JP2021166752A - 聴覚系の神経障害を治療する装置及び方法 - Google Patents

聴覚系の神経障害を治療する装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】聴覚系の神経障害を治療する装置及び方法を提供する。
【解決手段】聴覚系の神経障害の治療用の装置が、音声処理部と、聴覚刺激部と、体性感覚刺激部とを具え、音声処理部は、音声信号を分析して、この音声信号から、この音声信号を表現する修正音声信号及び複数の作動信号を発生するように動作するプロセッサを具え、体性感覚刺激部は、刺激器のアレイと入力部とを具え、各刺激器は独立して作動して体性感覚刺激を被験者に加えることができ、入力部は、複数の作動信号を音声処理部から受信して、個別の作動信号を所定パターンでアレイ内の個別の刺激器に指向させ、聴覚刺激部は、修正音声信号を音声処理部から受信するための入力部、及び聴覚刺激を被験者に伝えるための出力部を具え、修正音声信号は、５００Hz〜１６kHzの範囲内の聴覚の主要帯域をカバーする周波数を有する、２ms〜５００msの周期の複数のトーンバーストを含む。
【選択図】図１

Description

発明の分野
本発明は、聴覚系の神経障害を患う被験者にバイモーダル（２モードの）刺激を与える
ことに関するものである。
発明の背景
自覚的耳鳴りは、煩わしい消耗性の疾患であり、より一般的には「耳鳴り」として記述
され、世界人口の５％に及ぶほどの大きな影響を与えている。耳鳴りを患う多数の人は、
自分の症状によって苦痛を感じることを訴え、結果的な自分の生活の質及び家族の生活の
質の低下を訴えている。患者は、治療の選択肢の不足を感じることに、さらなる欲求不満
を見出す。現在利用可能な（以下に説明する）治療は限られ、圧倒的多数の患者は、治療
の選択肢がなく「自分の耳鳴りと共に生きることを身につける」べきであることを告げら
れている。このことは、臨床医に蔓延する幻滅、及び 実行可能な代わりの治療法に対す
る市場の需要の累積を生じさせている。トップクラスの耳鳴りの専門家は、現在の治療法
は効果に乏しく、満たされていない臨床的必要性が存在することを認識している。トップ
クラスの耳鳴りの専門家は、小さいが重要な効果を生み出す治療法でさえも、こうした巨
大かつ成長性のあるサービス不足の市場に膨大な治療上の影響を与えるであろうことにス
トレスも感じている。
薬理的及び非薬理的な治療法は共に、現在、耳鳴りの症状を管理するために用いられて
いる。これらの治療法は、耳鳴り再訓練療法（ＴＲＴ：Tinnitus Retraining Therapy）
及び認知行動療法（ＣＢＴ：Cognitive Behavioural Therapy）を含む異なる形態の心理
的カウンセリングによる認可外薬物から、補聴器、音発生器、及び電気刺激装置のような
医療機器までの範囲に及ぶ。現在の治療法は、一時的な症状軽減しかもたらさない傾向が
あり、一般に疾患の重症度に基づいて選定される。薬理的治療法は：抗うつ（鬱）剤、血
管拡張剤、静脈注射用リドカイン（局所麻酔薬）、バニール酸系催眠薬、抗ヒスタミン剤
、ベータ・ヒスタミン剤、及びベンゾジアゼピン系薬を含む。しかし、薬理的治療法は、
抑うつ症及び不安神経症のような随伴する症状を治療するために用いることが好ましい。
一般に、薬理的治療法が効果に乏しいことは認識されており、トップクラスの耳鳴りの専
門家によって実証されている。
耳鳴りは様々な範囲のカテゴリーを有するが、一般に、高周波数の聴力損失、または感
音障害（ＳＮＨＬ：sensorineural hearing loss）を伴う。聴力損失は、自発的かつ刺激
駆動型の神経興奮性の増加を、聴覚脳幹及び大脳皮質に生じさせ、このように増加する活
動が耳鳴りの幻聴音の知覚に結びつく、という科学的証拠の増大が存在する。こうした神
経病理学的な活動過剰（過活動）を抑制するための、次の２つの認識されたモダリティ（
様式）が存在する：
・聴覚刺激
・体性感覚刺激
欧州特許出願公開第２８４２５３０号明細書（特許文献１）及び欧州特許出願公開第２
６５８４９１号明細書（特許文献２）は共に、耳鳴りの治療に当たり聴覚刺激と体性感覚
刺激とを組み合わせている。多様な神経調節を適用するに当たり、体性感覚及び聴覚の両
方を通して、時間的に同期させた同じ情報で患者の神経経路を刺激することは、時間と共
に増加する利益を患者に与えることができる、というのは、このことは、知覚される音の
どの部分が本当の音であり、どの部分が幻聴（病的な耳鳴り）であるかを脳が学習するこ
とを促進することができるからである、ということが理論化されている。しかし、上述し
た従来技術及び一般に利用可能な耳鳴り治療法と比べると、性能及び使い勝手の意味で大
きな利点を提供する改良された装置を提供する必要性が存在する。本発明は、聴覚刺激と
体性感覚刺激との間の代案の変換により、この課題を解決する。
欧州特許出願公開第２８４２５３０号明細書 欧州特許出願公開第２６５８４９１号明細書
De Ridder, Dirk, et al., "Safety and efficacy of vagus nerve stimulation paired with tones for the treatment of tinnitus: a case series", Neuromodulation: Technology at the Neural Interface 17.2 (2014): 170-170 Stevens, Stanley S., "On the psychophysical law", Psychological review 64.3 (1957): 153 Stevens, Stanley S., and John Volkmann, "The relation of pitch to frequency: A revised scale", The American Journal of Psychology (1940): 329-353 Wicker, Eberhard, "Subdividion of the audible frequency range into critical bands (Frequenzgruppen)", The Journal of the Acoustical Society of America33 (2) (1961): 248 Salvi, R. J., Lobarinas, E. & Sun, W., (2009), "Pharmacological Treatments for Tinnitus: New and Old", Drugs of the Future, 34, 381-400 Lozano, Cecil A., Kurt A. Kaczmarek, and Macro Santello, "Electrotactile stimulation on the tongue: Intensity perception, discrimination, and cross-modality estimation", Somatosensory & motor research 26.2-3 (2009): 50-63 Kaczmarek, Kurt, John G. Webster, and Robert G. Radwin, "Maximal dynamic range electrotactile stimulation waveforms", Biomedical Engineering, IEEE Transactions on 39.7 (1992): 701-715 Geffen, Gina, Virginia Rosa, and Michelle Luciano, "Sex differences in the perception of tactile simultaneity", Cortex 36.3 (2000): 323-335 Burgess, PR T., and E. R. Perl, "Cutaneous mechanoreceptors and nociceptors ", Somatosensory system. Springer Berlin Heidelburg, 1973. 29-78 Hesser et al., "The effect of waiting: A meta-analysis of wait-list control groups in trials for tinnitus distress", J Psychosom Res. 2011 Apr;70(4):378-84 Tyler, R., Haskell, G., Preece, J. and Bergan, C. (2001), "Nurturing patient expectations to enhance the treatment of tinnitus", Seminars in hearing, 22, 15-21 Jastreboff PJ, Hazell JW, Graham RL, "Neurophysiological model of tinnitus: dependence of the minimal masking level on treatment outcome", Hear Res. 1994 Nov;80(2):216-32 Zeman F, Koller M, Figueiredo R, Aazevedo A, Rates M, Coelho C, Kleinjung T, de Ridder D, Langguth B, Landgrebe M, "Tinnitus handicap inventory for evaluating treatment effects: which changes are clinically relevant ?", Otolaryngol Head Neck Surg. 2011 Aug;145(2):282-7
ここでは、添付した特許請求の範囲を参照して、聴覚系の神経障害を治療するに当たり
使用される装置及び方法を説明する。
本発明によれば、聴覚系の神経障害を治療するに当たり使用される装置が提供され、こ
の装置は、音声処理部と、聴覚刺激部と、体性感覚刺激部とを具え、音声処理部は、音声
信号を分析して、この音声信号から、この音声信号を表現する修正音声信号及び複数の作
動信号を発生するように動作するプロセッサを具え；
体性感覚刺激部は：
刺激器のアレイと入力部とを具え、各刺激器は独立して作動して体性感覚刺激を被験者
に加えることができ、入力部は、複数の作動信号を音声処理部から受信して、個別の作動
信号を所定パターンでアレイ内の個別の刺激器に指向させ；
聴覚刺激部は、修正音声信号を音声処理部から受信するための入力部、及び聴覚刺激を
被験者に伝えるための出力部を具え、修正音声信号は、５００Hz〜１６kHzの範囲内の聴
覚の主要帯域をカバーする周波数を有する、２ms〜５００msの周期の複数のトーン（音）
バーストを含む。
伝えらる聴覚刺激と加えられる体性感覚刺激とは、同時に被験者に与えることができる
。
上記プロセッサは、所定の修正プロファイルに応じて整形されたバンドブースト（帯域
強調）フィルタをさらに具えることができ、上記プロセッサは、上記音声信号をこのバン
ドブースト・フィルタに通すことによってスペクトル的に修正して、上記修正音声信号を
発生するように動作することができる。
上記所定の修正プロファイルは、被験者の聴力図（オージオグラム）の逆特性、または
耳鳴りと一致する周波数に基づくことができ、あるいは、フィルタの中心周波数が被験者
の聴力図の最も急峻なロールオフと一致するように設定することができる。
上記プロセッサは、所定の修正プロファイルに応じて較正されたバンド（帯域）ノッチ
フィルタを具えることができ、上記プロセッサは、上記音声信号をこのバンドノッチフィ
ルタに通してスペクトル的に修正することによって、上記修正音声信号を発生するように
動作することができる。
上記所定の修正プロファイルは、耳鳴りと一致する周波数にノッチが配置されるように
上記バンドノッチフィルタを設定すべく構成することができる。
上記所定の修正プロファイルは、臨床医が設定することができる。
上記プロセッサは、被験者の聴力図に基づいて上記音声信号をスペクトル的に修正する
ように構成することができる。
上記トーンバーストは、擬似ランダムに反復することができ、あるいは複合パターンと
して反復することができる。
上記音声信号は、広帯域スペクトルまたはノイズ状のスペクトルを有することができる
。
上記修正音声信号は複数のセグメントを含むことができ、上記聴覚刺激部は、各セグメ
ントを１つのタイムフレーム（時間枠）内に最大１回再生するように構成することができ
る。
上記タイムフレームは、１ヶ月に１回、または６ヶ月毎に１回とすることができる。
上記プロセッサは、複数の作動信号を、時間的に変化する出力アレイパターンの列とし
て発生するように動作することができ、各出力アレイパターンは、離散した期間中に上記
アレイに与えられる一組の作動信号を含むことができる。
上記出力アレイパターンは、ランダムな刺激パターン、または確定的（確定論的、決定
論的）な出力パターンを含むことができる。
上記プロセッサは、上記出力アレイパターンを上記聴覚刺激と同期させるように構成す
ることができる。
上記出力アレイパターンは、ランダムなパルス間の期間を有する複数のパルスを含むラ
ンダムな刺激パターンで構成することができる。
上記出力アレイパターンは、ランダム化された複数の独立したパターンを含むことがで
き、上記刺激器のアレイ内の各刺激器は、この出力アレイパターンに応答して独立して作
動させることができる。
各出力アレイパターンは一意的にすることができる。
上記出力アレイパターンは、同じに複製された複数のランダム刺激パターンを含むこと
ができる。
体性感覚刺激部は、体性感覚刺激を、被験者の治療中に連続して加えるか、あるいは治
療セッション中にバースト形式で加えるように構成することができる。
体性感覚刺激部は、１秒対１秒のマーク（記号）−スペース（空白）を用いるように構
成することができ、１秒対０．１秒のマーク−スペースを用いることがより好ましく、５
秒対０．５秒のマーク−スペースを用いることが最も好ましい。
体性感覚刺激部は、可変のマーク−スペース比を用いるように構成することができ、被
験者の治療中に、マークは０．５秒〜５秒の範囲内で変化し、スペースは０．１秒〜１秒
の範囲内で変化する。
上記出力アレイパターンは確定的にすることができ、このパターンは１ms〜２０msのパ
ルス間期間を有し、２ms〜３ms、あるいは１５ms〜２０msのパルス間期間を有することが
好ましい。
上記出力アレイパターンは確定的にすることができ、加える体性感覚刺激は、１フレー
ム当たり少なくとも４つのパルスを含むバーストパターンを有することができ、パルスの
数は、１フレーム当たり平均２パルスを有するパターンとして変化させることができ、あ
るいは、このパターンが１フレーム当たり最大８つのパルスを含むことができることが好
ましく、パルスの数は、１フレーム当たり平均４つのパルスを有するパターンとして変化
させることができる。
上記出力アレイパターンは確定的にすることができ、加える体性感覚刺激は、１秒当た
り２０〜１００フレームのフレームレートを有することができ、１秒当たり４３フレーム
が好ましい。
上記プロセッサは、上記修正音声信号と上記体性感覚刺激との間に固定遅延時間を含め
るように動作することができる。
この固定遅延時間は、＋／−５０msの領域内にすることができる。
上記プロセッサは、上記体性感覚刺激と上記聴覚刺激との組合せに応答した被験者から
の聴覚脳幹反応及び被験者の聴覚中間潜時反応に基づいて、上記固定遅延時間を設定する
ように動作することができる。
上記固定遅延時間は、治療中に可変のランダムな継続時間を有することができる。
上記プロセッサは、上記音声信号または上記修正音声信号の振幅が、正規化したピーク
振幅の所定割合よりも大きくなると、上記複数の作動信号のスケジュールを決めるように
動作することができ、この所定割合は０．０５〜０．９５である。
上記プロセッサは、所定期間にわたる上記複数の作動信号の数が、同じ主要帯域内の上
記修正音声信号の振幅に比例するように、上記複数の作動信号のスケジュールを決めるよ
うに動作することができる。
上記音声信号は、第１音声信号成分及び第２音声信号成分を含むことができる。
第１音声信号成分は、５０Hz〜２０kHz、または５００Hz〜４kHzにわたる−３dBの帯域
幅を有する音声を含むことができる。
第２音声信号成分は、被験者の注意を維持するためのサウンドスケープ、例えば音楽作
品または人間の話し言葉の録音を含むことができる。
第２音声信号成分は被験者によって選択可能にすることができる。
この装置は、第１音声信号成分と第２音声信号成分とを組み合わせるためのミキサーを
さらに具えることができる。
この装置は、上記音声信号をスペクトル的に修正する手段をさらに具えることができる
。
上記音声信号をスペクトル的に修正する手段は、被験者の聴力図のフォールオフ（下降
）周波数と相関のある中心周波数を有するバンドブースト・フィルタを具えることができ
る。
聴覚刺激部の出力部は、ヘッドホンまたは患者に近接して配置したスピーカーの少なく
とも一方、骨伝導トランスデューサ、蝸牛インプラント、インナーイヤー（耳内）ヘッド
ホンまたは補聴器のような耳内音声トランスデューサ、あるいは耳覆い型音声トランスデ
ューサを具えることができる。
ヘッドホンは、２０Hz〜２０kHzの音声を１６ビットのステレオで、７５dBにわたって
可変の振幅で伝達するように構成することができる。
聴覚刺激部は、当該聴覚刺激部の出力の振幅を制御するための振幅制御部をさらに具え
ることができる。
聴覚刺激部は、出力をモノラル刺激として被験者に加えるように構成することができる
。
聴覚刺激部は、出力をバイノーラル（両耳用）刺激として被験者に加えるように構成す
ることができる。
この装置は、同側耳の聴力図に応答して、上記バイノーラル刺激の各チャネルを振幅及
びスペクトルの両方について修正する手段をさらに具えることができる。
上記刺激器のアレイは、規則的な間隔をおいたｍ×ｎ個の刺激器の配列とすることがで
きる。
上記刺激器のアレイは、ランダムな配列にすることができる。
上記刺激器のアレイをラスター（水平方向列の）パターンに配列して、ラスターパター
ン内の各刺激器が、最低周波数のビン（区分された値の範囲）用から最高周波数のビン用
までの順に配列されるようにすることができる。
上記刺激器のアレイは、内側の最低周波数用のビンから外側の最高周波数用のビンまで
の順に螺旋パターンに配列することができる。
上記刺激器のアレイは１個〜６４個の刺激器を含むことができ、上記刺激は治療刺激と
することができ、３２ヶ所の刺激部位にすることが好ましく、１６カ所の刺激部位にする
ことがより好ましい。
上記刺激器のアレイは、擬似刺激を被験者に伝えるように構成された追加的な刺激器の
アレイを含むことができる。
この追加的な刺激器のアレイは、少なくとも１つの刺激器を含むことができ、２つの刺
激器を含むことが好ましい。
上記刺激器のアレイは、舌の正中線の互いに反対側に配置するための、２つの対称な刺
激器のグループを有する分割アレイとして構成することができる。
体性感覚刺激部は、被験者上に経皮的または経粘膜的に配置するように寸法決めされた
本体の形態にすることができる。
体性感覚刺激部は、非接触の電磁刺激を被験者に与えるように構成された本体の形態に
することができる。
体性感覚刺激部は、被験者内に埋め込み可能であるように寸法決めされた本体の形態に
することができる。
体性感覚刺激部は、三叉神経の上顎枝上、下顎枝上、眼枝上、顎下枝上に配置されるよ
うに、あるいは迷走神経に沿って配置されるように、あるいは副神経または頸髄神経Ｃ１
及びＣ２に配置されるように寸法決めすることができる。
体性感覚刺激部は、被験者の舌の背側前部領域上、舌の腹側前部領域上、あるいは歯茎
上に配置されるように寸法決めすることができる。
体性感覚刺激部は、非接触の電磁刺激を経眼窩的に、蝸牛神経核または聴覚皮質に加え
るように、あるいは三叉神経の上顎枝、下顎枝、眼枝、顎下枝に加えるように、あるいは
迷走神経に沿って加えるように、あるいは副神経または頸髄神経Ｃ１及びＣ２に加えるよ
うに構成することができる。
体性感覚刺激部は、蝸牛神経内、蝸牛神経核内、三叉神経核内、聴覚皮質内、または迷
走神経内に埋め込まれるように構成することができる。
体性感覚刺激部は、複数の作動信号を、電気刺激、機械的刺激、光刺激、または熱刺激
の形態で与えるように動作することができる。
この装置は、治療監視システムをさらに具えることができる。
この治療監視システムは、治療の１つ以上のパラメータを記録するように構成すること
ができ、これらのパラメータは、使用の継続期間、使用の日時、一意的な患者識別用の識
別データ、体性感覚刺激パラメータ及び測定値、音声パラメータ及び測定値、または誘発
された反応の測定値を含むリストから選択可能である。
上記神経障害は、耳鳴り、聴覚過敏、汚染恐怖症、または音声恐怖症を含むことができ
る。
本発明の他の好適例は、聴覚系の神経障害について被験者を治療する方法を含み、この
方法は：音声出力部を通して聴覚刺激を被験者に加えるステップと；同時に、この聴覚刺
激を、刺激器のアレイを具えた体性感覚刺激部上の複数の作動信号として表現するステッ
プとを含み、各刺激器は、複数の作動信号に応答して独立して作動して、体性感覚刺激を
被験者に加えることができる。
この治療は、１日当たり５分間〜２４０分間行うことができ、１５分間〜６０分間が好
ましく、３０分間が最も好ましい。
この治療は、少なくとも４週間にわたって毎日適用することができ、少なくとも１０週
間にわたって毎日適用することが好ましく、少なくとも６ヶ月にわたって毎日適用するこ
とが最も好ましい。
この方法は、各治療の終了時に患者のフィードバックを得るステップをさらに含むこと
ができる。
この方法は、上記聴覚刺激と上記体性感覚刺激とを同時に被験者に加えるステップをさ
らに含むことができる。
この方法は、被験者の聴力図を得るステップをさらに含むことができる。
上記聴覚刺激は、５００Hz〜１６kHzからの主要帯域全体にわたる、２ms〜５００msの
複数の単一または複合的なトーンバーストを含むことができる。
これらのトーンバーストは、擬似ランダムに反復することができ、あるいは複合パター
ンとして反復することができる。
上記聴覚刺激は、広帯域スペクトルまたはノイズ状のスペクトルを有することができる
。
上記聴覚刺激は複数のセグメントを含むことができ、各セグメントは１つのタイムフレ
ーム内に１回再生されるように構成することができる。１つの好適例では、セグメントを
１タイムフレーム内に１回だけ再生することができる。
このタイムフレームは、１ヶ月に１回、または６ヶ月毎に１回とすることができる。
上記複数の作動信号は、時間的に変化する出力アレイパターンの列を含むことができ、
各出力アレイパターンは、離散した期間中に上記アレイに与えられる一組の作動信号を含
むことができる。
上記出力アレイパターンは、ランダムな刺激パターン、または確定的な出力パターンを
含むことができる。
この方法は、上記聴覚刺激と上記体性感覚刺激とを同期させるステップをさらに含むこ
とができる。
この方法は、体性感覚刺激を、被験者の治療中に連続して加えるか、あるいは治療セッ
ション中にバースト形式で加えるステップをさらに含むことができる。
この方法は、１秒対１秒のマーク−スペースを用いることができ、１秒対０．１秒のマ
ーク−スペースを用いることがより好ましく、５秒対０．５秒のマーク−スペースを用い
ることが最も好ましい。
上記体性感覚刺激は可変のマーク−スペース比を含むことができ、被験者の治療中に、
マークは０．５秒〜５秒の範囲内で変化し、スペースは０．１秒〜１秒の範囲内で変化す
る。
この方法は、上記修正音声信号と上記体性感覚刺激との間に固定遅延時間を含めるステ
ップをさらに含むことができる。
この固定遅延時間は、＋／−５０msの領域内にすることができる。
この方法は、聴覚刺激と体性感覚刺激との組合せの、聴覚／体性感覚の脳幹反応、及び
聴覚／体性感覚事象関係の潜在力に基づいて、上記固定遅延時間を設定する。例えば、上
記遅延時間は、体性感覚刺激及び聴覚刺激に応答した被験者からの聴覚脳幹反応及び被験
者の聴覚中間潜時反応に基づくことができる。
上記固定遅延時間は、治療中に可変のランダムな継続時間を有することができる。
この方法は、上記音声信号または上記修正音声信号の振幅が上昇して、正規化したピー
ク振幅の所定割合よりも大きくなると、上記複数の作動信号のスケジュールを決めるステ
ップをさらに含むことができ、この所定割合は０．０５〜０．９５である。
この方法は、所定期間にわたる上記複数の作動信号の数が、同じ主要帯域内の上記修正
音声信号の振幅に比例することができるように、上記複数の作動信号のスケジュールを決
めるステップをさらに含むことができる。
上記聴覚刺激は、第１音声信号成分及び第２音声信号成分を含むことができる。
第１音声信号成分は、５０Hz〜２０kHz、または５００Hz〜４kHzにわたって−３dBの帯
域幅を有する音声を含むことができる。第２音声信号成分は、被験者の注意を維持するた
めのサウンドスケープ、例えば音楽作品または人間の話し言葉の録音を含むことができる
。
第２音声信号成分は被験者によって選択可能にすることができる。
上記音声出力部は、ハイファイ（高忠実度）ヘッドホンまたは患者に近接して配置され
たスピーカーの少なくとも一方、骨伝導トランスデューサ、蝸牛インプラント、インナー
イヤー・ヘッドホンのような耳内音声トランスデューサ、超音波技術による音、または補
聴器、あるいは耳覆い型音声トランスデューサを具えることができる。
この方法は、上記音声出力部の振幅を制御するステップをさらに含むことができる。
聴覚刺激を加えるステップは、刺激をモノラル刺激として被験者に加えること、または
バイノーラル刺激として被験者に加えることを含むことができる。
加える刺激はバイノーラル刺激とすることができ、この方法は、被験者の耳に関連する
聴力プロファイルに応答して、上記バイノーラル刺激の各チャネルを振幅及びスペクトル
の両方について修正するステップをさらに含むことができる。
上記体性感覚刺激は、擬似刺激を含むことができる。
上記体性感覚刺激は、非接触の電磁刺激を含むことができる。
この方法は、体性感覚刺激部を、三叉神経の上顎枝上、下顎枝上、眼枝上、三叉神経の
顎下枝上、副神経上、頸髄神経Ｃ１及びＣ２上に配置するか、あるいは迷走神経に沿って
配置するステップをさらに含むことができる。
この方法は、体性感覚刺激部を、被験者の舌の背側前部領域上、舌の腹側前部領域上、
あるいは歯茎上に配置するステップをさらに含むことができる。
この方法は、ｒＴＭＳ（repetitive transcranial magnetic stimulation：反復経頭蓋
磁気刺激）のような非接触の電磁刺激を、経眼窩的に、上記に挙げた脳神経、あるいは三
叉神経核、蝸牛神経核、または聴覚皮質に加えるステップをさらに含むことができる。
体性感覚刺激部は、蝸牛神経内、蝸牛神経核内、三叉神経核内、聴覚皮質内、または迷
走神経内に埋め込まれるように構成することができる。
上記作動信号は、電気刺激、機械的刺激、または熱刺激の形態にすることができる。
この方法は、治療監視システムを用意するステップをさらに含むことができる。
この治療監視システムは、治療の１つ以上のパラメータを記録するように構成すること
ができ、これらのパラメータは、使用の継続期間、使用の日時、一意的な患者識別用の識
別データ、三叉神経刺激パラメータ及び測定値、音声パラメータ及び測定値、聴覚パラメ
ータと心理音響的パラメータ及び測定値（ＭＭＬ（minimum masking level：最小マスキ
ング音圧レベル）、ＴＬＭ（tinnitus loudness match：耳鳴りラウドネス・マッチ）、
耳鳴りとの一致、ＬＤＬ（low density lipoprotein：低比重リポ蛋白）、ＳＯＡＥ（spo
ntaneous otoacoustic emissions：自発耳音響放射），ＴＥＯＡＥ（transiently evoked
otoacoustic emissions：誘発耳音響放射）、ＤＰＯＡＥ（distortion product otoacou
stic emissions：歪成分耳音響放射）），または誘発された反応の測定値を含むリストか
ら選択可能である。
上記神経障害は、耳鳴り、聴覚過敏、汚染恐怖症、または音声恐怖症を含むことができ
る。
本発明の他の好適例は、聴覚系の神経障害のための治療を実現するようにプログラムさ
れた装置を含み、この装置は：音声出力部を通して聴覚刺激を被験者に加える手段と；同
時に、この聴覚刺激を、刺激器のアレイを具えた体性感覚刺激部上の複数の作動信号とし
て表現する手段とを具え、各刺激器は、複数の作動信号に応答して独立して作動して、体
性感覚刺激を被験者に加えることができる。
この装置は、上記聴覚刺激及び体性感覚刺激を同時に被験者に加える手段をさらに具え
ることができる。
上記聴覚刺激は、５００Hz〜１６kHzからの主要帯域全体にわたる、２ms〜５００msの
複数の単一または複合的なトーンバーストを含むことができる。
これらのトーンバーストは、擬似ランダムに反復することができ、あるいは複合パター
ンとして反復することができる。
上記聴覚刺激は、広帯域スペクトルまたはノイズ状のスペクトルを有することができる
。
上記聴覚刺激は複数のセグメントを含むことができ、各セグメントは１つのタイムフレ
ーム内に１回再生するように構成することができる。
このタイムフレームは、１ヶ月に１回、または６ヶ月毎に１回とすることができる。
上記複数の作動信号は、時間的に変化する出力アレイパターンの列を含むことができ、
各各出力アレイパターンは、離散した期間中に上記アレイに与えられる一組の作動信号を
含むことができる。
上記出力アレイパターンは、ランダムな刺激パターン、または確定的な出力パターンを
含むことができる。
この装置は、上記聴覚刺激と上記体性感覚刺激とを同期させる手段をさらに具えること
ができる。
この装置は、体性感覚刺激を、被験者の治療中に連続して加えるか、あるいは治療セッ
ション中にバースト形式で加える手段をさらに具えることができる。
上記体性感覚刺激は、１秒対１秒のマーク−スペースを用いることができ、１秒対０．
１秒のマーク−スペースを用いることがより好ましく、５秒対０．５秒のマーク−スペー
スを用いることが最も好ましい。
上記体性感覚刺激は、可変のマーク−スペース比を用いることができ、被験者の治療中
に、マークは０．５秒〜５秒の範囲内で変化し、スペースは０．１秒〜１秒の範囲内で変
化する。
この装置は、上記修正音声信号と上記体性感覚刺激との間に固定遅延時間を含める手段
をさらに具えることができる。
この固定遅延時間は、＋／−５０msの領域内にすることができる。
上記固定遅延時間は、治療中に可変のランダムな継続時間を有することができる。
この装置は、上記音声信号または上記修正音声信号の振幅が上昇して、正規化したピー
ク振幅の所定割合よりも大きくなると、上記複数の作動信号のスケジュールを決める手段
をさらに具えることができ、この所定割合は０．０５〜０．９５である。
この装置は、所定期間にわたる上記複数の作動信号の数が、同じ主要帯域内の上記修正
音声信号の振幅に比例することができるように、上記複数の作動信号のスケジュールを決
める手段をさらに具えることができる。
上記聴覚刺激は、第１音声信号成分及び第２音声信号成分を含むことができる。
第１音声信号成分は、５０Hz〜２０kHz、または５００Hz〜４kHzにわたって−３dBの帯
域幅を有する音声を含むことができる。第２音声信号成分は、被験者の注意を維持するた
めのサウンドスケープ、例えば音楽作品または人間の話し言葉の録音を含むことができる
。
第２音声信号成分は、被験者によって選択可能にすることができる。
上記音声出力部は、ハイファイ型のヘッドホンまたは患者に近接して配置されたスピー
カーの少なくとも一方、骨伝導トランスデューサ、蝸牛インプラント、インナーイヤー・
ヘッドホンのような耳内音声トランスデューサ、超音波技術による音、または補聴器、あ
るいは耳覆い型音声トランスデューサを具えることができる。
この装置は、上記音声出力部の振幅を制御する手段をさらに具えることができる。
聴覚刺激を加える手段は、刺激をモノラル刺激として被験者に加える手段、またはバイ
ノーラル刺激として被験者に加える手段を具えることができる。
加える刺激はバイノーラル刺激とすることができ、この装置は、被験者の耳に関連する
聴力プロファイルに応答して、上記バイノーラル刺激の各チャネルを振幅及びスペクトル
の両方について修正する手段をさらに具えることができる。
この装置は、上記バイノーラル刺激の振幅を、ＭＭＬに基づいて動的に調整する手段を
さらに具えることができる。
上記体性感覚刺激は、擬似刺激を含むことができる。
上記体性感覚刺激は、非接触の電磁刺激を含むことができる。
この装置は、体性感覚刺激を、三叉神経の上顎枝上、下顎枝上、眼枝上、三叉神経の顎
下枝上、副神経上、頸髄神経Ｃ１及びＣ２上に配置するか、あるいは迷走神経に沿って配
置する手段をさらに具えることができる。
この装置は、体性感覚刺激部を、被験者の舌の背側前部領域上、舌の腹側前部領域上、
あるいは歯茎上に配置する手段をさらに具えることができる。
この装置は、ｒＴＭＳのような非接触の電磁刺激を、経眼窩的に、上記に挙げた脳神経
、あるいは三叉神経核、蝸牛神経核、または聴覚皮質に加える手段をさらに具えることが
できる。
体性感覚刺激部は、蝸牛神経内、蝸牛神経核内、三叉神経核内、聴覚皮質内、または迷
走神経内に埋め込まれるように構成することができる。
上記作動信号は、電気刺激、機械的刺激、または熱刺激の形態にすることができる。
この装置は、治療監視システムを提供する手段をさらに具えることができる。
この治療監視システムは、治療の１つ以上のパラメータを記録するように構成すること
ができ、これらのパラメータは、使用の継続期間、使用の日時、一意的な患者識別用の識
別データ、三叉神経刺激パラメータ及び測定値、音声パラメータ及び測定値、聴覚パラメ
ータと心理音響的パラメータ及び測定値（ＭＭＬ、ＴＬＭ、耳鳴りとの一致、ＬＤＬ、Ｓ
ＯＡＥ，ＴＥＯＡＥ、ＤＰＯＡＥ），または誘発された反応の測定値を含むリストから選
択可能である。
上記神経障害は、耳鳴り、聴覚過敏、汚染恐怖症、または音声恐怖症を含むことができ
る。
本発明の他の好適例は、聴覚系の神経障害を治療するための聴覚刺激装置を含み、この
聴覚刺激装置は：音声処理部からの音声信号を受信するための入力部と；受信した音声信
号を修正して聴覚刺激を提供するためのプロセッサと；受信した音声信号に基づいて、こ
の聴覚刺激を被験者に加えるための出力部とを具えている。
上記プロセッサは、所定の修正プロファイルに応じて整形されたバンドブースト・フィ
ルタをさらに具えることができ、上記プロセッサは、上記音声信号をこのバンドブースト
・フィルタに通すことによってスペクトル的に修正して、上記聴覚刺激を発生するように
動作することができる。
上記所定の修正プロファイルは、被験者の聴力図の逆特性、または耳鳴りと一致する周
波数に基づくことができ、あるいは、フィルタの中心周波数が被験者の聴力図の最も急峻
なロールオフと一致するように設定することができる。
上記プロセッサは、所定の修正プロファイルに応じて較正されたバンドノッチフィルタ
を具えることができ、上記プロセッサは、上記音声信号をこのバンドノッチフィルタに通
すことによってスペクトル的に修正して、上記聴覚刺激を発生するように動作することが
できる。
上記所定の修正プロファイルは、上記バンドノッチフィルタを較正して耳鳴りのノッチ
周波数にノッチを配置することができるように構成することができる。
上記所定の修正プロファイルは、臨床医が設定することができる。
上記聴覚刺激は、５００Hz〜１６kHzからの主要帯域全体にわたる、２ms〜５００msの
複数の単一または複合的なトーンバーストを含むことができる。
これらのトーンバーストは、擬似ランダムに反復することができ、あるいは複合パター
ンとして反復することができる。
上記聴覚刺激は、広帯域スペクトルまたはノイズ状のスペクトルを有することができる
。
上記聴覚刺激は複数のセグメントを含むことができ、上記聴覚刺激部は、各セグメント
を１タイムフレーム内に１回再生するように構成することができる。
このタイムフレームは、１ヶ月に１回、または６ヶ月毎に１回とすることができる。
上記音声信号は、第１音声信号成分及び第２音声信号成分を含むことができる。
第１音声信号成分は、５０Hz〜２０kHzにわたって−３dBの帯域幅を有する音声を含む
ことができる。
第２音声信号成分は、被験者の注意を維持するためのサウンドスケープ、例えば音楽作
品または人間の話し言葉の録音を含むことができる。
第２音声信号成分は、被験者によって選択可能にすることができる。
請求項２０１〜２０３のいずれかに記載の聴覚刺激部は、第１音声信号成分と第２音声
信号成分とを組み合わせるためのミキサーをさらに具えることができる。
この聴覚刺激装置は、上記音声信号をスペクトル的に修正する手段をさらに具えること
ができる。
上記音声信号をスペクトル的に修正する手段は、フォールオフ周波数と相関のある中心
周波数を有するバンドブースト・フィルタを具えることができる。
上記出力部は、ハイファイ型のヘッドホンまたは患者に近接して配置されたスピーカー
の少なくとも一方、骨伝導トランスデューサ、蝸牛インプラント、インナーイヤー・ヘッ
ドホンのような耳内音声トランスデューサ、超音波技術による音、または補聴器、あるい
は耳覆い型音声トランスデューサを具えることができる。
この聴覚刺激装置は、上記聴覚刺激の振幅を制御するための振幅制御部をさらに具える
ことができる。
上記聴覚刺激は、モノラル刺激を含むことができる。
上記聴覚刺激は、バイノーラル刺激を含むことができる。
この聴覚刺激装置は、関連する耳の聴力プロファイルに応答して、上記バイノーラル刺
激の各チャネルを振幅及びスペクトルの両方について修正する手段をさらに具えることが
できる。
上記神経障害は、耳鳴り、聴覚過敏、汚染恐怖症、または音声恐怖症を含むことができ
る。
本発明の他の好適例は、聴覚系の神経障害を治療するための体性感覚刺激装置を含み、
この体性感覚刺激装置は：音声信号を表現する複数の作動信号を受信するための入力部と
；刺激器のアレイとを具え、各刺激器を、受信した入力に基づいて独立して作動させて、
受信した入力を反映した所定パターンの体性感覚刺激を被験者に加えることができる。
この体性感覚刺激装置は、プロセッサをさらに具え、このプロセッサは、受信した音声
信号に基づいて、複数の作動信号を、時間的に変化する出力アレイパターンの列として発
生するように動作することができ、各出力アレイパターンは、離散した期間中に上記アレ
イに与えられる一組の作動信号を含むことができる。
上記出力アレイパターンは、ランダムな刺激パターン、または確定的な出力パターンを
含むことができる。
上記プロセッサは、上記出力アレイパターンを、受信した音声信号から導出した聴覚刺
激と同期させるように構成することができる。
上記出力アレイパターンは、ランダムなパルス間の期間を有する複数のパルスを含むラ
ンダムな刺激パターンで構成することができる。
上記出力アレイパターンは、ランダム化された複数の独立したパターンを含むことがで
き、上記刺激器のアレイ内の各刺激器は、この出力アレイパターンに応答して独立して作
動させることができる。
各出力アレイパターンは、一意的にすることができる。
上記出力アレイパターンは、同じに複製された複数のランダム刺激パターンを含むこと
ができる。
上記体性感覚刺激は、被験者の治療中に連続して加えるか、あるいは治療セッション中
にバースト形式で加えることができる。
この体性感覚刺激装置は、１秒対１秒のマーク−スペースを用いるように構成すること
ができ、１秒対０．１秒のマーク−スペースを用いることがより好ましく、５秒対０．５
秒のマーク−スペースを用いることが最も好ましい。
この体性感覚刺激部は、可変のマーク−スペース比を用いるように構成することができ
、被験者の治療中に、マークは０．５秒〜５秒の範囲内で変化し、スペースは０．１秒〜
１秒の範囲内で変化する。
上記出力アレイパターンは確定的にすることができ、このパターンは１ms〜２０msのパ
ルス間期間を有し、２ms〜３ms、あるいは１５ms〜２０msのパルス間期間を有することが
好ましい。
上記出力アレイパターンは確定的にすることができ、加える体性感覚刺激は、１フレー
ム当たり少なくとも４つのパルスを含むバーストパターンを有し、パルスの数は、フレー
ム当たり平均２パルスを有するパターンとして変化させることができ、あるいは、このパ
ターンが１フレーム当たり最大８つのパルスを含むことができることが好ましく、パルス
の数は、１フレーム当たり平均４つのパルスを有するパターンとして変化させることがで
きる。
上記出力アレイパターンは確定的にすることができ、加える体性感覚刺激は、１秒当た
り２０〜１００フレームのフレームレートを有することができ、１秒当たり４３フレーム
が好ましい。
上記プロセッサは、受信した音声信号から導出した上記聴覚刺激と上記体性感覚刺激と
の間に固定遅延時間を含めるように動作することができる。
この固定遅延時間は、＋／−５０msの領域内にすることができる。
上記プロセッサは、上記体性感覚刺激と上記聴覚刺激との組合せに応答した被験者から
の聴覚脳幹反応及び被験者の聴覚中間潜時反応に基づいて、上記固定遅延時間を設定する
ように動作することができる。
上記固定遅延時間は、治療中に可変のランダムな継続時間を有することができる。
上記プロセッサは、上記音声信号または上記導出した聴覚刺激の振幅が、正規化したピ
ーク振幅の所定割合よりも大きくなると、上記複数の作動信号のスケジュールを決めるよ
うに動作することができ、この所定割合は０．０５〜０．９５である。
上記プロセッサは、所定期間にわたる上記複数の作動信号の数が、同じ主要帯域内の上
記導出した聴覚刺激の振幅に比例するように、上記複数の作動信号のスケジュールを決め
るように動作することができる。
上記刺激器のアレイは、ランダムな配列にすることができる。
上記刺激器のアレイはラスターパターンに配列することができ、これにより、ラスター
パターン内の各刺激器が、最低周波数のビンから最高周波数のビンまで配列されるように
することができる。
上記刺激器のアレイは、螺旋パターンに配列することができる。
上記刺激器のアレイは１個〜６４個の刺激器を含むことができ、上記刺激は治療刺激と
することができ、３２カ所の刺激部位にすることが好ましく、１６カ所の刺激部位にする
ことがより好ましい。
上記刺激器のアレイは、擬似刺激を被験者に伝えるように構成された追加的な刺激器の
アレイを含むことができる。
この追加的な刺激器のアレイは、少なくとも１つの刺激器を含むことができ、２つの刺
激器を含むことが好ましい。
上記刺激器のアレイは、被験者の舌の中間線の互いに反対側に配置するための、２つの
対称な刺激器のグループを有する分割アレイとして構成することができる。
この体性感覚刺激装置は、被験者上に経皮的または経粘膜的に配置するように寸法決め
された本体の形態にすることができる。
この体性感覚刺激装置は、非接触の電磁刺激を被験者に与えるように構成された本体の
形態にすることができる。
この体性感覚刺激装置は、被験者内に埋め込み可能であるように寸法決めされた本体の
形態にすることができる。
この体性感覚刺激装置は、上顎枝上、下顎枝上、眼枝上、顎下枝上に配置されるように
、あるいは迷走神経に沿って配置されるように寸法決めすることができる。
この体性感覚刺激装置は、被験者の舌の背側前部領域上、舌の腹側前部領域上、あるい
は歯茎上に配置されるように寸法決めすることができる。
この体性感覚刺激装置は、非接触の電磁刺激を経眼窩的に、蝸牛神経核または聴覚皮質
に加えるように構成することができる。
この体性感覚刺激装置は、蝸牛神経内、蝸牛神経核内、三叉神経核内、聴覚皮質内、ま
たは迷走神経内に埋め込まれるように構成することができる。
上記体性感覚刺激は、電気刺激、機械的刺激、光刺激、または熱刺激の形態である。
本発明の他の好適例は、聴覚系の神経障害を治療するに当たり使用される装置を含み、
この装置は刺激発生部及び体性感覚刺激部を具え；刺激発生部は、音声信号を分析して複
数の作動信号を発生し、さらにこの音声信号をスペクトル的に修正して、被験者に伝達す
るためのバイノーラル修正音声信号を発生するように動作することができ、上記音声信号
は第１成分及び第２成分を含み、第１成分は広帯域またはホワイトノイズ（白色雑音）成
分を含み、第２成分は、５００Hz〜１６kHzの範囲内の聴覚の主要帯域をカバーする２ms
〜５００msの周期の複数のトーンバーストを含み、上記複数の作動信号は、上記音声信号
の第１成分及び第２成分の少なくとも一方を表現し；上記体性感覚刺激部は刺激器のアレ
イ及び入力部を具え、各刺激器は独立して作動して体性感覚刺激を修正音声信号と共に被
験者に与えることができ、入力部は、複数の作動信号を刺激発生部から受信して、個別の
作動信号を所定パターンでアレイ内の個別の刺激器に指向させる。
上記刺激発生部は、上記音声信号を表現する上記複数の作動信号と、上記バイノーラル
修正音声信号との間に遅延時間を導入するようにさらに構成することができる。他の好適
例は、聴覚系の神経障害を治療する方法を含み、この方法は：音声信号を分析するステッ
プであって、この音声信号は第１成分及び第２成分を含み、第１成分は広帯域またはホワ
イトノイズ成分を含み、第２成分は、５００Hz〜１６kHzの範囲内の聴覚の主要帯域をカ
バーする２ms〜５００msの期間の複数のトーンバーストを含むステップと；上記音声信号
を表現する複数の作動信号を発生して、アレイをなす刺激器を独立して作動させて電気触
覚の体性感覚刺激を被験者に加えるステップと；上記音声信号をスペクトル的に修正して
、被験者に伝達するためのバイノーラル修正音声信号を発生するステップとを含み；上記
体性感覚刺激と上記修正音声信号とを同時に被験者に与え；上記音声信号を表現する上記
複数の作動信号と上記バイノーラル修正音声信号との間に遅延時間を導入する。
以下、本明細書中に説明する技術の種々の非限定的な実施形態を、特に以下の図面を参
照しながら説明する。
本発明によるシステムを示す図である。 本発明の一態様による口内装置を示す図である。 本発明の一実施形態によるマイクロコントローラ構成を示す図である。 本発明による分割アレイ型のレイアウト例を示す図である。 本発明による単一アレイ型のレイアウト例を示す図である。 本発明の一態様による電気触覚刺激パターンの概略を示す図である。 本発明の実施形態による、マイクロコントローラで実現されるシステムの図例である。 本発明の実施形態による、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示し、バイノーラル・チャネルのうちの１つを、分割アレイ型刺激器技術における使用向けに変える方法を例示する図である。 本発明の実施形態による、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示し、バイノーラル・チャネルのうちの１つを、分割アレイ型刺激器技術における使用向けに変える方法を例示する図である。 本発明の実施形態による、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示し、バイノーラル・チャネルのうちの１つを、分割アレイ型刺激器技術における使用向けに変える方法を例示する図である。 本発明の実施形態による、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示し、バイノーラル・チャネルのうちの１つを、分割アレイ型刺激器技術における使用向けに変える方法を例示する図である。 本発明の実施形態による、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示し、バイノーラル・チャネルのうちの１つを、分割アレイ型刺激器技術における使用向けに変える方法を例示する図である。 本発明の実施形態による、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示し、バイノーラル・チャネルのうちの１つを、分割アレイ型刺激器技術における使用向けに変える方法を例示する図である。 本発明の実施形態による、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示し、バイノーラル・チャネルのうちの１つを、分割アレイ型刺激器技術における使用向けに変える方法を例示する図である。 本発明の実施形態による、実行した臨床試験に応答し、１０週間の治療期間にわたる治療に応答した実績を示す図である。 本発明の実施形態による治療の方法を示す図である。 本発明の実施形態による聴覚−体性感覚のマッピングの概略図である。 本発明の実施形態による聴覚−体性感覚のマッピングのタイミング図である。
図面の詳細な説明
上述した技術の態様、並びに追加的な態様を、以下により詳細に説明する。上記技術は
この関係に限定されないので、これらの態様は、個別に、全部一緒に、あるいは２つ以上
の任意の組合せで用いることができる
本発明は、聴覚刺激と体性感覚刺激とを組み合わせて、聴覚系の神経障害の症状を改善
する。聴覚系の神経障害は、例えば、耳鳴り、聴覚過敏、汚染恐怖症、または音声恐怖症
を含む。単なる便宜上、以下の例では耳鳴りを参照するが、説明するシステムはいずれの
障害にも拡張することができることは明らかである。本発明による、図１に示すシステム
例は、刺激発生部１０１またはコントローラ、及び体性感覚刺激部１０２を含む。コント
ローラは、音声信号を入力として受信して、この音声信号を表現する複数の作動信号を発
生する。複数の作動信号は体性感覚刺激部１０２に伝達される。コントローラ１０１は、
治療される被験者に伝達するための、対応するバイノーラル修正音声信号も発生する。修
正音声信号の伝達は、図１に示すようにヘッドホンまたは音声トランスデューサを用いて
実行することができる。図１ではシステムの一部として示しているが、これは一例に過ぎ
ず、システムはヘッドホンなしで提供することができる。このヘッドホンは耳覆い型ヘッ
ドホンとして示しているが、例えば、患者に近接して配置したスピーカー、骨伝導トラン
スデューサ、蝸牛インプラント、インナーイヤー・ヘッドホンまたは補聴器のような耳内
音声トランスデューサ、超音波技術による音、あるいは耳覆い型音声トランスデューサの
ような他の音声伝達メカニズムを用いることができることは明らかである。好適な実施形
態では、図１に示すヘッドホンが、２０Hz〜２０kHzの−３dB周波数応答、及び＞９０dB
のダイナミックレンジを有するステレオ音声を伝達するように構成されている。
聴覚刺激及び体性感覚刺激は、ほぼ同時に患者に伝える。この刺激伝達は、聴覚刺激と
体性感覚刺激との間に（＋／−５０msまでの）固定遅延時間を導入している。その代わり
に、聴覚刺激と体性感覚刺激との間に（＋／−５０msまでの矩形（一様分布）の確率密度
関数で、あるいはガウス（正規）分布の確率密度関数については２０msまでの標準偏差で
）ランダムに変化する遅延時間を導入して、治療セッションの経過全体にわたって広範囲
のレイテンシ（待ち時間）をカバーすることができる。
体性感覚刺激部
好適な実施形態では、体性感覚刺激部は「tonguetip（舌先：登録商標）」と称される
口内装置（ＩＯＤ：intra-oral device）である。図１のＩＯＤは、治療を受けている被
験者の舌の先端（背側前部領域）に配置されるように寸法決めされている。しかし、この
装置は、被験者の神経障害の治療に関係する神経を刺激することができるあらゆる部位上
に配置することができることは明らかであり、例えば次の部位に配置することができる：
・経費的に、例えば：
i. 頬（三叉神経の上顎枝）上
ii. 顎（三叉神経の下顎枝）上
iii. 額（三叉神経の眼枝）上
iv. 首（三叉神経の顎下枝）上
v. 耳／耳介（迷走神経）上
vi. 唇（三叉神経の下顎枝）上
vii. 肩及び首（副神経、頸椎神経Ｃ１及びＣ２）
・経粘膜的に、
i. 舌の背側前部領域（三叉神経の舌部の下顎枝）
ii. 舌の腹側前部領域（舌下神経）
iii. 歯茎（三叉神経の上顎枝）
・非接触で、但し電磁刺激（例えば、反復経頭蓋磁気刺激（ｒＴＭＳ））のみに当てはま
る
・上記の通り（経皮的な部位及び経粘膜的な部位の両方）または
・三叉神経核
・蝸牛神経核
・聴覚皮質
・埋め込み可能
・上記の通り（経皮的な部位及び経粘膜的な部位の両方）または
・蝸牛／聴覚神経
・蝸牛神経核
・三叉神経核
・聴覚皮質
・迷走神経
図１に示す実施形態では、体性感覚刺激部を「tonguetip（舌先：登録商標）」と称し
、これは口内装置（ＩＯＤ）である。図１に示す構成は第１実施形態に関するものであり
、刺激発生部はＩＯＤから離れた制御部１０１の所に配置されている。以下の例では、こ
の構成をＭＢ１と称する。ＭＢ２と称する代案の構成では、刺激発生部をＩＯＤ１０２の
局所に配置することができ、例えばマイクロコントローラまたは他のプログラマブルな装
置を用いて刺激を発生する。
ＩＯＤまたは体性感覚刺激発生部は、刺激器のアレイ１０２２を含み、各刺激器を独立
して作動させて、体性感覚刺激を修正音声信号と同期させて被験者に加えることができる
。ＩＯＤをコントローラ１０１によって制御するＭＢ１の構成では、各刺激器または電極
を駆動するために、アレイ内の刺激器毎に比較器（コンパレータ）が必要であることは明
らかである。ＭＢ２の構成では、上記マイクロコントローラが電極または刺激器を直接駆
動するように構成され、このマイクロコントローラ及びサポート構成要素はプリント回路
基板１０２１上に配置することができる。この構成は、構成部品点数、従ってコストを最
小にする。図２に示すＰＣＢ（printed circuit board：プリント回路基板）１０２１及
びアレイ１０２２は、成形体１０２３内に封入することができる。一実施形態では、封入
体がオーバーモールド（外側被覆）である。こうした成形工程は射出成形工程に適してお
り、従ってＩＯＤのコストを最小にする。ＩＯＤを封止するために、ＩＯＤを封止するた
めのオーバーモールドの前に、例えばパリレンＣコーティングをＰＣＢに塗布することが
できることは明らかである。パレリンは、化学気相成長（化学蒸着）によって塗布される
疎水性ポリマー・マイクロフィルムである。パレリンダイマー（二量体）は、６９０℃で
気化してモノマーに変換される。次に、このモノマーを真空チャンバに導入し、ここでモ
ノマーは室温でポリマー・コーティングを形成する。１２〜１５μmのパレリンＣ層を塗
布することは、ＩＯＤを封止して、ＰＣＢＡへの唾液浸入、毒素の浸出、吐き出し、及び
被験者による摂取に関連するリスクを軽減する。
ＭＢ２構成におけるＩＯＤアレイの刺激を用いて強い知覚または感覚を発生するために
は、少なくとも５Vのピーク駆動電圧が必要になり得る。好適なマイクロコントローラの
構成を図３に示す。マイクロコントローラ３０１は１６ビットのマイクロコントローラで
あるが、８ビットまたは３２ビットのマイクロコントローラ、ＦＰＧＡ（field programm
able logic array：フィールド・プログラマブル・ロジックアレイ）、カスタムチップ、
等とすることもできる。このマイクロコントローラは、刺激器アレイ内の各個別の電極を
駆動するように構成された複数の入力端子及び複数の出力端子３０２を含む。これらの電
極はステンレス鋼電極とすることができる。電極を駆動する各線路は、直流が被験者に流
れることを防止するための容量素子３０３を当該線路上に有する。
ＭＢ１の構成では、ＩＯＤの電圧入力端子に供給される電源は、アレイから遠隔（リモ
ート）のコントローラまたは刺激発生部によって供給される。代案のＭＢ２構成では、Ｉ
ＯＤがコントローラによって給電される場合、ＩＯＤ内自体には追加的な調整回路を必要
とせず、従ってＩＯＤのための構成部品コスト及び要求が低減される。局所的なデカップ
リング容量（図示せず）をＭＣＵ（microcontroller unit：マイクロコントローラ・ユニ
ット）の電源レール上に設けて、電極駆動のスイッチングによる最悪の場合の過渡現象に
対して給電することができる。提案する構成では、ＭＣＵ３０１は、ＧＰＩＯ（general
purpose input-output：汎用入出力）から電極に至る駆動線路上の直列コンデンサ３０３
を通して各電極を駆動する。この構成は、刺激器の小さい部分集合のみを任意の所定瞬時
に作動するように駆動することを促進し、これにより他のすべての電極が刺激電流の戻り
経路として機能することを可能にする。
ＩＯＤは、コントローラから取り外し可能にすることができ、あるいはコントローラと
一体にすることができる。ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：universal serial b
us）を、随意的にカスタムのオーバーモールドと共に、あるいは他のコネクタを、コント
ローラへの接続用に設けることができる。こうした他のコネクタは、非医療機器とのイン
タフェースでなくてもよい。粘膜との接触を行う、封止１０２３内の電極アレイをマスク
し、これにより電極−粘膜の境界面はコーティング工程によって悪影響されない。このマ
スキング材料は生物適合でなければならないことは明らかである。上述したパレリンＣは
化学的に不活性であり生物適合である。
本明細書中では口内として説明しているが、適切なアレイは２つ以上のアレイで構成す
ることができることは明らかである。これらのアレイは別個の装置内に含めることができ
、例えば首の後ろ側（頸背部、後頸部）に配置することができ、あるいは顔の一方の側（
頬）とその反対側に分割することができる。追加的な実施形態では、体性感覚刺激部が、
少なくとも２つの刺激器（図面中には図示せず）を含む第２アレイも具えている。これら
の刺激器は配列をなし、上記刺激器のアレイに対して配置され、擬似刺激を被験者に伝え
るように構成されている。こうした擬似刺激は追加的な刺激チャネルを含み、これらの刺
激チャネルはある効果の感覚を患者にもたらすように構成可能であるが、治療刺激の一部
ではない。これらの刺激チャネルの目的は、第１アレイによって伝えられる主たる刺激が
知覚可能でないか弱く知覚される場合のためである。上記擬似刺激は、患者が知覚する感
覚を改善するか増加させるために活性化することができる。さらに、こうした能力は、「
偽の」治療が必要である臨床試験を手助けする。こうした擬似刺激は単一の刺激または２
つの刺激チャネルで実現することができるが、任意数の刺激チャネルを活用することがで
きる。ある構成では、擬似刺激があらゆる聴覚刺激と同期する。さらに、擬似刺激は治療
刺激に比べて低いデューティサイクルを有することができる。さらに、擬似刺激は事実上
ブロッキング（遮断）にすることができる。
代案の実施形態では、上記擬似刺激を、ＩＯＤ１０２によりあらゆる追加的刺激なしに
生じさせることができる。このことは、擬似刺激を時間的に治療刺激と多重化することに
よって実現される。このシナリオでは、治療セッションの継続時間の少なくとも９０％に
わたって治療刺激を伝えつつ、有意な刺激知覚を患者に与えるためには、最大１０％のマ
ーク：スペース比が必要である。
被験者の聴覚刺激に適した音声信号の設計における主な制約は、以下の表１中に提示す
る。
第１例（ＭＢ１）では、２つの音声トラック、即ち、前景の広帯域音響としてのRelax
With Nature（自然での安らぎ）による「Forest Raindrops（森の雨だれ）」、及びReinb
ert de Leeuwの演奏によるエリック・サティー（Erik Satie）の「グノシエンヌ（Gnossi
ennes）」を選定した。ミキシングは次のように実行した：両音声トラックを１６ビット
、４４．１kHzの”.wav”ファイルに抽出して−０．１dBに正規化した。Waves L3圧縮器
を両者に対して、−１２dBの閾値設定値、ディザーなし、他の設定値はデフォルトで用い
ることができる。サティーの振幅は１８dBだけ低減し、（遠くから来る音楽の幻想を強調
するために）追加的なリバーブ（残響）を適用し、次にForest Raindropsと−１dBの全体
ゲインでミキシング（混合）して、ミキシング中の飽和を回避した。結果的なミキシング
音声は、１６ビット、４４．１kHzの”.wav”ファイルとしてエクスポートする前に、３
０分に切り詰めて、クレッシェンドの短いリード（導入部）及びデクレッシェンドのリー
ドアウト（余韻）を付けた。
代案の例（ＭＢ２）では、２つの音声トラックを選定して含め、これらは、前景の広帯
域音響としてのRelax With Natureによる「Forest Raindrops」、及びThrese Fahyの演奏
によるエリック・サティーの「グノシエンヌ」及び「ジムノペディ（Gymnopedies）」で
ある（出願人は、これらの作品を演奏することをThrese Fahyに依頼し、これらの作品は
、RTE Radio Studio 1において２０１５年１月７日及び８日にスタインウェイ社のグラン
ドピアノで演奏されて録音された）。ミキシングは次のように実行した：両音声トラック
を１６ビット、４４．１kHzの”.wav”ファイルに抽出して（最初の設定の音声ミキシン
グにおいて適用した−１dBの全体ゲイン低減を事前補償するために）−１dBに正規化した
。Waves L3圧縮器を両者に対して、−１２dBの閾値設定値、ディザーなし、他の設定値は
デフォルトで使用した。
Figure 2021166752
音声トラックの次の４つのバージョンを作成した：
・サティーを−１２dBの振幅でミキシングした
・サティーを−１５dBの振幅でミキシングした
・サティーを−１８dBの振幅でミキシングした
・ミキシング音声中に音楽成分はない。
結果的なミキシング音声は、１６ビット、４４．１kHzの”.wav”ファイルとしてエク
スポートする前に、３１．５分に切り詰めて、クレッシェンドの短いリード（導入部）及
びデクレッシェンドのリードアウト（余韻）を付けた。
上記のファイルは例に過ぎず、聴覚刺激が上述した設計基準を満たす限り、聴覚刺激の
他の組合せを実現することもできることは明らかである。上述したシステムは、多様なフ
ァイルのうちの１つを選択する能力を有することもできる。これらのファイルは被験者が
選択可能にすることができる。
音声入力の決定に続いて、追加的な聴覚刺激のフィルタリング（フィルタ処理）を実現
することができる。大部分の耳鳴り患者は１つ以上の周波数における聴力損失を患い、耳
鳴りは、患者の聴力損失と同側に関連することが最も一般的である。最高度の聴力損失及
び／または患者の耳鳴りと一致する周波数の周波数帯域内に追加的な聴覚刺激が存在する
ことを保証するために、関連する周波数帯域の補償を促進するためのブーストフィルタを
実現する。
フィルタリングの制約は次のことを含む：
・装置を患者に適合させる際に臨床医が設定可能な中心周波数を有すること、利用可能
な設定周波数の集合（２５０、５００、７５０、１０００、１５００、２０００、３００
０、４０００、６０００、８００００、１００００、１２５００Hz、等）は、標準的な高
周波聴力計によってもカバーされる。
・中心周波数における音声のゲインを１２dBだけ上昇させること（このため、標準的な
双二次フィルタの実現を用いることができる）。
・中心周波数の半分の（中心周波数に比例する）固定のブースト帯域幅を有すること。
従って、一組のフィルタが構成可能である。上記の制約の集合を満足するために、これ
らのフィルタは以下の表２のように構成可能である（この例は、ＭＢ２の構成を表す）。
ＭＢ１の構成における聴覚刺激フィルタリングも同様であり、但し１０kHz及び１２．
５kHzの帯域は利用しなかった、というのは、その時には標準的な聴力計しか使用しなか
ったからである（聴覚評価は８kHzまで行った）。
上記のフィルタは例に過ぎず、この場合、実現を容易にするように、そして実現するた
めの低い処理能力向けに設計されている。これらのフィルタは、音声入力をスペクトル的
に修正して、聴力プロファイル中の不足部分を補償する。例えば、患者の聴力図によって
決まるフォールオフ周波数に関連する中心周波数を有するバンドブースト・フィルタを適
用することによって、上記不足部分を補償する。バンドブースト・フィルタは、患者の聴
力図の最も急峻なロールオフに応じて較正することができ、バンドブースト・フィルタは
、中心周波数に合わせて正規化すれば０．５〜１．５オクターブの半値帯域幅、及び少な
くとも１２dBのブースト（強調）の大きさを有する。
その代わりに、上記フィルタは、被験者の同側耳における聴力図の逆特性に基づいて較
正することができ、上記フィルタは、少なくとも３０dBの不足部分を補償し、５００Hz〜
１６kHzの範囲内で動作可能であるように構成することができる。被験者の聴力損失をよ
り良好に補償する他のフィルタ実現例を実現することができることは明らかである。
Figure 2021166752
聴覚刺激の方法
必要な信号処理装置と結合されたハイファイ耳覆い型ヘッドホンの使用は、ヘッドホン
がユーザ／患者によって広く受け入れられること、及びヘッドホンが患者に提供する高度
な快適性により、本発明による聴覚刺激伝達の適切な方法であることは明らかである。特
定の状況では、補聴器、近接したスピーカ、及び蝸牛インプラントを含む他のトランスデ
ューサを使用することが好ましいことがある。次の表は、他のトランスデューサが必要に
なり得るシナリオを概説する。
Figure 2021166752
本発明によれば、体性感覚刺激をＶ脳（三叉）神経に伝える多数の方法のうち、電気刺
激（一般に電気触覚刺激、ＥＴＳ（electro-tactile stimulation）と称される）を、次
の理由で実現する：
・電気刺激は非常に多用途である。
・電気刺激のタイミング、振幅、トポグラフィー、及び伝達モード（電圧対電流のモード
）を制御することによって、神経脱分極（減極）の高度な制御が可能である。
・体性感覚刺激を電気的に変換する装置は（例えば電気機械的な変換方法に比べて）費用
効果的に製造することができる。
体性感覚刺激の他の方法を用いることもでき、例えば次のものである：
・（例えば、振動ピンのアレイによる）振動変換
・（例えば、電子的なブライユ（Braille：点字）ディスプレイと同種の、力を制御され
るピンのアレイによる）力変換
こうした方法は、例えば電気刺激が実現可能でない状況で用いることができる。
・刺激の効果をｆＭＲＩ（functional magnetic resonance imaging：機能的磁気共鳴画
像法）と同時に評価する必要のある研究調査中
・電気刺激のレベルが高過ぎる（過剰刺激）か否か、あるいは低過ぎる（閾値未満の刺激
）か否かを確認することができない状況
こうした状況は、ＭＯＡ（mechanism of action：作用機序）が主に皮質下レベルにあ
る場合に特に該当し、電気刺激の最適レベルは、実際には、（知覚が皮質レベルに生じる
ので）知覚可能であるレベルよりも低い。こうした状況は、電気刺激の周波数が高過ぎて
、標的の神経繊維を脱分極が一定の状態に保つ（但し、錯感覚効果により知覚はまだ生じ
ている）場合、あるいは、電気刺激の振幅が高過ぎて、活電状態の電極に隣接した電極下
の電界強度により標的でない神経繊維が脱分極する場合にも該当する。機械的刺激は、高
過ぎでも低過ぎでもないレベルに容易に設定することができる、というのは、患者が訴え
る知覚の量的レベルが、皮質下構造を通る神経インパルスの度合いに比例するからである
。
本発明の実施形態によれば、体性感覚刺激を舌の背側前面に加える。舌は、経皮的電気
刺激を協調する、補給される電解液（唾液）で被覆された粘膜面であることは明らかであ
る。さらに、舌の背側前面は、人体中で最高の体性神経密度のうちの１つを有し、その結
果、体性感覚の人体模型において不釣り合いに大きな表現を有する。神経疾患を治療する
ための、現存する多数の神経調節技術（例えば、耳鳴りの治療のための迷走神経刺激（De
Ridder, Dirk, et al., “Safety and efficacy of vagus nerve stimulation paired w
ith tones for the treatment of tinnitus: a case series”, Neuromodulation: Techn
ology at the Neural Interface 17.2 (2014): 170-170）（非特許文献１））によるのと
は異なり、舌はあらゆる外科的介入なしに刺激することができる。
三叉神経の舌枝は舌の前面に分布する。三叉神経と、蝸牛神経核のような中心聴覚構造
との間には、重要な解剖学的及び機能的結び付きが存在することが、研究によって実証さ
れている。
しかし、本明細書中では舌の背側前面を参照して説明しているが、他の刺激部位、特に
三叉神経、迷走神経、またはＣ１／Ｃ２神経の種々の枝の経皮的刺激を可能にする刺激部
位を用いることができる。
バイモーダル神経調節システムを実現することに関する主要なパラメータのうちの１つ
は、表現される信号帯域幅のパラメータである。例えば、聴覚刺激の情報レート（伝達速
度）は非常に高速に設定することができる、というのは、人間の聴覚装置は非常に複雑な
音を復号化することができるからである。
複雑な聴覚信号の知覚符号化は、最先端の知覚符号化アルゴリズム（例えば、ＡＡＣ（
adaptive audio coding：適応音声符号化）、Ｖｏｒｂｉｓ／ＯＧＧ）を利用した際でも
、１６ビットのダイナミックレンジ、１２kHzの帯域幅（２４．０５０kHzのサンプリング
レート、約５０Hzから１２kHzまでの８オクターブの範囲をカバーする）については、６
４kbit/s（キロビット／秒）以上の高忠実度しか達成することができない。
後に説明するように、舌に対する電気刺激による振幅についての知覚符号化のダイナミ
ックレンジは、０を含むおよそ９レベル（デジタル的には４ビットの情報で表現すること
ができる）であり、動作の周波数範囲は５００Hz〜８kHz（４オクターブに及ぶ範囲）で
ある。
従って、高情報量の刺激のためには、最低８kbit/s（＝６４キロビット×(４／１６)ビ
ット×(４／８)オクターブ）の等価な情報を体性感覚領域内に符号化する必要がある。
音声−体性感覚のマッピング
音声と体性感覚刺激との間のいくつかの種類のマッピングが可能であり、その一部を表
４に記載する。ＭＢ１及びＭＢ２は、必要な周波数分解能（バーク（Bark）尺度による主
要帯域、下記参照）及び結果的な実現の効率が限られているので、高い時間分解能及び低
い周波数分解能を有するスペクトル変換を用いる。音声−体性感覚刺激の時間的マッピン
グ及びスペクトル的マッピングは共に、高い有効性の確率を最大にする。
Figure 2021166752
スペクトル・マッピング
スペクトル情報は、次のものを含むいくつかの方法で体性感覚情報にマッピングするこ
とができる：
・ＥＴＳ信号のパルス位置符号化。
・ＥＴＳ信号のパルス振幅符号化。
・トノトピー（周波数局在）マッピング−１つの電極が各周波数領域に割り当てられてい
る。
ＭＢ１及びＭＢ２はトノトピー・マッピングを使用し、（異なる周波数が有毛細胞刺激
のトノトピー拡散を生じさせる）蝸牛内に発生するものと同種である。この関係では、聴
覚刺激を離散した周波数ビン数として分析し、各周波数ビンはアレイ内の多数の電極のう
ちの１つに割り当てられ、加齢に関係する聴力損失及び騒音によって誘発される聴力損失
において一般に影響を与えられる周波数範囲をカバーする（大部分の場合には、自覚的な
耳鳴り音は、患者のディップ周波数（騒音によって誘発される聴力損失）またはロールオ
フ周波数（加齢に関係するか中毒性難聴に関係する感覚神経的な聴力損失）に近い周波数
帯域内に発生する
ことが、研究によって示されている）。
電極の空間的配置
２つの別個な、電極の空間的配置を考え、表５に示すように、各々が他方に対する利点
を有する。ＭＢ１については、２０１２年の臨床試験で用いたように、単一アレイの方法
を用いた。この単一アレイの方法はＭＢ２の構成にも使用可能であるが、ＭＢ２は分割ア
レイの構成を利用するように構成することもできる。
Figure 2021166752
体性感覚刺激−スペクトル符号化
ハードウェア設計において可能な電極の数は有限であることを考えれば、スペクトル符
号化は、各電極が特定の周波数ビンにマッピングされるようになる。適切な分割、及びこ
れらの周波数ビンがカバーする範囲は、システムの設計にとって極めて重要である。
周波数ビンの間隔について、次の４つの可能な選択肢が考えられる。
・線形（リニア）
・対数的（２を底とする）
・知覚的（例えばメル（Mel）尺度）
・バルク尺度（主要帯域に基づく）
線形のスペクトル符号化
線形尺度（リニアスケール）を用いたスペクトル符号化は最適ではない、というのは、
人間の聴覚系のどの部分も、ピッチ（音の高さ）にせよ振幅にせよ、線形尺度で動作しな
いからである（人間の知覚は、音の高さ及び大きさ共に対数尺度である）。人間の聴覚の
こうした重要な範囲全体に及ぶピッチを表現するに当たり、線形尺度は極めて不十分であ
り、その結果、聞こえる範囲内の高い方の周波数は低い方の周波数よりも非常に不釣り合
いな重み付けになる。
（底２の）対数的なスペクトル符号化
対数尺度は、特に聴覚刺激が高調波のある音楽を含む場合に、線形尺度よりも適してい
る。しかし、対数尺度は、（（聴覚）場所説（Place theory）によれば）特に（知覚的尺
度の方がより適切である）高い方の周波数では、蝸牛の生理機能と非常に良好には整合し
ない。しかし、１つの利点は、あらゆる音楽成分中の和音または高調波が電極のパターン
と合うのに対し、（メルまたはバルク尺度のような）知覚的尺度によれば、不協和音のみ
が電極のパターンと合う。
知覚的（メル尺度の）スペクトル符号化
人間の周波数範囲を表現するための最も一般的な知覚的尺度は、メル尺度（ピッチが知
覚的に互いに等距離になる尺度）である（Stevens, Stanley S., “On the psychophysic
al law”, Psychological review 64.3 (1957): 153（非特許文献２）；Stevens, Stanle
y S., and John Volkmann, “The relation of pitch to frequency: A revised scale”
, The American Journal of Psychology (1940): 329-353（非特許文献３））。メル尺度
は、人間に対する心理音響的実験に基づき、尺度における結果的なステップはピッチが等
距離であるものと判断される。メル尺度は（底２の）対数尺度に対して線形ではなく、こ
のため、単一または複合的なトーン内の高調波は、特に高い方の周波数では、メル尺度に
よる間隔をおいた周波数ビンと合わない。
バルク尺度（心理音響的な主要帯域）
人間の周波数範囲を表現するためのより一般的でない尺度は、バルク尺度（ピッチが知
覚的に互いに等距離になる尺度）である。（Wicker, Eberhard, “Subdividion of the a
udible frequency range into critical bands (Frequenzgruppen)”, The Journal of t
he Acoustical Society of America33 (2) (1961): 248（非特許文献４））。メル尺度の
ように、バルク尺度は人間に対する心理音響学的実験に基づき、尺度における結果的なス
テップはピッチが等距離であるものと判断される。しかし、メル尺度とは異なり、人間の
聴覚の主要帯域内のみに整然と分割される（主要帯域は可聴周波数の帯域であり、この帯
域内では、聴覚マスキングによって第２トーンが第１トーンの知覚と干渉する）。
本明細書中に説明する実施形態によれば、ＭＢ１及びＭＢ２の実施形態は、（分割アレ
イの設計におけるように）利用可能な電極が限られている際には、周波数ビン分けがバル
ク尺度の主要帯域に基づき、（単一アレイの設計におけるように）電極数の制限がより小
さい際には（底２の）対数尺度に基づく。
体性感覚刺激のスペクトル・ビンの制限
（システムの複雑性、利用可能な電極数の意味での）利用可能なリソースの最も効率的
な利用を行うために、周波数ビンが広がる範囲または限界を考慮する必要があった。最高
周波数から始めて、８kHz以上で試験を実行すると、聴力損失なしで耳鳴りのある個人の
事例は非常にまれである（Salvi, R. J., Lobarinas, E. & Sun, W., (2009), “Pharmac
ological Treatments for Tinnitus: New and Old”, Drugs of the Future, 34, 381-40
0（非特許文献５））。従って、ＭＢ１及びＭＢ２の構成の両方について、上限は８kHzに
制限した。低い方の周波数は、感音性の聴力損失（先天性、ＮＩＨＬ（noise induced he
aring loss：騒音性難聴）、老人性、中毒性で誘発された聴力損失）を患う人口の１パー
セントのコーナー周波数として選定し、この周波数は５００Hzである（Congenital cytom
egalovirus (CMV) infection & hearing deficit (Fowler, Boppana) 2005, Fowler; CMV
A Major Cause of Hearing Loss in Children (2008), http://www.cdc.gov/nchs/data/
series/sr11_011acc.pdf （７ページ、図５））。
周波数ビンの構成
分割アレイ型刺激器（舌の正中線で分割される）については、そして本明細書中に説明
する実施形態によれば、最低１６×２個の電極（３２個の電極）を必要とする。上記の制
約（５００Hz〜８kHzの範囲内にある全部の主要帯域をカバーする）によれば、（バルク
尺度によれば）次の周波数ビンが必要になる：
５７０ ７００ ８４０ １０００ １１７０ １３７０ １６００ １８５０ ２１
５０ ２５００ ２９００ ３４００ ４０００ ４８００ ５８００ ７０００。
分割アレイの設計に対応することができるように、３２個の電極のサイズの電極アレイ
をＭＢ１の設計用に選定した。刺激器の右側と左側に不感帯を含めることができる。この
ことを図４に示す。舌の背側前部領域は、空間分解能及び感度が最高であり、２mmのグリ
ッド間隔上に３２個の電極を容易に収めることができる。単一アレイの設計については、
全３２個の電極を利用するために、周波数間隔を減少させて１オクターブ当たり８つの帯
域が存在するようにし、これにより、必要な周波数範囲を、関心のある周波数範囲全体に
わたって、対数的に均等な間隔をおいた３２個の帯域に分割する。周波数ビン間の一定の
高調波関係を維持するために、周波数ビンは（底２の）対数尺度上で等距離に分割可能で
ある。これらの制約（８kHzの最高周波数、１オクターブ当たり８つのビン、及び最低周
波数のビンはおよそ５００Hz）の範囲内で、次の周波数ビン[Hz]が必要になる：
５４５ ５９５ ６４８ ７０７ ７７１ ８４１ ９１７ １０００ １０９１ １
１８９ １２９７ １４１４ １５４２ １６８２ １８３４ ２０００ ２１８１ ２
３７８ ２５９４ ２８２８ ３０８４ ３３６４ ３６６８ ４０００ ４３６２ ４
７５７ ５１８７ ５６５７ ６１６９ ６７２７ ７３３６ ８０００。
これらの周波数は（ＩＯＤの電極側から見て）図５に示すようにマッピングされ、これ
らのマッピングは共に、ＭＢ１及びＭＢ２の構成の両方において用いるのに適したマッピ
ングである。図に示すように、聴力損失に関係する耳鳴りのある患者において最も典型的
に影響を受ける周波数（最高周波数）は下から２行に置かれ、これら２行は舌先に最寄り
の領域に対応し、このため最高の体性感覚神経繊維密度である。
神経調節、知覚及び錯感覚
体性感覚刺激は、経粘膜的または経皮的な刺激（ＥＴＳ）とすることができる。神経調
節の観点から、作用機序（ＭＯＡ）が脳の皮質下領域に基づく場合、体性感覚神経繊維を
脱分極させる作用は、装置が有効であるために十分であり得る、というのは、この神経繊
維の脱分極は、脳内の皮質下構造のうちの１つ以上に達する神経スパイクを生じさせるは
ずであるからである。しかし、体性感覚神経を脱分極させることは、知覚を生じさせるた
めに必ずしも十分でなく、従って、刺激を有効にするために知覚が不可欠であるものと仮
定することはできない。
一方、（知覚的観点から）ＭＯＡが主として皮質レベルにある場合、患者が治療用の刺
激を有効であるように知覚することがほぼ確実に不可欠である。
ＭＯＡが皮質下レベルだけであっても、表６中に概説する理由で、患者が刺激を知覚す
ることができることが重要であることは明らかである。
電気触覚刺激による知覚の２つの主要なメカニズムは次の通りである：
１．侵害受容器及び機械的受容器を刺激する神経繊維の直接的な刺激、振動感覚、圧覚
、または痛覚のいずれかを生じさせる。
２．神経繊維の過度の刺激、これにより、神経繊維を一定またはほぼ一定の脱分極状態
に維持して、錯感覚効果（「しびれ感覚」として一般に知られている、基礎神経パルス列
の阻害により生じる感覚）を生じさせる。
知覚される刺激を理論だけから推定することは非常に困難である、というのは、ＥＴＳ
の知覚のメカニズムはとても多数のパラメータ（振幅、パルス幅、パルス反復度、等、詳
細は以下を参照）に従うからである。文字通りに利用可能な有意なデータが既に存在して
も、知覚される刺激の強度レベルに関係するパラメータの値が生体内の検査に基づくこと
が不可欠である。
Figure 2021166752
本発明を実現するに当たり、２０１２年の臨床試験での使用の前に、ＭＢ１の構成を用
いて生体内検査を実行して、その間にデータを電子的に収集した。ＭＢ２構成に対しても
、追加的な生体内検査を、設計及び臨床評価プロセスの一部として実行した。
体性感覚刺激の振幅制御
次のものを含む、患者母集団の神経感応性、伝導性、及び知覚的特性に影響を与える物
理的及び遺伝的要因の自然変異に対応するためには、広範囲の振幅制御が不可欠である。
・被験者の年齢
・電極が接触する粘膜表面の乾燥度
・粘膜表面の流体中のイオン濃度
・上被層の相対的厚さのような遺伝的及び物理的変異
・中期的及び長期的適応
従って、感度変化を補償するためには、刺激の強度を患者毎に調整することができるよ
うな刺激振幅制御の方法を含めることが必要である。この振幅は患者の直接的制御下にお
くことができ、これらの装置は刺激を検出して、例えば制御装置１０１上での制御を調整
することによって、その強度を快適なレベルに調整することができる。
好適な実施形態では、本明細書中に説明するシステムが刺激振幅制御部を含み、これに
より刺激の強度を患者毎に調整することができる。次のものを含む刺激パラメータの値を
制御することによって、知覚される刺激強度を変化させることができるいくつかの方法が
存在する：
１．次のいずれかを変化させることによる、個別の刺激パルスのエネルギー
○パルスの電圧／電流の大きさ
○パルスの幅
○パルスの極性（正極性対負極性）
２．同時性の多感覚ウィンドウ（聴覚−体性感覚については一般に５０ms程度）内に連
続するパルスの数
強度（パルス幅／パルス振幅及び連続するパルス数）制御の残りの方法のうちで、刺激
の振幅を高い時間分解能で変化させて刺激の有効帯域幅を増加させるために使用されるも
のは、パルスの数である。
ＭＢ１の構成の振幅制御
現在のＭＢ１の構成では、こうした広範囲の刺激振幅制御は、電気触覚パルスの電圧を
変化させることとした。このことは、ＥＴＳ駆動回路への供給電圧の制御しか必要としな
いことにより、装置のコスト及び複雑性を限定する。
広範囲の刺激振幅制御のために必要な最小数のステップは、次の２つのパラメータによ
って記述される：
・人間の舌の背側前部領域に対する電気刺激の振幅識別のための丁度可知差異
・患者母集団全体にわたる、舌の背側前部領域に対する電気刺激による知覚強度の標準偏
差
舌の背側前部領域の電気触覚刺激の全体のダイナミックレンジは、１７．３９dB（ＳＤ
（standard deviation：標準偏差）＝２．３dB）であることが判明し、ダイナミックレン
ジは、不快感の閾値における強度と知覚の閾値における強度との差として定義される。こ
の範囲内の対応するＪＮＤ（just-noticeable difference：丁度可知差異）は、平均のダ
イナミックレンジの１２．５％であることが判明しており、このため、８つの異なる振幅
レベル（１ステップ当たり２．４dB）を、知覚の閾値と不快感の閾値との間に識別するこ
とができるが、知覚範囲の特定部分については、１ステップ当たり１．５dBまで低くする
ことができる。
これに加えて、知覚閾値の範囲は、実験における８人の被験者全員にわたって１０dBだ
け変化した。１．５dBの低い方のステップサイズを採れば、要求される範囲（１７．３９
dB＋１０dB）全体をこのステップサイズで分割することは、最低限必要な１８ステップを
生じさせる。
従って、ＭＢ１の設計では、１８個の広範囲の刺激振幅レベルが存在するが、一段高い
基底値における０でない最低レベルを伴う（というのは、ＭＢ１の装置に対する内部の精
神物理学の実験中には、検査した５人の被験者全員について、最低のエネルギーレベルが
知覚の閾値を下回ったからである）。
ＭＢ１上のパルスは一定の幅（１７．７μs）とし、電圧は（患者の制御下で）振幅設
定値に応じて変化させ、即ち、刺激駆動回路は電圧モード制御に基づかせた。利用した電
圧レベルは、結果的な電圧−秒の積（脱分極に至る可能性）と共に、以下の表に詳述する
。
ＭＢ２の構成の振幅制御
現在のＭＢ２の構成では、電極の設計及び経済的制約が、広範囲の振幅を調整する方法
の枢軸をもたらし、広範囲の振幅は、主にパルス幅を変化させる（そして、より制限され
た範囲全体にわたってパルス電圧振幅を維持する）ことによって制御される。
体性感覚電極駆動回路に加えるこうした変更は、電極駆動回路を制御装置から口内装置
に移す必要性に起因する。このことの必要性は、ＭＢ１における受動的なＩＯＤが、当該
ＩＯＤから制御装置に至る３２本のコアケーブルを必要としたことから生じる。こうした
ケーブル及びそれに関連するコネクタのコストは非常に高く、構成の信頼性及び柔軟性が
最適を下回る。ＭＢ２の設計において、電子駆動回路を制御装置からＩＯＤに移すことは
、より低コストかつより高信頼性の製品を生じさせる。
ＭＢ２は、低コストのマイクロコントローラ・ユニット（ＭＣＵ）に基づき、ＭＣＵの
出力端子は電極に直接、容量結合されている。こうした電子駆動回路の変更は、ＭＢ２に
おける駆動電圧レベルを４．３５V（従って、４．２Vのリチウムポリマー電池から低コス
トのブースト・コンバータ（昇圧変換器）を用いる）〜５．８５V（ＭＣＵの最大限界電
源電圧の絶対値のすぐ下）に制限することを必要とするのに対し、ＭＢ１では、駆動電圧
レベルが３Vから１１Vまで調整可能である。このことは、ＭＢ２の設計におけるパルス幅
の範囲を増加させて、パルス電圧の範囲の変化を補償することを必要とする。特に、ＭＢ
２における刺激のＭＢ１の構成に対する等価性を維持するためには、最大の刺激振幅設定
値におけるパルスエネルギーレベルが、少なくとも同じ知覚的強度を自覚的に生み出すこ
と、及びより低い刺激レベルが少なくとも同じくらい低い知覚的強度を自覚的に生み出す
ことを仮定することを必要とする。
ＭＢ２の構成用のＥＴＳ刺激パターンンの設計
上記の制約を前提とすれば、ＥＴＳのパルス・プロファイル用に、可能性のある２つの
候補が存在する：
１）電極毎に、１フレーム当たり１つのパルス・スロットを使用し、パルスのパルス幅
を、広範囲の刺激の振幅及び動的な振幅レベルの関数として変化させる。
２）ＭＢ１の構成におけるように、電極毎に、１フレーム当たり８つのパルス・スロッ
トを使用し、広範囲のパルス幅設定値に応じてパルス幅を変更する。
選択肢１の場合、最大パルス幅は、
２３．２１９６ms／３２電極＝７２５．６μsとなる。
このパルス幅は、現在のハードウェアがサポートするにはとても長過ぎる、というのは
、電極と直列のＤＣ阻止用コンデンサのサイズには物理的限界があるからである（現在、
その限界は約１００nFである）。１００μsよりも長いパルス幅は、１００nFの直列コン
デンサをパルスの終点までに２０％以上放電させることになり、従って、１００nsがパル
ス幅の現実的な上限である。また、より長いパルスは、電極下の電解の副産物に起因する
、粘膜表面の刺激及び感作の恐れを増加させる、というのは、パルスの第１位相が長くな
るほど、パルスの第２位相（逆極性の位相）によって無効化される電解反応の副産物がよ
り少なくなるからである。
これに加えて、エネルギーの観点からは、１００μsのパルスは、（ＤＣ阻止用コンデ
ンサの効果を無視すれば）ＭＢ１の構成で使用する１７．６μsのパルスよりも大幅に大
量のエネルギーを伝えるはずである。
上記の選択肢２）で進めれば、３２個の電極毎に８つのパルスをフレーム周期内に押し
込む必要がある。
この要求は、ＭＢ１における最低振幅設定値と同じ電荷注入を実現するための、最低の
（０でない）パルス幅を設定することである。
ＭＢ１では、電圧−秒の積が１７．７μs×３V＝５３．１Vμsであった。
従って、ＭＢ２では、４．３５Vに設定された電圧により、必要な最低パルス幅はＰＷm
in＝５３．１Vμs／４．３５V〜＝１２μsとなる。
上記の注記に示すように、ＭＢ２における最大パルス電荷は、ＭＢ１におけるよりも高
くする必要があり、６６％高い値を用いた。このことは、ＰＷmax＝Ｖmax(MB1)×ＰＷMB1
×１．６６／ＶMB2＝１０．９V×１７．７μs×１．４／４．３５V〜＝７８μsと一致す
る。
実際には、非常に高い刺激感応性を有する患者に対応するために、１２μsのレベルを
下回る２つのステップを追加し、残りの数（１５個）のステップ数は７８μsに延長して
、わずかに指数関数的な曲線を有する。
ＥＴＳのパルス幅は、以下の表中に提示するように、いくつかの（ＭＢ１の１８ステッ
プの範囲をカバーするための合計１８個の）離散した設定値に修正することができる。Ｍ
Ｂ２の装置を用いた患者（ｎ＝１２０）からのフィードバックに基づいて、３つの例では
、レベルを最大に設定しても、患者が体性感覚刺激を弱くしか知覚することができない状
況が存在した。こうした患者の要求を満たすために、追加的な３ステップを上端に含めて
範囲を拡張する。これらの追加的なステップは、パルス幅を最大の７８μsに保ちつつパ
ルス電圧を（４．３５vから４．８５Vまで、５．３５Vまで、５．８５Vまで）増加させる
ことによって提供される。以下の表では、これらの追加的なステップを太字で強調する。
パルス幅は、患者の直接的な制御下におかれる。例えば、パルス幅は、制御装置１０１
上の刺激振幅制御ボタン（例えば、上／下ボタン対）を押すことによって調整することが
できる。
Figure 2021166752
ＭＢ１と比べて同様な刺激強度をＭＢ２において実現するために必要なパルス幅を確認
するために、ＭＢ２のＥＴＳの生体内検査を、Ｖpeak（ピーク電圧）＝４．３５V、直列
のＤＣ阻止用コンデンサＣs＝４７μF、及び直径１mmの円形断面の（ＳＵＳ）３１６Ｌ電
極で実行した。これらの設定値により、コンデンサＣsの端子間電圧は、パルス周期の終
端までに、被験者全員の平均値が１．３５Vだけ増加する。従って、伝達される電荷ｑ＝
ＣＶ＝４７μF×１．３５V＝６３．５nCである。これらの検査は大人１０人（男性５人、
女性５人、平均年齢４２歳）に対して行い、その結果は次の通りであった：
・知覚可能な最小パルス幅は１０μs（５μs〜１５μsの範囲）であった。
・強い感覚を引き出すために必要な最小パルス幅は５０μs（３５μsから６５μs）であ
った。
これらの結果は、ＭＢ２の設計において用いた刺激振幅調整の範囲と一致する。
体性感覚刺激の動的な振幅制御
体性感覚刺激の動的な振幅制御は、当該体性感覚刺激を導出可能な聴覚刺激の相対振幅
を符号化する手段として使用可能である。このことは、体性感覚刺激の情報レートを、当
該体性感覚刺激を導出した聴覚刺激の情報レートとより厳密に一致することができるほど
大幅に増加させることを促進することは明らかである。
実現することができる情報レートの増加は、本質的に人間の舌の体性感覚刺激が知覚さ
れるダイナミックレンジによって制限される。
人間の舌のＥＴＳについての以前の研究は、一般的な知覚のダイナミックレンジが、最
小の知覚の閾値から不快感のない最大限のレベルまでで１７．３９dB＋／−２．３dBのオ
ーダーであることを示している。振幅識別用の丁度可知差異（ＪＮＤ）の平均値は約２．
４dBであることが判明している（Lozano, Cecil A., Kurt A. Kaczmarek, and Macro San
tello, “Electrotactile stimulation on the tongue: Intensity perception, discrim
ination, and cross-modality estimation”, Somatosensory & motor research 26.2-3
(2009): 50-63（非特許文献６））。従って、近くのダイナミックレンジ全体を表現する
ために必要なものは、（０を含まない）８つの離散した振幅ステップだけである。
触覚刺激の知覚的振幅を修正することができる３つの方法の各々を表９に詳述する。
Figure 2021166752
パルスカウント数制御の方法
パルスカウント数制御は、実際には、単に任意の所定電極上の電気パルス数を任意の所
定フレーム内で変化させることによって実現可能である。このことは、バースト中の離散
したパルスの数またはカウント数に相当し、バーストは分析フレーム長よりも短い。フレ
ームの継続時間が感覚間統合の期間（触覚の同時性の期間）以下である限り、パルスは神
経繊維を脱分極させるのに十分な幅であり、パルスどうしは十分な間隔をおき（即ち、ニ
ューロンは次のパルス前に間に合うように再分極することができ）、知覚される刺激の振
幅は、６または７個のパルスまでのパルス数に比例する（Kaczmarek, Kurt, John G. Web
ster, and Robert G. Radwin, “Maximal dynamic range electrotactile stimulation w
aveforms”, Biomedical Engineering, IEEE Transactions on 39.7 (1992): 701-715（
非特許文献７））。
音声周波数成分の体性感覚刺激への時間的変換
図８〜１４は、聴覚刺激と体性感覚刺激との間の変換を例示する役目を果たすが、周波
数ビンの数（ｎ）及び量子化した振幅レベルの数（ｑ）の意味で一般化している。
これらの図は、バイノーラル・チャネルの一方を、分割アレイ型の刺激器トポロジにお
ける使用向けに変える方法を例示する。ＭＢ１及びＭＢ２において使用する単一アレイ型
の刺激器トポロジについては、変換の前に左耳と右耳の音声チャネルをミキシング（混合
）する（ヘッドホンを介した患者への伝達用に、音声はステレオとして保つ）。
ほんの一例として、１つの電極（この場合、周波数ビン番号３に対応する電極番号３）
のみについて、パルスパターンを例示する。
上記の要求により、ＭＢ１及びＭＢ２用に共に実現可能な聴覚−体性感覚の変換プロセ
スは、次のように要約される：
・治療セッション全体用のステレオ音声信号（一般に３０分の音声）をまず
○左チャネルと右チャネルとを合計することによってモノラルに変換し、次に単一アレ
イの実施形態向けに正規化するか、あるいは、
○分割アレイの実施形態については、モノラルに変換せずに音声を正規化する、
・次に、結果的な音声を、フレームの継続時間ｔpの２倍に相当する継続時間ｔwの、複数
のオーバーラップする区間（セクション）に分割する。
・次に、ブラックマン・テーパリング（Blackman tapering）（ウィンドウ（窓））関数
を、音声区間の各々に適用する。
・次に、時間→周波数変換を、ウィンドウをかけた音声区間の各々について計算して、周
波数領域信号を生成する。
○ＭＢ１及びＭＢ２については離散フーリエ変換が使用可能であるが、代案の実施形態
では、ガンマトーン（gammatone）フィルタまたはウェーブレット変換を用いることがで
きる。
・結果的な周波数領域の信号を、所定の周波数ビンにより（例えば、以上で概説したバル
ク尺度の主要帯域により）分析して、ｎ個の強度値のアレイを生成し、各強度値は、個別
の周波数ビン毎の、周波数領域の信号の振幅に対応する。
・治療セッション全体にわたる信号の全体集合中のピーク値により、強度値のアレイを正
規化し、これにより、周波数ビン毎に強度値を最大レベルに正規化する。
・結果的な正規化した強度値をさらに量子化して、ｑ個の離散したレベルにする。
・結果的な量子化信号を、これらの信号を用いて各フレーム周期ｔp内で（個別の電極に
マッピングされた）周波数ビン毎にパルス数を制御することができるような方法で記憶す
る
こうした変換を実際に実現するためには、ＭＢ２及びＭＢ１において用いられるいくつ
かのパラメータ値を選定しなければならす、これらのパラメータ値は次のものを含む：
・フレーム周期ｔp
・パルススロット期間ｔps、これも最大のＥＴＳパルス幅ｔpwを記述する。
・音声のサンプリングレート（標本化速度）Ｆs
次節は、ＭＢ１及びＭＢ２の装置用にこれらのパラメータ値を定義する基になる理由付
け、制約、及び計算を詳述する。
最適な時間分解能の計算
音声から触覚刺激への変換の最適な時間分解能を計算する際に考慮するべきいくつかの
要因が存在する。これらの要因の多くは、以上の節で既に明らかにしており、これらを以
下の表中に概説する：
Figure 2021166752
＊Geffen, Gina, Virginia Rosa, and Michelle Luciano, “Sex differences in the
perception of tactile simultaneity”, Cortex 36.3 (2000): 323-335（非特許文献８
）
＊＊Burgess, PR T., and E. R. Perl, “Cutaneous mechanoreceptors and nocicepto
rs ”, Somatosensory system. Springer Berlin Heidelburg, 1973. 29-78（非特許文献
９）
表１０
Figure 2021166752
これに加えて、他のいくつかの要因が、聴覚−体性感覚のマッピングを制約し、これら
の要因は次のものを含む：
・電気触覚刺激電極（ＩＯＤの電子部品）の性質及び設計
・これらの電極が、ファラデー（感応）作用に代わるガルバニック（電流）作用による大
幅な浸食が入り込む前に許容することができる最大のパルスエネルギーレベル
・利用可能な１パルス当たりの電圧またはエネルギー（電子設計トポロジーの関数）
・体性感覚刺激を導出することになる元の音声刺激の音声サンプリングレート
代案の聴覚−体性感覚マッピングを図１７及び１８に示す。
電極トポロジー
ＭＢ１及びＭＢ２の構成の両方において、電極トポロジーは多数の考慮事項に応じて構
成する。電極の総数を低減し、駆動電子回路の複雑性を軽減するために、ＭＢ２及びＭＢ
１は、同じ電極が戻り経路電極としても機能するように設計する。換言すれば、専用の戻
り電極は必要でなくなり、むしろ、すべての電極を、活性電極は別として、特定の時点で
統合型の戻り電極として機能するように構成する。
このことの１つの結果は、オーバーラップする（同時の）パルスの余地がより少ないこ
とであり−理想的な刺激パラダイム（規範）はオーバーラップしないパルスを有すること
であり、即ち、特定の時点で常に１つの電極しか活性でないことである。このことは、他
のすべての電極を刺激電流の戻り経路として構成することができることを保証し、合計３
２個の電極では、３１個が戻り経路用に存在する。
このことは、最高の電界強度を活性電極の直下に生じさせ、この電界強度の一部分は隣
接する（戻り）電極の下にある。刺激のエネルギーレベルが適正に設定されている際には
、活性電極の周りに小さく広がる領域内の神経繊維だけが活性化される。しかし、刺激の
エネルギーレベルが高過ぎる場合、隣接する電極下の神経繊維を刺激する可能性が存在す
る。
時間分解能の計算
パルススロット
音声データとの同期を維持するために、１つ考慮事項は、体性感覚パルスが音声サンプ
ルと同じ時間分解能、即ち１／４４１００s（２２．６μs）で発生するべきである、とい
うことである。このことに対応するために、時間軸を期間ｔpsの「パルススロット」に分
割する。
検証実験により、２２．６μsのパルス幅は、低い駆動電圧でも、舌の先端にある感覚
神経を興奮させるのに十分過ぎることが判明している。しかし、検証中に、結果的な電気
触覚パルスの数が、非常に強い、時として不快な感覚を与えたことも判明している。
パルススロット間隔に下限を置く他の制約または考慮事項は、神経の脱分極期間（２ms
）に関係する。２５％のヘッドルームを許容すれば、そして使用可能にするべき３２個の
電極が存在するので、関連するパルススロットを広げて、２．５msの脱分極期間全体をカ
バーすることができる。従って、最小のパルススロット期間は２．５ms／３２＝７８μs
にするべきである。次に高い期間の値も音声のサンプリングレートの倍数である９０．７
μsであり、この値は４つの音声サンプル毎にパルススロットを生じさせる。従って、パ
ルススロット期間はｔps＝４／４４１００＝９０．７μsとなる。
実際には、パルススロット間にいくらかのむだ時間が存在する必要がある、というのは
、これらのパルスを発生するマイクロコントローラがいくらかのオーバーヘッドを有する
からである。０．５ＭＩＰＳ（mega instructions per second：１秒当たり１００万個の
命令）で動作する低コストの１６ビットＭＣＵでは、パルススロット期間ｔps＝９０．７
μsの際でも、７８μsまでのパルス幅が可能であることが実験的に検証されている。従っ
て、こうしたｔpsの選定は、ＩＯＤ内のＭＣＵが低コストかつエネルギー効率的であるこ
とを要求するＭＢ２における使用に適している。
フレーム周期の計算
フレーム周期を計算するに当たり、次の制約または考慮事項を考慮に入れる。各フレー
ムは、８つのパルス（動的な振幅）×３２個の電極×パルススロット期間（９０．７μs
）を収容することができなければならない。従って、フレーム周期は
ｔp＝ｎ×ｑ×ｔps＝３２×８×９０．７μs＝２３．２１９ms
となり、ここに、
ｔp＝フレーム周期
ｎは電極の数（３２）
ｑは、振幅を量子化した振幅ビンの数（８）である。
所定のフレーム期間内のパルススロット毎に３２個のパルスが発生するので、任意の所
定電極上のパルス間の期間は
ｔipp＝ｔps×ｎ＝９０．７０３μs×３２＝２．９ms
の最小値となる。
この値は、２msの公称の再分極期間よりも大きく、従って、任意の所定電極上の後続す
るパルスは、神経繊維が前の脱分極に続いて再分極するのに十分な時間を有して初めて発
生するという重要な要件を満足する。
パルススロットのタイミング
上記のパラメータ値に基づいて、触覚パルスの時間パターンを生成する。１フレーム当
たり合計２５６個のパルススロットが存在する。各電極は、図６に図示する利用可能なタ
イムスロットの部分集合を割り当てられている。この図は、単一フレーム（フレーム０）
、及び後続フレーム（フレーム１）について、パルススロットのパターンを概略的に示す
。
任意の所定フレーム内にある電極が活性に設定されるスロットの総数は、当該フレーム
内のその周波数の振幅によって決まる。例えば、振幅レベルが２であれば、その電極用の
最初の２つのスロットが活性に設定され、残りは不活性に保たれる。図６に示す例では、
電極番号１、２、及び３２毎に８つのパルスが存在する。
ＥＴＳパルス形態論
ＭＢ１及びＭＢ２の構成は、図１４中の「パルス細部Ｂ」に図示するように、擬似二相
の正極性（正が先行する）パルスを用いることは明らかである。
擬似二相パルスは、方形波電圧源を、活性電極に至る直列コンデンサと共に用いて発生
する。コンデンサ端子間の正味電荷は合計すれば常に０になるので（理想的なコンデンサ
は直流に対して無限大のインピーダンスを有する）、パルスは事実上二相である。このた
め、最小の電解生成物が電極／粘膜表面の境界面に生成されることになり、これにより、
電極の完全性を維持して、患者に対する感作または反復を最小にする。
正極性パルスによる生体内実験の結果は、負極性パルスよりもむしろ正極性パルスに対
する知覚の閾値の大幅な低減を実証した。従って、正極性パルスは、本明細書中に説明す
る実施形態により実現されるが、そのように制限されない。
ＥＴＳパルスモード制御
電気刺激については、２つの主要な方法が存在し、即ち次の通りである。
・電圧モード制御
・電流モード制御
各方法の相対的な利点及び欠点を表１２に概説する。
Figure 2021166752
多数のシナリオでは電流モードの方が好ましくても、舌の粘膜表面を刺激することの必
要性により、次の理由で電圧モード制御の方が好ましいことは明らかである：
・例えば、電極が一時的に粘膜表面との接触を断ち、電圧がそれを補償すべく増加し、電
極が再び接触すると、電流モード制御ループが再び安定化する前に、より高い電圧が初期
の「ショック」を生じさせるシナリオでは、「驚愕」の弊害の恐れが低減される。
・一定の電解液（唾液）が得られることが、安定した電気的境界面を生じさせて、電流モ
ード制御の必要性を部分的に相殺する。
・３２チャネルの電流モード制御回路のコスト及び複雑性は、電圧モード制御回路と比べ
て大幅である。
刺激パルスの電流モード制御
本明細書中に説明するＭＢ１及びＭＢ２の構成では、刺激は電圧モード制御であるもの
と仮定するが、電流モード制御を用いることもできることは明らかである。５０μsのパ
ルス幅での生体内検査に基づけば、４７μFの直列阻止コンデンサ上の電圧は、全ユーザ
にわたる平均値で、０Vから１．３５Vに増加した。従って、必要な電流は、
・Ｉ＝ＣｄＶ／Ｔ，ｄＶ〜＝１．３５V×４７μF／５０μs＝１．２７mA
となる。
従って、電圧モード制御の代わりに一定の電流モード制御を用いるならば、１．２７mA
の定電流を用いるべきであり、電圧は６V〜１２Vのどこかに制限される。
このシナリオにおいてもたらされる電荷の範囲は、
Ｑ(最大)＝Ｉ×Ｔmin（Ｔの最小値）＝１．２７mA×５μs＝６．３５nC
から
Ｑ(最小)＝Ｉ×Ｔmax（Ｔの最大値）＝１．２７mA×７８μs＝９９nC
までである。
ＭＢ２及びＭＢ１の構成用に提案した構成に関係して上述した音声−体性感覚のマッピ
ングに伴う潜在的欠点は、体性感覚刺激に変換する際に、特に高い方の周波数では、聴覚
事象の大きな一時的不鮮明化が存在し得るからである、というのは：
・全周波数帯域について、分析ウィンドウが２３．２msに固定され、
・（ＤＦＴ（Discrete Fourier Transformation：離散フーリエ変換）を計算する前のウ
ィンドウ関数の適用を満足するために）分析ウィンドウ内に５０％のオーバーラップが存
在し、
・聴覚事象の振幅を単一パルスではなくパルス列にマッピングし、従って、聴覚事象から
導出される体性感覚事象を、２．５msのパルス間の間隔で８パルスまでの期間に広げる（
即ち、２０msまでの継続時間のウィンドウ全体にわたって広げる）ことができる、
からである。
実際に、このことは、高周波数の聴覚事象と相互に関連するものを、対応する体性感覚
事象の最初のパルスに対して＋／−１１msまで時間的にシフトさせることを生じさせ、こ
の時間シフトは、短縮された正規分布を有する。
代案の変換を以下に概説し、この変換は、各周波数帯域を、当該帯域の中心周波数に応
じた速度で分析して、即ち、各周波数帯域を異なる速度で分析して、結果の一時的な不鮮
明さを低減することによって、標準的なフーリエ分析の時間分解能−周波数分解能のトレ
ードオフ限界から抜け出す。
以下の図１８及び１９は、この代案の変換の、高位の概略ブロック図及びタイミング波
形である。
この概略図は、変換におけるｎ個の周波数チャネルのうちの２つだけを示し、分割アレ
イ型構成の一方の側のみについて示す。
聴覚刺激構成要素（スペクトル修正及び振幅調整に関係するメカニズムを含む）は、以
上に詳述したＭＢ１及びＭＢ２の構成用と同じであるので、この図には示さない。
タイミング図は、ｎ個のチャネルのうちの１つについて代表的なタイミングを示す。２
つの分析フレームを例として示し、第１フレームは、体性感覚パルスを発生させるのに十
分なエネルギーが、関連する周波数帯域内に存在するシナリオを示すのに対し、第２フレ
ームに存在するエネルギーは不十分であり、従って体性感覚パルスは発生しない。
バンドパス（帯域通過）フィルタは、バルク尺度の主要帯域幅による中心周波数及び帯
域幅を有するように設計されている。この関連では、ガンマトーン・フィルタバンクが適
している、というのは、フィルタ応答が蝸牛内の基底膜の応答と厳密に一致するからであ
る。
このアルゴリズムは次のように動作する：
・変換すべき音声信号を、体性感覚チャネル（周波数ビン）毎に１つの分枝の、ｎ個の異
なる分枝に分割する。
・この信号はバンドパス・フィルタを通過し、このバンドパス・フィルタの中心周波数は
、バルク尺度の主要帯域の中心周波数の所にあることが好ましい。
・次に、この信号を整流する（即ち、絶対値を計算する）。
・次に、整流した信号を期間ｔf[x]にわたって積分して、この期間内の信号のエネルギー
を計算する。
・積分した信号（Ｉout[x]）を、比較器（コンパレータ）において閾値レベルThreshold[
x]と比較し、一旦、積分信号の大きさが閾値よりも高くなると、比較器の出力はハイに遷
移し、その逆も成り立つ。
・Ｄ型フリップフロップを用いて、比較器の出力（Ｃout[x]）、及び２つのパルススロッ
ト・タイミング信号PulseSet[x]（パルスセット）及びPulseReset[x]（パルスリセット）
に基づいて体性感覚パルスを発生し、パルススロットが始まる瞬時（即ち、PulseSet[x]
信号がハイに遷移する瞬時）に比較器の出力がハイである場合のみに、パルスが発生する
。
タイミング信号IntReset[x]（内部リセット）、PulseSet[x]、及びPulseReset[x]は次
のように構成する：
・位置的に互いに隣接した電極に関連するパルススロット内にオーバーラップが存在しな
い（このことは、電極に与えられるどのパルスも、すべて、電流戻り経路として利用可能
な、その電極に隣接した電極を有することを保証するためである）。
・この実現の１つのバージョンでは、（ＭＢ１及びＭＢ２の場合のように）パルススロ
ット内にオーバーラップは全く存在せず、この場合、１つを除いたすべての電極が戻り電
流経路の役目を果たすことができる。
・この実現の他のバージョンでは、パルススロット内にオーバーラップが存在するが、
位置的に互いに隣接しない電極に行くパルスのみに関して存在する。実際には、最大２つ
〜４つの刺激パルスを、こうした非隣接の要件に反しないでサポートすることができる。
・分析期間（フレーム周期ｔp）は、体性感覚の不応期よりも大きくなければならない（
分析期間は１ms〜２．５msのオーダーにすることができ、実際値は生体内実験によって明
確にしなければならない）。このことは、前のパルスに続いて標的の神経繊維が再分極し
きる前に、後続のパルスが発生する可能性を回避するためである。
・分析期間（フレーム周期ｔf[x]）も、聴覚フィルタのインパルス応答時間よりも大きく
するべきである。例えば、ガンマトーン・フィルタを用いる場合、インパルス応答時間は
、フィルタの中心周波数の約１０サイクル分で表すことができ、従って、分析期間はこれ
よりも大きいはずである。
・分析期間（フレーム周期ｔf[x]）は、聴覚フィルタのインパルス応答時間よりも実質的
に大きくするべきでないこともある、というのは、このことは、変換の時間分解能を無用
に犠牲にするからである。しかし、高い方の周波数帯域については、不応期がこのことに
関して制限的要因となるものと予期される。
・所定分析ウィンドウ内の積分の期間を最大にするためには、PulseSet[x]信号が、分析
ウィンドウの終点のできる限り近くで発生するべきである（例えば、次の分析ウィンドウ
が始まる前にパルスＱ[x]が完了するのに十分な時間をまだ残して発生する、但し、パル
スが次の分析ウィンドウ期間内まで継続することも実現可能である）。
・分析ウィンドウは、時間的に連続させるか、あるいはオーバーラップさせることができ
る。分析期間ｔf[x]が不応期の２倍よりも大きい、低い方の周波数帯域については、ウィ
ンドウがオーバーラップすることが好ましい、というのは、このことは、これらの帯域内
の時間分解能を向上させるからである。分析期間が不応期の２倍未満である高い方の周波
数帯域では、分析ウィンドウが時間的に連続することが好ましい。以下のタイミング図は
、分析ウィンドウが時間的に連続する例のみを示す。
聴覚刺激と体性感覚刺激との間の広範囲の遅延時間は、（体性感覚刺激が聴覚刺激に先
行する必要がある場合には）患者に対する音声信号上に遅延時間を設定することによって
、あるいは、聴覚刺激が体性感覚刺激に先行する必要がある場合には、体性感覚信号線（
Ｑ[x]）内に遅延線を含めることによって設定することができる。
上記変換は、アナログ領域内でもデジタル領域内でも実現することができる、というの
は、デジタル・シグナル・プロセッサ（デジタル信号処理装置）を必要とする要素がシス
テム内に存在しないからである。しかし、関連する電子部品コストを低減するためには、
変換をデジタル領域内で実現する方が好ましいことは明らかである。
タイミング信号IntReset[x]、PulseSet[x]、及びPulseReset[x]、ここにｘ∈｛０：ｎ
−１｝は、小さいジッタを伴って発生させなければならず、このため、この実現はデジタ
ル実現により適している。
こうした変換は、オフラインでもオンラインでも実現することができ、オフラインはＭ
Ｂ２の構成の場合である。前者の利点は、実現が低電力であり、システムを携帯用に具体
化するに当たり電池寿命を延ばす。システムのＭＢ２の構成は、こうした変換をソフトウ
ェア変更のみで実現するようにプログラムすることができる。
こうした代案の構成の好適な装置では、以上に概説した制約を満足しつつ、上記に挙げ
た周波数ビン（フィルタ）毎にｓ通りの最適な分析ウィンドウ長を以下に示す。この例で
は：
・再分極期間が２．５msであるものと仮定し、従って、結果的な変換は、この時間が経過
するまでは同じ電極上に後続するパルスを出力しない。
・選定したフィルタはガンマトーン・フィルタであり、その中心周波数は、ＭＢ２の分割
アレイ型構成において利用されるバルク尺度の主要帯域と同じである。この場合、ガンマ
トーン・フィルタは、関連するフィルタ中心周波数の１０周期分の長さに切り詰められる
。
・分析ウィンドウ長はフィルタ周波数に応じて変化するが、最小の再分極期間の整数倍に
設定される。このことは、パルスの時間的配列を、パルスがオーバーラップする要件を満
足する（上記参照）ようにすることができることを保証する。
・分析ウィンドウのシフト（即ち、分析ウィンドウが分析ステップ毎にシフトする周期）
は、不応期以上であり、かつフィルタの中心周波数の２．５周期分よりも大きくなるよう
に設定する。
表１３の例に見られるように、上記変換の時間分解能は、音声周波数が増加するに連れ
て増加する。この時間分解能は、利用中の体性感覚モダリティの最小の再分極期間のみに
よって、あるいは低い方の周波数については、フィルタのインパルス応答時間長によって
制限される。特定の環境では、この再分極期間を１ms以下にすることができ、このことは
、高い方の周波数帯域については、上記の例において実現されるよりも更に高い時間分解
能を促進する。
Figure 2021166752
概説
本発明によるシステムの概要を図７に示す。上述した２つの音声入力は中央処理装置、
即ちＣＰＵ（central processing unit）７０５によってサンプリングされて、上述しし
たように体性感覚刺激に変換される。ＣＰＵは、組込みマイクロコントローラ、ＦＰＧＡ
、個人用計算装置（電話機、タブレット、ＰＣ（personal computer：パーソナル・コン
ピュータ）等）のようなあらゆる計算装置とすることができることは明らかである。一旦
、変換が完了すると、結果的なデータをローカルメモリ、例えばマイクロＳＤ（Secure D
igital：セキュア・デジタル）カード７０６に記憶して、後続する処理セッション用に音
声を再変換しなければならないためのエネルギーを節約することができる。他のメモリデ
バイスを用いることができることは明らかである。ＣＰＵは、音声を体性感覚刺激に変換
して、この刺激を、音声７０９とほぼ同期して体性感覚刺激アレイ７０８上に表現し、音
声は一対のヘッドホンを通して伝達される（但し、上述したように、骨伝導トランスデュ
ーサ、スピーカー、補聴器、または蝸牛インプラント、あるいは他の音声トランスデュー
サを用いることもできる）。患者への刺激の伝達に関係する主要なパラメータは、ファイ
ルに記録して、カード７０６のようなメモリに記憶する。これらのパラメータは次のもの
を含むが、これらに限定されない：
・使用の継続時間
・使用の日時
・一人の患者の結果を辿るための識別データ（ハードウェアの通し番号、ソフトウェアの
バージョン）
・刺激パラメータ
・音声刺激レベルの設定値
・体性感覚刺激レベルの設定値
・音声トラックの選択（マルチトラック・システムについて）
また、患者へのフィードバックを提供するためのユーザ・インタフェース７０４も設け
られ、これらは例えばキーボード、タッチスクリーン・インタフェース、モバイル（携帯
）コンピュータ装置のインタフェース、コンピュータ・アプリケーション、等であり、臨
床医がシステムと対話して主要パラメータを設定することを促進し、これらの主要パラメ
ータは、例えば：
・フィルタ設定値、患者の聴力図または刺激と一致する周波数による
・音量のパン制御、患者の聴力図による。
こうした臨床医用インタフェースに加えて、患者用インタフェース７０３も設けて、患
者が、刺激レベル、及び治療セッションの開始及び終了を調整することを可能にする。出
力低下または電池残量低下のような事象も患者に報告することができる。ここでも、こう
したインタフェースは、あらゆる視覚または触覚ディスプレイ（表示装置、表現装置）と
することができ、そして視覚表示装置、モバイル・コンピュータ装置、及びこの装置上で
実行されるアプリケーション、等を含むことができる。
本明細書中に説明するシステムでは、上述したＭＢ２及びＭＢ１の構成において概説し
たように、電極デバイス回路を、口内装置からリモート（遠隔位置）に配置するか、口内
装置にローカル（局在位置）に配置することができる。ＭＢ１とＭＢ２との間の移行にお
ける原則的変化は、ＭＢ２の構成では、広範囲の刺激レベル制御装置を、刺激のパルス幅
を変化させることによって制御することが好ましいのに対し、ＭＢ１の構成では、パルス
のピーク電圧レベルを変化させる。ＭＢ２の構成では、駆動電圧もＭＢ１の構成における
駆動電圧よりも低い。例えば、ローカルまたはＭＢ２の構成では、駆動電圧レベルを４．
２V〜５．８Vに固定することができるのに対し、リモートまたはＭＢ１の構成では、駆動
電圧は３Vから１１Vまで調整可能である。
このことは、刺激電圧の範囲の変化を補償するために、ローカルの実現ではパルス幅の
範囲を増加させなければならないことを要求する。
制御装置を刺激器アレイにローカルに配置するＭＢ２の構成は、信頼性がさらに高い効
率的なハードウェア設計を提供することは明らかである。例えば、こうした構成では、刺
激をアレイからリモートに（遠隔位置で）発生するための３２極のコネクタではなく、４
極のコネクタ（例えばマイクロＵＳＢコネクタ）を使用することができる。低コストのマ
イクロコントローラを用いて、リモート構成における高電圧駆動回路に必要な経費及び複
雑性を回避することもできる。
いずれの構成においても、刺激発生部、聴覚刺激部、及び刺激アレイは、有線接続によ
るよりもむしろ、互いに無線で通信することができることは明らかである。ＭＢ１の構成
では、すべての構成要素が互いに有線接続され、ＭＢ２の構成では、聴覚刺激装置が刺激
発生装置と無線で通信する。
体性感覚刺激による耳鳴り緩和の臨床研究
以下の資料は、上述した装置ＭＢ１の臨床試験を説明する。この試験は、耳鳴りを患う
参加者による臨床背景において実行した。
資料及び方法
被験者
このプロスペクティブ（前向き）な単一治療群の予備的研究（パイロットスタディ）は
、メイヌース（Maynooth）市にあるアイルランド国立大学の研究倫理委員会（Research E
thics Committee of the National University of Ireland）、及びダブリンにあるエル
ミタージュ医療センター（Hermitage Medical Center）からの認可により行った。臨床試
験対象／除外基準（下記参照）を満たした自己紹介型の患者を、病院に来院した順に、そ
して何らの事前選択なしに採用した。６４人の患者を適格性について選別し、書面による
インフォームド・コンセント（診療同意書）を、自覚的な慢性の耳鳴りのある適格な５４
人の参加者（１９人の女性；平均４５歳、年齢範囲２８〜６４歳、３５人の男性；平均４
７歳、年齢範囲２１〜６４歳）から得た。慢性の耳鳴りの正確な定義は、文言上は様々に
変化するが、一般に、短期間から中程度の期間中には、即ち６ヶ月では自然治癒しなかっ
た耳鳴りを称し、持続性の耳鳴りは、毎日ある耳鳴りを称する。参加者は、この研究への
参加は任意であることを知らされ、理由を説明しなければならないことなしにいつでも研
究から自由に辞退することができた。この採用過程は、参加者が参加を十分に考慮するた
めの適度な時間を参加者に与えた。参加者は匿名であった。研究の参加者の適格性は、以
下の臨床試験対象／除外基準によって判定された。
臨床試験対象基準：
・年齢＜６５歳
・持続性の自覚的耳鳴りを、少なくとも直前の６ヶ月間患っている。
・加齢または騒音に関係する感覚神経的聴力損失（少なくとも片耳で＞２５dB HL）（Ｈ
Ｌ：hearing level：聴力レベル）
・英語の読解力、理解力、及び文章能力を有する。
・１４週間の継続期間全体にわたって参加することができ、その意志がある。
・インフォームド・コンセント
除外基準：
・口腔または舌の潰瘍、口腔粘膜または重篤な口内病−これらの症状のさらなる悪化の恐
れを軽減すため
・メニエール病−通常はこの疾患に関連して聴力損失が変動するため
・耳鳴りまたは聴覚に関係する現在の医療訴訟事件−あらゆる利害関係の対立を避けるた
め
・何らかの薬理的または電気的刺激ベースの耳鳴りの治療を現在受けている−治療介入の
単独の効果を正確に測定するため
・ペースメーカー−電磁波妨害の可能性があるため
この特定研究に参加するための事前選別において適格でないものと判断された参加者は
、その一般的な診療医（即ち、一次医療（プライマリー・ケア）の医師）に問い合わせて
、正式な断り状を受理した。
研究設計
この研究は、聴覚及び体性感覚のバイモーダル刺激の実現可能性、及びその耳鳴りに対
する効果の結果判定法を評価するための、１４週間の単一治療群の予備的研究であった。
研究の母集団は有意水準に対する検出力を持たせなかった、というのはこの研究は観察研
究であったからである。参加者は、研究の期間中、即ち１４週間の期間中に、２週間に１
回病院を訪れた（第０週にＶ０、第２週にＶ１、等である）。各来院の間に２週間をおい
た最初の３回の来院については、臨床背景において何の医療介入もなしに参加者を選別し
て、耳鳴りの重症度の、ベースラインの臨床的尺度を確立した（事前治療）。参加者は、
これらの来院間に何の作業を実行することも要求されなかった。参加者は、最も一般的に
使用される心理音響的及び精神測定の耳鳴り尺度を用いることによって評価され、これら
の耳鳴り尺度は、最小マスキングレベル（ＭＭＬ）、耳鳴りラウドネス・マッチ（ＴＬＭ
）、及び耳鳴り障害度問診票（ＴＨＩ：Tinnitus Handicap Inventory）を含む。選別（
スクリーニング）評価は、装置からの刺激のない期間中に実行した。あらゆる耳鳴りの治
療から知覚される利益に影響を与え得る、症状の治療以外のいくつかの要因が存在する。
Henser他は（Henser et al., “The effect of waiting: A meta-analysis of wait-list
control groups in trials for tinnitus distress”, J Psychosom Res. 2011 Apr;70(
4):378-84（非特許文献１０）、耳鳴り治療の待機者リスト上の参加者の応答速度を検討
し、短い待機期間にわたって患者の苦痛を低減することができることが判明した。この改
善は、患者が調査員及び／または知識豊富な専門家から受ける配慮及び元気付けに起因し
得るし、これらは耳鳴り症状の緩和に寄与することが知られている要因である。この研究
では、選別段階を用いて、研究への参加によるこうした予想される効果により実現される
症状の重症度の改善に応えた。３回目の選別来院による評価得点をベースライン値として
設定した。研究への参加の治療効果によるあらゆる改善は、３回目の来院によって軽減さ
れたものと期待される。
３回目の来院では、研究の残り期間中に家に持ち帰るための神経調節装置を患者に提供
して、１０週間にわたって毎日３０〜６０分間使用することを求めた。参加者は、この装
置を使用する方法を示され、聴覚刺激及び舌の刺激を自分にとって最も快適なレベルに設
定するように告げられた。参加者は、２週間に１回病院に戻って、選別期間中に実行した
評価を繰り返した。参加者が病院に戻ることができなかった場合、参加者はＴＨＩの紙面
版を遠隔的に完成させて、そのコピーを調査員のサイトに送信した。参加者は、何らかの
副作用または有害事象を経験した場合に、装置の使用を終了して調査員に連絡するように
助言された。参加者は、装置の何らかの故障に関して研究チームのメンバーに連絡するこ
とも指示された。
この研究は、アイルランド補聴器聴覚学者協会（Irish Society of Hearing Aid Audio
logists）及びアイルランド聴覚学会（Irish Academy of Audiology）に登録された臨床
聴覚学者によって、耳鼻咽喉学研究学会（Association for Research in Otolaryngology
）、欧州耳科学・神経耳科学会（European Academy of Otology and Neurotology）、王
立薬学・耳科学・咽頭学・鼻科学協会（Royal Society of Medicine: Otology, Laryngol
ogy & Rhinology）、プロスパー・メニエール協会（Prosper Meniere Society）、アイル
ランド耳鼻咽喉学協会（Irish Otolaryngology Society）、及び米国聴覚協会（American
Auditory Society）のメンバーである上級顧問の耳鼻咽喉科医の頭頸部外科医の臨床的
な指揮監督下で行われた。同じ聴覚学者が全ての評価を実行した。評価得点を紙面ベース
のシステムに記録し、このことは、聴覚学者に前の結果を見られなくしないことを意味す
る。しかし、聴覚学者は、評価中に以前の評価得点を参照していない。
順守監視及びデータの対象基準
参加者の治療管理の順守は、治療装置上のデータロギング（データ記録）機能を用いて
技術的に判定した。次の事象を、その日時と共に不揮発性メモリに記録した：
・電源のオン／オフ、及び治療の開始／一時停止／再開の事象
・音量及び体性感覚刺激強度の設定
・電極を通して伝えられる電流の大きさ（参加者の接触を判定するために用いる）
・電池の電圧レベル
・エラー事象
参加者の安全性は来院毎に評価した。
治療継続期間については確定的な処方は存在しないが、この研究において用いた１０週
間の治療は、Tyler他による同様な神経調節の研究に基づく（Tyler, R., Haskell, G., P
reece, J. and Bergan, C. (2001), “Nurturing patient expectations to enhance the
treatment of tinnitus”, Seminars in hearing, 22, 15-21（非特許文献１１））。参
加者が最終評価を完了しなかった場合、最後から２番目の評価による得点を用いた。
プロトコルは、毎日３０〜６０分間、週に７日間装置を使用することを、参加者に要求
した。これに関連する順守は、治療の経過全体における日数を参照し、セッションの継続
時間、即ち装置を連続して使用した時間長は少なくとも３０分であった。薬剤の臨床研究
では、参加者の順守が８０％より大きい場合に、参加者は順守したものと考える。この治
療の正確な継続の性質は調査中であり、従って、順守については幾分寛容な切り捨て、即
ち６６％を採用し；コホート（群）は、この閾値に応じて、「順守」と考えられるものと
、「非順守」と考えられるものとに分割した。
分析
この研究についてのデータ集合は、４４人の参加者からの１０週間の治療にわたるＴＨ
Ｉ、ＴＬＭ、及びＭＭＬデータから成る。１０週間にわたる、参加者による研究プロトコ
ルの順守、並びに参加者が用いた聴覚及び体性感覚刺激設定も収集した。耳鳴り症状の得
点が、ベースライン（Ｖ２）に対して、少なくとも最後から２番目の来院について入手可
能である場合に、かつ参加者が少なくとも８週間にわたって装置にアクセスした場合に、
即ち、装置を早目に返還しなかった場合に、参加者のデータを分析に含めた。本明細書に
おける分析は、この装置による１０週間の治療後に、耳鳴り症状の３回の評価において何
らかの統計的な改善が観察されたか否かを調べた。
ＴＨＩの得点は正規分布ではなく、従って、ウィルコクソン（Wilcoxon）の符号付き順
位検定を用いて、ベースライン（Ｖ２）と最後の来院との間の統計的有意性を検定した。
ＴＬＭ及びＭＭＬのデータ集合は正規分布であることが判明し、ｔ−検定を用いて、ベー
スライン（Ｖ２）とＶ７との間の統計的有意差を検定した。統計的な差の分析に加えて、
臨床的有意差を実現した参加者の比率を評価した。Jastraboff他は（Jastreboff PJ, Haz
ell JW, Graham RL, “Neurophysiological model of tinnitus: dependence of the min
imal masking level on treatment outcome”, Hear Res. 1994 Nov;80(2):216-32（非特
許文献１２））、ＭＭＬ尺度上での５．３dBの減少は、自分の耳鳴りの改善を報告した患
者と大きな相関があることを報告している。これに対しZeman他は（Zeman F, Koller M,
Figueiredo R, Aazevedo A, Rates M, Coelho C, Kleinjung T, de Ridder D, Langguth
B, Landgrebe M, “Tinnitus handicap inventory for evaluating treatment effects:
which changes are clinically relevant ?”, Otolaryngol Head Neck Surg. 2011 Aug;
145(2):282-7（非特許文献１３））、ＴＨＩ得点における７点の低下も、臨床的に有意な
改善を反映していることを実証している。臨床的に有意なＴＬＭの低下は、文字通りには
見出すことができず、従って、ＭＭＬの５．３dBを採用した。臨床的有意性についてこれ
らの値を参照して、ベースライン（Ｖ２）からＶ７までの参加者の症状の得点差に基づい
て、参加者を改善者または非改善者として分類した。
ログファイルは、治療の経過全体にわたる、装置の使用並びに刺激レベルについての情
報を、聴覚刺激及び体性感覚刺激の両方について提供した。二次的分析は、聴覚刺激及び
体性感覚刺激のパターンを検査して、参加者による装置の使用に関する何らかの見識を調
べた。
研究の登録
メイヌース市にあるアイルランド国立大学の研究倫理委員会、またはエルミタージュ医
療センターは、認可前には臨床試験登録簿への登録を要求しなかった。この研究は実現可
能性の研究と考えられ、従って、ＦＤＡＡＡ８０１の下では登録を免除される。
結果
以上に詳述したように、聴覚及び体性感覚のマルチモーダル刺激の、慢性の耳鳴りの結
果判定法に対する影響は、ＴＨＬ、ＭＭＬ、及びＴＬＭ得点の長時間にわたる変化を測定
することによって判定される。５４人の参加者のコホート（群）を、この試験の一部とし
て採用し、３回の治療介入なしの選別（スクリーニング）評価、及びその後に装置を使用
しながらの５回の評価を各参加者に要求した。
２人の参加者が自分自身に合わず脱落した。これに加えて６人の参加者の装置からのロ
グファイルは、研究期間全体にわたって非常に少ない装置の使用を示し、＜１０％の順守
であった。これに加えて２人の参加者は分析から除外した；彼らの対応するログファイル
は、装置の盛んな使用を示したが、彼らは、Ｖ３の評価後には、評価の来院のために全く
戻らなかった。合計１０人の参加者を最終的な分析から除外した。
Figure 2021166752
Ｖ０、Ｖ１及びＶ２において治療介入なしに評価した症状の得点を用いて、医療介入で
ない影響に起因し得る症状の変動及び改善をより良く理解する。被験者間の平均の変動係
数ＣＯＶは、３回の選別の来院、即ち治療介入なしの監視にわたるＴＨＩ、ＴＬＭ及びＭ
ＭＬ得点については、それぞれ２１％、１６％及び１３％である。分析用のベースライン
値は、３回目の選別の来院、即ちＶ２から採り、平均値及び標準偏差は表５中に見ること
ができる。平均ＴＨＩ、ＴＬＭ、及びＭＭＬ得点の変化は、長時間にわたるコホート全体
について表１に提示されている。
表４は、分析の節で説明したように、臨床的に有意な改善を実現した参加者の数を、症
状毎に、順守と考えられる者及び非順守と考えられる者について提示する。最高の改善者
の比率はＭＭＬ尺度上に見られ、３０人の参加者のうちの７３％がＭＭＬにおける臨床的
に有意な改善を実証している。
Figure 2021166752
￥改善者は、ＴＨＩ尺度上で７点の最小の低下を実現した。
§改善者は、ＴＬＭ尺度上で５．３dBの最小の低下を実現した。
？改善者は、ＭＭＬ尺度上で５．３dBの最小の低下を実現した。
表５は、コホートを２つのクラス；即ち順守と非順守とに分割した際の、ＴＨＩ、ＴＬ
Ｍ及びＭＭＬ得点の平均値を、ベースライン（Ｖ２）及びＶ７について、コホート全体に
ついて示す。
Figure 2021166752
装置からのログファイルは、参加者が用いた刺激パラメータの使用パターンについての
情報を提供した。３人の参加者からのデータは、電子ロギングシステムのエラーにより分
析から除外した。装置が使用された日の、全参加者についての平均セッション継続時間は
４７分であった（ＳＤ＝２０分）。
Figure 2021166752
＊グループ全体（Ｎ＝４４）**にわたる平均治療継続時間は６７日間であった。従って
、６６％の順守閾値は４４日間に相当する。
＊＊被験者の総数：５４人；分析から除外した（１０人）：装置を使用しなかった（３
人）、治療介入前に辞退した（３人）、評価スケジュールを完了しなかった（４人）。
最初の週の使用後の体性感覚刺激及び聴覚刺激の設定値は、それぞれ６点（ＳＤ＝４．
２点）（最低０点、最高１７点）及び−８．５dB（ＳＤ＝８．１dB）であった。最後の週
のログファイルから抽出した体性感覚刺激及び聴覚刺激の設定値は、それぞれ７．４点（
ＳＤ＝５．４）及び１６dB（ＳＤ＝６．６dB）であった。治療の開始時の刺激設定値と治
療の終了時の刺激設定値との間に統計的差異は存在しなかった。参加者は、１０週間の治
療全体にわたって、聴覚刺激の音量及び体性感覚刺激の強度を変更することができた。ロ
グデータより、参加者は体性感覚刺激を聴覚刺激よりもずっと多く変化させたことが観察
され；変化の係数を、参加者毎に、１０週間の治療介入全体にわたって計算し、コホート
全体にわたるＣＯＶは、体性感覚刺激及び聴覚刺激の設定値について、それぞれ３５％及
び１５％であった。改善者についても非改善者についても、刺激設定値と症状得点の変化
との間に有意な関係は確立されなかった。使い易さ及び認容性の具体的評価は実行しなか
ったが、どの参加者も評価期間中に大きな不快感を調査員のサイトに報告しなかった。
追加的実施形態
上述した実施形態は、耳鳴り及び／または聴覚過敏、汚染恐怖症、音声恐怖症の治療用
の装置を含み、この装置では：
・聴覚刺激を患者に与える。
○音声の構成
○２msから５００msの期間の、５００Hzから１６kHzの主要帯域全体にわたる単一の
トーンバーストを、擬似ランダムに、あるいは複合パターンとして反復する（これは、例
えばモノラルの音楽とすることができる）。
○２ms〜５００msの期間の、５００Hzから１６kHzの主要帯域全体にわたる複合的な
トーンバーストを、擬似ランダムに、あるいは複合パターンとして反復することが好まし
い（これは、例えば多声（ポリフォニー）の音楽とすることができる）。
○広帯域のノイズ信号がより好ましい。
○治療中の刺激への注意をさらに改善して順守を高めるために、この広帯域ノイズは
、発話の混ぜ合わせを含むことがより好ましく、この発話は患者が関心のある話題とする
。
・ドキュメンタリー・ポッドキャスト（ダウンロード聴取用の記録番組）
・オーディオマガジン（音で聴く雑誌）
・フィクションまたはノンフィクションのオーディオブック（音で聴く本）
○広帯域ノイズと複合的なトーンバースト（または音楽）との混ぜ合わせがさらに好
ましい。
○構成については、同じ刺激セグメントを特定のタイムフレーム内で繰り返さないよ
うにする。
・１ヶ月に１回しか繰り返さない。
・６ヶ月毎に１回しか繰り返さないことが好ましい。
○構成については、そして一実施形態では、音楽または発話の成分を患者が選択する
ことができるようにし、この音楽を自分自身の音楽再生装置（例えば電話機、ラップトッ
プ・コンピュータ、タブレット・コンピュータ）から流すことができる。
○構成については、落ち着いた感覚を患者に植え付け（てリラックス感を促進す）る
ようにする。
○振幅（音量）については：
・患者が快適なレベルに設定する。
・患者の刺激を過度にマスクしないレベルに設定することが好ましく、患者のマス
ク可能レベルは、最小マスキングレベル（ＭＭＬ）または耳鳴りラウドネス・マッチング
（ＴＬＭ）の聴覚評価（聴力検査）によって決まる。
・自分の耳鳴りがまだわずかに聞こえるレベルに設定することが最も好ましい。
○次の振幅（音量）変調による：
・５〜１０秒以内に公称の振幅まで上昇し、次に治療セッションの残り全体を通し
て一定である。
・上記のようにするが、治療セッションを終了する前に、振幅を公称レベルから被
験者の聴力レベルに相当するレベルまで、２分〜５分間で下降（デクレシェンド）する。
○スペクトル的に修正する。
・バンドブースト・フィルタで設定する。
・中心周波数については、被験者の耳鳴りと一致する周波数に設定するか、ある
いは、患者の聴力図の最も急峻なロールオフと一致する周波数に設定する。
・中心周波数に合わせて正規化すれば０．５〜１．５オクターブの半値帯域幅を
有する。
・少なくとも１２dBのブーストの大きさを有する。
・複数のバンドノッチフィルタで設定する。
・被験者の耳鳴りと一致する周波数に設定された中心周波数の１つのノッチフィ
ルタ、中心周波数に合わせて正規化すれば０．２５〜１オクターブの半値帯域幅を有し、
少なくとも３６dBのノッチ深さを有する。
・３６dBの深さを有し、０．２５〜１オクターブの半値帯域幅を有する２つのノ
ッチフィルタ、耳鳴りと一致する周波数の０．５〜１．５オクターブ上の周波数及び０．
５〜１．５オクターブ下の周波数を中心とする。
・患者の聴力図中の不足部分を補償する（即ち、聴力図応答の逆特性）。
○次の音声チャネルを有する
・両耳に伝達される単一チャネル（モノラル）刺激
・両耳に伝達される２チャネル（バイノーラル）が好ましい。
・同側の耳の聴力プロファイルと一致するように、各チャネルを、振幅及びスペク
トルの両方について追加的に修正した２チャンネル（バイノーラル）が最も好ましく、振
幅の修正は、患者の耳鳴りのラウドネス（ＭＭＬ）を追跡するように動的に調整する。
○次のものによって伝達（変換）する：
・骨伝導トランスデューサ
・蝸牛インプラント
・患者と同じ空間内に配置したスピーカ
・超音波技術による音
https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_from_ultrasound
・インナーイヤー型の音声トランスデューサによることが好ましい。
・インナーイヤー・ヘッドホン
・補聴器
・耳覆い型トランスデューサ（ヘッドホン）が最も好ましい。
及び／または、
・患者に与える体性感覚刺激は次の通りである：
○複数の並列なチャネルとして伝えられる刺激：
・治療刺激
・少なくとも１つの刺激チャネル／部位かつ６４個のチャネル／部位
・少なくとも４〜３２個の刺激チャネル／部位が好ましい。
・少なくとも１６個の刺激チャネル／部位が最も好ましい。
・指標刺激
・ある効果の感覚を患者にもたらすように設計されているが、治療刺激の一部では
ない追加的な刺激チャネル：
・目的：
・主たる刺激チャネルが、知覚可能でないか弱く知覚可能な体性感覚刺激を患
者に伝える場合（例えば、最適な刺激の振幅は被験者の知覚の閾値を下回るが、刺激が活
性であり、このため自分が治療レジメをより順守し易くなることに患者が気付くことが不
可欠である）。
・（例えば、二重盲検ＲＣＴ（randomized clinical trial：無作為化臨床試
験）のために）偽治療群を必要とする臨床調査を促進すること
・チャネルの数：
・少なくとも１つの擬似刺激チャネル
・刺激器アレイに対して対称に配置することができるような（両側刺激用の）
少なくとも２つの擬似刺激チャネルが好ましい。あるいは、
・擬似刺激を治療刺激と時間多重して、治療刺激電極を通して擬似刺激を伝え
ることができるようにし、擬似刺激−治療刺激のマーク：スペース比はわずか１０％であ
る。
・刺激の性質
・刺激はどの聴覚刺激とも非同期にするべきである。
・刺激は治療刺激に比べて低いデューティサイクルを有するべきである。
・刺激は事実上ブロッキング（阻止）であるべきであり、即ち、刺激は、関連
する神経繊維の再分極期間未満の周期の周期的なパルス列で構成され、これにより、神経
繊維を一定の脱分極状態に維持し、このことは通常、刺すような感覚（錯感覚）を被験者
に生じさせ、この刺激は聴覚刺激といかなる形でも同期しない。
○刺激の種類は、次のいずれかである：
・ランダム刺激
・パルス間の期間（ｔipp）
・５ms〜１０５msの間でランダム化する（ガウス分布、パルス間の期間の平均値
は５５ms）、または、
・５ms〜５５msの間でランダム化することが好ましい（ガウス分布、パルス間の
期間の平均値は３０ms）、あるいは、
・５ms〜２５msの間でランダム化することが最も好ましい（ガウス分布、パルス
間の期間の平均値は１５ms）。
・チャネルの同期性／非同期性
・すべての刺激チャネルが、独立したアクチュエータとして機能し、独立してラ
ンダム化されたパターンを示す。
・すべての刺激チャネルが、同じランダムなパルスパターンを示す。
・すべての刺激チャネルが一意的なランダムパターンを示すことが好ましい。
・デューティサイクル：
・刺激は治療セッション中に常に活性である。
・慣れを減らし患者の気付き及び注意力を増加させるために、治療セッション中
に刺激をバーストの形で伝える。
・１秒−１秒のマーク−スペース
・１秒−０．１秒のマーク−スペースが好ましい。
・５秒−０．５秒のマーク−スペースが最も好ましい。
・治療の経過全体にわたってランダムに変化する（マークが０．５s〜５sの範
囲内で変化し、スペースが０．１s〜１sの範囲内で変化する）マーク−スペース値による
ことが最も好ましい。
・周期的パターンの（確定的な）刺激
・パルス間の期間（ｔipp）
・１ms〜２０msの期間
・刺激（ブロッキング）全体にわたって２ms〜３msの期間であること、あるい
は非ブロッキングの刺激については１５ms〜２０msであることが好ましい。
・バーストパターン
・少なくとも１フレーム当たり４パルス、パルスの数は、１フレーム当たり２
パルスの平均値を有するパターンとして変化する。
・１フレーム当たり最大８パルスであり、パルスの数は、１フレーム当たり４
パルスの平均値を有するパターンとして変化することが好ましい。
・フレームレート
・１秒当たり２０〜１００フレームのフレームレート
・１秒当たり４３フレームが好ましい。
・最も好ましい同期刺激（聴覚刺激と同期する）
・体性感覚に変換される音声入力が：
・被験者に伝えられる聴覚刺激の１つ以上の成分である、例えば、複合的なト
ーンバーストパターンの成分、または音楽成分である、あるいは、
・被験者に伝えられる聴覚刺激を事前にスペクトル修正したものである、ある
いは、
・被験者に伝えられる聴覚刺激を事後にスペクトル修正したものであることが
好ましい。
・音声−触覚の遅延時間：
・聴覚と体性感覚との間の（＋／−５０msまでの）固定遅延時間
・聴覚と体性感覚との間の遅延時間が（＋／−５０msまでの限界を有する矩形
（一様分布）の確率密度関数、あるいは、２０msまでの標準偏差のガウス（正規）分布の
確率密度関数で）ランダムに変化して、治療セッションの経過全体にわたって広範囲のレ
イテンシをカバーする。
・固定遅延時間、（多周波数の実施形態では）この遅延時間が刺激チャネル毎
に異なり、遅延時間は−５００ms〜＋５００msの間で可変であり、これにより所望の周波
数帯域における活性を抑制または強調する。
・体性感覚刺激チャネル（刺激電極）の数は：
・少なくとも１つの刺激チャネル
・２kHzから８kHzまでのバルク尺度の主要帯域をカバーするためには、少なく
とも８チャネルであることが好ましい。
・（５００Hzから８kHzまでのバルク尺度の主要帯域、または１kHzから１３．５
kHzまでのバルク尺度の主要帯域をカバーするためには）片側当たり少なくとも１６個の
刺激チャネルがより好ましい。
・（６０Hzから１３．５kHzまでのバルク尺度の主要チャネルをカバーするた
めには）片側当たり少なくとも２４個の刺激チャネルが最も好ましい。
・その代わりに、少数の（４〜８個の）チャネルで、次の主要帯域をカバ
ーする：
・耳鳴りが支配的である周波数領域に相当する帯域、及び／または、
・（２５０Hz〜１３．５kHzの範囲内で）患者における聴覚損失が最高
の周波数領域に相当する帯域。
・音声と触覚との間の変換により：
・音声振幅が、正規化したピーク振幅の所定割合を越えて上昇すると、体
性感覚刺激パルスが発生し、この所定割合は０．０５〜０．９５である。
・（多チャネルの刺激については）各主要帯域が、同じ主要帯域内の正規化
したピーク振幅の所定割合を超えて上昇すると、体性感覚刺激パルスが発生することが好
ましく、この所定割合は０．０５〜０．９５である。
・（多チャネルの刺激については）各主要帯域内の振幅に比例した数の触覚
パルスが発生することが最も好ましい。
・ここで、分析ウィンドウは周期（フレーム周期ｔp）を有する。
・固定のフレーム周期
・２ms〜１００msの継続時間（２３．２msが好ましい）の、（１０％〜
５０％だけ）互いにオーバーラップするフレーム内で音声信号を分析し、フレーム周期は
すべての周波数ビンについて同じである。
・２msが下限である、というのは、これより短い音声フレームでは、
５００Hzを下回る周波数は分析することができないからである。
・１００msが上限であり、これにより、聴覚刺激に対する触覚刺激の
最大＋／−５０msの時間的不鮮明さが存在する。
・可変のフレーム周期
・オーバーラップするフレーム周期で音声信号を分析し、このフレーム
周期は周波数ビン毎に異なり、これにより、周波数領域への変換は高い時間分解能のまま
である。
・フレーム周期は、対応する周波数ビンの２０周期程度に設定する。
・フレーム周期は、対応する周波数ビンの１０周期程度に設定するこ
とが好ましい。
・フレーム周期は、対応する周波数ビンの４周期程度に設定すること
が最も好ましい。
・振幅のビニング（区分）は少なくとも８つの離散したレベルにする。
２．刺激部位は次のようにする：
・経皮的
・頬（三叉神経の上顎枝）
・顎（三叉神経の下顎枝）
・額（三叉神経の眼枝）
・首（頸部）（三叉神経の顎下枝）
・耳／耳介（迷走神経）
・唇（三叉神経の下顎枝）
・肩及び首（副神経、頸椎神経Ｃ１及びＣ２）
・経粘膜的
・舌の背側前部領域（三叉神経の舌部の下顎枝）
・舌の腹側前部領域（舌下神経）
・歯茎（三叉神経の上顎枝）
・非接触（電磁刺激のみ、例えばｒＴＭＳ）
・上記の通り（経皮的部位及び経粘膜的部位の両方）、または
・三叉神経核
・蝸牛神経核
・聴覚皮質
・埋め込み可能
・上記の通り（経皮的部位及び経粘膜的部位の両方）、または
・蝸牛神経／聴覚神経
・蝸牛神経核
・三叉神経核
・聴覚皮質
・迷走神経
３．刺激モダリティは次の通りである：
・電気的には：
・パルスの種類については：
・正極性−ＡＣ結合
・負極性−ＡＣ結合がより好ましい。
・二相性−正極性先行がさらに好ましい。
・二相性−負極性先行がさらに好ましい。
・パルスのエネルギーについては：
・舌粘膜（背側前部領域）用には：
・電圧モード制御（ＡＣまたはＤＣ結合）用には：
・５０ボルト−マイクロ秒〜５００ボルト−マイクロ秒の間で調整可能
・１５ボルト−マイクロ秒〜１０００ボルト−マイクロ秒の間で調整可能であ
ることが好ましい。
・電流モード制御（ＡＣまたはＤＣ結合）用には：
・１０nC（ナノクーロン）〜１００nCの間で調整可能
・５nC（ナノクーロン）〜２００nCの間で調整可能であることが好ましい。
・かつ、４V〜１２Vの電圧制限を有する。
・パルス幅は３μs〜７８μsで調整可能
・経粘膜的な下顎の経皮的刺激用には：
・電圧モード制御（ＡＣまたはＤＣ結合）用には：
・５００ボルト−マイクロ秒〜５０００ボルト−マイクロ秒の間で調整可能
・１００ボルト−マイクロ秒〜１００００ボルト−マイクロ秒の間で調整可能
であることが好ましい。
・電流モード制御（ＡＣまたはＤＣ結合）用には：
・１００nC（ナノクーロン）〜１０００nCの間で調整可能
・５０nC（ナノクーロン）〜２５００nCの間で調整可能であることが好ましい
。
・かつ、４０V〜８０Vの電圧制限を有する。
・パルス幅は１０μs〜２５０μsで調整可能
・接触面積
・舌粘膜
・少なくとも０．５mm2
・少なくとも１mm2であることが好ましい。
・経皮的（下顎領域）
・少なくとも５mm2
・少なくとも１０mm2であることが好ましい。
・空間的配置−アレイ・トポロジー
・中央寄せ（ランダム刺激用、あるいは単一チャンネル及びモノラル音声との
併用向き）
・正中線に沿って分割し、同側の聴覚−触覚マッピングを有することが好まし
い（聴覚刺激との同期用）。
・（舌粘膜用）正中線に沿って分割し、同側の聴覚−触覚マッピングを有する
が、正中線に沿った不感帯を有して、アレイを舌上に中心合わせする必要性を減らすこと
が最も好ましく−アレイの２つの対称な側はギャップによって物理的に分離されるべきで
あり、このギャップの幅は、舌の機械的受容器密度の関数によって決まり（舌では、機械
的受容器密度は０．５〜１mm当たり１ニューロンのオーダーである）、刺激の広がりを電
極間間隔の２倍にして、体細胞側チャネルによる平行繊維の誘引を回避する。
・溝または突起のような触覚の特徴形状を、こうした正中線に沿って配置して
、患者が装置を自分の舌に中心合わせすることを手助けする。
・空間的配置−個別の刺激器チャネル
・隣接した刺激器素子間のユークリッド距離は、大人の母集団では、少なくと
も、刺激器が接触する部位における触覚のＪＮＤ（丁度可知差異）の距離となり、この距
離はおよそ０．５〜１mmである。
・隣接した刺激器素子間のユークリッド距離は、大人の母集団では、刺激器が接
触する部位における触覚のＪＮＤの距離の少なくとも１．５倍となることが好ましい。
・空間的配置−アレイ素子の配列
・アレイ素子のランダム配列
・ラスターパターンに、最低周波数のビンから最高周波数のビンまでの順に配
列することがより好ましい。
・内側の最低周波数のビンから外側の最高周波数のビンまでの螺旋パターンに
配列することが好ましく、蝸牛内のトノトピー・マッピングと同種である。
・不足部分が最高の周波数ビンが最高感度の位置に配置されるように配列する
ことが最も好ましい。
・機械的には：
・振動
・振動周波数
・１０Hz〜５００Hz
・５０Hz〜１５０Hzが好ましい。
・１２５Hzが最も好ましい。
・振動振幅
・振幅は、知覚の閾値と不快感の閾値の５０％との間に等間隔の振幅ビン
が存在するように可変にする。
・振動振幅の変調
・振幅は、少なくとも振幅ビンの全数にわたって、システムのフレームレ
ートで変化する。
・接触面積
・舌粘膜
・少なくとも０．５mm2
・少なくとも１mm2が好ましい。
・経皮的（下顎領域）
・少なくとも５mm2
・少なくとも１０mm2が好ましい。
・空間的配置（以下の電気的な空間的配置の節のようにする）
・力（圧力）
・次のことを除いて「振動」のようにする。
・振動成分はない。
・力の振幅レベルは被験者毎に較正する。
・力の振幅変調は被験者毎に較正する。
・電磁的には（経皮的及び／または経頭蓋の磁気刺激）：
・磁界強度は１mT〜１０mT。
・磁界パルスの継続時間は１０μs〜１００μs。
・パルス周期は１０ms〜２００ms（音声と非同期）。
・音声と同期（触覚パルスは、音声振幅が正規化したピーク振幅（単一チャネル
）の所定割合を超えて上昇すると発生する）、この所定割合は０．０５〜０．９５である
。
・刺激部位
・乳様突起
・下顎神経の部位
・上顎神経の部位
・眼神経の部位
○刺激の対称性は：
・対称である（同じ刺激を両側に与える）。
・非対称であることが好ましい（同側に対する音声と一致するように刺激を与える
）。
○刺激の継続時間は：
・１日当たり５分〜２４０分
・１日当たり１５分〜６０分が好ましい。
・１日当たり少なくとも２０分が最も好ましい。
○治療の継続時間は：
・少なくとも４週間にわたって毎日
・少なくとも１０週間にわたって毎日が好ましい。
・少なくとも６ヶ月にわたって毎日が最も好ましい。
そして、次のものを併用する。
・治療中のパラメータ及び測定値を記録するためのシステム、次のものを含む：
○使用の継続期間
○使用の日時
○一人の患者の結果を辿るための識別データ（ハードウェアの通し番号、ソフトウェア
のバージョン）
○刺激パラメータ／測定値
・音声刺激レベルの設定値
・体性感覚刺激レベルの設定値
・音声トラックの選択（マルチトラック・システムについて）
○音声パラメータ／測定値
・音声のフィルタリング（スペクトル修正）
上述した本発明の実施形態は、幾多の方法で実現することができる。例えば、実施形態
は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはそれらの組合せを用いて実現することができ
る。ソフトウェアで実現する際には、単一のコンピュータ上に設けられるか複数のコンピ
ュータ間に分散されるかにかかわらず、あらゆる適切なプロセッサまたはプロセッサの集
合体上でソフトウェア・コードを実行することができる。上述した機能を実行する構成要
素または構成要素の集合体は、以上に説明した機能を制御する１つ以上のコントローラと
して大まかに考えることができることは明らかである。これらの１つ以上のコントローラ
は、非常に多数の方法で実現することができ、例えば専用のハードウェアで、あるいはマ
イクロコードまたはソフトウェアを用いて以上に挙げた機能を実行するようにプログラム
された汎用のハードウェア（例えば、１つ以上のプロセッサ）で実現することができる。
この点では、本発明の実施形態の１つの実現は、コンピュータプログラム（即ち、複数の
命令）をコード化した少なくとも１つのコンピュータ記憶媒体（例えば、コンピュータメ
モリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（登録商標）、テープ、フ
ラッシュドライブ、等）を具え、このコンピュータプログラムは、プロセッサ上で実行さ
れると、本発明の実施形態の以上に説明した機能を実行することは明らかである。これら
のコンピュータ可読記憶媒体は可搬型であり、これにより、媒体上に記憶されたプログラ
ムをあらゆるコンピュータ・リソース上にロードして、本明細書中に説明した本発明の態
様を実現することができる。これに加えて、実行時に以上に説明した機能を実行するコン
ピュータプログラムへの言及は、ホストコンピュータ上で実行されるアプリケーション・
プログラムに限定されないことは明らかである。むしろ、本明細書中では、コンピュータ
プログラムとは、以上に説明した本発明の態様を実現するようにプロセッサをプログラム
するために用いることができるあらゆる種類のコンピュータコード（例えば、ソフトウェ
アまたはマイクロコード）を参照する包括的な意味で用いられる。
本発明の種々の実施形態を本明細書中に説明してきたが、通常の当業者は、本明細書中
に説明した機能を実行するための、及び／または、本明細書中に説明した結果及び／また
は利点のうちの１つ以上を得るための、他の種々の手段及び／または構造を容易に想到し
、こうした変形及び／または変更は、本明細書中に説明した本発明の実施形態の範囲内で
あるものと考えられる。本明細書中に説明した本発明の特定実施形態と等価なものが多数
存在することは、当業者の認める所であり、あるいは当業者は通常の実験だけを用いて確
かめることができる。従って、以上の実施形態はほんの一例として提示するに過ぎず、添
付した特許請求の範囲及びその等価物の範囲内で、本発明の実施形態を、具体的に説明し
て特許請求するやり方以外で実施することができることは明らかである。本発明の実施形
態は、本明細書中に説明する各個別の特徴、システム、品目、材料、キット、及び／また
は方法に指向している。これに加えて、こうした特徴、システム、品目、材料、キット、
及び／または方法の２つ以上の組合せは、それらが互いに矛盾しなければ、本発明の範囲
内に含まれる。本明細書中に定義して用いるすべての定義は、辞書的な定義、参照するこ
とによって含める文献中の定義、及び／または定義された文言の通常の意味を支配するも
のと理解するべきである。本願の明細書及び特許請求の範囲中に用いる要素は、明らかな
断りのない限り「少なくとも１つ」あることを意味するものと理解するべきである。本願
の明細書及び特許請求の範囲中に用いる「及び／または」は、この語により結び付けた要
素の「いずれかまたは両方」、即ち、一部の場合には結び付いて存在し他の場合には分離
して存在する要素を意味するものと理解するべきである。「及び／または」を用いて挙げ
た複数の要素も同様に解釈するべきであり、即ち、この語により結び付けた要素のうちの
「１つ以上」として解釈するべきである。「及び／または」によって具体的に識別される
要素以外の他の要素も、これらの具体的に識別される要素と関係があるか無関係であるか
にかかわらず、随意的に存在することができる。従って、非限定的な例として、「Ａ及び
／またはＢ」への言及は、「具えている」のような上限のない文言と併せて用いる際には
、１つの具体例ではＡのみ（随意的にＢ以外の要素を含む）を参照し；他の具体例ではＢ
のみ（随意的にＡ以外の要素を含む）を参照し；さらに他の具体例ではＡとＢの両方（随
意的に他の要素を含む）を参照する。本願の明細書及び特許請求の範囲中に用いる「また
は（あるいは）」は、上記に定義した「及び／または」と同じ意味を有するものと理解す
るべきである。例えば、リスト中の項目を分ける際には、「または（あるいは）」または
「及び／または」は包括的であるものとして解釈され、即ち、複数の要素、あるいは要素
のリストのうちの、少なくとも１つを含むが、２つ以上も含み、随意的にリストにない追
加的アイテムを含む。明らかな断りのある語句、例えば「...のうちの１つだけ」または
「...のうちのちょうど１つ」、あるいは特許請求の範囲中に用いる際には「...から成る
」は、ちょうど１つの要素、あるいは複数の要素または要素のリストを含むことを参照す
る。一般に、本明細書中に用いる「または」は、「...のいずれか」、「...のうちの１つ
」、「...のうちの１つだけ」、または「...のうちのちょうど１つ」のような排他的な用
語が先行する際には、排他的な代案を示す（即ち、一方または他方であるが両方ではない
）意味のみに解釈される。「基本的に...から成る」は、特許請求の範囲中に用いる際に
は、特許法の分野において用いられる通常の意味を有する。本願の明細書及び特許請求の
範囲中に用いる「少なくとも１つの」は、１つ以上の要素のリストを参照するに当たり、
この要素のリスト中の任意の１つ以上の要素から選択した少なくとも１つの要素を意味す
るものと理解するべきであるが、この要素のリスト中に具体的に挙げたあらゆるすべての
要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含まず、この要素のリスト中の要素の任意の組合
せを排除しない。この定義は、「少なくとも１つの」が参照する要素が、具体的に識別さ
れる要素と関係があるか無関係であるかにかかわらず、要素のリスト中に具体的に識別さ
れる要素以外に随意的に存在することも許容する。従って、非限定的な例として、「Ａ及
びＢの少なくとも一方」（あるいは等価的に「ＡまたはＢの少なくとも一方」または「Ａ
及び／またはＢの少なくとも一方」）は、一具体例では、少なくとも１つの、随意的に２
つ以上を含むＡを参照しＢは存在しない（随意的にＢ以外の要素を含む）ことができ；他
の具体例では、少なくとも１つの、随意的に２つ以上を含むＢを参照しＡは存在しない（
随意的にＡ以外の要素を含む）ことができ；さらに他の具体例では、少なくとも１つの、
随意的に２つ以上を含むＡ、及び少なくとも１つの、随意的に２つ以上を含むＢを参照す
る（随意的に他の要素を含む）ことができる。明らかな断りのない限り、２つ以上のステ
ップまたは動作を含む、本明細書中に特許請求するあらゆる方法では、その方法における
ステップまたは動作の順序は、方法に列挙されたステップまたは動作の順序に必ずしも限
定されないことも明らかである。特許請求の範囲、並びに以上の明細書中では、「具える
」、「含む」、「持つ」、「有する」、「含有する」、「伴う」、「保持する」、「...
で構成される」、等のようなすべての移行句は、上限がないものと理解するべきであり、
即ち、それらを含むがそれらに限定されないことを意味するものと理解するべきである。
「具える／具えている」及び「有する／含む」は、本発明を参照して本明細書中に用い
る際には、記載した特徴、数値、ステップ、または構成要素の存在を指定すべく用いるが
、他の１つ以上の特徴、数値、ステップ、構成要素またはそのグループの存在または追加
を排除しない。明確にするために別個の実施形態に関連して記載した本発明の特定の特徴
は、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできる。逆に、明確にするため
に単一の実施形態に関連して記載した本発明の特定の特徴は、別個に、あるいは任意の適
切な組合せで提供することもできる。
伝えられる聴覚刺激と加えられる体性感覚刺激とは、同時に被験者に与えることができる。
以下の図１８は、この代案の変換の、高位の概略ブロック図及びタイミング波形である。

Claims (38)

  1. 聴覚系の神経疾患の治療用の装置であって、音声処理部と、聴覚刺激部、及び体性感覚
    刺激部を具えた装置において、
    前記音声処理部は、音声信号を分析して、該音声信号から、該音声信号を表現する修正
    音声信号及び複数の作動信号を発生するように動作するプロセッサを具え、
    前記体性感覚刺激部は、刺激器のアレイと入力部とを具え、前記刺激器の各々は、独立
    して作動して体性感覚刺激を被験者に加えることができ、前記入力部は、前記複数の作動
    信号を前記音声処理部から受信して、個別の前記作動信号を所定パターンで前記アレイ内
    の個別の前記刺激器に指向させ、
    前記聴覚刺激部は、前記修正音声信号を前記音声処理部から受信するための入力部と、
    聴覚刺激を前記被験者に伝えるための出力部とを具え、
    前記修正音声信号は、５００Hz〜１６kHzの範囲内の聴覚の主要帯域をカバーする周波
    数を有する、２ms〜５００msの周期の複数のトーンバーストを含む、装置。
  2. 前記伝えられる聴覚刺激と前記加えられる体性感覚刺激とが、同時に前記被験者に与え
    られる、請求項１に記載の装置。
  3. 前記プロセッサは、前記修正音声信号と前記体性感覚刺激との間に固定遅延時間を含め
    るように動作する、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記固定遅延時間は＋／−５０msの領域内である、請求項３に記載の装置。
  5. 前記プロセッサは、所定の修正プロファイルに応じて整形されたバンドブースト・フィ
    ルタをさらに具え、前記プロセッサは、前記音声信号を前記バンドブースト・フィルタに
    通すことによってスペクトル的に修正して、前記修正音声信号を発生するように動作する
    、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
  6. 前記所定の修正プロファイルは、前記被験者の聴力図の逆特性に基づき、または前記被
    験者の耳鳴りと一致する周波数に基づき、あるいは前記バンドブースト・フィルタの中心
    周波数が前記被験者の前記聴力図の最も急峻なロールオフと一致するように設定される、
    請求項５に記載の装置。
  7. 前記トーンバーストを、擬似ランダムに反復し、あるいは複合パターンとして反復する
    、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
  8. 前記修正音声信号が複数のセグメントを含み、前記聴覚刺激部が、前記セグメントの各
    々を１つのタイムフレーム内に最大１回再生するように構成されている、請求項１〜７の
    いずれかに記載の装置。
  9. 前記タイムフレームは、１ヶ月に１回、または６ヶ月毎に１回存在する、請求項８に記
    載の装置。
  10. 前記体性感覚刺激部は、前記体性感覚刺激を、前記被験者の治療中に連続して加えるか
    、あるいは治療セッション中にバースト形式で加えるように構成されている、請求項１〜
    ９のいずれかに記載の装置。
  11. 前記体性感覚刺激部は、１秒対１秒のマーク−スペースを用いるように構成され、好適
    には１秒対０．１秒のマーク−スペースを用いるように構成され、最も好適には５秒対０
    ．５秒のマーク−スペースを用いるように構成されている、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記体性感覚刺激部は可変のマーク−スペース比を用いるように構成され、前記被験者
    の治療中に、前記マークは０．５秒〜５秒の範囲内で変化し、前記スペースは０．１秒〜
    １秒の範囲内で変化する、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記プロセッサは、所定期間にわたる前記複数の作動信号の数が、同じ主要帯域内の前
    記修正音声信号の振幅に比例するように、前記複数の作動信号のスケジュールを決めるよ
    うに動作する、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
  14. 前記音声信号が、第１音声信号成分及び第２音声信号成分を含む、請求項１〜１３のい
    ずれかに記載の装置。
  15. 前記第１音声信号成分は、５０Hz〜２０kHzにわたる−３dBの帯域幅を有する音声を含
    む、請求項１４に記載の装置。
  16. 前記第２音声信号成分は、前記被験者の注意を維持するためのサウンドスケープ、例え
    ば音楽作品または人間の話し言葉の録音を含む、請求項１４または１５に記載の装置。
  17. 前記第１音声信号成分と前記第２音声信号成分とを組み合わせるためのミキサーをさら
    に具えている、請求項１４〜１６のいずれかに記載の装置。
  18. 前記音声信号をスペクトル的に修正する手段をさらに具えている、請求項１４〜１７の
    いずれかに記載の装置。
  19. 前記聴覚刺激部は、前記出力部からの出力を、モノラル刺激またはバイノーラル刺激と
    して前記被験者に与えるように構成されている、請求項１〜１８のいずれかに記載の装置
    。
  20. 前刺激器のアレイは、規則的な間隔をおいたｍ×ｎ個の刺激器の配列である、請求項１
    〜１９のいずれかに記載の装置。
  21. 前刺激器のアレイは、ランダムな配列またはラスターパターンの配列であり、該ラスタ
    ーパターン内の前記刺激器の各々は、最低周波数のビン用から最高周波数のビン用までの
    順に配列されている、請求項２０に記載の装置。
  22. 前記刺激器のアレイは、内側の最低周波数用のビンから外側の最高周波数用のビンまで
    の順に螺旋パターンに配列されている、請求項２０に記載の装置。
  23. 前記刺激器のアレイは１個〜６４個の前記刺激器を含み、前記体性感覚刺激は治療刺激
    であり、好適には３２ヶ所の刺激部位に加えられ、より好適には１６ヶ所の刺激部位に加
    えられる、請求項１９〜２２のいずれかに記載の装置。
  24. 前記刺激器のアレイは、擬似刺激を前記被験者に伝えるように構成された追加的な刺激
    器のアレイを含む、請求項１〜２３のいずれかに記載の装置。
  25. 前記追加的な刺激器のアレイは、少なくとも１つの刺激器を含み、好適には２つの刺激
    器を含む、請求項２４に記載の装置。
  26. 前記刺激器のアレイは、舌の正中線の互いに反対側に配置するための、２つの対称な刺
    激器のグループを有する分割アレイとして構成されている、請求項２１〜２５のいずれか
    に記載の装置。
  27. 前記体性感覚刺激部は、前記被験者上に経皮的または経粘膜的に配置するように寸法決
    めされた本体の形態である、請求項１〜２６のいずれかに記載の装置。
  28. 前記体性感覚刺激部は、非接触の電磁刺激を前記被験者に与えるように構成された本体
    の形態である、請求項１〜２７のいずれかに記載の装置。
  29. 聴覚系の神経障害の治療用の装置であって、刺激発生部と体性感覚刺激部とを具えた装
    置において、
    前記刺激発生部は、音声信号を分析して複数の作動信号を発生し、さらに前記音声信号
    をスペクトル的に修正して、被験者に伝達するための修正音声信号を発生するように動作
    し、前記音声信号は第１成分及び第２成分を含み、該第１成分は広帯域またはホワイトノ
    イズ成分を含み、該第２成分は、５００Hz〜１６kHzの範囲内の聴覚の主要帯域をカバー
    する、２ms〜５００msの周期の複数のトーンバーストを含み、前記複数の作動信号は、前
    記音声信号の前記第１成分及び前記第２成分の少なくとも一方を表現し、
    前記体性感覚刺激部は刺激器のアレイ及び入力部を具え、前記刺激器の各々は独立して
    作動して体性感覚刺激を前記修正音声信号と共に前記被験者に与えることができ、前記入
    力部は、前記複数の作動信号を前記刺激発生部から受信して、個別の前記作動信号を所定
    パターンで前記アレイ内の個別の前記刺激器に指向させる、装置。
  30. 聴覚系の神経障害について被験者を治療する方法であって、
    音声出力部を通して聴覚刺激を被験者に加えるステップと、
    同時に、前記聴覚刺激を、刺激器のアレイを具えた体性感覚刺激部上の複数の作動信号
    として表現するステップとを含む方法において、
    前記刺激器の各々は、前記複数の作動信号に応答して独立して作動して、体性感覚刺激
    を前記被験者に加える、方法。
  31. 前記治療を、５分間〜１２０分間行い、好適には１５分間〜４５分間行い、最も好適に
    は３０分間行う、請求項３０に記載の方法。
  32. 前記治療を、少なくとも４週間にわたって毎日適用し、好適には少なくとも１０週間に
    わたって毎日適用し、最も好適には少なくとも６ヶ月にわたって毎日適用する、請求項３
    １または３２に記載の方法。
  33. 前記聴覚刺激と前記体性感覚刺激とを同時に前記被験者に加えるステップをさらに含む
    、請求項３１〜３２のいずれかに記載の方法。
  34. 前記聴覚刺激が複数のセグメントを含み、該セグメントの各々を、１つのタイムフレー
    ム内に１回だけ再生する、請求項３０〜３３のいずれかに記載の方法。
  35. 前記タイムフレームは、１ヶ月に１回、または６ヶ月毎に１回存在する、請求項３４に
    記載の方法。
  36. 聴覚系の神経障害のための治療を実現するようにプログラムされた装置であって、
    音声出力部を通して聴覚刺激を被験者に加える手段と、
    同時に、前記聴覚刺激を、刺激器のアレイを具えた体性感覚刺激部上の複数の作動信号
    として表現する手段とを具え、
    前記刺激器の各々は、前記複数の作動信号に応答して独立して作動して、体性感覚刺激
    を前記被験者に加える、装置。
  37. 聴覚系の神経障害を治療するための聴覚刺激装置であって、
    音声処理部からの音声信号を受信するための入力部と、
    前記受信した音声信号を修正して聴覚刺激を提供するためのプロセッサと、
    前記受信した音声信号に基づいて、前記聴覚刺激を被験者に加えるための出力部と
    を具えている、聴覚刺激装置。
  38. 聴覚系の神経障害を治療するための体性感覚刺激装置であって、
    音声信号を表現する複数の作動信号を入力として受信するための入力部と、
    刺激器のアレイとを具え、
    前記刺激器の各々を、前記受信した入力に基づいて独立して作動させて、前記受信した
    入力を反映した所定パターンの体性感覚刺激を被験者に加える、体性感覚刺激装置。
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