特表 2022-521843 ワイヤレスマイクロシミュレーションのためのデバイスおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-12

(54)【発明の名称】ワイヤレスマイクロシミュレーションのためのデバイスおよび方法

(51)【国際特許分類】

   A61N 2/04 20060101AFI20220405BHJP

   A61N 2/02 20060101ALI20220405BHJP

【ＦＩ】

A61N2/04

A61N2/02 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021558835

(86)(22)【出願日】2020-04-01

(85)【翻訳文提出日】2021-11-29

(86)【国際出願番号】 US2020026260

(87)【国際公開番号】W WO2020206032

(87)【国際公開日】2020-10-08

(31)【優先権主張番号】62/827,391

(32)【優先日】2019-04-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】508128082

【氏名又は名称】ザ・リージエンツ・オブ・ザ・ユニバーシテイ・オブ・コロラド、ア・ボデイー・コーポレイト

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カパーソ，アンソニー ブイ．

(72)【発明者】

【氏名】デイビス，リチャード ジェー．

(72)【発明者】

【氏名】カフック，マリク

(72)【発明者】

【氏名】マンダバ，ナレシュ

【テーマコード（参考）】

4C106

【Ｆターム（参考）】

4C106AA06

4C106BB21

4C106CC01

4C106FF06

4C106FF09

4C106FF13

(57)【要約】

【要約書】
ワイヤレス神経刺激のためのシステムおよび方法が提示される。高透磁性材料を備えるマイクロ刺激装置が、生体の組織に埋め込まれる。ウェアラブル外部コントローラは、組織内のマイクロ刺激装置に延びる時変磁場を生成する。マイクロ刺激装置は、マイクロ刺激装置を取り囲む領域内の時変磁場を再成形してブーストし、マイクロ刺激装置を取り囲む領域内で神経刺激を引き起こす。医師がウェアラブル外部コントローラをプログラムすることを可能にする医師プログラムデバイスも提示される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体内の神経を刺激するためのシステムであって、
前記生体の組織内に少なくとも部分的に配置されるように構成され、前記組織から電気的に絶縁された磁気焦点素子を備える埋込式マイクロ刺激装置と、
プロセッサ、電源、および誘導コイルを備え、前記生体の上および外部に装着されるように構成された可搬式外部コントローラと、を備え、
前記プロセッサは、前記組織内に配置された前記埋込式マイクロ刺激装置に延びる時変磁場を生成するように前記電源および誘導コイルを制御するように構成され、
前記磁気焦点素子は、該磁気焦点素子に近接する空間内の前記時変磁場を増加させるように構成され、
前記増加された時変磁場は、前記埋込式マイクロ刺激装置に近接する前記組織の刺激領域において上昇した電流密度を引き起こし、前記組織の前記刺激領域内の神経刺激を引き起こす、システム。

【請求項2】

頭痛、運動障害、および眼障害のうちの１つを治療するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記可搬式外部コントローラは、複数の誘導コイルを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記時変磁場は、変動する振幅を有する周期波形である、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記磁気焦点素子は、１５０μを超える比透磁率を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記磁気焦点素子は、鉄、ケイ素鉄、パーマロイ、ヒペルニック、スーパマロイ、ミメタール、パーメンジュール、ハイペレオ、メトグラス、フェライト、ニッケル、およびスーパメンジュールのうちの１つを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記可搬式外部コントローラは、前記時変磁場を生成するために前記プロセッサによって使用される構成データを受信するように構成された通信デバイスをさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記翼口蓋神経節を刺激するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記可搬式外部コントローラは、一対の眼鏡として構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記埋込式マイクロ刺激装置は、導電性電極をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

生体内の神経を刺激する方法であって、
前記生体の上および外部に装着されるように構成された可搬式外部コントローラから時変磁場を生成することを備え、前記可搬式外部コントローラは、プロセッサと、電源と、誘導コイルとを備え、前記プロセッサは、前記時変磁場を生成するように前記電源および誘導コイルを制御するように構成され、前記時変磁場は、前記生体の組織内に少なくとも部分的に配置された埋込式マイクロ刺激装置まで延び、
前記埋込式マイクロ刺激装置は、前記組織から電気的に絶縁された磁気焦点素子を備え、
前記磁気焦点素子は、該磁気焦点素子に近接する空間内の前記時変磁場を増加させ、
前記増加された時変磁場は、前記埋込式マイクロ刺激装置に近接する前記組織の刺激領域において上昇した電流密度を引き起こし、前記組織の前記刺激領域内の神経刺激を引き起こす、方法。

【請求項12】

頭痛、運動障害、および眼障害のうちの１つを治療するために利用される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記可搬式外部コントローラは、複数の誘導コイルを備える、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記時変磁場は、変動する振幅を有する周期波形である、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記磁気焦点素子は、１５０μを超える比透磁率を有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記磁気焦点素子は、鉄、ケイ素鉄、パーマロイ、ヒペルニック、スーパマロイ、マメタール、パーメンジュール、ハイペレオ、メトグラス、フェライト、ニッケル、およびスーパメンジュールのうちの１つを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記可搬式外部コントローラは、前記時変磁場を生成するために前記プロセッサによって使用される構成データを受信するように構成された通信デバイスをさらに備える、請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

前記翼口蓋神経節を刺激するために利用される、請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

前記可搬式外部コントローラは、一対の眼鏡として構成される、請求項１１に記載の方法。

【請求項20】

前記埋込式マイクロ刺激装置は、導電性電極をさらに備える、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年４月１日に出願され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６２／８２７，３９１号明細書の優先権に対する利益を主張する。

【0002】

本明細書に開示される様々な実施形態は、一般に、生体内の神経刺激に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、ウェアラブルコントローラおよび埋込み可能デバイスを用いたワイヤレス神経刺激に関する。

【背景技術】

【0003】

ヒト神経系は、感覚入力、筋肉運動、記憶、思考、行動、内臓機能の不随意および自発的制御、ならびに心臓および循環系を流れる血流の制御を含む多くの機能を達成するために電気信号を利用する。これらの電気信号は、身体全体の電位（電圧）として表され、電子ではなくイオンによって生成される。これらのイオンチャネル媒介信号は、体内または体外から発生する電場によって発生および変調され得る。電磁気学の理論を使用して、磁場刺激と呼ばれる変調磁場を使用して電場を生成することができる。

【0004】

体内の信号は、周波数変調された活動電位を介して制御される。活動電位は、細胞膜を横切る電圧または電位の急速な上昇およびその後の低下である。これらの活動電位は、１つの細胞または器官から別の細胞または器官への情報交換として作用し、主に神経線維に沿って生じる。活動電位は繰り返し発生し、パルス列を生成することができる。反応の強度（たとえば、神経応答、筋収縮など）は、活動電位の脈拍数に関連付けることができる。活動電位のパルス列の最終効果は、パルス列の起源および周波数に依存する。活動電位は、身体および脳の全体にわたって、中枢神経系および末梢神経系において、ならびに各内臓器官および筋肉内／各内臓器官および筋肉において生成される。個々の疾患状態に対する様々な治療応答を達成するために、これらの天然に存在する活動電位を模倣および／または増強するための様々なデバイスおよび方法が開発されている。これらの利点を達成するために、神経調節デバイスは、疾患状態の治療のために活動電位を生成、増強または遮断する必要がある場所に電場を誘導する。たとえば、外部磁気刺激装置は、外部コイルから時変磁場を生成し、これは次に体内に電場を生成する。電場が神経系の一部に誘導されると、膜貫通電位の変化を引き起こし、これが脱分極または過分極を引き起こす可能性があり、これが神経系から生成されるパルス列を変化させ、したがってこれらの信号の最終過程への影響を変化させる。

【0005】

多数のそのような神経調節デバイスが開発されている。たとえば、標的場所に埋め込まれ、埋め込まれた神経刺激装置によって生成される電場を制御する電子機器に接続される、埋め込まれた刺激電極である。これらのタイプのシステムは、外部から給電することができ、または埋め込まれたバッテリ（再充電可能または非再充電可能）を含むことができる。電極は、電源に近接することができ、または身体内の異なる場所に埋め込まれ得る電源にワイヤを介して接続することができる。埋込システムは、高度に標的とすることができるが、電極の動きおよび身体の動きによる破損のために高度に侵襲的かつ不安定である可能性もある。さらに、追加の切開部位および皮下トンネリングにより、感染が増加し、システムを外植する原因となり得る。脊髄刺激、脳深部刺激、舌下神経刺激、および迷走神経刺激は、埋め込まれた刺激電極システムの例である。

【0006】

磁気刺激装置は、ファラデーの法則を使用してニューロン信号を変化させる電場を体内に生成するために、体外に配置されたコイルを介して体外に変化する磁場を生成する。磁気刺激システムは、大うつ病、神経障害性疼痛、および頭痛の治療のための規制上の承認を得ている。これらのシステムは、治療をより良好に標的とするため、または体内へのより良好な浸透を提供するために、１つまたはいくつかのコイルを含むことができる。磁気刺激は非侵襲的であるが、非常に予測不可能であり、刺激が標的化されないか、または磁場の浸透の深さによって制限されるため、有効性が低くなり得る。経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）は磁気刺激システムの一例である。

【0007】

反復経頭蓋磁気刺激（γＴＭＳ）は、脳を活性化するために磁石を使用する。γＴＭＳは、うつ病、精神病、不安および他の障害の治療について研究されている。電流が脳の全体的な部分を刺激するために使用される電気痙攣療法（ＥＣＴ）とは異なり、γＴＭＳは脳内の特定の部位または領域をより標的とすることができる。脳への磁気刺激の効果は、神経信号の一時的な破壊を引き起こす。しかしながら、コイルの正確な配置および患者の身体位置の課題のために、治療は有効性が異なり得、同じ患者内では繰り返し不可能であることが多い。さらに、刺激強度は、患者の治療効果と不快感との間の一時的で狭い範囲に制限される。これらシステムはまた、過熱を防止するために温度制御を必要とする。磁気刺激装置は、身体と共に電場を生成するために磁場を生成するのに必要な電力のために早期に過熱する可能性がある。したがって、磁気刺激装置は、典型的には、数秒間の刺激とそれに続く長期間の冷却に制限される。過熱を防止するために電力を低減すると、刺激効果が弱くなりすぎて治療効果が得られなくなる。

【0008】

さらに、磁気刺激装置は、コイルの数センチメートル以内に活動電位を誘起するのに十分強い電場のみを誘起することができる。これは、本体内に必要な電界を発生させるために、かなりの量の電力およびコイル内の電流を必要とする。高電圧は、コイル内の電流を迅速に変化させるために必要であり、コイル内の高電流は、所望の効果を達成する十分な電界を本体内に誘導するために必要である。外部磁気刺激装置に関するこれらの現在の問題により、潜在的な治療は、実行可能、予測可能、効果的、および費用効果的になるために、改善が必要とされている。

【0009】

経皮的刺激装置は、皮膚表面に配置された電極を使用して、一方の電極から他方の電極に体内に電流を流す。多くのＴＥＮＳシステムは、筋肉刺激、疼痛、および他の治療様式のために市販されている。経皮的刺激システムはまた、非侵襲的であるが、様々な強度で皮膚を通る複数の電流経路の予測不可能な性質のために標的化および制御が困難である。電気痙攣療法（ＥＣＴ）および経皮的電気神経刺激（ＴＥＮＳ）は、経皮的皮膚電極システムの例である。

【発明の概要】

【0010】

生体内の様々な神経に神経調節または神経刺激を提供するためのシステム、方法および装置が本明細書に開示される。一例では、生体内の神経を刺激するためのシステムが開示される。システムは、生体の組織内に少なくとも部分的に配置されるように構成された埋込式マイクロ刺激装置を含み、マイクロ刺激装置は、組織から電気的に絶縁された磁気焦点素子を含む。システムは、生体の上および外部に装着されるように構成された可搬式外部コントローラをさらに含み、可搬式外部コントローラは、プロセッサと、電源と、ドライバ回路と、誘導コイルとを含む。プロセッサは、電源および誘導コイルを制御して、組織内に配置された埋込式マイクロ刺激装置に延びる時変磁場を生成するように構成される。磁気焦点素子は、磁気焦点素子に近接する空間内の時変磁場を増加させるように構成される。時変磁場は、埋込式マイクロ刺激装置に近接する組織の刺激領域で電流密度を上昇させ、組織の標的刺激領域内で神経刺激を引き起こす。

【0011】

別の例では、生体内の神経を刺激する方法が開示される。方法は、生体の組織内に少なくとも部分的に配置されるように構成された埋込式マイクロ刺激装置を提供することを含み、マイクロ刺激装置は、組織から電気的に絶縁された磁気焦点素子を含む。方法は、生体の上および外部に装着されるように構成された可搬式外部コントローラを提供することをさらに含み、可搬式外部コントローラは、プロセッサと、電源と、ドライバ回路と、誘導コイルとを含む。プロセッサは、電源および誘導コイルを制御して、組織内に配置された埋込式マイクロ刺激装置に延びる時変磁場を生成するために利用される。磁気焦点素子は、磁気焦点素子に近接する空間の時変磁場を増加させる。時変磁場は、埋込式マイクロ刺激装置に近接する組織の刺激領域で電流密度を上昇させ、組織の刺激領域内で神経刺激を引き起こす。

【0012】

複数の実施形態が開示されているが、本発明のさらに他の実施形態は、本発明の例示的な実施形態を示し説明する以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。理解されるように、本発明は、すべて本発明の範囲から逸脱することなく、様々な態様で修正することができる。したがって、図面および詳細な説明は、本質的に例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。

【0013】

本技術の実施形態が、添付図面を用いて記載および説明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】電磁システムを示す図である。

【図2】電磁システムの概略図である。

【図3a】誘導素子を示す図である。

【図3b】誘導素子を示す図である。

【図4a】磁場を示す図である。

【図4b】磁場を示す図である。

【図5a】埋込み可能素子を示す図である。

【図5b】埋込み可能素子を示す図である。

【図6】人体の神経系の一部を示す図である。

【図7】本開示の実施形態による外部コントローラを示す図である。

【図8】本開示の実施形態によるシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。同様に、いくつかの構成要素および／または動作は、本技術の実施形態のいくつかの議論の目的で、異なるブロックに分離されてもよく、または単一のブロックに組み合わされてもよい。さらに、本技術は様々な修正および代替形態に適しているが、特定の実施形態が図面に例として示されており、以下で詳細に説明される。しかしながら、その意図は、本技術を記載された特定の実施形態に限定することではない。それどころか、本技術は、添付の特許請求の範囲によって定義される技術の範囲内にあるすべての修正形態、均等物、および代替形態を包含することが意図される。

【0016】

本開示は、生体内の神経または組織に神経調節または神経刺激を提供するためのシステムおよび方法に関する。実施形態によれば、この神経刺激または神経調節は、障害および疾患の治療のために、翼口蓋神経節（ＳＰＧ）、翼口蓋神経（ＳＰＮ）、正中神経（ＶＮ）、大および／または深錐体神経、または他の神経、および／または翼口蓋神経節の分枝に供給される。

【0017】

実施形態によれば、神経調節システムは、ＳＰＧの両側性または片側性刺激を生成することが意図される。神経調節システムは、以下の構成要素、すなわち、マイクロ刺激装置と、マイクロ刺激装置を起動および制御するための患者ハンドヘルド起動ユニット（コントローラ）と、ハンドヘルド起動ユニット（コントローラ）と通信し、マイクロ刺激装置に関連付けられた刺激パラメータを調整し、マイクロ刺激装置の機能を評価するように構成された医師プログラムユニットとを有することができるが、これらの構成要素に限定されない。システムはまた、患者起動ユニット（コントローラ）および医師プログラムユニットとインタラクトすることができるモバイルアプリケーションを含み得る。

【0018】

本明細書に記載のマイクロ刺激装置は、外部磁場を再成形およびブーストし、再成形およびブーストされた磁場を利用して周囲の組織を刺激するのに十分な電流密度を生成するのに必要な構成要素および材料を含む。この構成では、マイクロ刺激装置は、マイクロ刺激装置内に高い透磁率を有する材料を含むことができる。高い透磁率を有する材料は、Ｍｕ（Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓの序章の３５４頁に示されるようなニッケル鉄軟強磁性合金）、パーマロイ（Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｄａｖｉｄ Ｃ．Ｊｉｌｅｓによる第２版の序章の３３７頁に示されるようなニッケル－鉄磁性合金）、ｍｅｔｇｌａｓ（Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓの序章の９８頁に示されるような急速凝固プロセスを使用することによって製造される薄いアモルファス金属合金リボン）、他のフェライト系金属を含む。材料特性は、発生する磁場および刺激に必要な電流密度の量に基づいて選択することができる。外部デバイスから生成される特定の磁場に関連するため、マイクロ刺激装置内の材料の形状、位置、および位置合わせも重要である。

【0019】

実施形態では、外部デバイスおよびマイクロ刺激装置は、ＳＰＧ、ＳＰＮ、またはＶＮを含む自律神経系を通過する神経信号の刺激または破壊を生成するように配置および構成される。ＰＧまたは周囲の神経もしくは分枝。本明細書に記載の状態の特徴であり得る神経経路の異常な調節は、それらの経路の興奮または阻害の喪失を引き起こし、患者の治療上の利益をもたらし得る。この実施形態では、高磁気透過性材料からなる１つまたは複数のマイクロ刺激装置が、患者のＳＰＧ、ＳＰＮ、および／またはＶＮ上に直接または隣接して埋め込まれる。明確にするために、以下の説明では、単一のマイクロ刺激装置が患者に埋め込まれていると仮定する。しかしながら、本発明によれば、複数のマイクロ刺激装置を埋め込むことができることを理解されたい。

【0020】

システムはまた、変動磁場を生成するように構成された外部デバイスの使用を含む。磁場は、低電圧バッテリ電力でコイルに高電圧を可能にする効率的なドライバ回路を使用して生成される。外部デバイスは、遠隔制御装置、キーフォブ、標準的なスマートフォンへのアタッチメント、ウェアラブル製品、および／またはベルト、帽子などの衣類へのクリップオンなどのスタンドアロン製品として構成され得る。１つの実施形態では、外部デバイスはまた、刺激の患者制御を可能にし、治療に関するデータの交換を可能にし、患者に警告（時限またはプッシュ警告）を提供するデジタルインターフェースを有し得る。

【0021】

外部デバイスは、マイクロ刺激装置に適切な磁場を印加するために１つまたは複数のコイル構成を有し得る。各コイルは、磁場の複数の周波数を駆動するように構成することができ、マイクロ刺激装置と異なるようにインタラクトする、身体と異なる種類の電場を生成する時変交番磁場を提供するように電気的に制御される。

【0022】

１つの実施形態では、マイクロ刺激装置および外部デバイスとともに、システムは、外部プログラミングデバイスを含む。プログラミングデバイスは、医師が外部デバイスを適切に設定して右磁場を印加して右電場を生成し、マイクロ刺激装置と適切にインタラクションして患者に治療を施すことを可能にする。

【0023】

「いくつかの実施形態では、」、「いくつかの実施形態によれば、」、「示されている実施形態では、」、「他の実施形態では、」などの用語は、一般に、用語に続く特定の特徴、構造、または特性が、本技術の少なくとも１つの実装態様に含まれ、２つ以上の実装態様に含まれ得ることを意味する。さらに、そのような用語は、必ずしも同じ実施形態または異なる実施形態を指すとは限らない。

【0024】

ここで図面を参照し、図１は電磁システムを示す。システムは、生体１４０の外部の要素および内部の要素を含む。生体１４０の外部には刺激コイル１１０がある。刺激コイル１１０は、様々な実施形態にしたがって、多くの異なる形態をとることができる。たとえば、刺激コイル１１０は、強磁性コアに巻き付けられた導線とすることができる。あるいは、ワイヤは、不活性コアの周りに巻き付けられてもよく、またはコアなしであってもよい。さらに、ワイヤは、以下の図３ａおよび図３ｂを参照してより詳細に説明するように、特に生体１４０に関して、コアの周りに様々な手法で巻き付けられ得る。時間変化する電気駆動信号１１５が、刺激コイル１１０に供給される。電気駆動信号１１５は、たとえば、電圧源または電流源によって提供することができる。電気駆動信号１１５は、正弦波信号、方形波もしくは三角波などの周期波信号、または限定されたもしくは周期性のない経時的に変化する信号とすることができる。電気駆動信号１１５が刺激コイル１１０に供給されると、磁場１２０が生成される。この磁場１２０はまた、磁場信号１２５を有する。刺激コイル１１０によって生成される磁場１２０もまた、経時的に変化し得る。たとえば、磁場信号１２５は、周期的であってもよいし、周期性が制限されていてもいなくてもよい他の何らかの時変信号であってもよい。磁場信号１２５は、刺激コイル１２０と連動して電気駆動信号１１５を制御することによって決定および制御することができることを理解されたい。磁場１２０は、生体１４０内に浸透する。磁場信号１２５は、図２に関連してさらに論じられるように、生体１４０内に渦電流を生成することができる。これらの渦電流１３０はまた、時間変化する渦電流信号１３５を有することができる。この渦電流信号１３５はまた、周期的信号、または周期性が制限された、もしくは周期性のない信号であってもよい。繰り返すが、この渦電流信号１３５は、誘導コイル１１０および生体１４０の知識を用いて電気駆動信号１１５を制御することによって決定することができることを理解されたい。

【0025】

図２に移って、電磁システムの概略図が示されている。刺激コイル１１０は、生体１４０の外部に示されている。刺激コイルは、測定可能なインダクタンス２１５を有する。この刺激コイル１１０は、抵抗２１０を有する回路にさらに電気的に接続されている。電気駆動信号１１５は、回路に印加される。この電気駆動信号１１５は、様々な形態（すなわち、電圧源、電流源など）とすることができる。磁場１２０は、生体１４０を透過するように示されている。上記で論じたように、この磁場１２０はまた、時変信号１２５（図示せず）を有する。リンク２３５のキャパシタンス、渦電流２３０、本体２２０のインピーダンス、および本体２２５のキャパシタンスは、個別の電気構成要素ではなく、対象の場所における生体１４０の特性である。リンク２３５のキャパシタンス、渦電流２３０、本体２２０のインピーダンス、および本体２２５のキャパシタンスも同様に経時的に変化し得る。たとえば、水和または塩分のレベルが変化するにつれて、これらの要素は変化し得る。

【0026】

神経調節システムの実施形態によれば、磁場発生器と、標的神経線維、ニューロン、または神経節を刺激するために外部磁場から身体で生成された電場を再成形して集束させる埋め込まれたマイクロ刺激装置とを含む外部、ハンドヘルド、またはウェアラブルデバイスを備える。神経変調システムは、駆動回路によって駆動され、バッテリまたは他の電源によって電力供給される、磁場１２０を生成するための刺激コイル１１０を含むハンドヘルドまたはウェアラブルデバイスを備える。駆動回路は、刺激コイル１１０への電気駆動信号１１５を生成し、プログラミングユニットを介して、またはスマートデバイス（電話、タブレット、腕時計など）を介して、ユーザまたは医師による刺激コイル１１０のパラメータの調整を可能にする入力を受け取るためのプロセッサを含み得る。磁場１２０を生成する外部デバイスとプログラミングシステム、患者または医師との間のインタラクションは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＩＦＩ、または他の同様のワイヤレスプロトコルを介して制御することができる。外部システムは、ハンドヘルドであってもよいし、ウェアラブルデバイス（たとえば、腕時計、眼鏡、帽子、ベルトなど）として身体に取り付けられてもよいし、衣服または他の衣服に取り付けられてもよい。

【0027】

（外部デバイス内に配置された）刺激コイル１１０内に生成された電流は、硬組織構造および軟組織構造を含む生体１４０に容易に浸透する変化する磁場１２０を生成する。ファラデーの電磁気学の法則により、この変化する磁場１２０は、身体とともに電場を誘起する。いくつかの実施形態では、誘導電場は、体内のより大きな領域に対して構成されるか、または標的化された局所領域に対して構成されて、直近の場所の神経信号を変化させることができる。この電場は、マイクロ刺激装置とインタラクトして、マイクロ刺激装置の周りに再成形された高度に集束された電荷を生成し、これは次に近くの神経構造の電気刺激を引き起こす。

【0028】

外部デバイスは、挿入されたマイクロ刺激装置とインタラクトすることができる磁場１２０を生成するように構成される。挿入されたマイクロ刺激装置は、渦電流１３０を誘発することができる導電性媒体内に配置されねばならない。人体は、高導電性媒体であり、外部磁場から発生する渦電流を生成することができる。この構成では、外部デバイスは、誘導コイルを含むことができる。磁場の大きさは、インダクタコイルのアンペアおよびコイル内のワイヤターンの数、ならびに周波数および振幅などの磁場を生成するための制御信号に比例する。誘導コイルから生成された結果として生じる磁場１２０は、人体を透過し、磁場が磁気透過性材料とインタラクトすると、材料は磁場を再成形してブーストし、マイクロ刺激装置の周囲の組織の刺激を引き起こすのに十分な電流密度を誘導する。外部デバイスは、磁場を生成する任意の手段を使用することができる。

【0029】

ここで図３ａを参照すると、刺激コイル１１０は、刺激コイル１１０を構成するワイヤがマイクロ刺激装置３１０内の磁気透過性材料の方向に対して９０度配向されている軸方向誘導コイルとすることができる。マイクロ刺激装置３１０は、生体１４０に挿入され、生体１４０の表面にほぼ平行に示されている。刺激コイル１１０の生体１４０の表面に対する向きは、ここに示すものとは異なり得る。磁場１２０は、刺激コイル１１０から生体１４０内およびマイクロ刺激装置３１０に突出する。マイクロ刺激装置３１０は、とりわけマイクロ刺激装置３１０内の材料に応じて、磁場１２０に影響を及ぼす。この効果は図３ａには示されていない。

【0030】

図３ｂでは、刺激コイルはパンケーキ誘導コイルであり、刺激コイル１１０を構成するワイヤは、マイクロ刺激装置内の材料と平行に配向されている。繰り返すが、マイクロ刺激装置３１０は、生体１４０内に挿入され、生体１４０の表面にほぼ平行であるように示されている。刺激コイル１１０の生体１４０の表面に対する向きは、ここに示すものとは異なり得る。磁場１２０は、刺激コイル１１０から生体１４０内およびマイクロ刺激装置３１０に突出する。マイクロ刺激装置３１０は、とりわけマイクロ刺激装置３１０内の材料に応じて、磁場１２０に影響を及ぼす。この効果は図３ｂには示されていない。

【0031】

実施形態では、外部デバイスは、様々なドライバ回路に接続された様々な刺激コイル１１０で構成され得る。コイルは、１０～５００ターンまたは約４０～２００ターン以上を含む多数のターンで構成され得る。一般に、巻数が増加すると、コイルのインダクタンス２１５が増加し、ドライバ回路の電圧は増加するが、磁場を提供するのに必要な電流は減少する。

【0032】

実施形態では、コイルの直径は、誘導電場に必要な侵入深さによって決定される。一部の神経は皮膚表面の表面にあり、他の神経は身体により深く位置する。ＳＰＧは、頬の外側の皮膚まで約２～４ｃｍの深さであり、鼻の外側のすぐ内側の頬の前まで２～３ｃｍの深さである。一般に、良好な効率のために、外部コイルの直径は、必要な貫通深さの約４倍であり得る。しかしながら、これは、コイルの表面積を増加させ、電流からの追加の熱を引き起こすことなくより高い電流を生成することを可能にするコイル製造技法を使用して、用途のために最適化および構成することができる。これらの方法は、フレックス設計に対して複数の層を使用するフレックス回路コイル設計を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、刺激コイルは、図８のコイルを含む固有の形状で構成することができ、これは、より強くより深い磁場深さを生成することが示されている。実施形態では、コイル直径は、２ｃｍ～４０ｃｍ、より具体的には、２ｃｍ～１０ｃｍである。

【0033】

実施形態では、刺激コイル１１０は、近くのニューロン構造を刺激するのに十分な電荷をマイクロ刺激装置に誘導するために、必要に応じて０．００１～０．１テスラ以上の磁場強度を生成するように構成される。電圧は磁場時間微分に比例するため、磁場強度はパルス幅が狭いほど小さくなり得る。これらの磁場を生成するために、駆動回路は、刺激コイルに電流を生成して、ニューロン構造への各刺激パルスに対して１～２０アンペア、より具体的には０．２～５アンペアを短いバーストで駆動する必要がある。

【0034】

いくつかの実施形態では、パルス幅、周波数、バーストレート、および振幅は、刺激パラメータによって定義され、ドライバ回路によって決定される。１つの実施形態では、パルス幅は、１０～１０００マイクロ秒、最大でも２０００マイクロ秒、周波数は、１から１０，０００Ｈｚ、振幅は、０．１～１０マイクロアンペア、最大でも２０マイクロアンペアである。

【0035】

実施形態では、マイクロ刺激装置３１０は、高磁気透過性材料で構成される。材料は、１５０～１，０００，０００μの透磁率を有することができる。実施形態によれば、材料は、５００μを超え、または場合によっては、１，０００μを超える、または１０，０００μを超える透磁率を有し得る。マイクロ刺激装置材料構成は、材料と体内の電場との間のインタラクションを引き起こすために、外部から印加される磁場に対して適切な量の透過性を生成するように構成される。インタラクションは、マイクロ刺激装置の直近領域で電場を増加させ、電場を体内により集中させ、マイクロ刺激装置３１０のすぐ周囲で電気刺激を発生させることを可能にする。材料は、外部コントローラによって生成された誘導磁場１２０とインタラクトし、磁場１２０を再形成させ、強度を増加させ、マイクロ刺激装置３１０の周りにかなりの量の電流密度を引き起こす。一般に、通常の磁場１２０は、磁場１２０の特性のために、それ自体で組織刺激を引き起こさない場合がある。しかしながら、材料がマイクロ刺激装置３１０に追加されると、組織刺激を生成することができなかった同じ磁場１２０は、挿入されたマイクロ刺激装置３１０内の磁気透過性材料によって引き起こされるブーストされ再成形された磁場により刺激を引き起こすことができる。

【0036】

図４ａでは、磁場１２０を生成する刺激コイル１１０が示されている。図４ｂでは、磁場１２０を生成する同じ刺激コイル１１０が示されている。図４ｂでは、高透磁性材料片を含むマイクロ刺激装置３１０が磁場１２０の範囲内に追加されている。マイクロ刺激装置３１０のために、磁場１２０は、マイクロ刺激装置３１０の周囲の領域の磁場１２０をブーストして再形成するように変更される。

【0037】

図５ａは、実施形態によるマイクロ刺激装置３１０を示す。マイクロ刺激装置３１０は、高磁気透過性材料５１０の周りに封入材料５２０を含むことができる。封入材料５２０は、ポリウレタン、または身体との既知の生体適合性を有し、金属または他の化学物質がマイクロ刺激装置から身体内に滲出することを許容しない特性も有する他の材料で作ることができる。

【0038】

マイクロ刺激装置の形状は変化することができる。実施形態では、形状は、翼口蓋窩（ＰＰＦ）内のＳＰＧに電気刺激を加えるように構成される。ＳＰＧは、人によって形状および位置が異なるが、一般に、幅が１～２ｍｍ、長さが２～６ｍｍ、厚さが１～３ｍｍである。ＳＰＧは、典型的には、ＰＰＦの上３分の１およびＰＰＦの後半分に位置する。１つの実施形態では、マイクロ刺激装置は、３～８ｍｍの長さ、０．５～２ｍｍの直径を有するように構成されたＳＰＧに電気刺激を提供するようにサイズ化される。あるいは、実施形態では、マイクロ刺激装置は、より厚い中間部およびより薄い縁部を有する３次元楕円形として成形することができる。別の実施形態では、マイクロ刺激装置は、Ｃ字型に曲げられたシリンダのような形状にすることができる。別の実施形態では、マイクロ刺激装置は、円筒形、３Ｄ楕円形、Ｃ字型、中空円筒形、またはこれらの任意の組合せ、または記載されていない他の構成を含む他の形状として構成される。

【0039】

いくつかの実施形態では、マイクロ刺激装置は、その他の場合、解剖学的構造内のいかなる手段によっても固定されない。マイクロ刺激装置は、他の頭蓋または顔面構造に対して移動しない顔面中央の解剖学的構造の一部であるＰＰＦ内に配置されるため、マイクロ刺激装置は、重度の外傷以外に、マイクロ刺激装置の脱落または移動を引き起こし得る外力を受けない。他の実施形態では、マイクロ刺激装置は、たとえば小さいバーブまたは尖叉を含む固定機構を含み得る。マイクロ刺激装置はまた、カプセル化組織の内部成長がデバイスを患者の身体に固定することを可能にする小さな微小穿孔を含むことができる。

【0040】

図５ｂに示すように、実施形態では、マイクロ刺激装置は、一般に電極５４０と呼ばれる１つまたは複数の導電性要素を含むように構成される。各電極５４０は、導電性材料で作ることができる。１つの実施形態では、１または複数の電極５４０は、白金、白金／イリジウム、パラジウム、または導電性である別の不活性金属で作ることができる。電極は、マイクロ刺激装置３１０の遠位部分と、マイクロ刺激装置３１０の近位部分との間に、またはマイクロ刺激装置の形状全体にわたって配置することができる。このマイクロ刺激装置の電極は、電流を伝導するために使用されず、代わりに、組織の刺激が望ましくない領域の誘導磁場を低減するために使用される。１つの構成では、導電性電極５４０をマイクロ刺激装置の両端に配置することができ、マイクロ刺激装置の中心にある磁気透過性材料５１０が、有意な電流密度を生成することを効果的に可能にし、導電性電極５４０の近くの磁場の減少を引き起こす。磁気透過性材料５１０のパターンおよび導電性材料５４０のパターンを変化させて、標的組織の局所刺激を引き起こすのに必要な効果を生み出すことができる。露出された電極５４０は、マイクロ刺激装置本体の遠位部分から近位部分まで、マイクロ刺激装置本体の周りまたは内部の任意の向きを使用して配置することができることを理解されたい。

【0041】

実施形態では、マイクロ刺激装置３１０は、ＮＳＡＩＤ、コルチコステロイドまたは他の薬物を溶出することができ、これは、デバイスの挿入による周囲組織の炎症を軽減するのに役立ち、マイクロ刺激装置の挿入後の治癒および安定した組織界面を促進するのに役立つ。他の実施形態では、イオン導入法を使用して、電気エネルギを使用して薬物を溶出する。この実施形態では、化合物または薬物を正確な領域および／または正確な量で放出および駆動するために、小さな微小電流が使用される。この実施形態では、薬物送達は、所定のスケジュールに基づいて、または閉ループ方式でバイオフィードバックを使用して行うことができる。

【0042】

マイクロ刺激装置３１０は、複数種類の高浸透性磁性材料で構成することができる。これらの材料は、たとえば、鉄、ケイ素鉄、パーマロイ、ヒペルニック、スーパマロイ、ミューメタル、パーメンジュール、ハイペレオ、メトグラス、フェライト、ニッケル、またはスーパメンジュールを含むことができる。このリストは広範なリストではないので、他の透過性材料も同様に使用することができることに留意されたい。材料は、マイクロ刺激装置全体に異なる透過性を生成して、マイクロ刺激装置が、外部デバイスから生成された外部生成磁場から体内に生じる電場とインタラクトし、成形し、集束し、増強する手法を変更するように積層または構成することができる。材料は、結果として生じる材料の透過性を増加または減少させるために、それらの天然双極子が整列または不整列するように構成されるように整列させることができる。１つまたは複数の複合材料を同じマイクロ刺激装置に含めることができ、各複合材料は、異なる方法で電界とインタラクトし、再成形し、集束し、増強するように構成されるか、または外部から生成された磁界から生成される電界の確実な周波数とのみインタラクトするように構成される。

【0043】

図６に移って、関連する神経生理学の簡単な説明が提供される。神経系は体性神経系と自律神経系（ＡＮＳ）に分けられる。一般に、体性神経系は、自発的制御（たとえば骨格筋）下で器官を制御し、ＡＮＳは、個々の器官機能および恒常性を制御する。ほとんどの場合、ＡＮＳは自発的な制御の対象ではない。ＡＮＳは、一般に内臓系または自動系とも呼ばれる。ＡＮＳは、環境から特徴を抽出し、その情報に基づいて、生物の利益のために生理学的機能を実行するために生物内部リソースを割り当て、たとえば、生物にとって有利な方式で環境条件に応答する、生理学的機能の「リアルタイム」レギュレータと見なすことができる。

【0044】

ＡＮＳは、反射弧を介して感覚インパルスを伝達することに加えて、中枢神経系との間で感覚インパルスを器官および血管などの身体の様々な構造に伝達する。たとえば、ＡＮＳは、血管の収縮および拡張と、心拍数と、心臓の収縮力と、肺、胃、結腸、膀胱などの様々な臓器における平滑筋の収縮および弛緩と、視覚的調節と、外分泌腺および内分泌腺などからの分泌物とを制御する。

【0045】

副交感神経系（ＰＮＳ）はＡＮＳの一部であり、眼、唾液腺、膀胱、直腸および生殖器からの不随意の筋運動および腺分泌物を含むがこれらに限定されない様々な自律神経機能を制御する。

【0046】

翼口蓋神経節（ＳＰＧ６１０）は、翼口蓋神経節とも呼ばれ、翼口蓋窩（ＰＰＦ）内に位置する。ＰＰＦは、前方が上顎によって、後方が翼状突起の内側板および蝶形骨突起の大きな翼によって、内側が口蓋骨によって、上方が蝶形骨突起の本体によって境界付けられる。その外側縁は、側頭下窩に開口する翼状腋窩裂である。

【0047】

ＳＰＧ６１０は、大きな頭蓋外副交感神経節である。ＳＰＧ６１０は、自律神経、感覚および運動を含む複数の接続を有する複雑な神経節である。三叉神経の上顎枝、および正中神経（ＶＮ６２０）としても知られる翼状管の神経は、神経投射をＳＰＧ６１０に送る。翼口蓋神経または翼口蓋神経（ＳＰＮ）として知られる上顎神経からの微細な分枝は、ＳＰＧ６１０の感覚成分を形成する。ＳＰＮは、ＳＰＧ６１０を通過し、シナプスを形成しない。（以下で論じられる）大錐体神経（ＧＰＮ６２５）は、上唾液核からＳＰＧ６１０まで節前副交感神経軸索を運ぶ。これらの線維は、ＳＰＧ内の節後ニューロンにシナプス結合する。（以下で論じられる）深錐体神経（ＤＰＮ６３０）は、上頸部交感神経節をＳＰＧ６１０に接続し、シナプスなしでＳＰＧ６１０を再び通過する節後交感神経軸索を運ぶ。ＤＰＮ６３０およびＧＰＮ６２５は、それぞれ交感神経線維および副交感神経線維を運ぶ。大口蓋神経および小口蓋神経は、一般的な感覚線維および副交感神経線維の両方を運ぶＳＰＧの分枝である。

【0048】

ＤＰＮ６３０およびＧＰＮ６２５は、ＶＮ６２０を形成するために翼状管に入る直前にともに接合する。ＤＰＮ６３０は、頸動脈神経叢から放出され、内頸動脈の側方の頸動脈管を通って延びる。これは、上頸神経節に位置する細胞体を有する節後交感神経線維を含む。次いで、それは、破裂孔を満たす軟骨物質に入り、より大きな表在性錐体神経と接合してＶＮ６２０を形成する。次いで、ＧＰＮ６２５は、シナプスなしでＳＰＧ６１０を通過し、涙腺、鼻粘膜、および口腔粘膜に供給する際に節後副交感神経線維を接合する。ＧＰＮ６２５は、顔面神経の膝神経節から放出される。これは、顔面管の裂孔を通過し、頭蓋腔に入り、側頭骨錐体部の前面の溝内で硬膜の下を前方に走る。ＧＰＮ６２５は、破裂孔を満たす軟骨物質に入り、次いでＤＰＮ６３０と接合してＶＮ６２０を形成する。小錐体神経は、鼓膜神経叢および中間神経の両方から耳下腺まで副交感神経（分泌）線維を運ぶ。

【0049】

ＶＮ６２０は、正中管を通ってＰＰＦに突出する。ＶＮは、ＳＰＧ６１０、副交感神経、および交感神経の３つの神経根のうちの２つを含む。ＳＰＧ６１０の第三神経根は、上顎神経６１５とも呼ばれる三叉神経の第二区分に由来する感覚線維を含む。上顎神経６１５はＳＰＮを介してＳＰＧ６１０に接続し、これによりＳＰＧ６１０はＰＰＦ内で上顎神経６１５を懸垂する。

【0050】

ＶＮ６２０は、ＳＰＧ６１０の後方にあるＶｉｄｉａｎ管内に収容されている。ＶＮ６２０は、ＳＰＧ６１０に接続し、ＳＰＧ６１０内でシナプスする副交感神経線維、鼻中隔の一部に感覚を提供する感覚線維、および交感神経線維を含む。ＳＰＮは、ＳＰＧ６１０を上顎神経６１５に接続する感覚神経である。ＳＰＮはシナプスを形成せずにＳＰＧ６１０を通過し、味に感覚を提供する。ＳＰＮは、ＰＰＦ内でＳＰＧ６１０を懸垂する。

【0051】

いくつかの実施形態では、マイクロ刺激装置は、非常に細い針またはカテーテルタイプのデバイスを介して体内に注入されるように構成される。ＰＰＦを有するＳＰＧ６１０の配置によって、鼻腔を通して、鼠径部アプローチを使用して外側頬を通して、経口での歯肉頬側挿入を通して、または硬口蓋の大口蓋管を通してデバイスを注入することを可能にする。経鼻アプローチは、内視鏡処置を使用して翼口蓋孔を通ってＰＰＦに入り、回転孔および正中管／正中神経を含むＰＰＧを有する構造を視覚化し、マイクロ刺激装置をＶＮ６２０に沿ってＳＰＧ６１０の隣に配置することによって達成することができる。内視鏡上の作業チャネルを使用して、マイクロ刺激装置を内視鏡を通して直接または別個の送達ツールもしくは針を用いて配置することができる。１つの実施形態では、マイクロ刺激装置は、頬骨弓の上方または下方の針位置を使用して配置され、蛍光透視法を利用して、針をＰＰＧ内に配置してマイクロ刺激装置を送達することができる。別の実施形態では、Ｖ２（三叉神経の上顎分枝）を遮断するためのＰＰＧへの従来のアプローチを使用して、マイクロ刺激装置を配置することができる。湾曲した針を使用して、頬を引き戻し、上顎バットレスおよび軟組織を上顎バットレスの後ろに配置し、針を同側眼の内側眼角に向かって上方および内側に配置する。この処置は、Ｘ線透視下でも行うことができる。別の実施形態では、マイクロ刺激装置は、より大きな口蓋管を介して配置することができる。大口蓋管は、患者の上部硬口蓋の第２／第３の大臼歯のすぐ内側に位置する。管は、ＰＰＦに直接つながる解剖学的開口部である。針および蛍光透視法を使用して、マイクロ刺激装置をＰＰＦ内でＳＰＧ６１０の隣に直接送達することができる。マイクロ刺激装置は、これらの潜在的な処置のいずれかを使用して、針または他の送達システムと嵌るように構成および成形することができる。これらの処置の多くは、局部麻酔または局所麻酔のみを必要とし、したがって、外来処置として実行することができ、または先進手術センタ（ＡＳＣ）などの典型的な手術センタ内で、または内視鏡処置の場合には、オフィス環境で実行することができる。

【0052】

１つの実施形態によれば、マイクロ刺激装置は、被験者のＰＰＦに挿入されるように構成される。マイクロ刺激装置は、いくつかの磁気透過性材料で作られた埋め込まれた高磁気透過性材料または組成物材料を有する細長い円筒からなる。この実施形態では、マイクロ刺激装置はまた、円形断面に構成され、マイクロ刺激装置の長さ全体にわたって位置する高透磁率を有する材料を含む。磁気透過性材料は、シリコン材料もしくはポリウレタン材料、または長期の組織接触のための他の適切な材料内で完全に絶縁されるように構成される。磁気透過性材料に加えて、マイクロ刺激装置は、導電性材料で作られ、磁性材料により近位およびより遠位に配置された２つのリング電極を含む。絶縁された導電性材料は、ＳＰＧ６１０を囲む組織と接触している。磁気透過性材料はまた、ＰＰＦ内の磁場とインタラクトし、それを利用し、それを増強するように構成され、磁気透過性材料の近くのマイクロ刺激装置を取り囲む電流密度の著しい増加を引き起こし、これにより、磁気透過性材料の近くの組織の神経刺激を引き起こす。材料特性、原子構成および双極子整列はすべて重要であり、磁場が増強され、マイクロ刺激装置に隣接する組織を刺激することができる電流密度を生成するのに十分な環境を生成するために、外部デバイスおよび結果として生じる磁場と整列する必要がある。

【0053】

実施形態では、外部デバイスは、マイクロ刺激装置内の高透磁性材料とインタラクトするために１つまたは複数の対応する磁場を生成するように構成された誘導コイルを含む。ワイヤターンの数、誘導コイルの全体的な形状および向きは、材料とインタラクトして右磁場を生成し、マイクロ刺激装置で刺激を達成するように構成される。誘導コイルは、体内に磁場を生成するために皮膚に接触している必要はない。この構成のコイルは、皮膚に触れることなくマイクロ刺激装置の近くに配置されるように設計されている。１つの実施形態では、２つ以上のマイクロ刺激装置とインタラクトするために、１つの誘導コイルが使用される。この構成では、両側性マイクロ刺激装置がＰＰＦ内に配置され、両方のマイクロ刺激装置とインタラクトするために、１つの外部誘導コイルが使用される。他の実施形態では、１つのマイクロ刺激装置を制御するために、１つのコイルが使用される。この実施形態では、刺激の振幅は、マイクロ刺激装置ごとに調整することができ、これは、ただ１つの外部生成磁場の場合には起こり得ない。

【0054】

刺激の振幅は、磁気透過性材料における結果として生じる磁場の強度に比例する。刺激振幅は、外部デバイスによって生成された場の強度を調整することによって調整することができる。電気刺激波形は、外部生成磁場をパルス化および変調することによって生成される。波形、たとえば正弦波波形を作成するために標準的な方法を使用することができるが、必要に応じて非対称波形などの他の波形を利用することもできる。

【0055】

図７に移って、実施形態では、外部コントローラは、患者、すなわちウェアラブルデバイスによって装着されるように構成される。この構成では、外部コントローラは、一対の眼鏡７１０のように装着されるように構成されてもよい。この実施形態では、ガラスは、磁場を生成するために必要なすべての要素と、マイクロ刺激装置を制御および操作するための他の電子機器とを含む。この実施形態では、他の実施形態と同様に、ガラスはまた、ガラスの両側のレンズの周りのリムが誘導コイル７２０を含むことができるなど、マイクロ刺激装置の近くに配置された誘導コイル７２０を有するように構成される。鼻パッドは、ポリマ、コポリマおよび／またはプラスチックを含むがこれらに限定されない任意の適切な生体適合性材料で作られてもよい。鼻パッドは、眼鏡を着用するときに被験者に快適さを提供するように操作することができるように、眼鏡上に構成および配置される。必要な電子機器を埋め込むことができる限り、眼鏡の任意の構成を使用することができることを認識されたい。この実施形態では、他の実施形態と同様に、両側性刺激を達成することができる。この実施形態では、１つのマイクロ刺激装置が被験者の左および右のＰＰＦに挿入され、外部制御装置（眼鏡）は、両側で生成された磁場の個々の制御によって両側での同時刺激を可能にする。この実施形態では、眼鏡は、被験者が刺激の量および持続時間を制御することを可能にする機構を含む。眼鏡は、被験者が刺激振幅、パルス幅、周波数および／または刺激持続時間を制御することを可能にする入力ボタン７２５を有することができる。１つの実施形態では、眼鏡はまた、インジケータライト７３０などを介して、視覚、音声、または触覚フィードバックをユーザに提供する。フィードバックは、刺激が開始されたとき、刺激の電力レベル、刺激の持続時間などを含むことができるが、これらに限定されない。別の実施形態では、眼鏡は、システムの使用に関するデータを記憶するために搭載メモリを含む。記憶されたデータは、刺激パラメータ、持続時間、電力効率、バイオフィードバック信号、被験者入力などを含み得る。これらのデータは、眼鏡（コントローラ）からスマートデバイスにワイヤレスで送信され、その後、中央の安全なクラウドベースのサーバにアップロードされ得る。あるいは、眼鏡はクラウドベースのサーバに直接送信することができる。

【0056】

実施形態では、外部コントローラによって生成される磁場の広がりを低減することができ、その結果、マイクロ刺激装置に向けられる磁場の量を増加させ、外部デバイスの全体的な電力要件を低減する。これは、片側（すなわち、身体から外方に面する側）に強磁性材料シールドを有する刺激コイルを構成することによって達成することができる。材料の存在は、材料が配置されている側の磁場を減衰させ、したがってより多くの磁場を身体に向ける。

【0057】

他の実施形態では、外部コントローラは、被験者の皮膚に固定されるように構成することができる。得られたパッチは、上述のように必要な電極を含むが、被験者の皮膚に貼り付けられ、患者の頬に装着されるように構成される。他の実施形態では、ダブルまたはシングルパッチコントローラは、スマートフォン、スマートウォッチ、または他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたは他の有効化されたシステムからワイヤレス制御されるように構成される。この実施形態では、スマートデバイスは、刺激治療の電力、持続時間などを制御する。また、この実施形態では、皮膚に配置された１つまたは複数のパッチは、充電式バッテリを含むことができる。バッテリは、１つまたは複数の刺激セッションに十分な電力を印加することができるように構成される。例示的な治療用途の多くでは、患者は、連続的な２４時間の治療を適用する必要はないが、代わりに、急性のニーズを治療するための短期間の治療、ならびに予防効果のための治療の期間適用を使用する。１つの実施形態では、外部コントローラは、小型の電子キーフォブまたはウェアラブルウォッチのようなサイズおよび形状になるように構成される。

【0058】

一般に、刺激される神経、神経線維、神経線維群または神経節に対してマイクロ刺激装置が近いほど、ウェアラブルによって消費される電力が低くなり、バッテリ寿命を延ばすか、または外部デバイスのバッテリサイズを小さくすることができる。いくつかの神経調節システムは、所望の効果を達成するために、特定の神経線維を他の神経線維に対して刺激する必要がある。１つの実施形態では、マイクロ刺激装置および外部デバイスは、異なる口径および異なる厚さの髄鞘ならびに副交感神経ニューロンを通過する神経線維を含むＳＰＧを刺激するように構成される。この構成では、マイクロ刺激装置は、ＳＰＧ全体への集中的な適用を可能にする電流密度および構成を使用して、より大きな副交感神経ニューロンおよび線維を刺激するように構成することができる。これにより、より大きな線維およびニューロンが、より小さな、より有髄でない交感神経線維にわたって最初に活性化される。

【0059】

刺激コイルがウェアラブル製品として構成される１つの実施形態では、コイル形状を平らにすることにより、より容易な使用および採用の増加が可能になる。これらの構成では、刺激コイルは、剛性または可撓性の回路基板のいずれかから作製することができる。剛性材料は、業界標準のＦＲ４であってもよいし、ガラスまたはプラスチックであってもよい。可撓性材料は、ポリイミドであってもよく、またはＢｏＰＥＴ、ポリエチレン、ポリウレタン、ナイロンもしくはＰＴＦＥであってもよい。選択された材料は、ウェアラブルデバイスの輪郭に追従するために所望の可撓性を達成すべきであるが、複数の用途に十分に強くなければならない。これらの構成では、片側のコイルの巻線が本体に面しており、マイクロ刺激装置はコイルと平行であり得る。マイクロ刺激装置に面するコイルのこの部分は、体内に到達する磁場を生成する。コイルの残りの部分からの磁場が強磁性材料によって含まれる場合、磁場をより強くすることができる。

【0060】

他の実施形態では、外部デバイス（たとえば、コントローラ）はまた、ユーザおよび一方または両方のマイクロ刺激装置から科学データを取り込むために必要な電子機器を含むように構成される。これらのデータは、刺激セッション（治療セッション）ごとの使用期間、治療中に使用される刺激振幅、パルス幅、周波数、または治療セッションごとに収集するのに有用であり得る他の電気刺激パラメータを含み得るが、これらに限定されない。

【0061】

１つの実施形態では、コントローラはまた、患者インタラクティブおよびフィードバックシステムを含むことができる。このシステムは、視覚、聴覚またはタッチ／圧力センサ、および／またはタッチスクリーンの組合せであってもよい。フィードバックは、視覚、音声、または振動／タッチ／圧力フィードバックであってもよい。フィードバックシステムはまた、治療中のユーザへの警告も含み得る。たとえば、警告は、最大振幅の５０％に達したこと、最大振幅の１００％に達したこと、刺激の持続時間が５０％完了したこと、１００％完了したことを含むことができる。別の例では、コントローラの位置が移動したこと、および外部磁場とマイクロ刺激装置との間の最適な結合を達成するために継続中の治療を提供するために再調整する必要があることをユーザに警告することができる。

【0062】

別の実施形態では、コントローラは治療を自動的に制御する。この実施形態では、ユーザは、コントローラを正しく配置するために上述のフィードバックシステムを使用する。次いで、コントローラは、被験者にとって快適で効果的であることが知られている所定のレベルに達するまで、治療信号を自動的にランプする。

【0063】

他の実施形態では、外部コントローラは、一対の眼鏡として構成することができ、眼鏡は、被験者の視野内に配置されたスマートスクリーンを含むことができる。スマートスクリーンは、システムの使用に関連する進行中のデータを提供することができる。１つの実施形態では、スクリーンは、使用中の各マイクロ刺激装置の治療期間および治療レベルを提供する。１つの実施形態では、被験者はドライアイを患っている。この実施形態では、眼鏡は、ＩＲカメラ、ドップラシステム、または眼の表面上の涙膜の量を検知する他の手段を含むことができる。バイオフィードバックは、被験者に閉ループ治療を提供するために使用されるものであり、治療は必要に応じて行われる。閉ループシステムの制御信号として、他のバイオフィードバック方法を使用できることを理解されたい。

【0064】

図８に移って、別の実施形態では、マイクロ刺激装置システムは医師プログラム装置を含む。外部コントローラは、マイクロ刺激装置３１０が生体内に挿入された一対の眼鏡７１０の形態とすることができる。医師プログラム装置８１０は、タブレット、パーソナルコンピュータ、スマートフォン機器、タブレットアプリケーション、または他の適切な手段として構成することができる。医師プログラムは、医師が各患者の治療を変更することを可能にする。１つの実施形態では、医師プログラム装置８１０は、医師が各マイクロ刺激装置の磁場を一度に１つずつのみ活性化することを可能にすることによって、医師が各マイクロ刺激装置の最良の刺激パラメータを独立して個別に決定することを可能にする。別の実施形態では、医師プログラム装置８１０は、医師が特定の患者の治療に関する情報を安全なデータベースに／から入力、保存、格納、および呼び出すことを可能にするように構成される。１つの実施形態では、医師プログラム装置８１０は、外部デバイスとワイヤレス通信するように構成される。別の実施形態では、医師プログラム装置８１０は、外部デバイスへの分離された有線リンクを有する。１つの実施形態では、外部デバイスは、被験者が４～５の異なる治療レベルを選択することを可能にする。この実施形態において、医師は、治療の最初の開始応答をもたらす治療レベルを決定および設定し得る。次いで、医師は、被験者が耐え得る最大治療を決定し設定する。次いで、医師プログラム装置８１０は、低から高の範囲の４つまたは５つの治療オプションを自動的に設定し、プログラム装置とは無関係に被験者が使用するためにそれらの治療オプションをコントローラにプログラムする。

【0065】

本発明のいくつかの潜在的な用途が開示されているが、本発明の範囲は、本発明内でのみ記載された用途に限定されず、多くの疾患状態の治療のための広範囲の用途を有することができることを理解されたい。

【0066】

本発明の１つの用途では、一般に、翼口蓋神経節、翼口蓋神経、正中神経、大錐体神経および／または深錐体神経、または他の神経およびまたは翼口蓋神経節の枝を刺激するためのデバイスおよび方法に関する。

【0067】

頭痛は、世界中で最も一般的な病気の１つであり、何百万人もの個人を苦しめる。頭痛の具体的な病因を特定することは困難であり得る。既知の頭痛の原因は、外傷および血管性、自己免疫性、変性性、感染性、薬物および薬物誘発性、炎症性、新生物性、代謝－内分泌性、医原性（術後など）、筋骨格および筋膜性の原因を含む。

【0068】

頭痛疼痛の診断は、典型的には、１つまたは複数のカテゴリの頭痛の特定を含む。これらは、異なる特徴を有する様々な異なる頭痛である。これらは、前兆を伴う片頭痛、前兆を伴わない片頭痛、月経性片頭痛、片頭痛変異体、非定型片頭痛、複雑性片頭痛、片麻痺性片頭痛、変形片頭痛、および慢性連日性片頭痛を含む片頭痛と、偶発性緊張性頭痛と、慢性緊張性頭痛と、鎮痛性リバウンド頭痛と、偶発性群発性頭痛および慢性群発性頭痛と、クラスタ変異体と、慢性発作性片頭痛、連続片頭痛と、外傷後頭痛と、外傷後頸部痛と、頭部または顔面を含む帯状疱疹後神経痛と、骨粗鬆症に続発する脊椎骨折からの疼痛と、脊椎の関節炎、脳血管疾患および脳卒中に関連する頭痛と、血管障害、反射性交感神経性ジストロフィ、頸部痛による頭痛（これらは、関節炎、姿勢関連、または転移を含む、筋肉、椎間板起因、または変性を含むがこれらに限定されない様々原因による可能性がある）と、舌痛症、頸動脈痛症と、輪状軟骨炎と、中耳病変による耳痛と、胃痛と、坐骨神経痛と、上顎神経痛と、喉頭痛、首の筋肉の筋肉痛と、三叉神経痛（ｔｉｃ ｄｏｕｌｏｕｒｅｕｘとも呼ばれる）と、腰椎穿刺後の頭痛と、低脳脊髄液圧頭痛と、顎関節症と、非定型の顔面痛と、毛様体神経痛と、傍三叉神経痛（レイダー症候群とも呼ばれる）と、石油神経痛と、茎状突起過長症と、特発性頭蓋内圧亢進症と、口腔顔面痛と、頭、首、肩を含む筋膜性疼痛症候群、慢性片頭痛、頸部頭痛と、傍三叉神経麻痺と、翼口蓋神経節神経痛（下頭部頭痛、下顔面神経痛症候群、スルーダ神経痛、およびスルーダ症候群とも呼ばれる）頸動脈痛と、ビディアン神経痛と、因果関係と、または上記の組合せとを含む。

【0069】

本開示の実施形態にしたがって治療可能な運動障害は、パーキンソン病、脳麻痺、ジストニア、本態性振戦、および半顔面痙攣を含むがこれに限定されない状態によって引き起こされ得る。本開示の１つの実施形態による治療可能なてんかんは、たとえば、全般性または部分的であり得る。本開示の実施形態にしたがって治療可能な脳血管疾患は、動脈瘤、脳卒中、血管攣縮および脳出血を含むがこれらに限定されない状態によって引き起こされ得る。本開示の実施形態にしたがって治療可能な自己免疫疾患には、多発性硬化症が含まれるが、これらに限定されない。本開示の１つの実施形態による自律神経障害は、胃腸運動障害、悪心、嘔吐、下痢、慢性しゃっくり、胃食道逆流疾患、および胃酸の過剰分泌を含むがこれらに限定されない胃腸障害と、自律神経機能不全と、過剰な電気泳動と、過剰な鼻漏と、心不整脈および不整脈、高血圧、ならびに頸動脈洞疾患を含むがこれらに限定されない心血管障害と、を含むがこれらに限定されない状態によって引き起こされ得る。本開示の実施形態にしたがって治療可能な尿膀胱障害は、限定するものではないが、痙性または弛緩性膀胱を含む状態によって引き起こされ得る。本開示の実施形態にしたがって治療可能な異常な代謝状態は、限定するものではないが、甲状腺機能亢進症または甲状腺機能低下症を含む状態によって引き起こされ得る。本開示の実施形態にしたがって治療可能な筋系の障害には、筋ジストロフィならびに上気道および顔面の攣縮が含まれるが、これらに限定されない。本開示の実施形態にしたがって治療可能な神経精神障害は、うつ病、統合失調症、双極性障害、および強迫性障害を含むがこれらに限定されない状態によって引き起こされ得る。

【0070】

上記に加えて、ほとんどの個体は、生活のある時点で眼に問題を抱えている。ほとんどの眼の問題は深刻ではなく、医師のケアを必要としない。たとえば、特定の眼障害は、過度の流涙、眼瞼の慢性腫脹または炎症、涙液産生不全、または涙液組成異常を引き起こし得る。しかしながら、特定の眼疾患は重篤であり、治療せずに放置すると失明に至る可能性がある。

【0071】

人間の眼によって生成される涙液は、３つの人間の眼によって生成される涙液は、３つの層、すなわち、外側油層、中間水層、および内部粘液層から構成される。ドライアイ症候群（角結膜炎、乾性角膜炎および眼乾燥症としても知られている）は、多くの場合、十分な涙液が産生されない状態、または不適切な化学組成の涙液が産生される状態を表すために使用される。ドライアイ症候群の症状は人によって異なるが、涙液産生が不十分な人は、以下の症状、すなわち、刺激眼、掻破眼、ドライアイまたは不快な眼と、眼の発赤と、眼の灼熱感と、眼の中の異物感と、かすみ目と、過剰な散水と、正常な透明なガラス状光沢を失ったと思われる眼とを一般的に経験する。過度のドライアイは、眼組織を損傷し、場合によっては角膜を傷付け、それによって視力を損なう可能性がある。これらの症状は、本開示の１つの実施形態にしたがって治療することができる。

【0072】

眼瞼炎は、眼瞼および睫毛の慢性または長期の炎症である。眼瞼炎の最も一般的な原因の中には、眼瞼の衛生不良、眼瞼内の腺によって産生される過剰な油、細菌感染、およびアレルギー反応がある。眼瞼炎が現れる２つの様式がある。最も一般的で最も重症度が低い脂漏性眼瞼炎は、しばしば頭皮のフケまたは皮膚の状態（たとえば、座瘡）に関連する。それは通常、まつげの基部の周りの脂っぽい薄片または鱗屑として、および眼瞼の軽度の発赤として現れる。時折、それは、眼瞼の内側を裏打ちする組織の粗さ、または眼瞼上の結節である霰粒腫をもたらし得る。眼瞼の急性感染は、麦粒腫をもたらす可能性がある。潰瘍性眼瞼炎は、あまり一般的ではないが、より重度の状態であり、まつげの周りのつや消しで硬い痂皮を特徴とすることがあり、除去すると出血または滲出することがある小さな傷を残す。また、睫毛の喪失、眼瞼の前縁の歪み、および慢性的な流涙もあり得る。重篤な場合、角膜の炎症をも起こすことがある。

【0073】

流涙症は、水様眼を表すために一般的に使用される用語である。より具体的には、流涙は、眼内の涙液の持続的な膨張を表し、流涙症は、これらの涙液が顔面上にこぼれたときである。流涙症は、涙液の過剰産生および／または不十分な／閉塞した排液によって引き起こされる。流涙および流涙症の両方が視覚の妨害に関連する可能性があり、周囲の皮膚が非常に痛み、涙液の絶え間ない拭き取りから失われる可能性がある。本開示の実施形態は、これらの障害および疾患を治療するために適用することができる。本発明に記載されるようなマイクロ刺激装置は、上記のようないくつかの神経疾患または障害を治療するために使用され得るか、またはその診断として使用され得る。他の実施形態では、記載されたマイクロ刺激装置システムを使用して、皮膚の赤み、赤面、または酒さを低減するなど、美容上の問題を克服することができる。

【0074】

本技術の例の上記の詳細な説明は、網羅的であること、または本技術を上記に開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。本技術の具体例は例示の的で上述されているが、当業者が認識するように、本技術の範囲内で様々な等価な修正が可能である。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】