技術の電気治療（例えば、心臓ペースメーカ治療、神経刺激装置）に使用されるものと同じか、又は少なくとも類似の電圧によって動作する。
【0086】
本発明の１つのサンプル実施形態は、デバイスを提案する。当該デバイスは、ヒト又は動物の体内に埋込み可能であり、かつ少なくとも１つの物質を含む。物質は、細胞構造内の活動電位が、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波の照射によって検知及び／又は誘発されることができるように、ヒト又は動物の細胞構造を修飾するように設計されている。この場合、デバイスは、物質を組織に送達するための適用手段を含む。
【0087】
さらに、本発明の一態様によれば、物質を組織に送達するための適用手段は、次の手段のうち少なくとも１つを含む。
－カニューレ、
－物質を上に、スプレー、ブラッシング、滴下、及び／又はスタンプするための手段。
－カニューレ、
－物質を上に、スプレー、ブラッシング、滴下、及び／又はスタンプするための手段。
【0088】
本発明の１つのサンプル実施形態によれば、デバイスは、物質のための少なくとも１つの供給ラインを有する。デバイスが、物質のための少なくとも１つの貯蔵デバイスを有することも、検討されるべきである。
【0089】
１つのサンプル実施形態によれば、デバイスは、物質を貯蔵するように設計されたリザーバを有する。デバイスは、ハウジングを有することができ、リザーバは、ハウジングの内側又はハウジングの外側に配置されている。リザーバは、生体適合性の覆い、及び／若しくは断熱材、並びに／又は硬放射線に対する保護を有することができる。このことは、リザーバの内側の物質が外部の影響から効果的に保護されることを、可能にする。
【0090】
本発明のデバイスの一態様によれば、後者は、リザーバを充填するためのポートを有する。ポートは、例えば供給ライン、デバイスのハウジング、又はリザーバに取り付けられることが、できる。一例では、ポートは、膜を含む。膜は、次の特性のうち少なくとも１つを有することができる。
－当該膜が、物質で充填するための用具によってアクセス可能であるように、当該膜が、配置されていること、
－当該膜が、複数回突き刺されることができること、及び／又は
－充填するための用具が取り外された後に当該膜が再び閉じるように、当該膜が、設計されており、そのため、充填された物質の漏れが、本質的に防止されること。
－当該膜が、物質で充填するための用具によってアクセス可能であるように、当該膜が、配置されていること、
－当該膜が、複数回突き刺されることができること、及び／又は
－充填するための用具が取り外された後に当該膜が再び閉じるように、当該膜が、設計されており、そのため、充填された物質の漏れが、本質的に防止されること。
【0091】
一実施形態によれば、リザーバは、供給ラインの一部を形成することができる。
【0092】
さらに、本発明のデバイスの一態様によれば、貯蔵デバイスは、次の手段のうち少なくとも１つを有する。
－冷却及び／若しくは加熱のための熱要素、
－滅菌のための放射線の発生器、
－物質に添加できる防腐剤のストレージ、並びに／又は
－物質の貯蔵状態を決定するための制御手段。
－冷却及び／若しくは加熱のための熱要素、
－滅菌のための放射線の発生器、
－物質に添加できる防腐剤のストレージ、並びに／又は
－物質の貯蔵状態を決定するための制御手段。
【0093】
１つのサンプル実施形態によれば、本発明のデバイスは、閉ループ制御手段を含むか、又は閉ループ制御手段と接続可能である。閉ループ制御手段は、電磁波による組織内の活動電位の検知可能性及び／又は誘発可能性の、変更の程度を特定するように、設計されている。閉ループ制御手段は、次の特性のうち少なくとも１つを有することができる。
当該閉ループ制御手段が、低い程度を特定した場合に、当該閉ループ制御手段が、物質を送達するための適用手段の必要を認めること、並びに／又は
当該程度が、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波による組織内の活動電位の検知及び／若しくは誘発に関する、測定データに基づいて特定されること。
当該閉ループ制御手段が、低い程度を特定した場合に、当該閉ループ制御手段が、物質を送達するための適用手段の必要を認めること、並びに／又は
当該程度が、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波による組織内の活動電位の検知及び／若しくは誘発に関する、測定データに基づいて特定されること。
【0094】
一例によれば、本発明のデバイスは、次の手段のうち少なくとも１つを含む。
物質を放出するためのバルブ、
ポンプ、及び／又は
物質が送達されるべきではない組織領域をマスクするように設計されたマスキングデバイス。
物質を放出するためのバルブ、
ポンプ、及び／又は
物質が送達されるべきではない組織領域をマスクするように設計されたマスキングデバイス。
【0095】
さらに、一実施形態によれば、デバイスは、少なくとも次を含む。
－エネルギー源、
－エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクスユニット及び／又は当該エネルギー源と結合されており、物質によって処置された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ。
－エネルギー源、
－エレクトロニクスユニット、
－当該エレクトロニクスユニット及び／又は当該エネルギー源と結合されており、物質によって処置された組織への刺激のために、電磁波を放出するように設計されている、アクチュエータ。
【0096】
一態様によれば、適用手段による組織への物質の送達は、期間にわたって制御可能である。例えば、適用手段は、例えば予め決定された用量を規則的な間隔で送達することにより、期間にわたって物質の送達を制御できる。あるいは、適用手段は、手段を含むことができる。当該手段は、より長い期間を通して生分解性であり、かつ物質を含有している。組織との接触は、生分解性手段が、物質と一緒に放出されて時間制御された方法で組織にアウトプットされることを、引き起こす。一例では、物質自体は、より長い期間を通して生分解性である。
【0097】
１つのサンプル実施形態によれば、少なくとも次を含むデバイスが、提案される。
－エネルギー源、
－エレクトロニクスユニット、
－エレクトロニクスユニットと結合されており、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波を測定するように設計されている、ピックアップユニット、
－当該デバイスが、ヒト又は動物の体内に埋め込むために設計されていること。当該デバイスは、遺伝学的に操作された組織から電磁波が放出されたことを検知するように設計されている。
－エネルギー源、
－エレクトロニクスユニット、
－エレクトロニクスユニットと結合されており、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波を測定するように設計されている、ピックアップユニット、
－当該デバイスが、ヒト又は動物の体内に埋め込むために設計されていること。当該デバイスは、遺伝学的に操作された組織から電磁波が放出されたことを検知するように設計されている。
【0098】
本発明のデバイスの一態様によれば、このデバイスは、アクチュエータを有する。当該アクチュエータは、エレクトロニクスユニット及び／又はエネルギー源と結合されており、１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波を放出するように設計されている。
【0099】
本発明のデバイスの一態様によれば、エレクトロニクスユニットは、ピックアップユニットによって測定された電磁波がアクチュエータから放出されたことを、認識するように設計されている。例えば、それら電磁波は、組織から反射される、アクチュエータによって放出される波であり得る。反射波はピックアップユニットによって検知され、それに対応してエレクトロニクスユニットによって認識される。
【0100】
例えば、本発明のデバイスの一態様によれば、ピックアップユニットによって測定される電磁波は、変化した形態でアクチュエータによって放出される電磁波である。変化は、例えば次の作用のうち少なくとも１つに、基づく。
－反射、
－蛍光、
－吸収、
－透過、及び／又は
－偏波。
－反射、
－蛍光、
－吸収、
－透過、及び／又は
－偏波。
【0101】
一例では、エレクトロニクスユニットは、ピックアップユニットによって測定された電磁波に関して、次のパラメータのうち少なくとも１つ、それらの組み合わせ、又はそれらから導かれる変数を認識するように設計されている。
－振幅、
－周波数若しくは周波数スペクトル、及び／又は
－偏波方向、
－位相、
－次のプロセスのうち少なくとも１つが使用される。
－変調方法、
－パルス幅変調（例えば、照射される電磁波が、組織構造によって、測定可能なパルス持続時間を有するパルスに変換される場合、そこから刺激及び／又は組織特性に関する情報を得ることが可能である）、
－（例えば、測定された電磁波の周波数スペクトルを検知するための）フィルタの適用による変化の認識。
－振幅、
－周波数若しくは周波数スペクトル、及び／又は
－偏波方向、
－位相、
－次のプロセスのうち少なくとも１つが使用される。
－変調方法、
－パルス幅変調（例えば、照射される電磁波が、組織構造によって、測定可能なパルス持続時間を有するパルスに変換される場合、そこから刺激及び／又は組織特性に関する情報を得ることが可能である）、
－（例えば、測定された電磁波の周波数スペクトルを検知するための）フィルタの適用による変化の認識。
【0102】
特別なサンプル実施形態によれば、エレクトロニクスユニットは、フィルタ効果の結果としての変化の検知を通して、ピックアップユニットによって測定された電磁波の、周波数若しくは周波数スペクトル又は周波数シフトを認識する。
【0103】
一例によれば、エレクトロニクスユニットは、ピックアップユニットによって測定された電磁波の、スペクトルパワー密度を決定するように設計されている。
【0104】
さらに、本発明のデバイスの一態様によれば、エレクトロニクスユニット又はピックアップユニットは、測定された電磁波を電子的な信号に変換し、それを、次のプロセスのうち少なくとも１つによって前処理する。
－増幅、
－復調、
－フィルタリング、
－ＡＤ変換、
－整流、
－信号強度の決定、
－しきい値の決定、
－（例えば、フーリエ変換、ハートレー変換、若しくはウェーブレット変換による）周波数領域での変換
－（例えば、信号対雑音比［ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ］の決定による）信号品質の決定、及び／又は
－信号形態学的パラメータ（例えば、信号振幅、信号スパイク、信号振幅及び／若しくは信号スパイクの比率など）の決定。
－増幅、
－復調、
－フィルタリング、
－ＡＤ変換、
－整流、
－信号強度の決定、
－しきい値の決定、
－（例えば、フーリエ変換、ハートレー変換、若しくはウェーブレット変換による）周波数領域での変換
－（例えば、信号対雑音比［ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ］の決定による）信号品質の決定、及び／又は
－信号形態学的パラメータ（例えば、信号振幅、信号スパイク、信号振幅及び／若しくは信号スパイクの比率など）の決定。
【0105】
本発明のデバイスの１つのサンプル実施形態によれば、エレクトロニクスユニット又はピックアップユニットは、測定された電磁波を、電子的な信号に変換する。さらに、エレクトロニクスユニットは、次のプロセスのうち少なくとも１つに基づいて、信号を分析する。
－セグメント化、
－イベント検知、
－周期性の決定、
－位相位置の決定（例えば、当該信号と別のピックアップされた信号若しくは基準信号との間の位相位置の決定）。
－安定性の決定（例えば、信号強度の安定性、又は信号中に検知されたリズムの安定性を、認識すること）、若しくは
－リズムの分類、及び／又は
－信号形態学的パラメータの分類。
－セグメント化、
－イベント検知、
－周期性の決定、
－位相位置の決定（例えば、当該信号と別のピックアップされた信号若しくは基準信号との間の位相位置の決定）。
－安定性の決定（例えば、信号強度の安定性、又は信号中に検知されたリズムの安定性を、認識すること）、若しくは
－リズムの分類、及び／又は
－信号形態学的パラメータの分類。
【0106】
本発明のデバイスの１つのサンプル実施形態によれば、ピックアップユニットは、次のセンサのうち少なくとも１つを有する。
－フォトダイオード、
－フォトトランジスタ、
－電荷結合デバイス（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）素子、及び／又は
－アナログ又はデジタルイメージセンサ。
－フォトダイオード、
－フォトトランジスタ、
－電荷結合デバイス（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）素子、及び／又は
－アナログ又はデジタルイメージセンサ。
【0107】
さらに、本発明の一態様によれば、デバイスは、少なくとも１つの第１のアクチュエータ及び１つの第２のアクチュエータを含み、第１及び第２のアクチュエータは、それぞれ異なる周波数で電磁波を放出する。第１のアクチュエータは、デバイスのハウジングと結合されることができる。あるいは、第１のアクチュエータは、ハウジングから遠隔で配置されることができる。第１のアクチュエータは、ピックアップユニットと接続されることができる。
【0108】
１つのサンプル実施形態によれば、デバイスは、電気刺激手段を有する。本発明の一態様によれば、デバイスは、心臓組織、若しくは脊髄の神経組織、又は筋肉組織へと電磁波を放出するように設計されている。
【0109】
サンプル実施形態によれば、少なくとも第１のアクチュエータは、ＬＥＤを含む。特別な実装では、アクチュエータは、フィルタ（例えば、偏波フィルタ）を含む。１つのサンプル実施形態によれば、放出特性（すなわち、放出の方向、強度、周波数、持続時間）は、コントローラによってプログラム可能である。デバイスが埋め込み物である場合、当該プログラミングは、埋込みの前に、及び後にも、行われることができる。
【0110】
１つのサンプル実施形態によれば、デバイスは、固定デバイスを含む。固定デバイスは、アクチュエータ及び／又はセンサが、電磁放射が組織を貫通するような方法で、その固定デバイスに固定されるように、設計されている。
【0111】
本発明のデバイスは、制御可能な位置決め補助（例えば、制御可能なカテーテル、ステアラブルシース（ｓｔｅｅｒａｂｌｅ ｓｈｅａｔｈ）、オーバー・ザ・ワイヤ［ｏｖｅｒ－ｔｈｅ－ｗｉｒｅ：ＯＴＷ］技術など）によって埋め込まれることができる。デバイスは、イメージング技術（例えば、Ｘ線イメージング、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴イメージング、超音波、インピーダンス断層撮影）を使用して配置されることができる。
【0112】
本発明のアイデアは、ヒト又は動物の体内に埋込み可能なデバイスを制御する方法を、提案する。方法は、少なくとも次のステップを有する。
１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波の測定をさせること、及び
電磁波が、遺伝学的に操作された組織から放出されたかどうかの、検知をさせること。
１０１３～１０２０Ｈｚの周波数範囲の電磁波の測定をさせること、及び
電磁波が、遺伝学的に操作された組織から放出されたかどうかの、検知をさせること。
【図面の簡単な説明】
【0113】
【図1】外部デバイスと共に埋め込まれた状態の、本発明の刺激デバイスのサンプル実施形態の概略図である。
【図2】本発明の刺激デバイスの少なくとも１つのサンプル実施形態についての、光学刺激によって徐脈を処置する方法の概略図である。
【図3】本発明の刺激デバイスの少なくとも１つのサンプル実施形態についての、心室性又は心房性頻脈の形態の頻脈性不整脈を処置する方法の概略図である。
【図4】本発明の刺激デバイスの少なくとも１つのサンプル実施形態についての、心房細動を処置する方法の概略図である。
【図5】本発明の刺激デバイスの少なくとも１つのサンプル実施形態についての、心室細動を処置する方法の概略図である。
【図6】本発明の刺激デバイスの少なくとも１つのサンプル実施形態についての、電磁波による心臓再同期療法の適用の方法の概略図である。
【図7】本発明の刺激デバイスの少なくとも１つのサンプル実施形態についての、電磁波による神経刺激の方法の概略図である。
【図8】本発明の埋込み可能刺激装置の実施形態の概略図である。
【図8a】治療成功のコントロールを有する本発明の刺激デバイスの実施形態の概略図である。
【図8b】除細動機能を有する本発明の刺激デバイスの実施形態の概略図である。
【図9a】１つのサンプル実施形態による本発明の刺激デバイスのブロック図である。
【図10】本発明の１つのサンプル実施形態による埋込み可能刺激装置のブロック図である。
【図10a】空間選択的作用を有する電磁放射器の、サンプル２次元特性を示す図である。
【図11】実施形態による、刺激のために当該組織の領域を選択するように設計された選択手段を有する、本発明の刺激システムの実装を示す図である。
【図12】実施形態による、刺激のために当該組織の領域を選択するように設計された選択手段を有する、本発明の刺激システムの実装を示す図である。
【図13】実施形態による、刺激のために当該組織の領域を選択するように設計された選択手段を有する、本発明の刺激システムの実装を示す図である。
【図14】実施形態による、刺激のために当該組織の領域を選択するように設計された選択手段を有する、本発明の刺激システムの実装を示す図である。
【図15】刺激のために当該組織の領域を選択するように設計された選択手段を有し、刺激システムが支持体を有する、本発明の刺激システムの実装の図である。
【図16】サンプル実施形態による本発明の刺激システムのための方法のフローチャートである。
【図17】電磁放射への感受性の高い領域を作り出すための局所的前処置の概略図である。
【図18】電磁放射への感受性が高い可能性のある領域をマスクするための、局所的前処置の概略図である。
【図19】電磁放射による刺激のために、局所的に前処置された領域での例を示す図である。
【図20】本発明のサンプル実施形態による、遮蔽のために組織の解剖学的性質を使用するためにアクチュエータを置くことによる、選択的治療の概略図である。
【図21】本発明の刺激装置の一実施形態のブロック図である。
【図22】ＩＣＤのパルス放電の概略図であり、このパルス放電は、電磁放射によって治療を実行する能力を有する本発明の刺激装置を制御し、それにより、本発明の刺激装置は、パルス治療を与える。
【図23】右心室、刺激デバイスのハウジング、及び右心房の間の、刺激及びショックベクトルのサンプル組み合わせを示す表である。
【図24】デバイスが、物質を組織に送達するための適用手段を含む、本発明のデバイスの一実施形態の概略図である。
【図25】本発明の埋込み可能デバイスの１つのサンプル実施形態の概略図であり、デバイスは、固定デバイスによって組織に固定されている。
【図26】本発明のデバイスの１つのサンプル実装の概略図である。デバイスは、固定ユニットに組み込まれた電磁放射のためのアクチュエータ又はセンサを有する。
【図27】本発明のデバイスの別のサンプル実装の概略図である。デバイスは、固定ユニットに組み込まれた電磁放射のためのアクチュエータ又はセンサを有する。
【図28】本発明の方法の信号処理における、イベントの好ましいシーケンスの例を示す図である。
【図29】本発明の方法の信号処理における、イベントのシーケンスの例を示す図である。
【0114】
図１は、本発明の埋込み可能刺激装置を示す。この刺激装置は、患者１０の体の組織に埋め込まれており、気密封止されたハウジング１１を含む。ここでは、このハウジングは、固定デバイス１２によって体の組織にアンカーされている。埋込みハウジング１１は、エネルギー源１３、コントローラ１４、及びアクチュエータ１５を含み、後者は、例えば遺伝学的、特に光遺伝学的操作によって、及び例えば活動電位を誘発するため、すなわち電磁放射によって刺激をトリガするため、予め前処置された体の組織に、例えば可視光の範囲の、電磁放射１６を送達できるように設計されている。さらに、埋め込み物は、外部デバイス１８、例えばテレメトリユニットによって、読出し及び／又はプログラムされることができる。
【0115】
図２は、遺伝学的に操作された組織、好ましくは光遺伝学的に操作された組織の刺激による、徐脈の処置の方法を示す。組織的に配置されたＥＣＧ１００は、最初に、固有ＱＲＳ群の形態の規則的な心拍１１０を示す。提案されるプロセスでは、このＱＲＳ群が最初に記録され（１２０）、次に、予想される心拍数に対応する、時間インターバル１３０が開始される。この予想される間隔１４０が、別の固有ＱＲＳ群が記録されることなく経過する場合、光学刺激１５０が、トリガされる。光学刺激１５０は、好ましくは光遺伝学的に前処置された心筋組織内で、刺激されるＱＲＳ群をトリガする。
【0116】
図３は、心室性又は心房性頻脈の形態の頻脈性不整脈の、処置の方法を示す。組織的に配置されたＥＣＧ２００は、最初に、心室の規則的な収縮２１０を示す。心臓リズムをモニタするために、これらの収縮のそれぞれが記録され、次の記録される収縮までの時間測定（ｔ１．．．ｔ８）が開始される。示されている例では、あまりに速い心拍数が、頻脈２３０の形態で今まさに開始する。頻脈２３０は、最初に数回の心拍にわたって記録されて、確認される（２４０）。確認２４０の後、予め決定された光学刺激シーケンス２５０が、好ましくは前処置された心筋に送達されて、一連の刺激された興奮を引き起こし、当該一連の刺激された興奮は、一般的に、頻脈を終了させて、規則的なリズム２６０を回復させる。
【0117】
図４は、心房細動の処置の方法を示す。組織的に配置されたＥＣＧ３００は、最初に、洞リズム３１０でＱＲＳ群を示す。次に、心房細動３２０が、自発的に始まる。これは、最初に記録されて、確認される（３３０）。一旦この心房細動３２０が確認されると、光学刺激３５０が、前処置された心臓の心房に送達されるが、しかしそれは、時間的にずれてＱＲＳ群と同期する（電気的除細動）。これにより、心房細動が終了し、規則的な洞リズム３６０が回復する。
【0118】
図５は、心室細動の処置の方法を示す。組織的に配置されたＥＣＧ４００は、最初に、洞リズム４１０でＱＲＳ群を示す。次に、心室細動４２０が、自発的に始まり、これは、最初に記録されて、それから確認される（４３０）。一旦この心室細動４２０が確認されると、大面積光学刺激４４０が、好ましくは光遺伝学的に前処置された、心室の領域でトリガされ、心室細動を終了させ、洞リズム４５０を回復させる。
【0119】
図６は、遺伝学的に操作された組織、好ましくは光遺伝学的に操作された組織の刺激のための、心臓再同期の方法を示す。この図は、心臓５００の両方の心室である、左心室（ｌｅｆｔ ｖｅｎｔｒｉｃｌｅ：ＬＶ；５１０）と右心室（ｒｉｇｈｔ ｖｅｎｔｒｉｃｌｅ：ＲＶ、５２０）からの、心臓内ＥＣＧリードを概略的に示す。ＥＣＧリードは、最初に、右心室心拍に対する左心室心拍の時間遅延５３０を示す。このずれは、いわゆる左脚ブロックの表れであり、これは、心筋への高度の構造的損傷の場合、両方の心室の再同期の形態の治療を必要とする。ここでは、この再同期は、同時又は準同時の、心臓の両方の心室への光学刺激５４０、５５０によって実行され、両方の心室の機械的収縮５６０を、同時に恒久的に生じさせる。
【0120】
図７は、遺伝学的に操作された組織、好ましくは光遺伝学的に操作された組織への神経刺激の例を示す。示されている例では、左側は、てんかん発作のＥＥＧ詳細６１０を示す。処置のために、光学刺激シーケンス６２０が、このてんかん発作の終了６３０をもたらすために、１つ以上の好ましくは光遺伝学的に前処置された脳区域に、送達される。ここに示す光学神経刺激の方法は、例えば脊髄刺激、脳深部刺激又は皮質刺激についての他の適用、絶縁神経刺激、筋肉刺激などの、他のすべてを示す代表的な適用として機能するように意図されている。
【0121】
図８は、本発明の埋込み可能刺激装置の可能な実施形態を示す。この刺激装置は、バッテリ８１と埋込みエレクトロニクス８２とからなり、それらの両方が、気密封止されたハウジング内にあり、埋込みエレクトロニクス８２は、図１０に示すブロック図の構成要素を含む。ハウジングの底部に光源８３があり、光源８３も気密封止されている。しかし、光源８３は、この光源の周波数スペクトルが気密封止を貫通できて標的組織（ここでは心筋８５）を励起できるような方法で、封止されている。ここでは、埋め込み物は、らせん８４で心筋８５に固定されている。
【0122】
図９は、バッテリ８１と埋込みエレクトロニクス８２とからなる図８の埋込み可能刺激装置を示す。しかし、例えばニチノールで作られた、逆とげの形態の代替の固定デバイス９４、９４´を側部に有する。ハウジングの底部に光源９３があり、光源９３は、この光源の周波数スペクトルが気密封止を貫通できて標的組織（ここでは心筋９５）を励起できるような方法で、気密封止されている。
【0123】
図１０は、埋込み可能刺激装置１００のブロック図を示す。後者は、エネルギー源１０１と、検知ユニット１０３に接続された、心拍を表す特徴を検知するためのセンサインタフェース１０２とを含み、検知ユニット１０３は、今度は接続されたコントローラ１０４に心拍の検知を信号伝達する。このコントローラ１０４は、治療ジェネレータ１０５に接続されており、治療ジェネレータ１０５は、コントローラ１０４からのトリガ信号を受信すると、治療ジェネレータに接続されたＬＥＤ１０６を励起し、そのようにして、心筋組織を刺激する光信号を放出する。治療ジェネレータ１０５は、光信号の強度、持続時間、信号形態、及び色を変えることができる。
【0124】
図８ａは、治療の成功の制御を伴う、本発明の埋込み可能刺激装置の可能な実施形態を示す。この刺激装置は、バッテリ８ａ１と埋込みエレクトロニクス８ａ２とからなり、それらの両方が、気密ハウジング内にあり、埋込みエレクトロニクス８ａ２は、図９ａのブロック図の構成要素を含む。ハウジングの底部に光源８ａ３があり、光源８ａ３も気密封止されている。しかし、光源８ａ３は、この光源の周波数スペクトルが気密封止を貫通できて標的組織（ここでは心筋８ａ５）を励起できるような方法で、封止されている。ここでは、埋め込み物は、らせん８ａ４で心筋８ａ５に固定されている。このサンプル実施形態では、埋込みエレクトロニクス８ａ２は、３Ｄ加速度計８ａ６をさらに含み、３Ｄ加速度計８ａ６は、心筋に固定された埋め込み物の加速が検知されたかどうかを光学刺激後ごとに評価することにより、治療の成功について制御するために使用される。心筋に固定された埋め込み物の加速が検知された場合、刺激は、効果があると考えられる。心臓組織の収縮は、加速につながるからである。加速が現れない場合、刺激は、効果がないと考えられ、例えばより大きな振幅で、繰り返されるか、あるいは、効果がない刺激が、遠隔モニタシステムに信号伝達される。
【0125】
図９ａは、埋込み可能刺激装置９ａ０のブロック図を示す。後者は、エネルギー源９ａ１と、検知ユニット９ａ３に接続された、心拍を表す特徴を検知するためのセンサインタフェース９ａ２とを含み、検知ユニット９ａ３は、今度は接続されたコントローラ９ａ４に心拍の検知を信号伝達する。このコントローラ９ａ４は、治療ジェネレータ９ａ５に接続されており、治療ジェネレータ９ａ５は、コントローラ９ａ４からのトリガ信号を受信すると、治療ジェネレータに接続されたＬＥＤ９ａ６を励起し、そのようにして、心筋組織を刺激する光信号を放出する。治療ジェネレータ９ａ５は、光信号の強度、持続時間、信号形態、及び色を変えることができる。
【0126】
検知ユニット９ａ３は、３Ｄ加速度計９ａ７にさらに接続されており、３Ｄ加速度計９ａ７は、心筋に固定された埋め込み物の加速が検知されたかどうかを光学刺激後ごとに評価することにより、治療の成功を制御するために使用される。心筋に固定された埋め込み物の加速が検知された場合、刺激は、効果があると考えられる。心臓組織の収縮は、加速につながるからである。加速が現れない場合、刺激は、効果がないと考えられ、例えばより高い強度、持続時間、代替の信号形態又は別の色で、繰り返される。
【0127】
図１０ａは、空間選択的作用を有する電磁放射器の、２次元特性の例を示す。
【0128】
図８ｂは、本発明の埋込み可能除細動器の可能な実施形態を示す。この除細動器は、エネルギー源８ｂ２と共に、高出力ＬＥＤ８ｂ１とカプセル化された埋込みエレクトロニクスとからなり、それらの両方が、気密封止されたハウジング内にあり、埋込みエレクトロニクスは、図３に示すブロック図の構成要素を含む。ハウジングの底部に別の局所光源８ｂ３があり、局所光源８ｂ３は、この局所光源８ｂ３が、前処置された心筋８ｂ５の局所的な脱分極のみをトリガできるような方法で、配置され、かつ寸法が合わされている。ここでは、埋め込み物は、らせん８ｂ４で心筋８ｂ５に固定されている。高出力ＬＥＤ８ｂ１は、それが、除細動の目的で、心臓のほぼ全体を「透き通るように照らす」ことができるように、寸法が合わされており、そのため、除細動の瞬間にすべての興奮性の心筋細胞を同時に脱分極させることが、可能である。
【0129】
図９ｂは、図８ｂの埋込み可能刺激装置を示す。しかし、ニチノールの逆とげの形態の代替の固定デバイス９ｂ４、９ｂ４´を側部に有する。ハウジングの底部に光源９ｂ３があり、光源９ｂ３は、この光源の周波数スペクトルが気密封止を貫通できて標的組織（ここでは心筋９ｂ５）を励起できるような方法で、気密封止されている。
【0130】
図１０ｂは、図８ｂによる埋込み可能刺激装置１００のブロック図を示す。後者は、エネルギー源１０ｂ１と、検知ユニット１０ｂ３に接続された、心拍を表す特徴を検知するためのセンサインタフェース１０ｂ２とを含み、検知ユニット１０ｂ３は、今度は接続されたコントローラ１０ｂ４に心拍の検知を信号伝達する。このコントローラ１０ｂ４は、治療ジェネレータ１０ｂ５に接続されており、治療ジェネレータ１０ｂ５は、コントローラ１０ｂ４からのトリガ信号を受信すると、治療ジェネレータに接続されたＬＥＤ１０ｂ６を励起し、そのようにして、心筋組織を刺激する光信号を放出する。治療ジェネレータ１０ｂ５は、光信号の強度、持続時間、信号形態、及び色を変えることができる。
【0131】
図１１は、典型的な実装を示す。埋め込み物１１０は、固定デバイス１１３によって臓器組織に固定されており、電磁放射器１１１を有する。電磁放射器１１１は、電磁エネルギーが、処置される組織１１５に、有効コーン１１４及び１１４１内でのみ放射されるようにするために、マスク１１２によってマスクされている。
【0132】
図１２は、覆われた組織区域への電磁エネルギーの侵入を防ぐために、マスク１２２が第２のユニットを表し、埋め込み物から独立して固定デバイス１２２１によって固定される、実装を開示する。埋め込み物１２０は、固定デバイス１２３によって臓器組織に固定されており、電磁放射器１２１を有する。電磁放射器１２１は、マスク１２２によってマスクされている。治療は、マスクされていない区域１２６及び１２６１でのみ、処置される組織１２５に作用する。
【0133】
図１３は、局所的に前処置された組織での実装を示す。放射の有効範囲１３６は、すべての組織１３５にわたっているが、放射は、区域１３７及び１３７１の組織にのみ作用する。埋め込み物１３０は、固定デバイス１３３によって臓器組織に固定されており、電磁放射器１３１を有する。治療は、前処置された区域１３７及び１３７１でのみ、処置される組織１３５に作用する。
【0134】
図１４は、局所的に周波数特異的（若しくは偏波特異的）な方法で反応するか、又はそのようにするように前処置された組織での、解決策を開示する。放射器の周波数（帯域）又は偏波に応じて、１つの区域１４８又は他の区域１４８１のみが、効果を示す。放射の有効範囲１４６は、すべての組織１４５にわたっているが、放射は、区域１４８及び１４８１の組織にのみ作用する。埋め込み物１４０は、固定デバイス１４３によって臓器組織に固定されており、電磁放射器１４１を有する。
【0135】
図１５は、埋込みハウジングの遠位にあり、かつ処置される組織に直接（図示せず）又は固定部１５６を有する支持体１５４によって配置される、放射器１５１及び１５１１での解決策を示す。支持体はまた、マスクの役割を担い、かつ臓器の残りの部分を遮蔽する。放射器は、埋め込み物１５０からリード１５１５を通して供給される。あるいは、埋め込み物自体が、支持体の役割を担うことができる。次に、放射器は、ハウジングに直接固定される。埋め込み物１５０は、固定デバイス１５３によって臓器組織に固定される。
【0136】
図１６は、サンプル実施形態による本発明の刺激システムのための方法のフローチャートを示す。開始１６０の後、前処置１６１が実行されて、刺激装置の埋込み及び固定１６２が続く。その後、治療の有効性のテスト１６３が行われる。テストが成功でない場合、プロセスは、ステップ１６４で改善される。そうでなければ、方法は、終了する（１６５）。
【0137】
図１７は、前処置された領域１７７及び１７７１を有する、組織１７５を示す。電磁アクチュエータ１７１を有する刺激装置１７０は、固定部１７３によって組織に固定される。
【0138】
図１８は、前処置によってマスクされた領域１８２を有する、組織１８５を示す。したがって、領域１８６及び１８６１のみが、アクチュエータ１８１から出力される放射によって、刺激可能である。埋め込み物１８０は、固定デバイス１８３によって臓器組織に固定されており、電磁放射器１８１を有する。
【0139】
図１９は、局所的に前処置された領域１９８及び１９８１での例を示すが、しかし、これらは、異なる周波数の電磁放射に対して感受性が高い。治療の選択的作用は、１つの周波数１９９で１回、及び別の周波数１９９１で別の時に、電磁放射を出力するアクチュエータ１９１によって達成される。放射の有効範囲１９６は、すべての組織１９５にわたっているが、放射は、区域１９８及び１９８１の組織にのみ作用する。埋め込み物１９０は、固定デバイス１９３によって臓器組織に固定されており、電磁放射器１９１を有する。
【0140】
図２０は、遮蔽のために組織の解剖学的性質を使用するためにアクチュエータを置くことにより、選択的治療を実行することの例を示す。図２０は、遮蔽のために組織２０５の解剖学的形状２０２を使用するために、（リード２０１５及び２０１６によって刺激装置２００と接続された）アクチュエータ２０１及び２０１１を置くことによって、選択的治療が、どのように実現されるかを示す。埋め込み物２００は、固定デバイス２０３によって臓器組織に固定される。
【0141】
図２１は、光学治療を出力することができる、特許請求の範囲に記載された刺激装置のブロック図を示す。刺激装置２１０は、エネルギー源２１１、少なくとも１つのエネルギーストレージ２１４、エネルギーストレージ２１４のためのチャージデバイス２１３、及びエネルギーを放出するためのデバイス２１５を含む。アクチュエータ２１６も、示されている。アクチュエータ２１６は、光源２１８及び電流制限器２１７（例えば、抵抗器又はダイオード）を有する。刺激装置２１０は、コントローラ２１２を有する。刺激装置２１０は、検知ユニット２１２５を含む。アクチュエータ２１６は、本発明のデバイスの残りの部分から分離可能なユニットの形態で実装されることができ、接触を作るためのインタフェース２１９を有することができる。
【0142】
図２２は、ＩＣＤのパルス放電を示し、このパルス放電は、パルス療法を出力するために、本発明の光学治療アクチュエータを制御している。
【0143】
本発明の一実施形態では、既に知られている電気刺激デバイス（例えば、心臓ペースメーカ、神経刺激装置）は、電磁波による刺激を行うために、電磁放射を放出するためのアクチュエータを補足されることができる。アクチュエータとは別に、刺激デバイスは、軽微な変更のみを必要とするか、又は全く必要としない。
【0144】
図２３は、右心室（ＲＶ）、刺激デバイスのハウジング（缶）、及び右心房（ｒｉｇｈｔ ａｔｒｉｕｍ：ＲＡ）の間の、刺激及びショックベクトルのサンプル組み合わせを表す表を示す。例えば、表の２行目及び３行目は、本発明のアクチュエータによる刺激のためのハウジング缶から右心室ＲＶへの第１のベクトル、及びハウジング缶と右心房ＲＡの間の第２のショックベクトルの、２つのベクトルの組み合わせを表す。市販のＩＣＤでは、これらの電極は、右心室ショックコイル、ＩＣＤハウジング、及び上室ショックコイルによって実装されることができる。各々の場合において、ベクトルは、ばつ印でマークされた第１の極から、第２の極につながる。刺激は、本発明のアクチュエータを介した電磁放射によって、若しくは知られている電気刺激によって、又はそれら２つの組み合わせによって、行われることができる。
【0145】
図２４は、物質を組織に送達するための適用手段を含む、本発明のデバイスの一実施形態の概略図である。デバイス２４１は、体２４０に埋め込まれる。それは、治療物質のリザーバ２４２、並びに供給ライン２４３５、２４２５、及び２４４５を有する。リザーバは、ポート２４３を通して充填される。コントローラ２４７による制御下で（Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ２４７）、ポンプは、物質を、デバイス／組織インタフェース、又は適用手段２４５にポンピングし、このことによって、臓器２４６が、任意的なマスク２４５５を通して、この物質で処置される。制御ユニット２４９は、とりわけ、リザーバレベルを検知して、それを、テレメトリユニット２４９５を介して外部に報告する。有効性をテストするために、治療ユニット２４８は、コントローラ２４７の制御下で、テスト信号２４８５を出力する。反応は、検知ユニット（図示せず）によって検知され、制御ユニットに報告される。
【0146】
図２５は、本発明の埋込み可能デバイス２５０を示す。本発明の埋込み可能デバイス２５０は、固定デバイス２５１によって組織２５４に固定されており、興奮性の（任意的に前処置された）細胞構造２５５から一次放射として出て観察される（後者が活動電位を形成する場合）、電磁放射２５６を検知するためのセンサ２５２を有する。
【0147】
代替の実装／適用シナリオでは、埋込み可能デバイス２５０は、電磁放射２５７を生成するための追加のアクチュエータ２５３を有する。この電磁放射２５７は、興奮性の（任意的に前処置された）細胞構造２５５によって、それらの活動電位に応じて変調されて観察され、二次放射２５６の形態でセンサ２５２に戻る。
【0148】
図２６は、固定ユニットに組み込まれた電磁放射のためのアクチュエータ及びセンサを伴う、実装を開示する。ここでは、固定ユニット２６１は、例えばセンサ２６２を、支持する折り畳み式のロック可能なアーム２６１２を有する、シャフト２６１１からなる。アクチュエータ２６３は、反対側、例えばハウジング２６０上に、固定される。埋込みの間、アームは、シャフトの方向に整列され、臓器壁２６８を通して押し込まれ、次に折り曲げられて、壁の裏側の、アームがアクチュエータとは反対側にある位置でロックされる。
【0149】
図２７は、固定ユニットに組み込まれた電磁放射のためのアクチュエータ２７３及びセンサ２７２を伴う、別の実装を開示する。これは、ピンサ２７０の形態の、アクチュエータ２７３及びセンサ２７２の固定ユニット２７１を伴う。リード２７１は、デバイス（図示せず）につながっている。
【0150】
図２８は、本発明の方法による埋込みにおける、イベントの好ましいシーケンスの例を示す。示されるステップは、以下の通りである。
－２８０ 埋込みを開始
－２８１ 標的組織を前処置
－２８２ 適切な埋込み部位を決定
－２８３ 適切な埋込み部位に到達するまでデバイスを位置決め
－２８３５ 位置を調整
－２８４ 固定
－２８５ パラメータを設定し検知方法を開始（処理及び分析を含む）
－２８６ テスト
－２８６５ パラメータを調整
－２８７ 埋込みを終了
－２８０ 埋込みを開始
－２８１ 標的組織を前処置
－２８２ 適切な埋込み部位を決定
－２８３ 適切な埋込み部位に到達するまでデバイスを位置決め
－２８３５ 位置を調整
－２８４ 固定
－２８５ パラメータを設定し検知方法を開始（処理及び分析を含む）
－２８６ テスト
－２８６５ パラメータを調整
－２８７ 埋込みを終了
【0151】
図２９は、本発明の方法の信号処理における、イベントの好ましいシーケンスの例を示す。示されるステップは、以下の通りである。
－２９０ 検知（測定）を開始
－２９１ 増幅
－２９１１ 復調
－２９１２ アナログフィルタリング
－２９２ ＡＤ変換
－２９２１ デジタルフィルタリング
－２９２２ 信号強度を決定
－２９２３ しきい値を決定
－２９３ セグメント化
－２９３１ イベント検知
－２９３２ 周期性の決定
－２９４ リズムを分類
－２９５ 検知（測定）を終了
－２９０ 検知（測定）を開始
－２９１ 増幅
－２９１１ 復調
－２９１２ アナログフィルタリング
－２９２ ＡＤ変換
－２９２１ デジタルフィルタリング
－２９２２ 信号強度を決定
－２９２３ しきい値を決定
－２９３ セグメント化
－２９３１ イベント検知
－２９３２ 周期性の決定
－２９４ リズムを分類
－２９５ 検知（測定）を終了
【0152】
本発明は、心臓組織、神経組織、又は筋肉組織の治療のための、ガルバニックに結合された治療電流の不利な作用を、完全に又は部分的に取り除く。
【0153】
この選択的治療アプローチは、刺激部位ごとに個別のプローブを埋め込む必要なしに、多焦点治療の新たな可能性を開く。それが可能にする大面積多焦点治療は、以前よりもはるかに良好な、自然な時間空間関係を表す、興奮させるパターンを生成することを可能にする。
【0154】
そのような埋め込み物のエネルギー要求の要件は、大幅に低減されることができる。さらに、そのような埋め込み物の完全に新しい設計が、可能である。
【0155】
本発明の文脈において、次の用語は、遺伝学的に操作された組織から放出される電磁波の検知のための、及び／又は電磁波による遺伝学的に操作された組織の刺激のための、本発明の埋込み可能デバイスの同義語として使用される。刺激装置、刺激デバイス、刺激のためのデバイス、刺激システム（デバイスは、刺激システムとして記載されるものの少なくとも一部である）。
【0156】
本発明の文脈において、
－「波列」は、連続的な電磁波を意味するように理解され、
－「電磁放射」及び「電磁波」という用語は、同義語として使用され、
－ＡＴＰは、「抗頻脈ペーシング（ａｎｔｉｔａｃｈｙｃａｒｄｉａ ｐａｃｉｎｇ）」の意味を有し、ＩＰＧは、「埋込み可能パルスジェネレータ（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）」の意味を有し、ＩＣＤは「植え込み型除細動器（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｃａｒｄｉｏｖｅｒｔｅｒ－ｄｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒ）」の意味を有する。
－「波列」は、連続的な電磁波を意味するように理解され、
－「電磁放射」及び「電磁波」という用語は、同義語として使用され、
－ＡＴＰは、「抗頻脈ペーシング（ａｎｔｉｔａｃｈｙｃａｒｄｉａ ｐａｃｉｎｇ）」の意味を有し、ＩＰＧは、「埋込み可能パルスジェネレータ（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）」の意味を有し、ＩＣＤは「植え込み型除細動器（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｃａｒｄｉｏｖｅｒｔｅｒ－ｄｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒ）」の意味を有する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図9a】
【図9b】
【図10】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【国際調査報告】