特表 2024-523977 モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システム

(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】2024-07-05

(54)【発明の名称】モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/31 20210101AFI20240628BHJP

   A61B 5/308 20210101ALI20240628BHJP

   A61B 5/313 20210101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

A61B5/31

A61B5/308

A61B5/313

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023570109

(86)(22)【出願日】2021-08-05

(85)【翻訳文提出日】2024-01-09

(86)【国際出願番号】 US2021044620

(87)【国際公開番号】W WO2023014357

(87)【国際公開日】2023-02-09

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523427537

【氏名又は名称】スターキャット エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フュアー、ヘンリー、アダム

【テーマコード（参考）】

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C127AA02

4C127AA03

4C127AA04

4C127BB03

4C127FF01

4C127FF15

(57)【要約】

モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システムは、１つ以上の電極コネクタ、１つ以上の電源、及び１つ以上のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）モジュールを含むキャリア基板を備える。ＡＤＣモジュールの各々は、複数の入力チャネルと、入力信号ルーティングと、少なくとも１つの計装電源と、少なくとも１つの計装電源及び入力信号ルーティング用の構成スイッチと、ＡＤＣと、プログラマブル利得増幅器と、ＡＤＣ通信バスとを備える。１つ以上のＡＤＣモジュールの各々は、キャリア基板の１つ以上の電極コネクタの１つと１つ以上の電源の１つとに電気的に接続される。組み込みコンピュータはリアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）を実行するように構成され、１つ以上のＡＤＣモジュールのＡＤＣ通信バスの各々はシリアルインタフェースを介して組み込みコンピュータに電気的に接続される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システムであって、
１つ以上の電極コネクタ、１つ以上の電源、及び１つ以上のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）モジュールを含むキャリア基板と、を備え、
前記ＡＤＣモジュールの各々は、
複数の入力チャンネルと、
入力信号ルーティングと、
少なくとも１つの計装電源と、
前記少なくとも１つの計装電源及び前記入力信号ルーティング用の構成スイッチと、
ＡＤＣと、
プログラマブル利得増幅器と、
ＡＤＣ通信バスと、
を備え、
前記１つ以上のＡＤＣモジュールの各々は、前記キャリア基板の前記１つ以上の電極コネクタの１つと前記キャリア基板の前記１つ以上の電源の１つとに電気的に接続され、
組み込みコンピュータは、リアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）を実行するように構成されており、
前記１つ以上のＡＤＣモジュールのＡＤＣ通信バスの各々は、シリアルインタフェースを介して前記組み込みコンピュータに電気的に接続されている、
モジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項2】

前記シリアルインタフェースは、シリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）である、請求項１に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項3】

ネットワーク接続を介して前記組み込みコンピュータに電気的に接続された通信コンピュータをさらに備える、請求項１に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項4】

前記組み込みコンピュータと前記通信コンピュータとの間の前記ネットワーク接続は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して行われる、請求項３に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項5】

各々がシリアルバスを介して前記通信コンピュータに電気的に接続された１つ以上の無線通信アダプタをさらに備える、請求項３に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項6】

ネットワーク接続を介して前記組み込みコンピュータに電気的に接続されたユーザデバイスをさらに備える、請求項１に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項7】

前記ユーザデバイスは、コンピュータ又はスマートフォンである、請求項６に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項8】

前記組み込みコンピュータと前記ユーザデバイスとの間の前記ネットワーク接続は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して行われる、請求項６に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項9】

前記組み込みコンピュータに電気的に接続されたユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）マルチプレクサ／デマルチプレクサと、
通信コンピュータと、
ユーザデバイスと、を備え、
前記通信コンピュータ及び前記ユーザデバイスはそれぞれ、有線ＵＳＢ接続を介して前記ＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサに電気的に接続されており、
前記ＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサは、前記通信コンピュータと前記ユーザデバイスとの間で、前記組み込みコンピュータへの電気的な接続を切り替えるように構成されている、
請求項１に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項10】

前記組み込みコンピュータと前記ユーザデバイスとの間の前記ネットワーク接続は、光ファイバ接続を介したイーサネット（登録商標）を介して行われる、請求項６に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項11】

前記通信コンピュータと前記ユーザデバイスとの間の前記ネットワーク接続は、光ファイバ接続を介したイーサネット（登録商標）を介して行われる、請求項６に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項12】

前記ユーザデバイスは、コンピュータ又はスマートフォンである、請求項９に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項13】

前記組み込みコンピュータに電気的に接続された１つ以上の無線通信アダプタをさらに備える、請求項９に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項14】

前記組み込みコンピュータの前記ＲＴＯＳは、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）を用いて前記１つ以上のＡＤＣモジュールから前記組み込みコンピュータにデータを転送するように構成された専用ソフトウェアドライバを実行するように構成されている、請求項１に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項15】

前記キャリア基板は、１つ以上のバッテリコネクタをさらに備える、請求項１に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項16】

脳波計、心電計、又は筋電計として動作するように構成されている、請求項１に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項17】

キャリア基板を備えるモジュール式ＥＥＧシステムであって、
前記キャリア基板は、
１つ以上の電極コネクタと、
１つ以上の電源装置と、
１つ以上のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）モジュールと、を備え、
前記ＡＤＣモジュールの各々は、
複数のインプットチャンネルと、
入力信号ルーティングと、
少なくとも１つの計装電源と、
前記少なくとも１つの計装電源及び前記入力信号ルーティング用の構成スイッチと、
ＡＤＣと、
プログラマブル利得増幅器と、
ＡＤＣ通信バスと、を備え、
前記１つ以上のＡＤＣモジュールの各々は、前記１つ以上の電極コネクタの１つと前記キャリア基板の前記１つ以上の電源の１つとに電気的に接続されており、
フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）をさらに備え、前記１つ以上のＡＤＣモジュールの前記ＡＤＣ通信バスの各々が、シリアルインタフェースを介して前記ＦＰＧＡに電気的に接続されており、
組み込みコンピュータは、高速相互接続バスを介して前記ＦＰＧＡに電気的に接続されている、
モジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項18】

各々がシリアルバスを介して前記組み込みコンピュータに電気的に接続された１つ以上の無線通信アダプタをさらに備える、請求項１７に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項19】

電気絶縁装置を介して前記組み込みコンピュータに電気的に接続された有線通信アダプタをさらに備える、請求項１７に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項20】

前記高速相互接続バスは、アドバンスト拡張可能インタフェースである、請求項１７に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項21】

前記ＦＰＧＡは、前記１つ以上のＡＤＣモジュールの各々からのデータにタイムスタンプを付けるように構成された機能ユニットをさらに含む、請求項１７に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項22】

脳波計、心電計、又は筋電計として動作するように構成されている、請求項１７に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【請求項23】

前記キャリア基板は、１つ以上のバッテリコネクタをさらに備えている、請求項１７に記載のモジュール式ＥＥＧシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システムに関する。より具体的には、本発明は、各々が直接シリアル接続を介して組み込みコンピュータに接続された複数の独立した同一のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）モジュールを含むモジュール式ＥＥＧシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

可搬型の脳波計（ＥＥＧ）は当該技術分野で知られている。しかしながら、既存のデバイスは、単一のバスを介して中央プロセッサ又はＣＰＵと通信する電子モジュールを利用しており、各電子モジュールは、少なくともＡＤＣ及びＣＰＵを含む。単一のバスを介した複数のそのようなモジュールの通信は、複数の個々のモジュールからのデータ転送速度を制限する可能性がある。さらに、各電子モジュールにＣＰＵを含めることは、製造コストを増加させる。

【0003】

したがって、個々のＣＰＵを含まない複数のＡＤＣモジュールを含み、ＡＤＣモジュールがそれぞれ、直接シリアル接続を介して組み込み中央プロセッサ又はＣＰＵと通信するモジュール式ＥＥＧシステムが必要とされている。組み込みＣＰＵがリアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）を実行し、ＥＥＧシステムがＲＴＯＳ ＣＰＵと通信する通信コンピュータをさらに含むと有利であろう。通信コンピュータが外部デバイスと無線で通信することができればさらに有利である。

【発明の概要】

【0004】

本発明の一態様では、モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システムは、１つ以上の電極コネクタ、１つ以上の電源、及び１つ以上のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）モジュールを含むキャリア基板を備えている。ＡＤＣモジュールの各々は、複数の入力チャネル、入力信号ルーティング、少なくとも１つの計装電源、少なくとも１つの計装電源及び入力信号ルーティング用の構成スイッチ、ＡＤＣ、プログラマブル利得増幅器、及びＡＤＣ通信バスを備えている。１つ以上のＡＤＣモジュールの各々は、キャリア基板の１つ以上の電極コネクタの１つ及び１つ以上の電源の１つに電気的に接続されている。

【0005】

組み込みコンピュータは、リアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）を実行するように構成されており、１つ以上のＡＤＣモジュールの各ＡＤＣ通信バスは、シリアルインタフェースを介して組み込みコンピュータに電気的に接続されている。

【0006】

本発明の別の態様では、モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システムは、１つ以上の電極コネクタ、１つ以上の電源、及び１つ以上のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）モジュールを含むキャリア基板を備えている。ＡＤＣモジュールの各々は、複数の入力チャネル、入力信号ルーティング、少なくとも１つの計装電源、少なくとも１つの計装電源及び入力信号ルーティング用の構成スイッチ、ＡＤＣ、プログラマブル利得増幅器、及びＡＤＣ通信バスを備えている。１つ以上のＡＤＣモジュールの各々は、キャリア基板の１つ以上の電極コネクタの１つ及び１つ以上の電源の１つに電気的に接続されている。モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システムは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）をさらに備え、１つ以上のＡＤＣモジュールの各ＡＤＣ通信バスは、シリアルインタフェースを介してＦＰＧＡに電気的に接続され、組み込みコンピュータは高速相互接続バスを介してＦＰＧＡに電気的に接続されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、モジュール式ＥＥＧシステムの例示的な実施形態の概略図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態によるキャリア基板のイメージを示す図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態によるＡＤＣモジュールの上面のイメージを示す図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態によるＡＤＣモジュールの底面のイメージを示す図である。

【図5】図５は、モジュール式ＥＥＧシステムの他の例示的な実施形態の一部を示す概略図である。

【図6】図６は、モジュール式ＥＥＧシステムのさらなる例示的な実施形態の一部を示す概略図である。

【図7】図７は、モジュール式ＥＥＧシステムのさらに別の例示的な実施形態の一部を示す概略図である。

【図8】図８は、モジュール式ＥＥＧシステムのさらに別の実施形態を示す概略図である。

【図9】図９は、モジュール式ＥＥＧシステムのさらに別の例示的な実施形態の一部を示す概略図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態による、キャリア基板から例示的なＡＤＣモジュールへの電力の流れを示す概略図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態による、任意選択でダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）を使用して、１つ以上のＡＤＣモジュールからデータを転送するために、組み込みコンピュータのＲＴＯＳ上で動作するように構成されたドライバソフトウェアによって実行される例示的なステップを表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の他の態様及び利点は、以下の詳細な説明を考慮すると明らかになるのであろう。ここで、同様の構造には、同様の参照番号が付与される。

【0009】

本明細書において提示される以下の詳細な実施形態は、例示を目的とするものである。すなわち、これらの詳細な実施形態は、本発明をどのようにして製造し、使用するかを当業者に容易に理解させることを提供し、支援する目的で、本発明の例示であることが意図されている。以下の説明において、開示された異なる実施形態の構成要素を説明するために使用される同一の参照番号は、開示された異なる実施形態の一部であり得る同一の構成要素を指す。

【0010】

以下に説明する図１～図１１は、ヒト、動物、及び他の生物学的供給源からの電気信号を収集及びデジタル化するのに適した、インターネット接続可能なモジュール式ＥＥＧシステムの実施形態及び態様を示す。モジュール式ＥＥＧシステムの図示する実施形態は、心電計（ＥＫＧ）及び筋電計（ＥＭＧ）としても使用することができる。

【0011】

図１を参照すると、モジュール式ＥＥＧシステム１００の一実施形態が、キャリア基板１１０の一部に配置されたモジュール式ＥＥＧシステム１００のいくつかの構成要素の例示的な構成を示す概略ブロック図の形式で示されている。破線１１２によって示されるように、キャリア基板１１０は、以下でより詳細に説明されるように、他の構成要素を収容するために、図示されるよりも大きい範囲を有することができる。キャリア基板１１０は、例えば、その上に実装された電気部品のための接続を含むプリント回路基板又は他の基板であり、１つ以上の電極コネクタ１２０、１つ以上の電源１３０、及び１つ以上の独立した同一のＡＤＣモジュール１４０を支持する。１つ以上のＡＤＣモジュール１４０の各々は、キャリア基板１１０上に組み込まれたコンピュータ１５０に接続されている。組み込みコンピュータ１５０は、リアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）を実行するように構成されている。

【0012】

例えば、一実施形態ではＲＴＯＳはＮｕｔｔＸであるが、別の実施形態ではＲＴＯＳはＬｉｎｕｘ（登録商標）である。他の実施形態では、ＲＴＯＳは、当該技術分野で知られているような任意の適切なＲＴＯＳであり得る。

【0013】

各ＡＤＣモジュール１４０は、双方向矢印（double arrow）１６０で示すシリアルインタフェース（例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）が挙げられるが、これに限定されない）を介して、組み込みコンピュータ１５０に電気的に接続される通信バス１５２（図４参照）を有している。一実施形態では、キャリア基板１１０は、１つ以上のバッテリコネクタ１５５をさらに備え、及び／又は収容する。一実施形態におけるキャリア基板１１０は、キャリア基板１１０に搭載されたバッテリ（図示せず）を充電するための充電器用の入力ポート（図示せず）をさらに含む。入力ポート及び充電器は、キャリア基板１１０に電気的に接続された充電式バッテリを充電することができる、当該技術分野で知られている任意の種類の充電器（例えば、ＵＳＢ、ＵＳＢ－Ｃ、Lightningポート）、又は任意の種類の充電ポートとすることができる。

【0014】

一実施形態では、組み込みコンピュータ１５０のＲＴＯＳは、インターネットＴＣＰ／ＩＰプロトコルを介して通信し、ネットワークに接続される。一実施形態では、組み込みコンピュータは、任意選択でダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）を使用して、１つ以上のＡＤＣモジュール１４０から組み込みコンピュータ１５０にデータを転送するように構成された専用ソフトウェアドライバを実行するように構成されている。図１１を参照すると、一実施形態では、ステップ６１０で、専用ソフトウェアドライバ６００は、ＡＤＣ１４８からのデータが準備できたときに、シリアルインタフェース１６０から割り込みを受信する。各割り込みについて、ドライバ６００は、どのＡＤＣ１４８からのデータであるかをチェックする。次にステップ６２０で、ドライバ６００は、データを経路６３０に沿ってメモリに読み込むか、又は実装がＤＭＡを使用している場合は経路６４０に従い、ドライバ６００の動作なしに、ＣＰＵのＤＭＡエンジンがデータをメモリに配置した場所を特定する。ダイレクトメモリアクセスとは、シリアルインタフェースのような周辺機器からデータを読み取り、ＣＰＵの演算能力を使用せずにメインメモリ内に素早く配置することができるＣＰＵの構成要素を指す。ステップ６５０では、ソフトウェアドライバ６００は、次に、特定の期間の間、他のＡＤＣ１４８からの他のデータサンプルと共にデータサンプルを符号化する。ステップ６６０では、データサンプルを、ネットワークインタフェースを介してユーザデバイス２５０に送信するか、又は任意選択で通信コンピュータ２３０（図５参照）に送信し、その後ユーザデバイス２５０に送信する。

【0015】

キャリア基板１１０によって収容可能なＡＤＣモジュール１４０の数は、図１の３つの破線ドット１７０によって象徴的に示されるように、基板のサイズに応じて変化し得る。一実施形態では、キャリア基板１１０は、２つのＡＤＣモジュール１４０を収容することができる。他の実施形態では、キャリア基板１１０は、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、又はそれ以上のＡＤＣモジュールを収容することができる。一実施形態では、ＡＤＣモジュール１４０の各々は、複数の入力チャネル、例えば、これに限定されるものではないが、８つの入力チャネルを備えている。他の実施形態では、ＡＤＣモジュール１４０の各々は、８つのチャネル以外の複数の入力チャネル、例えば、１～２５６、又はそれ以上の任意の数のチャネルを備えている。

【0016】

さらに図１を参照すると、１つ以上のＡＤＣモジュール１４０の各々は、１つ以上の電極コネクタ１２０の１つに電気的に接続され、また、例えば接続１８０を介して、キャリア基板の１つ以上の電源１３０の１つにも電気的に接続される。電極コネクタ１２０は、例えば被験者の皮膚を介して電気インパルスを測定するために被験者の身体に適用される電極に接続するための構造を備えている。一実施形態における電極コネクタ１２０は、電極に接続されたワイヤの端部上のループにスナップ嵌めされるポストである。他の実施形態では、電極コネクタ１２０は、電極に接続されたワイヤの端部上のポストを受け入れ、それと係合するループである。他の実施形態では、電極コネクタ１２０は、クリップ、スナップボタンなどを含む、当該技術分野で知られている他のコネクタである。図２は、コンピュータ１５０と、その上に接続された２つのＡＤＣモジュール１４０とを有するキャリア基板１１０の画像を示しており、ＡＤＣモジュールの各々は、隣接して配置された電極コネクタ１２０と接続されている。

【0017】

例示的なＡＤＣモジュール１４０の上側及び下側をそれぞれ示す図３及び図４を参照すると、ＡＤＣモジュール１４０の各々は、複数の入力チャネル（例えばこれに限定されるものではないが、８つの入力チャネル）であって、各入力チャネルはシングルエンド又は差動である複数の入力チャネルと、入力信号ルーティングのために構成された切り替え可能な回路１４２とを、さらに備えている。各ＡＤＣモジュール１４０は、少なくとも１つ、好ましくは２つの計装電源１４４（以下でさらに説明する）と、少なくとも１つの計装電源１４４及び切り替え可能な信号ルーティング回路１４２を構成するための構成スイッチ１４６とを、さらに備えている。各ＡＤＣモジュール１４０は、ＡＤＣ１４８、（ＡＤＣ１４８に内蔵された）プログラマブル利得増幅器、及びＡＤＣ通信バス１５２（例えば、シリアルインタフェース（シリアルペリフェラルインタフェース、すなわちＳＰＩなど）であるが、これに限定されるものではない）をさらに含んでいる。ＡＤＣモジュール１４０の開示された構造により、各ＡＤＣモジュール１４０を個別に、高品質かつ経済的に製造することができ、異なる数のＡＤＣモジュール１４０を異なるキャリア基板１１０に取り付けることができる。その結果、モジュール式ＥＥＧシステム１００全体として入力チャンネルの総数が変化する。例えば、これに限定されるものではないが、一実施形態では、ＡＤＣモジュール１４０毎に８つのチャンネルがあるので、ＡＤＣモジュール１４０の数が異なれば、８個、１６個、２４個、３２個、６４個、又は２５６個以上のチャネルになる。

【0018】

図１０を簡単に参照すると、キャリア基板１１０から例示的なＡＤＣモジュール１４０への電力の流れが示されている。各ＡＤＣモジュール１４０は、キャリア基板１１０上に配置された１つ以上の電源１３０のうちの１つに電気的に接続されている。さらに、各ＡＤＣモジュール１４０は、好ましくは２つの計装電源１４４を含み、一方はＡＶＤＤ又は正のアナログ計装電源であり、他方はＡＶＳＳ又は負のアナログ計装電源である。ＡＤＣ１４８がそのアナログ電源のために非常にクリーンな電力を有する必要があるので、計装電源１４４は、非常に低いノイズ及び高い精度及び安定性を有するように特別に設計されている。計装電源１４４は、ＡＤＣモジュール１４０上でＡＤＣ １４８の近くに配置されることが重要である。一実施形態では、キャリア基板１１０は、参照番号３７０としてラベル付けされた独自の電源をさらに含み、この電源はＡＤＣモジュール１４０以外のオンボード構成要素に電力を供給し、当該技術分野で知られているように、バッテリ又は外部電源のいずれかによって電力供給される。

【0019】

キャリア基板１１０のコンピュータ１５０の右側の部分を示す図５を参照すると、一実施形態では、モジュール式ＥＥＧシステム２００は、例えば、これに限定されるものではないが、ＵＳＢネットワーク接続２２０を介して、組み込みコンピュータ１５０に電気的に接続されたオプションのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）マルチプレクサ／デマルチプレクサ２１０をさらに含む。一実施形態では、通信コンピュータ２３０もキャリア基板１１０上に配置され、別の接続２４０（例えば、これに限定されるものではないが、ＵＳＢ接続２４０）を介して、任意選択のＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサ２１０に接続部されている。ユーザデバイス２５０（例えば、これらに限定されるものではないが、ラップトップ、スマートフォン、デスクトップ、又は他のコンピューティングデバイス）もまた、さらなる接続２６０（例えば、これに限定されるものではないが、ＵＳＢ接続又は光ファイバ介したイーサネット（登録商標）接続２６０）を介して、任意選択のＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサ２１０と接続されている。他の実施形態では、通信コンピュータ２３０は（通信コンピュータ２３０を表す破線によって示すように）キャリア基板１１０上に配置されないが、それにも拘わらず、別の接続２７０（例えば、これに限定されるものではないが、ＵＳＢ接続）を介して、又は光ファイバ接続２７０を介したイーサネット（登録商標）を介して、任意選択のＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサ２１０と接続されている。

【0020】

さらに図５を参照すると、任意選択のＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサ２１０は、通信コンピュータ２３０とユーザデバイス２５０との間で、組み込みコンピュータ１５０のＲＴＯＳへの電気的接続を切り替えるように構成されている。

【0021】

デバイス間の電気的接続を切り替える機能により、内蔵型の通信コンピュータ２３０又はユーザデバイス２５０とワイヤレスで使用することができる１つのプリント回路基板を作製することを可能にし、その結果、コスト及びリスクを低減することができる。任意選択のＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサ２１０は、図５に示すように、組み込みコンピュータ１５０上で実行されるソフトウェアによって、又は１つ以上の手動制御スイッチ２１５を介して、制御することができる。いくつかの実施形態では、任意選択のＵＳＢマルチプレクサ／デマルチプレクサ２１０は省略され、通信コンピュータ２３０又はユーザデバイス２５０は、例えば、それぞれ接続２４０、２７０を介して、又は接続２６０を介して、組み込みコンピュータ１５０に直接接続される。

【0022】

図６は、以下の相違点を除いて、図５に示すモジュール式ＥＥＧシステム２００と同様のモジュール式ＥＥＧシステム３００の実施形態を示す。この実施形態では、例えば参照番号２８０、２９０、及び３００として示される１つ以上の無線通信アダプタが、それぞれシリアルバス３１０を介して通信コンピュータ２３０に電気的に接続されている。一実施形態では、無線通信アダプタ２８０はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）アダプタであり、別の実施形態では無線通信アダプタ２９０はＷｉＦｉアダプタであり、別の実施形態では無線通信アダプタ３００は当該技術分野で知られている別の種類の無線通信アダプタである。一実施形態ではシリアルバス３１０はＵＳＢであり、別の実施形態ではシリアルバス３１０はＳＰＩである。他の実施形態では、シリアルバス３１０が当該技術分野で知られている別の種類のシリアルバスである。

【0023】

組み込みコンピュータ１５０と、ＵＳＢ上で動作するインターネットプロトコルによって通信コンピュータ２３０に接続された多くのシリアルインタフェース１６０との組み合わせは、高帯域幅通信を可能にし、これによって高分解能データの高サンプリングレートを可能にする。例えば、通信コンピュータ２３０がＷｉＦｉアダプタ２９０を介して通信する実施形態では、モジュール式ＥＥＧシステム３００は、ＵＳＢ２．０を介してネットワークを使用する場合、１６，３８４サンプル／秒で２４ビットＡＤＣデータの６４チャネルをデジタル化して送信することができ、又はＵＳＢ３．０を介してネットワークを使用する場合、１６，３８４サンプル／秒で２４ビットＡＤＣデータの２５６チャネルをデジタル化して送信することができる。

【0024】

図７を参照すると、モジュール式ＥＥＧシステム４００の一実施形態では、ユーザデバイス２５０（例えば、ラップトップ、スマートフォン、デスクトップ、又は他のコンピューティングデバイス）は、ネットワーク接続２６０を介して（例えば、これに限定されるものではないが、ＵＳＢ接続３２０を介して）、組み込みコンピュータ１５０に直接接続されている。別の実施形態では、１つ以上の無線通信アダプタ２８０、２９０、３００は、シリアルバス３１０を介して組み込みコンピュータ１５０に電気的に接続されている。

【0025】

図８を参照すると、モジュール式ＥＥＧシステム５００の一実施形態は、１つ以上の電極コネクタ１２０、１つ以上の電源１３０、及び１つ以上のＡＤＣモジュール１４０を支持するキャリア基板１１０を備えている。

【0026】

この実施形態では、１つ以上のＡＤＣモジュール１４０の各々は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）３３０に接続される通信バス１５２（図４参照）を有し、１つ以上のＡＤＣモジュール１４０の各ＡＤＣ通信バス１５２は、双方向矢印１６０として示すように、シリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）を介してＦＰＧＡ３３０に電気的に接続されている。

【0027】

一実施形態では、ＦＰＧＡ３３０は、図８に円形要素３３５として概略的に示される、任意選択の機能ユニット３３５を含み、この機能ユニットは、各ＡＤＣモジュール１４０から送信されるＡＤＣデータにタイムスタンプを付けることができる。一実施形態では、組み込みコンピュータ１５０は、高速相互接続バス３４０（例えば、これに限定されるものではないが、アドバンスド拡張インタフェース（ＡＸＩ：Advanced extensible Interface)バス）を介してＦＰＧＡ３３０に電気的に接続されている。例えば、一実施形態では、ＦＰＧＡ３３０は、シリアルインタフェース（例えば、ＳＰＩ）１６０のアレイとして構成され、データにタイムスタンプを付けることができる任意選択の機能ユニット３３５を含み、シリアルインタフェース１６０は、１つ以上のＡＤＣモジュール１４０に接続されている。ＦＰＧＡ３３０に構成されたオプションの機能ユニット３３５は、シリアルインタフェース１６０を介して１つ以上のＡＤＣモジュール１４０から受信された各ＡＤＣサンプルの正確なタイムスタンプ付けを可能にする。

【0028】

シリアルインタフェース１６０は、任意選択で、組み込みコンピュータ１５０によって、直接サービスを受けることができ、高いデータ転送レートと低いＣＰＵ負荷とを可能にする。ＦＰＧＡ３３０が使用される理由は、現在、市販の高速、高密度のＳＰＩ通信アダプタチップが存在しないため、上述の機能を有するＦＰＧＡ３３０を構成することは、実用的で、コスト効率がよく、プリント回路基板のスペースの点でコンパクトになるからである。

【0029】

モジュール式ＥＥＧシステム５００の１つ以上のＡＤＣモジュール１４０及びそれとの相互接続は、例えば、図１のモジュール式ＥＥＧシステム１００に関して上述したものと同一である。一実施形態では、キャリア基板１１０は、図８に示すように、１つ以上のバッテリコネクタ１５５をさらに備えている。

【0030】

図９を参照すると、一実施形態におけるモジュール式ＥＥＧシステム５００は、各々がシリアルバス３１０を介して組み込みコンピュータ１５０に電気的に接続された１つ以上の無線通信アダプタ２８０、２９０、３００をさらに備えている。一実施形態におけるモジュール式ＥＥＧシステム５００は、任意選択で電気絶縁装置３６０を介して、組み込みコンピュータ１５０に電気的に接続された有線通信アダプタ３５０をさらに含む。一実施形態における有線通信アダプタ３５０は、イーサネット（登録商標）アダプタ３５０であるが、他の実施形態では、有線通信アダプタ３５０は、光ファイバを介したイーサネット（登録商標）アダプタ、又は当該技術分野で知られている任意の種類の有線通信とすることができる。

【0031】

本明細書に開示されるモジュール式ＥＥＧシステム１００、２００、３００、４００、５００のいずれも、脳波計（ＥＥＧ）、心電計（ＥＫＧ）、又は筋電計（ＥＭＧ）として動作するように構成することができる。スマートフォン又はラップトップを含む本明細書に開示されるモジュール式ＥＥＧシステム１００、２００、３００、４００、５００のこれらの実施形態は、さらにスマートフォン又はラップトップ上で実行され、組み込みコンピュータ１５０と通信し、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、イーサネット（登録商標）、光ファイバを介したイーサネット（登録商標）、又は他の無線プロトコルもしくはネットワークプロトコルを介した通信を処理する専用アプリケーションをさらに含むことができる。

【産業上の利用可能性】

【0032】

モジュール式脳波計（ＥＥＧ）システムは、それぞれが直接シリアル接続を介して組み込みコンピュータと接続された複数の独立した同一のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）モジュールを備えている。複数のＡＤＣモジュールの各々はＣＰＵを含まず、むしろＡＤＣモジュールの各々は直接シリアル接続を介して、組み込み中央プロセッサ又はＣＰＵと通信する。モジュール式ＥＥＧシステムは、心電計（ＥＫＧ）及び筋電計（ＥＭＧ）としても使用することができる。モジュール式ＥＥＧは、医療専門家、初期対応者、及び他の消費者による使用のために、産業界で製造することができる。

【0033】

前述の説明を考慮すると、本発明に対する多数の変更が当業者には明らかであろう。本発明を、図示され、説明された正確な構成及び動作に限定することは望ましくなく、すべての適切な修正及び均等物は、本発明の範囲内に入るものとして使用され得る。したがって、この詳細な説明は、本発明の原理を例示するものとしてのみ解釈されるべきであり、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にし、それを実施する最良の実施形態を教示することを目的として提示されるものである。添付の特許請求の範囲に含まれるすべての改変に対する排他的権利が留保される。本明細書に引用されるすべての特許、特許公報及び出願、ならびに他の参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】