用於誘導阿爾法波的電刺激儀的製作方法
2023-09-18 16:29:30 1
專利名稱：用於誘導阿爾法波的電刺激儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於誘導阿爾法波的電刺激儀，更具體地，涉及如下一種用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其對耳部的迷走神經耳支施加電刺激，以在腦電波中誘導阿爾法波，從而對各種病症進行有效的醫學治療。
背景技術：
最近，隨著FDA(食品和藥物管理機構)對於頸部治療的批准，現在可以使用用於迷走神經的電刺激儀來治療癲癇症和抑鬱症。此外，據報導，電刺激儀對於治療癲癇病人的肥胖是有效的。根據用於頸部迷走神經的電刺激療法，該迷走神經用作將下面的器官的喚醒信息傳輸到大腦的傳輸通路。由於迷走神經受頻率影響，所以發現了誘發腦電波中的同步波和異步波的差異(參見Steven C.Schachter和Clifford B.Saper著的「Vagus Nerve Stimulation」，Epilepsia 39682，1998」)。
與通過使用頸部迷走神經的刺激而進行的治療相關，據中醫中的報導可以通過對兩耳進行針灸來治療肥胖、疼痛和內臟疾病。由於中醫的理論基礎是基於使用氣和經絡的療法，所以耳針療法忽略了經由神經進行刺激傳導的作用。因此，中醫沒有提供精確治療的基本方法。
在中醫中為治療肥胖、疼痛和內臟疾病而進行針灸的區域(經絡)對應於負責經由頸部迷走神經傳導刺激的區域。同時，據西醫中的報導使用頸部迷走神經治療癲癇症或抑鬱症的電刺激療法在肥胖治療方面具有顯著效果(參見Asamoto S和Takeshige C著的「Activation of the SatietyCenter by Auricular Acupuncture Point Stimulation」，Brain Res Bull 29(2)157-164，1992年8月)。在日本(1994和2001)已經提出了用於對兩耳施加電刺激的電刺激儀，其中，這些刺激儀對中醫中的肥胖治療點區域(經絡)進行刺激。但是，沒有將這些刺激儀用作阿爾法波發生裝置，阿爾法波發生裝置通過抑制人體的應激反應可以獲得心理穩定的效果，並可以治療各種疾病。治療目的互不相同的原因在於生成阿爾法波的電刺激頻率及電刺激強度明顯地互不相同。
最近，通過如下方法來進行使用頸部迷走神經的電刺激療法去除所需皮膚以暴露頸部迷走神經、在頸部周圍纏繞線圈、並向其中植入微晶片。但是，手術成本非常高，並且每隔幾年就必須對該區域再次進行手術，以更換電池。此外，由於切口留下了永久疤痕，並且由於手術使患者的心臟處於危險之中。而且，患者由於手術將承受很多的精神壓力。
同時，根據對耳部進行針灸的中醫，雖然基本上認為肥胖、疼痛和內臟疾病的治療效果是由於對迷走神經的刺激而產生的治療效果，但是其特別注重氣和經絡，因而忽視了經由神經的刺激效果。因此，由於中醫不懂得通過迷走神經的電突觸而進行的迷走神經的刺激傳導會根據頻率而誘導出不同的效果，所以不能進行有效的治療。此外，患者必須每天去醫院才可以進行針灸。由於慢性病是因迷走神經的調節的減少或遲鈍而產生的，所以當未進行針灸時患者的症狀會復發。因此，患者的生活因在一生中對醫院的頻繁光顧而不勝煩擾(參見Sun-Hyen Shin著的「Dynamics of Obesity」，Clinical Obesity 2ndEdition，27，2001)。
最近，已經提出了一些誘導阿爾法波的方法一種方法是通過以具有恆定周期的光和聲對眼部或耳部進行照射而誘導出中樞神經系統的腦電波的同步(例如，McsquareTM)；另一方法是通過從顱外將磁場輻射到其內部來誘導腦電波的同步(例如，SolomonTM)。雖然是在較長的時間中進行誘導刺激，但是只在較短時間後即可獲得同步誘導效果。以上方法通過將刺激間接地傳輸到大腦細胞來間接地(而不是直接地)誘導腦電波。不會立即產生效果；並且當延長刺激時反應不會繼續。因此，利用這些方法來治療一般由人體中的應激或喚醒反應而引起的各種疾病並不恰當。
發明內容
因此，本發明的目的是解決以上問題，並提供一種用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其能夠實現以下功能1、通過選擇雙耳的外耳(其中在已知部分與腦電波同步的迷走神經中只有耳支接近皮膚)，並有效地進行特定頻率和強度的刺激，來誘導阿爾法波，以治療由於迷走神經的調節的減少或遲鈍而引起的各種慢性疾病，從而使疾病的治療效果最佳；2、縮小電刺激儀的尺寸，以減少將刺激儀附著到身體上而進行的日常治療的不便性，由此定期並連續地誘導阿爾法波，從而使治療效果最佳；3、可以同時刺激耳甲艇(100％)(迷走神經的主要區域)和耳甲的前面(50％)和後面(50％)，並且可以保持治療效果，而不會在患者的日常生活(如走路或鍛鍊)中引起不便。為了達到以上效果，提供了一種用於檢測刺激墊是否脫離了患者的刺激點的單元，或者設計一單元以便減少脫離或者使其不引人注意；4、為了減小佩戴敏感性，將低電力消耗的電刺激設備開發為數字模式的電路。通過這種開發，患者可以方便地調整刺激信號的強度和周期；5、與常規阿爾法波誘導單元不同，根據本發明的刺激儀包括分立設置的發送器和接收器，由此減小了刺激儀的尺寸。可以使該刺激儀持續地附著在身體上以連續地誘導阿爾法波，並且其不容易被他人注意到；並且6、根據使用時患者的狀況(即，要附著的表面的溼度和接觸狀態)，對刺激進行控制，並且還根據所監測的體溫和/或血糖來控制刺激。
為了實現這些目標，提供了一種用於誘導阿爾法波的電刺激儀，包括低頻發生電路，用於產生具有從1Hz到50Hz的範圍中選擇的頻率和周期的輸出電壓，以誘導阿爾法波；接觸部分，用於將電流施加到耳部的迷走神經耳支。優選地，低頻發生電路產生具有從7Hz到14Hz的範圍中選擇的頻率和周期的輸出電壓。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其包括控制部、連接線以及電刺激單元。該控制部包括用於支持使用者操作的鍵輸入單元；微處理器，用於根據從鍵輸入單元傳送的鍵輸入信號來設置頻率、電壓、周期和工作時間，用於根據該設置來控制頻率和電壓的輸出，用於確定是否要將所輸出的頻率和電壓施加到使用者的耳部，用於通過確定是否已將一插頭連接到電刺激單元上而進行有線/無線模式的切換，並且用於在切換為無線模式時輸出一發送信號，以在預定時間之後無線地發送設定數據，以及用於根據報警信號來輸出打開/關閉信號，所述打開/關閉信號表示有線/無線模式控制狀態；控制側發送器/接收器，用於根據發送信號發送該設定數據並且發送/接收輸入/輸出數據；振蕩器，用於根據頻率輸出控制以1Hz到50Hz之間的頻率進行振蕩；連接器，連接到插頭並連接到微處理器，用於根據輸入電流值的變化來確定有線/無線狀態。所述連接線將連接器與插頭相連，並將來自插頭的頻率和電壓傳送到電刺激單元。所述電刺激單元包括接觸端子，連接到所述連接線，並與耳部的迷走神經耳支相接觸；無線/有線檢測單元，介於所述連接線與所述接觸端子之間，用於根據是否與插頭相連來檢測有線/無線模式狀態；遠程控制單元，用於確定有線/無線模式狀態，用於在無線模式的情況下控制電刺激單元自身的工作，並用於根據從控制側發送器/接收器發送的設定數據控制頻率和電壓；發送器/接收器，與所述控制側發送器/接收器進行通信，用於將輸入/輸出數據發送到遠程控制單元；振蕩器，用於將頻率提供給遠程控制單元；和電池，用於向遠程控制單元提供電力。
優選地，振蕩器在7Hz到14Hz之間進行振蕩。電刺激器還包括非接觸檢測器，用於通過使用流過控制單元的插頭的電荷積聚來檢測電刺激單元是否與耳部相接觸，以將結果輸出到微處理器。微處理器還包括A/D轉換器和D/A轉換器，用於對輸入到電刺激單元的信號或從電刺激單元輸出的信號進行轉換。微處理器還包括定時器，其根據包括周期和工作時間的設定數據進行工作。
在連接線的兩端具有插頭，其中該插頭與連接器和電刺激單元相分離。該電刺激儀還包括報警器，其用於在根據對耳部的電壓施加的確定結果輸出了報警信號時，輸出報警聲音。該電刺激儀還包括顯示器，用於根據從鍵輸入單元發出的鍵輸入信號來顯示設定值，並用於輸出或照亮操作狀態。
當根據從非接觸檢測器發出的信號而確定了接觸狀態時，為了防止短路，電刺激儀還包括可變電阻R1，與接觸端子一起形成一閉合迴路，以用於根據所合成的電阻值執行電壓降；電壓比較器COM，用於將由所合成的電阻值產生的電壓與預定基準電壓進行比較；開關TR1，根據電壓比較器COM的比較結果進行切換；電容器C2，通過開關TR1放電，以將通知是否正常的信號發送給微處理器；電力控制單元，其將電容器C2放電時確定為常態，並中斷直流電的供應，並且當電容器C2沒有放電時，只通過可變電阻R1進行降壓。
電刺激單元具有體溫檢測單元，其形狀像具有逐漸彎傾的脊線的漏鬥，以便於插入外耳道，從而利用紅外線處理模塊來檢測用於確定體溫的信號，並且該體溫檢測單元具有一有孔頂面H，以接收紅外線信號。電刺激單元具有血糖檢測單元，其形狀像具有逐漸彎傾的脊線的漏鬥，以便於插入外耳道，從而利用紅外線處理模塊來檢測用於確定血糖的信號，並且該體溫檢測單元具有一有孔頂面H，以接收紅外線信號。電刺激單元具有體溫/血糖檢測單元，其形狀像具有逐漸彎傾的脊線的漏鬥，以便於插入外耳道，從而利用紅外線處理模塊來檢測用於確定體溫和血糖的信號，並且該體溫檢測單元具有一有孔頂面H，以接收紅外線信號。另選地，紅外線處理模塊包括濾波部分和紅外線檢測部分，其中傳感區由具有長通濾片的矽窗口封閉，只有從外耳道發出的紅外線輻射能夠通過該長通濾片，並且傳感區的前部由對於所測分析物的輻射線具有特定譜特性的適當紅外線帶通濾片封閉。
圖1是示出了根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀的結構的透視圖。
圖2是表示電刺激頭戴式耳機的使用狀態圖。
圖3是表示根據本發明一個優選實施例的用於誘導阿爾法波的電刺激儀的控制箱的示意圖。
圖4是表示紅外線處理模塊結構的透視圖。
圖5A和5B是表示紅外線處理模塊的結構的透視圖。
圖6A到6C是表示根據體溼和/或血糖的刺激方法的流程。
圖7A到7F的曲線定量地示出了在使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之前，阿爾法波、貝塔波、伽馬波和西塔波的分布。
圖8A到8F的曲線定量地示出了在使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之後，阿爾法波、貝塔波、伽馬波和西塔波的分布。
圖9A和9B示出了在使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之前和之後使頭部中的阿爾法波能量增加的狀態。
圖10A和10B以及圖11A和11B示出了在使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之前和之後使前腦中的同步增加的狀態。
具體實施例方式
現在對附圖所示的本發明的優選實施例進行詳細說明。
圖1是示出了根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀的結構的透視圖。圖2是表示電刺激頭戴式耳機的使用狀態圖。參照圖1和圖2，用於誘導阿爾法波的電刺激儀主要包括控制箱10和電刺激頭戴式耳機20。
在控制箱10的前面設有顯示器102、設置鍵104、電源輸入按鈕106、有線/無線模式指示燈108、和接觸狀態指示燈110。顯示器102顯示接觸狀態、體溫和血糖，以及由使用者設置的頻率、電壓、周期、工作時間等。同時，顯示器102顯示剩餘電量和有線/無線模式。設置鍵包括模式選擇鍵SET、上/下控制鍵UP和DOWN、以及自動模式鍵AUTO。在控制箱19的一側設置有與電刺激頭戴式耳機20的插頭202相連的連接端子112。將電池盒114安裝在控制箱10的後下端，以容納電池。
在本實施例中將電刺激頭戴式耳機20設置為頭戴式耳機形狀。電刺激頭戴式耳機20包括左右刺激組件L和R，分別具有前刺激部分204和後刺激部分206，以對使用者的耳部有效地施加電刺激。左刺激組件L通過聯接帶208連接到右刺激組件R。將前刺激部分204形成為耳狀，以選擇性地將電刺激施加到任一耳部前側。將後刺激部分206形成為包圍耳部後側的形狀，以有效地將電刺激施加到耳部後測。電刺激頭戴式耳機20是本發明的一個示例，但是也可以將本發明形成為用於刺激耳甲艇和耳甲的前面的助聽器形狀、用於刺激耳甲的前面的耳機形狀、用於刺激耳甲的後面的眼鏡腿刺激儀形狀、與普通耳環無異的裝飾品形狀、位於耳甲前面和後面的刺激儀連接器等，以刺激耳甲的前面(50％)及其後面(50％)，以及作為外耳迷走神經的主要區域的耳甲艇(100％)。這些類型的刺激儀可以有效地誘導阿爾法波，以對疾病進行醫學治療，而避免了不方便地攜帶。
通過前刺激部分204和後刺激部分206來進行與耳部的緊密接觸。前刺激部分204具有用於檢測體溫和血糖的體溫/血糖檢測部分209。具體地，體溫/血糖檢測部分209的形狀具有逐漸彎傾的脊線(如漏鬥)，以容易地插入外耳道。體溫/血糖檢測部分209具有一有孔頂面H，用於接收紅外線信號。
考慮到耳部的整體形狀(即，耳甲的形狀和深度)，構成電刺激頭戴式耳機20的左刺激組件L和右刺激組件R的前刺激部分204和後刺激部分具有多個電棒210和210』。如果需要，可以對電棒210和210』進行調整。各個電棒210和210』的末端為圓的。優選地，考慮到耳甲的深度，各個電棒的長度互不相同。優選地，將前刺激部分210的電棒210構造為使其長度可調整。優選地，後刺激部分206的電棒210』由半圓形金屬件製成。
圖3是表示根據本發明一個優選實施例的用於誘導阿爾法波的電刺激儀的控制箱的示意圖。如圖3所示，控制箱包括電池116，用於向整個系統提供電力；電壓調節單元118，用於將從電池116輸出的電壓轉換為與系統所需的電壓對應的恆定電壓；微處理器120，其從電壓調節單元118接收電力，用於對系統進行初始化和控制。微處理器120具有用於處理輸入和輸出信號的A/D轉換器(未示出)和D/A轉換器(未示出)。微處理器120與支持使用者按鍵操作的鍵輸入相連。鍵輸入包括模式選擇鍵SET、上/下控制鍵UP和DOWN、自動模式鍵AUTO、和電源輸入鍵106。微處理器120包括振蕩器122，用於執行使用者所需的頻率振蕩；報警器124，用於通報電棒210和210』是否與使用者的耳部相連，通報使用者的排汗狀態，或者通知工作時間的終結；非接觸檢測器126，與電刺激頭戴式耳機20相連，用於檢測電棒210和210』的接觸狀態；以及連接器128，與非接觸檢測器126相連，用於根據微處理器120的控制，將對應的頻率和電壓傳輸到非接觸檢測器，並將電棒210和210』的接觸狀態傳輸到非接觸檢測器126。D/A轉換器(未示出)介於連接器128和微處理器120之間。具體地，D/A轉換器內置在微處理器120中。設置顯示器102和LCD來顯示頻率、電壓、周期、工作時間、接觸狀態、體溫、血糖等。具體地，將頻率和電壓分別設在0Hz到100Hz之間以及0mV到100mV之間，並且顯示一對應值。周期是向耳部施加頻率和電壓的時間間隔，並且以秒為單位進行顯示。工作時間以分為單位進行顯示。此外，設置LED來可視地通知使用狀態。與報警器124的功能相配合、通報工作時間的終結、通報電棒210和210』的接觸狀態的接觸狀態指示燈110，以及顯示有線/無線模式的有線/無線模式指示燈108是作為LED提供的。微處理器120包括發送器/接收器130，用於發送使用者的控制輸入數據並且接收體溫和血糖的數據。發送器/接收器用於對控制盒10和電刺激頭戴式耳機20進行無線控制。
與插頭202(其插入連接器128中)連接的用於對耳部施加電刺激的電刺激頭戴式耳機20包括有線/無線檢測器212，用於檢測使用者是否將插頭202插入了連接器128，來以無線模式操作電刺激頭戴式耳機；接觸端子214，與有線/無線檢測器212相連，以與接觸到耳部的電棒210和210』相接觸。接觸端子214可以與電棒210和210』相連，或者接觸端子214自身可以執行電棒210和210』的功能。此外，在以無線模式進行操作的情況下，電刺激頭戴式耳機20包括發送器/接收器216，用於接收發送到控制箱的微處理器120的信號，並且發送所檢測到的體溫和血糖的數據；遠程控制單元218，用於控制從發送器/接收器216發送的數據；電源220，用於將電力提供給遠程控制單元218和接觸端子214；振蕩器222，用於以對應頻率振蕩，以將對應的頻率和電壓輸出到接觸端子214。發送器/接收器216、振蕩器222和電源220僅在無線模式下進行工作，並且不能在其它情況(如，有線模式)下工作。
非接觸檢測器126檢測電棒210和210』的接觸狀態。在接觸狀態的情況下，本發明考慮到使用者的排汗狀態進行控制，以保護使用者和用於誘導阿爾法波的電刺激儀。
具體地，為了對使用者的處於排汗狀態的外耳施加電刺激，必須將電極緊密地附著於外耳區域。根據使用者的皮膚狀況，換言之，在皮膚由於排汗或者沐浴之後而變得潮溼的情況下，電極中可能發生短路。由於施加到電極之間的微電壓，所以短路會導致流動有短路電流。因此，將電力供應給外耳區域的電力設備可能因為短路電流而被毀壞。此外，沒有將要施加到外耳區域的電刺激施加到使用者的外耳區域，從而不能實現想要的治療。
為了防止以上短路，非接觸檢測器首先根據電容器C1中的電荷量來檢測接觸狀態。如果電極處於接觸狀態，則在微處理器120確定電容器C1中沒有充入電荷的情況下(生成低信號)，啟動電力控制132，以通過外耳區域施加來直流電。此時，考慮到對於身體的不良影響的程度，200μA的直流電為適於施加的電流，但是根據電流設計者的意圖，電流值可以在不對身體產生有害效果的範圍內變化。
由外耳的電極、與外耳相接觸的電棒210和210』、以及與這些電棒相連的可變電阻器R1形成一閉合迴路，並且所供應的電流流過該閉合迴路。該閉合迴路中發生的電壓降的程度與外耳的皮膚電阻和可變電阻R1的電阻之和相對應。
根據本發明人的計算結果，外耳區域的電棒210和210』之間的皮膚電阻為大約25到40kΩ。例如，如果皮膚電阻為37kΩ，則將產生大約0.54V的電壓降。在這種情況下，外耳處於能夠進行治療的狀態，並且將電壓降值施加到電壓比較器COM。如果將高於0.5伏的電壓施加到電壓比較器COM，則電壓比較器生成一高信號。在正常狀態下，有高於設定值的電壓施加到電壓比較器COM，使得電壓比較器的輸出變成高狀態。響應於電壓比較器的高信號，通過相連的電晶體TR1對電容器C2中的電荷進行放電。
此時，如果電容器C2沒有充電，則微處理器120認為外耳處於正常狀態，通過電力控制132中斷直流的供應(雖然未示出，但是在電力控制132中內置有選擇性地供應直流電壓和電力的開關或開關電路，並且通過微處理器120的控制信號對該開關或開關電路進行操作。對於該開關和開關電路的操作在現有技術中是公知的，因此這裡省略對其的說明)，並通過電極供應正常波形，由此進行治療。如果使用者較溼並且外耳處於電連接狀態，則供應到外耳的電流僅是由可變電阻R1產生的電壓降。
雖然本發明使用約3到10kΩ的可變電阻，但是其可以根據電路設計者和元件特性而變化。此時，供應到電壓比較器COM的電壓低於0.5伏，電壓比較器COM變成低狀態。電晶體TR未被連接，並且對電容器C2進行充電。微處理器120認為外耳處於溼狀態，並且輸出用於打開/關閉接觸狀態指示燈110的控制信號。
雖然本發明說明了識別外耳的皮膚狀況的基本操作，但是由於初始化電路的技術在本領域是公知的，所以這裡省略其說明。此處提到的測量皮膚電阻的方法在韓國未審實用新型公報No.2001-2365和韓國未審專利公報No.2000-74582中已公開，所以此處省略對其的詳細說明。本發明涵蓋落在權利要求範圍內的設定值的變化和電路設備的替換。
電刺激頭戴式耳機20具有體溫/血糖檢測部分209。該體溫/血糖檢測部分209包括傳感器，用於檢測從人體自然發出的紅外線輻射。具體地，傳感器是紅外線處理模塊，將其插入外耳道時，通過確定從耳膜發出的紅外線可以穩定地測量患者的皮膚溫度。由於耳膜使用與下丘腦相同的血管，並且是體溫調節的中心，所以其是測量體溫的適當位置。耳膜溫度計利用使用者的耳部。將該溫度計插入外耳道，以使得可以充分地包住檢測單元。從耳膜反射的大量輻射將外耳道轉換成輻射率為1的黑體腔。根據以上說明，傳感器準確地照射耳膜及其血管，以確定患者的耳膜所發射的紅外線輻射的比值。其適用於普朗克定律，該定律表示輻射強度、頻譜分布和黑體溫度之間的關係。如果溫度升高，則輻射能量增加，並且輻射能量根據波長而變化。輻射量的峰值根據溫度上升朝著短波長側移動。在較寬的波段上發生輻射。從黑體輻射出並由非接觸紅外溫度計測量的總體能量是對於每個波長所輻射的全部能量的總和。這與普朗克定律對於各個波長的積分成正比。在物理學的Stefan-Bolzmann定律中對其做了全面說明。
此外，從耳膜發出的紅外線輻射的頻譜輻射率包括組織(即，分析物(即，葡萄糖))的頻譜信息。其可以與分析物(即血糖)的濃度相關聯。對人體發射的長波長紅外線能量(即，熱量)進行監控，並且將其用作紅外線能源，以在有關成分的紅外吸收波長特性方面對血液中的特定成分進行紅外線吸收測量。當在測量與心臟收縮和舒張的心動周期相同步的狀態下取得信號比時，可以消除由(不跳動的)靜脈或組織所引起的信號分布。使用了用於測量人體的臂或其他有血管的器官的內部溫度的溫度傳感單元，以根據與溫度有關的波動來調整成分濃度測量。圖4中示出了紅外線處理模塊。
圖4是表示紅外線處理模塊結構的透視圖。如圖4所示，紅外線處理模塊30包括濾波部分31和紅外線檢測部分32。
圖5A和5B是表示紅外線處理模塊的結構的透視圖。參照圖5A和5B，由具有長通濾片的矽窗口41封閉一傳感區40，只有與身體的內部溫度範圍中的輻射相對應的紅外線輻射能經由該矽窗口通過。輻射熱(radiation thermofile)檢測器是串聯連接的兩個不同的金屬熱電耦的組合。將檢測器的有效接點或熱接點黑化以有效地吸收輻射，同時將基接點或冷接點保持為紅外線輻射檢測部分32的基部43的周圍溫度。黑化區域對於輻射的吸收導致熱接點溫度與冷接點溫度成正比地增加。該溫度差在檢測器中產生了電壓。與紅外線檢測部分32的基部43相連的冷接點與諸如電熱調節器的基本絕對溫度傳感器耦合。紅外線輻射傳感區的前部被對於所測分析物的輻射線具有重要譜特性的適當紅外線帶通濾片42所覆蓋。與冷接點相連的傳感器基部43或外殼與身體(諸如外耳道)進行熱接觸。耳膜發射的紅外線輻射照射到熱接點上，以增加熱接點的溫度。具有較高熱量的基部43以及與身體相接觸的冷接點是相對於由於分析物的濃度變化而引起的紅外線輻射的光譜發生變化的點的基準點。
作為本發明的另選實施例，檢測系統包括由具有長通濾片的矽窗口46覆蓋的兩個傳感區44和45，只有與身體的內部溫度範圍內的輻射對應的紅外線輻射能夠通過該長通濾片。輻射熱檢測器是串聯相連的兩個不同金屬熱電耦的組合。將檢測器的有效接點或熱接點黑化以有效地吸收輻射，同時將基接點或冷接點保持為紅外線輻射檢測部分32的基部43的周圍溫度。黑化區域對於輻射的吸收導致熱接點溫度與冷接點溫度成正比地增加。溫度差在檢測器中產生了電壓。將與紅外線檢測部分32的基部43相連的冷接點與諸如電熱調節器的基本絕對溫度傳感器熱耦合。紅外線輻射傳感區的前部被對於所測分析物的輻射線具有特定譜特性的適當紅外線帶通濾片42所覆蓋。與冷接點相連的傳感器基部43或外殼與身體(諸如外耳道)進行熱接觸。耳膜發射的紅外線輻射照射到熱接點上，以增加熱接點的溫度。具有較高熱量的基部43以及與身體熱相接觸的冷接點是相對於由於分析物的濃度變化而引起的紅外線輻射的光譜發生變化的點的基準點。一個傳感設備44由附加的相關濾片47覆蓋，而另一傳感區45由不具有與所測分析物相關的譜波段特性的適當衰減濾片48覆蓋。例如，將由耳膜改變了波譜的紅外線輻射照射到具有附加的相關濾片47的一個窗口上，該濾波器47阻隔由通過中性密度濾片48的待測量的分析物的照射波段發出的輻射，其中該中性密度濾片48能夠阻隔與所關注範圍的所有波長相同的輻射。因此，可以補償紅外線輻射，以使得通過第一傳感區的附加相關濾片使其被完全衰減。圖5B所示的紅外線檢測部分32的兩個傳感區44和45互相連接，以使它們的輸出被抵消掉。通過與分析物的濃度成正比的兩個輻射通路之間的輻射強度差來測量紅外線輻射。如圖4所示，與基部49相連的兩組熱檢測器的冷接點與身體的外耳道熱接觸。因此，來自紅外線檢測部分32的輸出信號較穩定，而與環境溫度無關。
現在將對根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀進行說明。
實施例1
首先，使用者戴上電刺激頭戴式耳機20，並按下電源鍵106以初始化系統。使用者通過使用模式選擇鍵SET分別設置頻率、電壓、周期和工作時間。當選擇了有線/無線模式時，微計算機120根據插頭202是否已插入連接器128來自動設置有線/無線模式。具體地，如果插頭202已插入，則切換到有線模式，而當插頭202沒有插入時，切換到無線模式。由微計算機120根據非接觸檢測器126所檢測到的電壓值來進行模式選擇。根據使用者的潮溼狀態對所施加的電壓進行的控制類似於上面的處理，所以省略其詳細說明。由於根據使用者的潮溼狀態對所施加電壓的控制是在插頭202被插入連接器128中的狀態下進行的，所以優選地在有線模式下執行該控制。在每一設定周期將使用者設置的頻率和電壓施加到用戶的耳部，並且刺激儀在設定的工作時間中進行工作。如果使用者斷開了插頭和連接器128之間的連接，則微處理器120確定與連接器128(其與微處理器120的一個端子相連)斷開，以進行從有線模式到無線模式的切換。同時，微處理器120將使用者設置的設定值通過發射器/接收器130發送到電刺激頭戴式耳機20的發送器/接收器216。當插頭202與連接器128斷開時，電刺激頭戴式耳機的有線/無線檢測器212檢測到插頭202的斷開，並初始化系統。此時，考慮到初始化電刺激頭戴式耳機20的處理所需的時間，從發送器/接收器130發送設定數據。由發送器/接收器216接收的數據被遠程控制單元218讀取，並且電源220輸出對應的電壓。振蕩器222輸出對應的頻率以將其施加到接觸端子214。換言之，對外耳迷走神經施加電刺激，以誘導7Hz到14Hz的阿爾法波。
實施例2在第一實施例中說明了由使用者直接設置的手動模式，而在第二實施例中將說明由使用者設置的自動模式。
如果使用者選擇了自動模式，則刺激儀根據初始設置的頻率、電壓、周期和工作時間進行工作。如第一實施例一樣，微處理器120根據插頭202是否已插入連接器128中來自動設置有線/無線模式。優選地，使用已插入插頭202的有線模式，以提供使用者的潮溼狀態。即使不能檢查到使用者的潮溼狀態，在無線模式下，也可以將體溫和血糖數據通過發送器/接收器傳輸到微處理器120。在任何情況下，刺激儀根據設為初始值的值來工作，並且體溫/血糖檢測器按順序交替地檢查體溫和血糖。通過插頭202將體溫和血糖輸入微處理器120。微處理器120通過使用其固有的程序(可以由製造商來設置)將電刺激轉換成最佳施加狀態。此時，轉換成最佳狀態的參數是體溫或血糖或者它們的組合，並且在圖6A到6C中適當示出。
圖6A表示根據體溫的刺激方法的流程圖，圖6B表示根據血糖的刺激方法的流程圖，圖6C表示根據體溫和血糖的刺激方法的流程圖。
如圖6A所示，作為對從體溫/血糖檢測器209發送的數據進行分析的結果，如果體溫『Temp』低於36℃或高於37.5℃(步驟S1)，則微處理器120停止向使用者施加電壓(步驟S2)。然後，如果再次按下自動模式按鈕或者對體溫進行預設次數的檢查，得到體溫低於36℃或高於37.5℃，則自動關閉電源以關閉系統。如果體溫不低於36℃且不高於37.5℃，則對體溫進行細分(步驟S3和S5)，以施加對應的電刺激(步驟S4、S6和S7)。以秒為單位連續地或者周期地進行刺激的施加。
如圖6B所示，作為微處理器120對從體溫/血糖檢測器209發送的數據進行分析的結果，如果血糖『BS』低於60mg/de或高於140mg/de(步驟S10)，則中斷施加到使用者的電壓(步驟S11)。然後，如果再次按下自動模式按鈕或者對體溫進行預設次數的檢查，得到血糖『BS』低於60mg/de或高於140mg/de，則自動關閉電源以關閉系統。如果血糖『BS』不低於60mg/de或不高於140mg/de，則對血糖進行細分(步驟S12、S14和S16)，以施加相應的電刺激(步驟S13、S15、S17和S18)。以秒為單位連續地或者周期地進行刺激的施加。
如圖6C所示，當對從體溫/血糖檢測器209發送的數據進行分析時，體溫/血糖檢測器根據微處理器120的程序控制交替地檢測體溫『Temp』和血糖『BS』。如圖所示，如果血糖低於60mg/de或高於140mg/de(步驟S20)，則中斷施加給使用者的電壓(步驟S21)。然後，如果血糖不低於60mg/de且不高於140mg/de，則對體溫進行檢測。如果體溫低於36℃或高於37.5℃(步驟S22)，則微處理器120中斷施加給使用者的電壓(步驟S21)。然後，如果體溫不低於36℃且不高於37.5℃，則微處理器確定體溫和血糖處理正常狀態。每次體溫檢測(步驟S23和S31)和每次血糖檢測(步驟S24、S26、S28、S32、S34、S36、S38、S40和S42)時都對施加電壓進行控制。據此，將電刺激施加到外耳迷走神經，以誘導7Hz到14Hz的阿爾法波。
圖7A到7F的曲線定量地示出了在使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之前，阿爾法波、貝塔波、伽馬波和西塔波的分布。參照圖7A到7F，分別定量地示出了阿爾法(α)波、貝塔(β)波、伽馬(γ)波和西塔(θ)波及其分布，這些結果是對頭部的18個區域(ch1到ch18)進行測量的結果。從圖中可以理解，在頭部每個區域形成了不同的分布。
圖8A到8F的曲線定量地示出了在使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之後，阿爾法波、貝塔波、伽馬波和西塔波的分布。從圖中應當理解，在通過使用電刺激儀而施加了電刺激之後，分別增加了頭部的18個區域中的阿爾法波的定量分布。
圖9A和9B示出了在使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之前和之後使頭部中的阿爾法能量增加的狀態。從圖中應當理解，指定了頭部的18個區域，並且在施加了刺激之後，阿爾法波增加了。
圖10A和10B以及圖11A和11B示出了使用根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀之前和之後，使前腦中的同步增加的狀態。從圖中應當理解，在通過使用電刺激來施加刺激之後，與腦部各相應區域相關的腦細胞的同步增加了。
這裡的「同步」一詞表示同時激活多個神經細胞的情況。例如，眼睛閉上時的高幅低頻波形，當眼睛睜開時變成低幅高頻波形，並且當眼睛閉上時，再次變成低頻。健康成人處於情緒穩定狀態時，當他/她閉上眼睛時，易見低頻節律。這在枕骨腦葉中顯見，並且頻率成分為7Hz到14Hz(平均為10Hz)。在大部分記錄中表現出幾乎相同的波(幅值、頻率、相位)，並且其稱為同步化的EEG。
因此，在施加了刺激之後對於各相應區域的腦細胞同步的增加是表示對於腦部的所有區域的阿爾法波的激活都增加了的衡量。
雖然參照本發明的優選實施例說明和示例了本發明，但是對於本領域的技術人員很顯然的是可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下進行各種修改和變化。因此，本發明旨在涵蓋落入所附權利要求及其等同物範圍內的本發明的所有修改和變化。
工業適用性通過以上說明，根據本發明的用於誘導阿爾法波的電刺激儀根據所施加的頻率和電壓可以治療以下疾病高血壓、循環系統疾病、糖尿病、肥胖症、高血脂、躁狂和憂鬱症、焦慮性失調、記憶力減退(即，痴呆和阿茲海默氏症)、注意力差、神經性腦病、癲癇症、震顫和金屬紊亂、慢性關節炎和疼痛、睡眠窒息和呼吸紊亂、源自母方使用毒品的戒毒症狀、與藥物濫用相關的紊亂、消化系統紊亂、發育紊亂、更年期紊亂、自體免疫紊亂、迷走神經所控器官的惡性腫瘤、以及副交感神經系統的遲鈍(即，衰老)引起的紊亂。
權利要求
1.一種用於誘導阿爾法波的電刺激儀，包括低頻發生電路，用於生成具有從1Hz到50Hz的範圍中選擇的頻率和周期的輸出電壓，以誘導阿爾法波；以及接觸部分，用於向耳部的迷走神經耳支施加電流。
2.根據權利要求1所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述低頻發生電路生成具有從7Hz到14Hz的範圍中選擇的頻率和周期的輸出電壓。
3.一種用於誘導阿爾法波的電刺激儀，包括控制部，其包括用於支持使用者操作的鍵輸入單元；微處理器，用於根據從所述鍵輸入單元傳輸的鍵輸入信號來設置頻率、電壓、周期和工作時間，用於根據所述設置對頻率和電壓的輸出進行控制，用於確定所輸出的頻率和電壓是否施加到了使用者的耳部，用於通過確定插頭是否連接到了電刺激單元上而進行有線/無線模式的切換，用於在切換為無線模式時輸出發送信號以在預定時間之後無線地發送設定數據，以及用於根據報警信號輸出打開/關閉信號，所述打開/關閉信號表示有線/無線模式控制狀態；控制側發送器/接收器，用於根據所述發送信號發送所述設定數據並發送/接收輸入/輸出數據；振蕩器，用於根據頻率輸出控制以1Hz到50Hz之間的頻率進行振蕩；以及連接器，其連接到所述插頭並連接到所述微處理器，用於根據輸入電流值的變化確定有線/無線狀態；連接線，其將所述連接器與所述插頭相連，並將來自所述插頭的頻率和電壓傳送到電刺激單元；以及電刺激單元，其包括接觸端子，其連接到所述連接線，並與耳部的迷走神經耳支相接觸；無線/有線檢測單元，其介於所述連接線與所述接觸端子之間，用於根據其是否連接到所述插頭來檢測有線/無線模式狀態；遠程控制單元，用於確定有線/無線模式狀態，用於在無線模式的情況下控制所述電刺激單元自身的操作，並用於根據從所述控制側發送器/接收器發送的所述設定數據來控制頻率和電壓；發送器/接收器，其與所述控制側發送器/接收器進行通信，用於將所述輸入/輸出數據發送到所述遠程控制單元；振蕩器，用於將頻率提供給所述遠程控制單元；以及電池，用於向所述遠程控制單元提供電力。
4.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述振蕩器在7Hz到14Hz之間進行振蕩。
5.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，還包括非接觸檢測器，用於利用流過所述控制單元的插頭的電荷積聚來檢測所述電刺激單元是否未與耳部接觸，以將結果輸出到所述微處理器。
6.根據權利要求5所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，當根據從所述非接觸檢測器發送的信號確定了接觸狀態時，為了防止短路，還包括可變電阻(R1)，其與所述接觸端子形成閉合迴路，以用於根據所合成的電阻值進行電壓降；電壓比較器(COM)，用於將由所合成的電阻值產生的電壓與預定基準電壓進行比較；開關(TR1)，根據所述電壓比較器(COM)的比較結果進行切換；電容器(C2)，通過所述開關(TR1)放電，以將通報是否正常的信號發送到所述微處理器；和電力控制單元，其將電容器(C2)放電時確定為常態，並中斷直流電的供應，並且當電容器(C2)未被放電時，只通過可變電阻(R1)實現電壓降。
7.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述微處理器還包括A/D轉換器和D/A轉換器，用於對輸入到所述電刺激單元的信號或從所述電刺激單元輸出的信號進行轉換。
8.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述微處理器還包括定時器，其根據包括周期和工作時間的設定數據進行工作。
9.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中在所述連接線的兩端都具有插頭，所述插頭與所述連接器和電刺激單元分離。
10.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，還包括報警器，其用於在根據對耳部的電壓施加的確定結果而輸出了報警信號時，輸出報警聲音。
11.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，還包括顯示器，用於根據從所述鍵輸入單元發出的鍵輸入信號來顯示設定值，並用於輸出或照亮操作狀態。
12.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述電刺激單元具有體溫檢測單元，其形狀像具有逐漸彎傾的脊線的漏鬥，以便於插入外耳道，從而利用紅外線處理模塊來檢測用於確定體溫的信號，並且所述體溫檢測單元具有一有孔頂面(H)，以接收紅外線信號。
13.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述電刺激單元具有血糖檢測單元，其形狀像具有逐漸彎傾的脊線的漏鬥，以便於插入外耳道，從而利用紅外線處理模塊來檢測用於確定血糖的信號，並且所述體溫檢測單元具有一有孔頂面(H)，以接收紅外線信號。
14.根據權利要求3所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述電刺激單元體溫/血糖檢測單元，其形狀像具有逐漸彎傾的脊線的漏鬥，以便於插入外耳道，從而利用紅外線處理模塊來檢測用於確定體溫和血糖的信號，並且所述體溫檢測單元具有一有孔頂面(H)，以接收紅外線信號。
15.根據權利要求12到14中的任一項所述的用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其中所述紅外線處理模塊包括濾波部分和紅外線檢測部分，其中傳感區由具有長通濾片的矽窗口封閉，只有從外耳道發出的紅外線輻射能夠通過該長通濾片，並且傳感區的前部由對於所測分析物的輻射線具有特定譜特性的適當紅外線帶通濾片封閉。
全文摘要
一種用於誘導阿爾法波的電刺激儀，其特徵在於將從1Hz到50Hz的範圍，優選地，從7Hz到14Hz的範圍中選擇的頻率和輸出電壓施加到患者耳部的外耳，以誘導阿爾法波；並且刺激的周期和強度根據體溫和血糖而變化。通過對耳部直接施加電壓可以獲得即時反應，並且當刺激連續時該反應可以持續。此外，其適於治療由於人體中的應激反應或喚醒反應的共同原因而引起的各種疾病。
文檔編號A61N1/40GK1662277SQ03814803
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月20日 優先權日2002年6月24日
發明者鄭鍾必, 姜成民, 金藝媛, 李鍾鉉 申請人:鄭鍾必