(57)【要約】  患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイスは、近位側及び遠位側を有する熱制御要素であって、近位側と遠位側との間に温度差が生じる可能性があり、近位側が、組織に接触することが可能である、熱制御要素を備える。熱を周囲空気と交換することが可能なファン及び遠位側に結合されたヒートシンクが設けられる。また、ヒートシンクとファンとの間の直接接触を防止するように、ヒートシンクとファンとの間で接続された少なくとも１つの弾性要素が、ファンを支持するために設けられる。更に、少なくとも１つの温度センサ及び回路要素が設けられ、回路要素は、少なくとも１つの温度センサを使用して熱制御要素を起動して、実質的に１℃／秒の速度で組織の所望の温度刺激を行う。【選択図】図１Ｂ
2015515906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイスであって、
近位側及び遠位側を有する熱制御要素であって、前記近位側と前記遠位側との間に温度差が生じる可能性があり、前記近位側が、前記組織に接触することが可能である、熱制御要素と、
前記遠位側に結合されたヒートシンクであって、前記温度差に起因する過剰な熱を消散させることが可能である、ヒートシンクと、
熱を周囲空気と交換することが可能なファンと、
前記ヒートシンクと前記ファンとの間で接続された少なくとも１つの弾性要素であって、前記ヒートシンクと前記ファンとの間の直接接触を防止するように前記ファンを支持する、少なくとも１つの弾性要素と、
少なくとも１つの温度センサと、
前記少なくとも１つの温度センサを使用して前記熱制御要素を起動する回路要素であって、それにより、実質的に１℃／秒の速度で前記組織の所望の温度刺激を行う、回路要素と、
を備える、患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項２】
前記組織の温度刺激は、０．１〜２℃／秒の加熱速度で行われる、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項３】
前記組織の温度刺激は、０．１〜１℃／秒の冷却速度で行われる、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項４】
前記組織の温度刺激は、前記組織内のＡデルタ線維の偽トリガーを防止するために、十分に低い速度で行われる、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの弾性要素は、前記ファンと前記熱制御要素との間の直接接触を更に防止する、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項６】
前記ファンと前記熱制御要素との間での前記直接接触の防止は、前記ファンが発生させる振動によって刺激される前記組織内の線維の偽トリガーを防止し得る、請求項５に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項７】
刺激中に、前記患者からのフィードバックを受取ることが可能な患者応答ユニットを更に備える、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項８】
前記患者応答ユニットは、前記組織における温度変化によって刺激される場合、前記患者によって押される少なくとも１つのボタンを備える、請求項７に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項９】
前記熱制御要素はペルチェ素子を備える、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項１０】
前記ファンは、穿孔ケースシェルで覆われる、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項１１】
十分な電力が供給され得る任意の空間で使用されてよい、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項１２】
携帯型デバイスの位置決めは、携帯型デバイスを壁に搭載することによって固定される、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項１３】
医療用電力アダプタを更に備える、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項１４】
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルアダプタを更に備える、請求項１に記載の患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイス。
【請求項１５】
患者の組織の温度刺激のための方法であって、
近位側及び遠位側を有する熱制御要素を設けることであって、前記近位側と前記遠位側との間に温度差が生じる熱制御要素を設けることと、
前記熱制御要素を少なくとも１つの温度センサに結合することと、
前記近位側を前記組織に接触させることと、
前記少なくとも１つの温度センサを使用して、実質的に１℃／秒の速度で前記組織の中性温度に対して前記熱制御要素の温度を変化させることと、
患者応答ユニットを使用して、前記刺激に応答する前記患者からのフィードバックを受取ることと、
を含む、患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項１６】
前記遠位側に結合し、前記温度変化に起因する過剰な熱を消散することが可能なヒートシンクを設けることと、
熱を周囲空気と交換することが可能なファンを設けることと、
前記ヒートシンクと前記ファンとの間で接続された少なくとも１つの弾性要素であって、前記ヒートシンクと前記ファンとの間の直接接触を防止するように前記ファンを支持する、少なくとも１つの弾性要素を設けることと、
を更に含む、請求項１５に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項１７】
前記組織の温度刺激は、０．１〜２℃／秒の加熱速度で行われる、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項１８】
前記組織の温度刺激は、０．１〜１℃／秒の冷却速度で行われる、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項１９】
前記組織の温度刺激は、前記組織内のＡデルタ線維の偽トリガーを防止するために、十分に低い速度で行われる、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの弾性要素は、前記ファンと前記熱制御要素との間の直接接触を更に防止する、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２１】
前記ファンと前記熱制御要素との間での前記直接接触の防止は、前記ファンが発生させる振動によって刺激される前記組織内の線維の偽トリガーを防止し得る、請求項２０に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２２】
前記ファンは、穿孔ケースシェルで覆われる、請求項１７に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２３】
前記患者応答ユニットは、前記組織における温度変化によって刺激される場合、前記患者によって押される少なくとも１つのボタンを備える、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２４】
前記熱制御要素はペルチェ素子を備える、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２５】
医療用電力アダプタを設けることを更に含む、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２６】
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルアダプタを設けることを更に含む、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの温度センサによって前記熱制御要素から採取されるデータは、臨床環境のために設計され、ＰＣ、ラップトップ、又は同様なデバイス上で実行されるグラフィカルユーザインタフェース上に表示される、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２８】
温度が所定の温度上限に達すると加熱が停止される温度限界試験、
加熱が許容可能な所定の最大時間を超えると加熱が停止される時間限界試験、及び、
システム動作中に誤動作が検出されると加熱が一時停止される連続システム試験
という安全措置機構のうちの少なくとも１つを実施することを更に含む、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項２９】
温度が所定の温度下限に達すると冷却が停止される温度限界試験、
冷却が許容可能な所定の最大時間を超えると冷却が停止される時間限界試験、及び、
システム動作中に誤動作が検出されると冷却が一時停止される連続システム試験
という安全措置機構のうちの少なくとも１つを実施することを更に含む、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項３０】
温度が所定の温度上限に達すると、所定の中性温度に達するまで、徐冷却によって温度限界試験を実施することを更に含む、請求項２８に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項３１】
温度が所定の温度下限に達すると、所定の中性温度に達するまで、徐加熱によって温度限界試験を実施することを更に含む、請求項２９に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【請求項３２】
前記熱制御要素は、限界、レベル、温度感覚閾値（ＴＳＬ）、並びにランプ及びホールドの方法のうちの少なくとも１つの種々の温度試験パラダイムを実行する、請求項１６に記載の患者の組織の温度刺激のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組織の温度刺激のための改良された装置、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の疼痛仲介系は、２種類の求心性線維、すなわち、Ａデルタ線維及びＣ線維からなる。これらの求心性線維は、伝導速度（Ａデルタ線維の場合、５〜３０ｍ／ｓ及びＣ線維の場合、０．５〜２ｍ／ｓ）などの異なる生理的パラメータを特徴とする。これらの２種類の線維は、脊髄後角の異なる部分に神経投影を行う。更に、それぞれの種類の侵害受容器の刺激は、異なるタイプの感覚を誘発する。すなわち、Ａデルタ線維は、第１の（鋭い針で刺す）痛覚を仲介し、Ｃ線維は、灼熱感として通常知覚される第２の痛覚を仲介する。
【０００３】
疼痛仲介系及び感覚仲介系の機能不全は、種々の神経障害並びに未知の病因の他の疼痛症候群を伴うことが多い。したがって、選択的な活性化及び応答の識別は、疼痛患者における適切な診断及び処置について非常に有意な機会を提供する場合がある。Ａデルタ機能を評価するための典型的なツールは、針で刺す感覚（例えば、ユーザ応答）及びＥＥＧ記録上での明確な電位を誘発する放射熱レーザ刺激である。しかし、Ｃ線維活動の評価のための後続の記録を伴う選択的活性化は、明らかにより困難である。選択的Ｃ線維活性化のための幾つかの既存の方法は、Ａデルタ線維の虚血性ブロックに続くレーザ刺激に基づく、特別なレンズを使用して皮膚表面の非常に狭い面積（ｄ＝０．５ｍｍ）に対してレーザ刺激を適用することに基づく、又は、特別なフィルタを通して皮膚表面を刺激することによる。しかし、これらの方法は、おそらくはそれらの方法の複雑さ及び／又は感覚生成品質が悪いことにより、幅広い臨床使用を見出していない。
【０００４】
例えば、米国特許６，７４１，８９５号（Ｇａｆｎｉ  Ｅ．他「Ｖａｇｉｎａｌ  Ｐｒｏｂｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」）に記載されるように、ペルチェ素子が、神経感受性を評価するため身体部分を温刺激及び／又は冷刺激するために使用されており、その特許では、膣の神経を局所的に刺激するための膣プローブが開示され、０．１〜２０℃／秒の温度変化速度で暖気及び／又は冷気が適用される。
【０００５】
脳手術中、まさに損傷を受けようとしている組織が重要な脳機能を果たすかどうかを判定するという一般的な困難さが存在する。外科手技では、患者は、通常、３つの作用、すなわち、麻酔（意識の喪失）、疼痛低減、及び不動化を有する薬物の混合物を与えられる。正しい作用が達成されたかどうかを判定することが困難であるため、手術中に、不動化されるが、知覚反応があるかつ／又は疼痛を感じる患者の問題が存在する。知覚反応がなくても、疼痛は、手術中に、検知される又は更に長期継続的な疼痛の増加をもたらし得る。
【０００６】
以下に、侵害受容器系についての典型的な診断適用を概説する。
○定量的感覚試験(Quantitative Sensory Testing)（ＱＳＴ）
定量的感覚試験（ＱＳＴ）は、疼痛を仲介する小径有髄(thinly myelinated)Ａデルタ線維及び無髄(unmyelinated)Ｃ線維を含む、侵害受容器系の特性の成分をユーザが評価することを可能にする。ＱＳＴは、疼痛と、中枢神経系異常と末梢神経系異常の両方との共存を医師が識別することを可能にし、神経障害性疼痛症候群(neuropathic pain syndrome)の診断を補助する。
【０００７】
○疼痛を伴う中枢神経系異常及び末梢神経系異常
−小線維神経障害(Small Fiber Neuropathy)（ＳＦＮ）
小線維神経障害（ＳＦＮ）は、Ａデルタ線維及びＣ線維の損傷を特徴とする末梢神経障害を指す。ＳＦＮは、重篤でかつ厄介な症状（体性神経線維損傷及び自立神経線維損傷に関連する）に至る比較的一般的な障害であり、その障害は、制御するのが困難である（参照−Hoitsma E.他「Small fiber neuropathy: a common and important clinical disorder」J. Neurol. Sci. (2004), 227(1):119-30）。小線維機能は、温度知覚及び温度疼痛閾値を決定するためにＱＳＴデバイスによって最も一般的に調査される。温熱痛(warm and heat-pain)閾値が表皮内神経線維(Intra-Epidermal Nerve Fiber)（ＩＥＮＦ）密度の定量化に相関付けられることを最近の研究が示した（参照−Laurie G.「Small fiber neuropathy」Curr. Opin. Neurol. (2005), 18(5):591-7）。ＩＥＮＦは、体性無髄Ｃ線維であり、その密度は、皮膚生検によって定量化され得る。皮膚生検は、ＳＦＮにおけるＩＥＮＦの喪失を立証し得る。この技法は、侵襲的であるが、現在、診療所及び大学で実施されている。更に、糖尿病等の潜在的な更なる医療条件の存在下で、皮膚生検は有害であると考えられる。
【０００８】
−中枢神経系(Central Nervous System)（ＣＮＳ）の障害
感覚性症状(sensory symptom)は、脳卒中(stroke)、多発性硬化症、及び脊髄空洞症等の中枢神経系（ＣＮＳ）の疾病において一般的である。中枢性疼痛が存在しない場合であっても、感覚性症状は、憂慮すべきであり、また、患者の生活の質に対して影響(impact)があり得る。ＱＳＴは、通常のベッドサイド技法に比べて、感覚喪失を定量化するためのより的確な手段として、ＣＮＳ機能不全を病む患者の評価のために使用され得る。温度ＱＳＴが、同様に使用されて、脊髄視床路(spinothalamic tract)、主要な上行体性感覚経路のうちの１つの経路の機能をモニターし得る（Zaslansky R.他「Clinical applications of quantitative sensory testing (QST)」J. Neurol. Sci. (1998), 153(2）:215-38参照)。
【０００９】
−脊髄病変及び神経根障害(radiculopathy)
神経根障害は、脊髄の近くの神経根に対する椎間板ヘルニア圧によって主に引き起こされる。疼痛が、小線維が同様に機械的に又は化学的に炎症を起こすことを示す神経根障害によって起こることが一般的である。ＱＳＴが使用されて、腰髄(lumbar)神経根障害に伴う神経線維及びデルマトーム(dermatome)の異なる母集団を調査し、感覚性機能不全の重篤度を評価し得る（Nygaard OP.他「The function of sensory nerve fibers in lumbar radiculopathy. Use of quantitative sensory testing in the exploration of different populations of nerve fibers and dermatomes」Spine (1998), 23(3):348-52参照）。更に、温度ＱＳＴは、神経根において、外科的減圧(surgical decompression)に続く小線維回復の程度を予測し得る。
【００１０】
神経根神経障害疼痛症候群についての最も効果的な処置オプションの１つは、脊髄刺激(Spinal Cord Stimulation)（ＳＣＳ）である。ＱＳＴが利用されて、感覚に関するＳＣＳの長期末梢効果を調査し得る。
【００１１】
また、ＱＳＴは、保存感覚の評価と無症候性欠損(subclinical deficit)の評価を区別するときに有利である（Nygaard OP.他「Recovery of sensory nerve fiber after surgical decompression in lumbar radiculopathy: use of quantitative sensory testing in the exploration of different populations of nerve fibers and dermatomes」J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry (1998), 64(1):120-3参照）。更に、ＱＳＴは、脊髄損傷を修復するために設計されたインターベンションに続いて損傷の自然な回復又は損傷レベルの変化についてのよりよい臨床検出を提供する（ＳＣＩ、Nicotra A.他「Thermal perception thresholds: assessing the level of human spinal cord injury」Spinal Cord (2006), 44(10):617-24参照）。
【００１２】
むち打ち症(whiplash)患者におけるＱＳＴの結果は、小感覚神経線維に対する考えられる被害及び上側脊髄分節(segment)内の中枢三叉神経路(central trigeminal pathway)に対する考えられる被害を評価するための客観的診断ツールとして役立ち得る。むち打ち症損傷後の、長期継続的な症状を有する患者の温度閾値の上昇はまた、上側脊髄分節内の中枢三叉神経路及び脳幹の橋延髄レベルに対する被害を示唆する場合がある（Zaslansky R.他「Clinical applications of quantitative sensory testing (QST)」J. Neurol. Sci. (1998), 153(2）:215-38、又は、Nygaard OP.他「The function of sensory nerve fibers in lumbar radiculopathy. Use of quantitative sensory testing in the exploration of different populations of nerve fibers and dermatomes」Spine (1998), 23(3):348-52参照）。
【００１３】
○広汎性侵害抑制調節(Diffuse Noxious Inhibitory Control)（ＤＮＩＣ）
広汎性侵害抑制調節（ＤＮＩＣ、条件付き疼痛調節(Conditioned Pain Modulation)（ＣＰＭ）として知られる）試験パラダイムは、内在性鎮痛(Endogeneous Analgesia)（ＥＡ）システムの効率を評価するための高度な身体精神(physiophysical)試験である。ＥＡシステムの個々の効率は、疼痛、その結果、疼痛障害に対する人の感受性(susceptibility)を調節する人の能力の特徴付けにおいて臨床的に非常に重要である。
【００１４】
温度刺激デバイスは、条件付き（試験）刺激としてＤＮＩＣ効率の評価において使用され得る。Ｙａｒｎｉｔｓｋｙのグループ（参照−Yarnitsky D.他「Prediction of chronic post-operative pain: pre-operative DNIC testing identifies patients at risk」Pain (2008), 138(1):22-8）によって示されたように、低いＤＮＩＣ効率は、より高い強度の術後疼痛に関連し、ＤＮＩＣの効率が、長期継続的な術後疼痛を病む患者の感受性を予測し得ることを示す。疼痛を生成する場合がある手技の前におけるＥＡシステムの評価は、調節された個々の疼痛予防及び管理を可能にする場合があり、それが、苦痛を実質的に低減することができる（Yarnitsky D.他「Prediction of chronic post-operative pain: pre-operative DNIC testing identifies patients at risk」Pain (2008), 138(1):22-8参照）。
【００１５】
生理的温度刺激のための市販のシステムは、一般に、研究使用のために構築された。したがって、コスト、サイズ、及び使用の容易さは二の次であり、システムは、広い範囲の刺激パラメータをカバーするように設計された。こうした目的を達成するため、システムは、臨床試験及びスクリーニング使用のために最適化されなかった。例えば、当技術分野のシステムは、困難で、費用がかかり、信頼性の低い液体熱交換器を使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
臨床スクリーニング及び試験のために最適化される組織の温度刺激のためのシステムを設計する必要性が存在し、それを設計することが有利である。こうしたシステムにおいて、パラメータ範囲は、狭い範囲であるべきであり、かつ研究施設の設定ではなく臨床的な設定において使用されるパラメータに制限されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
より簡素でより小型、かつより安価な構造及び動作を可能にする制限されたパラメータ範囲を有する温度感覚分析器システムが提供される。温度感覚分析器システムは、疼痛管理並びに神経学及び神経生理学の分野における臨床使用及び先進的研究のために設計された高度ソフトウェアパッケージを含むＱＳＴ（定量的感覚試験(Quantitative Sensory Testing)）デバイスである。
【００１８】
温度刺激プローブは、臨床環境用に特に設定された小さくかつコンパクトなシステムである。その設計及び仕様は、ＤＦＮＳ（神経障害性疼痛に関するドイツ研究ネットワーク(German Research Network on Neuropathic Pain)）によって制定されたプロトコル又は他のプロトコル等の最近制定されたプロトコルによる、小神経線維機能不全の定量的評価を特に対象とする。
【００１９】
温度刺激プローブは、制御された正確な温度刺激を生成することが可能である。更に、この温度刺激プローブシステムは、限界(Limits)、レベル(Levels)、温度感覚閾値(Thermal Sensory Limen)（ＴＳＬ）、「ランプ及びホールド(Ramp and Hold)」等の方法を含む、温度及び継続時間を制御する種々の温度試験パラダイムをユーザが実施することを可能にする。これらの試験パラダイムは、温度検出閾値、暖気又は冷気起因性疼痛閾値、許容誤差(tolerance)、時間的加算(temporal summation)、広汎性侵害抑制調節（ＤＮＩＣ、ＣＰＭとしても知られる）等のような広範囲の温度ＱＳＴ疼痛尺度のために利用され得る。
【００２０】
温度刺激プローブシステムは、
・メイン（電子）ユニット（図２Ａ〜２Ｈに図示）
・熱極（図１Ａ〜１Ｃに図示）
・患者応答ユニット（図３に図示）
・医療用電力アダプタ（図面に不図示）
・ＵＳＢケーブルアダプタ（図面に不図示）
・ソフトウェアプリケーション−Ｍｅｄｏｃ主ステーション（例えばＰＣ、ラップトップ、構成要素又は同様な構成要素の上で実行される、代表的なスクリーンを図４に図示）
を備える。
【００２１】
一態様によれば、患者の組織の温度刺激のための携帯型デバイスが提供され、この携帯型デバイスは、
近位側及び遠位側を有する熱制御要素であって、前記近位側と前記遠位側との間に温度差が生じる可能性があり、前記近位側が、組織に接触することが可能である、熱制御要素と、
前記遠位側に結合されたヒートシンクであって、温度差に起因する過剰な熱を消散させることが可能である、ヒートシンクと、
熱を周囲空気と交換することが可能なファンと、
前記ヒートシンクと前記ファンとの間で接続された少なくとも１つの弾性要素であって、前記ヒートシンクと前記ファンとの間の直接接触を防止するように前記ファンを支持する、少なくとも１つの弾性要素と、
少なくとも１つの温度センサと、
前記少なくとも１つの温度センサを使用して前記熱制御要素を起動する回路要素であって、それにより、実質的に１℃／秒の速度で組織の所望の温度刺激を行う、回路要素とを備える。
【００２２】
一部の実施形態においては、組織の温度刺激は、０．１〜２℃／秒の加熱速度で行われる。
【００２３】
一部の実施形態においては、組織の温度刺激は、０．１〜１℃／秒の冷却速度で行われる。
【００２４】
一部の実施形態においては、組織の温度刺激は、組織内のＡデルタ線維の偽トリガーを防止するために、十分に低い速度で行われる。
【００２５】
一部の実施形態においては、少なくとも１つの弾性要素は、ファンと熱制御要素との間の直接接触を更に防止する。
【００２６】
一部の実施形態においては、ファンと熱制御要素との間での直接接触の防止は、ファンが発生させる振動によって刺激される組織内の線維の偽トリガーを防止し得る。
【００２７】
一部の実施形態においては、携帯型デバイスは、刺激中に、患者からのフィードバックを受取ることが可能な患者応答ユニットを更に備える。
【００２８】
一部の実施形態においては、患者応答ユニットは、組織における温度変化によって刺激される場合、患者によって押される少なくとも１つのボタンを備える。
【００２９】
一部の実施形態においては、熱制御要素はペルチェ素子を備える。
【００３０】
一部の実施形態においては、ファンは、穿孔ケースシェルで覆われる。
【００３１】
一部の実施形態においては、携帯型デバイスは、十分な電力が供給され得る任意の空間で使用されてよい。
【００３２】
一部の実施形態においては、携帯型デバイスの位置決めは、携帯型デバイスを壁に搭載することによって固定される。
【００３３】
一部の実施形態においては、携帯型デバイスは、医療用電力アダプタを更に備える。
【００３４】
一部の実施形態においては、携帯型デバイスは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルアダプタを更に備える。
【００３５】
別の態様によれば、患者の組織の温度刺激のための方法が提供され、この方法は、
近位側及び遠位側を有する熱制御要素を設けることであって、前記近位側と前記遠位側との間に温度差が生じる熱制御要素を設けることと、
前記熱制御要素を少なくとも１つの温度センサに結合することと、
前記近位側を組織に接触させることと、
前記少なくとも１つの温度センサを使用して、実質的に１℃／秒の速度で組織の中性温度に対して前記熱制御要素の温度を変化させることと、
患者応答ユニットを使用して、刺激に応答する患者からのフィードバックを受取ることと、
を含む。
【００３６】
一部の実施形態においては、方法は、
前記遠位側に結合し、温度変化に起因する過剰な熱を消散することが可能なヒートシンクを設けることと、
熱を周囲空気と交換することが可能なファンを設けることと、
前記ヒートシンクと前記ファンとの間で接続された少なくとも１つの弾性要素であって、前記ヒートシンクと前記ファンとの間の直接接触を防止するように前記ファンを支持する、少なくとも１つの弾性要素を設けることと、
を更に含む。
【００３７】
一部の実施形態においては、組織の温度刺激は、０．１〜２℃／秒の加熱速度で行われる。
【００３８】
一部の実施形態においては、組織の温度刺激は、０．１〜１℃／秒の冷却速度で行われる。
【００３９】
一部の実施形態においては、組織の温度刺激は、組織内のＡデルタ線維の偽トリガーを防止するために、十分に低い速度で行われる。
【００４０】
一部の実施形態においては、少なくとも１つの弾性要素は、ファンと熱制御要素との間の直接接触を更に防止する。
【００４１】
一部の実施形態においては、ファンは、穿孔ケースシェルで覆われる。
【００４２】
一部の実施形態においては、ファンと熱制御要素との間での直接接触の防止は、ファンが発生させる振動によって刺激される組織内の線維の偽トリガーを防止し得る。
【００４３】
一部の実施形態においては、患者応答ユニットは、組織における温度変化によって刺激される場合、患者によって押される少なくとも１つのボタンを備える。
【００４４】
一部の実施形態においては、熱制御要素はペルチェ素子を備える。
【００４５】
一部の実施形態においては、方法は、医療用電力アダプタを設けることを更に含む。
【００４６】
一部の実施形態においては、方法は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルアダプタを設けることを更に含む。
【００４７】
一部の実施形態においては、前記少なくとも１つの温度センサによって前記熱制御要素から採取されるデータは、臨床環境のために設計され、ＰＣ、ラップトップ、又は同様なデバイス上で実行されるグラフィカルユーザインタフェース上に表示される。
【００４８】
一部の実施形態においては、方法は、
温度が所定の温度上限に達すると加熱が停止される温度限界試験、
加熱が許容可能な所定の最大時間を超えると加熱が停止される時間限界試験、及び、
システム動作中に誤動作が検出されると加熱が一時停止(halt)される連続システム試験
という安全措置機構のうちの少なくとも１つを実施することを更に含む。
【００４９】
一部の実施形態においては、方法は、
温度が所定の温度下限に達すると冷却が停止される温度限界試験、
冷却が許容可能な所定の最大時間を超えると冷却が停止される時間限界試験、及び、
システム動作中に誤動作が検出されると冷却が一時停止される連続システム試験
という安全措置機構のうちの少なくとも１つを実施することを更に含む。
【００５０】
一部の実施形態においては、方法は、温度が所定の温度上限に達すると、所定の中性温度に達するまで、徐冷却によって温度限界試験を実施することを更に含む。
【００５１】
一部の実施形態においては、方法は、温度が所定の温度下限に達すると、所定の中性温度に達するまで、徐加熱によって温度限界試験を実施することを更に含む。
【００５２】
一部の実施形態においては、熱制御要素は、限界、レベル、温度感覚閾値(Thermal Sensory Limen)（ＴＳＬ）、並びにランプ及びホールドの方法のうちの少なくとも１つの種々の温度試験パラダイムを実行する。
【００５３】
特段の定めのない限り、本明細書に使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の専門家によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で述べるものと同様の又は同等の方法及び材料が、本発明の実施又は試験において使用され得るが、適した方法及び材料は以下に記載される。競合する場合、定義を含む本特許明細書が優先する。更に、材料、方法、及び例は、例証に過ぎず、制限的であることを意図されない。
【００５４】
本発明は、添付図面を参照して、例示のみにより本明細書に記載される。ここで図面に対する詳細な特定の参照によって、示す詳細が、例としてのものでかつ本発明の好ましい実施形態の例証的な議論のためのものに過ぎず、本発明の原理及び概念的態様についての最も有用でかつ容易に理解される説明であると思われるものを提供するために提示されることが強調される。この点に関して、本発明の基本的な理解に必要である以上に詳細に本発明の構造的詳細を示す試みは行われず、図面と共に行われる説明は、本発明の一部の形態が実際にどのように具現化され得るかを当業者に明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブ（熱極）の分解図である。
【図１Ｂ】例示的な実施形態に係る温度刺激熱極ユニットの図である。
【図１Ｃ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブの上面画像である。
【図１Ｄ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブの底面画像である。
【図２Ａ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの画像である。
【図２Ｂ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの別の画像である。
【図２Ｃ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの別の画像である。
【図２Ｄ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの更に別の画像である。
【図２Ｅ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの図面である。
【図２Ｆ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの別の図面である。
【図２Ｇ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの別の図面である。
【図２Ｈ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックスの更に別の図面である。
【図３Ａ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの患者応答ユニットを示す図である。
【図３Ｂ】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの画像である。
【図４】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムと共に使用されるソフトウェアの例示的なスクリーンを示す図である。
【図５】例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステム用の較正マスクの図面である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明が、その用途において、以下の説明に記載されるか又は図面で示される構造の詳細及び構成要素の配置構成に限定されないことが理解される。本発明は、他の実施形態が可能である、又は、種々の方法で実装又は実施されることが可能である。同様に、本明細書で使用される語法及び用語が説明のためのものであり、限定するものであると見なされるべきでないことが理解される。
【００５７】
明確にするために、本質的でない要素は、一部の図面では省略されている。
【００５８】
図１Ａは、例示的な実施形態に係る温度刺激プローブ１００の分解図を示し、図１Ｂは、例示的な実施形態に係る熱極ユニット１０の図を示す。温度刺激プローブ１００は、試験される被検者の温度刺激を送出し、
○熱電クーラ（ＴＥＣ１９）
○感温性抵抗器（サーミスタ１６）
○接触板（２０）
○熱交換機（ヒートシンク１７及びファン１８）
という主構成要素を備える。
【００５９】
当技術分野の温度プローブと対照的に、例えば、米国特許出願第２０１２／００９５５３５号の図１及び図２、並びに、米国特許第５，１９１，８９６号の図１に見られるように、本願の図１Ａ及び図１Ｂに見られるプローブ１００は、液体熱交換器を必要としない。代わりに、ヒートシンク１７及びファン１８が使用される。
【００６０】
熱極における温度変化の制御は、熱電クーラ１９としてのペルチェ素子の熱制御要素を使用して、ヒートシンク１７とＴＥＣ１９との間のＰＣＢ上に配置された回路要素（図には見られない）によって達成される。ペルチェ素子は、その遠位板と近位板との温度差を生成し、その極を通って流れる電流の量及び方向によって制御され得る。
【００６１】
熱電クーラ（ＴＥＣ）１９は、ヒートシンク１７及びファン１８を使用して、熱を周囲空気と直接交換する。そのため、サーマルヘッドを制御ユニット（図３Ｂに図示）に連結する細径接続ケーブル１１は、液体パイプを含まない。液体パイプが存在しないことは、より柔軟性があり、おそらくはより長いケーブル配線と共に、プローブの容易な接続／切離しを可能にする。更に、液体パイプが存在しないことにより、小さくかつ携帯型の構造が可能となる。
【００６２】
熱極ユニット１０は、ケースシェル１３を有するベース１２内に設置され、上部を穿孔ケースシェル１４によって覆われる。穿孔ケースシェル１４は、ファン１８の上部に設置されて、ファン１８へ／からの空気流を可能にする。熱極１０の近位側は、身体部分（図示せず）に接触して設置され、任意選択で、ベース１２に接続されるストラップ１５によって締結され得る。
【００６３】
熱極１０は、測定温度の精度を保証するために較正される。温度刺激プローブシステムは、５ミリ秒の間隔で熱極１０の温度をリアルタイムにモニターする。熱極１０の温度は、ＰＩＤ（比例積分微分(Proportional Integral Derivative)）ベースのアルゴリズムによって制御され、ＰＩＤベースのアルゴリズムは、動作プログラムに従って規定される必要温度によって、任意の所与の時間に熱極１０に供給される電力を決定する。温度刺激デバイスの温度制御機構は、温度が、必要温度の許容誤差内に留まることを保証する。
【００６４】
ＴＥＣ１９は、能動要素であり、その能動要素上で温度勾配が生成される。温度は、接触板２０によって、ＴＥＣ１９から、熱極１０の近位側の外部表面に仲介される。サーミスタ１６は、温度制御プロセスの回路要素内で温度センサとして使用されて、目下の温度を測定し、データを制御回路内に直接給送する。熱交換器（ファン１８及びヒートシンク１７）が使用されて、ＴＥＣ１９上での温度変化に起因する過剰な熱を消散させる。
【００６５】
より小さな携帯型システムの場合、熱極１０の冷却技術は、ＴＥＣ１９のペルチェ素子の遠位側に直接搭載されるヒートシンク１７及びファン１８に基づく空気冷却機構を実装する。弾性要素（例えば、ばね）２２は、ファン１８のフレームとヒートシンク１７又はＴＥＣ１９との間に直接接触が無い状態で、ヒートシンク１７の上でファン１８のフレームを保持するため、ファン１８の移動によって引き起こされ、患者に知覚される感覚を与える振動が低減され、これにより更なる神経線維が全く刺激されない。安全性を更に改善するため、電力源が１２Ｖに低減され得る。
【００６６】
熱極１０の温度範囲は、約２０〜５０℃であり、約０．１〜２℃／秒の加熱速度及び約０．１〜１℃／秒の加熱速度を有する。熱極が安全に元の中性温度までクールダウンすることを可能にするため、数分の動作間隔が、異なる患者の間で採用され得る。
【００６７】
したがって、遅い加熱速度及び／又は冷却速度とファン１８の振動の低減との組合せは、高精度（約０．１℃／秒）の測定、したがって、以下の理由によって刺激プロセスを改善することを可能にする。以下の理由とは、
・疼痛閾値の分解能が約１℃のオーダであるため、絶対測定精度が、信頼性がありかつ再現性がある結果に寄与する。
・遅い刺激が、無髄Ｃ線維を活性化し、（速くかつ鋭い疼痛に応答する）有髄Ａデルタ線維の偽トリガーを防止する。
・異なる試験の間で、また同様に、異なる刺激デバイスの間で測定における同一の精度を維持することが、正確で再現性があり頑健な測定を有することに寄与する場合がある。
・「限界(Limits)」の試験パラダイム方法では、（患者が応答するまで温度が変化し続ける場合、疼痛の検知と同時でない）患者の応答時間が、バイアス因子であるため、制御されかつ遅い速度が、閾値応答時間の効果を低減することに寄与する。
・振動が、異なる種類の神経線維（Ａアルファ及びＡベータ）を主に刺激し、Ａデルタ線維の刺激を同様にもたらし、したがって、測定全体を変化させる場合がある。これらの種類の刺激を混合しないため、また、適切な応答線維を分離し測定するため、振動が低減される。
【００６８】
図１Ｃ及び図１Ｄは、例示的な実施形態に係る温度刺激プローブ１００の上面画像及び底面画像をそれぞれ示す。穿孔ケースシェル１４内に接触板２０、小径接続ケーブル１１、ケースシェル１３、及び空気排出開口を有するプローブ１００のコンパクトな構造が明瞭に見られる。
【００６９】
図２Ａ〜２Ｄは、例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックス２００の画像を示す。図２Ａ及び図２Ｂは、電子ボックス２００が表面上に設置されている等角図を示す。図２Ａでは、電力入力ポート２９８及びデータ（ＵＳＢ）ポート２１０が見られ得る。図２Ｂでは、プローブ設置スロット２２０が電子ボックス２００の後側に見られ得る。図２Ｃは正面図を示し、一方、図２Ｄは電子ボックス２００の側面図を示す。
【００７０】
図２Ｅ〜２Ｈは、例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの電子ボックス２００の図面を示す。図２Ｅは等角後面図を示し、一方、図２Ｆは等角側面図を示す。図２Ｅ及び図２Ｆでは、壁掛け構造２３０及びプローブ設置スロット２２０（図１Ａ〜１Ｃに見られるプローブ１００等のプローブを設置するための）が見られ得る。温度刺激プローブシステムの電子ボックス２００は、壁掛け構造２３０によって壁に固定され得る、又は、完全に携帯型であり、患者の近くに設置され得る。図２Ｇ及び図２Ｈは、電子ボックス２００の正面図及び上面図をそれぞれ示す。
【００７１】
図３Ａは、例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステムの患者応答ユニット３００を示す。患者応答ユニット３００は、患者によって使用されて、検査中にプローブ１００によって適用される刺激を患者が感じることができるかできないかを、「はい(YES)」ボタン３２０又は「いいえ(NO)」ボタン３１０を押すことによって示す。
【００７２】
図３Ｂは、例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステム３９９全体の画像を示す。温度刺激プローブシステム３９９は、ケーブルを介して温度刺激プローブシステムの電子ボックス２００に接続される温度刺激プローブ１００及び患者応答ユニット３００、並びに、電子ボックス２００に接続されるコンピュータ３９８を備える。
【００７３】
始動すると、システム３９９は自己試験を実施し、システムのセンサ、能動要素、及び安全シャットダウンが試験される。誤動作が検出される場合、適切なメッセージが表示され、システム３９９は、その誤動作が解決されるまで動作できない。
【００７４】
幾つかの安全措置機構がシステム３９９内に実装されて、極端な温度から保護し、試験される被検者並びにユニットを保護する。安全措置機構は、ソフトウェアベースの保護とハードウェアベースの保護の両方からなる。
【００７５】
ソフトウェア保護は、以下の試験オプションの１つ又は幾つかを含み得る。以下の試験オプションとは、
・熱極温度限界−温度が所定の温度上限に達すると加熱が停止し得る。代替的に、熱極温度が所定の温度下限に達すると冷却が停止し得る。温度対時間限界−熱極加熱が許容可能な所定の最大継続時間を超えると加熱又は冷却が停止し得る。
・連続システム試験−センサ機能がシステム動作中にモニターされる。任意の誤動作が熱極内で検出される場合、加熱又は積極的な冷却が即座に一時停止される。
・温度制御完全性−ＰＩＤ温度制御の完全性がシステム動作中にモニターされる。熱極に対する電力が即座に使用不能にされる。
である。
【００７６】
ハードウェア保護は、任意のソフトウェア制御を無効にし、ヒートシンク１７の温度に関する更なる保護によって、温度が５７℃を超える場合、熱極に対する電力を切離す。更に、ハードウェア保護は、温度が５７℃を超えるときを示すだけである場合があるため、徐々でかつ制御された速度で所定の温度（例えば３０℃）に達するまで、ソフトウェアが熱極１０の冷却を制御することになる。温度限界及び時間限界は、ＦＤＡによって提供される安全性規格に従って規定され得る。
【００７７】
システムは、熱極１０が切離されたかどうかを自動的に検出し、熱極１０に対する電力を使用不能にして、システムとユーザの両方を保護する。更に、通信喪失の場合に熱極１０に対する電力供給が切離される場合、コンピュータ３９８と温度刺激システム１００との間の通信の完全性がモニターされる。
【００７８】
図４は、温度刺激プローブシステムと共に使用されるソフトウェアの例示的なスクリーンを示す。ソフトウェアは、グラフィカルユーザインタフェース（例えばコンピュータ３９８）上で実行され表示される。ソフトウェアは、ＳＱＬベースのデータベースを含んで、「適応温度(Adaptation Temperature)」、「加熱速度(Heating Rate)」、「冷却速度(Cooling Rate)」、「刺激の数(Number of Stimuli)」、「サウンドオプション(Sound option)」、及び「ランダム化オプション(Randomize Option)」等のプログラマブルパラメータによって、患者、プログラム、及び結果の完全な管理を可能にする。ユーザフレンドリーなインタフェースは、容易な試験管理を可能にし、視覚的でかつ聴覚的なリアルタイム刺激フィードバックを提供することができ、試験の終わりに完全なレポートを提供する。結果は、更なる分析のため、カスタマイズ可能なカラーレポートにおいて表示され得るか又はＭＳ  Ｅｘｃｅｌにエクスポートされ得る。試験動作が、選択された異なる身体部位(body site)に従って変化し得るため、身体部位データ及び規範的データの管理及びカスタマイズ化も利用可能である。
【００７９】
温度刺激プローブは、独立型ユニットとして利用され、「Ｍｅｄｏｃ  ＡｌｇｏＭｅｄ」痛覚計（Ｍｅｄｏｃ  Ｌｔｄ．（イスラエル国ラマットイシャイ(Ramat Yishai, Isreal)所在）から入手可能、例えば、http://www.medoc-web.com/products/）と接続し得る。温度刺激プローブシステムは、疼痛診断試験にデジタルクラリティ(digital clarity)及びデータロギング用のコンピュータインタフェースを提供する。温度ＱＳＴは、疼痛管理実装における疼痛の信頼性のある尺度である。そのため、温度刺激プローブは、薬物適用(applied medication)、物理療法(physiotherapy)、又は触診(manipulation)の利益を証明(prove)し得る。更なるデバイスは、コンピュータ３９８に対する標準的なユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を使用して温度刺激プローブ（例えば、連続ＶＡＳ評価ユニット）と共に動作し得る。
【００８０】
処置が進むにつれて、温度刺激プローブシステムは、改善又はセットバックを定量化する。したがって、任意の他の方法によって得られない情報を疼痛閾値測定が提供することによって、定量的測定は、改善を確認することによって患者に再保証を与え得る。
【００８１】
図５は、例示的な実施形態に係る温度刺激プローブシステム用の較正デバイス５０１の図面を示す。この較正デバイス５０１は、現行の温度刺激プローブシステム並びにＭｅｄｏｃ  Ｌｔｄ．から入手可能な他のシステムと共に使用するのに適しており、単一デバイスにおいて、異なるマスク５２０，５３０，５４０，５５０が異なる種類の熱極に使用され、複数の較正システムが不要となる。円柱状底面部５０２及び上面部の温度センサ５０３を有する本体５００は、熱伝導を改善する放熱グリースを塗りつけられ得るスポンジ（図５に見られない）を装備する。動作時、較正マスク５２０，５３０，５４０，５５０のうちの選択されたもの（熱極が較正されるのに適する、例えば、現行の温度刺激プローブシステム用のマスク５３０）は、熱極がマスク５２０，５３０，５４０，５５０上に設置された状態で本体５００の上面部５０３上に嵌められ得る。熱極に取付けられたストラップは、温度センサとの安定した接触のために、本体５００の円柱状底面部５０２に熱極を締結するために使用され得る。最後に、熱極を有する本体５００は、ベースユニット５１０上に嵌められ、ベースユニット５１０は、任意のプラットフォームに固定され、本体５１０を更に安定させ得る。熱極を外部温度計に接続することによって、熱極は、外部コンピュータ上で実行される、適したソフトウェアによって較正され得る。
【００８２】
明確にするために別個の実施形態の文脈に記載される本発明の或る特徴が、単一の実施形態と組合せて同様に提供され得ることが認識される。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈に記載される本発明の種々の特徴が、別々に又は任意の適した部分的組合せで同様に提供され得る。
【００８３】
本発明を、その特定の実施形態に関して記載したが、多くの代替形態、変形例、及び変形形態が当業者に明らかになることが明らかである。したがって、添付特許請求の範囲の趣旨及び広範な範囲内に入る全てのこのような代替形態、変形例、及び変形例を包含することが意図される。
【図１Ａ】
2015515906.tif 000003
【図１Ｂ】
2015515906.tif 000004
【図１Ｃ】
2015515906.tif 000005
【図１Ｄ】
2015515906.tif 000006
【図２Ａ】
2015515906.tif 000007
【図２Ｂ】
2015515906.tif 000008
【図２Ｃ】
2015515906.tif 000009
【図２Ｄ】
2015515906.tif 000010
【図２Ｅ】
2015515906.tif 000011
【図２Ｆ】
2015515906.tif 000012
【図２Ｇ】
2015515906.tif 000013
【図２Ｈ】
2015515906.tif 000014
【図３Ａ】
2015515906.tif 000015
【図３Ｂ】
2015515906.tif 000016
【図４】
2015515906.tif 000017
【図５】
2015515906.tif 000018
【国際調査報告】
2015515906.tif 000019