(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内耳神経からの信号を処理する脳の部分を含む前庭系に熱的な刺激を与える熱的前庭刺激を患者に送達するための耳内装置において、
（ａ）前記患者の外耳道内に部分的に挿入可能となるように寸法決めされた耳挿入体であって、前記耳挿入体は、少なくとも前記患者の前記外耳道の長さ寸法の大部分を占めるほど大きい長さ寸法を有している内部分と、前記患者の外耳の少なくとも一部を覆う外部分と、前記内部分および前記外部分を連結するブリッジ部材と、を有している、耳挿入体と、
（ｂ）前記耳挿入体の前記内部分上に取り付けられた少なくとも１つの熱電変換素子と、
（ｃ）前記少なくとも１つの熱電変換素子を覆い、前記耳挿入体の前記内部分に適合して係合するように構成された内面部分と、前記外耳道に適合して係合するように構成された外面部分とをさらに有しており、これによって、熱が前記内面部分および前記外面部分を通って前記変換素子と前記外耳道との間に伝達され、前庭刺激を前記患者に送達するようになっている、スリーブと、
を備え、
前記スリーブは、前記スリーブが前記変換素子と前記外耳道との間の熱伝達率を制御するために、前記変換素子が取り付けられた部分に対して熱伝導率が異なっている部分を備えていることを特徴とする、耳内装置。
【請求項２】
前記耳挿入体の前記内部分は、前記患者の前記外耳道に対応する形状を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スリーブの前記外面部分は、前記患者の前記外耳道に対応する形状を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スリーブは、ポリマー、布地、またはそれらの複合物から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記スリーブは、ヒドロゲルポリマーから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スリーブは、粘弾性ポリマーから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記スリーブは、前記耳挿入体の前記内部分に離脱可能に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの熱電変換素子は、前記耳挿入体の前記内部分上に互いに離間して配置された少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの熱電変換素子の各々は、薄膜熱電変換素子であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
耳挿入体の外部分が、前記患者の乳様突起上または該乳様突起に隣接して配置され、
耳挿入体の内部分が、熱的刺激を患者に伝達する外部変換素子を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記耳挿入体は、前記耳の通気を容易にするために、前記耳挿入体内に形成された通路を有しており、前記耳挿入体は、音響刺激を前記患者に送達するために、前記耳挿入体に操作可能に関連付けられた音響変換素子をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
内耳神経からの信号を処理する脳の部分を含む前庭系に熱的な刺激を与える熱的前庭刺激を患者に送達するための耳内装置において、
（ａ）前記患者の外耳道内に挿入可能となるように寸法決めされた耳挿入体であって、前記耳挿入体は、少なくとも前記患者の前記外耳道の長さ寸法の大部分を占めるほど大きい長さ寸法を有している内部分と、前記患者の外耳の少なくとも一部を覆うように構成された外部分と、前記内部分および前記外部分を連結するブリッジ部材と、を有している、耳挿入体と、
（ｂ）前記耳挿入体の前記内部分上に互いに離間して取り付けられた少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子と、
（ｃ）前記少なくとも１つの熱電変換素子を覆い、弾性材料から構成されており、前記耳挿入体の前記内部分に適合して係合するように構成された内面部分と、前記外耳道に適合して係合するように構成された外面部分とをさらに有しており、これによって、熱が前記内面部分および前記外面部分を通って前記変換素子と前記外耳道との間に伝達され、前庭刺激を前記患者に送達するようになっている、スリーブと、
を備え、
前記スリーブは、前記スリーブが前記変換素子と前記外耳道との間の熱伝達率を制御するために、前記変換素子が取り付けられた部分に対して熱伝導率が異なっている部分を備えていることを特徴とする、耳内装置。
【請求項１３】
前記耳挿入体の前記内部分は、前記患者の前記外耳道に対応する形状を有していることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記スリーブの前記外面部分は、前記患者の前記外耳道に対応する形状を有していることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記スリーブは、ポリマー、布地、またはそれらの複合物から構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の前庭系に前庭刺激を送達し、これによって、該患者の体に生理的変化を生じさせるのに有用な装置および関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱的前庭刺激は、前庭系の機能を試験する診断処置として古くから知られている。通常の病院内において、急性脳損傷または慢性的脳損傷を患っている間の意識のレベルを評価するために、水温度刺激試験がいまだに用いられている。脳損傷は、頭部外傷または脳卒中のような中枢神経系の事故によって生じることがある。他の脳損傷として、代謝異常（例えば、腎臓疾患、糖尿病など）、発作、または毒性レベルの規制物質またはアルコールの存在によって生じるものが挙げられる。意識があることを確認するための一般的な技術として、加熱（または冷却）された水または空気による外耳道の簡単な潅注が挙げられる。これらの処置が行われる典型的な場所は、病院の緊急室である。しかし、水温度刺激試験は、集中治療室においても用いられ、また内科病棟階または外科病棟階に入れられた患者を治療するのにも用いられている。低温潅注は、脳卒中患者の認知障害の一時的な回復を試験する研究においても用いられてきている。「前庭刺激は、正常な機能を失った皮質領域を復帰させる視床皮質系のメカニズムを活性化させる？」という表題の非特許文献１を参照されたい。
【０００３】
流出する潅注流体を洗浄する不便さを軽減させるために、膨張性バルーンが外耳道内に挿入されるように、かつ潅注流体を含むように構成された「閉流路式」装置が開発されている。例えば、Ｆｏｔｉに付与された特許文献１およびＧｒａｍｓに付与された特許文献２を参照されたい。さらに最近の他の開発例として、乳様突起領域に印加されるガルバニー（ｇａｌｖａｎｉｃ）電流によって前庭迷路器官に加えられる電気的刺激が挙げられる。一研究例では、この電流は、頭の片側または両方に独立してまたは同時に加えられるようになっている。眼球の監視によって、前庭刺激に関連付けられた眼球の運動に基づく脳活動のレベルが明らかになってきている。「ビデオ眼球運動記録法を用いて、昏睡患者におけるガルバニー電流によって引き起こされる前庭−眼球運動を監視する方法」という表題の非特許文献２を参照されたい。
【０００４】
さらに最近になって、熱的前庭刺激は、他の目的にも適用されてきている。「熱的前庭潅注が偏頭痛発作にいかに影響を及ぼすか」という表題の非特許文献３は、低温熱的前庭刺激による偏頭痛の症状の軽減について述べている。
【０００５】
「健康な患者における冷水熱的刺激による空間および言語に関する記憶の改善」という表題の非特許文献４は、表題に記されている結果について述べている。最後の段落において、著者らは、「障害反対側の耳の前庭刺激に起因する活性化は、顧みられない患者の症状を一時的に改善することがある」と述べている。これらの研究結果は、「熱的刺激が、側性認知機能を、それらの認知機能が空間的なものであるかどうかにかかわらず、改善し得る」ことを示している。
【０００６】
「前庭刺激システムおよび方法」という表題のＬａｔｔｎｅｒに付与された特許文献３は、「患者の呼吸機能を改良または制御し、・・・睡眠を誘発し、および／または目まいをなくす」のに用いられる装置について記載している（カラム３、５５−６０行）。この装置は、侵襲的でもよいし、または非侵襲的でもよく（カラム７、４５−５０行）、刺激は、電気的刺激、機械的刺激、磁気的刺激、または熱的刺激の１つまたは複数とすることができるとされている（カラム７、５０−５５行）。熱刺激は、加熱または冷却された液体によって行うことができるとされている（カラム８、６５行）。
【０００７】
「神経系疾患の治療に対する外耳道インターフェイス」という表題のＦｉｓｃｈｅｌｌらに付与された特許文献４も、神経系疾患を治療するためのシステムについて述べている。治療の対象として示唆されている疾患の例として、眩暈、（高所から下を見たときの）目まい、船酔い、および乗り物酔い（時差ぼけ）（段落１７）、および発作（段落１１）が挙げられている。
【０００８】
「騒音前庭刺激は、中枢神経変性疾患の自律神経応答性および運動応答性を改善する」という表題の非特許文献５は、「騒音ＧＶＳ（ガルバニー前庭刺激）は、（標準的なレボドパ治療に対して反応しない患者を含む）多系統委縮症またはパーキンソン病のいずれかまたは両方を患っている患者の神経変性脳を向上させるのに有効である」と述べている（要約書）。
【０００９】
「熱的前庭刺激によって生じる視床痛症候群の急速な軽減」という表題の非特許文献６は、苦痛の治療における熱的前庭刺激の利用について述べている。
【００１０】
熱的前庭刺激の種々の使い方の一般的な概要は、「熱的前庭刺激の研究：認知神経科学、臨床的な神経科学および神経哲学への影響」という表題の非特許文献７に記載されている。
【００１１】
外耳道は、異物に対して敏感である（Ｇｒａｍｓに付与された特許文献２のカラム２、２８行）。完全に外耳道内に挿入される形式（ＣＩＣ式）の補聴器は、この補聴器を軟質で弾性を有する個々に鋳込まれた装置として作製することによって、この問題を解消している（例えば、Ｃｌａｖａｄｅｔｓｃｈｅｒらに付与された特許文献５を参照されたい）。しかし、装置の個々の鋳込みは、時間が掛かり、複雑であり、かつコストが高くなる可能性がある。従って、着用者にとって快適でかつ便利な方法によって、外耳道を介して前庭刺激および他の治療をもたらすのに有用な新規の装置が必要とされている。
【００１２】
外耳道と内耳を挿入体を介して係合することによって、脳を対象とする多くの治療技術および診断技術が可能になることも重要である。これまでの研究は、患者の脳組織の特定領域を刺激することによって、脳化学および血液化学の変化を生じさせる治療効果を強調していた。例えば、（視床下部内の）脳の視交叉上核（ＳＣＮ）領域は、人の概日サイクルを制御し、多くの人体リズム（例えば、睡眠−覚醒サイクル、温度変動、内分泌活性、および代謝活性）を同期化された２４時間クロックに合わせて維持している。「概日クロックおよび神経系疾患に対する臨床学的影響の最新の見解」という表題の非特許文献８を参照されたい。この「体内時計（ｃｏｒｅ  ｃｌｏｃｋ）」は、人体の最も基本的な細胞活性を支配する「電気的発火（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｆｉｒｉｎｇ）」および「遺伝子発現」を制御するものである。「時計仕掛けの網状組織：健常者および患者の脳および末梢における概日計時」という表題の非特許文献９を参照されたい。予期されるように、患者の概日サイクルの監視は、多くの疾患の診断および治療に有用である。前述のＴｕｒｅｋらの非特許文献８を参照されたい。また、（生理的監視のために移植装置を必要とする）特許文献６（Ｚｈａｎｇら、２００８年）を参照されたい。
【００１３】
これらの方向に沿って、Ｆｕｌｌｅｒらは、「概日リズムの生成、熱制御機能、摂取機能、および自律神経系機能に関与する神経回路は、視床下部内に位置している」と述べており、その一方、研究論文によって、視床下部は、前庭核によって影響されることが分かっている。「概日調整および恒常性制御のための神経系前庭の変調：前庭−視床下部の連結？」という表題の非特許文献１０を参照されたい。「哺乳類の概日リズム調整組織に影響を及ぼす神経系前庭の遺伝子的証拠」という表題の非特許文献１１も参照されたい。体のマスタークロックが視床下部のＳＣＮ領域内に配置されているので、治療環境内において患者の概日サイクルを管理する前庭系を制御して監視し、かつ刺激する必要がある。また、ＳＣＮ脳組織を刺激し、概日クロックを変調することを対象とする装置も、さらに継続的に必要とされている。少なくとも１つの研究論文が、これに関して光治療が有用であることを示唆している。特許文献７（Ｃａｍｐｂｅｌｌ ｅｔ  ａｌ. ２０００年）を参照されたい。
【００１４】
制御された前庭刺激を行う装置および関連する方法から、脳の他の領域も潜在的な利得を得ることが分かっている。研究者らは、前庭系が（細胞虚血および興奮毒性脳障害の阻止を支援する可能性を有する脳の領域である）室頂核への直接的なルートをもたらすことを確認している。「小脳室頂核の電気的刺激がネズミの脳（試験管内）をスタウロスポリンによるアポトーシスから保護する」という表題の非特許文献１２、および「猿に対して異なる頻度および異なる方位で垂直方向前庭刺激を与えている最中の室頂核の活動」という表題の非特許文献１３を参照されたい。進行中の研究によっても、前庭系が海馬からのアセチルコリンの脳外放出に関連していることが確認されている。「ネズミの海馬からのアセチルコリンの放出に及ぼす前庭刺激の影響：生体内微小透析による研究」という表題の非特許文献１４を参照されたい。同様の結果が、視床下部の前庭刺激を介してヒスタミンの生成が増していることを示している。「ネズミの視床下部（生体内）からのヒスタミン放出に及ぼす片側前庭刺激の影響」という表題の非特許文献１５を参照されたい。
【００１５】
また、前庭刺激は、種々の疾患状態を治療するのに用いることができる血液化学変化にも関連している。第１に、冷水前庭刺激の結果として、人体内のアスコルビン酸の濃度が高くなることが分かっている。「冷水前庭刺激による脳皮質内の細胞外アスコルビン酸の変化：生体内微小透析法のサンプリングを伴うオンライン電気化学的検出」という表題の非特許文献１６を参照されたい。また、内耳が、過剰な音響から保護するための熱ショックタンパク質の生成を刺激する論理上の箇所であることが、研究によって示唆されている。「過剰音響を受ける感覚有毛細胞の生存には、熱ショックを転写する因子ＨＳＦ１が必要である」という表題の非特許文献１７を参照されたい。前庭刺激は、熱ショックタンパク質の応答を誘発する１つの方法である。
【００１６】
開発の対象となるさらに他の領域として、前庭刺激と患者の脳の島領域との間の関連性が挙げられる。この島領域は、患者の感覚系（特に、聴覚系）、運動関連、および前庭活性にとって重要である。「聴覚処理における島（ライルの島）およびその役割」という表題の非特許文献１８を参照されたい。島は、特に熱刺激に対して反応する。「島皮質の温度感覚活性」という表題の非特許文献１９を参照されたい。従って、島は、熱的前庭刺激の効果を研究するための重要な領域である。これは、（生理的および心理的な臨床結果を達成する手段としての瞑想を含む）健康に対する心身一体的アプローチを用いる研究および治療に、特に当てはまることである。十分な瞑想と島の活動との間の相関関係を示している研究もある。「深い瞑想による感情の神経回路の調整：瞑想熟達の効果」という表題の非特許文献２０を参照されたい。体が熱刺激に晒されたときに島の応答が認められることを考慮すると、島は、一過性熱感管理の分野および体温の他の急激な変化の分野において、重要な可能性を有していることになる。
【００１７】
従って、患者の前庭系を刺激する技術の進展は、種々の医学的疾患の治療および診断に有用となる生理的な応答性を十分に活用するのに、役立つことになるだろう。これらの疾患の例として、制限されないが、アルツハイマー病、糖尿病、肥満、心臓疾患、癲癇、目まい、聴覚過敏症、線維筋痛症、閉経、幻肢痛、偏頭痛、および処方薬が概日サイクルの特定時期において随意的に効くことが必要とされる多くの疾患が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第４，１９０，０３３号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２４４，３７７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７４８，２７５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３／０１９５５８８号明細書
【特許文献５】米国特許第６，２４９，５８７号明細書
【特許文献６】国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２０４２５号明細書
【特許文献７】米国特許第６，１３５，１１７号明細書
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Schiff and Pulver, “Does Vestibular Stimulation Activate Thalamocortical Mechanism that Reintegrate Impaired Cortical Regions ?”,Proceedings of the Royal Society of London(B) 266: 421-423 (1999)
【非特許文献２】Schlosser, et al., “Using Video-Oculography for Galvanic Evoked Vestibular-Ocular Monitoring in Comatose Patients”, Journal of Neuroscience Methods 145: 127-131 (2005)
【非特許文献３】O. Kolev, “How caloric vestibular irrigation influences migraine attacks”, Cephalalgia 10, 167-9 (1990)
【非特許文献４】D. Bachtold et al., “Spatial-and verbal memory improvement bycold-water caloric stimulation in healthy subjects”, Exp Brain Res 136: 128-132 (2001) (オンライン版、２００年１１月１６日)
【非特許文献５】Y. Yamamoto et al., “Noisy vestibular stimulation improves autonomic and motor responsiveness in central neurodegenerative disorders”, Ann Neurol. 58: 175-181 (2005)
【非特許文献６】V. Ramachandran et al., “Rapid Relief of Thalamic Pain Syndrome Induced by Vestibular Caloric Stimulation”, Neurocase, iFirst, 1-4 (2007)
【非特許文献７】S. Miller and T. Ngo, “Studies of caloric vestibular stimulation: implications for the cognitive neurosciences, the clinical neurosciences and neurophilosophy”, Acta Neuropsychiatrica 19: 183-203 (2007)
【非特許文献８】Turek et al., “Current Understanding of the Circadian Clock and the Clinical Implications for Neurological Disorders”, Archives of Neurology; 58: 1781-1787 (2001)
【非特許文献９】Hastings, et al., “A Clockwork Web: Circadian Timing in Brain and Periphery, in Health and Disease”, Nature Reviews-Neuroscience 4: 649-661 (2003）
【非特許文献１０】Fuller, et al., “Neurovestibular Modulation of Circadian and Homeostatic Regulation: Vestibulohypothalamic Connection ? “, Proceedings of the Nationnal Academy of Sciences 99:24 15723-15728
【非特許文献１１】Fuller and Fuller, “Generic Evidence for a Neurovestibular Inflouence on the Mammalian Circadian Pacemaker”, Journal of Biological Rhythms 21: 177-184 (2006)
【非特許文献１２】Zhou, et al., “Electrical Stimulation of Cerebellar Fastigial Nucleus Protects Rat Brain, in vitro, From Staurosporine-Induced Apoptosis”, Journal of Neurochemistry 79 (2): 328-338
【非特許文献１３】Siebold, et al,. “Fastigial Nucleus Activity During Different Frequencies and Orientations of Vertical Vestibular Stimulation in the Monkey”, Journal of Neurophysiology 82: 34-41 (1999)
【非特許文献１４】Horii, et al., “Effects of Vestibular Stimulation on Acetylcholine Release from Rat Hippocampus: An In Vivo Microdialysis Study”, Journal of Neurophysiology 72 : 2 605-611 (1994)
【非特許文献１５】Horii, et al., “Effect of Unilateral Vestibular Stimulation on Histamine Release from the Hypothalamus of Rats In Vivo”, Journal of Neurophysiology 70 : 5 1822-1826 (1993)
【非特許文献１６】Zhang, et al., “Change of Extracellular Ascorbic Acid in the Brain Cortex Following Ice Water Vestibular Stimulation: An On-line Electrochemical Detection Coupled with In-vivo Microdialysis Sampling”, Chinese Medical Journal 121: 12: 1120-1125 (2008)
【非特許文献１７】Sugahara, et al., “Heat Shock Transcription Factor HSF1 is Required for Survival of Sensory Hair Cells Acoustic Overexposure”, Hearing Research 182: 88-96 (2003)
【非特許文献１８】Bamiou et al., “The insula (Island of Reil) and its role in Auditory Processing”, Brain Research Reviews 42:143-154 (2003)
【非特許文献１９】Craig et al., “Thermosensory Activation of Insular Cortex”, Nature Neuroscience 3: 2: 184-190 (2000)
【非特許文献２０】Lutz et al., “Regulation of the Neural Circuitry of Emotion by Compassion Mediation: Effects of Mediative Expertise”, Public Library of Science-PloS One 3: 3:1-10 (2008)
【発明の概要】
【００２０】
本発明は、内耳神経からの信号を処理する脳の部分を含む前庭系に熱的な刺激を与える熱的前庭刺激および電気的前庭刺激、および他の形態の治療を前庭系を介して患者に送達するための耳内装置を提供するものである。一実施形態では、本装置は、（ａ）着用者の外耳道内に部分的に挿入可能となるように寸法決めされた耳挿入体であって、少なくとも前記患者の前記外耳道の長さ寸法の大部分を占めるほど大きい長さ寸法を有している内部分と、前記患者の外耳の少なくとも一部を覆うように構成された外部分と、前記内部分および前記外部分を連結するブリッジ部材と、を有している、耳挿入体と、（ｂ）耳挿入体の内部分上に取り付けられた少なくとも１つの熱電変換素子と、（ｃ）少なくとも１つの熱電変換素子を覆っているスリーブであって、該スリーブを介して、熱が前記内面部分および前記外面部分を通って前記変換素子と前記外耳道との間に伝達され、前庭刺激を前記患者に送達するようになっている、スリーブと、を備えている。前記装置は、スリーブの有無にかかわらず、完全に機能するようになっている。何故なら、熱電変換素子を外耳道に直接接触させることができるからである。
【００２１】
従って、いくつかの実施形態では、本発明は、熱的前庭刺激を患者に送達するための耳内装置において、（ａ）着用者の外耳道内に挿入可能となるように寸法決めされた耳挿入体であって、耳挿入体は、内部分を有しており、内部分は、少なくとも着用者の外耳道の長さ寸法の大部分を占めるほど大きい長さ寸法を有している、耳挿入体と、（ｂ）耳挿入体の内部分上に取り付けられた少なくとも１つの熱電変換素子と、（ｃ）耳挿入体の内部分に接続されて少なくとも１つの熱電変換素子を覆っているスリーブであって、スリーブは、弾性材料から構成されており、スリーブは、耳挿入体の内部分に適合して係合するように構成された内面部分と、外耳道に適合して係合するように構成された外面部分と、を有しており、これによって、熱がスリーブを通って少なくとも１つの変換素子の各々と外耳道との間に伝達され、熱的前庭刺激を着用者に送達することが可能となっている、スリーブと、を備えていることを特徴とする耳内装置を提供している。いくつかの実施形態では、耳挿入体の内部分は、着用者の外耳道に対応する形状を有しており、いくつかの実施形態では、スリーブの外面部分は、着用者の外耳道に対応する形状を有している。いくつかの実施形態では、スリーブは、耳挿入体の内部分に離脱可能に接続されている。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、耳挿入体が左の外耳道または右の外耳道のいずれに挿入されるように構成されているかを示すために、耳挿入体に関連付けられた識別子を備えている。いくつかの実施形態では、スリーブは、（ｉ）スリーブが左の外耳道または右の外耳体のいずれに挿入されるように構成されているかを示すために、または（ｉｉ）耳挿入体が左の外耳道または右の外耳道のいずれかに挿入されるように構成されているとき、スリーブが耳挿入体の内部分に係合されるように構成されているかどうかを示すために、スリーブに関連付けられた識別子を備えている。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、外部分を有しており、外部分は、着用者の外耳の少なくとも一部を覆うように構成されている。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、着用者の外耳道内に完全に配置されるように構成されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの熱電変換素子は、耳挿入体の内部分上に互いに離間して配置された少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子を含んでいる。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、耳挿入体と操作可能に関連付けられた外部変換素子をさらに備えており、外部変換素子は、熱的刺激、電気的刺激、または機械的刺激を着用者に送達するために、着用者の乳様突起上または該乳様突起に隣接して配置されるように構成されている。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、耳の通気を容易にするために、耳挿入体内に形成された通路を有している。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、音響刺激を着用者に送達するために、耳挿入体に操作可能に関連付けられた音響変換素子をさらに備えている。
【００２２】
他の実施形態では、本発明は、熱的前庭刺激を患者に送達するための耳内装置において、（ａ）着用者の外耳道内に挿入可能となるように寸法決めされた予成形耳挿入体であって、挿入体は、内部分を有しており、内部分は、少なくとも着用者の外耳道の長さ寸法の大部分を占めるほど大きい長さ寸法を有している、予成形耳挿入体と、（ｂ）耳挿入体の内部分上に取り付けられた少なくとも１つの熱電変換素子であって、予成形耳挿入体は、外耳道に適合して係合するように構成された表面部分を有しており、これによって、熱がスリーブを通って少なくとも１つの熱電変換素子の各々と外耳道との間に伝達され、熱的前庭刺激を着用者に伝達することが可能となっている、熱電変換素子と、を備えていることを特徴とする耳内装置を提供している。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、外部分を有しており、外部分は、着用者の外耳の少なくとも一部を覆うように構成されている。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、着用者の外耳道内に完全に配置されるように構成されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの熱電変換素子は、耳挿入体の内部分上に互いに離間して配置された少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子を含んでいる。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、圧縮性材料から形成されている。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、耳挿入体に操作可能に関連付けられた外部変換素子をさらに備えており、外部変換素子は、熱的刺激、電気的刺激、および機械的刺激を着用者に送達するために、着用者の乳様突起上または該乳様突起に隣接して配置されるように構成されている。いくつかの実施形態では、耳挿入体は、耳の通気を容易にするために、耳挿入体内に形成された通路を画定しており、いくつかの実施形態では、耳挿入体は、音響刺激を着用者に送達するために、耳挿入体に操作可能に関連付けられた音響変換素子をさらに備えている。
【００２３】
本発明のさらに他の態様は、熱的前庭刺激を患者に伝達させる方法において、（ｉ）ここに記載されている装置を患者の（左または右、または両方の）外耳道内に配置するステップと、次いで、（ｉｉ）少なくとも１つの熱電変換素子を、熱的前庭刺激を着用者に伝達させるのに十分な時間にわたって十分な温度に達するまで、（例えば、少なくとも１つの変換素子を加熱または冷却することによって）、作動させるステップと、を含んでいることを特徴とする方法である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの熱電変換素子が、耳挿入体の内部分上に互いに離間して配置された少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子を含んでおり、作動ステップは、少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子を個別にかつ選択的に作動させることを含んでいる。
【００２４】
好ましい実施形態では、耳内装置は、患者の耳を通して刺激をもたらすことによって、患者の概日温度サイクルを制御するようになっている。この実施形態では、本発明は、計時要素および温度要素を含むと共に、前述の特徴を単独で含むかまたは組合せて含んでいる。本装置は、患者の概日温度サイクルに基づくデータに従って熱的前庭刺激を制御するために、耳挿入体、温度要素、および変換素子と電子的に連通しているコンピュータ化された制御モジュールをさらに備えている。
【００２５】
また、本装置は、患者の前庭系に電気的刺激をもたらすために、耳挿入体に取り付けられた電極を備えていてもよい。熱的前庭刺激と組合せて、電気的刺激は、血液化学および／または脳化学の所望の変化を生じさせるのに十分な程度に、患者の脳に前庭刺激をもたらすことが可能である。特に、本発明による前庭刺激は、生化学的物質、例えば、制限されないが、アスコルビン酸、セロトニン、熱ショックタンパク質、アセチルコリン、およびヒスタミンの生成を促進することになる。
【００２６】
図面および以下に述べる発明を実施するための形態において、本発明をさらに詳細に説明する。なお、ここに引用する全ての米国特許文献は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】着用者（人）の耳内に挿入された本発明の装置を示す断面図である（図の解剖学的部分は、Ｇｒａｍｓらの米国特許第４，２４４，３７７号明細書の図２に基づいて描かれている）。
【図２】図１の装置のさらに他の断面図である。
【図３】耳挿入体の内部分が着用者の外耳道に対応する形状を有している、本発明の一実施形態の側断面図である。
【図４】耳挿入体から取り外された、図３の装置のスリーブの側断面図である。
【図５】スリーブ外側部分が着用者の外耳道に対応する形状を有している、本発明の他の実施形態の側断面図である。
【図６】耳挿入体から取り外された、図５の装置のスリーブの側断面図である。
【図７】異なる長さ寸法を有し、かつ異なる変換素子配置を有している本発明の種々の代替的実施形態を示す図である。
【図８】異なる長さ寸法を有し、かつ異なる変換素子配置を有している本発明の種々の代替的実施形態を示す図である。
【図９】異なる長さ寸法を有し、かつ異なる変換素子配置を有している本発明の種々の代替的実施形態を示す図である。
【図１０】異なる長さ寸法を有し、かつ異なる変換素子配置を有している本発明の種々の代替的実施形態を示す図である。
【図１１】異なる変換素子配置を示している、本発明の実施形態の断面図である。
【図１２】異なる変換素子配置を示している、本発明の実施形態の断面図である。
【図１３】着用者の耳の背後に配置されるように構成された体外部分を備えている本発明の実施形態を示す図である。
【図１４】着用者の乳様突起上または該乳様突起に隣接して配置された付加的な外部変換素子を示している、着用者の背後から見た図１３の実施形態のさらに他の図である。
【図１５】電源および制御装置に操作可能に関連付けられた本発明の装置の概略図である。
【図１６】備えている構成部品がモジュール式になっている装置の概略図である。
【図１７】外耳道と係合するモジュール式挿入体の一部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の装置および方法は、医学的診断および医学的治療の目的のために、前庭系を利用して、患者の生理的応答および／または心理的応答を生じさせるものである。本明細書における「患者（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ）」および「着用者（ｗｅａｒｅｒ）」という用語は、制限されないが、本発明の装置を着用する人または本発明の方法を行う人を指している。他の実施形態では、患者は、装置を試験するのに用いられる動物、治療を受ける動物、または医学的研究に用いられる動物を指すこともある。獣医が目的とするものは、ここに開示されている範囲内に含まれるものとする。
【００２９】
「前庭系（Ｖｅｓｔｉｂｕｌａｒ  ｓｙｓｔｅｍ）」という用語は、医術に属する意味を有しており、制限されないが、前庭器官および内耳神経として知られている内耳の部分を指している。従って、前庭系は、制限されないが、内耳神経からの信号を処理する脳の部分をさらに含んでいる。
【００３０】
着用者（人）の耳に挿入される本発明の装置１０の第１の実施形態が、図１および図２に概略的に示されている（図の解剖学的部分は、Ｇｒａｍｓらの米国特許第４，２４４，３７７号明細書の図２に基づいて描かれている）。前述したように、一実施形態では、装置１０は、前庭刺激を着用者に送達するための耳内装置である。この装置は、着用者の外耳道２０内に挿入可能となるように寸法決めされた耳挿入体１１を備えている。耳挿入体は、内部分１２を有している。この内部分は、好ましくは、少なくとも着用者の外耳道の長さ寸法の大部分を占めるほど大きい長さ寸法（例えば、着用者の外耳道の長さ寸法の少なくとも５０，６０，７０、または８０％の長さ）を有している。
【００３１】
ここに開示されている装置は、耳挿入体１１上に、作用要素を組み入れている。これらの作用要素は、外耳道と係合し、これによって、患者の前庭系にアクセスするためのものである。本明細書における目的では、本発明を制限しない限りにおいて、「作用要素」という用語は、着用者の外耳道２０の変化を生じさせる前庭刺激装置１０の部分、領域、または構成要素を意味している。この変化は、患者の前庭系に影響を与えることができる外耳道２０のどのような生理的、構造的、または物理的な応答であってもよい。作用要素という用語の例として、制限されないが、前庭系を制御するのに有用な温度要素、例えば、温度計、熱電変換素子、電極、および他の構成要素が挙げられる。
【００３２】
図２に示されているように、少なくとも１つの熱電変換素子３０が耳挿入体の内部分１２上に取り付けられている。どのような適切な熱電デバイスまたは熱電変換素子が、本発明を行うのに用いられてもよい。熱電変換素子の例として、制限されないが、米国特許第７，２０５，６７５号明細書、第７，０９８，３８３号明細書、７，０２４，８６５号明細書、第５，９７４，８０６号明細書、および米国特許出願公開第２００４／０１９９２６６号明細書に開示されているものが挙げられる。また、Ｓ．  Ｒｉｆｆａｔ  ａｎｄ  Ｘ．  Ｍａ、「熱電素子：現在および将来的な用途の概説」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ２３, ９１３−９３５（２００３）も参照されたい。変換素子は、感熱繊維式変換素子であってもよい。この例として、制限されないが、米国特許第７，２０２，４４３号明細書、第６，９７７，３６０号明細書、および第６，２２９，１２３号明細書に記載されているものが挙げられる。変換素子は、典型的には、外部電源３５および制御装置３８に接続可能なリード３１を備えている。あるいは、これらの電源および制御装置は、以下にさらに説明するように、本装置内に含まれていてもよい。ここに開示されているこの装置は、（制限されないが、螺旋形状を含む）あらゆる形状および寸法を有する熱電変換素子の多数の実施形態をさらに含んでいる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、複数の熱電変換素子が、任意の適切な技術によって、例えば、制限されないが、Hillerらの米国特許第７，１４７，７３９号明細書に記載されているような技術によって、細長の柔軟な帯片上に取り付けられていてもよい。変換素子から電流を生成することが望まれる他の実施形態では、変換素子は、機械的変換素子または圧電変換素子であってもよい。この例として、制限されないが、圧電素子および酸化亜鉛ナノワイヤ・ナノ発電機の両方が挙げられる。例えば、X. Wang、“超音波によって駆動される直流ナノ発電機”、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１６: １０２−１０５(Ａｐｒｉｌ６，２００７)、Z. Wang、“酸化亜鉛ナノワイヤ・アレイに基づく圧電ナノ発電機”、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１２: ２４２−２４６(Ａｐｒｉｌ１４，２００６)、およびＰ．Ｐａｔｅｌ−Ｐｒｅｄｄ、“振動によって燃料供給されるナノ発電機”、ＭＩＴ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｒｅｖｉｅｗ  (Ａｐｒｉｌ５，２００７) を参照されたい。
【００３４】
いくつかの実施形態では、変換素子として、薄膜熱電デバイスまたは薄膜熱電変換素子が好ましい。この例として、制限されないが、米国特許第６，３００，１５０号明細書、および米国特許出願公開第２００７／００２８９５６号明細書および第２００６／００８６１１８号明細書に記載されている薄膜熱電デバイスが挙げられる。このような薄膜熱電デバイスは、有利には、温度検知機能を含んでいるとよい。この場合、別の温度センサを設けることなく、該デバイスによって、温度検知を行うことができる。
【００３５】
耳挿入体１１は、どのような適切な材料から形成されていてもよく、例えば、（特に耳挿入体が患者の外耳道に適合するように形作られている場合には）柔軟材料から形成されていてもよく、（例えば、よりクッション性のあるスリーブが用いられているときには）剛性材料から形成されていてもよい。耳挿入体１１は、どのような適切な技術、例えば、成形または鋳込みによって形成されていてもよい。この場合、熱電デバイス３０または変換素子（および任意の付随するワイヤまたはリード）は、従来の技術に従って、鋳込みまたは成形によって適所に固定されることになる。
【００３６】
いくつかの実施形態において、耳挿入体１１は、Ｎｉｅｄｅｒｄｒａｎｋに付与された米国特許第６，８１９，７７０号明細書に記載されているように、耳の自然の通気を容易にするかまたは可能にするために、耳挿入体１１内に形成された通路を有することができる。いくつかの実施形態では、必要に応じて、耳挿入体１１は、着用者に聴覚刺激または音響刺激を送達するための音響変換素子を有することもできる。
【００３７】
図２に示されているように、スリーブまたはシース４０が、耳挿入体の内部分１２に接続されているとよい（例えば、該内部分に離脱可能に接続されていてもよいし、または該内部分に永久的に接続されていてもよいし、または該内部分に形成されていてもよい）。図４に最も明瞭に示されているように、スリーブは、閉じた内側端部分４１および開いた外側端部分４２を有しているとよい。いくつかの実施形態では、スリーブ４０は、耳挿入体の内部分１２に適合して係合されるように構成された内面部分４５と、着用者の外耳道２０に適合して係合されるように構成された外面部分４６と、を有している。従って、スリーブ４０を通って、少なくとも１つの熱電変換素子３０の各々と外耳道２０との間に（すなわち、熱電変換素子３０の各々から外耳道２０にまたはその逆に）、熱を伝達させ、これによって、熱的前庭刺激を着用者に送達することが可能となっている。
【００３８】
図３および図４に示されているようないくつかの実施形態では、耳挿入体の内部分１２は、着用者の外耳道２０に対応する形状（すなわち予成形された形状）を有している。このような実施形態では、スリーブ４０は、耳挿入体の内部分１２の形状に対応するように構成されているが、スリーブ挿入体の内部分１２に取り付けられたときのみ、着用者の外耳道２０に一致するようになっている。図５および図６に示されているような他の実施形態では、耳挿入体の内部分１２は、着用者の外耳道２０の形状に対応する形状を有していないが、その代りに、スリーブの外面部分４６が、着用者の外耳道に対応する形状（すなわち、予成形された形状）を有している。これらの実施形態のいずれにおいても、組み立てられたとき、耳挿入体の内部分１２に適合して係合するスリーブ内面部分４５と、着用者の外耳道２０に適合して係合する外面部分４６と、がもたらされるようになっている。その結果、これらの実施形態のいずれにおいても、前述したように、スリーブ４０を通して、少なくとも１つの熱電変換素子３０の各々と外耳道２０との間に、熱を伝達させることができる。
【００３９】
スリーブ４０は、どのような適切な弾性材料および／またはどのような適切な圧縮性材料、例えば、ポリマー、布地（織布または不織布）、またはそれらの複合物から構成されていてもよいし、成っていてもよいし、または基本的に成っていてもよい。いくつかの実施形態では、ポリマーは、ヒドロゲルポリマー、熱伝導性樹脂、および／または粘弾性ポリマーから構成されている（なお、全ての粘弾性ポリマーではないが、一部の粘弾性ポリマーは、ヒドロゲルポリマーであり、全てのヒドロゲルポリマーではないが、一部のヒドロゲルポリマーは、粘弾性ポリマーであることを理解されたい）。多くの適切なヒドロゲルポリマー、例えば、生分解性または生腐食性ヒドロゲルポリマー、および安定ヒドロゲルポリマー（例えば、シリコーンヒドロゲルポリマー）が、知られている。ヒドロゲルポリマーの例として、制限されないが、米国特許第７，２１３，９１８号、第７，１７１，２７６号、第７，１０５，５８８号、第７，０７０，８０９号、第７，０６０，０５１号、および第６，９６０，６２５号のそれぞれの明細書に記載されているものが挙げられる。適切な粘弾性ポリマーの例として、制限されないが、例えば、米国特許第７，２１７，２０３号、第７，２０８，５３１号、および第７，１９１，４８３号のそれぞれの明細書に記載されているものが挙げられる。とりわけ、米国特許第７，１７６，４１９号明細書に記載されている加熱パッドシステムに用いられているエステル基粘弾性形状記憶発泡体が、本発明のスリーブを作製するのに適している。いくつかの実施形態では、スリーブ４０は、０．１Ｗ／ｍ×Ｋから５０Ｗ／ｍ×Ｋの熱伝導性およびショアＡスケールで０から５０の硬度を有している。
【００４０】
スリーブ４０は、成形または鋳込みのようなどのような適切な技術によって作製されていてもよい。いくつかの好ましい実施形態では、スリーブ４０は、離脱可能になっている一方、他の実施形態では、スリーブは、耳挿入体１１に形成されており、または該耳挿入体に一体に形成されており、または該耳挿入体に半永久的に接続されている。スリーブ４０は、その（鼓膜に最近接している）内側端４１およびその外側端４２の両方において開いていてもよいし、または外側端４２のみにおいて開いていてもよい。耳挿入体１１が耳の通気を容易にするために該耳挿入体内に形成された通路を有しているとき、スリーブ４０は、好ましくは、通路の近位端および遠位端の両方において開いている。スリーブ４０は、透明であってもよいし、またはスリーブが左側外耳道装置または右側外耳道装置のいずれに用いられるものであるかを示す指標、スリーブの大きさを示す指標、スリーブが挿入体上においていかに方向付けされているべきかを示す指標、などをもたらすために、全体的または部分的に、例えば、スリーブの１つまたは複数の画定された箇所（例えば、内側部分、外部分、上部分、下部分、前部分、後部分）において、顔料によって彩色されていてもよい。
【００４１】
本発明の装置は、単独で用いられてもよいし、または対で用いられてもよい。耳挿入体１１は、前記耳挿入体が左の外耳道または右の外耳道のいずれに挿入されるように構成されているかを示すために、関連付けられた識別子を任意選択的に備えていてもよい。同様に、スリーブ４０は、（ｉ）前記スリーブ４０が左の外耳道または右の外耳道のいずれに挿入されるように構成されているかを示すために、または（ｉｉ）前記耳挿入体が左の外耳道または右の外耳道のいずれかに挿入されるように構成されているとき、前記スリーブ４０が前記耳挿入体の内部分に係合されるように構成されているかを示すために、関連付けられた識別子を任意選択的に備えていてもよい。このような識別子は、印刷、スタンプ、または鋳込みによる記号、例えば、左用の「Ｌ」および右用の「Ｒ」のような記号、または左および右を示すカラーコード、などであればよい。
【００４２】
図１、図２、図３および図５において、耳挿入体１１は、外部分１３を有している。外部分１３は、着用者の外耳２２の少なくとも一部（例えば、一部または全て）を覆うように構成されている。これによって、着用したとき、半耳介型補聴器または全耳介型補聴器と同様の外観が得られることになる。しかし、どのような適切な構成、例えば、装置が着用者の外耳孔内に配置されているかまたは該外耳道内に完全に含まれている図９および図１０にさらに示されているような構成が利用されてもよい。また、図１０では、装置の内側部分１４は、図９の装置の内側部分１４のように、鼓膜に当接していないことに留意されたい。
【００４３】
図７〜図１２は、本発明の装置における種々の変換素子配置を示している。単一の熱電変換素子３０が用いられてもよいが、いくつかの実施形態では、少なくとも２つ、３つ、または４つ（または５つ以上）の個別に制御可能な熱電変換素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを備えていると好ましい。この場合、これらの熱電変換素子は、耳挿入体の内部分１２において互いに離間しているとよい。図７〜図９に示されているように、変換素子は、挿入体１１に沿って長手方向に配置されていてもよいし、図１０に示されているように、挿入体に沿って横方向に配置されていてもよい。他の配置、例えば、傾斜した配置、および前述の配置の組合せが用いられてもよい。さらに、変換素子は、矩形状に描かれているが、どのような適切な規則的または不規則な形状が用いられてもよい。
【００４４】
図１３および図１４は、本発明のさらに他の実施形態を示している。この実施形態では、外部ハウジング５０が、（ここでは、管状の）ブリッジ部材５１によって耳挿入体に接続されている。外部ハウジング５０は、着用者の耳の背後に配置されるように構成されている。ハウジング５０は、コンピュータ化された制御モジュール、制御回路、バッテリのような電源、オンオフスイッチ５２のようなコントロール機器、などを含むことができる。図示されている実施形態では、ハウジングは、その内側面５４に取り付けられた外部変換素子５３を有している。この外部変換素子は、着用者に（例えば、確率的に）閾値以下のレベルまたは閾値以上のレベルの熱的刺激、電気的刺激、または機械的刺激を送達することができるようになっており、この刺激は、単独でまたは外耳道変換素子からの刺激と協働して、どのような適切なパターンで与えられてもよい。外部変換素子は、着用者の乳様突起２５と接触するようにまたは該乳様突起に隣接するように、ハウジングに位置決めされていてもよいことに留意されたい。
【００４５】
図１５は、制御装置６０と操作可能に関連付けられた本発明の装置を概略的に示している。この制御装置は、電源６１に操作可能に関連付けられている。制御装置および電源は、装置内（例えば、図１３，１４と関連して説明した外部ハウジング内）に含まれていてもよいし、ベルトで着帯されてもよいし、パーソナルコンピュータのような固定されたユニットに接続された他のハウジング内に含まれていてもよいし、またはどのような他の適切な構成であってもよい。好ましい実施形態では、制御装置は、コンピュータ化された制御モジュール７０を備えている。制御モジュール７０は、前庭刺激の大きさ、持続期間、波形パターン、および他の特性を制御するコンピュータ命令（すなわち、ソフトウエア）によってプログラム化されている。
【００４６】
図１５に示されているように、装置が患者または着用者の外耳道２０内に配置された時点で、（個別のリード３１ａ，３１ｂ，３１ｃによって制御装置に操作可能に関連付けられた）少なくとも１つの熱電変換素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃが、熱的前庭刺激を着用者に送達するのに十分な時間にわたって十分な温度に達するまで、作動されることになる。調整可能、すなわち、プログラム化可能な制御モジュール７０を用いて、特定の着用者に対する刺激および特定の目的または疾患に対する刺激を最適化することができる。（図１５に示されているような）少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子が互いに離間して耳挿入体の内部分に配置されている場合、作動ステップは、少なくとも２つの個別に制御可能な熱電変換素子を個別にかつ選択的に作動させること（例えば、それらの１つまたは２つのみを作動させること、１つの変換素子を加熱すると共に他の変換素子を冷却すること、変換素子を順次作動させること、異なる変換素子を異なる程度に作動させること、前述の一部または全てを組み合わせて行うこと、など）を含むことができる。個別かつ選択的な作動のパターンは、例えば、予めプログラム化されていてもよいし、実験的に決定されてもよいし、または着用者によって最適されるか、またはプログラマー（例えば、臨床医）によって着用者と連携してプログラミング期間において最適化されてもよい。
【００４７】
制御モジュールは、Ｃａｍｐｂｅｌｌに付与された米国特許第５，７６２，６１２号明細書に記載されているような着用者の「仮想環境」を作り出す多モード刺激システムの一部であってもよい。必要に応じて、装置は、Fischerらの米国特許出願公開第２００７／０１１２２７７号明細書（２００７年５月１７日）およびＪ．Ｆｒａｄｅｎの米国特許出願公開第２００５／０２０９５１６号明細書（２００５年９月２２日）に記載されているような外耳道内に配置されたセンサまたは監視プローブを含むこともできる。
【００４８】
本発明の装置の患者または着用者は、多くの場合、制限されないが、人の患者、例えば、任意の成長段階（例えば、未成年、青年、成人、および老年）にある男性患者および女性患者である。従って、耳および外耳道２０の形状が、患者または着用者によって異なるので、耳挿入体およびスリーブの異なる寸法および異なる組合せが、異なる着用者に適合させるために必要となる可能性が高い。しかし、挿入体とスリーブとの最適な組を統計的な形状分析を用いることによって得ることができるので（例えば、Ｒ. Ｐａｕｌｓｅｎ、「耳内補聴器設計への応用を伴う人の外耳道の統計的形状分析」、Ｋｏｎｇｅｎｓ  Ｌｙｎｇｂｙ ２００４を参照されたい）、特に圧縮性スリーブ４０の部分によって高められる患者間の適応性によって、個々の着用者ごとに装置を特別注文で成形することなく、本発明の装置を入手し易いものとすることができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、本発明の挿入体１１は、特定の着用者の外耳道２０に適合するように、従って、適合して係合するように、予成形されている。このような予成形された挿入体１１は、耳の型を形成することによって、作製することができる。次いで、この耳の型を用いて、米国特許第６，２４９，５８７号明細書に記載されているのと同様の方法によって、鋳込みを行うことができる。あるいは、これに代わって、この耳の型をスキャンし、それを利用して、米国特許第７，１６２，３２３号明細書および第６，９８６，７３９号明細書に記載されているような後続の鋳込み、三次元的インクジェット印刷、および／または（材料の堆積または除去による）他の三次元的構造を得ることができる（Ｓ. Ｆｕｌｌｅｒ、「インクジェット印刷されたナノ粒子微小電子機械システム」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ  １１, ５４−６０(２００２) も参照されたい）。このような予成形された装置の場合、スリーブを設ける必要はないが、この場合、耳挿入体自体が、軟質の弾性材料（例えば、ショアＡスケールで０から５０の硬度を有する材料）から構成されているかまたは該材料から形成されていると好ましい。
【００５０】
本発明は、種々の異なる目的に対して有用である。本装置は、Ｄ. Ｂａｃｈｔｏｌｄ らの前述の文献に記載されているような空間および言語に関する記憶機能を高めるために、用いられてもよい。本装置は、Ｌａｔｔｎｅｒに付与された米国特許第６，７４８，２７５号明細書に記載されているような患者の呼吸機能を改善または制御するために、睡眠を誘発するために、および／または眩暈または（高所から下を見たときの）目まいをなくすために、個別にまたは対で用いられてもよい。本装置は、Ｏ, Ｋｏｌｅｖの前述の文献およびＦｉｓｃｈｅｌｌらに付与された米国特許出願公開第２００３／０１９５５８８号明細書に記載されているような神経系疾患、頭痛（偏頭痛を含む）、船酔い、乗り物酔いを治療するのに用いられてもよい。本装置は、Ｙ. Ｙａｍａｍｏｔｏらの前述の文献に記載されているようなパーキンソン病のような中枢神経変性疾患を患っている患者の自律神経系応答性および／または運動応答性を改善または促進するのに用いられてもよい。本装置は、Ｖ. Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎらの前述の文献に記載されているような視床痛症候群のような苦痛を治療するのに利用されてもよい。本装置は、Ｃａｍｐｂｅｌｌに付与された米国特許第５，７６２，６１２号明細書に記載されているような「仮想環境」による教育、娯楽、または教育システムに利用されてもよい。
【００５１】
本発明の装置１０は、診断目的に有効である。意識のレベルを決めるために、前述の水温度刺激試験の代わりに、ここに開示されている耳内装置を用いることができるが、この耳内装置は、より効率的であり、水の流出を回避し、調整可能な範囲内の刺激をもたらすことができる。意識のレベルは、装置１０によって可能となる唯一の診断手段ではない。本発明の装置を用いる医療担当者は、任意の時刻に脳のどの領域が積極的に関与しているかを決めるために前庭刺激を脳スキャンと組み合わせることができる設備を備えていることにもなる。前庭刺激中に、前庭刺激に晒されている健康な脳を患者の脳スキャンと比較することによって、医療専門家は、異なる活動レベルを示す領域を迅速に見つけることになるだろう。これらの活動レベルの差は、疾患状態にある患者の脳の領域を識別するのに、極めて重要なものとなる可能性がある。このような情報によって、より正確な診断およびより迅速な医学的介入が可能になる。
【００５２】
本発明の方法および装置に対する特に興味深い他の１つの分野は、幻肢痛の診断および治療にある。幻肢痛は、患者が、切断された、すなわち、失われた脚がまだ存在していると継続して感じている疾患である。この感覚は、多くの場合、苦痛として現れることになる。最新の研究によって、幻肢痛と関連している脳の領域が視床であることが示唆されている。Ｂｒｏｗｎ, Ｃ. Ｊ.、「視床の幻感覚」、Ｃａｎａｄｉａｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ Aｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ １５８:  ７１１（１９９８）を参照されたい。
【００５３】
背景技術において述べたように、ここに記載されている装置１０は、患者の概日リズムを追跡、監視、および調整するのに有用である。体内温度が概日サイクルによって変動することは、よく知られている。従って、一実施形態では、装置１０は、患者の耳を通して刺激をもたらすことによって、患者の概日温度サイクルを制御するようになっている。この実施形態による装置は、患者の外耳道と類似して形作られ、かつ該外耳道と係合するようになっている耳挿入体を備えている。この挿入体に取り付けられた温度要素が、好ましくは、疾患していない状態において、患者の体内温度の経時的な変化を測定するようになっている。この実施形態によれば、本発明のシステムは、少なくとも２４時間の期間にわたって、温度の表示値を追跡し、その測定値をデータセットとして記録するようになっている。これらの測定値は、該患者に特有の基準概日温度サイクルを確立するのに有用である。
【００５４】
耳挿入体１１は、熱的前庭刺激を患者にもたらすために、挿入体１１に取り付けられた少なくとも１つの熱電変換素子３０をさらに備えている。熱電変換素子３０は、挿入体１１内に完全に収容されていてもよいし、または前述した別のスリーブ４０に取り付けられていてもよい。装置１０において用いられる熱電変換素子３０は、今日の業界において一般的な熱電クーラーであるとよい。熱電変換素子３０は、外耳道２０への熱伝達および該外耳道からの熱伝達を可能とし、これによって、必要に応じて、外耳道２０の温度を上昇かつ降下させることによって、熱的刺激を人の内耳にもたらすことができる。外耳道は、患者の前庭系への有効なルートとして機能することになる。
【００５５】
前述の温度要素７５は、装置を着用している患者の体内温度を測定するものである。温度要素７５は、この患者の概日温度サイクルを監視することができる。好ましい実施形態では、監視機能は、挿入体、温度要素７５、および変換素子３０と電子的に連通しているコンピュータ化された制御モジュール７０によって、達成されることになる。制御モジュール７０は、変換素子と患者の外耳道との間の熱伝達率を調整するために、制御モジュール７０内に記憶された命令、すなわち、コンピュータ指令を含んでいる。熱伝達率の調整は、制御モジュール７０からの信号に応じて、行われることになる。制御モジュール７０は、全装置１０の前述した外部分１３内に配置されていてもよい。外部分１３は、便利には、外耳の周囲に適合するようになっている。他の実施形態では、制御モジュール７０は、治療の効果を達成することができるどのような周辺装置内に含まれていてもよいし、または該周辺装置に組み合されていてもよい（すなわち、制御モジュール７０は、パーソナルコンピュータまたは全医学システムの一部としての他の医学装置内に収容されていてもよい）。
【００５６】
制御モジュール７０に戻された温度要素７５の信号は、実時間で、制御モジュール７０からの出力を即座に調整するのに利用されてもよい。代替的に、別の実施形態では、制御モジュール７０は、既知の時間帯における概日温度サイクルを定めるために、体内温度の履歴データを記憶するようになっていてもよい。後者の実施形態では、制御モジュール７０は、将来のいつかに生じ得る概日サイクルの特定時点において患者に導かれる前庭刺激を調整するように、プログラム化されているとよい。実時間の前庭刺激が用いられようとまたはプログラム化された刺激始動、すなわち、遅れて生じる刺激始動が用いられようと、本発明による装置１０およびシステムは、熱的刺激を患者の前庭系にもたらし、これによって、外耳道の温度を上昇かつ降下させるように機能することになる。制御モジュール７０は、予め設定された命令、および関数、例えば、ランプ（階段状）関数、方形波関数、および他の数学的アルゴリズムに従って、前庭刺激を加えるようにプログラム化されていてもよい。
【００５７】
患者の概日サイクルを制御するのに用いられる装置１０の実施形態では、該装置は、（単純なクロック８０であるとよい）時間管理要素を内蔵している。このクロック８０も、コンピュータされた制御モジュール７０および全刺激システムの一部である他の構成部品に電子的に連通している。この装置１０のクロック８０によって、ユーザは、時間領域において患者の生理的なデータを追跡し、これによって、現在を含む所定時間における治療介入の計画を立てるように、制御モジュール７０をプログラム化することが可能になる。装置１０は、サマータイムおよび旅行中に跨ぐ時間帯のような自然の時間変化を考慮して、クロック８０の時刻を調整する機構を備えている。時刻を調整するこの機構は、時間変化を上げ下げする単純な方向矢印型のものであってもよいし、時間管理の技術分野において有用とされているさらに精緻な電子機器であってもよい。いずれにしても、装置１０は、患者が今いる現在時刻を維持するようになっている。このように、制御モジュール７０は、患者の概日サイクルの位相偏移を考慮した命令を関連するソフトウエア内にプログラム化することができる。最も一般的な位相偏移は、時間領域において生じ、制御モジュールは、関連するクロックと連携して、患者の概日サイクルを現在の時間帯に同期化するように前庭刺激をもたらすことができるプログラムを含んでいる。
【００５８】
別の実施形態では、装置１０は、患者またはその患者の医療従事者に、患者の体内の現在の概日サイクルが、患者が現在いる実際の地理学的時間（すなわち、現地時間）に一致していないことを、警告するのに有用である。換言すると、ここに記載されている装置は、患者の基準概日サイクル、実時間概日サイクル、および現在の地理学的時間を、患者が必要に応じて医学的介入を調整することを可能とするように、比較するのに十分な人工知能を含んでいる。
【００５９】
一例を挙げれば、ある薬剤は、任意選択的に、患者の概日温度サイクルの特定時点に効くようになっている。患者が通常日課に従って生活しているとき、その患者の医療従事者は、該患者がある薬剤を摂取するべき時刻を決めることができる。もし該患者の概日サイクルが、日課の著しい変化によって、任意の時点において偏移した場合、投与の処方時間が不正確になる可能性がある。同じことが、患者が旅行中に時間帯を跨いだときにも当てはまる。ここに記載されている内耳装置は、これらの状況のいずれの最中においても多くの介入を可能とするものである。第１に、装置１０は、外耳道２０に係合しているセンサ（３０，７５）からのフィードバックを用いて、ある生理的パラメータ、例えば、温度の概日サイクルが偏移していること、従って、薬物を適切に摂取する時刻を偏移させるべきであることを、患者に警告することができる。
【００６０】
別の実施形態では、医療従事者は、基準からの概日偏移が患者の健康に有害であることを決めることが可能である。この場合、医療従事者には、患者の概日クロックを地理学的時間に一致させるように再設定する方法が必要である。これを達成するために、装置１０内の制御モジュール７０は、その患者の概日サイクルを実際に移動させ、かつ変化させるように前庭刺激をもたらすように、プログラム化されているとよい。前述したように、概日サイクルを再設定する最も直接的な経路は、脳のＳＣＮ領域を通るようになっている。何故なら、前庭系は、ＳＣＮにおける体内マスタークロックへの直接的なルートだからである。
【００６１】
従って、本発明の１つの目的は、電流、熱伝達、光、圧力差、および他の源の形態にあるエネルギーを前庭系に導くことによって、患者の脳を刺激する機構およびコンピュータ化された方法を提供することにある。このエネルギーは、前庭系を通って、最終的には脳に伝達されることになる。生理的パラメータを試験および最適化することによって、外耳道２０に係合している要素（３０，７５）からの出力を管理するコンピュータソフトウエア命令を装置１０内に含ませることができる。例えば、本発明をどのようにも制限することなく、コンピュータ化された制御モジュール７０は、熱電変換素子３０からの熱出力および／または電極８５からの電気出力を、その患者の脳化学、血液化学、および概日サイクルに実際に影響を与える大きさおよび時間間隔で管理するようになっている。電気的前庭刺激を利用する実施形態では、異なるパターンまたは波形が用いられてもよい。これらのパターンの例として、均一パルス、ランダムパルス、振幅変調パルス、およびランプパルスが挙げられる。
【００６２】
前庭刺激を介して影響される脳の領域の例として、制限されないが、ＳＣＮ、小脳室頂核、島皮質、およびこれらに隣接する脳の区域が挙げられる。患者の脳の適切な領域を前庭系を介して刺激することによって、コンピュータ化された制御モジュール７０および耳挿入体１１の関連する要素は、人の脳の適切な領域を前庭系を介して刺激することによって、患者の体内の生化学的な変化および他の生理的変化を誘発するようにプログラム化されてもよい。特に、耳挿入体１１は、治療値のセロトニン生成、アスコルビン酸生成、アセチルコリン放出、ヒスタミン放出、および／または熱ショックタンパク質の生成を引き起こすように、プログラム化されてもよい。
【００６３】
前庭刺激装置１０の別の実施形態が、図１６および図１７に示されている。本発明をどのようにも制限するものではないこの実施形態では、装置は、前述した耳挿入体１１、熱電変換素子３０、電極８５、およびコンピュータ化された制御モジュール７０を備えている。しかし、図１６および図１７に示されているように、任意の変換素子６３または電極６４を備えている挿入体１１の作用要素（３０，７０，８５）は、装置１０における制御を高めるために、調整可能な位置を占めている。挿入体上の作用要素の位置を調整するこの能力によって、該当する人に対して専用となるように刺激を導く融通性を高めることができる。出力の方向および位置のわずかな変更によって、異なる患者に対する適応性を高めることができる。図１６および図１７に示されているように、装置の一実施形態は、モジュール部分６０〜６２を備えている。これらのモジュール部分は、互いに適合するようになっており、出力部の配置を種々変更するために分離されるようになっている。また、図１６および図１７に示されているモジュール構造によれば、取換え可能な耳挿入体を装置の外部分内に収容された単一の制御モジュールと共に用いられるようにすることが可能である。
【００６４】
取り換え可能な耳挿入体６２は、本発明の範囲内において種々の変更を行うのに有用である。例えば、一人の患者が、わずかな数の作用要素による治療を必要とすることがあり、または多くの数の作用要素による治療を必要とすることがある。ここに述べたように、装置１０は、所望の結果を得るのに必要な電極６４、変換素子６３、または他の作用要素の数を増減する融通性を備えている。また、図１６および図１７に示されている装置のモジュール特性によって、装置１０の一部または要素を全体の装置を交換することなく、取り換えることができる。耳挿入体６２の交換は、コンピュータ化された制御モジュールよりも安価に行うことができる。従って、図１６および図１７は、耳挿入体１１の一部かまたは可能であれば前述したスリーブ４０のいずれかの上に配置された作用要素が、標準的な電気コネクタを介して、外部分６０に取り付けられるようになっている、モジュール式の前庭刺激装置の一実施形態を概略的に示していることになる。
【００６５】
前庭刺激装置１０は、人が補聴器を着用するのと同じように、単一のユーザによって着用される専用の一片の機器として使用可能である。しかし、別の実施形態では、装置１０は、大きな医学システムに内蔵されていてもよい。一実施形態では、コンピュータ化された制御モジュール７０は、付加的な機能性をもたらすために、周辺機器に接続されている。好ましい実施形態では、装置１０は、生理的パラメータを監視する他の装置を含む大きな治療システムの一部である。ここに記載されている装置に接続される周辺機器の種類は制限されるものではないが、１つの有用な周辺センサとして、ガルバニー皮膚抵抗を測定するものが挙げられる。皮膚抵抗は、患者が受けているある生理的変化およびある感情変化を評価する上で重要な因子である。皮膚抵抗の追跡データが概日サイクル、例えば、温度サイクルの追跡データと組み合わされると、その結果として、患者を治療する広範なより心身一体的なアプローチが得られることになる。また、皮膚抵抗は、概日サイクルに対する変化および位相偏移に関する情報をもたらし、従って、現在施されている前庭刺激の有効性に対するフィードバックチェックとして有用である。従って、一態様では、装置１０、特に、コンピュータ化された制御モジュール７０は、周辺装置によって収集されたデータ、例えば、ガルバニー皮膚抵抗を処理し、それに沿って装置１０の出力を調整することになる。
【００６６】
このガルバニー皮膚抵抗モデルとの連携は、本装置が前庭刺激を患者の脳に送達する方法を実行する上で、有益である。一実施形態では、本方法は、（ｉ）熱変換素子３０および電極８５を着用者の前庭系を刺激する位置において耳挿入体１１上に配置することと、（ｉｉ）変換素子３０および電極８５を制御装置３８に電子的に接続することと、（ｉｉｉ）制御装置３８に患者からのガルバニー皮膚抵抗データおよび温度データを供給することと、を含んでいる。次いで、装置１０は、変換素子３０および電極８５を制御装置３８を介して作動させることになる。変換素子は、前庭刺激を患者に送達するのに十分な時間にわたって十分な温度に達するように、外耳道内の熱交換を調整するようになっている。同様に、電極８５は、制御装置３８内の予め設定された関数に従って、電気的刺激を前庭系にもたらすようになっている。制御装置３８、変換素子３０、および電極８５は、連携して前庭刺激を送達することになる。ここで、前庭刺激は、熱的刺激、電気的刺激、およびそれらの組合せから選択されることになる。本方法は、患者の生理的変化を測定するステップをさらに含んでいる。ここで、生理的変化は、脳化学変化および血液化学変化から成る群から選択されるようになっている。生理的変化を測定するステップは、概日温度サイクルの時間偏移、アスコルビン酸生成、セロトニン生成、ヒスタミン生成、アセチルコリン生成、および熱ショックタンパク質の生成から成る群から選択されるようになっている。
【００６７】
本発明の装置１０は、前述の種々の要素の組み合わせおよび副次的な組合せを含む多くの実施形態において、前庭刺激を効果的にもたらし、従って、脳組織刺激を導くものである。耳挿入体が（一実施形態では離脱可能および廃棄可能になっている）前述のスリーブ４０と併用される場合または併用されない場合のいずれも、この装置の範囲内に完全に含まれている。同様に、装置１０は、治療効果をもたらすのに役に立つ他の特徴を含んでいてもよい。例えば、いくつかの治療は、装置の作用要素が特定位置にある場合に最適化されるようになっていてもよいし、他の治療は、患者の頭が特定位置にある場合に最適化されるようになっていてもよい。この場合、本装置は、患者の頭が既知の基準に対して位置付けられている角度を測定する傾斜計を備えていてもよい。好ましい実施形態では、本装置は、患者の頭が位置付けられている現在の角度を患者または医療従事者に示す傾斜メータを含んでいてもよい。当然ながら、傾斜計は、特定の患者の自然な頭の位置に合わせて調整する較正装置を備えている。
【００６８】
ここに開示されている装置は、今日知られている補聴器および他の内耳装置において一般的に用いられている標準的な特徴を含んでいる。例えば、前庭刺激がクロックに関連して施されていないことを前提とした場合、本装置は、長い非活動期間中に作動されることになる自動停止モードを含むようになっている。本装置に利用可能な他の有用な特徴の例として、バッテリ作動および外耳に着帯される外部分用のパッドが挙げられる。コンピュータ化された制御モジュール７０用のハウジング５０は、着用する患者の好みに合わせて、様式化されかつ適当に着色されたモデルとして入手可能になっていてもよい。
【００６９】
以上の説明は、本発明の例示にすぎず、本発明を制限すると解釈されてはならない。本発明は、以下の請求項によって定義されており、請求項の等価物は、請求項に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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