(57)【要約】【課題】神経を模倣する刺激装置及びその方法を提供する。【解決手段】本発明による刺激装置は、刺激対象からフィードバック信号を検出するフィードバック検出器と、前記検出されたフィードバック信号の波形を分析し、前記分析されたフィードバック信号の波形に基づいてパラメータを決定するコントローラと、前記決定されたパラメータに基づいて前記検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成する信号生成器と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺激対象からフィードバック信号を検出するフィードバック検出器と、
前記検出されたフィードバック信号の波形を分析し、前記分析されたフィードバック信号の波形に基づいてパラメータを決定するコントローラと、
前記決定されたパラメータに基づいて前記検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成する信号生成器と、を有することを特徴とする刺激装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記検出されたフィードバック信号の波形を分析して前記検出されたフィードバック信号が示す神経反応を決定し、前記決定された神経反応に基づいて前記パラメータを決定することを特徴とする請求項１に記載の刺激装置。
【請求項３】
前記コントローラは、フィードバック信号及び前記フィードバック信号にマッピングされた神経反応が格納されたデータセットを参照し、前記検出されたフィードバック信号に対応する前記神経反応を決定することを特徴とする請求項２に記載の刺激装置。
【請求項４】
前記フィードバック信号は、前記神経反応を誘導するための環境に前記刺激対象を露出させることによって取得されることを特徴とする請求項３に記載の刺激装置。
【請求項５】
前記コントローラは、神経反応及び前記神経反応にマッピングされた刺激信号が格納されたデータセットを参照し、前記パラメータを決定することを特徴とする請求項２に記載の刺激装置。
【請求項６】
前記コントローラは、神経信号に関するカテゴリーの内、前記検出されたフィードバック信号が属するカテゴリーを決定し、前記フィードバック信号内のピーク間の間隔を検出し、前記フィードバック信号の波形を分析することを特徴とする請求項１に記載の刺激装置。
【請求項７】
前記刺激信号が前記刺激対象に印加されることによって、前記刺激信号に対応する身体機能が前記刺激対象に誘導されることを特徴とする請求項１に記載の刺激装置。
【請求項８】
前記刺激信号は、前記刺激対象で発生する神経信号を模倣したものであることを特徴とする請求項１に記載の刺激装置。
【請求項９】
前記信号生成器は、前記決定されたパラメータに基づいて前記刺激信号の波形に対応するアナログ信号を出力するアナログ回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の刺激装置。
【請求項１０】
前記アナログ回路は、キャパシタ及びトランジスタを含み、
前記決定されたパラメータに対応する入力信号が前記キャパシタ及びトランジスタの内の少なくとも１つに印加されることに応答して前記アナログ信号を出力することを特徴とする請求項９に記載の刺激装置。
【請求項１１】
前記キャパシタは、第１キャパシタ及び第２キャパシタを含み、
前記第１キャパシタは、前記入力信号に基づいて前記アナログ信号内に第１周波数帯域の波形を形成し、
前記第２キャパシタは、前記入力信号に基づいて前記第１周波数に対応する波形内のピークに第２周波数帯域のパルスを形成することを特徴とする請求項１０に記載の刺激装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記刺激対象に予め決定した身体機能を誘導するためのパラメータを取得し、
前記信号生成器は、前記取得されたパラメータに基づいて前記予め決定した身体機能に対応する刺激信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の刺激装置。
【請求項１３】
刺激対象からフィードバック信号を検出するステップと、
前記検出されたフィードバック信号の波形を分析するステップと、
前記分析されたフィードバック信号の波形に基づいてパラメータを決定するステップと、
前記決定されたパラメータに基づいて前記検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成するステップと、を有することを特徴とする刺激方法。
【請求項１４】
前記検出されたフィードバック信号の波形を分析するステップは、前記検出されたフィードバック信号が示す神経反応を決定するステップを含み、
前記パラメータを決定するステップは、前記決定された神経反応に基づいて前記パラメータを決定するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の刺激方法。
【請求項１５】
前記神経反応を決定するステップは、フィードバック信号及び前記フィードバック信号にマッピングされた神経反応が格納されたデータセットを参照し、前記検出されたフィードバック信号に対応する前記神経反応を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の刺激方法。
【請求項１６】
前記パラメータを決定するステップは、神経反応及び前記神経反応にマッピングされた刺激信号が格納されたデータセットを参照し、前記パラメータを決定するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の刺激方法。
【請求項１７】
前記検出されたフィードバック信号の波形を分析するステップは、フィードバック信号に関するカテゴリーの内、前記検出されたフィードバック信号が属するカテゴリーを決定するステップと、
前記フィードバック信号内のピーク間の間隔を検出するステップと、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の刺激方法。
【請求項１８】
前記刺激信号を生成するステップは、前記決定されたパラメータに対応する入力信号をアナログ回路に入力するステップと、
前記アナログ回路を用いて前記刺激信号の波形に対応するアナログ信号を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の刺激方法。
【請求項１９】
前記刺激対象に予め決定した身体機能を誘導するためのパラメータを取得するステップをさらに有し、
前記刺激信号を生成するステップは、前記取得されたパラメータに基づいて前記予め決定した身体機能に対応する刺激信号を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の刺激方法。
【請求項２０】
請求項１３乃至１９のいずれか一項に記載の刺激方法を実行するための命令語を含む１つ以上のプログラムを格納していることを特徴とするコンピュータ読み出し可能格納媒体。
【請求項２１】
刺激対象からフィードバック信号を検出するフィードバック検出器と、
命令語を格納するメモリと、
前記メモリに格納された命令語に基づいて、前記刺激対象に印加される刺激信号を決定するために前記検出されたフィードバック信号を分析し、前記刺激信号を生成するために用いられるパラメータを決定するプロセッサと、
前記パラメータに基づいて刺激信号を生成する信号生成器と、を有することを特徴とする刺激装置。
【請求項２２】
前記プロセッサは、前記検出されたフィードバック信号によって指示される神経反応を決定するために前記検出されたフィードバック信号を分析し、前記神経反応に対応する身体機能を前記刺激対象に誘導する信号を前記刺激信号として決定することを特徴とする請求項２１に記載の刺激装置。
【請求項２３】
前記プロセッサは、フィードバック信号及び前記フィードバック信号に対応する神経反応、身体機能、及び刺激信号がマッピングされたデータセットを参照して前記神経反応及び前記刺激信号を決定することを特徴とする請求項２２に記載の刺激装置。
【請求項２４】
前記プロセッサは、前記刺激信号の波形に関する第１パラメータ及び前記刺激信号のレベルに関する第２パラメータを決定し、
前記信号生成器は、前記第１パラメータ及び前記第２パラメータに基づいて前記刺激信号を生成することを特徴とする請求項２１に記載の刺激装置。
【請求項２５】
前記プロセッサは、前記検出されたフィードバック信号によって指示される神経反応を決定するために前記検出されたフィードバック信号を分析し、
前記神経反応が前記刺激対象からホルモンレベルの変化が必要であることを示す場合、前記検出されたフィードバック信号の波形と異なる波形を有する第１刺激信号を前記刺激信号として決定し、
前記神経反応が前記刺激対象から運動神経が活性化したことを示す場合、前記検出されたフィードバック信号の波形に対応する波形を有する第２刺激信号を前記刺激信号として決定し、
前記第１刺激信号の波形は、前記第１刺激信号が前記刺激対象に印加されることによって、前記刺激対象から前記ホルモンレベルを変化させるために効果的であり、
前記第２刺激信号の波形は、前記第２刺激信号が前記刺激対象に印加されることによって、前記刺激対象から前記運動神経を活性化させるために効果的であることを特徴とする請求項２１に記載の刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刺激装置に関し、特に、神経を模倣する刺激装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
刺激装置は脳、心臓、胃、筋肉などの身体部位に電気刺激を加えることができる。
電気刺激が加えられれば、身体部位で一定の反応が発生する可能性があり、このような反応によって身体治療、リハビリ及び美容などが行われる。
【０００３】
それぞれの身体部位内の神経は与えられた状況に応じて一定の神経信号を生成し、神経によって生成された神経信号により一定の身体機能が発現する。
刺激装置は、電気刺激を介してこのような神経、又は神経信号に影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２８３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、神経を模倣する刺激装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による刺激装置は、刺激対象からフィードバック信号を検出するフィードバック検出器と、前記検出されたフィードバック信号の波形を分析し、前記分析されたフィードバック信号の波形に基づいてパラメータを決定するコントローラと、前記決定されたパラメータに基づいて前記検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成する信号生成器と、を有することを特徴とする。
【０００７】
前記コントローラは、前記検出されたフィードバック信号の波形を分析して前記検出されたフィードバック信号が示す神経反応を決定し、前記決定された神経反応に基づいて前記パラメータを決定することが好ましい。
前記コントローラは、フィードバック信号及び前記フィードバック信号にマッピングされた神経反応が格納されたデータセットを参照し、前記検出されたフィードバック信号に対応する前記神経反応を決定することが好ましい。
前記フィードバック信号は、前記神経反応を誘導するための環境に前記刺激対象を露出させることによって取得されることが好ましい。
前記コントローラは、神経反応及び前記神経反応にマッピングされた刺激信号が格納されたデータセットを参照し、前記パラメータを決定することが好ましい。
前記コントローラは、神経信号に関するカテゴリーの内、前記検出されたフィードバック信号が属するカテゴリーを決定し、前記フィードバック信号内のピーク間の間隔を検出し、前記フィードバック信号の波形を分析することが好ましい。
【０００８】
前記刺激信号が前記刺激対象に印加されることによって、前記刺激信号に対応する身体機能が前記刺激対象に誘導されることが好ましい。
前記刺激信号は、前記刺激対象で発生する神経信号を模倣したものであることが好ましい。
前記信号生成器は、前記決定されたパラメータに基づいて前記刺激信号の波形に対応するアナログ信号を出力するアナログ回路を含むことが好ましい。
前記アナログ回路は、キャパシタ及びトランジスタを含み、前記決定されたパラメータに対応する入力信号が前記キャパシタ及びトランジスタの内の少なくとも１つに印加されることに応答して前記アナログ信号を出力することが好ましい。
前記キャパシタは、第１キャパシタ及び第２キャパシタを含み、前記第１キャパシタは、前記入力信号に基づいて前記アナログ信号内に第１周波数帯域の波形を形成し、前記第２キャパシタは、前記入力信号に基づいて前記第１周波数に対応する波形内のピークに第２周波数帯域のパルスを形成することが好ましい。
前記コントローラは、前記刺激対象に予め決定した身体機能を誘導するためのパラメータを取得し、前記信号生成器は、前記取得されたパラメータに基づいて前記予め決定した身体機能に対応する刺激信号を生成することが好ましい。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による刺激方法は、刺激対象からフィードバック信号を検出するステップと、前記検出されたフィードバック信号の波形を分析するステップと、前記分析されたフィードバック信号の波形に基づいてパラメータを決定するステップと、前記決定されたパラメータに基づいて前記検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成するステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
前記検出されたフィードバック信号の波形を分析するステップは、前記検出されたフィードバック信号が示す神経反応を決定するステップを含み、前記パラメータを決定するステップは、前記決定された神経反応に基づいて前記パラメータを決定するステップを含むことが好ましい。
前記神経反応を決定するステップは、フィードバック信号及び前記フィードバック信号にマッピングされた神経反応が格納されたデータセットを参照し、前記検出されたフィードバック信号に対応する前記神経反応を決定するステップを含むことが好ましい。
前記パラメータを決定するステップは、神経反応及び前記神経反応にマッピングされた刺激信号が格納されたデータセットを参照し、前記パラメータを決定するステップを含むことが好ましい。
前記検出されたフィードバック信号の波形を分析するステップは、フィードバック信号に関するカテゴリーの内、前記検出されたフィードバック信号が属するカテゴリーを決定するステップと、前記フィードバック信号内のピーク間の間隔を検出するステップとを含むことが好ましい。
前記刺激信号を生成するステップは、前記決定されたパラメータに対応する入力信号をアナログ回路に入力するステップと、前記アナログ回路を用いて前記刺激信号の波形に対応するアナログ信号を生成するステップとを含むことが好ましい。
前記刺激対象に予め決定した身体機能を誘導するためのパラメータを取得するステップをさらに有し、前記刺激信号を生成するステップは、前記取得されたパラメータに基づいて前記予め決定した身体機能に対応する刺激信号を生成するステップを含むことが好ましい。
【００１１】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による刺激装置は、刺激対象からフィードバック信号を検出するフィードバック検出器と、命令語を格納するメモリと、前記メモリに格納された命令語に基づいて、前記刺激対象に印加される刺激信号を決定するために前記検出されたフィードバック信号を分析し、前記刺激信号を生成するために用いられるパラメータを決定するプロセッサと、前記パラメータに基づいて刺激信号を生成する信号生成器と、を有することを特徴とする。
【００１２】
前記プロセッサは、前記検出されたフィードバック信号によって指示される神経反応を決定するために前記検出されたフィードバック信号を分析し、前記神経反応に対応する身体機能を前記刺激対象に誘導する信号を前記刺激信号として決定することが好ましい。
前記プロセッサは、フィードバック信号及び前記フィードバック信号に対応する神経反応、身体機能、及び刺激信号がマッピングされたデータセットを参照して前記神経反応及び前記刺激信号を決定することが好ましい。
前記プロセッサは、前記刺激信号の波形に関する第１パラメータ及び前記刺激信号のレベルに関する第２パラメータを決定し、前記信号生成器は、前記第１パラメータ及び前記第２パラメータに基づいて前記刺激信号を生成することが好ましい。
前記プロセッサは、前記検出されたフィードバック信号によって指示される神経反応を決定するために前記検出されたフィードバック信号を分析し、前記神経反応が前記刺激対象からホルモンレベルの変化が必要であることを示す場合、前記検出されたフィードバック信号の波形と異なる波形を有する第１刺激信号を前記刺激信号として決定し、前記神経反応が前記刺激対象から運動神経が活性化したことを示す場合、前記検出されたフィードバック信号の波形に対応する波形を有する第２刺激信号を前記刺激信号として決定し、前記第１刺激信号の波形は、前記第１刺激信号が前記刺激対象に印加されることによって前記刺激対象から前記ホルモンレベルを変化させるために効果的であり、前記第２刺激信号の波形は、前記第２刺激信号が前記刺激対象に印加されることによって前記刺激対象から前記運動神経を活性化させるために効果的であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る刺激装置及びその方法によれば、刺激装置が刺激対象からフィードバック信号を検出し、検出されたフィードバック信号に基づいて刺激対象に刺激信号を印加することにより神経を模倣する刺激装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による神経模倣刺激システムの概要を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による刺激装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態によるデータセットを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による神経信号に関するカテゴリーを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による神経信号の分析基準を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態によるフィードバック検出器の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による信号生成器の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態によるアナログ回路の例を示す回路図である。
【図９】本発明の一実施形態によるアナログ回路の入出力を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による切断神経を補助するための刺激装置を説明するための図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電子薬としての刺激装置を説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施形態による複数の刺激装置間の動作を説明するための図である。
【図１３】本発明の一実施形態による刺激方法の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態による刺激装置のコントローラの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係る刺激装置及びその方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素にも命名することができる。
単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
相違するよう定義がなされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
各図面に提示した同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る神経模倣刺激システムの概要を示す図である。
図１を参照すると、刺激装置１１０は、刺激対象１２０からフィードバック信号を検出し、検出されたフィードバック信号に基づいて刺激対象１２０に刺激信号を印加する。
【００１８】
刺激対象１２０は、脳、心臓、胃、筋肉などの身体部位、それぞれの身体部位内の細胞、又はそれぞれの身体部位内の神経を含む。
また、刺激対象１２０は、細胞、組織及び気管などの単位に対応する。
例えば、刺激対象１２０は、脳細胞、脳組織、及び脳気管のいずれか１つであってもよい。
刺激対象１２０は、神経信号を用いて体内で情報を交換したり、身体機能を発現させ得る。
刺激装置１１０は、刺激対象１２０で生成された神経信号をフィードバック信号として検出し、神経信号の役割を果たすよう刺激対象１２０に刺激信号を印加する。
【００１９】
刺激対象１２０からフィードバック信号を検出することは、刺激対象１２０からフィードバック信号が検出されるよう刺激対象１２０の周辺部でフィードバック信号を検出することを含む。
例えば、刺激装置１１０は、迷走神経でフィードバック信号が検出されるよう、迷走神経の周辺部でフィードバック信号を検出する。
また、刺激対象１２０に刺激信号を印加することは、刺激対象１２０に刺激信号が印加されるよう刺激対象１２０の周辺部に刺激信号を印加することを含む。
例えば、刺激装置１１０は、胃の組織に刺激信号が印加されるように、胃の組織の周辺部に刺激信号を印加する。
【００２０】
刺激装置１１０は、治療、リハビリ、及び美容の目的で刺激対象１２０を刺激する。
例えば、刺激装置１１０は、脳深部刺激器（ｄｅｅｐ  ｂｒａｉｎ  ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）、心拍調整器（ｐａｃｅｍａｋｅｒ）、電気筋肉刺激器（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｍｕｓｃｌｅ  ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）、物理治療器、電気針などの医療機器を用いてもよい。
電気筋肉刺激器及び電気針は医療の目的だけではなく、筋肉の弛緩のような健康補助の目的として用いたり、筋肉の成長、筋肉の形態補正及び脂肪分解のような美容目的として用いてもよい。
このような医療機器は、身体に付着したり、体内に挿入して身体に刺激信号を印加し得る。
また、刺激装置１１０は、皮膚管理及び傷跡再生などの美容目的として用いてもよい。
【００２１】
刺激対象１２０は、与えられた環境に応じて一定の意味を有する神経信号を生成する。
例えば、食物が摂取された場合、刺激対象１２０は、消化液を分泌するための神経信号を生成する。
このように特定の環境下で神経信号を介して示される反応は神経反応と称する。
神経反応は、刺激対象１２０に与えられた環境に応じて様々に発生する可能性があり、神経反応によって一定の波形を有する神経信号が生成される。
刺激装置１１０はフィードバック信号の波形を分析し、フィードバック信号がどのような神経反応によるものであるかを解釈する。
【００２２】
刺激装置１１０は、フィードバック信号から特徴点を抽出し、抽出された特徴点を用いてフィードバック信号の波形を分析する。
刺激装置１１０は、フィードバック信号の波形が有する特性を反映するよう、フィードバック信号から特徴点を抽出する。
一例として、神経信号は、神経信号内のピーク間の間隔によって区分され、刺激装置１１０は、フィードバック信号のピークで特徴点を抽出し、フィードバック信号の波形を分析する。
又は、刺激装置１１０は、フィードバック信号の波形が全体的に示されるよう一定のサンプリング比率で特徴点を抽出することもできる。
【００２３】
神経信号は、波形に応じて一定のカテゴリーに分類される。
例えば、神経信号は、トニック（ｔｏｎｉｃ）タイプ、適応（ａｄａｐｔｉｎｇ）タイプ、瞬間（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）タイプ、チャタリング（ｃｈａｔｔｅｒｉｎｇ）タイプ、バースト（ｂｕｒｓｔｉｎｇ）タイプ、低閾値（ｌｏｗ  ｔｒｅｓｈｏｌｄ）タイプ、規則（ｒｅｇｕｌａｒ）タイプ、ファスト（ｆａｓｔ）タイプ、発振（ｒａｓｏｎａｔｏｒ）タイプなどに分類される。
このようなカテゴリーは１つの例示であり、神経信号は上記のタイプとは他のタイプのカテゴリーに分類されてもよい。
刺激装置１１０は、予め分類された複数のカテゴリーのうち、フィードバック信号が属するカテゴリーを決定し、決定されたカテゴリーに基づいてフィードバック信号の波形を分析する。
【００２４】
その他にも、フィードバック信号の波形は、信号レベル、持続時間、ピーク数、クラスタの数、発振、バーストなどに基づいて分析される。
刺激装置１１０は、フィードバック信号の波形を分析してフィードバック信号がどのような神経反応によるものであるかを解釈する。
【００２５】
刺激装置１１０は、フィードバック信号により刺激対象１２０に生じた神経反応を解釈するために予め構築されたデータセットを用いる。
データセットは、フィードバック信号及びフィードバック信号にマッピングされた神経反応を格納する。
データセットは、刺激対象１２０を特定の神経反応を誘導するための環境に露出させた（さらさせた）状態で取得されるフィードバック信号を神経反応とマッピングして構築する。
例えば、刺激対象１２０が食物を摂取した状態で取得されるフィードバック信号は、消化液分泌という神経反応とマッピングされる。
刺激装置１１０は、このようなデータセットを参照して刺激対象１２０から検出されたフィードバック信号に対応する神経反応を決定する。
上記の例で、刺激装置１１０は、データセットを介して刺激対象１２０で生成されたフィードバック信号を分析し、該当のフィードバック信号が消化液分泌を誘導することを確認できる。
【００２６】
刺激装置１１０は、フィードバック信号の分析結果に基づいて刺激信号を生成する。
例えば、刺激装置１１０は、検出されたフィードバック信号により意図した身体機能を刺激対象１２０に誘導するための刺激信号を生成する。
検出されたフィードバック信号によって、意図した身体機能は、検出されたフィードバック信号を誘発した神経反応と同じ機能、又は該当の神経反応に関する機能である。
したがって、刺激装置１１０は、フィードバック信号と同じ波形の刺激信号を生成したり、又は、フィードバック信号と異なる波形の刺激信号を生成してもよい。
例えば、運動機能を誘導するフィードバック信号が検出された場合、刺激装置１１０は、フィードバック信号と同じ波形の刺激信号を生成してもよい。
このような動作は、運動神経が切断された場合、切断された運動神経を補助するために活用される。
また、上記の例のように、食物摂取に対応するフィードバック信号が検出された場合、刺激装置１１０は、インスリン分泌のための刺激信号を生成する。
食物摂取に対応するフィードバック信号の波形及びインスリン分泌のための刺激信号の波形は互いに異なってもよい。
【００２７】
刺激装置１１０は、予め構築されたデータセットを用いて刺激信号を生成する。
データセットは、神経反応別でマッピングされた刺激信号を格納する。
例えば、データセットは、運動神経の活性化反応にマッピングして運動神経を活性化する刺激信号を格納し、食物摂取反応にマッピングしてインスリン分泌のための刺激信号を格納する。
フィードバック信号に対応する神経反応が運動神経の活性化反応として決定されれば、刺激装置１１０は、データセットを参照して運動神経を活性化する刺激信号を生成する。
また、フィードバック信号に対応する神経反応が食物摂取反応として決定されれば、刺激装置１１０は、データセットを参照してインスリン分泌のための刺激信号を生成する。
【００２８】
刺激対象１２０に意図した身体機能を活性化するためには、刺激信号が自然界の神経信号の形態に生成されなければならない。
方形波を刺激信号として利用する場合、刺激対象１２０に一定の影響が与えられるものの、刺激対象１２０に意図した身体機能を活性化させることは困難である。
例えば、方形波を用いて刺激対象１２０で発生する空腹感を誘発する神経信号を攪乱して空腹感を抑制させることはできるが、刺激対象１２０にグルカゴン分泌などの身体機能を活性化させることは難しい。
【００２９】
自然界の神経信号は、複数のピークを含んでいる不規則的なアナログ信号の形態で存在する。
刺激装置１１０は、このような自然界の神経信号、すなわち、刺激対象１２０で発生する神経信号を模倣し、刺激対象１２０に意図した身体機能を活性化させる。
一実施形態によれば、刺激装置１１０は、アナログ回路を用いて刺激信号を生成する。
アナログ回路は、自然界の神経信号を模倣するための数学的なモデルに基づいて設計される。
刺激装置１１０は、必要な波形の刺激信号を生成するために一定の入力信号をアナログ回路に印加し、アナログ回路は、印加された入力信号に基づいて刺激信号を生成する。
アナログ回路は、高周波動作でも大きいメモリなどを必要としないことから低電力で動作でき、小さいサイズで実現することができる。
【００３０】
前述したように、刺激装置１１０はフィードバック信号を検出し、検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成する。
又は、これとは異なって、刺激装置１１０は、フィードバック信号の検出なしに刺激信号を生成してもよい。
例えば、筋肉の回復のために一定の刺激が必要な場合など、刺激装置１１０は、フィードバック信号の検出とは関係なく、刺激対象１２０に刺激信号を持続的に印加し得る。
この場合、刺激装置１１０は、予め格納されたデータセットから刺激信号の生成のためのパラメータを取得することができ、取得されたパラメータに基づいて刺激信号を生成できる。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態による刺激装置を示すブロック図である。
図２を参照すると、刺激装置２００は、フィードバック検出器２１０、コントローラ２２０、及び信号生成器２５０を含む。
実施形態によって刺激装置２００は、メモリ２３０及び通信モジュール２４０の内の少なくとも１つをさらに含む。
【００３２】
フィードバック検出器２１０は、刺激対象で発生した神経信号をフィードバック信号として検出する。
刺激対象からフィードバック信号が検出される位置は、測定ポイントとして称される。
測定ポイントは、刺激対象で神経信号が発生する位置、又は神経信号が発生する位置の周辺であり得る。
あるいは、測定ポイントは、刺激信号が印加される位置と離れていてもよい。
フィードバック検出器２１０は、刺激対象の皮膚、刺激対象の内部気管、又は内部組織からフィードバック信号を検出し、電気が流れる電極又はパッチを介して刺激対象からフィードバック信号を検出できる。
【００３３】
フィードバック検出器２１０は、検出されたフィードバック信号をフィルタリング処理及び増幅処理してコントローラ２２０に伝達する。
例えば、フィードバック検出器２１０は、検出されたフィードバック信号から高周波ノイズ及び低周波ノイズをフィルタリングし、中周波帯域を増幅する。
高周波ノイズは、刺激装置２００の動作によるホワイトノイズを含み得、低周波ノイズは刺激装置２００の動き又は刺激装置２００に加えられる衝撃によるノイズを含む。
【００３４】
コントローラ２２０は、フィードバック信号の波形を分析し、分析されたフィードバック信号の波形に基づいて刺激信号を生成するためのパラメータを決定する。
コントローラ２２０は、フィードバック信号から特徴点を抽出してフィードバック信号の波形を分析し、フィードバック信号のカテゴリー、ピーク間の間隔、信号レベル、持続時間、ピーク数、クラスタの数、発振、バーストなどが分析に利用される。
【００３５】
パラメータは、刺激信号の波形と関わっている。
例えば、神経信号は、波形に応じて一定のカテゴリーに分類されるが、刺激信号がこの内のいずれか１つのカテゴリーに属するようパラメータが決定され得る。
また、パラメータによって刺激信号のレベル、持続時間、ピーク数、ピーク間の間隔、クラスタの数、発振、バーストなどが決定される。
【００３６】
コントローラ２２０は、ハードウェアモジュール及び／又はプロセッサを含む。
コントローラ２２０は、メモリ２３０又はコントローラ２２０内部のメモリ（図示せず）に格納された命令語、又は、通信モジュール２４０を介して受信された命令語を実行して次に説明する動作を実行する。
コントローラ２２０は、予め構築されたデータセットを参照してパラメータを決定する。
データセットには、フィードバック信号、神経反応、及び刺激信号が互いにマッピングして格納されている。
コントローラ２２０は、フィードバック検出器２１０によって検出されたフィードバック信号に対応する神経反応を確認し、確認された神経反応に対応する刺激信号を生成するためのパラメータを決定する。
【００３７】
コントローラ２２０は、メモリ２３０及び／又は通信モジュール２４０からデータセットを取得する。
一実施形態によれば、メモリ２３０は予め構築されたデータセットを格納し、コントローラ２２０はメモリ２３０に格納されたデータセットにアクセスする。
他の実施形態によれば、データセットは、外部装置に格納され、コントローラ２２０は、通信モジュール２４０を介して外部装置に格納されたデータセットにアクセスする。
【００３８】
信号生成器２５０は、決定されたパラメータに基づいてフィードバック信号に対応する刺激信号を生成する。
例えば、コントローラ２２０は、決定されたパラメータに対応する入力信号を信号生成器２５０に印加し、信号生成器は、印加された入力信号に基づいて刺激信号を生成する。
信号生成器は、アナログ回路及びドライバ回路を含む。
アナログ回路は、入力信号に基づいて刺激信号の波形に対応するアナログ信号を出力し、ドライバ回路は入力信号に基づいてアナログ信号のレベルを調整して刺激信号を出力できる。
【００３９】
図３は、本発明の一実施形態によるデータセットを説明するための図である。
図３を参照すると、データセット３００は、フィードバック信号３１０、神経反応３２０、身体機能３３０、及び刺激信号３４０に関する情報を格納する。
図３に示すフィードバック信号３１０（３１１〜３１３）、「消化液分泌」、「空腹状態」、及び「運動神経活性化」の神経反応３２０、「インスリン分泌」、「チロキシン増加」、「グルカゴン分泌」、「チロキシン減少」、「運動神経活性化」の身体機能３３０、及び刺激信号３４０（３４１〜３４５）は例示的なものに過ぎず、これに限定されることはない。
【００４０】
データセット３００は、様々なフィードバック信号３１０、神経反応３２０、身体機能３３０、及び刺激信号３４０を含む。
データセット３００は、刺激装置のメモリ又は外部装置に格納される。
刺激装置は、刺激装置のメモリからデータセット３００を取得したり、刺激装置の通信モジュールを介して外部装置にアクセスしてデータセット３００を取得する。
データセット３００は、フィードバック信号３１０と神経反応３２０との間のマッピング情報を格納する。
例えば、フィードバック信号３１１は「消化液分泌」という神経反応とマッピングし、フィードバック信号３１２は「空腹状態」という神経反応とマッピングし、フィードバック信号３１３は、「運動神経活性化」という神経反応とマッピングされる。
刺激装置はこのようなマッピング情報を参照し、刺激対象から検出されたフィードバック信号がどのような神経反応に対応するかを決定する。
【００４１】
フィードバック信号３１０の波形、及びフィードバック信号３１０と神経反応３２０との間のマッピング情報は試験的に決定される。
例えば、神経反応３２０を誘導するための環境に刺激対象を露出させることで取得されるフィードバック信号３１０は、神経反応３２０とマッピングされてデータセット３００に格納される。
食物摂取状態で取得されたフィードバック信号３１１は、「消化液分泌」という神経反応とマッピングされ、空腹状態で取得されたフィードバック信号３１２は、「空腹状態」という神経反応とマッピングされ得る。
【００４２】
データセット３００は、神経反応３２０と身体機能３３０との間のマッピング情報を格納する。
神経反応３２０に対応して刺激対象に誘導されなければならない特定機能が身体機能３３０として格納される。
例えば、第１神経反応に応じて第１身体機能が誘導される必要がある場合、データセット３００で第１神経反応は第１身体機能とマッピングされる。
刺激対象から第１フィードバック信号が検出される場合、刺激装置は、刺激対象に第１身体機能を誘導するため第１刺激信号を生成する。
【００４３】
１つの神経反応は１つ又は２つ以上の身体機能とマッピングされ得る。
例えば、「消化液分泌」という神経反応は、「インスリン分泌」という身体機能及び「チロキシン増加」という身体機能にマッピングされ、「空腹状態」という神経反応は、「グルカゴン分泌」という身体機能及び「チロキシン減少」という身体機能にマッピングされ得る。
また、検出されたフィードバック信号と同じ波形の刺激信号が提供されなければならない場合、神経反応３２０及び身体機能３３０は同じ種類の信号にマッピングされる。
例えば、「運動神経活性化」という神経反応は、「運動神経活性化」という身体機能にマッピングされる。「
運動神経活性化」のように同じ種類の信号は切断神経を補助するために用いられる。
【００４４】
例えば、神経反応が「ホルモンレベルの変化が必要」であることを示す場合、第１刺激信号が刺激信号として決定され、神経反応が「運動神経が活性化」することを示す場合、第２刺激信号が刺激信号として決定される。
ここで、第１刺激信号は、検出されたフィードバック信号の波形と異なる波形を有し、第１刺激信号の波形は、第１刺激信号が刺激対象に印加されることに応答して、ホルモンレベルを変化させるために効果的である。
また、第２刺激信号は、検出されたフィードバック信号の波形に対応する波形を有し、第２刺激信号の波形は、運動神経を活性化させるために効果的である。
ここで、２つの波形が対応することは、２つの波形が実質的に同一であることを含む。
【００４５】
データセット３００は、身体機能３３０と刺激信号３４０との間のマッピング情報を格納する。
刺激信号３４０は、身体機能３３０が発現する状況で刺激対象から予め取得してもよい。
例えば、刺激信号３４１は、刺激対象からインスリンが分泌される状況として取得してもよく、刺激信号３４２は、刺激対象からチロキシンが増加する状況として取得してもよい。
同様に、刺激信号３４３は、刺激対象からグルカゴンが分泌される状況として、刺激信号３４４は刺激対象からチロキシンが減少する状況として、刺激信号３４５は刺激対象から運動神経活性化が生じる状況として取得してもよい。
したがって、刺激対象から一定のフィードバック信号が検出されれば、刺激装置は、データセット３００を参照して検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成する。
また、生成された刺激信号が刺激対象に印加されることにより、刺激信号に対応する身体機能が刺激対象に誘導され得る。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による神経信号に関するカテゴリーを示す図である。
図４を参照すると、神経信号に関するカテゴリー４００は、トニックタイプ、適応タイプ、瞬間タイプ、チャタリングタイプ、バーストタイプ、低閾値タイプ、規則タイプ、ファストタイプ、及び発振タイプを含む。
図４に示したカテゴリー４００は、１つの例示に過ぎず、これに限定されることはない。
【００４７】
トニックタイプの信号は、一定の間隔のピークを含む。
適応タイプの信号では、細かい間隔のピークが示された後、徐々に粗い間隔のピークが示され、瞬間タイプの信号では、一定ではない間隔のピークが粗く示される。
チャタリングタイプの信号は、一定の間隔のクラスタを含む。
ここで、クラスタは、ピークが密集した区間を意味する。
バーストタイプの信号は、他の区間に比べてピークが密集している区間を意味するバースト区間を含む。
低閾値タイプの信号は、細かいピークを含む。
規則タイプの信号は、一定の間隔のピークを含み得、トニックタイプの信号に比べて少ない数のピークを含む。
ファストタイプの信号は、極めて細かいピークを含み、低閾値タイプの信号に比べて複数のピークを含む。
発振タイプは、ピークが示される前に一時的にウェイブする区間である発振区間を含む。
【００４８】
刺激装置は、カテゴリー４００を参照してフィードバック信号を分析する。
例えば、刺激装置は、カテゴリー４００の内、フィードバック信号が属するカテゴリー、及びフィードバック信号の特性を決定してフィードバック信号の波形を分析する。
ここで、フィードバック信号の特性は、ピーク間の間隔、信号レベル、持続時間、ピーク数、及びクラスタの数を含む。
また、刺激装置は、カテゴリー４００を参照して刺激信号を生成する。
例えば、刺激装置は、カテゴリー４００の内、刺激信号が属するカテゴリー、及び刺激信号の特性を決定して刺激信号を生成し得る。
【００４９】
図５は、本発明の一実施形態による神経信号の分析基準を説明するための図である。
図５を参照すると、刺激装置は、様々な基準に基づいて神経信号を分析する。
神経信号は、規則的なパターンを有するが、神経信号（５１０〜５４０）は、規則的なパターンのうち単一周期を示す。
また、神経信号（５１０〜５４０）の分析基準は、フィードバック信号の分析、又は刺激信号の生成に用いてもよい。
図５に示した分析基準は１つの例示に過ぎず、これに限定されることはない。
【００５０】
刺激装置は、神経信号５１０でピークの頻度数及び持続時間を決定する。
ここで、持続時間は単一周期の持続時間を意味する。
刺激装置はピークの頻度数に代わるか、又は、ピークの頻度数に加えてピーク間の間隔及びピークが示される周波数を分析する。
神経信号５１０でピーク間の間隔が一定のレベルに保持されるため、神経信号５１０は、トニックタイプ、又は規則タイプに分類される。
神経信号５１０がトニックタイプ又は規則タイプであるか否かは、神経信号５１０に含まれたピークの頻度数に基づいて決定される。
【００５１】
刺激装置は、神経信号５２０でクラスタの存在、クラスタの間隔、及びクラスタの数を決定する。
神経信号５２０にクラスタが複数存在し、クラスタ間の間隔が一定のレベル保持されているため、神経信号５２０は、チャタリングタイプに分類される。
刺激装置は、神経信号５３０からバースト区間を検出し、神経信号５３０をバーストタイプに分類する。
また、刺激装置は、神経信号５４０から発振区間を検出し、神経信号５４０を発振タイプとして分類する。
刺激装置は、神経信号（５２０、５３０、５４０）の内でもピークの頻度数、ピーク間の間隔、ピークが示される周波数、持続時間などを検出して神経信号（５２０、５３０、５４０を分析することができる。
【００５２】
図６は、本発明の一実施形態によるフィードバック検出器の概略構成を示すブロック図である。
図６を参照すると、フィードバック検出器６００は、高周波遮断フィルタ６１０、中周波増幅器６２０、低周波遮断フィルタ６３０、可変増幅器６４０、及びＡ／Ｄコンバータ６５０を含む。
【００５３】
高周波遮断フィルタ６１０は、フィードバック信号で高周波ノイズを遮断する。
高周波成分は、刺激装置の動作によって発生する振動によるホワイトノイズを含む。
中周波増幅器６２０は、高周波遮断フィルタ６１０の出力信号で中周波帯域の信号レベルを増幅する。
中周波帯域は、神経信号の周波数に基づいて予め決定される。
低周波遮断フィルタ６３０は、中周波増幅器６２０の出力信号で低周波ノイズを遮断する。
低周波ノイズは、刺激装置の動き又は刺激装置に加えられる衝撃によるノイズを含む。
可変増幅器６４０は、低周波遮断フィルタ６３０の出力信号をフィードバック信号の分析に適切なレベルに増幅できる。
Ａ／Ｄコンバータ６５０は、可変増幅器６４０の出力信号をデジタル変換してデジタル信号を出力する。
【００５４】
図７は、本発明の一実施形態による信号生成器の概略構成を示すブロック図である。
図７を参照すると、信号生成器７００は、アナログ回路７１０、及びドライバ回路７２０を含む。
【００５５】
前述したように、刺激装置のコントローラは、フィードバック信号の波形を分析し、フィードバック信号の波形に基づいてパラメータを決定する。
パラメータは、フィードバック信号に対応する刺激信号を生成するためのもので、刺激信号の波形に関する第１パラメータ及び刺激信号のレベルに関する第２パラメータを含んでいる。
コントローラは、決定されたパラメータに基づいてアナログ回路７１０及びドライバ回路７２０に入力信号を送信する。
入力信号は、第１パラメータに対応する第１入力信号及び第２パラメータに対応する第２入力信号を含む。
【００５６】
アナログ回路７１０は、第１入力信号に基づいて刺激信号の波形に対応するアナログ信号を出力する。
アナログ回路７１０は、自然界の神経信号を模倣するための数学的モデルに基づいて設計され、キャパシタ及びトランジスタのような様々なアナログ素子を含む。
例えば、アナログ回路７１０の設計にホジキン・ハクスレーモデル（Ｈｏｄｇｋｉｎ−Ｈｕｘｌｅｙ  ｍｏｄｅｌ）、イジケヴィッチモデル（Ｉｚｈｉｋｅｖｉｃｈ  ｍｏｄｅｌ）、ウイルソンモデル（Ｗｉｌｓｏｎ  ｍｏｄｅｌ）、フィッツフュー−南雲モデル（Ｆｉｔｚｈｕｇｈ−Ｎａｇｕｍｏ  ｍｏｄｅｌ）、ＬＩＦモデル（ｌｅａｋｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅ  ａｎｄ  ｆｉｒｅ  ｍｏｄｅｌ）などの数学的モデルを用いてもよい。
また、アナログ回路７１０は、キャパシタ及びトランジスタを含んでもよく、コントローラによって決定されたパラメータに対応する入力信号がキャパシタ及びトランジスタの内の少なくとも１つに印加されることに応答してアナログ信号を出力する。
【００５７】
アナログ回路７１０は、高周波動作や大きいメモリなどを必要としないため、デジタル回路に比べて低電力で動作可能であり、小さいサイズで実現できる。
したがって、アナログ回路７１０を用いる場合、長時間の動作及び小さいサイズが求められる電子薬のような装置が実現され得る。
【００５８】
ドライバ回路７２０は、第２入力信号に基づいてアナログ信号のレベルを調整する。
ドライバ回路７２０は、動作電極ドライバ７３０、相対電極ドライバ７４０、及び電荷均衡器７５０を含む。
動作電極ドライバ７３０及び相対電極ドライバ７４０には動作電圧が提供され、第２入力信号によりアナログ信号のレベルを調整して刺激信号を出力する。
電荷均衡器７５０は、刺激信号の生成に必要な電荷を供給したり電荷を排出し得る。
【００５９】
図８は、本発明の一実施形態に係るアナログ回路の例を示す回路図である。
前述したように、自然界の神経信号を模倣するために様々な数学的モデルが用いられる。
以下では、イジケヴィッチモデルを用いたアナログ回路８００について説明するが、刺激信号の生成にはイジケヴィッチモデルを用いた異なるアナログ回路が利用されたり、又は他の数学的モデルを用いた異なるアナログ回路を用いてもよい。
【００６０】
イジケヴィッチモデルを利用すれば、以下に示す数式（１）が導き出される。
【数１】
2019058666.tif 000003
【００６１】
数式（１）において、“ｖ”は細胞膜電位（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を示し、“ｕ”は細胞膜電位回復を示す変数である。
“ａ”は変数“ｕ”のタイムスケールを示し、“ｂ”は変数“ｕ”の敏感度を示す。
“Ｉ”は漏れ電流を示し、“ｃ”及び“ｄ”は入力値を示し、３０ｍＶは閾値を示す。
閾値を含む数式（１）に記載された定数は、試験的に決定されてもよい。
数式（１）によれば、細胞膜電位ｖが閾値（３０ｍＶ）以上である場合、細胞膜電位“ｖ”は入力値“ｃ”になり、変数“ｕ”は変数“ｕ”及び入力値“ｄ”の和になる。
したがって、数式（１）で、入力値“ｃ”、“ｄ”によって細胞膜電位“ｖ”、及び変数“ｕ”が決定される。
【００６２】
数式（１）に基づいて、アナログ回路８００が設計される。
図８を参照すると、アナログ回路８００は、キャパシタ（Ｃｖ、Ｃｕ）及びトランジスタ（Ｍ１〜Ｍ１４）を含み、入力信号（“ｃ”、“ｄ”、Ｐｏｓｔ  「Ｓｙｎａｐｔｉｃ  Ｉｎｐｕｔ」）、閾値信号Ｖｔｈ、及びバイアス信号Ｖｂｉａｓに基づいて出力信号「Ｓｐｉｋｅ  Ｏｕｔ」を生成する。
出力信号「Ｓｐｉｋｅ  Ｏｕｔ」は、前述したアナログ信号に対応する。
入力信号“ｃ”、“ｄ”は数式（１）の入力値“ｃ”、“ｄ”に対応し、閾値信号Ｖｔｈは数式（１）の閾値（３０ｍＶ）に対応する。数式（１）の定数はキャパシタ（Ｃｖ、Ｃｕ）及びトランジスタ（Ｍ１〜Ｍ１４）の素子値に対応して決定される。
【００６３】
キャパシタ（Ｃｖ、Ｃｕ）は、出力信号「Ｓｐｉｋｅ  Ｏｕｔ」の波形に２つの要素の影響を与える。
具体的には、キャパシタＣｖは細胞膜電位に影響を与え、キャパシタＣｕは細胞膜電位の回復に影響を与える。
アナログ回路８００でトランジスタ（Ｍ１〜Ｍ５）は細胞膜電位に関するパートであり、トランジスタ（Ｍ１、Ｍ２）及び（Ｍ６〜Ｍ８）は細胞膜電位の回復に関するパートであり、トランジスタ（Ｍ９〜Ｍ１４）は比較パートである。
説明の便宜のために、細胞膜電位の回復に関するパートは回復パートとして称する。
【００６４】
細胞膜電位に関するパートで、入力信号「Ｐｏｓｔ  Ｓｙｎａｐｔｉｃ  Ｉｎｐｕｔ」の電流及びキャパシタＭ３によって提供される電流の和からキャパシタＭ４による漏れ電流を差し引いたものがキャパシタＣｖに蓄積され、キャパシタＣｖによって細胞膜電位が決定される。
細胞膜電位が入力信号Ｖｔｈに達すれば、比較パートは第１パルスを生成し、生成されたパルスはトランジスタＭ５を介して細胞膜電位を電圧Ｖｃにリセットする。
電圧Ｖｃは、入力信号“ｃ”に対応する。
【００６５】
トランジスタＭ７によって提供される電流及びトランジスタＭ６によって提供される電流の差はキャパシタＣｕに蓄積され、キャパシタＣｕによって細胞膜電位の回復に関する変数が決定される。
説明の便宜のために、細胞膜電位の回復に関する変数は回復変数と称する。
細胞膜電位が閾値に達すれば、比較パートは第２パルスを生成し、その結果、トランジスタＭ８が一時的にターンオンする。
トランジスタＭ８がターンオンすれば、キャパシタＣｕに余剰電荷が蓄積され、回復変数を増加させる。
回復変数の増加量は、入力信号“ｄ”によって決定される。
【００６６】
閾値信号Ｖｔｈ及びバイアス信号Ｖｂｉａｓは、それぞれ回復パートの閾値及びバイアス電圧である。
細胞膜電位が閾値信号Ｖｔｈの値に達すれば、比較パートは前述した第１パルス及び第２パルスを生成し、第１パルス及び第２パルスは、細胞膜電位に関するパート及び回復パートをリセットするために用いられる。
【００６７】
細胞膜電位の増減、及び回復変数の増減によって出力信号「Ｓｐｉｋｅ  Ｏｕｔ」の波形が決定され、出力信号「Ｓｐｉｋｅ  Ｏｕｔ」は、第１周波数帯域の波形、及び第１周波数帯域の波形内のピークに第２周波数帯域のパルスを含む。
第１周波数帯域は、第２周波数帯域よりも小さくてもよい。
ここで、第１周波数帯域の波形は、入力信号“ｃ”、“ｄ”に基づいてキャパシタＣｕによって形成され、第２周波数帯域のパルスは入力信号“ｃ”、“ｄ”に基づいてキャパシタＣｖによって形成される。
出力信号「Ｓｐｉｋｅ  Ｏｕｔ」によって刺激信号の波形が決定され、信号生成器は、出力信号「Ｓｐｉｋｅ  Ｏｕｔ」のレベルを適切に調整して刺激信号を生成することができる。
【００６８】
図９は、本発明の一実施形態に係るアナログ回路の入出力を示す図である。
図９を参照すればグラフ（９１０、９３０）は、アナログ回路の入力を示し、図（９２０、９４０）は、対応する入力によるアナログ回路の出力を示す。
【００６９】
グラフ９１０は入力（Ｃ１、Ｃ２）を含み、グラフ９２０は入力（Ｒ１、Ｒ２）を含む。
入力（Ｃ１、Ｃ２、Ｒ１、Ｒ２）のそれぞれは、パラメータ“ｃ”、“ｄ”を示し得る。
ここで、パラメータ“ｃ”、“ｄ”は、図８を参照して説明した入力信号“ｃ”、“ｄ”に対応する。
図９２０は、入力Ｃ１による波形及び入力Ｃ２による波形を含み、図９４０は、入力Ｒ１による波形及び入力Ｒ２による波形を含む。
図（９２０、９４０）に示した信号ＰＳＩは、図８を参照して説明した入力信号「Ｐｏｓｔ  Ｓｙｎａｐｔｉｃ  Ｉｎｐｕｔ」である。
【００７０】
図９の図９２０を参照すると、入力Ｃ１及び入力Ｃ２を介してチャタリングタイプの波形が生成されることが確認され、入力Ｃ１の値及び入力Ｃ２の値により波形の細部的な形態が調整されることが確認される。
また、入力Ｒ１及び入力Ｒ２を介して規則タイプの波形が生成されることが確認され、入力Ｒ１の値及び入力Ｒ２の値により波形の細部的な形態が調整されることが確認される。
したがって、図８において、入力信号“ｃ”、“ｄ”を介して刺激信号のカテゴリー及び刺激信号の細部的な形態を調整することができる。
【００７１】
図１０は、本発明の一実施形態に係る切断神経を補助するための刺激装置を説明するための図である。
図１０を参照すると、刺激装置１０００は、切断神経の切断元の神経からフィードバック信号を検出し、切断神経の切断先の神経に刺激信号を印加する。
検出されたフィードバック信号は「運動神経活性化」反応に対応し、刺激装置１０００は、予め構築されたデータセットを参照して「運動神経活性化」機能に対応する刺激信号を生成する。
このように、切断神経が存在する場合、刺激装置１０００は、切断神経を補助するために用いることができる。
刺激装置１０００が切断神経補助装置として実現される場合、刺激装置１０００は、切断神経周辺の皮下に注入（ｉｍｐｌａｎｔ）され、その表面は人体に副作用の少ないチタン素材からなり得る。
【００７２】
図１１は、一実施形態による電子薬としての刺激装置を説明するための図である。
図１１を参照すると、刺激装置１１００は迷走神経からフィードバック信号を検出し、膵臓部位に刺激信号を印加する。
検出されたフィードバック信号は「食物摂取」の反応に対応し、刺激装置１１００は、予め構築されたデータセットを参照して「インスリン分泌」機能に対応する刺激信号を生成する。
このように、刺激装置１１００は、特定の身体機能の活性化のために用いることができる。
刺激装置１１００が電子薬として実現される場合、刺激装置１１００は、人体に摂取されたり、注入され、その表面は人体に副作用が少ないチタン素材からなり得る。
【００７３】
図１２は、本発明の一実施形態による複数の刺激装置間の動作を説明するための図である。
図１２を参照すると、第１刺激装置１２１０は、刺激対象１２３０の第１対象部位１２３１からフィードバック信号を検出し、第２刺激装置１２２０は、第２対象部位１２３２に刺激信号を印加する。
実施形態によっては、第１対象部位１２３１及び第２対象部位１２３２は一定の距離だけ離隔し得る。
この場合、第１刺激装置１２１０及び第２刺激装置１２２０は、通信により必要な情報を交換し、適切な箇所で各自のフィードバック信号を検出し、刺激信号を印加する。
例えば、第１刺激装置１２１０は、第１対象部位１２３１で検出されたフィードバック信号に関する情報を第２刺激装置１２２０に送信し、第２刺激装置１２２０は、受信されたフィードバック信号に関する情報に基づいて刺激信号を生成する。
第１刺激装置１２１０及び第２刺激装置１２２０は、通信のための通信モジュールを含んでもよく、互いに直接的に通信したり、外部装置を経由して間接的に通信し得る。
【００７４】
図１３は、本発明の一実施形態による刺激方法の動作を説明するためのフローチャートである。
図１３を参照すると、ステップＳ１３１０において、刺激装置は、刺激対象からフィードバック信号を検出し、ステップＳ１３２０において、検出されたフィードバック信号の波形を分析し、ステップＳ１３３０において、分析されたフィードバック信号の波形に基づいてパラメータを決定し、ステップＳ１３４０において、決定されたパラメータに基づいて検出されたフィードバック信号に対応する刺激信号を生成する。
その他に、刺激方法として前述した事項が適用してもよく、より詳細な説明は省略する。
【００７５】
図１４は、本発明の一実施形態による刺激装置のコントローラの概略構成を示すブロック図である。
図１４を参照すると、コントローラ１４００は、メモリ１４１０及びプロセッサ１４２０を含み、図２に示した刺激装置２００のコントローラ２２０を実現するために使用され、図１３に示した刺激方法のステップＳ１３２０、Ｓ１３３０を行う。
メモリ１４１０は、命令語を格納し、該当の命令語がプロセッサ１４２０によって実行されるとき、プロセッサ１４２０は、図１〜図１２に関連して説明したような、コントローラ２２０により実行される動作を行ったり、図１３に示した刺激方法のステップＳ１３２０，Ｓ１３３０を行う。
図１〜図１３に関する説明は、図１４にも適用してもよく、より詳細な説明は省略する。
【００７６】
図１に示す刺激装置１１０、図２に示す刺激装置２００、フィードバック検出器２１０、コントローラ２２０、メモリ２３０、通信モジュール２４０、及び信号発生部２５０、フィードバック検出器６００、図６に示す高周波遮断フィルタ６１０、中周波増幅器６２０、低周波遮断フィルタ６３０、可変増幅器６４０、Ａ／Ｄコンバータ６５０、図７に示す信号生成器７００、アナログ回路７１０、ドライバ回路７２０、動作電極ドライバ７３０、相対電極ドライバ７４０、電荷均衡器７５０、図８に示すアナログ回路８００、図１０に示す刺激装置１０００、図１１に示す第１刺激装置１２１０、第２刺激装置１２２０、図１４に示すコントローラ１４００、メモリ１４１０及びプロセッサ１４２０は、上述した動作を行うハードウェア構成として実現される。
【００７７】
以上述した実施形態は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合わせで具現される。
例えば、本実施形態で説明した装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサー、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを用いて具現される。
【００７８】
処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で実行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。
また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。
理解の便宜のために、処理装置は１つの処理要素を使用するものとして説明する場合もあるが、当技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数類型の処理要素を含むことが把握する。
例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。
また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。
【００７９】
ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はこのうちの１つ以上の組み合わせを含み、所望どおりに動作するように処理装置を構成し、独立的又は結合的に処理装置に命令する。
ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈され、処理装置に命令又はデータを提供するためのあらゆる類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、或いは送信される信号波を介して永久的又は一時的に具現化される。
ソフトウェアは、ネットワークに接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散された方法で格納されるか又は実行される。
ソフトウェア及びデータは、１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納される。
【００８０】
本実施形態による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。
記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせて含む。
記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。
【００８１】
コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。
プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。
ハードウェア装置は、本発明で示す動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。
【００８２】
尚、本発明は、上述の実施携帯に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１１０、２００、１０００    刺激装置
１２０、１２３０    刺激対象
２１０    フィードバック検出器
２２０    コントローラ
２３０    メモリ
２４０    通信モジュール
２５０    信号生成器
３００    データセット
３１０    フィードバック信号
３２０    神経反応
３３０    身体機能
３４０    刺激信号
６００    フィードバック検出器
６１０    高周波遮断フィルタ
６２０    中周波増幅器
６３０    低周波遮断フィルタ
６４０    可変増幅器
６５０    Ａ／Ｄコンバータ
７００    信号生成器
７１０、８００    アナログ回路
７２０    ドライバ回路
７３０    動作電極ドライバ
７４０    相対電極ドライバ
７５０    電荷均衡器
１２１０、１２２０    （第１、第２）刺激装置
１２３１、１２３２    （第１、第２）対象部位
１４００    コントローラ
１４１０    メモリ
１４２０    プロセッサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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