KR20000075560A - 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신호 처리 기능, 감시 기능, 검사 기능, 또는 외부 간섭 기능을 위한 중앙 제어 유닛(3)을 갖춘 적응성 지각 운동 인코더에 관한 것이다. 상기 외부 간섭 기능은 지각 신호를 자극 펄스 순서로 변환시키는 용도의 적응성 시공 필터(spatio-temporal filters)의 그룹을 가진다. 또한 상기 적응성 지각 운동 인코더는 신경이나 글리아 조직의 자극을 위해 이식가능한 미세구조(6,7)로 인코더(3)와 연결하기 위한 인터페이스를 가지고, 이때 인터페이스는 양방향 디자인으로 만들어진다. 그러므로, 신경 세포의 제어와 활성 물질의 관리와 함께, 지각 신호의 감시와 이식 위치에 기록된 자발적인 활성의 생물학적 패러미터와 제어 신호의 감시가 또한 가능하다.

Description

신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더{ADAPTIVE SENSO-MOTOR ENCODER FOR NEUROPROSTHESES}

피부를 통해 작용하거나 이식물 형태의 자극 접촉에 의해 작용하는 움직임을 잡아내거나 걸어다니는 움직임의 안내를 위해, 그리고 비뇨기관의 제어를 위해, 대마비를 가지는 척추 장애의 경우와 같은 때 사용되는, 공지된 척수 이식물의 여러 가지의 선행 시스템이 있다(Echkmiller외 공저, Neurotechnology Report, 1984 및 1985를 참조할 것).

현재 사용가능하거나 개발 중인 척수 이식물은 여러 가지 제한 사항을 가진다. 즉, 부적응성이나, 미세 접촉 수의 기능적 증가가 없는 점, 그리고 이식물 캐리어에 의한 양방향성 지각 바탕의 제어가 없는 점 등의 제한 사항을 가진다.

특히, 현재 개발된 미세 접촉 구조와 신호 및 에너지 전달 시스템은 외부 인코더로부터 이식된 자극기까지 한방향으로 작동하여, 자극받은 뉴런의 신경 임펄스 활성의 진행중인 감시 가능성을 제공하지 않는다. 그러므로, 자극 펄스 순서는 뉴런의 자발적인 활성화에 적응될 수 없다. 더욱이, 자극 펄스에 의한 신경생물학적 임펄스의 시작은 직접적으로 감시될 수 없다. 또한, 여러 뉴런의 임펄스 연속 발생의 가능한 임시 조절과 동시화를 위한 보장된 임펄스 감시 기회가 또한 빠져 있다.

인슐린과 같이 요구에 의해 제어되는, 이식된 활성 물질 응용품의 개발을 위한 독립된 이론적 근거가 있다. 그러나, 성공적으로 이식된 두개골 이식물은 아직 없었다. 간질 발병을 막는 활성 물질의 국부적인 상황마다의 관리를 위해 긴급히 필요한 두개골 이식물은 아직 이용가능하지 않다.

본 발명은 적응성 지각-운동신경 인코더뿐만 아닐 척수 이식물 및 두개골 이식물에 관한 것이다.

도 1은 머리 운동에 의해 활성화되는 명령 모듈과 제어 유닛을 가지는 신경 조직 영역 내의 척수 이식물 형태의 실시예

도 2는 직접 접촉하지 않는 신경 조직의 자극에 대한 이식된 미세 접촉 구조의 도식.

도 3은 블록 회로 다이어그램 내의 여러 모듈을 가지는 두개골 이식물의 도식.

(참조 번호 설명)

1 ... 이식물 2 ... 경피성 모듈, 인터페이스

3 ... 중앙 제어 유닛, 인코더 4 ... 명령 모듈

5 ... 움직임 센서 6,7 ... 미세 접촉

8 ... 신경 조직 9 ... 센서

10 ... 초기 영역 11 ... 제 2 영역

12 ... 자극 유닛 13 ... 센서 유닛

본 발명은 종래의 문제점을 제거하고 적응성 지각-운동신경 인코더를 만들어 내는 것을 목적으로 한다. 신경 조직과 이식물로부터의 양방향 신호 및 데이터 교환하는, 또는 이식물 캐리어와 함께 교신하는, 신경망의 도움을 받는 상기 적응성 지각-운동신경 인코더는 교란된 신경 시스템 기능의 최적화를 이끌고, 선택적으로 도달가능한 자극 위치를 기능적으로 증가시키며, 그리고 자극받을 개개의 뉴런의 신경 활성화를 감시한다. 본 발명은 적응성 지각-운동신경 인코더의 작동 과정을 밝혀내고, 척수 이식물과 두개골 이식물을 추가로 제공하는 것을 밝혀낸다.

이 문제는 여기서 기술되는 특성을 가지는 인코더에 의해 해결된다.

인코더가 이식된 미세접촉물과 양방향으로 연결되기 때문에, 자극받을 개개 뉴런의 신경 임펄스 활성화와 다른 신호 및 준-자율적인 활동의 실행을 감시하는 것이 가능하다. 이 기능은 이식물 캐리어와 교신하여, 또는 신경망에 의해 스스로 활성화됨으로서 최적화될 수 있다. 선택가능한 자극 위치의 수는 기능상 증가될 수 있고, 개개 뉴런의 신경 활성화가 감시될 수 있다. 적절한 지각 및 작용 성분과 적응성 제어 시스템을 사용하여, 이식된 구조는 지각-운동신경을 준-자율적으로 작동시킨다. 적응성 정보 처리 시스템의 본질적인 성분과 과정은 여러 가지 조합에서, 특히 척추나 주변 신경 시스템과 양방향 접촉하는 척수 이식물에 대해, 그리고 두개골 내의 중앙 신경 시스템의 구조와 양방향 접촉하는 두개골 이식물에 대해 실행된다.

또한, 선택적으로 도달가능한 자극 위치의 수를 기능적으로 증가시키며 새 자극 조건에 스스로를 적응시키는 인코더가 처음으로 제안된다. 여기서 기술된 인코더는, (적응성 시공 필터 그룹으로서의 기능과 구조를 기초로 하여) 자극 기능에 부가적으로, 자극받는 뉴론의 신경 활성화 감시 기능을 추가로 수행한다.

가능한 양만큼 개개의 미세 접촉과 연관된 시공 필터는 인코더와 이식물 캐리어 사이에서 각각 교신하는 최적의 기능으로 조절된다.

정적인 사전 과정을 가지는, 즉 개개의 조절 가능성이 없는 인코더에 반해, 본 경우는 분리된 인코더 채널로 단일 시공 필터의 조절과 신경계의 주어진 영역의 특정 기능적 향상을 단일 관계 평형에 기초하여 허락한다. 이 장점은 일련의 기능 변화가, 예를 들어 시공 필터 기능의 상응하는 적응에 의해 미세접촉 이동의 결과가, 보상될 수 있다는 가능성을 포함한다. 이식물 캐리어나 캐리어의 신경계 영역과 교신하는 시공 필터 기능 조절의 장점은, 실제 이식물 캐리어만이 최적화 과정과 내재적 형태로, 즉 예를 들어 인코더 조절에 사용하고 신경계의 기능 감시에 의해 또는 지각의 종속적인 판단에 의해, 구체화된다는 기능적 측면의 고려에 있다.

자극 신호와 같은 기능적으로 분리된 인코더 채널의 개개 시공 필터 출력의 비동시성 임펄스 연속 발생에서, 선택적인 자극 위치는 자극 위치에서 기록되는 신경 임펄스를 고려하여, 이식물 캐리어와 교신하면서 서로 선택적으로 조절된다.

중첩에 의해 상반되게 조절되는 자극 신호의 국부 분배와 시간 코스가 적응 과정에 의해 적절히 선택되고 몇몇 미세접촉에 가해지는 필드 분배가 국부시간의 선택적 신경 임펄스 여기를 시작하기 때문에, 선택가능한 자극 위치와 그 형성 및 상호 교신 억제의 수는 고정된 수의 이식 미세 접촉과 함께 기능적으로 증가할 것이다.

주어진 상대적으로 낮은 수의 이식 영구 기능적 미세 접촉으로, 이 미세 접촉의 위치가 뉴런에 대해 상대적으로 수정되지 않을 때, 기능적으로 특별한 장점을 가진다. 즉, 적합한 신호의 발생에 의해 선택적으로 도달가능한 자극 위치나 뉴런의 수를 증가시키고, 동시에, 시공 필터를 적절히 보유하는 분리되게 접속할 수 있는 인코더 채널의 수를 증가시킨다. 이 장점은 각 기능의 질 향상에 영향을 미친다.

이식된 구조의 준-자율적인 지각-운동신경 기능을 사용하여, 그리고 이식물 캐리어와 연결되는 가장 가까운 지각-운동신경 내의 부분적으로 이식된 신경보철물의 도움을 받는 척추나 주변 신경계의 결함 기능의 제어나 보호는 이제 가능하다.

적응성 척수 이식물을 사용할 때, 여러 가지 응용품에 대해, 기능적으로 개선된 척추나 주변 신경계 내의 기능적 결함으로부터의 보호되는 성질이 처음으로 가능하다.

두개골 내의 중앙 신경계의 신경 기능적 결함의 경감은, 이식물 캐리어의 감시 및 제어 기능과 연결된 활성 물질 응용품과 준-활성 지각-운동신경 기능을 가지는 이식된 구조물을 사용하여, 특히 신경학적이거나 정신의학적인 다수의 환자 그룹에 대해 바람직하지 않은 지각, 운동신경, 인지 효과를 감소시키는 용도로 가능하다.

처음으로, 적응성 두개골 이식물을 사용하여 두개골 내의 중앙 신경계 내의 신경 기능적 결함을 구제하는 성질이 여러 응용에서 가능하다.

움켜잡는 보철물로 사용되는 두개골 이식물이 도 1에 도시된다. 팔 운동이 하반신 불수의 경우에 여전히 가능할 때, 그러나 손으로 움켜잡는 운동이 불가능할 때, 이 보철물이 사용된다.

움켜잡는 보철물은 경피성 모듈(2)과 통신하는 이식물(1)을 포함한다. 모듈(2)은 적응성 중앙 제어 유닛(3)과 양방향으로 무선 연결된다. 제어 유닛은 명령 모듈(4)로부터 명령을 내리고, 상기 명령 모듈은 머리 움직임 센서(5)에 의해 안내된다.

이식물(1)은 미세 접촉(6,7)을 통해 신경 조직(8)과 접촉한다. 또한, 터미널 엄지와 한 개의 다른 손가락에서 움켜잡는 과정에 대한 측정값을 얻는 여러 센서(9)는 이식물(1)에 연결된다.

지금까지 기술된 시스템은 다음 방식으로 작동하여 움켜잡는 과정을 생성하고 제어한다. 먼저, 사용자는 그가 잡고자 하는 물체의 방향으로 손을 이동한다. 예를 들어, 물체는 컵이 될 수 있다. 손이 컵을 잡기 위해 컵의 우측 위치에 있을 때, 움켜잡는 과정은 머리 움직임 센서(5)에서 인식되는 특정 머리 움직임에 의해 시작된다. 이후, 머리 움직임 센서(5)는 명령 모듈(4)에 신호를 주고받는다. 명령 모듈은 적절한 제어 명령을 발생시키고, 상기 제어 명령은 신호 유도나 무선으로 제어 유닛(3)에 전달된다. 움직임 감시 기능을 추가로 가지는 명령 해독기(11)는 제어 유닛의 초기 영역(10)에 위치한다. 제어 유닛(3)의 제 2 영역(11)은 위치와 강도 제어를 포함한다. 명령 모듈(4)로부터의 "움켜잡아"라는 명령은 유닛(10) 내에서 해독되고, 적절한 움직임 자극 패턴은 행동에 대해 결정된다. 중앙 제어 유닛(3) 내의 유닛(11)은 경피성 모듈(2)에 위치 명령을 보내고, 다시 미세 접촉(6,7)을 통해 적절한 신경 경로(8)의 자극을 위해 상기 명령을 이식물(1)에, 특히 이식물(1)내의 자극 유닛(12)에 보낸다. 신경 경로(8)는 움켜잡는 과정에 필요한 손 근육의 전기 자극을 제어하고, 다시 움켜잡는 과정과 접촉하고 상기 과정을 시작한다.

센서(9)는 위치, 가해진 압력, 그리고 물체의 미끄러짐에 관한 정보를 얻음으로서 물체 주위의 손의 잡은 형태를 감지한다. 움켜잡는 과정의 목적은 달걀과 같은 물체에 손상을 가하지 않도록 가능한한 작은 압력으로 물체를 쥐는 것이다. 또한, 미끄러짐을 일으키지 않는 그립을 형성하여, 물체를 떨구는 것을 예방하는 것이다.

센서(9) 신호는 이식물(1)의 센서 유닛(13)에 전달된다. 수신된 신호는 센서 유닛(13)에 의해 경피성 모듈(2)에 전달되고, 상기 수신된 신호는 제어 유닛(3)의 검사 유닛(11)까지 신호를 처리한 후, 결정된 값을 전달한다. 여기서, 움켜잡는 과정에 대한 위치와 세기 조절이 행해진다. 각각의 경우, 미세 접촉(6)을 통한 신경계(8)의 자극은 최적의 움켜잡는 과정이 생기는 방식으로 안내된다. 사용자는 컵을 잡은 후, 다른 머리의 움직임에 의해, 머리 움직임 센서(5)까지, 그래서 명령 모듈(4)까지 정보를 보내서, 움켜잡는 과정이 독립적으로 유지될 수 있다. 제어 유닛(3)은 움켜잡는 과정의 자율적 제어에 영향을 미친다. 적응성 제어 유닛(3)으로서, 자극은 신경계(8) 영역 내의 미세 접촉(6,7)을 통해 정규 기초 상에서 거꾸로 연결된다. 즉, 센서(9)를 통한 신경계(8)의 활성화는 이식물(1)의 센서 유닛(13) 내에서 얻는다. 제어 유닛(3)은 신경계(8) 자극의 시간 코스, 위치, 그리고 세기를 조절하는 신경망을 통한 적응성을 일체화시켜서, 상기 신경계는 움켜잡는 과정에 필요한 적절한 세기로 그리고 가능한 정확하게 자극받는다.

도 2는 신경 조직(8)에 닿는 미세 접촉(6)의 예를 도시한다. 본 예에서, 세 개의 미세 접촉(16,17.18)이 신경 조직(8) 내로 이식되고, 임의의 신경 세포 주위에 무질서하게 위치한다. 미세 접촉 구조(6,16,17,18)는 각각의 경우에 신경 세포(8)의 매트릭스보다 일반적으로 더 크다. 미세 접촉(16,17,18)은 자극기(18)를 통해 신호(S1,S2,S3)를 공급받는다.

목표된 신경 자극을 만들어내기 위하여, 예를 들어, 자극 초점 F가 미세 접촉에 의해 직접 영향받지 않도록 구성되어야 한다. 그러나, 자극 초점 F는 다른 세기, 시간 코스, 그리고 무엇보다도 전극(16,17,18)까지의 시간 간격을 이용하여, 신호(S1,S2,S3)를 전함으로서, 구성될 수도 있다. 발생된 신호의 중복은 정렬되어, 의도된 자극 초점 F의 영역 내의 신호의 수렴값이 한 개 이상의 신경 세포의 한계 자극을 넘을 수 있고, 이때 신경 조직의 나머지 영역의 추가적 신호 진행은 여기 한계값 아래를 유지한다.

여러 가지 상반되게 조절된 신호의 시간적 신호 진행과 시간적 순서를 변경함으로서, 자극 초점은 F에서 F'으로 이동할 수 있다. 전극과 직접 관련되지 않는 자극 초점에 도달하는 자극 기능의 균형을 이루기 위해, 적응성 과정이 필요하다. 어떤 자극 초점 F,F'이 특정 신경 자극에 대해 주소를 가져야 하는 지 알려진 바가 없기 때문에, 적응성 지각-운동신경 제어 유닛은 지각 인지나 다른 지각 데이터 평가를 통해 이식물 캐리어가 평가하는 임의의 신호 패턴을 제공할 수 있다. 제 2 신호 패턴은 제 1 신호 패턴에 대해 수정되어, 의도된 신경 자극이 도달되는 지, 아닌지에 관해 마찬가지로 평가될 것이다. 사용자는 후자의 신호 패턴이 전자의 신호 패턴보다 좋은 지를 말하기만 하면 된다. 신경망의 검사 메카니즘을 사용하여, 그리고 검사 과정의 코스에서, 최적의 신호 시간 기능이 자극 초점 F의 여기를 위해 전극(16,17,18)에 대해 결정된다.

도 3에는 대뇌 피질의 신경 조직 영역을 감시하고 상기 영역에 영향을 미치는 두개골 이식물이 도시된다. 감시되야 할 신경 조직(20)에는 영역(21)에서 미세접촉(20)이 제공된다. 영역(21)은 예를 들어, 파괴된 기능이 간질을 일으키는 영역일 수 있다. 이러한 경우에, 미세 접촉 구조(22)는 신경 세포의 자극을 위해 미세 접촉 모두를 포함하고, 신경 세포 활성화와 다른 생물물리적인 패러미터를 감시하기 위한 마이크로센서를 또한 포함한다. 미세접촉 구조(22)는 양방향으로 작동하는 전송 및 수신 시스템에서 사용가능한 적응성 프로세서(24)와 함께 신호 경로(230에 연결된다. 그렇지 않으면, 미세 접촉 구조(22)는 활성 물질 저장소(260를 가지는 신호계(25)와 접촉한다. 활성 물질 저장소(26)는 소량의 활성 물질(예를 들어 10^-9리터 범위)을 국부 제어와 함께 방출하면서 준비된다. 마지막으로, 프로세서(24)는 다른 하나의 신호계(27)를 통해 활성 물질 저장소(26)에 직접 연결된다.

두개골 이식 기능의 세 모듈(22,24,26)은 다음 방법으로 간질을 예방한다. 마이크로센서는 영역(21)내의 자발적 신경 세포 활성화를 감시하고, 프로세서(24)에 신호계(23) 전체의 측정 신호를 전송하며, 이는 한편으로 신호 자체를 평가하고, 다른 한편으로 외부 인코더에 상태 리포트를 전송한다. 영역(21)내의 신호 동시 활성화로 표현할 수 있는 신경 셀 활성화의 의심 특성이 생겨서, 프로세서(24)는 간질을 일으키는 자극 패턴의 존재를 명확히 한다. 상기 프로세서는 한편으로 신호계(23) 전체에 자극 펄스 순서를 마이크로-센서(22)에 전송하고, 이는 동시적인 신경 자극을 방해한다. 이러한 순수하게 전기적이 자극이 부적합할 때, 프로세서(24)는 전체 신호계(27)의 명령을 활성 물질 저장소(26)에 전송한다. 상기 저장소는 약물학적 활성 물질을 정확한 양으로 관리하고, 정상 수준까지 동시적인 신경 세포 활성도를 낮출 수 있다.

제어 과정의 종류, 그 시간적 순서, 그리고 활성 물질 저장소의 미세 접촉 구조(22)에 의한 신경 조직 영역(21)에 가해지는 힘은 외부 인코더에서 최적으로 설정되어, 이상적인 모델에서, 환자는 인위적인 예방 발명을 지각하지 못한다. 환자의 심리학적 변화의 경우에, 두개골 이식물의 작용 모드는 또한 적응된다. 이 과정이 행해질 때, 인코더는 도 1과 도 2에서 이미 기술된 중요한 기초 기능을 가진다.

인코더의 기능과 구조의 이로운 형태는 다지탈 신호 프로세서(DSP), 예를 들어 Texas Instruments C80 모델이고, 사전 처리 모듈, 펄스 신호 방사기, 그리고 이식된 구조, 여러 신호 인터페이스와 양방향 교신하는, 특히 외부 감시 및 제어(검사) 시스템과 평가 입력 유닛과 교신하는, 수신기로 조합된다. 여러 가지 적응성 정보 처리 기능이 중앙 제어 유닛을 가지는 DSP에서, 특히 시공 필터, 교신 모듈 및 패턴 동일화를 위해, 이루어진다. 사용자는 한편으로 인코더로부터 자극 펄스나 지각 인지와 같은 신호를 수신하고, 다른 한편으로 인코더에 신경 활성도와 생물 물리학적 패러미터의 평가 입력을 송신한다. 더욱이, 양방향 무선 신호 및 에너지 전송에 의해, 인코더가 몸에 부착되거나 몸과 떨어진 위치에 부착될 수 있는 인코더의 예시된 형태가 있다. 또한, 바람직한 형태의 인코더는 인코더로 사용하기 위한 시공 필터의 시공 기능 공간이 여러 종류의 접촉되는 뉴런의 정보 처리 성질을 포함하는 데 있다.

한편으로 이미 자발적으로 활성화된 신경계의 일부에 직접 전송이 인코더와 함께 이루어진다. 그러므로, 단일 뉴런으로부터의 신경 임펄스는 기술적 자극없이 발생된다. 각각의 자발적인 활성화까지의 자극 펄스 순서에 최적으로 적응하기 위하여, 보장된, 그리고 동시에 생물학적으로 호환가능한 자극 펄스에서 신경 임펄스로의 1:1 변환에 대한 자극 패러미터의 정확한 결정을 위해, 그리고 여러 뉴런의 신경 활성화의 동기화 및 시간 조절의 개선된 최적화를 위해, 자극받는 단일 뉴런의 신경 활성화를 감시하는 것은 중요한 이점을 가진다.

사용자와 교신하는 인코더의 시공 필터의 조절을 휘한 공정의 설계예로, 시공 필터는 시공 기능 패러미터가 뉴런의 각 정보 처리 특징에 근접하는 충분히 큰 기능적 공간 내에서, 즉 필터 알고리즘의 적절한 위치에 놓이는 외부에서 접속가능한 패러미터 변환 점을 사용하여, 수정되는 시공 필터로 실현된다. 시공 필터에 대한 적응 과정의 유익한 형태는, 인코더와 인지를 바탕으로 교신하는 이식물 캐리어나 정상적인 건강한 사람, 바람직한 패턴과 실제 패턴 사이의 인지 비교가, 예를 들어 여러 미끄러짐 제어의 행을 평가 입력 유닛으로 사용함으로서, 또는 인코딩된 머리 움직임의 형태로, 비감시 적응 규칙을 가지는 기술적 신경망으로 교신하고, 신경망이 시공 필터를 위한 다음의 패러미터 벡터뿐만 아니라 다음의 교신 단계에서의 인지된 패턴차를 감소시키는 목적을 가지는 다음의 바람직한 값을 구축한다는 데 있다. 시공 필터에 대한 최적의 패러미터 벡터를 서치하는 바람직한 형태는, 비감시 적응성을 가지는 신경망으로부터의 교신 모듈에서, 패러미터 벡터가 주어진 패턴에 대해 특정 인지를 유발하도록 만들어지고 상응하게 종속적으로 평가되도록 하는 형태이고, 다른 패러미터 조절 시스템과 교신할 때, 패러미터 벡터의 순서는 시공 필터의 기능 공간에 가상의 움직임을 만들기 위해 사용되는 것에 있다. 예를 들어, 스캐닝이나 스위핑과 같은 과정의 종류에 따르는 연속적인 궤도로, 또는 비정규적인 순서로, 또는 신경심리학적, 특히 전형적 필터 기능의 순서로, 사용되는 것에 있다. 이 적합한 시간 순서의 코스에서, 사용자는 주어진 패턴, 사전 처리 모듈, 다음의 시공 필터, 그리고 관련된 미세 접촉에 연결되는 신경 시스템의 일부의 협조에 의해 만들어지는 "민감한" 인지를 쉽게 보고한다. 그 후, 이 과정에서 결정된 기능 공간의 영역에서, 좀 더 정확한 패러미터 최적화가 인지에 기초하여 착수된다.

비동시적인 임펄스 순서 발생의 예시된 형태는, 각각의 시공 필터의 출력 신호가 시공 필터의 준-연속 시간 기능의 적합한 변환 알고리즘을 사용함으로서, 뉴런의 활성화에 관련해, 비동시적인 임펄스 순서로 변환되는 것에 있다. 그리고 임펄스 순서-시간 코스와 단일 임펄스의 발생점이 가변적인 시간 지연 요소를 사용하여 교신 상태에서 변경될 수 있다는 점에 있다.

신경 세포 임펄스를 시작하는 용도의 인코더의 여러 시공 필터에 의해 발생되는 비동시적 임펄스 순서의 시간적 연결을 위한 과정의 예시된 형태는, 개개의 임펄스 신호의 전송 시간점이 제어할 수 있는 시간 지연 요소에 의해 변경되어, 정확한 비동시성의 발생에 시간 연결이 발생하고, 시간 지연의 변화가 이식물 캐리어에 의해 조절된다. 또는, 교신에서, 신경망을 통해 인지에 기초하여 상기 과정이 발생되고, 또는 외부에서 조절된다. 즉, 시간적으로 연결되는 임펄스 그룹의 선택이 인터페이스에서 기록되는 필터와 시공필터로부터의 임펄스를 고려할 수 있고, 다른 시공 필터의 매우 다른 임시 임펄스 비율의 관점에서, 적절한 평형이 연결되는 임펄스 그룹 내의 개개의 임펄스를 포함하여 성립된다.

주어진 수의 설치된 이식물 미세 접촉의 경우에, 선택가능한 자극 위치의 형성과 그 수의 기능적 증가를 위한 과정의 예시된 예는, 주어진 시공 필터로부터의 임펄스 신호가 여러 국부적으로 인접한 미세 접촉에 전도되는 점에 있고, 이에 의해 자극받는 뉴런 영역 내의 전자기장의 특성 시간 코스는, 중첩에 의해 서로 조절되는 상기 자극 신호가 여러 미세 접촉에서 필드 분배 중 국부적이며 시간적인 선택적 신경 임펄스 여기를 시작하고 선택적인 자극 위치가 중첩된 자극 신호의 적절한 변화에 의해 급속하게 변화하며 역으로 조절된 자극 신호의 여러 패러미터의 각각의 변화가 신경망을 통해 이식물 캐리어와 인지를 바탕으로 교신하는 결과를 가지는 효과를 가진다. 또는 선택적이 고 형성된 신경 여기를 이끄는 가능한 많은 자극 위치의 결정을 위한 다른 신호 변화 과정을 유발하는 효과를 가진다. 또한, 자극 시간 기능의 최적화로 이루어지는 이 바람직한 형태는 자극 신호에 기록된 신경 임펄스의 비교를 통해 생물학적 호환가능하게, 그리고 의도된 단일 셀 선택성에 대해 개선된다.

인코더의 부분적인 지각-운동신경 자율 기능 이식 구조를 위한 예시된 형태는, 이식된 미세 접촉이 신경 임펄스의 기록을 위해 그리고 자극을 위해 사용되는 점에 있다. 즉, 이식된 구조로부터의 화학 신호나 물리 신호 및 기록된 신호는 인코더까지 광학 및 전자기적 전송기와 적합한 사전 증폭기를 통해 보고된다. 그리고 기록도니 신경 신호는 인코더 기능의 여러 용도를 위해 처리된다.

이식된 구조의 부분적 자율 지각-운동신경 작용의 예시된 형태는, 물리적/화학적 양을 감지하는 이식된 구조에서 접속가능한 여러 센서를 사용함으로서, 또는 예를 들어 전기 자극 전극, 기게적 마이크로 액터, 화학적 활성 물질 응용품, 또는 가열이나 미세의학 용도의 열적으로 작동하는 프로브(probe), 이식된 구조 냉의 과정과 화학 분석의 수행을 위한 구조와 같은 여러 액터를 사용함으로서, 그리고 인코더와 교신하는 부분적 신경 적응성 제어 시스템을 사용함으로서, 준-자율적, 여러 지각-운동신경 작용이 실행될 수 있고, 예를 들어, 국부 조직 상의 급속한 반응 효과가 방금 감지된 지각 데이터에 대해 실행될 수 있다. 이 경우, 인코더와의 양방향 결합이 제어나 검사로 이용될 수 있다.

예를 들어, 비뇨기관의 신경 조절을 위한 대마비에 사용하기 위해, 움켜잡거나 걷는 움직임의 안내를 위해, 또는 절단에 수반되는 극심한 고통의 감소를 위해, 적응성 척수 이식물의 예시된 형태는 이식된 미세구조가 척추, 주변 신경계, 또는 근육 그륩 내에 자리잡는 데 있다. 이에 의해 이식 구조와 양방향 교신하는 외부 적응성 인코더는 손에 들 수 있는 유닛으로 사용자의 몸에서 행하여지고, 예를 들어 머리나 눈의 움직임과 같은 조작을 통해, 사용자에 제어될 수 있거나 자율적으로 큰 정도까지 신호 수신 및 기능을 위해 사용자와 양방향 교신한다. 이식된 구조의 예시된 형태는, 예를 들어 성장 호르몬이나 열 효과의 요구에 의한 제어와 같은 준-자율적 지각-운동신경 작용이 수행되는 점에 있다.

간질 환자, 파킨슨씨병 환자, 또는 정신병 환자를 위한 활성 물질의 요구에 의한 국부 제어와 같은 적응성 두개골 이식물의 예시된 형태는, 이식된 구조가 외부 인코더와 양방향 교신하고 두개골 내부에 위치한다. 이에 의해, 이식된 열 작용프로브를 사용함으로서 미세 의학적 간섭에 고나해 결정하기 전과 유사하게 환자의 동의 후, 의학적 및 기술적 특별 팀은 각각의 기능을 감시뿐 아니라 검사까지 한다. 그리고 인지에 기초한 교신을 하는 환자 개개의 기능은 최적화되고 감시된다. 이식된 구조의 예시된 형태는 준-자율적 지각-운동신경 작용, 예를 들어 성장 호르몬이나 시냅스 기능을 위한 국부 결핍 신경전달물질의 요구에 의한 관리, 바꿔 말하면, 배우고 적응하는 데 기본적으로 관련된 신경 세포들 사이의 생물학적 접촉과 간질이나 발열의 요구에 의한 억제가 영향받는다.

Claims (19)

1. 두개골, 척추, 또는 그 주변 신경계 내의 중앙 신경계 내의 신경보철물을 위한 적응성 지각-운동신경 인코더에 있어서, 상기 적응성 지각-운동신경 인코더는 신호 처리 기능, 감시 기능, 검사 기능, 또는 외부 간섭 기능을 위한 중앙 제어 유닛(3)을 갖추고, 지각 및 운동신경 기능을 위한 적응성 시공 필터의 그룹을 또한 갖추며, 이식된 미세구조(6,7)로 인코더를 연결하는 양방향 인터페이스(2)가 뇌기능의 감시 기능을 위해, 그리고 신경이나 글리아 조직의 자극을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛(3)이 적응성 성향을 가지고, 또한 상기 제어 유닛(3)이 준-자율적으로 작동하는 지각-운동신경 이식 구조(1,6,7,22,24,26)를 제어하는 용도로 제공되는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
3. 제 1 항에 있어서, 검사 기능을 통해, 에너지 형태나 물질이 이식된 구조(22,24,26)의 위치에 가해지는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 감시 기능은 뉴런이나 글리아 세포의 활성화를 얻고, 이온성, 분자적, 활성 물질 농도를 얻는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
5. 제 1 항에 있어서, 주어진 수의 설치된 이식 미세 접촉(6)으로 선택가능한 자극 위치의 형성 및 그 수의 기능적 증가를 위하여, 임펄스 신호(S1,S2,S3)는 단일 및 다중 국부 인접 미세 접촉(16,17,18) 모두에서 전도되고, 디코딩된 자극-신간 기능 - 시간 코스, 전류 세기, 인터페이스에서의 극성 및 위상 길이에 대해 특히 상응하는 각각의 미세 접촉(16,17,18)에 대해 정확하게 개별적으로 확립되는 인코더 명령을 바탕으로 하여 -은 자극받는 뉴런 영역 내의 전자기장의 특성 시간 코스와 국부 위치 분배에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
6. 제 1 항에 있어서, 여러 가지 역으로 조절된 자극 신호의 적응성 과정에 의해 결정되거나 선택되는 시간 코스와 국부 분배가 자극 초점(F,F')과 같이 여러 마이크로센서(16,17,18)에서 영향을 받는 필드 분배 내의 국부적/시간적 선택 신경 임펄스 자극을 시작하는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
7. 제 6 항에 있어서, 선택 자극 위치(F,F')가 자극 초점(F,F')의 국부 이동을 위해 중첩된 자극 신호(S1,S2,S3)의 적절한 변화에 의해 급속하게 변경되는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
8. 제 1 항에 있어서, 인코더와 양방향 교신하는 이식 구조(1,6,7,22,24,26)에 의해 이식 위치에서 영향의 제어와 여러 기록된 신호를 평가 및 감시하는, 부분적 지각-운동신경 기능 이식 구조를 위해 감시 시스템이 제공되고, 이에 의해 이식 구조(1,6,7,22,24,26)가 여러 센서(9,22), 화학적 분석, 그리고 반응 과정을 갖추고, 또한 상기 이식 구조(1,6,7,22,24,26)가 이식 위치에서 기계적, 전기적, 또는 물리화학적 국부 영향을 위한 액터(26)를 갖추며, 또한 상기 이식 구조(1,6,7,22,24,26)는 인코더와 교신하는 적응성 지각-운동신경 검사 시스템을 갖추는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 이식된 미세 접촉(6,7,22)은 자극을 위해, 그리고 신경 임펄스의 기록을 위해, 양방향 교신을 통해 이식가능하고, 추가적인 미세 접촉은 신경 활성화를 위해 사용가능하고, 또한 상기 추가적인 미세 접촉은 이식된 구조(1,6,7,22,24,26)의 이온 농도나 분자 농도와 압력, 온도와 같은 물리적 패러미터를 기록하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 신경보철물 용도의 적응성 지각-운동신경 인코더.
10. 제 9 항에 있어서, 기능의 최적화를 위해, 자극 신호와 이에 연관된 미세 접촉 그룹(6,7,22)의 변화가, 특히 중앙 제어 유닛(3) 내의 신경망이나 다른 최적화 알고리즘을 통해 이식 캐리어와 교신하는 이식 사이트로부터의 감시 신호에 의해 또는 인지 평가에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 적응성 지각-운동신경 인코더의 작동을 위한 인코더.
11. 제 10 항에 있어서, 이식 구조(1,6,7,22,24,26)에서, 이식 위치에 기록되는 신호의 평가가 국부 적응성 검사 시스템에 의해 적어도 부분적으로 행해지고, 상기 신호 평가가 물리적이나 화학적 국부 작용 명령으로 변환되는 것을 특징으로 하는 과정.
12. 제 8 항에 있어서, 이식 구조(1,6,7,22,24,26)로부터의 기록된 임펄스나 지각 신호는 적절한 신호 변환기(2,13,24), 사전 증폭기, 그리고 전송기에 의해 인코더에 보고되고, 지각-운동신경 인코더 기능의 여러 용도를 위해 기록된 신호가 또한 처리되고 외부에서 접속가능하게 만들어지는 것을 특징으로 하는 과정.
13. 특히 손발, 비뇨기관, 그리고 바람직하지 않은 고통 감각 또는 환상 인지의 운동신경 측면에서, 척추나 주변신경계 내의 신경 기능적 상처를 경감시키는 적응성 척수 이식물에 있어서, 상기 척수 이식물은 적응성 인코더, 준-자율적 기능 지각-운동신경 이식 구조(1,6), 그리고 양방향 신호 및 에너지 전달 시스템을 갖추고, 이에 의해 인코더가 척추, 주변 신경계, 그리고 근육 그룹의 일부와 양방향 접촉하는 것을 특징으로 하는 적응성 척수 이식물.
14. 기억 결함과 인성 변화를 수반하는, 바람직하지 않은 지각, 운동신경, 또는 인지 효과를 가지는 중앙 신경계의 신경 기능적 상처를 경감시키는 적응성 두개골 이식 장치에 있어서, 상기 적응성 두개골 이식 장치는 신호 처리 기능, 감시 기능, 검사 기능, 및 준-자율적 기능 이식 구조(22,24,26)의 외부 간섭 기능을 위한 중앙 제어 유닛을 가지는 적응성 인코더를 갖추고, 상기 준-자율적 기능 이식 구조는 미세 접촉(16,17,18,22), 감지기, 활성 물질 축적질, 그리고 활성 물질 투여(26)를 포함하고, 이에 의해 인코더가 신호 및 에너지 전달 시스템(24)을 통해 뇌(21)의 영역과 양방향 접촉하는 것을 특징으로 하는 적응성 두개골 이식 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 준-자율적 감시 시스템은 국부적으로 이용가능한 적응성 검사 시스템을 이용하여, 이식물에 기록된 신호를 평가하고, 상기 신호를 물리적이나 화학적인 국부 작용 명령으로 변환하는 것을 특징으로 하는 적응성 두개골 이식 장치.
16. 제 14 항에 있어서, 적응성 인코더(3)에 상응하는 기능이, 인지에 바탕을 둔, 자율적, 또는 외부 검사 기능 순응뿐만 아니라 감지 최적화를 위한 지각 시공 필터, 움직임 진행이나 활성 물질의 필요에 의한 투여나 미세의학적 치료 효과의 최적화를 위한 운동신경 시공 필터나 다른 검사 모듈을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 적응성 두개골 이식 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 척수 이식물의 경우에, 눈과 머리의 움직임이나 다른 관절을 위한 측정 시스템(5)이 사용되고, 이식 기능을 검사/제어하는 용도에 사용가능하며, 이식 캐리어의 인지나 의도를 보고하는 용도로 사용가능하고, 몸에 지닐 수 있는 명령 입력 유닛에 의한 다른 기능 진행의 선택을 위해뿐만 아니라 예를 들어 촉각과 같은 적합한 감각 기관의 도움을 받는 이식물이나 이식물 캐리어에 대해 선택된 조건 패러미터의 진행중인 전송을 위한 상응하는 과정은 수반기구로 사용할 수 있고, 환자에게 순응될 수 있으며, 충족되는 것을 특징으로 하는 적응성 두개골 이식 장치.
18. 제 16항에 있어서, 이식된 구조 내의 화학 반응의 생산과 화학 구조를 포함하여 이식 위치에서 기록되는 신호의 평가를 위해 적응성 검사 시스템이 제공되고, 상기 평가는 물리적이나 화학적인 국부 작용 명령, 예를 들어 국부 전기 자극, 활성 물질의 투여, 또는 의학적 및 치료 용도의 열효과로 변환시키는 것을 특징으로 하는 적응성 두개골 이식 장치.
19. 제 16 항에 있어서, 이식된 국부 활성 물질 축적질이 - 작용의 필요에 대해 평가되는 적응성 상에서 - 이상생리학적 조건이나 상태 공간에 따라 위치하고, 상기 상태 공간은, 예를 들어 활성 물질 미세량을 국부 제한적이면서 시간상 동시에 사용하기 위해 신경이나 글리아 세포 활성, 물리적 패러미터와 이온, 분자, 또는 활성 물질 농도에 대한 적적한 이식된 감지기(22)에 의해 찾아내어지며, 이 국부 상태에 기초한 활성 물질의 투여 보조 기능은 이식된 구조에서 자율적으로 제어되거나, 이식물 캐리어나 수반기구에 의해 두개골의 외부 인코더와 양방향 교신하면서 제어되는 것을 특징으로 하는 적응성 두개골 이식 장치.