DE102004014132A1

DE102004014132A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stimulieren von Otolithenorganen durch Lineare Beschleunigung

Info

Publication number: DE102004014132A1
Application number: DE102004014132A
Authority: DE
Inventors: Hideaki Naganuma
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: JP4303502B2; US20040189079A1; US7691073B2; JP2004298490A; DE102004014132B4; US20100130896A1

Abstract

Ein Basisabschnitt (A) trägt einen Drehabschnitt (B). Der Drehabschnitt (B) trägt einen Neigeabschnitt (C). Der Neigeabschnitt (C) trägt einen Sitzabschnitt (D). Der Sitzabschnitt umfasst einen Sitz (75), eine Sitzlehne (76) und eine Stufe (79). Die Sitzlehne (76) weist einen Halteabschnitt (E) auf. Der Halteabschnitt (E) umfasst einen Hinterkopfhalter (96) und einen Schläfenhalter (97). Ein Versuchsobjekt wird auf den Sitzabschnitt (D) gesetzt, wobei sein Hinterkopfgebiet und seine Schläfen von dem Halteabschnitt (E) gehalten werden. Ein Kopf des Versuchsobjekts wird auf eine Seite aus einer horizontalen Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem nach unten geneigt, um eines der linken oder rechten Otolithenorgane in die horizontale Ebene des Kopfes zu platzieren. In dieser geneigten Position werden unterschiedliche lineare Beschleunigungsstimuli auf linke bzw. rechte Otolithenorgane zum unabhängigen Funktionstest von linken und rechten Otolithenorganen angewendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Stimulieren eines ausgewählten Otolithenorgans wie Utriculi oder Sacculi in linken und rechten menschlichen Ohren durch lineare Beschleunigung, um einen funktionalen Test des ausgewählten Utriculus oder Sacculus durch Messung von Kompensationsaugenbewegungen aufgrund eines Augenreflexes unter durch die Stimulierung hervorgerufenem otolithischen Einfluss zu ermöglichen.
Aus Utriculus und Sacculus zusammengesetzte Otolithenorgane gibt es in jedem Innenohr. In der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck „Stimulieren eines Otolithenorgans, wie vorwiegend einen Utriculus im linken oder rechten Ohr" benutzt, um anzugeben, dass das Otolithenorgan wie der Utriculus im linken oder rechten Ohr einer linearen Beschleunigung unterworfen wird.
Ein menschliches Ohr kann in drei Abschnitte unterteilt werden, nämlich ein Außenohr, umfassend eine Auricula bzw. Ohrmuschel und einen äußeren Gehörgang, ein Mittelohr umfassend ein Trommelfell, Gehörknöchelchen und eine Eustachische Röhre, und ein Innenohr umfassend eine Cochlea bzw. Innenohrschnecke und ein Vestibulum bzw. Innenohrvorhof. Das Innenohr codiert physikalische Anregungen von Außen in elektrische Signale. Im Innenohr ist das Vestibulum, welches für einen Ausgleich verantwortlich ist, ein von der Cochlea, welche das Endorgan des Hörens beherbergt, getrennter Abschnitt. Im Vestibulum gibt es Bogengänge bzw. den Bogengangsapparat zum Wahrnehmen einer Winkelbeschleunigung und Otolithenorgane zum Wahrnehmen einer linearen Beschleunigung. Die Otolithenorgane jedes Innenohrs umfassen einen Sacculus zum Wahrnehmen einer vertikalen linearen Beschleunigung und einen Utriculus zum Wahrnehmen einer horizontalen linearen Beschleunigung.
Im Schläfenbein coexistieren die Otolithenorgane mit den Bogengängen. Am Beispiel des Utriculus wird im Folgenden erklärt, wie ein Otolithenorgan zum Wahrnehmen einer linearen Beschleunigung beiträgt.
Der Utriculus ist einer mit einer Endolymphe genannten Flüssigkeit gefüllter Beutel. In den verdickten Böden von den Beutel definierenden Wänden sind Haarzellen eingebettet, welche von Stützzellen umgeben sind und welche Nervenenden zugeordnet sind, um eine utriculäre Macula (Macula utriculi) genannte Macula zu bilden. Das die Macula überdeckende gallertartige Material wird Otolithenmembran genannt. Es umfasst kleine kristalline Partikel aus Calciumcarbonat, Otolithen (Otoconien) genannt. Das spezifische Gewicht der Otolithen ist größer als das der Endolymphe.
Eine lineare Beschleunigungsbewegung des menschlichen Kopfes bewirkt, dass sich die Haarzellen zusammen mit dem Kopf bewegen, was wiederum bewirkt, dass die otolithische Membran aufgrund ihrer Trägheit über die Haarzellen gleitet und die Haare biegt. Wenn die Haarzellen zur Kinocilie hingebogen werden, depolarisieren durch die Haarzellen gebildete Rezeptoren, und eine Frequenz von an das Gehirn gesendeten Impulsen vergrößert sich. Wenn die Haarzellen in die gegenüberliegende Richtung gebogen werden, hyperpolarisieren die Rezeptoren und die Frequenz der Impulserzeugung nimmt ab. Als Ergebnis reagiert die utriculäre Macula auf Änderungen der linearen Beschleunigung oder Geschwindigkeit der Kopfbewegung in der horizontalen Ebene. Da die Macula des Sacculus (Macula sacculi) an der Seite des Beutels angeordnet ist, antwortet die sacculäre Macula auf Änderungen der linearen Beschleunigung oder Geschwindigkeit der Kopfbewegung in der vertikalen Ebenen.
Die Struktur einer Macula weist eine derartige Oberfläche auf, dass die utriculäre und die sacculäre Macula effektiv zu Wahrnehmung einer linearen Beschleunigung der Kopfbewegung in der zu der Oberfläche tangentialen Richtung beitragen (W. Precht: "The physiology of the vestibular nuclei. Part 1", in "Vestibular System", ed. Kormhuber HH, Handbook of sensory physiology, Vol. 6, Seiten 353–416, Springer Verlag, Berlin, Deutschland).
Dementsprechend trägt die Gesamtheit der vier Maculae, bestehend aus jeweils zwei auf der linken Seite und zwei auf der rechten Seite des menschlichen Kopfes, dazu bei, eine geneigte Position des Kopfes durch Erkennen der Richtung der Schwerkraft (vertikale lineare Beschleunigung) wahrzunehmen.
Eine große Anzahl von Forschungen wurde bezüglich otolithischer Stimulation bzw. Anregung für einen verbesserten funktionellen Test von Otolithenorganen veröffentlicht. Repräsentative Beispiele verschiedener aus den Forschungen abgeleiteter Vorschläge sind eine Otolithenstimulation durch lineare Beschleunigung, eine Otolithenstimulation während einem parallelen Schwingen oder Schaukeln, eine Otolithenstimulation durch Neigen einer Stützoberfläche, eine Otolithenstimulation während dynamischer Drehung, um binoculares Entge genrollen zu induzieren, eine Otolithenstimulation während einer Drehung versetzt zur vertikalen Achse, und eine Otolithenstimulation während exzentrischer Drehung. Diese Stimulationsverfahren werden im Folgenden kurz beschrieben.
1. Otolithenstimulation durch lineare Beschleunigung
Es wird berichtet, dass eine sinusförmige lineare Beschleunigung der Kopfbewegung nach links oder nach rechts die utriculäre Macula im linken oder rechten Ohr stimuliert, um horizontale kompensierende Augenbewegungen zu induzieren (Akito FUJINO: „Complementary eye movements due to stimulation by sinusoidal linear acceleration – Eye reflex under otolith influence in normal humans vs., frequency characteristic and functional characteristic of otolith organs – "Ganjibi (Eye Ear Nose) 90, Seiten 335–347, 1987). Da die linke und rechte utriculäre Macula gleichzeitig durch lineare Beschleunigung stimuliert werden, ist dieses Verfahren ungeeignet, um sie unterschiedlichen Anregungen bzw. Stimuli zu unterwerfen.
2. Otolithenstimulation während parallelem Schaukeln
Das parallele Schaukeln kann hinreichend große Bewegungen eines Versuchsobjekts, beispielsweise einer Versuchsperson, in der horizontalen Ebene mit kleinen Bewegungen in der vertikalen Ebene ergeben. Ein Versuch zum Bestimmen der Funktion von Otolithenorganen durch Stimulieren von Menschen und Tieren während eines parallelen Schaukelns in Richtung des Axons (Kopf-zu-Schwanz) und/oder von Seite zu Seite ist veröffentlicht (H.J. Scholtz: „Kompensatorische Augenbewegungen auf der parallelschwingenden Horizontalschaukel bei Gesunden und Vestibulariskranken", Z. Larying. Rhinol. 51, Seiten 46–57, 1972). Da die utriculäre Macula und die sacculäre Macula in dem linken und rechten Ohr gleichzeitig einer linearen Beschleunigung unterworfen werden, ist dieses Verfahren ebenfalls ungeeignet, sie unterschiedlichen Stimuli zu unterwerfen.
FUTAKI et. al. (Takashi FUTAKI & Isuzu KAWABATA: „Morphological study of otolitics of a guinea pig during parallel swing", Jibirinsho (Oto-rhino clinical practice) 75, 5. Neuauflage, Seiten 2468–2476, 1982) offenbart das Messen von Augenbewegungen eines Meerschweinchens, dessen Kopf während eines Schaukelns über 45 Grad in Kopf-zu-Fuß-Richtung in aufrechter Position gehalten war. Die utriculären Maculae beider Ohren werden simultan während dem parallelen Schaukeln angeregt. Dementsprechend ist es nicht in Erwägung zu ziehen, dass dieses Verfahren geeignet ist, die utriculäre Maculae verschiedenen Stimuli zu unterwerfen.
3. Otolithenstimulation durch Neigen einer Stützoberfläche
Zum Untersuchen des Reflexes des Labyrinths (Labyrinthstellreflex) und des Reflexes des Genicks (Genickstellreflex), welche es einem Menschen erlauben, das Gleichgewicht zu halten, wird dieses Stimulationsverfahren vorgeschlagen. Da der Kopf geneigt wird, um die Otolithenorgane zur Untersuchung des Labyrinthstellreflexes anzuregen, ist dieses Verfahren ungeeignet, die linke und rechte utriculäre Macula verschiedenen Stimuli zu unterwerfen (Masaaki KITAHARA: „Acceleration registography – A new method of examination concerned with the labyrinthine righting reflex – " , Ann Otol 74, Seiten 203–215, 1965).
4. Otolithenstimulation während dynamischer Drehung, um binoculares Entgegenrollen zu induzieren
Dieses Stimulationsverfahren, bei dem binoculares Entgegenrollen während dynamischer Drehung des Versuchsobjekts mit geneigtem Kopf gemessen wird, regt die sacculären Maculae oder die utriculären Maculae gleichzeitig an (Shireley G. DIAMOND et. al.: „Binocular counterroling in humans during dynamic rotation", Acta Otolaryngol 87, Seiten 490–498, 1979). Da die utriculären Maculae gleichzeitig angeregt werden, ist dieses Verfahren ungeeignet, um die utriculären Maculae verschiedenen Stimuli zu unterwerfen.
5. Otolithenstimulation während Drehung um eine nicht-vertikale Achse (Off-vertical axis rotation, OVAR)
In diese Kategorie fallen zwei Verfahren, nämlich ein „Drehen und dann Neigen-Verfahren", welches eine Achse eines Stuhles in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft neigt, nachdem ein stabiler Zustand der Drehung um die Achse erreicht wurde, und ein „Neigen-dann-Drehen-Verfahren", bei dem die Achse des Stuhls geneigt wird, bevor der Stuhl zur Drehung angetrieben wird. Bei beiden Stimulationsverfahren werden, da die Richtung der auf den Kopf des Versuchsobjekts wirkenden Schwerkraft sich mit verschiedenen Winkelpositionen des Stuhls verändert, die Otolithenorgane angeregt, um Augenbewegungen aufgrund des Otolithenaugenreflexes anzuregen. Es ist zu bemerken, dass diese Verfahren gleichzeitig die utriculären und sacculären Maculae in beiden Ohren in gleicher Weise wie die verschiedenen bereits diskutierten Stimulationsverfahren anregen (C. DARLOT, P. DENISE, J. DROULEZ, B. COHEN und A. BERTHOZ: „Eye movements induced by off-vertical axis rotation (OVAR) at small angles of tilt", Exp. Brain Res. 73, Seiten 91–105, 1988).
6. Otolithenstimulation während exzentrischer Drehung
Um die Vorkammer anzuregen, wird ein Versuchsobjekt auf die Drehachse (Achse vertikal zur Erde: AVE) eines Stuhls platziert, wobei die horizontalen Bogengänge in der horizontalen Ebene parallel zu der Oberfläche der Erde gehalten werden, um eine Drehung zur Beobachtung einer Verstärkung des vestibulo-oculären Reflexes (VOR) in der konzentrischen Position zu erhalten. In der konzentrischen Position treten die durch den Bogengangsapparatoculären Reflex induzierten Augenbewegungen auf. Wenn das Versuchsobjekt von der Drehachse beabstandet platziert wird, um eine exzentrische Drehung zu erreichen, erfährt das Versuchsobjekt nicht nur Winkelbeschleunigungskräfte, sondern auch lineare Beschleunigungskräfte (tangentiale und senkrechte Beschleunigungskräfte). Unter dieser Bedingung werden die Otolithenorgane und die Bogengänge gleichzeitig angeregt, was eine Gesamtaugenbewegung ergibt, welche sich durch Addition der durch den otolith-oculären Reflex und den durch den Bogengangsapparat-oculären Reflex induzierten Augenbewegungen ergibt. Die Otolithenfunktion kann ermittelt werden, indem die in der konzentrischen Position beobachteten Augenbewegungen mit den in der exzentrischen Position beobachteten Augenbewegungen verglichen werden. Gemäß dieses Stimulationsverfahrens werden die Bogengänge und die Otolithenorgane beider Ohren gleichzeitig stimuliert (Izumi KOIZUKA, Noriaki TAKEDA, Shinji SATO, Takeshi KUBI & Toru MATSUNAGA: „Nystagmus Responses in Normal Subjects during Eccentric Sinusoidal Rotation", Acta Octolaryngol (Stockholm) 1993, Ergänzung 501, Seiten 34–37).
Da bei den vorstehend aufgelisteten Systemen das Misslingen, linke und rechte utriculäre oder sacculäre Maculae mit verschiedenen Stimuli zu stimulieren, individuelle funktionale Tests unmöglich macht, bleibt die Schwierigkeit, eine gewünschte Genauigkeit der individuellen funktionalen Tests zu erreichen. Wenn ein System zum Stimulieren der Maculae mit verschiedenen Stimuli entwickelt werden würde, würde die Genauigkeit der individuellen funktionalen Tests der Otolithenorgane verbessert werden, was einen großen Fortschritt auf diesem Gebiet der medizinischen Behandlung bedeuten würde. Bislang existiert kein Bericht über eine Entwicklung eines derartigen Systems.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung beschäftigt sich seit vielen Jahren mit funktionalen Tests und ihrem Studium. Nach bestem Wissen des Erfinders gibt es keinen Bericht über einen signifikanten Fortschritt bei der dreidimensionalen Analyse von morphologischen Aspekten der menschlichen Otolithenorgane bei dem grundlegenden morphologischen Studium der menschlichen Otolithenorgane. Dementsprechend verbleibt, wie in 1(A) gezeigt, die Erkenntnis, dass die Macula des Sacculus und Utriculus vertikal bzw. horizontal ausgerichtet sind, als allgemeines Wissen (Kyoya NOMURA, Fumihiko HIRAIDE & Takehiro HARADA: „New Otol Science Atlas-Morphology and Measure", Seite 176, Sanshodo Printing Co., Ltd., Japan).
Unter Berichten über die Morphologie menschlicher Otolithenorgane berichtete Hiroshi SASAKI über die Beziehungen von drei Ebenen, nämlich einer Hauptebene, einer vorderen Ebene und einer hinteren Ebene, aus denen die sacculäre Macula angeblich besteht, in Bezug auf die Deutsche Horizontale (eine flache Ebene umfassend die oberen Enden des äußeren Gehörgangs und der innerorbitalen Region) und die sagittale Ebene. Es wurde angegeben, dass die utriculäre Macula aus drei Ebenen besteht, nämlich einer vorderen Ebene, einer Hauptebene und einer inneren Ebene. Er berichtete, dass die Vorderseite der Hauptebene etwa 12° von der Deutschen Horizontalen angehoben ist und etwa 90° von der sagittalen Ebene nach Innen ausgerichtet ist, und dass die äußere Seite der Hauptebene ungefähr 10° von der Deutschen Horizontalen abgesenkt ist (Hiroshi SASAKI: „Otolith organs basic science and clinical practice", Oto-rhino clinical practice 60, Lieferung 2, Seiten 73–123, 1970).
In den letzten Jahren widmete sich der Erfinder dem Studium der präzisen dreidimensionalen Analyse von menschlichen Otolithenorganen, insbesondere morphologischen Aspekten der sacculären Macula, und berichtete im Jahr 2001 von den Ergebnissen. In diesem Bericht wurde eine Referenzebene in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem durch Rechnung bestimmt. Unter Benutzung dieser Referenzebene wurde jedes einer Mehrzahl von Elementen der sacculären Macula (wobei die Mehrzahl von Elementen mehrere hundert kleine dreieckigen Ebenen sind, welche sich aus der Aufteilung der sacculären Macula ergeben) in Bezug auf seine Winkelbeziehung in Bezug auf die Anterior-Posterior-, die Links-Rechts- und die Superior-Inferior-Achse des menschlichen Schädels bewertet. Das Ergebnis des Berichts zeigte, dass der Gesamtoberflächenumriss der sacculären Macula eine gekrümmte Oberfläche ist, welche einen Teil der Oberfläche eines Ellipsoids bildet (und nicht aus flachen Ebenen zusammengesetzt ist) (Hideaki NAGANUMA, Koji TOKUMASU, Makito OKAMOTA, Shinichiro HASHIMOTO und Shohei YAMASHINA: „Three-dimensional analysis of morphological aspects of the human saccular macula", Ann. Otol Rhinol Laryngol 110, Seiten 1017–1024, 2001).
Unter Benutzung derselben dreidimensionalen Analyse wie der für die sacculäre Macula Benutzten widmete sich der Erfinder dem Studium der menschlichen utriculären Macula. Als Ergebnis wurde klargestellt, dass der Gesamtoberflächenumriss der menschlichen utriculären Macula nicht aus flachen Ebenen zusammengesetzt ist, sondern eine gekrümmte Ober fläche ist, welche einen Teil der Oberfläche eines Ellipsoids bildet. Es wurde zudem festgestellt, dass die Außenseite der utriculären Macula etwa 10° von der horizontalen Ebene (einer flachen Ebene, welche drei Punkte umfassend die oberen Enden des äußeren Gehörgangs und der infraorbitalen Region umfassen) des Schädels in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem (siehe 1(B)) nach unten geneigt ist. Dieses Ergebnis bestätigte den Bericht von Sasaki (Hiroshi SASAKI: „Otolith organs basic science and clinical practice", Otorhino clinical practice 60, Lieferung 2, Seiten 73–123, 1970).
Aus der vorstehenden dreidimensionalen Analyse ist es nun offensichtlich, dass die Außenseite der utriculären Macula etwa 10° von der horizontalen Ebene (eine flache Ebene, welche drei Punkte umfassend die oberen Enden des äußeren Gehörgangs und der infraorbitalen Region umfasst) des Schädels in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem nach unten geneigt ist (R. H. I. BLANKS, I. S. CURTHOYS und H. MARKHAM, „Planar relationships of the semicircular canals in man", Acta Otolaryngol 80, Seiten 185–196, 1975).

Eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stimulieren linker und rechter Utriculi oder Sacculi bereitzustellen, bei der jeweils verschiedene Stimuli für individuelle funktionale Tests von menschlichen linken und rechten Otolithenorganen auf diese angewendet werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stimulieren linker und rechter Utriculi oder Sacculi durch Anwenden von verschiedenen Stimuli auf diese bereitzustellen, wobei das Verfahren bzw. die Vorrichtung einfach durchzuführen bzw. zu bedienen ist und keine große Geschicklichkeit zum Messen erforderlich ist, um individuelle funktionale Tests von linken und rechten menschlichen Otolithenorganen durchzuführen.

Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stimulieren von linken und rechten Utriculi oder Sacculi bereitzustellen, wodurch einem Anwender ermöglicht wird, eine genaue Messung und einen funktionalen Test eines Versuchsobjekts durchzuführen, indem das Versuchsobjekt fest an der Stimulierungsvorrichtung festgemacht wird, ohne dem Versuchsobjekt Unannehmlichkeiten zu bereiten, so dass es während dem Test entspannt ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stimulieren von Otolithenorganen bereitzustellen, welches ein Testen von vestibulär hervorgerufenen myogenischen Potenzialen (VEMP) zusätzlich zu dem Messen der vorste hend genannten Kompensationsaugenbewegungen bei verschiedenen Versuchsobjekten mit verschieden in den Köpfen orientierten utriculären und sacculären Maculae erlaubt.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stimulieren von Otolithenorganen bereitzustellen, wodurch ein Versuchsobjekt in jegliche gewünschte Position gebracht werden kann, um ein Ziel eines funktionalen Tests zu erreichen.

Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele der Vorrichtung bzw. des Verfahrens.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Stimulieren von Otolithenorganen durch lineare Beschleunigung bereitgestellt, umfassend einen Hauptabschnitt, welcher einen Basisabschnitt mit einer Quelle für lineare Beschleunigung, einen von dem Basisabschnitt gestützten Drehabschnitt für lineare Hin- und Herbewegungen, einen von dem Drehabschnitt gestützten Neigeabschnitt, um eine Neigebewegung aus einer horizontalen Ebene eines Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem durchzuführen, einen von dem Neigeabschnitt gestützten Sitzabschnitt und einen Halteabschnitt an dem Sitzabschnitt, welcher in alle Richtungen einstellbar ist, um ein Versuchsobjekt in Bezug auf den Sitzabschnitt festzuhalten. Mit einer derartigen Vorrichtung können komplementäre Augenbewegungen hervorgerufen werden.

Bei einer derartigen Stimulierungsvorrichtung, bei der der Drehabschnitt in der Lage ist, ein Versuchsobjekt einstellbar in eine gewünschte Winkelposition über 360 Grad zu drehen, umfasst der Halteabschnitt einen Schulterhalter, um Schultern des Versuchsobjekts festzuhalten, einen Hinterkopfhalter, um ein Hinterkopfgebiet des Versuchsobjekts festzuhalten, und einen Schläfenhalter, um ein Schläfengebiet des Versuchsobjekts festzuhalten, um insgesamt einen Kopfabschnitt des Versuchsobjekts während einem funktionalen Test sicher festzuhalten. Bei der erfindungsgemäßen Stimulationsvorrichtung kann der Basisabschnitt als einheitliche Form konstruiert sein, welche eine Hauptabdeckung umfasst, wobei die Hauptabdeckung mit Führungsvertiefungen an einer Oberseite davon ausgebildet ist und wobei die Hauptabdeckung auf ihrer Innenseite einen Hin- und Herbewegungsmechanismus umfasst, welcher lineare Hin- und Herbewegungen durchführt, welche von der Quelle für lineare Beschleunigung hervorgerufen werden, wobei der Hin- und Herbewegungsmechanismus Gleitflächen umfasst, welche durch die Führungsvertiefungen geführt werden.

Bevorzugt umfasst der Drehabschnitt eine an dem Basisabschnitt befestigte Abstützung und einen Rahmen, welcher über einen Drehmechanismus zum Drehen um die Abstützung gelagert ist, wobei der Rahmen von außerhalb des Rahmens von einem verriegelten in einen entriegelten Zustand bezüglich der Drehung bei jeglicher gewünschten Winkelposition während einer Messung umgestellt werden kann, um einen Zweck des funktionalen Testens zu erfüllen. Der Drehabschnitt kann eine Hauptdrehwelle, ein Paar von Übertragungsgetriebemechanismen, welche mit der Hauptdrehwelle über Getriebebefestigungsplatten zusammenwirken, einem Griff zum Betreiben des Übertragungsgetriebemechanismus und Mittel zum Drehen der Hauptdrehwelle über den Übertragungsgetriebemechanismus in eine gewünschte Winkelposition, indem der Griff zum Verriegeln oder Entriegeln der Position bei der gewünschten Winkelposition benutzt wird, umfassen.

Der Sitzabschnitt kann Sitzrahmen, drehbar an einem ihrer Enden mit den Sitzrahmen verbundene Sitzrückenrahmen, drehbar an den anderen Enden mit den Sitzrahmen verbundene Beinstützrahmen, wobei die Sitzlehnenrahmen und die Sitzrahmen verbunden sind, und eine fest auf den Sitzrahmen abgestützte vertikale Welle, und Führungsmetalleinsätze, welche an der vertikalen Welle angebracht sind, um in gleitender Bewegung in jegliche gewünschte Position, welche verriegelt oder entriegelt werden kann, zu gelangen, was es möglich macht, den Kopf des Versuchsobjekts in einer vertikalen Position relativ zu der Bodenebene oder in einer horizontalen Position oder in jeglicher gewünschten geneigten Position zu halten, umfassen.

Der Schulterhalter umfasst bevorzugt Schulterarme und von den Armen gehaltene Schulterhalteklammern an Enden davon, welche einstellbar sind und mit Schulterpolstern zum engen Kontakt mit Schultern des Versuchsobjekts ausgestattet sind. Der Hinterkopfhalter kann einen an dem Sitzrahmen zur vertikalen Bewegung angebrachten vertikalen Schaft, welcher verschiedene vertikale Positionen annehmen kann und weiterhin einen von dem vertikalen Schaft zur vertikalen Bewegung getragenen ersten Klemmarm und einen von dem ersten Klemmarm für einstellbare Bewegungen in jede gewünschte Richtung gehaltenen und in jeder gewünschten Position arretierbaren zweiten Klemmarm und an dem zweiten Klemmarm angebrachte Halteklammern für das Hinterkopfgebiet, welche in jede gewünschte Richtung einstellbar beweglich sind und ausgelegt sind, in jeder gewünschten Position verriegelt und entriegelt zu werden, umfassen. Der Schläfenhalter kann Arme umfassen, welche sich öffnen und schließen und welche sich überlappen und an einem Endabschnitt des zweiten Klemmarms in einem verriegelten oder entriegelten Zustand in relativ zueinander gleitenden Beziehung an den überlappenden Endabschnitten angebracht sind, und von Schläfenarmen getragene Schläfenpolster, wobei die Schläfenarme an anderen Enden der Arme, welche sich öffnen und schließen können, angebracht sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Stimulieren von Otolithenorganen durch lineare Beschleunigung, um eine komplementäre Augenbewegung hervorzurufen, umfasst die folgenden Schritte: Neigen von linken und rechten Otolithenorganen eines Versuchsobjekts aus der horizontalen Ebene seines Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem, Anwenden einer linearen Beschleunigung auf den Kopf des Versuchsobjekts in der geneigten Position, und Anwenden von verschiedenen linearen Beschleunigungsanregungen oder Stimuli, welche von der linearen Beschleunigung herrühren, auf linke und rechte Otolithenorgane.

Bevorzugt wird dabei zum funktionalen Testen der Otolithenorgane der Kopf 10 Grad in eine Richtung aus der horizontalen Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem geneigt, wobei während dem Anwenden bzw. der Einwirkung der linearen Beschleunigung der Rumpf des Versuchsobjekts an einer Stimulationsvorrichtung befestigt wird, wobei die Schultern, das Hinterkopfgebiet und die Schläfen während dem funktionalen Testen der Otolithenorgane ortsfest relativ zu der Stimulationsvorrichtung gehalten werden.

Auf Grundlage der anatomischen (dreidimensionalen) morphologischen Analyse, basierend auf dem in der Beschreibungseinleitung dargelegten Wissen, wurde die vorliegende Erfindung gemacht, welche es möglich macht, primär eine Ausgewählte der Utriculi der menschlichen Otolithenorgane in den Ohren zu stimulieren. Insbesondere liegt, wenn ein Versuchsobjekt so platziert wird, dass das linke Ohr beispielsweise um 10° nach unten geneigt ist, die utriculäre Macula in dem rechten Ohr fast in einer Ebene parallel zu der horizontalen Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem, und die utriculäre Macula in dem linken Ohr ist um 20° aus der horizontalen Ebene nach unten geneigt (siehe 1(C)), was sich von der herkömmlichen Kopfposition des Versuchsobjekts unterscheidet, in der, wenn eine lineare Beschleunigung vom linken zum rechten Ohr angewendet wird, die utriculären Maculae in den beiden Ohren gleichzeitig stimuliert werden.

Bei der oben genannten Kopfposition, bei der das linke Ohr um 10° nach unten geneigt ist, wirken verschiedene Stimuli auf die utriculären Maculae in dem rechten und linken Ohr, wenn eine lineare Beschleunigung auf den Kopf in der horizontalen Ebene von links nach rechts wirkt, weil unterschiedliche Beschleunigungskomponenten auf die Otolithenmembrane der utriculären Maculae mit den jeweiligen Tangentialebenen wirken. Die individuellen Funk tionen der Utriculi können gemessen werden, indem Augenbewegungen in einer Kopfposition, welche in Richtung des rechten Ohrs um 10° nach unten geneigt ist, in einer anderen Kopfposition, bei der der Kopf in Richtung des linken Ohrs um 10° nach unten geneigt ist, und in einer weiteren Kopfposition, in der das linke und rechte Ohr in der horizontalen Ebene liegen, genau gemessen werden.

Es können also mit der vorliegenden Erfindung verschiedene Stimuli auf die linke und rechte utriculäre Macula angewendet werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
1(A) ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen linker und rechter utriculärer Macula und linker und rechter sacculärer Macula von Otolithenorganen nach herkömmlicher Vorstellung illustriert, wenn ein Kopf eines Mensches in normaler Position ist.
1(B) ist eine Ansicht, welche die linke und rechte utriculäre Macula um 10° aus der horizontalen Ebene des Kopfes im stereotaktischen Reid-Koordinatensystem nach unten geneigt illustriert, wenn der Kopf in der normalen Position wie in 1(A) liegt.
1(C) ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen der linken und rechten utriculären Macula illustriert, wenn der Kopf in einer geneigten Position ist, wobei der Kopf um 10° in Richtung des linken Ohrs aus der horizontalen Ebene, das heißt der in 1(A) und 1(B) gezeigten Position, geneigt ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gesamtheit einer Vorrichtung zum Stimulieren von Otolithenorganen durch lineare Beschleunigung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei ein Sitz in einer vertikalen Position in Bezug auf eine Bodenebene ist.
3 ist eine Seitenansicht von der rechten Seite der Vorrichtung aus 2, welche einen Hauptteil der Stimulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Rückansicht der Vorrichtung aus 2, welche den Hauptteil der Stimulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 2, welche den Hauptteil der Stimulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Ansicht, welche die innere Struktur eines Basisabschnitts der Stimulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei einige Teile entfernt sind, um eine Schnittansicht eines Kopplungsgebiets eines Antriebskraftübertragungssystems einer Quelle linearer Beschleunigung mit einem Drehabschnitt zu zeigen.
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht vertikal durch den Drehabschnitt der Stimulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Neigeabschnitts der Stimulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, gesehen von einer Rückseite in 2.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Neigungsmechanismus zum Steuern des Neigeabschnitts der Stimulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche als Querschnitt nur einen Übertragungsmechanismus darstellt.
10 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Sitzabschnitts der erfindungsgemäßen Stimulationsvorrichtung, welche den Sitzabschnitt mit durchgezogenen Linien in vertikaler Position in Bezug auf die Bodenebene und mit unterbrochenen Linien in der horizontalen Position in Bezug auf die Bodenebene darstellt.
11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Halteabschnitts der erfindungsgemäßen Stimulationsvorrichtung, welche mit der durchgezogenen Linie und der unterbrochenen Linie verschiedene feineingestellte Positionen einer Hinterkopfhalterung und einer Schläfenhalterung darstellt.
12 ist eine vergrößerte Draufsicht auf den Halteabschnitt der erfindungsgemäßen Stimulationsvorrichtung, welche mit der durchgezogenen Linie und der unterbrochenen Linie zwei feineingestellte Positionen der Schläfenhalterung darstellt.
Das erfindungsgemäße Stimulationsverfahren gehört allgemein zu Verfahren zum Stimulieren von Otolithenorganen durch lineare Beschleunigung, um eine komplementäre Augenbewegung hervorzurufen, und es umfasst folgende Schritte: Neigen von Otolithenorganen auf eine Seite eines Versuchsobjekts oder einer Versuchsperson ausgehend von der horizontalen Ebene eines Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem, Anwenden einer linearen Beschleunigung auf den Kopf des Versuchsobjekts in der geneigten Position, und Anwenden von verschiedenen linearen Beschleunigungsstimuli oder Stimuli, welche von der linearen Beschleunigung herrühren, auf linke bzw. rechte Otolithenorgane. Die Anwendung von verschiedenen Anregungen bzw. Stimuli auf linke und rechte Utriculi oder Sacculi ermöglicht es, individuelle Funktionen der linken und rechen Otolithenorgane zu messen.
Die Stimulationsvorrichtung, welche in der Lage ist, das Stimulationsverfahren zum Anwenden verschiedener Stimuli auf linke und rechte Utriculi oder Sacculi durchzuführen, umfasst, wie in 2 gezeigt, einen Basisabschnitt A mit einer Quelle für lineare Beschleunigung, einen von dem Basisabschnitt getragenen Drehabschnitt B für lineare Hin- und Herbewegungen, einen Neigeabschnitt C, welcher von dem Drehabschnitt B gestützt ist und ausgestaltet ist, um einen Kopf eines Versuchsobjekts aus der horizontalen Ebene in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem zu neigen, einen Sitzabschnitt B, welcher von dem Neigeabschnitt C getragen wird, und einen Halteabschnitt E an dem Sitzabschnitt D, welcher in alle Richtungen einstellbar ist, um ein Versuchsobjekt in Bezug auf den Sitzabschnitt D festzuhalten. Kurz gesagt bilden der Basisabschnitt A, der Drehabschnitt B, der Neigeabschnitt C, der Sitzabschnitt D und der Halteabschnitt E fünf Hauptabschnitte.
Der Basisabschnitt A ist auf der Bodenfläche G angeordnet und weist eine Abstützung auf, an welcher der Drehabschnitt B zum Drehen um 360 Grad angebracht ist. An dem Drehabschnitt B ist der Neigeabschnitt C angebracht, welcher in Bezug auf die Bodenfläche G höchstens um 90 Grad geneigt werden kann. An dem Neigeabschnitt C ist der Sitzabschnitt D angebracht. Der Sitzabschnitt D umfasst eine Sitzlehne und eine Stufe, welche eine vertikale Position oder eine horizontale Position annehmen kann. An dem Sitzabschnitt D ist der Halteabschnitt E angebracht. Der Halteabschnitt E ist in jede gewünschte Richtung einstellbar und kann ver- und entriegelt bzw. arretiert und gelöst werden. Dieser Halteabschnitt E besteht aus einem Schulterhalter zum Halten der Schultern des Versuchsobjekts, einen Hinterkopfhalter, um den Hinterkopfbereich des Versuchsobjekts zu halten, und einen Schläfenhalter zum Halten von Schläfen des Versuchsobjekts.
Im Folgenden werden die Abschnitte A bis E detailliert beschrieben.
Basisabschnitt A:
Wie in 2–4 und 6 gezeigt, ist der Basisabschnitt A auf der Bodenfläche G angeordnet. Der Basisabschnitt A umfasst eine Hauptabdeckung 10, welche in Draufsicht rechteckig ist und im Querschnitt nach unten geöffnet ist. Die Hauptabdeckung 10 weist auf einer Seite ein oberes Brett oder eine obere Tafel 11 auf, welche zwei parallele Führungsvertiefungen 12 (siehe 2 und 5) aufweist. Die Hauptabdeckung 10 weist auf der gegenüberliegenden Seite der oberen Tafel 11 ein offenes Ende auf. An der der Tafel 11 gegenüberliegenden Seite sind Ausgleichsfüße 13 befestigt, mit denen der Basisabschnitt A horizontal in Bezug auf die Bodenebene G nivelliert werden kann, beispielsweise durch Benutzung eines geeigneten Nivellierungsinstruments. In der Hauptabdeckung 10 ist eine herkömmliche Gewindespindel 14 in longitudinaler Richtung angebracht.
An einem Ende wird die Gewindespindel 14 von einem Lager 15 gehalten, welches an einer an der Hauptabdeckung 10 befestigten Halterung 16 befestigt ist. An ihrem anderen Ende wird die Gewindespindel 14 von einem Lager 17 gehalten, welches ebenfalls an einer an der Hauptabdeckung 10 angebrachten Halterung befestigt ist. Über eine herkömmliche Servoanschlusskopplung ist die Gewindespindel 14 mit einer Quelle linearer Beschleunigung in Form eines Servomotors 19 gekoppelt. Anschalten eines Schalters bewirkt, dass der Servomotor 19 über die Servoanschlusskopplung 18 die Gewindespindel 14 dreht, was bewirkt, dass eine mit der Gewindespindel 14 in Eingriff stehende Spindelmutter 20 sich nach links und nach rechts linear entlang der Achse der Gewindespindel 14 bewegt (siehe 6).
An der Spindelmutter 20 ist ein Mutternblock 21 befestigt, welcher wiederum über eine Gleitblockschlüsselbasis 22 an einer Gleitblockbasis 23 befestigt ist. Die Gleitblockbasis 23 ist an einem Rahmen 24 befestigt, welcher daran an beiden Endabschnitten befestigte Gleitelemente 25 aufweist. Die Gleitelemente 25 sind entlang einer linearen Gleitschiene 26 geführt, um relativ zu dieser sich gleitend zu bewegen. Die lineare Führungsschiene 26 ist an der Hauptabdeckung 10 befestigt, um eine lineare Bewegung des Rahmens 24 abhängig von den linearen Bewegungen der Spindelmutter 20 nach links und nach rechts zu ermöglichen. Diese linearen Bewegungen bewirken eine entsprechende Links-Rechts-Linearbewegung entlang der Führungsvertiefungen 12 des Hauptabschnitts 10 einer Gleittafel 27, welche an dem Rahmen 24 befestigt ist.
Drehabschnitt B:
Der Drehabschnitt B ist in den 2, 3 und 7 gezeigt. Der Drehabschnitt B ist mit einer Abstützung 30 ausgestattet, welche insgesamt eine annähernd röhrenförmige Form hat. Die Abstützung 30 weist einen unteren Röhrenabschnitt 31 mit vergrößertem Durchmesser, einen mittleren Röhrenabschnitt 32 mit dem unteren Röhrenabschnitt 31 gegenüber etwas verringerten Durchmesser und einen oberen Röhrenabschnitt 33 mit einem gegenüber dem mittleren Röhrenabschnitt 32 noch weiter verringerten Durchmesser auf, wobei die Röhrenabschnitte 31, 32 und 33 in dieser Reihenfolge kontinuierlich miteinander verbunden sind und zum Zweck der Gewichtsverringerung ausgehöhlt sind. An einem unteren Ende weist der untere Röhrenabschnitt 31 eine daran befestigte Kopplungshalterung 34 auf, welches an der Gleittafel 27 des Basisabschnitts A mit Bolzen und Muttern befestigt ist (siehe 3, 4 und 6).
An seiner äußeren Oberfläche weist der untere Röhrenabschnitt 31 eine ringförmige Stufe 30a auf. Auf der ringförmigen Stufe 30a ist der untere Röhrenabschnitt 31 mit einem herkömmlichen Drehmechanismus ausgerüstet, welcher Kegelrollen 35 und ein unteres Kegelrollenlager 36 umfasst. Entlang seiner äußeren Oberfläche weist das untere Kegelrollenlager 36 eine Stufe 36a auf, um einen Rahmen 37 zu tragen. Der Rahmen 37 ist an der Stufe 36a befestigt, indem Blindbolzen 36b von einer unteren Endoberfläche des unteren Kegelrollenlagers 36 in den Rahmen 37 geschraubt werden. Entlang seiner äußeren Oberfläche ist der obere Röhrenabschnitt 33 ebenfalls mit einem herkömmlichen Drehmechanismus ausgerüstet, welcher aus Kegelrollen 38 und einem oberen Kegelrollenlager 39 besteht. Das obere Kegelrollenlager 39 ist an dem Rahmen 37 befestigt. Auf diese Weise ist der Rahmen 37 über den unteren Drehmechanismus 35, 36 und den oberen Drehmechanismus 38, 39 zur Drehung um die Abstützung 30 um 360 Grad angebracht. Der obere Drehmechanismus 38, 39 ist an dem oberen Röhrenabschnitt 33 befestigt, indem eine Mutter 43 in Eingriff mit einem Endabschnitt davon geschraubt ist.
Nach innen von der äußeren Oberfläche des unteren Röhrenabschnitts 31 sind Einstellbohrungen 40 gebohrt, welche winkelmäßig voneinander beispielsweise 5 bis 15 Grad beabstandet sind, um eine Winkelposition des Rahmens 37 einzustellen (siehe 3). Die Einstellbohrungen 40 sind vorgesehen, um eine Winkelposition zu bestimmen und den Rahmen 37 in der bestimmten Winkelposition zu verriegeln bzw. zu arretieren. Die Einstellbohrungen 40 ermöglichen das Einsetzen von diametral gegenüberliegenden Klemmstiften 41, wenn die bestimmte Winkelposition erreicht wird. Die Klemmstifte 41 werden von außerhalb des Rahmens 37 durch Klemmhebel 43 betätigt. Die Klemmstifte 41 werden in die Einstellbohrungen 40 durch eine Metallhülle zum Bremsen 42 eingesetzt. Betätigen der Klemmhebel 43 bewirkt, dass die Klemmstifte 41 den unteren Röhrenabschnitt 31 über die Metallhülle zum Bremsen 42 festklemmen oder ihn aus dem festgeklemmten Zustand lösen. Um den Neigeabschnitt C zu tragen, ist der Rahmen 37 mit geneigten Achslagern 44 und Buchsen 45 ausgerüstet und weist an seinem oberen Ende Befestigungsvertiefungen 46 auf.
Neigeabschnitt C:
Der Neigeabschnitt (das Neigungsmittel) C ist allgemein in 2 und 3 und insbesondere in 8 und 9 dargestellt. Zum Neigen des Neigeabschnitts C ist ein Paar von Übertragungs getriebemechanismen um 180 Grad winkelmäßig beabstandet angeordnet, von denen einer in den Figuren dargestellt ist. Der Neigeabschnitt C wird von dem Drehabschnitt B derart getragen, dass er sich um höchstens 45 Grad in Bezug auf die Bodenebene G neigen kann. An den Befestigungsvertiefungen 46 ist der Rahmen 37 mit herkömmlichen Drehmechanismen ausgestattet, von denen einer in 9 gezeigt ist und aus Kegelrollen 47 und einem Kegelrollenlager 48 zusammengesetzt ist. Der Drehmechanismus 47, 48 stützt eine Hauptwelle 49 (das heißt eine Achse, um die sich der Neigeabschnitt C drehen kann) des Neigeabschnitts C. Die Hauptwelle 49 weist an beiden Enden jeweils einen daran befestigten Flansch auf, von denen einer in 9 gezeigt ist und mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet ist. Diese Flansche 50 sind jeweils an Getriebebefestigungsplatten 51 (siehe 3) befestigt. Die Getriebefestigungsplatten 51 sind an Endabschnitten der Hauptwelle 49 befestigt, indem Muttern 52 in Eingriff mit dem jeweiligen Endabschnitt geschraubt sind. Durch den Drehmechanismus 47, 48 ist es der Hauptwelle 49, den Flanschen 50 und den Getriebebefestigungsplatten 51 möglich, sich als Einheit zu neigen, wobei der Rahmen 37 als Drehpunkt benutzt wird. Diese Bewegung ermöglicht es dem Neigeabschnitt C, sich in Bezug auf den Rahmen 37 um einen gewünschten Winkel zu neigen bzw. sich in Bezug auf die horizontale Ebene des Kopfes des Versuchsobjekts in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem um einen gewünschten Winkel zu neigen, wobei diese Winkel in Abhängigkeit von einem Untersuchungsgegenstand festgelegt werden. Der Neigeabschnitt C trägt Rahmen 53, welche wiederum den Sitzabschnitt D tragen.
Wie in 8 gezeigt, weist jede der Platten 51 einen radialen Vorsprung in einem mittleren Abschnitt zwischen ihren beiden Enden auf. An dem radialen Vorsprung jeder Platte 51 ist ein Segmentzahnrad 54 (siehe 3) mittels einer Mehrzahl von Bolzen oder Schrauben 55 befestigt. Das Segmentzahnrad 54 weist eine kreisförmige Führungsvertiefung 56 auf, welche einen Klemmstift 57 eines herkömmlichen Klemmmechanismus aufnimmt. Mit seinem vorderen Endabschnitt wird jeder Klemmstift 57 in die passende der an dem Rahmen 37 befestigten Nuten 45 eingesetzt. Betätigung von Klemmhebeln 58 des Klemmmechanismus bewirkt, dass die Stifte 57 die Segmentzahnräder 54 festklemmen oder sie aus dem festgeklemmten Zustand lösen. Dementsprechend bewegt, wenn der Untersuchungsgegenstand einen auszuwählenden Winkel bestimmt, ein Bediener die Klemmhebel 58, um den festgeklemmten Zustand der Klemmmechanismen jeweils zu lösen, und dreht die Hauptwelle 49 mit Hilfe eines Winkelmessers oder einer Skala auf den gewünschten Winkel.
Die äußeren Zähne 54a jedes der Segmentzahnräder 54 stehen in Eingriff mit einem Ritzel 60 auf einer Ritzelwelle 61. An einem Ende trägt die Ritzelwelle 61 das Ritzel 60. Die Ritzelwelle 61 erstreckt sich durch eines der an dem Rahmen 37 befestigten Lager 44 und wird von diesem getragen. Das Ritzel 60 ist an dem einen Ende mit der Ritzelwelle 61 gekoppelt und daran mit einer Mutter 62 befestigt. Ein Stirnrad 63 ist mit dem anderen Ende der Ritzelwelle 61 gekoppelt und daran mit einer Mutter 64 befestigt. Wie oben bereits erwähnt ist ein weiterer Übertragungsgetriebemechanismus mit identischer Struktur zu dem oben Beschriebenen um 180° von diesem beabstandet angeordnet. Das Stirnrad 63 steht in Eingriff mit einem Ritzel 66, welches mit einem Ende einer Ritzelwelle 65 gekoppelt ist (siehe 8). Ein weiteres nicht gezeigtes Ritzel mit identischer Struktur zu dem Ritzel 66 ist mit dem anderen Ende der Ritzelwelle 65 gekoppelt und steht in Eingriff mit einem weiteren Stirnrad des weiteren Übertragungsmechanismus, welches nicht gezeigt ist und eine identische Struktur zu dem Stirnrad 63 aufweist.
Die Ritzelwelle 65 ist drehbar in dem Rahmen 37 gelagert und ist fest mit einem Handrad 67 gekoppelt (siehe 8). Mit diesem Handrad 67 kann der Bediener die Ritzelwelle 65 drehen. Diese Drehung der Ritzelwelle 65 bewirkt, dass das Stirnrad 63 und das andere nicht gezeigte Stirnrad das Ritzel 60 und das andere nicht gezeigte Ritzel antreibt, wodurch gleiche Antriebskräfte über die gegenüberliegenden Übertragungsgetriebemechanismen auf den Neigeabschnitt C übertragen werden, so dass dieser eine flüssige Neigungsbewegung ausführt.
Sitzabschnitt D:
Der Sitzabschnitt D ist in 2, 3 und 10 gezeigt. Der Sitzabschnitt D ist mit einem Paar von parallelen recheckförmigen Sitzrahmen 69 (siehe 2) ausgerüstet. An den sich wechselseitig zugewandten Seitenoberflächen der Sitzrahmen 69 sind jeweils Rahmen 70 angebracht, von denen lediglich einer gezeigt ist. Jeder der Rahmen 70 ist an den von dem Drehabschnitt C gestützten Rahmen 53 in der parallelen Position in Bezug auf die Bodenebene G befestigt. Der Sitzabschnitt D umfasst die Sitzrahmen 69, Sitzlehnenrahmen 73, Beinstützenrahmen 74 und Fußstützenrahmen 58, welche miteinander verbunden sind.
An einem Ende weist jeder der Sitzrahmen 69 eine Sitzlehnendrehwelle 71 auf, während er an dem anderen Ende eine Beindrehwelle 72 aufweist. Die Sitzlehnendrehwellen 71 tragen jeweils ein Ende der Sitzlehnenrahmen 73. Zwischen den Sitzrahmen 69 ist ein Sitzlaken oder Sitzkissen 75 (siehe 2) angeordnet. Entsprechend ist zwischen den Sitzlehnenrahmen 72 ein Sitzlehnenlaken oder Sitzlehnenkissen 76 angeordnet (siehe 10), um einen Rücken des sitzenden Versuchsobjekts zu stützen. Die Beindrehwelle 72 stützt drehbar obere Enden der Beinstützrahmen 74. An unteren Enden sind jeweils ein Ende der Fußrahmen 78 drehbar mit den Beinstützrahmen 74 verbunden. An den Fußrahmen 78 ist eine Stufe 79 befestigt.
Jeweils an äußeren Seiten der Sitzrahmen 69 sind gekrümmte Führungsmechanismen 80 (siehe 2, 3 und 10) befestigt. Die Führungsmechanismen 80 führen eine gemeinsame Bewegung der Sitzlehnenrahmen 73 und der Beinstützrahmen 74 während einer Verschiebung dieser zwischen vertikalen und horizontalen Zuständen in Bezug auf die Bodenebene G. Wenn die Beinstützrahmen 74 in Bezug auf die Bodenebene G in dem vertikalen Zustand sind, nehmen die Fußrahmen 78 einen horizontalen Zustand in Bezug auf die Bodenebene G ein. Wenn die Beinstützrahmen 74 in dem horizontalen Zustand bezüglich der Bodenebene G sind, sind die Fußrahmen 78 ebenfalls in einem horizontalen Zustand.
Die Führungsmechanismen 80 umfassen äußere Führungsplatten 81 (siehe 2, 3 und 4) und innere Führungsplatten 82 (siehe 10). Die inneren Führungsplatten 82 stehen in gleitendem Eingriff mit den äußeren Führungsplatten 81 und können sich jeweils entlang dieser bewegen. Mit ihren einen Enden sind die äußeren Führungsplatten 81 jeweils an den Sitzrahmen 69 befestigt (siehe 2 und 3). Die jeweils anderen Enden der äußeren Führungsplatten 61 ragen über die Sitzlehne 76 hinaus, wenn sich die Sitzlehne 76 in der vertikalen Position befindet (siehe 2 und 10). Die äußeren Führungsplatten 81 und die inneren Führungsplatten 82 weisen eine symmetrische Form auf, was es den inneren Führungsplatten 82 erlaubt, sich kreisförmig in den äußeren Führungsplatten 81 zu bewegen, bis sie aus den äußeren Enden der äußeren Führungsplatten 81 während einer Bewegung der Sitzlehne 76 von der vertikalen Position in die horizontale Position herausragen. Auf diese Weise arbeiten die äußeren Führungsplatten 81 und die inneren Führungsplatten 82 zusammen, um die Sitzlehnenrahmen 73 in den horizontalen Zustand in Bezug auf die Bodenebene G (siehe 10) zu bringen. Gleichzeitig bringen sie die Beinstützrahmen 74 und die Fußrahmen 78 ebenfalls in den horizontalen Zustand bezogen auf die Bodenebene G (siehe 10).
Die gegenüberliegenden äußeren Führungsplatten 81 weisen jeweils gekrümmte Führungsvertiefungen 83 auf (siehe 3). Die Führungsvertiefungen 83 nehmen einen Klemmstift 84 eines herkömmlichen Klemmmechanismus auf, um eine Bewegung dieser Klemmstifte 84 darin zu ermöglichen. Mit einem Ende sind die Klemmstifte 84 mit den inneren Führungsplatten 82 verbunden, und an den jeweiligen anderen Enden sind sie jeweils mit Klemmhebeln 85 verbunden. Die Klemmhebel 85 ragen von den äußeren Führungsplatten 81 jeweils nach außen heraus. Betätigen der Klemmhebel 85 bringt die inneren Führungsplatten 82 in einen festgeklemmten Zustand, oder der festgeklemmte Zustand wird gelöst. An jeweils einem Ende weisen die inneren Führungsplatten 82 jeweils Griffe 86 auf. An den anderen freien Enden sind die inneren Führungsplatten 82 jeweils den Sitzlehnenrahmen 73 zugeordnet. Dementsprechend bewirkt nach dem Lösen des festgeklemmten Zustands durch die Klemmmechanismen ein gleitendes Bewegen der Griffe 86 entlang der äußeren Führungsplatten 81, dass die Sitzlehnenrahmen 73 von der vertikalen Position in die horizontale Position oder umgekehrt bewegt werden. Die Griffe 86 sind in Reichweite des sitzenden Versuchsobjekts angeordnet.
An seinen gegenüberliegenden Enden trägt die Sitzlehnendrehwelle 71 drehbar jeweils ein Ende von Halterungen 87. Ebenso trägt die Beindrehwelle 72 an gegenüberliegenden Enden drehbar jeweils ein Ende von Halterungen 88. Die Halterungen 87 und die entsprechenden Halterungen 88 sind durch Kopplungsstangen 89 über Wellen 90 miteinander verbunden, wobei eine Welle 90 jeweils ein Ende der Kopplungsstangen 89 mit den Halterungen 87 drehbar verbindet und die andere Welle 90 jeweils gegenüberliegende Enden der Kopplungsstangen 89 mit den Halterungen 88 drehbar verbindet. Halterungen 91 sind jeweils an den Sitzrahmen 69 und Halterungen 92 jeweils an den Fußrahmen 78 befestigt. Die Halterungen 91 und ihre entsprechenden Halterungen 92 sind über Wellen 94 durch Kopplungsstangen 93 verbunden, wobei eine Welle 94 jeweils ein Ende der Kopplungsstangen 93 mit den Halterungen 91 und die andere Welle 94 jeweils die anderen Enden der Kopplungsstangen 93 mit den Halterungen 92 drehbar verbindet. Indem die Sitzlehnendrehwelle 71 und die Beindrehwelle 72 jeweils als Drehpunkte benutzt werden, bewegt ein Bewegen der Halterungen 87, 88 und Kopplungsstangen 89 nach rechts wie in 10 gezeigt die Sitzlehnenrahmen 73 von dem durch die durchgezogene Linie dargestellten Zustand in den durch die unterbrochene Linie dargestellten Zustand, wobei gleichzeitig die Beinstützrahmen 74 und Fußrahmen 78 ebenfalls von dem durch die durchgezogene Linie dargestellten Zustand in den durch die unterbrochene Linie dargestellten Zustand bewegt werden. Wenn die Halterungen 87, 88 und die Kopplungsstangen zurück nach links in 10 bewegt werden, werden umgekehrt die Sitzlehnenrahmen 73 von dem durch die unterbrochene Linie dargestellten Zustand in den durch die durchgezogene Linie dargestellten Zustand bewegt, und gleichzeitig werden die Beinstützrahmen 74 und Fußrahmen 78 ebenfalls von dem durch die unterbrochene Linie dargestellten Zustand in den durch die durchgezogene Linie dargestellten Zustand bewegt.
Halteabschnitt E:
Der Halteabschnitt E ist in 2, 3, 11 und 12 gezeigt. Der Halteabschnitt E umfasst einen Schulterhalter 95 zum Halten von Schultern des sitzenden Versuchsobjekts (siehe 2 und 3), einen Hinterkopfhalter 96 zum Halten eines Hinterkopfgebiets des Versuchsobjekts und einen Schläfenhalter 97 zum Halten von Schläfen des Versuchsobjekts. Der Schulterhalter 95 ist derart positioniert, dass er nahe beiden Schultern des Versuchsobjekts auf dem Sitzpolster 75 ist. Der Schulterhalter 95 umfasst Arme 98. An einem Ende sind die Arme 98 an Halterungen 97 befestigt, welche wiederum an den Sitzlehnenrahmen 73 befestigt sind. An den anderen Enden weisen die Arme 98 jeweils Schulterarme 101 auf, welche in verschiedene Positionen einstellbar sind, indem wiederum herkömmliche Klemmmechanismen mit Klemmhebeln 99 betätigt werden. Die Schulterarme 101 weisen Schulterpolster 100 auf. Betätigen der Klemmhebel 99 bringt die Schulterarme 101 in einen festgeklemmten Zustand oder löst den festgeklemmten Zustand, was eine Feineinstellung der Schulterpolster 100 derart erlaubt, dass sich diese in engem Kontakt mit den Schultern des Versuchsobjekts befinden.
Der Hinterkopfhalter 96 und Schläfenhalter 97 weisen eine gemeinsame vertikale Welle 102 auf. Mit dieser vertikalen Welle 102 sind sie an den Sitzlehnenrahmen 73 angebracht. Die Sitzlehnenrahmen 73 weisen an ihnen befestigte Metallführungen 103 auf. Die Metallführungen 103, welche mittels einer Schraube 104 (siehe 3 und 4) an einer gewünschten Position an den Sitzlehnenrahmen 73 befestigt sind, führen die vertikale Welle 102 bei vertikalen Bewegungen. Die vertikale Welle 102 trägt einen ersten Klemmarm 106, welcher wiederum einen zweiten Klemmarm 107 trägt. Betätigung eines Klemmhebels 105 eines herkömmlichen Klemmmechanismus bringt die ersten und zweiten Klemmarme 106 und 107 in einem festgeklemmten Zustand oder löst den festgeklemmten Zustand. Wenn durch den Klemmhebel 105 der festgeklemmte Zustand gelöst wird, können die ersten und zweiten Klemmarme 106 und 107 Feineinstellungen in einer Richtung zu dem Kopf des Versuchsobjekts und in vertikaler Richtung durchführen. An dem zweiten Klemmarm 107 ist über einen herkömmlichen Klemmmechanismus mit einem Klemmhebel 109 eine Befestigungshalterung 108 angebracht. Betätigen des Klemmhebels 109, um einen festgeklemmten Zustand des Klemmmechanismus zu lösen, ermöglicht eine Feineinstellung eines Hinterkopfpolsters 110, so dass dieses in engen Kontakt mit dem Hinterkopfgebiet des Versuchsobjekts kommt.
An jeweils einem Ende sind Armplatten 111, welche sich öffnen und schließen können, über Zapfen 112 an beiden Enden der Befestigungsklammer 108 angebracht. An den anderen Endabschnitten überlappen sich die Armplatten 111. In diesen sich überlappenden Endabschnitten weisen die Armplatten 111 langgestreckte Öffnungen 113 auf. Diese langgestreckten Öffnungen 113 schneiden sich. Am Schnittpunkt ist ein Klemmstift 114a eines herkömmlichen Klemmmechanismus in die langgestreckten Öffnungen 113 eingesetzt. Betätigen eines Klemmhebels 114 dieses Klemmmechanismus bringt die Armplatten 111 in einen fest geklemmten Zustand oder löst den festgeklemmten Zustand. Wenn sie durch den Klemmhebel 114 festgeklemmt sind, sind die Armplatten 111 verriegelt. Wenn der festgeklemmte Zustand gelöst ist, können die Armplatten 111 sich um Zapfen 112 drehen.
An den Armplatten 111 sind Halterungen 115 jeweils mit einem ihrer Enden befestigt. An den jeweiligen anderen Enden sind die Halterungen 115 an einem Ende von Schläfenarmen 116 befestigt. An den jeweils anderen Enden weisen die Schläfenarme 116 Anschläge 117 auf. Auf den Schläfenarmen 116 sind Schläfenhalter 118 angeordnet, welche mit Verriegelungsschrauben 119 ausgerüstet sind. Wenn die Verriegelungsschrauben 119 gelöst sind, können die Schläfenhalter 118 entlang der Schläfenarme 116 jeweils gleiten. Die Schläfenhalter 118 weisen jeweils daran befestigte Schläfenpolster 120 auf. Diese Schläfenpolster 120 werden in engen Kontakt mit Schläfen des Kopfes des Versuchsobjekts gebracht. Betätigung des Klemmhebels 114 des Klemmmechanismus, um den festgeklemmten Zustand der Armplatten 111 zu lösen, erlaubt eine Feineinstellung in einer Richtung von der durch die unterbrochene Linie in 112 dargestellte Position zu der von der durchgezogenen Linie dargestellten Position oder in die umgekehrte Richtung. Der Sitzabschnitt D ist zudem mit Hüftstützkissen 112 (siehe 2) ausgerüstet. Die Hüftstützkissen 112 werden durch Betätigung von Klemmhebeln 121 festgeklemmt oder von dem festgeklemmten Zustand gelöst.
Als nächstes wird erläutert, wie mit der erfindungsgemäßen Stimulationsvorrichtung funktionale Tests von Otolithenorganen ausgeführt werden können.
Zunächst wird der Basisabschnitt A auf die Bodenebene G in einer horizontalen Ebene platziert. Das Platzieren des Basisabschnitts in die horizontale Ebene bezüglich der Bodenebene G wird durchgeführt, indem die Nivellierungsfüße 13 mittels eines Nivellierungsinstruments eingestellt werden. Das Sitzkissen 75, das Sitzlehnenkissen 76 und die Stufe 79 werden in die in 2 dargestellte Position gebracht, das heißt, das Sitzkissen 75 wird in die horizontale Position parallel zu der Bodenebene G gebracht, das Sitzlehnenkissen 76 wird in die vertikale Position relativ zu dem Sitzkissen 75 gebracht und die Stufe 79 wird in die horizontale Position gebracht.
Als nächstes wird ein Versuchsobjekt bzw. eine Versuchsperson auf das Sitzkissen 75 gesetzt, wobei der Rücken des Versuchsobjekts an dem Sitzlehnenkissen 76 lehnt und seine Füße auf die Stufe 79 gestellt sind. Die Hüftstützpolster 122 werden benutzt, um einen Lendenbereich des Versuchsobjekts von den Seiten einzuschließen, um den Lendenbereich relativ zu dem Sitzkissen 75 stationär zu halten. Die Schultern des Versuchsobjekts werden von einem (nicht gezeigten) an dem Sitzlehnenkissen 76 vorgesehenen Halteband stationär gehalten. Zudem werden Knöchel des Versuchobjekts relativ zu der Stufe 79 von einem (nicht gezeigten) an der Stufe 79 vorgesehenen Halteband stationär gehalten. Schließlich halten der Schulterhalter 95, der Hinterkopfhalter 96 und der Schläfenhalter 97 die Schultern, den Hinterkopfbereich bzw. die Schläfen des Versuchsobjekts sicher fest.
Um die Schultern mit dem Schulterhalter 95 festzuhalten, werden die Klemmmechanismen mit den Klemmhebeln 99 gelöst, was eine Feineinstellung der Schulterarme 101 erlaubt, um die Schulterpolster 100 in engen Kontakt mit den Schultern zu bringen, um diese zwischen sich einzuschließen. Dann werden die Schultern gehalten, das heißt stationär gehalten, indem der Klemmmechanismus festgeklemmt wird. Anschließend wird, um den Hinterkopfbereich des Versuchsobjekts zu halten, der Klemmhebel 105 betätigt, um den entsprechenden Klemmmechanismus zu lösen, was eine Einstellung erlaubt, bei der der erste Klemmarm 106 und der zweite Klemmarm 107 nach oben, nach unten und/oder nach vorne und nach hinten bewegt wird, um das Hinterkopfpolster 110 in gegenüberliegende Beziehung mit dem Hinterkopfgebiet zu bringen. Wenn das Hinterkopfpolster 110 dem Hinterkopfgebiet gegenüberliegt, wird der Klemmhebel 105 betätigt, um die ersten und zweiten Klemmarme 106 und 107 wieder festzuklemmen. Als nächstes wird der Klemmhebel 109 betätigt, um den entsprechenden Klemmmechanismus zu lösen, was eine Feineinstellung erlaubt, bei der die Befestigungshalterung 108 nach oben, nach hinten, nach links, nach rechts, nach vorne und/oder nach hinten bewegt wird, um das Hinterkopfpolster 110 in engen Kontakt mit dem Hinterkopfgebiet zu bringen. Wenn sich das Hinterkopfpolster 110 in engem Kontakt mit dem Hinterkopfgebiet befindet, wird der Klemmhebel 109 betätigt, um das Hinterkopfpolster 110 wieder festzuklemmen, womit das Hinterkopfgebiet stationär gehalten wird. Anschließend werden, um die Schläfen des Versuchsobjekts zu halten, die Klemmhebel 114 betätigt, um den entsprechenden Klemmmechanismus zu lösen, so dass es den sich überlappenden Endabschnitten der sich kreuzenden Armplatten 111, welche geöffnet und geschlossen werden können, ermöglicht wird, relativ zueinander zu gleiten. Diese relative Gleitbewegung bewirkt eine Verschiebung der Schläfenarme 116 von dem Zustand, welcher durch die durchgezogene Linie in 12 dargestellt ist, in den Zustand, welcher durch die unterbrochene Linie dargestellt ist, oder umgekehrt, was die Schläfenpolster 120 in engen Kontakt mit den Schläfen des Versuchsobjekts bringt. Dann wird der Klemmhebel 114 wieder betätigt, um den Klemmmechanismus festzuklemmen, womit auch die Schläfen stationär gehalten werden.
Wie oben erläutert wird der Kopf des Versuchsobjekts sicher stationär gehalten, indem die drei Bereiche, nämlich das Hinterkopfgebiet, die linke Schläfe und die rechte Schläfe gehalten werden. Weiterhin wird das Kinn der Subjektperson durch eine (nicht gezeigtes) an dem Halteabschnitt E bereitgestelltes Kinnhalteband gehalten bzw. stationär gehalten. Da der Kopf des Versuchsobjekts während dem Test stationär gehalten wird, wirkt keine wesentliche Last auf den Hals (Halswirbel oder Halsmuskel), wenn der Kopf durch lineare Beschleunigung einer Belastung ausgesetzt ist.
Als nächstes wird konkret erklärt, wie ein funktionaler Test eines Utriculus auf einer Seite, beispielsweise der utriculären Macula des linken Ohrs bzw. linken utriculären Macula von Versuchsobjekten durchgeführt wird.
Die linke und rechte Utricula der Versuchsperson, welche relativ zu der Stimulationsvorrichtung stationär gehalten sind, sind wie in 1(B) gezeigt angeordnet. Die linke und die rechte utriculäre Macula sind um 10 Grad aus der horizontalen Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem nach unten geneigt. Um die linke utriculäre Macula in die horizontale Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem zu bringen, wird die erfindungsgemäße Stimulationsvorrichtung in der Ansicht von 2 nach links geneigt, indem die Klemmhebel 58 betätigt werden, um den festgeklemmten Zustand aufgrund der Klemmmechanismen zu lösen, und indem das Handrad 97 in der Ansicht von 8 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Diese Drehung des Handrads 67 bewirkt, dass sich die an der Ritzelwelle 65 befestigten Ritzel 66 ebenso in Gegenuhrzeigersinn drehen. Diese Drehung der Ritzel 66 bewirkt, dass sich die Stirnräder 63 im Uhrzeigersinn drehen. Die Drehung im Uhrzeigersinn der Stirnräder 63 bewirkt wiederum, dass die koaxialen Ritzel 60 sich ebenso im Uhrzeigersinn drehen, was einen Drehantrieb der Segmentzahnräder 54 über ihre Zähne 54a, mit denen die Ritzel 60 in Eingriff stehen, bewirkt. Somit werden die Segmentzahnräder 54 zur Drehung gegen den Uhrzeigersinn in der Ansicht von 8 angetrieben. Die Segmentzahnräder 54 drehen die Getriebebefestigungsplatten 51, was bewirkt, dass sich die Hauptwelle 49 in der Ansicht von 8 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Ein Neigungswinkel, um den sich die Hauptwelle 49 dreht, muss genau auf 10° eingestellt werden. Nach Abschluss dieser Neigung werden die Klemmhebel 58 betätigt, um den entsprechenden Klemmmechanismus wieder festzuklemmen. Diese Neigungsbewegung der erfindungsgemäßen Stimulationsvorrichtung bringt die linke utriculäre Macula des Versuchsobjekts in die horizontale Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem, und es neigt die rechte utriculäre Macula um weiter 10° auf 20° nach unten.
Als nächstes bewirkt ein Einschalten des Schalters des Servomotors 19, dass die Servoanschlusskopplung 18 die Gewindespindel 14 dreht. Diese Drehung der Gewindespindel 14 bewirkt, dass sich die Spindelmutter 20 entlang der longitudinalen Richtung der Gewindespindel 14 hin- und herbewegt. Da die Spindelmutter 20 die Gleitblockschlüsselbasis 22 über den Mutternblock 21 antreibt, bewirkt die Hin- und Herbewegung der Spindelmutter 20, dass sich die Gleitblockschlüsselbasis 22 in der Links-Rechts-Richtung in 6 hin- und herbewegt. Das Hin- und Herbewegen nach links und rechts der Gleitblockbasis 22 bewirkt, dass sich auch die Gleitblockbasis 23 in dieselbe Links-Rechts-Richtung hin- und herbewegt. Dies wiederum bewirkt, dass die von der linearen Führungsschiene 26 geführten Rahmen 24 sich in derselben Weise hin- und herbewegen, was wiederum bewirkt, dass die an den Rahmen 24 befestigten Gleitelemente 25 sich entlang der Führungsvertiefungen 12 hin- und herbewegen, was wiederum bewirkt, dass sich das Versuchsobjekt auf dem Basisabschnitt A hin- und herbewegt.
Es wird also in der oben beschriebenen Position, auf der der Kopf in Richtung eines Ohrs auf eine Seite um 10 Grad geneigt ist, eine lineare Beschleunigung direkt auf den Kopf angewendet. In dieser geneigten Position ist die utriculäre Macula auf der diesem Ohr gegenüberliegenden Seite in der horizontalen Ebene des Kopfs in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem angeordnet. Unter dieser Bedingung erfährt diese utriculäre Macula direkt die lineare Beschleunigungsanregung. Diese Anregung weist ungedämpfte Eigenschaften auf. Mittels eines Elektronystagramms (ENG) oder Elektrooculographie (EOG) oder mittels eines dreidimensionalen Analysators mit einer Infrarot CCD Kamera werden die Kompensationsaugenbewegungen aufgrund dieser Stimulation gemessen.
Versuche wurden unter drei unterschiedlichen Versuchsbedingungen (1), (2) und (3) wie unten aufgeführt durchgeführt, um die Funktion von Utriculi anhand von sieben gesunden Erwachsenen als Versuchsobjekte zu untersuchen.

(1) Die Versuchsobjekte wurden hingesetzt und nicht geneigt. Eine lineare Beschleunigungsanregung mit 0,7 Hz in Links-Rechts-Richtung und 0,25 g als maximale Beschleunigung wurde verwendet.
(2) Die Versuchsobjekte wurden hingesetzt und in Richtung des rechten Ohrs um 10 Grad nach unten geneigt. Dieselbe lineare Beschleunigungsstimulation wie unter (1) wurde angewendet.
(3) Die Versuchsobjekte wurden gesetzt und in Richtung des linken Ohrs um 10 Grad geneigt. Wiederum wurde dieselbe lineare Beschleunigungsstimulation wie unter (1) und (2) angewendet.

Komplementäre Augenbewegungen wurden mittels EOG unter diesen drei Versuchsbedingungen gemessen. Die Kompensationsaugenbewegungen sind sinusförmige Bewegungen in Links-Rechts-Richtung, deren Amplituden wie unten aufgelistet gemessen wurden.
In Bezug auf die Amplituden der Kompensationsaugenbewegungen unter den Versuchsbedingungen (2) und (3) wurde eine begrenzter Unterschied gefunden (p < 0,01).
Gemäß den Versuchsbedingungen (1) wurden Utriculi auf beiden Seiten stimuliert bzw. angeregt. Gemäß den Versuchsbedingungen (2) und (3) wurden verschiedene lineare Beschleunigungsstimuli auf linke und rechte Ohren angewendet. Die vorliegenden Daten zeigen deutlich das Vorhandensein eines begrenzten Unterschiedes bezüglich der Amplituden der Kompensationsaugenbewegungen unter den Versuchsbedingungen (2) und (3), bei denen unterschiedliche Anregungen auf die Utriculi angewendet wurden. Dieses Ergebnis bestätigte den Bericht einer Asymmetrie der Funktion von linken und rechten Otolithenorganen (Shirley G. DIAMOND, Charles H. MARKHAM: „Ocular torsion as a test of the asymmetry hypothesis of space motion sickness", Acta Astronaut 27, Seiten 11–17, Juli 1992). Eine signifikante Ähnlichkeit der Größe der Amplitude zwischen Versuchsbedingungen (1) und einer der Versuchsbedingungen (2) und (3), derjenigen mit größerer Amplitude, wurde beobachtet. Im Ergebnis ist festzustellen, dass unter den Versuchsbedingungen (2) und (3) primär die Funktion des Utriculus in einem Ohr auf einer Seite gemessen wird.
Obenstehend wurden verschiedene Versuchsbedingungen zum Anregen von Utriculi dargestellt und erklärt. Die vorliegende Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Andere Beispiele werden im Folgenden erklärt.
Messung von Sacculi:
Anwenden einer linearen Beschleunigung in verschiedene Richtungen auf den Kopf ermöglicht es, primär den Sacculus anzuregen. Eine lineare Beschleunigung wird auf den Kopf des Versuchsobjekts angewendet, welches auf einer Seite in Vorwärts-Rückwärts-Richtung relativ zu dem Kopf liegt. Verschiedene lineare Beschleunigungsstimuli können auf linke und rechte Sacculi angewendet werden, indem der Kopf des Versuchsobjekts, welches auf einer Seite liegt, in Richtung eines Ohrs 70 bis 90 Grad geneigt wird.
Messung von vestibulär hervorgerufenen myogenischen Potenzialen (VEMP):
Durch Benutzung der erfindungsgemäßen Stimulationsvorrichtung kann ein linearer Beschleunigungsstimulus mit einer Frequenz bis höchstens 2 Hz auf den Kopf angewendet werden. Die Funktionalität von Otolithenorganen kann untersucht werden, ohne sich auf Messungen von kompensatorischen oder komplementären Augenbewegungen zu verlassen, indem myogenische Potenziale des Musculus Sternocleidmastoideus (zum Beispiel Sternocleidomastoidmuskel: SCM) und/oder anhängender Muskeln (beispielsweise Soleusmuskel) während dem Stimulieren der Otolithenorgane gemessen werden und die gemessenen Daten verarbeitet werden.
Messungen, bei denen die Maculae der Utriculi und/oder Sacculi deutlich verschiedene Ausrichtung aufweisen:
Im Normalfall ist die utriculäre Macula etwa 10 Grad aus der horizontalen Ebene in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem nach unten geneigt. Wenn die utriculäre Macula um weniger oder mehr als 10 Grad nach unten geneigt ist, sollte die Größe der linearen Beschleunigung oder der Neigungswinkel des Kopfes verändert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, verschiedene lineare Beschleunigungsanregungen auf linke bzw. rechte Otolithenorgane anzuwenden, indem lediglich der Kopf des Versuchsobjekts in Richtung eines Ohrs aus der horizontalen Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem geneigt wird. Die Handhabung ist einfach, wobei der Kopf aus der horizontalen Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem während der Anwendung einer linearen Beschleunigung geneigt wird. Mit diesem Anregungsverfahren sind unabhängige funktionale Tests von linken und rechten Otolithenorganen möglich. Die vorliegende Erfindung kann in vielfältiger Weise in Tests und Untersuchungen der klinischen Praxis angewendet werden.

Claims

Vorrichtung zum Stimulieren von Otolithenorganen durch lineare Beschleunigung, umfassend: (a) einen Basisabschnitt (A) mit einer Quelle für lineare Beschleunigung, (b) einen von dem Basisabschnitt (A) getragenen Drehabschnitt (B) zum Durchführen von linearen Hin- und Herbewegungen, (c) einen von dem Drehabschnitt (B) getragenen Neigeabschnitt (C), um sich aus einer horizontalen Ebene eines Kopfes eines Versuchsobjekts in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem zu neigen, (d) einen von dem Neigeabschnitt (C) getragenen Sitzabschnitt (D), und (e) einen Halteabschnitt (E) an dem Sitzabschnitt (D), welcher in alle Richtungen einstellbar ist, um das Versuchsobjekt in Bezug auf den Sitzabschnitt (D) festzuhalten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Basisabschnitt (A) eine Hauptabdeckung (10) umfasst, wobei die Hauptabdeckung (10) Führungsvertiefungen (12) in einer Oberseite aufweist, wobei die Hauptabdeckung (10) im Inneren einen Hin- und Herbewegungsmechanismus (17, 18, 14, 20, 21) umfasst, welcher Hin- und Herbewegungen verursacht durch die Quelle für lineare Beschleunigung (19) durchführt, wobei der Hin- und Herbewegungsmechanismus (17, 18, 14, 20, 21) Gleitelemente (27) umfasst, welche durch die Führungsvertiefungen (12) geführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Drehabschnitt (B) eine an dem Basisabschnitt (A) befestigte Abstützung (30) und einen Rahmen (37), welcher über einen Drehmechanismus (35, 36) zur Drehung um die Abstützung (30) gelagert ist, umfasst, wobei der Rahmen (37) in jeder gewünschten Winkelposition der Drehung von außerhalb des Rahmens in einen verriegelten oder entriegelten Zustand bringbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Neigeabschnitt (C) eine Hauptdrehwelle (49), ein Paar von Übertragungsgetriebemechanismen (54, 60, 61, 66), welche mit der Hauptdrehwelle (49) über Getriebebefestigungsplatten (51) zusammenarbeiten, ein Handrad (67) zum Betätigen des Übertragungsgetriebemechanismus (54, 60, 63, 66) und Mittel zum Drehen der Hauptdreh welle (49) über den Übertragungsgetriebemechanismus (54, 60, 63, 66) in eine gewünschte Winkelposition, wobei das Handrad (67) zum Verriegeln oder entriegeln in der gewünschten Winkelposition benutzt wird, umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sitzabschnitt (D) Sitzrahmen (69), drehbar mit den Sitzrahmen (69) verbundene Sitzlehnenrahmen (73), drehbar mit den Sitzrahmen (69) verbundene Beinstützrahmen (74) und Mittel (71, 72) zum Verbinden der Sitzrahmen (69), der Sitzlehnenrahmen (73) und der Beinstützrahmen (74) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Sitzabschnitt (D) jeweils Führungsmechanismen (80, 81) an den Sitzrahmen (69) umfasst, wobei jeder Führungsmechanismus (80, 81) eine äußere Führungsplatte (81) und eine in gleitendem Eingriff mit der äußeren Führungsplatte (81) befindliche innere Führungsplatte (82) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halteabschnitt (E) einen Schulterhalter (95), einen Hinterkopfhalter (96) und einen Schläfenhalter (97) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Schulterhalter (95) Schulterarme (101) und von den Schulterarmen (101) an Endabschnitten davon gehaltene Schulterhalteelemente in einstellbarer Weise trägt, welche mit Schulterpolstern (100) zum engen Kontakt mit Schultern eines Versuchsobjekts ausgestattet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Hinterkopfhalter (96) eine relativ zu Sitzrahmen (69) des Sitzabschnitts (C) fix befestigte vertikale Welle (102), einen relativ zu der vertikalen Welle (102) einstellbaren ersten Klemmarm (106), einen von dem ersten Klemmarm (106) getragenen zweiten Klemmarm (107) zur einstellbaren Bewegung in eine erste gewünschte Position in einen verriegelten oder entriegelten Zustand in der ersten gewünschten Position, und eine von dem zweiten Klemmarm (107) getragene Befestigungshalterung (108) zur einstellbaren Bewegung in eine zweite gewünschte Position in einen verriegelten oder entriegelten Zustand in der zweiten gewünschten Position umfasst, und wobei die Befestigungshalterung (108) ein Hinterkopfpolster (110) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schläfenhalter (97) Arme (111), welche sich öffnen und schließen können und welche sich überlappen und jeweils an einem Endabschnitt mit dem zweiten Klemmarm (107) im verriegelten oder entriegelten Zustand verbunden sind und an den überlappenden Endabschnitten relativ zueinander gleiten können, und Schläfenpolster (120), welche von an anderen Enden der Arme (111) angebrachten Schläfenarmen (116) getragen werden, umfasst.
Verfahren zum Stimulieren von Otolithenorganen durch lineare Beschleunigung, umfassend folgende Schritte: (a) Neigen eines Kopfes eines Versuchsobjekts auf eine Seite ausgehend von einer horizontalen Ebene des Kopfes in dem stereotaktischen Reid-Koordinatensystem, um eines der linken oder rechten Otolithenorgane in die horizontale Ebene des Kopfes zu platzieren, (b) Anwenden einer linearen Beschleunigung auf den Kopf des Versuchsobjekts in der horizontalen Ebene des Kopfes, und (c) Anwenden von verschiedenen linearen Beschleunigungsstimuli auf die linken bzw. rechten Otolithenorgane.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Kopf auf eine Seite um 10 Grad aus der horizontalen Ebene des Kopfes nach unten geneigt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Versuchsobjekt im Lendenbereich, an den Schultern, am Hinterkopf und an den Schläfen festgehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird.