JP5793559B2 - 感覚神経を刺激するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、同時係属中の、2005年10月19日に出願された米国特許出願第11/253,936号の一部継続出願であって、参照によって開示の全てが本明細書に組み込まれている、2004年10月19日に出願された米国特許仮出願第60/624,500号の優先権を主張するものである。
多チャネルパルス発生器102
電極キャリア104
消毒兼再充電機構106は、皮膚侵入電極110の皮膚侵入面、並びに電極キャリア104及び皮膚表面電極112の皮膚接触面における細菌の繁殖を低減する為に、一般的な皮膚病原体(例えば、バクテリア胞子、かび、原生動物、ウィルス、酵母菌など)を不活性化するのに十分な時間及び強度の殺菌性放射線をそれらの面に当てる。好ましい一実施形態では、消毒兼再充電機構106は、殺菌性紫外光を用いて病原体の遺伝物質を損傷することにより、病原体の複製及びコロニー形成を阻止する。ほとんどのタイプの、感染を起こす病原菌の90%を不活性化するのに必要な線量は、約2〜6mJ/cm2の範囲である。UV強度が約500〜1500μW/cm2で照射時間が最大約1時間の線量であれば、病原菌のDNAを損傷することにより、病原菌を十分に不活性化することが可能であり、更には、病原菌の細胞過程を混乱させることにより、病原菌を破壊することが可能である。従って、消毒兼再充電機構106は、(電気刺激処置の実施の合間の)一日数回のセッションで合計一時間以上にわたり、最大約1000J/cm2の殺菌性放射線を照射するように構成されている。
本発明の電気療法システム100は、皮膚の、薄いAδ神経線維及びC神経線維を標的としながら、同時にAβ神経線維を刺激して、それらのAδ神経線維及びC神経線維を刺激することからの嫌悪感をマスクすることを支援することにより、慢性疼痛の症状を一時的に緩和する。例えば、Aβ神経線維を標的とするTENSの使用をCFSと組み合わせることにより、CFSの刺激によるAδ神経線維及びC神経線維からの嫌悪感を緩和し、マスクすることを支援することが可能である。TENSとCFSとを組み合わせることは、異なるタイプの疼痛に対する身体の反応に基づいている。急性疼痛が知覚されると、その反応としての電気インパルスが、末梢神経及び脊髄を通って脳に伝達される。負傷した時点では、この信号が侵害的一次求心性神経線維によって脊髄後角に伝達される。侵害的一次求心性ニューロンは、Aδ神経線維及びC神経線維に属する。後角においては、且つ、脊髄又はその三叉神経類似体においては、二次ニューロンが引き継いで、その信号を視床に伝達し、最終的に大脳皮質に伝達する。触覚を伝えるAβ神経線維における入力は、脊髄及び上位中枢において皮膚侵害入力と相互に作用して疼痛の緩和を引き起こすことが知られている。従って、Aβ神経線維を標的とするTENSを行うことにより、CFSでAδ神経線維及びC神経線維を刺激することによって引き起こされる嫌悪感をマスクすることが可能であり、結果として、電気療法がより許容可能になって、慢性疼痛の症候性緩和を支援することになる。
Claims (31)
- 皮膚組織内の感覚神経を刺激する電気療法システムであって、
外部非導電性被覆を有する電極キャリアと、
前記電極キャリアに電気的に接続されたパルス発生器と、
前記電極キャリア上に形成されているか、前記電極キャリアに着脱自在に取り付けられ、電気的には前記電極キャリアと結合されている、皮膚侵入電極のアレイと、
前記電極キャリア上に形成されているか、前記電極キャリアから離れていて、電気的には前記電極キャリアに接続されている、少なくとも1つの皮膚表面電極と、
前記少なくとも1つの皮膚表面電極に作用的に接続されたパルス調整回路と、を備え、
前記パルス発生器は、前記少なくとも1つの皮膚表面電極において二相パルス電流を前記パルス調整回路によって供給させ、前記少なくとも1つの皮膚表面電極は、前記二相パルス電流を前記皮膚組織に通すことが可能であり、
前記パルス発生器は、前記皮膚侵入電極のそれぞれにおいて単相パルス電流を発生させ、前記皮膚侵入電極のそれぞれは、前記単相パルス電流を前記皮膚組織に通すことが可能であり、
前記二相パルス電流と前記単相パルス電流とが前記皮膚組織に通される組み合せられた出力を形成する、
システム。 - 前記パルス発生器は、前記皮膚侵入電極のそれぞれに約0.1〜10ヘルツのパルス列を与え、前記パルス列の各パルスは、約0.5〜10.0ミリ秒のパルス継続時間と、最大約2ミリアンペアの電流振幅と、によって特徴付けられる、請求項1に記載のシステム。
- 前記電流振幅は、パルス開始時には、前記パルス開始から最大でも約0.25ミリ秒以内に約0.5〜2ミリアンペアの最大電流振幅に達し、前記最大電流振幅は、前記パルス調整回路によって生成され、前記電流振幅は、その後、前記パルス継続時間の残り部分において、約5〜50パーセント低減される、請求項2に記載のシステム。
- 前記パルス発生器は、前記少なくとも1つの皮膚表面電極にパルス列を前記パルス調整回路によって供給させ、前記パルス列は、バースト周波数が約0.1〜10ヘルツであり、前記バースト内のパルス列周波数が約50〜400ヘルツであり、前記少なくとも1つの皮膚表面電極のそれぞれ1つあたりのバースト継続時間が最大約100ミリ秒であり、パルス継続時間が約0.05〜0.3ミリ秒であり、電流振幅が最大約50ミリアンペアである、請求項1に記載のシステム。
- 前記二相及び単相パルス電流は、前記皮膚表面電極において、且つ、前記皮膚侵入電極のそれぞれにおいて、非連続パターンの経皮電気神経刺激及び皮膚侵入電気神経刺激のかたちで電気無痛法を実施するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記パルス調整回路は、キャパシタと抵抗との並列接続、半導体である電界効果トランジスタ、デジタル信号プロセッサ、及びインダクタのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記皮膚侵入電極のそれぞれは、前記皮膚組織内のAδ神経線維及びC神経線維を標的とするように構成されていて、前記少なくとも1つの皮膚表面電極は、前記皮膚組織内のAβ神経線維を標的とするように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記皮膚侵入電極アレイは、前記電極キャリアに着脱自在に取り付けられ、使い捨てである、請求項1に記載のシステム。
- 前記皮膚侵入電極及び前記非導電性被覆のそれぞれにおける細菌の繁殖を低減する為に、前記皮膚侵入電極アレイの中又は上に、且つ、前記非導電性被覆の中又は上に注入されるか、層状に積み重ねられた抗菌剤を更に備える、
請求項1に記載のシステム。 - 前記皮膚侵入電極アレイ及び前記電極キャリアと結合された場合に、前記皮膚侵入電極及び前記電極キャリアのそれぞれにおいて細菌の繁殖を低減するように構成された消毒機構を更に備える、
請求項1に記載のシステム。 - 前記消毒機構は、熱湯及び蒸気の少なくとも一方により、細菌の繁殖を低減する、請求項10に記載のシステム。
- 再充電可能な電源と、
前記電源を再充電するように構成された再充電機構と、
を更に備える、請求項10に記載のシステム。 - 前記消毒機構及び前記再充電機構を囲むように一体的に構成されたハウジングを更に備える、
請求項12に記載のシステム。 - パルス発生器、皮膚組織内のAβ神経線維を標的とするように構成された少なくとも1つの皮膚表面電極、及び前記皮膚組織内のAδ神経線維及びC神経線維を標的とするように構成された皮膚侵入電極のアレイを備える電気療法システムの作動方法であって、
a)前記パルス発生器が、前記少なくとも1つの皮膚表面電極に対して、前記皮膚組織に通すために、パルス調整回路を介して、二相パルス電流を印加する第1印加ステップと、
b)前記パルス発生器が、前記第1印加ステップと共に、前記皮膚侵入電極のアレイのうちの少なくとも1つの皮膚侵入電極に対して、前記皮膚組織に通すために、単相パルス電流を、あるパターンで前記二相パルス電流と共に印加する第2印加ステップと、
c)前記パルス発生器が、前記二相パルス電流と前記単相パルス電流とを含む前記皮膚組織に通される組み合せられた出力を発生させるステップと、
d)前記ステップa)からc)を繰り返すステップと、
を含む方法。 - 前記二相パルス電流を印加する第1印加ステップ及び前記単相パルス電流を印加する第2印加ステップは、前記少なくとも1つの皮膚表面電極と、前記少なくとも1つの皮膚侵入電極とを様々に組み合わせて同時にパルス駆動することにより、前記少なくとも1つの皮膚表面電極及び前記少なくとも1つの皮膚侵入電極にパルス電流を供給するステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記パターンは、ランダムなパターン、位相ロックされたパターン、所定のパターン、及び順序立てたパターンのうちの少なくとも1つである、請求項15に記載の方法。
- 前記電気療法システムは、外部非導電性被覆を有する電極キャリアを備え、
前記パターンは、前記少なくとも1つの皮膚表面電極と、前記皮膚侵入電極のうちの少なくとも1つとをパルス駆動することを、前記電極キャリアの第1の側から始めて、前記電極キャリアの第2の側へと順次的に進めることを含む、請求項15に記載の方法。 - 前記二相パルス電流を印加する第1印加ステップ及び前記単相パルス電流を印加する第2印加ステップは、各ペアが1つの皮膚表面電極と1つの皮膚侵入電極からなる、前記少なくとも1つの皮膚表面電極と前記少なくとも1つの皮膚侵入電極とのペアにパルス電流を供給するステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記二相パルス電流を印加する第1印加ステップは、パルス列を印加するステップを含み、前記パルス列は、バースト周波数が約0.1〜10ヘルツであり、前記バースト内のパルス列周波数が約50〜400ヘルツであり、前記少なくとも1つの皮膚表面電極のそれぞれ1つあたりのバースト継続時間が最大約100ミリ秒であり、パルス継続時間が約0.05〜0.3ミリ秒であり、電流振幅が最大約50ミリアンペアである、請求項14に記載の方法。
- 前記単相パルス電流を印加する第2印加ステップは、約0.1〜10ヘルツのパルス列を印加するステップを含み、前記パルス列の各パルスは、約0.5〜10.0ミリ秒のパルス継続時間と、最大約2ミリアンペアの電流振幅と、によって特徴付けられる、請求項14に記載の方法。
- 前記パルス列中の各パルスのパルス開始時には、前記電流振幅が前記パルス開始から最大でも約0.25ミリ秒以内に約0.5〜2ミリアンペアの最大電流振幅に達し、前記電流振幅は、その後、前記パルス継続時間の残り部分において、約5〜50パーセント低減される、請求項20に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの皮膚表面電極及び前記皮膚侵入電極アレイと結合されて、これらの電極に電力を供給する電源を設けるステップと、
前記電源を再充電するステップと、
を更に含む、請求項14に記載の方法。 - 皮膚組織を電気的に刺激する装置であって、
外部非導電性被覆を含むプリント回路基板(PCB)と、
前記PCB上に形成又は装着されて、前記皮膚組織と電気的に接触するように構成された少なくとも1つの皮膚表面電極と、
前記PCB上に形成又は装着されて、前記皮膚組織と電気的に接触するように構成された皮膚侵入電極のアレイと、
前記PCB上に形成又は装着されて、前記少なくとも1つの皮膚表面電極と、前記皮膚侵入電極アレイの各皮膚侵入電極とに作用的に結合された電気回路であって、前記少なくとも1つの皮膚表面電極を介して前記皮膚組織において二相パルス電流を発生させることと、前記皮膚侵入電極のそれぞれにおいて単相パルス電流を発生させることと、前記二相パルス電流と前記単相パルス電流とが前記皮膚組織に通される組み合せられた出力を形成することと、を行うように構成されたパルス発生器を含む前記電気回路と、
前記PCBと結合された場合に、前記PCBにおける細菌の繁殖を低減するように構成された消毒機構と、
を備える装置。 - 前記パルス発生器は、前記少なくとも1つの皮膚表面電極にパルス列を与え、前記パルス列は、バースト周波数が約0.1〜10ヘルツであり、前記バースト内のパルス列周波数が約50〜400ヘルツであり、前記少なくとも1つの皮膚表面電極のそれぞれ1つあたりのバースト継続時間が最大約100ミリ秒であり、パルス継続時間が約0.05〜0.3ミリ秒であり、電流振幅が最大約50ミリアンペアである、請求項23に記載の装置。
- 前記パルス発生器は、前記各皮膚侵入電極に約0.1〜10ヘルツのパルス列を与え、前記パルス列の各パルスは、約0.5〜10.0ミリ秒のパルス継続時間と、最大約2ミリアンペアの電流振幅と、によって特徴付けられ、前記電流振幅は、パルス開始時には、前記パルス開始から最大でも約0.25ミリ秒以内に約0.5〜2ミリアンペアの最大電流振幅に達し、前記最大電流振幅は前記パルス発生器によって生成され、前記電流振幅は、その後、前記パルス継続時間の残り部分において、約5〜50パーセント低減される、請求項23に記載の装置。
- 前記PCBは、フレキシブルであって、前記皮膚組織に適合する、請求項23に記載の装置。
- 前記皮膚侵入電極アレイの中又は上に、且つ、前記非導電性被覆の中又は上に注入されるか、層状に積み重ねられて、前記皮膚侵入電極及び前記非導電性被覆のそれぞれにおける細菌の繁殖を低減する抗菌剤を更に備える、
請求項23に記載の装置。 - 前記二相及び単相パルス電流は、前記皮膚表面電極において、且つ、前記皮膚侵入電極のそれぞれにおいて、あるパターンの経皮電気神経刺激及び皮膚侵入電気神経刺激のかたちで電気無痛法を実施するように構成されている、請求項23に記載の装置。
- 前記パターンは、ランダムなパターン、位相ロックされたパターン、所定のパターン、及び順序立てたパターンのうちの少なくとも1つである、請求項28に記載の装置。
- 再充電可能な電源と、
前記電源を再充電するように構成された再充電機構と、
を更に含む、請求項23に記載の装置。 - 前記消毒機構及び前記再充電機構を囲むように一体的に構成されたハウジングを更に備える、
請求項30に記載の装置。
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