(57)【要約】  生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供するシステム、装置、および方法であって、サポート構造、少なくとも一の波形ジェネレータ、および、少なくとも第１の電極と第２の電極を採用できる。システムは生体被験者の頭部に装着されるサイズおよび寸法であり、生体被験者の側頭下顎関節の少なくとも一に非経頭蓋電気刺激を送るように作動可能である。
2011525133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体被験者の頭部に装用されるサイズと寸法のサポート構造、および、前記サポート構造により支持された少なくとも一の波形ジェネレータを含み、前記少なくとも一の波形ジェネレータは、電気波形を生成するように構成された、生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供する装置であって、
少なくとも波形ジェネレータに電気的に結合され、前記サポート構造により支持された第１の電極および第２の電極を有し、
前記第１の電極は第２の電極十分に間隔をおいて配置され、前記少なくとも一の波形ジェネレータから生成された電気波形に応じて前記生体被験者内の領域を通って流れるように作動可能な第１の非経頭蓋治療電気刺激を発生させ、
前記第１または第２の電極の少なくとも一方は、第１の電気導電性の接触表面を有し、
前記第１の電気導電性の接触表面は、前記生体被験者の表面に接触し、前記第１の非経頭蓋治療電気刺激を前記生体被験者に容量的に提供するように適合する、装置。
【請求項２】
前記波形ジェネレータは、プロセッサ、波形整形回路、および、波形ジェネレータに基づいたデジタル信号プロセッサの少なくとも一を含む請求項１の装置。
【請求項３】
前記少なくとも一の波形ジェネレータに電気的に結合され、前記波形ジェネレータをコントロールするように作動可能なプロセッサをさらに含む請求項１の装置。
【請求項４】
前記第１の電極は、前記少なくとも一の波形ジェネレータから生成された電気波形に応じて前記生体被験者の側頭下顎関節と関連した組織を通過する非経頭蓋電流を容量的に誘起するように、前記第２の電極から十分に間隔をおいて配置されている、請求項１の装置。
【請求項５】
前記第１の電極は、生体被験者の領域に非経頭蓋電流を容量的に生成するように前記第２の電極から十分に間隔をおいて配置され、生成された非経頭蓋電流の主要な部分は、前記生体被験者の脳から間隔をおいて配置され、かつ、側頭下顎関節と関連した組織を通過する、請求項１の装置。
【請求項６】
前記第１および第２の電極は、作動する際に、パルス化された電流を、側頭下顎関節を含む前記生体被験者の領域に容量的に供給するように空間的に分離されている、請求項１の装置。
【請求項７】
前記第１および第２の電極は、前記少なくとも一の波形ジェネレータから生成された電気波形に応じて前記生体被験者の側頭下顎関節を包含する実質的に長球状の電界を容量的に生成するように、十分に間隔をおいて配置される請求項１の装置。
【請求項８】
前記第１および第２の電極は、当該第１および第２の電極が作動し、前記サポート構造が前記生体被験者の頭部に配置される際に、前記生体被験者の耳に近接した実質的に長球状の領域を占有する非経頭蓋電界を容量的に生成するように、互いに十分な距離を置いて配置される、請求項１の装置。
【請求項９】
前記第１および第２の電極は、電位が当該第１および第２の電極に印加された際に、非経頭蓋電流を前記生体被験者の側頭下顎関節に経皮的にかつ容量的に提供するように、十分に間隔をおいて配置される請求項１の装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の電極は、前記生体被験者の側頭下顎関節と関連する組織に局在化された電界を容量的に生成して少なくとも１０％の前記局在化された電界が前記生体被験者の側頭下顎関節を通過するように、十分に間隔をおいて配置される請求項１の装置。
【請求項１１】
第１の電極は、側頭下顎関節の約２倍の長さから前記側頭下顎関節の約４倍の長さの範囲で前記第２の電極から空間的に離れて配置される請求項１の装置。
【請求項１２】
前記第１の電気導電性の接触表面は、前記生体被験者の側頭下顎関節に近接する生体表面に適合する請求項１の装置。
【請求項１３】
前記第１の電極の少なくとも一部は、銀メッキされた織布、導電性材料が織り込まれた織布、および、銀糸が織り込まれた織布からなるグループから選択された少なくとも一の電気導電性の材料を含む請求項１の装置。
【請求項１４】
前記サポート構造により支持された１つ以上のイヤホーンユニットさらに含み、各イヤホーンユニットは、１つのオーディオ信号を出力するように作動可能なトランスデューサを有する請求項１の装置。
【請求項１５】
ノイズキャンセル回路を含む音響ノイズキャンセル装置であって、当該装置が前記生体被験者に装用されている際に、アクティブな音響ノイズキャンセルを提供するために前記トランスデューサにノイズキャンセル信号を提供するように作動可能である装置をさらに含む請求項１４の装置。
【請求項１６】
前記第１および第２の電極の少なくとも一つと電気的に結合可能な少なくとも一の電源さらに含む請求項１の装置。
【請求項１７】
前記波形ジェネレータに電気的に結合され、かつ、前記サポート構造により支持された第３の電極および第４の電極をさらに含み、
前記第３の電極は、前記少なくとも一の波形ジェネレータから生成された電気波形に応じて前記生体被験者内の領域を通って流れるように作動可能な第２の非経頭蓋治療電気刺激を容量的に発生させるように、前期第４の電極から十分に間隔をおいて配置されている請求項１の装置。
【請求項１８】
前記サポート構造は、当該サポート構造と前記第１および第２の電極との間の第１の結合メンバーと、前記サポート構造と前記第３および第４の電極との間の第２の結合メンバーとをさらに含み、
前記第１および第２の結合メンバーは、前記第１および第２の電極と前記第３および第４の電極とをそれぞれ解放可能に保持するように構成される、請求項１７の装置
【請求項１９】
前記装置は、前記第１、第２、第３および第４の電極の作動を、個々に、または、共同で許可するように作動可能な請求項１７の装置。
【請求項２０】
前記装置は、前記第１および第２の電極と、前記第３および第４の電極との並列したまたは連続した作動を許すように作動可能である請求項１７の装置。
【請求項２１】
側頭下顎関節疾患と関係する疾患を治療する方法であって、
生体被験者の第１の側頭下顎関節に近接して配置された第１の電極アセンブリから第１の非経頭蓋電流を容量的に供給することと、
前記生体被験者の第２の側頭下顎関節に近接して配置された第２の電極アセンブリから第２の非経頭蓋電流を容量的に供給することとを含む方法。
【請求項２２】
前記第１の非経頭蓋電流を容量的に供給することは、十分な電流を前記生体被験者の第１の側頭下顎関節に経皮的にかつ容量的に提供するように提供することとを含み、
十分な量の前記第２の非経頭蓋電流を容量的に供給することは、前記生体被験者の前記第２の側頭下顎関節に容量的にかつ経皮的に提供するように十分な電流を提供することを含む、請求項２１の方法。
【請求項２３】
前記第１の非経頭蓋電流を容量的に供給し、前記第２の非経頭蓋電流を容量的に供給することは、前記第１の非経頭蓋電流を容量的に供給することと、第２の非経頭蓋電流を容量的に供給することとを選択された時間周期の間で変更することを含む請求項２１の方法。
【請求項２４】
前記第１の非経頭蓋電流を容量的に供給することは、前記第１の側頭下顎関節を包含する非経頭蓋電界を容量的に生成するのに十分な量の電流を供給することを含み、
前記第２の非経頭蓋電流を容量的に供給することは、前記第２の側頭下顎関節を包含する非経頭蓋電界を生成するように十分な量の電流を容量的に供給することを含む請求項２１の方法。
【請求項２５】
前記第１の非経頭蓋電流を容量的に供給すること、および、前記第２の非経頭蓋電流を容量的に供給することは、第１の時間周期の間の第１の非経頭蓋電流の容量的供給と、これに続く、第２の時間周期の間の前記第２の非経頭蓋電流の容量的供給とを含む、、請求項２１の方法。
【請求項２６】
生体被験者の頭部に装用されるように適合した装用可能な電気治療システムを用いて当該生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供する方法であって、
前記装用可能な電気治療システムは、当該装用可能な電気治療システムが装着された際に、前記生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節に近接する第１の複数の電極を保持するように構成され、
前記第１の複数の電極は、第１の電流に応じて前記生体被験者内に電界を生成するように十分に間隔をおいて配置され、
前記生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節を包含する領域に非経頭蓋電界を容量的に生成するように、第１の複数の電極電に十分な量の電流を印加することを含む、方法。
【請求項２７】
前記第１の複数の電極へ十分な量の電流を印加することは、前記生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節に容量的にかつ経皮的に電流を提供することを含む請求項２６の方法。
【請求項２８】
前記第１の複数の電極へ十分な量の電流を容量的に印加することは、前記生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節を包含する実質的に長球状の電界を生成することを含む請求項２６の方法。
【請求項２９】
前記第１の複数の電極へ十分な量の電流を容量的に印加することは、前記生体被験者の耳に近接する領域を占める電流の流れを容量的に提供することを含む請求項２６の方法。
【請求項３０】
前記第１の複数の電極へ十分な量の電流を容量的に印加することは、前記非経頭蓋電流の主要な部分が前記生体被験者の脳から間隔をおいて配置されるように、前記少なくとも一の側頭下顎関節を包含する非経頭蓋電流を生成するために、前記第１の複数の電極へ十分な量の電流を容量的に提供することを含む請求項２６の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２００８年６月２０日に出願された米国仮特許出願Ｎｏ.６１/０７４,５３０の米国特許法第１１９条（e）の下での利益を主張し、参照によりその全部が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示物は、概略的には、電気治療の分野、より具体的には、生体被験者に非経頭蓋電気治療を提供するためのシステム、装置、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
側頭下顎関節（ＴＭＪ）疾患という用語は、時には、側頭下顎疾患、ＴＭＪ症候群、あるいは、筋・筋膜疼痛機能障害症候群とも称され、顎関節と顎の動きをコントロールする筋肉とにおける疼痛および／または機能不全と関連する病気および疾患の全範囲を含む。これらの病気および疾患は、ＴＭＪの機能に影響する傷つきまたは損傷した組織、顎機能をコントロールする筋肉における不快感または疼痛、ＴＭＪディスクの変位、脱臼した顎、顆に対する傷害、ＴＭＪにおける関節要素の障害、変性又は炎症性の関節障害、進行性で変性の非常に痛いＴＭＪ軟骨の破壊、ＴＭＪの圧痛および疼痛、および、ＴＭＪの回転運動を含む。女性の約８から１５パーセントまで 、および、男性の約３から１０パーセントが、ＴＭＪ疾患と関連した疼痛を経験すると推測されている。ＴＭＪ疾患の公知の治療方法が存在しない。
【０００４】
ＴＭＪ疾患への従来の保存的治療は、柔らかい食物を食べること、氷嚢を適用すること、極端な顎の動きを避けること、ストレスを緩和させ減らすテクニックを学習することを含み、加えて、市販の疼痛薬、非ステロイド系の抗炎症薬、筋弛緩剤、あるいは、抗鬱剤の短期の使用を含む。従来の保存的治療は、一時的な疼痛の緩和だけを提供することが多い。従来の不可逆性のＴＭＪ疾患治療は、外科手術、咬合、歯冠およびブリッジのワークを変更して当該咬合を均衡させる歯科矯正、当該咬合を均衡させるための｛こうごう｝歯の研削、および、副子の再配置（例えば、歯科矯正）を含み、これらは咬合を永久的に変更する。顎関節を人工インプラントで置換するなどの外科手術による治療は、不可逆であることが多く、いくつかのケースでは、強い疼痛および永久的な顎の損傷を引き起こす可能性がある。例えば、いくつかの人工インプラントは、時間の経過により、適切に機能しなくなる、または、顎においてばらばらに壊れる可能性がある。
【０００５】
骨および軟骨などの他の組織は、生理的に有益な方法で電気信号に反応する。 例えば、電界と電磁界は、細胞外基質合成を調節し、破損および偽関節を刺激する。生体電気刺激に起因する周知ではない成果は、ポジティブな骨密度変化（Ｔａｂｒａｈ、１９９０）、および、骨粗鬆症の防止（Ｃｈａｎ、２００３）がある。最近の報告は、パルス化された電磁界（ＰＥＭＦ）による刺激が、伸延骨形成術中に骨組織の形成を大きく促進させるという付加的な証拠を提供した（Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋｓ、２００３）。
【０００６】
しかしながら、現在利用可能なほとんどの電気治療装置の不利益は、それらが電極（または、電子パッケージ全体）の直接的な埋め込みに依存していることが多いこと、あるいは、経時変化する磁場を発生させるコイルを用いて皮膚を通じて誘導結合に依存していることであり、それにより、体内組織に弱い渦電流を誘起し、これは組織に信号を非効率的にしか提供されない。その結果、大きいコイルに加えて、これらのシステムは、比較的大きな信号ジェネレータとバッテリーパックを必要とする。一方のケースでは、手術および生体適合性材料、他方のケースでは、過度な回路の複雑さおよび電力の入力の必要があり、このことが、装置の価格を相対的に高くし、また、そのような装置の利用も、高度に訓練された人員に制限される。さらに、ＴＥＮＳ（経皮電気的神経刺激法）（クラスII）の医療機器が頭部での使用のために逆に示されている。
【０００７】
従って、治癒促進および疼痛緩和を含む幅広いアプリケーションにおいて生体電気刺激を提供するために使用できる多用途で、費用効果が高いシステムに対するニーズが存在する。また、電力効率が良く、安全に低電圧バッテリーによって電力を供給でき、感電の可能性を減らすことができる生体電気刺激システムのための技術のニーズも存在する。
【０００８】
本開示物は、上記欠点の１つ以上を克服し、および／または、より一層の関連した利益を提供することを対象としている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの面において、本開示物は、生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供するための装置を対象とする。「非経頭蓋電気刺激」という用語は、一般的には、脳の領域を横切る電流を誘導、供給および／または生成することなしに、電流の不回避的な誘導、供給および／または生成を指す。逆に言えば、「経頭蓋電気刺激」または「脳電気刺激」という用語は、一般的には、脳の領域を横切る電流の不回避的な誘導、供給および／または世代を指す。経頭蓋電気刺激は、例えば、低レベルの直流で脳を直接的に刺激し、あるいは、頭蓋骨を通じて運動皮質を活性化するのに用いられてきた。
【００１０】
いくつかの実施形態においては、本装置は、サポート構造、少なくとも一の波形ジェネレータ、および、少なくとも第１の電極と第２の電極を含む。サポート構造は、生体被験者の頭部に装用できるようにサイズおよび寸法が決められる。少なくとも一の波形発生器は、サポート構造により支持され、電気波形を生成するように構成される。いくつかの実施形態においては、少なくとも一の波形ジェネレータは、単一および複数周波数で形成された波を含む、連続的な波形、パルス波形、単一正弦波形、マルチ正弦波形、掃引周波数正弦波形、ステップ波形、矩形波形、三角波形、のこぎり歯波形、任意波形、生成波形、チャープ波形、非正弦波形、傾斜波形、規則的または不規則的波形、またはこれらの組み合わせから選択される１つ以上の波形を生成する。
【００１１】
少なくとも第１と第２の電極は、サポート構造により支持され、波形ジェネレータに電気的に結合される。改良は、第１および第２の間をあけることを含み、これは、少なくとも一の波形ジェネレータから生成された電気波形に応じて生体被験者内の領域を通って流れるように作動可能な第１の非経頭蓋治療電気刺激を発生させるように第１の電極が第２の電極から十分に間隔をおいて配置される。
【００１２】
いくつかの実施形態においては、第１の電極または第２の電極の少なくとも一つは、第１の電気導電性接触表面を含んでもよい。第１の電気導電性接触表面は、生体被験者の表面に接触し、生体被験者に、第１の非経頭蓋治療電気刺激を提供するように構成される。
【００１３】
別の面において、本開示物は、生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供する方法を対象とする。本方法は、生体被験者の頭部に装用できるように構成された装用可能な電気治療システムを採用し、この装用可能な電気治療システムは、装用可能な電気治療システムは装用されている際に、少なくとも生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節に近接する第１の複数の電極を保持するように構成される。改良は、生体被験者の脳の領域を横切るはっきりわかる電界を生成させずに、第１の電流に応じて生体被験者内の電界を生成するように、第１の複数の電極を十分に間隔をおいて配置することを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態においては、本方法は、生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節を取り巻く領域に非経頭蓋電界を生成するように十分な量の電流を第１の複数の電極に適用することをさらに含んでもよい。
【００１５】
さらに別の面においては、本開示物は、側頭下顎の関節の疾患と関連した病気を治療する方法を対象とする。改良は、生体被験者の最初側頭下顎関節に近接して配置された第１の電極アセンブリから第１の非経頭蓋電流を供給することを含む。本方法は、生体被験者の第２の側頭下顎関節に近接して配置された第２の電極アセンブリから第２の非経頭蓋電流を供給することをさらに含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
図面において、同一の参照符号は同様な要素または作用を特定する。図面における要素のサイズおよび相対的な位置は、必ずしも、原寸に比例して描かれているわけではない。例えば、様々な要素の形状と角度は、原寸に比例して描かれているわけではなく、これらの要素のいくつかが、読みやすさを高めるために、恣意的に拡大され配置されている。さらに、描かれたような要素の具体的形状は、具体的要素の実際の形状に関する情報を伝えることを意図しておらず、図面における認識の容易のために選択されているだけである。
【図１】図１は、一の図解された実施形態に係る生体被験者の顎、側頭の骨、および側頭下顎関節の側面図である。
【図２】図２は、一の図解された実施形態に係る図１の側頭下顎関節の部分の分解断面図である。
【図３】図３は、一の図解された実施形態に係る、ユーザーに非経頭蓋電気刺激を提供するために、ユーザーの頭部に装用できるように適合した装用可能な電気治療システムの形態の装置を装着しているユーザーの正面図である。
【図４】図４は、別の図解実施形態に従ってユーザーに非経頭蓋電気刺激を提供するために、耳を取り囲むように構成された電極を含むヘッドホンの形態の装置を装着しているユーザーの側面図である。
【図５】図５は、一の図解された実施形態に従う、刺激による骨破損治癒において使われる波形の概略図である。
【図６】図６は、一の図解された実施形態に従う、骨の石灰化を促進するために皮膚に適用するように適合された誘導コイル波形に基づくパルスモードの効果的な電気信号波形の概略図である。
【図７】図７は、一の図解された実施形態に従う、骨の鉱化作用を促進するための継続的なモードにおいて効果的な電気刺激波形を示す図を提供する。
【図８】図８は、一の図解された実施形態に従う、骨細胞の増殖を促進するためのパルスモードの効果的な電気刺激波形の概略図である。
【図９】図９は、一の図解された実施形態に従う、骨細胞の増殖を促進するためのコンティニュアスモードにおける効果的な電気刺激波形の概略図である。
【図１０】図１０は、一の図解された実施形態に従う、生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供するためのシステムの概略図である。
【図１１】図１１は、別の図解された実施形態に従う、ユーザーに非経頭蓋電気刺激を提供するために、耳を取り囲むように構成された電極を含むヘッドホンの形態の装置を装着しているユーザーの側面図である。
【図１２】図１２は、一の図解された実施形態に従う、生体被験者の側頭下顎関節を包含する領域の電界分布の側面図である。
【図１３】図１３は、別の図解された実施形態に従う、ユーザーに非経頭蓋電気刺激を提供するために、耳を取り囲むように構成された電極を含むヘッドホンの形態の装置を装着しているユーザーの側面図である。
【図１４】図１４は、別の図解実施形態に従う、生体被験者の側頭下顎関節を包含する領域の電界分布の側面図である。
【図１５】図１５は、一の図解された実施形態に従う、生体被験者の頭部の左側と関連した経穴を示す側面図である。
【図１６】図１６は、一の図解された実施形態に従う、側頭下顎と関連した疾患を治療する方法のフローチャートである。
【図１７】図１７は、一の図解された実施形態に従う、生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明には、様々な開示された実施形態の完全な理解を提供するための特定の具体的な詳細が含まれる。しかし、当業者は、１以上のこれらの具体的な詳細なしで、または、他の方法、要素、材料などとともに実施形態が実施されると理解する。他の例において、周知の構造は、電圧および／または電流レギュレーターを含むがこれに限定されない、電気的に駆動される装置は、実施形態の記述が曖昧になることを避けるために、図示されず、詳細には記述されていない。
【００１８】
文脈が違った形で必要としない限り、本明細書と特許請求の範囲を通して、「comprise」という用語および、「comprises」や「comprising」などのその変形は、オープンで包括的、すなわち、「including」として解釈されるべきであるが、これに限定されるわけではない。
【００１９】
本明細書を通じて参照される「一の実施形態」または「実施形態」、または「別の実施形態において」または「いくつかの実施形態において」は、実施形態と関連して記述される具体的な機能、構造、特徴が少なくとも一の実施形態に包含されることを意味する。従って、本明細書を通じて様々な箇所における、「１つの実施形態において」、または「実施形態において」、または「別の実施形態において」または「いくつかの実施形態において」というフレーズは、必ずしも同じ実施形態を参照しているわけではない。
さらに、具体的な機能、構造または特徴は１つ以上の実施形態においていずれかの適当な方法で結合できる。なお、本明細書および添付の特許請求の範囲において使用されているように、「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」という単数形は、内容が明確にそれ以外を示していない限り、複数の参照を含む。従って、例えば、「サポート構造」を含む生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供する装置の参照は、単一のサポート構造、または、２以上のサポート構造を含む。「または」という用語は、内容が明確にそれ以外を示していない限り、一般的には、「および／または」を含む意味に使用される。
【００２０】
図１および図２に示すように、側頭下顎関節１０は、下部顎骨（下顎骨）１２が頭蓋骨の側頭骨１４に連結する頭部の各側に配置された玉関節である。正常な人頭蓋骨は、左にひとつ、右に一つの、２つの側頭下顎関節を有する。
【００２１】
下部顎骨１２は、話し合い咀嚼または大きく開く間に中で、関節面２０の内外に滑る端（顆）１８を曲がりました。図２に示すように、顆状突起１８の表面および側頭骨１４の関節面が、軟骨２２により覆われて、小さな関節円板２４（メニスカスとしても知られている）により分離されて、ショックを吸収し、動きを円滑に保つ。関節円板２４は関節窩を２つの小さいスペースに分けて、顆１８のための滑り表面を提供し、円滑な関節の動きをもたらす。筋肉は、口の開放および閉鎖を可能にし、側頭下顎関節１０を安定させる。
【００２２】
上記したように、側頭下顎関節疾患という用語は、顎の動きをコントロールする顎関節と筋肉における疼痛および／または機能不全と関連したあらゆる種類の病気と疾患を含む。いくつかの実施形態においては、側頭下顎の関節の疾患と関連した病気の痛みの緩和および刺激による治療の問題は、電気刺激（例えば、低いエネルギーの波形（ＭｅｄＲｅｌｉｅｆ（登録商標）によって提供されたものなどの）、経皮電気神経刺激（ＴＥＮＳ）、干渉波療法（ＩＦＣ）刺激等、またはこれらの組み合わせ）を、側頭下顎関節１０を含む領域に適用することによって解決される。いくつかの実施形態においては、側頭下顎の関節の疾患と関連した病気の疼痛の緩和または刺激による治療の問題は、促進され、かつさらなる永久的な治療によってもたらされる自然な体の信号に対応するように最適化された生体電気刺激の供給により解決される。いくつかの実施形態においては、本明細書に記述された１つ以上の電気刺激は、自然信号に独自に対応し、その結果、電気刺激を受ける組織は、従前の機器からの電気刺激と比べたときに、生理的なストレスをそれほど受けない。
【００２３】
図３は、生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供するための典型的な装置５０を示す。 装置５０は、サポート構造５２、少なくとも一の波形ジェネレータ５４、および、少なくとも第１の電極５６と第２の電極５８を含む。いくつかの実施形態においては、装置５０は、少なくとも第３の電極６０および第４の電極６２をさらに含んでもよい。
【００２４】
サポート構造５２は、サイズ、ユーザーの頭部に装用できるようなサイズ、寸法に決定される。いずれ適切な構造もサポート構造５２として使用できる。サポート構造５２の例は、ヘッドホン、ヘアバンド、固定クリップ（耳または耳を覆って装用できるようにサイズ、寸法が決められている）、小型イヤホン、イヤカップ等を含む。いくつかの実施形態においては、サポート構造５２は、ユーザーの耳および／または側頭下顎関節１０近接する領域に対して第１および第２の電極５６、５８を相対的に静止させるために、サポート構造５２によって適用された力の一部をユーザーの側頭領域６６に伝達するように構成、配置される。サポート構造５２は、生体被験者の耳を取り囲み、第１および第２の電極５６、５８をユーザーの耳および／または側頭下顎関節１０に近接して維持するように構成された固定クリップを含んでもよい。いくつかの実施形態において、サポート構造５２は、耳の周りおよび／またはユーザーの側頭下顎関節１０に近接位置に電極の１つ以上を迅速に、便宜的に固定するように構成、配置される。サポート構造５２は、サポート構造５２により支持された１つ以上の電極の位置を調整するための１つ以上の調整アセンブリ６８を含んでもよい。いくつかの実施形態においては、調整アセンブリ６８は、サポート構造５２の長さの調整を対称的に、または、非対称に許容する。
【００２５】
いくつかの実施形態においては、装置５０は、例えば、ヘッドホン、イヤホン、ノイズキャンセルヘッドホン、イヤカップ、音減衰イヤカップ、音ブロックカップ、カップ形状シェルおよびサポート構造５２に結合される同様のものなどの、一以上の耳上構造を含んでもよい。耳上構造７０は、例えば、部分または全体の耳をカバーする要素、またはユーザーの耳を単に取り囲む要素をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の電極が耳上構造７０に内蔵され、または、接続される。いくつかの実施形態では、耳上構造７０の一部またはほとんどの皮膚接触表面は、電気導電性で、電極としての役割を果たす。いくつかの実施形態においては、電極、刺激電気回路、および電源のいくつかまたは全てが耳上構造７０内に収容される。
【００２６】
いくつかの実施形態においては、装置５０は１つ以上のイヤホーンユニット７２を含み、個々のイヤホーンユニット７２は、オーディオ信号を出力するために作動可能なトランスデューサ７６を有する。いくつかの実施形態においては、装置５０は、ノイズキャンセル回路７６に結合された環境ノイズキャンセル装置７４を含んでもよい。いくつかの実施形態では、装置５０が生体被験者により装用されている時には、環境ノイズキャンセル装置７４は、アクティブな音響ノイズキャンセルを提供するためにトランスデューサ７６にノイズキャンセル信号を提供するように作動可能である。
【００２７】
いくつかの実施形態においては、電気的に分離された左右のチャンネルが提供される。代替的には、例えば、FMチューナーが内蔵され、刺激装置と同じバッテリーによって駆動される、ワイアレスオーディオ機能を備えていてもよい。そして、安価なＦＭ変調器はヘッドホーンと非放送ソースとの間のかけ橋として作用する。いくつかの他の実施形態において、生体被験者の側頭下顎関節１０と関連した組織の局在化された電界を生成して局在化された電界の少なくとも１０％が側頭下顎関節１０を通過するように、第１および第２の電極５６、５８は、十分に間隔をおいて配置される。いくつかの実施形態においては、第１および第２の電極５６、５８は、適切な電気絶縁性材料により間隔をおいて配置される。
【００２８】
いくつかの他の実施形態において、第１の電極５６は、側頭下顎関節１０の約２倍の長さから側頭下顎関節１０の約４倍の長さまでの範囲で、第２の電極５８から空間的に離れて配置される。いくつかの実施形態においては、装置５０は、サポート構造により支持され、波形ジェネレータに電気的に結合された第３の電極６０および第４の電極６２をさらに含み、第３の電極６０は、少なくとも一の波形ジェネレータ５４からの生成された電気波形に応じて、生体被験者内の領域を通って流れるように作動可能な第２の非経頭蓋治療電気刺激を発生させるように、第４の電極６２から十分に間隔をおいて配置されている。
【００２９】
いくつかの実施形態においては、装置５０は、サポート構造と第１および第２の電極５６、５８との間の第１の結合メンバーと、サポート構造５２と第３および第４の電極６０、６２の間の第２の結合メンバーを含み、第１および第２の結合メンバーは、第１および第２の電極５６、５８、および、第３および第４の電極６０、６２をそれぞれ解放可能に保持するように構成される。いくつかの実施形態では、装置５０は、第１、第２、第３、および第４の電極５６、５８、６０、６２の操作を個々に、または共同で許容するように作動可能である。いくつかの実施形態では、装置５０は、第１および第２の電極５６、５８、および、第３および第４の電極６０、６２の並列または連続した操作を許容するように作動可能である。
【００３０】
少なくとも一の波形発生器５４はサポート構造５２により支持され、電気波形を生成するように構成される。いくつかの実施形態においては、波形ジェネレータ５４は、プロセッサ、波形整形回路、デジタル信号プロセッサに基づく波形ジェネレータ等の少なくとも一つを含んでもよい。波形ジェネレータ５４は、１つ以上の電極に結合でき（例えば 電気的に、無線で、および／または誘導的に結合され、または接続される）、および、起動された際に、電気波形を生成するように作動可能である。
【００３１】
いくつかの実施形態においては、少なくとも１つの波形ジェネレータ５４は、単一の正弦波形、複数の正弦波形、掃引周波数正弦波形、ステップ波形、パルス波形、矩形波形、三角波形、のこぎり波波形、任意波形、生成波形、チャープ波形、非正弦曲線波形、ランプ波形、または、これらの組み合わせ（シングルおよびマルチ周波数形成波を含む）から選択された１つ以上の波形を生成するように構成される。いくつかの実施形態においては、少なくとも１つの波形ジェネレータ５４は、ＭｅｄＲｅｌｉｅｆ（登録商標））、経皮電気神経刺激（ＴＥＮＳ）、干渉波療法（ＩＦＣ）刺激等、および、これらの組み合わせによって提供されるような低いエネルギー波形を生成するように作動可能である。
【００３２】
いくつかの実施形態においては、生成された波形は、相対的に長い複数の主タイミング間隔T１、T２等に基づいて、擬似矩形状の波形（一般的には矩形形状の波形であるけれども典型的には多少ゆがんでいる）の間欠的なバーストを含み、これは、主反復サイクルを連続して形成し、前記主間隔の少なくとも一つが複数のより短い第２のタイミングの間隔t１、t２に分割され、その主間隔の長さにわたって続く第２の反復サイクルを連続して形成し、一方で、少なくとも一の他の前記主間隔は、そのように分割されず、
複数の一定電圧または電流L１、L２等の一つが、各主タイミング間隔の間、あるいは、その間隔が分割される場合には、各第２のタイミング間隔の間その範囲内で選択される。連続したタイミング間隔の間に選択される一連の一定電流または電圧レベルは、その波形を含む。与えられた主間隔の間に選択されたこれらのレベルの平均振幅は、その間隔以内の信号の振幅と、すべての主間隔内のこの信号振幅とを決定し、これは、連続して取得され、波形のエンベロップを含む。
【００３３】
いくつかの実施形態においては、波形ジェネレータ５４により生成された波形は、生体組織への特定の作用を可能にする電気刺激および波形を提供するために用いられる。骨端炎組織が、ここに、顕著に異なる周波数および波形に別々に反応するように示される。
【００３４】
いくつかの実施形態においては、波形ジェネレータ５４により生成された波形は、交互の矩形状または擬似矩形状パルスを含み、これは、逆の極性および不等な長さ有し、それにより、矩形状で非対称なパルス列を形成する。特定の長さのパルスは、特定の細胞生化学メカニズム、特に、細胞膜のレセプタへのカルシウムまたは他の小さく可動性の荷電種の結合、あるいは、それらの（通常はより遅い）解放を活性化するために理論化されている。反対の極性を有する列の部分は、最終的に実質的にゼロ荷電となるようにバランスをとることができ、そして、当該列は、連続的である、あるいは、実質的にゼロ信号の間隔により分離されたパルスバーストに分割される。パルスバーストモードにおいて与えられた刺激は、同様な作用を、連続的な列として投与された刺激と同様な作用を有するけれども、それらの作用は、ゼロ信号期間の間にレセプタから解放する荷電種の能力（理論的）により、詳細には異なり、必要な付与スケジュールも異なる。
【００３５】
いくつかの実施形態においては、ＰＥＭＦ（パルス化された電磁界）が電磁気コイルを介して与えられる。いくつかの実施形態においては、ＰＥＦ（パルス化された電界）が電気化学手段（すなわち、皮膚に取り付けられる、容量的に結合された電極）により与えられる。ＰＥＭＦおよびＰＥＦは、繰り返しのパルス列、および／または、個々のパルスを採用する。いくつかの実施形態においては、バースト幅（信号の期間）は変化するかもしれないが、基本的な信号自体はＰＥＭＦおよびＰＥＦの両方に対して同じであり続ける。特定の代替の実施形態には、パルス列は、最終的にチャージされないための追加の信号を含んでもよい。
【００３６】
図５は、骨および軟骨組織を刺激するのに効果的な基本の波形２２０の概略図であり、ライン２２２はコンティニュアスの波形を表し、ライン２２４はパルスバーストモードにおけるより長い時間スケールの同じ波形を表し、レベル２２６および２２８は、
ているので効果的な、電圧または電流の２つの異なる特性値を表し、間隔２３０、２３２、２３４、および２３６は、具体的な変遷間のタイミングを表している。レベル２２６および２２８は、波形の全周期に関して平均した時に、必要な場合には、正味の負または正味のマイナスの直流成分をもたらすように選択できるが、通常は、正味の直流（DC）成分が存在しないようにレベル２２６および２２８が選択される。実際の適用においては、一般的に、２２０などの波形は、すべての電圧または電流が、好適には、間隔２３４より長い減衰時定数で、レベル２２６と２２８との間のある中間的なレベルに指数的に減衰するように修正される。その結果は、ライン２３８に表されている。ここで記述された波形は、一般的には、２つの信号成分を有する。互いに対して、間隔２３２としてより長い成分が示され、より短い成分として間隔２３０が示される。
【００３７】
長短の信号成分の長さにおけるバリエーションは、刺激された組織の具体的な効果を与える。いくつかの実施形態においては、利益のあるパルス長は、増加する長さの順に、以下のように定義される。長さα：５から７５μsecの間の時間、いくつかの実施形態においては、１０から５０μsecの間の時間、いくつかの実施形態においては、２０から３５μsecの間の時間、いくつかの実施形態では、約２８μsecの時間。長さβ：２０から１００μsecの間の時間、好適には、４０から８０μsecの間の時間、いくつかの実施形態においては、５０から７０μsecの間の時間、いくつかの実施形態においては、約６０μsecの時間。長さγ：１００から１０００μsecの間の時間、いくつかの実施形態においては、１５０から８００μsecの間の時間、いくつかの実施形態においては、１８０から５００μsecの間の時間、いくつかの実施形態においては、約２００μsecの時間。長さδ：１ミリ秒より長い時間、いくつかの実施形態においては、５から１００ミリ秒までの間の時間、いくつかの実施形態においては、１０から２０ミリ秒までの間の時間、いくつかの実施形態においては、約１３ミリ秒の時間。
【００３８】
いくつかの実施形態においては、電気信号は、より短い成分の長さαおよびより長い成分の長さβを有する。従って、各タイプ（の最も好適なパルス長それぞれ２８μsecと６０μsec）で、約１１.４KHzの周波数を有する。交互に長さαと長さβとなるパルスからなる信号は、本明細書において、「タイプA」信号と称され、それらの波形が「タイプA」波形と称される。例えば、図６において、コンティニュアスパルス列として、「タイプA」信号が与えられる。これらの信号は、組織サンプルの増殖、または、各種の生物学的または治療上のアプリケーションの培養を促進するのに有益である。
【００３９】
パルスバーストモードにおいて、「タイプA」波形は、約０.５から５００ミリ秒までのバーストにおいてオンされ、いくつかの実施形態においては、０.１-１０Hz、好適には約１Hzで繰り返されるバーストとともに、約５０ミリ秒オンされる。このタイプの波形の例を図７に示す。
【００４０】
いくつかの実施形態においては、電気信号は、より短い成分の長さαを有するが、より長い成分の長さyも有する。従って、いくつかの実施形態において、各タイプ（それぞれ２８μsecと２００μsec）のパルス長は、約４.４ KHzの周波数を有する。交互に長さαと長さγとなるパルスから成る信号は、本明細書において、「タイプB」信号と称され、それらの波形が「タイプB」波形と称される。そのような波形は米国特許出願番号１０/８７５,８０１（公報番号２００４/０２６７３３３）において、従前に記述されている。コンティニュアスパルス列として与えられた「タイプ-B」信号の例を、図８に示す。これらの信号は、疼痛緩和および骨治療の促進において有益であり、外科手術上の骨修復およびグラフト材料の分野への適用に伴って、生体外の骨芽細胞の培養において格子状の骨状構造の発達を刺激することにおいても有益である。
【００４１】
パルスバーストモードにおいて、「タイプＢ」波形は、約１から５０ミリ秒までのバーストにおいてオンされ、いくつかの実施形態においては、約５ミリ秒において、５-１００Hzで繰り返されるバーストまたはいくつかの実施形態においては約１５Hzのバースととともにオンされる。このタイプの波形の例は、図９に示される。この波形は、一般的には、偽関節骨刺激製品、例えば、EBI MEDICA，INC．RTM（Parsippany, N.J.）およびＯRTHＯFIX,INC．RTM．（McKinney, Tex.）において使われる典型的な誘導（コイル）電磁機器により供給された実効電流に形状と振幅が近似している。いくつかの実施形態においては、電気信号は、より短い成分の長さβだけでなく、より長い成分の長さγを有する。したがって、各タイプの最も好適なパルス長（それぞれ６０μsecと２００μsec）とともに約３.８KHzの周波数を有する。交互に長さβと長さγに変わるパルスからなる信号は、本明細書において、「タイプC」信号と称され、それらの波形が「タイプC」波形と称される。これらの信号は、骨再生、成長、および石灰化を促進するうえで有益である。
【００４２】
パルスバーストモードにおいて、「タイプC」波形は、約１から５０ミリ秒までのバーストにおいてオンされ、いくつかの実施形態においては、多くが「タイプB」と同様に、５-１００Hz、いくつかの実施形態においては約１５Hzで繰り返されるバーストにおいて約５ミリ秒オンされる。この波形は、一般的には、偽関節骨刺激製品、例えば、ＯRTHＯFIX,INC．RTM．（McKinney, Tex.）、 PhysioStim Lite.RTMにおいて使われる典型的な誘導（コイル）電磁機器（これは、脊椎固定の治療を促進するように設計されている）により供給された実効電流に形状と振幅が近似している。
【００４３】
いくつかの実施形態においては、電気信号は、より短い成分の長さγおよびより長い成分の長さδを有する。従って、いくつかの実施形態においては、それぞれタイプのパルス長（それぞれ２００μsecおよび１３ミリ秒）とともに、約７５Hzの周波数を有する。長さγと長さδが交互に変わるパルスから成っている信号は、本明細書においては、「タイプD」信号と称され、それらの波形を「タイプD」波形と称する。これらの信号は、軟骨治療促進と骨石灰化、および骨粗鬆症と変形性関節症を治療し、または、改善する際に、特に有益である。米国特許第５,２７３,０３３の図３に示すように、BIＯNICARE MEDICAL TECHNＯLＯGIES INC.RTM BIO１０００.(商標)による電極を通じて供給されるものと大まかには同じである一方で、「タイプD」信号は、波形が実質的に異なり（指数関数ではなく矩形状である）、および、好適には、電荷がバランスされているという点で異なる。
【００４４】
パルスバーストモードにおいて、「タイプD」波形は、少なくとも１００ミリ秒のバーストにおいてオンされ、いくつかの実施形態においては、１秒以上の間隔で繰り返されるバーストとともに約１秒オンされる。信号の強度も変化してよく、実際に、弱いものよりより強力な信号が有利というわけではなく、有利でないときもある。典型的な信号（図５の信号などの）のために、ピーク実効値は、一般的には、１平方センチメートルあたり１から１０マイクロアンペア（μA/cm２）までの間にあり、この値の約１００倍にクロスオーバーポイントがある。このポイントを越えると、信号は治療を遅くし、または、それ自体を一層損傷させる可能性がある。
【００４５】
バーストモードに代えてコンティニュアスモードで実行させる電気信号または波形が本方法に特に関連性を有する（例えば図６または図８）。連続的に実行される信号は、パルスバースト信号の効果と同様な効果があるけれども、同様な結果を達成するためには、異なる供給体制を必要とする。
【００４６】
いくつかの実施形態においては、開示された波形の適用された平均電流密度は、約０.１から約１０００マイクロアンペア／１平方センチメートル、いくつかの実施形態においては、適用された平均電流密度は、約０.３から約３００マイクロアンペア／１平方センチメートル、いくつかの実施形態、適用された平均電流密度が約１から１００マイクロアンペア／１平方センチメートル、いくつかの実施形態においては、約１０マイクロアンペア／１平方センチメートルであり、その結果、典型的な体組織において、それぞれ、０．０１から１０００、０.０３から３００、０.１から１００および１から１０マイクロアンペア／１センチメートルの範囲の電圧勾配をもたらす。個々のほぼ矩形状の波信号は、長いプラスのセグメントおよび短いマイナスのセグメントと非同期であり、または逆もまた同様である。プラスおよびマイナス部分は、最終的にゼロ荷電となるようにバランスをとり、選択的には、全体として波形に関する最終的なチャージバランスがゼロとなるように、パルスの終端で均等化パルスを用いた不均衡なチャージであってもよい。皮膚電極により供給されたこれらの波形は、正弦曲線または指数関数的に強く減衰する波形ではなく、継続的な矩形状または略矩形状の波形を使用する。例えば、開示された方法と組み合わせて有益な他の波形は、公開された米国特許出願番号１０/８７５,８０１（公報番号２００４/０２６７３３３）に開示されている。
【００４７】
いくつかの実施形態において、１つ以上の開示された電気刺激は、細胞、生体組織、あるいは、断続的な治療期間の、又は、１日を通じて継続的な、治療の必要な個人に与えられる。治療期間は、ここにおいては、波形がパルスまたはコンティニュアスモードで与えられる時間間隔と定義される。治療期間は、約１０分から約４時間までの時間であってもよい。いくつかの実施形態では、治療期間は、期間に約３０分から約２.５時間までであってもよい。いくつかの実施形態では、治療期間は約１時間である。治療期間は、１日あたり約１回から約１００回の間で発生してもよい。治療期間の時間と周波数は、細胞増殖、細胞分化、骨成長、発育、疼痛緩和、修復等を促進するために、個々のケースに対して効果的な量の電気刺激を得るように調整される。パラメータは、最も効果的な治療パラメータを決定するために調整される。
【００４８】
信号は、治療期間において必ずしも長い時間を必要としていないが、必要な場合には、２４時間の付与が利用されてもよい。一般的には、生物学的効果のためには、３０分（１日あたり、数回繰り返される）は必要である。生体外細胞増殖は、細胞をカウントするなどの標準的方法により測定でき、核酸又はたんぱく質合成が増加する。間質たんぱく質（コラーゲンタイプＩ、III、およびIV）のアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションは、成長因子およびサイトカイン（TGF-B、VEGF、SLPI、FN、MMPsなどの）に加えて、測定できる（mRNAおよびたんぱく質合成）。生体内効果は、損傷の治療速度または骨の質量密度の測定により決定できる。骨組織の増殖、分化、または石灰化のための他の診断方法が採用可能である。
【００４９】
１つの実施形態において、増殖促進および分化促進信号が連続的に使用される。波形のこの組み合わせは、細胞数を増加させ、それから、細胞の分化を促進するために使用される。例として、増殖および分化信号の連続した使用は、骨芽細胞の増殖そして骨芽細胞の分化、および、骨の石灰化を促進する骨芽細胞を生み出すミネラルに用いられる。例えば、増殖促進Aタイプ信号が最初にインビトロ又はエクスビボの細胞集団に数時間、数日または数週の間与えられ、そして、増殖促進信号が骨石灰化がもたらされるまで、数時間、数日、または数週の間石灰化促進Bタイプ信号と置換される、治療例が使用される。そして、生産された組織は、患者の利益のために移植される。両方の信号は、また、増殖と分化および石灰化の両方を促進するために、同時に適用できる。
【００５０】
電気信号は皮膚電極または電気化学的接続によって供給される。皮膚電極は、１１/２×１２、２×３１/２および２×２インチなどのサイズで市販されている。これらの再使用可能な電極は、ラテックスを含まず、重大な皮膚刺激を示さないので有利である。再使用可能な電極は、複数回使用可能であり、患者の費用も削減できる。このような電極は、Koalaty Product Inc (Tampa Fla.)によるもの 、あるいは、Vermed,Inc. (Bellows Falls, Vt.)によるものを含む。
【００５１】
電磁コイルの代わりに皮膚電極を使うことには複数の利点がある。第一に、皮膚電極はより効率的である。電極で、実際に体内に送られる信号のみが生成されなければならない。コイルでは、組織と電磁結合が弱いため、入力された信号は、組織において必要なものよりも何倍も強い。これは、電極のための必要な生成回路を潜在的にコイルよりも簡素化し、一方で、作動に必要な電力はずっと少ない。第２に、皮膚電極はよりユーザーフレンドリーである。皮膚電極は、等しい信号レベルを供給するために必要なコイルの最大でも数パーセントの重量および大きさである。同様に、良好な結合効率のため、電極を駆動するための信号ジェネレータは、コイルよりもずっと小さく、軽量である。短時間の後に、装用者は、それらが存在することにほとんど気づかない。第３に、皮膚電極はより経済的である。それぞれ数百から数千ドルかかるコイルと違って、電極は、一般的には１ドル未満しかかからない「使い捨ての」アイテムである。また、より高い効率と簡素性のため、それらを動かす信号ジェネレータおよびバッテリーが、コイルに比べて小さく、より安価に製造もできる。第４に、皮膚電極は、機器を使うことの容易性および患者の適応性を促進させる、簡単なバッテリ構成およびより長時間のバッテリ寿命を可能にする。最後に、皮膚電極は電磁コイルよりも多用途である。コイルは、それらが適用される体の部分の幾何学形状とマッチするように埋め込まれなければならず、治療すべき部分を囲む又は覆うためには、各々が十分に大きくなければならない。一方では、電極を使用することで、電流分布は極配置のみにより決定され、電極間の体積を通じて容易に予測できる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、波形ジェネレータ５４により生成された波形は、生体内の骨組織の成長と修復を促進させる方法において役立つ。例えば、Aタイプ波形（図６および図７）を有する刺激は、細胞増殖を促進する。Aタイプ波形は、また、分化を促進する、骨形態形成たんぱく質の増加をもたらす。いくつかの実施形態においては、BMP-２およびBMP-７生成の増加は、Aタイプを使うことで達成され、より小さい程度に対して、Bタイプ電気信号を使うことで達成される。この効果は非常に貴重であり、生体内において、適切な組織治療のための十分な組織の生成または組織グラフトの生成を強化する方法を提供する。この信号は、また、生体組織工学目的のポリマースキャフォルドへの浸潤のための十分な細胞量を提供するためにも重要である。別の実施形態においては、生体外テストにより示されるように、生体内の刺激は、石灰化のための骨芽細胞の数を増大させるために、骨芽細胞の増殖および分化を提供する。細胞の数のこのような増加は、電気刺激を通じて骨を生育または再生する際にギャップまたは穴を埋める方法を提供する。Aタイプ波形により誘起された増殖を通じて生成された細胞は、直ちに使われ、または、将来必要になるまで従前の細胞保存方法を使って保存されるす。
【００５３】
Ｂタイプ波形（図８および図９）のもつ刺激は、増殖を小さい程度で促進させて、Aタイプ波形とは異なる作用を有する。Ｂタイプ波形により促進された作用は、石灰化、細胞外のたんぱく質生産、およびマトリクス組織を含むけれども、これらに限定されない。Ｂタイプ波形の作用も重要で、石灰化ステップおよび新しい骨組織の骨化を強化する方法を提供する。１つの実施形態において、骨組織の発育または再生は、石灰化速度を高めるようにＢタイプ波形によって刺激される。Ｂタイプ波形がカルシウム／カルモジュリン経路を通じて作用し、骨細胞のレセプタ又はメカノレセプタに結合されたG-たんぱく質の刺激によっても提案されている。（Bowler, Front Biosci, 1998, 3:d769-780;;Baribault et al., Mol Cell Biol, 2006, 26(2): 709-717）。そのようなものとして、電気刺激を利用したレセプタおよびメカノレセプタに結合されたG-たんぱく質に加えて、カルシウム／カルモジュリンの介在作用の働きを調整する方法も提案されている。これらの細胞経路およびレセプタの調整は、生体外又は生体内における骨組織の成長および修復を促進するうえで重要である。
【００５４】
Ｃタイプ波形をもつ刺激は、骨再生、生育、および石灰化を促進する。これらの波形はまた重要で、石灰化ステップおよび新しい骨組織の骨化を強化する方法を提供する。Dタイプ波形を使っている刺激は、軟骨の成長、治療および骨石灰化を促進し、骨粗鬆症および骨関節炎の治療または改善に有益である。これらの波形の適用は、損われた軟骨を修復するなどの生体内適用を含み、骨粗鬆症をもつ患者の骨密度を増加させる。また、骨軟骨性組織の発育または再生させるうえで、具体的な生物学的結果をもたらすための治療体制の開発のために、ここで記述された波形の組み合わせまたは連続した使用のための方法が提供される。
【００５５】
いくつかの実施形態においては、骨疾患を持つ患者の骨折は、骨折を治療し、そして、骨を強化するために、信号によって治療される。この実施形態の非限定的な例として、骨折した骨粗鬆症の患者は、最初に成長因子の増殖および解放を促進するAタイプ信号を用いた刺激により治療され、次いで、骨質量密度を増加させ、および、再骨折を防止するために、修復部位の骨密度の増加を促進するＢタイプ波形を用いた刺激により治療される。
【００５６】
別の実施形態において、本明細書で記述された２種類以上のタイプの波形を組み合わせることは、骨軟骨性の組織の連続した増殖、分化、および石灰化を促進させるのに利用できる。この実施形態の非限定的な例として、骨芽細胞の培養は、高分子基質に関連する、又は、関連する前のAタイプ信号の影響を受けて成長する。高分子基質植え付けた後、Ｂタイプ信号が、骨グラフトとして役立つ構成物の石灰化を促進するために、細胞マトリックス構成物に付与される。
【００５７】
別の実施形態において、生体内または生体外の骨軟骨性組織の付随的な増殖、分化、および石灰化を促進するために、２つ以上の信号を同時に付与できる。また、いずれかの信号のみを供給するよりも大きい効果を獲得するために、異なる信号が骨軟骨性組織に連続して適用される。連続したプロセスは、所望の生物学的効果を得るのに十分な時間の２つのステッププロセスを繰り返すことにより、（骨などの）追加の組織を生産するように、必要に応じて繰り返される。実施形態の非限定的な例として、Aタイプ信号は、増殖によってより多くの骨細胞を生産するように最初に適用され、それから、Ｂタイプ信号が、より多数の骨細胞を誘起してさらなる骨組織（マトリクス、ミネラルおよび組織）を生産し、そして、必要な場合にはこれらを繰り返す。連続した刺激プロトコルの反復を利用して生産された骨量は、それが単独又は組み合わせの信号に生産されたものよりも大きい。
【００５８】
いくつかの実施形態において、少なくとも第１の電極５６および第２の電極５８はサポート構造５４により支持され、波形ジェネレータ５４に結合され（例えば、電気的に無線でおよび／または誘導的に結合され、または、接続される）、第１の電極５６は、少なくとも一の波形ジェネレータ５４から生成された電気波形に応じて生体被験者内の領域を通って流れるように作動可能な第１の非経頭蓋治療電気刺激を発生させるように、第２の電極５８から十分に間隔をおいて配置され、第１の電極５６または第２の電極５８の少なくとも１つは、第１の電気導電性接触表面７０を有する。いくつかの実施形態においては、第１の電気導電性接触表面７０は、生体被験者の表面に接触し、生体被験者に、第１の非経頭蓋治療電気刺激を提供するように構成される。いくつかの他の実施形態においては、第１の電気導電性接触表面は、生体被験者の側頭下顎関節１０に近接する生体表面に適合する。例えば、いくつかの実施形態においては、第１の電気導電性接触表面は、耳や側頭下顎関節１０に近接、および／または、側頭下顎関節１０を覆う皮膚領域などの生体表面の外輪郭に適合するように構成される。いくつかの実施形態においては、第１の電気導電性接触表面は、生体表面（例えば、耳、側頭下顎関節に近接する領域などの外表面）に見出される１つ以上の経穴に置かれ、および／または、押し付けられるように構成される。
【００５９】
いくつかの他の実施形態においては、第１の電極５６、第２の電極５８、またはその両方の少なくとも一部は、銀メッキされた織布、導電性材料が織り込まれた織布、銀糸が織り込まれた織布、半導体材料、グラファイトファイバー、カーボンナノチューブ、導電性プラスチック、導電性ポリマー等から選択された少なくとも一の電気導電性の材料を含む。
【００６０】
図３および図４を参照すると、いくつかの実施形態においては、装置５０は、生体被験者の頭部に装用されて、非経頭蓋治療電気刺激を提供するように構成された装用可能な電気治療システム５０ａの形態をとる。装用可能な電気治療システム５０ａが装用されている際に、装用可能な電気治療システム５０ａは、少なくとも生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節１０に近接する少なくとも第１の複数の電極８０を保持する構成される。いくつかの実施形態においては、第１の複数の電極８０は、第１の電流に応じて生体被験者内に電界８２を生成するように、十分に間隔をおいて配置される。いくつかの実施形態においては、装用可能な電気治療システム５０ａは、別の図解された実施形態に従って、ユーザーに非経頭蓋電気刺激を提供するために、耳を取り囲むように構成された電極５６ａ、５８ｂを含む。いくつかの実施形態においては、装用可能な電気治療システム５０ａは、非経頭蓋治療電気刺激を受けている間、ユーザーに手軽に歩行する自由を提供する。
【００６１】
図１０は、生体被験者へ、例えば非経頭蓋電気刺激を提供するのに適したシステム１００のブロック図を示す。システム１００は、マイクロプロセッサー１０２ａ、中央演算処理装置（CPU）、デジタル信号プロセッサ（DSP）、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイなど、あるいは、これらの組み合わせのような１つ以上のコントローラ１０２を含み、または、離散的なデジタルおよび／またはアナログ回路要素または電子機器を含んでいてもよい。システム１００は、例えばランダムアクセスメモリー（RAM）１０４、読み出し専用メモリ（RＯM）１０６などの、１以上の命令、データおよび／または電源バス１０８によりコントローラ１０２に結合された、命令および／またはデータをストアする１つ以上のメモリをさらに含む。システム１００は、コンピュータ可読のメディアドライブまたはメモリースロット１１０、および、例えば、グラフィカル・ユーザ・インタフェース、ディスプレイ、キーボード、キーパッド、トラックボール、ジョイスティック、タッチスクリーン、マウス、スイッチ、ダイヤルなどの１つ以上の入出力要素１１２、又は、他の周辺機器などをさらに含む。システム１００は１つ以上のデータベース１１４をさらに含んでもよい。システム１００は、少なくとも一の波形ジェネレータ１１６、および、少なくとも第１の電極１２０および第２の電極１２２を含む第１の複数の電極１１８ａをさらに含んでもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態においては、システム５０は、少なくとも第３および第４の電極１２４、１２６を含む第２の複数の電極１１８ｂをさらに含んでもよい。いくつかの他の実施形態においては、システム１００は、第１および第２の電極１２０、１２２の少なくとも一つに電気的に結合可能な少なくとも一の電源をさらに含んでもよい。
【００６３】
いくつかの実施形態においては、生体被験者の脳へはっきりわかる電気刺激を与えることなく、生体被験者の側頭下顎関節１０と関連する領域に電気刺激を提供する問題は、
生体被験者の頭部に装用できるように構成された装用可能な電気治療システム１００を提供することによって解決される。装用可能な電気治療システム１００が装用されている時には、装用可能な電気治療システム１００は、少なくとも生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節１０に近接する第１の複数の電極１１８ａを保持するように構成され、非経頭蓋電気刺激を供給するように作動可能である。
【００６４】
いくつかの実施形態においては、波形ジェネレータ１１６は、少なくとも一のプロセッサ、波形整形回路、デジタル信号プロセッサベースの波形ジェネレータ等、またはこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態においては、コントローラ１０２は少なくとも一の波形ジェネレータ１１６に電気的に結合され、波形ジェネレータ１１６をコントロールするように作動可能である。いくつかの実施形態においては、プロセッサが少なくとも一の波形ジェネレータ１１６に電気的に結合されて、波形ジェネレータ１１６をコントロールするように作動可能である。
【００６５】
コンピュータ可読メディアドライブまたはメモリースロット１１０は、コンピュータ可読メモリーメディアを受け入れるように構成される。いくつかの実施形態においては、システム１００に、開示された方法のいずれかを実行させるためのプログラムが、コンピュータ可読記録媒体にストアされる。コンピュータ可読メモリーメディアの例は、CD-R、CD-RＯM、DVD、搬送波に取り入れられたデータ信号、フラッシュメモリ（例えば、SDカード、コンパクト・フラッシュカード、USBフラッシュドライブ、メモリスティック、マルチメディアカード等）、フロッピーディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、MINIDISC、不揮発性メモリカード、EEPRＯM、光ディスク、光学式ストレージ、RAM、RＯM、システムメモリ、ウェブサーバ等である。
【００６６】
いくつかの実施形態においては、システム１００は、使用の際に、少なくとも一の波形ジェネレータ１１６から生成された電気波形に応じて生体被験者の側頭下顎関節１０と関連した組織を通過する非経頭蓋電流を供給するように構成される。いくつかの実施形態においては、第１の電極１２０は、少なくとも一の波形ジェネレータ１１６から生成された電気波形に応じて生体被験者の側頭下顎関節１０と関連した組織を通過する非経頭蓋電流を誘起するように、第２の電極１２２から十分に間隔をおいて配置される。いくつかの他の実施形態においては、第１の電極１２０は、生体被験者の領域に非経頭蓋電流を生成するように第２の電極１２２から十分に間隔をおいて配置され、生成された非経頭蓋電流の主要な部分が生体被験者の脳から間隔をおいて配置され、側頭下顎関節１０を通過する。いくつかの他の実施形態においては、第１および第２の電極１２０、１２２は、作動時に、パルス化された電流を、側頭下顎関節１０を含む生体被験者の領域に供給するように、空間的に分離されているる。
【００６７】
いくつかの実施形態においては、システム１００は、オーディオ信号を出力するように作動可能な１つ以上のトランスデューサ１３２をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態においては、システム１００は、ノイズキャンセル回路１３４に結合された環境のノイズキャンセル要素をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態においては、システム１００が生体被験者により装用されている時には、環境ノイズキャンセル要素は、アクティブな音響ノイズキャンセルを提供するために、トランスデューサにノイズキャンセル信号を提供するように作動可能である。図１１から図１５までを参照すると、いくつかの実施形態においては、第１および第２の電極１２０、１２２は、少なくとも一の波形ジェネレータ１１６から生成された電気波形に応じて生体被験者の側頭下顎関節１０を包含する実質的に長球状の電界１９０を生成するように、十分に間隔をおいて配置される。いくつかの他の実施形態においては、第１および第２の電極１２０、１２２が作動する時には、第１および第２の電極１２０、１２２は、互いに対して、生体被験者の耳に近接する実質的に長球状の領域を占めている非経頭蓋電界１９０を生成するように配置される。いくつかの他の実施形態においては、第１および第２の電極１２０、１２２は、電位差が第１および第２の電極１２０、１２２に印加されている時に、生体被験者の側頭下顎関節１０へ経皮的に非経頭蓋電流を供給するように十分に間隔をおいて配置される。
【００６８】
いくつかの実施形態においては、第１の電極１２０と第２の電極との間で生成された非経頭蓋電界１９０は、そのエンドポイントが側頭下顎関節１０の経穴１９２に配置される。図１５を参照すると、いくつかの実施形態においては、１以上の耳上構造７０は、生体被験者の耳および／または側頭下顎関節１０の上、および／または、近接位置に見出だされる１つ以上の経穴に置かれ、経穴に押し付けられ、および／又は経穴を電気的に刺激するように構成できる。例えば、装置５０は、側頭下顎関節１０疾患と関連した病気を緩和するために、ユーザーの耳の経穴を電気刺激するように作動可能な１つ以上の耳上構造７０を含んでもよい。例えば、図１３に示すように、いくつかの実施形態においては、電極１２０は、耳と電極の直前領域に接触するように配置され、一方で、電極１２０は、耳の後ろの曲線に適合し、耳のすぐ後ろの領域に接触し、それにより、電極１２０、１２２は、１つ以上の経穴１９２（例えば、胆のうと関連した経穴、三焦系統の経穴（ＴＷ１８、１９、２０、および２１）、小腸の経穴（Ｓｌ１８および１９）等）を取り囲む。したがって、作動時には、間隔をおいて配置された電極１２０、１２２は、側頭下顎関節１０および１つ以上の経穴１９２を取り囲む電界１９０を生成する。
【００６９】
図１６に側頭下顎関節の疾患と関連した病気を治療する典型的な方法３００を示す。３０２において、方法３００は、生体被験者の第１の側頭下顎関節に近接して配置された第１の電極アセンブリから第１の非経頭蓋電流を供給することを含む。３０４において、方法３００は、生体被験者の第２の側頭下顎関節に近接して配置された第２の電極アセンブリから第２の非経頭蓋電流を供給することを含む。
【００７０】
いくつかの実施形態においては、第１の非経頭蓋電流を供給することは、生体被験者の第１の側頭下顎関節へ電流を経皮的に供給するための十分な電流を提供することを含み、および、十分な量の第２の非経頭蓋電流を供給することは、生体被験者の第２の側頭下顎関節へ電流を経皮的に供給するために、十分な電流を提供することを含む。いくつかの実施形態においては、第１の非経頭蓋電流を供給し、第２の非経頭蓋電流を供給することは、第１の非経頭蓋電流を供給することと、選択された時間周期の間第２の非経頭蓋電流を供給することとを交互に行うことを含む。
【００７１】
いくつかの実施形態においては、第１の非経頭蓋電流を供給することは、第１の側頭下顎関節を取り巻いている非経頭蓋電界を生成するための十分な量の電流を供給することを含み、第２の非経頭蓋電流を供給することは、第２の側頭下顎関節を取り囲む非経頭蓋電流を生成するための十分な量の電流を供給することを含む。いくつかの実施形態においては、第１の非経頭蓋電流を供給し、第２の非経頭蓋電流を供給することは、第１の時間周期の間第１の非経頭蓋電流の供給を含み、第２の時間周期の間の第２の非経頭蓋電流の供給が続く。
【００７２】
図１７に、生体被験者に非経頭蓋電気刺激を提供する方法の典型的な方法３５０を示す。３５２において、方法３５０は、生体被験者の頭部に装用できるように構成された装用可能な電気治療システムを提供することを含む。いくつかの実施形態においては、装用可能な電気治療システムは、装用可能な電気治療システムが装用されている際に、少なくとも生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節１０に近接する第１の複数の電極１１８ａを保持するように構成され、第１の複数の電極１１８ａは、第１の電流に応じて生体被験者内の電界を生成するように、十分に間隔をおいて配置されている。
【００７３】
３５４において、方法３５０は、生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節１０を取り巻く領域に非経頭蓋電界を生成するための十分な量の電流を第１の複数の電極１１８ａに印加することを含む。いくつかの実施形態においては、十分な量の電流を第１の複数の電極１１８ａに印加することは、電流を生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節１０に経皮的に提供することを含む。いくつかの実施形態においては、十分な量の電流を第１の複数の電極１１８ａに印加することは、生体被験者の少なくとも一の側頭下顎関節１０を包含する実質的に長球状の電界を生成することを含む。
【００７４】
いくつかの実施形態においては、十分な量の電流を第１の複数の電極１１８ａに印加することは、生体被験者の耳に近接する領域を占める電流を提供することを含む。いくつかの実施形態においては、十分な量の電流を第１の複数の電極に印加することは、側頭下顎関節１０を取り囲む非経頭蓋電流を生成するための十分量の電流を提供することを含み、非経頭蓋電流の主要な部分が生体被験者の脳から離れている。
【００７５】
上記の様々な実施形態は、さらなる実施形態を提供するために組み合わせることができる。米国特許、米国特許出願公報、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、および、この明細書において参照され、および／または、出願データシートにおいて挙げられた非特許文献の全ては（これらに限定されないが）、１９９３年１２月２８日に発行された米国特許第５,２７３,０３３、２０００年１月４日に発行された米国特許第６,０１１、９９４、２００１年１１月２０日に発行された米国特許第６,３２１,１１９、２００３年３月１８日に発行された米国特許第６,５３５,７６７、２００６年１０月３日に発行された米国特許第７,１１７,０３４、２００４年１２月３０日に刊行された米国特許公報第２００４/０２６７３３３、２００６年１２月２８日に刊行された米国特許公報第２００６/０２９３７２４、および、２００８年２月１４日に刊行された米国特許公報第２００８/００３９９０１は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。実施形態の観点は、さらなる実施形態を提供するための様々な特許、出願および刊行物のコンセプトを採用する必要がある場合には、修正できる。
【００７６】
これらおよび他の変形は、上記の詳細な説明に照らして上記実施形態に対して可能である。一般に、以下の請求項において使用された用語は、明細書と請求項に開示された具体的な実施形態に限定するように解釈すべきでなく、そのような請求項に与えられる均等の完全な範囲に沿ったすべての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。従って、本願の特許請求の範囲は本開示物によっては限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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