專利名稱：腦電圖激發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及腦電圖激發(fā)裝置，其被配置為通過經(jīng)顱電刺激激發(fā)腦電波。
背景技術(shù)：
腦電圖(EEG)是電的活動的記錄，其發(fā)生于活體(包括人類的動物)的大腦中，并且根據(jù)大腦活動狀態(tài)出現(xiàn)諸如a波、慢波或睡眠紡錘波的各種波形。換言之，通過腦電波的·測量，能夠判斷大腦的活動狀態(tài)。近年來，不僅對于腦電波的測量而且對于“激發(fā)”，即，通過對參與者的頭部施加電刺激來誘發(fā)腦電波，已經(jīng)進行深入研究。這樣的電刺激稱為經(jīng)顱電刺激(TES)。通過激發(fā)從而誘發(fā)所期望的腦電波，大腦活動能被促進或抑制。例如，激發(fā)能夠用于記憶增強和精神疾病的治療。例如，非專利文獻I (Roumen Kirov, Carsten Weiss, Hartwig R. Siebner,Jan Born, Lisa Marshall (2009)，“清醒期間慢振蕩電子腦刺激促進EEG 0活動和記憶編石馬，，(“Slow oscillation electrical brain stimulation during wakingpromotes EEG theta activity and memory encoding”)，Proc. Natl. Acad. Sci. USA,106(36) 15460-15465)描述了，通過在清醒期間將經(jīng)顱慢振蕩刺激(頻率為0. 75Hz的tSOS)施加于大腦，能夠放大9波(4Hz到8Hz),從而增強記憶。而且,非專利文獻2(Marshall L,Helgadottir H,Molle M,Born J (2006),“在睡眠期間催進慢振蕩以增強記憶”(“Boostingslow oscillations during sleep potentiates memory”)，Nature 444:610-613.)描述了，在睡眠期間將0. 75Hz的頻率的振蕩電位經(jīng)顱施加至大腦，能夠放大睡眠紡錘波，從而在睡眠期間增強長期記憶。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)文獻所描述的技術(shù)中，操作員測量腦電波，并根據(jù)由此測量的腦電波將經(jīng)顱電刺激施加于參與者的頭部。這是因為，為了有效地使經(jīng)顱電刺激生效，需要根據(jù)出現(xiàn)在腦電波中的大腦活動狀態(tài)，以適當(dāng)?shù)膹姸然蜻m當(dāng)?shù)亩〞r施加經(jīng)顱電刺激。因此，難以由個人或家庭執(zhí)行腦電波激發(fā)?？紤]到上述情況，需要能夠根據(jù)大腦活動狀態(tài)施加經(jīng)顱電刺激的腦電圖激發(fā)裝置。根據(jù)本技術(shù)實施方式，提供了一種腦電圖激發(fā)裝置，其包括腦電圖獲取單元、電刺激單元和控制單元。腦電圖獲取單元被配置為獲得用戶的腦電波。電刺激單元被配置為將經(jīng)顱電刺激施加于用戶的頭皮?？刂茊卧慌渲脼榛谀X電圖獲取單元所獲得的腦電波，控制電刺激單元。由腦電圖獲取單元所獲得的腦電波包括由電刺激單元施加的經(jīng)顱電刺激所激發(fā)的腦電波。因此，在根據(jù)本技術(shù)實施方式的腦電圖激發(fā)裝置中，控制單元基于腦電圖獲取單元獲得的腦電波，控制電刺激單元。這樣，能夠根據(jù)用戶的大腦活動狀態(tài)施加經(jīng)顱電刺激。電刺激單元可以將特定頻率的經(jīng)顱電刺激施加到用戶的頭皮，并且控制單元可以根據(jù)特定頻率的經(jīng)顱電刺激所激發(fā)的腦電波頻率范圍中的電位密度而控制電刺激單元。據(jù)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)顱電刺激的頻率以及要被經(jīng)顱電刺激所激發(fā)的腦電波的頻率彼此不同。因此，經(jīng)顱電刺激(腦電波功率(power))所激發(fā)的腦電波的頻率范圍內(nèi)的電位密度直接反映所激發(fā)的影響。因此，在根據(jù)本技術(shù)實施方式的腦電圖激發(fā)裝置中，控制單元參考頻率范圍內(nèi)的電位密度控制電刺激單元。這樣，能夠施加更有效的經(jīng)顱電刺激?？刂茊卧梢曰诔霈F(xiàn)在腦電波中的特征波形，判斷用戶的多個睡眠階段之一，并且根據(jù)睡眠階段控制電刺激單元。睡眠階段表明用戶的睡眠的深度，并且能夠由腦電波的特征波形來判斷。在這種 背景下，已知，在經(jīng)顱電刺激施加于睡眠的用戶時，經(jīng)顱電刺激的效果根據(jù)用戶的睡眠階段彼此不同。因此，在根據(jù)本技術(shù)實施方式的腦電圖激發(fā)裝置中，控制單元根據(jù)用戶的睡眠階段控制電刺激單元。這樣，能夠在有效的定時施加經(jīng)顱電刺激。腦電圖獲取單元可以包括第一電極，與用戶的頭皮保持接觸，第一放大器，具有與第一電極相連接的輸入端子，以及第二電極，連接至地電位并與用戶的頭部保持接觸。電刺激單元可以包括電壓源，電阻，連接至電壓源，第二放大器，其具有與電阻相連接的反相輸入端子以及與地電位相連接的非反相輸入端子，以及第三電極，連接至第二放大器的輸出端子并與用戶的頭部保持接觸的?？刂茊卧梢赃B接至第一放大器的輸出端子并基于腦電波控制電刺激單元，其中，該腦電波是第一放大器的輸出與地電位之間的電位差。根據(jù)該構(gòu)造，在電刺激單元中形成反相放大器電路，因此能夠防止電刺激單元中的經(jīng)顱電刺激對腦電圖獲取單元所要獲得的腦電波產(chǎn)生影響。因此，根據(jù)本技術(shù)實施方式的腦電圖激發(fā)裝置，能夠獲得腦電波并且與此同時施加經(jīng)顱電刺激。腦電圖獲取單元可以包括第一電極，與用戶的頭皮保持接觸，放大器，具有與第一電極相連接的輸入端子，以及第二電極，連接至地電位并與用戶的頭部保持接觸。電刺激單元可以包括電流源，第三電極，連接至電流源并與用戶的頭皮保持接觸，以及第四電極，連接至電流源并與用戶的頭皮保持接觸?？刂茊卧梢赃B接至放大器的輸出端子，并基于腦電波控制電刺激單元，其中，該腦電波是放大器的輸出與地電位之間的電位差。根據(jù)該構(gòu)造，存在這樣的風(fēng)險，即腦電圖獲取單元不僅檢測到腦電波而且檢測到電刺激單元所施加的經(jīng)顱電刺激自身。然而，控制單元能夠參考由經(jīng)顱電刺激所激發(fā)的頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度，并且該電位密度不包括經(jīng)顱電刺激自身的電位密度。因此，控制單元能夠基于腦電波控制電刺激單元而免于經(jīng)顱電刺激自身的影響。電刺激單元可以施加慢振蕩作為經(jīng)顱電刺激，并且控制單元可以基于0波頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度，控制電刺激單元。已知，在慢振蕩(0. 75Hz)作為經(jīng)顱電刺激被施加時，激發(fā)4Hz到8Hz的頻率的腦電波，即e波。因此，在根據(jù)本技術(shù)實施方式的腦電圖激發(fā)裝置中，在電刺激單元施加慢振蕩時，控制單元在進行控制時使用e波頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度。這樣，經(jīng)顱電刺 激(慢振蕩)能被有效地施加?？刂茊卧梢栽谒唠A段是階段2時將經(jīng)顱電刺激施加于電刺激單元，并且在睡眠階段是階段2之外的階段時，可以不將經(jīng)顱電刺激施加于電刺激單元。已知，在用戶的睡眠階段是階段2的情況下施加經(jīng)顱電刺激時，能夠促進從短期記憶到長期記憶的轉(zhuǎn)變。因此，在根據(jù)本技術(shù)實施方式的腦電圖激發(fā)裝置中，只有在已經(jīng)判斷用戶的睡眠階段是階段2時，控制單元才施加經(jīng)顱電刺激。這樣，能夠在有效的定時施加經(jīng)顱電刺激。如上所述，根據(jù)本技術(shù)實施方式，能夠提供根據(jù)大腦活動狀態(tài)施加經(jīng)顱電刺激的腦電圖激發(fā)裝置。在下文如附圖所示的最佳模式的實施方式的詳細描述中，本發(fā)明的這些和其他的目的、特征和優(yōu)點將變得表現(xiàn)得更為明顯。


圖I是示出了根據(jù)第一實施方式的腦電圖激發(fā)裝置的功能構(gòu)造的框圖；圖2是示出了腦電波的電位密度的示例的示圖；圖3是示出了用戶的頭皮位置處的腦電波的電位密度的變化的示例的示圖；圖4是示出了用戶的頭皮位置處的腦電波的電位密度的變化的另一示例的示圖；圖5是示出了根據(jù)第一實施方式的腦電圖激發(fā)裝置的電路構(gòu)造的示意圖；圖6是示出了根據(jù)第一實施方式的腦電圖激發(fā)裝置操作和電極功能的列表；圖7是示出了根據(jù)第一實施方式的腦電圖激發(fā)裝置的外觀的透視圖；圖8是示出了根據(jù)第二實施方式的腦電圖激發(fā)裝置的電路構(gòu)造的示意圖；以及圖9是示出了根據(jù)第二實施方式的腦電圖激發(fā)裝置的外觀的透視圖。
具體實施例方式(第一實施方式)將描述根據(jù)第一實施方式的腦電圖激發(fā)裝置?！茨X電圖激發(fā)裝置的功能構(gòu)造〉圖I是示出了根據(jù)第一實施方式的腦電圖激發(fā)裝置I的功能構(gòu)造的框圖。如圖I所示，腦電圖激發(fā)裝置I包括腦電圖獲取單元11、控制單元12以及電刺激單元13。腦電圖獲取單元11連接至控制單元12，控制單元12連接至電刺激單元13。腦電圖獲取單元11，以與用戶的頭皮(頭的表面)接觸的電極為媒介，獲得用戶的腦電波作為對于時間的電位波形。腦電圖獲取單元11將獲得的腦電波輸出到控制單元12?？刂茊卧?2基于從腦電圖獲取單元11提供的腦電波控制電刺激單元13。具體地，控制單元12能夠?qū)δX電波執(zhí)行預(yù)定的分析處理(在以下描述)，從而基于分析的結(jié)果控制電刺激單元13。電刺激單元13以與用戶的頭皮接觸的電極為媒介，將經(jīng)顱電刺激(TES)施加于用戶的頭皮。TES是通過顱(顱骨)從用戶的頭皮導(dǎo)入至用戶的大腦的弱電流(幾mA)。TES包括使用直流電流的經(jīng)顱直流電流刺激(tDCS )和使用交流電流的經(jīng)顱交流電流刺激(tACS )。根據(jù)該實施方式的腦電圖激發(fā)裝置適用于tDCS或者tACS。從電刺激單元13施加至用戶的頭皮的TES被設(shè)置為預(yù)定的頻率。該頻率根據(jù)希望被激發(fā)(希望被誘發(fā)的腦電波)的腦電波的頻率而確定。例如，已證明，通過施加(0. 75Hz)慢振蕩的TES，激發(fā)了 4Hz到8Hz頻率的腦電波，即0波。同樣，在發(fā)現(xiàn)TES的頻率和所要 激發(fā)的腦電波的頻率之間的關(guān)系時，電刺激單元13能夠被設(shè)置為能夠施加具有該頻率的TES0應(yīng)注意，關(guān)于TES的頻率，在tACS情況下TES能夠以交流脈沖頻率執(zhí)行，并且在tDCS情況下TES能夠以直流脈沖頻率執(zhí)行。控制單元電12控制刺激單元13如何施加TES，例如，控制TES的電流值和刺激定時?？刂茊卧?2如上所述基于腦電圖獲取單元11所獲得的腦電波控制電刺激單元13，因此，使得腦電圖激發(fā)裝置I能夠根據(jù)用戶的大腦活動的狀態(tài)施加TES。<控制單元如何執(zhí)行控制>如上所述，控制單元12能夠?qū)τ赡X電圖獲取單元11獲得的腦電波執(zhí)行預(yù)定的分析處理，并且基于分析結(jié)果控制電刺激單元13。具體地，控制單元12能夠計算腦電波的“電位密度”，并使用電位密度控制電刺激單元13。電位密度能夠通過對腦電波執(zhí)行快速傅里葉變換所獲得，其表明預(yù)定的頻率范圍內(nèi)的腦電波的功率(腦電波功率)。圖2是示出了控制單元12計算的預(yù)定頻率范圍的腦電波的電位密度(U V2)的示例的示圖。如圖2所示，在不施加TES的狀態(tài)下特定的頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度由Pl表示，并且在施加TES的狀態(tài)下同樣頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度由P2表示時，P2-P1的差對應(yīng)于TES所激發(fā)的腦電波的電位密度?？刂茊卧?2能夠計算由電刺激單元13施加至用戶的頭皮的TES所激發(fā)的腦電波的頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度。例如，如在上述示例中，在電刺激單元13施加0. 75Hz頻率的TES時，能夠計算4Hz到8Hz頻率的腦電波的電位密度。這使控制單元12能夠直接掌握TES所激發(fā)的效果，并向電刺激單元13提供該效果的反饋。圖3和圖4分別是示出了用戶頭皮上的位置處的腦電波的電位密度變化的示例的示圖。圖3和圖4分別示出了不施加TES(TES未施加)狀態(tài)下的電位密度，以及施加0. 75Hz頻率的TES (TES施加)狀態(tài)下的電位密度。圖3示出了 0.75Hz (慢振蕩)的頻率的腦電波的電位密度，圖4示出了 4Hz到8Hz頻率的(0波)的腦電波的電位密度。如圖3所示，在計算出電位密度的頻率等于TES的頻率，即等于0.75Hz時，施加TES的情況下的電位密度和不施加TES的情況下的電位密度之間的差異是小的。這表明，在0. 75Hz頻率的TES所激發(fā)的腦電波中，具有0. 75Hz的頻率的成分很小(或不包含)。而且，計算出電位密度的頻率等于TES的頻率，即等于0. 75Hz,因此，存在TES自身被檢測到的風(fēng)險。
相反，如圖4所示，在計算出電位密度的頻率范圍為4Hz到8Hz時，施加TES的情況下的電位密度和不施加TES的情況下的電位密度之間存在差異。這表明，4Hz到8Hz頻率的腦電波被0. 75Hz頻率的TES所激發(fā)。而且，作為TES的頻率的0. 75Hz頻率不落入計算出電位密度的頻率范圍內(nèi)，因此，該電位密度不包括TES自身。換言之，在控制單元12計算TES所激發(fā)的腦電波的頻率范圍內(nèi)的電位密度時，能夠判斷電位密度的變化起因于該激發(fā)。因此，控制單元12能夠設(shè)置電位密度的閾值，從而控制電刺激單元13 ;具體地，在計算出的電位密度差異(P2-P1)小于閾值時增加TES，并且在計算出的差異大于閾值時減少或停止TES。如上所述，腦電圖激發(fā)裝置I能夠參考TES所激發(fā)的腦電波的頻率范圍內(nèi)的電位密度，將更有效的TES施加于用戶。
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而且，控制單元12也能夠基于腦電波判斷“睡眠階段”，從而根據(jù)睡眠階段控制電刺激單元13。睡眠階段是人類睡眠程度的指標(biāo)，其通常用于睡眠領(lǐng)域。定義了“REM (快速眼球運動)睡眠”、“非REM睡眠階段1”、“非REM睡眠階段2”、“非REM睡眠階段3”、“非REM睡眠階段4”。睡眠階段能夠基于腦電波或在必要時基于眼電圖(E0G)、肌電圖(EMG)等進行判斷。通過當(dāng)用戶處于上述的階段2的睡眠狀態(tài)時施加TES，能夠激發(fā)“睡眠紡錘波”。睡眠紡錘波是腦電波的波形之一，并且已知，記憶與睡眠紡錘波的數(shù)量成正比例地更有效地增強(促進從短期記憶到長期記憶的轉(zhuǎn)變)。因此，在控制單元12基于腦電波判斷睡眠階段是階段2并使電刺激單元13施加TES時，能夠在有效的定時執(zhí)行激發(fā)。此外，控制單元12能夠控制電刺激單元13，從而在預(yù)定的睡眠階段施加或不施加TES,以用于除記憶增強之外的諸如睡眠穩(wěn)定的目的。這樣，腦電圖激發(fā)裝置I能夠根據(jù)睡眠階段調(diào)整TES的施加定時，因此，能夠向用戶施加更有效的TES?！茨X電圖激發(fā)裝置的電路構(gòu)造〉將描述腦電圖激發(fā)裝置I的電路構(gòu)造。圖5是示出了腦電圖激發(fā)裝置I的電路構(gòu)造的不意圖。腦電圖獲取單元11包括第一電極111、第二電極112以及第一放大器113。第一電極111連接至第一放大器113的輸入端子，并且第一放大器113的輸出端子連接至控制單元12。第二電極112連接至腦電圖激發(fā)裝置I的地電位(以下，簡稱為地電位)。第一電極111電連接至用戶的頭皮。第一電極111是用作測量腦電波的參考電極的電極，并且可以與用戶的頭皮上能夠有效地測量腦電波的位置(諸如頂骨區(qū)域)保持接觸。第二電極112電連接至用戶的頭皮。第二電極112是測量腦電波時作為比較電極的電極，并且能與用戶的頭皮上的具有高傳導(dǎo)性的位置(諸如前額)保持接觸。第一放大器113將輸入到第一放大器113的輸入端子的第一電極111的輸出(相對于地電位的電位差)進行放大，然后從第一放大器113的輸出端子輸出放大后的輸出。第一放大器113可以包括諸如晶體管的任何類型的放大器。腦電圖獲取單元11按如上所述進行構(gòu)造，從而使用第一放大器113放大第一電極111與第二電極112之間的電位差，然后將放大后的電位差輸出到控制單元12。應(yīng)注意，第一電極111和第二電極112的數(shù)量不局限于一個，而可以配置多個第一電極111和多個第二電極112。電刺激單元13包括第三電極131、電壓源132、電阻133、第二放大器134以及切換(change-over)開關(guān)135。第三電極131連接至第二放大器134的輸出端子。電壓源132連接至電阻133，電阻133連接至第二放大器134的反相輸入端子(負(fù)極)。第二放大器134的非反相輸入端子(正極)連接至地電位。切換開關(guān)135連接在電阻133和第二放大器134之間、以及腦電圖獲取單元11的第一電極111和第一放大器113之間。第三電極131電連接至用戶的頭皮。第三電極131是用作TES的參考電極的電極，并且能與用戶的頭皮上適于施加TES的位置處保持接觸。電壓源132是被配置為產(chǎn)生激發(fā)電壓的電壓源。電壓源132可以包括交流電壓源或直流電壓源。
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雖然以下詳細地描述電阻133，但在電阻的電阻值足夠高時，能夠防止電刺激單元13對腦電圖獲取單元11的影響。例如，電阻133的電阻值例如能夠設(shè)置為100MQ以上。第二放大器134是運算放大器，并且在切換開關(guān)135接通的時候，構(gòu)成反相放大器電路。反相放大器電路的具體情況將在下面詳細說明。切換開關(guān)135以接通斷開(on-off)的方式將電阻133與第二放大器134之間的節(jié)點和第一電極111與第一放大器113之間的節(jié)點彼此成對地連接。在切換開關(guān)135被接通時，第二放大器134如上所述構(gòu)成反相放大器電路，在切換開關(guān)135被關(guān)閉時，電刺激單元13與腦電圖獲取單元11斷開連接。電刺激單元13如上所述構(gòu)造，從而在第三電極131和第一電極111之間導(dǎo)入電流，即將TES施加于用戶的頭皮。應(yīng)注意，第三電極131的數(shù)量不局限于一個，而可以配置多個第三電極131?？刂茊卧?2連接至腦電圖獲取單元11的第一放大器113的輸出端子，從而根據(jù)腦電圖獲取單元11所獲得的腦電波控制切換開關(guān)135的接通/斷開?？刂茊卧?2可以包括微處理器。腦電圖激發(fā)裝置I可以被配置為具有如上所述的電路構(gòu)造。接下來，將描述具有上述電路構(gòu)造的腦電圖激發(fā)裝置I的操作。圖6是示出了腦電圖激發(fā)裝置I的操作和電極功能的列表。首先，在切換開關(guān)135被斷開時，第一電極111以及第二電極112分別用作參考電極和比較電極，并且將第一電極111和第二電極112之間的電位差提供至第一放大器113。第一放大器113將該電位差放大并輸出至控制單元12。換言之，腦電圖獲取單元11獲得腦電波。在此時，切換開關(guān)135斷開。因此，電刺激單元13未被導(dǎo)入電流，因此未產(chǎn)生TES。接下來，在切換開關(guān)135被接通時，腦電圖獲取單元11獲得如上所述的腦電波。在電刺激單元13中，電壓源132、電阻133、第二放大器134、和第三電極131、第一電極111構(gòu)成反相放大器電路。在反相放大器電路中，第二放大器134操作從而使得非反相輸入端子(正)和反相輸入端子(負(fù))之間的電位差變成零。這樣，連接至反相輸入端子的第一電極111維持在地電位。由電壓源132提供的電流通過電阻133，然后從第一電極111 (比較電極，具有地電位)流至第三電極131 (參考電極，具有負(fù)電位)。第一電極111和第三電極131各自連接至用戶的頭皮，因此電流是流過用戶的大腦的電流，即TES。該電流由電壓源132產(chǎn)生的電壓和電阻133的電阻值確定，并且不論用戶頭部的電阻(第一電極111和第三電極131之間的電阻)如何，都維持固定值。如上所述，不論用戶的頭部的電阻如何，反相放大器電路都維持第一電極111的地電位，并將固定電流從第一電極111導(dǎo)入至第三電極131。因此，根據(jù)該電路構(gòu)造，能夠施加具有預(yù)設(shè)強度的TES (第一電極111和第三電極131之間的電流)，而不會對要測量的腦電波(第一電極111和第二電極112之間的電位差)產(chǎn)生影響。而且，在上述電路構(gòu)造中，在切換開關(guān)135接通的狀態(tài)下，第一電極111 (參考電極)和第二電極112 (比較電極)之間的電位差可以用于電阻測量，并其結(jié)果表明電極是否可靠地連接至用戶的頭皮。腦電圖激發(fā)裝置I可以被配置為具有如上所述的電路構(gòu)造。在上述電路構(gòu)造中，例如，控制單元12能夠基于經(jīng)由腦電圖獲取單元11所獲得的腦電波使用如上所述的分析處理和睡眠階段判斷來接通/斷開切換開關(guān)135，從而調(diào)整TES的施加定時。而且，除切換·開關(guān)135之外，控制單元12可以被配置為還控制電壓源132，從而調(diào)整TES的強度和頻率。<腦電圖激發(fā)裝置的裝置結(jié)構(gòu)>將描述腦電圖激發(fā)裝置I的裝置結(jié)構(gòu)。圖7是示出了腦電圖激發(fā)裝置I的外觀的透視圖。如圖7所示，腦電圖激發(fā)裝置I是可附接至用戶頭部的頭帽，并且可以由支撐部14和殼體15組成。應(yīng)注意，腦電圖激發(fā)裝置I不局限于此處所描述的結(jié)構(gòu)。支撐部14是被配置為將腦電圖激發(fā)裝置I固定于用戶的頭部的構(gòu)件，并且設(shè)置有上述第一電極111和第二電極112。第一電極111和第二電極112各自設(shè)置在預(yù)定位置。例如，第一電極111設(shè)置于與用戶的頂骨區(qū)域保持接觸的位置，第二電極112設(shè)置于與用戶的前額保持接觸的位置。而且，第三電極131使用軟電線(cord)連接至支撐部14，從而用戶能夠在他/她自己的頭皮的任意位置配置第三電極131。殼體15容納腦電圖激發(fā)裝置I的各種電子部件，即第一放大器113、控制單元12、第二放大器134以及電壓源132。如圖5所示，這些電子部件通過設(shè)置至支撐部14的配線連接至電極(未示出)。殼體15可以容納被配置為存儲腦電波測量結(jié)果、TES施加記錄等的存儲設(shè)備以及被配置為與外部裝置進行通信的無線通信裝置等。應(yīng)注意，控制單元12可以附接至外部裝置。在該情況下，控制單元12能夠使用無線通信裝置連接至腦電圖獲取單元11和電刺激單元13。而且，腦電圖激發(fā)裝置I可以包括眼球運動電極16。眼球運動電極16是被配置為獲得眼球運動(EOG)以在控制單元12判斷睡眠階段時與腦電圖一起進行參考的電極，并且其能夠設(shè)置于用戶的左右太陽穴。眼球運動電極16使用導(dǎo)線(未示出)連接至控制單元12，并將眼球運動的測量結(jié)果提供至控制單元12。如上所述，根據(jù)該實施方式的腦電圖激發(fā)裝置I能夠被安裝到一個頭帽上。通過戴頭帽，用戶可以使用腦電圖激發(fā)裝置I。<根據(jù)本實施方式的腦電圖激發(fā)裝置的效果>在根據(jù)該實施方式腦電圖激發(fā)裝置I中，控制單元12基于腦電圖獲取單元11所獲得的腦電波控制電刺激單元13，因此，能夠根據(jù)用戶的大腦活動施加有效的TES。特別地，在腦電圖激發(fā)裝置I中，控制單元12參考TES所激發(fā)的腦電波的頻率范圍的電位密度，因此能夠直接掌握TES的效果。結(jié)果，能夠施加更有效的TES。
而且，在腦電圖激發(fā)裝置I中，控制單元12基于腦電波判斷睡眠階段，并且根據(jù)該睡眠階段控制電刺激單元13。這樣，能夠在有效的定時施加TES。如上所述構(gòu)造的腦電圖激發(fā)裝置I可以通過上述電路構(gòu)造獲得。根據(jù)該電路構(gòu)造，能夠施加具有預(yù)設(shè)強度的TES，而不會對要測量的腦電波產(chǎn)生影響。如上所述，根據(jù)該實施方式的腦電圖激發(fā)裝置I能夠根據(jù)用戶大腦的活動狀態(tài)施加 TES。(第二實施方式)將描述根據(jù)第二實施方式的腦電圖激發(fā)裝置。在該實施方式中，與在第一實施方式中相同的組成部分的描述將被省略。根據(jù)該實施方式的腦電圖激發(fā)裝置與根據(jù)第一實施 方式的腦電圖激發(fā)裝置I的不同之處在于電路構(gòu)造和裝置結(jié)構(gòu)?！茨X電圖激發(fā)裝置的電路構(gòu)造〉圖8是示出了根據(jù)第二實施方式的腦電圖激發(fā)裝置2的電路構(gòu)造的示意圖。如圖8所示,腦電圖激發(fā)裝置2由腦電圖獲取單元21、控制單元22以及電刺激單元23組成。腦電圖獲取單元21、控制單元22以及電刺激單元23的功能構(gòu)造與第一實施方式中描述的相同。腦電圖獲取單元21包括第一電極211、第二電極212和放大器213。第一電極211連接至放大器213的輸入端子，并且放大器213的輸出端子連接至控制單元22。第二電極212連接至腦電圖激發(fā)裝置2的地電位。第一電極211電連接至用戶的頭皮。第一電極211是腦電波測量時用作參考電極的電極，并且其能與用戶的頭皮上能夠有效地測量腦電波的位置(諸如頂骨區(qū)域)保持接觸。第二電極212電連接至用戶的頭皮。第二電極212是測量腦電波時用作比較電極的電極，并且其能與用戶的頭皮上具有高傳導(dǎo)性的位置(諸如前額)保持接觸。放大器213將輸入到放大器213的輸入端子的第一電極211的輸出(相對于地電位的電位差)進行放大，然后從放大器213的輸出端子輸出放大后的輸出。放大器213可以包括諸如晶體管的任何類型的放大器。腦電圖獲取單元21按如上所述進行構(gòu)造，從而使用放大器213放大第一電極211和第二電極212之間的電位差，然后將放大后的電位差輸出到控制單元22。應(yīng)注意，第一電極211和第二電極212的數(shù)量不局限于一個，而可以設(shè)置配置第一電極211和多個第二電極 212。電刺激單元23包括第三電極231、第四電極232以及電流源233。第三電極231和第四電極232連接至電流源233。第三電極231電連接至用戶的頭皮。第三電極231是被配置為導(dǎo)入要被導(dǎo)入為第三電極231和第四電極232之間的TES的電流的電極，其能夠與用戶的頭皮上適于施加TES的位置保持接觸。第四電極232電連接至用戶的頭皮。第四電極232是被配置為導(dǎo)入要被導(dǎo)入為第四電極232和第三電極231之間的TES的電流的電極，其能夠與用戶的頭皮上適于施加TES的位置保持接觸。電流源233施加電流，該電流被導(dǎo)入以作為第三電極231和第四電極232之間的TES。電流源233可以包括交流電壓源或直流電壓源。電刺激單元23如上所述進行構(gòu)造從而在第三電極231和第四電極232之間導(dǎo)入電流，即，將TES施加于用戶的頭皮。第三電極231和第四電極232的數(shù)量不局限于一個，而可以配置多個第三電極231和多個第四電極232?？刂茊卧?2連接至腦電圖獲取單元21的放大器213的輸出端子，從而根據(jù)腦電圖獲取單元21獲得的腦電波來控制電流源233。在如上所述的電路構(gòu)造中，在腦電圖獲取單元21獲得腦電波、并且與此同時電刺激單元23施加TES時，存在腦電圖獲取單元21不僅檢測到腦電波而且檢測到TES自身的風(fēng)險。然而，控制單元22能夠參考TES所激發(fā)的腦電波的頻率范圍(不包括TES的頻率)內(nèi)的電位密度，并且該電位密度不包括TES資深的電位密度。因此，控制單元22能夠基于腦電波控制電刺激單元23，而不受TES自身的影響?！?lt;腦電圖激發(fā)裝置的裝置結(jié)構(gòu)>將描述腦電圖激發(fā)裝置2的裝置結(jié)構(gòu)。圖9是示出了腦電圖激發(fā)裝置2的外觀的透視圖。如圖9所示，腦電圖激發(fā)裝置2是可附于用戶的頭部的頭帽，并且可以由支撐部24和殼體25形成。注意，腦電圖激發(fā)裝置2的結(jié)構(gòu)不局限于此處描述的結(jié)構(gòu)。支撐部24是被配置為將腦電圖激發(fā)裝置2固定于用戶的頭部的構(gòu)件，并且設(shè)置有上述的第一電極211和第二電極212。第一電極211和第二電極212在各自的預(yù)定的位置設(shè)置。例如，第一電極211設(shè)置于與用戶的頂骨區(qū)域保持接觸的位置，第二電極212設(shè)置于與用戶的前額保持接觸的位置。而且，第三電極231以及第四電極232使用軟電線連接至支撐部24，從而使得用戶能夠在他/她自己的頭皮上的任意位置處配置第三電極231和第四電極232。殼體25容納腦電圖激發(fā)裝置2的各種電子部件，即放大器213、電流源233和控制單元22。如圖8所示，該電子部件通過設(shè)置至支撐部24的配線(未示出)連接至電極。殼體25可以容納被配置為存儲腦電波測量結(jié)果、TES施加記錄等的存儲設(shè)備，以及被配置為與外部裝置進行通信的無線通信裝置等。應(yīng)注意，控制單元22可以附接至外部裝置。在該情況下，控制單元22能夠使用無線通信裝置連接至腦電圖獲取單元21和電刺激單元23。而且，腦電圖激發(fā)裝置2可以包括眼球運動電極26。眼球運動電極26是被配置為獲得眼球運動(EOG)以在控制單元22判斷睡眠階段時與腦電圖一起進行參考的電極，并且其能夠配置在用戶的左右太陽穴。眼球運動電極26使用配線(未示出)連接至控制單元22，并將眼球運動的測量結(jié)果提供至控制單元22。如上所述，根據(jù)該實施方式的腦電圖激發(fā)裝置2能夠被安裝到一個頭帽上。通過戴頭帽，用戶可以使用腦電圖激發(fā)裝置2。<根據(jù)該實施方式的腦電圖激發(fā)裝置的效果>在根據(jù)該實施方式腦電圖激發(fā)裝置2中，控制單元22基于腦電圖獲取單元21所獲得的腦電波控制電刺激單元23，因此，能夠根據(jù)用戶的大腦活動施加有效的TES。特別地，在腦電圖激發(fā)裝置2中，控制單元22參考TES所激發(fā)的腦電波的頻率范圍內(nèi)的電位密度，由此直接掌握TES的效果。因此，能夠施加更有效的TES。而且，即使當(dāng)腦電圖獲取單元21不僅檢測到腦電波而且檢測到TES自身時，腦電圖激發(fā)裝置2也能夠基于腦電波來控制電刺激單元23，而不受TES自身的影響。
如上所述，根據(jù)該實施方式的腦電圖激發(fā)裝置2能夠根據(jù)用戶的大腦活動狀態(tài)施加 TES。本技術(shù)不局限于上述實施方式，并且在不背離本技術(shù)要旨的情況下，可以做出改變。應(yīng)注意，本技術(shù)可以采用以下構(gòu)造。(I) 一種腦電圖激發(fā)裝置，包括腦電圖獲取單元，被配置為獲得用戶的腦電波；電刺激單元，被配置為將經(jīng)顱電刺激施加于用戶的頭皮；以及·控制單元，被配置為基于腦電圖獲取單元獲得的腦電波控制電刺激單元。( 2 )根據(jù)第(I)項所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，電刺激單元將特定頻率的經(jīng)顱電刺激施加至用戶的頭皮，并且控制單元根據(jù)由特定頻率的經(jīng)顱電刺激所激發(fā)的腦電波的頻率范圍內(nèi)的電位密度來控制電刺激單元。( 3 )根據(jù)第(I)或(2 )項所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，控制單元基于出現(xiàn)在腦電波中的特征波形判斷用戶的多個睡眠階段之一，并且根據(jù)該睡眠階段控制電刺激單元。(4)根據(jù)第(I)至(3)項中的任一項所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，腦電圖獲取單元包括第一電極，與用戶的頭皮保持接觸，第一放大器，具有與第一電極相連接的輸入端子，以及第二電極，連接至地電位并與用戶的頭部保持接觸，電刺激單元包括電壓源，電阻，連接至電壓源，第二放大器，具有與電阻相連接的反相輸入端子以及與地電位相連接的非反相輸入端子，以及第三電極，連接至第二放大器的輸出端子并與用戶的頭部保持接觸，并且控制單元連接至第一放大器的輸出端子，并基于作為第一放大器的輸出與地電位之間的電位差的腦電波來控制電刺激單元。(5)根據(jù)第(I)至(4)項中的任一項所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，腦電圖獲取單元包括第一電極，與用戶的頭皮保持接觸，放大器，具有與第一電極相連接的輸入端子，以及第二電極，連接至地電位并與用戶的頭部保持接觸，電刺激單元包括電流源，第三電極，連接至電流源并與用戶的頭皮保持接觸，以及第四電極，連接至電流源并與用戶的頭皮保持接觸，并且控制單元連接至放大器的輸出端子，并基于作為放大器的輸出和地電位之間的電位差的腦電波來控制電刺激單元。(6)根據(jù)第(I)至(5)項中的任一項所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，
電刺激單元施加慢振蕩作為經(jīng)顱電刺激，并且控制單元基于0波頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度控制電刺激單元。(7)根據(jù)第(I)至(6)項中的任一項所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，控制單元在睡眠階段是階段2時將經(jīng)顱電刺激施加于電刺激單元，并且在睡眠階段是除階段2之外的階段時不將經(jīng)顱電刺激施加于電刺激單元。本發(fā)明包含于2011年5月20日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP2011-113452中所披露的相關(guān)主題，將其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以有多種修改、組合、子組合和改進，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求或等同物的范圍之內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種腦電圖激發(fā)裝置，包括 腦電圖獲取單元，被配置為獲得用戶的腦電波； 電刺激單元，被配置為將經(jīng)顱電刺激施加于用戶的頭皮；以及 控制單元，被配置為基于所述腦電圖獲取單元獲得的腦電波控制所述電刺激單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中， 所述電刺激單元將特定頻率的經(jīng)顱電刺激施加至所述用戶的頭皮，并且所述控制單元根據(jù)由所述特定頻率的經(jīng)顱電刺激所激發(fā)的腦電波的頻率范圍內(nèi)的電位密度來控制所述電刺激單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，所述控制單元基于出現(xiàn)在所述腦電波中的特征波形判斷用戶的多個睡眠階段之一，并且根據(jù)該睡眠階段控制所述電刺激單J Li ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中， 所述腦電圖獲取單元包括 第一電極，與所述用戶的頭皮保持接觸， 第一放大器，具有與所述第一電極相連接的輸入端子，以及 第二電極，連接至地電位并與所述用戶的頭部保持接觸，所述電刺激單元包括 電壓源， 電阻，連接至所述電壓源， 第二放大器，具有與所述電阻相連接的反相輸入端子以及與所述地電位相連接的非反相輸入端子，以及 第三電極，連接至所述第二放大器的輸出端子并與所述用戶的頭部保持接觸，并且所述控制單元連接至所述第一放大器的輸出端子，并基于作為所述第一放大器的輸出與所述地電位之間的電位差的腦電波來控制所述電刺激單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中， 所述腦電圖獲取單元包括 第一電極，與所述用戶的頭皮保持接觸， 放大器，具有與所述第一電極相連接的輸入端子，以及 第二電極，連接至地電位并與所述用戶的頭部保持接觸，所述電刺激單元包括 電流源， 第三電極，連接至所述電流源并與所述用戶的頭皮保持接觸，以及第四電極，連接至所述電流源并與所述用戶的頭皮保持接觸，并且所述控制單元連接至所述放大器的輸出端子，并基于作為所述放大器的輸出和所述地電位之間的電位差的腦電波來控制所述電刺激單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中， 所述電刺激單元施加慢振蕩作為所述經(jīng)顱電刺激，并且 所述控制單元基于Θ波頻率范圍內(nèi)的腦電波的電位密度控制所述電刺激單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，所述控制單元在所述睡眠階段是階段2時將所述經(jīng)顱電刺激施加于所述電刺激單元，并且在所述睡眠階段是除階段2之外的階段時不將所述經(jīng)顱電刺激施加于所述電刺激單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的腦電圖激發(fā)裝置，其中，所述控制單元控制由所述電刺激單元施加的所述經(jīng)顱電刺激的電流值和刺激定時。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種腦電圖激發(fā)裝置，包括腦電圖獲取單元，被配置為獲得用戶的腦電波；電刺激單元，被配置為將經(jīng)顱電刺激施加于用戶的頭皮；以及控制單元，被配置為基于腦電圖獲取單元獲得的腦電波控制電刺激單元。
文檔編號A61B5/0484GK102783948SQ20121014760
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者中島悠策, 和田成司 申請人:索尼公司