(57)【要約】  本発明は、（ＲＦ）電磁波（ＥＭ）波（１、７）を用いて脳内の脳活動、及び神経活動（５）の検出、画像化、モニタリング、及び変調のための方法、及び装置、並びに、高周波（ＲＦ）電磁波（ＥＭ）波を用いた呼吸、及び心拍の監視方法に係るものである。
2018538017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ  ＥＭ波を用いて脳内の脳活動、及び神経活動を検出し、画像化し、モニターし、及びモジュレートする方法、ならびにＲＦ  ＥＭ波を用いて呼吸、及び心拍を検出し、画像化し、モニターする方法、及び装置。
【請求項２】
請求項１において、前記方法、及び装置は、脳を通って伝搬するＲＦ  ＥＭ波を送信することによって脳内の脳活動、及び神経活動を検出し、画像化し、及びモニターし、それを介して伝播するＲＦ  ＥＭ波の変化により、脳の脳活動、及び脳内の神経活動を検出する
請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項３】
ＲＦ  ＥＭ波は、３ｋＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲の任意の波形のＲＦ  ＥＭ波である
請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項４】
ＲＦ  ＥＭ波の前記変化には、位相変化、及び振幅変化が含まれる、
請求項２に記載の方法、及び装置。
【請求項５】
脳機能部位の感受性周波数のＲＦ  ＥＭ波を送信することによって、脳機能部位におけるニューロン活動を選択的に検出し、画像化し、及びモニターし、ＲＦ  ＥＭ波が、脳機能部位での神経活動に関連して脳機能部位を通って伝搬するＲＦ  ＥＭ波の変化の検出、画像化、及び変化の検出を含む
請求項２に記載の方法、及び装置。
【請求項６】
前記装置は、脳活動を検出し、画像化し、モニターするブレイン  コンピュータ  インターフェースシステムである
請求項５に記載の方法、及び装置。
【請求項７】
脳機能部位における神経活動を選択的に検出し、画像化し、及びモニターすることは、ＲＦ  ＥＭ波を、送信アンテナと標的脳機能部位との間、及び標的脳機能部位と受信アンテナとの間の集束機構によって送信アンテナから放射されたＲＦ  ＥＭ波は、目標とする脳機能部位を通って伝搬するように集束され、標的とされた脳機能部位に合焦された受信アンテナによって受信され、集束機構は、レンズ集束、及び楕円集束、集束楕円面リフレクタは、そのツイン集束点の１つに配置されたアンテナを有し、他の集束点に目標とされた脳機能部位を有する
請求項２に記載の方法、及び装置。
【請求項８】
対称または非対称パルス波形のＲＦ  ＥＭ波を脳機能部位に伝達し、脳機能部位に印加された電界を誘発して神経活動を調節することによって、脳機能部位における神経活動をモジュレートする
請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項９】
前記ＲＦ  ＥＭ波の前記非対称パルス波形は、脳機能部位に対して誘導されるべき電場の必要な方向に依存して、振幅が急速に上昇し、次いでゆっくりと降下するか、またはゆっくりと上昇し、次いで急速に低下するパルス波形である
請求項８に記載の方法、及び装置。
【請求項１０】
前記非対称パルス波形のＲＦ  ＥＭ波が、送信側と受信側の間の集束機構を介して標的脳機能部位に印加される集束方法を使用して、標的とされた脳機能部位に集束された非対称パルス波形のＲＦ  ＥＭ波を送信することによって、送信アンテナから放射されたＲＦ  ＥＭ波が集束されて標的の脳機能部位を通って伝播するように、アンテナ集束、及び楕円体リフレクタ集束を含む収束機構とすることができ、該集束機構は、楕円面リフレクタは、そのツイン焦点の１つに配置されたアンテナを有し、他の焦点に目標とされた脳機能部位を有する
請求項８に記載の方法、及び装置。
【請求項１１】
前記脳機能部位におけるニューロン活動を選択的に調節するための前記方法、及び装置は、脳機能部位を伝播する際にＲＦ  ＥＭ波が最も変化する脳機能部位の感受性周波数の非対称パルス波形のＲＦ  ＥＭ波を送信することによっても達成することができる
請求項８に記載の方法、及び装置。
【請求項１２】
前記脳活動は、疼痛知覚、昏睡、栄養状態、発作、てんかん、アルツハイマー病、感情、ストレス、精神疲労、睡眠、及び覚醒を含む全ての脳活動である
請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項１３】
前記脳活動は、脳内の扁桃体または運動皮質における神経電気点火のような、あらゆるニューロンの電気的発火、及び活動電位伝播を含む、全ての脳活動である
請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項１４】
前記装置は、１つまたは複数のアンテナを駆動してＲＦ  ＥＭ波を放射または放射するＲＦ  ＥＭ波を、集束の有無にかかわらず脳を通って伝搬するＲＦ  ＥＭ波を受信する複数のアンテナを含み、該ＲＦ  ＥＭ波の変化の検出し、画像化し、及びモニターする
請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項１５】
前記ＲＦ  ＥＭ波は、請求項１の低周波変調が可能であって、脳活動を検出し、画像化し、モニターし、及びモジュレートする
請求項３に記載の方法、及び装置。
【請求項１６】
ＲＦ  ＥＭ波の前記波形は、請求項１が、脳における脳活動、及びニューロン活動の検出し、画像化し、モニターし、及びモジュレートが最適化されるように決定／設計される
請求項３に記載の方法、及び装置。
【請求項１７】
ＲＦ  ＥＭ波を用いて脳内の脳活動、及び神経活動を検出し、画像化し、モニターし、及びモジュレートする前記装置は、すべての機能を組み合わせて順番に検出し、画像化し、モニターし、及びモジュレートが同時に行われる統合装置またはシステムである
請求項１に記載の方法、及び装置。
【請求項１８】
ＲＦ  ＥＭ波を使用して呼吸、及び心拍を検出し、画像化し、及びモニターする前記方法、及び装置は、肺、及び心臓に向けてＲＦ  ＥＭ波を送信することによって呼吸、及び心拍を検出し、画像化し、及びモニターする方法、及び装置を含み、肺、及び心臓によって反射されたＲＦ  ＥＭ波を受信し、拍動時の呼吸、及び心臓における肺の動きに関連して、反射ＲＦ  ＥＭ波の変化を検出し、及び監視を行う
請求項１に記載の方法、及び装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本発明は、「ニューロン活動を感知しモジュレートする電磁波」と題する米国仮特許出願第６２／０７４，２５６号明細書に対応する。
技術分野
本発明は、無線周波数（ＲＦ）電磁（ＥＭ）波を用いて脳活動を検出し、画像化し、モニターし、モジュレートする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳活動は、脳検査、脳モニタリング、脳治療、ブレイン・マシン・インタフェース、及び、脳との直接のコミュニケーションなどの多くの重要な用途のために感知またはモジュレートされる。これまでは、脳に挿入された針電極を用いてニューロン電気活動を検出することによって脳活動を感知する方法、及び装置ならびに、機能的磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ）を用いてＢＯＬＤシグナルを検出したり、脳波検査（ＥＥＧ）を用いて頭皮上のニューロン電位シグナルを検出、または埋め込みＥＥＧもしくは脳磁図法（ＭＥＧ）、もしくはポジトロン断層撮影法（ＰＥＴ）を用いて脳内のニューロン電位シグナルを検出することによって脳活動を感知する方法、及び装置があった。
【０００３】
脳深部刺激療法（ＤＢＳ）などのニューロモジュレーション技術も知られている。該技術は、パーキンソン病（ＰＤ）、及び他の運動障害、例えば本態性振戦、及びジストニアの治療を目的として、脳の深部に電極を埋め込んで、電気インパルスを用いて対象脳機能部位を刺激することを含む。本発明は、ＲＦ  ＥＭ波を用いて脳活動を検出し、画像化し、モニターし、モジュレートする方法を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
脳機能部位におけるニューロンは、イオン分極による典型的な誘電体である細胞外体液に囲まれている。細胞外液におけるイオン濃度は、この誘電体（細胞外液）の動的性質を設定する局所ニューロン活性によって変化する。さらに詳細には、ニューロン周囲の細胞外液のイオン濃度は、ニューロン活性、脱分極、及び再分極によって変化し、同期したニューロン活性は、強い膜貫通イオン流をもたらし、細胞外液のイオン濃度を変化させ、したがって誘電率を変化させる。
【０００５】
イオン濃度の変化は、誘電体（細胞外液）の動的性質をもたらす。脳に対して外部から印加された電場の存在下で、その分極密度の生成において、印加電場から細胞外液によって取得され、その細胞外液に保存されるエネルギーは、その領域におけるニューロン活性状況に従って、同期したニューロン再分極中の高分極密度から同期したニューロン脱分極中の低分極密度に変化し、次いで高分極密度に戻るなどのように変化する。
【０００６】
さらに詳細には、ニューロン周囲の細胞外液のイオン濃度は、印加する電場により変化するものであり、印加する電場を高くすると細胞外液の密度が高くなるため、細胞内から細胞外へと出るイオンが増加し脳は興奮状態になる。一方、印加する電場を低くすると、細胞外から細胞内へと入るイオンが増える。このように、細胞外液の印加する電場を調整することにより、分極密度が変動する。
【０００７】
本発明の特徴の１つは、脳の機能部位におけるニューロン活性周波数と関連した細胞外液の分極密度の変動周波数を検出し、画像化し、モニターすることによって、脳の機能部位におけるニューロン活性周波数を検出し、画像化し、モニターすることである。
【０００８】
さらにまた本発明において、ニューロン活性周波数と関連した細胞外液の分極密度の変動周波数を検出し、画像化し、モニターする方法は、脳を介して伝播されるＲＦ  ＥＭ波により、脳における細胞外液の電場を変化させ、その電場の変化により分極密度を変化させ、同時に細胞外液がそのエネルギーを消失し、そのエネルギー消失が、脳、脱分極、及び再分極におけるニューロン活性と関連した細胞外液の誘電体の変動によって引き起こされる分極密度変動の結果として起こる変動周波数を感知する特定の周波数を有するＲＦ  ＥＭ波を用いることを含むこのような変動周波数を感知する任意の方法である。
【０００９】
したがって、ニューロン活性周波数は、脳を介する伝播後に、ＲＦ  ＥＭ波のエネルギー消失の変動周波数を検出することによって、検出し、画像化し、モニターすることができる。ＲＦ  ＥＭ波を用いて脳におけるニューロン活性周波数を検出し、画像化し、モニターするための本発明におけるＲＦ  ＥＭ波の特定の周波数は、ＲＦ  ＥＭ波の波長が脳機能部位のスケールと同様なスケールであり、ＲＦ  ＥＭ波が脳を介して伝播することができるように、１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲内であり、その最適範囲は２７０ＭＨｚ〜３０ＧＨｚである。
【００１０】
本発明において、ＲＦ  ＥＭ波を用いて対象脳機能部位を選択的に検出し、画像化し、モニターするために感度を示す周波数法が用いられる。これは、脳機能部位における誘電体（細胞外液）の誘電率が周波数に依存するものであり、脳機能部位のイオン濃度、形状、及び寸法に関連する感度を示す周波数が存在するという事実に基づく。即ち、脳機能部位のそれぞれについて、脳機能部位を介して伝播するとき、ＲＦ  ＥＭ波の位相または振幅変化が最大に達する感度を示すＲＦ  ＥＭ周波数がある。本発明の特徴の１つは、脳機能部位を選択的に感知しモジュレートするために、脳機能部位の感度を示す周波数を用いることであり、ここで、ＲＦ  ＥＭ周波数は、感度を示す周波数にセットされる。
【００１１】
本発明において、感度を示す周波数法に加えて、対象脳機能部位を選択的に検出し、画像化し、モニターするためのＲＦ  ＥＭ波の使用は、送信アンテナから放射されるＲＦ  ＥＭ波が、対象脳機能部位を介して伝播するように焦点が合わせられ、対象脳機能部位に対する焦点を有する受信アンテナによって受信されるように、送信アンテナと対象脳機能部位との間、及び、対象脳機能部位と受信アンテナとの間の集束機構によってＲＦ  ＥＭ波を送受信する集束法を用いて達成することもできる。集束機構は、レンズ集束機構、及び楕円反射体集束機構を含む任意のＲＦ  ＥＭ波集束機構であることができる。
【００１２】
本発明において、ＲＦ  ＥＭ波を用いて検出され、画像化され、モニターされる脳活動の１つは痛みの脳知覚である。外科手術中の麻酔覚醒を避けるために、または、疼痛治療における痛みの客観的測定値のために、脳における痛みの知覚が検出され、画像化され、モニターされる。痛みの知覚に関する脳機能部位である前帯状皮質（ＡＣＣ）は、痛みの強度に比例したその活性周波数を有する。
【００１３】
例えば、その活性周波数が１８Ｈｚ未満である場合、脳は痛みを全く知覚せず、その活性周波数が２８Ｈｚである場合、脳は痛みを知覚し始め、その活性周波数が２８Ｈｚ以上（最大６０Ｈｚ）に増加する場合、脳によって知覚される痛みはますます強くなる。ＲＦ  ＥＭ波を用いて、痛みの知覚に関する脳機能部位においてニューロン活性周波数を感知することによって、痛みは検出され、画像化され、モニターすることができる。脳が痛みの知覚を経験するとき、ＡＣＣの発火周波数は、脳における他の大部分の活動の周波数よりも顕著に高い。脳を介して伝播するＲＦ  ＥＭ波によって感知される高周波成分の周波数を用いて痛みの知覚の程度をキャリブレーションすることによって、ＲＦ  ＥＭ波を用いて痛みの知覚を検出し、画像化し、モニターする方法を簡単にするために、脳のこの性質を用いることができる。
【００１４】
本発明において、ＲＦ  ＥＭ波を用いて検出され、画像化され、モニターされる他の脳活動は発作またはてんかんであり、ここで脳の一部におけるニューロン活性周波数は、標準よりもはるかに高く（６０Ｈｚ超）、本発明におけるＲＦ  ＥＭ波法を用いることによって感知される。発作またはてんかんを検出し、画像化し、モニターするＲＦ  ＥＭ波の用途の１つは、ＲＦ  ＥＭ波を用いて脳における高周波ニューロン活性を感知することによって発作またはてんかんの発症を予測することである。
【００１５】
本発明において、運動野、及び扁桃体におけるニューロン活性などの各種の脳活動は、様々なブレイン・マシン・インタフェース用途について、ＲＦ  ＥＭ波を用いて検出され、画像化され、モニターされる。例えば、身体の動きを制御する運動野活性周波数は、本発明のＲＦ  ＥＭ波法を用いて検出され、モニターされ、検出されたシグナルは、そのシグナルによって制御されるタスクをロボットが実施するように、該ロボットの制御器に送信される。
【００１６】
本発明のもう１つの特徴は、ニューロン活性周波数が変化するように、脳機能部位におけるニューロン活性と関連した細胞外液の分極密度の変動を誘導することによって、脳機能部位におけるニューロン活性周波数をモジュレートすることである。そして、本発明において、脳機能部位におけるニューロン活性と関連した細胞外液の分極密度の変動を誘導する方法は、細胞外液と関連した脳機能部位におけるニューロン活性の周波数が、前記モジュレーティング周波数に変化するように、モジュレーティング周波数において様々に細胞外液の分極密度を変化させる。このような誘導のために、脳を介して伝播され、生成されるＲＦ  ＥＭ波のモジュレーティング周波数として不連続な周波数（バースト）のＲＦ  ＥＭ波が用いられることを含む。ＲＦ  ＥＭ波を用いて脳におけるニューロン活性周波数をモジュレートするための本発明におけるＲＦ  ＥＭ波の特定の周波数は、ＲＦ  ＥＭ波の波長が脳機能部位のスケールと同様なスケールであり、ＲＦ  ＥＭ波が脳を介して伝播することができるように、１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲内であり、その最適範囲は２７０ＭＨｚ〜３０ＧＨｚである。即ち、ＲＦ  ＥＭ波の周波数として２７０ＭＨｚ以下の低周波数領域においては、ＲＦ  ＥＭ波が頭部の周囲を沿うように伝搬し、脳機能部位に直接に作用しない。一方で、ＲＦ  ＥＭ波の周波数として３００ＧＨｚを超えると波長特性として直進性が非常に高くなるため、脳内に到達するまでにＲＦ  ＥＭ波は減衰してしまう。
【００１７】
本発明において、脳機能部位においてニューロン活性と関連した細胞外液の分極密度の変動を誘導することにより、脳機能部位におけるニューロン活性周波数をモジュレートすることにおけるＲＦ  ＥＭ波のモジュレーション効果を高めるために、非対称パルス波形（バースト）のＲＦ  ＥＭ波が用いられる。急速に上昇し、次いで徐々に低下する、脳機能部位を介して伝播する、非対称パルス波などの非対称波形をＲＦ  ＥＭ波が有し、波の上昇する部分の高周波電力成分が波の低下する部分の低周波数成分を超えて吸収され、その脳機能部位において局所電場が誘導される。誘導された局所電場は、脳機能部位のニューロン活性と関連した細胞外液の分極密度に対してＲＦ  ＥＭ波のモジュレーション効果を高め、脳機能部位におけるニューロン活性周波数が、非対称ＲＦ  ＥＭ波のバーストのモジュレーティング周波数に従うことを確実にする。
【００１８】
さらに本発明において、対象脳機能部位に対して最も感受性が高い周波数を有するＲＦ  ＥＭ波を用いることによって、ＲＦ  ＥＭ波が脳機能部位を介して伝播するとき、脳機能部位における細胞外液の誘電率が最大に到達し、それによって、脳機能部位におけるＲＦ  ＥＭ波によって誘導される細胞外液の分極密度が最大に到達するように、非対称パルスＲＦ  ＥＭ波によって誘導されるニューロン活性のモジュレーションが対象脳機能部位に選択的に使用される。
【００１９】
また、本発明において、非対称パルスＲＦ  ＥＭ波によって誘導されるニューロン活性のモジュレーションは、レンズ集束機構を用いて対象脳機能部位に選択的に使用されるが、ここで、非対称パルスＲＦ  ＥＭ波は、送信アンテナから放射されるＲＦ  ＥＭ波が、焦点を合わせられて対象脳機能部位を介して伝播するように、ＲＦ  ＥＭ波送信アンテナと対象脳機能部位との間の集束レンズを介して対象脳機能部位に使用される。あるいは、集束楕円反射体が、その２つの焦点の１つに位置するアンテナを有し、他方の焦点に位置する対象脳機能部位を有する楕円反射体集束機構が用いられる。
【００２０】
本発明において、ＲＦ  ＥＭ波によって誘導されるニューロン活性のモジュレーションの用途の１つは、昏睡または植物状態の治療のためであり、ここで、脳が、その覚醒モードに変換されるように対象脳機能部位においてニューロン活性周波数を上方にモジュレートするために、非対称モジュレーティング周波数のＲＦ  ＥＭ波のバーストが、網様体などの対象脳機能部位に送信される。
【００２１】
本発明において、その覚醒モードからその睡眠モードへの脳の誘導は、脳の睡眠促進部位である腹外側視索前野（ＶＬＰＯ）に対して感受性が高い周波数を有するＲＦ  ＥＭ波を印加することによって達成され、ここで、脳において睡眠ホルモンが放出され、脳がその睡眠モードに変換されるように、ＶＬＰＯにおいてニューロン活性周波数をモジュレートするために、ＲＦ  ＥＭ波は、８Ｈｚ〜２８Ｈｚの範囲のモジュレーティング周波数におけるバーストである。
【００２２】
また、本発明において、ＶＬＰＯにおける大部分のニューロンが、脳の他の部位におけるニューロンと比較してＲＦ  ＥＭ波に対してより感受性が高い温感受性ニューロンであるという事実に基づいて、ＶＬＰＯにおけるニューロン活性周波数をモジュレートするために、ＶＬＰＯに対して対称ＲＦ  ＥＭ波を印加することによっても、その覚醒モードからその睡眠モードへの脳の誘導が達成される。
【００２３】
さらにまた、脳の他の機能部位におけるニューロンと比較して、温感受性ニューロンがＲＦ  ＥＭ波に対してより感受性が高いという利点を利用して、ＶＬＰＯにおいてニューロン活性を選択的にモジュレートして睡眠を誘導するために、比較的低出力のＲＦ  ＥＭ波が脳に使用されるが、ここで、ＲＦ  ＥＭ波の電力が大変低いため、脳の他の部位におけるニューロンは、そのモジュレーションに感受性がない。
【００２４】
本発明において、アルツハイマー病（ＡＤ）の治療における脳深部刺激療法（ＤＢＳ）は、対称または非対称パルスＲＦ  ＥＭ波にとって代わられるが、ここで、ＡＤの治療のために、視床下部などの対象脳機能部位に対称または非対称パルスＲＦ  ＥＭ波のモジュレーティングのバーストが使用される。視床下部の機能障害は、ＡＤの病因を促進するので、視床下部機能の回復は、特定の視床下部障害だけでなく、認知障害、及び記憶障害においても改善をもたらす。ＤＢＳは、内側側頭葉構造における活動を推進し、ＡＤ患者における認知低下を改善するか、または少なくとも減速させることによって、自伝的記憶を呼びさますことができることが明らかにされた。
【００２５】
本発明において、脳の機能部位におけるニューロン周囲の細胞外液の分極密度に関してＲＦ  ＥＭ波を用いて、異常なニューロンが脱分極し、正常に再分極し、異常なてんかん性ニューロンを、改変に耐えることによって元の正常な神経系に変換するように、脳を介して１Ｈｚ〜１５０Ｈｚの範囲のモジュレーティング周波数のＲＦ  ＥＭ波のバーストを定期的に送信し、前記脳における細胞内液に蓄積されるイオンを細胞外液に放出することを促すことで、てんかんの治療が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】アンテナから放射されるＲＦ  ＥＭ波が脳を介して伝播し、次いでそれが他のアンテナによって受信される、ＲＦ  ＥＭ波に基づいて脳活動を検出し、画像化しモニターするシステムである、本発明の一実施形態を示す図である。脳を介して伝播するＲＦ  ＥＭ波の位相、及び振幅の変化が検出され、脳におけるニューロン活性と関連した変化の変動が制御器によって検出され、ディスプレイパネルに表示される。
【図２】図１に示す方法と同様な方法で、脳を介して、感度を示す周波数ＲＦ  ＥＭ波を送信し、対象脳機能部位におけるニューロン活動を選択的に検出し、画像化し、モニターすることによって、脳機能部位におけるニューロン活動を検出し、画像化し、モニターする、本発明の他の実施形態を示す図である。
【図３】モジュレーション周波数における非対称パルスＲＦ  ＥＭ波のバーストを、脳を介して送信することによって脳におけるニューロン活性をモジュレートするＲＦ  ＥＭ波システムである、本発明の他の実施形態を示す図である。このシステムは、脳における様々なモジュレーティング周波数において電場を誘導し、脳におけるニューロン活性をモジュレートする。
【図４】脳を介して、モジュレーション周波数における感度を示す周波数の非対称パルスＲＦ  ＥＭ波のバーストを送信することによって、対象脳機能部位におけるニューロン活性をモジュレートするＲＦ  ＥＭ波システムである、本発明の他の実施形態を示す図である。このシステムは、脳機能部位を介してＲＦ  ＥＭ波を伝播させ、その部位で様々なモジュレーティング周波数において電場を誘導し、その部位でニューロン活性をモジュレートする。
【図５】図３に示すシステムへの追加である、脳におけるニューロン活性をＲＦ  ＥＭ波に基づいて検出し、画像化し、モニターし、モジュレートする、本発明の他の実施形態を示す図である。このシステムは、脳を介して対称ＲＦ  ＥＭ波、及び非対称パルスＲＦ  ＥＭ波をともに送信し、それによって、対称ＲＦ  ＥＭ波、及び非対称パルスＲＦ  ＥＭ波によって、それぞれ、脳におけるニューロン活性が、同時にまたは同一時期に検出され、画像化され、モニターされ、モジュレートされる。
【図６】脳機能部位におけるニューロン活性を、ＲＦ  ＥＭ波に基づいて検出し、画像化し、モニターし、モジュレートする、本発明の他の実施形態を示す図である（図４に示すシステムに追加）。ここで、図３に示すように、感度を示す周波数非対称モジュレーティング周波数のＲＦ  ＥＭ波のバーストが、脳を介して対称感度を示す周波数を用いてＲＦ  ＥＭ波とともに送信され、脳機能部位におけるニューロン活性周波数を検出し、脳機能部位におけるモジュレーティング周波数において様々なモジュレートする電場を誘導し、脳機能部位において、同時にまたは同一時期にニューロン活性を検出し、モジュレートする。
【図７】Ｌ字型装置を有する、本発明の一実施形態を示す図である。該装置は、睡眠目的で人の頭部が横たえられる枕部の下に挿入された水平方向の辺を有し、頭部のそばに立ち、睡眠誘導のために脳の睡眠促進部位であるＶＬＰＯを介してＲＦ  ＥＭ波を送信する、ＲＦ  ＥＭ波発生器を備えた垂直方向の辺を有する。
【図８】ＲＦ回路を保持するヘッドバンドを頭頂部に備え、一対のアンテナを頭部の片面にそれぞれ備え、睡眠誘導のために脳の睡眠促進部位であるＶＬＰＯを介してＲＦ  ＥＭ波を送信する、本発明の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に示すように、対称または非対称の波形であり、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲の周波数を有し、その最適範囲が１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚであり、該ＥＭ波がヒトの脳を介して伝播することができ、かつ脳におけるその波長が脳機能部位のスケールと比較して同様なサイズスケールであるＲＦ  ＥＭ波１が、同軸ケーブル３、及び患者脳５から距離ｇの送信アンテナアレイ４によって制御器２から脳５を介して送信される、ＲＦ  ＥＭ波に基づいて脳活動を検出し、画像化しモニターするシステムである。
【００２８】
脳におけるニューロン活性周波数と関連した細胞外液の分極密度の変動周波数を検出するために、時間に対してＥＭ波１とＥＭ波７との間の違いを決定するために、脳５を介して伝播する該ＥＭ波７は、脳からＧの距離の受信アンテナアレイ６、及び同軸ケーブル８によって制御器１に逆戻りして受信される。ここで、ｇ、及びＧの値は、該システムが最適に機能するように決定される。本方法を用いて、ブレイン・マシン・インタフェース用途における痛みの知覚、発作またはてんかん、昏睡または植物状態、及び各種の脳活動を含む、脳におけるニューロン活動の状況、及び状態を検出し、画像化し、モニターすることができる。
【００２９】
図２に示すように、図１に示す、ＥＭ波に基づいて脳活動を検出し、画像化しモニターするシステムにおいて、脳５の対象脳機能部位１２を介して伝播するときＲＦ  ＥＭ波の位相、及び振幅の変化が最大に達する、感度を示す周波数を有するＥＭ波１０が、時間に対してＥＭ波１０とＥＭ波１１との間の違いを決定するために、次いで脳機能部位１２におけるニューロン活性周波数と関連した細胞外液の分極密度の変動周波数を決定するために、脳５に送信され、制御器１に逆戻りして受信される。このようにして、運動野、及び扁桃体などの対象脳機能部位におけるニューロン活性周波数が検出され、画像化され、モニターされる。
【００３０】
図３に示すように、図１に示す、ＥＭ波に基づいて脳活動を検出し、画像化しモニターするシステムにおいて、モジュレーティング周波数１３における、非対称パルス波で置き換えられたＥＭ波のバーストが脳５に送信される。脳５を介して伝播する非対称パルスＥＭ波１３は、脳５に印加されるモジュレーティング周波数の電場を誘導し、これは脳５におけるニューロン活動をモジュレートする。このようにして、発作またはてんかんなどの脳の疾患を含む脳５におけるニューロン活動は、モジュレートするか、または治療することができる。
【００３１】
図４に示すように、図３に示す、ＥＭ波に基づいて脳活動モジュレートするシステムにおいて、モジュレーティング周波数１５における非対称パルス波のバーストが、それを介して伝播するＥＭ波に対象脳機能部位１２が最大に影響を及ぼす感度を示す周波数を有し、脳５に送信されるとき、非対称パルスＥＭ波１５は脳５を介して伝播し、主として脳機能部位１２に印加されるモジュレーティング周波数の電場を誘導し、脳機能部位１２においてニューロン活動をモジュレートする。このようにして、ＥＭ波に基づくニューロン活動のモジュレーションは、選択された脳機能部位を対象としてもよい。
【００３２】
図５に示すように、図３に示すＥＭ波に基づいて脳活動をモジュレートするシステムにおいて、対称ＥＭ波１は、非対称パルスＥＭ波１３とともに脳５に送信され、ここで、脳５におけるニューロン活性が、同時にまたは同一時期に検出され、画像化され、モニターされ、モジュレートされる。このようにして、てんかんなどの脳疾患が、同時にまたは同一時期に検出され、治療され、モニターされる。
図６に示すように、図５に示すＥＭ波に基づいて脳活動を検出し、画像化し、モニターし、モジュレートするシステムにおいて、脳５において脳機能部位１２に対して感受性が高い周波数を有する対称ＥＭ波１０、及び、同じ感度を示す周波数を有する非対称パルスＥＭ波１５がともに脳５に送信されるとき、脳機能部位１２におけるニューロン活性が、同時にまたは同一時期に検出され、画像化され、モニターされ、モジュレートされる。
【００３３】
図７に示すように、頭部１７は、枕部２１上に配置され、ここで、脳の睡眠促進部位ＶＬＰＯ１８は、アンテナ１９から送信されるＲＦ  ＥＭ波を受信し、脳内に睡眠ホルモンが放出され、脳が睡眠モードに変換されるように、そのニューロン活性を増加させる。
【００３４】
図８に示すように、頭部１７は、頭部１７の両側にアンテナ２４、及び２６を保持するバンドを有する。ここで、脳の睡眠促進部位ＶＬＰＯ１８は、アンテナ２４、及び２６から送信されるＲＦ  ＥＭ波を受信し、睡眠ホルモンが脳内に放出され、脳が睡眠モードに変換されるようにそのニューロン活性を増加させる。
【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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【図８】
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【国際調査報告】
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