JP7153949B2 - 電磁コイルアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、電磁コイルの分野にあり、特に、ヒト類の頭部領域を覆って配置するように設計された電磁コイルの分野にある。

生体組織は、組織に隣接配置された電磁コイルによって生成される交番磁場の印加によって刺激され、それによって生体組織に電場を誘導できることが知られている。より具体的には、磁気刺激が脳細胞に電気伝導を引き起こし、結果として活動電位を発生させることができる。例えば、経頭蓋磁気刺激（transcranial magnetic stimulation：ＴＭＳ）では、対象の頭皮に配置されたコイルによって生成された磁場を用いて、対象の脳内に神経刺激を誘発する。

ＴＭＳ技術では、短い磁気パルスを使用して、電磁誘導のファラデーの法則を用いて、脳に標的ニューロンの脱分極を誘導する。ＴＭＳが反復的な方法（ｒＴＭＳとして知られている）で実行されると、神経可塑性の長期増強性または鬱病性の効果が得られる。従来の磁気刺激技術とコイルは、主に脳組織の表面的な刺激のために設計されており、通常はより深い刺激を加えることができない。表在性刺激では、深部内側脳領域、腹側前頭前皮質、および側坐核（腹側線条体）などの他の報酬と気分に関連した脳構造で効果的な刺激を導出することができず、他の脳領域への影響を最小限とした深部神経構造を含む脳の特定領域を標的とする電磁コイル設計のニーズがあった。

ターゲットの内側脳領域には、前帯状皮質、内側前頭前野、内側運動野、補足運動野（ＳＭＡ）、前運動野（ＰＭＡ）、内側頭頂皮質、および後帯状皮質が含まれる。

深部脳領域の刺激は、一般に深部ＴＭＳ（ｄＴＭＳ）と呼ばれ、標準的なコイル構成を使用して、例えばてんかん発作または皮質領域の過剰刺激に関する他の問題といった望まない副作用を生じさせずに、現在利用可能な従来の磁気刺激装置では達成できない高い強度と精度を必要とする。過去のｒＴＭＳ施術では、頭蓋骨の表面下２ｃｍを超えるターゲットを直接刺激することはできなかった。深部ｒＴＭＳ技術が、特別なコイル設計を利用して電磁場の深度侵入を改善するように開発され、ここでは電場が合計されるように複数の巻線が配置され、頭蓋骨の表面下４ｃｍに直接刺激を誘発することができる。より深い脳刺激が、大鬱病および他の精神的・神経学的障害の治療に効果的であり得ることが予測される。

過去１０年間の機能的イメージングの進歩により、特定の精神状態と症状に関連して活動とボリュームが変化した特定の脳領域が特定され、これが、患者と介護者の両方にとって精神病疾患と脳神経疾患の理論的ギャップを埋めることとなった（DownarとDaskalakis ２０１３年； Zhangら２０１４年）。バイオエンジニアリングの対応する進歩により、ｄＴＭＳを介してこれらの変化した脳領域の非侵襲的変調が可能になり、効果的な論理的治療が精神病患者に広く利用可能になり、全体として精神疾患への偏見が軽減されることとなった。

深部刺激は大きな円形コイルまたはダブルコーンコイルでも実現できるが、それらの電磁場はＨコイルよりも大幅に減衰し、相当深いターゲットに到達するには、Ｈコイルよりもはるかに高い強度を表面で使用する必要がある（Rothら２００７年；Pellら２０１１年）強度が高いと、患者にとって不快であり潜在的に危険であり得る。Ｈコイルは、図８の（バタフライ）コイルよりも広い領域を刺激するため、イメージングやニューロナビゲーションの必要がない。ナビゲーションなしでは、従来のｒＴＭＳは患者の２７－３２％で目標に到達せず、従来のｒＴＭＳは寛解までに必要な治療回数（ＮＮＴ）が多い高額治療となっている（Johnsonら２０１３年；Georgeら２０１０年）。大きなボリュームとより深い構造を刺激するＨコイルの能力が、効果的な治療用ｄＴＭＳがＨコイルと同義である理由である。

ＴＭＳへの新しいアプローチが、前に国際特許公開番号ＷＯ０２／３２５０４に記載されており、ここでは副作用を最小限に抑えながら深部脳刺激を実現している。記載されている装置は、ベースと延長部分とを具え、ベースは電流の個々の経路のための個別の巻線を有し、延長部分は脳の他の領域の望ましくない刺激を最小限にするように設計されている。

米国特許第９，８０２，０５８号には、第１の方向に電流が流れる複数の離間した刺激要素と、この第１の方向とは反対の第２の方向に電流が流れる複数のリターン要素とを有して設計された、内側脳領域または外側脳領域に場所固有の経頭蓋磁気刺激コイルが記載されている。複数の刺激要素は、コイルの中心軸の周りに分布している。

本出願は、処置される器官の組織に磁場を誘導するように設計された電磁コイルアセンブリを提供する。任意だが、いくつかの実施形態で好適には、処置される器官は、治療対象の頭部である。深部神経組織を効果的かつ効率的に刺激するために、本書に開示されるコイル構成は、標的の深部脳領域に高強度電場（例えば、約１００～２００Ｖ／ｍ）を提供するように設計され、冷却媒体を流すための、コイルの巻線に沿った、および／または巻線の間の空気通路とギャップを提供し、深部脳領域で（表在領域と比較して）高い割合の電界が生成されるようにする。

いくつかの可能な実施形態において、電磁コイルアセンブリは、約７～１０ｍｍ^２の断面積と約５００～８００ｃｍの長さを有する導電性ワイヤ（例えば、銅製）から作られ、電気的に直列接続された複数の巻線（本明細書ではループとも呼ばれる）を有するコイルを形成するように巻かれる。電磁コイルアセンブリのインダクタンスは一般に１３～２０μＨの範囲とし、その電気抵抗は一般に０．０１～０．０４オームの範囲にすることができる。開示されたコイルは、対象の頭の奥深くに０．０５～２テスラの範囲の磁場を生成し、作用コイル部分の巻線から約０．５～３ｃｍの距離で約１００～２００Ｖ／ｍの電場を確立するように構成される。

複数の巻線は、コイルアセンブリの各巻線の少なくとも一部を囲んで固定するように構成された支持構造によって保持することができ、一方で支持構造によって保持されることなく治療対象の頭部にフィットするように構成された巻線の他の部分の弾性運動を実現する。このようにして、コイルアセンブリのサイズは、治療対象の頭の領域にフィットするように容易に調整することができる。コイルアセンブリは、治療対象の頭のすぐ近くに配置され、そこに電磁場を誘導するように構成された作用コイル部分（applicatory coil portion）と、対象の頭から比較的離れたところを通り、そこを通る電流（例えば、リターン電流）によって生じる電磁場が対象の頭部から実質的に離れて生成され、それらがコイルの作用コイル部分によって生成される電磁場に干渉するのを防ぎ、それによって、作用コイル部分のワイヤによって生成される電磁場を治療対象の頭の特に望ましい領域に実質的に正確に方向付けられるように構成された高架コイル部分（elevated coil portion）とを具える。

支持構造は、コイルアセンブリの作用コイル部分の巻線に沿っておよび／またはその間に冷却媒体（例えば、流体／ガス）を流すために、コイルアセンブリの作用コイル部分と遠隔コイル部分との間にエアギャップを形成するように構成され得る。コイルアセンブリはヘルメットの内側に配置することができる。ヘルメットはアダプタによって位置決め装置に接続することができる。このヘルメットは、限定しないが、神経刺激装置などの信号発生器によって生成された電流を電磁コイルの巻線／ループに通すためのケーブルに接続することができる。したがって、ヘルメットは、コイルアセンブリの巻線／ループに沿っておよび／またはそれらの間に冷却媒体を循環させて、それらの動作中にそれらを冷却するように構成することができる。１以上の温度センサを、コイルアセンブリの作用コイル部分に結合して、コイル巻線の温度を示す測定信号／データを生成するように構成することができる。コイル巻線を冷却すべくエアギャップを通って流れる冷却媒体を調整するために、および／または動作中にコイルの巻線に供給される電流を調整するために、制御ユニットを使用することができる。

本明細書に開示されている電磁コイルの幾つかは、認知行動および実行機能（分別能力、目標志向の認知、および社会的な「制御」）に関連する前帯状皮質（ＡＣＣ）、および運動皮質領域を含む、内側前頭前皮質（ＰＦＣ）の脳構造の活性化を誘発するように設計された蝶形コイルの形のＨコイルの種類である。したがって、電磁コイルの設計は、とりわけ、強迫性障害（ＯＣＤ）、心的外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、大鬱病性障害（ＭＤＤ）、片頭痛、眼瞼けいれん、トゥレット症候群、脳卒中後リハビリテーション、慢性痛、およびコカイン中毒の治療に利用することができる。

いくつかの可能な実施形態では、蝶形の電磁コイルは、約７～１０ｍｍ^２の断面積および約５００～７００ｃｍの長さを有する導電性ワイヤ（例えば、銅製）から作られ、電気的に直列に接続された２つの離間した円形のウィング／ローブを持つコイルを形成するように巻かれ、各ウィング／ローブは、１以上の最も内側の巻線から１以上の最も外側の巻線に向かって外側に螺旋状に巻いた複数の巻線（ここではループとも呼ばれる）を具える。巻線ウィング／ローブ間の距離は、誘導された電磁場の治療組織への侵入の深さを増加させるように選択される。

任意選択で、いくつかの実施形態では、好ましくは、電磁コイルの巻線ウィング／ローブは、一方の巻線ウィング／ローブの最も内側の巻線／ループを多方の巻線ウィング／ローブの最も外側の巻線／ループに電気的に接続するワイヤセグメントによって電気的に接続される。コイルの巻線の螺旋方向は、いくつかの実施形態では反対方向に作られる。例えば、限定することなく、第１のウィング／ローブの巻線は最も内側の巻線／ループから最も外側の巻線／ループへと時計回りに螺旋状であり、第２のウィング／ローブの巻線は最も内側の巻線／ループから最も外側の巻線／ループへと反時計回りに螺旋状とすることができる。このように、コイルの第１のウィング／ローブの最も外側の巻線／ループを、コイルの第２のウィング／ローブの最も内側の巻線／ループに接続することにより、コイルの中心軸に近いウィング／ローブの中央部分によって同様の磁束方向を適用することができ、コイルの中心領域の下に追加の電磁場が誘導される。

いくつかの実施形態では、各ウィング／ローブは、８つの巻線／ループを含む。これらの巻線／ループは、各巻線ウィング／ローブにグループで配置することができ、ここで各グループの巻線／ループは同心であり、実質的に同じ直径を有する。例えば、いくつかの実施形態では、各巻線ウィング／ローブは、実質的に同じ直径を有する１対以上の同心の巻線／ループのペアを含む。各巻線ウィング／ローブが８つの巻線／ループを含む場合、４つの同心の直列接続されたワイヤリングが各巻線ウィング／ローブに形成され、各ワイヤリングは実質的に同じ直径の一対の同心の巻線／ループを含む。

巻線ウィング／ローブの最も内側の巻線／ループの直径は、いくつかの実施形態では約７～７．５ｃｍであり得、最も外側の巻線／ループの直径は、いくつかの実施形態では約１２～１４ｃｍであり得る。実質的に同じ直径を有する隣接する同心巻線／ループのグループ／リングの間の間隔は、いくつかの実施形態では、それに沿っておよび／またはそこを通る冷却ガス／流体を流すことによって動作中にそれらを効率的に冷却するために、約０．３～１ｃｍであり得る。

いくつかの実施形態では、同心巻線／ループのグループ／リングの少なくともいくつかの巻線／ループは、楕円形状を有する。巻線ウィング／ローブの最も内側の巻線／ループの長軸および短軸は、いくつかの可能な実施形態では、それぞれ約６．５～７．５ｃｍおよび７．５～９ｃｍであり得、最も外側の巻線／ループの長軸および短軸は、いくつかの可能な実施形態は、それぞれ約１１～１３ｃｍおよび１３～１５ｃｍであり得る。

電磁コイルの巻線／ループは、各巻線ウィング／ローブで、同心巻線／ループの各グループ／リングの平均直径に対して降順で徐々に持ち上がり、それによって１つのウィング／ローブの最も内側の巻線／ループと他のウィング／ローブの最も外側の巻線／ループとの間をつなぐワイヤセグメントによって接続された２つのドーム型（円錐）の巻線ウィング／ローブ構造が形成される。いくつかの実施形態では、支持構造は、一方のウィング／ローブが他方に対して傾斜した構成で（例えば、ウィング／ローブ間の角度が約１２０°～１４０°で）巻線ウィング／ローブを保持するために使用される固定／補強構造を具え、それにより、治療対象の頭上にコイルアセンブリを取り付けるのに適した、巻線ウィング／ローブ間の半球ボリュームを規定する。これにより、固定／補強構造は、巻線ウィング／ローブの限定された弾性運動を可能にするように構成され、それにより、巻線ウィング／ローブ間で規定される半球ボリュームを調整して、治療対象の頭部領域にフィットさせることができる。

蝶形電磁コイルのインダクタンスは、いくつかの実施形態では、１３～１４μＨの範囲、好ましくは約１３．２μＨであり得、その電気抵抗は、０．０１５～０．０３５オームの範囲、好ましくは約０．０２５オームであり得る。このようなコイルアセンブリを用いると、０．０５～０．６テスラの範囲の磁場を対象の頭部の奥深くで達成でき、電磁コイルの巻線ローブから約３ｃｍの距離で約１００Ｖ／ｍの電界を達成できる。１つまたは複数の温度センサを、電磁コイルアセンブリの１つまたは複数の巻線に結合することができ、１つまたは複数のそれぞれのワイヤを使用して、温度センサで生成された信号をヘルメットに接続されたケーブルを介して外部装置（例えば、制御ユニット）に通信することができる。

いくつかの実施形態では、ワイヤの自由端は、各巻線ウィング／ローブから、巻線ウィング／ローブの作用部分から比較的離れて（約５～８ｃｍ）上に取り付けられた配線アセンブリに配置されたそれぞれのコネクタに向かって延び、それにより、巻線ローブと配線アセンブリ間に冷却媒体を流すためのエアギャップを形成する。

本明細書に開示される電磁コイルアセンブリのいくつかは、治療対象の頭部に電磁場を誘導するように設計された電磁Ｈコイルアセンブリの形態である。Ｈコイルは、脳の深部構造の直接的で非侵襲的な活性化を実現するユニークで革新的な技術である。深部神経組織を効果的に刺激するために、本明細書に開示されるＨコイル構成は、標的の深部脳領域に高い電場の大きさ（例えば、約１００Ｖ／ｍ）を提供し、浅い領域に比べて深い標的領域に高い割合の電場が生成されるように設計されている。

本明細書に開示されるＨコイルは、報酬システムに関連する脳構造の活性化を誘発するために使用することができ、臨床的鬱病の発生に重要な役割を果たすと考えられる。報酬システムには、皮質および皮質下の前頭前野（ＰＦＣ）、背外側ＰＦＣ、腹外側ＰＦＣ、および内側ＰＦＣのニューロン構造が含まれる。蓄積されたエビデンスは、ＰＦＣの領域間の相互作用、および腹側被蓋野（ＶＴＡ）と側坐核の両方が、鬱病を含む報酬システムに関するシーケンスで重要な役割を果たすことを示す。本出願のＨコイルの実施形態は、左半球を優先して、外側および内側の両方の皮質および皮質下ＰＦＣ領域の効果的な活性化を誘発することができる。

いくつかの可能な実施形態では、Ｈコイルは、約７～１０ｍｍ^２の断面積および約７００～８００ｃｍの長さを有する導電性ワイヤ（例えば、銅製）から作られ、１２の巻線（ここではループとも呼ばれる）を形成する。電磁コイルの巻線／ループは、電気的に直列に接続される。各巻線／ループには、治療対象の頭のすぐ近くに配置してそこに電磁場を誘導するように構成された作用部分と、治療対象の頭から離れた横方向（水平）平面を通る高架部分と、ループの作用部分をその高架部分に電気的に接続する１以上の中間部分とを具える。

任意で、そしていくつかの実施形態では好適には、電磁コイルは、ＴＭＳ用途用に設計される。特に、本書に開示されるコイルアセンブリの実施形態は、左半球を優先して、皮質および皮質下の前頭前野および眼窩前頭神経構造を効果的に活性化するように構成される。したがって、いくつかの実施形態では、コイルアセンブリは、対象の脳の外側前頭前野領域の前後軸方向、および内側前頭領域の外側内側軸方向に電磁場を誘導するように構成される。

電磁コイルの巻線／ループの作用部分は、本書ではコイルの有効部分とも呼ばれ、ヘルメット（半ドーナツ型）のような形状の導電性ワイヤ構造を形成し、治療対象の頭の上に配置するように設計される。電磁コイルの有効部分の内側リムは、治療対象の頭の領域にフィットするように柔軟にすることができる。Ｈコイルは、いくつかの実施形態ではヘルメット内部に含まれ、ヘルメットはアダプタで位置決め装置に連結することができる。ヘルメットは、限定しないが、神経刺激装置などの信号発生器によって生成された電流を電磁コイルの巻線／ループに通すためのケーブルに接続することができる。

いくつかの実施形態では、電磁Ｈコイルのインダクタンスは、１９．４～１９．６μＨの範囲、好ましくは約１９．５μＨであり、その電気抵抗は、０．０１～０．０２オームの範囲、好ましくは約０．０１５オームであり得る。コイルアセンブリの作用／有効部分に隣接配置されたワイヤ間の距離は、概ね約１ｃｍにすることができる。そのようなコイルアセンブリを用いて、電磁コイルの巻線／ループの作用部分から約０．５ｃｍの距離で約２００Ｖ／ｍの電場を得ることができる。コイル巻線の温度を測定するために、温度センサを電磁コイルの１つまたは複数の巻線／コイルに接続することができる。１つまたは複数のそれぞれのワイヤを使用して、ヘルメットに接続されたケーブルを介して、温度センサによって生成された信号を外部デバイス（例えば、制御ユニット）に伝達することができる。

いくつかの実施形態では、コイルアセンブリは、治療対象の頭の上部内側領域を横断するように構成された作用部分の１つ以上の内側ループと、治療対象の頭部の周辺領域を横切り、それによって少なくとも部分的に内側ループの一部を横切るように構成される作用部分の１つ以上の周辺ループとを含む。周辺ループと内側ループの一部は、左半球の前後軸に沿って配向され、それによってこの軸に沿った神経経路を刺激する。周辺ループの他の部分は、右半球の上に同様に配置することができる。内側ループと交差する周辺ループの部分は、前頭前野と眼窩前頭領域（前頭皮質の上に配置した場合）で外側内側軸に沿って電界を生成するように、内側ループのワイヤ部分の真上に配置することができる。

いくつかの実施形態では、コイルアセンブリは、７つの周辺巻線／ループと、５つの内側巻線／ループを含む。コイルアセンブリの内側リムは、対象の頭の左半球上の周辺および内側の巻線／ループの作用部分に１２のワイヤセグメントを配置するように構成され、これらはそれぞれ７～１２ｃｍの範囲の長さと、隣接配置されたワイヤ間で約１ｃｍの分離距離を有し、それに沿っておよび／またはその間に冷却媒体が流れる。

いくつかの可能な実施形態では、内側巻線／ループは、その作用部分が対象の頭の上部内側領域を横切るように構成された１つまたは複数の上部内側ループと、その作用部分が対象の頭の下部内側領域を横切るように構成された１つまたは複数の下部内側ループとを含む。上部および下部内側巻線／ループの作用部分のワイヤセグメントは、対象の頭の左半球を通るコイルアセンブリの内側リムの一部として構成することができる。

任意で、そしていくつかの実施形態で好適には、コイルアセンブリは、２つの上部内側巻線／ループ、３つの下部内側ループ、および７つの周辺ループを含む。この構成では、下部内側ループの３つのワイヤセグメントが対象の頭部の額に向かって延び、それらの連続部分は眼窩前頭皮質に沿って左右方向に通り、それらの間は約１ｃｍ離れている。このコイルアセンブリの設計では、周辺ループの作用部分にある６つのワイヤセグメントを右半球上に通すことができる。右半球を通る周辺ループの隣接配置されたワイヤセグメント間の距離は、約０．８ｃｍである。

いくつかの実施形態では、巻線／ループの高架部分は、それらの間に広い空気通路を形成するために、それらの作用部分から約６～８ｃｍの距離に配置される。巻線／ループの中間部分は、互いに平行であり、隣接配置されたワイヤ間の距離が約０．３ｃｍで、治療対象の矢状面に実質的に平行な横方向平行面に沿って通っている。このようにして、ループの内側部分と高架部分を通る電流（例えば、戻り電流）によって生成される電磁場は、対象の頭から実質的に離れて生成され、それにより、ループの作用部分によって生成される電磁場と干渉することがない。

いくつかの実施形態では、コイルアセンブリを含むヘルメットは、コイルアセンブリの巻線／ループに沿って、および／またはその間に、冷却媒体（流体またはガス冷却剤）を循環させるように構成される。したがって、巻線／ループの作用部分と高架部分の間に設けられた距離は、巻線／ループに沿って、および／または巻線／ループの間に冷却剤を流すために利用でき、それによってそれらの温度を効果的に制御して、コイルの巻線が所望の動作温度範囲（例えば、約１６°Ｃ～２５°Ｃ）内に維持され過熱しないことが保証される。

任意で、いくつかの実施形態では好適には、周辺ループの高架部分は、第１の横断面内で互いに平行に横方向に通る（一方から他方へ－左から右、またはその逆）。内側ループの高架部分は、設計の簡素化と構造の安定性を実現するために、折り畳み式の円弧パターンの形態で第２の横断面を通る。

本明細書に開示される主題の発明の一態様は、治療対象の頭部領域に電磁場を誘導するための電磁コイルに関する。コイルアセンブリは、電磁場を誘導するために治療対象の頭に近接配置するように構成された作用コイル部分と、治療対象の頭から比較的離れて通過する高架コイル部分とを形成するように構成された複数の巻線を含み、それによって生成される電磁場が治療対象の頭部から実質的に離れて生成され、それらがコイルの作用部分によって生成される電磁場と干渉するのが防がれ、それによって作用コイル部分によって生成される電磁場を治療対象の頭の所望の内側領域に実質的に正確に誘導できるように構成される。コイルアセンブリは、コイルの巻線の少なくとも一部を囲んで固定するように構成された支持構造を具え、一方で支持構造によって保持されていない巻線の他の部分の弾性移動を可能にし、それにより治療対象の頭の領域にフィットするようにコイルのサイズ調整が可能となる。このようにして、作用コイル部分の巻線に沿って、またはその間に冷却媒体を流すために、作用コイル部分と遠隔コイル部分との間の開放通路を保持するために用いられるエアギャップが支持構造で形成される。

電磁コイルアセンブリは、いくつかの実施形態では、約７～１０ｍｍ^２の断面積、約５００～８００ｃｍの長さ、および約０．０１～０．０４オームの総電気抵抗を有するワイヤから作製される。コイルの複数の巻線のインダクタンスは、約１３～２０μＨであり得る。任意であるが、いくつかの実施形態では好適には、作用コイル部分の巻線は、治療対象の頭の内側で０．０５～１．５テスラの範囲の磁場を生成し、電磁コイルの巻線から約０．５～３ｃｍの距離で約１００～２００Ｖ／ｍの電場を確立するように構成される。

いくつかの実施形態では、コイルアセンブリは、中間ワイヤによって直列に接続された２つの離間配置された巻線ウィング／ローブでなり、治療対象の頭の領域にフィットする半球ボリュームを規定するように構成された２つのドーム型コイル構造を具え、ドーム型コイルの上方に支持構造が取り付けられており、これにより、巻線ウイング／ローブが横方向に弾性的に移動可能である。支持構造は、ドーム型コイルの上に比較的遠くに配置され、高架コイル部分を受け入れて保持するように構成され、それにより高架コイル部分と作用コイル部分、すなわちドーム型コイル間にエアギャップを画定する配線アセンブリを具えることができる。エアギャップは、コイルアセンブリを冷却して過熱を防止するために、冷却媒体の流れをそこに導くように構成されている。いくつかの実施形態では、コイルアセンブリは、巻線ウィング／ローブのある程度の弾性運動を維持しながら、ヘルメット構造の内側に取り付けるように構成される。

任意選択で、およびいくつかの実施形態で好適には、コイルアセンブリは、ドーム型コイルの少なくとも１つに結合された１つまたは複数の温度センサを具える。少なくとも１つの温度センサは、２つの巻線ローブによって実質的に生成される熱を吸収する領域に配置できる。１つまたは複数の温度センサは、他の巻線ローブのワイヤセグメントに隣接して位置する領域の１つの巻線ローブのワイヤセグメントに取り付けることができる。

ドーム型コイルのそれぞれは、最も内側のループ、最も外側のループ、および最も内側のループと最も外側のループとの間で螺旋状に巻かれた少なくとも１つのワイヤセグメントを含むことができる。いくつかの実施形態では、中間ワイヤが、一方のドーム型コイルの最も内側のループと多方のドーム型コイルの最も外側のワイヤとの間を接続するように構成される。ドーム型コイルの螺旋状のワイヤセグメントは、可能な実施形態では反対方向に螺旋状になっている。最も内側のループの直径は、７～７．５ｃｍの範囲にすることができる。最も外側のループの直径は、１２～１４ｃｍの範囲にすることができる。

任意であるが、いくつかの実施形態では好適には、ドーム型コイルの巻線／ループは楕円形を有する。巻線ウィング／ローブの最も内側の巻線／ループの長軸および短軸は、いくつかの可能な実施形態では、それぞれ約６．５～７．５ｃｍおよび７．５～９ｃｍであり、最も外側の巻線／ループの長軸および短軸は、いくつかの可能な実施形態では、それぞれ約１１～１３および１３～１５ｃｍである。

任意で、いくつかの実施形態で好適には、各ドーム型コイルは、同心ループのグループを含み、同心ループの各グループは、実質的に同じ直径を有する２つ以上の同心巻線、または２つ以上の同心楕円ループを含むことができ、各同心楕円ループは、実質的に同じ主軸と副軸を持つ２つ以上の同心巻線を具える。同心ループの隣接配置されたグループ間の間隔は、いくつかの実施形態では、０．３～１ｃｍの範囲になるように選択される。

いくつかの実施形態では、支持構造は、ドーム型コイルの上部セクションを保持して固定し、巻線ローブを互いに対して傾けた構造にするように構成された固定構造を含む。この固定構造は、巻かれたコイル間の角度を約１２０°～１４０°に維持するように構成することができる。固定構造は、任意で、ベース部分と、横方向に延びる２つの翼部分とを具える。翼部分は、巻線ローブの上部セクションに取り付けられるように構成され、ベース部分に対して傾斜しており巻線ローブ間に確立された角度を補強する。固定構造にチャネルを形成して、中に中間ワイヤを受け入れて保持することができる。

任意で、ドーム型コイル間の距離は、２～７ｃｍの範囲である。いくつかの実施形態では、巻線ローブの上部セクション間の距離は１．５～５ｃｍの範囲であり、任意選択で約１．５～２．５ｃｍである。ドーム型コイルの下部セクション間の距離は、１６～１８ｃｍの範囲にすることができる。任意で、そしていくつかの実施形態では好適には、コイルワイヤの断面積は、７～１０ｍｍ^２の範囲である。

支持構造は、配線アセンブリを固定構造に取り付け、それらの間のエアギャップを維持するように構成された１つまたは複数の支持部材を具えることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の支持部材は、電磁場干渉を防止するために、配線アセンブリを巻線ローブの後方に取り付けるように構成された傾斜構造を有する。

コイルアセンブリは、いくつかの実施形態では複数のループを具え、各ループは治療対象の頭の領域に近接配置され、そこに電磁場を誘導するように構成された作用部分と、作用部分および対象の頭部から離れた横断（水平）面を通る高架部分と、作用部分を高架部分に電気的に接続する中間部分とを具える。いくつかの実施形態では、コイルアセンブリは、対象の頭の内側領域を横切るように構成された作用部分の１つ以上の内側ループと、対象の頭の周辺領域を横切るように構成され、それにより内側ループの一部と少なくとも部分的に交差する作用部分の１つ以上の周辺ループと、ループの中間部分と作用部分の弾性運動を可能にしながら、第１の横平面で周辺ループの高架部分を保持および固定し、前記第１の平面に実質的に平行な第２の横平面で内側ループの高架部分を保持および固定するように構成された支持構造とを具える。任意で、いくつかの実施形態では好適には、第１の横平面は、第２の横平面の上に隣接して配置される。周辺ループの遠隔部分は、対象の前頭面に実質的に平行な第１の横断面を通ることができる。周辺ループと内側ループは、いくつかの実施形態では、ループの中間部分および作用部分の弾性運動を維持しながら内側にヘルメットを取り付けるように構成される。

少なくとも１つの温度センサが、少なくとも１つのループの作用部分内のワイヤセグメントに取り付けられるか、または熱的に結合され得る。可能な実施形態では、少なくとも１つの温度センサは、内側ループの一部と少なくとも部分的に交差する領域内の１つまたは複数の周辺ループの作用部分のワイヤセグメントに結合される。

任意で、いくつかの実施形態では好適には、各内側ループの高架部分は弧状であり、それにより、高架された周辺および内側ループ部分の異なる向きに影響を与える。１つまたは複数の内側ループは、対象の頭の上部内側領域を横切るように構成された作用部分の１つまたは複数の上部内側ループと、対象の頭の下部内側領域を横切るように構成された作用部分の１つまたは複数の下部ループとを含むことができる。このようにして、上部内側ループの弧状の高架部分は、下部内側ループの弧状の高架部分に少なくとも部分的に収容することができる。支持構造は、周辺ループの高架部分を収容するように構成された細長いチャネルによって接続された２つの側方開口部を有する固定構造を具えることができる。固定構造は、細長いチャネルの下を通過する複数の弧状チャネルによって接続され、上部内側ループと下部内側ループの遠隔部分を収容するように構成された２つの正面開口部を具え得る。

いくつかの実施形態では、周辺ループ、下部内側ループ、および上部内側ループの作用部分のワイヤセグメントは、対象の頭の一方の側方領域を通過するように構成される。半球状の構造が、各ループによって規定された平均直径に対して降順でループを上下に配置することによって達成される。したがって、対象の頭の一方の側方領域を通過するワイヤセグメントは、周辺ループのワイヤセグメントが下部内側ループのワイヤセグメントの下に配置され、下部内側ループのワイヤセグメントが上部内側ループのワイヤセグメントの下に配置されるように構成することができる。コイルアセンブリは、いくつかの実施形態では、７つの周辺ループを具える。任意で、そしていくつかの実施形態では好適には、コイルアセンブリは２つの上部内側ループを具える。

Ｈコイルアセンブリの特性は、以下の特徴のうちの少なくとも１つを含み得る：ループのワイヤの断面積は７～１０ｍｍ^２の範囲であり；周辺ループと内側ループは７００～８００ｃｍの範囲の長さを持つ連続したワイヤでなり；ループは対象の頭の奥深くで０．４～３．２テスラの範囲の磁場を生成するように構成され；コイルのインダクタンスは１９．４～１９．６μＨの範囲であり；コイルの電気抵抗は０．０１～０．０２オームの範囲であり；および／または、ループの作用部分は約２００Ｖ／ｍの電場を誘導するように構成される。

本明細書に開示される主題の別の発明の態様は、経頭蓋磁気刺激を適用するためのヘルメットに関し、このヘルメットは：装着可能なハウジングと；ハウジングの内側に封入された電磁コイルアセンブリであって、治療対象の頭の一部に適合して電磁場を誘導するように構成された作用コイル部分と、治療対象の頭から比較的離れて通り、それによって生成される電磁場が治療対象の頭部から実質的に離れて生成されるように構成され、それらがコイルの作用部分によって生成される電磁場と干渉するのを防ぎ、それによって作用コイル部分によって生成される電磁場を治療対象の頭の所望の内側領域に実質的に正確に誘導できるようにするように構成された高架コイル部分とを規定する複数のコイル巻線を含む電磁コイルアセンブリと；コイルの各巻線の少なくとも一部を囲んで固定するように構成された支持構造であって、それによりハウジング内部の支持構造によって保持されていない巻線の他の部分の弾性運動を可能にし、それによって治療対象の頭の領域にフィットするようにコイルのサイズ調整を許容する支持構造とを具える。

支持構造は、巻線の作用コイル部分に沿っておよび／またはその間に冷却媒体を流すために、コイルアセンブリの巻線の作用コイル部分と遠隔コイル部分との間にエアギャップを規定するように構成され；少なくとも１つの空気入口が、冷却媒体の流れを受け入れ、それをエアギャップを通してヘルメットに流すように構成されている。ヘルメットは、コイルアセンブリの巻線／ループに沿っておよび／またはそれらの間に冷却媒体を循環させて、それらの動作中にそれらを冷却するように構成することができる。１つまたは複数の温度センサが、コイルの作用部分（例えば、コイルの巻線によって生成される熱を吸収する領域）に結合され、コイル巻線の温度を示す測定信号／データを生成するように構成される。

いくつかの実施形態では、巻線は、治療対象の頭の領域を覆うように構成された２つの直列接続されたドーム型コイルを形成する。支持構造は、ドーム型コイルの上部セクションに取り付けることができ、それにより、ハウジング内部のウィング（ドーム型コイル）の弾性運動を可能にするように構成された蝶形構造を形成する。任意で、しかしいくつかの実施形態で好適には、支持構造は、ドーム型コイルの上のエアギャップを規定するように構成される。

１つまたは複数の温度センサを、２つのドーム型コイルによって実質的に生成される熱を吸収する領域で、ドーム型コイルの１つの１以上のワイヤに連結することができる。任意で、そしていくつかの実施形態では好適には、１つまたは複数の温度センサは、他のドーム型コイルのワイヤセグメントに隣接して位置する領域で、ドーム型コイルの１つのワイヤセグメントに取り付けられる。

いくつかの実施形態では、ドーム型コイルのそれぞれは、最も内側のループ、最も外側のループ、および最も内側のループと最も外側のループとの間で螺旋状に延びる少なくとも１つのワイヤセグメントを具える。ドーム型コイル間の接続には、中間ワイヤを使用できる。中間ワイヤは、一方のドーム型コイルの最も内側のループと他方のドーム型コイルの最も外側のワイヤとの間を接続するように構成することができる。最も内側のループの直径は、７～７．５ｃｍの範囲で選択できる。最も外側のループの直径は、１２～１４ｃｍの範囲にすることができる。任意で、しかしいくつかの実施形態では好適には、ドーム型コイルの巻線／ループは、巻線ウィング／ローブの最も内側の巻線／ループの主軸と短軸が約６．５～７．５ｃｍと７．５～９ｃｍであり、最も外側の巻線／ループの長軸と短軸がそれぞれ約１１～１３ｃｍと１３～１５ｃｍである楕円形状を有する。

各ドーム型コイルは、いくつかの実施形態では、同心ループのグループを含み、各ループは、実質的に同じ直径を有する２つ以上の同心巻線を含む。任意選択で、隣接配置された同心ループのグループ間の間隔は、０．３～１ｃｍの範囲である。

支持構造は、いくつかの実施形態では、ドーム型コイルの上部セクションを保持して固定し、コイルを互いに傾けた構造にするように構成された固定構造を具える。この固定構造は、ドーム型コイルの間で約１２０°～１４０°の角度を維持するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、固定構造は、ベース部分および横方向に延びる２つの翼部分を含み、翼部分は、ドーム型コイルの上部に取り付けられるように構成され、ベース部分に対して傾斜されてドーム型コイル間の角度を補強する。

ドーム型コイルの上部セクション間の距離は２～５ｃｍの範囲で設定できる。ドーム型コイルの下部セクション間の距離は、任意で１６～１８ｃｍの範囲である。

支持構造は、いくつかの実施形態では、配線アセンブリを固定構造に取り付け、その間のエアギャップを維持するように構成された１つまたは複数の支持部材を具える。１つまたは複数の支持部材は、配線アセンブリ１を巻線ドーム型コイルの後方に取り付けるように構成された傾斜構造を有することができる。

いくつかの可能な実施形態では、電磁コイルアセンブリは、治療対象の頭に近接配置され、そこに電磁場を誘導するように構成された作用部分と、治療対象の頭から離れた横断面を通過する高架部分と、作用部分と高架部分の間の所定のギャップを維持しながら作用部分と高架部分の間を電気的に接続する中間部分とを具える。ヘルメットのハウジング内部にコイルの高架部分を保持して固定するために、１つまたは複数の補強要素を使用できる。電磁コイルアセンブリは、治療対象の頭の内側領域を横断するように構成されたその作用部分の１つ以上の内側ループと、治療対象の頭の周辺領域を横断するように構成され、それにより少なくとも部分的に内側ループの一部を横切るその作用部分の１つ以上の周辺ループとを含み得る。１つ以上の補強要素は、第１の横断平面内に周辺ループの高架部分を保持し、第１の横断平面に実質的に平行な第２の横断平面内に内側ループの高架部分を保持しながら、ハウジング内部でループの中間部分と作用部分の弾性動作を許容する。

本明細書で開示されるさらに別の発明の態様は、上記または下記に説明される経頭蓋磁気刺激を適用するためのヘルメット、対象の頭の内部の電磁場を誘導するためにヘルメットのコイルアセンブリを駆動するように構成された信号発生器、冷媒をコイルアセンブリに流すように構成された電気ポンプ、作用コイル部分に関連する少なくとも１つの特性または状態を測定し、それを示す測定データを生成するように構成されたセンサデバイス、および前記測定データに少なくとも部分的に基づいてポンプおよび信号発生器を操作するための信号を生成するように構成され動作可能な制御ユニットを具える。この脳刺激システムは、対象の脳の電気的活動を測定し、それを示す測定された脳波データを生成するために対象の頭に取り付けられた１つまたは複数のセンサ要素を含むことができる。制御ユニットは、脳波データを処理し、それに基づいて、信号発生器によって生成された作動信号を調整するための制御信号を生成するように構成され動作可能であり得る。

本発明を理解し、それが実際にどのように実行され得るかを理解するために、実施形態が、添付の図面を参照して、非限定的な例としてのみここで説明される。図面に示される特徴は、他に暗黙的に示されない限り、本発明のいくつかの実施形態のみを例示することを意図している。図面では、対応する部品を示すために同じ参照番号が使用される。
図１は、いくつかの可能な実施形態による蝶形の電磁Ｈコイルアセンブリの前部斜視図を概略的に示す。 図２は、蝶形の電磁Ｈコイルアセンブリの背面図を概略的に示す。 図３は、いくつかの可能な実施形態の蝶形のＨコイルアセンブリのヘッドシールドを概略的に示す。 図４は、蝶形の電磁Ｈコイルアセンブリの分解斜視図を概略的に示す。 図５は、電磁Ｈコイルアセンブリの巻線ウィング／ローブの断面図を示す。 図６は、蝶型の電磁Ｈコイルアセンブリの巻線ウィング／ローブの斜視図を示す。 図７は、いくつかの可能な実施形態による電磁Ｈコイルアセンブリの前部斜視図を概略的に示す。 図８は、いくつかの可能な実施形態のＨコイルアセンブリのヘッドシールドを概略的に示す。 図９は、いくつかの可能な実施形態による電磁Ｈコイルアセンブリの側面図を示す。 図１０は、いくつかの可能な実施形態による電磁Ｈコイルアセンブリの側面図を示す。 図１１は、いくつかの可能な実施形態による電磁Ｈコイルアセンブリの巻線／ループを示す背面斜視図を示す。 図１２は、可能な実施形態によるＨコイルの巻線／ループを補強するために使用される固定構造の背面斜視図を示す。 図１３は、いくつかの可能な実施形態によるＨ電磁コイルの固定構造の分解斜視図を示す。 図１４は、いくつかの可能な実施形態による脳刺激システムを概略的に示す。

本開示の１つまたは複数の特定の実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図面は、すべての態様において、単なる例示であり、いかなる方法でも限定的ではないと見なされるべきである。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装のすべての特徴が本明細書に記載されているわけではない。図示されている構成要素は、必ずしも縮尺どおりではなく、または正確な比例関係にあるわけではなく、これらは重要ではない。代わりに、当業者が本明細書に開示された原理を理解すると、開示されたコイルアセンブリを作成および使用できるように、発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。本発明は、本明細書に記載される本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態および実施形態で提供することができる。

本出願のいくつかの実施形態は、様々な精神的／心理的、および／または生理学的／神経精神的な障害を治療するために深部経頭蓋磁気刺激（ｄＴＭＳ）を適用するために効果的に使用できる蝶形の電磁コイルを提供する。このテクノロジーが利用可能になれば、精神医学や神経学の実践だけでなく、精神疾患の認識も劇的に変化する。例えば、限定することなく、本明細書に開示される蝶形コイルアセンブリは、強迫性障害、心的外傷後ストレス障害、片頭痛、眼瞼けいれん、トゥレット症候群、およびコカイン中毒の治療に使用することができる。

図１は、いくつかの可能な実施形態による、蝶形の電磁コイルアセンブリ１０の上側斜視図を示す。蝶形の電磁コイルアセンブリ１０は、２つのドーム型コイル構造を形成する２つの離間した巻線／ループのウィング／ローブ１１、１２と、コイル構造の下部内側側部に取り付けられたシールド要素１３と、２つの離間した巻線／ループのウィング／ローブ１１、１２の上方部分の間を連結する固定構造１６を有するサポート構造とを具える。固定構造１６は、コイルの作用部分の上方に比較的離れて取り付けられ、コイルの高架部分を受け入れるように構成され、それによりそれらの間にエアギャップ１６ｇを形成する配線アセンブリ１５を具える。１つまたは複数の緩衝ストラップ１１ｓ、１２ｓを、固定構造１６とローブ１１、１２の上方部分との間に取り付けて、コイルを治療対象の頭部に取り付けるためのストラップを保持することができる。

巻線／ループのウィング／ローブ１１、１２のうちの一方にある１以上のワイヤセグメントに結合された１以上の温度センサ１４を用いて、巻線の温度を所望の動作温度範囲内に維持して過熱を防ぐように構成された温度制御メカニズムを実装することができる。１以上の温度センサ１４を、巻線／ループの２つのウィング／ローブ１１および１２によって生成される熱を吸収する電磁コイルの領域に配置することができる。この特定の非限定的な実施例では、単一の温度センサ１４が、左側のウィング／ローブ１１のワイヤセグメントに隣接配置された右側のウィング／ローブ１２のワイヤセグメントに取り付けられている。

任意で、そしていくつかの実施形態では好適には、ドーム型コイル構造は、中間ワイヤセグメント１１－１２によって電気的に直列接続された２つの横巻きウィング／ローブ１１、１２を形成するように回された単一の連続ワイヤから作製される。巻線ローブ１１および１２のそれぞれは、１つまたは複数の最も内側の巻線から１つまたは複数の最も外側の巻線に向かって外向きに螺旋状に延びる複数の円形巻線／ループを含む。いくつかの実施形態では、中間ワイヤセグメント１１－１２は、ウィング／ローブの一方の最も内側の巻線／ループを、他方のローブの最も外側の巻線／ループに接続する。

ワイヤの自由端遠隔部分１１ｆは、巻線ウィング／ローブ１１から配線アセンブリ１５まで延び、開口部１５ｘを介して配線アセンブリ１５内へと導入され、その中に設けられた端子コネクタ（図４、６のＣ１）に取り付けられる。ワイヤの自由端遠隔部分１２ｆは、巻線ウィング／ローブ１２から配線アセンブリ１５まで延び、開口部１５ｙを介して配線アセンブリ１５内へと導入され、その中に設けられた端子コネクタ（図４、６のＣ２）に取り付ける。この特定の非限定的な例では、自由端遠隔部分１２ｆは、右側のウィング／ローブ１２の最も内側の巻線／ループから延び、中間ワイヤセグメント１１－１２が、右側のウィング／ローブ１２の最も外側の巻線／ループを、左側ローブ１１の最も内側の巻線／ループに接続し、自由端遠隔部分１１ｆは左側ウイング／ローブ１１の最も外側の巻線／ループから延在する。

各巻線ウィング／ローブ１１、１２の巻線／ループは、巻線／ループの直径に対して降順で、ウィング／ローブ内のそれに隣接配置された巻線／ループに対して徐々に上昇しており、それによって一方のウィング／ローブの最も内側の巻線／ループと他方のウィング／ローブの最も外側の巻線／ループの間を連絡する中間ワイヤセグメントによって接続された２つのドーム型（円錐）の螺旋コイル構造が形成される。固定構造１６およびシールド要素１３は、いくつかの実施形態では、巻線ウィング／ローブをそれらの間の所定の角度（例えば、約１３０°）に傾斜した構成で保持するように構成され、それにより、ウイング／ローブ１１、１２間に治療対象の頭の領域上にコイルアセンブリをフィットさせるのに適した半球状ボリュームを画定している。コイルアセンブリ１０のこの構成により、巻線ウィング／ローブ１１、１２が互いに対してある程度の弾性運動が可能となり、それにより、治療対象の頭蓋骨の形状に適合できる調整可能かつ装着可能なコイル構造が提供される。

１つまたは複数の支持部材１６ａ、１６ｂを使用して、配線アセンブリ１５を巻線ウィング／ローブ１１、１２の上方に取り付け、コイルの作用部分と遠隔部分の間のエアギャップ１６ｇの高さＨ１（例えば、約１．５～２．５ｃｍ）を規定することができる。いくつかの実施形態では、蝶形の電磁コイル１０は、適切なケーブルで外部信号源（例えば、神経刺激装置）に接続できるヘルメット（図１４に示す）に内包される。ヘルメットは、いくつかの実施形態では、コイルの所望の作動温度範囲を維持し過熱を防ぐために、１つまたは複数の入口を介して冷却流体／ガス（例えば、冷却空気）の流れを受け取り、エアギャップ１６ｇを通して、ヘルメットの内側に取り付けられた巻線ウィング／ローブ１１、１２の巻線に沿って、および／またはその間に冷却流体／ガスを流すように構成される。

動作中、巻線ウィング／ローブ１１および１２は、各巻線ウィング／ローブが頭頂骨の上側側面の上に配置されるように、治療対象の頭の上に配置される。電流が信号源（図１４の８３）によって生成され、巻線ウィング／ローブ１１と１２を通過して、特定の内側脳領域に向けられる電磁場を誘導し、それぞれの電場の発生に応じて電気刺激がもたらされる。

図２は、蝶形の電磁コイルアセンブリ１０の背面図であり、ドーム型のウィング／ローブ１１、１２の内側部分へのシールド要素１３の取り付けを示している。図３にも見られるように、シールド要素１３は、２つの十字形の側部シールド１３ａおよび１３ｂを具え、これらはそれぞれ、水平横方向に延びる２本のアームと、垂直上下方向に延びる２本のアームとを有する。各側部シールド１３ａ、１３ｂは、それぞれのドーム型の巻線ウィング／ローブ１１、１２にフィットするように構成され、シールド要素１３の頂部領域１３ｘでそれらの上側アームによって接続されている。複数の穿孔を、側部シールド１３ａ、１３ｂのアームに沿って分布させて、冷却流体／ガスを通過させるようにしてもよい。「Ｖ」字型のストラップシールド１３ｃを、側部シールド１３ａおよび１３ｂの前側アーム間の接続に使用することができる。

図２に見られるように、配線アセンブリ１５は、内部に形成されたそれぞれの通過チャネルを介して前面開口部（１５ｘおよび１５ｙ）と連絡する背面開口部１５ｘ’および１５ｙ’を具える。配線アセンブリ１５は、それぞれの通過チャネルを介して前側開口部（１５ｚ）と連絡し、温度センサ１４への電気的接続のために１以上のワイヤ（図示せず）を通過させるように構成された追加の裏側開口部１５ｚ’を含んでもよい。

図４は、蝶形の電磁コイルアセンブリ１０の分解斜視図であり、上部シェル要素１５ｔ、下部シェル要素１５ｂ、および底部側に形成されその前側から後ろ側にわたされた開放チャネルを有する中間要素１５ｒを含む配線アセンブリ１５の構成要素を示す。一緒に組み立てられると、上部シェル１５ｔは、中間要素１５ｒを間に挟んで下部シェル１５ｂに（例えば、ねじによって）取り付けられ、それにより、中間要素１５ｒに形成された開放チャネルが閉じられ、前面開口部（１５ｘ、１５ｙおよび１５ｚ）および背面の開口部（１５ｘ’、１５ｙ’および１５ｚ’）が形成される。

固定構造１６は、いくつかの実施形態では、ベース部分１６ｅと、当該ベース部分１６ｅから横方向に延びる２つの平らなウィング１６ｗとを具える。ウィング１６ｗは、ベース部分１６ｅに対してわずかに下方に傾斜してもよい。ウィング１６ｗの向きは、巻線ウィング／ローブ１１および１２の間の所望の傾斜角を規定するように構成され得る。平らなウィング１６ｗは、（例えば、ストリップファスナ、ケーブルタイによって）そこに巻線ウィング／ローブの上部領域を取り付けるために利用される貫通孔を具える。いくつかの実施形態では、固定構造１６は、２つの巻線ウィング／ローブ１１および１２の間を接続する中間ワイヤセグメント１１－１２を受けて保持するように構成されたチャネルまたはスリット１６ｃを具える。それらの上方領域における巻線ウィング／ローブ１１と１２の間の距離Ｌ１は、約１．５～２．５ｃｍであり得る。

任意で、そしていくつかの実施形態では好適には、支持部材１６ａおよび１６ｂは、配線アセンブリ１５を巻線ウィング／ローブ１１、１２の後方に取り付けるように構成された傾斜構造を有する。この構成により、コイルアセンブリ１０をヘルメットハウジング／構造体（図示せず）に取り付けたときに、巻線ウィング／ローブ１１および１２が治療対象の頭部中間領域に快適に取り付けることができる。

図５は、いくつかの可能な実施形態による巻線ローブ１１および１２の断面図を示す。ローブの巻線／ループは、同心巻線／ループの２以上の直列接続グループｒｌ、ｒ２、．．．に構成することができ、ここで各グループの巻線／ループは、実質的に同じ直径を有する。いくつかの可能な実施形態では、巻線ローブ１１および１２は楕円の巻線／ループに形成され、２以上の直列接続されたグループｒｌ、ｒ２、．．．の各グループの同心巻線／ループは、実質的に同じ主軸と副軸を有する。この構成では、ループ／巻線の各ウィング／ローブは、２以上の同心の直列接続されたリング／グループで構成され、ここで各リング／グループは２以上のワイヤターンを含み、隣接配置されたリング／グループ間の距離は約０．３～１ｃｍである。この特定の例では、各同心リング／グループｒｌ、ｒ２、．．．は、１対の巻線／ループを具える。

図５、６にあるように、各巻線ウィング／ローブ１１および１２は、最も内側の巻線／ループの１つによって規定される約７～７．５ｃｍの最も内側の直径Ｄｉと、最も外側の巻線／ループの１つによって規定される約１２～１４ｃｍの最も外側の直径Ｄｏとを有し得る。下側領域における巻線ウィング／ローブ１１と１２の間の距離Ｌ２は、約１６～１８ｃｍであり得る。

本出願は、いくつかの実施形態で、識別可能な脳標的を有する多種多様な精神医学的および神経学的状態を治療するために深部経頭蓋磁気刺激（ｄＴＭＳ）を適用するために効果的に使用できる電磁Ｈコイルを提供する。これらのコイルアセンブリは、大鬱病性障害（ＭＤＤ）に苦しむ患者の鬱病エピソード、双極性１（ＢＰ１）または双極性２（ＢＰ２）障害に苦しむ対象の双極性鬱病エピソード、統合失調症に苦しむ患者の陰性症状および認知障害、抗うつ薬の追加としての大鬱病性障害（ＭＤＤ）に苦しむ患者の鬱病エピソード、および／または心的外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）の治療に利用することができる。

図７は、いくつかの可能な実施形態によるＨコイルアセンブリ７０の上側斜視図を示す。Ｈコイルアセンブリ７０は一般に、治療対象の頭にフィットするように構成されたヘルメット構造を形成するように構成され、複数の巻線／ループＤおよびＰと、これらの巻線／ループに構造的安定性を提供するように構成されたシールド要素７３と、固定構造７２を含む補強要素を有する支持構造とを具える。Ｈコイルアセンブリ７０の各巻線／ループＤおよびＰは、作用部分Ａと、当該作用部分Ａの上に実質的に離して配置された高架部分Ｅと、巻線／ループのそれぞれの作用部分と高架部分を電気的に接続する１以上の中間部分Ｍとを具える。巻線／ループの作用部分Ａのワイヤは、治療対象の頭上に柔軟／弾性的にフィットし得る半球形構造を形成するように構成される。中間部分Ｍのワイヤは、高架部分Ｅに向かって垂直上方に延在し、高架部分Ｅのワイヤは、作用部分Ａの上方の平行な横断面を通る。

Ｈコイルアセンブリ７０の巻線／ループのこれらの構造は、中間部分（Ｍ）と高架部分（Ｅ）のワイヤによって生成される電磁場が引き起こす可能性のある干渉を実質的に防止し、それによって巻線／ループの作用部分（Ａ）のワイヤによって生成される電磁場を治療対象の頭の特定の領域に実質的に正確に誘導できるようにする。さらに、巻線／ループの高架部分Ｅを巻線／ループの作用部分Ａから離して配置することにより、Ｈコイルアセンブリ７０の巻線／ループを冷却するために冷却ガスまたは流体（例えば、空気）を流すことができる広い通路が形成される。

任意に、そしていくつかの実施形態では好適には、Ｈコイルアセンブリ７０は、作用部分Ａのワイヤに結合された１つまたは複数の温度センサ７１を具える。この特定の非限定的な例では、単一の温度センサ７１を使用して作用部分Ａの領域の温度を測定しており、ここで巻線／ループのワイヤは互いに交差し、および／または互いに隣接して密に配置されている。このような領域は、巻線／ループＰ、Ｄのワイヤが密集しているため、作用領域Ａの他の領域に比べてより多くの熱を発生することが予想される。

Ｈコイルアセンブリ７０は、作用部分Ａがアセンブリの内側領域を横断するように構成された１つ以上の内側巻線／ループＤと、アセンブリの周辺領域を横断するように構成された１つ以上の周辺巻線／ループＰとを具える。図７に見られるように、周辺巻線／ループＰの前部セクションは、内側部分Ｄの巻線／ループのワイヤセグメントを少なくとも部分的に横切っている。本例では、周辺巻線／ループＰのこれらの前部セクションは上方に弧を描き、内側部分Ｄの巻線／ループのワイヤセグメントの上を通過する。図７にも見られるように、固定構造７２は、内側巻線／ループＤの高架部分Ｅを受けて内部に固定するように構成された２つの前側開口部ｎ１およびｎ２と、周辺巻線／ループＤの高架部分Ｅを受け入れて内部に固定するように構成された２つの側方開口部ｎ３およびｎ４とを具える。

図８は、シールド要素７３の可能な実施形態を概略的に示す。この実施形態では、シールド要素７３は、対象の頭の前側および一方の側方領域を覆うように構成される主シールド本体７３ａと、対象の頭の別の側方領域を覆うように構成される別個の側部シールド７３ｂとを具える。シールド要素７３のシールド部分７３ａおよび７３ｂは、コイルアセンブリ７０の可撓性を高めるため、および電磁コイルの巻回プロセスを容易にするために、別個の要素として作られる。主シールド本体７３ａは、頂部領域７３ｘで互いに接続された２つの逆「Ｔ」字型構造を具え、側部シールド７３ｂは、単一の逆「Ｔ」字型構造を具え、それぞれの逆「Ｔ」字型構造は、湾曲したベースとネックのセクションで構成されている。主シールド本体７３ａは、対象の額の領域に配置するように構成されたベースセクション７３ｆと、当該ベースセクション７３ｆから上向きに弧を描いて、対象の頭の左側領域を覆うように構成されたベース部分７３ｇの下向きに弧を描く「ネック」セクションと頂点７３ｘで合流する「ネック」セクションとを具える。側部シールド７３ｂは、対象の頭の左側領域を覆うように構成されたベースセクション７３ｅと、上方に弧を描くが頂部領域７３ｘに接続しない「ネック」セクションとを具える。シールド要素７３は、巻線／ループのワイヤへ／からの、冷却剤の通過を可能にするように構成された複数の穿孔７３ｎを具える。

図９は、コイルアセンブリ７０の左側面図であり、対象の頭の前側および右側領域を通過する作用部分（Ａ）のワイヤセグメントを示している。いくつかの実施形態では、コイルアセンブリは、７つの周辺巻線／ループＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、およびＰ７（本書ではまとめて周辺巻線／ループＰと呼ばれる）を具え、各周辺巻線／ループＰは異なる直径を規定してコイルアセンブリの半球状構造を形成しており、ここでＰ１は最下部の巻線／ループ、Ｐ７は最上部の巻線／ループとして、これらの巻線はその直径について降順で互いに上下に配置されている。

前部領域において、周辺巻線／ループＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、およびＰ７が上向きに弧を描き、内側巻線／ループＤ１、Ｄ２、．．．（本書ではまとめて内側巻線／ループＤと呼ばれる）の上を通過／交差し、周辺巻線／ループＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、およびＰ６は対象の頭の右側を横切る距離に沿って前頭領域から延在するが、周辺巻線／ループＰ７は、前部領域から上向きに延びて固定構造７２の開口部ｎ２へと湾曲しており、そこで周辺巻線／ループＰを内側巻線／ループＤに直列に接続する。対象の頭の右側後方から、周辺巻線／ループＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６は上向きに延びて、固定構造７２の側方開口部ｎ３内へと湾曲している。

図１０は、コイルアセンブリ７０の右側面図であり、対象の頭の前側および左側の領域を通過する作用部分（Ａ）のワイヤセグメントを示している。図示するように、周辺巻線／ループＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、およびＰ７は、固定構造７２の側方開口部ｎ４から出て曲がり、周辺巻線／ループＰ１は、側方開口部ｎ４の下にある追加の側方開口部ｎ５から出て曲がっている。周辺巻線／ループＰ１の自由端は、追加の側方開口部ｎ５を介して固定構造７２に導入され、固定構造７２の内側の距離を斜めに横切り、正面開口部ｎ６を介して出て、そこから曲がって正面開口部ｎ７を介して固定構造７２に戻り、コネクタ要素（図１１のＣ２）に電気的に接続される。周辺巻線／ループＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、およびＰ７は、それぞれの側方開口部から対象の頭部の後方左側に向かって下向きに延び、そこから対象の頭の左側を横切る距離だけ延びる。対象の頭の前部領域において、周辺巻線／ループＰは、内側巻線／ループＤの上／それを横切って上向きに弧を描く。

いくつかの実施形態では、コイルアセンブリ７０は、５つの内側巻線／ループＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、およびＤ５を具え、Ｄ１は最も下の内側巻線／ループであり、Ｄ５は最も上の内側巻線／ループである。内側巻線／ループＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、およびＤ５は、それによって規定される半球状構造の直径における降順で、互いに上下に配置される。図１０に見られるように、内側巻線／ループＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、およびＤ５の部分は、対象の頭の左上領域を横断する距離に沿って延びる。この構成により、対象の頭の左側は、周辺ループＰと内側ループＤのワイヤセグメントで実質的に覆われる。より具体的には、対象の頭の左側の下部領域は、周辺巻線／ループＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、およびＰ７で覆われ、対象の頭の左側の上部領域は、内側の巻線／ループＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、およびＤ５で覆われる。

図１１は、固定構造（７２）およびシールド要素（７３）を含まないＨコイルアセンブリ７０の背面斜視図であり、固定構造（７２）の内側に配置された異なる巻線／ループおよびコネクタ要素Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を示す。図示のように、周辺巻線／ループＰ１の自由遠隔端部分は、（固定構造７２内で）コネクタ要素Ｃ２に接続され、内側巻線／ループＤ５は、（固定構造７２内で）コネクタ要素Ｃ１に接続されている。追加のコネクタ要素Ｃ３は、ワイヤを温度センサ（７１）に接続するために使用される。固定構造（７２）は、いくつかの実施形態では、いくつかの平行な横断面でワイヤの通過を提供するように構成される。上層の横断面では、周辺巻線／ループＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、およびＰ７の高架部分のワイヤが、実質的に整列かつ互いに平行に通され、中央の横断面では内側巻線／ループＤ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５の高架部分のワイヤが、円弧状の折り畳まれた形で通され、下部の横断平面では周辺巻線／ループＰ１の自由遠隔端部のワイヤ部分がコネクタ要素Ｃ２と接続するために斜めに渡されており、ここでコネクタ要素Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３は、固定構造（７２）の下側横断平面の下に配置される。したがって、この構成により、通るワイヤを異なる平面方向に配置することにより、異なる横断面を通るワイヤ間の磁気結合が低減される。

いくつかの実施形態では、コイルアセンブリ７０は、作用部分が対象の頭の上部内側領域を横断するように構成される１つまたは複数の上部内側巻線／ループと、作用部分が対象の頭部の下部内側領域を横断するように構成される１つまたは複数の下部内側巻線／ループとを具える。この特定の非限定的な実施形態では、３つの下部内側巻線／ループＤ１、Ｄ２およびＤ３、および２つの上部内側巻線／ループＤ４およびＤ５がある。下部内側巻線／ループＤ１、Ｄ２、Ｄ３の前部セグメントは、対象の額の領域を通るように構成され、上部内側巻線／ループＤ４、Ｄ５の前部セグメントは、下部内側巻線／ループＤ１、Ｄ２およびＤ３の上を約２．５～３ｃｍの距離Ｈ２で通過する。

最も下の周辺巻線／ループＰ１によって画定される直径ｄ１は、さまざまなサイズの頭にコイルアセンブリを柔軟に取り付けられるように構成し得る。いくつかの実施形態では、最も下の周辺巻線／ループＰ１の直径ｄ１は、約１０～１３ｃｍである。この構成により、周辺巻線／ループＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、およびＰ７の高さのあるワイヤの距離ｄ４は約１１～１３ｃｍであり、巻線／ループの高さのある部分の高さＨ１は約８～１０ｃｍにすることができる。

図１２は、シールド要素（７３）なしであるが固定構造（７２）を有するＨコイルアセンブリ７０の背面斜視図であり、固定構造７２へのケーブル（図示せず）配線のためのアクセスを提供するように構成された４つの背面開口部１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄを示す。背面開口部１ａは、コネクタ要素Ｃ３へのアクセスを提供するように構成され、温度センサの場合、背面開口部１ｃは、コネクタ要素Ｃ１へのアクセスを提供するように構成され、背面開口部１ｂは、コネクタ要素Ｃ２へのアクセスを提供するように構成される。ループの高架部分を作用部分から離して配置すると、約３～４ｃｍのエアギャップＨ３が形成され、これをループの作用部分への／からの冷却剤のストリーミングに有利に使用でき、それによって過熱を防ぐための温度制御技術が利用可能になる。

いくつかの実施形態では、シャムコイル（図示せず）が、例えばヘルメット内部の主たる電磁Ｈコイルのワイヤに上に隣接して配置される。シャムコイルは、活性化した電磁Ｈコイルによって生成されるのと同様の音響アーチファクトを生成するように構成されているが、実際の脳刺激には影響を与えない。そのような実施形態において、後部開口部１ｄは、シャムコイルの電力接続（図示せず）へのアクセスを提供するように構成される。このセットアップは、いくつかの実施形態では、二重盲検プラセボ対照（ＤＢＰＣ）臨床試験に使用される。そのような試行において、システムは、治療対象とオペレーターの両方がシステムが実施する治療モードを十分に知らされないまま、治療対象の一意の識別トークン（例えば、磁気カード）に基づいて、主電磁コイルまたはシャムコイルのいずれかを刺激装置に選択的に接続するように構成することができる。

図１３は、いくつかの可能な実施形態の固定構造７２の分解斜視図である。この実施形態では、固定構造７２は、それぞれ上部および下部のシェル要素７２ｆ、７２ａと、上部および下部シェル要素７２ｆおよび７２ａの間に互いに上下に配置された第１および第２の中間要素７２ｃおよび７２ｂとを具える。上部シェル要素７２ｆは、側方開口部ｎ３およびｎ４と、それらの間を通り周辺巻線／ループの高架部分を保持するように構成された細長いチャネルとを構築するように構成される。仕切り要素７２ｅを、いくつかの実施形態では、シェル要素７２ｆ内で巻線と金属ねじの間を電気的に絶縁するために、周辺巻線／ループの遠隔部分のワイヤセグメントの上であって上部シェル要素７２ｆの下に位置する絶縁層として利用することができる。いくつかの実施形態では、これらの金属ねじは、コイルアセンブリをヘルメット構造体に連結するためにも使用される。

第１の中間要素７２ｃは、上部シェル要素７２ｆに連結するように構成され、それによって２つの正面開口部ｎ１およびｎ２を画定する。第１の中間要素７２ｃは、それぞれが内側巻線／ループの高架部分のワイヤセグメントを保持するように構成された複数の弧状チャネルｅ１、ｅ２、ｅ３、およびｅ４を具える。弧状チャネルｅｌ、ｅ２、ｅ３、ｅ４の内側に保持された、内側巻線／ループの高架部分のワイヤセグメント上に配置された仕切り要素７２ｄを用いて、内側巻線／ループおよび周辺巻線／ループの高架部分間を分離／絶縁することができる。

第１の中間部分７２ｃの底面、および第２の中間部分７２ｂの上面は、それぞれ、対角チャネルＬを構築するために使用される対角スリットと、第１と第２の中間部分が互いに取り付けられたときに周辺巻線／ループＰ１の自由端遠隔部分の通過に使用される正面開口部ｎ６とを具える。第２の中間部分７２ｂは、その底部側に形成され、コネクタ要素を保持するように構成された、前側から後側まで貫通する複数の開放チャネルを具える。底部シェル要素７２ａは、第２の中間要素７２ｂに取り付けられたときに、正面開口部１ａ’、ｎ７、ｎ８、１ｄ’を構築し、第２の中間要素７２ｂの底面に形成された開放チャネルを閉じるように構成される。第２の中間部分７２ｂを通る開放チャネルは、正面開口部１ａ’、ｎ７、ｎ８および１ｄ’と、それぞれの後側開口部（１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄ）との間を連絡する。

図１４は、いくつかの可能な実施形態による脳刺激システム８０を概略的に示す。脳刺激システム８０は、治療対象８７の頭の領域を覆うように構成されたコイルアセンブリ８４と、コイルアセンブリ８４を電気信号で駆動して、対象８７の頭の内部に電磁場を誘導するように構成された信号発生器（例えば、神経刺激装置）８３と、冷却剤をコイルアセンブリ８４に流すように構成された電気ポンプ８２と、ポンプ８２および信号発生器８３を動作させるように構成され動作可能な制御ユニット８１とを具える。コイルアセンブリ８４は、対象８７の頭の領域を覆って電磁場を誘導するように構成された作用コイル部分８４ａと、作用コイル部分８４ａから比較的離して配置された高架コイル部分８４ｅと、コイルアセンブリ８４の巻線／ループの一部を取り囲んで保持しながら、コイルアセンブリ８４の幾何学的寸法を調整し、治療対象８７の頭の領域にフィットさせることができるように巻線／ループの他の部分の弾性移動を可能にする支持構造８４ｓとを具える。支持構造８４ｓはさらに、高架コイル部分８４ｅを作用コイル部分８４ａから／上方に所定の距離で支持し、それによって生成される電磁場が作用コイル部分８４ａによって生成される電磁場と干渉するのを防ぎ、作用および高架コイル部分８４ａおよび８４ｅ間のエアギャップ８４ｇを維持し、ポンプ８２から冷却剤（例えば、冷却ガス／流体）を流してコイルアセンブリ８４を冷却するように構成される。支持構造８４ｓは、いくつかの実施形態では、上述の固定構造および／または配線アセンブリ／構造を具える。

コイルアセンブリ８４は、対象８７の頭上にフィットするように構成された装着可能な構造体（例えば、ヘルメット）８５の内側に封入することができる。装着可能な構造体８５は、電気信号および冷却媒体をコイルアセンブリ８４と通信するように構成されたケーブルアセンブリ８５ｂを具える。ケーブルアセンブリ８５ｂは、ポンプ８２からコイルアセンブリ８４に冷却媒体を流すように構成された流体導管８２ｉと、コイルアセンブリ８４を操作するための信号発生器８３からの電気信号といった電気信号をコイルアセンブリ８４と通信するための様々な導電体８３ｗを具える。いくつかの実施形態では、コイルアセンブリ８４は、動作コイル部分８４ａに関連する少なくとも１つの特性または状態を測定し、それを示す信号／データ８６ｚを生成するように構成されたセンサデバイス８６を具える。したがって、ケーブルアセンブリ８５ｂの導電体８３ｗはまた、信号／データ８６ｚをセンサデバイス８６から制御ユニット８１に伝達することができる。任意で、しかしいくつかの実施形態では好適には、センサデバイス８６は、作用コイル部分８４ａの巻線／ループの温度を測定するように構成された少なくとも１つの温度センサを具える。

制御ユニット８１は、コイルアセンブリ８４を動作させるための１つ以上のプログラムモジュール８１ｄを実行するように構成され、動作可能な１つ以上のプロセッサ８１ｐおよびメモリ８１ｍを具える。制御ユニット８１は、センサデバイス８６からの測定信号／データ８６ｚを処理し、測定信号／データ８６ｚに基づいて特定の速度で導管８２ｉを通して冷却媒体を流すようにポンプ８２を作動させるための制御信号８２ｃを生成し、および／または、信号発生器８３を操作して、コイルアセンブリに供給される電気信号を生成して治療対象８７の頭の内部に電磁場を誘導するように制御信号８３ｃを生成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、対象８７の頭に取り付けられた１つまたは複数のセンサ要素（例えば、ＥＥＧ電極）８７ｅを使用して、対象の脳の電気的活動を測定し、それを示す信号／データ８７ｚを生成する。制御ユニット８１は、センサ要素８７ｅによって生成された信号／データ８７ｚおよびそれに応答して生成された制御信号８２ｃを処理し、それに応じて信号発生器８３によって生成された信号を調整するように構成することができる。

図示されている構成要素と部品の向きに関する上、下、前、後、右、左など用語および類似の形容詞は、これらの図が紙に配置された様式を指し、これらが実際の用途で使用される向きに限定されるものではない。

本出願は上述し、関連する図に示すように、例えば、ｄＴＭＳ／深部ｒＴＭＳ処置を用いて、その頭部領域内に電磁場を誘導することにより対象を治療するために利用可能な電磁コイル構成を提供する。本発明の特定の実施形態を説明したが、当業者は、特に前述の教示に照らして変更を加えることができ、本発明はそれに限定されないことを理解されたい。当業者には理解されるように、本発明は、特許請求の範囲を超えることなく、上記のものからの複数の技術を使用して、非常に様々な方法で実施することができる。

Claims (39)

1. 治療対象の頭の領域の内部に電磁場を誘導するための電磁コイルアセンブリにおいて、
   作用コイル部分と高架コイル部分とを規定するように構成された複数の巻線であって、前記作用コイル部分が、中間ワイヤによって電気接続された２つのドーム型コイル構造を有するとともに、治療対象の頭に近接配置して治療対象の頭の領域にフィットして電磁場を治療対象の頭の中へ誘導する半球ボリュームを規定するように構成され、前記高架コイル部分が、前記作用コイル部分の上端から上方に８～１０ｃｍの距離を空けて設けられており、これよって生成された電磁場が、治療対象の頭の上方に生成されて、前記電磁コイルアセンブリの作用コイル部分によって生成された電磁場と干渉することを防ぐことにより、前記作用コイル部分によって生成される電磁場を、治療対象の頭の所望の内部領域に向けるように構成されている複数の巻線と、
   前記コイルアセンブリの前記複数の巻線の少なくとも一部を囲んで固定するように構成された支持構造であって、当該支持構造によって保持されていない前記複数の巻線の他の部分の弾性移動を可能にすることにより、治療対象の頭の領域にフィットするように前記電磁コイルアセンブリのサイズ調整を可能にするように構成され、前記支持構造が前記２つのドーム型コイル構造の上方セクションに取り付けられていることにより、前記２つのドーム型コイル構造における一方の他方に対する弾性移動が可能となる支持構造と、
   前記支持構造に形成されたエアギャップであって、前記作用コイル部分の巻線に沿って、またはその間に冷却媒体を流すために、前記作用コイル部分と前記高架コイル部分との間の開放通路を維持するエアギャップとを具えることを特徴とする電磁コイルアセンブリ。
2. 前記電磁コイルアセンブリが、７～１０ｍｍ ^２ の範囲の断面積、５００～８００ｃｍの範囲の長さ、および０．０１～０．０４オームの範囲の総電気抵抗を有するワイヤから作製される、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
3. 前記電磁コイルアセンブリの前記複数の巻線のインダクタンスが１３～２０μＨの範囲である、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
4. 前記作用コイル部分の巻線が、前記電磁コイルアセンブリの中心から０．５～３ｃｍの範囲の距離において、治療対象の頭の内側で、０．０５～２テスラの範囲の電磁場を生成し、１００～２００Ｖ／ｍの範囲の電場を確立するように構成され動作可能である、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
5. 前記支持構造が、前記２つのドーム型コイル構造の上方に配置された配線アセンブリを有し、前記配線アセンブリが、前記高架コイル部分を受け入れて保持することにより、前記高架コイル部分と前記ドーム型コイル構造との間に前記エアギャップを規定するように構成され、前記エアギャップは前記２つのドーム型コイル構造を冷却するための冷却媒体を通すように構成されている、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
6. ２つの前記ドーム型コイル構造の少なくとも一方に結合された１以上の温度センサをさらに備える、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
7. ２つの前記ドーム型コイル構造のそれぞれが、最も内側のループ、最も外側のループ、および前記最も内側のループと最も外側のループとの間で螺旋状に延びる少なくとも１つのワイヤセグメントを含む、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
8. 前記中間ワイヤは、２つの前記ドーム型コイル構造のうちの一方の最も内側のループと他方のドーム型コイル構造の最も外側のループとの間を接続するように構成されている、請求項７に記載の電磁コイルアセンブリ。
9. 前記最も内側のループの直径が７～７．５ｃｍの範囲である、請求項７に記載の電磁コイルアセンブリ。
10. 前記最も外側のループの直径が１２～１４ｃｍの範囲である、請求項７に記載の電磁コイルアセンブリ。
11. ２つの前記ドーム型コイル構造のそれぞれが同心ループのグループを含み、各ループは同じ直径を有する２以上の同心巻線を含む、請求項７に記載の電磁コイルアセンブリ。
12. 隣接配置された同心ループのグループ間の間隔は、０．３～１ｃｍの範囲である、請求項１１に記載の電磁コイルアセンブリ。
13. ２つの前記ドーム型コイル構造のループが楕円形状を有し、最も内側のループの長軸および短軸がそれぞれ６．５～７．５ｃｍおよび７．５～９ｃｍの範囲であり、最も外側のループの長軸および短軸がそれぞれ１１～１３ｃｍおよび１３～１５ｃｍの範囲である、請求項７に記載の電磁コイルアセンブリ。
14. 前記支持構造が、前記ドーム型コイル構造の上部を保持して固定するとともに、前記ドーム型コイル構造間の角度を１２０°～１４０°の範囲に維持するように構成された固定構造を具える、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
15. ２つの前記ドーム型コイル構造の前記上方セクション間の距離が、１．５～２．５ｃｍの範囲である、請求項１４に記載の電磁コイルアセンブリ。
16. ２つの前記ドーム型コイル構造の下部セクション間の距離が１６～１８ｃｍの範囲である、請求項１４に記載の電磁コイルアセンブリ。
17. 前記支持構造は、２つの前記ドーム型コイル構造の上方に配置された配線アセンブリを有し、前記支持構造は、前記配線センブリを前記固定構造に取り付け、かつその間に前記エアギャップを維持するように構成された１以上の支持部材を具え、前記１以上の支持部材は、電磁場の干渉を防止するために、前記配線アセンブリを２つの前記ドーム型コイル構造の後方に取り付けるように構成された傾斜構成を有する、請求項１４に記載の電磁コイルアセンブリ。
18. ヘルメット構造の内側に取り付けられるように構成された、請求項１に記載の電磁コイルアセンブリ。
19. 治療対象の頭の領域に電磁場を誘導するための電磁コイルアセンブリにおいて、
    作用コイル部分と高架コイル部分とを規定する複数の巻線であって、前記作用コイル部分が、治療対象の頭に近接配置して電磁場を治療対象の頭の中へ誘導するように構成され、前記高架コイル部分が、前記作用コイル部分の上端から上方に８～１０ｃｍの距離を空けて設けられており、これよって生成された電磁場が、治療対象の頭の上方に生成されて、前記電磁コイルアセンブリの作用コイル部分によって生成された電磁場と干渉することを防ぐことにより、前記作用コイル部分によって生成される電磁場を、治療対象の頭の所望の内部領域に向けるように構成されている複数の巻線と、
    前記作用コイル部分を、当該作用コイル部分から離れた横水平面を通る前記高架コイル部分に電気的に接続する中間コイル部分と、
    前記電磁コイルアセンブリの前記複数の巻線の少なくとも一部を囲んで固定するように構成された支持構造であって、当該支持構造によって保持されていない前記複数の巻線の他の部分の弾性移動を可能にすることにより、治療対象の頭の領域にフィットするように前記電磁コイルアセンブリのサイズ調整を可能にするように構成された支持構造と、
    前記支持構造に形成されたエアギャップであって、前記作用コイル部分の巻線に沿って、またはその間に冷却媒体を流すために、前記作用コイル部分と離れたコイル部分との間の開放通路を維持するエアギャップと、を具え、
    前記電磁コイルアセンブリが、前記中間コイル部分および前記高架コイル部分の内に一部を有する１つまたは複数の内側ループであって、当該１つまたは複数の内側ループにおける前記作用コイル部分が前記対象の頭の内側領域を横断するように構成されている内側ループと、前記作用コイル部分、前記中間コイル部分および前記高架コイル部分の内に一部を有する１つまたは複数の周辺ループであって、当該１つまたは複数の周辺ループにおける前記作用コイル部分が、前記対象の頭の周辺領域を横断することにより前記１つまたは複数の内側ループの一部を少なくとも部分的に横切るように構成された周辺ループと、を具え、
    前記支持構造は、第１の横断面における前記１つまたは複数の周辺ループの高架部分と、前記第１の横断面に平行な第２の横断面における前記１つまたは複数の内側ループの高架部分とを保持し固定し、一方で、前記ループの中間コイル部分と作用コイル部分の弾性運動が可能になるように構成されていることを特徴とする電磁コイルアセンブリ。
20. 前記第１の横断面は、前記第２の横断面の上に配置され、前記第１の横断面を通る前記１つまたは複数の周辺ループの高架部分は、前記治療対象の前頭面に平行である、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
21. 前記１つまたは複数の内側ループのそれぞれの高架部分が弧状である、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
22. 前記１つまたは複数の内側ループが、前記作用コイル部分、前記中間コイル部分および前記高架コイル部分の内に一部を有する１または複数の上部内側ループであって、当該１または複数の上部中間ループにおける前記作用コイル部分が前記対象の頭の上部内側領域を横断するように構成された上部内側ループと、前記作用コイル部分、前記中間コイル部分および前記高架コイル部分の内に一部を有する１または複数の下部内側ループであって、当該１または複数の下部内側ループにおける前記作用コイル部分が前記対象の頭の下部内側領域を横断するように構成された下部内側ループと、を含む請求項２１に記載の電磁コイルアセンブリ。
23. 前記１または複数の上部内側ループおよび前記１または複数の下部内側ループのそれぞれの高架部分が弧状であり、前記１または複数の上部内側ループの弧状の高架部分が、前記１または複数の下部内側ループの弧状の高架部分に少なくとも部分的に収容される、請求項２２に記載の電磁コイルアセンブリ。
24. 前記支持構造が、前記１つまたは複数の周辺ループの高架部分を収容するように構成された細長いチャネルによって接続された２つの側方開口部と、前記細長いチャネルの下を通る複数の弧状チャネルによって接続され１つまたは複数の前記上部内側ループおよび下部内側ループの高架部分を収容するように構成された２つの正面開口部とを含む固定構造を具える、請求項２３に記載の電磁コイルアセンブリ。
25. 前記１つまたは複数の周辺ループ、前記１つまたは複数の下部内側ループ、および前記１つまたは複数の上部内側ループにおける作用コイル部分のワイヤセグメントが、前記対象の頭の側方領域を通過するように構成される、請求項２２に記載の電磁コイルアセンブリ。
26. 前記１つまたは複数の周辺ループ、前記１つまたは複数の下部内側ループ、および前記１つまたは複数の上部内側ループは、各ループによって規定される直径に関して降順で上下に配置される、請求項２５に記載の電磁コイルアセンブリ。
27. 前記対象の頭の側方領域を通過するように構成されたワイヤセグメントは、前記１つまたは複数の周辺ループのワイヤセグメントが前記１つまたは複数の下部内側ループのワイヤセグメントの下に位置し、前記１つまたは複数の下部内側ループが前記１つまたは複数の上部内側ループのワイヤセグメントの下に位置するように構成される、請求項２６に記載の電磁コイルアセンブリ。
28. ７つの周辺ループおよび２つの上部内側ループを具える、請求項２２に記載の電磁コイルアセンブリ。
29. 前記１つまたは複数の内側ループおよび前記１つまたは複数の周辺ループのワイヤの断面積が７～１０ｍｍ^２の範囲であり、前記１つまたは複数の内側ループおよび前記１つまたは複数の周辺ループのワイヤが、７００～８００ｃｍの範囲の長さを有する連続するワイヤであり、前記電磁コイルアセンブリの電気抵抗は０．０１～０．０２オームの範囲である、請求項１９に記載の電磁コイルアセンブリ。
30. 前記コイルアセンブリのインダクタンスが１９．４～１９．６μＨの範囲であり、前記１つまたは複数の内側ループおよび前記１つまたは複数の周辺ループの作用コイル部分が、前記対象の頭の内側深部で０．４～３．２テスラの範囲の磁場を生成するように構成される、請求項２９に記載の電磁コイルアセンブリ。
31. 前記１つまたは複数の内側ループおよび前記１つまたは複数の周辺ループの作用コイル部分が、１００～２００Ｖ／ｍの範囲の電界を誘導するように構成されている、請求項３０に記載の電磁コイルアセンブリ。
32. 経頭蓋磁気刺激を適用するためのヘルメットにおいて：
    ウェアラブルなヘルメット構造と；
    前記ヘルメット構造の内側に封入された電磁コイルアセンブリであって、治療対象の頭に近接配置され電磁場を誘導するように構成された作用コイル部分と、前記作用コイル部分の上端から上方に８～１０ｃｍの距離を空けて設けられた高架コイル部分であって、これにより生成される電磁場が治療対象の頭の上方に生成されて、前記電磁コイルアセンブリの作用コイル部分によって生成される電磁場と干渉することを防ぐことにより、前記作用コイル部分によって生成される電磁場を前記治療対象の頭の所望の内側領域に向けるように構成された高架コイル部分と、を規定する複数の巻線を含む電磁コイルアセンブリと；
    前記コイルアセンブリの複数の巻線の少なくとも一部を囲んで固定するように構成された支持構造であって、当該支持構造によって保持されていない前記複数の巻線の他の部分の弾性運動を可能にすることにより、治療対象の頭の領域にフィットするように前記電磁コイルアセンブリのサイズ調整を実現する支持構造と；
    前記支持構造に形成されたエアギャップであって、前記作用コイル部分の巻線に沿ってまたはその間に冷却媒体を流すために、前記作用コイル部分と前記高架コイル部分との間の開放通路を維持するエアギャップと；
    前記冷却媒体を受け取り、前記コイルアセンブリの巻線に沿って、およびその間に流すように構成された少なくとも１つの空気入口と；を具えることを特徴とするヘルメット。
33. 前記作用コイル部分によって生成される熱を吸収する領域で、前記コイルアセンブリの１または複数のワイヤに結合された１または複数の温度センサをさらに具える、請求項３２に記載のヘルメット。
34. 前記電磁コイルアセンブリが、７～１０ｍｍ ^２ の範囲の断面積、５００～８００ｃｍの範囲の長さ、および０．０１～０．０４オームの範囲の総電気抵抗を有するワイヤから作製される、請求項３２に記載のヘルメット。
35. 前記コイルアセンブリの複数の巻線のインダクタンスが１３～２０ｍＨの範囲である、請求項３２に記載のヘルメット。
36. 前記作用コイル部分は、前記電磁コイルアセンブリの中心から０．５～３ｃｍの範囲の距離において、治療対象の頭の内側で０．０５～２テスラの範囲の電磁場を生成し、１００～２００Ｖ／ｍの範囲の電場を確立するように構成され動作可能である、請求項３２に記載のヘルメット。
37. 前記電磁コイルアセンブリが、前記作用コイル部分と前記高架コイル部分との間の前記エアギャップを維持しながら、前記作用コイル部分と前記高架コイル部分との間を電気的に接続する中間部分を具える、請求項３２に記載のヘルメット。
38. 脳刺激システムであって、請求項３２に記載の経頭蓋磁気刺激を適用するためのヘルメットと、対象の頭の内側に電磁場を誘導するためにコイルアセンブリを駆動するように構成された信号発生器と、前記冷却媒体をコイルアセンブリに流すように構成された電気ポンプと、前記作用コイル部分に関連する少なくとも１つの特性または状態を測定し、それを示す測定データを生成するように構成されたセンサデバイスと、前記測定データに少なくとも部分的に基づいて、前記ポンプおよび信号発生器を動作させるための信号を生成するように構成され動作可能である制御ユニットと、を具えることを特徴とするシステム。
39. 対象の脳の電気的活動を測定し、それを示す測定された脳波データを生成するために対象の頭に取り付け可能な１つまたは複数のセンサ要素を具え、前記制御ユニットは、前記脳波データを処理し、前記信号発生器によって生成される活性化信号を調整するための制御信号を生成するように構成され動作可能である、請求項３８に記載の脳刺激システム。

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