特開 2022-8274 ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022008274

(43)【公開日】2022-01-13

(54)【発明の名称】ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20220105BHJP

【ＦＩ】

A61N1/36

【審査請求】有

【請求項の数】30

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021115683

(22)【出願日】2021-07-13

(62)【分割の表示】P 2018549937の分割

【原出願日】2017-02-06

(31)【優先権主張番号】15/079,445

(32)【優先日】2016-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】514130312

【氏名又は名称】ヴィヴォニクス・インコーポレーテッド

(71)【出願人】

【識別番号】501083115

【氏名又は名称】メイヨ・ファウンデーション・フォー・メディカル・エデュケーション・アンド・リサーチ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】アンナ・エム・ガレア

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・ジェイ・セヴェット

(72)【発明者】

【氏名】ガウラフ・エヌ・プラダン

(72)【発明者】

【氏名】ジャン・ステパネク

(72)【発明者】

【氏名】ダニエラ・コッコ

(72)【発明者】

【氏名】サラ・オークレイ・ホルバート

(72)【発明者】

【氏名】リンゼイ・エス・シェイブラー

(72)【発明者】

【氏名】ジェイミー・エム・ボーグル

【テーマコード（参考）】

4C053

【Ｆターム（参考）】

4C053BB13

4C053BB23

4C053JJ14

4C053JJ15

4C053JJ21

(57)【要約】

【課題】ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】システムは、1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するように構成された電子回路モジュールと、ヒト被験者の頭部上の所定の場所に近接して配置されるようにそれぞれ構成された複数の電極とを含み、電子回路モジュールは、ヒト被験者の前庭活動を抑制するために、1つまたは複数の電気的刺激信号を、所定の場所において複数の電極に印加するようにさらに構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムであって、
1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するように構成された電子回路モジュールと、
前記ヒト被験者の頭部上の所定の場所に近接して配置されるようにそれぞれ構成された複数の電極と
を備え、
前記電子回路モジュールが、前記ヒト被験者の前庭活動を抑制するために、前記1つまたは複数の電気的刺激信号を、前記所定の場所において前記複数の電極に対称に印加するようにさらに構成される、システム。

【請求項2】

前記複数の電極が、前記頭部の左右両側に配置される、請求項1に記載のシステム。

【請求項3】

前記所定の場所が、前記ヒト被験者の乳様突起を含む、請求項1または2に記載のシステム。

【請求項4】

前記所定の場所が、前記ヒト被験者の耳を含む、請求項1または2に記載のシステム。

【請求項5】

前記所定の場所が、前記ヒト被験者の側頭骨を含む、請求項1または2に記載のシステム。

【請求項6】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、1つまたは複数の直流(DC)信号を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項7】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数の直流(DC)信号を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項8】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、1つまたは複数の交流(AC)信号を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、各所定の場所に位置する細胞を過分極および/または脱分極させて、所望の誘発される動揺知覚を生み出すように構成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

前記複数の電極は、前記ヒト被験者の動揺知覚が低減されるように、実際の動揺に対する前記ヒト被験者の前庭系を抑制するために電気的刺激を送出するように構成されている、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

実際の動揺に対する前記ヒト被験者の前記前庭系の前記抑制が、前記ヒト被験者によって感知される動揺から生じ得る動揺病を減少させる、請求項10に記載のシステム。

【請求項12】

前記複数の電極が、前記ヒト被験者の前記頭部の一方の側の前記所定の場所に配置された第1の対の電極と、前記ヒト被験者の前記頭部の反対側の前記所定の場所に配置された別の対の電極と、前記ヒト被験者の前記頭部または頸部に配置された接地電極とを含む、請求項1に記載のシステム。

【請求項13】

電極の各対が、正電極として構成された電極と、負電極として構成された電極とを含む、請求項12に記載のシステム。

【請求項14】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、正電極および負電極それぞれに対して印加される1つまたは複数のDC信号として構成され、それにより、前記1つまたは複数のDC信号が、前庭活動を抑制するために、前記ヒト被験者の前記頭部上の高い所定の場所に置かれている前記正電極から、前記ヒト被験者の前記頭部上の低い場所に置かれている前記負電極に伝送される、請求項13に記載のシステム。

【請求項15】

前記高い所定の場所が、前記ヒト被験者の乳様突起上の高い場所を含み、前記低い場所が、前記ヒト被験者の乳様突起上の低い場所を含む、請求項14に記載のシステム。

【請求項16】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、正電極および負電極それぞれに対して同相で印加される重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号として構成され、それにより、前記重畳された搬送波を含む前記1つまたは複数のDC信号が、前庭活動を抑制するために、高い所定の場所における前記正電極から、低い所定の場所における前記負電極に伝送される、請求項13に記載のシステム。

【請求項17】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、正電極および負電極それぞれに時間的にオフセットされて印加される重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号として構成され、それにより、前記重畳された搬送波を含む前記1つまたは複数のDC信号が、前庭活動を抑制するために、前記頭部の一方の側の高い所定の場所における前記正電極から、前記頭部の反対の側の低い所定の場所における前記負電極に伝送される、請求項13に記載のシステム。

【請求項18】

前記高い所定の場所が、前記ヒト被験者の乳様突起上の高い場所を含み、前記低い所定の場所が、前記ヒト被験者の乳様突起上の低い場所を含む、請求項17に記載のシステム。

【請求項19】

前記複数の電極が、前記ヒト被験者の前記頭部の一方の側の前記所定の場所に配置された1つの電極を含み、別の電極が、前記ヒト被験者の前記頭部の反対側の前記所定の場所に配置される、請求項1に記載のシステム。

【請求項20】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、前記頭部の一方の側に配置された前記電極、および前記頭部の反対側に配置された前記電極に対して印加される1つまたは複数のAC信号として構成され、それにより、前記1つまたは複数のAC信号が、前庭活動を抑制するために、前記ヒト被験者の前記頭部の一方の側の前記所定の場所における一方の電極から前記一方の電極の最大電流で、前記ヒト被験者の前記頭部の反対側の前記所定の場所における前記別の電極に前記別の電極の負の最大電流で交互に伝送される、請求項19に記載のシステム。

【請求項21】

ヒト被験者の前庭活動を抑制するための方法であって、
1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するステップと、
前記1つまたは複数の電気的刺激信号が前記ヒト被験者の前庭活動を抑制するように、前記1つまたは複数の電気的刺激信号を、前記ヒト被験者の頭部上の所定の場所に近接して配置されるようにそれぞれ構成された複数の電極に対称に印加するステップと
を含む、方法。

【請求項22】

前記ヒト被験者の前記頭部の左右両側の前記所定の場所に前記電極を配置するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。

【請求項23】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、各所定の場所に位置する細胞を過分極および/または脱分極させて、所望の誘発される動揺知覚を生み出す、請求項21または22に記載の方法。

【請求項24】

前記ヒト被験者の動揺知覚が低減されるように、実際の動揺に対する前記ヒト被験者の前庭系を抑制するために電気的刺激を送出するステップをさらに含む、請求項21から23のいずれか一項に記載の方法。

【請求項25】

実際の動揺に対する前記ヒト被験者の前記前庭系の前記抑制が、前記ヒト被験者によって感知される動揺から生じ得る動揺病を減少させる、請求項24に記載の方法。

【請求項26】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、1つまたは複数の直流(DC)信号、重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号、および1つまたは複数の交流(AC)信号のうちの1つまたは複数を含む、請求項21に記載の方法。

【請求項27】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、前庭活動を抑制するために、前記頭部の一方の側の高い所定の場所における正電極から、前記頭部の反対側の低い所定の場所における負電極に伝送される1つまたは複数のDC信号を含む、請求項21に記載の方法。

【請求項28】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、前庭活動を抑制するために、前記頭部の一方の側の高い所定の場所における正電極から、前記頭部の反対側の低い所定の場所における負電極に同相で伝送される、重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号を含む、請求項21に記載の方法。

【請求項29】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、前庭活動を抑制するために、前記頭部の一方の側の高い所定の場所における正電極から、前記頭部の反対側の低い所定の場所における負電極に時間的にオフセットされて伝送される、重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号を含む、請求項21に記載の方法。

【請求項30】

前記1つまたは複数の電気的刺激信号が、前庭活動を抑制するために、前記頭部の一方の側の前記所定の場所における電極から前記頭部の反対側の電極に伝送される1つまたは複数のAC信号を含む、請求項21に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、米国法典第35巻の第119条、第120条、第363条、第365条、ならびに連邦規則法典第37巻の第1.55条および第1.78条の下に2016年3月24日出願の米国特許出願第15/079,445号の利益および優先権を主張するものであり、同出願は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

政府権利
本発明は、米国陸軍によって与えられる第W56HZV-13-C-0036号の下に政府支援によりなされた。政府は、本発明における一定の権利を有する。

【0003】

本発明は、ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0004】

空間見当識およびバランスを維持する能力は、前庭系、視覚系、および固有受容系からの神経入力の精巧な同期の結果である。これらの信号間にミスマッチがあるとき、または様々な感覚からの入力パターンが、記憶されている予測感覚パターンに対応しないとき、空間失見当識が起こることがある。2つの一次的混乱は、視覚と前庭覚との間で(すなわち、感覚間混乱)、および半規管と耳石との間の前庭覚内で(すなわち、感覚内混乱)起こる。しかしながら、二次的混乱は、他の感覚キュー、具体的には、前庭脊髄路を介して前庭系に接続されている視覚および周辺の固有受容器と同期できない固有受容入力から生じる場合がある。これにより、動揺病(Motion Sickness)として一般に知られている、感じが生まれる。それには、吐き気および唾液分泌からほてり感、疲労感、および他の認知的症状まで、広範な症状が含まれる。加えて、感覚混乱は依然として、高度な飛行シミュレーション開発が直面している最も解決しづらい問題のうちの一つとなっている。飛行シミュレータは、実際の飛行訓練よりもかなり低い費用と危険性により訓練効果を向上させるために提示されている。訓練にシミュレーションを使用することができると、スキルセットの取得、能力の開発、実環境におけるエラーの低減、費用の削減の利点がもたらされる。しかしながら、シミュレーション環境は、現実世界の感覚経験をマッチングさせる際に限界を課す。これらの限界は、シミュレータ病(SS: simulator sickness)としても知られているシミュレータ誘発の動揺病という形で現れることがある。SSは、飛行シミュレータ、運転シミュレータおよび同様の仮想的な没入環境などのシミュレート環境に曝された結果として生じる動揺病の一変体である。動揺病は、人を物理的に動揺に置く環境に曝すことの悪影響を示すが、SSは主に、動的環境をシミュレートする際の技術的限界の結果であり、これにより、身体の自己動揺知覚センサに混乱が生まれる。吐き気、動眼障害、および失見当識など、これらの症状が幅広く多様である理由で、SSが、「多因子性(polygenic)」とも称されているのは、年齢、性別、シミュレータ特徴、たとえば時間差および視野(FOV: field of view)、ならびに行われる仕事に関連する因子、たとえば持続時間および制御の程度を含むいくつかの因子が、特定されているからである。感覚配置変え説または神経ミスマッチ説としても知られている感覚混乱説は、種々の感覚からの、および単一の感覚モダリティ内の入力のパターンが、過去の経験に基づいてそのような入力の記憶されているパターンに対応しないとき、認知的相違と知覚的相違の両方の結果として不調が起こることを示している。SS症状が高じるとき、訓練経験の値および経験中に得られるデータは、損なわれる場合があり、最も極端な場合、負の訓練転移の結果をもたらす。その上、曝された後、症状は、最大で1日まで持続する、または自然発症的に再発することがあるので、様々な訓練センタでは、操縦士をシミュレータ時間後6～24時間は地上に待機させることが決まりになっている。これらの因子は、シミュレータ強化学習の受入れおよび全体的な実用性を下げる可能性がある。動揺病に一般に使用される従来の予防薬剤は、通常、SSを予防するのに効果的でなく、一般には、眠気および倦怠感を含む、シミュレートセッション後の著しい副作用に関連付けられることがある。したがって、シミュレータ設計は、SSの出現の減少に大きい役割を果たし得る。しかしながら、技術的な前進があったとしても、光学的欠乏、画像倍率拡大、システム時間遅延、および限定された視野(FOV)ディスプレイヘッドトラッカ不正確さなどを含む不完全さが依然として、SSの一因となる未解決の限定事項となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、ヒト被験者によって予測される感覚キュー入力間のミスマッチを低減する、もしくはなくすことによって、動揺病および/またはSSを軽減すること、ならびにシミュレーション式訓練を向上させることの必要性がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

1つの態様においては、ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムを特徴とする。このシステムは、1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するように構成された電子回路モジュールを含む。ヒト被験者の頭部上の所定の場所に近接してそれぞれが配置された複数の電極が、ヒト被験者の前庭活動を抑制するために、1つまたは複数の電気的刺激信号を所定の場所に送出するように構成されている。

【0007】

1つの実施形態においては、システムの複数の電極は、頭部の左右両側に配置され得る。所定の場所は、ヒト被験者の乳様突起、耳、または側頭骨を含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、1つまたは複数の直流(DC)信号を含むことができる。1つまたは複数の刺激信号は、重畳された搬送波(imposed carrier wave)をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号を含むことができる。1つまたは複数の刺激信号は、1つまたは複数の交流(AC)信号を含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、各所定の場所に位置する細胞を過分極および/または脱分極させて、所望の誘発される動揺知覚を生み出すように構成され得る。複数の電極は、ヒト被験者の動揺知覚が低減されるように、実際の動揺に対するヒト被験者の前庭系を抑制するために電気的刺激を送出するように構成され得る。実際の動揺に対するヒト被験者の前庭系の抑制は、ヒト被験者によって感知される動揺から生じ得る動揺病を減少させ得る。複数の電極は、ヒト被験者の頭部の一方の側の所定の場所に配置された第1の対の電極と、ヒト被験者の頭部の反対側の所定の場所に配置された別の対の電極と、ヒト被験者の頭部または頸部に配置された接地電極とを含むことができる。電極の各対は、正電極として構成された電極と、負電極として構成された電極とを含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、正電極および負電極それぞれに対して印加される1つまたは複数のDC信号として構成され得、それにより、1つまたは複数のDC信号は、前庭活動を抑制するために、ヒト被験者の頭部上の高い所定の場所に置かれている正電極から、ヒト被験者の頭部上の低い場所に置かれている負電極に伝送される。高い所定の場所は、ヒト被験者の乳様突起上の高い場所を含むことができ、低い場所は、ヒト被験者の乳様突起上の低い場所を含む。1つまたは複数の電気的刺激信号は、正電極および負電極それぞれに対して同相で印加される重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号として構成され得、それにより、重畳された搬送波を含む1つまたは複数のDC信号は、前庭活動を抑制するために、高い所定の場所における正電極から、低い所定の場所における負電極に伝送される。1つまたは複数の電気的刺激信号は、正電極および負電極それぞれに対して時間的にオフセットされて印加される重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号として構成され得、それにより、重畳された搬送波を含む1つまたは複数のDC信号は、前庭活動を抑制するために、頭部の一方の側の高い所定の場所における正電極から、頭部の反対の側の低い所定の場所における負電極に伝送される。高い所定の場所は、ヒト被験者の乳様突起上の高い場所を含むことができ、低い所定の場所は、ヒト被験者の乳様突起上の低い場所を含む。複数の電極は、ヒト被験者の頭部の一方の側の所定の場所に配置された1つの電極を含むことができ、別の電極は、ヒト被験者の頭部の反対側の所定の場所に配置される。1つまたは複数の電気的刺激信号は、頭部の一方の側に配置された電極、および頭部の反対側に配置された電極に対して印加される1つまたは複数のAC信号として構成され得、それにより、1つまたは複数のAC信号は、前庭活動を抑制するために、ヒト被験者の頭部の一方の側の所定の場所における一方の電極からその最大電流で、また頭部の反対側の所定の場所における別の電極にその負の最大電流で交互に(back and forth)伝送される。

【0008】

別の態様においては、ヒト被験者の前庭活動を抑制するための方法を特徴とする。この方法は、1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するステップと、1つまたは複数の電気的刺激信号がヒト被験者の前庭活動を抑制するように、1つまたは複数の電気的刺激信号をヒト被験者の頭部上の所定の場所に近接してそれぞれが配置された複数の電極に送出するステップとを含む。

【0009】

1つの実施形態においては、方法は、ヒト被験者の頭部の左右両側の所定の場所に電極を配置するステップを含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、各所定の場所に位置する細胞を過分極および/または脱分極させて、所望の誘発される動揺知覚を生み出すことができる。方法は、ヒト被験者の動揺知覚が低減されるように、実際の動揺に対するヒト被験者の前庭系を抑制するために電気的刺激を送出するステップを含むことができる。実際の動揺に対するヒト被験者の前庭系の抑制は、ヒト被験者によって感知される動揺から生じ得る動揺病を減少させ得る。1つまたは複数の電気的刺激信号は、1つまたは複数の直流(DC)信号を含むことができる。1つまたは複数の刺激信号は、重畳された搬送波をそれぞれが含む1つまたは複数のDC信号を含むことができる。1つまたは複数の刺激信号は、1つまたは複数の交流(AC)信号を含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制するために、頭部の一方の側の高い所定の場所における正電極から、頭部の反対側の低い所定の場所における負電極に伝送される1つまたは複数のDC信号を含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制するために、頭部の一方の側の高い所定の場所における正電極から、頭部の反対側の低い所定の場所における負電極に同相で伝送される、重畳された搬送波を含む1つまたは複数のDC信号を含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制するために、頭部の一方の側の高い所定の場所における正電極から、頭部の反対側の低い所定の場所における負電極に時間的にオフセットされて伝送される、重畳された搬送波を含む1つまたは複数のDC信号を含むことができる。1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制するために、頭部の一方の側の所定の場所における電極から、頭部の反対側の電極に伝送される1つまたは複数のAC信号を含むことができる。

【0010】

他の目的、特徴、ならびに利点は、好ましい実施形態の次の説明、および添付の図面から当業者には想到されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の、ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムの1つの実施形態の主要構成要素を示す概略ブロック図である。

【図2】図1に示されている電子回路モジュールの1つの実施形態に関連付けられる主要構成要素をさらに詳細に示す図である。

【図3A】図1および図2に示されている電子回路モジュールの電子回路回路基板によって利用される電子回路の1つの例をさらに詳細に示す図である。

【図3B】図1および図2に示されている電子回路モジュールの電子回路回路基板によって利用される電子回路の1つの例をさらに詳細に示す図である。

【図4】図1および図2に示されている電子回路モジュールの電子回路回路基板によって利用される電子回路の1つの例をさらに詳細に示す図である。

【図5】ヒト被験者の頭部上の、図1に示されている電極を配置するための1つの好ましい場所の1つの例を示す図である。

【図6】図1に示されているシステムによって利用され得る電極の諸例を示す図である。

【図7】頭部加速度/傾きに対する身体の自然な反応を模倣するために使用され得るガルバニック前庭刺激の諸例を示す図である。

【図8】ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムの別の実施形態の主要構成要素を示す概略ブロック図である。

【図9】ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムの別の実施形態の主要構成要素を示す概略ブロック図である。

【図10】ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムの別の実施形態の主要構成要素を示す概略ブロック図である。

【図11】ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステムの別の実施形態の概略ブロック図である。

【図12】ヒト被験者の前庭活動を抑制するための方法の1つの実施形態に関連付けられる主要ステップを示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に開示される好ましい1つの実施形態または複数の実施形態に加えて、本発明は、他の実施形態が可能であり、様々なやり方で実施または遂行することができる。したがって、本発明が、次の説明に記載され、または図面に例示されている構造の詳細および構成要素の配置にその適用例が限定されないことを理解されたい。1つの実施形態のみが本明細書に説明されている場合でも、本明細書の特許請求の範囲は、その実施形態に限定すべきではない。その上、本明細書の特許請求の範囲は、特定の除外、制約、または排除を示す明白な説得力のある証拠がない限り、限定的に読むべきではない。

【0013】

ヒト被験者の前庭活動を抑制するためのシステム10およびその方法のための1つの実施形態が図1に示されている。システム10は、詳細に後述するように、前庭活動を抑制するために、ヒト被験者の頭部14の所定の場所における電極に対して印加される1つまたは複数の刺激信号を生成するように構成された電子回路モジュール12を含む。図2は、周波数制御部16および振幅制御部18を使用して、約300Hzから12kHzの間の周波数によりDCモードまたはACモードで、たとえば最大で約2.5mAまでの1つまたは複数の電気的刺激信号を生成することができる電子回路モジュール12の例を示している。好ましくは、電子回路モジュール12はまた、1つまたは複数の刺激信号の電流および/もしくは電圧を表示するディスプレイ20を含む。1つの設計においては、電子回路モジュール12は、バッテリ、たとえば22に示されている6つのAAバッテリにより動作し得る。電子回路モジュール12はまた、周波数制御部16、振幅制御部18、ディスプレイ20、およびコネクタ52と結合されている電子回路基板24を含むことが好ましい。電子回路基板24は、1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するように構成されている。図3A-Bおよび図4は、前庭活動を抑制するために、1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するのに使用され得る図1および図2の電子回路モジュール12の電子回路基板24内にそれぞれ組み込まれている電子回路機構25、27の詳細な例をさらに示している。

【0014】

図1のシステム10はまた、前庭活動を抑制するために、頭部14上の所定の場所に1つまたは複数の電気的刺激信号を送出するように構成されている、ヒト被験者の頭部14上の所定の場所に近接してそれぞれが配置された複数の電極を含む。図1に示されている例においては、システム10は、たとえば、図5の乳様突起40に近接して、好ましくは、示されているように外耳の裏側に直接置かれている42に示されている範囲内に、示されているように頭部14の一方の側の所定の場所に近接して配置された複数の電極22と、頭部14の反対側の所定の場所に近接して左右に配置された複数の電極26とを含む。他の例においては、頭部14の各側の所定の場所は、46に示されている側頭骨とすることができる。

【0015】

図6は、好ましくは図2のコネクタ52と結合された、(MFI Medical Equipment、San Diego、CAから入手可能な)利用され得る例示的な電極を示している。

【0016】

1つの例においては、図1の複数の電極22の電極のうちの1つ、たとえば電極50は、電子回路モジュール12によって生成される正のDCまたはAC電流を出力するコンタクト54に接続することによって正の電極として構成され得る。図1の複数の電極22のうちの他の電極、たとえば電極54は、電子回路モジュール12によって生成される負のDCまたはAC電流を出力するコンタクト58に接続することによって負の電極として構成され得る。同様に、複数の電極26の電極のうちの1つ、たとえば電極60は、電子回路モジュール12によって生成される正のDCまたはAC電流もしくは電圧を出力するコンタクト62に接続することによって正の電極として構成され得、複数の電極26のうちの他の電極、たとえば電極66は、電子回路モジュール12によって生成される負のDCまたはAC電流もしくは電圧を出力する負のコンタクト68に接続することによって負の電極として構成され得る。好ましくは、システム10は、接地コンタクト72と結合されて示されている頸部の首筋に近接して配置されることが好ましい接地電極70を含む。

【0017】

ヒト被験者の頭部14の一方の側の所定の場所における電極50、54に対して電子回路モジュール12によって生成される1つまたは複数の電気的刺激信号、ならびに頭部14の反対側の所定の場所における電極60および66に対して印加される1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制する。

【0018】

好ましくは、ヒト被験者の前庭系は、ヒト被験者の動揺知覚が低減されるように、システム10およびその方法によって実際の動揺に対して抑制される。実際の動揺に対するヒト被験者の前庭系の抑制は、ヒト被験者によって感知される動揺から生じ得る動揺病および/またはSSを減少させるので好ましい。前庭活動を抑制することによって、システム10およびその方法は、ヒト被験者によって予測される感覚キュー入力間のミスマッチを低減し、またはなくすことによって、動揺病および/またはSSを軽減し、シミュレーション式訓練を向上させることができる。

【0019】

電子回路モジュール12によって生成され、電極50、54、および60、66によって送出される1つまたは複数の電気的刺激信号は、好ましくは、上述した頭部14上の各所定の場所に近接している細胞を過分極および/または脱分極させて、所望の誘発される動揺知覚を生み出す。システム10およびその方法は、1つまたは複数の電気的刺激信号による少量の外部の電気的刺激の印加により動揺によって生じる細胞の分極を模倣する。1つまたは複数の電気的刺激信号を適切な外部の所定の場所に慎重に印加することによって、頭部14の各側の細胞は、好ましくは、過分極および/または脱分極され、それによってそれらの自然な反応を使用して、所望の信号が生み出される。脳に送られる信号を打ち負かすことに依存し得る従来のシステムおよび方法と異なり、システム10およびその方法は、ヒト被験者の健康な前庭系と連携して、頭部の加速度に関連付けられる過渡信号を生み出す。刺激の休止と同時に、細胞は、数パルス内にそれらの「静止中(at rest)」状態へと再分極し、それらの刺激前の状態に戻るには1秒未満を要する。図7参照。

【0020】

1つの例においては、図1～図4の電子回路モジュール12によって生成される1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制するために、1つまたは複数の直流(DC)信号、重畳された搬送波を含む1つまたは複数のDC信号、あるいは1つまたは複数の交流(AC)信号を含むことができる。

【0021】

たとえば、同様の部材に同様の番号が与えられている図8の電子回路モジュール12は、前庭活動を抑制するために、たとえば図5の範囲42の場所43に、示されている頭部14の上側乳様突起場所に置かれていることが好ましい電極50に対して印加される正のDC信号80として構成されている1つまたは複数の電気的刺激信号を生成することができる。電子回路モジュール12はまた、たとえば、範囲42の場所45に、示されている頭部14上の下側乳様突起位置に置かれていることが好ましい電極52に対して印加される負のDC信号82を生成することができる。この例における1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制するために、矢印87によって示されている頭部14の左側の上側乳様突起場所から頭部14上の下側乳様突起位置に伝送される。

【0022】

同様に、電子回路モジュール12は、前庭活動を抑制するために、上述したように、頭部14の上側乳様突起場所に置かれていることが好ましい電極60に対して印加される正のDC信号84として構成されている1つまたは複数の電気的刺激信号を生成することができる。電子回路モジュール12はまた、たとえば、上述したように、示されている頭部14上の下側乳様突起位置に置かれている電極66に対して印加される負のDC信号86を生成することができる。この例における1つまたは複数の電気的刺激信号は、前庭活動を抑制するために、矢印89によって示されているように、頭部14の上側乳様突起場所から頭部の下側乳様突起位置に伝送される。

【0023】

同様の部材に同様の番号が与えられている図9の電子回路モジュール12は、前庭活動を抑制するために、同様に上述したように、示されている頭部14の上側乳様突起場所に置かれていることが好ましい電極50に対して印加される正の重畳された搬送波92を含むDC信号90として構成されている1つまたは複数の電気的刺激信号を生成することができる。重畳された搬送波92は、93に示す0アンペアと、95に示す正の最大電流との間で電極50に対して印加される電流を変調する。電子回路モジュール12はまた、同様に上述したように、示されている頭部14上の下側乳様突起位置に置かれている電極52に対して印加される負の重畳された搬送波94を含むDC信号90を生成することができる。負の重畳された搬送波94は、93に示す0アンペアと、97に示す負の最大電流との間で電極52に対して印加される電流を変調する。この例においては、重畳された搬送波92および94は、1つまたは複数の電気的刺激信号が前庭活動を抑制するために矢印97によって示されているように電極50から電極52に伝送されるように、同相であることが好ましい。

【0024】

同様に、図9の電子回路モジュール12は、前庭活動を抑制するために、示されている頭部14の上側乳様突起場所に置かれていることが好ましい電極60に対して印加される正の重畳された搬送波102を含むDC信号100として構成されている1つまたは複数の電気的刺激信号を生成することができる。好ましくは、正の重畳された搬送波102は、101に示す0アンペアと、103に示す正の最大電流との間で電極60に対して印加される電流を変調する。図9の電子回路モジュール12はまた、上述したように、示されている頭部14上の下側乳様突起位置に置かれている電極66に対して印加される負の重畳された搬送波104を含むDC信号100を生成することができる。負の重畳された搬送波104は、101に示す0アンペアと、105に示す負の最大電流との間で電極66に対して印加される電流を変調する。この例においては、搬送波102および104は、電気的刺激信号が前庭活動を抑制するために矢印99によって示されているように電極60から電極66に伝送されるように、同相であることが好ましい。

【0025】

別の例においては、同様の部材に同様の番号が与えられている図10の電子回路モジュール12は、示されているように搬送波102および104を含むDC信号100とたとえば180度位相がずれて時間的にオフセットされることが好ましい重畳された搬送波92および94を含むDC信号90を生成することができる。結果として、電流は、前庭活動を抑制するために、矢印110によって示されているように、頭部14の一方の側のより高い乳様突起位置における電極50からその最大電流において、頭部14の反対側のより低い乳様突起位置における電極66にゼロ電流において、および矢印112によって示されているように、頭部14の一方の側のより高い乳様突起位置における電極60からその最大電流において、頭部14の反対側のより低い乳様突起位置における電極52にゼロ電流において伝送される。

【0026】

同様の部材に同様の番号が与えられている図11の電子回路モジュール12は、前庭活動を抑制するために、1つまたは複数のAC信号として構成されている1つまたは複数の電気的刺激信号を生成することができる。1つの例においては、電子回路モジュール12は好ましくは、示されているように、頭部14の一方の側の、たとえば図5の乳様突起の範囲42の場所43に、または頭部14の一方の側の任意の所望の場所に置かれている電極134に対して印加される、コンタクト132によるAC信号130を生成する。電子回路モジュール12はまた、AC信号130とたとえば180度位相がずれて時間的にオフセットされる、コンタクト138によるAC信号136を生成する。接地電極70は、接地コンタクト72と結合されている。結果として、1つまたは複数のAC信号は、前庭活動を抑制するために、矢印142によって示されているように、電極134、140のうちの1つから正の最大電流で、電極134、140のうちの1つに負の最大電流で交互に伝送される。

【0027】

1つの実施形態においては、本発明のヒト被験者における前庭活動を抑制するための方法は、図12の、1つまたは複数の電気的刺激信号を生成するステップ200と、1つまたは複数の電気的刺激信号がヒト被験者の前庭活動を抑制するように、1つまたは複数の電気的刺激信号をヒト被験者の頭部上の所定の場所に近接してそれぞれが配置された複数の電極に送出するステップ202とを含む。

【0028】

図8～図11のうちの1つまたは複数を参照して上述したように、所定の場所は、上側および下側の乳様突起として示されているが、これに必ずしも限定しない。他の例においては、所定の場所は、ヒト被験者の頭部14の、側頭骨、耳、または任意の所望の場所とすることができる。

【0029】

本発明の特定の特徴は、一部の図面に示され、他の図面には示されていないが、これは、各特徴が、本発明による他の特徴のいずれかまたはすべてと組み合わせ可能であるので、便宜上にすぎない。本明細書に使用される「含む(including)」、「備える(comprising)」、「有する(having)」、および「含む(with)」という語は、幅広く包括的に解釈すべきであり、いずれかの物理的な相互接続に限定されない。その上、本出願において開示されるいずれの実施形態も、唯一の可能な実施形態ととらえるべきではない。他の実施形態は、当業者に想到され、次の特許請求の範囲内にある。

【0030】

加えて、本特許の特許出願の審査中に提示されるいずれの補正も、出願される本出願において提示されるいずれの請求項要素の排除ではなく、当業者は、すべての可能な均等形態を文字通りに包含することになる請求項を起草するようにはそれほど期待され得ず、多くの均等形態は、補正のときに予測不可能になり、(何かあるとすれば)放棄すべきものについての公正な解釈を越えており、補正の根本にある論理的根拠が、多くの均等形態とほとんど関係のない関係性を負うことがあり、および/または本出願人が、補正されるいずれの請求項要素の特定の実質のない置換形態を説明するようには期待され得ない他の多くの理由がある。

【符号の説明】

【0031】

10 システム
12 電子回路モジュール
14 ヒト被験者の頭部
16 周波数制御部
18 振幅制御部
20 ディスプレイ
22、26、50、52、54、60、66、134、140 電極
24 電子回路基板
25、27 電子回路機構
40 乳様突起
42 範囲
43、45 場所
46 側頭骨
52 コネクタ
58、62、68、132、138 コンタクト
72 接地コンタクト
70 接地電極
80、82、84、86、90、100 DC信号
87、89、97、99、110、112、142 矢印
92、94、102、104 重畳された搬送波
130、136 AC信号

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【外国語明細書】