JP6189439B2 - 神経障害の治療用の磁気刺激のための装置および方法 - Google Patents

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この出願は、２０１２年７月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／７４１，８７２号および２０１３年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／７８５，６５１号の優先権を主張し、これらの仮特許出願のそれぞれは、参照することによりその全体が本願に組み入れられる。

現在、磁気刺激装置は、鬱病、強迫神経症、不眠症、双極性疾患、てんかん性発作または熱性発作などの脳神経細胞障害の治療において使用される。例えば、経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）は、患者の脳内に渦電流を生じさせる時間変動磁場を誘導するために患者の頭部上に配置されるコイルで伝えられる電流の短い強力パルスを使用する非侵襲的方法である。頭蓋骨内の異なる深さに位置する神経組織を標的にするために異なる渦電流密度プロファイルを生成する試みにおいて、様々な形状および幾何学的形態を有する磁気刺激装置が使用されてきた。特定の磁気刺激装置がより深い頭蓋構造内のニューロンを刺激することができたが、多くの場合、それらの構造に到達するための印加電流の大きさは、患者にとって不快な過度の表面熱をもたらす。また、脳刺激が深部になればなるほど、その治療領域も広がり、それにより、標的ニューロンと併せて非標的ニューロンも活性化される。他の磁気刺激装置は、より集中的な渦電流密度を与えるが、頭蓋骨の表面または表面付近のみである。

現在、頭蓋骨下の神経組織を集中的に刺激できる磁気神経刺激システムを開発する努力が進行中である。末梢組織領域を過熱するまたは刺激することなく特定の神経群を選択的に刺激できる能力を医師に与えることができる磁気刺激装置が望まれる。

本明細書中に記載される磁気神経刺激システムは、神経障害（頭痛、片頭痛、鬱病、強迫神経症、不眠症、双極性疾患、心的外傷後ストレス症候群、パーキンソン病、統合失調症、ジストニア、自閉症、痛み、および、てんかん性発作または熱性発作を含むがこれらに限定されない）の治療のために使用されてもよい。磁気神経刺激システムの１つのバリエーションは、傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の磁気刺激装置を備えてもよく、その場合、傾斜コイルのそれぞれの折り返し部は９０°未満の鋭角の折り返し角度を有してもよい。そのような傾斜コイル状の刺激装置は、より深い組織領域で誘導渦電流の密度が他の磁気刺激装置により誘導される渦電流密度と比べて大きいように皮膚表面下の脳神経系および／または自律神経系のニューロンを刺激するために使用されてもよい。また、本明細書中には、刺激装置の配列を備えるとともに随意的に皮膚の表面に沿って位置する各刺激装置間の１つ以上の遮蔽構成要素を含んでもよい磁気神経刺激システムも記載される。遮蔽構成要素は、非標的神経領域に対する刺激を減少させつつ標的神経組織領域に対する刺激を増大させるように誘導渦電流の密度プロファイルを調節する。磁気刺激システムの幾つかのバリエーションは、少なくとも１つの磁気刺激装置とシールドとを備えてもよく、シールドは、外面と、内面と、外面と内面との間のキャビティと、開口と、開口と交差するチャネルとを備え、開口およびチャネルはいずれもシールドの厚さ全体を貫通して延びる。シールドは、より深い神経構造で渦電流を誘導させるべく刺激装置からの磁場が組織中へ侵入できるようにしつつ、皮膚表面で誘導渦電流の密度を減少させるのに役立ってもよい。

神経刺激のための磁気刺激装置の１つのバリエーションは、複数の折り返し部を有する単一のワイヤから形成される傾斜コイルを備えてもよく、各折り返し部は、９０°未満の折り返し角度を有してもよい。折り返し部は、角度を成してもよく、または、湾曲してもよい。傾斜コイルが第１の端部と第２の端部とを有してもよく、その場合、第１の端部が高電圧源のプラス端子に接続されるように構成され、また、第２の端部が高電圧源のマイナス端子に接続されるように構成される。傾斜コイルの第１の端部は、電流源に接続されるように構成されてもよく、また、傾斜コイルの第２の端部は、電流シンクに接続されるように構成されてもよい。傾斜コイルは任意の数の折り返し部を有してもよく、例えば、傾斜コイルが少なくとも５つの折り返し部を有してもよい。各折り返し部は３０°の折り返し角度を有してもよい。幾つかのバリエーションにおいて、コイルの折り返し部は、中心軸から見たコイルの外形が星形多角形形状を有するように互いに重なり合ってもよい。幾つかのバリエーションでは、傾斜コイル状の刺激装置の第１および第２の端部が中心軸に沿って位置合わせされてもよい。

神経刺激用の磁場を発生させるためのシステムの他のバリエーションは、９０°未満の折り返し角度を持つ複数の折り返し部を有する１つ以上の傾斜コイルを備えてもよく、その場合、最初のコイルの第１の端部が電流源に接続され、最後のコイルの第２の端部が電流シンクに接続され、また、中間のコイルが互いに直列に接続される。随意的に、システムは、各傾斜コイル間に配置される１つ以上の遮蔽構成要素を更に備えてもよい。遮蔽構成要素には、流体、例えば生理食塩水が充填される。

神経刺激のための磁気刺激装置の１つのバリエーションは、第１のワイヤループと、第１のワイヤループと隣り合う第２のワイヤループと、第１のワイヤループを囲む第１の永久磁石リングと、第２のワイヤループを囲む第２の永久磁石リングとを備えてもよい。

磁気刺激装置の他のバリエーションは、複数の折り返し部を有して形成される傾斜コイルを備えてもよく、その場合、傾斜コイルは、組織の表面から３０ｍｍを超えた位置に存在するニューロンを活性化することができる渦電流密度プロファイルを生じるように構成されてもよい。

また、本明細書中には、複数の折り返し部を有する単一のワイヤから形成される傾斜コイルとシールドとを備えることができる様々な磁気刺激システムも開示される。傾斜コイルの各折り返し部は９０°未満の角度を有してもよい。シールドは、外面と、内面と、外面と内面との間の内部キャビティと、開口と、開口と交差するチャネルとを備えてもよい。開口およびチャネルは、シールドの厚さ全体を貫通して延びてもよく、また、外面および内面は非導電材料を備えてもよい。内面は、組織の表面と接触するように構成されてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、磁気刺激システムは、第１の傾斜コイルと隣り合って直列に接続される第２の傾斜コイルを更に備えてもよい。シールドは、シールドの厚さ全体を貫通して延びる第２の開口および第２のチャネルを更に備えてもよく、第２のチャネルは第２の開口と交差する。２つの開口は、円形であってもよく、また、傾斜コイルの直径よりも小さい直径を有してもよい。例えば、２つの開口は、傾斜コイルの直径の約１０％である直径を有してもよい。第１の円形開口と第２の円形開口との間の距離は、傾斜コイルの半径以下であってもよく、または、傾斜コイルの直径以上であってもよい。第１の傾斜コイルの中心は、第１の開口の中心と位置合わせされてもよく、また、第２の傾斜コイルの中心は、第２の開口の中心と位置合わせされてもよい。磁気刺激システムは、シールドの内部キャビティ内に導電流体を更に備えてもよい。導電流体は、磁場に応じてそのスペクトル特性を変えるように構成されてもよい。幾つかのバリエーションでは、導電流体が超常磁性体化合物を備えてもよい。例えば、超常磁性体化合物が磁性酸化物（ＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）であってもよく、ここで、Ｍは、Ｚｎ、Ｇｄ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｇから成るグループから選択される。導電流体は、懸濁液中に超常磁性体化合物を備える硫酸溶液であってもよい。あるいは、導電流体が生理食塩水を備えてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、シールドは、流体の流入のための入口ポートと、流体の流出のための出口ポートとを更に備えてもよい。入口ポートおよび出口ポートが熱交換器に接続されるように構成されてもよく、熱交換器は、出口ポートから受け取った流体を冷却するとともに、冷却された流体を入口ポートへ輸送するように構成されてもよい。シールドの外面および内面は、高密度ポリエチレン、および／または、ポリ塩化ビニル、および／または、ポリアクリル酸などの透明材料から形成されてもよい。

本明細書中には、様々な磁気刺激装置に使用できる様々な磁気シールドが開示される。磁気シールドの１つのバリエーションは、外面と、組織と接触するように構成される内面と、外面と内面との間の内部キャビティと、外面と内面との間のシールドの厚さの少なくとも一部を横断する第１の開口および第２の開口と、外面と内面との間のシールドの厚さの少なくとも一部を横断する第１の仕切りおよび第２の仕切りと、内部キャビティ内に保持される導電流体とを備えてもよい。第１および第２の仕切りは、シールドの外面および／または内面に対して垂直な垂直成分を電流の流れ方向が有するように導電流体を通じた電流の流れを形作るべく構成されてもよい。第１および第２の仕切りは、シールドを３つのセクションに分けてもよい。幾つかのバリエーションでは、３つのセクションのうちの少なくとも１つが他のセクションに流体接続されなくてもよく、一方、他のバリエーションでは、３つのセクションのうちの少なくとも１つが少なくとも１つの他のセクションに流体接続されてもよい。シールドは、該シールドの内部キャビティ内に導電流体を更に備えてもよい。導電流体は、磁場に応じてそのスペクトル特性を変えるように構成されてもよい。幾つかのバリエーションでは、導電流体が超常磁性体化合物を備えてもよい。例えば、超常磁性体化合物が磁性酸化物（ＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）であってもよく、ここで、Ｍは、Ｚｎ、Ｇｄ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｇから成るグループから選択される。導電流体は、懸濁液中に超常磁性体化合物を備える硫酸溶液であってもよい。あるいは、導電流体が生理食塩水を備えてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、シールドは、流体の流入のための入口ポートと、流体の流出のための出口ポートとを更に備えてもよい。入口ポートおよび出口ポートが熱交換器に接続されるように構成されてもよく、熱交換器は、出口ポートから受け取った流体を冷却するとともに、冷却された流体を入口ポートへ輸送するように構成されてもよい。シールドの外面および内面は、高密度ポリエチレン、および／または、ポリ塩化ビニル、および／または、ポリアクリル酸などの透明材料から形成されてもよい。

傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の磁気刺激装置の１つのバリエーションを描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の磁気刺激装置の１つのバリエーションを描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の磁気刺激装置の１つのバリエーションを描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の磁気刺激装置の１つのバリエーションを描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の磁気刺激装置の１つのバリエーションを描く。 丸みのある複数の鋭い折り返し部を有する傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の磁気刺激装置の他のバリエーションを描く。

傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置を単一のワイヤから形成するための方法の１つの例を描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置を単一のワイヤから形成するための方法の１つの例を描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置を単一のワイヤから形成するための方法の１つの例を描く。 図２Ａ〜図２Ｃの刺激装置のそれぞれの折り返し部の座標を一覧表示する表を描く。

傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置の単一ワイヤを通じて流れる電流のサブセットを概略的に描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置の様々な領域のワイヤ交差部を通じて流れる電流および該電流により誘導される磁力線の方向の拡大図を描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置の様々な領域のワイヤ交差部を通じて流れる電流および該電流により誘導される磁力線の方向の拡大図を描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置の様々な領域のワイヤ交差部を通じて流れる電流および該電流により誘導される磁力線の方向の拡大図を描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置の様々な領域のワイヤ交差部を通じて流れる電流および該電流により誘導される磁力線の方向の拡大図を描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置の単一ワイヤを通過する電流により誘導される磁力線の累積的な方向を概略的に描く。 湾曲する複数の鋭い折り返し部を有する傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置の単一ワイヤを通過する電流によって誘導される磁力線の累積的な方向を概略的に描く。

傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置により発生する渦電流密度プロファイルを８の字形の刺激装置と対比してモデル化するために使用されるシミュレーションパラメータを描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置により発生する渦電流密度プロファイルを８の字形の刺激装置と対比してモデル化するために使用されるシミュレーションパラメータを描く。 傾斜コイル状またはヘリカルコイル状の刺激装置により発生する渦電流密度プロファイルを８の字形の刺激装置と対比してモデル化するために使用されるシミュレーションパラメータを描く。 刺激において使用されてもよい入力電流波形の１つのバリエーションを描く。 刺激において使用されてもよい入力電流波形の他のバリエーションを描く。

図４Ａ〜図４Ｃのパラメータを使用するシミュレーション結果を描く。 図４Ａ〜図４Ｃのパラメータを使用するシミュレーション結果を描く。 図４Ａ〜図４Ｃのパラメータを使用するシミュレーション結果を描く。 図４Ａ〜図４Ｃのパラメータを使用するシミュレーション結果を描く。

他の磁気刺激装置を描く。

永久磁石リングを伴うループ状刺激装置により発生する渦電流密度を磁石リングを伴わない８の字形の刺激装置と対比してプロットする。

１つ以上の刺激装置と遮蔽構成要素とを備える磁気神経刺激システムの１つのバリエーションを描く。 遮蔽構成要素の１つのバリエーションを描く。

遮蔽構成要素を伴わない８の字形の刺激装置の配列により発生する渦電流密度プロファイルを遮蔽構成要素を伴う８の字形の刺激装置の配列と対比してモデル化するために使用されるシミュレーションパラメータを描く。

遮蔽構成要素を伴わずに様々な刺激電流を用いて８の字形の刺激装置の配列により発生する渦電流密度プロファイルの図９のパラメータを使用するシミュレーション結果を描く。

遮蔽構成要素を伴って様々な刺激電流を用いて８の字形の刺激装置の配列により発生する渦電流密度プロファイルの図９のパラメータを使用するシミュレーション結果を描く。

図１０ａ〜１０ｈおよび図１１ａ〜１１ｈに描かれる様々なシミュレーション形態のそれぞれにおける組織の異なる領域での渦電流密度をまとめる表を描く。

少なくとも１つの磁気刺激装置とシールドとを備える磁気刺激システムの１つのバリエーションを描く、磁気刺激システムの斜視図である。 少なくとも１つの磁気刺激装置とシールドとを備える磁気刺激システムの１つのバリエーションを描く、図１３Ａのシステムの側面図である。 少なくとも１つの磁気刺激装置とシールドとを備える磁気刺激システムの１つのバリエーションを描いており、頭部モデル上に配置される図１３Ａのシステムを描く。

シールドの１つのバリエーションの斜視図である。 図１４Ａのシールドの平面図である。 図１４Ａのシールドの側面図である。 図１４Ａのシールドの正面図である。

磁気刺激中のシールドの一部に誘導されてもよい渦電流のシミュレーションを描く。 渦電流の方向の概略断面図を描く図１５Ａの一部の差し込み図である。

シールド流体の循環のための入口ポートおよび出口ポートを備える様々なシールドの平面図を描く。 シールド流体の循環のための入口ポートおよび出口ポートを備える様々なシールドの平面図を描く。

異なる穴およびチャネルを有する様々なシールドの平面図を描く。 異なる穴およびチャネルを有する様々なシールドの平面図を描く。 異なる穴およびチャネルを有する様々なシールドの平面図を描く。 異なる穴およびチャネルを有する様々なシールドの平面図を描く。

図１８Ｂおよび図１８Ｃと異なる磁気刺激システム並びにシミュレートされた頭部モデルにおける渦電流の分布および密度の側面図を描く。 図１８Ａおよび図１８Ｃと異なる磁気刺激システム並びにシミュレートされた頭部モデルにおける渦電流の分布および密度の側面図を描く。 図１８Ａおよび図１８Ｂと異なる磁気刺激システム並びにシミュレートされた頭部モデルにおける渦電流の分布および密度の側面図を描く。 渦電流密度を頭蓋骨深さの関数として表す正規化されたプロットを描く。 渦電流密度を頭蓋骨深さの関数として表す正規化されたプロットを描く。

本明細書中では、磁気神経刺激のための様々な装置およびシステムについて説明する。

複数の磁気刺激を使用するシステムの１つのバリエーションが図１Ａ〜図１Ｅに描かれる。磁気神経刺激のためのシステムは、１つ以上の磁気刺激装置、例えば２つの刺激装置を有してもよい。例えば、磁気神経刺激システム１００は、第１の磁気刺激装置１０２と、第１の磁気刺激装置に接続される第２の磁気刺激装置１０４とを有してもよい。それぞれの磁気刺激装置は、複数の鋭い折り返し部を有する単一のワイヤから形成される傾斜コイルまたはヘリカルコイルであってもよく、その場合、折り返し角度は９０°未満である。単一のワイヤ（例えば、異なる材料のコアを有してもよくまたは有さなくてもよい銅ワイヤ）を使用することにより、誘導磁場がワイヤの長さにわたって同じであるように、ワイヤを横切る電流がヘリカルコイル全体にわたって同じであるようにしてもよい。これは、医師が複数のワイヤを備える刺激装置よりも一貫して標的ニューロンの刺激を制御できるように誘導磁場の任意の変動を減少させるのに役立ち得る。あるいは、ヘリカルコイル状の刺激装置は、ワイヤの複数のセグメント、例えば２、３、４、５、６個またはそれ以上の別個のワイヤを備えてもよい。第１および第２の磁気刺激装置がそれぞれ第１の端部および第２の端部を有してもよく、その場合、第１の端部がプラス端子であり、第２の端部がマイナス端子である。例えば、第１の刺激装置１０２の第１の端部が高電圧発生器のプラス端子に接続されてもよく、また、第１の刺激装置の第２の端部が第２の刺激装置１０４の第１の端部に接続されてもよい。第２の刺激装置１０４の第２の端部は、高電圧発生器のマイナス端子に接続されてもよい。第１の刺激装置を形成するワイヤは、第２の刺激装置を形成するように連続的に延びてもよい。ワイヤ中の電流により誘導される磁場が全ての刺激装置にわたって同じであるように任意の望ましい数の刺激装置が同じワイヤから形成されてもよい。

ヘリカルコイル状の磁気刺激装置１０２、１０４は、任意の数の折り返し部１１０、例えば、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２１個等の折り返し部１１０を有してもよい。幾つかのバリエーションにおいて、折り返し角度ＴＡは、９０°未満、例えば、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、８９°等であってもよい。幾つかのバリエーションにおいて、折り返し部１１０は、鋭くてもよく（例えば、鋭利なエッジを有する角部を形成する）、または、湾曲してもよい（例えば、丸みのあるエッジを有する角部を形成する）。幾つかのバリエーションにおいて、折り返し部１１０は、図１Ｆに描かれるヘリカルコイル状の刺激装置と同様の約１ｍｍ〜約８ｍｍの曲率半径を有してもよい。ピッチ（例えば、各折り返し部間の立ち上がりまたは距離）は、ワイヤの直径に応じて変わってもよい。幾つかのバリエーションでは、刺激装置を冷却するための空気を循環させるために折り返し部間に更なる空間が存在してもよい。例えば、磁気刺激装置１０２、１０４が１２個の折り返し部を有してもよく、その場合、各折り返し部が３０°の折り返し角度を有し、また、ピッチが約１ｍｍであってもよく、その結果、全体の高さＨが１２ｍｍとなる。各折り返し部１１０からヘリカルコイルの中心軸１１２までの距離が一定であってもよい。幾つかのバリエーションにおいて、コイルの各折り返し部からの距離は、変化してもよく、また、それぞれの連続する折り返しごとに増大しまたは減少してもよい。例えば、磁気刺激装置がスパイラルコイルであってもよく、その場合、各折り返し部から中心軸までの距離は、それぞれの折り返しに伴って増大し（例えば、徐々に広がるスパイラルコイル）、それぞれの折り返しに伴って減少し（例えば、徐々に先細るスパイラルコイル）、または、全ての折り返し部にわたって同じであってもよい（例えば、ヘリカルコイル）。ヘリカルコイルとは、滑らかな曲線を有してもよいまたは有さなくてもよい一連の傾斜形状または傾斜構造を有する任意の幾何学的形態のことであってもよい。ヘリカルコイルが一連の傾斜構造を備え、その各構造が繰り返されてもよく（例えば、均一な繰り返し形状）、または、ヘリカルコイルが一連の傾斜構造を備え、その各構造が異なってもよい（例えば、繰り返して傾斜がつけられる不均一な形状）。ヘリカルコイルとは、連続的に繰り返されて積み重ねられるおよび／または傾斜がつけられて回転する（例えば、ねじられる）形状または構造を有する任意の幾何学的形態のことであってもよい。幾つかのバリエーションにおいて、形状または構造のそれぞれの繰り返し部は、その隣り合う繰り返し部からオフセットされてもよい。例えば、ヘリカルコイルは、それが傾斜をつけて立ち上がるように繰り返されて回転する鋭角を有する角張った形状（例えば、三角形、長方形、星形多角形）を備えてもよい。傾斜コイルまたはヘリカルコイルに沿う角張った形状の各繰り返し部は、その前の繰り返し部の上方に積み重ねられるが、１つの繰り返し部の角度がその前の繰り返し部の角度と合わせられないように回転する（例えば、２つの繰り返し部の対応する角度が回転方向でオフセットされる）。ヘリカルコイルの繰り返される形状または構造は共通の軸（治療領域の表面に対して垂直であってもよくまたは垂直でなくてもよい）を共有してもよい。例えば、ヘリカルコイルの角張った形状のそれぞれの繰り返し部の中心は、他の繰り返し部の中心と位置合わせされてもよいが、その隣り合う繰り返し部から回転方向でオフセットされてもよい。これに代えてまたは加えて、ヘリカルコイルとは、一連の繰り返されて傾斜づけられた内トロコイド（例えば、内サイクロイド、デルタ状、星状など）形状または外トロコイド（例えば、外サイクロイド、カージオイドなど）形状のことであってもよい。本明細書中に記載されて描かれるヘリカルコイル状の磁気刺激装置は特定の幾何学的形態を有するが、言うまでもなく、ヘリカルコイル状の磁気刺激装置は、前述した幾何学的形態のいずれかを有してもよい。

図１Ｅは、ヘリカルコイル磁気刺激装置１０２、１０４のうちの１つの中心軸を下った平面図を描く。ここに示されるように、磁気刺激装置の（中心軸１１２を下って見た）外形は星形多角形を有してもよく、その場合、ヘリカルコイルの各折り返し部は、星形多角形の頂点である。例えば、コイル状の刺激装置は、１２個の折り返し部を有してもよく、また、１２個の頂点を伴う星形多角形の外形を有してもよい。星形多角形の外形の中心領域１１４は、高い集中度のワイヤ交差部を有してもよい。中心領域１１４内のワイヤ交差部の網の目を横切る電流は、反対方向（例えば、ページ内へと向かう下向きおよびページ外へ出る上向きの両方）に向く磁力線を含んでもよい。これらの反対方向の磁力線は互いに反発してもよく、それにより、ヘリカルコイル状の刺激装置の内側でコイルの外側よりも弱い累積的な磁場がもたらされる。網目状のワイヤ交差部の誘導磁力線間のこの予期しない相乗効果は、ヘリカルコイル状の刺激装置の直ぐ外側で磁場を高めるおよび／または強めるように作用してもよく、それにより、磁場が患者の頭部内へと更に深く侵入できるようにしてもよい。図１Ｆは、ヘリカルコイル状の磁気刺激装置１２０の他のバリエーションの中心軸を下った平面図を描き、この場合、各折り返し部は、９０°未満の鋭角の折り返し角度を有するが、約１ｍｍ〜約５ｍｍの曲率半径を伴って湾曲する。

磁気神経刺激システム１００は、患者の頭部（および／または、刺激のための標的ニューロンを有する任意の他の解剖学的領域）に対して、磁気刺激装置のそれぞれが頭部の別個の領域に及ぶように位置してもよい。図１Ａ〜図１Ｃは、第１の磁気刺激装置１０２が頭部の第１の領域１０６を覆うとともに第２の磁気刺激装置１０４が第１の領域１０６とは異なる頭部の第２の領域１０８を覆うように磁気神経刺激システム１００が位置する１つのバリエーションを描く。幾つかのバリエーションでは、第１および第２の領域１０６、１０８が重なり合う部分を有してもよく、一方、他のバリエーションでは、第１および第２の領域１０６、１０８が全く重なり合わなくてもよい。刺激装置は、組織から距離を隔てて位置してもよく、その場合、選択された距離は、表在組織表面の加熱を減少させるのに役立ってもよい。例えば、刺激装置１０２、１０４は、頭部の頭皮から５ｍｍの位置に配置されてもよく、また、図１Ｃに描かれるように、各刺激装置は、組織表面の接線と平行な軸に対して角度ＰＡを成して位置してもよい。例えば、角度ＰＡは、約０°〜約６０°、例えば１５°であってもよい。

ヘリカルコイル状の刺激装置がギプス包帯内に収容されてもよい。例えば、図１Ｄに描かれるように、磁気刺激装置１０２、１０４が二重円筒状のギプス包帯１１６内に収容されてもよく、その場合、各円筒領域が１つの刺激装置を取り囲む。ギプス包帯１１６は、刺激装置によって誘導される磁場を実質的に妨げない任意の絶縁材料、例えばＡＢＳ、ＨＤＰＥ、または、テフロンから形成されてもよい。刺激装置とギプス包帯の内壁との間には、必要に応じて刺激装置を冷却するために空気をケース１１６内で循環させることができるようにしてもよい空間が存在する。

図２Ａ〜図２Ｄは、星形多角形の外形を有するヘリカルコイル状の刺激装置の平面図（Ｘ−Ｙ平面）およびそのような刺激装置を形成する１つの方法を描く。刺激装置２００は、プラス端子および／または電流源であってもよい第１の端部２０２と、マイナス端子および／または電流シンクであってもよい第２の端部２０４とを有してもよい。第１の端部２０２は、コイルの中心軸（ページ内へと延びる）に沿って位置してもよい。コイル２００は、該コイルのそれぞれの鋭い折り返し部が図２Ｄに示される表中に一覧表示された（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標に位置されるように単一ワイヤを曲げることによって形成されてもよい。第１の端部２０２は、座標（０，０，０）を有する点ａで始まって、コイル構造の一部である第１の点である座標（−１０．４，０，０）を有する点ｂにある第１の屈曲部へ向けて左に１０．４ｍｍ延びてもよい。その後、ワイヤは、ヘリカルコイルの第１の折り返し部であってもよい座標（０，４０，０）を有する点ｃへと延び、この点での折り返し角度は３０°である。次に、ワイヤは、折り返しごとに約１ｍｍ（例えば、１ｍｍの直径を有するワイヤに関して）の立ち上がりを有するヘリカルコイルの第２の折り返し部である座標（２０，−３４．６４，１）を有する点ｄへと延びる。立ち上がりは、ワイヤの直径、および、空気循環（例えば、冷却目的）のために望まれる空間の大きさに応じて変わってもよい。螺旋のそれぞれの折り返し部は、図２Ｄの表で与えられるように段階的に形成される。第２の端部２０４は、コイルの中心軸に沿って位置合わせされてもよいが、第１の端部２０２からｚ方向に１２ｍｍだけオフセットされる。第２の端部２０４は、高電圧発生器のマイナス端子に接続されてもよく、または、磁気神経刺激システムの第２の刺激装置の第１の端部に接続されてもよい。ワイヤ直径は、ワイヤに供給されるようになっている電流の最大レベルにしたがって変化してもよい。

ヘリカルコイル状の刺激装置へ与えられる電流により誘導される磁場によって誘導される渦電流は、非ヘリカルコイル状の刺激装置がそうするのと同じ度合まで表在組織構造を加熱することなくより深い組織構造を磁気的に刺激できるように分配されてもよい。理論により縛られることなく、ヘリカルコイル状の刺激装置の鋭い折り返し部、および、同じワイヤの重なり合うセグメントの高密度を伴う中心領域は、磁力線を刺激装置からより遠くに離すように「はねのける」べく作用してもよく、それにより、鋭い折り返し部を伴わない磁気刺激装置（例えば、８の字形の刺激装置）よりも効率的に、より深い組織構造で渦電流を誘導できる。図３Ａ〜図３Ｆは、１２個の折り返し部を有するヘリカルコイル状の刺激装置３００の単一ワイヤ３０２を通過する電流（暗線）の方向を概略的に描く。図３Ｂは、ヘリカルコイル状の刺激装置３００の領域３０４の拡大図である。ワイヤ３０２を通過する電流はワイヤ３０２の全体にわたって均一であるが、領域３０４を取り囲むワイヤ交差部内の電流の方向は、領域３０４の内側よりも強い磁場を領域３０４の外側で累積的に引き起こす磁力線を反対の方向で生み出してもよい。領域３０４の周りのワイヤ交差部中の電流により誘導される磁力線の方向は、ページ外へと上方に向く磁力線を示すために中心点を伴う円により表されるとともに、ページ内へと下方に向く磁力線を示すために十字を伴う円により表される。図３Ｂに描かれるように、領域３０４内の磁力線は互いに反対であるが、コイルの外側の磁力線は全てがページ内へと下方に向かう。より一般的には、図３Ｃ〜図３Ｅに描かれるように、中心網目領域内で単一ワイヤの複数の交差部により境界付けられる内部領域３０６、３０８、３１０は、反対の方向で磁力線を生み出す。しかしながら、図３Ｆに描かれるように、ヘリカルコイル状の刺激装置の外側の領域（例えば、複数のワイヤ交差部により境界付けられない領域）は、全てが同じ方向（すなわち、ページ内へと下方へ行く方向）を持つ磁力線を有し、一方、中心領域３０３は、全てが同じ方向を持つがコイルの外側の磁力線とは反対の方向（ページ外へと上方へ行く方向）を持つ磁力線を有する。図３Ｇに描かれるように、湾曲した折り返し部を伴うヘリカルコイル状の刺激装置３２０によって同様の磁力線が誘導されてもよい。ヘリカルコイル状の刺激装置の外側および刺激装置の中心開口内における単方向の磁力線のそのような分布は、それらの磁力線が組織中へとより深く侵入するように磁力線の大きさを高めてもよい。複数の鋭い折り返し部を有するヘリカルコイル状の刺激装置は、鋭い折り返し部を伴わない磁気刺激装置よりも少ない電流を用いてより深い組織を刺激することができるため、表在組織（例えば、頭皮、皮膚表面）は、非ヘリカルコイル状の刺激装置を使用する場合と比べて同様のレベルの刺激を得るために多くの熱に晒されないで済む。表在組織構造が受ける熱を減らすことができるため、患者が受ける任意の痛みまたは不快感も同様に減らすことができる。また、これは、長期刺激または反復刺激、例えばｒ−ＴＭＳを可能にする。これは、鬱病の治療において特に有益となり得る。

ヘリカルコイル状の刺激装置へ与えられる電流によって発生する磁場により誘導される渦電流は、図４Ａ〜図４Ｄに描かれるパラメータ値および刺激波形を使用してモデル化されてもよい。ヘリカルコイル状刺激装置および８の字形の刺激装置の渦電流の分布が比較のためにモデル化された。ヘリカルコイル状の刺激装置、８の字形の刺激装置、人の頭部モデル、および、渦電流ソルバーが、マクスウェル方程式に基づいて有限要素法を用いて実施された。人の頭部が１６ｃｍの直径を有する半球形状によってモデル化された。この場合、球の外側部分は、図４Ａの表中にまとめられたパラメータ値を用いて７ｍｍの厚さを有する頭蓋骨の皮質骨としてモデル化され、また、球の内側部分（例えば、脳物質）は、図４Ｂの表中にまとめられたパラメータ値を用いてモデル化された。人の組織特性およびパラメータと関連付けられる値は、イタリア学術会議（ｈｔｔｐ：／／ｎｉｒｅｍｆ．ｉｆａｃ．ｃｎｒ．ｉｔ／ｔｉｓｓｐｒｏｐ／ｈｔｍｌｃｌｉｅ／ｈｔｍｌｃｌｉｅ．ｈｔｍ＃ａｔｓｆｔａｇ）により公開されるデータに基づいてもよい。ヘリカルコイル状の刺激装置（図１Ａ〜図１Ｅに描かれて説明された刺激装置）および８の字形の刺激装置の対により誘導される渦電流がモデル化された。刺激装置に印加される電流は、図４Ｃに描かれるように、１ｋＨｚの周波数と１６Ａの大きさとを有する正弦波であった。他のシミュレーションでは、任意の周波数、例えば１Ｈｚ未満（ニューロンに対して興奮刺激を与えることができる）の周波数または１Ｈｚ以上の周波数（ニューロン活動を抑制できる）を有する入力電流を与えることができる。入力電流波形は、様々な正弦波形（図４Ｄに描かれる波形など）、方形波形、減衰ピーク波形（図４Ｅに描かれる波形など）を含んでもよく、また、パルス状であってもよくまたは連続していてもよい。入力電流が双極または単極であってもよい。想定し得る入力波形の他の例は、Ｚｈｉ−Ｄｅ Ｄｅｎｇらによる論文２０１１年Ｊ．Ｎｅｕｒａｌ Ｅｎｇ．８ ０１６００７ ｄｏｉ：１０．１０８８／１７４１〜２５６０／８／１／０１６００７を含む様々な研究論文に記載される。ヘリカルコイル状の刺激装置および８の字形の刺激装置の位置は、同じに維持されるとともに、図１Ｂに示されるのと同じ位置を有した。幾つかのシミュレーションにおいて、８の字形の刺激装置の個々のループ間の間隔は、２ｍｍ〜４２ｍｍで変えられた。

図５Ａは、シミュレートされた渦電流密度分布の一例を描く。矢印は軸を示し、この軸に沿って渦電流密度の大きさが図５Ｂ〜図５Ｄのように測定される。図５Ｂのプロットは、ヘリカルコイル状の刺激装置および８の字形の刺激装置の両方の渦電流密度を、頭部の表面から脳の白質への距離の関数として比較する。距離は、矢印に示されるように、頭部の中線で測定される。ここに示されるように、８の字形の刺激装置のループ間の間隔にもかかわらず、ヘリカルコイル状の刺激装置により誘導される渦電流は、より高い距離で、８の字形の刺激装置により誘導される渦電流よりも大きい。ヘリカルコイル状の刺激装置により誘導される渦電流の侵入深さは、８の字形の刺激装置により誘導される渦電流の侵入深さよりも大きい。また、ヘリカルコイル状の刺激装置は、８の字形の刺激装置により与えられるであろう電流密度の約２倍の渦電流密度を脳の白質の表面付近で生じさせ得る。図５Ｃは、ヘリカルコイル状の刺激装置と最良の８の字形の刺激装置（２ｍｍの間隔を伴う）とに関して渦電流密度のプロットを距離の関数として描き、また、図５Ｄは、頭部モデルの白質における正規化された渦電流密度（すなわち、渦電流密度は、頭部モデルの表面における最大渦電流密度値に対して正規化される）のプロットを描く。実線は、ヘリカルコイル状の刺激装置により生み出される渦電流密度を表し、また、破線は、８の字形の刺激装置により生み出される渦電流密度を表す。ここに見られるように、同じ大きさの電流が各刺激装置に印加される場合、ヘリカルコイル状の刺激装置により誘導される渦電流密度の大きさは、頭部モデルの白質中へのより深い距離で、８の字形の刺激装置により誘導される渦電流密度と比べて大きい。これらのシミュレーション結果は、同じ大きさの電流がヘリカルコイル状の刺激装置と８の字形の刺激装置とに印加される場合に、刺激強度および侵入深さが８の字形の刺激装置の場合よりもヘリカルコイル状の刺激装置の場合において大きいことを示す。

磁気刺激装置の他のバリエーションが図６に描かれる。刺激装置６００は、第１のワイヤループ６０２と、第２のワイヤループ６０４と、第１のワイヤループ６０２を囲む第１のマグネットリング６０６と、第２のワイヤループ６０２を囲む第２のマグネットリング６０８とを備えてもよい。第１および第２のマグネットリングは、永久磁石であってもよく、鉄、ニッケル、コバルトなどの任意の磁性材料から形成されてもよく、また、合金（例えば、ネオジム−鉄−ホウ素合金）を含んでもよい。刺激装置６００のループは、互いに隣接して位置してコネクタを介して一緒に結合されてもよく、また、幾つかの例では、ほぼ同一平面上にあってもよい。第１および第２のループ間のコネクタは、２つのループ間の角度を調整できるようにしてもよい。例えば、ループ状の刺激装置６００の第１および第２のループ６０２、６０４の角度は、頭部６０１のほぼ曲率半径に調整されてもよい。理論により縛られることなく、ワイヤループの周囲のマグネットリングは、ワイヤループを通じて電流が与えられるときにワイヤループの磁力線を該磁力線がループの平面に対して直交する方向に（すなわち、ｚ方向に）更に延びるように「はねのける」べく作用してもよい。これは、ループ状の刺激装置がマグネットリングを伴わない同様のループ状の刺激装置よりも深く組織中へと侵入する磁場を生成できるようにしてもよい。結果として、マグネットリングを有するループ状の刺激装置は、マグネットリングを伴わないループ状の刺激装置よりも深い組織深さで渦電流を誘導し得る。

ループ状の刺激装置および８の字形の刺激装置により誘導される渦電流は、既に説明されて図４Ａ〜図４Ｃに列挙されるのと同様のパラメータを使用してモデル化されてしまっており、マグネットリングの磁気特性をモデル化するための更なるパラメータを含む。例えば、シミュレーションは、以下の特性、すなわち、１の比誘電率、１の相対透磁率、７．１４ｅ＋５ｓ／ｍの導電率、０（ゼロ）の誘電正接、０（ゼロ）の磁気損失正接、および、１．００ｅ＋６Ａ／ｍの磁気保磁力を有するネオジム−鉄−ホウ素マグネットリングを有するループ状の刺激装置に関して行われた。これらのシミュレーションの結果が図７に描かれる。図７は、図６のループ状の刺激装置（マグネットリングを有する）および８の字形の刺激装置（マグネットリングを欠く）に関して渦電流密度を距離の関数として比較するプロットを描く。ここに描かれるように、ループ状の刺激装置を使用することにより達成される電流密度は、８の字形の刺激装置を使用することにより達成される電流密度の約１０倍である。ループ状の刺激装置のマグネットリングは、マグネットリングを有さない８の字形の刺激装置によって渦電流が発生した場合よりも渦電流が大きいようにワイヤループにより誘導される電場の大きさを「増幅する」べく作用してもよい。

随意的に、磁気神経刺激システムの幾つかのバリエーションは、磁気刺激装置間に配置されてもよい１つ以上の磁気遮蔽構成要素を備えてもよい。例えば、磁気神経刺激システムは、互いから離間される複数の磁気刺激装置を備えてもよい（例えば、磁気刺激装置は、それらが互いに重なり合わないように配列を成してもよい）。磁気刺激装置は、本明細書中に記載される磁気刺激装置のいずれかであってもよい。１つ以上の遮蔽構成要素は、磁気刺激装置間の空間内に位置してもよい。遮蔽構成要素は、刺激装置が作動されるときに刺激装置により誘導される渦電流に起因し得る患者が受ける痛みの感覚を減らすために使用されてもよい。遮蔽構成要素は、誘導された渦電流の密度が表在組織構造内で減少されるように、刺激装置により発生する磁場を成形してもよい。表在組織構造（または、一般的には非標的組織）内での渦電流の誘導は、一部の患者において痛みや発作を引き起こす場合があり、その結果、それらの患者のための治療を中断または終了する場合がある。図８Ａは、頭部モデル８０１上に配置される磁気神経刺激システム８００を概略的に描き、該システムは、第１の刺激装置８０２と、第１の刺激装置に隣接する第２の刺激装置８０４と、これらの刺激装置間の遮蔽構成要素８０６とを備える。１つのバリエーションでは、図８Ｂに描かれるように、遮蔽構成要素８０６が円柱状のディスクであってもよい。円柱状のシールド８０６は、約５０ｍｍの直径Ｄと、約５ｍｍの厚さＴとを有してもよい。円柱状のシールド８０６は、使用中に刺激装置により発生する熱を放散するのに役立ってもよい生理食塩水などの流体を保持するように構成されてもよく、また、刺激装置により発生する磁場を変調してもよい。流体は、例えば入口チャネルおよび出口チャネル８０８、８１０を介して、円柱状のシールドを通じて循環されてもよい。

刺激システムに１つ以上の遮蔽構成要素を含めることによる、誘導された渦電流の密度および分布に対する影響が、前述したのと同様のパラメータおよびモデルを使用してシミュレートされた。そのシミュレーションにおいて、遮蔽構成要素内の流体は、図９の表中にまとめられたパラメータを用いて、生理食塩水としてモデル化された。図１２にまとめられた図１０ａ〜１０ｈおよび図１１ａ〜１１ｈのプロットにおけるシミュレーション結果は、頭部上に位置する刺激装置間に配置される３つの円柱状のシールドおよび４つの８の字形の刺激装置により誘導される渦電流の密度および分布を反映する。各刺激装置にわたって印加される電流の大きさがそれぞれのプロットで示される。例えば、図１０ａおよび図１１ａに描かれるシミュレートされた渦電流分布を得るために、１５Ａの電流が真ん中の２つの刺激装置に印加されるとともに、１Ａが側部の刺激装置のそれぞれに印加された。図１０ａは、遮蔽構成要素を伴わない４つの刺激装置により生み出される渦電流分布を示し、一方、図１１ａは、同じ４つの刺激装置の渦電流分布を示すが、円柱状の遮蔽構成要素が各刺激装置間に配置された渦電流分布を示す。図１０ｈおよび図１１ｈに描かれるシミュレートされた渦電流分布を得るために、１Ａの電流が真ん中の２つの刺激装置に印加され、一方、１５Ａが側部の刺激装置のそれぞれに印加された。図１０ｈは、遮蔽構成要素を伴わない４つの刺激装置により生み出される渦電流分布を示し、一方、図１１ｈは、同じ４つの刺激装置の渦電流分布を示すが、円柱状の遮蔽構成要素が各刺激装置間に配置された渦電流分布を示す。頭部の表面に沿う様々な位置（例えば、頭部の中心軸の位置、頭部の中心軸から３０°の位置、頭部の中心軸から６０°の位置）における正規化された渦電流密度が図１２に描かれる表中にまとめられる。表中に反映された数値は、頭部内の２．５ｃｍ深さの渦電流密度に対して正規化された頭部表面における渦電流密度である。各刺激装置間に円柱状のシールドを伴うと、頭部の表面に沿う渦電流密度が減少される。例えば、図１０Ａ、１１Ａの電流シミュレーションパターンに基づく中心軸における頭部表面上の正規化された渦電流密度は、遮蔽を伴わない場合には２．９７であり、遮蔽を伴う場合には２．５８である。図１０および図１１のプロットおよび図１２の要約した表に描かれるように、刺激装置を通過する電流の大きさと頭部に対する刺激装置の位置および角度とを調整すると、誘導された渦電流のプロファイルを変調できる。遮蔽構成要素と組み合わせて、特定の渦電流分布プロファイル（例えば、形状、密度、深さなど）が得られてもよい。これらは、標的でないニューロンの刺激を減らしつつ医師が脳内の標的神経群を選択的にシミュレートできるようにする。標的でないニューロンの刺激を回避しつつまたは減少させつつ脳内の神経群を選択的にシミュレートすることは、患者が受ける痛み（例えば、頭皮の痛み、刺激装置からの熱による不快感）の大きさを減らすのに役立つことができ、それにより、長期刺激治療および／または反復刺激治療を許容し得る。

本明細書中に記載される磁気刺激装置のいずれかと共に使用されてもよい磁気シールドの他のバリエーションが図１３Ａ〜図１３Ｃに描かれる。磁気刺激システム１３００は、第１の刺激装置１３０２、第２の刺激装置１３０４、および、シールド１３０６を備えてもよい。第１および第２の刺激装置１３０２、１３０４は、シールド１３０６が刺激装置と患者の頭部との間に位置する状態で、互いに隣接するように配置されて（例えば、互いに直列に接続されて）、患者の頭部１３０１上に位置してもよい。シールド１３０６は、患者の頭部（あるいは、磁気刺激および／または遮蔽が望まれる任意の解剖学的領域）上に嵌合するように寸法付けられて形成されてもよい。シールド１３０６の更なる図が図１４Ａ〜図１４Ｄに描かれる。ここに示されるように、シールド１３０６は、外面１４０２と、内面１４０６と、外面と内面との間で延びる囲繞された内部キャビティと、第１の開口１４０８と、第２の開口１４１０と、第１の開口１４０８と交差してシールド１３０６の前部１４０３と後部１４０５との間で延びる第１のチャネル１４１２と、第２の開口１４１０と交差してシールド１３０６の前部１４０３と後部１４０５との間で延びる第２のチャネル１４１４とを備えてもよい。外面は、刺激装置に最も近くてもよいシールドの側であり、内面は、皮膚表面（例えば、皮膚表面と接触してもよい）に最も近くてもよいシールドの側である。第１および第２の開口１４０８、１４１０並びに第１および第２のチャネル１４１２、１４１４は、シールド１３０６の厚さ全体にわたって横切って及び／または延びてもよい。シールドの内部キャビティは、渦電流が誘導されてもよい熱シンクおよび／または媒体として作用してもよい導電流体（例えば、生理食塩水、塩水、酸化鉄ナノ結晶粒子等を含有する硫酸溶液など）で満たされてもよい。シールドの外面および内面は、非導電材料から形成されてもよく、また、随意的に透明または半透明であってもよい。開口は、刺激装置からの磁場がシールド下の組織に貫入できるようにしてもよく、一方、第１および第２の開口間の空間内のシールド下に位置する組織は、その領域内の誘導渦電流密度がシールドが無かった場合の渦電流密度よりも低いように磁気刺激から遮蔽されてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、シールドは、中空壁構造を備え、壁を貫通して延びる１つ以上の開口と、壁の中空部内の導電流体とを有してもよい。本明細書中に記載される刺激装置構造は、シールドを伴わずに単独で使用されてもよく、または、当該技術分野において知られる他の磁気遮蔽または温度遮蔽を伴って使用されてもよい。本明細書中に記載される遮蔽は、当該技術分野において知られる他のタイプの刺激装置と共に使用されてもよい。

シールド１３０６は、第１の開口１４０８と第２の開口１４１０との間のシールド下に位置する表面組織の誘導渦電流密度を減少させることができてもよい。第１および第２の刺激装置１３０２、１３０４によって印加される磁場は、シールド１３０６による大きな減衰を伴うことなく第１および第２の開口１４０８、１４１０を通過してもよいが、第１および第２の開口間の領域１４１６でシールドにより減衰されてもよい。この効果は、磁気刺激装置の作動時に垂直方向成分（例えば、シールドの面から離れて向くおよび／またはシールドの面を横断するおよび／またはシールドの面に対して垂直な成分）を有するシールド領域１４１６における誘導渦電流の存在によって達成されると考えられる。理論により縛られることを望むことなく、シールド１３０６は、長手方向チャネル１４１２、１４１４が誘導渦電流の水平な流れを乱すため、領域１４１６内で磁気刺激装置により誘導される渦電流を垂直成分を有するように方向付けるべく構成されると考えられる。チャネル１４１２、１４１４が存在しない場合、磁気刺激装置の作動は、開口の周囲を回るおよび／またはループする（例えば、シールドの面に沿うおよび／またはシールドの面と平行な）水平方向成分のみを有する（または、水平方向成分を主に有する）渦電流をシールド内で誘導してもよい。そのような水平に向けられる渦電流は、シールドの面を横断する電流ループを形成せず、シールドの面に沿うループのみを形成する。これらの水平に向けられる渦電流は、刺激装置からの磁場の減衰をたとえもたらすとしても、僅かしかもたらさない。開口と交差するチャネルがシールドに存在すると、開口の周囲の水平に方向付けられた電流ループを遮断することによって誘導水平／平面渦電流が乱される場合がある。この乱れにより、開口間の空間内の渦電流が、その領域を流れる渦電流に垂直方向成分が存在するようにシールドの厚さを横切って（例えば、シールドの面に対して垂直に、シールドの面を横断して）ループする場合がある。この効果が図１５Ａおよび図１５Ｂに概念的に描かれる。図１５Ａは、（図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるように）開口を覆うように位置する２つの磁気刺激装置の作動中に誘導されるシールド内のシミュレートされた渦電流を描き、また、図１５Ｂは、図１５Ａにおけるマークが付けられた領域の断面図を描く。図１５Ｂに概略的に描かれるように、誘導された渦電流は、シールドの面に沿って水平に移動するだけでなく、シールドの面を横断して（例えば、シールドの厚さを横切って）ループも行う。シールド内で垂直に向けられる渦電流は、開口間の空間内の磁気刺激装置により印加される磁場に抗することができ、それにより、シールド下の組織における誘導渦電流密度は、シールドを伴わない場合よりも低い。シールドの厚さ全体を横断する長手方向チャネルが本明細書中で描かれて説明されるが、シールドに誘導される渦電流を乱して垂直に向けられる渦電流を形成するために他の特徴が使用されてもよい。そのような特徴としては、シールドの内部キャビティ内の非導電バリアまたは仕切り、および、シールド内に一体形成される内壁が挙げられるが、これらに限定されない。チャネルおよび／または渦電流バリアの位置は、所望の遮蔽効果を達成するために変化してもよく、また、開口の中心軸に沿って開口と交差する必要がない。幾つかのバリエーションにおいて、チャネルおよび／または渦電流バリアは、開口と完全に交差しなくてもよく（例えば、開口と接触しなくてもよい）、または、複数の開口と交差してもよい（例えば、チャネルおよび／またはバリアは、シールドの左側と右側との間で延びてもよく、それにより、両方の開口と交差してもよい）。更なるバリエーションが以下で説明される。

第１および第２の開口１４０８、１４１０の位置およびサイズは、少なくとも部分的に、標的神経組織および／または磁気刺激装置の位置およびサイズによって決定されてもよい。例えば、開口は、シールドの中心に位置してもよく、または、シミュレートされるべき神経領域の位置に応じて望ましいように、シールドの前部、後部、左側、および／または、右側の方に位置してもよい。開口１４０８、１４１０は、円形形状を有するように描かれるが、長方形、楕円形、六角形、八角形等を含むがこれらに限らない任意の形状、または、任意の多角形形状を有してもよい。開口は、それらの最も長い寸法が磁気刺激装置の幅よりも小さいように寸法付けられてもよい。例えば、円形開口の直径は、磁気刺激装置の幅の約１０％〜約９０％、例えば刺激装置幅の約４０％または５０％であってもよい。幾つかのバリエーションでは、磁気刺激装置１３０２、１３０４の幅が約７７ｍｍであってもよく、また、開口１４０８、１４１０の直径が約３５ｍｍであってもよい。あるいは、開口は、それらの最も長い寸法が磁気刺激装置の幅よりも大きいように寸法付けられてもよい。例えば、円形開口の直径が磁気刺激装置の幅の約１００％〜約２００％であってもよい。開口間の空間の長さは、少なくとも部分的に、遮蔽されるのが望ましい皮膚表面のサイズによって決定されてもよい。これに代えてまたは加えて、開口間の空間の長さは、誘導渦電流密度が最も大きい表面組織の領域のサイズによって決定されてもよい。例えば、刺激装置１３０２、１３０４が作動されるときに、刺激装置は、全てのシミュレートされた組織領域の比較的高い（および／または最も高い）電流密度を有する２つの刺激装置間に位置する皮膚表面に渦電流を誘導してもよい。これは、患者にとって痛みを伴う可能性がある「ホットスポット」を皮膚表面にもたらす場合があり、それにより、治療の継続時間および頻度が制限される。渦電流加熱の「ホットスポット」に晒されるその皮膚表面領域の長さは、任意のサイズ、例えば約５ｍｍ〜約１５ｃｍ、例えば約３０ｍｍ、約４０ｍｍ、約５０〜６０ｍｍであってもよい。したがって、２つの開口１４０８、１４１０間の空間のサイズは、約３ｍｍ〜約１７ｃｍ、例えば約３０ｍｍ、約４０ｍｍ、約５７ｍｍの長さを有してもよい。幾つかのバリエーションにおいて、開口間の空間のサイズは、部分的に、開口のサイズに依存してもよい。例えば、開口間の空間は、開口直径の約０．５〜約３倍、例えば開口直径の約５０％〜３００％、約１２５％、約１５０％、約１６０％、約２００％等であってもよい。シールド１３０２は２つの開口を有するように描かれるが、言うまでもなく、本明細書中に記載される磁気刺激システムのいずれかと共に用いるシールドは、標的神経領域の位置にしたがってシールドを横切って任意のパターンで配置される任意の数の開口、例えば、１、２、３、４、５、６、８、１０、１２、２４個等の開口を有してもよい。幾つかのバリエーションにおいて、シールド開口の数および位置は、シールドと共に使用されるようになっている磁気刺激装置のタイプに応じて変化してもよい。シールド開口は、比較的高い渦電流密度の予期される「ホットスポット」の位置に関連して配置されてもよい。例えば、８の字形の刺激装置は、２つの平面ループの交差部の真下にある組織に比較的高い渦電流密度を有する「ホットスポット」を生成する場合があり、また、磁気刺激装置は、想定し得る「ホットスポット」における渦電流密度を減少させることができるように２つのループと位置合わせされる２つの開口を有してもよい。Ｈ形状領域が頭部モデルの上端に位置するＨコイルは、頭部の周囲に比較的高い渦電流密度を有するリングを形成してもよく、また、磁気刺激装置は、比較的高い渦電流密度の前記リングと位置が対応するリングを成して配置されてもよい複数の開口を有してもよい。

シールド１３０２は、シールドにわたって一貫したまたは磁気遮蔽の望ましいレベルに応じてシールドにわたり変化してもよい厚さ（例えば、外面１４０２と内面１４０６との間の寸法）を有してもよい。幾つかのバリエーションにおいて、シールドは、約２ｍｍ〜約１５ｍｍ、例えば約４．５ｍｍの厚さを有してもよい。シールドの幾つかの領域が他の領域より厚くてもよく、それにより、厚い方の領域の真下の組織に対してより大きな遮蔽をもたらしてもよい。

先に簡単に説明したように、チャネル１４１２、１４１４は、シールド１３０６の厚さを横断してもよく、また、開口１４０８、１４１０と交差してもよい。また、磁気シールドの幾つかのバリエーションは、シールドに誘導された渦電流が磁気刺激装置からの磁場に抗するおよび／または該磁場を減衰させるべく作用する垂直に向けられる成分を有するように、シールドの様々な位置に１つ以上の溝、スリット、隙間等を有してもよい。これに代えてまたは加えて、シールドは、外面と内面との間で延びる流体充填キャビティ内に同様の減衰効果を有してもよい１つ以上の壁またはバリアまたは仕切りを備えてもよい。例えば、流体充填キャビティ内の壁またはバリアは、シールドに誘導される渦電流を妨げるまたは遮るように作用してもよい非導電材料から形成されてもよい。チャネルおよび／またはバリアの幅は、流体の流れを実質的に妨げるおよび／または水平渦電流ループを乱す任意の幅であってもよい（例えば、これらの効果を達成するための最小の想定し得る幅が使用されてもよい）。幾つかのバリエーションにおいて、チャネルの幅は、約０．２５ｍｍ〜約５ｍｍ、例えば約２ｍｍであってもよい。内壁またはバリアは、シールドの１つ以上の開口と交差してもよい。幾つかのバリエーションにおいて、内壁またはバリアは、シールドの外面および／または内面と一体形成されてもよい。シールドの内部バリアおよび／またはチャネルは、シールドを別個のチャンバ、区画室、または、セクションに分離して、１つのチャンバまたはセクションからの流体が他のセクション内の流体と殆どまたは全く直接に連通しないようにしてもよい。そのような流体分離は、誘導される渦電流がシールドの面と平行な（例えば、水平に方向付けられる）ループを形成する電流ではなくシールドの面を横断する（例えば、垂直に方向付けられる）ループを形成できるようにするのに役立ってもよい。例えば、図１４Ｂに描かれる平面図から分かるように、チャネル１４１２、１４１４は、シールド１３０６を３つの別個のセクションまたはチャンバ１４１８、１４２０、１４２２に分けてもよい。これらの各セクション内の流体は、任意の他のセクション内の流体と連通せず、それにより、１つのセクションにおける電流は、他のセクションにおける電流と共にループを形成することができない。これらのシールドセクションの完全な孤立および／または分離が描かれるが、幾つかのバリエーションでは、これらのセクションが互いから完全に孤立されなくてもよい。例えば、シールドは、誘導渦電流が実質的な垂直方向成分を有するように流体の流れを実質的に妨げる１つ以上のチャネルおよび／またはバリアを有してもよいが、それらのチャネルおよび／またはバリアは、異なるセクション間での流体の流れを完全に妨げなくてもよい。そのようなチャネルまたはバリアは、シールドの厚さを完全に横断しなくてもよく、および／または、開口と完全に交差しなくてもよい（例えば、チャネルまたはバリアは、開口付近で延びてもよいが、開口と交差または接触しなくてもよい）。幾つかのバリエーションにおいて、シールドは、他のセクションから流体的に孤立されてもよい１つ以上のセクション、および、他のセクションから流体的に孤立されない１つ以上のセクションを備えてもよい。

水平に向けられる渦電流ループを乱して垂直に向けられる電流ループを形成するチャネルおよび／またはバリアは、シールド上の様々な領域に位置してもよい。シールド１３０６のチャネル１４１２、１４１４は、それらがシールドの前領域１４０３と後領域１４０５との間で延びるように位置するが、それらのチャネルは、シールドの右領域１４０７と左領域１４０９との間で延びてもよい。各チャネルは、少なくとも１つの開口と交差してもよく、および／または、２つの開口と交差してもよい。例えば、シールド１３０６の右領域と左領域との間で延びるチャネルまたはバリアは、第１の開口１４０８および第２の開口１４１０の両方と交差してもよい。幾つかのバリエーションでは、第１のチャネルまたはバリアがシールドの後部から開口へと延びてもよく、また、第２のチャネルまたはバリアが前記開口からシールドの前部へと延びてもよく、その場合、第１および第２のチャネルが一直線に合わされない（例えば、同一直線上にない）。幾つかのバリエーションでは、第１および第２のチャネルが互いに垂直であってもよい。複数のチャネルおよび／またはバリアが、シールドを複数の別個のセクションまたはチャンバに分けてもよいグリッドまたはマトリクスをシールドの表面にわたって形成するように配置されてもよい。チャネルおよび／またはバリアがランダムなパターンで表面を横切って延びてもよく、これは、誘導渦電流の水平なルーピングを更に乱すように作用してもよい。随意的に、シールドは、任意の開口と交差しないチャネルまたはバリアを備えてもよい。例えば、シールドは、シールドの厚さを完全に横断して１つの開口と交差する１つ以上のチャネルおよび／またはバリア、および、シールドの厚さを完全に横断しないおよび／または１つの開口と交差しない１つ以上のチャネルを備えてもよい。あるいは、シールドは、シールドの厚さを完全に横断しないおよび／または１つの開口と交差しないチャネルおよび／またはバリアのみを備えてもよい。シールドは、シールドの全長にわたって延びるチャネルおよび／またはバリアを備えてもよく、および／または、シールドの一部分のみにわたって延びるチャネルおよび／またはバリアを備えてもよい（例えば、チャネルおよび／またはバリアの長さがシールドの長さ未満であってもよい）。

シールドの厚さを完全に横断してシールドを２つ以上の別個のセクションに分ける１つ以上のチャネルを備えるシールドは、別個のセクションを一緒に保持するための取り付け機構を備えてもよい。シールドは、シールドの下縁を囲むフレームを備えてもよい。フレームはスロットを有してもよく、該スロット内にシールドの下縁が挿入されて保持されてもよい（例えば、摩擦嵌合、スナップ嵌合、螺合、接着剤等によって）。これに代えてまたは加えて、シールドの別個のセクションを互いに取り付けるために接着剤が使用されてもよい。例えば、シールドの内面に付着する接着シートまたは接着フィルムが存在し、全ての別個のセクションがシートまたはフィルムに接着されるようにしてもよい。これに代えてまたは加えて、シールドの別個のセクションが、スナップ嵌合、螺合、および／または、摩擦嵌合によって互いに取り付けられてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、別個のセクションは、互いに溶接されてもよく、および／または、一体に成形されてもよい。例えば、別個のセクションは、シールド全体を形成するべく外殻材料の介在セグメントによって接続される個々の区画室であってもよい。

磁気シールドは、該シールドの開口が磁気刺激装置と位置合わせされるように位置してもよい。例えば、刺激システム１３００において、シールド１３０６の第１および第２の開口１４１２、１４１４は、各開口の中心が対応する磁気刺激装置の中心と位置合わせされるように第１および第２の磁気刺激装置１３０２、１３０４と位置合わせされる。第１および第２のヘリカルコイル状の刺激装置を備える磁気刺激システムは、各ヘリカルコイルの中心と位置合わせされる第１および第２の開口を伴うシールドを有してもよい。刺激装置１３０２、１３０４はヘリカルコイル状の刺激装置（例えば、図１〜図３に描かれて説明された刺激装置）であってもよいが、幾つかのバリエーションでは、刺激装置がループ状の同一平面上の刺激装置であってもよい（例えば、図６に描かれて説明された８の字形コイル）。第１および第２の８の字形の刺激装置（第２のループに取り付けられる第１のループを有する）を備える磁気刺激システムは、第１および第２の開口を伴うシールドを有してもよく、この場合、第１および第２の開口は、処置中に、各ループの中心と位置合わせされてもよい。幾つかのバリエーションでは、開口が刺激装置と位置合わせされてもよい。例えば、８の字形刺激装置は、第１および第２のループ間の接合部が開口上にわたって位置するようにシールド上にわたって位置してもよい。シールドの１つ以上の開口の位置は、標的神経組織の位置および深さに応じて刺激装置に対して変化してもよい。例えば、脳組織を刺激するためのシールドは、刺激されるべき脳の領域の位置に応じて、シールドの面を横切る異なる位置に開口およびチャネル（および／またはバリア）を有してもよい。これに代えてまたは加えて、磁気刺激装置は、磁場の侵入深さを調整するために及び／または刺激される組織領域の位置を変えるために、開口に対して移動されてもよい。開口に対して磁気刺激装置を移動させると、同じ組織領域が誘導渦電流の効果を受けるが異なる度合の大きさまたは方向を伴って受けるように、神経組織における渦電流分布を精緻化するまたは調整することができる。これに代えてまたは加えて、治療の過程で、医師が磁気刺激を脳の複数の領域へ方向付けることができるように、異なる位置に開口を有する異なるシールドが使用されてもよい。例えば、遮蔽される必要がある脳の領域に応じて、開口間の間隔の大きさが異なるシールドが使用されてもよい。幾つかのバリエーションでは、磁場に対して特に感度が良い脳および／または頭皮組織の領域（例えば、その領域の刺激が痛みおよび／または発作を引き起こす場合がある）がシールドを使用することにより刺激から遮蔽されてもよく、その場合、開口間の空間は、保護されるべき領域上にわたって位置する。使用中、患者は、シールドが皮膚表面（例えば、頭皮）と密に接触するようにシールドを着用してもよい。これは、遮蔽効果と皮膚表面からの熱放散とを促すのに役立ってもよく、および、磁気刺激装置を皮膚表面に近接して位置することができるようにしてもよい。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、ヘリカルコイル状の刺激装置の対とシールドとを備える磁気刺激システムを描くが、他の磁気刺激システムは、代わりの幾何学的形態を有する刺激装置を備えてもよい。例えば、磁気刺激システムは、少なくとも１つのＨコイルおよび少なくとも１つのシールドを備えてもよく、この場合、シールド開口の位置および数は、Ｈコイルにより誘導される組織中の比較的高い渦電流のリングの位置に対応してもよい。図示のような磁気刺激システム１３００は２つの磁気刺激装置を備えるが、言うまでもなく、磁気刺激システムは、３つ以上の磁気刺激装置（例えば、３、４、５、６、８、１０、１２個またはそれ以上）を有してもよく、または、単一の磁気刺激装置を有してもよい。複数の刺激装置を有する磁気刺激システムは、刺激装置の２次元配列を有してもよい。あるいは、複数の刺激装置が一直線を成して配置されてもよい（例えば、１次元配列）。例えば、複数の刺激装置は、それらが略球状の磁気シールドの上面を囲むように配置されてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、シールドの開口の数は、治療中に使用されるようになっている磁気刺激装置の数に対応してもよく、一方、他のバリエーションでは、異なる数の開口および刺激装置が存在してもよい。磁気シールドが磁気刺激装置とは別個であってもよく、または、磁気シールドが磁気刺激装置と同じハウジング内に収容されてもよい。

前述したように、シールドの内部キャビティは、生理食塩水、塩水等の導電流体を備えてもよい。随意的に、導電流体は、磁場の方向および／または大きさに応じてその光学的特性（例えば、色、光吸収性、屈折など）を変える材料を備えてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、導電流体は、超常磁性体ナノ粒子を含有する硫酸溶液を備えてもよい。例えば、導電流体は、周囲の磁場に基づいて色を変えてもよい超常磁性体材料、例えば酸化鉄ナノ結晶粒子を備えてもよい。幾つかのバリエーションでは、酸化鉄ナノ結晶粒子がクラスタであってもよい。例えば、超常磁性体Ｆｅ_２Ｏ_３ナノ粒子は、一般に使用される不活性の多孔質高分子、例えばポリアクリル酸（ＰＡＡ）の高分子によって担持される、その分子運動性を保つ安定した粒子懸濁液を形成してもよい。懸濁液は、硫酸とＮａＯＨ／ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）溶液との比率を釣り合わせることよってｐＨ度最適化により、その所望の均一性および粘度に念入りに調整されてもよい。そのような懸濁液が磁場（例えば、１つ以上の磁気刺激装置によって印加される磁場）に晒されると、分子間Ｆｅ_２Ｏ_３ナノ粒子間の距離が変化する場合があり、それにより、懸濁液の色が変化する。そのような色変化は可視磁場強度マーカーとして作用してもよく、したがって、医師は、シールドの特定の位置における磁場強度に関するリアルタイムのフィードバックを有する。導電流体で使用されてもよい磁性化合物としては、随意的にＧｄ_３ｆｅ_５Ｏ_１２などの単一の磁性化合物中に異なる遷移金属を有する、遷移金属酸化物、硫化物、ケイ化物、および、炭化物を挙げることができる。一般にＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３（Ｍは、Ｚｎ、Ｇｄ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｇ）として表されるフェライトとして知られる磁性酸化物の類、例えば、鉄（II、III）酸化物（Ｆｅ_３Ｏ_４）、および、特にマグネタイト（ＦｅＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）が好ましい。シールドの外面および／または内面は、流体の光学的変化を観察できるように、高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸等の透明または半透明の材料から形成されてもよい。処置中、医師は、シールド内の流体の色および／または色の変化を観察することによって患者に印加される磁場の強度および／または分布を監視してもよい。例えば、高強度磁場の存在下で、酸化鉄ナノ結晶を含有する硫酸などの導電流体が青色へ変化してもよい。シールド上の青の領域は、磁場が比較的強い領域を示す。これは、過度の及び／または危険なレベルの磁気刺激が患者へ与えられないようにするのに役立ってもよく、また、磁場に対する非標的組織の暴露を減らしつつ標的組織に対する治療を容易にするべく医師がシールドに対する刺激装置の位置を調整するのを助けてもよい。

シールド内の導電領域は、（例えば、組織内の誘導渦電流に起因して）磁気刺激により発生する熱を分散させるための熱シンクとして作用してもよい。シールドの開口間の領域内の磁場に抗する垂直に向けられる渦電流と併せて、導電流体は、頭皮に誘導される渦電流に起因する熱を放散することによって処置中の痛みの感覚を減らすのに役立ってもよい。この熱放散は、シールドと接触する皮膚表面全体にわたって痛みの感覚を減らしてもよく、また、「ホットスポット」に起因する痛みの減少を促進させてもよい。これにより、医師は、皮膚表面で痛みの感覚を増大させることなく、より多くの量の刺激を患者へ与えることができる。流体は、製造中に設けられて使用中にシールド内に静的に収容されたままであってもよい（すなわち、流体は、シールド内でのみ流れ、シールドの外側で循環されない）。随意的に、幾つかのバリエーションでは、治療処置前に及び／または治療処置中に流体がシールド内へ導入される。幾つかのバリエーションにおいて、シールドは、流体の流入用の流体入口ポートと、流体の流出用の流体出口ポートとを備えてもよい。シールドの内外への流体の動的な流れは、磁気刺激中に加熱される流体が外部の熱交換器へ循環されるように、シールド内の流体の循環を容易にしてもよい。加熱された流体が冷却された後、該流体は元のシールド内へと循環される。流体は、治療セッションの全継続時間の全体にわたって連続的に循環されてもよく、または、治療セッション中に散発的に（例えば、周期的に）循環されてもよい。シールドの各セクションが入口ポートおよび出口ポートの対を有してもよい。図１６Ａおよび図１６Ｂは、シールド内の導電流体の循環のための入口ポートおよび出口ポートを備えるシールドの異なるバリエーションの平面図を概略的に描く。図１６Ａは、第１の開口１６０２と、第２の開口１６０４と、第１のチャネルまたは電流バリア１６０６と、第２のチャネルまたはバリア１６０８と、導電流体（例えば、前述した導電流体のいずれか）を備えるシールドの壁内の（例えば、外面と内面との間の）内部流体充填キャビティとを備えるシールド１６００を描く。第１のチャネル１６０６および第２のチャネル１６０８は、シールド１６００を第１のセクション１６１０、第２のセクション１６１２、および、第３のセクション１６１４に分ける。これらのセクションは、互いから流体的に孤立されてもよくまたは孤立されなくてもよく、また、幾つかのバリエーションでは、１つのセクションが他のセクションから流体的に孤立されてもよく、一方、他のセクション同士が流体的に接続されてもよい。シールド１６００は、第１の流体入口ポート１６０１および第１の流体出口ポート１６１１を第１のセクション１６１０に備え、第２の流体入口ポート１６０３および第２の流体出口ポート１６１３を第２のセクション１６１２に備え、および、第３の流体入口ポート１６０５および第３の流体出口ポート１６１５を第３のセクション１６１４に備えてもよい。入口ポートおよび出口ポートがシールド１６００の縁部付近に位置するように描かれるが、これらのポートのいずれかがシールドの任意の所望の領域に位置してもよいことは言うまでもない。各セクションに複数の入口および／または出口ポートが存在してもよく、これらのポートは、流体の流入と流出との比率を望ましいように変えることができる。例えば、図１６Ｂは、第１の開口１６２２と、第２の開口１６２４と、第１のチャネルまたは電流バリア１６２６と、第２のチャネルまたはバリア１６２８と、導電流体を備えるシールドの壁内の内部流体充填キャビティとを備えるシールド１６２０の他のバリエーションを描く。第１のチャネル１６２６および第２のチャネル１６２８は、シールド１６２０を第１のセクション１６３０、第２のセクション１６３２、および、第３のセクション１６３４に分け、これらのセクションは、前述したように流体的に孤立されてもよくまたは孤立されなくてもよい。またシールド１６２０は、第１の流体入口ポート１６２１および第１の流体出口ポート１６３１を第１のセクション１６３０に備え、第２の流体入口ポート１６２３および第２の流体出口ポート１６３３を第２のセクション１６３２に備え、および、第３の流体入口ポート１６２５および第３の流体出口ポート１６３５を第３のセクション１６３４に備えてもよい。また、シールド１６２０は、第４の入口ポート１６２７および第４の出口ポート１６３７を第１のセクション１６３０に備え、および、第５の入口ポート１６２９および第５の出口ポート１６３９を第３のセクション１６３４に備えてもよい。これらの更なる入口ポートおよび出口ポートは、それらのセクションにおける流体循環の度合を促進させてもよい。シールドセクション内の様々な領域に位置する流体ポートの数の増大は、それらのセクションが特に熱に敏感な組織領域を覆う状況、および／または１つのセクションが小さい面積を有するセクションと同様のレベルの熱放散を達成するべくより多くの流体循環を必要とする大きな面積を覆う状況において望ましい場合がある。

前述した磁気シールドは、２つの円形開口および２つのチャネルおよび／または電流バリアを有して描かれるが、言うまでもなく、磁気シールドは、任意の幾何学的形態を伴うとともにシールドの任意の領域に位置する任意の数の開口およびチャネルおよび／または電流バリアを有してもよい。図１７Ａ〜図１７Ｄは、異なる磁気シールドのバリエーションの平面図を描く。図１７Ａは、シールドの中心に位置する２つの楕円形状の開口１７０２、１７０４を備えるシールド１７００を描く。図１７Ｂは、２つの円形開口１７１２、１７１４を備えるシールド１７１０を描き、円形開口１７１２、１７１４はシールド１７１０の縁部付近に位置する。シールドの開口は、望ましいようにシールドの前部、後部、左側および／または右側の縁部の方に位置して、それらの領域の神経組織の刺激を促進してもよい。図１７Ｃは、２つの開口１７２２、１７２４と、第１のチャネルまたは電流バリア１７２６と、第２のチャネルまたは電流バリア１７２８と、第３のチャネルまたは電流バリア１７２５と、および、第４のチャネルまたは電流バリア１７２７とを備えるシールド１７２０を描く。チャネルの全ては、少なくとも１つの開口と交差してもよい。第１のチャネル１７２６および第２のチャネル１７２８は、シールドの全長にわたって（例えば、シールドの前部から後部へと）延びてもよく、また、シールドの縁部１７２１で一つにまとまってもよい。第３のチャネル１７２５は、第１のチャネル１７２６と垂直な方向で第１の開口１７２２と交差してもよい。第４のチャネル１７２７は、第２のチャネル１７２８に対して角度を成す方向で第２の開口１７２４と交差してもよい（例えば、開口１７２４の対称軸からオフセットする）。これらのチャネルは、シールドの長さよりも短い長さにわたって延びてもよく、また、シールドの左縁部と右縁部との間で延びてもよい。図１７Ｄは、２つの開口１７３２、１７３４と、第１のチャネルおよび／または電流バリア１７３６と、第２のチャネルおよび／または電流バリア１７３８と、第３のチャネルおよび／または電流バリア１７３９とを備えるシールド１７３０の平面図を描く。第１および第２のチャネルは第１および第２の開口とそれぞれ交差するが、第３のチャネル１７３９はどの開口とも交差しない。第３のチャネル１７３９の長さは、シールド１７３０全体の長さより短くてもよい。第３のチャネル１７３９は、シールド１７３０の対称軸に沿って描かれるが、シールドの任意の領域に位置してもよく、また、任意の方向性を有してもよい。チャネルおよび／または開口の位置および方向は、シールド形状全体に対して対称（例えば、径方向で対称または左右対称）であってもよくまたは対称でなくてもよい。ここに描かれるシールドの全体形状は、患者の頭部を覆って使用するように設定されるが、シールドは、望ましいように任意の解剖学的領域を受け入れるように形成されてもよい。例えば、シールドは、それが遮蔽して末梢神経および／または臓器の磁気刺激を形作るために患者の胴体の周囲に適用され得るように長尺であってもよい。シールドの全体形状は、異なってもよく、また、幾つかのバリエーションでは、単一の磁気刺激装置のサイズと同程度に小さくてもよく、また、治療されるべき解剖学的構造全体と同程度に大きくてもよい。幾つかのバリエーションにおいて、シールドは、患者に着用されるヘルメット（磁気刺激装置が収容されてもよい）内に収容されてもよく、または、ヘルメットとは別個に配置されてもよい。言うまでもなく、任意の１つのシールド実施形態に記載されて描かれる特徴のいずれかは、（単独でまたは組み合わせて）異なるシールド実施形態に記載されて描かれる特徴のいずれかと共に含まれてもよい。

異なる磁気刺激システムを使用して脳組織内に誘導される渦電流の分布がマイクロプロセッサでシミュレートされた。図１８Ａ〜図１８Ｅは、異なる刺激装置およびシールドを備える磁気刺激システムに関するシミュレーション結果を描く。図１８Ａは、８の字形の刺激装置を備える磁気刺激システムにより誘導される頭部モデルにおける渦電流分布を描く。図１８Ｂは、２つのヘリカルコイル状の刺激装置を備える磁気刺激システムにより誘導される頭部モデルにおける渦電流分布を描く。図１８Ｃは、２つのヘリカルコイル状の刺激装置と図１４Ａ〜図１４Ｄに描かれる前述したシールドとを備える磁気刺激システムにより誘導される頭部モデルにおける渦電流分布を描く。頭蓋骨の皮質骨および脳白質に関するシミュレーションパラメータ、並びに、シミュレータに印加される電流は、既に説明したものと同じであった（図４Ａ〜図４Ｄ参照）。図１８Ｄは、頭部モデルの白質における正規化された渦電流密度（すなわち、渦電流密度は、頭部モデルの表面における最大渦電流密度値に対して正規化される）のプロットを頭部内への（８の字形の刺激装置およびヘリカルコイル状の刺激装置の両方における対称線に沿っている矢印１８００により示されるラインに沿う）深さの関数として描く。短いダッシュ記号を伴う線は、図１８Ａの磁気刺激システムにより誘導される渦電流密度を表し、長いダッシュ記号を伴う線は、図１８Ｂの磁気刺激システムにより誘導される渦電流密度を表し、また、実線は、図１８Ｃの磁気刺激システムにより誘導される渦電流密度を表す。渦電流密度は、頭部の表面（例えば頭皮）では３つの全てのシステムにおいて同じであるが、電流密度は、ヘリカルコイル状のシステム（１８Ｂおよび１８Ｄ）のいずれの場合よりも８の字形の刺激システム（１８Ａ）の場合の方が大きい割合で減少する。図１８Ｃのシステムにおける電流密度は、図１８Ｂのシステムにおける電流密度と同じ程度に減少しない。例えば、約２５ｍｍの頭部深さでは、８の字形の刺激システムにおける渦電流密度が表面渦電流密度の約１６％であるが、遮蔽を伴わないヘリカルコイル刺激システムにおける渦電流密度は、表面渦電流密度の約２４％であり、また、遮蔽を伴うヘリカルコイル刺激システムにおける渦電流密度は、表面渦電流密度の約３３％である。図１８Ａのシステムでは、渦電流密度が約２２ｍｍの深さで頭皮電流密度の２０％まで減少されるが、図１８Ｃのシステムにおいては、渦電流密度が約３３ｍｍの深さで頭皮電流密度の２０％まで減少される。言い換えると、同じ大きさの電流が３つの異なるシステムの刺激装置に印加される場合、図１８Ｃのシステムにより誘導される渦電流密度の大きさは、頭部モデルの白質内へのより深い深さでは、図１８Ａおよび図１８Ｂ（遮蔽を有さない）のシステムにより誘導される渦電流密度と比べて大きい。図１８Ｅは、頭部モデルの白質内の正規化された渦電流密度（すなわち、渦電流密度は、２５ｍｍの深さにおける同じ渦電流密度値に対して正規化される）のプロットを頭部内への深さの関数として描く。図１８Ａのシステムが２５ｍｍの深さで図１８Ｃのシステムと同じ渦電流密度を達成するためには、頭部の表面における渦電流密度が図１８Ｃのシステムの渦電流密度の約２倍である必要がある。すなわち、図１８Ｃの刺激システムのヘリカルコイルに印加される必要がある電流の大きさよりも大きい大きさの電流が８の字形の刺激装置に対して印加される必要がある。言い換えると、図１８Ｃのシステムを図１８Ａのシステムの代わりに使用すると、表面渦電流が約５０％減少する。表面渦電流の約５０％の減少は、患者が頭皮で受ける熱の量も減少させることができ、これは、痛みの感覚または不快感を減らすのに役立つ。

本明細書中には、磁気刺激を使用する神経障害の治療のためのキットが記載される。キットの１つのバリエーションは、１つ以上のタイプの磁気刺激装置を備えてもよい。例えば、キットは、少なくとも１つのヘリカルコイル状の刺激装置を備えてもよく、また、随意的に、少なくとも１つの８の字形の刺激装置を備えてもよい。キットの他のバリエーションは、少なくとも１つの刺激装置と少なくとも１つのシールドとを備えてもよい。例えば、キットは、少なくとも１つのヘリカルコイル状の刺激装置と、図１４Ａ〜図１４Ｄに描かれるシールドとを備えてもよい。随意的に、キットは、少なくとも１つのヘリカルコイル状の刺激装置と、複数のシールドとを備えてもよく、この場合、シールドの開口および／またはチャネルは、それぞれのシールドごとに異なってもよい。例えば、キットの各シールドにおける開口の位置は、開口が標的組織の近傍に位置するシールドを医師が選択できるようにするために異なってもよい。シールドのサイズおよび形状、各シールドにおけるチャネルの位置および数、各シールドにおける流体入口および流体出口の数、および、既に説明してきた他の特徴は、キット内のそれぞれのシールドごとに異なってもよい。キット内の１つ以上の磁気シールドは、既に導電流体が予め充填されてもよく、または、導電流体が充填されなくてもよい（そのような場合には、治療直前または治療中に導電流体がシールド内に導入される）。

本明細書中に記載される磁気神経刺激システムは、脳および背骨を含む自律神経系の末梢神経および／または神経を刺激するために使用されてもよい。例えば、腎神経の標的刺激のための神経刺激システムは、複数の鋭い折り返し部を有する１つ以上のヘリカルコイルを備えてもよく、また、随意的に、１つ以上の円柱状の遮蔽構成要素を備えてもよい。折り返し部のサイズ、数、および、腎神経に対するヘリカルコイル状の刺激装置の配置は、隣接組織に対する刺激を減少させつつ腎神経を効率的に刺激するように調整されてもよい。本明細書中に開示される任意の刺激装置および／または遮蔽構成要素を使用して刺激されてもよい他の神経としては、腹腔リンパ管叢、大動脈腎動脈神経節、大動脈神経叢などが挙げられる。本明細書中に記載される磁気刺激システムは、迷走神経障害／病気（脳から腹部まで延びる迷走神経により刺激される組織または臓器の領域に沿って広がり得る）、脊髄および末梢神経障害、神経障害に関連する背痛および関節痛、心臓不整脈および心臓神経痛、便失禁および膀胱失禁に関連する骨盤ニューロパシー、頭痛、片頭痛、鬱病、強迫神経症、不眠症、双極性疾患、心的外傷後ストレス症候群、パーキンソン病、統合失調症、ジストニア、自閉症、痛み、および、てんかん性発作または熱性発作等を含むがこれらに限定されない身体の全ての領域における様々なタイプの神経障害／病気の治療において使用されてもよい。本明細書中に記載される磁気刺激システムは、異なる進行状態の腫瘍および様々な自己免疫疾患（例えば、多発性硬化症、生活に支障が及ぶような関節リウマチなど）を含む他の病気の治療で使用されてもよい。

Claims (30)

1. 複数の折り返し部を有する単一のワイヤを備え、前記各折り返し部が２本の直線部分と，前記２本の直線部分の間の９０°未満の角度を有する傾斜コイルと、
   外面、内面、前記外面と前記内面との間の内部キャビティ、開口、および前記開口と交差するチャネルを備えるシールドであって、前記開口および前記チャネルが前記シールドの厚さ全体を貫通して延び、前記外面および前記内面が非導電材料を有するシールドと、を備える
   磁気刺激システム。
2. 第１の前記傾斜コイルと隣り合って直列に接続される第２の傾斜コイルを更に備え、前記シールドは、該シールドの厚さ全体を貫通して延びる第２の開口および第２のチャネルを更に有し、前記第２のチャネルが前記第２の開口と交差する
   請求項１に記載の磁気刺激システム。
3. 前記第１の傾斜コイルの中心が前記開口の中心と位置合わせされ、前記第２の傾斜コイルの中心が前記第２の開口の中心と位置合わせされる
   請求項２に記載の磁気刺激システム。
4. 前記シールドの前記内部キャビティ内に導電流体を更に備える
   請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気刺激システム。
5. 前記導電流体は、磁場に応じてそのスペクトル特性を変えるように構成される
   請求項４に記載の磁気刺激システム。
6. 前記導電流体が超常磁性体化合物を備える
   請求項５に記載の磁気刺激システム。
7. 前記超常磁性体化合物が磁性酸化物（ＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）であり、Ｍは、Ｚｎ、Ｇｄ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｇから成るグループから選択される
   請求項６に記載の磁気刺激システム。
8. 前記導電流体が生理食塩水を備える
   請求項４に記載の磁気刺激システム。
9. 前記シールドは、流体の流入のための入口ポートと、流体の流出のための出口ポートとを更に備える
   請求項４から８のいずれか一項に記載の磁気刺激システム。
10. 前記入口ポートおよび前記出口ポートが熱交換器に接続されるように構成され、前記熱交換器は、前記出口ポートから受け取った流体を冷却するとともに、冷却された流体を前記入口ポートへ輸送するように構成される
    請求項９に記載の磁気刺激システム。
11. 前記シールドの前記外面および前記内面が透明材料から形成される
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の磁気刺激システム。
12. 前記透明材料が高密度ポリエチレンである
    請求項１１に記載の磁気刺激システム。
13. 前記透明材料がポリ塩化ビニルである
    請求項１１に記載の磁気刺激システム。
14. 前記透明材料がポリアクリル酸である
    請求項１１に記載の磁気刺激システム。
15. 外面と、
    組織と接触するように構成される内面とを備える磁気シールドであって、
    前記外面と前記内面との間の内部キャビティと、
    前記外面と前記内面との間の前記磁気シールドの厚さの少なくとも一部を横断する第１の開口および第２の開口と、
    前記外面と前記内面との間の前記磁気シールドの厚さの少なくとも一部を横断する第１の仕切りおよび第２の仕切りと、
    前記内部キャビティ内に保持される導電流体と、をさらに備える
    磁気シールド。
16. 前記第１および第２の仕切りは、前記磁気シールドの前記外面および／または前記内面に対して垂直な垂直成分を電流の流れ方向が有するように前記導電流体を通じた電流の流れを形作るべく構成される
    請求項１５に記載の磁気シールド。
17. 前記第１および第２の仕切りが前記シールドを３つのセクションに分ける
    請求項１６に記載の磁気シールド。
18. 前記３つのセクションのうちの少なくとも１つが他のセクションに流体接続されない
    請求項１７に記載の磁気シールド。
19. 前記３つのセクションのうちの少なくとも１つが少なくとも１つの他のセクションに流体接続される
    請求項１７に記載の磁気シールド。
20. 請求項１５から１９のいずれか一項に記載の磁気シールドと、
    複数の折り返し部を有する単一のワイヤを備え、前記各折り返し部が９０°未満の角度を有する傾斜コイルと、
    を備える、磁気刺激システム。
21. 前記導電流体は、磁場に応じてそのスペクトル特性を変えるように構成される
    請求項１９に記載の磁気刺激システム。
22. 前記導電流体が超常磁性体化合物を備える
    請求項２１に記載の磁気刺激システム。
23. 前記超常磁性体化合物が磁性酸化物（ＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）であり、Ｍは、Ｚｎ、Ｇｄ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｇから成るグループから選択される
    請求項２２に記載の磁気刺激システム。
24. 前記導電流体が生理食塩水を備える
    請求項１９に記載の磁気刺激システム。
25. 前記磁気シールドは、流体の流入のための入口ポートと、流体の流出のための出口ポートとを更に備える
    請求項１９から２４のいずれか一項に記載の磁気刺激システム。
26. 前記入口ポートおよび前記出口ポートが熱交換器に接続されるように構成され、前記熱交換器は、前記出口ポートから受け取った流体を冷却するとともに、冷却された流体を前記入口ポートへ輸送するように構成される
    請求項２５に記載の磁気刺激システム。
27. 前記磁気シールドの前記外面および前記内面が透明材料から形成される
    請求項１９から２６のいずれか一項に記載の磁気刺激システム。
28. 前記透明材料が高密度ポリエチレンである請求項２７に記載の磁気刺激システム。
29. 前記透明材料がポリ塩化ビニルである請求項２７に記載の磁気刺激システム。
30. 前記透明材料がポリアクリル酸である請求項２７に記載の磁気刺激システム。

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