JP2017520290A5

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Publication number: JP2017520290A5
Application number: JP2016568549A
Authority: JP
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2035-05-18

Description

経皮神経刺激を使用するアンサンブル波形の印加のための方法および装置

関連出願の相互参照
本出願は、各々参照によりその内容全体が本明細書に組み入れられる、以下の特許仮出願に対する優先権を主張するものである：2014年5月17日に出願された米国特許仮出願第61/994,860号（"SYSTEMS, DEVICES, AND METHODS FOR TRANSDERMAL ELECTRICAL STIMULATION WAVEFORM DESIGN AND USE"と題する）;および2015年1月5日に出願された米国特許仮出願第62/100,029号（"METHODS AND APPARATUSES FOR DELIVERY OF ENSEMBLE WAVEFORMS"と題する）。

参照による組み入れ
本明細書において言及される全ての刊行物および特許出願は、各々個々の刊行物または特許出願が参照により組み入れられるように具体的かつ個々に示されている場合と同程度に、それらの内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。

分野
本発明は概して、非侵襲的神経調節のための方法および装置に関し、より具体的には、特定の認知作用を誘起するよう適合された複合波形合成波を使用する経皮的電気刺激システム、およびこれらの複合波形合成波を送出することができるようにこれらのシステムを制御するための制御システムに関する。

背景
ニューロン活動に影響を及ぼす非侵襲的神経調節技術は、侵襲的手順を必要とせずに、神経活動のパターンを調節し、かつ変更された行動、認知状態、知覚、および運動出力を引き起こすことができる。例えば、頭皮電極を介する経頭蓋／経皮電気刺激（以下、「TES」）は、経頭蓋交流刺激（以下、「tACS」）、経頭蓋直流刺激（以下、「tDCS」）、頭蓋電気療法刺激（以下、「CES」）、および経頭蓋ランダムノイズ刺激（以下、「tRNS」）の形で、ヒトにおける脳機能に影響を及ぼすために使用されている。TESのためのシステムおよび方法は、開示されている（例えば、Capelの米国特許第4,646,744号（特許文献1）；Haimovichらの米国特許第5,540,736号（特許文献2）；Besioらの米国特許第8,190,248号（特許文献3）；HagedornおよびThompsonの米国特許第8,239,030号（特許文献4）；Biksonらの米国特許出願第2011/0144716号（特許文献5）；およびLebedevらの米国特許出願第2009/0177243号（特許文献6）を参照のこと）。多数の電極および高いレベルのコンフィギュアビリティを有するtDCSシステムは、開示されており（例えば、Biksonらの米国特許出願第2012/0209346号（特許文献7）、同第2012/0265261号（特許文献8）、および同第2012/0245653号（特許文献9）を参照のこと）、また、自己刺激のための携帯用TESシステム（Brockeの米国特許第8,554,324号（特許文献10））も開示されている。

典型的には、TESは、疼痛、うつ病、てんかん、および耳鳴の処置を含む種々の臨床適用において治療的に使用されている。TESの治療的使用の少なくともいくつかの場合において、治療おけるTESの有効性に関するより多くのデータが必要とされている。TES神経調節についての今日までの研究にもかかわらず、TESのための既存のシステムおよび方法は、少なくともいくつかの場合において、有効なTES波形の設計および使用に関して十分ではない。利用可能なシステムは、TES波形の設計および送出に関して制限されている。さらに、利用可能なシステムでは、ユーザが所定の／予め設定された電気刺激プロトコルを調節することができない。

例えば、Brockeへ付与された米国特許第8,554,324号（特許文献10）は、ユーザによるTES自己刺激のためのモバイルシステムを開示している。Brockeはさらに、有線または無線の遠隔制御装置が電気刺激発生器を制御するために使用される態様、ならびに遠隔制御装置としてのスマートフォン、携帯電話、またはPDAの使用を記載している。しかしながら、Brockeにより記載されたシステムおよび方法は、少なくともいくつかの例において、有効なTES波形を定義し、獲得し、および／またはユーザに送出することについて十分ではない。

実際、大抵のTESシステムは、基本的な波形のみを用いて記載されており、典型的には、単純な傾斜的経時増加および減少を含む同じ刺激を印加する（または、同じ基礎刺激のセットの反復バージョン）。このような刺激は、特定の作用（例えば、対象を落ち着かせる、または活力を与えるなどの認知作用）に特有ではなく、普遍的に有効でない場合がある。必要とされるものは、様々な対象にわたって対象の認知状態を改変するために有効である詳細な波形パターンである。

したがって、ウェアラブルなTESシステムによってそのような複合波形を印加するためのシステム、デバイス、および方法が、好都合であろう。本明細書に記載されているのは、多数の連続サブ成分を含むアンサンブル波形と称される場合がある波形を印加する神経刺激のための方法および装置（デバイスおよびシステムを含む）であり、このサブ成分において、発明者によって有効な神経調節のために重要であると見出された一サブセットの波形パラメータが、対象の（ユーザの）認知状態を調節することにおいて高いレベルの有効性および快適さを達成するために、単独で、または送出される波形の異なる部分で組み合わせて、変更され得る。

また、本明細書に記載されているのは、アンサンブルTES波形の種々の波形パラメータを伝送すること関して、神経刺激器の頑健で、効率的、かつ信頼性が高い制御を達成する、神経刺激器コントローラへアンサンブル波形の波形パラメータを伝送するためのシステム、デバイス、および方法である。

米国特許第4,646,744号米国特許第5,540,736号米国特許第8,190,248号米国特許第8,239,030号米国特許出願第2011/0144716号米国特許出願第2009/0177243号米国特許出願第2012/0209346号米国特許出願第2012/0265261号米国特許出願第2012/0245653号米国特許第8,554,324号

開示の概要
アンサンブル波形を使用する神経刺激を送出するための方法および装置が本明細書に記載されている。概して、アンサンブル波形は典型的には、一連のまたは順序付けられた一式の波形パラメータを含み、この一式の波形パラメータは、ピーク電流振幅（ピーク電流強度とも称され、これは概してピーク正向き電流強度および／またはピーク負向き電流強度を指し得る）、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセント、および任意で容量放電状態を特定し得る。各々の一式はまた、これらの波形パラメータが有効である持続時間を特定する時間ならびに、いくつかの変形体においてはパラメータがその値にわたって傾斜的経時変化する値を示すランピング値および任意でランピングパターン（すなわち、直線、段階的直線、指数関数的など）を含み得る。一式のこれらの波形パラメータ、持続時間、およびランピング値は一緒になって、連続的に配列される複数の異なる波形パラメータを有する刺激プロトコルを定義し得る。例えば、アンサンブル波形は、一連の3つ以上（例えば、4つ以上、5つ以上、6つ以上、7つ以上、8つ以上、9以上、10個以上など）の成分波形を含み得、ここで、成分波形は典型的には二相性であり、各々は、持続時間ならびに周波数、強度、デューティーサイクルおよび電荷不均衡パーセントを含む予め定義された一式の波形パラメータを有し、ここで、各成分波形の波形パラメータの少なくとも1つは、該一連の成分波形の中で、それに先行するか、それに続くか、またはそれに先行しかつそれに続く成分波形の波形パラメータとは異なる。各成分波形はまた、ランピング時間または、先行する成分波形パラメータから変化するいかなる波形パラメータも、成分波形の持続時間にわたって（または、いくつかの変形体においては、ランピング時間の持続時間にわたって）新しい値に傾斜的経時変化されるべきことを示す、ランピング指標を含み得る。機能的に、波形アンサンブルは、特定の認知作用、例えばリラクゼーション、落着き、活力などを誘起するために作成され得る。波形アンサンブルはまた、特定の神経刺激器デバイスおよび電極を用いて、快適で有効であるように作成され得る。波形アンサンブルの例は、本明細書に記載される。

概して、また、アンサンブル波形を使用する経皮的電気刺激（TES）によって対象の認知状態を改変する方法も本明細書に記載されている。例えば、本明細書に記載されている方法は、一連（例えば、5つ以上）の成分波形を含むアンサンブル波形のTESによって対象の認知状態を改変する方法であり得、ここで、各成分波形は、約100ミリ秒〜10分の間の持続時間を有し、各成分波形は、0秒〜成分波形の持続時間の間の所定のランピング時間ならびに強度、周波数、デューティーサイクル、および電荷不均衡パーセントを含む所定の一式の波形特性を有し、第一の成分波形を除いた各成分波形は、ランピング時間または波形特性の1つまたは複数によって、その一連の成分波形においてそれにすぐ先行する成分波形とは異なる。これらの方法のいずれも、対象の頭部または頭頸部上に設置されるように構成された一対の電極の間で電流を送出することを含み得、送出される電流は、アンサンブル波形に基づく。

経皮的電気刺激（TES）によって対象の認知状態を調節する方法は、対象の頭部または頭頸部上の一対の電極の間にアンサンブル波形に基づく電流を送出する工程を含み得、ここで、アンサンブル波形は、一連の5つ以上の成分波形を含み、各成分波形は、二相性であり得、各々は、持続時間ならびに周波数、強度、デューティーサイクル、および電荷不均衡パーセントを含む予め定義された一式の波形パラメータを有し、各成分波形の波形パラメータの少なくとも1つは、その一連の成分波形の中で、それに先行するか、それに続くか、またはそれに先行しかつそれに続く成分波形の波形パラメータとは異なる。いくつかの変形体において、成分波形のいくつかは、二相性よりもむしろ単極性であり得る（例えば、非常に短い単極性パルス、または直流（非パルス状）刺激の期間さえも含み得る）。しかしながら、概して、本明細書に記載されている成分波形は二相性である。

アンサンブル波形に基づく経皮的電気刺激（TES）によって対象の認知状態を調節する方法は、概して、アンサンブル波形を形成する連結した一続きの成分波形を連続的に送出する工程を含み得る。例えば、アンサンブル波形は、一連の5つ以上の成分波形を含み得、各成分波形は二相性であり、かつ持続時間ならびに周波数、強度、デューティーサイクルおよび電荷不均衡パーセントを含む予め定義された一式の波形パラメータを有し、各成分波形の波形パラメータの少なくとも1つは、その一連の成分波形の成分波形の中で、それに先行するか、それに続くか、またはそれに先行しかつそれに続く成分波形の波形パラメータとは異なる。例えば、アンサンブル波形に基づく経皮的電気刺激（TES）によって対象の認知状態を調節する方法は、周波数、強度、デューティーサイクル、および電荷不均衡パーセントを含む送出される電流の波形パラメータを有する電流を送出する工程を含み得、ここで、送出する工程は、第一の成分波形の持続時間に等しい第一の時間期間の間、送出される電流の波形パラメータを第一の波形パラメータに設定し、送出される電流の波形パラメータの波形パラメータの1つまたは複数は、ユーザ調整によって拡大縮小可能である工程；および一連の成分波形の後続の連続する持続時間に等しい一式の後続の連続する時間期間の間、成分波形の持続時間に相当する一式の時間期間における各時間期間の間に、送出される電流の波形パラメータを一連の成分波形の各成分波形の波形パラメータに連続的に調整する工程を含み、送出される電流の波形パラメータの1つまたは複数は、ユーザ調整によって拡大縮小される。

本明細書に記載されているとおり、アンサンブル波形は、3つ以上の成分波形（例えば、4つ以上、5つ以上、6つ以上、7つ以上、8つ以上、9つ以上など）を含み得る。5つ以上の成分波形は、例えば、神経刺激の初めに傾斜的経時増加し、神経刺激の終わりに傾斜的経時変化減少するための最小の成分波形；および、例えば、強度、周波数などにおけるすばやい変化および次に前の値への戻り、または三式の波形パラメータの間でのシフトのいずれかのような、主波形内部の少なくとも2つの移行部が存在する場合において、使用され得る。

本明細書において使用されるとき、ランピングという用語は、前の所定の一式の波形特性（神経刺激の開始および終了時に、それぞれ、波形なし特性もしくはゼロ値特性から、またはそこへの移行を含む）と経時的（ランピング時間）に生じる新しい所定の一式の波形特性との間の移行を指し得る。いくつかの変形体において、一式の波形特性からの単一特性のみが、成分波形の間に傾斜的経時変化される（例えば、電流振幅／強度、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセント：のうちの1つ）。いくつかの変形体において、ランピングは、2つ以上の特性（例えば、電流振幅／強度、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセント：のうちの2つ以上）の間の移行であり得る。ランピングは、直線的（例えば、経時的に変化される1つまたは複数の波形特性における一定変化）であり得るか、あるいは滑らか（例えば、指数関数的など）もしくは不連続（例えば、段階的直線など）、または確率論的（すなわち、無作為の、所定ではない）特徴を含み得る他のより複雑なパターンを含むランピングプロファイル、ならびにランピングプロファイルが適用される特定のランピング時間が、存在し得る。ランピング時間がゼロである変形体については、ランピングは生じ得ず、その代わりに値は、その時間の期間に適用される波形パラメータにおいて新しい値へ進み得るが、新しい値への移行は、デバイスの移行能力（例えば、クロック周期、回路静電容量など）に依存して、完全に瞬間的ではない場合がある。例えば、0秒のランピング時間について、波形特性における変化は、本デバイスを使用して可能な限り早く、例えば、直ぐに（または、例えば、システム内の通信および／または神経刺激器デバイス上のプロセッサの速度によって、制限された時間の短い期間に）起こる。

概して、連続波形成分は、成分波形の1つまたは複数の特性値によって、先行するまたは次に続く波形とは異なり得るが、アンサンブル波形を形成する連続中のそれに隣接しない全ての前の波形成分とは必ずしも異ならない場合がある（すなわち一式の波形成分のいくつかは、アンサンブル波形の非連続要素として反復され得る）。

本明細書に記載されている方法および装置は、概して、対象の頭部または頭頸部への送出のための方法および装置に関するが、本明細書に記載されている方法および装置のいずれも、身体の他の領域に有用でもあり得る。例えば、本方法および装置は、頸部より下の身体上のみの電極場所を含む他の電極場所で使用され得る（例えば、腕、脚、胴体など）。特に、本明細書に記載されているアンサンブル波形は、概して、頭頸部以外の身体の領域を電気的に刺激するときに有用であり得る。加えて、認知状態を変化させるための神経刺激のための本明細書に記載されているアンサンブル波形は、他の電気刺激方法（例えばTENSなど）に使用され得る。

概して、本明細書に記載されている方法およびシステムは、ユーザが印加される波形の知覚される強度を自己調整し得る方法または装置に使用され得る。本明細書において使用されるとき、知覚される強度は、認知作用（例えば、落着きの状態、増大した活力の状態など）、および／または電極接触部位の領域および／またはその周りの領域に限局され得る刺激の物理的作用（例えば、ピリピリ感、刺痛感、灼熱感、衝撃、チクチク感、掻痒感など）を含む、印加される波形によって誘起される知覚される経験を指す。ユーザは、波形パラメータ（周波数、ピーク電流、電荷不均衡パーセント、デューティーサイクル）の1つまたは複数を直接的または間接的のいずれかで増加させるか、または減少させる制御部（ダイヤル、ノブ、スライダ、ボタンなど）を調整することによって、知覚される強度を調整し得る。制御部は、印加される波形パラメータの、例えば0〜100％の間または任意のそのサブ範囲のパーセンテージを調整し得る。調整は、異なる波形パラメータの間の関係を使用して複数の波形パラメータを調整し得る。1つの非限定例として、知覚される強度を増加させることは、電流振幅を増加させ（例えば、5mAから18mAに）、同時に周波数を増加させる（例えば、7kHzから15kHzまで）場合がある。したがって、知覚される強度のユーザによって選択される変調は、スケーリング式を適用することによって、波形パラメータの1つまたは複数を調整し得る。いくつかの変形体において、拡大縮小は、例えば、知覚される強度の調整の異なる範囲にわたって1つまたは複数のパラメータを調整する（またはそれらを別様に拡大縮小する）範囲に基づき得る。例えば、知覚される強度をピークまたは標的波形パラメータ値の0％〜25％の間に調整する際の電流振幅、ピークまたは標的波形パラメータ値の25％〜50％の間に調整するときに周波数を調整すること、ピークまたは標的波形パラメータ値の50％〜75％の間に調整するときにデューティーサイクルを調整すること、およびピークまたは標的波形パラメータ値の75％〜100％の間に調整するときに電流振幅および周波数を調整すること。

概して、ユーザが、知覚される強度を調整することを許容される（それは印加される波形パラメータの乗数／パーセント／変更子をもたらし得る）システムおよび方法において、アンサンブル波形が印加され、1つの成分波形から次へ移行するときに、知覚される強度に対する同じユーザ調整が、新しいパラメータに対して適用され得る。例えば、知覚される強度に対するユーザ調整が、第一の期間の間、適用される知覚される強度の50％である場合（例えば、1つまたは複数の合成波形を印加するとき）、同じ50％調整（例えば、電流振幅、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセント：の1つまたは複数に対する）が、ユーザが知覚される強度を再び調整するまで、およびそうしなければ、次の合成波形に行われるだろう。例えば、先行する成分波形時間期間の間のユーザ調整は、それに続く時間期間の波形パラメータ（周波数、ピーク電流振幅、または周波数およびピーク電流振幅など）に自動的に適用され得る。いくつかの変形体において、システムまたはデバイスは、知覚される強度に対する調整の値を50％と初めに設定するように構成され得る（例えば、アンサンブル波形の波形パラメータによって設定される最大の知覚される強度の半分）。他の変形体において、システムまたはデバイスは、前のTESセッションの間の知覚された強度の制御に基づいて、知覚される強度の値を特定のユーザのためのカスタム値に初めに設定するように構成され得る。

本明細書に記載されている方法および装置のいずれも、例えば、アンサンブル波形は、ユーザが知覚される強度を調整することを許容しないシステムおよび方法と共に使用される場合もある。

特に、本明細書に記載されている方法は、高められた活力の認識または増加された落着きの認識を誘導するために有効な所定の場所に電極を適用することによって、対象の認知状態を改変するための神経刺激を送出するのに有用であり得る。例えば、これらの方法のいずれも、携帯用TESアプリケータの第一の電極を対象の側頭および／または額上の皮膚上に、携帯用TESアプリケータの第二の電極を第二の領域上に（例えば、落着きのためには対象の頸部に、活力のためには対象の耳の後ろに乳様突起領域にわたって）に設置する工程、例えば、携帯用TESアプリケータの第一の電極を対象の側頭および／または額上の皮膚上に設置する工程、および第二の電極を対象の乳様突起領域上または対象の頸部上のいずれかの対象の皮膚上に設置する工程を含み得る。

概して、波形アンサンブルの各成分波形は、約100ミリ秒〜10分の間の持続時間を有し得る。成分波形は、成分波形を定義する波形パラメータ（電流振幅、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセント）の値のランピング（またはランプ）時間を含み得る。いくつかの変形体において、ランプ時間は、波形の全持続時間にわたって0（傾斜的経時変化されない場合）、または傾斜的経時変化される（例えば、直線的から段階的直線まで）場合は1であり得る、ランプレジスタである。例えば、ランピング時間は、0秒または成分波形の持続時間のいずれかであり得る。他の例において、成分波形は、各波形パラメータについての固定値を維持し、それによりいかなるランピングも含まない場合がある。本明細書に記載されている方法および装置のいずれにおいても、波形パラメータは、波形パラメータの各クラス（例えば、電流振幅、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセントなど）についての開始および停止値を含み得、ここで、開始および停止値が異なる場合、システムは、予め定義されたランピングパラメータを使用して、それらの間を傾斜的経時変化し得る。

いくつかの変形体において、一式の波形パラメータ（または波形特性）は、概して、約5mA〜25mAの間のピーク強度、約500Hz〜30kHzの間の周波数（例えば、550、600、650、700、750Hzを超える下界などを有する）、約20〜80％の間のデューティーサイクル、および約10％〜100％の間の電荷不均衡パーセントを含み得る。

述べられているように、これらの変形体のいずれにおいても、方法（または方法を実施するか、または適用するように構成された装置）は、送出される電流に対するユーザ調整を受信する工程を含み得る（例えば、知覚される強度を調整する工程）。例えば、方法は、送出される電流に対するユーザ調整を受信する工程を含み得、電流を送出する工程は、ユーザ調整に基づいて、周波数、強度、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセント、またはこれらのパラメータのうちの2つ以上を調整する工程を含み得る。

アンサンブル電流波形（例えば、アンサンブル波形）、ユーザを処置するためにそれらを印加する方法、および本明細書において記載されている神経刺激器デバイスを制御する方法は、本質的に任意のタイプの刺激のために使用され得るが、以下でより詳細に記載されるように、そうでなければTES神経刺激／神経調節で生じ得る順化を防止するか、または減少させることに特に役立つ。

例えば、神経刺激器に結合された2つ以上の電極からの対象の頭部または頭頸部に対する経皮的電気刺激（TES）によって対象の認知状態を改変する方法は、2つ以上の電極の間にアンサンブル電流波形を印加する工程を含み得、ここで、アンサンブル電流波形は、連続的に印加される一連の成分波形を含み、各成分波形は、持続時間（例えば、約100ミリ秒〜約600秒の間、約100ミリ秒〜約300秒の間、約100ミリ秒〜約150秒の間、または約100、125、150、175、200、225、250、275、300、350、400、450、500、1000、1500、2000、2500ミリ秒などの下限値〜約600、450、300、250、200、150、100、75、50、25、20、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5秒などの上限値の間の任意の範囲）、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントを含み；さらに、その一連の中の各成分波形は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセントおよびデューティーサイクルパーセントの1つまたは複数によって、その一連の成分波形において、それの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり、各成分波形の印加の間、神経刺激器は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントで電流を印加する。

経皮的電気刺激（TES）によって対象の認知状態を改変する方法は、神経刺激器に結合された2つ以上の電極から対象の頭部または頭頸部に対してTESを印加する工程を含み得る。このような方法は、第一の電極をユーザの側頭および／または額領域に取り付ける工程；第二の電極をユーザの頭部および／または頸部上の第二の場所に取り付ける工程；2つ以上の電極の間でアンサンブル電流波形を印加する工程を含み得、ここで、アンサンブル電流波形は、連続的に印加される一連の成分波形を含み、各成分波形は、約100ミリ秒〜約600秒の間の持続時間、約3mA〜25mAの間の電流振幅、約700Hz〜30kHzの間の周波数、約10％〜100％の間の電荷不均衡パーセント、および約20〜80％の間のデューティーサイクルパーセントを含み；さらに、その一連の成分波形の中の各成分波形は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の1つまたは複数によって、その一連の成分波形において、それの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり、各成分波形の印加の間、神経刺激器は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントで電流を印加する。

アンサンブル電流波形を印加する工程は、二相性である成分波形を印加する工程を含み得る。例えば、アンサンブル電流波形を印加する工程は、一連の5つより多い成分波形を印加する工程を含み得る。アンサンブル電流波形を印加する工程は、一連の成分波形を印加する工程であって、その一連の成分波形の中の成分波形は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の2つ以上によって、その一連の成分波形において、成分波形の直前および／または直後の別の成分波形とは異なる、工程を含み得る。アンサンブル電流波形を印加する工程は、一連の中の成分波形をそれらの持続時間の間、連続的に印加する工程、および各成分波形の持続時間の間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセントおよびデューティーサイクルパーセントの1つまたは複数を、前の電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントから成分波形の電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントへ傾斜的経時変化する工程を含み得る。

本明細書に記載されている方法のいずれも、携帯用TESアプリケータの第一の電極を例えば対象の側頭または額上の皮膚上に設置する工程、および第二の電極を対象の乳様突起領域上または対象の頸部上のいずれかの対象の皮膚上に設置する工程を含み得る。

アンサンブル電流波形を印加する工程は、一連の成分波形を連続的に印加する工程を含み得、成分波形のピーク電流振幅の絶対値は、約3mA〜30mAの間である（例えば、約2、3、4、5、6、7mAなどの下限〜約15、20、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35mAなどの上限範囲の間の任意の範囲を含む、約4mA〜30mAの間、約3mA〜25mAの間、約5mA〜30mAの間など）。アンサンブル電流波形を印加する工程は、一連の成分波形を連続的に印加する工程を含み得、成分波形の周波数は、約700Hz〜30kHzの間である（例えば、約500、550、575、600、625、650、675、700、725、750、775、800、825、850、875、900Hzなどの下限〜約10kHz、15kHz、20kHz、25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz、50kHzなどの上限の間の任意の範囲を含む、約550Hz〜約50kHzの間、約600Hz〜約40kHzの間、約650Hz〜約35kHzの間など）。アンサンブル電流波形を印加する工程は、一連の成分波形を連続的に印加する工程を含み得、成分波形のデューティーサイクルは、約20〜80％の間である（例えば、約20、25、30、35、40、45、50パーセントなどの下限〜約50、55、60、65、70、75、80、85パーセントなどの上限の間の任意の範囲。ここで、下限は常に上限未満である）。アンサンブル電流波形を印加する工程は、一連の成分波形を連続的に印加する工程を含み得、成分波形の電荷不均衡パーセントは、約10％〜100％の間である（または、約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50パーセントなどの下限〜約50、55、60、65、70、75、80、85、90、95パーセントなどの上限の間の任意のサブ範囲。ここで、下限は常に上限未満であり、上限は100％であり得、その場合には、パルス信号は、以下に記載されるように、全て正向きまたは全て負向きである）。

本明細書に記載されている変形体のいずれにおいても、アンサンブル電流波形を印加する工程は、ユーザ強度調整因子によって、印加の間、アンサンブル波形を変調する工程を含み得る。例えば、ユーザ（制御デバイスを操作する）は、印加されるエネルギーを調整するために制御部を動かすことによって、知覚される強度を手動で動的に調整し得；制御部の出力は、神経刺激器に伝送されて、ピーク電流、デューティーサイクルパーセント、および／または周波数の1つまたは複数を調整する（例えば、拡大縮小）ことによって、実際の印加される信号の強度を調整するために使用され得る。例えば、本明細書に記載されている方法のいずれも、神経刺激器においてユーザ強度調整因子を受信する工程（すなわち、タッチスクリーンまたはボタンのようなユーザインターフェースを介して）、およびユーザ強度調整因子によって、送出されるアンサンブル波形を調整する工程を含み得；本明細書に記載されている方法のいずれかはまた、神経刺激器においてユーザ強度調整因子を受信する工程、およびユーザ強度調整因子により、印加されるアンサンブル電流の周波数、デューティーサイクル、および強度の1つまたは複数を拡大縮小することによって、送出されるアンサンブル波形を調整する工程を含み得る。

本明細書に記載されている方法のいずれも、記載される方法を実施するための1つまたは複数の構造を含むデバイス（例えば、専用デバイス）によって実施され得る。例えば、対象の認知状態を改変するための経皮的電気刺激（TES）アプリケータ装置は、本体；第一の電極に接続するように構成された第一のコネクタ；第二の電極に接続するように構成された第二のコネクタ；および、2つの電極コネクタの間でアンサンブル電流波形を印加するように構成された、少なくとも部分的に本体内部にあるTESコントローラを含み得、アンサンブル電流波形は、連続的に印加される一連の成分波形を含み、各アンサンブル波形は、約100ミリ秒〜約600秒の間の持続時間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントを含み；さらに、その一連の成分波形の中の各成分波形は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の1つまたは複数によって、その一連の成分波形において、それの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり、各成分波形の印加の間、神経刺激器は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントで、電流を印加する。

これらの変形体のいずれにおいても、TESコントローラは、二相パルスを含むアンサンブル電流波形を印加するように構成され得る。これらのコントローラの任意の変形体において、TESコントローラは、5つ以上の（例えば、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50個などより多い）アンサンブル電流波形を含む前記一連の成分波形を印加するように構成され得る。

本明細書に記載されている変形体のいずれにおいても、TESコントローラは、一連の成分波形を印加するように構成され得、その一連の成分波形の中のある成分波形は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の2つ以上によって、その一連の成分波形において、成分波形の直前および／または直後の別の成分波形とは異なる。

TESコントローラは、その一連の成分波形の成分波形における成分波形をそれらの持続時間の間、連続的に印加し、その持続時間の間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントの1つまたは複数を、前の電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントから成分波形の電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントへ傾斜的経時変化するように構成され得る。

上記で示唆されたように、TESコントローラは、一連の成分波形を連続的に印加することによって、アンサンブル電流波形を印加するように構成され得、ここで、成分波形の電流振幅は、約3mA〜25mAの間である（または、電流振幅は、上記で論じられた範囲内にあり、成分波形の持続時間の間のピーク電流振幅を指し得る）。TESコントローラは、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成され得、ここで、成分波形の周波数は、約700Hz〜30kHzの間である（または、上記で論じられた周波数範囲のいずれか）。TESコントローラは、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成され得、ここで、成分波形のデューティーサイクルは、約20％〜80％の間である（または上記のデューティーサイクルパーセント範囲のいずれか）。TESコントローラは、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成され得、ここで、成分波形の電荷不均衡パーセントは、約10％〜100％の間である。

本明細書に記載されている変形体のいずれにおいても、TESコントローラは、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成され得、ここで、アンサンブル電流波形を印加することは、ユーザ強度調整因子によって、印加の間、アンサンブル波形を変調することを含む。本明細書に記載されている装置のいずれも、強度調整因子を受信するように構成された無線受信機回路を含み得、ここで、さらにTESコントローラは、ユーザ強度調整因子によって送出されるアンサンブル波形を調整するように構成されている。

さらに、これらの装置のいずれも、強度調整因子を受信するように構成された無線受信機回路を含み得、ここで、TESコントローラは、ユーザ強度調整因子により、印加されるアンサンブル電流の周波数、デューティーサイクルパーセント、および強度の1つまたは複数を拡大縮小することによって、送出されるアンサンブル波形を調整するように構成されている。

また本明細書に記載されているのは、アンサンブル波形の全ての部分、またはいくつかの変形体では1つまたは複数の部分（例えば、1つまたは複数の成分波形）に対して、エンベロープまたはスケーリング信号を印加する工程（これは、本明細書において振幅変調と称される場合がある）を含む、本明細書に記載されているアンサンブル波形のいずれかを別々に調節するための方法およびシステムである。エンベロープは、典型的には低周波数（例えば、1Hz〜900Hz、1Hz〜300Hz、1Hz〜400Hz、1Hz〜500Hz、1Hz〜600Hz、1Hz〜700Hz、1Hz〜800Hz、1Hz〜1kHzなどで、典型的には、変調している成分波形の周波数よりも低い）のパルスのスケーリング波形である。低周波数パルス信号（エンベロープ信号または振幅変調信号、バースト信号とも称される）は、方形波、のこぎり波などであり得、結果として生じる信号がアンサンブル波形を形成する高周波数の成分波形のバーストおよび／または変調された強度を含むように、1〜0（または-1〜1）の間の値を有し得る。以下でより詳細に記載されるように、アンサンブル波形を形成する成分波形の1つまたは少数にさえこの振幅変調を印加することは、刺激に関連する疼痛または不快感を潜在的に減少させるか、または排除すると同時に、システムのための電力効率ならびに認知および／または生理作用を誘導するための有効性の両方において多大な利点を提供し得る。

概して、本明細書に記載されているアンサンブル波形のいずれも、完全にまたは部分的に振幅変調され得る。特に、疼痛（例えば、静電容量蓄積、皮膚におけるpH変化などからの）の可能性を減少させるために、本明細書に記載されているとおりの振幅変調を含む、本明細書に記載されている方法および装置はまた、振幅変調が、成分波形の間に印加されている基本パルスの打切りを防止するように、適合され得る。変調周波数は、パルス（信号）を打切るのを防止するように設定および／または調整され得る。二相性であり得る（例えば、以下でより詳細に記載される図1Aを参照のこと）アンサンブル波形の（基本または単位）パルスを打切ることを防止するための1つの方法は、振幅変調期間（持続時間）が、例えば成分波形周波数の逆数の倍数であるように振幅変調持続時間を設定することによって、変調が印加されている成分波形の1つの周期の間の時間の倍数であるように、振幅変調期間（持続時間）を設定することである。例えば、振幅変調周波数が、成分波形のパルスを打切ることを必ずしも回避せずに設定される（例えば、ユーザによって）とき、それは、例えば、振幅変調（AM）周波数が、調整されなかった場合に生じ得る打切りの持続時間と同等の時間を減じることによって調整されるように調整され得る（例えば、神経刺激器装置において、またはパラメータが神経刺激器へ伝送される前のいずれかで）。例えば、成分波形の1秒毎に生じる基本パルスの数（変調されている成分波形の周波数）×元の／調整されていない変調エンベロープの持続時間（元のまたは標的の、まだ調整されていない振幅変調周波数の周波数の逆数）は、元の変調エンベロープの持続時間内のパルスの数を与え、それは、整数＋残りの分数であり；変調周波数は、この分数に成分波形の各基本パルスの持続時間（サイクルの1周期の時間、t_c）を乗じ、この時間を振幅変調エンベロープの元の／修正されていない持続時間（振幅変調周波数の逆数である振幅変調パルスの周期）から減じることによって調整されて、変調エンベロープの調整された／修正された持続時間を与え得る。打切りを回避するためのこの特定の成分波形のための調整された、または修正された振幅変調エンベロープ周波数は、振幅変調エンベロープの調整された／修正された持続時間の逆数であり、標的の、元の（修正されていない）AM周波数に対してわずかにシフトされるだろう。バーストの基本パルスが打切られないことを確実にするための別の例の調整では、振幅変調デューティーサイクル（すなわち、基本パルスが送出される振幅変調周期の割合）は、丸めのためのデューティーサイクルパーセンテージを打切られない基本パルスサイクルに対して加算するか、または減算することによって調整される。

同様に、エンベロープパルスの非ゼロ部分の持続時間（例えば、方形パルスエンベロープにおいて、各周期内のパルスの「オン」部分の持続時間）は、振幅変調されている成分波形のための基本パルス（t_c）の周期の持続時間の倍数になるように設定されるか、または調整され得る。振幅変調のエンベロープの周期およびパルス持続時間（振幅変調されたエンベロープの各パルス内でゼロより上で費やされた時間）の両方が、成分波形の1サイクルの周期のための時間の倍数であるとき、成分波形のパルスは、打切られないであろう。

例えば、経皮的電気刺激によってユーザの認知状態を調節する方法は、2つ以上の電極の間での印加のためのアンサンブル電流波形を送出する工程を含み得、ここで、アンサンブル電流波形は、連続的に送出される一連の成分波形を含み、成分波形は、二相パルスを含み、その一連の成分波形の中の各成分波形は、持続時間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の1つまたは複数によって、その一連の成分波形において、それの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり；送出の前に、アンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数は、送出される波形の中に打切られるパルスをもたらさない変調持続時間の間の変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによって変調される（例えば、振幅変調される）。

したがって、本明細書に記載されている方法および装置のいずれにおいても、振幅変調は、成分波形の1つまたは複数に印加され得、振幅変調に印加されるエンベロープの持続時間（例えば変調持続時間、これは変調デューティーサイクルとも称され得る場合がある）は、成分波形周波数の逆数の倍数であり得る。いくつかの変形体において、具体的であるが排他的でなく、振幅変調方形波形、パルスの非ゼロ部分の持続時間（本明細書においてバースト長とも称される）はまた、成分波形周波数の逆数の倍数となるように設定されるか、または調整される。成分波形周波数の逆数は、成分波形の各サイクルの持続時間である。例えば、変調パルスの持続時間は、変調パルスのサイクルの1周期の間の時間であり、振幅変調のバースト周期（burst period）（またはバースト周期（bursting period）とも同等に称され得る、および／または振幅変調エンベロープの1周期の間の時間は、成分波形のサイクル（1つの基本パルス）の1周期の間の時間の倍数に設定するか、もしくは別の方法でそれに等しい場合がある。

例えば、変調持続時間は、概して、変調周波数の逆数であり、いくつかの例において、変調周波数で割ったバーストデューティーサイクルを含み得、ここでさらに、変調持続時間は、送出される波形においてパルスの打切りを防止するために調整される。変調持続時間は、変調周波数で割ったバーストデューティーサイクルを含み得、ここでさらに、変調持続時間は、送出される波形においてパルスの打切りを防止するために調整される。

振幅変調は、2つより多い成分波形、例えば、3つより多い成分波形、4つより多い成分波形、5つより多い成分波形、6つより多い成分波形、7つより多い成分波形、8つより多い成分波形、9つより多い成分波形、10より多い成分波形などを有するアンサンブル波形を含む、本明細書に記載されているとおりの任意のアンサンブル波形に印加され得る（かつ電流をユーザに送出するためのデバイスは、振幅変調を含むように適合され得る）。各成分波形は、上記で考察されたとおり、100ミリ秒よりも長い場合がある。

アンサンブル電流波形は、振幅変調エンベロープの一部分のための電流を止めることによって変調され得る。例えば、振幅変調のために方形波エンベロープを印加するとき、このバースト（振幅変調）が印加される成分波形は、パルスが低い（またはゼロの）場合はゼロにされ得、パルスが高い場合は1で乗じられ（通過され）得る。代替的に、いくつかの変形体において、バーストは、例えば、のこぎり波、正弦波、または他の振幅変調パルスを使用するとき、拡大縮小によって変調され得る。

概して、本明細書に記載されている方法のいずれも、アンサンブル電流波形を2つ以上の電極を装着しているユーザに印加する工程、例えば、アンサンブル電流波形を、2つ以上の電極の第一の電極をユーザの側頭および／または額領域上に、かつ2つ以上の電極の第二の電極を頸部または乳様突起領域に装着しているユーザに印加する工程を含み得る。

また概して、アンサンブル波形は、各々、定義された振幅、周波数、デューティーサイクルパーセント、および電荷不均衡パーセントを有する、複数（例えば、2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上など）の成分波形を含み得る。各成分波形はまた、振幅デューティーサイクル周波数（本明細書において振幅変調周波数、AM周波数とも称され得る）を含む振幅変調（例えば、AMオン／オフ）を有し得る。いくつかの変形体において、振幅変調はまた、振幅変調パルスが単一振幅変調パルスの周期の間「オン」である時間のパーセンテージを示し得、かつ0％（完全に抑制された信号、または0に設定された）〜100％（通過された信号の全て）の間であり得る、振幅変調デューティーサイクル（AM％デューティーサイクル）を含み得る。振幅変調デューティーサイクルパーセントは、振幅変調されている成分波形（アンサンブル波形の）のパルスの打切りを防止するために上記で述べられたように調整するために、設定され得る、および／または調整され得る。例えば、デューティーサイクルパーセントは、成分波形のサイクルの1周期（例えば、刺激の周波数の逆数）の間の時間の持続時間の倍数であるように、非ゼロパルス（振幅変調エンベロープ波形内の）の持続時間を増加させるか、または減少させることによって調整され得る。

したがって、各成分波形は、電流振幅（典型的にはmAで）、周波数（例えば、典型的には二相性の基本パルスの）、デューティーサイクルパーセント（例えば、基本パルスのサイクルの1周期の間の時間で割られた、負のピーク電流で費やされた時間＋正のピーク電流で費やされた時間）、および電荷不均衡パーセント（例えば、基本パルスの正および負のピーク電流で費やされた時間の合計で割った、正のピーク電流で費やされた時間と負のピーク電流で費やされた時間の差）によって特定され得る。電荷不均衡パーセントはまた、「DCパーセント」（または直流パーセント）と称され得る。各成分波形はまた、容量放流電流が印加されるべきかどうか（容量放電「オン」または「オフ」）、および／または容量放電がどのように印加されるべきか（例えば、サイクルの何処で、および／またはどのくらい長く放電されるか）に特有であり得る。加えてまたは代替的に、成分波形のいずれも、振幅変調がオンであるかを示すインジケータおよび／または振幅変調についての周波数および／または振幅変調デューティーサイクルパーセント（例えば、振幅変調サイクルの単一周期の間の合計時間で割った振幅変調サイクルの単一周期内の例えば方形波のパルスの持続時間（例えば、1／振幅変調の周波数））を含み得る。したがって、本明細書に記載されている装置は、アンサンブル波形の各成分波形を特定するこれらのパラメータの全てまたはいくつかを用いて作動するように構成され得る。

本明細書に記載されている方法および装置のいずれにおいても、アンサンブル波形は、アンサンブル波形を形成する成分波形の連続を連続的に送出することによって送出される。概して、各成分波形の持続時間は、約100ミリ秒〜600秒の間である。送出する工程は、成分波形を連続的に送出する工程を含み得、ここで、各成分波形の振幅は、約3mA〜約25mAの間である。送出する工程は、成分波形を連続的に送出する工程を含み得、ここで、成分波形の各々、いくつか、またはいずれかの周波数は、約700Hz〜約30kHzの間である。送出する工程は、成分波形を連続的に送出する工程を含み得、ここで、各成分波形の電荷不均衡パーセントは、約10％〜100％の間である。送出する工程は、成分波形を連続的に送出する工程を含み得、ここで、各成分波形のデューティーサイクルパーセントは、約20％〜80％の間である。

振幅変調の使用を含むユーザの認知状態を調節する方法も記載される。例えば、神経刺激器に結合された2つ以上の電極からの対象の頭部または頭頸部に対する経皮的電気刺激（TES）によって、ユーザの認知状態を調節する方法は、2つ以上の電極の間でアンサンブル電流波形を印加する工程を含み得、ここで、アンサンブル電流波形が連続的に印加される一連の成分波形を含み、成分波形は二相パルスを含み、その一連の成分波形の中の各成分波形は、約100ミリ秒〜約600秒の間である持続時間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の1つまたは複数によって、その一連の成分波形において、それの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり；印加の前に、アンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数が、成分波形周波数の逆数の倍数である変調持続時間の間の変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによって変調される。

経皮的電気刺激によってユーザの認知状態を調節する方法は、2つ以上の電極の間での印加のためのアンサンブル電流波形を送出する工程を含み得、ここで、アンサンブル電流波形は、連続的に送出される一連の成分波形を含み、成分波形は、二相パルスを含み、その一連の成分波形の中の各成分波形は、持続時間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の1つまたは複数によって、その一連の成分波形において、それの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり；送出の前に、アンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数は、変調持続時間の間の変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによって変調される。

本明細書に記載されている方法のいずれも、記載された工程の全てまたはいくつかを実施するための、ハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェアを含む装置によって実施され得る。例えば、記載されたとおりのTESを使用して対象の認知状態を調節し、特にアンサンブル波形を印加し、別個に（幾つかの場合では独立して）アンサンブル波形を形成する1つまたは複数の成分波形を振幅変調するための方法は、本明細書に記載されているアンサンブル波形の印加のために適合されている制御回路構成（例えばコントローラ）を備えたウェアラブル経皮的電気刺激（TES）装置を使用して実施され得る。

例えば、対象の認知状態を改変するための経皮的電気刺激（TES）アプリケータ装置は、本体；第一の電極に接続するように構成された第一のコネクタ；第二の電極に接続するように構成された第二のコネクタ；および少なく部分的に本体内部にあり、プロセッサ、タイマーおよび波形発生器を含むTESコントローラを含み得、TESコントローラは、第一のコネクタと第二のコネクタとの間での印加のためのアンサンブル電流波形を送出するよう適合されており、アンサンブル電流波形は、連続的に送出される一連の成分波形を含み、成分波形は、二相パルスを含み、その一連の成分波形の中の各成分波形は、持続時間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセント：の1つまたは複数によって、その一連の成分波形において、それの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり；さらに、送出の前に、コントローラは、送出される波形の中に打切り二相パルスをもたらさない変調持続時間の間の変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによって、アンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数を変調するように構成されている。

コントローラは、変調持続時間の間の変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによってアンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数を変調するように構成され得、変調持続時間は、成分波形周波数の逆数の倍数である。コントローラは、変調持続時間の間の変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによってアンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数を変調するように構成され得、変調持続時間は、変調周波数で割ったバーストデューティーサイクルを含み、さらに変調持続時間は、送出される波形の中で二相パルスの打切りを防止するために調整される。

TESコントローラは、第一のコネクタと第二のコネクタとの間での印加のためにアンサンブル電流波形を送出するよう適合され得、ここで、アンサンブル電流波形は、一連の5つ以上の成分波形を含む。TESコントローラは、概して、成分波形を連続的に送出することによってアンサンブル電流波形を送出するよう適合され得、ここで、成分波形の各々、いくつかまたはいずれかの振幅は、約3mA〜約25mAの間であり、各成分波形の周波数は、約700Hz〜約30kHzの間であり、各成分波形の電荷不均衡パーセントは、約10％〜100％の間であり、および／または各成分波形のデューティーサイクルパーセントは、約20％〜80％の間である。

本明細書に記載されている装置のいずれも、強度調整因子を受信するように構成された無線受信機回路を含み得、ここで、TESコントローラは、ユーザ強度調整因子により、印加されたアンサンブル電流の周波数、デューティーサイクルパーセントおよび強度の1つまたは複数を拡大縮小することによって、送出されるアンサンブル電流波形を調整するように構成されている。

また本明細書に記載されているのは、本明細書に記載されている特性のいずれかを有するアンサンブル波形を送出するようウェアラブル神経刺激器に命令する制御情報を伝送することによって、ウェアラブル神経刺激器（または他のウェアラブル電気刺激器）を制御するための方法および装置である。特に、神経刺激器にアンサンブル波形を送出させるようコントローラからウェアラブル神経刺激器のプロセッサへ伝送するための方法および装置が本明細書に記載されている。これは、概して、一連の予め定義されたメッセージをコントローラからウェアラブル神経刺激器のプロセッサへ伝送することによって達成され得、ここで、一連のメッセージは、上記の成分波形特性を特定する多くのセグメントを受信する準備をするようプロセッサに命ずる第一のメッセージを含む（例えば、セグメント数、電流振幅、持続時間、および印加される電流の向きおよび／またはタイプ、例えば、正、負、容量放電、ゼロ（大地）電流などを定義する状態コード）。

コントローラは、ウェアラブル神経刺激器から遠隔であり得、例えば、それはユーザによって保持され得るか、またはパーソナルコンピューティングデバイス（例えば、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、ウェアラブル電子機器、デスクトップ、ラップトップなど）の一部として含まれ得るか、あるいはそれはウェアラブル装置内に組み込まれ得る。例えば、遠隔コントローラは、ウェアラブルデバイスと無線で通信し得（例えば、Bluetooth（登録商標）、UWB、超音波、WiFi、近距離場電気通信、または任意の他の無線方式によって）；装置は、このタイプの通信用に構成され得、デバイスとペアリングされるか、または別の方法でデバイスに接続され得る。ウェアラブル神経刺激器は、伝送を監視するおよび／または受信するように構成され得る。例えば、無線伝送が使用されるとき、ウェアラブル神経刺激器は、伝送された情報を受信し、処理するよう適合され得、したがって無線伝送回路および／またはこの情報を記憶するためのメモリを含み得る。

いくつかの変形体において、コントローラは、プロセッサに対して遠隔ではなく、同じデバイスの一部であり得る、および／あるいは1つまたは複数の伝送線、例えば、電気トレース（electrical trace）、電線などによって接続され得る。例えば、コントローラは、ユーザによって装着されることができる統合電極組立品および神経刺激器の一部であり得る。コントローラが、遠隔に位置し、神経刺激器装置と無線で通信するとき、遠隔に位置するコントローラと神経刺激器のプロセッサとの間の通信は、一方向（例えば、遠隔に位置するコントローラから神経刺激器へ）または双方向であり得る。概して、その2つの間の通信は、特別にコード化されて（いくつかの場合では暗号化され得る）、神経刺激器装置のコントローラとプロセッサとの間の通信の速度、電力使用量および効率を最適化して、コントローラと神経刺激器との間の刺激のための命令の素早くかつ正確な転送を可能にし得る。これらの命令がコード化され、および／または処理され得る多くの方法が存在するが、これらの方法を具現化する、特に好都合な方法および装置が本明細書に記載されている。

例えば、制御装置（ウェアラブル神経刺激器装置のプロセッサに対して遠隔またはローカルのいずれか）からウェアラブル神経刺激器を制御する方法は、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する第一のメッセージを制御装置から伝送する工程；および、1つまたは複数のセグメントメッセージを制御装置から伝送する工程であって、セグメントメッセージは、新しい波形パラメータまたは記憶された波形パラメータに対する修正版のセグメントを定義し、セグメントメッセージは各々、セグメント指数、セグメント持続時間、電流振幅、および状態コード：をコード化するメッセージを含み、状態コードは、正の電流、負の電流、容量放電、および開回路：の1つを示す、工程を含み得る。

これらの変形体のいずれにおいて、第一のメッセージは典型的には、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する命令を含むとして第一のメッセージを識別する、メッセージ識別コードを含み得る。1つまたは複数のセグメントメッセージは、それらをセグメントメッセージとして識別するメッセージ識別コードを含み得る。

第一のメッセージの伝送は、4バイトメッセージを含む第一のメッセージを伝送することを含み得る。セグメントメッセージは各々、7バイトメッセージを含み得る。

本明細書に記載されている変形体のいずれにおいても、第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する工程は、制御装置からウェアラブル神経刺激器へ無線で伝送する工程を含み得る。代替的に、第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージから伝送する工程は、制御装置とウェアラブル神経刺激器との間の物理的接続を介して伝送する工程を含み得る。

本明細書に記載されているこれらの方法のいずれにおいても、方法は、ウェアラブル神経刺激器および遠隔制御装置をペアリングするか、または同期させる工程を含み得る。

概して、これらの方法のいずれにおいても、第一のメッセージは、新しい波形の伝送または記憶された波形の修正版の伝送を指示するコード、予想されるセグメントの数、および波形がバースト変調されるであろうという指示：の1つまたは複数を含み得る。

制御装置は、神経刺激器での受信間隔と一致され得る規則的な間隔で伝送し得る。例えば、神経刺激器は、約400ミリ秒毎に第一のメッセージおよび／あるいは1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送し得る。記載される方法および装置のいずれにおいても、メッセージは、各通信間隔（例えば、400ミリ秒間隔など）で、送信されない場合がある（または、ヌルメッセージの送信、または波形の制御に特有のものでないメッセージ）。

上記で述べられたように、任意の適切な通信プロトコルが使用され得；例えば、制御装置は、Bluetooth（登録商標）によって、第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送し得る。

ウェアラブル神経刺激器を制御装置から制御する方法は、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する第一のメッセージを制御装置から伝送する工程であって、第一のメッセージは、4バイトメッセージを含み、第一のメッセージは、新しい波形の伝送または記憶された波形の修正版の伝送を指示するコード、予想されるセグメントの数、および波形がバースト変調されるかどうかの指示を含む、工程；および1つまたは複数のセグメントメッセージを制御装置から伝送する工程であって、セグメントメッセージは、新しい波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版のセグメントを定義し、セグメントメッセージは各々、セグメント指数、セグメント持続時間、電流振幅、および状態コード：をコード化する7バイトメッセージを含み、状態コードは、正の電流、負の電流、容量放電、および開回路（ゼロ）：の1つを示す、工程を含み得る。

上記で述べられたように、第一のメッセージは、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する命令を含むとして第一のメッセージを識別する、メッセージ識別コードを含み得る。1つまたは複数のセグメントメッセージは、それらをセグメントメッセージとして識別するメッセージ識別コードを含む。

ウェアラブル神経刺激器を制御するように構成された装置も本明細書に記載されている。これらの装置は、ウェアラブル神経刺激器と通信するためのソフトウェア、ファームウェアなどを含み得る。例えば、制御器は、ウェアラブル神経刺激器と無線で通信することができ、かつ神経刺激器との通信を構築し、制御するための制御論理（例えば、ソフトウェア、ファームウェアなど）を実行するように適合されている、スマートフォン、腕時計、またはウェアラブル電子機器（眼鏡など）を含み得る。例えば、ウェアラブル神経刺激器を制御するための制御装置は、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令し、新しい波形の伝送または記憶された波形の修正版の伝送を指示するコード、予想されるセグメントの数、および波形がバースト変調されるかどうかの指示を含む、第一のメッセージを伝送し；制御装置から1つまたは複数のセグメントメッセージ（セグメントメッセージは、新しい波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版のセグメントを定義し、セグメントメッセージは各々、セグメント指数、セグメント持続時間、電流振幅、および状態コード：をコード化し、状態コードは:正の電流、負の電流、容量放電、および開回路：の1つを示す）を伝送するように構成されている、プロセッサを含み得る。

述べられたように、プロセッサは、第一のメッセージを4バイトメッセージ（メッセージペイロード）として、例えば、成分波形を受信するおよび／または変調する準備をするよう神経刺激器プロセッサに警告する第一のメッセージを伝送するように構成され得る。4バイトメッセージペイロードは典型的には、新しい波形の伝送または記憶された波形の修正版の伝送を指示するコード、予想されるセグメントの数、および波形がバースト変調されるかどうかの指示を含む。メッセージは、例えば、メッセージID（例えば、メッセージのタイプを特定するコード）、ルーティング情報（行き先、ソース、など）を示す追加のバイトを含み得る。

プロセッサは、7バイトメッセージペイロード（セグメントペイロード）を含む1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送するように構成され得る。プロセッサは、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する命令を含むとして第一のメッセージを識別するメッセージ識別コードを含む第一のメッセージを伝送するように構成され得る。プロセッサは、1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送するように構成され得、各々、それらをセグメントメッセージとして識別するメッセージ識別コードを含む。プロセッサは、第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを無線回路上で無線で伝送するように構成され得る。プロセッサが、物理的接続を介して、制御装置とウェアラブル神経刺激器との間で第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送するように、プロセッサは、物理的接続を介してウェアラブル神経刺激器に接続され得る、および／またはウェアラブル神経刺激器内に統合され得る。

プロセッサは、制御装置から第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを無線で伝送するように構成され得る。制御装置は、約400ミリ秒毎または400ミリ秒の倍数毎に、第一のメッセージおよび／あるいは1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送するように構成され得る。

本発明の新規な特徴は、特に、後に続く特許請求の範囲を用いて記載される。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的態様を記載する、後に続く詳細な説明、および以下の添付の図面を参照することによって得られるであろう。
本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形を形成するために組み合され得る成分波形を形成するために波形パラメータに従って反復され、変調され得る、基礎波形を概略的に図示する。電流振幅および周波数波形成分（しかし電荷不均衡パーセントまたはデューティーサイクルではない）を示すためにグラフにより描かれたアンサンブル波形の1つの変形体を図示する. 容量放電の第一の変形を含む一対の基礎波形の1つの変形を図示する。容量放電の第二の変形を含む一対の基礎波形の第二の変形を図示する。本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形（「活力」アンサンブル波形として構成されている）の別の例を概略的に図示する。アンサンブル波形の電流パラメータを図示する。本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形（「活力」アンサンブル波形として構成されている）の別の例を概略的に図示する。アンサンブル波形を形成する成分波形の持続時間を概略的に示す。本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形（「活力」アンサンブル波形として構成されている）の別の例を概略的に図示する。アンサンブル波形の周波数パラメータを図示する。本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形（「落着き」アンサンブル波形として構成されている）の別の例を概略的に図示する。アンサンブル波形の電流パラメータを図示する。本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形（「落着き」アンサンブル波形として構成されている）の別の例を概略的に図示する。アンサンブル波形を形成する成分波形の持続時間を概略的に示す。本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形（「落着き」アンサンブル波形として構成されている）の別の例を概略的に図示する。アンサンブル波形の周波数パラメータを図示する。本明細書に記載されているアンサンブル波形と共に使用するように構成され得る（を送出し得る）神経刺激器の1つの例を図示する。本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の別の例を図示する。本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の別の例を図示する。本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の別の例を図示する。本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の別の例を図示する。本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の別の例を図示する。本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の別の例を図示する。「落着き」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形体の第一の例を図示する。「落着き」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形の第一の例を図示する。「落着き」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形の第一の例を図示する。「落着き」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形の第一の例を図示する。「活力」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形の第二の例を図示する。「活力」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形の第二の例を図示する。「活力」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形の第二の例を図示する。「活力」電極組立品として構成された電極組立品の1つの変形の第二の例を図示する。認知作用を誘導するために対象の頭部および／または頭頸部上に装着され得る電極組立品の適用を図示する。対象の頭部上に装着された神経刺激器デバイスを図示する。落着きアンサンブル波形の別の例の波形パラメータを含む表である。落着きアンサンブル波形の別の変形体を含む表である。落着きアンサンブル波形の別の変形体を含む表である。活力アンサンブル波形の別の例の波形パラメータを列挙する表である。活力アンサンブル波形の別の例の波形パラメータを列挙する表である。認知作用を高めることのような所定の作用を誘起するためにユーザによって選択され得る「アドイン」波形の1つの例を説明する表である。この例において、アドインパラメータは、例えば所定の持続時間（9.2秒に及ぶ、アドインの6つの成分時期または領域を有する）の間の強度を調整することによって、アンサンブル波形のパラメータを変調する。この例は、刺激強度を徐々に下げるように調整し（7秒ほどかけて）、次にその前の値に戻るように急速に増加させる。落着き認知作用を誘起するために使用され得るアンサンブル波形の1つの変形体のための値を示す表である。この変形体は、20個の成分波形を有する10分間の合成またはアンサンブル波形であり、ここで、成分波形の全ては、振幅変調される（例えば、方形波形を使用して）、各成分波形は、異なるAM周波数および／またはデューティーサイクルで振幅変調され得る。アンサンブル波形（または、本明細書に記載されているアンサンブル波形の成分波形）上に印加され得る振幅変調（AM）波形の例を図示する。振幅変調方形パルスが、振幅変調波形（典型的には、ゼロまたは1の振幅、および瞬時またはほぼ瞬時の上昇／下降時間を有する）として使用される。波形強度の反復および時変スケーリング因子を提供するために使用され得る種々の振幅変調波形形状の例を示す。正弦曲線波形を振幅変調する波形として使用する振幅変調の例を図示する。図10Bおよび図10Cは、振幅変調された成分波形の拡大された時間尺度図を図示する（異なるピーク強度に留意されたい）。図10Dは、アンサンブル（または、アンサンブル波形の成分波形）は非ゼロレベルに減衰されるように、非ゼロ最小値を有する正弦波振幅変調信号の別の例を図示する。方形パルスAM変調波形での振幅変調（AM）の使用をグラフで示す。示されているように成分（またはアンサンブル）波形を変調するための振幅変調の使用をグラフで示す（図12Aに示されているとおり、変調波形は、正弦曲線である）。 5分間持続時間を有し、落着き認知状態を誘起するように構成された成分波形パラメータの1つの例を示す表である。この例は、振幅変調されている（3つの成分波形全てにわたって一定レベルで）。AMの波形形状は、方形、正弦波などであり得る。 6分間持続時間を有し、落着き認知状態を誘起するように構成された、アンサンブル波形のための成分波形パラメータの例を示す表である。この例において、アンサンブル波形は、振幅変調され、振幅変調は変化する（例えば、第二の成分波形の後に始まる各成分波形において）。 10分間持続時間を有し、落着き認知状態を誘起するように構成された、アンサンブル波形のための成分波形パラメータの例を示す表である。この例において、振幅変調はまた、異なる成分波形のいくつかの間で変化する（例えば、AM周波数および／またはデューティーサイクルパーセントを変化させる）。成分波形の打切りを防止するために、振幅変調される成分波形のための振幅変調信号（例えば、周波数および／またはデューティーサイクルパーセント、これはバースト周波数およびバースト長とも称される）の修正、調整および／または選択の原理を図示する。図6Aは、成分波形の1つの例を図示する。図6Bは、振幅変調エンベロープ波形の1つの例を図示する。図6Cは、図16Bに示されるAMエンベロープによって振幅変調されるとき、図16Aに示される例示的成分波形からの信号の打切りを図示する。図6Dは、図16Eに示されるようにエンベロープ信号のAM周波数（振幅変調持続時間の逆数）が成分波形信号の打切りを防止するために変調されている、修正されたAMエンベロープを図示する。図17Aは、アンサンブル波形情報を含むコマンド命令をウェアラブル神経刺激器に送信する無線コントローラを含む装置（例えば、システム）の1つの例の概略図であり、このウェアラブル神経刺激器は、短縮された効率的なメッセージコード化システムにおいて送信され得るこの情報を受信し、翻訳するように適合されたプロセッサを有する。図17Bは、システムの別の例の概略図であり、ここでは、コントローラおよびプロセッサは、無線で接続されるよりむしろ直接接続されている。図18Aは、神経刺激器のコントローラとプロセッサとの間での伝送用に構成された一般的なメッセージ（例えば、この例では20バイトの、サイズを有するメッセージフォーマット）を概略的に図示する。図18Bは、新しい波形（アンサンブル波形の新しい成分波形）を開始するか、または存在する成分波形を変調するようにデバイスを準備する（例えば、プロセッサのメモリ内に空きを準備する）ために、遠隔コントローラによってウェアラブル神経刺激デバイスのプロセッサに送信され得る第一の制御信号（例えば、第一の制御信号のメッセージペイロード）の1つの例を図示する。神経刺激器装置は、この信号を受信するように構成され得る。図18Cは、神経刺激器が成分（したがってアンサンブル）波形信号を駆動することを可能にするのに十分な情報をコード化する一連のセグメント（セグメントメッセージペイロード）の中の第二の（および追加、例えばn個の）制御信号の1つの例を図示する。合計n個の異なるセグメント制御メッセージ（ここで示されているようにメッセージペイロードを含む）は、有効な神経刺激を印加する際にコントローラ（例えば、スマートフォンまたは他の装置）を効率的および有効に導くために、図示されたように送信され、受信され得る。

詳細な説明
本明細書に記載されているのは、少なくとも4つの波形成分のための所定の値（例えば、ピーク値）を有する一連続の異なる周期（成分波形）を概して含むアンサンブル波形を使用する対象の経皮的電気刺激（例えば、神経刺激）のための方法および装置であり、ここで、これらの波形成分の1つまたは複数（典型的には2つ）は、アンサンブル波形を形成する一連において隣接する成分波形の間で変化される。また、アンサンブル波形を印加することによって対象の認知状態を調節する方法、およびこれらのアンサンブル波形を印加するように構成された装置も本明細書に記載されている。また、アンサンブル波形、特に経皮的電気刺激（TES）アンサンブル波形のユーザ制御のための方法および装置（デバイスおよびシステムを含む）も本明細書に記載されている。概して、方法および装置は、認知機能および／または認知状態における有益なまたは所望の変化を誘導するために電気刺激での有効な神経調節を可能にし得る。最後に、本明細書に記載されているのは、波形情報（例えば、成分波形情報）をウェアラブル神経刺激器のプロセッサに伝送する工程を含む、神経刺激器を制御するための方法および装置であり、ここで、それは本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形を送出するために必要なパラメータ値を設定するために使用され得る。

概して、ユーザは、神経調節デバイスを装着し、認知作用を誘導するために神経調節デバイスを使用して1つまたは複数の波形を印加し得る。概して、ユーザは、ユーザデバイスを介してウェアラブル神経調節デバイスを制御し得る。ユーザデバイスは、経皮的電気刺激プロトコルでの使用のために印加される波形（「アンサンブル波形」）を制御するために使用され得る。システムは、ウェアラブル神経調節デバイス、および経皮的電気刺激（TES）波形の制御のためのユーザコンピューティングデバイスを含み得る。

神経調節を誘導するために経皮的（任意に、ある程度は、経頭蓋的）に送出される電気刺激の時変パターンは、経皮的電気刺激波形（「TES波形」）と称され得る。刺激プロトコルは、アノード・カソードセットへ送出される電流の時間的パターンを定義し得、直流、交流、パルス電流、直線的電流経時変化、非直線的電流経時変化、指数関数的電流経時変化、電流の変調（例えば、1つまたは複数の周波数での振幅変調）、パルス電流（例えば、変調されたサイクルの一部がゼロ強度である振幅変調）、および電気刺激のより複雑な時変パターン（反復、無作為、擬似無作為、および無秩序パターンを含む）：を非限定的に含む1つまたは複数の波形成分を組み入れることができる。作動において、デバイスは、適切な電極配置および刺激プロトコルが実現されると、神経調節を誘導するために標的領域で（例えば、脳、顔面神経（脳神経および／または頸髄神経）、迷走神経、または他のニューロン標的において）電流フローを提供し得る。

様々な認知状態を呼び起こす、高める、または改変するために使用され得るTES波形パラメータは、時間的に一緒に接続され、ユーザに次々に送出される、多くの異なるサブ部分を含む合成波形と見なされ得る。概して、アンサンブル波形および成分部分は、成分波形を定義するために神経刺激器によって使用され得る4つの波形パラメータによって定義されることができ、各波形成分の持続時間と組み合わせて、いくつかの変形体においては、ランピングパラメータが、アンサンブル波形を定義し得る。いくつかの変形体において、より複雑な波形が、TESのために使用され、追加の成分、例えば、過渡容量放電、サイクル当たりの多重パルス、サイクル当たりの2つ以上のパルスの位相関係、複合パルス形状、非正弦波交流などが、含まれ得る。いくつかの変形体において、アンサンブル波形（またはアンサンブル波形の一部分）は、より低速度の周波数の振幅変調のエンベロープによって変調され得る（例えば、電流振幅パラメータの変調）。例えば、異なるタイプの振幅変調が、印加され得る（例えば、0.5Hz〜1000Hzの間の周波数での振幅変調は、アンサンブル波形の上に印加され得る）。いくつかの変形体において、振幅変調は、正弦波として印加され（例えば、純粋な正弦曲線、のこぎり波、方形パルスなど）；いくつかの変形体において、振幅変調は、バーストであり、振幅変調デューティーサイクルをもたらし、そこでは、刺激強度が、所定期間の間、減少されるか、または止められ、所定期間の間、スイッチを入れられる（ここで、振幅変調デューティーサイクルは、オン期間持続時間およびオフ期間持続時間の合計によって割られるオン期間持続時間として計算されることができる）。

本明細書に記載されているTES波形成分は、概して、正および負向き位相に対して非対称であり得、かつ電荷不均衡であり得る複数の二相パルスを含む基本単位から形成され得る（しかし、1つまたは複数の容量放電パルスもまた、本明細書に記載されているとおりの電荷不均衡を相殺するために、各反復パルス内に含まれ得る）。本明細書に記載されている成分波形は、持続時間、ならびにピーク電流振幅（mAで）、周波数（HzまたはkHzで）、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルを含む一式の波形パラメータによって定義され得る。図1Aは、基本波形単位を概略的に図示する。この例は、方形波（steps）の組み合わせとして基本単位を示すが、しかしながら、曲線状（正弦曲線を含む）、のこぎり波状、三角波状、および他の形状が使用され得る。この基本単位波形のための波形パラメータは、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、2013年11月26日に出願された、「Wearable Transdermal Electrical Stimulation Devices and Methods of Using Them」と題する米国特許出願第14/091,121号で論じられているように、デューティーサイクル（またはデューティーサイクルパーセント）、電荷不均衡パーセント（直流パーセントまたはDCパーセントとも称される）、ランピングまたは他の振幅変調、1つまたは複数の多重周波数成分、二相性電流の位相関係、平坦または構造的ノイズ、波形状（すなわち、のこぎり波、三角波、正弦波、方形波、指数関数的、または他の波形状）、容量補償特徴、または他のパラメータによって定義される。

図1Aにおいて、二相性波形は、振幅I_ピークおよび持続時間t_p（基線に対して正の方向で費やされる時間）を有する正向きパルス、振幅（この例では、負の方向ではあるがI_ピーク）および持続時間t_n（基線に対して負の方向で費やされる時間）を有する負向きパルスを含む。基礎単位の合計時間はt_cである（サイクルの1周期の時間）。

本明細書において使用されるように、「デューティーサイクルパーセント」は、非ゼロ（または公称で非ゼロ）電流が経皮的に送出されるようにする波形のサイクルの割合を指し得る（容量放電を組み込む波形については、デューティーサイクルの公称で非ゼロの部分は、容量放電によって引き起こされたサイクルの非ゼロ部分を含まない場合があるが）。例えば、図1Aにおけるデューティーサイクルは、t_cで割ったt_pおよびt_nの合計である。さらに、電荷不均衡パーセント（または「直流パーセント」）は、正向きまたは負向きである波形サイクルの非ゼロ部分を指す（これもまた、存在する場合は、容量放電を除外する）。図1Aにおいて、電荷不均衡パーセントは、t_p＋t_nの合計に対するt_pとt_nの差の比率である。

有意な、頑健な、および／または信頼できる認知作用を誘導することは典型的には、各成分波形ついての一式のパラメータによって定義される適切なアンサンブル波形を必要とする。刺激プロトコルは典型的には、アノード・カソードセットへ送出される電流の時間的パターンを定義し、かつ直流、交流、パルス電流、直線的電流経時変化、非直線的電流経時変化、指数関数的電流経時変化、電流の変調、およびより複雑なパターン（反復、無作為、擬似無作為、および無秩序パターンを含む）；を非限定的に含む1つまたは複数の波形成分を組み入れることができる合成波形を含む。作動において、デバイスは、適切な電極配置および刺激プロトコルが実現されるとき神経調節を誘導するために、標的領域で（例えば、顔面神経、脳神経、迷走神経において、脳において、など）電流フローを提供し得る。

本明細書に記載されている装置および方法は、様々な認知状態を誘導するおよび／または改変するようにTESを提供するために使用され得るが、2つの特定の例が、本明細書に詳細に記載される:（1）注意、警戒、または精神集中を高めること、および（2）落ち着いた、またはリラックスした精神状態を誘導すること。増加された、落ち着いたまたはリラックスした精神状態とは対照的な、高められた注意、警戒、または精神集中を特に達成する神経調節を引き起こすための装置および方法の構成が、特に詳細に記載される。

したがって、認知状態を改変するための一般的な神経刺激器は、対象の身体の特定領域に適用され、かつ本明細書において有効であるとして記載される比較的高強度、高周波数の範囲内のTES刺激を提供するために使用されることができる、本明細書において便宜上アノードおよびカソードと称される（ここで、アノードおよびカソードはおおまかに、それらの機能を二相性波形成分のための主要アノードおよび主要カソードと称し得る）一対の電極（または2組の電極）を含み得る。電流は典型的には、アノード電極とカソード電極との間で印加される（またはアノード電極およびカソード電極の群）。動作の特定の理論によって束縛されることなく、電流は、アノード電極とカソード電極（またはアノード電極およびカソード電極の群）との間で身体を通過され、潜在的に、適切な処置計画においてエネルギーを特定の神経路における下にある神経組織（神経、例えば脳神経、頸髄神経、迷走神経など、脳など）に印加して、所望の標的作用（例えば、注意、警戒、または精神集中；落ち着いたまたはリラックスした精神状態を誘導すること）をもたらし得る。したがって、対象の身体上の電極の位置付け場所は、所望の認知作用を提供するために重要である。所望の認知作用に特有な対の電極（アノード電極およびカソード電極）のための位置付け位置は、位置付け型または配置と称され得る。例えば、注意、警戒、または精神集中の認知状態を誘導するための第一の位置付け配置は、対象に対して側頭および／または額領域の近く（例えば、眼に対して側方に、例えば右眼のわずかに上かつ右、または左眼のわずかに上かつ左）に適用される第一の電極、および第一の電極と同じ側の耳の後ろで乳様突起領域（例えば、乳様突起上またはその近く）に位置される第二の電極を含み得る。この領域の高強度刺激（以下でより詳細に記載されるような）は、高められた注意、警戒、または精神集中をもたらし得る。

電極位置の別の配置は、対象の側頭および／または額領域の近くの対象の皮膚上に位置される電極（例えば、右眼の上かつ右に）、および対象の頸部上（例えば、正中線でまたはその近くに中心があり、少なくとも部分的に正中線と重なり合う頸部の上方部分上）の第二の電極を含み得る。この領域の適切なTES刺激は、落ち着いたまたはリラックスした精神状態を高めることをもたらし得る。これらの配置のどちらも、適切なTES刺激型（波形）で使用され、本明細書に記載されている装置を使用する非侵襲的経皮的電気刺激によって眼内閃光を誘導する場合がある。

一般的に言えば、少なくとも3mAを超えるピーク刺激強度（例えば、5mAより大きい、例えば5mA〜25mAの間など）は、脳、神経（例えば、脳神経、迷走神経、末梢神経、脊髄神経）、および／または脊髄を標的にすることによって神経調節を引き起こす経皮的電気刺激に好都合であり得る。対象において著しい疼痛、刺激感、または不快感を引き起こさずにこれらのピーク強度を達成するためには、本明細書に記載されているとおりの適切な電極および適切なアンサンブル波形を必要とし得る。有益な電極は、pH緩衝特性を有し得、電極の皮膚対向部分にわたって電流を均一に（またはより均一に）送出するための構成要素を含み得る。

本明細書に記載されている配置のいずれかでの使用のためのTES波形は、ユーザの組織内に（例えば、経皮的に）送出される電流のパターンであり得る。各配置（電極位置付け）および各標的認知状態のためにこれらの波形および電気プロトコルの変形体（最適化体）が存在し得るが、概して、パターンは、多くても低レベルの（例えば、極小のまたは全くない）不快感および／または疼痛を引き起こすが大抵の個人において反応を頑健に誘起するように印加される、波形（幾つかの場合において電荷平衡されていない）信号の正向きおよび負向き位相に対して非対称性で、二相性、高強度、高周波数を提供するための値の同じ範囲内にあり得る。

これらの波形は、電流振幅（「強度」）、周波数、電荷不均衡パーセント、デューティーサイクル、およびいくつかの変形体において容量放電：の各々についての所定の値を有する複数（例えば、3つ以上）の成分波形を含むアンサンブル波形であり得る。これらの成分波形は各々、持続時間（時間）を有し得、所望の認知作用を誘起するために一緒に連続して接続され得る。アンサンブル波形を形成するこれらの成分波形の幾つかはランプ波形であり、そのランプ波形では、波形の1つまたは複数の波形パラメータ（電流振幅、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡パーセント）が、アンサンブル波形を送出するとき新しい成分波形へ移行した後、波形成分の前の値から波形成分の標的／ピーク値へ向かって傾斜的経時増加される。

概して、tDCS研究は、約1mA〜約2mAの間のピーク電流をより長い刺激期間（例えば、数分または数秒よりも長く）、使用しており、tACSは典型的には、比較的低い周波数（例えば、<650Hz）を使用する。しかしながら、これらの電流レベルおよび周波数は、神経調節の少なくともいくつかの形については閾値下である。特に、本発明者は、より高い電流が、有意で有益な認知作用を誘導するために必要であり得るということを見出した。残念なことに、このようなより高い電流は、高電流刺激条件下で、皮膚に対して疼痛、刺激感、および損傷を招き得る。TESに従来使用されてきた電流よりも高い電流が、少なくともいくつかの例において、認知状態において変化を誘導するために必要とされる。本明細書に記載されているのは、所望の認知作用を達成するために、比較的高い周波数（>750Hz、例えば、750Hz〜30kHzの間、1kHz〜30kHzの間など）でより高い電流（最適には3mA以上）を送出するように構成されたシステムである。明細書に記載されているアンサンブル波形は、TESを受けるユーザの皮膚、筋肉、および他の組織における刺激感、疼痛、および灼熱感覚を減少させ得る。これらの態様は、対象の認知機能、認知状態、気分、および／または活力レベルにおける所望の変化が達成されることができるように、より高い電流強度が快適に伝送されることを許容する。高い電流振幅に加えて、高周波数（例えば、約650Hz〜約50kHzの間（例えば、約750Hz〜約40kHzの間、約1kHz〜約35kHzの間など）で図1Aの基礎波形を反復する）は、感覚経路を最小限に活性化し、刺激に起因する組織におけるpH変化を最小にする、二相性パルスおよび／または交流刺激を提供し得る。

本明細書に記載されている波形パラメータに加えて、電極にわたって電流を均等に分配する電極を使用することによって疼痛および刺激感を最小にする、および／または直流刺激もしくは他の電荷不均衡の刺激波形に起因して組織内に起こることが知られているpH変化を緩和しながら、より高い経皮電流を達成することが役に立ち得る。態様は、直流刺激または電荷不均衡の刺激に起因する組織内でのpH変化の緩和；低インピーダンスを有する電極をユーザの皮膚により有効に結合するためのヒドロゲルまたは他の導電性媒体；および皮膚に結合される電極の面にわたって電流をより均等に分配することを達成する電極組立品の構成要素：の1つまたは複数に起因して、対象において疼痛、刺激感、掻痒感、および灼熱感覚を減少させるように構成された適切な電極を使用するTESシステムおよび方法を含む。使用され得る電極設計の例は、本明細書において提供されるが、追加の例は、疼痛、刺激感、および組織損傷を最小にすると同時に、より高いtDCS電流を送出するために特に有効な、Axelgaard Manufacturing Co., LTD., Axelgaard Little PALS（新生児小児科ECG電極）およびPALS Platinum Blue（末梢経皮的電気神経刺激（TENS）および筋肉刺激用に設計された導電性布神経刺激電極）を含み得る。電極の面にわたって電流を均等に広げ、直流刺激および／または電荷不均衡の刺激に起因するｐH変化を緩和するように構成された電極は、そうでなければ対象に有痛性、刺激性、または損傷性であろう、より高い電流強度（例えば、約1.5mAを超える直流）を安全かつ快適に送出するために好都合である。当業者は、組織におけるpH変化を緩和する、および／または皮膚接触において電極表面にわたって電流を均等に広げる、他の市販および特注設計の電極が、高電流TESのために好都合であることを認識するであろう。

本明細書に記載されている波形は、アンサンブル波形を送出することによって、疼痛および刺激感を最小にし得、そのアンサンブル波形において、波形パラメータの1つまたは複数（電流強度、周波数、デューティーサイクルおよび電荷不均衡パーセント）が、アンサンブル波形が進行するにつれて、変えられ、および／または変化され、所定の時間間隔で固定または傾斜的経時変化状態に保持される。各成分波形の持続時間は、100ミリ秒〜30分の間（例えば、20分）、例えば1秒〜240秒の間であり得、アンサンブル波形は、安定した電流送出の間欠周期で成分波形の間で変化される1つ（または1つより多い）のパラメータの漸進的ランピングを含み得る（それは対象を送出される電流レベルに慣らし、それに応じて電気刺激に起因する疼痛および／または刺激感の知覚を減少させる、または排除し得るが、これらの静的波形はまた、波形から意図される誘導される認知作用にも順化を引き起こし得る）。電流振幅、周波数、デューティーサイクルおよび／または電荷不均衡パーセントを漸進的に変化させながらTES波形の成分部分を送出するランピング戦略は、順化を引き起こし、あるいはそうでなければ、疼痛性刺激を伝送するか、または疼痛もしくは不快感の主観的感覚を伝達するユーザの感覚受容器またはユーザの神経系の他の構成要素を抑制して、電流の比較的高強度を可能にすることができる（以前は、刺激波形の時間経過よりむしろ、単に電流振幅の機能と見なされていた）。

例えば、TESからの疼痛および刺激感は、変化する波形パラメータを漸進的に（例えば、数十秒から数分かけて）傾斜的経時増加または傾斜的経時減少することによって減少され得る。これは、種々の方法で行われることができる:例えば、直線的経時変化、異なる時間的プロファイルを有する傾斜的経時変化、または静電流送出の中間レベルの間の一連の傾斜的経時変化（例えば、ランプおよび保持、ランプおよび保持などで）。

例示的な例として、対象において頑健な反応を誘起すると同時に疼痛および刺激感を最小にするためのプロトコルに従ってアンサンブル波形を印加するように構成されたTESシステムが、図1Bに示されている。この例において、10個の波形成分が示されている（時間はx軸上であり、目盛は図示せず）。第一の成分波形は、ゼロ電流振幅2014を有するが、第一の周波数（例えば、10kHz）、およびデューティーサイクル（例えば、40％）、および電荷不均衡パーセント（例えば、80％）を有する。したがって、ひとたびアンサンブル波形が印加されると、初めは電流は存在しない（電流は0mAであるので）。数秒の持続時間後、第二の成分波形2015が開始する。第二の成分波形は、ピーク電流振幅（例えば、5mA）、周波数（例えば、この例では第一の成分波形と同様に10kHz）、電荷不均衡パーセント（例えば、この例では第一の成分波形と同様に80％）、およびデューティーサイクルパーセント（例えば、この例ではこれもまた第一の成分波形と同様に40％）の値を有する。この第二の成分波形はまた、所定の持続時間（例えば、1分）を有し、ランピングはオンであり、そのため第一の成分波形（振幅）から変化するパラメータは、1分の持続時間をかけてピーク値へと傾斜的経時変化される。いくつかの変形体において、波形成分は、どのパラメータ（振幅、周波数など）が傾斜的経時変化されるべきか、および／または別個の持続時間および／または、変化した波形成分の各々についてのランピングの方法を示し得る。第三の成分波形2016は、第二の成分波形と同じ波形パラメータの全てを有するが、ランピング・オフで（またはランピング時間はゼロに設定される）約3分の持続時間を有する。第四の成分波形2017は、再度のランピング・オン、1分の持続時間、およびピーク電流振幅における増加（例えば、10mA）を有する。第五の成分波形2018は、第四の成分波形と同じ波形パラメータ値を有するが、ランピング・オフで、第六の成分2019まで数分間波形パラメータを維持し、第六の成分において、周波数は増加され（例えば、15kHzまで）、ランピングはオンである。第七の成分波形2020は、周波数および他の波形パラメータを同じに保ちつつ、電流値を増加させ（例えば、12mAまで）、該成分の持続時間の間、ランピング・オンである（例えば、5分間）。第八の成分波形2020は、同じ波形パラメータを有するが、持続時間（例えば、2分）の間、ランピング・オフである。第九の成分波形は、周波数における増加（例えば、17kHzまで）、およびランピング・オンを有し、一方で全ての他のパラメータは同じままである。第十の成分波形は、第九の成分波形と全て同じ波形パラメータを有するが、ランピング・オフである。これもまたこの例では示されていないが、容量放電は、成分波形の全て（またはそれらの幾つか）の間、「オン」であり得る。

この例は、主として増加する電流および周波数を示すが、しかしながらその他の成分のいずれも変調され得（例えば、デューティーサイクル、電流不均衡パーセント）、すなわち増加のみならず減少もされ得る。

本明細書に記載されているアンサンブル波形のいずれにおいても、容量放電は、合成波形のいずれかまたは全てに組み入れられ得る。本明細書において使用されるように、容量放電は、パルス波形の間（例えば、サイクル毎、毎パルス後など）、ある点で（または1つより多い点で）の電極の制御された一過性短絡と称され得る。容量放電は、TES波形にとって有益な特徴であり得、なぜなら、それはpH変化および不快感を招く可能性がある、対象の身体（および対象の皮膚に結合された電極）内に蓄積された静電容量を解放し得るからである。対象の身体内の静電容量を減少させることはまた、電流（すなわち、高電流、例えば5mAを超えるもの）を経皮的に送出するために必要とされる電圧を減少させることによって刺激の効率を改善し得る。例えば、図1Cおよび図1Dは、使用され得る2つの種類またはタイプの容量放電を図示する。図1Cにおいて、基本波形単位、例えば図1Aで示され上記のものは、各正向きまたは負向きパルスに続いて生じる一対の容量放電を含む。いくつかの変形体、例えば、本明細書に記載されている「落着き」アンサンブル波形において、容量放電は、正向きパルスの終わりに、および負向きパルスの終わりに生じる。容量放電の戻りのための時定数は、隣接する負向きパルスが、図1Cに示されるように、容量放電の戻り部分に乗るほど十分に長い場合がある。いくつかの変形体、例えば本明細書に記載されている「活力」アンサンブル波形において、容量放電は、パルスの開始時に生じ得る。例えば、図1Dにおいて、各基礎単位は、負向きパルスの開始時に生じる少なくとも1つの容量パルスを含む。これらの例は、TESのための成分波形において使用され得る容量放電のタイプに関して限定することを意味しない。したがって、概して、アンサンブル波形のいずれも、容量パルス（または複数のパルス）が含まれるかどうかを示すパラメータ（例えば、全パラメータおよび／または各合成波形についての個々のパラメータ）も含み得る。いくつかの変形体において、容量パルスパラメータはまた、容量パルスのタイプ（例えば、正向き、負向き）を示し得る。容量パルスパラメータはまた、サイクルの間の容量放電のタイミングを示し得る（すなわち、各正向きパルスの後、各負向きパルスの後、各正向きパルスの前、各負向きパルスの前などを含む、パルスまたは波形の他の特徴に関する）。容量パルスパラメータはまた、容量パルスパラメータについての時定数を示し得る、および／またはそれは、システムによって設定され得る。容量パルスパラメータはまた、サイクルの間の容量放電の数を示し得る（1未満の値、すなわち、1サイクルおきに；3サイクルおきに；4サイクルおきに；nサイクルおきなどに生じるものを含む；無作為または擬似無作為に選択されたサイクルで生じる容量放電も含む）。容量パルスパラメータはまた、容量放電の最大の電流（および／または最大の電圧）を示し得、それは、容量放電が生じることを可能にするように構成された神経刺激器デバイスの電気回路の要素によって定義される。

これらのアンサンブル波形は、神経刺激器を装着している対象へ送出され得るか、またはいくつかの変形体において、それらは、上記で述べられたとおりに変調され得る（例えば、それらをスケールダウンすることによって）。波形を拡大縮小する、または別様に変調することは、例えば不快感が発生すると、または意図される認知作用の強度を増加させるために、TESセッションの間、ユーザ（対象）によってリアルタイムまたはほぼリアルタイムで制御され得る。拡大縮小は典型的には、波形パラメータの1つまたは複数（例えば、電流振幅、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡など）を変化させるであろう（例えば、あるパーセンテージで）。対象が、不快感を減少させるために波形を変調するとき（例えば、電流振幅を減少させること、周波数を増加させること、デューティーサイクルを減少させること、電荷不均衡を減少させること：の1つまたは複数によって）、変調された波形は、対象が減少された刺激感または不快感を経験するように、送出される電流に対する順化を可能にし得る。

二相性経頭蓋交流刺激（および、図1A、図1C、および図1Dに示されるような二相性パルス電流刺激）は、電極の下の皮膚において不快感を劇的に減少させることに起因して、経頭蓋直流刺激と比較してより強い認知作用を生み出し得る（少なくとも幾つかの場合において、より高いピーク刺激電流を可能にする）。減少された刺激感のための推定機構は、（1）直流刺激から生じるpH変化に関連する組織内でのpH変化の減少；および（2）より高い刺激周波数での皮膚インピーダンスの減少を含む。

本明細書に記載されているとおりに使用され得る合成波形の別の例は、図2A〜図2Cに示されている。図2Aは、アンサンブル波形を形成する成分波形の各々についてのピーク強度を示す。この波形は、認知状態を誘起するために使用され得、本明細書において「落着き」アンサンブル波形（例えば、側頭（および／または額）および頸部の後ろに位置された電極を用いて印加されるとき、落ち着きの感情を誘起するための）と称される。図2Bは、成分波形のためのラベルを示し、それらの順番、持続時間、およびタイミングを示す。図2Cは、成分波形の各々についての刺激の搬送周波数を示す。示されている全ての波形セグメントについて、列挙されたピーク強度は、最大ピーク強度であり、それは、上記で述べられたように、自動または手動の（ユーザ制御された）強度選択に基づいて、減少されたレベル（すなわち、ピーク強度のパーセンテージ）で送出され得る。また、この例は、アンサンブル波形の間に変化するために全ての波形パラメータが必要とは限らないということを示す。この例において、デューティーサイクルは、全ての成分波形に関して40％で固定されている。

波形は、成分波形100で始まり、その間、刺激が漸進的に出されて、ユーザに対する経験の快適さを改善し、したがって過度の不快感、疼痛、または組織損傷を引き起こすことなく認知作用が誘導されることができる見込みを増加させる。同様に、波形の終わりで、成分波形116は漸進的に、アンサンブル波形が完了するにつれて、刺激の強度を漸進的に傾斜的経時減少させる。介在する時間期間において、アンサンブル波形は、3つの主要波形成分、ならびに主要波形成分の間の移行期間を提供する波形成分を含む。

第一の主要波形成分（「主要波形成分X」）101、107、115は、8mAの最大ピーク強度、40％デューティーサイクル、40％電荷不均衡、および5kHz搬送周波数によって定義される。

第二の主要波形成分（「主要波形成分Y」）103、109、113は、17mAの最大ピーク強度、40％デューティーサイクル、45％電荷不均衡、および12kHz搬送周波数によって定義される。

第三の主要波形成分（「主要波形成分Z」）105、111は、20mAの最大ピーク強度、40％デューティーサイクル、55％電荷不均衡、および18kHz搬送周波数によって定義される。

この例において、このアンサンブル波形を作り上げる成分波形についての波形パラメータは、以下、表１に順番に示される。

（表１）第一のアンサンブル波形例

図2Aの例示的波形において、第一の成分波形は、主要波形成分Xを有する0mAから8mAまでの30秒のランプ位相100を有する。第二の成分波形は、8mAの最大ピーク強度で主要波形成分Xを有する90秒の維持成分波形101である。第三の成分波形は、主要波形成分X〜主要波形成分Yの間でピーク強度、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相102である。第四の成分波形は、17mAの最大ピーク強度で主要波形成分Yを有する75秒の維持成分波形103である。第五の成分波形は、主要波形成分Y〜主要波形成分Zの間でピーク強度、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相104である。第六の成分波形は、20mAの最大ピーク強度で主要波形成分Zを有する75秒の維持成分波形105である。第七の成分波形は，主要波形成分Z〜主要波形成分Xの間でピーク強度、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相106である。第八の成分波形は、8mAの最大ピーク強度で主要波形成分Xを有する75秒の維持成分波形107である。第九の成分波形は、主要波形成分X〜主要波形成分Yの間でピーク強度、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相108である。第十の成分波形は、17mAの最大ピーク強度で主要波形成分Yを有する75秒の維持成分波形109である。第十一の成分波形は、主要波形成分Y〜主要波形成分Zの間でピーク強度、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相110である。第十二の成分波形は、20mAの最大ピーク強度で主要波形成分Zを有する75秒の維持成分波形111である。第十三の成分波形は、主要波形成分Z〜主要波形成分Yの間でピーク強度、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相112である。第十四の成分波形は、17mAの最大ピーク強度で主要波形成分Yを有する75秒の維持成分波形113である。第十五の成分波形は、主要波形成分Y〜主要波形成分Xの間でピーク強度、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相114である。第十六の成分波形は、8mAの最大ピーク強度で主要波形成分Xを有する90秒の維持成分波形115である。最後の第十七の成分波形は、主要波形成分Xを有する8mAから0mAまでの30秒のランプ位相116である。

図2D〜図2Fは、側頭（および／または額）および乳様突起領域上に位置された電極を用いた「活力」波形として特に有効であり得る（集中および注意を誘導するかまたは高めること、警戒を高めること、覚醒を高めること、活力の主観的感覚を増加させることなど）アンサンブル波形の別の例を図示する。例えば、図2D、図2E、および図2Fは概略的に、15個の成分波形で構成されているアンサンブル波形を図示し、その幾つかは、417秒の合成持続時間で、反復している（すなわち、同一の波形パラメータおよび持続時間を有する）。このアンサンブル波形はまた、多くの急速移行を含む。

例えば、図2Dは、成分波形の各々についてのピーク強度を示し、図2Eは、成分波形のためのラベルを示し、それらの順番、持続時間、およびタイミングを示しており、図2Fは、成分波形の各々についての刺激の搬送周波数を示す。11kHzの周波数215でのアンサンブル波形の長い周期は、成分波形セグメント200〜211全てについての周波数である。以下の表2は、このアンサンブル波形を作り上げる個々の成分波形についての波形パラメータを順番に図示する。

（表２）第二のアンサンブル波形例

図2D〜2Fに示された例において、図2A〜2Cのように、示された電流振幅は、ピーク電流振幅または最大ピーク強度であり、それは、知覚される強度の自動または手動（ユーザ制御される）調整に基づいて、減少されたレベル（すなわち、パーセンテージ）で送出され得る。

この例において、アンサンブル波形は、成分波形200、201で始まり、その間、刺激が漸進的に出されて、ユーザに対する経験の快適さを改善し、したがって過度の不快感を引き起こすことなく認知作用が誘導されることができる見込みを増加させる。同様に、アンサンブル波形の終わりで、成分波形214は、アンサンブル波形が完了するにつれて、刺激の強度を漸進的に傾斜的経時減少させる。介在する時間期間において、アンサンブル波形は、4つの主要波形成分、ならびに主要波形成分の間の移行期間を提供する波形成分を含む。

この例において、第一の主要波形成分（「主要波形成分T」）202、205、208、211は、18mAの最大ピーク強度、41％デューティーサイクル、85％電荷不均衡、および11kHz搬送周波数によって定義される。第二の主要波形成分（「主要波形成分U」）は、11mAの最大ピーク強度、41％デューティーサイクル、85％電荷不均衡、および11kHz搬送周波数によって定義される。第三の主要波形成分（「主要波形成分V」）は、11mAの最大ピーク強度、38％デューティーサイクル、100％電荷不均衡、および7.5kHz搬送周波数によって定義される。第四の主要波形成分（「主要波形成分W」）213は、11mAの最大ピーク強度、38％デューティーサイクル、100％電荷不均衡、および6.7kHz搬送周波数によって定義される。

上記の表2に記載されているように、アンサンブル波形は、周波数、ピーク電流振幅、デューティーサイクルパーセント、または電荷不均衡パーセントの1つまたは複数において、すぐ先行する一式の波形パラメータとは異なる一式の波形パラメータを各々有する、15個の成分波形で構成されている。例えば、第一の成分波形は、主要波形成分Tを有する0mAから16mAまでの30秒のランプ位相200である。第二の成分波形は、主要波形成分Tを有する16mAから18mAまでの30秒のランプ位相201である。第三の成分波形は、18mAの最大ピーク強度で主要波形成分Tを有する60秒の維持成分波形202である。第四の成分波形は、主要波形成分T〜主要波形成分Uの間でピーク強度を急速に変化させる2秒のランプ位相203である。第五の成分波形は、主要波形成分U〜主要波形成分Tの間でピーク強度を急速に変化させる3秒のランプ位相204である。第六の成分波形は、18mAの最大ピーク強度で主要波形成分Tを有する60秒の維持成分波形205である。第七の成分波形は、主要波形成分T〜主要波形成分Uの間でピーク強度を急速に変化させる2秒のランプ位相206である。第八の成分波形は、主要波形成分U〜主要波形成分Tの間でピーク強度を急速に変化させる3秒のランプ位相207である。第九の成分波形は、18mAの最大ピーク強度で主要波形成分Tを有する90秒の維持成分波形208である。第十の成分波形は、主要波形成分T〜主要波形成分Uの間でピーク強度を急速に変化させる2秒のランプ位相209である。第11の成分波形は、主要波形成分U〜主要波形成分Tの間でピーク強度を漸進的に変化させる15秒のランプ位相210である。第十二の成分波形は、18mAの最大ピーク強度で主要波形成分Tを有する30秒の維持成分波形211である。第十三の成分波形は、主要波形成分T〜主要波形成分Vの間でピーク強度、デューティーサイクルパーセント、電荷不均衡パーセント、および搬送周波数を漸進的に変化させる15秒のランプ位相212である。第十四の成分波形は、主要波形成分V〜主要波形成分Wの間で搬送周波数を漸進的に変化させる60秒のランプ位相213である；第十五の成分波形は、主要波形成分Wを有する11mAから0mAまでの15秒のランプ位相214である。

システムの説明
概して、任意の適切な神経刺激システムが、本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形を使用し得る（および／または使用するように構成され得る、もしくはそれと共に作動し得る）。図3A〜図3Qは、使用され得る神経刺激システム（神経刺激器、電極、コントローラ）の一例を記載し、図示する。例えば、神経刺激システムは、頭部上に装着されるように構成された軽量でウェアラブルな神経刺激器デバイス（神経刺激器）および消耗／使い捨て電極組立品を含み得る；加えて、ユーザによって装着され得る、および／または保持され得る、プロセッサおよび無線通信モジュールを含むデバイス（「ユーザデバイス」）は、ウェアラブル神経刺激器によって神経刺激の印加を制御するために使用され得る。神経刺激器および／またはユーザデバイスは、特に、本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形を送出するように適合され得る。例えば、ユーザデバイスは、アンサンブル波形のリストを提示し得、所望の認知作用を選択するために、ユーザがそれらの中から選択することを可能にし得る。アンサンブル波形は、所望の作用（例えば、落着き、活力など）によって、および／または時間によって、および／またはランキングなどによって、整えられ得る。さらに、ユーザデバイスは、ウェアラブル神経刺激器と通信するように適合され得、選択されたアンサンブル波形の識別子、および／またはアンサンブル波形の部分（例えば、成分波形または成分波形の部分）の全てを定義する波形パラメータ、ならびに、例えばアンサンブル波形パラメータを減衰させることによって送出される実際の波形を変調するために使用されるべき、知覚される強度に対するユーザ変調のような任意のユーザ調整を、伝送し得る。したがって、例えば、ユーザデバイスは、アンサンブル波形パラメータ（持続時間、ランピングパラメータ／ランピング時間、容量放電パラメータ、電流振幅、周波数、デューティーサイクルパーセント、電荷不均衡パーセントなど）を送信し、神経刺激器が受信するように構成され得る。

ユーザデバイスはまた、本明細書においてコントローラと称され得、コントローラ（ユーザデバイスまたはユーザコンピューティングデバイス）は典型的には、神経刺激器から離れているが、それと通信する。例えば、いくつかの変形体において、コントローラは、神経刺激器と無線通信するユーザデバイスであり得る。いくつかの変形体において、コントローラは、命令を送信し、双方向の通信信号を神経刺激器と交換するアプリケーションによって制御される、モバイル通信デバイス（例えば、スマートフォンまたはタブレット）またはウェアラブル電子機器（例えば、グーグルグラス、スマートウォッチなど）である。これらの態様のいずれも、それらがユーザの手の中に保持され得るか、またはユーザの身体上に装着され得るので、ハンドヘルドデバイスと称され得る。しかしながら、非ハンドヘルド制御ユーザデバイス（例えば、デスクトップコンピュータなど）もまた、使用され得る。ユーザデバイスは、それをコントローラとしての使用のために特別に構成するアプリケーションソフトウェアを実行する汎用デバイス（例えば、スマートフォン）であり得るか、または、本明細書に記載されている神経刺激器と共に使用するために特別に（かつ潜在的には排他的に）構成されたカスタムデバイスであり得る。例えば、コントローラは、ソフトウェア、ハードウェア、またはファームウェアであり得、送出される神経刺激のリアルタイム調節が本明細書に記載されているとおりにユーザの認知状態を改変することを可能にすることを含む、ユーザが神経刺激器によって送出される波形を選択することを可能にするように、無線接続可能な（すなわち、Bluetooth（登録商標）によって）デバイス（例えば、スマートフォンまたはタブレットのようなハンドヘルドデバイス）上で実行するためにユーザによってダウンロードされることができるアプリケーションを含み得る。コントローラは、神経刺激器装置それ自体の構成要素であり得る。

例えば、システムは、心の「落着き」状態または心の「活力的」状態のいずれかを誘導するように作動されることができる。増加された活力の状態を誘導するようにシステムを作動することは、代替的に、集中および注意を高めること；警戒を高めること；集中および／または注意を増加させること；覚醒を高めること；視床下部・下垂体・副腎軸および／または網様体賦活系の活性における変化に関連する増大精神生理学的覚醒；活力の主観的感覚を増加させること；客観的な生理学的活力レベルを増加させること；動機づけを増大させること；生理学的覚醒を増加させること；および、対象の胸部における温感の身体的感覚を誘起すること：の1つまたは複数として記載されることができる。落ち着いたまたはリラックスした精神状態を高める状態を誘導するようにシステムを作動することは、代替的に、TESセッション開始から約5分以内での落着きの状態；心の気楽な状態；心配事がない精神状態；睡眠の誘導；入眠を促進すること；睡眠の状態を維持すること；時間経過の減速化の知覚；筋弛緩；高められた集中；注意散漫の阻害；増大された認知の明瞭さ；増大された感覚の明瞭さ；解離性状態；軽度の中毒；多幸状態；リラックスした状態；聴覚および視覚経験の高められた享受；減少された生理学的覚醒；情動または他のストレス要因を処理するための増加された能力；視床下部・下垂体・副腎軸および／または網様体賦活系の活動における変化に関連する精神生理学的覚醒の減少；ストレス、不安、および精神機能障害のバイオマーカーの減少；不安緩解；精神的明瞭の状態；高められた身体能力；ストレスに対する回復力；末梢における弛緩の身体的感覚；および心拍動を感じる知覚：の1つまたは複数として記載されることができる。

例えば、活力を誘導するために、電極装置は、ユーザの側頭（および／または額）およびユーザの耳の後ろ（例えば、乳様突起領域）に取り付けられ得る。落着きを誘導するために、電極は、ユーザの側頭（および／または額）およびユーザの頸背部に取り付けられ得る。両方の例において、神経刺激器は、反復波形特徴を有する異なる「ブロック」で構成されているアンサンブル波形を約3〜30分間（またはそれより長く）印加し得る；波形アンサンブルは、異なるブロックの間の移行領域を含み得る。概して、波形ブロックの少なくともいくつか（いくつかの変形体においては、それらの大部分または全て）は、>3mAの電流振幅（例えば、5mA〜40mAの間、5mA〜30mAの間、3mA〜22mAの間など）、および>700Hzの周波数（例えば、700Hz〜25kHzの間、700Hz〜20kHzの間、700Hz〜15kHzの間など）を概して有し、電流は、典型的には二相性であり、電荷不均衡であり、かつ10〜99％の間のデューティーサイクル（例えば、20〜95％の間、30〜80％の間、30〜60％の間など）を有する。アンサンブル波形は後続の成分波形の間でシフトするので、これらの特徴の1つまたは複数は、刺激の間、数秒から数分毎の時間尺度で変化され得る。

装着されると、システムは、図3Qに示されたシステムと似ており、対象の頭部および／または頸部上の2つの場所（点または領域）で取り付けられる電極組立品、および示されているように電極組立品を取り付けられた神経刺激器を有し得る；いくつかの変形体において、別個のコントローラが、刺激の印加を調整するために取り付けられ得る。

本明細書により詳細に記載されるとおり、神経刺激器は、軽量で（例えば、30g未満、25g未満、20g未満、18g未満、15g未満など）かつ、例えば、回路構成、電源、および無線通信部品、例えば充電式電池および充電回路、Bluetooth（登録商標）チップおよびアンテナ、マイクロコントローラ、および10秒〜数十分の間の持続時間で波形を送出するように構成された電流源を含む、内蔵型であり得る。神経刺激器はまた、安全回路構成を含み得る。神経刺激器はまた、電極が取り付けられ、それがどのような「種類の」電極であるか（すなわち、落着きまたは活力モード用；または製造のバッチおよび／またはソースを示す、など）を決定するために回路を含み得る。図3Aおよび図3B〜図3Gは、神経刺激器の2つの変形体を図示する。

例えば、図3Aは、本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の第一の例を図示する。図3Aにおいて、神経刺激器は、取り付けられた一対の電極と共に示されている。第一の電極601は、TESアプリケータ602の本体603に直接結合されており、第二の電極606は、ケーブルまたはワイヤ604によってアプリケータ602の本体603に接続されている。これらの電極は、互いから離れており、交換可能／使い捨てであり得る。異なる形状の電極607は、同じ再利用可能な神経刺激器と共に使用され得る。この例における神経刺激器は、剛体の外側本体を含み、それに一対の電極を取り付け可能であり、1つまたは複数のプラグタイプのコネクタを介して電気接触をなす。

図3B〜図3Gは、本明細書に記載されているとおりの神経刺激器の別の好ましい態様を図示する。この変形体において、神経刺激器はまた、電極に取り付ける軽量でウェアラブルな神経刺激器であり、電極上の2つの（または潜在的にはそれより多い）電気的に活性の領域（例えば、アノードおよびカソード領域）と電気接続するための接点を含む。しかしながら、この例において、神経刺激器は、片持ち梁式電極装置と共に作動するように、かつ神経刺激器の底面（下側または皮膚対向側）上の中心をはずれた領域で機械的および電気的の両方で電極装置に取り付けるように構成されており、1つの端領域が皮膚にしっかりと保持される一方で他方の縁領域がこのように固定されていないことを可能にする。したがって、「浮動」端は、電極組立品（可撓性であり得る）が皮膚にしっかりと保持されている間でさえ、頭部の異なる湾曲にわずかに調整し得る。したがって、この片持ち梁式取り付け機構は、快適性およびデバイスの調整性を高め得る。加えて、神経刺激器デバイスは、それが眼鏡を装着しているユーザにおいてでさえ、ユーザの側頭に快適に装着されることができるように特に構成され得る。例えば、装置は、皮膚対向側（1つまたは複数のコネクタを介して電極組立品に接続する）が湾曲されて、わずかに凹んだ表面がわずかなねじれ角度を有するように構成され得る。この湾曲形状は、装置が側頭の表面によりぴったりと（より均等に）フィットするのを助け得る。加えて、デバイスの一端（ユーザの眼の縁およびユーザの耳と一直線上に位置されるべき端）は、側頭上のより高いところで装着され得る反対端より薄い（例えば、2cm未満、1.5cm未満、1cm未満、0.8cm未満など）場合がある。

例えば、図3B〜図3Gはそれぞれ、片持ち梁電極装置と共に使用され得る神経刺激デバイス（神経刺激器または電気刺激器）の変形体の、正面、背面、左側面、右側面、上面および底面斜視図を図示する。神経刺激器の全体形状は、三角形であり得、特に、電極装置に接続し患者に対向するように適合された神経刺激器の表面は（湾曲し／凹み、ねじれているが）3つの側面から構成され得る（例えば、略三角形）。この略三角形状は、丸みのある縁を含み得、刺激器の厚み（片持ち梁電極装置に接触する表面に対して垂直の方向の）は変わり得、例えば、1つの側面、特に眼の縁から耳の方向に側方に延びる側面（眼窩の縁と耳介の縁との間の部分）に沿って、より薄くてもよい。この形状はまた、毛髪がない傾向がある顔／頭部の領域において、大抵の人々にフィットする／装着されるのを助ける際に有益であり得る。活性電極領域を覆い得る粘着性および導電性両方のヒドロゲルは、ほとんどまたは全く毛髪がない皮膚上でより有効に機能する。この薄い下方コーナー（眼窩／耳介コーナー）は、眉と頭髪の生え際との間にフィットし得、一方で、より広い部分は頭髪がある可能性がより低い額領域において上方に位置される。

図3B〜図3Gにおいて、神経刺激器の種々の縁は、その装置が図3Qに図示されているように対象によって装着されるであろう場所に基づいて、名称が付けられている。概して、装着されたユニットの耳に向かう側面は、耳介縁であり、額上で最も高くに装着される側面は、上縁であり、眼／眉の最も近くに装着される側面は、眼窩縁である。神経刺激器の全体形状は、三角形である（丸みのある縁を含む）。本明細書において使用されるとき、三角形は、図示されているように、3つの側面の間の丸みのある／なめらかな移行部を有する形状を含む。対象対向表面は、予め定義された向きに一致するように特に輪郭を付けられ、対象が適用を誤り、取り付けられた片持ち梁電極装置の活性領域を間違った場所に置く危険を冒しにくくするか、またはそれを不可能にする。片持ち梁電極装置を神経刺激器に取り付けるとき、片持ち梁電極装置は、湾曲し、ねじれた表面に合致するように輪郭を付けられるように、曲がるか、または撓み得る。この表面は、サドル形の区域であり、そこには表面が凹状に湾曲される湾曲軸、および湾曲された表面を歪め得るねじれ軸がある（この2つの軸は、異なるかまたは同じであり得る）。

ハウジング内部において、本明細書に記載されている神経刺激器のいずれも、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）またはコントローラ、プロセッサに接続される無線通信モジュール、および動力源（例えば電池など）を含み得る。動力源は、ユーザによって装着されると、動力を内部回路構成、および／または電極のアノードとカソード領域の間で電流を駆動する回路構成に供給するように構成され得る。電源は、高電圧電源であり得、例えば、これらの電極端子にわたって最大60Vまで供給することができ得る。概して、装置はまた、プロセッサによって要求されるとおりに送出されるエネルギー（例えば、電流）を調整するように構成された回路構成を含み得、プロセッサは次に無線通信モジュールを介してコントローラから命令を受信し得る。コントローラはまた、情報、特に、電極組立品が接続されていること、および／またはどのタイプの電極組立品（例えば、落着き、活力、型／モデル、バッチなど）が取り付けられているか、ならびにユーザの皮膚との接触のインジケータ（例えば、コンダクタンス、コンダクタンスに比例するパラメータ、または電極のコンダクタンスの見積が引き出され得る値）を確認することを含む、電極についての情報を通信し得る。

電極組立品は、例えば、1つまたは複数（例えば、2つ）のコネクタ、例えばスナップ受けで神経刺激器の下側にスナップ留めすることによって、神経刺激器に機械的および／または電気的に接続し得る。したがって、いくつかの変形体において、神経刺激器は、電極組立品によって対象の（ユーザの）頭部上に保持され得る；電極組立品は、ユーザ上の所望の領域と電気接触を形成するために、ユーザの頭部および／または頸部に粘着的に接続され得、神経刺激器は、例えば、粘着的におよび／または電気的に電極組立品に接続され得る。以下で記載されるように、神経刺激器と電極組立品との間のコネクタは、神経刺激器が電極組立品に頑健に接続され、したがって接続を妨害することなくユーザの頭部／頸部に接続されることを可能にし、同時にシステムが様々な異なる身体形状上に装着されることを許容する、特定および所定の場所に位置され得る。

電極組立品は概して、特定の例および変形体と共に以下で詳細に記載される。特に、本明細書に記載されているのは、薄く（例えば、ほぼ4mm厚未満、3mm厚未満、2mm厚未満、1mm厚未満など。それは薄い電極組立品から突き出て延び得るコネクタの厚みを含まない場合がある）、可撓性であり、平坦（例えば、平面で形成された）であり得る、電極組立品である。例えば、それらは、フレックス回路をプリントするために使用される材料のような可撓性材料上にプリントされ得る。使用において、それらは、それを少なくとも2つの場所（例えば、側頭および頸背部で、および／または耳の後ろ）で接触させるために、頭部周りに巻かれることができる。電極組立品は、電極組立品の活性領域を神経刺激器に接続するために、別様に平坦な／平面的な表面から突き出て延びるコネクタ（電気的および／または機械的）を含み得る。例えば、神経刺激器は、電極組立品の前面から延びる1つまたは複数のスナップによって機械的および電気的に接続され得る。いくつかの例において、1つのスナップは、活性領域をユーザの頭部に密着させるために粘着剤によって囲まれている、第一の活性電極領域（アノードまたはカソード領域）に接続する。電極組立品の別の部分上の第二の電極領域（アノードまたはカソード）は、他方のコネクタに電気的に接続され得る。例えば、第二の電極領域は、乳様突起骨を覆う領域上、対象の耳の後ろ（活力電極配置）または頭髪の生え際の付け根で、例えば頸部の正中線の近くのユーザの頸部にわたる領域（落着き電極配置）のいずれかにフィットするように適合され得る。

電極装置は、可撓性（例えば、プラスチック）基板（フレックス基板）上にプリントされ得（例えば、フレキソ印刷、導電性インクを用いるレーザー印刷、シルクスクリーニングなどによって）、皮膚対向電極と反対側に一対のコネクタ（スナップ）も含み得る。組立品の背面上の電極活性領域は、導体（例えば、銀）の層、銀より高抵抗の導体の層（例えば、導電性カーボン）を含み得、その上に、犠牲であり、かつpH緩衝剤として働くAg／AgClの層が設置される。次のヒドロゲルの層が、Ag／AgCl電極が活性領域にわたって電荷を皮膚に均等に転送することができるように、Ag／AgCl電極を覆う。活性電極領域の周りの電極組立品の一部は、ユーザの皮膚との良好な接触を可能にする粘着剤を有し得る。

電極組立品の複数の配置（例えば、形状）が存在し得、本明細書においてより詳細に記載されるように、電極組立品は概して、可撓性材料（「フレックス回路」材料）上に形成されて、神経刺激器に機械的および電気的に接続され得る。

図3H〜図3Kは、神経刺激器と共に使用され得、対象の頭部に装着され得る片持ち梁電極装置（「電極装置」）の1つの変形体を図示する。この変形体は、ユーザの側頭または額およびユーザの頸背部に接続するように適合されているので、「落着き」配置と称され得る。この例において、片持ち梁電極装置400は、複数の電極部分（2つが示されている）403、405を含む。図3Hにおいて、正面斜視図が示されている。正面側は、装着されたとき対象から離れる方向に向くであろう側である。片持ち梁電極装置は薄く、それゆえに電極部分が、正面側（図3Hおよび図3Iで見える）および背面側（図3Kで見える）を含む。図3Jの側面図に示されているように、デバイスは、電極部分403、405および2つの電極部分の間に延びる細長い本体領域407を含む薄い本体を有する。細長い本体もまた薄い（厚みよりもはるかに大きい直径および高さを有する）。厚みは図3Jにおいて示されている。

この例において、2つのコネクタ415、417（この例においてスナップとして示されている電気的および機械的コネクタ）は、片持ち梁電極装置の正面から延びる。第一の電気部分403の正面はまた、任意のフォームおよび／または粘着性物質421（そこを通ってスナップが第一の電気部分から突き出て延びる）を含み得る。第一の電気部分は、スナップが電気刺激器上のプラグと接触する（ポート、ホルダー、開口、雌型嵌合など）ように、成形され、サイズ付けされる。上記のとおり、コネクタは、約0.6〜約0.9インチの間だけ離され得る（例えば、約0.7〜約0.8インチの間など、図3H〜図3Kにおいて約0.72インチとして示されている）。第二の電極部分はまた、フォームまたは裏当て部分423を含み得る。このフォーム／裏当て領域は、任意であり得る。いくつかの変形体において、コネクタの間の間隔は、0.7〜0.8に限定されず、それよりも大きい（例えば、0.7〜1.2インチの間、0.7〜1.1インチの間、0.7〜1.0インチの間、0.7〜0.9インチの間など）、またはそれよりも小さい（例えば、0.2〜0.7の間、0.3〜0.7の間、0.4〜0.7の間、0.5〜0.7の間、0.6〜0.7インチの間、など）場合がある。

図3Kは、この片持ち梁電極装置の第一の例の背面図を示す。この例において、第一の電極部分403および第二の電極部分405も示されており、活性領域433、435を含む。活性領域は、粘着剤440によって接せられる。第一の電極部分403は、背面（患者に接触する）側上に第一の活性領域433を含み、それは、粘着剤440によって、例えばその全周囲の周りを、または少なくとも全周囲上を境界付けらている。活性領域は、導体材料（例えば、導電性ゲル）を含み得る。同様に、第二の電極部分405の背面は、電極領域の縁まで延びる粘着性物質440によって2つの側を囲われている第二の活性領域435を含む。粘着剤は、その材料を皮膚に解放可能に保持することができる任意の生体適合性粘着剤であり得る。

図3L〜図3oは、片持ち梁電極装置の別の例を図示する。この例は、図3H〜図3Kに示された変形体と非常に類似しているが、ユーザの側頭または額および乳様突起領域を覆うユーザの耳の後ろの領域の両方に接触するように構成されているので、「活力」配置として称され得る。コネクタ（スナップ417、415）は、図3H〜図3Kに示されたのと同じ位置にあり、第一の電極部分403およびフォーム／裏当て材料421（これもまた、または代替的に、粘着性物質であり得る）の形状も同様である。同じ形状を有する複数の電極装置を有する利点は、それらが単一の神経刺激器デバイスと交換可能に使用されることができるということである。しかしながら、図3L〜図3oにおいて示される例は、異なる全体形状を含み、例えば患者の頭部の異なる領域に接続するために使用され得る。特に、2つの電極部分403、405の間を延びる細長い本体領域407を形成する基板の部分は、わずかに異なって成形されている。この例において、片持ち梁電極装置は、例えば対象の側頭に第一の電極部分（神経刺激器が接続され得る）で接続するように構成され得、細長い本体領域は、第二の電極部分が（例えば、乳様突起で、またはその近くの）対象の耳の後ろの領域と電気接触し得るように、対象の頭部の周りに撓められる得る。側頭または額で皮膚と電気接触している第一の電極部分405の第一の活性領域433を設置すること、および電気的に活性の領域（および取り付けられた神経刺激器）を対象の皮膚上の適切な位置にしっかりと保持するために、電気的に活性の領域433を取り囲む粘着性物質440を使用することによって、第二の電気的に活性の領域はまた、第二の電気的に活性の領域435が乳様突起領域と接触するように、441を皮膚に粘着的に保持させるものであり得る。

概して、2つの電極部分を接続する細長い本体領域は、任意の適切な長さであり得るが、概して数インチよりも長い（例えば、約2インチより長い、約3インチより長い、約4インチより長い、約5インチより長い、約6インチより長い、約7インチより長い、約8インチより長い、約9インチより長い、など）。図3H〜図3Kおよび図3L〜図3oの両方の変形体で図示されたように、細長い本体領域はまた、撓められ、または湾曲され得る。細長い本体がそれ自体を折り畳むことさえあり得る、撓みまたは湾曲は、例えば図3Pおよび図3Qにおいて示されるとおり、その材料が曲がるかまたは撓むことを可能にして、それが対象の頭部を覆うようにおよび／またはその周りに調整可能に位置されることを可能にし得る。

図3Pは、対象の頭部上に装着された片持ち梁電極装置（図1Aおよび図4Aに示されたものと同様）を図示する。図示されたように、装置は、第一の電極部分が側頭または額で粘着的に取り付けられ、第二の電極部分が頭部の後ろの領域（例えば、図示されていない耳の後ろまたは頸部領域）に取り付けられた状態で位置される。神経刺激器（図3Pでは図示されていない）は、それが対象に適用される前またはその後のいずれかで片持ち梁電極装置に取り付けられ得る。図3Qに示されるとおり、神経刺激器は、突出コネクタ上にスナップ留めすることによって片持ち梁電極装置の正面側に取り付けられ得、一方で、細長い本体領域407は、対象の頭部の後ろ、かつ患者の頸背部の正中線上の部分まで下方に延びるように撓められる。第一の電極部分および第二の電極部分の両方は、皮膚に対して電気的に活性の領域で粘着的に保持されて、神経刺激器がエネルギー、特に、2014年6月30日に出願された、「TRANSDERMAL ELECTRICAL STIMULATION METHODS FOR MODIFYING OR INDUCING COGNITIVE STATE」と題する出願第14/320,443号（参照によりその内容全体が本明細書に組み入れられる）に記載されたとおりの波形を印加することを可能にし得る。

使用において、ユーザは、神経刺激器とペアリングするコントローラ（例えば、アプリケーションソフトウェア／ファームウェアによって制御されるスマートフォン）と対話し得る（例えば、すなわち、Bluetooth（登録商標）によって）。ユーザは、作動モード、例えば、活力モードまたは落着きモードのような誘導されるべき認知作用のタイプを選択するようにコントローラを操作し得、および／またはデバイスは、装置が取り付けられている電極の配置に基づいて、自動的に検出することもできる。ユーザは、例えば、一式のアンサンブル波形からどのアンサンブル波形を実行すべきかを選択し得る。所望の経験／作用を誘起するために別個の波形が存在し得る（例えば、「落着き」または「活力」アンサンブル波形）。アンサンブル波形は概して、約3〜90分の間（例えば、約3〜60分の間、約5〜60分の間、約5〜40分の間など、約3〜25分の間など）の長さ、またはそれより長い（例えば、3分を超える、5分を超える、10分を超える、12分を超えるなど）場合がある。概して、アンサンブル波形は、特定パルスパラメータ、すなわち、電流振幅、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡、短絡／容量放電などを有するセグメントに分割され得、これらのパラメータは、後続の成分波形についての予め指定された時間で変化し得る。ひとたびユーザがアンサンブル波形を選択したら、ユーザは、神経刺激を開始することができ、ユーザは、知覚される強度を制御するか、または変化させ（例えば、知覚される強度をダイヤルで上下に調整することによって）、電話機（アプリ）を使用してセッションを休止するか、または停止することができる。概して、知覚される強度は、神経刺激器と通信するコントローラ（例えば、スマートフォン）上に存在し得る1つまたは複数のボタン、スライダ、ダイヤル、トグルなどのような制御器を使用して、標的の知覚される強度（例えば、標的の電流、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡、および／または短絡／容量放電）の0〜100％の間でユーザによって、拡大縮小されることができる。コントローラはまた、ユーザが所定の反応を誘起するように設計された波形構成を活性化する（「要求に応じて」）ことを可能にし得る。例えば、制御デバイスは、眼内閃光または知覚される認知作用もしくは皮膚感覚強度の強化を誘発するために、1つまたは複数のアイコンを表示するように適合されることもできる。加えて、コントローラは、電極装置および／または神経刺激器を適用するのを助けるために、ユーザがアイコンを押すことを可能にするように構成され得る。例えば、この制御を活性化することによって、ユーザが装置を頭部に取り付けるのを助けるために、スマートフォンがその電話機上の前向きカメラを活性化し得る。セッションの間またはその後、ユーザは、ヘルプ画面、プロファイルページ、ソーシャル・シェアリング・インターフェース（すなわち、あなたの経験をツイートする）、セッションについてのフィードバック、および前の使用の分析および履歴にアクセスすることができる。概して、システムはまた、コントローラおよび／または神経刺激器へ、ならびにコントローラおよび／または神経刺激器から、また、インターネットを介して遠隔サーバへ／から、データを伝えるように構成され得る。これらのデータは、ユーザ情報、波形データ、ハードウェアデバイスまたは電極組立品の機能または状態についての情報などを含み得る。

概して、様々な認知状態を呼び起こす、高める、または改変するために使用され得る、一般TES波形パラメータが本明細書に記載されている。本明細書に記載されている装置および方法は、様々な認知状態を誘導する、および／または改変するためにTESを提供するため使用され得るが、注意、警戒、または精神集中を高めること、および落ち着いたまたはリラックスした精神状態を誘導することを含む、2つの特定の例が、本明細書に詳細に記載される。注意、警戒、または精神集中を高めること、および落ち着いたまたはリラックスした精神状態を誘導することに特有の装置および方法の構成は、対象においてこれらの特定の認知作用の1つを達成する神経調節を引き起こすための特定の構成を含み、特に詳細に記載される。

アンサンブル波形についてのパラメータの3つの追加例を以下記載する。これらの例において、波形は、上記および図3A〜図3Qに図示された神経刺激システムにおいて実施され得る。これらの波形は、持続時間および波形パラメータ（基本波形単位が反復される周波数、ピーク電流振幅、基本波形単位の電荷不均衡パーセント、基本波形単位のデューティーサイクルパーセント、および任意に、容量放電パラメータおよび／または振幅変調もしくはバーストモードパラメータ）を含むベクトル配列として定義され得る。基本波形単位は、例えば、所定または可変周期サイクルを有する二相性方形パルスとして（すなわち、チャープパルスを有する波形を構成することによって）、定義され得るか、またはシステムによって設定され得る。

実施例1は、図4Aに示されており、落着きアンサンブル波形の別の例である。図4Aに示された表は、成分波形の各々についての波形パラメータを列挙する。この例において、アンサンブル波形は、短絡が起こっている状態で構成される（容量放電パルスが、二相パルスの各々の後、反対方向に生じることを意味する）。

作動中、システムは、ユーザデバイスと装着された神経刺激器との間で約400ミリ秒毎に（または約400ミリ秒の倍数で）、神経刺激開始時周波数、終了時周波数、開始時振幅、終了時振幅、開始時デューティーサイクル、終了時デューティーサイクル、開始時電荷不均衡パーセント、終了時電荷不均衡などを含むチャンク（例えば、400ミリ秒セグメント）を確実に転送する。約400ミリ秒での無線通信チャンクのタイミングは、コントローラユニットと神経刺激器との間の通信のタイミングを限定すると解釈されるべきではない。

図4Bは、わずかにより長い実行時間を有し、12分にわたって実行する落着きアンサンブル波形の第二の例を図示する。同様に、4Cは、さらにより長い実行時間（16分にわたる）を有する落着きアンサンブル波形の第三の例を図示する。

図5Aは、活力アンサンブル波形の別の例を図示する。高められた活力を誘導するためのアンサンブル波形のこれらの例において、短絡（容量放電）は、「オン」（またはオフ）に設定され得る。この例において、容量放電はまた、二相パルスの各々の後、反対方向に生じるように構成され得る。対照的に、図5Bは、容量放電が負向き方向に形成され、各負向きパルス（上記の図1Dを参照のこと）の開始時に生じる、活力アンサンブル波形の例を図示する。

本明細書に記載されているアンサンブル波形は、活力および落着きタイプのアンサンブル波形を含む少なくとも2つのカテゴリに分けられ得る。これらの2つのカテゴリまたはクラスの波形は、それらを生理学的送出場所および誘導される作用に対して適切にし得る、異なる特徴を有し得る。いくつかの変形体において、活力波形および／または落着き波形は、それらの作用において特異的であり；例えば、落着きアンサンブル波形は、活力処置計画を使用して印加される場合、いかなる作用も誘導し得ず、逆の場合も同じである。概して、本明細書に記載されている落着きアンサンブル波形は、活力波形と比較して、より高い周波数の波形パラメータを有し得（例えば、より大きいパーセンテージのアンサンブル波形が、10kHzを超える周波数を有し得、例えば、50％、60％、70％など）、電流振幅は、活力成分波形を用いる場合よりもより頻繁に変わり得る（例えば、成分波形間で）。対照的に、活力アンサンブル波形は典型的には、より低い範囲の周波数波形パラメータを有し得（例えば、750Hzまで下がる）、短絡（容量放電）を必要とし得ない。加えて、活力波形における電荷不均衡のパーセンテージは、30〜50パーセントの範囲であり得る。加えて、活力アンサンブル波形において、落着きアンサンブル波形を用いた場合よりも、成分波形間で周波数シフトがより多く存在し得（例えば、11KHz〜7500Hz〜9kHzのシフトなど、典型的にはほぼ1〜3kHzだけシフトする、例えば、2kHzジャンプ）、それは、より長い時間尺度で（例えば、30秒毎よりも長い）、または10秒未満の非常に短い時間尺度にわたって生じ得る。

本明細書に記載されているアンサンブル波形の多くの間で共有される一般特徴も存在し得る。例えば、概して、アンサンブルパラメータがより長い持続時間ブロックの後に変化されるとき、2つ以上の波形パラメータは、同時に調整され得る。さらに、成分波形間で2kHz以上だけ周波数をシフトするとき、少なくとも1つの他の波形成分もシフトされ得る。概して、周波数または電流振幅における急速シフト（例えば、10秒以内の期間、例えば、1秒、2秒、5秒の期間などで下にシフトし上に戻る）は、落着きまたは活力のどちらのためにも所望の作用を強めるために有用であり得る。例えば、図6は、作用を強めるためにアンサンブル波形上に印加され得るアドインの1つの例を図示する。この例において、アドインは、目下印加されているアンサンブル波形の強度（例えば、印加される電流振幅）を、それを持続時間（例えば、0.8秒）にわたって示される強度因子（強度因子％）だけ拡大縮小することによって、漸進的に傾斜的経時減少することを提供する；その後、強度は、別様に送出されるがアドインに関する値の100％にすばやく戻され得る（例えば、それはユーザ選択された強度制御によって、およびその時のアンサンブル波形の値によって調整され得る）という条件で。図6に示されるアドインの結果は、いくつかのユーザにおいて、誘起される認知作用を強めることであり得る（例えば、高められた落着き、増加された活力など）。

増加された活力の状態を誘導するための別の例示的アンサンブル波形（例えば、上記のような右側頭／額領域および右乳様突起上に位置された電極を用いて）は、長さがほぼ10分間であり、波形の各正向きおよび負向きパルスの後、容量放電電流（放電）を組み込む。例えば、活力における増加を誘導するためのこのTESアンサンブル波形（または警戒および生理学的覚醒などの関連認知作用）は、次々に送出される3つの成分波形タイプを含み得る。アンサンブル波形の第一の成分波形（「A」）は、60秒の持続時間を有し、その時間の間、ピーク強度は、7kHz周波数、85％電荷不均衡、49％デューティーサイクル、90Hzバースト周波数、および50％バーストデューティーサイクルを含む波形パラメータを用いて、0mAから14mAまで漸進的および直線的に増加する。アンサンブル波形の第二の成分波形（「B」）は、535秒の持続時間を有し、その時間の間、波形の全てのパラメータは、55％に漸進的に増加するデューティーサイクルパーセンテージを除いて、一定のままである。アンサンブル波形の第三で最終の成分波形（「C」）では、5秒の持続時間を有し、電流は、6mAに傾斜的経時減少し（次に、アンサンブル波形が完了するときのゼロmAまで）、一方で、全ての他の波形パラメータ（周波数、デューティーサイクルパーセントなど）は、アンサンブル波形の第二の波形セグメントの間のものと同一である。これらの成分波形（例えば、A、B、C）は次に、反復され得る（またはA、B、A、B、A、B、...、Cのように反復され得る）。

別の例示的アンサンブル波形は、5分の全持続時間を有し、増加された活力の状態を誘導するために使用され得る（上記のような生理学的覚醒など）。この例は、これらの波形成分の漸進的な開始、相殺、およびシフトを提供するアンサンブルの成分波形を有する2つのコア波形を含む。アンサンブル波形のこの成分の第一の一式の波形パラメータ（「A1」）は、7600Hzの周波数、81％の電荷不均衡、52％のデューティーサイクル、90Hzのバースト周波数、および22％のバーストデューティーサイクル有する波形について、30秒かけて最大12mAまで刺激の強度を漸進的に傾斜的経時増加する。このアンサンブル波形の第二の一式の成分波形パラメータ（「B1」）は、ピーク強度を13mAまで漸進的に増加し、全ての他のパラメータは第一のアンサンブル成分と同一である。第二の成分の120秒にわたる強度の漸進的な増加は、対象の皮膚の電気刺激に応答して生じ得るいかなる順化をも阻止するのを助け得る。アンサンブル波形の第三の一式の成分波形パラメータ（「C1」）は、いくつかの波形パラメータを25秒かけて:8600Hz周波数、14mAピーク強度、81％電荷不均衡（先行する波形成分から変化していない）、57％デューティーサイクル、90Hzバースト周波数（先行する波形成分から変化していない）、および32％バーストデューティーサイクルに漸進的にシフトさせる。デューティーサイクル、バーストデューティーサイクル、およびピーク強度をわずかに増加させることによって、対象に対する波形の相対的（知覚される）強度は、刺激周波数が1kHzだけ増加するが、最小限に変化され得る。概して、この範囲でのより高い刺激周波数は、より快適な波形に相当し得る。第四の一式の成分波形パラメータ（D1）において、先行する波形成分の間に調整されるパラメータが、120秒間維持され、次に第五の一式の成分波形パラメータ（E1）において、刺激の強度は、5秒かけて7mAまで漸進的に傾斜的経時減少される（次に、アンサンブル波形が完了するにつれて、強度は、数秒の持続時間にわたって0mAまで漸進的に傾斜的経時減少する）。

概して、アンサンブルTES波形は、連続的な刺激（すなわち、波形サイクルの提示の間に休止期間はない）を有する成分波形を含み得る。活力、警戒、生理学的覚醒などの増加を誘導するために使用され得る第三の例示的アンサンブル波形において、バーストは、アンサンブル波形の最初の8分間、波形成分には生じず（例えば、この時間にわたって振幅変調は印加されない）、次にアンサンブル波形の最後の2分間は、バーストを有する成分を含む（以下でより詳細に記載されるような方形パルス波形を使用する振幅変調）。

本明細書に記載されているアンサンブル波形のいずれにおいても、ピーク強度は概して、ユーザ入力に従って、示されたピーク強度のパーセンテージであるピーク強度値まで拡大縮小され得る（例えば、ピーク強度の5％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％およびそれらの間の値）。

上記のとおりの1つまたは複数の別個のパラメータを各々有する成分波形の不連続周期で構成されているアンサンブル波形の使用は、TESによって認知状態を誘起するとき、特に有効であることが分かった。これは、一部には、アンサンブル波形の使用が順化を回避するのを助け得るからであり得る。さらに、発明者は、ユーザ集団にわたる経験データから、異なるユーザは快適さおよび認知作用を誘導する有効性のために異なるパラメータセットを好むことを見出した。本明細書に記載されているとおりのアンサンブル波形の印加は、複数の異なるパラメータセットを周期的に繰り返すことを可能にし、それはおそらく全てのユーザにとって最適ではないかもしれないが、驚くべきことに、より広範囲の人々に有効であることが分かった。アンサンブル波形を使用するとき、本明細書に記載されているとおりのパラメータをシフトすることはまた、1つの時間尺度で（例えばニューロンレベルで）減感作を防止すること、同時により長い時間尺度にわたって異なるレベル（例えば、神経回路網）で認知作用を誘起することの両方によって、静的波形よりも有効であり得る。

例えば、100ミリ秒〜約600秒の間の持続時間を各々有する複数の（例えば、3つ、4つ、5つなどよりも多い）成分波形の使用はまた、脳神経調節と脳幹調節との間の機能変換を提供し得る。成分波形それら自体は、皮膚および軟組織を貫通して神経に到達するように構成される。例えば、高周波数でより高い強度の成分波形は、より低い強度信号よりも相対的により深い貫通を可能にし得る。しかしながら、見られる認知作用は、神経の活性化／調節に起因するものだけではない。誘起される作用は、脳幹核を確実に調節するこれらの神経に依存し得る。類似性が、疼痛のゲートコントロール説に関してTENSで見出され得；神経は、刺激の最初の1秒で活性化されることができるが、多くのシステムにおいて、使用される持続時間は、代わりにおよそ30〜45秒であり、疼痛コントロールに関与する脳幹核を（仮想的に）調節する。これは、脳幹調節を生み出すための神経調節のための時間経過は、神経調節のための時間経過（1秒未満である）よりもはるかに遅い（数秒〜数十秒）ことを示唆する。大抵の神経回路は典型的には、一定の入力に順応し、感受性が低くなる。脳神経における順応を回避するために、本明細書に記載されているアンサンブル波形は、例えば1秒未満に生じる基礎的な波形における急速変化を使用し得る。同様に、これらの信号は、脳神経入力を使用して脳幹を調節するためにとられる時間尺度で生じる移行を使用して（例えば、数秒〜数十秒）、少なくとも部分的に振幅変調され、それはまた、脳幹における順応を防止するのを助け得る。より緩徐な作用は、脳幹核を巻き込む信号処理および信号伝達カスケードによって媒介され得る。これは、例えば、第二のメッセンジャーシステムのカスケードを巻き込むことがよく理解されている下行性疼痛コントロール系に類似する場合がある。疼痛適用において、TENSはまた、むしろ直ちに脳幹および脊髄路に影響を及ぼす。遅延性作用は、より緩徐な細胞内の第二のメッセンジャーシステムに起因し得る。

振幅変調（AM）
上述されたように、本明細書に記載されている波形（合成またはアンサンブル波形）のいずれも、振幅変調され得、それは達成されている認知作用を高めることを含め、改変し得る。特に、アンサンブル波形を形成する一サブセットの成分波形は、本明細書に記載されているとおりに振幅変調され得る。本明細書に記載されている装置および方法のいずれも、成分波形の全てまたはいくつかの振幅変調を含み得、異なる成分波形に印加される振幅変調は、同じであり得るか、あるいはそれは異なり、例えば異なるAMエンベロープ形状（方形波、のこぎり波、正弦波など）、異なるAM周波数（バースト周波数）、異なるAMデューティーサイクルパーセント（例えば、バースト持続時間）などを有し得る。

したがって、本明細書に記載されている成分またはアンサンブル波形のいずれも、第二の概してより低い、周波数成分（この第二の周波数成分は変わり得るか、または一定であり得る）が成分またはアンサンブル波形の頂点に印加され得るように、振幅変調によって変調され得る。振幅変調は、別のタイプのアドオン作用と見なされ得、それは、所望の認知作用を強め得るか、または質的に改変し得る（すなわち別個の主観的認知経験を引き起こす）からである。

概して、認知作用が改善された快適さと共に誘導されることができるので、発明者は、振幅変調（AM）はTES波形の使用において有益な特徴であるということを見出した。

本明細書に記載されているとおりの振幅変調は典型的には、アンサンブル波形の成分波形のいくつかまたは全てのバーストを圧倒することをもたらし、それは、より少ない全電流が印加されるのでシステムの全所要動力を減少させること（それによって、潜在的に電池寿命を延ばすか、またはより大きい動力源の需要を減少させる）、および上記で述べられたとおりに対象の認知状態の改変を誘起するのにより有効でもあることの両方であり得る。最後に、振幅変調の使用は、快適さを高めること、および驚くべきことに、減感作を減少するにもかかわらずより高い電流強度でさえ使用されることを可能にすることが見出された。

印加されるAMの周波数は典型的には、刺激の搬送周波数よりも低く（成分および／またはアンサンブル波形周波数）、概して約0.5Hz〜1kHzの間であり得る；厳密に言えば、搬送波の優位周波数未満のいかなる周波数も、AMのために使用され得るが、特に有効なAM周波数は、約200Hz未満の神経生物学的に適切な周波数を含む、約10Hz〜約1kHzの間であり得る。

振幅変調の1つの利点は、頑健な反応を依然として誘起しつつ、単位時間当たりに経皮的に送出される合計エネルギーが減少され得るということであり得る。この原理は、100％未満の振幅変調デューティーサイクルの使用を動機づける（好ましくは80％未満、70％未満、60％未満など）。しかしながら、著しく低いデューティーサイクル（すなわち20％未満）は、皮膚インピーダンスがより低く、体性感覚受容器がより活性化される傾向が強い低周波数範囲における刺激の周波数スペクトルパワーのより高い割合の結果として生じる不快感に起因して有効性がより低くなり得る。

印加される振幅変調波形は、方形波、三角（「のこぎり」）波、正弦波などを含む、任意の適切な形状であり得る。例えば、正弦波または同様のなめらかに変化する曲線による振幅変調は、脳リズムを調節する（すなわち同期させる、強化する、位相変化させる）ために特に有益であり得る。脳リズムは、当技術分野において周知であり、脳機能に関連付けられる振動の周波数を含む（すなわちデルタ、ベータ、アルファ、シータ、ガンマなど）。

バーストを含むTES波形は概して、より低い（好ましくはゼロ）刺激の周期で、間欠的に送出される高ピーク電流（すなわち、2mAを超える、5mAを超えるなど）および750Hzを超える比較的高い搬送周波数（すなわち1kHzを超える、5kHzを超える、10kHzを超えるなど）を有するパルス刺激波形を送出する。バーストモードTES波形は、振幅変調TES波形の1つの形態である。本明細書に記載されている振幅変調波形のいずれも、さらに、アンサンブル波形の他の時変特徴を組み込み得る。すなわち、振幅変調は、以下に図示され、記載されるとおり認知作用を誘導するためのより快適な電気刺激を送出するために使用されることができる、追加の制御構造であり得る。

例えば、図8A〜図8D、図9A〜図9D、図10A、図10D、および図12Aは全て、ゼロ〜1（または-1〜1）スケールで振幅変調を図示し、ここで、ゼロという値は、基礎をなす搬送波（本明細書において概説されるとおりの周波数、パルス型、デューティーサイクル、強度などによって定義される）の刺激の中断を表し、1という値は、基礎をなす搬送波によって定義されるとおりの最大の刺激強度を表し、マイナス1という値は、負向き方向での最大の刺激強度を表し、ゼロと1の中間の値は、関連中間強度を有する基礎をなす波形の変調を表す（例えばエンベロープ）。

図8Aは、TESのための例示的なAMバースト刺激フレームワークを示し、本明細書においてAMを記載するために使用される用語を定義する。振幅変調の範囲は、概して0から1までで定義され、パルス刺激型のための時変乗数を表し得る。図8Aに示されている例において、振幅変調は、方形波パルスによって印加される（これは、印加されたアンサンブル波形において、印加された成分波形のバーストをもたらし得る）。この例において、ゼロ（すなわち送出される電流はない）または1（送出される刺激の完全振幅）のいずれかの乗数は、アンサンブル波形（またはその成分部分）に適用される。パルスの相対長さおよびパルス間時間は、印加されるアンサンブル波形における振幅変調に起因する結果として生じるバーストのデューティーサイクルを定義し得る。合わせた時間は、AMパルス周波数の逆数に等しいバースト周期に等しい場合がある。バーストは概して、振幅変調の倍数サイクルに起因して継続する。図8Aにおいて、振幅変調デューティーサイクル（AMデューティーサイクル）は、図8Aにおいてほぼ30％である、バースト周期813で割ったバースト長811として定義されるパーセンテージである。

図8Bは、AMのデューティーサイクル（したがって、結果として生じるアンサンブル波形において見られる「バースト」デューティーサイクル）がTES波形の間でどのように変わり得るのかを示す。図8BにおいてAM波形によって印加されるAMは、図8Aにおいて示されているのと同様の周波数を有するが、結果として生じる印加された波形（アンサンブル波形またはアンサンブル中の1つまたは複数の成分波形）においてより大きいバーストデューティーサイクルをもたらすより大きい（ほぼ50％）AMデューティーサイクルを有する。図8Bの波形を印加するときの合計電荷移動は、図8Aのものよりも高く（固定されたアンサンブル、または「搬送」、波構造、強度、および周波数について）、それは神経または脳領域をより強く調節するために有益であり得る。

図8Cは、図8Aと同じAMパルス幅（「バースト長」）およびより高いAMパルス周波数（「AM周波数」または「バースト周波数」）を有するAM波形を示す。AM波形の周波数またはデューティーサイクルを変化させることは、より強い認知作用を誘導し得る。例えば、有効なTES波形は、1秒〜10分の間（最適には10秒から5分まで）の時間尺度でのアンサンブル波形の間、刺激の周波数および／またはデューティーサイクルをシフトさせ得る。図8Dは、固定長を有するTESのための一式のAMパルスを示すが、印加されるAM波は、周波数を変化させ、それはいくつかのアンサンブルAM波形の有益な特徴であり得る。

図11は、アンサンブル波形の1つの成分波形の例示的部分を変調することを示した振幅変調についての方形波エンベロープの1つの例を図示する。この例において、3つのバーストサイクルが示されている（図の上方に黒い長方形で示されているとおり）。AMは、50％バーストデューティーサイクルおよび500Hzバースト周波数で送出される二相性パルスの5kHz搬送波信号を有するアンサンブル波形（または成分波形）の一部分に印加される。結果として生じる波形は、バースト期間（「バースト」）および休止期間（「バースト間期間」）を定義した。振幅変調なしで、これらの停止期間（quite period）は、バーストに似ているだろう；この例におけるAMは、バースト間期間の間、電流を止めるように働く（AMエンベロープがゼロのとき）。以下でより詳細に記載されるとおり、バースト持続時間（例えば、振幅変調波形のデューティーサイクルパーセント）ならびに振幅変調周波数（AM周波数）は、基礎をなす成分波形（基礎パルス1104）における両極性バルスが、打切られないように、例えば、バーストエンベロープの縁が、バーストを切断せず、その代わりに次のパルスサイクルの開始と一致するように、選択され得る。

振幅変調エンベロープ形状は、方形波に限定されない。印加される振幅変調の他の形状が、快適さを改善するため、および／またはTESを受けるユーザにおいて誘導される認知作用を高める、もしくは改変するために、有効であり得る。図9Aは、各バーストの開始が刺激の強度を漸進的に傾斜的経時増加させるバーストについての、のこぎり波形状の振幅変調を示す（すなわち快適さを改善し得る）。図9Bは、各バーストの開始および終了が刺激の強度を漸進的に傾斜的経時変化するバーストについての三角波形状の振幅変調を示す。図9Cは、各バーストの開始が刺激の強度を漸進的に傾斜的経時増加させるバーストについてのおおよそ指数関数的形状の振幅変調を示す（すなわち快適さを改善するため）。図9Dは、各バーストの開始および終了が刺激の強度を漸進的に傾斜的経時変化するバーストについてのおおよそ指数関数的波形状の振幅変調を示す。

振幅変調のための別のエンベロープ形状は、正弦波振幅変調であり、それは、漸進的にシフトするピーク強度をもたらし得る。当業者は、AMの種々のなめらかに変わる形態が、正弦波AMエンベロープと同じくらい潜在的に有効（かつ快適）であり得ることを認識するであろう。図10Aは、ゼロ〜1の間の正弦波振幅変調の3つのサイクルを示す（しかし、図10Dに示されているもののような、ゼロより大きいおよび／または1未満の値の間で変わる他の正弦波AMフレームワークもまた可能であり、ここで振幅変調は、正弦波変調の間にゼロより大きい最小値で生じる）。図10Bおよび図10Cを指す矢印は、図1Cのようなパルス波形の2つのサイクルを示し、ここで、図10Bからのサイクルは、それらが送出されるときのAMサイクルの間の時間に基づいて、図10Cの振幅のおおよそ半分である。

図12Aは、500Hz正弦波振幅変調曲線を含む別の例を示し、図12Bは、表示されている振幅変調の3つのサイクルの間ずっと一定の5kHzパルス周波数で送出された刺激波形を示す（例えば、成分波形パラメータに相当し得る「搬送波」）。いくつかのアンサンブル波形において、周波数、形状、または振幅変調の変調因子は変わり得る一方で、より高い周波数搬送波は一定のままである。いくつかのアンサンブル波形において、周波数、形状、または振幅変調の変調因子は一定のままであり得る一方で、より高い周波数搬送波は、1つまたは複数の強度、周波数、デューティーサイクル、電荷不均衡、容量放電、ランピングなどによって変化する。

振幅変調は、印加される強度の減少を可能にし得る一方で、認知作用の頑健性を持ち続ける。例えば、印加されるAMなしに750Hz、4mA、30〜40％デューティーサイクルで印加されるアンサンブル波形は、750Hz、3mA、30〜40％デューティーサイクル刺激に等しい場合がある。したがって、概して、本明細書に記載されている低周波数範囲内の振幅変調の使用は、電流振幅、デューティーサイクルおよび／または周波数の1つまたは複数における減少を可能にし得る。例えば、低デューティーサイクル刺激に起因する作用（認知作用および／または例えば、眼内閃光を呼び起こすことを含む）を快適に達成する1つの方法は、幾分低い周波数AM（例えば、100Hz〜1kHzの間、例えば200Hz）を、より容易に耐えられるこの範囲の外の搬送周波数値を有するアンサンブル波形に印加することであり得、例えば、搬送波形は、8KHzの周波数および10mAの振幅を有し得る）。振幅変調エンベロープは、搬送波形のAMバーストモードで定義されて、快適であるが依然として頑健な作用をもたらし得る。

例えば、図7は、落着き認知作用を誘起するための用途のために設計されたアンサンブル波形の1つの変形体を図示する。この例において、10分波形は、40〜85％の間のAMデューティーサイクル（アンサンブル波形デューティーサイクルの頂点）で、500〜800Hzの間の周波数でアンサンブル波形の方形波変調されたAM（「バースト」をもたらす）を含む。いくつかの変形体において、約200〜900Hzの間のバースト（例えば、パルス）周波数、および約20〜95％の間のデューティーサイクル（例えば、AMデューティーサイクルまたはバーストデューティーサイクル）でのAMの使用は、非AMアンサンブル波形で、特にAMパラメータ（例えば、周波数および／またはデューティーサイクル）がアンサンブル波形の印加の間に変化される場合に、見られる認知作用を増強するために特に有効であり得る。これは、AMモード刺激または振幅変調されたアンサンブル波形の印加と称され得、それは、ユーザによって経験される誘起される認知作用をより強くし得る。AMにおける数秒〜数分以内の急速シフトは、特に役立ち得る。

例えば、図13〜図15は、アンサンブル波形を送出するために使用され得る（例えば、神経刺激器によって）刺激パラメータの例を示す。例えば、図13において、落着き認知状態を誘起するように構成された5分間のアンサンブル波形のパラメータが示されている。この例において、アンサンブル波形は、異なる持続時間の3つの成分波形を有する。例えば、第一の成分波形は、短い1秒であり、7000Hzおよび85％デューティーサイクルで1mAに傾斜的経時変化し；第二の成分波形は60秒の長さであり、その時間の間、電流は11mAに増加され；第三の成分波形は、さらに540秒続き、その間、デューティーサイクルは、49％から70％まで増加する。アンサンブル波形全体は、35％のデューティーサイクルを有する70Hz変調によって（例えば、方形パルス変調を使用して）振幅変調される。列挙されている強度の各々は、最大の強度であり、ユーザは、所望の主観的な刺激の強度を達成するために、強度（または、搬送波のデューティーサイクルまたは周波数のような別の変数）を手動で調整し得る。このユーザ調整は、ユーザ強度調整因子によって、印加の間、アンサンブル波形を変調することをもたらし得る。ユーザ強度調整因子は、コントローラによって伝送され得、アンサンブル波形の成分波形の各々の1つまたは複数のパラメータ（例えば、電流振幅、デューティーサイクルパーセント、周波数など）を拡大縮小し得る。

図14は、アンサンブル波形を作り上げる成分波形のいくつかまたは全てに対して、特別で潜在的に別個の振幅変調の使用を含む、成分波形の各々のパラメータを示す（表形式で）、アンサンブル波形の別の例を図示する。図14の例において、アンサンブル波形は、11個の成分波形を有する。振幅変調は、アンサンブル波形の印加の間、何度も変わる（この例において、2番目の成分波形から11番目の成分波形の各々の間で）。したがって、印加される振幅変調は、アンサンブル波形（「搬送波」）が異なる成分波形間で変化するか、または一定のままである（例えば、その一連の成分波形2〜4は、印加される振幅変調を除けば同一である）場合でも、AM周波数および／またはデューティーサイクルが成分波形の印加にわたって変化するように構成される。また、概して、異なる成分波形間での振幅変調における変化は、瞬時であり得（例えば、成分波形の開始後すぐにAMパラメータおよびエンベロープを印加する）、またはそれらは、他の成分波形パラメータ（例えば、上記で論じられたとおりの、電流、デューティーサイクルパーセント、電荷相殺、周波数）における変化と同様に、傾斜的経時変化増加され得る。

図15は、振幅変調（例えば、AMデューティーサイクルおよびAM周波数）が、アンサンブル波形を形成する異なる連続する成分波形を有するアンサンブル波形の印加の間に変化する、10分間の持続時間を有する「落着き」誘起波形の別の例を示す。

上記で示された例は、落着き認知状態を誘起するように構成されたが、任意の他の認知状態を誘起する（適切な電極の位置付けと共に）ように構成された波形もまた、使用され得る。例えば、活力の認知状態を誘起するように（上記のとおりの）構成された波形は、振幅変調され得る（例えば、図10A〜図10Cを参照のこと）。20〜200Hzの間の振幅変調周波数は、活力アンサンブル波形のために特に有用であり得る。活力波形の振幅変調は、より広範囲の周波数で（10〜11KHz以上も含む）、かつ振幅変調せずに認知作用を誘導するために快適で有効であろうものよりも高い場合がある、成分波形のデューティーサイクルで、快適で有効な刺激を可能にし得る。興味深いことに、低周波数AM（例えば、約8〜10Hz AMのような20Hz未満）は、眼内閃光を誘起することをもたらし得る。いくつかの変形体において、これは、望ましい場合があり、AMは、眼内閃光を確実に誘発する1つの手段を提供し得る。例えば、本明細書に記載されている装置および方法は、振幅変調（例えば、AMのデューティーサイクルパーセントおよび／またはAMの周波数）を調整する制御器（例えば、ボタン、ノブ、鍵、スライダなど）を選択すること、例えば、AMの周波数を約5〜約50Hzの間（例えば、約5〜30Hzの間、約5〜20Hzの間、約5〜15Hzの間など）に調整するために装置を始動させることによって、ユーザが眼内閃光の誘発を選択することを可能にするように構成され得る。AM周波数は、ユーザによって経験される反復または進行中の眼内閃光を誘導するために、進行中、または所定の期間（例えば、1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分、2分、5分など、またはこれらの時間のいずれか未満、例えば、1秒未満、2秒未満など）の間、維持され得る。

上述したように、上記の振幅変調の例のいずれにおいても、振幅変調の周波数および／またはデューティーサイクルパーセント（例えば、バースト周波数および／またはバースト持続時間）は、成分波形のパルスの打切り（例えば、両極性パルス）を防止するために調整され得る。概して、これは、任意の適切な方法で達成され得るが、基礎をなす成分波形（上記のとおり、振幅変調されているか、またはバーストにされる「搬送波」）の基本（例えば、基礎）パルスの周波数に対して、振幅変調の周波数および／またはデューティーサイクルパーセントを設定する、および／または調整することによって行われ得る。

例えば、図16は、振幅変調される成分波形のための変調周波数の修正、調整または選択を図示する。上述したように、アンサンブル波形の各成分波形は、別個に振幅変調され得（または振幅変調されず）、したがって、異なるバースト周波数および／またはバースト持続時間を有し得る。概して、方形波（バースト誘導する）振幅変調エンベロープの使用は、成分波形内部の基礎／基本パルス1601の打切りを回避するように、調整されるか、または構成され得る。図16Aは、成分波形の一部分の簡略化した例を示す。この例において、成分波形の周波数は、単にこの概略的図解の目的のために、5Hzとして示されている。上記で図示され、記載されたとおり、成分波形の周波数は典型的には、はるかに高く、例えば500Hz〜30kHzの間などであり得る。図16Bは、2Hzの周波数を有する振幅変調信号エンベロープ（ここでは方形パルスエンベロープとして示される）の例を示し；上記のとおり、振幅変調（エンベロープ）の周波数は異なり得、典型的には成分波形の周波数より1または複数桁小さい場合がある。この例において、図16Aの成分波形の振幅変調が図16Bのエンベロープを使用して印加される場合、振幅変調される成分波形（図16Cに示されている）は、打切り（部分的）基本パルス1603、1605を含む。打切りパルスは、耐容性であり得、いくつかの変形体においては有益でさえあり得るが、しかしながら、それらは概して、振幅変調エンベロープの周波数を変調することによって排除され得る。

アンサンブル波形を形成する成分波形内部での打切りを防止することは、認知作用を改善し得、電極の下の皮膚において不所望で潜在的に有痛性の電荷不均衡およびpH変化を防止し得る。述べられたとおり、打切りパルスを除去するか、または排除するための任意の適切な技術は、信号のフィルタリング（打切り信号を除去するため）または振幅変調の周波数の変調を含み、使用され得る。例えば、振幅変調エンベロープの持続時間（したがって、持続時間にわたる周波数）は、成分波形のサイクルの一周期の持続時間（t_s）の倍数であるように設定されるか、または調整され得、それは、成分波形のパルスの打切りを防止するのを助け得る；同様に、振幅変調のバースト長は、t_sの倍数であるように設定されるか、または調整され得る。

いくつかの変形体において、結果として生じるAMが成分波形のパルスを打切らないように、標的周波数および／またはデューティーサイクルパーセント（バースト長）を調整することが有益であり得る。例えば、振幅変調波形の持続時間は、打切り成分波形の断片を減じるように調整され得る。振幅変調のための元の所望の周波数は、エンベロープによって打切られる成分波形の最初の基本パルスの断片の持続時間を決定すること、および持続時間（例えば、エンベロープおよび成分波形の両方が同時に出発するときの）を振幅変調エンベロープの持続時間から減じることによって、調整され得る。

図16Dにおいて、振幅変調エンベロープの持続時間は、部分パルス1603の持続時間を減じることによって、調整されている。結果として生じるAM持続時間（バースト期間）は、所望の最初の周波数に近く、かつ成分波形持続時間の倍数であり（バースト持続時間と同様）、それによって成分波形内部でのパルスの打切りを防止する。これは、図16Eに示されている。この例において、結果として生じるエンベロープ（バースト）持続時間は、成分波形の基本周波数の持続時間の2倍である（例えば、この例において、調整され／修正された振幅変調エンベロープの持続時間は、2.5Hzの周波数で、0.4秒である）。

波形コントローラ
また、コントローラ（波形コントローラ）からウェアラブル神経刺激器へのアンサンブル波形制御情報の効率的で、コンパクトで、かつ迅速な通信のための方法も本明細書に記載されている。コントローラは、ウェアラブル神経刺激器に対して遠隔に位置し得る。図17Aは、本明細書に記載されたもの（例えば、図3A〜図3Q）のようなウェアラブル神経刺激器1701の概略図であり、それは、制御情報（例えば、波形コントローラ1705からのアンサンブル波形情報および／またはコマンド制御）を無線で受信し得る。この例において、ウェアラブル神経刺激器は、神経刺激器1701と一体化した、またはそれに接続可能な少なくとも2つの電極1721、ならびに無線通信回路構成1715（例えば、無線変換器）、動力源1709、および電極1721を介して波形を印加するためにパルス発生器1713に接続するプロセッサ1707を含む。プロセッサはまた、電流および／または次の成分波形：の1つまたは複数を含む波形情報を記憶するための、1つまたは複数のレジスタを有するメモリ1723を含み得る。波形コントローラ1705はまた、成分波形制御情報を含む制御情報を伝送する（および／または受信する）ための無線通信回路構成1715'を含み得る。

プロセッサ1707は概して、波形情報を受信し、処理するように構成される。具体的には、本明細書に記載されているプロセッサは、波形コントローラと通信し、そこから情報を受信するために、リアルタイムで作動するように構成される。波形コントローラは、アンサンブル波形を形成する一連の波形から連続成分波形を伝送し得（例えば、リアルタイムで、またはほぼリアルタイムで）；これを達成するために、コントローラおよびプロセッサは、成分波形のウェアラブル装置への迅速かつ信頼できる伝送を可能にして、ウェアラブル装置がエネルギー効率のよい、信頼できる方法で、潜在的に複合のアンサンブル波形を送出することを可能にする、特定の通信アーキテクチャを共有する。

具体的には、コントローラは、プロセッサによって受信され得る1つまたは複数の制御コードを伝送し得る。自己報告コード（デバイスに実行する、および／または活力蓄積状態を含む診断情報を返すことを命令する）、LED制御、ペアリング制御（pairing control）、電源切断制御などを含む様々な制御コードが、ウェアラブル神経刺激器の機能のいずれかを制御するために伝送され得る。特に、コントローラは、神経刺激器に波形情報、特に成分波形情報を受信するよう命令する制御コードを伝送し得る。コマンド制御は、新しい成分波形を受け取るおよび／または送出する準備をするようプロセッサに命じ得、またはそれは、存在する成分波形を編集するか、または変調するようプロセッサに命じ得；コマンド制御はまた、新しい成分波形について予想されるセグメントの数、または記憶されている（現在実行中のものを含む）成分波形中のどのセグメントを変調するかを特定し得る。

例えば、第一のコマンドメッセージ（例えば、「新しい波形」メッセージ／コマンド制御）は、メモリレジスタ（「シャドーレジスタ」）に波形情報を受信させる準備をするようウェアラブル装置のプロセッサに命令し得る。このメッセージは、プロセッサが「新しい」成分波形を開始すべきか、またはすでに記憶された成分波形（それはデバイスによって最も直近に送出された波形であり得る）を使用すべきことを指示し得る。概して、コマンドメッセージは、どのメッセージが含まれるか（例えば、それは、ルックアップテーブルまたは他の機構を介してプロセッサによって認識され得る）、および／またはルーティング情報（例えば、行き先および／またはソースエンドポイント）、および新しい波形メッセージまたは以下で論じられる波形セグメントメッセージのようなメッセージであり得るメッセージペイロードを示す、メッセージ識別子（メッセージID）を含むように構築され得る。

図18Aは、使用され得る一般コマンドメッセージ構造の概略図である。この例において、メッセージは、有限サイズである（例えば、20バイトで、本明細書に記載されているシステムは、任意の適切なサイズを取扱うように構成され得るが、ほぼ20バイト、例えば、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30バイトなど）。メッセージは、メッセージ識別子（メッセージID）およびメッセージペイロードを含む。コマンドメッセージはまた、（任意に）行き先およびソースエンドポイントを含み得る。このメッセージ構造は、本明細書に記載されているコマンドメッセージのいずれのためにも使用され得、新しい波形コマンドメッセージ（図18Bを参照のこと）およびセグメントコマンドメッセージ（図18Cを参照のこと）を含む。

図18Bは、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令するための、第一のコマンドメッセージ（例えば、新しい波形メッセージ1801）のメッセージペイロード部分の一例を図示する。この例において、コントローラは、新しい一式の成分波形パラメータを一式のメモリレジスタに受け入れるか、あるいは記憶された一式の成分波形パラメータをコピーするおよび／または変調するかのいずれかの準備をするようプロセッサに命令する、4バイトメッセージペイロードを伝送する、およびプロセッサに受信させるように構成される。

図18Bに示された第一のコマンドメッセージのためのメッセージペイロードにおいて、1バイト（例えば、バイト0）1805が、どのような成分波形が期待されるか、例えば、現在出ている成分波形、新しい波形、または保存された成分波形（例えば、すでにレジスタまたは一式のレジスタ中の）の変調を指示する。新しい波形コマンドメッセージペイロードはまた、特定の波形パラメータをコード化する、予想されるセグメントの数を示し得る（例えば、バイト1）1807（例えば、「新しい」波形が期待されるであろうとき）。この例において、新しい波形メッセージペイロードはまた、振幅変調が印加されることになっているかどうかを示し得るか（例えば、バイト3〜2）1809、振幅変調（例えば、バースト周波数、バースト持続時間など）についての情報を示し得るか、またはバースト（振幅変調）が使用されないかどうかを示し得る。

図18Cはまた、1つまたは複数（例えば、n個）のセグメントコマンドメッセージペイロード1803の、コントローラからプロセッサへの伝送を図示する。この例において、各セグメントコマンドペイロードは、アンサンブル波形の成分波形についての波形パラメータを含む。例えば、セグメントコマンドメッセージペイロードは、セグメントコマンド情報（「波形セグメントメッセージ」）がアンサンブル波形の一部分（例えば、成分波形または成分波形の一部分）を実行するためのセグメント定義情報を含む、（非限定例として）7バイトメッセージであり得る。例えば、メッセージ波形セグメントは、バーストがオンのとき（例えば、振幅変調「オン」で）波形中の一連続のセグメントに相当する、セグメント指数（例えば、バイト0）1813を含み得る。セグメントはまた、伝送される波形の部分（成分波形）の持続時間を定義し得る。例えば、図18Bにおけるバイト1〜3 1815は、24ビット数として、12MHzのカウントにおける持続時間を示し得る。セグメントメッセージはまた、電流振幅（ピーク電流振幅）を、例えば、mAで8断片ビット（例えば、バイト4および5の）1821として示し得る。最後に、セグメントメッセージは、状態インジケータ（例えば、状態バイト、バイト6として図18Bに示されている）を含み得、それは、波形のために印加される電流がどのような状態か、例えば、正の電流、負の電流、容量放電、および開回路（電流が送出されていない）を示すコードを含み得る。追加のセグメントメッセージ（セグメントメッセージペイロード1803'）は、概略的に図18Bに示されるとおりに伝送され得（例えば、合計n個）、各々、成分波形の一部分をコード化し得る。

他のコマンドメッセージは、波形制御メッセージ（例えば、波形を開始するか、または終了させるためのコマンド）、および／または実際に出ている波形をメモリレジスタ内の記憶された（「シャドー」）波形と交換する／スワップするためのメッセージを含み得る。

概して、本明細書に記載されている（例えば、神経刺激器のプロセッサ内部の）装置のいずれも、コマンドメッセージを受信し、それに応答するためのファームウェアおよび通信プロトコルを含み得る。本明細書に記載されているプロセッサ（神経刺激器）のいずれも、エラーコードをコントローラに戻すように構成され得る。例えば、プロセッサは、通信の間（例えば、通信回路を介する）、受信された波形パラメータがハードウェアの制限および安全基準を満たすかどうかをチェックし得る。例としては、安全条件であり得るエラーコード（例えば、高すぎる要求をされた電流、失われた電極接触または接続不良、達成されたDC制限、失われた通信）、受信されたコマンドメッセージ／通信に関連するエラーコード（例えば、多すぎる波セグメント、予想よりも少ない受信されたセグメント、短すぎる受信されたセグメント、長すぎる受信されたセグメントなど）。

本明細書に記載されている神経刺激のための装置のいずれも、コンピューティングデバイス（例えば、スマートフォンなど）のようなコントローラからのパラメータを含み、それらを刺激として印加し得る、特に新しい波形メッセージおよび後続のセグメントメッセージを含む、複数の神経刺激コマンドメッセージを受信するように構成され得る。神経刺激器はまた、メッセージ内に含まれるパラメータが、神経刺激器内に含まれ得るハードウェア制限および／または安全制限を満たさない場合、それらを調整する、および／あるいは1つまたは複数の応答エラーメッセージをコントローラに送り戻す場合がある。

上記の図18A〜図18Cは、波形パラメータおよび／または命令を伝送する（例えば、400ミリ秒セグメントとして）ための、1つの考え得るフレームワークを図示する。本明細書において含まれる特定のセグメント定義を含むこのフレームワークは、最小限の必要とされる情報を伝送しながら、コントローラと神経刺激器との間の非常にすばやい応答を可能にする（システムが印加される波形におけるユーザ変調、停止または変化に対してほぼすぐに応答することを可能にする）、管理可能な小片の波形パラメータを送信するための頑健な方法を提供する。

使用において、システムは、コントローラ（例えば、制御装置）が、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する第一のメッセージ（例えば、新しい波形メッセージ）を制御装置から伝送することによってウェアラブル神経刺激器を制御するように構成され得る。次に、コントローラは、制御装置から1つの（または、より可能性が高いのは、1つより多い）セグメントメッセージを伝送し得、ここで、各セグメントメッセージは、新しい波形パラメータのセグメント、または記憶された波形パラメータに対する修正版を定義する。セグメントメッセージは各々、セグメント指数、セグメント持続時間、電流振幅、ならびに正の電流、負の電流、容量放電、および開回路の1つを示す状態コード：をコード化するメッセージを含み得る。

概して、セグメントは、特定の値（例えば、正向き電流、負向き電流、容量放電電流、電流なし）を有するアンサンブル波形のサブ領域に相当し得、セグメントは、単一の単位パルスを形成するように連続的に一つにまとめられ、次にアンサンブル波形の成分波形を形成するために反復され得る。

概して、コントローラ（波形コントローラ）のハードウェアは、専用デバイスであり得るか、またはそれは、上記のとおりの制御情報を無線で伝送するように構成されることができる装置、例えばスマートフォンなどであり得る。無線配置が上記されているが、図17Bはまた、コントローラ1705'とプロセッサ1707'との間の統合されたまたは有線の接続の例を提供しており、そこでは、この2つの構成要素は、例えばプロセッサおよびコントローラが無線接続ではなくむしろ物理接続（例えば、ワイヤまたはトレースによって）されているデバイスとして形成され得る使い捨ての神経刺激器のような、同じ装置1701'に取り付けられる。

特徴または要素が、本明細書において、別の特徴または要素「上」にあると言われている場合、それが、他方の特徴または要素の直接上にあることができるか、あるいは介在特徴および／または要素もまた、存在し得る。対照的に、特徴または要素が、別の特徴または要素の「直接上」にあると言われている場合、介在する特徴または要素は存在しない。特徴または要素が、別の特徴または要素に「接続される」、「取り付けられる」または「結合される」と言われている場合、それは、他方の特徴または要素に直接的に接続される、取り付けられる、または結合されることができるか、あるいは介在する特徴または要素が存在し得ることもまた理解されるであろう。対照的に、特徴または要素が、別の特徴または要素に「直接接続される」、「直接取り付けられる」または「直接結合される」と言われている場合、介在する特徴または要素は存在しない。1つの態様に関して記載されるか、または示されたが、そのように記載されたか、または示された特徴および要素は、他の態様に適用することができる。別の特徴に「隣接して」配置されている構造または特徴に対する言及は、隣接する特徴に重なる、またはその下にある部分を有し得ることは、当業者によって認識されるであろう。

本明細書において使用される専門用語は、特定の態様のみを記載するためのものであり、本発明の限定を意図しない。例えば、本明細書において使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上明白に断りない限り、複数形も含むことを意図される。さらに、用語「含む（comprises）」および／または「含む（comprising）」は、本明細書において使用される場合、述べられた特徴、工程、操作、要素および／または成分の存在を特定するが、1つまたは複数の他の特徴、工程、操作、要素、成分、および／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことが理解されるであろう。本明細書において使用される場合、用語「および／または」は、関連して列挙された項目の1つまたは複数のいずれかおよび全ての組み合わせを含み、「／」と短縮され得る。

空間に関連する用語、例えば「下（「under」）」、「下（「below」）」、「下方（「lower」）」、「上（「over」）」、「上方（「upper」）」などは、本明細書において、図に示されるとおりの1つの要素または特徴と別の要素または特徴との関係を記載するために、記載を容易にするために使用される場合がある。空間に関連する用語は、図において描写される向きに加えて、使用または操作においてデバイスの異なる向きを包含するように意図されることが理解されるであろう。例えば、図中のデバイスが反転される場合、他の要素または特徴の「下（under）」または「下（beneath）」と記載される要素は、他方の要素または特徴の「上」に方向付けられるであろう。したがって、例示的用語「下（under）」は、上（over）および下（under）の両方の向きを包含することができる。デバイスは、別様に方向付けられ得（90度または他の向きに回転される）、本明細書において使用される空間に関連する記述子は、それに応じて解釈される。同様に、用語「上方に（upwardly）」、「下方に（downwardly）」、「垂直に」、「水平に」などは、本明細書において、特に断りない限り、説明のためだけに使用される。

用語「第一の」および「第二の」は、本明細書において、種々の特徴／要素（工程を含む）を記載するために使用され得るが、これらの特徴／要素は、文脈上別様に示されない限り、これらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、1つの特徴／要素を別の特徴／要素から区別するために使用され得る。したがって、以下で論じられる第一の特徴／要素は、第二の特徴／要素と称されることもでき、同様に、以下で論じられる第二の特徴／要素は、本発明の教示から逸脱せずに第一の特徴／要素と称されることもできる。

本明細書において、実施例において使用される場合を含み明細書および特許請求の範囲において使用される場合、明らかな断りない限り、全ての数は、語「約」または「ほぼ」によって始められるかのように、たとえその用語が明白に現れなくても、読まれ得る。句「約」または「ほぼ」は、記載される値および／または位置が、値および／または位置の合理的な予想される範囲内にあることを示すために、大きさおよび／または位置を記載するときに使用され得る。例えば、数値は、記載された値（または値の範囲）の+/-0.1％、記載された値（または値の範囲）の+/-1％、記載された値（または値の範囲）の+/-2％、記載された値（または値の範囲）の+/-5％、記載された値（または値の範囲）の+/-10％などである値を有し得る。本明細書に記載される任意の数値範囲は、そこに包含されるサブ範囲の全てを含むことが意図される。

種々の例示的態様が、上記されたが、特許請求の範囲によって記載されたとおりの発明の範囲から逸脱することなく、任意の多くの変更が種々の態様に対してなされ得る。例えば、種々の記載された方法工程が実施される順番はしばしば、代替態様において変えられ得、他の代替態様においては、1つまたは複数の方法工程が、完全に省略され得る。種々のデバイスおよびシステム態様のオプションの特徴が、いくつかの態様において含まれ得るが、他の態様においては含まれ得ない。したがって、上述の記載は、主に例示的目的で提供され、特許請求の範囲で記載されるとおりの発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。

本明細書において含まれる例および図解は、限定ではなく例証として、主題が実践され得る特定の態様を示す。述べられたとおり、構造的および論理的置換および変更が本開示の範囲から逸脱することなく行われ得るように、他の態様が利用され、それから派生され得る。本発明の主題のそのような態様は、1つを超えるものが実際に開示されているとしても、本出願の範囲をいかなる単一の発明または発明概念に自発的に限定することを意図せずに便宜上、本明細書において用語「発明」のみによって個々にまたはまとめて呼ばれ得る。したがって、特定の態様が、本明細書において図示され、記載されているが、同じ目的を達成するために計算された任意の配列が、示された特定の態様の代わりに用いられ得る。本開示は、種々の態様の任意および全ての適合体または変形体を含むことが意図される。上記の態様の組み合わせ、および本明細書において具体的には記載されていない他の態様は、上記の記載を再検討すれば当業者には明らかであろう。

Claims

対象の認知状態を改変するための経皮的電気刺激（TES）アプリケータ装置であって、
本体と；
第一の電極に接続するように構成された第一のコネクタと；
第二の電極に接続するように構成された第二のコネクタと；
少なくとも部分的に該本体内部にあり、2つの該電極コネクタの間でアンサンブル電流波形を印加するように構成された、TESコントローラであって、該アンサンブル電流波形は、連続的に印加される一連の成分波形を含み、各アンサンブル波形は、約100ミリ秒〜約600秒の間の持続時間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントを含む、TESコントローラ
とを含み、
さらに、該一連の成分波形の中の各成分波形は、該電流振幅、該周波数、該電荷不均衡パーセント、および該デューティーサイクルパーセントの1つまたは複数によって、該一連の成分波形におけるそれの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なり、かつ各成分波形の印加の間、該神経刺激器は、該電流振幅、該周波数、該電荷不均衡パーセント、および該デューティーサイクルパーセントで電流を印加する、装置。
TESコントローラが、二相パルスを含むアンサンブル電流波形を印加するように構成されている、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、5つ以上のアンサンブル電流波形を含む前記一連の成分波形を印加するように構成されている、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、一連の成分波形を印加するように構成されており、該一連の成分波形におけるある成分波形は、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントの2つ以上によって、該一連の成分波形における該成分波形の直前および／または直後の別の成分波形とは異なる、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、一連における成分波形をそれらの持続時間の間、連続的に印加し、かつその持続時間の間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントの1つまたは複数を、前の電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントから該成分波形の電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントへランプするように構成されている、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、一連の成分波形を連続的に印加することによって、アンサンブル電流波形を印加するように構成されており、ここで、該成分波形の電流振幅は、約3mA〜25mAの間である、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成されており、ここで、該成分波形の周波数は、約700Hz〜30kHzの間である、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成されており、ここで、該成分波形のデューティーサイクルは、約20％〜80％の間である、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成されており、ここで、該成分波形の電荷不均衡パーセントは、約10％〜100％の間である、請求項1記載の装置。
TESコントローラが、一連の成分波形を連続的に印加することによってアンサンブル電流波形を印加するように構成されており、ここで、アンサンブル電流波形を印加することは、ユーザ強度調整因子によって、印加の間該アンサンブル波形を変調することを含む、請求項1記載の装置。
強度調整因子を受信するように構成された無線受信機回路をさらに含み、かつさらに、TESコントローラが、ユーザ強度調整因子によって送出されるアンサンブル波形を調整するように構成されている、請求項1記載の装置。
強度調整因子を受信するように構成された無線受信機回路をさらに含み、TESコントローラが、ユーザ強度調整因子により、印加されるアンサンブル電流の周波数、デューティーサイクルパーセント、および強度の1つまたは複数をスケーリングすることによって、送出されるアンサンブル波形を調整するように構成されている、請求項1記載の装置。
対象の認知状態を改変するための経皮的電気刺激（TES）アプリケータ装置であって、
本体と；
第一の電極に接続するように構成された第一のコネクタと；
第二の電極に接続するように構成された第二のコネクタと；
少なく部分的に該本体内部にあり、かつプロセッサ、タイマーおよび波形発生器を含み、該第一のコネクタと該第二のコネクタとの間での印加のためのアンサンブル電流波形を送出するよう適合されたTESコントローラであって、該アンサンブル電流波形は、連続的に送出される一連の成分波形を含み、該成分波形は、二相パルスを含み、かつ該一連の成分波形における各成分波形は、持続時間、電流振幅、周波数、電荷不均衡パーセント、およびデューティーサイクルパーセントの1つまたは複数によって、該一連の成分波形におけるそれの直前および／またはそれの直後の成分波形とは異なる、TESコントローラ
とを含み、
さらに、送出の前に、該コントローラは、送出される波形の中に打切り二相パルスをもたらさない変調周波数で変調持続時間の間該電流振幅をゼロに設定することによって、該アンサンブル電流波形の該成分波形の1つまたは複数を変調するように構成されている、装置。
コントローラが、変調持続時間の間、変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによってアンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数を変調するように構成されており、ここで、該変調持続時間は、成分波形周波数の逆数の倍数である、請求項13記載の装置。
コントローラが、変調持続時間の間、変調周波数で電流振幅をゼロに設定することによってアンサンブル電流波形の成分波形の1つまたは複数を変調するように構成されており、ここで、該変調持続時間は、該変調周波数で割ったバーストデューティーサイクルを含み、さらに、該変調持続時間は、送出される波形の中で二相パルスの打切りを防止するために調整される、請求項13記載の装置。
TESコントローラが、第一のコネクタと第二のコネクタとの間での印加のためにアンサンブル電流波形を送出するよう適合されており、該アンサンブル電流波形は、一連の5つ以上の成分波形を含む、請求項13記載の装置。
TESコントローラが、成分波形を連続的に送出することによってアンサンブル電流波形を送出するよう適合されており、ここで、各成分波形の振幅は、約3mA〜約25mAの間である、請求項13記載の装置。
TESコントローラが、成分波形を連続的に送出することによってアンサンブル電流波形を送出するよう適合されており、ここで、各成分波形の周波数は、約700Hz〜約30kHzの間である、請求項13記載の装置。
TESコントローラが、成分波形を連続的に送出することによってアンサンブル電流波形を送出するよう適合されており、ここで、各成分波形の電荷不均衡パーセントは、約10％〜100％の間である、請求項13記載の装置。
TESコントローラが、成分波形を連続的に送出することによってアンサンブル電流波形を送出するよう適合されており、ここで、各成分波形のデューティーサイクルパーセントは、約20％〜80％の間である、請求項13記載の装置。
強度調整因子を受信するように構成された無線受信機回路をさらに含み、ここで、TESコントローラが、ユーザ強度調整因子により、印加されたアンサンブル電流の周波数、デューティーサイクルパーセントおよび強度の1つまたは複数をスケーリングすることによって、送出されるアンサンブル電流波形を調整するように構成されている、請求項13記載の装置。
制御装置からウェアラブル神経刺激器を制御する方法であって、
新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするよう該ウェアラブル神経刺激器に命令する第一のメッセージを該制御装置から伝送する工程；および
1つまたは複数のセグメントメッセージを該制御装置から伝送する工程であって、該セグメントメッセージは、新しい波形パラメータまたは記憶された波形パラメータに対する修正版のセグメントを定義し、該セグメントメッセージは各々、セグメント指数、セグメント持続時間、電流振幅、および状態コードをコード化するメッセージを含み、該状態コードは、正の電流、負の電流、容量放電、および開回路の1つを示す、工程
を含む、方法。
第一のメッセージが、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する命令を含むと該第一のメッセージを識別するメッセージ識別コードを含む、請求項22記載の方法。
1つまたは複数のセグメントメッセージが、それらをセグメントメッセージとして識別するメッセージ識別コードを含む、請求項22記載の方法。
第一のメッセージを伝送する工程が、4バイトメッセージペイロードを含む第一のメッセージを伝送する工程を含む、請求項22記載の方法。
セグメントメッセージが各々、7バイトメッセージペイロードを含む、請求項22記載の方法。
第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する工程が、制御装置からウェアラブル神経刺激器へ無線で伝送する工程を含む、請求項22記載の方法。
第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージから伝送する工程が、制御装置とウェアラブル神経刺激器との間の物理的接続を介して伝送する工程を含む、請求項22記載の方法。
ウェアラブル神経刺激器および遠隔制御装置をペアリングするかまたは同期させる工程をさらに含む、請求項22記載の方法。
第一のメッセージが、新しい波形の伝送または記憶された波形の修正版の伝送を指示するコード、予想されるセグメントの数、および波形がバースト変調されるであろうという指示を含む、請求項22記載の方法。
制御装置が、約400ミリ秒毎に第一のメッセージおよび／あるいは1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する、請求項22記載の方法。
制御装置が、Bluetooth（登録商標）によって、第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する、請求項22記載の方法。
ウェアラブル神経刺激器を制御装置から制御する方法であって、
新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするよう該ウェアラブル神経刺激器に命令する第一のメッセージを該制御装置から伝送する工程であって、該第一のメッセージは、4バイトメッセージペイロードを含み、該第一のメッセージは、新しい波形の伝送または記憶された波形の修正版の伝送を指示するコード、予想されるセグメントの数、および該波形がバースト変調されるであろうという指示を含む、工程；ならびに
1つまたは複数のセグメントメッセージを該制御装置から伝送する工程であって、該セグメントメッセージは、該新しい波形パラメータまたは該記憶された波形パラメータの修正版のセグメントを定義し、該セグメントメッセージは各々、セグメント指数、セグメント持続時間、電流振幅、および状態コードをコード化する7バイトメッセージペイロードを含み、該状態コードは、正の電流、負の電流、容量放電、および開回路（ゼロ）の1つを示す、工程
を含む、方法。
第一のメッセージが、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する命令を含むと該第一のメッセージを識別するメッセージ識別コードを含む、請求項33記載の方法。
1つまたは複数のセグメントメッセージが、それらをセグメントメッセージとして識別するメッセージ識別コードを含む、請求項33記載の方法。
第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する工程が、制御装置からウェアラブル神経刺激器へ無線で伝送する工程を含む、請求項33記載の方法。
ウェアラブル神経刺激器および制御装置をペアリングするかまたは同期させる工程をさらに含む、請求項33記載の方法。
第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージから伝送する工程が、制御装置とウェアラブル神経刺激器との間の物理的接続を介して伝送する工程を含む、請求項33記載の方法。
第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する工程が、制御装置からウェアラブル神経刺激器へ無線で伝送する工程を含む、請求項33記載の方法。
制御装置が、約400ミリ秒毎または400ミリ秒の倍数毎に、第一のメッセージおよび／あるいは1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する、請求項33記載の方法。
制御装置が、Bluetooth（登録商標）によって、第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送する、請求項33記載の方法。
ウェアラブル神経刺激器を制御するための制御装置であって、
新しい一式の波形パラメータまたは記憶された一式の波形パラメータの修正版を受信する準備をするよう該ウェアラブル神経刺激器に命令し、新しい波形の伝送または記憶された波形の修正版の伝送を指示するコード、予想されるセグメントの数、および該波形がバースト変調されるであろうという指示を含む、第一のメッセージを伝送し；かつ
1つまたは複数のセグメントメッセージであって、該セグメントメッセージは、新しい波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版のセグメントを定義し、該セグメントメッセージは各々、セグメント指数、セグメント持続時間、電流振幅、および状態コードをコード化し、該状態コードは正の電流、負の電流、容量放電、および開回路の1つを示す、1つまたは複数のセグメントメッセージを該制御装置から伝送するように構成されている、プロセッサ
を含む、制御装置。
プロセッサが、第一のメッセージを4バイトメッセージペイロードを含む20バイト以下のメッセージとして伝送するように構成されている、請求項42記載の装置。
プロセッサが、1つまたは複数のセグメントメッセージを、7バイトメッセージペイロードを含む20バイト以下のメッセージとして伝送するように構成されている、請求項42記載の装置。
プロセッサが、新しい一式の波形パラメータまたは記憶された波形パラメータの修正版を受信する準備をするようウェアラブル神経刺激器に命令する命令を含むと第一のメッセージを識別するメッセージ識別コードを含む第一のメッセージを伝送するように構成されている、請求項42記載の装置。
プロセッサが、1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送するように構成されており、各々、それらをセグメントメッセージとして識別するメッセージ識別コードを含む、請求項42記載の装置。
プロセッサが、第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを無線で伝送するように構成されている、請求項42記載の装置。
プロセッサが、物理的接続を介して、制御装置とウェアラブル神経刺激器との間で第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送するように、該プロセッサが、物理的接続を介して該ウェアラブル神経刺激器に接続される、および／または該ウェアラブル神経刺激器内に統合される、請求項42記載の装置。
プロセッサが、制御装置から第一のメッセージおよび1つまたは複数のセグメントメッセージを無線で伝送するように構成されている、請求項42記載の装置。
制御装置が、約400ミリ秒毎または400ミリ秒の倍数毎に、第一のメッセージおよび／あるいは1つまたは複数のセグメントメッセージを伝送するように構成されている、請求項42記載の装置。