(57)【要約】【課題】  本発明は、中枢神経系および回路のための磁気刺激装置に関し、装置の使用、装置および方法の使用に関する。【解決手段】  本発明によって設計される制御回路は、駆動力電源回路に波形信号を出力して、駆動電源回路がコイルに対応する波形電流を出力するのを可能し、コイルの形状、巻数、寸法、間隔についての設計によって、コイル内部の特領域内で、動物または人間の脳部に印加される所望の時変磁界を発生させ、中枢神経系が正確な波形を有する広い領域相乗効果磁気刺激を受信することができるため、高周波または複数の周波数成分の組合せ、例えば、行動ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスと組み合わせて、神経および精神医学的な疾患または脳機能改善についての治療を達成する。【選択図】図１
2008543388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを備えた、中枢神経系のための磁気刺激回路であって、
前記駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、
前記駆動回路と前記検出回路との両方は、前記制御回路と前記主回路とにそれぞれ接続され、前記コイルは、前記主回路に接続される、ことを特徴とする磁気刺激回路。
【請求項２】
前記主回路は、同一または反対方向に流れる前記コイル内の電流を制御する変換回路を備える、ことを特徴とする請求項１記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項３】
前記主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有し、
前記制御回路は、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を発生し、前記主回路の中で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動して時変電流を出力させ、前記コイルに所望の時変磁界を発生させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項４】
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換され、
前記駆動回路は、前記置換半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である、ことを特徴とする請求項３記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項５】
前記制御回路は、主制御集積回路としてディジタル信号処理集積回路機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御回路から前記主回路までコントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、
前記制御回路は、前記コイルが所望された磁界を発生するように前記駆動回路と前記主回路とを制御し、
前記変換回路は、少なくとも１つのリレーを有しする、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項６】
連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを有する磁気刺激回路を備え、中枢神経系のための磁気刺激装置であって、
前記駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、
前記駆動回路と前記検出回路との両方は、前記制御回路と前記主回路とにそれぞれ接続され、前記コイルは前記主回路に接続される、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項７】
前記コイルは、時間内で同期して強度において同一の前記コイル対内の電流と共に、少なくとも共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対を有し、
前記主回路は、前記同一または反対方向に流れるコイル対の前記電流を制御する変換回路を有する、ことを特徴とする請求項６記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項８】
前記主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有し、
前記制御回路は、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を発生し、前記主回路の中で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動して時変電流を出力させ、前記コイルに所望の時変磁界を発生させる、ことを特徴とする請求項６又は７記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項９】
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換され、
前記駆動回路は、前記置換半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である、ことを特徴とする請求項８記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、主制御集積回路としてＤＳＰ集積回路機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御回路から前記主回路までコントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、
前記制御回路は、前記コイルが所望された磁界を発生するように前記駆動回路と前記主回路とを制御し、
前記変換回路は、少なくとも１つのリレーを有する、ことを特徴とする請求項６又は７記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項１１】
動物または人間の全脳を刺激する適切なパラメータを有する時変磁界の選択によって、中枢神経系疾病または精神医学の疾病の治療あるいは脳機能の改善を含む、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１２】
適切なパラメータは、少なくとも、前記装置内のコイルに関連する電流の波形、周波数およびピーク値強度のパラメータおよび波形、対応する誘起磁場の周波数およびピーク値強度を含む、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１３】
適切なパラメータは、パルス列磁気刺激の場合のイントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数をさらに有する、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１４】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の前記治療の治療効果は、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの導入により、磁気刺激に先立ってもしくはその途中でもしくはその後で改善される、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１５】
適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の前記全脳に印加され、前記磁気刺激の途中またはその後において、態度ガイダンスまたは思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスは、前記磁気刺激を受けている人々または受けた人々に実行される、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１６】
磁気刺激を受ける予定である人々は、前記磁気刺激に先立って態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象であり、
適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の前記全脳に次に印加され、前記磁気刺激の後、前記磁気刺激を受けた人々は態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象である、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１７】
前記疾病は、うつ病、不安障害、不眠症、慢性的疼痛、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、薬物あるいはアルコール依存症および麻薬中毒、異常行動の精神依存症、注意力欠陥、感情あるいは気分障害、精神分裂症、パーキンソン病、神経変性疾患、痴呆、および神経損傷のいずれか１つである、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１８】
脳機能は、学習および記憶能力、認識能力、又は抗精神的ストレス能力である、ことを特徴とする請求項１１に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１９】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の治療もしくは脳機能を改善するのに適応している装置により中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法であって、
目標範囲に時変磁界を印加するために磁気刺激回路を制御してコイルに電流を流し、
前記磁界の磁気誘導は、１００Ｇｓ／ｃｍより小さい勾配を有し、
前記目標範囲には、動物または人間の頭部サイズと一致する範囲を有する、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【請求項２０】
前記磁界の前記磁気誘導には、０．１Ｔより小さいピーク値を有する、ことを特徴とする請求項１９記載の中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【請求項２１】
磁気刺激のプロセス中において、前記磁界は、１つの波形または少なくとも２つの波形の組み合わせであり、
前記時変磁界は、０．５Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数範囲内にある、ことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中枢神経系のための磁気刺激装置、そのための回路、装置の使用、および装置を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます多くの人々が、彼らの増大する生活ペースおよびストレスによる抑うつのような精神病に苦しんでいるため、中枢神経系疾患または精神病は、２１世紀における主要な死因と見なされる。
【０００３】
疫学の調査において、統合失調症とうつ病の罹患率（特に寿命罹患率）が非常に高いため、最も極度に影響を受けた患者が時々自殺さえすることが分かった。
【０００４】
特別の抑うつに妨害されたグループでの調査は、通常１０００人当たり１０〜２０人の罹患率を示し、その一方で、我が国の精神病が病気とハンディキャップによって徴収された総負担の２０％（それは世界の頂点に達し、なお上昇している割合である）の原因であることを、２００１年のＷＨＯによって公表された統計は示唆し、それが、最も大きな障害のある疾病（それは患者から、彼らの人生を通して彼ら自身で働きかつ生活する能力を奪う）と題されるくらいの重い社会および経済的負担を生じている。
【０００５】
精神病（それは統合失調症、うつ病、強迫障害（ＯＣＤ）、注意欠陥多動性障害（ＡＤＨＤ）、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）などを含んでいる）は、慢性の脳障害の一群に属する。
【０００６】
最近、科学者は、薬物耽溺、サイバーネットワークおよび賭博も、精神病に含めている。上述された精神病の中において、最も荒廃させるもの、また、最も重い社会・経済的負担を徴収するものは、我が国の総人口の７〜８％、および６０歳より年配の老齢人口の２０〜５０％に蔓延しているうつ病である。
【０００７】
臨床治療中にかつて発見されたその他の治療効果と同様な電気的刺激の苦痛、痙攣、記憶障害など（ＭＤ）のような副作用と比較すると、磁気刺激の技術は、その主な現像電界として経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）あるいは反復ＴＭＳ（ｒＴＭＳ）により、その適用範囲を、鎮痛性、非侵入性、および非接触性のその特性のおかげで発展している。
【０００８】
しかしながら、脳内に深い有効な刺激を引き起こす現在の装置、または距離に関して磁気誘導の指数関数的減衰により脳内の深い有効な刺激に変換される極端な集中的刺激を受ける大脳皮質にとっては、困難である。
【０００９】
特許文献１などで開示されるような技術が、脳内の深い部位において磁気刺激の焦点を合わせる必要条件を満たすものと予想される。しかし、高いエネルギーで磁場を発生するには、現在のところ最も多くのｒＴＭＳが２５Ｈｚの周波数で作用するので、同時に高周波を達成するのは難しい。
【００１０】
さらに、バイオ医学の分野で頻繁に利用された現在の磁気刺激装置は、平坦に配置して用いる場合に、通常、刺激位置に配置して一面的に用いる１つ以上の円形コイルを採用し、この方法によって導入された磁気刺激およびその電気生理学的感覚に焦点を合わせて研究の方向づけを制限する。
【特許文献１】特許９６１８０３３０．４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、自律神経および精神病の治療で使用する他に、脳全体に磁気刺激を引き起こす中枢神経系の磁気刺激装置を提供し、および脳の機能および磁気刺激装置を制御する方法を改善することにより、焦点を合わせて磁気刺激の不足を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明は、順次に（連続）接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを含む中枢神経系のための磁気刺激回路であって、駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路を備え、駆動回路と検出回路の両方は、制御回路と主回路とにそれぞれ接続され、コイルは主回路に接続される、ことで技術的解決法を提供する。
【００１３】
主回路は、同一または反対方向に流れるコイル内の電流を制御するための変換回路を備えてもよい。主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備えてもよく、制御回路は、その後所望された時変磁界を発生するコイルに時変電流を出力するために主回路内で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動し、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を生成する。
【００１４】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換してもよく、駆動回路は、置換される半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である。
【００１５】
制御回路は、メイン制御チップとしてディジタル信号処理（ＤＳＰ）集積回路機能を有してもよく、駆動回路は、制御回路から主回路まで出力コントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、制御回路は、コイルが所望された磁界を発生するように駆動回路と主回路を制御し、変換回路は、少なくとも１つのリレーを有してもよい。
【００１６】
さらに、本発明は、磁気刺激回路を有し、中枢神経系のための磁気刺激装置を提供する。磁気刺激回路は、連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを有し、駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、駆動回路と検出回路の両方は、制御回路と主回路とにそれぞれ接続され、コイルは、主回路に接続される。
【００１７】
コイルは、時間内で同期（同時）して強度において同一のコイル対内の電流と共に、少なくとも共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対を有し、主回路は、同一または反対方向に流れるコイル対の電流を制御する変換回路を有する。
【００１８】
主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有してもよく、制御回路は、主回路の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動するために駆動回路で用いられるＰＷＭ信号を生成して、コイルに時変電流を出力させ、所望の時変磁界を発生させる。
【００１９】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換してもよく、駆動回路は、置換される半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である。
【００２０】
制御回路は、メイン制御集積回路として機能ＤＳＰ集積回路を含んでもよく、駆動回路は、制御回路から主回路まで出力コントロール信号を転送するのに適した光カプラを含み、制御回路は、コイルが所望された磁界を発生するように駆動回路と主回路を制御し、変換回路は、少なくとも１つのリレーを含んでもよい。
【００２１】
さらになお、本発明は、動物または人間の全脳を刺激する適切なパラメータを有する時変磁界の選択によって、中枢神経系疾病または精神医学の疾病の治療あるいは脳機能の改善を含む、中枢神経系のための磁気刺激装置の使用を提供する。
【００２２】
適切なパラメータは、少なくとも、装置内のコイルに関連する電流の波形、周波数およびピーク値強度のパラメータ、および波形、対応する誘起磁場の周波数およびピーク値強度を含む。適切なパラメータは、さらに、パルス列磁気刺激の場合のイントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数を含んでいる。
【００２３】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の治療の治療効果は、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの導入により、磁気刺激に先立ってもしくはその途中でもしくはその後で改善され、その特定の手続きは以下の工程を含んでいる。適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の全脳に印加され、磁気刺激の途中またはその後において、態度ガイダンスまたは思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスは、磁気刺激を受けている人々または受けた人々に実行される。
【００２４】
任意に、磁気刺激を受ける予定である人々は、磁気刺激に先立って態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象であり、適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の全脳に次に印加され、磁気刺激の後、磁気刺激を受けた人々は態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象である。
【００２５】
その病気は、うつ病、不安障害、不眠症、慢性的疼痛、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、薬物あるいはアルコール依存症および麻薬中毒、異常行動の精神依存症、注意力欠陥、感情あるいは気分障害、精神分裂症、パーキンソン病、神経変性疾患、痴呆、および神経損傷などを含んでいる。脳機能は、学習および記憶能力、認識能力および抗精神的ストレス能力を含んでいる。
【００２６】
さらに、本発明は、中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病を治療するもしくは脳機能を改善するのに適応している装置で中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法を提供する。その方法は、目標範囲に時変磁界を印加するために磁気刺激回路を制御してコイルに電流を流すことを含み、磁界の磁気誘導は１００Ｇｓ／ｃｍより小さい勾配を有しており、目標範囲には動物または人間の頭部サイズと一致する範囲がある。
【００２７】
磁界の磁気誘導には、０．１Ｔより小さいピーク値があってもよい。磁気刺激のプロセス中に、磁界は、１つの波形または少なくとも２つの波形の組み合わせであり、時変磁界は、０．５Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数範囲内にある。
【００２８】
上述の技術的解決法に示すように、本発明は、回路デザインを制御し駆動電源回路に波形信号を出力することによって、コイルに対応する波形の電流を出力するために駆動電源回路を可能にし、形状のデザイン、巻数、サイズ、コイルの間隔によって、コイルの内部のある範囲内に、中枢神経系が正確な波形、高周波または複数の周波数成分の組み合わせで広面積相乗作用磁気刺激を受けることができるように、その後動物または人間の脳に印加される所望された時変磁界を生成し、それにより、自律神経・精神医学の疾病の治療または脳機能の改善を、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスと組み合わせて達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の技術的内容について、よりよい理解のために以下に関連技術の簡潔な導入を行う。
【００３０】
分子生物学、神経生物学および精神医学の観点から見ると、正確な波形、調整された周波数（高周波を含む）および複数の波形／周波数成分の組み合わせを有する広域相乗磁気刺激は、神経伝達物質、神経修飾物質の放出を調整し、不活性状態にあったシナプスを活性化し、受容体数および活動を調整し、シナプス伝達の長期電位（ＬＴＰ）を促進し、神経内分泌を調整するシナプス可塑性を強めて新たな知覚を持っことができる。
【００３１】
さらに、上述の効果の中の相乗効果または因果関係は、磁気刺激の後の態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスと組み合わせて、認識能力および学習および記憶能力の進行、精神状態の改良、自律神経および精神病の治療につながる。
【００３２】
その理由は以下のとおりである。統合失調症状の病徴を引き起こすかもしれない物質ＰＣＰは、興奮性アミノ酸受容体（ＮＭＤＡ受容体）アンタゴニストであることが分かる。統合失調症とのＮＭＤＡＲの関係は、ますます多くの注目を引きつけている。
【００３３】
キム（１９８０年）は、統合失調症のドーパミン（ＤＡ）放出増加が主要ではないが、グルタミン酸系の機能障害に次ぐ症候群の可能性があることを示唆する最初の人物であった。
【００３４】
過去１０年において、統合失調症の病原論により関連したＮＭＤＡ受容体および伝達物質についての研究（特に統合失調症に関するＮＭＤＡ受容体機能障害仮説に結び付く陰性症状（認知的症状）のような欠損症状との関係についての研究）において大きな進歩がなされた。
【００３５】
ＮＭＤＡ受容体（それはマグネシウムイオン閉鎖膜電位依存性興奮性アミノ酸伝達物質ゲート管理状態カルシウムイオンチャンネル受容体である）は、カルシウム流入内に生じるグルタメートおよびグリシン（抑制性神経伝達物質として通常機能する）の共同的効果によるニューロン膜の部分的な減極条件の下でアクティブにされ、その結果として、ニューロンの減極の全過程を完了し、逐次的の連続反応を発生させる。
【００３６】
ＮＭＤＡは、分子のメカニズムと関連した学習と記憶細胞の研究に重要な病巣（シート）を保有する。特に、ＬＴＰおよび長期抑圧（ＬＴＤ）は、その前提条件としてのＮＭＤＡ受容体の関与を有するシナプス修飾の固有のメカニズムと見なされる。
【００３７】
マイケルＴ．ローガンらによる研究（１９９７年）が、ストレスが扁桃のＬＴＰの促進に結びつくことを示している一方、シューリンらによる研究（１９９７年）は、ストレスが海馬のＬＴＤを促進することを示している。
【００３８】
情緒的露呈をコントロールする主通路である、視床下部の脳下垂体副腎皮質（ＨＰＡ）の中枢において、海馬と扁桃はネガティブフィードバックを形成する。
【００３９】
ＬＩ  シュウアンデらによる研究（２００４年）は、神経伝達物質の変化方向が扁桃除去後の精神病の変化と反対であることを示しており、それは扁桃のＬＴＰ、海馬のＬＴＤは、神経伝達物質の放出についての精神病の変化に結び付くヒントを我々に与える。
【００４０】
多くの精神医学の疾病が、特に、幼年期中、または若い年齢でのストレスの多い体験と同様の、ストレスとしての生活上の出来事と多かれ少なかれ関連しており、その結果、クオリティーストレス仮説が発表された。
【００４１】
しかし、なぜストレスの多い体験が、若い年齢期や幼年期にあるのか。若い年齢期のストレスの多い体験が環境により広く関連づけられる連想記憶（条件つきの）を形成するという仮説がここに示唆され、疾病の発症は嫌悪記憶の再生および増大にある。
【００４２】
ＮＲ２Ａは、青年期の初め（単に偶然ではない、精神医学の疾病の一般的な発病年齢に関連づけた期間）以後のＮＲ２Ｂに徐々に置き換（置換）わる。ＮＲ２Ｂは、ＮＲ２Ａより強いＬＴＰを生ずることができ、ＮＲ２ＡによるＮＲ２Ｂの置換は海馬のＬＴＤを弱める。
【００４３】
海馬内の置換が、扁桃内を予期するように、海馬と扁桃内のこの置換プロセスが同時発生またはバランスを失えば、ネガティブフィードバック抑制システムもまた平衡を失い、精神医学の疾病の発症に結び付く。
【００４４】
ジョ  Ｚ  シェンらによる研究（１９９９年）は、彼らの研究においてＮＲ２Ｂ過剰発現のマウスが優れた学習能力および記憶能力を持つだけでなく、変化適合がより速いという点において、ＮＲ２Ｂが「賢い遺伝子」と呼ばれ、嫌悪記憶（再学習能力とも呼ばれる）のより優れた消衰を示す。
【００４５】
最近、ジョバンニ  マルシカノら（２００２年）は、不十分な受容体ＣＢの遺伝子突然変異体マウスにＣＢ過剰発現のものより嫌悪記憶のはるかに遅い消衰がある一方、内在性カンナビノイドシステムが嫌悪記憶の消衰の加速化現象についての重要なキーであり、加えられたＣＢ作動筋を有する不十分な受容体ＣＢの遺伝子突然変異体マウスは、扁桃の促進されたＬＴＰ、弱められあるいは生成されなかったＬＴＤを有することを発見した。
【００４６】
ＣＢ１受容体（その自然な配位子はなお未知である）は、脳の中のＧ蛋白質結合受容体中の最も大きな量である。
【００４７】
ニューロペプチド（特に内部成長的なオピオイドペプチド（ＥＯＰ））には感情との親密な関係がある。
ジシェン  ハンらは、異なる周波数を有する電気刺激作用とニューロペプチドの放出の関係を研究し（２００４年）、電気的なはり治療が内因性オピオイドペプチドの放出を増加させ、異なる周波数は、増加とは異なる種類のオピオイドペプチドの放出をもたらすことを発見し、オピオイドペプチドはニューロペプチドの放出が周波数依存であることを意味する。
【００４８】
また、彼ら（２００４年）は、もし側坐核内に注入されれば、ＮＭＤＡＲ作動筋ケタミンがモルヒネ禁断症状を薬で治療することを発見した。
【００４９】
ジシェン  ハンは、２００２年にニューロペプチドの放出への電気刺激作用の影響に関する系統的な記述を提供した。
【００５０】
神経再生への磁気刺激の影響についての多くの人々によって行なわれた初期の研究は、高い誘導にも係わらず、静的な磁気刺激は効果がないが（コルディロ  ＰＧら、１９８９年）、神経再生に対する磁気刺激の影響が周波数依存であり（ルソファンら、１９９２年）、カルシウムイオンきっ抗物質（ＭＤ６００）が磁界によって神経再生の刺激を防ぐのを支援する（ルソファン  Ａ，カンジェ  Ｍ、１９９２年）のに対して、神経についての磁界刺激は、神経成長因子（ＮＧＦ）の活動およびレベルを改善し（ロンゴ  ＦＭら、１９９９年）、また、電気的な神経刺激が脳の放出するのを助長することは、刺激周波数／波形の組み合わせおよびＮＭＤＡ受容体に関連する神経栄養因子（ＢＤＮＦ）を導き出し、それは連続的なより低い周波数（１Ｈｚ、４８０のパルス）またはより高い周波数ではなく、高周波および小さい間隔（０．５ミリ秒のプラットホームおよび１００Ｈｚの周波数、および７５のトレインまたは３００のパルスまでを加えて、２００ミリ秒の間隔によって各々分離されたトレイン内の４つの波を有する矩形波）を有するパルス波形式であり、より広い間隔（１００Ｈｚ、そして３または６までのトレインを加える１０秒間隔によって各々分離されたトレイン内の１００の波により）を有するより少数のトレイン（それはＢＤＮＦの放出を支援するが、ＮＭＤＡ作動筋Ｄ−ＡＰ−５によって抑制される）である（イソベル  Ｊ  レバーら、２００１年）ことを示している。
【００５１】
これらはすべて、ある結合がカルシウムイオン、ＮＧＦ、ＢＤＮＦ、ＬＴＰ（ＬＴＤ）、ＮＭＤＡ受容体、電界と磁界の周波数などのような要因中にあることを示唆する。
【００５２】
また、ローハン  Ｍら（２００４年）は、この磁気刺激によるように動物実験が抗うつ薬として効果を確認したことに基づいて、相当な統計的な感覚で、ＭＲＳＩの中のあるシーケンスが双極性鬱病患者の気分を強化するということを、精神医学の疾病の臨床調査で折に触れ発見した（２００５年）。
【００５３】
我々は、強制的な水泳（抗うつ薬の影響を検査するあるいは確認するために通常用いられる学習能力がない動物モデル）の実験において、態度ガイダンスあるいは純粋な磁気刺激だけが知覚可能な効果を示さない一方、その後態度ガイダンスと組み合わせて（オープンフィールドのための１５分）、磁気刺激が著しくモデル動物の抑圧的な類似動作を改善することを発見した。
【００５４】
また、我々は、恐怖に条件付ける記憶消衰実験（音響光学（ＡＯ）の入力要求で足衝撃の後、単純な音響光学（ＡＯ）の刺激に応じた条件反射が記録される）において、異なるパラメータが、確立している恐怖条件反射を強くするまたは弱めるように異なる結果に結びつくことができることを発見した。ある刺激が、否定的な出来事の記憶に干渉するのを支援することに注目されたい。
【００５５】
上述の概要および解析は、以下の２つの教示要点を与える。
【００５６】
第１に、正確な波形および高周波または複数の周波数成分の組み合わせを有する磁気刺激は、ＮＭＤＡ受容体のための安全な刺激手段として機能し、高周波を有する磁気刺激は、ＬＴＰを関連づけられたＮＭＤＡＲによって、重大な変化を複数の態様の中枢神経系にもたらし、ある条件（磁気刺激の後の態度ガイダンスなどのような）下のある自律神経・精神医学の疾病を治療するために、獲得、抽出、変形、再学習能力を高める記憶の補強のようなプロセスに影響を与えてもよい。
【００５７】
これは、正確な波形、高周波または複数の周波数／波形成分の組み合わせを生成することができ、ｒＴＭＳと電気刺激作用の不足を克服できる臨床応用にふさわしい広面積相乗作用磁気刺激装置を開発するように促し、これにより、自律神経・精神医学の疾病の治療および予防のための新方式を提供する。
【００５８】
第２に、高周波を有する磁気刺激の影響、およびＬＴＰ、学習および記憶、神経伝達物質、記憶の消衰、ニューロペプチド放出、シナプス可塑性などのような多くの態様への複数の波形／周波数成分の組み合わせ上で行なわれるすべての研究は、知力を上げて、精神医学の病気を予防し、薬物依存でさえ放棄する、基本のインパクトを人類にもたらす可能性がある。
【００５９】
本発明の詳細な説明を、以下の具体的な実施例を参照して説明する。
【００６０】
図１に示すように、本発明の装置は、駆動回路、検出回路および主回路を含む駆動電源回路と共に、制御回路、駆動電源回路およびコイルを含んでいる。制御回路は、上位コンピュータと下位コンピュータを含む。上位コンピュータは実用化の中で作動するように一般的なＰＣまたは産業用ＰＣであり、コマンドとパラメータを送信するＲＳ２３２インタフェースを介して、下位コンピュータと接続して通信する。
【００６１】
ここで、上位コンピュータからコマンドとパラメータを受信するために、下位コンピュータはメイン制御集積回路としてディジタル信号処理（ＤＳＰ）集積回路を採用し、その後、駆動回路に転送される対応するＰＷＭ信号を生成する。さらに、駆動回路と検出回路が下位コンピュータと主回路にそれぞれ接続され、コイルが主回路に接続され、その結果、制御回路はＰＷＭ信号を生成する。また、駆動回路は、コイル対を刺激し、かつ時変磁界を誘起して発生させるために絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が時変電流を出力する主回路を駆動する。
【００６２】
その間に、検出回路は、主回路内の電圧および電流値をサンプリングし、主回路の動作状況をリアルタイムにモニタし、必要があれば出力ＰＷＭ信号を調節し、あるいはコイルの損傷を防ぐために過電流の場合にはコイル回路を直ちに切り離す。
【００６３】
光カプラを含む駆動回路は、下位コンピュータと主回路との間で接続され、干渉信号を保護し、かつ主回路を駆動するために主として機能する。（回路の上述の記述された部分は、図示しない。）
【００６４】
主回路は、図３に示すように、整流器ブリッジＢＲ１、５つのＩＧＢＴ  Ｑ１−Ｑ５、および２つの電解コンデンサＣ２およびＣ３を含んでいる。電解コンデンサＣ２およびＣ３は、整流器ブリッジＢＲ１の出力端子と平行して接続している。
【００６５】
ＩＧＢＴ  Ｑ１は、駆動回路の１つのパルス幅変調（ＰＷＭ）端子ＰＷＭ１に接続されているそのトリガー端子により、電解コンデンサＣ２の陰端子と整流器ブリッジＢＲ１との間に接続される。
【００６６】
ＩＧＢＴ  Ｑ４およびＱ５は、駆動回路（３つのＰＷＭ１端子は独立している）の他の２つのＰＷＭ１端子に接続された、それらの２つのトリガー端末により、電解コンデンサＣ３の陰端子と整流器ブリッジＢＲ１との間の連続的に接続される。
【００６７】
また、コンデンサＣ２およびＣ３は、他の２つのＩＧＢＴ  Ｑ２およびＱ３の端子と平行しており、駆動回路の他の２つのＰＷＭ端子ＰＷＭ２およびＰＷＭ３にそれぞれトリガー端子を接続するＩＧＢＴ  Ｑ２およびＱ３と接続する。
【００６８】
コイルＬ２は、ＩＧＢＴ  Ｑ２のエミッタとＩＧＢＴ  Ｑ３のコレクタとの間で接続される。
【００６９】
変換回路は、コイルＬ２の両端子と平行に２つの共通端を接続しているリレーＫ１とともにリレーＤＰＤＴ  Ｋ１、および別のパス上のノーマルクローズ端子に接続された１つのパス上のノーマルオープン端子、および１つの前のパス上のノーマルクローズ端子に接続された別のパス上のノーマルオープン端子を含んでいる。
【００７０】
コイルＬ３は、２つの接続端子に接続され、リレーＫ１のコイルは下位コンピュータの２つの制御端子に接続される。
【００７１】
ＩＧＢＴは、離散的なＩＧＢＴ素子または統合ＩＧＢＴモジュールであってもよい。
【００７２】
また、駆動回路内の光カプラの機能は、駆動機能に統合されたＩＧＢＴモジュールによって達成されてもよい。
【００７３】
検出回路は、コンデンサＣ２およびＣ３の両端子と２つのコイルＬ２およびＬ３を通して流れる電流との間の電圧を検出するためにＬＥＭ低電圧センサおよび電流センサを採用し、検出された信号にフィルタリング、増幅およびアナログ・ディジタル変換を適用し、その後、検出された信号は下位コンピュータに転送される。（回路の上記部分は、図中に示されない。）
【００７４】
コイルは、共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対であり、その構造は、Ｒとして推測される半径と、マクスウェル・コイル対を構成し、電流が反対方向内の流れを供給した時、２つのコイル間の目標範囲内の直線濃度勾配磁界（但し、電流が同じ方向内の流れを供給した時、目標範囲内のほとんど均一磁界）を生成する、
【数１】
2008543388.tif 000003
となる距離とを、図２に示す。目標範囲には、人間の頭部サイズと一致する範囲がある。
【００７５】
上記コイルに反対方向に流れる電流が供給される場合に、ポイントＯにある起点、および人間の頭部が可能な限り配置される０．５ａとなる半径により、線濃度勾配磁界は球面領域内に発生される。
【００７６】
さらに、半径およびコイルの巻数はできるだけ最小限にするべきである。その結果、駆動電源回路のハードウェアは、より少ない複雑さでより少ないパワー消費になりえる。それは実施するのがより簡単で、コイルに高周波磁場を生成する高い周波数電流に適応させるべき、より少ない熱を生成させる。
【００７７】
ほぼ均一磁界を得ることができ、Ｒ＝１８０ｍｍに設定する場合に、傾斜磁場の小さな線形性を断念することにより上記エルゴノミクス必要条件を満たすことができ、従って、好ましい実施例に適用できる。この場合、コイルが４０回巻線を有し、各巻線の電流のピーク値が５Ａにセットされる場合、０．５Ｇｓ／ｃｍの傾斜磁場を中央部内で得ることができる。
【００７８】
実際の応用例では、コイルを４０回巻線にしておき、各巻線の電流ピーク値を４０Ａに調整して、満足な治療効果を達成するために傾斜磁場を４Ｇｓ／ｃｍまで上げればよい。
【００７９】
この他、下位コンピュータは、コイル電流の方向を変更し、かつコイル電流を同方向の流れに切り替えるために、本来の接続方向からコイルＬ３を逆方向に変換するようにリレーＫ１をコントロールしてもよい。これにより、中央部内の大きな磁気誘導さえ発生してもよく、その勾配を引き下げる間に磁界の均一性を改善してもよい。実用化においては、反対方向に流れる電流とは異なる効果に結びつく場合がある。
【００８０】
操作の間、ユーザは、上位コンピュータによって作動するシステムに対して各パラメータを設定し、シリアルポートを介して下位コンピュータに上記各パラメータを送信する。
【００８１】
下位コンピュータは、操作コマンドを受信する場合、コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧を計算された理想値に到達させるために、まず第１にＰＷＭ信号を送信して、主回路Ｑ１およびＱ４をコントロールする。コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧は、検出回路を介して下位コンピュータのＡ／Ｄコンバーターによって取得される。
【００８２】
コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧が理想値に到達する場合、下位コンピュータは、様々な電流波形式を生成するために異なるＰＷＭ信号を送信して、Ｑ２、Ｑ３のオン／オフをコントロールし、その結果、様々な対応する時変磁界を発生させる。
【００８３】
主回路の制御は、電流の立ち上りフェーズ、維持フェーズ、および立ち下がりフェーズの、３つのフェーズに分割される。
【００８４】
最初に生じる電流の立ち上りフェーズでは、Ｑ２、Ｑ３の両方が作動し、Ｌ２、Ｌ３が定電圧（それはＣ２の上の電圧と等しい）になる間、それらの電流がＣ２上の電圧変化により変化してもよい傾斜で直線的に上昇し、コイル内の最大電流がこのフェーズ内の時間変化により変化してもよい。
【００８５】
次に生じる維持フェーズでは、Ｑ３がオンのままである一方、Ｑ２のスイッチをオン／オフに断続的に切り替える間、Ｌ２、Ｌ３の電流をほぼ安定レベル内に維持する。
【００８６】
最終フェーズの立ち下がりフェーズでは、Ｑ２、Ｑ３が両方ともオフされる間、Ｌ２、Ｌ３の電流は選択されないが、Ｄ２およびＤ３を介してコンデンサＣ３を充電する。ここで、コイルＬ２、Ｌ３はＣ３上の電圧と等しい逆電圧が印加される端子を両方とも有し、コイルＬ２、Ｌ３の電流値が、Ｃ３上の電圧変化により変化する勾配を伴って、ゼロに減少するまで直線的に立ち下がることを意味する。
【００８７】
この立ち下がりフェーズの後に、ゼロの電流期間が続き、新規の立ち上りフェーズが再びスタートすることにより、指定期間および正確な波形の周期的な時変電流を生成し、正確な波形で周期的な時変磁界を発生する。
【００８８】
動作に連動している場合、図４に示すように、制御回路は二等辺の台形波を生成するように構成され制御され、その後、二等辺の台形波の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに沿って、対応する時変磁界を発生かつ引き起こすために、コイル対に印加され、正・負の矩形パルスで電界は、このように医療必要条件を満たして、目標範囲で揺れる。
【００８９】
一実施例において、７６８μｓのプラットホーム、１２８μｓの立ち下がりエッジ、および期間（高周波）として１７９２μｓを加える７６８μｓのゼロ電流のプラットホームが１２８μｓの立ち上がりエッジに続く。電流はコイル対の反対方向に流れ、１巻線当たりの電流ピーク値は、２０Ａ（２Ｇｓ／ｃｍの傾斜磁場に対応する）である。
【００９０】
また、複数の波形および周波数成分の組み合わせを実施し、そして、波形を出力し終了するための周期数の設計により、イントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数のようなパラメータを含む磁気刺激のトレインを構成することを可能にする。
【００９１】
例えば、上述の波形は、引き起こされた電界パルスが約５５８Ｈｚ（すなわち、電界方向を無視する場合は約１１１６Ｈｚ）のイントラトレイン周波数および約１５Ｈｚのインタートレイン周波数（βリズム）を有するように、１０期間の間出力され、その後２７期間（それらはトレイン期間を構成する）の間は解除する。あるいは、同じ波形は、連続２０期間の間刺激された後に９０期間の間解除し、５Ｈｚ（θリズム）のインタートレイン周波数を有していてもよい。上位コンピュータによって、ユーザは医療要求に従って異なる磁気刺激パラメータを設定してもよい。
【００９２】
自律神経の疾病または精神医学の疾病を治療するための、または脳機能を改善するための適用として、上述の磁気刺激は、それを必要とするあらゆる人（うつ病の患者などのような）の全体の脳に印加され、適切な期間の間連続的に維持されてもよい。
【００９３】
連続的な磁気刺激に関して、磁気刺激のトレインは２０分より長く続けてもよいが、中断されない刺激は、ＮＭＤＡ受容体およびこのように導入された起こり得る副作用の活性化を超えるのを回避するために毎時間あまり長く続けるべきではない。
【００９４】
磁気刺激の連続は、例えば１０秒ごとに２秒のように断続的に出力され、他の８秒では解除することにより、周期的に印加してもよい。
【００９５】
磁気刺激を受けているまたは受けた人々のために、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスが、治療あるいは脳の機能改善の全過程を完了するために行なわれる。
【００９６】
例えば、磁気刺激を受けた人々は、新しい環境を体験してもよいし参加してもよい。あるいは、彼らは知力ゲームまたは問題解決を通して考えるための影響を与えてもよい。その問題は標準ライブラリとして具体的に表現され、社会科学または自然科学のカテゴリーまたは日常生活についての知識に属してもよい。その問題の組み合わせは、患者の学歴および知能指数に従って選ばれ、磁気刺激を受けた人によって解決してもよい。
【００９７】
あるいは、彼らは、特定の音楽あるいは映像による良性の刺激を経験してもよいし、または心理学の補助による良性の興奮で脳を維持してもよい。
【００９８】
態度ガイダンス、思考ガイダンスおよび心理的ガイダンスは、成功裡の解決を可能にする一方、患者に多少の発見を与えるような重要な機能がある。
【００９９】
図５は、反対方向に流れる電流をコイルに流すことで発生する磁界（半分だけを示す）の磁力線分布を示す図である。この図に示すように、目標範囲内の磁力線は、コイル５０１、磁力線５０２および人間の頭部が治療プロセスの間に入れられる目標範囲５０３を有する、線状の濃度勾配分布を有している。
【０１００】
図６は、同一方向に流れる電流をコイルに流すことで発生する磁界の磁力線分布を示す図である。この図に示すように、目標範囲内の磁力線は、コイル６０１、磁力線６０２および人間の頭部が治療プロセスの間に入れられる目標範囲６０３を有する、ほぼ一様の分布を有している。
【０１０１】
実施例１と同一の構成を備える本発明の別の実施例２において、別の２つの波形の組み合わせは、制御回路の設定および制御によって生成される。その結果、図７に示すように、波形Ｂが２Ｈｚの周波数を有し、３分続く間欠性の三角波である一方、波形Ａが１０００Ｈｚの周波数を有し、３分続く連続的な鋸波となるように、上記コイル対は対応する磁界を発生する。
【０１０２】
これらの２つの波が、磁気刺激セッションを全体的に構成するために３つのサイクルおよび１８分の交互配列によって発生した後に、上述の態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスが、自律神経・精神医学の疾病または脳機能改善の治療を完了するために行なわれる。
【０１０３】
磁気刺激後のガイダンスは「成功したストレス抵抗」によって修正し、否定的な記憶および視床下部の脳下垂体副腎皮質（ＨＰＡ）の中枢のネガティブフィードバックパスを復元するか、反ストレス能力を高めることであるが、自律神経の疾病または精神医学の疾病を治療または脳機能を改善するための使用として、装置を用いる方法は、また磁気刺激前に態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスを行なうことを含んでいてもよい。磁気刺激前の上記ガイダンス（磁気刺激後のガイダンスと異なってもよい）は、ガイダンスによって脳内に格納され、同じことを示す否定的な記憶を抽出することを目的とする。
【０１０４】
上述の２つの好ましい実施例とは別に、本発明はまた、楕円形、矩形形状、立方形を含む他の適切な形状によるコイルを採用してもよい。あるいは、本発明は、間隔、巻数などのようなコイルパラメータを変更してもよいし、２つ以上のコイル対の組み合わせや、より大きなサイズのコイル、またはソレノイドを採用してもよい。
【０１０５】
また、本発明は、制御回路と駆動回路との制御によって、磁気刺激セッションを完了するために、より多くの波形、周波数および振幅の組み合わせを提供してもよい。
【０１０６】
例えば、二等辺の台形を含む電流のより多くの波形は、不等辺の台形、二等辺三角形、不等辺三角形などを含む磁界波形を引き起こす可能性がある。上記の出力電流は、１０００Ｈｚ未満の周波数を有していてもよい。
【０１０７】
磁気刺激セッションは、複数の波形および複数の周波数成分の組み合わせによって完了してもよい。また、高周波（高い周波数）の場合には、反対方向に流れる電流、および低周波（低い周波数）の場合には、同じ方向に流れる電流を印加することも可能である。
【０１０８】
更に、主回路内のＩＧＢＴは、ＧＲＴなどのような他の完全に制御されたパワー半導体素子、またはパワーＭＯＳＦＥＴもしくはＧＴＯなどと置換してもよい。また、主回路はこれらの半導体素子の技術的特徴に適合するように変更すれば、主回路の機能を達成する。
【０１０９】
また、コイル内の電流が両方向に流れることを可能にするために、対応する駆動回路および制御回路と同様に、主回路にさらに２つのＩＧＢＴまたは他のパワー半導体素子を加えることも可能である。
【０１１０】
詳細な説明は、中枢神経系のための磁気刺激方法、および本明細書の本発明によって提供される装置に対して、具体例を用いて本発明の原理および実施例を説明している。
【０１１１】
当業者が本発明の原理による実施例および適用範囲の変形をなし得るが、上述の実施例に示す記述は、単に、本発明の方法および核心の精神を理解するのを助長するのが目的である。
【０１１２】
従って、この記述で開示された内容は、本発明を限定すると解釈するべきでない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１による装置の回路のブロック図である。
【図２】本発明の実施例１によるコイルの構成の図である。
【図３】本発明の実施例１による主回路の図である。
【図４】本発明の実施例１によって採用される波形図である。
【図５】反対方向に流れている電流を有するコイルに電力を供給することによって発生する磁場の磁力線の分布の図である。
【図６】同一方向に、流れる電流を有するコイルに電力を供給することで発生する磁場の磁力線の分布図である。
【図７】本発明の実施例２に採用される波形図である。
【図１】
2008543388.tif 000004
【図２】
2008543388.tif 000005
【図３】
2008543388.tif 000006
【図４】
2008543388.tif 000007
【図５】
2008543388.tif 000008
【図６】
2008543388.tif 000009
【図７】
2008543388.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【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】
連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを備えた、中枢神経系のための磁気刺激回路であって、
前記駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、
前記駆動回路と前記検出回路との両方は、前記制御回路と前記主回路とにそれぞれ接続され、前記コイルは、前記主回路に接続される、ことを特徴とする磁気刺激回路。
【請求項２】
前記主回路は、同一または反対方向に流れる前記コイル内の電流を制御する変換回路を備える、ことを特徴とする請求項１記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項３】
前記主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有し、
前記制御回路は、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を発生し、前記主回路の中で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動して時変電流を出力させ、前記コイルに所望の時変磁界を発生させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項４】
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換され、
前記駆動回路は、前記置換半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である、ことを特徴とする請求項３記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項５】
前記制御回路は、主制御集積回路としてディジタル信号処理集積回路機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御回路から前記主回路までコントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、
前記制御回路は、前記コイルが所望された磁界を発生するように前記駆動回路と前記主回路とを制御し、
前記変換回路は、少なくとも１つのリレーを有しする、ことを特徴とする請求項２に記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項６】
連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを有する磁気刺激回路を備え、中枢神経系のための磁気刺激装置であって、
前記駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、
前記駆動回路と前記検出回路との両方は、前記制御回路と前記主回路とにそれぞれ接続され、前記コイルは前記主回路に接続される、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項７】
前記コイルは、時間内で同期して強度において同一の前記コイル対内の電流と共に、少なくとも共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対を有し、
前記主回路は、前記同一または反対方向に流れるコイル対の前記電流を制御する変換回路を有する、ことを特徴とする請求項６記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項８】
前記主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有し、
前記制御回路は、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を発生し、前記主回路の中で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動して時変電流を出力させ、前記コイルに所望の時変磁界を発生させる、ことを特徴とする請求項６又は７記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項９】
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換され、
前記駆動回路は、前記置換半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である、ことを特徴とする請求項８記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、主制御集積回路としてＤＳＰ集積回路機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御回路から前記主回路までコントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、
前記制御回路は、前記コイルが所望された磁界を発生するように前記駆動回路と前記主回路とを制御し、
前記変換回路は、少なくとも１つのリレーを有する、ことを特徴とする請求項７記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項１１】
動物または人間の全脳を刺激する適切なパラメータを有する時変磁界の選択によって、中枢神経系疾病または精神医学の疾病の治療あるいは脳機能の改善を含む、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１２】
適切なパラメータは、少なくとも、前記装置内のコイルに関連する電流の波形、周波数およびピーク値強度のパラメータおよび波形、対応する誘起磁場の周波数およびピーク値強度を含む、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１３】
適切なパラメータは、パルス列磁気刺激の場合のイントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数をさらに有する、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１４】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の前記治療の治療効果は、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの導入により、磁気刺激に先立ってもしくはその途中でもしくはその後で改善される、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１５】
適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の前記全脳に印加され、前記磁気刺激の途中またはその後において、態度ガイダンスまたは思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスは、前記磁気刺激を受けている人々または受けた人々に実行される、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１６】
磁気刺激を受ける予定である人々は、前記磁気刺激に先立って態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象であり、
適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の前記全脳に次に印加され、前記磁気刺激の後、前記磁気刺激を受けた人々は態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象である、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１７】
前記疾病は、うつ病、不安障害、不眠症、慢性的疼痛、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、薬物あるいはアルコール依存症および麻薬中毒、異常行動の精神依存症、注意力欠陥、感情あるいは気分障害、精神分裂症、パーキンソン病、神経変性疾患、痴呆、および神経損傷のいずれか１つである、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１８】
脳機能は、学習および記憶能力、認識能力、又は抗精神的ストレス能力である、ことを特徴とする請求項１１に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１９】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の治療もしくは脳機能を改善するのに適応している装置により中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法であって、
目標範囲に時変磁界を印加するために磁気刺激回路を制御してコイルに電流を流し、
前記磁界の磁気誘導は、１００Ｇｓ／ｃｍより小さい勾配を有し、
前記目標範囲には、動物または人間の頭部サイズと一致する範囲を有する、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【請求項２０】
前記磁界の前記磁気誘導には、０．１Ｔより小さいピーク値を有する、ことを特徴とする請求項１９記載の中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【請求項２１】
磁気刺激のプロセス中において、前記磁界は、１つの波形または少なくとも２つの波形の組み合わせであり、
前記時変磁界は、０．５Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数範囲内にある、ことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中枢神経系のための磁気刺激装置、そのための回路、装置の使用、および装置を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます多くの人々が、彼らの増大する生活ペースおよびストレスによる抑うつのような精神病に苦しんでいるため、中枢神経系疾患または精神病は、２１世紀における主要な死因と見なされる。
【０００３】
疫学の調査において、統合失調症とうつ病の罹患率（特に寿命罹患率）が非常に高いため、最も極度に影響を受けた患者が時々自殺さえすることが分かった。
【０００４】
特別の抑うつに妨害されたグループでの調査は、通常１０００人当たり１０〜２０人の罹患率を示し、その一方で、我が国の精神病が病気とハンディキャップによって徴収された総負担の２０％（それは世界の頂点に達し、なお上昇している割合である）の原因であることを、２００１年のＷＨＯによって公表された統計は示唆し、それが、最も大きな障害のある疾病（それは患者から、彼らの人生を通して彼ら自身で働きかつ生活する能力を奪う）と題されるくらいの重い社会および経済的負担を生じている。
【０００５】
精神病（それは統合失調症、うつ病、強迫障害（ＯＣＤ）、注意欠陥多動性障害（ＡＤＨＤ）、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）などを含んでいる）は、慢性の脳障害の一群に属する。
【０００６】
最近、科学者は、薬物耽溺、サイバーネットワークおよび賭博も、精神病に含めている。上述された精神病の中において、最も荒廃させるもの、また、最も重い社会・経済的負担を徴収するものは、我が国の総人口の７〜８％、および６０歳より年配の老齢人口の２０〜５０％に蔓延しているうつ病である。
【０００７】
臨床治療中にかつて発見されたその他の治療効果と同様な電気的刺激の苦痛、痙攣、記憶障害など（ＭＤ）のような副作用と比較すると、磁気刺激の技術は、その主な現像電界として経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）あるいは反復ＴＭＳ（ｒＴＭＳ）により、その適用範囲を、鎮痛性、非侵入性、および非接触性のその特性のおかげで発展している。
【０００８】
しかしながら、脳内に深い有効な刺激を引き起こす現在の装置、または距離に関して磁気誘導の指数関数的減衰により脳内の深い有効な刺激に変換される極端な集中的刺激を受ける大脳皮質にとっては、困難である。
【０００９】
特許文献１などで開示されるような技術が、脳内の深い部位において磁気刺激の焦点を合わせる必要条件を満たすものと予想される。しかし、高いエネルギーで磁場を発生するには、現在のところ最も多くのｒＴＭＳが２５Ｈｚの周波数で作用するので、同時に高周波を達成するのは難しい。
【００１０】
さらに、バイオ医学の分野で頻繁に利用された現在の磁気刺激装置は、平坦に配置して用いる場合に、通常、刺激位置に配置して一面的に用いる１つ以上の円形コイルを採用し、この方法によって導入された磁気刺激およびその電気生理学的感覚に焦点を合わせて研究の方向づけを制限する。
【特許文献１】中国特許出願第９６１８０３３０．４号（出願日１９９６年４月２６日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、自律神経および精神病の治療で使用する他に、脳全体に磁気刺激を引き起こす中枢神経系の磁気刺激装置を提供し、および脳の機能および磁気刺激装置を制御する方法を改善することにより、焦点を合わせて磁気刺激の不足を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明は、順次に（連続）接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを含む中枢神経系のための磁気刺激回路であって、駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路を備え、駆動回路と検出回路の両方は、制御回路と主回路とにそれぞれ接続され、コイルは主回路に接続される、ことで技術的解決法を提供する。
【００１３】
主回路は、同一または反対方向に流れるコイル内の電流を制御するための変換回路を備えてもよい。主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備えてもよく、制御回路は、その後所望された時変磁界を発生するコイルに時変電流を出力するために主回路内で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動し、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を生成する。
【００１４】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換してもよく、駆動回路は、置換される半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である。
【００１５】
制御回路は、メイン制御チップとしてディジタル信号処理（ＤＳＰ）集積回路機能を有してもよく、駆動回路は、制御回路から主回路まで出力コントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、制御回路は、コイルが所望された磁界を発生するように駆動回路と主回路を制御し、変換回路は、少なくとも１つのリレーを有してもよい。
【００１６】
さらに、本発明は、磁気刺激回路を有し、中枢神経系のための磁気刺激装置を提供する。磁気刺激回路は、連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを有し、駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、駆動回路と検出回路の両方は、制御回路と主回路とにそれぞれ接続され、コイルは、主回路に接続される。
【００１７】
コイルは、時間内で同期（同時）して強度において同一のコイル対内の電流と共に、少なくとも共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対を有し、主回路は、同一または反対方向に流れるコイル対の電流を制御する変換回路を有する。
【００１８】
主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有してもよく、制御回路は、主回路の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動するために駆動回路で用いられるＰＷＭ信号を生成して、コイルに時変電流を出力させ、所望の時変磁界を発生させる。
【００１９】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換してもよく、駆動回路は、置換される半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である。
【００２０】
制御回路は、メイン制御集積回路として機能ＤＳＰ集積回路を含んでもよく、駆動回路は、制御回路から主回路まで出力コントロール信号を転送するのに適した光カプラを含み、制御回路は、コイルが所望された磁界を発生するように駆動回路と主回路を制御し、変換回路は、少なくとも１つのリレーを含んでもよい。
【００２１】
さらになお、本発明は、動物または人間の全脳を刺激する適切なパラメータを有する時変磁界の選択によって、中枢神経系疾病または精神医学の疾病の治療あるいは脳機能の改善を含む、中枢神経系のための磁気刺激装置の使用を提供する。
【００２２】
適切なパラメータは、少なくとも、装置内のコイルに関連する電流の波形、周波数およびピーク値強度のパラメータ、および波形、対応する誘起磁場の周波数およびピーク値強度を含む。適切なパラメータは、さらに、パルス列磁気刺激の場合のイントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数を含んでいる。
【００２３】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の治療の治療効果は、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの導入により、磁気刺激に先立ってもしくはその途中でもしくはその後で改善され、その特定の手続きは以下の工程を含んでいる。適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の全脳に印加され、磁気刺激の途中またはその後において、態度ガイダンスまたは思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスは、磁気刺激を受けている人々または受けた人々に実行される。
【００２４】
任意に、磁気刺激を受ける予定である人々は、磁気刺激に先立って態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象であり、適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の全脳に次に印加され、磁気刺激の後、磁気刺激を受けた人々は態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象である。
【００２５】
その病気は、うつ病、不安障害、不眠症、慢性的疼痛、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、薬物あるいはアルコール依存症および麻薬中毒、異常行動の精神依存症、注意力欠陥、感情あるいは気分障害、精神分裂症、パーキンソン病、神経変性疾患、痴呆、および神経損傷などを含んでいる。脳機能は、学習および記憶能力、認識能力および抗精神的ストレス能力を含んでいる。
【００２６】
さらに、本発明は、中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病を治療するもしくは脳機能を改善するのに適応している装置で中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法を提供する。その方法は、目標範囲に時変磁界を印加するために磁気刺激回路を制御してコイルに電流を流すことを含み、磁界の磁気誘導は１００Ｇｓ／ｃｍより小さい勾配を有しており、目標範囲には動物または人間の頭部サイズと一致する範囲がある。
【００２７】
磁界の磁気誘導には、０．１Ｔより小さいピーク値があってもよい。磁気刺激のプロセス中に、磁界は、１つの波形または少なくとも２つの波形の組み合わせであり、時変磁界は、０．５Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数範囲内にある。
【００２８】
上述の技術的解決法に示すように、本発明は、回路デザインを制御し駆動電源回路に波形信号を出力することによって、コイルに対応する波形の電流を出力するために駆動電源回路を可能にし、形状のデザイン、巻数、サイズ、コイルの間隔によって、コイルの内部のある範囲内に、中枢神経系が正確な波形、高周波または複数の周波数成分の組み合わせで広面積相乗作用磁気刺激を受けることができるように、その後動物または人間の脳に印加される所望された時変磁界を生成し、それにより、自律神経・精神医学の疾病の治療または脳機能の改善を、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスと組み合わせて達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の技術的内容について、よりよい理解のために以下に関連技術の簡潔な導入を行う。
【００３０】
分子生物学、神経生物学および精神医学の観点から見ると、正確な波形、調整された周波数（高周波を含む）および複数の波形／周波数成分の組み合わせを有する広域相乗磁気刺激は、神経伝達物質、神経修飾物質の放出を調整し、不活性状態にあったシナプスを活性化し、受容体数および活動を調整し、シナプス伝達の長期電位（ＬＴＰ）を促進し、神経内分泌を調整するシナプス可塑性を強めて、新たな知覚を持っことができる。
【００３１】
さらに、上述の効果の中の相乗効果または因果関係は、磁気刺激の後の態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスと組み合わせて、認識能力および学習および記憶能力の進行、精神状態の改良、自律神経および精神病の治療につながる。
【００３２】
その理由は以下のとおりである。統合失調症状の病徴を引き起こすかもしれない物質ＰＣＰは、興奮性アミノ酸受容体（ＮＭＤＡ受容体）アンタゴニストであることが分かる。統合失調症とのＮＭＤＡＲの関係は、ますます多くの注目を引きつけている。
【００３３】
キム（１９８０年）は、統合失調症のドーパミン（ＤＡ）放出増加が主要ではないが、グルタミン酸系の機能障害に次ぐ症候群の可能性があることを示唆する最初の人物であった。
【００３４】
過去１０年において、統合失調症の病原論により関連したＮＭＤＡ受容体および伝達物質についての研究（特に統合失調症に関するＮＭＤＡ受容体機能障害仮説に結び付く陰性症状（認知的症状）のような欠損症状との関係についての研究）において大きな進歩がなされた。
【００３５】
ＮＭＤＡ受容体（それはマグネシウムイオン閉鎖膜電位依存性興奮性アミノ酸伝達物質ゲート管理状態カルシウムイオンチャンネル受容体である）は、カルシウム流入内に生じるグルタメートおよびグリシン（抑制性神経伝達物質として通常機能する）の共同的効果によるニューロン膜の部分的な減極条件の下でアクティブにされ、その結果として、ニューロンの減極の全過程を完了し、逐次的の連続反応を発生させる。
【００３６】
ＮＭＤＡは、分子のメカニズムと関連した学習と記憶細胞の研究に重要な病巣（シート）を保有する。特に、ＬＴＰおよび長期抑圧（ＬＴＤ）は、その前提条件としてのＮＭＤＡ受容体の関与を有するシナプス修飾の固有のメカニズムと見なされる。
【００３７】
シューリンらによる研究（シューリンらを参照、行動ストレスは、海馬の長期的な低下誘導を助長する。ネイチャ誌（１９９７年）３８７：４９７−５００）は、ストレスが海馬のＬＴＤを促進することを示している。
マイケルＴ．ローガンらによる研究（マイケル  Ｔ．ローガン、その他を参照、恐怖状態は扁桃に関連した長期活性化を誘発する。ネイチャ誌（１９９７年）３９０：６０４−６０７）が、ストレスが扁桃のＬＴＰの促進に結びつくことを示している。
【００３８】
情緒的露呈をコントロールする主通路である、視床下部の脳下垂体副腎皮質（ＨＰＡ）の中枢において、海馬と扁桃はネガティブフィードバックを形成する。
【００３９】
ＬＩ  シュウアンデらによる研究（ＬＩシュウアンデらを参照、ネズミ脳のモノアミン伝達物質上の扁桃病変中の作用。中国西北国防医学誌（２００４年）（２５（４））：２５７―２５９）は、神経伝達物質の変化方向が扁桃除去後の精神病の変化と反対であることを示しており、それは扁桃のＬＴＰ、海馬のＬＴＤは、神経伝達物質の放出についての精神病の変化に結び付くヒントを我々に与える。
【００４０】
多くの精神医学の疾病が、特に、幼年期中、または若い年齢でのストレスの多い体験と同様の、ストレスとしての生活上の出来事と多かれ少なかれ関連しており、その結果、クオリティーストレス仮説が発表された。
【００４１】
しかし、なぜストレスの多い体験が、若い年齢期や幼年期にあるのか。若い年齢期のストレスの多い体験が環境により広く関連づけられる連想記憶（条件つきの）を形成するという仮説がここに示唆され、疾病の発症は嫌悪記憶の再生および増大にある。
【００４２】
ＮＲ２Ａは、青年期の初め（単に偶然ではない、精神医学の疾病の一般的な発病年齢に関連づけた期間）以後のＮＲ２Ｂに徐々に置き換（置換）わる。ＮＲ２Ｂは、ＮＲ２Ａより強いＬＴＰを生ずることができ、ＮＲ２ＡによるＮＲ２Ｂの置換は海馬のＬＴＤを弱める。
【００４３】
海馬内の置換が、扁桃内を予期するように、海馬と扁桃内のこの置換プロセスが同時発生またはバランスを失えば、ネガティブフィードバック抑制システムもまた平衡を失い、精神医学の疾病の発症に結び付く。
【００４４】
ジョ  Ｚ  シェンらによる研究（タン，Ｙ．Ｐ．らを参照、マウスの学習および記憶の遺伝的強化。ネイチャ誌（１９９９年）４０１：６３―６９）は、彼らの研究においてＮＲ２Ｂ過剰発現のマウスが優れた学習能力および記憶能力を持つだけでなく、変化適合がより速いという点において、ＮＲ２Ｂが「賢い遺伝子」と呼ばれ、嫌悪記憶（再学習能力とも呼ばれる）のより優れた消衰を示す。
【００４５】
最近、ジョバンニ  マルシカノら（マルシカノ  Ｇ．らを参照、逆境記憶の内因性のカンナビノイドシステム制御消滅。ネイチャ誌（２００２年）４１８（５３０―５３４））は、不十分な受容体ＣＢの遺伝子突然変異体マウスにＣＢ過剰発現のものより嫌悪記憶のはるかに遅い消衰がある一方、内在性カンナビノイドシステムが嫌悪記憶の消衰の加速化現象についての重要なキーであり、加えられたＣＢ作動筋を有する不十分な受容体ＣＢの遺伝子突然変異体マウスは、扁桃の促進されたＬＴＰ、弱められあるいは生成されなかったＬＴＤを有することを発見した。
【００４６】
ＣＢ１受容体（その自然な配位子はなお未知である）は、脳の中のＧ蛋白質結合受容体中の最も大きな量である。
【００４７】
ニューロペプチド（特に内部成長的なオピオイドペプチド（ＥＯＰ））には感情との親密な関係がある。
ジシェン  ハンらは、異なる周波数を有する電気刺激作用とニューロペプチドの放出の関係を研究し（ハンＪＳを参照、針治療およびエンドルフィン。神経科学雑誌（２００４年）３６１（１―３）：２５８―６１）、電気的なはり治療が内因性オピオイドペプチドの放出を増加させ、異なる周波数は、増加とは異なる種類のオピオイドペプチドの放出をもたらすことを発見し、オピオイドペプチドはニューロペプチドの放出が周波数依存であることを意味する。
【００４８】
また、彼ら（ジＤ、スイらを参照、側ざ核のＮＭＤＡ受容体は、ネズミのモルヒネ禁断症状に関係する。神経化学研究誌（２００４年）２９（１１）：２１１３―２０）は、もし側坐核内に注入されれば、ＮＭＤＡＲ作動筋ケタミンがモルヒネ禁断症状を薬で治療することを発見した。
【００４９】
ジシェン  ハン（ハン  ジ−シェン．を参照、周辺電気刺激による中央ニューロペプチドの放出中の誘導。Ｊ北京大学［健康科学］（２００２年）３４：４０８―４１３）は、ニューロペプチドの放出への電気刺激作用の影響に関する系統的な記述を提供した。
【００５０】
神経再生への磁気刺激の影響についての多くの人々によって行なわれた初期の研究は、高い誘導にも係わらず、静的な磁気刺激は効果がないが（コルディロ  ＰＧ．らを参照．ネズミの坐骨神経再生上の高輝度静磁場中の効果。形成外科医誌（１９８９年）８３の（２）：３０１―８）、神経再生に対する磁気刺激の影響が周波数依存であり（ルソファン  Ａらを参照、刺激性の再生磁界中のネズミの坐骨神経が依存する周波数。神経学実験誌（１９９２年）１１７：８１―４）、カルシウムイオンきっ抗物質（ＭＤ６００）が磁界によって神経再生の刺激を防ぐのを支援する（ルソファン  Ａ、カンジェ  Ｍ．Ｄ６００、Ｃａ２＋拮抗剤を参照、磁界による神経再生の刺激を防止する。ニューロレポート誌（１９９２年）９月３日（９）：８１３―４）のに対して、神経についての磁界刺激は、神経成長因子（ＮＧＦ）の活動およびレベルを改善し（ロンゴＦＭ、その他を参照、坐骨神経離断後の電磁場影響ＮＧＦ活性およびレベル。Ｊ  神経科学研究誌（１９９９年）５５の（２）：２３０―７）、また、電気的な神経刺激が脳の放出するのを助長することは、刺激周波数／波形の組み合わせおよびＮＭＤＡ受容体に関連する神経栄養因子（ＢＤＮＦ）を導き出し、それは連続的なより低い周波数（１Ｈｚ、４８０のパルス）またはより高い周波数ではなく、高周波および小さい間隔（０．５ミリ秒のプラットホームおよび１００Ｈｚの周波数、および７５のトレインまたは３００のパルスまでを加えて、２００ミリ秒の間隔によって各々分離されたトレイン内の４つの波を有する矩形波）を有するパルス波形式であり、より広い間隔（１００Ｈｚ、そして３または６までのトレインを加える１０秒間隔によって各々分離されたトレイン内の１００の波により）を有するより少数のトレイン（それはＢＤＮＦの放出を支援するが、ＮＭＤＡ作動筋Ｄ−ＡＰ−５によって抑制される）である（イソベルＪ．レバーらを参照。脳から引き出された神経栄養因子は、求心性神経線維刺激の特徴パターンによって、後角内に放出される。ニューロサイエンス誌（２００１年）２１の（１２）：４４６９―４４７７）ことを示している。
【００５１】
これらはすべて、ある結合がカルシウムイオン、ＮＧＦ、ＢＤＮＦ、ＬＴＰ（ＬＴＤ）、ＮＭＤＡ受容体、電界と磁界の周波数などのような要因中にあることを示唆する。
【００５２】
また、ローハン  Ｍら（ローハン  Ｍらを参照、ＭＲＩ型の刺激装置を使用している双極性鬱病のローフィールド磁気刺激。Ａｍ  Ｊ  精神医学（２００４年）１６１（１）：９３―８）は、この磁気刺激によるように動物実験が抗うつ薬として効果を確認したことに基づいて、相当な統計的な感覚で、ＭＲＳＩの中のあるシーケンスが双極性鬱病患者の気分を強化するということを、精神医学の疾病の臨床調査で折に触れ発見した（カリーゾ  ＷＡらを参照。ネズミにおける低エネルギー磁界中での頭蓋刺激の抗抑うつ剤に似た効果。生物学的精神医誌（２００５年）５７：５７１−６）。
【００５３】
我々は、強制的な水泳（抗うつ薬の影響を検査するあるいは確認するために通常用いられる学習能力がない動物モデル）の実験において、態度ガイダンスあるいは純粋な磁気刺激だけが知覚可能な効果を示さない一方、その後態度ガイダンスと組み合わせて（オープンフィールドのための１５分）、磁気刺激が著しくモデル動物の抑圧的な類似動作を改善することを発見した。
【００５４】
また、我々は、恐怖に条件付ける記憶消衰実験（音響光学（ＡＯ）の入力要求で足衝撃の後、単純な音響光学（ＡＯ）の刺激に応じた条件反射が記録される）において、異なるパラメータが、確立している恐怖条件反射を強くするまたは弱めるように異なる結果に結びつくことができることを発見した。ある刺激が、否定的な出来事の記憶に干渉するのを支援することに注目されたい。
【００５５】
上述の概要および解析は、以下の２つの教示要点を与える。
【００５６】
第１に、正確な波形および高周波または複数の周波数成分の組み合わせを有する磁気刺激は、ＮＭＤＡ受容体のための安全な刺激手段として機能し、高周波を有する磁気刺激は、ＬＴＰを関連づけられたＮＭＤＡＲによって、重大な変化を複数の態様の中枢神経系にもたらし、ある条件（磁気刺激の後の態度ガイダンスなどのような）下のある自律神経・精神医学の疾病を治療するために、獲得、抽出、変形、再学習能力を高める記憶の補強のようなプロセスに影響を与えてもよい。
【００５７】
これは、正確な波形、高周波または複数の周波数／波形成分の組み合わせを生成することができ、ｒＴＭＳと電気刺激作用の不足を克服できる臨床応用にふさわしい広面積相乗作用磁気刺激装置を開発するように促し、これにより、自律神経・精神医学の疾病の治療および予防のための新方式を提供する。
【００５８】
第２に、高周波を有する磁気刺激の影響、およびＬＴＰ、学習および記憶、神経伝達物質、記憶の消衰、ニューロペプチド放出、シナプス可塑性などのような多くの態様への複数の波形／周波数成分の組み合わせ上で行なわれるすべての研究は、知力を上げて、精神医学の病気を予防し、薬物依存でさえ放棄する、基本のインパクトを人類にもたらす可能性がある。
【００５９】
本発明の詳細な説明を、以下の具体的な実施例を参照して説明する。
【００６０】
図１に示すように、本発明の装置は、駆動回路、検出回路および主回路を含む駆動電源回路と共に、制御回路、駆動電源回路およびコイルを含んでいる。制御回路は、上位コンピュータと下位コンピュータを含む。上位コンピュータは実用化の中で作動するように一般的なＰＣまたは産業用ＰＣであり、コマンドとパラメータを送信するＲＳ２３２インタフェースを介して、下位コンピュータと接続して通信する。
【００６１】
ここで、上位コンピュータからコマンドとパラメータを受信するために、下位コンピュータはメイン制御集積回路としてディジタル信号処理（ＤＳＰ）集積回路を採用し、その後、駆動回路に転送される対応するＰＷＭ信号を生成する。さらに、駆動回路と検出回路が下位コンピュータと主回路にそれぞれ接続され、コイルが主回路に接続され、その結果、制御回路はＰＷＭ信号を生成する。また、駆動回路は、コイル対を刺激し、かつ時変磁界を誘起して発生させるために絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が時変電流を出力する主回路を駆動する。
【００６２】
その間に、検出回路は、主回路内の電圧および電流値をサンプリングし、主回路の動作状況をリアルタイムにモニタし、必要があれば出力ＰＷＭ信号を調節し、あるいはコイルの損傷を防ぐために過電流の場合にはコイル回路を直ちに切り離す。
【００６３】
光カプラを含む駆動回路は、下位コンピュータと主回路との間で接続され、干渉信号を保護し、かつ主回路を駆動するために主として機能する。（回路の上述の記述された部分は、図示しない。）
【００６４】
主回路は、図３に示すように、整流器ブリッジＢＲ１、５つのＩＧＢＴ  Ｑ１−Ｑ５、および２つの電解コンデンサＣ２およびＣ３を含んでいる。電解コンデンサＣ２およびＣ３は、整流器ブリッジＢＲ１の出力端子と平行して接続している。
【００６５】
ＩＧＢＴ  Ｑ１は、駆動回路の１つのパルス幅変調（ＰＷＭ）端子ＰＷＭ１に接続されているそのトリガー端子により、電解コンデンサＣ２の陰端子と整流器ブリッジＢＲ１との間に接続される。
【００６６】
ＩＧＢＴ  Ｑ４およびＱ５は、駆動回路（３つのＰＷＭ１端子は独立している）の他の２つのＰＷＭ１端子に接続された、それらの２つのトリガー端末により、電解コンデンサＣ３の陰端子と整流器ブリッジＢＲ１との間の連続的に接続される。
【００６７】
また、コンデンサＣ２およびＣ３は、他の２つのＩＧＢＴ  Ｑ２およびＱ３の端子と平行しており、駆動回路の他の２つのＰＷＭ端子ＰＷＭ２およびＰＷＭ３にそれぞれトリガー端子を接続するＩＧＢＴ  Ｑ２およびＱ３と接続する。
【００６８】
コイルＬ２は、ＩＧＢＴ  Ｑ２のエミッタとＩＧＢＴ  Ｑ３のコレクタとの間で接続される。
【００６９】
変換回路は、コイルＬ２の両端子と平行に２つの共通（入力）端を接続しているリレーＫ１とともにリレーＤＰＤＴ  Ｋ１、および別のパス上のノーマルクローズ端子に接続された１つのパス上のノーマルオープン端子、および１つの前のパス上のノーマルクローズ端子に接続された別のパス上のノーマルオープン端子を含んでいる。このように、４つの出力端子は、２つの出力端子からなる。
【００７０】
コイルＬ３は、２つの接続（出力）端子に接続され、リレーＫ１のコイルは下位コンピュータの２つの制御端子に接続される。
【００７１】
ＩＧＢＴは、離散的なＩＧＢＴ素子または統合ＩＧＢＴモジュールであってもよい。
【００７２】
また、駆動回路内の光カプラの機能は、駆動機能に統合されたＩＧＢＴモジュールによって達成されてもよい。
【００７３】
検出回路は、コンデンサＣ２およびＣ３の両端子と２つのコイルＬ２およびＬ３を通して流れる電流との間の電圧を検出するためにＬＥＭ低電圧センサおよび電流センサを採用し、検出された信号にフィルタリング、増幅およびアナログ・ディジタル変換を適用し、その後、検出された信号は下位コンピュータに転送される。（回路の上記部分は、図中に示されない。）
【００７４】
コイルは、共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対であり、その構造は、Ｒとして推測される半径と、マクスウェル・コイル対を構成し、電流が反対方向内の流れを供給した時、２つのコイル間の目標範囲内の直線濃度勾配磁界（但し、電流が同じ方向内の流れを供給した時、目標範囲内のほとんど均一磁界）を生成する、
【数１】
2008543388.tif 000011
となる距離とを、図２に示す。目標範囲には、人間の頭部サイズと一致する範囲がある。
【００７５】
上記コイルに反対方向に流れる電流が供給される場合に、ポイントＯにある起点、および人間の頭部が可能な限り配置される０．５ａとなる半径により、線濃度勾配磁界は球面領域内に発生される。
【００７６】
さらに、半径およびコイルの巻数はできるだけ最小限にするべきである。その結果、駆動電源回路のハードウェアは、より少ない複雑さでより少ないパワー消費になりえる。それは実施するのがより簡単で、コイルに高周波磁場を生成する高い周波数電流に適応させるべき、より少ない熱を生成させる。
【００７７】
ほぼ均一磁界を得ることができ、Ｒ＝１８０ｍｍに設定する場合に、傾斜磁場の小さな線形性を断念することにより上記エルゴノミクス必要条件を満たすことができ、従って、好ましい実施例に適用できる。この場合、コイルが４０回巻線を有し、各巻線の電流のピーク値が５Ａにセットされる場合、０．５Ｇｓ／ｃｍの傾斜磁場を中央部内で得ることができる。
【００７８】
実際の応用例では、コイルを４０回巻線にしておき、各巻線の電流ピーク値を４０Ａに調整して、満足な治療効果を達成するために傾斜磁場を４Ｇｓ／ｃｍまで上げればよい。
【００７９】
この他、下位コンピュータは、コイル電流の方向を変更し、かつコイル電流を同方向の流れに切り替えるために、本来の接続方向からコイルＬ３を逆方向に変換するようにリレーＫ１をコントロールしてもよい。これにより、中央部内の大きな磁気誘導さえ発生してもよく、その勾配を引き下げる間に磁界の均一性を改善してもよい。実用化においては、反対方向に流れる電流とは異なる効果に結びつく場合がある。
【００８０】
操作の間、ユーザは、上位コンピュータによって作動するシステムに対して各パラメータを設定し、シリアルポートを介して下位コンピュータに上記各パラメータを送信する。
【００８１】
下位コンピュータは、操作コマンドを受信する場合、コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧を計算された理想値に到達させるために、まず第１にＰＷＭ信号を送信して、主回路Ｑ１およびＱ４をコントロールする。コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧は、検出回路を介して下位コンピュータのＡ／Ｄコンバーターによって取得される。
【００８２】
コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧が理想値に到達する場合、下位コンピュータは、様々な電流波形式を生成するために異なるＰＷＭ信号を送信して、Ｑ２、Ｑ３のオン／オフをコントロールし、その結果、様々な対応する時変磁界を発生させる。
【００８３】
主回路の制御は、電流の立ち上りフェーズ、維持フェーズ、および立ち下がりフェーズの、３つのフェーズに分割される。
【００８４】
最初に生じる電流の立ち上りフェーズでは、Ｑ２、Ｑ３の両方が作動し、Ｌ２、Ｌ３が定電圧（それはＣ２の上の電圧と等しい）になる間、それらの電流がＣ２上の電圧変化により変化してもよい傾斜で直線的に上昇し、コイル内の最大電流がこのフェーズ内の時間変化により変化してもよい。
【００８５】
次に生じる維持フェーズでは、Ｑ３がオンのままである一方、Ｑ２のスイッチをオン／オフに断続的に切り替える間、Ｌ２、Ｌ３の電流をほぼ安定レベル内に維持する。
【００８６】
最終フェーズの立ち下がりフェーズでは、Ｑ２、Ｑ３が両方ともオフされる間、Ｌ２、Ｌ３の電流は選択されないが、Ｄ２およびＤ３を介してコンデンサＣ３を充電する。ここで、コイルＬ２、Ｌ３はＣ３上の電圧と等しい逆電圧が印加される端子を両方とも有し、コイルＬ２、Ｌ３の電流値が、Ｃ３上の電圧変化により変化する勾配を伴って、ゼロに減少するまで直線的に立ち下がることを意味する。
【００８７】
この立ち下がりフェーズの後に、ゼロの電流期間が続き、新規の立ち上りフェーズが再びスタートすることにより、指定期間および正確な波形の周期的な時変電流を生成し、正確な波形で周期的な時変磁界を発生する。
【００８８】
動作に連動している場合、図４に示すように、制御回路は二等辺の台形波を生成するように構成され制御され、その後、二等辺の台形波の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに沿って、対応する時変磁界を発生かつ引き起こすために、コイル対に印加され、正・負の矩形パルスで電界は、このように医療必要条件を満たして、目標範囲で揺れる。
【００８９】
一実施例において、７６８μｓのプラットホーム、１２８μｓの立ち下がりエッジ、および期間（高周波）として１７９２μｓを加える７６８μｓのゼロ電流のプラットホームが１２８μｓの立ち上がりエッジに続く。電流はコイル対の反対方向に流れ、１巻線当たりの電流ピーク値は、２０Ａ（２Ｇｓ／ｃｍの傾斜磁場に対応する）である。
【００９０】
また、複数の波形および周波数成分の組み合わせを実施し、そして、波形を出力し終了するための周期数の設計により、イントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数のようなパラメータを含む磁気刺激のトレインを構成することを可能にする。
【００９１】
例えば、上述の波形は、引き起こされた電界パルスが約５５８Ｈｚ（すなわち、電界方向を無視する場合は約１１１６Ｈｚ）のイントラトレイン周波数および約１５Ｈｚのインタートレイン周波数（βリズム）を有するように、１０期間の間出力され、その後２７期間（それらはトレイン期間を構成する）の間は解除する。あるいは、同じ波形は、連続２０期間の間刺激された後に９０期間の間解除し、５Ｈｚ（θリズム）のインタートレイン周波数を有していてもよい。上位コンピュータによって、ユーザは医療要求に従って異なる磁気刺激パラメータを設定してもよい。
【００９２】
自律神経の疾病または精神医学の疾病を治療するための、または脳機能を改善するための適用として、上述の磁気刺激は、それを必要とするあらゆる人（うつ病の患者などのような）の全体の脳に印加され、適切な期間の間連続的に維持されてもよい。
【００９３】
連続的な磁気刺激に関して、磁気刺激のトレインは２０分より長く続けてもよいが、中断されない刺激は、ＮＭＤＡ受容体およびこのように導入された起こり得る副作用の活性化を超えるのを回避するために毎時間あまり長く続けるべきではない。
【００９４】
磁気刺激の連続は、例えば１０秒ごとに２秒のように断続的に出力され、他の８秒では解除することにより、周期的に印加してもよい。
【００９５】
磁気刺激を受けているまたは受けた人々のために、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスが、治療あるいは脳の機能改善の全過程を完了するために行なわれる。
【００９６】
例えば、磁気刺激を受けた人々は、新しい環境を体験してもよいし参加してもよい。あるいは、彼らは知力ゲームまたは問題解決を通して考えるための影響を与えてもよい。その問題は標準ライブラリとして具体的に表現され、社会科学または自然科学のカテゴリーまたは日常生活についての知識に属してもよい。その問題の組み合わせは、患者の学歴および知能指数に従って選ばれ、磁気刺激を受けた人によって解決してもよい。
【００９７】
あるいは、彼らは、特定の音楽あるいは映像による良性の刺激を経験してもよいし、または心理学の補助による良性の興奮で脳を維持してもよい。
【００９８】
態度ガイダンス、思考ガイダンスおよび心理的ガイダンスは、成功裡の解決を可能にする一方、患者に多少の発見を与えるような重要な機能がある。
【００９９】
図５は、反対方向に流れる電流をコイルに流すことで発生する磁界（半分だけを示す）の磁力線分布を示す図である。この図に示すように、目標範囲内の磁力線は、コイル５０１、磁力線５０２および人間の頭部が治療プロセスの間に入れられる目標範囲５０３を有する、線状の濃度勾配分布を有している。
【０１００】
図６は、同一方向に流れる電流をコイルに流すことで発生する磁界の磁力線分布を示す図である。この図に示すように、目標範囲内の磁力線は、コイル６０１、磁力線６０２および人間の頭部が治療プロセスの間に入れられる目標範囲６０３を有する、ほぼ一様の分布を有している。
【０１０１】
実施例１と同一の構成を備える本発明の別の実施例２において、別の２つの波形の組み合わせは、制御回路の設定および制御によって生成される。その結果、図７に示すように、波形Ｂが２Ｈｚの周波数を有し、３分続く間欠性の三角波である一方、波形Ａが１０００Ｈｚの周波数を有し、３分続く連続的な鋸波となるように、上記コイル対は対応する磁界を発生する。
【０１０２】
これらの２つの波が、磁気刺激セッションを全体的に構成するために３つのサイクルおよび１８分の交互配列によって発生した後に、上述の態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスが、自律神経・精神医学の疾病または脳機能改善の治療を完了するために行なわれる。
【０１０３】
磁気刺激後のガイダンスは「成功したストレス抵抗」によって修正し、否定的な記憶および視床下部の脳下垂体副腎皮質（ＨＰＡ）の中枢のネガティブフィードバックパスを復元するか、反ストレス能力を高めることであるが、自律神経の疾病または精神医学の疾病を治療または脳機能を改善するための使用として、装置を用いる方法は、また磁気刺激前に態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスを行なうことを含んでいてもよい。磁気刺激前の上記ガイダンス（磁気刺激後のガイダンスと異なってもよい）は、ガイダンスによって脳内に格納され、同じことを示す否定的な記憶を抽出することを目的とする。
【０１０４】
上述の２つの好ましい実施例とは別に、本発明はまた、楕円形、矩形形状、立方形を含む他の適切な形状によるコイルを採用してもよい。あるいは、本発明は、間隔、巻数などのようなコイルパラメータを変更してもよいし、２つ以上のコイル対の組み合わせや、より大きなサイズのコイル、またはソレノイドを採用してもよい。
【０１０５】
また、本発明は、制御回路と駆動回路との制御によって、磁気刺激セッションを完了するために、より多くの波形、周波数および振幅の組み合わせを提供してもよい。
【０１０６】
例えば、二等辺の台形を含む電流のより多くの波形は、不等辺の台形、二等辺三角形、不等辺三角形などを含む磁界波形を引き起こす可能性がある。上記の出力電流は、１０００Ｈｚ未満の周波数を有していてもよい。
【０１０７】
磁気刺激セッションは、複数の波形および複数の周波数成分の組み合わせによって完了してもよい。また、高周波（高い周波数）の場合には、反対方向に流れる電流、および低周波（低い周波数）の場合には、同じ方向に流れる電流を印加することも可能である。
【０１０８】
更に、主回路内のＩＧＢＴは、ＧＲＴなどのような他の完全に制御されたパワー半導体素子、またはパワーＭＯＳＦＥＴもしくはＧＴＯなどと置換してもよい。また、主回路はこれらの半導体素子の技術的特徴に適合するように変更すれば、主回路の機能を達成する。
【０１０９】
また、コイル内の電流が両方向に流れることを可能にするために、対応する駆動回路および制御回路と同様に、主回路にさらに２つのＩＧＢＴまたは他のパワー半導体素子を加えることも可能である。
【０１１０】
詳細な説明は、中枢神経系のための磁気刺激方法、および本明細書の本発明によって提供される装置に対して、具体例を用いて本発明の原理および実施例を説明している。
【０１１１】
当業者が本発明の原理による実施例および適用範囲の変形をなし得るが、上述の実施例に示す記述は、単に、本発明の方法および核心の精神を理解するのを助長するのが目的である。
【０１１２】
従って、この記述で開示された内容は、本発明を限定すると解釈するべきでない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１による装置の回路のブロック図である。
【図２】本発明の実施例１によるコイルの構成の図である。
【図３】本発明の実施例１による主回路の図である。
【図４】本発明の実施例１によって採用される波形図である。
【図５】反対方向に流れている電流を有するコイルに電力を供給することによって発生する磁場の磁力線の分布の図である。
【図６】同一方向に、流れる電流を有するコイルに電力を供給することで発生する磁場の磁力線の分布図である。
【図７】本発明の実施例２に採用される波形図である。
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月1日(2008.5.1)
【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】
連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを備えた、中枢神経系のための磁気刺激回路であって、
前記駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、
前記駆動回路と前記検出回路との両方は、前記制御回路と前記主回路とにそれぞれ接続され、前記コイルは、前記主回路に接続される、ことを特徴とする磁気刺激回路。
【請求項２】
前記主回路は、同一または反対方向に流れる前記コイル内の電流を制御する変換回路を備える、ことを特徴とする請求項１記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項３】
前記主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有し、
前記制御回路は、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を発生し、前記主回路の中で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動して時変電流を出力させ、前記コイルに所望の時変磁界を発生させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項４】
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換され、
前記駆動回路は、前記置換半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である、ことを特徴とする請求項３記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項５】
前記制御回路は、主制御集積回路としてディジタル信号処理集積回路機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御回路から前記主回路までコントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、
前記制御回路は、前記コイルが所望された磁界を発生するように前記駆動回路と前記主回路とを制御し、
前記変換回路は、少なくとも１つのリレーを有しする、ことを特徴とする請求項２に記載の中枢神経系のための磁気刺激回路。
【請求項６】
連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを有する磁気刺激回路を備え、中枢神経系のための磁気刺激装置であって、
前記駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、
前記駆動回路と前記検出回路との両方は、前記制御回路と前記主回路とにそれぞれ接続され、前記コイルは前記主回路に接続される、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項７】
前記コイルは、時間内で同期して強度において同一の前記コイル対内の電流と共に、少なくとも共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対を有し、
前記主回路は、前記同一または反対方向に流れるコイル対の前記電流を制御する変換回路を有する、ことを特徴とする請求項６記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項８】
前記主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有し、
前記制御回路は、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を発生し、前記主回路の中で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動して時変電流を出力させ、前記コイルに所望の時変磁界を発生させる、ことを特徴とする請求項６又は７記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項９】
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換され、
前記駆動回路は、前記置換半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である、ことを特徴とする請求項８記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、主制御集積回路としてＤＳＰ集積回路機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御回路から前記主回路までコントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、
前記制御回路は、前記コイルが所望された磁界を発生するように前記駆動回路と前記主回路とを制御し、
前記変換回路は、少なくとも１つのリレーを有する、ことを特徴とする請求項７記載の中枢神経系のための磁気刺激装置。
【請求項１１】
動物または人間の全脳を刺激する適切なパラメータを有する時変磁界の選択によって、中枢神経系疾病または精神医学の疾病の治療あるいは脳機能の改善を含む、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１２】
適切なパラメータは、少なくとも、前記装置内のコイルに関連する電流の波形、周波数およびピーク値強度のパラメータおよび波形、対応する誘起磁場の周波数およびピーク値強度を含む、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１３】
適切なパラメータは、パルス列磁気刺激の場合のイントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数をさらに有する、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１４】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の前記治療の治療効果は、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの導入により、磁気刺激に先立ってもしくはその途中でもしくはその後で改善される、ことを特徴とする請求項１１記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１５】
適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の前記全脳に印加され、前記磁気刺激の途中またはその後において、態度ガイダンスまたは思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスは、前記磁気刺激を受けている人々または受けた人々に実行される、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１６】
磁気刺激を受ける予定である人々は、前記磁気刺激に先立って態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象であり、
適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の前記全脳に次に印加され、前記磁気刺激の後、前記磁気刺激を受けた人々は態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象である、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１７】
前記疾病は、うつ病、不安障害、不眠症、慢性的疼痛、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、薬物あるいはアルコール依存症および麻薬中毒、異常行動の精神依存症、注意力欠陥、感情あるいは気分障害、精神分裂症、パーキンソン病、神経変性疾患、痴呆、および神経損傷のいずれか１つである、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１８】
脳機能は、学習および記憶能力、認識能力、又は抗精神的ストレス能力である、ことを特徴とする請求項１１に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置の使用。
【請求項１９】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の治療もしくは脳機能を改善するのに適応している装置により中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法であって、
目標範囲に時変磁界を印加するために磁気刺激回路を制御してコイルに電流を流し、
前記磁界の磁気誘導は、１００Ｇｓ／ｃｍより小さい勾配を有し、
前記目標範囲には、動物または人間の頭部サイズと一致する範囲を有する、ことを特徴とする中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【請求項２０】
前記磁界の前記磁気誘導には、０．１Ｔより小さいピーク値を有する、ことを特徴とする請求項１９記載の中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【請求項２１】
磁気刺激のプロセス中において、前記磁界は、１つの波形または少なくとも２つの波形の組み合わせであり、
前記時変磁界は、０．５Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数範囲内にある、ことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中枢神経系のための磁気刺激装置、そのための回路、装置の使用、および装置を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます多くの人々が、彼らの増大する生活ペースおよびストレスによる抑うつのような精神病に苦しんでいるため、中枢神経系疾患または精神病は、２１世紀における主要な死因と見なされる。
【０００３】
疫学の調査において、統合失調症とうつ病の罹患率（特に寿命罹患率）が非常に高いため、最も極度に影響を受けた患者が時々自殺さえすることが分かった。
【０００４】
特別の抑うつに妨害されたグループでの調査は、通常１０００人当たり１０〜２０人の罹患率を示し、その一方で、我が国の精神病が病気とハンディキャップによって徴収された総負担の２０％（それは世界の頂点に達し、なお上昇している割合である）の原因であることを、２００１年のＷＨＯによって公表された統計は示唆し、それが、最も大きな障害のある疾病（それは患者から、彼らの人生を通して彼ら自身で働きかつ生活する能力を奪う）と題されるくらいの重い社会および経済的負担を生じている。
【０００５】
精神病（それは統合失調症、うつ病、強迫障害（ＯＣＤ）、注意欠陥多動性障害（ＡＤＨＤ）、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）などを含んでいる）は、慢性の脳障害の一群に属する。
【０００６】
最近、科学者は、薬物耽溺、サイバーネットワークおよび賭博も、精神病に含めている。上述された精神病の中において、最も荒廃させるもの、また、最も重い社会・経済的負担を徴収するものは、我が国の総人口の７〜８％、および６０歳より年配の老齢人口の２０〜５０％に蔓延しているうつ病である。
【０００７】
臨床治療中にかつて発見されたその他の治療効果と同様な電気的刺激の苦痛、痙攣、記憶障害など（ＭＤ）のような副作用と比較すると、磁気刺激の技術は、その主な現像電界として経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）あるいは反復ＴＭＳ（ｒＴＭＳ）により、その適用範囲を、鎮痛性、非侵入性、および非接触性のその特性のおかげで発展している。
【０００８】
しかしながら、脳内に深い有効な刺激を引き起こす現在の装置、または距離に関して磁気誘導の指数関数的減衰により脳内の深い有効な刺激に変換される極端な集中的刺激を受ける大脳皮質にとっては、困難である。
【０００９】
特許文献１などで開示されるような技術が、脳内の深い部位において磁気刺激の焦点を合わせる必要条件を満たすものと予想される。しかし、高いエネルギーで磁場を発生するには、現在のところ最も多くのｒＴＭＳが２５Ｈｚの周波数で作用するので、同時に高周波を達成するのは難しい。
【００１０】
さらに、バイオ医学の分野で頻繁に利用された現在の磁気刺激装置は、平坦に配置して用いる場合に、通常、刺激位置に配置して一面的に用いる１つ以上の円形コイルを採用し、この方法によって導入された磁気刺激およびその電気生理学的感覚に焦点を合わせて研究の方向づけを制限する。
【特許文献１】中国特許出願第９６１８０３３０．４号（出願日１９９６年４月２６日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、自律神経および精神病の治療で使用する他に、脳全体に磁気刺激を引き起こす中枢神経系の磁気刺激装置を提供し、および脳の機能および磁気刺激装置を制御する方法を改善することにより、焦点を合わせて磁気刺激の不足を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明は、順次に（連続）接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを含む中枢神経系のための磁気刺激回路であって、駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路を備え、駆動回路と検出回路の両方は、制御回路と主回路とにそれぞれ接続され、コイルは主回路に接続される、ことで技術的解決法を提供する。
【００１３】
主回路は、同一または反対方向に流れるコイル内の電流を制御するための変換回路を備えてもよい。主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備えてもよく、制御回路は、その後所望された時変磁界を発生するコイルに時変電流を出力するために主回路内で絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動し、駆動回路によって用いられるＰＷＭ信号を生成する。
【００１４】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換してもよく、駆動回路は、置換される半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である。
【００１５】
制御回路は、メイン制御チップとしてディジタル信号処理（ＤＳＰ）集積回路機能を有してもよく、駆動回路は、制御回路から主回路まで出力コントロール信号を転送するのに適した光カプラを有し、制御回路は、コイルが所望された磁界を発生するように駆動回路と主回路を制御し、変換回路は、少なくとも１つのリレーを有してもよい。
【００１６】
さらに、本発明は、磁気刺激回路を有し、中枢神経系のための磁気刺激装置を提供する。磁気刺激回路は、連続して接続される制御回路と、駆動電源回路と、コイルとを有し、駆動電源回路は、駆動回路と、検出回路と、主回路とを有し、駆動回路と検出回路の両方は、制御回路と主回路とにそれぞれ接続され、コイルは、主回路に接続される。
【００１７】
コイルは、時間内で同期（同時）して強度において同一のコイル対内の電流と共に、少なくとも共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対を有し、主回路は、同一または反対方向に流れるコイル対の電流を制御する変換回路を有する。
【００１８】
主回路は、少なくとも１つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有してもよく、制御回路は、主回路の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを駆動するために駆動回路で用いられるＰＷＭ信号を生成して、コイルに時変電流を出力させ、所望の時変磁界を発生させる。
【００１９】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、他の完全に制御されたパワー半導体素子と置換してもよく、駆動回路は、置換される半導体素子の技術的特徴による変形態様の対象である。
【００２０】
制御回路は、メイン制御集積回路として機能ＤＳＰ集積回路を含んでもよく、駆動回路は、制御回路から主回路まで出力コントロール信号を転送するのに適した光カプラを含み、制御回路は、コイルが所望された磁界を発生するように駆動回路と主回路を制御し、変換回路は、少なくとも１つのリレーを含んでもよい。
【００２１】
さらになお、本発明は、動物または人間の全脳を刺激する適切なパラメータを有する時変磁界の選択によって、中枢神経系疾病または精神医学の疾病の治療あるいは脳機能の改善を含む、中枢神経系のための磁気刺激装置の使用を提供する。
【００２２】
適切なパラメータは、少なくとも、装置内のコイルに関連する電流の波形、周波数およびピーク値強度のパラメータ、および波形、対応する誘起磁場の周波数およびピーク値強度を含む。適切なパラメータは、さらに、パルス列磁気刺激の場合のイントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数を含んでいる。
【００２３】
中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病の治療の治療効果は、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの導入により、磁気刺激に先立ってもしくはその途中でもしくはその後で改善され、その特定の手続きは以下の工程を含んでいる。適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の全脳に印加され、磁気刺激の途中またはその後において、態度ガイダンスまたは思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスは、磁気刺激を受けている人々または受けた人々に実行される。
【００２４】
任意に、磁気刺激を受ける予定である人々は、磁気刺激に先立って態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象であり、適切なパラメータを有する磁気刺激は、適正時期の全脳に次に印加され、磁気刺激の後、磁気刺激を受けた人々は態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスの対象である。
【００２５】
その病気は、うつ病、不安障害、不眠症、慢性的疼痛、外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）、薬物あるいはアルコール依存症および麻薬中毒、異常行動の精神依存症、注意力欠陥、感情あるいは気分障害、精神分裂症、パーキンソン病、神経変性疾患、痴呆、および神経損傷などを含んでいる。脳機能は、学習および記憶能力、認識能力および抗精神的ストレス能力を含んでいる。
【００２６】
さらに、本発明は、中枢神経系疾病あるいは精神医学の疾病を治療するもしくは脳機能を改善するのに適応している装置で中枢神経系のための磁気刺激装置を制御する方法を提供する。その方法は、目標範囲に時変磁界を印加するために磁気刺激回路を制御してコイルに電流を流すことを含み、磁界の磁気誘導は１００Ｇｓ／ｃｍより小さい勾配を有しており、目標範囲には動物または人間の頭部サイズと一致する範囲がある。
【００２７】
磁界の磁気誘導には、０．１Ｔより小さいピーク値があってもよい。磁気刺激のプロセス中に、磁界は、１つの波形または少なくとも２つの波形の組み合わせであり、時変磁界は、０．５Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数範囲内にある。
【００２８】
上述の技術的解決法に示すように、本発明は、回路デザインを制御し駆動電源回路に波形信号を出力することによって、コイルに対応する波形の電流を出力するために駆動電源回路を可能にし、形状のデザイン、巻数、サイズ、コイルの間隔によって、コイルの内部のある範囲内に、中枢神経系が正確な波形、高周波または複数の周波数成分の組み合わせで広面積相乗作用磁気刺激を受けることができるように、その後動物または人間の脳に印加される所望された時変磁界を生成し、それにより、自律神経・精神医学の疾病の治療または脳機能の改善を、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスと組み合わせて達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の技術的内容について、よりよい理解のために以下に関連技術の簡潔な導入を行う。
【００３０】
分子生物学、神経生物学および精神医学の観点から見ると、正確な波形、調整された周波数（高周波を含む）および複数の波形／周波数成分の組み合わせを有する広域相乗磁気刺激は、神経伝達物質、神経修飾物質の放出を調整し、不活性状態にあったシナプスを活性化し、受容体数および活動を調整し、シナプス伝達の長期電位（ＬＴＰ）を促進し、神経内分泌を調整するシナプス可塑性を強めて、新たな知覚を持っことができる。
【００３１】
さらに、上述の効果の中の相乗効果または因果関係は、磁気刺激の後の態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスと組み合わせて、認識能力および学習および記憶能力の進行、精神状態の改良、自律神経および精神病の治療につながる。
【００３２】
その理由は以下のとおりである。統合失調症状の病徴を引き起こすかもしれない物質ＰＣＰは、興奮性アミノ酸受容体（ＮＭＤＡ受容体）アンタゴニストであることが分かる。統合失調症とのＮＭＤＡＲの関係は、ますます多くの注目を引きつけている。
【００３３】
キム（１９８０年）は、統合失調症のドーパミン（ＤＡ）放出増加が主要ではないが、グルタミン酸系の機能障害に次ぐ症候群の可能性があることを示唆する最初の人物であった。
【００３４】
過去１０年において、統合失調症の病原論により関連したＮＭＤＡ受容体および伝達物質についての研究（特に統合失調症に関するＮＭＤＡ受容体機能障害仮説に結び付く陰性症状（認知的症状）のような欠損症状との関係についての研究）において大きな進歩がなされた。
【００３５】
ＮＭＤＡ受容体（それはマグネシウムイオン閉鎖膜電位依存性興奮性アミノ酸伝達物質ゲート管理状態カルシウムイオンチャンネル受容体である）は、カルシウム流入内に生じるグルタメートおよびグリシン（抑制性神経伝達物質として通常機能する）の共同的効果によるニューロン膜の部分的な減極条件の下でアクティブにされ、その結果として、ニューロンの減極の全過程を完了し、逐次的の連続反応を発生させる。
【００３６】
ＮＭＤＡは、分子のメカニズムと関連した学習と記憶細胞の研究に重要な病巣（シート）を保有する。特に、ＬＴＰおよび長期抑圧（ＬＴＤ）は、その前提条件としてのＮＭＤＡ受容体の関与を有するシナプス修飾の固有のメカニズムと見なされる。
【００３７】
シューリンらによる研究（シューリンらを参照、行動ストレスは、海馬の長期的な低下誘導を助長する。ネイチャ誌（１９９７年）３８７：４９７−５００）は、ストレスが海馬のＬＴＤを促進することを示している。
マイケルＴ．ローガンらによる研究（マイケル  Ｔ．ローガン、その他を参照、恐怖状態は扁桃に関連した長期活性化を誘発する。ネイチャ誌（１９９７年）３９０：６０４−６０７）が、ストレスが扁桃のＬＴＰの促進に結びつくことを示している。
【００３８】
情緒的露呈をコントロールする主通路である、視床下部の脳下垂体副腎皮質（ＨＰＡ）の中枢において、海馬と扁桃はネガティブフィードバックを形成する。
【００３９】
ＬＩ  シュウアンデらによる研究（ＬＩシュウアンデらを参照、ネズミ脳のモノアミン伝達物質上の扁桃病変中の作用。中国西北国防医学誌（２００４年）（２５（４））：２５７―２５９）は、神経伝達物質の変化方向が扁桃除去後の精神病の変化と反対であることを示しており、それは扁桃のＬＴＰ、海馬のＬＴＤは、神経伝達物質の放出についての精神病の変化に結び付くヒントを我々に与える。
【００４０】
多くの精神医学の疾病が、特に、幼年期中、または若い年齢でのストレスの多い体験と同様の、ストレスとしての生活上の出来事と多かれ少なかれ関連しており、その結果、クオリティーストレス仮説が発表された。
【００４１】
しかし、なぜストレスの多い体験が、若い年齢期や幼年期にあるのか。若い年齢期のストレスの多い体験が環境により広く関連づけられる連想記憶（条件つきの）を形成するという仮説がここに示唆され、疾病の発症は嫌悪記憶の再生および増大にある。
【００４２】
ＮＲ２Ａは、青年期の初め（単に偶然ではない、精神医学の疾病の一般的な発病年齢に関連づけた期間）以後のＮＲ２Ｂに徐々に置き換（置換）わる。ＮＲ２Ｂは、ＮＲ２Ａより強いＬＴＰを生ずることができ、ＮＲ２ＡによるＮＲ２Ｂの置換は海馬のＬＴＤを弱める。
【００４３】
海馬内の置換が、扁桃内を予期するように、海馬と扁桃内のこの置換プロセスが同時発生またはバランスを失えば、ネガティブフィードバック抑制システムもまた平衡を失い、精神医学の疾病の発症に結び付く。
【００４４】
ジョ  Ｚ  シェンらによる研究（タン，Ｙ．Ｐ．らを参照、マウスの学習および記憶の遺伝的強化。ネイチャ誌（１９９９年）４０１：６３―６９）は、彼らの研究においてＮＲ２Ｂ過剰発現のマウスが優れた学習能力および記憶能力を持つだけでなく、変化適合がより速いという点において、ＮＲ２Ｂが「賢い遺伝子」と呼ばれ、嫌悪記憶（再学習能力とも呼ばれる）のより優れた消衰を示す。
【００４５】
最近、ジョバンニ  マルシカノら（マルシカノ  Ｇ．らを参照、逆境記憶の内因性のカンナビノイドシステム制御消滅。ネイチャ誌（２００２年）４１８（５３０―５３４））は、不十分な受容体ＣＢの遺伝子突然変異体マウスにＣＢ過剰発現のものより嫌悪記憶のはるかに遅い消衰がある一方、内在性カンナビノイドシステムが嫌悪記憶の消衰の加速化現象についての重要なキーであり、加えられたＣＢ作動筋を有する不十分な受容体ＣＢの遺伝子突然変異体マウスは、扁桃の促進されたＬＴＰ、弱められあるいは生成されなかったＬＴＤを有することを発見した。
【００４６】
ＣＢ１受容体（その自然な配位子はなお未知である）は、脳の中のＧ蛋白質結合受容体中の最も大きな量である。
【００４７】
ニューロペプチド（特に内部成長的なオピオイドペプチド（ＥＯＰ））には感情との親密な関係がある。
ジシェン  ハンらは、異なる周波数を有する電気刺激作用とニューロペプチドの放出の関係を研究し（ハンＪＳを参照、針治療およびエンドルフィン。神経科学雑誌（２００４年）３６１（１―３）：２５８―６１）、電気的なはり治療が内因性オピオイドペプチドの放出を増加させ、異なる周波数は、増加とは異なる種類のオピオイドペプチドの放出をもたらすことを発見し、オピオイドペプチドはニューロペプチドの放出が周波数依存であることを意味する。
【００４８】
また、彼ら（ジＤ、スイらを参照、側ざ核のＮＭＤＡ受容体は、ネズミのモルヒネ禁断症状に関係する。神経化学研究誌（２００４年）２９（１１）：２１１３―２０）は、もし側坐核内に注入されれば、ＮＭＤＡＲ作動筋ケタミンがモルヒネ禁断症状を薬で治療することを発見した。
【００４９】
ジシェン  ハン（ハン  ジ−シェン．を参照、周辺電気刺激による中央ニューロペプチドの放出中の誘導。Ｊ北京大学［健康科学］（２００２年）３４：４０８―４１３）は、ニューロペプチドの放出への電気刺激作用の影響に関する系統的な記述を提供した。
【００５０】
神経再生への磁気刺激の影響についての多くの人々によって行なわれた初期の研究は、高い誘導にも係わらず、静的な磁気刺激は効果がないが（コルディロ  ＰＧ．らを参照．ネズミの坐骨神経再生上の高輝度静磁場中の効果。形成外科医誌（１９８９年）８３の（２）：３０１―８）、神経再生に対する磁気刺激の影響が周波数依存であり（ルソファン  Ａらを参照、刺激性の再生磁界中のネズミの坐骨神経が依存する周波数。神経学実験誌（１９９２年）１１７：８１―４）、カルシウムイオンきっ抗物質（ＭＤ６００）が磁界によって神経再生の刺激を防ぐのを支援する（ルソファン  Ａ、カンジェ  Ｍ．Ｄ６００、Ｃａ２＋拮抗剤を参照、磁界による神経再生の刺激を防止する。ニューロレポート誌（１９９２年）９月３日（９）：８１３―４）のに対して、神経についての磁界刺激は、神経成長因子（ＮＧＦ）の活動およびレベルを改善し（ロンゴＦＭ、その他を参照、坐骨神経離断後の電磁場影響ＮＧＦ活性およびレベル。Ｊ  神経科学研究誌（１９９９年）５５の（２）：２３０―７）、また、電気的な神経刺激が脳の放出するのを助長することは、刺激周波数／波形の組み合わせおよびＮＭＤＡ受容体に関連する神経栄養因子（ＢＤＮＦ）を導き出し、それは連続的なより低い周波数（１Ｈｚ、４８０のパルス）またはより高い周波数ではなく、高周波および小さい間隔（０．５ミリ秒のプラットホームおよび１００Ｈｚの周波数、および７５のトレインまたは３００のパルスまでを加えて、２００ミリ秒の間隔によって各々分離されたトレイン内の４つの波を有する矩形波）を有するパルス波形式であり、より広い間隔（１００Ｈｚ、そして３または６までのトレインを加える１０秒間隔によって各々分離されたトレイン内の１００の波により）を有するより少数のトレイン（それはＢＤＮＦの放出を支援するが、ＮＭＤＡ作動筋Ｄ−ＡＰ−５によって抑制される）である（イソベルＪ．レバーらを参照。脳から引き出された神経栄養因子は、求心性神経線維刺激の特徴パターンによって、後角内に放出される。ニューロサイエンス誌（２００１年）２１の（１２）：４４６９―４４７７）ことを示している。
【００５１】
これらはすべて、ある結合がカルシウムイオン、ＮＧＦ、ＢＤＮＦ、ＬＴＰ（ＬＴＤ）、ＮＭＤＡ受容体、電界と磁界の周波数などのような要因中にあることを示唆する。
【００５２】
また、ローハン  Ｍら（ローハン  Ｍらを参照、ＭＲＩ型の刺激装置を使用している双極性鬱病のローフィールド磁気刺激。Ａｍ  Ｊ  精神医学（２００４年）１６１（１）：９３―８）は、この磁気刺激によるように動物実験が抗うつ薬として効果を確認したことに基づいて、相当な統計的な感覚で、ＭＲＳＩの中のあるシーケンスが双極性鬱病患者の気分を強化するということを、精神医学の疾病の臨床調査で折に触れ発見した（カリーゾ  ＷＡらを参照。ネズミにおける低エネルギー磁界中での頭蓋刺激の抗抑うつ剤に似た効果。生物学的精神医誌（２００５年）５７：５７１−６）。
【００５３】
我々は、強制的な水泳（抗うつ薬の影響を検査するあるいは確認するために通常用いられる学習能力がない動物モデル）の実験において、態度ガイダンスあるいは純粋な磁気刺激だけが知覚可能な効果を示さない一方、その後態度ガイダンスと組み合わせて（オープンフィールドのための１５分）、磁気刺激が著しくモデル動物の抑圧的な類似動作を改善することを発見した。
【００５４】
また、我々は、恐怖に条件付ける記憶消衰実験（音響光学（ＡＯ）の入力要求で足衝撃の後、単純な音響光学（ＡＯ）の刺激に応じた条件反射が記録される）において、異なるパラメータが、確立している恐怖条件反射を強くするまたは弱めるように異なる結果に結びつくことができることを発見した。ある刺激が、否定的な出来事の記憶に干渉するのを支援することに注目されたい。
【００５５】
上述の概要および解析は、以下の２つの教示要点を与える。
【００５６】
第１に、正確な波形および高周波または複数の周波数成分の組み合わせを有する磁気刺激は、ＮＭＤＡ受容体のための安全な刺激手段として機能し、高周波を有する磁気刺激は、ＬＴＰを関連づけられたＮＭＤＡＲによって、重大な変化を複数の態様の中枢神経系にもたらし、ある条件（磁気刺激の後の態度ガイダンスなどのような）下のある自律神経・精神医学の疾病を治療するために、獲得、抽出、変形、再学習能力を高める記憶の補強のようなプロセスに影響を与えてもよい。
【００５７】
これは、正確な波形、高周波または複数の周波数／波形成分の組み合わせを生成することができ、ｒＴＭＳと電気刺激作用の不足を克服できる臨床応用にふさわしい広面積相乗作用磁気刺激装置を開発するように促し、これにより、自律神経・精神医学の疾病の治療および予防のための新方式を提供する。
【００５８】
第２に、高周波を有する磁気刺激の影響、およびＬＴＰ、学習および記憶、神経伝達物質、記憶の消衰、ニューロペプチド放出、シナプス可塑性などのような多くの態様への複数の波形／周波数成分の組み合わせ上で行なわれるすべての研究は、知力を上げて、精神医学の病気を予防し、薬物依存でさえ放棄する、基本のインパクトを人類にもたらす可能性がある。
【００５９】
本発明の詳細な説明を、以下の具体的な実施例を参照して説明する。
【００６０】
図１に示すように、本発明の装置は、駆動回路、検出回路および主回路を含む駆動電源回路と共に、制御回路、駆動電源回路およびコイルを含んでいる。制御回路は、上位コンピュータと下位コンピュータを含む。上位コンピュータは実用化の中で作動するように一般的なＰＣまたは産業用ＰＣであり、コマンドとパラメータを送信するＲＳ２３２インタフェースを介して、下位コンピュータと接続して通信する。
【００６１】
ここで、上位コンピュータからコマンドとパラメータを受信するために、下位コンピュータはメイン制御集積回路としてディジタル信号処理（ＤＳＰ）集積回路を採用し、その後、駆動回路に転送される対応するＰＷＭ信号を生成する。さらに、駆動回路と検出回路が下位コンピュータと主回路にそれぞれ接続され、コイルが主回路に接続され、その結果、制御回路はＰＷＭ信号を生成する。また、駆動回路は、コイル対を刺激し、かつ時変磁界を誘起して発生させるために絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が時変電流を出力する主回路を駆動する。
【００６２】
その間に、検出回路は、主回路内の電圧および電流値をサンプリングし、主回路の動作状況をリアルタイムにモニタし、必要があれば出力ＰＷＭ信号を調節し、あるいはコイルの損傷を防ぐために過電流の場合にはコイル回路を直ちに切り離す。
【００６３】
光カプラを含む駆動回路は、下位コンピュータと主回路との間で接続され、干渉信号を保護し、かつ主回路を駆動するために主として機能する。（回路の上述の記述された部分は、図示しない。）
【００６４】
主回路は、図３に示すように、整流器ブリッジＢＲ１、５つのＩＧＢＴ  Ｑ１−Ｑ５、および２つの電解コンデンサＣ２およびＣ３を含んでいる。電解コンデンサＣ２およびＣ３は、整流器ブリッジＢＲ１の出力端子と平行して接続している。
【００６５】
ＩＧＢＴ  Ｑ１は、駆動回路の１つのパルス幅変調（ＰＷＭ）端子ＰＷＭ１に接続されているそのトリガー端子により、電解コンデンサＣ２の陰端子と整流器ブリッジＢＲ１との間に接続される。
【００６６】
ＩＧＢＴ  Ｑ４およびＱ５は、駆動回路（３つのＰＷＭ１端子は独立している）の他の２つのＰＷＭ１端子に接続された、それらの２つのトリガー端末により、電解コンデンサＣ３の陰端子と整流器ブリッジＢＲ１との間の連続的に接続される。
【００６７】
また、コンデンサＣ２およびＣ３は、他の２つのＩＧＢＴ  Ｑ２およびＱ３の端子と平行しており、駆動回路の他の２つのＰＷＭ端子ＰＷＭ２およびＰＷＭ３にそれぞれトリガー端子を接続するＩＧＢＴ  Ｑ２およびＱ３と接続する。
【００６８】
コイルＬ２は、ＩＧＢＴ  Ｑ２のエミッタとＩＧＢＴ  Ｑ３のコレクタとの間で接続される。
【００６９】
変換回路は、コイルＬ２の両端子と平行に２つの共通（入力）端を接続しているリレーＫ１とともにリレーＤＰＤＴ  Ｋ１、および別のパス上のノーマルクローズ端子に接続された１つのパス上のノーマルオープン端子、および１つの前のパス上のノーマルクローズ端子に接続された別のパス上のノーマルオープン端子を含んでいる。このように、４つの出力端子は、２つの出力端子からなる。
【００７０】
コイルＬ３は、２つの接続（出力）端子に接続され、リレーＫ１のコイルは下位コンピュータの２つの制御端子に接続される。
【００７１】
ＩＧＢＴは、離散的なＩＧＢＴ素子または統合ＩＧＢＴモジュールであってもよい。
【００７２】
また、駆動回路内の光カプラの機能は、駆動機能に統合されたＩＧＢＴモジュールによって達成されてもよい。
【００７３】
検出回路は、コンデンサＣ２およびＣ３の両端子と２つのコイルＬ２およびＬ３を通して流れる電流との間の電圧を検出するためにＬＥＭ低電圧センサおよび電流センサを採用し、検出された信号にフィルタリング、増幅およびアナログ・ディジタル変換を適用し、その後、検出された信号は下位コンピュータに転送される。（回路の上記部分は、図中に示されない。）
【００７４】
コイルは、共軸、並列で、対称的に配列された同一のコイル対であり、その構造は、Ｒとして推測される半径と、マクスウェル・コイル対を構成し、電流が反対方向内の流れを供給した時、２つのコイル間の目標範囲内の直線濃度勾配磁界（但し、電流が同じ方向内の流れを供給した時、目標範囲内のほとんど均一磁界）を生成する、
【数１】
2008543388.tif 000012
となる距離とを、図２に示す。目標範囲には、人間の頭部サイズと一致する範囲がある。
【００７５】
上記コイルに反対方向に流れる電流が供給される場合に、ポイントＯにある起点、および人間の頭部が可能な限り配置される０．５ａとなる半径により、線濃度勾配磁界は球面領域内に発生される。
【００７６】
さらに、半径およびコイルの巻数はできるだけ最小限にするべきである。その結果、駆動電源回路のハードウェアは、より少ない複雑さでより少ないパワー消費になりえる。それは実施するのがより簡単で、コイルに高周波磁場を生成する高い周波数電流に適応させるべき、より少ない熱を生成させる。
【００７７】
ほぼ均一磁界を得ることができ、Ｒ＝１８０ｍｍに設定する場合に、傾斜磁場の小さな線形性を断念することにより上記エルゴノミクス必要条件を満たすことができ、従って、好ましい実施例に適用できる。この場合、コイルが４０回巻線を有し、各巻線の電流のピーク値が５Ａにセットされる場合、０．５Ｇｓ／ｃｍの傾斜磁場を中央部内で得ることができる。
【００７８】
実際の応用例では、コイルを４０回巻線にしておき、各巻線の電流ピーク値を４０Ａに調整して、満足な治療効果を達成するために傾斜磁場を４Ｇｓ／ｃｍまで上げればよい。
【００７９】
この他、下位コンピュータは、コイル電流の方向を変更し、かつコイル電流を同方向の流れに切り替えるために、本来の接続方向からコイルＬ３を逆方向に変換するようにリレーＫ１をコントロールしてもよい。これにより、中央部内の大きな磁気誘導さえ発生してもよく、その勾配を引き下げる間に磁界の均一性を改善してもよい。実用化においては、反対方向に流れる電流とは異なる効果に結びつく場合がある。
【００８０】
操作の間、ユーザは、上位コンピュータによって作動するシステムに対して各パラメータを設定し、シリアルポートを介して下位コンピュータに上記各パラメータを送信する。
【００８１】
下位コンピュータは、操作コマンドを受信する場合、コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧を計算された理想値に到達させるために、まず第１にＰＷＭ信号を送信して、主回路Ｑ１およびＱ４をコントロールする。コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧は、検出回路を介して下位コンピュータのＡ／Ｄコンバーターによって取得される。
【００８２】
コンデンサＣ２およびＣ３上の電圧が理想値に到達する場合、下位コンピュータは、様々な電流波形式を生成するために異なるＰＷＭ信号を送信して、Ｑ２、Ｑ３のオン／オフをコントロールし、その結果、様々な対応する時変磁界を発生させる。
【００８３】
主回路の制御は、電流の立ち上りフェーズ、維持フェーズ、および立ち下がりフェーズの、３つのフェーズに分割される。
【００８４】
最初に生じる電流の立ち上りフェーズでは、Ｑ２、Ｑ３の両方が作動し、Ｌ２、Ｌ３が定電圧（それはＣ２の上の電圧と等しい）になる間、それらの電流がＣ２上の電圧変化により変化してもよい傾斜で直線的に上昇し、コイル内の最大電流がこのフェーズ内の時間変化により変化してもよい。
【００８５】
次に生じる維持フェーズでは、Ｑ３がオンのままである一方、Ｑ２のスイッチをオン／オフに断続的に切り替える間、Ｌ２、Ｌ３の電流をほぼ安定レベル内に維持する。
【００８６】
最終フェーズの立ち下がりフェーズでは、Ｑ２、Ｑ３が両方ともオフされる間、Ｌ２、Ｌ３の電流は選択されないが、Ｄ２およびＤ３を介してコンデンサＣ３を充電する。ここで、コイルＬ２、Ｌ３はＣ３上の電圧と等しい逆電圧が印加される端子を両方とも有し、コイルＬ２、Ｌ３の電流値が、Ｃ３上の電圧変化により変化する勾配を伴って、ゼロに減少するまで直線的に立ち下がることを意味する。
【００８７】
この立ち下がりフェーズの後に、ゼロの電流期間が続き、新規の立ち上りフェーズが再びスタートすることにより、指定期間および正確な波形の周期的な時変電流を生成し、正確な波形で周期的な時変磁界を発生する。
【００８８】
動作に連動している場合、図４に示すように、制御回路は二等辺の台形波を生成するように構成され制御され、その後、二等辺の台形波の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに沿って、対応する時変磁界を発生かつ引き起こすために、コイル対に印加され、正・負の矩形パルスで電界は、このように医療必要条件を満たして、目標範囲で揺れる。
【００８９】
一実施例において、７６８μｓのプラットホーム、１２８μｓの立ち下がりエッジ、および期間（高周波）として１７９２μｓを加える７６８μｓのゼロ電流のプラットホームが１２８μｓの立ち上がりエッジに続く。電流はコイル対の反対方向に流れ、１巻線当たりの電流ピーク値は、２０Ａ（２Ｇｓ／ｃｍの傾斜磁場に対応する）である。
【００９０】
また、複数の波形および周波数成分の組み合わせを実施し、そして、波形を出力し終了するための周期数の設計により、イントラトレイン周波数およびインタートレイン周波数のようなパラメータを含む磁気刺激のトレインを構成することを可能にする。
【００９１】
例えば、上述の波形は、引き起こされた電界パルスが約５５８Ｈｚ（すなわち、電界方向を無視する場合は約１１１６Ｈｚ）のイントラトレイン周波数および約１５Ｈｚのインタートレイン周波数（βリズム）を有するように、１０期間の間出力され、その後２７期間（それらはトレイン期間を構成する）の間は解除する。あるいは、同じ波形は、連続２０期間の間刺激された後に９０期間の間解除し、５Ｈｚ（θリズム）のインタートレイン周波数を有していてもよい。上位コンピュータによって、ユーザは医療要求に従って異なる磁気刺激パラメータを設定してもよい。
【００９２】
自律神経の疾病または精神医学の疾病を治療するための、または脳機能を改善するための適用として、上述の磁気刺激は、それを必要とするあらゆる人（うつ病の患者などのような）の全体の脳に印加され、適切な期間の間連続的に維持されてもよい。
【００９３】
連続的な磁気刺激に関して、磁気刺激のトレインは２０分より長く続けてもよいが、中断されない刺激は、ＮＭＤＡ受容体およびこのように導入された起こり得る副作用の活性化を超えるのを回避するために毎時間あまり長く続けるべきではない。
【００９４】
磁気刺激の連続は、例えば１０秒ごとに２秒のように断続的に出力され、他の８秒では解除することにより、周期的に印加してもよい。
【００９５】
磁気刺激を受けているまたは受けた人々のために、態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスが、治療あるいは脳の機能改善の全過程を完了するために行なわれる。
【００９６】
例えば、磁気刺激を受けた人々は、新しい環境を体験してもよいし参加してもよい。あるいは、彼らは知力ゲームまたは問題解決を通して考えるための影響を与えてもよい。その問題は標準ライブラリとして具体的に表現され、社会科学または自然科学のカテゴリーまたは日常生活についての知識に属してもよい。その問題の組み合わせは、患者の学歴および知能指数に従って選ばれ、磁気刺激を受けた人によって解決してもよい。
【００９７】
あるいは、彼らは、特定の音楽あるいは映像による良性の刺激を経験してもよいし、または心理学の補助による良性の興奮で脳を維持してもよい。
【００９８】
態度ガイダンス、思考ガイダンスおよび心理的ガイダンスは、成功裡の解決を可能にする一方、患者に多少の発見を与えるような重要な機能がある。
【００９９】
図５は、反対方向に流れる電流をコイルに流すことで発生する磁界（半分だけを示す）の磁力線分布を示す図である。この図に示すように、目標範囲内の磁力線は、コイル５０１、磁力線５０２および人間の頭部が治療プロセスの間に入れられる目標範囲５０３を有する、線状の濃度勾配分布を有している。
【０１００】
図６は、同一方向に流れる電流をコイルに流すことで発生する磁界の磁力線分布を示す図である。この図に示すように、目標範囲内の磁力線は、コイル６０１、磁力線６０２および人間の頭部が治療プロセスの間に入れられる目標範囲６０３を有する、ほぼ一様の分布を有している。
【０１０１】
実施例１と同一の構成を備える本発明の別の実施例２において、別の２つの波形の組み合わせは、制御回路の設定および制御によって生成される。その結果、図７に示すように、波形Ｂが２Ｈｚの周波数を有し、３分続く間欠性の三角波である一方、波形Ａが１０００Ｈｚの周波数を有し、３分続く連続的な鋸波となるように、上記コイル対は対応する磁界を発生する。
【０１０２】
これらの２つの波が、磁気刺激セッションを全体的に構成するために３つのサイクルおよび１８分の交互配列によって発生した後に、上述の態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスが、自律神経・精神医学の疾病または脳機能改善の治療を完了するために行なわれる。
【０１０３】
磁気刺激後のガイダンスは「成功したストレス抵抗」によって修正し、否定的な記憶および視床下部の脳下垂体副腎皮質（ＨＰＡ）の中枢のネガティブフィードバックパスを復元するか、反ストレス能力を高めることであるが、自律神経の疾病または精神医学の疾病を治療または脳機能を改善するための使用として、装置を用いる方法は、また磁気刺激前に態度ガイダンス、思考ガイダンスまたは心理的ガイダンスを行なうことを含んでいてもよい。磁気刺激前の上記ガイダンス（磁気刺激後のガイダンスと異なってもよい）は、ガイダンスによって脳内に格納され、同じことを示す否定的な記憶を抽出することを目的とする。
【０１０４】
上述の２つの好ましい実施例とは別に、本発明はまた、楕円形、矩形形状、立方形を含む他の適切な形状によるコイルを採用してもよい。あるいは、本発明は、間隔、巻数などのようなコイルパラメータを変更してもよいし、２つ以上のコイル対の組み合わせや、より大きなサイズのコイル、またはソレノイドを採用してもよい。
【０１０５】
また、本発明は、制御回路と駆動回路との制御によって、磁気刺激セッションを完了するために、より多くの波形、周波数および振幅の組み合わせを提供してもよい。
【０１０６】
例えば、二等辺の台形を含む電流のより多くの波形は、不等辺の台形、二等辺三角形、不等辺三角形などを含む磁界波形を引き起こす可能性がある。上記の出力電流は、１０００Ｈｚ未満の周波数を有していてもよい。
【０１０７】
磁気刺激セッションは、複数の波形および複数の周波数成分の組み合わせによって完了してもよい。また、高周波（高い周波数）の場合には、反対方向に流れる電流、および低周波（低い周波数）の場合には、同じ方向に流れる電流を印加することも可能である。
【０１０８】
更に、主回路内のＩＧＢＴは、ＧＲＴなどのような他の完全に制御されたパワー半導体素子、またはパワーＭＯＳＦＥＴもしくはＧＴＯなどと置換してもよい。また、主回路はこれらの半導体素子の技術的特徴に適合するように変更すれば、主回路の機能を達成する。
【０１０９】
また、コイル内の電流が両方向に流れることを可能にするために、対応する駆動回路および制御回路と同様に、主回路にさらに２つのＩＧＢＴまたは他のパワー半導体素子を加えることも可能である。
【０１１０】
詳細な説明は、中枢神経系のための磁気刺激方法、および本明細書の本発明によって提供される装置に対して、具体例を用いて本発明の原理および実施例を説明している。
【０１１１】
当業者が本発明の原理による実施例および適用範囲の変形をなし得るが、上述の実施例に示す記述は、単に、本発明の方法および核心の精神を理解するのを助長するのが目的である。
【０１１２】
従って、この記述で開示された内容は、本発明を限定すると解釈するべきでない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１による装置の回路のブロック図である。
【図２】本発明の実施例１によるコイルの構成の図である。
【図３】本発明の実施例１による主回路の図である。
【図４】本発明の実施例１によって採用される波形図である。
【図５】反対方向に流れている電流を有するコイルに電力を供給することによって発生する磁場の磁力線の分布の図である。
【図６】同一方向に、流れる電流を有するコイルに電力を供給することで発生する磁場の磁力線の分布図である。
【図７】本発明の実施例２に採用される波形図である。
【国際調査報告】
2008543388.tif 000013
2008543388.tif 000014
2008543388.tif 000015
2008543388.tif 000016