專利名稱：用于促進恢復性睡眠的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于促進或產(chǎn)生恢復性睡眠的裝置，尤其涉及促進腦部中慢 波活動的非藥理學方法，而對于恬靜睡眠(restfol sleep)來說，所述慢波活 動被認為是必不可少的。
背景技術(shù)：
眾所周知，規(guī)則的、充足的恬靜睡眠至關(guān)重要；然而，許多人卻發(fā)現(xiàn)很 難獲得他們所需的睡眠量或睡眠質(zhì)量。通常而言，用于促進恬靜睡眠的技術(shù) 并不能提高睡眠效率，而仍然要求每個人每24小時要有大約8小時的睡眠。
盡管傳統(tǒng)的安眠藥能促進類似于睡眠狀態(tài)的誘導，但通常卻無助于改善 恬靜階段(restfol stage)的睡眠，而恬靜階段的睡眠被認為對于充分獲益的 睡眠來說是必不可少的。所有種類的安眠藥都會產(chǎn)生如下副作用即，如果 突然要喚醒已經(jīng)服用安眠藥的人員(例如，急救先遣隊員(firstresponders)、 在線尋呼醫(yī)生(physicians who are on-call)、或軍職人員(military personnel) 等)時，其藥效很難消減。
盡管諸如咖啡因等的刺激物能夠推遲睡意，但卻會加劇睡眠的不足，而 這種睡眠不足最終總會讓人付出代價。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于誘導或促進休息人員的腦部中的慢波活動(SWA) 的方法，這種慢波活動被認為與睡眠的恢復性狀況(aspects)有關(guān)，所述方 法通過重復使用能促進慢波活動的外部刺激而實現(xiàn)這種誘導或促進。這里所 稱的"慢波活動"包括慢波以及與諸如"睡眠紡錘波(sleep spindles)"等 相關(guān)的現(xiàn)象?？梢韵嘈?，本發(fā)明能夠促進睡眠障礙者的恬靜睡眠和/或減少其 他人所需的睡眠量?？梢栽谀X部受到慢波睡眠影響時施加所述剌激，并且可 以在任意時刻關(guān)閉所述剌激，使人能根據(jù)需要醒來而不會昏昏沉沉 (gmgginess)，從而遠離自然發(fā)生睡眠的"遲鈍"。
然后，具體而言，本發(fā)明提供一種用于促進恢復性睡眠的設(shè)備，其提供 腦部剌激器，用于以實質(zhì)上小于5Hz的頻率周期性地刺激腦部，從而促進慢 波活動。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的目的在于提供一種非藥理性睡眠幫 助，從而能夠促進或誘導最恬靜的睡眠方式。
本發(fā)明還可以包括睡眠監(jiān)視器，以監(jiān)視休息人員，從而檢測腦部活動， 并且該腦部刺激器由所述睡眠監(jiān)視器控制。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的目的在于使腦部剌激與自然腦部活動 (其或者是睡眠階段，或者是慢波活動相位段(phase))相互協(xié)調(diào)，以增強 腦部剌激的效果。
當預定量的慢波活動起始(onset)時，睡眠監(jiān)視器能夠激活腦部刺激器。 因此，本發(fā)明的至少一個實施例的目的在于提供一種檢測施加給腦部刺
激的有效時間的簡便方法。
腦部刺激器可以是經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation)裝置。 本發(fā)明的至少一個實施例的目的在于提供一種能夠直接促進恬靜睡眠
的無侵害性腦部剌激的器件。
經(jīng)顱磁剌激的頻率可以小于5Hz。
本發(fā)明的至少一個實施例的目的在于允許使用低功率的經(jīng)顱磁剌激，以 便獲得便攜式經(jīng)顱磁刺激(TMS)類裝置。
睡眠監(jiān)視器可以是一種EEG (腦電圖記錄)裝置，其提供置于休息人員 之上的電極。因此，本發(fā)明的至少一個實施例的目的在于既提供對刺激的精確定時，
又進一步允許錄入能夠量化治療效果的EEG信號。
所述設(shè)備可以提供頭盔或類似裝置，以支撐經(jīng)顱磁刺激裝置的刺激線圈 和支撐置于休息人員頭部之上的EEG電極。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的另一目的在于提供一種簡單且舒適的 設(shè)備，其能夠恰當?shù)卦O(shè)置TMS裝置并支撐用于監(jiān)視腦部功能的傳感器。
所述設(shè)備可以包括調(diào)度單元(schedulingunit)(或排序單元)，在預定 時段之后對腦部刺激器進行預定時段的去激活(de-activating)，使得睡眠監(jiān) 視器稍后能夠在睡眠水平(sleep level)新的一輪起始時重新激活腦部慢波刺 激器。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的目的在于提供一種能夠模擬或增強深 度和淺度睡眠的自然模式的設(shè)備，其中所述自然模式是正常的睡眠者所經(jīng)歷 的。
在一實施例中，腦部刺激器可以是諸如短調(diào)等音頻信號。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)極其簡單 且低成本的系統(tǒng)，用于促進恬靜睡眠。
在一實施例中，腦部刺激器可以是鼻具(nasal appliance)，以周期性地 刺激嗅覺神經(jīng)。在另一實施例中，神經(jīng)元刺激器可以使用直接貼至休息人員 頭部皮膚的多個電極，以在電極之間產(chǎn)生電流。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的另一目的在于提供一種能夠靈活地使 用于其他神經(jīng)元剌激形式的系統(tǒng)。
經(jīng)顱磁刺激可以施加于位于休息人員腦部中線附近的感覺運動/頂葉皮 層(sensory-motor/parietal cortex)處。
本發(fā)明的至少一個實施例的另一目的在于通過在根據(jù)經(jīng)驗確定的位置 處提供剌激，以增強慢波活動。
上述具體的發(fā)明目的和優(yōu)點僅適用于落入本申請權(quán)利要求保護范圍內(nèi) 的某些優(yōu)選實施例，而并不用于限定本發(fā)明的保護范圍。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的簡化方框圖，其中該實施例使用TMS剌激器，并且該方框圖示出了TMS線圈和控制單元，其中所述TMS線圈位于休 息人員頭頂上，且所述控制單元接收EEG信號以確定TMS刺激的適當定時;
圖2是貫穿圖1中的患者頭部的呈橫切面形式的剖面，示出TMS刺激 的優(yōu)選位置；
圖3是蝶形TMS線圈的透視圖，示出能夠透入休息人員腦部中的磁通
線；
圖4是簡化后的慢波EEG波形，以及與其他神經(jīng)元結(jié)合產(chǎn)生所述慢波
的單個神經(jīng)元放電(neuron firing)的模型；
圖5是由圖1中的控制器執(zhí)行的程序的流程圖，以控制TMS刺激器； 圖6是一組曲線圖，示出在根據(jù)本發(fā)明的TMS激發(fā)期間的EEG信號，
其示出了增強的慢波活動；圖6還示出EEG信號的擴展部分(expanded
portion)，用以指示TMS脈沖的定時以及在自發(fā)產(chǎn)生的EEG.信號上產(chǎn)生的
慢波；
圖7是與圖1相類似的圖，示出一個可選實施例，該可選實施例能夠使 用DC刺激代替TMS剌激；
圖8a和圖8b是與圖1和圖7相類似的圖，分別示出使用嗅覺刺激和前 庭刺激的系統(tǒng)；
圖9是與圖7和圖8相類似的圖，示出一個可選實施例，該可選實施例 使用音調(diào)(audio tone)代替TMS刺激或嗅覺刺激；
圖IO是一幅曲線，示出在施加周期性的音調(diào)期間所發(fā)生的慢波活動；
圖11是一組由三幅腦部平面圖形構(gòu)成的圖，其分別示出沒有音調(diào)時的 慢波活動的強度、有音調(diào)時的慢波活動的強度以及兩者之間的差別；
圖12是處于慢波頻帶中的腦波活動的格柵化的時間曲線圖(msterized time plot)，其中的陰影指示信號的振幅，該曲線圖示出在對非快速眼球運 動(non-REM)階段2的睡眠進行TMS刺激之后引起的慢波，而在清醒 (wakefulness)周期則沒有引起慢波；以及
圖13是多個EEG信號的曲線圖，其中的EEG信號對應(yīng)于TMS刺激期 間排列的不同睡眠階段，該曲線圖示出所引起的慢波的不同振幅(所述振幅 作為睡眠階段的函數(shù))。
具體實施例方式
現(xiàn)在參見圖1，本發(fā)明的設(shè)備10的第一實施例可以使用經(jīng)顱磁刺激 (TMS)裝置12，其中TMS裝置12具有功率單元14和線圈16。在運行時， 對功率單元14中的一組電容器或其他功率存儲裝置進行充電，然后通過引 線22將其迅速連接至線圈16，以在置于休息患者18頭頂處的線圈16中產(chǎn) 生單相或雙相電流脈沖。
現(xiàn)在參見圖1，所述電流脈沖引起患者18腦部中的磁通量20快速變化。 這種磁場的改變依次在腦組織中產(chǎn)生電流，從而刺激神經(jīng)元活動。如圖3所 示，線圈16可以是"蝶形線圈"，其具有"8"字形繞組，以在相鄰回路中 提供相反極性的磁通量，且將通量20集中于緊湊的區(qū)域內(nèi)。也可以使用諸 如單回路線圈等類似的其他線圈。
TMS裝置12例如可以從英國西南威爾士 (South West Wales)位于威特 蘭德(Whitland)的Magstim公司購得。
再次參見圖1， TMS裝置12依次由控制器24控制，并且控制器24接 收來自電極26 (所述電極26例如置于患者頭皮上)的EEG信號?？梢詢H使 用兩個電極，然而，應(yīng)當理解的是也可以使用多個電極。
因此，控制器24包括標準的EEG處理電路，所述EEG處理電路包括放 大器、門電路以及濾波器，以通過TMS裝置12所產(chǎn)生的脈沖提供無中斷的 連續(xù)EEG信號，盡管這一技術(shù)特征并不是本發(fā)明所必需的。適用于本發(fā)明 的EEG電路可以從芬蘭赫爾辛基(Helsinki)的Nexstim(商標名稱為Eximia) 處購得。Nexstim的裝置提供了一種取樣與保持放大器(sample and hold amplifier)，其被專門研制為用于在TMS刺激期間監(jiān)視EEG。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，EEG信號可以被數(shù)字化，以便用于對時 域或頻域中的慢波活動的自動計算機分析，并用于在下面將描述的錄入操作 中(logging operation)進行記錄(record)。這樣就能夠監(jiān)視休息患者18的 EEG，并且如下所述，用來控制TMS裝置12。
電極引線28將控制器24連接至EEG電極26和/或電極26自身的一部 分，并且TMS裝置12的線圈16能夠適配于頭罩30，所述頭罩30用于確保 線圈16置于休息患者18的頭上。頭罩30還能夠提供用于屏蔽噪聲的耳塞 或耳機(未示出)。
8現(xiàn)在參見圖2，在當前的優(yōu)選實施例中，設(shè)置線圈16以使其中軸32 (通 常沿著自線圈發(fā)出的通量中心延伸進入頭部)在位于腦部中線附近的感覺運 動/頂葉皮層處穿過休息患者18的頭頂(上部)。線圈16須繞開前額區(qū)，因 為它們會引起過多的眨眼。當然，新的線圈設(shè)計或方法也許使這些區(qū)域也能 得到利用?？梢灶A期的是，理想的位置會因不同的人而有所改變，并且將如 下文所描述的，所述理想的位置可以通過短期或長期監(jiān)視由TMS裝置12所 產(chǎn)生的脈沖對于EEG信號的慢波帶寬中的功率增加所產(chǎn)生的影響而確定。
現(xiàn)在參見圖4，通常，由控制器24接收的EEG信號34能夠顯示嵌有一 個或多個慢波38的背景神經(jīng)元活動36。所述慢波的特征在于其頻率范圍 (frequency content)集中于0.5至5.0Hz的范圍內(nèi)。對單個神經(jīng)元40的電位 的研究結(jié)果表明，大致同步發(fā)生的短周期的單個神經(jīng)元的過極化 (hyperpolerization) /去極化(depolerization) 42產(chǎn)生慢波38，所述慢波38 能通過EEG信號而檢測到?；谕挥|動態(tài)平衡假設(shè)(the hypothesis of synaptic homeostasis)，這些過極化/去極化42的周期造成腦部神經(jīng)元的突觸權(quán)重的 減少。對于其概念請參考Tononi Giulio和Cirelli Chiara于2006年10月在 《Sleep Medicine Reviews》第49-62頁發(fā)表的題為"Sleep Function and Synaptic Homeostasis" —文。
在清醒期間，突觸的平均水平因?qū)W習效力而趨向于變得更強。這樣便能 夠進行學習，而這卻是以增加對于神經(jīng)元和突觸的功率消耗、空間需求以及 生化供給需求為代價的。在睡眠期間，腦部神經(jīng)元的過極化/去極化導致連接 的全面減弱。這種連接的全面減弱針對多個神經(jīng)元而將突觸前神經(jīng)元 (pre國synaptic neuron)禾口突觸后神經(jīng)元(post國synaptic neuron)之間的突角蟲強 度(synaptic strength)按比例地縮減至現(xiàn)有的強度。
通過大致上等比例地減弱所有神經(jīng)元的連接，有助于剪除(prune)較弱 的突觸連接，從而降低神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的飽和度。所述神經(jīng)元連接的減弱進一步 降低了牢固連接的神經(jīng)元的功率消耗，并且降低多個神經(jīng)元連接的空間需 求，同時全面提高了神經(jīng)元的信噪比。
由于神經(jīng)元的減弱是恢復性睡眠的首位要素，并且以慢波38表示神經(jīng) 元的減弱機制，因此強化慢波38就能夠提高恢復性睡眠的功效。
現(xiàn)在參見圖5，在本發(fā)明的原理性實施例中，控制器24執(zhí)行已經(jīng)存儲的
9程序44，以完成如下處理執(zhí)行處理模塊47，通過EEG電極26監(jiān)視休息 患者18,在不同睡眠階段的進展情況。具體而言，控制器24監(jiān)視四個非快速 眼球運動(non-REM，即NREM)睡眠階段，這四個階段伴隨著從淺睡到深 睡的進展，并且可對其概述如下
階段1:極淺度睡眠的過渡期，其中會發(fā)生化學變化(所述化學變化允 許諸如產(chǎn)生慢波活動(SWA)等)。大致而言，5%的non-REM睡眠是在階 段l中度過的。
階段2:慢波活動開始。大致而言，45%的non-REM睡眠是在階段2中 度過的。這一階段由被稱作睡眠紡錘波(sleep spindle)和K復合波 (K-complexes)的波形來表征，所述K復合波被認為本質(zhì)上與稍后的階段 中看到的最大慢波相同。睡眠紡錘波是頻率范圍大約在12至15Hz之間的波 段，并且如上所述，K復合波或慢波是頻率范圍大約在0.5至5.0Hz之間的 波段。
階段3:當睡眠接近并變成深度睡眠時就進入階段3，并且表現(xiàn)出慢波 活動的增強。
最后的階段4:由極深度睡眠來表征。大致而言，13。/。的non-REM睡眠 是在這一階段中度過的。在階段3和階段4期間，K復合波被慢波、或與K 復合波之類的響應(yīng)(K-complex-like responses)不同的振蕩波所代替，其中 的慢波或與K復合波之類的響應(yīng)不同的振蕩波不是由外部刺激引起，而是自 然發(fā)生并達到每秒1-2次。
再次參見圖5，通過測量帶寬集中于0.5至4.0Hz的且對應(yīng)于慢波38的 EEG信號的功率頻譜(power spectrum)，并將所述功率與一個或多個根據(jù) 經(jīng)驗確定的閾值相比較，從而在處理模塊47處的程序44能夠推斷出休息人 員的睡眠階段。
通常，在階段2之前，認為腦部不易受被誘導出來的SWA的影響，因 為缺少腦部的前期化學準備。因此，在判斷模塊48處，對預定的閾值階段 (優(yōu)選在階段2或稍后)的發(fā)生進行檢測。只有當達到期望的閾值階段后， 程序才前進到處理模塊50以在此處進入TMS調(diào)度(schedule)表。否則， 程序返回處理模塊47.以進行監(jiān)視。
當達到期望的閾值階段時，處理模塊50的預定TMS調(diào)度表被用以為TMS裝置的周期性脈沖做準備，在優(yōu)選實施例中，TMS裝置產(chǎn)生的周期性 脈沖的頻率為0.5至1.0Hz或者通常小于5.0 Hz (這是慢波38的帶寬上限， 超過該上限就會產(chǎn)生不想要的刺激效果)。
現(xiàn)在參見圖5和圖6，伴隨著控制器24中的脈沖的調(diào)度，可以在TMS 施加時段56和56'期間施加TMS，在每個TMS施加時段之后選擇性地伴隨 有休息時段58，并且對于階段持續(xù)期61而重復的這些循環(huán)都能夠根據(jù)經(jīng)驗 而確定。在TMS施加時段56和56'期間，.可以施加TMS脈沖60，從而產(chǎn) 生后期的慢波38，這些后期的慢波38既可以來自腦部中慢波活動參與性 (participation)的增強，又可以來自慢波活動同步性的提高?？梢詫⑦@些增 強的慢波活動與自然發(fā)生的慢波活動(其EEG跡線(trace) 62為較小的振 幅和頻率)進行比較。初步結(jié)果顯示，慢波38的帶寬中的功率能夠增加80% 至500%，并且這種增加不僅出現(xiàn)于臨近刺激位置處，而且貫穿整個頭皮。
當階段持續(xù)期61到期時，刺激停止，且程序返回到在處理模塊47和判 斷模塊48處的監(jiān)視和檢測階段，直至從閾值階段(在判斷模塊48處對其進 行檢測)至較低的階段的過渡(transition)出現(xiàn)為止。刺激保持暫停狀態(tài)， 直到從較低階段進入閾值階段的過渡出現(xiàn)為止，此時上述過程可以重復進 行。
這樣，通過經(jīng)TMS裝置增強的睡眠周期2、 3和/或4，以產(chǎn)生大量的慢 波活動，從而能夠使患者自然地前移和后移睡眠階段。在可選實施例中，可 以連續(xù)地施加剌激。
在可選實施例中，TMS刺激可以在階段1或2中開始，從而不僅僅是增 加睡眠深度，還有助于將階段1或2的睡眠轉(zhuǎn)為深度睡眠階段4的睡眠的誘 導。這樣，可以減少總的睡眠時間，并且產(chǎn)生"高效的打盹(powernap)"。 在可選實施例中，TMS刺激甚至可以在清醒期間開始，以產(chǎn)生睡眠誘導。
再次參見圖5，在處理模塊47-50中，EEG信號54可以根據(jù)處理模塊 52的指示來錄入，以測量TMS刺激的功效。所述錄入(logging)記錄(record) 了EEG信號54，并且還能夠從慢波帶寬中提取功率頻譜，從而提供在治療 期間(treatment session)所產(chǎn)生的全部慢波活動的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以用于修正 (improve)治療參數(shù)。處理模塊52的錄入還可用于測試模式中，在所述測 試模式中產(chǎn)生TMS剌激和經(jīng)過分析的功率頻譜，從而為特定的個人確定合
ii適的線圈16位置。
現(xiàn)在參見圖7，在可選實施例中，可用DC (直流)電源66代替TMS 裝置12,以通過電極67提供DC電流，從而為腦部提供某種刺激。以這種 途徑，TMS脈沖由通過皮膚傳導并且據(jù)推測(presumably)進入神經(jīng)元組織 的短DC脈沖或AC脈沖來代替，以便為神經(jīng)元提供類似的刺激。在所有其 他方面，圖7的裝置都可以模擬上述方式而進行操作。
作為選擇，如圖8a所示，可用嗅覺剌激器68代替TMS裝置12，其中 所述嗅覺剌激器68通過面罩70對患者鼻孔進行周期性空氣噴射，從而通過 鼻子的嗅覺神經(jīng)或觸覺神經(jīng)的通路(path)為腦部提供刺激。嗅覺神經(jīng)的刺 激會比音頻或視覺剌激要好，因為嗅覺神經(jīng)沒有發(fā)生經(jīng)由丘腦(thalamus) 的中繼(relayed),而所述中繼在睡眠循環(huán)期間會阻滯刺激。類似地，如圖 8b所示，人體的前庭神經(jīng)元系統(tǒng)也可以用作刺激路徑，并使用逐漸加速睡眠 的平臺71以提供0.4至5.0赫茲的周期。根據(jù)本領(lǐng)域公知技術(shù)，所述睡眠平 臺71可以使用以期望的頻率驅(qū)動的電磁激勵器。如前所述，所述刺激可以 是連續(xù)的，或定時于特定的睡眠階段。
現(xiàn)在參見圖9，在可選實施例中，控制器24可以觸發(fā)音調(diào)(audiotone) 發(fā)生器80,該發(fā)生器80例如以0.4至5.0赫茲的頻率產(chǎn)生大約1/4秒的短的 l千赫音調(diào)。如上所述，音調(diào)發(fā)生器80可以通過與頭罩相連的且適于放進患 者耳道(ear canal)中的耳塞(ear buds) 82或耳機等來提供音頻信號。如上 所述，音調(diào)可以在由休息時段58所分隔開的多個施加時段56重復，并且可 以如上所述將所述音調(diào)以按鍵輸入(keyed)至睡眠階段或EEG數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在再參見圖10，示出在慢波頻帶中提供功率的曲線圖，其有力地說明 了在音頻刺激86期間慢波活動的增強，其中由垂直線表示每個音頻刺激。 所示出的剌激圖案隨著意圖收集的實驗數(shù)據(jù)不同而稍有變化。
如圖11所示，腦部中的慢波活動(陰影越黑，則表示慢波活動越多) 既發(fā)生在音調(diào)"開啟"時(據(jù)圖形(map) 87所示)，又發(fā)生在音調(diào)"關(guān)閉" 時(據(jù)圖形88所示)，然而，這些慢波活動的增強實質(zhì)上卻是發(fā)生在音調(diào) "開啟"時，腦部圖形卯示出了腦部圖形87和腦部圖形88之間的區(qū)別。 目前來看，音調(diào)是增強了慢波活動，然而，它所導致的慢波活動卻沒有顯示 出其與通過TMS刺激獲得的腦部刺激之間具有緊密的相位關(guān)聯(lián)(phaserelationship)。
現(xiàn)在參見圖12和圖13，在EEG信號54的周期92期間(在多個時間 94發(fā)生的多個TMS刺激之后)，出現(xiàn)顯著的慢波活動，這些慢波活動與TMS 刺激的定時相關(guān)，并且可以通過從周期92開始的向上升高的慢波峰值得到 證實。從圖11和圖12明顯可知，所產(chǎn)生的這些響應(yīng)僅僅發(fā)生在non-REM 睡眠期間，而沒有發(fā)生在清醒期間。
參見圖12，所引起的慢波活動的量從non-REM睡眠階段1 一直持續(xù)增 加至non-REM睡眠階段3-4，而在清醒時卻非常少或根本沒有。
在TMS刺激和所得到的慢波振幅之間的這種緊密的相位或時間關(guān)聯(lián)， 增加了本發(fā)明還可用于檢測和量化患者意識狀態(tài)的可能性。從這方面來說， 本發(fā)明還可應(yīng)用于麻醉學領(lǐng)域。在這種應(yīng)用中，醫(yī)護人員可以使用結(jié)合圖1 所描述的本發(fā)明，例如，在外科手術(shù)中，在通過TMS裝置12進行每次刺激 后，使用控制器24分析腦波，以評估患者的意識狀態(tài)。這種裝置可以使用 控制器24，以便在TMS刺激的預定時間窗(window)(例如半秒)之后， 立刻評估在慢波頻率范圍中的功率，并且利用在上述時間窗中的慢波功率或 振幅以提供意識狀態(tài)的定量測量。
其他分析和公開內(nèi)容包含在于2007年5月15日發(fā)表的PNAS (美國科 學院院刊)第104巻編號為20, 8496-8501的文章"Triggering sleep slow waves by transcranial magnetic sstimulation"中，在此通過參考將其并入本申請中。
特別需要說明的是，本發(fā)明并不限于本申請中的實施例和說明內(nèi)容，而 是包括這些實施例的改進形式，這些改進形式可以包括落入隨附權(quán)利要求保 護范圍中的所述實施例的 一部分以及不同實施例中的元素組合。
權(quán)利要求
1.一種用于促進恢復性睡眠的設(shè)備(10)，包括腦部刺激器((14，16)、(68，70)、(68，71)、(66，67)、(80，82))，以實質(zhì)上小于5Hz的頻率周期性地刺激腦部，從而促進慢波活動。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括睡眠監(jiān)視器(24， 26)，監(jiān)視休息人員，以檢測腦部活動；以及 其中所述腦部刺激器由所述睡眠監(jiān)視器控制。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述睡眠監(jiān)視器在預定量的慢波活動 (38)起始時激活所述腦部刺激器。
4. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述腦部刺激器((80， 82) 、 (68， 71))選自于由音頻剌激和前庭刺激組成的組。
5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述腦部刺激器是經(jīng)顱磁刺激裝置 (14, 16)。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，包括定位器(30)，用于在位于休息人員 腦部中線附近的感覺運動/頂葉皮層處對所述經(jīng)顱磁刺激裝置的線圈進行定 位。
7. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述經(jīng)顱磁刺激裝置以小于1Hz的頻 率刺激腦部。
8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述睡眠監(jiān)視器是EEG裝置(24， 26),提供置于休息人員之上的電極，以檢測睡眠/清醒活動的預定水平。
9. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括電子數(shù)據(jù)日志(52)，記錄所述 EEG，并指示由所述腦部剌激器進行的腦部周期性剌激的次數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述電子數(shù)據(jù)日志以小于5Hz的頻 率提供功率測量。
11. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括頭具(30)，支撐置于休息人 員的頭部上的經(jīng)顱磁刺激裝置的剌激線圈(16)以及EEG電極(26)。
12. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括排序單元，用于在預定時段后 將所述腦部刺激器去激活；其中所述睡眠監(jiān)視器稍后能夠在睡眠水平新的一 輪起始時再次激活所述腦部刺激器。
13. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括排序單元，用于在預定時段后將所述腦部刺激器去激活。
14. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述腦部刺激器是提供音頻脈沖的 音頻產(chǎn)生器(80， 82)。
15. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述腦部剌激器是鼻具(68， 70)， 用于周期性地刺激鼻子。
16. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述鼻具提供周期性的空氣氣流。
17. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述腦部刺激錄提供至少兩個電極 (66， 67)，所述電極的至少一個電極施加至休息人員的頭部皮膚，以在電極之間產(chǎn)生電流。
18. —種促進恢復性睡眠的方法，包括以下步驟以小于5Hz的頻率對 休息人員周期性地施加經(jīng)顱磁刺激，以促進所述休息人員的腦部中的EEG 慢波活動。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括以下步驟在預定的睡眠水平開始周期性地施加經(jīng)顱磁剌激。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟在預定時段后停止所述經(jīng)顱磁刺激，以在所述睡眠水平新的一輪起始時重新開始所述經(jīng)顱磁剌 激。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，包括以下步驟周期性地停止所述經(jīng)顱磁刺激。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述睡眠水平由預定量的慢波活動 的起始來表征。
23. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中在位于休息人員腦部中線附近的感 覺運動/頂葉皮層處施加所述經(jīng)顱磁刺激。
24. —種用于評估意識的設(shè)備，包括腦部刺激器，用于腦部的周期性經(jīng)顱磁刺激，從而引起慢波活動；以及 EEG監(jiān)視器，在所述周期性剌激之后監(jiān)視慢波活動，從而對意識進行測 量，其中所述意識作為所述慢波活動的函數(shù)。
全文摘要
腦部刺激被用于促進或產(chǎn)生慢波活動，而所述慢波活動被認為與恢復性睡眠的性質(zhì)有關(guān)。在優(yōu)選實施例中，經(jīng)顱磁刺激器(14，16)用于以接近自然慢波活動的頻率給神經(jīng)元提供刺激。
文檔編號A61N1/00GK101557855SQ200780036394
公開日2009年10月14日 申請日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者朱利奧·托諾尼 申請人:威斯康星校友研究基地