JP4638417B2

JP4638417B2 - 電気刺激に起因する不快感を軽減するための装置

Info

Publication number: JP4638417B2
Application number: JP2006509170A
Authority: JP
Inventors: リール、マーク、エドワード; ミラー、スタンフォード、ダブリュー．
Original assignee: ニューロネティクス、インク．
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: CA2518397A1; US20040193000A1; CA2518464A1; EP1606013A2; WO2004080526A2; ES2394206T3; US7614996B2; US7153256B2; JP4734232B2; WO2004080526A3; AU2004220601A1; US7320664B2; DK1603633T3; US6926660B2; EP1603633B1; WO2004080527A2; AU2010202105B2; AU2010202105A1; JP2006520672A; ES2610390T3

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００３年３月７日出願済み米国仮出願第６０／４５２，４７７号、表題"Ｄｅｖｉｃｅ，Ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄＳｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＤｉｓｃｏｍｆｏｒｔＡｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈａｎｄＦａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇＴｒｅａｔｍｅｎｔｖｉａＭａｇｎｅｔｉｃＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ"「磁気刺激を介した治療に伴う不快感を軽減し、前記磁気刺激を容易にするための装置と方法とシステム」（この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に対して米国特許法１１９条（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９）に基づく優先権を主張するものである。

本発明は、電気刺激の分野に関する。具体的には、電気刺激により生じる不快感を軽減することに関するものである。

いくつかの疾患は、患者の身体の疾患部位に電気刺激を与えることにより治療されるか治療することができる。電気刺激の例としては、変化する磁場を利用する磁気刺激、および電気刺激またはコンデンサ式刺激を利用して組織に電場を印加する誘導刺激の２つを挙げることができる。神経細胞、筋肉細胞、組織細胞は、それぞれ電気信号を伝達し電気刺激に応答する能力を持つ生物回路の形態である。例えば、導電体に磁場を通過させると、電場が誘導され、その導電体に電流が流れる。種々の身体部分も導体として機能するため、変化する磁場を身体各部に印加すると電場が生じて、電流が流れる。例えば生物組織との関連では、結果として生じる電流が組織内の神経細胞を脱分極させて組織を刺激する。また、例えば筋肉との関連では、刺激された神経細胞に付随する筋肉が収縮する。本質的にいうと、電流を使えば、典型的でしばしば望ましい化学反応を身体にシミュレーションさせることができる。

電気刺激には、有益で治療効果のある生物学的作用が多数ある。例えば、磁気刺激を使用すると、損傷または麻痺した筋群のリハビリテーションに効果的である。磁気刺激の効果を実証しうるもう１つの分野としては、背骨の治療がある。脊髄は脊椎に囲まれているため、直接アクセスすることが困難だが、磁気刺激は（腰痛の原因である）背中の神経を通じた痛みの伝達をブロック（遮断）する上で使用できる。さらに、身体を刺激する他の医療過程とは異なり、電気刺激は非侵襲性である。例えば、磁場で体内に電流を起こすと、磁場を患者の皮膚に与えることにより刺激が生じる。

また、磁気刺激は、ほとんど神経組織からなる脳の諸領域を刺激する上でも効果が実証されており、治療上の関心領域の１つに神経精神疾患の治療がある。現在、米国では２８００万人以上が何らかの神経精神疾患に苦しんでいると考えられており、その疾患には、うつ病、統合失調症、躁病、強迫性障害、パニック障害、その他多くの具体的な状態が含まれる。特にうつ病の状態は、多くの場合精神疾患における「風邪」と呼ばれ、米国だけでも１９００万人、可能性として世界全体では３億４０００万人が影響を受けていると考えられている。現代医学では、選択的セロトニン再取り込み阻害剤（ＳＳＲＩ）、ＭＡＩ、三環系、リチウムなど数クラスの抗うつ薬や、電気けいれん療法（電気ショック療法、略称ＥＣＴ）など、うつ病患者にいくつかの治療オプションを提供している。しかし、患者の多くは、うつ病症状に対しいまだ満足のいく結果を得られていない。今日ではＥＣＴが憂うつ症療法の主流となっているが、副作用が深刻であるため多数の患者はこの処置を拒否している。

近年、従来の方法および薬剤に反応しない患者にも、反復経頭蓋磁気刺激（ｒＴＭＳ）が有意な抗うつ効果をもたらすことが示された。ｒＴＭＳの一実施形態では、亜けいれん性（ｓｕｂｃｏｎｖｕｌｓｉｖｅ）の刺激を繰り返し前頭前皮質に与え、皮質神経細胞に脱分極を起こす。通常１ｃｍ毎に１ボルト（Ｖ／ｃｍ）を超える小さい電場を誘導すると、膜は脱分極する。これらの小電場は、非侵襲的に与えた磁場が高速変化した結果生じるものである。

現在では、脳の左および右の前頭前皮質領域は、気分および行動全般を制御する「回路」を含んだ辺縁系構造に強い通信リンクを有することが当業者に広く知られている。ｒＴＭＳの目的の１つは、非侵襲的で亜けいれん性の技術でこれらの生物回路に刺激を提供し、ＥＣＴまたは薬剤による多数の副作用を排除してうつ病症状を緩和することである。ただし、うつ病治療用ｒＴＭＳの副作用の１つとして、患者の刺激部位における不快感が報告されている。この不快感の一部は、頭皮内の神経細胞膜の脱分極、およびその結果ｒＴＭＳの周波数で起こる頭皮と筋肉の収縮により生じる。約２５％のｒＴＭＳ患者がこの問題を非常に不快なレベルのものとして訴えていることが、試験により示されている。一般に、治療用磁気刺激の電力が高く周波数が高いほど、報告される不快感は増す。しかし、より深い中脳構造を望ましく刺激するには、より高い電力が必要であるため、電力レベルを落とすのは現実的な選択肢ではない。また、比較的高い周波数（例えば１Ｈｚより大きい）は、より高い抗うつ効果があることが示されている。

したがって、電気刺激に起因する不快感を軽減する技術を開発することが望ましい。

本発明は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための新規性のある方法を対象にしている。この新規性のある方法は、経皮的刺激を提供する工程と、第１の位置で前記経皮的刺激を低減する工程と、第２の位置で前記経皮的刺激を実質的に維持する工程とを含む。前記経皮的刺激は、電場および／または磁場により生成されうる。前記第１の位置は皮膚表面に比較的近接していてよく、組織と神経と筋肉とを有しうる。また前記第２の位置は、前記第１の位置より比較的深くてよく、例えば、治療目的で前記経皮的刺激を要する脳組織を含みうる。本発明は、前記第１の位置に対し、治療領域および／または経皮的刺激装置上に導体を位置決めする工程をさらに含みうる。また、前記方法は、前記第１の位置で前記経皮的刺激をどの程度低減するかを調整する工程をさらに含みうる。このような経皮的刺激の調整は、前記第１の位置に信号を与えることによりもたらされる。この信号は、前記経皮的刺激を発生させるために使用される異なる別の信号に反比例しうる。

概要
１８３１年、導体に誘導される電場の大きさは、その導体を横切る磁束密度の変化速度に比例することをマイケル・ファラデーが発見した。当業者に広く知られているこのファラデーの法則は、Ｅ〜−（ｄＢ／ｄｔ）と表すことができる。ここで、Ｅは誘導される電場（ボルト／メートル単位）、ｄＢ／ｄｔは磁束密度の時間変化率（テスラ／秒）である。すなわち、導体などの物体中に誘導される電場の大きさは、磁束密度と、磁束密度の時間変化率との２要因により決定される。磁束密度とその微分が大きいほど、誘導される電場とその結果生じる電流密度も大きくなる。磁束密度は磁場源からの距離の２乗に反比例して減少するため、磁束密度は導体が磁場源に近づくほど大きくなる。導体がコイルである場合、電場によりコイル内に誘導される電流はコイルの巻き数に比例して増加しうる。

電場が導体中に誘導されると、この電場に対応する電流が導体内に生じる。この電流は、所与の時点における電場のベクトルと同方向に流れる。電場のピークはｄＢ／ｄｔの最大時に起こり、他の時刻ではそれより小さくなる。例えば磁気パルス後などに電場が減少すると、電流はその電場を維持する方向に流れる（レンツの法則）。

生体組織の電気刺激での関連において、身体構造の特定部分（神経、組織、筋肉、脳など）は導体として振る舞い、電場が存在すると電流を伝達する。これらの身体構造部分に時間変化する（パルス）磁場を印加すると、その身体部分に経皮的に電場が生じうる。例えばＴＭＳでの関連では、頭蓋骨を通して時間変化する磁場を与えることにより、脳組織内に電場、そして電流が生じうる。誘導される電流に十分な密度があれば、膜のナトリウムチャネルが開き活動電位応答が生じる程度にまで、神経細胞膜の電位が低下しうる。次に電流の衝撃が軸索膜に沿って伝播し、神経伝達物質の変調を介して他の神経細胞へ情報が伝達される。このような磁気刺激は、皮質組織内のグルコース代謝と局部血流量に急速に影響することが示されている。大うつ病障害の場合は、前頭前皮質とそれにつながる辺縁系構造とにおける神経伝達物質の異常調節および異常なグルコース代謝が最も可能性の高い病態生理であろう。磁気刺激を前頭前皮質に繰り返し与えると、神経伝達物質の濃度および代謝に慢性的な変化が生じてうつ病が緩和されうる。

不快感を軽減するシステムおよび方法
図１は、電気刺激に起因する不快感を軽減する技術を例示したブロック図である。図１に示したように、システム１００は磁気刺激回路１０１を含む。磁気刺激回路１０１は、主要磁石（図示せず）に電気信号を提供する電気回路である。この電気信号は、電場および／または磁場を起こす能力を伴う時間変化する任意の電気信号であってよい。前記主要磁石は、米国特許第５，７２５，４７１号、第６，１３２，３６１号、第６，０８６，５２５号、および第６，４２５，８５２号（この参照により本明細書に組み込まれる）の記載どおり、経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）および／または反復経頭蓋磁気刺激（ｒＴＭＳ）の実施に使用しうるものである。

以下、限定目的ではなく説明目的で、電気刺激に起因する不快感を軽減するための、システム１００および他のシステムと方法と技術とに関して具体的に詳述する。例えば、特定のコンポーネント、コンポーネントの構成および配置、装置、技術などについて詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの例に限定されるものではないことを理解すべきである。これらの例やコンポーネントなどは、単に本発明の理解に役立てるため提供するものである。当業者であれば、これら具体的な詳細事項の範囲外の他の実施形態でも本発明が実施可能であると理解されるであろう。周知の装置、コンポーネント、技術などに関する詳細な説明は、本発明の説明に焦点を置くため省略している。

システム１００は誘導装置１０２を含む。誘導装置１０２は、磁気刺激回路１０１内の電流（Ｉ）を伝達するワイヤ１０７により誘導された電流を受信するように作用する。ワイヤ１０７により誘導装置１０２で誘導された電流は、当業者に周知の電気誘導原理に基づき、磁気刺激回路１０１内の電流（Ｉ）の時間微分に比例する。誘導装置１０２は誘導電流を有することのできる任意の装置であってよく、当業者に周知のとおり、ワイヤでできたコイルおよび／または変流器などが含まれる。誘導装置１０２は、増幅器１０３と通信自在でありうる。増幅器１０３は、信号プロセッサ１０４と通信自在である。信号プロセッサ１０４は、一連の導体１０５ａ〜ｅと通信自在である。導体１０５は、誘導される渦電流による加熱を最小化するため断面積を小さくした小型電極であってよい。典型的な最大寸法は約５ｍｍである。この電極の形状は、表面組織に誘導される電場の構造により決定される。使用中、この電極は、接触インピーダンスを約２０ｋΩ未満に低減する導電性ゲルを典型的に介して表面組織と電気的に接触している。また、導体１０５は可撓性回路パッド１０６に固定しうる。

可撓性回路パッド１０６は、患者の治療領域の外形および／または磁気刺激装置（強磁性コア部材を伴った磁石など）の外形に、前記パッド、したがって導体１０５を合わせられるようにするＭｙｌａｒ（商標）、ポリエステル、または他の高分子タイプ材料でできていてよい。可撓性回路パッド１０６は、前記パッド、したがって導体１０５をシステム１００の稼動予定位置に固定できるようにする接着材料も有しうる。また、可撓性回路パッド１０６は、導体１０５および治療領域間の電気エネルギーの導電性を促進する導電性ゲルも有しうる。この導電性ゲルは、紙またはプラスチックの着脱自在な密閉部材（図示せず）で覆ってよく、この密閉部材を取り外すと導電性ゲルが治療領域と接触する。

可撓性回路パッド１０６は、システム１００のコンポーネント（信号プロセッサ１０４など）をシステム１００に対し容易に着脱するための連結部材を含みうる。また、可撓性回路パッド１０６は、患者との、および／またはシステム１００のコンポーネントとの望ましくない電気エネルギーの伝達を防止するため、特定の絶縁材料を有しうる。

可撓性回路パッド１０６は、治療のたびに新しい可撓性回路パッドを使わなければならないようにする電気的または物理的な処分機構も含みうる。あるいは、この処分機構により、特定の可撓性回路パッドを特定回数だけ使用できるように、および／または特定の患者だけに使用できるようにすることもできる。したがって、この処分機構を使うと前記可撓性回路パッド１０６の望ましくない再使用を禁止でき、これにより個々の患者および複数の患者に対する前記可撓性回路パッド１０６の衛生的な使用を促進するようにできる。

作動時は、磁気刺激回路１０１は、外部電源（図示せず）から電力の供給を受け、磁気刺激回路１０１内を流れる電流（Ｉ）により患者の適切な刺激を実施する。磁気刺激回路１０１は、磁場、または患者の特定の領域で治療を実施するように構成された場を発生させる（電導磁石などの）磁気刺激装置（図示せず）に接続されている。図１に示したように、この磁気刺激装置に電力を供給すると磁場１０８ａ〜ｆが発生する。

米国特許第５，７２５，４７１号、第６，１３２，３６１号、第６，０８６，５２５号、および第６，４２５，８５２号（この参照により本明細書に組み込まれる）に説明されているように、磁場１０８ａ〜ｆは、治療目的で患者の神経、組織、および筋肉などを刺激するように機能する。電流（Ｉ）は、磁気刺激回路１０１内から誘導装置１０２へとワイヤ１０７を経由して流れる。誘導装置１０２は、磁気刺激回路１０１と直列および／または並列に配置しても、あるいは直接的または間接的な任意の電気的通信構成で配置してもよいことを理解すべきである。

誘導装置１０２は、前記磁気刺激回路１０１へ流れる電流（Ｉ）に基づく、誘導される電気に関する値を受信することにより、この磁気刺激回路１０１に供給される電流（Ｉ）を検出するように動作する。例えば、誘導装置１０２により受信されるこの値は、電流（Ｉ）の変化（アンペア単位）をその変化が起こった時間長で割ったものに比例する誘導電圧でありうる。これは数学的にはＥ＝Ｌｄｉ／ｄｔと表される。ここで、Ｅは誘導電圧、ｄｉは電流変化、ｄｔは電流変化にかかった時間の長さ、およびＬは誘導装置１０２の電気誘導特性をそれぞれ表す。一実施形態では、例えば前記誘導電圧は次に増幅器１０３へ供給される。増幅器１０３は、システム１００の必要に応じ、また信号プロセッサ１０４により、誘導された電圧Ｅを操作する（電圧を上げるなど）ように動作する。

信号プロセッサ１０４は、増幅された誘導電圧信号を増幅器１０３から受信し、システム１００の特性に応じて前記信号をさらに操作するように動作しうる。例えば、信号プロセッサ１０４は、増幅器１０３からの信号の極性を反転させるように動作しうる。これにより、磁気刺激装置により生成された磁場および／または電場は、導体１０５により生成された磁場および／または電場と極性が実質的に逆になる。

また信号プロセッサ１０４は、磁気刺激装置および導体１０５により生成される場同士のタイミングが、確実に実質的に同期するように動作しうる。特に、信号プロセッサ１０４は磁気刺激装置に電力を供給する回路から信号を受信するため、前記磁気刺激装置の「ゲート」と同時に導体１０５への信号を「ゲート」する、すなわち有効化するように動作しうる。これにより、磁気刺激装置による場は、導体１０５による場と実質的に同時に発生する。各場を同期させることにより、磁気刺激装置からの場の望ましくない効果を導体１０５の場で排除または低減する能力が、さらに促進される。

したがって、増幅器１０３および／または信号プロセッサ１０４は、（ｒＴＭＳ患者の頭皮付近などにおいて）磁気刺激装置および導体１０５の場の必要に応じた相殺を、さらに容易にする。信号プロセッサ１０４および／または増幅器１０３による信号の精確な操作は、システム１００、患者とその治療領域、導体１０５その他の物理的および電気的特性を含む多数の可変量に依存する。増幅器１０３から信号を受信することにより、また他の可変量の特性を理解することにより、適切な場を適切な時刻に適切な位置で発生させるために、信号プロセッサ１０４は、信号の適切なタイミングおよび強度を導体１０５に供給するように適合させうる。

ｒＴＭＳまたはＴＭＳでの関連における単なる一実施形態では、刺激用磁石は、特定患者の神経細胞に影響を及ぼすのに必要な誘導電流の最小量を決定するように、患者頭部の特定の位置に装着しうる。例えば、適切な適用量に応答して患者の身体の一部が動くことによる結果の識別しやすさから、「テスト」位置は患者の運動中枢でありうる。運動中枢で適切な適用量が決定されたら、可撓性回路パッド１０６を取り付けた刺激用磁石を特定の治療位置に配置して、患者のうつ病治療の必要に応じ神経細胞に影響を与えうる。

次に、信号プロセッサ１０４が信号（時間変化する信号）を導体１０５に供給しうる。信号を導体１０５に供給すると導体１０５への電流が生じ、これにより各導体近傍に電場が発生する。この電場は、磁気刺激装置の磁場の望ましい治療効果に有害な影響を及ぼすことなく、患者に不快感を与える前記磁気刺激装置の電場および磁場をオフセットするために利用しうる。例えば、ｒＴＭＳまたはＴＭＳでの関連では、導体１０５により生じる電場および／または磁場は、治療したい領域内で磁気刺激装置の磁場の有効性を低下させることなく、この磁気刺激装置により生じる磁場を、患者が不快感を感じる頭皮表面で排除および／または低減するように構成しうる。

導体１０５により生成される磁場が、治療の有用性を落とすことなく患者の不快感を確実に軽減するようにするために、システム１０５の特定の特性を変更することができる。排他的な意図はないが、このような変更は、導体１０５の電気的特性（導電率など）および物理的特性（表面積など）の修正を含みうる。信号プロセッサ１０４は、磁気刺激装置に起因する患者の不快感を導体１０５が軽減できるレベルに電圧信号をスケールして増減させるように構成しうる。また増幅器１０３は誘導電圧信号を増減させるように構成しうる。システム１００は、上述した変更する特性の任意組み合わせを含みうることを理解すべきである。

変更の度合いおよび変更するシステム機能は、システム１００の特性のほか、患者の特定の特性に応じても異なる。例えばｒＴＭＳまたはＴＭＳでの関連では、このような具体的な特性には、これに限定はされないが、患者頭部の形状およびサイズ、患者頭髪の量および密度、治療したい頭蓋の特定領域などが含まれうる。

図２は、電気刺激に起因する不快感を軽減する異なる別の技術を例示したブロック図である。図２に示したように、システム２００は、複数の導体２０２ａ〜ｅを有する可撓性回路パッド１０６を含む。可撓性回路パッド１０６は、前記パッド、したがって前記導体をシステム２００の稼動予定位置に固定できるようにする接着材料を有しうる。導体２０２は、最大寸法約５ｍｍを有する小型の電極でありうる。またこれら導体の電気的特性（導電率など）および物理的特性（サイズや形状など）は、可撓性回路パッド１０６上における患者の治療領域との相対的配置に応じて異なる。導体２０２は、それぞれ１若しくはそれ以上のワイヤ２０５ａ〜ｆを介して１若しくはそれ以上のピックアップループ２０４と通信自在でありうる。また、導体２０２は、１若しくはそれ以上のワイヤ２０６を介して１若しくはそれ以上のピックアップループ２０４と異なる別の接続を有しうる。これらの場合、ワイヤ２０６は導体２０２に電位差または電圧差を生じるために使用しうる。また、ワイヤ２０６は、この電圧差を生成するため（別個に、または治療中の患者に接地して）接地電位に接続しうる。各導体２０２に生成した前記電位により、望ましい電場が生じる。明瞭性のため図２ではワイヤ２０６を１本だけ示しているが、各導体２０２が前記導体に取り付けられた同様な電圧基準接続を有しうることを理解すべきである。

ピックアップループ２０４は、（ワイヤ、ループコイルなど）任意の特定形状を有する導電材料であってよい。また、ワイヤ２０５ａ〜ｆは、ピックアップループ２０４から導体２０２に電気信号を伝達できる任意の導電材料であってよい。ピックアップループ２０４およびワイヤ２０５は、一体型の可撓性回路パッド１０６の一部であってよい。また、ピックアップループ２０４およびワイヤ２０５は、可撓性回路パッド１０６から独立した、操作中種々の治療位置に移動自在な個別コンポーネントであってもよい。

図１を参照して説明したように、電流（Ｉ）は、（ＴＭＳなどの）医療を患者に提供するように構成された（磁束密度Ｂを有する）パルス磁場を発生させるため、磁気刺激装置（図示せず）に供給される。作動時、ピックアップループ２０４は、前記パルス磁場か、そのパルス磁場と同様で治療用の場に比例した磁場かの、内部または近傍の、いかなる位置にも配置しうる。治療用の場は、表面組織に電場（Ｅ１）であって、その磁束線が２０３ａ〜ｆで示される電場（Ｅ１）を誘導する。この電場Ｅ１はｄＢ／ｄｔに比例し、前記磁場の磁束線（Ｂ）はこれらの電気力線に直交する。

前記ピックアップループは、電極（２０２ａ〜ｅ）と、接地基準点または第２の電極とを、導体２０５を介して直接（または間接に）接続しうる。前記磁場がピックアップループ２０４を横切るに伴い、ピックアップループ２０４に電流が生じ、接続された電極付近の特定領域にわたり、一般に−ｄＢ／ｄｔおよび−ｄＩ／ｄｔに比例した電圧が前記電極間に確立される。この電圧により、前記電極間の表面組織で、前記電圧に比例した電場（Ｅ２）が生じる。この印加電場（Ｅ２）は誘導電場（Ｅ１）に反比例するように構成されているため、場の重ね合わせにより、結果的に望ましい不快感の軽減が得られる。

相殺電場（Ｅ２）を効果的に分布させるには、複数の電極を使用しうる。この場合、ピックアップループ２０４により生成する、磁気刺激装置により生成される磁場に比例した電圧は、ワイヤ２０５経由で各導体２０２に供給しうる。その結果、複数の導体２０２間に電圧が確立され、対応する電場が各導体２０２間に生じうる。導体２０２により生成される電場は、患者（の頭皮）への望ましくない刺激が低減されながら、磁気刺激装置の磁場により生成される（脳への）望ましい刺激が悪影響を受けないように構成される。例えば経頭蓋磁気刺激での関連では、導体２０２により生成される電場は、磁気刺激装置の磁場による頭皮表面への影響を低減しつつ、電導磁石の磁場が頭部のより深部に侵入して脳を望ましく刺激するように動作しうる。

導体２０２により生成される場の望ましい強度および位置は、前述のとおり、患者およびシステム２００の特性に応じて異なる。導体２０２により生成される電場の強度および位置を変更する技術は排他的なものではないが、この電場は、ピックアップループ２０４の巻き数および断面積を修正することにより、または図３のシステム３００で説明するようにピックアップループと前記電極との間に（変圧器などの）増幅装置を介在させることにより変更しうる。導体２０２により生成される電場の強度を変更する異なる別の技術としては、２つ以上のピックアップループを使用する、および磁場に対し（１つまたは複数の）ピックアップループの位置を変更するなどがある。

磁気刺激装置により生成された磁場の強度を検出することにより、ピックアップループ２０４は、（導体２０２との通信を介して）磁気刺激装置の望ましくない効果を排除または軽減しつつ磁気刺激装置の望ましい治療効果（ＴＭＳ）をもたらす場を生じうる。導体２０２により生成される場の精確な大きさおよび位置は、当業者に周知のとおり、導体２０２および磁気刺激装置により生成される対応する場のベクトルを足し合わせることにより決定しうる。

図２Ａは、電気刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる他の技術を例示したブロック図である。具体的には、図２Ａは、図２と比較してピックアップコイルおよび導体の配置のさらに異なる他の構成を示したものである。図２Ａに示すように、導体２０９ａ〜ｆは、可撓性回路パッド１０６上に分散されている。また、導体２０９はピックアップコイル２１０ａ〜ｄと通信自在でもある。ワイヤ２０７ａ〜ｄは、導体２０９からピックアップコイル２１０ａ〜ｄへとそれぞれ接続されている。また、ピックアップコイル２１０ａ〜ｄは、ワイヤ２０８ａ〜ｄによりそれぞれ（接地基準などの）電圧基準点に接続されている。この電圧基準は別個に設けられ、前記可撓性回路パッドの一部として、および／または治療中の患者への装着により設けられる。

作動時、各ピックアップコイル２１０は、所定の特定電圧値をそれぞれの導体２０９に与える。ピックアップコイル２１０により提供される精確な電圧値は、各導体２０９が磁気刺激装置（図示せず）の望ましくない効果をオフセットするために生成するものとして望ましい電場および／または磁場に基づきうる。電圧値の設計は、導体２０９のサイズおよび構造、またピックアップコイル２１０サイズおよび構造に応じて異なりうる。例として考えうる電圧値を図２Ａに示した。これらの電圧値は、単に例示目的で示したものであり、またそれについてさらに説明するために示したものである。

例えば単なる一実施形態では、ピックアップコイル２１０ｄは、−２ボルトを各導体２０９ｅおよび２０９ｆに供給しうる。また、ピックアップコイル２１０ｃは導体２０９に−１ボルトを、ピックアップコイル２１０ｂは導体２０９ｃに＋１ボルトをそれぞれ供給しうる。導体２０９ａおよび２０９ｂはそれぞれ＋２ボルトをピックアップコイル２１０ａから与えられる。これらの電圧値および電圧極性は、各導体２０９で生成することが望ましい電場および／または磁場に基づく。例えば、導体２０９ｃおよび２０９ｄの位置で望ましくない場強度が磁気刺激装置により生成されることが認識された場合は、導体２０９ｃおよび２０９ｄにより高い電圧値（５ボルトなど）を供給しうる。また。電圧は同様でも極性が異なる導体を２つずつ設け（２０９ａおよび２０９ｂ、２０９ｃおよび２０９ｄ、２０９ｅおよび２０９ｆなど）、望ましい場を生成することもできる。

図２Ａには示していないが、各導体２０９で個々に電位を発生させることができるのは言うまでもない。特に、望ましい場を発生させるために、（接地電位などの）電位を１若しくはそれ以上の導体２０９で生成しうる。またコイル２１０および導体の数は特定用途に応じて異なることを理解すべきである。

図３は、電気刺激に起因する不快感を軽減する、さらに異なる他の技術を例示したブロック図である。図３に示したように、システム３００は、図２を参照して説明したシステム２００と同様である。システム２００で示したコンポーネントに加え、システム３００は、ワイヤ３０２を介しピックアップループ２０４と通信自在な信号プロセッサ３０１も含む。図１を参照して説明した信号プロセッサ１０４と同様、信号プロセッサ３０１もピックアップループ２０４に誘導され導体２０２に供給される電圧および／または電流を操作するように動作しうる。特に、信号プロセッサ３０１は、システム３００の特性に応じ、治療効果を落とすことなく、磁気刺激装置（図示せず）に起因する患者の不快感を軽減するのに十分な磁場を導体２０５が生じるレベルにまで、誘導される電圧および／または電流信号をスケールして増減させるように構成しうる。

ピックアップループ２０４の特性について図２を参照して説明したように、導体２０２により生成される電場の変更に使われる修正の代わりに、または前記修正と組み合わせて、信号プロセッサ３０１の設計および出力が使用可能である。図１を参照して説明した増幅器１０３と同様な増幅器（図示せず）は、誘導された電圧信号を増幅して増減させるように、信号プロセッサ３０１と組み合わせて構成しうる。また、システム３００は、治療用の電気刺激により生じる不快感を軽減する適切な特性を有した電場を導体２０２が生成できるようにするために、上述した可変特性の任意の組み合わせを含みうる。例えば、信号プロセッサ３０１を使ってピックアップループ２０４からの信号を変更できる柔軟性があると、導体２０２の構造および配置に関する設計基準の制限が緩和され、それにより現場での実施がさらに容易になりうる。

また、信号プロセッサ３０１は、異なる電圧および／または電流信号強度を個々に各導体２０２へ提供できるように構成しうることを理解すべきである。この可変導体信号は、特定の構成にとって望ましいものである。例えば、図３に示したように電気力線２０３ａおよび２０３ｄは、可撓性回路パッド１０６の中心に近づくに連れて収束する。電気力線２０３ａおよび２０３ｄは、この位置でベクトル的に足し合わせが可能であることが当業者には周知であるため、結果的にこの位置ではシステム３００における他の位置より大きな電場強度が（磁気刺激装置により生成されて）得られる。

ｒＴＭＳおよび／またはＴＭＳでの関連では、より大きなこの電場強度は、例えばうつ病治療において理想的な脳刺激が得られるという有益な結果を生じる。同時に、より大きなこの電場強度は、非脳組織、筋肉、および／または神経、あるいは刺激の不要な他の脳部分における不快感が増すという不利な結果も招く。したがって、電気力線２０３ａおよび２０３ｄがより強い場所でこの望ましくない効果をオフセットするため、信号プロセッサ３０１はこの位置の導体に他の導体より大きな電圧および／または電流信号を供給しうる。例えば、導体２０２ｃは電気力線２０３ａおよび２０３ｄがより強力な領域に位置するため、他の導体より大きな電圧および／または電流信号を受信しうる。したがって、信号プロセッサ３０１は、他の導体と比べ導体２０２ｃが比較的大きな電場を生成するようにする。

上記、各導体２０２に与えられる電流および／または電圧信号を信号プロセッサ３０１が変更する能力に関し、場の強度での関連で説明してきたが、この例は排他的なものではない。異なる信号を各導体２０２に供給するように他の要因が決定しうることを理解すべきである。例えば、可撓性回路パッド１０６上での導体配置に対する治療中の患者の身体部分の身体構造または感度によっては、信号プロセッサ３０１が導体２０２ａに他の導体より大きなおよび／または小さな電流を供給するに至る場合もある。さらに異なる別の例では、主要電導磁石装置により生じた磁束線が図３の例示と異なることがあり、そのため、より大きな電流および／または電圧信号が導体２０２以外の導体へ供給されるように信号プロセッサ３０１が設計される場合もある。したがって、この説明は明瞭性および説明の目的で提供した上記の例に限定されるものではないことを理解すべきである。

図４は、電気刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる他の技術を例示したブロック図である。図４に示したように、システム４００は、導体４０２ａ〜ｄを有する可撓性回路パッド４０１を含む。導体４０２は可撓性回路パッド４０１の中央に均等に離間され示されているが、当然のことながらこれらの導体は、いかなるサイズまたは形状であっても、いかなる配列で構成されていても、可撓性回路パッド４０１上のいかなる位置に配置されていてもよい。また、導体４０２は弧形状を有して例示されているが、本発明がいかなる特定形状の導体にも限定されないことを理解すべきである。例えば、導体４０２は、図１〜３に示した形状や円形コイル形状など、いかなる形状も有しうる。導体４０２は、共通連結部材４０３にも連結されている。共通連結部材４０３は、接地電圧レベルなどの基準電圧レベルを提供しうる。また前述のように、磁気刺激装置（図示せず）は磁束線４０４ａ〜ｆを発生させる。

作動時、システム４００は、磁気刺激装置により生成され治療（ｒＴＭＳおよびＴＭＳなど）に使われる場４０４ａ〜ｆの電場効果を低減および／または再配分させるため、遮蔽技術を利用する。特に前述のとおり、磁束線４０４は、患者の神経、筋肉、および組織に電流を誘導する電場を生じる。これらのうち一定の神経、筋肉、および組織（ｒＴＭＳおよびＴＭＳでは脳など）は、前記誘導電流により望ましく刺激される。しかし、他の特定の神経、筋肉、および組織（ｒＴＭＳおよびＴＭＳでは頭皮など）は、磁気刺激装置により発生するこの誘導電流により望ましくない刺激を受ける。

導体４０２は、システム４００が患者身体構造の特定部分に望ましい刺激をもたらしつつ患者の他部分への望ましくない刺激を低減または排除できるように、患者の表面組織において電流を妨げる働きをする。特に、導体４０２は、望ましくない誘導電流が流れるであろう患者の身体部分より抵抗の低い経路を誘導電流に提供するように、特定の物理的および／または電気的な特性とともに構成しうる。その結果、導体４０２は、患者の特定部分に誘導される望ましくない電流を低減または排除しつつ、望ましい電流が患者の別の部分に誘導されするように動作する。

導体402の特徴は、いくつかの要因と可変量とに基づき、より抵抗の小さい経路を提供するように構成されていることである。例えば、導体４０２の導電率は、治療対象である患者の特定部分と相対的に導体４０２の物理的および／または電気的な特性を変更することにより増加させることができる。また磁場４０４ａ〜ｆの方向および強度と相対的に導体４０２の形状および構成を変更すると（例えば、図４に例示したように導体４０２を湾曲できる）、導体４０２はより抵抗の小さい大きな経路を提供できるようになる。さらに、導体４０２は、感覚を最小化する方法で、誘導電場に起因する追加電流を「阻止」し、阻止した電流をより許容できる位置へ導き、そしてその電流を表面近接組織へと戻し再配分するため、電気力線４０４ａ〜ｆに対し前記導体が実質的に垂直な配置になるように、設定および成形（湾曲させるなど）しうる。患者における望ましくない誘導電流を適切に低減または排除する上で、導体４０２の構成および形状の決定は必要になりうるが、本発明は前記導体のいかなる特定の形状または構成にも限定されるものではなく、すべての考えうる形状および構成を包含する。

ｒＴＭＳおよびＴＭＳでの関連では、導体４０２は、頭部または頭皮の表面付近の組織、神経、および筋肉から離れるように電流の方向を変更するための電気的および物理的な特性を有しうる。これを実現する１つの方法は、表面近接組織、神経、および筋肉の典型的または具体的な導電率を決定し、それ以上の導電率を有するように必要に応じ導体４０２を構成することでありうる。また、導体４０２の電気的および物理的な特性は、治療中の脳組織に望ましく誘導された治療電流に著しく干渉することなく、表面近接組織、神経、および筋肉を刺激しうる電流の方向を変更するように構成しうる。

導体４０２は共通連結部材４０３に接続され示されているが、１若しくはそれ以上の導体４０２は互いに独立して動作することも可能で、あるいは導体が１つだけ使用されることもあることを理解すべきである。例えばｒＴＭＳおよびＴＭＳでの関連では、頭皮の他の前頭前野領域と比較し、三叉神経が特に電気刺激に対して高感度であることは当業者に周知である。したがって、付近の任意の電場の方向を変更するため、１若しくはそれ以上の導体４０２を互いに近接して同時または独立に三叉神経に作用させることができる。また、特定の導体４０２を特に三叉神経の保護専用にすることもできる。さらに三叉神経での関連では、単なる一実施形態において、前記導体または導体４０２は、神経の方向に合わせた方向で、三叉神経上に直接配置して患者に直接装着しうる。このように、（１つまたは複数の）前記導体の配置、位置決め、および構成は、特定の組織、筋肉、または三叉神経などの神経を局所的に保護するためカスタマイズしうる。以上の説明は三叉神経の保護を重視したものであったが、程度の差はあるが感度の高い、または単に保護することが望ましい患者の任意の部分に、１若しくはそれ以上の導体を配置しうることを理解すべきである。また１若しくはそれ以上の導体の患者への配置は、図１〜３を参照して説明した他の任意の技術と組み合わせてもよいことを理解すべきである。

図５は、電気刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる他の技術を例示したブロック図である。図５に示したように、システム５００は、患者頭部５０２の上にあり磁気刺激装置５０１（強磁性コア部材を伴う磁石など）の下に位置する導電コイル５０３ａおよび５０３ｂを含む。また、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂは、電源５０７から電力を受信する信号プロセッサ５０６と通信自在である。磁気刺激装置５０１および導電コイル５０３ａおよび５０３ｂの配置は、患者頭部５０２に対し特定の構成で図５に例示したが、この構成は排他的なものではなく、明瞭性および説明の目的で単に１つの例を提供するためのものであることを理解すべきである。例えば、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂは、患者頭部５０２および／または磁気刺激装置５０１と直接または間接に接触しうる。さらに、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂは、患者頭部５０２と磁気刺激装置５０１との間以外の場所にも位置しうる。また磁気刺激装置５０１は弧形状の強磁性コア部材を有する磁石として示しているが、磁気刺激を生成することのできる任意の装置を含みうることを理解すべきである。

電圧および／または電流を磁気刺激装置５０１に供給すると、磁束線５０５ａ〜ｄを有する磁場が磁気刺激装置５０１の両極間に生じる。磁気刺激装置５０１により生成され磁束線５０５ａ〜ｄを有するパルス磁場は、５０４ａ〜ｅにより表される電場も発生させる。図示した磁束線５０５ａ〜ｄおよび電場５０４ａ〜ｅは、図１〜４と同様、このような特性の単なる表現であり、本発明での関連における説明を目的としたものにすぎないことを理解すべきである。

図５に示したように、電場５０４ａ〜ｅは、磁気刺激装置５０１から離れるにつれ分散する。しかし、磁気刺激装置５０１の両極間に位置する患者頭部５０２の頂部（または、前記磁気刺激装置の位置と構成とに応じて異なる別の位置）では、電気力線５０４ａ〜ｅは互いにより近接する。また当業者に周知のとおり、電場の強度は、電場源からの距離の２乗に反比例して減少する。これら２つの周知の電場特性により、患者頭部５０２の頂部と、磁気刺激装置５０１の両極間とに比較的強い電場が生じる。その結果、この比較的強い電場は、患者頭部５０２の頂部における表面近接組織、筋肉、および神経に比較的大きな電流を誘導する。一部のケースでは、この比較的大きな電流が患者の身体構造の特定部分（頭皮など）により多大な不快感を起こしうる。システム５００は、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂを患者の不快感の緩和に役立てる。

導電コイル５０３ａおよび５０３ｂは、信号プロセッサ５０６経由で電源５０７から受電する。導電コイル５０３ａおよび５０３ｂが電気エネルギーを受け取ると、異なる別の磁場（Ｂ２、図示せず）が導電コイル５０３ａおよび５０３ｂにより生成される。（電源５０７および信号プロセッサ５０６と協動した）導電コイルが発生させる磁場（Ｂ２）は、電場５０４ａ〜ｅおよび磁束線５０５ａ〜ｄにより患者頭部５０２の一部で誘導される電流に起因する不快感を排除するため、磁束線５０４ａ〜ｅを低減、排除、または相殺するように構成されている。磁気刺激装置５０１により生成される磁場（Ｂ）の表面効果を十分オフセットするために必要な導電コイル５０３の磁場（Ｂ２）の位置、サイズ、および強度は、システム５００の特定の状況および構造に応じて異なる。例えば、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂにより生成される必要なオフセット磁場（Ｂ２）は、患者と、磁気刺激装置５０１の構造および位置と、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂのサイズおよび構造と、変わりうる他の状況に応じて異なる。また導電コイル５０３ａおよび５０３ｂは、主要磁気刺激装置と反対方向に巻く場合もある。

磁気刺激装置５０１により生成される場の望ましくない効果を十分にオフセットするため、システム５００で必要な変更を行うには、多数の方法および技術が利用できる。例えば、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂが適切なサイズの磁場を発生できるように、磁気刺激装置５０１および／またはその電場または磁場から、信号プロセッサ５０６がフィードバック信号（図示せず）を受信するようにできる。このフィードバックは、磁気刺激装置５０１との直接接続により、または磁気刺激装置５０１に供給される電流を受信することにより提供しうる。この入力を使うことにより、信号プロセッサ５０６は、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂに供給される電力レベルを変更し、結果的に発生するオフセット場も変更することができる。代替手続きには、患者フィードバックまたは他の信号フィードバックに基づき、あるいは適宜、作業者が手動でコイル５０３ａおよび５０３ｂへの電流レベルを調整できるようにするというものがある。

また、配置、位置、および構成は、特定の状況に応じて異なりうる。例えば、磁気刺激装置５０１の出力に基づいて、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂの巻き数またはループ数が変更可能である。また、図５で示したように、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂの平面は、前記磁気刺激装置５０１により生成される磁場および／または磁気刺激装置５０１自体に直交しうる。さらに、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂは、特定の断面積および／またはアスペクト比を有するように構成しうる。

また、ここでは信号プロセッサ５０６および電源５０７を示しているが、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂのサイズおよび構造は、望ましい磁場強度が導電コイル５０３ａおよび５０３ｂ自体により生成されるように構成してもよい。この構成は、導電率、場の飽和レベル、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂへの磁束線５０４ａ〜ｅの影響力、および導電コイル５０３ａおよび５０３ｂの望ましくない熱生成特性といった導電コイル５０３ａおよび５０３ｂの電気的特性に基づきうる。前記導電コイルは、空気コア、または３％ケイ素鋼またはバナジウムパーマンダー（ｖａｎａｄｉｕｍｐｅｒｍａｎｄｕｒ）などの材料でできた強磁性コア部材を有しうる。これらは、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂの製作に利用できる可能性のある材料の単なる例である。

導電コイル５０３ａおよび５０３ｂにより正しいオフセット磁場をもたらすための、本明細書で説明した技術は、これらの技術または他の任意の技術を組み合わせて実施することもできることを理解すべきである。また、導電コイル５０５ａおよび５０５ｂにより生成される相殺磁場のサイズおよび位置が、表面近接組織、筋肉、および神経への、不快感を生じる効果を軽減しつつ（脳など）より深い部分に対する磁束線５０５ａ〜ｄの治療効果に悪影響を及ぼさないものであることも言うまでもない。例えば、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂの構造は、その磁場が患者のより深部に侵入しないように変更しうる（空気コアコイルなど）。さらに異なる別の例として、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂに供給される電流は、比較的弱い磁場が発生するように最小化することができる。

また導電コイル５０３ａおよび５０３ｂはアレイコイルの１つであってよいことを理解すべきである。この例では、各前記コイルは作用の対象となるように構成された磁気刺激装置５０１の磁場部分に応じ、互いに同様な、または異なる物理的特性および電気的特性を有しうる。さらに、このようなアレイの各コイルは、事前設定された値、経験的に決定された値、検出されたフィードバック、作業者への患者フィードバック、または作業者による独立した手動設定に基づき、前記信号プロセッサ５０６により設定される別個に調整自在な電流駆動レベルを有しうる。

これらのコイルは、患者頭部５０２に直接または間接に装着する、および／または磁気刺激装置５０１に直接または間接に取り付けることができる。システム５００は、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂにより生成された磁場が強磁性コア部材５０１の作用に悪影響がないように、または前記刺激装置の場（Ｂ）と前記導電コイルとのカップリングを最小化するように、前記磁場を遮断または低減するため、遮蔽技術を使用することもある。例えばシステム５００は、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂと前記磁気刺激装置５０１との間の磁場を低減または排除するように、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂと磁気刺激装置５０１とに近接した、および／または導電コイル５０３ａおよび５０３ｂと磁気刺激装置５０１との間のある位置に配置された磁気シールド（図示せず）を含みうる。このような磁気シールドは、例えばフェライト材料で製造しうる。

図５に示したコンポーネントは排他的なものではなく、単に説明目的で提供したものである。他のコンポーネントが望ましい場合もある。例えば、信号プロセッサ５０６への望ましくないエネルギー伝達をすべて排除できるように、導電コイル５０３ａおよび５０３ｂ間の通信を分路装置経由で行ってもよい。

図６は、電気刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる他の技術を例示したブロック図である。図６に示したように、システム６００は、患者頭部５０２の上にあり磁気刺激装置５０１の下に位置する１若しくはそれ以上のフェライトパッド６０１を含む。フェライトパッド６０１の物理的構成は、説明および明瞭性を目的として例示したものであり、このような構成の排他的表現ではないことを理解すべきである。例えば、図５を参照して説明した導電コイル５０３ａおよび５０３ｂと同様、フェライトパッド６０１は、磁気刺激装置５０１と患者頭部５０２との間に位置しうる。また上記で説明したように、フェライトパッド６０１は、患者頭部５０２に直接および／または間接に装着する、および／または磁気刺激装置５０１に直接または間接に接続することができる。さらに、フェライトパッド６０１の数および配置は、いかなる特定の構成にも限定されず、本明細書で説明する他の方法と併用しうる。

フェライトパッド６０１は、磁気刺激装置５０１により生成される磁場および磁束線５０４ａ〜ｅを効果的に「吸収」するように作用する。特に、フェライトパッド６０１は、表面近接組織を刺激する前記磁束線５０４ａ〜ｅをオフセット、低減、および／または吸収しつつ、治療目的で患者により深く侵入するこれらの磁束線が実質的に影響を受けずに通過できるように設計および構成しうる。またフェライト材料の使用によりフェライトパッド６０１は典型的に低い導電率を有し、したがって誘導される渦電流と、それに付随する加熱または磁気刺激装置５０１により生成される治療用磁場の時間的乱れとを助長しない。システム６００はフェライト材料での関連で説明してきたが、これらのパッドは他の非フェライト材料、および／またはフェライト材料と非フェライト材料との組み合わせでできていてもよいことを理解すべきである。

図６に示したコンポーネントは排他的なものではなく、単に説明目的で提供したものである。他のコンポーネントが望ましい場合もある。例えば、フェライトパッド６０１は、前記磁気刺激装置５０１からの磁場に応答して、磁気刺激装置５０１へ向かう望ましくない場を生じうる。このような望ましくない場は、磁気刺激装置５０１の作用および／または効率に影響を及ぼしうる。例えば、このような場により磁気刺激装置５０１が予測と異なるレベルで飽和してしまう可能性もある。その場合は、他のコンポーネントを使ってフェライトパッド６０１から磁気刺激装置５０１への場を遮断または減衰することができる。このような遮断技術は、片側だけ、または実質的に片側だけとして、場が磁気刺激装置５０１からフェライトパッド６０１へ通過できてもフェライトパッドから磁気刺激装置５０１へは通過できないように構成しうる。

図７は、電気刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる他の技術を例示したブロック図である。図７に示したように、システム７００は、刺激回路７０３から受電して患者頭部７０６に磁場（図示せず）を生成する磁気刺激装置７０２を含む。前述のとおり、磁気刺激装置７０２は、ＴＭＳなどを使ったうつ病の治療など、特定の有益な治療効果をもたらすため患者内に電流を誘導する磁場を生成する。ただし、この同じ磁場は、表面近接組織、神経、および筋肉に望ましくない電流を誘発して患者に不快感も与える。

患者またはその付近（また可能性として患者と磁気刺激装置７０２との間）に位置する表面コイル７０１は、磁気刺激装置７０２により生成される磁場の望ましくない効果をオフセット、排除、または低減するために使用できる。特に、表面コイル７０１は、磁気刺激装置７０２により生成され表面近接組織、神経、および筋肉に望ましくない刺激を与える磁場の一部をオフセットする磁場を独自に生成しうる。また、表面コイル７０１により生成される磁場の値は、磁気刺激装置７０２により生成され治療価値を有する磁場が、実質的な干渉を受けず継続して患者内を通過できるようにしうる。

例えば表面コイル７０１により生成される磁場の強度およびタイミングは、いくつかの技術を使って生成しうる。これらの技術は、図１〜４を参照して説明した例のものと同様である。これらの技術を以下で説明するが、これらの例は明瞭性および追加説明の目的で提供したものであり、本発明で検討する排他的な例を提供するためのものでないことを理解すべきである。

例えば一実施形態では、電源７０５は、信号発生器７０４に電力を供給する。次に、信号発生器７０４は、表面コイル７０１から磁場を発生させるため、（電流および／または電圧信号などの）信号を表面コイル７０１に渡す。必要とされる表面コイル７０１の磁場の強度および位置は、信号発生器７０４または電源７０５により変更しうる。信号発生器７０４は、表面コイル７０１による場の発火と、磁気刺激装置７０２による場の発火との同期に必要なタイミングも提供しうる。また、表面コイル７０１の物理的および電気的な特性も変更可能である。

さらに異なる別の実施形態では、例えば、刺激回路７０３で電流を誘発することにより、動作の電力およびタイミングを信号発生器７０４に提供しうる。これにより、信号発生器７０４は、磁気刺激装置７０２に供給される電流値と、発火とを示す信号を受信する。この電流値は、表面コイル７０１により生成される磁場用に適切な強度およびタイミングを提供するため、信号発生器７０４により変換しうる。刺激回路７０３経由で磁気刺激装置７０２に供給される電流を誘発（したがって測定も）できる誘導装置（図示せず）を使うと、刺激回路７０３により電流を誘導することができる。

さらに異なる別の実施形態では、例えば表面コイル７０１は、いかなる外部信号発生器および電源からも独立して動作でき、磁気刺激装置７０２により生成される磁場に基づき単に磁場を生成しうる。この技術を使用すると、表面コイル７０１の電気的および物理的な特性に重点を置くことができる。特に、表面コイル７０１は、磁気刺激装置７０２により生成される磁場に反応し、治療用磁場が患者に侵入できるようにしながら、表面近接神経、組織、および筋肉に望ましくない刺激を与える磁場を排除または低減するように構成しうる。

図１〜４を参照して説明したとおり、表面コイル７０１は、可撓性回路パッドであって、前記パッドを治療位置へ固定可能にする接着材料を有する可撓性回路パッドの一部であってよい。あるいは、表面コイル７０１は磁気刺激装置７０２に固定しうる。また２つ以上の表面コイル７０１を使う場合は、一部の表面コイルを可撓性回路パッドに取り付け、他の表面コイルを磁気刺激装置７０２に固定することもできる。

図８は、電気刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる他の技術を例示したブロック図である。図８に示したように、システム８００は、電極８０２ａおよび８０２ｂと通信自在な電源８０１を含む。図８では電極を２つ示しているが、いかなる数の電極も使用できることを理解すべきである。

前述のとおり、磁気刺激装置５０１は磁束線５０５ａ〜ｄを生成し、これにより電場５０４ａ〜ｅが発生する。電場５０４ａ〜ｅは、患者頭部５０２内に望ましい電流および望ましくない電流の双方を誘導する。システム８００は、前記望ましくない電流により生成される不快感の問題を克服しつつ、前記望ましい電流が継続して患者への治療効果を有することができるようにする。特に、電源８０１は（電流および／または電圧などの）電力を電極８０２に供給する。電極８０２は、電源８０１から患者頭部５０２へと電力を伝達する。

電極８０２に供給される電力は、実質的に一定でも時間変化してもよい。電力が実質的に一定である場合、電極８０２を介して患者頭部５０２に伝達される電力は、電極８０２間の、または電極８０２に近接する患者の神経、筋肉、および組織中に実質的に一定な電場を生じる。電極８０２により生成されるこの電場は、特定の細胞（磁気刺激装置５０１により望ましくない刺激を受ける細胞）にバイアス（電圧）（をかける強度を有しうる。このバイアスレベルは、それら細胞のほぼ脱分極レベル、またはそれ以上になりうる。これらの細胞にほぼ脱分極レベル、またはそれ以上のバイアスがかかると、例えば電解質がそれらの細胞に沿って再配分され、その電解質が細胞膜を横切り輸送される能力が低下する。このように細胞膜を通って電解質が輸送される能力が低下すると、それら細胞が受ける可能性のある、磁気刺激装置５０１による刺激が低下する。これは、磁気刺激装置５０１により生成される誘導電場に細胞が繰り返し応答する能力がない場合があるためである。その結果、治療中に患者が感じていた不快感は軽減される。この例は実質的に一定な電源での関連で説明したが、電力は治療中常時供給されなくともよく、例えば、治療用磁気刺激に対応するパルスの開始後いつでもオフにしうることを理解すべきである。

磁気刺激の適用中供給される実質的に一定な電源に加え、あるいはその代わりに、電源８０１により供給される電力は時間変化するものであってよい。電源８０１からの時間変化する信号は、磁気刺激装置５０１により望ましくない刺激を受ける筋肉、組織、および／または神経の脱感作に使用しうる。特に、電源８０１は、特定の神経、筋肉、および／または組織を事前（すなわち磁気刺激装置５０１による治療パルス前に）刺激することにより、それらの神経、筋肉、および／または組織が本来であれば治療用であるパルスに望ましくない応答をする能力を低減するように構成しうる。

例えばＴＭＳでの関連では、皮質神経の応答時間定数は典型的に５０〜１００マイクロ秒の範囲であり、（頭皮など）末梢神経の応答時間定数は２００〜３００マイクロ秒の範囲である。末梢神経は、回復も皮質神経より遅いため、治療用磁気刺激の適用前に末梢神経を刺激すると、治療用磁気刺激に応答する末梢神経の能力が低下し、したがって治療用磁気刺激の結果患者が感じる不快感も軽減される。

以上では患者頭部５０２と直接接触する電極での関連でシステム８００を説明したが、システム８００は、例えば表面刺激コイルを使って誘導的に患者に電気エネルギーを与えてもよいことを理解すべきである。さらに、システム８００は皮質神経とその末梢神経での関連で説明したが、刺激することが望ましい神経が刺激することが望ましくない神経と同等かそれより速い応答時間を有するいかなる状況にもシステム８００が適用しうることを理解すべきである。また、患者に与えるバイアスまたは脱感作信号に必要とされるタイミングおよび周波数は、患者の特性および磁気刺激装置５０１の特性を含む多数の要因に応じて異なりうることを理解すべきである。

システム８００は、磁気刺激装置５０１から望ましくない刺激を受ける神経、筋肉、および組織を脱感作する働きをする薬剤と組み合わせて、またはそれと独立して使用することもできる。例えば、磁気刺激に対し神経、筋肉、および組織を脱感作または絶縁する際は、局所薬または注射薬を使用しうる。このような手続きは、鎮痛剤、麻酔薬、筋肉弛緩剤、または、麻痺剤などを含みうる。これらの薬剤は、磁気刺激装置５０１による治療前に投与しうる。

図９は、経皮的磁気刺激を使って患者を治療する技術９００を例示したフローチャートである。図９に示すように、工程９０１では患者の治療領域へ磁場を方向付ける。工程９０２では、患者および／または磁気刺激装置を含みうる治療領域に可撓性回路パッドを適用する。工程９０３では、前記可撓性回路パッドと患者との間に導電性ゲル材料を塗布する。工程９０４では、磁場で患者を治療する。

図１０は、経皮的磁気刺激を使って患者を治療する技術１０００を例示したフローチャートである。図１０に示すように、工程１００１では脳の一部を磁気的に刺激する。工程１００２では前記導体に信号を与え、工程１００３ではこの導体により電場および／または磁場を発生させる。工程１００４では、前記磁気刺激の関数としての電場および／または磁場の強度および位置を調整する。工程１００５では、前記導体により生成される電場および／または磁場を使って、皮膚近接刺激を低減および／または排除する。工程１００６では、磁気刺激で患者を治療する。技術１０００の諸工程は、図１〜８を参照して説明したシステムを使って実施しうる。

図１１〜１８では、他に考えられる導体構成をさらに示した。これらについても当然であるが、このような構成は排他的なものではなく、さらに詳しい説明を提供するためのものである。本発明は、本明細書に示したいかなる構成も、これらの構成のいかなる組み合わせも含みうる。

前述したように、前記導体の配置および構成は、刺激装置の特性、患者の特性、および前記導体の特性その他多くの可変量に依存する。本発明はこのような考えうる構成をすべて含むが、図１９では、明瞭性および説明のため特定の一例を示している。図１９に例示した一実施形態において、磁気コア装置は、部分的に半球で約２２０°延長するように、また３％ケイ素鋼積層で構築しうる。この一実施形態の例では、前記磁気コア装置は、米国電線規格（ＡＷＧ）８番のワイヤで８巻きしうる。この磁気コア装置は、１．７テスラで飽和するＭ−１９ステンレス鋼からなってもよい。また、このコアは、１００％の電力で供給される３６００アンペアのピーク電流に対応する２０，３６４ＡＴ、ＲＭＳで励磁しうる。さらに、この電流の周波数は、１９２ミリ秒の周期に対応する５２０８Ｈｚになりうる。

この装置により生成された磁場は容易に骨に侵入する。磁場が望ましい刺激を脳に与えるが、望ましくない刺激を頭皮に近接した神経、筋肉、および組織に与えるＴＭＳでの関連では、図１９に３次元場解析を例示した。図１９に示したように、電場は、磁気コア装置１９０１により生成される磁場の周りを巡回する。磁気コア装置１９０１により生成されるこの電場は円形状だが、前記導体により生成される電場は、前記導体が生成する局所場を除き、典型的に円形状ではない。

図２０は、２つの導体２００１および２００２に考えられる配置の１つを例示したものである。導体２００１および２００２は前記磁気コア装置１９０１との相対位置で示しているが、言うまでもなくこれらの導体は、例えば患者頭部を含む任意の対象物に対して位置付けうる。この特定の例では、約１０ボルトの電圧を導体２００１に印加でき、約−５ボルトの電圧を電極２００２に印加しうる。

ボックス２００３および２００４が外接する領域は、導体２００１および２００２により生成される場が磁気コア装置１９０１により生成される望ましくない場を効果的に相殺または低減する領域を示している。また、導体２００１および２００２に印加される電圧を変更すると、望ましい領域において最適に場を相殺または低減しうる。ボックス２００５が外接する領域など、場が最適に低減または排除されていない領域もありうる。

最適な導体のサイズ、構成、および位置を決定するため、磁気コア装置１９０１、導体２００１、および導体２００２により生成される電場は多数の具体的な点または位置について考慮され、適宜解析される。３つの源すべてにより生成される、表面上の任意点における電場は、次の式で表せる。

また、すべての場の合計は次の式で表せる。

ここで、Ｅ^{ｍａｇＡ}は、磁気コア装置１９０１により生成される電場の特定点における値を表す。同様に、Ｅ^{ｅｌｅｃＡ}およびＥ^{ｅｌｅｃＢ}は、それぞれ導体２００１および導体２００２により生成される電場の、同じまたは同様な特定点における値を表す。また、Ｅ_Ｚは垂直方向の電場、Ｅ_Ｎは方位角方向の電場を表す。導体２００１および導体２００２の種々の位置、サイズ、および構成についてコンピュータシミュレーションを実行すると、望ましい位置における望ましくない場の最適な相殺について決定できる。例えば、導体２００１および導体２００２は、垂直方向に移動し、方位角方向に延長し、寸法を調整することができる。また、前記式を使って導体２００１（Ｖ_Ａ）および導体２００２（Ｖ_Ｂ）に印加する最適な電圧を決定することもできる。

図２１は、ただ１対の導体２１０１および２１０２を使って、磁気コア装置１９０１により生成される場を低減する実施形態を例示したものである。典型的には、前記装置が生成する場の密度が最も強くなる領域で場を低減する際に（例えば磁気コア装置１９０１の場合は、前記コアの軸方向に沿って）、１対の導体を使用しうる。導体２１０１および２１０２間の電圧は３．８３ボルト、これらの導体はそれぞれ約１／８インチ（約３．２ｍｍ）に設定しうる。励磁信号は、５．２キロヘルツで２０，３６４アンペアターンになりうる。導体２１０１および導体２１０２は、それぞれ磁気コア装置１９０１の中心線から約０．８インチ（約２０．３ｍｍ）上および下に配置される。図では、見やすいように磁気コア装置１９０１から１／４を部分的に切り出して示した。

図２２Ａおよび図２２Ｂは、磁気コア装置１９０１により生成される電場を、前記導体２１０１および２１０２による相殺の有無で比較したグラフである。特に、図２２Ａおよび図２２Ｂに示したように、前記導体の存在により、磁気コア装置１９０１の電場パターンがコア軸Θ＝０に沿って畳み込まれ、この軸を離れる方向へシフトしている。その結果、表面上でのピーク場は、相殺のない場合の４．９１Ｖ／ｃｍから相殺のある場合の約４．４６Ｖ／ｃｍに低下している。

図２３は、６つの導体２３０１〜２３０６を使って、磁気コア装置１９０１により生成される場を低減する実施形態を例示したものである。この特定の例では、導体２３０１および２３０２がペアになり、導体２３０３〜２３０６がグループ化することにより、これら６つの導体が２つの電圧グループを構成している。図２３に示したように、導体２３０３〜２３０６は、それぞれ磁気コア装置１９０１の中心線から約１．５６２５インチ上および下に配置される。また、導体２３０１および２３０２は、それぞれ磁気コア装置１９０１の中心線から約０．８１２５インチ上および下に配置される。導体２３０１および２３０２の幅はそれぞれ２．５２インチで、導体２３０３〜２３０６の幅はそれぞれ１．１７インチである。導体２３０１および２３０２の間には１．８６Ｖの電圧が印加され、導体２３０３〜２３０６の任意ペア間には３．３７Ｖの電圧が印加される。さらに、導体２３０１〜２３０６は厚さ１／８インチである。

図２３に例示した導体構成では、磁気コア装置１９０１のピーク表面場は、相殺がない場合の４．９１Ｖ／ｃｍから、相殺がある場合の４．３６Ｖ／ｃｍに低減しうる。

上述したように、導体への電圧波形は、前記刺激装置により生成される場を最も望ましく相殺できるようにタイミングを図る必要がある。特に導体へ供給する電圧について、前記刺激装置での電流によりタイミングを図りうる。図２５は、このようなタイミング構成で考えられる単なる一実施形態例である。図２５）に示したように、例えば図１９〜２４を参照して説明したものと同様な磁気コア装置および刺激回路を使うと、電圧信号の前記導体への供給の適切なタイミングを、前述の前記ＴＭＳ例に関して考慮することができる。

前述のとおり、皮膚内に誘導される電圧は磁場の微分に比例する。また、前記刺激装置の導電率は典型的に比較的小さいため、前記刺激装置により生成される磁場の微分は、前記刺激装置に供給される電流の微分に実質的に類似する。図２４の上のグラフは、時間の関数としての磁気コア装置１９０１への電流が、減衰する正弦波であることを例示している。下のグラフは、場の相殺および／または低減をもたらすため前記電流に付随すべき導体の電位を例示している。前記電流はゼロから開始しうるが、前記電極の電圧はそうではない。表Ｉは、異なる構成における前記導体の電圧値をコア電流とともに示した例である。明らかに、磁気コア部材の励磁電流の増減に伴い、導体電圧も増減する必要がある。

表Ｉ電流および電極電圧対時間

時間（μｓ）電流（Ａ）１対の導体（Ｖ）２対Ａ（Ｖ）２対Ｂ（Ｖ）
５６２０５．２８９２．５６８４．６５４
１０１１００５．３３４２．５９０４．６９３
１５１６２０５．４１６２．６３０４．７６６
２０２１００５．４０６２．６２５４．７５７
２５２７４０４．９６１２．４０９４．３６５
３０３１００３．９８２１．９３４３．５０４
３５３５８０２．５１６１．２２２２．２１４
４０３６２００．８５８０．４１７０．７５５
４５３６６０ −０．５９０ −０．２８６ −０．５１９
５０３５００ −１．７４９ −０．８４９ −１．５３９
５５３２６０ −２．５８９ −１．２５８ −２．２７８
６０３０２０ −３．３０７ −１．６０６ −２．９０９
６５２７００ −４．０１１ −１．９４８ −３．５２９
７０２２２０ −４．５０８ −２．１８９ −３．９６７
７５１７４０ −４．６６６ −２．２６６ −４．１０５
８０１３００ −４．６４０ −２．２５４ −４．０８３
８５８６０ −４．６１９ −２．２４３ −４．０６４
９０４２０ −４．６７７ −２．２７１ −４．１１５
９５０ −４．７８８ −２．３２５ −４．２１３
１００ −５６０ −４．７１５ −２．２９０ −４．１４８
１０５ −１０４０ −４．３７３ −２．１２４ −３．８４８
１１０ −１３２０ −４．０９７ −１．９９０ −３．６０５
１１５ −１８００ −３．８６９ −１．８７９ −３．４０４
１２０ −２０８０ −３．５１５ −１．７０７ −３．０９３
１２５ −２５２０ −２．８７３ −１．３９５ −２．５２８
１３０ −２７２０ −１．９０８ −０．９２７ −１．６７９
１３５ −２８４０ −０．８８３ −０．４２９ −０．７７７
１４５ −２８４０１．０８２０．５２６０．９５２
１５０ −２６４０１．８７９０．９１２１．６５３
１５５ −２４４０２．４７０１．２００２．１７４
１６０ −２２４０２．９９１１．４５２２．６３２
１６５ −１８００３．２９０１．５９８２．８９４
１７０ −１５６０３．４１８１．６６０３．００８
１７５ −１２００３．５６１１．７２９３．１３３
１８０ −９２０３．６５５１．７７５３．２１６
１８５ −４８０３．４３９１．６７０３．０２６
１９０ −１６０２．６９０１．３０６２．３６７
１９５１００１．５３２０．７４４１．３４８
２００２２００．３１００．１５００．２７３
２０５０ −０．３５８ −０．１７４ −０．３１５
２１００ −０．４６３ −０．２２５ −０．４０８

以上の例示的実施形態は単に説明目的で提供しており、決して本発明を限定すると解釈すべきものではないことを理解すべきである。本明細書で使用する用語は説明および例示のためのものであり、限定するためのものではない。また、本明細書で説明した優位性および目的は、本発明を実施する各々の実施形態のみによりもたらしうるものではない。さらに、本発明は、特定の構造、材料、および／または実施形態を参照して本明細書で説明してきたが、本明細書に開示する特定の事柄に限定されるものではない。むしろ、本発明は、添付した請求項の範囲内に含まれる機能的に同等なすべての構造、方法、および用途へと拡張される。この明細書の説明の有益性を享受した当業者であれば、本発明の要旨を変更しない範囲で、種々の修正形態および変更形態をもたらすことができる。

図１は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減する技術を例示したブロック図。図２は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減する異なる別の技術を例示したブロック図。図２Ａは、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる別の技術を例示したブロック図。図３は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる別の技術を例示したブロック図。図４は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる別の技術を例示したブロック図。図５は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる別の技術を例示したブロック図。図６は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる別の技術を例示したブロック図。図７は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる別の技術を例示したブロック図。図８は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するさらに異なる別の技術を例示したブロック図。図９は、経皮的刺激を使って患者を治療する技術を例示したフローチャート。図１０は、経皮的刺激を使って患者を治療する技術を例示したフローチャート。図１１は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１２は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１３は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１４は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１５は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１６は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１７は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１８は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる追加導体構成を例示した図。図１９は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための、考えうる別の導体構成の例を示した図。図２０は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための２つの導体を配置する構成例を示した図。図２１は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための２つの導体を配置する構成例を示した図。図２２Ａは、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための２つの導体を配置したことによる相殺がある場合とない場合とで、磁気コア装置により生成される電場を比較したものをグラフ形式で示した図。図２２Ｂは、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するための２つの導体を配置したことによる相殺がある場合とない場合とで、磁気コア装置により生成される電場を比較したものをグラフ形式で示した図。図２３は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するため、磁気コア装置により生成される場の低減用に使用される６つの導体を伴う実施形態を例示した図。図２４は、経皮的刺激に起因する不快感を軽減するため、磁気コア装置により生成される場の低減用に使用される６つの導体を伴う実施形態を例示した図。

Claims

治療対象エリアである第１の位置に対して、頭皮の外側から、前記第１の位置と頭皮表面との間の第２の位置を付き抜ける磁場を適用し、
第１の位置にある治療対象エリアに周期的な磁気的刺激を与える経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）または反復経頭蓋磁気刺激（ｒＴＭＳ）装置と、
このＴＭＳまたはｒＴＭＳ装置による第１の位置に対する磁気的刺激の強度を維持しつつ、第２の位置に生じる磁気的刺激の強度を低減するための不快感低減装置と
を有するシステムであって、
前記不快感低減装置は、前記頭皮表面に対向して配置された導体を有し、前記ＴＭＳまたはｒＴＭＳ装置による周期的な磁気的刺激に連動して動作し、前記導体を前記第２の位置に対して前記ＴＭＳまたはｒＴＭＳ装置によって印加された磁気的刺激を修正するような反対磁場を発生するように動作させるものである、
ことを特徴とするシステム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記導体は回路パッド上に位置するものである、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、さらに、
第１の位置を治療するための経皮的磁気刺激装置を有する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、さらに、
第２の位置での経皮的刺激のための電気信号を提供する電気信号発生器を有する、システム。
請求項４記載のシステムにおいて、前記導体は前記電気信号発生器と連通しており、前記導体は前記第２の位置での経皮的刺激のための電気信号を伝達するものである、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、さらに、
前記磁気刺激装置の出力を決定する検出装置を有する、システム。
請求項６記載のシステムにおいて、前記検出装置は、前記磁気刺激装置により生成される磁場の特性を決定するものである、システム。
請求項６記載のシステムにおいて、前記検出装置は、前記磁気刺激装置の出力に基づき複数の巻きを有するループである、システム。
請求項６記載のシステムにおいて、前記検出装置は、前記磁気刺激装置の出力を表す信号を回路を介して前記導体に提供するものである、システム。
請求項９記載のシステムにおいて、前記信号は、前記磁気刺激装置に適用される刺激波形に反比例する波形を有する信号である、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記導体は、前記磁気刺激装置により誘導される表面近接刺激を低減するための物理的特性および電気的特性を有するものである、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記磁気刺激装置により誘導される表面近接刺激の低減は、磁束密度を低減することにより起こるものである、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記磁気刺激装置により誘導される表面近接刺激の低減は、前記磁気刺激装置により生成される磁場を、前記導体により生成される磁場と重ね合わせることにより起こるものである、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記導体は、前記磁気刺激装置により誘導される治療刺激を回避するように構成されているものである、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記磁気刺激装置は、弧形状のコア部材を少なくとも１つ有するものである、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記導体によって提供される磁場と前記磁気刺激装置によって提供される磁場の極性が反対である、システム。