(57)【要約】人間や動物の身体のコード化された波形を収集、記録、および発信する方法ならびに装置である。この方法は、電気的信号を受信するように設計されたコンタクト（１０）を、身体（２０）の一部分に配置することから成る。電気的信号は、レコーダ（１２）によって記録され、アナログ・デジタル変換器（１４）を介して読み込み可能な形式に変換され、コンピュータ（１６）において処理され、格納される。電気的信号は、身体器官の機能を調整するために、調節され、身体内に再発信することができる。
2005519716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体器官の機能を調整する方法であって、
ａ．身体の中で生成され、身体の中でニューロンによって運ばれる波形を、身体から収集するステップと、
ｂ．収集された前記波形を格納するステップと、
ｃ．１つまたは複数の収集された前記波形を、身体器官に送信して、器官機能を刺激するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記“ａ”のステップは、収集された前記波形を、プロセッサが読み取り可能な形式に変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変換するステップは、アナログ信号をデジタル形式に変換するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記“ｂ”のステップは、収集された前記波形を、前記波形が果たす機能に応じて格納するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記“ｃ”のステップは、収集された前記波形を、デジタル・アナログ変換器を介して身体に送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
身体器官の機能を調整する装置であって、
ａ．身体器官の機能を示す収集された波形のソースと、
ｂ．１つまたは複数の収集された前記波形を身体器官に送信する手段と、
ｃ．送信された前記波形を前記身体器官に印加して、器官機能を刺激または調整する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
前記送信手段は、デジタル・アナログ変換器を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ソースは、収集された波形がデジタル形式で格納されるコンピュータを備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記コンピュータは、異なる機能的種類の収集された波形のための別々の格納領域を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
身体から波形を収集し、収集された波形を前記ソースに送信する手段をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記収集手段は、身体に置かれるセンサを備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
感知された波形をアナログ形式で記録するレコーダを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記レコーダに接続され、感知された前記波形を変換するアナログ・デジタル変換器を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
収集された波形を変換するデジタル・アナログ変換器を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記印加手段は、身体用の電極を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コード化された電気的波形に関し、脳からの信号を記録し解釈する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳は、生物医学において、最後の重要な未開拓領域の１つである。脳の神秘的な複雑さを、医学的診断や治療に関連して解明することは、月旅行に行くための技術を考案し、資力を集めるのと同じくらい大変な探求である。脳の信号は、指揮者がオーケストラを監督し、指揮するのとまったく同様に、人体のハーモニーを指揮している。脳は、司っている身体に電気的および化学的な命令を送る前に、感知、計算、決定を行う。脳は、司っている身体を制御するだけでなく、別の身体に属する脳と理解し合うこともできる壮大な情報処理装置である。他の脳とのこのような相互関係は、双方の脳の電気化学的な機能を変えることができる。
【０００３】
他の生物と違って、人類は何世紀にもわたってゆっくりと、自らの健康状態を観察し、病気や怪我を治すための治療法を工夫してきた。歴史的に、人類は医学の知識を書物に残してきたため、この知識が初期の大学における科学教育の基礎として役立った。この２世紀における生物医学の教育と研究は、人体解剖学およびその構成要素の相対的機能に対する詳細な理解をもたらし、そのすべてが今日の医療の基盤として役立っている。
【０００４】
近代の科学者は、以前には存在しなかった分野に手を広げてきた。今日では、科学者たちは、人間の遺伝子構造を研究し、将来の病気を未然に防ぐために、遺伝子を予測したり操作したりする方向へ進んでいる。次いで、細胞レベルでの研究が行われ、生命過程を結びつけ調節する、偏在する化学的および電気的過程の多くのきわめて微細な働きがわかってきた。
【０００５】
科学者や医者は、身体のすべての器官に対して、外科手術や薬物治療を施すことができるが、我々が器官系の電気的治療に真剣に取り組み始めたのは、ここ半世紀ばかりのことである。その発展の例としては、心臓除細動器、ペースメーカー、またはパーキンソン病用の脳電気刺激装置などがある。詳細な解剖学的研究、動物実験、および人間の脳の損傷や病気の予後の記録が、脳の働きを理解するための基礎知識として役立ってきた。
【０００６】
過去２０年にわたり、大学の研究室で細胞および分子生物学の精力的な研究が行われ、現在も進行中である。この研究が、以前には知られていなかった生体機能の細部への道を開いた。さらに、近年公表された神経解剖学および生理学に関する驚くべき論文が、神経系の実際の機能との物理的関係を明らかにした。
【０００７】
この知識の源泉により、器官の機能の電気的調整に関する新しい技術を開発することが可能になった。このような知識は、生命を脅かす緊急時、ならびに心臓、呼吸器および消化器の症状に対して、以前は達成できなかった新たな電気的治療方法を開発した。この新しい技術により、脳が生成した電気的波形を検出し、その信号が何を意味するかを確認することが可能になった。本発明は、既知および未知の波形を電子装置に発展させ、このような信号を、選択された神経系の構成部分に治療として発信することができる方法を提供する。
【０００８】
脳の電気的信号が身体全体の機能をどのように調整しているか、一般には理解されていないが、器官がどのように調整されているかはある程度理解されている。脳は、すべての人間や動物の身体の器官系の重大な機能を、調和したやり方で制御して、身体を生かしており、ひいては脳そのものをも生かしている。脳は、生存し、未来に進むことを欲して、とりわけ心血管系、呼吸器系および消化器系の機能を微調整および調節して、すべての要求を統合する。身体と脳が、細胞の退化により老いるにつれて、最適な能力の維持がより困難になる。しかし、もし体にメスを入れずに、または、最低限のメスを入れることにより、重要な器官の機能をリセットすることができれば、生活の質にとっても、延命にとっても有益であろう。
【０００９】
脳は、自律神経網を介して、主要な器官の自律的機能を管理する。これらの器官は、生命を支えるための最低条件である。これらは、脳が昏睡状態にあり、本人が何も考えたり行ったりできない状態であっても、命が続いている限りは機能しなければならない器官である。主要な器官機能は、有機的な生命を維持するためには、一定の最低レベルで維持されなければならず、さもなければ死は確実である。そのような管理は神経系を介して行われ、神経系は２つの主要な部分から成る。ａ）脊髄と協同する中枢神経系（脳）と、ｂ）神経節を加えた脳神経および脊髄神経から成る末梢系である。
【００１０】
中枢神経系内には、骨格筋の運動神経支配を除く、すべての遠心性の神経衝撃を運ぶ自律神経系（ＡＮＳ）がある。ＡＮＳは主に自発的な管理はせず、心拍動、および消化や呼吸を含む多くの器官のスムーズな筋収縮を調整している。また、ＡＮＳは、一定の代謝活動に伴う外分泌およびいくつかの内分泌器官を管理している。加えて、相反する神経支配である副交感神経および交感神経の活動があり、組織と器官機能のバランスをとっている。神経系は、グリアと呼ばれる支持細胞を持つニューロンと呼ばれる神経細胞から構成されている。ニューロンは、電気的に興奮可能であり、脳からの命令を運んで重要な機能を調整する方法を提供する。
【００１１】
ニューロンは、軸索と呼ばれる突起を持っており、その突起は数ミリメートルと短いもの、または１メートルより長いものもある。軸索は神経線維を提供し、これを用いて、シナプスにて終わる電気的信号を運ぶ。シナプスは軸索の終わりにある。そして、隣り合う軸索からの他のシナプスに、隙間を介して面している。そのような隙間を渡るために、脳からの電気的信号は、特別な化学的または電気的な形質導入反応を起こさなければならない。これにより、電気的信号は、実際の器官に位置する次の軸索あるいは神経叢または神経節に渡ることができる。ニューロンは体部（すなわちソーマ）を持ち、形態学的または機能的な単位であり、信号がその到着する器官に命令を与えるまで、軸索に沿って信号を送る。脳からの信号を運ぶ、活動するニューロン単位は、「遠心性」神経に分類される。「求心性」神経は、感知器または状態の情報を脳に運ぶ神経である。脳は、入ってくるデータ（求心信号）を集めた結果必要となる電気的信号を計算し、生成する。脳が受け取るこのような求心信号は、複雑な器官および身体全体の運動状態を示す。このような情報は、身体全体の内部から、身体のすぐ外の適宜にいくらか離れた領域で検出された環境の状態にまで及ぶ。
【００１２】
脳に届けられる外部データは、気温の変化や、見知らぬ人が近づいてくるという危険な状況、または交配の可能性に関するものかもしれない。そのような外部の求心性の知覚データは、目、耳、鼻、舌または肌によって供給される。加えて、筋骨格系の感覚すなわち深部感覚を提供する、固有受容感覚がある。侵害受容器と呼ばれる、他の求心性タイプの神経感知器は、侵害刺激および痛みを検出する。侵害受容器は、不快とみなされるいやな事柄に関して脳に警告し、脳内でいくらかの素早い対応を要求する。脳に届くこの情報の範囲は、行動へと処理される。遠心神経は、様々な器官系に対して、能力に関する素早い調整を提供し、また、骨格の運動ニューロンにまで指示を出して、走ったり、歩いたり、隠れたり、助けたり、あるいはさらなる感覚情報へと肉体的なアプローチをする。
【００１３】
本発明は、特定の波形、ならびに、選択された軸索、神経叢または自律神経系の神経節のつながりからの、重要な活動を行う電気的波形を正確に得る方法について述べている。このような波形データは、このような信号の実際の目的に応じて格納され、分類される。このことは、人間の遺伝子を識別して分類する、進行中の研究とよく似ている。一度、個々のコード化された電気的波形の目的が決定されると、これらを、選択された病状の治療または修正を目的とした、神経系への電気的発信または伝導用の特定のアプリケーションマイクロプロセッサに導入する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、身体器官の機能を調整する方法を提供する。この方法によれば、身体の中で生成されて運ばれる波形が、身体から収集される。このような収集された波形は、次いで電気的に格納される。それから、１つまたは複数の収集された波形を、身体器官に送信して、器官機能を刺激または調整することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
収集された波形は、プロセッサが読み取り可能な形式に変換される。収集され、コード化された波形の、読み取り可能な形式への変換には、アナログ信号のデジタル形式への変換が含まれる。収集された波形は、身体の中で波形が果たす機能に応じて格納され、分類される。デジタル・アナログ変換器を用いて、分類された波形をアナログ形式に変換し、次いで変換された波形を身体器官に印加して、治療を目的とした調整を行う。
【００１６】
本発明は、身体器官の機能を調整するための装置をさらに提供する。装置は、身体器官の機能を示す収集された波形のソースと、収集された波形を身体器官に送信する手段と、送信された波形を身体器官に印加して、器官機能を刺激または調整する手段とを含む。
【００１７】
送信手段は、デジタル・アナログ変換器を含むことができる。収集された波形のソースは、収集された波形がデジタル形式で格納されるコンピュータを備える。コンピュータは、異なる種類の収集された波形のための別々の格納領域を含む。
【００１８】
装置は、身体から波形を収集し、このような収集された波形を分類してソースに送信する手段をさらに含む。収集手段は、身体に置かれるセンサを備えることができる。感知された波形をアナログ形式で記録するレコーダが、設けられている。アナログ・デジタル変換器は、レコーダに接続され、科学的コンピュータに送る前に波形を変換する。さらに、装置は、デジタル・アナログ変換器を含み、収集された波形を変換し、治療を目的として身体に再送信する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の原理の理解を深めるために、図面に例示された実施形態について述べる。しかしながら、これは本発明の範囲の限定を意図するものではなく、例示される装置の変更やさらなる修正、およびここに例示される本発明の原理のさらなる適用は、本発明が関わる技術分野の当業者であれば、一般に思いつくものであると理解されよう。
【００２０】
人間と哺乳動物、さらにすべての種類の下等動物でさえも、それぞれの脳から電気的波形を生成し、自律系の重要な側面を調整している。このような波形は、どのような種のものでも、外見は一般的な線形のアナログ形式に似ている。また、並列な線の信号を、延髄によって同時に伝えることができ、信号を発する波形の形成を助ける。心臓血管系、呼吸器系、消化器系その他の重要な器官系は、これらの信号を解読し、これらの命令に応じて自らを調節または微調整している。自律神経系（ＡＮＳ）は、すべての種において似たような働きをするが、まったく同じというわけではない。自律性信号の並列な搬送波は、異なるレベルでの休止や加速など、異なる特色を持つ音楽レコードの楽譜の五線のように動くことができる。自律神経系は、故意または意識した管理なしに働き、通常は、重要な身体器官系の自律状態を管理する。
【００２１】
本発明は、求心繊維を含む迷走神経のアクセサリと舌下神経の束によって運ばれる、電気的信号に焦点を合わせている。迷走神経はさまよう神経で（迷走はさまようという意味）、脳の後部に位置する延髄から現れた後、身体の中を曲がりくねっている。舌下神経および副神経も延髄から現れ、迷走神経と組み合わさり、調和して基本的な生命の支持を達成している。信号は、迷走神経の表面にて、その絶縁されたミエリン鞘の下で移動する。
【００２２】
選択された求心性および遠心性神経の電気的出力は、銀、金、または他の金属線、あるいは電圧クランプまたはパッチ電極、および、他の検出方法に加えて、地震センサでも得ることができる。この出力を検出するための特定の装置は、本発明の一部ではない。求心性および遠心性神経は同じ神経束を通るが、別々のルートを通ることもできる。電気的波形を直接測定するために、はじめに、絶縁性の線維束およびミエリン鞘を削り取る必要があるかもしれない。地震性、超音波、受信アンテナ、直接伝導および他の方法を用いて、身体器官の働きに関する、コード化された脳の信号をとらえることができる。このような信号は、次に格納され、複製されて、器官機能の調整に関連した治療のために、適切な場所に電気的に戻される。
【００２３】
本発明は、人間や動物の身体器官の機能を調整するために、特定の脳の波形を記録し、格納し、発信する方法を含む。脳の波形を記録し、格納し、発信する方法の一形態は、図１に示すように、１つの電極または１対の電極１０という形態の少なくとも１つのセンサと、アナログレコーダ１２と、アナログ・デジタル変換器１４と、コンピュータ１６と、デジタル・アナログ変換器１８から成る。電極１０は、人間または動物の身体の神経２０に取り付けられ、コード化された電気的波形を神経２０から受信する。電極１０は、銀線、タングステン線、または神経２０から運ばれる認知可能な電気的信号の伝導に適当な任意の線で構成することができる。
【００２４】
神経２０は、アナログ形式のみで電気的信号を送信しているので、電気的波形は、アナログレコーダ１２によって記録される。波形は、一度記録されると、アナログレコーダ１２から、アナログ・デジタル変換器１４に送られる。変換器１４は、従来の方法で、波形をアナログ形式から、コンピュータでの処理により適したデジタル形式に変換する。次に、変換器１４は、変換した波形をコンピュータ１６に送り、そこで波形は処理され、格納され、調整され、かつ／または必要に応じて発信される。
【００２５】
選択されデジタル化された信号を、特定用途向けプロセッサ、または線形アナログ装置に転送して、脳または選択された器官によって認識される信号を、調整治療として準備し発信するのに役立てることができる。オペレータが、コンピュータ１６に、波形を検索および発信して身体に戻すよう指示すると、波形は、コンピュータ１６からデジタル・アナログ変換器１８を介して送られる。身体は、アナログ形式のコード化された電気信号のみを送信し使用するので、波形は再び、従来の方法でアナログ形式に変換される。もし、コード化された波形が、デジタル形式で身体に送られたならば、身体はその伝達を認識しないであろう。
【００２６】
コンピュータ１６は、特定の波形に関連する機能を識別することができるソフトウェアを含んでいる。本発明の機能を実施するために、多くの種類のソフトウェアが当業者によって開発され得るので、特定のソフトウェアは本発明の一部ではない。図２のフローチャートに示すように、ステップ２２で開始した後、ステップ２４で、コンピュータ１６は、アナログ・デジタル変換器１４からデジタル波形を受信する。波形を受信した後、ソフトウェアが波形を読み込み、ステップ２６で、特定の波形の機能を識別する。一度、ソフトウェアが特定の波形に関連する機能を識別すると、ステップ２８で、波形またはコード化された信号は、特定の格納領域に送信される。例えば、波形が消化機能に使われる場合、呼吸機能に使われる波形とは別の領域に格納することができる。
【００２７】
その後、格納されたデジタル形式の波形を使うことが決定されると、図３のフローチャートに示すように、サイクルがステップ３０で始まり、ステップ３２で示すように、波形を、予めステップ２８で格納された格納領域から検索する（図２）。その波形が、特定の機能を果たすための調整を必要とすると判断された場合、ステップ３４で、ソフトウェアが、波形を要求通りに調整する。しかしながら、波形が調整を必要としないと判断された場合、ステップ３４を迂回してステップ３６が実行され、波形信号を、アナログ形式に変換した後、特定の身体器官に発信する。脳は、特定の器官での実行を要求あるいは必要とする機能を微調整するために、しばしば波形の変更を行う。そのようなことが、本発明でも行われる。
【００２８】
延髄において生成された後、ニューロンが運ぶ代表的な波形が、図４に示されている。このような波形は、アナログである中心線形の搬送波を持つ。信号は、直流の性質を持ち、信号を受け取る受容体の器官または系に指示や命令を与える、多くのコード化された調整を有している。神経系に影響を与えることができる信号の、その他の代表的な波形が、図５に示されている。波形は、迷走神経や他の神経を離れ、身体の器官に到着したときに、命令を与えることができる。このような信号は、延髄から発信される調整命令に類似したものである。
【００２９】
本発明のさまざまな特徴を、例示された本発明の実施形態との関連において詳細に示し、説明してきた。しかしながら、これらの特定の製品およびその製造方法は、限定ではなく単なる例示であり、本発明は、添付された請求項に述べられる範囲内で最大限に解釈されるもの、と理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明の最良の形態を実施する以下の例の記述において、図面と関連して、本発明をより詳細に説明する。
【図１】図１は、本発明に係る方法を実行する装置の一形態の概略図である。
【図２】図２は、波形がコンピュータに入力される際のソフトウェアプログラムのフローチャートである。
【図３】図３は、オペレータがコンピュータ内の波形を検索、発信する際のソフトウェアプログラムのフローチャートである。
【図４】図４Ａ〜図４Ｈは、本発明で実施される、延髄で生成された後にニューロンが運ぶ代表的な波形、または延髄に向かう知覚ニューロンの代表的な波形を示す概略図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｈは、本発明で述べるように、神経系に影響を及ぼす代わりの波形を示す概略図である。
【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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【国際調査報告】
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