(57)【要約】【課題】ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置を提供し、特殊設計された回路およびプローブ（インダクタ）を通じて、使用時に必要な電力使用量を低減させ、放熱能力を高めるとともに、装置全体の体積を減少させることによって、携帯を可能にする。【解決手段】ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置であって、駆動回路およびインダクタを含む。上記インダクタは、上記駆動回路に電気的に接続され、プローブとして用いられる。インダクタは、磁心およびコイルにより構成される。上記磁心は、溝を有する。上記コイルは、上部および下部を含む。上記コイルの上記上部は、上記磁心から離れて、かつ上記磁心の上方向、左方向または右方向を通るように設置されている。上記コイルの上記下部は、上記磁心の上記溝を通るように設置されている。【選択図】図１
2019084361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激（Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒＴＭＳ）装置であって、
駆動回路、および、
前記駆動回路に電気的に接続され、プローブとして用いられるインダクタを含み、
前記インダクタは磁心および少なくとも一組のコイルにより構成され、
前記磁心は溝を有し、
前記少なくとも一組のコイルは上部および下部を含み、
前記少なくとも一組のコイルの前記上部は前記磁心から離れるように、かつ前記磁心の上方向、右方向または左方向を通るように設置され、
前記少なくとも一組のコイルの前記下部は前記磁心の前記溝を通るように設置される、
ポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記少なくとも一組のコイルの前記上部は前記磁心から離れており、前記溝の幅は０．７ｃｍ〜１１．２ｃｍの間であり、前記溝および前記少なくとも一組のコイルの前記下部の平均電流の湾曲角度は６０度より小さく、前記磁心の長さは０．７ｃｍ〜１１．２ｃｍの間であり、前記磁心の厚さが０．４ｃｍ〜４ｃｍである、請求項１に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項３】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、さらに上部固定部品および下部固定部品を含み、前記少なくとも一組のコイルの前記上部は前記上部固定部品によって固定されるように設置され、前記少なくとも一組のコイルの前記下部は前記下部固定部品によって固定されるように設置され、前記下部固定部品は複数のセラミック基板により構成され、各前記セラミック基板は中間部、第一端部および第二端部を有し、前記第一端部および前記第二端部は前記中間部を通じて接続され、前記セラミック基板が積み重ねられて層状構造となっている、請求項１または２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項４】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記セラミック基板中で互いに隣接した任意の二枚の中の上層のセラミック基板の寸法は下層のセラミック基板の寸法より小さく、これにより前記第一端部および前記第二端部が階段状を形成する、請求項３に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項５】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記少なくとも一組のコイルの前記上部は前記磁心から７ｍｍ以上離れており、前記溝の前記幅は１．４ｃｍ〜５．６ｃｍの間であり、前記磁心の前記長さは１．４ｃｍ〜５．６ｃｍの間であり、前記磁心の前記厚さが０．７ｃｍ〜２．８ｃｍの間である、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項６】
前記溝の深さが０．７ｃｍ〜４ｃｍの間である、請求項２または５に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項７】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記磁心は複数の鉄心片が垂直電流方向に配列されることにより組成され、前記磁心は高飽和磁束密度材料により構成され、飽和磁束密度は１．３テスラ（Ｔ）より大きく、各前記鉄心片の厚さが１ｍｍより小さい、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項８】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記磁心は複数の鉄心片が垂直電流方向に配列されることにより組成され、前記磁心は高飽和磁束密度材料により構成され、飽和磁束密度は１．９Ｔより大きく、各前記鉄心片の厚さが０．５ｍｍより小さい、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項９】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記インダクタは複数の延伸されたセラミック基板を含み、前記延伸されたセラミック基板は前記磁心の二側辺部に沿って、それぞれ前記セラミック基板と接触し、または前記セラミック基板と一体成形されている、請求項１に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１０】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記インダクタはさらに上部阻隔部品を含み、前記インダクタの前記磁心の少なくとも一部が前記上部阻隔部品により覆われ、前記上部阻隔部品は高硬度材料によって構成されている、請求項１に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１１】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記インダクタはさらに下部阻隔部品を含み、前記インダクタの前記磁心の二側辺部が前記下部阻隔部品により連結され、前記下部阻隔部品は高硬度材料によって構成されている、請求項１に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１２】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記下部阻隔部品において磁歪材料を結合している、請求項１１に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１３】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記ｒＴＭＳ装置はさらに高音響インピーダンスのハウジングを含み、前記磁心は前記ハウジング内に設置され、前記ハウジングと前記磁心の中間は少なくとも一層の低音響インピーダンス物質で隔てられ、前記低音響インピーダンス物質の層の厚さは０．４〜８ｃｍの間であり、前記ハウジングと前記磁心はばねで連結されていて、前記ばねの定数は、０．１ｍｍ／Ｎ〜０．００１ｍｍ／Ｎの間であり、前記ハウジングの厚さは、０．５ｍｍ〜１ｃｍの間である、請求項１に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１４】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記駆動回路には、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子、第一還流ダイオードスイッチ素子、第二還流ダイオードスイッチ素子、前記第一還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第一パルス信号を発生することにより、前記第一還流ダイオードスイッチ素子を制御する第一パルス発生器、および、前記第二還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第二パルス信号を発生することにより、前記第二還流ダイオードスイッチ素子を制御する第二パルス発生器を含み、前記インダクタ、前記第一エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記第一還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第一駆動回路を形成し、前記インダクタ、前記第二エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記第二還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第二駆動回路を形成し、前記第一パルス信号および前記第二パルス信号は、前記第一駆動回路および前記第二駆動回路を交替で導通させ、また前記第一駆動回路および前記第二駆動回路は前記インダクタに対して、相反する磁束の駆動方向を有している、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１５】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記駆動回路には、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子、第一還流ダイオードスイッチ素子、第二還流ダイオードスイッチ素子、前記第一還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第一パルス信号を発生することにより、前記第一還流ダイオードスイッチ素子を制御する第一パルス発生器、および、前記第二還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第二パルス信号を発生することにより、前記第二還流ダイオードスイッチ素子を制御する第二パルス発生器を含み、前記インダクタ、前記第一エネルギー蓄積コンデンサ素子、前記第二エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記第一還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第一駆動回路を形成し、前記インダクタ、前記第二エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記第二還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第二駆動回路を形成し、前記第一パルス信号および前記第二パルス信号は、前記第一駆動回路および前記第二駆動回路を交替で導通させ、また前記第一駆動回路および前記第二駆動回路は前記インダクタに対して、相反する磁束の駆動方向を有している、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１６】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、さらに前記駆動回路は、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含み、前記第一還流ダイオードスイッチ素子および前記第二還流ダイオードスイッチ素子に接続され、または前記インダクタに接続される、請求項１４または１５に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１７】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記駆動回路には、エネルギー蓄積コンデンサ素子、第一還流ダイオードスイッチ素子、第一補助還流ダイオードスイッチ素子、第二還流ダイオードスイッチ素子、第二補助還流ダイオードスイッチ素子、前記第一還流ダイオードスイッチ素子および前記第一補助還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第一パルス信号を発生することにより、前記第一還流ダイオードスイッチ素子および前記第一補助還流ダイオードスイッチ素子を制御する第一パルス発生器、および。前記第二還流ダイオードスイッチ素子および前記第二補助還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第二パルス信号を発生することにより、前記第二還流ダイオードスイッチ素子および前記第二還流ダイオードスイッチ素子を制御する第二パルス発生器を含み、前記インダクタ、前記エネルギー蓄積コンデンサ素子、前記第一還流ダイオードスイッチ素子および前記第一補助還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第一駆動回路を形成し、前記インダクタ、前記エネルギー蓄積コンデンサ素子、前記第二還流ダイオードスイッチ素子および前記第二補助還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第二駆動回路を形成し、前記第一駆動回路および前記第二駆動回路は前記インダクタに対して、相反する磁束の駆動方向を有している、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１８】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、さらに前記駆動回路は、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含み、前記第一還流ダイオードスイッチ素子、前記第一補助還流ダイオードスイッチ素子、前記第二還流ダイオードスイッチ素子および前記第二補助還流ダイオードスイッチに接続され、または前記インダクタに接続される、請求項１７に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項１９】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記駆動回路には、エネルギー蓄積コンデンサ素子、スイッチ素子、補助スイッチ素子、第一還流ダイオード素子、第二還流ダイオード素子、および、前記スイッチ素子および前記補助スイッチ素子とカップリングされ、パルス信号を発生することにより、前記スイッチ素子および前記補助スイッチ素子を制御するパルス発生器を含み、前記インダクタＬ、前記エネルギー蓄積コンデンサ素子、前記スイッチ素子および前記補助スイッチ素子は互いに直列接続されることによって駆動回路を形成し、また前記インダクタ、前記第一還流ダイオード素子および前記第二還流ダイオード素子が互いに直列接続されることによって再充電回路を形成する、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２０】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、さらに前記駆動回路は、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含み、前記スイッチ素子および前記補助スイッチ素子に接続され、または前記インダクタに接続される、請求項１９に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２１】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記駆動回路には、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子、第一還流ダイオードスイッチ素子、第二還流ダイオードスイッチ素子、前記第一還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第一パルス信号を発生することにより、前記第一還流ダイオードスイッチ素子を制御する第一パルス発生器、および、前記第二還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第二パルス信号を発生することにより、前記第二還流ダイオードスイッチ素子を制御する第二パルス発生器を含み、前記少なくとも一組のコイルは、一次コイルおよび二次コイルを含み、前記インダクタの前記一次コイル、前記第一エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記第一還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第一駆動回路を形成し、前記インダクタの前記二次コイル、前記第二エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記第二還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第二駆動回路を形成し、前記第一パルス信号および前記第二パルス信号は、前記第一駆動回路および前記第二駆動回路を交替で導通させ、また前記第一駆動回路および前記第二駆動回路は前記インダクタに対して、相反する磁束の駆動方向を有している、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２２】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記駆動回路には、エネルギー蓄積コンデンサ素子、第一還流ダイオードスイッチ素子、第二還流ダイオードスイッチ素子、前記第一還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第一パルス信号を発生することにより、前記第一還流ダイオードスイッチ素子を制御する第一パルス発生器、および、前記第二還流ダイオードスイッチ素子とカップリングされており、第二パルス信号を発生することにより、前記第二還流ダイオードスイッチ素子を制御する第二パルス発生器を含み、前記少なくとも一組のコイルは、一次コイルおよび二次コイルを含み、前記インダクタの前記一次コイル、前記エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記第一還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第一駆動回路を形成し、前記インダクタの前記二次コイル、前記コンデンサおよび前記第二還流ダイオードスイッチ素子が互いに直列接続されて第二駆動回路を形成し、前記第一パルス信号および前記第二パルス信号は、前記第一駆動回路および前記第二駆動回路を交替で導通させ、また前記第一駆動回路および前記第二駆動回路は前記インダクタに対して、相反する磁束の駆動方向を有している、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２３】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、さらに前記駆動回路は、少なくとも一つの受動振動減衰器素子または少なくとも一つのエネルギー回生振動減衰器素子を含み、前記少なくとも一つの受動振動減衰器素子は前記第一還流ダイオードスイッチ素子および前記第二還流ダイオードスイッチ素子に接続され、前記少なくとも一つのエネルギー回生振動減衰器素子は前記インダクタに接続される、請求項２１または２２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２４】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記駆動回路には、エネルギー蓄積コンデンサ素子、スイッチ素子、還流ダイオード素子、および、前記スイッチ素子とカップリングされ、パルス信号を発生することにより、前記スイッチ素子を制御するパルス発生器を含み、前記少なくとも一組のコイルは一次コイルおよび二次コイルを含み、前記インダクタの前記一次コイル、前記エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記スイッチ素子互いに直列接続されることによって駆動回路を形成し、また前記インダクタの前記二次コイル、前記エネルギー蓄積コンデンサ素子および前記還流ダイオード素子が互いに直列接続されることによって再充電回路を形成する、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２５】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、さらに前記駆動回路は、受動振動減衰器素子または少なくとも一つのエネルギー回生振動減衰器素子を含み、前記受動振動減衰器素子は前記スイッチ素子に接続され、前記少なくとも一つのエネルギー回生振動減衰器素子は前記インダクタに接続される、請求項２４に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２６】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記コイルの前記下部の第一導線数が前記コイルの前記上部の第二導線数より小さい、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２７】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記コイルの前記上部が板状構造を呈する、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２８】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記コイルの前記上部の導線断面積が前記下部の導線断面積より大きい、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【請求項２９】
ポータブル式ｒＴＭＳ装置であって、前記コイルの前記上部の導線総間隔が前記下部の導線総間隔より大きい、請求項２に記載のポータブル式ｒＴＭＳ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置に関する。具体的には、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置は、パルス発生器により駆動回路の動作を別々に制御し、また専用のプローブを組み合わせて設計することによって、携帯を可能にするという目的を達成する。
【背景技術】
【０００２】
現在よく目にする反復経頭蓋磁気刺激（Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒＴＭＳ）装置は、体積が比較的大きく、また使用時に必ず電源に接続しなければならないため、使用にあたり、使用場所の制限を受け、患者は通常ｒＴＭＳ装置が置かれている位置まで行かなければｒＴＭＳ治療を受けることができない。このほか、ｒＴＭＳ装置のプローブは動作時にノイズを発生し、また使用時間が長くなるにつれて、プローブの温度が次第に上昇し、プローブの過熱により使用できないという状態を引き起こしている。
【０００３】
上記状況に鑑み、ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置をいかにして提供するか、またその使用にあたり環境の制限を受けないことというのが当該分野の業者にとって速やかに解決しなければならない問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置の提供を目的とし、新たに設計した回路およびプローブ（インダクタ）を組み合わせることで、装置全体の体積を大幅に減少させ、さらに消費電力を減少させることにより携帯可能という機能を達成する。このため、従来のｒＴＭＳ装置とは相対的に、本発明のポータブル式ｒＴＭＳ装置は、使用にあたり環境の制限を受けず、かつ内蔵バッテリーまたはモバイルパワーパックを通じて電力供給が可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、駆動回路およびインダクタを含む、ポータブル式ｒＴＭＳ装置を開示する。上記インダクタは、上記駆動回路に電気的に接続され、プローブとして用いられる。上記インダクタは、磁心および少なくとも一組のコイルにより構成される。上記磁心は、溝を有する。上記少なくとも一組のコイルは、上部および下部を含む。上記少なくとも一組のコイルの上記上部は、上記磁心から離れるように、かつ上記磁心の上方向、左方向または右方向を通るように設置される。上記少なくとも一組のコイルの上記下部は、上記磁心の上記溝を通るように設置される。
【０００６】
図式および本発明の実施例を参照した後、当業者は、本発明のその他の目的、および本発明の技術手段ならびに実施方法をすぐに理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の外観概略図。
【図２Ａ】磁心ＣＯＥの断面構造概略図。
【図２Ｂ】磁心ＣＯＥの構造概略図。
【図２Ｃ】磁心ＣＯＥの断面図およびコイルの下部設置概略図。
【図２Ｄ】磁心ＣＯＥの断面図およびコイルの下部設置概略図。
【図２Ｅ】磁心ＣＯＥの断面図およびコイルの下部設置概略図。
【図２Ｆ】磁心ＣＯＥの断面図およびコイルの下部設置概略図。
【図２Ｇ】磁心ＣＯＥの湾曲延伸概略図。
【図２Ｈ】磁心ＣＯＥの湾曲延伸概略図。
【図２Ｉ】磁心ＣＯＥの概略図。
【図３Ａ】磁心ＣＯＥの磁束分布図。
【図３Ｂ】コイルＣＯＬ上部の設置および磁心ＣＯＥの磁場分布シミュレーション図。
【図３Ｃ】コイルＣＯＬ上部の設置および磁心ＣＯＥの磁場分布シミュレーション図。
【図３Ｄ】コイルＣＯＬ上部の設置および磁心ＣＯＥの磁場分布シミュレーション図。
【図３Ｅ】コイルＣＯＬ上部の形状および磁心ＣＯＥの磁場分布シミュレーション図。
【図３Ｆ】コイルＣＯＬ上部の形状および磁心ＣＯＥの磁場分布シミュレーション図。
【図４Ａ】コイルＣＯＬ上部の設置概略図。
【図４Ｂ】コイルＣＯＬ上部の設置概略図。
【図４Ｃ】コイルＣＯＬ上部の設置概略図。
【図５Ａ】上部固定部品ＵＦＣおよび下部固定部品ＬＦＣの構造概略図。
【図５Ｂ】上部固定部品ＵＦＣおよび下部固定部品ＬＦＣの構造概略図。
【図５Ｃ】上部固定部品ＵＦＣおよび下部固定部品ＬＦＣの構造概略図。
【図６Ａ】セラミック基板の構造概略図。
【図６Ｂ】セラミック基板の設置概略図。
【図７Ａ】セラミック基板および延伸されたセラミック基板の構造関係概略図。
【図７Ｂ】セラミック基板および延伸されたセラミック基板の構造関係概略図。
【図７Ｃ】セラミック基板および延伸されたセラミック基板の構造関係概略図。
【図８Ａ】上部阻隔部品の設置概略図。
【図８Ｂ】下部阻隔部品と磁歪材料の設置概略図。
【図９Ａ】磁心ＣＯＥのひずみの概略図。
【図９Ｂ】磁心ＣＯＥのひずみの概略図。
【図９Ｃ】磁心ＣＯＥのひずみの概略図。
【図９Ｄ】磁心ＣＯＥのひずみの概略図。
【図９Ｅ】磁心ＣＯＥのひずみの概略図。
【図１０】インダクタのハウジング内への設置概略図。
【図１１Ａ】本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１１Ｂ】本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１２Ａ】インダクタＬ充放電の電流変化。
【図１２Ｂ】Ｔ１時間内におけるインダクタＬの電流方向。
【図１２Ｃ】Ｔ２時間内におけるインダクタＬの電流方向。
【図１２Ｄ】Ｔ３時間内におけるインダクタＬの電流方向。
【図１２Ｅ】Ｔ４時間内におけるインダクタＬの電流方向。
【図１３】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１４】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１５Ａ】受動振動減衰器素子ＳＢの概略図。
【図１５Ｂ】受動振動減衰器素子ＳＢの概略図。
【図１５Ｃ】受動振動減衰器素子ＳＢの概略図。
【図１６Ａ】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１６Ｂ】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１６Ｃ】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１７Ａ】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１７Ｂ】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１８】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図１９】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２０】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２１】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２２】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２３】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２４】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２５】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２６】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２７】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２８】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図２９】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図３０】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図３１】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図３２】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図３３】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図３４】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図３５】本発明の異なる実施例のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図。
【図３６Ａ】本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路並列接続概略図。
【図３６Ｂ】本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路直列接続概略図。
【図３６Ｃ】本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路直列接続および並列接続概略図。
【図３７】本発明の固定装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施例を通じて本発明の内容を説明する。必ず説明しなければならないことは、本発明の実施例は、実施例で述べた特定の環境、応用または特殊な方法でなければ本実施例を実施することができないというように本発明を制限するために用いているのではないということである。従って、実施例に関する説明は、本発明の目的を詳しく説明するためだけのものであり、本発明を制限するために用いているのではない。
また本発明の請求の範囲は、特許請求の範囲を基準とする。このほか、以下の実施例および図式内において、本発明と直接関係していない部品については省略し、表示していない。また図式内の各部品間のサイズ関係は容易に理解するためのものであり、実際の比率を制限するために用いているのではない。材料の性質は、別途定義がある場合を除き、すべて室温において計測したものである。  
【実施例１】
【０００９】
本発明の実施例１は、図１〜１０に示したとおりである。図１は、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の外観概略図を表したものである。ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激（Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒＴＭＳ）装置は、上部固定部品ＵＦＣ、下部固定部品ＬＦＣ、駆動回路ＤＲＣおよびインダクタＬを含む。駆動回路ＤＲＣはハウジング内に実装され、インダクタＬは別のハウジング（図には表示されていない）内に設置されている。駆動回路ＤＲＣのハウジング上には、さらにコントローラ、パネル、押しボタンおよびスイッチが設置されている。コントローラは、使用者が押しボタン、スイッチを操作またはパネルにタッチする等の動作を行うことによって、ポータブル式ｒＴＭＳ装置のＯＮ／ＯＦＦおよびその他関連動作を制御することができる。
【００１０】
インダクタＬは、駆動回路ＤＲＣに電気的に接続され、プローブとして用いられる。インダクタＬは、磁心ＣＯＥおよび少なくとも一組のコイルＣＯＬにより構成される。磁心ＣＯＥは溝ＣＧを有し、コイルＣＯＬは上部ＵＣＯＬ、下部ＬＣＯＬおよび２つの接続部ＩＮＴを含む。コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬは、磁心ＣＯＥから離れるように、かつ磁心ＣＯＥの上方向、左方向または右方向を通るように設置され、さらに上部固定部品ＵＦＣにより固定されている。コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬは、溝ＣＧを通るように設置され、さらに下部固定部品ＬＦＣにより固定されている。
【００１１】
具体的に言うと、図３Ｂ〜３Ｆに示すように、コイルＣＯＬにおいて、磁心ＣＯＥの二つの接平面内に位置する導線によって上部ＵＣＯＬおよび下部ＬＣＯＬに分かれている。下部ＬＣＯＬはプローブの刺激部であり、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬは下部ＬＣＯＬの電流を逆流させる役割を担っている。このため、上部ＵＣＯＬの電流方向と下部ＬＣＯＬの電流方向は、逆方向である。例えば、磁心の接平面で見ると、図３Ｃに示すように、下部ＬＣＯＬが平面方向への入力である場合、上部ＵＣＯＬは平面方向への出力である。また、磁心ＣＯＥの二つの接平面外の導線（即ち、接続部ＩＮＴの導線であり、上部ＵＣＯＬおよび下部ＬＣＯＬの導線に属さない）は、過渡特性の導線に属する。一組のコイルは、少なくとも二つの接出端点を含んでいなければならない。
図２３、図２４および図２５に示すように、磁心ＣＯＥ上に二組のコイルが巻かれており、かつ二組のコイルの四つの接出端点が互いに接続されていない場合、互いにカップリングされた二つのインダクタと見なす。図２６、図２７、図２８、図２９、図３０および図３１に示すように、磁心ＣＯＥ上に少なくとも二組のコイルが巻かれており、かつ異なるコイルの組間において両端が互いに接続されている場合、センタータップ３接出端点のインダクタと見なす。
【００１２】
図２Ａは、磁心ＣＯＥの断面構造概略図を表したものである。磁心ＣＯＥは、二つの側辺部ＳＰおよび一つの接続部ＣＰを有する。磁心ＣＯＥは、強磁性材料（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）、フェリ磁性（ｆｅｒｒｉｍａｇｎｅｔｉｃ）の軟磁性（ｓｏｆｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）材料、または高飽和磁束密度材料（ｈｉｇｈ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｆｌｕｘ  ｄｅｎｓｉｔｙ）（例えば、鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）の合金）とすることができ、その飽和磁束密度は０．５テスラ（Ｔ）以上とする。
高飽和磁束密度材料を飽和に近い磁束で操作する時、既に飽和状態の低飽和磁束密度材料と比較して、二つの材料の飽和磁束密度の比が３：２の場合、磁気抵抗を下げることができ（約７５％）、またこれにより同じ大きさの磁場を発生させるのに必要な電流量を減少させることができる（約７５％）。コイルＣＯＬの導線は、銅線でも、アルミ線でも、またはその他の導体（例えば、銀）でも良い。コイルＣＯＬの導線は、溝ＣＧ部を経由して磁心ＣＯＥの溝ＣＧを通る。
【００１３】
磁心ＣＯＥでよく見られる種類は、珪素鋼片、鉄コバルト合金、鉄ニッケル合金、磁性粉末コア、非晶質（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）およびナノ結晶質（Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）等であり、飽和磁束密度はみな常に０．５Ｔ以上である。珪素鋼片、鉄ニッケル合金の飽和磁束密度は１．３Ｔ以上であり、鉄コバルト合金の飽和磁束密度はさらに高く１．９Ｔ以上である。
上記三種の合金は、飽和磁束密度の性質は優れているが、内部インピーダンスの点で劣っているため、インピーダンスを高めて渦電流に抵抗するため、磁心ＣＯＥは通常、図２Ｂに示すとおり、できる限り電流方向が垂直な薄板状構造となるように設計されている。例を挙げて説明すると、磁心ＣＯＥは複数の鉄心片により構成することができる。磁心ＣＯＥが高飽和磁束密度材料により構成され、かつ磁心ＣＯＥの飽和磁束密度が１．３Ｔより大きい場合、各鉄心片の厚さは１ｍｍより小さくすることができる。また、磁心ＣＯＥの飽和磁束密度が１．９Ｔより大きい場合、各鉄心片の厚さは０．５ｍｍより小さくすることができる。さらに、薄板状構造間（即ち、鉄心片間）は絶縁層を有し、これにより磁心ＣＯＥ内の渦電流を低減する。
【００１４】
このほか、その他の実施例において、磁心ＣＯＥは異なる材料（例えば、磁性粉末コア、非晶質（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）およびナノ結晶質（Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ））を使用して製造することもでき、これにより本体に内部高インピーダンス構造を持たせて、薄板状構造を使用せずに、磁心ＣＯＥ内の渦電流を低減することができる。プローブには大きなエアギャップ（ａｉｒｇａｐ）があるため、磁心内においてもエアギャップの存在が許容され、または多くの小さな磁心の組み合わせで構成されており、操作には影響しない。磁心の飽和測定には、エプスタインフレーム（Ｅｐｓｔｅｉｎ  ｆｒａｍｅ）測定法を採用し、その中で磁場強度は１２００Ａ／ｍを選んで使用する。
【００１５】
磁心ＣＯＥは、多種の延伸形状を有することができ、その断面は図２Ｃ〜２Ｆに示すとおりである。コイルＣＯＬの下部は、同一方向の導線により導線層を構成し、溝ＣＧを通る。溝付磁心または逆Ｕ形磁心と称される磁心は、板状磁心（または溝損失を必要とする場合、導線層の厚みを増加させる必要があり、板状磁心は平均電流との距離を増やさなければならない。
導線は、板状磁心との距離の増加に伴い、鉄心が提供する特長を喪失し、空芯導線の性質に変化する。このため、厚みの大きな導線層と鉄心からの距離が近い導線層との両者間で、一つの方法を選択するしかない。溝付磁心では、導線の厚みを増加した場合においても、両端延伸部ＳＰにより鉄心と導線の距離を短くすることができ、かつ作られた磁場は依然として下方向に蓄積されるため、同時に二つの特長を備えることができる。
【００１６】
交流損失については、刺激端の磁場が固定の大きさを持たなければ、使用者に対して効果を生み出すことができない。導線層の幅が厚みよりはるかに大きい場合、磁場は下方向に向けてのみ分布するため、板状磁心と溝付磁心が提供する効果には大きな差は出ない。例を挙げて説明すると、幅３ｃｍ、厚さ０．１ｃｍの導線層では、１２ｍｍの溝がある場合、４ｋＨｚの周波数において２０％の損失を低減するのみである。しかし、直流損失の関係があるため、導線層は過度に薄くしないようにする。そうしなければ直流グループの損失が過大になる。さらに、比較的厚い導線層について、板状磁心の磁場は下方向に分布するほか、同時に左右方向にも分布する。
板状磁心とは異なり、溝付磁心の磁場は、両端延伸部ＳＰがあるため、下方向にのみ分布する。導線層の磁場に露出している左右の部分が少なくなれば、近接効果（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｅｆｆｅｃｔ）を効果的に下げ、交流損失を低減することができる。例を挙げて説明すると、幅３ｃｍ、導線層の厚みが６ｍｍの場合、深さが１２ｍｍの溝では、板状磁心（または溝の深さが０ｍｍに等しいと称されるもの）と比較して、４ｋＨｚの周波数において消費電力を４５％以上低減することができる。
【００１７】
熱による傷害については、両側辺部ＳＰを導線層の最下部を超えて延伸させた場合、二つの側辺部ＳＰの遠端端点はプローブの接近部として人体に接近するため、このように配置すれば導線を人体に接近させないようにすることができ、コイルＣＯＬが人体に与える熱による傷害を減少させることができる。また、直流損失および交流損失が低い場合、本体の熱量の発生を減少させることができる。
【００１８】
磁心ＣＯＥのサイズの設計により、導線の距離について、磁心ＣＯＥの二つの側辺部ＳＰの遠端端点に一定の距離を持たせることができ（例えば、溝ＣＧの深さが１２ｍｍ、導線層の厚みが６ｍｍ）、これにより導線層の厚さを、溝の深さより小さくすることができる。溝の深さは、少なくとも下部の導線の平均電流位置をカバーしていなければならない。例を挙げて説明すると、６ｍｍの導線層では、平均電流が３ｍｍの所に位置するため、溝の深さを少なくとも３ｍｍより大きくしなければ明らかな効果を提供することはできない。
機能の改善については、溝の深さに従って次第に改善が増し、磁心開口幅のおよそ半分に到達した時、その効果に明らかな改善が見られる。溝の深さが溝の幅のおよそ半分から一倍の場合、機能の改善は溝の深さに従って効果を増すが、明らかではない。溝の深さが溝の幅の一倍を超える場合、機能の改善は溝の深さが変わってもあまり変わらない。磁心の形状に変異がある可能性があるため、理論上の絶対範囲はないが、経験上、ポータブル式の重量と消費電力において、溝の上記深さは０．７ｃｍ〜４ｃｍの間が合理的な範囲である。
【００１９】
コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの平均電流は、磁心ＣＯＥの大きさから比較的遠い距離を有し、下部ＬＣＯＬと比較して、距離の差は少なくとも一倍以上なければならない。コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬおよび下部ＬＣＯＬの平均電流と磁心ＣＯＥの大きさとの距離については、以下の計算方法を採用する。（１）まず単一導線の電流の平均空間ベクトルを取る。（２）上記空間ベクトルと磁心本体距離の絶対値を取る。および（３）すべての導線の距離の絶対値から平均を取る、という方法である。この定義を使用する原因は、図４Ｂに示したとおり、その上部ＵＣＯＬは磁心ＣＯＥと離れており、可用性構造ではあるが、すべての導線について直接空間ベクトルを取った場合、磁心ＣＯＥ内部にとどまり、誤った判断を招いてしまうためである。上記（１）〜（３）の定義を採用することにより、直観的に上部ＵＣＯＬが磁心ＣＯＥから離れているという説明に適合させることができる。
【００２０】
溝付磁心の上部コイルについては、磁心のコイル上部が離れていることが直接損失、交流損失、コンデンサの重量および磁心の重量と関係がある。従来の巻線式磁心の場合、消費電力と重量では二者のうち一者を選択するしかない。例を挙げて説明すると、優れた直流損失を必要とする場合、断面積が大きな上部コイルを採用し、溝付磁心の体積もそれに合わせて増加しなければならず（下部コイルと上部コイルの断面積は同じであるため、下部コイルの電流が磁心の溝を通らなければならない）、重量も増加する。磁心の上部コイルを離した場合は、重量と消費電力について二者のうち一者を選択しなければならないということはなくなる（直流部分は下部コイルと上部コイルの断面積が同じでなくても良く、交流部分は空間中の分布と関係があるため）。
例を挙げて説明すると、磁心および下部コイルはともに変更せず、機能に影響を与えない状況下において、断面積の大きな上部コイルを採用することにより、直流損失と交流損失を低減することができ、板状、分散状の上部コイルを採用することにより、交流損失を低減することができる。さらに、コイル上部が磁心から離れていることにより、コイル上部が磁心に対して発生する磁束とインダクタンスを低減することができる。コイル上部が磁心に対して発生する磁束を低減することにより、磁心の飽和状態を避けることができるため、磁心の厚さと重量を減少させることができる。またコイル上部が磁心に対して発生するインダクタンスを低減することにより、駆動回路内のコンデンサの重量を減少させることができる。このうち、コンデンサの重量と磁心の重量は、装置全体の必要部品のうち最も重い部分である。
【００２１】
溝ＣＧの接続部ＣＰの幅、および溝ＣＧの左右の幅については、下端の磁心開口幅および導線通過部の最大幅を含めて、刺激の深さに合わせて、大きさや重量の要素を考慮するため、その幅はすべて０．７ｃｍ〜１１．２ｃｍの間にあるものとする。磁心ＣＯＥの厚さは、磁心の飽和を避けるため、０．４ｃｍ〜４ｃｍの間にあるものとする。さらに、磁心の開口幅を１．４ｃｍ〜５．６ｃｍの間になるように設計し、かつ磁心ＣＯＥの厚さを０．７ｃｍ〜２．８ｃｍの間になるように設計した場合、単位重量あたりで到達可能な刺激強度がさらに良くなる。
コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬは、図２Ｃ〜２Ｆに示すとおり、溝ＣＧに接近した内縁から配列を開始するものとし、さらに多くの組のコイルを必要とする場合は、下方向に重ねていくものとする。磁心全体の開口幅、長さ、高さは、携帯可能なサイズと重量を維持するため、すべて１１．２ｃｍを下回らなければならない。
【００２２】
コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの平均電流は、出口と入口の方向において、左、右、下または上へと湾曲し、夾角は６０度以内でなければならない。例えば、図２Ｈでは左へ湾曲し、夾角が６０度以内でなければならないことを示している。当業者は、ビオ・サバールの法則（Ｂｉｏｔ−Ｓａｖａｒｔ  ｌａｗ）に基づき、最終的に磁場は電流と透磁性物質の積分の総和により決定され、また磁心ＣＯＥは、図２Ｇに示すとおり、前後両側に沿って下方向に湾曲して延伸し、または図２Ｈに示すとおり、二つの側辺部ＳＰのうちの片側方向に湾曲しているが、ビオ・サバールの法則（Ｂｉｏｔ−Ｓａｖａｒｔ  ｌａｗ）に基づくと最終的に作られる磁場は差がそれほど大きくないということを理解できる。
同様に図２Ｈにおいて、矢印は電流の方向であり、大部分の導線上の電流の方向は同一方向であるが、一つの導線上の電流の方向がその他の導線上の電流の方向とは逆方向である。しかし、ビオ・サバールの法則（Ｂｉｏｔ−Ｓａｖａｒｔ  ｌａｗ）に基づき、最終的に作られる磁場は差がそれほど大きくない。コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの各導線において、電流の方向の夾角が６０度以内の場合、同一方向の導線と見なすことができ、同一方向の導線がすべての導線数量の８０％以上を占めていなければならない。
【００２３】
矩形構造によってプローブの持つべき機能を達成することができるが、いくつかの状況下においては不規則な形状の磁心を採用する必要があり、図２Ｉによって設計原則を説明する。ｒＴＭＳ装置は、磁心ＣＯＥの接続部ＣＰおよびコイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬに相対して、使用者に近い側の磁芯ＣＯＥの溝ＣＧおよび溝ＣＧを通るコイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬを必ず有する。
コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬは溝ＣＧの部分を通ることにより、即ち平均電流が空間中において磁心の溝内を通ることにより、平均電流の方向を取り、この平均電流の方向は接平面の法線ベクトルであり、磁心ＣＯＥについて、図２Ｉにおいて黒色の矢印で示したように、入力接平面および出力接平面を切り出すことができる。接平面の選択は、比較的短い磁心ＣＯＥを切り出すことを原則とし、図２Ｉで示した星印の部分のように突出した部分は放棄する。放棄可能な要因は、突出部には装置のさらに優れた機能を提供することができないためである。入力接平面および出力接平面は、最初に選択したコイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬを切り出すものとし、図２Ｉ内の８束の導線は二つの接平面の間の部分に位置する。大きな差がある場合は、上記手順を繰り返すことによって最も良い接平面を取得する。この接平面は、下記機能を提供する上で重要である。
【００２４】
第一に、前の段落で言及した溝幅、溝の深さ、磁心の厚さ、コイルの上部の範囲、コイルの上部と磁心との距離、コイルの下部と磁心との距離の判断の提供である。入力接平面および出力接平面の間を、その他の同一方向の接平面によってプローブで等分分割する場合、少なくとも８０％の接平面が前の段落で提供した数値に適合していなければならず、各接平面が同じでなければならないと厳格に規定しているわけではないが、溝付磁心の形状に適合するように、少なくとも８０％の接平面の幅の差が１倍以内でなければならない。
【００２５】
第二に、コイルの下部の湾曲角度の判断の提供である。入力接平面と内方向へ４０％の接平面中間区切りを入力端コイルの下部とし、出力接平面と内方向へ４０％の接平面中間区切りを出力端コイルの下部とし、入力端コイルの下部と出力端コイルの下部はそれぞれ、その平均電流を計算することにより変位角を計算することができる。また不規則な磁心において、下部コイルは磁心に接近しているため、図２Ｉの白色の矢印のように、入力端コイルの下部内の異なる導線内の方向は同じではない可能性があり、８０％の導線の互いの変位角は６０度以内でなければならず、６０度の鋭角の円錐が８０％の導線の方向を含むと想像することができる。
【００２６】
第三に、この二つの接平面はコイルの上部とコイルの下部を区分することができ、即ち二つの接平面が挟む位置であり、上記位置を超えた場合はコイル接続と見なされ、磁心との距離には特別な制限がなく、過渡特性に属し、下部コイルに接近した部分は、磁心との距離が下部コイルほど近くないため、性質が必ずしも下部コイルに類似している必要はない。しかし、上部コイルに接近している部分では、同じように磁心から離れているため、性質が上部コイルと類似していなければならない。
【００２７】
第四に、磁心の長さを決定する。磁心の長さは、携帯可能性を維持するために、０．７ｃｍ〜１１．２ｃｍの間になければならない。さらに進んで磁心の長さを１．４ｃｍ〜５．６ｃｍの間となるように設計した場合、単位エネルギーあたりで到達可能な刺激強度はさらに良くなる。
【００２８】
磁心ＣＯＥの溝ＣＧの幅を選択する際、ｒＴＭＳ装置が必要とする刺激の深さと合っていなければならない。例を挙げて説明すると、図３Ａ内の刺激部位ＳＤのように、刺激部位が２．５ｃｍの深さの位置にある場合、選択した溝ＣＧの開口幅はおよそ２．８ｃｍであり、さらに言えば、従来のコイルは空間中の磁場において拡散可能な六つの方向、即ち、上、下、左、右、前、後ろを有するが、図３Ａ内の設計のように変更した場合、下方への分布しか残されておらず、即ち、約四分の一の磁場エネルギーを作り出すだけで良い。この種の幅を選択することにより、さらに十分な磁場勾配を作り出すことができ、最終的に絶対強度ではなく磁場勾配を利用して電界刺激を生み出すため、湾曲した磁場の強度分布を選択したほうが平らで真っ直ぐな磁場の強度分布よりもさらに効果的である。
従来の技術との違いは、以下のとおりである。従来の技術では長さや幅が１１．２ｃｍを超える磁心の溝と導線を選択していたが、このようにすることで脳内刺激部位の逆流部位の電流がさらに分散してしまう。ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１は、０．７〜１１．２ｃｍの磁心の溝と導線を選択しており、脳内刺激部位の逆流部位の電流のさらなる分散が必ずしも起こるとは限らない。従来技術は脳内の深い部分（例えば：４０ｍｍ）に大きな絶対磁場強度を提供することを目的としており、このため磁心を利用して大きな刺激部位と逆流部位を作り出していたのに対し、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１は脳内の深い所の絶対磁場強度を増加させることを強調しておらず、主に「消費電力の低減」と「重量の低減」を目的として設計されている。
【００２９】
さらに、図３Ａにおいて、仮に刺激部位ＳＤが深さ２．５ｃｍの位置にある場合、溝ＣＧで２．８ｃｍ幅を使用することにより湾曲した部分を刺激部位付近にすることができる。あまりにも大きな幅（例えば、従来のような１１．２ｃｍより大きな円形コイル）を使用した場合、磁場の絶対強度は増加するが、勾配が増加しないため、刺激部位ＳＤからするとまったく利点ではない。また、磁心ＣＯＥの厚さは、飽和を避けることを主として考慮し、実際上はおよそ０．４ｃｍ以上、４ｃｍ以下である。長さについても勾配原則で設計することができる。例えば、溝ＣＧの下部開口幅が２．８ｃｍ、および長さも２．８ｃｍに設計した場合、幅と長さが生み出す勾配を近いものにすることができる。
【００３０】
図３Ｂ〜３Ｄにおいて、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬと磁心ＣＯＥの距離はそれぞれ０ｃｍ、６ｃｍおよび１２ｃｍである。接平面方向の長さを５ｃｍとした模型で、周波数１０ｋＨｚ、０．２％の通電時間を例にとると、図３Ｂの巻線方式を採用して、深さ２ｃｍで最大０．２Ｔの磁場をつくる場合、総インダクタンス最大エネルギー蓄積が１４ジュール、交流損失は８．１４ワットと算出することができる。
図３Ｃに示したように、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬが６ｃｍ遠くへ移動した場合、最大エネルギー蓄積は１２ジュールに変化し、消費電力は５．４４ワットに変化する。言い換えると、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬが磁心ＣＯＥから離れ、同様の刺激強度の場合、総エネルギー蓄積を８６％に変化させ、消費電力を７０％に変化させることができる。さらに、図３Ｄに示したように、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬと磁心ＣＯＥの距離を１２ｃｍに増加させた場合、消費電力およびエネルギー蓄積にこれ以上変化が起きないことを観察することができる。
【００３１】
コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬを磁心ＣＯＥから離すこと以外でも、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの形状によって消費電力およびエネルギー蓄積に影響を与えることができる。図３Ｅに示すように、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬが、総幅５．４ｃｍ、総高さ１．２ｃｍの８つの導線片によって構成されている場合、総エネルギー蓄積を１１ジュールに変化させ、総消費電力を４．１ワットに変化させることができる。言い換えると、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬが磁心ＣＯＥから離れ、さらに大きな空間分布の導線を採用した場合、同様の刺激強度において、総エネルギー蓄積を７９％に変化させ、消費電力を５０％に変化させることができる。上記現象は、交流抵抗が主に磁場によって発生するため、例えば広くて大きな導体片、またはさらに太い導線を採用するなど、同様の電流がより大きな空間に分散すれば、消費電力をより低減できるということである。
断面積の大きな導線の重量は重いため、図３Ｆ中の方式を採用することができる。図３Ｅ中のコイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの８つの導線片を図３Ｆ中の２４本の導線に置き換え、コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬは依然として８本の導線を維持し、即ち、コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの導線は溝の外へ延伸して出して３本の導線にし、コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの周りを回る時、さらに１本の導線になるようにまとめる。図３Ｆにおいて、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬは、空間中における総幅が５．４ｃｍ、総高さが１．２ｃｍで、図３Ｅと同じであり、総エネルギー蓄積を１１ジュールに変化させ、総消費電力を４．１４ワットとすることができる。また、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの等量断面積を大きくすることによる、もう１つの利点は、漏洩インダクタンスの発生を低減し、カップリング状況を改善することである。
【００３２】
またそれ以外では、コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの導線が外向きに延伸し、またコイルＣＯＬの接続部ＩＮＴおよび上部ＵＣＯＬを通じて、磁心ＣＯＥの外部で接続され、回路を形成する。下部ＬＣＯＬの導線数は、上部ＵＣＯＬの導線数より少なくてもよく（例えば、半分）、即ちコイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの第一導線数はコイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの第二導線数より少なくてもよく、または上部ＵＣＯＬは断面積のより大きな導体を使用して複数の導線の代替とすることができる。上記配置において、本発明は直流抵抗を低減することができるほか、さらに近接効果（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｅｆｆｅｃｔ）を低減できるとともに、交流（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ；ＡＣ）抵抗を低減することができる。
【００３３】
その他の実施例において、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの導線間隔は下部ＬＣＯＬの導線間隔よりも大きく、これにより上部ＵＣＯＬの導線総間隔がコイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの導線総間隔よりも大きくなることで、交流インピーダンスを低減させることができる。
【００３４】
その他の実施例において、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬは、図４Ａ〜４Ｃに示すように、分散状または分枝状を呈してもよい。コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの分散により、さらに磁場の蓄積を減少させ、これにより近接効果および交流インピーダンスを低減することができる。
コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの分枝状は、さらに総抵抗を低減することができる。コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬが生み出した熱エネルギーは、導線によってコイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬまで誘導される。コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬは空気との大きな接触面積を有するため、効果的に放熱することができる。必ず説明しなければならないのは、図４Ａ〜４Ｃは、コイルＣＯＬの構造を説明するためだけのものであるため、上部固定部品ＵＦＣと下部固定部品ＬＦＣは図の中に表示されていないということである。
【００３５】
その他の実施例において、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬは、大面積の導線を使用することができ、即ち上部ＵＣＯＬの導線の幅は下部ＬＣＯＬの導線の幅よりも大きく、これにより上部ＵＣＯＬの導線断面積がコイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬの導線断面積よりも大きくなることで、交流インピーダンスを低減させることができる。
【００３６】
図５Ａ〜５Ｂを参照されたい。上部固定部品ＵＦＣおよび下部固定部品ＬＦＣはともに絶縁体（例えば、プラスチック材料、セラミック材料）であり、それぞれコイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬ、下部ＬＣＯＬおよび接続部ＩＮＴを固定するのに用いられ、導線間で巻線が交錯し互いに接触するのを防ぐことができる。コイルＣＯＬ上部ＵＣＯＬの導線数は、下部ＬＣＯＬの導線数より多く使用することができ、或いは薄板状の導線または直径が大きな導線を採用することができる。このため、図５Ｂに示すように、面積が大きな絶縁体を上部固定部品ＵＦＣとして使用し、コイルＣＯＬ上部ＵＣＯＬの構造を維持しなければならない。
【００３７】
その他の実施例において、図５Ｃに示すように、インダクタＬは、さらに支持部品ＳＣを含み、支持部品ＳＣもまた絶縁体であり、かつインダクタＬを取り巻いており、また上部固定部品ＵＦＣおよび下部固定部品ＬＦＣと接触することにより、上部固定部品ＵＦＣおよび下部固定部品ＬＦＣがコイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬおよび下部ＬＣＯＬ構造を維持する効果を強化する。
【００３８】
図６Ａは、下部固定部品ＬＦＣの概略図である。下部固定部品ＬＦＣは、複数のセラミック基板により構成され、各セラミック基板は中間部ＭＰ、第一端部ＥＰ１および一第二端部ＥＰ２を有する。第一端部ＥＰ１および第二端部ＥＰ２は中間部ＭＰを通じて接続されている。上記セラミック基板は、積み重ねられて層状構造を成し、かつ磁心ＣＯＥの接続部ＣＰは上記セラミック基板の上記中間部ＭＰを覆っている。図６Ｂに示すように、下部固定部品ＬＦＣは、磁心ＣＯＥの溝内に階段状またはほぞ状に固定されていてもよい。
【００３９】
また、上記セラミック基板ＣＳ中で互いに隣接した任意の二枚の中の上層のセラミック基板の寸法は下層のセラミック基板の寸法より小さく、これにより上記第一端部ＥＰ１および上記第二端部ＥＰ２についてそれぞれ階段状を形成させることができる（但し、これに限らないものとする）。
例を挙げて説明すると、図１に示すように、上記下部固定部品ＬＦＣにおいて、第二層のセラミック基板の長さは第一層のセラミック基板の長さよりも長く、また第三層のセラミック基板の長さは第二層のセラミック基板の長さよりも長い。上記状況下において、上層のセラミック基板の第一端部ＥＰ１上および第二端部上の導線の長さは、下層のセラミック基板の第一端部ＥＰ１および第二端部上の導線の長さより短い。
【００４０】
必ず説明しなければならないのは、下部固定部品ＬＦＣの形状は、回路設置のニーズによって異なってもよいということである。例を挙げて説明すると、下部固定部品ＬＦＣは、図１に示すように、長方形のセラミック基板であってもよく、または図６Ａに示すように、亜鈴形のセラミック基板であってもよい。また、セラミック基板の成分は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素または／およびその他の熱伝導性かつ非導電性のセラミック材料を使用することができ、当業者は、回路設置の異なるニーズに応えるためにどのようにしてセラミック基板の外観形状を設計し、またどのようにセラミック基板の材料を決定するかを理解することができるため、ここでは贅言しないこととする。
【００４１】
コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬをセラミック基板上に設置するとインダクタＬの放熱速度を高めることができるため、コイルＣＯＬ上の電流が空間中の一箇所（例えば、セラミック基板の中間部ＭＰ）に集中している時でも、インダクタＬが焼損されることはない。コイルＣＯＬの第一端部ＥＰ１および第二端部ＥＰ２に設置する導線の幅は、上記中間部ＭＰに設置する導線の幅より大きくてもよい。また、セラミック基板とコイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬは、特定のプロセス（例えば、薄膜プロセス、厚膜プロセス、直接銅張技術、直接銅めっき技術および活性金属鑞接技術等）によって直接接合することができる。
【００４２】
その他の実施例において、インダクタＬは、さらに複数の延伸されたセラミック基板ＳＣＳを含み、図７Ａに示すように、上記下部固定部品ＬＦＣを積み重ねた後と同じ高さになるようにし、また上記下部固定部品ＬＦＣと接触するように作ることができる。上記延伸されたセラミック基板ＳＣＳは、図７Ｂに示すように、磁心ＣＯＥの二側辺部ＳＰに沿って、それぞれ上記下部固定部品ＬＦＣと接触するように作ることができる。
また、図７Ｃに示すように、下部固定部品ＬＦＣがセラミック基板である時、上記延伸されたセラミック基板ＳＣＳは、上記セラミック基板と一体成形となるように設計することができる。また、別の実施例において、延伸されたセラミック基板ＳＣＳは、下部固定部品ＬＦＣの厚さと同じになるように、または下部固定部品ＬＦＣの一部となるように（即ち、一体成形）作ることができるとともに、下部固定部品ＬＦＣに合わせて順に積み重ねることができる。
【００４３】
その他の実施例において、インダクタＬは、上部阻隔部品ＢＲ１を含み、図８Ａに示した灰色部分のとおり、インダクタＬの磁心ＣＯＥの少なくとも一部が上部阻隔部品ＢＲ１によって覆われている。上部阻隔部品ＢＲ１は、インダクタＬの使用時に発生するノイズを低減することができる。上部阻隔部品ＢＲ１は、高硬度材料、例えば、セラミック、炭化珪素、酸化アルミニウム等の物質でできている。高硬度材料とは、ヤング率が少なくとも５０ＧＰａ（ギガパスカル）より大きい物質のことである。また、上部阻隔部品ＢＲ１中には一部キャビティ（即ち、図８Ａ中の斜線部分）を含み、キャビティはインダクタＬの動作によって発生した振動のために上部阻隔部品ＢＲ１が分裂するのを防ぐことができる。
【００４４】
その他の実施例において、インダクタＬは下部阻隔部品ＢＲ２および磁歪材料ＭＳを含み、図８Ｂに示すように、下部阻隔部品ＢＲ２および磁歪材料ＭＳは、磁心ＣＯＥの二側辺部の内側に設置されている。磁歪材料とは、伸縮が１００ｐｐｍより大きい物質のことである。具体的に言うと、ｒＴＭＳ装置１が動作する時、ローレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ｆｏｒｃｅ）、磁気抵抗力（Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｆｏｒｃｅ）および磁歪（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）により生み出されるひずみが発生し、これらが原因となって磁心ＣＯＥとコイルＣＯＬに振動およびノイズが発生する。主に、コイルＣＯＬに影響を及ぼすのがローレンツ力で、主に磁心ＣＯＥに影響を及ぼすのが磁気抵抗力および磁歪により生み出されるひずみである。
【００４５】
深さ２ｃｍ、０．２Ｔの磁場強度を作る時、磁心ＣＯＥの磁気抵抗力およびコイルＣＯＬのローレンツ力のみを考慮して、磁歪を考慮しない場合、引き起こされるひずみの方向は図９Ａに示した矢印の方向である。磁心ＣＯＥのヤング率（ｙｏｕｎｇ‘ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）＝２００ＧＰａ、周囲空気を２ＧＰａとして計算すると、磁心ＣＯＥの中央（即ち、接続部ＣＰ）の上方向のひずみは０．１４μｍ、二側辺部ＳＰの内方向のひずみは０．２μｍである。必ず説明しなければならないのは、周囲空気のヤング率を磁心ＣＯＥのヤング率の１％に設定すると計算結果に影響を与えるのを避けることができ、決して真実硬さではない。
【００４６】
磁心ＣＯＥの磁気抵抗力、コイルＣＯＬのローレンツ力および磁歪を同時に考慮する場合、引き起こされるひずみの方向は図９Ｂに示した矢印の方向である。磁心ＣＯＥのｌａｍｂｄａを３ｅ−５、飽和磁化を２ｅ６と設定した場合、磁心ＣＯＥの中央の上方向のひずみは０．２２μｍ、二側辺部ＳＰの内方向のひずみは依然として０．２μｍであり、ひずみの方向は図９Ａと異なる点がある。言い換えると、一部の磁気抵抗力が生み出したひずみと磁歪の力が生み出したひずみは、方向が同じとは限らないため、相乗または相殺される可能性があり、異なる形状のひずみを引き起こす。
【００４７】
その他の実施例において、インダクタＬは、下部阻隔部品ＢＲ２を含み、図９Ｃに示したとおり、磁心ＣＯＥの二側辺部ＳＰの内側で、下部阻隔部品ＢＲ２により接続され、インダクタＬを使用している時に発生するノイズを低減することができる。下部阻隔部品ＢＲ２は、高硬度材料、例えば、セラミック、炭化珪素、酸化アルミニウム等の物質でできている。下部阻隔部品ＢＲ２中には、磁心ＣＯＥ以外の磁歪材料ＭＳを含むことができる。
図９Ｃに示すように、磁心ＣＯＥの二側辺部ＳＰの内側に磁歪材料が加えられ、そのｌａｍｂｄａは２ｅ−３、飽和磁化は１ｅ６、ヤング率は３０ＧＰａである場合、さらに磁心ＣＯＥの中央の上方向のひずみは０．０２μｍ、二側辺部ＳＰの内方向のひずみは０．０７μｍである。
【００４８】
その他の実施例において、周囲構造の強度を強化することによって振動を減少することができる。例を挙げて説明すると、上部阻隔部品ＢＲ１と下部阻隔部品ＢＲ２のヤング率を２００ＧＰａに変えた場合、図９Ｄに示すように、磁心ＣＯＥの中央の上方向のひずみは０．００６μｍ、二側辺部ＳＰの内方向のひずみは０．０１３μｍである。また、磁歪材料ＭＳの添加という点からすると、上部阻隔部品ＢＲ１と下部阻隔部品ＢＲ２のヤング率を２００ＧＰａに変えた場合、図９Ｅに示すように、中央の上方向のひずみは０．０１８μｍ、二側辺部ＳＰの内方向のひずみは０．０３μｍである。磁心の厚さに合わせるため、上部阻隔部品ＢＲ１の厚さを２ｍｍ〜２０ｍｍの間にしなければならない。
【００４９】
その他の実施例において、ｒＴＭＳ装置１はハウジングＨを含み、図１０に示すように、インダクタＬはハウジングＨ内に設置される。ハウジングＨの材質は、高音響インピーダンス（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を有しており、また空間上において少なくとも磁心ＣＯＥとコイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬ等の主要振動源を覆い、ノイズの伝達を減少させる。ハウジングＨとインダクタＬの間には少なくとも一層の低音響インピーダンスの材料（例えば、空気、多孔質吸音材料等）を使用し、反射を増加させる。磁心ＣＯＥ、コイルＣＯＬの下部ＬＣＯＬおよび接続部ＩＮＴの一部がハウジングＨの内部に位置する。
インダクタＬとハウジングＨの間は、特定の減衰および弾性係数のばねを使用することで、電流により発生したインダクタＬ自身の振動数およびインダクタＬとハウジングＨを結合した振動数のずれのため、ハウジングＨに音波が発生するのを減少させることができる。さらに、ハウジングＨとインダクタＬの間は特定のばねだけで接続され、その他の接触がないため、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬの一部がハウジングＨの外部に設置されている時に、弾性係数と減衰を考慮する場合、コイルＣＯＬの接続部ＩＮＴとハウジングＨの接続を考慮に入れなければならない。また、ハウジングＨと磁心ＣＯＥの間に多孔質吸音材料が充填されている場合も、多孔質吸音材料について考慮に入れなければならない。
【００５０】
さらに、磁心ＣＯＥと導線が発生させた音波が高音響インピーダンスにぶつかった時、キャビティ（即ち、インダクタＬとハウジングＨの間の空間）に反射し、最終的にキャビティ中で振動するとともに最後は吸収される。インダクタＬとハウジングＨの間の間隔は、四分の一波長の原理で設計することができる。例えば、周波数１０ｋＨｚが対応する波長はおよそ３．４ｃｍであるため、四分の一波長の０．８５ｃｍのキャビティを採用するとともに、多孔質吸音材料またはその他の吸音材料を充填することによって、キャビティ中で振動する音波が熱エネルギーに転換されるのを助け、最後は吸収される。
また、その他の実施例において、コイルＣＯＬの上部ＵＣＯＬを、全部ハウジングＨの内部に設置することができる。ハウジングＨと磁心ＣＯＥの中間は、少なくとも一層の低音響インピーダンス物質で隔てられている。ハウジングＨと磁芯ＣＯＥ中はばねによって連結されている。ばねのばね定数は、０．１ミリメートル／ニュートン（ｍｍＮ／Ｎ）〜０．００１ｍｍ／Ｎの間である。ハウジングＨの厚さは、０．５ｍｍ〜１ｃｍの間である。低音響インピーダンス物質層の厚さは、０．４〜８ｃｍの間である。低音響インピーダンス物質は、０．０１ＭＰａ・ｓ／ｍ３以下の物質と定義され、高音響インピーダンスは、１〜１００ＭＰａ・ｓ／ｍ３の物質と定義される。当業者は、上記状態の実施について理解できるため、ここでは贅言しないこととする。
【実施例２】
【００５１】
本発明の実施例２は、図１１Ａ〜１１Ｂ、１２Ａ〜１２Ｅ、１３〜１４、１５Ａ〜１５Ｃ、１６、１７Ａに示すとおり、実施例１を拡張させたものである。図１１Ａ〜１１Ｂは、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図である。駆動回路ＤＲＣは、第一コンデンサＣ１、第二コンデンサＣ２、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２、第一パルス発生器Ｇ１、第二パルス発生器Ｇ２を含む。
【００５２】
第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１およびインダクタＬの直列接続により、第一駆動回路ＣＬ１を形成する。第二エネルギー蓄積コンデンサ部品Ｃ２、第二還流ダイオードスイッチ部品Ｓ２およびインダクタＬの直列接続により、第二駆動回路ＣＬ２を形成する。上記回路は、ハーフブリッジ１次側の方式によって接続されている。
必ず説明しなければならないのは、図１１Ａ〜１１Ｂに示した回路概略図は、第一駆動回路ＣＬ１における第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１と第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１の順序および第二駆動回路ＣＬ２における第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２と第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２の順序を制限するために用いているわけでは決してないということである。実際の応用上においては、ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１のサプライヤーまたはメーカーは、異なるニーズに応じるため、コンデンサおよびスイッチの直列接続順序を決定することができる。
【００５３】
第一駆動回路ＣＬ１は、第一還流ダイオードスイッチＳ１とカップリングされた第一パルス発生器Ｇ１を含み、第一パルス信号を発生することにより、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１を制御する。第二パルス発生器Ｇ２は、第二還流ダイオードスイッチＳ２とカップリングされており、第二パルス信号を発生することにより、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２を制御する。第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１は、制御スイッチＳ１１およびダイオードＳ１３によって構成され、また第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２は、制御スイッチＳ２１およびダイオードＳ２３によって構成される。
【００５４】
還流ダイオードスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ  ｗｉｔｈ  ｆｌｙｂａｃｋ  ｄｉｏｄｅ）素子は、家庭用電源供給器規模の回路上において、制御スイッチが逆方向ダイオードに並列接続されている回路と同等であると定義される。還流ダイオードスイッチ素子が制御信号をＯＮにした時、双方向電流を導通させることができ、また制御信号をＯＦＦにした時、逆方向電流または導通させ、または順方向電圧を阻止することができる。還流ダイオードスイッチ素子を使用した実施例ではみな、異なる磁束の方向を作り出す二つの回路を有し、第一駆動回路ＣＬ１を閉じた時、第二駆動回路ＣＬ２のダイオードが直ちに導通するため、還流ダイオードと称される。後続の実施例において言及する還流ダイオードスイッチ素子はすべて同様の定義に属する。
【００５５】
例を挙げて説明すると、還流ダイオードスイッチ素子は下記の方式によって構成することができる。（１）ＩＧＢＴと逆方向ダイオードを並列接続する、（２）単一の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）、および（３）金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）をまず順方向ダイオードと直列接続し、さらに逆方向ダイオードと並列接続する。但し、これらに限らないものとする。実際のスイッチは各種の素子によって構成される可能性があり、図１１Ａ〜１１Ｂ、１２Ｂ〜１２Ｅの操作を行う時、制御スイッチが逆方向ダイオードと並列接続されている回路と同等の状態にする。
【００５６】
制御スイッチＳ１１、Ｓ２１は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＭＯＳＦＥＴ）、ゲートターンオフサイリスタ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ；ＧＴＯ）、バイポーラジャンクショントランジスタ（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＢＪＴ）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｐｏｗｅｒ  ＭＯＳＦＥＴ）、ＭＯＳ制御サイリスタ（ＭＯＳ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ；ＭＣＴ）、集積化ゲート転流型サイリスタ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｇａｔｅ−Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ；ＩＧＣＴ）、ＩＥＧＴ等のスイッチの類型のトランジスタのいずれでも良いが、これらに限らないものとする。
【００５７】
その他の実施例において、本発明のポータブル式ｒＴＭＳ装置１は、さらに第一パルス発生器Ｇ１および第二パルス発生器Ｇ２を制御するために用いる制御装置を含むことができる。インダクタＬはプローブとする。第一パルス信号および第二パルス信号は、第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２を交替で導通させる。第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２は、インダクタＬに対して相反する磁束の駆動方向を有する。
本発明のポータブル式ｒＴＭＳ装置１は、二つのエネルギー蓄積コンデンサ素子（即ち、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１および第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２）および二つの還流ダイオードスイッチ素子（即ち、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１および第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２）を設置することで、非対称な波形を生み出し、これにより優れた刺激効果を達成することができる。
【００５８】
このほか、先に言及したように、本発明のインダクタＬの磁心ＣＯＥは高飽和磁束密度材料とすることができるため、これにより磁気抵抗を低減し（約７５％）、また同じ大きさの磁場を作り出すのに必要な電流量を減少させることができる（約７５％）。上記状況下において、電流量が下がることによってインダクタＬ内のエネルギーの蓄積を減少させることができるため、本発明では容量値の小さいコンデンサを使用して、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１および第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２とすることができる。エネルギー蓄積コンデンサ素子は、エネルギー蓄積値が２．５ジュールより大きいコンデンサであり、家庭用電源供給器規模の回路上では通常、主コンデンサ（Ｂｕｌｋ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）と称される。実際上、インダクタが必要とするエネルギーは２５ジュール前後である。
上記主コンデンサは、図１１〜１２の操作を行う時、大部分のエネルギーを供給する役割を担い、その容量値は、例えば振動減衰器のコンデンサのような、その他の非エネルギー蓄積コンデンサの少なくとも十倍より大きい。上記コンデンサ素子は、複数の実体コンデンサが並列接続または直列接続されてできている可能性があり、回路操作を行う時は一つの主コンデンサと同等となるようにする。例えば、電源供給器は通常多くの小さなコンデンサが並列接続で用いられ、導線のインピーダンス値を下げることを目的とする。後続の実施例において言及するエネルギー蓄積コンデンサ素子はすべて同様の定義に属する。
実際の回路設計において、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１の第一初期電圧と第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２の第二初期電圧の比を実質上およそ４に設定でき、また第一パルス信号の第一動作周期と第二パルス信号の第二動作周期の比もまた実質上およそ４に設定することができる。しかし、当業者は、上記の比の値を１〜１０の間になるように設定することが可能であることを理解することができる。
【００５９】
例を挙げて説明する。図１２Ａ〜図１２Ｅを参照されたい。仮にインダクタＬのインダクタンス値は２００マイクロヘンリー、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１容量値は２．５マイクロファラッド、第一初期電圧は３６００ボルト、第一パルス発生器Ｇ１の導通時間は５０μｓ、および第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２の容量値は４０マイクロファラッド、第二初期電圧は７００ボルト、第二パルス発生器Ｇ２の導通時間は２００μｓ、遅延時間は０．００１秒とする。第一初期電圧は、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１が飽和状態にあることを示し、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２が半飽和状態にある。
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、第一パルス発生器Ｇ１が発生させた第一パルス信号が第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１内の制御スイッチＳ１１を時間区間Ｔ１内にＯＮにした時、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１は電圧源に相当し、放電を開始して、第一駆動回路ＣＬ１を導通させ、導通後の電流回路方向は時計回り方向であり、またインダクタＬの電流値は時間区間Ｔ１内に次第に上昇する。
【００６０】
時間区間Ｔ１終了後、第一パルス発生器Ｇ１が発生させた第一パルス信号は第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１内の制御スイッチＳ１１をＯＦＦにすると、第一駆動回路ＣＬ１は瞬間的に導通しなくなり、インダクタＬは時間区間Ｔ２内に回路中の作用によって電流源に相当し、放電を開始して、その電流値は時間区間Ｔ２内で次第に下降する。
図１２Ｃに示すように、時間区間Ｔ２内において、インダクタＬの放電電圧によりダイオードＳ２３を導通させ、これにより第二駆動回路ＣＬ２は第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２内のダイオードＳ２３によって導通され、さらに第二駆動回路ＣＬ２導通後の電流回路方向は逆時計回り方向となる。また、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２が時間区間Ｔ２内に電圧飽和状態にない場合、インダクタＬの放電過程において、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２に対し充電を行う。
【００６１】
時間区間Ｔ２終了（即ち、インダクタＬの放電完了）後、第二パルス発生器Ｇ２が発生させた第二パルス信号が第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２内の制御スイッチＳ２１を時間区間Ｔ３内にＯＮにした時、図１２Ａおよび図１２Ｄに示すように、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２は電圧源に相当し、放電を開始して、第二駆動回路ＣＬ２を導通させ、導通後の電流回路方向は時計回り方向であり、またインダクタＬの電流値は時間区間Ｔ３内に次第に上昇する。必ず説明しなければならないのは、本文中における電流値の「上昇」および「下降」は、インダクタＬの電流値の絶対値の「増加」および「減少」を指し、また電流の流動方向を示していないということである。このため、当業者は、図１２Ａ中の電流の正負の値が電流方向を表すことを理解できる。
【００６２】
時間区間Ｔ３終了後、第二パルス発生器Ｇ２が発生させた第二パルス信号は第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２内の制御スイッチＳ２１をＯＦＦにすると、時間区間Ｔ２内のように、第二駆動回路ＣＬ２は瞬間的に導通しなくなり、インダクタＬは時間区間Ｔ４内において駆動回路中の作用によって電流源に相当し、放電を開始して、その電流値は時間区間Ｔ４内で次第に下降する。
図１２Ｅに示すように、時間区間Ｔ４内において、インダクタＬの放電電圧によりダイオードＳ１３を導通させ、これにより第一駆動回路ＣＬ１は第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１内のダイオードＳ１３によって導通され、さらに第一駆動回路ＣＬ１導通後の電流回路方向は逆時計回り方向となる。第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１がインダクタＬの放電時に電圧飽和状態にない場合、インダクタＬの放電過程において、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１に対し充電を行う。Ｔ１〜Ｔ４は完全な充放電周期であり、一つの周期に費やす時間は約２５０μｓであり、１秒内に５〜２０周期ということが可能であり、各２５０μｓが１秒間の中に平均して分散している。以２５０μｓの双方向波形の場合、２５ｍｍの深さで約８４Ｖ／Ｍの電界を必要とするため、上記数値により最大電流ピーク値が決定される。
【００６３】
必ず説明しなければならないのは、上記を実施するシチュエーションはみな図１２Ａに示した回路によって、おし広げて説明したものであるが、当業者は、上記説明に基づき、図１２Ｂに示した回路の動きを理解することができるということである。例えば、図２３中の操作は、Ｔ１〜Ｔ４と同じである。図２０および図２９の操作は、Ｔ１〜Ｔ２と同じである。図１７Ｂおよび図２６の操作において、パルス発生器Ｇ１、Ｇ２を制御する場合、二つのパルス信号はＴ１〜Ｔ４と同じである。パルス発生器Ｇ１のみを制御する場合、単一のパルス信号はＴ１〜Ｔ２と同じである。図１７Ｂおよび図２０は単一の主コンデンサおよび単一のプローブのみを有するため、Ｔ１＝Ｔ２、またはＴ３＝Ｔ４の対称波形のみしか作り出すことができず、図１２Ａとは異なる点がある。以上の回路操作は、電力電子コンバータにおける電流不連続モード（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ；ＤＣＭ）と見なすことができる。
【００６４】
その他の実施例において、図１３に示すように、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１は第一ブースタＢ１とカップリングされ、これにより第一駆動回路ＣＬ１が導通または非導通周期にある時（例えば、時間区間Ｔ４の後、次の時間区間Ｔ１の前）、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１に対し充電を行い、また第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２は第二ブースタＢ２とカップリングされ、これにより第二駆動回路ＣＬ２が導通または非導通周期にある時（例えば、時間区間Ｔ２の後、時間区間Ｔ３の前、即ち時間区間Ｔ５）、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２に対し充電を行う。
このほか、その他の実施例において、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１は第一ブースタＢ１とカップリングされるように設置されるが、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２はブースタとカップリングされておらず、或いは第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１はブースタとカップリングされていないが、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２は第二ブースタＢ２とカップリングされている。第一ブースタＢ１および第二ブースタＢ２は電源モジュール（図には表示されていない）に接続することができ、かつ上記電源モジュールはポータブル式ｒＴＭＳ装置の内部バッテリーに接続することができ、またはポートを通じて外部電源（例えば、コンセントまたはモバイルパワーパック）に接続することができる。
【００６５】
このほか、その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、少なくとも一つの振動減衰器素子（例えば、受動振動減衰器素子または半能動振動減衰器素子）を含む。例を挙げて説明すると、図１４に示すように、駆動回路ＤＲＣは、インダクタＬの両側に跨るように接続されている受動振動減衰器素子ＳＢを含む。図１５Ａにおいて、受動振動減衰器素子ＳＢは、単一のコンデンサＣｓｎにより構成されている。図１５Ｂにおいて、受動振動減衰器素子ＳＢは、コンデンサＣｓｎおよびレジスタＲｓｎが直列接続されて構成されている。図１５Ｃにおいて、受動振動減衰器素子ＳＢは、ダイオードＤｓｎおよびレジスタＲｓｎを並列接続した後、さらにコンデンサＣｓｎと直列接続されている。受動振動減衰器素子ＳＢは、図１５Ａ〜１５Ｃに示した構造のいずれかであると定義され、後続の実施例で言及する受動振動減衰器素子ＳＢはみな同様の定義に属する。
【００６６】
例を挙げて説明すると、図１６Ａ〜１６Ｃに示すように、駆動回路ＤＲＣは、それぞれ第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１と並列接続され、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２と並列接続された、二つの受動振動減衰器素子ＳＢ１を含むことができる。受動振動減衰器素子ＳＢ、ＳＢ１は、駆動回路ＤＲＣ中のサージを吸収するのに用いられ、これにより、駆動回路ＤＲＣがサージを原因として破損するのを防ぐ。
【００６７】
また、駆動回路ＤＲＣが第一補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ３を増加し、或いは第二補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ４を増加し、或いは図１７Ａに示したように、第一補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ３および第二補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ４を同時に増加し、かつ上記操作原理に従っている場合、回路操作に影響しない。異なるのは、第一補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ３および第二補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ４を同時に増加した場合、二つのエネルギー蓄積コンデンサの共通接地形態を変更することができるということである。言い換えると、本来の第一エネルギー蓄積コンデンサ素子と第二エネルギー蓄積コンデンサ素子は、正電圧で負電圧を受けることしかできないが、四つのスイッチを採用することにより正端子を互いに接続、または負端子を互いに接続することができるようになる。
【実施例３】
【００６８】
本発明の実施例３は、図１７Ｂに示すとおり、実施例２中の図１７Ａを拡張させたものである。図１７Ｂにおいて、第一駆動回路ＣＬ１は、インダクタＬ、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１および第一補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ３が互いに直列接続されて形成され、また第二駆動回路ＣＬ２は、インダクタＬ、エネルギー蓄積コンデンサＣ、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２および第二補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ４が互いに直列接続されて形成されている。上記接続方式は、「フルブリッジ１次側接続方式」と定義される。
【００６９】
第一駆動回路ＣＬ１は、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１および第一補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ３とカップリングされた第一パルス発生器Ｇ１を含み、第一パルス信号を発生することにより、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１および第一補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ３を制御する。第二駆動回路ＣＬ２は、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２および第二補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ４とカップリングされた第二パルス発生器Ｇ２を含み、第二パルス信号を発生することにより、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２および第二補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ４を制御する。「補助還流ダイオードスイッチ素子」の定義は、駆動回路における受動インダクタと駆動回路のエネルギー蓄積コンデンサ素子の観点からすると、還流ダイオードスイッチ素子と相反する位置にあるもう一つの還流ダイオードスイッチ素子である。補助還流ダイオードスイッチが受ける制御信号と還流ダイオードスイッチ素子が受けるものとは同じである。
【００７０】
同じように、ポータブル式ｒＴＭＳ装置１は、さらに第一パルス発生器Ｇ１および第二パルス発生器Ｇ２を制御するために用いる制御装置を含むことができる。第一パルス信号および第二パルス信号は、第一駆動回路および第二駆動回路を交替で導通させる。第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２は、インダクタＬに対して相反する磁束の駆動方向を有する。
【００７１】
同様に、ポータブル式ｒＴＭＳ装置１は、コンデンサＣとカップリングされたブースタ（図には表示されていない）をさらに含むことができ、これにより第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２がともに非導通周期にある時、コンデンサＣに対して充電を行う。またブースタは電源モジュール（図には表示されていない）に接続することができ、かつ電源モジュールはポータブル式ｒＴＭＳ装置の内部バッテリーに接続することができ、またはポートを通じて外部電源（例えば、コンセントまたはモバイルパワーパック）に接続することができる。
【００７２】
その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含む。例を挙げて説明する。図１８を参照されたい。駆動回路ＤＲＣは、受動振動減衰器素子ＳＢを含み、インダクタＬの両側に跨るように接続されている。
【００７３】
さらに例を挙げて説明する。図１９を参照されたい。駆動回路ＤＲＣは四つの受動振動減衰器素子ＳＢ１を含み、各受動振動減衰器素子ＳＢ１はそれぞれ第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２、第一補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ３、第二補助還流ダイオードスイッチ素子Ｓ４と並列接続されている。振動減衰器ＳＢ１は、駆動回路ＤＲＣ中のサージを吸収するのに用いられ、これにより、駆動回路ＤＲＣがサージを原因として破損するのを防ぐ。
【実施例４】
【００７４】
本発明の実施例４は、図２０に示すとおり、実施例３を拡張させたものである。図２０は、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図である。駆動回路ＤＲＣは、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ、スイッチ素子ＴＲ１、補助スイッチ素子ＴＲ２、第一還流ダイオード素子Ｄ１、第二還流ダイオード素子Ｄ２、パルス発生器Ｇを含む。上記接続方式は、「２スイッチコンバータ１次側接続方式」と定義される。
【００７５】
パルス発生器Ｇは、スイッチ素子ＴＲ１および補助スイッチ素子ＴＲ２とカップリングされ、パルス信号を発生することにより、スイッチ素子ＴＲ１および補助スイッチ素子ＴＲ２を同時に制御する。インダクタＬ、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ、スイッチ素子ＴＲ１および補助スイッチ素子ＴＲ２は互いに直列接続されることによって駆動回路を形成し、またインダクタＬ、第一還流ダイオード素子Ｄ１および第二還流ダイオード素子Ｄ２が互いに直列接続されることによって再充電回路を形成する。「スイッチ素子」は、家庭用電源供給器規模の回路における制御スイッチの回路と同等であると定義される。上記スイッチ素子が制御信号をＯＮにした時、正電流を導通させることができ、また制御信号をＯＦＦにした時、順方向電圧を阻止することができる。還流ダイオードという言葉を使用する際の解釈についてであるが、駆動回路を閉じた時、充電回路のダイオード素子が直ちに導通するため、還流ダイオードと称される。「補助スイッチ素子」は、駆動回路における受動インダクタと上記回路のエネルギー蓄積コンデンサ素子の観点からすると、スイッチ素子と相反する位置にあるもう一つのスイッチ素子であると定義される。補助スイッチ素子が受ける制御信号とスイッチ素子が受けるものとは同じである。「ダイオード素子」は、逆方向電圧を阻止し、順方向の電流を導通させる受動素子であり、または電源供給器の回路動作中において上記素子と同等の回路素子であると定義される。同期整流器（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）はダイオードと置換することができ、消費電力を低減する技術について、その原理は例えばＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ等、能動スイッチを適切に操作し制御して、電圧の阻止および電流導通時間を調整することにより、回路動作時にダイオードと同等にさせるというものである。このため、同期整流器は、ダイオード素子と見なすことができる。
【００７６】
同様に、ポータブル式ｒＴＭＳ装置１は、コンデンサＣとカップリングされたブースタ（図には表示されていない）をさらに含むことができ、駆動回路が非導通周期にある時、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃに対して充電を行うのに用いられる。また、前述の実施例で述べたように、ブースタは電源モジュール（図には表示されていない）に接続することができ、かつ電源モジュール（図には表示されていない）はポータブル式ｒＴＭＳ装置の内部バッテリーに接続することができ、またはポートを通じて外部電源（例えば、コンセントまたはモバイルパワーパック）に接続することができる。
【００７７】
その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含む。例を挙げて説明する。図２１を参照されたい。駆動回路ＤＲＣは、受動振動減衰器素子ＳＢを含み、インダクタＬの両側に跨るように接続されている。さらに例を挙げて説明する。その他の実施例において、図２２を参照されたい。駆動回路ＤＲＣは二つの受動振動減衰器素子ＳＢ１を含み、それぞれスイッチ素子ＴＲ１と並列接続され、補助スイッチ素子ＴＲ２と並列接続されている。
【実施例５】
【００７８】
本発明の実施例５は、図２３に示すとおり、実施例２を拡張させたものである。図２３は、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図である。駆動回路ＤＲＣは、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２、第一パルス発生器Ｇ１、第二パルス発生器Ｇ２を含み、これによりフライバックコンバータ（Ｆｌｙｂａｃｋ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に類似した形式を呈している。同じように、第一エネルギー蓄積コンデンサ部品Ｃ１、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１およびインダクタＬの一次コイル直列接続により、第一駆動回路ＣＬ１を形成している。また、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２およびインダクタＬの二次コイル直列接続により、第二駆動回路ＣＬ２を形成している。
必ず説明しなければならないのは、図２５に示した回路概略図は、第一駆動回路ＣＬ１における第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１と第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１の順序および第二駆動回路ＣＬ２における第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２と第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２の順序を制限するために用いているわけでは決してないということである。実際の応用上においては、ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１のサプライヤーまたはメーカーは、異なるニーズに応じるため、コンデンサおよびスイッチの直列接続順序を決定することができる。上記接続方式は、「双方向フライバックコンバータの接続方式」と定義される。
【００７９】
インダクタＬの一次コイルおよびインダクタＬの二次コイルは、プローブの二組の巻線とする。第一パルス信号および第二パルス信号は、第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２を交替で導通させる。第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２は、インダクタＬに対して相反する磁束の駆動方向を有する。
【００８０】
同様に、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１はブースタ（図には表示されていない）とカップリングされ、これにより第一駆動回路ＣＬ１が非導通周期にある時、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１に対し充電を行い、また第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２はブースタ（図には表示されていない）とカップリングされ、これにより第二駆動回路ＣＬ２が非導通周期にある時、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２に対し充電を行う。また、その他の実施例において、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１とカップリングされたブースタおよび第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２とカップリングされたブースタは、電源モジュール（図には表示されていない）に接続することができ、かつ上記電源モジュールはポータブル式ｒＴＭＳ装置の内部バッテリーに接続することができ、またはポートを通じて外部電源（例えば、コンセントまたはモバイルパワーパック）に接続することができる。
【００８１】
このほか、その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含み、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１および第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２に接続されている。例を挙げて説明すると、図２４に示すように、二つの受動振動減衰器素子ＳＢ１は、それぞれ第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１と並列接続され、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２と並列接続されている。
【００８２】
また、その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、図２５に示すように、エネルギー回生振動減衰器素子ＳＢ３を含むことができる。「エネルギー回生振動減衰器素子」は、ダイオードＤｓｎ１、Ｄｓｎ２、インダクタＬｓｎ、コンデンサＣｓｎにより構成される振動減衰器と定義される。第一駆動回路ＣＬ１において、ダイオードＤｓｎ１、Ｄｓｎ２、インダクタＬｓｎおよびエネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１が直列接続されて回路を形成し、ダイオードＤｓｎ１、Ｄｓｎ２の中間はコンデンサＣｓｎによってインダクタＬと第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１の中間の端点に接続されている。第二駆動回路ＣＬ２中の接続方法は同じである。後続の実施例において言及するエネルギー回生振動減衰器素子ＳＢ３はすべて同様の定義に属する。また、その他の実施例において、インダクタＬの両側がカップリングコンデンサに跨るように接し、カップリングコンデンサの容量値が小さい時、その駆動回路ＤＲＣ中における作用は振動減衰器に相当し、回路中のサージを除去するのに用いられる。第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１および第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２は、例えば正端子を互いに接続する、正端子と負端子を互いに接続する等、各種方式の共通接地を用いる可能性があるが、いずれも合理的な回路形態である。必ず説明しなければならないのは、ここでインダクタＬｓｎが指すのはプローブ以外で、特別に外部に追加したインダクタ素子である。その他の図式中のインダクタＬはみなプローブを指す。
【実施例６】
【００８３】
本発明の実施例６は、図２６に示したとおりである。図２６は、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図である。駆動回路ＤＲＣは、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２、第一パルス発生器Ｇ１、第二パルス発生器Ｇ２を含み、これによりプッシュプルコンバータ（Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に類似した形式を呈している。上記接続方式は、「プッシュプルコンバータ１次側接続方式」と定義される。図２６はセンタータップインダクタを用いて表しており、二つのカップリングインダクタの共通接地と等しくすることができ、二つの還流ダイオードスイッチ素子はコンデンサの反対側に位置するように変えることができる。
【００８４】
本実施例において、第一駆動回路ＣＬ１は、インダクタＬの一次コイル、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃおよび第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１が互いに直列接続されて形成され、また第二駆動回路ＣＬ２は、インダクタＬの二次コイル、エネルギー蓄積コンデンサＣおよび第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２が互いに直列接続されて形成されている。同じように、第一パルス発生器Ｇ１が発生させた第一パルス信号および第二パルス発生器Ｇ２が発生させた第二パルス信号は、第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２を交替で導通させ、また第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２は、インダクタに対して相反する磁束の駆動方向を持たせる。同様に、その他の実施例において、本発明のポータブル式ｒＴＭＳ装置１は、さらに第一パルス発生器Ｇ１および第二パルス発生器Ｇ２を制御するために用いる制御装置を含むことができる。
【００８５】
同様に、ポータブル式ｒＴＭＳ装置は、コンデンサＣとカップリングされたブースタ（図には表示されていない）をさらに含むことができ、これにより第一駆動回路および第二駆動回路がともに非導通周期にある時、コンデンサＣに対して充電を行う。ブースタは電源モジュール（図には表示されていない）に接続することができ、かつ上記電源モジュールはポータブル式ｒＴＭＳ装置の内部バッテリーに接続することができ、またはポートを通じて外部電源（例えば、コンセントまたはモバイルパワーパック）に接続することができる。
【００８６】
その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含み、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１および第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２に接続されている。例を挙げて説明すると、図２７に示すように、二つの受動振動減衰器素子ＳＢ１は、それぞれ第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１および第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２と並列接続されている。また、その他の実施例において、本実施例の駆動回路ＤＲＣ中には、図２８に示すように、前述の実施例のエネルギー回生振動減衰器素子ＳＢ３を採用することができる。
【実施例７】
【００８７】
本発明の実施例７は、図２９に示したとおりである。図２９は、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図である。駆動回路ＤＲＣは、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ、スイッチ素子ＴＲ、還流ダイオード素子Ｄ、パルス発生器Ｇを含み、これによりプッシュプルコンバータ（Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に類似した形式を呈している。パルス発生器Ｇは、スイッチ素子ＴＲとカップリングされ、パルス信号を発生することにより、スイッチ素子ＴＲを制御する。
パルス発生器Ｇがスイッチ素子ＴＲをＯＮにするよう制御した時、直列接続されているインダクタＬ、エネルギー蓄積コンデンサＣおよびスイッチ素子ＴＲが駆動回路を形成する。パルス発生器Ｇがスイッチ素子ＴＲをＯＦＦにするよう制御した時、直列接続されているインダクタＬ、エネルギー蓄積コンデンサＣおよび還流ダイオード素子Ｄが再充電回路を形成する。上記接続方式は、「簡易型プッシュプルコンバータ１次側の接続方式」と定義される。図２９はセンタータップインダクタを用いて表しており、二つのカップリングインダクタの共通接地と等しくすることができ、還流ダイオードスイッチ素子とダイオード素子はコンデンサの反対側に位置するように変えることができる。
【００８８】
同じように、ポータブル式ｒＴＭＳ装置は、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃとカップリングされたブースタ（図には表示されていない）をさらに含むことができ、駆動回路ＤＲＣが非導通周期にある時、エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃに対して充電を行う。その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、図３０に示すとおり、受動振動減衰器素子ＳＢ１を含み、スイッチ素子ＴＲに接続されている。また、その他の実施例において、本実施例の駆動回路ＤＲＣ中には、図３１に示すように、前述の実施例のエネルギー回生振動減衰器素子ＳＢ３を採用することができる。
【実施例８】
【００８９】
本発明の実施例８は、図３２に示したとおりである。図３２は、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１の回路概略図である。駆動回路ＤＲＣは、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２、第一パルス発生器Ｇ１、第二パルス発生器Ｇ２を含む。本実施例において、第一駆動回路ＣＬ１は、インダクタＬ、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２および第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１が互いに直列接続されて形成され、また第二駆動回路ＣＬ２は、インダクタＬ、第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２および第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２が互いに直列接続されて形成されている。上記接続方式は、「双方向バッテリー充電器の接続方式」である。
【００９０】
第一パルス発生器Ｇ１は、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１とカップリングされ、第一パルス信号を発生することにより、第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１を制御する。第二パルス発生器Ｇ２は、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２とカップリングされており、第二パルス信号を発生することにより、第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２を制御する。同じように、その他の実施例において、本発明のポータブル式ｒＴＭＳ装置１は、さらに第一パルス発生器Ｇ１および第二パルス発生器Ｇ２を制御するために用いる制御装置を含むことができる。第一パルス信号および第二パルス信号は、第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２を交替で導通させる。第一駆動回路ＣＬ１および第二駆動回路ＣＬ２は、相反する磁束の駆動方向を有する。この実施例の操作方式は、よく知られている技術中の双方向バッテリー充電器（ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｈａｒｇｅｒ）と同じであり、実施例２〜７の原理とは異なる。
【００９１】
前述の実施例と同様に、本実施例の駆動回路ＤＲＣにおいて、第一エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ１は、ブースタ（図には表示されていない）とカップリングされ、これにより第一駆動回路が非導通周期にある時、第一コンデンサＣ１に対し充電を行い、また第二エネルギー蓄積コンデンサ素子Ｃ２は、別のブースタ（図には表示されていない）とカップリングされ、これにより第二駆動回路が非導通周期にある時、第二コンデンサＣ２に対し充電を行う。また、その他の実施例において、ブースタは電源モジュール（図には表示されていない）に接続することができ、かつ上記電源モジュールはポータブル式ｒＴＭＳ装置の内部バッテリーに接続することができ、またはポートを通じて外部電源（例えば、コンセントまたはモバイルパワーパック）に接続することができる。また、その他の実施例において、さらに駆動回路ＤＲＣは、少なくとも一つの受動振動減衰器素子を含む。
例を挙げて説明する。図３３を参照されたい。駆動回路ＤＲＣは、受動振動減衰器素子ＳＢを含み、インダクタＬの両側に跨るように接続されている。さらに例を挙げて説明する。その他の実施例において、図３４を参照されたい。駆動回路ＤＲＣは二つの受動振動減衰器素子ＳＢ１を含み、それぞれ第一還流ダイオードスイッチ素子Ｓ１と並列接続され、また第二還流ダイオードスイッチ素子Ｓ２と並列接続されている。
【実施例９】
【００９２】
本発明の実施例９は、図３５、３６Ａ〜３６Ｃに示したとおりである。実施例９は、実施例２〜実施例８を拡張させたものである。図３５は、本発明のポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置１のｉ個目の駆動回路概略図である。説明を簡素化するために、本実施例と直接関係のない素子は省略し、図に表示していない。当業者は、前述の実施例に基づき、駆動回路の動作時に必要なその他の素子を理解しているため、ここでは贅言しないこととする。本実施例は、駆動回路中のインダクタＬ（図には表示されていない）の二端を正端子および負端子に区分し、「ｉ＋」はｉ個目の駆動回路の正の接点、「ｉ−」はｉ個目の駆動回路の負の接点を表す。単一駆動回路の電圧または電流が不足している時、いくつかの駆動回路を使って重畳させることによって、駆動効果を達成することができる。
【００９３】
例を挙げて説明すると、単一の駆動回路の電圧はインダクタＬを駆動させるのに十分であるが、電流が不足しているという状況において、図３６Ａに示した回路配置を使用することができ、これはｎ個の駆動回路を並列接続することによって十分な電流を重畳させて出すものであり、各駆動回路の正の接点はインダクタＬの正端子に接続され、かつ各駆動回路の負の接点はインダクタＬの負端子に接続される。
【００９４】
さらに例を挙げて説明すると、単一の駆動回路の電流はインダクタＬを駆動させるのに十分であるが、電圧が不足しているという状況において、図３６Ｂに示した回路配置を使用することができ、これはいくつかの駆動回路を直列接続することによって、十分な電圧を重畳させて出すものである。図３６Ｂに示した駆動回路において、一つめの駆動回路の正の接点１＋だけがインダクタＬの正端子に接続され、ｎ個めの駆動回路の負の接点ｎ−はインダクタＬの負の端子に接続される。直列接続構造を使用する時、受動振動減衰器素子は依然としてプローブインダクタの両側に接していなければならず、エネルギー回生振動減衰器素子は、そのコンデンサＣｓｎとダイオードＤｓｎ１がインダクタの両側に跨るように存在し、ダイオードＤｓｎ２とインダクタＬｓｎはコンデンサＣｓｎが存在するサブ回路に接している。エネルギー蓄積コンデンサ素子が重層構造を使用する時、そのすべてのサブ回路のエネルギー蓄積コンデンサのエネルギー蓄積量の総和が２．５ジュールより大きくなければならない。
【００９５】
その他の実施例において、図３６Ｃに示すとおり、複数の駆動回路を同時に一部直列接続および一部並列接続とすることにより、十分な電流および電圧を重畳して出し、その回路原理は、集中定数回路（ｌｕｍｐｅｄ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｃｉｒｃｕｉｔ）がリニアシステムにおいて重畳可能な特性から推論して得たものである。上記は、カスコードコンバータ（ｃａｓｃｏｄｅ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）の原理である。
【００９６】
必ず説明しなければならないのは、本実施例は、実施例３の駆動回路を使用して説明しているが、当業者は、前述の説明に基づき、その他の実施例中の駆動回路の直列接続および並列接続の動作を理解することができるということであり、ここでは贅言しないこととする。言い換えると、本実施例において、前述の実施例の駆動回路を含むほか、さらに複数のその他の駆動回路を含むことができ、その他の各駆動回路は、当初の駆動回路と同じである。異なる設計のニーズに基づき、上記その他の駆動回路は、当初の駆動回路と並列接続されてインダクタＬに接続され、または上記その他の駆動回路は当初の駆動回路と直列接続されてインダクタＬに接続され、さらに上記その他駆動回路はその一部が当初の駆動回路と並列接続され、別の一部が当初の駆動回路と直列接続されて、インダクタＬに接続されることができる。
【実施例１０】
【００９７】
本発明の実施例１０は、図４４に示したとおりである。インダクタＬを搭載したハウジングは、頭部に固定しやすいように、イヤホンに類似した外形に設計されることができる。しかし、刺激プローブ（即ちインダクタＬ）の位置を固定させるため、本発明はさらにインダクタＬを搭載したハウジングに接続するように固定装置ＦＤを設置し、また刺激プローブの位置が使用過程において移動するのを防止するために、耳介、目および固定装置の端点を定位点とする。また、その他の実施例において、複数の並列接続されたインダクタＬを採用することにより複数の刺激プローブを設置することができる。当業者は、前述の実施例に基づき、完成することができるため、ここで贅言しないこととする。将来的に材料が進歩した時には、さらに駆動回路とプローブを頭部装置上で整理統合できる可能性がある。
【００９８】
上述の内容をまとめると、本発明のポータブル式ｒＴＭＳ装置は、特殊設計された回路およびプローブ（インダクタ）を通じて、使用時に必要な電力使用量を低減させ、放熱能力を高めるとともに、装置全体の体積を減少させることによって、携帯可能という機能を達成することができる。このため、従来のｒＴＭＳ装置とは相対的に、本発明のポータブル式ｒＴＭＳ装置は、使用にあたり環境の制限を受けず、かつ内蔵バッテリーまたはモバイルパワーパックを電力供給源とすることが可能である。
【００９９】
説明しなければならないのは、上記の実施例は単に本発明の実施形態を開示し、本発明の技術特性を詳しく説明するためだけに用いているものであり、本発明の保護の範疇を制限するために用いているのでは決してないということである。またこの技術に詳しい者が容易に完成した変更または均等論は、すべて本発明の主張の範囲に属し、かつ本発明の権利保護範囲は特許請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【０１００】
１  ポータブル式反復経頭蓋磁気刺激装置
Ｌ  インダクタ
Ｃ１  第一エネルギー蓄積コンデンサ素子
Ｃ２  第二エネルギー蓄積コンデンサ素子
Ｓ１  第一還流ダイオードスイッチ素子
Ｓ１１  制御スイッチ
Ｓ１３  ダイオード
Ｓ２  第二還流ダイオードスイッチ素子
Ｓ２１  制御スイッチ
Ｓ２３  ダイオード
Ｓ３  第一補助還流ダイオードスイッチ素子
Ｓ４  第二補助還流ダイオードスイッチ素子
ＴＲ  スイッチ素子
ＴＲ１  第一スイッチ素子
ＴＲ２  第二スイッチ素子
Ｄ  還流ダイオード素子
Ｄ１  第一還流ダイオード素子
Ｄ２  第二還流ダイオード素子
Ｇ  パルス発生器
Ｇ１  第一パルス発生器
Ｇ２  第二パルス発生器
ＣＬ１  第一駆動回路
ＣＬ２  第二駆動回路
Ｔ１  時間区間
Ｔ２  時間区間
Ｔ３  時間区間
Ｔ４  時間区間
Ｔ５  時間区間
Ｂ１  第一ブースタ
Ｂ２  第二ブースタ
ＳＢ  受動振動減衰器素子
ＳＢ１  受動振動減衰器素子
ＳＢ３  エネルギー回生振動減衰器素子
ＣＯＥ  磁心
ＣＯＬ  コイル
ＵＣＯＬ  上部
ＬＣＯＬ  下部
ＩＮＴ  接続部
ＵＦＣ  上部固定部品
ＬＦＣ  下部固定部品
ＤＲＣ  駆動回路
ＣＧ  溝
ＢＲ１  上部阻隔部品
ＭＳ  磁歪材料
ＢＲ２  下部阻隔部品
ＳＤ  刺激部位
Ｈ  ハウジング
ＣＳ  セラミック基板
ＳＣＳ  延伸されたセラミック基板
ＭＰ  中間部
ＥＰ１  第一端部
ＥＰ２  第二端部
Ｃ  エネルギー蓄積コンデンサ素子
Ｃｓｎ  コンデンサ
Ｒｓｎ  レジスタ
Ｄｓｎ  ダイオード
Ｄｓｎ１  ダイオード
Ｄｓｎ２  ダイオード
Ｌｓｎ  インダクタ
ｉ＋  ｉ個めの駆動回路の正の接点
ｉ−  ｉ個めの駆動回路の負の接点
１＋  １個めの駆動回路の正の接点
１−  １個めの駆動回路の負の接点
２＋  ２個めの駆動回路の正の接点
２−  ２個めの駆動回路の負の接点
３＋  ３個めの駆動回路の正の接点
３−  ３個めの駆動回路の負の接点
４＋  ４個めの駆動回路の正の接点
４−  ４個めの駆動回路の負の接点
ｎ＋  ｎ個めの駆動回路の正の接点
ｎ−  ｎ個めの駆動回路の負の接点
ＦＤ  固定装置
【図１】
2019084361.tif 000003
【図２Ａ】
2019084361.tif 000004
【図２Ｂ】
2019084361.tif 000005
【図２Ｃ】
2019084361.tif 000006
【図２Ｄ】
2019084361.tif 000007
【図２Ｅ】
2019084361.tif 000008
【図２Ｆ】
2019084361.tif 000009
【図２Ｇ】
2019084361.tif 000010
【図２Ｈ】
2019084361.tif 000011
【図２Ｉ】
2019084361.tif 000012
【図３Ａ】
2019084361.tif 000013
【図３Ｂ】
2019084361.tif 000014
【図３Ｃ】
2019084361.tif 000015
【図３Ｄ】
2019084361.tif 000016
【図３Ｅ】
2019084361.tif 000017
【図３Ｆ】
2019084361.tif 000018
【図４Ａ】
2019084361.tif 000019
【図４Ｂ】
2019084361.tif 000020
【図４Ｃ】
2019084361.tif 000021
【図５Ａ】
2019084361.tif 000022
【図５Ｂ】
2019084361.tif 000023
【図５Ｃ】
2019084361.tif 000024
【図６Ａ】
2019084361.tif 000025
【図６Ｂ】
2019084361.tif 000026
【図７Ａ】
2019084361.tif 000027
【図７Ｂ】
2019084361.tif 000028
【図７Ｃ】
2019084361.tif 000029
【図８Ａ】
2019084361.tif 000030
【図８Ｂ】
2019084361.tif 000031
【図９Ａ】
2019084361.tif 000032
【図９Ｂ】
2019084361.tif 000033
【図９Ｃ】
2019084361.tif 000034
【図９Ｄ】
2019084361.tif 000035
【図９Ｅ】
2019084361.tif 000036
【図１０】
2019084361.tif 000037
【図１１Ａ】
2019084361.tif 000038
【図１１Ｂ】
2019084361.tif 000039
【図１２Ａ】
2019084361.tif 000040
【図１２Ｂ】
2019084361.tif 000041
【図１２Ｃ】
2019084361.tif 000042
【図１２Ｄ】
2019084361.tif 000043
【図１２Ｅ】
2019084361.tif 000044
【図１３】
2019084361.tif 000045
【図１４】
2019084361.tif 000046
【図１５Ａ】
2019084361.tif 000047
【図１５Ｂ】
2019084361.tif 000048
【図１５Ｃ】
2019084361.tif 000049
【図１６Ａ】
2019084361.tif 000050
【図１６Ｂ】
2019084361.tif 000051
【図１６Ｃ】
2019084361.tif 000052
【図１７Ａ】
2019084361.tif 000053
【図１７Ｂ】
2019084361.tif 000054
【図１８】
2019084361.tif 000055
【図１９】
2019084361.tif 000056
【図２０】
2019084361.tif 000057
【図２１】
2019084361.tif 000058
【図２２】
2019084361.tif 000059
【図２３】
2019084361.tif 000060
【図２４】
2019084361.tif 000061
【図２５】
2019084361.tif 000062
【図２６】
2019084361.tif 000063
【図２７】
2019084361.tif 000064
【図２８】
2019084361.tif 000065
【図２９】
2019084361.tif 000066
【図３０】
2019084361.tif 000067
【図３１】
2019084361.tif 000068
【図３２】
2019084361.tif 000069
【図３３】
2019084361.tif 000070
【図３４】
2019084361.tif 000071
【図３５】
2019084361.tif 000072
【図３６Ａ】
2019084361.tif 000073
【図３６Ｂ】
2019084361.tif 000074
【図３６Ｃ】
2019084361.tif 000075
【図３７】
2019084361.tif 000076
【外国語明細書】
2019084361000001.pdf