振動刺激、触覚刺激、温度刺激によって患者を治療する装置
本発明は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激（２０）の少なくとも１種類によって患者を治療する装置（１００）に関する。この装置（１００）は、第１の刺激を生成する第１の刺激ユニット（１１）と、第２の刺激を生成する第２の刺激ユニット（１２）とを含んでいる。刺激は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、刺激それぞれが、平均して１〜６０Ｈｚの周波数で繰り返される。刺激は、少なくとも一部が異なるタイミングで生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置および方法に関する。
【０００２】
本発明は、特に、ニューロンの同期性が高まる病気を治療する刺激装置および刺激方法に関する。本発明を使用することによって、特に、脳の病気、例えば、運動機能障害、パーキンソン病、本態性振戦、ジストニア、偏頭痛、緊張性頭痛、痙性、脳卒中および脳梗塞後の機能障害、神経因性疼痛、慢性疼痛、神経痛、切断術後の疼痛、振戦、および頭部外傷後のその他の機能障害を、治療することができる。また一方で、胃腸の病気（例えば過敏性腸症候群）も治療することができる。この点において、有痛性痙攣および不十分な腸運動に対する効果は未確認である。潰瘍性大腸炎およびクローン病の場合、本発明による装置を使用した治療によって、抗痙攣性および疼痛緩和の効果をもたらすことができる。さらには、本発明による装置を使用することで、気管支喘息、心臓虚血、および末梢動脈閉塞性疾患を治療することができる。
【背景技術】
【０００３】
前述の病気を治すための唯一の治療法（存在する場合）は、薬理療法または定位療法（stereotactic therapy）である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Lehrbuch der Anatomie des Menschen. Dargestellt unter Bevorzugung funktioneller Zusammenhange. 3. Bd. Nervensystem, Haut und Sinnesorgane”, [Textbook of Human Anatomy. Presented With Emphasis on Functional Relationships. 3rd Vol., Nervous System, Skin and Sensory Organs”], Urban und Schwarzenberg, Munich1964
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薬理療法の効果は、一般には時間的な制限がある。定位療法では、例えば脳ペースメーカーを埋め込むときの動脈出血の危険性のような関連する危険性が伴う。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような背景に対して、請求項１による装置、請求項１２による、請求項に請求された装置の使用、請求項１３および請求項１５によるさらなる装置、請求項１７による方法が、記載されている。本発明のさらなる有利な発展形態および実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
以下では、本発明について、実施形態に基づき、図面を参照しながら例示的に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置１００の概略図
【図２】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図３Ａ】振動刺激の概略図
【図３Ｂ】振動刺激の概略図
【図３Ｃ】振動刺激の概略図
【図３Ｄ】振動刺激の概略図
【図４】触覚刺激の概略図
【図５Ａ】温度刺激の概略図
【図５Ｂ】温度刺激の概略図
【図５Ｃ】温度刺激の概略図
【図６】意図された使用時における装置１００の概略図
【図７】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図８】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図９】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図１０】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置２００の概略図
【図１１Ａ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１１Ｂ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１１Ｃ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１２Ａ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１２Ｂ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１３Ａ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１３Ｂ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１３Ｃ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１４Ａ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１４Ｂ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１４Ｃ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１５Ａ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１５Ｂ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１５Ｃ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１６】刺激方法の概略図
【図１７】刺激方法の概略図
【図１８】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【図１９Ａ】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【図１９Ｂ】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【図１９Ｃ】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を使用して患者を非侵襲的に治療する装置１００を概略的に示している。図１に示した実施形態における装置１００は、第１の刺激を生成する第１の刺激部１１と、第２の刺激を生成する第２の刺激部１２と、第３の刺激を生成する第３の刺激部１３と、第４の刺激を生成する第４の刺激部１４と、を備えている。図１に示した実施形態は、単なる例示であることを理解されたい。この実施形態に代えて、装置１００は、任意の望ましい数Ｎ（Ｎ＝２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，．．．）の刺激部を含んでいてもよい。さらに、装置１００は制御部１０を有し、この制御部１０は、適切な接続線を介して、または無線を介して刺激部１１〜１４に接続されており、刺激の生成を制御する。刺激部１１〜１４のうちの１つまたは複数、あるいはすべての刺激部１１〜１４に、制御部１０を組み込むこともできる。
【００１０】
刺激部１１〜１４それぞれは、振動刺激、触覚刺激、および温度刺激からなる群のうちの１つまたは複数の刺激を生成することができる。刺激部１１〜１４は、患者の皮膚の上に配置できるように設計されている。刺激部１１〜１４は、病気に応じて、あるいは患部に応じて、患者の皮膚の上に適切な配置構成で（例えば患者の腕、脚、手、足のうちの１つまたは複数に）固定される。症状に応じて、振動刺激、触覚刺激、および温度刺激のそれぞれは、個別に、または組み合わせて、皮膚に印加される。
【００１１】
複数の刺激部１１〜１４を使用することで、個々の刺激部１１〜１４を介しての刺激を時間的および空間的に調整しながら、皮膚のさまざまな受容領域を刺激することができる。皮膚組織に印加された刺激が神経伝達物質を介してさまざまな対象領域（例えば脊髄や脳内に位置する領域）に送られるように、刺激部１１〜１４を患者の皮膚の上に配置することができる。したがって、装置１００を使用することにより、脊髄もしくは脳またはその両方の中の複数の異なる対象領域を、同じ刺激期間の中で、場合によっては異種の刺激、もしくはタイミングをずらせた刺激、またはその両方によって、刺激することができる。
【００１２】
図２は、装置１００を使用して実行できる刺激方法を概略的に示している。図２では、刺激部１１〜１４を介して印加される刺激２０を、時間ｔに対して示してある。
【００１３】
図２に示した方法において、刺激部１１〜１４それぞれは、刺激部１１〜１４の各部が取り付けられている皮膚の受容領域に、周期的に刺激２０を印加する。刺激部１１〜１４それぞれによって生成される刺激２０が繰り返される周波数ｆｓｔｉｍ＝１／Ｔｓｔｉｍ（Ｔｓｔｉｍは継続期間）は、１〜６０Ｈｚの範囲内、特に、３０〜６０Ｈｚの範囲内、あるいは１〜３０Ｈｚの範囲内、１〜２０Ｈｚの範囲内、または５〜２０Ｈｚの範囲内であるが、より低い値またはより高い値を採用することもできる。個々の刺激２０の持続時間Ｄｓｔｉｍは、特に、刺激のタイプに依存することができる。同様に、図２に示した縦座標も、刺激２０のタイプに依存する。例えば、振動刺激または触覚刺激の場合、縦座標を時間ｔに対する刺激要素の変位ｌとすることができ、温度刺激の場合、縦座標を温度Ｔとすることができる。異なる刺激部１１〜１４を介して印加される刺激２０は、同じ刺激または異なる刺激とすることができる。
【００１４】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、個々の振動刺激２０のさまざまな実施形態を示す。時間ｔに対する刺激要素の変位ｌを示している。刺激要素は、図３Ａの時刻ｔ１において、休止位置から変位し、患者の皮膚に押し込まれる。皮膚の表面の位置は、破線２１によって示してある。刺激要素が皮膚に接触すると、３０〜３００Ｈｚの範囲内の周波数ｆｖｉｂ＝１／Ｔｖｉｂ（Ｔｖｉｂは振動刺激の継続期間）で周期的な振動刺激が印加される。刺激要素は、周波数ｆｖｉｂ＝３００Ｈｚにおいて約２Ｎの力をかけることができる。振動刺激２０の持続時間Ｄｓｔｉｍは、１０〜５００ｍｓの範囲内とすることができる。刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、特に、以下の範囲内である。
【数１】
【００１５】
この式において、Ｎは、刺激部の数である。例えば、Ｔｓｔｉｍ＝１秒、Ｎ＝４の場合、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは１０ｍｓ〜２５０ｍｓの範囲内となる。しかしながら、時間的に重なる刺激を使用することもできる。
【００１６】
時刻ｔ２において、刺激要素が再び休止位置に動き、休止位置では刺激要素は皮膚に接触していない。図３Ａに示したように、振動刺激２０は、矩形刺激または正弦波刺激とすることができるが、別の形状をとることもできる。図３Ａに示す、刺激要素を皮膚に押し込むための変位ｌ１は、０．５〜３ｍｍの範囲内とすることができる。振動時の刺激要素の変位ｌ２は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内とすることができる。
【００１７】
図３Ｂは、図３Ａに示した振動刺激２０のバリエーションを示している。図３Ｂに示した実施形態においては、刺激要素が患者の皮膚に常に接触している。刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間、上述した振動刺激２０が印加される。
【００１８】
図３Ｃは、振動刺激２０のさらなるバリエーションを示している。図３Ａの振動刺激２０とは異なり、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間に刺激要素は初期位置に戻り始め、時間の経過とともに振動によって皮膚が押し込まれる深さが減少していき、最終的に刺激要素は皮膚から完全に離れる。刺激要素の戻りは、例えば直線または非線形曲線２２（例：指数曲線）に沿うようにすることができ、これらの線上に刺激要素の振動ｆｖｉｂが重ね合わされる。図３Ｃに示した例においては、各パルスの立ち下がりが曲線２２に達している。隣接するパルスは、固定的なプリセット高さｌ２を有し、すなわち各パルスの立ち上がりの高さがｌ２である。
【００１９】
図３Ｄは、図３Ｃの振動刺激２０のバリエーションを示している。この場合、曲線２２は０の線（ｌ＝０）まで戻らず、０の線からの固定的なプリセットオフセットΔＬを有する。
【００２０】
図４は、触覚刺激２０の実施形態を示している。刺激要素は、時刻ｔ１に患者の皮膚に押し込まれ、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間そのままであり、時刻ｔ２に再び戻る。触覚刺激２０による刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、１０〜５００ｍｓの範囲内である。特に、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、上記の（１）式によって与えられる範囲内である。しかしながら、時間的に重なる刺激を使用することもできる。
【００２１】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、個々の温度刺激２０のさまざまな実施形態を示している。図５Ａおよび図５Ｂに示した実施形態においては、刺激要素が温度Ｔｔｅｍｐまで加熱または冷却される。図５Ｂに示したように、温度Ｔｔｅｍｐは、温度刺激２０を印加する直前に得られればよい。この場合、刺激要素は、刺激が中断している間は温度Ｔ０（例えば室温に一致する）を有する。これに代えて、刺激要素を一定の温度Ｔｔｅｍｐに維持してもよい。
【００２２】
図５Ａによる実施形態においては、時刻ｔ１において、加熱または冷却された刺激要素が患者の皮膚に当てられ、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍ全体にわたり、そのままにされる。図５Ｂによる実施形態においては、これとは異なり、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間、刺激要素は周波数ｆｔｈｅｒｍｏで周期的に皮膚に当てられた後、再び離れる。周波数ｆｔｈｅｒｍｏ＝１／Ｔｔｈｅｒｍｏは、１〜１０Ｈｚの範囲内とすることができる（Ｔｔｈｅｒｍｏは温度刺激の継続期間）。
【００２３】
図５Ｃに示した温度刺激２０は、図５Ｂの温度刺激２０に実質的に対応する。違いは、図５Ｃの温度刺激２０が無接触式に生成されることである。この場合、刺激温度Ｔｔｅｍｐは、電磁放射によって（例えば赤外線光によって）発生する。さらには、（例えば赤外線放射体のオン／オフを切り替えることによって）電磁放射は、周波数ｆｔｈｅｒｍｏ＝１／Ｔｔｈｅｒｍｏで周期的に変化する。
【００２４】
温度刺激の場合、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、１０〜５００ｍｓの範囲内である。特に、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、上記の（１）式によって与えられる範囲内である。また、時間的に重なる刺激も使用できる。温度Ｔｔｅｍｐは、２２〜４２℃とすることができる。温度Ｔ０は、一般には患者の体温である。周波数ｆｔｈｅｒｍｏは、１〜１０Ｈｚの範囲内とすることができるが、この範囲外とすることもできる。
【００２５】
個々の刺激２０が複数のタイプの刺激を含んでいることも考えられる。例えば、図３Ａに示した振動刺激２０は、刺激を印加する刺激要素が加熱または冷却される場合、同時に温度刺激とすることができる。さらに、図３Ａの振動刺激２０は、同時に触覚刺激でもある（皮膚に刺激要素が当たることによって触覚受容器が活性化される）。
【００２６】
装置１００は、特に、ニューロンの同期性が高まる病気を治療する目的に使用することができる。特に、装置１００を使用して、脳の病気、例えば、運動機能障害、パーキンソン病、本態性振戦、ジストニア、偏頭痛、緊張性頭痛、痙性、脳卒中および脳梗塞後の機能障害、神経因性疼痛、慢性疼痛、神経痛、切断術後の疼痛、振戦、および頭部外傷後のその他の機能障害を、治療することができる。また一方で、装置１００は、胃腸の病気（過敏性腸症候群など）も治療することができる。さらには、潰瘍性大腸炎、クローン病、気管支喘息、心臓虚血、および末梢動脈閉塞性疾患を、装置１００を使用して治療することができる。
【００２７】
前述した病気は、特定の回路内に結合されている神経集合体の生体伝達の障害によって発症することがある。この点において、ニューロン集団（neuronal population）は、病的なニューロン活動、場合によってはニューロン活動に関連付けられる異常な結合性（網構造）を、絶え間なく発生させる。この場合、多数のニューロンが同期して活動電位を形成する。すなわち、関与するニューロンが過度に同期して発火する。さらには、病的なニューロン集団が振動性のニューロン活動を示す。すなわちニューロンが律動的に発火する。神経疾患または精神疾患の場合、正常でない神経集合体の病的な律動的活動の平均周波数は、およそ１〜３０Ｈｚの範囲内であるが、この範囲外であることもある。しかしながら健康な人では、ニューロンの発火は質的に異なる（例えば相関性がない）。
【００２８】
刺激部１１〜１４によって印加される刺激は、皮膚またはその下層に位置する受容器が受け取り、神経系に送られる。受容器としては、例えば、メルケル細胞、ルフィニ小体、マイスナー小体、毛包受容器が挙げられ、これらは特に触覚刺激２０の受容器として機能する。振動刺激２０は、主として固有受容覚を対象とする。振動刺激２０は、患者の皮膚、筋肉、皮下組織、腱に位置する受容器が受け取ることができる。振動刺激に対する受容器の例として、振動の感覚および加速度を伝達するパチニ小体が挙げられる。温度刺激は、皮膚の温度受容器が受け取る。温度受容器は、温受容器（熱受容器、温センサ、熱センサとも称する）および冷センサ（冷受容器とも称する）である。冷センサは、人の皮膚の浅い位置に存在しており、熱受容器はこれよりいくらか深い。
【００２９】
刺激要素１１〜１４によって生成される刺激２０が対応する受容器によって受け取られ、神経伝達物質を介して、脳または脊髄内の病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団に伝えられると、刺激要素１１〜１４によって生成される刺激２０は、ニューロン集団内の刺激されたニューロンのニューロン活動の位相がリセットされるように設計されている。刺激されたニューロンの位相は、リセットされることで、現在の位相値とは無関係に特定の位相値（例えば０゜）に設定される。したがって、病的なニューロン集団のニューロン活動の位相が直接的な刺激によって制御される。
【００３０】
さらには、複数の刺激要素を使用することで、病的なニューロン集団を、複数の異なる位置において刺激することが可能である。すなわち、皮膚の異なる位置に印加された刺激２０が、脳または脊髄内の異なる位置に伝えられる。これによって、病的なニューロン集団のニューロン活動の位相を、複数の異なる刺激位置において異なるタイミングでリセットすることが可能となる。結果として、集団内のニューロンがリセット前は同期して活性化され、周波数および位相が同じであった、病的なニューロン集団が、複数のサブ集団に分割される。サブ集団の中では、ニューロンは依然として同期しており同じ病的な周波数で発火するが、各サブ集団において、ニューロン活動に関連する固有の位相が、刺激によって与えられる。
【００３１】
ニューロン間に病的な相互関係が存在することにより、刺激によって生じた少なくとも２つのサブ集団の状態は安定的ではなく、ニューロン集団全体としては、完全な脱同期状態（ニューロンは無相関に発火する）に急速に近づく。したがって、刺激２０を印加した直後には、望ましい状態（すなわち完全な脱同期）は得られないが、通常、病的な活動の２〜３周期以内、場合によっては１周期以内に、そのような状態になる。
【００３２】
上述したタイプの刺激の場合、最終的に望まれる脱同期が可能であるのは、ニューロン間の相互作用が病的に高いためである。この点において、病的な同期の原因である自己組織化プロセス（self-organization process）を利用している。集団全体が、位相の異なるサブ集団に分割された後、この自己組織化プロセスによって脱同期がもたらされる。ニューロン間の病的に高い相互作用が存在しなければ、効果的な脱同期は起こらない。
【００３３】
さらには、装置１００を使用した刺激によって、機能不全の神経回路網の結合性を再編成することができ、したがって、持続する治療効果をもたらすことができる。
【００３４】
図６は、装置１００を使用して、病的に活性化されるニューロン集団３０の複数のサブ集団を刺激する状況を概略的に示している。振動刺激２０、触覚刺激２０、温度刺激２０のうちの少なくとも１種類によって、刺激部１１〜１４を介して、皮膚１５の異なる位置において、それぞれの受容器が刺激される。刺激部１１，１２，１３，１４によって印加される刺激２０は、ニューロン集団３０の異なるサブ集団３１，３２，３３，３４に伝えられ（刺激部１１からの刺激がサブ集団３１に、刺激部１２からの刺激がサブ集団３２に、刺激部１３からの刺激がサブ集団３３に、刺激部１４からの刺激がサブ集団３４に伝えられる）、これらのサブ集団の位相がそれぞれの異なるタイミングでリセットされ、これによってニューロン集団３０全体の脱同期が達成される。
【００３５】
脳または脊髄の特定の領域を刺激することが可能であるのは、体の領域と、脳または脊髄の特定の領域との体部位の関連性（somatotopic association）による。刺激部１１〜１４は、例えば、患者の足、下肢、および大腿部に、あるいは、手、前腕、および上腕に、取り付けることができる。神経経路の体部位の関連性によって、それぞれの位置に印加される刺激により異なるニューロンが刺激される。脳の領域と皮膚の位置との体部位の関連性については、例えば、A.Benninghoffらの非特許文献１に記載されている。
【００３６】
病的に同期したニューロン集団３０のサブ集団３１〜３４の位相を異なるタイミングでリセットすることによってニューロン集団３０全体の脱同期を達成する方法は、さまざまな手順をとることができる。例えば、ニューロンの位相のリセットをもたらす刺激２０を、複数の異なる刺激部１１〜１４によって、皮膚のそれぞれの受容野にタイミングをずらせて出力することができる。さらには、例えば位相をずらして、あるいは異なる極性において、刺激を印加することができ、これらによっても、結果として複数の異なるサブ集団３１〜３４の位相が異なるタイミングでリセットされる。
【００３７】
図７は、上述した目的に適する刺激方法を概略的に示している。図７では、刺激部１１〜１４を介して印加される刺激２０を、上下に重ねて時間ｔに対して示してある。刺激２０としては、例えば図３Ａ〜図５Ｃに示した振動刺激、触覚刺激、および温度刺激を使用することができる。図７に示したダイアグラムは、周期的に繰り返される長さＴｓｔｉｍの第１の期間に分割されている。長さＴｓｔｉｍの第１の期間が繰り返される周波数ｆｓｔｉｍ＝１／Ｔｓｔｉｍは、１〜６０Ｈｚの範囲内、特に、３０〜６０Ｈｚの範囲内、あるいは１〜３０Ｈｚの範囲内、１〜２０Ｈｚの範囲内、または５〜２０Ｈｚの範囲内とすることができ、ただしこれらより低い値または高い値とすることもできる。
【００３８】
長さＴｓｔｉｍの第１の期間は、さらに、長さＴｓｔｉｍ／４の第２の期間に分割されている。Ｎ個の刺激部を介して刺激するとき、第１の期間を、長さＴｓｔｉｍ／ＮのＮ個の第２の期間に分割することができる。
【００３９】
実施形態によると、刺激部１１〜１４それぞれは、第１の期間内に最大で１つの刺激２０を生成する。異なる刺激部１１〜１４からの刺激２０は、連続する第２の期間内に生成されることができる。
【００４０】
図７に示した実施形態においては、刺激部１１〜１４それぞれは、周波数ｆｓｔｉｍにおいて正確に周期的に刺激２０を印加する。複数の異なる刺激部１１〜１４を介しての刺激２０の印加は、個々の刺激部１１〜１４の間の時間遅延がＴｓｔｉｍ／４であるように行われる。
【００４１】
刺激部がＮ個である場合、連続する２つの刺激２０の間の時間遅延は、例えば、周期１／ｆｓｔｉｍのＮ分の１、すなわち１／（Ｎ×ｆｓｔｉｍ）＝Ｔｓｔｉｍ／Ｎとすることができる。すなわち、特に、連続する２つの刺激２０の開始時刻の間に時間Ｔｓｔｉｍ／Ｎが経過する。
【００４２】
周波数ｆｓｔｉｍは、例えば、対象の神経回路網の病的な律動的活動の平均周波数のオーダーとすることができる。ニューロンの同期性が高まる病気の場合、この平均周波数は、一般に１〜３０Ｈｚの範囲内であるが、この範囲外となることもある。なお、この点において、正常でないニューロンが同期して発火する周波数は、通常では一定ではなく、ある程度変動することがあり、さらには、患者ごとに個人差が見られることに留意されたい。
【００４３】
図７に示した正確な周期的な刺激パターンを基本として、さまざまなバリエーションを導入することができる。例えば、同一の刺激部によって生成される連続する刺激２０の間の時間遅延Ｔｓｔｉｍは、必ずしもつねに同じ大きさでなくてもよく、Ｔｓｔｉｍを中心として±１０％、または±５％、または±３％の範囲内で変化させることができる。さらには、異なる刺激部によって生成される連続する２つの刺激２０の間の時間間隔も、Ｔｓｔｉｍ／Ｎを中心として±１０％、または±５％、または±３％の範囲内で変化させることができる。個々の刺激２０の間の時間間隔を、互いに異なる長さとして選択することができる。さらには、患者の治療中に遅延時間を変化させることもできる。生理学的刺激信号の伝達時間に基づいて遅延時間を調整することもできる。
【００４４】
さらには、刺激２０の印加中に中断を設けることができ、中断の間は刺激が発生しない。図８は、このような中断を一例として示している。中断の持続時間は、任意の長さとすることができ、特に、期間Ｔｓｔｉｍの整数倍とすることができる。さらには、任意の所望の回数だけ刺激した後に中断を配置することができる。例えば、長さＴｓｔｉｍのｎ個の連続する期間において刺激を実行した後、長さＴｓｔｉｍのｍ個の期間において、刺激の存在しない中断を配置することができる。この場合、ｎおよびｍは小さな整数（例えば、１〜１０の範囲内）である。このパターンを、そのまま継続する、あるいは周期的、または確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として修正することができる。
【００４５】
図７に示した正確な周期的な刺激パターンを変化させるためのさらなる可能な方法として、時間軸に沿った個々の刺激２０の並びを、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、変化させる。
【００４６】
さらには、図９に一例として示したように、刺激部１１〜１４が刺激２０を印加する順序を、期間Ｔｓｔｉｍ（またはそれ以外の時間間隔）を単位として変化させることができる。このランダム化は、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、行うことができる。
【００４７】
図９に示したランダム化を、図８に示した刺激の形態と組み合わせることができる。例えば、長さＴｓｔｉｍのｎ個の連続する刺激期間のそれぞれにおいてランダム化を繰り返すことができ、または、長さｍ×Ｔｓｔｉｍの中断それぞれの後にランダム化を行い、それに続くｎ個の刺激期間では、刺激部１１〜１４が一定の順序で刺激２０を印加する。
【００４８】
さらには、期間Ｔｓｔｉｍ（または別の時間間隔）を単位として、刺激部１１〜１４のうちの特定の数のみを使用して刺激することが可能であり、刺激を行う刺激部を、時間間隔ごとに変化させることができる。この変化も、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、行うことができる。
【００４９】
刺激の開始は、例えば遠隔操作によって患者が行うことが考えられる。この場合、患者は、例えば、外部の送信器によって所定の時間長（例：６０分）の間、刺激を有効にすることができる。または患者は、刺激の開始と終了をそれぞれ独立して操作することができる。
【００５０】
装置１００は、例えば、いわゆる開ループモードで動作させることができ、開ループモードでは、刺激部１１〜１４が皮膚組織に出力される所定の刺激２０を生成するように、制御部１０が刺激部１１〜１４を制御する。さらには、装置１００を発展させて図１０に示した装置２００とすることもできる。装置２００は、いわゆる閉ループシステムを表している。装置２００は測定部１６をさらに含んでおり、測定部１６は、患者において取得される１種類または複数の測定信号を生成し、この信号を制御部１０に転送する。制御部１０は、測定部１６によって取得された測定信号を使用して、刺激部１１〜１４を制御する。
【００５１】
測定部１６は、非侵襲的センサとすることができ、例えば、脳電図（ＥＥＧ）電極、脳磁図（ＭＥＧ）センサ、加速度計、筋電図（ＥＭＧ）電極、あるいは血圧や呼吸、皮膚の電気抵抗を求めるセンサとすることができる。さらには、測定部１６を、１つまたは複数のセンサの形で患者の体に埋め込むことができる。例えば、脳深部の電極、硬膜下または硬膜外の脳電極、皮下ＥＥＧ電極、硬膜下または硬膜外の脊髄電極は、侵襲的センサとして機能することができる。さらには、末梢神経に取り付けられる電極をセンサとして使用することもできる。特に、刺激する対象領域または関連する領域におけるニューロン活動（すなわち例えば図６に概略的に示したニューロン集団３０のニューロン活動）を、測定部１６によって測定することができる。
【００５２】
制御部１０と測定部１６との協働に関して、さまざまな実施形態が考えられる。例えば、制御部１０は、必要時に刺激を有効にすることができる。この目的のため、制御部１０は、１種類または複数の病的な状態の存在もしくは特性またはその両方を、測定部１６によって取得される測定信号を使用して検出する。例えば、ニューロン活動の振幅または活動量が測定され、所定のしきい値と比較されることができる。所定のしきい値を超えた時点でただちに刺激が開始されるように、制御部１０を設計することができる。測定部１６によって取得された測定信号を使用して刺激のタイミングを制御することに代えて、またはこれに加えて、制御部１０は、病的な状態の特性を用いて、刺激の強さを設定することができる。例えば、１つまたは複数のしきい値を予め決定し、測定された信号の振幅または信号量が特定のしきい値を超えた時点で、制御部１０は、刺激２０の特定の強さ（例えば、振動刺激の場合には特定の周波数ｆｖｉｂまたは押し込み深さｌ２）を設定する。
【００５３】
さらには、測定部１６によって取得される測定信号は、刺激２０としてそのまま、またはオプションとして使用され、１つまたは複数の処理ステップの後、制御部１０によって刺激部１１〜１４のうちの１つまたは複数に送られる。例えば、測定信号は、増幅され、処理され、オプションとして、時間遅延と、線形／非線形のオフセットステップと、合成ステップとによる数学的オフセット処理を行った後（例えば測定信号を混合した後）、刺激部１１〜１４の少なくとも１つに送られる。この点において、オフセットモードは、病的なニューロン活動が打ち消され、病的なニューロン活動の減少につれて刺激信号も同様に消失する、または強さが少なくとも相当に減少するように、選択される。（送られる）測定信号は、例えば図７による個々の刺激部１１〜１４を介しての刺激プロセス（Ｔｓｔｉｍ／４の時間遅延を伴う）に同様に適用することができる。
【００５４】
このタイプの刺激、すなわち、患者において取得された測定信号が、ニューロン集団の脱同期を目的として患者の体にフィードバックされる場合、一般的には、１つの刺激部のみを使用して刺激が生成される。しかしながら、より多くの任意の望ましい数の刺激部を設けることもできる。
【００５５】
測定信号は、刺激２０を生成するために例えば増幅され、オプションとして、時間遅延と、線形／非線形のオフセット処理ステップによる数学的オフセット処理の後（例：測定信号を混合した後）に使用することで刺激部を電気的に制御することができる。刺激部は、測定信号を、振動刺激、触覚刺激、または温度刺激に変換する。この点において、オフセットモードは、病的なニューロン活動が打ち消され、ニューロン活動の減少につれて、印加される刺激も同様に消失するように、または強さが少なくとも相当に減少するように、選択される。
【００５６】
以下では、測定部１６によって得られる測定信号を刺激部の制御に使用する前に処理するための線形処理ステップおよび非線形処理ステップについて説明する。測定信号を非線形処理する場合、刺激されるサブ集団におけるニューロン活動の位相がリセットされるのではなく、同期の飽和プロセスに影響を与えることによって、病的な活動を有するニューロン集団における同期が抑制される。
【００５７】
測定部１６によって得られる測定信号を線形処理する場合、測定信号に対して、例えば、フィルタリング、増幅、時間遅延の導入、のうちの１つまたは複数を行うことができ、その後、このように処理した信号が刺激部に送信され、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類に変換される。一例として、測定信号はＥＥＧ電極によって取得され、対象領域における病的な活動を表すものと想定する。したがって、測定信号は、１〜３０Ｈｚの範囲内の周波数を有する正弦波振動である。一例として、測定信号２６は５Ｈｚの周波数を有するものと想定する。５Ｈｚ程度の通過帯域を有する帯域通過フィルタによって測定信号２６がフィルタリングされ、刺激部を制御するのに適したレベルとなるように、増幅器によって増幅される。次いで、このようにして得られる増幅された正弦波振動は、刺激部を制御するために使用される。刺激部が振動刺激または触覚刺激を印加する場合、刺激要素は周波数５Ｈｚの正弦波運動を行う。
【００５８】
Ｎ個の刺激部を使用して刺激する場合、測定信号を対応する刺激部に送る前に、図７に示したように、測定信号に対して時間遅延Ｔｓｔｉｍ／Ｎを導入することができる。
【００５９】
以下では、測定部１６によって得られる測定信号を、刺激として使用する前に非線形処理する方法について、例を通じて説明する。線形処理の場合とまったく同様に、この場合も、測定信号に対して、フィルタリング、増幅、時間遅延の導入、のうちの１つまたは複数を行うことができる。
【００６０】
処理前の刺激Ｓ（ｔ）の等式は、以下である。
【数２】
【００６１】
等式（２）において、Ｋは、適切に選択される増幅係数であり、Ｚ−（ｔ）は、測定信号の平均状態変数である。Ｚ−（ｔ）は複素変数であり、次のように表すことができる。
【数３】
【００６２】
この式において、Ｘ（ｔ）は、例えば神経系の測定信号とすることができ、ｉは虚数単位である。観察される周波数は１０Ｈｚ＝１／１００ｍｓ＝１／Ｔαのオーダーであるため、虚部Ｙ（ｔ）は、Ｘ（ｔ−τα）によって近似することができる。例えばτα＝Ｔα／４である。結果として、以下の式となる。
【数４】
【００６３】
等式（４）は、次のように書き直すことができる。
【数５】
【００６４】
等式（５）の実部を、刺激として使用する。
【数６】
【００６５】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、例えば図３Ａ〜図４に示した振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部を実施するためのさまざまな可能な形態を概略的に示している。刺激部は、例えば棒状の刺激要素４０を含んでおり、棒の一端によって患者の皮膚１５が刺激される。刺激要素４０は、電気機械変換器４１（アクターまたはアクチュエータ）によって駆動され、この電気機械変換器４１は、電気エネルギを刺激要素４０の運動に変換する。電気機械変換器４１としては、ＤＣモータ、ボイスコイル、圧電変換器、あるいは電気活性高分子（ＥＡＰ）（電圧の印加時に形が変化する）を備えた変換器が適している。
【００６６】
電気機械変換器４１は、刺激要素４０が皮膚の表面に対して垂直に（図１１Ａを参照）、または平行に（図１１Ｂを参照）変位するように設計することができる。または、刺激要素４０の動きは、任意の別の望ましい経路をとることもできる。この例として、図１１Ｃは、刺激要素４０の振り子の変位を示している。
【００６７】
皮膚の表面に接触して刺激を生成する刺激要素４０の端部は、例えば、半球の形状を有する（図１２Ａを参照）、または凹凸状の（nub-like）表面を有する（図１２Ｂを参照）、または別の好適な形状を有することができる。
【００６８】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を印加する刺激要素の実施形態を、透視図として（図１３Ａを参照）、下からの平面図として（図１３Ｂを参照）、および断面図として（図１３Ｃを参照）、示している。この刺激要素は、電気機械変換器として圧電アクチュエータ４１を含んでいる。圧電アクチュエータ４１の変位は、意図する目的において十分ではないため、圧電アクチュエータ４１の変位を増幅するメカニズムを設けることができる。ここでは、一例として、圧電アクチュエータ４１の動きを増幅するレバーアーム４２を示してある。この場合、レバーアームは、細長い可撓性ばね４２であり、一方の端部が刺激要素のハウジング４３に固定されており、他方の端部に刺激要素４０が取り付けられている。圧電アクチュエータ４１が可撓性ばね４２の上面を押すと、圧電アクチュエータ４１の変位に対応して、可撓性ばね４２の下面に取り付けられている刺激要素４０が動き（その振幅は幾何学的な配置構造によって増幅される）、患者の皮膚に振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を印加する。皮膚に接触する刺激要素４０の下面は、別の幾何学形状および寸法を有することができる。例えば、刺激要素４０の下面を、平たい形状、丸みを帯びた形状、または不規則な形状とすることができる。
【００６９】
さらには、圧電アクチュエータ４１および増幅メカニズムを収容している、刺激要素のハウジング４３の中に、電子機器および接続端子のための空間４４を設けることができる。さらには、ハウジング４３の下面に調節リング４５が取り付けられており、この調節リング４５は、ハウジング４３にねじ込まれており、刺激要素が休止位置にあるとき刺激要素４０が刺激部の下面から突き出す高さを調整できるようにしている。動作時、刺激部の下面を患者の皮膚に密着させ、例えば適切なカフ（cuff）によって患者の体に固定する。カフに加えて、またはカフに代えて、刺激部を片面または両面の医療用粘着テープによって患者の皮膚に固定することができる。ハウジング４３は、電圧などの危険から患者を保護する。
【００７０】
図１４Ａ〜図１４Ｂは、例えば図５Ａ〜図５Ｃに示した温度刺激を生成するように設計されたさまざまな刺激部を概略的に示している。図１４Ａに示した刺激部は、無接触式に機能し、赤外線ＬＥＤ５０の光によって皮膚を加熱する。
【００７１】
図１４Ｂおよび図１４Ｃは、患者の皮膚に接触することで温度刺激を印加する刺激部を示している。図１４Ｂに示した刺激部は、図１１Ａの刺激部と実質的に同じ構成要素として、電気機械変換器４１および棒状の刺激要素４０を含んでいる。図１４Ｂの刺激部は、これらに加えて、刺激要素を加熱または冷却する加熱要素（例えば加熱ループの形）または冷却要素またはその両方を有する。温度刺激は、刺激要素４０の運動、すなわち刺激要素４０が皮膚に接触して再び離れる動作を繰り返すことによって、発生する。刺激要素４０の温度は、刺激の全期間にわたり一定とすることができる。
【００７２】
これに代えて、図１４Ｃに示したように、加熱可能または冷却可能な刺激要素４０を、刺激の全期間にわたり患者の皮膚１５に接触させることができる。この場合、刺激要素４０の温度を時間に対して変化させることによって温度刺激が生成される。この実施形態においては、電気機械変換器は必ずしも要求されない。
【００７３】
図１５Ａ〜図１５Ｃは、温度刺激を印加する刺激要素の実施形態を、透視図として（図１５Ａを参照）、下からの平面図として（図１５Ｂを参照）、および断面図として（図１５Ｃを参照）、示している。この刺激部は、棒状の刺激要素４０を含んでおり、刺激要素４０の下端部は加熱可能もしくは冷却可能またはその両方である。刺激要素４０は、その上端部においてカムディスク５１によって駆動される。刺激時、ＤＣモータ５２によってカムディスク５１が回転する。カムディスク５１の下面に取り付けられているカム５３によって、刺激要素４０が下方に変位する。次いで、刺激要素４０は、復元ばね５４によって開始位置に戻る。このメカニズムによって、カムディスク５１の回転運動が刺激要素４０の直線運動に変換される。上述したように、刺激要素４０は、特定の時間の間、患者の皮膚に接触している、またはカムディスク５１の回転によって皮膚に接触して再び離れる動作を周期的に繰り返す。
【００７４】
刺激部の構成要素は、ハウジング５５の中に収容することができる。ハウジング５５の中には、電子回路および接続端子のための空間５６を設けることができる。さらには、ハウジング５５の下面に調節リング５７を取り付けることができ、この調節リング５７は、ハウジング５５にねじ込まれており、刺激要素が休止位置にあるとき刺激要素４０が刺激部の下面から突き出す高さを調整できるようにしている（調節リングによって、刺激要素４０が休止位置にあるとき調節リングの下面より上に完全に隠れるようにすることもできる）。動作時、刺激部の下面が患者の皮膚に密着し、例えば適切なカフによって患者の体に固定される。カフに加えて、またはカフに代えて、刺激部を片面または両面の医療用粘着テープによって患者の皮膚に固定することができる。ハウジング５５は、電圧などの危険から患者を保護する。
【００７５】
本出願において記載されている刺激部は、患者に単体として固定することもでき、または、いくつかの刺激部を１つのモジュールに統合することもできる。例えば、モジュールは、複数の刺激部が固定されたカフを含んでいることができる。このカフを、患者の腕または脚に固定することができる。図１６は、それぞれが４つの刺激部を含んでいるモジュールを合計Ｎ個使用して実行することのできる刺激方法を示している。図１６の左端に示した刺激方法において、刺激期間Ｔｓｔｉｍの開始時に、すべての刺激部が、振動刺激２０、触覚刺激２０、または温度刺激２０を印加する。図１６の中央に示した刺激方法においては、モジュールの４つの異なる刺激部の刺激２０が、それぞれＴｓｔｉｍ／４ずれている。この場合、長さＴｓｔｉｍ／４の時間長それぞれにおいて、各モジュールの１つの刺激部が刺激２０を印加する。図１６の右端に示した刺激方法においては、モジュールの４つの刺激部が刺激２０を同時に生成するが、モジュールごとに刺激２０が互いにずれている。
【００７６】
図１６に示した刺激方法すべてにおいて、刺激中に任意の望ましい中断を入れることもできる。刺激の中断の長さは、一般には、１つまたは複数の刺激期間Ｔｓｔｉｍである。図１７は、一例としてこの状況を示している。図１７に示した刺激方法においては、２つの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍにおいて刺激が行われ、次いで、１つの刺激期間Ｔｓｔｉｍの間、刺激が中断される。このパターンが周期的に繰り返される。
【００７７】
さらには、図１６および図１７に示した刺激方法において、個々の刺激部が刺激を生成する順序のランダム化を加えることができ、特に、以下のランダム化が考えられる。
【００７８】
１．刺激期間Ｔｓｔｉｍを単位とし、すべてのモジュールにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、各刺激期間Ｔｓｔｉｍの開始時において、刺激部が刺激を生成する順序が固定されており（例：刺激＃４、刺激＃２、刺激＃３、刺激＃１の順）、この順序がすべてのモジュールに適用される。
【００７９】
２．いくつかの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍのブロックを単位とし、すべてのモジュールにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、図１７に示したいくつかの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍのブロックの開始時（または刺激の中断の後）において、刺激部が刺激を生成する順序が固定されており（例：刺激＃４、刺激＃２、刺激＃３、刺激＃１の順）、次の中断までの刺激期間のブロックにおいて、すべてのモジュールにこの順序が適用される。
【００８０】
３．全モジュールにわたり同一パターンで変化させるのではなく、全モジュールのうちの一部のモジュールのみにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、上の項目１または項目２によるランダム化が、特定のモジュール（例：モジュール＃２）においてのみ行われ、残りのモジュールは図１６に示したような挙動をとる。
【００８１】
４．全モジュールにわたり同一パターンで変化させるのではなく、全モジュールのうちの一部のモジュールのみにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、上の項目１または項目２によるランダム化が、２つ以上のモジュール（例：モジュール＃２およびモジュール＃４）において行われ、残りのモジュールは図１６に示したような挙動をとる。
【００８２】
５．異なるモジュールにおいて互いに無関係に行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、刺激部が刺激を生成する順序は、モジュールごとに、刺激期間Ｔｓｔｉｍを単位として、または２つの中断の間のいくつかの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍのブロックを単位として、他のモジュールには無関係に固定されている。
【００８３】
図１８は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００のブロック図を概略的に示している。装置３００は、それぞれがｎ個の刺激部を有するｎ個のモジュールと、ｎ個のセンサとを含んでいる。モジュールおよびセンサは、接続線または無線を介して（例えばＷＰＡＮ（無線パーソナルエリアネットワーク）を介して）、接続モジュール６０に接続されており、この接続モジュール６０は、コンピュータ６１（例えばノートブック）および外部装置６２に接続される。すべてのモジュールおよびセンサを必ずしも同時に使用する必要はなく、刺激の種類に応じて、一部のみを使用することもできる。モジュールもしくはセンサまたはその両方には、電池または充電式電池によって電力を供給することができ、したがってモジュールもしくはセンサは中央の電源から独立している。使用者（例えば医師）は、コンピュータ６１に格納されている適切なソフトウェアによって、刺激方法を選択し、その刺激方法のパラメータを設定することができる。
【００８４】
モジュールに組み込まれている刺激部の制御は、コンピュータ６１を介して行うことができる。あるいはこれに代えて、各モジュールに制御部１０を組み込んで（図１９Ａを参照）、制御部１０はそれぞれのモジュールの刺激部の制御を担当する。これによって、モジュールの独立した動作が可能になる。さらには、刺激部ごとに個別の制御部１０を設けることができる（図１９Ｂを参照）。これによって、刺激部の動作のバリエーションが最大になるが、モジュールの重量および寸法が増大する。さらなる代替形態として、中央の制御部１０を接続モジュール６０内に配置することができる。この場合の利点として、モジュールの重量およびサイズが小さく、製造コストが安価である。しかしながら、この実施形態においては、接続モジュール６０から独立してモジュールを動作させることができない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置および方法に関する。
【０００２】
本発明は、特に、ニューロンの同期性が高まる病気を治療する刺激装置および刺激方法に関する。本発明を使用することによって、特に、脳の病気、例えば、運動機能障害、パーキンソン病、本態性振戦、ジストニア、偏頭痛、緊張性頭痛、痙性、脳卒中および脳梗塞後の機能障害、神経因性疼痛、慢性疼痛、神経痛、切断術後の疼痛、振戦、および頭部外傷後のその他の機能障害を、治療することができる。また一方で、胃腸の病気（例えば過敏性腸症候群）も治療することができる。この点において、有痛性痙攣および不十分な腸運動に対する効果は未確認である。潰瘍性大腸炎およびクローン病の場合、本発明による装置を使用した治療によって、抗痙攣性および疼痛緩和の効果をもたらすことができる。さらには、本発明による装置を使用することで、気管支喘息、心臓虚血、および末梢動脈閉塞性疾患を治療することができる。
【背景技術】
【０００３】
前述の病気を治すための唯一の治療法（存在する場合）は、薬理療法または定位療法（stereotactic therapy）である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Lehrbuch der Anatomie des Menschen. Dargestellt unter Bevorzugung funktioneller Zusammenhange. 3. Bd. Nervensystem, Haut und Sinnesorgane”, [Textbook of Human Anatomy. Presented With Emphasis on Functional Relationships. 3rd Vol., Nervous System, Skin and Sensory Organs”], Urban und Schwarzenberg, Munich1964
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薬理療法の効果は、一般には時間的な制限がある。定位療法では、例えば脳ペースメーカーを埋め込むときの動脈出血の危険性のような関連する危険性が伴う。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような背景に対して、請求項１による装置、請求項１２による、請求項に請求された装置の使用、請求項１３および請求項１５によるさらなる装置、請求項１７による方法が、記載されている。本発明のさらなる有利な発展形態および実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
以下では、本発明について、実施形態に基づき、図面を参照しながら例示的に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置１００の概略図
【図２】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図３Ａ】振動刺激の概略図
【図３Ｂ】振動刺激の概略図
【図３Ｃ】振動刺激の概略図
【図３Ｄ】振動刺激の概略図
【図４】触覚刺激の概略図
【図５Ａ】温度刺激の概略図
【図５Ｂ】温度刺激の概略図
【図５Ｃ】温度刺激の概略図
【図６】意図された使用時における装置１００の概略図
【図７】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図８】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図９】装置１００を使用して実行される刺激方法の概略図
【図１０】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置２００の概略図
【図１１Ａ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１１Ｂ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１１Ｃ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１２Ａ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１２Ｂ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１３Ａ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１３Ｂ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１３Ｃ】振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部の概略図
【図１４Ａ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１４Ｂ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１４Ｃ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１５Ａ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１５Ｂ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１５Ｃ】温度刺激を生成する刺激部の概略図
【図１６】刺激方法の概略図
【図１７】刺激方法の概略図
【図１８】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【図１９Ａ】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【図１９Ｂ】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【図１９Ｃ】さらなる実施形態による、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００の概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を使用して患者を非侵襲的に治療する装置１００を概略的に示している。図１に示した実施形態における装置１００は、第１の刺激を生成する第１の刺激部１１と、第２の刺激を生成する第２の刺激部１２と、第３の刺激を生成する第３の刺激部１３と、第４の刺激を生成する第４の刺激部１４と、を備えている。図１に示した実施形態は、単なる例示であることを理解されたい。この実施形態に代えて、装置１００は、任意の望ましい数Ｎ（Ｎ＝２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，．．．）の刺激部を含んでいてもよい。さらに、装置１００は制御部１０を有し、この制御部１０は、適切な接続線を介して、または無線を介して刺激部１１〜１４に接続されており、刺激の生成を制御する。刺激部１１〜１４のうちの１つまたは複数、あるいはすべての刺激部１１〜１４に、制御部１０を組み込むこともできる。
【００１０】
刺激部１１〜１４それぞれは、振動刺激、触覚刺激、および温度刺激からなる群のうちの１つまたは複数の刺激を生成することができる。刺激部１１〜１４は、患者の皮膚の上に配置できるように設計されている。刺激部１１〜１４は、病気に応じて、あるいは患部に応じて、患者の皮膚の上に適切な配置構成で（例えば患者の腕、脚、手、足のうちの１つまたは複数に）固定される。症状に応じて、振動刺激、触覚刺激、および温度刺激のそれぞれは、個別に、または組み合わせて、皮膚に印加される。
【００１１】
複数の刺激部１１〜１４を使用することで、個々の刺激部１１〜１４を介しての刺激を時間的および空間的に調整しながら、皮膚のさまざまな受容領域を刺激することができる。皮膚組織に印加された刺激が神経伝達物質を介してさまざまな対象領域（例えば脊髄や脳内に位置する領域）に送られるように、刺激部１１〜１４を患者の皮膚の上に配置することができる。したがって、装置１００を使用することにより、脊髄もしくは脳またはその両方の中の複数の異なる対象領域を、同じ刺激期間の中で、場合によっては異種の刺激、もしくはタイミングをずらせた刺激、またはその両方によって、刺激することができる。
【００１２】
図２は、装置１００を使用して実行できる刺激方法を概略的に示している。図２では、刺激部１１〜１４を介して印加される刺激２０を、時間ｔに対して示してある。
【００１３】
図２に示した方法において、刺激部１１〜１４それぞれは、刺激部１１〜１４の各部が取り付けられている皮膚の受容領域に、周期的に刺激２０を印加する。刺激部１１〜１４それぞれによって生成される刺激２０が繰り返される周波数ｆｓｔｉｍ＝１／Ｔｓｔｉｍ（Ｔｓｔｉｍは継続期間）は、１〜６０Ｈｚの範囲内、特に、３０〜６０Ｈｚの範囲内、あるいは１〜３０Ｈｚの範囲内、１〜２０Ｈｚの範囲内、または５〜２０Ｈｚの範囲内であるが、より低い値またはより高い値を採用することもできる。個々の刺激２０の持続時間Ｄｓｔｉｍは、特に、刺激のタイプに依存することができる。同様に、図２に示した縦座標も、刺激２０のタイプに依存する。例えば、振動刺激または触覚刺激の場合、縦座標を時間ｔに対する刺激要素の変位ｌとすることができ、温度刺激の場合、縦座標を温度Ｔとすることができる。異なる刺激部１１〜１４を介して印加される刺激２０は、同じ刺激または異なる刺激とすることができる。
【００１４】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、個々の振動刺激２０のさまざまな実施形態を示す。時間ｔに対する刺激要素の変位ｌを示している。刺激要素は、図３Ａの時刻ｔ１において、休止位置から変位し、患者の皮膚に押し込まれる。皮膚の表面の位置は、破線２１によって示してある。刺激要素が皮膚に接触すると、３０〜３００Ｈｚの範囲内の周波数ｆｖｉｂ＝１／Ｔｖｉｂ（Ｔｖｉｂは振動刺激の継続期間）で周期的な振動刺激が印加される。刺激要素は、周波数ｆｖｉｂ＝３００Ｈｚにおいて約２Ｎの力をかけることができる。振動刺激２０の持続時間Ｄｓｔｉｍは、１０〜５００ｍｓの範囲内とすることができる。刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、特に、以下の範囲内である。
【数１】
【００１５】
この式において、Ｎは、刺激部の数である。例えば、Ｔｓｔｉｍ＝１秒、Ｎ＝４の場合、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは１０ｍｓ〜２５０ｍｓの範囲内となる。しかしながら、時間的に重なる刺激を使用することもできる。
【００１６】
時刻ｔ２において、刺激要素が再び休止位置に動き、休止位置では刺激要素は皮膚に接触していない。図３Ａに示したように、振動刺激２０は、矩形刺激または正弦波刺激とすることができるが、別の形状をとることもできる。図３Ａに示す、刺激要素を皮膚に押し込むための変位ｌ１は、０．５〜３ｍｍの範囲内とすることができる。振動時の刺激要素の変位ｌ２は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内とすることができる。
【００１７】
図３Ｂは、図３Ａに示した振動刺激２０のバリエーションを示している。図３Ｂに示した実施形態においては、刺激要素が患者の皮膚に常に接触している。刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間、上述した振動刺激２０が印加される。
【００１８】
図３Ｃは、振動刺激２０のさらなるバリエーションを示している。図３Ａの振動刺激２０とは異なり、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間に刺激要素は初期位置に戻り始め、時間の経過とともに振動によって皮膚が押し込まれる深さが減少していき、最終的に刺激要素は皮膚から完全に離れる。刺激要素の戻りは、例えば直線または非線形曲線２２（例：指数曲線）に沿うようにすることができ、これらの線上に刺激要素の振動ｆｖｉｂが重ね合わされる。図３Ｃに示した例においては、各パルスの立ち下がりが曲線２２に達している。隣接するパルスは、固定的なプリセット高さｌ２を有し、すなわち各パルスの立ち上がりの高さがｌ２である。
【００１９】
図３Ｄは、図３Ｃの振動刺激２０のバリエーションを示している。この場合、曲線２２は０の線（ｌ＝０）まで戻らず、０の線からの固定的なプリセットオフセットΔＬを有する。
【００２０】
図４は、触覚刺激２０の実施形態を示している。刺激要素は、時刻ｔ１に患者の皮膚に押し込まれ、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間そのままであり、時刻ｔ２に再び戻る。触覚刺激２０による刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、１０〜５００ｍｓの範囲内である。特に、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、上記の（１）式によって与えられる範囲内である。しかしながら、時間的に重なる刺激を使用することもできる。
【００２１】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、個々の温度刺激２０のさまざまな実施形態を示している。図５Ａおよび図５Ｂに示した実施形態においては、刺激要素が温度Ｔｔｅｍｐまで加熱または冷却される。図５Ｂに示したように、温度Ｔｔｅｍｐは、温度刺激２０を印加する直前に得られればよい。この場合、刺激要素は、刺激が中断している間は温度Ｔ０（例えば室温に一致する）を有する。これに代えて、刺激要素を一定の温度Ｔｔｅｍｐに維持してもよい。
【００２２】
図５Ａによる実施形態においては、時刻ｔ１において、加熱または冷却された刺激要素が患者の皮膚に当てられ、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍ全体にわたり、そのままにされる。図５Ｂによる実施形態においては、これとは異なり、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍの間、刺激要素は周波数ｆｔｈｅｒｍｏで周期的に皮膚に当てられた後、再び離れる。周波数ｆｔｈｅｒｍｏ＝１／Ｔｔｈｅｒｍｏは、１〜１０Ｈｚの範囲内とすることができる（Ｔｔｈｅｒｍｏは温度刺激の継続期間）。
【００２３】
図５Ｃに示した温度刺激２０は、図５Ｂの温度刺激２０に実質的に対応する。違いは、図５Ｃの温度刺激２０が無接触式に生成されることである。この場合、刺激温度Ｔｔｅｍｐは、電磁放射によって（例えば赤外線光によって）発生する。さらには、（例えば赤外線放射体のオン／オフを切り替えることによって）電磁放射は、周波数ｆｔｈｅｒｍｏ＝１／Ｔｔｈｅｒｍｏで周期的に変化する。
【００２４】
温度刺激の場合、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、１０〜５００ｍｓの範囲内である。特に、刺激の持続時間Ｄｓｔｉｍは、上記の（１）式によって与えられる範囲内である。また、時間的に重なる刺激も使用できる。温度Ｔｔｅｍｐは、２２〜４２℃とすることができる。温度Ｔ０は、一般には患者の体温である。周波数ｆｔｈｅｒｍｏは、１〜１０Ｈｚの範囲内とすることができるが、この範囲外とすることもできる。
【００２５】
個々の刺激２０が複数のタイプの刺激を含んでいることも考えられる。例えば、図３Ａに示した振動刺激２０は、刺激を印加する刺激要素が加熱または冷却される場合、同時に温度刺激とすることができる。さらに、図３Ａの振動刺激２０は、同時に触覚刺激でもある（皮膚に刺激要素が当たることによって触覚受容器が活性化される）。
【００２６】
装置１００は、特に、ニューロンの同期性が高まる病気を治療する目的に使用することができる。特に、装置１００を使用して、脳の病気、例えば、運動機能障害、パーキンソン病、本態性振戦、ジストニア、偏頭痛、緊張性頭痛、痙性、脳卒中および脳梗塞後の機能障害、神経因性疼痛、慢性疼痛、神経痛、切断術後の疼痛、振戦、および頭部外傷後のその他の機能障害を、治療することができる。また一方で、装置１００は、胃腸の病気（過敏性腸症候群など）も治療することができる。さらには、潰瘍性大腸炎、クローン病、気管支喘息、心臓虚血、および末梢動脈閉塞性疾患を、装置１００を使用して治療することができる。
【００２７】
前述した病気は、特定の回路内に結合されている神経集合体の生体伝達の障害によって発症することがある。この点において、ニューロン集団（neuronal population）は、病的なニューロン活動、場合によってはニューロン活動に関連付けられる異常な結合性（網構造）を、絶え間なく発生させる。この場合、多数のニューロンが同期して活動電位を形成する。すなわち、関与するニューロンが過度に同期して発火する。さらには、病的なニューロン集団が振動性のニューロン活動を示す。すなわちニューロンが律動的に発火する。神経疾患または精神疾患の場合、正常でない神経集合体の病的な律動的活動の平均周波数は、およそ１〜３０Ｈｚの範囲内であるが、この範囲外であることもある。しかしながら健康な人では、ニューロンの発火は質的に異なる（例えば相関性がない）。
【００２８】
刺激部１１〜１４によって印加される刺激は、皮膚またはその下層に位置する受容器が受け取り、神経系に送られる。受容器としては、例えば、メルケル細胞、ルフィニ小体、マイスナー小体、毛包受容器が挙げられ、これらは特に触覚刺激２０の受容器として機能する。振動刺激２０は、主として固有受容覚を対象とする。振動刺激２０は、患者の皮膚、筋肉、皮下組織、腱に位置する受容器が受け取ることができる。振動刺激に対する受容器の例として、振動の感覚および加速度を伝達するパチニ小体が挙げられる。温度刺激は、皮膚の温度受容器が受け取る。温度受容器は、温受容器（熱受容器、温センサ、熱センサとも称する）および冷センサ（冷受容器とも称する）である。冷センサは、人の皮膚の浅い位置に存在しており、熱受容器はこれよりいくらか深い。
【００２９】
刺激要素１１〜１４によって生成される刺激２０が対応する受容器によって受け取られ、神経伝達物質を介して、脳または脊髄内の病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団に伝えられると、刺激要素１１〜１４によって生成される刺激２０は、ニューロン集団内の刺激されたニューロンのニューロン活動の位相がリセットされるように設計されている。刺激されたニューロンの位相は、リセットされることで、現在の位相値とは無関係に特定の位相値（例えば０゜）に設定される。したがって、病的なニューロン集団のニューロン活動の位相が直接的な刺激によって制御される。
【００３０】
さらには、複数の刺激要素を使用することで、病的なニューロン集団を、複数の異なる位置において刺激することが可能である。すなわち、皮膚の異なる位置に印加された刺激２０が、脳または脊髄内の異なる位置に伝えられる。これによって、病的なニューロン集団のニューロン活動の位相を、複数の異なる刺激位置において異なるタイミングでリセットすることが可能となる。結果として、集団内のニューロンがリセット前は同期して活性化され、周波数および位相が同じであった、病的なニューロン集団が、複数のサブ集団に分割される。サブ集団の中では、ニューロンは依然として同期しており同じ病的な周波数で発火するが、各サブ集団において、ニューロン活動に関連する固有の位相が、刺激によって与えられる。
【００３１】
ニューロン間に病的な相互関係が存在することにより、刺激によって生じた少なくとも２つのサブ集団の状態は安定的ではなく、ニューロン集団全体としては、完全な脱同期状態（ニューロンは無相関に発火する）に急速に近づく。したがって、刺激２０を印加した直後には、望ましい状態（すなわち完全な脱同期）は得られないが、通常、病的な活動の２〜３周期以内、場合によっては１周期以内に、そのような状態になる。
【００３２】
上述したタイプの刺激の場合、最終的に望まれる脱同期が可能であるのは、ニューロン間の相互作用が病的に高いためである。この点において、病的な同期の原因である自己組織化プロセス（self-organization process）を利用している。集団全体が、位相の異なるサブ集団に分割された後、この自己組織化プロセスによって脱同期がもたらされる。ニューロン間の病的に高い相互作用が存在しなければ、効果的な脱同期は起こらない。
【００３３】
さらには、装置１００を使用した刺激によって、機能不全の神経回路網の結合性を再編成することができ、したがって、持続する治療効果をもたらすことができる。
【００３４】
図６は、装置１００を使用して、病的に活性化されるニューロン集団３０の複数のサブ集団を刺激する状況を概略的に示している。振動刺激２０、触覚刺激２０、温度刺激２０のうちの少なくとも１種類によって、刺激部１１〜１４を介して、皮膚１５の異なる位置において、それぞれの受容器が刺激される。刺激部１１，１２，１３，１４によって印加される刺激２０は、ニューロン集団３０の異なるサブ集団３１，３２，３３，３４に伝えられ（刺激部１１からの刺激がサブ集団３１に、刺激部１２からの刺激がサブ集団３２に、刺激部１３からの刺激がサブ集団３３に、刺激部１４からの刺激がサブ集団３４に伝えられる）、これらのサブ集団の位相がそれぞれの異なるタイミングでリセットされ、これによってニューロン集団３０全体の脱同期が達成される。
【００３５】
脳または脊髄の特定の領域を刺激することが可能であるのは、体の領域と、脳または脊髄の特定の領域との体部位の関連性（somatotopic association）による。刺激部１１〜１４は、例えば、患者の足、下肢、および大腿部に、あるいは、手、前腕、および上腕に、取り付けることができる。神経経路の体部位の関連性によって、それぞれの位置に印加される刺激により異なるニューロンが刺激される。脳の領域と皮膚の位置との体部位の関連性については、例えば、A.Benninghoffらの非特許文献１に記載されている。
【００３６】
病的に同期したニューロン集団３０のサブ集団３１〜３４の位相を異なるタイミングでリセットすることによってニューロン集団３０全体の脱同期を達成する方法は、さまざまな手順をとることができる。例えば、ニューロンの位相のリセットをもたらす刺激２０を、複数の異なる刺激部１１〜１４によって、皮膚のそれぞれの受容野にタイミングをずらせて出力することができる。さらには、例えば位相をずらして、あるいは異なる極性において、刺激を印加することができ、これらによっても、結果として複数の異なるサブ集団３１〜３４の位相が異なるタイミングでリセットされる。
【００３７】
図７は、上述した目的に適する刺激方法を概略的に示している。図７では、刺激部１１〜１４を介して印加される刺激２０を、上下に重ねて時間ｔに対して示してある。刺激２０としては、例えば図３Ａ〜図５Ｃに示した振動刺激、触覚刺激、および温度刺激を使用することができる。図７に示したダイアグラムは、周期的に繰り返される長さＴｓｔｉｍの第１の期間に分割されている。長さＴｓｔｉｍの第１の期間が繰り返される周波数ｆｓｔｉｍ＝１／Ｔｓｔｉｍは、１〜６０Ｈｚの範囲内、特に、３０〜６０Ｈｚの範囲内、あるいは１〜３０Ｈｚの範囲内、１〜２０Ｈｚの範囲内、または５〜２０Ｈｚの範囲内とすることができ、ただしこれらより低い値または高い値とすることもできる。
【００３８】
長さＴｓｔｉｍの第１の期間は、さらに、長さＴｓｔｉｍ／４の第２の期間に分割されている。Ｎ個の刺激部を介して刺激するとき、第１の期間を、長さＴｓｔｉｍ／ＮのＮ個の第２の期間に分割することができる。
【００３９】
実施形態によると、刺激部１１〜１４それぞれは、第１の期間内に最大で１つの刺激２０を生成する。異なる刺激部１１〜１４からの刺激２０は、連続する第２の期間内に生成されることができる。
【００４０】
図７に示した実施形態においては、刺激部１１〜１４それぞれは、周波数ｆｓｔｉｍにおいて正確に周期的に刺激２０を印加する。複数の異なる刺激部１１〜１４を介しての刺激２０の印加は、個々の刺激部１１〜１４の間の時間遅延がＴｓｔｉｍ／４であるように行われる。
【００４１】
刺激部がＮ個である場合、連続する２つの刺激２０の間の時間遅延は、例えば、周期１／ｆｓｔｉｍのＮ分の１、すなわち１／（Ｎ×ｆｓｔｉｍ）＝Ｔｓｔｉｍ／Ｎとすることができる。すなわち、特に、連続する２つの刺激２０の開始時刻の間に時間Ｔｓｔｉｍ／Ｎが経過する。
【００４２】
周波数ｆｓｔｉｍは、例えば、対象の神経回路網の病的な律動的活動の平均周波数のオーダーとすることができる。ニューロンの同期性が高まる病気の場合、この平均周波数は、一般に１〜３０Ｈｚの範囲内であるが、この範囲外となることもある。なお、この点において、正常でないニューロンが同期して発火する周波数は、通常では一定ではなく、ある程度変動することがあり、さらには、患者ごとに個人差が見られることに留意されたい。
【００４３】
図７に示した正確な周期的な刺激パターンを基本として、さまざまなバリエーションを導入することができる。例えば、同一の刺激部によって生成される連続する刺激２０の間の時間遅延Ｔｓｔｉｍは、必ずしもつねに同じ大きさでなくてもよく、Ｔｓｔｉｍを中心として±１０％、または±５％、または±３％の範囲内で変化させることができる。さらには、異なる刺激部によって生成される連続する２つの刺激２０の間の時間間隔も、Ｔｓｔｉｍ／Ｎを中心として±１０％、または±５％、または±３％の範囲内で変化させることができる。個々の刺激２０の間の時間間隔を、互いに異なる長さとして選択することができる。さらには、患者の治療中に遅延時間を変化させることもできる。生理学的刺激信号の伝達時間に基づいて遅延時間を調整することもできる。
【００４４】
さらには、刺激２０の印加中に中断を設けることができ、中断の間は刺激が発生しない。図８は、このような中断を一例として示している。中断の持続時間は、任意の長さとすることができ、特に、期間Ｔｓｔｉｍの整数倍とすることができる。さらには、任意の所望の回数だけ刺激した後に中断を配置することができる。例えば、長さＴｓｔｉｍのｎ個の連続する期間において刺激を実行した後、長さＴｓｔｉｍのｍ個の期間において、刺激の存在しない中断を配置することができる。この場合、ｎおよびｍは小さな整数（例えば、１〜１０の範囲内）である。このパターンを、そのまま継続する、あるいは周期的、または確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として修正することができる。
【００４５】
図７に示した正確な周期的な刺激パターンを変化させるためのさらなる可能な方法として、時間軸に沿った個々の刺激２０の並びを、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、変化させる。
【００４６】
さらには、図９に一例として示したように、刺激部１１〜１４が刺激２０を印加する順序を、期間Ｔｓｔｉｍ（またはそれ以外の時間間隔）を単位として変化させることができる。このランダム化は、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、行うことができる。
【００４７】
図９に示したランダム化を、図８に示した刺激の形態と組み合わせることができる。例えば、長さＴｓｔｉｍのｎ個の連続する刺激期間のそれぞれにおいてランダム化を繰り返すことができ、または、長さｍ×Ｔｓｔｉｍの中断それぞれの後にランダム化を行い、それに続くｎ個の刺激期間では、刺激部１１〜１４が一定の順序で刺激２０を印加する。
【００４８】
さらには、期間Ｔｓｔｉｍ（または別の時間間隔）を単位として、刺激部１１〜１４のうちの特定の数のみを使用して刺激することが可能であり、刺激を行う刺激部を、時間間隔ごとに変化させることができる。この変化も、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、行うことができる。
【００４９】
刺激の開始は、例えば遠隔操作によって患者が行うことが考えられる。この場合、患者は、例えば、外部の送信器によって所定の時間長（例：６０分）の間、刺激を有効にすることができる。または患者は、刺激の開始と終了をそれぞれ独立して操作することができる。
【００５０】
装置１００は、例えば、いわゆる開ループモードで動作させることができ、開ループモードでは、刺激部１１〜１４が皮膚組織に出力される所定の刺激２０を生成するように、制御部１０が刺激部１１〜１４を制御する。さらには、装置１００を発展させて図１０に示した装置２００とすることもできる。装置２００は、いわゆる閉ループシステムを表している。装置２００は測定部１６をさらに含んでおり、測定部１６は、患者において取得される１種類または複数の測定信号を生成し、この信号を制御部１０に転送する。制御部１０は、測定部１６によって取得された測定信号を使用して、刺激部１１〜１４を制御する。
【００５１】
測定部１６は、非侵襲的センサとすることができ、例えば、脳電図（ＥＥＧ）電極、脳磁図（ＭＥＧ）センサ、加速度計、筋電図（ＥＭＧ）電極、あるいは血圧や呼吸、皮膚の電気抵抗を求めるセンサとすることができる。さらには、測定部１６を、１つまたは複数のセンサの形で患者の体に埋め込むことができる。例えば、脳深部の電極、硬膜下または硬膜外の脳電極、皮下ＥＥＧ電極、硬膜下または硬膜外の脊髄電極は、侵襲的センサとして機能することができる。さらには、末梢神経に取り付けられる電極をセンサとして使用することもできる。特に、刺激する対象領域または関連する領域におけるニューロン活動（すなわち例えば図６に概略的に示したニューロン集団３０のニューロン活動）を、測定部１６によって測定することができる。
【００５２】
制御部１０と測定部１６との協働に関して、さまざまな実施形態が考えられる。例えば、制御部１０は、必要時に刺激を有効にすることができる。この目的のため、制御部１０は、１種類または複数の病的な状態の存在もしくは特性またはその両方を、測定部１６によって取得される測定信号を使用して検出する。例えば、ニューロン活動の振幅または活動量が測定され、所定のしきい値と比較されることができる。所定のしきい値を超えた時点でただちに刺激が開始されるように、制御部１０を設計することができる。測定部１６によって取得された測定信号を使用して刺激のタイミングを制御することに代えて、またはこれに加えて、制御部１０は、病的な状態の特性を用いて、刺激の強さを設定することができる。例えば、１つまたは複数のしきい値を予め決定し、測定された信号の振幅または信号量が特定のしきい値を超えた時点で、制御部１０は、刺激２０の特定の強さ（例えば、振動刺激の場合には特定の周波数ｆｖｉｂまたは押し込み深さｌ２）を設定する。
【００５３】
さらには、測定部１６によって取得される測定信号は、刺激２０としてそのまま、またはオプションとして使用され、１つまたは複数の処理ステップの後、制御部１０によって刺激部１１〜１４のうちの１つまたは複数に送られる。例えば、測定信号は、増幅され、処理され、オプションとして、時間遅延と、線形／非線形のオフセットステップと、合成ステップとによる数学的オフセット処理を行った後（例えば測定信号を混合した後）、刺激部１１〜１４の少なくとも１つに送られる。この点において、オフセットモードは、病的なニューロン活動が打ち消され、病的なニューロン活動の減少につれて刺激信号も同様に消失する、または強さが少なくとも相当に減少するように、選択される。（送られる）測定信号は、例えば図７による個々の刺激部１１〜１４を介しての刺激プロセス（Ｔｓｔｉｍ／４の時間遅延を伴う）に同様に適用することができる。
【００５４】
このタイプの刺激、すなわち、患者において取得された測定信号が、ニューロン集団の脱同期を目的として患者の体にフィードバックされる場合、一般的には、１つの刺激部のみを使用して刺激が生成される。しかしながら、より多くの任意の望ましい数の刺激部を設けることもできる。
【００５５】
測定信号は、刺激２０を生成するために例えば増幅され、オプションとして、時間遅延と、線形／非線形のオフセット処理ステップによる数学的オフセット処理の後（例：測定信号を混合した後）に使用することで刺激部を電気的に制御することができる。刺激部は、測定信号を、振動刺激、触覚刺激、または温度刺激に変換する。この点において、オフセットモードは、病的なニューロン活動が打ち消され、ニューロン活動の減少につれて、印加される刺激も同様に消失するように、または強さが少なくとも相当に減少するように、選択される。
【００５６】
以下では、測定部１６によって得られる測定信号を刺激部の制御に使用する前に処理するための線形処理ステップおよび非線形処理ステップについて説明する。測定信号を非線形処理する場合、刺激されるサブ集団におけるニューロン活動の位相がリセットされるのではなく、同期の飽和プロセスに影響を与えることによって、病的な活動を有するニューロン集団における同期が抑制される。
【００５７】
測定部１６によって得られる測定信号を線形処理する場合、測定信号に対して、例えば、フィルタリング、増幅、時間遅延の導入、のうちの１つまたは複数を行うことができ、その後、このように処理した信号が刺激部に送信され、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類に変換される。一例として、測定信号はＥＥＧ電極によって取得され、対象領域における病的な活動を表すものと想定する。したがって、測定信号は、１〜３０Ｈｚの範囲内の周波数を有する正弦波振動である。一例として、測定信号２６は５Ｈｚの周波数を有するものと想定する。５Ｈｚ程度の通過帯域を有する帯域通過フィルタによって測定信号２６がフィルタリングされ、刺激部を制御するのに適したレベルとなるように、増幅器によって増幅される。次いで、このようにして得られる増幅された正弦波振動は、刺激部を制御するために使用される。刺激部が振動刺激または触覚刺激を印加する場合、刺激要素は周波数５Ｈｚの正弦波運動を行う。
【００５８】
Ｎ個の刺激部を使用して刺激する場合、測定信号を対応する刺激部に送る前に、図７に示したように、測定信号に対して時間遅延Ｔｓｔｉｍ／Ｎを導入することができる。
【００５９】
以下では、測定部１６によって得られる測定信号を、刺激として使用する前に非線形処理する方法について、例を通じて説明する。線形処理の場合とまったく同様に、この場合も、測定信号に対して、フィルタリング、増幅、時間遅延の導入、のうちの１つまたは複数を行うことができる。
【００６０】
処理前の刺激Ｓ（ｔ）の等式は、以下である。
【数２】
【００６１】
等式（２）において、Ｋは、適切に選択される増幅係数であり、Ｚ−（ｔ）は、測定信号の平均状態変数である。Ｚ−（ｔ）は複素変数であり、次のように表すことができる。
【数３】
【００６２】
この式において、Ｘ（ｔ）は、例えば神経系の測定信号とすることができ、ｉは虚数単位である。観察される周波数は１０Ｈｚ＝１／１００ｍｓ＝１／Ｔαのオーダーであるため、虚部Ｙ（ｔ）は、Ｘ（ｔ−τα）によって近似することができる。例えばτα＝Ｔα／４である。結果として、以下の式となる。
【数４】
【００６３】
等式（４）は、次のように書き直すことができる。
【数５】
【００６４】
等式（５）の実部を、刺激として使用する。
【数６】
【００６５】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、例えば図３Ａ〜図４に示した振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を生成する刺激部を実施するためのさまざまな可能な形態を概略的に示している。刺激部は、例えば棒状の刺激要素４０を含んでおり、棒の一端によって患者の皮膚１５が刺激される。刺激要素４０は、電気機械変換器４１（アクターまたはアクチュエータ）によって駆動され、この電気機械変換器４１は、電気エネルギを刺激要素４０の運動に変換する。電気機械変換器４１としては、ＤＣモータ、ボイスコイル、圧電変換器、あるいは電気活性高分子（ＥＡＰ）（電圧の印加時に形が変化する）を備えた変換器が適している。
【００６６】
電気機械変換器４１は、刺激要素４０が皮膚の表面に対して垂直に（図１１Ａを参照）、または平行に（図１１Ｂを参照）変位するように設計することができる。または、刺激要素４０の動きは、任意の別の望ましい経路をとることもできる。この例として、図１１Ｃは、刺激要素４０の振り子の変位を示している。
【００６７】
皮膚の表面に接触して刺激を生成する刺激要素４０の端部は、例えば、半球の形状を有する（図１２Ａを参照）、または凹凸状の（nub-like）表面を有する（図１２Ｂを参照）、または別の好適な形状を有することができる。
【００６８】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を印加する刺激要素の実施形態を、透視図として（図１３Ａを参照）、下からの平面図として（図１３Ｂを参照）、および断面図として（図１３Ｃを参照）、示している。この刺激要素は、電気機械変換器として圧電アクチュエータ４１を含んでいる。圧電アクチュエータ４１の変位は、意図する目的において十分ではないため、圧電アクチュエータ４１の変位を増幅するメカニズムを設けることができる。ここでは、一例として、圧電アクチュエータ４１の動きを増幅するレバーアーム４２を示してある。この場合、レバーアームは、細長い可撓性ばね４２であり、一方の端部が刺激要素のハウジング４３に固定されており、他方の端部に刺激要素４０が取り付けられている。圧電アクチュエータ４１が可撓性ばね４２の上面を押すと、圧電アクチュエータ４１の変位に対応して、可撓性ばね４２の下面に取り付けられている刺激要素４０が動き（その振幅は幾何学的な配置構造によって増幅される）、患者の皮膚に振動刺激もしくは触覚刺激またはその両方を印加する。皮膚に接触する刺激要素４０の下面は、別の幾何学形状および寸法を有することができる。例えば、刺激要素４０の下面を、平たい形状、丸みを帯びた形状、または不規則な形状とすることができる。
【００６９】
さらには、圧電アクチュエータ４１および増幅メカニズムを収容している、刺激要素のハウジング４３の中に、電子機器および接続端子のための空間４４を設けることができる。さらには、ハウジング４３の下面に調節リング４５が取り付けられており、この調節リング４５は、ハウジング４３にねじ込まれており、刺激要素が休止位置にあるとき刺激要素４０が刺激部の下面から突き出す高さを調整できるようにしている。動作時、刺激部の下面を患者の皮膚に密着させ、例えば適切なカフ（cuff）によって患者の体に固定する。カフに加えて、またはカフに代えて、刺激部を片面または両面の医療用粘着テープによって患者の皮膚に固定することができる。ハウジング４３は、電圧などの危険から患者を保護する。
【００７０】
図１４Ａ〜図１４Ｂは、例えば図５Ａ〜図５Ｃに示した温度刺激を生成するように設計されたさまざまな刺激部を概略的に示している。図１４Ａに示した刺激部は、無接触式に機能し、赤外線ＬＥＤ５０の光によって皮膚を加熱する。
【００７１】
図１４Ｂおよび図１４Ｃは、患者の皮膚に接触することで温度刺激を印加する刺激部を示している。図１４Ｂに示した刺激部は、図１１Ａの刺激部と実質的に同じ構成要素として、電気機械変換器４１および棒状の刺激要素４０を含んでいる。図１４Ｂの刺激部は、これらに加えて、刺激要素を加熱または冷却する加熱要素（例えば加熱ループの形）または冷却要素またはその両方を有する。温度刺激は、刺激要素４０の運動、すなわち刺激要素４０が皮膚に接触して再び離れる動作を繰り返すことによって、発生する。刺激要素４０の温度は、刺激の全期間にわたり一定とすることができる。
【００７２】
これに代えて、図１４Ｃに示したように、加熱可能または冷却可能な刺激要素４０を、刺激の全期間にわたり患者の皮膚１５に接触させることができる。この場合、刺激要素４０の温度を時間に対して変化させることによって温度刺激が生成される。この実施形態においては、電気機械変換器は必ずしも要求されない。
【００７３】
図１５Ａ〜図１５Ｃは、温度刺激を印加する刺激要素の実施形態を、透視図として（図１５Ａを参照）、下からの平面図として（図１５Ｂを参照）、および断面図として（図１５Ｃを参照）、示している。この刺激部は、棒状の刺激要素４０を含んでおり、刺激要素４０の下端部は加熱可能もしくは冷却可能またはその両方である。刺激要素４０は、その上端部においてカムディスク５１によって駆動される。刺激時、ＤＣモータ５２によってカムディスク５１が回転する。カムディスク５１の下面に取り付けられているカム５３によって、刺激要素４０が下方に変位する。次いで、刺激要素４０は、復元ばね５４によって開始位置に戻る。このメカニズムによって、カムディスク５１の回転運動が刺激要素４０の直線運動に変換される。上述したように、刺激要素４０は、特定の時間の間、患者の皮膚に接触している、またはカムディスク５１の回転によって皮膚に接触して再び離れる動作を周期的に繰り返す。
【００７４】
刺激部の構成要素は、ハウジング５５の中に収容することができる。ハウジング５５の中には、電子回路および接続端子のための空間５６を設けることができる。さらには、ハウジング５５の下面に調節リング５７を取り付けることができ、この調節リング５７は、ハウジング５５にねじ込まれており、刺激要素が休止位置にあるとき刺激要素４０が刺激部の下面から突き出す高さを調整できるようにしている（調節リングによって、刺激要素４０が休止位置にあるとき調節リングの下面より上に完全に隠れるようにすることもできる）。動作時、刺激部の下面が患者の皮膚に密着し、例えば適切なカフによって患者の体に固定される。カフに加えて、またはカフに代えて、刺激部を片面または両面の医療用粘着テープによって患者の皮膚に固定することができる。ハウジング５５は、電圧などの危険から患者を保護する。
【００７５】
本出願において記載されている刺激部は、患者に単体として固定することもでき、または、いくつかの刺激部を１つのモジュールに統合することもできる。例えば、モジュールは、複数の刺激部が固定されたカフを含んでいることができる。このカフを、患者の腕または脚に固定することができる。図１６は、それぞれが４つの刺激部を含んでいるモジュールを合計Ｎ個使用して実行することのできる刺激方法を示している。図１６の左端に示した刺激方法において、刺激期間Ｔｓｔｉｍの開始時に、すべての刺激部が、振動刺激２０、触覚刺激２０、または温度刺激２０を印加する。図１６の中央に示した刺激方法においては、モジュールの４つの異なる刺激部の刺激２０が、それぞれＴｓｔｉｍ／４ずれている。この場合、長さＴｓｔｉｍ／４の時間長それぞれにおいて、各モジュールの１つの刺激部が刺激２０を印加する。図１６の右端に示した刺激方法においては、モジュールの４つの刺激部が刺激２０を同時に生成するが、モジュールごとに刺激２０が互いにずれている。
【００７６】
図１６に示した刺激方法すべてにおいて、刺激中に任意の望ましい中断を入れることもできる。刺激の中断の長さは、一般には、１つまたは複数の刺激期間Ｔｓｔｉｍである。図１７は、一例としてこの状況を示している。図１７に示した刺激方法においては、２つの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍにおいて刺激が行われ、次いで、１つの刺激期間Ｔｓｔｉｍの間、刺激が中断される。このパターンが周期的に繰り返される。
【００７７】
さらには、図１６および図１７に示した刺激方法において、個々の刺激部が刺激を生成する順序のランダム化を加えることができ、特に、以下のランダム化が考えられる。
【００７８】
１．刺激期間Ｔｓｔｉｍを単位とし、すべてのモジュールにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、各刺激期間Ｔｓｔｉｍの開始時において、刺激部が刺激を生成する順序が固定されており（例：刺激＃４、刺激＃２、刺激＃３、刺激＃１の順）、この順序がすべてのモジュールに適用される。
【００７９】
２．いくつかの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍのブロックを単位とし、すべてのモジュールにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、図１７に示したいくつかの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍのブロックの開始時（または刺激の中断の後）において、刺激部が刺激を生成する順序が固定されており（例：刺激＃４、刺激＃２、刺激＃３、刺激＃１の順）、次の中断までの刺激期間のブロックにおいて、すべてのモジュールにこの順序が適用される。
【００８０】
３．全モジュールにわたり同一パターンで変化させるのではなく、全モジュールのうちの一部のモジュールのみにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、上の項目１または項目２によるランダム化が、特定のモジュール（例：モジュール＃２）においてのみ行われ、残りのモジュールは図１６に示したような挙動をとる。
【００８１】
４．全モジュールにわたり同一パターンで変化させるのではなく、全モジュールのうちの一部のモジュールのみにおいて同一パターンで行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、上の項目１または項目２によるランダム化が、２つ以上のモジュール（例：モジュール＃２およびモジュール＃４）において行われ、残りのモジュールは図１６に示したような挙動をとる。
【００８２】
５．異なるモジュールにおいて互いに無関係に行われる、刺激順序のランダム化。すなわち、刺激部が刺激を生成する順序は、モジュールごとに、刺激期間Ｔｓｔｉｍを単位として、または２つの中断の間のいくつかの連続する刺激期間Ｔｓｔｉｍのブロックを単位として、他のモジュールには無関係に固定されている。
【００８３】
図１８は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類を生成する装置３００のブロック図を概略的に示している。装置３００は、それぞれがｎ個の刺激部を有するｎ個のモジュールと、ｎ個のセンサとを含んでいる。モジュールおよびセンサは、接続線または無線を介して（例えばＷＰＡＮ（無線パーソナルエリアネットワーク）を介して）、接続モジュール６０に接続されており、この接続モジュール６０は、コンピュータ６１（例えばノートブック）および外部装置６２に接続される。すべてのモジュールおよびセンサを必ずしも同時に使用する必要はなく、刺激の種類に応じて、一部のみを使用することもできる。モジュールもしくはセンサまたはその両方には、電池または充電式電池によって電力を供給することができ、したがってモジュールもしくはセンサは中央の電源から独立している。使用者（例えば医師）は、コンピュータ６１に格納されている適切なソフトウェアによって、刺激方法を選択し、その刺激方法のパラメータを設定することができる。
【００８４】
モジュールに組み込まれている刺激部の制御は、コンピュータ６１を介して行うことができる。あるいはこれに代えて、各モジュールに制御部１０を組み込んで（図１９Ａを参照）、制御部１０はそれぞれのモジュールの刺激部の制御を担当する。これによって、モジュールの独立した動作が可能になる。さらには、刺激部ごとに個別の制御部１０を設けることができる（図１９Ｂを参照）。これによって、刺激部の動作のバリエーションが最大になるが、モジュールの重量および寸法が増大する。さらなる代替形態として、中央の制御部１０を接続モジュール６０内に配置することができる。この場合の利点として、モジュールの重量およびサイズが小さく、製造コストが安価である。しかしながら、この実施形態においては、接続モジュール６０から独立してモジュールを動作させることができない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置（１００−３００）であって、
第１の刺激（２０）を生成する第１の刺激部（１１）と、
第２の刺激（２０）を生成する第２の刺激部（１２）と、
を備えており、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の各々は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）は、刺激期間において、平均して１〜６０Ｈｚの周波数でそれぞれ繰り返され、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の少なくとも一部が異なるタイミングで生成される、
装置（１００−３００）。
【請求項２】
前記振動刺激（２０）は、３０〜３００Ｈｚの範囲内の周波数を有する周期的な刺激である、
請求項１に記載の装置（１００−３００）。
【請求項３】
前記第１の刺激部（１１）および前記第２の刺激部（１２）は、前記患者の皮膚の上に配置される、
請求項１または請求項２に記載の装置（１００−３００）。
【請求項４】
前記第１の刺激部（１１）および前記第２の刺激部（１２）の各々は、前記振動刺激もしくは前記触覚刺激またはその両方を生成するためのＤＣモータ、ボイスコイル、圧電変換器、電気活性高分子のうちの少なくとも１つ、を含んでいる、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項５】
前記第１の刺激部（１１）および前記第２の刺激部（１２）の各々は、前記温度刺激を生成するための加熱要素、冷却要素、赤外光源のうちの１つまたは複数を含んでいる、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項６】
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の開始タイミングは、それぞれ、前記刺激期間において周期的に定められている、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項７】
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の開始タイミングは、それぞれ、前記刺激期間において、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、定められている、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項８】
刺激要素は、振動刺激（２０）の場合に最大で０．５ｍｍの振幅で振動する、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項９】
加熱要素は、温度刺激（２０）の場合に前記患者の皮膚の表面上に３７℃〜４２℃の範囲内の温度を発生させる、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項１０】
冷却要素は、温度刺激（２０）の場合に前記患者の皮膚の表面上に２２℃〜３７℃の範囲内の温度を発生させる、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項１１】
測定部（１６）は、前記患者において測定された測定信号を受け取り、前記測定信号は前記第１の刺激（２０）もしくは前記第２の刺激（２０）またはその両方として前記患者に適用される、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項１２】
患者の脳もしくは脊髄またはその両方におけるニューロンが病的に同期した活動を有する病気、を治療するために、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の装置（１００−３００）を使用する方法。
【請求項１３】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置（１００−３００）であって、
刺激（２０）を生成するＮ個の刺激部（１１−１４）、
を備えており、
前記刺激（２０）は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記刺激部（１１−１４）の各々は、１〜６０Ｈｚの範囲内の周波数ｆｓｔｉｍで前記刺激（２０）を周期的に生成し、
異なる刺激部（１１−１４）によって生成される前記刺激（２０）は、タイミングをずらして生成され、
２つの連続する前記刺激（２０）の間のタイミングのずれは、平均して１／（ｆｓｔｉｍ×Ｎ）である、
装置（１００−３００）。
【請求項１４】
前記刺激部（１１−１４）は、前記患者の皮膚の上に配置される、
請求項１３記載の装置（１００−３００）。
【請求項１５】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置（１００−３００）であって、
第１の刺激（２０）を前記患者の皮膚に印加する第１の刺激部（１１）と、
第２の刺激（２０）を前記患者の皮膚に印加する第２の刺激部（１２）と、
を備えており、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の各々は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記第１の刺激（２０）は、前記患者の受容器によって受け取られたとき、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第１のサブ集団に伝えられ、前記第１の刺激（２０）は、前記第１のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記第２の刺激（２０）は、前記患者の受容器によって受け取られたとき、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第２のサブ集団に伝えられ、前記第２の刺激（２０）は、前記第２のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の少なくとも一部が異なるタイミングで生成される、
装置（１００−３００）。
【請求項１６】
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の各々は、刺激期間において、平均して１〜６０Ｈｚの周波数ｆｓｔｉｍで繰り返される、
請求項１５に記載の装置（１００−３００）。
【請求項１７】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する方法であって、
前記患者の皮膚に第１の刺激が印加され、前記第１の刺激が受容器によって受け取られ、前記受容器が、前記第１の刺激を、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第１のサブ集団に伝え、前記第１の刺激は前記第１のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記患者の皮膚に第２の刺激が印加され、前記第２の刺激が受容器によって受け取られ、前記受容器が、前記第２の刺激を、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第２のサブ集団に伝え、前記第２の刺激は前記第２のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記第１の刺激および前記第２の刺激の各々は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記第１の刺激および前記第２の刺激の少なくとも一部が異なるタイミングで生成される、
方法。
【請求項１８】
前記第１の刺激および第２の刺激の各々は、刺激期間において、平均して１〜６０Ｈｚの周波数ｆｓｔｉｍで繰り返される、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記振動刺激は、３０〜３００Ｈｚの範囲内の周波数を有する周期的な刺激である、
請求項１７または請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
刺激要素は、振動刺激の場合に最大で０．５ｍｍの振幅で振動する、
請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
温度刺激の場合に、前記患者の皮膚の表面に２２℃〜４２℃の範囲内の温度が発生する、
請求項１７から請求項２０のいずれかに記載の方法。
【請求項１】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置（１００−３００）であって、
第１の刺激（２０）を生成する第１の刺激部（１１）と、
第２の刺激（２０）を生成する第２の刺激部（１２）と、
を備えており、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の各々は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）は、刺激期間において、平均して１〜６０Ｈｚの周波数でそれぞれ繰り返され、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の少なくとも一部が異なるタイミングで生成される、
装置（１００−３００）。
【請求項２】
前記振動刺激（２０）は、３０〜３００Ｈｚの範囲内の周波数を有する周期的な刺激である、
請求項１に記載の装置（１００−３００）。
【請求項３】
前記第１の刺激部（１１）および前記第２の刺激部（１２）は、前記患者の皮膚の上に配置される、
請求項１または請求項２に記載の装置（１００−３００）。
【請求項４】
前記第１の刺激部（１１）および前記第２の刺激部（１２）の各々は、前記振動刺激もしくは前記触覚刺激またはその両方を生成するためのＤＣモータ、ボイスコイル、圧電変換器、電気活性高分子のうちの少なくとも１つ、を含んでいる、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項５】
前記第１の刺激部（１１）および前記第２の刺激部（１２）の各々は、前記温度刺激を生成するための加熱要素、冷却要素、赤外光源のうちの１つまたは複数を含んでいる、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項６】
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の開始タイミングは、それぞれ、前記刺激期間において周期的に定められている、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項７】
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の開始タイミングは、それぞれ、前記刺激期間において、確率論的もしくは決定論的に、または確率論および決定論の混合型として、定められている、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項８】
刺激要素は、振動刺激（２０）の場合に最大で０．５ｍｍの振幅で振動する、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項９】
加熱要素は、温度刺激（２０）の場合に前記患者の皮膚の表面上に３７℃〜４２℃の範囲内の温度を発生させる、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項１０】
冷却要素は、温度刺激（２０）の場合に前記患者の皮膚の表面上に２２℃〜３７℃の範囲内の温度を発生させる、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項１１】
測定部（１６）は、前記患者において測定された測定信号を受け取り、前記測定信号は前記第１の刺激（２０）もしくは前記第２の刺激（２０）またはその両方として前記患者に適用される、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の装置（１００−３００）。
【請求項１２】
患者の脳もしくは脊髄またはその両方におけるニューロンが病的に同期した活動を有する病気、を治療するために、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の装置（１００−３００）を使用する方法。
【請求項１３】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置（１００−３００）であって、
刺激（２０）を生成するＮ個の刺激部（１１−１４）、
を備えており、
前記刺激（２０）は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記刺激部（１１−１４）の各々は、１〜６０Ｈｚの範囲内の周波数ｆｓｔｉｍで前記刺激（２０）を周期的に生成し、
異なる刺激部（１１−１４）によって生成される前記刺激（２０）は、タイミングをずらして生成され、
２つの連続する前記刺激（２０）の間のタイミングのずれは、平均して１／（ｆｓｔｉｍ×Ｎ）である、
装置（１００−３００）。
【請求項１４】
前記刺激部（１１−１４）は、前記患者の皮膚の上に配置される、
請求項１３記載の装置（１００−３００）。
【請求項１５】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する装置（１００−３００）であって、
第１の刺激（２０）を前記患者の皮膚に印加する第１の刺激部（１１）と、
第２の刺激（２０）を前記患者の皮膚に印加する第２の刺激部（１２）と、
を備えており、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の各々は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記第１の刺激（２０）は、前記患者の受容器によって受け取られたとき、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第１のサブ集団に伝えられ、前記第１の刺激（２０）は、前記第１のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記第２の刺激（２０）は、前記患者の受容器によって受け取られたとき、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第２のサブ集団に伝えられ、前記第２の刺激（２０）は、前記第２のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の少なくとも一部が異なるタイミングで生成される、
装置（１００−３００）。
【請求項１６】
前記第１の刺激（２０）および前記第２の刺激（２０）の各々は、刺激期間において、平均して１〜６０Ｈｚの周波数ｆｓｔｉｍで繰り返される、
請求項１５に記載の装置（１００−３００）。
【請求項１７】
振動刺激（２０）、触覚刺激（２０）、温度刺激（２０）の少なくとも１種類を使用して患者を治療する方法であって、
前記患者の皮膚に第１の刺激が印加され、前記第１の刺激が受容器によって受け取られ、前記受容器が、前記第１の刺激を、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第１のサブ集団に伝え、前記第１の刺激は前記第１のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記患者の皮膚に第２の刺激が印加され、前記第２の刺激が受容器によって受け取られ、前記受容器が、前記第２の刺激を、病的に同期した振動性の活動を有するニューロン集団の第２のサブ集団に伝え、前記第２の刺激は前記第２のサブ集団のニューロン活動の位相がリセットされる効果を有し、
前記第１の刺激および前記第２の刺激の各々は、振動刺激、触覚刺激、温度刺激の少なくとも１種類であり、
前記第１の刺激および前記第２の刺激の少なくとも一部が異なるタイミングで生成される、
方法。
【請求項１８】
前記第１の刺激および第２の刺激の各々は、刺激期間において、平均して１〜６０Ｈｚの周波数ｆｓｔｉｍで繰り返される、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記振動刺激は、３０〜３００Ｈｚの範囲内の周波数を有する周期的な刺激である、
請求項１７または請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
刺激要素は、振動刺激の場合に最大で０．５ｍｍの振幅で振動する、
請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
温度刺激の場合に、前記患者の皮膚の表面に２２℃〜４２℃の範囲内の温度が発生する、
請求項１７から請求項２０のいずれかに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【公表番号】特表２０１３−５１９４００（Ｐ２０１３−５１９４００Ａ）
【公表日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５２２５６（Ｐ２０１２−５５２２５６）
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２０１１／０７５００４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９８０８２
【国際公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（５１０２３８９２６）フォースチュングスヌートラム ユーリッヒ ゲーエムベーハー (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２０１１／０７５００４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９８０８２
【国際公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（５１０２３８９２６）フォースチュングスヌートラム ユーリッヒ ゲーエムベーハー (3)
【Ｆターム（参考）】
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