(57)【要約】  患者の脳における損傷されたた神経機能を治療するための方法および装置。一つの実施形態において、患者の脳における神経機能を治療するための方法は、前記神経機能に対応する機能的能力を回復および／または発達させるために、少なくとも一つの治療セッションが行われる治療期間を決定することを含んでいる。この方法は、前記神経機能に関連した前記患者の脳における、および／または脳に対する刺激部位を同定することと、少なくとも前記同定された刺激部位に近接して電極を配置することにより続行される。次いで、患者は前記刺激部位に電気的刺激治療を与えることによって治療される。この治療は、治療セッションの際に、電気的刺激信号を前記電極に送達することを含むことができる。治療期間の満了後、この方法には、電気信号が前記刺激部位に送達されるのを防止することが含まれる。【選択図】なし
2007524463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の脳における神経機能を治療するための装置であって：
前記脳に電気的刺激を送達するように構成された電気接点を有する電極アレイと；
電気的刺激信号を前記電極アレイに出力するためのパルス発生器、および該パルス発生器に結合されたコントローラを有する移植可能な刺激ユニットとを含んでなり；
前記コントローラは予め設定された治療期間を有する制限モジュールを含み；
前記治療期間の間に、神経機能に対応する機能的能力を回復するための複数の独立した治療セッションが行われ、また前記制限モジュールは、前記治療期間が終了した後に前記刺激信号が前記電極に与えられるのを防止するように構成される装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記パルス発生器は、前記電極アレイの電気接点を単一極性でバイアスする回路を含む装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記制限モジュールは、（ａ）１年以下、（ｂ）３月以下、（ｃ）１月以下、および（ｄ）１週以下の群の一つから選択される治療期間の後に、前記電気的刺激が前記電極アレイに与えられるのを防止するように構成される装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記制限モジュールは、制限された回数の治療セッションの後に、前記電気的刺激が前記電極アレイに与えられるのを防止するように構成される装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記制限モジュールは、実際の刺激の制限された累積時間の後に、前記電気的刺激が前記電極アレイに与えられるのを防止するように構成される装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記制限モジュールは、前記コントローラによって駆動されるハードウエアスイッチまたはソフトウエアスイッチを含んでなる装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記制限モジュールは、前記治療期間が終了した時点で、前記コントローラをして前記パルス発生器を不活性化させる指令を含んだコンピュータ動作可能な媒体である装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記制限モジュールは、前記パルス発生器と前記電極アレイとの間のスイッチを含んでなり、該スイッチは前記コントローラにより不活性化されて、前記電極アレイを前記パルス発生から電気的に切断する装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記制限モジュールは、前記パルス発生器および電源に結合されたスイッチを含んでなり、該スイッチは前記コントローラにより不活性化されて、前記電源を前記パルス発生器から切断する装置。
【請求項１０】
患者の脳における神経機能を治療するための装置であって：
患者の頭皮下に移植されるように構成された支持部材、および該支持部材によって担持された複数の電気接点を有する電極アレイと；
前記電極アレイに電気的刺激信号を出力する信号発生器、および損傷した神経機能に対応する機能的能力を回復するための治療期間の終了後には前記電気的刺激信号が前記電極に与えられるのを防止する制限モジュールを有する移植可能な刺激ユニットと；
を含んでなる装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記パルス発生器は、前記電極アレイの電気接点を単一極性でバイアスする回路を含む装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、前記制限モジュールは、（ａ）１年以下、（ｂ）３月以下、（ｃ）１月以下、および（ｄ）１週以下の群の一つから選択される治療期間の後に、前記電気的刺激が前記電極アレイに与えられるのを防止するように構成される装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置であって、前記制限モジュールは、制限された回数の治療セッションの後に、前記電気的刺激が前記電極アレイに与えられるのを防止するように構成される装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置であって、前記制限モジュールは、実際の刺激の制限された累積時間の後に、前記電気的刺激が前記電極アレイに与えられるのを防止するように構成される装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置であって、（ａ）前記刺激ユニットは更にコントローラを含んでなり、また（ｂ）前記制限モジュールは前記コントローラによって制御されるスイッチを含んでなる装置。
【請求項１６】
請求項１０に記載の装置であって、前記制限モジュールは、前記患者に対して外部にあるトランスポンダにより活性化されるスイッチを具備してなる装置。
【請求項１７】
請求項１０に記載の装置であって、（ａ）前記刺激ユニットは更にコントローラを含んでなり、（ｂ）前記制限モジュールは、前記コントローラをして前記パルス発生器を不活性化させる指令を含んだコンピュータ動作可能な媒体である装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、前記コンピュータ動作可能な媒体がハードウエアおよび／またはソフトウエアである装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載の装置であって、（ａ）前記刺激ユニットは更にコントローラを含んでなり、（ｂ）前記制限モジュールは、前記信号発生器と前記電極アレイの間のスイッチを含んでなり、（ｃ）該スイッチは前記コントローラにより活性化されて、前記電極アレイを前記信号発生器から切断する装置。
【請求項２０】
請求項１０に記載の装置であって、（ａ）前記刺激ユニットは更にコントローラを含んでなり、（ｂ）前記制限モジュールは、前記信号発生器および電源に結合されたスイッチを含んでなり、（ｃ）該スイッチは前記コントローラにより活性化されて、前記電源を前記信号発生器から切断する装置。
【請求項２１】
患者の脳における神経機能を治療するための方法であって：
前記神経機能に対応する機能的能力を回復および／または発達させるために、少なくとも一つの治療セッションが行われる治療期間を決定することと；
前記神経機能に関連した前記患者の脳における、および／または脳に対する刺激部位を同定することと；
少なくとも前記同定された刺激部位に近接して電極を配置することと；
前記治療セッションの間に前記電極に電気的刺激信号を送達することにより、少なくとも一つの電気的刺激治療を前記刺激部位に与えることと；
前記電気的刺激信号が、前記治療期間の終了後に前記刺激部位に送達されるのを防止することと；
を含んでなる方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記治療期間を決定することは、約１日〜１年以下の期間の後に刺激を停止させるように制限モジュールを設定することを含んでなる方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、前記治療期間を決定することは、約１日〜１月以下の期間の後に刺激を停止させるように制限モジュールを設定することを含んでなる方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の方法であって、前記治療期間を決定することは、約１日〜１週間以下の期間の後に刺激を停止させるように制限モジュールを設定することを含んでなる方法。
【請求項２５】
請求項２１に記載の方法であって、前記治療期間を決定することは、予め定められた回数の治療セッションの後に刺激を停止させるように制限モジュールを設定することを含んでなる方法。
【請求項２６】
患者の皮質に少なくとも近接して配置された接点を有する移植された電極アセンブリー、および該接点に電気的に結合された移植された信号発生器を使用して、患者の脳におけるニューロンを刺激するための方法であって：
単一の信号発生器を用いて電気的刺激波を発生させて皮質の表層に近接した刺激部位における接点に電流を印加することにより、電気的刺激セッションを実行することと；
治療期間を通して、前記電気的刺激セッションを間隔を置いて反復することと、
前記治療期間が満了したときに、前記電気的刺激が前記接点に送達されるのを防止することと；
を含んでなる方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、更に、前記電気的刺激によって影響を受ける患者の特性をモニターすることと、前記電気的刺激が前記接点に送達されるのを防止することに続いて、非刺激期間の後に前記特性が所望のレベルを維持したかどうかを決定することとを含んでなる方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、更に、前記非刺激期間の後に前記特性が退行したときには、前記電気的刺激を再開することを含んでなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
この出願は、２００１年３月８日に出願された米国出願第０９／８０２，８０８号の一部係属出願である。
本発明に従う方法および装置の幾つかの実施形態は、患者の生理学的機能および／または精神的プロセスにおける持続的変化をもたらすために、制限された治療期間だけ、脳の皮質または他のエリアの或る領域を電気的に刺激することに関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
広範な精神的および生理的プロセスが、脳の特定の領域における神経活動によって制御または影響される。例えば、脳の幾つかのエリア（即ち、感覚皮質または運動皮質）における神経機能は、生理的または認識的機能に従って組織される。また、殆どの個体で異なる機能を有するように見える他の幾つかの脳エリアも存在する。大多数の人々において、例えば、後頭葉のエリアは視力に関係し、左内側前頭葉は言語に関し、大脳皮質の領域は一貫して意識、認識、記憶、および知性に関与するように思える。
【０００３】
脳における損傷、疾患および／または障害によって、多くの問題または異常が生じる可能性がある。このような異常を効果的に治療することは非常に困難であるかもしれない。例えば、脳卒中は脳を損傷する普通の症状である。脳卒中は、一般的には、脳の特定領域の血管系における塞栓（例えば血管の閉塞）、出血（例えば血管の破損）、または血栓（例えば凝固）によって生じる。このような現象は、一般には神経機能（例えば顔面筋肉、四肢、言語などに関連した神経機能）の喪失もしくは障害をもたらす。卒中患者は、四肢または他の冒された身体部分の機能の喪失を回復するために、典型的には種々の形態の理学療法を用いて治療される。卒中患者はまた、理学療法プラス補助療法（たとえばアンフェタミン治療）を用いて治療されてもよい。しかし殆どの患者の場合、このような治療は最小限に有効であるに過ぎず、自然に生じる回復を越えて冒された身体部分の機能を介入なしに改善するためには、僅かなことしかなし得ないものである。その結果、神経学的損傷または疾患を治療した後に残る多くの種類の身体的および／または認識的な欠損は、典型的には、患者が彼等の余命のために管理しなければならない永久的な状態とみなされている。
【０００４】
神経学的な問題または異常は、脳における電気的および／または化学的活性に関連していることが多い。神経の活動はニューロンにおいて発生し、且つシナプスにより接続されたニューロンに沿って伝播する電気パルスまたは「活動電位」によって支配される。ユーロンが静止状態にあるとき、それは負に分極しており、典型的には−７０ないし−６０ｍＶの静止膜電位を示す。如何なるニューロンも、シナプスとして知られる化学的接続を通して、興奮性および阻害性の入力信号または刺激を他のニューロンから受取る。ニューロンは、それが受取る興奮性および阻害性の入力信号を統合し、統合電位が閾値電位を越えるときに一連の活動電位を発生または点火する。神経の点火閾値は、例えば、ほぼ−５５ｍＶであり得る。
【０００５】
当然の結果として、脳における神経の活動は、波形発生器のような外部供給源から供給される電気エネルギーによって影響され得る。種々の神経機能は、脳の皮質または他の領域に電流を印加することによって促進または遮断することができる。その結果、研究者は、脳機能を制御しまたはこれに影響を与える電気的または磁気的刺激信号を使用して、生理的損傷、疾患および障害を治療しようと試みてきた。
【０００６】
経頭蓋的電気的刺激（ＴＥＳ）はこのようなアプローチの一つであり、頭皮の外面に電極を配置し、頭皮および頭蓋を通して脳に電流を送達することを含むものである。もう一つの治療的アプローチである経頭蓋的磁気刺激（ＴＭＳ）は、皮質エリアを覆う頭皮の外部に隣接して磁界を生じさせることを含むものである。更にもう一つの治療的アプローチは、移殖された電極を使用した神経組織の直接的な電気的刺激を含むものである。
【０００７】
これらのアプローチに使用される神経刺激信号は、標的神経ポピュレーション内のニューロンに影響を与えることができる、一連の電気的または磁気的パルスを含んでよい。該刺激信号は、パルス振幅、パルス周波数、デューティーサイクル、刺激信号持続時間、および／または他のパラメータを含む刺激信号パラメータに従って、定義または記述されてよい。ニューロンのポピュレーションに印加された電気的および磁気的刺激信号は、該ポピュレーション内のニューロンを、それらの閾値電位に向けて脱分極させることができる。刺激信号パラメータに応じて、この脱分極はニューロンに活動電位を発生させ、または点火することができる。刺激信号が印加される神経ポピュレーションの機能的に有意な比率で、活動電位を誘起または誘導する神経刺激は超閾値刺激と称される；機能的に有意な比率の神経ポピュレーションで活動電位を誘起しない神経刺激は、閾値未満刺激と称される。一般に、神経ポピュレーションの超閾値刺激は、該神経ポピュレーションに関連した一以上の機能をトリガーまたは活性化するが、閾値未満刺激はそれ自身はこのような機能をトリガーまたは活性化させない。超閾値神経刺激は、患者において、種々のタイプの測定可能またはモニター可能な応答を誘導することができる。例えば、患者の運動皮質に印加された超閾値刺激は、関連の身体部分における筋繊維収縮を誘導することができる。
【０００８】
神経組織の電気的または磁気的刺激は、意図した治療的、回復的、または修復的な神経活動を生じることに向けられてよいが、このような刺激は側副枝神経活動を生じる可能性がある。特に、一定の強度、時間、レベル、または振幅を越えた神経刺激が送達されると、癲癇発作活動および／または他の種類の側副枝活動を生じる可能性がある。神経刺激状況においては、側副枝神経活動は望ましくなく、および／または不都合であることが理解されるであろう。
【０００９】
従来の神経刺激システムおよび技術は、一般に、慢性的な患者の症状を永続的または実質上永続的に、即ち、患者の全寿命を通して治療または管理することに向けられている。従って、従来の神経刺激システムおよび方法は、機能障害を永続的に治療するのではなく回復することに向けられた適用のためには、理想的に適したものでない可能性がある。
【００１０】
〔詳細な説明〕
以下の開示は、患者の神経機能における変化を治療または実施する頭蓋内電気的刺激のための幾つかの方法および装置を記載するものである。ここに記載する方法の幾つかの実施形態は、特定の神経機能を実現するように、神経可塑性を向上または誘導することに向けられている。神経可塑性とは、経時的に変化または適合する脳の能力を言う。成人の脳は、機能的に有意な神経ネットワークが、経時的にまたは損傷に応答して有意に変化できないように、比較的「物理的に配線されている」と一時は考えられていた。有意義な機能が脳損傷に応答して修復され得るように、これらの神経ネットワークは経時的に変化または適合できることが益々明らかになってきている。本発明による方法の幾つかの実施態様における一つの側面は、適合性神経可塑性のための適切なトリガーを提供することである。これらの適切なトリガーは、ネットワークにおける機能的に有意なニューロンポピュレーションの増大した同調性を生じ、またはこれを可能にするように思える。
【００１１】
ここに記載する種々の方法で印加または送達される神経刺激は、機能的に有意な仕事に関与または関連する神経ネットワークの一部を励起して、ニューロンの選択された部分がより強く当該ネットワークに連携することができるようになっている。このようなネットワークは運動再学習のような機能的に有意義な仕事に役立つであろうから、当該変化は、天然の使用機構によって継続的に補強されるので持続性である可能性が高い。本発明の幾つかの実施形態に従う刺激の性質は、刺激されたニューロンのポピュレーションが当該機能的ネットワークにおける他のニューロンにリンクすることを保証する。これは、活動電位が実際には該刺激によって生じるのではなく、当該ネットワークにおける他のニューロンとの相互作用によって生じるために起きるものと思われる。本発明の選択された実施形態による電気的刺激の幾つかの側面は、電気的刺激およびリハビリまたは四肢の使用のような好ましい活動の組み合わせによって当該ネットワークが活性化されるときに、神経機能が回復する可能性を増大させる。
【００１２】
本発明に従う種々の方法は、脳損傷（例えば卒中、昏睡など）、脳疾患（例えばアルツハイマー病、ピック病、パーキンソン病など）、脳障害（例えば癲癇、鬱病など）、神経学的機能不全（例えば失読症、自閉症など）、および／または他の神経学的症状を治療するために使用することができる。本発明に従う種々の方法はまた、正常で且つ健康な脳の機能（例えば学習、記憶など）を向上させるために、または感覚機能（例えば痛み）を制御するためにも使用することができる。
【００１３】
本発明に従う方法の一定の実施形態は、神経可塑性が生じている刺激部位において脳を電気的に刺激する。この刺激部位は、脳の機能的組織化に従って特定の機能を行うために神経活動が典型的に存在する脳領域とは異なってもよい。脳において神経機能に関連した神経可塑性が起きる一つの実施形態において、当該方法は、このような神経可塑性が存在する場所を同定することを含むことができる。従って、この特別な手順は、神経活動における変化を高めて、特定の神経機能を行う際に脳を補助する可能性がある。脳において神経可塑性が生じない別の実施形態において、一つの側面は、それが生じると予測される刺激部位で神経可塑性を誘導することである。従って、この特定の手順は、神経活動における変化を誘導して神経機能を起こさせる可能性がある。これらの方法の幾つかの実施形態は、刺激部位において、意図した神経活動に対する持続的な影響を生じることが予測される。
【００１４】
本発明の一定の実施形態の特定の詳細は、これら実施形態の完全な理解を当業者に与えるように、以下の説明および図１Ａ〜図４１Ｂに記載されている。より詳細に言えば、最初に、図１〜図５Ｅを参照して本発明に従う方法の幾つか実施形態を説明し、次に図６〜図４１Ｂを参照して、脳の皮質および／または深部脳を刺激するための装置の幾つかの実施形態を説明する。当業者は、本発明が追加の実施形態を有し得ること、または本発明が以下で述べる幾つかの詳細を伴わずに実施できることを理解するであろう。
【００１５】
Ａ．脳の領域を電気的に刺激する方法
１．神経活動を電気的に向上させる実施形態
図１Ａは、幾つかのニューロンＮ１〜Ｎ３の概略的表現であり、図１Ｂは、正常なニューロンでの神経活動に関連した「活動電位」を示すグラフである。神経活動は、ニューロンにおいて発生された電気的パルスによって支配される。例えば、ニューロンＮ１は興奮入力をニューロンＮ２に送ることができ（例えば図１Ｂにおける時刻ｔ１、ｔ３およびｔ４）、またニューロンＮ３は阻害入力をニューロンＮ２に送ることができる（例えば図１Ｂにおける時刻ｔ２）。これらのニューロンは、他のニューロンのポピュレーションから／または該ポピュレーションへと、興奮入力および阻害入力を受信／または送信する。この興奮入力および阻害入力は、該ニューロンにおいて「活動電位」を生じることができ、これは細胞膜を横切るナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）イオンの流れを変化させることにより、ニューロンを通って移動する電気的パルスである。活動電位は、ニューロンの静止膜電位が閾値レベルを越えたときに生じる。この閾値レベルに到達すると、「１または０」の活動電位が発生する。例えば、図１Ｂに示すように、時刻ｔ５における興奮入力は、該入力が活動電位を発生させるための閾値レベルを超えるので、ニューロンＮ２に活動電位を「点火」する。該活動電位は、軸索（神経または神経路を形成するニューロンの長い突起）の長さを下流に向って伝播し、当該ニューロンから神経伝達物質を放出させ、これは更に、隣接するニューロンに影響を与えるであろう。
【００１６】
図１Ｃは、本発明の一実施形態に従って、患者の神経機能を促進および／または実現するための方法１００を示すフローチャートである。例えば、神経機能は、脳の機能的組織化に従って、脳の「正常な」場所での神経活動に正常に関連した特定の精神的プロセス、特定の運動機能（例えば四肢の移動）もしくは感覚機能のような生理学的機能を制御することができる。方法１００の幾つかの実施形態においては、脳の或る部位において、神経機能に関連した少なくとも幾つかの神経活動が生じている可能性がある。該神経活動の部位は、脳の機能的組織化に従って神経機能を実行するための神経活動が典型的生じ、または生じることが予想される場所の一以上の部分を含んでいる可能性があり、および／または神経活動の部位は、脳が神経活動を実行する物質を動員した場所とは異なる可能性がある。何れの状況においても、方法１００の幾つかの実施形態における一つの側面は、この神経活動が存在する脳の場所を決定し、または同定することである。
【００１７】
方法１００は、脳の或る場所において、刺激部位を同定するための診断手順１０２を含んでいる。一つのアプローチにおいて、刺激部位は、所定のタイプの神経機能に関連した意図した神経活動が存在するか、または存在することが予想される脳の場所であってよい。例えば、該刺激部位は、殆どの個体において特定の神経機能を指令し、実現し、および／または促進すると予測される特定の神経学的領域および／または皮質構造であってよい。もう一つのアプローチにおいて、該刺激部位は、意図した神経機能を支持し、または支持すると予測される脳の場所であってよい。
【００１８】
診断手順１０２は、脳内のこのような神経学的領域および／または構造に対応した、患者の一以上の解剖学的な外部ランドマークを同定することを含んでよい。この外部の解剖学的ランドマークは、意図した神経活動が生じ得る脳の構造を突止めるための参照点として働く。こうして、診断手順１０２の一つの側面は、外部の解剖学的ランドマークに関して脳における刺激部位を参照することを含んでよい。
【００１９】
更に詳細に言えば、解剖学的ランドマークの同定は、一以上の参照構造（例えば視覚的な頭蓋ランドマーク）の位置を視覚的に決定すること、および前記参照構造の外部位置に対して、その下にある脳の領域または構造（例えば運動条片および／またはシルヴィウス裂溝）を突止めることを含んでよい。このような参照構造には、当業者が理解するように、例えば十字縫合、正中矢状縫合、および／または他の周知の頭蓋ランドマークが含まれてよい。その下にある脳構造を付きとめるための方法は、典型的には、神経外科分野で知られているように、大脳トポグラフィーに関する距離および角度を測定することが含まれる。
【００２０】
もう一つの実施形態において、診断手順１０２には、正常な場所から離れた「周辺」位置から脳における意図した神経活動を発生させ、次いで、この意図した神経活動が脳の何処に実際に存在するかを決定することが含まれる。別の実施形態において、診断手順１０２は、神経機能の変化に応答して神経活動が変化した刺激部位を同定することによって実行することができる。
【００２１】
方法１００は、同定された刺激部位に対して少なくとも第一の電極を位置決めすることを含む移植手順１０４；および前記第一の電極に電流を印加することを含む刺激手順１０６を用いて続行される。移植手順１０４の多くの実施形態では、二以上の電極を刺激部位に配置するが、移植手順の他の実施形態では一つの電極だけを刺激部位に配置し、もう一つの電極は刺激部位から離間して配置する。このように、方法１００の移植手順１０４は、刺激部位に少なくとも一つの電極を移植することを含むことができる。診断手順１０２、並びに上記手順１０４および１０６の追加の実施形態については、以下で更に詳細に説明する。
【００２２】
図２〜図４は、診断手順１０２の特定の実施形態を示している。診断手順１０２は、卒中、外傷、疾患または他の環境により生じた神経機能の喪失を回復する等の望ましい機能が、刺激によって実現される可能性の高い領域を決定するために使用することができる。図２は、より詳細にいえば、正常で且つ健康な脳２００の画像であり、これは脳の機能的組織化に従って、特定の神経機能を実現するように意図した神経活動が生じる第一の領域２１０を有している。例えば、図２に示された第一の領域２１０における神経活動は、一般に患者の指の運動に関連している。この第一の領域２１０は、異なるレベルの神経活動が生じる高強度エリア２１２および低強度エリア２１４を有することができる。診断手順１０２を実行するためには、図２に示した第一の領域２１０における神経活動の画像を得ることは必要ではなく、むしろこの画像は、正常な脳機能を備えた大多数の人々について、脳２００の機能的組織化に従って「正常な場所」で典型的に生じる神経活動の例を示すために提供されたものである。一般に、第一の領域２１０の実際の場所は個々の患者間で変化するであろうが、第一の領域２１０が患者の頭蓋ランドマークに関して合理的に予測可能な空間的関係を有することを、当業者が理解するであろうことは理解されるであろう。
【００２３】
しかし、第一の領域２１０における神経活動は損傷される可能性がある。典型的な応用において、診断手順１０２は脳２００の画像を取得することによって開始されるが、これは、神経活動を検出することにより、問題の特定の神経機能に関連した意図した神経活動が、それが脳の機能的組織化に従って正常に生じる脳２００の領域に生じているかどうかを決定することができる。図３は、例えば卒中、外傷または他の原因で第一の領域２１０が冒されてしまった後の、脳２００の画像である。図３に示すように、第一の領域２１０では、最早、指を動かすための神経機能を制御する神経活動が生じていない。従って、第一の領域２１０は「不活性」であり、これは対応する指の運動および／または感覚の喪失をもたらすと予想される。幾つかの例において、脳２００に対する損傷は、損傷領域における神経活動の部分的喪失のみをもたらす可能性がある。何れの場合にも、図３に示した画像は、神経機能の喪失が第一の領域２１０における低下した神経活性に関連することを立証している。従って、脳２００は他のニューロンを動員して、冒された神経機能のための神経活動を実行する（即ち、神経可塑性）かもしれず、または脳の何れの場所にも神経活性が存在しない可能性もある。
【００２４】
図４は、図２に示した第一の領域２１０において元来行われた神経機能を実現するための、複数の潜在的な刺激部位を示す脳の画像である。図３および図４は、冒された神経機能を実行するために、脳が、脳の他の領域を動員して神経活動を実行することによって、脳の一つの領域における神経機能の喪失を補償する神経可塑性の一例を示している。診断手順１０２は、電気的、磁気的、音波的、遺伝的、生物学的、および／または薬学的手順の結果に反応して望ましい神経機能を実現すると予想される刺激部位の場所を同定するために、脳において生じる神経可塑性を利用する。
【００２５】
診断手順１０２の一つの実施形態は、意図した神経活動を脳の第一の領域から離れて発生させ、次いで、意図した神経活動が生じている脳の場所を検出または検知することを含んでいる。意図した神経活動は、脳に送られる信号を生じさせる入力を印加することによって発生させることができる。例えば、四肢の使用を喪失してしまった患者の場合、神経活動を検出できる既知の撮像技術（例えば機能的ＭＲＩ、陽電子放出トモグラフィー）を使用して脳が操作される間に、冒された四肢が運動および／または刺激される。一つの特定の実施形態において、冒された四肢は、施術者または患者によって動かされ、感覚試験（例えば穿刺）によって刺激され、または末梢の電気的刺激を受けることができる。冒された四肢の運動／刺激は四肢からの末梢神経信号を生じ、これは脳において応答性神経活動を発生すると思われる。この応答神性経活動が存在している脳の場所は、撮像技術を使用して同定することができる。図４は、例えば冒された指を動かし、次いでこの末梢刺激に応答して、何処に神経活動が生じるかを記録することによって作製することができる。末梢的に意図した神経活動を生じさせることによって、この実施形態は、神経機能に関連した意図した神経活動を実行するために、脳が動員した部分（即ち、部位２２０および２３０）を正確に同定することができる。
【００２６】
診断手順１０２の別の実施形態は、患者の神経機能の変化に応答して神経活動が変化した、脳の第二の場所における刺激部位を同定することを含んでいる。当該方法のこの実施形態は、身体部分を末梢的に駆動または刺激することによって、意図した神経活動を発生させることを必ずしも必要としない。例えば、患者が冒された四肢を再使用し、または或る期間に亘って仕事を学習するときに、損傷された神経機能に関連した神経活動について脳を走査することができる。しかし、この実施形態は、上記で説明した通り、意図した神経活動を、脳から遠く離れて末梢的に発生させることを含むこともできる。
【００２７】
更にもう一つの実施形態において、診断手順１０２は、神経機能を実行するための意図した神経活動が発生している脳の場所において、刺激部位を同定することを含んでいる。この実施形態は、診断手順１０２の他の実施形態と類似しているが、（ａ）脳の機能的組織化に従って意図した神経活動が生じると予測される脳の正常領域、および／または（ｂ）神経機能を実行するように脳が追加の部分を動員しているため神経活動が生じる異なる領域において、刺激部位を同定するために使用することができる。当該方法のこの特別な実施形態は、問題の特定の神経機能に応答して神経活動が生じる一以上の場所で神経活動をモニターすることを含んでいる。例えば、特定の仕事（例えば楽器を演奏する、記憶する等）を学習する能力を高めるために、人間がこの仕事を行う間、または該仕事を行うことについて考える間に、脳の活動をモニターすることができる。この刺激部位は、神経活動が最も高い強度、最も大きな増大、および／または当該特定の仕事を実行するために使用されている脳のエリアを指示する他のパラメータをもった脳のエリアによって定義することができる。
【００２８】
図５Ａおよび図５Ｂは、患者５００の脳の一部に対して第一および第二の電極を配置するために、図１Ｃを参照して上記で説明した移植手順の概略図である。図５Ａを参照すると、刺激部位５０２は、診断手順１０２の一つの実施形態に従って同定される。一つの実施形態において、刺激部位５０２に隣接した頭蓋骨の一部５０４が、患者５００から除去される。この頭蓋骨の一部５０４は、当該技術で知られているように、頭蓋骨に穿孔することによって除去することができ、或いは、これも当該技術で既知のドリル技術を使用して、遥かに小さい孔を頭蓋骨に形成することができる。一般に、この孔は直径が０．２〜４．０ｃｍであることができる。図５Ｂを参照すると、第一および第二の電極５２０を有する移植可能な刺激装置５１０を、患者５００に移植することができる。移植手順に関連した適切な技術は当業者に既知である。刺激装置５１０が患者５００に移植されてしまった後に、パルスシステムが電気パルスを発生させ、該パルスは第一および第二の電極５２０によって刺激部位５０２に伝達される。本発明による方法の上記実施形態を実行するのに適した刺激装置については、図６〜図４０を参照して、以下で更に詳細に説明する。
【００２９】
本発明に従って神経活動を高める方法の幾つかの実施形態は、望ましい神経機能を促進する持続的な結果を提供すると思われる。本発明以前には、電気的および磁気的な刺激技術は、典型的には、脳の機能的組織化に従って神経機能に関連した神経活動が生じる脳の正常な場所を刺激していた。しかし、このような従来の技術は、脳の「正常な場所」における一以上のサブポピュレーションが脳の損傷、疾患、障害のために、および／または個々の患者に特異的な種々の場所のために神経活動を実施できない可能性があるので、それ自身は効果的でないかもしれない。本発明による神経活動を高める方法の幾つかの実施形態は、神経機能に関連すると思われる神経可塑性に基づいて刺激部位を同定することにより、この欠点を克服する。先ず、脳において神経活動を実行するために動員されている場所を同定することにより、この場所に適用されている治療（例えば電気的、磁気的、遺伝子的、生物学的、および／または薬学的）は、従来の技術よりも効果的であろう。これは、神経活動のために脳が動員されている場所が、脳の機能的組織化に従って神経活動が正常に生じる「正常な場所」でない可能性があるからである。従って、本発明よる神経活動を高める方法の幾つかの実施形態では、特定の患者において、神経機能を実行するための神経活動が実際に起きる脳の部分に当該療法が適用されるので、持続する結果が与えられると期待される。
【００３０】
本発明に従って神経活動を高める方法の種々の実施形態では、ここで説明した電気的刺激療法が、一以上の相乗的または補助的療法と共に、またはこれと同時に患者に適用または送達され得るので、持続する結果を提供することができる。このような相乗的または補助的療法は、一以上の行動療法、運動および／または仕事の患者による遂行を含み、または包含してもよい。
【００３１】
２．望ましい神経活動の電気的誘導
神経機能を実現するための方法１００は、神経活動が存在しない脳の領域において神経活動を誘導するためにも使用することができる。神経活動を高めるための上記方法１００の実施形態とは反対に、神経活動を誘導するための方法１００の実施形態は、神経可塑性が起きるであろうと推定される刺激部位において神経活動を惹起させる。この特定の状況において、神経可塑性が生じている場所を探し出す脳の画像は、図３と同様であってよい。従って、神経活動を誘導することの一つの側面は、神経可塑性が起き易い場所を決定するための手順を開発することである。
【００３２】
刺激部位は、脳が神経機能を実行するためにニューロンを動員すると思われる場所を推定することによって同定することができる。一つの実施形態において、刺激部位の場所は、当該神経機能に関連した神経活動が脳の機能的組織化に従って一般に存在する正常な場所に近接した、脳の領域を定義することによって推定される。刺激部位を突き止めるための別の実施形態は、同様の症候群を持った患者において、神経可塑性が典型的に何処で起きるかを決定することを含んでいる。例えば、脳が皮質の正常領域における神経活動の喪失を補償するために、典型的に皮質の第二の領域を動員するとすれば、この皮質の第二の領域は、脳における神経活動の撮像を用いて、または用いずに、当該刺激部位として選択されることができる。
【００３３】
また、本発明に従って神経活動を誘導する方法の幾つかの実施形態は、望ましい神経機能を開始および促進する持続的な結果を提供すると思われる。最初に望ましい神経可塑性が起きると思われる刺激部位の場所を推定することにより、この場所に適用される療法は、神経活動を高めることに関して上記で説明したのと同じ理由で、従来の治療よりも更に効果的であることができる。加えて、神経活動を誘導する方法は、該治療法を適用する前に、意図した神経活動が起きている場所を決定するために神経活動を発生させ、および／または脳を撮像することを必要としないので、更に容易で且つ安価であり得る。
【００３４】
３．脳の領域を電気的に刺激する方法の適用
現存の神経活性を高め、または新たな神経活動を誘導する上記の方法は、多くの適用において有用であると期待される。上記で説明したように、方法１００の幾つかの実施形態は、所望の神経機能を起こさせる意図した神経活動を向上または誘導するために有効な、脳の場所を決定することを含んでいる。加えて、この療法はまた、上記で述べた電気的刺激方法と組合せて実施することもできる。次に、本発明による電気的刺激方法の実施形態を、単独で、または相乗的もしくは補助的療法と共に使用する幾つかの特定の応用について説明するが、本発明による方法は、多くの追加の適用において使用できることが承認されるであろう。
【００３５】
ａ．一般的応用
上記で述べた電気的刺激方法の実施形態は、精神的機能、脳に対する損傷によって惹き起こされた運動機能および／または感覚機能の喪失を回復または修復するために特に有用であると思われる。典型的な応用において、脳は卒中発作または外傷（例えば自動車事故）によって損傷を受けている。特定の脳損傷の範囲は、機能的ＭＲＩ、または図３を参照して上記で説明したもう一つの適切な撮像技術を使用して評価することができる。刺激部位は、（ａ）一以上の解剖学的ランドマークを同定すること；（ｂ）脳損傷によって冒された身体部分を末梢的に刺激して意図した神経活動を誘導し、応答した神経活動が生じる場所を決定すること；（ｃ）冒された身体部分を患者がより多く使用したときに、何処で神経活動が変化したかを決定すること；（ｄ）以前に損傷した脳部分により行われた或る種の神経活動を行うために脳が動員するニューロンの場所を推定すること；および／または（ｅ）施術前に（例えばＴＭＳを使用して）および／または術中に一以上の脳の場所を刺激して、所定の種類の患者の反応（例えば運動または感覚）を誘導または喚起する特定の神経領域を同定またはマップすること含む、種々の技術に従って同定することができる。一以上の上記技術は、神経撮像法と組合せて、またはこれに関連して行われてよい。電気的刺激療法は、第一および第二の電極を、脳の当該部分に、または該部分を通して電流が印加される刺激部位に対して配置し、または位置決めすることによって適用することができる。以下で更に詳細に説明するように、冒された身体部分に関連した神経活動を行うために動員されている脳の部分に電流を印加することは、冒された身体部分を回復させるための持続的な神経学的効果を生じるであろうことが期待される。また、電気的刺激療法が持続的な神経学的効果を生じる程度は、電気的刺激療法と組合せて、またはこれと同時に行われる行動療法にも関係する可能性がある。
【００３６】
幾つかの特定の応用では皮質に刺激部位を有すると予測されるが、これは、脳の当該部分における神経活動が、典型的に卒中発作または外傷によって冒される運動機能および／または感覚機能を実現するからである。これらの応用においては、電気的刺激を、脳の軟膜表面に直接または少なくとも軟膜表面に近接して印加することができる（例えば硬膜、皮質を取囲む液体、または皮質内のニューロン）。皮質に電気的刺激を印加するための適切な装置については、図６〜図４１Ｂを参照して詳細に説明する。
【００３７】
図５Ｃは、図１Ｃを参照して上記で説明した関連の診断手順１０２に従って同定された、患者の脳の或る領域に対して電気的刺激を印加する刺激手順１０６の一実施形態を示すフローチャートである。一つの実施形態において、この刺激手順１０６は、神経学的機能不全および／または神経学に基づく欠陥若しくは障害のような神経学的状態からの完全な、本質的に完全な、有意な、または部分的な回復、修復、または機能的治癒を促進または実現するように、患者に対する制限された期間の治療プログラム１１０を含んでいる。治療プログラム１１０の一以上の部分は、それ自身による電気的刺激、および／または行動療法、活動およびまたは仕事のような一以上の相乗的もしくは補助的療法と組合せた電気的刺激を含んでよい。このような行動療法、活動、および／または仕事には、理学療法；日常生活（ＡＤＬ）における訓練のような身体的および／または認識技能訓練または練習；冒された身体部分の意図的使用；スピーチ療法；視覚訓練または視覚的仕事；読書仕事；記憶仕事もしくは記憶訓練：理解仕事；注意仕事；およびまたは他の療法もしくは活動が含まれてよい。他の相乗的または補助的療法には、例えば、アンフェタミンを用いた治療のような薬物療法が含まれてよい。この電気的刺激および相乗的若しくは補助的療法は、同時もしくは逐次的に行うことができる。
【００３８】
本発明に従えば、制限された期間の治療プログラム１１０は、神経学的損傷または神経学的障害によって喪失または劣化した、一以上の種類の身体的および／または認識的機能を実行する患者の能力の少なくとも或る程度の永久的、本質的に永久的、または長期の回復または修復を実現、または促進することができる。制限された期間の治療プログラムは、その代りに、またはそれに加えて、神経学的機能不全の結果として少なくとも部分的に存在せずまたは損傷してしまった、一以上の種類の身体的および／または認識的機能を実行する患者の能力の少なくとも或る程度の永久的、本質的に永久的、または長期の発達、獲得、および／または樹立を実現し、または促進することができる。従って、治療プログラム１１０は、非常に長期に亘って、または患者の人生を通して存在する慢性症状を管理することに向けられる必要なない。むしろ、治療プログラム１１０は、患者の回復または機能獲得の程度に対応した制限された時間に亘って適用されてよい。例えば、治療プログラム１１０は、６週間、３月、６月、１年、３年、または他の制限された時間フレームの期間に亘って行われてよい。これに代えて、またはこれに加えて、治療プログラム１１０は、予め定められた治療セッション数に亘って、例えば合計で２０回、３０回、５０回または他の幾つかの合計数の治療セッションに亘って適用されてよい。もう一つの側面では、該治療プログラムの持続時間を、刺激が何回かの治療セッションに亘って適用された累積時間または集積時間で制限してもよい。治療プログラム１１０の一例は、１月から６月以上の治療期間の全体を通して、１回の刺激セッション当り１時間ないし４時間以上で、１週間当り３回〜７回の刺激セッションの電気的刺激を含んでよい。或いは、治療プログラム１１０は、治療期間の一以上の部分の間、連続または本質的に連続する神経刺激を印加してもよい。治療プログラム１１０の全体の持続の長さ（即ち、治療期間）、および印加される神経刺激の可能な種類および／または場所は、患者の機能的欠陥の性質、数および／または重篤度、並びに神経発達の患者の回復程度に依存する可能性がある。
【００３９】
刺激手順１０６は更に、特定の間隔でまたは経時的に、患者の機能的回復、修復および／または発達の程度を決定するための評価手順１１２を含んでいる。このような間隔は、例えば、ｎ週間毎、またはｋ回の治療セッション毎であってよい。この評価手順１１２は、一以上の標準の機能的測定または試験に従った、患者の身体的および／または認識的な能力の評価または測定を含んでよい。このような機能測定には、例えば、感覚運動障害のＦｕｇｌ−Ｍｅｙｅｒ評価；発作衝撃スケール（ＳＩＳ）；ＡＤＬスケール；クオリティーオブライフ（ＱｏＬ）スケール；握力または指タッピング速度のような身体的スケール；神経心理学的試験バッテリー；歩行、移動、および／または器用さ試験；行動試験；言語試験；理解力試験；および／または患者のその他の機能的能力の尺度を含んでよく、またはこれら尺度に基づいてよい。評価手順１１２は、これらに加えて或いはこれらの代りに、一以上の神経撮像手順を含んでよい。該評価手順１１２はまた、治療期間の開始からその全体を通して、患者の機能的欠陥または他の神経学的症状の重篤度を決定するために使用することができる。
【００４０】
一実施形態において、刺激手順１０６は、一以上の評価手順１１２から得られた結果を検査するための分析手順１１４を含んでよい。この分析手順１１４は、データ分析および／または傾向分析技術を含んでよい。患者の機能的発達および／または回復が著しく遅く、または横ばいになっても、更なる回復が可能でありそうな場合には、刺激手順１０６は、制限された期間の治療プログラム１１０を変更、調節または適合させるための修飾手順１１６を含んでもよい。治療プログラム１１０は、刺激の種類、刺激場所、刺激パラメータ、および／または特定の相乗的療法または補助的療法（例えば行動療法、活動、および／または仕事）を変えることによって、変化され、調節または適合されてよい。
【００４１】
刺激手順１０６は、更に、治療プログラム１１０を継続するかどうかを決定するための決定手順１１８を含んでよい。治療プログラム１１０が完了しておらず、または修飾もしくは調節された場合には、治療プログラム１１０は復帰または再開されてよい。意図した範囲、許容可能な範囲、または最大範囲にまで患者が機能的に発達および／または回復した場合には、治療プログラム１１０を停止するための終了手順１２０を含んでよい。治療プログラムが完了または停止された後には、患者の機能的回復または機能的能力の獲得は、更なる電気的刺激療法なしに、永続的に、本質的に永続的に、または長期に亘って持続し、または維持されることができる。
【００４２】
図５Ｄは、関連の診断手順１０２に従って同定された患者の脳領域に対して電気的刺激を適用するための、図１Ｃを参照して上記で述べた刺激手順１０６のもう一つの実施形態を示すフローチャートである。図５Ｄに示した刺激手順の実施形態は、図５Ｃに示した手順と類似している。しかし、図５Ｄに示した刺激手順１０６は、更にモニター操作１３０を含んでおり、ここでは、或る期間の後に回復および／または機能獲得の状態がモニターされて、それらが更なる電気的刺激療法なしに、永久的または長時間に亘って維持されているかどうかが決定される。多くの応用においては、制限された期間に亘る手順１１０〜１２０の治療プログラムが、更なる電気的刺激療法なしに、永久的もしくは本質的に永久的に、または長期に亘って、機能的能力における回復または獲得を維持するために十分であろうことが認められる。しかし、図５Ｄに示した手順１０６は、更なる治療を必要とする状況において適用可能である。従って、図５における刺激手順１０６は、更に、当該治療プログラムを再開するかどうかを決定するための第二の決定手順１３２を含んでいる。もし、モニタリング操作１３０からの結果が、患者は意図した許容可能または最大の回復を維持したこと、および／または機能的能力が発達したことを指示するならば、決定手順１３２は治療プログラムを終了するように進んでよい。他方、モニタリング操作１３０が、機能的能力における回復および／または発達が維持されなかったこと、または更に改善され得ることを確立したならば、決定手順１３２は治療プログラム１１０を再開する。このプロセスは、多くの異なる反復を含み得ることが理解されるであろう。
【００４３】
上記で述べた電気的刺激方法の種々の実施形態は、脳疾患、例えばアルツハイマー病、パーキンソン病および他の脳疾患を治療するために有用であり得る。この応用においては、或る時間に亘って機能的ＭＲＩまたは他の適切な撮像技術を使用して、疾患により冒されている神経活動を行うために脳が動員している場所を決定することにより、刺激部位を同定することができる。また、患者が特定の疾患に冒された行動を実行することを試み、脳をモニターして脳に何等かの応答性神経活動が存在するかどうかを決定することによっても、刺激部位を同定することが可能であろう。脳が追加的に動員している場所を同定した後、脳のこの部分に電気的刺激を印加することができる。該疾患に冒された神経活動を実行するために動員されている脳の領域を電気的に刺激することは、当該疾患によって起こされた損傷を補償する上で脳を補助するであろう。
【００４４】
上記で述べた電気的刺激法の種々の実施形態は、鬱病、受動−攻撃行動、体重抑制、および他の障害のような神経学的障害を治療するためにも有用であると期待される。これらの適用において、電気的刺激は、特定の障害に関連した神経活動が存在する皮質、または脳のもう一つの適切な部分における刺激部位に印加することができる。特定の療法を実行するための電気的刺激法の実施形態は、望ましい結果を生じるために、特定の神経活動を増大または減少させるように適合させることができる。例えば、切断患者は、切断された四肢に関連した幻想感覚を感じることがある。この現象は、幻想感覚を減少させる電気的刺激を印加することによって治療することができる。該電気療法は、感覚機能を実行する脳の部分において、ニューロンの能力を調節するように適用することができる。
【００４５】
ｂ．パルス形および電位
本発明による電気的刺激法は、所望の神経可塑性を実現するために、異なるパルス形を使用することができる。これらのパルスは、刺激部位での充分な比率のニューロンポピュレーションにおいて、望ましい電位を達成するように印加される二相刺激または単相刺激であることができる。一つの実施形態において、このパルス形態は約２〜１０００Ｈｚの周波数を有するが、該周波数は約４０〜２００Ｈｚの範囲において特に有用であるかもしれない。例えば、初期臨床試験は約５０〜１００Ｈｚの周波数を使用すると思われる。また、該パルスは約１０μｓから１００ｍｓのパルス幅を有することができ、更に詳細には、該パルス幅は約２０〜２００μｓであることができる。例えば、５０〜１００μｓのパルス幅は有益な結果を生じる可能性がある。
【００４６】
本発明の特に有用な一つの応用には、ニューロンの静止膜電位を上昇させて、活動電位を点火するための閾値レベル近傍にすることにより、神経可塑性を向上または誘導することが含まれると思われる。この刺激はニューロンの静止膜電位を上昇させるので、これらニューロンは、低レベルの興奮入力に応答して活動電位を「点火」させ易いと期待される。
【００４７】
図５Ｅは、図５ＡのニューロンＮ１〜Ｎ３に対する、閾値未満の電位の印加を示すグラフである。時間ｔ１およびｔ２において、他のニューロンからの興奮入力／阻害入力は、-ＸｍＶの静止電位から閾値電位への「ギャップの橋渡し」をしない。時間ｔ３で電気的刺激が脳に印加され、刺激されたポピュレーションにおけるニューロンの静止電位が上昇して、静止電位が-ＹｍＶになる。従って、ニューロンがもう一つの興奮入力を受け取る時間ｔ４では、小さい入力でさえも、上昇した静止電位-ＹｍＶと閾値電位との間のギャップを越えて、これらニューロンに活動電位を誘導する。例えば、静止電位が約-７０ｍＶで閾値電位が約-５０ｍＶであれば、充分に多くのニューロンの静止電位を約-５２〜-６２ｍＶに上昇させるように電気的刺激を印加することができる。
【００４８】
閾値電位未満の刺激を達成するために脳に移植された電極に印加される実際の電位は、個々の患者、治療の種類、電極の種類、および他の因子に従って変動するであろう。一般に、電気的刺激のパルス形態（例えば周波数、パルス幅、波形、および電圧）は、刺激部位の充分な数のニューロンにおいて、静止電位が、当該ポピュレーションにおけるニューロンの統計的部分の閾値電位よりも低いレベルへ上昇するように選択される。例えば、パルス形態は、刺激の印加電圧が、非刺激静止電位と閾値電位との間の差の約１０％〜９５％、より詳しくは６０％〜８０％の静止電位における変化を達成するように選択することができる。
【００４９】
患者の手を治療するための閾値未満適用の或る特定の例において、電気的刺激は、最初は刺激部位には印加されない。患者の手に関連した理学療法は、「手機能」に関与することが知られたニューロンの特定のポピュレーションで幾らかの活性化を起こし得るが、理学療法は、当該ニューロンのポピュレーションに低レベルの活動電位発生を生じるだけなので、低レベルでの活性化しか生じ得ないであろう。しかし、閾値未満の電気的刺激が印加されると、刺激されたポピュレーションにおけるニューロンの静止膜電位は上昇する。これらのニューロンは、いまや活動電位形成のための閾値電位に非常に近接しており、その結果、同じ種類の理学療法が与えられると、この細胞ポピュレーションでは細胞が活動電位を点火し易いので、より高い活性化レベルを得るであろう。
【００５０】
閾値未満の刺激は、活動電位形成のための閾値を超える充分なエネルギーレベルでニューロンを単純に刺激するよりも、より良い結果を生じる可能性がある。閾値未満刺激の一つの側面は、理学療法のような活性化の通常の原因に応答して活動電位が生じる可能性を増大させることである。これは、この機能的ネットワークにおけるニューロンが一緒に同調されるに至ることを可能にし、またはこれら種類の活動と関連するように「学習」することを可能にするであろう。ニューロンが、追加の興奮入力（閾値未満の刺激）を伴わずに継続的に活動電位を点火するような多くの電気を与えられれば、これは機能における改善を生じない可能性が高い「ノイズ」および無秩序を生じるであろう。事実、「過剰駆動」されたニューロンは、間もなくそれらの神経伝達物質が枯渇して、効果的に無変化になる。
【００５１】
閾値未満の刺激の印加は、閾値を超える刺激とは非常に異なっている。本発明の幾つかの実施形態に従う閾値未満の刺激は、例えば、刺激部位でのニューロンの顕著なポピュレーションにおいて、電気的刺激で直接的にニューロンに活動電位を点火することを意図したものではない。その代わりに、閾値未満の刺激は、刺激部位におけるニューロンの大きなポピュレーションを活性化させるために必要な、「活性化エネルギー」を減少させようと試みる。このように、本発明の一定の実施形態に従う閾値未満の刺激は、四肢を移動させようと試みること、理学療法、または四肢の移動に関して単純に考えること等の、通常の固有のトリガーに応答してニューロンが点火される可能性を増大させると思われる。更に、理学療法と連動した同時刺激は、閾値未満の刺激により増大した確率で生じている活動電位が有意義なトリガーに関連していて、単なる「ノイズ」ではないことの確率を増大させると思われる。
【００５２】
ニューロンの静止膜電位を増大させて、殆どのニューロンポピュレーションにおける活動電位を直接生じることなく活動電位を点火する可能性を増大させるように、上記に記載した刺激パラメータ、例えば静止電位と閾値電位との差に６０％〜８０％の増大を達成するのに充分な、約５０〜１００Ｈｚの周波数選択および振幅が特に選択される。加えて、図６〜図４０について以下でより詳細に説明するように、本発明による刺激装置の幾つかの実施形態は、１〜２ｃｍの大脳皮質の領域（皮質の「機能的単位」の推定サイズ）を選択的に刺激し、軟膜表面を電極に直接接触させて静止膜電位に一貫して同じ変化を生じさせ、および／または軟膜表面に対して電極を付勢して電極と皮質の間に正の接続を与えることによって、閾値未満の刺激を生じるパルス形態を正確に印加するように設計される。
【００５３】
Ｂ．脳の領域を電気的に刺激するための装置
図６〜図４０は、上記で説明した方法の一以上に従って脳の領域を電気的に刺激するための、本発明の幾つかの実施形態に従った刺激装置を示している。図６〜図４０に示した装置は、一般に、脳の軟膜表面に近接した皮質の領域（例えば脳の硬膜、軟膜、硬膜と軟膜の間の体液、および脳の白質外側の皮質深部）を刺激するために使用される。該装置はまた、他の実施形態においては、脳の他の部分を刺激するために適合させることもできる。
【００５４】
１．パルスシステムを組込んだ移植可能な刺激装置
図６は、軟質表面に近接した皮質の領域を刺激するための、本発明の一実施形態に従う刺激装置６００の斜視図であり、図７は断面図である。一つの実施形態において、刺激装置６００は、支持部材６１０、該支持部材６１０に支持された組込まれたパルスシステム６３０（模式的に示す）、並びに第一および第二の電極６６０（参照番号６６０ａおよび６６０ｂにより個別に特定される）を含んでいる。第一および第二の電極６６０は、パルスシステム６３０に電気的に結合されている。支持部材６１０は、患者の頭蓋またはもう一つの頭蓋内領域に移植されるように構成することができる。例えば、一つの実施形態において、支持部材６１０はハウジング６１２、および該ハウジング６１２に結合された取付け素子６１４を含んでいる。ハウジング６１２は生体適合性材料でできたモールドされたケーシングであることができ、該ケーシングはパルスシステム６３０を担持するための内部キャビティーを有する。或いは、該ハウジングは生体適合性金属または他の適切な材料であることができる。ハウジング６１２は、約１〜４ｃｍの直径を有することができ、多くの応用において、該ハウジング６１２は直径が１．５〜２．５ｃｍであることができる。ハウジング６１２はまた、他の形状（例えば矩形、卵形、楕円形）および他の表面寸法を有することもできる。刺激装置６００は、３５ｇ以下の重量および／または２０ｃｃ以下の容積を有することができる。取付け素子６１４は、支持部材６１０を患者の頭蓋または他の身体部分に保持するための可撓性カバー、剛性プレート、輪郭を付したキャップ、または他の適切な素子であることができる。一つの実施形態において、該取付け素子６１４はメッシュ、例えば生体適合性のポリマー製メッシュ、金属製メッシュまたは他の適切な織布材料である。或いは、取付け素子６１４は、マイラー、ポリエステル、または他の適切な材料の可撓性シートであることができる。
【００５５】
更に詳細に言えば、図７は、本発明の一実施形態に従って患者に移植された後の、刺激装置の断面図である。この特定の実施形態において、刺激装置６００は、頭皮７０２に開口部を形成し、頭蓋７００および硬膜７０６を貫通する７０４を穿孔することによって、患者の中に移植される。この孔７０４は、支持部材６１０のハウジング６１２を収容するような寸法にすべきであり、殆どの応用では、孔７０４は取付け素子６１４よりも小さくすべきである。施術者は、支持部材６１０を孔７０４の中に挿入し、次いで取付け素子６１４を頭蓋７００に固定する。取付け素子６１４は、複数のファスナー６１８（例えばネジ、スパイク等）を使用して、頭蓋に固定することができる。別の実施形態では、複数の下方に向けて吊設された複数のスパイクを、取付け素子６１４と一体に形成して、頭蓋７００の中に駆動され得るアンカーを定義することができる。
【００５６】
図７に示した刺激装置６００の実施形態は、電極が刺激部位において脳の所望部分に接触するように、患者の中に移植されるように構成される。ハウジング６１２および電極６６０は、電極６６０が少なくとも皮質７０９を取囲む硬膜７０８に近接して配置されるように、取付け部材６１４から距離「Ｄ」だけ突出することができる。電極６６０は、図７に示すようにハウジング６１２から突出することができ、またはハウジング６１２の内表面と同一平面内にあることができる。図７に示した特定の実施形態において、ハウジング６１２は厚さ「Ｔ」を有し、電極６６０はハウジング６１２から距離「Ｐ」だけ突出して、電極６６０が硬膜７０８の表面を押圧するようになっている。ハウジング６１２の厚さは、約０．５〜４ｃｍ、より一般的には約１〜２ｃｍであることができる。刺激装置６００の構成は、図６および図７に示した実施形態に限定されるものではなく、ハウジング６１２、取付け素子６１４および電極６６０は、電極を脳の幾つかの異なる領域に配置するように構成することができる。例えば、別の実施形態において、ハウジング６１２および電極６６０は、電極を皮質７０９内の深部および／または深部脳領域７１０に配置するように構成することができる。一般に、電極はハウジングと同一平面にあることができ、または該ハウジングから０．１ｍｍ〜５ｃｍだけ延出することができる。当該刺激装置のためのパルスシステム、および電極構成の更に特定の実施形態を以下で説明する。
【００５７】
刺激装置６００の幾つかの実施形態は、現存の経頭蓋電気的刺激装置および経頭蓋磁気刺激装置よりも効果的であると思われる。経頭蓋療法に必要とされる多くの電力は、脳に到達する前に頭皮および頭蓋の中に散逸される。従来の経頭蓋刺激装置とは対照的に、刺激装置６００は、電極が少なくとも脳７０８の軟膜に近接するように移植される。本発明による方法の幾つかの実施形態は、刺激装置６００を使用して、現存の経頭蓋療法よりも顕著に低い電力レベルで、軟膜７０８、硬膜７０６、および／または皮質７０９の別の部分に対して直接に電気療法を適用することができる。例えば、約１ｍＶ〜１０Ｖの電圧を電極６６０に印加することができ；多くの場合は選択された適用のための１００ｍＶ〜５Ｖの電圧を電極６６０に印加することができる。また、本発明の他の実施形態に従えば、刺激装置６００の電極６６０に他の電位を印加できることが理解されるであろう。
【００５８】
刺激装置６００の選択された実施形態はまた、正確な刺激部位に刺激を印加することができる。ここでも、刺激装置６００は、電極６００が少なくとも軟膜表面７０８に近接して配置され、良好なパルス形状忠実度をもった正確なレベルでの刺激が、脳の刺激部位へと正確に伝達されるであろう。経頭蓋療法では、頭皮および頭蓋の磁気的および電気的特性が患者毎に変化して、経頭蓋装置による同一の刺激が各患者のニューロンにおいて異なるレベルの刺激を生じる可能性があるので、正確な刺激部位に刺激を印加できないことが理解されるであろう。更に、頭皮、頭蓋および硬膜の全てが経頭蓋装置からのエネルギーを拡散させるので、経頭蓋的に刺激を与えることによって、刺激を正確なエリアに集中させる能力が妨げられる。刺激装置６００の幾つかの実施形態では、電極６６０が頭蓋７００の下に配置されて、刺激装置６００により発生されたパルスが頭皮７０２および頭蓋７００により拡散されないようになっているので、この欠点が克服される。
【００５９】
２．移植可能な刺激装置のために組込まれたパルスシステム
図６および図７に示したパルスシステム６３０は、電気パルスを発生し、および／または電極６６０に伝達されて、脳のある領域において刺激部位に電界を形成する。図７に示したパルスシステム６３０の特定の実施形態は、支持部材６１０に担持される点で「組込み型」のユニットである。例えば、該パルスシステム６２０はハウジング６１２内に収容することができ、刺激装置６００の外側にリードを有することなく、電極６６０をパルスシステム６３０に直接接続できるようになっている。電極６６０とパルスシステム６３０の間の距離は、４ｃｍ未満、一般には０．１０〜２．０ｃｍであることができる。従って、刺激装置６００は、電極６６０を刺激装置６００から離間して移植されたパルス発生器に接続するために、患者を通って走るトンネルを外科的に作製する必要なしに、刺激部位に電気パルスを与えることができる。しかし、本発明による刺激装置の別の実施形態では、刺激装置６００とは別に頭蓋に移植されたパルスシステム、または外部パルスシステムを含むことができることが理解されるであろう。次に、刺激装置６００と共に使用するのに適したパルスシステムの幾つかの特定の実施形態について、更に詳細に説明する。
【００６０】
図８および図９は、頭蓋に移植するための、刺激装置６００内の本発明による組込み型パルスシステム８００を概略的に示している。図８を参照すると、パルスシステム８００は、電源８１０、組込み型コントローラ８２０、パルス発生器８３０、およびパルス送信器８４０を含むことができる。電源８１０は、充電可能な電池等の一次電池、または電気エネルギーを保存するための他の適切な装置であることができる。別の実施形態において、電源８１０は、外部電源から放出される放送エネルギーを受信して、該放送エネルギーをパルスシステム８００の電気部品のための電力に変換するＲＦトランスジューサ、または磁気トランスジューサであることができる。組込み型コントローラ８２０は、外部コントローラ８５０によって送られるコマンド信号に応答する無線装置であることができる。組込み型コントローラ８２０は、例えば、ＲＦリンクもしくは磁気リンク８６０によって、外部コントローラ８５０と通信することができる。組込み型コントローラ８２０は、外部コントローラ８５０が送信するコマンド信号に応答して、パルス発生器８３０に制御信号を与える。パルス発生器８３０は、電極６６０に接続されるパルス送信機８４０に対して適切な電気パルスを送信する複数のチャンネルを有することができる。電源８２０、組込み型コントローラ８２０、パルス発生器８３０、およびパルス送信機８４０のための適切な部品は、移植可能な医療装置の当業者に知られている。
【００６１】
図９を参照すると、パルスシステム８００は、図６および図７を参照して上記で説明したように、刺激装置６００の支持部材６１０によって担持することができる。外部コントローラ８５０は、該外部コントローラ８５０を使用してパルスシステム８００を制御できるように、患者５００の外部に配置することができる。一つの実施形態では、患者をコントローラ８５０の操作可能な近接した範囲内に置くことにより、単一の外部コントローラ８５０を使用して、共通の治療を必要とする幾人かの患者を同時に治療することができる。別の実施形態において、外部コントローラ８５０は複数の操作コードを含むことができ、また特定の患者のための組込み型コントローラ８２０は個別の操作コードを有することができる。従って、単一のコントローラ８５０は、当該患者の組込み型コントローラ８２０の特定の操作コードに対応して適切な操作コードをコントローラ８５０にエンターすることにより、複数の異なる患者を治療するために使用することができる。
【００６２】
図１０は、本発明のもう一つの実施形態に従って、刺激装置６００と共に使用するためのパルスシステム１０００、および外部コントローラ１０１０を示す概略図である。この実施形態において、外部コントローラ１０１０は、電源１０２０、該電源１０２０に結合されたコントローラ１０２０、該コントローラ１０２２に結合されたユーザインターフェース１０２４を含んでいる。外部コントローラ１０１０はまた、電源１０２０に結合されたパルス発生器１０３０、該パルス発生器１０３０に結合されたパルス送信機１０４０、および該パルス送信機１０４０２結合されたアンテナ１０４２を含んでいる。外部コントローラ１０１０は、電力およびパルス信号を発生し、アンテナ１０４２はパルス信号１０４４を刺激装置６００内のパルスシステム１０００に送信する。該パルスシステム１０００はパルス信号１０４４を受信し、これを電気パルスを電極へと送達する。従って、電源、コントローラおよびパルス発生器は外部コントローラ１０１０の中に存在するから、パルスシステム１０００は、ハウジング６１０内に必ずしもこれらの部品を含まない。
【００６３】
図１１は、パルスシステム１０００の実施形態を更に詳細に示す概略図である。この実施形態において、パルスシステム１０００は、刺激装置６００の支持部材６１０によって担持される。該パルスシステム１０００は、アンテナ１０６０および該アンテナ１０６０に結合されたパルス送達システム１０７０を含むことができる。アンテナ１０６０は、外部コントローラ１０１０からパルス信号１０４４を受信して、該パルス信号１０４４をパルス送達システム１０７０に送り、該送達システムはパルス信号１０４４を電気パルスに変換する。従って、電極６６０は、パルス送達システム１０７０に結合することができる。このパルス送達システム１０７０は、パルス信号１０４４からノイズを除去するフィルター、およびパルス信号１０４４から電気パルスを形成するパルス形成器を含むことができる。パルス形成器は、パルス信号１０４４のエネルギーによって駆動されることができ、或いは、別の実施形態において、該パルスシステム１０００はパルス形成器を駆動するための組込み電源を含むこともできる。
【００６４】
図１２は、刺激装置６００の一実施形態において使用するためのパルスシステム１２００、およびＲＦエネルギーを使用してパルスシステム１２００を患者から離間して制御するための、外部コントローラ１２１０の実施形態を示す概略図である。この実施形態において、外部コントローラ１２１０は、電源１２２０、該電源１２２０に結合されたコントローラ１２２２、該コントローラ１２２２結合されたパルス発生器１２３０を含んでいる。外部コントローラ１２１０はまた、パルス発生器１２３０に結合されたモジュレータ１２３２、および該モジュレータ１２３２に結合されたＲＦ発生器１２３４を含むこともできる。動作において、外部コントローラ１２１０はアンテナ１２４２を介してＲＦエネルギーのパルスを放送する。
【００６５】
パルスシステム１２００は、刺激装置６００（図示せず）内に収容することができる。一つの実施形態において、パルスシステム１２００は、アンテナ１２６０およびパルス送達システム１２７０を含んでいる。アンテナ１２６０は、アンテナ１２４２から放送されたＲＦエネルギーを整流するダイオード（図示せず）を組込んでいる。該パルス送達システム１２７０は、フィルター１２７２、およびアンテナ１２４２から放送されたＲＦエネルギーに対応する電気パルスを形成するパルス形成器１２７４を含むことができる。従って、パルスシステム１２００は、外部コントローラ１２１０からのパルス信号中のＲＦエネルギーによって電力を供給される結果、該パルスシステム１２００は、刺激装置６００によって担持される別の電源を必要としないようになっている。
【００６６】
図１３は、パルスシステム１３００の断面図であり、これは移植可能な刺激装置６００もう一つの実施形態において、磁気エネルギーを使用して患者から離れてパルスシステム１３００を遠隔制御する外部コントローラ１３１０と共に使用するためのものである。この実施形態において、外部コントローラ１３１０は、電源１３２０、該電源１３２０に結合されたコントローラ１３２２、および該コントローラ１３２２に結合されたユーザインターフェース１３２４を含んでいる。外部コントローラ１３１０はまた、コントローラ１３３２に結合されたパルス発生器１３３０、該パルス発生器１３３０に結合されたパルス送信機、およびパルス送信機１３４０に結合された磁気カプラー１３５０を含むことができる。磁気カプラー１３５０は、フェライトコア１３５２、および該フェライトコア１３５２の周囲に巻回されたコイル１３５４を含むことができる。該磁気カプラー１３５０はまた、移植された刺激装置６００の上に磁気カプラー１３５０を配置するための可撓性キャップ１３５６を含むこともできる。
【００６７】
パルスシステム１３００は、フェライトコア１３６０および該フェライトコア１３６０に巻回されたコイル１３６２を含むことができる。該パルスシステム１３１０はまた、整流器およびパルス形成器を含むパルス送達システム１３７０を含むことができる。動作において、フェライトコア１３６０およびコイル１３６２は、磁気カプラー１３５０によって発生された磁界の変化を、パルス送達システム１３７０に送られる電気パルスへと変換する。電極６６０はパルス送達システム１３７０に結合されており、外部コントローラ１３１０内のパルス発生器１３３０によって発生された電気パルスに対応する電気パルスが、患者の刺激部位に送達されるようになっている。
【００６８】
３．電極の構成
図１４〜図２４は、ここに開示する刺激装置と共に使用できる、本発明の種々の実施例に従う電極を示している。図１４〜図２２は、皮質の軟膜に少なくとも近接した刺激部位に電流を印加するように構成された電極の実施形態を示しており、図２３および図２４は、皮質内または皮質の下に電流を印加するように構成された電極の実施形態を示している。他の構成の電極もまた、他の移植可能な刺激装置と共に使用できることが理解されるであろう。
【００６９】
図１４は、本発明の一実施形態に従う刺激装置１４００の底面図であり、図１５は断面図である。この実施形態において、刺激装置１４００は第一の電極１４１０、および該第一の電極１４１０を同心円的に取り囲む第二の電極１４２０を含んでいる。第一の電極１４１０は、パルス発生器１４３０の正の端子に結合することができ、第二の電極１４２０は、パルス発生器１４３０の負の端子に結合することができる。図１５を参照すると、第一および第二の電極１４１０および１４２０は、トロイダル電界１４４０を発生する。
【００７０】
図１６は、本発明のもう一つの実施形態に従う刺激装置１６００の底面図であり、図１７は断面図である。この実施形態において、刺激装置１６００は第一の電極１６１０、該第一の電極１６１０を取り囲む第二の電極１６２０、および該第二の電極１６２０を取囲む第三の電極１６３０を含んでいる。第一の電極１６１０は、第一のパルス発生器１６４０および第二のパルス発生器１６４２の負の端子に結合することができ；第二の電極１６２０は、第一のパルス発生器１６４０の正の端子に結合することができ；第三の電極１６３０は、第二のパルス発生器１６４２の正の端子に結合することができる。動作において、第一の電極１６１０および第三の電極１６３０は、第一のトロイダル電界１６５０を発生し、第一の電極１６１０および第二の電極１６２０は、第二のトロイダル電界１６６０を発生する。第二のトロイダル電界１６６０を変化させて、第一のトロイダル電界１６５０が刺激装置１６００のベースから遠くへ突出する深さを変化させることができる。
【００７１】
図１８は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う刺激装置１８００の底面図であり、図１９は断面図である。この実施形態において、刺激装置１８００は、第一の電極１８１０、および該第一の電極１８１０から離間した第二の電極１８２０を含んでいる。これら第一および第二の電極１８１０および１８２０は、パルス発生器１８３０の反対端子に結合される線形電極である。図１９を参照すると、第一および第二の電極１８１０および１８２０は、概ね線形の電界を発生することができる。
【００７２】
図２０は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う刺激装置２０００の底面図である。この実施例において、刺激装置２０００は第一の電極２０１０、第二の電極２０２０、第三の電極２０３０、および第四の電極２０４０を含んでいる。第一および第二の電極２０１０および２０２０は第一のパルス発生器２０５０に結合され、第三および第四の電極２０３０および２０４０第二のパルス発生器２０６０に結合される。より詳細には、第一の電極２０１０は第一のパルス発生器２０５０の正の端子に結合され、第二の電極２０２０はその負の端子に結合され、また第三の電極は第二のパルス発生器２０６０の正の端子に結合され、第四の電極はその負の端子に結合される。第一および第二の電極２０１０および２０２０は第一の電界２０７０を発生すると予測され、また第三および第四の電極２０３０および２０４０は第一の電界２０７２を発生すると予測される。イオンは、矢印２０７４で示されるように、多くのイオンが第一および第二の電界２０７０および２０７２の間を横切るように、比較的自由に脳の全体を移動するであろう。この実施形態は、刺激部位での電界勾配の制御を提供する。
【００７３】
図２１は、刺激装置２０００のもう一つの実施形態を示す底面図である。この実施形態において、第一の電極２０１０は第一のパルス発生器２０５０の正の端子に結合され、また第二の電極２０２０はその負の端子に結合される。図２０に示した実施形態とは対照的に、第三の電極２０３０が第二のパルス発生器２０７０の負の端子に結合され、また第四の電極がその正の端子に結合される。この電極配置は、これらの電極の間に複数の電界をもたらすであろう。これは、電界の向きまたは配向の制御を可能にする。
【００７４】
図２２は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う刺激装置２２００を概略的に示す底面図である。この実施形態において、刺激装置２２００は、第一の電極２２１０、第二の電極２２２０、第三の電極２２３０、および第四の電極２２４０を含んでいる。これらの電極は、スイッチ回路２２５０によってパルス発生器２２４２に結合される。該スイッチ回路２２５０は、第一の電極２２１０に結合された第一のスイッチ２２６２、第二の電極２２２０に結合された第二のスイッチ２２５４、第三の電極２２３０に結合された第三のスイッチ２２５６、および第四の電極２２４０に結合された第四のスイッチ２２５８を含むことができる。動作において、これらスイッチ２２５２〜２２５８は、電極２２１０〜２２４０の間に種々の電界を樹立するために開閉されることができる。例えば、第一のスイッチ２２５２および第四のスイッチは、パルス発生器２２４２からのパルスと協働して閉じることにより第一の電界２２６０を発生することができ、および／または第二のスイッチ２２５４および第三のスイッチ２２５６は、パルス発生器２２４２からのもう一つのパルスと協働して閉じることにより第二の電界２２７０を発生することができる。第一および第二の電界２２６０および２２７０は、同じパルスで発生されて並行電界を生じ、または交番パルスを発生して交番磁界または回転電界を生じることができる。
【００７５】
図２３は、本発明のもう一つの実施形態に従う刺激装置２３００の底面図であり、図２４はその側面図である。この実施形態において、刺激装置２３００は第一の電極２３１０、第二の電極２３２０、第三の電極２３３０、および第四の電極２３４０を有している。電極２３１０〜２３４０は、図１４〜図２２を参照して上記で述べた構成の何れかで構成することができる。電極２３１０〜２３４０はまた、導電性のピン２３５０および／または２３６０を含んでいる。これらのピン２３５０および２３６０は、皮質の軟膜表面の下に延びるように構成することができる。例えば、ピン２３５０の長さは皮質７０９の厚さよりも小さく、従ってピン２３５０の先端は、電気パルスを軟膜表面下の皮質内刺激部位に導通させるであろう。ピン２３６０の長さは、電気パルスを、深部脳領域７１０のような皮質７０９下の脳の部分に導通させるように、皮質７０９の厚さよりも大きい。これらピンの長さは、電気パルスを軟膜７０８下の刺激部位へと導通させるように選択される。このように、ピン２３５０および２３６０の長さは、各電極について同じであるか、または個々の電極について異なることができる。加えて、電極およびピンの選択された部分だけが露出された導電性エリアを有することができる。例えば、電極２３１０〜２３４０並びにピン２３５０および２３６０の一部は、露出された導電性材料がピンの先端だけに存在するように、誘電性材料で被覆されることができる。また、図１４〜図２２に記載した電極の構成は、図２３および図２４に示した電極に類似したピン様電極を与えることによって、軟膜下の刺激部位に電流を印加するように適合することができる。
【００７６】
図６〜図２４を参照して上記で述べた刺激装置の幾つかの実施形態は、現存の経頭蓋または頭蓋下の刺激装置よりも更に効果的であると思われる。電極を頭蓋の下に配置することに加えて、上記で説明した刺激装置の多くの実施形態はまた、電気エネルギーを軟膜７９８、硬膜７０６、および／または皮質７０９に対して所望のパターンで正確に集中させる。経頭蓋装置は、電極または他の種類のエネルギー放出体が刺激部位から比較的遠くに配置され、または頭蓋がエネルギーの幾らかを拡散させるので、エネルギーを集中できないことが理解されるであろう。また、現存の頭蓋下装置は、一般に、単に電極を特定の神経に近接して配置するだけで、それらは刺激部位のために設計されたパターンで電界を発生させるような電極構成を提供しない。図６〜図２４を参照して上記で説明した刺激装置の幾つかの実施形態は、電極を所望の刺激部位のニューロンに対して配置できるので、この欠点を克服するものである。加えて、刺激装置の電極構成は、頭蓋７００によって拡散されない望ましい電界を与えるように構成することができる。従って、本発明による刺激装置の幾つかの実施形態は、エネルギーを刺激部位に正確に集中できるので、更に効果的であると思われる。
【００７７】
４．付勢素子を備えた移植可能な刺激装置
図２５〜図３０は、本発明の異なる側面に従った、付勢素子を有する刺激装置の幾つかの実施形態を示している。図２５〜図３０に示された刺激装置は、図６〜図２４を参照して上記で説明したのと同様であることができる。従って、図２５〜図３０に示した刺激装置の実施形態は、図６〜図２４を参照して上記で説明した同じパルスシステム、支持部材、および電極構成を有することができる。
【００７８】
図２５は、本発明の一実施形態に従う刺激装置２５００の斜視図であり、図２６はその断面図である。一つの実施形態において、刺激装置２５００は、支持部材２５１０、該支持部材２５１０によって担持されるパルスシステム２５３０、および該パルスシステム２５３０に結合された第一および第二の電極２５６０を含んでいる。支持部材２５１０は、図６および図７を参照して上記で述べた支持部材６１０と同一または類似であることができる。従って、支持部材２５１０は、頭蓋７００に移植されるように構成されたハウジング２５１２、およびファスナー２５１８（図２）、接着剤および／またはアンカーによって頭蓋に結合されるように構成された取り付け素子２５１４を含むことができる。パルスシステム２５３０は、図６〜図１３を参照して上記で述べたパルスシステムの何れかと同一または類似であることができ、第一および第二の電極２５６０は、図１４〜図２４を参照して上記で説明した電極構成の何れかを有することができる。しかし、上記で述べた刺激装置とは異なり、当該刺激装置２５００は、電極２５６０を支持部材２５１０から遠くの方へと機械的に付勢するように、電極２５６０に結合された付勢素子２５５０を含んでいる。別の実施形態において、付勢素子２５５０は、ハウジング２５１２と取付け素子２５１４との間に配置することができ、電極２５６０はハウジング２５１２に直接取付けることができる。以下で更に詳細に説明するように、該付勢素子２５５０は、圧縮可能な部材、流体を充填した嚢、バネ、または電極２５６０を支持部材２５１０から遠くの方へと弾力的および／または弾性的に駆動する他の何れかの適切な素子であることができる。
【００７９】
図２６は、患者の頭蓋７００の中に移植された後の、刺激装置２５００の一実施形態を示している。ファスナー２５１８が頭蓋７００に取付けられるとき、電極２５６０が刺激部位に接触するように付勢素子２５５０は僅かに圧縮されるべきである。図２６に示した実施形態では、圧縮された付勢素子２５５０が電極２５６０を軟膜７０８の表面に対して穏やかに圧縮する。付勢素子２５５０は、電極２５６０と皮質７０９の軟膜表面との間に均一な一貫した接触を提供するであろうと思われる。この刺激装置２５００は、移植可能な装置が頭蓋に取付けられ、刺激部位が軟膜７０８または硬膜７０６上にあるときに特に有用であると思われる。頭蓋７００、硬膜７０６および軟膜７０８の間の距離は、脳が頭蓋に対して移動するときに頭蓋内で変化するので、軟膜７０８に対する接点を位置決めするのは困難である可能性がある。付勢素子２５５０を備えた刺激装置２５００は、頭蓋７００と軟膜７０８の間の異なる距離を補償して、一つの種類の装置が幾つかの異なる患者に本質的に適合することができるようになっている。更に、付勢素子２５５０を備えた刺激装置２５００は、頭蓋内で脳が移動するときの変化に適合する。付勢素子２２５０を備えた刺激装置２５００とは対照的に、付勢素子２５５０をもたない移植可能な装置は特定の患者に適合できず、または軟膜に対する一貫した電気的接触を提供できない。
【００８０】
図２７および図２８は、付勢素子が圧縮可能な部材である刺激装置の断面図である。更に詳細に言えば、図２７は、本発明の一実施形態に従う付勢素子２７５０をもった刺激装置２７００を示している。刺激装置２７００は、刺激装置２５００と同様に、組込まれたパルスシステム２６３０、および該パルスシステム２５３０に結合された電極２５６０を有することができる。この実施形態における付勢素子２７５０は、圧縮可能な発泡体、例えば生体適合性の独立気泡型発泡体または連続気泡型の発泡体である。図２７に最も良く示されているように、付勢素子２７５０は、刺激装置２７００が頭蓋に取付けられるときに収縮する。図２８は、本発明のもう一つの実施形態に従う付勢素子２８５０をもった刺激装置２８００を示している。この付勢素子２８５０は圧縮可能な材料、例えばシリコーンゴムまたは他の適切な圧縮性材料であることができる。
【００８１】
図２９は、本発明のもう一つの実施形態に従う付勢素子２９５０を有する刺激装置２９００の断面図である。この刺激装置２９００は、支持部材２９１０に取付けられた可撓性の嚢２９５２を含むことができ、また電極２５６０は該可撓性嚢２９５２に取付けることができる。動作においては、電極２５６０が刺激部位に当接して加圧するまで、可撓性嚢２９５２に流体２９５４が満たされる。一つの実施形態において、可撓性嚢２９５２は、ダイアフラム２９１４を通してシリンジ２９５６の針を挿入し、流体２９５４を内部通路２９１２および可撓性嚢の中に注入することによって充填される。
【００８２】
図３０は、本発明のもう一つの実施形態に従う付勢素子３０５０を有する刺激装置３０００の断面図である。この実施形態において、付勢素子３０５０はバネであり、電極２５６０は該バネに取付けられる。該付勢素子３０５０は、電極２５６０を刺激部位に対して機械的に付勢できる波バネ、板バネ、または他の何れかの適切なバネであることもできる。
【００８３】
図２５〜３０に示した刺激装置の幾つかの実施形態は、付勢素子、および図６〜図１３を参照して上記に記載したパルスシステムの何れかを有することができるが、支持体内にパルスシステムを有することは必要とされない。従って、本発明に従う移植可能な刺激装置の一定の実施形態は、図６〜図３０に関して上記で述べた実施形態の何れかの組合せにおけるパルスシステムおよび／または付勢部材を有することができる。
【００８４】
５．外部パルスシステムを備えた移植可能な刺激装置
図３１〜図３５は、外部パルスシステムを有する移植可能な刺激装置の種々の実施形態を示す概略断面図である。更に詳細に言えば、図３１は、図２５〜図３０を参照して上記で述べた刺激装置に類似した方法で、複数の電極３１６０を取り付けた付勢素子３１５０を有する刺激装置３１００の実施形態を示している。この刺激装置３１００は、付勢素子３１５０を含まなくてもよいことが理解されるであろう。また、この刺激装置３１００は、電気ソケット３１２２および該ソケット３１２２内の接点（図示せず）に電極３１６０を結合するための移植されたリード線３１２４をもった外部レセプタクル３１２０を含むことができる。リード線３１２４は、当業者に既知の方法で、皮下トンネルまたは皮下通路の中に移植することができる。
【００８５】
しかし、刺激装置３１００は、患者５００の頭蓋７００の中に移植される装置部分に担持された内部パルスシステムを有していない。刺激装置３１００は、外部パルスシステム３１３０から電気パルスを受取る。この外部パルスシステム３１３０は、レセプタクル３１２０内の接点と係合するように構成された複数の接点３１３４を備えた、電気コネクタ３１３２を有することができる。また、外部パルスシステムは、電気パルスを発生するように電源、コントローラ、パルス発生器、およびパルス送信機を有することもできる。動作において、外部パルスシステム３１３０は、コネクタ３１３２、レセプタクル３１２０およびリード線３１２４を介して、刺激装置３１００に電気パルスを送る。
【００８６】
図３２および図３３は、本発明のもう一つの実施形態による外部パルスシステムと共に使用するための、刺激装置３２００の一実施形態を示している。図３３を参照すると、刺激装置３２００はまた、ソケット３２１２、該ソケット３２１２の中に配置された複数の接点３２１４、および該ソケット３２１２を覆うダイアフラム３２１６をもった支持構造体３２１０を含むことができる。この刺激装置３２００はまた、付勢素子３２５０、および該付勢素子３２５０に取付けられた複数の電極３２６０を含むことができる。各電極３２６０は、支持構造体３２１０内の接点３２１４の一つに直接結合される。刺激装置３２００の別の実施形態は、付勢素子３２５０を含まないことが理解されるであろう。
【００８７】
図３２および図３３を参照すると、刺激装置３２００は、電源、コントローラ、パルス発生器、およびパルス送信機を有する外部パルスシステム３２３０から電気パルスを受取る。外部パルスシステム３２３０はまた、針３２３３（図３３）、および該針３２３３上に配置されてソケット３２１２の内部接点３２１４に接触する複数の接点３２３４（図３３）をもったプラグ３２３２を含むことができる。動作においては、針３２３３をソケット３２１２の中に挿入して接点３２３４を接点３２１４と係合させ、次いでパルスシステム３２３０を駆動させて電気パルスを電極３２６０へと送信する。
【００８８】
図３４および図３５は、外部パルスシステムと共に使用するための刺激装置の追加の実施形態を示している。図３４は、患者５００の頭皮７０２の下を延びるリード線３４２０に結合した電極３４１０を有する、刺激装置３４００の実施形態を示している。リード線３４２０は外部パルスシステム３４５０に結合される。図３５は、支持部材３５１０、該支持部材３５１０に結合された電極３５１２、頭皮７０２上に装着された外部レセプタクル３５２０を有する刺激装置３５００の実施形態を示している。外部レセプタクル３５２０はまた、支持部材３５１０に接続されることができる。外部レセプタクル３５２０は、電極３５１２に電気的に結合された接点（図示せず）を備えたソケット３５２２を有することができる。この刺激装置３５００は、図３１を参照して上記で説明した外部パルスシステム３１３０と共に、プラグ３１３２上の接点３１３４がソケット３５２２内の接点に係合するまで、プラグ３１３２をソケット３５２２の中に挿入することによって使用することができる。
【００８９】
６．移植可能な刺激装置の別の実施形態
図３６は、本発明のもう一つの実施形態に従う移植可能な刺激装置３６００の概略断面図である。一つの実施形態において、刺激装置３６００は、支持構造体３６１０および該支持構造体３６１０に結合された複数の電極３６２０を有している。支持構造体３６１０は、頭蓋７００の内部表面７０１と脳の軟膜表面との間において、頭蓋７００の下に移植されるように構成することができる。支持構造体３６１０は、刺激装置３６００が頭蓋７００の下に移植されるときに、電極３６２０が軟膜７０８に接触するように、可撓性または圧縮可能な物体であることができる。他の実施形態において、支持構造体３６１０は、電極３６２０が軟膜７０８に近接し且つ接触しないように、これら電極３６２０を配置することができる。
【００９０】
一つの実施形態において、刺激装置３６００は、外部コントローラ３６３０から電気パルスを受取ることができる。例えば、外部コントローラ３６３０は、頭蓋７００の孔７１１を通過するリード線３６３２によって、刺激装置３６００に電気的に結合することができる。別の実施形態において、刺激装置３６００は、図６〜図１３を参照して上記で説明したパルスシステムと同様の、組込まれたパルスシステムを含むことができる。従って、このような刺激装置３６００の実施形態は無線制御ユニットを使用することができる。刺激装置３６００の電極３６２０は、図１４〜図２４を参照して上記で述べた電極構成の幾つかを有することができる。
【００９１】
図３７および図３８は、移植可能な刺激装置３６００の一つの実施形態を示している。図３７を参照すると、支持構造体３６１０は可撓性基体であることができ、また電極３６２０は前記可撓性基体上に印刷された導電性元素であることができる。刺激装置３６００は、例えば、電気部品に使用される可撓性印刷回路アセンブリーと同様の方法で製造することができる。刺激装置３６００は、挿入器具３７００を使用して頭蓋７００の下に移植することができる。一実施形態において、挿入器具３７００は、ハンドル３７０２および該ハンドル３７０２から突出するシャフト３７０４を有している。シャフト３７０４は、支持部材３６１０の平坦部分を収容するように構成されたスロット３７０６を有することができる。図３８を参照すると、支持部材３６１０はシャフト３７０４の周囲に巻回され、次いで、刺激装置３６００は、頭蓋７００および硬膜７０６を貫通する孔７１１の中に配置された管３７２０へと通される。刺激装置３６００が管３７２０に通された後に、該刺激装置は、電極３６２０を軟膜７０８に少なくとも近接して配置するように広げられる。電極３６２０は、リード線３６３２によって外部コントローラに結合させることができる。
【００９２】
図３９は、これも頭蓋７００と軟膜７０８の間に配置されるように構成された、移植可能な刺激装置のもう一つの実施形態を示している。一つの実施形態において、刺激装置３９００は、支持部材３９１０および該支持部材３９１０に結合された複数の電極３０２０を含むことができる。電極３９２０を外部パルスシステムに接続するために、電極３９２０を個別のリード線３９２２に結合することができる。別の実施形態においては、組込まれたパルスシステム３９３０を支持部材３９１０によって担持でき、電極３９２０が外部リード線３９２２なしで組込みパルスシステム３９２０に直接結合され得るようになっている。支持部材３９１０は、弾力的に圧縮可能な部材、膨張可能なバルーン様装置、または実質的に固形の非圧縮性物体であることができる。図３９に示した特定の実施形態において、支持部材３９１０は、電極３９２０を担持した膨張可能なバルーン様装置である。動作において、刺激装置３９００は、支持部材３９１０の遠位端を、電極３９２０が所望の刺激部位に配置されるまで、頭蓋７００における孔７１１の中に通すことによって移植される。
【００９３】
図４０は、本発明のもう一つの実施形態に従う内部パルスシステムを備えた刺激装置４０００の概略図である。この刺激装置４０００は、支持部材４０１０、該支持部材４０１０に担持された付勢素子４０１５、該付勢素子４０１５に担持された複数の電極４０２０を含むことができる。内部パルスシステム４０３０は、図６〜図１３を参照して上記で述べた組込み型パルスシステムの何れかと同様であることができるが、内部パルスシステム４０３０はハウジング４０１０に担持されないので、組み込み型パルスシステムではない。内部パルスシステム４０３０は、ケーブル４０３４によって電極４０２０に結合させることができる。典型的な適用において、ケーブル４０３４は、鎖骨下から首の背後に沿い、かつ頭蓋周囲のトンネルの中に皮下的に移植される。刺激装置４０００はまた、図１４〜図２４を参照して上記で述べた電極構成の何れかを含むことができる。
【００９４】
図４１Ａは、図５Ｃおよび図５Ｄを参照して上記で説明した刺激手順を実行するのに適した刺激装置４１００を示す概略図である。例えば、ハウジング４１０２は、患者の頭蓋または患者の首より上に位置するもう一つのエリアに移植されるために、上記で説明した構造の何れかであることができる。一つの実施形態において、ハウジング４１０２は、鎖骨下または腹部位置のように、患者の首より下に移植されるように構成することができる。
【００９５】
図４１Ａに示した刺激装置４１００は、コントローラ４１１０、電源４１２０、および信号もしくはパルス発生器４１３０を含んでいる。電源４１２０および信号発生器４１３０はコントローラ４１１０に結合され、信号発生器４１３０もまた電源４１２０に結合される。刺激装置４１００は更に制限モジュール４１１２を含んでおり、これはコントローラ４１１０の部品または別途の孤立部品であることができる。該制限モジュール４１１２は、信号発生器４１３０によって発生された刺激信号が、治療期間を終了した後に電極アレイに与えられるのを防止する。上記で説明したように、治療期間は、損なわれた神経機能に対応した機能的能力の回復を実現するための、完全な治療処置を構成する一以上の治療セッション期間である。
【００９６】
制限モジュール４１１２は制限された期間の治療を提供するものであり、信号発生器４１３０の動作を終了させ、または信号発生器４１３０を電源４１２０もしくは電極アレイから切断する。この制限モジュール４１１２は、ハードウエアスイッチまたはソフトウエアスイッチであることができる。一つの実施形態において、該制限モジュールは、コントローラ４１１０よって信号発生器４１３０の駆動を停止させ、治療期間の終了後には信号発生器が信号を生じさせないようになっている。制限モジュール４１１２はまた、電源４１２０を信号発生器４１３０から切断するコントローラ４１１０のハードウエアスイッチまたはソフトウエアスイッチであることができる。もう一つの実施形態において、該制限モジュール４１１２は、信号発生器４１３０を電極アレイから切断するハードウエアスイッチまたはソフトウエアスイッチであることができる。
【００９７】
図４１Ｂは、刺激装置４１００の幾つかの実施形態の特定の例を示す概略図である。この実施形態において、制限モジュールは、コントローラ４１１０によって動作される一以上のスイッチ４１４２、４１４４および／または４１４６を含んでなるものである。例えば、該制限モジュールは、電源４１２０とパルス発生器４１３０の間のスイッチ４１４２を含むことができる。コントローラ４１１０は、スイッチ４１４２を開いて、電源４１２０をパルス発生器４１３０から切断する。もう一つの実施形態において、制限モジュールは、パルス発生器４１３０を電極アレイから切断するスイッチ４１４４、および／またはスイッチ４１４６を含むことができる。これら何れの実施形態でも、コントローラ４１１０がこれらスイッチを動作させることができ、またはこれらスイッチは、刺激装置４１００の部品または外部装置の何れかであるもう一つの機構によって動作することができる。例えば、スイッチ４１４２、４１４４および／または４１４６は、該制限モジュールの手動操作のために患者の外部にある磁力源またはＲＦ源によって、遠隔的に動作させることができる。
【００９８】
上記のことから、ここでは本発明の特定の実施形態を例示目的で説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の修飾を行ってよいことが理解されるであろう。従って、本発明は特許請求の範囲による場合を除いて限定されないものである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１Ａ】図１Ａは、ニューロンの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、正常な神経活動に関連した「活動電位」の点火を示すグラフである。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の一実施例に従って患者の神経機能を実現するための方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、脳の一部の頂面図であり、脳の体性感覚性組織化に従って患者の神経機能に関連した脳の第一の領域における神経活動を図示している。
【図３】図３は、脳の一部の頂面図であり、本発明の一実施形態に従う方法の一つの段階において使用された、患者の神経機能に関連した神経活動の喪失を図示している。
【図４】図４は、脳の一部の頂面図であり、本発明の一実施形態に従う方法のもう一つの段階における、患者の神経機能に関連した神経活動の位置の変化を示している。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態に従う方法の一段階における移植法を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態に従う方法の一段階における移植法を示す概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、患者の脳の或る領域に対して電気的刺激を印加するための刺激手順を示すフローチャートである。
【図５Ｄ】図５Ｄは、患者の脳のある領域に対して電気的刺激を印加するための刺激手順を示すフローチャートである。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の一実施形態に従って刺激された、神経活動に関連する「活動電位」の点火を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従う移植可能な刺激装置を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従う移植可能な刺激装置の一部を概略的示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に従うパルスシステムの概略図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に従う移植された刺激装置および外部コントローラを示す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明のもう一つの実施形態に従うパルスシステムおよび外部コントローラを有する移植可能な刺激装置の概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に従う移殖可能な刺激装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明のもう一つの実施形態に従うパルスシステムおよび外部コントローラを有する移植可能な刺激装置の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明のもう一つの実施形態に従うパルスシステムおよび外部コントローラを有する移植可能な刺激装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す底面図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明のもう一つの実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す底面図である。
【図１７】図１７は、本発明のもう一つ実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す底面図である。
【図１９】図１９は、本発明の更にもう一つ実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す底面図である。
【図２１】図２１は、本発明のもう一つの実施形態に従う移植可能な刺激装置のための電極構成を示す底面図である。
【図２２】図２２は、本発明に従う移植可能な刺激装置と共に使用するための電極構成のもう一つの実施形態を示す底面図である。
【図２３】図２３は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う刺激装置と共に使用するための電極構成を示す底面図である。
【図２４】図２４は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う刺激装置と共に使用するための電極構成を示す断面図である。
【図２５】図２５は、本発明の一実施形態に従う機械的付勢部材を備えた移植可能な刺激装置の一部を概略的に示す斜視図である。
【図２６】図２６は、本発明の一実施形態に従って患者の頭蓋の中に移植された機械的付勢部材を有する刺激装置の断面図である。
【図２７】図２７は、本発明の一実施形態に従った付勢部材を有する刺激装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図２８】図２８は、本発明の更にもう一つの実施形態に従った付勢部材を有する刺激装置の断面図である。
【図２９】図２９は、本発明の更にもう一つの実施形態に従った付勢部材を有する刺激装置の断面図である。
【図３０】図３０は、本発明の更にもう一つの実施形態に従った付勢部材を有する刺激装置の断面図である。
【図３１】図３１は、本発明の一実施形態に従った外部電源およびパルス発生器を有する移植可能な刺激装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図３２】図３２は、本発明のもう一つの実施形態に従った外部電源およびパルス発生器を有する移植可能な刺激装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図３３】図３３は、図３２の移植可能な刺激装置の一部をより詳細に示す断面図である。
【図３４】図３４は、本発明のもう一つの実施形態に従った移植可能な刺激装置の一部および外部コントローラを概略的に示す断面図である。
【図３５】図３５は、本発明の更にもう一つの実施形態に従った移植可能な刺激装置の一部および外部コントローラを概略的に示す断面図である。
【図３６】図３６は、本発明の更にもう一つの実施形態に従った移植可能な刺激装置の一部を概略的に示す断面図である。
【図３７】図３７は、本発明の一実施形態に従う移植可能な刺激装置を示す斜視図である。
【図３８】図３８は、本発明の一実施形態に従う移植可能な刺激装置を示す断面図である。
【図３９】図３９は、本発明の更にもう一つの実施形態に従う移植可能な刺激装置を示す断面図である。
【図４０】図４０は、本発明の一実施形態に従う移植可能な刺激装置を示す概略図である。
【図４１Ａ】図４１Ａは、本発明の他の実施形態に従う刺激ユニットの概略図である。
【図４１Ｂ】図４１Ｂは、本発明の他の実施形態に従う刺激ユニットの概略図である。
【図１Ａ】
2007524463.tif 000003
【図１Ｂ】
2007524463.tif 000004
【図１Ｃ】
2007524463.tif 000005
【図２】
2007524463.tif 000006
【図３】
2007524463.tif 000007
【図４】
2007524463.tif 000008
【図５Ａ】
2007524463.tif 000009
【図５Ｂ】
2007524463.tif 000010
【図５Ｃ】
2007524463.tif 000011
【図５Ｄ】
2007524463.tif 000012
【図５Ｅ】
2007524463.tif 000013
【図６】
2007524463.tif 000014
【図７】
2007524463.tif 000015
【図８】
2007524463.tif 000016
【図９】
2007524463.tif 000017
【図１０】
2007524463.tif 000018
【図１１】
2007524463.tif 000019
【図１２】
2007524463.tif 000020
【図１３】
2007524463.tif 000021
【図１４】
2007524463.tif 000022
【図１５】
2007524463.tif 000023
【図１６】
2007524463.tif 000024
【図１７】
2007524463.tif 000025
【図１８】
2007524463.tif 000026
【図１９】
2007524463.tif 000027
【図２０】
2007524463.tif 000028
【図２１】
2007524463.tif 000029
【図２２】
2007524463.tif 000030
【図２３】
2007524463.tif 000031
【図２４】
2007524463.tif 000032
【図２５】
2007524463.tif 000033
【図２６】
2007524463.tif 000034
【図２７】
2007524463.tif 000035
【図２８】
2007524463.tif 000036
【図２９】
2007524463.tif 000037
【図３０】
2007524463.tif 000038
【図３１】
2007524463.tif 000039
【図３２】
2007524463.tif 000040
【図３３】
2007524463.tif 000041
【図３４】
2007524463.tif 000042
【図３５】
2007524463.tif 000043
【図３６】
2007524463.tif 000044
【図３７】
2007524463.tif 000045
【図３８】
2007524463.tif 000046
【図３９】
2007524463.tif 000047
【図４０】
2007524463.tif 000048
【図４１Ａ】
2007524463.tif 000049
【図４１Ｂ】
2007524463.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月25日(2007.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の脳における神経機能を治療するための装置であって：
前記脳に電気的刺激を送達するように構成された電気接点を有する支持部材と；
電気的刺激信号を前記電気接点に出力するための信号発生器、および、神経機能に対応する機能的能力を回復するための治療期間が終了した後に前記電気的刺激信号が前記電気接点に与えられるのを防止する制限モジュールを有する移植可能な刺激ユニットと；
を含む、装置。
【請求項２】
前記制限モジュールは、ハードウエアスイッチまたはソフトウエアスイッチを含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記刺激ユニットは、電気的刺激信号を電気接点へ出力するパルス発生器、および、前記パルス発生器に接続されたコントローラを含んでおり、前記コントローラが前記制限モジュールを含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制限モジュールは、前記治療期間が終了した時点で、前記コントローラをして前記パルス発生器を不活性化させる指令を含んだコンピュータ動作可能な媒体を含んでいる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記支持部材は、複数の電気接点を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記信号発生器は、前記支持部材が有する電気接点を単一極性でバイアスする回路を含んでいる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記制限モジュールは、（ａ）１年以下、（ｂ）３月以下、（ｃ）１月以下、又は（ｄ）１週以下のいずれかの治療期間の後に、前記電気的刺激が前記電気接点に与えられるのを防止するよう構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記制限モジュールは、制限された回数の治療セッションの後に、前記電気的刺激が前記電気接点に与えられるのを防止するよう構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記制限モジュールは、実際の刺激の制限された累積時間の後に、前記電気的刺激が前記電気接点に与えられるのを防止するよう構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記制限モジュールは、前記患者の外部にあるトランスポンダにより活性化されるスイッチを具備してなる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
（ａ）前記刺激ユニットは更にコントローラを含み、（ｂ）前記制限モジュールは、前記コントローラをして前記パルス発生器を不活性化させる指令を含んだコンピュータ動作可能な媒体を含んでいる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記コンピュータ動作可能な媒体は、ハードウエアおよび／またはソフトウエアを含んでいる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
（ａ）前記刺激ユニットは更にコントローラを含み、（ｂ）前記制限モジュールは、前記信号発生器と前記電気接点の間にスイッチを含み、（ｃ）該スイッチは前記コントローラにより活性化されて前記電気接点を前記信号発生器から切断する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
（ａ）前記刺激ユニットは更にコントローラを含み、（ｂ）前記制限モジュールは、前記信号発生器および電源に結合されたスイッチを含み、（ｃ）該スイッチは前記コントローラにより活性化されて前記電源を前記信号発生器から切断する、請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2007524463.tif 000051