JP5706334B2 - 経頭蓋磁気刺激を用いた電界パルスパラメータの制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
Claims (52)
- 経頭蓋磁気刺激のためのシステムであって、前記システムは、
身体の第1の外部身体部分上に配置されるように構成された第1の電磁コイルと、
第2の場所に配置されるように構成された、前記第1の電磁コイルと電気通信する第2の電磁コイルと、
前記各電磁コイルに電流を提供する刺激装置であって、前記刺激装置は、前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルに電気的に接続され、前記刺激装置は、
前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイル内に電流を放出するように構成されたエネルギー保存デバイスと、
前記エネルギー保存デバイスと、前記第1の電磁コイルとに接続された、外部から制御可能な第1高速スイッチと、
前記エネルギー保存デバイスと、前記第2の電磁コイルとに接続された、外部から制御可能な第2高速スイッチと、を含む、刺激装置と、
前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチのオンとオフとのタイミングの制御をするように前記刺激装置と電気通信する外部制御ユニットであって、前記外部から制御可能な前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチのパラメータの前記制御により、前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルの両方を通る電流の流れから生じる単一の、組み合わされた電流パルスを提供する、外部制御ユニットと、
を含む、システム。 - 前記外部制御ユニットは、前記エネルギー保存デバイス上の初期電圧の振幅、前記エネルギー保存デバイスからの電流放出の周波数、パルス間またはパルスの組み合わせ間の時間間隔、各パルスのパルス幅、各パルスのパルス形状、パルス列またはパルス組み合わせの長さ、列間の時間間隔、各動作期間における前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイル内の電流方向の相対的極性、各動作期間における前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイル内の電流が流れる方向、および各種のパルスの数のうち少なくとも1つを制御するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記外部制御ユニットは、前記外部から制御可能な第1の高速スイッチおよび第2の高速スイッチのオンおよびオフ間の時間間隔を個別制御するように構成され、前記時間間隔は相互に可変である、請求項1に記載のシステム。
- 前記パルス間の時間間隔は、1〜1000マイクロ秒である、請求項3に記載のシステム。
- 前記パルス間の時間間隔は、1〜1000ミリ秒である、請求項1に記載のシステム。
- 前記時間間隔は、個人の波パターンに合わせて調節可能であり、前記個人の波パターンは、前記個人のI波ピークまたはD波ピークを含む、請求項3に記載のシステム。
- 前記時間間隔は、0.1ミリ秒〜100ミリ秒である、請求項3に記載のシステム。
- 前記単一の、組み合わされた電流パルスは、反復単相電流パルスを含む電界パルスの結果である、請求項1に記載のシステム。
- 前記反復単相電流パルスは、電流方向を交互に変える連続する電流パルスを含む、請求項8に記載のシステム。
- 前記単一の、組み合わされた電流パルスは、反復二相電流パルスを含む電界パルスの結果である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の場所は、前記身体から遠隔である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の場所は、第2の外部身体部分であり、前記第1の外部身体部分および前記第2の外部身体部分は、同一の身体部分、前記同一の身体部分の異なる領域、および異なる身体部分のうち少なくとも1つである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルは、異なるインダクタンスを有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルは、直列に接続される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルは、並列に接続される、請求項1に記載のシステム。
- 請求項1に記載のシステムの作動方法であって、前記作動方法は、
前記刺激装置が、前記第1の電磁コイルおよび前記第1の電磁コイルと電気通信する前記第2の電磁コイルに電流を放出するステップと、
前記第1の電磁コイルを第1の場所に配置するステップと、
前記第2の電磁コイルを第2の場所に配置するステップと、
前記外部制御ユニットが、前記刺激装置のパラメータを制御するステップと、
前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルに放出された電流から、単一の、組み合わされた電流パルスを生成するステップと、
前記単一の、組み合わされた電流パルスを生成する間、前記外部から制御可能な前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチのオンとオフとのタイミングを制御するステップと、
前記単一の、組み合わされた電流パルスと、前記第1の電磁コイルの配置と、前記第2の電磁コイルの配置との結果、対象領域に、パルス形状を有する電界パルスを提供するステップと、を含み、
前記電流を放出するステップは、前記エネルギー保存デバイスを作動させて、前記第1の電磁コイルに電流を放出し、前記第2の電磁コイルに別に電流を放出させ、第1の時間セグメントで前記第1の電磁コイルを通してのみ電流を放出し、第2の時間セグメントで前記第2の電磁コイルを通して電流を放出するステップ、を含む、方法。 - 前記少なくとも1つのエネルギー保存デバイス上の初期電圧の振幅、前記少なくとも1つのエネルギー保存デバイスからの電流放出の周波数、パルス間またはパルスの組み合わせ間の時間間隔、各パルスのパルス幅、各パルスのパルス形状、パルス列またはパルス組み合わせの長さ、列間の時間間隔、各動作期間における前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイル内の電流方向の相対的極性、各動作期間における前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイル内の電流が流れる方向、ならびに各種のパルスの数のうち少なくとも1つを制御するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記外部から制御可能な前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチのオンまたはオフするタイミングを制御するステップは、パルス間の時間間隔を個別制御するステップを含み、前記時間間隔は相互に可変である、請求項16に記載の方法。
- 前記パルス間の時間間隔を制御するステップは、1〜1000マイクロ秒の時間間隔をパルス間に設けるステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記パルス間の時間間隔を制御するステップは、1〜1000ミリ秒の時間間隔をパルス間に設けるステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記パルス間の時間間隔を制御するステップは、個人の波パターンに合わせて前記時間間隔を調節するステップを含み、前記個人の波パターンは、前記個人のI波ピークまたはD波ピークを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記パルス間の時間間隔を制御するステップは、0.1ミリ秒〜100ミリ秒の時間間隔をパルス間に設けるステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記結果である電界パルスは、反復単相パルスを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記反復単相パルスは、連続するパルス間において電流方向を交代させるステップを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記提供するステップ(resulting)において発生した電界パルスは、反復二相パルスを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第2の電磁コイルを第2の場所に配置するステップは、前記身体から遠隔位置にある場所に前記第2の電磁コイルを配置するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第2の電磁コイルを第2の場所に配置するステップは、前記第2の電磁コイルを第2の外部身体部分に配置するステップを含み、前記第1の外部身体部分および前記第2の外部身体部分は、同一の身体部分、前記同一の身体部分の異なる領域、および異なる身体部分のうち少なくとも1つである、請求項16に記載の方法。
- 前記提供するステップは、前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルに異なるインダクタンスを与えるステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルを直列接続するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルを並列接続するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記制御するステップは、前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルのうち少なくとも1つの内部を流れる電流が低いときに前記外部から制御可能な前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチをオンまたはオフし、これにより電圧ノイズおよびスイッチイング損失を低減するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記制御するステップは、前記第1の電磁コイルおよび前記第2の電磁コイルのうち少なくとも1つの内部を流れる電流が高いときに前記外部から制御可能な前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチをオンまたはオフするステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記放出するステップは、より低い電圧またはより低い電流と共に放出し、これによりサイズのより小さな部品の使用を可能にするステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第2の時間セグメントは、前記第1の時間セグメントより前にある、請求項16に記載の方法。
- 前記第2の時間セグメントで前記第2の電磁コイルを通して電流を放出するステップは、前記第2の電磁コイルを介してのみ流れる、請求項16に記載の方法。
- 前記第2の時間セグメントで前記第2の電磁コイルを通して電流を放出するステップは、前記第1の電磁コイルと前記第2の電磁コイルとの両方を介して電流を放出するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 第3の時間セグメントで前記第2の電磁コイルのみを通して電流を放出するステップをさらに含む、請求項36に記載の方法。
- 第2の時間セグメントで前記第2の電磁コイルを通して電流を放出するステップは、第1の時間セグメントで前記第1の電磁コイルを通してのみ電流を放出する方向と反対方向へ放出する、請求項16に記載の方法。
- 前記第1の電磁コイルを通してのみ電流を放出するステップのための前記エネルギー保存デバイスを介して前記第2の電磁コイルを通して電流を放出するステップのために用いられる戻りのエネルギーを再利用するステップをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 前記タイミングを前記制御するステップは、前記単一の、組み合わされた電流パルスの最初の最小または最大の前に前記外部から制御可能な前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチの少なくとも1つをオンおよびオフするステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記単一の、組み合わされた電流パルスは、スイッチイングによる電流のレートの突然の変化を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記電流のレートの突然の変化は、電流のレートの増加、電流のレートの0への急降下、前記パルスの全体にわたる複数の電流のレートの変化、前記パルスの全体にわたる複数の方向のレートの変化、の少なくとも1つを含む、請求項41に記載の方法。
- 前記単一の、組み合わされた電流パルスは、前記第1の電磁コイルを介してのみ電流が流れる電流パルスの第1の部分と前記第2の電磁コイルを介してのみ電流が流れる電流パルスの第2の部分とを含み、
前記単一の、組み合わされた電流パルスは、目標とされた領域で結果として電界パルスになり、前記電界パルスは、前記第1および第2の電磁コイルの各々を通る電流の流れとタイミングに依存し、かつ、前記第1および第2の電磁コイルの各々の位置に依存するパルス波形を有する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記電流パルスの第2の部分は、前記電流パルスの第1の部分より前に生じるように構成される、請求項43に記載のシステム。
- 前記電流パルスの第2の部分の前記電流は、前記第2の電磁コイルを介してのみ流れる、請求項43に記載のシステム。
- 前記電流パルスの第2の部分の前記電流は、前記第1の電磁コイルと前記第2の電磁コイルとの両方を介して流れる、請求項43に記載のシステム。
- 前記第2の電磁コイルを介してのみ流れる前記電流パルスの第3の部分をさらに含む、請求項43に記載のシステム。
- 前記電流パルスの第2の部分は、前記電流パルスの第1の部分の方向と反対方向へ放出される、請求項43に記載のシステム。
- 前記電流パルスの第1の部分のための前記エネルギー保存デバイスは、前記電流パルスの第2の部分を生成するために用いられる戻りのエネルギーを再利用するように構成される、請求項48に記載のシステム。
- 前記外部制御ユニットは、前記単一の、組み合わされた電流パルスの最初の最小または最大の前に前記外部から制御可能な前記第1高速スイッチおよび前記第2高速スイッチのオンおよびオフを制御するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記電流パルスは、スイッチイングによる電流のレートの突然の変化を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記電流のレートの突然の変化は、電流のレートの増加、電流のレートの0への急降下、前記パルスの全体にわたる複数の電流のレートの変化、前記パルスの全体にわたる複数の方向のレートの変化、の少なくとも1つを含む、請求項51に記載のシステム。
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