(57)【要約】  本発明は、ブレインコンピュータインタフェース２０によって、被検体１の知覚能力または知覚品質を判定する方法に関する。この方法によれば、ａ）少なくとも２つの互いに区別可能な形式の、被検体１に印加可能な刺激ＳＡ，ＳＢを予め設定し、ｂ）時間的に相前後して続く多数の刺激ＳＡ，ＳＢを被検体１に加え、被検体１に加えられる刺激ＳＡ，ＳＢをブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４としてまとめ、ｃ）このようにして求められたＥＥＧデータＵから較正データを作成し、その際、求められた所定数のＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４と、これらのＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に対応づけられた刺激ＳＡ，ＳＢとを、較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４としてまとめ、・この場合、求められた較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４に基づき、分類分析により、第１形式の刺激ＳＡ，ＳＢが個々の較正ブロック内のいずれのポジションｐに存在するのかを表す分類関数ｆＫを求め、ｄ）ブロックから選択された所定数のテストブロックＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４のＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に対し、求められた分類関数ｆＫを適用する。
2019516415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレインコンピュータインタフェース（２０）によって、被検体（１）の知覚能力または知覚品質を判定する方法であって、
ａ）少なくとも２つの互いに区別可能な形式の、被検体（１）に印加可能な刺激（ＳＡ，ＳＢ）を、特に音響的、機械的、電気的または光学的な刺激を、予め設定し、前記被検体（１）に対し特に、特定の刺激（ＳＡ，ＳＢ）が発生したときに特定の思考活動を実施するよう指示し、好ましくは計数するよう指示し、
ｂ）時間的に相前後して続く複数の刺激（ＳＡ，ＳＢ）を前記被検体（１）に加え、被検体（１）に加えられる前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）を、ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）としてまとめ、
・前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）は、前記被検体（１）に加えられた時間的に相前後して続く所定数の刺激（ＳＡ，ＳＢ）を含み、前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）内において、前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の予め定められたポジション（ｐ）に、それぞれ１つの第１形式の刺激（ＳＡ）が配置されており、前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の残りのポジションに、１つまたは複数の別の形式の刺激（ＳＢ）が配置されており、
・前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）各々が加えられた後、前記被検体（１）の反応を検出し、前記反応の検出において、前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）によって引き起こされる、または、前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）と時間的に関係する、前記被検体（１）のＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を求め、前記ＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を、該当するポジション（ｐ）における個々の前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）と個々の前記ブロックとに対応づけ、
ｃ）このようにして求められた前記ＥＥＧデータ（Ｕ）から較正データを作成し、前記較正データの作成において、求められた所定数の前記ＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）と、前記ＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）に対応づけられた所定数の刺激（ＳＡ，ＳＢ）と、を、較正ブロック（ＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４）としてまとめ、個々の較正ブロック（ＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４）各々において、１つの個所にそれぞれ、第１の刺激（ＳＡ，ＳＢ）が加えられたときの前記被検体（１）のＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を対応づけ、残りの個所に、別の刺激（ＳＡ，ＳＢ）が加えられたときの前記被検体（１）のＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を対応づけ、
・求められた前記較正ブロック（ＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４）に基づき、分類分析によって分類関数（ｆＫ）を求め、前記分類関数（ｆＫ）は、複数の刺激（ＳＡ，ＳＢ）から成る１つのブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）のＥＥＧデータに基づき、個々の前記較正ブロック（ＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４）内のいずれのポジション（ｐ）に、前記第１形式の刺激（ＳＡ，ＳＢ）が存在するのかを表し、
ｄ）前記ブロックから選択された所定数のテストブロック（ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４）のＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）に対し、求められた前記分類関数（ｆＫ）を適用して分類結果（Ｋ）を求め、個々の前記テストブロック（ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４）内で前記第１形式の刺激（ＳＡ）が存在するポジション（ｐ）が、前記分類結果（Ｋ）と一致しているか否かを調べ、一致していると識別された前記テストブロック（ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４）の個数を、または、前記個数から導出された値を、被検体（１）の知覚能力に対する尺度（Ｍ）として、別のＥＥＧデータ（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を記録する時点で使用する、
方法。
【請求項２】
求められた同じブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）に基づき、前記ステップｃ）およびｄ）を複数回実施し、
前記ステップｃ）およびｄ）を個々に実施するたびにそれぞれ、
・前記ステップｃ）において、個々のブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を、特にランダムな基準に従い、較正ブロック（ＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４）として選択し、前記選択は特に、前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の少なくとも５０％を含むものであり、
・前記ステップｄ）において、求められた残りのブロックのうち、特にすべての残りのブロックに対し、テストブロック（ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４）として前記分類関数（ｆＫ）を適用し、
・前記ステップｃ）およびｄ）を実施するたびに、知覚能力または知覚品質に対するそれぞれ別個の尺度を求め、
個々の実施において得られた前記別個の尺度（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）の平均値形成または合計によって、知覚能力または知覚品質に対するさらに別の尺度（Ｍ’）を求める、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｂ）に従い、継続的にブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を求め、１つまたは複数のブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の記録後、それまでに求められたブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）にそれぞれ基づき、前記ステップｃ）およびｄ）を実施し、
前記ステップｃ）およびｄ）を個々に実施するたびにそれぞれ、
・前記ステップｃ）において、個々のブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を、特にランダムな基準に従い、較正ブロック（ＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４）として選択し、前記選択は特に、前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の少なくとも５０％を含むものであり、
・前記ステップｄ）において、求められた残りのブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）のうち、特にすべての残りのブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）に対し、テストブロック（ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４）として前記分類関数（ｆＫ）を適用し、
・前記ステップｃ）およびｄ）を実施するたびに、知覚能力または知覚品質に対するそれぞれ別個の尺度（ＭＭ１〜ＭＭｎ）を求め、
いくつのブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を記録した後で、知覚能力または知覚品質に対する前記別個の尺度（ＭＭ１〜ＭＭｎ）が、予め定められた閾値（Ｔ）を超過したのかを調べ、前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の個数を、知覚能力または知覚品質に対する別の尺度（Ｍ**）として求め、および／または、個々の前記別個の尺度（ＭＭ１〜ＭＭｎ）の平均値または中央値を、知覚能力または知覚品質に対するさらに別の尺度（Ｍ***）として求める、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
・前記ステップｃ）において、個々のブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を、特にランダムな基準に従い、較正ブロック（ＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４）として選択し、前記選択は特に、前記ブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の少なくとも５０％を含むものであり、
・前記ステップｄ）において、求められた残りのブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）のうち、特にすべてのブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）に対し、または、前記残りのブロック（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）の少なくとも１０％に対し、テストブロック（ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４）として前記分類関数（ｆＫ）を適用し、個々のブロック内で前記第１形式の刺激（ＳＡ）が存在するポジション（ｐ）が、前記分類結果と一致しているか否かを調べる、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記分類関数（ｆＫ）の形成後、相前後して続く所定数の別の刺激（ＳＡ，ＳＢ）を前記被検体（１）に加え、前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）を前記ステップｂ）に従い、別のブロック（Ｂ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’）としてまとめ、
前記別のブロックに対しそれぞれ個別に、前記第１形式の刺激（ＳＡ）が個々の前記別のブロック内で存在しているポジション（ｐ）が、前記分類結果（Ｋ）と一致しているか否かを調べ、一致していると識別された前記別のブロック（Ｂ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’）の個数を、被検体（１）の知覚能力に対する尺度として、別のＥＥＧデータ（Ｕ’１，Ｕ’２，Ｕ’３，Ｕ’４）を記録する時点で使用する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
・前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）のうち少なくとも１つの刺激を、特にすべての刺激（ＳＡ，ＳＢ）を、または、少なくとも前記第１形式の刺激（ＳＡ）を、振動触覚刺激として前記被検体（１）に加え、
・閾値を超過した分類結果が生じたときに、活性化刺激を前記被検体（１）に加える、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記被検体（１）に加えられる前記活性化刺激は、矯正器、人工機能補完装置またはロボットによる、前記被検体（１）の体の１つの領域における機能的電気刺激の印加であり、前記機能的電気刺激により、前記被検体（１）の体を所定の個所で刺激し、または、前記機能的電気刺激により、前記被検体（１）の体のうち、振動触覚刺激が加えられた部位を操作する、
請求項６記載の方法。
【請求項８】
・刺激（ＳＡ，ＳＢ）の形式の集合を、それぞれ異なる音により、特に持続時間、周波数および音量がそれぞれ異なる音により、人間の可聴周波数で予め設定し、個々の音を前記被検体（１）に聴かせ、または、
・刺激（ＳＡ，ＳＢ）の形式の集合は、それぞれ異なる体部に対する振動の印加、および／または、強度および／または持続時間がそれぞれ異なる振動の印加を含み、前記振動を振動ユニットによって前記被検体（１）に加える、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
刺激（ＳＡ，ＳＢ）の形式の集合は、片眼または両眼に対する視覚刺激、および／または、強度および／または持続時間がそれぞれ異なる視覚刺激を含み、前記視覚刺激をディスプレイまたは発光手段により前記被検体（１）に加え、または、
刺激（ＳＡ，ＳＢ）の形式の集合は、それぞれ異なる体部に対する電気刺激、および／または、強度および／または持続時間がそれぞれ異なる電気刺激を含み、前記電気刺激を電気刺激器により前記被検体（１）に加える、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記被検体（１）に対し、刺激（ＳＡ，ＳＢ）の個々の形式に応じて、以下の思考活動のうちの１つを指示する、すなわち、
・数える、または、計算する、
・体部の運動を思い浮かべる、特に右半身または左半身の肢体の運動、好ましくは腕または手の運動を思い浮かべる、
ように指示する、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記分類分析を、
・判別分析、特に線形判別分析、
・サポートベクターマシン、
・ニューラルネットワーク、
によって実施する、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
知覚能力または知覚品質の判定後、前記被検体を、体または体の一部分の冷却または加熱によって、および／または、投薬によって、種々の状態におき、あるいは、被検体の領域において酸素分圧を変化させ、
知覚能力または知覚品質を同じ基準に従って繰り返し、知覚能力または知覚品質に対する新たな尺度を求め、前記新たな尺度と前記尺度とを互いに比較する、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記分類関数（ｆＫ）の形成後、
・前記被検体を、体または体の一部分の冷却または加熱によって、および／または、投薬によって、種々の状態におき、あるいは、被検体の領域において酸素分圧を変化させ、
・相前後して続く所定数の別の刺激（ＳＡ，ＳＢ）を前記被検体（１）に加え、前記刺激（ＳＡ，ＳＢ）を前記ステップｂ）に従い、別のブロック（Ｂ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’）としてまとめ、前記別のブロックに対しそれぞれ個別に、前記第１形式の刺激（ＳＡ）が個々の前記別のブロック内で存在しているポジション（ｐ）が、前記分類結果（Ｋ）と一致しているか否かを調べ、一致していると識別された前記別のブロック（Ｂ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’）の個数を、被検体（１）の知覚能力に対する新たな尺度として、別のＥＥＧデータ（Ｕ’１，Ｕ’２，Ｕ’３，Ｕ’４）を記録する時点で使用し、
・前記新たな尺度と前記尺度とを互いに比較する、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
記録された前記ＥＥＧデータを、事前に実施された分類分析によって分類し、
前記分類から求められた結果が生じたならば、前記結果に対応づけられた活性化刺激を前記被検体に加える、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレインコンピュータインタフェースによって、被検体特に人間の知覚能力または知覚品質を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から、被検体の知覚能力または知覚品質を判定するための多数の様々な方法が知られている。それらの方法はすべて、被検体に種々の形式の刺激を加え、脳波の形態として得られた被検体の反応によって、該当する被検体がその刺激に基づき適切な知的活動を示したか否かが検査される。
【０００３】
従来技術において生じている問題点とは特に、被検体の反応の評価が多くの場合には難しいこと、また、被検体の知覚能力または知覚品質が検査中、時々上がったり下がったりすることであり、特に昏睡状態の患者の場合には、該当する患者または被検体が目下、眠っているのか否かが明確でない、という問題が発生する。このことに関連して、被検体はトレーニングフェーズ中は目覚めているが、トレーニングフェーズ後、被検体が眠り込んでしまい、基本的には被検体は十分に知覚能力があるのに、作成されたテストでは被検体の知覚能力が著しく悪い結果を示すものとなってしまう可能性がある。そのために知的状態が誤って判定されてしまい、この種のテストはごくたまにしか実施されないことからなおさら、該当する患者または被検体にとって時として重大な事態を招くおそれがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によればこれらの問題点は、冒頭で述べた形式の方法において、請求項１記載の特徴によって解消される。
【０００５】
本発明は、ブレインコンピュータインタフェースによって、被検体の知覚能力または知覚品質を判定する方法に関し、以下のステップを含む。すなわち、
ａ）少なくとも２つの互いに区別可能な形式の、被検体に印加可能な刺激を、特に音響的、機械的、電気的、または光学的な刺激を、予め設定し、被検体に対し特に、特定の刺激が発生したときに特定の思考活動を実施するよう指示し、好ましくは計数するよう指示する。
ｂ）時間的に相前後して続く多数の刺激を被検体に加え、被検体に加えられる刺激を、ブロックとしてまとめ、
・これらのブロックは、被検体に加えられた時間的に相前後して続く所定数の刺激を含み、これらのブロック内において、このブロックの予め定められたポジションに、それぞれ１つの第１形式の刺激が配置されており、このブロックの残りのポジションに、１つまたは複数の別の形式の刺激が配置されており、
・刺激各々が加えられた後、被検体の反応を検出し、この反応の検出において、刺激によって引き起こされる、または刺激と時間的に関係する、被検体のＥＥＧデータを求め、これらのＥＥＧデータを、該当するポジションにおける個々の刺激と個々のブロックとに対応づける。
ｃ）このようにして求められたＥＥＧデータから較正データを作成し、この較正データの作成において、求められた所定数のＥＥＧデータと、これらのＥＥＧデータに対応づけられた所定数の刺激とを、較正ブロックとしてまとめ、個々の較正ブロック各々において、１つの個所にそれぞれ、第１の刺激が加えられたときの被検体のＥＥＧデータを対応づけ、残りの個所に、別の刺激が加えられたときの被検体のＥＥＧデータを対応づけ、
・求められた較正ブロックに基づき、分類分析によって分類関数を求め、この分類関数は、複数の刺激から成る１つのブロックのＥＥＧデータに基づき、個々の較正ブロック内のいずれのポジションに、第１形式の刺激が存在するのかを表す。
ｄ）ブロックから選択された所定数のテストブロックのＥＥＧデータに対し、求められた分類関数を適用して分類結果を求める。個々のテストブロック内で第１形式の刺激が存在するポジションが、分類結果と一致しているか否かを調べる。一致していると識別されたテストブロックの個数を、被検体の知覚能力に対する尺度として、別のＥＥＧデータを記録する時点で使用する。
【０００６】
これに関連して特に有利であるのは、個々のＥＥＧデータが求められた時点は、知覚能力または知覚品質の判定という状況では、副次的な役割を果たすものにすぎない、ということである。
【０００７】
それぞれ異なる時点で記録された個々のＥＥＧデータを高度に混ぜ合わせることのできる、本発明の特に有利な変形実施形態によれば、以下のように構成されている。すなわち、
求められた同じブロックに基づき、ステップｃ）およびｄ）を何度も実施する。この場合、ステップｃ）およびｄ）を個々に実施するたびにそのつど、
・ステップｃ）において、個々のブロックを、特にランダムな基準に従い、較正ブロックとして選択し、この選択は特に、ブロックの少なくとも５０％を含むものであり、
・ステップｄ）において、求められた残りのブロックのうち、特にすべての残りのブロックに対し、テストブロックとして分類関数を適用し、
・ステップｃ）およびｄ）を実施するたびに、知覚能力または知覚品質に対するそれぞれ別個の尺度を求め、
個々の実施において得られた別個の尺度の平均値形成または合計によって、知覚能力または知覚品質に対するさらに別の尺度を求める。
【０００８】
該当する知覚尺度を継続的に整合できるようにし、完全に知覚能力のある患者の場合には、規定された最大値に基づき結果が示されるようにした、有利な態様によれば、以下のように構成されている。すなわち、
ステップｂ）に従い、継続的にブロックを求め、１つまたは複数のブロックの記録後、それまでに求められたブロックにそれぞれ基づき、ステップｃ）およびｄ）を実施し、
ステップｃ）およびｄ）を個々に実施するたびにそのつど、
・ステップｃ）において、個々のブロックを、特にランダムな基準に従い、較正ブロックとして選択し、この選択は特に、ブロックの少なくとも５０％を含むものであり、
・ステップｄ）において、求められた残りのブロックのうち、特にすべての残りのブロックに対し、テストブロックとして分類関数を適用し、
・ステップｃ）およびｄ）を実施するたびに、知覚能力または知覚品質に対するそれぞれ別個の尺度を求め、
いくつのブロックを記録した後で、知覚能力または知覚品質に対する別個の尺度が、予め定められた閾値を超過したのかを調べ、ブロックの個数を、知覚能力または知覚品質に対する別の尺度として求め、および／または、個々の別個の尺度の平均値または中央値を、知覚能力または知覚品質に対するさらに別の尺度として求める。
【０００９】
記録中に得られたすべてのＥＥＧデータをできるかぎり完全に評価できるようにする目的で、以下のように構成することができる。すなわち、
・ステップｃ）において、個々のブロックを、特にランダムな基準に従い、較正ブロックとして選択し、この選択は特に、ブロックの少なくとも５０％を含むものであり、
・ステップｄ）において、求められた残りのブロックのうち、特にすべてのブロックに対し、または残りのブロックの少なくとも１０％に対し、テストブロックとして分類関数を適用し、個々のブロック内で第１形式の刺激が存在するポジションが、分類結果と一致しているか否かを調べる。
【００１０】
個々の被検体における知覚能力の判定を、あとから簡単に、かつ迅速に、改めて行うことができるようにする目的で、以下のように構成することができる。すなわち、
分類関数の形成後、相前後して続く所定数の別の刺激を被検体に加え、これらの刺激をステップｂ）に従い、別のブロックとしてまとめ、
これらの別のブロックに対しそれぞれ個別に、第１形式の刺激が個々の別のブロック内で存在しているポジションが、分類結果と一致しているか否かを調べ、一致していると識別された別のブロックの個数を、被検体の知覚能力に対する尺度として、別のＥＥＧデータを記録する時点で使用する。
【００１１】
被検体の知覚能力の尺度を、付加的に以下のようにして高めることができる。すなわち、
・複数の刺激のうち少なくとも１つの刺激を、特にすべての刺激を、または少なくとも第１形式の刺激を、振動触覚刺激として被検体に加え、
・閾値を超過した分類結果が生じたときに、活性化刺激を被検体に加える。
【００１２】
この場合、本発明の１つの好ましい実施形態によれば、特に以下のように構成することができる。すなわち、被検体に加えられる活性化刺激は、矯正器、人工機能補完装置、またはロボットによる、被検体の体の１つの領域における機能的電気刺激の印加であり、この機能的電気刺激により、被検体の体を所定の個所で刺激し、またはこの機能的電気刺激により、被検体の体のうち、振動触覚刺激が加えられた部位を操作する。
【００１３】
視力のない多くの患者の場合でも実施可能な、本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。すなわち、
・刺激の形式の集合を、それぞれ異なる音により、特に持続時間、周波数および音量がそれぞれ異なる音により、人間の可聴周波数で予め設定し、個々の音を被検体に聴かせ、または、
・刺激の形式の集合は、それぞれ異なる体部に対する振動の印加、および／または、強度および／または持続時間がそれぞれ異なる振動の印加を含み、この振動を振動ユニットによって被検体に加える。
【００１４】
また、聴力のない多くの患者の場合でも実施可能な、本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。すなわち、
・刺激の形式の集合は、片眼または両眼に対する視覚刺激、および／または、強度および／または持続時間がそれぞれ異なる視覚刺激を含み、この視覚刺激をディスプレイまたは発光手段により被検体に加え、または、
・刺激の形式の集合は、それぞれ異なる体部に対する電気刺激、および／または、強度および／または持続時間がそれぞれ異なる電気刺激を含み、この電気刺激を電気刺激器により被検体に加える。
【００１５】
以下のようにすれば、ＥＥＧデータの特に良好な認識性を達成することができる。すなわち、刺激の個々の形式に応じて被検体に対し、以下の思考活動すなわち、
・数える、または計算する、
・体部の運動を思い浮かべる、特に右半身または左半身の肢体の運動、好ましくは腕または手の運動を思い浮かべる、
のうちの１つを指示する。
【００１６】
ＥＥＧデータの特に有利な分析を、以下のようにして達成することができる。すなわち、分類分析を、
・判別分析、特に線形判別分析、
・サポートベクターマシン、
・ニューラルネットワーク、
によって実施する。
【００１７】
被検体の知覚能力および知覚品質と、外部の影響との依存性を判定する目的で、以下のように構成することができる。すなわち、
知覚能力または知覚品質の判定後、被検体を、体または体の一部分の冷却または加熱によって、および／または投薬によって、種々の状態におき、あるいは、被検体の領域において酸素分圧を変化させ、
知覚能力または知覚品質を同じ基準に従って繰り返し、知覚能力または知覚品質に対する新たな尺度を求め、この新たな尺度と上述の尺度とを互いに比較する。
【００１８】
同じ目的で、有利には以下のように構成することができる。すなわち、分類関数の形成後、
・被検体を、体または体の一部分の冷却または加熱によって、および／または投薬によって、種々の状態におき、あるいは、被検体の領域において酸素分圧を変化させ、
・相前後して続く所定数の別の刺激を被検体に加え、これらの刺激をステップｂ）に従い、別のブロックとしてまとめ、これらの別のブロックに対しそれぞれ個別に、第１形式の刺激が個々の別のブロック内で存在しているポジションが、分類結果と一致しているか否かを調べ、一致していると識別された別のブロックの個数を、被検体の知覚能力に対する新たな尺度として、別のＥＥＧデータを記録する時点で使用し、
・この新たな尺度と上述の尺度とを互いに比較する。
【００１９】
被検体への有利なフィードバックを、以下のようにして達成することができる。すなわち、記録されたＥＥＧデータを、事前に実施された分類分析によって分類し、この分類から求められた結果が生じたならば、この結果に対応づけられた活性化刺激を被検体に加える。
【００２０】
次に、以下で挙げる図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】被検体１をベッドに横たわった状態で示す図
【図２】ＥＥＧ電極によって検出された電圧信号を示す図
【図３】ＥＥＧデータを測定して後続処理する装置を概略的に示す図
【図４】被検体に加えられる刺激の時間的推移を示す図
【図５】１つの刺激に対応づけられたＥＥＧデータを示す図
【図６】本発明による方法の１つの実施形態における手法を概略的に示す図
【図７】本発明による方法の１つの好ましい実施形態における手法を概略的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、被検体１がベッドに横たわった状態で描かれている。被検体１の頭部には多数のＥＥＧ電極２１〜２４が設けられており、これらはすべてＥＥＧ処理装置２に接続されている。ＥＥＧ処理装置２は、被検体１から送出された個々の脳波を評価し、それらの脳波からＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を作成する。その際に、様々な準備処理方法およびフィルタリング方法を適用することができる。最終的にＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４は、測定電圧信号系列として供給され、それらの電圧信号は各々、多数の時点についてそれぞれ１つの電圧値を表している（図２）。個々のＥＥＧ電極２１〜２４およびＥＥＧ測定ユニット２を含むこの装置は、ブレインコンピュータインタフェース２０を成している。このブレインコンピュータインタフェース２０は、テストおよび制御ユニット３０（図３）と接続されており、本実施例の場合には、このユニット３０によってスピーカ４０が制御される。このスピーカ４０をたとえば、被検体１にかぶせられたヘッドセット内に配置されたスピーカ４０とすることができる。
【００２３】
本実施例によれば、個々の刺激ＳＡ，ＳＢが、互いに予め定められた間隔で、ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の個々の開始時点に存在している（図４）。特に有利であるのは、ある１つのブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が終了して、次のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が開始したのがいつであるのかを、被検体１が識別できないように、すべての刺激ＳＡ，ＳＢがそのつど後続の刺激ＳＡ，ＳＢに対して同じ時間間隔を有することである。
【００２４】
有利には被検体１に対し、ある特定の刺激が発生したときに、特定の思考活動を実施するよう指示することもでき、特に、数える、計算する、体の部位の特定の運動を思い浮かべるよう、特に四肢の運動を思い浮かべるよう、指示することもできる。被検体１が行ったこの種の思考を、ブレインコンピュータインタフェース２０によって記録し、テストおよび制御ユニット３０において分析することができる。
【００２５】
本実施例では、時間的に相前後して続く多数の刺激ＳＡ，ＳＢが被検体１に加えられる（図４）。被検体１に加えられる刺激ＳＡ，ＳＢは、ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４としてまとめられる。この場合、ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４各々には、具体的な個数の、この事例では８個に設定された、相前後して被検体１に続けて加えられる刺激ＳＡ，ＳＢが含まれており、さらにその際、ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４各々には、これら個々のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に関して特定のポジションに、それぞれ１つの第１形式の刺激ＳＡが存在している。その他の個所には、各ブロックの第２形式の刺激ＳＢが存在している。
【００２６】
本実施例では、第１形式の刺激ＳＡは、被検体１に聴かせる高い音であり、第２形式の刺激は被検体１に聴かせるそれよりも低い音である。本実施例の場合、各ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４には、それぞれ１つの高音ＳＡと７つの低音ＳＢが含まれている。個々の音各々について、図５に示した手法を詳しく説明する。刺激ＳＡ，ＳＢ各々の発生後、被検体１の反応がＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の形態で検出され、この検出にあたり、個々の刺激ＳＢによって引き起こされた、またはそれと時間的に関係する、被検体１のＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が求められる。これらのＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４は、該当するポジションにおける個々の刺激ＳＡ，ＳＢと個々のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とに対応づけられる。本実施例の場合、刺激ＳＡ，ＳＢの各々について、刺激ＳＡ，ＳＢの発生後、−１００から＋７００ｍｓの期間内に記録されたＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が使用され、該当する刺激ＳＡ，ＳＢに対応づけられる。場合によっては、刺激ＳＡ，ＳＢ送出前の特定の期間内に記録されたＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を使用してもよい。
【００２７】
それぞれ対応づけられた刺激ＳＡ，ＳＢを有するこのようにして得られたＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４全体から、較正データが作成され、その際、１つの刺激ＳＡ，ＳＢに対応づけられたＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、個々の刺激ＳＡ，ＳＢと共にまとめられて、較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４が形成される（図６）。各ブロックに従い、個々の較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４がそれぞれ以下のようにまとめられる。すなわち、それぞれ１つの個所において、第１の刺激ＳＡが加えられたときの被検体１のＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が対応づけられ、残りの個所において、別の刺激ＳＢが加えられたときのＥＥＧデータに対応づけられる。なお、較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４は、任意の手法でまとめることができるので、特に、被検体１に加えられる個々のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４をすべて、較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４として選択する必要がない。較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４の作成を、以下のようにして行うこともできる。すなわち、ＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４と個々の刺激を、ランダムな基準に従って選択し、それらを新たにまとめて較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４を形成し、その際、刺激ＳＡ，ＳＢのポジションｐとＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を変化させることができる。
【００２８】
較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４を作成するために、使用可能なＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４のたとえば８０％を用いることができ、または使用可能な記録されたブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の８０％を用いることができる。次のステップにおいて、個々のＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に対し分類分析Ｋが実施される。これによれば、求められた較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４に基づいて分類関数ｆＫが求められ、この関数ｆKは、１つのブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４またはＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４に基づき、個々のブロックまたは較正ブロックのどのポジションｐに第１形式の刺激ＳＡが存在しているのか、を表す。
【００２９】
この場合、有利には、較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４に対する分類分析を、以下に示す分類方法の１つによって実施することができる。すなわち、
・判別分析、特に線形判別分析、
・サポートベクターマシン、
・ニューラルネットワーク、
である。
【００３０】
上述の方法すべてにおいて、ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の記録により求められたＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４から、個々のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４内のどのポジションｐに第１形式の刺激ＳＡが存在しているのか、に関する情報を表すことができる。
【００３１】
求められた残りのブロックＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４に対し、特に残りのブロックＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４の少なくとも１０％に対し、または残りのＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に対し、テストブロックとして、求められた分類関数ｆKが適用される。それによって分類結果Ｋが求められ、これは個々のテストブロックＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４内に第１形式の刺激ＳＡが存在しているポジションｐが、分類結果Ｋと一致しているか否かを表す。一致していると識別されたテストブロックＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４の個数ｎが、ＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の記録時点における被検体１の知覚能力または知覚品質の尺度Ｍとして用いられる。
【００３２】
本発明の１つの有利な実施形態によれば、分類関数ｆKを形成するステップ、および個々の分類関数ｆKをテストブロックＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，ＢＴ４に適用するステップを、何回も実施することができる。その際、これらのステップを個々に実施するたびに、被検体１の知覚能力または知覚品質に対し、それぞれ１つの別個の尺度Ｍ１〜Ｍｎが求められる。これらの個々の尺度Ｍ１〜Ｍｎから、知覚能力または知覚品質に対するさらに別の尺度Ｍ*を求めることができ、これはたとえば、求められた個々の別個の尺度Ｍ１〜Ｍｎの平均値形成または合計によって求めることができる。
【００３３】
本発明の１つの好ましい実施形態によるさらに別の方法によれば、求められるもしくは記録されるブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の量を連続的に増加させながら、それらにアクセスすることができる（図７）、という利点が得られる。この場合、ＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４のブロックが継続的に求められ、１つまたは複数のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が記録された後、それまでに求められたブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に基づき、それぞれ別個に較正関数ｆKが求められ、求められた残りのブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４または求められた残りのブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の一部に対し、分類関数ｆKが適用される。このようにして、連続的に増加していく個数のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が記録された後、被検体１の知覚能力または知覚品質に対して、それぞれ別個の尺度ＭＭ１〜ＭＭｎが求められる。ついで、知覚能力または知覚品質に対する尺度ＭＭ１〜ＭＭｎが予め定められた閾値Ｔを超えるまでに、どれだけの個数ｎのブロックを記録する必要があるのかが調べられる。
【００３４】
求められる尺度ＭＭ１〜ＭＭｎが閾値Ｔを超えるために必要とされるブロックの個数ｎを、被検体１の知覚能力または知覚品質に対する別の尺度Ｍ**とみなすことができる。求められた個々の尺度の平均値または中央値も、被検体１の知覚能力または知覚品質に対するさらに別の尺度Ｍ***とみなすことができる。有利には、閾値Ｔを以下のように設定することができる。すなわち、被検体１が９０％よりも多くのブロック、特に９５％よりも多くのブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に適正に対応づけるように、もしくはそれらのブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４について、個々のブロック内の第１形式の刺激ＳＡのポジションを適正に検出するように、設定することができる。
【００３５】
本発明の既述のすべての変形実施形態と組み合わせ可能な、本発明の１つの好ましい実施形態によれば、被検体１に対し実施されるテストが、予め定められた期間後に改めて実施される。この態様において特に有利であるのは、該当する被検体に対しすでに分類関数ｆKが存在しており、同じ被検体１は同じ刺激ＳＡ，ＳＢを加えたときにおそらく同じ結果を生じさせるであろうと予期でき、したがって手間のかかる分類関数ｆKの算出が不要になることである。この態様は、分類関数ｆＫを求めてからの期間が短いときに、特に有利である。
【００３６】
上述のテストを改めて実施する際、記録されたＥＥＧデータＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４と刺激ＳＡ，ＳＢが新たに対応づけられて、さらに別のブロックＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’としてまとめられ、これら別のブロックＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’は、較正ブロックＫＢ１，ＫＢ２，ＫＢ３，ＫＢ４および較正中に求められたブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４と同じ構造を有している。これら別のブロックＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’各々について、個々の別のブロックＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’内で第１形式の刺激ＳＡが存在するポジションが、分類結果Ｋと一致しているか、すなわち別のブロックＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’に分類関数ｆKを適用した結果と一致しているか、についてそれぞれ個別に調べられる。一致していると識別された別のブロックＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’，Ｂ４’の個数が求められ、これは別のＥＥＧデータＵ’１，Ｕ’２，Ｕ’３，Ｕ’４を記録する時点での被検体の知覚能力に対する尺度Ｍ*として用いられる。
【００３７】
本発明の既述のすべての実施形態において、それぞれ異なる高さの音ではなく、持続時間または音量がそれぞれ異なる音を、人間の可聴周波数で予め設定することもできる。別の選択肢として、該当する被検体１の異なる体部に振動を加えることもできる。この場合、振動の強度および持続時間がそれぞれ異なっており、第１の刺激と別の刺激ＳＡ，ＳＢとを、振動を加える強度または持続時間がそれぞれ異なることから、区別することができる。
【００３８】
さらに別の選択肢として、刺激ＳＡ，ＳＢの形式の集合に、片眼または両眼に対する視覚刺激、および／または、強度および／または持続時間がそれぞれ異なる視覚刺激、を含めることもでき、このような刺激は被検体１に対し、ディスプレイまたは発光手段によって加えられる。さらに別の選択肢として、刺激ＳＡ，ＳＢの形式の集合に、それぞれ異なる体部に加えられる電気刺激、および／または、それぞれ異なる強度および／または持続時間で加えられる電気刺激を含めることもできる。
【００３９】
被検体１に振動触覚刺激ＳＡ，ＳＢが加えられた場合であれば、本発明の１つの好ましい実施形態によれば、以下のようにすることができる。すなわち、閾値を超えた知覚能力または知覚品質の検出に成功した後、被検体１に対し、矯正器、人工機能補完装具、またはロボットによって、被検体１の体の１つの領域に機能的電気刺激を加えることができ、この機能的電気刺激によって被検体１の体が所定の個所において刺激され、または被検体１の体のうち振動触覚刺激が加えられた部位が操作される。
【００４０】
このような措置によって、被検体にフィードバックを与えることができる。この場合、記録されたＥＥＧデータが、事前に実施された分類分析によって分類される。分類に基づき求められた結果が生じたならば、被検体に対し、その結果に対応づけられた活性化刺激が加えられる。
【００４１】
いくつかの事例において、被検体が特定の作用に晒されているときに、既述の手法を反復すると、有利になる可能性がある。このような作用として挙げられるのはたとえば、
・被検体の体または体の一部の冷却または加熱
・投薬
・被検体の領域における酸素分圧の変化
などである。
【００４２】
これらの作用のもとで、テストが新たに実施される。これによって、被検体１の知覚能力と外部の個々の作用との関係を突き止めることができる。
【００４３】
この場合、外部の影響が存在していても分類関数を新たに形成する必要はない。むしろ既述のように、分類関数をそのまま維持することができる。外部の影響が存在するときに新たに求められた別のブロックに対してのみ、分類関数が適用される。このようにして、知覚能力および知覚品質に対する新たな尺度が形成され、この新たな尺度が、知覚能力および知覚品質に対しこれまでに求められた尺度と比較される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月7日(2019.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記被検体（１）に加えられる前記活性化刺激は、前記被検体（１）の体の１つの領域における機能的電気刺激の印加または矯正器、人工機能補完装置もしくはロボットによるものであり、前記活性化刺激により、前記被検体（１）の体を所定の個所で刺激し、または、前記活性化刺激により、前記被検体（１）の体のうち、振動触覚刺激が加えられた部位を操作する、
請求項６記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この場合、本発明の１つの好ましい実施形態によれば、特に以下のように構成することができる。すなわち、被検体に加えられる活性化刺激は、被検体の体の１つの領域における機能的電気刺激の印加または矯正器、人工機能補完装置もしくはロボットによるものであり、この活性化刺激により、被検体の体を所定の個所で刺激し、またはこの活性化刺激により、被検体の体のうち、振動触覚刺激が加えられた部位を操作する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
被検体１に振動触覚刺激ＳＡ，ＳＢが加えられた場合であれば、本発明の１つの好ましい実施形態によれば、以下のようにすることができる。すなわち、閾値を超えた知覚能力または知覚品質の検出に成功した後、被検体１に対し、被検体１の体の１つの領域に機能的電気刺激を加えることができ、または、矯正器、人工機能補完装具もしくはロボットを用いることができ、この刺激によって被検体１の体が所定の個所において刺激され、または被検体１の体のうち振動触覚刺激が加えられた部位が操作される。
【国際調査報告】
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