(57)【要約】  患者対話型神経刺激及び／又は化学物質送出のためのシステム及び方法が開示される。本発明の１つの実施形態による方法は、電磁気信号及び化学物質の少なくとも一方を患者に与えることにより、患者のターゲット神経集団に影響を及ぼすことを含む。この方法は、患者の少なくとも１つの特徴を検出するステップをさらに含むことができ、この特徴は、少なくとも、ターゲット神経集団に影響を及ぼすことにより行われる付属的な療法タスクの患者のパフォーマンスと相関している。この方法は、さらに、少なくとも部分的に、検出された特徴に基づいて、ターゲット神経集団に影響を及ぼす少なくとも１つのパラメータを制御するステップをさらに含むことができる。【選択図】図２
2009512516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者を治療するための方法であって、
電磁気信号及び化学物質の少なくとも一方を患者に与えることにより、前記患者のターゲット神経集団に影響を及ぼすステップと、
前記ターゲット神経集団に影響を及ぼすステップに関連して実行される前記患者の付属的な療法タスクのパフォーマンスと相関する前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップと、
前記検出された特徴の少なくとも部分に基づいて、前記ターゲット神経集団に影響を及ぼす少なくとも１つのパラメータを制御するステップとを、含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのパラメータを制御するステップは、前記検出された特徴に関して、ほぼリアルタイムで少なくとも１つのパラメータを制御することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップは、該患者が、前記ターゲット神経集団に影響を及ぼすステップとほぼ同時に行われる付属的な療法タスクに従事する間に行われることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのパラメータを制御するステップは、少なくとも１つのパラメータを変化させることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップは、該患者が前記付属的な療法タスクを実行する方法を検出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップは、該患者の生理学的特徴を検出することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記生理学的特徴は、患者の心拍及び患者の血液の酸素化特徴の少なくとも一方を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップは、該患者の中枢神経系の少なくとも近傍の特徴を検出することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップは、該患者の皮質における特徴を検出することを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターゲット神経集団に影響を及ぼすステップは、前記患者の中枢神経系におけるターゲット神経集団に影響を及ぼすことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターゲット神経集団に影響を及ぼすステップは、化学物質及び電気信号の少なくとも一方を前記患者の頭蓋内の位置から該患者の脳に送出することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップは、該患者により行われる少なくとも１つの運動を検出することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記患者の特徴を少なくとも１つ検出するステップは、該患者が、日常生活の活動を含む付属的な療法タスクに従事する間に行われることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
患者のターゲット神経集団の、電磁気信号及び化学物質の少なくとも一方の送出を含む治療を指示し、
前記患者の付属的な療法タスクのパフォーマンスと相関する該患者の少なくとも１つの特徴に対応する情報を受信し、
前記検出された特徴の少なくとも部分に基づいて、前記ターゲット神経集団を治療するための少なくとも１つのパラメータを制御する、
プログラムコードを記録したコンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記ターゲット神経集団を治療する少なくとも１つのパラメータを制御するプログラムコードは、前記少なくとも１つのパラメータを変化させることを含む請求項１４に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記プログラムコードは、刺激パラメータに対応する情報を格納する指示を含む請求項１４に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記プログラムコードは、前記患者の少なくとも１つの特徴に対応する情報を格納する指示をさらに含む請求項１４に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
患者を治療するためのシステムであって、
付属的な療法装置と、
電磁気スティミュレータ及び化学物質送出装置の少なくとも一方を含む患者治療剤送出装置と、
前記付属的な療法装置及び前記患者治療剤送出装置と作動するように連結された制御システムと、
を含み、
前記制御システムは、
前記付属的な療法装置におけるタスクの前記患者のパフォーマンスに相関する情報を該付属的な療法装置から自動的に受信し、
少なくとも、前記付属的な療法装置から受信した情報に基づいて、前記患者治療剤送出装置が治療剤を前記患者に与えるパラメータを自動的に制御する、
ための命令を有するコンピュータ可読媒体を備えたシステム。
【請求項１９】
前記制御システムは、前記付属的な療法装置から情報を受信することに関して、少なくともほぼリアルタイムでパラメータを自動的に制御する命令を有する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記患者治療剤送出装置は、植め込み可能電極及びパルス発生装置を含む請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記患者治療剤送出装置は、植め込み可能薬物送出装置を含む請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記付属的な療法装置は、患者作動可能要素及びフィードバックセンサを含み、前記フィードバックセンサは、前記制御システムに連結されて、前記作動可能要素の患者操作に対応して、少なくとも１つの信号を該制御システムに向けるようにする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記フィードバックセンサは、前記患者の運動を検出するように構成されることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
患者の活動を感知するためのシステムであって、
患者による操作のために構成された日用品と、
前記日用品により運ばれ、通常の使用中、前記物体の前記患者の操作の特徴を検出するように位置決めされるセンサと、
前記センサと作動するように連結されて、前記物体に対する患者操作を示す信号を送信するようにされた通信リンクと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
前記日用品は、個人衛生製品を含むことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記日用品は、オフィス用製品を含むことを特徴とする請求項２４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、自動化又は半自動化されたサブシステム、装置、及び／又は他の要素が、神経刺激及び／又は化学物質療法によって活動の患者パフォーマンスを促進し、こうした療法に関連する効率及び／又は効力を増加させる、神経刺激及び／又は化学物質送出システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な精神及び物理プロセスは、脳の特定の領域の神経作用により制御又は影響される。例えば、脳の幾つかの区域における神経機能（すなわち、感覚野又は運動野）は、身体的又は認知的機能により組織化される。一般に、脳の特定の区域は、ほとんどの個人において、区別できる機能を有するように思われる。例えば、多くの人の場合、後頭葉区域は視覚に関連し、左内側前頭葉領域は言語に関連し、大脳皮質領域は一貫して意識的な感知、記憶、及び知識に関連すると思われる。
【０００３】
身体機能における多数の問題又は異常は、脳の機能障害、損傷、疾患及び／又は障害によりもたらされ得る。こうした異常を効力的に治療することは非常に困難であるかもしれない。疫学的特性は、神経性機能障害の治療及び／又はリハビリテーションは、例えば、年齢、性別、民族性、原因、生理学的位置、深刻さ、及び開始からの時間のような要因からくる患者の集団異質性のために極めて難しい。例えば、発作により生じた神経損傷を示す患者のほとんどにとっては、通常の治療は十分でなく、一般に、介入なしで自然に起こる不十分な回復を超えて冒された身体部分又は認知機能の機能を大幅に改善することに対してできることはほとんどない。
【０００４】
発作は、脳を損傷させる一般的な状態である。発作は、一般に、脳の特定の領域の血管系における栓子（例えば、血管の閉塞）、出血（例えば、血管の破裂）、又は血栓（例えば、凝固）により引き起こされ、これは次いで、一般に、神経機能の損失又は欠陥（例えば、顔面筋、四肢、発話等に関連する神経機能）を引き起こす。発作の患者は、典型的には、種々の形態の物理療法を用いて治療され、四肢又は別の冒された身体部分の機能の損失をリハビリする。発作患者は、さらに、薬物治療を加えた物理療法を用いて治療されることができる。
【０００５】
ある種類の電気機械式システム又はロボットシステムは、特定の種類の物理療法リハビリテーション動作を高めることができる。例えば、対話型ロボット装置は、患者と動的にインターフェースして、患者を一連のエクササイズを通してガイドすることにより、運動技能に集中することができる。腕／手のリハビリテーションを対象とする既知のロボット支援装置は、患者が操作するための可動部材を提供する。ロボットリハビリテーション装置は、患者の連係及び筋肉発達を助ける機械支援及び／又は抵抗により行う一連の運動を提供することができる。
【０００６】
機能的電気刺激（ＦＥＳ）は、一般に、損傷した又は機能障害の神経信号通知経路のため、例えば、脊髄損傷、発作、疾患、又は他の症状のために、或いは別の場合には麻痺になる身体の特定の筋肉に対する部分的な又は十分な機能を回復するように電気信号を末梢神経に印加するシステム及び方法を指す。これらの症状は、脳により発生させられた電気信号が通常筋神経のグループに移動して連係する筋収縮パターンを実現する経路を破壊するか或いは別の方法により崩壊させることができる。その結果、所定の信号通知経路に沿った神経の大部分が完全な状態のままであっても、生理学的信号は脊髄から本質的には受け取られることはなく、この場合、関連する身体部分は機能しなくなる。ＦＥＳシステム及び方法は、崩壊した、損傷した、又は機能障害の生理学的信号通知経路を補償し、依然として完全な状態である筋肉及び神経に対する幾つかの機能を回復することを試みる。こうしたシステム及び方法は、例えば、腕及び手における筋肉に対する指把持機能を助けること、例えば膀胱又は腸のようなキャビティ内筋肉に対する制御を回復すること、又は、臀部及び脚部における筋肉を含む立位及び／又は歩行機能を高めることが知られている。
【発明の開示】
【０００７】
既存のシステム及び方法は、神経性機能障害の治療及び／又はリハビリテーションを受けている個人に対して、ある一定のレベルの利益を提供できるが、こうした利益は、典型的には、残念ながら限られており、多数の生活の質の問題が依然として残る。より効力的又は維持される神経機能的な利益を提供できるシステム及び方法に対する必要性がある。
【０００８】
以下の開示は、患者対話型神経療法（ＰＩＮＴ）システム及び方法の種々の実施形態を説明する。こうしたシステム及び方法は、特定的な種類の神経機能を回復させる、発達させる、及び／又は高めること、及び／又は、神経性機能障害を治療又は改善することに向けることができる。神経性機能障害は、障害、疾患、負傷、及び／又は、脳及び／又は他の神経組織機能に関連する異常を含むことができる。神経性機能障害の代表的な種類は、発作、外傷性脳損傷（ＴＢＩ）、痛みシンドローム、聴覚障害（例えば、耳鳴又は幻聴）、発話又は言語障害（例えば、失語症）、学習障害（例えば、失読症）、パーキンソン病、本態性振せん、及び／又は１つ又はそれ以上の障害、様子、又は症状に対応することができる。
【０００９】
本発明の特定的な態様による患者を治療するための方法は、患者に電磁気信号及び化学物質の少なくとも一方を与えることにより、患者のターゲット神経集団に影響を及ぼすことを含む。この方法は、さらに、患者の少なくとも１つの特徴を検出することを含むことができ、この特徴は、少なくとも、付属的な療法のタスクのパフォーマンスと相関している。付属的な療法のタスクは、ターゲット神経集団に影響を及ぼすことに関連して行われる。この方法は、さらに、少なくとも１つのパラメータを制御することを含むことができ、これにより、検出された特徴の少なくとも一部に基づいて、ターゲット神経集団に影響が及ぼされる。
【００１０】
特定的な実施形態においては、患者の少なくとも１つの特徴を検出することは、患者が付属的な療法のタスクを実行する方法を検出することを含むことができる。例えば、このプロセスは、患者により取られる運動を検出することを含むことができる。他の実施形態においては、患者の生理学的特徴（例えば、患者の心拍又は患者の血液の酸素化特徴）を検出することができる。付加的な療法のタスクは、ターゲット神経集団に影響を及ぼすプロセスと少なくともおよそ同時に実行することができる。例えば、患者は、患者の運動野の電気刺激を受信する間、物理療法タスクに従事することができる。ターゲット神経集団に影響を及ぼす少なくとも１つのパラメータを制御することにより、少なくとも１つのパラメータを変化させることを含むことができる。例えば、このプロセスは、患者に印加された電気信号の波形を変化させることを含むことができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、患者を治療するシステムに向けられる。１つのこうしたシステムは、付属的な療法装置、電磁気刺激物質を含む患者治療剤送出装置、及び／又は、化学物質送出装置、付属的な療法装置及び患者治療装置に作動関係で連結された制御システムを含むことができる。制御システムは、付属的な療法装置から自動的に情報を受信するための命令を有するコンピュータ可読媒体を含むことができ、この情報は、付属的な療法装置におけるタスクの患者のパフォーマンスと相関している。この命令は、さらに、パラメータを制御することができ、これにより、患者送出装置は、付属的な療法装置から受信した情報の少なくとも一部に基づいて、患者に治療を提供する。
【００１２】
特定的な実施形態においては、付属的な療法装置は、患者作動可能要素及びフィードバックセンサを含むことができる。フィードバックセンサは、制御システムと連結して、患者による作動可能要素の操作に対応して、少なくとも１つの信号を制御システムに向けることができる。制御システムは、さらに、パラメータを制御することができ、これにより、患者治療剤送出装置は、付属的な療法装置から情報を受信するのに関して少なくともほぼリアルタイムで、患者に治療を提供することができる。
【００１３】
一般に、ＰＩＮＴシステム及び／又は方法は、療法の効率及び／又は効力に場合によっては影響を与える、影響を及ぼす、維持する、又は改善する１つ又はそれ以上の挙動的活動と関連して、神経刺激及び／又は化学物質療法を個人に与えることができる１つ又はそれ以上の方法を監視、制御、管理、調節、及び／又は修正することに向けることができる。種々の実施形態においては、ＰＩＮＴシステム又は方法は、１）患者対話型神経刺激（ＰＩＮＳ）、２）１つ又はそれ以上の付属的な化学療法に関連する患者対話型神経刺激（ＰＩＮＳ−ＡＣＴ）、及び／又は、３）１つ又はそれ以上の挙動的活動に関連して生じることができる患者対話型化学療法（ＰＩＣＴ）を含むことができる。
【００１４】
実施形態の詳細に応じて、特定のＰＩＮＴシステム及び／又は方法は、神経刺激及び／又は化学物質を適応する又は不適応な方法で患者に送出する１つ又はそれ以上の方法を制御、調節、又は修正することができる。特定の適応する又は不適応な修正は、リアルタイムで、ほぼリアルタイムベースで、又は遅延ベースで生じることができる。適応する修正は、特定の種類の活動を実行する際の患者のパフォーマンス又は進歩に基づくものとすることができる。追加的又は代替的に、適応する又は不適応な修正は、１）１つ又はそれ以上の他のタスクの組に対する１つ又はそれ以上の患者のタスク又は動作の組、２）一方に対する別の治療セッション、及び／又は、３）一方に対するある時間期間（例えば、日、週、又は月の数）から又はこれらにわたり生じることができる。
【００１５】
実施形態の詳細に基づいて、特定のＰＩＮＳシステム及び方法は、経頭蓋、皮質、皮質下、深部脳、小脳、脊柱、頭蓋、又は他の末梢神経、及び／又は他の種類の神経刺激と対応することができる。特定の実施形態において採用することができる代表的な種類の神経刺激は、皮質刺激（ＣＳ）、迷走神経刺激（ＶＮＳ）、深部脳刺激（ＤＢＳ）、経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）、及び経頭蓋直流刺激（ｔＤＣＳ）の１つ又はそれ以上を含む。
【００１６】
特定の種類の神経刺激装置は、部分的に又は完全に患者に植え込むことができ、一組の電極、電極アセンブリ、及び／又は信号転送装置に連結された１つ又はそれ以上のパルス発生装置を含むことができる。こうした装置は、例えば、２００１年３月8日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｅｃｔｕａｔｉｎｇ  ａ  Ｌａｓｔｉｎｇ  Ｃｈａｎｇｅ  ｉｎ  ａ  Ｎｅｕｒａｋ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｐａｔｉｅｎｔ」という名称の米国特許出願公開番号第２００２００８７２０１号に説明される皮質刺激装置、米国特許番号第５，７１６，３７７号に説明されるＤＢＳ装置、及び／又は米国特許番号第５，２９９，５６９号に説明されるＶＮＳ装置を含むことができ、これら各々は本明細書に引用により組み入れられる。ＴＭＳ装置は、特定の種類の磁場パターンを生成するように構成されたコイルに連結されたパルス発生装置を含むことができる。代表的な種類のＴＭＳ装置は、例えば、英国ウェールズ所在のＴｈｅ  Ｍａｇｓｔｉｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．，（ｗｗｗ．ｍａｇｓｔｉｍ．ｃｏｍ）から入手可能である。１つの代表的な種類のｔＤＣＳ装置は、「Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ｔＤＣＳ）、Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｍｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｓ  ｔｏ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｎｅｕｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ）（２００３）第５６巻、２４９−２５４ページにおいてＷ．Ｐａｕｌｕｓにより説明されており、これもまた引用により本明細書に組み入れられる。
【００１７】
神経刺激は、１つ又はそれ以上の解剖学的位置に印加することができる。刺激信号がターゲット神経集団に又はこれを通して或いはこれの近くに印加又は送出される解剖学的位置又は領域は、刺激部位として定義することができる。刺激部位及び／又はターゲット神経集団は、例えば、解剖学的ランドマーク識別、構造的及び／又は機能的解剖学的イメージング（例えば、核磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）、拡散テンソル撮像法（ＤＴＩ）、機能性ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、磁気共鳴血管造影（ＭＲＡ）、近赤外分光（ＮＩＲＳ）、又は光トモグラフィ（ＯＴ）、又は電磁式脳造影法（ＭＥＧ））、筋電計測信号測定（例えば、脳波図（ＥＥＧ）又は筋電計測法（ＥＭＧ））、解剖学的分光法（例えば、磁気共鳴スペクトル分析法（ＭＲＳ））、及び／又は他の技術を含む１つ又はそれ以上の手順により、種々の方法で識別及び／又は位置決めすることができる。ターゲット神経集団及び／又は刺激部位を識別するための代表的な方法は、米国特許出願公開番号ＵＳ  ２００２００８７２０１号２００４年１１月１２日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｉｔｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｙｉｎｇ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐａｒｋｉｎｓｏｎ’ｓ  Ｄｅｓｅａｓｅ，  Ｏｔｈｅｒ  Ｍｏｖｅｍｅｎｔ  Ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ，  ａｎｄ／ｏｒ  Ｄｒｕｇ  ｓｉｄｅ  Ｅｆｆｅｃｔｓ」という名称の米国特許出願番号第１０／９８６，６１４号に提供されており、これら各々は、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【００１８】
種々の実施形態においては、神経刺激装置は、刺激信号を患者に印加又は送出することができる。刺激信号は、電磁気信号、音響信号、熱信号、及び／又は神経機能に影響を与えることができる（例えば機械的力のような）他の種類の信号を含むことができる。電磁気刺激信号は、空間、一時、電気、及び／又は磁気信号パラメータ、特性、及び／又は特徴により定義することができる。こうした刺激信号は、種々の形態を取ることができ、種々の波形により特徴付けることができる（例えば、信号振幅、持続時間、負荷サイクル、パルス繰り返し周波数、及びバースト周波数）。空間、一時、及び／又は波形パラメータは、神経性機能障害から症状の緩和を与える、維持する、又は長くする傾向を高めるように１つ又はそれ以上の方法により変化させることができる。代表的な種類の刺激信号及びこうした信号を発生及び／又は変化させる方法は、２００５年７月１５日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ｏｒ  Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ａｎｄ／ｏｒ  Ｅｆｆｉｃａｃｙ」という名称の米国特許出願連続番号第１１／１８２，７１３に説明されており、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【００１９】
幾つかの実施形態においては、ＰＩＮＳ−ＡＣＴシステムは、刺激信号を一組の刺激部位に与えるように構成された一組の神経刺激装置、並びに、１つ又はそれ以上の化学物質（例えば、アンフェタミン、薬理剤、神経保護剤、神経分化誘導物質、成長因子、筋弛緩剤、又は別の物質）を患者の身体上の又はその中の一組の送出部位に放出又は投与するように構成された化学物質注入又は送出装置を含むことができる。
【００２０】
送出部位は、例えば、ターゲット神経集団又はターゲット血管構造と対応することができる。送出部位は、例えば、解剖学的ランドマーク識別及び／又は医療イメージング（磁気共鳴血管造影（ＭＲＡ））を含む一組の手順により、種々の方法で識別することができる。特定的なＰＩＮＴ実施形態に適用可能とすることができる代表的な組み合わされた神経刺激及び薬物注入システムは、米国特許番号６，７８２，２９２号に説明されており、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【００２１】
関連する方法により、ＰＩＣＴシステム、サブシステム、又は装置は、注入ポンプ及び／又は特定の化学物質を一組の送出部位に適用又は送出するように構成された他の物質伝達又は適用装置を含むことができる。特定的なＰＩＮＳ実施形態に適用可能とすることができる代表的な種類の植え込み可能薬物ポンプは、米国特許番号第６，７６４，４７２号及び米国特許出願公開番号第２００５０１０７７５３号に説明されており、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【００２２】
ＰＩＮＴシステム及び方法の種々の実施形態は、付属的なリハビリ訓練（ＡＲＴ）と関連して、特定的な種類の神経刺激及び／又は化学物質を患者に適用又は送出することができる。実施形態の詳細に基づいて、神経刺激及び／又は化学物質の１つ又はそれ以上の種類は、１つ又はそれ以上のＡＲＴセッション前、その間、及び／又はその後で患者に与えることができる。どのような所定のＡＲＴセッションも、自動化又は半自動化することができるＡＲＴシステム、サブシステム、装置、及び／又は要素の１つ又はそれ以上の種類を含むことができる。自動化の特定的なレベルは、セッション中に臨床医、内科医、又は療法士が連続的に又はほぼ連続的に存在する必要なしで、患者が療法活動に参加する又は参加しようとすることを可能にすることができる。
【００２３】
種々の実施形態に関連して以下でさらに説明されるように、ＡＲＴシステム、装置、又は要素は、物理療法のような行動療法、活動、及び／又はタスク、日常生活動作（ＡＤＬ）の訓練、冒された身体部分の意図的な使用、発話療法、視力、視覚、及び／又は空間認知訓練、読み取りタスク、書き取りタスク、聴覚活動（例えば、音楽又はリズムタスク又は訓練）、注意タスク、認知的活動、記憶タスク、又は記憶訓練、理解力タスクのような身体及び／又は認知的技能、及び／又は他の療法又は活動についての患者のパフォーマンスを促進する及び／又は実現することに向けることができる。代表的な種類のＡＲＴ装置又は要素は、補助衣料装置、ＡＤＬ装置、視覚提示又は仮想現実ハードウェア及び／又はソフトウェア、電子ゲーミング装置、タッチスクリーン装置、書き込みタブレット、及び／又は、少なくとも幾らかの程度の患者による物理操作及び／又は対話型参加を可能にすることができる他の装置を含んで、特定的な神経経路又はシステム、神経機能能力（例えば、認知能力）及び／又は筋肉グループを含む、ある一定の種類の活動のパフォーマンスを高めることができる。
【００２４】
ある一定の実施形態においては、増大刺激装置（ＡＳＤ）は、特定的な神経刺激及び／又はＡＲＴ装置により与えられるリハビリ、回復、及び／又は療法効果と関連して又は連動して増大刺激を提供することができる。ＡＳＤは、例えば、電気、電磁気、光学、電気機械、又は熱刺激を、１つ又はそれ以上の回数だけ個人に与えることができる。ＡＳＤは、補償、回復、及び／又はリハビリ効果を増大させるように、１つ又はそれ以上の生理学的に関連のある位置に関して戦略的に位置決めすることができる。増大刺激は、植え込まれた、外部の、及び／又は経皮的な装置により与えることができ、一例として、機能電気刺激（ＦＥＳ）、筋神経電気刺激（ＮＭＥＳ）、ＴＭＳ、及び／又はｔＤＣＳ装置を含むことができる。ＡＳＤは、信号通信を可能にする方法で、１つ又はそれ以上の神経刺激、薬物送出、及び／又はＡＲＴ装置に作動関係で連結することができる。
【００２５】
開示される発明の幾つかの実施形態によれば、ＰＩＮＴシステム及び／又は方法は、限られた持続時間の治療プログラムにおいて患者の参加を可能にすることができる。限られた持続時間の治療プログラムは、神経性機能障害のために失った又は劣化した身体機能及び／又は認知機能の１つ又はそれ以上の種類を実行するための患者の能力の少なくとも幾らかの程度だけ恒久的な、本質的に恒久的な、又は長期間のリハビリテーション又は回復を実現又は可能にすることができる。こうした治療は、非常に長期間又は患者の人生全体にわたり存在する慢性的な症状を管理することに向けられる必要はない。むしろ、この治療は、患者の回復又は機能的ゲインの範囲に対応する限られた時間にわたり適用することができる。限られた持続時間の治療プログラムは、１つ又はそれ以上の付属的な療法に関連して、神経刺激及び／又は化学物質の１つ又はそれ以上の種類を含む一組の治療セッションを含むことができる。代表的な種類の限られた持続時間プログラムは、２００１年３月８日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｅｃｔｕａｔｉｎｇ  ａ  Ｌａｓｔｉｎｇ  Ｃｈａｎｇｅ  ｉｎ  ａ  Ｎｅｕｒａｌ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｐａｔｉｅｎｔ」という名称の米国特許出願公開番号２００２／００８７２０１に説明されており、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
代表的なＰＩＮＳシステムの実施形態
図１Ａは、神経刺激及び１つ又はそれ以上の挙動的活動を含むマルチモーダル神経機能発達、治療、又は療法プログラム又は養生法に患者を参加させることを可能にする本発明の実施形態によるＰＩＮＳシステム１０００の概略図である。種々の実施形態においては、ＰＩＮＳシステム１０００は、神経刺激システム（ＮＳＳ）１００、付属的なリハビリ訓練（ＡＲＴ）装置３００、ＡＲＴ装置３００及び場合によってはＮＳＳ１００と１回又はそれ以上の回数だけ信号通信するように構成された療法管理コンピュータ（ＴＭＣ）８００を含むことができる。
【００２７】
ＮＳＳ１００は、例えば、一組の信号転送装置、電極アセンブリ、及び／又は電極１２０に連結される植え込み可能パルス発生装置（ＩＰＧ）１１０のような神経刺激装置の１つ又はそれ以上の種類を含むことができる。ＮＳＳ１００は、さらに、例えば、皮質脳波（ＥＣｏＧ）信号を監視するように構成された電極アセンブリのような信号又は物質監視装置の１つ又はそれ以上の種類を含むことができる。実施形態の詳細に基づいて、ＮＳＳ１００は、図示のように患者１０の内部に外科的に配置される完全に植え込まれるコンポーネントを含むことができ、及び／又は、患者１０に部分的に植え込まれるか又は患者の外側にあるコンポーネントを含むことができる。
【００２８】
ＮＳＳ１００は、さらに、幾つかの実施形態においては、（例えば、磁気又はＲＦテレメトリにより）ＴＭＣ８００とＩＰＧ１０との間の一方向又は双方向通信を可能にする外部プログラミング又は通信装置１３０を含むことができる。こうした通信は、構成情報、プログラム命令、刺激信号パラメータ、パワー信号、及び／又はデータの転送を含むことができる。通信装置１３０は、有線の又は無線リンク１３５によりＴＭＣ８００に連結することができる。
【００２９】
幾つかのＰＩＮＴ実施形態においては、通信装置１３０は、当業者に理解される方法により、ＴＭＣ８００ではないプログラミング装置（例えば、手持ち式又はラップトップコンピュータ。図示せず）に連結することができる。ある一定の実施形態においては、手持ち式コンピュータのようなプログラミング装置は、ＴＭＣ８００との通信のために構成することができる。こうした通信は、特定的な実施形態においては、神経刺激及び／又は監視パラメータの選択及び／又は修正と対応することができる。
【００３０】
上記に加えて又はこれに代わるものとして、幾つかの実施形態においては、（図１Ａに示すＰＩＮＳシステム１０００又は本発明による本質的にどのような他の種類のシステムのような）ＰＩＮＴシステムは、当業者により理解される方法で、ＩＰＧ１１０が応答する患者ベースのＩＰＧ作動装置、通信パック、又は患者マグネット１３１を含むことができる。患者ベースの作動装置１３１は、患者１０が運んでも、装着しても、又は持ってもよい。患者ベースの作動に応答して、ＩＰＧ１１０は、オン又はオフになることができ、及び／又は、神経刺激及び／又は監視作業の特定の種類を実行することができる。神経刺激動作は、予めプログラムされた刺激パラメータの１つ又はそれ以上の組により、神経刺激信号の印加又は送出を含むことができる。患者ベースの作動装置及び／又は予めプログラムされた又は予め選択された組の刺激パラメータは、遠隔又は家庭ベースの療法を可能にすることができる。
【００３１】
一般に、ＡＲＴ装置３００は、特定的な種類の神経機能能力の回復又は発達に関連する患者の活動パフォーマンスを促進する又は実現する一組の電気、磁気、及び／又は機械要素、装置、及び／又はコンポーネントを含むことができる。実施形態の詳細に応じて、ＡＲＴ装置３００は、１）患者１０が動かす又は操作する、２）１つ又はそれ以上の患者の身体部分を動かす又は操作する、及び／又は、３）感覚及び／又は固有感覚性刺激（例えば、電気、振動、熱、聴覚、視覚、及び／又は嗅覚信号の印加又は搬送により）を１回又はそれ以上の回数だけ患者に与える一組の装置、機構、及び／又は、構造体を含むことができる。
【００３２】
幾つか実施形態においては、ＴＭＣ８００は、１）音響、視覚、及び／又は他の付属的な訓練情報を患者１０に提示することができる、ＡＲＴ装置３００に対応する付属的な訓練ユーザインターフェース、及び、（少なくとも幾つかの実施形態において）２）ＮＳＳ１００に対応するプログラミング、制御、及びデータ転送インターフェースを与えるコンピュータ、コンピュータ・システム、及び／又はコンピュータ可読媒体を含む。さらに以下に説明されるように、ＴＭＣ８００は、ＡＲＴ装置３００から受信した信号に基づいて、患者のパフォーマンスを判断する、分析する、評価する、推定する、及び／又はカテゴリ化することができる。幾つかの実施形態においては、ＴＭＣ８００は、場合によっては、１回又はそれ以上の回数のＡＲＴセッション中の意図される患者のタスク及び／又は患者のパフォーマンスの性質に基づいて、患者１０に対する神経刺激信号の印加に影響を及ぼす又はこれを制御することができる。ＴＭＣ８００は、さらに、他の局所又は遠隔システム又は装置への患者関連情報の転送を可能にするネットワークノードとして働くことができる。
【００３３】
ＮＳＳ１００、ＡＲＴ装置３００、及びＴＭＣ８００の１つ又はそれ以上は、実施形態の詳細の幅広い範囲により、構造及び／又は機能において異なることができる。例えば、１つ又はそれ以上のＡＲＴ装置要素の部分は、ＴＭＣ８００の特定的な要素により実施することができる。ＮＳＳ１００、ＡＲＴ装置３００、及びＴＭＣ８００の各々の特定の実施形態の具体的な態様は、以下で詳細に説明される。
【００３４】
ＡＲＴセッション前、その間、及び／又はその後で、ＮＳＳ１００は、以下に詳述されるように、刺激信号の１つ又はそれ以上の種類を１つ又はそれ以上のターゲット神経集団に印加又は送出する。ある一定の例においては、皮質刺激を、例えば、発作により冒された上肢のような１つ又はそれ以上の身体部分のリハビリテーション又は発達と関連させる、組み合わせる、又はこれに組み入れることが望ましいとすることができる。したがって、１つの実施形態においては、ＮＳＳ１００は、少なくとも１つのＩＰＧ１１０、例えば、特定の硬膜外及び／又は硬膜下皮質刺激部位（例えば、患者の運動野、運動前野、体性感覚野、前頭前野、及び／又は大脳皮質１２の一方又は両方の半球における別の領域）のような一組のターゲット神経集団に又はこれに対して植え込まれた１つ又はそれ以上の電極アセンブリ又は電極１２０、及び場合によっては、ＩＰＧ１１０を電極アセンブリ１２０に連結する一組のリンク又はリード線１１５を含む。ある一定の実施形態においては、ＮＳＳ１００は、１つ又はそれ以上のマイクロスティミュレータ（例えば、Ａｄｂａｎｃｅｄ  Ｂｉｏｎｉｃｅｓ  ｏｆ  Ｓｙｌｍａｒ、カリフォルニアにより製造されるＢｉｏｎｉｃ  Ｎｅｕｒｏｎ又はＢＩＯＮ（登録商標））を含むことができ、場合によっては他のマイクロ装置を含むことができ、この場合、リード線１１５は省くことができる。
【００３５】
ＩＰＧ１１０は、生体適合ハウジング内にある命令処理、パルス発生、及び通信回路のようなコンポーネントを含むことができる。ＩＰＧは、さらに、電源（例えば、バッテリ及び／又はコンデンサ）及び関連する電力回路を含むことができる。幾つかの実施形態においては、ＩＰＧ１１０は、さらに、ＩＰＧのハウジングにあり又はこの上に形成され、単極刺激構成を可能にすることができる１つ又はそれ以上の電気接点又は回路完了要素を含むことができる。ＩＰＧ１１０は、さらに、構成情報、プログラム命令、刺激パラメータ情報、及び／又はデータを格納することができるコンピュータ可読、動作可能、及び／又はプログラマブル媒体（例えば、メモリ及び／又はレジスタセット）を含む。パルス発生回路は刺激信号を出力し、１回又はそれ以上の回数だけ１つ又はそれ以上の電極アセンブリ１２０に送出される。
【００３６】
電極アセンブリ１２０は、基体により支持することができ、刺激部位において配置又は植え込みのために構成される一組の電気接点１２２を含むことができる。電極アセンブリ１２０は、どのような数の寸法、形状、及び大きさであってもよく、個人の神経状態の性質に基づいて、所望の通りに又は示されるように、１つ又はそれ以上の位置に配置することができる。さらに、ある一定の実施形態においては、接点１２２のサブセットは、高められた刺激効力を可能にするように、特定的な時間に及び／又は種々のパターンで選択的に作動させることができる。付加的な代表的な電極アセンブリの実施形態は、２００３年１２月１８日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ａｐｐｌｙｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  ａ  Ｐａｔｉｅｎｔ」という名称の米国特許出願連続番号第１０／７４２，５７９号に説明されており、全体が引用によりここに組み入れられる。
【００３７】
上で示されるように、ＮＳＳ１００は、さらに、ＴＭＣ８００との一方向又は双方向信号通信を可能にする又は実現するプログラミング又は通信装置１３０を含むことができる。通信装置１３０は、例えば、コイル無線通信回路があるハウジングを含むことができる。幾つかの実施形態においては、ＴＭＣ８００は、通信装置１３０によりＩＰＧ１１０に転送される１つ又はそれ以上のコマンド、命令、及び／又はパラメータを発行又は出力することにより、神経刺激を開始する、継続する、調節する、照会する、割り込む、再開する、及び／又は中止することができる。ＴＭＣ８００は、１つ又はそれ以上のＡＲＴセッション中にＡＲＴ装置３００から受信した信号に基づいて、こうしたコマンドを発行することができる。
【００３８】
ＡＲＴ装置３００は、この図に示されるように、手２２及び／又は腕２０のような冒された肢の運動、操作、及び／又は感覚刺激を可能にする及び／又は実現する種々の種類のコンポーネントを含むことができる。手／手首機能の回復又は発達に向けられる１つの実施形態においては、ＡＲＴ装置３００は、ベース３１０、アームレスト３１２、及びジョイスティック又はジョイスティック機構３２０を含む。ＡＲＴ装置３００は、有線であってもよいし無線であってもよいリンク３２５によりＴＭＣ８００に連結される。
【００３９】
ＡＲＴセッション中、ジョイスティック３２０は、患者の手２２により把持されて、運動又は運動パターンの１つ又はそれ以上の種類により、移動、操作、方向付ける、支持する、及び／又は回転することができる。幾つかの実施形態においては、運動又は運動パターンの１つ又はそれ以上の部分において、ジョイスティック３２０は、支援、抵抗／反、安定化、及び／又は不安定化力を患者の手２２にかけて、患者の手の運動又は運動パターンに影響を及ぼすことができる。ジョイスティック３２０は、指又は親指の圧力に応答する１つ又はそれ以上のボタン及び／又はレバーを含むことができる。こうしたボタン又はレバーは、当業者に理解される方法で、プログラマブルに割り当てられた機能を有することができる。
【００４０】
以下にさらに詳細に説明されるように、ＴＭＣ８００は、聴覚及び／又は視覚（Ａ／Ｖ）の付属的な訓練情報（例えば、命令又は動機付け患者パフォーマンスフィードバック）を患者１０に提示することができ、及び／又は、ジョイスティック３２０は、特定的な感覚刺激を患者１０に印加する又は運ぶことができる。聴覚、視覚、及び／又は他の感覚刺激は、ビデオ・ゲーム、仮想現実提示、教育情報、認知タスク又はテスト、及び／又は患者の神経機能の症状を改善するのに関連する、本質的にどのような種類の活動又はタスクにも対応することができる。患者１０は、ジョイスティック３２０を用いて、こうした刺激に対話可能に応答することが期待される又はそのように仕向けられる。
【００４１】
実施形態の詳細又は個人の神経状態及び／又は神経機能発達進歩の性質に応じて、ＩＰＧ１１０は、以下にさらに述べられるように、ＴＭＣ８００がＡＲＴ装置３００から受信した信号とは独立した又はこの信号に応じた方法で、ＡＲＴセッションの１つ又はそれ以上の部分において、ＩＰＧ１１０は刺激信号を出力することができる。
【００４２】
図１Ｂは、本発明の実施形態によるＴＭＣ８００のブロック図である。図１Ａに関して、同様な番号は同様な要素に対応する。１つの実施形態においては、ＴＭＣ８００は、少なくとも１つの処理ユニット８０２、データ格納ユニット８０４、一組の入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース８０６、一組の入力装置８１０、一組の出力装置８２０、ネットワークインターフェースユニット８３０、及びメモリ８４０を有するコンピュータ・システムを含み、オペレーティング・システム８４２、付属的な訓練ユニット（ＡＴＵ）８５０、パフォーマンス査定ユニット（ＰＡＵ）８６０、及び刺激制御ユニット（ＳＣＵ）８７０が常駐する。ＴＭＣ８００の特定的な要素は、当業者に理解される方法により一組の共通バス８８０に連結することができる。
【００４３】
ＴＭＣ８００は、さらに、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、電話ネットワーク（例えば、公衆交換電話網（ＰＴＳＮ）及び／又はセルラーネットワーク）、衛星ネットワーク、及び／又は、対話型、リアルタイムの等時性及び／又は遅延した情報の転送を可能にする別の種類の通信インフラストラクチャの別の種類の１つ又はそれ以上を含むネットワーク８９０に連結することができる。幾つかの実施形態においては、ネットワーク８９０は、１つ又はそれ以上のネットワークに取り付けられた格納（ＮＡＳ）装置、サーバ又はサーバファーム、及び／又はデータベース（例えば、医療データベース）への及び／又はここからの情報転送を可能にすることができる。
【００４４】
処理ユニット８０２は、プログラム命令を実行することができるマイクロプロセッサを含むことができる。データ格納ユニット８０４は、例えば、プログラム命令及び／又はデータを格納することができるハードディスクドライブのような１つ又はそれ以上の固定及び／又は取り外し可能データ格納媒体を含むことができる。Ｉ／Ｏインターフェースの組８０６は、例えば、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ−１３９４又はＦｉｒｅｗｉｒｅ（商標）インターフェース、シリアルポート、及び／又はパラレルポートのような１つ又はそれ以上の標準的な及び／又は固有のＩ／Ｏインターフェースを含むことができる。
【００４５】
Ｉ／Ｏインターフェースの組８０６は、一組の入力装置８１０、一組の出力装置８２０、１つ又はそれ以上のＡＲＴ装置３００、及び場合によっては１つ又はそれ以上のＮＳＳ通信装置１３０に連結することができる。ある一定の実施形態においては、単一のＴＭＣ８００は、場合によっては、同時の又はほぼ同時の方法で、多数の局所又は遠隔ＡＲＴセッションを管理又は支持することができる。Ｉ／Ｏインターフェースの組８０６は、特定的な種類の装置との通信を可能にするハードウェア（例えば、ビデオカード）及び／又はソフトウェア（例えば、ドライバ）を含むことができる。入力装置の組８１０は、キーボード８１２及びマウス８１４、カメラ又はイメージ捕捉装置８１６、マイクロフォン８１８、及び／又は別の種類の装置の１つ又はそれ以上を含むことができる。出力装置の組８２０は、表示装置（例えば、コンピュータのモニタ）、一組のスピーカ８２４、及び／又は別の種類の装置の１つ又はそれ以上を含むことができる。
【００４６】
メモリ８４０は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のような揮発性及び／又は不揮発性データ格納要素を有するコンピュータ可読、動作可能、及び／又はプログラマブル媒体を含むことができる。オペレーティング・システム８４２は、当業者に理解される方法により、ＴＭＣシステムレベルのハードウェア及び／又はソフトウェアリソースに対するアクセスを管理する一組のプログラミング命令を含むことができる。
【００４７】
ＡＴＵ８５０は、患者１０に対する付属的な訓練情報の提示を生成又は管理する一組のプログラム命令を含むことができる。ＡＴＵ８５０は、ビデオ・ゲーム、仮想現実環境又は活動のシナリオ、種々の種類の身体的及び／又は認知的タスク、標準化された又はカスタマイズ化された神経機能能力又は査定テスト、及び／又は他の活動、状況、タスク、又はテストを実施する及び／又は管理することに対応する又は向けられるプログラム命令を含むことができる。
【００４８】
ＰＡＵ８６０は、１つ又はそれ以上のＡＲＴセッションに関連する患者パフォーマンス情報を受信する、分析する、評価する、カテゴリ化する、及び／又は格納する一組のプログラム命令を含むことができる。実施形態の詳細に応じて、患者パフォーマンス情報は、１つ又はそれ以上のＡＲＴ装置３００から受信した信号、カメラ８１６により捕捉される静止及び／又はビデオ画像、パフォーマンス評価テストに関連するスコア、及び／又は他の情報を含むことができる。ＰＡＵ８６０は、こうした情報を定期的に又は周期的に分析することができ、及び／又は、医療専門家又は患者１０から受信した要求に応答して分析することができる。ある一定の実施形態においては、特定の患者パフォーマンス情報は、遠隔位置で定義され、分析され、及び／又は格納されることができる（例えば、ネットワーク８９０に連結された遠隔コンピュータ上で実行されるプログラム命令により）。
【００４９】
ＳＣＵ８７０は、患者１０に対する神経刺激信号の印加又は送出を管理する一組のプログラム命令を含むことができる。以下に詳述されるように、ＳＣＵ８７０は、場合によっては、ＰＡＵ８６０により求められた又は推定された患者のパフォーマンスに基づいて、ＮＳＳ１００への信号の発行及び／又はＮＳＳ１００からの信号の受信を管理することができる。
【００５０】
ＡＴＵ８５０においては、ＰＡＵ８６０、及び／又はＳＣＵ８７０は、自動化及び／又は半自動化された対話型の患者の活動に関連して、神経刺激による患者の神経機能発達を可能にするように、幅広い種類の方法により動作することができる。ＡＴＵ８５０、ＰＡＵ８６０、及び／又はＳＣＵ８７０が患者の対話型神経刺激を指示する又は管理することができる特定の方法は、以下に述べられる。
【００５１】
図２は、本発明の別の実施形態によるＰＩＮＳシステム１００２の概略図である。種々の実施形態においては、ＰＩＮＳシステム１００２は、神経刺激システム（ＮＳＳ）１０２、補助的装着ＡＲＴ（ＡＣ−ＡＲＴ）装置４００、及びＡＣ−ＡＲＴ装置４００及び／又はＮＳＳ１０２との１回又はそれ以上の回数の信号通信のために構成されたＴＭＣ８００を含むことができる。
【００５２】
幾つかの実施形態においては、ＮＳＳ１０２及びＴＭＣ８００の構造及び／又は機能は、図１Ａ及び図１Ｂに関して上述されるものと同一、本質的に同一、又は同様とすることができ、したがって、類似する参照番号は、同じ又は類似する要素を示すことができる。この図においては、ＮＳＳ１０２は、一組の電極アセンブリ１２０ａ、１２０ｂを含むことができ、このうちの少なくとも１つは一組の電気接点１２２を含む。所定の電極アセンブリ１２０ａ、１２０ｂは、１つ又はそれ以上の解剖学的位置に又はこれに対して植え込むことができ、刺激信号を印加することができ、及び／又は、特定的な種類の生理学的又は生理学的相関信号、化学物質レベル、温度、及び／又は他の情報を検出、感知、監視、又は測定することができる。実施形態の詳細に応じて、一組のリード線１１５は、電極アセンブリ１２０ａ、１２０ｂを１つ又はそれ以上のパルス発生装置１１０に連結することができる。
【００５３】
幾つかの実施形態においては、信号は、同じ又は異なる脳半球に対応することができる２つ又はそれ以上の神経解剖学的位置に通信することができ及び／又はそこから受信することができる。電極アセンブリ１２０ａ、１２０ｂは、ほぼ区別できる又は区別できる、機能的に関連する（例えば、一時的にシーケンス化された神経信号通知経路により関連される、又は相似位置における）神経位置に植え込むことができる。一般的な例においては、電極アセンブリ１２０ａは、冒された肢の運動に対して機能的に責任がある硬膜外及び／又は硬膜下位置に又はこれに対して位置決めすることができる。別の電極アセンブリ１２０ｂは、腕２０及び／又は別の身体部分のような冒された肢に対応する神経感覚情報を与えることに対して機能的に責任がある神経位置に配置することができる。
【００５４】
別の代表的な例として、（例えば、一組の皮質、皮質下、及び／又は脊髄位置のような）特定的な神経位置に又はこれに対して位置決めされた１つ又はそれ以上の電極アセンブリ１２０ａは、刺激信号を印加することができ、ある一定の解剖学的位置に又はこれに対して位置決めされた１つ又はそれ以上の他の電極１２０ｂは、例えば、ＳＣｏＧ、脳血流（ＣＢＦ）、血液組成又は酸素状態、ＥＭＧ、及び／又は他の種類の信号のような特定の種類の信号を感知又は測定することができる。感知又は監視動作は、神経刺激の近傍及び／又は他の位置で生じることができる。
【００５５】
種々の実施形態においては、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、冒された肢又は手足に対して位置決めされた及び／又はこれに装着された衣服形式の装置を含むことができ、これは、１つ又はそれ以上の療法期間、治療セッション、又は訓練セッションにおける患者の行動療法及び／又はリハビリテーション活動のパフォーマンスを促進することができる。患者１０は、臨床的な状況又は家庭環境のような別の状況におけるこうした活動に参加することができる。半身麻痺、痙性麻痺、ネグレクト、運動緩徐、及び／又は他の症状に関連する神経性機能障害を経験する患者１０は、腕２０、手２２、及び指２４、及び場合によっては脚及び／又は足のような下肢身体部分のような身体部分の物理的、感覚的、及び／又は固有受容操作又は刺激を与えるように構成されたＡＣ−ＡＲＴ装置４００から利益を得ることができる。本発明の特定の実施形態に用いるのに好適とすることができる補助衣料装置の代表的な種類は「Ａｓｓｉｓｔｉｖｅ  Ｃｌｏｔｈｉｎｇ」という名称の米国特許出願公開番号第２００３／０１２０１８３号に詳細に説明されており、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【００５６】
ある一定の実施形態においては、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、有線又は無線リンク４５２によりコントローラ４５０に連結された装着可能スリーブ器械４１０を含むことができる。実施形態の詳細に応じて、コントローラ４５０の１つ又はそれ以上の部分は、スリーブ器械４１０とは分離してもよいし、これにより支持されてもよいし、又はこれと一体であってもよい。コントローラ４５０は、さらに、別の有線又は無線リンク４５４によりＴＭＣ８００に連結することができる。追加的又は代替的に、ある一定の実施形態においては、コントローラ４５０の１つ又はそれ以上の部分は、ＴＭＣ８００の特定的な要素により実施することができる。
【００５７】
図示のように、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、例えば、腕２０、手首、及び／又は手２２のような患者の肢２０の部分の周りに装着されて、特定的な種類の運動又は動きを選択的に可能にする及び／又は阻害することができる。例えば、患者１０は、スリーブ器械４１０を腕２０及び手２２の周りに配置することにより、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００を装着することができる。スリーブ器械４１０は、肢２０の部分を取り囲む、保持する、又は支持する支持材料、並びに、１つ又はそれ以上の運動又は活動促進装置、機構、又は構造体を含むことができる。実施形態の詳細に応じて、運動促進又は運動制御装置は、場合によっては、患者１０が独立して又は首尾よく以下にさらに説明されるように１つ又はそれ以上の運動を実行することができる範囲に基づいて、患者の腕、手首、及び／又は手２２の回転、屈曲、又は伸長を可能にする、指示する、又は管理する並進アクチュエータ４１２、回転アククチュエータ４１４、回転カフ４１６、ピボット４１８、ケーブル又はコード４２０を含むことができる。幾つかの種類の運動制御装置（例えば、アクチュエータ４１２、４１４）は、コントローラ４５０から受信した信号又はコマンドに応答することができる。
【００５８】
ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、さらに、１つ又はそれ以上の方向又は寸法において、スリーブ器械４１０の特定的な部分に対応する位置、方位、速度、力、及び／又は他の情報の感知、検出、測定、監視、特徴付け、出力、及び／又は制御を可能にする一組のセンサ４３０を含むことができる。幾つかの実施形態においては、特定的な種類のセンサ４３０は（例えば、超音波トランスデューサ、力、トルク、又は圧力センサ、加速計、ＥＭＧ電極、及び／又は他の装置）は、スリーブ器械４１０により支持することができる。追加的に又は代替的に、幾つかの実施形態においては、ある一定のセンサ４３０、感知素子、又は感知システムの１つ又はそれ以上の部分は、スリーブ器械４１０９から分離してもよい（例えば、一組の部屋ベースの無線周波（ＲＦ）位置／方位センサ）。ある一定の実施形態においては、アクチュエータ４１２、４１４、回転カフ４１６、及び／又は他の要素は、こうした情報を受信及び／又は出力できるものとすることができる。
【００５９】
アクチュエータ４１２、４１４、回転カフ４１６、及びケーブル４２０は、身体部分の運動の意図される範囲又は種類を可能にする又は制御する方法で、スリーブ器械４１０の上に又はこの周りに位置して、ある一定の神経機能能力のリハビリ、回復、又は増大に関連することができる患者の活動のパフォーマンスを促進することができる。種々の実施形態においては、並進アクチュエータ４１２は、並進運動を可能にするようにケーブル４２０により構成することができ、回転カフ４１６は、スリーブ器械４１０の特定的な部分の間の回転運動を可能にするように回転アクチュエータ４１４により構成することができる。電気的連結部４２４は、特定のアクチュエータ４１２、４１４及びコントローラ４５０、及び／又はアクチュエータ４１２、４１３自体の間の信号転送を可能にすることができる。
【００６０】
代表的な実施形態においては、１つ又はそれ以上のアクチュエータ４１２、４１４は、横方向、縦方向、及び／又は斜めの又は対角線方向に力を与える又はかけるように構成された一組のステッパモータを含むことができる。電気機械式アクチュエータが本実施形態に関連して説明されるが、本発明の範囲から離れることなく、種々の実施形態における使用に適した他の種類のアクチュエータは、ピストン、磁気機構、及び／又は他の装置を含むことができることが理解される。
【００６１】
幾つかの実施形態においては、１つ又はそれ以上のピボット４１８は、患者の肢の曲げ点とほぼ一致するように装置４１０により支持してもよいし又はこの上に位置してもよく、同様に、こうした運動を可能にするように、ある一定のケーブル４２０に連結されてよい。例えば、この図示例においては、ピボット４１８は、肘における曲げ運動を可能にすることができる。しかしながら、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、他の身体部分（例えば、脚又は胴）の周りに装着することができ、ピボット４１８は、他の曲げ位置（例えば、膝、足首、又は臀部区域）に対応するように構成することができる。
【００６２】
例えば、ＴＭＣ８００と関連するコントローラ４５０は、スリーブ器械４１０に対する力の適用を開始、測定、増加、減少、中断、又は終了させて、特定の患者の運動を可能にする、これに対抗する、及び／又はこれを特徴付けることができる。コントローラ４５０は、スリーブ器械４１０に情報を送信する及び／又はここから情報を受信するハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。こうした情報は、例えば、特定的なアクチュエータ４１２、４１４又は回転カフ４１６に向けられたコマンド、又は１つ又はそれ以上のセンサ４３０から受信した位置／方位信号を含むことができる。コントローラ４５０は、さらに、ＴＭＣ８００に情報を送信する及び／又はここから情報を受信するハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。例えば、コントローラ４５０は、リアルタイムの、ほぼリアルタイムの、及び／又は格納された又はタイムスタンプされたアクチュエータ力データ、スリーブ器械位置／方位測定値、及び／又は他の情報をＴＭＣ８００に転送することができる。別の例として、ＴＭＣ８００は、場合によっては現行の及び／又は過去のスリーブ器械位置又は患者のパフォーマンスに基づいて、完全に及び／又は部分的に補助的な又は抵抗性のある運動コマンド、完全に及び／又は部分的に補助的な又は抵抗性のある運動スクリプト、プログラム、又は対応する識別子（ＩＤ）、パフォーマンス監視要求、及び／又は他の情報をコントローラ４５０に転送することができる。
【００６３】
種々の実施形態においては、コントローラ４５０は、１つ又はそれ以上の処理ユニット、プログラム命令及び／又はデータを格納することができる、電子的に読み取り可能な、書き込み可能な、及び／又はプログラマブルな媒体（例えば、固定の及び／又は取り外し可能メモリ、一組のバッファなど）、信号変換回路（例えば、アナログデジタル（Ａ／Ｄ変換器））、信号通信回路（例えば、Ｉ／Ｏ回路、ソフトウェアドライバ、無線又は有線通信ポートなど）、及び／又は他の要素を含むことができる。
【００６４】
ＴＭＣ８００は、１回又はそれ以上の回数だけコントローラ４５０及び／又はＮＳＳ１００と通信するように構成されたコンピュータ・システムを含むことができる。実施形態の詳細に応じて、ＴＭＣ８００は、以下の１つ又はそれ以上を可能にするように構成され、適応されることができる。
１）神経刺激パラメータ、パルス発生装置又は植え込み監視装置に向けられるコマンド、こうした監視装置に対応する生理学的又は生理学的相関情報、患者データ、及び／又は他の情報の転送を含むことができるＮＳＳ１００との通信。こうした情報により、ＴＭＣ８００は、療法期間又は治療セッションの特定の部分の前、その間、及び／又はその後で、神経刺激、及び／又は植え込み装置の監視作業を開始、継続、照会、調節、監視、中断、及び／又は終了させることができる。
２）コマンド、要求、スクリプト又はスクリプトＩＤ、スリーブ器械パラメータ（例えば、印加される又は測定される力信号又はデータ、位置／方位データなど）、及び／又は他の情報の転送を含むことができるコントローラ４５０との通信。
３）患者１０に対する情報の提示。こうした情報は、聴覚的及び／又は視覚的な患者命令、理想的な又は例示的な運動パターン、画像、又は画像シーケンス、特定の挙動的活動を含む対話型仮想現実状況、患者の運動、及び状況のゴール又はターゲット、リアルタイム又はほぼリアルタイムの患者の運動画像８０５、動機付け又は挙動強化フィードバックを含むことができる視覚的及び／又は聴覚的な患者パフォーマンスのフィードバック、及び／又は他の情報を含むことができる。
４）患者関連情報（例えば、患者１０が特定の到達、指向、把持、押し込み、引張、持ち上げ、解除、又は他のタスクを実行する範囲に対応するスリーブ器械信号）の取得（例えば、画像又はビデオ捕捉装置８１６を用いて）、格納、抽出、測定、特徴付け、及び／又は分析。
５）場合によっては、実際の又は推定される現行の及び／又は過去の患者パフォーマンスに基づく、仮想現実状況、挙動的活動、及び／又はスリーブ器械スクリプト、スクリプトＩＤ、又はパラメータ（例えば、かけられた力）の選択又は修正。
６）ネットワーク・コンピュータ・システム又は装置に対する情報の転送、（例えば、臨床医又は内科医により用いられる）、及び／又はコマンド、命令、メッセージ（例えば、Ａ／Ｖメッセージ）、及び／又はネットワーク・コンピュータ・システムからの他の情報の受信を含むことができる患者関連情報の遠隔通信。
【００６５】
一般に、治療プログラム又は養生法は、療法期間又は治療セッションパラメータの１つ又はそれ以上の組を指定又は示すことができる。こうしたパラメータは、療法期間又は治療セッション持続時間、特定の挙動的活動、感覚刺激、神経刺激パラメータ、植え込み装置監視命令、及び／又は１つ又はそれ以上の時間領域にわたるＡＣ−ＡＲＴ装置パラメータ（例えば、サブ秒ベース、秒ベース、時間ベース、週ベース、月ベース、又は他の時間領域）に対応することができる。治療プログラムの１つ又はそれ以上の部分は、人間、及び／又は、患者の神経機能能力のＰＩＮＳベースの査定に基づくものとすることができる。
【００６６】
種々の状況においては、新しい又は更新された療法期間又は治療セッションパラメータが必要になる又は望まれる。こうした状況は、例えば、患者１０が初めてのユーザであるとき、ある一定の神経刺激パラメータ（例えば、ピーク電流レベル、パルス繰り返し周波数、及び／又はパルス幅）の判断を可能にするために、患者の運動閾値の最初の又は周期的な測定又は推定（例えば、患者の運動を検出するのにＥＭＧ電極又はセンサ４３０を用いる）が望まれるとき（例えば、セッション毎に一度、又は週毎に一度）、特定の患者の機能ゲインが横ばい状態又はピークになり始めたとき、及び／又は患者１０が中断期間（休憩、強化、又は神経硬化）後に、治療プログラムを再開するときに生じることができる。種々の実施形態においては、ＴＭＣ８００及び／又はコントローラ４５０は、種々のパラメータを求めるように診断セッションを開始することができる。
【００６７】
幾つかの実施形態においては、ＴＭＣ８００は、ＮＳＳ１００を指示して、診断セッションの１つ又はそれ以上の部分において、神経刺激信号を印加する、及び／又は、植え込み監視装置を作動させることができる。さらに、ＴＭＣ８００及び／又はコントローラ４５０は、患者の運動、活動、及び／又は応答を取得、感知、監視、又は測定することができる。ある一定の実施形態においては、診断セッション中、ＴＭＣ８００及び／又はコントローラ４５０は、患者１０がスリーブ器械４１０を用いて実行する特定的な種類のテストエクササイズ又は運動を指定又は選択することができる。
【００６８】
ＴＭＣ８００は、診断セッション情報を取得、抽出、格納、特徴付ける、及び／又は分析することができ、場合によっては、臨床医又は内科医の分析のために、診断セッション情報を遠隔位置に転送することができる。診断セッション情報分析に基づいて、医療専門家及び／又はＴＭＣ８００は、療法期間又は治療セッションパラメータを選択、定義、又は調節することができる。
【００６９】
療法期間又は治療セッションの性質は、患者の神経機能症状、現行及び／又は過去の患者の能力、パフォーマンス、及び／又は進歩、及び／又は実施形態の詳細に基づいて変化することができる。幾つかの実施形態においては、治療セッション中、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、ＮＳＳ１００が神経刺激を患者１０に印加する前に、その間に、及び／又はその後で、完全に又は部分的に、患者１０を１つ又はそれ以上の運動パターンによりガイド又は運ぶことができる。追加的又は代替的に、場合によってはＴＭＣ８００に関連するＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、補助される、部分的に補助される、補助されない、部分的に反対の、及び／又は反対の患者の運動の、患者のパフォーマンスを促進するために、１回又はそれ以上の回数だけスリーブ器械４１０によりかけられる種々の種類の（例えば、補助的、又は反対縦方向、又は回転）力を調節又は適応させることができる。こうした力がかけられる方法は、現行の又は過去の患者のパフォーマンス又は能力に基づくものとすることができる。ある一定の実施形態においては、ＴＭＣ８００は、患者が、場合によっては現在の又は以前の患者関連情報に基づいて、特定的な運動を実行する又は試みる前に、その間に、及び／又は、その後で、患者１０に対する神経刺激信号の印加を開始、継続、調節、中断、又は終了することができる。ＴＭＣ８００は、さらに、予測される及び／又は以前の患者の運動に基づいて、期待される又は期待されるものと近い方法により、患者１０に対する神経刺激の印加を管理又は指示することができる。
【００７０】
特定的な実施形態においては、ＴＭＣ８００及び／又はコントローラ４５０は、１つ又はそれ以上のセンサ４３０からの信号を取得、受信、特徴付け、及び／又は分析して、１回又はそれ以上の回数だけ、患者の能力（例えば、補助された、部分的に補助された、又は補助されていない範囲の運動限度の範囲又は運動の持続時間）及び／又は患者の発揮レベルを求める又は推定することができる。ＴＭＣ８００は、さらに、一組の植え込まれた監視装置からの信号を受信し、特徴付け、及び／又は分析して、特定的な活動、パフォーマンス結果、時間、及び／又は時間間隔に対応する脳波パターンの変化（例えば、患者の集中、発揮、又は疲労レベルに関連するとすることができる）のような患者の状態情報における変化を求める又は推定することができる。
【００７１】
図３は、本発明の別の実施形態によるＰＩＮＳシステム１００４の概略図である。種々の実施形態においては、ＰＩＮＳシステム１００４は、神経刺激システム（ＮＳＳ）１００、ロボットＡＲＴ（Ｒｏｂ−ＡＲＴ）システム、器械、又は装置５００、ＴＭＣ８００、及び場合によっては、二次的刺激及び／又は監視（ＳＳＭ）システム又は装置１５０を含むことができる。ＴＭＣ８００は、１回又はそれ以上の回数だけ、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００、ＮＳＳ１００、及び／又はＳＳＭシステム１５０と信号通信するように構成することができる。
【００７２】
図１Ａ及び図２に関して上述されたものと同一の又は類似する方法で、ＮＳＳ１００は、例えば、ＴＰＧ１１０に連結された１つ又はそれ以上の電極アセンブリ１２０のような一組の神経刺激装置を含むことができる。ＮＳＳ１００は、通信装置１３０との双方向通信のために適応させることができる。幾つかの実施形態においては、通信装置１３０は、ＴＭＣ８００に連結されて、ＴＭＣ８００とＮＳＳ１００との間の構成情報、プログラム命令、刺激信号パラメータ、パワー信号、及び／又はデータの転送を可能にする。さらに以下に述べられるように、こうした実施形態においては、ＴＭＣ８００は、場合によっては、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００から受信した情報（例えば、患者のパフォーマンスに基づく信号）に基づいて、ＮＳＳ１００の作動を開始、照会、修正、中断、再開、継続、又は終了させることができる。幾つかの実施形態においては、通信装置１３０は、追加的又は代替的に、プログラマー（例えば、手持ち式コンピュータ。図示せず）との有線又は無線通信のために構成することができ、これ自体は、ＴＭＣ８００と有線又は無線通信のために構成することができる。
【００７３】
一般に、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、特定の種類の身体部分（例えば、手、腕、脚、又は足）の動き又は運動パターンを可能にする、補助する、抵抗する、及び／又は対抗するように構成された１つ又はそれ以上の種類のロボットシステム、装置、及び／又は要素を含むことができる。Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、さらに、患者の運動又は患者のパフォーマンスに対応するＲＯｂ−ＡＲＴ運動関連信号の発生、抽出、測定、分析、及び／又は特徴付けを可能にする（例えば、力、速度、及び位置センサのような）特定の種類の感知又は監視装置又は要素を含むことができる。Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、さらに、ロボット及び感知要素の作動を指示又は管理するためのコントローラを含む。コントローラは、当業者に理解される方法により、ハードウェア（例えば、信号変換回路、コンピュータ可読又はプログラマブル媒体、命令及び／又は信号処理ユニット又はマイクロコントローラ、及びパワー／パワー管理回路）及びソフトウェアを含むことができる。Ｒｏｂ−ＡＲＴコントローラは、ＴＭＣ８００から分離してもよいし又はほぼ分離してもよく、及び／又は、ＴＭＣの、この中に、又はこれにより支持される特定的な要素（例えば、Ｒｏｂ−ＡＲＴ動作を可能にする集積回路を支持する一組の回路基板）を含むことができる。
【００７４】
種々の実施形態においては、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、療法になることが期待される運動パターンにより、特定的な身体部分（例えば、手、腕、脚、又は足）をガイドする、支持する、動かす、又は操作することができる。幾つかの実施形態においては、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、場合によってはＴＭＣ８００と関連して、患者１０が独立して又は首尾よくこうした運動を実行できる範囲に基づいて、特定的な種類の患者の運動を可能にする、補助する、これに抵抗する、又は反対することができる。患者１０が独立して又は首尾よく特定の運動を実行できる範囲は、１つ又はそれ以上のＲｏｂ−ＡＲＴ要素（例えば、アクチュエータ又はセンサ）により発生又は測定された信号により示すことができ、こうした信号は、Ｒｏｂ−ＡＲＴコントローラ及び／又はＴＭＣ８００により分析又は特徴付けることができる。ある一定の実施形態においては、ＴＭＣ８００は、ＮＳＳ１００と通信して、現在の又は履歴的な患者のパフォーマンスに基づいて、特定的な神経刺激パラメータを確立又は調節することができる。
【００７５】
図３に示す実施形態においては、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、一組の腕部材５１０ａないしｃ、腕部材５１０ａないしｃに連結されて、回転軸を形成する１つ又はそれ以上の肘関節部、特定の種類の腕部材の運動を可能にするように構成された一組のアクチュエータ５２０ａないしｃ、特定的腕部材５１０ａないしｃ又は肘関節部５１２に対応する位置、力、速さ、及び／又は他の情報を感知し定量化するように構成された一組のセンサ５３０、患者の手２２により把持されるように構成された少なくとも１つの把持部分５１５、支持ベース５４０、及びアクチュエータ及びセンサ５３０に連結された制御ユニット５８０を含むことができる。制御ユニット５８０は、さらに、例えば、リンク５８２により、ＴＭＣ８００との有線又は無線通信のために構成することができる。制御ユニット５８０は、コマンド、命令、又はプログラムを実行し、アクチュエータ及び／又はセンサコマンドを送信し、アクチュエータ及びセンサ信号を監視し、受信し、処理し、及び／又は分析し、場合によっては、ＴＭＣ８００と通信して、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置の作動を可能にする又は実現することができる。代表的な実施形態においては、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００の１つ又はそれ以上の部分は、全体が引用により本明細書に組み入れられる「Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｔｈｅｒａｐｉｓｔ」という名称の米国特許番号第５，４６６，２１３号に説明される種類のロボット療法装置に基づく、又はこれを用いて実施することができる。
【００７６】
Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、患者の手２２及び／又は腕２０に関連する神経機能能力の回復又は発達に関する活動の１つ又はそれ以上の種類を与えることができる。患者の機能障害により、患者一人で十分に把持部分５１５を把持できなくなっている状況においては、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、適応装置（図示せず）を含んで、患者の手２２及び／又は腕２０を、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００の特定の部分（例えば、腕部材５１０ａ）に取り付ける又は連結することができる。
【００７７】
ＴＭＣ８００は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に関して上述されたものと同一の、本質的に同一の、又はこれに類似する構造体及び／又は機能を有するコンピュータ・システムを含む。例えば、ＴＭＣ８００は、ＮＳＳ１００と通信して、神経刺激及び／又は監視作業を開始、照会、継続、調節、中断、再開、又は終了させることができる。ＴＭＣ８００は、さらに、聴覚又は視覚命令のような情報（例えば、動き又は運動シーケンスをどのように実行すべきかを示す静止又はビデオ画像）を患者１０に通信することができる。ある実施形態においては、ＴＭＣ８００は、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置動作の管理、応答、開始、調節、中断、再開、継続、又は終了を行うことができる。さらに、ＴＭＣ８００は、場合によっては適応する又は患者のパフォーマンスに応じた方法により、療法及び／又は患者テスト又は評価目的のために、特定的なＲｏｂ−ＡＲＴプログラム又はスクリプトを選択することができる。ＴＭＣ８００は、さらに、患者のパフォーマンス信号、画像、及び／又はビデオを含む患者関連情報を、捕捉し、受信し、格納し、分析し、特徴付け、（例えば、ネットワークシステム又は装置に）転送することができる。ＴＭＣ８００は、さらに、聴覚又は視覚フィードバックを患者１０に与える又は提示することができる（例えば、療法士又は臨床医のコメントを含む音響又はビデオファイルを再生することにより）。
【００７８】
上で示すように、幾つかの実施形態においては、ＰＩＮＴシステムは、ＴＭＣ８００及び／又はＡＲＴシステム又は装置との有線及び／又は無線通信のために構成することができるＳＳＭシステム又は装置１５０を含むことができる。こうした実施形態は、図３に示すＰＩＮＳシステム１００４、並びに、本明細書に説明される特定的な図に関する又は対応するＰＩＮＳ及び／又はＰＩＣＴ実施形態を含むことができる。一般に、ＳＳＭ装置１５０は、患者１０に刺激信号を与えることができ、及び／又は、患者の状態又は患者の応答信号を検出、監視、又は測定することができる。実施形態の詳細に応じて、刺激信号は、電磁気、振動、熱、及び／又は他の種類の信号を含むことができる。患者の状態又は応答信号は、ＥＥＧ又はＥＭＧ信号、構造及び／又は機能イメージング信号（例えば、ＭＲＩ、ｆＭＲＩ、ＰＥＴ、光学イメージング、又はＭＥＧ信号）、固有の又は外来的な患者運動信号（例えば、加速計又はジャイロスコープ）、及び／又は温度、パルス速度、血圧、血中酸化又は組成物特性、血流、及び／又は他の患者パラメータに対応する信号を含むことができる。
【００７９】
実施形態の詳細に応じて、ＳＳＭシステム１５０は、刺激信号を印加することができ、及び／又は、信号の種類及びＳＳＭ要素構成に基づいて、種々の解剖学的位置における又はこれに対する患者の状態又は応答信号を検出することができる。例えば、幾つかの実施形態においては、ＳＳＭシステム１５０は、Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＦＥＳ）に向けられる電磁気信号を発生させ又は出力し、患者の腕２０又は他の手足における筋肉の神経支配に対応してＥＭＧ信号を検出又は測定することができる。こうした実施形態においては、ＳＳＭシステム１５０は、例えば、刺激及び感知リンク１５３、１５５のそれぞれにより、制御モジュール１５６と信号通信するように構成された一組の刺激電極１５２及び一組の感知電極１５４を含む。
【００８０】
実施形態の詳細に応じて、制御モジュール１５６は、ハードウェア（例えば、通信回路、命令、及び／又は信号処理回路、電子的読み取り可能又はプログラマブル媒体（例えば、メモリ）、信号変換回路、パルス発生回路、及びパワー／パワー管理回路）、及びＥＭＧ信号の受信及び分析、及び電磁気刺激信号の選択的な出力を可能にするソフトウェアを含むことができる。制御モジュール１５６は、ＴＭＣ８００及び／又はＲｏｂ−ＡＲＴ装置５００に連結して、ＴＭＣ８００及び／又はＲｏｂ−ＡＲＴ装置５００がＳＳＭシステム動作のある一定の側面を追跡及び／又は管理できるようにすることができる。制御モジュール１５６は、当業者に理解される方法で、１つ又はそれ以上の慣習又は標準化された信号転送プロトコル（例えば、パケット又はメッセージベースのプロトコル）により、（例えば、リンク５８５により）Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００と通信することができ、及び／又は、（例えば、別のリンク１５７により）ＴＭＣ８００と通信することができる。
【００８１】
幾つかの実施形態においては、制御モジュール１５６は、１回又はそれ以上の回数だけ、感知されたＥＭＧ信号をＴＭＣ８００及び／又はＲｏｂ−ＡＲＴ装置５００に転送することができる。実施形態の詳細に応じて、ＴＭＣ８００は、神経刺激パラメータを調節することができ、又は、ＴＭＣ８００及び／又はＲｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、こうしたＥＭＧ信号に対応する方法で、１回又はそれ以上の回数だけＲｏｂ−ＡＲＴ装置の作動を調節することができる。追加的又は代替的に、感知されたＥＭＧ信号に応答して、ＴＭＣ８００及び／又はＲｏｂ−ＡＲＴ装置５００は、場合によっては、１）腕２０のような患者の手足の実際の、推定された及び／又は類推された位置又は方位、２）１つ又はそれ以上の対応する実際の、推定された、及び／又は類推された筋肉又は筋肉グループの状態、３）患者１０が空間的に及び／又は一時的に、Ｒｏｂ−ＡＲＴ装置５００を、独立して又は首尾よく動かす、操作する、又は指示することができる範囲、４）ＮＳＳ１００が神経刺激信号を１つ又はそれ以上の刺激部位に送出又は印加する実際の、推定された、又は類推された時間、及び／又は、５）ＮＳＳ刺激部位とＦＥＳ刺激部位との間の測定された又は推定された神経信号伝導時間又は待ち時間に基づいて、ＳＳＭシステム１５０に指令して、一組のＦＥＳ信号を患者１０に送出することができる。こうした神経信号伝導時間は、例えば、当業者に理解される方法で、ＴＭＳ及びＥＭＧを用いて、療法期間又は治療セッションの前に、一組の誘発電位テストにより求めることができる。
【００８２】
ある一定の実施形態においては、ＳＳＭ１５０は、ＦＥＳを印加する及び／又は神経作用電位を検出するために、特定的な筋肉及び／又は神経位置に対して植え込まれた一組のマイクロスティミュレータ（例えば、１つ又はそれ以上のＢＩＯＮＳ（登録商標）を含むことができる。ＳＳＭシステム１５０は、特定的なマイクロスティミュレータへの又はここからの信号の転送を可能にするために、手持ち式、独立型、又は他の種類の制御モジュール１５６に連結される無線通信装置（例えば、コイル）を含むことができる。代表的な実施形態においては、こうしたＳＳＭシステム１５０は、「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｓｕｉｔａｂｌｅ  ｆｏｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  Ｐａｔｉｅｎｔ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｄｅｆｉｃｉｔ  ｂｙ  Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｎｇ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｐａｔｈｗａｙｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願番号第２００５／０１３７６４８号に説明される又は示される方法で実施することができ、この全体は引用により本明細書に組み入れられる。
【００８３】
ＦＥＳ及び／又はＥＭＧベースのシステムに加えて又はこれに代わるものとして、代表的な種類のＳＳＭシステム１５０は、イリノイ州シャンペーン所在のＩＳＳＩｎｃ．，により製造されたＯｘｉｐｌｅｘＴＳ（商標）、やはりＩＳＳ  Ｉｎｃ．，により製造されたＩｍａｇｅｎｔ（商標）、又はオレゴン州ユージーン所在のＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｇｅｏｄｅｓｉｃｓ  Ｉｎｃ．，により製造されたＨｙｄｒｏｃｅｌ  Ｇｅｏｄｅｓｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔ（登録商標）を含む又はこれに基づくものとすることができる。
【００８４】
図４は、本発明のさらに別の実施形態によるＰＩＮＳシステム１００６の概略図である。種々の実施形態においては、ＰＩＮＳシステム１００６は、ＮＳＳ１００、日常生活ＡＲＴ（ＤＬ−ＡＲＴ）システム、器械、又は装置６００、及びＴＭＣ８００を含むことができる。ＮＳＳ１００は、例えば、ＩＰＧ１００に連結された一組の電極又は電極アセンブリ１２０のような上述のものと同一の又は類似する神経刺激装置の１つ又はそれ以上の種類、及び（例えば、リンク１３５により）ＴＭＣ８００と通信するように構成することができる通信装置１３０、及び／又は、別のプログラミング装置（図示せず）を含むことができる。以下にさらに説明されるように、ＴＭＣ８００は、ＤＬ−ＡＲＴシステム６００及び場合によってはＮＳＳ１００とインターフェースするように構成され、適応されたコンピュータ・システムを含むことができる。
【００８５】
ＤＬ−ＡＲＴシステム６００は、患者１０が通常の毎日の状況において遭遇する、使用する、操作する、取り扱う、及び／又は対話することができる日常生活の１つ又はそれ以上の機器又は物体（ＯＤＬ）６１０、ＯＤＬ６１０との患者の対話の１つ又はそれ以上の側面を検出する、特徴付ける、及び／又は分析することを可能にする一組の対話監視要素又は装置（ＩＭＤ）６２０、及び制御モジュール６５０を含むことができる。制御モジュール６５０は、信号取得、処理、及び／又は分析のために構成され、ＴＭＣ８００とは分離した及び／又はこれに支持される又はこの中に常駐する装置又は要素を用いて実施することができるハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。さらに再び図１Ｂを参照すると、代表的な実施形態においては、制御モジュール６５０は、１つ又はそれ以上のＩ／Ｏインターフェース又はポート８０６、ＤＬ−ＡＲＴシステム作動に対応する、回路素子（例えば信号変換又は信号処理回路及び電子的に読み取り可能、構成可能、又はプログラマブルな媒体）を支持するＴＭＣ８００内の回路基板、及びＩＭＤ６２０、及び／又はＡＴＵ８５０、ＰＡＵ８６０、及び／又はＳＣＵ８７０に関連する又は対応する１回又はそれ以上の組のプログラム命令を含むことができる。
【００８６】
ＩＭＤ６２０は、互いに対する、制御モジュール６５０との、及び／又はＴＭＣ８００との無線又は有線通信のために構成することができる。実施形態の詳細に応じて、１つ又はそれ以上のＩＭＤ６２０は、以下に詳述されるように、患者１０及び／又はＯＤＬ６１０により支持することができる。ＯＤＬ６１０との患者の対話の検出及び／又は特徴付けに基づいて、ＴＭＣ８００は、特定的な種類の１回又はそれ以上の回数における運動、活動、タスク、又はサブタスクに対する患者のパフォーマンスを測定、査定、又は評価することができる。ＴＭＣ８００は、これにより、ベースライン及び周期的な患者のパフォーマンス情報を生成し、格納することができる。
【００８７】
特定のＩＤＭ６１０により発生させられる信号に基づいて、ＴＭＣ８００は、神経刺激及び／又は監視作業を特定の患者動作と同期又はほぼ同期することができる。幾つかの実施形態においては、ＴＭＣ８００は、適応する、本質的に適応する、又は一般に適応する方法で、１つ又はそれ以上のＩＭＤ６１０により発生させられた信号に基づいて、神経刺激及び／又は監視作業を開始、照会、継続、調節、中断、再開、及び／又は終了することができる。ＴＭＣ８００は、リアルタイムの、ほぼリアルタイムの、又は遅延した（例えば、１つの挙動的活動の試行から次の試行、又は１つの療法期間又は治療セッションから次へなどの）方法で、適応する刺激及び／又は監視作業を管理することができる。本明細書に説明される他のＰＩＮＴ実施形態に関連するものと同一の又は類似する方法で、こうした適応する神経刺激は、個人が神経機能の発達又は回復を経験する程度を高めることができ、及び／又は、神経機能ゲインが残る又は本質的に恒久的なものになる可能性を増加させることができる。
【００８８】
一般に、日常生活の活動は、服を着る又は脱ぐこと、飲み物又は食べ物の準備又は消費、個人衛生（例えば、歯みがき又は髪）、家の掃除、種々の種類の家庭用装置、装置、工具、又は機器（例えば、電話、はさみ、又はねじ回し）の使用、趣味（絵を描くこと、編み物）、及び／又は広範な種類の他の典型的な活動を含むことができる。あらゆる所定のＯＤＬ６１０も、したがって、日常生活の特定的な活動のパフォーマンス又は計画されるパフォーマンスを可能にする物体又は物体の形態、及び、こうした物体により支持される、これの上に又はこの中に取り付けられる一組のＩＭＤ６２０を含むことができる。ある一定の実施形態においては、ＯＤＬ６１０は、さらに、ＩＭＤ６２０に対応する電源（例えば、バッテリ又はコンデンサ）及び電力管理回路を含むことができる。図４、図５Ａないし図５Ｆ、及び図６に示すように、代表的な種類のＯＤＬ６１０は、カップ６１０ａ、食品６１０ｂ、歯ブラシ６１０ｃ、ジャー６１０ｄ、書くための器具６１０ｅ、ボタン６１０ｆ、一対のはさみ６１０ｇ、アイロン６１０と対応することができる。
【００８９】
ＯＤＬ６１０により支持されるあらゆるＩＭＤ６２０に加えて、１つ又はそれ以上のＩＭＤ６２０を患者１０により支持する又は患者の上に取り付けることができる。本明細書の説明においては、患者１０により支持されるＩＭＤ６２０は、患者側ＩＭＤ６２０ａと呼ばれ、ＯＤＬ６１０により支持されるＩＭＤ６２０は物体側ＩＭＤ６２０ｂと呼ばれる。種々の実施形態においては、患者側ＩＭＤ６２０ａは、図４に示す方法で、スリーブ又はグローブ６２２のような１つ又はそれ以上の装着可能物品、及び／又は、患者の指先２６、指２４、手２２、手首、腕２０の部分、又は他の身体部分を取り囲む又はその上に存在する又はその近傍にある一組のバンド、リング、又はクリップ６２４により支持する、取り付ける、及び／又はそこに組み込むことができる。装着可能物品は、さらに、１つ又はそれ以上の患者側ＩＭＤ６１０ａに対応するバッテリ又はコンデンサ及び関連する電力管理回路のような電源を支持することができる。
【００９０】
ＩＭＤ６２０は、広範な種類の方法で、ＯＤＬ６１０との患者の対話を検出する、特徴付ける、及び／又は分析することを可能にすることができる。例えば、ＩＭＤ６２０は、近接性の検出、表面接触感知、位置決め、方位付け、及び／又は運動検出、力測定、及び／又は温度感知を可能にする信号を発生させる、出力する、及び／又は受信するように構成し、適応させることができる。これに対応して、ＤＬ−ＡＲＴシステム６００は、種々の種類の電気、磁気、光学、超音波、熱、機会又はマイクロ機械、及び／又は他の技術を用いて実施することができる。
【００９１】
図４又は図６に示すもののような幾つかの実施形態においては、患者側ＩＭＤ６２０ａ及びＯＤＬ側ＩＭＤ６２０ｂは、近接性又は接触の感知のために構成されて、１つ又はそれ以上のＩＭＤ６２０が、ＯＤＬ６１０の１つ又はそれ以上の部分の近傍の、これにおける、又はこれの上の特定的な患者の指先２６の有無及び／又は位置に対応する又はこれを示す方法で、近接又は接触信号を発生させることができる。実施形態の詳細に応じて、こうした患者側及び／又はＯＤＬ側ＩＭＤ６１０ａないしｂは、回路の完了に応答して信号レベルに影響を及ぼす又これを確立する一組の電気信号転送装置、ＲＦ超音波エミッタ、受信機、及び／又は送受信機、容量性又は電界効果タッチセンサ（例えば、イリノイ州ホイートン所在のＴｏｕｃｈＳｅｎｓｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｉｇｉｅｓにより製造された装置を含む又はこれに基づくセンサ）、及び／又は他の種類の装置を含むことができる。１つ又はそれ以上のタッチセンサを採用するある一定の実施形態においては、こうしたセンサはＯＤＬ６１０により支持することができ、患者側ＩＭＤ６１０ｂは省くことができ、この場合、ＯＤＬ６１０又はそのタッチセンサ６１０ａは、（例えば、図４におけるＯＤＬ６１０とＴＭＣ８００との間の破線により示すように）制御モジュール６５０及び／又はＴＭＣ８００との無線又は有線ベースの信号通信のために構成することができる。
【００９２】
制御モジュール６５０及び／又はＴＭＣ８００は、１回又はそれ以上の回数だけ、場合によっては患者１０に対する特定的な命令のＴＭＣ提示（例えば、ＯＤＬ６１０を把持する、拾う、保持する、操作する、又は放す音響又は視覚要求）の後で、近接信号又は接触信号を取得、受信、格納、処理、及び／又は分析することができる。ＴＭＣ８００は、さらに、近接又は接触信号を含む又はこれに対応する患者のパフォーマンス情報を、ネットワーク・コンピュータ・システム又は格納装置のような遠隔位置に転送することができる。
【００９３】
ある一定の実施形態においては、ＴＭＣ８００は、１）近接又は接触信号、及び場合によっては、２）患者の神経性機能障害の性質及び／又は程度、及びこうした機能障害に関連する一般の又は特定の、予測される、観察される、推定される、又は測定される患者の機能的限度（例えば、細かいモータ制御の１つ又はそれ以上の種類）に基づいて、神経刺激及び／又は監視作業を開始、照会、継続、調節、中断、再開、又は中断することができる。例えば、半身麻痺に冒された患者１０は、指の伸長を含む動作を実行するのに顕著な困難を経験し、指の屈曲を含む動作を実行するのには比較的少ない困難を経験する又はほとんど困難はないであろう。したがって、ＴＭＣ８００が患者１０を命令して、カップ又は器具のハンドルを放すような指の伸長を含む動作を実行するようにさせた後で、ＴＭＣ８００は、ＮＳＳ１００を指示して、指の伸長に役立つ神経能力の高められた発達を可能にすることができる一組の刺激パラメータを用いて、神経刺激信号を患者に印加するようにすることができる。
【００９４】
１つ又はそれ以上の近接又は接触信号に基づいて、ＴＭＣ８００は、患者１０がＯＤＬ６１０を把持したこと、又は、指２４を伸長させて又は伸長させ始めてＯＤＬ６１０を放したことを判断することができる。ＴＭＣ８００は、これに対応して、ＮＳＳ１００に命令して、特定的な患者の動作に対応する、適応する又は本質的に適応する方法で、刺激信号を患者１０に印加することができる。例えば、ＴＭＣ８００は、ＮＳＳ１０に命令して、ＯＤＬ６１０に到達すること又は把持することに関連する活動又は時間間隔中に、第１の組の刺激パラメータにより、患者１０に対して神経刺激を避ける又は刺激信号を送出するようにすることができ、又は、ＯＤＬ６１０を放すことに関連する活動又は時間間隔中に、第２の組の刺激パラメータにより、神経刺激を開始する又は刺激信号を送出するようにすることができる。第２の組の刺激パラメータは、１つ又はそれ以上の刺激部位、信号極性、ピーク信号レベル、パルス幅、パルス繰り返し周波数、インターバースト又はイントラバーストパターン、信号変調動作又は機能、及び／又は他のパラメータにおいて、第１の組の刺激パラメータとは異なるものとすることができる。
【００９５】
代表的な例においては、第１の組の刺激パラメータは、単極又は双極の極性、運動又は感覚閾値レベル又は所定の最大刺激レベルの２５％に対応するピーク電流又は電圧、およそ３５Ｈｚと２００Ｈｚ（例えば、５０Ｈｚ）との間のパルス繰り返し周波数、及びおよそ５０マイクロ秒と３００マイクロ秒との間（例えば、１００、２００、又は２５０マイクロ秒）の第１相パルス幅を指定することができる。第２の組の刺激パラメータは、単極の極性、運動又は感覚閾値レベル又は所定の最大刺激レベルの５０％に対応するピーク電流又は電圧、１００Ｈｚのパルス繰り返し周波数、及びおよそ２５０マイクロ秒の第１相パルス幅を指定することができる。第２の組の刺激パラメータは、さらに、１つ又はそれ以上の近閾値、閾値、及び／又は閾値上パルス又はバーストの簡潔な印加をもたらすパラメータ、及び／又は、シータバースト刺激又は別の種類の自然に生じる神経放電挙動に対応するパラメータを指定することができる。物体又は装置との患者の活動及び／又は患者の対話に基づいて、こうした方法の１つ又はそれ以上における神経刺激を適応させる又は変化させることは、高められた及び／又は長期間続く（例えば、週、月、年、又は恒久的）神経機能利益を与える可能性を増加させることができる。
【００９６】
幾つかの実施形態においては、ＩＭＤ６２０は、対応する位置、方位、及び／又は力信号を発生させる又は通信することができる一組の位置、方位、及び／又は力追跡装置を用いて実施することができる。ＴＭＣ８００は、こうした信号を受信、格納、及び／又は分析することができ、場合によっては、こうした信号に適応する又はほぼ適応する方法で、神経刺激及び／又は監視作業を管理又は制御する。
【００９７】
図４及び／又は図６に示すもののようなある一定の代表的実施形態においては、ＩＭＤ６２０及び制御モジュールの幾つか又は各々は、例えば、ｍｉｃｒｏＢｉｒｄ（商標）、ｍｉｎｉＢｉｒｄ（商標）、ｐｃｉＢｉｒｄ（商標）、及び／又はバーモント州バーリントン所在のＡｓｃｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造された６自由度の（ＤＯＦ）磁気追跡システムのような運動追跡システムを含む又はこれに基づくとすることができる。１つ又はそれ以上のＩＭＤ６２０又は運動追跡装置又は要素は、患者１０及び／又はＯＤＬ６１０により支持されることができる。こうした装置は、さらに、例えば、部屋の中の特定的な位置において、患者からある距離に位置決めされる又は位置される。上述のものと類似する方法で、ある一定の実施形態においては、ＴＭＣ８００は、特定の患者の身体部分及び／又はＯＤＬ６１０により経験される位置、方位、速さ、安定性、及び／又は力に対応する方法で、神経刺激及び／又は監視作業を、適応性をもって指示することができる。
【００９８】
別の例として、図５Ｄは、一組の方位及び／又は力センサ６２６を含む一組のＩＭＤ６２０ｂを有する実際の又はシミュレートされた書くための器具６１０ｅの概略図である。方位及び／又は力センサ６２６は、レベルセンサ６２６ａ、加速計及び／又はジャイロスコープ６２６ｂ、及び力又は圧力センサ６２６ｃを含むことができる。方位及び／又は力センサ６２６は、方位及び／又は力信号を制御モジュール６５０及び／又はＴＭＣ８００に通信するように構成された送信機６２８に連結することができる。
【００９９】
幾つかの実施形態においては、書くための器具６１０ｅは、当業者に理解される方法で、ＴＭＣ８００に連結された書くためのタブレットと関連して動作することができる。ＴＭＣ８００は、例示的な記号、文字、又はピクチャを表示装置８２２に表示し、患者１０に命令して、書くための器具６１０ｅを用いて患者生成記号、文字、又はピクチャを作るようにさせ、対応する方位及び力信号を受信、格納、及び／又は分析し、患者生成記号、文字、又はピクチャを表示装置８２２に表示することができる。さらに、方位及び力信号に基づいて、ＴＭＣ８００は、書くための器具６１０ｅを把持する及び／又は放す、及び／又は、垂直方向及び／又は並進力を器具６１０ｅにかけるような、書くことに関連する動作における、患者のパフォーマンスに対応する方法で、神経刺激及び／又は監視作業を、適応性をもって指示することができる。
【０１００】
図４、図５Ａから図５Ｆ、及び図６には示されていないが、特定的なＰＩＮＳ実施形態１００６は、さらに、図３に関して上述されたものと同一の、本質的に同一の、類似する、又はこれと同様なＳＳＭシステム又は装置１５０を含むことができる。こうした実施形態は、特定的な種類の刺激（例えば、ＦＥＳ）を患者１０に与えることができ、及び／又は、１つ又はそれ以上の前述された方法で、患者の応答及び／又は患者の状態信号（例えば、ＥＥＧ、ＥＭＧ、血行力学、及び／又は他の種類の信号）を感知、測定、又は監視することができる。さらに、ある一定のＳＳＭ実施形態は、上述のように、１つ又はそれ以上の植え込まれたマイクロスティミュレータを備える又はこれを含むことができる。こうしたＰＩＮＳ実施形態１００６においては、ＴＭＣ８００は、１つ又はそれ以上のＩＭＤ６１０及び／又はＳＳＭから受信した情報に基づいて、適応する又はほぼ適応する方法で、神経刺激及び／又は監視作業を指示又は監督することができる。
【０１０１】
図４に関して上で示されたように、多数の実施形態においては、ＯＤＬ６１０は、直接的な又はほぼ直接的な方法で、ＴＭＣ８００とインターフェースすることができる。日常生活の物品、機器、又は物体に加えて、個人の神経刺激発達を助けることができる種々の他の種類の装置又は要素が、場合によっては、認知又は記憶訓練、聴覚訓練、視覚訓練、発話又は言語訓練、及び／又は以下で詳細に説明される仮想現実ゲーム、訓練、学習、又は経験に関連する方法で、ＴＭＣ８００とインターフェースすることができる。
【０１０２】
図７は、本発明の別の実施形態によるＰＩＮＳシステム１００８の図である。種々の実施形態においては、ＰＩＮＳシステム１００８は、ＮＳＳ１００、ＴＭＣ８００、ＴＭＣ８００とインターフェースするように構成された１つ又はそれ以上の仮想（Ｖ−ＡＲＴ）システム、サブシステム、装置、又は要素、及び場合によっては、やはりＴＭＣ８００とインターフェースするように構成することができるＳＳＭシステム又は装置１５０を含む。幾つかの実施形態においては、こうしたＰＩＮＳシステム１００８は、コンピュータワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、手持ち式コンピュータ、及び／又は特定のコンピューティング又は仮想現実装置を用いて実施することができる。
【０１０３】
ＮＳＳ１００は、上述のものと同一の、類似の、又は同様な１つ又はそれ以上の神経刺激装置を含むことができる。ＴＭＣ８００又は別のプログラミング装置に連結された通信装置１３０は、ＮＳＳ１００に信号を転送し及び／又はここから信号を受信することができる。幾つかの実施形態においては、ＴＭＣ８００は、場合によっては適応する又はほぼ適応する方法で、神経刺激及び／又は監視作業を管理又は指示することができる。他の実施形態においては、別のプログラミング装置は、神経刺激及び／又は監視作業を管理又は指示することができる。
【０１０４】
幾つかの実施形態においては、Ｖ−ＡＲＴシステム又は装置７００は、ＴＭＣ８００に関連して又は連動して所定の種類のユーザインターフェースを与える一組の対話型訓練ツール、装置、構造体、及び／又は要素を含むことができる。こうした装置、構造体、及び要素の特定の部分は、ハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことができ、上述の他のＰＩＮＳシステム１０００、１００２、１００４、１００６のものと同一の又は類似する方法で、ＴＭＣ８００の外に及び／又はこの中に存在することができる。
【０１０５】
さらに図１Ｂを参照すると、種々の実施形態においては、対話型訓練ツールは、キーボード８１２、マウス又はトラックボール８１４、カメラ８１６、マイクロフォン８１８、スピーカ８２４、及び／又は表示又は視覚提示装置８２２のような特定の種類の汎用、標準型、及び／又は頻繁に遭遇するユーザインターフェースを含むことができる。
【０１０６】
追加的又は代替的に、対話型訓練ツールは、触覚システム、サブシステム、又は装置７１０、デジタルグローブ７２０、楽器（例えば、キーボード）７３０、一組の足ペダル７４０、ヘッドセット７５０、及び／又はデジタルの書くためのタブレット７６０のような特定の種類の訓練、学習、又は刺激タスクのために構成され適応された１つ又はそれ以上の装置を含むことができる。当業者であれば、マイクロフォン８１８、スピーカ８２４、及び視覚提示装置８２２の１つ又はそれ以上をヘッドセット７５０により支持する又はこれに組み込むことができることを理解するであろう。
【０１０７】
触覚装置７１０は、触覚入力装置７１２及び種々の種類のセンサ７１４（例えば、６自由度までを検出することができる力センサ及び運動）及び患者の手及び／又は腕の運動に対して感知できる、固有受容性の及び／又は種々の感覚フィードバック及び／又は力を与えるアクチュエータ７１５及び／又は刺激装置７１６を含むことができる。デジタルグローブ７２０は、特定的な種類の刺激、フィードバック、又は力を患者１０に適用又は送出すること、及び／又は、力又は患者の活動の監視又は測定を可能にすることができる。こうした刺激、フィードバック、及び／又は力は、電気、熱、又は振動信号及び／又は１つ又はそれ以上の並進及び／又は回転方向における変位を含むことができる。幾つかの実施形態においては、触覚入力装置７１２は、支持構造体７１８により支持する又は支えることができる。１つ又はそれ以上のセンサ７１４、アクチュエータ７１５、及び／又は刺激装置７１６は、触覚入力デイバス７１２及び／又は支持構造体７１８により支持することができる。本発明の特定の実施形態において用いるのに好適とすることができる１つの種類の触覚装置７１０の詳細な説明は「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」という名称の米国特許番号第６，７１４，２１３号に与えられており、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０１０８】
本発明の特定の実施形態において用いるのに好適とすることができる別の種類の触覚装置７１０の１つの種類の詳細な説明は、Ｐｒｉｙａｍｖａｄａ  Ｔｒｉｐａｔｈ，Ｋａｎａｖ  Ｋａｈｏｌ、Ｌｅｓｌｉｅ  Ｃ．  Ｂａｘｔｅｒ他による２００５年ＨＣＬＬ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｈｕｍａｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ「Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｔｉｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｈｅｍｉｓｐａｔｉａｌ  ｎｅｇｌｅｃｔ  ｕｓｉｎｇ  ｖｉｓｕａｌ−ｈａｐｔｉｃ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｉｎ  ｖｉｒｔｕａｌ  ｒｅａｌｉｔｙ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」において与えられており、全体が引用により本明細書に組み入れられる。こうした触覚システム又は装置７１０を含むＰＩＮＳシステム１００８は、ネグレクト障害の結果として、冒された又は失われた神経機能に向けられるマルチモーダル仮想現実触覚リハビリテーション活動（例えば、タスク及び／又は他の活動のキャンセル、追跡、及び／又はアセンブル）を患者１０が実行する又は実行しようとする前に、その間に、及び／又はその後で、１つ又はそれ以上の方法で、神経刺激を、患者の脳の特定的なターゲット神経集団に適応させることができる。こうしたＰＩＮＳシステム１００８は、上述のものと類似する方法で、運動追跡システムの１つ又はそれ以上の種類を含むことができる。
【０１０９】
さらに図１Ｂを参照すると、ＡＴＵ８５０及び／又はＰＡＵ８６０は、種々の種類のリハビリテーション及び／又は訓練タスク又は活動を可能にするために、患者１０に対する聴覚、視覚、及び／又は他の情報の提示を管理することができる。幾つかの実施形態においては、ＡＴＵ８５０及び／又はＰＡＵ８６０は、触覚装置の入力を解釈する又は処理する及び／又は患者１０に対する所定の種類の触覚刺激又はフィードバックを選択する又は与えることに向けられる一組のプログラム命令を含むことができる。触角装置７１０との患者の対話に基づいて、ＡＴＵ８５０は、患者１０に提示される特定的な種類の訓練又はタスクのシナリオを、適応性をもって選択又は調節することができる。さらに、ある一定の実施形態においては、ＳＡＵ８７０は、患者のパフォーマンス又は触覚装置７１０との患者の対話に基づいて、神経刺激及び／又は監視作業を、適応性をもって調節するように、通信装置１３０と信号を交換することができる。患者の訓練又はタスクのシナリオ及び／又は神経刺激又は監視作業の調節は、リアルタイム又はほぼリアルタイムで、又は時間遅延で（例えば、１つの訓練セッション又は療法期間から別のものへ）行うことができる。
【０１１０】
楽器７３０は、キーボード又はシンセサイザ、一組の電子ドラム、及び／又は他の種類の実際の又は実物模型楽器を含むことができる。音楽キーボードのような楽器７３０は、さらに、１つ又はそれ以上の足ペダル７４０を含むことができる。特定の楽器７３０は、Ｍｕｓｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＭＩＤＩ）及び／又は他のフォーマットにより、デジタル情報をサポートする、動作させる、及び／又は生成することができる。
【０１１１】
図１Ｂに示す要素に関して、ＡＴＵ８５０は、患者１０に対する対話型音楽インターフェースの生成及び提示を管理することができる。音楽対話型インターフェースは、命令画像、ビデオ、及び／又は音、及び場合によっては楽器７３０のリアルタイムの、ほぼリアルタイムの、又は以前の患者の使用に対応する、中継された、捕捉された、又は記録された画像８０５、ビデオ、及び／又は音を患者１０に提示することができる（例えば、患者１０に命令して、ある音符、コード、又はシーケンスを弾かせるようにするために）。音は、楽器７３０及び／又はヘッドフォン又はヘッドセット７５０を用いて実施することができるスピーカ８２４により与えることができる。
【０１１２】
ＡＴＵ８５０は、場合によってはＰＡＵ８６０と関連して、１回又はそれ以上の回数だけ、患者の機能性（例えば、細かいモータ技能、記憶、認識、又は気付き）又は進歩をテストし、スコアをつけ、及び／又は評価し、こうした情報を（例えば、臨床医による）後の検討のために格納又は転送する。患者の機能性のテストは、患者の神経機能症状の１つ又はそれ以上の側面の評価を可能にするために、患者１０が既に練習したタスク、パターン、又はシーケンス、及び／又は、患者１０にとって新規な又は不慣れなタスクにおける患者の熟達度を判断することに向けることができる。患者のパフォーマンスに基づいて、ＡＴＵ８５０は、特定的な種類のタスク又は活動を選択又は調節することができ、及び／又は、ＳＡＵ８７０は、上述のものと同一の又は類似する方法で、神経刺激及び／又は監視作業を調節することができる。
【０１１３】
幾つかの実施形態においては、標準的な種類のキーボード８１２のようなコンピューティング装置、マウス又はトラックボール８１４のような選択装置、マイクロフォン８１８、表示装置８２２、及び／又はスピーカ８２４は、対話型訓練ツールとして働くことができる。こうした実施形態においては、ＡＴＵ８５０は、特定的な種類の訓練又はリハビリテーション活動を可能にするために、患者１０に対して種々の種類のテキスト、聴覚、及び／又は視覚情報（例えば、画像、シーン又はシーンのシーケンス、又はビデオ）の提示を指示することができる。こうした訓練は、例えば、神経機能発達及び／又は査定を可能にするタイピング技能、言語技能、視覚訓練、記憶訓練、及び／又は他の活動に向けることができる。
【０１１４】
代表的な例においては、ＡＴＵ８５０は、患者１０へのビデオ・ゲームの提示を管理することができる。別の代表的な例においては、ＡＴＵ８５０は、１つ又はそれ以上の記憶テスト又は知能テスト、及び／又はテキスト情報及び対応する理解テストの、患者１０への提示を指示することができる。別の代表的な例においては、ＡＴＵ８５０は、脳卒中、ＴＢＩ、又はアルツハイマー病に伴う症状に苦しんでいる患者１０に、該患者１０にとって少なくとも何らかのなじみがあり得る環境に対応する場面、場面シーケンス、及び／又はビデオ画像と共に提示することができる。こうした場面又はビデオ画像は、例えば、予め記録された患者の家及び種々の近隣の目立つ建物のビデオの一部分、並びにこれらの場所間の簡単なナビゲーション経路を含むことができる。ＡＴＵ８５０は、キーボード８１２上の矢印キー又はマウスの移動を用いて特定の移動方向を選択することによって特定の目的地に移動し、患者１０が仮想的に自分の近所をナビゲートするに従って場面又は場面シーケンスを更新するよう、患者１０に命令することができる。ＰＡＵ８６０は、これに対応して、患者のパフォーマンスを処理又は評価することができる。
【０１１５】
ＮＳＳ１００は、患者１０がＰＩＮＳシステム１００８と対話する前、間、及び／又は後に、１つ又はそれ以上の形態の神経刺激を患者に印加又は送出することができる。キーボード８１２又はマウス８１４などの入力装置８１０から受け取った患者入力に基づいて、ＡＴＵ８５０及び／又はＰＡＵ８６０は、患者１０への情報の提示を選択、調節、又は更新することができる。さらに、ある一定の実施形態においては、ＳＡＵ８７０が、受け取られ、処理され、及び／又は分析された入力装置の信号に対応できる方法で、患者１０へのこうした情報の提示中の神経刺激及び／又は監視作業を調節することができる。
【０１１６】
上述のように、ＰＩＮＳシステム１００８の種々の実施形態は、上述のものと同一の又は類似した１つ又はそれ以上の方法で刺激及び／又は監視作業のために構成されたＳＳＭシステム又は装置１５０を含むことができる。例えば、ＳＳＭ装置１５０は、患者が装着している又はヘッドセット７６０のような対話型訓練手段に保持される心拍数監視、ＥＥＧ電極、又は血液酸素化センサのような一組の監視装置を含むことができる。例えば、ＡＴＵ８５０及び／又はＰＡＵ８６０は、こうした監視装置から受け取った信号を処理及び／又は評価することができ、生体フィードバック訓練を容易にする方法で、こうした信号を患者に潜在的に与えることができる。幾つかの実施形態においては、ＳＡＵ８７０は、ＳＳＭ装置の信号に基づいて、神経刺激及び／又は監視作業を調節することができる。
【０１１７】
上記に加えて、仮想現実訓練又は療法に向けられた他の種類のＰＩＮＴシステム及び／又は方法が、没入型仮想現実環境を生成するように構成された種々の種類の無線及び／又は有線ベースのシステム、サブシステム、装置、及び／又は要素を含むことができる。こうしたシステム又は装置は、潜在的に、個人が保持又は装着している装置から受け取った信号に基づいて個人の動きを追跡しながら、個人が動き回ることが可能な完全没入型六面仮想現実シアターを含むことができる。特定のＰＩＮＴ実施形態に適したものとすることができる統合された仮想現実環境は、「Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｆｕｌｌｙ  Ｉｍｍｅｒｓｉｖｅ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」（第８回Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ、ＩＳＷＣ  ２００４年）において、Ｇａｌｅｎ  Ｆａｉｄｌｅｙ他によって詳細に説明される。
【０１１８】
上述の種々の実施形態に代わるものとして、又はそれらに加えて、下肢機能のリハビリテーション又は発達のために、特定のＰＩＮＴシステムを適合させ、構成することができる。図８は、本発明によるＰＩＮＳシステム１０１０の別の概略図である。一実施形態において、ＰＩＮＳシステム１１００は、ＮＳＳ１００、ＴＭＣ８００、及び下肢用ＡＲＴ（ＬＥ−ＡＲＴ）装置９００を含む。下記にさらに述べられるように、システム１１００は、ＳＳＭ装置１５０を含むこともできる。
【０１１９】
ＮＳＳ１００は、上述した１つ又はそれ以上の種類の神経刺激装置を含むことができ、ＴＭＣ８００又は別のプログラミング装置に連結することができる通信装置１３０から信号を受け取り、及び／又は、これに信号を転送することができる。上述したものと同一又は類似の方法で、ある一定の実施形態において、ＴＭＣ８００は、潜在的に、適応応答又は患者パフォーマンス応答方式で、神経刺激及び／又は監視作業に影響を及ぼすか又は指示することができる。
【０１２０】
ＬＥ−ＡＲＴ装置９００は、患者１０を特定の種類の下肢運動又は移動パターンに従事させるように構成することができる下肢運動（ＬＬＭ）装置９５０を含むことができる。本実施形態においてはトレッドミル型機構が示されているが、種々の実施形態においては、階段を上がる装置、据え置き型自転車、模擬スキー装置、トランポリン型装置、及び／又は別の種類の装置のような他の構成も用い得ることを理解すべきである。示されたようなトレッドミル型構成においては、ＬＬＭ装置９５０は、患者の運動又は圧力に応答して移動プラットフォーム９５２の作動を開始又は調節することができる。ＬＬＭ装置９５０は、必要に応じて患者１０をサポートするための一組のレール９５４を含むことができる。
【０１２１】
特定の実施形態において、ＴＭＣ８００の１つ又はそれ以上の部分は、ＬＥ−ＡＲＴ装置９００によって保持されてもよく、又はこれの上に取り付けてもよい。例えば、患者が歩く又は歩こうとする間、命令又は情報（例えば、模擬場面、及び／又は移動推定距離のような患者の動作に対応する信号の表示）を患者が見るのを容易にするのを助けるように、ディスプレイ装置８２２をＬＬＭ装置９５０の上に取り付けることができる。さらに、種々のＴＭＣハードウェア及び／又はソフトウェアが常駐するハウジング及び／又は通信装置１３０のような、ＴＭＣ８００の１つ又はそれ以上の他の部分を、ＬＥ−ＡＲＴ装置９００によって保持することができる。代替的な実施形態においては、袖、カフス、襟、ハーネス、又は他の患者が装着できる品目によって通信装置１３０を保持することができる。
【０１２２】
こうしたＰＩＮＳ実施形態１１００内のＳＳＭシステム又は装置１５０は、１つ又はそれ以上の歩行センサ１５８及び／又は患者状態センサ１５９を含むことができる。歩行センサ１５８は、患者１０が保持しても、患者１０の上に取り付けても、又は患者１０が装着してもよく、例えば、一組の加速度計、ジャイロスコープ、及び／又は他の要素を含むことができる。代表的な実施形態においては、歩行センサ１５８は、「Ａ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｂｏｄｙ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｏｆ  ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  ｍｏｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒｓ  ｆｏｒ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ＮｅｕｒｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ、２００５年、２：６において、Ｅｍｉｌ  Ｊｏｖａｎｏｖ他によって説明された動作センサを含むことができ、又は動作センサに基づくものにすることができる。ＳＳＭシステム１５０自体は、患者１０の上に取り付けられた１つ又はそれ以上の無線装置を含む身体領域ネットワークを含むか、又はこれと接続することができる。
【０１２３】
患者状態センサ１５９は、患者の心拍数、体温、血流、血液の酸素化、又は化学組成特性、及び／又は他の患者関連パラメータを感知するように構成された装置を含むことができる。患者状態センサ１５９は、患者１０が保持しても、或いはＬＥ−ＡＲＴ装置９００の上に（例えば、アーム・レール９５４上に）取り付けてもよい。
【０１２４】
ＬＥ−ＡＲＴ装置９００及びＳＳＭ装置１５０は、患者のパフォーマンス及び状態に対応する信号を生成し、これをＴＭＣ８００に転送することができる。ＡＴＵ８５０及び／又はＰＡＵ８６０は、こうした信号を処理し、分析し、特徴付けし、格納し、及び／又は（例えば、遠隔の臨床家システムに）転送することができる。ＬＥ−ＡＲＴ装置９００及び／又はＳＳＭ装置１５０と関連した信号又は情報は、臨床家又は医師に、患者の神経機能の状態又は発達に関する貴重な歩行、姿勢、及び全体的な移動データを提供することができる。
【０１２５】
ＡＴＵ８５０及び／又はＰＡＵ８６０は、患者状態信号又は患者パフォーマンス情報に基づいて特定の種類の下肢動作を選択又は調節することができる。付加的に又は代替的に、ＳＡＵ８７０は、患者状態信号及び／又は患者パフォーマンス情報に基づいて、神経刺激及び／又は監視作業を調節するか、又はこれに影響を及ぼすことができる。
【０１２６】
上述のように、本発明の種々の実施形態は、異なる種類の神経刺激システム、装置、及び／又は要素を含むことができる。図９は、本発明の実施形態に従った経頭蓋神経刺激を与えることに向けられたＰＩＮＳシステム１１００の概略図である。種々の実施形態において、ＰＩＮＳシステム１００は、経頭蓋刺激システム（ＴＳＳ）１１１０、ＴＭＣ８００、及び潜在的にＡＣ−ＡＲＴ装置４００及び／又はＳＳＭシステム又は装置１５０を含むことができる。ＴＳＳ１１１０は、例えば、ＴＭＳシステム及び／又はｔＤＣＳシステムを含むことができる。特定の実施形態においては、ＴＭＣ８００は、１回又はそれ以上の回数、ＴＳＳ１１１０、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００、及び／又はＳＳＭ装置１５０と信号通信するように構成することができる。
【０１２７】
ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、種々のＡＣ−ＡＲＴ装置機能を制御するためのコントローラ４５０を含む、図２を参照して上述したものと同一の又は類似した１つ又はそれ以上の種類の要素又は装置を含むことができる。コントローラは、リンク４５２によってＴＭＣ８００に連結することができる。さらに、ＳＳＭ装置１５０は、別のリンク１５５によってＴＭＣ８００に連結することができる、前述のものと同一の又は類似した１つ又はそれ以上の種類の要素を含むことができる。ＡＣ−ＡＲＴ装置４００にＦＥＳ能力がない特定の実施形態においては、ＳＳＭ装置１５０が、こうした能力をもたらすことができる。
【０１２８】
ＴＳＳ１１１０は、刺激信号を経頭蓋から送出するように構成された１つ又はそれ以上の種類の信号生成、転送、及び／又は適用装置又は要素、こうした信号の生成及び送出を指示するための制御モジュール１２０、電源、電源供給回路、及び／又は電源管理回路を含むことができる。ＴＳＳ１１１０は、神経刺激のために選択された１つ又はそれ以上の領域の周り又は近くに装着することができ、かつ、制御モジュール１２０、関連した信号生成及び適用要素、並びに電源関連要素を保持する、構造体をさらに含むことができる。
【０１２９】
経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）を用いる幾つかの実施形態においては、１つ又はそれ以上の磁気コイル１１１４、制御モジュール１１２０、並びに潜在的に電源及び関連した回路を保持するヘルメットとして、ハウジング１１１２を構成することができる。磁気コイル１１１４は、１つ又はそれ以上の刺激部位に、又はそれらに対して配置することができるので、磁気刺激パルスを特定の皮質及び／又は皮質下のターゲット神経集団又は神経構造に印加することができる。制御モジュール１１２０は、ピーク磁場強度、パルス繰返し周波数、及びパルス・シーケンス持続時間、又はパルス計数のような種々の刺激信号パラメータに従った磁気パルスの生成を指示することができる。代表的な実施形態においては、ＴＳＳ１１０は、その全体が引用により組み入れられる「Ｍｅａｎｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｍｉｇｒａｉｎｅ  Ｈｅａｄａｃｈｅｓ」という名称の米国特許第６，４０２，６７８号に記載されるようなヘルメット型のＴＭＳシステムを含んでもよく、又はこれに基づくものにしてもよい。
【０１３０】
上述のものと同一の、本質的に同一の、又は類似した方法で、ＴＭＣ８００が、患者１０に、特定の種類のタスク又は動作に対応する聴覚情報及び／又は視覚情報を提示する前、間、及び／又は後に、ＴＳＳ１１１０は、刺激信号を患者１０に印加又は送出する。ＴＳＳ制御モジュール１１２０は、例えば、リンク１１２５を介したＴＭＣ８００との無線又は有線ベースの通信のために構成することができる。こうした通信は、構成データ、刺激パラメータ、電力信号、及び／又は他の信号の転送を含むことができる。
【０１３１】
ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、考慮中の１つ又はそれ以上の種類の脳機能の動作又は発達に関連する場所で患者１０の身体部分に装着するように構成された補助衣料品を含むことができる。ＡＣ−ＡＲＴ装置４００は、図２を参照して上述されたものと構造的に及び／又は機能的に同一の、本質的に同一の、又は類似したものにすることができる。幾つかの実施形態において、ＴＳＳ制御モジュール１１２０は、ＡＣ−ＡＲＴ装置４００及び／又はＳＳＭ装置１５０に連結することができるので、ＴＳＳ１１１０は、ＡＣ−ＡＲＴ及び／又はＳＳＭ装置の作動に対してタイミングを合わせた又は同期した方法で経頭蓋刺激信号を患者１０に印加することができる。
【０１３２】
ＴＳＳ１１１０、ＡＣ−ＡＲＴ４００、及び／又はＳＳＭ装置１５０は、信号をＴＭＣ８００に転送することができる。これに応答して、ＴＭＣ８００は、こうした信号を処理し、分析し、又は特徴付けし、対応する患者パフォーマンス・データ又は情報を生成することができる。さらに、ＴＭＣ８００は、患者パフォーマンス情報を格納するか、又はこれを遠隔コンピュータ・システムに転送することができる。
【０１３３】
ＴＭＣ８００は、受け取った信号及び／又は患者パフォーマンス情報に基づいた特定の種類のタスク又は経頭蓋動作を、リアルタイムで、ほぼリアルタイムで、又は遅延した方法で選択及び／又は調節することができる。さらに、上述した１つ又はそれ以上の方法においては、実施形態において、ＴＭＣ８００は、潜在的に、考慮中の１つの種類の患者タスク又はリハビリ訓練、及び／又は患者パフォーマンスと関連した信号に基づいて、ＴＳＳ１１１０の作動を開始、照会、変更、中断、再開、継続、又は終了することができる。
【０１３４】
示されるように補助衣料品を手２２に装着するように適合された代表的な実施形態において、患者の訓練は、手２２で操作しながら及び／又は手２２を用いながら、タスクを行うことに向けることができる。こうしたタスクの一例は、シャツのボタンかけのような、患者のＡＤＬを刺激することを含むことができる。ＴＳＳ１１１０は、患者１０がタスクを行うか又は行おうと試みる前、間、及び／又は後に、１つ又はそれ以上の種類の刺激信号を印加することができる。ＡＣ−ＡＲＴ装置４００及び／又はＳＳＭ装置１５０は、前述した方法で補助的な末梢刺激を与えることができる。例えば、患者１０がシャツのボタンつけ動作に従事している間、ＴＳＳ１１１０によって経頭蓋刺激パルスを送出することができ、ＡＣ−ＡＲＴ４００が潜在的に手２２に対して機械化された動きの補助を与える間、機能的な電気刺激パルスを手２２に直接送出することができる。他の実施形態においては、所望の治療効果を達成する可能性を高めるために、ＴＳＳ１１０、ＡＣ−ＡＲＴ４００、及び／又はＳＳＭ装置１５０を、連続的に、又はタスク・パフォーマンスの際に独立して、或いは単一又は多数のタスク試行若しくは反復のパフォーマンスに対して種々の組み合わせで、作動させることができる。
【０１３５】
代表的なＰＩＮ−ＡＣＴシステムの実施形態
上述のように、神経刺激は、行動療法及び／又は化学物質療法を含むことができる多数の種類の補助療法と組み合わせることができる。１つ又はそれ以上の化学物質療法は、神経刺激及び／又は行動療法と同時に、又はこれとは別個に、患者１０に印加又は送出することができる。さらに、神経刺激信号及び化学物質送出一方又は療法を、適応的な方法で、別個に、同時に、又はある程度同時に、制御又は変更することができる。
【０１３６】
図１０Ａは、本発明の実施形態によるＰＩＮＳ−ＡＣＴシステム２０００の概略図である。図１Ａ及び図１Ｂに関連して、同様の参照番号は同様の又は類似した要素を示している。一実施形態において、ＰＩＮＳ−ＡＣＴシステムは、神経刺激及び化学物質送出（ＮＳＣＤ）システム２５００、前述した本質的に任意のＡＲＴ装置のような１つ又はそれ以上の種類のＡＲＴ装置、及びＴＭＣ８００を含む。
【０１３７】
ＮＳＣＤシステム２５００は、制御モジュール２５５０に連結された、一組の神経刺激装置又は要素２５１０と、一組の物質送出装置又は要素２５２０とを含むことができる。神経刺激要素２５１０は、上述のものと同一の又は類似した方法で、１つ又はそれ以上の電極装置及び／又は信号転送要素を含むことができる。実施形態の詳細に応じて、物質送出要素２５２０は、化学物質源又はリザーバ、流体又物質転送要素（例えば、カテーテル及び／又はポート）、及び物質付与機構の１つ又はそれ以上を含むことができる。ＮＳＣＤシステム２５００は、神経刺激、化学物質送出、及び／又は患者の状態と関連した（例えば、化学レベル及び／又は生物学的マーカーなどの）信号及び／又は物質を感知、検出、及び／又は測定するための１つ又はそれ以上の監視装置をさらに含むことができる。
【０１３８】
神経刺激要素２５１０は、一組の神経刺激部位に対して配置又は植え込むことができ、物質送出要素２５２０は、一組の物質付与部位に対して配置することができる。物質付与部位は、神経刺激部位と実質的に同一の、その近くの、又はそれとは異なる解剖学的位置に対応する。
【０１３９】
制御モジュール２５５０は、神経刺激要素２５１０及び化学物質送出要素２５２０の作動を指示するための制御回路、通信回路、及び電源回路を保持する、植え込み可能なハウジングを含むことができる。制御モジュール２５５０は、ＴＭＣ８００及び／又は別の種類のプログラミング装置に連結することができる通信装置１３２による無線信号転送のために構成することができる。
【０１４０】
図１０Ｂは、本発明の実施形態によるＴＭＣ８００のブロック図である。図１Ｂに関連して、同様の参照番号は同様の又は類似した要素を示している。ＴＭＣ８００及び／又はＡＲＴ装置は、患者が、神経機能の回復又は増強に向けられた特定の種類の動作に従事にするように、前述した１つ又はそれ以上の方法で作動することが可能である。ＴＭＣ８００及び／又はＡＲＴ装置は、患者のパフォーマンス及び／又は患者の状態に対応する信号を捕捉、取得、受信、処理、及び／又は分析することができる。特定の実施形態において、ＴＭＣ８００及び／又はＡＲＴ装置は、こうした信号に基づいて、神経刺激及び／又は化学物質送出作業を開始、照会、調節、中断、再開、継続、及び／又は終了するよう、ＮＳＣＤシステム２５００（図１０Ａ）に指示することができる。前述した１つ又はそれ以上の方法において、こうした指示は、リアルタイムで、非リアルタイムで、又は遅延ベースで行うことができる。実施形態の詳細に応じて、神経刺激パラメータは、物質送出パラメータが更新又は変更される間変わらないままであり、或いは神経刺激パラメータ及び物質送出パラメータの両方を、潜在的に相互に関連した方法で及び／又は同時に変更することができる。
【０１４１】
ＰＩＮ−ＡＣＴシステム２０００が、図１Ａに示されるＰＩＮＳシステム１０００に類似した実施形態に関連して図１０Ａに示されるが、図１Ａ乃至図９を参照して上述された実質的にいずれの種類のシステムにおいても、ＮＳＣＤシステム２５００を用いることができる。
【０１４２】
代表的なＰＩＣＴシステムの実施形態
本発明の特定の実施形態において、神経刺激の代わりに、１つ又はそれ以上の化学物質を患者１０に適用することができる。化学物質療法と関連して、患者１０は、神経機能の回復又は増強に関連し得る、１つ又はそれ以上の種類の行動動作を行うことができる。
【０１４３】
図１１Ａは、本発明の実施形態によるＰＩＣＴシステム２１１０の概略図である。前述の図に関連して、同様の参照番号は、同様の又は類似した要素を示している。一実施形態において、ＰＩＣＴシステム２１００は、物質送出システム（ＳＤＳ）２６００、前述した実質的に任意のＡＲＴ装置のような１つ又はそれ以上の種類のＡＲＴ装置、及びＴＭＣ８００を含む。
【０１４４】
ＳＤＳ２６００は、１つ又はそれ以上の化学物質を計量分配し、放出し、又は送出するように構成された植え込み可能な薬剤ポンプ又は他の装置を含むことができる。一実施形態において、ＳＤＳ２６００は、制御モジュール２６５０に連結された一組の物質送出要素２６２０を含む。ＳＤＳ２６００は、上述したものと類似した方法で、１つ又はそれ以上の監視装置をさらに含むことができる。ＳＤＳ２６００は、ＴＭＣ８００又は別のプログラミング装置に連結することができる通信装置１３４を用いて無線信号を転送するように構成することができる。
【０１４５】
図１１Ｂは、本発明の実施形態によるＴＭＣ８００のブロック図である。図１Ｂに関連して、同様の参照番号は、同様の又は類似した要素を示している。ＴＭＣ８００及び／又はＡＲＴ装置は、患者が神経機能の回復又は増強に向けられた特定の種類の動作に従事するように、前述した１つ又はそれ以上の方法で作動することができる。ＴＭＣ８００及び／又はＡＲＴ装置は、患者のパフォーマンス及び／又は患者の状態に対応する信号を捕捉、取得、受信、処理、及び／又は分析することができる。特定の実施形態において、ＴＭＣ８００及び／又はＡＲＴ装置は、こうした信号に基づいて、化学物質送出作業を開始、照会、調節、中断、再開、継続、及び／又は終了するよう、ＳＤＳ２６００に指示することができる。前述した１つ又はそれ以上の方法において、こうした指示は、リアルタイムで、非リアルタイムで、又は遅延ベースで行うことができる。
【０１４６】
ＰＮＣＴシステム２１００が、図１Ａに示されるＰＩＮＳシステム１０００に類似した実施形態に関連して図１１Ａに示されるが、図１Ａ乃至図９を参照して上述された実質的に任意の種類のシステムにおいても、ＳＤＳ２６００を用いることができる。
【０１４７】
代表的なＰＩＮＴ手順
図１２は、本発明の実施形態による対話型神経刺激及び／又は物質送出のための手順又はプロセス３００を示すフロー図である。プロセス３０００は、種々のプロセス部分を含むことができ、それらの特定の態様が以下に詳細に説明される。
【０１４８】
プロセス部分３０１０は、特定の神経刺激及び／又は物質送出装置、１つ又はそれ以上の行動療法システム又は装置（例えば、上述したＡＲＴ装置及び／又はＯＤＬ６１０など）、及び／又は作動のための特定のＳＳＭ装置の構成に向けて行なうことができる。プロセス部分３０１０は、特定の刺激、物質送出、及び／又は監視パラメータを選択すること、又は特定の行動療法装置、タスク、テスト、及び／又は仮想シナリオを選択又は開始することを含むことができる。プロセス部分３０１０はまた、ＡＲＴ装置の作動のために患者を配置又は位置させることをさらに含むことができる。プロセス部分３０２０は、作動のためにＴＭＣを構成することに向けられ、ＡＲＴ装置、ＮＳＳ１００、ＮＳＣＤシステム２５００、及び／又はＳＤＳ２６００との通信のために特定のソフトウェアをロードすること及び／又は開始することを含むことができる。
【０１４９】
プロセス部分３０３０は、神経刺激信号及び／又は化学物質を患者１０に適用することを含むことができ、プロセス部分３０４０は、ＡＲＴシステム又は装置及び／又はＴＭＣ８００を介して、患者１０を対話型療法、タスク、動作、テスト、及び／又は仮想若しくは模擬環境に従事させることを含むことができる。
【０１５０】
プロセス部分３０５０は、上述したような特定の方法で、神経刺激、化学物質送出、及び／又は患者のパフォーマンス、又は未遂の対話型動作のパフォーマンスと関連した、種々の種類の患者パフォーマンス関連信号、患者の応答、及び／又は生体信号又はマーカーを監視することを含むことができる。プロセス部分３０５０は、こうした信号を処理又は分析し、患者のパフォーマンスのレベル、患者の神経機能の状態、及び／又はある期間にわたる神経機能の改善を判断又は推定することができる。
【０１５１】
プロセス部分３１００は、潜在的に、監視された信号及び／又は患者のパフォーマンス、或いは患者の動作の終了に基づいて、行動療法又は動作を中止又は中断するかどうかを判断することを含むことができる。中止又は中断すると判断した場合には、プロセス部分３１１０は、ＡＲＴ装置の作動を停止又は中止することを含むことができる。行動療法を継続する場合には、プロセス部分３１２０は、潜在的に、監視された信号及び／又は患者のパフォーマンス情報に基づいて、行動療法、タスク、テスト、及び／又は仮想シナリオを調節するかどうかを判断することを含むことができる。プロセス部分３１３０は、上述した１つ又はそれ以上の方法で行動療法を調節することを含むことができる。
【０１５２】
プロセス部分３２００は、潜在的に、監視された信号、患者のパフォーマンス、患者の特定のタスクの終了、及び／又は期間又は間隔の経過に基づいて、神経刺激及び／又は化学物質送出を中止又は中断するかどうかを判断することを含むことができる。中止又は中断すると判断した場合には、プロセス部分３２１０は、神経刺激及び／又は化学物質送出を中止又は中断することを含むことができ、その後、プロセス３０００が終了することができる。
【０１５３】
プロセス部分３２２０は、潜在的に、監視された信号、患者のパフォーマンス、患者の特定のタスクの終了、及び／又は期間又は間隔の経過に基づいて、神経刺激及び／又は化学物質送出を中止又は中断するかどうかを判断することを含むことができる。中止又は中断すると判断した場合には、プロセス部分３２１０は、上述した１つ又はそれ以上の方法で神経刺激及び／又は化学物質送出を調節することを含むことができる。神経刺激及び／又は化学物質送出パラメータを調節又は変更する間、及び／又はその後、特定のプロセス部分は、前述した１つ又はそれ以上の方法で機能し続けることができる。
【０１５４】
上記から、本発明の特定の実施形態を説明のためにここに説明したが、本発明から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが理解されるであろう。例えば、関連したシステム及び方法の更に別の実施形態が、本出願と同時に出願され、引用によりここに組み入れられる次の同時係属特許出願、すなわち「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ，  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｎｅｇｌｅｃｔ  Ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ」という名称の米国特許出願第１１／２５４，０６０号（代理人整理番号第３３７３４．８０７０ＵＳ）、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願第１１／２５４，２４０号（代理人整理番号第３３７３４．８０７９ＵＳ）、及び「Ｎｅｕｒａｌ  Ｓｉｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の米国特許仮出願第６０／７２８，６５０号（代理人整理番号第３３７３４．８０８４ＵＳ）に開示される。他の実施形態において、特定の実施形態との関連で述べられた本発明の態様を組み合わせてもよく、又は排除してもよい。さらに、本発明の特定の実施形態と関連した利点が、それらの実施形態と関連して述べられたが、他の実施形態がこうした利点を示すことも可能であり、必ずしも全ての実施形態が、本発明の範囲内に含まれるこうした利点を示す必要はない。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によるもの以外に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１Ａ】本発明の実施形態による患者対話型神経刺激（ＰＩＮＳ）システムの概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態による療法管理コンピュータのブロック図である。
【図２】本発明の別の実施形態によるＰＩＮＳシステムの概略図である。
【図３】本発明の別の実施形態によるＰＩＮＳシステムの概略図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態によるＰＩＮＳシステムの概略図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による日常生活の代表的な種類の物体の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による日常生活の代表的な種類の物体の概略図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による日常生活の代表的な種類の物体の概略図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態による日常生活の代表的な種類の物体の概略図である。
【図５Ｅ】本発明の実施形態による日常生活の代表的な種類の物体の概略図である。
【図５Ｆ】本発明の実施形態による日常生活の代表的な種類の物体の概略図である。
【図６】本発明の実施形態による日常生活の物体と対話する患者の概略図である。
【図７】本発明の別の実施形態によるＰＩＮＳシステムの図である。
【図８】本発明の別の実施形態によるＰＩＮＳシステムの概略図である。
【図９】本発明の実施形態による経頭蓋神経刺激を与えることに向けられるＰＩＮＳシステムの概略図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態によるＰＩＮＳの付属的な化学療法システムの概略図である。
【図１０Ｂ】本発明の別の実施形態によるＴＭＣのブロック図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態による患者対話型化学療法システムの概略図である。
【図１１Ｂ】本発明の別の実施形態によるＴＭＣのブロック図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による対話型神経刺激及び／又は物質送出のためのプロセスを示すフロー図である。
【図１Ａ】
2009512516.tif 000003
【図１Ｂ】
2009512516.tif 000004
【図２】
2009512516.tif 000005
【図３】
2009512516.tif 000006
【図４】
2009512516.tif 000007
【図５Ａ】
2009512516.tif 000008
【図５Ｂ】
2009512516.tif 000009
【図５Ｃ】
2009512516.tif 000010
【図５Ｄ】
2009512516.tif 000011
【図５Ｅ】
2009512516.tif 000012
【図５Ｆ】
2009512516.tif 000013
【図６】
2009512516.tif 000014
【図７】
2009512516.tif 000015
【図８】
2009512516.tif 000016
【図９】
2009512516.tif 000017
【図１０Ａ】
2009512516.tif 000018
【図１０Ｂ】
2009512516.tif 000019
【図１１Ａ】
2009512516.tif 000020
【図１１Ｂ】
2009512516.tif 000021
【図１２】
2009512516.tif 000022
【国際調査報告】
2009512516.tif 000023