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公開番号2025094813
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2023210580
出願日2023-12-13
発明の名称マイクロ秒及びナノ秒の時間領域において人間の脳と任意の生物学的および非生物学的表面を測定する脳波計、EEG
出願人国立研究開発法人物質・材料研究機構
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類A61B 5/372 20210101AFI20250618BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】認知プロセスに関する正確なデータ分析により、予期せぬ信号パターンを捉える技術を提供する
【解決手段】表面信号測定装置(1)は、ピコ秒～ナノ秒～マイクロ秒の短いパルスを物体の表面に送ることにより、物体の表面から直流(DC)または電位変動、交流(AC)および交互の電位変動を取得する第1の信号測定部と、物体の表面からの放射エネルギーを取得する第2の信号測定部とを備え、取得された信号を正規化するために、測定対象物に類似したデバイスが使用され、測定対象物からの実際の信号を提供するために、2つの表面間の差分信号がリアルタイムで計算される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象物の表面に、ピコ秒からナノ秒、マイクロ秒までの範囲の短パルスのストリームを送ることによって、当該表面から、直流電流又は電位変化と、交流電流及び交互の電位変化との少なくとも何れかを取得する第１の信号計測部と、
前記表面から放射されたエネルギーを取得する第２の信号計測部と、
前記表面における複数の箇所からのデータを取得することによって、２種類の表面信号プロファイルを同時に生成する分析モジュールと
を備え、
上記取得されたデータを正規化するために、前記対象物に類似のデバイスが使用され、
前記対象物からの実信号を提供するために、前記対象物の表面と前記類似のデバイスの表面との差分信号がリアルタイムで計算される
表面信号測定装置。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の表面信号測定装置において、
前記分析モジュールは、
ロジックアナライザーを使用して、表面電流及び電位変化の変動と、
数１００フェムト秒から数１０００秒までの各継続時間における表面放射の変動と
を同時に測定し、
アクティビティが最大である各時間領域に対して１枚の画像が、少なくとも１２枚生成され、当該アクティビティは、表面プロファイルにおける主要な変化によって定義され、当該表面信号測定装置はドデカノグラムＤＤＧと呼ばれる
表面信号測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表面信号測定装置において、
前記対象物の表面に取り付けられる測定キャップを備え、
前記測定キャップでは、
前記パルスのストリームを前記対象物の表面に送信する信号源および変調ユニットが備えられ、電流および電圧の変化を追跡するために各チャンネルがロジックアナライザーの１つのチャンネルに接続され、
より良い電気的接触のために、電気化学的液体が吸収性のプローブに浸され、超高速パルスに対して取得された信号を増幅するために、他のプローブには乾いたヘリカルアンテナ及び八木アンテナの少なくとも何れかが用いられ、
当該キャップの表面における複数の特定の位置の各々に前記複数のプローブが備えられ、それにより、前記表面に送られた各パルスストリームに対して当該表面からの直流電流又は電圧を検出するために、正確な各位置が再現性よく前記対象物に接続され、
各プローブにおける複数のアンテナは、異なる周波数範囲をカバーし、前記表面における交流電流及び前記表面から放射された交流電流の少なくとも何れかを検出する
表面信号測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表面信号測定装置において、
前記分析モジュールは
前記表面からの絶対測定プロファイル、及び、
周波数、電位、及び電流の変化についての前記対象物と前記対象物のレプリカとの間の正規化されたプロファイル
を提示し、
異なる時刻での表面プロファイルの間における、並びに、当該装置が絶対的なものとして計測する一方の前記対象物と当該装置が正規化のために用いる他方との２種類のデバイスの間における、共通の幾何学的形状、及び差分の幾何学的形状
を獲得し、
前記幾何学的形状は不変量である
表面信号測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表面信号測定装置において、
前記プローブが表面信号測定から重要な情報を提供する位置を見つけるために高空間分解能測定が実施され、
前記分析モジュールは、同じプローブから一度に２種類のプロファイルを取得し、当該プローブには２つの独立した回路に外部接続された２つのセンサーが搭載されており、
前記２種類のプロファイルの一方は、異なる周波数帯域の信号のエミッターとして作用する、前記対象物の表面からの交互の放出又は放射のプロファイルであり、
前記２種類のプロファイルの他方は、前記対象物の表面上のさまざまな継続時間の電位バーストまたは電流バーストのプロファイルである
表面信号測定装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の表面信号測定装置において、
前記分析モジュールは、
変化する時間幅及び高さを有する前記パルスを利用して、前記表面電流及び電位バーストの少なくとも何れかの時間的な変化を追跡し、
時間的に不変に留まる幾何学的形状をプロファイル上で特定し、複数の幾何学的形状の遷移を形態形成として不変量バンクに格納し、
全ての形態形成のエンティティは、形態形成の原因となった物理的特性と共に格納される
表面信号測定装置。
【請求項７】
１又は複数の物体の１又は複数の表面から、時間的に不変な幾何学的形状または不変量を検出するアルゴリズムと、
分析アルゴリズムに基づくモジュールであって、
測定対象物の表面信号パターンを、当該測定対象物のレプリカから得られた表面パターンと比較して正規化し、
１又は複数のプロファイルにおける１又は複数の不変幾何学的形状を特定する
モジュールと
を備えている
信号測定管理モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の信号測定管理モジュールにおいて、
前記分析モジュールが、
１又は複数の表面電流及び電圧バーストの少なくとも何れか又は放射プロファイルを１又は複数の対象物と比較し、
１Ｈｚから３００Ｈｚまでの間におけるＤＤＧプロファイルが、生物学的および非生物学的表面におけるＥＥＧ測定、及び、表面プロファイルの時間的変化に類似していることを確認する
信号測定管理モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の信号測定管理モジュールにおいて、
前記プロファイルの輪郭は、ＤＤＧキャップにおける擬似プローブ及びアクティブプローブを同時に使用して得られた、絶対的及び差分の信号の周波数、電位の大きさ、または電流の大きさを反映し、
前記分析モジュールは、前記プロファイルの輪郭の高強度領域または低強度領域から１次元、２次元、３次元の幾何学的形状を識別する
信号測定管理モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の信号測定管理モジュールにおいて、
前記分析モジュールは、
前記プロファイルの幾何学的形状の中心を単一点として扱い、
幾何学的形状の中心の移動をタイムラプスマップで測定し、
同様に中心が移動する複数の幾何学的形状を単一の幾何学的形状にグループ化し、
複数の前記幾何学的形状の不変構造の多層を生成し、
機械学習のトレーニングにより、不変量ネットワークの各部の物理的意味、又は基本的性質、若しくは機能を同定する
信号測定管理モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一度に複数の周波数領域または時間領域で動作する電気信号測定装置であり、医療のために生体システムからの電磁放射を測定し、正確性のために人工脳に対して脳信号の正規化を行う電気信号測定装置に関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
脳波計（electroencephalography (EEG)）が脳活動を理解する上で貴重なツールであることはよく知られている（例えば、特許文献１～３、及び非特許文献１～８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
中国特許公開番号：CN110464341A
中国特許番号：CN111973179B
米国特許番号：US7809433B2
【０００４】
Oberman LM, Hubbard EM, McCleery JP, Altschuler EL, Ramachandran VS, Pineda JA (July 2005). "EEG evidence for mirror neuron dysfunction in autism spectrum disorders". Brain Research. Cognitive Brain Research. 24 (2): 190-198
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存のＥＥＧ技術は、認知プロセスに関する正確なデータ分析を提供する能力の限界に直面していた。本発明の目的の一例は、認知プロセスに関する正確なデータ分析を提供する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、表面信号測定装置は、対象物の表面に、ピコ秒からナノ秒、マイクロ秒までの範囲の短パルスのストリームを送ることによって、当該表面から、直流電流又は電位変化と、交流電流及び交互の電位変化との少なくとも何れかを取得する第１の信号計測部と、前記表面から放射されたエネルギーを取得する第２の信号計測部と、前記表面における複数の箇所からのデータを取得することによって、２種類の表面信号プロファイルを同時に生成する分析モジュールとを備え、上記取得されたデータを正規化するために、前記対象物に類似のデバイスが使用され、前記対象物からの実信号を提供するために、前記対象物の表面と前記類似のデバイスの表面との差分信号がリアルタイムで計算される。
【０００７】
上述の目的を達成するために、信号測定管理モジュールは、１又は複数の物体の１又は複数の表面から、時間的に不変な幾何学的形状または不変量を検出するアルゴリズムと、分析アルゴリズムに基づくモジュールであって、測定対象物の表面信号パターンを、当該測定対象物のレプリカから得られた表面パターンと比較して正規化し、１又は複数のプロファイルにおける１又は複数の不変幾何学的形状を特定するモジュールとを備えている。
【０００８】
上述の目的を達成するために、有機人工脳は、生体神経線維と同様の弾性および共鳴特性を有する複数の有機、無機および有機金属の複数のナノワイヤーおよびマイクロワイヤーと、ナノメートルからメートルまでのワイヤーまたはコラーゲンで作られている複数のキャビティとを備え、脊髄、中枢神経系、コネクトーム、中脳、４７の大脳皮質領域、髄膜、及び人体全体の神経線維ネットワークが、全てのスケールでの人間の脳を構成する全ての有機的な脳の物理的レプリカに含まれ、当該人工脳の全ての構成要素及び器官は、対応する脳のコンポーネントの理論的にシミュレートされた共鳴帯域と同様の周波数帯域で共鳴する。
【０００９】
上述の目的を達成するために、人工脳の製造方法において、前記人工脳は、生体神経線維と同様の弾性と共振特性を有する複数のヘリカルナノワイヤーであって、ある層の最終合成物として内部および上方にフラクタル的に成長し、当該最終合成物が次の層の入力として使用されるヘリカルナノワイヤーと、複数の微細構造が別々の対称性を有する、ワイヤーまたはランダムな秩序を有する有機ゲルから作られる複数のキャビティとを備え、当該製造方法は、キャビティの共振周波数帯域と、人工有機対応物において複製される生物学的対象物の共振周波数帯域とを参照して、キャビティの３次元幾何学的設計と材料組成とを調整することを含み、人工脳の大脳皮質表面には、生体脳表面の脳波又はＥＥＧと同様の表面電流が流れる。
【００１０】
上述の目的を達成するために、複数のＤＤＧを有する信号測定システムは、複数の対象物の表面から測定された複数の信号を得るための１又は複数の信号測定および分析モジュールと、１又は複数の分析モジュールであって、複数の対象物から受信した前記信号を参照して、１つ以上の不変量及び変数を、比較、結合、及び生成し、複数の対象物からの前記不変量及び変数の１つ以上の構造を特定する１又は複数の分析モジュールとを備えている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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