JP2019519292A - 神経信号を刺激するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許法§119(e)の下に、2016年5月27日に出願した、「A METHOD FOR COMPILING AND SYNTHESIZING STIMULATION SIGNALS FOR VAGUS−BASED SOMATIC CONTROL」という名称の米国仮出願第62/342,402号、および2017年1月25日に出願した、「MODULATION OF NERVOUS SYSTEM SIGNALS」という名称の米国仮出願第62/450,478号へと優先権を主張するものであり、これらの関連出願の各々の内容は、参照によりそれらのすべてが本明細書に組み込まれる。
を備え、
特に定義されていない限り、本明細書において使用されている技術的および科学的用語は、本開示が属している分野の当業者によって広く理解されている意味と同じ意味を有している。以下、本開示の目的のために以下の用語が定義される。
本発明の実施形態は、動物およびヒトの患者/使用者の薬物に基づく治療の代替として、神経を刺激するシステムおよび方法に関している。本明細書において使用されているように、「使用者」という用語は、1)システムを使用して合成神経調節信号を選択および適用する人、例えば医師またはサービスプロバイダ、2)合成神経調節信号の受容体、3)測定された末梢神経組織信号(神経像)の対象を示すことができる。また、使用者は、友人、家族構成員または薬剤師であってもよい。いくつかの実例では、システムを使用する使用者または施される合成神経調節信号を有している使用者は同じ人であってもよい。一実施形態では、システムは、特定の刺激を使用して神経を興奮させることにより、迷走神経などの神経に的を絞っている。以下で説明されるように、神経系の刺激は、患者の炎症性および自己免疫性状態の薬物治療に取って代わる方法として有用であり得る。迷走神経などの末梢神経または組織の刺激は、様々な有利な効果をもたらし得る。これらの効果は、神経を刺激する際に使用される特定の刺激パターンに依存し得る。一実施形態では、神経の刺激は、刺激されている神経からの先行する電気生理学的記録に基づくことができる。他の実施形態では、電気生理学的記録を処理して合成神経調節信号または記述子にすることができる。神経の刺激は、NMSパラメータに基づいて生成された神経調節信号に基づくことができる。他の実施形態では、神経の刺激は、患者に対して有利な効果を有することが決定されている新たに発見された刺激信号に基づくことができる。本明細書において開示されるシステム、方法およびデバイスは、外科手術を必要とすることなく、あるいは神経機能の先行する記録を必要とすることなく、これらの刺激パターンの生成を可能にすることができる。刺激信号は、様々な手段を介して個体に提示することができる。例えば刺激信号は、音声振動、光刺激、耳または眼に取り付けられる、身体の迷走神経などの神経を刺激するように構成される他のデバイスを介して提示することができる。
迷走神経神経像などの末梢神経神経像すなわち測定された末梢神経組織信号は、主として、対象がある状態下に置かれると生じる知覚信号である。例えば状態は、対象に提示される何らかの刺激すなわち攻撃によって生じ得る。神経像は、非運動性で、ほぼ非知覚の体細胞状態に関して、「尾側」(後−脳幹)ターゲットに知らせるために出現する多くの神経線維の補充を表す高度に構造化されたスパイク列を含むことができる。
対象からの神経像記録は、神経調節刺激のための価値のある生材料を提供するが、神経像記録のみに頼って適切な刺激信号を精選することは厄介であり得る。その代わりに、神経調節信号ジェネレータシステムを使用して、神経刺激または組織刺激のための合成神経調節信号(NMS)を生成することができる。本明細書において開示されるシステム、方法およびデバイスは、合成神経調節信号のパラメータ化された状態機械モデルを構築して、動物またはヒトの特定の固有応答を喚起するための異なる神経像の構造を使用することができる。合成神経調節信号は、合成神経調節信号を作り出すために使用された状態パラメータを変更することによって修正することができる。神経調節信号ジェネレータシステムは、状態パラメータを修正することによって合成神経調節信号を最適化することができる。状態機械モデルは、確率論的であっても、あるいは決定論的であってもよい。NMS状態パラメータは、スパイク波形特性、発火速度および振幅を含むことができる。
一実施形態では、神経像は、1又は複数の状態のシーケンスとしてモデル化され、各状態は、統計的に定常な特性を有する記録された神経像内の時間期間すなわちセグメントに対応する。各状態は、状態の継続期間、パルスのパルス間タイミング(発火速度の逆)、パルスの振幅、パルス間タイミングの平均および分散、振幅の平均および分散、ベースパルス形状などの1又は複数の状態パラメータによって表すことができる。図3Aは、各状態が一組の状態パラメータによって特徴付けられている3つの状態のシーケンスを示したものである。この例では状態は、4つの状態パラメータ、すなわちパルス間タイミング(P)、振幅(A)、継続期間(T)およびベースパルス形状(PS)によって特徴付けられている。これらの4つの状態パラメータは、それらが波形の特性を記述しているため、「波形パラメータ」と呼ぶことができる。3つの状態は、S1、S2およびS3によって示されている。したがってS1は、パルス間タイミングP1、振幅A1、継続期間T1およびベースパルス形状PS1によって特徴付けられている。ベースパルス形状については、図3Bを参照してさらに説明される。図3Aに示されているスパイクの各々は、拡大されたスケールで観察すると、ある形状および/または有限幅を有することができる。ベース形状の例は図3Bに示されている。したがってベース形状は、ガウスなどの関数によって特徴付けることができる。各形状は、1又は複数の状態パラメータによってさらに特徴付けることができる。この例では、ベース形状がガウスであるため、形状は標準偏差SDによって特徴付けることができる。したがって状態を記述している一組の状態パラメータ内のベースパルス形状を記述している状態パラメータは、特定の形状、および形状の幅または他の特性を定義しているすべての関連する状態パラメータを特定することができる。いくつかの実施形態では、これらの状態パラメータを使用して身体内の合成神経調節信号を生成することができる。
一実施形態では、神経像は、全く異なる挙動を示す細胞または細胞群の結果であってもよい。このような神経像は、複数のスレッドを有する状態機械を使用してモデル化することができる。図4は、2つのスレッド、すなわちスレッドAおよびスレッドBを有する状態機械を示したものである。スレッドAは、3つのサブ状態A1、A2およびA3を含む。サブ状態A1、A2およびA3は、第1のタイプの挙動を示す第1の細胞群の結果であってもよい。スレッドBは、4つのサブ状態B1、B2、B3およびB4を含む。サブ状態B1、B2、B3およびB4は、第2のタイプの挙動を示す第2の細胞群の結果であってもよい。各スレッドは、部分合成神経調節信号を生成するための状態パラメータを含むことができる。例えばサブ状態A1、A2およびA3の各々は、波形、振幅分布および平均発火速度などの状態パラメータを使用して関連付けるか、あるいはモデル化することができる。スレッドAは、サブ状態A1、A2およびA3の状態パラメータに基づいて部分NMSを生成することができる。例えばスレッドAは、サブ状態A1の状態パラメータを使用して部分NMSを生成することができ、サブ状態A2の状態パラメータを使用して部分NMSを生成することができ、また、サブ状態A3の状態パラメータを使用して部分NMSを生成することができる。これらの3つの部分神経調節信号を時間遅延を使用して結合して、部分NMSを生成することができる。スレッドBは、サブ状態B1、B2、B3およびB4のパラメータに基づいて部分NMSを生成することができる。例えばスレッドBは、サブ状態B1の状態パラメータを使用して部分NMSを生成することができ、サブ状態B2の状態パラメータを使用して部分NMSを生成することができ、サブ状態B3の状態パラメータを使用して部分NMSを生成することができ、また、サブ状態B4の状態パラメータを使用して部分NMSを生成することができる。これらの4つの部分NMSを時間遅延を使用して結合して、部分NMSを生成することができる。
図5は、状態機械モデルを使用して神経像を記録し、処理し、それにより合成神経調節信号を生成および適用する方法を示したものである。この図では刺激は、所望の効果(効果A)を引き出すために種Aのヒトまたは動物1に適用される。結果として得られる神経像は、刺激を適用するプロセスの間、記録される。記録された神経像は、状態機械を使用してデジタル化し、処理し、それにより神経像の状態機械表現を生成することができる。処理は、例えばフィルタリング、増幅、補間、解析、スペクトル成分への分解、クラスタ化、修正、合成および/または他の信号処理技法を含むことができる。処理は、神経像の有限状態機械表現への神経像の変換を含むことができる。状態機械表現は、同じ種の同じまたは異なるヒトまたは動物に対する合成神経調節信号を生成するために使用することができる1又は複数の状態パラメータを含むことができる。処理された神経像および結果として得られる合成神経調節信号は、同じまたは異なる動物に対して、効果A(第1の動物に刺激を適用することによってもたらされた)と同じかまたは同様の効果を引き出すために構築することができる。例えばサイトカイン(細胞信号発信の役割を果たす微小タンパク質)TNF−アルファが動物に注入されると、前炎症性応答が生成される。一般に、このような注入の後、熱が速やかに後続し、おさまる。しかしながら約4時間後に熱の第2の波が存在し、可能性として、TNF−アルファによってトリガされるIL−1(インターロイキン−1、感染に対する免疫性および炎症性応答を調整する役割を果たす別のサイトカイン)の増加によってもたらされる。開示されるシステム、デバイスおよび方法を使用して、サイトカインの物理的な注入を必要とすることなく、TNF−アルファに対する身体の応答を誘発することにより、感染症または他の状態と戦うことができる。例えば刺激、遷移特性および応答特性が分かると、システムは合成神経調節信号を生成することができ、この合成神経調節信号は、例えば神経系の電気的刺激を介して適用されると、TNF−アルファが血流中に存在することを脳に知らせるように設計される(実際にTNF−アルファを注入することなく)。
図8Aは、合成神経調節信号のライブラリすなわちリポジトリをコンピュータメモリに記憶することができるシステム図を示したものである。例えばライブラリは、ネットワークアクセス可能システムすなわち「クラウド」上に記憶することができる。合成神経調節信号は、記憶し、様々なアプリケーションに使用するために、あるいは1又は複数の特定の最終使用者または最終使用者母集団による使用のために、アプリケーションライブラリにサブミットすることができる。ライブラリは、遠隔神経調節信号ジェネレータシステムの一部であってもよい。例えばライブラリ内の一組の合成神経調節信号は、特定の所望の効果(例えば1〜N)と関連付けることができる。使用者は、一組の合成神経調節信号を電子デバイスなどの局所計算デバイスにダウンロードし、また、所望の効果を経験するために、ダウンロードした一組の合成神経調節信号を自身に、あるいは他の人に適用することができる。一例として、使用者は、自身の食欲を抑制することを希望することができる。使用者は、一組の合成神経調節信号を使用して生成することができる特定の所望の効果のための処方を有することができる。局所電子デバイスは、その処方に基づいてその一組の合成神経調節信号をダウンロードすることができる。食欲を抑制するための一組の合成神経調節信号は、使用者または別の実体のいずれかによるライブラリへのその一組の合成神経調節信号の先行するサブミッションの結果としてライブラリ内に存在していてもよい。食欲抑制合成神経調節信号は、使用者によってダウンロードすることができ、また、局所神経調節ジェネレータシステムを使用して使用者または別の対象に適用することができる。ライブラリは、無線計算システム、光学計算システムまたは有線式計算システムを含む任意の適切なネットワークまたは通信リンクを介してアクセスすることができる。いくつかの実施形態では、一組の合成神経調節信号は、記憶されている神経調節信号を使用することができる方法に関する情報を含む制御データと共に、1又は複数の状態を記述している合成神経調節信号を含む神経調節信号プログラムとして記憶することができる。
図11は、合成神経調節信号ジェネレータシステムの機能ブロック図を示したものである。このシステムは、対象に適用して、ブドウ糖レベルの制御、食欲抑制、等々など所望の効果を引き出すことができる合成神経調節信号を生成することができる。対象はヒトまたは動物であってもよい。このシステムは、複数の方法で構成することができ、1つの構成が図11に示されている。この構成では、遠隔神経調節信号ジェネレータシステムおよび局所神経調節信号ジェネレータシステムが存在している。各システムは1又は複数のモジュールからなっていてもよく、各モジュールは、一般に1又は複数の機能を達成する役割を担っている。いくつかのモジュールは遠隔で配置することができ、一方、いくつかの他のモジュールは局所に配置することができる(対象に対する関係で)。他の構成が可能であることを理解すると、遠隔で配置することができるモジュールは、メモリおよび記憶モジュール、プログラマプログラマのインタフェースモジュール、アナライザモジュール、ならびにジェネレータモジュールを含む。局所に配置することができるモジュールは、ユーザインタフェースモジュール、神経調節信号ジェネレータモジュール、個人化モジュール、条件付けモジュール、およびエレクトロニクスモジュールを含む。したがって局所神経調節信号ジェネレータシステムは、次に対象に適用することができる合成神経調節信号を生成することができる。
図11に示されているように、合成神経調節信号ジェネレータシステムのいくつかのモジュールは、遠隔神経調節信号ジェネレータシステム(本開示においては「遠隔システム」とも呼ばれる)内で遠隔でセットアップされる。このような構成の利点は、対象上での播種および使用に先立って神経調節信号の実験、解析および試験を可能にすることである。このような構成の別の利点は、計算集約リソースを局所ジェネレータシステム上に配置する必要がなく、局所ジェネレータシステムが、コンパクトで、安価であり、また、恐らくはスマートフォン上のアプリケーションとして全体がカプセル化されることなどの有利な特徴を有することができることである。
遠隔神経調節信号ジェネレータシステムのモジュールは、いくつかの方法で構成することができる。1つの構成が図12に示されている。この構成では、中央バスが、メモリおよび記憶モジュール、コントローラ、計算リソース、プログラマのインタフェースモジュール、ならびに通信モジュールなどの様々なリソースを接続している。計算リソースは集中化することも、あるいは分散させることも可能であり、また、中央処理装置(CPU)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)および図形処理装置(GPU)の1つまたは組合せを使用して実現することができる。コントローラは、遠隔神経調節信号ジェネレータシステムのアクティビティ全体を調整し、制御する別の計算リソースであってもよい。メモリおよび記憶モジュールは、図に示されているように集中的に局所化することができ、あるいはシステム内の読出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュ、等々などのいくつかの物理的実体にわたって分散させることができる。メモリおよび記憶装置が計算システム内に普通に提供する様々な機能と共に、このモジュールは、各神経像のメタデータと共に神経像のためのリポジトリとして働く。また、このモジュールは、計算リソースのための、計算の中間結果または最終結果を記憶するためのメモリを提供することも可能である。次に、通信モジュールは、Bluetooth、Wi−Fi、Ethernet、等々などの1つまたはいくつかの機構を使用して、システムによる外部計算リソースまたはデバイスへの通信を可能にする。
図12の遠隔神経調節信号ジェネレータシステムは、プログラマのインタフェースを含むことができる。このタイプのインタフェースを使用することにより神経像のセグメント化が可能であり、また、状態機械表現を生成するために使用することができる。状態機械表現は、合成神経調節信号に対応する一組の状態パラメータを含むことができる。神経像の状態−空間表現を生成するために、遠隔神経調節信号ジェネレータシステムに入力される記録された神経像を状態のシーケンスにセグメント化することができる。各状態は統計的に定常であってもよい。このセグメント化は、いくつかの方法を利用して達成することができる。一方法では、ヒト使用者入力を利用して、統計的に定常として視覚的に出現し得る神経像信号内のセクションすなわち状態の境界が識別される。この方法では、使用者は、リポジトリモジュール内に記憶されている1又は複数の神経像および関連するメタデータをリコールすることができる。1又は複数の記録された神経像は、遠隔神経調節信号ジェネレータシステムと関連付けられたモニタ上に表示することができる。使用者は、関連するメタデータと共に1又は複数の神経像を見ることができ、また、統計的に定常として視覚的に出現し得るセクションすなわち状態の境界を識別することができる。一例示的セグメント化方法では、10個の神経像が記録され、リポジトリモジュールに記憶されている。これらの10個の神経像は、同様の状況下で取集されている。一例として、これらの神経像は、インターロイキン−1b(IL−1b)を注入する前、注入している間、および注入した後に、10匹の異なるハツカネズミから取集されたものであってもよい。注入の時間は、神経像信号に関連して知ることができる。したがって使用者は、10個の神経像の各々を調査し、IL−1bの注入と関連付けることができる領域を視覚的に識別することができる。タンパク質を注入することにより、神経像の変化をもたらすことができ、この変化は、次に使用者によって視覚化することができる。したがって使用者は、神経像内の状態の境界を識別することができ、その境界では、信号は、注入する前に存在していた信号とは異なって観察され得る。神経像に対する変化が生じた総時間期間内の複数の統計的に定常である状態を使用者が識別することも可能である。10個(または神経像毎に複数の状態が識別される場合は数10個)の状態を識別した後、これらの状態をグループとして解析することができ、また、母集団統計に基づいて状態−空間表現を生成することができる。
神経像から合成神経調節信号を決定するためのツールは、任意のコンピュータプログラミング言語およびツールを使用して実装することができる。一例では、Pythonを使用してこのようなツールを実装することができる。一実施形態では、状態の状態パラメータまたは記述子は、波形、平均および分散を有する振幅分布、および分散を有する平均発火速度を含むことができる。状態の状態パラメータまたは記述子は、先行する状態と説明されている状態との間の遷移、または説明されている状態と後続する状態との間の遷移がどのように生じるべきであるかに関するパラメータをも含むことができる。
図12を参照すると、1又は複数の神経像中の1又は複数の状態が識別されると、アナライザは、神経像の状態機械表現を生成することができる。アナライザはアナライザモジュールとして実現することができる。アナライザモジュールを動作させることができる複数の方法が存在している。一方法では、複数の神経像が存在している場合、アナライザは、その複数の神経像にわたって同様の状態を見出す。状態の同様性は、一時的情報に基づいて決定することができる。IL−1Bの注入前、注入の間、および注入後などの同様の状況下で収集された10個の神経像の上記例を使用して、注入後の5分間に各神経像に存在する信号を解析し、1つの状態としてパラメータ化することができる。例えば信号は、各神経像における継続期間にわたって統計的に定常である。同様に、7分と10分の間に存在する信号を解析し、第2の状態としてパラメータ化することができる。5分、7分および10分の時間は、実例で説明するための任意選択であり、制限することは意図されていない。本明細書において説明されているように、これらの境界は定常性特性によって決定することができる。複数の神経像にわたって同様の状態が識別されると、アナライザは、状態毎に、また、神経像毎に状態機械表現を生成することができる。状態機械表現は、波形パラメータおよびそれらの可変性を含むことができる一組の状態パラメータであってもよい。
一実施形態では、局所神経調節信号ジェネレータシステム(図11)は、遠隔神経調節信号ジェネレータシステムから情報を受け取る。局所システムは、NMS状態パラメータから生成されたNMSを修正し、対象の必要性および要望に従って合成神経調節信号をアプリケータに出力することができる。アプリケータは、最終的に対象に信号を適用するデバイスであってもよい。アプリケータは、電気機械技術、光学技術、電気技術および音響技術を始めとする1又は複数の技術を使用することができる。
ユーザインタフェースモジュールは、使用者が神経調節信号ジェネレータシステムと対話するための方法を提供する。例えばユーザインタフェースモジュールは、対象が神経調節信号ジェネレータシステムと対話する1つの方法である。対象は、ユーザインタフェースモジュールを使用して、複数のタスク、例えば対象に適用されると、身体内に特定のタイプの応答を引き出すことができる神経調節信号を要求すること、適用のプロセスを開始し、また、神経調節信号を適用している間、または適用した後にフィードバックを入力することなどのタスクを達成することができる。
神経調節信号ジェネレータは、各状態の状態パラメータを獲得し、それらを神経調節信号のデジタル表現に変換することができる。神経調節信号ジェネレータモジュールは、神経調節信号ジェネレータを実現することができる。一例では、状態は、8個のパラメータすなわち平均パルス間時間、パルス間時間の1標準偏差、平均振幅、振幅の1標準偏差、状態の平均総継続期間、状態の総継続間の1標準偏差、基本ガウスパルス形状および基本パルスの標準偏差によって表される。この一組のパラメータが与えられると、ジェネレータモジュールは、最初に、200MHzなどのサンプリング速度を選択し、1/200*10^(−6)s毎に値を生成することができる。値を生成するために、状態の継続期間の開始に向かって、その固有標準偏差を有する基本形状を生成することができる。基本形状の振幅は、その振幅が振幅の特定された平均および標準偏差と一致するように選択することができる。次のパルスのタイミングは、そのタイミングがパルス間タイミングの特定された平均および標準偏差と一致するように選択することができる。このプロセスは状態の継続期間にわたって反復することができ、状態の継続期間は、その状態の継続期間が総継続期間の特定された平均および標準偏差と一致するように選択することができる。このプロセスが完了すると、パルス間タイミング、振幅および総継続期間が一組の記録された神経像として同様の統計的特性を有するよう、基本形状を個々に有する一連のパルスのデジタル表現が得られる。
個人化アシスタントは、対象によるセッションの態様の調整を可能にすることができる。個人化モジュールは、個人化アシスタントを実現することができる。調整することができるセッションの態様は、セッションの頻度、継続期間および開始の時間などの操作パラメータの対象による選択を可能にすることを含む。これらの態様を選択する自由は、すべての神経調節信号プログラムによって実現することができる。一例として、食欲制御神経調節信号プログラムは、操作パラメータのすべての選択を可能にすることができるが、血糖制御神経調節信号プログラムは、操作パラメータの1つまたはすべての選択を提供しないことがある。各神経調節信号プログラムと関連付けられた制御データは、選択された操作パラメータに基づいて特定の命令を局所神経調節信号ジェネレータシステムに提供することができる。食欲制御神経調節信号プログラムの例をもう一度参照すると、このプログラムと関連付けられた制御データは、対象に利用することができるようになされる頻度、継続期間および開始の時間の選択に関連する特定の操作パラメータを特定することができる。したがって対象がこのプログラムを選択すると、局所神経調節信号ジェネレータシステム内のコントローラは、制御データを解釈し、対象によって選択される3つの可能操作パラメータを表示し、また、エレクトロニクスモジュールを介した合成神経調節信号の出力を可能にすることができる。一方、血糖制御神経調節信号プログラムは、継続期間の選択を可能にしないことがある。この選択は、食欲制御プログラムと関連付けられた制御データの中では特定されないことがあるため、選択は対象に利用することができないことがある。
神経調節信号条件付けモジュールは、使用されているアプリケータのタイプに応じて神経調節信号の条件付けを可能にする。例えば条件付けは、アプリケータのタイプに従って、デジタル信号の周波数成分を修正すること、デジタル信号の振幅を大きくすること、および状態の継続期間を修正することを含む。アプリケータがスピーカなどの音響デバイスである場合、神経調節信号の振幅は、例えば90dBに設定することができる。この情報は制御データの中に含めることができ、また、コントローラによって解釈することができる。コントローラがスピーカを検出するか、あるいはスピーカを使用して神経調節信号が送達されていることを知ると、制御データに含まれている情報に従って、それに応じて神経調節信号を修正することができる。この場合、信号は、90dBの振幅を使用して再生される。同様に、アプリケータが光をベースとするデバイスである場合、制御データの中で制御される情報に従って、光の輝度および光の色を制御することができる。
いくつかの構成では、合成神経調節信号は、無許可修正または誤った使用を防止し、あるいはコピーを防止するために1又は複数の認証信号を含むことができる。認証のための1つの技法が図17に示されている。高いスパイクは合成神経調節信号の区分を表している。図は、高いスパイクの間にあるより短いスパイクすなわち認証信号を示している。局所神経調節信号ジェネレータシステム内の認証モジュールは、合成神経調節信号のデジタル表現に認証信号を追加することができる。認証信号はエレクトロニクスモジュールに提示することができ、また、アプリケータに送られる。アプリケータ上では、コンパニオン認証モジュールが認証信号の存在を検査することができる。認証信号が存在している場合、アプリケータ内のエレクトロニクスモジュールは、アプリケータがアナログ形態の合成神経調節信号を対象に適用するために、合成神経調節信号をデジタル表現からアナログ表現に変換することができる。一実施形態では、認証信号は、ヒトまたは動物に対する影響を有していないことが知られ得るため、神経調節信号を変換し、未修正のままで適用することができる。別の実施形態では、認証信号は、対象への神経調節信号の適用が可能にされる前に、アプリケータによって物理的または電子的に抑制することができ、あるいはソフトウェアまたは電子処理によって除去または低減することができる。この例ではより小さいスパイクが神経調節信号のデジタル表現に含まれているが、他の技法を使用することも可能である。これらの他の技法は、信号強度の把握し難い周期的変化として、特定のパルス形状の使用、パルス空間の変更およびパルスの位相の変更を含むことができる。
アイデンティティ検証モジュールは、局所システムを使用して対象のアイデンティティを検証することができる。アイデンティティが検証されない場合、このモジュールは、実行を停止するメッセージを他のモジュールに提供することと共に、メッセージを表示するか、または何らかのタイプの警報を提供するようにソフトウェアに命令する。アイデンティティは、複数の技法を使用して検証することができる。一方法では、指紋、虹彩走査または顔の画像などの何らかのタイプの識別特徴を局所システムによって獲得することができる登録プロセスに加わるよう対象に要求することができる。引き続いて、提供された識別を第三者が検証する検証プロセスを開始することができる。検証を提供する様々な方法を利用することができる。一例では、識別情報の電子コピーが第三者に送られ、第三者は次に電子検証を提供する。別の方法では、物理的な検証が第三者によって提供され、第三者は次に、セッションの継続を可能にする独自のコードを局所システムに入力する。局所システムは、スマートフォンなどの携帯型デバイスであってもよい。初期検証がなされ、対象に、その対象自身の身体に信号を適用する必要が生じると、対象は、セッションの実行を開始するために、指紋などの何らかの情報を提供しなければならないか、あるいは虹彩走査または顔面操作、等々を自発的に提供することになり得る。
図11は1つの構成を示したものであるが、遠隔システムは、一実施形態ではサーバとして構成することができる。この構成は図19に示されている。この図は、遠隔システムと通信しているN個の局所システムを示している。例えば局所システムは、トランシーバ、プロセッサ、i/oインタフェース、または2つのシステム間の電子通信を可能にする他の構成要素を含むことができる通信モジュールを介して遠隔システムと通信することができる。これらの通信は、無線であっても、あるいは有線式であってもよい。各局所システムは、1又は複数のアプリケータタイプを駆動することができる。したがってこの構成では、遠隔システムは、神経調節プログラムを分配し、フィードバックを含む情報を局所システムを介して1又は複数の対象から集めるサーバとして作用することができる。1又は複数の対象にサービスするために、以下、いくつかの他の構成について説明する。
対象は、特定の効果を引き出す信号の表現が局所システム内に存在していない場合、このような表現を獲得することができることは既に言及した。このような表現を獲得するいくつかの方法が存在し得る。一方法では、対象は、このような表現をアプリケーションストアから購入し、検索し、または別の方法で獲得する。このプロセスは、スマートフォンアプリケーションが今日ダウンロードされている方法と同様であってもよい。その使用事例との1つの相違では、アプリケーションストア内で利用可能にされたアプリケーションは、厳格な試験および検証プロセスを経る。このようなアプリケーションをアプリケーションストア内で利用可能にするプロセスは厳格であり得る。アプリケーション開発者は、このようなアプリケーションストアを維持する責任を負っている適切な機関または職員に情報を提示し、ヒトに適用する場合に、アプリケーション開発者のアプリケーションの使用が何ら有害ではないことの証拠を提供しなければならないことがあり得る。この情報は、臨床データ、動物データ、実験データまたはヒトにおける事前使用からのデータを含むことができる。適切な機関または職員による精査の後、アプリケーションを利用可能にし、対象の局所デバイスにダウンロードすることができる。
上で説明した実施形態のうちの少なくともいくつかでは、一実施形態に使用されている1又は複数の要素は、置換えが技術的に不可能でない限り、別の実施形態に交換可能に使用することができる。特許請求される主題の範囲を逸脱することなく、上で説明した方法および構造に様々な他の省略、追加および修正を加えることができることは当業者には認識されよう。すべてのこのような修正および変更は、添付の特許請求の範囲に定義されている主題の範囲内であることが意図されている。
Claims (48)
- 使用者に神経調節信号を適用するためのシステムであって、
複数の合成神経調節信号を含む神経調節信号ジェネレータシステムであって、各合成神経調節信号は1又は複数の状態パラメータによって表される1又は複数の状態のシーケンスとして少なくとも1つの処理済み測定末梢神経組織信号を表す、神経調節信号ジェネレータシステムと、
前記神経調節信号ジェネレータシステムと通信する電子デバイスとを備え、前記電子デバイスは、
少なくとも1つの所望の効果の選択を前記使用者から受け取るように構成されたユーザインタフェースと、
前記少なくとも1つの所望の効果の前記選択を前記ユーザインタフェースから受け取り、前記神経調節信号生成システムに接続して、前記選択された所望の効果と関連付けられた合成神経調節信号を検索する通信モジュールと、を備え、
前記検索された合成神経調節信号を前記使用者に適用することにより、前記使用者が、薬物を前記使用者に適用することなく前記所望の効果を経験する、システム。 - 前記神経調節信号ジェネレータシステムが、ある状態に置かれた対象から得られた複数の測定された末梢神経組織信号を含む記憶モジュールを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記神経調節信号ジェネレータシステムが、前記記憶モジュールと通信して前記少なくとも1つの末梢神経組織信号を受け取りかつ前記合成神経調節信号を作り出すように構成された状態機械ジェネレータモジュールであって、前記合成神経調節信号は前記処理済み測定末梢神経組織信号のうちの少なくとも1つを1又は複数の状態のシーケンスとして表すことによって作り出され、各状態は前記合成神経調節信号を形成するよう変換される1又は複数の状態パラメータによって表される、状態機械ジェネレータモジュールを備える、請求項2に記載のシステム。
- 前記合成神経調節信号の表現を受け取り、前記表現を前記使用者に適用するように構成されたアプリケータをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記神経調節信号ジェネレータシステムが、a)前記使用者の必要性または希望を識別する識別パラメータ、b)前記神経調節信号の予定送達時間パラメータ、c)前記神経調節信号の適用パラメータの周波数、d)前記神経調節信号の適用の継続期間を示すパラメータ、およびe)前記神経調節信号の強度を示すパラメータからなる群から選択される、記憶された操作パラメータを含む、請求項1に記載のシステム。
- 使用者に施されるべき合成神経調節信号を検索する方法であって、
電子デバイスのユーザインタフェースから所望の効果の選択を受け取るステップと、
前記選択に応答して、前記所望の効果と関連付けられた第1の合成神経調節信号を前記電子デバイスにダウンロードするステップと、
前記ユーザインタフェースから、前記ダウンロードされた第1の合成神経調節信号の適用に関連する操作パラメータの入力を受け取るステップと、
を含む方法。 - 前記受け取ったパラメータに従って前記第1の合成神経調節信号の表現を前記使用者に適用し、それにより前記使用者に前記所望の効果を経験させるステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 複数の合成神経調節信号を提供するステップが、少なくとも1つの処理済み測定末梢神経組織信号を受け取るステップと、前記処理済み測定末梢神経組織信号のうちの少なくとも1つを1又は複数の状態のシーケンスとして表すことによって前記合成神経調節信号を作り出すステップとを含み、各状態は1又は複数の状態パラメータによって表されている、請求項6に記載の方法。
- 前記所望の効果を選択するステップが、抗炎症および炎症誘発からなる群から所望の効果を選択するステップを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記操作パラメータのうちの少なくとも1つが、a)前記使用者の必要性または希望を識別する識別パラメータ、b)前記神経調節信号の予定送達時間パラメータ、c)前記神経調節信号の適用パラメータの周波数、d)前記神経調節信号の適用の継続期間を示すパラメータ、およびe)前記神経調節信号の強度を示すパラメータからなる群から選択される、請求項6に記載の方法。
- 実行されると、
電子デバイスのユーザインタフェースから所望の効果の選択を受け取るステップと、
前記選択に応答して、前記所望の効果と関連付けられた第1の合成神経調節信号を前記電子デバイスにダウンロードするステップと、
前記ユーザインタフェースから、前記ダウンロードされた第1の合成神経調節信号の適用に関連する操作パラメータの入力を受け取るステップと
を含む方法を実施する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。 - 実行されるときの前記命令が、前記受け取ったパラメータに従って前記第1の合成神経調節信号の表現を使用者に適用し、それにより前記使用者に前記所望の効果を経験させるステップを含む方法をさらに実施する、請求項11に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 1又は複数の測定された末梢神経組織信号を、使用者に適用することができる神経調節信号に変換するための神経調節信号ジェネレータシステムであって、
ある状態に置かれた対象から獲得された前記1又は複数の測定された末梢神経組織信号を含む記憶モジュールと、
前記記憶モジュールと通信して前記1又は複数の測定された末梢神経組織信号のうちの少なくとも1つを受け取る、前記少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号を処理するように構成された処理モジュールと、
前記処理モジュールと通信して前記少なくとも1つの処理済み測定末梢神経組織信号を受け取り、合成神経調節信号を作り出すように構成された状態機械ジェネレータモジュールであって、前記合成神経調節信号は前記処理済み測定末梢神経組織信号のうちの少なくとも1つを1又は複数の状態のシーケンスとして表すことによって作り出され、各状態は、前記合成神経調節信号に変換される1又は複数の状態パラメータによって表される、状態機械ジェネレータモジュールと、
前記合成神経調節信号を前記使用者に適用するように構成されるデバイスに前記合成神経調節信号を送る通信モジュールと、を備え、
前記合成神経調節信号を前記使用者に適用することにより、前記使用者が、前記状態を前記使用者に適用することなく所望の効果を経験する、神経調節信号ジェネレータシステム。 - 前記処理モジュールが、
前記少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号をフィルタリングするフィルタリングモジュールと、
統計的に定常である前記少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号の1又は複数のセグメントを識別する識別モジュールと、
をさらに備える、請求項13に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。 - 前記処理モジュールが、
一次補間、3次スプライン補間およびゼロの追加からなる群から選択される少なくとも1つのプロセスを実施することによって状態間の信号を生成するためのジェネレータモジュール
をさらに備える、請求項14に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。 - 操作パラメータを受け取るために前記通信モジュールと通信するインタフェースをさらに備える、請求項13に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記操作パラメータのうちの少なくとも1つが、a)前記使用者の必要性または希望を識別する識別パラメータ、b)前記神経調節信号の予定送達時間パラメータ、c)前記神経調節信号の適用パラメータの周波数、d)前記神経調節信号の適用の継続期間を示すパラメータ、およびe)前記神経調節信号の強度を示すパラメータからなる群から選択される、請求項16に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記インタフェースが、前記デバイスへの前記神経調節信号の送達の前記使用者によるスケジューリングを可能にする、請求項16に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記インタフェースが、前記デバイスへの前記合成神経調節信号の送達の、異なる第2の使用者によるスケジューリングを可能にする、請求項16に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記インタフェースが、前記第1の使用者への前記合成神経調節信号の適用が安全であるかどうかの前記使用者または前記第2の使用者による確認を可能にする、請求項19に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記インタフェースが、前記神経調節信号ジェネレータシステムへのアクセスを可能にする前に、前記使用者または前記第2の使用者のアイデンティティについてのそれらによる認証を可能にする、請求項19に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記信号を前記デバイスに送る前に、前記通信モジュールと通信して前記合成神経調節信号を認証する認証モジュールをさらに備える、請求項13に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記使用者がヒトである、請求項13に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 前記合成神経調節信号のQファクタを決定し、通信モジュールは、前記Qファクタが所定の閾値に到達するまで前記合成神経調節信号を前記デバイスに送らない、請求項13に記載の神経調節信号ジェネレータシステム。
- 1又は複数の測定された末梢神経組織信号を、使用者に適用し得る神経調節信号に変換するための方法であって、
ある状態に置かれた対象から獲得された前記少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号を受け取るステップと、
前記測定された末梢神経組織信号のうちの少なくとも1つを1又は複数の状態のシーケンスとして表すことによって合成神経調節信号を作り出すステップであって、各状態は、前記合成神経調節信号に変換される1又は複数の状態パラメータによって表される、ステップと、
前記合成神経調節信号を、前記合成神経調節信号を使用者に適用するように構成されたデバイスに送るステップと、を含み、
前記合成神経調節信号を前記使用者に適用することにより、前記使用者が、前記状態を前記使用者に適用することなく所望の効果を経験する、方法。 - 合成神経調節信号を作り出すステップが、
前記少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号をフィルタリングするステップと、
統計的に定常である前記少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号の1又は複数のセグメントを識別するステップと、
を含む、請求項25に記載の方法。 - 合成神経調節信号を作り出すステップが、
一次補間、3次スプライン補間およびゼロの追加からなる群から選択される少なくとも1つのプロセスを実施することによって状態間の信号を生成するステップ
を含む、請求項25に記載の方法。 - 前記合成神経調節信号を前記デバイスに送るステップが、
前記使用者への適用を前記合成神経調節信号に可能にする前に、前記合成神経調節信号が安全であるかどうかを決定するステップを含む、請求項25に記載の方法。 - 前記合成神経調節信号を前記デバイスに送る前に、前記使用者のアイデンティティを認証するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 前記使用者がヒトである、請求項25に記載の方法。
- 実行されると、
ある状態に置かれた少なくとも1つの対象から獲得された少なくとも1つの末梢神経組織信号を受け取るステップと、
前記末梢神経組織信号のうちの少なくとも1つを1又は複数の状態のシーケンスとして表すことによって合成神経調節信号を作り出すステップであって、各状態が1又は複数の状態パラメータによって表されるステップと、
前記合成神経調節信号を、前記合成神経調節信号を使用者に適用するように構成されたデバイスに送るステップと、を含み、
前記合成神経調節信号を前記使用者に適用することにより、前記使用者が、前記状態を前記使用者に適用することなく所望の効果を経験する、
方法を実施する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。 - 合成神経調節信号を作り出すステップが、
少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号をフィルタリングするステップと、
統計的に定常である前記少なくとも1つの測定された末梢神経組織信号の1又は複数のセグメントを識別するステップと、
を含む、請求項31に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。 - 使用者に適用し得る神経調節信号を生成するための電子デバイスであって、
少なくとも1つの所望の効果の選択を前記使用者から受け取るように構成されたユーザインタフェースと、
前記ユーザインタフェースから前記選択を受け取り、遠隔神経調節信号生成システムに接続して前記選択を通信し、また、1)前記選択と関連付けられた少なくとも1つの神経調節信号の第1の表現、および2)前記選択に関連する一組のパラメータを受け取る通信モジュールと、
前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第1の表現を受け取りかつ前記第1の表現に基づく前記少なくとも1つの神経調節信号の第2の表現を生成するように構成された神経調節信号生成モジュールであって、前記第2の表現は前記使用者に適用される、神経調節信号生成モジュールと、を備え、
前記神経調節信号の前記第2の表現を前記使用者に適用することにより、前記使用者が、薬物を前記使用者に適用することなく所望の効果を経験する、電子デバイス。 - 前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第2の表現を受け取り、前記第2の表現を前記使用者に適用するように構成されたアプリケータ
をさらに備える、請求項33に記載の電子デバイス。 - 前記パラメータを解析し、前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第2の表現を前記使用者に適用する時期を決定するための送達命令モジュール
をさらに備える、請求項33に記載の電子デバイス。 - 前記パラメータのうちの少なくとも1つが、a)前記使用者の必要性または希望を識別する識別パラメータ、b)前記神経調節信号の予定送達時間パラメータ、c)前記神経調節信号の適用パラメータの周波数、d)前記神経調節信号の適用の継続期間を示すパラメータ、およびe)前記神経調節信号の強度を示すパラメータからなる群から選択される、請求項33に記載の電子デバイス。
- 前記ユーザインタフェースが、前記使用者による前記神経調節信号の前記第2の表現の送達のスケジューリングを可能にする、請求項33に記載の電子デバイス。
- 前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第2の表現の生成に先立って、前記神経調節信号生成モジュールが、前記使用者への前記神経調節信号の前記第2の表現の適用が安全であるかどうかを確認する、請求項33に記載の電子デバイス。
- 前記神経調節信号生成モジュールへのアクセスを可能にする前に、前記ユーザインタフェースと通信して前記使用者のアイデンティティを認証する認証モジュールをさらに備える、請求項33に記載の電子デバイス。
- 前記信号を前記使用者に送る前に、前記神経調節信号生成モジュールと通信して前記神経調節信号の前記第2の表現を認証する認証モジュールをさらに備える、請求項33に記載の電子デバイス。
- 前記使用者がヒトである、請求項33に記載の電子デバイス。
- 神経調節信号の表現を生成するための方法であって、
少なくとも1つの所望の効果の選択を使用者から受け取るステップと、
前記選択と通信し1)前記選択と関連付けられた少なくとも1つの神経調節信号の第1の表現、および2)前記選択に関連する一組の操作パラメータを受け取る、神経調節信号生成システムに接続するステップと、
前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第1の表現を受け取るステップと、
前記第1の表現に基づく前記少なくとも1つの神経調節信号の第2の表現を生成するステップであって、前記第2の表現は前記使用者に適用され、前記神経調節信号の前記第2の表現を前記使用者に適用することにより前記使用者が薬物を前記使用者に適用することなく所望の効果を経験する、ステップと、
を含む方法。 - 前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第2の表現を前記使用者に適用し、それにより前記使用者が前記所望の効果を経験するステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第2の表現を適用するステップが、前記使用者への前記神経調節信号の前記第2の表現の送達をスケジューリングするステップを含む、請求項43に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第2の表現を適用するステップが、前記適用に先立って、前記使用者への前記神経調節信号の前記第2の表現の適用が安全であるかどうかを確認するステップを含む、請求項43に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第2の表現を前記使用者に適用する時期を決定するために前記一組の操作パラメータを解析するステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記操作パラメータのうちの少なくとも1つが、a)前記使用者の必要性または希望を識別する識別パラメータ、b)前記神経調節信号の予定送達時間パラメータ、c)前記神経調節信号の適用パラメータの周波数、d)前記神経調節信号の適用の継続期間を示すパラメータ、およびe)前記神経調節信号の強度を示すパラメータからなる群から選択される、請求項42に記載の方法。
- 実行されると、
少なくとも1つの所望の効果の選択を使用者から受け取るステップと、
神経調節信号生成システムに接続して前記選択を通信し、1)前記選択と関連付けられた少なくとも1つの神経調節信号の第1の表現、および2)前記選択に関連する一組の操作パラメータを受け取るステップと、
前記少なくとも1つの神経調節信号の前記第1の表現を受け取るステップと、
前記第1の表現に基づく、前記使用者に適用される、前記少なくとも1つの神経調節信号の第2の表現を生成するステップであって、前記神経調節信号の前記第2の表現を前記使用者に適用することにより、前記使用者が、薬物を前記使用者に適用することなく所望の効果を経験するステップと、
を含む方法を実施する命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
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