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特表2023-519968神経関連信号の検知された変化を使用してデバイスを制御するためのシステムおよび方法
(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】2023-05-15
(54)【発明の名称】神経関連信号の検知された変化を使用してデバイスを制御するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
   G06F 3/01 20060101AFI20230508BHJP
   A61B 5/375 20210101ALI20230508BHJP
   A61B 5/374 20210101ALI20230508BHJP
   A61B 5/37 20210101ALI20230508BHJP
   A61B 5/293 20210101ALI20230508BHJP
【FI】
G06F3/01 515
A61B5/375
A61B5/374
A61B5/37
A61B5/293
G06F3/01 560
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022559561
(86)(22)【出願日】2021-04-01
(85)【翻訳文提出日】2022-11-29
(86)【国際出願番号】 US2021025440
(87)【国際公開番号】W WO2021202915
(87)【国際公開日】2021-10-07
(31)【優先権主張番号】63/003,480
(32)【優先日】2020-04-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521494256
【氏名又は名称】シンクロン オーストラリア ピーティーワイ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002516
【氏名又は名称】弁理士法人白坂
(72)【発明者】
【氏名】ヨー,ピーター エリ
(72)【発明者】
【氏名】オクスレイ,トーマス ジェームス
【テーマコード(参考)】
4C127
5E555
【Fターム(参考)】
4C127AA03
4C127GG01
4C127GG05
4C127GG11
4C127LL08
5E555AA08
5E555AA11
5E555AA12
5E555AA76
5E555BA38
5E555BB38
5E555BC02
5E555BC17
5E555BC20
5E555BE08
5E555CA41
5E555CB42
5E555CB70
5E555CC01
5E555DA21
5E555DA24
5E555DB11
5E555DD06
5E555EA07
5E555EA09
5E555FA00
(57)【要約】
被験者の神経関連信号の検知された変化を使用してデバイスを制御するシステムおよび方法が開示される。一実施形態では、デバイスまたはソフトウェア・アプリケーションを制御する方法は、被験者の神経関連信号の第1の変化を検知することと、神経関連信号の第2の変化を検知することと、神経関連信号の第2の変化の検知時またはその後に、デバイスに入力コマンドを送信することと、を含む。神経関連信号は、被験者の脳内に埋め込まれた神経インターフェースを使用して検知することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被験者の神経関連信号の強度が、測定されたベースラインレベルよりも低減していることを検知するステップと、
前記神経関連信号の前記強度が、前記低減の後に前記ベースラインレベルを超えて増加したことを検知するステップと、
前記神経関連信号の前記強度が増加したことを検知したときに、または同検知に続いて、入力コマンドをデバイスに送信するステップと、
を含む、デバイスを制御する方法。
【請求項2】
前記被験者の前記神経関連信号が前記被験者の神経振動である、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減を検知するステップは、前記神経振動のパワーがベースライン振動パワーレベルよりも減少することを検知するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記神経関連信号の前記強度の前記増加を検知するステップは、ベースライン振動パワーレベルを超えて前記神経振動の前記パワーが増加することを検知するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項5】
前記神経振動は、1つ以上の周波数帯域での振動を含む、請求項2に記載の方法。
【請求項6】
前記神経振動が、約12Hz乃至30Hzの間の周波数のベータ帯域振動を含む、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記神経関連信号は、前記被験者の体内に埋め込まれた血管内留置デバイスを使用して測定または監視され、前記神経関連信号の前記強度の前記低減または増加を検知するステップおよび前記入力コマンドを送信するステップは、1つ以上のプロセッサーを使用して実行される、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記血管内留置デバイスが前記被験者の脳内に留置される、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
前記神経関連信号が、前記被験者の体内に埋め込まれた前記血管内留置デバイスの電極を使用して測定または監視される、請求項7に記載の方法。
【請求項10】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記被験者の体外に配置された装置の1つ以上のプロセッサーである、請求項7に記載の方法。
【請求項11】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記被験者の体内に埋め込まれた装置の1つ以上のプロセッサーである、請求項7に記載の方法。
【請求項12】
前記1つ以上のプロセッサーを使用して、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、前記血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
【請求項13】
フィルタリングされた信号を分類層に送り込み、機械学習分類器を使用して前記神経関連信号の前記強度の前記低減および増加を自動的に検知するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
選択される前記入力コマンドに関して、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、および神経刺激の形態のフィードバックのうちの少なくとも1つを前記被験者に提供するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項15】
前記入力コマンドを送信するステップは、前記デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーションに前記入力コマンドを送信するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項16】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連する思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者が前記タスクに関連する思考を精神的に解放することによって生じ、前記入力コマンドは、前記タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項1に記載の方法。
【請求項17】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連しない思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者がタスクに関連しない思考を精神的に解放することによって生じ、前記入力コマンドは、前記タスクに関連しない思考と関連付けられていないタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項1に記載の方法。
【請求項18】
前記タスクに関連しない思考が、前記被験者の身体機能に関連する思考である、請求項17に記載の方法。
【請求項19】
測定された前記ベースラインレベルを下回る前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記神経関連信号の脱同期化であり、測定された前記ベースラインレベルを超える前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記神経関連信号の反動である、請求項1に記載の方法。
【請求項20】
前記デバイスは、パーソナルコンピューティングデバイス、IoTデバイス、および移動体のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の方法。
【請求項21】
被験者の神経関連信号の強度が、測定されたベースラインレベルよりも低減していることを検知するステップと、
前記神経関連信号の前記強度が、前記低減の後に前記ベースラインレベルを超えて増加したことを検知するステップと、
前記神経関連信号の前記強度の前記低減の持続時間を決定するステップと、
前記持続時間に基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するステップと、
選択された前記入力コマンドをデバイスに送信するステップと、
を含む、デバイスを制御する方法。
【請求項22】
前記持続時間に基づいて前記入力コマンドを選択するステップは、
前記持続時間を、前記条件付き入力コマンドに関連付けられた1つ以上の時間的閾値と比較するステップと、
前記持続時間が前記1つ以上の時間的閾値を超えるか達しないかに基づいて、前記複数の条件付き入力コマンドの中から前記入力コマンドを選択するステップと、
を含む、請求項21に記載の方法。
【請求項23】
前記被験者の前記神経関連信号が前記被験者の神経振動である、請求項21に記載の方法。
【請求項24】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減を検知するステップは、神経振動のパワーがベースライン振動パワーレベルよりも減少することを検知するステップを含む、請求項21に記載の方法。
【請求項25】
前記神経関連信号の前記強度の前記増加を検知するステップは、ベースライン振動パワーレベルを超えて神経振動の前記パワーが増加することを検知するステップを含む、請求項21に記載の方法。
【請求項26】
前記神経振動は、1つ以上の周波数帯域での振動を含む、請求項23に記載の方法。
【請求項27】
前記神経振動が、約12Hz乃至30Hzの間の周波数のベータ帯域振動を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項28】
前記神経関連信号は、前記被験者の体内に埋め込まれた血管内留置デバイスを使用して測定または監視され、前記神経関連信号の前記強度の前記低減または前記増加を検知するステップ、前記神経関連信号の前記強度の前記低減の持続時間を決定するステップ、前記入力コマンドを選択するステップ、および前記入力コマンドを送信するステップが、1つ以上のプロセッサーを使用して実行される、請求項21に記載の方法。
【請求項29】
前記血管内留置デバイスが前記被験者の脳内に留置される、請求項28に記載の方法。
【請求項30】
前記神経関連信号が、前記被験者の体内に埋め込まれた前記血管内留置デバイスの電極を使用して測定または監視される、請求項28に記載の方法。
【請求項31】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記被験者の体外に配置された装置の1つ以上のプロセッサーである、請求項28に記載の方法。
【請求項32】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記被験者の体内に埋め込まれた装置の1つ以上のプロセッサーである、請求項28に記載の方法。
【請求項33】
前記1つ以上のプロセッサーを使用して、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、前記血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
【請求項34】
フィルタリングされた信号を分類層に送り込み、機械学習分類器を使用して前記神経関連信号の前記強度の前記低減および増加を自動的に検知するステップをさらに含む、請求項33に記載の方法。
【請求項35】
前記入力コマンドを前記デバイスに送信する前に、選択された前記入力コマンドに関する視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、および神経刺激の形態のフィードバックのうちの少なくとも1つを前記被験者に提供するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
【請求項36】
前記入力コマンドを送信するステップは、前記デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーションに前記入力コマンドを送信するステップを含む、請求項21に記載の方法。
【請求項37】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連する思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者が前記タスクに関連する思考を精神的に解放することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記低減の前記持続時間は、前記タスクに関連する思考が前記被験者によって保持されている時間の量であり、前記入力コマンドは、前記タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項21に記載の方法。
【請求項38】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連しない思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者が前記タスクに関連しない思考を精神的に解放することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記低減の前記持続時間は、前記タスクに関連しない思考が前記被験者によって保持されている時間の量であり、前記入力コマンドは、前記タスクに関連しない思考に関連付けられないタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項21に記載の方法。
【請求項39】
前記タスクに関連しない思考が、前記被験者の身体機能に関連する思考である、請求項38に記載の方法。
【請求項40】
測定された前記ベースラインレベルを下回る前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記神経関連信号の脱同期化であり、測定された前記ベースラインレベルを超える前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記神経関連信号の反動である、請求項21に記載の方法。
【請求項41】
被験者の神経関連信号の第1の変化を検知するステップと、
前記神経関連信号の第2の変化を検知するステップと、
前記神経関連信号の前記第2の変化の検知時またはその後に、入力コマンドをデバイスに送信するステップと、
を含む、デバイスを制御する方法。
【請求項42】
前記神経関連信号の前記第1の変化の持続時間を決定するステップと、前記持続時間を使用して、前記持続時間に基づいて複数の条件付き入力コマンドから前記入力コマンドを選択するステップとをさらに含む、請求項41に記載の方法。
【請求項43】
前記第1の変化は、前記神経関連信号の強度がベースライン信号レベルよりも低減することである、請求項41に記載の方法。
【請求項44】
前記第2の変化は、前記ベースライン信号レベルを超える前記神経関連信号の前記強度の増加である、請求項43に記載の方法。
【請求項45】
前記第1の変化が、ベースライン信号レベルを超える前記神経関連信号の強度の増加であり、前記神経関連信号が前記被験者の神経振動であり、前記神経振動が約30Hz乃至140Hzの周波数でのガンマ帯域の振動である、請求項41に記載の方法。
【請求項46】
前記第2の変化は、前記神経関連信号の前記強度が前記ベースライン信号レベルよりも減少することである、請求項45に記載の方法。
【請求項47】
前記第1の変化は、前記被験者が思考を生成し保持するときに生じる、請求項41に記載の方法。
【請求項48】
前記第2の変化は、前記被験者が精神的に前記思考を解放したときに生じる、請求項47に記載の方法。
【請求項49】
前記第1の変化は、前記被験者が第1の思考を精神的に解放するときに生じる、請求項38に記載の方法。
【請求項50】
前記第2の変化は、前記被験者が第2の思考を生成し保持するときに生じる、請求項46に記載の方法。
【請求項51】
被験者の神経関連信号を測定または監視するように構成された血管内留置デバイスと、
1つ以上のプロセッサーを含む装置と、
を備え、
前記1つ以上のプロセッサーは、
被験者の前記神経関連信号の強度が、測定されたベースラインレベルよりも低減していることを検知し、
前記神経関連信号の前記強度が、前記低減の後に前記ベースラインレベルを超えて増加したことを検知し、
前記神経関連信号の前記強度の前記増加を検知したとき、またはその後に、前記デバイスに入力コマンドを送信するようにプログラムされている、デバイスを制御するためのシステム。
【請求項52】
前記被験者の前記神経関連信号が、前記被験者の神経振動である、請求項51に記載のシステム。
【請求項53】
前記1つ以上のプロセッサーは、ベースライン振動パワーレベルを下回る前記神経振動の前記パワーの減少を検知することによって、前記神経関連信号の前記強度の前記低減を検知するようにプログラムされている、請求項52に記載のシステム。
【請求項54】
前記1つ以上のプロセッサーは、ベースライン振動パワーレベルを超える前記神経振動の前記パワーの増加を検知することによって、前記神経関連信号の前記強度の前記増加を検知するようにプログラムされている、請求項52に記載のシステム。
【請求項55】
前記神経振動は、1つ以上の周波数帯域での振動を含む、請求項52に記載のシステム。
【請求項56】
前記神経振動が、約12Hz乃至30Hzの周波数のベータ帯域振動からなる、請求項55に記載のシステム。
【請求項57】
前記血管内留置デバイスは、前記被験者の脳内に移植されるように構成されている、請求項51に記載のシステム。
【請求項58】
前記血管内留置デバイスは、前記被験者の静脈または洞内に移植されるように構成されている、請求項51に記載のシステム。
【請求項59】
前記神経関連信号が、前記被験者の体内に埋め込まれた前記血管内留置デバイスの電極を使用して測定または監視される、請求項51に記載のシステム。
【請求項60】
前記装置は、前記被験者の体外に位置するように構成される、請求項51に記載のシステム。
【請求項61】
前記装置は、前記被験者の体内に埋め込まれるように構成されている、請求項51に記載のシステム。
【請求項62】
前記1つ以上のプロセッサーが、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、前記血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするようにさらにプログラムされている、請求項51に記載のシステム。
【請求項63】
前記1つ以上のプロセッサーは、機械学習分類器を使用して前記神経関連信号の前記強度の前記低減および前記増加を自動的に検知するために、フィルタリングされた前記信号を分類層に送り込むようにさらにプログラムされている、請求項62に記載のシステム。
【請求項64】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記入力コマンドに関する視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、および前記血管内留置デバイスを介した神経刺激の形態のフィードバックのうちの少なくとも1つを前記被験者に提供するようにさらにプログラムされている、請求項51に記載のシステム。
【請求項65】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記入力コマンドを前記デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーションに送信するようにさらにプログラムされている、請求項51に記載のシステム。
【請求項66】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連する思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者が前記タスクに関連する思考を精神的に解放することによって生じ、前記入力コマンドは、前記タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項51に記載のシステム。
【請求項67】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連しない思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者がタスクに関連しない思考を精神的に解放することによって生じ、前記入力コマンドは、前記タスクに関連しない思考と関連付けられていないタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項51に記載のシステム。
【請求項68】
前記タスクに関連しない思考が、前記被験者の身体機能に関連する思考である、請求項67に記載のシステム。
【請求項69】
測定された前記ベースラインレベルを下回る前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記神経関連信号の脱同期化であり、測定された前記ベースラインレベルを超える前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記神経関連信号の反動である、請求項51に記載のシステム。
【請求項70】
前記デバイスは、パーソナル・コンピューティング・デバイス、IoTデバイス、および移動体のうちの少なくとも1つである、請求項51に記載のシステム。
【請求項71】
被験者の神経関連信号を測定または監視するように構成された血管内留置デバイスと、
1つ以上のプロセッサーを含む装置と、
を備え、
前記1つ以上のプロセッサーは、
被験者の前記神経関連信号の強度が、測定されたベースラインレベルよりも低減していることを検知し、
前記神経関連信号の前記強度が、前記低減の後に前記ベースラインレベルを超えて増加したことを検知し、
前記神経関連信号の前記強度の前記低減の持続時間を決定し、
前記持続時間に基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択し、
選択された前記入力コマンドを前記デバイスに送信するようにプログラムされている、デバイスを制御するためのシステム。
【請求項72】
前記1つ以上のプロセッサーは、
前記持続時間を、前記条件付き入力コマンドに関連付けられた1つ以上の時間的閾値と比較し、
前記持続時間が前記1つ以上の時間的閾値を超えるか達しないかに基づいて、前記複数の条件付き入力コマンドの中から前記入力コマンドを選択するようにさらにプログラムされている、請求項71に記載のシステム。
【請求項73】
前記被験者の前記神経関連信号が、前記被験者の神経振動である、請求項71に記載のシステム。
【請求項74】
前記1つ以上のプロセッサーは、神経振動のパワーがベースライン振動パワーレベルよりも減少したことを検知するようにプログラムされている、請求項71に記載のシステム。
【請求項75】
前記1つ以上のプロセッサーは、ベースライン振動パワーレベルを超えて神経振動のパワーの増加を検知するようにプログラムされている、請求項71に記載のシステム。
【請求項76】
前記神経振動は、1つ以上の周波数帯域での振動を含む、請求項73に記載のシステム。
【請求項77】
前記神経振動が、約12Hz乃至30Hzの周波数のベータ帯域振動からなる、請求項76に記載のシステム。
【請求項78】
前記血管内留置デバイスは、前記被験者の脳内に移植されるように構成されている、請求項71に記載のシステム。
【請求項79】
前記血管内留置デバイスは、前記被験者の静脈または洞内に移植されるように構成されている、請求項71に記載のシステム。
【請求項80】
前記神経関連信号が、前記被験者の体内に埋め込まれた前記血管内留置デバイスの電極を使用して測定または監視される、請求項71に記載のシステム。
【請求項81】
前記装置は、前記被験者の体外に位置するように構成される、請求項71に記載のシステム。
【請求項82】
前記装置は、前記被験者の体内に埋め込まれるように構成されている、請求項71に記載のシステム。
【請求項83】
前記1つ以上のプロセッサーが、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、前記血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするようにさらにプログラムされている、請求項71に記載のシステム。
【請求項84】
前記1つ以上のプロセッサーは、機械学習分類器を使用して前記神経関連信号の前記強度の前記低減および前記増加を自動的に検知するために、フィルタリングされた前記信号を分類層に送り込むようにさらにプログラムされている、請求項83に記載のシステム。
【請求項85】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記入力コマンドに関する視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、および前記血管内留置デバイスを介した神経刺激の形態のフィードバックのうちの少なくとも1つを前記被験者に提供するようにさらにプログラムされている、請求項71に記載のシステム。
【請求項86】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記入力コマンドを前記デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーションに送信するようにさらにプログラムされている、請求項71に記載のシステム。
【請求項87】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連する思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者が前記タスクに関連する思考を精神的に解放することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記低減の前記持続時間は、前記タスクに関連する思考が前記被験者によって保持されている時間の量であり、前記入力コマンドは、前記タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項71に記載のシステム。
【請求項88】
前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記被験者がタスクに関連しない思考を想起し保持することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記被験者が前記タスクに関連しない思考を精神的に解放することによって生じ、前記神経関連信号の前記強度の前記低減の前記持続時間は、前記タスクに関連しない思考が前記被験者によって保持されている時間の量であり、前記入力コマンドは、前記タスクに関連しない思考に関連付けられないタスクの少なくとも一部を達成するための前記デバイスへのコマンドである、請求項71に記載のシステム。
【請求項89】
前記タスクに関連しない思考が、前記被験者の身体機能に関連する思考である、請求項88に記載のシステム。
【請求項90】
測定された前記ベースラインレベルを下回る前記神経関連信号の前記強度の前記低減は、前記神経関連信号の脱同期化であり、測定された前記ベースラインレベルを超える前記神経関連信号の前記強度の前記増加は、前記神経関連信号の反動である、請求項71に記載のシステム。
【請求項91】
被験者の神経関連信号を測定または監視するように構成された血管内留置デバイスと、
1つ以上のプロセッサーを含む装置と、
を備え、
前記1つ以上のプロセッサーは、
前記被験者の前記神経関連信号の第1の変化を検知し、
前記神経関連信号の第2の変化を検知し、
前記神経関連信号の前記第2の変化の検知時またはその後に、前記デバイスに入力コマンドを送信するようにプログラムされている、デバイスを制御するためのシステム。
【請求項92】
前記1つ以上のプロセッサーは、前記神経関連信号の前記第1の変化の持続時間を決定し、前記持続時間を使用して、前記持続時間に基づいて複数の条件付き入力コマンドから前記入力コマンドを選択するようにさらにプログラムされている、請求項91に記載のシステム。
【請求項93】
前記第1の変化は、前記神経関連信号の強度がベースライン信号レベルよりも低減することである、請求項91に記載のシステム。
【請求項94】
前記第2の変化は、前記神経関連信号の前記強度が前記ベースライン信号レベルを超えて増加することである、請求項93に記載のシステム。
【請求項95】
前記神経関連信号が前記被験者の神経振動であり、前記神経振動が約12Hz乃至30Hzの周波数におけるベータ帯域の振動である、請求項94に記載のシステム。
【請求項96】
前記第1の変化は、前記神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを超えて増加することである、請求項91に記載のシステム。
【請求項97】
前記第2の変化は、前記神経関連信号の前記強度が前記ベースライン信号レベルよりも減少することである、請求項96に記載のシステム。
【請求項98】
前記神経関連信号が前記被験者の神経振動であり、前記神経振動が約30Hz乃至140Hzの周波数におけるガンマ帯域の振動である、請求項97に記載のシステム。
【請求項99】
前記第1の変化は、前記被験者が思考を生成し保持するときに生じる、請求項91に記載のシステム。
【請求項100】
前記第2の変化は、前記被験者が精神的に思考を解放したときに生じる、請求項99に記載のシステム。
【請求項101】
前記第1の変化は、前記被験者が第1の思考を精神的に解放したときに生じる、請求項91に記載のシステム。
【請求項102】
前記第2の変化は、前記被験者が第2の思考を生成し保持するときに生じる、請求項101に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般にブレイン・コンピューター・インターフェースに関する。より具体的には、本開示は被験者の神経関連信号の検知された変化を使用してデバイスを制御するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで、移動に制限のある人がブレイン・コンピューター・インターフェース(BCI)を使用して、個人用電子デバイス、IoTデバイス、ソフトウェア、および移動体などの周辺機器を制御可能であることが示されてきた。BCIは、移動に制限のある全ての人が効果的にこのような周辺機器を制御できるようにする必要がある。これらの人々には、BCIを通じて1つのスイッチや仮想スイッチのみしか制御できないような、閉じこもりの患者などの重度の移動制限のある人々も含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、このような閉じこもりの患者が1つのスイッチで周辺機器にアクセスできるようにする現在のBCIは、そのような制御に影響を与えるために、ときおり自動スイッチスキャンを使用している。自動スイッチスキャンは、所定の制御パネル上にある相当数の対話項目を連続的にスキャンし、ある目的の項目が強調表示されているときにスイッチを操作することで目的の項目を選択するものである。この方法は、誤った選択が行われた場合に、当該選択を修正するためにプロセス全体を再起動する前に、連続スキャンが終了するのを待つ必要があるため、面倒かつユーザー・フレンドリーではない。
【0004】
さらに、現在のBCIシステムは、検知が困難な神経関連信号に左右されることが多く、誤検知の可能性があるため、閉じこもりの患者は仮想スイッチ1つを操作することさえ困難な場合がある。
【0005】
そのため、移動に制限がある患者が1台の仮想スイッチのみしか制御できない場合においても、自立性を維持または継続できるような解決策が求められている。このような解決策は、過度に複雑であってはならず、現在のBCIシステムおよび方法の短所に対処する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
被験者の神経関連信号の検知された変化を使用してデバイスを制御するシステムおよび方法が開示されている。一実施形態では、デバイスまたはソフトウェア・アプリケーションを制御する方法を開示する。この方法は、被験者の神経関連信号の強度が測定されたベースラインレベルよりも低減したことを検知するステップと、低減に続いて神経関連信号の強度がベースラインレベルよりも増加したことを検知するステップと、神経関連信号の強度が増加したことの検知時またはその後に入力コマンドをデバイスに送信するステップと、を含み得る。
【0007】
いくつかの実施形態では、被験者の神経関連信号は、被験者の神経振動または脳波であり得る。神経振動は、1つ以上の周波数帯域の振動で構成され得る。特定の実施形態では、神経振動は、約12Hz乃至30Hzの周波数のベータ帯域振動で構成される。
【0008】
いくつかの実施形態では、神経関連信号は、被験者の体内に移植された血管内留置デバイスを使用して測定または監視することができる。これらおよび他の実施形態において、神経関連信号の強度の低減または増加を検知するステップと、入力コマンドを送信するステップとは、血管内留置デバイスとは別体の装置の1つ以上のプロセッサー、または血管内留置デバイス内に組み込まれるかまたは血管内留置デバイスに結合された装置の1つ以上のプロセッサーを使用して実行することが可能である。
【0009】
いくつかの実施形態では、装置は、被験者の体の外、すなわち体外に配置されるように構成され得る。他の実施形態では、本装置は、被験者の体内(例えば、被験者の胸部部位または腕内)に移植されるように構成され得る。
【0010】
装置とは、テレメトリーユニットおよびホストデバイスのうちの少なくともいずれか一方を指すことができる。別例では、装置は、植込み型または非植込み型装置のコンピューティング・デバイスまたは制御部/制御ユニットを指すことができる。
【0011】
神経関連信号は、被験者の体内に埋め込まれた血管内留置デバイスの電極を介して検知することができる。例えば、被験者の脳内に埋め込まれた血管内留置デバイスの電極を介して神経関連信号を検知することができる。
【0012】
本方法は、1つ以上のプロセッサーを使用して、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするステップをさらに含むことができる。この方法は、フィルタリングされた信号を、装置または他のデバイスで実行されるソフトウェアの分類層に送り込むステップをさらに含むことができる。分類層は、機械学習分類器を使用して神経関連信号の強度の低減および増加を自動的に検知するように構成されている。
【0013】
いくつかの実施形態では、神経関連信号の強度の低減を検知するステップは、神経振動のパワーがベースライン振動パワーレベルよりも減少することを検知するステップを含むことができる。例えば、測定されたベースラインレベルよりも低減して神経関連信号の強度が低下することは、神経関連信号の脱同期化と呼ぶことができる。神経関連信号の強度の低減は、被験者がタスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考を想起したり保持したりすることによって引き起こされ生じ得る。
【0014】
これらおよび他の実施形態において、神経関連信号の強度の増加を検知するステップは、ベースライン振動パワーレベルを超える神経振動のパワーの増加を検知するステップを含むことができる。例えば、測定されたベースラインレベルよりも高く神経関連信号の強度が増加することは、神経関連信号の反動と呼ぶことができる。神経関連信号の強度の増加は、被験者がタスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考を精神的に解放することによって引き起こされ得る。
【0015】
タスクに関連しない思考は、被験者の膝腱筋を収縮させる思考を被験者が保持するなど、被験者の身体機能に関連する思考であり得る。
【0016】
本方法は、入力コマンドをデバイスに送信した後に、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、および神経刺激の形態のフィードバックのうちの少なくとも1つを被験者に提供するステップをさらに含むことができる。
【0017】
入力コマンドを送信するステップは、デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーションに入力コマンドを送信するステップを含み得る。入力コマンドは、タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するためのデバイスへのコマンドとすることができる。
【0018】
デバイスは、パーソナル・コンピューティング・デバイス(例えば、ラップトップ、携帯電話、および/またはタブレット・コンピューター)またはモノのインターネット(IoT)デバイス(例えば、スマートライトスイッチ、冷蔵庫、オーブン、および/または洗濯機)のうちの少なくとも1つであり得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、車椅子などの移動体であってもよい。
【0019】
デバイスまたはソフトウェア・アプリケーションを制御する別例による方法を開示する。この方法は、被験者の神経関連信号の強度が測定されたベースラインレベルよりも低減したことを検知するステップと、低減に続いて神経関連信号の強度がベースラインレベルよりも増加したことを検知するステップと、神経関連信号の強度の低減の持続時間を決定するステップと、持続時間に基づき複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するステップと、選択した入力コマンドをデバイスに送信するステップと、を含み得る。
【0020】
いくつかの実施形態では、持続時間に基づいて入力コマンドを選択するステップは、持続時間を条件付き入力コマンドに関連付けられた1つ以上の時間的閾値と比較するステップと、持続時間が1つ以上の時間的閾値を超えるかまたは達しないかに基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するステップと、を含み得る。神経関連信号の強度が低減する持続時間は、被験者が思考を保持している所定の時間であってもよい。
【0021】
いくつかの実施形態では、被験者の神経関連信号は、被験者の神経振動または脳波であり得る。神経振動は、1つ以上の周波数帯域の振動で構成され得る。特定の実施形態では、神経振動は、約12Hz乃至30Hzの周波数のベータ帯域振動で構成される。
【0022】
いくつかの実施形態では、神経関連信号は、被験者の体内に移植された血管内留置デバイスを使用して測定または監視することができる。これらおよび他の実施形態において、神経関連信号の強度の低減または増加を検知するステップと、神経関連信号の強度の低減の持続時間を決定するステップと、持続時間に基づき複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するステップと、選択した入力コマンドをデバイスに送信するステップとは、血管内留置デバイスとは別体の装置の1つ以上のプロセッサーまたは血管内留置デバイス内に組み込まれるかまたは結合した装置の1つ以上のプロセッサーを使用して実施することができる。
【0023】
いくつかの実施形態では、装置は、被験者の体の外、すなわち体外に配置されるように構成され得る。他の実施形態では、本装置は、被験者の体内(例えば、被験者の胸部部位または腕内)に移植されるように構成され得る。
【0024】
装置とは、テレメトリーユニットおよびホストデバイスのうちの少なくともいずれか一方を指すことができる。別例では、装置は、植込み型または非植込み型デバイスのコンピューティング・デバイスまたは制御部/制御ユニットを指すことができる。
【0025】
神経関連信号は、被験者の体内に埋め込まれた血管内留置デバイスの電極を介して検知することができる。例えば、被験者の脳内に埋め込まれた血管内留置デバイスの電極を介して神経関連信号を検知することができる。
【0026】
本方法は、1つ以上のプロセッサーを使用して、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするステップをさらに含むことができる。この方法は、フィルタリングされた信号を、装置または他のデバイスで実行されるソフトウェアの分類層に送り込むステップをさらに含むことができる。分類層は、機械学習分類器を使用して神経関連信号の強度の低減および増加を自動的に検知するように構成されている。
【0027】
いくつかの実施形態では、神経関連信号の強度の低減を検知するステップは、神経振動のパワーがベースライン振動パワーレベルよりも減少することを検知するステップを含むことができる。例えば、測定されたベースラインレベルよを下回って神経関連信号の強度が低減することは、神経関連信号の脱同期化と呼ぶことができる。神経関連信号の強度の低減は、被験者がタスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考を思い浮かべたり保持したりすることによって引き起こされ生じ得る。
【0028】
これらおよび他の実施形態において、神経関連信号の強度の増加を検知するステップは、ベースライン振動パワーレベルを超える神経振動のパワーの増加を検知するステップを含むことができる。例えば、測定されたベースラインレベルよりも高く神経関連信号の強度が増加することは、神経関連信号の反動と呼ぶことができる。神経関連信号の強度の増加は、被験者がタスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考を精神的に解放することによって引き起こされ得る。タスクに関連しない思考は、被験者の膝腱筋を収縮させる思考を被験者が保持するなど、被験者の身体機能に関連する思考であり得る。
【0029】
本方法は、入力コマンドをデバイスに送信する前に、選択された入力コマンドに関する視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、および神経刺激の形態のフィードバックのうちの少なくとも1つを被験者に提供するステップをさらに含むことができる。
【0030】
入力コマンドを送信するステップは、デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーションに入力コマンドを送信するステップを含み得る。入力コマンドは、タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するためのデバイスへのコマンドとすることができる。
【0031】
デバイスは、パーソナル・コンピューティング・デバイス(例えば、ラップトップ、携帯電話、および/またはタブレット・コンピューター)またはモノのインターネット(IoT)デバイス(例えば、スマートライトスイッチ、冷蔵庫、オーブン、および/または洗濯機)のうちの少なくとも1つであり得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、車椅子などの移動体であってもよい。
【0032】
デバイスまたはソフトウェア・アプリケーションを制御する別例による方法を開示する。この方法は、被験者の神経関連信号の第1の変化を検知するステップと、神経関連信号の第2の変化を検知するステップと、神経関連信号の第2の変化の検知時またはその後に入力コマンドをデバイスに送信するステップと、を含み得る。
【0033】
本方法は、神経関連信号の第1の変化の持続時間を決定するステップと、持続時間に基づいて複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するために持続時間を使用するステップと、をさらに含むことができる。本方法は、選択された入力コマンドに関して、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、および神経刺激の形態のフィードバックのうちの少なくとも1つを被験者に提供するステップをさらに含むことができる。
【0034】
いくつかの実施形態では、第1の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルよりも低減することであり得る。これらの実施形態では、第2の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを超えて増加することであり得る。さらに、これらの実施形態において、被験者が思考を生成して保持するときに第1の変化を生じさせ、また、被験者が第2の思考を生成して保持するときに第2の変化を生じさせることができる。
【0035】
他の実施形態では、第1の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを超えて増加することであり得る。これらの実施形態では、第2の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを下回って減少することであり得る。さらに、これらの実施形態において、被験者が思考を生成して保持するときに第1の変化を生じさせ、また、被験者が第2の思考を生成して保持するときに第2の変化を生じさせることができる。これに代えて、被験者が精神的に第1の思考を解放したときに第1の変化を生じさせ、被験者が第2の思考を生成して保持したときに第2の変化を生じさせてもよい。
【0036】
いくつかの実施形態では、思考はタスクに関連する思考とすることができる。他の実施形態では、思考はタスクに関連しない思考とすることができる。思考は、被験者の身体機能に関連するものとすることができる。
【0037】
神経関連信号の変化は、被験者の体内に埋め込まれた血管内留置デバイスで検知することができる。これらおよび他の実施形態において、神経関連信号の第1の変化を検知するステップ、神経関連信号の第2の変化を検知するステップ、神経関連信号の変化(複数可)の持続時間を決定するステップ、持続時間に基づき複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するステップ、および選択した入力コマンドをデバイスに送信するステップは、血管内留置デバイスとは別体の装置の1つ以上のプロセッサーまたは血管内留置デバイスに内蔵または結合された装置の1つ以上のプロセッサーを使用して実施することができる。
【0038】
いくつかの実施形態では、装置は、被験者の体の外、すなわち体外に配置されるように構成され得る。他の実施形態では、本装置は、被験者の体内(例えば、被験者の胸部部位または腕内)に移植されるように構成され得る。
【0039】
装置とは、テレメトリーユニットおよびホストデバイスのうちの少なくともいずれか一方を指すことができる。別例では、装置は、植込み型または非植込み型デバイスのコンピューティング・デバイスまたは制御部/制御ユニットを指すことができる。
【0040】
神経関連信号は、被験者の体内に埋め込まれた血管内留置デバイスの電極を介して検知することができる。例えば、被験者の脳内に埋め込まれた血管内留置デバイスの電極を介して神経関連信号を検知することができる。
【0041】
本方法は、1つ以上のプロセッサーを使用して、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするステップをさらに含むことができる。この方法は、フィルタリングされた信号を、装置または他のデバイスで実行されるソフトウェアの分類層に送り込むステップをさらに含むことができる。分類層は、機械学習分類器を使用して神経関連信号の強度の低減および増加を自動的に検知するように構成されている。
【0042】
また、デバイスを制御するためのシステムも開示されている。本システムは、被験者の神経関連信号を測定または監視するように構成された血管内留置デバイスと、1つ以上のプロセッサーを含む装置とを備え得る。1つ以上のプロセッサーは、測定されたベースラインレベルを下回る被験者の神経関連信号の強度の低減を検知し、低減に続くベースラインレベルを超える神経関連信号の強度の増加を検知し、神経関連信号の強度の増加の検知時またはそれに続いてデバイスに入力コマンドを送信するようにプログラムされることが可能である。
【0043】
いくつかの実施形態において、1つ以上のプロセッサーは、測定されたベースラインレベルを下回る被験者の神経関連信号の強度の低減を検知し、低減に続くベースラインレベルを超える神経関連信号の強度の増加を検知し、神経関連信号の強度の低減の持続時間を決定し、持続時間に基づき複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択し、選択した入力コマンドをデバイスに送信するようにプログラムすることが可能である。
【0044】
1つ以上のプロセッサーは、持続時間を条件付き入力コマンドに関連付けられた1つ以上の時間的閾値と比較し、持続時間が1つ以上の時間的閾値を超えるか達しないかに基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するようにさらにプログラムすることが可能である。
【0045】
被験者の神経関連信号は、被験者の神経振動であってもよい。例えば、1つ以上のプロセッサーは、神経振動のパワーがベースライン振動パワーレベルを下回る減少を検知することによって、神経関連信号の強度の低減を検知するようにプログラムされ得る。また、1つ以上のプロセッサーは、ベースライン振動パワーレベルを超える神経振動のパワーの増加を検知することによって、神経関連信号の強度の増加を検知するようにプログラムされ得る。
【0046】
神経振動は、1つ以上の周波数帯域の振動で構成され得る。例えば、神経振動は、約12Hz乃至30Hzの周波数のベータ帯域の振動から構成され得る。
【0047】
他の実施形態では、神経関連信号の強度の低減は、被験者がタスクと関連しない思考を想起し、それを保持することによって引き起こされ得る。これらの実施形態において、神経関連信号の強度の増加は、被験者がタスクに関連する思考を精神的に解放することによって引き起こされ得る。入力コマンドは、タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するためのデバイスへのコマンドとすることができる。
【0048】
他の実施形態では、神経関連信号の強度の低下は、被験者がタスクに関連しない思考を想起し、それを保持することによって引き起こされ得る。神経関連信号の強度の増加は、被験者がタスクに関連しない思考を精神的に解放することによって引き起こされ得る。入力コマンドは、タスクに関連しない思考に関連付けられていないタスクの少なくとも一部を達成するための、デバイスへのコマンドとすることができる。例えば、タスクに関連しない思考は、被験者の身体機能に関連する思考であり得る。
【0049】
所定の実施形態において、測定されたベースラインレベルよりも下回って神経関連信号の強度が低減することは、神経関連信号の脱同期化と呼ぶことができる。これらの実施形態において、測定されたベースラインレベルを超える神経関連信号の強度の増加は、神経関連信号の反動(rebound)と考えることができる。
【0050】
血管内留置デバイスは、被験者の脳内に留置されるように構成され得る。例えば、血管内留置デバイスは、被験者の静脈または洞内に留置されるように構成されることができる。神経関連信号は、被験者に埋め込まれた血管内留置デバイスの電極を使用して測定または監視することができる。
【0051】
いくつかの実施形態では、装置は、被験者の体外に配置されるように構成され得る。他の実施形態では、本装置は、被験者の体内に移植されるように構成され得る。
【0052】
1つ以上のプロセッサーは、1つ以上のソフトウェア・フィルターを使用して、血管内留置デバイスから得られた生の神経関連信号をフィルタリングするようにさらにプログラムされ得る。1つ以上のプロセッサーは、機械学習分類器を使用して神経関連信号の強度の低減および増加を自動的に検知するために、フィルタリングされた信号を分類層に送り込むようにさらにプログラムされ得る。
【0053】
1つ以上のプロセッサーは、入力コマンドに関する視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、および触覚的フィードバックのうちの少なくとも1つを被験者に提供するようにさらにプログラムされることができる。これらおよび他の実施形態において、血管内留置デバイスは、入力コマンドに関する神経刺激の形態で被験者にフィードバックを提供するように構成され得る。
【0054】
1つ以上のプロセッサーは、入力コマンドをデバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーションに送信するようにさらにプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、デバイスは、パーソナル・コンピューティング・デバイス(例えば、ラップトップ、携帯電話、および/またはタブレット・コンピューター)またはモノのインターネット(IoT)デバイス(例えば、スマートライトスイッチ、冷蔵庫、オーブン、および/または洗濯機)のうちの少なくとも1つであり得る。他の実施形態では、デバイスは、車椅子などの移動体であってもよい。
【0055】
デバイスを制御するためのシステムは、被験者の神経関連信号を測定または監視するように構成された血管内留置デバイスと、神経関連信号の変化を検知するように構成された装置と、を備えることができる。
【0056】
いくつかの実施形態では、装置は、被験者の神経関連信号の第1の変化を検知し、神経関連信号の第2の変化を検知し、神経関連信号の第2の変化の検知時またはその後にデバイスに入力コマンドを送信するようにプログラムされた1つ以上のプロセッサーを備えることが可能である。
【0057】
1つ以上のプロセッサーは、神経関連信号の第1の変化の持続時間を決定し、持続時間を使用して、持続時間に基づいて複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択するようにさらにプログラムされ得る。
【0058】
いくつかの実施形態では、第1の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルよりも低減することであり得る。これらの実施形態では、第2の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを超えて増加することであり得る。
【0059】
他の実施形態では、第1の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを超えて増加することであり得る。これらの実施形態では、第2の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを下回って低減することであり得る。
【0060】
例えば、第1の変化は、被験者が思考を生成して保持することで生じ得る。第2の変化は、被験者が精神的に思考を解放したときに生じ得る。
【0061】
これに代えて、被験者が精神的に第1の思考を解放したときに第1の変化を生じさせ、また、被験者が第2の思考を生成して保持したときに第2の変化を生じさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0062】
図示および説明した図面は、例示的な実施形態であり、非限定的なものである。同様の参照符号は、全体的に同一または機能的に同等の要素を示している。
【0063】
図1A図1Aは、一態様によるユニバーサル・スイッチ・モジュールを例示する図である。
図1B図1Bは、患者が思考しているときの、一態様による図1Aのユニバーサル・スイッチ・モジュールを例示する図である。
図1C図1Cは、一態様による、図1Aおよび図1Bのユニバーサル・スイッチ・モジュールのホストデバイスのユーザー・インターフェースを例示する図である。
図2A図2A乃至2Dは、エンド・アプリケーションと通信する一態様によるユニバーサル・スイッチ・モデルを例示する図である。
図2B図2A乃至2Dは、エンド・アプリケーションと通信する一態様によるユニバーサル・スイッチ・モデルを例示する図である。
図2C図2A乃至2Dは、エンド・アプリケーションと通信する一態様によるユニバーサル・スイッチ・モデルを例示する図である。
図2D図2A乃至2Dは、エンド・アプリケーションと通信する一態様によるユニバーサル・スイッチ・モデルを例示する図である。
図3図3は、エンド・アプリケーションと通信する一態様による無線ユニバーサル・スイッチ・モジュールを例示する図である。
図4図4は、患者の神経関連信号を記録するための、一態様によるユニバーサル・スイッチ・モジュールを例示する図である。
図5図5は、図1A乃至1Cのユニバーサル・スイッチ・モジュールが行う、一態様による方法を例示する図である。
図6図6は、図1A乃至1Cのユニバーサル・スイッチ・モジュールが行う、一態様による方法を例示する図である。
図7図7は、図1A乃至1Cのユニバーサル・スイッチ・モジュールが行う、一態様による方法を例示する図である。
図8図8は、検知された被験者の神経関連信号の変化を利用して、デバイスやソフトウェアを制御する一態様による方法を例示する図である。
図9図9は、被験者の神経関連信号の変化を検知したスペクトログラムの一例を示す図である。
図10図10は、検知された被験者の神経関連信号の変化を利用して、デバイスまたはソフトウェアを制御する別例による方法を示す図である。
図11図11は、検知された被験者の神経関連信号の変化を利用してデバイスまたはソフトウェアを制御する別例によるモジュールを示す図である。
図12A図12Aは、被験者が短時間だけ思考を保持している態様を示すスペクトログラムの一例を示す図である。
図12B図12Bは、被験者がより長い時間、思考を保持している態様を示すスペクトログラムの一例を示す図である。
図13図13は、検知された被験者の神経関連信号の変化を利用して、デバイスまたはソフトウェアを制御するさらなる別例による方法を示す図である。
図14図14は、被験者が被験者の左右の足首の動きに関する思考を想起/保持し、その後解放したときのベータ帯域(例えば、12Hz乃至30Hz)およびガンマ帯域(例えば、60Hz乃至80Hz)の周波数のパワーの変化を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0064】
ユニバーサル・スイッチ・モジュール、ユニバーサル・スイッチ、およびその使用方法を開示している。例えば、図1A乃至1Cは、患者8(例えば、BCIユーザー)が思考9を考えることで1つ以上のエンド・アプリケーション12を制御するために使用可能な一態様におけるユニバーサル・スイッチ・モジュール10を例示している。モジュール10は、神経インターフェース14およびホストデバイス16を備え得る。モジュール10(例えば、ホストデバイス16)は、1つ以上のエンド・アプリケーション12と有線および無線のうちの少なくともいずれか一方で通信することができる。神経インターフェース14は、生体媒体信号検知器(例えば、電気伝導体、生化学センサー)とすることができ、ホストデバイス16は、コンピューター(例えば、ラップトップ、スマートフォン)とすることができ、エンド・アプリケーション12は、任意の電子装置またはソフトウェアとすることができる。神経インターフェース14は、1つ以上のセンサーを介して、生体媒体の神経関連信号17を監視することができる。モジュール10のプロセッサーは、検知された神経関連信号17を分析して、検知された神経関連信号17がエンド・アプリケーション12の入力コマンド18に割り当てられた思考9と関連付けられているかどうかを判断することができる。入力コマンド18に割り当てられた思考9が神経インターフフェース14によって検知され、プロセッサーによって入力コマンド18に関連付けられると、その入力コマンド18は、その入力コマンド18が関連付けられるエンド・アプリケーション12に(例えば、プロセッサー、制御部、またはトランシーバーを介して)送信されることができる。思考9は、複数のエンド・アプリケーション12のコマンド18の入力に割り当てることができる。それにより、モジュール10は、有利には、患者8が、単一の思考(例えば、思考9)で複数のエンド・アプリケーション12、例えば、第1のエンド・アプリケーションおよび第2のエンド・アプリケーションを独立して制御することを可能にし、思考9は、異なる時間および/または同時に第1および第2のアプリケーションを制御するために使用することが可能である。このようにして、モジュール10は、同じ思考9を使用して複数のエンド・アプリケーション12(例えば、ソフトウェアおよびデバイス)を制御することが可能な、ユニバーサル・スイッチ・モジュールとして機能することが可能である。思考9は、任意のエンド・アプリケーション12の任意の入力コマンド18に(例えば、第1のエンド・アプリケーションの入力コマンド18に、および第2のエンド・アプリケーションの入力コマンド18に)割り当て可能な、ユニバーサル・スイッチとすることができる。第1のエンド・アプリケーションは、第1のデバイスまたは第1のソフトウェアとすることができる。第2のエンド・アプリケーションは、第2のデバイスまたは第2のソフトウェアとすることができる。
【0065】
患者8が思考9を考えたときに、思考9に関連付けられる入力コマンド18は、モジュール10によって(例えば、プロセッサー、制御部、またはトランシーバーを介して)それらの対応するエンド・アプリケーション12に送信することができる。例えば、思考9を第1のエンド・アプリケーションの入力コマンド18に割り当てた場合において、患者8が思考9を考えたときに第1のエンド・アプリケーションの入力コマンド18を第1のエンド・アプリケーションに送信することができ、また、思考9を第2のエンド・アプリケーションの入力コマンド18に割り当てた場合において、患者8が思考9を考えたときに第2のエンド・アプリケーションの入力コマンド18を第2のエンド・アプリケーションに送信することができる。これにより、思考9は、ユニバーサル・コントローラー(例えば、患者の脳)上のユニバーサル・ボタン(例えば、思考9)のように機能することができるように、複数のエンド・アプリケーション12のインターフェースとなるかまたはこれらを制御することができる。任意の数の思考9をスイッチとして使用することができる。スイッチとして使用される思考9の数は、例えば、エンド・アプリケーション12を制御するために必要または望まれる制御(例えば、入力コマンド18)の数に対応することができる。
【0066】
ビデオゲーム・コントローラーを例に挙げると、患者の思考9を、制御部の任意の個別のボタン、任意のボタンの組み合わせ、および任意の方向の動き(例えば、ジョイスティックの、方向パッドなどの制御パッドの)に関連付けられる任意の入力コマンド18に割り当てることができ、これにより、患者8は従来の物理的制御部の有無にかかわらず思考9を使用して任意のビデオゲーム・システムの任意のゲームをプレイできる。ビデオゲーム・システムは、エンド・アプリケーション12の一例に過ぎない。モジュール10により、患者の思考9を任意のソフトウェアまたはデバイスの制御にマッピングできるように、思考9を任意のエンド・アプリケーション12の入力コマンド18に割り当てることができる。モジュール10は、これにより、患者の思考9を、本質的にはユニバーサルすなわち普遍的であるが、入力コマンド18に割り当てられると実行が特定される、割り当て可能なスイッチ群に整理することができる。エンド・アプリケーション12の追加の例示的な例には、移動デバイス(例えば、車両、車椅子、車椅子リフト)、義肢(例えば、義手、義足)、電話(例えば、スマートフォン)、スマート家電、およびスマート家庭用システムが含まれる。
【0067】
神経インターフェース14は、思考9に関連付けられる信号と思考9に関連付けられない信号とを含む神経関連信号17を検知することができる。例えば、神経インターフェース14は、患者8が思考9を考えたときに患者8の生体媒体によって生成されるもの、および思考9に関連付けられない患者8の生体媒体によって生成されるもの(例えば、思考9に関連付けられない刺激に患者が反応する形態)を含む神経関連信号17を検知(取得、検知、記録、および測定ともいう)できる1つ以上のセンサーを有することが可能である。神経インターフェース14のセンサーは、患者8の生体媒体からの信号を記録し、かつ/または、生体媒体を刺激することができる。生体媒体としては、例えば、神経組織、血管組織、血液、骨、筋肉、脳脊髄液、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。センサーは、例えば、電極であり、電極は、生体媒体の電気的活性を検知するための任意の電気伝導体とすることができる。センサーは、例えば、生化学センサーであってもよい。神経インターフェース14は、単一種類のセンサー(例えば、電極のみ)、または複数種類のセンサー(例えば、1つ以上の電極および1つ以上の生化学センサー)を有することができる。
【0068】
神経関連信号は、生体媒体から検知可能な任意の信号(例えば、電気、生化学)とすることができ、検知された神経関連信号から(例えば、コンピューター・プロセッサーを介して)抽出された任意の1つ以上の特徴とすることができ、またはその両者とすることができ、抽出された特徴は、異なる思考9が互いに区別できるように患者8の思考9に関する特徴情報であってもよく、またはそれを含むことができる。別例として、神経関連信号は、電気信号とすることができ、電気信号によって引き起こされる任意の信号(例えば、生化学信号)とすることができ、検知された神経関連信号から(例えば、コンピューター・プロセッサーを介して)抽出された任意の1つ以上の特徴とすることができ、またはそれらの任意の組合せとすることができる。神経関連信号は、脳関連信号であってもよい。生体媒体が患者の頭蓋骨内にある場合に、神経関連信号は、例えば、患者8が思考9を考えることに起因する、または引き起こされる脳信号(例えば、脳組織から検知される)とすることができる。このように、神経関連信号は、患者の脳の任意の1つ以上の部分(例えば、運動野、感覚野)からの電気信号などの脳関連信号とすることができる。生体媒体が患者の頭蓋骨の外にある場合に、神経関連信号は、例えば、患者8が思考9を考えることに起因する、または引き起こされる(例えば、眼瞼、目、鼻、耳、指、腕、つま先、脚などの身体部位の)筋収縮に関連付けられる電気信号とすることができる。患者8の脳組織から神経関連信号が検知されているときに患者8が考える思考9(例えば、身体部位の動き、記憶、タスク)は、非脳組織から神経関連信号が検知されているときに患者8が考える思考9と同じであってもよく、異なっていてもよい。神経インターフェース14は、患者の脳の内部、患者の脳の外部、またはその両者に位置決め可能である。
【0069】
モジュール10は、1つ以上の神経インターフェース14、例えば、1乃至10以上の神経インターフェース14を含むことができ、この範囲内の神経インターフェースの1増分ごと(例えば、1つの神経インターフェース、2つの神経インターフェース、10の神経インターフェース)を含み、各神経インターフェース14は、神経関連信号(例えば、神経信号)を検知するように構成された1つ以上のセンサー(例えば、電極)を有することができる。神経インターフェース14の位置は、例えば、信号が最も強い位置を選択する、ノイズからの干渉が最小になる、神経インターフェース14の患者8への移植または係合(例えば、手術を介して)により生じる患者8への外傷が最小になる、またはそれらの任意の組み合わせなど、神経関連信号の記録を最適化するように選択することが可能である。例えば、神経インターフェース14は、脳の電気活動を検知するための1つ以上の電極を有する血管内留置デバイス(例えば、ステント)等のブレインマシン・インターフェースとすることができる。複数の神経インターフェース14を使用する場合に、神経インターフェース14は互いに同じであっても異なっていてもよい。例えば、2つの神経インターフェース14が使用される場合に、神経インターフェース14の両者が電極を有する血管内留置デバイス(例えば、電極を有する拡張可能かつ折り畳み可能なステント)であってもよいし、神経インターフェース14の一方が電極を有する血管内留置デバイスであり、2つの神経インターフェース14の他方が電極を有する血管内留置デバイスとは異なるセンサーを有するデバイスであってもよい。
【0070】
図1Aおよび図1Bは、モジュール10が、神経インターフェース14と通信するように構成されたテレメトリーユニット22、および神経インターフェース14とテレメトリーユニット22との間の通信を容易にするための通信導管24(例えば、ワイヤー)を含み得ることをさらに例示している。ホストデバイス16は、テレメトリーユニット22との有線および/または無線通信用に構成することができる。ホストデバイス16は、テレメトリーユニット22と有線および/または無線で通信することができる。
【0071】
図1Aおよび図1Bは、テレメトリーユニット22が内部テレメトリーユニット22aおよび外部テレメトリーユニット22bを含み得ることをさらに例示している。内部テレメトリーユニット22aは、外部テレメトリーユニット22bと有線または無線で通信することができる。例えば、外部テレメトリーユニット22bは、患者の皮膚を横断して内部テレメトリーユニット22aに無線で接続することができる。内部テレメトリーユニット22aは、神経インターフェース14と無線または有線で通信することができ、神経インターフェース14は、通信導管24を介して内部テレメトリーユニット22aに電気的に接続されることが可能である。通信導管24は、例えば、ステントリードのようなワイヤーとすることができる。
【0072】
モジュール10は、神経インターフェース14によって検知された神経関連信号を分析し、復号することができるプロセッサー(処理ユニットとも呼ばれる)を有することができる。プロセッサーは、コンピュータ・プロセッサー(例えば、マイクロプロセッサー)であってもよい。プロセッサーは、数学的アルゴリズムまたはモデルを適用して、患者8が思考9を生成するときに対応する神経関連信号を検知することができる。例えば、一旦神経関連信号17が神経インターフェース14によって検知されると、プロセッサーは、検知された神経関連信号17を検知、復号、および/または分類するために数学的アルゴリズムまたは数学的モデルを適用することが可能である。別例として、一旦神経関連信号17が神経インターフェース14によって検知されると、プロセッサーは、検知された神経関連信号17の情報を検知、復号、および/または分類するために数学的アルゴリズムまたは数学的モデルを適用することが可能である。一旦神経インターフェース14によって検知された神経関連信号17がプロセッサーによって処理されると、プロセッサーは、処理された情報(例えば、検知、復号、および/または分類された神経関連信号17、ならびに/または検知された神経関連信号17の検知、復号、および/または分類された情報)をエンド・アプリケーション12の入力コマンド18に関連付けることができる。
【0073】
神経インターフェース14、ホストデバイス16、および/またはテレメトリーユニット22は、プロセッサーを有することができる。別例として、神経インターフェース14、ホストデバイス16、および/またはテレメトリーユニット22は、プロセッサー(例えば、上述したプロセッサーなど)を有することができる。例えば、ホストデバイス16は、プロセッサーを介して、神経インターフェース14によって検知される神経関連信号17を解析し、復号することができる。神経インターフェース14は、ホストデバイス16と有線または無線で通信することができ、ホストデバイス16は、エンド・アプリケーション12と有線または無線で通信することができる。別例として、神経インターフェース14は、テレメトリーユニット22と有線または無線通信することができ、テレメトリーユニット22は、ホストデバイス16と有線または無線通信することができ、ホストデバイス16は、エンド・アプリケーション12と有線または無線通信することができる。データは、神経インターフェース14からテレメトリーユニット22へ、テレメトリーユニット22からホストデバイス16へ、ホストデバイス16から1つ以上のエンド・アプリケーション12へ、またはそれらの任意の組み合わせで渡され、例えば、思考9を検知して入力コマンド18をトリガーすることができる。別例として、データは、例えば、1つ以上のエンド・アプリケーション12からホストデバイス16へ、ホストデバイス16からテレメトリーユニット22へ、テレメトリーユニット22から神経インターフェース14へ、またはそれらの任意の組み合わせの逆の順序で渡され、例えば、1つ以上のセンサーを介して生体媒体に刺激を与えることができる。データは、例えば、神経関連信号および/またはそこから抽出された特徴を含む、プロセッサーによって収集または処理されたデータであり得る。データが、例えば、プロセッサーから、センサーに向かって流れている場合に、データは、刺激命令が神経インターフェース14によって処理されるときに、神経インターフェースのセンサーが生体媒体を刺激することができるように、刺激命令を含むことが可能である。
【0074】
図1Aおよび図1Bは、患者8が思考9を考えるときに、患者8の生体媒体(例えば、頭蓋骨内の生体媒体、頭蓋骨外の生体媒体、またはその両者)が、神経インターフェース14によって検知可能な神経関連信号17を生成できることをさらに例示している。神経インターフェース14のセンサーは、患者8が思考9を考えたときに、思考9に関連付けられる神経関連信号17を検知することができる。思考9に関連付けられた神経関連信号17、これらの神経関連信号17から抽出された特徴、またはその両者を、ユニバーサル・スイッチ・モジュール10で制御可能なエンド・アプリケーション12のいずれかの入力コマンド18に割り当てたり関連付けたりすることが可能である。検知可能な神経関連信号17および/またはその抽出された特徴の各々は、それによって、有利には、任意のエンド・アプリケーション12の任意の入力コマンド18に割り当て可能なユニバーサル・スイッチとして機能することができる。このように、神経インターフェース14によって思考9が検知されると、その思考9に関連付けられる入力コマンド18をトリガーして、トリガーした入力コマンド18が関連付けられるエンド・アプリケーション12に送信することができる。
【0075】
例えば、思考9が神経インターフェース14によって(例えば、検知された神経関連信号17によって)検知されると、プロセッサーは、検知された神経関連信号17を分析し(例えば、検知、復号、分類、またはそれらの任意の組み合わせ)、検知された神経関連信号17および/またはそこから抽出された特徴を対応する割り当て入力コマンド18に関連付けることが可能である。これにより、プロセッサーは、思考9(例えば、検知された神経関連信号17および/またはそこから抽出された特徴)が入力コマンド18のいずれかに関連付けられているかどうかを判断することができる。思考9が入力コマンド18に関連付けられていると判断した場合に、プロセッサーまたは制御部は、入力コマンド18を活性化(トリガーともいう)することができる。一旦入力コマンド18がモジュール10によって(例えば、ホストデバイス16のプロセッサーまたは制御部によって)トリガーされると、その対応するエンド・アプリケーション12(例えば、車椅子、義手、コーヒーマシンなどのスマート家電)がトリガーされた入力コマンド18で制御できるように、トリガーされた入力コマンド18はそのエンド・アプリケーション12に送信されることができる。一旦エンド・アプリケーション12がトリガーされた入力コマンド18を受信すると、エンド・アプリケーション12は、入力コマンド18の1つ以上の命令を実行できる(例えば、車椅子を毎秒1メートルで前進させる、義手の親指および人差し指を一緒につまむ、スマートコーヒーマシンを起動する)。したがって、思考9(例えば、検知された神経関連信号17および/またはそれから抽出された特徴)が入力コマンド18に関連付けられていると判断されると、入力コマンド18はその対応するエンド・アプリケーション12に送信され得る。
【0076】
抽出される特徴は、例えば、検知された神経関連信号17の電圧変動のパターン、検知された神経関連信号17内に埋め込まれた特定の周波数帯域の電力の変動、またはその両者を含む、検知された神経関連信号17の要素であり得る。例えば、神経関連信号17は、患者8が思考9を考えるときに対応する様々な範囲の発振周波数を有することができる。特定の周波数帯域には、特定の情報が含まれ得る。例えば、高帯域周波数(例えば、65Hz乃至150Hz)は、運動関連の思考と相関する情報を含むことができ、したがって、この高帯域周波数範囲の特徴を使用して(例えば、検知された神経関連信号17から抽出または識別)、神経イベント(例えば、思考9)を分類および/または復号することができる。
【0077】
思考9は、ユニバーサル・スイッチになり得る。思考9は、思考9を任意の入力コマンド18に割り当てることができるユニバーサル・スイッチとして機能する(例えば、ユニバーサル・スイッチとして使用される)ことができ、またはその逆もまた可能である。思考9は、それに関連付けられる検知可能な神経関連信号17および/またはそこから抽出可能な特徴によって、ユニバーサル・スイッチ・モジュール10で制御可能なエンド・アプリケーション12の任意の入力コマンド18に割り当てられ、または関連付けられることが可能である。患者8は、患者8が望む入力コマンド18に関連付けられる思考9を考えることで、所望の入力コマンド18を活性化することができる。例えば、特定の入力コマンド18(例えば、車椅子を前進させる)に割り当てられた思考9(例えば、患者の9歳の誕生日パーティーの記憶)が神経インターフェース14によって検知されると、プロセッサー(例えば、ホストデバイス16の)は、その思考9(例えば、9歳の誕生日パーティーの記憶)および/またはそこから抽出された特徴に関連付けられた神経関連信号17を、対応する関連付けられた入力コマンド18(例えば、車椅子を前進させる)に関連付けることが可能である。検知された神経関連信号(例えば、および/またはそれに関連付けられる抽出された特徴)が割り当てられた入力コマンド18に関連付けられると、ホストデバイス16は、プロセッサーまたは制御部を介して、その入力コマンド18を、入力コマンド18が関連付けられたエンド・アプリケーション12に送信し、患者8が思考9を考えることによってトリガーした入力コマンド18でエンド・アプリケーション12を制御することが可能である。
【0078】
思考9が複数のエンド・アプリケーション12に割り当てられ、エンド・アプリケーション12のうちの1つのみがアクティブである(例えば、電源が入っており、かつ/または実行されている)場合に、ホストデバイス16は、トリガーされた入力コマンド18をアクティブなエンド・アプリケーション12に送信することができる。別例として、思考9が複数のエンド・アプリケーション12に割り当てられ、エンド・アプリケーション12の一部がアクティブ(例えば、電源オンまたは実行中)であり、エンド・アプリケーション12の一部が非アクティブ(例えば、電源オフまたはスタンバイモード)である場合に、ホストデバイス16はトリガーされた入力コマンド18をアクティブおよび非アクティブなエンド・アプリケーション12の両者に送信することが可能である。アクティブなエンド・アプリケーション12は、入力コマンド18がアクティブなエンド・アプリケーション12によって受信されると、入力コマンド18を実行することができる。非アクティブなエンド・アプリケーション12は、非アクティブなアプリケーション12がアクティブになる(例えば、電源が入る、または実行を開始する)ときに入力コマンド18を実行することができ、または入力コマンド18は、非アクティブなアプリケーション12がアクティブになるときに実行されるように(例えば、モジュール16またはエンド・アプリケーション12によって)待ち行列に入れられることができる。さらなる別例として、思考9が複数のエンド・アプリケーション12に割り当てられ、エンド・アプリケーション12のうちの2つ以上、例えば、第1のエンド・アプリケーションおよび第2のエンド・アプリケーションがアクティブである(例えば、電源が入っており、かつ/または実行されている)場合に、ホストデバイス16は、第1のエンド・アプリケーションに関連付けられたトリガーされた入力コマンド18を第1のエンド・アプリケーションに送信することができ、第2のエンド・アプリケーションに関連付けられたトリガーされた入力コマンド18を第2のエンド・アプリケーションに送信することができ、またはモジュール10は患者8が送信を所望するトリガーされた入力コマンド18がどれかを選択できる(例えば、第1のエンド・アプリケーションに関連付けられたトリガーされた入力コマンド18のみを送信する、第2のエンド・アプリケーションに関連付けられたトリガーされた入力コマンド18のみを送信する、またはトリガーされた入力コマンド18の両者を送信する)。
【0079】
思考9は、いかなる思考であっても、思考の組み合わせであってもよい。例えば、患者8が考える思考9は、単一の思考、複数の思考、複数の思考が連続する思考、複数の思考を同時に行う思考、異なる持続時間を有する思考、異なる周波数を有する思考、1つ以上の順序の思考、1つ以上の組み合わせの思考、またはそれらの任意の組み合わせとすることができる。思考9は、タスクに関連する思考、タスクに関連しない思考、またはその両者とすることができ、タスクに関連する思考は患者8の意図したタスクに関連し、タスクに関連しない思考は患者8の意図したタスクに関連しない。例えば、思考9を第1のタスクのものとし、患者8は、モジュール10を使用して、例えば、第2のタスク(意図したタスクおよび目標タスクともいう)を完了するために第1のタスクを思考することができる。第1のタスクは、第2のタスクと同じであってもよいし、異なっていてもよい。第1のタスクが第2のタスクと同じである場合に、思考9はタスクに関連する思考であり得る。第1のタスクと第2のタスクが異なる場合に、思考9はタスクに関連しない思考であり得る。例えば、患者8が考える第1のタスクが体肢(例えば、腕、脚)の移動であり、第2のタスクが第1のタスクと同じ、すなわち、例えば義体肢の体肢(例えば、腕、脚)の移動である場合に、思考9(例えば、第1のタスクの)はタスクに関連する思考とすることができる。義体肢は、例えば、患者8が思考9で制御しているエンド・アプリケーション12とすることができる。例えば、タスクに関連する思考では、患者8は、対象タスクがカーソルを移動させることである場合に、カーソルを移動させることを考えることができる。これに対し、患者8が体肢(例えば、腕)を移動させることを第1のタスクとして考える、タスクに関連しない思考9の場合に、第2のタスクが、体肢(例えば、腕)を移動させるという第1のタスクとは異なる任意のエンド・アプリケーション12のタスクであり得るように、第2のタスクは、第1のタスクとは異なるタスクであり得る。例えば、タスクに関連しない思考では、患者8は、対象タスクがカーソルを右に移動させることである場合に、身体の一部(例えば、手)を右に移動させることを考えることができる。これにより、患者8は、任意の第2のタスクを達成するために、第1のタスク(例えば、思考9)を考えることができ、第2のタスクは、第1のタスクと同じであっても異なっていてもよい。第2のタスクは、任意のエンド・アプリケーション12の任意のタスクとすることができる。例えば、第2のタスクは、任意のエンド・アプリケーション12の任意の入力コマンド18とすることができる。思考9(例えば、第1のタスク)は、任意の第2のタスクに割り当て可能である。思考9(例えば、第1のタスク)は、任意の第2のタスクに割り当てることができる。これにより、患者8は、任意のエンド・アプリケーション12の任意の入力コマンド18(例えば、任意の第2のタスク)をトリガーするために、第1のタスクを考えることができる。これにより、第1のタスクは、ユニバーサル・スイッチとして有利に機能することができる。各思考9は、神経インターフェース14によって検知可能な反復可能な神経関連信号(例えば、検知可能な神経関連信号17)を生成することができる。各検知可能な神経関連信号および/またはそこから抽出可能な特徴をスイッチとすることができる。スイッチは、例えば、患者8が思考9を考え、スイッチが活性化したことをセンサーが検知し、かつ/または、検知された神経関連信号から1つ以上の抽出された特徴が存在するとプロセッサーが判断した場合に、活性化(トリガーともいう)させることができる。スイッチは、任意の入力コマンド18に、例えば、任意の組の入力コマンド18に対して、割り当て可能で、かつ、再割り当て可能なユニバーサル・スイッチとすることができる。入力コマンド18は、任意の組の入力コマンドに追加、入力コマンドから削除、および/または入力コマンドを修正することができる。例えば、各エンド・アプリケーション12は、思考9の神経関連信号17を割り当てることができる、各エンド・アプリケーション12に関連付けられる入力コマンド18の組を有することができる。
【0080】
思考9のいくつかは、タスクに関連しない思考(例えば、患者8がカーソルを右に移動させるために手を動かしてみる)であってもよく、思考9のいくつかは、タスクに関連する思考(例えば、対象タスクがカーソルを移動させることであるときに患者8がカーソルを動かしてみる)であってもよく、思考9のいくつかはタスクに関連しない思考およびタスクに関連する思考の両者、またはそれらの任意の組合せであってもよい。思考9がタスクに関連しない思考およびタスクに関連する思考の両者である場合に、思考9は、タスクに関連しない思考(例えば、患者8はカーソルを右に移動させるために手を動かそうとする)およびタスクに関連する思考(例えば、患者は、対象タスクがカーソルを移動させることであるときに、カーソルを動かそうとする)の両者として使用可能であり、これにより、思考9を複数の入力コマンド18に関連付けることができ、それらの入力コマンド18の1つ以上が思考9に対してタスク関連であることができ、それらの入力コマンド18の1つ以上が思考9に対してタスク非関連であることができる。
【0081】
このようにして、思考9は、任意のエンド・アプリケーション12の任意の入力コマンド18に割り当て可能なユニバーサル・スイッチとすることができ、各思考9は、1つ以上のエンド・アプリケーション12に割り当てることができる。モジュール10により、有利には、各患者8は、制御部(例えば、ビデオゲーム・コントローラー、任意の制御インターフェース)上のボタンのように自分の思考9を使用して、患者8が所望する任意のエンド・アプリケーション12を制御することができる。例えば、エンド・アプリケーション12の各入力コマンド18に思考9を割り当て、割り当てられた入力コマンド18を制御部のボタンのように任意の組み合わせで使用し、エンド・アプリケーション12を制御することができる。例えば、エンド・アプリケーション12が4つの入力コマンド18(例えば、制御部-第1の入力コマンド、第2の入力コマンド、第3の入力コマンド、および第4の入力コマンドの4つのボタンなど)を有する場合に、4つの入力コマンド18の各々に異なる思考9を割り当てることができ(例えば、第1の入力コマンド18に第1の思考9を割り当て、第2の入力コマンド18に第2の思考9を割り当て、第3の入力コマンド18に第3の思考9を割り当て、第4の入力コマンド18に第4の思考9を割り当てることが可能である)、これにより、患者8はこれらの4つの思考9を使用して4つの入力コマンド18およびその組み合わせ(例えば、4つの入力コマンド18の任意の順序、数、頻度および持続時間)を活性化させて、エンド・アプリケーション12を制御できる。例えば、4つの入力コマンド18を有するエンド・アプリケーション12に対して、4つの入力コマンド18は、第1、第2、第3、および第4の入力コマンド18に割り当てられた4つの思考9の任意の組み合わせを使用してエンド・アプリケーション12を制御することができ、例えば、各入力コマンドの単独活性化、各入力コマンドの単独複数活性化(例えば、5秒以内に2回の活性化、10秒以内に3回の活性化)、複数の入力コマンド18の組み合わせ(例えば、第1および第2の入力コマンドを同時に、または直列に)、またはそれらの任意の組み合わせで活性化することができる。個々の各思考9と同様に、思考9の各組み合わせも、ユニバーサル・スイッチとして機能することができる。患者8は、第1、第2、第3、および第4の思考9で複数のエンド・アプリケーション12を制御することができる。例えば、第1の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第1の入力コマンド18に割り当てることができ、第1の思考9は、第2のエンド・アプリケーション12の第1の入力コマンド18に割り当てることができ、第2の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第2の入力コマンド18に割り当てることができ、第2の思考9は、第2のエンド・アプリケーション12の第2の入力コマンド18に割り当てることができ、第3の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第3の入力コマンド18に割り当てることができ、第3の思考9は、第2のエンド・アプリケーション12の第3の入力コマンド18に割り当てることができ、第4の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第4の入力コマンド18に割り当て、第4の思考9は、第2のエンド・アプリケーション12の第4の入力コマンド18、またはその任意の組み合わせに割り当てることができる。例えば、第1の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第1の入力コマンド18および第2のエンド・アプリケーション12の第1の入力コマンド18に割り当てることができ、第2の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第2の入力コマンド18および第2のエンド・アプリケーション12の第2の入力コマンド18に割り当てることができ、第3の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第3の入力コマンド18および第2のエンド・アプリケーション12の第3の入力コマンド18に割り当てることができ、第4の思考9は、第1のエンド・アプリケーション12の第4の入力コマンド18および第2のエンド・アプリケーション12の第4の入力コマンド18、またはその任意の組み合わせに割り当てることができる。第1、第2、第3、および第4の思考9は、任意のアプリケーション12に(例えば、第1、および第2のエンド・アプリケーションに)割り当てることができる。ある思考は、単一のアプリケーション12にのみ割り当てられ、またある思考は、複数のアプリケーション12に割り当てられてもよい。思考9が1つのアプリケーション12にのみ割り当てられる場合であっても、患者8が思考9の普遍的適用性(例えば、1つのエンド・アプリケーション12にのみ割り当てられる)を必要に応じてまたは所望に応じて利用できるように、1つのアプリケーション12にのみ割り当てられる思考9を複数のアプリケーション12に割り当て可能とすることができる。別例として、全ての思考9は、複数のエンド・アプリケーション12に割り当てられてもよい。
【0082】
エンド・アプリケーション12に対する各入力コマンド18または入力コマンドの組み合わせの機能は、患者8によって定義することができる。別例として、エンド・アプリケーション12の各入力コマンド18または入力コマンドの組み合わせの機能は、第三者がエンド・アプリケーションの入力コマンド18を患者の組または反復可能な思考9のサブセットにプラグインして割り当て可能(マッピング可能ともいう)にすることができるように、エンド・アプリケーション12によって定義することができる。これにより、第三者のプログラムは、有利に、異なる患者8の異なる願望、ニーズ、および能力に対して、よりアクセスしやすく、調整することができる。モジュール10は、有利には、第三者がインターフェースとすることができるアプリケーション・プログラミング・インターフェース(API)であり、患者8の思考9を様々な入力コマンド18に割り当てたり再割り当てしたりすることができ、ここで、本明細書に記載するように、患者8が活性化したい入力コマンド18に割り当てられた思考9を考えることによって各入力コマンド18が活性化できるようにすることが可能である。
【0083】
患者の思考9は、人(例えば、患者または他の人)、コンピューター、またはその両者を介して、エンド・アプリケーション12の入力コマンド18に割り当てることができる。例えば、患者8の思考9(例えば、思考9に関連付けられる検知可能な神経関連信号および/または抽出可能な特徴)は、患者8によって入力コマンド18を割り当てることができ、コンピューター・アルゴリズムによって(例えば、思考9に関連付けられる検知可能な神経関連信号の信号強度に基づいて)割り当てることができ、患者8によって変更可能であり(例えば、再割り当て)、アルゴリズムによって(例えば、スイッチの相対信号強度または新しい繰り返し思考9の利用可能性に基づいて)、またはそれらの任意の組合せによって変更可能である。入力コマンド18および/または入力コマンド18に関連付けられる機能は、入力コマンド18を活性化することに関連付けられる思考9とは無関係であってもよいが、そうである必要はない。例えば、図1A乃至1Cは、第三者がプラグインすることができ、思考9(例えば、思考9に関連付けられる検知可能な神経関連信号および/または抽出可能な特徴)を様々な入力コマンド18に割り当ておよび再割り当てできる非特定、またはユニバーサルな、例示的な一態様によるモード切り替えプログラム(例えば、アプリケーション・プログラミング・インターフェース(API))を示している。思考9が割り当てられている入力コマンド18、またはその逆を割り当てることにより、患者8は、同じかまたは異なるエンド・アプリケーション12において、様々な入力コマンド18に同じ思考9を使用することができる。同様に、思考9が割り当てられている入力コマンド18を再割り当てすることで、またはその逆で、患者8は同じ思考9を同じかまたは異なるエンド・アプリケーション12内の様々な入力コマンド18に使用することができる。例えば、義手(例えば、第1のエンド・アプリケーション)を開かせる入力コマンド18に割り当てられた思考9は、カーソル(例えば、第2のエンド・アプリケーション)にコンピューター上で何かをさせる別の入力コマンド18に割り当てることができる(例えば、左クリックおよび右クリックなどのカーソルの移動およびカーソルを使用した選択などのコンピューターのマウスまたはタッチパッドに関連付けられた任意の機能など)。
【0084】
図1A乃至1Cは、患者8の思考9を複数のエンド・アプリケーション12に割り当てることができ、これにより、患者8が異なるエンド・アプリケーション12を使用するたびに入力コマンド18を再割り当てすることなく複数のエンド・アプリケーション12間で切り替えることができるようにすることをさらに例示する。例えば、思考9は、複数のエンド・アプリケーション12に同時に割り当てることができる(例えば、第1のエンド・アプリケーションおよび第2のエンド・アプリケーションの両者に、思考9を割り当てるプロセスは、同時に発生することができるが、必ずしも同時に発生する必要はない)。患者の思考9は、それによって、例えば、外部ゲームデバイスまたは様々な家電機器およびデバイス(例えば、照明スイッチ、家電、ロック、サーモスタット、セキュリティー・システム、ガレージのドア、窓、シェード、など、任意のスマートデバイスまたはシステム)を含む、任意のエンド・アプリケーション12を有利に制御し得る。神経インターフェース14は、それによって、エンド・アプリケーション12の入力コマンド18に関連付けられる機能に対してタスクに関連しない神経関連信号17(例えば、脳信号)を検知することができ、ここで、エンド・アプリケーション12は、患者の身体の内部および/または外部のデバイスを含む任意の電子デバイスまたはソフトウェアとすることができる。別例として、神経インターフェース14は、それによって、エンド・アプリケーション12の入力コマンド18に関連付けられる機能に対してタスクに関連する神経関連信号17(例えば、脳信号)を検知することができ、ここで、エンド・アプリケーション12は、患者の身体の内部および/または外部のデバイスを含む、任意の電子デバイスまたはソフトウェアとすることができる。さらなる別例として、神経インターフェース14は、それによって、タスクに関連する思考、タスクに関連しない思考、またはタスクに関連する思考およびタスクに関連しない思考の両者に関連付けられる神経関連信号17(例えば、脳信号)を検知することが可能である。
【0085】
思考9のいくつかは、タスクに関連しない思考(例えば、患者8がカーソルを右に移動させるために手を動かしてみる)であってもよく、思考9のいくつかは、タスクに関連する思考(例えば、対象タスクがカーソルを移動させることであるときに患者8がカーソルを動かしてみる)であってもよく、思考9のいくつかはタスクに関連しない思考およびタスクに関連する思考の両者、またはそれらの任意の組合せであってもよい。思考9がタスクに関連しない思考およびタスクに関連する思考の両者である場合に、思考9は、タスクに関連しない思考(例えば、患者8はカーソルを右に移動させるために手を動かそうとする)およびタスクに関連する思考(例えば、患者は、対象タスクがカーソルを移動させることであるときに、カーソルを動かそうとする)の両者として使用可能であり、これにより、思考9を複数の入力コマンド18に関連付けることができ、それらの入力コマンド18の1つ以上が思考9に対してタスク関連であることができ、それらの入力コマンド18の1つ以上が思考9に対してタスク非関連であることができる。別例として、思考9の全てがタスクに関連しない思考であることも可能である。タスクに関連しない思考9および/またはタスクに関連しない思考として患者8が使用する思考9(例えば、思考9に関連しない入力コマンド18に割り当てられた思考9)は、患者8(例えば、BCIユーザー)が所定のタスクに関連しない思考(例えば、思考9)を利用して、ソフトウェアおよび装置を含む様々なエンド・アプリケーション12を独立して制御するために利用される。
【0086】
図1A乃至1Cは、例えば、患者8が思考9について考え(例えば、思考9について考えるように言われてもいなくても)、その後、休息することができることを例示する。この思考9について考えるというタスクにより、患者が考えていた思考9に対応する検知可能な神経関連信号を発生させることができる。思考9について考えてから休息するというタスクは、例えば、患者8が思考9を考えてエンド・アプリケーション12を制御する際に一度だけ行うことができる。別例として、思考9について考えるというタスクは、例えば、患者8が思考9を考えることでエンド・アプリケーション12を制御しているとき、または患者が思考9を使用してエンド・アプリケーション12を制御する方法を訓練しているときに、複数回繰り返すことができる。神経信号のような神経関連信号(例えば、脳関連信号)を記録する場合に、信号自体(例えば、時間領域信号)から特徴を抽出したり(例:スペクトル・パワー/時間-周波数領域)、識別したりすることができる。これらの特徴は、思考9に関する特徴的な情報を含み、思考9を特定するため、複数の思考9を互いに区別するため、またはその両者を行うために使用することができる。別例として、これらの特徴を使用して、機械学習法などの方法を使用して、神経信号を発生させた思考の種類を予測できる数学的モデルやアルゴリズムを定式化したり、訓練したりすることができる。このアルゴリズムおよび/またはモデルを使用すると、患者8が考えていることをリアルタイムで予測することができ、この予測を任意の所望の入力コマンド18に関連付けることができる。患者8が同じ思考9について考えるプロセスは、例えば、アルゴリズムおよび/またはモデルによって提供される予測が患者8の思考9と一致するまで繰り返すことができる。このようにして、患者8は、入力コマンド18に割り当てられた各思考9が、神経インターフェース14によって検知可能な反復可能な神経関連信号を生成するように、エンド・アプリケーション12を制御するために使用する自分の思考9のそれぞれを較正させることができる。アルゴリズムは、予測が、患者8が考えることになっている実際の思考9と一致するかどうかのフィードバック19を患者8に提供することができ、フィードバックは、試行錯誤を通じて患者8による学習を誘発することができる視覚的、聴覚的および/または触覚的なものとすることができる。また、フィードバック19は、神経刺激によるフィードバックであってもよい。機械学習法および数学的アルゴリズムを使用して、検知された神経関連信号17から抽出された特徴および/または識別された特徴に基づいて、思考9を分類することができる。例えば、患者8が安静および思考を複数回行う訓練データの組を記録し、プロセッサーが、検知した神経関連信号17から関連する特徴を抽出し、このデータに基づいて安静と思考とを区別するために使用されている数学的モデルまたはアルゴリズムのパラメーターおよびハイパーパラメーターを最適化してリアルタイム信号を予測できるようにすることができる。そして、リアルタイム信号を予測するために調整された同じ数学的モデルまたはアルゴリズムによって、モジュール10は、思考9をリアルタイム・ユニバーサルスイッチに効果的に変換することができる。
【0087】
図1Aは、神経インターフェース14が、生体媒体(例えば、脳)を監視できること、例えば、監視される組織(例えば、神経組織)からの電気信号を監視できることをさらに例示している。図1Aは、神経関連信号17が脳関連信号であり得ることをさらに示している。脳関連信号は、例えば、患者の脳の任意の1つ以上の部分(例えば、運動皮質、感覚皮質)からの電気信号とすることができる。別例として、脳関連信号は、頭蓋骨で検知可能な任意の信号(例えば、電気、生化学)とすることができ、検知された脳関連信号から(例えば、コンピューター・プロセッサーを介して)抽出された任意の1つ以上の特徴とすることができ、またはその両者とすることができる。さらなる別例として、脳関連信号は、電気信号とすることができ、電気信号によって引き起こされる任意の信号(例えば、生化学信号)とすることができ、検知された脳関連信号から(例えば、コンピューター・プロセッサーを介して)抽出された任意の1つ以上の特徴とすることができ、またはそれらの任意の組合せとすることができる。
【0088】
図1Aは、エンド・アプリケーション12が、モジュール10とは個別であるが、モジュール10と有線または無線通信が可能であることをさらに例示している。別例として、モジュール10(例えば、ホストデバイス16)は、エンド・アプリケーション12に恒久的にまたは取り外し可能に取り付けられることができる。例えば、ホストデバイス16は、アプリケーション12(例えば、モジュール10が通信可能なソフトウェアを有するデバイス)と取り外し可能にドッキングすることができる。ホストデバイス16は、アプリケーション12と係合可能なポートを有することができ、またはその逆も可能である。ポートは、充電ポート、データポート、またはその両者とすることができる。例えば、ホストデバイスがスマートフォンである場合、ポートはライトニング(登録商標)ポートとすることができる。さらになる別例として、ホストデバイス16は、アプリケーション12と、例えばケーブルによるテザリング接続を行うことができる。ケーブルは、電源ケーブル、データ転送ケーブル、またはその両者を使用することができる。
【0089】
図1Bは、患者8が思考9を考えるときに、神経関連信号17が、思考9に対応する脳関連信号であり得ることをさらに例示している。図1Bは、ホストデバイス16が、神経インターフェース14から受信した神経関連信号17を分析し(例えば、検知、復号、分類、またはそれらの任意の組み合わせ)、神経インターフェース14から受信した神経関連信号17をそれらの対応する入力コマンド18に関連付け、神経インターフェース14から受信した神経関連信号17自体(例えば、スペクトルパワー/時間-周波数領域)から抽出した特徴、またはその中で特定した特徴をそれらの対応する入力コマンド18に関連付け、神経インターフェース14から受信した神経関連信号17を保存し、信号解析(例えば、神経関連信号17から抽出された特徴または神経関連信号17で識別された特徴)を保存し、神経関連信号17と入力コマンド18との関連付けを保存し、神経関連信号17から抽出された特徴または神経関連信号17で識別された特徴と入力コマンド18との関連付けを保存し、またはそれらの任意の組み合わせを行うプロセッサー(例えばマイクロプロセッサー)を有することができることを例示的に示している。
【0090】
図1Bは、ホストデバイス16がメモリを有することができることをさらに例示する。プロセッサーによって保存されたデータは、ローカルにメモリーに保存することができ、サーバー上(例えば、クラウド上)に保存することができ、またはその両者が可能である。思考9およびその結果得られるデータ(例えば、検知された神経関連信号17、抽出された特徴、またはその両者)は、参照ライブラリとして機能させることが可能である。例えば、一旦思考9が較正されると、較正された思考に関連付けられる神経関連信号17および/またはその署名(抽出されたともいう)特徴を保存することが可能である。思考9は、例えば、神経関連信号17および/またはそれから抽出された特徴が、神経インターフェース14によって神経関連信号17が検知されたときにプロセッサーによって識別可能な再現性のある署名または特徴を有する場合に、較正されたと考えることができる。そして、リアルタイムで監視および検知されている神経関連信号と、この保存されている較正データをリアルタイムで比較することができる。検知された信号17および/またはその抽出された特徴のうちの1つが較正された信号に一致するときはいつでも、較正された信号に関連付けられる対応する入力コマンド18が対応するエンド・アプリケーション12に送信され得る。例えば、図1Aおよび図1Bは、患者8が、自分の思考9に関連付けられる神経関連信号17を較正し、それらの較正を参照ライブラリに格納することによって、モジュール10を使用するように訓練できることを例示するものである。訓練は、患者8にフィードバック19を提供することができる。
【0091】
図1Cは、ホストデバイス16の例示的なユーザー・インターフェース20をさらに例示している。ユーザー・インターフェース20は、コンピューター画面(例えば、タッチスクリーン、非タッチスクリーン)であってもよい。図1Cは、選択可能なシステム13、選択可能な入力コマンド18、および選択可能なエンド・アプリケーション12を含む、ユーザー・インターフェース20の例示的な表示を示す図である。システム13は、1つ以上のエンド・アプリケーション12をグループ化したものであってもよい。システム13は、ホストデバイス16に追加したり、ホストデバイス16から取り外したりすることができる。エンド・アプリケーション12は、ホストデバイス16に追加したり、ホストデバイス16から取り外したりすることができる。エンド・アプリケーション12は、システム13に追加したり、システム13から削除したりすることができる。各システム13は、対応する組のエンド・アプリケーション12に割り当てることができる入力コマンド18の対応する組を有することができる。別例として、ユーザー・インターフェース20は、活性化されたエンド・アプリケーション12(例えば、リモート)のそれぞれについて入力コマンド18を表示することができる。さらなる別例として、ユーザー・インターフェース20は、活性化されたエンド・アプリケーション(例えば、リモート)および/または非活性化されたエンド・アプリケーション12(例えば、刺激スリーブ、電話、スマートホームデバイス、車椅子)に対する入力コマンド18を表示することが可能である。これにより、有利には、モジュール10は、任意のエンド・アプリケーション12を制御することができる。ユーザー・インターフェース20により、思考9を複数のエンド・アプリケーション12の様々な入力コマンド18に容易に割り当てることができる。エンド・アプリケーションのシステムグループ化(例えば、システム1およびシステム2)により、有利に、患者8はユーザー・インターフェース20を使用してエンド・アプリケーション12をともに整理することができる。既製のシステム13をモジュールにアップロードすることができ、かつ/または、患者8が独自のシステム13を作成することができる。例えば、第1のシステムは、患者8が使用する、移動に関連付けられる全てのエンド・アプリケーション12(例えば、車椅子、車椅子リフト)を有することができる。別例として、第2のシステムは、患者8が使用する、義肢に関連付けられる全てのエンド・アプリケーション12を有することができる。さらなる別例として、第3のシステムは、患者8が使用する、スマート家電に関連付けられる全てのエンド・アプリケーション12を有することができる。さらなる別例として、第4のシステムは、患者8が使用するエンド・アプリケーション12のうち、患者が職業上使用するソフトウェアまたはデバイスに関連付けられるものを全て有することができる。エンド・アプリケーション12は、1つ以上のシステム13に設けられてもよい。例えば、エンド・アプリケーション12(例えば、車椅子)は、システム1および/またはシステム2の両者に設けられてもよい。このような組織的な効率化により、患者8はエンド・アプリケーション12を容易に管理することができる。モジュール10は、1つ以上のシステム13を有することができ、例えば、1乃至1000以上のシステム13を有し、この範囲内で1システム毎に1増分(例えば、1つのシステム、2つのシステム、10のシステム、100のシステム、500のシステム、1000のシステム、1005のシステム、2000のシステム)を含むことが可能である。例えば、図1Cは、モジュール10が、第1のシステム13a(例えば、システム1)および第2のシステム13b(例えば、システム2)を有し得ることを例示する。また、図1Cは、エンド・アプリケーション12が様々なシステム13にグループ化され、各システムが1つ以上のエンド・アプリケーション12を有することを例示しているが、別例として、ユーザー・インターフェース20は、エンド・アプリケーションをシステム13にグループ化しないこともできる。
【0092】
図1Cは、ホストデバイス16が、思考9を入力コマンド18に割り当てるために使用できることをさらに例示する。例えば、入力コマンド18を選択し(例、左矢印)、選択された入力コマンド18に割り当てることができる思考9および/またはそれに関連付けられるデータ(例えば、思考9に関連付けられる神経関連信号17、思考9に関連付けられる神経関連信号17の抽出された特徴、またはその両者)を示すドロップダウン・メニューから選択することによって、例えば、思考9、思考9に関連付けられる神経関連信号17、思考9に関連付けられる神経関連信号17の抽出された特徴、またはそれらの任意の組み合わせを、システム13の入力コマンド18に割り当てることができる。図1Cは、入力コマンド18が思考9またはそれに関連付けられるデータによってトリガーされると、フィードバック(例えば、視覚的、聴覚的、触覚的、および/または神経刺激フィードバック)が患者8に提供され得ることをさらに例示する。図1Cは、1つ以上のエンド・アプリケーション12が、システム13において活性化および非活性化され得ることをさらに例示する。活性化されたエンド・アプリケーション12は、電源オン、電源オフ、またはスタンバイ状態であってもよい。活性化されたエンド・アプリケーション12は、トリガーされた入力コマンド18を受信することができる。非活性化されたエンド・アプリケーション12は、電源オン、電源オフ、またはスタンバイ状態であってもよい。一例では、非活性化されたエンド・アプリケーション12は、エンド・アプリケーション12が活性化されない限り、患者8の思考9によって制御可能でない場合がある。ユーザー・インターフェース20を使用してエンド・アプリケーション12を活性化すると、エンド・アプリケーション12の電源をオンにすることができる。ユーザー・インターフェース20を使用してエンド・アプリケーション12を非活性化することにより、プロセッサーが神経関連信号17を非活性化エンド・アプリケーション12に割り当てられた思考9に関連付けないように、非活性化エンド・アプリケーション12の電源を切るか、さもなければモジュール10を非活性化エンド・アプリケーション12から非連動化することが可能である。例えば、図1Cは、5つのエンド・アプリケーション12を有する例示的なシステム1を示し、5つのエンド・アプリケーションは、5つのデバイス(例えば、リモート、刺激スリーブ、電話、スマートホームデバイス、車椅子)を含み、そのうちの1つ(例えば、リモート)が活性化され、その他が非活性化される。一旦「開始」が選択されると(例えば、アイコン20aを介して)、患者8は、起動されたシステム(例えば、システム1)のエンド・アプリケーション12に関連付けられる入力コマンド18を使用して、システム1のエンド・アプリケーション12を制御することができる(例えば、リモート)。図1Cは、ユーザー・インターフェース20を使用して行われた任意の変更は、保存アイコン20bを使用して保存することができ、また、ユーザー・インターフェース20を使用して行われた任意の変更は、キャンセルアイコン20cを使用してキャンセルすることができることをさらに例示する。図1Cは、エンド・アプリケーション12が電子デバイスであり得ることをさらに例示している。
【0093】
図1A乃至1Cは、同じ特定の思考9の組を使用して複数のエンド・アプリケーション12(例えば、複数のエンドデバイス)を制御することができ、それによってモジュール10をユニバーサル・スイッチ・モジュールとすることができることを例示する図である。モジュール10により、有利には、患者8(例えば、BCIユーザー)は、所与のタスクに関連しない思考(例えば、思考9)を利用して、例えば、複数のソフトウェアおよびデバイスを含む様々なエンド・アプリケーション12を独立に制御することができる。モジュール10は、神経関連信号を(例えば、神経インターフェース14を介して)取得でき、取得した神経関連信号を(例えば、プロセッサーを介して)復号でき、取得した神経関連信号17および/またはこれらの信号から抽出した特徴を(例えば、プロセッサーを介して)1つ以上のエンド・アプリケーション12の対応する入力コマンド18と関連付けでき、(例えば、モジュール10を介して)複数のエンド・アプリケーション12を制御できる。モジュール10を使用することで、思考9は有利に複数のエンド・アプリケーション12を制御するために使用することができる。例えば、モジュール10は、単一のエンド・アプリケーション12を一度に制御することができる複数のエンド・アプリケーション12を制御するために使用することができる。別例として、モジュール10は、複数のエンド・アプリケーションを同時に制御するために使用することができる。各思考9は、複数のアプリケーション12の入力コマンド18に割り当てることができる。このようにして、思考9は、ユニバーサル・デジタルスイッチとして機能することができ、ここで、モジュール10は、患者の運動皮質を効果的に再編成してデジタルスイッチを表すことができ、ここで、各思考9はデジタルスイッチとすることができる。これらのデジタルスイッチは、各スイッチが複数のエンド・アプリケーション12の任意の入力コマンド18(例えば、第1のエンド・アプリケーションの入力コマンドおよび第2のエンド・アプリケーションの入力コマンド)に(例えば、モジュール10を介して)割り当て可能であるので、患者8が複数のエンド・アプリケーション12を制御するために使用可能な、ユニバーサルスイッチとすることができる。モジュール10は、プロセッサーを介して、異なる思考9の間(例えば、異なるスイッチの間)を見分けることができる。
【0094】
モジュール10は、例えば、1乃至1000以上のエンド・アプリケーション12とのインターフェースとなることができ、この範囲内のエンド・アプリケーション12の1増分ごと(例えば、1つのエンド・アプリケーション、2つのエンド・アプリケーション、10のエンド・アプリケーション、100のエンド・アプリケーション、500のエンド・アプリケーション、1000のエンド・アプリケーション、1005のエンド・アプリケーション、2000のエンド・アプリケーション)を含むことができる。例えば、図1Cは、第1のシステム13aが、第1のエンド・アプリケーション12a(例えば、リモート)、第2のエンド・アプリケーション12b(例えば、刺激スリーブ)、第3のエンド・アプリケーション12c(例えば、電話)、第4のエンド・アプリケーション12d(例えば、スマートホームデバイス)、および第5のエンド・アプリケーション12e(例えば、車椅子)を備え得ることを例示する。
【0095】
各エンド・アプリケーションは、例えば、患者8の思考9に関連付けることができる1乃至1000以上の入力コマンド18、または別例として、患者8の思考9に関連付けることができる1乃至500以上の入力コマンド18、またはさらなる別例として、患者8の思考9に関連付けることができる1乃至100以上の入力コマンド18を有することができ、これは、これらの範囲内の入力コマンド18を1つ毎(例えば、1つの入力コマンド、2つの入力コマンド、10の入力コマンド、100の入力コマンド、500の入力コマンド、1000の入力コマンド、1005の入力コマンド、2000の入力コマンド)、およびこれらの範囲内の任意のサブ範囲(例えば、1乃至25以下の入力コマンド18、1乃至100以下の入力コマンド18、25乃至1000以下の入力コマンド18)を含み、これにより、任意の数の入力コマンド18が患者の思考9によってトリガーされ得、この任意の数は例えば、患者8の思考9が割り当てられる入力コマンド18の数であり得る。例えば、図1Cは、第1のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンド18a(例えば、左矢印)、第1のエンド・アプリケーションの第2の入力コマンド18b(例えば、右矢印)、および第1のエンド・アプリケーションの第3の入力コマンド18c(例えば、エンター)を含む、活性化したエンド・アプリケーション(複数可)12(例えば、第1のエンド・アプリケーション12a)に関連付けられる入力コマンド18の例示的組を示す。別例として、図1Cは、第2のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンド18d(例えば、出力を選択する)を含む、非活性化されたエンド・アプリケーション(複数可)12(例えば、第2のエンド・アプリケーション12b)に関連付けられる入力コマンド18の例示的な組を示し、第2のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンド18dはまだ選択されていないが、第2のエンド・アプリケーション12bの任意の入力コマンド18とすることが可能である。なお、第1のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンド18aは、第1のエンド・アプリケーション12aの第1の入力コマンド18aとも呼ばれる。また、第1のエンド・アプリケーションの第2の入力コマンド18bは、第1のエンド・アプリケーション12aの第2の入力コマンド18bとも呼ばれる。また、第1のエンド・アプリケーションの第3の入力コマンド18cは、第1のエンド・アプリケーション12aの第3の入力コマンド18cとも呼ばれる。また、第2のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンド18dは、第2のエンド・アプリケーション12bの第1の入力コマンド18dとも呼ばれる。
【0096】
患者8が思考9を考えたときに、モジュール10は(例えば、プロセッサーを介して)思考9に関連付けられた神経関連信号17および/またはそこから抽出された特徴を、思考9が割り当てられた入力コマンド18に関連付けることができ、思考9に関連付けられた入力コマンド18はモジュール10によって(例えば、プロセッサー、制御部またはトランシーバーを介して)その対応するエンド・アプリケーション12に送信されることができる。例えば、第1のエンド・アプリケーション18aの第1の入力コマンド18aに思考9を割り当てた場合に、患者8が思考9を考えたときに第1のエンド・アプリケーション12aの第1の入力コマンド18aを第1のエンド・アプリケーション12aに送信し、また、第2のエンド・アプリケーション12bの第1の入力コマンド18dに思考9を割り当てた場合に、患者8が思考9を考えたときに第2のエンド・アプリケーション12bの第1の入力コマンド18dを第2のエンド・アプリケーション12bに送信できるようにすることができる。1つの思考(例えば、思考9)は、それによって、複数のエンド・アプリケーション12(第1のエンド・アプリケーション12aおよび第2のエンド・アプリケーション12b)とのインターフェースとなることができ、または、それらを制御するために使用されることが可能である。任意の数の思考9をスイッチとして使用することができる。スイッチとして使用される思考9の数は、例えば、エンド・アプリケーション12を制御するために必要または望まれる制御(例えば、入力コマンド18)の数に対応することができる。思考9は、複数のエンド・アプリケーション12に割り当て可能である。例えば、第1の思考に関連付けられる神経関連信号17および/またはそれから抽出された特徴は、第1のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンド18aに割り当てることができ、第2のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンド18dに割り当てることができる。別例として、第2の思考に関連付けられる神経関連信号17および/またはそこから抽出された特徴は、第1のエンド・アプリケーションの第2の入力コマンド18aに割り当てることができ、第3のエンド・アプリケーションの第1の入力コマンドに割り当てることができる。第1の思考と第2の思考とは異なっていてもよい。複数のエンド・アプリケーション12(例えば、第1のエンド・アプリケーション12aおよび第2のエンド・アプリケーション12b)は、互いに独立して作動させることができる。モジュール10が1つのエンド・アプリケーション(例えば、第1のエンド・アプリケーション12a)を制御するために使用される場合に、第1の思考は、複数の入力コマンド18に割り当て可能である。例えば、第1の思考だけで第1の入力コマンドを活性化し、第1の思考と第2の思考とを合わせて、第1の入力コマンドとは異なる第2の入力コマンドを活性化することができる。これにより、モジュール10によって1つのエンド・アプリケーション12のみが制御されている場合であっても、1つの思考を他の思考と組み合わせて追加のスイッチを形成することができるため、思考9はユニバーサル・スイッチとして機能することができる。別例として、1つの思考を他の思考と組み合わせて、複数のエンド・アプリケーション12が思考9を介してモジュール10によって制御可能な任意の入力コマンド18に割り当て可能な追加のユニバーサル・スイッチを形成することができる。
【0097】
図2A乃至2Dは、神経インターフェース14がステント101であり得ることを例示する図である。ステント101は、ストラット108およびセンサー131(例えば、電極)を有し得る。ステント101は、折り畳み可能かつ拡張可能である。
【0098】
図2A乃至2Dは、ステント101が、被験者の血管系、例えば、被験者の洞または静脈を横断する血管に移植され得ることをさらに例示している。より具体的な例として、ステント101は、被験者の上矢状静脈洞内に移植され得る。図2Aは、例示的なモジュール10を示し、図2B乃至2Dは、図2Aのモジュール10の3つの拡大図を示している。ステント101は、例えば、頸静脈を介して、一次運動野の上にある上矢状静脈洞(SSS)に移植され、脳信号を受動的に記録し、かつ/または組織を刺激することができる。ステント101は、センサー131を介して、思考9に関連付けられる神経関連信号17を検知することができるので、例えば、神経損傷や疾患により麻痺しているヒトが、エンド・アプリケーション12などの支援技術を直接脳制御することにより、通信や移動性の向上、自立を実現できる可能性がある。図2Cは、連絡導管24(例えば、ステントリード)がステント101から延び、頸動脈の壁を通過し、皮膚の下で鎖骨下ポケットにトンネルを形成することができることを例示する図である。このように、通信導管24は、ステント101とテレメトリーユニット22との間の通信を促進することができる。
【0099】
図2A乃至2Dは、エンド・アプリケーション12が車椅子であり得ることをさらに例示している。
【0100】
図3は、神経インターフェース14(例えば、ステント101)が、ホストデバイス16と無線通信できる無線センサーシステム30であり得ることを例示する図である(例えば、テレメトリーユニット22を使用しない)。図3は、神経関連の信号を拾い、この情報をステント101上に位置する無線送信機32に中継している、患者8の運動皮質を覆う血管14内のステント101を例示する図である。ステント101によって記録された神経関連信号は、患者の頭蓋骨を介して無線トランシーバー34(例えば、頭部上に配置)に無線送信することができ、この無線トランシーバーは、続いて取得した神経関連信号を復号してホストデバイス16に送信することができる。別例として、無線トランシーバー34は、ホストデバイス16の一部とすることができる。
【0101】
図3は、エンド・アプリケーション12が義手であってもよいことをさらに例示している。
【0102】
図4は、神経インターフェース14(例えば、ステント101)を使用して、脳から、例えば、上矢状静脈洞(SSS)または枝分かれした皮質静脈のニューロンから神経関連信号17を記録できることを示しており、(a)神経インターフェース14を脳の血管14(例えば、上矢状静脈洞、枝状皮質静脈)に移植するステップ、(b)神経関連信号を記録するステップ、(c)記録した神経関連信号を表すデータを生成するステップ、および(d)データをホストデバイス16に(例えば、テレメトリーユニット22によりまたはこれを伴うことなく)送信するステップを含む。
【0103】
米国特許第10,512,555号の全ては、そこに開示された全てのシステム、装置、および方法、並びにそこに開示された要素および作動の任意の組み合わせを含む、全ての目的のためにその全体が本明細書に開示されたものとする。例えば、神経インターフェース14(例えば、ステント101)は、例えば、米国特許第10,512,555号に開示されたステント(例えば、ステント101)の何れかとすることができる。
【0104】
さらに、本明細書に開示される神経インターフェース、ステント、またはスキャフォールドは、米国特許出願公開第2020/0363869号明細書;米国特許出願公開第2020/0078195号明細書;米国特許出願公開第2020/0016396号明細書;米国特許出願公開第2019/0336748号明細書、米国特許出願公開第2014/0288667号明細書;米国特許第10,575,783号明細書;米国特許第10,485,968号明細書;米国特許第10,729,530号明細書;2020年11月6日に出願された国際特許出願第PCT/US2020/059509号明細書;2019年10月29日に出願された米国特許出願第62/927,574号明細書;2019年11月8日に出願された米国特許出願第62/932,906号明細書;2019年11月8日に出願された米国特許出願第62/932,935号明細書;2019年11月15日に出願された米国特許出願第62/935,901号明細書;2019年11月27日に出願された米国特許出願第62/941,317号明細書;2019年12月19日に出願された米国特許出願第62/950,629号明細書;2020年4月1日に出願された米国特許出願第63/003,480号明細書;2020年7月28日に出願された米国特許出願第63/057,379号明細書;および2020年8月7日に出願された米国特許出願第63/062,633号明細書に開示されたステント、スキャフォールド、ステント電極、またはステント電極アレイのうちの任意のものであり得、これらの内容は、その全体が本明細書に開示されたものとする。
【0105】
モジュール10を使用して、患者8は、複数のエンド・アプリケーション12とのインターフェースとなる準備をすることができる。モジュール10を使用すると、患者8は、特定のタスクに関連しない思考(例えば、思考9)の機能である1種類の電子コマンドを使用して、複数のタスクを実行することができる。例えば、モジュール10を使用することで、患者8は、1つのタスクに関連しない思考(例えば、思考9)を使用して複数のタスクを実行することができる。
【0106】
例えば、図5は、作動52、54、56、および58を有する電子デバイスまたはソフトウェア(例えば、エンド・アプリケーション12)とのインターフェースとなるために個人を準備する一態様による方法50を例示する図である。図5は、方法50が、作動52において個人が第1のタスクに関連しない思考を生成したときに、第1の検知された神経信号を得るために、個人の神経関連信号を測定するステップを含むことができることを例示する。方法50は、作動54において、第1の検知された神経信号を処理ユニットに送信するステップを含み得る。方法50は、作動56において、第1のタスクに関連しない思考および第1の検知された神経信号を第1の入力コマンドに関連付けるステップを含むことができる。方法50は、作動58において、第1のタスクに関連しない思考、第1の検知された神経信号、および第1の入力コマンドを電子データベースにコンパイルするステップを含み得る。
【0107】
別例として、図6は、作動62、64、66、および68を有する第1のデバイスおよび第2のデバイス(例えば、第1のエンド・アプリケーション12aおよび第2のエンド・アプリケーション12b)を制御する一態様による方法60を例示する。図6は、方法60が、作動62において個人がタスクに関連しない思考を生成したときに検知された神経信号を得るために、個人の神経関連信号を測定するステップを含むことができることを例示する。方法60は、作動64において、検知された神経信号をプロセッサーに送信するステップを含み得る。この方法は、作動66において、プロセッサーを介して、検知された神経信号を第1のデバイスの入力コマンドおよび第2のデバイスの入力コマンドに関連付けるステップを含むことができる。この方法は、検知された神経信号を第1のデバイスの入力コマンドおよび第2のデバイスの入力コマンドに関連付ける際に、作動68において、第1のデバイスの入力コマンドを第1のデバイスに電気的に送信するステップ、または第2のデバイスの入力コマンドを第2のデバイスに電気的に送信するステップを含むことができる。
【0108】
別例として、図7は、作動72、74、76、78、および80を有する第1のデバイスおよび第2のデバイス(例えば、第1のエンド・アプリケーション12aおよび第2のエンド・アプリケーション12b)とのインターフェースとなるために個人を準備する一態様による方法70を例示する図である。図7は、方法70が、作動72において、個人が第1のタスクを考えることによってタスク特有の思考を生成するときに、個人の脳関連信号を測定して、検知された脳関連信号を得るステップを含むことができることを例示する。この方法は、作動74において、検知された脳関連信号を処理ユニットに送信するステップを含むことができる。この方法は、処理ユニットを介して、検知された脳関連信号を、動作76において、第1のデバイスタスクに関連付けられた第1のデバイス入力コマンドに関連付けるステップを含み得る。第1のデバイス・タスクは第1のタスクとは異なっていてもよい。この方法は、処理ユニットを介して、検知された脳関連信号を、動作78において、第2のデバイスタスクに関連付けられた第2のデバイス入力コマンドに関連付けるステップを含み得る。第2のデバイス・タスクは、第1のデバイスタスクおよび第1のタスクとは異なっていてもよい。この方法は、検知された脳関連信号を第1のデバイスの入力コマンドおよび第2のデバイスの入力コマンドに関連付ける際に、作動80において、第1のデバイスの入力コマンドを第1のデバイスに電気的に送信して、第1のデバイスの入力コマンドに関連付けられた第1のデバイスのタスクを実行するステップ、または第2のデバイスの入力コマンドを第2のデバイスに電気的に送信して、第2のデバイスの入力コマンドに関連付けられた第2のデバイスのタスクを実行するステップを含むことが可能である。
【0109】
別例として、図5乃至7は、ユニバーサル・スイッチ(例えば、思考9)を使用して複数のエンド・アプリケーション12を制御する方法の変形例を例示する図である。
【0110】
別例として、図5乃至7に例示した作動は、任意の順序で、任意の組み合わせで実行および反復することができる。図5乃至7は、図示された方法または記載された特定の作動順序に対して、本開示を何ら限定するものではない。例えば、方法50、60、および70に挙げた作動は、任意の順序で行うことができ、また、1つ以上の作動を省略または追加することも可能である。
【0111】
別例として、一態様によるモジュール10を使用する方法は、個人がタスクに関連しない思考(例えば、思考9)を生成するときに、個人の脳関連信号を測定して第1の検知された脳関連信号を得るステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された脳関連信号を処理ユニットに送信するステップを含むことができる。この方法は、処理ユニットが数学的アルゴリズムまたはモデルを適用して、個人が思考9を生成するときに対応する脳関連信号を検知するステップを含むことができる。この方法は、タスクに関連しない思考および第1の検知された脳関連信号を、1つ以上のN入力コマンド18に関連付けるステップを含むことができる。この方法は、タスクに関連しない思考(例えば、思考9)、第1の検知された脳関連信号、およびN個の入力コマンド18を電子データベースにコンパイルするステップを含むことができる。この方法は、第1の検知された脳関連信号について個人を監視するステップ(例えば、神経インターフェースを使用して)、および第1の検知された脳関連信号を検知すると、N個の入力コマンド18のうちの少なくとも1つを制御システムに電気的に送信するステップを含むことができる。制御システムは、エンド・アプリケーション12の制御システムであってもよい。N個の入力コマンド18は、例えば、1乃至100個の入力コマンド18とすることができ、この範囲内の入力コマンド18の1増分を含む。N個の入力コマンドは、Y個のエンド・アプリケーション12に割り当て可能であり、ここで、Y個のエンド・アプリケーションは、例えば、1乃至100個のエンド・アプリケーション12であり、この範囲内のエンド・アプリケーション12の1つの増分を全て含むことが可能である。別例として、Y個のエンド・アプリケーション12は、例えば、2乃至100個のエンド・アプリケーション12とすることができ、この範囲内のエンド・アプリケーション12の1個の増分を全て含む。Y個のエンド・アプリケーション12は、例えば、マウスカーソルの制御、車椅子の制御、およびスペラー(speller)の制御のうちの少なくとも1つを含むことができる。N個の入力コマンド18は、タスクに関連しない思考に関連付けられる二値入力、タスクに関連しない思考に関連付けられる階調入力、およびタスクに関連しない思考に関連付けられる連続軌道入力のうちの少なくとも1つであることができる。この方法は、第1の検知された脳関連信号のM個の検知をN個の入力コマンド18に関連付けるステップを含み得、ここでMは1乃至10個以下の検知である。例えば、Mが1つの検知である場合に、タスクに関連しない思考(例えば、思考9)および第1の検知された脳関連信号を第1の入力コマンド(例えば、第1の入力コマンド18a)に関連付けることができる。別例として、Mが2つの検知である場合に、タスクに関連しない思考(例えば、思考9)および第1の検知された脳関連信号を第2の入力コマンド(例えば、第1の入力コマンド18b)に関連付けることができる。さらなる別例として、Mが3つの検知である場合に、タスクに関連しない思考(例えば、思考9)および第1の検知された脳関連信号を第3の入力コマンド(例えば、第3の入力コマンド18c)に関連付けることができる。第1、第2、および第3の入力コマンドは、1つ以上のエンド・アプリケーション12に関連付けることができる。例えば、第1の入力コマンドは第1のエンド・アプリケーションの入力コマンド、第2の入力コマンドは第2のエンド・アプリケーションの入力コマンド、第3の入力コマンドは第3のアプリケーションの入力コマンドとすることができ、これにより、1つの思考9は複数のエンド・アプリケーション12を制御できる。思考9の各M個の検知数は、複数のエンド・アプリケーションに割り当てることができ、これにより、M個の検知数(例えば、1、2、または3個の検知数)は、任意の入力コマンド18に割り当て可能なユニバーサルスイッチとして機能することができる。第1、第2、および第3の入力コマンドは、それぞれ異なる機能に関連付けられることができる。第1、第2、および第3の入力コマンドは、第1の入力コマンドが機能の第1のパラメーターに関連付けられ、第2の入力コマンドが機能の第2のパラメーターに関連付けられ、第3の入力コマンドが機能の第3のパラメーターに関連付けられるように、同じ機能に関連付けることができる。機能の第1、第2、および第3のパラメーターは、例えば、速度、音量、またはその両者を段階的なレベルに変化させることができる。速度の段階的なレベルは、例えば、車椅子の動き、画面上のマウスカーソルの動き、またはその両者に関連付けることができる。音量の段階的なレベルは、例えば、自動車のサウンドシステム、コンピューター、電話、またはそれらの任意の組み合わせの音量に関連付けられることができる。N個の入力コマンド18のうちの少なくとも1つは、コンピューターのマウスに関連付けられるクリックアンドホールドコマンドとすることができる。この方法は、タスクに関連しない思考(例えば、思考9)の組み合わせをN個の入力コマンド18に関連付けるステップを含むことができる。この方法は、Z個のタスクに関連しない思考とN個の入力コマンド18との組み合わせを関連付けるステップを含むことができ、Z個のタスクに関連しない思考は、2乃至10個以上のタスクに関連しない思考、より広くは、1乃至1000個以上のタスクに関連しない思考であり、これらの範囲内の1単位増分毎を含むことができる。Z個のタスクに関連しない思考のうちの少なくとも1つは、タスクに関連しない思考であることができ、タスクに関連しない思考は第1のタスクに関連しない思考であることができ、これにより、この方法は、個人が第2のタスクに関連しない思考を生成するときに、個人の脳関連信号を測定して第2の検知された脳関連信号を得るステップと、第2の検知された脳関連信号を処理ユニットに送信するステップと、第2のタスクに関連する思考および第2の検知された脳関連信号をN2個の入力コマンドに関連付けるステップとを含み、第1および第2の検知された脳関連信号の組み合わせが順次または同時に得られたときに、その組み合わせはN3個の入力コマンドに関連付けられることが可能である。タスクに関連しない思考とは、身体の手足を動かそうとする思考であり得る。第1に検知される脳関連信号は、脳組織の電気的活動および脳組織の機能的活動のうちの少なくとも一方とすることができる。この例示的な方法における任意の作動は、任意の組み合わせおよび任意の順序で実行することができる。
【0112】
別例として、一態様によるモジュール10を使用する方法は、個人が第1のタスクを考えることによって(例えば、思考9を考えることによって)第1のタスク特有の思考を生成するときに、個人の脳関連信号を測定して、第1の検知された脳関連信号を得るステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された脳関連信号を処理ユニットに送信するステップを含むことができる。この方法は、処理ユニットが数学的アルゴリズムまたはモデルを適用して、個人が思考を生成するときに対応する脳関連信号を検知するステップを含むことができる。この方法は、第1の検知された脳関連信号を、第2のタスク(例えば、入力コマンド18)に関連付けられた第1のタスク特有の入力コマンドと関連付けるステップを含むことができ、第2のタスクは、第1のタスクとは異なる(例えば、思考9が、入力コマンド18が実行するように構成されたタスクとは異なるタスクを含むなど)ものである。第1のタスクに特有の思考は、関連付けのステップとは関連しなくてもよい。方法は、第1のタスクに関連なく、第2のタスクを第1のタスク特有のコマンド命令に割り当てるステップを含み得る。方法は、第1のタスクおよび第2のタスクに関連なく、第3のタスクを第1のタスク特有のコマンド命令に割り当てるステップを含み得る。この方法は、第1のタスク特有の思考、第1の検知された脳関連信号、および第1のタスク特有の入力コマンドを電子データベースにコンパイルするステップを含むことができる。この方法は、第1の検知された脳関連信号について個人を監視するステップと、第1の検知された脳関連信号を検知したときに、第1のタスク特有の入力コマンドを制御システムに電気的に送信するステップと、を含むことができる。第1のタスク特有の思考は、例えば、物理的なタスク、非物理的なタスク、またはその両者についてのものであってもよい。生成される思考は、例えば、単一の思考であっても、複合的な思考であってもよい。複合的な思考は、2つ以上の非同時思考、2つ以上の同時思考、および/または、2つ以上の同時思考の連続であり得る。この例示的な方法における任意の作動は、任意の組み合わせおよび任意の順序で実行することができる。
【0113】
別例として、一態様によるモジュール10を使用する方法は、個人が第1の思考をするときに、個人の脳関連信号を測定して、第1の検知された脳関連信号を得るステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された脳関連信号を処理ユニットに送信するステップを含むことができる。この方法は、処理ユニットが、数学的アルゴリズムまたはモデルを適用して、個人が思考を生成するときに対応する脳関連信号を検知するステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された脳関連信号に基づいて、第1のコマンド信号を生成するステップを含むことができる。この方法は、第1の思考に関連なく、第1のコマンド信号に第1のタスクを割り当てるステップを含むことができる。この方法は、第1の思考を第1の検知された電気的な脳活動から切り離すステップを含むことができる。この方法は、第1の思考および第1のタスクに関連なく、第2のタスクを第1のコマンド信号に再割り当てするステップを含むことができる。この方法は、第1の思考、第1の検知された脳関連信号、および第1のコマンド信号を電子データベースにコンパイルするステップを含むことができる。この方法は、第1の検知された脳関連信号について個人を監視するステップと、第1の検知された脳関連信号を検知したときに、第1の入力コマンドを制御システムに電気的に送信するステップと、を含むことができる。第1の思考は、例えば、現実または想像上の筋肉の収縮に関する思考、現実または想像上の記憶、あるいはその両者、あるいは抽象的な思考を含むことができる。第1の思考は、例えば、単一の思考であっても、複合的な思考であってもよい。この例示的な方法における任意の作動は、任意の組み合わせおよび任意の順序で実行することができる。
【0114】
別例として、一態様によるモジュール10を使用する方法は、個人が第1の思考をするときに第1の検知された電気的な脳活動を得るために、個人の脳組織の電気的活動を測定するステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された電気的脳活動を処理ユニットに送信するステップを含むことができる。この方法は、処理ユニットが、数学的アルゴリズムまたはモデルを適用して、個人が思考を生成するときに対応する脳関連信号を検知するステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された電気的脳活動に基づいて、第1のコマンド信号を生成するステップを含むことができる。この方法は、第1のタスクおよび第2のタスクを第1のコマンド信号に割り当てるステップを含むことができる。第1のタスクは、第1のデバイスに関連付けることができ、また、第2のタスクは、第2のデバイスに関連付けられる。第1のタスクは、第1のデバイスの第1のアプリケーションに関連付けられ得、また、第2のタスクは、第1のデバイスの第2のアプリケーションに関連付けられる。この方法は、第1の思考に関連なく、第1のタスクを第1のコマンド信号に割り当てるステップを含むことができる。この方法は、第1の思考に関連なく、第2のタスクを第1のコマンド信号に割り当てるステップを含むことができる。この方法は、第1の思考、第1の検知された電気的脳活動、および第1のコマンド信号を電子データベースにコンパイルするステップを含むことができる。この方法は、第1の検知された電気的脳活動について個人を監視するステップと、第1の検知された電気的脳活動を検知したときに第1のコマンド信号を制御システムに電気的に送信するステップと、を含むことができる。この例示的な方法における任意の作動は、任意の組み合わせおよび任意の順序で実行することができる。
【0115】
別例として、一態様によるモジュール10を使用する方法は、個人がタスクに関連しない思考を生成したときに、個人の神経関連信号を測定して第1の検知された神経信号を得るステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された神経信号を処理ユニットに送信するステップを含むことができる。この方法は、処理ユニットが、数学的アルゴリズムまたはモデルを適用して、個人がタスクに関連しない思考を生成するときに対応する脳関連信号を検知するステップを含むことができる。本方法は、タスクに関連しない思考および第1の検知された神経信号を第1の入力コマンドに関連付けるステップを含むことができる。この方法は、タスクに関連しない思考、第1の検知された神経信号、および第1の入力コマンドを電子データベースにコンパイルするステップを含むことができる。この方法は、第1の検知された神経信号について個人を監視するステップと、第1の検知された神経信号を検知すると、第1の入力コマンドを制御システムに電気的に送信するステップと、を含むことができる。神経関連信号は、脳関連信号であってもよい。神経関連信号は、個人の脳内の神経組織から測定することができる。この例示的な方法における任意の作動は、任意の組み合わせおよび任意の順序で実行することができる。
【0116】
別例として、一態様によるモジュール10を使用する方法は、個人が第1のタスクを考えることによって第1のタスク特有の思考を生成するときに、個人の神経関連信号を測定して第1の検知された神経関連信号を得るステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された神経関連信号を処理ユニットに送信するステップを含むことができる。この方法は、処理ユニットが、数学的アルゴリズムまたはモデルを適用して、個人が思考を生成するときに対応する脳関連信号を検知するステップを含むことができる。本方法は、第1の検知された神経関連信号を、第2のタスクに関連付けられた第1のタスク特有の入力コマンドに関連付けるステップと、第2のタスクは第1のタスクとは異なり、それによって、単一のユーザーの生成した思考で異なるタスク特有の入力で複数のタスクを制御する機構をユーザーに提供するステップと、を含むことができる。方法は、タスクに関連しない思考、第1の検知された神経信号、第1の入力コマンド、および対応するタスクを電子データベースにコンパイルするステップを含むことができる。この方法は、電子データベースのメモリを利用して、タスクに関連しない思考、検知された脳関連信号、およびタスク、脳関連信号または思考に基づく1つ以上のN入力の組み合わせを自動的にグループ化して、使用のための自動システム設定のために制御機能を自動的にマッピングするステップを含むことができる。神経関連信号は、脳組織の神経関連信号とすることができる。この例示的な方法における任意の作動は、任意の組み合わせおよび任意の順序で実行することができる。
【0117】
モジュール10は、任意の方法の任意の組み合わせを実行することができ、本明細書に開示される任意の方法の任意の作動を実行することができる。
【0118】
図8は、被験者の神経関連信号の検知された変化を使用して、デバイス(例えば、パーソナル電子デバイス、IoTデバイス、移動体など)、ソフトウェア・アプリケーション(例えば、エンド・アプリケーション12)、またはそれらの組み合わせを制御する一実施形態による方法100を例示する図である。いくつかの実施形態では、神経関連信号は、被験者の脳波または他のタイプの同期した電気的な脳活動であり得る。
【0119】
神経関連信号は、ベータ周波数範囲若しくはベータ帯域(約12Hz乃至30Hz)、アルファー周波数範囲若しくはアルファー帯域(約7Hz乃至12Hz)、ガンマ周波数範囲若しくはガンマ帯域(約30Hz乃至140Hz、より具体的には、60Hz乃至80Hz)、デルタ周波数範囲若しくはデルタ帯域(約0.1Hz乃至3Hz)、シータ周波数範囲またはシータ帯域(約4Hz乃至7Hz)、またはそれらの組み合わせを含む、被験者の1つ以上の神経振動を含み得る。また、神経関連信号は、ミュー帯域(約7.5Hz乃至12.5Hz)、感覚運動リズム(SMR)帯域(約12.5Hz乃至15.5Hz)、またはそれらの組み合わせの神経振動をさらに含み得る。
【0120】
上述したセクションで説明したように、被験者の神経関連信号は、モジュール10またはその構成要素を使用して監視または測定することができる。例えば、神経インターフェース14、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組合せを使用して、神経関連信号を監視または測定することができる。
【0121】
いくつかの実施形態では、神経インターフェース14は、被験者の体内に移植された血管内留置デバイス(例えば、拡張可能かつ折り畳み可能なステント)とすることができる。特定の実施形態では、神経関連信号は、被験者の体内に移植された神経インターフェース14の電極を使用して監視または測定することができる。例えば、神経関連信号は、植え込み型血管内留置デバイスの電極(例えば、ステントに結合された電極)を使用して監視または測定することができる。
【0122】
先に述べたように、血管内留置デバイスは、被験者の脳内に留置することができる。例えば、血管内留置デバイスは、被験者の前頭葉皮質、運動皮質、および感覚皮質のうち少なくとも1つ内に留置することができる。また、血管内留置デバイスは、被験者の脳の他の部位に留置することも可能である。
【0123】
方法100は、作動102において、被験者の神経関連信号の強度がベースラインレベルよりも低減したことを検知するステップを含むことができる。例えば、神経関連信号の強度の低減を検知するステップは、被験者の少なくとも1つの神経振動(例えば、ベータ帯域周波数での神経振動)のパワー(例えば、1Hzあたりのマイクロボルト2乗(μV/Hz)、デシベル(dBs)、平均tスコア、平均zスコア等で測定)の低減を検知するステップを含み得る。
【0124】
いくつかの実施形態では、ベースラインレベルは、所定の時間期間(例えば、最後の数秒または数分間)の平均強度または平均的な強度として定義することができる。これらおよび他の実施形態において、ベースラインレベルは、変動し、または連続的に調整および設定され得る。他の実施形態では、ベースラインレベルは、予め定義されたまたは予め定められたレベルとすることができる。例えば、ベースラインレベルは、時間帯域、被験者が行った活動や行為、またはそれらの組み合わせに基づいて決定することができる。
【0125】
神経関連信号の強度の低減は、ベースラインレベルに対する神経関連信号の強度の統計的に有意な(例えば、2標準偏差(SD)を超える)低減を指すことができる。この神経関連信号の強度の統計的に有意な低減は、神経関連信号の脱同期化または脱シンクと呼ぶこともできる。
【0126】
例えば、監視または測定される神経関連信号がベータ帯域振動である場合に、方法100は、ベースライン・ベータ帯域・パワーレベルに対するベータ帯域振動のパワーの統計的に有意な低下または低減を検知するステップを含むことができる。より具体的には、このベータ帯域の振動のパワーが統計的に有意に減少することをベータ脱同期化と呼ぶことができる。
【0127】
方法100は、作動104の低減の後に、ベースラインレベルを超える神経関連信号の強度のその後の増加を検知するステップをさらに含むことができる。例えば、方法100は、神経関連信号の強度がベースラインレベルを超えて統計的に有意に(例えば、2SDを超えて)増加することを検知するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、神経関連信号の強度のこの統計的に有意な増加は、神経関連信号の反動と呼ぶことができる。
【0128】
例えば、監視または測定される神経関連信号がベータ帯域振動である場合に、方法100は、ベースライン・ベータ帯域・パワーレベルに対するベータ帯域振動のパワーの統計的に有意な増加または上昇を検知するステップを含むことができる。より具体的には、このベータ帯域の振動のパワーが統計的に有意に増加することをベータ反動と呼ぶことができる。
【0129】
所定の実施形態では、神経インターフェース14に結合された電極を使用して、選択された数の神経周波数帯域(例えば、ベータ帯域、ガンマ帯域など)のパワーを選択されたチャネルにわたって連続的に監視し、パワー測定値を所定の間隔(例えば、100ミリ秒または100ms毎)でフィルタリングして機械学習分類器に供給することが可能である。機械学習分類器は、続いてその特定の神経周波数帯域のベースラインレベルとパワーを比較することによって、パワーを、(1)脱同期化(「脱シンク」)イベント、(2)反動イベント、または(3)休止または非イベントといった個別の状態またはイベントに分類することができる。
【0130】
強度の変化は、神経インターフェース14(例えば、脳内に移植された血管内留置デバイスの電極を介して)と、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組み合わせの1つ以上のプロセッサーとを使用して検知することができる。
【0131】
方法100は、作動106における神経関連信号の強度の増加の検知時またはそれに続いて、入力コマンド18をデバイスまたはソフトウェアに送信するステップをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、入力コマンド18は、神経関連信号の強度の増加の検知時またはそれに続いてであるが、信号の反動の完了前に送信することができる。
【0132】
入力コマンド18は、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組み合わせの1つ以上のプロセッサーを使用して送信することができる。先に説明したように、入力コマンド18は、ラップトップ、デスクトップ・コンピューター、スマートフォン、またはタブレットコンピューターなどの周辺機器またはパーソナル・コンピューティング・デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーション(例えば、アプリケーション・ソフトウェア)に送信することが可能である。入力コマンド18をソフトウェア・プログラムに送信する場合に、入力コマンド18は、1つ以上のソフトウェア・アプリケーション・プログラミング・インターフェース(API)を介して送信することができる。これらおよび他の実施形態では、入力コマンド18は、IoTデバイス、移動体(電動車椅子など)、または他の種類の周辺機器若しくはパーソナル・コンピューティング・デバイスに送信され、かかるデバイスまたは車両を制御することができる。さらに、入力コマンド18は、そのような周辺機器またはパーソナル・コンピューティング・デバイスまたは車両上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーション(例えば、ソフトウェア)に送信することも可能である。
【0133】
いくつかの実施形態では、神経関連信号の強度の低減は、被験者がタスクに関連する思考を想起または生成し、タスクに関連する思考を一定時間保持することによって引き起こされ得る。これらの実施形態において、神経関連信号の強度のその後の増加(例えば、信号の反動)は、被験者がタスクに関連する思考を精神的に解放することによって引き起こされ得る。また、これらの実施形態において、入力コマンド18は、タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するためにデバイスまたはソフトウェアに送信されるコマンドとすることができる。
【0134】
例えば、電動車椅子の制御方法は、被験者が電動車椅子を前進させるための思考を生成し、保持するステップを含み得る。モジュール10は、被験者が電動車椅子を前進させる思考を保持しているときに、被験者の神経関連信号の強度の低減(例えば、ベータ振動の脱同期化)を検知することが可能である。そして、モジュール10は、被験者が電動車椅子を前進させるという思考を解放すると、その後の被験者の神経関連信号の強度の増加(例えば、ベータ振動の反動)を検知することができる。そして、モジュール10は、被験者の神経関連信号の強度の増加を検知すると、電動車椅子を前進させるための入力コマンド18を電動車椅子に送信することができる。当業者であれば理解できるように、この方法は、任意の数のタスクに関連する思考をカバーするように、また、先の例で特に言及されていない他のデバイス、車両、またはソフトウェアの制御をカバーするように拡張することができる。
【0135】
他の実施形態では、神経関連信号の強度の低減は、被験者がタスクに関連しない思考を想起または生成し、タスクに関連しない思考を一定期間保持することによって引き起こされ得る。これらの実施形態において、神経関連信号の強度のその後の増加は、被験者がタスクに関連しない思考を精神的に解放することによって引き起こされ得る。また、これらの実施形態において、入力コマンド18は、タスクに関連しない思考に関連付けられないタスクの少なくとも一部を達成するためにデバイスまたはソフトウェアに送信されるコマンドとすることができる。
【0136】
例えば、電動車椅子を制御する別の方法は、被験者が、被験者の筋肉を収縮させるなど、被験者の身体機能に関連する思考を生成して保持するステップを含み得る。被験者の身体機能に関連する思考は、被験者の電動車椅子を制御するというタスクに関連しないため、タスクに関連しない思考とみなすことができる。モジュール10は、被験者が被験者の筋肉を収縮させる思考を保持することにより、被験者の神経関連信号の強度の低減(例えば、ベータ振動の脱同期化)を検知することが可能である。そして、モジュール10は、被験者が被験者の筋肉を収縮させるという思考を解放すると、その後の被験者の神経関連信号の強度の増加(例えば、ベータ振動の反動)を検知することができる。そして、モジュール10は、被験者の神経関連信号の強度の増加を検知すると、電動車椅子を前進させるための入力コマンド18を電動車椅子に送信することができる。当業者であれば理解できるように、この方法は、任意の数のタスクに関連しない思考をカバーするように、また、先の例で特に言及されていない他のデバイス、車両、またはソフトウェアの制御をカバーするように拡張することができる。
【0137】
方法100は、入力コマンド18をデバイスまたはソフトウェアに送信した後に、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、神経刺激の形態のフィードバック、またはそれらの組み合わせを被験者に提供する追加の作動108をさらに含むことができる。フィードバックは、入力コマンド18が正常に送信されたこと、または入力コマンド18が実行中であることを被験者に通知することができる。他の実施形態では、フィードバックは、信号の脱同期化または信号の反動が検知されたことを被験者に知らせることができる。
【0138】
いくつかの実施形態では、視覚的フィードバックは、ホストデバイス16のディスプレイを介して表示される記載されたテキストで構成され得る。他の実施形態では、視覚的フィードバックは、テレメトリーユニット22、またはホストデバイス16、またはそれらの組み合わせにおいて、1つ以上のライトが点灯することから構成され得る。聴覚的フィードバックは、テレメトリーユニット22またはホストデバイス16によって生成される1つ以上の音または聴覚アラートから構成され得る。他の実施形態では、聴覚的フィードバックは、テレメトリーユニット22またはホストデバイス16によって再生されるコンピューター生成または事前記録された音声メッセージで構成され得る。触覚的フィードバックは、被験者の身体または付属物に加えられる振動、運動または他の力の形態で被験者に物理的に知覚可能なフィードバックを提供するように構成された1つ以上のセンサーまたは電子部品で構成することができる。いくつかの実施形態では、触覚的フィードバックは、テレメトリーユニット22、追加のウェアラブルユニット、座席、構造体、または被験者を支持するプラットフォーム、またはそれらの組み合わせを通じて被験者に加えられ得る。神経刺激の形態のフィードバックは、被験者の体内に埋め込まれた電極を介して電気的インパルスを送信することで行うことができる。例えば、神経刺激フィードバックは、被験者の脳内に埋め込まれた神経インターフェース14の電極を介して、被験者の脳に電気的インパルスを送信することを含み得る。他の実施形態では、神経刺激フィードバックは、経頭蓋直流刺激(tDCS)、経頭蓋磁気刺激(TMS)、経頭蓋交流刺激(tACS)、経頭蓋パルス電流刺激(tPCS)、経頭蓋ランダムノイズ刺激(tRNS)、またはそれらの組み合わせによる被験者の刺激などの非侵襲的刺激を含むことが可能である。
【0139】
図9は、被験者のベータ帯域またはベータ周波数の神経振動が脱同期化(または低減)した後に、ベータ帯域の神経振動が反動(または増加)している態様を示すスペクトログラムである。より具体的には、ベータ帯域振動のパワーがベースラインパワーレベルよりも低減し、その後、ベースラインパワーレベルを超えてパワーが増加している態様がスペクトログラムに表れている。このスペクトログラムでは、パワーは平均tスコアで表されている。パワーはデシベル(dB),zスコア,あるいはμV/Hzで表すことも可能である。
【0140】
神経関連信号の脱同期化は、被験者が思考(タスクに関連する思考、タスクに関連しない思考など)を想起または生成し、その思考を一定時間保持することで起こり得る。神経関連信号の反動は、被験者が精神的に思考を解放することで発生してもよい。
【0141】
また、図9は、信号反動の検知に続いて、または、信号反動の検知に際して、入力コマンド18を送信することができることを例示する。入力コマンド18は、信号の反動が完了する前に送信される。以下のセクションでより詳細に説明するように、脱同期化の持続時間は、どの入力コマンド(複数可)18をデバイスまたはソフトウェア・プログラムに送信するかを決定する役割を果たすことができる。
【0142】
図10は、被験者の神経関連信号の検知された変化を使用してデバイス(例えば、個人用電子デバイス、IoTデバイス、移動体など)またはソフトウェア・プログラム(例えば、エンド・アプリケーション12)を制御するための別の方法200を例示している。方法200は、作動202において、被験者の神経関連信号の強度がベースラインレベルよりも低減したことを検知するステップを含むことができる。例えば、神経関連信号の強度の低減を検知するステップは、被験者の少なくとも1つの神経振動のパワーの低減を検知するステップを含むことができる。
【0143】
ベースラインレベルは、一定期間の平均強度または平均的な強度と定義することができる。ベースラインレベルは変動してもよいし、連続的に調整および設定してもよい。他の実施形態では、ベースラインレベルは、予め定義されたまたは予め定められたレベルとすることができる。神経関連信号の強度の低減は、ベースラインレベルに対する神経関連信号の強度の統計的に有意な低減を指すことができる。いくつかの実施形態では、ベータ帯域振動のパワーにおけるこの統計的に有意な減少は、神経関連信号の脱同期化または脱シンクと呼ぶことができる。
【0144】
方法200は、作動204の低減の後に、神経関連信号の強度がベースラインレベルを超えて増加したことを検知するステップをさらに含むことができる。例えば、方法100は、神経関連信号の強度がベースラインレベルを超えて統計的に有意に増加することを検知するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、神経関連信号の強度の増加は、神経関連信号の反動と呼ぶことができる。
【0145】
上述したセクションと同様に、神経関連信号は、被験者の脳波またはその他の種類の同期した電気的な脳活動であり得る。神経関連信号は、ベータ周波数範囲若しくはベータ帯域、アルファー周波数範囲若しくはアルファー帯域、ガンマ周波数範囲若しくはガンマ帯域、デルタ周波数範囲若しくはデルタ帯域、シータ周波数範囲若しくはシータ帯域、またはそれらの組み合わせにおける神経振動を含む被験者の1つ以上の神経振動を含み得る。また、神経関連信号は、Mu帯域、SMR帯域、またはそれらの組み合わせの神経振動をさらに含み得る。
【0146】
被験者の神経関連信号は、モジュール10またはその構成要素を使用して監視または測定することができる。例えば、神経インターフェース14、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組合せを使用して、神経関連信号を監視または測定することができる。
【0147】
神経インターフェース14は、被験者の脳内に留置される血管内留置デバイス(例えば、伸縮自在のステント)であってもよい。特定の実施形態では、神経関連信号は、被験者の脳内に移植された神経インターフェース14の電極を使用して監視または測定することができる。例えば、被験者の脳内に埋め込まれたステントの電極を使用して、神経関連信号を監視または測定することができる。
【0148】
方法200は、作動206において、神経関連信号の強度の低減の持続時間を決定するステップをさらに含むことができる。例えば、神経関連信号がベータ帯域振動である場合に、作動206は、ベータ帯域振動の脱同期化の持続時間を決定するステップを含むことができる。
【0149】
以下のセクションでより詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、神経インターフェース14に結合された電極を使用して、選択された数の神経周波数帯域(例えば、ベータ帯域、ガンマ帯域など)のパワーを選択されたチャネルにわたって連続的に監視し、パワー測定値を所定の間隔(例えば、100ミリ秒毎)でフィルタリングして機械学習分類器に供給することが可能である。機械学習分類器は、続いてその特定の神経周波数帯域のベースラインレベルとパワーを比較することによって、パワーを、(1)脱同期化(「脱シンク」)イベント、(2)反動イベント、または(3)休止または非イベントといった個別の状態またはイベントに分類することができる。これらの実施形態において、信号脱同期化の持続時間を決定するステップは、反動イベントに先行する連続した非同期イベントの数をカウントするステップを含み得る。
【0150】
他の実施形態では、神経関連信号の強度の低減の持続時間を決定するステップは、神経関連信号の強度の低減が最初に検知されたときに、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはモジュール10の一部として機能する他のデバイスに第1の信号を送信するステップと、神経関連信号の強度の低減が停止するかまたは信号反動が検知されたときに、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはモジュール10の一部として機能する他のデバイスに第2の信号を送信するステップと、を含み得る。テレメトリーユニット22、ホストデバイス165、またはモジュール10の一部として機能する他のデバイスは、続いて2つの信号間の経過時間を計算することによって持続時間を決定することができる。
【0151】
方法200は、作動208において、持続時間に基づいて複数の条件付き入力コマンドから入力コマンド18を選択するステップをさらに含むことができる。複数の条件付き入力コマンドから入力コマンド18を選択するステップは、持続時間を条件付き入力コマンドに関連付けられた1つ以上の時間的閾値と比較するステップと、持続時間が1つ以上の時間的閾値を超えるかまたは達しないかに基づいて入力コマンド18を選択するステップと、をさらに含むことができる。
【0152】
例えば、2つの条件付き入力コマンドには、以下のような時間的閾値を関連付けることができる。
コマンド1:300ミリ秒≦持続時間<1000ミリ秒(すなわち、3乃至9回の連続した脱シンクイベントの間)。
コマンド2:1000ミリ秒≦持続時間(すなわち、10回以上の連続した脱シンクイベント)
【0153】
時間的閾値は100ミリ秒乃至30,000ミリ秒(または30秒)の範囲で設定することができる。範囲が提供されているが、それは本開示によって企図されたものであり、開示された範囲の任意のサブ範囲も許容されることが当業者によって理解されるはずである。例えば、100ミリ秒乃至30,000ミリ秒の範囲には、100ミリ秒乃至500ミリ秒、100ミリ秒乃至1,000ミリ秒、100ミリ秒乃至10,000ミリ秒、1,000ミリ秒乃至10,000ミリ秒、または範囲内の任意の他のサブ範囲を含めることができる。代替的実施形態では、時間的閾値は、100ミリ秒乃至50,000ミリ秒、60,000ミリ秒、100,000ミリ秒などの30,000ミリ秒を超える範囲とすることが可能である。
【0154】
さらに、複数の条件付き入力コマンドは、2つの条件付き入力コマンド乃至10以上の条件付き入力コマンドで構成することができる。各条件付き入力コマンドは、1つ以上の時間的閾値と関連付けることができる。例えば、2つの条件付き入力コマンドがある場合において、2つの条件付き入力コマンドを同じ時間的閾値に関連付けることができる。この例では、持続時間が時間的閾値に達するか/超えるか、または時間的閾値に達しないかに基づいて、入力コマンドが選択され得る。
【0155】
別例として、3つの条件付き入力コマンドを以下の時間的閾値と関連付けることができる。
コマンド1(例:ソフトウェア・アプリケーション#1を開く):100ミリ秒≦持続時間<1000ミリ秒
コマンド2(例:ソフトウェア・アプリケーション#2を開く):1000ミリ秒≦持続時間<2000ミリ秒
コマンド3(例:ソフトウェア・アプリケーション#3を開く):2000ミリ秒≦持続時間
【0156】
いくつかの実施形態では、神経関連信号の強度の低減は、被験者が思考(例えば、タスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考)を想起し保持することによって引き起こされ得る。さらに、神経関連信号の強度の増加は、同じ被験者が精神的に思考を解放することによっても引き起こされ得る。神経関連信号の強度の低減の持続時間は、続いて被験者が精神的に思考を解放するまでの思考(例えば、タスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考)が保持されている時間量に結びつけることができる。
【0157】
先に述べたように、思考はタスクに関連する思考であっても、タスクに関連しない思考であってもよい。被験者は、タスクに関連する思考に関連付けられるタスクの少なくとも一部を達成するべく、入力コマンド18をデバイスに送信するために、タスクに関連する思考を想起して保持することができる。いくつかの実施形態では、被験者がタスクに関連する思考を保持している時間の長さにより、複数の条件付き入力コマンドからどの入力コマンドを選択するかを決定することができるが、そのような全ての条件付き入力コマンドは、タスクに関連する思考に関連付けられたタスクの少なくとも一部を達成することを目的とすることができる。
【0158】
被験者は、タスクに関連しない思考に関連付けられないタスクの少なくとも一部を達成するべく、入力コマンドをデバイスに送信するために、タスクに関連しない思考を想起して保持することもできる。いくつかの実施形態では、被験者がタスクに関連する思考を保持している時間の長さにより、複数の条件付き入力コマンドからどの入力コマンドを選択するかを決定することができるが、そのような全ての条件付き入力コマンドは、タスクに関連する思考に関連付けられたタスクの少なくとも一部を達成することを目的とすることができる。
【0159】
方法200は、選択された入力コマンド18に関する視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、神経刺激の形態のフィードバック、またはそれらの組み合わせを被験者に提供する追加または任意の作動210をさらに含むことができる。フィードバックは、選択された入力コマンド18をその被験者に通知し、また、別の入力コマンド18を選択することによって入力コマンド18を修正するか、選択された入力コマンド18をキャンセルする選択肢を被験者に提供することができる。
【0160】
方法200は、作動212において、選択された入力コマンド18をデバイスまたはソフトウェアに送信するステップをさらに含むことができる。入力コマンド18は、被験者が選択した入力コマンド18を確認した時に、または確認後に送信することができ、また、そのような確認を受けることなく入力コマンド18を送信することもできる。
【0161】
入力コマンド18は、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組み合わせの1つ以上のプロセッサーを使用して送信することができる。先に説明したように、入力コマンド18は、ラップトップ、デスクトップ・コンピューター、スマートフォン、またはタブレットコンピューターなどの周辺機器またはパーソナル・コンピューティング・デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーション(例えば、アプリケーション・ソフトウェア)に送信することが可能である。入力コマンド18をソフトウェア・プログラムに送信する場合に、入力コマンド18は、1つ以上のソフトウェア・アプリケーション・プログラミング・インターフェース(API)を介して送信することができる。これらおよび他の実施形態では、入力コマンド18は、IoTデバイス、移動体(電動車椅子など)、または他の種類の周辺機器若しくはパーソナル・コンピューティング・デバイスに送信され、かかるデバイスまたは車両を制御することができる。さらに、入力コマンド18は、そのような周辺機器またはパーソナル・コンピューティング・デバイスまたは車両上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーション(例えば、ソフトウェア)に送信することも可能である。
【0162】
方法200またはその変形例は、被験者が電動車椅子を前進させる思考を生成して約2秒間保持したときに、被験者の電動車椅子を制御するために使用され得る。モジュール10は、約2秒持続する被験者の神経関連信号の強度の低減を検知することができる。モジュール10は、続いて被験者が電動車椅子を前進させるという思考を解放すると、その後の被験者の神経関連信号の強度の増加(例えば、ベータ振動の反動)を検知することができる。モジュール10は、続いて約2秒の持続時間に基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンド18を選択することができる。この場合、入力コマンド18は、電動車椅子を2メートル前進させるという電動車椅子へのコマンドとすることができる。その他の条件付き入力コマンドは、電動車椅子を1メートル(脱シンク持続時間1秒以下)または3メートル(脱シンク持続時間3秒以上)前進させるコマンドを含み得る。モジュール10は、続いて入力コマンド18を電動車椅子に送信し、電動車椅子を2メートル前進させることができる。当業者であれば理解できるように、この方法は、任意の数のタスクに関連する思考をカバーするように、また、先の例で特に言及されていない他のデバイス、車両、またはソフトウェアの制御をカバーするように拡張することができる。
【0163】
方法200またはその変形例は、被験者が、被験者の身体機能に関連する思考(例えば、被験者の筋肉を収縮させる)を生成して約2秒間保持したときに、被験者の電動車椅子を制御するために、被験者が使用することもできる。被験者の身体機能に関連する思考は、被験者の電動車椅子を制御するというタスクに関連しないため、タスクに関連しない思考とみなすことができる。モジュール10は、約2秒持続する被験者の神経関連信号の強度の低減を検知することができる。モジュール10は、続いて約2秒の持続時間に基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンド18を選択することができる。この場合、入力コマンド18は、電動車椅子を2メートル前進させるという電動車椅子へのコマンドとすることができる。その他の条件付き入力コマンドは、電動車椅子を1メートル(脱シンク時間が1秒以下、例えば被験者が1秒以下筋肉を収縮させる思考を生成して保持することによって生じる)または3メートル(脱シンク時間が3秒以上、例えば被験者が3秒以上筋肉を収縮させる思考を生成して保持することによって生じる)前進させるコマンドでありうる。モジュール10は、続いて入力コマンド18を電動車椅子に送信し、電動車椅子を2メートル前進させることができる。
【0164】
当業者であれば理解できるように、この方法は、任意の数のタスクに関連しない思考をカバーするように、また、先の例で特に言及されていない他のデバイス、車両、またはソフトウェアの制御をカバーするように拡張することができる。
【0165】
図11は、神経インターフェース14と、神経関連信号を処理および分類し、処理および分類されたデータに基づいて入力コマンド18を選択するように構成された様々なソフトウェア層を実行する少なくとも1つのデバイス300または装置とを含むモジュール10のシステムまたは別の実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、デバイス300は、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組み合わせのうちのいずれかとすることができる。これらおよび他の実施形態では、デバイス300(例えば、テレメトリーユニット22)は、被験者の胸部領域または腕の中など、被験者の体内に移植することができる。
【0166】
他の実施形態では、デバイス300は、神経インターフェース14内に埋め込まれた、または被験者の脳内に移植された神経インターフェース14に結合された処理ユニットまたは制御部を指すことができる。デバイス300の1つ以上のプロセッサーは、様々なソフトウェア層を構成するソフトウェア命令を実行するようにプログラムされ得る。
【0167】
図11に示すように、ソフトウェア層は、前処理層302、分類層304、および時間的クリックロジック層306から構成することができる。前処理層302、分類層304、および時間的クリックロジック層306は、多層ソフトウェア・アーキテクチャーの一部とすることができる。
【0168】
前処理層302は、神経インターフェース14から得られた生の信号をフィルタリングして平滑化するように構成された複数のソフトウェア・フィルターで構成することができる。被験者の神経関連信号は、神経インターフェース14の電極(例えば、被験者の脳内に移植されたステント)を使用して、選択されたチャネルにわたって連続的に監視することができる。神経関連信号は、100ミリ秒毎にサンプリングするか、生信号の100ミリ秒「チャンク」またはビンを前処理層302に渡し、処理および平滑化することができる。前述したように、監視される神経関連信号は、被験者の1つ以上の神経周波数帯域(例えば、ベータ帯域の振動、ガンマ帯域の振動など)であり、神経関連信号の強度は、そのような神経周波数帯域のパワーであり得る。
【0169】
例えば、神経インターフェース14の3つの個別のチャネルから得られた生の神経関連信号の100ミリ秒ビンに対応するデータは、最初に前処理層302に渡すことができる。前処理層302は、続いて(1)閾値ベースの切断および批准拒否を行うための閾値フィルター、(2)50Hzのノッチ・フィルタリングを行うためのノッチ・フィルター、(3)4乃至30Hzのバターワース帯域パスフィルタリングを行うための帯域パスフィルター、(4)ウェーブレットに基づくアーティファクト除去を行うためのウェーブレット・アーティファクト除去フィルター、(5)マルチテーパー・スペクトル分解を行うためのマルチテーパー・スペクトル分解フィルター、および(6)時間ボックスカー平滑化を行うためのボックスカー平滑フィルターの適用が可能である。フィルタリングされたデータは、続いて分類層304に供給される。
【0170】
分類層304は、結果として生じるデータ・セグメントまたはビンを、脱同期化イベントまたは状態(「キーダウン」分類イベントとも呼ばれる)、反動イベントまたは状態(「キーアップ」分類イベントとも呼ばれる)、または休息イベントまたは状態に分類するように構成される機械学習分類器から構成される。機械学習分類器は、事前に訓練された分類器であってもよい。
【0171】
いくつかの実施形態では、機械学習分類器は、サポートベクターマシン(SVM)等の教師あり学習モデルを利用することができる。より具体的な例として、機械学習分類器は、事前に訓練されたSVMとすることができる。他の実施形態では、機械学習分類器は、ガウス混合モデル分類器、ナイーブベイズ分類器、または他の機械学習分類器とすることができる。
【0172】
分類されたイベントまたは状態は、続いて時間的クリックロジック層306に供給され、時間的クリックロジック層306の一部として記憶されたイベント/状態および条件または閾値の数に基づいて、入力コマンド18を選択することが可能である。例えば、時間的クリックロジック層306は、時間的クリックロジック層306が、反動イベントが続く3乃至9個の連続した脱シンクイベントの間を検知すると、第1のソフトウェア・アプリケーション(例えば、被験者のGmail(登録商標)アプリケーション)を開くための1つの入力コマンドを選択することが可能である。これに代えて、時間的クリックロジック層306は、時間的クリックロジック層306が、反動イベントが続く10以上の連続した脱シンクイベントの間を検知すると、第2のソフトウェア・アプリケーション(例えば、被験者のWhatsApp(登録商標)アプリケーション)を開くために別の入力コマンドを選択することができる。
【0173】
図12Aは、被験者が思考を短時間保持した場合のスペクトログラム400の一例を示す図である。思考は、タスクに関連する思考(例えば、マウスカーソルを押してソフトウェア・アプリケーションを選択する)であっても、タスクに関連しない思考(例えば、被験者の膝腱を収縮させる)であってもよい。この例では、神経関連信号は、被験者のベータ帯域の神経振動とすることができる。図12Aに示すように、被験者が思考を想起して保持すると、被験者のベータ帯域神経振動のパワーは、ベースラインのベータ帯域パワーレベルよりも減少することができる。
【0174】
被験者が思考を保持している限り、分類層304(図11参照)は、ベータ帯域神経振動を脱シンク状態であると分類することになる。より具体的には、被験者が思考を保持している限り、分類層304は、ベータ帯域信号の時間セグメント(例えば、100ミリ秒の「ビン」)を連続した脱シンクイベントとして分類する。被験者が約400ミリ秒の思考を保持した場合に、これは、1回の脱同期化イベントを約100ミリ秒とすると、4回の連続した脱同期化イベントに略相当する。
【0175】
図12Aは、被験者が精神的に思考を解放すると、被験者のベータ帯域神経振動のパワーがベースラインベータ帯域パワーレベルを超えて増加可能であることをさらに例示している。この解放が発生すると、分類層304は、ベータ帯域信号のこの時間セグメントを反動イベントとして分類することになる。
【0176】
一旦時間的クリックロジック層306が反動イベントを検知すると、反動イベントに先行する連続した脱シンクイベントの数がカウントされ、この合計が特定の条件付き入力コマンドに関連付けられる1つ以上の時間的閾値と比較されることになる。
【0177】
この例では、4回連続の脱シンクイベント(被験者の約400ミリ秒の思考保持に相当)は、3回連続の脱シンクイベント(約300ミリ秒)乃至9回連続の脱シンクイベント(約900ミリ秒)の短時間範囲に該当する。その結果、この短時間の範囲に関連付けられる最初の入力コマンドを選択することができる。第1の入力コマンドは、モジュール10と通信しているデバイス上で実行される、被験者のGmail(登録商標)アプリケーションなどの第1のソフトウェア・アプリケーションを開くコマンドとすることができる。図12Aに示すように、反動イベントを検知した直後に入力コマンドをデバイスに送信することができる。
【0178】
図12Bは、被験者がより長い時間思考を保持している場合の別例によるスペクトログラム402を示す図である。図12Bに示すように、被験者はこの思考(例えば、タスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考)を約1000ミリ秒または1秒間保持することができる。図12Aと同様に、被験者が思考を想起して保持すると、被験者のベータ帯域神経振動のパワーは、ベースラインのベータ帯域パワーレベルよりも減少し得る。図12Bに見られるように、約1000ミリ秒の思考を保持することは、各脱同期化イベントが約100ミリ秒に設定されている場合に、10回の連続した脱同期化イベントに略相当する。
【0179】
被験者が精神的に思考を解放すると、被験者のベータ帯域神経振動のパワーがベースラインベータ帯域パワーレベルを超えて増加可能である。この解放が発生すると、分類層304は、ベータ帯域信号のこの時間セグメントを反動イベントとして分類することになる。
【0180】
この例では、10回の連続した脱シンクイベント(被験者の約1000ミリ秒間の思考保持に相当)は、10回以上の連続した脱シンクイベントの長時間の範囲に入る(x≧1000ミリ秒)。その結果、この長時間の範囲に関連付けられる第2の入力コマンドを選択することができる。第2の入力コマンドは、モジュール10と通信しているデバイス上で実行される、被験者のWhatsApp(登録商標)アプリケーションなどの第2のソフトウェア・アプリケーションを開くコマンドとすることができる。図12Bに示すように、反動イベントを検知した直後に入力コマンドをデバイスに送信することができる。
【0181】
先行する実施例では、連続した脱シンクイベントについて説明したが、ベータ帯域周波数以外の神経周波数帯域については、脱シンクイベント以外の連続したイベント(例えば、神経関連信号の強度の増加)も入力コマンドの選択に使用できることが本開示によって企図される。
【0182】
図13は、被験者の神経関連信号の検知された変化を使用して、デバイス(例えば、個人用電子デバイス、IoTデバイス、移動体など)、ソフトウェア・アプリケーション(例えば、エンド・アプリケーション12)、またはそれらの組み合わせを制御する別の方法500を例示している。方法500は、作動502において、被験者の神経関連信号の第1の変化を検知するステップを含むことができる。方法500は、作動504において、第1の変化に続く被験者の神経関連信号の第2の変化を検知するステップをさらに含むことができる。
【0183】
一実施形態では、神経関連信号の第1の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを下回る低減であり得、また、神経関連信号の第2の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを超えた増加であり得る。例えば、神経関連信号の第1の変化は、被験者の神経振動のパワーの低減であり得、また、神経関連信号の第2の変化は、神経振動のパワーの増加であり得る。
【0184】
本実施形態において、神経関連信号の第1の変化は、被験者がタスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考などの思考を生成して保持するときに生じ得る。神経関連信号の第2の変化は、被験者が精神的に思考を解放したときに生じ得る。
【0185】
代替的実施形態では、神経関連信号の第1の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを上回る増加であり得、また、神経関連信号の第2の変化は、神経関連信号の強度がベースライン信号レベルを下回る低減または減少であり得る。例えば、神経関連信号の第1の変化は、被験者の神経振動のパワーの増加であり得、また、神経関連信号の第2の変化は、神経振動のパワーの低減または減少であり得る。より具体的には、神経関連信号の第1の変化は、ガンマ帯域振動のパワーがベースラインのガンマ帯域パワーレベルを超えた増加であり得、また、神経関連信号の第2の変化は、ガンマ帯域振動のパワーがベースラインのガンマ帯域パワーレベルを下回った減少であり得る。本実施形態では、被験者がタスクに関連する思考やタスクに関連しない思考などの思考を生成して保持したときに、神経関連信号の第1の変化(すなわち、ガンマ帯域振動のパワーの増加)を生じさせることができる。神経関連信号の第2の変化(ガンマ帯域振動のパワーの減少)は、被験者が精神的に思考を解放したときに生じ得る。
【0186】
さらなる実施形態では、神経関連信号の第1の変化は、被験者が第1の思考(例えば、タスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考)を精神的に解放することによって引き起こされる被験者の神経関連信号の強度の増加であり得る。本実施形態では、神経関連信号の第2の変化は、被験者が第2または後続の思考(例えば、別のタスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考)を生成し保持することによって引き起こされるベースライン信号レベルを下回る神経関連信号の強度の減少であり得る。第1の思考、第2の思考、またはそれらの組み合わせは、被験者の筋群の制御など、被験者の身体機能に関する思考とすることができる。入力コマンド18は、被験者が第2の思考を生成したとき、またはその後に送信することができる。
【0187】
強度の変化は、神経インターフェース14(例えば、脳内に移植された血管内留置デバイスの電極を介して)と、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組み合わせの1つ以上のプロセッサーとを使用して検知することができる。
【0188】
方法500は、作動506において、神経関連信号の第1の変化の持続時間を決定するステップをさらに含むことができる。例えば、神経関連信号が被験者の神経振動である場合に、作動506は、神経振動のパワーの変化の持続時間を決定するこステップを含むことができる。
【0189】
いくつかの実施形態では、第1の変化の持続時間は、神経関連信号における第1の変化の開始と第2の変化の開始との間の経過時間を計算することによって決定することができる。例えば、被験者が思考(例えば、タスクに関連する思考またはタスクに関連しない思考)をより長時間保持する場合に、持続時間を長くすることができる。
【0190】
他の実施形態では、被験者の神経関連信号のサンプルまたは時間的セグメントを機械学習分類器(例えば、図11の機械学習分類器308)に送り込むことによって第1の変化の持続時間を決定することができ、機械学習分類器は、信号サンプルまたは信号ビンをいくつかの事前定義された状態(例えば、脱同期化状態、反動状態、または静止状態)のうちの1つにあると分類することができる。
【0191】
方法500は、作動508における持続時間に基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンド18を選択するステップをさらに含むことができる。複数の条件付き入力コマンドから入力コマンド18を選択するステップは、持続時間を条件付き入力コマンドに関連付けられた1つ以上の時間的閾値と比較するステップと、持続時間が1つ以上の時間的閾値を超えるかまたは達しないかに基づいて入力コマンド18を選択するステップと、をさらに含むことができる。
【0192】
方法500は、選択された入力コマンド18に関する視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、神経刺激の形態のフィードバック、またはそれらの組み合わせを被験者に提供する任意作動510をさらに含むことができる。例えば、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、触覚的フィードバック、神経刺激フィードバック、またはそれらの組み合わせを提供することにより、被験者は選択した入力コマンド18を確認する機会を得ることができる。他の実施形態では、入力コマンド18をデバイスまたはソフトウェアに送信した後に、入力コマンド18が送信されたこと、または送信または実行の過程にあることを被験者に知らせるために、フィードバックを提供することが可能である。
【0193】
方法500は、作動512において、作動された入力コマンド18を装置またはソフトウェアに送信するステップをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、入力コマンド18は、被験者の神経関連信号の第2の変化を検知した直後に送信され得る。
【0194】
入力コマンド18は、テレメトリーユニット22、ホストデバイス16、またはそれらの組み合わせの1つ以上のプロセッサーを使用して送信することができる。先に説明したように、入力コマンド18は、ラップトップ、デスクトップ・コンピューター、スマートフォン、またはタブレットコンピューターなどの周辺機器またはパーソナル・コンピューティング・デバイス上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーション(例えば、アプリケーション・ソフトウェア)に送信することが可能である。入力コマンド18をソフトウェア・プログラムに送信する場合に、入力コマンド18は、1つ以上のソフトウェア・アプリケーション・プログラミング・インターフェース(API)を介して送信することができる。これらおよび他の実施形態では、入力コマンド18は、IoTデバイス、移動体(電動車椅子など)、または他の種類の周辺機器若しくはパーソナル・コンピューティング・デバイスに送信され、かかるデバイスまたは車両を制御することができる。さらに、入力コマンド18は、そのような周辺機器またはパーソナル・コンピューティング・デバイスまたは車両上で実行される1つ以上のエンド・アプリケーション(例えば、ソフトウェア)に送信することも可能である。
【0195】
本出願人が直面している技術的問題の1つは、運動機能障害患者(閉じ込め患者のような重度の運動機能制限を有する患者を含む)が、思考および/または特定の筋肉群しか制御できない可能性がある場合に、どのようにしてデバイスまたはソフトウェア・アプリケーションを制御できるようにするかということにある。本出願人が発見した1つの解決策は、被験者の神経関連信号(例えば、神経振動または脳波)の強度がベースラインレベルを下回る第1の変化(低減など)を検知し、第1の変化に続いて神経関連信号の強度がベースラインレベルを超える第2の変化(増加など)を検知し、神経関連信号の第2の変化における検知時またはその後にデバイスへ入力コマンドを送信することにある。これらの変化は、被験者の脳内に埋め込まれた神経インターフェースを使用して検知することができる。これにより、被験者が思考(タスクに関連する思考やタスクに関連しない思考など)を生成し、その思考を精神的に解放することで、デバイスやソフトウェア・アプリケーションを制御することができる。
【0196】
本出願人が直面する別の技術的課題は、このような制御に影響を与える信頼性の高い再現性のある信号が必要な場合に、被験者の複数の神経関連信号のうちどれを監視するかということにある。本出願人が発見した1つの解決策は、ベータ帯域(約12Hz乃至30Hz)、ガンマ周波数範囲またはガンマ帯域(約30Hz乃至140Hz、より具体的には60Hz乃至80Hz)、アルファー周波数範囲またはアルファー帯域(約7Hz乃至12Hz)、デルタ周波数範囲またはデルタ帯域(約0.1Hz乃至3Hz)、シータ周波数範囲またはシータ帯域(約4Hz乃至7Hz)、またはそれらの組み合わせにおける神経振動を含む被験者の神経振動を使用することにある。さらに、神経関連信号は、Mu帯域(約7.5Hz乃至12.5Hz)、感覚運動リズム(SMR)帯域(約12.5Hz乃至15.5Hz)、またはそれらの組み合わせの神経振動をさらに含み得る。
【0197】
また、本出願人が直面する技術的課題として、移動に不自由のある患者(閉じこもり患者など移動に深刻な制限のある患者を含む)が複数のデバイスやソフトウェア・アプリケーションを迅速かつ正確に制御できるようにするにはどうすればよいかということが挙げられる。本出願人が発見した1つの解決策は、被験者の神経関連信号の変化(例えば、神経関連信号の強度の減少)の持続時間に基づいて、複数の条件付き入力コマンドから入力コマンドを選択することにある。例えば、神経関連信号の変化の持続時間は、機械学習分類器を使用して神経関連イベント(脱シンクイベントや反動イベントなど)を分類し、そのイベントの数を条件付き入力コマンドに関連する予め定められた閾値と比較することで算出することが可能である。これにより、被験者は、ある思考(例えば、タスクに関連する思考やタスクに関連しない思考)を一定時間保持し、閾値を超えたらその思考を精神的に解放することによって、異なるコマンドの中から選択することができるようになる。
【0198】
図14は、被験者が被験者の左右の足首の動きに関する思考を想起し、保持し、その後解放したときのベータ帯域(例えば、12Hz乃至30Hz)およびガンマ帯域(例えば、60Hz乃至80Hz)の周波数のパワーの変化を例示する図である。図14に示すように、被験者が思考を生成して保持するときにベータ帯域の神経振動のパワーまたは強度が減少し、その後、被験者が思考を解放したときに増加し得る。図14は、被験者が思考を生成して保持するときに、被験者のガンマ帯域の神経振動のパワーまたは強度が増加し、その後、被験者が思考を解放したときに減少することができることをさらに示している。例えば、これらの思考は、被験者の左足首および右足首を動かそうとする思考に関連することができる。
【0199】
複数の実施形態について説明した。それにもかかわらず、当業者であれば、実施形態の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な変更および修正を行うことができることが理解されよう。任意の実施形態とともに示されるシステム、デバイス、装置、および方法の要素は、特定の実施形態について例示的であり、本開示内の他の実施形態に組み合わせて、またはその他の方法で使用することが可能である。例えば、図面に描かれた、または本開示に記載された任意の方法のステップは、所望の結果を達成するために、示されたまたは記載された特定の順序または連続的な順序を必要としない。加えて、所望の結果を得るために、他のステップ作動を設けてもよいし、記載された方法またはプロセスからステップまたは作動を削除または省略してもよい。さらに、本開示に記載され、または図に描かれた任意の装置またはシステムの任意の構成要素または部品は、所望の結果を達成するために除去、削除、または省略されてもよい。また、本明細書に図示または記載されたシステム、デバイス、または装置の特定の構成要素または部品は、簡潔かつ明瞭にするために省略されている。
【0200】
したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にあり、明細書および/または図面は、制限的な意味ではなく例示的な意味で見なされる場合がある。
【0201】
本明細書で説明および図示した個別の変形例または実施形態の各々は、他の任意の変形例または実施形態の要素と容易に分離または結合することができる個別の構成要素および要素を有している。特定の状況、材料、物質の組成、プロセス、プロセスの1つ以上の行為、または1つ以上のステップを本発明の目的、趣旨または範囲に適合させるために、複数の変更を行うことができる。
【0202】
本明細書に記載された方法は、論理的に可能な任意の順序で、また、記載された順序で、記載された事象を実施することができる。さらに、所望の結果を達成するために、追加のステップまたは作動を設けてもよいし、ステップまたは作動を削除してもよい。
【0203】
さらに、値の範囲が規定されている場合、その範囲の上限と下限との間に介在するすべての値、およびその規定範囲内の任意の他の規定値または介在するすべての値は、本発明の範囲に包含されるものとする。また、本発明の態様の任意の要素は、独立して、または本明細書に記載された任意の1つ以上の要素と組み合わせて、規定し、請求することができる。例えば、1乃至5の範囲の記述は、1乃至3、1乃至4、2乃至4、2乃至5、3乃至5などの小範囲と、その範囲内の個々の数値、例えば1.5、2.5など、およびこれらの間の全体または一部の増分を開示したものと考えるべきである。
【0204】
本明細書で言及されるすべての既存の主題(例えば、刊行物、特許、特許出願)は、その主題が本発明の主題と矛盾する可能性がある(その場合、本明細書に存在するものが優先する)場合を除いて、その全体が本明細書に開示されたものとする。参照された項目は、本出願の出願日前の開示のためにのみ提供されている。本明細書のいかなる内容も、本発明が先行発明によりかかる資料に先行する権利を有しないことを認めるものと解釈されないものとする。
【0205】
単数形の品目に対する言及は、同じ品目が複数存在する可能性を含んでいる。より具体的には、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されているように、単数形の「a」、「an」、「said」、および「the」は、文脈が明らかに他を指示しない限り、複数の参照を含む。さらに、特許請求の範囲の記載は、任意の要素を除外するように作成することができることに留意されたい。したがって、この記述は、請求項の要素の記載に関連して「単独で」「のみ」などの排他的な用語を使用したり、「否定的」な限定を使用するための先行根拠として機能することを意図している。特に定義されていない限り、本明細書で使用されているすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。
【0206】
「少なくとも1つの」という表現は、複数の項目または構成要素(または項目または構成要素の列挙されたリスト)を修飾する場合に、それらの項目または構成要素のうちの1つ以上の任意の組み合わせを意味する。例えば、「A、B、およびCのうちの少なくとも1つ」という表現は、(i)A;(ii)B;(iii)C;(iv)A、B、およびC;(v)AおよびB;(vi)BおよびC;または(vii)AおよびCを意味する。
【0207】
本開示の範囲を理解する上で、本明細書で使用されるような用語「含む」およびその派生語は、記載された特徴、要素、成分、グループ、整数、および/またはステップの存在を特定するが、他の記載されていない特徴、要素、成分、グループ、整数、および/またはステップの存在を除外しない、開放型の用語であると意図している。また、「含む」、「有する」、およびそれらの派生語など、同様の意味を有する句についても同様である。また、単数形で使用される「部品」、「区分」、「部分」、「部材」、「要素」、「構成要素」という用語は、1つの部品または複数の部品の両者の意味を有し得る。本明細書において使用されるように、「前方、後方、上方、下方、垂直、水平、下方、横断方向、および縦方向」という方向性用語、および他の任意の類似の方向性用語は、装置または機器のそれらの位置、または装置または機器のそれらの方向が並進または移動されることを意味する。
【0208】
最後に、本明細書で使用する「実質的に」、「約」、および「おおよそ」などの程度の用語は、最終結果が相当または実質的に変化しないような、規定値、または規定値および規定値からの妥当な量の偏差(例えば、そのような変化が適切であるような±0.1%、±1%、±5%、または±10%までの偏差)のことを意味する。例えば、「約1.0cm」は、「1.0cm」または「0.9cm乃至1.1cm」を意味すると解釈することができる。範囲の一部である数値や値について「約」や「おおよそ」といった程度の用語を使用する場合、この用語は最小および最大の数値や値を加減するために使用することができる。
【0209】
本開示は、規定された特定の形態の範囲に限定されることを意図するものではなく、本明細書に記載された変形または実施形態の代替物、修正物、および均等物をカバーすることを意図している。さらに、本開示の範囲は、本開示に鑑みて当業者にとって自明となり得る他の変形または実施形態を完全に包含するものである。
図1A
図1B
図1C
図2A-2D】
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12A
図12B
図13
図14
【国際調査報告】