(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の脳のような生体組織の刺激に用いられる磁気刺激器の刺激器ヘッドであって、
刺激する磁界を発生するのに適した少なくとも１個のコイル（１）と、
前記少なくとも１個のコイル（１）のいずれかへ前記磁気刺激器から電流を送る導体（７）と、
を有する刺激器ヘッドにおいて、
前記刺激器ヘッドが、少なくとも１個の気密空間（５）を取り囲むように構成されたハウジング（２）を含み、
前記少なくとも１個のコイル（１）の各々は、少なくとも１個の前記気密空間（５）内に配置されており、
前記ハウジング（２）は、前記磁界に対して少なくとも部分的に透過性の構造を有し、
前記ハウジング（２）は、前記ハウジング（２）の内部空間が前記気密空間（５）として働くように前記ハウジングの近くに配置されたカバー（４）を含み、
前記気密空間（５）内の圧力を大気圧の１０％より小さくして、前記少なくとも１個のコイル（１）の各々と刺激されている対象との間で音響絶縁を達成する、
ことを特徴とする磁気刺激器の刺激器ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の刺激器ヘッドにおいて、
前記気密空間（５）内の圧力を大気圧の０．０５％より小さくする、ことを特徴とする磁気刺激器の刺激器ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の刺激器ヘッドにおいて、
前記ハウジング（２）は、前記気密空間（５）として働く殻間空間を残すように対置された外側殻（１０）と内側殻（９）とを含み、
前記少なくとも１個のコイル（１）の各々は、前記ハウジング（２）の前記内側殻（９）により取り囲まれた前記気密空間内に配置されている、
ことを特徴とする磁気刺激器の刺激器ヘッド。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の刺激器ヘッドにおいて、
アンチノイズ発生器（６）を含んでいることを特徴とする磁気刺激器の刺激器ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、刺激器コイルにより放射される音を減衰させる刺激器ヘッドに関するものである。
【０００２】
刺激器ヘッドは、磁界エネルギーへの、刺激器電源から刺激器ヘッドへ供給される電気エネルギーの変換器として、磁気刺激器に用いられる。その磁界は、刺激器ヘッドの本体内へ配置されたコイルによって発生され、幾つかの構造においては、その刺激器ヘッドはその磁気刺激器の必須の部分を形成する。
【０００３】
従来技術から知られているように、生物学上の組織と他の導電性媒体とは、電界Ｅと磁界Ｂとで構成された電磁界を加えることにより励起され得る。したがって、脳、周辺神経系及び心臓のような複数の異なる組織が、電界によって刺激され得る。適切な電磁界が、例えば、刺激されるべき対象上に配置されたコイルを用いて誘起され得る。
【０００４】
ヘッドに配置された１個以上のコイルを用いて、所望の点に電流を誘起する強い磁界を加えることにより、健康の危険及び痛み無しで、大脳皮質が刺激され得る。神経細胞に加えられる電流による神経細胞の活性化が、種々の方法で利用され得る。例えば、一定の皮質領域の刺激が、手の機能を制御する筋肉の収縮をトリガーして、脳から筋肉までの神経伝導の速度が測定されることを可能にする。一定の他の領域の刺激が、例えば、所定の仕事の実行中に、脳の正常な機能を妨害するために用いられて、異なる仕事の実行に関連する皮質領域が局限されることを許容する。更に、脳の一定領域の刺激が治療的効果をも有し、例えば、うつ病に悩んでいる患者が前頭葉の皮質領域の刺激により軽減され得ることが報告された。
【０００５】
従来では、刺激磁界は、大きい直径の、冷却された導体が巻かれたループで作られたコイルによって発生される。所望の磁界を発生するためには、磁気刺激コイルには、典型的に１〜２０ｋＡの大きさと５０〜５００μｓの持続期間とを有する電流パルスが供給される。その電流パルスの繰返し率は、例えば０．１〜５０Ｈｚであり、急速に変化する非常に強い力を誘起する。そのような力によって、コイルが大きな機械的衝撃を受け、１〜１０ｋＨｚの周波数と１２０ｄＢ以上にまで達する音響レベルとを典型的に含むスペクトルを有する音波を放射する。放射された音波は、内耳の有毛細胞のレベルで耳内に聴覚障害を生じ得る。従来では、耳栓や他の種類の聴覚保護デバイスのような対抗手段が、音波に対する保護のために用いられてきた。保護デバイスの使用にもかかわらず、その音はしばしば、患者すなわち被験者と検査オペレータとの双方に対して迷惑をかける。さらに、刺激と同時に放射される音は、聴覚と関連する脳領域を活性化し、それにより脳活性化試験の解釈がさらに複雑になる。特に聴覚系への研究において、刺激器コイルにより放射される雑音が最も問題となる。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の前述の欠点を克服すること、及び完全に新しい種類の磁気刺激器用の刺激器ヘッドを提供することにある。
【０００７】
本発明の目的は、刺激器コイル素子を、少なくとも刺激器コイルが真空にされる殻により囲まれることを許容する構造の内側に、実質的に収容することにより達成される。刺激器コイルハウジングの内部が実質的に完全な真空にされ得るようにして、完全な音響遮蔽を作ることが、少なくとも原理的には可能である。しかしながら、実際にはそのような装置でさえも、音がコイルの支持物構造と電流供給導体とを介して、ある程度周囲へ伝えられる。気密性に加えて、刺激器コイルハウジングは、刺激されている対象からコイルを分離する部分については、磁界に対して透過性でなくてならない。
【０００８】
特に、磁気刺激器に用いられるべき本発明による刺激器ヘッドは、請求項１の特徴部分に述べられていることを特徴としている。
【０００９】
本発明は重要な利点を提供する。本発明によって、被験者又は検査オペレータの耳に向かって刺激器により放射される雑音の減衰において及び検査環境の全体配置において、本質的改善を行うことが可能になる。本発明による音響減衰技術は、刺激器装置からの雑音放射を、ほとんどの聴覚試験において許容できる低さと考えられる、５０〜６０ｄＢの背景雑音と混合させるような低レベルまで、雑音放射を減衰させることができる。したがって、刺激器コイルにより放射される雑音は、被験者又は検査オペレータの聴覚への妨害もあるいは危険も生じない。本発明は、刺激パルスの印加と同時に聴覚皮質領域の望ましくない活性化を回避することを可能にするので、脳への及び特に聴覚系へ本発明により実行される刺激試験の精度もまた増強される。
【００１０】
以下に、本発明の実施例を示す図面を参照して、本発明を説明する。
【００１１】
図１において、刺激器ヘッドは、コイル１、コイルを取り囲むハウジング２、ハウジング２を支持している装置本体３、ハウジング２のカバー４、内部空間５が真空にされることを可能にする設備を有するハウジング２の内部空間５及びコイル１へ電気エネルギーを供給するのに適した電気導体７を具えている。付加的に、刺激器ヘッドは、図１に示されていない要素を含んでもよい。複数の磁気刺激器に要求されるそのような本質的補助品のうちの一つは、コイル１の冷却配管である。通常運転においては、大きな電流を用いて実行され、それにより冷却無しでコイル１を運転することは、コイル１がオーミック損失を現す材料から作られている場合には、コイルの激しい加熱を生じる。冷却装置を実現する一つの好適な技術は、導体７の内部に冷却液を流通させることであり、コイル１の導体の内部にも冷却液を通過させる。したがって、導体は典型的に中空管から作られる。冷却液は、例えば、水である。
【００１２】
図示の実施例においては、ハウジング２は長くされ、それによりコイル１がハウジングカバー４及び装置本体３から離れた位置に配置される。したがって、刺激される対象、例えば被験者すなわち患者の頭は、装置本体３の近くに置かれる必要は無い。コイル１とハウジングカバー４との間の距離は、好適には約３０〜１００ｃｍである。したがって、カバー４により閉じられたハウジング２の開口部は、通常の方法で音響絶縁が設けられる空間内の被験者すなわち患者に対して、装置本体３の反対側に配置できる。この構造によって、ハウジングカバー４へ延びるコイル１の導体７に沿って、且つそこから更にカバー４を取り囲んでいる周囲空気へ、患者に向かって伝達される音響放射を低減することが可能である。
【００１３】
機械的振動を減衰させるために、ハウジング２のカバー４に取り付けられたコイル給電導体７のフィードスルー要素が好適に硬くされる。それに対応して、比較的厚い且つ大きいハウジングカバー４を用いることが好適であり、それにより長い機械的接触が導体７とカバー４との間の導体フィードスルーチャネルに沿って形成される。更に、装置本体３が好適に大きく作られる。したがって、振動の振幅は、装置本体３によりこの実施例において示された大きな構造に対してハウジング２を支持することにより低減される。ハウジング２とそのカバー４との間のシール、及びカバー４を貫通する導体７を通すシールは、また気密にされねばならない。好適には、ハウジングカバーは、真空のもとでセルフシールであるように構成されている。
【００１４】
ハウジング２自身は本来的に気密で且つそれの内部に与えられた真空のもとで座屈に耐性のある材料から作られる。更に、ハウジング２は、コイル１の近くに位置する部分に対して、少なくとも磁界透過性でなくてはならず、コイル１と刺激される組織との間の刺激の際に、磁界透過性が保持される。実際の実施例においては、ハウジング２は、例えば、薄い金属の層のような気密材料により被覆された織／紡ガラスファイバー補強された材料から作ることができる。あるいはまた、ハウジング２は適切なプラスチック又はガラスから製作できる。いくつかの応用では、ハウジングは、ハウジング２の壁内に一体化された音響伝達減衰要素を有する多層合成構造に好適に作られる。
【００１５】
コイル１とそれに接続される導体７とは、ハウジング２の内部空間５内の気体圧を充分低レベルに取ることによって、ハウジング２から音響的に絶縁されている。音響絶縁は、コイル１からハウジング２へ振動を伝達できる少量の媒体に基づいている。それ故に、ハウジングの内部空間５内の圧力は、コイル１から被験者／患者の耳に到達する音の充分な減衰を与えるような低レベルにされねばならない。コイル１により発生される音波の音圧が１２０ｄＢであり、且つ検査室内の周囲雑音レベルが５０〜６０ｄＢの程度であると仮定すると、必要な音響絶縁は約６０〜７０ｄＢである。これらの音圧と減衰値に加えて、所望の音響減衰を達成するために必要な真空は、例えば、ハウジング２の内部におけるコイル１の構造と配置、及びハウジング２自体の構成のような要素により決められる。一般に、そのハウジングの内部空間５内の真空は、大気圧の１０％より小さく、好適には大気圧の０．０５％より小さくされなくてはならない。特に好適には、コイルハウジングの内部における圧力は、０．０２Ｐａより小さい。実際には、この圧力レベルは６０ｄＢ雑音の絶対音圧と同じ程度にある。したがって、０．０２Ｐａの圧力における気体を通って伝わる音の大きさ（すなわち、音圧）は約６０ｄＢの音圧レベルを超え得ない。気体状の媒体の音響伝達能力に加えて、放射される音響エネルギーはコイル１と取り囲む媒体との間、及び媒体とハウジング２との間の音響結合に関係している。
【００１６】
図２に示された刺激器ヘッドは、図１に示された刺激器ヘッドの幾つかの詳細とわずかに異なって構成された幾つかの詳細を有している。図２の刺激器ヘッドにおいては、ハウジング２が内側殻９と外側殻１０とから成り、双方の殻は気密状に相互に接続されている。この実施例においては、音響絶縁のために必要な真空は、ハウジング２の殻９、１０の間の殻間空間に形成される。この実施例は、また、図１に示された実施例に用いられたハウジング２の気密性カバー４によっても処理する。ここで、ハウジング２の開口部は装置本体３の内部に配置された音響絶縁チャンバへ開くように覆われていない。このチャンバ内へ、ハウジング２の口の付近に、アクティブなアンチノイズ発生器６を配置する。このアンチノイズ発生器は、コイル１により放射された音波の最大消去を与えるように最適化された逆位相音圧パターンを有する音波を放射するように働く。アンチノイズ発生器は、コイル１により生起された音波の充分な積極的排除を達成できるならば、低減された減衰能力の音響絶縁がコイルハウジング２の開口部と患者との間に用いることができる。第２の実施例において、ハウジング２の振動の付加的な減衰は、ハウジング２の外側殻１０に減衰部材８を取り付けることにより達成される。
【００１７】
図３において、そこに示された刺激器ヘッドは、実質的に短く作られた図３の刺激器ヘッドのハウジング２を有することにより、図１の刺激器ヘッドと異なっている。この種の構造は、例えば、あらゆるより大きい長さの刺激器ヘッドの使用を簡単に許容しない磁気刺激器において必要である。
【００１８】
上記の実施例に制限されずに、他の構造がを発明の範囲と精神とから離れることなく実現できる。例えば、刺激器ヘッドが、コイル１の振動を減衰することができるように、コイル１に接続された比較的大きい部材を設けることができる。更に、同じハウジング２内のコイル１の数が２個以上であってもよく、それによりコイルの形状を図に示された形状から変えることができる。コイル１の一つの他の形状は、数字８の形状に巻かれたいわゆる８の字コイルである。改善された有用度のために、ハウジング２をコイル１が容易に置換できるように構成できる。ハウジング２は、所望のレベルへハウジング２の密封内部空間５内の真空の監視と調節とを可能にする真空計とバルブとを具えることができる。
【００１９】
刺激器ヘッドは、刺激される対象からコイル１を分離するハウジング２の内側壁に対して接触することなしに可能なかぎり近くにコイル１を設定することを、可能にする制御機構を含んでもよい。ハウジング２の内部空間には音響エネルギー吸収要素を設けることができる。
【００２０】
磁気刺激器装置は、刺激器ヘッドへ接続された真空ポンプを含んでもよい。したがって、密封した内部空間５の真空は、例えば、実際の試験の持続期間の間のみ与えることができる。この場合、密封した内部空間５の気密性の要件は、検査期間中に良好な音響絶縁の反復できる効率を、妥協することなく緩和できる。従来の一段機械的真空ポンプが、例えば、周囲大気圧の０．０１％より小さい真空を達成できる。そのようなポンプユニットの２段装置を用いて、標準大気圧の０．０００１％より小さい真空に到達することが可能である。より良好な真空が望まれる場合には、例えば拡散ポンプを機械的ポンプと直列に接続できる。
【００２１】
更に、装置本体３は刺激器ヘッドすなわち磁気刺激器と関連する限定的な構成要素である必要はない。刺激器ヘッドのハウジング２は、検査室の隔壁又はなんらかの他の支持構造３上に取り付けてもよい。その場合には、刺激器ヘッドは磁気刺激器ユニットへ電気導体７のみを介して接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による刺激器ヘッドの第一実施例の断面図を示している。
【図２】  本発明による刺激器ヘッドの第二実施例の断面図を示している。
【図３】  本発明による刺激器ヘッドの第三実施例の部分に断面斜視図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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