CN107158561A - 一种经颅直流电刺激装置 - Google Patents

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宋光俊
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Abstract

本发明涉及一种经颅直流电刺激装置，包括控制装置、定位帽，所述控制装置和定位帽通过连接线相连接。与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明是一种安全便捷的，非穿刺的颅外电流刺激方法，将直流电刺激的阳级放于左脑额中回，利用恒定低强度电流(1‑2mA)刺激该区域，能够有效增强左脑额中回部位神经元的兴奋性，从而增强阅读障碍患者的左脑额中回的功能，对病情有改善效果。

Description

一种经颅直流电刺激装置
技术领域
本发明涉及一种用于治疗认知障碍的装置，具体来说是一种经颅直流电刺激装置。
背景技术
研究表明，通过头盖骨的微弱电信号可在某些方面提高人的行动力。认知是指通过形式概念、知觉、判断或想象等心理活动来获取知识的过程，即个体思维进行信息处理的心理功能，认知过程可以是自然的或者人造的。培养良好的阅读能力是极其重要的，而阅读能力的培养应该从小抓起，在中西儿童阅读教育交流与研讨会上一些专家指出，中国儿童阅读障碍发生率高达6％至18％。所以应该及早对阅读障碍进行治疗。
目前，对于认知障碍的治疗，主要有以下方法：对症和神经保护性治疗，对有明显精神、神经症状，如抑郁，焦虑，睡眠障碍的患者可根据病情进行对症治疗。此外，针对认知障碍的病因和发病机制，可应用不同的神经细胞保护剂，如脑循环改善剂、能量代谢激活剂、神经递质和神经生长因子保护剂、Ca2+拮抗剂、谷氨酸盐受体拮抗剂、抗氧化剂、胶质细胞调节剂和非甾体类抗炎剂等均被广泛应用于不同疾病引起的认知障碍的治疗。恢复和维持神经递质的正常水平，多种认知障碍与神经递质异常有关，例如，多巴胺能神经元损伤在PD的发病中占重要地位，各种针对提高多巴胺能神经功能的策略相继产生。手术治疗，传统的手术疗法有苍白球切除术、丘脑切除术以及立体定位埋植脑刺激器等。
对于患有阅读障碍的儿童，大多需要专门的教师或者心理医生采用特殊的方法进行矫治，如多感觉通道法，强调运用学生的多种感觉通道，诸如视、听、动、触等；神经阻滞矫正法，对阅读障碍的儿童通常采用视觉描绘练习和眼手协调练习，以促进大脑半球优势能力的发展；教师可通过有针对性的扩展词汇训练、阅读技巧训练及良好的阅读习惯的培养，对儿童的阅读障碍加以矫正。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种经颅直流电刺激装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种经颅直流电刺激装置，包括控制装置、定位帽，所述控制装置和定位帽通过连接线相连接。
进一步的，所述控制装置包括控制装置本体，控制装置本体上设置有恒定电流发生器、调节旋钮、显示屏。
进一步的，所述连接线包括导线和电极，所述导线一侧连接控制装置，另一侧连接电极。
进一步的，所述电极为小于10cm2的电极片。
进一步的，所述电极包括正电极和负电级。
进一步的，所述负电级设置于定位帽的下巴位置。
进一步的，所述正电极设置于定位帽的头皮位置。
进一步的，所述电极为圆形电极。
进一步的，所述电极和头皮之间设置有带导电液的海绵体。
进一步的，所述恒定电流发生器产生1mA或2mA的直流电。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明的一种经颅直流电刺激装置，是一种用于治疗认知障碍的装置，经颅直流电刺激(transcranial Direct Current Stimulation)是一种安全便捷的，非穿刺的颅外电流刺激方法，将直流电刺激的阳级放于左脑额中回，利用恒定低强度电流(1-2mA)刺激该区域，能够有效增强左脑额中回部位神经元的兴奋性，从而增强阅读障碍患者的左脑额中回的功能，对病情有改善效果。通过直流电刺激,脑电信号检测，认知障碍诊断，同时针对认知障碍神经电生理特征，根据强度-持续时间曲线和电刺激波形的生物效应，设计出能有效诱发神经元兴奋，电极腐蚀小，组织无损伤的电刺激波形。认知过程可以是自然的或者人造的，而电刺激可以调动多种大脑网络从而收集不同阶段的学习数据，从而取得较好的治疗效果。
附图说明
图1为本发明一种经颅直流电刺激装置中控制装置的结构示意图；
图2为本发明一种经颅直流电刺激装置一实施例的结构示意图；
图3为本发明一种经颅直流电刺激装置的恒定电流发生器工作电路原理图；
图4为本发明一种经颅直流电刺激装置位于电极帽上正极电极片连接方式的局部细节图；
图5为本发明一种经颅直流电刺激装置置于下巴的负极电极片连接方式的局部细节图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
一种经颅直流电刺激装置，包括控制装置、定位帽，所述控制装置和定位帽通过连接线相连接。
作为具体实施例的改进所述控制装置包括控制装置本体，控制装置本体上设置有恒定电流发生器、调节旋钮、显示屏。
作为具体实施例的改进所述连接线包括导线和电极，所述导线一侧连接控制装置，另一侧连接电极。
作为具体实施例的改进所述电极为小于10cm2的电极片。
作为具体实施例的改进所述电极包括正电极和负电级。
作为具体实施例的改进所述负电级设置于定位帽的下巴位置。
作为具体实施例的改进所述正电极设置于定位帽的头皮位置。
作为具体实施例的改进所述电极为圆形电极。
作为具体实施例的改进所述电极和头皮之间设置有带导电液的海绵体。
作为具体实施例的改进所述恒定电流发生器产生1mA或2mA的直流电。
如图1所示，该系统主要包括显示模块、恒定电流发生模块、正级和负极。其中，显示模块主要显示当前刺激的电流值大小，以及仪器开启时间长度。恒定电流发生模块能够产生1mA与2mA两种不同模式的直流电。整个通电时间为15分钟到40分钟，为防止通电时间过长对人体产生危害，设置最大通电时间为1小时，若超过1小时，则系统自动断电。用于固定正电极的定位帽是以国际脑电10-20系统为基础设计，其中置于头皮表面的正电极位于F3位置。负电级置于下巴处，负电极的固定是通过魔术贴来实现。佩戴定位帽时，将前端置于鼻根处，后端置于枕骨隆突处。为确保电极产生电流能顺利通过大脑，在电极和头皮之间是通过带有导电液的海绵体来连接的。而每一片电极均通过一根导线与恒定电流发生模块相连。
如图2所示，展示了本发明的装置整体外观示意图，其中1为恒定电流发生器，2为头戴式定位帽，3为连接恒定电流发生器与定位帽的导线，4为当前数据显示屏，5为控制恒定电流产生时间的旋钮，6为控制恒定电流产生电流值大小的旋钮，7为恒定电流发生器的正极，它通过3与位于电极帽上的9电极相连，8为恒定电流发射器的负极，它通过3与位于下巴的10电极相连。
其中，恒定电流发生器1的工作原理图，如图3所示，采用9V电池作为供电电源，采用集成运放电路产生恒流源，这种恒流源电路，使用并联稳压器TL431，简单实用并且精度高。示意图中采用的元件也都是很普通的，易于搭建和调试，便于实际实施。示意图中产生电流为R1两端电压V1除以R1的阻值，即Iout＝V1/R1，当改变R1电阻值时，即可实现不同的电流输出。
如图4所示，为位于电极帽上正极电极片连接方式的局部细节图。其中11为定位帽，12为头皮表面，13为位于定位帽上的孔洞，14为位于头皮表面的电极片，15为能够导电的导线。进一步的，位于定位帽上的孔洞13，是以国际脑电10-20系统为基础确定，其位置为F3处，导线15穿过孔洞13与14相连。
与现有的方形电极不同，本方案采用圆形电极，因为方形电极会在四角出现较强的边界效应，而采用圆形电极片，能够使电流更加均匀的分布在电极片上。本方案采用小于10cm2的电极片，有别于现有的25cm2-35cm2的电极片，本方案中的电极片面积较小，能够使刺激区域更加聚焦，提高了刺激的空间聚焦性。
如图5所示，为置于下巴的负极电极片连接方式的局部细节图。其中16、17为定位帽的两端，起到接固定定位帽的作用，18为负极电极片，19为导线。进一步的，16、17采用魔术贴的设计方式，魔术贴，又名粘扣带，是衣服上常用的一种连接辅料，分子母两面，一面是细小柔软的纤维，圆毛，另一面是较硬带钩的刺毛。在本系统中，16中A面为正常面，而B面为魔术贴的圆毛面，17中C面为魔术贴的刺毛面，D面为魔术贴的圆毛面，18为负极电极片，它与17相接触的一面为魔术贴的刺毛面。这样，这种设计方式即可保证人体与负电极片和电极帽的系带之间有良好的稳定连接性，又能够保证魔术贴的刺毛面不接触人体，具有一定舒适性。图中19导线的导出和正级电极片的导出有所不同，正极电极片为垂直方向导出，这里负极为水平方向导出，并不需要穿过定位帽的系带。同样的，负极电极片18的大小面积设计与正电极相同。若有将负电级改变放置位置，如放置于手臂处等其它位置，也将视作是本发明的替代方案。
培养良好的阅读能力是极其重要的，而阅读能力的培养应该从小抓起，在中西儿童阅读教育交流与研讨会上一些专家指出，中国儿童阅读障碍发生率高达6％至18％。所以应该及早对阅读障碍进行治疗。
目前对于患有阅读障碍的儿童，大多需要专门的教师或者心理医生采用特殊的方法进行矫治，如多感觉通道法，强调运用学生的多种感觉通道，诸如视、听、动、触等；神经阻滞矫正法，对阅读障碍的儿童通常采用视觉描绘练习和眼手协调练习，以促进大脑半球优势能力的发展；教师可通过有针对性的扩展词汇训练、阅读技巧训练及良好的阅读习惯的培养，对儿童的阅读障碍加以矫正。
经颅直流电刺激(transcranial Direct Current Stimulation)是一种安全便捷的，非穿刺的颅外电流刺激方法，将直流电刺激的阳级放于左脑额中回，利用恒定低强度电流(1-2mA)刺激该区域，能够有效增强左脑额中回部位神经元的兴奋性，从而增强阅读障碍患者的左脑额中回的功能，对病情有改善效果。而现有的技术依赖于治疗者的经验，不利于使用和推广。
本发明的目的是构建一种用于治疗阅读障碍的便携式经颅直流电刺激装置，克服现有只通过治疗师矫正治疗方法效果不佳的技术问题。
本发明的技术方案：构建一种用于治疗阅读障碍的便携式经颅直流电刺激装置，主要包括恒定电流发生模块、显示模块、用于固定电极的定位帽、置于头皮表面的正电极、置于下巴的负电级，以及用于传输电流的数据线。
其中恒定电流发生模块能够产生1mA与2mA两种不同模式的直流电。整个通电时间为15分钟到40分钟，设置最大通电时间为1小时，若超过1小时，则系统自动断电。
显示模块主要显示当前刺激的电流值大小，以及仪器开启时间长度。
用于固定正电极的定位帽是以国际脑电10-20系统为基础设计，其中置于头皮表面的正电极位于F3位置。
有研究人员发现患有中文阅读障碍的儿童在同音字判断任务和词汇判断任务时表现出在左侧额中回激活减少，这就表明患有阅读障碍的儿童在字形到音节水平的字音加工通路和字形到字义的通路有显然的减小，当然上述是由左侧额中回进行调节。在另一个研究中，有研究人员发现患有中文阅读障碍的儿童的左侧额中回灰质体积减少，在进行押韵判断任务时该区的激活强度也减少了。由上述研究可以发现在患有阅读障碍的儿童相对于正常儿童，左脑额中回是不同的。
故这里，本装置将正电极的放置位置定为左脑额中回区域，在脑电10-20系统中，即为F3处。而一般认为负电级对神经元具有抑制性，故没有将负极置于头皮表面，本装置将负极置于下巴处，负电极的固定通过魔术贴来实现。
为确保电极产生电流能顺利通过大脑，在电极和头皮之间通过带有导电液的海绵体来连接。而每一片电极均通过一根导线与恒定电流发生模块相连。
本发明构建一种用于治疗阅读障碍的便携式经颅直流电刺激装置，通过在头部固定位置放置与恒定电流发生器相连的电极，来实现对左脑额中回的经颅直流电刺激，可以有效改善阅读障碍患者的状态。
图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种经颅直流电刺激装置，其特征在于：包括控制装置、定位帽，所述控制装置和定位帽通过连接线相连接。
2.根据权利要求1所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述控制装置包括控制装置本体，控制装置本体上设置有恒定电流发生器、调节旋钮、显示屏。
3.根据权利要求1所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述连接线包括导线和电极，所述导线一侧连接控制装置，另一侧连接电极。
4.根据权利要求3所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述电极为小于10cm2的电极片。
5.根据权利要求3所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述电极包括正电极和负电级。
6.根据权利要求3所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述负电级设置于定位帽的下巴位置。
7.根据权利要求3所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述正电极设置于定位帽的头皮位置。
8.根据权利要求3所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述电极为圆形电极。
9.根据权利要求7所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述电极和头皮之间设置有带导电液的海绵体。
10.根据权利要求2所述的经颅直流电刺激装置，其特征在于：所述恒定电流发生器产生1mA或2mA的直流电。
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