JP7269010B2

JP7269010B2 - 脳に刺激を与えるための方法およびシステム

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Publication number: JP7269010B2
Application number: JP2018546406A
Authority: JP
Inventors: ハンベリーリチャード
Original assignee: Sana Health Inc
Current assignee: Sana Health Inc
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2023-05-08
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Also published as: US11141559B2; WO2017091758A1; US20200391000A1; CA3029198A1; EP3653111B1; EA201891224A1; CN109152524A; KR102349466B1; US20230173222A1; US20190321584A1; EA035285B1; US20170143935A1; US11701487B2; AU2016359154A2; US20200390999A1; KR20180103857A; EP3380000A4; BR112018010286A2; AU2016359154A1; AU2020264336B2

Description

本開示は、医療用の装置および方法に関する。詳細には、本開示は、被験者に刺激を与えて、様々な神経の障害もしくは症状を治療し、かつ／または活動能力強化をもたらすことに関する。

様々な障害を治療するために感覚刺激が印加されてきた。たとえば、バイノーラルビートを印加して様々な精神状態を誘起して、睡眠、リラクセーション、瞑想、創造性、および他の望ましい精神状態を促してきた。聴覚刺激と視覚刺激との組合せも印加して、このような精神状態を促してきた。しかし、このような療法の適用は、多くの環境において理想的とは言えない状態であった。刺激を与える装置は、かさばり、高価で、一般に入手しにくく、広範囲にわたって使用するには重要な有効性閾値未満となることがあり、通常、人口の一部のみを支援する。ユーザは、寝室または飛行機のキャビンで寝ようとするときなど、多くの環境においてこのような機器を使用することが困難であると分かり得る。

様々な神経の障害および症状を治療するのに、多くの場合、感覚刺激の代わりに医薬品および／またはサプリメントがしばしば使用される。しかし、医薬品の使用は、多くの環境において理想的とは言えないことがある。多くの場合、医薬品は高価であり、患者コンプライアンスに依存しており、医療専門家からの処方箋を必要とする場合がある。医薬品は、一般集団のうち、理想的とは言えないわずかな部分にのみ有効となる場合がある。たとえば、不眠症を治療するには、メラトニンおよびゾルピデム（たとえば、Ａｍｂｉｅｎ（商標））など、医薬品およびサプリメントの有効性は疑わしい。医薬品は、望ましくない副作用を引き起こす場合が多い。たとえば、不眠症を治療する医薬品によっては、一定範囲の深い睡眠が不足すること、および死亡率が上昇することにつながる場合がある。

少なくともこうした理由から、前述の問題の少なくとも一部を克服する、神経障害および他の症状を治療するための改善された方法およびシステムが望まれる。

本開示は、たとえば、様々な神経の障害または症状を治療するために被験者に刺激を与えるように使用され得る医療用の装置および方法に関し、この与えられる刺激には、聴覚刺激、視覚刺激、または触覚刺激の１つまたは複数が含まれ得る。こうした装置および方法を用いて治療することのできる神経障害の例には、不眠症、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、これだけに限定されないが、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、軽度外傷性脳損傷（ｍＴＢＩ）を含む脳損傷、またはいくつかの例を挙げると、発作、うつ、心配、気分障害、人格障害、摂食障害、精神障害、および平衡障害から生じる脳の酸素欠乏による損傷が含まれ得るが、これだけに限定されない。別法としてまたは組み合わせて、本明細書に記載の医療用の装置および方法によって与えられる刺激は、神経可塑性、運動技能、調整、反応時間、覚醒、エネルギー、作業記憶、気分、および幸福感を改善することを含むが、これだけに限定されない認知上の利点および／または機能強化をもたらすことができる。

実施形態によっては、睡眠を誘導するためにベッドなどで使用者によって快適に着用され得るヘッドセットまたは安眠マスクの着用者に刺激を与えてもよい。ウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスクは、スマートフォンなどのユーザのパーソナルコンピューティング装置によって動作され得、治療のための制御アプリケーションまたは「アプリ」がこれらにダウンロードされてアクティブになっている。このウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスクは、触覚刺激を同時に与えることができ、およびこの触覚刺激は、聴覚刺激を同時に与えることのできる骨伝導トランスデューサから与えられ得る。様々なユーザ応答を誘発するための刺激の様々なパターンも開示される。

実施形態によっては、１つもしくは複数の周波数または１つもしくは複数の周波数範囲での視覚刺激、聴覚刺激、または触覚刺激として、装置のユーザによって知覚できる出力を生成する装置が提供される。実施形態によっては、この刺激は、デルタ波（１．０～３．０Ｈｚ）、シータ波（３．０～７．０Ｈｚ）、アルファ波（７．０～１２Ｈｚ）、ベータ波（１２～３８Ｈｚ）、およびガンマ波（３８～４２Ｈｚ）と一般に認められている、脳内における１つまたは複数の周波数での電気活動を誘起するものと考えられている周波数でオン／オフしてもよい。

したがって、たとえば、一実施形態の装置は、一連のアルファ波、シータ波、およびデルタ波など、連続周波数での刺激として、装置のユーザが知覚できる出力を生成する。実施形態によっては、刺激は、協調した聴覚刺激および視覚刺激であり、先に挙げた範囲のそれぞれにおける光パルスおよび音パルスに左右の眼および耳を曝す。一例として、協調刺激は、１）両眼および両耳を同時に刺激してもよく、２）左の眼および耳を同時に刺激し、これに続いて右の眼および耳を同時に刺激してもよく、３）両眼を同時に刺激し、これに続いて両耳を同時に刺激してもよく、または４）右眼および左耳を同時に刺激し、これに続いて左眼および右眼を同時に刺激してもよい。それぞれの場合、刺激は、たとえば、アルファ波の範囲、これに続いてシータ波の範囲、さらに続いてデルタ波の範囲で順次刺激することを含んでもよい。この刺激は、１分間～１時間にわたって継続することができる。

ユーザに刺激を与える方法を提供することが一態様である。この方法は、ユーザによって着用されるヘッドセットを提供するステップと、ヘッドセットを用いて、ユーザの左眼に左の視覚刺激パターンを印加するステップと、ヘッドセットを用いて、ユーザの右眼に右の視覚刺激パターンを印加するステップと、ヘッドセットを用いて、ユーザの頭部の左側に左の聴覚刺激パターンを印加するステップと、ヘッドセットを用いて、頭部の右側に右の聴覚刺激パターンを印加するステップとを含む。この左の視覚刺激パターン、右の視覚刺激パターン、左の聴覚刺激パターン、および右の聴覚刺激パターンの印加は互いに調整される。

ユーザに刺激を与える方法を使用して神経の疾患もしくは症状を治療するか、または活動能力強化をもたらす方法を提供することが別の態様である。この方法は、ユーザによって着用されるヘッドセットを提供するステップと、ヘッドセットを用いて、ユーザの左眼に左の視覚刺激パターンを印加するステップと、ヘッドセットを用いて、ユーザの右眼に右の視覚刺激パターンを印加するステップと、ヘッドセットを用いて、ユーザの頭部の左側に左の聴覚刺激パターンを印加するステップと、ヘッドセットを用いて、頭部の右側に右の聴覚刺激パターンを印加するステップとを含む。この左の視覚刺激パターン、右の視覚刺激パターン、左の聴覚刺激パターン、および右の聴覚刺激パターンの印加は互いに調整される。

ユーザに刺激を与える装置を提供することが一態様である。この装置は、ユーザの頭部に着用されるように構成されたフレームと、左の視覚刺激パターンを生成するように構成された左の光源と、右の視覚刺激パターンを生成するように構成された右の光源と、左の聴覚刺激パターンを生成するように構成された左の音源と、右の聴覚刺激パターンを生成するように構成された右の音源と、左の光源、右の光源、左の音源、および右の音源に結合された制御装置とを備える。左の視覚刺激パターン、右の視覚刺激パターン、左の聴覚刺激パターン、および右の聴覚刺激パターンの印加は、互いに独立して制御されるが、制御装置によって互いに調整される。

ユーザに刺激を与える方法を提供することがさらに別の態様であり、この方法は、第１の時間間隔において、ユーザの左眼への左側の光刺激、ユーザの右眼への右側の光刺激、ユーザの左側への左側の聴覚刺激、およびユーザの右側への右側の聴覚刺激を同時に与えるステップと、第２の時間間隔において、左側の光刺激および左側の聴覚刺激を与えることと、右側の光刺激および右側の聴覚刺激を与えることを交互に繰り返すステップと、第３の時間間隔において、左側および右側の光刺激を与えることと、左側および右側の聴覚刺激を与えることを交互に繰り返すステップと、第４の時間間隔において、左側の光刺激および右側の聴覚刺激を与えることと、右側の光刺激および左側の聴覚刺激を与えることを交互に繰り返すステップとを含む。

第１の時間間隔において、ユーザの左眼への左側の光刺激、ユーザの右眼への右側の光刺激、ユーザの左側への左側の聴覚刺激、およびユーザの右側への右側の聴覚刺激を同時に与え、第２の時間間隔において、左側の光刺激および左側の聴覚刺激を与えることと、右側の光刺激および右側の聴覚刺激を与えることとを交互に繰り返し、第３の時間間隔において、左側および右側の光刺激を与えることと、左側および右側の聴覚刺激を与えることとを交互に繰り返し、第４の時間間隔において、左側の光刺激および右側の聴覚刺激を与えることと、右側の光刺激および左側の聴覚刺激を与えることとを交互に繰り返す方法を使用して、神経の疾患もしくは症状を治療するか、または活動能力強化をもたらす方法を提供することが一態様である。

ユーザに刺激を与える方法を提供することが別の態様である。この方法は、ユーザによって着用されるヘッドセットを提供するステップと、ヘッドセットを用いて、ユーザの頭部の左側に左の聴覚刺激パターンを印加するステップと、ヘッドセットを用いて、頭部の右側に右の聴覚刺激パターンを印加するステップとを含む。この左の聴覚刺激パターンおよび右の聴覚刺激パターンの印加は互いに調整される。

これらの特徴は、以下の詳細な説明から当業者に明らかとなる、付随する様々な規定および特徴とともに、ユーザに刺激を与えるための本発明の方法およびシステムによって実現され、その実施形態がごく一例として添付図面を参照して示される。

本開示の多くの実施形態による、治療用の聴覚刺激、視覚刺激、および／または触覚刺激を与える治療システムの概略図を示す。図１Ａおよび１Ｂの治療システム用の制御装置の概略図を示す。多くの実施形態による、例示的な治療用のウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスクを示す。図３Ａの治療用のウェアラブルヘッドセットおよび安眠マスクを着用するユーザを示す。いくつかの実施形態による、治療用の聴覚刺激、視覚刺激、および／または触覚刺激を与える治療方法のフローチャートを示す。

図１Ａは、第１の実施形態である治療システム１００の概略図である。治療システム１００は、この治療システムを着用している人が聴覚刺激、視覚刺激、および／または触覚刺激として経験することができる１つまたは複数の出力を提供する。したがって、一実施形態では、治療システムは、左の光源１１０Ｌ、右の光源１１０Ｒ、左の振動源１２０Ｌ、右の振動源１２０Ｒ、ならびにこの光源および振動源の動作を独立して制御および調整するための制御装置１３０を備えてもよい。したがって、たとえば、治療システム１００がユーザの頭部に配置され、左の光源１１０Ｌが左眼上方に配置されて左の視覚刺激を与え、右の光源１１０Ｒが右眼上方に配置されて右の視覚刺激を与え、左の振動源１２０Ｌが配置されて左耳の聴覚刺激を与え、右の振動源１２０Ｒが配置されて右耳の聴覚刺激を与えてもよい。

一実施形態では、左の光源１１０Ｌおよび右の光源１１０Ｒは、それぞれ発光ダイオード、波長フィルタを有する白熱光源、蛍光光源、バックライト付きのＬＣＤパネル、または所望の所定波長もしくは所定波長範囲の光をユーザに照射するように構成された他の光源を備えてもよい。

別の実施形態では、左の振動源１２０Ｌおよび右の振動源１２０Ｒは、それぞれイヤホン、小型スピーカ、またはユーザに聴覚刺激を与えることのできる他の振動源を備えてもよい。他の実施形態によっては、左の振動源１２０Ｌおよび右の振動源１２０Ｒは、ユーザの耳に音として感知されるユーザの頭蓋骨への振動を与える、可聴周波数範囲での骨伝導トランスデューサを備えてもよい。任意選択的に、左の振動源１２０Ｌおよび右の振動源１２０Ｒの１つまたは複数が、触覚刺激として感知される振動を生成してもよい。したがって、たとえば、制御装置１３０は、ユーザが聴覚刺激と解釈することのできる第１の周波数で振動または発振する骨伝導トランスデューサに第１の信号を供給し、ユーザが触覚と解釈することのできる相対的に低い第２の周波数で第２の信号を供給してもよい。すなわち、骨伝導トランスデューサは、聴覚刺激と触覚刺激との両方をユーザに与えるように構成してもよい。

実施形態によっては、左の振動源１２０Ｌおよび右の振動源１２０Ｒは、特定の１つもしくは複数の周波数またはある範囲の周波数で出力し、刺激周波数においてオン／オフされる。したがって、たとえば、振動源は、ある期間にわたって２５６Ｈｚの音声周波数で出力し、これに続いて後続期間において出力しないようにプログラムしてもよい。したがって、振動源は、音声周波数と方形波との積である。

図１Ｂは、第２の実施形態である治療システム１００’の概略図である。第２の実施形態である治療システム１００’は、明示されているものを除いて、第１の実施形態である治療システム１００’とほぼ同様である。具体的には、第２の実施形態である治療システム１００’は、左の触覚刺激源１２１Ｌおよび右の触覚刺激源１２１Ｒを備え、このそれぞれが個別に制御され、制御装置１３０と連携して治療用システム１００’のユーザに触覚刺激を与えてもよい。

図２Ａおよび２Ｂは、治療システム１００または１００’の制御装置１３０の概略図を示す。図２Ａに示すように、治療システム１００または１００’は、任意選択的に、無線接続１３１ａを介して制御装置１３０の無線受信機／送信機１３０ｃと無線で通信することのできる外部の制御ユニット１３０ａを備えてもよい。いくつかの例を挙げると、無線接続１３１ａは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＬＥ接続、ＷｉＦｉ接続、ＺｉｇＢｅｅ接続、赤外線（ＩＲ）接続、無線周波数（ＲＦ）接続、または聞き取れない聴覚信号接続を含んでもよい。外部の制御ユニット１３０ａは、特注の電子制御装置を備えてもよい。多くの実施形態では、外部の制御ユニット１３０ａは、治療計画を提供するようにシステム１００または１００’を動作させる特定用途向けのコンピュータアプリケーションまたは「アプリ」をダウンロードして、これを動作させることのできるユーザのパーソナルコンピューティング装置を備えてもよい。たとえば、パーソナルコンピューティング装置は、パーソナルコンピュータ、パーソナルラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ（いくつかの例を挙げると、ＡｐｐｌｅｉＰａｄ(登録商標)、ＳａｍｓｕｎｇＧａｌａｘｙＴａｂ、ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＳｕｒｆａｃｅ、またはＡｍａｚｏｎＦｉｒｅなど）、スマートフォン（いくつかの例を挙げると、ＡｐｐｌｅｉＰｈｏｎｅ(登録商標)、ＳａｍｓｕｎｇＧａｌａｘｙｐｈｏｎｅ、またはＧｏｏｇｌｅＮｅｘｕｓｐｈｏｎｅなど）を含んでもよく、特定用途向けのコンピュータアプリケーションまたは「アプリ」は、いくつかの例を挙げると、ＡｐｐｌｅｉＴｕｎｅｓ、ＡｐｐｌｅＳｔｏｒｅ、ＧｏｏｇｌｅＰｌａｙ、ＧｏｏｇｌｅＣｈｒｏｍｅＷｅｂＳｔｏｒｅ、ＡｍａｚｏｎＡｐｐＳｔｏｒｅ、またはＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓＳｔｏｒｅなど、アプリケーション配信プラットフォームからダウンロード可能なアプリケーションまたは「アプリ」でもよい。アプリケーションには、治療システム１００または１００’によって実施するようにユーザが選択してもよい１つまたは複数の治療計画が含まれ得る。実施形態によっては、アプリケーションは、治療計画の有効性についてのフィードバック情報をユーザが提示できるようにしてもよく、このフィードバックは、アプリケーションと通信する中央サーバがアップロードおよび収集してもよく、１人または複数人のユーザからのフィードバックに基づいて治療計画を改善または最適化してもよい。別法としてまたは組み合わせて、図２Ｂに示すように、システム１００または１００’は、いくつかの例を挙げると、たとえばＵＳＢ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、またはＬｉｇｈｔｎｉｎｇ接続などの有線接続１３１ａを介して制御装置１３０と通信することのできる特注の制御装置など、外部の制御ユニット１３０ａをさらに備えてもよい。

図３Ａは、光源、振動源、および任意選択的に触覚源を、ユーザに提示するための単一のフォームファクタに統合する、治療用のウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスク１４０を備える治療システム１００の一実施形態を示す。したがって、たとえば、ユーザが自らの頭部にウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスク１４０を装着すると、左の光源１１０Ｌが左眼上方に配置されて左の視覚刺激を与え、右の光源１１０Ｒが右眼上方に配置されて右の視覚刺激を与え、左の振動源１２０Ｌが配置されて左耳の聴覚刺激を与え、右の振動源１２０Ｒが配置されて右耳の聴覚刺激を与える。

前述の通り、本明細書では、左の振動源１２０Ｌおよび右の振動源１２０Ｒは、それぞれ聴覚刺激と触覚刺激との両方を与えることのできる骨伝導トランスデューサを備えてもよい。あるいは、図１Ｂに関して先に述べたように、ウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスク１４０は、左の触覚刺激源１２１Ｌおよび右の触覚刺激源１２１Ｒを備え、このそれぞれが個別に制御され、制御装置１３０と連携してもよい、治療システム１００’である。

前述の通り、本明細書では、治療用のウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスク１４０は、たとえば、無線接続１３１ａを介して制御装置１３０と通信する外部の制御装置１３０ａ（たとえば、スマートフォン）を用いて動作させてもよい。ユーザＵＳは、たとえば、触覚刺激をオン／オフする選択肢を有していてもよい。図３Ｂは、治療用のウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスク１４０を着用するユーザＵＳを示す。

図４は、治療用の聴覚刺激、視覚刺激、および／または触覚刺激を与えるための例示的な治療方法４００のフローチャートを示す。ステップ４１０において、神経の障害または症状のある被験者を識別することができる。神経障害の例には、不眠症、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）または軽度外傷性脳損傷（ｍＴＢＩ）などの脳損傷、または発作、うつ、心配、気分障害、人格障害、摂食障害、精神障害など、酸素欠乏による脳への損傷が含まれ得るが、これだけに限定されない。あるいは、被験者は、仮眠または睡眠時に被験者を支援するための精神的および／または肉体的タスクの活動能力強化を目的とした治療方法４００を受けるように選択してもよい。ステップ４２０において、被験者には、前述のシステム１００または１００’などの治療システムまたはヘッドウェアを提供してもよい。ステップ４３０において、被験者は、ウェアラブルヘッドセットまたは安眠マスク１４０などの治療システムまたはヘッドウェアを着用してもよい。ステップ４４０において、ヘッドセット１４０は、制御装置１３０に設けられたプログラミング４５０を実行して被験者に刺激を与える。このプログラミングは、ヘッドセット１４０によって被験者に同時に与えられる聴覚刺激、映像刺激、および／または触覚刺激の２つ以上を与え、したがって、たとえば電力を供給して、左の光源１１０Ｌ、右の光源１１０Ｒ、左の振動源１２０Ｌ、および／または右の振動源１２０Ｒを作動させてもよい。

実施形態によっては、聴覚刺激、映像刺激、および／または触覚刺激の２つ以上を同時に与えることは、一度に聴覚刺激、映像刺激、または触覚刺激の１つのみを与えることと比較して、治療効果を改善することができる。したがって、たとえば、２つ以上の聴覚刺激、映像刺激、および／または触覚刺激を組み合わせて治療効果を改善することができる（すなわち、２つ以上の聴覚刺激、映像刺激、および／または触覚刺激は、この刺激の２つの刺激を個別に与えることに勝る、改善された結果を達成するように相乗作用することができる）。

刺激を与えるための例示的な命令は、たとえば、能動状態にある全ての聴覚刺激源、映像刺激源、および／または触覚刺激源の同時起動を含め、サブルーチン４５０ａなどのプログラミング４５０によって提供してもよい。任意選択的に、全ての刺激源の起動は、後続の全ての聴覚刺激および／または視覚刺激の全体を通して実行される触覚刺激の起動を含んでもよい。別の例示的なサブルーチン４５０ｂは、左の聴覚刺激源、映像刺激源、および／または触覚刺激源と、右の聴覚刺激源、映像刺激源、および／または触覚刺激源とを交互に繰り返すことを含んでもよい（すなわち、左の刺激と右の刺激とが交互に能動状態となる）。別の例示的なサブルーチン４５０ｃは、視覚源と、聴覚源および／または触覚源とを交互に繰り返すことを含んでもよい（すなわち、視覚刺激と聴覚／触覚刺激とが交互に能動状態となる）。別の例示的なサブルーチン４５０ｄは、左の聴覚源および／または触覚源ならびに右の視覚源と、右の聴覚源および／または触覚源ならびに左の視覚源とを交互に繰り返すことを含んでもよい（すなわち、反対側の聴覚刺激／触覚刺激が交互に能動状態となる）。このようなプログラミングをさらに以下で述べる。

ステップ４４０において、それだけには限定されないが、サブルーチン４５０ａ、４５０ｂ、４５０ｃ、および４５０ｄを含むプログラミング４５０は、それぞれ個別にまたは互いに組み合わされて１回または複数回にわたって適用してもよい。さらに、このプログラミングは、互いに異なる周波数および／またはタイミングで、サブルーチン４５０ａ、４５０ｂ、４５０ｃ、および４５０ｄにおいて一連の出力を供給してもよい。したがって、たとえば、各サブルーチンは、サブルーチンが繰り返されるときに変化する特定の周波数で出力を供給してもよい。したがって、たとえば、サブルーチン４５０ａは、２５６Ｈｚの周波数で振動源１２０Ｒまたは１２０Ｌに聴覚出力を供給してもよく、この出力は、２分間にわたって１Ｈｚのパルス周波数でオン／オフされ、すなわちパルス出力される。したがって、この方形パルスの聴覚信号は、高調波とともに１Ｈｚの周波数で信号を生成する。後続の時点において、２５６Ｈｚでの出力が、これまでのパルス周波数の２倍で２分間にわたってパルス出力される。このようにして、２５６Ｈｚの聴覚周波数は、脳波周波数に対応する周波数を含む広範囲にわたって変調され得る。

さらに、左チャンネルと右チャンネルとの間での出力に通知することにより、脳の左側と右側との間で通信せざるを得なくなるように脳を刺激してもよい。たとえば、この強制的な通信により、ＰＴＳＤの記憶を脳の両側に結びつけることが可能となり、それにより望ましくないフラッシュバックを阻止することができる。

前述の各ステップには、各実施形態に従って患者を治療する方法４００が示してあるが、当業者は、本明細書に記載の教示に基づいて多くの変形形態を理解することになる。各ステップは、互いに異なる順序で実行してもよい。ステップを追加または削除してもよい。ステップによっては、サブステップを含んでもよい。ステップの多くは、治療に有益な頻度で繰り返してもよい。

方法４００のステップの１つまたは複数のステップは、本明細書に記載の回路、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ用のプログラマブルアレイロジックなどのプロセッサまたは論理回路の１つまたは複数など、制御装置１３０または外部の制御ユニット１３０ａの回路を用いて実行してもよい。この回路は、方法４００の各ステップの１つまたは複数のステップを提供するようにプログラムしてもよく、プログラムは、コンピュータ読取り可能な媒体に記憶されたプログラム命令、またはたとえばプログラマブルアレイロジックもしくはフィールドプログラマブルゲートアレイなどの論理回路のプログラムされたステップを含んでもよい。

実施例１
いくつかの効能例を挙げると、以下では、仮眠を含む睡眠を誘導し、神経可塑性を向上させ、発作、ＴＢＩ、またはｍＴＢＩによる脳損傷を治療し、微細運動の制御および反応時間の改善を含めてバランスを改善し、ＰＴＳＤを治療するのに有効であると実証研究によって分かった刺激パターンの一例を説明する。

第１の周波数での光刺激および聴覚刺激は、第１の時間セグメントにおいて与えてもよく、次いで第２の時間セグメントでは、相対的に低い第２周波数で与えてもよく、第３の時間セグメントでは、相対的に低い第３の周波数で与えてもよい。各時間セグメントは、光刺激および聴覚刺激の１つまたは複数のサブセグメントを含んでもよく、各サブセグメントは、たとえば、前述のサブルーチンの１つを含む。光刺激および聴覚刺激は、２０分などの所定期間後に終了してもよい。ユーザを目覚めさせるように、光刺激および聴覚刺激を逆に戻してもよい（すなわち、第３の周波数から開始し、次いで第２の周波数に遷移し、最後に第３の周波数に遷移する）。別法としてまたは組み合わせて、ユーザの睡眠状態を維持するように光刺激および聴覚刺激を第２の周波数に維持してもよい。前述の通り、触覚刺激は、聴覚刺激と同時に与えてもよい。光は、５８０ｎｍの波長で与えてもよく、周波数が２５６Ｈｚの音、または被験者が望むように選択できる多くの聴覚周波数もしくはその組合せのいずれかを与えてもよい。

以下の表１は、この例についての例示的な治療計画を説明する。表１に示した刺激は、最初に４つのセグメントＡ出力のブロックを循環し、次いで４つのセグメントＢ出力のブロックを循環し、次いで４つのセグメントＣ出力の７つのブロックを循環し、最後に４つのセグメントＡ出力のブロックを繰り返す。セグメントＡ出力（Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４）では、聴覚出力および光出力が、０．１２７７秒間オンしてから０．１２７７秒間オフする間に（すなわち、３．９Ｈｚのパルス周波数で）１１５回または１１６回循環し、それに続いて０．５秒間にわたって出力されない。セグメントＢ出力（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、およびＢ４）では、聴覚出力および光出力が、０．３３３３秒間オンしてから０．３３３３秒間オフする間に（すなわち、１．５Ｈｚのパルス周波数で）４４回または４５回循環し、それに続いて０．５秒間にわたって出力されない。セグメントＣ出力（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４）では、聴覚出力および光出力が、１秒間オンしてから１秒間オフする間に（すなわち、０．５Ｈｚのパルス周波数で）１４回または１５回循環し、それに続いて１秒間にわたって出力されない。セグメントＡ１、Ｂ１、およびＣ１は、サブルーチン４５０ａによって実現されるように、光と音との両方の右側および左側をともにパルス出力し、全ての出力が同時にオンまたはオフになるように同期される。セグメントＡ２、Ｂ２、およびＣ２は、サブルーチン４５０ｂによって実現されるように、左側の光出力および聴覚出力と、右側の光出力および聴覚出力とを同期して互いに反対になるようにする。セグメントＡ３、Ｂ３、およびＣ３は、サブルーチン４５０ｃによって実現されるように、両方の光をともに同期して両方の聴覚出力と反対になるようにする。セグメントＡ４、Ｂ４、およびＣ４は、サブルーチン４５０ｄによって実現されるように、右の音および光を同期して左の聴覚出力および光出力と反対になるようにする。

実施例２
以下では、睡眠誘導に有効であると実証研究によって分かった刺激パターンの一例を説明する。実施例２の刺激パターンは、表１に示される治療計画の一部を含む。具体的には、この刺激は、最初に４つのセグメントＡ出力のブロックを循環し、次いで４つのセグメントＢ出力のブロックを循環し、次いで４つのセグメントＣ出力の７つのブロックを循環する。実施例２では、４つのセグメントＡ出力の最後のブロックが繰り返されない。

実施例３
いくつかの効能例を挙げると、以下では、アルファ波の脳活動を増大させ、神経可塑性を誘導し、発作、またはＴＢＩ、ｍＴＢＩなどの他の脳損傷を治療し、微細運動の制御および反応時間の改善を含めてバランスを改善し、ＰＴＳＤを治療するのに有効であると実証研究によって分かった刺激パターンの一例を説明する。

この例では、本明細書において前述の４つのサブルーチンが、それぞれ所定の刺激（繰返し）周波数で複数の時間セグメントにおいて適用されて繰り返される。たとえば、４つのサブルーチンの各セグメントが１２０秒間持続するなど、この４つのサブルーチンを繰り返してもよい。前述の通り、触覚刺激は、聴覚刺激と同時に与えてもよい。光は、５８０ｎｍの波長で与えてもよく、周波数が４３２Ｈｚの音を与えてもよい。

以下の表２は、この例についての例示的な治療計画を説明する。表２に示した刺激は、４つのセグメントＡ出力のブロックを１０回循環する。セグメントＡ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４では、聴覚出力および光出力が、０．１２７７秒間オンしてから０．１２７７秒間オフする間に１１５回または１１６回循環し、それに続いて０．５秒間にわたって出力されない。セグメントＡ１は、サブルーチン４５０ａによって実現されるように、光と音との両方の右側および左側をともにパルス出力し、全ての出力が同時にオンまたはオフになるように同期される。セグメントＡ２は、サブルーチン４５０ｂによって実現されるように、左側の光出力および聴覚出力と、右側の光出力および聴覚出力とを同期して互いに反対になるようにする。セグメントＡ３は、サブルーチン４５０ｃによって実現されるように、両方の光をともに同期して両方の聴覚出力と反対になるようにする。セグメントＡ４は、サブルーチン４５０ｄによって実現されるように、右の音および光を同期して左の聴覚出力および光出力と反対になるようにする。

実施例４
以下では、被験者内のエネルギーレベルを増大させるのに有効であると実証研究によって分かった刺激パターンのさらに別の例を説明する。第１の周波数での光刺激および聴覚刺激は、第１の時間セグメントにおいて与えてもよく、次いで第２の時間セグメントでは、相対的に高い第２周波数で与えてもよく、次いで後続の時間セグメントなどでは、第１の周波数に戻って与えてもよい。各時間セグメントは、光刺激および聴覚刺激の１つまたは複数のサブセグメントを含んでもよく、各サブセグメントは、たとえば、前述のサブルーチンの１つを含む。光刺激および聴覚刺激は、２０分など所定期間後に終了してもよい。前述の通り、触覚刺激は、聴覚刺激と同時に与えてもよい。光は、５８０ｎｍの波長で与えてもよく、周波数が４３２Ｈｚの音を与えてもよい。

以下の表３は、この例についての例示的な治療計画を説明する。表３に示した刺激は、まず４つのセグメントＡ出力のブロック、次いで４つのセグメントＤ出力を１０回循環する。セグメントＡ出力（Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４）では、聴覚出力および光出力が、０．１２７７秒間オンしてから０．１２７７秒間オフする間に１１５回または１１６回循環し、それに続いて０．５秒間にわたって出力されない。セグメントＤ出力（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、およびＤ４）では、聴覚出力および光出力が、０．０６６７秒間オンしてから０．０６６７秒間オフする間に４４回または４５回循環し、それに続いて０．５秒間にわたって出力されない。セグメントＡ１およびＤ１は、サブルーチン４５０ａによって実現されるように、光と音との両方の右側および左側をともにパルス出力し、全ての出力が同時にオンまたはオフになるように同期される。セグメントＡ２およびＤ２は、サブルーチン４５０ｂによって実現されるように、左側の光出力および聴覚出力と、右側の光出力および聴覚出力とを同期して互いに反対になるようにする。セグメントＡ３およびＤ３は、サブルーチン４５０ｃによって実現されるように、両方の光をともに同期して両方の聴覚出力と反対になるようにする。セグメントＡ４およびＤ４は、サブルーチン４５０ｄによって実現されるように、右の音および光を同期して左の聴覚出力および光出力と反対になるようにする。

実施例５
以下の表４は、発明性のある方法の使用についての実験結果を列挙する。この表は、試験または処理されたもの、条件の詳細、被験者の数、および試験の結果を列挙する。それぞれの場合、不眠に関連する問題を治療し、短い睡眠を誘導するための実施例１での刺激および実施例２での刺激を他の全ての治療に使用した。

治療法のいくつかは、微細運動の制御および反応時間の改善など、物理的および／または精神的な活動能力の改善をもたらした。これは、治療後の数日間に神経可塑性を改善する装置に起因する場合がある。他の治療は、酸素欠乏（発作）に起因する損傷などの脳損傷、および外傷性脳損傷（ＴＢＩ）または軽度外傷性脳損傷を患っている患者に向けてのタスクおよび回復を実行する際に改善してきており、バランスを改善し、微細運動の制御を改善することができる。他の治療は、刺激をトリガすることに被験者が応答することを低減することにより、ＰＴＳＤの患者の症状を軽減した。

本発明の好ましい実施形態を、本明細書において図示して説明してきたが、このような実施形態は、ごく一例として提示されていることが当業者に明らかになるであろう。ここで、本発明から逸脱することなく、多くの変形形態、変更形態、および置換形態が当業者に想到される。本発明を実施する際、本明細書に記載された本発明の各実施形態に対する様々な選択肢が利用され得ることを理解されたい。添付の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲に記載の範囲内の方法および構造ならびにその均等物が、特許請求の範囲によって対象として含まれるものである。

本発明が、本明細書において実施される様々な組合せの全てを含むことを理解されたい。本明細書全体を通して、「含む」という用語は、「包含する」、「含有する」、または「特徴とする」と同義となり、包括的または限定なしであり、列挙されていない追加の要素または方法ステップを排除するものではない。「含む」は、示された要素が不可欠であることを意味する当技術分野の用語であるが、他の要素を追加してもよく、やはり、この記述の範囲内の構成体を形成し得る。「含む」は、量が多い場合であっても指定されていない成分を含めるように限定なしのままである。

Claims

ユーザに刺激を与える装置であって、
前記ユーザの頭部に着用されるように構成されたフレームと、
左の視覚刺激パターンを生成するように構成された左の光源と、
右の視覚刺激パターンを生成するように構成された右の光源と、
左の聴覚刺激パターンを生成するように構成された左の音源と、
右の聴覚刺激パターンを生成するように構成された右の音源と、
前記左の光源、前記右の光源、前記左の音源、および前記右の音源に結合された制御装置と
を備え、
前記制御装置による、前記左の視覚刺激パターン、前記右の視覚刺激パターン、前記左の聴覚刺激パターン、および前記右の聴覚刺激パターンの印加が、１番目のＡブロック、２番目のＢブロック、３番目のＣブロックを含み、前記Ａブロックは、
３．９Ｈｚのパルス周波数で、前記ユーザの左眼への左側の光刺激パターン、前記ユーザの右眼への右側の光刺激パターン、前記ユーザの左側への左側の聴覚刺激パターン、および前記ユーザの右側への右側の聴覚刺激パターンを同時に与えるセグメントと、
３．９Ｈｚのパルス周波数で、前記左側の光刺激パターンおよび左側の聴覚刺激パターンを与えることと、前記右側の光刺激パターンおよび右側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと、
３．９Ｈｚのパルス周波数で、前記左側および右側の光刺激パターンを与えることと、前記左側および右側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと、
３．９Ｈｚのパルス周波数で、前記左側の光刺激パターンおよび右側の聴覚刺激パターンを与えることと、前記右側の光刺激パターンおよび左側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと
を含み、
前記Ｂブロックは、
１．５Ｈｚのパルス周波数で、前記ユーザの左眼への左側の光刺激パターン、前記ユーザの右眼への右側の光刺激パターン、前記ユーザの左側への左側の聴覚刺激パターン、および前記ユーザの右側への右側の聴覚刺激パターンを同時に与えるセグメントと、
１．５Ｈｚのパルス周波数で、前記左側の光刺激パターンおよび左側の聴覚刺激パターンを与えることと、前記右側の光刺激パターンおよび右側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと、
１．５Ｈｚのパルス周波数で、前記左側および右側の光刺激パターンを与えることと、前記左側および右側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと、
１．５Ｈｚのパルス周波数で、前記左側の光刺激パターンおよび右側の聴覚刺激パターンを与えることと、前記右側の光刺激パターンおよび左側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと
を含み、
前記Ｃブロックは、
０．５Ｈｚのパルス周波数で、前記ユーザの左眼への左側の光刺激パターン、前記ユーザの右眼への右側の光刺激パターン、前記ユーザの左側への左側の聴覚刺激パターン、および前記ユーザの右側への右側の聴覚刺激パターンを同時に与えるセグメントと、
０．５Ｈｚのパルス周波数で、前記左側の光刺激パターンおよび左側の聴覚刺激パターンを与えることと、前記右側の光刺激パターンおよび右側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと、
０．５Ｈｚのパルス周波数で、前記左側および右側の光刺激パターンを与えることと、前記左側および右側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと、
０．５Ｈｚのパルス周波数で、前記左側の光刺激パターンおよび右側の聴覚刺激パターンを与えることと、前記右側の光刺激パターンおよび左側の聴覚刺激パターンを与えることとを交互に繰り返すセグメントと
を含む、
装置。
前記左または右の聴覚刺激パターンの１つまたは複数が２４０Ｈｚ～４８０Ｈｚの聴覚周波数を含む、請求項１に記載の方法。
前記左または右の音源の１つまたは複数が、骨伝導トランスデューサを備える、請求項１に記載の装置。
前記制御装置が、外部の制御ユニットと通信し、かつそれによって動作されるように構成される、請求項１に記載の装置。
前記外部の制御ユニットが前記制御装置と無線で通信する、請求項４に記載の装置。
前記外部の制御ユニットが、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、またはウェアラブルコンピュータの１つまたは複数を備える、請求項４または５に記載の装置。
前記左または右の光源の１つまたは複数が発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。
神経の疾患もしくは症状を治療するために、感覚的な刺激を生み出す、請求項１に記載の装置。
前記神経の疾患または症状が不眠症、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、痛み、および／または脳損傷を含む、請求項８に記載の装置。
活動能力強化をもたらすために、感覚的な刺激を生み出す、請求項１に記載の装置。
前記活動能力強化が、睡眠を与えること、精神的能力の改善、または物理的能力の改善である、請求項１０に記載の装置。
前記治療することが脳内のアルファ波活動の増大をもたらす、請求項１０に記載の装置。