JP2023502507A - 電極動作のための制御メカニズムとしての電流バイアス - Google Patents

Abstract

組織を電気的に変調させるためのシステムおよび方法が本明細書において開示されている。システムは、電流発生器と、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、電流発生器と電気的に通信するように構成されている、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極と、少なくとも１つの不関電極と、コントローラであって、作用電極に送達されるべき１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるために、電流発生器に信号を送るように構成されているコントローラとを含むことが可能であり、少なくとも１つの不関電極は、バイアス電流を吸収し、バイアス電流は、１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対である。

Description

優先権出願の参照による組み込み
本出願は、２０１９年１１月２４日に出願された米国仮出願第６２／９３９，６５９号の非仮出願として米国特許法第１１９条（ｅ）の下での利益を主張し、この米国仮出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。外国または国内の優先権主張が本出願とともに提出された出願データシートにおいて識別されているあらゆる出願も、米国特許規則１．５７の下で参照により本明細書に組み込まれている。

本出願は、いくつかの実施形態において、神経系組織、心臓組織、または、他の電圧感受性組織における生物学的な組織の処理を含む、神経組織を通る生物学的な信号のブロック、変調、または減衰を促進させることに関する。

疼痛のゲートコントロール理論は、１９６０年代に発展し、脊髄の中の非侵害受容性線維（非痛覚伝達線維）を選択的に刺激して、脳への疼痛刺激の伝達を抑制することによって、疼痛入力が脳に到達することを低減させる刺激ベースの疼痛管理療法の出現につながった（非特許文献１を参照）。脊髄刺激（ＳＣＳ）のための電流刺激システム（それは、このゲートコントロール理論に基づいて作用し、疼痛を間接的に低減させる）は、典型的に、＜１００Ｈｚ周波数範囲における（そして、最近では、ｋＨｚ周波数範囲における）刺激信号に依存している。同じメカニズムを通して分節性疼痛を低減させるために、同様の周波数範囲における後根神経節（ＤＲＧ： ｄｏｒｓａｌ ｒｏｏｔ ｇａｎｇｌｉａ）の刺激も用いられてきた。

しかし、この前提に基づく技術は、疼痛伝達抑制が完全ではなく、知覚異常などのような副作用が患者にとって不快である可能性があるというような欠点を有している。したがって、非侵害受容性線維のゲート理論活性化を通して疼痛信号を間接的に低減させるのではなく、疼痛線維を通る疼痛信号伝達をより効果的にブロックもしくは軽減するか、または、疼痛信号を処理するニューロンの興奮性を減少させ、また、望ましくない副作用を回避する、疼痛を治療するシステムおよび方法を有することが望ましい。そのうえ、神経組織または神経活動のブロックまたは減衰は、疼痛に影響を与えることに関係しているだけでなく、運動障害、精神障害、心臓血管の健康の管理、さらには、糖尿病などのような病状の管理にも関係している。

米国特許第１０，０７１，２４１号 米国特許第９，００８，８００号 米国特許出願公開第２０１８／０２８０６９１号

Ｍｅｎｄｅｌｌ， Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｇａｔｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｐａｉｎ， Ｐａｉｎ， ２０１４ Ｆｅｂ １５５（２）： ２１０－２１６頁 Ｎａｈｉｎ， Ｅｓｔｉｍａｔｅｓ ｏｆ Ｐａｉｎ Ｐｒｅｖａｌｅｎｃｅ ａｎｄ Ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｉｎ Ａｄｕｌｔｓ： Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ， ２０１２， Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐａｉｎ， ２０１５ Ａｕｇｕｓｔ １６（８）： ７６９－７８０頁 Ｂｏｒｓｏｏｋ， Ａ Ｆｕｔｕｒｅ Ｗｉｔｈｏｕｔ Ｃｈｒｏｎｉｃ Ｐａｉｎ： Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｃｅｒｅｂｒｕｍ， ２０１２年６月 Ｔｊｅｐｋｅｍａ－Ｃｌｏｏｓｔｅｒｍａｎｓ ｅｔ ａｌ， Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｂｕｒｓｔ Ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｉｎ Ｐａｔｉｅｎｔｓ Ｆａｍｉｌｉａｒ Ｗｉｔｈ Ｓｐｉｎａｌ Ｃｏｒｄ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ， Ｎｅｕｒｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ２０１６ Ｊｕｌｙ １９（５）：４９２－４９７頁 Ｂｈａｄｒａ ａｎｄ Ｋｉｌｇｏｒｅ， Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ ｏｆ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｎｅｒｖｅ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｎｅｕｒａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２００４ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １２（３）： ３１３－３２４頁 Ｆｒｉｄｍａｎ ａｎｄ Ｓａｎｔｉｎａ， Ｓａｆｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ Ｅｘｐａｎｄ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｎｅｕｒａｌ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｅｓ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｕｒａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２０１３ Ｍａｒｃｈ ２１（２）：３１９－３２８頁 Ｆｒｉｄｍａｎ ａｎｄ Ｓａｎｔｉｎａ， Ｓａｆｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ ２： Ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ， Ｃｏｎｆ Ｐｒｏｃ ＩＥＥＥ Ｅｎｇ Ｍｅｄ Ｂｉｏ Ｓｏｃ， ２０１３： ３１２６－３１２９頁

いくつかの実施形態において、組織を電気的に変調させるためのシステムが、本明細書で開示されている。システムは、たとえば、任意の数の電流発生器と、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、電流発生器と電気的に通信するように構成されている、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極と、少なくとも１つの不関電極と、作用電極に送達されるべき１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるために、電流発生器に信号を送るように構成されているコントローラとを含むことが可能であり、少なくとも１つの不関電極は、バイアス電流を吸収し、バイアス電流は、１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対である。

いくつかの構成において、１セットの電流は、電気的に興奮性の組織を変調させるのに十分である。

いくつかの構成において、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極は、高電荷容量材料を含む。

いくつかの構成において、バイアス電流は、アノード極性で動作する。

いくつかの構成において、バイアス電流は、カソード極性で動作する。

いくつかの構成において、１セットの電流は、作用電極電圧をカソード的にバイアスするバイアス電流を発生させるように構成されている。

いくつかの構成において、１セットの電流は、作用電極電圧をアノード的にバイアスするバイアス電流を発生させるように構成されている。

いくつかの構成において、１セットの電流は、不関電極電圧をカソード的にバイアスするバイアス電流を発生させるように構成されている。

いくつかの構成において、１セットの電流は、不関電極電圧をアノード的にバイアスするバイアス電流を発生させるように構成されている。

いくつかの構成において、システムは、また、少なくとも２つの作用電極を含む。

いくつかの構成において、少なくとも１つの作用電極の初期極性は、カソードである。

いくつかの構成において、少なくとも１つの作用電極の初期極性は、アノードである。

いくつかの構成において、不関電極は、皮膚表面電極である。

いくつかの構成において、不関電極は、経皮的な電極または植え込まれた電極である。

いくつかの構成において、不関電極は、チタンを含む。

いくつかの構成において、不関電極は、少なくとも約１０ｃｍ^２の作用表面積を有している。

いくつかの構成において、不関電極は、少なくとも約１００ｃｍ^２の作用表面積を有している。

いくつかの構成において、システムは、興奮性の組織のブロックを発生させるように構成されている。

いくつかの構成において、高電荷容量材料は、窒化チタン、タンタル、ＭＰ３５Ｎ、および／または、これらの組み合わせを含む。

いくつかの構成において、高電荷容量材料は、窒化チタンによってコーティングされたタンタルを含む。

いくつかの構成において、システムは、ブロッキングキャパシタを含まない（カップリングキャパシタとも称され得る）。

いくつかの構成において、バイアス電流は、固定されている。

いくつかの構成において、バイアス電流は、可変である。

いくつかの構成において、コントローラは、静電容量、最大電流、および電圧のうちの１つまたは任意の組み合わせに関係するデータを受信することに基づいて、バイアス電流を変調させるために、１セットの作用電極電流を調節するように構成されている。

いくつかの構成において、バイアス電流は、約－１０μＡから約－１ｍＡの間にある。

いくつかの構成において、バイアス電流は、約－１０μＡから約－１００μＡの間にある。

いくつかの構成において、バイアス電流は、約－４２μＡである。

いくつかの構成において、バイアス電流は、複数の植え込み可能な作用電極の間で均一にまたは不均一に分割される。

いくつかの構成において、システムは、患者における水電気分解を抑制するように構成されている。

いくつかの構成において、システムは、作用電極の腐食を抑制するように構成されている。

いくつかの構成において、電流発生器は、ＤＣ電流を発生させるように構成されている。

いくつかの構成において、電流発生器は、高周波ＡＣ電流を発生させるように構成されている。

いくつかの構成において、作用電極は、興奮性の組織を損傷させることなく、少なくとも約５００、１，０００、２，０００、３，０００、４，０００、５，０００、１０，０００、２０，０００μＣの電荷（または、それ以上もしくはそれ以下）（または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲の）を興奮性の組織の中へ送達するように構成されている。

いくつかの構成において、システムは、機械的に可動なパーツを欠いている。

また、本明細書で開示されているのは、組織を電気的に変調させるための方法であって、方法は、任意の数の：電流発生器を介して１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるステップと、１セットの電流を少なくとも１つの植え込まれた作用電極に送達するステップと、少なくとも１つの不関電極を通してバイアス電流を吸収するステップであって、バイアス電流は、１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対である、ステップとを含む、方法である。

いくつかの構成において、１セットの電流は、電気的に興奮性の組織を変調させるのに十分である。

いくつかの構成において、少なくとも１つの植え込まれた作用電極は、高電荷容量材料を含む。

いくつかの構成において、バイアス電流は、カソード極性で動作する。

いくつかの構成において、１セットの電流は、作用電極電圧をカソード的にバイアスするバイアス電流を発生させる。

いくつかの構成において、１セットの電流は、作用電極電圧をアノード的にバイアスするバイアス電流を発生させる。

いくつかの構成において、１セットの電流は、不関電極電圧をカソード的にバイアスするバイアス電流を発生させる。

いくつかの構成において、１セットの電流は、不関電極電圧をアノード的にバイアスするバイアス電流を発生させる。

いくつかの構成において、方法は、少なくとも２つの作用電極を利用する。

いくつかの構成において、少なくとも１つの作用電極の初期極性は、カソードである。

いくつかの構成において、少なくとも１つの作用電極の初期極性は、アノードである。

いくつかの構成において、不関電極は、皮膚表面電極である。

いくつかの構成において、不関電極は、経皮的な電極または植え込まれた電極である。

いくつかの構成において、不関電極は、チタンを含む。

いくつかの構成において、不関電極は、少なくとも約１０ｃｍ^２の作用表面積を有している。

いくつかの構成において、不関電極は、少なくとも約１００ｃｍ^２の作用表面積を有している。

いくつかの構成において、方法は、興奮性の組織のブロックを発生させるステップをさらに含む。

いくつかの構成において、少なくとも１つの作用電極は、窒化チタン、タンタル、ＭＰ３５Ｎ、および、これらの組み合わせを含む。

いくつかの構成において、バイアス電流は、固定されている。

いくつかの構成において、バイアス電流は、静電容量、最大電流、および電圧に関係するデータを受信することに基づいて調節可能である。

いくつかの構成において、バイアス電流は、約－１０μＡから約－１ｍＡの間にある。

いくつかの構成において、バイアス電流は、約－１０μＡから約－１００μＡの間にある。

いくつかの構成において、バイアス電流は、約－４２μＡである。

いくつかの構成において、バイアス電流は、複数の植え込み可能な作用電極の間で均一にまたは不均一に分割される。

いくつかの構成において、方法は、患者における水電気分解を抑制するステップをさらに含む。

いくつかの構成において、方法は、作用電極の腐食を抑制するステップをさらに含む。

いくつかの構成において、ＤＣ電流を発生させるステップは、超低周波電流を発生させるステップを含むことが可能である。

いくつかの構成において、超低周波電流は、約１Ｈｚよりも小さくなっていることが可能である。

いくつかの構成において、超低周波電流は、約０．１Ｈｚよりも小さくなっていることが可能である。

いくつかの構成において、超低周波電流は、約０．０１Ｈｚよりも小さくなっていることが可能である。

いくつかの構成において、方法は、ＤＣ電流、従来の周波数ＡＣ電流、および／または高周波ＡＣ電流を発生させるステップをさらに含む。

いくつかの実施形態において、本明細書で開示されているのは、患者の組織を電気的に変調させるための方法であって、方法は、任意の数の電流発生器と、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、電流発生器と電気的に通信するように構成されている、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極と、作用電極と、少なくとも１つの不関電極とを含むシステムを提供するステップと、ならびに／または、作用電極最大電荷を設定するために、電極および／もしくは電気生理学的なインターフェースの条件のうちの１つもしくは複数をモニタリングするために、生理学的な属性を決定するために、および／もしくは、電極挿入および設置をインタラクティブにガイドするために、電極容量を現場で測定するステップを含む、方法である。

いくつかの構成において、方法は、１対の作用電極の間で、または、任意の作用電極と不関電極との間で電流を駆動するステップをさらに含む。

いくつかの構成において、方法は、電極のうちの任意の２つの間（たとえば、作用電極と不関電極との間、２つの作用電極の間、作用電極と参照電極との間、または、不関電極と参照電極との間など）の電圧を測定するステップをさらに含む。

いくつかの構成において、各電極は、作用電極、不関電極、および参照電極のうちの１つであり、各電極は、上述の機能のうちの１つまたは２つ以上としての役割を果たすことが可能である（たとえば、システムまたは方法は、１つまたは複数のディスクリート作用電極、不関電極、および参照電極を含むことが可能である）。いくつかの構成において、電極のうちの１つまたは複数は、複数の機能を果たすことが可能である（たとえば、１つの電極は、異なる状態における作用電極および参照電極の両方、作用電極および不関電極の両方、ならびに／または、不関電極および参照電極の両方とすることが可能である）。

いくつかの構成において、参照電極は、任意の未使用の作用電極を含む。任意の数の電極、または、電極のすべてが、状態間で切り替えられ得、たとえば、参照電極は、作用電極へと変換され得、作用電極は、刺激パルスの位相に基づいて参照電極へと変換され得る。

いくつかの構成において、方法は、電流波形に対するリアルタイム応答に対して、単一の時点においてまたは連続的に測定を行うステップをさらに含む。

いくつかの構成において、方法は、インピーダンス（Ｒａ、Ｃｄｌ、Ｒｆ）を導出するために波形を分解するステップをさらに含む。

いくつかの構成において、方法は、生理学的な構造体の解剖学的構造を評価するために、前記構造体に沿って電圧降下を測定するステップをさらに含む。

いくつかの構成において、方法は、電極寿命を最大化するために、定期的にまたは連続的に電極電荷を調節するステップをさらに含む。

いくつかの構成において、方法は、電極が所望の電圧範囲へと徐々にシフトするように、アノード電位／カソード電位が最小化されるようにバイアス電流を変調させることとともに、電流振幅をランプする（ｒａｍｐ）ステップをさらに含む。

いくつかの構成において、本明細書で開示されているのは、電気的な組織変調システムの電力を低減させるための方法であって、方法は、任意の数の：電気的な刺激を患者の組織に送達するステップと、刺激の効果が事前設定された時間期間にわたって持続するように刺激をデューティサイクルする（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｉｎｇ）ステップと、治療効果が生じると、経験的に決定された期間にわたって刺激を一時停止し、次いで、治療効果が減少する前にサイクルされるステップとを含む、方法である。いくつかの実施形態において、デューティーサイクル（オン時間）は、たとえば、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、もしくは、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、もしくは、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％以下、または、それ以上もしくはそれ以下とすることが可能であり、また、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。

いくつかの実施形態において、デューティサイクルは、１００％（または、先述の値のいずれか、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲）とすることが可能であり、一方では、振幅は、第１の時間期間にわたって第１のレベルに設定され得、次いで、第２の時間期間にわたって第２のレベルへ変化させられ得る （たとえば、増加または減少される）。

第２のレベルは、第１のレベルに対して、たとえば、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、もしくは、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、もしくは、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％以下、または、それ以上もしくはそれ以下とすることが可能であり、また、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。

第２の時間期間は、第１の時間期間に対して、たとえば、少なくとも約２５％、５０％、７５％、１００％、１２５％、１５０％、１７５％、２００％、もしくは、約２５％、５０％、７５％、１００％、１２５％、１５０％、１７５％、２００％、もしくは、約２５％、５０％、７５％、１００％、１２５％、１５０％、１７５％、２００％以下、または、それ以上もしくはそれ以下とすることが可能であり、また、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。

いくつかの実施形態において、デバイスは、所定の時間期間にわたって、全振幅で電気波形を送達することが可能であり、次いで、振幅をより低い値まで低減させることが可能である。１つの非限定的な例として、初期の波形振幅は、Ａであり、時間の経過後に（たとえば、ブロックが実現された後に）、振幅は、本明細書の他のどこかで開示されているように、Ａ／２または３／４Ａまたは他のレベルにおいて保持され、電力消費を低減させるとともに、電極容量の使用を少なくする。

いくつかの構成において、また、本明細書で開示されているのは、電気的な刺激を患者の組織に送達するための方法であって、刺激の効果が、刺激の後に、事前設定された時間期間にわたって持続するようになっている、方法である。

いくつかの構成において、治療効果は、本明細書の他のどこかで開示されているように、疼痛低減および／またはその他である。

いくつかの実施形態において、本明細書で開示されているのは、電流の立ち上がり時間および立ち下がり時間を制御することによって、患者感覚を低減させるための方法である。いくつかの構成において、立ち上がり時間および立ち下がり時間は、約５０ミリ秒から約５秒に（または、それ以上もしくはそれ以下に）制限される。

いくつかの実施形態において、本明細書で開示されているのは、組織を電気的に変調させるためのシステムであって、システムは、任意の数の：電流発生器と、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極は、電流発生器と電気的に通信するように構成されている、作用電極と、少なくとも１つの不関電極と、作用電極に送達されるべき１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるために、電流発生器に信号を送るように構成されているコントローラとを含む、システムである。少なくとも１つの不関電極は、バイアス電流を吸収することが可能であり、バイアス電流は、１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対である。

いくつかの構成において、１セットの電流は、超低周波電流（たとえば、約１Ｈｚよりも小さい、０．１Ｈｚよりも小さい、０．０１Ｈｚよりも小さい、または、それ以下など）を含む。

いくつかの構成において、電気的な刺激を患者の組織に送達するための方法であって、刺激の効果が、刺激の後に、事前設定された時間期間にわたって持続するようになっている、方法は、本開示に説明されている実施形態のうちのいずれか１つまたは複数を含む。

いくつかの実施形態において、組織を電気的に変調させるためのシステムは、本開示において説明されている実施形態のうちのいずれか１つまたは複数を含む。

いくつかの実施形態において、組織を電気的に変調させるための方法は、本開示において説明されている実施形態のうちのいずれか１つまたは複数を含む。

いくつかの実施形態において、電流送達システムまたは方法は、本明細書で開示されているような任意の数の特徴または特徴の組み合わせを含むことが可能である。

いくつかの実施形態において、超低周波数波形を介した高電荷密度の送達、および、バイアス電流を吸収するための少なくとも１つの不関電極の使用を含む、組織の電気的なニューロモデュレーションは、予想外に、有利に、および安全に、電流送達の停止の後に（ウォッシュアウト期間）神経活動の継続的な抑制を可能にすることができ、それは、複数の利益を提供することが可能である。たとえば、電力が節減され得、または、別の言い方をすれば、電力消費が遅くされ得る。別の例では、デバイス故障（たとえば、接続、バッテリーなど）のケースにおいて、神経活動の突然の復帰が防止され得、それは、安全性を改善し、および／または、長期の抑制期間の間に患者／医師介入を可能にすることができる。同様に、デバイス故障の場合の疼痛の急速な戻り、および／または、急性の交感神経事象（たとえば、急性の代償不全または心不整脈など）につながる可能性のある交感神経信号送信の急速な復帰が防止され得る。さらに別の例では、電子的な医薬投与システム／方法として実装されるときに、長期的な治療上の利益が、急性の適用から生成され得る。そのうえ、そのようなシステムおよび方法は、非常に安全であり、電極－神経インターフェースにおける有毒種の生成を抑制／最小化することが可能である。

一定のバイアス電流を有する作用電極間の波形の実施形態を概略的に図示する図である。 ニューロモデュレーションシステムの１つの非限定的な例を概略的に図示する図である。 経皮リードの実施形態を概略的に図示する図である。 いくつかの実施形態による、リードアダプタを概略的に図示する図である。 いくつかの実施形態による、外部パルス発生器（ＥＰＧ）を概略的に図示する図である。 ＥＰＧ出力波形の例を概略的に図示する図である。 表面電極キャリッジデバイスを概略的に図示する図である。 無菌のリード植え込みキットの１つの実施形態を概略的に図示する図である。 脊髄刺激（ＳＣＳ）波形を図示する図である。 ＳＣＳ波形を図示する図である。 さまざまなＳＣＳ波形に関係する値の表である。 例示的な波形を図示する図である。 化学的な副生成物を制限するための、および、望ましくない反応から電極を保護するための範囲の中で動作される電極の例示的な波形を図示する図である。 バイアス（または、オフセット）電流による例示的なバイポーラ動作を図示する図である。

本出願は、いくつかの態様において、神経過剰抑制を含む神経ブロックもしくは減衰を促進させるために、または、直流電流印加が除去されるかもしくは停止された後に、急速な可逆性もしくは回復を伴わない神経ブロックを促進させるために、直流電流（ＤＣ）の印加を介した慢性のおよび急性の疼痛状態の管理のための方法およびシステムを説明している。いくつかの実施形態において開示されているのは、サイクルされたカソード電流およびアノード電流を送達することによって、ブロッキングまたは減衰する直流電流（ＤＣ）を神経組織に送達するためのシステムおよび電極である。いくつかの実施形態において、これらのシステムは、高電荷容量材料を含む。望ましくない反応に関して反応電位よりも下方で電極を動作させることによって、および、不可逆的な反応（たとえば、水の電気分解、または、水（Ｈ_２Ｏ）の酸化および還元など）（それは、有害な反応性種（たとえば、ＯＨ－、Ｈ＋、または酸素フリーラジカルなど）を生成させる）の量を制限することによって、および、いくつかのケースでは、本明細書でさらに議論されているように、バイアス電流を維持することによって、組織の安全性が維持され得る。より一般的には、本明細書で説明されているようなニューロモデュレーションは、神経組織（ニューロンおよび／またはグリア細胞を含むがそれに限定されない）、心臓組織または他の神経性のもしくは非神経性の興奮性の組織、または、電場もしくは電流によって影響を受け得る組織の活動、興奮性、または細胞状態の変調を指す。いくつかの実施形態において、患者に送達される波形のアノードフェーズもしくはカソードフェーズのいずれか、または、アノードフェーズおよびカソードフェーズの両方は、電気的に興奮性の組織（たとえば、神経組織など）に対して治療効果を有することが可能である。

理論によって制限されるべきではないが、電気的に興奮性の組織（たとえば、神経組織）の中の活動電位の伝播は、ナトリウムチャネルに関してミリ秒のオーダーの不応期をもたらし、典型的に、約１ｍｓから約２０ｍｓの間の、または、絶対的な不応期および相対的な不応期の組み合わせに関して、約２ｍｓから約５ｍｓの間の不応期をもたらし、したがって、この不応期よりも有意に大きい（たとえば、約１ｍｓ、１．５ｍｓ、２ｍｓ、２．５ｍｓ、３ｍｓ、１０ｍｓ、３０ｍｓ、５０ｍｓ、１００ｍｓ、３００ｍｓ、５００ｍｓ、１０００ｍｓ、２０００ｍｓ、５０００ｍｓ、６０００ｍｓまたはそれ以上よりも大きい）半周期を有する、ならびに、活動電位を誘導しないように十分に低い微分レート（たとえば、立ち上がり時間および立ち下がり時間）を有する、非常に低い周波数の（たとえば、超低周波数）ＡＣ電流波形が、組織ブロックまたは減衰を生成させるために使用されることも可能であり、電気的に興奮性の組織によって直流電流刺激として知覚されることとなる。そうであるので、本明細書で定義されているような直流電流（ＤＣ）はその活動電位または神経処理が変調されている組織の観点から、直流電流として知覚される超低周波数ＡＣ電流波形を含み、機能的にその直流電流である。超低周波数は、電流の流れの方向がターゲット組織の少なくとも不応期全体にわたって一定である限りにおいて、たとえば、約１０Ｈｚ、９Ｈｚ、８Ｈｚ、７Ｈｚ、６Ｈｚ、５Ｈｚ、４Ｈｚ、３Ｈｚ、２Ｈｚ、１Ｈｚ、０．５Ｈｚ、０．１Ｈｚ、０．０５Ｈｚ、０．０１Ｈｚ、０．００５Ｈｚ、０．０００１Ｈｚよりも小さくなっていることが可能であり、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能であり、または、不応を引き起こす膜チャネル時定数（たとえば、高速ナトリウムチャネル不活性化ゲート時定数）の少なくとも２倍の長さ、少なくとも５倍の長さ、もしくは、少なくとも１０倍の長さになっていることが可能である。

慢性の疼痛は、個人および社会全体に大きな負担をかけている。米国だけでも、５，０００万人近くの成人が重大な慢性の疼痛または重度の疼痛を抱えていると推定されている（非特許文献２を参照）。世界的に見ても、慢性の疼痛は、１５億人を超える人々に影響を及ぼしていると推定されている（非特許文献３）。ときには外科的な技法が疼痛の原因（神経のインピンジメントに起因することが多い）を除去するために適用されることもあるが、多くのケースでは、疼痛の正確な原因は明確ではなく、外科的手技を介して信頼性高く対処され得ない。代替的に、疼痛管理は、疼痛入力の登録を妨げる刺激信号によって中枢神経系を圧倒することによって対処され得る（疼痛のゲートコントロール理論）。典型的に、脊髄刺激（ＳＣＳ）のケースにおけるこの刺激は、金属電極および交流電流（ＡＣ）刺激を使用して実施され、これらの追加的な刺激信号を作り出し、疼痛感覚を妨げる。しかし、１つの主要な欠点は、刺激された神経から下流にある神経支配領域の中のチクチクする感覚である知覚異常が存在することである。患者が不快感を感じ得る知覚異常を排除するための方法は、高周波数刺激（～１０ｋＨｚ）およびバースト刺激（たとえば、５００Ｈｚにおける５つのパルスが１秒間に４０回送達される）を含む従来のトニックＳＣＳ（～３０～１２０Ｈｚ）刺激からの刺激とは異なる手段に至った（非特許文献４）。

中枢神経系への疼痛信号送信を管理するための代替的な手段は、従来のＳＣＳおよびゲート理論のように、代替的な神経入力を発生させて、疼痛信号伝達を押しのけて抑制することによって、疼痛信号をマスキングするのとは対照的に、疼痛信号を直接的にブロックまたは減衰させることによって、末梢信号供給源からの疼痛信号の伝導を妨げることである。これを行うための１つの手段は、直流電流（ＤＣ）を神経に印加して活動電位（ＡＰ）の発生および伝達を妨げることによるものである。これは、従来の刺激のように神経を刺激しないので、知覚異常が回避され得る。ＡＰブロックにつながるメカニズムは、電極部位の下の活動電位事象に必要とされるナトリウムチャネルを不活性化させる脱分極ブロックまたは過分極ブロックに起因している（非特許文献５を参照）。ワイドダイナミックレンジ（ＷＤＲ）ニューロンは、疼痛信号を統合し、また、患者における疼痛の原因となる供給源として関与しており、直流電流（ＤＣ）の印加は、この活動を低減させるように上手く位置決めされ、ＷＤＲ活動を駆動する関連の抑制性および興奮性ニューロンに影響を及ぼす可能性がある。

直流電流の緩和されない使用は、電極－神経インターフェースにおける有毒種の生成に起因して、神経組織にとって危険であるとこが長い間知られてきた。そうであるので、直流電流療法の安全な送達を促進させるシステムおよび方法が、非常に望ましいこととなる。いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、侵害受容性疼痛を治療するように構成され得る。いくつかの実施形態において、疼痛および他の医学を治療するシステムおよび方法は、脊髄の中の前側柱組織の選択的なブロックを含むことが可能である。そのうえ、いくつかの実施形態は、上述のシステムおよび方法によって、具体的には、後根組織および／または後根神経節の選択的なブロックを通して、疼痛を治療するシステムおよび方法に関するものである。そのうえ、いくつかの実施形態において、具体的には、１つまたは複数の末梢神経のブロックまたは減衰を通して、疼痛を治療するシステムおよび方法が、本明細書で開示されている。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、最大で２週間またはそれ以上にわたって、硬膜上腔の中に非常に低い周波数の刺激を送達することによって、脊柱の中の疼痛信号（それは、疼痛処理の変調を含む）を安全にブロックまたは軽減することが可能であり、脊髄刺激（ＳＣＳ）の候補である慢性の腰痛の患者における臨床的に測定可能な疼痛の低減を実現することが可能である。

ターゲットとされる神経ブロックによって、特定の真皮節からの疼痛、および、局部的な身体部位の中の疼痛が管理され得る。疼痛信号伝導を緩和することに関わる多くの限局的なターゲットが対処され得る。他の疼痛の考慮事項の中でも、腰痛、座骨神経痛、および複合性局所疼痛症候群（ＣＰＲＳ）を管理するために、たとえば、より中央に位置付けされている両方の神経組織（たとえば、脊髄視床路および後根神経節など）がターゲットとされ得る。

いくつかの実施形態において、電極は、高電荷容量材料を含む接点を含むことが可能である。電極接点は、いくつかのケースでは、約１ｍｍ^２から約１０ｍｍ^２の間の幾何学的表面積、または、約１ｍｍ^２、２ｍｍ^２、３ｍｍ^２、４ｍｍ^２、５ｍｍ^２、６ｍｍ^２、７ｍｍ^２、８ｍｍ^２、９ｍｍ^２、１０ｍｍ^２、２０ｍｍ^２、５０ｍｍ^２、１００ｍｍ^２、もしくは、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲の幾何学的表面積を有することが可能である。電極接点自身は、たとえば、Ｂｈａｄｒａらによる特許文献１に説明されているものなどのような、高電荷容量材料から製作され得、その文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。代替的に、電極接点は、少なくとも部分的にまたは完全に高電荷容量材料によってコーティングされたベースを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、高電荷容量材料は、少なくとも約２５、５０、１００、２００、３００、４００、５００、１，０００、２，５００、５，０００、１０，０００、５０，０００、１００，０００、５００，０００、もしくはそれ以上のμＣのＱ値、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲のＱ値を有することが可能である。電極接点のＱ値は、身体の公称の輸送メカニズムを通してクリアされ得ないレートで、電極接点が不可逆的な化学反応を発生させ始める前に、電極接点を通して送達され得る電荷の合計量を指すことが可能である。これらの化学反応は、酸素もしくは水素の放出、または、電極材料の溶解を含むが、それに限定されない。高電荷容量材料の非限定的な例は、白金黒、酸化イリジウム、窒化チタン、タンタル、塩化銀、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、および、それらの適切な組み合わせである。電極は、いくつかの実施形態において、フラクタルコーティングまたは高表面積フォーマットを含むことが可能である。高電荷容量材料は、モノリシックであるように構成され得、または、ベース基板の上のコーティングとして構成され得る。コーティングのための基板の非限定的な例は、ステンレス鋼（たとえば、３０４および３１６ＬＶＭなど）、ニッケル－コバルト－クロム合金（たとえば、ＭＰ３５Ｎ（登録商標）など）、プラチナおよびプラチナ－イリジウム、チタン、ニッケル－チタン合金（たとえば、ニチノールなど）を含む。いくつかの実施形態において、電極は、窒化チタンによってコーティングされたタンタルを含むことが可能である。１つの非限定的な例として、タンタルは、その優れたＸ線不透過性のために、とりわけ有利な材料とすることが可能であり、したがって、植え込み可能なニューロモデュレーションデバイスの改善された植え込み、検証、および／または除去を可能にする。電気化学反応が起こるためのより多くの表面積を発生させるために、従来の電極は、電気めっきされた表面、（たとえば、白金黒／電着された酸化イリジウム）、粗面化された表面、織られた表面、パターン化された表面、網目状発泡体構造体、多孔質焼結ビーズ構造体、ナノパターン化されたもしくはマイクロパターン化された構造体などのような、表面積対体積の比率の高い構造体から作製され、追加的な材料表面積を露出させることが可能である。いくつかの実施形態において、電極は、ＳＩＮＥ（分離インターフェース神経電極： ｓｅｐａｒａｔｅｄ－ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｎｅｒｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）電極またはＥＩＣＣＣ（電子－イオン電流変換セル：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｏ ｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｃｅｌｌ）電極とすることが可能であり、そこでは、たとえば、Ａｃｋｅｒｍａｎｎらによる特許文献２、および、Ａｃｋｅｒｍａｎｎらによる特許文献３において説明されているように、電極は、心臓組織または心臓組織の近位のエリアに電気的に接触しているイオン伝導性材料とともにイオン伝導性材料－電解質溶液インターフェースと接触している電解質溶液の中に浸漬されており、その文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

いくつかの実施形態において、ＤＣから高周波数までのさまざまな波形を有利に利用することができる、安全におよび効果的に神経組織を刺激するためのシステムおよび方法が、本明細書で開示されている。ＤＣによる刺激は、潜在的に非常に有用であるが、神経変調のために商業的に利用されてこなかった。その理由は、長期間にわたってＤＣを安全に送達することができる神経刺激システムが利用可能ではなかったからである。市販のシステムは、電荷バランシングメカニズムに依存して、不可逆的な電気化学反応を制限するために、ＤＣ送達を防止している。これらのシステムは、キャパシタ、ブロッキングキャパシタ（カップリングキャパシタ）、または、刺激サイクルの終わりに電荷蓄積を除去するメカニズムによって、ＤＣ成分をブロックすることを含むことが可能である。信頼性は高いが、典型的なキャパシタは、フェーズ当たりに約１ミリクーロン（ｍＣ）まで電荷を制限し、この電荷容量の超える大きい電荷の大きさにおいて、超低周波数信号を使用することを許可しない。他の広く利用されている技法は、アクティブにバランスされた電流供給源に依存しているが、これらは、フォールトトレラントとなるように冗長性を必要とし、典型的に、いくつかの電極技術にとって重要な電極電圧を意図的に制御せず、長期の高電荷送達にとって有利であることが示されていない。コーティングと組み合わせたアクティブシステムが、網膜インプラントなどのようなデバイスにおいて利用されており、電荷密度を約～２ｍＣ／ｃｍ^２まで増加させるが、これらの密度は、ＤＣまたは十分な電流振幅を有する非常に低い周波数の波形によって必要とされる、位相波形当たりの非常に高い電荷の使用を可能にするには依然として不十分である。

いくつかの実施形態は、長期の動作耐久性のために特定の電極材料にとって最適な範囲に電極電圧を維持するために、バイアス電流（たとえば、ＤＣバイアスなど）と組み合わせた高い表面積の電極コーティングを含む。このアプローチは、たとえば、電極または電気的に興奮性の組織のいずれかに損傷を引き起こすことなく、従来のシステムにおいて使用される約５０μＣ／ｃｍ^２から、約５，０００μＣ／ｃｍ^２、２５，０００μＣ／ｃｍ^２、５０，０００μＣ／ｃｍ^２まで、または、少なくとも約５，０００μＣ／ｃｍ^２、２５，０００μＣ／ｃｍ^２、５０，０００μＣ／ｃｍ^２まで、および、いくつかのケースでは、それを超えて、フェーズ当たりの電荷を高めることが可能である。たとえば制御システムなどを介した意図的な正味のバイアス電流（たとえば、ＤＣバイアス）を可能にするように構成されているシステムおよび方法は、いくつかのケースでは、（電極への腐食（たとえば、酸化）または他の損傷を防止または抑制することによって）高電荷容量電極の健康を有利に維持することが可能であり、また、組織損傷につながる可能性のある種（たとえば、ＯＨ－、Ｈ＋、または、酸素フリーラジカルなど）の望ましくない反応および発生を最小化または防止することが可能である。過酸化物の形成は、本明細書で開示されているようなシステムおよび方法によって防止または抑制され得る望ましくない反応、および、材料（たとえば、金属材料または合金）およびその場所に応じた他の望ましくない反応の別の非限定的な例である。

いくつかの実施形態において、アノードおよび／またはカソードフェーズ当たりの電荷は、たとえば、約１，０００μＣ、１，５００μＣ、２，０００μＣ、２，５００μＣ、３，０００μＣ、３，５００μＣ、４，０００μＣ、４，５００μＣ、５，０００μＣ、５，５００μＣ、６，０００μＣ、または、それ以上もしくはそれ以下（たとえば、フェーズ当たりに約４，０００μＣから約５，０００μＣなど）、および、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲である。

いくつかの実施形態において、植え込まれた電極を介した電流の送達のためのシステムおよび方法は、ブロッキングキャパシタ（カップリングキャパシタ）などのようなキャパシタを含まない。いくつかの実施形態において、植え込まれた電極を介した電流の送達のためのシステムおよび方法は、抵抗器を含まない。

いくつかの実施形態において、バイアス電流は、ターゲットの興奮性のまたは電圧感受性の組織に近接している電極接点または作用電極に同時に送達されている電流の総和から結果として生じる電流である。いくつかの実施形態において、バイアス電流は、電極接点または作用電極に同時に送達されている電流の総和に大きさが等しく、極性が反対である。いくつかの実施形態において、電極接点または作用電極に同時に送達されている電流は、バイアス電流を変調させるように調節され得る。

いくつかの実施形態において、バイアス電流は、（たとえば、ＴｉＮ電極またはタンタル電極に関して）カソードバイアス電流とすることが可能である。いくつかの実施形態において、バイアス電流は、アノードバイアス電流とすることが可能であり、（たとえば、ＩｒＯｘ電極に関して）（＋）プラスの値は、本明細書で開示されている任意の（－）値と置換される。いくつかの実施形態において、合計バイアス電流は、たとえば、約－１０μＡから約－１ｍＡの間、約－１０μＡから約－１００μＡの間、約－０．０１μＡから約－１０００μＡの間、約－０．０１μＡから約－０．１μＡの間、約－０．１μＡから約－１μＡの間、約－１μＡから約－１０００μＡの間、約－２０μＡから約－１００μＡの間、または、約－０．０１μＡ、－０．０５μＡ、－０．１０μＡ、－０．５０μＡ、－１μＡ、－５μＡ、－１０μＡ、－１５μＡ、－２０μＡ、－２５μＡ、－３０μＡ、－３５μＡ－４０μＡ、－４５μＡ－５０μＡ、－５５μＡ、－６０μＡ、－６５μＡ－７０μＡ、－７５μＡ－８０μＡ、－８５μＡ－９０μＡ、９５μＡ－１００μＡ、または、それ以上もしくはそれ以下、または先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。バイアス電流は、たとえば、本明細書で開示されているような値とすることが可能であり、いくつかの実施形態において、約－４０μＡから約－５０μＡの間、たとえば、約－４０μＡ、－４１μＡ、－４２μＡ、－４３μＡ、－４４μＡ、－４５μＡ、－４６μＡ、－４７μＡ、－４８μＡ、－４９μＡ、－５０μＡなど、および、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。述べられているように、バイアス電流は、本明細書におけるいくつかの値および範囲において述べられているようにマイナスであるか、または、代替的に、本明細書で開示されている値または値の範囲のいずれかのプラス（たとえば、絶対値）とすることが可能である（この段落におけるものを含むが、それに限定されない）。いくつかの実施形態において、合計バイアス電流は、たとえば、作用電極の数Ｎの間で均一に分割され得る。たとえば、２つの作用電極を備えたバイポーラシステムにおいて、それぞれの作用電極のバイアス電流は、合計バイアス電流／２（たとえば、いくつかの実施形態において、－４２μＡ／２＝－２１μＡまたは＋４２μＡ／２＝＋２１μＡなど）とすることが可能であり、ここで、合計バイアス電流は、不関電極の観点からオフセットされており、バイアス電流／Ｎは、作用電極の観点からオフセットされており、ここで、Ｎは、作用電極の数である。バイアス電流は、振幅がさらに大きくまたは小さくなっており、たとえば、より大きいまたはより小さい電極表面積を有する実施形態における使用に対処することが可能である。

いくつかの実施形態において、バイアス電流は固定され得る。いくつかの実施形態において、バイアス電流は可変であり得、（たとえば、電圧波形が、たとえば線形性または非線形性を示すときに）電圧および／または他の測定値に応じて変更され得る。

図１Ａは、一定のバイアス電流を有する作用電極間の波形の実施形態を概略的に図示する図である。図示されているように、例示的な波形は、バイポーラであり、１単位の電流だけそれぞれバイアスダウンされており、それは、２単位の合計バイアス電流をもたらし、すべての電流の総計はゼロになる。他のバイアスの大きさは、たとえば、本明細書の他のどこかで説明されている通りとすることが可能である。

いくつかの実施形態において、作用電極電流から結果として生じるバイアス電流は、１つの、２つの、またはそれ以上の不関電極（たとえば、いくつかの実施形態において、単一の不関電極のみ）に送達され得る。不関電極は、受動電流シンクもしくは供給源となるように構成され得、または、代替的に、活性電流シンクもしくは供給源とすることが可能である。いくつかの実施形態において、不関電極は、比較的に高い作用表面積を有し、電極表面の上の電流密度を最小化し、患者に送達される電流の不快感または他の感覚を最小化または防止することが可能である。不関電極は、植え込まれてもよく、経皮的な電極であってもよく、または、体表面電極であってもよい。いくつかの実施形態において、不関電極は、約１ｃｍ^２、５ｃｍ^２、１０ｃｍ^２、２５ｃｍ^２、５０ｃｍ^２、７５ｃｍ^２、１００ｃｍ^２、１２５ｃｍ^２、１５０ｃｍ^２、１７５ｃｍ^２、２００ｃｍ^２、５００ｃｍ^２、１０００ｃｍ^２、または、少なくとも約１ｃｍ^２、５ｃｍ^２、１０ｃｍ^２、２５ｃｍ^２、５０ｃｍ^２、７５ｃｍ^２、１００ｃｍ^２、１２５ｃｍ^２、１５０ｃｍ^２、１７５ｃｍ^２、２００ｃｍ^２、５００ｃｍ^２、１０００ｃｍ^２、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲の作用表面積を有することが可能である。

経皮的な不関電極は、たとえば、接着剤を利用して皮膚接着性とすることが可能であり、電圧を実質的に増加させることなく、着用持続期間にわたってオフセット／バイアス電流継続を通すように構成され得る。経皮的な不関電極は、接着剤と組み合わせて導電性の材料（たとえば、ヒドロゲルなど）を含み、皮膚接着を推進することが可能である。着用持続期間は、たとえば、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４日、または、それ以上、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲（たとえば、いくつかのケースでは、約７～１０日の間など）とすることが可能である。

いくつかの実施形態において、経皮的な不関電極は、たとえば、約１，０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０オームよりも小さい、または、それ以上もしくはそれ以下、および、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲などの、比較的に低いＤＣ抵抗（皮膚抵抗なし）を有することが可能である。

いくつかの実施形態において、初期の駆動電圧からのシステムの駆動電圧の増加は、着用持続期間にわたって、１００ｍＶ、２００ｍＶ、３００ｍＶ、４００ｍＶ、５００ｍＶ、６００ｍＶ、７００ｍＶ、８００ｍＶ、９００ｍＶ、１，０００ｍＶ、１，１００ｍＶ、１，２００ｍＶ、１，３００ｍＶ、１，４００ｍＶ、１，５００ｍＶよりも小さい、またはそれ以上であることとなる。

いくつかの実施形態において、植え込み可能な不関電極は、ハウジングとすることが可能であり、たとえば、ニューロモデュレーションシステムの植え込み可能なパルス発生器のものとすることが可能であり、非限定的な例として、チタン（たとえば、グレード１、グレード２、もしくはグレード４のチタン）、または、プラチナもしくはプラチナメッキされたチタンを含むことが可能である。

電圧の関数としてのそれらの指数関数的な性質に起因して、不可逆的な電気化学反応は、完全に回避されることはできない。これらの反応は、拡散および流体の流れを含む周囲の組織の輸送特性によって副生成物が除去され得るように制限される必要がある。

可逆的な電気化学反応は、逆にされることを必要とし、副生成物は、それらの副生成物が蓄積することなく周囲の組織によって除去され得るような程度まで可能な限り回収され、組織毒性レベルを下回ったままになることを必要とする。除去のレートは、身体の中の場所、ならびに、電極の機械的なおよび電気機械的な特質に依存する。

電荷は、回収可能なものおよび回収不可能なものとして分類され得る。いくつかのケースでは、１つの重要な目標は、回収不可能な電荷に起因する反応から結果として生じる発生させられた副生成物を身体が安全に輸送することができるレベルまで、回収不可能な電荷を最小化し、組織損傷を最小化することである。

電気化学反応は、電圧電位とともに指数関数的に増加し、したがって、電極表面の上の電圧を制御することは、望ましくない電気化学反応を最小化するための効果的な方式となることが可能である。これらの電圧電位は、ＤＣまたは同様の電流によって電極をバイアスすることによって制御され得る。

均一な電流密度（または、比較的に均一な電流密度）を作り出すように設計された電極は、平均電圧の使用が電気化学反応を代表することを可能にする。

それぞれのタイプの電極材料は、特定の動作範囲（ほとんどは可逆的な反応および限定的な不可逆的な反応に関して、適当な電荷容量および電圧範囲）を有しており、それは、いくつかの実施形態において、それらの範囲の中で動作するために非常に有利である可能性がある。たとえば、窒化チタン電極および／またはタンタル電極をカソード的にバイアスすることは、アノード電圧によって発生する酸化物の形成を緩和する。別の例では、チタンをアノード的にバイアスすることは、チタン表面の上に保護酸化物を発達させ、それは、材料腐食を低減させることが可能である。周囲の流体または電解質に露出される任意の伝導性材料（たとえば、金属、伝導性コーティング）は、腐食を受ける可能性があり、これらの材料をバイアスすることは、有害な腐食に対する保護を提供し、システムのアクティブ伝導性エレメントの耐用年数を強化することが可能である。これらのアクティブ伝導性エレメントは、ＩＰＧの上の任意の露出された金属を含むことが可能であり、たとえば、それは、電流を通し、または、望ましくない反応を駆動する電圧電位を受ける。

従来の刺激システムでは、ＡＣ電流が、電荷がバランスしていることを保証するために、ＤＣ漏出のない一連のキャパシタを通して送達される。しかし、電気化学反応は、指数関数的であり、時間に依存し、完全には対称的でなく、したがって、より低い電圧にあっても、キャパシタは、不可逆的な反応の排除を保証しない。キャパシタは、不完全な（実現可能な）電流供給源およびシンクがＤＣを導入することを防止する経済的な方法であり、電流供給源およびシンクによって引き起こされる故障を隔離する信頼性の高い方式である。これらの問題を克服することができるいくつかの実施形態において、システムおよび方法は、任意のそのようなキャパシタ（ブロッキングキャパシタとしても知られる）を含まない。

いくつかの実施形態において、慢性の電極材料は、生体適合性であり、容易に溶解しない。

いくつかの実施形態において、フルスペクトル刺激を伴う刺激のシステムおよび方法が、本明細書で開示されている。

ハイブリッド波形：従来の刺激波形は、意図的にＡＣであり、非意図的なＤＣ成分を有している。非意図的なＤＣ成分は、従来、直接的に制御されない電圧平衡点を離れる電荷をバランスさせるために、可能な限り低く維持される。非ＡＣ電流（本明細書でバイアス電流と称される）を意図的に注入または吸収することによって、電圧平衡点（準定常状態）および範囲の故意の制御が実現され得る。そのような故意の制御は、たとえば、以下の非限定的な例のうちの１つまたは複数を介して実現され得る：（ａ）モノポーラバイアス電流のケースでは、たとえば、ＤＣバイアスまたは同様の電流注入または吸収は、電流のすべてを吸収することとなる電流制御なしに、１つまたは複数のＷＥ（作用電極）および１つまたは複数のＣＥ／ＩＥ（不関電極として動作するカウンター電極）の上にアンバランスを生成させることによって起こることが可能である、（ｂ）バイポーラバイアス電流のケースでは、たとえば、ＤＣバイアスまたは同様の電流注入または吸収は、１つまたは複数のＷＥ（作用電極）および１つまたは複数のＣＥ（カウンター電極）の上にアンバランスを生成させることによって起こることが可能であり、ここで、過剰な電流が不関電極の上に吸収されることとなる、ならびに、（ｃ）マルチポーラのケースでは、（ａ）および（ｂ）の何らかのハイブリッド。これは、それぞれのＷＥおよびＣＥ／ＩＥの上にアンバランスを生成させる可能性がある。バイアス電流または同様の電流注入または吸収は、Ｎ個のＣＥとＭ個のＷＥの間にアンバランスを生成させることによって、および、少なくとも１つの不関電極（それは、ＣＥと同じであってもよく、または、同じでなくてもよい）によって差を吸収することによって起こることが可能である（たとえば、供給源およびシンクは、複数の電流出力の上でアンバランスになっている）、２つの接触の間のバイポーラ動作の間に、ＷＥおよびＣＥは、システム極性に応じて２つの接触の間で変化し、不関電極または電極（ＩＥ）は、極性にかかわらずＷＥとＣＥとの間のアンバランスを吸収する第３の電極タイプを表している。いくつかの実施形態において、システムまたは方法は、単一のＷＥのみおよび複数のＣＥを含み、電極の上の応力および駆動電圧を有利に低減させることが可能である。いくつかの実施形態において、２つのＷＥは、所与の集合的な電流出力のために一緒に動作され、単一のＷＥの上に同じ電流出力を有することと比較して、２つのＷＥの駆動電圧を低減させることが可能である。

ＤＣまたは同様の電荷注入：電圧平衡の故意の制御は、電極電位（準定常状態電圧）を調節する目的のために利用され得、たとえば、一般化されたＰＩＤ制御アルゴリズムを使用して実現され得、ここで、プロセス変数（ＰＶ）は、何らかの環境測定値とすることが可能であり、それは、最大ピーク電圧、最小ピーク電圧、特定の電圧レールおよびピーク－ツー－ピーク電圧の組み合わせ、平均電圧レベル、二乗平均平方根、走行平均、絶対電圧変化、電圧変化率、アクセス抵抗、電極の電気特性（たとえば、静電容量）、電荷（時間の経過に伴う電流の蓄積）、および／または化学的な測定値（たとえば、ｐＨなど）を含むがそれに限定されない。

バイアス電流（たとえば、ＤＣ）または同様の電荷注入波形は、電極材料、波形の周波数構成、ｐＨ、局所灌流、組織タイプ、組織のタイプ、刺激のターゲット、および／または、ターゲット組織からの距離の関数として導出することが可能である。波形は、たとえば、以下のうちのいずれか１つまたは複数とすることが可能である：一定の値、時間的に変化する値、以下のパラメータのうちの１つまたは複数に基づくことが可能であるアルゴリズムに基づいて電圧動作点を実現するように動的に調節される：アノード電流振幅に対するカソード電流振幅、デューティサイクルまたはアノードフェーズ時間に対するカソードフェーズ時間の比、相間の間隔または期間間の間隔、カソードフェーズまたはアノードフェーズにおける全体的な電荷、および／または、カソードフェーズまたはアノードフェーズにおける波形のタイプ。これらの項目は、電流刺激供給源を想定しているが、電圧刺激装置にも適用可能であり得、電圧刺激装置では、上記のパラメータを決定するために、電圧が電流の代わりに使用される。

いくつかの実施形態において、多次元フィールドシェーピングが実装され得る。いくつかの実施形態において、複数の電極が、ターゲットとされた局所（後根進入部、脊柱、脊髄視床路、および／または、刺激電極の中のおよびその周りの任意の特定の空間領域を含む）においてエネルギーを集中させるために空間的に用いられ得る。いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、焦点が時間とともに移動するように、ならびに／または、ニューロン、軸索、もしくはイオンチャネルの異なるクラスおよび直径を漸増させる（ｒｅｃｒｕｉｔ）ように、フィールドを変化させるために周波数および位相シフトを使用することを時間的に含むことが可能である。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、電圧および／またはパルスクランピングのために構成され得る。パルスクランピングは、不可逆的な化学反応を回避するために、電極表面の上に電圧を強制的にかける方法を提供することが可能である。パルスクランピングは、電圧の制御を含むことが可能であり、たとえば、パルス間の間隔の間に、電極の電気化学を制御し、電極を「リセット」するようになっており、または、電気化学を制御し、次の刺激サイクルにおいてより多くの電荷が注入されることを可能にする。

また、クランピングは、電荷注入能力を増大させるために利用され得る。クランピングおよび／または電流限界を利用することは、電極表面の上の神経組織の漸増および電圧スルーレートを制限することが可能である。電極を通過する電流は、電極の電流状態をアセスするために使用され得、刺激波形の適応的な制御を可能にし、本明細書で別途述べられているものを含むパラメータに影響を与えることが可能である。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、波形形状（たとえば、Ｂ－スプライン、無限微分可能な関数、および／または、他の数学的関数によって定義されるようなものなど）を発生させ、電圧および電流変化のレートを制御／制限し、神経漸増の開始またはその反対を制限／制御し、および／または、電気化学反応またはその反対を制限もしくは制御することが可能である。非対称の波形は、カソードフェーズの持続期間および振幅がアノードフェーズの持続期間および振幅とは異なる場合に発生させられ得る。波形の形状は、時間の経過に伴う振幅の変化を含むことが可能である（線形および非線形の、単調または非単調の、振幅の増加および減少、ならびに、一定の振幅またはゼロ振幅の期間を含む）。１つの優先的な実施形態において、波形は、増加する振幅を有する電流、実質的に一定の電流振幅、減少する振幅を有する電流によるシーケンスを含むことが可能であり、反対極性の同じシーケンスがそれに続く。増加する電流振幅の傾斜の大きさは、減少する電流の傾斜の大きさよりも大きいか、それに等しいか、または、それよりも小さくなっていることが可能である。望ましくない神経活動を緩和するために、増加する電流振幅の傾斜の大きさは、減少する電流の傾斜の大きさよりも小さくなるように構成され得る。そのうえ、増加する電流振幅、実質的に一定の電流振幅、および、減少する電流振幅の間の移行領域は、滑らかにされて丸みを帯びさせられ、電圧および電流変化のレートを制御／制限し、神経漸増の開始を制限／制御することが可能である。

いくつかの実施形態において、振幅波形は、所望の臨床結果に応じて、さまざまな立ち上がり時間／持続期間、プラトー時間／持続期間、および／または、立ち下がり時間／持続期間を有することが可能である。

いくつかの実施形態において、波形は、約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒、または、少なくとも約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒、または、約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲の立ち上がり時間を含むことが可能である。立ち上がり時間は、いくつかの実施形態において、単一の連続的な立ち上がり、または、１つもしくは複数のプラトーおよび／もしくは立ち下がりに組み入れられた複数の立ち上がりとすることが可能である。

いくつかの実施形態において、波形は、約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒、または、少なくとも約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒、または、約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または先述の値のうちの任意の２つを含む範囲のプラトー時間を含むことが可能である。プラトー時間は、いくつかの実施形態において、単一の連続的なプラトー、または、１つもしくは複数の立ち上がりおよび／もしくは立ち下がりに組み入れられた複数のプラトーとすることが可能である。

いくつかの実施形態において、波形は、約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒、または、少なくとも約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒、または、約０．５秒、１．０秒、１．５秒、２．０秒、２．５秒、３．０秒、３．５秒、４．０秒、４．５秒、５．０秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１５秒、２０秒以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または先述の値のうちの任意の２つを含む範囲の立ち下がり時間を含むことが可能である。立ち下がり時間は、いくつかの実施形態において、単一の連続的な立ち下がり、または、１つもしくは複数のプラトーおよび／もしくは立ち上がりに組み入れられた複数の立ち下がりとすることが可能である。

いくつかの実施形態において、波形は、最初にカソードで開始し、立ち下がり、プラトー、次いで立ち上がり、次いで、波形は、アノードになり、立ち上がり、プラトー、次いで、設定された時間期間にわたって立ち下がる。いくつかの実施形態において、波形は、最初にアノードで開始する。設定された時間期間は、たとえば、約１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１１秒、１２秒、１３秒、１４秒、１５秒、１６秒、１７秒、１８秒、１９秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、６０秒、または、少なくとも約１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１１秒、１２秒、１３秒、１４秒、１５秒、１６秒、１７秒、１８秒、１９秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、６０秒、または、約１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、１０秒、１１秒、１２秒、１３秒、１４秒、１５秒、１６秒、１７秒、１８秒、１９秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、６０秒以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。いくつかの実施形態において、カソードフェーズおよびアノードフェーズは、第３のプラトータイプによって分離されている。

いくつかの実施形態において、フェーズ当たりの波形電荷（たとえば、振幅、波形形状、および／またはパルス幅）は、異なる直径、伝導速度、およびタイプ（たとえば、有髄および無髄）のニューロンを選択的に変調および漸増させるように制御され得る。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、さまざまな波形周波数を組み込むことが可能であり、それは、高周波数（たとえば、約１．２～５０ｋＨｚまたはそれ以上）、従来の周波数（たとえば、約２０～１．２ｋＨｚの間）、低周波数（たとえば、約１～２０Ｈｚの間）、および超低周波数（たとえば、約１Ｈｚを下回る）を含む。本明細書の他のどこかで述べられているように、本明細書で定義されているような直流電流は、低周波数ＡＣ電流波形を含み、低周波数ＡＣ電流波形は、その活動電位が変調されている組織の観点から、直流電流として知覚され、機能的に直流電流である。

刺激の持続期間にわたって非ゼロ電流を平均化する信号は、たとえば、電荷アンバランスを含むことが可能であり、それは、イントラフェーズバイアス、フェーズ－ツー－フェーズバイアス、サイクル－ツー－サイクルバイアス、間欠的なバイアスもしくはオフセット、または、それらの任意の組み合わせを含むがそれに限定されない。また、バイアスは、刺激波形から独立して、時間的に変化するように構成され得る。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、準定常状態刺激の前または後の事前コンディショニングまたは事後コンディショニングを含むことが可能である。これは、たとえば、望ましくない電極化学反応を誘発しないように電圧変化率を制限またはランプすること、オン状態とオフ状態との間で電圧または電流をゆっくりと移行させ、患者の不快感またはターゲット外の効果を結果として生じさせ得る神経漸増変化を制限すること、および／または、特にバイポーラ／マルチポーラのケースにおいて（そこでは、各電極の上の波形がカソードサイクルの上で開始および停止することが望ましい可能性がある）、効果的にタイムシフトすることによって、電極表面の上の電荷（または、電極表面を横切る電圧）を管理することにとって重要である可能性がある。事前／事後コンディショニングは、効果的なタイムシフトおよびランプを可能にすることができる。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、サイクリックボルタンメトリーまたは電気めっき技法を使用した電極の生体外のまたは生体内の事前コンディショニングを含むことが可能である。これらは、たとえば、高電流密度によって欠陥エリアに過度のストレスを与えないように、および、欠陥の除去ではなく膨張を引き起こすように、制御された方式で電極材料欠陥を除去するために使用され得る。たとえば、電極の表面の上の鋭いポイントまたは縁部は、一般的に、電極表面の残りの部分と比較して、より高い電流密度を有することが可能である。これは、金属溶解および望ましくない化学種の形成につながる可能性があり、それは、その特定のエリアにおいて、電極劣化を加速させる可能性がある。制御された方式で（たとえば、生体外で）鋭い縁部をエッチングすることによって、プロセスは、直接的に制御され得る。また、事前コンディショニングは、材料堆積または制御された電気化学的な変換（たとえば、保護酸化物層の形成）のために利用され得る。また、酸化物成長は、材料（たとえば、１つの例として、活性化酸化イリジウム（ＡＩＲＯＦ））の電荷容量を増加させるために使用され得る。

いくつかの実施形態は、ＡＣおよび／またはＤＣニューロモデュレーション（たとえば、刺激またはブロック）信号を利用することが可能である。ＡＣ信号は、たとえば、活動電位を含むために、知覚異常を含むために、および／または、神経信号をブロックするためにニューロンを無効にするために使用され得る。

いくつかの実施形態において、ＤＣ（超低周波数刺激を含む）は、活動電位をブロックすることに加えて、以下のニューロン特性のうちの１つまたは複数の変調を可能にし得る膜貫通電位を誘導する目的のために、ニューロンを横切る電場の重畳を可能にするために利用され得る：スパイク特性、興奮性（感受性を増加または抑制する）、伝導速度、エレクトロポレーションの制御、神経集団の同期化、近隣の細胞に影響を与える細胞における２次効果の誘導（血管変化および血液脳関門透過性を含む）、シフト強度持続期間曲線、ＤＮＡまたはＲＮＡ転写または翻訳改変、および／または、タンパク質もしくは薬物輸送（電気泳動）。

いくつかの実施形態において、電極は、電荷容量、耐久性、および生体適合性を最適化するように構成された材料を含むことが可能であり、それは、たとえば、酸化イリジウム、タンタル、ＭＰ３５Ｎ、窒化チタン、ダイヤモンド、ホウ素がドープされたダイヤモンド、ナノチューブ（たとえば、ＴｉＮ、ＭｎＯ２／ＴｉＮ）、金属酸化物（たとえば、ＲｕＯ_２、ＩｒＯ_２、ＭｎＯ_２、ＣｏＯ_２、ＮｉＯ_２、ＦｅＯ_２、ＳｎＯ_２、およびＣｕＯ_２）、混合金属酸化物（たとえば、ＲｕＯ_２／ＳｎＯ、ＲｕＯ_２／ＮｉＯ、ＲｕＯ_２／Ｔａ_２Ｏ_５、ＲｕＯ_２／Ｐｔ、ＲｕＯ_２／ＴｉＯ_２、ＲｕＯ_２／ＭｏＯ_３、ＲｕＯ_２／ＣａＯ、およびＲｕＯ_２／Ｖ_２Ｏ_４、またはＩｒＲｕ）、炭素／グラフェン、金属炭化物、炭窒化物、および窒化物、別名ＭＸｅｎｅｓ（もしくは、遷移金属炭化物、炭窒化物、および窒化物）、および／または、先述のもののいずれかの組み合わせ（２つ以上の金属酸化物、２つ以上の混合金属酸化物、第１の材料を含むコーティングを備えた第１の材料、および／または第２の材料などを含む）のいずれかを含む。

いくつかの実施形態において、利用可能な電気化学的表面積（ＥＳＡ）を増加させるために、電極の基板は、利用可能な表面積を増加させる微細構造的特徴を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、基板は、開放気孔性焼結コンポーネントを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、基板は、網目状発泡体構造体などのような開放気孔性発泡体コンポーネントを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、基板は、マイクロマシニングからの表面テクスチャリングを含み、特徴（たとえば、溝部または粗さなど）を発生させ、全体的なＥＳＡを増加させることが可能である。これらのマイクロマシニングツールは、レーザーアブレーションを含み、チャネルまたは溝部または一般的な表面粗さを発生させることが可能である。これらの目標を達成することができる追加的なマイクロマシニング技法は、放電加工（ＥＤＭ）、材料エッチング技法、パターンマスキングおよびエッチング技法、ビーズまたはグリットブラスト法、および表面サンディングである。また、ＥＳＡは、たとえば、電気泳動堆積（ＥＰＤ）、電解堆積（ＥＬＤ）、および／または電気めっきによって増加させられ得る。基板材料は、たとえば、スパッタリングされた酸化イリジウム（ＳＩＲＯＦ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）－ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、フラクタル窒化チタン、多孔性の窒化チタン、または、それらのいくつかの組み合わせなどのような、高電荷容量材料によってコーティングされ得る。適合する基板の上にそのようなコーティングを堆積させるための方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）および物理蒸着（ＰＶＤ）を含むことが可能である。基板は、導電性の材料を含むことが可能であり、コーティングへの電荷移送を容易にすることを可能にする。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、電極の物理的なセットおよび刺激が送達され得る経路を含むことが可能である。電気化学的セルの専門用語から借りて、いくつかの実施形態において、システムは、個々のリード電極接点に結び付けられたＮ個の作用電極（ＷＥ）と、１つまたは複数の不関電極（ＩＥ）と、随意的に、ハーフセル電位を測定することが望まれる場合には、１つまたは複数の参照電極（ＲＥＦ）とを含むことが可能である。カウンター電極（ＣＥ）は、刺激モダリティに応じて、ＷＥまたはＩＥのいずれかに割り当てられ得る。

いくつかの実施形態において、電極電位の測定は、既知の電流によって刺激されるときに電極（たとえば、ＷＥ、ＣＥ、ＩＥ、およびＲＥＦ）のうちの任意の２つを横切る電圧を含むことが可能である。これらの測定は、刺激の間に静的にまたは動的に電極の特質（電極のインピーダンスおよび静電容量を含む）を測定および追跡し、各電極およびシステム全般の条件をアセスするために使用され得る。

いくつかの実施形態において、任意の刺激されていない電極（たとえば、リードの上の電極）は、ＲＥＦとして動作するように割り当てられ、および、物理的な場所に基づいて電圧／インピーダンスを測定し、生理学的な組織をイメージングして特徴付けることが可能である。任意の数の電極、または、電極のすべては、状態間で切り替えられ得、たとえば、刺激パルスの位相に基づいて、参照電極は、作用電極へと変換され得、作用電極は、参照電極へと変換され得る。いくつかの実施形態において、ＷＥまたはＲＥＦは、必要な電流送達に応じて相互交換可能であり得る（たとえば、１つのセグメント（たとえば、リードの半分）を備えた電気的な伝導ブロック、および、別のセグメント（たとえば、異なる領域をターゲットとするためのリードの半分）を備えたその後に生成されたブロック、ならびに、他の例）。

いくつかの実施形態において、刺激モダリティは、以下を含む：電流が、電流のプラスのパルスおよびマイナスのパルスによってリード電極接点（ＷＥ）を通して駆動され、１つまたは複数の不関電極によってシンクされる、モノポーラ、波形をプラスまたはマイナスにシフトさせることによって影響を受けるＤＣまたは同様の電流注入（バイアス）、電流が、ＷＥおよびＣＥの役割で交互に動作する１対のリード電極接点の上に反対の極性によって駆動され、任意のアンバランスが、１つまたは複数のＩＥによって吸収されることとなる、バイポーラ、それぞれの波形をプラスにまたはマイナスにシフトさせることによって影響を受けるＤＣ電流注入（バイアス）、そして、その差はＩＥによって吸収されることとなる、電流が、ＷＥおよびＣＥの役割で交互に動作する１セットのリード電極接点の上に反対の極性によって駆動される、マルチポーラ。任意のアンバランスは、ＩＥによって吸収されることとなり、および／または、それぞれの波形をプラスにまたはマイナスにシフトさせることによって影響を受けるＤＣもしくは同様の電流注入（バイアス）、そして、その差はＩＥによって吸収され得る。刺激電流出力は、いくつかの実施形態において、以下のメカニズムによって実現され得る：電流供給源がプラスの供給部によって駆動され、電流シンクがマイナスの供給部によって駆動され、制約のない同時のプラスおよびマイナスの電流を提供し、ＩＥがグラウンド（０Ｖ）に結び付けられている、バイポーラ電源、および／または、電流供給源およびシンクが、直列に置かれ、仮想グラウンドが２つの供給部の間に展開している、モノポーラ電源。

いくつかの実施形態において、同時の刺激の間に電極表面電圧を直接的に制御することは、追加的な技法を必要とする可能性がある。その理由は、すべてのエレメントの間の相互作用が関係しているからである。これは、たとえば、以下の方式で対処され得る：同時の刺激のケースでは、１つの電極対を除くすべての電極への電流を定期的にオフにし、そのときに測定を行う、電極対の間で位相をシフトさせ、他の対がゼロ電流を横切るときに測定を行う、測定されることとなる駆動される電極に近接して位置付けされている参照電極を利用する、各電極のすべての性能を導出しないことを犠牲にして、電子的な電流供給源からの最悪ケースの電圧を使用して制限する、電流供給源ではなく電圧を使用して制御する（電圧クランピング）、および／または、電圧ではなく注入された電流を使用することによって制御する（バイアス電流）。

いくつかの実施形態において、システムおよび方法は、電極修復技法を含むことが可能であり、それは、定期的な修復（たとえば、電極電圧を下げるように駆動するためにカソード電荷を定期的に送達することによって、電気化学的な表面をリセットするために電圧／電流を駆動する）、および／または、適応的な修復（たとえば、電極電圧を制御するために電極を通して駆動される電荷を動的に調節することによって、電気化学的な表面を保存するために電圧／電流をサイクルごとに駆動する）を含むがそれに限定されない。

いくつかの実施形態において、コンプライアンス電圧限界は、（たとえば、電流供給源および安全な化学反応を駆動するのに十分な電圧が存在するように、しかし、望ましくない反応を駆動するのに十分な電極電圧を提供するのに十分でない電圧が存在するように、コンプライアンス電圧を設定することによって）化学反応を制限するための自動的な方式として利用され得る。いくつかの実施形態において、コンプライアンス電圧トラッキングは、電力消散を低減させるために利用され得る。電流供給源およびシンクは、電流を制御するために使用され得、可変電源を切り替えることは、電流供給源およびシンクをコンプライアンスに維持するために（たとえば、要求された電流を供給するために）十分なだけの電圧を発生させることが可能である。代替的なトポロジーは、特定の電流を駆動するための可変の電圧供給源とすることが可能である。コンプライアンストラッキングの１つの利点は、ＭＯＳＦＥＴゲート比を使用する電流供給源（たとえば、Ｗｉｌｓｏｎ電流供給源）が本質的に安定であることである。

いくつかの実施形態において、駆動電圧レベルは、化学反応を制限するための手段として、または、劣化しつつあり、また、ターゲット刺激電流を送達するためにより高い駆動電圧を必要とする電極を停止させるための手段として、電極の対の間で制限され得る。

いくつかの実施形態において、高周波数刺激は、開始効果を低減させるために、低周波数信号によってバイアスされ得る。

いくつかの実施形態において、電極は、水溶液の中でその表面の上にヒドリド錯体を形成するプラチナなどのような、可逆的な電気化学反応が起こり得る材料を含むことが可能である。可逆的な電気化学反応が起こるようにより多くの表面積を発生させるために、従来の電極および電極材料は、電気めっきされた表面、（たとえば、白金黒／電着された酸化イリジウム）、粗面化された表面、織られた表面、パターン化された表面、網目状発泡体構造体、多孔質焼結ビーズ構造体、ナノパターン化されたもしくはマイクロパターン化された構造体などのような、表面積対体積の比率の高い構造体から作製され、追加的な材料表面積を露出させることが可能である。高電荷化学電極は、生体適合性であるか、または、そうでない場合には、身体の組織から適切に隔離され得る。いくつかの実施形態において、電極駆動電流は、約０ｍＡから約１ｍＡの間、約１ｍＡから約２ｍＡの間、約２ｍＡから約４ｍＡの間、約４ｍＡから約８ｍＡの間、約８ｍＡよりも高い、約０．５ｍＡ、１ｍＡ、２ｍＡ、３ｍＡ、４ｍＡ、５ｍＡ、６ｍＡ、７ｍＡ、８ｍＡ、９ｍＡ、１０ｍＡ、または、先述の値のうちの任意の２つを組み込んだ範囲にあることが可能である。いくつかの実施形態において、この駆動電流は、次いで、特定の可逆的な電気化学反応に応じて、同様の大きさの対応するイオン電流を発生させるために使用される。

いくつかの実施形態は、タンタルまたは窒化チタンなどのような材料を含み、電気化学反応が起こるインターフェースの代わりに、従来の容量性電極インターフェースを発生させることが可能である。また、フッ素がドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、ニッケル二酸化チタン（Ｎｉ／ＴｉＯ２）、および、他の二酸化チタン（ＴｉＯ２）構築物などのような、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）が、高い電荷運搬容量を有する候補材料であり、同様に、本明細書で開示されている他のものも候補材料である。いくつかの実施形態において、電極は、窒化チタンによってコーティングされたタンタルを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、電極は、窒化チタンによってコーティングされたＭＰ３５Ｎを含むことが可能である。いくつかの構成において、従来の電極表面における電荷発生は、従来の電極インターフェースにおける電荷が不働態化されるまで、イオン伝導性材料からイオン種を引き付けることとなる。一方の極性の電流によって容量性材料を充電することは、イオンの形態で電流の流れを発生させることが可能である。容量性材料への電流の流れの極性を逆にすることは、後続の充電のためのシステムを効果的にリセットし、さらなるイオン電流の流れを発生させることが可能である。イオン電流の流れ容量の増大が起こるためのより多い表面積を発生させるために、従来の電極は、粗面化された表面、網目状発泡体構造体、多孔質焼結ビーズ構造体、ナノパターン化されたもしくはマイクロパターン化された構造体などのような、表面積対体積の比率の高い構造体から作製され、追加的な材料表面積を露出させることが可能である。１つの実施形態では、この容量性構造体は、ターゲット神経組織と接触している電解質飽和ヒドロゲルに接触する電解質溶液と流体接触しており、組織へのイオン電流の流れを可能にする。いくつかの実施形態において、溶液は、電極から電気的に興奮性の組織に電流を送達する体液（たとえば、間質液など）である。

電流を神経に送達してブロックを促進させるために、電極は、伝導性リードを介して１つまたは複数の電流供給源に接続され得る。単一の神経－電極インターフェースは、一方の極性において電流が印加されるときに、神経ブロックを提供することが可能である（ブロッキングフェーズ）。電流極性が逆にされて電極をそのオリジナルの状態（それは、非ブロッキングフェーズであってもよく、または、ブロッキングフェーズであってもよい）に戻すときに、神経は、疼痛刺激が神経に沿って伝わることをブロックし続けてもよく、または、ブロックし続けなくてもよい。神経が過剰抑制の状態に置かれた場合には、神経は、電極の位相状態にかかわらず、活動電位伝播を妨げ、疼痛信号をブロックし続けることとなる。しかし、神経が過剰抑制の状態に置かれていない場合には、神経は、ブロッキングフェーズ信号が存在していないときに、望ましくない信号を通す可能性がある。ＦｒｉｄｍａｎおよびＳａｎｔｉｎａは、直流電流の流れ方向を方向付けるための一連の弁を使用して、それぞれの駆動電極が交流電流（ＡＣ）を経験しながら、神経組織が一定の電流を見るように、電流極性が逆にされるときに連続的なブロックを可能にするための手段を説明している（非特許文献６、非特許文献７）。しかし、いくつかのケースでは、追加的な故障点を提供し、植え込み可能なシステムを大きくするような弁の使用を必要としない、より簡単なシステムを有することが望ましい。より簡単でよりロバストなシステムは、神経組織自身の一定の刺激を提供するために複数の電極を使用することによって、弁およびそのような可動パーツなしに構成され得る。１つの実施形態では、連続的なブロックを提供するために、２つの神経－電極インターフェースが存在しており、１つまたは複数の電流供給源に接続されている。第１の神経－電極インターフェース電極は、ブロックを駆動するために一方の極性における電流によって稼働され、一方では、第２の神経－電極インターフェースは、反対の極性によって稼働される。所定の時間期間の後に、第１および第２の電極の電流極性は逆にされ、第２の神経－電極インターフェースは、ブロックを提供し、一方では、第１の神経－電極状態は、その前の状態へと逆にされる。電極電流を循環させることによって、連続的なブロックが、ターゲット神経において維持され得る。認識され得るように、２つよりも多い（たとえば、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上などの）電極が、同じ連続的なブロックを促進させるために使用されることも可能である。また、電極は、モノポーラ構成またはバイポーラ構成のいずれかで稼働され得る。いくつかの実施形態において、電極システムは、任意の作動される機械的に可動なパーツ（たとえば、弁またはヒンジなど）を有しないように構成されている。

代替的に、神経活動が抑制され得るが、それは、ブロッキング電流の除去または中断の後にも、神経活動がブロックまたは低減されたままであることを意味している。神経は、過剰抑制の状態にさらに置かれ得、過剰抑制の状態では、ＤＣ送達の停止後に急速な可逆性なしに、神経がブロックされたままであるかまたは活動を低減されたままである。ランプレート、電流振幅、合計電荷送達、および波形形状を含む、神経組織に送達される初期の電流の変調は、神経を抑制の状態に置くために使用され得る。抑制の状態の間に、電極は、初期のブロックおよび抑制状態を発生させるために使用される電流極性を逆にすることによって、その初期の状態に戻され得る。逆方向の電流の流れの期間の間に、神経は、過剰抑制の状態のままであり得る。別の構成では、システムは、電流送達のない期間、または、電流投入間の反転電流の期間に、抑制持続期間を延長する後続のブロッキング電流入力または活動を低減させる電流入力を送達することが可能である。神経組織は、非ブロッキング電流入力または活動を低減させない電流入力の期間の間に、過剰抑制の状態のままとすることが可能である。別の構成では、システムは、スケジュールに基づいて後続の電流入力を送達するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ＤＣブロッキング波形または活動を低減させる波形は、０～２５０マイクロアンペア、２５０～５００マイクロアンペア、５００～１０００マイクロアンペア、１０００～１５００マイクロアンペア、または、２０００マイクロアンペア、またはそれ以上、または、約５０、１００、１５０、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１，０００、１，１００、１，２００、１，３００、１，４００、１，５００、１，６００、１，７００、１８００、１，９００、２，０００、２，５００、３，０００、３，５００、４，０００、５，０００マイクロアンペア、または、少なくとも約５０、１００、１５０、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１，０００、１，１００、１，２００、１，３００、１，４００、１，５００、１，６００、１，７００、１８００、１，９００、２，０００、２，５００、３，０００、３，５００、４，０００、５，０００マイクロアンペア、約５０、１００、１５０、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１，０００、１，１００、１，２００、１，３００、１，４００、１，５００、１，６００、１，７００、１８００、１，９００、２，０００、２，５００、３，０００、３，５００、４，０００、５，０００マイクロアンペア以下、またはそれ以上、または、上述の値のうちの任意の２つを組み込む他の範囲の振幅を有することが可能である。神経を過剰抑制の状態に置くことは、いくつかの実施形態において、神経サイズおよび所望の過剰抑制持続期間に応じて、１～２ミリクーロン、２～５ミリクーロン、５～１０ミリクーロン、１０～５０ミリクーロン、５０～１００ミリクーロン、１００～５００ミリクーロン、５００～１０００ミリクーロン、または、１０００ミリクーロン、またはそれ以上、または、約１、２、５、１０、２５、５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１，０００、または、少なくとも約１、２、５、１０、２５、５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１，０００、または、約１、２、５、１０、２５、５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１，０００以下、または、それ以上のミリクーロン、または、上述の値のうちの任意の２つを組み込む他の範囲の電荷を送達することによって促進され得る。活動を低減させる振幅および電流持続期間は、たとえば、初期のブロッキングまたは活動を低減させる波形送達の持続期間の０～０．５倍の範囲、初期の波形送達の持続期間の０．５～１倍の範囲、初期の波形送達の持続期間の１～１．５倍の範囲、初期の波形送達の持続期間の１．５～２倍の範囲、および、初期の波形送達の持続期間の２倍よりも大きい、または、初期の波形送達の持続期間に対して、約０．１倍、０．２倍、０．３倍、０．４倍、０．５倍、０．６倍、０．７倍、０．８倍、０．９倍、１倍、１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍、１．７倍、１．８倍、１．９倍、２倍、２．５倍、３倍、４倍、５倍、または、少なくとも約０．１倍、０．２倍、０．３倍、０．４倍、０．５倍、０．６倍、０．７倍、０．８倍、０．９倍、１倍、１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍、１．７倍、１．８倍、１．９倍、２倍、２．５倍、３倍、４倍、５倍、または、約０．１倍、０．２倍、０．３倍、０．４倍、０．５倍、０．６倍、０．７倍、０．８倍、０．９倍、１倍、１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍、１．７倍、１．８倍、１．９倍、２倍、２．５倍、３倍、４倍、５倍以下、または、それ以上、または、上述の値のうちの任意の２つを含む範囲の過剰抑制を可能にするようにチューニングされ得る。

また、神経組織の局所状態および神経組織の近位の局所状態をセンシングすることは、神経抑制を延長するために電流入力を提供すること、および、活動電位を伝達することができないように神経電位を変調させることによって、初期の神経ブロックを発生させるための初期の電流送達に対するフィードバックループを提供することをいつ行うかを決定するために、有用な測定を提供することが可能である。１つの実施形態では、活動電位を伝導するための神経の能力は、直流電流が神経組織に送達されるときに、直流電流送達が、たとえば、神経ブロックが維持されることを保証するために維持され得るようにモニタリングされる。神経伝導能力は、任意の適切な手段（たとえば、刺激パルスを送達することおよび複合活動電位信号を測定することなど）によってモニタリングされ得る。

いくつかの実施形態において、センシングは、参照電極の形態で、活性電流を通している２つの電極に関して電位差を測定することである。いくつかの実施形態において、活性電流は、参照電極に関する１つまたは複数の測定された電極電位に応答して変調される。いくつかの実施形態において、望ましくない電気化学反応が１つまたは複数の活性電極において起こり得ることを、測定された電極電位が示すときに、活性電流は変調される。たとえば、水電気分解が起こっているかまたはその可能性があることを示す活性電極電位の測定の後に、活性電流は低減され得るかまたは停止され得る。システムは、直流電流入力によって、または、作用電極と補助電極またはカウンター電極との間に電位差を印加することによって動作され得る。いくつかの実施形態において、参照電極は、システムの中に、または、神経組織の近位にあるシステムの遠位端部に位置付けされ得る。

脊髄視床路の中の活動を変調させるために脊柱に沿ってブロッキング電極または活動を低減させる電極を設置するこれらの方法を使用して、ならびに、神経ブロックまたは活動低減および／または抑制を発生させるために電場をチューニングする能力を使用して、疼痛減衰のための特定のターゲットが促進され得る。たとえば、胸椎レベルによって調整される体幹痛は、胸椎骨に沿ってリードを設置することによって変調され得、一方では、頸痛は、頸椎においてブロックまたは活動低減および／または抑制を提供することによって調整され得る。上肢痛は、頸部および胸部のレベルのブロックまたは活動低減および／または抑制の組み合わせを提供することによって調整され得、一方では、下肢痛は、脊椎において腰部および仙骨のレベルのブロックまたは活動低減および／または抑制の組み合わせによって調整され得る。

疼痛ブロックまたは減衰の発生は、運動制御および非疼痛感覚が望まれている周術期疼痛ブロックを促進させるために使用され得る。たとえば、子供の出産において、とりわけ硬膜外麻酔による疼痛管理の課題のうちの１つは、下半身における感覚能力の低減である。硬膜上腔の中に送達される麻酔の非特異的な性質に起因して、感覚、疼痛、および運動ニューロンが影響を及ぼされる。硬膜外麻酔は、出産過程の間に押す力を発生させることを困難にする可能性があり、また、出産後数時間にわたるしびれにつながり、歩行能力などのような運動能力を損なう可能性がある。いくつかの場合において、硬膜外麻酔は、授乳困難を含む、胎児および新生児の健康にさらに関与している。脊髄視床路および／または後根神経節をターゲットとするために、上記に説明されているブロッキング電極を使用して、望ましくない疼痛が、電流硬膜外麻酔技法に関連付けられる副作用を発生させることなく（または、副作用を低減させる）ターゲットとされ得る。その理由は、疼痛路のみがターゲットとされ、任意の他の運動または感覚路はターゲットとされないからである。そのうえ、イオン電流が可逆的なブロッキング方式で神経組織に送達される場合では、ブロックの停止は、望まれる場合には、患者が正常な疼痛感覚に即座に回復されることを可能にすることができ、任意のターゲット外のブロックは逆にされ、即座の身体機能の回復を可能にすることができる。

中枢神経系の介入を超えて、安全な直流電流ブロックまたは活動低減は、また、末梢神経系の中で促進され得、末梢神経系の中には、電極が、末梢神経に接触してまたは末梢神経に近接して設置されており、ブロックまたは活動低減を促進させる。特定の疼痛ターゲットは、たとえば、病巣の疼痛、幻肢痛、神経腫痛、および神経痛を含む。また、疼痛ターゲットは、術後疼痛を含むことが可能である。ブロックまたは活動低減のために疼痛の部位から近位にある（すなわち、脊髄のより近くにある）末梢神経をターゲットとすることは、遠位部位からの疼痛を抑制することが可能である。神経痛に特異的には、帯状疱疹後神経痛（帯状疱疹後）は、特定の真皮節を追跡することとなる発生の徴候に基づいてターゲットとされ得る。三叉神経痛に関して、三叉神経（および／または、脳幹の中の三叉神経節および／または三叉神経核）が、ブロックのためのターゲットとされ、顔面痛として一般に発現する疼痛を低減させることが可能である。別のターゲットは、舌咽頭神経であり、舌咽頭神経は、首および喉に疼痛を生じさせる。糖尿病関連の神経障害に起因して頻繁に引き起こされるような四肢（たとえば、手、腕、足、および脚など）の神経痛も、潜在的なターゲットである。

いくつかの実施形態において、超低周波数波形を介した高電荷密度の送達、および、バイアス電流を吸収するための少なくとも１つの不関電極の使用を含む、組織の電気的なニューロモデュレーションは、予想外に、有利に、および安全に、電流送達の停止の後に（ウォッシュアウト期間）神経活動の継続的な抑制を可能にすることができ、それは、複数の利益を提供することが可能である。たとえば、電力が節減され得、または、別の言い方をすれば、電力消費が遅くされ得る。別の例では、デバイス故障（たとえば、接続、バッテリーなど）のケースにおいて、神経活動の突然の復帰が防止され得、それは、安全性を改善し、および／または、長期の抑制期間の間に患者／医師介入を可能にすることができる。同様に、デバイス故障の場合の疼痛の急速な戻り、および／または、急性の交感神経事象（たとえば、急性の代償不全または心不整脈など）につながる可能性のある交感神経信号送信の急速な復帰が防止され得る。さらに別の例では、電子的な医薬投与システム／方法として実装されるときに、長期的な治療上の利益が、急性の適用から生成され得る。そのうえ、そのようなシステムおよび方法は、非常に安全であり、電極－神経インターフェースにおける有毒種の生成を抑制／最小化することが可能である。

いくつかの実施形態において、システムは、特定の障害の原因となる脳の特定の領域の中の神経活動を低減させることによって対処され得る障害および疾病に対する神経ブロックまたは活動低減の発生のために構成されている。神経活動の低減は、特定のニューロンの活動を直接的にブロックおよび／または低減させることによって、さらには、過度の神経信号送信が起こっている経路をブロックすることによって促進され得る。いくつかの実施形態において、深部脳ブロック（ＤＢＢ）のためのこのシステムは、ブロックのための解剖学的なターゲット部位を識別するステップ、脳組織の外部へのアクセス部位を生成させるステップ、脳組織を通ってターゲット部位へ至る経路を生成させるステップ、ブロックのためのターゲット部位の適合性を評価するステップ、ターゲット部位の場所を調節するかまたは精密化するステップ、ターゲット部位において神経ブロックを提供するステップ、および、神経組織ブロックの強度または場所を調節するステップのすべてまたはいくつかを含む。実際には、このプロセスは、脳深部刺激（ＤＢＳ）の分野において知られている技法を使用して実装され得、脳深部刺激（ＤＢＳ）では、イメージング技法（たとえば、それに限定されないが、機能ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）を含む磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、ＰＥＴスキャニング、および／またはＸ線など）の組み合わせを使用してターゲット解剖学的部位が識別される。次いで、この部位は、定位技法を使用してアクセスされ、イメージングからの識別された領域を患者の上の物理的な解剖学的構造に位置合わせすることが可能である。フレームが、患者の頭部および頭蓋骨に固定され、手技の間の空間的な位置合わせを可能にすることができる。穿頭孔または開頭術の形態での脳組織へのアクセス部位は、頭蓋骨に固定される追加的なアクセスツール（たとえば、ターゲット部位にアクセスするための挿入カニューレおよび前進／後退機器など）の有無にかかわらず形成され得る。脳組織を通ってターゲット部位へ至る神経組織活動測定プローブの前進は、脳領域の適合性の評価を可能にするために使用され得る。このプローブは、神経活動を記録し、測定された信号がブロックまたは活動低減を必要とする組織のものと一致していることを決定することが可能である。場所がブロックまたは活動低減に関して最適でないかまたは適当でないことを、信号特質が示している場合には、プローブは、正しい場所が識別されるまで調節され得る。測定プローブは、治療電極と交換され得、治療電極は、次いで、電極の活性部分がターゲット部位の中に位置決めされている状態で挿入され得る。次いで、ブロッキング信号または活動を低減させる信号の活性化は、ブロックの有効性をアセスするために、および、信号の強度をチューニングするために使用され得る。次いで、治療電極は、頭蓋骨に固定され、活性部分（たとえば、イオン電流を送達する領域）の位置をターゲット部位に維持することが可能である。延長リードは、貼り付けられた治療電極に接続され、植え込み可能なパルス発生器（ＩＰＧ）と同様に、植え込み可能な電流供給源に接続され得、その出力信号は、最適な症状低減を促進させるように調節され得る。ブロッキング電極または活動を低減させる電極は、身体の対側部位が特定の解剖学的ターゲット部位によって影響を与えられるように、片側または両側に植え込まれ得る。

いくつかの実施形態において、望ましくない電気化学反応が起こるために好適な条件を示す信号をモニタリングすることによって、および、反応発生条件の修正によって、そのような反応を制限するためのシステムおよび方法が、本明細書で開示されている。理論によって制限されるべきではないが、神経組織の従来の交流電流刺激は、典型的に、従来の電極（たとえば、プラチナ電極）を通して、比較的に低い量の電荷を送達する。しかし、いくつかの実施形態において、本明細書の他のどこかで説明されているものを含む高電荷密度電極は、Ｓｈａｎｎｏｎ限界のより近くにおよびそれを超えて、ならびに、いくつかのケースでは、それをはるかに超えて、比較的に大きい量の電荷を送達する。本明細書で開示されているものなどのような制御システムおよび方法は、驚くほどに、有利には、組織へのそのような電流の安全な送達を可能にすることができる。

いくつかの実施形態において、システムは、たとえば、刺激電流を駆動するために電流を発生させるために必要な電圧を測定するように構成されているハードウェアおよび／またはソフトウェアコントローラを含む、モニタリングシステムを含むことが可能である。電圧が閾値（たとえば、所定の閾値）を横切った場合には、コントローラは、閾値電圧レベルに関して許容可能な範囲に電圧レベルをもたらすように、電流出力を調節する（たとえば、増加または減少させる）ことが可能である。たとえば、特定の電流レベルを維持するために必要とされる電圧が高くなり過ぎた場合には、電流レベルは、電圧が定義された閾値を下回って降下するポイントまで低減され得る。いくつかの実施形態において、特定の電流レベルを維持するために必要とされる電圧が高くなり過ぎた場合には、電流レベルは、ゼロに設定され得る。さらに別の代替的なシステムにおいて、特定の電流レベルを維持するために必要とされる電圧が高くなり過ぎた場合には、電流レベルは逆にされ得る。

いくつかの実施形態において、電流は、波形の形態（たとえば、反対の極性を有する２つの電極の間を電流が通される矩形波または他の任意の形状など）をとることが可能である。電極間で電流を駆動するために必要とされる電圧波形は、電圧閾値上限および電圧閾値下限の中に入ることが可能である。時間の経過とともに、基礎となる電極電荷容量が、さまざまな条件に起因して変化することが判明した場合には、ターゲット電流波形を維持するために必要とされる駆動電圧波形も変化し得る。ターゲット閾値からの偏位／偏差が十分に有意である場合には、これは、望ましくない電気化学反応が起こっていることを示すことが可能である。電圧閾値限界および関連の電圧は、代替的にまたは追加的に、作用電極と参照電極の間で測定され、作用電極－電解質インターフェースを横切る電圧降下を直接的にアセスし、そのインターフェースを横切る望ましくない電気化学反応および電圧電位の傾向をアセスすることが可能である。いくつかの実施形態において、２つ以上の作用電極の間の電圧は、電極ステータスをアセスするために使用され得る。いくつかの実施形態において、作用電極と不関電極との間の電圧は、電極ステータスをアセスするために使用され得る。望ましくないゾーンへのこれらの偏位を防止するために、送達される電流は、上記に説明されているように、駆動電圧を低減させるように調節され得る。代替的に、電圧偏位は、電気化学の変化に起因するものとすることが可能である。たとえば、同じターゲット量の電荷が一方の電極から第２の電極へ移送されて第１の電極へ戻される場合に反応が起こるシステムでは、時間の経過とともに、正味電荷は、不完全な電荷計量に起因してゼロからドリフトする可能性がある（たとえば、不平衡になる）。そして、これは、所望の電流を発生させるために必要とされる電圧の変化につながる可能性があり、望ましくない電気化学反応が起こっていることを示している可能性がある。ターゲットレベルからの正味電荷移送のドリフトは、いくつかの実施形態において、駆動電圧をモニタリングすることによって、および、その駆動電圧特質を介して反応物質が不足していると検出された電極の上に追加的な電荷を発生させる制御ループを発生させることによって相殺され得る。他の実施形態では、バイアス電流は、電荷移送を明示的にアンバランスにするために、および、電極動作電圧をよりカソード状態またはよりアノード状態へと駆動するために使用され得る。

いくつかの実施形態において、電極は、たとえば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、９０、１００ｍｍ^２、または、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、９０、１００ｍｍ^２よりも小さい、または、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、９０、１００ｍｍ^２以下の、または、それ以上もしくはそれ以下の、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲の作用表面積を有することが可能である。

いくつかの実施形態において、最大電極電圧限界は、たとえば、約－０．３、－０．２、－０．１、０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５Ｖ、または、約－０．３、－０．２、－０．１、０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５Ｖよりも小さい、または、約－０．３、－０．２、－０．１、０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５Ｖ以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。

いくつかの実施形態において、ピーク－ツー－ピーク電圧限界は、たとえば、約５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、２０００、２５００、３０００、４０００、５０００、１００００ｍＶ、または、約５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、２０００、２５００、３０００、４０００、５０００、１００００ｍＶよりも小さい、または、約５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、２０００、２５００、３０００、４０００、５０００、１００００ｍＶ以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。

いくつかの実施形態において、電圧変動限界は、たとえば、約０．１、０．５、１、５、１０、１５、２０、２５、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０ｍＶ、または、約０．１、０．５、１、５、１０、１５、２０、２５、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０ｍＶよりも小さい、または、約０．１、０．５、１、５、１０、１５、２０、２５、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０ｍＶ以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。電圧変動は、持続期間（たとえば、数分、数時間、または数日など）にわたって測定され得る。

いくつかの実施形態において、時間期間限界は、たとえば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、１２０、２００、５００、１０００、５０００、１００００秒、または、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、１２０、２００、５００、１０００、５０００、１００００秒よりも小さい、または、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、１２０、２００、５００、１０００、５０００、１００００秒以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲とすることが可能である。

いくつかの実施形態において、たとえば、開示されているアルゴリズムなどにおいて、電極は、たとえば電気分解電位などのような設定された閾値を下回る駆動電圧によって、所望の持続期間にわたってターゲット電流振幅の送達を可能にする様式で調整され得る。また、アルゴリズムは、電極が駆動電圧上側閾値（それは、組織を損傷する可能性のある有害な副生成物の発生につながる可能性がある）を上回る電圧に露出される時間の量を制限する。

いくつかの実施形態において、本明細書で開示されている任意の療法に関する直流電流（ＤＣ）送達振幅は、たとえば、約０から約０．５ｍＡ、約０．５から約１．５ｍＡ、および約１．５から約２．５ｍＡの範囲にあるか、または、先述の値のうちの任意の２つを組み込んだ範囲にあることが可能である。いくつかの実施形態において、約２．５ｍＡから約５ｍＡ、および、約５ｍＡ、約５ｍＡおよび約１５ｍＡ、ならびに、それ以上が、ブロックのためのアノード電流レベルおよびカソード電流レベルの両方のために利用され得る。応答は、たとえば、動物実験における約０～１．５ｍＡの範囲において見られるだけでなく、約２．５ｍＡにおける完全なブロックおよび約５．５ｍＡまでの電流送達による、約１．５ｍＡ（カソードおよびアノード）でのヒト末梢神経における知覚異常の発症が見られる。疼痛緩和のための治療値は、脊髄において、たとえば、０．５～１．５ｍＡ範囲において、または、約０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５ｍＡ、または、少なくとも約０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５ｍＡ、または、約０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５ｍＡ以下、または、それ以上もしくはそれ以下、または、先述の値のうちの任意の２つを含む範囲において見られる。

いくつかの実施形態において、患者への直流電流送達は、任意の数の解剖学的場所をターゲットとされ得、それは、後根神経節、後根、背柱、後角、リサウアー路、および／または前側疼痛路を含むが、それに限定されない。脊椎において、刺激送達は、任意の数の脊椎レベル（仙骨領域、腰椎、胸椎骨、頸椎を含むが、それに限定されない）をターゲットとされ得、また、特定の椎間板場所（たとえば、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、またはＳ４のうちの任意の２つの間の任意の数のディスク（Ｔ９およびＴ１０脊椎にブリッジをかける椎間板を含むが、それに限定されない）など）の上をターゲットとされ得る。いくつかの実施形態において、直流電流送達は、末梢神経に方向付けされ得、または、本明細書の他のどこかで説明されているような他のターゲット場所に方向付けされ得る。理論によって制限されるべきではないが、いくつかの実施形態において、ＤＣ送達は、脊髄の中の小径線維を強く変調させ、脊髄ニューロンを脱分極させることが可能である。ＤＣ送達は、必ずしも、線維サイズに敏感であるとは限らない可能性があり、幅の広い治療ウィンドウを有することが可能である。ＤＣ送達は、多種多様な症状（不整脈、てんかん、および運動障害のための心臓マッピング、ならびに、本明細書の他のどこかで開示されているさまざまな他の条件を含むが、それに限定されない）のために利用され得る。

本明細書で説明されているシステムおよび方法は、ＤＣ神経ブロック、変調、または減衰を発生させるために使用され得る。神経ブロックの特定の直流電流印加に応じて、神経抑制、または、電流の除去もしくは停止の後の継続的なブロックが起こる可能性があり、過剰抑制は、ＤＣ供給源の除去の後に１分を超える継続的な神経ブロックを結果として生じさせ、神経伝導回復を遅延させることが可能である。神経ブロックおよび抑制は、所望の用途に応じて、間欠的な様式または連続的な様式で発生させられ得る。複雑な機械的システムを必要とすることなく、神経伝導を安全に変調させるための手段を可能にする複数の電極またはシーケンス化された電極接点活性化を利用する、イオン電流を介した神経ブロックの安全な送達を提供する、連続的な神経ブロックのための手段が説明されてきた。システムは、すべての組織接触材料が組織接触および植え込み適合性のために生体適合性である状態で、完全にもしくは部分的に植え込み可能であり得、または、完全に植え込み不可能であり得る（たとえば、経皮的である）。

図１は、ニューロモデュレーションシステム１００の１つの非限定的な例を概略的に図示している。システムは、任意の数の以下のものを含むことが可能である：１）リード（１つが示されている）１０２、２）リードアダプタ１０４、３）外部パルス発生器１０６、４）臨床医プログラミングアプリケーション（ＣＰＡ）／臨床医プログラミングデバイス（ＣＰＤ）（図示せず）、および５）表面電極（随意的な参照電極１０８および不関電極１０９）１０８。

図２は、リード１０２の実施形態を概略的に図示しており、リード１０２は、たとえば、硬膜外リードとすることが可能である。いくつかの実施形態において、リードは、たとえば、約１ｍｍから約２ｍｍの間の直径を有することが可能であり、適当な幾何学形状とすることが可能であり、たとえば、遠位作用端部を占める最大で８個（または、それ以上）の個々の接点１１０を備えた円筒形状とすることが可能である。リードは、たとえば、長さ５ｃｍ以上またはそれ以下の増分で、４０～１００ｃｍの長さとすることが可能である。個々の接点１１０は、高容量電荷コーティングによってコーティングされた基板から作製され得、それは、それに限定されないが、高容量電流送達のために本明細書で開示されているような窒化チタンまたは他の材料によってコーティングされたチタンを含む。それぞれの接点１１０は、伝導体に溶接されており、伝導体は、コネクタの中で終端する、たとえば、プラチナ－イリジウム、ＭＰ３５Ｎ、３５Ｎ ＬＴ、ステンレス鋼：３０４ＳＳ、３１６ＬＶＭ、またはチタンワイヤを含むことが可能である。また、伝導体は、リング－スタイルコネクタ接点（たとえば、Ｂａｌ Ｓｅａｌスタイルのコネクタなど）において終端することが可能である。リード本体部１１２自身は、医療グレードのポリウレタンから作製され得る。リード１０２は、複数のルーメンを含むことが可能であり、それぞれのワイヤのために少なくとも１つ、および、スタイレットのために少なくとも１つの中央ルーメンを含むことが可能であり、スタイレットは、挿入の間のリードを操縦するために、および、そのカラム強度を高めるために使用される。１つまたは複数のスペーサー１１４（それは、ポリウレタンスペーサを含むことが可能である）が、隣接する接点１１０の間に位置決めされ得る。リード１０２は、先端部１１６において終端することが可能であり、先端部１１６は、溶融された端部とすることが可能である。

図３は、いくつかの実施形態によるリードアダプタ１０４を概略的に図示している。リードアダプタ１０４は、リード１０２をＥＰＧに嵌合させる。それぞれのリードアダプタ１０４の内側は、一連のレセプタクルを含むことが可能であり、レセプタクルは、リード１０２の上のリードコネクタを受け入れ、ＥＰＧとの電気的接続性を確立する。リード１０２は、他のＳＣＳリードコネクタシステムにおいて見られるものと同様のリテンションシステムを使用して、適切な場所に保持され、それは、リード１０２をリードアダプタ１０４に固定するためのクランピングシステムおよび摩擦チャネルを含む。リードアダプタケースは、通信（たとえば、イーサネットまたは他のタイプのケーブル）を含むことが可能であり、アダプタをＥＰＧに接続する。

図４は、いくつかの実施形態による外部パルス発生器１０６（ＥＰＧ）を概略的に図示している。ＥＰＧは、治療用パルスを発生させるユニットである。それは、１つの非限定的な例として、ナイロンまたは他の適当な材料から作製されたボックスである。経皮リードアダプタ１０４は、コネクタ（たとえば、２つのイーサネット－スタイルのまたは他のコネクタなど）を通してＥＰＧとインターフェース接続する。ＥＰＧ電源は、たとえば、４つの標準的な１次電池リチウムＡＡバッテリーによって提供され得る。ユーザは、たとえば、随意的なディスプレイ（たとえば、ＬＣＤまたは他のスクリーン）の隣に位置決めされている２つのボタンを介して、ＥＰＧとインターフェース接続することが可能である。随意的なＬＣＤは、デバイスのステータスおよびバッテリーステータスをユーザに表示する。ユーザは、ユーザの注意を必要とする状態に関するアクション（たとえば、バッテリー交換など）を推進するために、可聴のおよび／または視覚的な警告を与えられる。他の視覚的なインジケーター（たとえば、ＥＰＧケースまたはケースの中の開口部を通して見ることができるＬＥＤなど）が、追加的なインジケーションをユーザに提供する。また、ＥＰＧは、皮膚表面不関電極に接続されている。不関電極は、ＥＰＧの上のコネクタ（たとえば、ラッチングコネクタなど）を通して接続されている。いくつかの実施形態において、自動化された外部除細動器電極が、十分に確立された安全性および低い電気インピーダンスのための不関電極として選ばれた。追加的に、随意的な外部参照電極が、同じハーネスの上で利用可能であり得る。参照電極自身は、たとえば、市販の心電図電極とすることが可能である。ＥＰＧは、臨床医プログラマデバイス（ＣＰＤ）へのワイヤレス接続を通してプログラム可能であり得、臨床医プログラマデバイス（ＣＰＤ）は、臨床医プログラミングアプリケーション（ＣＰＡ）を走らせるＰＣに接続されているＵＳＢである。代替的に、ＥＰＧは、直接的なＵＳＢまたは他のケーブル接続を介してＰＣに直接的に接続され得る。ＥＰＧは、通常は、たとえば、使用の間に患者が着用することとなるベルト装着式のホルスタータイプのポーチの中に存在することが可能である。いくつかの実施形態において、システム（それに限定されないが、パルス発生器を含む）は、完全にまたは部分的に植え込み可能であり得、任意の経皮的なコンポーネントを含むことが可能であり（または、含まない）、および／または、外部デバイスによって制御されるかまたは照会されるように構成され得る。

図５は、ＥＰＧ出力波形の例を概略的に図示している。ＥＰＧは、上下にランプされるパルスを出力する。パルス幅、周波数、および振幅は、臨床医プログラミングデバイスを使用してプログラムされ得る。いくつかの実施形態において、ＥＰＧは、約０～１０ｍＡの間の電流、または、本明細書で開示されているような他の値／範囲の電流を出力することが可能である（そして、電極電荷注入容量を超えないように構成可能である）。いくつかの実施形態において、ＥＰＧは、約０．０５Ｈｚから約２Ｈｚの間の出力周波数、または、本明細書で開示されているような他の値／範囲の出力周波数を有している。いくつかの実施形態において、ＥＰＧ波形は、約２５０ｍｓから約３０秒の間のパルス幅、または、本明細書で開示されているような他の値／範囲のパルス幅を有している。

また、システムおよび方法は、臨床医プログラミングアプリケーション（ＣＰＡ）／臨床医プログラミングデバイス（ＣＰＤ）を含むことが可能である。いくつかの実施形態において、臨床医プログラミングアプリケーション（ＣＰＡ）を備えたコンピューティングデバイスは、臨床医プログラミングデバイス（ＣＰＤ）を介して外部パルス発生器とワイヤレスに通信し、臨床医プログラミングデバイス（ＣＰＤ）は、たとえば、ＵＳＢを介して、コンピューティングデバイスに取り付けられている。システムは、プログラマ／臨床医によって設定されたパラメータに基づいて、ＥＰＧに波形をアップロードする。また、それは、以前の刺激セッションからログおよび性能データをダウンロードする能力を有することが可能である。

図６は、表面電極ハーネス１０５を概略的に図示しており、表面電極ハーネス１０５は、不関電極１０９および参照電極１０８、ならびに、外部パルス発生器とインターフェース接続するコネクタを含むことが可能である。電極は、出力波形の送達（具体的には、極性にかかわらずバイアス電流を吸収すること、および、性能データを記録すること）を可能にする役割を果たすことが可能である。電極は、皮膚に付着することが可能であり、必要に応じて接着剤フィルム（たとえば、Ｔｅｇａｄｅｒｍなど）によってさらに固定され得る。

図７は、無菌のリード植え込みキット１２０の１つの実施形態を概略的に図示しており、それは、リードおよびリードアダプタ、ならびに、任意の数の以下のものを含む：リード１０２（１つが示されている）、経皮アダプタ１０４（１つが示されている）、（３）丸いテフロンホルダーの中にパッケージングされたスタイレット１２２（増加した剛性の１つの真っ直ぐなおよび２つの湾曲したチップスタイレット１２２）、（２）Ｃｏｕｄｅ針１２４、（１）硬膜外アクセスガイドワイヤ１２６、および（２）リードリテンションアンカ１２８。完全なリード植え込みのためのトンネリングツールは示されていない。

図８Ａは、例示的な脊髄刺激（ＳＣＳ）波形を図示しており、それは、従来のもの、バーストのもの、および高周波数（たとえば、約１ｋＨｚよりも大きい、または、それ以上）のものを含む。図示されているように、先述の波形のそれぞれは、鋭い角度または角部を含む。それとは対照的に、図８Ｂに図示されているＳＣＳ波形は、鋭い角度、角部、または縁部の代わりに曲線を含み、それは、本明細書で説明されている任意の数の利益を提供することが可能である。図８Ｂに図示されているＳＣＳ波形は、図８Ａに図示されている矩形波または鋭い角部形状の代わりに、スプライン波形形状および／または滑らかな波形形状と称され得る。図８Ｃは、従来のＳＣＳ波形、バーストのＳＣＳ波形、高周波数のＳＣＳ波形、および、湾曲したＳＣＳ波形のそれぞれに関して、例示的な非限定的なパルス幅、パルス周波数、振幅、および、パルス当たりの電荷の値を有する表を図示している。表に提供されているように、図８Ｂに図示されている湾曲したＳＣＳ波形のパルス当たりの電荷の値は、他のＳＣＳ波形のものよりもはるかに大きく、それよりも桁外れに大きくなることが可能である。

図９は、鋭い角部または角度を有するＳＣＳ波形を図示している。いくつかの実施形態において、刺激波形の上の鋭い縁部は、望ましくない応答を引き起こす可能性がある。たとえば、丸で囲んだ領域１３０は、望ましくない運動活動（動物モデルにおける後肢の収縮）が観察された場所を示している。鋭い角度、角部、または縁部を丸くすることは、有利には、運動活動を発生させる前に駆動され得る振幅を増加させることが可能である。

図１０は、副生成物形成（たとえば、化学的な副生成物）（それは、不可逆的である可能性がある）を制限し、電極の長寿命を推進するために、好ましい動作電圧範囲において電極を動作させることを表す例示的なグラフを図示しており、それは、望ましくない反応（たとえば、腐食）から電極を保護することを含むことが可能である。グラフは、経時的な電圧を示しており、電極材料のためのウォーターウィンドウ（ｗａｔｅｒ ｗｉｎｄｏｗ）、電極材料のための耐腐食性範囲、ならびに、ウォーターウィンドウおよび耐腐食性範囲の組み合わせのための例示的な動作範囲を伴う。

図１１は、バイアス（オフセット）電流による例示的なバイポーラ動作を図示している。バイポーラ構成では、バランスのとられた低周波数刺激電流が、２つの作用電極（ＷＥ１、ＷＥ２）の間で伝導される。オフセット電流が、それぞれのＷＥ電極に印加され、不関電極によって吸収され、不関電極は、作用電極の反対の電圧を収容することができる表面電極または植え込まれた経皮的な電極のいずれかとすることが可能である。図１１は、各電極のための均一なバイアス（オフセット）電流および一定のＤＣバイアス（オフセット）電流を伴うバイポーラ配置の非限定的な例を示している。モノポーラ配置では、刺激電流は、作用電極（ＷＥ）とカウンター電極または不関電極（ＩＥ）との間で伝導される。カウンター電極または不関電極は、作用電極の反対の電圧を収容することができる表面電極または植え込まれた電極または経皮的な電極とすることが可能である。刺激電流は、超低周波数ＡＣコンポーネントを含むことが可能であり、オフセット電流は、ＷＥが正しい電圧範囲の中でバイアスされるように印加され得る。

いくつかの実施形態において、本明細書で開示されているようなシステムおよび方法は、交流電流刺激システムの一部として使用されるか、または、使用するために修正され得、交流電流刺激システムは、それに限定されないが、慢性の疼痛の治療のための脊髄刺激（ＳＣＳ）システム（たとえば、Ｎｅｖｒｏ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＳＥＮＺＡシステム、Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによる、ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＰＬＵＳおよびＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＳＰＥＣＴＲＡを含むＰＲＥＣＩＳＩＯＮシステム、ならびに、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ ＰＬＣによるＩＮＴＥＬＬＩＳシステムなど）を含む。１つの例として、本明細書で開示されているようなシステムおよび方法は、ＤＣ－オフセット波形を利用して、交流電流を電極および電極リードを介して患者のターゲット組織へ送達することを含む交流電流送達システムの有効性を高めることが可能であり、ＤＣ－オフセット波形は、パルス発生器によって発生させられ、コントローラによって促進される。交流周波数は、約１０ｋＨｚ以上の、約１．５ｋＨｚから約１００ｋＨｚの、約１．５ｋＨｚから約５０ｋＨｚの、約３ｋＨｚから約２０ｋＨｚの、約３ｋＨｚから約１５ｋＨｚの、約５ｋＨｚから約１５ｋＨｚの、もしくは、約３ｋＨｚから約１０ｋＨｚの、または、上述の値のうちの任意の２つを組み込む他の範囲の高周波数システムを含む、任意の所望の周波数とすることが可能である。電極および／または電極リードは、高密度電荷材料、ＳＩＮＥ電極、および／または、銀－塩化銀材料のうちの１つまたは複数を含むことが可能である。そのようなシステムおよび方法は、いくつかのケースでは、有利には、ターゲットニューロンの興奮性を高め、それによって、閾値を減少させ、ターゲット組織刺激の治療ウィンドウを広げることが可能である。

先述の説明および例は、さまざまな実施形態にしたがって本開示を図示するために記載されており、過度に限定するものとして意図されていない。本明細書において提供されている見出しは、単に組織的な目的のためのものであり、実施形態を限定するために使用されるべきではない。本開示の開示されている態様および例のそれぞれは、個別に、または、本開示の他の態様、例、および変形例と組み合わせて考慮され得る。加えて、別段の特定がない限り、本開示の方法のステップのいずれも、任意の特定の実施の順序に拘束されるものではない。本明細書において引用されている参照文献は、その全体が参照により組み込まれている。

本明細書で説明されている方法およびデバイスは、さまざまな修正例および代替的な形態の影響を受けやすい可能性があるが、その特定の例は、図面に示されており、本明細書において詳細に説明されている。しかし、開示されている実施形態は、本明細書で説明されているさまざまな実施形態および添付の特許請求の範囲の精神および範囲の中に入る修正例、均等物、および代替例をカバーすべきであることが理解されるべきである。

実施形態に応じて、本明細書で説明されているアルゴリズム、方法、またはプロセスのいずれかの１つまたは複数の行為、事象、または機能は、異なるシーケンスで実施され得、追加されるか、融合されるか、または、完全に省略され得る（たとえば、説明されているすべての行為または事象が、アルゴリズムの実践に必要であるとは限らない）。いくつかの例において、行為または事象は、たとえば、マルチスレッド処理、割り込み処理、または、複数のプロセッサもしくはプロセッサーコアを通して、または、他の並列アーキテクチャーの上で、シーケンシャルにではなく、同時に実施され得る。

シーケンシャルなまたは時間的順序に関する言語の使用は（たとえば、「次いで」、「次の」、「の後」、および「その後に」など）、具体的にそうでないことを述べられていない限り、または、使用されているような文脈の中でその他の方法で理解されない限り、一般的に、文章の流れを円滑にすることを意図しており、実施される動作のシーケンスを限定することを意図していない。

本明細書で開示されている実施形態に関連して説明されているさまざまな例示目的の論理ブロック、モジュール、プロセス、方法、およびアルゴリズムは、電子ハードウェア、コンピューターソフトウェア、または、その両方の組み合わせとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に図示するために、さまざまな例示目的のコンポーネント、ブロック、モジュール、動作、およびステップが、それらの機能性の観点から一般的に上記に説明されている。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアのどちらとして実装されているかは、全体的なシステムに課される特定の用途および設計制約に依存する。説明されている機能性は、それぞれの特定の用途ごとにさまざまな方式で実装され得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものとして解釈されるべきではない。

本明細書で開示されている実施形態に関連して説明されているさまざまな例示目的の論理ブロックおよびモジュールは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または、他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートもしくはトランジスターロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、または、本明細書で説明されている機能を果たすように設計されているそれらの任意の組み合わせなどのような、マシンによって実装または実施され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサとすることが可能であるが、代替例では、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン、または、これらの組み合わせなどとすることが可能である。また、プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせとして、たとえば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと協働する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または、任意の他のそのような構成として実装され得る。

本明細書で開示されている実施形態に関連して説明されている方法、プロセス、またはアルゴリズムのブロック、動作、またはステップは、直接的にハードウェアで具現化され得るか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具現化され得るか、または、その２つの組み合わせで具現化され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、光学ディスク（たとえば、ＣＤ－ＲＯＭもしくはＤＶＤ）、または、当技術分野において知られている任意の他の形態の揮発性のもしくは不揮発性のコンピュータ可読ストレージ媒体の中に存在することが可能である。ストレージ媒体は、プロセッサに連結され得、プロセッサが、ストレージ媒体から情報を読み取ること、およびストレージ媒体に情報を書き込むことができるようになっている。代替例において、ストレージ媒体は、プロセッサと一体とすることが可能である。プロセッサおよびストレージ媒体は、ＡＳＩＣの中に存在することが可能である。ＡＳＩＣは、ユーザ端末の中に存在することが可能である。代替例において、プロセッサおよびストレージ媒体は、ユーザ端末の中のディスクリートコンポーネントとして存在することが可能である。

本明細書で使用されている条件的な言語（たとえば、なかでも、「可能である（ｃａｎ）」、「可能性がある（ｍｉｇｈｔ）」、「してもよい（ｍａｙ）」、および「たとえば」など）は、具体的にそうでないことが述べられていない限り、または、使用されているような文脈の中でその他の方法で理解されない限り、一般的に、いくつかの例が、特定の特徴、エレメント、および／または状態を含むが、他の例はそれを含まないことを伝達することを意図されている。したがって、そのような条件的な言語は、一般的に、特徴、エレメント、ブロック、および／または状態が、いかなる方式であっても、１つまたは複数の例に対して必要とされることを暗示することを意図されておらず、または、１つまたは複数の例が、著者の入力またはプロンプティングの有無にかかわらず、これらの特徴、エレメント、および／または状態が、任意の特定の実施形態の中に含まれるか、または、その中で実施されるべきであるかどうかを決定するための論理を必ず含むことを暗示することを意図されていない。

本明細書で開示されている方法は、施術者によって行われる特定のアクションを含むことが可能である。しかし、方法は、明示的にまたは暗示的に、それらのアクションの任意の第三者インストラクションを含むことも可能である。たとえば、「電極を位置決めすること」などのようなアクションは、「電極の位置決めを指示すること」を含む。

また、本明細書で開示されている範囲は、任意のおよびすべてのオーバーラップ、サブレンジ、および、その組み合わせを包含する。「最大で．．．まで」、「少なくとも」、「よりも大きい」、「よりも小さい」、および「の間」などのような言語は、記載されている数を含む。「約」または「おおよそ」などのような用語が前に付く数字は、記載された数を含み、状況に基づいて解釈されるべきである（たとえば、状況下において合理的に可能な限り正確に、たとえば、±５％、±１０％、±１５％など）。たとえば、「約１時間」は、「１時間」を含む。「実質的に」などの用語が前に付く語句は、記載されている語句を含み、状況に基づいて解釈されるべきである（たとえば、状況下において合理的に可能な限り多く）。たとえば、「実質的に垂直の」は、「垂直の」を含む。そうでないことが述べられていない限り、すべての測定値は、温度および圧力を含む標準的な条件におけるものである。「のうちの少なくとも１つ」という語句は、後続のリストから少なくとも１つのアイテムを要求することを意図しており、後続のリストの中のそれぞれのアイテムから１つのタイプのそれぞれのアイテムを要求することを意図していない。たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、または、Ａ、Ｂ、およびＣを含むことが可能である。

１００ ニューロモデュレーションシステム
１０２ リード
１０４ リードアダプタ
１０５ 表面電極ハーネス
１０６ 外部パルス発生器
１０８ 参照電極
１０９ 不関電極
１１０ 接点
１１２ リード本体部
１１４ スペーサー
１１６ 先端部
１２０ 無菌のリード植え込みキット
１２２ スタイレット
１２４ Ｃｏｕｄｅ針
１２６ 硬膜外アクセスガイドワイヤ
１２８ リードリテンションアンカ
１３０ 丸で囲んだ領域

Claims (91)

1. 組織を電気的に変調させるためのシステムであって、
   電流発生器と、
   少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、前記電流発生器と電気的に通信するように構成されている、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極と、
   少なくとも１つの不関電極と、
   コントローラであって、
   前記作用電極に送達されるべき１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるために、
   前記電流発生器に信号を送るように構成されているコントローラと
   を備え、
   前記少なくとも１つの不関電極は、バイアス電流を吸収し、前記バイアス電流は、前記１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対であり、
   前記１セットの電流は、超低周波電流を含む、システム。
2. 前記超低周波電流は、約１Ｈｚよりも小さい、請求項１に記載のシステム。
3. 前記超低周波電流は、約０．１Ｈｚよりも小さい、請求項１に記載のシステム。
4. 前記超低周波電流は、約０．０１Ｈｚよりも小さい、請求項１に記載のシステム。
5. 組織を電気的に変調させるためのシステムであって、前記システムは、
   電流発生器と、
   少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、前記電流発生器と電気的に通信するように構成されている、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極と、
   少なくとも１つの不関電極と、
   コントローラであって、
   前記作用電極に送達されるべき１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるために、
   前記電流発生器に信号を送るように構成されているコントローラと
   を備え、
   前記少なくとも１つの不関電極は、バイアス電流を吸収し、前記バイアス電流は、前記１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対である、システム。
6. 前記１セットの電流は、電気的に興奮性の組織を変調させるのに十分である、請求項５に記載のシステム。
7. 前記少なくとも１つの植え込み可能な作用電極は、高電荷容量材料を含む、請求項５または６に記載のシステム。
8. 前記バイアス電流は、アノード極性で動作する、請求項５または６に記載のシステム。
9. 前記バイアス電流は、カソード極性で動作する、請求項５または６に記載のシステム。
10. 前記１セットの電流は、前記作用電極電圧をカソード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
11. 前記１セットの電流は、前記作用電極電圧をアノード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
12. 前記１セットの電流は、前記不関電極電圧をカソード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
13. 前記１セットの電流は、前記不関電極電圧をアノード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
14. 少なくとも２つの作用電極を含む、請求項５から１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 少なくとも１つの作用電極の前記初期極性は、カソードである、請求項５に記載のシステム。
16. 少なくとも１つの作用電極の前記初期極性は、アノードである、請求項５に記載のシステム。
17. 前記不関電極は、皮膚表面電極である、請求項５から１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記不関電極は、経皮的な電極または植え込まれた電極である、請求項５から１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記不関電極は、チタンを含む、請求項５から１８のいずれか一項に記載のシステム。
20. 前記不関電極は、少なくとも約１０ｃｍ^２の作用表面積を有している、請求項５から１９のいずれか一項に記載のシステム。
21. 前記不関電極は、少なくとも約１００ｃｍ^２の作用表面積を有している、請求項５から２０のいずれか一項に記載のシステム。
22. 前記システムは、興奮性の組織のブロックを発生させるように構成されている、請求項５から２１のいずれか一項に記載のシステム。
23. 前記高電荷容量材料は、窒化チタン、タンタル、ＭＰ３５Ｎ、および／または、これらの組み合わせを含む、請求項５から２２のいずれか一項に記載のシステム。
24. 前記高電荷容量材料は、窒化チタンによってコーティングされたタンタルを含む、請求項５から２３のいずれか一項に記載のシステム。
25. 前記システムは、ブロッキングキャパシタを含まない、請求項５から２４のいずれか一項に記載のシステム。
26. 前記バイアス電流は、固定されている、請求項５から２５のいずれか一項に記載のシステム。
27. 前記バイアス電流は、可変である、請求項５から２６のいずれか一項に記載のシステム。
28. 前記コントローラは、静電容量、最大電流、および電圧のうちの１つまたは任意の組み合わせに関係するデータを受信することに基づいて、前記バイアス電流を変調させるために、前記１セットの作用電極電流を調節するように構成されている、請求項２５に記載のシステム。
29. 前記バイアス電流は、約－１０μＡから約－１ｍＡの間にある、請求項５から２８のいずれか一項に記載のシステム。
30. 前記バイアス電流は、約－１０μＡから約－１００μＡの間にある、請求項５から２９のいずれか一項に記載のシステム。
31. 前記バイアス電流は、約－４２μＡである、請求項５から３０のいずれか一項に記載のシステム。
32. 前記バイアス電流は、複数の前記植え込み可能な作用電極の間で均一にまたは不均一に分割される、請求項５から３１のいずれか一項に記載のシステム。
33. 患者における水電気分解を抑制するように構成されている、請求項５から３２のいずれか一項に記載のシステム。
34. 前記作用電極の腐食を抑制するように構成されている、請求項５から３３のいずれか一項に記載のシステム。
35. 前記電流発生器は、ＤＣ電流を発生させるように構成されている、請求項５から３４のいずれか一項に記載のシステム。
36. 前記電流発生器は、高周波ＡＣ電流を発生させるように構成されている、請求項５から３５のいずれか一項に記載のシステム。
37. 前記作用電極は、興奮性の組織を損傷させることなく、少なくとも約２，０００μＣの電荷を前記興奮性の組織の中へ送達するように構成されている、請求項５から３６のいずれか一項に記載のシステム。
38. 前記システムは、機械的に可動なパーツを欠いている、請求項５から３７のいずれか一項に記載のシステム。
39. 組織を電気的に変調させるための方法であって、
    電流発生器を介して１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるステップと、
    前記１セットの電流を少なくとも１つの植え込まれた作用電極に送達するステップと、
    少なくとも１つの不関電極を通してバイアス電流を吸収するステップであって、前記バイアス電流は、前記１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対である、ステップと
    を含む、方法。
40. 前記１セットの電流は、電気的に興奮性の組織を変調させるのに十分である、請求項３９に記載の方法。
41. 前記少なくとも１つの植え込まれた作用電極は、高電荷容量材料を含む、請求項３９に記載の方法。
42. 前記バイアス電流は、アノード極性で動作する、請求項３９に記載の方法。
43. 前記バイアス電流は、カソード極性で動作する、請求項３９に記載の方法。
44. 前記１セットの電流は、前記作用電極電圧をカソード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させる、請求項３９に記載の方法。
45. 前記１セットの電流は、前記作用電極電圧をアノード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させる、請求項３９に記載の方法。
46. 前記１セットの電流は、前記不関電極電圧をカソード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させる、請求項３９に記載の方法。
47. 前記１セットの電流は、前記不関電極電圧をアノード的にバイアスする前記バイアス電流を発生させる、請求項３９に記載の方法。
48. 少なくとも２つの作用電極を含む、請求項３９に記載の方法。
49. 少なくとも１つの作用電極の前記初期極性は、カソードである、請求項３９に記載の方法。
50. 少なくとも１つの作用電極の前記初期極性は、アノードである、請求項３９に記載の方法。
51. 前記不関電極は、皮膚表面電極である、請求項３９に記載の方法。
52. 前記不関電極は、経皮的な電極または植え込まれた電極である、請求項３９に記載の方法。
53. 前記不関電極は、チタンを含む、請求項３９に記載の方法。
54. 前記不関電極は、少なくとも約１０ｃｍ^２の作用表面積を有している、請求項３９に記載の方法。
55. 前記不関電極は、少なくとも約１００ｃｍ^２の作用表面積を有している、請求項３９に記載の方法。
56. 興奮性の組織のブロックを発生させるステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
57. 前記少なくとも１つの作用電極は、窒化チタン、タンタル、ＭＰ３５Ｎ、および／または、これらの組み合わせを含む、請求項３９に記載の方法。
58. 前記バイアス電流は、固定されている、請求項３９に記載の方法。
59. 前記バイアス電流は、静電容量、最大電流、および電圧に関係するデータを受信することに基づいて調節可能である、請求項３９に記載の方法。
60. 前記バイアス電流は、約－１０μＡから約－１ｍＡの間にある、請求項３９に記載の方法。
61. 前記バイアス電流は、約－１０μＡから約－１００μＡの間にある、請求項３９に記載の方法。
62. 前記バイアス電流は、約－４２μＡである、請求項３９に記載の方法。
63. 前記バイアス電流は、複数の前記植え込み可能な作用電極の間で均一にまたは不均一に分割される、請求項３９に記載の方法。
64. 患者における水電気分解を抑制するステップを含む、請求項３９に記載の方法。
65. 前記作用電極の腐食を抑制するステップを含む、請求項３９に記載の方法。
66. ＤＣ電流を発生させるステップを含む、請求項３９に記載の方法。
67. ＤＣ電流を発生させるステップは、超低周波電流を発生させるステップを含む、請求項６６に記載の方法。
68. 前記超低周波電流は、約１Ｈｚよりも小さい、請求項６７に記載の方法。
69. 前記超低周波電流は、約０．１Ｈｚよりも小さい、請求項６７に記載の方法。
70. 前記超低周波電流は、約０．０１Ｈｚよりも小さい、請求項６７に記載の方法。
71. 高周波ＡＣ電流を発生させるステップを含む、請求項３９に記載の方法。
72. 患者の組織を電気的に変調させるための方法であって、
    電流発生器と、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、前記電流発生器と電気的に通信するように構成されている、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極と、少なくとも１つの不関電極とを備えるシステムを提供するステップと、
    作用電極最大電荷を設定するために、電極および／もしくは電気生理学的なインターフェースの条件のうちの１つもしくは複数をモニタリングするために、生理学的な属性を決定するために、ならびに／または、電極挿入および設置をインタラクティブにガイドするために、電極容量を現場で測定するステップと
    を含む、方法。
73. １対の前記作用電極の間で、または、任意の作用電極と前記不関電極との間で電流を駆動するステップをさらに含む、請求項７２に記載の方法。
74. 前記電極のうちの任意の２つの間の電圧を測定するステップを含む、請求項７２に記載の方法。
75. 各電極は、作用電極、不関電極、および参照電極のうちの１つであり、２つの前記電極は、同じタイプではない、請求項７２に記載の方法。
76. 前記参照電極は、任意の未使用の作用電極を含む、請求項７５に記載の方法。
77. 電流波形に対するリアルタイム応答に対して、単一の時点においてまたは連続的に測定を行うステップをさらに含む、請求項７２に記載の方法。
78. インピーダンス（Ｒａ、Ｃｄｌ、Ｒｆ）を導出するために波形を分解するステップをさらに含む、請求項７２に記載の方法。
79. 生理学的な構造体の解剖学的構造を評価するために、前記構造体に沿って電圧降下を測定するステップをさらに含む、請求項７２に記載の方法。
80. 電極寿命を最大化するために、定期的にまたは連続的に電極電荷を調節するステップをさらに含む、請求項７２に記載の方法。
81. 前記電極が所望の電圧範囲へと徐々にシフトするように、アノード電位／カソード電位が最小化されるようにバイアス電流を変調させることとともに、電流振幅をランプするステップをさらに含む、請求項７２に記載の方法。
82. 電気的な組織変調システムの電力を低減させるための方法であって、
    電気的な刺激を患者の組織に送達するステップと、
    前記刺激の効果が事前設定された時間期間にわたって持続するように前記刺激をデューティサイクルするステップと、
    治療効果が生じると、経験的に決定された期間にわたって前記刺激を一時停止し、次いで、前記治療効果が減少する前にサイクルされるステップと
    を含む、方法。
83. 前記治療効果は、疼痛低減である、請求項８２に記載の方法。
84. 患者感覚を低減させるための方法であって、電流の立ち上がり時間および立ち下がり時間を制御するステップを含み、前記立ち上がり時間および前記立ち下がり時間は、約５０ミリ秒から約５秒に制限される、方法。
85. 組織を電気的に変調させるためのシステムであって、
    電流発生器と、
    少なくとも１つの植え込み可能な作用電極であって、前記電流発生器と電気的に通信するように構成されている、少なくとも１つの植え込み可能な作用電極と、
    少なくとも１つの不関電極と、
    コントローラであって、
    前記作用電極に送達されるべき１セットの初期極性を有する１セットの電流を発生させるために、
    前記電流発生器に信号を送るように構成されているコントローラと
    を備え、
    前記少なくとも１つの不関電極は、バイアス電流を吸収し、前記バイアス電流は、前記１セットの電流の総和に大きさが等しく、極性が反対であり、
    前記１セットの電流は、超低周波電流を含む、システム。
86. 前記超低周波電流は、約１Ｈｚよりも小さい、請求項８５に記載のシステム。
87. 前記超低周波電流は、約０．１Ｈｚよりも小さい、請求項８５に記載のシステム。
88. 前記超低周波電流は、約０．０１Ｈｚよりも小さい、請求項８５に記載のシステム。
89. 電気的な刺激を患者の組織に送達するための方法であって、前記刺激の効果が、前記刺激の後に、事前設定された時間期間にわたって持続するようになっている、方法。
90. 組織を電気的に変調させるためのシステムであって、本開示において説明されている実施形態のうちのいずれか１つまたは複数を含む、システム。
91. 組織を電気的に変調させるための方法であって、本開示において説明されている実施形態のうちのいずれか１つまたは複数を含む、方法。

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