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1. (WO2019051515) DEVICE AND METHOD FOR THE LEARNING OF THE DELIBERATE CONTROL OF A SPECIFIED BODY PART BY A TEST SUBJECT
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Patentansprüche

1 . Trainings- und Stimulationsanordnung (10) zum Training der willentlichen Steuerung eines vorgegebenen Körperteils (1 1 ) durch einen Probanden (1 ), umfassend

- eine Elektrodenhaube (2), die eine Anzahl von Elektroden (21 ) aufweist,

- eine der Elektrodenhaube (2) nachgeschaltete Auswerteeinheit (3), insbesondere ein Gehirn-Computer-Interface, die dazu ausgebildet ist, die jeweils an den Elektroden (21 ) anliegenden Spannungen zu messen und Messergebnisse als EEG-Messdaten zur Verfügung zu stellen, wobei die Auswerteeinheit (3) dazu ausgebildet ist, die EEG- Messdaten auf das Vorliegen einer gedanklichen Tätigkeit hin zu analysieren und einen Übereinstimmungswert zu ermitteln, der die Übereinstimmung der EEG-Messdaten mit durch die gedankliche Tätigkeit vorgegebenen Referenzwerten angibt,

- eine Steuereinheit (4), der der Ausgang der Auswerteeinheit (3) zugeführt ist und

- zumindest eine der Steuereinheit (4) nachgeschaltete Stimulationseinheit (5a), die dazu ausgebildet ist, den Körper des Probanden (1 ) an einer vorgegebenen Stelle des Körpers zu reizen und/oder zu einer Bewegung zu veranlassen,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist,

- die Stimulationseinheit (5a) anzusteuern und einen Hinweisstimulus über die Stimulationseinheit (5a) auf den Körperteil (1 1 ) des Probanden (1 ) zu applizieren, insbesondere vor oder während einer Zeitspanne, in der der Proband (1 ) gedankliche Tätigkeiten in Bezug auf den Körperteil (1 1 ) ausführen soll.

2. Trainings- und Stimulationsanordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) dazu ausgebildet ist, zu einer Mehrzahl an vorgegebenen Zeitpunkten innerhalb des Aufnahmezeitraums während und/oder nach Abgabe des Hinweisstimulus die EEG-Messdaten des Probanden (1 ) auf das Vorliegen einer vom Hinweisstimulus bewirkten oder mit diesem zeitlich in Zusammenhang stehenden gedanklichen Tätigkeit hin zu analysieren und eine derartige ermittelte gedankliche Tätigkeit als Reaktion auf den Hinweisstimulus zu erkennen.

3. Trainings- und Stimulationsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, zu einer Mehrzahl an vorgegebenen Zeitpunkten innerhalb des Aufnahmezeitraums während und/oder nach Abgabe des Hinweisstimulus den von der Auswerteeinheit (3) ermittelten Übereinstimmungswert zu ermitteln und, sofern dieser Übereinstimmungswert eine gedankliche Tätigkeit indiziert, einen dieser Tätigkeit zugeordneten

Aktivierungsstimulus mittels der Stimulationseinheit (5a) am betreffenden Körperteil (1 1 ) zu setzen.

4. Trainings- und Stimulationsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anweisungseinheit (6) vorgesehen ist, und dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, die Anweisungseinheit (6) zu veranlassen, dem Probanden (1 ) Anweisungen, insbesondere eine Anweisung aus einer vorgegebenen Anzahl von Anweisungen, mitzuteilen, wobei insbesondere

die Anweisungseinheit (6) einen Lautsprecher umfasst und dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, die Anweisungseinheit (6) zur Abgabe einer Sprachmeldung anzusteuern, die für den Probanden (1 ) eine akustische Anweisung zur Durchführung einer gedanklichen Tätigkeiten in Bezug auf den Körperteil (1 1 ) aufweist.

5. Trainings- und Stimulationsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Mehrzahl von Stimulationseinheiten (5a, 5b) vorgesehen ist, wobei jede der Stimulationseinheiten (5a, 5b) jeweils einem Körperteil (1 1 ) zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, Stimuli auf den betreffenden Körperteil (1 1 ) zu übertragen,

- dass die Auswerteeinheit (3) dazu ausgebildet ist, bei ihr einlangende EEG-Messdaten auf das Vorliegen der unterschiedlichen gedanklicher Tätigkeiten in den betreffenden Körperteilen hin zu analysieren, und

- dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, jeweils einen der Körperteile sowie den diesem Körperteil (1 1 ) zugeordneten Stimulus nach vorgegebenen Kriterien, insbesondere nach Zufallskriterien, auszuwählen und einen diesbezüglichen Hinweisstimulus, gegebenenfalls auch eine diesbezügliche Anweisung, abzugeben.

6. Trainings- und Stimulationsanordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist,

bei Feststellung einer vorgegebenen gedanklichen Tätigkeit die dieser gedanklichen Tätigkeit zugeordnete Stimulationseinheit (5a) anzusteuern und einen Bestätigungsstimulus über die Stimulationseinheit (5a) zu applizieren,

insbesondere

- bei Feststellung einer von der vorgegebenen gedanklichen Tätigkeit abweichenden gedanklichen Tätigkeit die Stimulation des Probanden (1 ) durch andere Stimulationseinheiten zu unterdrücken und/oder

- die Reize auf einen Teil des Körpers des Probanden (1 ) mit stärkerer Intensität zu applizieren, je größer der Übereinstimmungswert der detektierten gedanklichen

Tätigkeit mit der aufgetragenen gedanklichen Tätigkeit in Bezug auf den betreffenden Körperteil (1 1 ) des Probanden (1 ) ist.

7. Trainings- und Stimulationsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationseinheit (5a) Stimulatoren zumindest einer der folgenden Arten zur Stimulation zumindest einen Körperteils (1 1 ) des Probanden (1 ) umfasst:

- vibrotaktile Aktuatoren zur Anordnung auf dem Körper des Probanden (1 ), wobei die vibrotaktilen Aktuatoren zur Vibrationsbeaufschlagung von zumindest einem Körperteil (1 1 ) des Probanden (1 ) ausgebildet sind,

- auditorische Aktuatoren, wobei die auditorischen Aktuatoren zur Erzeugung von unterschiedlichen Tönen bzw. Geräuschen in für einen Menschen hörbaren Frequenzen ausgebildet sind, insbesondere, dass die auditorischen Aktuatoren zur Erzeugung von unterschiedlichen Tönen bzw. Geräuschen mit räumlichem Bezug zu dem Körperteil (1 1 ) des Probanden (1 ), in Bezug zu welchem der Proband (1 ) gedankliche Tätigkeiten ausführen soll, und/oder mit Bezug zur Bewegung eines Körperteils (1 1 ), welche der Proband (1 ) gedanklich ausführen soll, ausgebildet sind,

- Stimulationselektroden zur Applikation von funktioneller Elektrostimulation zum Reizen einer Stelle des Körpers des Probanden (1 ),

- eine mechanische Orthese oder einen Roboter zur Manipulation eines Körperteils (1 1 ) des Probanden (1 ),

- Elektrostimulatoren zur Stimulation von Nerven an einer Stelle des Körpers des Probanden (1 ) mittels elektrischer Reize,

- Temperaturstimulatoren zur Erzeugung eines Wärme- und/oder Kältereizes an einer Stelle des Körpers des Probanden (1 ),

- Schmerzstimulatoren zur Erzeugung von Schmerz an einer Stelle des Körpers des Probanden (1 ).

8. Trainings- und Stimulationsanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixiereinrichtung (7) zur Befestigung der Stimulationseinheit (5a) am betreffenden Körperteil (1 1 ) des Probanden (1 ) vorgesehen ist,

insbesondere dass die Fixiereinrichtung (7) zum Anlegen der Stimulationseinheit (5a) an eine Hand oder einen Arm oder einen Fuß oder ein Bein oder den Kehlkopf oder die Zunge des Probanden (1 ) ausgebildet ist, insbesondere, dass die Fixiereinrichtung (7) als Handschuh oder Socke oder Pflaster oder Manschette ausgestaltet ist.

9. Verfahren zum Training der willentlichen Steuerung von Körperteilen (1 1 ) bei einem Probanden (1 ),

a) wobei dem Probanden (1 ) gedankliche Tätigkeiten in Bezug auf einen vorgegebenen

Körperteil (1 1 ) aufgetragen werden, die bei Vorliegen eines Hinweisstimulus ausgeführt werden sollen,

b) wobei zumindest ein Hinweisstimulus den betreffenden Körperteil (1 1 ) des Probanden

(1 ) appliziert wird,

c) wobei die Reaktion des Probanden (1 ) zu einer Mehrzahl an vorgegebenen Zeitpunkten innerhalb des Aufnahmezeitraums während und/oder nach Abgabe des Hinweisstimulus festgestellt wird, indem die vom Hinweisstimulus bewirkten oder mit dem Hinweisstimulus zeitlich in Zusammenhang stehenden EEG-Messdaten einer vorgegebenen Anzahl an EEG-Kanälen ermittelt werden und diese EEG-Messdaten dem jeweiligen Körperteil (1 1 ) zugeordnet werden,

d) wobei die EEG-Messdaten hinsichtlich des Vorliegens einer gedanklichen Aktivität entsprechend der dem Probanden (1 ) aufgetragenen gedankliche Tätigkeiten hin untersucht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer gedanklichen Aktivität, welche der dem Probanden (1 ) aufgetragenen gedankliche Tätigkeiten entspricht, ein dieser Tätigkeit zugeordneter Aktivierungsstimulus am betreffenden Körperteil (1 1 ) des Probanden (1 ) gesetzt wird.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Mehrzahl an vorgegebenen Zeitpunkten innerhalb des Aufnahmezeitraums während und/oder nach Abgabe des Hinweisstimulus die EEG-Messdaten des Probanden (1 ) auf das Vorliegen einer vom Hinweisstimulus bewirkten oder mit diesem zeitlich in Zusammenhang stehenden gedanklichen Tätigkeit hin analysiert werden, wobei die ermittelte gedankliche Tätigkeit als Reaktion auf den Hinweisstimulus erkannt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet,

- dass dem Probanden (1 ) eine Mehrzahl von gedanklichen Tätigkeiten vorgegeben wird,

- dass eine dieser gedanklichen Tätigkeiten dem Probanden (1 ) ausgewählt und dem Probanden (1 ) mitgeteilt wird und auf den Probanden (1 ) ein diesbezüglicher Aktivierungsstimulus gesetzt wird, und

- dass auf den Probanden (1 ) nur dann ein Bestätigungsstimulus appliziert wird, wenn die aus den EEG-Messdaten ermittelte gedankliche Tätigkeit des Probanden (1 ) der vorgegebenen gedanklichen Tätigkeit entspricht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Hinweisstimulus Reize zumindest einer der folgenden Arten mittels Stimulatoren zur Stimulation zumindest eines Körperteils (1 1 ) des Probanden (1 ) gesetzt werden:

- vibrotaktile Reize, wobei die vibrotaktilen Reize dem Probanden (1 ) mittels vibrotaktiler Aktuatoren appliziert werden,

- auditorische Reize, insbesondere unterschiedliche Töne bzw. Geräusche in für einen Menschen hörbaren Frequenzen, wobei die jeweiligen Töne bzw. Geräusche dem Probanden (1 ) mittels auditorischer Aktuatoren vorgespielt werden,

- funktionelle Elektrostimulation, wobei die funktionelle Elektrostimulation mittels Stimulationselektroden an einer Stelle des Körpers des Probanden (1 ) appliziert wird,

- Manipulation eines Körperteils (1 1 ) des Probanden (1 ) mittels einer mechanischen Orthese oder eines Roboter,

- elektrische Reize, wobei die elektrischen Reize mittels Elektrostimulatoren zur Stimulation von Nerven an einer Stelle des Körpers des Probanden (1 ) appliziert werden,

- Wärme- und/oder Kältereize, wobei die Wärme- und/oder Kältereize dem Probanden (1 ) mittels Temperaturstimulatoren appliziert werden,

- Schmerzreize, wobei die Schmerzreize dem Probanden (1 ) mittels Schmerzstimulatoren appliziert werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulatoren zur Erzeugung von Reizen auf dem Körper des Probanden (1 ) angeordnet werden, insbesondere, dass die Stimulatoren zur Erzeugung von Reizen mittels einer Fixiereinrichtung (7) auf einer Hand oder einem Arm oder einem Fuß oder einem Bein oder dem Kehlkopf oder der Zunge des Probanden (1 ) angeordnet werden, wobei die Stimulatoren bevorzugt mittels einer als Handschuh oder Socke oder Pflaster oder Manschette ausgestalteten Fixiereinrichtung (7) befestigt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktivierungsstimulus eine Applikation von funktioneller Elektrostimulation auf einen Teil des Körpers des Probanden (1 ) gesetzt wird oder

dass als Aktivierungsstimulus ein Teil des Körpers des Probanden (1 ) mit einer mechanischen Orthese oder einem Roboter manipuliert oder bewegt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reize auf einen Teil des Körpers des Probanden (1 ) mit stärkerer Intensität appliziert werden, je besser die Übereinstimmung der detektierten gedanklichen Aktivität mit der aufgetragenen gedanklichen Tätigkeit in Bezug auf den betreffenden Körperteil (1 1 ) des Probanden (1 ) ist.