機械感覚性神経終末刺激の装置、システムおよび方法
機械感覚性神経終末を刺激する装置は、内部チャンバ、ならびに、第１の開口部および第２の開口部を有するハウジングと、ハウジングの第１の開口部を覆い、振動機構部からの振動刺激を受容して振動する十分に柔軟性がある膜と、振動機構部に流体連結されるように構成される第２の開口部にある継手機構部とを含み、装置全体が磁気非応答性材料で構成される。ハウジングは、円筒形、または、いずれかの多角形状であることが可能である。膜は、ハウジングと一体化されるか、または、例えば、接着剤を用いてハウジングに連結されることが可能である。場合によっては、膜は、ハウジングに取り外し自在に連結することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２００９年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／２３７２１１号の利益を主張し、この仮出願は、その内容全体を具体的な参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、米国国立保健研究所によって授与されたＮＩＨ ＲＯＩ ＤＣ００３３１１と、ＮＩＨ Ｐ３０ ＨＤ０２５８と、ＮＩＨ Ｐ３０ ＤＣ００５８０３とに基づく国庫補助で行われた。
米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
適応とは、繰り返し感覚刺激に起因した神経感度の低下による影響を受ける動的プロセスであり、生物のミリ秒から寿命まで変動する広範囲の時間的スケールに亘る可能性がある。
適応に起因する感覚応答の減衰は、感覚系（視覚と聴覚と臭覚と体性感覚と）における共通の仕組みであり、この共通の仕組みは、（刺激強度および刺激頻度のような要因に依存するので）刺激に固有であり、また、この減衰は、一般に皮質下レベルより皮質レベルで著しい（Ｃｈｕｎｇら、２００２）。
感覚系は、広範囲の環境の感覚刺激を表現するために、明確な個数の出力を有するので、適応は、種々の範囲の刺激を符号化するために、限定された出力の組を動的に再割り当てすることが不可欠であると考えられる。
したがって、感覚系における適応を監視するための調査を実施する装置およびシステムが研究され、開発されている。
【０００４】
感覚性神経終末を活性化するための、皮膚を通じた電流の供給が研究されたが、電流は、不自然な形態の刺激であり、深層受容器と表層受容器とからの線維を活性化する間に、末梢性機械受容器を迂回することがある（Ｗｉｌｌｉｓ＆Ｃｏｇｇｅｓｈａｌｌ、１９９１）。
この刺激のアプローチは、スペクトルに基づく神経線維の電気インピーダンスの差に起因する求心性動員のパターンの変更と、刺激部位に近接した遠心性神経線維の付随的な活性化とを潜在的にもたらす可能性がある。
さらに、脳磁図（ＭＥＧ）走査などの生体磁気学的手法が皮質応答適応を研究するために使用される場合、電気刺激は、脳磁界記録の際に干渉の発生源を生じさせる。
さらに、振動刺激を与えるための圧電トランスデューサが、研究され、優れた周波数応答を有している。
しかし、圧電トランスデューサは、変位振幅が限られ、圧電結晶を動作させるために大きいソース電流を必要とする。
ＭＥＧセンサアレイがこれらのトランスデューサに接近すると、実質的な電気干渉が生じる。
ディスク振動子（Ｋａｗａｈａｒａら、２００４およびＳｈｉｒａｈａｓｈｉら、２００７）が、振動刺激を与えることができるが、単一周波数で動作し、複数のノイズ源（電気、磁気、音響）のためにＭＲＩおよびＭＥＧに不適合である。
最近では、空気圧マニホールドが、ＭＲＩスキャナにおいてエアパフ（Ｈｕａｎｇら、２００７）およびフォン・フライ式フィラメント（Ｄｒｅｓｅｌら、２００８）を使用して、触覚刺激を発生させるために使用された。
しかし、参加者に器具を装着するために要する時間が、プロトコルへの専念を制限する可能性があり、刺激セッション中の顔、または、手足の動きが、刺激の部位を変更するおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、感覚系における適応を監視するための研究を実施するための改良型装置およびシステムが継続的に必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施例では、機械感覚性神経終末を刺激する装置が、内部チャンバ、ならびに、第１の開口部および第２の開口部を有するハウジングと、ハウジングの第１の開口部を覆い、振動機構部からの振動刺激を受容して振動する十分に柔軟性がある膜と、振動機構部に流体連結されるように構成される第２の開口部にある継手機構部とを含むことができ、装置全体が磁気非応答性材料で構成される。
ハウジングは、円筒形、または、いずれかの多角形状であることが可能である。
膜は、ハウジングと一体化されるか、または、例えば、接着剤を用いてハウジングに連結されることが可能である。
場合によっては、膜は、ハウジングに取り外し自在に連結することが可能である。
【０００７】
一実施例では、装置は、貫通するアパーチャを有する蓋部を含むことができる。
蓋部は、膜をハウジングに連結するように構成することができる。
蓋部およびハウジングは、蓋部がハウジングに締まることができるように対応する留め具を含むことができる。
対応する留め具は、スナップ継手、さねはぎ、対応するネジ山、接着剤、または、クリップのうちの１つ、または、複数を含むことができる。
【０００８】
一実施例では、振動刺激を受容する継手機構部は、内部チャンバを振動機構部へ流体連結する流体継手機構部を含むことができる。例えば、継手機構部は、ルアーロックを含むことができる。場合によっては、継手機構部は、ハウジングの壁に配置することができる。別の選択肢では、継手機構部は、内部チャンバに関して膜の反対側に配置することができる。
【０００９】
一実施例では、装置は、継手機構部に連結されるとともに、振動機構部に連結することができる管を含むことができる。
管は、この管の反対端部が磁気応答性コンポーネントを有するコンポーネントに連結することができるようにＭＲＩ、または、ＭＥＧの磁界の外に延在するための十分な長さを有し、磁気応答性コンポーネントは、磁界に反応しない。
【００１０】
一実施例では、膜は、ハウジングの断面外形に対応する断面外形を有している。
一態様では、膜は、柔軟弾性、および／または、伸縮性がある。
一態様では、膜は、約０．５ｍｍ未満の厚さである。
別の態様では、膜は、約０．１２７ｍｍ、すなわち、約０．０００５インチ未満である。
膜の厚さは、著しく変化する可能性がある。
膜は、皮膚機械受容器を活性化するために十分に振動するように構成され、皮膚機械受容器は、その後、一次体性感覚経路に沿って神経インパルスを運び、脳内で符号化される。
膜は、少なくとも１ｍｍの正の振動変位を有することができる。
好ましくは、振動変位は、少なくとも約４ｍｍである。
【００１１】
一実施例では、本発明は、機械感覚性神経終末を刺激するシステムを含むことができる。
かかるシステムは、本明細書中に記載された装置と、装置の継手機構部と流体連結されるように構成される振動機構部と、装置を振動機構部に流体連結するように構成される磁気非応答性管とを含むことができる。
【００１２】
一実施例では、振動機構部は、膜を振動させるために、または、流体内の圧力変化を引き起こすために流体をチャンバの中へ、および／または、チャンバから外へ揺動させるように構成される。
場合によっては、振動機構部は、サーボ・モータを含むことができる。
一態様では、振動機構部は、継手機構部と流体連結される磁気非応答性管と流体連結される。
【００１３】
一実施例では、システムは、振動機構部と動作的に連結することができるコンピューティングシステムを含むことができる。
一態様では、コンピューティングシステムは、振動機構部と動作的に連結される。
【００１４】
一実施例では、システムは、ＭＲＩシステムを含む。
【００１５】
一実施例では、システムは、ＭＥＧシステムを含む。
【００１６】
一実施例では、本発明は、機械感覚性神経終末を刺激する方法を含むことができる。
かかる方法は、本明細書中に記載されているような装置、または、システムを準備することと、被検者の皮膚に膜を設置することと、皮膚上の膜を揺動させることとを含むことができる。
【００１７】
一実施例では、機械感覚性神経終末は、ＭＲＩ内で刺激される。
【００１８】
一実施例では、機械感覚性神経終末は、ＭＥＧ内で刺激される。
【００１９】
一実施例では、機械感覚性神経終末は、理学療法の一部として刺激される。
【００２０】
一実施例では、刺激は、発達性感覚運動障害、または、傷害を伴う患者の運動リハビリテーションを目的とする。
【００２１】
いずれかのテストの間に、この方法は、神経終末刺激の間に被検者の脳を監視することを含むことができる。
【００２２】
本発明の上記実施例および特徴、ならびに、その他の実施例および特徴は、以下の説明および添付図面からさらに十分に明らかになり、または、後述されるように発明の実施によって分かることがある。
【００２３】
本発明の上記利点および特徴、ならびに、その他の利点および特徴をさらに明確にするために、本発明のさらに詳しい説明が、添付図面に示される発明の具体的な実施例を参照することによって表される。
これらの図面は、本発明の例示された実施例だけを表し、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでない。
本発明は、添付図面の使用によってさらなる特定性と詳細さを用いて記載、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】一人の被検者に対するソース再構成結果を表す、脳ＭＲＩ画像（パネルＡおよびＢ）を含む図であって、双極子が唇刺激に応答して両側に局在化し（パネルＡ）、双極子が右手刺激に対して対側に局在化し（パネルＢ）、双極子の位置および配向が、（軸方向および冠状に）直交するＭＲＩスライスに示されている図である。
【図１Ｂ】一人の被検者に対するソース再構成結果を表す、周波数に対する触覚刺激応答（パネルＡ−Ｆ）を含むグラフであって、双極子の位置および配向が、（軸方向および冠状に）直交するＭＲＩスライスに示され、時間に対するＳ１双極子強度がパネルの右側の刺激速度毎に示されているグラフである。
【図２Ａ】唇刺激に対する２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚでの一次体性感覚皮膚（Ｓ１）ピーク双極子強度の比較を示すグラフである。
【図２Ｂ】手刺激に対する２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚでの一次体性感覚皮膚（Ｓ１）ピーク双極子強度の比較を示すグラフである。
【図３Ａ】２Ｈｚの唇刺激と手刺激とに対するＳ１ピーク双極子強度遅延時間の比較を示すグラフである。
【図３Ｂ】４Ｈｚの唇刺激と手刺激とに対するＳ１ピーク双極子強度遅延時間の比較を示すグラフである。
【図３Ｃ】８Ｈｚの唇刺激と手刺激とに対するＳ１ピーク双極子強度遅延時間の比較を示すグラフである。
【図４Ａ】ポリエチレンシリンダと、厚さ０．００５インチのシリコーン膜と、セル（ｃｅｌｌ）をサーボ制御型空気圧ポンプに連結するルアー管フィッティングとを表すＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置の実施例を示す図である。
【図４Ｂ】ポリエチレンシリンダと、厚さ０．００５インチのシリコーン膜と、セルをサーボ制御型空気圧ポンプに連結するルアー管フィッティングとを表すＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置の実施例を示す図である。
【図５】ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ刺激制御システムの概略図である。
【図６】サンプルの刺激電圧パルスおよび対応するＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位応答を示すグラフを含む図であり、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの機械応答時間（ＭＲＴ）が、１７ｍｓである。
【図７】ＭＥＧ記録セッション前に両面接着テープを使用して上唇赤唇部と下唇赤唇部との正中線に固定されたＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置を示す図であって、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置が、右手の無毛皮膚表層（人差し指および中指）および顔の口角などの他の身体部にも固定されている図である。
【図８】ＭＥＧセッションの間にＴＡＣ−Ｃｅｌｌ空気サーボコントローラへの入力として使用されるパターン化された刺激トレインを示す図であって、２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚの１２５個のパルストレインが、別個の系列で手および顔下側の無毛皮膚に印加され、各パルストレインが、トレイン速度とは無関係に６個の５０ｍｓパルスで構成されている図である。
【図９Ａ】２Ｈｚに関して秒単位の時間に対してミリメートル単位でＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位を表すグラフである。
【図９Ｂ】４Ｈｚに関して秒単位の時間に対してミリメートル単位でＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位を表すグラフである。
【図９Ｃ】８Ｈｚに関して秒単位の時間に対してミリメートル単位でＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位を表すグラフである。
【図１０】２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚにおける顔刺激と、刺激への適応を表す平均大域的場ポテンシャル皮膚ＭＥＧ応答の対応する減少とを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
一般に、本発明は、皮膚刺激振動によって供給された合成空気皮膚刺激のトレインに応答して、（例えば、人の手と唇との刺激振動を使用する）神経系一次体性感覚皮膚Ｓ１の短期適応パターンを比較し、特徴付けるために、ミリ秒単位の皮膚刺激振動を用いるＭＥＧ手法のかなり高い時間分解能を使用することに関する。
ＭＥＧの空間分解能は、唇と下と指と手とを含む人体のＳ１表現をマッピングするのに十分であることを明らかにしたが、同様に他の身体部にも使用することができる。
従来の研究は、振動触覚適応の仕組みが手と顔との両方に存在することを明らかにしたが、人への繰り返しの点状機械的刺激に対する手、または、顔Ｓ１のいずれかの短期適応の仕組みに関して殆ど知られていない。
刺激振動は、ＭＲＩ／ＭＥＧ適合性触覚刺激セル（ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ）を使用して誘発することができる。
繰り返しの皮膚振動刺激は、誘発脳磁Ｓ１応答の中に現れる短期適応の周波数依存パターンをもたらすことができることが考えられる。
機械受容器神経反応と運動反応における機能との基本的な差のために、顔と手との適応パターンの時空間特性の間に著しい差が存在する可能性があることも考えられる。
【００２６】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、一次体性感覚皮膚（Ｓ１）の内部の脳磁応答適応パターンを研究するために、パターン化された皮膚刺激を顔と手とに非侵襲的に送り出すことができる。
個別のＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、本明細書中に記載されているように、右手の無毛表層と、上唇赤唇部と下唇赤唇部との正中線などのいずれかの皮膚体表面に配置することができる。
１５１チャネルの脳磁図（ＭＥＧ）スキャナが、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌによって供給される触覚刺激に対する皮膚応答を記録するために使用でき、この触覚刺激は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの活性膜表面を通して３個の異なる周波数で送り出される繰り返しの６パルストレインによって構成される。Ｓ１内の誘発活性（手刺激に対する対側性および唇刺激に対する両側性）は、最先の突出した応答成分の最良適合双極子から特徴付けることができる。
Ｓ１応答は、点状空気刺激トレインの周波数と刺激部位（無毛唇に対する無毛手）との関数として、著しい変調および適応を明らかにした。
【００２７】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＭＲＩ／ＭＥＧスキャナ環境において点状のスケーラブル刺激を使用して、ヒトの体性感覚脳経経路を活性化するのに役立つ可能性がある。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、神経刺激の適用において、非侵襲性であり、かつ、効果的であり得る。
【００２８】
したがって、本発明は、顔と手との皮膚内の機械感覚性神経終末を刺激するためのＴＡＣ−Ｃｅｌｌを使用する装置、システムおよび方法を含む。この装置は、非磁性応答材料（例えば、反強磁性、非フェリ磁性、非反磁性、または、他の類似する材料などの磁界に反応しない材料）から調製される。
このような刺激は、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）および脳磁図（ＭＥＧ）脳センサなどの脳画像化機器で使用することができる。
使用中に、この装置は、神経を刺激し、これにより、末梢神経刺激中に脳応答の画像化が可能になる。
【００２９】
この装置は、開口部の上にマイクロ膜が嵌め込まれる一方の開放端部を有するとともに、膜の上に嵌り、シリンダに留まるアパーチャ付きのキャップを有する容器を含むことができる。
この容器は、容器の内部に入り、そして、内部から出る流体（例えば、液圧液体、または、空気などの空気圧ガス）を受け入れるためのフィッティング付きの別の開口部をさらに有し、圧力の動きに応答した圧力の変化が、マイクロ膜をドラムのように振動させる。
開口部とフィッティングとは、空気などのような流体を供給できる圧力源に結合するように構成することができ、チャンバの中へ、そして、チャンバから外へ流体を急速に揺動させることによって振動を引き起こす。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、成人と小児の運動障害においてかなりの可能性を有する神経治療介入装置として使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、本明細書中で記載されるように振動刺激を与えるための別の構成を有することができ、ＭＲ１、および／または、ＭＥＧに適合するように動作することができる。
【００３０】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ヒトの脳画像化と潜在的な運動リハビリテーション用途のために顔と手の皮膚、または、他の身体部の中の機械感覚性神経終末を刺激するために使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、（１）発達性感覚運動疾患をもつ患者および（２）持続性脳血管発作を有する成人の運動リハビリテーションのための臨床的な研究の場面で使用することができる。ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの他の使用として、物理療法において、脳スキャン中に、または、脳波図と組み合わされて、脳活動を監視することなどがさらに考えられる。
【００３１】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、空気圧装置からもたらされる空気圧変化に応答して振動するように構成された膜を有する小径空気圧アクチュエータとして構成することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＭＲＩ／ＭＥＧと適合性をもち、非侵襲性であり、かつ、神経損傷／疾患の有無にかかわらず、成人と小児の両方に適するように構成することができる。
一実施例では、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、磁気応答性ではない材料から調製された円筒（例えば、直径１９．３ｍｍ）チャンバ（例えば、ポリエチレン瓶）から調製することができ、振動膜が円筒チャンバ内の流体圧力変化に応答して振動することができるように、円筒チャンバの開口部に取り付けられた振動膜（例えば、０．００５インチのシリコーン膜シート）を含むことができる。
例えば、振動膜は、円筒チャンバのリップ部とリテーニングリングとの間に設置することができる。
しかし、他の連結構造が、膜をチャンバに接着することなどにより振動膜を円筒チャンバに連結するために使用することができる。
これらのサイズパラメータは、約０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、または、より一層大きい、２ｃｍ、５ｃｍまでおよびできる限り一層大きい直径（または、シートの断面寸法）まで変化させることができる。
また、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌチャンバ、および／または、膜の材料は、磁気非応答性である限り、いろいろであってもよい。
すなわち、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの材料は、磁気応答性ではない。
したがって、チャンバは、様々なポリマーとセラミックとから調製することができ、膜は、ポリマーといくつかのゴムとから調製される。
材料の変動は、磁気非応答特性を維持していれば、無数の材料を用いて達成することができる。
【００３２】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、膜を振動させる振動流体を供給する空気圧装置などの他のコンポーネントを含むＴＡＣ−Ｃｅｌｌシステムに含まれることが可能である。
また、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌシステムは、ＭＲＩ、および／または、ＭＥＧシステム、または、他のスキャナを含むことができる。
一実施例が、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌによって生成された空気圧触覚刺激に対する皮膚神経磁気応答を記録するように構成される１５１チャネルＣＴＦ ＭＥＧスキャナを含む。
空気圧装置は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌに繰り返しの６パルストレイン（５０ｍｓパルス幅、トレイン間隔＝５ｓ、１２５回繰り返し／トレイン速度、トレイン速度［２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚ、図８を参照］）を含む振動刺激を供給するため構成することができるが、空気圧触覚刺激の他の変形およびパターンを実行することが可能である。
【００３３】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置／システムは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを皮膚上で被検者に固定する留め具を含むことが可能である。
このような留め具の一実施例は、接着剤、ストラッピング、クランプ、接着カラー、両面接着カラーテープ、または、被検者へのＴＡＣセルのアタッチメントに使用できる接着剤、クリップ、ラッピング、包帯などのような他のタイプの鉄を含まないアタッチメントを含む。
留め具は、顔、手、指、指先、手のひら、足、足の裏、腕、脚、胴、または、いずれかの他の場所などの皮膚の上の様々な場所でＴＡＣ−Ｃｅｌｌを固定するように構成することができる。
例えば、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを一部の皮膚の場所に保持するように留め具を構成することができる一部の皮膚の場所は、右手の無毛表層（人差し指／中指）および上唇赤唇部と下唇赤唇部との正中線を含むことができる。
【００３４】
単一のＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、被検者の皮膚のいずれの部分にも取り付けることが可能である。代替的に、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置のアレイは、被検者の皮膚の１つ、または、複数の部分に取り付けることができる。
【００３５】
さらに、本発明は、顔および手、または、身体の他の部分における見かけの動きと方向とに関連付けられた感覚上の体験をシミュレートするために使用できるマルチチャネルＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイ（例えば、複数のＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置）を含むことができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイは、（例えば、一方の隣接ＴＡＣ−Ｃｅｌｌから別のＴＡＣ−Ｃｅｌｌまでの１０ｍｓのような短時間の遅延付きで）順番に活性化できる空間パターンに設置された数個のＴＡＣ−Ｃｅｌｌを含んでもよい。
代替的に、設置および活性化は、無作為であること、または、予め設計することが可能である。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイは、顔の運動（発話、嚥下、ジェスチャ）および手の運動（操作）に影響を与える急性脳血管発作に罹っている患者の脳可塑性および脳再生の仕組みを誘発し、加速するための新しい形の神経治療刺激（介入）として使用することができる。
【００３６】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、他の変形例および実施例の形をとることができる。例えば、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、「ドーム状」膜と、テクスチャ付きの膜と、（例えば、リテイナーカラー無しに）ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ本体に統合された膜と、空気圧サーボコントローラおよび高速空気圧スイッチ（バルブ）の小型化が利用できるときに実現可能であることと、マイクロサーボ、または、ポンプなどの膜を移動させる統合型揺動機能と、他の様々な特徴が修正可能であることとを有することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、潜在的に、サーボ電子回路によって駆動することができる可能性がある。
【００３７】
同様に、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置から離れて設置された磁気応答性空気圧装置によって駆動することができ、磁気非応答性管は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを空気圧装置と流体連結することができる。
【００３８】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ膜は、皮膚で振動刺激を生成するために、空気圧装置の空気圧サーボ制御によって揺動させることが可能である。
磁気非応答性材料から調製された流体導管は、膜を振動させるために振動流体をＴＡＣ−Ｃｅｌｌへ送ることができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの活性「脈動」表面は、皮膚への点状機械的入力を生成するために使用することができ（例えば、振動は、２５ｍｓの立ち上がり／立ち下がり時間をもつ４．２５ｍｍの変位である可能性があり）、立ち上がり時間および揺動は、流体揺動、ならびに、膜の断面外形およびサイズに応じて変化する可能性がある。
しかし、寸法パラメータ、揺動パラメータ、材料パラメータ、または、他のパラメータのすべては、妥当な範囲内で変化させることができる。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｂに示すように、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置４００の一実施例は、内部チャンバ４０２ａ付きのハウジング４０２と、チャンバ４０２ａの１つの開口部４０４を覆う膜４０３とを有し、膜４０３は、振動機構部に応答して振動するように構成される。
図示のように、選択可能な環状リング４０５が、膜４０３をハウジング４０２に連結して開口部４０４を覆うために使用される。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置４００は、ハウジング４０２に連結されるネック部４０６を含むことができ、ネック部４０６は、チャンバ４０２ａから開口部４１２まで延在する内部ルーメン４０８を有することができる。
ネック部４０６は、例えば、管を介して、空気圧装置に連結することができる継手コンポーネント４１０を開口部４１２でさらに有することができる。
継手コンポーネント４１０は、例えば、ルアーフィッティングとして構成することができる。
【００４０】
一実施例では、ハウジング４０２と、膜４０３と、リング蓋部４０４（膜がハウジングと一体化されていない場合、アパーチャを含む）と、ネック部４０６と、継手コンポーネントとは、磁気応答性をもたない限り、プラスチック、ポリマー、ゴム、シリコーン、ポリエチレン、ポリプロピレン、セラミックなどでもよい。
【００４１】
図５は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌシステムの実施例を示す。
図示のように、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、空気圧ラインを介してサーボ・モータに流体連結されている。
サーボ・モータは、サーボ・モータ・コントローラに動作的に連結されている位置センサを含むことができる。
また、サーボ・モータ・コントローラは、１６ビットＡＤＣ／ＤＡＣ付きのような中央処理ユニット（ＣＰＵ）からの入力を受信することができる。
さらに、サーボ・モータ・コントローラは、サーボ・モータに供給される前にサーボ・モータ・コントローラからの信号を増幅できる増幅器に動作的に連結することができる。
したがって、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、制御可能であり、磁気非応答性空気圧ラインを介して離れたサーボ・モータからの流体空気圧振動を受けとることができる。
【００４２】
その結果、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ４０２は、揺動動作を発生させるための外部振動機構部（例えば、サーボ・モータ）に接続することができるチャンバ４０２ａとの間に流体継手を有することができる。
サーボは、膜４０３を駆動するための圧力を調節し、発生させる高性能サーボシステムでもよい。
サーボ、または、他の振動機構部は、ハウジング４０２と膜４０３とから非常に遠くに配置することができるので、ハウジング４０２および膜４０３と関連付けられた金属コンポーネント、または、他の磁気応答性コンポーネントが存在せず、このことが、脳スキャナでの使用を可能にする。
【００４３】
一実施例では、ハウジングは、標本瓶、または、化学薬品瓶のような標準的な瓶に類似していてもよい。
瓶蓋部は、開口部（アパーチャ）が蓋部に形成され、膜（例えば、厚さ５０００分の１インチのシリコーン膜）が瓶の蓋部を覆い、キャップの開口部を通じて振動することができるように加工することができる。
ハウジングは、ルアーフィッティングなどの流体継手機構部を含むように構成することができる。
流体継手機構部は、ハウジングの底に配置してもよく、または、ハウジング内のどこか他の場所に配置してもよい。
流体継手（例えば、ルアー・ロック・フィッティング）は、他端部で振動機構部に流体連結されているシリコン管、または、他の磁気非応答性管を受け入れることができる。
【００４４】
振動機構部は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの内側の圧力が制御され、非常に正確に制御されるために、コンピュータ制御型（例えば、ＣＰＵ）でもよい。
振動機構部は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを駆動することができ、膜は非常に急速に移動させられるので、膜は、隆起し、または、シリンダの中へ吸い込まれ、１０〜９０％立ち上がり／立ち下がり時間が２５ｍｓの規模でもよい。
２５０００分の１秒の間に、膜は、膜の寸法に応じて３．６ｍｍ、または、他の寸法に亘って移動可能であり、これは、皮膚の表面に非常に頑強性のある刺激を生成し、この刺激は、次に、皮膚の中の体性感覚神経を駆動する。
【００４５】
従来、ＭＲＩ、または、ＭＥＧにおいて刺激を与えることは、ＭＲＩ、または、ＭＥＧのような磁気環境において体性感覚系を刺激することに付随する問題のために困難であった。
磁気非応答性ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、磁界による障害を受けることなく、皮膚刺激、または、触覚刺激を与えることができる。
これにより、皮膚上で圧力変化を感じることが可能になり、医療専門家が、皮膚に圧力変化を受けている被検者の脳の内部で何が起こっているかを知ることが可能になる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、２つのスキャナ手法、すなわち、ＭＲＩとＭＥＧとを使用して、ヒトの神経系の経路全体を客観的にテストする方法を提供することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの感覚は、刺激が非常に高速で断続的に到来するので、皮膚上のタッピングと類似する。
膜刺激器は、約３０Ｈｚまでの優れた周波数応答を有する。
本明細書中の実施例は、２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚを示す。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、皮膚表層を振動させ、皮膚内の数千個の感覚神経末端を活性化せることができ、この感覚神経末端は、脊髄、または、脳幹を介して、その後、最終的に、視床まで達し、体性感覚皮質へ伝えられる神経斉射（信号）を送る。
【００４６】
その結果、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＭＲＩ適合性およびＭＥＧ適合性がある体性感覚刺激器のための空気圧触覚刺激セル膜を提供し、ヒトの神経磁気皮膚反応刺激に使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、魚類、鳥類、爬虫類、哺乳類などのような任意の動物と共に使用することもできる。
【００４７】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、特に、ヒトの脳内の三叉神経−視床皮質（顔）体性感覚経路および内側毛帯−視床−皮質（手−前肢／足−後肢）体性感覚経路の完全性と、神経適応の特性とをマッピングするためのＭＲＩ走査手法およびＭＥＧ走査手法を使用する脳機能の基本的な神経学的評価のために使用することができる。
【００４８】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ振動刺激への脳応答をマッピングするためにＭＥＧスキャナを使用して、動物を研究するために使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ヒトの脳内の体性感覚経路の活性化のために使用することができる。
【００４９】
図１０は、図中で、空気圧ポンプを駆動するために役立つサーボ制御型刺激波形を示し、この空気圧ポンプは、次に、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ内の圧力を変調する。
サーボ制御型刺激波形は、離散的、迅速なパルスであり、これらのパルスは、わずか数ミリ秒の持続時間しかない。
下側のトレースにおける波形は、脳神経磁界応答を示す。
顔刺激に対して図示のように、脳は、各刺激パルス後に約５０ｍｓ以内で興奮している。
【００５０】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、脳スキャンにおいて高度に認識できる刺激であるように脳を刺激することができる（図１Ａを参照）。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、病変を詳細にマッピングして診断するのに有用であり、神経信号経路が遮断されているかどうかを判定するために使用することができる。
さらに、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、患者が発作中に損傷を受けているかどうかを識別することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、損傷した脳のリハビリテーションにも使用することができる。
したがって、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、神経系を活性化するとともに、脳が損傷した後に脳を配線し直すのに役立つ治療的刺激として使用することができる。
【００５１】
物理療法では、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、電気刺激器を置き換えるのに使用することができる。
電気刺激器による１つの欠点は、この電気刺激器は、神経細胞が回復される順序を逆転することである。
別の欠点は、電気刺激が感覚線維活性化と運動線維活性化とを区別しないことである。
電流を皮膚に取り入れると、電流刺激に対し最低閾値をもつニューロンが最初に興奮し、感覚ニューロン、および／または、運動ニューロンの混合された活性化を伴うことがある。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、この問題を解消し、機械受容性の求心性ニューロンを選択的に活性化し、運動ニューロンを直接的に刺激しない。
自然な形の皮膚刺激（すなわち、電流の使用ではなく、触覚、圧力、振動）の下で、正常な回復順序およびニューロンタイプが保存される。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、高速順応のタイプＩ（ＦＡ Ｉ）およびタイプＩＩ（ＦＡ ＩＩ）と関連付けられたＡＲ一次求心神経と、皮膚の中で見つけられ、触覚、振動、テクスチャおよび皮膚ストレッチを符号化する低速順応（ＳＡ ＩおよびＳＡ ＩＩ）感覚神経線維とを選択的に刺激するのに特に十分に適している。
このように、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、これらの点に関して、電気刺激よりも優れている。
【００５２】
単一のＴＡＣ−Ｃｅｌｌ、または、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイが種々の刺激研究のための全種類の方法に使用することができる。
これは、右半身研究と、左半身研究と、両側性刺激と、半球状側性化とを含むことができる。
【００５３】
アレイの一実施例では、５個のＴＡＣ−Ｃｅｌｌが、所定の場所に設置することが可能であり、各ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、個別の流体ラインによって個別に制御される。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌが直線状に配置され、次に、各ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの間に１０ｍｓ時間遅延などのある時間遅延を伴って個別のセルをオンにするとき、脳は、見かけの運動または動きとしてこの知覚を解釈する。
これは、治療中の脳のための仮想的な体験と、損傷されたニューロンと皮質とが接続を配線し直し、形成するのを実際に支援することになる運動の知覚および体験とを提供することができる。これは、脳の可塑性の一部である。
【００５４】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、同じパターン化された刺激を用いて唇、または、手のいずれかの刺激に使用でき、Ｓ１の短期適応を誘発するために効率的である可能性がある。
手と唇との短期適応パターンの差は、皮膚領域と皮下領域とにおける機械受容器タイピングの差の関数である可能性があり、また、同様に、顔筋肉組織および辺縁系筋肉組織との差に起因するかもしれない。
さらに、身体の他の部分に関する差も存在することがある。
Ｓｉ応答の減衰の大きさは、刺激周波数とパルスインデックスとに依存し、減衰が手刺激と唇刺激との両方に対して８Ｈｚで最も顕著であり、２Ｈｚであまり顕著ではない。
手と唇とのピーク双極子強度Ｓ１の待ち時間間の著しい差は、軸索長さと、唇および手の機械感覚性神経終末からＳ１内でのこれらの中央ターゲットまでの距離との差に起因すると考えられる。
【００５５】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、特に、ヒトの脳内の三叉神経−視床皮質（顔）体性感覚経路および脊柱−内側毛帯−視床−皮質（手−前肢／足−後肢）体性感覚経路の完全性をマッピングするためにＭＲＩ走査手法およびＭＥＧ走査手法を使用して脳機能の基本的な神経学的評価のために使用することができる。
通常の健康な成人と、自閉症の子供、外傷性脳損傷、または、脳血管発作をもつ成人などの様々な臨床的集団との間の時空間的な適合パターンの比較は、基本的な感覚過程に新しい洞察を投じる可能性がある。
【００５６】
例えば、自閉症児への繰り返しの触覚刺激は、過敏症および向上するが、より緩慢な適応応答をもたらした。
ＧＡＢＡを合成するために利用されるタンパク質の減少による抑制されたＧＡＢＡ作動性抑制機構は、これらの異常な応答特性の原因であると考えられる。
【００５７】
別の実施例は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ、または、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイを使用する運動リハビリテーション用のパターン化された体性感覚刺激を含むことができる。
持続性体性感覚刺激は、運動皮質興奮性を増大させることができ、皮質損傷後の運動学習と機能回復とに密接な関係がある。
したがって、体性感覚経路の機能的なマッピングに加えて、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、成人と小児の運動疾患のリハビリテーション用の新しい神経治療介入装置としての用途が見つけられる可能性がある。
【実施例】
【００５８】
神経疾患の病歴がない健康な女性（平均年齢＝２４．８歳［標準偏差＝２．９］）がこの研究に参加した。
使用されたＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、スナップ型のキャップ付きの５ミリリットルの丸いガラス瓶に基づくｃカスタム、小径空気圧アクチュエータ（Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ、品番Ｒ−０８９３６−００）であった。
ポリエチレン製キャップは、直径１９．３ｍｍの内部ルーメン４０８を作り出すように加工された。
０．００５インチのシリコーン膜（ＡＡＡ−ＡＣＭＥ Ｒｕｂｂｅｒ社）が、ガラス瓶の縁と変更したスナップ型キャップとの間にしっかり保持された。
空気圧充填されたとき、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの活性なシリコーン膜表面は、（１０％から９０％の勾配切片に基づいて）２７ｍｓの立ち上がり／立ち下がり時間を有するピーク変位４．２５ｍｍを生成した。
【００５９】
位置フィードバック（Ｂｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＬＬＣ、モデル５１１サーボ・コントローラ）とコンピュータ制御との下で動作するカスタムＡｉｒｐｅｌ（登録商標）ガラス製シリンダ（Ａｉｒｐｏｔ社、２Ｋ４４４４Ｐシリーズ）に連結されたカスタム非整流型サーボ・モータ（Ｈ２Ｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、ＮＣＭ １００−２ＬＢ）が、空気圧パルスを用いてＴＡＣ−Ｃｅｌｌを駆動するために使用された。
コンピュータは、１６ビット多機能カード（ＰＣＩ−６０５２Ｅ、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を装備していた。
刺激制御信号は、研究室内でＬａｂＶＩＥＷ（登録商標）ソフトウェア（バージョン８．０、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いてカスタムプログラムされた。
これらの信号は、サーボコントローラへの入力としての機能を果たし、ＭＥＧスキャナによるデータ取得を始動させるためにさらに使用された。
このハードウェア構成は、刺激生成とＭＥＧデータ取得との間の同期を実現した。
長さ１５フィートのシリコーン管（内径０．１２５インチ、外形０．２５０インチ、壁厚０．０６３インチ）が、サーボ・モータからＭＥＧスキャナ内の参加者の上に設置されたＴＡＣ−Ｃｅｌｌへの空気圧刺激パルスを案内するために使用された。
パルストレイン電圧波形の前縁と対応するＴＡＣ刺激変位の開始との間の遅延として定義される機械応答時間（ＭＲＴ）が、すべての刺激速度に対し一定の１７ｍｓであった（図６）。報告されたピーク双極子強度待ち時間値は、ＴＡＣ−ＣｅｌｌのＭＲＴへの修正を反映する。
【００６０】
図７に示すように、両面接着テープカラー４５０が、右手の無毛表層（人差し指／中指）（図示せず）と、上唇赤唇部と下唇赤唇部との間の正中線（図示）とを含む被検者４６０の２箇所の皮膚場所に別個のＴＡＣ−Ｃｅｌｌ４００を固定するために使用された。
各皮膚部位での設置は、１分以内に完了した。
【００６１】
空気圧サーボ制御が、パルストレイン［パルストレイン間隔５ｓ、１パルストレイン当たりの繰り返し速度１２５］を生成するために使用された。
各パルストレインは、６個の単相パルス［パルス幅５０ｍｓ］から構成された（図８）。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌのパターン化された入力に対する皮質神経磁気応答の短期適応が、各皮膚部位で２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚの３つのパルストレイン速度をもつ無作為ブロック設計を使用して評価された。
２Ｈｚの刺激ブロックは、およそ１６分持続し、４Ｈｚの刺激ブロックは、およそ１４分持続し、８Ｈｚの刺激ブロックは、およそ１２分持続した。
刺激周波数および刺激部位条件の順序は、被検者の間で無作為化された。
【００６２】
図７は、１５１台の軸グラジオメータ・センサを備え、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ入力に対する皮質応答を記録するために使用された全頭型ＭＥＧシステム４４０（ＣＴＦオメガ）を用いて解析されている被検者４６０をさらに示す。
磁気非応答性管４２０が、継手機構部４１０に連結されている。
局所コイル４３０、４３６が、センサコイルに対する頭部位置を決定するために、鼻根点と左右の耳介前方点とを含む３箇所に設置された。
２個の双極電極４３２が、眼電図（ＥＧＧ）を記録するために使用され、眼電図は、眼球運動のアーティファクトおよびまばたきによる影響を受ける試行を識別するために使用された。
位置合わせ目印が、局所コイルを位置決めするために使用された同じ３箇所に設置された。
ＭＥＧ記録セッションに続いて、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌが、皮膚部位から取り外され、参加者は、脳生体組織を画像化するために隣接する場所にあるＭＲＩスキャナの内部に直ちに収容された。
【００６３】
ＭＥＧデータが、双方向４次バターワースフィルタを使用して、１．５Ｈｚと５０Ｈｚとの間でデジタル的に帯域通過フィルタ処理された。パルストレイン刺激の前後１秒に対応する試行は、アーティファクトが目視され、運動アーティファクト、または、まばたきアーティファクトを含む試行が除かれた。
各実験条件に対する残りの試行が、平均化され、直流成分が、基線として刺激前周期を使用してオフセットが加えられた。
各実験条件において被検者毎に９０回以上の試行が、平均化に使用された。
【００６４】
ＣＵＲＲＹ（商標）（ＣＯＭＰＵＭＥＤＩＣＳ ＮｅｕｒｏＳｃａｎ）は、ＭＥＧ記録から取得されたデータを解析するために使用される特殊化された信号処理ソフトウェアである。
ＣＵＲＲＹは、解剖学的ＭＲＩ画像をＭＥＧデータと相互に位置合わせして、生体磁気双極子源をマッピングするためにさらに使用することができる。
このように、生体磁気双極子源の再構成は、ＭＲＩデータから分割された各被検者頭骨にぴったり合わされた球対称体積導体モデルを使用してＣＵＲＲＹで実行された。
生体磁気双極子源空間が、脳体積の全体を通じて規則的な点の格子として画定された（点間の平均距離は、４ｍｍであった）。
電流密度解析が、Ｓ１活性に対応する活性の空間ピークを識別するために、パルストレイン内の第１の応答に適用される（すなわち、最良の信号対雑音比（ＳＮＲ）によって特徴付けられる）最小ノルム最小二乗法（ＭＮＬＳ）を使用して実行された。
場所制約付き双極子解析（双極子位置がＭＮＬＳによって取り出された空間最大値に設定されている）が、トレイン内の各パルスの後に続くＳ１活性に対する双極子の方向およびピーク強度（μＡｍｍ＝マイクロアンペア−ミリメートル）を推定するために続いて使用された。
ピーク双極子ピーク強度および待ち時間が、３ウェイＡＮＯＶＡを使用して、刺激部位（唇および手）と、周波数（２、４および８Ｈｚ）と、パルストレイン内のパルスインデックスとの間の顕著な差に関して比較された。
唇刺激および手刺激のそれぞれに対し、左半球内の対応する双極子位置の差が、１ウェイＡＮＯＶＡを使用して統計的有意性に関してテストされた。
ＳＰＳＳソフトウェア（バージョン１７、ＳＰＳＳ社）は、統計解析のために使用された。
【００６５】
指刺激に対して、被検者全体に亘って一貫して観測された最先の突出した応答成分は、各皮膚反応パルスに続く７４．３±６．７ｍｓにピークがあった。
唇刺激に対し、最先の成分は、被検者全体に亘って５０．３±５．８ｍｓにピークがあった。
両方の刺激部位に対し、これらの早期の成分の後に、磁界の異なる時間的形態と空間的パターンとをもつ数個の遅れ成分が続いた。
【００６６】
応答の最先の成分に対して、センサアレイの全域に誘発された磁界の分布が、手刺激条件のための対側性Ｓ１および唇刺激のための両側性Ｓ１における生体磁気双極子源の存在と整合していた。
これは、図１Ａに実証された生体磁気双極子源の再構成の結果によって確認された。
図１Ａにおいて、マークが付けられたエリアは、１００（一次体性感覚皮質における顔表現の双極子活性化）と、１０２（一次体性感覚皮質における顔表現の双極子活性化）と、１０４（一次体性感覚皮質における対側性手表現の双極子活性化）とを指示する。
双極子源は、左Ｓ１の手表現（手刺激）の範囲内に一貫して局所化され、また、Ｓ１の顔表現（唇刺激）の範囲内で両側にある。
【００６７】
唇および手のＳＩ応答に対する平均双極子位置が、表１に報告されている。
３つの直交座標の１つずつに１ウェイＡＮＯＶＡを使用する唇刺激に対する左半球内の双極子位置と手刺激に対する左半球内の双極子位置との間の比較は、横方向（ｐ＜０．００１）、前方向（Ｐ＝０．００８）および下方向（Ｐ＜０．００１）の３方向のすべてに沿って著しく異なるＳＩ源を示した。
これらの結果は、唇Ｓ１が手Ｓ１より中心後回のベースに向かって、すなわち、より横方向、前方向および下方向に向かって表現されている一次体性感覚皮質の体性機能局在性（ＰｅｎｆｉｅｌおよびＲａｓｍｕｓｓｅｎ、１９６８）に一致している。
【００６８】
ピーク双極子強度が、刺激速度とトレイン内のシリアル位置との関数として皮質応答の大きさを定量化するために使用された。
ＳＩ応答の待ち時間が、ピーク双極子強度から決定され、機械応答時間（ＭＲＴ）が修正された。
双極子強度ピークの３ウェイＡＮＯＶＡが、刺激部位、刺激周波数および刺激のトレイン内のインデックスの要因と共に、周波数（ｐ＜０．００１）とパルスインデックス（ｐ＜０．００１）との統計的に有意な主効果を明らかにした。
刺激部位と周波数（ｐ＝０．０１６）との間および周波数とパルスインデックス（ｐ＝０．００３）との間の相互作用が、同様に、統計的に有意であった。
【００６９】
Ｓ１応答のピーク双極子強度（図２Ａ〜図２Ｂ）が、トレイン内の刺激のシリアル位置に伴う漸進的減衰を明らかにする。
８Ｈｚ刺激条件に対し現れた神経磁気応答の鋭い減衰が、唇刺激条件と手刺激条件との両方に対し３次双極子強度ピークを越える待ち時間の解析を妨げた。
Ｓ１適応の大きさが、３種類のテスト周波数の間で唇より手の方がわずかに上回り、このことは、機械受容器表現の差と、毛帯系および視床皮質系に沿った中枢性統合の仕組みとによって部分的に説明され得る。
【００７０】
Ｓ１ピーク待ち時間の３ウェイＡＮＯＶＡは、刺激部位、刺激周波数およびトレイン内のパルスインデックスの要因と共に、刺激部位の主要因（ｐ＜０．００１）が統計的に有意であることを明らかにした。
本例では有意な相互作用が全くない。
相互作用がないことは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ誘発型Ｓ１応答ピーク待ち時間がすべての３つの刺激周波数（図３Ａ〜図３Ｃ）において手と唇との間で著しく異なり、これが、三叉神経経路のより短い伝導時間と整合していることを明らかにする。
【００７１】
本発明は、本発明の精神、または、基本的な特性から逸脱することなく、他の具体的な形式で具現化されてもよい。
記載された実施例は、すべての点で、単なる例示であり、かつ、限定的ではないとみなされるべきである。
本発明の範囲は、したがって、以上の説明ではなく、請求項によって示される。
請求項の均等物の意味と範囲とに入るすべての変更は、本発明の範囲に包含されるべきである。
【００７２】
【表１】
【００７３】
−唇（対側性半球および同側性半球）と、手（対側性半球）Ｓ２とに対する双極子位置が、２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８ＨｚのＴＡＣ−Ｃｅｌｌ刺激と関連付けられている。被検者全体に亘る、平均±標準偏差は、頭皮上の外部目印に基づいて直交座標系で表現されている。
ｘ軸は、耳介前方点を通って左から右へ進み、ｙ軸は、頭部の後から鼻根点まで進み、ｚ軸は、頭頂点の方を指す。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２００９年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／２３７２１１号の利益を主張し、この仮出願は、その内容全体を具体的な参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、米国国立保健研究所によって授与されたＮＩＨ ＲＯＩ ＤＣ００３３１１と、ＮＩＨ Ｐ３０ ＨＤ０２５８と、ＮＩＨ Ｐ３０ ＤＣ００５８０３とに基づく国庫補助で行われた。
米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
適応とは、繰り返し感覚刺激に起因した神経感度の低下による影響を受ける動的プロセスであり、生物のミリ秒から寿命まで変動する広範囲の時間的スケールに亘る可能性がある。
適応に起因する感覚応答の減衰は、感覚系（視覚と聴覚と臭覚と体性感覚と）における共通の仕組みであり、この共通の仕組みは、（刺激強度および刺激頻度のような要因に依存するので）刺激に固有であり、また、この減衰は、一般に皮質下レベルより皮質レベルで著しい（Ｃｈｕｎｇら、２００２）。
感覚系は、広範囲の環境の感覚刺激を表現するために、明確な個数の出力を有するので、適応は、種々の範囲の刺激を符号化するために、限定された出力の組を動的に再割り当てすることが不可欠であると考えられる。
したがって、感覚系における適応を監視するための調査を実施する装置およびシステムが研究され、開発されている。
【０００４】
感覚性神経終末を活性化するための、皮膚を通じた電流の供給が研究されたが、電流は、不自然な形態の刺激であり、深層受容器と表層受容器とからの線維を活性化する間に、末梢性機械受容器を迂回することがある（Ｗｉｌｌｉｓ＆Ｃｏｇｇｅｓｈａｌｌ、１９９１）。
この刺激のアプローチは、スペクトルに基づく神経線維の電気インピーダンスの差に起因する求心性動員のパターンの変更と、刺激部位に近接した遠心性神経線維の付随的な活性化とを潜在的にもたらす可能性がある。
さらに、脳磁図（ＭＥＧ）走査などの生体磁気学的手法が皮質応答適応を研究するために使用される場合、電気刺激は、脳磁界記録の際に干渉の発生源を生じさせる。
さらに、振動刺激を与えるための圧電トランスデューサが、研究され、優れた周波数応答を有している。
しかし、圧電トランスデューサは、変位振幅が限られ、圧電結晶を動作させるために大きいソース電流を必要とする。
ＭＥＧセンサアレイがこれらのトランスデューサに接近すると、実質的な電気干渉が生じる。
ディスク振動子（Ｋａｗａｈａｒａら、２００４およびＳｈｉｒａｈａｓｈｉら、２００７）が、振動刺激を与えることができるが、単一周波数で動作し、複数のノイズ源（電気、磁気、音響）のためにＭＲＩおよびＭＥＧに不適合である。
最近では、空気圧マニホールドが、ＭＲＩスキャナにおいてエアパフ（Ｈｕａｎｇら、２００７）およびフォン・フライ式フィラメント（Ｄｒｅｓｅｌら、２００８）を使用して、触覚刺激を発生させるために使用された。
しかし、参加者に器具を装着するために要する時間が、プロトコルへの専念を制限する可能性があり、刺激セッション中の顔、または、手足の動きが、刺激の部位を変更するおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、感覚系における適応を監視するための研究を実施するための改良型装置およびシステムが継続的に必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施例では、機械感覚性神経終末を刺激する装置が、内部チャンバ、ならびに、第１の開口部および第２の開口部を有するハウジングと、ハウジングの第１の開口部を覆い、振動機構部からの振動刺激を受容して振動する十分に柔軟性がある膜と、振動機構部に流体連結されるように構成される第２の開口部にある継手機構部とを含むことができ、装置全体が磁気非応答性材料で構成される。
ハウジングは、円筒形、または、いずれかの多角形状であることが可能である。
膜は、ハウジングと一体化されるか、または、例えば、接着剤を用いてハウジングに連結されることが可能である。
場合によっては、膜は、ハウジングに取り外し自在に連結することが可能である。
【０００７】
一実施例では、装置は、貫通するアパーチャを有する蓋部を含むことができる。
蓋部は、膜をハウジングに連結するように構成することができる。
蓋部およびハウジングは、蓋部がハウジングに締まることができるように対応する留め具を含むことができる。
対応する留め具は、スナップ継手、さねはぎ、対応するネジ山、接着剤、または、クリップのうちの１つ、または、複数を含むことができる。
【０００８】
一実施例では、振動刺激を受容する継手機構部は、内部チャンバを振動機構部へ流体連結する流体継手機構部を含むことができる。例えば、継手機構部は、ルアーロックを含むことができる。場合によっては、継手機構部は、ハウジングの壁に配置することができる。別の選択肢では、継手機構部は、内部チャンバに関して膜の反対側に配置することができる。
【０００９】
一実施例では、装置は、継手機構部に連結されるとともに、振動機構部に連結することができる管を含むことができる。
管は、この管の反対端部が磁気応答性コンポーネントを有するコンポーネントに連結することができるようにＭＲＩ、または、ＭＥＧの磁界の外に延在するための十分な長さを有し、磁気応答性コンポーネントは、磁界に反応しない。
【００１０】
一実施例では、膜は、ハウジングの断面外形に対応する断面外形を有している。
一態様では、膜は、柔軟弾性、および／または、伸縮性がある。
一態様では、膜は、約０．５ｍｍ未満の厚さである。
別の態様では、膜は、約０．１２７ｍｍ、すなわち、約０．０００５インチ未満である。
膜の厚さは、著しく変化する可能性がある。
膜は、皮膚機械受容器を活性化するために十分に振動するように構成され、皮膚機械受容器は、その後、一次体性感覚経路に沿って神経インパルスを運び、脳内で符号化される。
膜は、少なくとも１ｍｍの正の振動変位を有することができる。
好ましくは、振動変位は、少なくとも約４ｍｍである。
【００１１】
一実施例では、本発明は、機械感覚性神経終末を刺激するシステムを含むことができる。
かかるシステムは、本明細書中に記載された装置と、装置の継手機構部と流体連結されるように構成される振動機構部と、装置を振動機構部に流体連結するように構成される磁気非応答性管とを含むことができる。
【００１２】
一実施例では、振動機構部は、膜を振動させるために、または、流体内の圧力変化を引き起こすために流体をチャンバの中へ、および／または、チャンバから外へ揺動させるように構成される。
場合によっては、振動機構部は、サーボ・モータを含むことができる。
一態様では、振動機構部は、継手機構部と流体連結される磁気非応答性管と流体連結される。
【００１３】
一実施例では、システムは、振動機構部と動作的に連結することができるコンピューティングシステムを含むことができる。
一態様では、コンピューティングシステムは、振動機構部と動作的に連結される。
【００１４】
一実施例では、システムは、ＭＲＩシステムを含む。
【００１５】
一実施例では、システムは、ＭＥＧシステムを含む。
【００１６】
一実施例では、本発明は、機械感覚性神経終末を刺激する方法を含むことができる。
かかる方法は、本明細書中に記載されているような装置、または、システムを準備することと、被検者の皮膚に膜を設置することと、皮膚上の膜を揺動させることとを含むことができる。
【００１７】
一実施例では、機械感覚性神経終末は、ＭＲＩ内で刺激される。
【００１８】
一実施例では、機械感覚性神経終末は、ＭＥＧ内で刺激される。
【００１９】
一実施例では、機械感覚性神経終末は、理学療法の一部として刺激される。
【００２０】
一実施例では、刺激は、発達性感覚運動障害、または、傷害を伴う患者の運動リハビリテーションを目的とする。
【００２１】
いずれかのテストの間に、この方法は、神経終末刺激の間に被検者の脳を監視することを含むことができる。
【００２２】
本発明の上記実施例および特徴、ならびに、その他の実施例および特徴は、以下の説明および添付図面からさらに十分に明らかになり、または、後述されるように発明の実施によって分かることがある。
【００２３】
本発明の上記利点および特徴、ならびに、その他の利点および特徴をさらに明確にするために、本発明のさらに詳しい説明が、添付図面に示される発明の具体的な実施例を参照することによって表される。
これらの図面は、本発明の例示された実施例だけを表し、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでない。
本発明は、添付図面の使用によってさらなる特定性と詳細さを用いて記載、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】一人の被検者に対するソース再構成結果を表す、脳ＭＲＩ画像（パネルＡおよびＢ）を含む図であって、双極子が唇刺激に応答して両側に局在化し（パネルＡ）、双極子が右手刺激に対して対側に局在化し（パネルＢ）、双極子の位置および配向が、（軸方向および冠状に）直交するＭＲＩスライスに示されている図である。
【図１Ｂ】一人の被検者に対するソース再構成結果を表す、周波数に対する触覚刺激応答（パネルＡ−Ｆ）を含むグラフであって、双極子の位置および配向が、（軸方向および冠状に）直交するＭＲＩスライスに示され、時間に対するＳ１双極子強度がパネルの右側の刺激速度毎に示されているグラフである。
【図２Ａ】唇刺激に対する２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚでの一次体性感覚皮膚（Ｓ１）ピーク双極子強度の比較を示すグラフである。
【図２Ｂ】手刺激に対する２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚでの一次体性感覚皮膚（Ｓ１）ピーク双極子強度の比較を示すグラフである。
【図３Ａ】２Ｈｚの唇刺激と手刺激とに対するＳ１ピーク双極子強度遅延時間の比較を示すグラフである。
【図３Ｂ】４Ｈｚの唇刺激と手刺激とに対するＳ１ピーク双極子強度遅延時間の比較を示すグラフである。
【図３Ｃ】８Ｈｚの唇刺激と手刺激とに対するＳ１ピーク双極子強度遅延時間の比較を示すグラフである。
【図４Ａ】ポリエチレンシリンダと、厚さ０．００５インチのシリコーン膜と、セル（ｃｅｌｌ）をサーボ制御型空気圧ポンプに連結するルアー管フィッティングとを表すＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置の実施例を示す図である。
【図４Ｂ】ポリエチレンシリンダと、厚さ０．００５インチのシリコーン膜と、セルをサーボ制御型空気圧ポンプに連結するルアー管フィッティングとを表すＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置の実施例を示す図である。
【図５】ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ刺激制御システムの概略図である。
【図６】サンプルの刺激電圧パルスおよび対応するＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位応答を示すグラフを含む図であり、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの機械応答時間（ＭＲＴ）が、１７ｍｓである。
【図７】ＭＥＧ記録セッション前に両面接着テープを使用して上唇赤唇部と下唇赤唇部との正中線に固定されたＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置を示す図であって、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置が、右手の無毛皮膚表層（人差し指および中指）および顔の口角などの他の身体部にも固定されている図である。
【図８】ＭＥＧセッションの間にＴＡＣ−Ｃｅｌｌ空気サーボコントローラへの入力として使用されるパターン化された刺激トレインを示す図であって、２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚの１２５個のパルストレインが、別個の系列で手および顔下側の無毛皮膚に印加され、各パルストレインが、トレイン速度とは無関係に６個の５０ｍｓパルスで構成されている図である。
【図９Ａ】２Ｈｚに関して秒単位の時間に対してミリメートル単位でＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位を表すグラフである。
【図９Ｂ】４Ｈｚに関して秒単位の時間に対してミリメートル単位でＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位を表すグラフである。
【図９Ｃ】８Ｈｚに関して秒単位の時間に対してミリメートル単位でＴＡＣ−Ｃｅｌｌ変位を表すグラフである。
【図１０】２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚにおける顔刺激と、刺激への適応を表す平均大域的場ポテンシャル皮膚ＭＥＧ応答の対応する減少とを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
一般に、本発明は、皮膚刺激振動によって供給された合成空気皮膚刺激のトレインに応答して、（例えば、人の手と唇との刺激振動を使用する）神経系一次体性感覚皮膚Ｓ１の短期適応パターンを比較し、特徴付けるために、ミリ秒単位の皮膚刺激振動を用いるＭＥＧ手法のかなり高い時間分解能を使用することに関する。
ＭＥＧの空間分解能は、唇と下と指と手とを含む人体のＳ１表現をマッピングするのに十分であることを明らかにしたが、同様に他の身体部にも使用することができる。
従来の研究は、振動触覚適応の仕組みが手と顔との両方に存在することを明らかにしたが、人への繰り返しの点状機械的刺激に対する手、または、顔Ｓ１のいずれかの短期適応の仕組みに関して殆ど知られていない。
刺激振動は、ＭＲＩ／ＭＥＧ適合性触覚刺激セル（ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ）を使用して誘発することができる。
繰り返しの皮膚振動刺激は、誘発脳磁Ｓ１応答の中に現れる短期適応の周波数依存パターンをもたらすことができることが考えられる。
機械受容器神経反応と運動反応における機能との基本的な差のために、顔と手との適応パターンの時空間特性の間に著しい差が存在する可能性があることも考えられる。
【００２６】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、一次体性感覚皮膚（Ｓ１）の内部の脳磁応答適応パターンを研究するために、パターン化された皮膚刺激を顔と手とに非侵襲的に送り出すことができる。
個別のＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、本明細書中に記載されているように、右手の無毛表層と、上唇赤唇部と下唇赤唇部との正中線などのいずれかの皮膚体表面に配置することができる。
１５１チャネルの脳磁図（ＭＥＧ）スキャナが、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌによって供給される触覚刺激に対する皮膚応答を記録するために使用でき、この触覚刺激は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの活性膜表面を通して３個の異なる周波数で送り出される繰り返しの６パルストレインによって構成される。Ｓ１内の誘発活性（手刺激に対する対側性および唇刺激に対する両側性）は、最先の突出した応答成分の最良適合双極子から特徴付けることができる。
Ｓ１応答は、点状空気刺激トレインの周波数と刺激部位（無毛唇に対する無毛手）との関数として、著しい変調および適応を明らかにした。
【００２７】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＭＲＩ／ＭＥＧスキャナ環境において点状のスケーラブル刺激を使用して、ヒトの体性感覚脳経経路を活性化するのに役立つ可能性がある。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、神経刺激の適用において、非侵襲性であり、かつ、効果的であり得る。
【００２８】
したがって、本発明は、顔と手との皮膚内の機械感覚性神経終末を刺激するためのＴＡＣ−Ｃｅｌｌを使用する装置、システムおよび方法を含む。この装置は、非磁性応答材料（例えば、反強磁性、非フェリ磁性、非反磁性、または、他の類似する材料などの磁界に反応しない材料）から調製される。
このような刺激は、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）および脳磁図（ＭＥＧ）脳センサなどの脳画像化機器で使用することができる。
使用中に、この装置は、神経を刺激し、これにより、末梢神経刺激中に脳応答の画像化が可能になる。
【００２９】
この装置は、開口部の上にマイクロ膜が嵌め込まれる一方の開放端部を有するとともに、膜の上に嵌り、シリンダに留まるアパーチャ付きのキャップを有する容器を含むことができる。
この容器は、容器の内部に入り、そして、内部から出る流体（例えば、液圧液体、または、空気などの空気圧ガス）を受け入れるためのフィッティング付きの別の開口部をさらに有し、圧力の動きに応答した圧力の変化が、マイクロ膜をドラムのように振動させる。
開口部とフィッティングとは、空気などのような流体を供給できる圧力源に結合するように構成することができ、チャンバの中へ、そして、チャンバから外へ流体を急速に揺動させることによって振動を引き起こす。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、成人と小児の運動障害においてかなりの可能性を有する神経治療介入装置として使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、本明細書中で記載されるように振動刺激を与えるための別の構成を有することができ、ＭＲ１、および／または、ＭＥＧに適合するように動作することができる。
【００３０】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ヒトの脳画像化と潜在的な運動リハビリテーション用途のために顔と手の皮膚、または、他の身体部の中の機械感覚性神経終末を刺激するために使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、（１）発達性感覚運動疾患をもつ患者および（２）持続性脳血管発作を有する成人の運動リハビリテーションのための臨床的な研究の場面で使用することができる。ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの他の使用として、物理療法において、脳スキャン中に、または、脳波図と組み合わされて、脳活動を監視することなどがさらに考えられる。
【００３１】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、空気圧装置からもたらされる空気圧変化に応答して振動するように構成された膜を有する小径空気圧アクチュエータとして構成することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＭＲＩ／ＭＥＧと適合性をもち、非侵襲性であり、かつ、神経損傷／疾患の有無にかかわらず、成人と小児の両方に適するように構成することができる。
一実施例では、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、磁気応答性ではない材料から調製された円筒（例えば、直径１９．３ｍｍ）チャンバ（例えば、ポリエチレン瓶）から調製することができ、振動膜が円筒チャンバ内の流体圧力変化に応答して振動することができるように、円筒チャンバの開口部に取り付けられた振動膜（例えば、０．００５インチのシリコーン膜シート）を含むことができる。
例えば、振動膜は、円筒チャンバのリップ部とリテーニングリングとの間に設置することができる。
しかし、他の連結構造が、膜をチャンバに接着することなどにより振動膜を円筒チャンバに連結するために使用することができる。
これらのサイズパラメータは、約０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、または、より一層大きい、２ｃｍ、５ｃｍまでおよびできる限り一層大きい直径（または、シートの断面寸法）まで変化させることができる。
また、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌチャンバ、および／または、膜の材料は、磁気非応答性である限り、いろいろであってもよい。
すなわち、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの材料は、磁気応答性ではない。
したがって、チャンバは、様々なポリマーとセラミックとから調製することができ、膜は、ポリマーといくつかのゴムとから調製される。
材料の変動は、磁気非応答特性を維持していれば、無数の材料を用いて達成することができる。
【００３２】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、膜を振動させる振動流体を供給する空気圧装置などの他のコンポーネントを含むＴＡＣ−Ｃｅｌｌシステムに含まれることが可能である。
また、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌシステムは、ＭＲＩ、および／または、ＭＥＧシステム、または、他のスキャナを含むことができる。
一実施例が、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌによって生成された空気圧触覚刺激に対する皮膚神経磁気応答を記録するように構成される１５１チャネルＣＴＦ ＭＥＧスキャナを含む。
空気圧装置は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌに繰り返しの６パルストレイン（５０ｍｓパルス幅、トレイン間隔＝５ｓ、１２５回繰り返し／トレイン速度、トレイン速度［２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚ、図８を参照］）を含む振動刺激を供給するため構成することができるが、空気圧触覚刺激の他の変形およびパターンを実行することが可能である。
【００３３】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置／システムは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを皮膚上で被検者に固定する留め具を含むことが可能である。
このような留め具の一実施例は、接着剤、ストラッピング、クランプ、接着カラー、両面接着カラーテープ、または、被検者へのＴＡＣセルのアタッチメントに使用できる接着剤、クリップ、ラッピング、包帯などのような他のタイプの鉄を含まないアタッチメントを含む。
留め具は、顔、手、指、指先、手のひら、足、足の裏、腕、脚、胴、または、いずれかの他の場所などの皮膚の上の様々な場所でＴＡＣ−Ｃｅｌｌを固定するように構成することができる。
例えば、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを一部の皮膚の場所に保持するように留め具を構成することができる一部の皮膚の場所は、右手の無毛表層（人差し指／中指）および上唇赤唇部と下唇赤唇部との正中線を含むことができる。
【００３４】
単一のＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、被検者の皮膚のいずれの部分にも取り付けることが可能である。代替的に、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置のアレイは、被検者の皮膚の１つ、または、複数の部分に取り付けることができる。
【００３５】
さらに、本発明は、顔および手、または、身体の他の部分における見かけの動きと方向とに関連付けられた感覚上の体験をシミュレートするために使用できるマルチチャネルＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイ（例えば、複数のＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置）を含むことができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイは、（例えば、一方の隣接ＴＡＣ−Ｃｅｌｌから別のＴＡＣ−Ｃｅｌｌまでの１０ｍｓのような短時間の遅延付きで）順番に活性化できる空間パターンに設置された数個のＴＡＣ−Ｃｅｌｌを含んでもよい。
代替的に、設置および活性化は、無作為であること、または、予め設計することが可能である。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイは、顔の運動（発話、嚥下、ジェスチャ）および手の運動（操作）に影響を与える急性脳血管発作に罹っている患者の脳可塑性および脳再生の仕組みを誘発し、加速するための新しい形の神経治療刺激（介入）として使用することができる。
【００３６】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、他の変形例および実施例の形をとることができる。例えば、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、「ドーム状」膜と、テクスチャ付きの膜と、（例えば、リテイナーカラー無しに）ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ本体に統合された膜と、空気圧サーボコントローラおよび高速空気圧スイッチ（バルブ）の小型化が利用できるときに実現可能であることと、マイクロサーボ、または、ポンプなどの膜を移動させる統合型揺動機能と、他の様々な特徴が修正可能であることとを有することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、潜在的に、サーボ電子回路によって駆動することができる可能性がある。
【００３７】
同様に、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置から離れて設置された磁気応答性空気圧装置によって駆動することができ、磁気非応答性管は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを空気圧装置と流体連結することができる。
【００３８】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ膜は、皮膚で振動刺激を生成するために、空気圧装置の空気圧サーボ制御によって揺動させることが可能である。
磁気非応答性材料から調製された流体導管は、膜を振動させるために振動流体をＴＡＣ−Ｃｅｌｌへ送ることができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの活性「脈動」表面は、皮膚への点状機械的入力を生成するために使用することができ（例えば、振動は、２５ｍｓの立ち上がり／立ち下がり時間をもつ４．２５ｍｍの変位である可能性があり）、立ち上がり時間および揺動は、流体揺動、ならびに、膜の断面外形およびサイズに応じて変化する可能性がある。
しかし、寸法パラメータ、揺動パラメータ、材料パラメータ、または、他のパラメータのすべては、妥当な範囲内で変化させることができる。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｂに示すように、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置４００の一実施例は、内部チャンバ４０２ａ付きのハウジング４０２と、チャンバ４０２ａの１つの開口部４０４を覆う膜４０３とを有し、膜４０３は、振動機構部に応答して振動するように構成される。
図示のように、選択可能な環状リング４０５が、膜４０３をハウジング４０２に連結して開口部４０４を覆うために使用される。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置４００は、ハウジング４０２に連結されるネック部４０６を含むことができ、ネック部４０６は、チャンバ４０２ａから開口部４１２まで延在する内部ルーメン４０８を有することができる。
ネック部４０６は、例えば、管を介して、空気圧装置に連結することができる継手コンポーネント４１０を開口部４１２でさらに有することができる。
継手コンポーネント４１０は、例えば、ルアーフィッティングとして構成することができる。
【００４０】
一実施例では、ハウジング４０２と、膜４０３と、リング蓋部４０４（膜がハウジングと一体化されていない場合、アパーチャを含む）と、ネック部４０６と、継手コンポーネントとは、磁気応答性をもたない限り、プラスチック、ポリマー、ゴム、シリコーン、ポリエチレン、ポリプロピレン、セラミックなどでもよい。
【００４１】
図５は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌシステムの実施例を示す。
図示のように、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、空気圧ラインを介してサーボ・モータに流体連結されている。
サーボ・モータは、サーボ・モータ・コントローラに動作的に連結されている位置センサを含むことができる。
また、サーボ・モータ・コントローラは、１６ビットＡＤＣ／ＤＡＣ付きのような中央処理ユニット（ＣＰＵ）からの入力を受信することができる。
さらに、サーボ・モータ・コントローラは、サーボ・モータに供給される前にサーボ・モータ・コントローラからの信号を増幅できる増幅器に動作的に連結することができる。
したがって、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、制御可能であり、磁気非応答性空気圧ラインを介して離れたサーボ・モータからの流体空気圧振動を受けとることができる。
【００４２】
その結果、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ４０２は、揺動動作を発生させるための外部振動機構部（例えば、サーボ・モータ）に接続することができるチャンバ４０２ａとの間に流体継手を有することができる。
サーボは、膜４０３を駆動するための圧力を調節し、発生させる高性能サーボシステムでもよい。
サーボ、または、他の振動機構部は、ハウジング４０２と膜４０３とから非常に遠くに配置することができるので、ハウジング４０２および膜４０３と関連付けられた金属コンポーネント、または、他の磁気応答性コンポーネントが存在せず、このことが、脳スキャナでの使用を可能にする。
【００４３】
一実施例では、ハウジングは、標本瓶、または、化学薬品瓶のような標準的な瓶に類似していてもよい。
瓶蓋部は、開口部（アパーチャ）が蓋部に形成され、膜（例えば、厚さ５０００分の１インチのシリコーン膜）が瓶の蓋部を覆い、キャップの開口部を通じて振動することができるように加工することができる。
ハウジングは、ルアーフィッティングなどの流体継手機構部を含むように構成することができる。
流体継手機構部は、ハウジングの底に配置してもよく、または、ハウジング内のどこか他の場所に配置してもよい。
流体継手（例えば、ルアー・ロック・フィッティング）は、他端部で振動機構部に流体連結されているシリコン管、または、他の磁気非応答性管を受け入れることができる。
【００４４】
振動機構部は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの内側の圧力が制御され、非常に正確に制御されるために、コンピュータ制御型（例えば、ＣＰＵ）でもよい。
振動機構部は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌを駆動することができ、膜は非常に急速に移動させられるので、膜は、隆起し、または、シリンダの中へ吸い込まれ、１０〜９０％立ち上がり／立ち下がり時間が２５ｍｓの規模でもよい。
２５０００分の１秒の間に、膜は、膜の寸法に応じて３．６ｍｍ、または、他の寸法に亘って移動可能であり、これは、皮膚の表面に非常に頑強性のある刺激を生成し、この刺激は、次に、皮膚の中の体性感覚神経を駆動する。
【００４５】
従来、ＭＲＩ、または、ＭＥＧにおいて刺激を与えることは、ＭＲＩ、または、ＭＥＧのような磁気環境において体性感覚系を刺激することに付随する問題のために困難であった。
磁気非応答性ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、磁界による障害を受けることなく、皮膚刺激、または、触覚刺激を与えることができる。
これにより、皮膚上で圧力変化を感じることが可能になり、医療専門家が、皮膚に圧力変化を受けている被検者の脳の内部で何が起こっているかを知ることが可能になる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、２つのスキャナ手法、すなわち、ＭＲＩとＭＥＧとを使用して、ヒトの神経系の経路全体を客観的にテストする方法を提供することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの感覚は、刺激が非常に高速で断続的に到来するので、皮膚上のタッピングと類似する。
膜刺激器は、約３０Ｈｚまでの優れた周波数応答を有する。
本明細書中の実施例は、２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚを示す。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、皮膚表層を振動させ、皮膚内の数千個の感覚神経末端を活性化せることができ、この感覚神経末端は、脊髄、または、脳幹を介して、その後、最終的に、視床まで達し、体性感覚皮質へ伝えられる神経斉射（信号）を送る。
【００４６】
その結果、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＭＲＩ適合性およびＭＥＧ適合性がある体性感覚刺激器のための空気圧触覚刺激セル膜を提供し、ヒトの神経磁気皮膚反応刺激に使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、魚類、鳥類、爬虫類、哺乳類などのような任意の動物と共に使用することもできる。
【００４７】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、特に、ヒトの脳内の三叉神経−視床皮質（顔）体性感覚経路および内側毛帯−視床−皮質（手−前肢／足−後肢）体性感覚経路の完全性と、神経適応の特性とをマッピングするためのＭＲＩ走査手法およびＭＥＧ走査手法を使用する脳機能の基本的な神経学的評価のために使用することができる。
【００４８】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ振動刺激への脳応答をマッピングするためにＭＥＧスキャナを使用して、動物を研究するために使用することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、ヒトの脳内の体性感覚経路の活性化のために使用することができる。
【００４９】
図１０は、図中で、空気圧ポンプを駆動するために役立つサーボ制御型刺激波形を示し、この空気圧ポンプは、次に、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ内の圧力を変調する。
サーボ制御型刺激波形は、離散的、迅速なパルスであり、これらのパルスは、わずか数ミリ秒の持続時間しかない。
下側のトレースにおける波形は、脳神経磁界応答を示す。
顔刺激に対して図示のように、脳は、各刺激パルス後に約５０ｍｓ以内で興奮している。
【００５０】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、脳スキャンにおいて高度に認識できる刺激であるように脳を刺激することができる（図１Ａを参照）。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、病変を詳細にマッピングして診断するのに有用であり、神経信号経路が遮断されているかどうかを判定するために使用することができる。
さらに、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、患者が発作中に損傷を受けているかどうかを識別することができる。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、損傷した脳のリハビリテーションにも使用することができる。
したがって、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、神経系を活性化するとともに、脳が損傷した後に脳を配線し直すのに役立つ治療的刺激として使用することができる。
【００５１】
物理療法では、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、電気刺激器を置き換えるのに使用することができる。
電気刺激器による１つの欠点は、この電気刺激器は、神経細胞が回復される順序を逆転することである。
別の欠点は、電気刺激が感覚線維活性化と運動線維活性化とを区別しないことである。
電流を皮膚に取り入れると、電流刺激に対し最低閾値をもつニューロンが最初に興奮し、感覚ニューロン、および／または、運動ニューロンの混合された活性化を伴うことがある。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、この問題を解消し、機械受容性の求心性ニューロンを選択的に活性化し、運動ニューロンを直接的に刺激しない。
自然な形の皮膚刺激（すなわち、電流の使用ではなく、触覚、圧力、振動）の下で、正常な回復順序およびニューロンタイプが保存される。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、高速順応のタイプＩ（ＦＡ Ｉ）およびタイプＩＩ（ＦＡ ＩＩ）と関連付けられたＡＲ一次求心神経と、皮膚の中で見つけられ、触覚、振動、テクスチャおよび皮膚ストレッチを符号化する低速順応（ＳＡ ＩおよびＳＡ ＩＩ）感覚神経線維とを選択的に刺激するのに特に十分に適している。
このように、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、これらの点に関して、電気刺激よりも優れている。
【００５２】
単一のＴＡＣ−Ｃｅｌｌ、または、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイが種々の刺激研究のための全種類の方法に使用することができる。
これは、右半身研究と、左半身研究と、両側性刺激と、半球状側性化とを含むことができる。
【００５３】
アレイの一実施例では、５個のＴＡＣ−Ｃｅｌｌが、所定の場所に設置することが可能であり、各ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、個別の流体ラインによって個別に制御される。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌが直線状に配置され、次に、各ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの間に１０ｍｓ時間遅延などのある時間遅延を伴って個別のセルをオンにするとき、脳は、見かけの運動または動きとしてこの知覚を解釈する。
これは、治療中の脳のための仮想的な体験と、損傷されたニューロンと皮質とが接続を配線し直し、形成するのを実際に支援することになる運動の知覚および体験とを提供することができる。これは、脳の可塑性の一部である。
【００５４】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ装置は、同じパターン化された刺激を用いて唇、または、手のいずれかの刺激に使用でき、Ｓ１の短期適応を誘発するために効率的である可能性がある。
手と唇との短期適応パターンの差は、皮膚領域と皮下領域とにおける機械受容器タイピングの差の関数である可能性があり、また、同様に、顔筋肉組織および辺縁系筋肉組織との差に起因するかもしれない。
さらに、身体の他の部分に関する差も存在することがある。
Ｓｉ応答の減衰の大きさは、刺激周波数とパルスインデックスとに依存し、減衰が手刺激と唇刺激との両方に対して８Ｈｚで最も顕著であり、２Ｈｚであまり顕著ではない。
手と唇とのピーク双極子強度Ｓ１の待ち時間間の著しい差は、軸索長さと、唇および手の機械感覚性神経終末からＳ１内でのこれらの中央ターゲットまでの距離との差に起因すると考えられる。
【００５５】
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、特に、ヒトの脳内の三叉神経−視床皮質（顔）体性感覚経路および脊柱−内側毛帯−視床−皮質（手−前肢／足−後肢）体性感覚経路の完全性をマッピングするためにＭＲＩ走査手法およびＭＥＧ走査手法を使用して脳機能の基本的な神経学的評価のために使用することができる。
通常の健康な成人と、自閉症の子供、外傷性脳損傷、または、脳血管発作をもつ成人などの様々な臨床的集団との間の時空間的な適合パターンの比較は、基本的な感覚過程に新しい洞察を投じる可能性がある。
【００５６】
例えば、自閉症児への繰り返しの触覚刺激は、過敏症および向上するが、より緩慢な適応応答をもたらした。
ＧＡＢＡを合成するために利用されるタンパク質の減少による抑制されたＧＡＢＡ作動性抑制機構は、これらの異常な応答特性の原因であると考えられる。
【００５７】
別の実施例は、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ、または、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌアレイを使用する運動リハビリテーション用のパターン化された体性感覚刺激を含むことができる。
持続性体性感覚刺激は、運動皮質興奮性を増大させることができ、皮質損傷後の運動学習と機能回復とに密接な関係がある。
したがって、体性感覚経路の機能的なマッピングに加えて、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、成人と小児の運動疾患のリハビリテーション用の新しい神経治療介入装置としての用途が見つけられる可能性がある。
【実施例】
【００５８】
神経疾患の病歴がない健康な女性（平均年齢＝２４．８歳［標準偏差＝２．９］）がこの研究に参加した。
使用されたＴＡＣ−Ｃｅｌｌは、スナップ型のキャップ付きの５ミリリットルの丸いガラス瓶に基づくｃカスタム、小径空気圧アクチュエータ（Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ、品番Ｒ−０８９３６−００）であった。
ポリエチレン製キャップは、直径１９．３ｍｍの内部ルーメン４０８を作り出すように加工された。
０．００５インチのシリコーン膜（ＡＡＡ−ＡＣＭＥ Ｒｕｂｂｅｒ社）が、ガラス瓶の縁と変更したスナップ型キャップとの間にしっかり保持された。
空気圧充填されたとき、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌの活性なシリコーン膜表面は、（１０％から９０％の勾配切片に基づいて）２７ｍｓの立ち上がり／立ち下がり時間を有するピーク変位４．２５ｍｍを生成した。
【００５９】
位置フィードバック（Ｂｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＬＬＣ、モデル５１１サーボ・コントローラ）とコンピュータ制御との下で動作するカスタムＡｉｒｐｅｌ（登録商標）ガラス製シリンダ（Ａｉｒｐｏｔ社、２Ｋ４４４４Ｐシリーズ）に連結されたカスタム非整流型サーボ・モータ（Ｈ２Ｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、ＮＣＭ １００−２ＬＢ）が、空気圧パルスを用いてＴＡＣ−Ｃｅｌｌを駆動するために使用された。
コンピュータは、１６ビット多機能カード（ＰＣＩ−６０５２Ｅ、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を装備していた。
刺激制御信号は、研究室内でＬａｂＶＩＥＷ（登録商標）ソフトウェア（バージョン８．０、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いてカスタムプログラムされた。
これらの信号は、サーボコントローラへの入力としての機能を果たし、ＭＥＧスキャナによるデータ取得を始動させるためにさらに使用された。
このハードウェア構成は、刺激生成とＭＥＧデータ取得との間の同期を実現した。
長さ１５フィートのシリコーン管（内径０．１２５インチ、外形０．２５０インチ、壁厚０．０６３インチ）が、サーボ・モータからＭＥＧスキャナ内の参加者の上に設置されたＴＡＣ−Ｃｅｌｌへの空気圧刺激パルスを案内するために使用された。
パルストレイン電圧波形の前縁と対応するＴＡＣ刺激変位の開始との間の遅延として定義される機械応答時間（ＭＲＴ）が、すべての刺激速度に対し一定の１７ｍｓであった（図６）。報告されたピーク双極子強度待ち時間値は、ＴＡＣ−ＣｅｌｌのＭＲＴへの修正を反映する。
【００６０】
図７に示すように、両面接着テープカラー４５０が、右手の無毛表層（人差し指／中指）（図示せず）と、上唇赤唇部と下唇赤唇部との間の正中線（図示）とを含む被検者４６０の２箇所の皮膚場所に別個のＴＡＣ−Ｃｅｌｌ４００を固定するために使用された。
各皮膚部位での設置は、１分以内に完了した。
【００６１】
空気圧サーボ制御が、パルストレイン［パルストレイン間隔５ｓ、１パルストレイン当たりの繰り返し速度１２５］を生成するために使用された。
各パルストレインは、６個の単相パルス［パルス幅５０ｍｓ］から構成された（図８）。
ＴＡＣ−Ｃｅｌｌのパターン化された入力に対する皮質神経磁気応答の短期適応が、各皮膚部位で２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８Ｈｚの３つのパルストレイン速度をもつ無作為ブロック設計を使用して評価された。
２Ｈｚの刺激ブロックは、およそ１６分持続し、４Ｈｚの刺激ブロックは、およそ１４分持続し、８Ｈｚの刺激ブロックは、およそ１２分持続した。
刺激周波数および刺激部位条件の順序は、被検者の間で無作為化された。
【００６２】
図７は、１５１台の軸グラジオメータ・センサを備え、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ入力に対する皮質応答を記録するために使用された全頭型ＭＥＧシステム４４０（ＣＴＦオメガ）を用いて解析されている被検者４６０をさらに示す。
磁気非応答性管４２０が、継手機構部４１０に連結されている。
局所コイル４３０、４３６が、センサコイルに対する頭部位置を決定するために、鼻根点と左右の耳介前方点とを含む３箇所に設置された。
２個の双極電極４３２が、眼電図（ＥＧＧ）を記録するために使用され、眼電図は、眼球運動のアーティファクトおよびまばたきによる影響を受ける試行を識別するために使用された。
位置合わせ目印が、局所コイルを位置決めするために使用された同じ３箇所に設置された。
ＭＥＧ記録セッションに続いて、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌが、皮膚部位から取り外され、参加者は、脳生体組織を画像化するために隣接する場所にあるＭＲＩスキャナの内部に直ちに収容された。
【００６３】
ＭＥＧデータが、双方向４次バターワースフィルタを使用して、１．５Ｈｚと５０Ｈｚとの間でデジタル的に帯域通過フィルタ処理された。パルストレイン刺激の前後１秒に対応する試行は、アーティファクトが目視され、運動アーティファクト、または、まばたきアーティファクトを含む試行が除かれた。
各実験条件に対する残りの試行が、平均化され、直流成分が、基線として刺激前周期を使用してオフセットが加えられた。
各実験条件において被検者毎に９０回以上の試行が、平均化に使用された。
【００６４】
ＣＵＲＲＹ（商標）（ＣＯＭＰＵＭＥＤＩＣＳ ＮｅｕｒｏＳｃａｎ）は、ＭＥＧ記録から取得されたデータを解析するために使用される特殊化された信号処理ソフトウェアである。
ＣＵＲＲＹは、解剖学的ＭＲＩ画像をＭＥＧデータと相互に位置合わせして、生体磁気双極子源をマッピングするためにさらに使用することができる。
このように、生体磁気双極子源の再構成は、ＭＲＩデータから分割された各被検者頭骨にぴったり合わされた球対称体積導体モデルを使用してＣＵＲＲＹで実行された。
生体磁気双極子源空間が、脳体積の全体を通じて規則的な点の格子として画定された（点間の平均距離は、４ｍｍであった）。
電流密度解析が、Ｓ１活性に対応する活性の空間ピークを識別するために、パルストレイン内の第１の応答に適用される（すなわち、最良の信号対雑音比（ＳＮＲ）によって特徴付けられる）最小ノルム最小二乗法（ＭＮＬＳ）を使用して実行された。
場所制約付き双極子解析（双極子位置がＭＮＬＳによって取り出された空間最大値に設定されている）が、トレイン内の各パルスの後に続くＳ１活性に対する双極子の方向およびピーク強度（μＡｍｍ＝マイクロアンペア−ミリメートル）を推定するために続いて使用された。
ピーク双極子ピーク強度および待ち時間が、３ウェイＡＮＯＶＡを使用して、刺激部位（唇および手）と、周波数（２、４および８Ｈｚ）と、パルストレイン内のパルスインデックスとの間の顕著な差に関して比較された。
唇刺激および手刺激のそれぞれに対し、左半球内の対応する双極子位置の差が、１ウェイＡＮＯＶＡを使用して統計的有意性に関してテストされた。
ＳＰＳＳソフトウェア（バージョン１７、ＳＰＳＳ社）は、統計解析のために使用された。
【００６５】
指刺激に対して、被検者全体に亘って一貫して観測された最先の突出した応答成分は、各皮膚反応パルスに続く７４．３±６．７ｍｓにピークがあった。
唇刺激に対し、最先の成分は、被検者全体に亘って５０．３±５．８ｍｓにピークがあった。
両方の刺激部位に対し、これらの早期の成分の後に、磁界の異なる時間的形態と空間的パターンとをもつ数個の遅れ成分が続いた。
【００６６】
応答の最先の成分に対して、センサアレイの全域に誘発された磁界の分布が、手刺激条件のための対側性Ｓ１および唇刺激のための両側性Ｓ１における生体磁気双極子源の存在と整合していた。
これは、図１Ａに実証された生体磁気双極子源の再構成の結果によって確認された。
図１Ａにおいて、マークが付けられたエリアは、１００（一次体性感覚皮質における顔表現の双極子活性化）と、１０２（一次体性感覚皮質における顔表現の双極子活性化）と、１０４（一次体性感覚皮質における対側性手表現の双極子活性化）とを指示する。
双極子源は、左Ｓ１の手表現（手刺激）の範囲内に一貫して局所化され、また、Ｓ１の顔表現（唇刺激）の範囲内で両側にある。
【００６７】
唇および手のＳＩ応答に対する平均双極子位置が、表１に報告されている。
３つの直交座標の１つずつに１ウェイＡＮＯＶＡを使用する唇刺激に対する左半球内の双極子位置と手刺激に対する左半球内の双極子位置との間の比較は、横方向（ｐ＜０．００１）、前方向（Ｐ＝０．００８）および下方向（Ｐ＜０．００１）の３方向のすべてに沿って著しく異なるＳＩ源を示した。
これらの結果は、唇Ｓ１が手Ｓ１より中心後回のベースに向かって、すなわち、より横方向、前方向および下方向に向かって表現されている一次体性感覚皮質の体性機能局在性（ＰｅｎｆｉｅｌおよびＲａｓｍｕｓｓｅｎ、１９６８）に一致している。
【００６８】
ピーク双極子強度が、刺激速度とトレイン内のシリアル位置との関数として皮質応答の大きさを定量化するために使用された。
ＳＩ応答の待ち時間が、ピーク双極子強度から決定され、機械応答時間（ＭＲＴ）が修正された。
双極子強度ピークの３ウェイＡＮＯＶＡが、刺激部位、刺激周波数および刺激のトレイン内のインデックスの要因と共に、周波数（ｐ＜０．００１）とパルスインデックス（ｐ＜０．００１）との統計的に有意な主効果を明らかにした。
刺激部位と周波数（ｐ＝０．０１６）との間および周波数とパルスインデックス（ｐ＝０．００３）との間の相互作用が、同様に、統計的に有意であった。
【００６９】
Ｓ１応答のピーク双極子強度（図２Ａ〜図２Ｂ）が、トレイン内の刺激のシリアル位置に伴う漸進的減衰を明らかにする。
８Ｈｚ刺激条件に対し現れた神経磁気応答の鋭い減衰が、唇刺激条件と手刺激条件との両方に対し３次双極子強度ピークを越える待ち時間の解析を妨げた。
Ｓ１適応の大きさが、３種類のテスト周波数の間で唇より手の方がわずかに上回り、このことは、機械受容器表現の差と、毛帯系および視床皮質系に沿った中枢性統合の仕組みとによって部分的に説明され得る。
【００７０】
Ｓ１ピーク待ち時間の３ウェイＡＮＯＶＡは、刺激部位、刺激周波数およびトレイン内のパルスインデックスの要因と共に、刺激部位の主要因（ｐ＜０．００１）が統計的に有意であることを明らかにした。
本例では有意な相互作用が全くない。
相互作用がないことは、ＴＡＣ−Ｃｅｌｌ誘発型Ｓ１応答ピーク待ち時間がすべての３つの刺激周波数（図３Ａ〜図３Ｃ）において手と唇との間で著しく異なり、これが、三叉神経経路のより短い伝導時間と整合していることを明らかにする。
【００７１】
本発明は、本発明の精神、または、基本的な特性から逸脱することなく、他の具体的な形式で具現化されてもよい。
記載された実施例は、すべての点で、単なる例示であり、かつ、限定的ではないとみなされるべきである。
本発明の範囲は、したがって、以上の説明ではなく、請求項によって示される。
請求項の均等物の意味と範囲とに入るすべての変更は、本発明の範囲に包含されるべきである。
【００７２】
【表１】
【００７３】
−唇（対側性半球および同側性半球）と、手（対側性半球）Ｓ２とに対する双極子位置が、２Ｈｚ、４Ｈｚおよび８ＨｚのＴＡＣ−Ｃｅｌｌ刺激と関連付けられている。被検者全体に亘る、平均±標準偏差は、頭皮上の外部目印に基づいて直交座標系で表現されている。
ｘ軸は、耳介前方点を通って左から右へ進み、ｙ軸は、頭部の後から鼻根点まで進み、ｚ軸は、頭頂点の方を指す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械感覚性神経終末を刺激する装置であって、
内部チャンバならびに第１の開口部および第２の開口部を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記第１の開口部を覆い、振動機構部からの振動刺激を受容して振動する十分に柔軟性がある膜と、
前記第２の開口部で前記振動機構部に流体連結されるように構成される継手機構部と、
を備え、
装置全体が磁気非応答性材料で構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ハウジングが、円筒形であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記膜が、前記ハウジングと一体化されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記膜が、前記ハウジングに取り外し自在に連結されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
貫通するアパーチャを有する蓋部をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記蓋部が、前記膜を前記ハウジングに連結するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記蓋部と前記ハウジングとが、前記蓋部が前記ハウジングに締まることができるように対応する留め具を含んでいることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記対応する留め具が、スナップ継手、さねはぎ、対応するネジ山、接着剤、または、クリップのうちの１つまたは複数であることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記振動刺激を受容する前記継手機構部が、前記内部チャンバを前記振動機構部へ流体連結する流体継手機構部を含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
前記継手機構部が、ルアーロックを含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
前記継手機構部が、前記ハウジングの壁に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
前記継手機構部が、前記内部チャンバに関して前記膜の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記継手機構部に連結されているとともに前記振動機構部に連結することができる管をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
前記管が、該管の反対端部が磁界に反応しない磁気応答性コンポーネントを有するコンポーネントに連結できるようにＭＲＩ、または、ＭＥＧの磁界の外に延在するための十分な長さを有していることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記膜が、前記ハウジングの断面外形に対応する断面外形を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
前記膜が、柔軟弾性および／または伸縮性を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
前記膜が、約０．５ｍｍ未満の厚さであることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
前記膜が、約０．１２７ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記膜が、前記刺激が脳内に受容されるために十分に振動するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２０】
前記膜が、少なくとも１ｍｍの正の振動変位を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２１】
前記振動変位が、少なくとも約４ｍｍであることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
機械感覚性神経終末を刺激するシステムであって、
請求項１乃至請求項２１のいずれか一つに記載の装置と、
前記継手機構部と流体連結されるように構成されている前記振動機構部と、
前記装置を前記振動機構部に流体連結するように構成されている磁気非応答性管と
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
前記振動機構部が、前記膜を振動させるために、または、流体内の圧力変化を引き起こすために流体を前記チャンバの中へ、および／または、前記チャンバから外へ揺動させるように構成されていることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記振動機構部が、サーボ・モータを含んでいることを特徴とする請求項２２または請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記振動機構部と動作的に連結することができるコンピューティングシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２４のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２６】
前記振動機構部が、前記継手機構部に流体連結されている前記磁気非応答性管と流体連結されていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２４のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２７】
コンピューティングシステムが、前記振動機構部と動作的に連結されていることを特徴とする請求項２５または請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
ＭＲＩシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２７のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２９】
ＭＥＧシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２７のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項３０】
機械感覚性神経終末を刺激する方法であって、
請求項１乃至請求項２９のいずれか一つに記載の装置またはシステムを準備することと、
被検者の皮膚に前記膜を設置することと、
前記皮膚上の前記膜を揺動させることと
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記機械感覚性神経終末が、ＭＲＩ内で刺激されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記機械感覚性神経終末が、ＭＥＧ内で刺激されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記機械感覚性神経終末が、理学療法の一部として刺激されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
前記刺激が、発達性感覚運動障害または傷害を伴う患者の運動リハビリテーションを目的とすることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
前記神経終末刺激の間に前記被検者の前記脳を監視することをさらに含んでいることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項１】
機械感覚性神経終末を刺激する装置であって、
内部チャンバならびに第１の開口部および第２の開口部を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記第１の開口部を覆い、振動機構部からの振動刺激を受容して振動する十分に柔軟性がある膜と、
前記第２の開口部で前記振動機構部に流体連結されるように構成される継手機構部と、
を備え、
装置全体が磁気非応答性材料で構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ハウジングが、円筒形であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記膜が、前記ハウジングと一体化されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記膜が、前記ハウジングに取り外し自在に連結されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
貫通するアパーチャを有する蓋部をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記蓋部が、前記膜を前記ハウジングに連結するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記蓋部と前記ハウジングとが、前記蓋部が前記ハウジングに締まることができるように対応する留め具を含んでいることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記対応する留め具が、スナップ継手、さねはぎ、対応するネジ山、接着剤、または、クリップのうちの１つまたは複数であることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記振動刺激を受容する前記継手機構部が、前記内部チャンバを前記振動機構部へ流体連結する流体継手機構部を含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
前記継手機構部が、ルアーロックを含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
前記継手機構部が、前記ハウジングの壁に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
前記継手機構部が、前記内部チャンバに関して前記膜の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記継手機構部に連結されているとともに前記振動機構部に連結することができる管をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
前記管が、該管の反対端部が磁界に反応しない磁気応答性コンポーネントを有するコンポーネントに連結できるようにＭＲＩ、または、ＭＥＧの磁界の外に延在するための十分な長さを有していることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記膜が、前記ハウジングの断面外形に対応する断面外形を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
前記膜が、柔軟弾性および／または伸縮性を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
前記膜が、約０．５ｍｍ未満の厚さであることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
前記膜が、約０．１２７ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記膜が、前記刺激が脳内に受容されるために十分に振動するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２０】
前記膜が、少なくとも１ｍｍの正の振動変位を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２１】
前記振動変位が、少なくとも約４ｍｍであることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
機械感覚性神経終末を刺激するシステムであって、
請求項１乃至請求項２１のいずれか一つに記載の装置と、
前記継手機構部と流体連結されるように構成されている前記振動機構部と、
前記装置を前記振動機構部に流体連結するように構成されている磁気非応答性管と
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
前記振動機構部が、前記膜を振動させるために、または、流体内の圧力変化を引き起こすために流体を前記チャンバの中へ、および／または、前記チャンバから外へ揺動させるように構成されていることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記振動機構部が、サーボ・モータを含んでいることを特徴とする請求項２２または請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記振動機構部と動作的に連結することができるコンピューティングシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２４のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２６】
前記振動機構部が、前記継手機構部に流体連結されている前記磁気非応答性管と流体連結されていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２４のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２７】
コンピューティングシステムが、前記振動機構部と動作的に連結されていることを特徴とする請求項２５または請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
ＭＲＩシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２７のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２９】
ＭＥＧシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項２２乃至請求項２７のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項３０】
機械感覚性神経終末を刺激する方法であって、
請求項１乃至請求項２９のいずれか一つに記載の装置またはシステムを準備することと、
被検者の皮膚に前記膜を設置することと、
前記皮膚上の前記膜を揺動させることと
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記機械感覚性神経終末が、ＭＲＩ内で刺激されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記機械感覚性神経終末が、ＭＥＧ内で刺激されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記機械感覚性神経終末が、理学療法の一部として刺激されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
前記刺激が、発達性感覚運動障害または傷害を伴う患者の運動リハビリテーションを目的とすることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
前記神経終末刺激の間に前記被検者の前記脳を監視することをさらに含んでいることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【公表番号】特表２０１３−５０３００２（Ｐ２０１３−５０３００２Ａ）
【公表日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２６９８０（Ｐ２０１２−５２６９８０）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６７９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８６０２
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５１０１２２２０１）カンザス大学 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６７９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８６０２
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５１０１２２２０１）カンザス大学 (5)
【Ｆターム（参考）】
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