特許 6410369 認知状態を修正又は誘発する経皮電気刺激装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6410369

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月24日

(54)【発明の名称】認知状態を修正又は誘発する経皮電気刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20181015BHJP

【ＦＩ】

   A61N1/36

【請求項の数】15

【全頁数】56

(21)【出願番号】特願2016-524289(P2016-524289)

(86)(22)【出願日】2014年6月30日

(65)【公表番号】特表2016-526447(P2016-526447A)

(43)【公表日】2016年9月5日

(86)【国際出願番号】US2014044870

(87)【国際公開番号】WO2014210595

(87)【国際公開日】20141231

【審査請求日】2017年6月6日

(31)【優先権主張番号】62/002,909

(32)【優先日】2014年5月25日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/875,424

(32)【優先日】2013年9月9日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/002,910

(32)【優先日】2014年5月25日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/845,845

(32)【優先日】2013年7月12日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/841,308

(32)【優先日】2013年6月29日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/975,118

(32)【優先日】2014年4月4日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/907,394

(32)【優先日】2013年11月22日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/002,860

(32)【優先日】2014年5月25日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/888,910

(32)【優先日】2013年10月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517053744

【氏名又は名称】セレヴァスト メディカル インク．

【氏名又は名称原語表記】ＣＥＲＥＶＡＳＴ ＭＥＤＩＣＡＬ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107364

【弁理士】

【氏名又は名称】斉藤 達也

(72)【発明者】

【氏名】パル，スモン，ケイ．

(72)【発明者】

【氏名】チャールズワース，ジョナサン

(72)【発明者】

【氏名】デマーズ，レミ

(72)【発明者】

【氏名】ウェットモア，ダニエル，ゼット．

(72)【発明者】

【氏名】ゴールドワッサー，イシー

(72)【発明者】

【氏名】タイラー，ウィリアム，ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】グラッドウォール，レイモンド，エル．

(72)【発明者】

【氏名】ラム，フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】ヴォス，クリストファー

【審査官】 宮下 浩次

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００６０３０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２９３０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００１６４３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００４２１８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４４３１０００（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ １／００ − １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象者の認知状態を修正する可搬型の経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータであって、
ボディと、
対象者のこめかみ領域に装着される第１の電極と、
対象者の乳様突起領域又は頸部に装着される第２の電極と、
少なくとも一部分が前記ボディ内にあって、処理装置と、タイマと、波形発生器とを備えるＴＥＳ制御モジュールと、
前記アプリケータの動作又は活動を調整する制御コマンドを入力するための手動入力部と、を備え、
前記ＴＥＳ制御モジュールは、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、周波数が７５０Ｈｚ以上であり、デューティサイクルが３０から６０パーセントの間の範囲にあり、強度が５ｍＡ以上であり、ＤＣオフセットが３０から５０パーセントの間の範囲にある、１０秒以上の２相電気刺激信号を送達するように適合され、
前記ＴＥＳ制御モジュールは、前記デューティサイクルと前記ＤＣオフセットが前記周波数の関数とならないように、前記デューティサイクルと前記ＤＣオフセットの有効な前記範囲を制御するように構成されている、
アプリケータ。

【請求項2】

対象者の認知状態を修正するウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータであって、
前記対象者が装着するように適合されたボディと、
対象者のこめかみ領域に装着される第１の電極と、
対象者の乳様突起領域又は頸部に装着される第２の電極と、
少なくとも一部分が前記ボディ内にあって、電源と、処理装置と、タイマと、波形発生器とを含むＴＥＳ制御モジュールと、
前記アプリケータの動作又は活動を調整する制御コマンドを入力するための手動入力部と、を備え、
前記ＴＥＳ制御モジュールは、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、周波数が７５０Ｈｚ以上であり、デューティサイクルが３０から６０パーセントの間の範囲にあり、強度が５ｍＡ以上であり、ＤＣオフセットが３０から５０パーセントの間の範囲にある、１０秒以上の２相電気刺激信号を送達するように適合され、
前記ＴＥＳ制御モジュールは、前記デューティサイクルと前記ＤＣオフセットが前記周波数の関数とならないように、前記デューティサイクルと前記ＤＣオフセットの有効な前記範囲を制御するように構成されており、
前記ＴＥＳ制御モジュールと接続された無線受信器を備え、
前記ウェアラブルＴＥＳアプリケータは重量が５０グラム未満である、
アプリケータ。

【請求項3】

対象者の認知状態を修正するウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータであって、
前記対象者の皮膚に当てて装着されるように適合されたボディと、
対象者のこめかみ領域に装着される第１の電極と、
対象者の乳様突起領域又は頸部に装着されるものであって、前記ボディとコードで結合された第２の電極と、
少なくとも一部分が前記ボディ内にあって、処理装置と、タイマと、波形発生器とを備えるＴＥＳ制御モジュールと、
前記アプリケータの動作又は活動を調整する制御コマンドを入力するための手動入力部と、を備え、
前記ＴＥＳ制御モジュールは、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、周波数が７５０Ｈｚ以上であり、デューティサイクルが３０から６０パーセントの間の範囲にあり、強度が５ｍＡ以上であり、ＤＣオフセットが３０から５０パーセントの間の範囲にある、１０秒以上の２相電気刺激信号を送達するように適合され、
前記ＴＥＳ制御モジュールは、前記デューティサイクルと前記ＤＣオフセットが前記周波数の関数とならないように、前記デューティサイクルと前記ＤＣオフセットの有効な前記範囲を制御するように構成されており、
更に、前記ウェアラブルＴＥＳアプリケータは重量が５０グラム未満である、
アプリケータ。

【請求項4】

前記ＴＥＳ制御モジュールと結合された無線受信器を更に備える、請求項１又は３に記載のアプリケータ。

【請求項5】

前記第１の電極は前記ボディの外面上にある、請求項１又は２に記載のアプリケータ。

【請求項6】

前記第１の電極は前記ボディとコードで結合されている、請求項１又は２に記載のアプリケータ。

【請求項7】

前記第２の電極は前記ボディとコードで結合されている、請求項１又は２に記載のアプリケータ。

【請求項8】

前記ボディを前記対象者に固定する為の粘着剤を更に備える、請求項１、２、又は３に記載のアプリケータ。

【請求項9】

電源を更に備える、請求項１又は３に記載のアプリケータ。

【請求項10】

前記電源は少なくとも１つのバッテリを備える、請求項２に記載のアプリケータ。

【請求項11】

前記制御モジュールと結合された手動操作装置を前記ボディ上に更に備える、請求項１、２、又は３に記載のアプリケータ。

【請求項12】

前記制御モジュールと結合されたボタンとして構成された手動操作装置を前記ボディ上に更に備える、請求項１、２、又は３に記載のアプリケータ。

【請求項13】

キャパシタンス放電回路を更に備え、前記ＴＥＳ制御モジュールは、場合によっては、前記２相電気刺激の送達中に前記電極のキャパシタンスを放電するように、前記キャパシタンス放電回路をトリガするように構成されている、請求項１、２、又は３に記載のアプリケータ。

【請求項14】

電流制限器を更に備える、請求項１、２、又は３に記載のアプリケータ。

【請求項15】

前記ＴＥＳ制御モジュールに接続され、前記ＴＥＳアプリケータの動作に関する情報を保存するように適合されたメモリを更に備える、請求項１、２、又は３に記載のアプリケータ。

【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、以下の米国特許仮出願のそれぞれの優先権を主張するものであり、これらのそれぞれは参照によって全内容が本明細書に組み込まれている。米国特許仮出願第６１／８４５，８４５号、件名「経頭蓋電気刺激システム及び方法（ＴＲＡＮＳＣＲＡＮＩＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」、２０１３年７月１２日出願。米国特許仮出願第６１／８７５，４２４号、件名「経頭蓋電気刺激システム及び方法（ＴＲＡＮＳＣＲＡＮＩＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」、２０１３年９月９日出願。米国特許仮出願第６１／８４１，３０８号、件名「経頭蓋電気刺激システム（ＴＲＡＮＳＣＲＡＮＩＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ）」、２０１３年６月２９日出願。米国特許仮出願第６１／９０７，３９４号、件名「経頭蓋電気刺激システム及び方法（ＴＲＡＮＳＣＲＡＮＩＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」、２０１３年１１月２２日出願。米国特許仮出願第６１／８８８，９１０号、件名「経頭蓋電気刺激システム及び方法（ＴＲＡＮＳＣＲＡＮＩＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」、２０１３年１０月９日出願。米国特許仮出願第６１／９７５，１１８号、件名「経皮電気刺激システム（ＴＲＡＮＳＤＥＲＭＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ）」、２０１４年４月４日出願。米国特許仮出願第６２／００２，８６０号、件名「認知作用を誘発する経皮電気刺激システムとその使用方法（ＴＲＡＮＳＤＥＲＭＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＩＮＤＵＣＩＮＧ ＣＯＧＮＩＴＩＶＥ ＥＦＦＥＣＴＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥＭ）」、２０１４年５月２５日出願。米国特許仮出願第６２／００２，９０９号、件名「経皮電気刺激システムとその使用方法（ＴＲＡＮＳＤＥＲＭＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥＭ）」、２０１４年５月２５日出願。並びに、米国特許仮出願第６２／００２，９１０号、件名「経皮電気刺激電極劣化検出システムとその使用方法（ＴＲＡＮＳＤＥＲＭＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＴＩＭＵＬＡＴＩＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＤＥＧＲＡＤＡＴＩＯＮ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥＭ）」、２０１４年５月２５日出願。

【0002】

参照による引用
本明細書において言及される全ての発行物及び特許出願は、個々の発行物又は特許出願のそれぞれが、参照によって組み込まれるものとして具体的かつ個別に示されているのと同程度に、参照によって全内容が本明細書に組み込まれている。

【0003】

本明細書では、認知作用を誘発する経皮電気刺激（ＴＥＳ）の方法、装置、及びシステムについて記載されており、アプリケータを含む。

【背景技術】

【0004】

脳は、感覚入力を処理し、運動指令を生成し、他のあらゆる行動機能及び認知機能を制御する、ニューロン及び他の細胞型の接続網として構成されている。ニューロン間の通信は、主に、脳領域内の接続細胞間並びに脳領域間で信号を伝送する電気化学パルスによって行われる。ニューロン活動に作用する非侵襲的神経変調技術によれば、神経作用のパターンを変調することが可能であり、侵襲的処置を必要とせずに行動、認知状態、知覚、及び運動出力の変化を引き起こすことが可能である。

【0005】

非侵襲的神経変調は、広義の「経皮電気刺激」を包含し、一般的には、対象者の皮膚を介する神経系（脳、脳神経、末梢神経等）の電気刺激を意味する。経皮電気刺激（以下「ＴＥＳ」）の具体例としては、例えば、頭皮電極を介する経頭蓋刺激があってよく、これは、経頭蓋交流電流刺激（以下「ｔＡＣＳ」）、経頭蓋直流電流刺激（以下「ｔＤＣＳ」）、頭蓋電気療法刺激（以下「ＣＥＳ」）、及び経頭蓋ランダムノイズ刺激（以下「ｔＲＮＳ」）の形態で人間の脳機能に作用することに使用されてきた。ＴＥＳのシステム及び方法が幾つか開示されている（例えば、カペル（Ｃａｐｅｌ）の米国特許第４，６４６，７４４号、ヘイモビッチ等（Ｈａｉｍｏｖｉｃｈ ｅｔ ａｌ．）の米国特許第５，５４０，７３６号、ベシオ等（Ｂｅｓｉｏ ｅｔ ａｌ．）の米国特許第８，１９０，２４８号、ハゲドーンとトンプソン（Ｈａｇｅｄｏｒｎ ａｎｄ Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）の米国特許第８，２３９，０３０号、ビクソン等（Ｂｉｋｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）の米国特許出願第２０１１／０１４４７１６号、レベデフ等（Ｌｅｂｅｄｅｖ ｅｔ ａｌ．）の米国特許出願第２００９／０１７７２４３号等を参照）。多数の電極を有し高度な設定可能性を有するｔＤＣＳシステムが開示されており（例えば、ビクソン等（Ｂｉｋｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）の米国特許出願第２０１２／０２０９３４６号、同第２０１２／０２６５２６１号、及び同第２０１２／０２４５６５３号を参照）、これは自動刺激用の可搬型ＴＥＳシステムを有する（ブロッケ（Ｂｒｏｃｋｅ）の米国特許第８，５５４，３２４号）。

【0006】

一般に、ＴＥＳは、運動制御及び運動学習を改善し、徐波睡眠中の記憶の固定を改善し、意志決定及びリスク評価を調整し、知覚に作用し、運動を引き起こすものとして示されてきた。ＴＥＳは、痛み、うつ病、てんかん、耳鳴りなどの治療をはじめとして、様々な臨床応用において治療として使用されてきた。ＴＥＳ（例えばｔＤＣＳ）を治療に使用する少なくとも幾つかのケースでは、治療におけるｔＤＣＳの有効性に関するより多くのデータが必要である。

【0007】

ＴＥＳ神経変調に関しては研究が行われているにもかかわらず、ＴＥＳの為の既存のシステム及び方法は、少なくとも幾つかのケースにおいて、人間対象者の認知機能に作用して認知状態を誘発することを安全且つロバストに行う能力が欠如している。不快にさせずに認知機能及び／又は認知状態を大幅に変化させる新しいＴＥＳ方法、ＴＥＳ刺激プロトコル、ＴＥＳシステム、及びＴＥＳ電極構成が開発されれば有利であろう。既存のシステム及び方法は、皮膚のいらいらや痛みを引き起こす可能性があり、信頼性、並びに、達成可能な認知状態の変化量に関しては不十分である。

【0008】

筋肉向け電気療法や他の末梢神経系応用（例えば、ＴＥＮＳ及び経皮薬剤送達）では、痛み、いらいら、及び組織損傷を減らす方策がとられてきており、例えば、（１）交流電流刺激の周波数をより高くすることや、（２）電極の２つのチャネル（アノードとカソードのペア）の周波数差から発生するうなりの周波数を概ね１Ｈｚと２００Ｈｚの間にすることなどが行われてきている。副作用（例えば、痛みやいらいら）の緩和は、約１ｋＨｚ〜から１００ｋＨｚの広い範囲にわたって概ね直線的である。皮膚のインピーダンスは周波数に依存し、電気刺激周波数が高いほどインピーダンスは低くなる。干渉刺激の場合、１Ｈｚから２００Ｈｚのうなり周波数は、いらいらや痛みとして知覚される痛み及び筋繊維の活性化を避けるのに有利な周波数である。更に電力密度が皮膚の抵抗率に作用し、電力密度が高いほど抵抗率は低くなる。しかしながら、ＴＥＳのシステム及び方法は、痛み、いらいら、及び組織損傷の軽減に関しては不十分である。

【0009】

典型的な経頭蓋交流電流刺激プロトコルも、典型的には１５０Ｈｚ未満であり（ポーラス（Ｐａｕｌｕｓ）、２０１１年を参照）、これは、ｔＲＮＳプロトコルで使用される周波数が脳リズム、即ち、６４０Ｈｚ未満であることと符合する。最近では、シャイーブ等（Ｃｈａｉｅｂ ｅｔ ａｌ．）が神経変調を誘発する為に１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、及び５ｋＨｚのｔＡＣＳを使用している（シャイーブ Ｌ（Ｃｈａｉｅｂ Ｌ）、アンタル Ａ（Ａｎｔａｌ Ａ）、ポーラス Ｗ（Ｐａｕｌｕｓ Ｗ）、「低ｋＨｚレンジの経頭蓋交流電流刺激で運動皮質興奮性を高める（Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ ｋＨｚ ｒａｎｇｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｍｏｔｏｒ ｃｏｒｔｅｘ ｅｘｃｉｔａｂｉｌｉｔｙ）」、 レスター ニューロロジ ニューロサイエンス（Ｒｅｓｔｏｒ Ｎｅｕｒｏｌ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．）、 ２０１１年、２９（３）、ｐｐ．１６７−７５、参照によって全内容が本明細書に組み込まれている）。発明者のポーラス（Ｐａｕｌｕｓ）とワルシェウスク（Ｗａｒｓｃｈｅｗｓｋｅ）による特許出願ＷＯ２０１２／０８９，５８８には、２つのアノード−カソード電極ペアからの干渉ｔＡＣＳ、及びパルス状ｔＡＣＳを含む、１Ｈｚから５０ｋＨｚの周波数でのｔＡＣＳのシステム及び方法が記載されている。しかしながら、既存の神経変調用ｔＡＣＳシステムは、認知作用をロバスト且つ不快でなく誘発することに関しては理想的とは言えない。

【0010】

経頭蓋交流電流刺激が経頭蓋直流電流刺激より有利である点の１つは、痛み及びいらいらが少ないことである。しかしながら、既存の神経変調用ｔＡＣＳシステムは、少なくとも幾つかのケースにおいて理想的とは言えない。これは、神経系機能（即ち、脳機能）に対する交流電流の作用が、直流電流のそれと異なる為である。パルス状経頭蓋直流電流刺激が非パルス状経頭蓋直流電流刺激より有利である点の１つは、痛み及びいらいらが少ないことである。パルス状経頭蓋直流電流刺激は、これまで患者の末梢部位用としての使用報告はあるが、経頭蓋的に脳部位を標的とすることには使用されてこなかった。Ｉｄｒｏｓｔａｒイオントフォレシスマシン（ＳＴＤファーマシューティカル プロダクツ リミテッド（ＳＴＤ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｌｔｄ）、ヘレフォード、英国）は、多汗症（発汗過多）に対処する為にパルス状直流電流刺激（７ｋＨｚ、約４２％のデューティサイクル）を送達する。神経系に対して所望の作用をほどほどの痛み及び／又はいらいらで達成する別の経頭蓋電気刺激プロトコルがあれば有利であろう。

【0011】

一般的に言えば、上述の痛み及び有効性の問題を克服する形での経皮電気刺激を可能にする装置及び方法を提供できれば有利であろう。具体的には、認知作用及び／又は精神状態を変調する（例えば、誘発させる、強化する、反転させる、又は他の形で高めるか変化させる）ＴＥＳ装置及び方法を提供できれば有利であろう。例えば、リラックスした、落ち着いた、不安が軽減された、解離した、精神的に高度に明晰な、又は心配事がない心理状態を対象者に誘発するＴＥＳ刺激プロトコル及び電極構成があれば、対象者の体感及び心理状態を改善するとともに、不眠に対処したり、ストレスに対するネガティブな反応を緩和したりする上で有利であろう。対象者の意欲、自覚的（且つ／又は生理学的）エネルギレベル、又は集中を高めるＴＥＳ刺激プロトコル及び装置があれば、対象者の生産性を向上させ、有利な心理状態を提供する上で有利であろう。本明細書では、上述の問題及び可能性に応えることが可能な方法及び装置（デバイス及びシステムを含む）について記載されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、背景技術の課題を解決するためのものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本明細書では、神経変調を誘発する為の、経頭蓋電気刺激を含む経皮電気刺激（以下「ＴＥＳ」）の装置（装置及びシステムを含む）及び方法について記載されている。

【0014】

一般に、本明細書に記載の装置は、一対の電極とＴＥＳ制御モジュールとを含み、一対の電極は、対象者の頭部及び／又は頸部の様々な所定部位に接続されてよく、ＴＥＳ制御モジュールは、特に、比較的大きな刺激が与えられたときに起こる痛みや不快さを最小限に抑えながら所望の認知状態及び／又は認知作用を誘発、強化、又は推進（まとめて「修正」）することに有効であるように決定された、強度及び周波数を含むパラメータの範囲内で刺激を送達するように構成されている。例えば、（アプリケータなどの）装置が、回路（例えば、ハードウェア）、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを有する制御モジュールを含んでよく、制御モジュールは、本装置が有効範囲内で信号を印加することを可能にし、例えば、１つ以上の処理装置、タイマ、及び波形発生器を含む。一般に、ＴＥＳ制御モジュールは、特に、第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上の２相電気刺激信号を送達するように適合されてよく、信号は、周波数が１００Ｈｚ以上（例えば、２００Ｈｚ以上、４００Ｈｚ以上、４５０Ｈｚ以上、５００Ｈｚ以上、６００Ｈｚ以上、７００Ｈｚ以上等）であり、強度が２ｍＡ以上（例えば、３ｍＡ以上、４ｍＡ以上、５ｍＡ以上等）である。制御モジュールは又、デューティサイクル（例えば、印加される電流が非ゼロであるか、且つ／又はゼロより大きい時間の割合（パーセント））を制御することにより、刺激印加時の痛みを緩和するように構成されてよく、デューティサイクルの制御は、例えば、印加されるエネルギのデューティサイクルが１０パーセント超（例えば、１５パーセント超、２０パーセント超、３０パーセント超）になるように行われる。更に、制御モジュールは、印加される電流が２相であるか、且つ／又は電荷平衡されないように（例えば、印加される波形の平均振幅が非ゼロであるように、ＤＣバイアスとも称されるＤＣオフセットを有するように）構成されてよい。代替又は追加として、制御モジュール（ＴＥＳ制御モジュール）は、電極に蓄積されたキャパシタンスを放電するように構成されてよく、この放電は、例えば、電極同士を時折又は定期的に「短絡」することによって、且つ／又は、逆電流を印加することによって行われる。一般に、制御モジュールは、これらのパラメータを含む刺激を発生させるように構成されてよく、且つ、痛みを誘発しないように、これらのパラメータから外れる刺激を発生させないように構成されてよい。

【0015】

これらのパラメータは、後で詳述するが、大まかには、認知作用を引き起こすように適合される。本明細書に記載の装置及び方法は、本明細書に記載されるように、認知作用の再現可能な誘起を可能にする。記載の方法及び装置によってもたらされる認知作用の性質は、対象者の身体上の（例えば、頭部、頸部等における）電極の位置決めに部分的に依存する可能性がある。例えば、認知作用のクラスは、概して、精神集中が高まる体感を対象者にもたらし、集中及び注意の強化、警戒の強化、集中及び／又は注意の増大、覚醒の強化、主観的エネルギ感の増大、客観的（即ち、生理学的）エネルギレベルの増大、（仕事、エクササイズ、家事を片付けること等の）意欲レベルの向上、エネルギの増大（例えば、生理学的覚醒、主観的エネルギ感の増大）、及び胸部の身体的温熱感を含んでよい。このクラスの認知作用は、まとめて、注意、警戒、又は精神集中の強化と称されてよい。

【0016】

認知作用のクラスの別の例は、弛緩、及び落ち着いた精神状態に関連付けられるものを含み、例えば、急速に（即ち、ＴＥＳセッションの開始から約５分以内に）誘発されうる落ち着いた状態を含む、落ち着いた状態、のんびりした心理状態、心配事がない心理状態、睡眠の誘発、時間経過の減速感、生理学的、感情的、且つ／又は筋性の弛緩の強化、集中の強化、気を散らすことの抑制、認知的且つ／又は感覚的な明晰さの増大、解離状態、精神活性化合物（即ちアルコール）による軽い酩酊と同種の状態、精神活性化合物（即ちモルヒネ）によって誘発される軽い幸福感と同種の状態、リラックスしているか楽しんでいるとされる心理状態の誘発、聴覚及び視覚の体感（即ち、マルチメディア）の楽しみの強化、生理学的覚醒の緩和、感情的又は他のストレッサを処理する能力の増大、一般的にはストレス、不安、及び精神的機能障害のバイオマーカの低下に関連付けられる、視床下部・下垂体・副腎系軸（ＨＰＡ軸）の活動の変化に関連付けられる精神生理学的覚醒の緩和、不安緩解、精神的明晰さが高い状態、身体能力の強化、ストレスの有害な結果に対する回復力の促進、末梢部（即ち、腕及び／又は脚）の身体的弛緩感、心臓の鼓動が聞こえそうな身体的興奮などを含む。このクラスの認知作用は、まとめて「落ち着いた、又はリラックスした精神状態」と称されてよい。

【0017】

本明細書に記載の方法は、刺激印加時に特定の認知作用を誘起するように対象者上の電極の位置決めを行う方法を含む。装置（例えば、アプリケータ）は、特定の位置決め構成に特化して適合又は構成されてよい。例えば、アプリケータは、所定の認知作用を誘起する為に対象者の身体の特定の場所にぴったり収まるように適合された、１つ以上の電極の面を含んでよい。また、本明細書に記載の実施例のほとんどは、第１の位置に配置された単一の電極（アノード／カソード）と第２の位置に配置された単一の（反対極性、例えば、カソード／アノードの）電極とを指しているが、（複数のアノード及び／又は複数のカソードを含む）複数の電極が各場所に配置されてよい。一般に、特定の身体部位に対する電極の位置決めは、電極から印加される電流のピーク密度が標的部位に来るように電極を配置することを意味し、従って、電極は、標的部位より小さくても大きくてもよい。本明細書において詳述するように、電極を適正に位置決めすることにより、痛みや不快さを防ぐことも可能である。一般に、本明細書において言及される電極は、対象者の身体上で分離されている対を形成するが、対の一方は、複数の電極で構成されてよい。例えば、第１の電極（又は電極の集合）は、対象者の頭部又は頸部の第１の位置に配置されてよい。第２の電極（又は電極の集合）は、頭部又は頸部を含む、対象者上の第２の位置に配置されてよい。第１の電極はアノードであってよく、第２の電極はカソードであってよい。或いは、逆に、第１の電極はカソードであってよく、第２の電極はアノードであってよい。ＴＥＳ電極は、典型的には、これら２つの電極（又は２つの電極群）の間に印加される。

【0018】

例えば、一構成（本明細書では便宜上「構成Ａ」又は「構成２」と称する）では、第１の電極が対象者のこめかみ部付近（例えば目の側方。例えば、右目又は左目のやや右上）に貼り付けられてよく、少なくとも１つの第２の電極が右耳の後ろの乳様突起部（例えば、乳様突起上又はその付近）に配置されてよい。電極は任意の適切なサイズ（例えば、面積）であってよく、例えば、右こめかみ付近の電極の面積は、少なくとも約１０ｃｍ^２（例えば、少なくとも約２０ｃｍ^２）であってよく、より小さな乳様突起部電極は、約３ｃｍ^２から約１０ｃｍ^２であってよい。この部位のＴＥＳ刺激は、注意、警戒、又は精神集中の強化をもたらしうる。

【0019】

別の構成（本明細書では便宜上「構成Ｂ」又は「構成３」と称する）では、第１の電極が対象者のこめかみ部付近（例えば、右目の右上）の皮膚上に配置されてよく、第２の電極が対象者の頸部（例えば、正中線の右側に中心があって、任意選択で、一部が脊髄と重なる頸上部）に配置されてよい。有利な実施形態は、面積が少なくとも約２０ｃｍ^２である頸部用電極と、面積が少なくとも約１０ｃｍ^２（任意選択で少なくとも約２０ｃｍ^２）である右こめかみ付近の電極と、を含む。この部位のＴＥＳ刺激は、落ち着いた、又はリラックスした精神状態の強化をもたらしうる。

【0020】

これらの例示的構成の両方において、本明細書において与えられる経皮電気刺激の波形は、皮膚のいらいら、痛み、及び組織損傷を軽減しながら、強く確実な認知作用を誘発することが可能である。波形は、周波数、ピーク強度、デューティサイクル、正極性である非ゼロ電流の割合（即ち、「百分率直流分」）、波形が２相であるか一方向の電流を伝送するのみか、電気刺激システムがパルスとパルスの間にアノードとカソードとの間の電気的経路を短絡するかどうか、のうちの１つ以上に従って定義されてよい。実施形態によっては、パラメータ（即ち、周波数、ピーク強度、デューティサイクル）を２つの値の間でランプ状に変化させることが、波形又は波形の一部の中で行われる。

【0021】

本明細書に記載の波形はいずれも、連続的又は断続的に印加されてよく、これらの範囲の外側からこれらの範囲内への過渡状態（例えば、ランプ）のような変化をつけて、或いは、電流及び周波数（そして、変形形態によっては、ＤＣオフセット及び／又はデューティサイクル）の範囲内で、連続的又は断続的に印加されてよい。一般に、特定の認知作用を誘発する、様々な有効範囲のパラメータの間で波形をシフトすることによって、より強い、より長く続く認知作用を達成する為に、ランプなどの波形特性が組み込まれてよい。有効な波形の間でのシフトは、反復的であってよく（即ち、１つのパラメータを変更し、次に、別のパラメータを変更する）、且つ、循環的であってよい（即ち、第１の波形から第２の波形に変更し、次に、第１の波形等に戻る。或いは、３つ以上の有効な波形の間でトグルする）。実施形態によっては、有効範囲内の１つ以上の波形パラメータを急速にシフトすることによって、より強い認知作用が誘発される。ただし、「急速」は、一般に１５秒未満を意味し、１秒以下という短さであってもよい。

【0022】

上述のように、本明細書に記載の装置は、十分大きなピーク電流を達成できるように、高電圧（即ち、１０Ｖ超、１５Ｖ超、２０Ｖ超、２５Ｖ超、３０Ｖ超、３５Ｖ超、４０Ｖ超、４５Ｖ超、５０Ｖ超、５５Ｖ超、６０Ｖ超、６５Ｖ超、又は７５Ｖ超）で動作する構成要素を有する制御装置を含んでよい。対象者の組織のインピーダンス（主に皮膚インピーダンスに起因する）、並びに電極を含む、システムのハードウェア構成要素のインピーダンスは、概ね１ｋΩから２０ｋΩ（ただし、場合によっては、最大３０ｋΩ以上）である為、認知作用の誘発に必要な、より大きなピーク電流を送達する為には、約５０Ｖの高圧電流源が有利である。

【0023】

一般に、本明細書では、対象者の認知状態を修正する方法について記載されている。例えば、対象者の認知状態を修正する方法は、典型的には、経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータの第１の電極を、対象者の身体の第１の側のこめかみ部の皮膚上に配置するステップと、第２の電極を、対象者の身体の第１の側の乳様突起部の皮膚上、又は対象者の頸部の隆椎の上方の皮膚上に配置するステップと、ＴＥＳアプリケータを活性化させて、周波数が１００Ｈｚ以上であり、強度が２ｍＡ以上である経皮電気刺激を送達するステップと、第１の電極と第２の電極との間に経皮電気刺激を１０秒以上にわたって印加することにより、対象者の認知状態を修正するステップと、を含んでよい。

【0024】

例えば、本明細書では、対象者の認知状態を修正する方法について記載されており、この方法は、可搬型経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータの第１の電極を、対象者の身体の第１の側のこめかみ部の皮膚上に配置するステップと、第２の電極を、対象者の身体の第１の側の乳様突起部の皮膚上、又は対象者の頸部の皮膚上に配置するステップと、ＴＥＳアプリケータを活性化させて、周波数が４００Ｈｚ以上であり、強度が３ｍＡ以上であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激を送達するステップと、第１の電極と第２の電極との間に２相経皮電気刺激を１０秒以上にわたって印加することにより、対象者の認知状態を修正するステップと、を含む。可搬型ＴＥＳアプリケータを活性化させるステップは、ＴＥＳアプリケータを活性化させて、デューティサイクルが１０パーセント超である２相経皮電気刺激を送達するステップを含んでよい。

【0025】

これらの方法は、注意、警戒、又は精神集中を強化する方法、又は落ち着いた、又はリラックスした精神状態を強化する方法に固有であってよい。例えば、対象者の認知状態を修正するステップは、注意、警戒、又は精神集中を強化するステップを含んでよく、第２の電極を配置するステップは、第２の電極を、対象者の身体の第１の側の乳様突起部に配置するステップを含んでよい。同様に、対象者の認知状態を修正するステップは、落ち着いた、又はリラックスした精神状態を強化するステップを含んでよく、第２の電極を配置するステップは、第２の電極を、対象者の後頸部に配置するステップを含んでよい。

【0026】

本明細書に記載の方法はいずれも、本装置を装着した対象者によって実施されてよい。これが可能であるのは、本明細書に記載の装置が、比較的軽量であって、訓練を積んでいないユーザでも操作できるように、扱いが容易であるように構成される為である。例えば、対象者は、医師又はサードパーティが関与することを必要とせずに、自分の頭部及び／又は頸部に第１の電極及び第２の電極を配置することが可能である。

【0027】

電極が貼り付けられた後、ＴＥＳの印加は、（例えば、取り付けが検知されてから）自動的にトリガされてよく、或いは、手動でトリガされてよく、又、（例えば、装置上のスイッチを操作して）ローカルにトリガされてよく、或いは、（例えば、対象者の頭部に貼り付けられた装置と無線で通信する装置を使用して）リモートでトリガされてよい。対象者は、ＴＥＳの動作の活性化及び／又は修正を自分で行うことが可能である。例えば、可搬型ＴＥＳアプリケータを活性化させるステップは、可搬型ＴＥＳアプリケータの活性化を無線でトリガするステップを含んでよい。可搬型ＴＥＳアプリケータを活性化させるステップは、可搬型ＴＥＳアプリケータの活性化を手持ち式装置からトリガするステップを含む。

【0028】

上述のように、ＴＥＳの印加中、印加されるＴＥＳは一定である必要はないが、好ましくは、可変及び／又は断続的であってよい。例えば、ＴＥＳを印加するステップは、２相経皮電気刺激が印加されている間に、印加される２相経皮電気刺激を変化させるステップを含んでよい。印加される２相経皮電気刺激は、２相経皮電気刺激を、デューティサイクルが１０パーセント超であって、周波数が４００Ｈｚ以上であって、強度が３ｍＡであること（及びＤＣオフセットを有すること）の範囲内に保ちながら、変化させられてよい。

【0029】

一般に、有効であって不快でないＴＥＳを提供する為に、強度及び周波数のパラメータは、指定範囲内に保持されてよい。例えば、強度（電流）は大きくてよく、例えば、約２ｍＡ超、３ｍＡ超、又は好ましくは４ｍＡ超又は５ｍＡ超（例えば、５ｍＡから２０ｍＡ）であってよい。刺激の周波数は、一般に、比較的高くてよく、例えば、１００Ｈｚ超、２００Ｈｚ超、４００Ｈｚ超、又は、より具体的には、４５０Ｈｚ超又は５００Ｈｚ超であってよい。これらのパラメータの操作は、典型的には、（例えば、周期的な立ち上がり及び立ち下がりを有し、典型的には、２つの相を有する）２相刺激に対して行われてよく、信号が電荷平衡しないようにＤＣオフセットを含んでもよい。上述のように、一般に、直流（ＤＣ）オフセット（ＤＣ成分、ＤＣバイアス、又はＤＣ係数とも呼ばれる）は、波形の平均値である。従って、印加されるＴＥＳは、典型的には、パルス状であって、２相であって、非対称形であってよい。同様に、ＴＥＳ刺激は又、デューティサイクルが１０％から１００％であってよく（例えば、１００％より小さく、１０％より大きくてよく）、これには２０％超又は３０％超が含まれる。

【0030】

これらのＴＥＳプロトコルのいずれにおいても、電極に蓄積されたキャパシタンスを放電する為に、刺激中に（ＴＥＳの印加中に、定期的に又は時折）電極同士が「短絡」されてよい。同様に、本明細書に記載の装置（例えば、ＴＥＳアプリケータ）のいずれにおいても、短絡機能が含まれてよい。例えば、電極同士の短絡は、主電流源と同様の固定電流源に関して行われてよいが、「短絡」源は、０Ｖで飽和している可能性があり、蓄積電荷を放電することだけが可能である。変形形態によっては、公称（又は最大）短絡電流は、あらかじめ設定されていてよく（例えば、４０ｍＡ）、且つ／又は、抵抗を変更することにより変更されてよい。代替として、放電は、電流がその範囲内で調節可能である通常の電流源によって行われてよい。例えば、その範囲は最大２０ｍＡであってよく、整流スイッチをオンにすることによって、逆充電を防ぐことが可能である。

【0031】

一般に、２相経皮電気刺激を印加中にランプ状にすることは、強度、デューティサイクル、又はＤＣオフセットのうちの１つ以上を減らし、その後、強度、デューティサイクル、又はＤＣオフセットのうちの１つ以上を増やすことにより、達成可能である（同様に、周波数をランプ状にすることも、周波数を増やしてから減らすことにより可能である）。

【0032】

こめかみに電極を配置する場合、痛みを防ぎながら作用を最適化するように配置することが可能である。例えば、こめかみに配置することは、対象者の目の側方、且つ対象者の頬骨の上方に電極を配置することを含んでよく、例えば、右目のやや右上、或いは、左目のやや左上に配置することを含んでよい。電極をこめかみに配置することは、対象者の眼窩部又はその付近に電極を配置することを除外してよく（これは、目の周囲の痛み及び／又は気を散らす筋肉の引きつりを防ぐ為である）、或いは、頬骨の下に電極を配置することを除外してよい（これは、有効性の低下、及び／又は筋肉の引きつりを防ぐ為である）。

【0033】

変形形態によっては、電極を対象者の前額部に配置してよい。具体的には、対象者の眉間であって鼻のすぐ上の、鼻根部の上方の皮膚に（例えば、鼻梁のすぐ上の、目と目の間に直接）ピーク電流の領域が送達されるように、電極を配置してよい。例えば、第１の電極が鼻根部に配置され、第２の電極がこめかみに配置されてよく、或いは、第２の電極は頸部に配置されてよく、或いは、第２の電極は耳の後ろに配置されてよく、これらは記載されたとおりであり、ＴＥＳは、概ね本明細書に記載のように印加されてよい。鼻根部に電極を配置することは、特に、第２の電極をこめかみに配置することとともに、注意、警戒、又は精神集中の強化などの、認知状態の誘起、強化、又は改善の為に行われてよい。

【0034】

一般に、これらの電極は、対象者の身体の同じ側に配置されてよい（例えば、両方とも右側に、或いは、両方とも左側に配置されてよい）。

【0035】

記載の方法のいずれにおいても、ＴＥＳアプリケータは、自己完結型であってよく、軽量であってよい。特に、アプリケータはウェアラブルであってよい。例えば、アプリケータは、対象者の身体（例えば、顔面、頭部、頸部等）に粘着固定されてよい。ウェアラブル装置（アプリケータを含む）については後で詳述するが、概してロープロファイルであり、例えば、皮膚からの突出が約２ｃｍ未満、１．５ｃｍ未満、１ｃｍ未満、０．５ｃｍ未満等であり、又、概して軽量であり、例えば、６０グラム未満、５０グラム未満、４０グラム未満、３０グラム未満等である。

【0036】

印加されるＴＥＳの全体継続時間は、概ね１０秒より長く（変形形態によっては１０秒より短い場合もある）、より安定的には、更に長く印加されてもよく、例えば、１５秒超、２０秒超、３０秒超、１分超、５分超等にわたって印加されてもよい。例えば、対象者の認知状態を修正するステップは、第１の電極と第２の電極との間に５分以上にわたって２相経皮電気刺激を印加するステップを含んでよい。

【0037】

第２の電極を頸部に配置する際の、頸部のしかるべき部位は、頸部の隆椎の上方の部位であってよい。この配置は、頸部の正中線から側方にオフセットされてよく、例えば、対象者の、第１の電極（こめかみ電極）が配置されている側にオフセットされてよい。

【0038】

上述のように、対象者の認知状態を修正する方法のいずれもが、対象者によって実施されてよい。例えば、本明細書では、対象者の（落ち着いた、又はリラックスした認知状態、又は注意、警戒、又は精神集中の認知状態を含む）認知状態を修正する方法について記載されており、この方法は、可搬型経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータの第１の電極を、対象者の身体の第１の側のこめかみ部の皮膚上に配置することを対象者に指示するステップと、第２の電極を、対象者の身体の第１の側の頭部又は頸部の皮膚上に配置することを対象者に指示するステップと、可搬型ＴＥＳアプリケータを活性化させることによって、対象者の認知状態を修正することを対象者に指示するステップと、を含んでよく、可搬型ＴＥＳアプリケータは、第１の電極と第２の電極との間に２相経皮電気刺激を送達するように構成され、２相経皮電気刺激は、デューティサイクルが１０パーセント超であり、周波数が４００Ｈｚ超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する。

【0039】

例えば、注意、警戒、又は精神集中を強化する方法が、ウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータの第１の電極を、対象者の身体の第１の側のこめかみ部の皮膚上に配置するステップと、第２の電極を、対象者の身体の第１の側の乳様突起部の皮膚上に配置するステップと、ウェアラブルＴＥＳアプリケータを活性化させて、デューティサイクルが１０パーセント超であり、周波数が４００Ｈｚ超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激を送達するステップと、２相経皮電気刺激を第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上にわたって印加することにより、注意、警戒、又は精神集中を強化するステップと、を含んでよい。上述のように、対象者は、第１の電極及び第２の電極を配置してよく、且つ／又は、ウェアラブルＴＥＳアプリケータをトリガするか活性化させてよく、これは、例えば、ウェアラブルＴＥＳアプリケータの活性化を無線でトリガすることにより行われる。後で詳述するように、対象者は、遠隔制御装置（例えば、携帯電話／スマートフォン、ラップトップコンピュータ、パッド、タブレット等）を操作してよい。

【0040】

同様に、落ち着いた、又はリラックスした精神状態を強化する方法が、ウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータの第１の電極を、対象者の身体の第１の側のこめかみ部の皮膚上に配置するステップと、第２の電極を、対象者の後頸部の隆椎の上方に配置するステップと、ウェアラブルＴＥＳアプリケータを活性化させて、デューティサイクルが１０パーセント超であり、周波数が４００Ｈｚ超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激を送達するステップと、２相経皮電気刺激を第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上にわたって印加することにより、落ち着いた、又はリラックスした精神状態を強化するステップと、を含んでよい。上述のように、対象者は、第１の電極及び第２の電極を配置してよく、且つ／又は、ウェアラブルＴＥＳアプリケータをトリガするか活性化させてよい。

【0041】

又、本明細書では、対象者の認知状態を修正する可搬型経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータについて記載されている。一般に、これらのアプリケータは軽量であってよく（例えば、６０グラム未満、５０グラム未満、４０グラム未満、３０グラム未満、２５グラム未満、２０グラム未満等であってよく）、又、ウェアラブルであってよく、例えば、（例えば、粘着剤で）対象者に直接固定できる自己完結型ウェアラブル装置であってよい。

【0042】

例えば、可搬型ＴＥＳ装置（アプリケータ）は、ボディ（ハウジングを含んでよい）と、対象者の皮膚に固定されるように構成された第１の電極と、対象者の皮膚の第２の部分に固定されるように構成されて、本装置の他の部分とケーブル、コード等で接続された第２の電極と、少なくとも一部分がボディ内にあり、処理装置、タイマ、及び波形発生器を含むＴＥＳ制御モジュールであって、周波数が４００Ｈｚ超であり、デューティサイクルが１０パーセント超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激信号を第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上にわたって送達するように適合されたＴＥＳ制御モジュールと、を含んでよい。本装置は又、ＴＥＳ制御モジュールと結合された無線受信器と、バッテリと、メモリなどを含む更なる電子構成要素と、を含んでよい。

【0043】

対象者の認知状態を修正するウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータは、対象者が装着するように適合されたボディと、第１の電極と、第２の電極と、少なくとも一部分がボディ内にあるＴＥＳ制御モジュールであって、電源、処理装置、タイマ、及び波形発生器を含むＴＥＳ制御モジュールであって、周波数が４００Ｈｚ超であり、デューティサイクルが１０パーセント超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激信号を第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上にわたって送達するように適合されたＴＥＳ制御モジュールと、ＴＥＳ制御モジュールと接続された無線受信器と、を含んでよく、ウェアラブルＴＥＳアプリケータの重量は５０グラム未満である。

【0044】

対象者の認知状態を修正するウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータが、対象者の皮膚に装着されるように適合されたボディと、ボディ上の第１の電極と、ボディとコードで結合された第２の電極と、少なくとも一部分がボディ内にあり、処理装置、タイマ、及び波形発生器を含むＴＥＳ制御モジュールであって、周波数が４００Ｈｚ超であり、デューティサイクルが１０パーセント超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激信号を第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上にわたって送達するように適合されたＴＥＳ制御モジュールと、を含んでよく、更に、ウェアラブルＴＥＳアプリケータの重量は５０グラム未満である。

【0045】

上述のように、本明細書に記載の装置はいずれも、装置の動作中に、電極に蓄積されたキャパシタンスを放電するように構成されてよい。例えば、これらの装置はいずれも、キャパシタンス放電回路を含んでよい。キャパシタンス放電回路は、ＴＥＳ制御モジュールによって制御されてよく、本装置による刺激印加の間に、時折、又は周期的に、又は定期的に放電を実施してよい。従って、ＴＥＳ制御モジュールは、２相電気刺激の送達中に、電極のキャパシタンスを放電するように、キャパシタンス放電回路を時折又は周期的にトリガするように構成されてよい。

【0046】

本明細書に記載の、対象者の認知状態を修正する可搬型経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータの別の例は、記載のキャパシタンス放電機能（「短絡」アプリケータ）を有するＴＥＳ装置を含んでよい。例えば、対象者の認知状態を修正する可搬型ＴＥＳ装置が、ボディと、第１の電極と、第２の電極と、少なくとも一部分がボディ内にあって、処理装置、タイマ、及び波形発生器を含むＴＥＳ制御モジュールであって、周波数が４００Ｈｚ超であり、デューティサイクルが１０パーセント超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激信号を第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上にわたって送達するように適合されたＴＥＳ制御モジュールと、キャパシタンス放電回路と、を含んでよく、ＴＥＳ制御モジュールは、２相電気刺激の送達中に、電極のキャパシタンスを放電するように、キャパシタンス放電回路を時折トリガするように構成される。本装置は、キャパシタンス放電回路上に、ＴＥＳ制御モジュールと結合されたスイッチを含んでよい。

【0047】

本明細書に記載の方法のいずれもが、ＴＥＳの印加中に、短時間で、電極のキャパシタンスを放電する（例えば、電極同士を短絡する）ステップを含んでよい。例えば、対象者の認知状態を修正する方法が、経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータの第１の電極を対象者の皮膚上に配置するステップと、ＴＥＳアプリケータの第２の電極を対象者の皮膚上に配置するステップと、ＴＥＳアプリケータを活性化させて、周波数が４００Ｈｚ超であり、強度が３ｍＡ超であり、ＤＣオフセットを有する２相経皮電気刺激を送達するステップと、２相経皮電気刺激を第１の電極と第２の電極との間に１０秒以上の治療期間にわたって印加することにより、対象者の認知状態を修正するステップと、治療期間中に時折キャパシタンスを放電するのに十分な長さの時間にわたってキャパシタンス放電回路をトリガするステップと、を含んでよい。

【0048】

一般に、本明細書に記載のアプリケータのいずれにおいても、ボディ領域は、電子回路の一部又は全てを少なくとも部分的に囲むハウジングを含んでよい。一般に、ハウジングは、電子回路及び回路（例えば、電源、例えば、バッテリ、キャパシタ等、及びＴＥＳ制御モジュール等）を保護するように適合されてよい。ウェアラブルな変形形態では、ハウジングは、ロープロファイルであってよく（例えば、厚さが３０ｍｍ未満、２５ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１８ｍｍ未満、１５ｍｍ未満等であってよく）、且つ／又は、頭部の特定部位、例えばこめかみ部位にぴったり収まるように適合されてよい。例えば、ボディを伸ばして湾曲させて、頭部にぴったり収まるようにし、且つ、眼窩部に重なって視界を妨げることのないようにすることが可能である。本明細書に記載の装置の実施形態によっては、第１の電極はボディの外面上に配置されてよく、第２の電極はコード（ワイヤ、導体、ケーブル等）でボディ（例えば、ＴＥＳ制御モジュール）に接続されてよい。本装置は又、粘着剤（例えば、生体適合性及び／又は導電性を有する粘着剤）を含んでよい。変形形態によっては、第１の電極及び第２の電極の両方が、コード（同じコード、又は別々の２つのコード）でボディと結合される。変形形態によっては、本装置は、身体上に保持されず、（例えば、対象者の衣服等に装着されることによって、又は対象者の近く（例えば、机の上、ポケットの中など）に配置されることによって）身体付近に配置される。

【0049】

本明細書に記載の装置のいずれもが、装置の動作／活動を調整する制御コマンドを入力する為の入力、特に手動入力を含んでよい。例えば、本装置は、制御モジュールと結合された手動操作装置を本装置のボディ上に含んでよい。手動操作装置は、ボタン、スイッチ、タッチスクリーン等であってよい。

【0050】

ＴＥＳ制御装置は、一般に、（認知状態を有効に誘発する為に）比較的高強度であるパラメータ範囲の刺激を駆動するように特に適合されているが、不快さ及び／又は痛みを防ぐように構成されている、１つ以上の回路を含んでよい。例えば、ＴＥＳモジュールの波形発生器は、本明細書に図示されているように、１００Ｈｚから３０ｋＨｚを駆動できる発振器（発振回路）、並びにフィルタ及び整流器を含んでよい。特に、本明細書に記載の装置は、一般に、本装置を装着している対象者に害を与えないように、ヒューズとして動作可能な、電流制限器などの安全機能を含んでよい。ＴＥＳ制御装置は、ＴＥＳアプリケータの動作に関する情報を保存するように適合されたメモリ（例えば、１つ以上のレジスタのような揮発性メモリ、フラッシュメモリ等）を含んでよく、或いは、そのメモリと接続されてよい。

【0051】

又、本明細書では、対象者の認知状態のＴＥＳ変調の方法及び装置について記載されており、これらは、ＴＥＳ治療レジーム中の遷移が高速であるＴＥＳを提供するか含む。高速遷移は、ランプ又はエクスカージョンと称されてよく、これは、高速遷移が、典型的には、認知状態を修正する刺激レベルから、認知作用を誘発する閾値下である刺激レベルに至り、すぐに認知作用を誘発する閾値上レベルに戻る遷移又はエクスカージョンを含む為である。このエクスカージョン刺激（「ランプ」）は、典型的にはＴＥＳプロトコル内にあり、認知作用、及び／又は認知作用の知覚を強化する。慣れを弱める為にはより漸進的な遷移（即ち、ランプ）が有用でありうるが、認知状態が誘発されたという対象者の体感を強化する為には、（後述するように）急速な遷移が特に有用でありうる。

【0052】

一般に、対象者の認知状態を修正する為に経皮電気刺激（ＴＥＳ）を強化する方法が、強度、周波数、デューティサイクル、及び／又はＤＣオフセットのうちの少なくとも１つを変更することによって、印加される刺激を、認知作用を誘発する閾値上レベルから、認知作用を誘発する閾値下レベルに変更するステップを含んでよい。ＴＥＳは、典型的には、認知作用を誘発する閾値上レベルに戻るように変更される前のほんの短時間（例えば、１５秒未満、１０秒未満、５秒未満、２秒未満等）だけ、閾値下範囲にとどまる。この、パラメータレベルの変更は、パラメータを、認知作用を誘発する閾値上レベルに戻す時間（典型的には数秒のオーダー）に比べて比較的ゆっくり行われてよい。

【0053】

例えば、対象者の認知状態を修正する為に経皮電気刺激（ＴＥＳ）を強化する方法が、認知状態を誘起する為に、ある強度、周波数、周波数、デューティサイクル、及びＤＣオフセットを有するＴＥＳ刺激を対象者に送達するステップであって、目標周波数が４００Ｈｚ超であり、目標強度が３ｍＡ超であり、目標デューティサイクルが１０パーセント超であり、目標ＤＣオフセットが１０パーセント超である２相電気刺激を含むＴＥＳ刺激を送達するステップと、ＴＥＳ刺激の印加中に対象者の認知状態を強化するステップと、を含んでよく、認知状態を強化するステップは、強度を目標強度の２０％超だけ減らし、１５秒未満の遅延の後、毎秒の強度変化が５％超となるレートで強度を目標強度まで戻すステップと、周波数を刺激周波数の１０％超だけ増やし、１５秒未満の遅延の後、毎秒の周波数変化が５％超となるレートで周波数を目標周波数まで戻すステップと、デューティサイクルを目標デューティサイクルから２％以上減らし、１５秒未満の遅延の後、毎秒０．５％超のレートでデューティサイクルを目標デューティサイクルまで戻すステップと、ＤＣオフセットを目標ＤＣオフセットから±５％超だけ変化させ、１５秒未満の遅延の後、毎秒１％超のレートでＤＣオフセットを目標ＤＣオフセットまで戻すステップと、のうちの１つ以上のステップによって行われる。

【0054】

これらの方法のいずれもが、ＴＥＳアプリケータの第１の電極を対象者の皮膚上に配置するステップと、ＴＥＳアプリケータの第２の電極を対象者の皮膚上に配置するステップと、を含んでよく、ＴＥＳ刺激を送達することは、第１の電極と第２の電極との間にＴＥＳ刺激を印加することを含む。本明細書に記載の方法のいずれにおいても、ＴＥＳ刺激を送達することは、ＴＥＳ刺激を１０秒超（例えば、３０秒超、１分超、２分超、５分超、１０分超、１２分超、１５分超、２０分超、２５分超、３０分超等）にわたって送達することをふくんでよい。又、本明細書に記載の方法のいずれもが、任意のしかるべき認知状態を修正すること、例えば、落ち着いた、又はリラックスした精神状態、或いは警戒又は集中の精神状態を含む認知状態を修正することに有用であってよい。

【0055】

上述のように、これらの方法はいずれも、対象者自身が認知状態の強化をトリガすることによって駆動されてもよい。例えば、対象者の認知状態を強化することは、対象者が、開始をトリガし、（刺激を強化する）ランプをトリガすること、対象者が波形を修正すること等を含んでよい。例えば、対象者は、認知作用が誘発されたという体感を強化する為に、上述のようにランプ（エクスカージョン）をトリガしてよく、或いは、ランプは自動的にトリガされてよい。上述のようにランプをトリガすることは、誘発された認知作用をブーストすることと称されてよい。

【0056】

例えば、一変形形態では、誘発された認知作用に対するブーストが（例えば、対象者によって）トリガされてよく、この場合、本装置は、強度を目標強度（閾値上刺激パラメータ）の５０％超だけ減らし、５００ミリ秒当たりの強度変化が５０％超となるレートで強度を目標強度に戻す。

【0057】

一般に、厳密な閾値上刺激パラメータは、対象者に依存してよく、且つ、経験的に決定されてよいが、本明細書に記載の汎用閾値上パラメータが概ね適用されてよく、これらは、約３ｍＡ超の目標強度、約４００Ｈｚ以上の目標周波数、１０％超の目標デューティサイクル、及び約１０％超の目標ＤＣオフセットを含む目標刺激パラメータとされてよい。

【0058】

例えば、周波数を増やして戻すことは、５００ミリ秒当たりの周波数変化が５０％超となるレートで周波数を目標周波数に戻すことを含んでよい。デューティサイクルを減らして戻すことは、５００ミリ秒当たり１５％超のレートでデューティサイクルを目標デューティサイクルに戻すことを含んでよい。ＤＣオフセットを変化させて戻すことは、５００ミリ秒当たり１５％超のレートでＤＣオフセットを目標ＤＣオフセットに戻すことを含んでよい。

【0059】

本発明の新規な特徴は、後述の特許請求の範囲において具体的に示される。本発明の原理を利用する例示的実施形態を説明する以下の詳細説明を、以下の添付図面とともに参照することにより、本発明の特徴及び利点がよりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0060】

【図1A】乃至

【図1B】対象者の頭部のこめかみ部における第１の電極の配置を示す図である。

【図1C】こめかみ電極配置の代替変形形態を示す図である。

【図1D】こめかみ電極の例示的電極配置を概略的に表した図である。図示されているこめかみ電極の配置は、対象者の身体の別の部位に配置される別の電極とともに認知状態のＴＥＳ変調に使用されてよい。

【図2A】電極を耳の後ろに配置する乳様突起部を示す図である。この電極は、図１Ａ〜図１Ｄに示されたこめかみ電極などの第２の電極と併用されてよい。

【図2B】乃至

【図2D】認知状態のＴＥＳ変調の為の乳様突起部電極の配置の別の変形形態を示す図である。

【図2E】注意、警戒、又は精神集中の認知状態を誘起する構成（構成２）の為の電極配置部位を示す図である。

【図2F】乃至

【図2H】この構成に従って配置される電極を概略的に示す図である。

【図3A】電極が配置される後頸部を示す図である。この電極は、図１Ａ〜図１Ｄに示されたこめかみ電極などの第２の電極と併用されてよい。

【図3B】乃至

【図3C】この電極の配置例を示す図であり、後頸部に中心からずれて配置された電極を示す図である。

【図3D】ＴＥＳ電極を対象者の後頸部及びこめかみ部に配置することを含む、落ち着いた、又はリラックスした精神状態を強化する構成（構成３）の為の電極配置部位を示す図である。

【図4A】乃至

【図4C】注意、警戒、又は精神集中を強化する別の構成（「構成１」）の為の、（１０／２０システムの位置のコンテキストで示された）対象者の頭部における例示的電極配置位置を示す図である。

【図4D】図４Ａ〜図４Ｃに示された構成の一例を示す図である。

【図4E】乃至

【図4F】構成１の電極配置部位の一例の、それぞれ、こめかみ及び前額部を示す図である。

【図4G】乃至

【図4H】この構成に従って電極が配置された対象者を示す図である。

【図5A】経皮電気刺激波形の１周期の一例を概略的に示し、ＴＥＳ波形の百分率デューティサイクル及び百分率直流分の各パラメータを示す図である。

【図5B】乃至

【図5C】正弦波パターン又は方形波パターンをそれぞれ使用する、ＴＥＳの例示的２相波形を示す図である。

【図5D】乃至

【図5E】異なる２つの時間的スケールで干渉経頭蓋交流電流刺激の２相波形を示す図である。

【図5F】乃至

【図5G】高周波２相交流電流刺激（方形波、振幅変調）のＴＥＳ刺激波形を示す図である。

【図5H】本明細書に記載のＴＥＳの電流強度を漸増させるランプの例示的概略図である。

【図5i】認知状態を修正する為にＴＥＳ刺激を強化することが可能な複数のエクスカージョン刺激（ランプ）を含む治療波形プロトコルの例示的概略図である。

【図5J】乃至

【図5K】認知状態を修正する為のＴＥＳ（例えば、経頭蓋交流電流刺激）の例示的２相波形を示す図である。

【図5L】乃至

【図5M】本明細書に記載の、認知状態を修正する為のＴＥＳの例示的２相波形を示す図である。

【図6】ＴＥＳ波形パラメータのユーザインタフェース操作手段を表示するように構成された（例えば、スマートフォンなどのような遠隔処理装置によって実行可能な一連の命令を保存する非過渡的コンピュータ可読記憶媒体を内蔵する）処理装置を有する手持ち式装置の一例を示す図である。

【図7A】再利用可能な経皮電気刺激制御装置とこれに接続可能な複数の電極とを含むキットの形のＴＥＳアプリケータの一例を示す図である。

【図7B】ＴＥＳアプリケータ用の電極及びハウジング（ボディ）の一例を示す図である。

【図7C】本明細書に記載のように（例えば、頸部、耳の後ろなどに取り付けられるように）使用されてよいＴＥＳ電極の一例を示す図である。

【図7D】対象者にウェアラブルに取り付けられてよいＴＥＳアプリケータのボディを含む（ｍｍ単位の例示的寸法を含んだ）装置のアプリケータの一変形形態（上面図、側面図、及び正面図を示す）を概略的に示す図である。

【図8】ＴＥＳセッションの構成、作動、及び終了のワークフローの一変形形態を示す図である。

【図9】可搬型の有線ＴＥＳシステムの構成要素を概略的に示す図である。

【図10】マイクロプロセッサを含む制御装置と無線で接続するＴＥＳシステムの構成要素を概略的に示す図である。

【図11】本明細書に記載の構成１を使用するＴＥＳ刺激セッションの間、及びセッション後の、知覚された時間経過の変化を示す図である。

【図12】ＴＥＳ（例えば、ｔＤＣＳ）刺激中及びシャム刺激中に「ｎバック」課題を実施した対象者からのデータを示す図である。

【図13】対象者自身が報告した、ＴＥＳ（例えば、ｔＤＣＳ）刺激中及びシャム刺激中のエネルギ、集中、及び気分を示す図である。

【図14】対象者自身が報告した、ＴＥＳ（例えば、ｔＤＣＳ）刺激中及びシャム刺激中のエネルギ、集中、及び気分を示す図である。

【図15A】乃至

【図15B】それぞれ構成１及び構成２の場合の、本明細書に記載のＴＥＳ（ｔＤＣＳ）刺激の前、刺激中、及び刺激後に収集された心拍変動データのフーリエ変換プロットを示す図である。

【図16】本明細書に記載の構成３を使用して、プラセボ条件、シャム刺激、及び様々な形態の交流電流及び直流電流のＴＥＳを使用するＴＥＳ中の対象者の弛緩レベルを示す図である。

【図17】本明細書に記載の構成３を使用して、プラセボ条件、シャム刺激、及び様々な形態の交流電流及び直流電流のＴＥＳを使用するＴＥＳ中の対象者の弛緩レベルを示す図である。

【図18A】乃至

【図18B】本明細書に記載の構成２を使用して、プラセボ条件、シャム刺激、及び様々な形態の交流電流及び直流電流のＴＥＳを使用するＴＥＳ中の対象者のエネルギを示す図である。

【図19A】乃至

【図19B】構成４の例示的電極配置を示す図であり、第１の電極位置は図１９Ａに示されており、第２の電極位置は図１９Ｂに示されている。

【図20A】構成５の一例を示す図である。

【図20B】構成６の一例を示す図である。

【図21A】ＴＥＳアプリケータの一変形形態を示す図である。

【図21B】図２１Ａのアプリケータの分解図である。

【図22】図２１Ａ及び図２１Ｂのアプリケータの斜視図である。

【図23】ＴＥＳアプリケータの一部として使用されてよい無線通信モジュール（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール）の一変形形態を示す回路図である。

【図24】ＴＥＳアプリケータの一部として使用されてよいスマート電源スイッチの一変形形態を示す回路図である。

【図25】本明細書に記載のＴＥＳアプリケータの一部であってよい電流源の回路図である。

【図26】ＴＥＳアプリケータのバックコンバータの回路図である。

【図27】本明細書に記載のＴＥＳアプリケータのバーストコンバータの回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0061】

本明細書では、経皮電気刺激（ＴＥＳ）の方法及び装置について記載されており、これは、対象者の認知状態を修正するＴＥＳアプリケータなどのデバイス及びシステムを含む。一般に、これらのＴＥＳ用アプリケータ及び方法は、人間対象者に送達される電気刺激によって神経変調を誘発することにより、認知機能及び／又は認知状態に、有利な、又は望ましい変化を誘発することが可能である。（経頭蓋電気刺激を含む）経皮電気刺激の装置及び方法の別の例が、本出願の発明者らによる米国特許出願第１４／０９１，１２１号、件名「ウェアラブル経皮電気刺激装置とその使用方法（Ｗｅａｒａｂｌｅ ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｍ）」に記載されており、これは、その全内容が本明細書に組み込まれている。

【0062】

一般に、本明細書では、様々な認知状態を引き起こしたり、強化したり、修正したりすることに使用されてよい大まかなＴＥＳ波形パラメータについて記載されている。本明細書に記載の装置及び方法は、様々な認知状態を誘発及び／又は修正するＴＥＳを提供する為に使用されてよいが、本明細書では２つの具体例を詳述しており、これらは、注意、警戒、又は精神集中の強化を誘発すること、並びに落ち着いた、又はリラックスした精神状態を誘発することを含む。特に詳述するのは、注意、警戒、又は精神集中を強化することと、落ち着いた、又はリラックスした精神状態を誘発することと、に特化した装置及び方法の構成についてであり、これは、これらの特定の認知作用のいずれかを対象者において達成する神経変調を引き起こす為の特定の構成を含む。

【0063】

認知状態を修正する汎用ＴＥＳアプリケータ（デバイス又はシステム）は、２つの電極の対（又は２組の電極）、即ち、１つのアノードと１つのカソードとを含んでよく、これらは、対象者の身体の特定部位に貼り付けられてよく、本明細書において有効であると説明されている比較的高強度、高周波数の範囲でＴＥＳ刺激を提供する為に使用されてよい。電流は、典型的には、アノード電極とカソード電極との間（又はグループのアノード電極とカソード電極との間）に印加され、特定の動作理論にとらわれることなく、電流は、アノードとカソードの間の身体を通り抜けてよく、潜在的には、エネルギを適切な治療レジームで、特定の神経経路にある下層神経組織（頭蓋神経、脳等）に印加することにより、所望の目標作用（例えば、注意、警戒、又は精神集中、並びに、落ち着いた、又はリラックスした精神状態の誘発）を結果として達成する。従って、所望の認知作用を実現する為には、電極を対象者の身体上のどこに配置するかが重要である。電極対（アノード電極及びカソード電極）の、所望の認知作用に特化した配置位置は、配置レジーム又は配置構成と称されてよい。例えば、注意、警戒、又は精神集中の認知状態を誘発する第１の配置構成（「構成Ａ」又は「構成２」と称されてよい）は、対象者のこめかみ部付近（例えば目の側方。例えば、右目のやや右上、又は左目のやや左上）に貼り付けられる第１の電極と、第１の電極と同じ側の耳の後ろの乳様突起部（例えば、乳様突起上又はその付近）に配置される第２の電極と、を含む。この部位への高強度ＴＥＳ刺激（後で詳述）は、注意、警戒、又は精神集中の強化をもたらしうる。注意、警戒、又は精神集中の強化の為の第２の構成（本明細書では便宜上「構成Ｃ」又は「構成１」と称する）は、こめかみ部（例えば目の側方。例えば、右目のやや右上、又は左目のやや左上）に配置される第１の電極と、前額部（例えば、鼻根部の付近又は上方）に配置される第２の電極と、を含んでよい。

【0064】

例えば、注意、警戒、又は精神集中を強化する為の構成Ａを用いるＴＥＳは、集中及び注意の強化、警戒の強化、集中及び／又は注意の増大、覚醒の強化、主観的エネルギ感の増大、客観的（即ち、生理学的）エネルギレベルの増大、（仕事、エクササイズ、家事を片付けること等の）意欲レベルの向上、エネルギの増大（例えば、生理学的覚醒、主観的エネルギ感の増大）、胸部の身体的温熱感などをもたらしうる。

【0065】

別の構成（本明細書では便宜上「構成Ｂ」又は「構成３」と称する）は、対象者のこめかみ部付近（例えば、右目の右上）の皮膚上に配置される電極と、対象者の頸部（例えば、正中線の右側（又は左側）に中心があって一部が脊髄と重なる頸上部）にある第２の電極と、を含んでよい。この部位へのＴＥＳ刺激は、落ち着いた、又はリラックスした精神状態の強化をもたらしうる。

【0066】

構成Ｂを用いるＴＥＳは、急速に（即ち、ＴＥＳセッションの開始から約５分以内に）誘発されうる落ち着いた状態を含む、落ち着いた状態、のんびりした心理状態、心配事がない心理状態、睡眠の誘発、時間経過の減速感、生理学的、感情的、且つ／又は筋性の弛緩の強化、集中の強化、気を散らすことの抑制、認知的且つ／又は感覚的な明晰さの増大、解離状態、精神活性化合物（即ちアルコール）による軽い酩酊と同種の状態、精神活性化合物（即ちモルヒネ）によって誘発される軽い幸福感と同種の状態、リラックスしているか楽しんでいるとされる心理状態の誘発、聴覚及び視覚の体感（即ち、マルチメディア）の楽しみの強化、生理学的覚醒の緩和、感情的又は他のストレッサを処理する能力の増大、一般的にはストレス、不安、及び精神的機能障害のバイオマーカの低下に関連付けられる、視床下部・下垂体・副腎系軸（ＨＰＡ軸）の活動の変化に関連付けられる精神生理学的覚醒の緩和、不安緩解、精神的明晰さが高い状態、身体能力の強化、ストレスの有害な結果に対する回復力の促進、末梢部（即ち、腕及び／又は脚）の身体的弛緩感、心臓の鼓動が聞こえそうな身体的興奮などであって、これらに限定されない認知作用をもたらしうる。

【0067】

一般的には、認知作用は、母集団全体で（個々のばらつきや程度があるものの）画一的であると考えられ、任意の適切な手段によって実演可能である。例えば、構成Ａ又は構成Ｂ（或いは他の任意の構成）による神経変調の作用は、以下を含んでこれらに限定されない群から選択される１つ以上の方法によって検出可能であり、それらの方法は、受容者の認知状態、感情状態、生理学的状態、注意状態、意欲状態、又は他の認知状態を修正することによって、受容者が、知覚、運動、概念、指令、他の象徴的コミュニケーションとして主観的に検出する方法、（ｉｉ）脳波記録法（ＥＥＧ）、脳磁図（ＭＥＧ）、機能的磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ）、機能的近赤外線分光法（ｆＮＩＲＳ）、陽電子放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、機能的組織拍動画像法（ｆＴＰＩ）、キセノン１３３画像法、磁気共鳴分光法（ＭＲＳ）、又は他の、当業者には既知の脳活動測定手法のうちの１つ又は複数の手法により、脳活動の生理学的測定を行うことによって検出する方法、並びに、（ｉｉｉ）筋電図（ＥＭＧ）、電気性皮膚反射（ＧＳＲ）、心電図（ＥＫＧ）、パルスオキシメトリ（例えば、光電式容積脈波記録法）、心拍数、血圧、呼吸数、瞳孔拡張、眼球運動、注視方向、循環するホルモン（例えば、コルチゾール又はテストステロン）、タンパク質（例えば、アミラーゼ）、又は遺伝子転写物（即ち、ｍＲＮＡ）の測定、並びに他の生理学的測定などにより身体の生理学的測定を行うことによって検出する方法である。

【0068】

構成Ａ及び構成Ｂのいずれにおいても、第１の電極はアノードでもカソードでもよい。便宜上、第１の（こめかみの）電極は、アノードであるとしてよい。構成Ａ、Ｂ、及びＣの全てにおいて、アノード（又は等電位アノードのセット）は、右のこめかみ、即ち、右目の右上の、まゆと頭髪の生え際との間に配置されてよい。電極アセンブリの２つの例示的電極配置を図１Ａ及び図１Ｂに示す。この電極アセンブリは、ＴＥＳ装置とアノード−カソード対との間のコネクタ１０４と、第２の電極へのワイヤ１０３（第２の電極は図示せず）と、プラスチックバッキング１０１（上面、皮膚から遠い側）と、活性電極領域１０２（即ち、電流を経皮伝導させる為の）と、粘着性親水コロイド領域１０１（底面、皮膚に粘着）と、を有する。この例では、活性電極領域１０２の底面エッジは、鼻根部と耳の最上部との間を走る線１０５とほぼそろっている。活性電極領域の最寄りのエッジは、目から少なくとも約０．５ｃｍのところにあってよく（最適には目から少なくとも約１ｃｍのところにあってよく）、これは、送達されたＴＥＳ波形によって引き起こされる、気を散らせる不快な眼筋のけいれん（図１Ｄを参照）を防ぐ為である。目と活性電極領域のエッジとの間を走る線１０７は、電極のエッジと目との間の有利な距離を示す。図１Ａは、第１の有効な方位を示しており、これは、図１Ｂの第２の有効な方位に対して反時計回りに回転している。電極の角度は、矢印１０６で概略的に表されている。頭髪の生え際が低い対象者の場合、図１Ｂの位置決めでは、粘着剤又は電極を頭髪と重ならないように配置することが好ましいであろう。活性電極領域の適切な配置を、図１Ａ（１０９）及び図１Ｂ（１０８）の位置に関して、図１Ｃに概略的に示す。

【0069】

構成Ａ、構成Ｂ、及び構成Ｃの場合、アノード電極面積は、一般に約５ｃｍ^２より大きくてよく、いくぶん大きめであってよい（即ち、約７ｃｍ^２より大きいか、約１０ｃｍ^２より大きいか、約１５ｃｍ^２より大きくてよい）。（例えば、単一アノード又はアノードのセットからなる）２０ｃｍ^２より大きい電極面積は、構成Ａ、Ｂ、及びＣに関連付けられた認知作用を誘発することに関しては、より小さな電極よりも有効でない可能性があり、これは、経皮送達される電界の標的精度が低い為である。これらの構成にとっての有効な電極形状は、一般に幅広よりは細長いものであってよく、例えば、矩形、長円形、又は不規則な長い形状であってよく、これらに限定されない。

【0070】

構成Ａの場合の第２の電極位置は、（便宜上）右耳の後ろで右乳様突起のほとんどを覆うカソード（又は等電位カソードのセット）であるとしてよい（図２Ａ）。構成Ａの場合の第２の電極は、耳の裏側に接触しないことが好ましい。構成Ａのカソード（又はカソードのセット）の有効な電極形状は、直径が約０．５”から１”の円形又は長円形であってよく、或いは、より乳様突起部位に有効に適合する不規則形状（即ち、三日月形）であってよい。電極は、乳様突起を覆う皮膚と、不快でなく均一（又はほぼ均一）に接触することが好ましい。場合によっては、カソードの経皮接触部分は、特に垂直方向の寸法がいくぶん大きめであってよいが、乳様突起の上方及び背後の頭髪の存在によってサイズが大まかに制限される。図２Ａでは、電極は、乳様突起部位の上部領域２１５から下部領域２１７にかけて延びてよい（長円形領域２１９を参照）。この電極の中心は、外耳道と一直線になっていてよく、或いは、対象者の頭髪の生え際及び乳様突起骨位置に応じて、外耳道より約５ｍｍ上下していてよい。第１の電極の場合と同様に、頭髪は避けられてよい。図２Ｂから図２Ｄは、許容範囲内の他の位置決めの変形形態を示す。

【0071】

図２Ｅから図２Ｈは、構成Ａの場合の電極及び電極配置の別の例を示す。図２Ｅでは、対象者の頭部２００が示されており、こめかみ電極配置位置２１３と乳様突起部電極配置位置２１１とが大まかに示されている。図２Ｆは、こめかみにおける矩形電極２０３と乳様突起部における円形電極２０１との一例を示す。同様に、図２Ｇでは、こめかみ電極２０７が円形である。図２Ｈは、２つの円形電極２０８、２０９を有する一例を示しており、これらはアノードとして（或いは両方ともカソードとして）構成されてよい。

【0072】

こめかみに配置された第１の電極に加えて、構成Ｂでは第２の電極（又は等電位電極のセット、例えば、便宜上カソードであるとする）３０１を使用する。この電極３０１は、対象者の正中線において、又は、最適には、図３Ａから図３Ｃに示されるように対象者の右側に最大約２ｃｍずれた場所において、対象者の頸上部に配置される（即ち、電極の上部エッジが対象者の頭髪の生え際のエッジ又はその付近に配置される）。構成Ｂのカソード（又はカソードのセット）の電極サイズは、好ましくは面積が約１０ｃｍ^２より大きく、或いは、最適には約１５ｃｍ^２より大きく、或いは、最適には約２０ｃｍ^２より大きい。構成Ｂの電極が約４０ｃｍ^２より大きいと、神経変調から所望の認知作用を誘発することに関しては、あまり有効でない可能性があり、これは、体内に入る電界の標的精度が低い為である。構成Ｂのカソード（又はカソードのセット）は、円形、長円形、正方形、矩形、又は別の規則的又は不規則な形状であってよい。図３Ａから図３Ｃの第２の電極位置３０１は、右側にずれているように示されている。一般に、第２の電極は、頸部正中線（垂直方向の破線３１５）の中心から、対象者の、こめかみ電極が配置されている側と同じ方向（例えば、右又は左）にずれていてよい。従って、第２の電極の位置は、中心からやや右側又は左側にずれている。電極は、対象者の頸部の垂直方向の、頭髪の生え際の最下部と隆椎３１９の最上方との間（例えば、頭髪の生え際により近い、例えば、頸部が肩部に向かって湾曲し始める部位より上方３１７）に配置されてよい。図３Ｂ及び図３Ｃは、頸部への電極３０１の配置の別の例を示しており、各図において対象者はこめかみ電極を右側に装着している。図３Ｄは、構成Ｂの電極配置にふさわしい領域を示している。図３Ｄでは、電極は、対象者３００のこめかみ部３２２と、頸背部３１１とに配置されてよい。

【0073】

両構成のアノード及びカソードの電極の位置決めは、ゲルや塩類溶液で手を汚すことなく、皮膚に対して低インピーダンス且つ均一な電気的接触が可能であるように、頭髪が最小限であるか頭髪がない領域に収まるように選択されることが有利でありうる。例えば、有利な電極構成は、電流密度が２ｍＡ／ｃｍ^２を下回るようにサイズ決定された電極を含んでよい。

【0074】

図４Ａから図４Ｄは、構成１（構成Ｃ）の場合の電極位置を示す。注意及び／又は警戒を増大させる電気刺激を送達するＴＥＳシステムの一部として、構成１に従って頭部に配置される電極が使用されてよい。デフォルトモードネットワーク（大脳皮質内の機能分散ネットワーク）は、注意が持続している間は活動の低下を示し、注意が散漫している間や空想にふけっている間は活動の増大を示す。（下前頭回に沿う）右前島及び前頭弁蓋は、機能的磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ）による研究において、注意が持続している間に活性化されている脳部位であると識別されている。この構成での電極配置は、（右島を含む）右下前頭回に近い領域の活動を増大させ、デフォルトモードネットワークにおける活動を低下させることができるが、他の脳部位は、少なくとも幾つかのケースにおいて活性化されるか、抑制されるか、変調される可能性がある。第１の電極が、１０／２０標準の位置Ｆ８に近い右下前頭回を覆って配置されてよく、第２の電極が位置ＡＦｚの付近に配置されてよい。図４Ａから図４Ｃは、構成１に従うアノード電極及びカソード電極の配置例を、１０／２０電極位置４００、４０１を示す概略図上に示す。アノード４０２の概略中心は、円内にプラス印で示されており、カソード４０３の概略中心は、円内にマイナス印で示されている。一例示的電極位置が対象者４００上に示されている。矩形アノード電極４０６がプラス印で示されており、カソード電極４０５がマイナス印で示されている。電極を可搬型手持ち式ｔＤＣＳ装置につないでいるアノードワイヤ４０７に注目されたい。好ましい一実施形態では、より大きな（約１”×約２”以上の）電極が構成１では有効である。実施形態によっては、単一の大きなアノードが、１０／２０位置Ｆ８の付近に配置された２つ以上の小さなアノードで置き換えられる。少なくとも幾つかのケースでは、目の高さのすぐ下から上方に右目の横まで延びる（１０／２０システムのＦ１０からＦ６にかけての範囲に広がる）大きなアノード電極が使用される。カソードは、ユーザの前額部の中心において正中線をほぼ覆って配置される。

【0075】

図４Ｅから図４Ｈは、構成Ｃに従って配置される電極の様々な変形形態を示す。図４Ｅ及び図４Ｆは、対象者の頭部４００の、電極を配置してよい範囲を大まかに示す。図４Ｅでは、こめかみ部４１２が示されており、図４Ｆでは、前額部４１３が示されている。図４Ｇは、こめかみ部に配置された略矩形の電極４２２を示しており、図４Ｈは、こめかみ電極４２２と、丸みのある正方形の前額部電極４２４との両方を示している。

【0076】

本明細書に記載の電極構成はいずれも、対象者の皮膚上に配置された粘着式電極、ウェアラブルアセンブリ（例えば、帽子（ハット）、ヘッドバンド、アームバンド、又は他のウェアラブルな取り付けシステム。これ自体は、たとえシステムの電極が非粘着式であっても、粘着式であってよい）によって対象者の皮膚と低インピーダンス接触した状態が保持される非粘着式電極（例えば、塩類溶液に浸漬されたスポンジ）、又は、粘着式電極と非粘着式電極との組み合わせであって、これらにより、第１の電極セットが対象者に粘着的に取り付けられ、第２の電極セットが対象者に非粘着的に取り付けられる、粘着式電極と非粘着式電極との組み合わせによって達成可能である。粘着式電極は、取り外す際に対象者の皮膚上に残るかすが最小限になるように、且つ、塩類溶液又はゲルを加えることなく対象者にＴＥＳが送達されるように構成可能であるという点で具合がよい。非粘着式電極（例えば、塩類溶液に浸漬されたスポンジ又はゲルをベースとする電極システム）は、頭部、顔面、及び身体のうちの毛で覆われた領域において有用であり、これは、導電性の液体又はゲルにより、毛を通り抜ける低インピーダンス接触が可能な為である。ＴＥＳ電極は、しかるべき電気刺激波形を少なくとも２つの電極に供給するＴＥＳ制御回路と電気的に結合されている。粘着式電極を使用する実施形態では、ＴＥＳ制御回路は、少なくとも１つの電極を含む粘着式アセンブリの一構成要素であってよい。粘着式電極を使用する別の実施形態では、ＴＥＳ制御回路は、電極とは別個のアセンブリに含まれてよく、電源及び制御回路とワイヤでつながれてよい。

【0077】

実施形態によっては、単一のアノード電極又はカソード電極を、多数の電気的に連続な電極で置き換えることが可能である（即ち、単一の大きなアノード電極を、互いに近接して配置されている２つの小さなアノード電極で置き換えることが可能である）。使用される各電極のサイズ及び形状は、刺激が送達される領域、及び対象者が知覚する痛み又はいらいらのレベルの制御を可能にするパラメータである。実施形態によっては、所与の構成における各電極位置は、１つの電極、又は標的領域内に配置されて互いに導電接続されている２つ以上の電極（任意選択で少なくとも２つの電極、任意選択で少なくとも３つの電極、任意選択で少なくとも４つの電極、任意選択で少なくとも５つの電極、任意選択で少なくとも１０個の電極、任意選択で少なくとも２５個の電極、任意選択で少なくとも５０個の電極、任意選択で少なくとも１００個の電極、又は任意選択で少なくとも１０００個の電極）であってよい。

【0078】

一般に、脳、神経（例えば、脳神経、迷走神経、末梢神経）、及び／又は脊髄を標的とすることによって神経変調を引き起こす経皮電気刺激には、少なくとも３ｍＡを超えるピーク刺激強度が有利でありうる。これらのピーク強度を、対象者の痛み、いらいら、又は不快さを引き起こさずに達成する為には、しかるべき電極及びＴＥＳ波形が必要であると考えられる。有利な電極は、ｐＨ緩衝特性を有してよく、電極の皮膚に面した部分全体にわたって電流を均一に（又は、より均一に）送達する構成要素を含んでよい。

【0079】

人間の脳には、機能側性化が存在する。機能側性化の程度及び左右の分かれ方は、個人個人で異なる可能性がある。例えば、左利きの人々と女性は、右利きの男性より側性化の程度が小さい可能性がある。頭部及び頸部の右側に関して上述された構成のそれぞれに対して、頭部及び頸部の左側、又は頭部の両側の同様な位置に配置された電極が、対象者によっては同様に有効、又は、より有効である場合がある。

【0080】

ユーザによっては、ユーザの頭部及び頸部の左側に電極が配置された場合、アノード−カソード対が片側だけになるように、２組の電極が両側に、接続されて配置された場合、又は、アノード−カソード対が半球間にまたがるように、２対の電極が両側に、接続されて配置された場合に、有効性の向上が起こりうる。２組の電極が両側に配置された実施形態では、刺激の側性は、特定のセッション（例えば、右側のみ、左側のみ、又は両側）において一定であるか、ユーザの生理学的状態又は認知状態の測定に従って自動的に選択されるか、ユーザによって選択されるか、片側だけのアノード−カソード対形成と半球間のアノード−カソード対形成との間で切り換えられるか、或いは、時間の経過とともに変化するように構成されてよい。刺激の側性が時間変動する幾つかの実施形態では、刺激は、１つの刺激構成と別の刺激構成とが交互になる（例えば、一定時間にわたる右側刺激の後、一定時間にわたる左側刺激、或いは、一定時間にわたる、両側の電極セットを通しての片側のみの刺激の後、一定時間にわたる、両側の電極セットを通しての半球間刺激）。

【0081】

本明細書に記載のいずれかの構成に従って配置される複数のアノード−カソード電極対は、使用する刺激プロトコルが同一であってよい。本明細書に記載のいずれかの構成に従って配置される複数のアノード−カソード電極対は、使用する刺激プロトコルが、電流強度、波形、継続時間、及び他の刺激パラメータを含んでこれらに限定されないリストから選択される少なくとも１つのパラメータが異なっていてよい。当業者であれば理解されるように、電極を機能するように配列できる場所は多数あり、本明細書の実施形態は、任意のそのような機能する配列で使用されるように考えられている。

【0082】

一般に、本明細書に記載のいずれかの構成とともに使用されるＴＥＳ波形は、対象者の組織内に送達（例えば、経皮送達）される電流のパターンであってよい。これらの波形及び電気的プロトコルは、構成（電極配置）ごとに、且つ、標的認知状態ごとに変形（最適化）があってよいが、一般に、これらのパターンは、引き起こされる不快さ及び／又は痛みを低レベル（例えば、最小限又はゼロ）に抑えながら、ほとんどの個人において反応を確実に誘起する為に印加される、高強度、高周波、高デューティサイクルであって荷電平衡されていない（例えば、ＤＣオフセットされている）信号を提供する為には、同じ範囲内の値であってよい。

【0083】

神経変調を誘発する為に経頭蓋的に送達される電気刺激の時間変動パターンを、経皮電気刺激波形（「ＴＥＳ波形」）と称することとする。刺激プロトコルは、アノード−カソードセットに送達される電流の時間的パターンを定義してよく、以下の波形構成要素、即ち、直流、交流、パルス電流、直線電流ランプ、非直線電流ランプ、指数関数電流ランプ、電流の変調（例えば、１つ以上の周波数での振幅変調）、及び、より複雑なパターン（繰り返し、ランダム、疑似ランダム、及び無秩序のパターンを含む）を含んでこれらに限定されない１つ以上の波形構成要素を組み込まれることが可能である。動作時には、本装置は、しかるべき電極構成及び刺激プロトコルが与えられている場合には、神経変調を誘発する電流を標的領域（例えば、脳内、顔面神経、迷走神経、又は他のニューロン標的）に流すことが可能である。

【0084】

一般に、ＴＥＳ波形は、継続時間、方向、ピーク電流、及び周波数で定義されてよい。実施形態によっては、ＴＥＳ波形は更に、百分率デューティサイクル（図５Ａ）、百分率直流分（図５Ａ）、ランプ化又は他の振幅変調、１つ又は複数の周波数成分、２相電流の位相関係、フラットノイズ又は構造化ノイズ、波形（即ち、のこぎり波、三角波、正弦波、方形波、指数関数波、又は他の波形）、キャパシタンス補償特性、又は他の、参照によって全内容が本明細書に組み込まれている、２０１３年１１月２６日に出願された米国特許出願第１４／０９１，１２１号、件名「ウェアラブル経皮電気刺激装置とその使用方法（Ｗｅａｒａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｅｍ）」に記載のパラメータで定義される。本明細書では、「百分率デューティサイクル」は、非ゼロ（又は公称で非ゼロ）の電流が経皮送達されるようにする波形の、１周期における比率を意味してよい（図５Ａの式を参照）。更に、「百分率直流分」は、波形周期のうちの正極性である非ゼロ部分を意味してよい（図５Ａの式を参照）。

【0085】

効果のある、ロバストな、且つ／又は信頼できる認知作用を誘発する為には、典型的には、パラメータセットで定義される適切なＴＥＳ波形が必要である。刺激プロトコル（「ＴＥＳ波形」）は、アノード−カソードセットに送達される電流の時間的パターンを定義してよく、以下の波形構成要素、即ち、直流、交流、パルス電流、直線電流ランプ、非直線電流ランプ、指数関数電流ランプ、電流の変調、及び、より複雑なパターン（繰り返し、ランダム、疑似ランダム、及び無秩序のパターンを含む）を含んでこれらに限定されない１つ以上の波形構成要素を組み込まれることが可能である。動作時には、本装置は、しかるべき電極構成及び刺激プロトコルが与えられている場合には、神経変調を誘発する電流を標的領域（例えば、脳内）に流すことが可能である。

【0086】

波形パラメータのセットは、所望の認知作用（例えば、構成Ａ、構成Ｂ等）、並びに、電極の数、電極の位置、電極のサイズ、電極の形状、電極の組成、及び電極のアノード−カソード対形成（即ち、電極のセットがアノード又はカソードとして電気的に結合されているかどうか、更には、刺激の複数の独立チャネルが、独立アノード−カソードセットを駆動する電流源を介して存在しているかどうか）に基づいて選択されてよい。前出のリストにあるいずれかの特性を変更する為には、所望の認知作用を達成する為に１つ以上のパラメータを変更することによってＴＥＳ波形を適応させることが必要になる場合がある。

【0087】

図５Ｂ及び図５Ｃは、本明細書に記載の波形の形成に使用されてよい、４ｋＨｚの正弦波（図５Ｂ）及び方形波（図５Ｃ）の一例を示す。例えば、図５Ｆ及び図５Ｇは、（図５Ｆに示された）振幅変調が行われた４ｋＨｚ方形波の一例を示す。図５Ｇは、１ｍＡの直流電流シフトが行われた４ｋＨｚ方形波の一例を示す。なお、有利なパルス発生レジームは、振幅変調、周波数変調、及び他の、交流電流を変調する為の線形及び非線形の技術を含んでよい。例えば、本明細書に記載のＴＥＳ刺激器には、正弦波及び方形波（例えば、４ｋＨｚ波形）が有用と考えられる。有効なパルス発生レジームの一例は、オンが４ミリ秒、オフが１６ミリ秒である。更に、神経回路を、約２００Ｈｚ未満の生物学的に適切な周波数で刺激する為に、パルス発生が行われてよい。

【0088】

図５Ｊ及び図５Ｋは、ゼロ正味電流による２つのパルス発生方式を示す。１つのパルス発生方式では、正極性フェーズ２１００の直後に負極性フェーズ２１０１が続き、可変パルス間隔２１０２、２１０３、２１０４は周波数変調に従う。代替実施形態では、パルス間隔は一定である。別のパルス発生方式では、正極性パルスフェーズ２１０５と負極性パルスフェーズ２１０８とが間隔２１０６、２１０７、２１０９によって切り離される。図５Ｌ及び図５Ｍは、更に２つの、ゼロ正味電流によるパルス発生方式を示す。１つのパルス発生方式では、短い高電流正極性フェーズ２２００の後に、より長い低電流負極性フェーズ２２０１と、可変パルス間隔２２０２、２２０３、２２０４とが続く。別のパルス発生方式では、正極性フェーズ２２０６と、負極性フェーズ２２０７と、パルス開始間隔２２０５と、を有する非方形波形が送達される。

【0089】

高周波２相刺激の場合、電流強度を非常に素早く上昇させることが可能であり、直流電流刺激に比べて不快であるということはない。この特性は、痛みもいらいらも気が散る副作用もなく、有利な認知作用を素早く誘発できることに関して有利である。従って、本明細書に記載の高周波２相交流電流刺激は、ｔＤＣＳよりも、認知状態の変化が速やかに起こる。

【0090】

痛みを緩和する別の方式として、干渉刺激の使用があってよい。干渉刺激では２つのアノード−カソード対を使用し、例えば、１つの対は４ｋＨｚ一定で使用し、１つの対はおよそ４００１ｋＨｚから４２００Ｈｚの可変周波数で使用する。これにより、１Ｈｚから２００Ｈｚの「うなり周波数」が電極の下の組織内に発生し、これは、痛みの伝達を緩和することを意図されている。１つのアノード−カソード対による１〜２００Ｈｚの刺激に対する、この方法の利点は、刺激の、不快な感覚副作用を最小限にできることである。干渉刺激の場合、１〜２００Ｈｚの「うなり周波数」は、痛み繊維及び筋繊維を変調する為の重要な周波数である。「搬送波周波数」の約４ｋＨｚは、１〜２００Ｈｚの高強度刺激の印加に典型的に付随する不快さを緩和する。うなり周波数を対象者の脳に送達する為には、２つのチャネル（即ち、アノード−カソードセット）が必要である（例えば、第１のチャネルが４０００Ｈｚで刺激を送達し、第２のチャネルが４１００Ｈｚで刺激を送達する）。図５Ｄ及び図５Ｅは、４０００Ｈｚの正弦波と４１００Ｈｚの正弦波からなる干渉ｔＡＣＳ波形を、２通りの表示で示している。

【0091】

高周波２相刺激プロトコルで精神状態の変化を誘発する為の電流閾値は３〜１０ｍＡ、又はそれ以上（少なくとも幾つかのケースではｔＤＣＳの場合より高い）であるが、本明細書に記載の刺激プロトコルを使用する場合、これらの高電流では、ひりひり感、かゆみ、焼けつく感じなどが予想より格段に少なくなる可能性がある。変形形態によっては、２相刺激のゼロ正味電流波形が皮膚のいらいらを緩和又は解消する可能性がある。しかしながら、本明細書に記載のように、（驚くべきことに）２相電流にＤＣオフセットがあることが有利である場合もあり、その場合、ＤＣオフセットがなかったら、結果として荷電不平衡が起こるであろう。後述するように、（電極同士を短絡させることにより容量電荷を除去することを含む）１つ以上のいらいら緩和手法が用いられてよい。可能性のある副作用の１つが筋収縮であり、これは高電流（＞６ｍＡ）において顕著となる可能性があり、痛くはないもののユーザによっては気が散る原因になる場合がある。筋収縮による不快さが過度にならない範囲で最大１１ｍＡが使用されてきたが、典型的には、筋収縮が顕著になるのは５〜１０ｍＡにおいてである。筋収縮を防ぐ為に、更に高い周波数（例えば、最大５０ｋＨｚ）が使用されてよい。電極を小さくすると（例えば、１平方インチ）、結果として、筋収縮の閾値が下がる可能性があり、且つ、精神状態が変化する閾値が下がる可能性がある（おそらく両作用とも電流密度に関係がある）。

【0092】

変形形態によっては、低正味電流又はゼロ正味電流が２相高周波ＴＥＳの有利な特性となる場合があり、これは、皮膚のいらいらが電極の下のｐＨ変化に直接関係し（ｐＨ変化は電極の下の電流密度に比例する）、低正味電流が、皮膚のｐＨ変化に起因する痛み及びいらいらの緩和に同様に有効でありうる為である。例えば、ＤＣで皮膚のいらいらが発生する閾値電流密度とほぼ同等のＤＣオフセット（Ｌｉｔｔｌｅ ＰＡＬＳ電極で約０．５ｍＡ／ｃｍ^２、通常の粘着式皮膚電極で０．２ｍＡ／ｃｍ^２）を、高周波交流電流刺激（図５Ｇ）と一緒に使用することにより、最小限のいらいら、痛み、及び組織損傷でＴＥＳを提供することが可能になる。しかしながら、上述のように、変形形態によっては、荷電不平衡（例えば、ＤＣオフセット）を有することは特に有効であり、とりわけ、刺激時に「短絡」して容量電荷を除去することとの組み合わせにおいて有効である。

【0093】

パルス状刺激の場合は、ＤＣ刺激の場合とは異なる「ルール」が事前データによって示唆される。少なくとも幾つかのケースでは、ＤＣ刺激を使用すると、認知作用は刺激の間じゅうずっと続く。少なくとも幾つかのケースでは、２相パルス状刺激を使用して、最大振幅電流を特定の閾値の前後で上げ下げしていると、効果は格段に大きくなる。少なくとも幾つかのケースでは、このプロトコルを使用すると、慣れは起こらない。少なくとも幾つかのケースでは、電流の増減を繰り返すことによって、増加のたびに所望の認知作用を誘発することが可能であるが、振幅を特定の値のままにすると（たとえその値が閾値であっても）効果が沈静化する可能性がある。この発見から、２次（より低速の）周波数で高周波２相ｔＡＣＳの振幅を変調する（図５Ｆ）という新たな実施形態が着想された。この低速変調は、閾値の上方及び下方で頻繁に上げ下げして興奮を引き起こすことによって効果を持続させる。図５Ｆに示された例では、２相高周波ＴＥＳ信号の振幅は、（認知作用の閾値の上方では）±５ｍＡの間で交番し、（認知作用の閾値の下方では）±３ｍＡの間で交番する。なお、閾値上及び閾値下の電流強度の間での他の振幅変調パターンも使用可能である（例えば、線形又は非線形ランプ、のこぎりパターン、正弦波、又は他の振幅変調波形）。

【0094】

別の代替実施形態では、高周波２相ＴＥＳ（例えば、ｔＡＣＳ）が対象者に印加されて所望の認知作用が誘発された後、システムがＤＣモード動作に切り替わって認知作用を持続させることが可能である。高周波２相ＴＥＳが、（例えば、０．５ｍＡ又は１ｍＡの）ＤＣオフセット又はＤＣバイアスと同時に印加されて、大きな認知作用を誘発しながら、同時に、痛み又はいらいらの興奮を緩和することも可能である（図５Ｇ）。

【0095】

上述のパルス発生、ＴＥＳ、及び干渉刺激の方式のうちの１つ以上を適用する、粘着式の自己完結型ＴＥＳシステムであれば、望ましい形態の神経変調を最小限の痛み、いらいら、及び組織損傷で達成することに有利でありうる。

【0096】

「短絡」（例えば、電極のキャパシタンスの放電）が組み込まれたＴＥＳシステムは、パルス状刺激レジームにとって有用たりうるとともに、痛みや不快さの緩和又は防止に役立ちうる。変形形態によっては、本装置は、電極と接続された短絡（又はキャパシタンス放電）回路を含む。例えば、キャパシタンス放電回路は、アノード−カソード経路を低オーム抵抗（例えば、５０Ω）で短絡してパルスの継続時間に（例えば、対象者の皮膚に）蓄積されたキャパシタンスの放電を可能にする電子部品及びファームウェア機能を含んでよい。幾つかのケースでは、短絡は、不快さを緩和すること、従って、ＴＥＳで誘発される認知作用を増やすことに有利である（これは、対象者が他の認知作用を体感できるように、不快さによる注意散漫を減らすこと、並びに、より顕著な認知作用を誘発する、より高いピーク電流強度の送達を可能にすることのうちの一方又は両方による）。容量性電流を急速に放電することにより、いらいらして所望の認知作用又は精神状態から気がそれる副作用（或いは、送達されるピーク強度に関して制限される副作用）を最小限にする、他のシステム及び方法が、上述の短絡のモード及びシステムの代替として使用されてよい。例えば、キャパシタンス放電回路が、本装置の主電流源とほぼ同等ながら、０Ｖで飽和し、蓄積電荷の放電を可能にする固定電流源を含んでよい。放電時間は固定されてよく、或いは、電圧及び電極キャパシタンスに依存してもよい。一例では、公称短絡回路が（例えば４０ｍＡまで）調節可能であってよく、抵抗を変更することによって変更可能である。放電は、（例えば、最大２０ｍＡの）範囲内で電流を調節できる通常の電流源によって行われてよく、このケースでは、２つの整流底部スイッチをオンにすることにより、逆充電を避けることが可能である。一般に、短絡放電は、非常に素早く（例えば、マイクロ秒の時間尺度で）行われることが可能であり、非常に高い電流（例えば、数十ｍＡから１００ｍＡ）を使用することが可能である。

【0097】

上述の構成Ａ及び構成Ｂの両方において、許容可能なＴＥＳ波形の範囲内で、１つ以上のパラメータを変更することにより、認知状態の修正内容を変更することが可能であり、例えば、誘発される認知作用の主観的体感を変更することが可能である。一人の対象者において、幾つかの刺激パラメータが別の刺激パラメータより有効である場合がある。

【0098】

一般に、特定の認知作用を誘発する、様々な有効範囲のパラメータの間で波形をシフトすることによって、より強い、より長く続く認知作用を達成する為に、ランプなどの波形特性が組み込まれてよい。有効な波形の間でのシフトは、反復的であってよく（即ち、１つのパラメータを変更し、次に、別のパラメータを変更する）、且つ、循環的であってよい（即ち、第１の波形から第２の波形に変更し、次に、第１の波形等に戻る。或いは、３つ以上の有効な波形の間でトグルする）。実施形態によっては、有効範囲内の１つ以上の波形パラメータを急速にシフトすることによって、より強い認知作用が誘発される。ただし、「急速」は、一般に１５秒未満を意味し、１秒以下という短さであってもよい。

【0099】

構成Ａ及び構成Ｂの両方において、神経変調用２相ＴＥＳ波形（直流電流＜１００％）は、位相が１８０度離れている正極性パルス及び負極性パルスの中心を有してよく、或いは、正極性パルスと負極性パルスとが重ならない限り、位相オフセットがより小さくてもよい。一般に、本明細書に記載の構成のいずれかに対応するＴＥＳ波形が、加算されたり、減算されたり、畳み込まれたり、他の方法で振幅変調されたりしてよい。更に、実施形態では、本明細書に記載のいずれかの構成に対応するＴＥＳ波形の振幅が、線形、指数関数、又は別のランプ形状でランプ化されてよい。ＴＥＳ波形のパルスは、方形波、正弦波、のこぎり波、三角波、整流（単相）波、パルス幅変調、振幅変調、周波数変調、又は他のパターンの交流電流波形を含んでよい。

【0100】

波形の送達は、対象者がユーザインタフェース（物理的なボタン、スイッチなど）又は非過渡的コンピュータ可読記憶媒体を活性化させたときに、開始、一時停止、停止、又は変調されることが可能になる（例えば、ＴＥＳ波形のパラメータの変更が可能になる）。この非過渡的コンピュータ可読記憶媒体は、遠隔処理装置を含むコンピューティング装置によって実行された場合に、遠隔処理装置（具体的にはスマートフォンなど）によって実行されることが可能な一連の命令を格納しており、ＴＥＳ波形を開始する為のユーザインタフェースをＴＥＳ装置（又は、ＴＥＳ装置に通信可能に接続されたコンピューティング装置）の画面に表示させる。例えば、図６は、対象者が装着しているウェアラブル装置の刺激をトリガすることに使用されてよい遠隔処理装置の一例を示す。この遠隔処理装置は、スマートフォンであってよく、（刺激パラメータ等を選択する為に）本装置と（二方向又は一方向）通信してよい。

【0101】

ＴＥＳによって誘発される認知状態の変化を、ユーザが主観的に認識して、原因となった電気刺激に対応付けるのは困難である可能性がある。電流強度を低減する（周波数を高くする、デューティサイクルを減らす、ＤＣオフセットを減らす等の）断続的、一時的な時間帯を組み込むことにより、その前の時点で発生した認知変化が識別できるようになり、これによってシステムに対するユーザの体感及び肯定的反応が改善される。手短に言えば、過渡的に（そして素早く）電流強度を減らし、そして増やすことによって、対象者にとっての際立った主観的コントラストを生成することにより、より高い電流レベルで誘発された認知作用をユーザに対してより明らかにすることが可能である。従って、ＴＥＳセッションで誘発される認知状態の変化をユーザが知覚するように誘導する方法及びシステムが有利である。例えば、電流強度を、神経変調を誘発する閾値より上の、認知作用を誘発する閾値上レベルに維持した後、電流強度を急速に（例えば、５秒未満で、任意選択で１０秒未満で、任意選択で１５秒未満で）認知作用を誘発する閾値より下まで（認知作用を誘発する閾値下まで）減らすことにより、対象者は、それまでの、より高い電流強度で誘発された認知作用をより容易に認識することが可能になる。

【0102】

一例示的シーケンスを、以下の４ステップで表すことが可能である。（１）誘発される認知作用に必要な電流強度より低い中間電流強度までランプ状に急速に減らす。（２）それまで誘発されていた認知状態の変化がなくなっていることを対象者が認識するのに十分な時間だけ、中間レベルを維持する。（３）電流強度の増加による対象者のいらいら及び／又は痛みが最小限になるように、電流強度を十分低速に徐々に増やす。（４）当該認知作用を誘発するのに十分なＴＥＳ用電流強度を維持する。この４ステップシーケンスは、対象者に対して一度だけ実施されてもよく、およそ０．００１Ｈｚから０．１Ｈｚであるように選択される固定周波数又は可変周波数で繰り返されてもよい。

【0103】

例えば、図５Ｈ及び図５ｉは、ＴＥＳの有効性を向上させる為の低速ランプ（ランプオン）及び急速ランプ（過渡的エクスカージョン）の両方を含む例示的パターンを示す。図５ｉの例では、電流強度は、０ｍＡのレベルから開始され（２０００）、直線的に増えて（２００１）、（意図された認知作用を対象者において誘発する神経変調の為の）中間的副閾値の電流に達し（２００２）、その後、再び直線的に増えて（２００３）、意図された認知作用を対象者において誘発する神経変調の為の閾値より高い電流に達する（２００４）。次に、送達されるＴＥＳ電流の急速な減少（２００５）が短時間の間に発生して、認知状態の変化を誘発する為の最小値より低いレベルの電流強度まで減少し（２００６）、このレベルが１〜２分維持され、その後、電流強度は徐々に増加し（２００７）、意図された認知作用を対象者において誘発する神経変調の為の閾値より高い電流レベルに戻る（２００８）。この例では、電流強度の過渡的減少２００９、２０１０、２０１１、２０１２が１回繰り返されてから、電流レベルが減少して０ｍＡに戻る。変形形態によっては、強度が（閾値下まで）ランプ状に減少するのが急速であっても低速であっても、ランプ状に閾値上まで戻る時間が格段に短ければ（例えば、数秒未満などであれば）、更により有効であることがわかっている。

【0104】

同じ電極構成とともに使用されるよう意図された波形セットが、持続する、より強力な認知作用、又は、関連しているが、主観的に別個の体感を与える認知作用を誘発するように使用されてよい（例えば、第１のＴＥＳ刺激波形が意欲を上昇させることが可能である一方、第２の関連するＴＥＳ刺激波形は精神の明晰さ及び集中の高まりを誘発する）。（アプリケータ及び／又はアプリケータと対にされた遠隔処理装置を含む）装置が、これらの様々な波形セットを含んでよく、対象者によって選択されてよい（且つ、場合によっては修正されてよい）。

【0105】

持続する、より長く続く認知作用を対象者において引き起こす１つの方法は、所望の認知作用を誘発させる第１のＴＥＳ波形を送達し、その後、第１のＴＥＳ波形の後に休止期間を置いてから第２のＴＥＳ波形を送達することである。第１のＴＥＳ波形が終了しても、誘発された認知作用は、しばらくの間、持続することが可能であるが、強度又は特性が徐々に劣化する。その後に第２のＴＥＳ波形が与えられると、これは、第１のＴＥＳ波形によって引き起こされた認知作用の劣化のてこ入れ又は再誘発を引き起こすことが可能である。一般に、誘発プロトコルは、一般に数秒から数分続く第２のＴＥＳ波形より長くてよい（即ち、１分以上、有利には３分以上、又は５分以上、又は１０分以上であってよい）。この構成は、第１の、より長いＴＥＳ波形を単純に再トリガする場合に比べて有利である可能性があり、それは、より不快でなく、より電力効率が高く（従ってＴＥＳシステムのバッテリがより長くもつ）、より安全な為であり、より安全であるのは、体内に入るエネルギを少なくしながら同等の認知作用を誘発する為である。

【0106】

例えば、構成Ａに従って配置された電極に合わせて構成された８分の誘発ＴＥＳ波形が対象者に経皮送達されてよく、その後、「誘発」ＴＥＳ波形の終了後、数分から数十分（又は数時間）を経て、より短い（即ち、２分未満、又は５分未満の）ＴＥＳ波形を通して作用を「再投入」又は「再誘発」する第２のＴＥＳ波形が選択される。この再誘発ＴＥＳ波形は、必要に応じてユーザが再使用することを意図されている。作用を選択する為にユーザがスマートフォンアプリケーションを使用する一実施形態では、第１のセッションの終了後、特定の時間が経過してから、第１の誘発ＴＥＳ波形と適合する「再誘発」（再投入）ＴＥＳ波形をユーザがトリガできるように、ユーザインタフェース要素が対象者に対して自動的に提示されてよい。

【0107】

「再誘発」ＴＥＳ波形又は「再投入」ＴＥＳ波形を誘発する幾つかの方法は、ユーザが誘発セッションと再投入セッションとの間（或いは、複数の再投入セッションの間）に電極を取り外せるようにすることと、任意選択で、再投入セッションの時間になったときに電極を配置することをユーザに気づかせることと、が可能である。再投入セッションのタイミングは、単に時刻に基づいて決定されてよく（即ち、開ループ）、或いは、生理学的データ、行動データ、認知データ、及び／又は他のデータと、誘発された認知作用が切れて「再投入」ＴＥＳ波形が必要になるタイミングを決定する適切なアルゴリズムと、に基づいて自動的にトリガされてもよい。

【0108】

構成Ａに関連付けられた認知作用を誘発する有効ＴＥＳ波形の例として、パルス状２相刺激波形（即ち、１周期の間に両方向の刺激を有する波形）を使用できるが、パルス状単相刺激波形及び交流電流刺激波形も、少なくとも幾つかのケースでは同様の認知作用を誘発することに有効でありうる。

【0109】

パルス状２相刺激は、構成Ａに関連付けられた認知作用を３０％から５０％のデューティサイクルで誘発する場合に有効でありうる。例えば、百分率直流分が３０％から５０％であり、卓越周波数が７５０Ｈｚから６ｋＨｚであり、最小ピーク電極強度が周波数依存であって３ｍＡから１６ｍＡの範囲にある。構成Ａの認知作用を誘発することに有用なピーク強度は、ＴＥＳ波形の卓越周波数にほぼ直線的に比例すると考えられる。例えば、構成Ａの認知作用を個人全体に対して確実に誘発する為に必要なピーク電流は、７５０Ｈｚでは少なくとも３ｍＡ、４ｋＨｚでは少なくとも７ｍＡ、１０ｋＨｚでは少なくとも１６ｍＡであってよい。一般に、構成Ａの認知作用を確実に誘発する為には、少なくとも３ｍＡのピーク電流が有用である。一般に、周波数が高くなるにつれて、作用を体感する為の電流が増える可能性がある。しかしながら、デューティサイクル及び百分率直流分の有効範囲は、刺激周波数の関数として変化しない可能性がある。

【0110】

高電圧（例えば、少なくとも５０Ｖ）及び大電力（例えば、少なくとも７００ｍＷ）の装置の場合は、卓越周波数成分が６ｋＨｚより高い、不快ではない有効波形もある。しかしながら、作用に必要な周波数と電流はほぼ比例するため、これらの作用を小電力装置で達成できるのは、皮膚インピーダンスが比較的低い（例えば、１０ｋΩ以下）、人口のうちの２０％未満と推定されるわずかな割合の人々だけである。実現可能であれば、約６ｋＨｚより高い（即ち、６ｋＨｚから２５ｋＨｚ、又は６ｋＨｚから１５ｋＨｚ、又は１０ｋＨｚから１５ｋＨｚの）卓越周波数からなるＴＥＳ波形も、構成Ａの作用を誘発することに有効である。周波数が高くなるほど高い電流強度が必要である為、この高い周波数範囲で構成Ａの作用を誘発する為には、約７ｍＡより高い（好ましくは、約１０ｍＡより高い）ピーク電流が必要である。

【0111】

（蓄積された容量電荷を減らして、不快さを減らし、副作用を緩和する）パルス間で短絡するように構成された装置の場合、神経刺激の従来の範囲のうちの低周波域における（即ち、約８０Ｈｚから１５０Ｈｚの）卓越周波数からなるＴＥＳ波形が、構成Ａに関連付けられた有効な認知作用をもたらすことが可能であり、これは、おそらくは顔面神経の刺激によるものである。この低周波域の卓越周波数からなるＴＥＳ波形の場合、デューティサイクル及び百分率直流分は、最適には、約３０パーセントを下回る。

【0112】

上述されたように、一般に、（例えば、１０秒未満の間、最適には３秒未満の間に発生する）有効周波数範囲内の刺激周波数の急速ランプが、構成Ａに関連付けられた、より強い認知作用を誘発することが可能である。快適さを改善する為には、周波数をシフトしながら、対象者にとって不快でない周波数範囲の下端又は下端近くでピーク電流強度を使用することが一般に好ましい。周波数のシフトを繰り返すことも、強力な認知作用を誘発することに有利となる場合がある。例えば、３秒以下の間に２ｋＨｚから６ｋＨｚにシフトとして６ｋＨｚに戻ることは、構成Ａに関連付けられた認知作用の強度を改善する為の有効なＴＥＳ波形特性であってよい。

【0113】

構成Ａに関連付けられた作用を誘発する一例示的有効ＴＥＳ波形は、４０％のデューティサイクル、３８％の直流分、１０ｍＡのピーク強度（これは、任意選択で、波形の過程にわたって徐々に増え、例えば、８ｍＡから１０ｍＡにかけて増える）、及び４ｋＨｚと６ｋＨｚとの間でシフトする卓越周波数により、５分から１５分持続する。

【0114】

一般に、構成Ａに関連付けられた認知作用のレベルを短期的に上げることは、ピーク電流を増やすこと、デューティサイクルを増やすこと、及び刺激周波数を下げることを含めて、１つ以上の刺激パラメータを過渡的且つ急速に変調することによって達成可能である。しかしながら、百分率直流分を変調することは、構成Ａによって誘発される認知作用の強度を増やす確実な方法ではない。認知作用の、所望の短期的増加を達成する為には、理想的には１秒以内に発生するＴＥＳ波形パラメータを変調することが必要であるが、５秒までであれば、ある程度有効となりうる。一般に、被変調パラメータの有効範囲内にとどまりながら、認知作用の短期的増加を引き起こす変調を送達する為には、ＴＥＳ波形パラメータの、反対方向の変調を先行させる（任意選択で、より徐々に発生させる、即ち、１０秒以上から数分又はそれ以上にわたって発生させる）ことが必要になる。一般に、電流又はデューティサイクルを急速に増加させるには、必要な大電力を素早く集めることが可能な、応答性のよいＴＥＳ電流制御回路が必要である。

【0115】

構成Ｂに関連付けられた「弛緩」認知作用を誘発する有効なＴＥＳ波形は、（例えば、１周期中に両方向の刺激を有する）パルス状２相刺激波形又はパルス状単相刺激波形を使用してよいが、少なくとも幾つかのケースにおいて同様の認知作用を誘発することに関しては交流電流刺激波形も有効である場合がある。パルス状２相刺激は、３０％から６０％のデューティサイクル、８５％から１００％の直流分（１００％の直流分は単相パルス状刺激波形に相当する）、５ｋＨｚから５０ｋＨｚの卓越周波数（例えば、５ｋＨｚから２５ｋＨｚ、最大５０ｋＨｚ等）、及び１ｍＡから２０ｍＡのピーク電流強度（ただし、場合によっては、２０ｍＡより高いピーク強度が、ユーザにとって不快でなければ有効となる可能性もある）で、構成Ｂに関連付けられた認知作用を誘発することに有効でありうる。

【0116】

ピーク電流を下げたり上げたりするサイクルを含むＴＥＳ波形が、構成Ｂに関連付けられた認知作用を誘発することに有利である場合がある。例えば、そのようなサイクルは、３〜４分の高いピーク強度（例えば、１５ｍＡ）の期間と、その後に、過渡的減少を経て、１０秒から１分の低いピーク強度（例えば、４ｍＡ以下）の期間とを含んでよい。例えば、電流強度を下げて上げるサイクルを約１０分の期間にわたって少なくとも３つ有するＴＥＳ波形が、構成Ｂに関連付けられた認知作用を誘発することに有効である。一般に、構成Ｂに関連付けられた強力な認知作用を誘発する別の方式として、ピーク電流時に約±１０００Ｈｚの卓越刺激周波数のシフト又はランプを行う方式がある。

【0117】

有効強度の漸増が組み込まれたＴＥＳ波形が、構成Ｂに関連付けられた認知作用を強化することに有利な場合がある。有効強度を上げることは、ピーク電流を増やすこと、刺激周波数を下げること、デューティサイクルを増やすこと、百分率直流分を増やすこと、又はこれらの任意の組み合わせによって可能である。

【0118】

上述のように、（電極のキャパシタンス放電を含む）短絡が有効化されたＴＥＳシステムからＴＥＳ波形が送達されることは、構成Ｂに関連付けられた作用の誘発に必要な百分率直流分が高いことから、有利な特性でありうる。直流分が大きいことは、典型的には、刺激の電荷不平衡がより大きいことを意味し、従って、短絡モードで放電すべきキャパシタンス負荷がより高いことを意味する。しかしながら、場合によっては、構成Ｂに関連付けられた認知作用が、短絡無しで（例えば、パラメータが２〜４ｋＨｚ、７〜８ｍＡ、８０％デューティサイクル、１５％直流分であるＴＥＳ波形で）誘発される場合がある。

【0119】

構成Ｂに関連付けられた作用を誘発する一例示的有効ＴＥＳ波形は、３８％のデューティサイクル、１００％の直流分（単相パルス）、１６ｍＡのピーク強度（これは、任意選択で、数分間の波形の過程にわたって徐々に増え、例えば、１４ｍＡから１６ｍＡにかけて増える）、７ｋＨｚの卓越周波数（これは、任意選択で、波形の継続時間の間に最大約１ｋＨｚの幅で上方及び／又は下方にシフトする）、及び波形の継続時間の間に断続的に１１ｍＡから下がったり戻ったりするランプを使用する。

【0120】

構成Ｂに関連付けられた作用を誘発する別の例示的有効ＴＥＳ波形は、４４％のデューティサイクル、９５％の直流分、１３ｍＡのピーク強度（これは、任意選択で、数分間の波形の過程にわたって徐々に増え、例えば、１０ｍＡから１３ｍＡにかけて増える）、７．５ｋＨｚから８．５ｋＨｚの範囲で変調する卓越周波数、及び波形の継続時間の間に断続的に４ｍＡから下がったり戻ったりする強度ランプを使用する。

【0121】

一般に、構成Ａ及び構成Ｂに関連付けられた作用を誘発するＴＥＳ波形の継続時間は、少なくとも３分である（ただし、本明細書に記載の「再投入」波形はもっと短くてよく、例えば、数十秒以上であってよい）。

【0122】

一般に、構成Ａ及び構成Ｂに関連付けられた作用を誘発するＴＥＳ波形の不快さは、対象者が電流に慣れることが可能であるようにゼロ（又はほぼゼロ）電流から有効電極強度まで徐々にランプ状に増やすことによって改善されることが可能である。

【0123】

一般に、構成Ａ又は構成Ｂに関連付けられた作用を誘発するＴＥＳ波形は、有効範囲内でのパラメータ値間のシフト又はランプを含んでよい。構成Ａ又は構成Ｂの為のＴＥＳ波形の強度を数分間にわたって漸増させること（例えば、１０分にわたって８ｍＡから１０ｍＡまで漸増させること）は、安定的且つ／又は長く持続する作用を誘発することに有利であり、これは、対象者が、初期には副作用に非常に敏感であるが、時間が経つと副作用に適応する傾向がある為である。

アプリケータ

【0124】

上述の、対象者の認知状態を修正する方法は、様々な装置によって実施可能であり、例えば、ＴＥＳアプリケータによって実施可能である。一般に、ＴＥＳアプリケータは、ＴＥＳ用のハードウェア及びソフトウェアのシステムを含んでよく、例えば、主電源から安全に隔離されたバッテリ又は電力供給部と、ＴＥＳイベントをトリガすることと、各電極の刺激の波形、継続時間、強度、及び他のパラメータを制御することと、を行う制御用のハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアと、頭皮との電気的結合にゲル、塩類溶液、又は別の材料を使用する１つ以上の電極対と、を含んでよい。ＴＥＳ用のハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアに含まれる構成要素の数は、これより多くても少なくてもよい。ＴＥＳ用のハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアは、様々な構成要素を含んでよい。

【0125】

本明細書に記載のＴＥＳアプリケータの実施形態は、粘着式の自己完結型経皮電気刺激（ＴＥＳ）システムであってよい。少なくとも幾つかの実施形態では、粘着式の自己完結型ＴＥＳシステムは、バッテリ給電式であり、制御装置と無線で通信し、導電性ワイヤによってのみ結合される２つの独立アセンブリ、即ち、マスタアセンブリとスレーブアセンブリとに分離可能である。マスタアセンブリは、電流送達を管理するマイクロコントローラと、バッテリと、マイクロコントローラと、無線通信モジュールと、他の電子回路と、粘着式電極アセンブリとを含む。スレーブアセンブリは、粘着式電極アセンブリを含み、マルチコアワイヤで（のみ）マスタアセンブリとつながれており、対象者のＴＥＳセッションの準備が整うまで、マスタアセンブリのケースに収容される。ＴＥＳセッションではまず、対象者が、スレーブアセンブリをマスタアセンブリハウジングから切り離し、両方の粘着式電極を自分の頭部に配置する。電極アセンブリは、交換可能且つ／又は使い捨てである。

【0126】

図７Ａは、本明細書に記載のＴＥＳアプリケータの一例を示す。図７Ａでは、ＴＥＳアプリケータは、一対の電極、即ち、ＴＥＳアプリケータのボディ６０３と直接結合されている第１の電極６０１と、アプリケータのボディ６０３とケーブル又はワイヤ６０４で接続されている第２の電極６０６と、を含む。これらの電極は、交換可能／使い捨てであってよい。様々な形状の電極６０７を、再利用可能な同じＴＥＳアプリケータ装置で使用することが可能である。この装置は、コンパクト（ロープロファイル）であり、非常に軽量であり、対象者が装着することが可能であり、例えば、対象者の頭部や顔面に装着することが可能である。

【0127】

図７Ｂは、アプリケータの別の例であり、第１の電極７０１が本装置のボディ７０３に取り付けられている。この電極は、ボディ７０３に取り外し可能に取り付けられてよい（７０２）。本装置のボディ７０３には第２の電極（正面及び背面が図７Ｃに示されている）も接続されてよく、第２の電極は、電極接触部７０６及び粘着部７０５を含む。第２の電極は、第２の電極を本装置のボディに電気的に接続するコード又はワイヤ７０８を含む。

【0128】

図７Ｄは、軽量のウェアラブルアプリケータの別の変形形態のボディ部分の様々な図（上面図、底面図、側面図、及び正面図）を示し、この装置に電極を取り付けることが可能である。この例は、対象者のこめかみ部位に接続することに特に有用であって、アプリケータハウジングは薄く、本装置の電子的構成要素のほとんどを囲む。

【0129】

本明細書に記載のＴＥＳ方法及び様々な構成は、適切なＴＥＳ波形を経皮送達できる任意のＴＥＳシステムで使用されてよい。一般に、ＴＥＳシステムでは、粘着式電極、及び／又は、ウェアラブル装置（即ち、帽子（キャップ）、ヘッドバンド、ネックレス、めがねフレーム、又は他の、電極が対象者の皮膚と物理的に接触することを可能にするフォームファクタ）によって定位置に保持される電極を使用してよい。一般に、ＴＥＳシステムの経皮電極の組成物は、皮膚と接触するヒドロゲル、電流を電気化学電流（即ち、荷電イオンによって搬送される電流）に効率的に変換するＡｇ／ＡｇＣｌ_２成分、電極の面全体にわたる電流の均一性を向上させる層または他の構造、皮膚と安定的に接触している電極をより確実に保持する粘着剤（例えば、親水コロイド）、電流を経皮送達する、塩類溶液に浸漬されたスポンジ組成物、又は他の、経皮電気刺激の分野の当業者には知られている経皮電極技術を含んでこれらに限定されない群から選択される１つ以上の特性を有してよい。一般に、ＴＥＳ制御装置の電力供給部、電流制御装置、及び他の電子回路（例えば、安全回路、及び任意選択で無線通信チップセット）は、手持ち式、卓上、又は他の可搬型制御システム内にあってよく、一方又は両方の電極に直接接続されるか、ワイヤで電極に接続されるか、他の方法でユーザによって着用可能である（又は別の装着される構造物（例えば、ヘッドバンド又はアームバンド、ポケット、ネックレス、イヤリング、又はめがねフレーム）の中に配置される）ウェアラブル構成要素であってよく、或いは、完全に使い捨てであって本システムの１つ以上の経皮電極と一体化されてよい。

【0130】

例えば、本発明の実施形態は、構成Ａ及び／又は構成Ｂに従う電極を使用して、経皮電気刺激システムから対象者へ適切なＴＥＳ波形を送達することにより、上述の認知作用を誘発する方法を含む。一般には又、本発明の実施形態に含まれる各システムによって、ＴＥＳ装置が、処理装置によって実行された場合に、アノード（又は等電位アノードのセット）とカソード（又は等電位カソードのセット）との間でＴＥＳ波形を経皮送達させる、処理装置によって実行可能な命令セットを保存する非過渡的コンピュータ可読記憶媒体に加えて、電力供給部（例えば、バッテリ）と、電流制御及び安全装置と、処理装置（即ち、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラなど）と、アノード及びカソードと接続する、導電性のコネクタ及びケーブルと、任意選択で、無線通信モジュールと、を含む。

【0131】

有利な認知作用を誘発するには、１０ｍＡを超える刺激強度が使用されるとよい。しかしながら、ＴＥＳ用電極は、少なくとも幾つかのケースでは小さいことが必要である（これは、例えば、電極電界の、神経系の標的部分への改善された局所化を達成する為であり、或いは、頭髪で覆われていて電極の配置に最適とは言えない場所の付近が電極位置になる為であり、或いは、皮膚が敏感な場所が近くにある為であり、例えば、耳の後ろの乳様突起部がそうであり、或いは、筋肉がけいれんしやすい場所が近くにあるためであり、例えば、目の周囲の場所がそうである）。電極が大きい場合に比べて、小さな電極を使用するＴＥＳシステムの実施形態は、対象者と接触する表面積が小さい為にインピーダンスが大きい。更に、顕著な残留物（或いは、塩類溶液に浸漬されたスポンジ電極の場合に起こる湿り気）を残さずに身体と電気的に接触する為の、ヒドロゲル（粘着剤ヒドロゲルを含む）又は他の組成物からなる電極は、他の必要な特性（例えば、電荷不平衡刺激からのｐＨ変化を緩衝する容量）を維持しながら電極インピーダンスをいかに低くできるかに関しては、限定される可能性がある。

【0132】

周波数を（例えば、数百Ｈｚから低めの数十ｋＨｚまで）上げた場合の組織インピーダンスの既知の低下、並びにインピーダンスに対する他の波形特性の影響にかかわらず、有利な認知作用を誘発する為の、本明細書に記載のＴＥＳ装置及び電極構成のシステムインピーダンスは、概ね１ｋΩから２５ｋΩである。インピーダンス値が１０ｋΩを超えることは珍しくはない。従って、オームの法則に従って、３ｍＡを超える（又はケースによっては最大１５ｍＡ及び１５ｍＡ超の）ピーク電流を送達する為には、高い供給電圧が必要である。

【0133】

従って、本明細書に記載のＴＥＳシステムは、高電圧電気刺激を達成する電子回路を内蔵し、ここで高電圧は、概ね１０Ｖ超であって、任意選択で１５Ｖ超、２０Ｖ超、３０Ｖ超、４０Ｖ超、５０Ｖ超、５５Ｖ超、６０Ｖ超、６５Ｖ超、又は７５Ｖ超である回路電源電圧に相当する。高電流刺激を送達する一装置は、ピーク電極の送達を可能にする為に、且つ、変圧器（バックブースト又は他）がバッテリ又は他の電源から低電圧出力を取得し、指定された電力レベルを提供するのに必要な高電圧レベルを提供する為に、且つ、他の電子回路構成要素が高電圧下で予想通り且つ確実に動作するように設計されるように、（概ね１Ｃ以上であり、好ましくは３Ｃ以上、５Ｃ以上、又は１０Ｃ以上である）急速放電特性を有する電源（一般的にはバッテリ）を含む。

【0134】

これまでの、神経系を標的とする経皮電気刺激システムで一般的に使用されてきた直流電流刺激では、２ｍＡを超える電流（特に３ｍＡを超える電流）がいらいら、痛み、又は組織損傷を引く起こすことがよくあった。そのため、神経変調を誘発する高電圧経皮電気刺激システムは、これまで検討されてこなかった。

【0135】

本明細書に記載の高電圧ＴＥＳシステムが安全に動作し、ユーザに対してショック、やけど、いらいら、又は他の不快さや組織損傷を誘発させないようにする為に、特に注意を払わなければならない。一般に、ＴＥＳシステムの電気回路及びファームウェア構成要素に安全要素が組み込まれてよく、それらは、最大瞬時出力電力、最大瞬時出力電流、最大時間平均出力電力、最大時間平均出力電流、制御装置の最大動作温度、バッテリの最大動作温度、最小バッテリ供給電圧及び／又は容量、及び他の、送達される刺激が安全仕様を満たすようにする特性を含み、これらに限定されない。

【0136】

本発明の実施形態では、ユーザがウェアラブルアセンブリを着用すると、電極の位置が、構成に必要な位置又はその付近になるように、電極の位置がウェアラブルアセンブリによって拘束される。或いは、ユーザが電極を特定の構成にふさわしい位置に配置することが、形状又は他の特性（例えば、触知できる特性）によって誘導されてよい。ウェアラブルアセンブリは、様々な形式をとってよく、例えば、帽子（ハット）、ヘッドバンド、ネックレス、アラウンドイヤーフォームファクタ、又は別の、電極位置を拘束するウェアラブルシステムの形式をとってよく、これらに限定されない。任意選択で、構成Ａ又は構成Ｂに従って電極位置を拘束するウェアラブルアセンブリが、バッテリ又は他の電源、並びにＴＥＳ波形を電極に送達するプログラマブル制御装置も拘束する。当業者であれば理解されるように、ウェアラブルアセンブリには様々な有用な形態があり、本発明の実施形態は、任意のそのようなウェアラブルアセンブリとともに使用されるように考えられている。

【0137】

一般に、本明細書に記載の装置は、対象者上の、構成Ａ及び構成Ｂの両方にふさわしい位置に配置される２つの電極（例えば、カソード又はカソードセット）を含んでよく、更に、単一アノード（又は等電位アノード電極のセット）を構成Ａ又は構成Ｂのカソードに選択的に接続するスイッチ（電気式スイッチ、機械式スイッチ、光学式スイッチなど）を含み、このスイッチは更に、カソード構成と関連付けられた認知作用を誘発する適切なＴＥＳ波形を送達するように構成されている。

【0138】

図８は、ＴＥＳシステムの構成及び使用法を示す概略図の一変形形態を示す。図８は、ＴＥＳセッションの構成、作動、及び終了の一例示的ワークフローを示している。ＴＥＳ装置又は無線接続された制御装置に対するユーザ入力８００を使用して所望の認知作用が選択（８０１）されてよく、この選択によって、所望の認知作用を達成する為の電極構成セットアップ８０２が決定され、セットアップ８０２は、電極又は電極を収容するＴＥＳシステムの選択と、電極の正しい位置の決定と、を含む。一実施形態では、ユーザに対する構成命令８０３が、ユーザインタフェース経由で与えられる命令と、ユーザに与えられたキットと、ＴＥＳ電極をユーザの身体の適切な部分に接触させるように構成されたウェアラブルシステムと、ユーザによって（例えば、これまでのＴＥＳによる体感に基づいて）自動的に行われる電極の選択及び位置決めと、ＴＥＳに習熟した開業医によって与えられる支援と、他の手段を経由して与えられる命令と、を含んでこれらに限定されないリストから選択された１つ以上の方法で提供される。

【0139】

これらの命令又は知識に基づいて、ユーザ又は他の個人又はシステムが身体上に電極を位置決めする（８０４）。実施形態によっては、電極が身体上に位置決めされた後、ＴＥＳセッションが自動的に開始される（８０７）。別の実施形態では、ＴＥＳセッションが開始される（８０７）前に、ＴＥＳシステムによって電極のインピーダンスがチェックされる（８０５）。実施形態によっては、ＴＥＳシステムによって電極のインピーダンスがチェックされた（８０５）後、ＴＥＳセッションが開始される（８０７）前に、ユーザがＴＥＳ装置を作動させる（８０６）。別の実施形態では、身体上に電極が位置決めされた（８０４）後に、ユーザがＴＥＳ装置を作動させて（８０６）、ＴＥＳセッションを開始する（８０７）。ＴＥＳセッションが開始された後、次のステップは、指定された刺激プロトコルで電気刺激を送達する（８０８）ことである。実施形態によっては、ユーザがＴＥＳセッションの終了を作動させる（８０９）。別の実施形態では、刺激プロトコルが完了すると、ＴＥＳセッションが自動的に終了する（８１０）。

【0140】

図９は、可搬型の有線ＴＥＳシステム９００の構成要素を示す。粘着式電極９０１が、コネクタ９０２及びワイヤ９０３を介して、ＴＥＳ制御装置９０４に接続されてよい。ＴＥＳ制御装置９０４は幾つかの構成要素を有しており、これには、バッテリ又は保護されたＡＣ電力供給部９０５、ヒューズ及び他の安全回路９０７、メモリ９０８、マイクロプロセッサ９０９、ユーザインタフェース９１０、電流制御回路９０６、及び波形発生器９１１が含まれる。ｎｅｕｒｏＣｏｎｎ ＤＣ刺激器（ノイロコン・ゲーエムベーハー（ｎｅｕｒｏＣｏｎｎ ＧｍｂＨ）、イルメナウ、ドイツ）及びＡｃｔｉｖａｄｏｓｅ ＩＩ（アクティバテック・インコーポレイテッド（Ａｃｔｉｖａｔｅｋ Ｉｎｃ．）、ソルトレイクシティ、ユタ）が、ワイヤで電極に接続される、ｔＤＣＳに使用可能な市販の可搬型システムである。ｉｎＴＥＮＳｉｔｙ（商標）製品ライン（カレントソリューションＬＬＣ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＬＬＣ）、オースチン、テキサス）が、ワイヤで電極に接続され、固定干渉ｔＡＣＳ用として構成可能な市販の可搬型システムである。他の市販システム又はカスタムシステムが、ｔＡＣＳ、ｔＤＣＳ、ｔＲＮＳ、又は別の形態のＴＥＳを送達する可搬型の有線ＴＥＳシステムとして使用可能である。

【0141】

図１０は、粘着式又はウェアラブルなＴＥＳ送達装置１０００を含むＴＥＳシステムを示す。ＴＥＳ送達装置１０００は、マイクロプロセッサによって制御される制御装置１００９（例えば、Ａｎｄｒｏｉｄ又はｉＯＳオペレーティングシステムを動作させているスマートフォン（例えば、ｉＰｈｏｎｅやＳａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙ）、ｉＰａｄなどのタブレット、ラップトップコンピュータ及びデスクトップコンピュータを含んでこれらに限定されないパーソナルコンピュータ、又は他の任意の好適なコンピュータ装置）と無線通信を行う。この例示的実施形態では、粘着式又はウェアラブルなＴＥＳ送達装置１０００は、対象者と皮膚接触する２つ以上の電極を、粘着剤、ユーザの身体の一部分に取り付けられるか装着される整形されたフォームファクタ（例えば、ヘッドバンド又はアラウンドイヤー「めがね」式のフォームファクタ）のうちの１つ以上により保持する。一例示的実施形態では、粘着式又はウェアラブルなＴＥＳ送達装置１０００は、構成要素として、バッテリ１００１、メモリ１００２、マイクロプロセッサ１００３、ユーザインタフェース１００４、電流制御回路１００５、ヒューズ及び他の安全回路１００６、無線用アンテナ及びチップセット１００７、及び波形発生器１０１６を含む。マイクロプロセッサによって制御される制御装置１００９は、構成要素として、無線用アンテナ及びチップセット１０１０、グラフィカルユーザインタフェース１０１１、ＴＥＳセッションに関するフィードバックを与える１つ以上の表示エレメント１０１２、１つ以上のユーザ制御エレメント１０１３、メモリ１０１４、及びマイクロプロセッサ１０１０を含む。一代替実施形態では、ＴＥＳ送達装置１０００に含まれる構成要素の数は、これより多くても少なくてもよい。当業者であれば理解されるように、ＴＥＳ送達装置は様々な構成要素から構成されてよく、本発明の実施形態は、任意のそのような構成要素とともに使用されるように考えられている。

【0142】

粘着式又はウェアラブルなＴＥＳ送達装置１０００は、無線通信プロトコル１００８により、マイクロプロセッサによって制御されるシステム１００９と二方向通信を行うように構成されてよい。本システムは、様々な形式のデータを無線で通信するように構成されてよく、そのようなデータとして、トリガ信号、制御信号、安全アラート信号、刺激タイミング、刺激継続時間、刺激強度、他の態様の刺激プロトコル、電極特性、電極インピーダンス、バッテリレベルなどがあり、これらに限定されない。通信は、当該技術分野で知られている方法を使用する装置及び制御装置により行われてよく、そのような方法として、ＲＦ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷｉＭａｘ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、ＵＨＦ、ＮＨＦ、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＬＡＮ、ＷＡＮ、又は別の無線プロトコルがあり、これらに限定されない。例えば、遠隔操作装置から送信されるパルス状赤外光も、無線通信形式の１つである。近距離無線通信（ＮＦＣ）も、神経変調システム又は神経変調パックとの通信に有用な技術の１つである。当業者であれば理解されるように、本発明の実施形態とともに利用できる無線通信プロトコルは様々にあり、本発明の実施形態は、任意の無線通信プロトコルとともに使用されるように考えられている。

【0143】

粘着式又はウェアラブルなＴＥＳ送達装置１００９は、ユーザインタフェース１００４を含まなくてもよく、制御装置１００９から無線通信プロトコル１００８を通してのみ制御される。一代替実施形態では、粘着式又はウェアラブルなＴＥＳ送達装置１００９は、無線用アンテナ及びチップセット１００７を含まず、ユーザインタフェース１００４を通してのみ制御される。当業者であれば理解されるように、代替のＴＥＳシステムは、電気刺激を経頭蓋的且つ経皮的に対象者に送達することが可能なまま、複数の構成を有するように設計されてよい。

【0144】

図２１Ａから図２７は、本明細書に記載のＴＥＳアプリケータ装置の一変形形態を示す。この例では、ＴＥＳアプリケータは、粘着式の自己完結型ＴＥＳシステムとして構成され、このシステムは、バッテリ給電式であり、遠隔制御装置と無線で通信し、導電性ワイヤによってのみ結合されるマスタアセンブリ（制御モジュールを内蔵し、電極が取り付けられたボディ）及びスレーブアセンブリ（第２の電極）を含む。マスタアセンブリは、電流送達を管理するマイクロコントローラ（制御モジュール）と、バッテリと、無線通信モジュールと、他の電子回路と、粘着式電極アセンブリとを含む。スレーブアセンブリは、粘着式電極アセンブリを含み、マルチコアワイヤで（のみ）マスタアセンブリとつながれており、対象者のＴＥＳセッションの準備が整うまで、マスタアセンブリのケースに収容される。ＴＥＳセッションではまず、本明細書に記載の具体的な構成の為の命令に従って、対象者が、（変形形態によっては）スレーブアセンブリをマスタアセンブリハウジングから切り離し、両方の粘着式電極を自分の身体の適切な場所に配置してよい。電極アセンブリは、交換可能且つ／又は使い捨てであってよい。例えば、図２１Ａ及び図２１Ｂは、ＴＥＳシステムの一変形形態２３０１（図２１Ａ）及びこのＴＥＳシステムの「分解」図（図２１Ｂ）の描画を示す。本システムは、スレーブアセンブリの電極アセンブリの構成要素を含み、それらは、剥離紙を剥がすと貼れる粘着フィルム２３０２、導電性粘着式電極２３０３、Ａｇ／ＡｇＣｌ電流拡散器（及びｐＨ緩衝器）２３０４、２３０５、２３０６、及び（例えば、成形スチレン又は加圧成形ＰＥＴから作られた）係留式電極ベース２３０７である。スレーブアセンブリは、フレキシブル導電ワイヤ２３０８でマスタアセンブリに接続される。マスタアセンブリは又、電極アセンブリを有し、電極アセンブリは、剥離紙を剥がすと貼れる粘着フィルム２３０９、導電性粘着式電極２３１０、Ａｇ／ＡｇＣｌ電流拡散器（及びｐＨ緩衝器）２３１１、２３１４、２３１５、（例えば、成形スチレン又は加圧成形ＰＥＴから作られた）係留式電極ベース２３１２、及びマスタアセンブリの制御モジュールに取り付けられて制御モジュールから電流を送達するコネクタを含む。図２２は、ＴＥＳアプリケータ（「パック」）の様子を示しており、スレーブ電極２５０３アセンブリがマスタアセンブリ２５０１から分離されて、両者を接続するワイヤ２５０２でつながれている。

【0145】

ＴＥＳアプリケータのボディは、任意の適切な材料から作られてよく、例えば、加圧成形ＰＥＴ又は射出成形スチレンから作られてよく、マスタアセンブリの再利用可能な制御モジュールエンクロージャ（「キーパー」）であってよく、これには、電源、無線通信、プログラマブル処理装置などの電気的構成要素が収容される。

【0146】

ＴＥＳシステムの幾つかの構成要素の回路図が図２３から図２７に示されており、これらは、無線Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール３９０２（図２３）、スマート電源スイッチ３９０１（図２４）、電流源３９０４（図２５）、バックコンバータ３９０３（図２６）、及びバーストコンバータ３９００（図２７）を含む。ＬＥＤ、バッテリ電圧監視、プログラミングインタフェース、電源供給アクセス、電流源コネクタなどの為の回路は図示されていない。

【0147】

マスタアセンブリ及びスレーブアセンブリを有するＴＥＳアプリケータの有利な一特徴は、ＴＥＳシステムを分離して、フレキシブルな導電性係留ワイヤでのみ接続することが可能な点であってよい。実施形態によっては、導電性係留ワイヤは、リボンケーブル又はマルチコアワイヤであってよい。従って、マスタ装置及びスレーブ装置の両方の電極アセンブリ同士が、マスタアセンブリの再利用可能な制御モジュールと電気的に結合される。導電性係留ワイヤは、使い捨ての電極アセンブリの一部であってよい。ＴＥＳ神経変調を対象脳部位に送達する為に、マスタ電極アセンブリ及びスレーブ電極アセンブリを頭部の適切な部分に粘着させることが可能なように、対象者（ユーザ）は、導電性係留ワイヤを必要に応じて展開してよい。この実施形態は、２つのアセンブリの相対位置が、２つのアセンブリをつなぐ導電性フレキシブルワイヤの長さによってのみ拘束される点が有利である。この実施形態は、電極の柔軟な位置決めが可能であり、これは、電極アセンブリが粘着式であり、小さく、複数の電極が頭部又は胴部と接触する場合に相対位置を拘束する大きなアセンブリ部分がない為である。

【0148】

ＴＥＳセッションの為の電力は、小型のバッテリかスーパーキャパシタで十分供給可能である。ＴＥＳシステムの主な電力消耗は、対象者の身体に送達される電流である。６ｍＡという比較的大きなｔＤＣＳ電流が３０分間送達されたとしても、必要なのはわずか３ｍＡ時（ｍＡｈ）であり、これは、可搬型バッテリ（例えば、市販の充電式の３．７Ｖ、１５０ｍＡｈのリチウムイオンポリマーバッテリ、重量は５グラム未満）で容易に達成可能である。電力要件に関しては、パルス状刺激プロトコルがより一層効率的である。短いＴＥＳセッションや低電流のＴＥＳセッションであれば、１つ以上のキャパシタ及び／又はスーパーキャパシタを組み込んだ実施形態が有用である（例えば、３．６Ｆのスーパーキャパシタは１ｍＡｈを供給する。これは６ｍＡの直流電流を５分間送達する場合や更に長いパルス状刺激セッションに十分である）。バッテリ給電式ＴＥＳシステムの他の電気的構成要素には更なる電力が必要になる場合があり、所与のＴＥＳ継続時間及びプロトコルに対してバッテリ及びキャパシタの選択肢が通知される。

【0149】

スマートフォンやタブレットの音声ポート又は充電コネクタを使用して、ＴＥＳシステムに電力及び／又は制御信号を供給することが可能である。有利な実施形態では、スマートフォン又はタブレットがもはやＴＥＳシステムに接続されない遅い時間でも電気刺激を送達できるように、スマートフォンやタブレットの音声ポート又は充電コネクタを使用して、ＴＥＳシステムのバッテリ又はキャパシタの充電が行われる。実施形態によっては、クランク手回し充電システム又は１つ以上の太陽電池によって、ＴＥＳシステムに電力が供給される。

【0150】

本明細書に記載のシステム及び方法では、ユーザは、コメンタリ、タグ付け、フィードバック、及び／又はソーシャルシェアリングを行う為に経皮電気刺激波形に「ブックマーク」を付けることが可能であってよい。経皮電気刺激を受ける体感は、時間とともに拡大する為、波形は、体感が数秒から数分の間に変化するように設計されてよい。例えば、特定の時点で眼内閃光を送達してよく、或いは、刺激のパラメータを変化させてよい（例えば、ピーク強度、刺激周波数、パルス幅、又は他のパラメータを、一定時間をかけてランプ状に変化させてよい）。これによって、対象者に送達される神経変調の変化が誘発され、これによって、対象者において誘発される認知作用の特性又は強度が修正されることが可能である。ユーザインタフェースは、対象者が、波形中のある時点と、コメント、格付け、タグ、強調、又は他の、その経皮電気刺激のユーザによる体感に関する何かを伝達する情報とを関連付けることを可能にしてよい。

【0151】

又、本明細書に記載の非過渡的コンピュータ可読記憶媒体に記憶される、遠隔処理装置（具体的にはスマートフォンなど）によって実行可能な一連の命令が、遠隔処理装置を内蔵するコンピュータ装置によって実行されると、ユーザが、コメント、格付け、タグ、強調、又は他の、その経皮電気刺激のユーザによる体感に関する何かを伝達する情報を生成することを可能にするユーザインタフェースが提示されるようにし、その情報を、経皮電気刺激波形と自動的に関連付ける。一実施形態では、ランキング及びタグ、並びに、ユーザと、波形と、波形中の、コメントが行われた時刻と、に対応するＩＤを含むコメントの為のデータベース入力が行われる。例えば、ユーザが刺激についてのコメントを生成できるように、ユーザインタフェースが、データ入力フィールド（例えば、以前に入力されたタグに基づく「自動補完」機能が組み込まれた文字フィールド）、ボタン、プルダウンメニュー、又は格付けシステム（１つ以上の星を選択する）をタッチスクリーンディスプレイ上に含んでよく、ユーザが生成したコメントは、波形と、波形中の時刻とに、自動的に関連付けられる。

【0152】

この実施形態の有利な特徴の１つは、複数のユーザ（全てのユーザ、人口統計学的に、心理学的に、ソーシャル的に（例えば、フェイスブック上の友達で構成される）、又は他の方法で定義されたユーザの集合）にまたがって、且つ、特定のユーザが、同じ経皮電気刺激波形を使用するセッション間で体感を比較できるように、複数のセッションにまたがって、コメント、タグ、格付け等を蓄積できることである。一実施形態では、非過渡的コンピュータ可読記憶媒体に記憶される、遠隔処理装置（具体的にはスマートフォンなど）によって実行可能な一連の命令が、遠隔処理装置を内蔵するコンピュータ装置によって実行されると、コンピュータ装置上のディスプレイ（又は、コンピュータ装置に通信可能に接続された、即ち、画面分割又はＡｐｐｌｅ ＴＶによるディスプレイ）が、選択された波形に関するユーザのコメンタリを、複数のユーザ及び／又はセッションにまたがって表示するようにし、ユーザのコメンタリは、波形のうちの、ユーザがＴＥＳセッション中にまだ体感していない部分に関連付けられたコメンタリを含む。従って、ユーザは、波形のうちの非常に目立つ部分、又は他の観点で面白い（又は面白くない）部分の予想を形成する（即ち、「眼内閃光に注意」或いは「ここで強度を上げる」）。コメンタリ及びフィードバックの表示は、定量的であってよい（例えば、ＴＥＳ波形の特定部分における時刻又はフィードバック密度の関数としての、波形の複数のセクションにわたる平均格付けを示すヒートマップであってよい）。利用可能なフィードバックの量、及び／又は表示されている波形の時間的スケールに応じて、様々なメタデータが自動的に表示されてよい。

【0153】

同様に、生理学的センサなどの、ＴＥＳユーザが着用しているか、他の方法でＴＥＳユーザについて調べるセンサ（例えば、電気性皮膚反射、体温、心拍数、心拍変動、呼吸率、瞳孔拡張、身体の動き、コルチゾール値、アミラーゼ値を測定するセンサ）からのメタデータを、波形とともに時間に対して並べることが可能である。

【0154】

本明細書に記載の、ＴＥＳ波形を適応させるシステム及び方法はいずれも、使用中のインピーダンス及び／又はキャパシタンスを考慮することが可能である。

【0155】

一般に、ＴＥＳ波形は、セッション中の（又は複数セッションにまたがる）電極及び／又は皮膚の予想されるインピーダンス変化を考慮することが可能である。劣化しつつある電極は、一般にインピーダンスが高くなり、電極−皮膚表面の全体にわたって電流が不均一になる可能性がある（これによって、電極強度の境界で皮膚の不快さが高まる可能性がある）。これに対して、数分にわたるＴＥＳセッションの間に、組織（皮膚）のインピーダンスは一般に低下する。組織（皮膚）のインピーダンスは周波数に依存することが知られている。一般に、交流刺激又はパルス状刺激の周波数が高いほど、周波数が低い場合に比べてインピーダンスが低くなる。ユーザの組織の周波数依存性は、経験的に推定、又は実験的に検査することが可能である。

【0156】

一般に、本明細書に記載の構成の為のＴＥＳ波形は、周波数、強度、デューティサイクル、波形形状、又は他の波形パラメータを変更することによって変化する、電極及び組織の電気的特性を補償することが可能である。

【0157】

前もって（例えば、ユーザ又は他のユーザからの履歴データから）インピーダンスのチェック又は推定を行うことにより、所望の認知作用を誘発する神経変調の為の、有効であって不快でない経皮電気刺激を送達できるような波形又は電極構成（例えば、組成、サイズ、及び／又は位置決めを含む）を選択することが可能である。

【0158】

一実施形態では、ユーザの電気的特性（例えば、周波数に依存する皮膚インピーダンス）を使用して、ＴＥＳ波形の特性を自動的に変更することが可能である。ユーザの組織の電気的特性の初期（刺激前）変化及び刺激で誘発された変化の両方が、快適さ及び有効性の為の波形の選択及び／又は調節の指針として役立ちうる。

【0159】

本システムは、ユーザのインピーダンス及び／又はキャパシタンスを測定してデータをとることを一度又は繰り返して行うことが可能である。繰り返しの測定は、一定の間隔で行われてよく、ウェアラブルＴＥＳシステム又はウェアラブルＴＥＳシステムと通信可能に接続された制御装置（例えば、ＴＥＳシステムと無線で通信するスマートフォンやタブレット）のユーザインタフェースを介した、ユーザ又はサードパーティによる選択に対する応答として行われてもよい。測定されたインピーダンス及び／又はキャパシタンスのデータは、今後の装置動作を改善する為に有利に保存される。ウェアラブルＴＥＳの機械可読コンピュータメモリ構成要素にローカルに保存されるインピーダンス及び／又はキャパシタンスのデータは、その装置の動作を改善する為の診断情報として有用となりうる。測定されたインピーダンス及び／又はキャパシタンスのデータは、ウェアラブルＴＥＳシステムから、有線または無線の通信プロトコルにより、コンピュータ、スマートフォン、タブレット、専用コンピューティング装置、又は他のコンピュータ化されたシステムの機械可読コンピュータメモリ構成要素に転送されて保存されてもよい。インピーダンス及び／又はキャパシタンスのデータを実時間又は非同期でインターネット経由でリモートサーバに送信することは、装置の快適さ及び動作の改善の為に、多くのユーザ及びＴＥＳシステムからのデータを自動的に保存して統合することが可能である点で有利である。

【0160】

ＴＥＳシステムの有利な実施形態は、インピーダンス及び／又はキャパシタンスを測定する電気回路を含み、これらのデータを、ウェアラブルＴＥＳシステムの外部にある機械可読ハードウェア（インターネットを介して接続されたリモートサーバを含む）に送信し、ユーザ、及びハードウェア構成要素バージョン（例えば、電極）を含むメタデータを測定結果と関連付ける。メタデータは、地理データ（即ち、ＴＥＳシステム、又はＴＥＳシステムの独立したハードウェアである制御装置（例えば、スマートフォンやタブレットコンピュータ）に内蔵されたＧＰＳシステムから収集されたデータ）も含んでよい。地理データは、インピーダンス及び／又はキャパシタンスの値を、温度、湿度、及び他の、電極及び／又は人間の組織の電気的特性に作用しうる周囲因子と関連付ける為に使用されてよい。

【0161】

対象者の認知状態を修正する為に本明細書に記載のように動作するＴＥＳアプリケータ及びシステムの例を、図１１から図１５Ｂに示す。

【0162】

例えば、図１１は、本明細書に記載のＴＥＳ刺激を受けた複数の対象者が知覚した時間長を実際の時間長で割った比の、対象者全体での平均を示したものである。電気刺激の前（図１１の左側のデータ点）では、比が約１であり、これは、対象者が時間の経過を正確に推定していることと一致している。刺激中には、対象者は、側方電極が対象者の右側に配置される構成１に従って配置された電極を通して送達された最大電流強度１．０ｍＡの経頭蓋直流電流刺激を受けた。矩形の１．３”×２．１”ＰＡＬＳ（登録商標） Ｐｌａｔｉｎｕｍ電極（アクセルガードマニュファクチュアリングカンパニーリミテッド（Ａｘｅｌｇａａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．， ＬＴＤ）、部品番号８９１２００）がアノード（１０６）として動作し、正方形の２”×２”電極（アクセルガードマニュファクチュアリングカンパニーリミテッド（Ａｘｅｌｇａａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．， ＬＴＤ）、部品番号ＵＦ２０２０）がカソード（１０５）として動作した。結果として、刺激中及び刺激後、対象者は、時間がゆっくり経過したと推定した。対象者が推定した平均時間長は、実際に経過した時間長の約７５％であった（図１１の中央のデータ点）。同様に、構成２（両電極が対象者の右側に配置される構成２に従って配置された電極を通してＴＥＳが１．５ｍＡで送達された。矩形の１．３”×２．１”ＰＡＬＳ（登録商標） Ｐｌａｔｉｎｕｍ電極（アクセルガードマニュファクチュアリングカンパニーリミテッド（Ａｘｅｌｇａａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．， ＬＴＤ）、部品番号８９１２００）がアノードとして動作し、円形（直径約１”）Ｌｉｔｔｌｅ ＰＡＬＳ（登録商標） ＥＣＧ電極（アクセルガードマニュファクチュアリングカンパニーリミテッド（Ａｘｅｌｇａａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．， ＬＴＤ）、部品番号ＳＥＮ５００１）がカソードとして動作した）を使用した刺激を受けた対象者が示した、刺激中及び刺激後の時間経過の平均推定値は、実際に経過した時間長の約８５％であった（図１１の右側のデータ点）。これらの結果は、構成１及び２のＴＥＳ刺激が、時間が早く経過するという主観的知覚を誘発し、知覚の特性は集中、注意、及びよどみない流れの認知状態に対応することを示している。

【0163】

図１２に示されるように、構成２を１．５ｍＡで使用する直流電流ＴＥＳでも、結果として、作業記憶課題の成績が大幅に向上した。別々の３日間における別々のセッションで、対象者は、ＴＥＳ刺激又はシャム刺激を受けながら、「ｎバック」（但しｎ＝２）課題を実施した。ｎバック課題は、作業記憶を深く究明するものであり、知的機能、注意、リテラシー、及び教育の成功と密接にリンクしている実行機能システムである。作業記憶は、トレーニングで容易に改善されるものではなく、このことは、作業記憶を改善するＴＥＳのシステム及び方法が対象者の知的能力の改善につながる可能性があることを示唆している。試行を繰り返す中で、より高い（例えば、３ｍＡの）強度を使用した対象者において、より安定した効果が見られた。

【0164】

図１３は、１００回試行ｎバックセッションにおける試行回数の関数としての、対象者全体の平均誤り率を示す。構成１を使用するＴＥＳを受ける対象者が、誤り率が約１０％という、シャム「Ｓ１」刺激を受ける対象者と同じベースラインレベルの成績を示した。これに対して、構成２のＴＥＳを使用する刺激を受ける対象者は、誤りが著しく少なく、それは特にｎバックセッションの最初の約５０回の試行において顕著であった。これらの結果は、１．５超（そして、より安定的には３ｍＡ超）の強度を使用する直流電流ＴＥＳ刺激がｎバック課題の成績を著しく改善し、これは、刺激中の作業記憶の強化と一致することを示している。これに対して、低い（１ｍＡの）強度のセッションでは、ｎバックの成績に関して、シャム「Ｓ１」刺激に比べて何の効果もなかった。

【0165】

これは、例えば、構成３（３〜３．５ｍＡの強度）を使用した場合にも見られた。この例では、ＴＥＳにより、エネルギ、集中、及び気分が高まった。エネルギレベルが増大し、集中が高まり、気分が改善されることは、生産性、活動状態、及び幸福度を高める上で、認知状態における非常に望ましい変化である。別々の３日間における別々のセッションで、対象者は、ＴＥＳ（構成１）刺激、ＴＥＳ（構成２）刺激、ＴＥＳ（構成３）刺激、シャム「Ｓ１」刺激、又はシャム「Ｓ２」刺激を受けた後のエネルギ、集中、及び気分の主観的知覚を評価する調査を完了した。

【0166】

図１２及び図１３は、エネルギ、集中、及び気分に関する平均（±ＳＥＭ）調査結果を、刺激前のベースライン調査に対して正規化したものを示しており、スコアが高いほど、エネルギレベルが増大し、集中が高まり、気分がよくなったことを示している。なお、シャム刺激の０を超える調査結果は、プラセボ効果に相当するものと考えられる。シャム「Ｓ１」刺激を基準にすると、構成１のＴＥＳは、集中においては中程度の高まりを誘発したが、エネルギ又は気分には有意に作用しなかった（図１２）。シャム「Ｓ１」刺激を基準にすると、構成２のＴＥＳは、対象者においてエネルギ及び集中の実質的な高まりを誘発したが、気分には有意に作用しなかった（図１２）。シャム「Ｓ２」刺激を基準にすると、構成３のＴＥＳは、集中及び気分が改善されたという主観的報告につながったが、エネルギレベルに関する主観的報告には有意に作用しなかった（図１４）。これらの結果は、構成１セッションは、対象者の集中をわずかに高めるが、対象者の集中又は気分には作用せず、ＴＥＳ構成２セッションは、対象者のエネルギ及び集中を高めるが、対象者の気分には作用せず、ＴＥＳ構成３セッションは、対象者の集中及び気分を高めるが、対象者のエネルギには作用しないことを示している。強度を高め、周波数（並びに上述のＤＣオフセット及びデューティサイクル）を制御すると、実質的に一層安定した作用が得られた。

【0167】

図１５Ａ及び図１５Ｂは、心拍変動に対するＴＥＳの作用を調べたものである。心拍変動（ＨＲＶ）は、心拍間隔の変動を測定したものであり、自律神経系の働きの高感度アッセイと見なされている。別々の２日間における別々のセッションで、対象者は、構成１又は構成２のＴＥＳセッションの前、セッション中、及びセッション後にパルスセンサシステムを装着した。図１５Ａ及び図１５Ｂは、構成１（図１５Ａ）又は構成２（図１５Ｂ）のＴＥＳセッションを受けた対象者全体のＨＲＶのフーリエ変換の平均を示している。いずれの形式のＴＥＳ刺激においても、誘発されたＨＲＶの高まりは周波数に固有ではなかった。これらの結果は、構成１又は構成２のＴＥＳセッションが心拍変動の高まりを誘発することを示しており、これらの形式の経頭蓋電気刺激が自律神経系を制御することに有効であり、従って、脳内外の広範な生理学的機能を制御することに有効であることを示唆している。

【0168】

図１６は、電極が構成３に従って配置された状態での、対象者の弛緩レベルに対する高強度ＴＥＳ刺激を示す。この例では、電極が構成３に従って配置された状態で、対象者が、ＴＥＳ、プラセボ、又はシャム刺激を受けて、弛緩の主観的感覚について評価された。スコアが図１６に示されており、プラセボ条件が弛緩スコア１に相当するように正規化されている。シャム刺激は、対象者の間で平均弛緩スコアのわずかな減少を引き起こした。３ｍＡの直流電流刺激でも、弛緩の増大は引き起こされなかった。これに対して、交流電流刺激（４ｋＨｚの２相方形波。ｉｎＴＥＮＳｉｔｙユニット（カレントソリューションＬＬＣ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＬＬＣ）、オースチン、テキサス）。電流強度が対象者によって最大１０ｍＡまで制御された）が、直流電流と隔離されて、又は直流電流と結合されて、弛緩の増大を引き起こした。パルス状直流電流刺激が弛緩の最大の増大を誘発した（Ｉｄｒｏｓｔａｒシステム（ＳＴＤファーマシューティカルズ インコーポレイテッド（ＳＴＤ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ）、ヘレフォード、英国）。７ｋＨｚのパルス発生。約４２％のデューティサイクル。電流強度が対象者によって最大１０ｍＡまで制御された）。構成３に従って電極が配置されたＴＥＳシステムが、適切なＴＥＳプロトコルで構成された場合に、対象者において弛緩が増大する感覚を与える。

【0169】

図１７は、対象者のエネルギ感に対する構成２のＴＥＳプロトコルの作用を示す。この例では、電極が構成２に従って配置された状態で、対象者が、ＴＥＳ、プラセボ、又はシャム刺激を受けて、主観的エネルギ感について評価された。スコアが図１７に示されている。シャム刺激は、対象者の間で、平均弛緩スコアのわずかな減少をプラセボに対して引き起こした。１．５ｍＡの直流電流刺激が、エネルギ感の中程度の増大を引き起こした。交流電流刺激（４ｋＨｚの２相方形波。ｉｎＴＥＮＳｉｔｙユニット（カレントソリューションＬＬＣ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＬＬＣ）、オースチン、テキサス）。電流強度が対象者によって最大１０ｍＡまで制御された）が、直流電流（１．５ｍＡ）と隔離されて、又は直流電流（１．５ｍＡ）と結合されて、対象者のエネルギ感のより大きな増大を引き起こした。構成２に従って電極が配置されたＴＥＳシステムが、適切なＴＥＳプロトコルで構成された場合に、対象者においてエネルギが増大する感覚を与える。

【0170】

図１８Ａ及び図１８Ｂは、対象者の弛緩感及びエネルギ感に対する構成２及び構成３の作用を示す。この例では、対象者は、Ｉｄｒｏｓｔａｒシステム（ＳＴＤファーマシューティカルズ インコーポレイテッド（ＳＴＤ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ）、ヘレフォード、英国）からパルス状直流電流刺激を受けた。７ｋＨｚのパルス発生、約４２％のデューティサイクルであり、電流強度が対象者によって最大１０ｍＡまで制御された。第１のセッションでは、対象者は、構成３に従って配置された電極を有し、１０分間の電気刺激の後、主観的な弛緩感及びエネルギ感を報告した。対象者は、カスタマイズされた１０点スケール（図１８Ａ）において、弛緩については高いレベルを、エネルギについては低いレベルを報告した。１０分間の「ウォッシュアウト」期間の後、対象者の電極が構成２の位置にシフトされ、パルス状直流電流刺激が再度開始された。この第２の１０分間の電気刺激セッションの後、対象者は、エネルギスコアの上昇と弛緩スコアの下降を報告した。これらの結果は、エネルギを高めることについては構成２から、弛緩を高めることについては構成３から、安定的且つ可逆性の神経変調効果が得られることを示している。

【0171】

この実験や他の実験、他の電極位置（構成）を使用した様々な他の（失敗）実験などのような実験に基づくと、特定の認知作用を誘起する為には位置が極めて重要であることがわかった。

【0172】

他の構成（例えば、配置位置）の電極であれば、作用も異なる可能性があり、それらを例示した。例えば、図１９Ａ及び図１９Ｂに示される構成の一例（「構成４」）では、第１の電極が対象者の鼻梁に配置され、第２の電極が、頭部（例えば、対象者の前額部又はこめかみ）に配置されて、第１の電極より数インチ大きい。構成４の電極配置は、ユーザが自分で行うことが比較的容易である。構成４を使用するＴＥＳのシステム及び方法では、第１の電極（例えば、アノード）が、対象者の鼻梁の、目と目の間と電気的に結合される。図１９Ａは、円形アノード電極が鼻梁の目と目の間に配置されたモデル対象者４５００を示している。好ましい一実施形態では、アノード電極は、対象者の鼻梁付近の領域の湾曲に順応するように、幅が１”未満であり、フレキシブルである。アノード電極は、鼻の湾曲領域に配置しやすいように構成された円形、長円、正方形、矩形、又は不規則波形であってよい。好ましい一実施形態では、第２の電極（例えば、カソード）が、（図１９Ｂに示された）こめかみ部４５０２、前額部４５０４、頸部４５０３、乳様突起部、肩部、腕部、又は他の、顔面か頭部か頸部か頸部の下の胴部かのどこかを含んでこれらに限定されない一覧から選択される部位に配置される。第２の電極は、身体のいずれの側に配置されてもよい。実施形態によっては、複数のカソード電極が使用されてよい。

【0173】

前額部電極は、鏡かスマートフォン（又はタブレット）カメラを使用して容易に貼り付けることが可能であり、頸部カソードの位置決めは厳密でなくてよい。少なくとも幾つかのケースでは、構成４は、所望の認知作用を達成する為に、比較的大きな電流を必要とし、例えば、少なくとも約３ｍＡのＴＥＳ（ｔＤＣＳ）を必要とする。構成４に従って頭部に配置された電極は、対象者の落ち着いた状態を強化する為、眠りに落ちやすくなるように眠気を強化する為、又は睡眠を誘発する為に電気刺激を送達して認知状態の変化を誘発するＴＥＳシステムの一部として使用されてよい。構成４は、最大強度が３ｍＡを超える直流電流、最大強度が５ｍＡを超えるパルス状直流電流、又は最大強度が±５ｍＡを超える交流電流のうちの１つ以上を送達するように構成されたＴＥＳシステムの一部として使用されてよい。

【0174】

図２０Ａは、本明細書では（便宜上）「構成５」と称される別の構成を示す。この例では、本明細書に記載のＴＥＳに構成５を使用することにより、エネルギの増大、集中の高まり、気分の改善、及び愉快な感覚を含んでこれらに限定されない認知作用が誘発される場合がある。構成５は、脳、１つ以上の頭蓋神経、１つ以上の神経、及び１つ以上の神経節のうちの１つ以上を標的とすることにより、神経変調を引き起こすことが可能である。図２０Ａに示されるように、構成５の電極配置は、第１及び第２の電極の両方を対象者の前額部に取り付けることにより、ユーザが自分で行うことが比較的容易である。図２０Ａは、前額部に、丸みのある正方形の電極が互いに隣接して配置されているか、互いに対して２ｃｍ以内に配置されているモデル対象者４６００を示す。第１の電極（例えば、アノード）４６０２は、対象者の左目の上方に配置されており、第２の電極（例えば、カソード）４６０１は、対象者の右目の上方に配置されている。実施形態によっては、複数の等電位電極が単一のアノード又はカソードと置き換わってよい。興味深いことに、これらの領域の付近に同様に配置しても有効にはならない。小さな電極を対象者の左前額部のより上方且つより側方に配置し、第２の電極（例えば、長円形状の電極）を対象者の右まゆの上方に配置すると、結果として、この認知作用は誘発されず、このことは、電極の構成（配置）が重要であることを示している。構成５の前額部電極は、対象者が自分で鏡やカメラ（例えば、スマートフォンやタブレットのカメラ）を頼りにして貼り付けることが可能である。構成５は、所望の認知作用を達成する為に、本明細書に記載の大電流（例えば、少なくとも約３ｍＡのＴＥＳ刺激）を使用することによって、認知状態の修正を安定的にもたらすことが可能であり、この場合、電極及び／又は刺激プロトコルは、ユーザの痛みやいらいらを減らすように選択することが必要である。

【0175】

図２０Ｂは、本明細書では「構成６」と称される別の構成例を示す。構成６では、第１の電極（例えば、アノード）は、鼻梁の上（例えば、鼻根部）に配置され、第２の電極（例えば、小さくて丸いカソード）は、そのまっすぐ上方、例えば、数ｃｍ以内の近辺に配置される。この構成を使用して誘起される認知作用は、エネルギ及び眠気に関しては、送達波形に応じて二峰性である場合がある。

【0176】

構成６を使用するＴＥＳによる治療を受ける対象者は、送達される波形及び強度に応じて異なる認知作用を有する様々な形態の神経変調を体感することが可能である。構成６では、第１の電極を、対象者の鼻梁の目と目の間と電気的に結合し（「鼻電極」）、第２の電極を、鼻電極の上方の、前額部の正中線付近と電気的に結合する（「前額部電極」）。鼻電極は、対象者の鼻梁付近の領域の湾曲に順応するように、幅が約１”以下であってフレキシブルであってよい（例えば、１”径のＰＡＬＳ Ｐｌａｔｉｎｕｍ電極（アクセルガードマニュファクチュアリングカンパニーリミテッド（Ａｘｅｌｇａａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．， ＬＴＤ）、フォールブルック、カリフォルニア）。前額部電極は、鼻電極に近接してよく（即ち、約１ｃｍの近さであってよく）、鼻電極のまっすぐ上方にあってよい。前額部電極も、１”のフレキシブルな円形電極であってよく、様々なサイズ、形状、及び／又は組成を有するように選択されてよい。一般に、副作用を避ける為には、構成６の前額部電極として、直径が約２”未満である電極を使用することが好ましい。前額部電極は、前額部上の正中線の左又は右のやや側方に配置されてよく、且つ／又は、前額部のより上方に配置されてよい。

【0177】

図２０Ｂは、構成６に従って電極が配置されたモデル対象者５３００を示す。これらの電極はいずれも、アノード又はカソードとして構成可能である。しかしながら、好ましい実施形態は、円形の鼻電極５３０１がアノードであって、円形の前額部電極５３０２が、鼻電極５３０１のまっすぐ上方の、前額部中央の下部に貼り付けられるように構成される。実施形態によっては、単一のアノード又はカソードの代わりに、複数の等電位電極が配置されてよい。 図２０Ｂでは、鼻電極がアノードであり、前額部電極がカソードである。

【0178】

この電極構成によるシステム及び方法は、後述のように、異なる認知作用を達成する為に、異なる電気刺激波形を送達する。例えば、第１の波形が、交流経頭蓋電気刺激電流を周波数３ｋＨｚから５ｋＨｚ（１００％デューティサイクル、直流オフセットなし）且つ２ｍＡを超える（好ましくは５ｍＡを超える）強度で使用するＴＥＳを送達し、眠気の増大、眠りたい気分の増大、睡眠の誘発、リラックスした心理状態の誘発、及び落ち着いた心理状態の誘発を含んでこれらに限定されない認知作用を伴う神経変調を対象者において誘発する。代替実施形態では、この波形から達成される認知作用を強化する為に、より短いデューティサイクルと、約２ｍＡ未満のＤＣオフセットとが使用される。このタイプの波形を使用するＴＥＳに関して報告されている１つの副作用として、副鼻腔の軽度の圧迫感がある。

【0179】

第２の波形が、交流経頭蓋電気刺激電流を周波数３ｋＨｚ未満（１００％デューティサイクル、直流オフセットなし、好ましくは３００Ｈｚから１ｋＨｚ）且つ１ｍＡを超える（好ましくは２ｍＡを超える）強度で使用するＴＥＳを送達し、エネルギの増大、及び覚醒の高まりを含んでこれらに限定されない認知作用を伴う神経変調を誘発する。このタイプの波形を使用するＴＥＳに関して報告されている１つの副作用として、顔面又は頭部の皮膚のひりひり感又はかゆみがあり、これはおそらく、三叉神経の刺激が原因である。交流電流刺激の周波数を低くすると、これに伴って、皮膚インピーダンスが高くなり、ユーザにおいて誘発される認知作用の体感に悪影響を及ぼしうる副作用がより大きくなる。

【0180】

上述の第１及び第２の交流電流経頭蓋電気刺激波形を交番させるか、インタリーブするか、且つ／又は結合することにより、対象者は、エネルギ及び弛緩のレベルの漸増を達成することが可能であり、同時に、対象者のエネルギ及び弛緩のレベルが時間とともに変動する有利且つ楽しい体感を達成することが可能である。望ましくない副作用を最小限にして両方の作用を実現する為には、構成６の電極配置が重要である。電極同士が近接する（即ち、最も近い電極同士のエッジ間隔が約１ｃｍ以下である）実施形態であれば、刺激回路内の抵抗が最小限になり、ＴＥＳシステムのエネルギ効率が向上する。エネルギ効率は、可搬型のバッテリ給電式ＴＥＳシステムの有利な特性である。電極を、鼻領域と、そのまっすぐ上方の前額部中央の下部とに配置することの別の利点は、望ましくない副作用が緩和されることである。これらの電極の一方がより側方の、まぶた付近（例えば、こめかみ）にあると、４００Ｈｚの交流電流刺激プロトコルで目がひきつっていらいらする可能性があり、４０００Ｈｚの交流電流刺激プロトコルによる顔面のひりひり感（原因はおそらく、三叉神経の活性化である）によって、落ち着き／眠気の作用が弱まる可能性がある。

【0181】

構成６を使用する別の有利な、任意選択の特性として、波形の電流強度を素早くランプ状に増加及び／又は減少させることにより、神経変調作用及び感覚的副作用のいずれの、楽しさ及び面白さの感覚特性に起因する神経変調形式も強化することが挙げられる。これは既に詳述したとおりである。

【0182】

構成６などの構成を使用するＴＥＳの為のシステムは、電極を定位置で保持する、めがね又は他の装着されるバンド、アセンブリ、又は帽子（キャップ）を含んでよい。例えば、鼻電極及び前額部電極を定位置でしっかりと保持する為に、サングラス又は「シャッターシェイド」が使用されてよい。

【0183】

本明細書において、１つの特徴又は要素が別の特徴又は要素の「上に（ｏｎ）」あるように述べられた場合、その１つの特徴又は要素は、その別の特徴又は要素の上に直接あってもよく、介在する特徴及び／又は要素が存在してもよい。これに対して、１つの特徴又は要素が別の特徴又は要素の「すぐ上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」あるように述べられた場合、介在する特徴も要素も存在しない。又、当然のことながら、１つの特徴又は要素が別の特徴又は要素と「接続されて（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」いるか、「取り付けられて（ａｔｔａｃｈｅｄ）」いるか、「結合されて（ｃｏｕｐｌｅｄ）」いるように述べられた場合、その１つの特徴又は要素は、その別の特徴又は要素と直接、接続されているか、取り付けられているか、結合されていてよく、介在する特徴及び／又は要素が存在してもよい。これに対して、「直接接続されて（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」いるか、「直接取り付けられて（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｔｔａｃｈｅｄ）」いるか、「直接結合されて（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」いるように述べられた場合、介在する特徴も要素も存在しない。１つの実施形態に関して説明又は図示してきたが、そのように説明又は図示された特徴及び要素は、他の実施形態にも当てはまりうる。又、当業者であれば理解されるように、別の特徴と「隣接して（ａｄｊａｃｅｎｔ）」配置されている構造又は特徴が参照された場合、この参照は、その隣接する特徴に重なるか、その下に横たわる部分を有してよい。

【0184】

本明細書で使用した術語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明を限定することは意図していない。例えば、本明細書で使用した単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに矛盾する場合を除き、複数形も同様に包含するものとする。更に、当然のことながら、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」及び／又は「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」という語は、本明細書で使用された際には、述べられた特徴、手順、操作、要素、及び／又は構成要素の存在を明記するものであり、１つ以上の他の特徴、手順、操作、要素、構成要素、及び／又はこれらの集まりの存在又は追加を排除するものではない。本明細書では、「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連付けられて列挙されたアイテムのうちの１つ以上のアイテムのあらゆる組み合わせを包含し、「／」と略記されてよい。

【0185】

「下に（ｕｎｄｅｒ）」、「下方に（ｂｅｌｏｗ）」、「下方の（ｌｏｗｅｒ）」、「上方の（ｏｖｅｒ）」、「より上方の（ｕｐｐｅｒ）」などのような空間的相対的な語句は、本明細書では、図面に示されるような、１つの要素又は特徴と別の要素又は特徴との関係を説明する場合の説明を簡単にする為に使用される場合がある。当然のことながら、この空間的相対的な語句は、使用時又は操作時の器具の、図面で描かれる向き以外の向きも包含するものとする。例えば、図面内のある装置が反転された場合、別の要素又は特徴の「下に（ｕｎｄｅｒ）」又は「下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）」あると述べられた要素は、その別の要素又は特徴の「上に（ｏｖｅｒ）」方向づけられることになる。従って、例示的用語「下に（ｕｎｄｅｒ）」は、「上に」と「下に」の両方の方向づけを包含してよい。装置は他の方向づけがなされてよく（９０度回転されてよく、又は他の方向に向けられてよく）、本明細書で使用されている空間的相対記述子は相応に解釈される。同様に、「上方に（ｕｐｗａｒｄｌｙ）」、「下方に（ｄｏｗｎｗａｒｄｌｙ）」、「垂直方向の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平方向の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」などの用語は、本明細書では、特に断らない限り、説明のみを目的として使用されている。

【0186】

「第１の（ｆｉｒｓｔ）」及び「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」という用語は、本明細書では、（ステップを含む）様々な特徴／要素を説明する為に使用されてよいが、これらの特徴／要素は、別段に記述しない限りは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの特徴／要素を別の特徴／要素と区別する為に使用されてよい。従って、本発明の教示から逸脱しない限り、後述の第１の特徴／要素は、第２の特徴／要素と称されてよく、同様に、後述の第２の特徴／要素は、第１の特徴／要素と称されてよい。

【0187】

特に断らない限り、実施例での使用を含め、本明細書及び特許請求の範囲で使用されている全ての数値は、その前に、「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という語が明示的に付されていない場合であっても、あたかも付されているかのように読まれてよい。「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という語句は、大きさ及び／又は位置を説明する際に、記載された値及び／又は位置が、値及び／又は位置の予想される妥当な範囲内にあることを示す為に使用されてよい。例えば、数値は、記載された値（又は記載された範囲の値）の±０．１％の値であってよい場合や、記載された値（又は記載された範囲の値）の±１％の値であってよい場合や、記載された値（又は記載された範囲の値）の±２％の値であってよい場合や、記載された値（又は記載された範囲の値）の±５％の値であってよい場合や、記載された値（又は記載された範囲の値）の±１０％の値であってよい場合などがある。本明細書において記載されたいかなる数値範囲も、そこに包摂される全ての副範囲を包含するものとする。

【0188】

ここまで様々な例示的実施形態が説明されているが、特許請求の範囲によって示されている、本発明の範囲から逸脱しない限り、いくつかの変更のうちのどれでも、様々な実施形態に対して行われてよい。例えば、記載された各種方法ステップの実施順序が、代替実施形態によっては、しばしば変更される場合があり、又、代替実施形態によっては、１つ以上の方法ステップがまとめてスキップされる場合がある。様々な装置及びシステムの実施形態の任意選択の特徴が、実施形態によっては含まれてよく、実施形態によっては含まれなくてよい。従って、上述の説明は、主として例示を目的としたものであって、特許請求の範囲において示される本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

【0189】

本明細書に含まれる実施例及び図解は、本発明対象を実施できる特定の実施形態を、限定ではなく例示として示したものである。上述のように、別の実施形態が利用されてよく、そこからの派生が行われてよく、従って、本開示の範囲から逸脱しない限り、構造的且つ論理的な置換や変更が行われてよい。本発明対象のそのような実施形態は、本明細書では、あくまで便宜的に「発明」という語句で個別又は集合的に参照されてよく、実際には２つ以上の発明が開示されていても、本出願の範囲を何らかの単一の発明又は発明概念に意図的に限定しようとすることはない。従って、本明細書では特定の実施形態が図示及び説明されてきたが、同じ目的を達成することが予測される任意の構成が、示された特定の実施形態の代替とされてよい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる翻案又は変形を包含するものとする。当業者であれば、上述の説明を精査することにより、上述の実施形態同士の組み合わせ、及び本明細書で具体的に述べられていない他の実施形態については明らかであろう。
〔付記１〕
対象者の認知状態を修正する可搬型の経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータであって、
ボディと、
第１の電極と、
第２の電極と、
少なくとも一部分が前記ボディ内にあって、処理装置と、タイマと、波形発生器とを備えるＴＥＳ制御モジュールであって、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、周波数が４００Ｈｚ以上であり、デューティサイクルが１０パーセントより大きく、強度が３ｍＡ以上であり、ＤＣオフセットがある、１０秒以上の２相電気刺激信号を送達するように適合された前記ＴＥＳ制御モジュールと、
を備える装置。
〔付記２〕
対象者の認知状態を修正するウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータであって、
前記対象者が装着するように適合されたボディと、
第１の電極と、
第２の電極と、
少なくとも一部分が前記ボディ内にあって、電源と、処理装置と、タイマと、波形発生器とを含むＴＥＳ制御モジュールであって、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、周波数が４００Ｈｚ以上であり、デューティサイクルが１０パーセントより大きく、強度が３ｍＡ以上であり、ＤＣオフセットがある、１０秒以上の２相電気刺激信号を送達するように適合された前記ＴＥＳ制御モジュールと、
前記ＴＥＳ制御モジュールと接続された無線受信器と、を備え、
前記ウェアラブルＴＥＳアプリケータは重量が５０グラム未満である、
装置。
〔付記３〕
対象者の認知状態を修正するウェアラブル経皮電気刺激（ＴＥＳ）アプリケータであって、
前記対象者の皮膚に当てて装着されるように適合されたボディと、
前記ボディ上の第１の電極と、
前記ボディとコードで結合された第２の電極と、
少なくとも一部分が前記ボディ内にあって、処理装置と、タイマと、波形発生器とを備えるＴＥＳ制御モジュールであって、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、周波数が４００Ｈｚ以上であり、デューティサイクルが１０パーセントより大きく、強度が３ｍＡ以上であり、ＤＣオフセットがある、１０秒以上の２相電気刺激信号を送達するように適合された前記ＴＥＳ制御モジュールと、を備え、
更に、前記ウェアラブルＴＥＳアプリケータは重量が５０グラム未満である、
装置。
〔付記４〕
前記ＴＥＳ制御モジュールと結合された無線受信器を更に備える、付記１又は３に記載の装置。
〔付記５〕
前記第１の電極は前記ボディの外面上にある、付記１又は２に記載の装置。
〔付記６〕
前記第１の電極は前記ボディとコードで結合されている、付記１又は２に記載の装置。
〔付記７〕
前記第２の電極は前記ボディとコードで結合されている、付記１又は２に記載の装置。
〔付記８〕
前記ボディを前記対象者に固定する為の粘着剤を更に備える、付記１、２、又は３に記載の装置。
〔付記９〕
電源を更に備える、付記１又は３に記載の装置。
〔付記１０〕
前記電源は少なくとも１つのバッテリを備える、付記２に記載の装置。
〔付記１１〕
前記制御モジュールと結合された手動操作装置を前記ボディ上に更に備える、付記１、２、又は３に記載の装置。
〔付記１２〕
前記制御モジュールと結合されたボタンとして構成された手動操作装置を前記ボディ上に更に備える、付記１、２、又は３に記載の装置。
〔付記１３〕
キャパシタンス放電回路を更に備え、前記ＴＥＳ制御モジュールは、場合によっては、前記２相電気刺激の送達中に前記電極のキャパシタンスを放電するように、前記キャパシタンス放電回路をトリガするように構成されている、付記１、２、又は３に記載の装置。
〔付記１４〕
電流制限器を更に備える、付記１、２、又は３に記載の装置。
〔付記１５〕
前記ＴＥＳ制御モジュールに接続され、前記ＴＥＳアプリケータの動作に関する情報を保存するように適合されたメモリを更に備える、付記１、２、又は３に記載の装置。

【図1】

【図2-1】

【図2-2】

【図3】

【図4-1】

【図4-2】

【図5-1】

【図5-2】

【図5-3】

【図5-4】

【図6】

【図7-1】

【図7-2】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25-1】

【図25-2】

【図26】

【図27】