CN111729203B - 一种用于降低成瘾和冒进的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及红外光的生物效应技术领域，尤其涉及一种用于降低成瘾和冒进的装置。本发明所提供的装置包括：红外光源模块，用于产生的波长为3.8‑5.2μm的红外光；光学调整模块，用于将所述红外光的光功率控制为大于0.1mW小于0.5mW，并照射在下丘脑和垂体上。通过该装置能够高效、快速地解决由多巴胺分泌过量所引起的成瘾现象或者冒进行为等问题，克服了生物体表面和组织血液等对红外光的强烈吸收。同时，由于红外光对生物神经的刺激没有副作用，该装置还具有安全可靠的特点。此外，该装置操作简单，历经时间短，有利于在实际操作中进行推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及红外光的生物效应技术领域，尤其涉及一种用于降低成瘾和冒进的装置。
背景技术
多巴胺是去甲肾上腺素(INN名称：Norepinephrine，也称Noradrenaline，缩写NE或NA)的前体物质，是下丘脑和脑垂体腺中的一种关键神经递质，中枢神经系统中多巴胺的浓度受精神因素的影响，神经末梢的促性腺激素释放激素(GnRH)和多巴胺间存在着轴突联系并相互作用，以及多巴胺有抑制GnRH分泌的作用。多巴胺在前脑和基底神经节出现，基底神经节负责处理恐惧的情绪，但由于多巴胺的缘故，取代了恐惧的感觉。因此，大脑中的神经元物质多巴胺直接影响人们的情绪。多巴胺的浓度过高会造成人体神经系统兴奋，容易使人亢奋激进，并草率做出判断，更为冒进甚至成瘾；因此通过对多巴胺浓度的调控可以达到间接改变生物大脑兴奋程度，从而可以在一定程度上达到降低成瘾或者冒进倾向。目前，传统的降低成瘾和冒进的方法大多为药物疗法，不仅存在副作用，而且治疗时间长。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于降低成瘾和冒进的装置，能够高效、快速以及低副作用地解决由多巴胺分泌过量所引起的成瘾现象或者冒进行为等问题。
本发明所提供的装置包括：
红外光源模块，用于产生的波长为3.8-5.2μm的红外光；
光学调整模块，用于将所述红外光的光功率控制为大于0.1mW小于0.5mW，并照射在下丘脑和垂体上。
本发明通过研究发现，上述特定波长(3.8-5.2μm)和一定光功率强度(大于0.1mW小于0.5mW)的红外光可以刺激下丘脑和垂体，使其减少多巴胺的分泌，多巴胺的浓度减少会使生物神经系统的兴奋性降低，因此可通过该方法、装置间接控制生物体的神经系统兴奋程度，降低成瘾和冒进倾向。而在上述波长和光功率范围外的红外光，则不具有该效果。
优选地，当所述红外光源模块用于产生的波长为4.6-5.2μm(更优选波长为5.2μm)的红外光时，多巴胺的浓度降低幅度更大。
作为优选，所述红外光的重频小于等于100Hz，脉宽小于等于100ns时，有利于控制红外光的热效应，避免在大脑深部功能区热效应累积所造成的伤害。
本发明还进一步发现，过长时间的照射存在着使生物体抑郁的风险，而过短时间的照射可能无法起到降低多巴胺浓度的效果，不能有效降低成瘾和冒进等行为，当控制红外光在下丘脑和垂体上照射时间为20～30min时，可以很好地兼顾上述两点。因此，优选所述装置被设置成将所述红外光在下丘脑和垂体上照射20～30min。
作为优选，所述光学调整模块包括：
红外光预处理单元，用于将所述红外光的光斑半径缩小至小于10μm，并控制光功率大于0.1mW小于0.5mW，得到经过预处理的红外光；
红外光传导单元，用于将所述经过预处理的红外光传导至下丘脑和垂体。
所述光学调整模块除了需要控制光功率之外，还需要将光斑半径缩小至小于10μm，以尽可能针对特定大脑功能区进行刺激，而不影响其他脑功能。
作为优选，所述红外光预处理单元包括：
缩束部件，用于对所述红外光的光斑进行缩小和整形，使光斑半径小于200μm，得到缩束后的红外光；此处若产生过大的光斑，将会影响经过透镜汇聚后的光斑大小，造成更多的能量损失；
聚焦部件，用于对所述缩束后的红外光的光斑进行缩小，使光斑半径缩小至小于等于20μm，并控制光功率不高于1mW，得到聚焦后的红外光；此处若产生过大的光斑，将会影响耦合进入光纤的能量，造成更多的能量损失；
光纤，用于对所述聚焦后的红外光的光斑进行缩小，使光斑半径缩小至小于10μm，并控制光功率大于0.1mW小于0.5mW。
优选地，所述光纤为多模光纤，内径为5-15μm，外径为110-150μm，数值孔径为0.3，有效波段为1.5-9.5μm。
在一些方案中，所述红外光预处理单元还包括准直部件，用于在红外光进入所述缩束部件前，对其进行准直。
作为优选，所述红外光传导单元包括波导，所述波导的一端为平端，另一端为尖端；所述光纤被设置在所述波导的内部，所述光纤的出光口接近且不超出所述波导的尖端开口，使光纤既不会受到血液等生物样本的污染，又可以减少在波导中的传导损失。
优选地，所述波导的内径为150-180μm，外径为200-220μm。
优选地，所述波导的平端横截面为圆形，尖端横截面为椭圆且带有尖部。
本领域人员可以根据被实施对象的行为，判断是否需要刺激或者变更刺激强度。
本领域技术人员可对本发明所提供的方案进行组合，得到较佳实施例。
本发明中的“冒进”指草率作出决定或行为。
本发明进一步提供所述装置在减少多巴胺分泌过量中的应用。
本发明进一步提供所述装置在减少成瘾和冒进方面的应用，其中，所述成瘾和冒进是由多巴胺分泌过量引起的。
本发明进一步提供一种减少成瘾和冒进的方法，包括：用波长为3.8-5.2μm、光功率为大于0.1mW小于0.5mW的红外光照射下丘脑和垂体。
与上述装置中相对应的：
优选所述红外光的重频小于等于100Hz，脉宽小于等于100ns。
优选所述照射的时间为20～30min。
优选所述红外光的光斑半径小于10μm。
本发明进一步提供所述装置的使用方法，包括：
(1)将所述光学调整模块的出光口(波导的尖端)设置在下丘脑和垂体位置；
(2)使所述红外光源模块产生红外线，经所述光学调整模块后，照射在下丘脑和垂体上。
本发明的有益效果如下：
本发明能够高效、快速地解决由多巴胺分泌过量所引起的成瘾现象或者冒进行为等问题，克服了生物体表面和组织血液等对红外光的强烈吸收。同时，由于红外光对生物神经的刺激没有副作用，该装置还具有安全可靠的特点。此外，该装置操作简单，历经时间短，有利于在实际操作中进行推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例1中装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1中红外光预处理单元的结构示意图；
图3为本发明实施例1中的装置示意图；
图4为本发明实验例中对照组的结果图；
图5为本发明实验例中波长为5.2μm的实验组的结果图；
图6为本发明实验例中波长为4.6μm的实验组的结果图；
图7为本发明实验例中波长为3.8μm的实验组的结果图。
图1～3中：100、红外光源模块；200、光学调整模块；210、红外光预处理单元；211、缩束部件；212、聚焦部件；213、光纤；220、红外光传导单元。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种用于减少多巴胺分泌的装置，该装置的结构示意图如图1所示，其中红外光预处理单元的结构示意图如图2所示，该装置示意图如图3所示。
所述装置被设置成将红外光在下丘脑和垂体上照射30min，具体包括：
(一)红外光源模块100，用于产生的波长为3.8-5.2μm，重频小于等于100Hz，脉宽小于等于100ns的红外光。
(二)光学调整模块200，用于将所述红外光的光功率控制为大于0.1mW小于0.5mW，并照射在下丘脑和垂体上。
具体的，所述光学调整模块200包括：
(1)红外光预处理单元210，包括：
1)缩束部件211，用于对所述红外光的光斑进行缩小和整形，使光斑半径小于200μm，得到缩束后的红外光；
2)聚焦部件212，用于对所述缩束后的红外光的光斑进行缩小，使光斑半径缩小至小于等于20μm，并控制光功率不高于1mW，得到聚焦后的红外光；
3)光纤213，用于对所述聚焦后的红外光的光斑进行缩小，使光斑半径缩小至小于10μm，并控制光功率大于0.1mW小于0.5mW；所述光纤213为多模光纤，内径为10μm，外径为130μm，数值孔径为0.3，有效波段为1.5-9.5μm。
(2)红外光传导单元220，用于将所述经过预处理的红外光传导至下丘脑和垂体，包括波导，所述波导的一端为平端，另一端为尖端，所述光纤213被设置在所述波导的内部，所述光纤213的出光口接近且不超出所述波导的尖端开口；所述波导的内径为170μm，外径为200μm，平端横截面为圆形，尖端横截面为椭圆且带有尖部。
实施例2
本实施例提供一种用于减少多巴胺分泌的装置，与实施例1的区别在于，所述红外光预处理单元210还包括准直部件，用于在红外光进入所述缩束部件211前，对其进行准直。
实验例
本试验例采用实施例1中的装置，对24只8周龄SD大鼠进行相关实验测试。
具体实验过程为：随机选取生理状态(如大小、体重等)相近的8周龄SD大鼠共24只，每四只分为一个大组，共分为6大组。每大组大鼠分为4个小组，每小组1只大鼠，分别为control组、Brain1-3组。对每小组大鼠进行同样的开颅手术，依次将大鼠固定在动物头架立体定向仪上，完成光纤的位置确定，使不同波长的红外光功率保持一致，然后进行以下操作。Brain1-3组分别给予5.2μm，4.6μm，3.8μm的红外光照射25min，control组不进行任何照射，静置25min。
实验结束后，打开大鼠颅骨，取出鼠脑放入收集管。对每只大鼠的样本使用岛津液相分析仪、三重四级杆串联质谱系统提取大鼠体内的多巴胺，进行浓度分析。如上重复6次实验。
将6次重复实验获得的每小组大鼠大脑中多巴胺浓度求算数平均值，绘制图4～7的统计均值图(图4～7中，横坐标为时间/分钟，纵坐标为强度值/cps)。其中，图4为对照组结果，除了无红外光刺激之外，其他条件均与实验组相同。图5～7是实验组结果，其分别对应于给予5.2μm，4.6μm，3.8μm的红外光照射后的结果。
通过对多巴胺浓度分析，可以发现给予红外光刺激时多巴胺浓度低于对照组(没有刺激)，且当波长为5.2μm时，多巴胺降低的浓度幅值最大，效果最好。
由该结果可知，本发明的基于红外光对生物神经刺激效应降低成瘾和冒进的装置，能实现降低大脑中多巴胺浓度，从而降低神经系统的兴奋性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种用于降低成瘾和冒进的装置，其特征在于，包括：
红外光源模块，用于产生的波长为3.8-5.2μm的红外光；所述红外光的重频小于等于100Hz，脉宽小于等于100ns；
光学调整模块，所述光学调整模块包括：
(1)红外光预处理单元，所述红外光预处理单元包括：
1)缩束部件，用于对所述红外光的光斑进行缩小和整形，使光斑半径小于200μm，得到缩束后的红外光；
2)聚焦部件，用于对所述缩束后的红外光的光斑进行缩小，使光斑半径缩小至小于等于20μm，并控制光功率不高于1mW，得到聚焦后的红外光；
3)光纤，用于对所述聚焦后的红外光的光斑进行缩小，使光斑半径缩小至小于10μm，并控制光功率大于0.1mW小于0.5mW，得到经过预处理的红外光；
(2)红外光传导单元，用于将所述经过预处理的红外光传导至下丘脑和垂体；
所述装置被设置成将所述红外光在下丘脑和垂体上照射20～30min。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤为多模光纤，内径为5-15μm，外径为110-150μm，数值孔径为0.3，有效波段为1.5-9.5μm。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述红外光预处理单元还包括准直部件，用于在红外光进入所述缩束部件前，对其进行准直。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述红外光传导单元包括波导，所述波导的一端为平端，另一端为尖端；所述光纤被设置在所述波导的内部，所述光纤的出光口接近且不超出所述波导的尖端开口。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述红外光传导单元包括波导，所述波导的一端为平端，另一端为尖端；所述光纤被设置在所述波导的内部，所述光纤的出光口接近且不超出所述波导的尖端开口。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述波导的内径为150-180μm，外径为200-220μm。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述波导的内径为150-180μm，外径为200-220μm。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述波导的平端横截面为圆形，尖端横截面为椭圆且带有尖部。
9.根据权利要求5～7中任一项所述的装置，其特征在于，所述波导的平端横截面为圆形，尖端横截面为椭圆且带有尖部。
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Non-Patent Citations (1)
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| 低强度激光照射对神经系统的作用及临床应用;胡翠卷等;《中国激光医学杂志》;20101015(第05期);全文 * |
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