CN110251798A - 一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪 - Google Patents

一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪，包括：弧形外壳、前面罩、圆形耳罩、光源、声源、信号放大驱动模块、控制模块以及电源；其中，光源安装在前面罩内，置于弧形外壳前面，声源安装在圆形耳罩内，置于弧形外壳两侧，光源和声源与信号放大驱动模块相连，信号放大驱动模块、控制模块和电源依次连接并安装在弧形外壳后侧，电源负责其他模块的供电并具有开关作用。该治疗仪利用同频的声光信号通过视听神经共同作用于大脑，产生特定频率的脑电信号，用于治疗阿尔茨海默病。在治疗过程中声光信号参数可以调节，以满足不同患者的治疗需求。

Description

一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，与穿戴医疗设备有关，特别是一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪。主要应用于临床治疗领域。
背景技术
阿尔茨海默病也称为老年痴呆症，属于神经***类疾病，研究表明该类患者脑中的β-淀粉蛋白含量比正常人高，炎症反应多，突触功能降低。神经元因为变性损失严重，在临床上主要表现为记忆力下降、性格和行为改变、认知能力障碍等症状，严重影响了患者的生活。目前针对阿尔茨海默病，主要的治疗方法是服用控制伴随发生的精神病症状或者提高改善认知的药物，如美金刚、易倍申。这类药物主要是作用于影响神经元回路的NMDA（N-methyl-D-aspartic acid receptor）受体，恢复兴奋性突触后点位，改善神经元之间电信号传递的信噪比，对于焦虑、激越、抑郁等精神病理症状有明显改善。但是由于发病原因的多样性，药物治疗目前并不能彻底治愈阿尔茨海默病，而且还会有服用后的副作用，比如腹泻、肌肉痉挛、乏力和头疼等。
除了药物治疗之外，阿尔茨海默病还有辅助的物理治疗方法。目前主要的物理治疗仪器就是脑循环功能治疗仪，该治疗仪是根据人脑的生物电磁场原理，通过计算机技术合成并产生特定的电场，对人脑进行电刺激，促进大脑血液循环，调节神经***的紊乱，提高大脑认知功能。这种治疗手段对阿尔茨海默病有一定辅助治疗作用，更适用于早期预防和缓解病症，但对于中度以上的阿尔茨海默病患者没有明显效果。
近年的国内外研究表明，大脑在活动时能够产生电波变化，通过记录这些电波变化可以用于神经***类疾病的临床检测，记录的电波变化也叫脑电波。在脑电波的频率范围中，1-30HZ是自发有节律的大脑活动，除此之外，当大脑进行更为复杂的活动时还会产生频率更高的脑电信号，比如在专注于某件事的时候，更容易产生25-100Hz波段的脑电波。通过对不同频率下的脑电波进行研究发现，40Hz左右的脑电信号与大脑认知活动的相关性很强（王永红,杨浩,董为伟.短时认知过程中40Hz脑电事件相关电位分析,重庆大学学报(自然科学版),2001(02):64-67.）。而进一步的研究表明40Hz脑电波具有治疗阿尔茨海默病的潜在能力(Increased EEG gamma band activity in Alzheimer’s disease and mildcognitive impairment，Neural Transm (2008) 115:1301–1311)。通过比较正常老年人和阿尔茨海默病患者在识字和辨别图形事件中产生的40Hz的脑电信号发现，阿尔茨海默症患者40Hz的脑电信号较正常老年人有明显下降。同时识字和辨别图形可提高部分阿尔茨海默病患者的认知能力，显现出比之前更强的40Hz脑电波。所以不妨通过外媒介的直接刺激，诱导大脑产生强烈的40Hz的脑电信号，来提高大脑的认知能力，这可能是治疗阿尔茨海默病的另一条有效途径。
发明内容
本发明目提出一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪，针对阿尔茨海默病患者的治疗需求，解决没有特效的物理治疗方法的医学难题。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪，包括弧形外壳、前面罩、圆形耳罩、光源、声源、信号放大驱动模块、控制模块、电源，所述控制模块产生一路信号作为信号放大驱动模块的输入，信号经过信号放大驱动模块产生两路驱动信号分别驱动光源和声源，由于信号只是经过信号放大驱动模块的放大和信号转换，产生的两路驱动信号频率是相同的，这样以保证输出的光和声共振频率始终保持一致，并且控制模块的按键和旋钮可以改变光源和声源的频率、光强、色温和音量。所述电源有独立的控制开关可以分别控制光源和声源，使得二者可以分开独立工作。为了进一步提高光源对大脑的40Hz脑电信号的诱发刺激，让患者在治疗过程大脑处于集中注意力的状态，于是通过控制模块控制光源形成顺时针和逆时针交替变换的流水灯，让患者左右眼分别跟随光源变换方向进行眼球训练，来增强40Hz脑电信号的产生。
优选的，为了适应不同年龄段以及受教育程度、工作性质等多种因素导致的个体差异，所述的信号发生器可以通过控制模块按键改变输出信号的频率，进而改变光源和声源的输出频率，做到35-45Hz范围可调节，默认声光共振频率为40Hz，以适用于大部分患病人群。
优选的，为了保证产生的光和声音频率保持一致，信号放大驱动模块产生的两路驱动信号频率相同。
优选的，为了减少外界环境的对光源的干扰，安装光源的前面罩不透光，可以阻挡外界光进入。
优选的，为了满足患者对光亮和音量的舒适度，光源和声源可通过控制模块按键和旋钮改变光亮、色温和音量大小。
优选的，考虑到有些患者对于光照和声音的不同接受程度，电源设有对光源和声源的单独控制开关。
优选的，光源设计成顺时针和逆时针交替变换的流水灯，来提高患者的注意力，更好的诱导大脑产生40Hz脑电信号。
本发明的有益效果在于：
1、该治疗仪通过相同频率的光信号和声信号共同作用，对患者大脑产生视觉和听觉刺激，同时光源设计成顺时针和逆时针交替变换的流水灯来提高患者的注意力，诱导患者大脑产生更强的40Hz脑电信号，进一步提高患者大脑的认知能力，并且光源和声源的频率可以在35-45Hz范围内调节，这样能够适应不同患者大脑的个体差异差异，以达到更好的治疗效果。
2、该治疗仪在治疗时为了能够提高疗效且让患者感觉更为舒适，安装光源的前面罩可以遮挡外界环境对光源的干扰，并且光源和声源的光亮、色温和音量都可以调节，二者也有单独控制的开关，如果患者对视觉刺激或者听觉刺激的某项无法接受，那么也可以单独关闭该项，这样对于视觉刺激和听觉刺激接受程度不同的患者都可以更好的使用治疗仪。
3、该治疗仪有体积小，结构简单、便于携带的优点。
附图说明
图1示出了所述治疗仪的结构示意图；
图2示出了所述治疗仪光源的结构图；
图3示出了所述治疗仪声源结构图；
图4示出了所述治疗仪前面罩和光源的结构图；
图5示出了所述治疗仪的原理图；
图6示出了所述治疗仪的信号放大驱动模块原理图。
附图说明：图1所示，1为弧形外壳，2为前面罩，3为圆形耳罩，8为控制模块，图2所示，4为光源的一个灯珠，图中可以看到光源的灯珠分布呈椭圆形光环，图3所示，3为圆形耳罩，5为声源，从图中可以看到声源是安装在圆形耳罩内部的，图4所示，2为前面罩，4为光源，从图中可以看出，光源的灯珠安装在前面罩上面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1至图5所示，一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪，包括：弧形外壳1、前面罩2、圆形耳罩3、光源4、声源5、信号放大驱动模块6、控制模块7和电源8；其中光源4和声源5都可以通过控制模块7的按键和旋钮调整声光的频率、强弱以及光的色温。该治疗仪前面是前面罩2和光源4，前面罩2可以有效阻止外界环境对光源4的干扰，提高治疗效果。在两侧耳朵的位置，是圆形耳罩3和声源5，能够产生声音，并且在圆形耳罩3外侧，有控制光源4和声源5的频率和强度的按键和旋钮。
其中， 光源4设有两个，分别位于佩戴者左眼和右眼前方，在治疗过程中为了提高患者大脑的注意力，将光源4设计成顺时针和逆时针交替变换的流水灯，每个光源4由10个灯珠组成两个椭圆形的光圈，外圈由6个灯珠构成，内圈由4个灯珠构成，内侧的椭圆光圈大小和人眼大小相近，前面罩2用于安装光源4和减少治疗时外界环境对光源4的干扰。信号放大驱动模块6由恒流稳压电路和功率放大电路两部分构成，恒流稳压电路用于驱动光源4，其电路主要用到的驱动芯片是TI公司的LM3402，该驱动芯片可以最多驱动15个灯珠，驱动电流大小为0.5A，功率放大电路用于驱动声源5，其电路主要用到的驱动芯片是TI公司的LM4889，该芯片能够提供1W的连续平均功率输出，能够用于驱动声源5。控制模块7使用的STM32F407微处理器，该处理器主频达到168MHZ，可以使用的I/O口有102个，最多有12个定时器可以使用，通过判断控制模块的定时器中断的溢出次数是否达到设置的频率次数，控制I\O口输出的高低电平产生频率可调的脉冲驱动信号，由于频率的范围为35-45HZ，周期时间范围为22.2-28.6ms，所以通过进入定时器中断后I\O输出电压方向取反，设置输出信号占空比为50%，这样进入两次定时器中断的时间为一个周期时间，通过按键控制定时器中断时间来改变输出信号的频率，每次按键按下频率改变0.5Hz，控制模块7 I/O口输出信号电流大小可以达到10mA，输出电压大小可以达到3.6V，端口输出信号能够作为信号放大驱动模块6的输入信号使用。
本发明在使用时通过控制模块7的按键控制输出端口产生一路驱动信号作为信号放大驱动模块6的输入，信号放大驱动模块6输出频率相同的两路驱动信号，这两路信号分别驱动光源4和声源5产生光和声音，然后患者通过控制模块7的按键和旋钮调整合适的频率、强度和光的色温后，保持眼睛注视前方的光源面板并跟随左右光源4的流水灯变换方向进行眼球训练，单次治疗时间不超过一个小时，结束后摘下治疗仪即完成一次治疗。

Claims (2)

1.一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪，其外形包括：用于穿戴和安装其他单元的弧形外壳（1），放置在弧形外壳（1）前面用于安装光源（4）的前面罩（2）、放置在弧形外壳（1）两侧用于安装声源（5）的圆形耳罩（3），其结构包括：用于发光的光源（4），用于发声的声源（5），及与光源（4）和声源（5）相连的用于驱动光源（4）和声源（5）的信号放大驱动模块（6），信号放大驱动模块（6）的输入信号由与之相连的控制模块（7）产生且控制模块（7）可以产生不同信号以满足需求，负责供电与开关的电源（8）与控制模块（7）相连，其中光源（4）位于弧形外壳（1）前面，靠近佩戴患者眼睛的位置，声源（5）位于弧形外壳（1）两侧，靠近佩戴患者两耳的位置，其他部分位于弧形外壳（1）后面，佩戴患者后脑位置，其特征在于光源（4）是由10个灯珠组成的呈椭圆形的光环，光环分为内外两圈，内圈由4个灯珠组成，外圈由6个灯珠组成，且佩戴者左眼和右眼前方各有一组光源（4），驱动光源（4）和声源（5）的信号放大驱动模块（6）由恒流稳压电路和功率放大电路两部分组成，其中恒流稳压电路用于驱动光源（4），功率放大电路用于驱动声源（5），且信号放大驱动模块（6）两个部分的输入信号源于控制模块（7）同一输出端，使光源（4）和声源（5）的驱动信号具有相同频率。
2.根据权利要求1所述的一种用于阿尔茨海默病的头戴式声光治疗仪，其特征在于光源（4）和声源（5）的驱动频率范围为35-45Hz。
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