JP2020501852A - 前庭系の疾患の症状を緩和する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

乗物酔いとともに、個人の前庭系に関連する他の疾患の治療を改善する。システムは、前庭系の疾患の症状を緩和するシステムであって、１つ又は複数の前庭装置であって、各装置が、個人の前庭系に対する刺激除去を引き起こす１つ又は複数の可変出力レベルで１つ又は複数の振動性信号を発生させるように動作可能であり、各装置が、１つ又は複数の初期信号を発生させる信号発生器と、１つ又は複数の初期信号を受信し、前庭系に対する刺激を除去する１つ又は複数の信号を生成するのに十分な量、信号を増幅させる増幅部と、１つ又は複数の増幅した信号を受信し、１つ又は複数の一定の又は変動する振動信号を発生させるように動作可能な振動発生素子と、を備える、前庭装置を備える。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１６年１１月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／４２１，７０８号（「‘７０８出願」）に対する優先権を主張する。本出願はまた、２０１６年４月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／３９０，８４４号（「‘８４４出願」）を含むさらなる米国仮特許出願に関する。本出願は、‘７０８出願及び‘８４４出願の本文及び図面を含む開示全体を参照により援用する。

背景
身体の向き、平衡、位置及び動きは、脳により、眼、耳及び筋肉を含む解剖学的構造のさまざまな部分から受け取られる信号の組合せを通して確定することができる。たとえば、毛包を有する神経細胞が、内耳の前庭系における内リンパ液の動きを検知して、頭部の動き及び向きを確定することができ、内耳の前庭系内の耳石は、重力の方向に沈み、神経細胞の毛包を引っ張って、上下を識別するのに役立ち、眼によって受け取られる水平視覚パターン及び垂直視覚パターンは、向き、平衡及び位置の確定に役立つことができ、対向する頸筋に対する緊張差が、頭部の位置及び向きの確定に役立つことができる。これらの供給源からの信号が一致しない場合、個人は、乗物酔いになるか、めまいを感じるか、又はさらには意識不明になる可能性がある。向き信号、平衡信号、位置信号及び動き信号が不一致であることは、たとえば、車、列車、飛行機及び他の方式の交通機関での移動中の極度の又は不慣れな動きの結果である可能性があり、又は、たとえば、３Ｄ映画、３Ｄビデオゲーム及び仮想現実デバイスの間のシミュレートされた知覚される動きの結果である可能性がある。

自然な適応反応において、脳は、無秩序な、新規でない、又は難解な信号での感覚情報を無視する可能性がある。たとえば、内耳の前庭系における繰返し振動により、小脳に送られる電気信号の振幅が低減すると考えられている（たとえば、H. Sohmer et al. Effect of noise on the vestibular system - Vestibular evoked potential studies in rats. 2 Noise Health 41 (1999)を参照されたい）。

振動は、非常に治療に役立つ可能性がある。したがって、振動から鎮静感覚をもたらすように身体のいくつかの部分に使用されるマッサージ装置がある。これらの振動を引き起こすために使用される１つの技術は、表面又は骨伝導振動子である。しかしながら、そうした装置が頭部で使用される場合、人の耳の近くで使用されるとき、それらが生成する騒音がいらいらさせる可能性がある。これが発生するのは、大部分、こうした振動子が発生する振動の共振周波数により、可聴かついらいらさせる音が引き起こされるためである。さらに、既存の骨伝導振動子は、強力な振動を引き起こすために使用される場合、わずかな狭帯域のみが必要である可能性がある場合に広いスペクトルの周波数を生成するため、非効率である。

したがって、本発明は、乗物酔いとともに、個人の前庭系に関連する他の疾患の治療を改善する、新規性があり且つ進歩性があるシステム及び関連方法を提供する。

さらに、本発明によって提供されるシステム及び方法は、既存の装置の限界を克服する、新規性があり且つ進歩性がある前庭系作用／攪拌／刺激装置（たとえば、振動子）を使用する。

概要
本発明者らは、前庭系からの「雑音の多い」信号は、脳によって適切に解釈されず、代わりに、脳に対し、眼及び筋肉等の他の供給源からの信号に依存するように促す可能性がある、ということを理解した。解釈すべき信号がより少ないことにより、脳は、信号の不一致の可能性がより低く、向き、平衡、位置、動き又はそれらの組合せを確定することができ、したがって、個人が乗物酔い等、結果としての有害な生理学的影響を体験する可能性が低減する。

したがって、本発明は、この発見を利用して、個人の前庭系に対する刺激を除去する（de-stimulate）信号を発生させる。本発明は、こうした信号を発生させ、それらを、たとえば個人の頭部（すなわち、頭蓋）に印加し、信号が個人の前庭系まで移動することができるようにする、例示的な装置を提供する。信号は、前庭系によって受け取られると、たとえば、前庭系を刺激する他の信号を遮断することにより、前庭系に対する刺激を有効に除去する。

本明細書に記載するシステム及び装置は、眼球振とう（すなわち、振とうする眼球）を検出する検出回路に結合するか又は接続することができる。こうした測定を使用して、本発明のシステム及び装置によって提供される振動性信号が、刺激信号を遮断することにより前庭系に対する刺激をどれほど除去するかを測定することができる。別法として、眼球振とうを検出する代わりに、検出回路は、内耳神経自体から信号を検出することができる。

１つの例示的な実施形態は、前庭系の疾患の症状を緩和するシステムであり、システムは、個人の前庭系に対する刺激除去を引き起こす出力レベルで１つ又は複数の振動性信号を発生させるように動作可能な前庭装置を備え、装置は、（ｉ）１つ又は複数の初期信号を発生させる信号発生器と、（ｉｉ）１つ又は複数の初期信号（たとえば、正弦波）を受信し、前庭系に対する刺激を除去する１つ又は複数の信号を生成するのに十分な量、信号を増幅させる増幅部と、（ｉｉｉ）１つ又は複数の増幅した信号を受信し、１つ又は複数の変動する振動信号を発生させるように動作可能な振動発生素子（たとえば、振動子）とを備える。

例示的な振動子が、１つ又は複数の振動信号を発生させるように動作可能とすることができ、振動性信号の各々における出力の大部分が、振動信号の各々の基本周波数に含まれる。

さらに、例示的な振動子は、他の素子もあるが特に、磁場を発生させ、一種の磁石に磁場を印加するように動作可能なコイルを含むことができ、磁石は、１つ又は複数の振動信号を発生させるような共振周波数で振動するように動作可能である。

本発明によって提供されるシステム及び装置は、特定の出力及び動作周波数で所与の個人（たとえば、患者）に対してカスタマイズすることができる。したがって、本発明の装置は、電源（たとえば、バッテリ）、信号発生器、増幅器及び充電器を含むことができる。

図面の簡単な説明
本発明の実施形態による例示的なシステムの簡略化したブロック図を示す。 本発明の実施形態による例示的な装置の切取図を示す。 本発明の実施形態による例示的な装置の代替図を示す。 本発明の実施形態によるオーディオヘッドフォンに結合された例示的なシステムを示す。 本発明の実施形態による別の例示的なシステムを示す。 本発明の実施形態による別の例示的なシステムを示す。 本発明の別の実施形態によるさらに別の例示的なシステムを示す。

実施例を含む詳細な説明
本明細書では、乗物酔い等、前庭系に関連する疾患の症状を緩和するシステム、装置及び方法の例示的な実施形態について記載する。本明細書では具体的な例示的な実施形態について考察するが、本発明の範囲をこうした実施形態に限定する意図はない。対照的に、本明細書で考察する例示的な実施形態は、例示を目的とする。本発明の範囲から逸脱することなく、変更された実施形態及び代替実施形態を実施することができる。言い換えれば、本明細書に提示する例示的な実施形態は、本発明の範囲内にある多くのもののうちのいくつかのみであり、本発明者が、本発明の範囲内にある多くのあり得る例示的な実施形態及び変形のすべてを記載することは、実際的に不可能である。

たとえば、本明細書に記載するシステム、装置及び方法は、個人の耳に近接して本発明のシステム及び方法を適用することに焦点を当てるが、これは単に例示を目的とし、システム、装置及び方法は、個人の頭部の多くの異なる部分に適用することができることがさらに理解される。

１つ又は複数の例示的な実施形態がプロセス又は方法として説明されている場合があることも理解されるべきである。プロセス／方法を連続したものとして説明されている場合があるが、こうしたプロセス／方法は、平行して、連続して又は同時に実施することができる。さらに、プロセス／方法内の各ステップの順序は配列しなおすことができる。プロセス／方法は、完了したときに終わらせることができ、プロセス／方法の説明に含まれないさらなるステップも含むことができる。

本明細書で用いる「及び／又は」という用語は、関連する列挙される項目のうちの１つ又は複数のすべての組合せを含む。本明細書で用いる単数形「１つの（a、an）」及び「その（the）」は、文脈及び／又は常識が別段示さない限り、複数形を含むように意図されている。「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（includes）」及び／又は「含んでいる（including）」という用語は、本明細書で用いる場合、言及する特徴、システム、サブシステム、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を明記するが、１つ又は複数の他の特徴、システム、サブシステム、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらの組合せの存在又は追加を除外するものではないことが、さらに理解されるべきである。

本明細書で用いる場合の「接続」、「〜に接続された」という言い回し又は同様の言い回しは、システム若しくは装置の少なくとも２つの異なる部分の間の間接的な若しくは直接的な物理的接続を意味し、又は、装置の少なくとも１つの他の部分内に組み込まれた（それにより接続された）システム若しくは装置の１つの部分を意味する。システム又は装置の１つの部分が、別の部分に接続されているものとして記載されるか又は描かれる場合、こうした接続を容易にするために使用される他の周知の構成要素は、当業者には周知であるため、記載されず描かれていない可能性がある。

さらに、システム又は装置の１つの部分が、「接続部」（又は図では単一の線）を用いて別の部分に接続されているように記載されるか又は描かれる場合、実際的に言えば、こうした接続部（線）は、２つ以上の物理的接続部又はチャネルを備える可能性があり（何度も備えることになり）、全方向性又は双方向性である可能性があり、別個のデータ、フォーマット及び信号方式を含む場合もあれば含まない場合もあることが、理解されるべきである。

図に示すシステム及び装置は、正確な縮尺ではなく、実際の形状又はサイズを表すものではなく、いかなる実際の装置レイアウト、製造の図面又は視覚的要素を表すものでもないことが留意されるべきである。むしろ、システム及び装置は、単に、本明細書に記載する本発明の例示的な実施形態の特徴、機能及びプロセスを説明するのに役立つように描かれている。

本明細書で用いる「実施形態」という用語は、本発明の一例を指す。

本発明は、個人の前庭機能に影響を与えるのに十分な１つ又は複数の刺激を除去する信号を発生させる、システム、装置及び関連方法を提供する。この変更された前庭機能は、誘発された眼球振とう及び前庭誘発電位の変化等、定量的測定値を通して、又は、乗物酔い、仮想現実酔い、めまい若しくは他の任意の前庭症状からの緩和等、定性的測定値により、知覚することができる。

乗物酔いを緩和する本発明の１つの実施形態は、たとえば、耳石、内リンパ及び毛包等、前庭系の解剖学的構造を阻害するか、制御するか、又はそれに影響を与えることによる。本発明の実施形態は、内耳の耳石及び／又は半規管を含む前庭系に振動を引き起こし、それにより、前庭系から脳に送られる感覚情報を遮断することができる。この遮断された感覚情報の一定の且つ情報を与えない性質により、脳は、正常な生理学的反応の一部として、前庭系から受け取られる信号にはそれほど依存せず、他の供給源により大きく依存し、それにより、乗物酔いを緩和することができる。生成される振動は、一定であるか、又は、身体がマスキングに順応しないことを確実にするように、１／３オクターブ範囲にわたり変化する可能性がある。本発明の別の実施形態は、内耳の前庭系に振動を引き起こし、それにより、耳石、内リンパ、毛包又はそれらの組合せの位置を制御し、したがって、前庭系から脳に送られる信号の感覚情報を、乗物酔いを緩和するように変更することができる。

別の実施形態では、システム及び装置によって発生する信号は、脳に送信される、刺激を除去する振動性信号であり得る。

上述し且つ本明細書の別の場所に記載するシステム及び装置は、眼球振とう（すなわち、振とうする眼球）を検出する検出回路に結合するか又は接続することができる。こうした測定を用いて、本発明によって提供される振動性信号が前庭系をいかに十分に遮断するかを測定することができる。別法として、眼球振とうを検出する代わりに、検出回路は、前庭神経自体からの信号を検出することができる。

本発明によって提供されるシステム及び装置は、特定の出力及び動作周波数で所与の個人（例えば、患者）に対してカスタマイズすることができる。したがって、本発明のシステム又は装置は、電源（たとえば、バッテリ）、信号発生器、増幅器及び充電器を含むことができる。

ここで図１を参照すると、前庭系に対する刺激を除去する例示的なシステム１が示されている。図示するように、システム１は、システム１が前庭系の上に又はその近くに配置されると、個人の前庭系の刺激除去をもたらす出力レベルで、１つ又は複数の振動性信号（すなわち、振動）を発生させるように動作可能な、前庭装置２を備える。特に、システム１の前庭装置２は、個人の頭部に位置決めすることができ、そこには、信号が（たとえば、乳様突起にわたり）前庭系まで伝播するのを可能にする組織がほとんどない。

一実施形態では、前庭装置２は、たとえば、１０〜３００Ｈｚの範囲の周波数の１つ又は複数の高調波で１つ又は複数の変動する振動信号を生成するように動作可能である、振動発生素子２ａ（たとえば、振動子）を備えることができる。本発明者らは、こうした信号が、前庭系を刺激する可能性がある他の信号を遮断することにより、前庭系に対する刺激を除去し、又は別法として、システムが混乱するようにすることができると考える。１つ又は複数の信号は、正弦波又は複数の他の信号タイプの形態をとることができる。

本発明者らは、実験装置を用いて複数の実験を行った。本発明者らが得た証拠は、システム１が低周波数で振動性信号（振動）を発生させる場合、システム１、特に、装置２が個人の頭蓋に押し付けられる際、装置２に、圧力（力）が加えられるとき、こうした信号の波形（たとえば、正弦波）が変化しないままであることを確実にすることが重要であることを示す。

より詳細には、装置２は、純正弦波等、１つ又は複数の初期信号（たとえば、５０〜６７Ｈｚ）を発生させる信号発生器２ｃと、発生器２ａによって発生した１つ又は複数の信号を受信し、前庭系に対する刺激を除去する１つ又は複数の信号を生成するために十分な量（たとえば、０．５ワット〜３ワット）、１つ又は複数の信号を増幅する増幅部２ｂとをさらに備えることができる。そして、そのように増幅された信号は、振動発生素子２ａに提供され、振動発生素子２ａは、増幅した信号を受信すると、１つ又は複数の振動性信号を発生させる。

１つの実験では、本発明者らは、純正弦波信号が、発生器２ｃ及び増幅器２ｂの組合せによって発生し、その後、振動発生素子２ａ（たとえば、振動子）に送信された、システム１と同様のシステムを使用して、実験を行った。その後、いかなる圧力もかけなかった。その結果、試験装置において、純正弦波が検出された。しかしながら、圧力が加えられると、増幅した電気信号から導出されるエネルギーの大部分が、信号の基本周波数からより高い高調波に物理的に変換されたため、発生した純正弦波はその特性を変化させた。さらなる試験中、本発明者らは、最も基本的なままであった（すなわち、出力の大部分が、高調波ではなく基本周波数に含まれる）振動子が、車に乗っている個人に対する乗物酔い、及び仮想現実デバイスを使用している個人に対する仮想現実酔いの症状を緩和するために、前庭系に対する刺激を除去することに最も有効であることを発見した。したがって、本発明者らは、１つ又は複数の振動信号を発生させるように動作可能な振動子であって、振動性信号の各々の出力の大部分が振動信号の各々の基本周波数に含まれる振動子が、非常に望ましいと結論付けた。さらに、本発明によって提供されるシステム内で利用されるその振動子は、信号の出力とは無関係に純音の信号（すなわち、所与の信号の正弦波）を発生させるように動作可能であるべきである。

ここで図２を参照すると、一実施形態による例示的な前庭装置２（たとえば、振動子）が描かれている。描かれているように、装置２は、第１タイプの磁石２０ａ、２０ｂ、第２タイプの磁石２３、コイル２４、ブッシング２２ｃ及びピン２１を備えることができる。所望の周波数（たとえば、１０Ｈｚ〜３００Ｈｚ）で正弦波又は別のタイプの信号構造を有する電気信号を使用して、装置２に（当該技術分野において既知であり、図２において明確にするために省略されている手段及び接続部を通して）電力が印加されると、コイル２４は、誘導電流により磁場を発生させるように動作可能である。そして、磁場は、磁石２３に磁力を印加する。磁石２３に印加される磁場により、磁石２３は、図２において標識された矢印「Ａ」によって示すように移動する。実質的に同時に、磁石２０ａ及び２０ｂは、各々、一定の磁場を引き起こし、それら磁場の各々が磁石２３に印加される（すなわち、磁石２０ａのＮ極側は磁石２３のＮ極側に面し、磁石２０ｂのＳ極側は磁石２３のＳ極側に面する）。磁石２０ａ、２０ｂによって引き起こされたこれらの印加された対向する力は、磁石２３を制御するように動作可能であり、その結果、磁石２３は、（ばね定数／磁石２３の質量、０．５乗、ばね定数は、回復力を、磁石２３がその平衡位置から移動した距離によって割った値として定義される）の共振周波数で自然に振動する平衡位置の周辺で振動し、１つ又は複数の振動信号を発生させる。一実施形態では、誘導電気信号は、標識された矢印「Ａ」によって示す軸に沿って、磁石２０ａ及び２０ｂにより磁石２３が振動する共振周波数と一致する（すなわち、それにより、磁石２３は、見る人の視点に応じて前後に又は上下に振動するか又は移動する）。この軸は、ピン２１の軸と実質的に一致することができる。

本発明の実施形態において、磁石２０ａ、２０ｂ及び２３が望ましくないように（標識された矢印「Ａ」によって示す軸以外の軸に沿って）振動又は揺動しないことを確実にするために（そうした振動又は揺動は、システムの効率に影響を与え、二次振動（すなわち、唸り（humming）音）を引き起こす望ましくない摩擦を増大させる）、磁石２３は、その動きがロッド／ピン２１によって制限されるように構成されている。一実施形態では、磁石２０ａ、２０ｂの各々は、糊、エポキシ樹脂又は別の形態の接着剤により振動子２のエンドキャップ２５ａ、２５ｂに固定されており、磁石２３は、「Ａ」に対して平行ではないいかなる動きも制限しながら、ロッド／ピン２１の上で平滑に移動するブッシング２２ｃが取り付けられており、糊、エポキシ樹脂又は別の形態の接着剤はまた、適合した穴２２ａ、２２ｂを通してロッド／ピン２１をエンドキャップ２５ａ、２５ｂに固定するためにも使用することができる。

磁石２０ａ、２０ｂは、弾性物体の一例であることが理解されるべきである。代替設計では、磁石２０ａ、２０ｂは、狭い共振を引き起こす他の弾性物体（狭い共振は、一部には、それらのばね定数によって定義される）に置き換えることができる。たとえば、弾性物体は、任意の形態及び材料のばねから構成することができ、ばねは、（ｉ）エンドキャップ２５ａ、２５ｂの空洞（図２には図示せず）、（ｉｉ）エンドキャップから突出するピン（図２には図示せず）、（ｉｉｉ）シリコーンフォーム又は他の任意の材料のフォーム（図２には図示せず）によって支持することができ、又は（ｉｖ）ゴム若しくは別の任意の中実弾性材料の切片である（図２には図示せず）。弾性物体としてばねが使用される場合、糊、エポキシ樹脂又は別の形態の接着剤を使用して、装置２の他の部分に（たとえば、磁石、管及び／又はエンドキャップ２５ａ、２５ｂに）ばねを固定することができる。

本発明の実施形態では、ばねは、磁石２３が、標識された矢印「Ａ」によって表される軸以外の軸に沿って管２６の内径部と接触する可能性を低減させるように動作可能である。実施形態では、ロッド／ピン２１及びブッシング２２ｃは、支持するために包含するか、又は、利用されるばねに応じて（すなわち、ばねが磁石２３の動きを十分に制限するか否かに応じて）除外することができる。

本発明の実施形態では、管２６は、強磁性流体、Teflon、又は磁石２３が管２６の内径部とぶつかる可能性がある場合に発生する可能性がある摩擦を低減させる別の潤滑剤等の潤滑剤を含むことができる。摩擦が少ないほど、装置２は「静かになる」（すなわち、こうした接触によって発生する騒音が小さくなる）。こうした潤滑剤はまた、ブッシングとピンとの間の摩擦を低減させるためにも使用することができる。

本発明は、管２６及び／又はエンドキャップ２５ａ、２５ｂの外面が吸音材料で覆われている実施形態を含む。さらに、実施形態では、エンドキャップ２５ａ、２５ｂのうちの１つ又は複数は、たとえばコルク等の摩擦低減材料で覆うことができ、その結果、１つ又は複数のエンドキャップ２５ａ、２５ｂが人の皮膚又は身体と接触したとき、その接触は、エンドキャップ２５ａ、２５ｂがこうした材料に覆われていない場合より摩擦をもたらさない。さらに、実施形態では、エンドキャップ２５ａ、２５ｂのうちの１つ又は複数は、たとえばコルク等の詰め物材料で覆うことができ、その結果、１つ又は複数のエンドキャップ２５ａ、２５ｂが人の皮膚又は身体と接触したとき、その接触はより広い領域にわたって広がり、エンドキャップ２５ａ、２５ｂがこうした材料で覆われていない場合の圧力を低減させる。

上述したように、弾性物体として磁石又はばねのいずれかを使用することができる。しかしながら、磁石及びばねが、単に、使用することができる多くのタイプの弾性物体のうちの２つであることが理解されるべきである。

図３は、本発明の実施形態による、弾性物体としてばねを利用する前庭装置３００の別の図を示す。

ここで図４を参照すると、前庭系に関連する疾患（たとえば、乗物酔い）の影響を緩和するシステム４００が示されている。図示するように、システム４００は、第１タイプのオーディオヘッドフォン４０２（たとえば、ノイズキャンセリング回路のないヘッドフォン）に組み込むか又は接続することができる、２つの前庭装置４０１ａ、４０１ｂ（装置２又は３００と同様）を備えることができる。こうした実施形態では、使用者（図４には図示せず）には、単に音楽を聴く、音楽を聴き且つ自身の前庭を操作する、又は単に自身の前庭系を操作するという選択肢がある。別の実施形態では、ヘッドフォン４０２は、ノイズキャンセリング回路を含むオーディオヘッドフォンを含むことができる。ヘッドフォン４０２は、前庭装置４０１ａ、４０１ｂに組み込むか又は接続することができ、その結果、使用者に、音楽を聴く、音楽を聴き且つ自身の前庭を操作する、音楽を聴き且つノイズをキャンセルする、自身の前庭系を操作してノイズをキャンセルする、音楽を聴き、自身の前庭系を操作し且つノイズをキャンセルする、単に自身の前庭系を操作する、又は単にノイズをキャンセルするという選択肢がある。

図４に示す実施形態は、２つ以上の前庭装置の使用を示す。本明細書に記載するシステムの各々が、２つ以上の前庭装置（たとえば、少なくとも２つの装置）を含むことができることが理解されるべきである。

システム４００のノイズキャンセリング回路を使用して、前庭装置４０１（たとえば、本明細書に記載する前庭装置）によって生成される振動によって引き起こされる可聴音のレベルを低減させながら、人の前庭系によって実質的にすべての他の音声が受け取られるのを可能にすることも可能である。より詳細には、振動信号の物理的特性が予測可能であるため、システム４００は、前庭装置４０１によって生成される可聴信号と同様であるが、こうした信号と位相が（たとえば、１８０度）ずれている１つの信号（又は複数の信号）を発生させる、ノイズキャンセリング回路を含むことができる。こうした位相がずれた信号は、人の前庭系によって検出されるこうした可聴信号の信号レベルを低減させるように作用して、人にそうした可聴音が聞こえなくなるようにする。

ヘッドフォン４０２とともに使用する場合、前庭装置４０１ａ、４０１ｂは、複数の位置に配置することができる。各装置４０１ａ、４０１ｂに対する１つのこうした位置は、ヘッドフォン４０２の細長い部分４０４（たとえば、バンド）に沿って、ヘッドフォン４０２の一部であるそれぞれのオーディオスピーカ４０３ａ、４０３ｂから間隔を空けて配置される。これにより、振動信号の発生を担当する前庭装置４０１ａ、４０１ｂの素子を、前庭系に振動信号を送達するのに有効であることが示された位置において、人の頭部のわきの位置に又は頂部に配置する（たとえば、乳様突起、頬骨弓、頭頂骨等に位置決めする）ことができる。細長い部分４０４に沿った配置はまた、細長い部分４０４の人間工学も利用することができる（すなわち、ヒトの頭部の形状は、ヒトの耳より均一である）。

別法として、前庭装置４０１ａ、４０１ｂは、ヘッドフォン４０２の装飾的な形状又は外形が影響を受けないように、スピーカ４０３ａ、４０３ｂと同じ場所に配置することができるヘッドフォン４０２の組み込まれたイヤーカップであり得る。別法として、前庭装置４０１は、一対のヘッドフォンに取り付け且つ取り外される付属物に組み込むことができ、その結果、使用者は、ヘッドフォンのみにするか又は前庭装置を備えたヘッドフォンにするか選択することができる。

さらに、別の実施形態では、本明細書の別の場所に記載する前庭装置を、座席（車の座席、事務椅子等）に組み込むか又は接続し、たとえば、使用者の頭部が座席にもたれかかると、前庭装置の有利な効果が最大化されるように構成することができる。別法として、前庭装置を、取り外して使用者の頭部に配置することができるように、座席に取外し可能に取り付けることができる。さらに、車両内で、個人が前庭装置に又はその近くに自身の頭部を載せることができる位置に取り付けることができる物理的台（たとえば、パッド）に、前庭装置を組み込むか又は接続することができる。例示的な位置は、車両の座席、車両の窓、又は車両の後部座席の水平面であり得る。

さらに、本明細書に記載する前庭装置は、枕、旅行用枕又はクッション（まとめて「枕」）に組み込むか又は接続することができる。こうした実施形態では、枕及び前庭装置の組合せは、使用者が、自身の頭部を前庭装置の上に載せ、装置によって発生する振動を受け取るとき、自身の頭部が依然として支持されているように構成することができる。

本明細書に記載する前庭装置を含むことができるさらに多くのシステムがある。これらのうちの１つは、前庭装置及び仮想現実デバイス（たとえば、ヘッドセット）を含むシステムである。１つの例示的な設計では、前庭装置の効果（すなわち、その振動）が有効であり得るように、人の頭部に前庭装置を固定するように、取付格子を構成することができ、又は、取り外して人の頭部に配置することができるように、仮想現実ヘッドセットに前庭装置を接続することができる。

図５及び図６は、本発明のさらなる実施形態を示す。図示するように、システム５００は、ヘッドバンド５０２に組み込まれるか又は接続される、本明細書に記載する前庭装置５０１を含むことができる。ヘッドバンド５０２は、個人の前庭系に対する刺激を除去するか又は前庭系を遮断する信号を可能にするために、個人の頭部５０３の任意の場所で前庭装置５０１（すなわち、装置５０１の振動発生素子）を保持することができるようにする、弾性、Velcro、金属若しくはプラスチック、又は別の材料を含むことができる。システム５００に、システム５００に電力を供給する電源（たとえば、バッテリ）（図５及び図６には図示せず）を備え付けることができ、又は、ヘッドバンド５０２の一部ではない別の電源（たとえば、図には示さないバッテリパック等のＡＣ又はＤＣ電源）にコードを介して取り付けることができる。システム５００は、前庭装置５０１を駆動するために必要な電気駆動回路を含むことができる。別法として、こうした回路及び電源を、当該技術分野において既知である手段（たとえば、電線、光ファイバ）を介して前庭装置５０１に接続することができる。

さらなる実施形態では、システムは、眼鏡又はサングラスに組み込まれるか又は接続される、本明細書に記載する前庭装置を含むことができる。実施形態では、前庭装置は、人の耳と接触しその上に載る眼鏡の一部（たとえば、モダン）に取り付けることができる。前述同様に、こうしたシステムは、電源（たとえば、バッテリ）及び信号駆動回路を含むことができ、又は、こうした回路及び電源を、当該技術分野において既知である手段により前庭装置に接続することができる。

さらなる実施形態では、システムは、帽子又はキャップ（まとめて、「帽子」）に組み込まれるか又は接続される、本明細書に記載する前庭装置を含むことができる。システムは、電源（たとえば、バッテリ）及び電気駆動回路を含むことができ、又は、こうした回路及び電源を、当該技術分野において既知である手段によりシステムに接続することができる。

さらなる実施形態では、システムは、ヘアアクセサリ（安定するように頭髪に固定される物体）に組み込まれるか又は接続される、本明細書に記載する前庭装置を含むことができる。アクセサリは装飾的である場合もあればない場合もある。システムを人の毛髪に取り付けることにより、前庭装置は人の頭部と接触することができる。システムは、電源（たとえば、バッテリ）及び電気駆動回路を含むことができ、又は、こうした回路及び電源を、当該技術分野において既知である手段によりシステムに接続することができる。

さらなる実施形態では、システムは、（ａ）兵士のヘルメット若しくは別の形態のヘルメット、又は（ｂ）パイロットのヘッドセット若しくは別のタイプのヘッドセットに組み込まれるか又は接続される、本明細書に記載する前庭装置を含むことができる。前述同様に、システムは、必要な電源（たとえば、バッテリ）及び電気駆動回路を含むことができる。こうしたシステムは、パイロットの前庭系に対する刺激を除去することができ、したがって、パイロットは、方向付けのために航空機（たとえば、飛行機）の機器に頼ることができる。

本発明の代替実施形態は、検知手段又はセンサ（まとめて、「センサ」と呼ぶ）（たとえば、身体センサ、環境センサ、温度センサ、加速度センサ、皮膚伝導センサ、心拍数モニタ、グルコースセンサ）、内耳神経を刺激する電極、又は米国特許出願第２０１４０３０９７１８号に記載されているもの等の温度刺激器に組み込まれるか又は接続される、本明細書に記載する前庭装置を含むシステムを提供する。

たとえば、図７は、たとえば、図１の装置と同様の前庭装置２を含むシステム７００を示す。さらに、システム７００は、センサ７０、入出力（Ｉ／Ｏ）部７１、プロセッサ７２、メモリ７３及び送受信器７４を含むことができる。実施形態では、センサ７０からのデータを、プロセッサ７２に送信し、及び／又はＩ／Ｏ部７１を介してメモリ７３に格納することができる。データは、前庭系の疾患の症状を検出するか又は治療することに関連する要素の現実世界の測定値を表す、検知手段から出力されるアナログ又はデジタル信号から構成され得る。たとえば、センサは、温度、騒音レベル、振動、加速度／減速度、速度、圧力、湿度等を検出し、この情報を、メモリ７３又はプロセッサ７２に入力することができる。その後、プロセッサ７２は、そのメモリ（図示せず）に又はメモリ７３に格納された命令を実行して、図７に示す他の要素の動作を制御するように動作可能であり得る。たとえば、プロセッサ７２は、信号発生器２ｃの動作を調整し（たとえば、信号の出力周波数、構造を調整し）、増幅器２ｂを調整し（たとえば、振幅を増大させるか又は低減させ）、振動発生素子２ａを調整することができる。さらに、履歴の目的でメモリ７３にデータを格納し、特定の個人に対してシステム７００の動作をカスタマイズし、それにより、前庭系の疾患に関連する症状の治療をカスタマイズするように、システム７００の適切な設定を確定するために、プロセッサ７２により、そのメモリ又はメモリ７３に格納されたさらなる命令を使用して、データを分析することができる。さらに、送受信器７４を介して、格納又はさらなる分析のために、リモートコンピューティングデバイスにデータを送信することができる。逆に、送受信器７４を介して、こうしたリモートコンピューティングデバイス（図７には図示せず）からデータ及び信号を受信し、その後、プロセッサ７２が、前庭系の疾患に関連する症状の治療をカスタマイズするように、システム７００の要素の動作を制御する（たとえば、調整する）ために使用することができる。実施形態では、プロセッサ７２は、こうした調整を行うために、それ自体のメモリに又はメモリ７３に格納された命令にアクセスすることができる。

さらなる実施形態は、シミュレータ、仮想現実デバイス、拡張現実デバイス、遊具、又は遊園地の乗物装置（たとえば、遊園地のジェットコースター、回転乗物又は観覧車のシート）に組み込まれるか又は接続される、本明細書に記載する前庭装置を含むシステムを含む。

乗物酔いに関連する症状を緩和することに加えて、本発明によって提供されるシステムは、めまい、メニエール病、内耳炎、前庭性片頭痛、良性近軸頭位めまい症（ＢＰＰＶ）、前庭系に対する損傷、アルコール若しくは他の薬物消費からの「めまい（spin）」、耳鳴り、又は他の任意の前庭若しくは平衡障害に関連する症状を緩和するのに有効であり得る。

さらに、本明細書に記載する本発明によって提供されるシステムを使用して、めまいが、前庭機能障害によって引き起こされているか脳卒中等の他の何かによって引き起こされているかを診断することができる。

さらに、本明細書に記載する本発明によって提供されるシステムを使用して、耳鳴りの症状を緩和し、紛らわし、又は遮断することができる。本発明者らは、前庭系の疾患の症状を治療するために刺激除去又は遮断信号を使用する有効性を示すいくつかの試験を、実験装置を用いて完了した。以下、これらの試験について略式に説明する。

道路試験
一貫した試験条件を確保するために、試験トラックとして、Washington D.C.地区のGeorge Washington Parkwayの一部及びその周囲の道路を使用した。これらの道路は、一般に乗物酔いを引き起こす、被験者に断続的な加速及び左右の加速両方を経験させたカーブ及び交通標識を有する。これらの道路はまた、一貫しない試験を引き起こす可能性がある停止信号又は任意の不規則な交通パターンもなかった。トラックを通して、運転手には、ここでまた試験を可能な限り一貫して維持するために、速度をチェックするためのいくつかの里程標があった。

試験は、対照装置又は実験装置なしに複数の（少なくとも１０人の）被験者で行った。各被験者は、車の後部座席に座り、George Washington Parkwayの進入ランプで読書を開始するように要求された。タイマをスタートさせ、被験者に対し、乗物酔いの第１症状が出たときに代理人に知らせるように指示した。タイマがストップした時点で、窓を開け、被験者が、体験したいかなる乗物酔いからも完全に回復するために十分な時間を与えた。完全に回復すると、実験前庭装置、又は、実験装置若しくは市販の指圧装置と同様に見え且つ音が出る対照装置を使用して、試験を繰り返した。

実験装置又は対照装置なしの試験を、常に最初に行った。その後、対照装置又は実験装置での他の試験の順序を決めるために、実験装置と同様の対照装置との間で選択を行うときにコインをはじいて決めるか、又は、実験装置、対照装置又は指圧装置の間で選択を行うときに順序を決定するために、六面さいころを使用した。

以下の表１は、被験者が乗物酔いを体験することなく乗ることができた記録された時間（秒で測定）と、参照又は基準（すなわち、個人は、対照装置又は実験装置を装着しなかった）と比較して、被験者が乗物酔いを体験するのにどれくらいかかったかに基づく、重みづけとを示す。実験装置を使用する何人かの被験者は、実験装置を保持することからの筋肉疲労により何らかの症状（たとえば、悪心）を感じる前に、又は、被験者が、気分が悪くなり試験を終了するように選択すると判断したために、試験を終了した。「悪心が試験を終わらせたか」欄は、被験者が、実験装置を使用している間に最終的に乗物酔いを感じたか否か、又は他の理由で試験が終了したか否かを示す。

試験からの結果は、実験装置が乗物酔いの症状からの緩和を提供したことを示す。唯一の例外のみで、すべての被験者が、実験装置又は対照装置を使用しなかった試験と比較して、乗物酔いの症状を体験することなく、実験装置で少なくとも２倍長く移動することができた（被験者８は、筋肉疲労のために２×マークのわずかに前に試験を終わらせた）。これらの実験から、且つアメリカ国立衛生研究所（National Institutes of Health）によって提供される式（以下の式（１））を使用することにより、本発明者らは、実験装置が乗物酔いに対して有効な治療を提供するという９５％の信頼水準を有する。

式中、

は、標準正規変量（５％未満の誤差（９５％信頼度）に対して、１．９６が使用される）であり、ｐは、先行する調査に基づく人口に対する病状があるように予測される比率であり（乗物酔いはこうした範囲であるため、必要なサンプルサイズを最大限にするために５０％が使用された）、ｄは、データ収集において許容される精度における絶対誤差である（どれぐらい長く被験者が移動できたかに関して１００％の増大があるため、精度における３５％の絶対誤差は、依然として、実験装置が乗物酔いの症状を遅らせるのに有効であることを示す）。

式（１）を使用して、上記試験結果に適用可能なサンプルサイズは、以下のように計算することができる。

現サンプルセットは７．８４より大きい（すなわち、８）ため、試験結果は、実験装置が、９５％を超える確実性で、乗物酔いの症状からの有効な緩和、特に、車内で読書することによって引き起こされる乗物酔いに関連する症状の兆候を遅らせることを可能にすることを有することを示す。

さらなる３０人の被験者に対して、最低２０分間、実験前庭装置を装着しながら、通常乗物酔いを引き起こす車の後部座席、船、列車及び飛行機において作業を実施するように要求した。１人を除く被験者が、自身の不快感が著しく低減したか又はなくなったことを示した。

仮想現実試験
複数の被験者が、角度及び横方向の運動を経験させる２つの仮想現実環境を経験した。最初に、被験者には実験装置を提供しなかった。被験者が不快な症状を発症させるのにかかった時間を測定した、その後、被験者に対して、実験前庭装置を提供し、被験者が不快な症状を発症させるまでの時間を再び測定した。その結果により、実験装置が提供された被験者は、被験者が実験装置なしに同じ環境を経験した期間の２倍長い期間、不快な症状を感じることなく仮想環境を経験することができたことが示された（多くが、装置を用いて不快な症状を決して感じなかった）。

複数の被験者が、実験装置あり及びなしの両方で、設定時間、仮想ジェットコースターに「乗った」。各シナリオにおいて、被験者に対し、直後に、且つ試験の１０分後に再び、従来の乗物酔い質問表を埋めるように要求した。不快感を体験したすべての被験者が、実験装置を使用している間、最初は比較的乗物酔いがなく、乗物酔いの後は比較的急速に回復したことを表した。

めまい試験
めまいがある５人の被験者を試験した。５人のうちの２人が、前庭性片頭痛があり、１人が原因を特定せず、２人が、アルコール消費によって引き起こされていた。実験装置は、すべての場合において症状の即時の緩和を可能にした。症状は、実験装置が取り外された後すぐに戻り、装置が再度適用されると再度緩和した。

耳鳴り試験
耳鳴りのある被験者が実験装置を装着し、装置が装着されている間、耳鳴りが緩和したと報告した。装置を取り除いた直後に耳鳴りは戻った。

本明細書に示す実施形態に対するさらなる実施形態及び均等物は、容易に構想することができる。こうしたさらなる実施形態及び均等実施形態は、本発明の範囲内にある。

Claims (20)

1. 前庭系の疾患の症状を緩和するシステムであって、
   １つ又は複数の前庭装置であって、各装置が、個人の前庭系に対する刺激除去を引き起こす１つ又は複数の可変出力レベルで１つ又は複数の振動性信号を発生させるように動作可能であり、各装置が、
   １つ又は複数の初期信号を発生させる信号発生器と、
   前記１つ又は複数の初期信号を受信し、前記前庭系に対する刺激を除去する１つ又は複数の信号を生成するのに十分な量、前記信号を増幅させる増幅部と、
   前記１つ又は複数の増幅した信号を受信し、１つ又は複数の一定の又は変動する振動信号を発生させるように動作可能な振動発生素子と、
   を備える、前庭装置
   を備えるシステム。
2. 前記振動発生素子が振動子を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記初期信号が正弦波を含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記振動子が、前記１つ又は複数の振動信号を発生させるように動作可能であり、前記振動性信号の各々における前記出力の大部分が、前記振動信号の各々の基本周波数に含まれる、請求項２に記載のシステム。
5. 前記振動子が、
   磁場を発生させ、一種の磁石に前記磁場を印加するように動作可能なコイルであって、前記磁石が、前記１つ又は複数の振動信号を発生させるような共振周波数で振動するように動作可能である、コイル
   を備える、請求項２に記載のシステム。
6. 前記１つ又は複数の前庭装置と結合するバンドをさらに備え、前記バンドが、前記１つ又は複数の一定の又は変動する振動信号が前記前庭系を通って伝播するように、前記１つ又は複数の前庭装置を位置決めするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記１つ又は複数の一定の又は変動する振動信号が、１０〜３００Ｈｚの範囲の周波数の１つ又は複数の高調波の信号を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記振動子が、望ましくない動き又は可聴音を低減させるように前記磁石の動きを制限するように構成されたロッドと、望ましくない動き又は可聴音を低減させるように前記磁石の共振運動を制限するように構成されたばね又はバッキングマグネットとをさらに備える、請求項５に記載のシステム。
9. オーディオヘッドフォンをさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記オーディオヘッドフォンに組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
10. 前記オーディオヘッドフォンが、前記１つ又は複数の一定の又は変動する振動信号によって引き起こされる可聴音のレベルを低下させるように動作可能なノイズキャンセリング回路を備える、請求項９に記載のシステム。
11. ヘッドフォンイヤーカップをさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記ヘッドフォンイヤーカップ又は前記イヤーカップの上方のフレームに組み込まれている、請求項１に記載のシステム。
12. 座席をさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記座席に組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
13. 枕をさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記枕に組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
14. 仮想現実デバイスをさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記仮想現実デバイスに組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
15. 眼鏡をさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記眼鏡に組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
16. 帽子をさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記帽子に組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
17. ヘアアクセサリをさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記ヘアアクセサリに組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
18. 軍用ヘルメット又はパイロットのヘッドセットをさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記軍用ヘルメット又はパイロットのヘッドセットに組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
19. センサをさらに備え、前記１つ又は複数の前庭装置が、前記センサに組み込まれるか又は接続されている、請求項１に記載のシステム。
20. めまい又は耳鳴りの症状を緩和するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

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