JP2002200179A - 慢性疼痛症候群、震せん、痴呆、および関連疾患を治療する装置、並びに、高周波数、高強度の経皮電気刺激を用いて電気麻酔を誘発する装置 - Google Patents

慢性疼痛症候群、震せん、痴呆、および関連疾患を治療する装置、並びに、高周波数、高強度の経皮電気刺激を用いて電気麻酔を誘発する装置

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JP2002200179A
JP2002200179A JP2001330052A JP2001330052A JP2002200179A JP 2002200179 A JP2002200179 A JP 2002200179A JP 2001330052 A JP2001330052 A JP 2001330052A JP 2001330052 A JP2001330052 A JP 2001330052A JP 2002200179 A JP2002200179 A JP 2002200179A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 経皮電気神経刺激を利用して、内科系、精神
系、または神経系の疾患を治療、コントロール、または
予防する非侵襲的な装置を提供する。 【解決手段】 比較的高い周波数(例えば、約4000
0Hz) から比較的低い周波数(例えば、約250H
z) までの範囲の複数の刺激周波数パラメータを採用さ
れ、複数の刺激強度レベルの各レベルごとに複数の周波
数パラメータを適用する。最高周波数パラメータと最低
強度パラメータで刺激を与える段階と、刺激周波数パラ
メータを最低周波数パラメータに段階的に減少させる段
階と、周波数パラメータを最高周波数パラメータに増加
させるとともに強度パラメータ幣度パラメータの次に高
し、強度パラメータに増加させる段階と最高周波数から
最低周波数までの複数の周波数パラメータを通して再び
刺激を与える段階とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は・刷新な経皮電気神
経刺激法を利用して、種々の病状を非侵襲的に治療する
効果的な装置に関するものである。詳細には、ここに記
載されているものは、a)急性および慢性的な痛み(疼
痛) 、b)線維筋痛および反射交感神経ジストロフィな
どの慢性疾痛症候群、c)遺伝本態性震せんおよびパー
キンソン病に関連する震せんを含む、震せん症、d)電
気麻酔および電子的神経プロツクの発生、並びにe)ア
ルツハイマー病関連の痴呆の治療を、非侵襲的に処置す
る新規な装置である。また、可変強度および可変周波数
の独自な電気神経刺激プログラムを出力する前述の装置
を実行する装置にも関する。
【0002】
【従来の技術】経皮電気神経刺激は、手術後および外傷
後の急性疼痛処理・治療の補助的治療としての慢性難治
痔痛の症状緩和および一時的な処理のために主として利
用される治療方法としてよく知られている。上記経皮電
気神経刺激を利用する治療においては、患者の皮膚に電
気パルスを与える。このパルスは、一般的に約50〜2
00Hz(1秒あたりのパルス数) の低周波数のもの
で、急性または慢性の損傷を示す痛覚を抑制するように
神経系に影響を及ぼす。しかしながら、疼痛は、特別の
ことがない限り、身体の保護機構として役立つことがで
きる。一般に、皮膚の適切に選択された位置に2つの電
極パッドが貼付される。その後、弱い電気インパルスが
電極から皮膚に流れ、皮膚の下にある神経と相互作用を
起こす。これは、対症療法として、患者の慢性および急
性の痛みの双方を効果的に緩和することが実証されてい
る。しかしながら、経皮電気神経刺激(TENS) は、
疼痛の原因を治療する能力を全く有さず、むしろ、電気
エネルギーが神経系と単純に相互作用して、限られた時
間、疼痛を抑制または緩和しているに過ぎない。
【0003】ヒトの神経系は基本的に身体の通信システ
ムとして働き、身体の状態に関する情報が脊髄(および
/または脳) に伝達され、行動指令が脳(および/また
は脊髄) から、身体の他の部分に伝達される。このよう
に、神経系の中には、上行疼痛経路のような上行神経経
路と、下行抑制経路(DIP) のような下行神経経路と
がある。
【0004】簡単に言うと、侵害受容神経線維(詳細に
は、AδおよびC線維) の自由神経終末が受け取る痛み
インパルスが、種々のシナプスを経由して脳に伝えられ
る。詳細には、これらの一次ニューロンは脊髄の後角に
入り、二次ニューロンとシナプスを形成する。二次ニュ
ーロンは、脳幹または視床に突出している中継細胞、も
しくは、他の介在ニューロンまたは中継細胞とシナプス
を形成する介在ニューロンである。二次ニューロンは
(たいてい) 脊髄と交差し、新脊髄視床路(すなわち外
側脊髄視床路) と旧脊髄視床路とを含む、前外側系とな
る。前外側系の神経線維は、脳幹、中脳、視床を含む脳
の各部で終端する。
【0005】身体による疼痛抑制(調整) は、痛みの中
枢経路の連続シナプス接合部を介して痛みの起点からの
どこででも起こりうる。脳の大脳皮質の刺激は、例え
ば、疼痛抑制/調整の下行抑制経路(DIP) の次に、
視床に下行し、その後、中脳の水道周囲灰白質(PA
G) まで下行する。PAG領域は、モルヒネ様のエンケ
ファリンおよびエンドルフィンの分泌をつかさどるオビ
エート受容器を多く含んでいる。PAGからの神経線維
は、次に、脳幹の大縫線核(NRM) に下行する。NR
Mは、痛覚閾値レベルを上昇させ、抑制を抑える手段で
ある化合物(セロトニン) の分泌をつかさどる。NRM
から出た神経線維は、次に、脊髄に入り、他の抑制イン
ターニューロンとシナプスを形成して、γ−アミノ酪酸
(GABA)などの特殊で強力な痛み止め神経伝達物質
を分泌させる。
【0006】従来技術の電気装置および方法は、痛覚の
上行経路に影響を及ぼせることが実証されているが、神
経系の下行抑制経路に影響を及ぼす機能はほとんどまた
は全く無いことが明らかになっている。従来技術の経皮
電気神経刺激(TENS)法が痛みに影響を及ぼす際に
どのように作用するかについては、正確なメカニズムは
知られていないが、Aβ侵害受容線維に伝わる高速電波
を生成することにより、TENS電気刺激パルスが、A
δおよびC 線維への痛覚刺激の伝達を阻止するという説
もある。従来技術のTENS法に関してしばしば報告さ
れる問題の1つは、順化と適応である。すなわち、患者
は経皮刺激に順化し、痛みが復帰してしまう。そのよう
な場合、患者の処置適応を上回るように処置強度が増強
されるが、まもなく、最高強度レベルに達し、その後の
処置は効果が無くなる。
【0007】TENS刺激装置は、本質的には、所定の
固定または変動周波数で経皮的に電気パルス(すなわち
インパルス) を供給する電気パルス発生器である。一般
に、TENS刺激装置は、約50〜200Hz(ヘル
ツ) の範囲内の周波数で電気パルスを供給する。最も一
般的には、可変周波数TENS装置は、最小周波数設定
で刺激を開始し、その後、運動神経反応や患者の快適が
得られるなど、予め定められた事象が発生するまで、刺
激の周波数を上げるように操作される。そのような周波
数増加は、医師または他の医療職員によって調節される
こともあるし、更に多くの場合、患者自身によって調節
される。患者は、刺激パルスの周波数の増加に加え、装
置の刺激出力の強度(すなわち、振幅) を同時に増加す
ることもできる。
【0008】例えは、患者は、刺激の周波数と強度が順
次(連続的に) 高くなる種々の刺激「レベル」を選択で
きる。いずれの場合も、出カパラメータは、一般に、そ
の最低レベルから始まって、治療期間中に増加される。
通常、患者(または他の操作者)が担当医師の指示支持
にしたがって、治療期間中に増加される。
【0009】通常、患者(または他の操作者)が担当医
師の指示に従ってTENS装置の刺激レベルを上げる
と、以前より高い新レベルは最初何となく不快に感じら
れる。しかしながら、患者は経験上、自分の身体がまも
なくこの新しい高レベルの刺激に適応することを知って
いる。あるレベルの刺激に完全に適応すると、すなわ
ち、あるレベルの刺激が、処置対象となっている症状の
緩和に効かなくなると、患者は刺激レベルを上げる。し
たがって、先述したように、身体は電気刺激に対して適
応でき、よって、同レベルの疼痛緩和を得るためには、
刺激レベルを上げ続けることが要求され、往々にして、
最終的にはどんな刺激量も効果を奏さなくなる。
【0010】また、設計により、TENS装置の治療用
周波数が固定されていたり、治療時に予め選択された
(概して任意な根拠のない) 量に設定され、電気パルス
の強度(すなわち振幅) の調節しかできない場合もあ
る。TENS刺激装置の一般的な強度レベルは、30〜
200Vの範囲である。電気パルスの波形特性はいろい
ろで、例えば、対称な正弦波形、対称な2相波形、おお
びDCニードルスパイクなどを含む。一般に、異なる波
形は、他の波形を上回る何らかの利点を提供すると考え
られている。しかしながら、特定タイプの波形が別タイ
プの波形よりも首尾一貫して有利であるという明確な共
通認識は存在していない。分かっていることは、ニュー
ロンの電気活動の生成をつかさどる活動電位波形の一般
的な形状である。この活動電位の特徴は、ごく短時閥で
上昇し、ゆっくり減衰することである。経皮電気刺激が
どのように疼痛をコントロールするかについての正確な
メカニズムは分かっていない。TENS装置のパッチ電
極は、疼痛を治療するように利用される場合は、一般
に、患者の疼痛の近傍に貼付される。したがって、例え
ば、関節の痛みを治療するときは、電極は関節の近くに
貼られ、そこに刺激が与えられる。この局所刺激は、恐
らく、該当領域から脳に送られる疼痛信号に影響を及ぼ
すことによって、または、該領域から受信する信号の脳
認知に影響を及ぼすことによって、患者の痛覚を緩和す
るように神経系に作用する。痛みを感じたり、痛みに影
響を及ぼす身体の自然なメカニズムでさえも良く理解さ
れていない。
【0011】しかしながら、神経細胞および脳細胞の化
学的および/または電気的刺激に応答して、神経細胞お
よび脳細胞からいろいろな生化学物質が放出されること
が知られている。これらの神経伝達物質は、抹消神経系
と中枢神経系との間および内部の電気メッセージの伝達
を助ける。前述のTENS装置が、神経系の上行経路に
影響を及ぼすために使用されるのに対し、埋込型電気刺
激装置は、神経系の下行運動経路に影響を及ぼすために
使用されてきた。これらの電気刺激装置は、直接的な電
気刺激によって脳の特定領域に影響を及ぼすために患者
の脳に外科的に埋込まれる。例えば、視床および/また
は大脳基底核などの適切な脳領域に刺激電極を埋め込む
ことによって、脳内の神経活動に影響を与え、失動、運
動緩慢または硬直などの運動障害および多動性障害の症
状を減少させることができる。例えば、ライズ(Ris
e) 他による米国特許第5,716,377号を参照さ
れたい。したがって、このように脳を刺激することによ
って、下行運動経路の末端の骨格筋が影響を受ける。脳
への電極の外科的埋込ならびに脳への直接的な電気刺激
は危険を伴う手法であり、最も極端な症例に対してのみ
行うべきであり、危険の少ない処置がうまくいかなかっ
た後に利用されることが好ましいことは明白である。種
々の病状および障害は、脳および/または神経系に関係
しており、したがって、医薬品および/または電気刺激
を利用した治療が適している場合がある。例えば、19
98年2月10日付でライズ(Rise) 他に発行され
た米国特許第5,716,377号には、患者の脳に埋
め込まれた電極によって運動障害を治療する方法が記載
されている。同様に、1998年2月3日付けでウォー
ド(Ward) 他に発行された米国特許第5,713,
923号には、1種類以上の医薬品と組み合わせて脳埋
込み電極を利用する、てんかんの治療法が記載されてい
る。いろいろな疾患および/または障害を治療するため
の、ある特定の神経、特定の神経/脳領域および/また
は特定の筋肉に対する電気的刺激の効果が記載されてい
るが、そこから得られる通則はほとんどない。すなわ
ち、どのようなタイプの神経刺激または薬物療法が当該
治療対象(障害) に効くのかを予測することは、依然と
して極めて難しい。
【0012】本態性震せん(E.T.) は、米国だけで
500万人以上を苦しめている運動障害である。成人の
最も一般的な運動障害であるこの病気は、パーキンソン
病関係の震せんの約20倍以上も蔓延しており、良く理
解されていない遺伝性疾患である。年齢60歳以上の老
人1000人中32人が、E.T.を頼っていると推定
される。この病気を持っている人の約95%が、手が用
をなさなくなるほどの両手の震せんすなわちコントロー
ルできない両手のふるえを経験している。また、E.
T.は、頭部震せん(揺動) の主原因である。頭部震せ
んは、患者にことさらに障害をきたし衰弱させ、且つ治
療が極めて困難である。E.T.の患者は、特に重症の
場合は、震せんをつかさどる脳の一部を破壊するという
難しい危険な脳外科手術を受けるものと決まっていた。
残念なことに、この外科手術は、患者の手および/また
は頭の知覚異常または打診痛知覚ならびに運動性言語お
よび/または嚥下機能の不故意の永久障害または破壊
(すなわち麻疹) の原因となる可能性がある。本態性震
せんに関する選択肢のうちの最新治療は、薬物治療であ
る。しかしながら、E.T.患者の推定60%には薬物
療法が動かず、したがって、その状態のままで生活する
か、あるいは更に危険で更に侵襲的な形態の治療に頼ら
なくてはならない。薬物療法が「うまくいった」ときで
さえも、頭部震せんが減少することは滅多に無い。つま
り、薬物療法は手の震せんにしか効かないようである。
また、患者の身体は通常、薬物療法に順化し、薬物投与
量を増やすことが必要になり、しばらくすると効き目が
悪くなる。このため、同レベルの緩和を得るまたは維持
するためには、薬物を頻繁に変更する必要がある。
【0013】米国では、1997年までは本態性震せん
疽を緩和する薬物療法に代わる唯一の方法は、震せんを
起こすと考えられる視床の一部を外科手術で破壊するこ
とであった。1997年(ヨーロッパでは1995年)
に、本態性震せんの治療用の埋込型電子刺激装置が承認
された。この装置は、患者の視床に深く埋め込まれ、患
者の脳構造への電気刺激を利用して震せんをコントロー
ルする。しかしながら、この装置は、震せんの片側(す
なわち、片手だけの震せん) のコントロールにしか効果
がない。また、特に処置の侵襲性からして、この装置の
成功率は高くはなく、ある研究では、パーキンソン病患
者113名中約67%が震せんのコントロールを経験
し、本態性震せん患者83名中約58%に緩和が認めら
れた。ほとんどすべての本態性震せん患者は両側震せん
(両手の震せん) を患っているため、脳への埋込を希望
する患者は、少なくとも、複数の埋込を同時に利用でき
ないのであれば、できるようになるまでは、どちらの手
をコントロールできるようにするか選択しなくてはなら
ない。現在までこの治療は承認が取れていない。また、
脳内埋込は、揺動(頭部震せん) に全く効果を有しな
い。
【0014】例えば、ライズ(Rise) 他に発行され
た米国特許第5,716,377号には、従来技術の埋
込型脳刺激装置が記載されている。この特許には、患者
皮下に埋め込まれているパルス発生器に患者の皮下を通
って達する電極リードを皮下に有する、患者の脳幹神経
節または視床に埋め込まれる刺激電極を備えるインプラ
ント式(埋め込み式) 装置の利用が記載されている。ま
た、この米国特許第5,716,377号には、震せん
を感知するセンサを含む埋込型装置も記載されている。
このセンサも患者に埋め込まれ、パルス発生器に接続さ
れる。この脳刺激装置は、電圧0.1〜20V、周波数
2〜2500Hzの間で操作される。このような装置
は、装置自体に約10,000ドル、所要外科手術に約
25,000ドルと費用がかかり、約3年毎にパルス発
生器の交換を要するので更に外科手術と費用が必要とな
る。
【0015】本態性震せんおよびパーキンソン病と同様
に、アルツハイマー病などの痴呆症も基本的に脳の疾患
である。アルツハイマー病は、脳内の神経細胞が死に、
その結合が低下していく変性障害である。痴呆の最も一
般的な原因であり、米国における成人の4番目に大きな
死因である。遺伝、環境毒素、老化していく身体の内部
の生化学的変化など、種々の原因因子が仮定されている
が、この病気の明確な原因は特定されていない。
【0016】アルツハイマーの患者は、脳内の神経伝達
物質(特にアセチルコリンとして知られている神経伝達
物質) のレベルが一貫して異常に低い。この神経伝達物
質の減少により、記憶(特に短期間記憶) の喪失、行動
の変化、言語の適切使用不能、および熟練した活動の実
行不可能を含む、精神過程および知的作用の漸進的劣化
が生じる。アルツハイマー病患者の死体解剖から、脳の
臨界記憶および学習中枢の中において、β−アミロイド
タンパク質を主として含むタンパク質斑が形成されてい
ることが明らかとなった。ラットに対する研究から、β
−アミロイドに起因する神経損傷はP物質の注入によっ
て阻止できることが実証されたため、アルツハイマー病
のコントロールを目的とする研究努力の大部分は、P物
質および他の脳内生化学物質に集中している。
【0017】現時点では、アルツハイマー病の治療また
は予防法は存在しない。しかしながら、米国では、この
病気のコントロールに利用される2種類の医薬品が承認
されている。この2種類の医薬品は、いずれもアルツハ
イマー病の退行過程を長期にわたって軽減するものであ
ると実証されていないが、少なくとも一方は、6ヶ月間
調査した患者の84%の記憶および警戒(覚醒) の低下
を停止できることが最近になって証明された。アリセプ
ト(Aricept) として知られているこの医薬品
は、また、他の承認医薬品で認められる肝毒性の副作用
を明らかに生じるものではない。このように、アルツハ
イマー病治療の薬物療法に関する研究は続けられてい
る。
【0018】近年、特定脳神経の電気刺激による痴呆症
の治療が開示されている。1993年12月14日付け
でウェルニッケ(Wernicke) 他に発行された米
国特許第5,269,303号には、痴呆の患者を治療
するために迷走神経を刺激することが記載されており、
また、1996年7月30日付けでサパラ(Zabar
a) に発行された米国特許第5,540,734号に
は、痴呆症を含む種々の神経系、内科系、および精神系
の疾患を治療するために三叉神経および舌咽神経の一方
又は両方を刺激することが記載されている。しかしなが
ら、残念なことに、これらの方法は、特定の神経に刺激
電極を直接に埋込ことを前提にしている。これは、治療
を受け入れるために患者が大手術を受けなくてはならな
いことを意味するものであり、また、治療範囲は電極が
埋め込まれる特定の神経に限定されることを意味するも
のである。したがって、装置を埋め込んだものの、痴呆
の症状を緩和するように作用しなかった場合(最悪なケ
ースとして、神経刺激によって過度の副作用が生じる場
合) には、装置を手術によって摘出するか、装置の動作
を停止させて患者の体内に残さなくてはならない。
【0019】以上のように、痴呆症および/または運動
障害などの神経(学) 関連の疾患を治療するための、安
価で非侵襲的な方法が必要とされている。この方法は、
上記疾患に関連する重症の症状を軽減するのに効果的な
ものでなくてはならない。特に、本態性震せんやパーキ
ンソン病関連の震せんなどの運動障害については、両手
震せんおよび頭部震せんの双方を緩和する方法が必要と
されている。同様に、アルツハイマー病などの痴呆症に
ついては、痴呆症関連の悪化を遅らせることでさえ歓迎
されるであろう。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、種々の脳内
化学物質を生成する神経モジュレータ(neuro m
odu1ator) として作用する独自の電気刺激装置
を利用して、複数の刺激強度パラメータのそれぞれにお
いて最高周波数から最低周波数まで複数の周波数パラメ
ータの全部が適用されるように、複数の刺激強度と複数
の刺激周波数パラメータとを採用し、種々の病状および
障害を非侵襲的に治療、コントロール、および/または
予防する装置を提供することによって、前述ならびに他
の目的を達成するものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、下行抑制経路
と神経伝達物質の生成に影響を及ぼすことによって種々
の疾患を治療するものである。そのような治療結果は、
経皮神経刺激によって達成される。これは、これまで開
示または実証されたことのない方法である。
【0022】本発明に係る装置は、本態性震せんやパー
キンソン病関連の震せんなどの震せん症、アルツハイマ
ー病、皮質、皮質下、および多発梗塞性痴呆などの痴呆
症、および線維筋痛および反射交感神経ジストロフィな
どの疼痛性変性障害の治療、コントロール、および予防
に有用である。この好適な装置は、最初に最高周波数パ
ラメータと最低強度パラメータとで刺激する段階と、強
度パラメータを一定に維持しながら、時間の経過に伴っ
て指定の方法で周波数パラメータを最低周波数パラメー
タまで減少させる段階とを含んでいる。次の処置段階
は、第2の高い刺激強度パラメータで、刺激周波数パラ
メータを最高周波数パラメータに上げることである。そ
の後、強度パラメータをこの2番目に高いレベルに維持
しながら、刺激周波数パラメータを、より低い強度パラ
メータの場合に以前行ったのと同様に減少させる。
【0023】
【発明の実施の形態】まず、この発明の概要を説明する
と、以下の通りである。痛みは周囲の危険な環境から個
体を保護するための重要な機能であり、生来の合目的的
な自衛反応である。この痛みを引き起こすにはある一定
レベルの刺激が必要となる。一般に痛みはそれを受容す
る受容器から始まり、脊髄の伝導路を介し、脳のさまざ
まな部位に伝えられることによって初めて痛みとして認
識される。一方、痛みの意識を生じる前に反射系がすで
に痛みに対応しており、脳の認識によって対応策をはか
り、傷害から身体を守ることになる。
【0024】皮膚と皮下組織にある知覚神経の内、痛覚
と関係があるのは、真皮以下に分布する自由神経終末と
細い神経線維である。生体がある種の侵害刺激を受ける
と、その侵害刺激に反応する受容器が興奮する。そし
て、その受容者の興奮につづいて痛みの神経線維に活動
電位が発生し、末端から中枢へと伝達される。たとえ
ば、皮膚に機械刺激、熱刺激、化学物質刺激などの侵害
刺激を与えると、これらの侵害受容器が興奮し、そのイ
ンパルスは求心性神経線維を介し中枢へと伝えられる。
【0025】末梢紳経は、興奮伝導速度の異なる神経線
維の集まりで、伝導速度の速い順にA線維、B線維、C
線維と呼ばれる。A線維はさらにAα線維、Aβ線維、
Aγ線維およびAδ線維に分けられる。A線錐およびB
線維は有髄線維、C線維は最も細い無髄線維である。
【0026】有髄繊維の興奮伝達速度は、その直径に比
例する。皮膚から中枢神経系へ感覚情報を送る求心性線
維は、主として、Aβ線維、Aδ線維およびC線維であ
る。皮膚の侵害受容器は皮膚に分布する有髄線椎の中で
最も細いAδ線維とそれよりもさらに細い無髄線維のC
線維の終末部で、自由終末と呼ばれる。
【0027】上記のように、神経線維の種類によって痛
みのインパルスが伝わる速度も異なる。一般に、神経の
伝導速度は神経線維の直径によって決まり、痛みを伝え
る神経線錐は伝導速度の速い(平均15m/秒)、太い
(平均3μm)Aδ繊維と、伝導速度の遅い(平均1m
/秒)、細い(平均0.5μm)C線維に分けられる。
前者は有髄神経線維で速い痛み(fastpain)
を、後者は無髄神経線維で遅い痛み(slowpai
n)を伝える。また、後者は神経系以外の身体のあらゆ
るところに存在する。Aδ線維への刺激により生じる痛
みの性質は、短時間に判別できるような限局した鋭い刺
すような痛みである(たとえば歯痛)。一方、C線維に
よる痛みの性質は、長時間の原始性で鈍い疼くような痛
みである(たとえば火傷の痛み)。また、Aδ線維は主
として侵害的機械刺激、または侵害的熱刺激(約前者の
20〜50%)に応答し、C線維は多種類(機械刺激,
熱刺激,化学物質刺激)の侵害刺激に応答するためpo
lymodel(多様式)とよばれている。
【0028】持続的なストレスや短期間の侵害刺激、ス
トレス刺激などによって、痛みは一時的にブロックされ
ることをしばしば経験する。この事実は、痛み信号が脳
へ伝わる途中に中枢の内因性鎮痛機構が存在することを
示唆している。この機構は、下行性痛覚抑制系として働
く、オピオイドペプチドを介する鎮痛系である。一方、
非オピオイドペプチドのノルアドレナリン系もある。こ
れらの細胞が興奮すると痛みの信号の伝達が抑制され、
ゲートは閉じる。たとえば、興奮、怒りなどの情緒的な
変化、電気鍼、TENSおよびレーザー鍼の刺激によっ
て脳や脊髄の痛み制御中枢が賦活され、除痛効果を得る
ことができる。
【0029】上記のように、オピオイドやオピオイド様
物質が脳内のオピオイド受容体に結合することで鎮痛効
果が現れることが発見されている。また、脊髄内のオピ
オイドペプチドは、ほとんど固有脊髄ニューロンに存在
し、これらは主としてエンケフアリンとダイノルフィン
であり、疼痛制御機構を作用させる神経伝達物質であ
る。中脳水道周囲灰白質に存在するエンケフアリンは、
エンドルフィンとよばれている。すぐれた鎮痛薬である
モルヒネの構造は、エンドルフイン分子の一部と類似し
ていることから、エンドルフイン受容体と結合し易く、
鎮痛制御機構を活動させ鎮痛作用をもつと考えられてい
る。以上が参考文献等に記載されている事項である。
【0030】従来、50〜200Hz程度の低周波治療
器によって疼痛を緩和するものがあったが、低周波数の
刺激は、上記Aβ線維、Aγ線維およびC線維の内、A
β線維にしか作用していないと考えられる。低周波数の
刺激は、太いAβ線維の上記上行路をブロックするもの
であり、いわば対症療法でしかない。しかも、人体は刺
激に慣れる傾向があり、最初の刺激は次回には刺激強度
を上げないとあまり効かなくなる。
【0031】この発明は、高周波(40K〜60KH
z)の刺激が上記Aδ線維およびC線維を伝達すること
を利用している。Aδ線維およびC線維を伝達する電気
刺激は上記内因性鎮痛機構に作用し、この機構は下行性
痛覚抑制系として働くのである。すなわち、高周波(4
0K〜60KHz)の刺激によって、エンケフアリンと
ダイノルフィンといった疼痛制御機構を作用させる神経
伝達物質が発生し、これが鎮痛制御機構を活動させ鎮痛
作用を引き起こす。このことは、後述するように、この
発明の電気刺激により治療後の人体の血液中のベーター
エンドルフィン、セロトニン、ACTHが上昇すること
から確認されている。上記神経繊維を伝達するパルス
は、立ち上がりが早く、立ち下がりの遅い三角波であ
る。立ち上がりの早い部分は、C線維の伝達分と考えら
れ、尾を引く立ち下がりの部分は、伝達速度の遅い、A
δ線維およびC線維を伝達する電気刺激と考えられる。
【0032】高周波(40K〜60KHz)の刺激が、
穴(直径)の小さいAδ線維およびC線維へのマッチン
グが取れ、該線維中を伝達し、上記立ち下がり波形の部
分を形成するものと推測される。上記低周波数での電気
刺激は、家庭の電源(50Hzの交流)に乾いた手で感
電した状態に似ていて、ピリピリした感覚がある。一
方、上記高周波数での電気刺激は、いわば高出力のオー
ディオ・スピーカの端子に触れているようなもので、上
記のようなピリピリした感覚はない。典型的な例でいう
と、この発明の電気刺激装置の出力は、500オーム、
0.1μfの負荷で、ピーク電圧で28.5V(pea
ktopeak電圧:57V)である。
【0033】この発明の特徴を列記すると、以下の如く
なる。 (1)まず、周波数変化において急峻な立ち上がり及び
立ち下がりの高周波(40K〜60KHz)の刺激を与
え、次いで徐々にその周波数を下げながら同じ出力の刺
激を低い周波数にまで掃引していく。
【0034】この場合、この逆の操作、すなわち低い周
波数から高い周波数への掃引は効果がない。なぜなら、
低い周波数の刺激は、痛みをブロックするだけの対症療
法であり、高い周波数へ移行したときには痛みは復活し
てしまうし、また高周波数の刺激による疼痛制御機構を
作用させる神経伝達物質が発生するには多少の時間がか
かるからである。
【0035】まず、高周波の刺激により疼痛制御機構を
作用させる神経伝達物質を発生させ、神経伝達物質の発
生のピークと合わせて、低周波の疼痛のブロックをする
ことが重要である。 (2)上記周波数を下げていくカーブには特徴がある。
単調に一定の変化率で周波数を下げていっても効果がな
い。
【0036】その理由は定かでないが、臨床結果がその
ことを示している。後述するように、高周波数での変化
率は急激である。 (3)上記周波数を掃引する過程は、次回は刺激強度を
多少増加させて行う。これは前述の如く、人体は刺激強
度に対する慣れが生じ、同じ強度では効果が薄れていく
からである。厚生省の基準で、医療用治療器は50m
A、家庭用治療器は20mAが電流の上限と定められて
いる。この発明の装置では、各掃引中は電流一定、もし
くは電力(電流・電圧)一定で制御され、上記厚生省の
基準値を超えないように制御される。
【0037】以下、この発明を詳述する。脳を含む神経
系は、脳から身体の他の部分へ、身体の他の部分から脳
へ、および神経系自体の内部で、情報および指令を伝え
る身体の通信ネットワークとして作用している。これら
の機能を実施するときに、特に神経系および脳は、神経
伝達物質として知られている特定の生化学メッセンジャ
ーを利用して、この情報および指令の伝達を実行する。
例えば、特定神経に刺激電極を埋込むことによる神経へ
の電気刺激は、神経細胞から1つ以上の神経伝達物質を
放出させることによって、この伝達系に影響を及ぼす可
能性があることが知られている。
【0038】非常に多くの病状および障害は神経系およ
び/または脳に関連したものであり、その多くは、神経
伝達物質の活動または活動不足に影響を及ぼす、また
は、これに由来するものと考えられている。例えば、本
態性震せんやパーキンソン病などの震せん症、アルツハ
イマー病に見られるような皮質痴呆、パーキンソン病に
見られるような皮質下痴呆、および多発梗塞性痴呆など
の痴呆症、ならびに線維筋痛および反射交感神経ジスト
ロフィなどの窓痛性変性障害は、いずれも、脳および/
または神経系に関与し、神経伝達物質の活動に関係する
こともある。
【0039】本願明細書に記載されクレームされる新規
な装置の好適実施形態では、前述ならびに他の疾患を治
療、コントロール、および/または予防するために、独
自の経皮電気神経刺激技術が採用される。そのような目
的で経皮神経刺激を利用することは今までないこともな
いが、本願明細書に記載された特殊で新規な装置は、比
較例がない程有効な方法である。例えば、好適実施形態
において、本願明細書に記載の装置によれば、神経伝達
物資の血中濃度が増加する。これまで知られていない現
象である。従来技術の経皮神経刺激装置の大部分は、
「適度に低い」から「非常に低い」範囲の周波数で単一
レベルの強度の電気刺激を身体に与えることによって作
用するものである。通常、患者は、周波数および強度の
一方または両々を調節することができ、その後、装置
は、治療中に、これらの選択パラメータでのみ刺激す
る。これに対し、本願明細書に記載の装置は、刺激強度
を単一の低強度に維持しながら、非常に高い周波数から
開始して複数の周波数を経て最低周波数に掃引(移行)
される複数の周波数で、予め決められたパターンで刺激
することによって作用するものである。一回の掃引が行
われると、刺激強度が段階的に高くなり、高くなった新
強度で全周波数掃引が実施される。
【0040】本願明細書に記載されクレームされている
装置の周波数範囲は、一般に、好ましくは約60000
Hz〜100Hz、最も好ましくは約40000Hz〜
400Hzである。これは、約50Hz〜200Hzで
作動する最も一般的な経皮電気神経刺激装置および方法
と全く異なっている。各(単一) 強度レベルでの治療時
間(1回の周波数パラメータの掃引で刺激に費やされる
時間) は、1〜30分であることが好ましい。この時間
は、更に好ましくは1〜20分であり、最も好ましくは
1〜15分である。許容刺激強度の範囲は重要ではない
が、一般に、約0〜100Vであり、好適実施形態で
は、0〜60Vである。好適な刺激装置は、約40Aで
作動するが、これもそれほど重要なことではない。重要
なのは分布曲線(周波数曲線) に沿って複数の周波数パ
ラメータ全体を通して掃引する一般的な方法が、連続的
に増加する少なくとも2つの強度レベルで行われること
である。したがって、例えば最も好適実施形態におい
て、以下に詳細に記載されるように、装置の最大出力電
圧(強度) は、最低パラメータの5.7V(レベル
1)、第2パラメータので10・4V(レベル2) 、以
下同様に、最高強度パラメータの57V(レベル10)
までというように、10個の異なる強度パラメータ(す
なわちレベル) に均等に分けられる。1回の治療プログ
ラムにすべての強度レベルが必ずしも使用されるわけで
はないが、これらの使用レベルは、分布曲線の一回の掃
引全体(全域) に利用される。
【0041】ここで図1を参照すると、本願明細書に記
載されている装置を実施する場合に利用される好適な経
皮神経刺激装置のブロック図が記載されている。この好
適な経皮神経刺激装置は、デジタル周波数発生器を有
し、両極性で、周波数可変、振幅可変の患者出力信号の
2つの独立チャネルを提供する。これらの出力信号は、
皮膚電極(好ましくは各チャネルについて2個ずつ) を
介して患者に接続される。出力の周波数と振幅は、フロ
ントパネルのスイッチ類によって、または、周波数の場
合は手持式遠隔制御装置によっても調節できることが好
ましい。振幅(強度) および周波数(バイアス) の設定
をオペレータに視覚的に示すために、フロントパネル上
の数字および棒グラフの形のLED表示を利用してもよ
い。この経皮神経刺激装置は、電池式で、マイクロプロ
セッサによって制御されることが好ましい。このよう
に、好適な装置は、概念上、2チャネル式で、周波数可
変、振幅可変の、方形波周波数発生器である。以下に詳
述されるように、当該装置は、最高周波数曲カで操作が
開始され、他の出カパラメータ(振幅および電流) の増
加に伴って所定の変化率で最低周波数まで減少させられ
ることが好ましい。この周波数掃引は、10個の順次増
加する強度レベルのそれぞれについて繰り返されること
が好ましい。
【0042】また、本願明細書で使用が検討される経皮
刺激装置は、装置筐体の裏側に5つの入/出力コネクタ
が取り付けられていることが好ましい。入/出力コネク
タとして、例えば、各チャネル用の出力コネクタ、電池
充電用の入力コネクタ、手持式遠隔制御装置用の入力コ
ネクタ、および治療記録装置用の出力コネクタなどがあ
る。この装置に採用される電池は、12Vの再充電可能
ゲル電池が好ましいが、他の電池タイプおよび電圧レベ
ルを選択することも可能である。この電池によってシス
テム全体に電力が供給される。電池は、壁取付け充電器
を充電器入力コネクタに接続することによって再充電さ
れる。そのような電池は、患者に使用されるバイアスお
よび振幅の設定および個々の患者の負荷によって幾分か
左右されるが、概して数時間の寿命である。
【0043】本願明細書で検討されているように、装置
の前面表示部は、表示が見えるようにr煙色の(smo
ked) 」透明なウィンドウを備えた薄膜スイッチシー
トになっている。表示部は、例えば、8桁の数字LED
と、それぞれ10個の棒素子を含む2本の棒グラフLE
Dと含み、以下の変項・変数記号が表示されることが好
ましい。(1) チャネル1の強度(2桁+小数) 、
(2) チャネル1のバイアス(2桁+小数+10段階棒
グラフ) 、(3) チャネル2の強度(2桁+小数)、及
ぴ(4) チャネル2のバイアス(2桁+小数+10段階
棒グラフ) 。フロントパネル表示部には、r電源オン」
およびr電池充電中」をそれぞれ示す上記以外の2つの
LEDも含まれることが好ましい。それぞれのチャネル
毎に5つの制御スイッチ(チャネルON/OFF、強度
UP、強度DOWN、バイアスUP、バイアスDOW
N) があることが好ましい。薄膜スイッチパネルはディ
スプレイボードに接続され、ディスプレイボードはマイ
クロプロセッサボードに接続されている。この接続によ
り、マイクロプロセッサは、フロントパネルスイッチが
閉じると、それを検知して、表示と患者出力とを適切に
制御できる。
【0044】図1に示されているように、回路の大部分
を含んでいるマイクロプロセッサボード20が設けられ
ている。マイクロプロセッサ20として、例えば、プロ
グラム記憶用に外部EPROM22を利用する8ピット
のモトローラ(Motoro1a) 68HC11装置を
採用してもよい。EPROM22は、約8Kバイトのも
ので、アドレスラッチと適切なストロープデコード(s
trobedecode) 論理を利用してプロセッサと
インタフェースされる。プロセッサのクロックは、約8
MHzで作動する、水晶制御式のものであることが好ま
しい。プロセッサは、残りの回路と入出カボート経由で
通信する。その内の1つは内部アナログーデジタルコン
バータを含んでいる。装置に電源が投入されると、プロ
セッサは瞬間的に停止し、次いでEPROMメモリから
命令を取り込んで実行する。装置の電源が入っている限
り、プロセッサは動いている(命令の取り込みと実行を
行っている) 。プロセッサの主機能は、オペレータ制御
スイッチおよび手持式遠隔制御装置から情報を読み取
り、出力の振幅および周波数を調節し、関連データを表
示用にディスプレイボードに送信することである。
【0045】好適実施形態では、ON/OFFスイツチ
および緊急停止スイッチリレイ24が、12V電池の陽
極と直列に接続されている。したがって、これらのスイ
ッチの一方がOFFのときは、電池の電流はマイクロプ
ロセッサボードに流れない。ONのとき、マイクロプロ
セッサボードにDC12Vが供給される。救急停止スイ
ツチの回路には、リレイを開閉するためのSCRが採用
されている。したがって、この回路が一旦作動すると、
主電源を切って投入しなおすことでしかリセットできな
い。
【0046】3つの領域(5Vレギュレータ26、DC
ステップアップレギュレータ28、およびパツテリ電力
低下検出回路30) には、基本的に12Vの電圧がかけ
られる。
【0047】5Vレギュレータ26は、標準的な線形直
列インライン(in−1ine) レギュレータにするこ
とも可能である。その後、出力が5Vに調整され、大部
分の回路(マイクロプロセッサ、メモリ、ディスプレイ
ボード等) の動作電源となる。DCステップアップレギ
ュレータ28は、12VのDC入力を約40VのDC出
力に増大するために使用される誘導スイッチングレギュ
レータである。スイッチングレギュレータは、負荷に応
じて高周波数で変動する。1サイクルの変動で、電流が
インダクタを通過して磁場が形成される。交番サイクル
で磁場が減衰すると、大容量捕獲コンデンサに蓄えられ
る高電圧が誘導される。捕獲コンデンサの陽極は40V
の出力点であり、スイッチングレギュレータ回路に帰還
されて、この電圧の閉ループ調整を生じさせる。スイッ
チングレギュレータは、出力をDC40Vに維持するた
めに、周波数とデューティサイクルとを変化させる。こ
の40Vというのは、出力段階強度制御増幅器の電源電
圧である。バッテリ電力低下検出回路30も設けられて
いる。バッテリ電力低下検出回路30は、12V電池の
供給電力が所定値以下に降下したと判断すると、プロセ
ッサ上のハードウェアー時停止操作を行って、ハードウ
ェアを安全状態に移行した上で遮断する。また、バッテ
リ電力の低下は、「bA Lo」または同様な情報メッ
セージをディスプレイボード52に表示することによっ
てオペレータに知らされる。
【0048】プロセッサの主要機能の1つは、ユーザ遠
隔制御装置32とフロントパネルスイツチ類34とを監
視することである。ユーザ遠隔制御装置32は、単純な
線形すべりポテンショメータであることが好ましい。ユ
ーザ遠隔制御装置32は、電源(+5V) とアースとの
間に接続され、そのワイパ(移動接触子) が出力部を形
成する。したがって、その出力は、DC+5Vと0Vの
間の値であり、ワイパ位置により決まる。この信号は、
マイクロプロセッサ上のアナログーデジタル(A/D)
コンバータの入力に供給される。A/Dコンバータは、
8ビツトの分解能を有することが好ましい。こうして、
DC0〜5Vの入力が0〜255のデジタル数値に変換
される。その後、この数値はプロセッサによって、出力
パイアスの設定(周波数) を制御するために使用され
る。バイアスと周波数とは反比例の関係にある。すなわ
ち、バイアス0.0は最高周波数を与え、バイアス9.
9は最低周波数を与える。10個のフロントパネルスイ
ッチは、それぞれ、マイクロプロセッサの個々のポート
に接続されている。いずれのスイッチも、その反対側は
システムのアースに接続されている。
【0049】一方、前述の各ポートは、+5Vにつなが
るプルアップ抵抗にも接続されている。したがって、ス
イッチが開状態(押されていない状態) のとき、ポート
ピンは+5Vの位置にある。スイツチが押されると、押
されたスイツチに対応するポートピンが接地される(0
V) 。好適な装置の作動中、プロセッサはこれらのポー
トピンを絶えず監視して、キーの抑圧や遠隔制御装置の
スライダ位置の変更を探す。それらが検出されると、適
切な対応が取られる。
【0050】この好適な装置のプロセッサの第2の重要
機能は、出力のバイアス(周波数)と強度(振幅) を制
御することである。出力は、患者にトランス結合されて
いる。患者は、1:1トランス46,48(チャネル1
つ当たり1つのトランス) の二次側に接続される。トラ
ンスの一次側の一方のリードは、強度駆動回路36,3
8に接続されており、他方のリードは、バイアス駆動回
路40,42に接続されている。強度駆動回路36,3
8は、入力が0〜5Vで、出力時に0〜40Vに変換さ
れる、単なるDC電圧増幅器に過ぎない。入力信号は、
マイクロプロセッサ20の制御下のデジタルポテンショ
メータ44から供給される。したがって、プロセッサ2
0は、デジタルバイトをデジタルポテンショメータ44
に送信する。ポテンショメータ44は、これを、強度設
定に応じて0〜5Vの閥の電圧に変換する。この0〜5
Vの電圧は、強度駆動回路36,38によって0〜40
Vの電圧に変換され、トランス46,48の一次側の一
端に現れる。
【0051】バイアス駆動回路40,42は、ONのと
きにトランス46,48の一次側の他端をアースに引張
り、OFFのときに浮動(非接続状態) させるトランジ
スタ電源スイッチであることが好ましい。このように、
このスイツチがONのとき、強度設定(O 〜40V) に
よって指定されたレベルの電流が一次側を流れる。この
スイッチがOFFのとき、一次側には電流は流れない。
バイアス駆動回路への入力は、デュアルチャネルプログ
ラマブルタイマ50によって生成される方形波であるこ
とが好ましい。このタイマは、プロセッサ/メモリバス
に接続され、バイアス設定に基づいた特定方形波周波数
を生成するようにプロセッサ20によってプログラムさ
れる。マイクロプロセッサ“Eクロック" は、プログラ
マブルタイマ(2MHz) 50用のクロック信号を発生
する。したがって、プロセッサ20は、フロントパネル
34のスイッチの押下および手持式制御装置32の位置
から、バイアスの設定を判断する。プロセッサ20は、
バイアスの設定を利用して、プロセッサ内部の周波数ル
ックアップテーブル(その時点で選択されているルック
アップテーブル) から所望の周波数を特定する。その
後、プロセッサ20は、必要なコマンドをプログラマブ
ルタイマ50に出力して、特定の周波数出力を発生させ
る。尚、タイマに対する周波数べースが2MHzである
ので、周波数周期分解能は0.5マイクロ秒である。タ
イマ50から出力された方形波は、トランスの一次側を
介して、所望周波数にて電流を流したり止めたりするデ
ジタルスイッチを駆動する。すなわち、トランスの一次
側の一つの片側は、強度によって設定される0〜40V
のDC電圧であり、一次側のもう一方の片側は、バイア
ス設定周波数で作動するON/OFFスイッチである。
また、プロセッサ20は、バイアス駆動回路をオフ状態
に切り換えることができる、各チャネルヘの最優先「停
止」線路(不図示) を有することが好ましい。また、プ
ロセッサは、手持式制御装置32を監視してバイアス設
定を確認しながら、手持式制御装置32の位置の変化率
を計算する。この変化率が予め設定された限界を超える
と、エラーが検出されて出力が切られる。これにより、
例えば、手持式制御装置のアース線の破損や、手持式制
御装置の偶発的な動き(衝突) などを検出できる。
【0052】ディスプレイボード52には、すべての発
光ダイオード(LED) 数字および棒グラフ表示部54
と、表示ドライバ56と、2つの入/出力コネクタ(不
図示) が実装されている。一方のコネクタが薄膜スイッ
チパネルに結合され、よって、フロントパネルスイッチ
接続部がシステム内に位置する。他方のコネクタは、マ
イクロプロセッサボードに接続される20ピンのリボン
ケーブルに結合されており、ディスプレイボード用電
力、フロントパネルスイッチの信号、LED駆動信号
は、いずれもこのリボンケーブルを流れる。
【0053】最終的に、この最も好適な装置の実施形態
においては、ディスプレイボード上に3つのドライバ集
積回路が存在する。これらは、ディスプレイボード上の
すべての棒グラフおよび数字LED表示を直接に駆動す
る。
【0054】これらのドライバは、リボンケーブルを介
してプロセッサヘつながる直列データリンクを形成す
る。このように、プロセッサは、どのLEDを点灯すべ
きか決定し、これを実施するように適切な直列データワ
ードをシフトする。また、電池寿命を温存するために、
LEDは約50%のデューティサイクルで多重化され
る。すなわち、一度にLEDの半分しか点灯されない。
この多重化率は、人間の目が知覚できるスピードよりも
早いので、全部の表示が常に点灯状態であるように見え
る。電池の電力を更に温存するために、棒グラフは、1
度に棒素子を1つずつ上昇する様式で点灯されることが
好ましい。すべての数字、多重化、および棒グラフのデ
コーデインクは、ソフトウェアの制御下でプロセッサ2
0において実施されることが好ましい。ドライバは、プ
ロセッサの命令に従って、LEDを1ビットずつ点灯す
るだけである。
【0055】図2は、例えば本態性震せんやパーキンソ
ン病に伴う震せんといった震せん疾患を治療するのに適
した周波数曲線を示す。患者に与えられる刺激のそれぞ
れの強度レベルにおいて、同じ曲線が用いられる。すな
わち、本発明の装置である神経モジュレータでは、治療
は、周波数範囲の最高度(すなわち、約40000H
z) で開始され、範囲の最低度(すなわち、約400H
z) で終了される。10段階すべての強度について、こ
のパターンが繰り返される。
【0056】以下、震せん疾患に用いられる好ましい治
療プロセスを述べる。 遠隔制御装置による神経モジュレータの使用手順 ・最初、2対の電極パッドを、適切なパッド位置を利用
して被験者に貼付する。
【0057】電極は、よく知られている従来のもの、例
えばBio Skin Silverelectrod
es(Synaptic Corp.,Aurora,
Co.) を用いれば良い。一対の電極が脊椎のC6に、
電極間の内側のへりが1インチ以内となるようにして貼
られる。二つ目のペアが、脊椎のL5に同様にして貼ら
れる。
【0058】両方のペアは、電気刺激装置(パルス発生
器)に接続される。該電気刺激装置は、好ましい治療プ
ログラムによって事前にプログラムされている。該プロ
グラムは、医師、医療サポーター、あるいは患者自身に
よって編成できるものである。 ・裏側にある電力スイッチを利用して、神経モジュレー
タに電源を投入する。
【0059】強度レベル1.0および2.0では、被験
者はほとんど何も感じない。感覚感知は、強度レベル
3.0から始まることが多いが、被験者の感度に応じて
任意のレベルで生じる可能性がある。 ・被験者が感覚を感じる場合、この感覚は、通常、パッ
ド部位の一方または両方における穏やかな「チクチク」
感である。感覚は両方のパッド部位に感じる必要はな
い。 ・この低変化率で遠隔制御装置を連続的に高くし、チク
チク感を次第に強くすべきである。 ・チクチク感が強くなりすぎたり、または、被験者がチ
クチク感を(とにかく)不快と判断した場合、遠隔制御
装置は、この感覚が弱くなる(生理的適応一身体がそれ
に慣れる) まで、そのレベルに維持すべきである。これ
は、数秒から1分かかることもある。 ・被験者が快適に感じる場合、増加速度はゆっくりのま
ま、快適な感覚を維持しながら、再ぴバイアスを上昇さ
せるべきである。 ・割り当てられた治療が完了するまで、このように治療
を続けるべきである。 ・強度は、1.0から9.0までの最初の9つの使用域
と最後のレベルの9.9とで、10段階の独立レベルか
ら構成されている。 ・治療完了時に、強度レベルおよびバイアスレベルの詳
細ならびに治療時間が患者記録に記録されるべきであ
る。 ・装置裏側の電源スイッチを切って、遠隔制御装置をゼ
ロに戻す。
【0060】治療パターン発生器(TPG) と組みあわ
せた神経モジュレータの使用法 ・神経モジュレータと組みあわせてTPBを使用するこ
とにより、ユーザは、メモリに記憶されている自動治療
プログラムを受けることができる。 ・当該装置による治療は、手持式遠隔コントローラを利
用する場合ユーザーフレンドリなものであるが、自動シ
ステムを利用することにより、手を使う必要のない治療
が可能になるので臨床的に多くの利益利点が得られる。 ・患者は、遠隔制御装置を使用する場合、治療中ずっと
装置のフロントパネルに注意を集中している必要がある
が、自動システムの場合、その必要はない。 ・TPG使用時、予測できる治療は必ず得られる。 ・患者は、プログラム1から開始して、次のプログラム
に進むことができるようになるまで、治療を継続する。 ・次のプログラムヘの前進の基準は、患者が次のプログ
ラムの治療を快適に受けられるかどうかである。 ・患者はプログラムを1度に1つずつしか進めてはなら
ない。すなわち、患者がプログラム1を受け、次にプロ
グラム2を快適に受けることができる場合、プログラム
3を飛ばして、直ちにプログラム4に進むべきではな
い。 ・患者がいずれか1つのプログラムを連続的に受ける回
数は、そのプログラムを使用したときの患者の快適度
と、次のプログラムに進みたいという患者の希望とに依
存するが、次の新しいプログラムが快適に感じられなく
てはならないことを忘れてはならない。
【0061】手順10段階の独立レベルから構成されて
いる。 ・治療は自動モードで60分間続く。 ・60分の治療時間が終わると、装置は、Synapt
ic装置の裏側のPOWERスイッチを切るように指示
する信号である一連の電子ブザー音を発生する。 ・リード線は、Synaptic装置の裏側に接続した
ままでもよい。メモリに記憶されている別のプログラム
に進む場合プログラム2の起動は、プログラム1で利用
されたものと同様の方法で実施できる。
【0062】被験者が治療を停止したい場合新しいプロ
グラムを初めて試したときに不快に感じられる場合、あ
るいは、それ以外の場合であっても不快に感じられる場
合、被験者は、下記の方法のいずれかを利用してプログ
ラムを停止することができる。 1.装置へのすべての電力を遮断する、遠隔制御装置上
の赤色のボタンを押す。その後、装置裏側にある電源ス
イッチを使って装置の電源を切る。電源スイッチを入れ
て通常通りに再開して、「快適」を経験したプログラム
(前のプログラム) を選択する。 2.もう一つの選択肢として、患者は、プログラムが不
快になったときに、TPG上の“STOP”ボタンを押
してプログラムを停止することができる。これにより、
プログラムは停止するが、電源はオフになっていない。
TPG上の“START" ボタンを押すことにより、プ
ログラムは、再びプログラムの最初から開始される。再
び不快になった場合に、被験者は“STOP”ボタンを
押すことができる。この手順は繰り返すことができる。
【0063】したがって、神経モジュレータは、患者制
御式電子技術(装置) とマイクロプロセッサ制御式電子
技術(装置) の組合せである。この最新技術は長年の研
究成果であり、これにより、10〜15分程度の指導で
患者がマスターできる(操作可能となる) ユーザーフレ
ンドリな装置がもたらされた。粘着性の電極パッドを貼
り付けた後、患者は、手持式遠隔制御装置を使って自分
の治療をプログラムする。この装置は、完全に非侵襲性
なので、治療には「マイナス面」が無い。またほとんど
の場合、20分の治療が理想的であるが装置の使用に関
する時間制限はない。神経調節(モジュレーション) 技
術と痛みインパルス痛覚情報は、皮膚または他の組織の
侵害受容器から、“Aδ" および“C”線維として知ら
れている2タイプの感覚神経線維に沿って脊髄に伝達さ
れる。インパルスは、これらの「一次ニューロン(FO
N) 」に沿って脊髄の後角に伝達される。FONは、脊
髄と交差して特定経路(外側脊髄視床路(LST) な
ど) に沿って視床に上行する二次ニューロン(SON)
とシナプスを形成する。LSTは視床内で三次ニューロ
ン(TON) とシナプスを形成し、大脳皮質に上行す
る。SEA技術は、2つの主な方法で、身体の自然疼痛
伝達を妨げる。最初に、“Aδ" および“C”線維に沿
って電子信号を直接に伝達することによって、上行疼痛
経路に沿った痛覚信号の伝達を妨げる。従来の理学(物
理) 療法は、その信号を“Aβ" 触覚線維に沿って信号
を伝達するだけである。次に、上行疼痛経路に沿って伝
達されて高度な脳中枢に達する電子信号により、下行抑
制経路(DIP) のニューロンが刺激される。これによ
り、エンケファリンおよびエンドルフィンの分泌を担う
オピェート受容器を多く含んでいるので重要領域であ
る、中脳の水道周囲灰白部(PAG) が刺激される。P
AGからの神経線維は、次に、脳幹の大縫線核(NR
M) に下行する。大縫線核は、痛覚閾値レベルを上昇さ
せ、抑欝に対抗する重要な1役割を演じるセロトニンの
分泌を担っているので、もう1つの重要領域である。線
維はNRMから下行して後外側神経束によって脊髄に入
り、γ−アミノ酪酸(GABA) などの追加的な強力痛
み止め神経伝達物質を分泌する別の抑制インターニュー
ロンを興奮させる。DIPの下行線維は、インターニュ
ーロンとシナプスを形成し、このインターニューロンは
他のインターニューロンとシナプスを形成して、Aδお
よびC線維を介して脊髄に入る疼痛信号ならぴにLST
のSONを伝達する。したがって、このことは、高度な
脳中枢から、痛覚信号が最初に中枢神経系に入る脊髄の
後角領域まで、全部のレベルでDIPが作用することを
示す。今後の研究により、本発明を利用して達成される
意味深い結果は、少なくとも部分的に、中枢神経系のD
IPの中で引き起こされる可塑性変化によるものでもあ
ることが実証されるであろう。
【0064】電気刺激は、まず最高刺激周波数と最低刺
激レベルから始まる。図2に示されるように、震せん治
療には上記最高刺激周波数は、40000Hzであり、
図2の曲線に沿って複数の刺激周波数パラメーターが施
行される。該複数の刺激周波数パラメーターは、好まし
い100ポイントあった方がいい。これらの100ポイ
ントの刺激周波数パラメータは、0.0から9.9に表
される。これら100ポイントの周波数パラメータの例
が表1に示される。
【0065】
【表1】
【0066】出力電圧が等しく分割される、少なくとも
10の刺激強度レベルでこのパターンが繰り返される。
最大電圧は、重要ではないが、ピーク・ツー・ピークで
好ましくは40から150V、さらに好ましくは50〜
100Vである。震せん治療に用いられるこの発明によ
る好ましいプログラムによれば、次のような表2のスケ
デュールに従い、治療時間は45分である。
【0067】
【表2】
【0068】それぞれの刺激強度レベルにおいて、ただ
1回の刺激周波数曲線が施行され、例えば最も低いレベ
ル(レベル1)では1分間の仲で時間と共に40000
Hzから約400Hzまで図2の曲線に沿って周波数が
減少していく。また、例えば最高強度のレベル10で
は、同じパターンが8分かけて行われる。
【0069】患者D.P.の場合、最高周波数が300
00Hzである点を除いて、同様の方法で治療が行われ
た。彼は10年間本態性震せんに病んでいて、両方の手
が侵され、彼の左手は自分の鼻を触ることもできないほ
ど悪かった。何年もの間、D.P.に投薬が行われ、投
薬はハイレベルとなり、徐々に効かなくなっていった。
埋め込み型頭脳刺激装置の対象としても適していなかっ
たので、彼はこの実験的経皮電気刺激プログラムを受け
入れることに同意した。最初の45分の治療の後、4日
間震せんから開放された。続く14日間、毎日治療を続
けると、24時間彼の震せんは止まった。D.P.はこ
の治療を1年以上続け、1週間に3回しか治療しないに
も拘わらず、彼の震せんは依然としてコントロールされ
ている。
【0070】彼は、彼の震せんの程度は最も厳しい状況
を10とすると、2程度であると述べている。なお、1
は完全に震せんがない状況である。D.P.への治療以
来、他の震せん疾患の患者にも実験的に治療が行われ
た。その結果、今日までD.P.の場合と同様の治験効
果が確認された。手の震せん及び頭の震せんの両方がこ
の新しい装置を使って十分治療に成功した。これは、頭
部埋め込み型装置が、片方のみの手の震せんの制御に効
果があり、頭部への震せんに全く効果がなかったことと
対比される。また、医師、医療技師、患者のいずれも
が、治療を中止したいときにボタン一つで中止ができる
点も注目されたい。この制御は、治療中治療の不必要な
痛みや不快管を感じたときにする制御として重要であ
る。
【0071】これらのことから、経皮電気刺激は神経シ
ステムの上行及び下行経路に働き、神経伝達機能を解放
し、頭脳に効果的に働きかけ、疾患の前兆を制御するこ
とがわかる。震せんの治療の場合、視床及び脳底神経節
(視床皮質回路)が刺激され、両手の震せん及び頭部震
せんの両方が制御されると考えられている。
【0072】図3〜図5は、多様な疾患や症状の治療に
適した周波数曲線を示している。例えば、図3は痴呆疾
患の治療に有効な曲線を、図4は繊維筋痛及び反射神経
ジストロフィーといった進行性疼痛疾患の治療にてきし
た曲線を、図5は電気麻酔を誘発するのに適した曲線を
示す。
【0073】震せんの治療と同様に行われ、好ましくは
これらの曲線に100個の周波数パラメータを有し、そ
れぞれの刺激強度レベルにおいて、この全ての周波数パ
ラメータが割り当てられる。
【0074】アルツハイマー病などの痴呆症を患ってい
る患者を治療する場合は、まず、震せん症の治療につい
て記載されたものとほほ同じ場所(すなわち、C6とL
5の脊椎の両側) において、患者の皮膚に2対の電極を
貼付する。電極のリード線を電気刺激装置に接続し、適
切なプログラムを開始する。前述の震せん症と同じよう
に、痴呆症患者の治療に利用される刺激プログラムは、
患者が調節を行う必要が無いように(勿論、治法の中断
が願わしいまたは必要な場合を除く) 、予めプログラム
されていることが最も好ましい。患者に電極を適切に貼
付し、リード線を電気刺激装置に接続したら、装置に電
源を投入する。
【0075】前述のように、刺激は必ず最高刺激周波数
パラメータおよび最低刺激強度で開始する。この場合、
刺激は、図3の柱状グラフに記載の分布曲線に基づい
て、プログラムによって最高周波数パラメータ(好まし
くは約7000Hz) から最低周波数パラメータ(好ま
しくは400Hz) まで減少させられる。約100個の
異なる周波数パラメータを使用することが好ましい。痴
呆のコントロールに使用される図3の分布曲線に沿った
100個の座標のうちのいくっかの好適な設定を以下の
表3に示す。
【0076】
【表3】
【0077】本発明による、アルツハイマー病の好適治
療プログラムは、複数回の治療にともなって最高刺激強
度をゆっくりと上昇させる必要がある。したがって、例
えば、患者に施される最初の1時間の治療の間、刺激強
度は10段階のうちのレベル7(好ましくは最高利用可
能強度レベルの70%) までしか上げない。1日に1
回、1時間の治療を行うことが好ましく、この最初の治
療レベル(すなわち、このときの最高刺激強度は、最大
利用可能強度レベルの70%だけ) を、最初の約10日
間(すなわち、最初の10回の1時間治療) にわたって
実施することが好ましい。11〜20回目の治療(1〜
0回目の治療) に実施されることが好ましい第2段階の
治療では、最高強度レベルをレベル8(最大利用可能強
度レベルの80%) に上げる。21〜30回目の治療で
は、最高強度レベルをレベル9(90%) にし、残りの
治療で、最大利用可能強度レベル(10) を適用する。
【0078】以下の表4に、治療の4種類の段階のそれ
ぞれと、各治療段階で実施される1時間治療の回数(括
弧内) と示し、各治療段階における強度レベルのそれぞ
れの刺激持続時間を列記する。
【0079】
【表4】
【0080】4段階の治療を通して特定の移行ぺースを
示したが、これは説明用に例として記載したものに過き
ない。経皮刺激の感覚に対する寛容度は患者によって異
なる。アルヅハイマー病患者または痴呆を患っている他
の患者は、自分の快適または不快のレベルをはっきりと
伝えることができない場合があるので、このような場合
には、このことが特に大きな問題となる。したがって、
前述の治療計画(スケジュール) は、あくまでも指針と
してのものである。実際には、装置を操作する医師また
は他の医療または一般職員は、現在の刺激強度により患
者が不快になったことを示す兆候が出ていないか、患者
を綿密に監視すぺきである。本願明細書で検討された全
装置でもそうであったように、前述の刺激装置は、刺激
の中断が望ましいまたは必要な場合に刺激を中断できる
単純な機構を含んでいることが好ましい。
【0081】図4は、線維筋痛および反射交感神経ジス
トロフィなどの疼痛性変性障害の治療に使用するのに好
適な周波数曲線を示す。線維筋痛は広範囲にわたる筋骨
格の痛みであり、原因不明の疲労病である。線維筋痛の
患者の大部分が全身の痛みを訴え、筋肉深部のうずく痛
み、灼熱痛、拍動痛、電撃痛、および刺痛と説明するこ
とも多い。この衰弱病の診断に利用できる日常検査は無
い。理学的検査で、通常、患者は身体の特定部位の圧力
に敏感になっている。現在、診断は、窓痛の重篤さ、広
範囲な局在性、および持続期間に関する既成の基準のみ
に基づいて行われている。反射交感神経ジストロフィ
(RSD) は、アメリカの人口全体の10%程度が冒さ
れていると考えられている極めて重症型の慢性格痛であ
る。この症候群の慢性疾痛は、激しい過敏、激昂、抑鬱
の形の重症の不安、恐怖、および/または神経心理学的
障害などの顕著な情動内包を特徴としている。
【0082】反射神経ジストロフィーは、全人口の10
%が冒されていると信じられている慢性の非常に激しい
疼痛である。この症候群の慢性の疼痛は、いらだち、動
揺、抑圧といった形で、激しい不安、恐怖感、神経心理
学的不安といった典型的な感情意味合いに表現される。
【0083】震せん、痴呆の治療、線維筋痛、RSD、
進行性疼痛疾患等の治療は、最高周波数パラメータと最
低刺激強度レベルで始まり、周波数パラメータを複数の
周波数ポイントで刺激しながら最低周波数の方へ掃引
し、それから刺激強度レベルを次のレベルに上げて、ま
たソノレベルの最高周波数に上げ、上記と同じパターン
を繰り返すプロセスを行う経皮電気刺激動作によって行
われる。
【0084】図4に示されるこれら進行性疾患の治療に
用いられる好ましい周波数曲線において、上記最高周波
数は40000Hzであり、最低周波数は2500Hz
である。前述の例の如く、最大出力電圧は、好ましくは
10レベルに分割される。
【0085】このようにして、次の表5が図4に示され
る曲線の周波数パラメータとして用意される。同様の表
と同じく、周波数パラメータは、0.0〜9.9まで番
号をふられ、100個の異なった周波数パラメータとな
る。
【0086】
【表5】
【0087】好ましくは、総治療時間は約20分であ
り、望ましくは週数回施療される。しかし、週1回の治
療でも、顕著な好結果をもたらしている。ここで述べら
れている他の治療プログラムは、低い方のレベルの治療
を長く行うことから始めて、徐々にそれに続く高い周波
数の時間を少しずつ増加させるものである。
【0088】図5は、この発明の最後の実施例となる周
波数曲線を示す。疼痛の治療と同様に電気麻酔及び神経
ブロック麻酔に用いられるもので、これらの曲線からな
る周波数パラメータは特に上記麻酔に有効なものであ
る。以下の表6は、図5に示される曲線の周波数パラメ
ータを示す。
【0089】
【表6】
【0090】神経ブロック麻酔(または、電気麻酔)が
ゴールであることは明らかであり、単一な処理がなされ
る。一般的に、一対のより小さい電極(例えば直径1.
25インチ)が、ブロックされる神経の付近に貼られ
る。二つ目の一対の電極(例えば、直径2インチ)が、
脊椎のC5あるいは最初の電極の場所に対して身体の反
対側に貼られる。好ましくは、刺激は比較的強い強度で
始められ、患者に耐えられる範囲で手動でさらに強く、
通常は最大値の70〜90%まで増加される。強さはそ
のレベルに保たれ、プログラムは少なくとも20分かけ
て複数の周波数パラメータを掃引する。単一周波数の掃
引でも、複数の周波数の掃引でもよい。
【0091】図に見られるように、周波数曲線は、基本
的に対数曲線に似ている。特定の疾患に対する周波数パ
ラメータと曲線のスロープの組み合わせは、臨床治験に
よって決定される。
【0092】本願明細書に例示されている種々の曲線
は、別の病気または疾患の治療にも有用である。したが
って、前述の方法の効果を特に増大するのは、本願明細
書記載の特定の刺激法、すなわち、段階的に高くなる複
数の刺激強度のそれぞれにおいて同じように高い周波数
パラメータ(例えば、40000Hz) から低い周波数
パラメータ(例えば、400Hz) にわたって掃引する
刺激法である。高い周波数での所要初期刺激により、細
胞の急速脱分極が引き起こされ、刺激されたニューロン
が理想的に機能できるようになると考えられる。従来技
術のTENS装置および方法は、神経系の大きなAβ線
維しか刺激しないと考えられるが、本発明の装置は、自
然活動電位波形に非常によく似ており、且つ/または、
そのような波形に重畳される刺激波形を供給することに
よって、Aβ線維だけでなくAδおよびC 線維の刺激も
もたらすものと考えられる。ノルエピネフリン、セロト
ニン、エピネフリン、ACTH、およびぺークエンドル
フィンなどの種々の神経伝達物質の循環血中濃度が増加
することが、前述の作用モードの証拠である。
【0093】図6に示されているように、慢性疼痛を患
っている1人の患者の種々の神経伝達物質の血中濃度は
20分間の治療時間のあいだ上昇しただけでなく、この
治療後24時間にわたって測定可能な程度に上昇し続け
た。図6のグラフのy軸の目盛は相対的なものであるこ
とに留意されたい。神経伝達物質の血中濃度は、エピネ
フリンとノルエピネルブインがp9/m1単位、ACT
HがPmo1/1単位、セロトニンがng/m1単位、
べー夕ェンドルフィンがpg/0.1m1単位で測定さ
れる。したがって、グラフは経時的に1種類の神経伝達
物質の血中濃度について比較するのに使用されるべきで
あり、複数の神経伝達物質の血中濃度を比較するのに使
用するべきではない。このように、本願明細書に詳述さ
れた装置により、身体の中央部に電気刺激を与えること
により、身体の自然治癒メカニズムが全身にわたって刺
激され、治療対象の神経関係の病気の症状が緩和され
る。
【0094】なお、上記神経化学物質分析の例を下記に
示す。 ・神経化学物質分析観察記録の例 (a)神経学的分析で採用された患者は全て、6ヶ月以
上の苦痛の病歴を持つ慢性痛の患者であった。患者達
は、これらのテスト用に採血する事に同意し、人間被験
者保護法に応じて、テストに同意する関係用紙に署名
し、日付を記入した。あらゆる分析用に、次の規準に従
い採血が行われた。
【0095】第一日目 1)治療前のベースライン 2)20分の治療後 3)1時間後、即ち、治療1時間20分後 第二日目 1)第一日目のベースラインに対応するベースライン 2)ベースライン20分後 3)1時間後、即ち、ベースライン1時間20分後分析された神経化学物質 BE=ベータエンドルフィン pg /ml AC=ACTH pmol /l SE=セロトニン ng /ml (b)治療曲線Aに関連する神経化学物質分析 サンプル 資料 時間 BE AC SE 第一日目 資料A1 ベースライン 38.7 28.9 48 資料A2 治療20分後 39.9 33.2 54 資料A3 治療80分後 45.4 45.1 53 第二日目 資料A4 ベースライン 48.7 37.4 65 資料A5 ベース20分後 51.2 43.8 73 資料A6 ベース80分後 64.3 51.0 64ベータ−エンドルフィン、ACTH,及びセロトニン 患者#A 第一日目 ベータ−エンドルフィン:ベースラインから治療20分
後にかけて、ベータ−ドルフィンに僅かではるが、確実
な上昇が有ったことが分かる(A2とA3を比較してく
ださい)。このレベルは、採血後の時間中ずっと上昇続
けた、即ち、治療後の1時間20分(80分)間、A2
及びA3を比較のこと。 セロトニン:セロトニンについては、ベースラインに関
連して、治療後直ぐに上昇があった。その上昇は、前の
採血に続く時間中コンスタントに続いている。 ACTH:ACTHについては、ベースラインに関連し
て、治療後直ぐに上昇が有った。前の輸血に続く1時間
上昇を続けた。患者#A 第二日目 ベータ−エンドルフィン:ベースラインレベルが決定さ
れた後の24時間のレベルは(A4)、第一日目のあら
ゆるレベルに関連して、上昇した。20分後に採ったサ
ンプル(A5)もまた、最初の24時間サンプル(A
4)に関連して上昇した。前の採血1時間後に採られた
最後のサンプル(A6)もまた第一日目のすべてのサン
プルに関連し、また前の第二日目のサンプルに関連して
上昇した。 セロトニン:ベースラインが記録された24時間後に採
られたセロトニンのレベル(A4)は、第一日目のベー
スラインに関連し、また第一日目に採られたその他全て
のサンプルに関連して、上昇した。第二日目の20分後
に採られたサンプル(A5)もまた、第二日目のサンプ
ル1(A4)に関連して上昇した。第二日目の、1時間
後に採られた第三のサンプルは、第二日目に採られた最
初のサンプルのレベルに落ちて、第一日目の全てのサン
プルより高いレベルに上昇した。 概要:苦痛に関連した神経化学物質、即ち、ベータ−エ
ンドルフィン及びセロトニンに関する血液分析は次のよ
うに示している:治療後直ぐに第一日目のベータ−エン
ドルフィンの上昇があった(38.7に対し39.9p
g/ml)。1時間後のレベル(45.5pg/ml)
は前のサンプルに関連して上昇し続けた。第二日目に採
ったサンプルは、第一日目のサンプルに関連してベータ
−エンドルフィンの上昇レベルを示していた。第二日目
の最初のサンプルは(48.7pg/ml)、第一日目
の全てのサンプルに関連して上昇した。そのレベルは調
節経路で上昇続け、第二日目のベースライン20分後の
時間中上昇した(51.2pg/ml)、そして1時間
後も更に上昇した(64.3pg/ml)。セロトニン
に関しては、サンプルは治療20分後に上昇を示した
(48に対54pg/ml)。これは、1時間後もコン
スタントに続いた。第二日目には、ベースライン24時
間後でのセロトニンのレベル(65ng/ml)は、第
一日目の全てのサンプルに関連し、上昇した。20分後
のサンプルはさらに上昇(73ng/ml)を示した、
1時間後に、最初の24時間サンプルのレベルに落ち
た。このように、24時間でのサンプルは全てベースラ
インより大きくなり、また第一日目のその他の全ての治
療後のレベルより、大きくなった。シナプティック装置
を使用した治療後の調節を示して、ACTHもまた治療
前のベースラインとは違っている事を結果は示してい
た。
【0096】なお、上記神経伝達物質は、以下のような
ものである。 ・苦痛サイクルで大きな役割を果す神経伝達物質 ベーターエンドルフイン 苦痛インパルスは、皮膚から知覚神経線維、特にAデル
タ及びC線維を経由して、脊髄に伝達される。ベーター
エンドルフイン及びエンセフアリンは、患者に“良い”
気持ちにさせるだけでなく、苦痛と闘う強力な自然の叩
opoidsである。この高揚する気持ちは、慢性的苦
痛の患者がほとんどいつも経験する抑庄を克服するのに
重要である。これらの神経化学物質は、下行抑制性経路
(DIP)の一部としての中脳水道周囲灰白質(PA
G)で作り出される。 セロトニン この重要な神経伝達物質が減少したレベルでは、抑圧の
症状を作り、苦痛閾のレベルを低くし、睡眠の時間や質
を低下し、生理的要求や不安定な行動を増やすのに重大
な役割を見している。この神経化学物質はまた、血管の
拡張及び収縮の両方で重要な役割を県している。セラト
ニンは、DIPの部分として脳幹に位置する大縫線核
(NRM)で作られる。 ACTH ストレスや抑圧は頭脳の視床下部に影響を与え、下垂体
に影響を与え、ACTHの合成に主たる役割を果す副腎
皮質刺激性ホルモン(CPII)を作り出す結果になる。
ACTHはコルチゾールを作り出すために副腎腺を活性
化し、コルチゾールは、エピネフリンと共に体の”攻撃
・逃避”ホルモン反応を引き起こす。 GABA 頑丈な体という証明は、疼痛感を調整する際の抑制性紳
経伝達物質GABA(γ−アミノ酪酸)の重大な役割を
連想させる。TIIIPやムシモールのようなGABAレ
セブター作用薬の体系的投与は、有害な刺激に対する反
応を抑制するためである。しかし、GABAは神経組織
全体に送られ、疼痛感の伝達及び調整の両方こ重要な組
織を含め、広く多様化した神経回路に関与している。 ・比較例(図7〜図10、表7〜表10)
【0097】
【表7】
【0098】
【表8】
【0099】
【表9】
【0100】
【表10】
【0101】最後に、本発明の図2〜図5の周波数変化
パターンが有用であることの比較例を、以下に検証す
る。本発明では、高い先端から始まり、低い末端まで減
少する一連の周波数が多くの重要な臨床疾患に対し、重
要で、かつ縦続する臨床効果をあげている。この疾患に
は、苦痛、抑圧、手や頭の震え、及び無感覚や無痛覚症
状と言った非侵略的発生が含まれる。この研究は、実験
を伴う神経学的考察に基づいてなされている。神経学的
研究は人間の頭脳が、神経細胞内での電気活動中に発す
る方法をシミュレートした波形を採用する事であった。
【0102】そのため、早い上昇期間と遅い減少を持っ
た波形が使用された。更に、約200Hz迄という従来
使用されていたレベルとは対照的に、40000Hzと
いう範囲の高い周波数が使用された。その上、本発明で
使用された周波数は、その最大レベルから始まり、その
最小レベルまで減少し、従来の電気治療装置で使用され
ていたものとは逆のものである。
【0103】これらの工夫は、全て論理的な神経学的考
察に基づき、採用された後、一連の“治療曲線”が実験
を通して開発された。これらでは、時間の経過と共に周
波数の変化率が調整された。その後、上記臨床疾患に対
する一連の治療曲線の効果を確認するために、臨床作業
を行った。大多数の治療曲線は種々の臨床疾患にほとん
ど、或いは全く変化を生じないが、あるものだけが際立
った結果を作り出した。ある特殊な治療曲線が、ある特
定の臨床疾患に効果が有る事が判明した場合でも、別の
病状に必ず効果があるという結果にはならなかった。 ・研究結果の槻要 1)約400−40000Hzという広観囲の周波数を
使用すると、約50−200Hzの従来の鞄囲とは違っ
て、効果的である事が判明した。 2)効能は、低い先端から始まり、高い末端まで徐々に
増加して行く周波数範囲を使用した従来の研究とは対照
的に、40キロHzという高い先端から始まり、約40
0Hzという低い末端まで減少していく周波数範囲を使
用する事に関係していた。 3)重要な臨床効果を作り出すためには、上記周波数範
囲を使用する事それ自体だけでは十分ではない。周波数
の変化率が最も重要な規準であり、周波数範囲中でのこ
れらの変化率が“治療曲線”を特徴づけている。
【0104】例えば、40キロHzから300Hzまで
の周波数鞄囲内で、表9,表10のUN6,UN7,U
N8,及びUN9(図9,図10のCURVE6〜9)
としてリストアップされた治療曲線は次の臨床結果の何
れをも創り出す上で完全に不成功であった。
【0105】なお、図9、図10の横軸は、Inten
sity(強度)となっている。これは、1パルス当た
りの強度(エネルギー)を意味する。一般に、周波数が
倍になると、振幅が同じならばパルス幅が半分になるの
で、1パルス当たりのエネルギーは1/2になる。すな
わち、上記Intensityは周波数に逆比例するこ
とになる。図7〜図10に示されるようにほぼ直線的に
減少する周波数変化特性においては、横軸は図2〜図5
の横軸T(時間)とほぼ同一と考えてよい。すなわち、
図2〜図5と図7〜図10は、ほぼ同じパラメータのグ
ラフとして比較される。
【0106】 ● 重要な苦痛の減少 ● 臨床的抑圧のコントロール ● 震顛のコントロール ● 無感覚や無痛感覚 同様に、上記臨床疾患に臨床的成功をあげる上で、不成
功であった治療曲線のその他の例は、表1のUNl ,U
N2,UN3(図7のCHRVE1〜3),表2のUN
4,UN5,UN10,UN11(図8のCURVE
4,5,10,11),表9,表10のUN12,UN
13,UN14及びUN15(図9,図10のCURV
E12〜15)で示される。これらの曲線は次の周波数
範囲をカバーしている、10K−500Hz、20K−
50Hz、30K−200Hz、30K−300Hz、
50K−500Hz、50K−750Hz、60K−1
00Hz、60K−400Hz、60K−1KHz及び
60K−1.25KHz。
【0107】上記15個の治療曲線の例、UN1−UN
15は上記臨床疾患に望ましい臨床結果を生じなかっ
た、減少する周波数曲線を持つ変化率の限定した数の例
に過ぎない。
【0108】対照的に、本発明でリストアップされた治
療曲線は、同様の周波数範囲であるが、望ましい臨床結
果をもたらす上で高い効果があった。どの治療曲線も上
記臨床疾患の全てに望ましい結果をもたらすものでは無
かったが、むしろ、或特定の周波数変化率が或臨床問題
に特効性を示した。有力な推論として、特定の周波数変
化率が、頭脳の中の極めて特殊な神経回路にアクセスす
ることができると推論される。
【0109】これらを下記に簡単に記述する。 ・急性及び慢性的苦痛及び苦痛シンドロ−ム 急性及び慢性的苦痛及苦痛シンドロームに関しては、下
部中脳及び上部脳橋の位置にある中脳水道周囲灰白質
(PAG)が重要な部位で、モルヒネに似たエンケフア
リンやエンドルフインを分秘するのに役立つ催眠性レセ
ブターが豊富に有るからである。この部位には、本発明
でリストアップした関連治療曲線による方法でしかアク
セス出来ない。 ・臨床的抑圧のコントロール 抑圧に関する頭脳の最も重要な部位は、脳幹の中に位置
する大縫線核(NMR)である。この場所は、抑圧と闘
う上で重要な役割を果すセロトニンを合成し、分秘する
働きをする。臨床上使用されている多くの他の治療曲線
は殆どあるいは全く効果が無いので、本発明でリストア
ップされた抑圧用の関連治療曲線による方法でしかこの
部位にアクセス出来ない事は明白である。 ・震顫のコントロール 臨床的震顫のコントロールは、感覚情報が大脳に通ずる
中縦センターの役目を果す、頭脳の外側の脳室の下部に
位置する視床内の状態に関係している。発明者の実験及
び臨床研究では、震顫のコントロール用に特定され、本
発明で示された治療曲線だけが確実な効果が得られる事
を示している。更に、大脳の組織移植(インプラント)
は体の片側だけの震顛をコントロールするだけである
が、本発明で示された関連治療曲線を使用すれば、患者
の手や頭の両側の、しかも長時間継続するコントロール
が出来る。図UN1−UN15で示されているような出
力治療曲線ではこのような結果を得ることは出来なかっ
た。繰り返すと、これは、ある周波数の変化率のみが視
床に影響を与え、そして又臨床的震顫をコントロールす
る効果を持つという事を証明している。これは、おそら
く特定の神経学的視床経路のアクセスに関係している。 ・無感覚及び無痛感覚 中脳に位置する中脳水道周囲灰白質(PAG)に電気刺
激を与えると、吻側腹側髄(RVM)を中継する強く
て、長時間継続する無感覚/無痛感覚を作り出す。しか
し、PAGにこの効果を作り出す特殊な電気出力は、丁
度他の明確な臨床結果を得るために発見されるように、
本発明でも実験から得たものによって決定された。ま
た、苦痛コントロール、抑圧コントロール及び臨床的震
顫の場合と同じように、無感覚及び無痛感覚の創造もま
た本発明に明記された特殊な周波数変化率の使用に関係
している。これはまた、頭脳のこれら限られた部位の神
経組織を活性化するための非常に特殊な神経経路へのア
クセスに関係している筈である。
【0110】要約すると、上記種々の臨床的疾患に対し
素晴らしい臨床結果を創造する治療曲線は、周波数範囲
の点では、それぞれ大変似ているように見えるが、時間
の経過に伴う周波数の変化率の点では異なっている。従
って、いろいろな治療曲線をグラフの形状で見る限りで
は、必ずしもそれらには微妙な違いは有っても、大きな
違いは示されていない(例えば、現在の特許の図2〜図
5)。しかし、いろいろな治療曲線を同じグラフで比べ
てみると、その違いはもっと明らかになる。効果のメカ
ニズムという点からすれば、これらの治療曲線は、これ
らの臨床的疾患に関係する特定の頭脳部位への微妙な神
経経路にアクセス出来る苦である。なお、本願明細書に
記載されている実施形態及ぴ実施例は例示に過きず、本
願明細書に添付されているクレームの範囲を限定するも
のではない。当業者は、添付クレームに記載の本発明の
真の精神および範囲から逸脱せずに本願明細書に記載の
好適実施形態を変更または修正できることに気づくであ
ろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願明細書に記載の装置で使用するための、本
願明細書に記載されている好適な非侵襲的経皮神経モジ
ュレータのブロック図である。
【図2】震せん疾患の治療に用いられる好ましい周波数
曲線を示す図である。
【図3】痴呆疾患や激しい慢性疼痛の治療に用いられる
好ましい周波数曲線を示す図である。
【図4】繊維筋痛や反射神経ジストロフィーといった進
行性疼痛疾患の治療に用いられる好ましい周波数曲線を
示す図である。
【図5】疼痛の治療や電気的神経ブロック麻酔及び電気
麻酔に用いられる好ましい周波数曲線を示す図である。
【図6】本発明の神経モジュレータを使用した場合の患
者から採られた神経化学物質の血中濃度の分析例を示す
図である。
【図7】重要な苦痛の減少、臨床的抑圧のコントロー
ル、震顛のコントロール、無感覚や無痛感覚に効果の無
かった比較例の周波数曲線を示す図(その1)である。
【図8】重要な苦痛の減少、臨床的抑圧のコントロー
ル、震顛のコントロール、無感覚や無痛感覚に効果の無
かった比較例の周波数曲線を示す図(その2)である。
【図9】重要な苦痛の減少、臨床的抑圧のコントロー
ル、震顛のコントロール、無感覚や無痛感覚に効果の無
かった比較例の周波数曲線を示す図(その3)である。
【図10】重要な苦痛の減少、臨床的抑圧のコントロー
ル、震顛のコントロール、無感覚や無痛感覚に効果の無
かった比較例の周波数曲線を示す図(その4)である。
【符号の説明】
20 マイクロプロセッサ 22 EPROMメモリ 24 緊急停止スイッチリレイ 26 レギュレータ 27 ステップアップレギュレータ 30 バッテリ電力低下検出回路 31 ユーザ遠隔制御装置 34 フロントパネル 35,38 強度駆動回路 39,42 バイアス駆動回路 43 ポテンショメータ 46,47 トランス 50 プログラマブルタイマ 51 ディスプレイボード 54 グラフ表示部 56 表示ドライバ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 経皮電気神経刺激を利用して、内科系、
    精神系、または神経系の疾患を治療、コントロール、ま
    たは予防する非侵襲的な装置であって、治療対象の患者
    の皮膚に少なくとも1対の電極を貼付し、前記電極をパ
    ルス発生器に結合し、所定の周波数と強さの電気的刺激
    を前記電極を介して患者に提供できるようにした装置に
    おいて、 20000Hz以上の非常に高い周波数から開始して複
    数の周波数を経て最低周波数まで、立ち上がり部分が急
    峻な予め定められた周波数変化パターンで掃引( 移行)
    され、かつ該掃引中、刺激強度を一定の強度に維持しな
    がら上記掃引された複数の周波数で刺激していくことを
    特徴とする電気的刺激装置。
  2. 【請求項2】 前記非常に高い周波数が40000〜6
    0000Hzであり、上記最低周波数が100〜300
    0Hzであることを特徴とする前記請求項1記載の電気
    的刺激装置。
  3. 【請求項3】 前記一回の掃引が行われると刺激強度が
    段階的に高くなり、高くなった新強度で同じパターンの
    全周波数掃引が実施され、該刺激強度がn回に渡って次
    々に増加する制御を自動的に行うことを特徴とする前記
    請求項1または2記載の電気的刺激装置。
  4. 【請求項4】 非常に高い周波数から開始して複数の周
    波数を経て最低周波数に掃引( 移行) する周波数変化パ
    ターンが、高周波数領域における立ち下がりも急激に変
    化する特性のカーブを用いることを特徴とする前記請求
    項1〜3の内、いずれか1項記載の電気的刺激装置。
  5. 【請求項5】 経皮電気神経刺激を利用して、内科系、
    精神系、または神経系の疾患を治療、コントロール、ま
    たは予防する非侵襲的な装置であって、治療対象の患者
    の皮膚に少なくとも1対の電極を貼付し、前記電極をパ
    ルス発生器に結合し、所定の周波数と強さの電気的刺激
    を前記電極を介して患者に提供できるようにした装置に
    おいて、 a) 最高周波数と第1の最低強度とで刺激する段階
    と、 b) 上記刺激強度を一定にして刺激周波数を段階的に
    最低周波数まで減少させる段階と、 c) 次いで前記周波数を最高周波数まで増加させると
    ともに、前記強度を前記第1の強度よりやや強い第2の
    強度において刺激周波数を段階的に最低周波数まで減少
    させる段階と、 d) 前記(c) 段階を次々n回繰り返す段階とを含
    み、 上記前記刺激周波数を最高周波数から段階的に最低周波
    数まで減少させる周波数変化のパターンが、最初の最高
    周波数で急峻に立ち上がりかつ急激に立ち下がる特性を
    有し、以後徐々に減少させる周波数変化となるパターン
    であり、 前記強度がn回に渡って次々に増加することを特徴とす
    る電気的刺激装置。
  6. 【請求項6】 上記装置は、本態性震せんおよびパーキ
    ンソン病から成る群がら選択される疾患を治療、コント
    ロール、または予防するために採用される装置であり、
    所定の強度における前記刺激周波数パラメータを段階的
    に最低周波数まで減少させる段階は所定の持続時間
    (T)の間実施され、且つ、前記周波数変化のパターン
    が、 a) 最初、前記刺激周波数パラメータの約75%を、
    時間0.1Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 b) 次に、前記刺激周波数パラメータの残り約25%
    を、時間0.9Tをかけて、絶え間なく減少させる段階
    と、を含み、前記パーセント値は、最低周波数パラメー
    タから最高周波数パラメータまでの全体周波数パラメー
    タ範囲に対するパーセント値である前記請求項1〜5の
    内、いずれか1項記載の電気的刺激装置。
  7. 【請求項7】 上記装置は、アルツハイマー病、皮質痴
    呆、皮質下痴呆、および多発梗塞性痴呆から成る群がら
    選択される疾患を治療、コントロール、または予防する
    ために採用される装置であり、所定の強度における前記
    刺激周波数パラメータを最低周波数まで段階的に減少さ
    せる段階は、所定の持続時間(T) の間実施され、且
    つ、前記周波数変化のパターンが、 a) 最初、前記刺激周波数パラメータの約70%を、
    時間0.1Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 b) 次に、前記刺激周波数パラメータの約20%を、
    時間0.2Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 a) 次に、前記刺激周波数パラメータの約5%を、時
    間0.1Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 d) 最後、前記刺激周波数パラメータの残りの約5%
    を、残りの時間0.6Tをかけて、絶え間なく減少させ
    る段階と、 を含み、前記パーセント値は、最低周波数パラメータか
    ら最高周波数パラメータまでの全体周波数パラメータ範
    囲に対するパーセント値である前記請求項1〜5の内、
    いずれか1項記載の電気的刺激装置。
  8. 【請求項8】 前記最高周波数パラメータは約4000
    0Hzであり、前記最低周波数パラメータは約400H
    zである前記請求項6または7記載の電気的刺激装置。
  9. 【請求項9】 上記装置は、線維筋痛、反射交感神経ジ
    ストロフィ、一般的な急性疼痛および慢性疼痛から成る
    群がら選択される疾患を治療、コントロール、または予
    防するために採用される装置であり、所定の強度におけ
    る前記刺激周波数パラメータを段階的に最低周波数まで
    減少させる段階は、持続時間(T) のあいだ実施され、
    且つ、前記周波数変化のパターンが、 a) 最初、前記刺激周波数パラメータの約75%を、
    時間0.1Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 b) 次に、前記刺激周波数パラメータの約11%を、
    時間0.1Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 c) 次に、前記刺激周波数パラメータの約8%を、時
    間0.2Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 d) 最後、前記刺激周波数パラメータの残りの約6%
    を、残りの時間0.6Tをかけて、絶え間なく減少させ
    る段階と、を含み、前記パーセント値は、最低周波数パ
    ラメータから最高周波数パラメータまでの全体周波数パ
    ラメータ範囲に対するパーセント値である前記請求項1
    〜5の内、いずれか1項記載の電気的刺激装置。
  10. 【請求項10】 前記最高周波数パラメータは約400
    00Hzであり、前記最低周波数パラメータは約250
    0Hzである前記請求項9記載の装置。
  11. 【請求項11】 上記装置は、電気麻酔または神経ブロ
    ック麻酔に採用される装置であり、所定強度において前
    記刺激周波数パラメータを段階的に最低周波数まで減少
    させる段階は、持続時間(T) のあいだ実施され、且
    つ、前記周波数変化のパターンが、 a) 最初、前記刺激周波数パラメータの約73%を、
    時間0.1Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 b) 次に、前記刺激周波数パラメータの約17%を、
    時間0.3Tをかけて、絶え間なく減少させる段階と、 c) 最後、前記刺激周波数パラメータの残りの約10
    %を、残りの時間0.6Tをかけて、絶え間なく減少さ
    せる段階と、を含み、前記パーセント値は、最低周波数
    パラメータから最高周波数パラメータまでの全体周波数
    パラメータ範囲に対するパーセント値である前記請求項
    1〜5の内、いずれか1項記載の電気的刺激装置。
  12. 【請求項12】 少なくとも約10個の刺激強度パラメ
    ータが用意され、前記刺激周波数パラメータを段階的に
    減少させる段階は、各刺激強度パラメータに対して個々
    に選択された時間をかけて実施される前記請求項1〜1
    1の内、いずれか1項記載の電気的刺激装置。
  13. 【請求項13】 最低強度パラメータを1とし最高強度
    パラメータを10とする1〜10の数字で示される10
    個の刺激強度パラメータを用意し、前記刺激周波数パラ
    メータを減少させる段階は、強度パラメータ1を約1
    分、強度パラメータ2と3をそれぞれ約2分ずつ、強度
    パラメータ4から7までをそれぞれ約4分ずつ、および
    強度パラメータ8から10までをそれぞれ約8分づつか
    けて実施する前記請求項12記載の電気的刺激装置。
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