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1、(10)授权公告号 CN 101869740 B (45)授权公告日 2012.02.01 CN 101869740 B *CN101869740B* (21)申请号 201010207625.7 (22)申请日 2010.06.23 A61N 5/06(2006.01) (73)专利权人 上海理工大学 地址 200093 上海市杨浦区军工路 516 号 (72)发明人 宓现强 陆兆丹 (74)专利代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 祖志翔 (54) 发明名称 治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置 (57) 摘要 一种治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置， 包括罩体、 多个发光二极。
2、管元件和控制装置， 所述 罩体上开设有若干安装孔， 所述多个发光二极管 元件安装于该安装孔中， 该多个发光二极管元件 的安装数量及位置根据患者的病灶部位确定， 所 述控制装置与多个发光二极管元件进行电连接以 控制该多个发光二极管元件的发光。本发明实现 了一种全新的发光二极管 (LED) 光照射治疗法， 其能够佩戴在病人头部， 使 LED 光穿透头皮和颅 骨到达受损脑细胞， 达到有效地治疗脑中枢神经 系统疾病的目的， 具有操作简单、 无毒副作用、 效 果显著和医疗成本低廉的优点， 能够用于缺血性 脑中风、 老年痴呆症和帕金森等脑中枢神经系统 疾病的医疗和康复。 (51)Int.Cl. 审查员 卢。
3、鹏 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 CN 101869740 B1/1 页 2 1. 一种治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置， 其特征在于 ： 所述头罩装置包括罩体 (1)、 多个发光二极管元件(5)和控制装置(10)， 所述罩体(1)为弹性体， 其左右各开设有一 方便耳朵露出的耳洞 (3)， 该罩体 (1) 的下部设有用于固定的布带 (4)， 所述罩体 (1) 上开 设有若干安装孔 (2)， 所述若干安装孔 (2) 由硬质材料制成， 其分布均匀地镶嵌于罩体 (1) 上面， 其中沿中线位置的最高和最低的两个安装孔 (2) 。
4、分别对应于人体头部的上、 下发际 线部位， 所述多个发光二极管元件 (5) 安装于该安装孔 (2) 中， 该多个发光二极管元件 (5) 的安装数量及位置根据患者的病灶部位确定， 所述控制装置 (10) 设置有开关按钮 (11) 和 若干与所述若干安装孔 (2) 数目对应的导线接口 (12)， 所述控制装置 (10) 与多个发光二 极管元件 (5) 进行电连接以控制该多个发光二极管元件 (5) 的发光， 所述发光二极管元件 (5) 包括有发光体 (6)、 金属导电片 (7)、 导管 (13)、 旋转钮 (9)、 导线 (8) 和金属插头 (14)， 所述发光体 (6) 设置于金属导电片 (7) 。
5、的上方， 该发光体 (6) 的引脚与金属导电片 (7) 相 连接， 所述导管 (13) 设置于金属导电片 (7) 的下方且与金属导电片 (7) 相接， 所述旋转钮 (9)设置于导管(13)上且与金属导电片(7)相隔一距离， 所述导线(8)穿过导管(13)的内 腔， 一端与金属导电片 (7) 相连接， 通过该金属导电片 (7) 向发光体 (6) 供电， 另一端与所 述金属插头 (14) 相连接， 该金属插头 (14) 将导线 (8) 连接至控制装置 (10)。 2. 根据权利要求 1 所述的治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置， 其特征在于 ： 所述若 干安装孔 (2) 和旋转钮 (9) 的形状均为。
6、长形， 该旋转钮 (9) 能够穿过安装孔 (2) 并旋转一 角度以将发光二极管元件 (5) 固定于罩体 (1) 上。 3. 根据权利要求 2 所述的治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置， 其特征在于 ： 所述发 光体 (6) 的波长为 808nm， 其光照射的最高强度为 50mW/cm2。 权 利 要 求 书 CN 101869740 B1/4 页 3 治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种医疗器械， 尤其涉及一种用 LED 治疗脑中枢神经系统疾病的头罩 装置。 背景技术 ： 0002 所谓脑中枢神经系统疾病主要指脑中风、 老年痴呆症、 帕金森等与脑神经病变相 关。
7、的疾病。 0003 中风是一组以脑部缺血及出血性损伤症状为主要临床表现的疾病， 又称脑卒中或 脑血管意外。脑中风患者存在血液流变学、 神经内分泌、 物质代谢 ( 能量代谢、 脂代谢 ) 紊 乱和免疫异常及脂质过氧化损伤。 虽可用的医疗药物颇多， 但其副作用和危险性较大， 且远 期疗效欠佳。患者发病后， 多采取运动康复治疗， 但运动治疗效果较慢， 且需要长期有人陪 护以实现治疗目的。 因此， 对于脑中风一直缺乏安全且有效的治疗措施， 脑中风的治疗和康 复仍是目前医学界较为棘手的问题。 0004 阿尔茨海默病 (Alzheimer s Disease， AD)， 又称老年痴呆症， 是一种以不可逆 。
8、进行性记忆减退和认知、 语言功能障碍为主要临床表现的神经变性疾病。其特征性病理 变化为大脑皮层萎缩， 并伴有 - 淀粉样蛋白 (-amyloid， -AP) 沉积， 神经原纤维缠 结 (neurofibrillary tangles， NFT)， 大量记忆性神经元数目减少， 以及老年斑 (senile plaque， SP) 的形成。由于 AD 罹患期长， 给社会和家庭带来了巨大的经济负担。目前尚无 特效治疗或逆转疾病进展的治疗药物。 0005 帕金森病又称震颤麻痹， 是发生于中老年人的一种慢性、 进展性中枢神经系统变 性疾病。解剖病理学研究证明， 该病主要是因位于中脑部位 “黑质” 中的细胞。
9、发生病理性改 变后， 多巴胺的合成减少， 抑制乙酰胆碱的功能降低， 则乙酰胆碱的兴奋作用相对增强。两 者失衡的结果便出现了 “震颤麻痹” 。帕金森病也是四大常见的神经退行性疾病之一 ( 其它 三种为亨廷顿氏病、 卢伽雷氏症、 老年痴呆症 )， 它是由于脑内黑质细胞的减少引起的。药 物治疗虽能使某些患者的症状在一定时间内获不同程度的好转， 但不能阻止其自然病理进 程， 而且可能具有严重的副作用。 目前临床上对帕金森病尚无特效疗法， 研究者们正在探索 非药物疗法。 0006 随着半导体技术的飞速发展， 各种波长的发光二极管 (Lighting EmittingDiode， LED)在生物医学方面的。
10、应用日益扩大。 近年来， 有研究者发现使用LED阵列作为光源， 特别 是远红外至近红外光谱 ( 波长 630 1,000nm) 范围内的 LED 光源， 对体外培养的细胞或者 模型动物进行低能光子照射能够产生多种生物调节作用。 其中， 808nm LED光照射能通过神 经元细胞线粒体上的细胞色素C氧化酶作为光受体吸收光能后， 导致ATP的生成增加， 起到 改善神经元细胞线粒体的功能， 促进细胞的能量代谢。有实验室数据表明， 通过 808nmLED 照射， 可穿透头皮和颅骨， 到达受损细胞(神经元， 神经胶质细胞， 脑血管内皮细胞)。 同时， 由于 808nmLED 光照射能够提高细胞内细胞色素。
11、 C 氧化酶的活性和 ATP 的产生， 促进细胞能 量代谢及氧化还原过程， 恢复脑中枢神经细胞功能， 因此， 通过用 808nmLED 光照对改善脑 说 明 书 CN 101869740 B2/4 页 4 中枢神经细胞病变的疾病有一定治疗效果。 0007 LED 光照对于治疗脑中风、 老年痴呆症和帕金森等疾病的有效性均有一定的理论 基础。例如， 最近研究证实 808nm LED 光照对栓塞缺血区脑皮层 ATP 含量有显著改善作用。 由于线粒体广泛分布于神经元的各个部分， 是神经元的能量供应中心， 而神经元线粒体功 能失调被认为会导致缺血性中风组织损伤， 因此， 使用808nm LED光照缺血性。
12、神经元细胞线 粒体， 能够改善神经元细胞能量代谢， 激活由于中风造成损伤的细胞组织， 达到治疗缺血性 脑中风疾病的目的。同样的， 大量的文献表明， 线粒体功能异常和氧化性损伤是 AD 早期的 主要表现， LED 近红外光能够提高细胞内色素 C 氧化酶的活性和 ATP 的产生， 降低细胞内氧 化应激水平， 改善或者纠正线粒体功能异常所导致的细胞凋亡， 发挥细胞保护作用。因此， LED近红外光照能够在AD早期纠正神经元内氧化应激水平和线粒体功能异常， 进而阻断AD 的进一步发展。对于帕金森， 有实验证明通过 LED 光照能够促进细胞能量代谢， 纠正脑内多 巴胺代谢紊乱从而改善帕金森氏病的症状。 0。
13、008 目前尚未见有利用 LED 光照射治疗脑中风、 老年痴呆症和帕金森等脑中枢神经细 胞病变的医疗器械。 发明内容 ： 0009 为了克服目前药物治疗脑中枢神经系统疾病费用高昂、 效果不理想、 毒副作用大 等缺点， 本发明提供一种治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置， 其设置有发光二极管 (LED) 元件， 能够佩戴在病人头部， LED 光可穿透头皮和颅骨到达受损脑细胞， 达到有效地治疗脑 中枢神经系统疾病的目的， 具有操作简单、 无毒副作用、 效果显著和医疗成本低廉的优点。 0010 本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下 ： 0011 一种治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置， 其包括罩体、 。
14、多个发光二极管元件和 控制装置， 所述罩体上开设有若干安装孔， 所述多个发光二极管元件安装于该安装孔中， 该 多个发光二极管元件的安装数量及位置根据患者的病灶部位确定， 所述控制装置与多个发 光二极管元件进行电连接以控制该多个发光二极管元件的发光。 0012 本发明所述治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置的罩体为弹性体， 其左右各开设 有一方便耳朵露出的耳洞， 该罩体的下部设有用于固定的布带 ； 所述若干安装孔由硬质材 料制成， 其分布均匀地镶嵌于罩体上面， 其中沿中线位置的最高和最低的两个安装孔分别 对应于人体头部的上、 下发际线部位 ； 所述控制装置设置有开关按钮和若干与所述若干安 装孔数目对。
15、应的导线接口 ； 所述发光二极管元件包括有发光体、 金属导电片、 导管、 旋转钮、 导线和金属插头， 所述发光体的波长为 808nm， 光照射的最高强度为 50mW/cm2， 其设置于金 属导电片的上方， 该发光体的引脚与金属导电片相连接， 所述导管设置于金属导电片的下 方且与金属导电片相接， 所述旋转钮设置于导管上且与金属导电片相隔一距离， 该旋转钮 和若干安装孔的形状均为长形， 该旋转钮能够穿过安装孔并旋转一角度以将发光二极管元 件固定于罩体上， 所述导线穿过导管的内腔， 一端与金属导电片相连接， 通过该金属导电片 向发光体供电， 另一端与所述金属插头相连接， 该金属插头将导线连接至控制装。
16、置。 0013 本发明实现了一种全新的应用发光二极管 (LED) 光照射治疗脑中枢神经系统疾 病的治疗方法， 即 LED 光照射治疗法。本发明采用能够紧密贴合在患者头部的帽子状的 头罩型结构， 上面安置有若干可以根据病变部位的不同而任意排列的发光二极管 (LED) 元 说 明 书 CN 101869740 B3/4 页 5 件， 通过LED光穿透头皮和颅骨， 到达受损的脑部中枢神经细胞(神经元、 神经胶质细胞、 脑 血管内皮细胞 ) 的方法， 达到提高细胞内细胞色素 C 氧化酶活性和 ATP 的产生， 促进细胞能 量代谢的目的， 从而有助于改善脑中枢神经细胞的病变。 与现有药物治疗方式相比较，。
17、 本发 明所述治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置医疗过程无毒副作用、 操作简单方便、 使用成 本低廉， 能够用于缺血性脑中风、 老年痴呆症和帕金森等脑中枢神经系统疾病的医疗和康 复。 附图说明 ： 0014 图 1 是本发明的结构示意图。 0015 图 2 是本发明发光二极管 (LED) 元件的结构图。 0016 图中， 0017 1 ： 罩体， 2 ： 发光二极管元件安装孔， 3 ： 耳洞， 4 ： 布带， 0018 5 ： 发光二极管元件， 6 ： 发光体， 7 ： 金属导电片， 0019 8 ： 导线， 9 ： 旋转钮， 10 ： 控制装置， 11 ： 开关按钮， 0020 12 ： 导线。
18、接口， 13 ： 导管， 14 ： 金属插头。 具体实施方式 ： 0021 现结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明。 0022 首先请参阅图 1 本发明的结构示意图， 图示治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置 是一种能够佩戴在病人头部， 采用发光二极管 (LED) 光照射治疗脑中枢神经系统疾病的医 疗器械， 其包括罩体 1、 多个发光二极管元件 5 和控制装置 10。 0023 所述罩体1为一类似泳帽的弹性体， 能够紧密地贴附于患者的头部。 该罩体1由具 有一定厚度且弹性较大的布料制成， 其左右各开设有一耳洞 3 以方便露出患者的耳朵， 该 罩体 1 的下部设有用于固定的布带 4， 该布带 4。
19、 由弹性材料制成， 其将罩体 1 下部的两侧连 接起来， 该布带 4 具有较好的弹性， 患者通过该布带 4 将罩体 1 紧密贴合在头部。由于罩体 1 和布带 4 都具有良好的弹性， 因此可以适应不同形状与大小的患者头部， 并且能够很好地 贴合于对应脑部病变的位置。所述罩体 1 上开设有形状为长形的若干安装孔 2 用于安装发 光二极管元件 5， 该若干安装孔 2 由硬质材料制成， 其均匀地呈点状阵列分布和镶嵌于罩体 1上面， 其中， 沿罩体1中线位置的最高的两个安装孔2对应于人体头部的上发际线部位， 最 低的两个安装孔 2 对应于人体头部的下发际线部位。 0024 请参阅图2发光二极管元件的结构。
20、图。 图示发光二极管元件5包括有发光体6、 金 属导电片 7、 导管 13、 旋转钮 9、 导线 8 和金属插头 14。所述发光体 6 为一枚小型发光二极 管 (LED)， 能够发射用于治疗的近红外光， 其波长为 808nm， 光照射的最高强度为 50mW/cm2， 具体参数根据患者病情可以进行调整。该发光体 6 设置于金属导电片 7 的上方并且引脚与 金属导电片7相连接。 所述导管13设置于金属导电片7的下方， 并且与金属导电片7相接。 所述旋转钮 9 形状为长形， 与罩体 1 上安装孔 2 的形状相似且大小略小于安装孔 2， 该旋转 钮 9 横向地设置于导管 13 上， 并且与金属导电片 。
21、7 相隔一距离以便容纳安装孔 2 的厚度， 该相隔距离根据安装孔 2 的厚度而定 ； 该旋转钮 9 恰好能够穿过安装孔 2 并且之后旋转一 角度， 由于该旋转钮 9 和安装孔 2 的形状均为长形， 因此旋转后的旋转钮 9 无法直接由安装 说 明 书 CN 101869740 B4/4 页 6 孔 2 中退出， 从而将发光二极管元件 5 固定安装于于罩体 1 上的安装孔 2 中。当需要自罩 体 1 上卸下发光二极管元件 5 时， 只需将旋转钮 9 旋回一角度然后退出安装孔 2 即可。如 上所述， 由于所述发光二极管元件5在每个安装孔2上能够实现随意的安装与拆卸， 因此不 但便于发光二极管元件 5。
22、 发生损坏时进行及时更换， 而且该多个发光二极管元件 5 在罩体 1 上的安装数量及位置可以根据各患者的不同病灶部位来确定和调整。该发光二极管元件 5 安装时， 应使发光体 6 处于罩体 1 之内、 导管 13 处于罩体 1 之外， 即使发光体 6 朝向患者 的头部， 从而使发光体 6 所发出的红外光能够直射向患者的脑部。所述导线 8 穿过导管 13 的内腔， 其一端与金属导电片 7 相连接， 通过该金属导电片 7 向发光体 6 供电， 另一端与所 述金属插头14相连接， 该金属插头14将导线8连接至控制装置10， 该导线8通过金属插头 14 将发光二极管元件 5 连接至控制装置 10。 00。
23、25 再请参阅图 1， 图示控制装置 10 用以控制所述多个发光二极管元件 5 的发光， 其 通过导线 8 与多个发光二极管元件 5 进行电连接。所述控制装置 10 设置有开关按钮 11 和 若干导线接口12 ； 该导线接口12用以插拔连接导线8端部的金属插头14， 其数量与所述罩 体 1 上安装孔 2 的数目一一对应， 以保证每个发光二极管元件 5 均可通过导线 8 连接至控 制装置 10 ； 所述开关按钮 11 用以启动和关闭控制装置 10， 进而控制发光体 6 的发光与否。 0026 本发明所述治疗脑中枢神经系统疾病的头罩装置在使用前， 先要根据患者的病情 和病灶所在位置决定多个发光二极。
24、管元件 5 在罩体 1 上的安装数量及位置， 然后将罩体 1 套置于患者头部， 使所述头罩装置尽量紧贴于头皮以接近脑部， 最后扳动开关按钮 11 以启 动该头罩装置对患者进行 LED 光照射治疗。该头罩装置在初次使用时以适应为主， 每次佩 戴时要尽量保证固定于同一位置， 一次光照射的时长为1530分钟， 佩戴时患者身体应尽 量处于安静状态。 0027 本发明是一种采用 LED 光治疗脑中枢神经系统疾病的新型装置， 其使用 808nmLED 光照射病人头部， 使 LED 光穿透头皮和颅骨， 到达受损的脑部中枢神经细胞 ( 神经元， 神经 胶质细胞， 脑血管内皮细胞)， 提高细胞内细胞色素C氧化酶活性和ATP的产生， 从而促进细 胞能量代谢， 达到治疗的目的， 适用于缺血性脑中风、 老年痴呆症和帕金森等有关脑中枢神 经细胞病变的疾病的治疗和康复。 本发明具有医疗过程无毒副作用、 操作简单方便、 使用成 本低廉等优点。 说 明 书 CN 101869740 B1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 101869740 B2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 。