JP7689375B2 - 物忘れの治療器具 - Google Patents
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Description
人体は、脳および全身の神経と化学プラントのような全身に分散した複雑な制御システムが健全に機能している間だけ、正常に活動することができる。特に、人体は人類が設計した設計図に基づく開発品・生産品ではないので、すでにそこにある対象物(人体)を実験と分析によって試行錯誤しながら、修理方法の完成度を高めてゆくしかない。これはサイバネティクスの学問分野に立脚したリバースエンジニアリングの視点にほかならない。
非特許文献2は、大規模な脳のネットワークと精神病理学を結びつける強力なパラダイムとしての統合トリプルネットワークモデルを提唱した論文である。この分野の方法論の進歩は、自閉症、統合失調症、認知症などの脳の接続障害についての新しい考え方を推進している。この理論では、脳を3つの大規模ネットワークに統合し、通信系の接続障害のように発生する認知などの機能障害を示している。3つの大規模ネットワークとは、過去の記憶と未来や自他に関わる堂々巡りの思惟などを司るデフォルトモードネットワーク(DMN)、今・ここにおける知覚(感情含む)を参照しながら一直線に問題解決を図るセントラルエグゼクティブネットワーク(CEN)、さらに状況変化に気付いてDMNとCENのどちらか一方だけが作動するように切替える顕著性ネットワーク(SN:Salience Network)である。
非特許文献3は、異なる脳内部位に刺激を付与する場合、刺激の位相角(同相対逆相)を調整することにより認知障害が改善し、あるいは逆に障害が誘発される場合があることを示した重要な研究である。前頭前野と側頭領域の間で「シータ波の周波数(4~8Hz)とガンマ波の周波数(25Hz以上)との位相振幅結合(PAC)」と呼ばれるクロス周波数結合があり、作業記憶(ワーキングメモリ)に欠陥のある高齢者では、側頭領域のシータ・ガンマPACと前頭前野と側頭領域の間のシータ位相同期が不調である。また前頭側頭領域間の皮質相互作用を非同期化するように設計された交流電気刺激(tACS、transcranial alternate current stimulation)を用いて、若年成人の被験者に作業記憶障害が急速に誘発された実験結果を紹介している。
この現象は、脳内の複数個所に位相同期した複数の刺激を与える場合の位相差の設定によって治療効果(および副作用)に差異が出る可能性を示唆しており、要注意である。
2016年の非特許文献4で、脳神経に対する40Hzの刺激により40Hzの脳波を増強させると、アルツハイマー(AD)型認知症の原因物質であるアミロイドβとタウ蛋白を免疫細胞ミクログリアが貪食して削減する作用機序が公開された。この研究成果によりアルツハイマー症の病理学的変化の進行を抑制する疾患修飾療法(Disease modification therapy)として機能するデジタル医薬としての「40Hz療法」の基礎(特許文献1)が公知となった。
この画期的な「40Hz療法」は、SSVEPとASSRの現象を利用して光と音で視覚刺激と聴覚刺激で約40Hzの脳波を誘導する知覚療法器具20だけでなく、約40Hzの近赤外光を鼻腔から照射するフォトバイオモジュレーション(PBM)を利用したPBM療法器具10や、約40Hzの刺激を頭部に付与する磁気刺激治療(TMS、rTMS)などに応用する臨床研究が盛んに行われている。
発光体170を使用する知覚療法器具20の臨床研究としての2021年の第2相治験の報告書(非特許文献5、非特許文献6)によれば、被験者に40Hzの光と音に集中させて周囲を観察させないように発光体170として被験者から5フィート離れて設置された2フィート角のLED発光パネルを用いて脳波を誘導した結果、デフォルトモードネットワーク(DMN)に関連した「顔と名前の連想記憶」については統計的有意性のある治療効果が得られた。しかし、セントラルエグゼクティブネットワーク(CEN)と顕著性ネットワーク(SN)に関連した治療効果は報告されていない。
2019年から2020年にかけて、日米でほぼ同時期に、液晶(LCD)素子を用いて周囲光を約40Hzで明滅させて光による視覚刺激を付与する40Hz療法の治療器具(米国の特許文献2、日本の特許文献3)が出願された。
従来の発光体170を注視させる治療器具(特許文献1)では患者が周囲環境を自由に観察できないために運動療法や認知療法などの非薬物療法を40Hz療法と併用できない等の問題が生じた。その解決等として、約40Hzで明滅するLCD素子をレンズ部分に組み込んだサングラス(以下、LCDサングラス180と略記する)を通して被験者が周囲環境を自由に観察できるように改善したものである。
なおLCDサングラス180を使用する知覚療法器具20も、脳神経に対する40Hzの刺激により40Hzの脳波が増強されるため、アルツハイマー症の病理学的変化の進行を抑制する疾患修飾療法としての40Hz療法の作用機序の効果を備えている。
40Hz療法を適用する周波数について「40Hz」という表記を用いる場合であっても、治療に使用する刺激の繰り返し周波数の数値は必ずしも正確に40.0Hzである必要はなく、特許文献1や非特許文献4におけるアルツハイマー症の病理学的変化の進行を抑制する疾患修飾療法の作用機序が機能する範囲で40Hz前後の値の周波数を適用して差し支えない。この意味あいを明示的に表現したい場合には「40Hz」の代わりに「約40Hz」という表記をする場合もあるが、実質的には同じ意味である。
本発明の文章中で「点滅」と「明滅」という表現があるが、「点滅」は主に特許文献1の矩形波で光源を点灯/消灯の2段階で操作する文脈で使用し、「明滅」は主に特許文献3の矩形波以外の波形(例えば正弦波)で光束を多段階に明るく/暗くする文脈で使用する傾向がある。ただし、どちらも40Hz療法の作用機序を働かせる観点からは、本発明において実質的には同じ意味である。
40Hz光の発生源が発光体170かLCDサングラス180かにかかわらず、光と音の刺激で脳波を誘導する技術はSSVEP(定常状態視覚誘発電位、Steady State Visual Evoked Potential)およびASSR(聴性定常反応、Auditory Steady State Response)と呼ばれ、SSVEPは後頭部、ASSRは前頭部と頭頂部に設置した脳波計(EEG)の電極で検出される(非特許文献7)。
つまり知覚療法器具20では、光と音それぞれに対応した脳内の異なる2つの部位に40Hzの脳波を強制的に発生させているため、光と音からなる2種類の刺激の位相差の設定の適否が40Hz療法の治療効果(または副作用)に影響する可能性がある。この点は要注意である。
フォトバイオモジュレーションは、光が細胞のミトコンドリアなどのエネルギー生成プロセスを助けて細胞代謝に好影響を及ぼし、細胞の再生成、より早い創傷治癒、痛みの軽減、機能改善という臨床的利点が生まれる現象を利用する技術である。
この文献では、照射するエネルギー量の基礎となる人体組織ごとの光透過率は人体の死んだ組織サンプルを解剖学的手法で採取し、エネルギー吸収量が少ない光線の通過経路をコンピュータシミュレーションで算出したものである。サルの脳室内に侵襲的に光源を埋め込む方法とともに、口腔内にレーザー光源を設置する方法を提唱しているが、その場合には光出力の大きな光源を水冷しながら内視鏡を用いて標的部に光を照射することが記されている。
つまり、この文献は「口腔から海馬を直接照射するアイディアは実用的である」ことを示すものではなく、「口腔から海馬を直接照射するには1平方センチメート当たり1ワットという危険な強さの光エネルギーが必要で、口腔から海馬を照射する方法は危険なので回避すべき」とも読める。
ちなみに、2020年の特許文献4では鼻腔からの光照射を採用しており、口腔から海馬への直接照射は採用されていない。
この実験では患者(発明者本人が被験者)の口腔内で約20分ほど照射した結果、健忘性MCI(物忘れ)の症状について、光照射後すみやかに極めて著しい症状の改善がみられた。
しかし、その後のMRI検査で、照射目標地点周辺の細胞にごく軽微な白い影が発見された。因果関係は不明であったが、発明者は、安全性を確保しながら照射可能なエネルギー密度の水準を見出すことが今後の重要課題である点を指摘したうえで実験継続を中断している。
非特許文献9によれば、MCIには物忘れなどの記憶障害を伴う「健忘性MCI(aMCI: amnestic MCI)」と、物忘れを伴わない症状の「非健忘性MCI(non-amnestuc MCI)」とがあり、917人のMCI患者のうち848人が健忘性MCIであった。さらに、MCIの患部は主に左右の扁桃体と海馬にあり、左側頭極と視床、および左右の楔前部にも広がっている。そのうち健忘性MCIでは、扁桃体と海馬および視床における灰白質の減少と認知機能の低下が明らかとなった。また、辺縁系視床はADに強く関与している、とされる。
要するに、MCIの主な病巣は左右の側頭部と脳深部にあり、その他の部位にも広がることを紹介している。
非特許文献10によると、PBMで照射すべき光のエネルギー密度は光の波長、パルスモード、治療期間などによって矛盾する結果が生じることが知られており、100mW/cm2未満、あるいはその5倍を推奨する研究者もいる。特に標的細胞のミトコンドリアの数が多い細胞か少ない細胞かによって異なる傾向を示す。「ミトコンドリア活性の高い細胞での効果の少ない研究事例は、過小投与よりも過剰投与が原因であることが多いようだ」とも記載している。
要するに、この文献によれば、標的とする組織細胞ごとの適正な光エネルギー密度は、1800mW/cm2から1mW/cm2未満まで桁違いに異なる事例が列挙されている。
つまり「実際に、標的とする細胞ごとに光エネルギーを照射して実験してみなければ、目的とする効果を得るための光エネルギー密度の適正な数値はわからない」ということである。
<注記>
なお、本発明では、治療器具から照射される光束40の「単位面積(cm2)当たりの電力(mW)」つまり単位「mW/cm2」で記述される物理量の名称を「エネルギー密度」と表現している。
本来の物理用語を正しく使用する意味からすれば「光束の電力密度(Power density)」と表現するべきではあるが、明細書の記述がさらに難解になるのを防止するため、あえて直感的に理解しやすい平易な用語(光エネルギー密度140)を用いて表現を統一した。
MCIの主な病巣は主に左右の側頭部と脳深部にあり、この2つの部位に治療効果を及ぼすことが重要である。また脳内各部の認知機能の連携(つまり機能的接続性)の良し悪しは、脳波のコヒーレンス(位相同期)を目安にすることによって推定することができる。
さらに、治験後に実施した被験者の認知能力の改善に関する評価テストでは、当初の期待よりも治療効果が少ない評価項目が多く見られた。
これは従来の知覚療法器具20の治療効果が不十分な脳部位がある可能性を示す。
つまり、左右の側頭部と脳深部に対しては約40Hzの刺激が付与されていないため、「従来の知覚療法器具20だけではMCIの治療効果が不十分な可能性がある」
従来の知覚療法器具20で約40Hzの刺激が不足しているのであれば、フォトバイオモジュレーションの技術を利用したPBM療法器具10を併用して約40Hzの光エネルギー照射を行って刺激を補強してやるだけで、簡単に問題が解決するように思えるかもしれない。
それゆえに。複数種類の刺激を併用する場合には、知覚療法器具20やPBM療法器具10で発生させる約40Hzで繰り返す刺激の波形における位相差の管理に十分注意しないと危険である。
「従来の知覚療法器具20だけではMCIの治療効果が不十分な可能性がある」という問題を解決するには、脳深部と左右の側頭部に新たな刺激を付与するPBM療法器具10を追加的に設け、これら複数の刺激手段を組み合わせて約40Hzの共通の周波数で位相同期させて脳への刺激を補強すればよい。
そのうえで、海馬や左右の扁桃体や視床などに加え側頭部の裏側(つまり脳深部側)を約40Hzで刺激できるPBM療法器具10を実現すればよい。
また、左右の側頭部と脳深部を照明する治療器具についても単純な構成の治療器具を実現した。「側頭部の裏側(脳深部側)と脳深部」については実施例2に、「側頭部の表側(頭皮側)」については実施例3にそれぞれ詳細に説明する。
既に述べたように、従来の知覚療法器具20と本発明のPBM療法器具10とでは刺激を付与する脳部位が異なる。また、複数の治療器具で刺激手段を組み合わせて併用する際には、複数の刺激の位相差を適切な数値に設定できる安全確保の手段が必要である
さらに、従来の知覚療法器具20と本発明のPBM療法器具10には、複数種類の刺激の位相差を外部からの同期信号130で制御できる他励動作100の機能などを付加する。この位相制御装置150の詳細については実施例4に詳細に説明する。
図1は、知覚療法器具20による脳波発生部位と、MCIの患部を示す。
図中の(L)は、40Hzの光による刺激が40Hzの脳波を発生する後頭部の部位であり、また(S)は、40Hzの音による刺激が40Hzの脳波を発生する前頭部から頭頂部にかけての広い部位である。
さらに、MCIの主要な患部のうち、脳深部の海馬・扁桃体・視床にかけての部位を(A)で示し、側頭部の側頭極などにかけての部位を(B)に黒色で示す。
発明者がLCDサングラス180とイヤホン等を用いて行った追試でも、頭皮全体に設けた脳波電極の全てで40Hz脳波の「振幅の増大」が確認されたため、同様の作用機序によってADを予防する「疾患修飾療法」として機能していることがわかる。
コヒーレンスを増加させて大規模ネットワークの接続障害による認知障害の症状を取り除く治療法は、MCIの症状を改善するための「症候改善療法」として機能する。
発明者は脳深部について脳波を計測する手段を持っていないが、脳深部は脳波が誘導されて発生する(S)や(L)のような脳部位には囲まれていない、という意味では左右の側頭部と同様であり、脳深部のコヒーレンス増大も不安定である可能性が高い。
発明者は、2018年に罹患した脳皮質における脳梗塞の後遺症によるブレインフォッグを解消する目的からLCDサングラス180(特許文献3)を開発し、この知覚療法器具20を用いて「非健忘性MCI」としての軽いブレインフォッグの症状を非侵襲で30分以内に消すことに成功した。
しかし、海馬が関連する「健忘性MCI」としての軽い「物忘れ」の症状が現れてからは、「物忘れ」の症状を消すことはできず困っていた。
なお、以下では「生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長域(650~1000nm)の近赤外光」を簡略化して「近赤外」あるいは「近赤外光」と表記している。これは一般的な技術用語の「近赤外線(波長800nm~1200nm、または700nm~2500nm)」を表すものではないので、ご注意いただきたい。
図2は、軽いブレインフォッグの症状を解消する効果のある、位相同期させた約40Hzの光と音による治療器具としての知覚療法器具20の事例である。
従来は、薄暗くて小さなLED電球174を部屋の片隅に置いて約40Hzで点滅させるだけの治療法も行われたが、光の刺激が不足することが原因で、誘導される約40Hz脳波の振幅増加が不十分でコヒーレンス増加も僅かしかない問題があった。
その対策として、図2(b)の事例では、網膜のできるだけ多数の錐体細胞をSSVEPによる脳波誘導に参加させることで強い脳波を誘導する目的から、明るい3原色の光を知覚する錐体細胞が十分に動作できるように、目に入る白色の光刺激は視野全体を覆うようにするとともに、目に入る光の明るさは600Lux以上であることが望ましい。
ベッドで寝たきりの患者であれば、できるだけ顔面に近い位置に約40Hzで点滅するきわめて明るいLED電球174を設置するとよい。なお40Hzの脳波を効率的に発生させるためには、白色の光を使うことで、光の3原色に対応する網膜の3種類の錐体細胞を均等に刺激することが望ましい。そのため、視野全体にわたって目の前が白い光で覆われるように白色の光源を使い、白色の光拡散メガネ176をかけて治療する。
なお、目を開けたままで白色の光の点滅を見ることが治療効果を安定にするために重要である。目を閉じて瞼の血管を透過する赤い光を見たり、治療中に居眠りすると治療効果が低下する。
また、音刺激は野外散歩などの交通安全のため、周囲の物音も聞こえるように骨伝導イヤホン162の使用をお勧めする。
視覚刺激器具800は、約40Hzの繰り返し周波数で光を発するLEDパネル172やLED電球74のような発光体170、または約40Hzでレンズ部分の透過率を制御するLCDサングラス180であって、
聴覚刺激器具810は、約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含む。
つまり両耳で聞くことを前提にして発音体160はステレオでもモノラルでもよいし、スピーカ-166は1台でもそれ以上でも良い。、
実施例1で説明する治療器具の名称は「LEDランス200」と呼び、発明内容のイメージは図3に示す。
この実施例1では、以下の2つの発明事項を中心にして、この発明事項の技術思想と設計内容が明らかになるように詳細に説明を進める。
なお実施例1には、さらに細かい事項を規定する発明事項が多数含まれるが、説明の煩雑さを避けるため、下記の2つの発明事項だけを抽出して重点的に説明する。
LEDランス200に関する主要な発明事項は下記の通りである。
『MCIに対する症候改善療法に使用するデジタル医薬の治療器具において、
生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長の範囲の光源を約40Hzの繰り返し波形で明滅させるとともに、所定値5以下の光エネルギー密度140でMCIの患部に向けて口腔内から照射するPBM療法器具10としてのLEDランス200であって、
前記LED光源30は、前記生体の窓3の波長650~1000nmの範囲に出力波長(またはピーク波長)を有する光束40を照射するLED素子60の半導体チップ65と、前記光束40の指向性の半値角を整える光学系70を含んで構成され、
前記把持部80は、前記LEDランス200を手で持って保持しながら、前記LEDランス200の先端に配設した前記LED光源30を口腔の内部に挿入したうえで前記LED光源30の位置と照射方向を操作する棒状の部材であって、
前記LED駆動装置50は、前記LED素子60に駆動電流を供給して前記LED光源30から前記所定値5としての10mW/cm2以下の前記光エネルギー密度140で前記光束40を照射させる装置であって、
前記40Hz信号源210は、前記LEDランス200の前記LED光源30が発する前記光束40の約40Hzの時系列波形の指令値250を出力し、
前記LED駆動回路220は、前記40Hz信号源210が出力した前記指令値250を入力して前記LED光源30に駆動電流を供給し、
前記出力調整手段230は、前記LED光源30から照射する前記光束40の前記光エネルギー密度140を連続的または/および不連続的に調整し、
前記出力監視手段240は、前記LEDランス200が照射する前記光エネルギー密度140を間接的もしくは直接的に計測して表示する
ことを特徴とする、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
さらに、40Hz信号源の他励・自励・切替えの機能に関してまとめると、下記のようになる。
『前記40Hz信号源210が発する前記指令値250は、
前記LED駆動装置50に配設した自励と他励の切替え手段260によって他励動作100もしくは自励動作105により生成するものであって、
前記他励動作100で生成する場合には、前記40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源を、外部から入力する同期信号130に位相を同期させて前記指令値250を発生し、
前記自励動作105で生成する場合には、前記40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源で独自に前記指令値250を発生する、
ことを特徴とする、
実施例1の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
発明者は特許文献5において自らを被験者として近赤外光を海馬に照射した。その結果、MCIの「物忘れ」の症状は解消し、この治療法が有効であることが確認された。しかし、後日のMRI検査で海馬周辺の脳細胞に微小な白い影が発見されたため、因果関係は不明ながらも実験継続を中止した。実施例1ではMCIの患部に向けて照射する照射量、つまり光エネルギー密度140、を適正な範囲に設定して安全性を確保する治療器具を実現することが課題である。
また、知覚療法器具20によるコヒーレンスの増加を補う目的から、知覚療法器具20と併用して位相同期した約40Hzの刺激をMCIの患部へ与えることも課題である。
この治療器具の位置づけを、フォトバイオモジュレーション(PBM)技術を応用したPBM療法器具10である、と考えることによって解決方法が明確になる。すなわちPBMの技術における、照射する光エネルギー密度140が高すぎれば細胞が損傷し、中程度なら細胞の活動が抑えられ、微弱でも必要十分であれば細胞が再生する、という特徴を利用する。
本発明では微弱な光エネルギー密度140を利用するが、その場合であっても脳の細胞を約40Hzの光の明滅で強制的に刺激することに変わりはないので、知覚療法器具20によるコヒーレント増加を補うための補助的な刺激として利用できる。そのためには、知覚療法器具20と併用するための同期信号130をLEDランス200に入力して他励動作100で作動させればよい。
しかし、PBMで照射すべき光エネルギー密度140の数値は対象組織の細胞の種類によって異なり、さらに光エネルギー密度140の有効な数値には個人差があることにも配慮が必要である。
光エネルギー密度140の上限値は、人体に損傷が生じない安全な範囲で設定する必要がある。
非特許文献10によれば、PBMの実験実施条件として100mW/cm2未満ないしその5倍の高密度パワーを推奨する研究者もいる。ところがその一方、薬理効果の点では1mW/cm2未満の低密度パワーで十分有用であるとする研究者もいる。
仮に有用そうな数値が文献に書かれていても、実際に役に立つ有効な数値は照射対象の細胞や組織の種類や期待する効果あるいは照射条件などの使い方によって全く異なるので、文献に記載された光エネルギー密度の数値だけを容易に真似ても全く役に立たない。
指向性が鋭いLED素子自体の先端から1cm離れた位置で計測して瞬時最大値が約100mW/cm2を超える高い光エネルギー密度140の約40Hzで明滅する光束40を、口腔内で20分間ほど照射したら、つい先ほどの出来事が映像とともに走馬灯のごとく脳裏によみがえった。
その後、MRIで撮影した画像に白い影が発見され、危険性も考慮して実験を中断した。
指向性を大幅に広げる光学レンズをLED素子に装着し、その先端から1cm離れた位置で計測して瞬時最大値が10mW/cm2の光エネルギー密度140の約40Hzで明滅する光束40を、口腔内で20分間ほど照射したのち、偶然、駐車場へ行ったところ、駐車していた自動車のナンバープレートをちらりと見ただけで映像として記憶できた。映像は3日後には記憶から消えたが、その間に何度も反芻して思い出したため、3日後以降はナンバープレートの内容を文字情報として思い出せた。その後、特に健康上の問題は発生していない。
そこで今後は、健康被害なく安全に「口腔内から海馬に向けて約40Hzで明滅しながら光束40を照射する治療器具」に利用できる光エネルギー密度140の上限値として、LED素子に装着した光学系70の先端から1cm離れた位置で光束40を計測して瞬時最大値10mW/cm2(1平方センチメートルあたり10ミリワット)という数値を適用することにした。
<結果3>
発明者自身にとって「物忘れ」の状態から「自分本来の記憶力」まで30分程度の治療で修復できる光エネルギー密度140を求めて試行錯誤したが、LEDの光学レンズ先端から1cm離れた位置で数mW/cm2から1mW/cm2以下まで、その日の体調や「物忘れ」の度合いによって変化する。どうやら一定の最適値はないようである。したがって、治療器具としては、10mW/cm2を上限値として1mW/cm2以下の弱い光も治療に使えるように出力調整しながら試行錯誤できるように設計する必要がある。
なお、この所定値5は、本発明の全ての実施例で共通して適用し、必要十分な効果が得られた。
そこで以下では、実施例1の治療器具の設計方針は下記の5点とする。
1)この治療器具は、MCI患者本人が手に持って試行錯誤的に使用できるものとして設計する。
2)照射可能な光エネルギー密度は可変とし、脳細胞を損傷しない観点から上限値だけを定める。
3)照射する光エネルギー密度は、MCIの物忘れの解消に有効な範囲でできる限り微弱にすることで、損傷した脳細胞の再生をも意図したPBMによる治療器具とする。
4)治療器具の光エネルギー密度の上限値を制限する手段が故障したら、安全性を確保する目的で即物的に照射不能にするフェイルセーフ機能を装備すること。
5)治療器具の光エネルギー密度の設定ミスを防ぐため、患者自身で出力を監視する機能を設ける。
図3は実施例1の、口腔内で照射する40Hz光源のLEDランス200を説明する図である。実施例1で説明する治療器具「LEDランス200」は、MCI患者本人が棒状の把持部80を手に持って試行錯誤的に使用できる器具である。そのため、MCIの患部としての海馬に隣接する扁桃体、視床、あるいは側頭極など、患者自身の自覚症状が改善される状況を自分自身で感じながら、効き目のある部位に向けて微弱な近赤外光を照射することができる。
海馬の正確な位置はMCI患者自身にはわからないので、治療してくれる医師の指導に従ってだいたいのイメージを掴んでおくと良い。なお、LEDランス200が照射する光束40は幅が広いので、LEDランス200の中心の光軸が厳密に海馬に命中しなくても、広がった光束40の中に海馬を含むようにすれば十分である。
把持部80の先端あるいは先端近くの側面に複数のLED光源30を配設して、複数の光束40を照射することにより、LEDランス200が照射する複数の光束40から構成される全体的な光束40の指向性を広げることができる。また、LEDランス200の先端近くを屈曲させたうえで、その側面にもLED光源30を設けることで同時に複数方向へ向けて照射することもできる。
LED駆動装置50はまた、40Hz信号源210とLED駆動回路220と出力調整手段230と出力監視手段240およびバッテリーなどの電源を含んで構成され、
40Hz信号源210は、LEDランス200のLED光源30が発する光束40の約40Hzの時系列波形の指令値250として、繰返し周期40Hzの任意波形(例えば正弦波、デューティ比を選定できる矩形波、三角波、階段状波形、あるいは1ミリ秒ごとの出力をメモリに記憶して指定した波形など)の指令電圧を制御用マイクロコンピュータを使って出力する。
出力調整手段230は、LED光源30から照射する光束40の光エネルギー密度140を連続的または/および不連続的に調整するため、LED駆動回路220の増幅率を可変抵抗器やスイッチで変更してLED光源30のLED素子60に供給する駆動電流を設定すればよい。あるいは、図示省略するが、40Hz信号源210の側でボリウム等を使って指令値の振幅や平均値などの波形のパラメータを指定できる。もちろん制御用マイクロコンピュータのプログラムのパラメータを調整してもよい。
出力監視手段240は、LEDランス200が照射する光エネルギー密度140を間接的もしくは直接的に計測して表示する。図4(e)では電流計を用いて光エネルギー密度140の相対的な増減を間接的
に計測している。あるいは、図示は省略するが、LED光源30の光束40を分割して光センサで検出して直接的に計測して表示しても良い。
図中では省略するが、複数個の高感度ヒューズを直列接続して不良品のヒューズによる不溶断事故の発生確率を下げたり、ヒューズ溶断時に治療の中断を知らせる警告音を発するブザー等の駆動回路を備えても良い。
LED駆動装置50に配設した自励と他励の切替え手段260によって他励動作100もしくは自励動作105により生成するものであって、
他励動作100で生成する場合には、40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源を、外部から入力する同期信号130に位相を同期させて指令値250を発生し、
自励動作105で生成する場合には、40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源で独自に指令値250を発生する。
あるいはLEDランス200を他の治療器具と組み合わせて使用する場合には他励動作100に切替え、約40Hzの同期信号130を取り込んで、外部からの約40Hzの同期信号130に位相が合うように各繰返し周期ごとに指令値250としての信号の位相をリセットするなどの方法により信号を出力させる。
もちろん、自励動作105あるいは他励動作100の専用機として設計変更する場合には、自励動作105あるいは他励動作100だけの機能として設計変更すればよいので自励と他励の切替え手段260は不要である。
40Hz信号源210は制御用マイクロコンピュータを用いてアナログ出力AOから前述の任意波形の指令電圧を出力する。この図では、LED光源30で発生させる基本周波数40Hzで明滅する光束40の波形に高調波成分の80Hzや120Hzが混入しないようにするため、指令電圧の波形は下限値0V、上限値3V、平均値1.5Vの正弦波とした。
例えばフィードバック抵抗回路の総合値が300Ωの場合、LED駆動回路から出力される電流値の波形は下限値0mA、上限値10mA、平均値5mAの正弦波となる。
なお、電流計にはLED光源30に通電している電流のほぼ平均値が表示されるので、概ね5mAと表示される。
このフィードバック抵抗回路は出力調整手段230としても利用しており、例えば、医師の処方箋に従って治療器具を販売する薬局などの専門職員が、LED駆動装置50に内蔵したスイッチSW1をON-OFFすることにより、LED光源30のLED素子60に通電する電流の上限値などを不連続的に切替えて電流レンジの切替えを行う。また、治療を行う患者自身が出力調整つまみに連動した可変抵抗VR1を調整すれば、LED光源30のLED素子60に通電する駆動電流を連続的に調整できる。
この電流計の表示は、患者自身の過去の症状改善の経験と比較する目的で、治療する際に照射する光エネルギー密度140を間接的に監視する出力監視手段240である。したがって、表示の再現性さえ相対的に保てればよく、表示の絶対値の精度はさほど問題ではない。この電流計の表示は、MCI患者本人が自分の症状に応じて光エネルギー密度140を増減することを意思決定したり、治療中に通常と大幅に異なる光エネルギー密度140を誤って使用していないかどうかを本人や介護者がチェックするために使用する。もし十分な信頼性が確保できるなら、デジタル表示式の電流計やデータ記録機能付きの電流計を適用してもよい。
あるいは、LEDランス200が出力する光束40を分割してその強度を直接的に計測する半導体照度計(つまりフォトダイオード)を備え、光エネルギー密度140を計測して監視してもよいことはいうまでもない。
他励動作100する方法も、例えば立体テレビを観賞するための3Dアクティブメガネがテレビから発信される位相同期信号に同期して左右のLCD素子のレンズを交互に点滅させる設計事例を例に挙げるまでもなく、記憶した信号波形や関数定義した信号波形を、外部から入力される同期信号のパルスに合わせてリセットするなどの方法で指令電圧を出力できる。いずれにせよ、40Hz信号源210の自励動作105と他励動作100および自励と他励の切替え手段260の回路設計は、当業者なら既存技術の設計変更で容易に実現できる。
MCI患者が治療器具LEDランス200を使用する場合に重要な3つの注意点がある。
フォトバイオモジュレーション(PBM)技術による治療器具は、光エネルギー密度140が必要十分であれば微弱でも細胞を再生させて修復できる特徴がある。一方、LEDランス200は、光エネルギー密度140を高くして照射すると記憶力が一時的に急激に向上するため、ある種の「強い快感」を感じる場合がある。
そのため、MCI患者としての「物忘れ」の症状を改善するという本来の目的を忘れ、「記憶力を強化してやろう」と欲張って光エネルギー密度140を過剰投与すると、個人差はあるものの、細胞再生の働きが低下するうえに、かえって細胞を損傷させる場合もある。
だから、あえて記憶力を強化しようと欲張って光エネルギー密度140を上げ過ぎるべきではない。
機械は故障するものである。もしLEDランス200の先端で光を広げている光学系70が外れるなどの不具合が生じてLED素子60の指向性が鋭くなると、光軸方向の光エネルギー密度140が急上昇して脳細胞を損傷する危険もある。
その危険を回避するため、生体の窓の波長域のLED光源30ではあるが、その光分光特性として人間の目で赤い色がわずかでもに見えるLED光源30(例えば波長850nm以下で生体の窓の範囲内の赤色光)を適用することが望ましい。そうすれば、治療行為を行う直前に、暗い場所でLEDランス200を30度以上に大きく傾けて、LED素子60の半導体チップ65の部分がわずかに赤色に光っていることを確認することで光学系70の故障の有無をチェックできる。もしどの方向に大きく傾けてもLED光源30の発光が通常通りに目視できれば、光学特性に大きな欠損はない可能性が高い。
もし光学系が正常でも、光学系に唾液などの液体が付着して光学特性が不用意に変わることもありうる。念のため、口腔に入れて治療中に光学系の表面に水滴などが著しく付着するようであれば、ときどき水滴などを拭き取ることをお勧めする。
本発明のMCIの治療器具LEDランス200を使用することにより、物忘れの症状に苦しむ健忘性MCI患者本人が、自分の自覚症状に応じて治療器具を操作して、物忘れの症状を症候改善療法として一時的に改善して治療することができる。
実施例2で説明する治療器具の名称はLEDマウスピース400と呼び、発明内容のイメージは図4に示す。
この実施例2では、以下の4つの発明事項を中心にして、この発明事項の技術思想と設計内容が明らかになるように詳細に説明を進める。
なお実施例2にも、さらに細かい事項を規定する発明事項が多数含まれるが、説明の煩雑さを避けるため、下記の発明事項だけを抽出して重点的に説明する。
LEDマウスピース400に関する主要な発明事項は下記の通りである。
『MCIに対する症候改善療法に使用するデジタル医薬の治療器具において、
生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長の範囲の光源を約40Hzの繰り返し波形で明滅させるとともに、所定値5以下の光エネルギー密度140でMCIの患部に向けて口腔内から照射するPBM療法器具10としてのLEDマウスピース400であって、
前記LED光源30は、前記生体の窓3の波長650~1000nmの範囲に出力波長(またはピーク波長)を有する光束40を照射するLED素子60の半導体チップ65と、前記光束40の指向性の半値角を整える光学系70を含んで構成され、
前記マウスピース部410は、上顎または下顎の歯列に嵌めて口腔の内部にマウスピース座標系420における位置と方向の再現性を維持して固定するマウスピース460と、前記マウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430との2つの直交座標系の座標変換行列440を規定する3点以上の造影部材挿入可能点450と、前記LED光源30を設置位置と照射方向の再現性を維持して前記マウスピース460に配設する連結部材470とを含んでなり、
前記LED駆動装置50は、前記LED素子60に駆動電流を供給して前記LED光源30から前記所定値5としての10mW/cm2以下の前記光エネルギー密度140で前記光束40を照射させる装置であって、
前記40Hz信号源210は、前記LEDマウスピース400の前記LED光源30が発する前記光束40の約40Hzの時系列波形の指令値250を出力し、
前記LED駆動回路220は、前記40Hz信号源210が出力した前記指令値250を入力して前記LED光源30に駆動電流を供給し、
前記出力調整手段230は、前記LED光源30から照射する前記光束40の前記光エネルギー密度140を連続的または/および不連続的に調整し、
前記出力監視手段240は、前記LEDマウスピース400が照射する前記光エネルギー密度140を間接的もしくは直接的に計測して表示する
ことを特徴とする、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
上顎に固定する構造のマウスピース部410については、LED基板部480が特徴である。
『上顎に固定する構造の前記マウスピース部410は、さらにLED基板部480を備え、
前記LED基板部480は、前記連結部材470に接続されるとともに前記LED光源30を配設し、照射目標地点490を前記光束40に含むように前記LED光源30を配設する位置と照射方向を保持する
ことを特徴とする、
実施例2の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
下顎に固定する構造のマウスピース部410については、LED光源30を連結部材470に直付けすることが特徴である。
『前記LED光源30を前記連結部材470に接続して配設し、前記照射目標地点490を前記光束40に含むように前記LED光源30を配設する位置と照射方向を保持する
ことを特徴とする、
実施例2の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
さらに、40Hz信号源の他励・自励・切替えの機能に関してまとめると、下記のようになる。
『前記40Hz信号源210が発する前記指令値250は、
前記LED駆動装置50に配設した自励と他励の切替え手段260によって他励動作100もしくは自励動作105により生成するものであって、
前記他励動作100で生成する場合には、前記40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源を、外部から入力する同期信号130に位相を同期させて前記指令値250を発生し、
前記自励動作105で生成する場合には、前記40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源で独自に前記指令値250を発生する、
ことを特徴とする、
実施例2の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
前述の実施例1では、治療器具を自分で操作できるほど軽症の健忘性MCI患者が使用することを想定した治療器具LEDランス200を紹介した。
しかし、MCIの症状が進行すると、適正な光エネルギー密度140を自ら判断して患部に向けて治療器具を操作することが困難になるうえ、治療すべきMCIの病巣も脳深部から側頭部へと広がるため、単一の方向に広げた光束しか照射できないLEDランス200では治療が難しくなる課題がある。
そこで、健忘性MCIの症状が進んだ患者の治療のために、同時に複数の光束40を複数の患部へ照射することで課題を解決する。具体的には、患者の上顎または下顎の歯列に固定したマウスピースに複数のLED光源30を組み込んだ治療器具LEDマウスピース400を用いて課題を解決する。
したがって、光エネルギー密度140の調整手段は、専門業者が処方箋に沿ってパラメータ設定するために必要なので、実施例1と同様に光エネルギー密度140を調整する出力調整手段230も設けるものとする。
図4は、口腔内で約40Hzで明滅する光束40を複数の方向へ照射する複数のLED光源30を搭載したLEDマウスピース400を説明する図である。
図4(a)は、MCIの複数の患部を照射目標地点490として口腔の中から光束40を照射する目的で、本発明で採用するマウスピースの3次元座標系と頭蓋骨の3次元座標系の座標変換行列440を算出するための座標の定義と座標変換のためのパラメータの計測方法を説明する図である。
あるいは計測時には造影剤を封入したマウスピース部410を使用し、計測後の治療時には造影剤を封入していない同一寸法で作られたマウスピース部410を使用してもよい。
上述の3つの点、右端点Pr,正面中央点Pc,左端点Plを造影部材挿入可能点450と呼ぶ。
計測が終了し、長い期間にわたる治療期間中に造影剤が漏れ出すと健康被害を生じる懸念もある。そこで安全性向上のため、マウスピース部410を患者の歯列に固定して患者の検査を実施して、頭蓋骨および脳内各部の座標計測が終了し、その患者に適用するための座標変換のための座標変換行列440が確定したら、それ以降の患者の治療には造影剤を封入していない同一寸法のマウスピース部410を使用することが望ましい。
このようにマウスピース座標系420を定義することにより、3つの造影部材挿入可能点450によりマウスピース座標系420の原点p0とxy平面、ならびにxy平面と直交して上向きのz軸の方向が一意に定義される。
ちなみに、原点p0から左端点plの長さをcとすれば、左端点pl=[-c,0,0]である。
このように定義した頭蓋骨座標系430を用いてX線装置やCTやMRIによる複数方向からの撮影を経て造影部材挿入可能点450の3つの座標を計測することにより、マウスピース座標系420の原点p0から頭蓋骨座標系430の原点への平行移動と、xyz軸の回転移動量が一意に定義される。
さらにマウスピース座標系420における右端点pr=[a,0,0]と正面中央点pc=[0,b,0]の2点についても頭蓋骨座標系430で計測した右端点PRと正面中央点PCの座標値に同様な平行移動を行えば、マウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430のそれぞれの原点周りの回転移動行列が一意に算出される。
また、マウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430はどちらも右手系であるとともに、どちらの長さの単位も物理量のSI単位系なので、長さの縮尺比は1:1である。またマウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430の線形変換には幾何学的な剪断の関係は存在しない。
つまり、3次元CADなどの設計ツールを用いて図面を描画しながら、LED光源30を海馬などのMCIの患部の座標に向けて照射するために、マウスピース座標系420上におけるLED光源30の位置と照射方向を設計することができる。
なお、座標変換行列440を算出して規定するには、造影部材挿入可能点450としてマウスピース座標系420の定義で説明した左端点pl、右端点prおよび正面中央点pcの最低限3点あればよい。しかし、計測精度を高める目的で造影部材挿入可能点450を増して3点以上にしても構わない。
図4(b)は試作したLED基板部480の概要図であり、LED光源30をMCIの患部の座標に向けて照射するために、マウスピース座標系420上におけるLED光源30の位置と照射方向を設計する一例である。
上顎に固定する構造のマウスピース部410の部品としてのLED基板部480は、マウスピース460の連結部材470に接続されるとともにLED光源30を配設し、海馬などの照射目標地点490を光束40に含むように位置と光軸の照射方向を適切な方向に向けたうえ、その位置と方向を保持するように固定する。
この図4(b)では、異なる方向へ8本の光軸が生じるように8つのLED光源30としての表面実装型LED素子を配置した。照射する光束40の本数、つまり搭載するLED素子の数は、図に例示した8個以外でもかまわない。ただし、照射する光束40の光エネルギー密度140は所定値5としての10mW/cm2よりも小さい範囲で使用する。
光束40のひろがりを広く設計しているため、光軸の中心がピンポイントでMCIの患部の中心位置に命中しなくとも、広がった光束40の中にMCIの患部がきちんと含まれるようにすればよい。なお、産業利用する段階では、LED基板部480は、患者の口腔の上部の形状に合わせて3次元プリンタなどで精細な形状に作成すれば、患者の口の中での違和感を減らすことができる。
つまり、LEDマウスピース400は、LED光源30とマウスピース部410とLED駆動装置50を含んで構成され、
LED光源30は、生体の窓3の波長650~1000nmの範囲に出力波長(またはピーク波長)を有する光束40を照射するLED素子60の半導体チップ65と、光束40の指向性の半値角を整える光学系70を含んで構成され、
マウスピース部410は、上顎または下顎の歯列に嵌めて口腔の内部にマウスピース座標系420における位置と方向の再現性を維持して固定するマウスピース460と、マウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430との2つの直交座標系の座標変換行列440を規定する3点以上の造影部材挿入可能点450と、LED光源30を設置位置と照射方向の再現性を維持してマウスピース460に配設する連結部材470とを含んでなり、
LED駆動装置50は、LED素子60に駆動電流を供給してLED光源30から所定値5としての10mW/cm2以下の光エネルギー密度140で光束40を照射させる装置である。
なお、試作したLED光源30を鏡面から引き剥がす際に、手作りレンズによる光学系70がLED素子60から外れやすい。そこで、接着剤を流し込む前にLED素子60の半球状の頭部の等高線に沿ってダイヤモンドカッターで横方向に溝を切削加工しておくと、接着の強度が向上して光学系70がLED素子60から外れにくくなる。
LED駆動装置50はまた、40Hz信号源210とLED駆動回路220と出力調整手段230と出力監視手段240を含んで構成される。
40Hz信号源210は、LEDマウスピース400のLED光源30が発する光束40の約40Hzの時系列波形の指令値250を出力し、LED駆動回路220は、40Hz信号源210が出力した指令値250を入力してLED光源30に駆動電流を供給し、出力調整手段230は、LED光源30から照射する光束40の光エネルギー密度140を連続的または/および不連続的に調整し、出力監視手段240は、LEDマウスピース400が照射する光エネルギー密度140を間接的もしくは直接的に計測して表示する。
40Hz信号源210が発する指令値250としての指令電圧は、LED駆動装置50に配設した自励と他励の切替え手段260によって他励動作100もしくは自励動作105により生成するものであって、他励動作100で生成する場合には、40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源を、外部から入力する同期信号130に位相を同期させて指令値250を発生し、自励動作105で生成する場合には、40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源で独自に指令値250を発生する、
LED駆動回路220にR5,R6,R7,SW1,VR1からなるフィードバック抵抗回路を設け、その抵抗値をVR1で連続的に変化させ、SW1で不連続に変化させることでLED光源30への通電電流を調整することも実施例1と同様である。
ただし、医師の判断で患者にも調整の自由を与える場合には、実施例1と同様に、筐体に取り付けた出力調整つまみで可変抵抗VR1を調整できる設計の製品を処方箋で指定すればよい。
その他の動作の詳細な説明は実施例1の図3(e)および図3(f)の説明も参照されたい。
本発明では、下顎の歯列に嵌めて用いるマウスピースについても、本発明の設計思想にもとづいて、フォトバイオモジュレーションのための光エネルギー密度140の小さな光束40を照射する目的から、LED光源30に光学系70を組込み(もしくはLED素子60の樹脂製のレンズとして一体に組み込み)、半値角を大きくして光束40を広げ、さらに通電電流を制限して、エネルギー密度140を所定値5の10mW/cm2以下で使用する。
口の中で舌の動きをなるべく阻害しないように、下顎に固定するマウスピース部410はきわめて簡素な構造とし、口腔のなかで広がりの大きな光束40を照射するLED光源30を連結部材470に直付けして配設し、海馬などの照射目標地点490を光束40の広がりの中に含むように、LED光源30を配設する位置と照射方向を下顎に固定するマウスピースで保持することが特徴である。
下顎タイプのマウスピース460の歯列溝は下を向いているので、下顎の歯列を歯列溝に嵌めこんでマウスピース460を固定する。
なお、上顎タイプのマウスピース460の歯列溝は上を向いているので、上顎の歯列を歯列溝に嵌めこんでマウスピース460を固定するが、下顎タイプのマウスピース460と同様に、上顎タイプでもマウスピース460の連結部材470にLED光源30を直付けして、MCIの患部を照射するように光束40を向けて配設してもよい。
一方、本発明では、「フォトバイオモジュレーションの技術にもとづいて、LED駆動電流を低い値に制限し、さらにレンズ系で大きく広げた微弱な光束40を海馬を取り巻く周囲の細胞も含めて照射し、照射された部分の全ての細胞について、損傷があれば無差別に再生させる」という設計思想を採用した。それゆえに、海馬周辺の目的外の細胞に微弱な照射光が当たることを避けずに照射する。
そのために、LED光源30を、マウスピース460の連結部材470に固定する位置と方向を図4(a)の座標系から3次元CADなどを使用して設計する。
ちなみに、図8(b)にはLED光源30を2つ設けた事例を描いているが、マウスピース460に2つ以上のLED光源30を取り付けて、脳深部のさらに広い範囲に照射するように設計変更してもよい。
本発明のMCIの治療器具LEDマウスピース400を使用することにより、複数の光軸を照射して複数の患部を同時に治療できるようにしたので、進行したMCIの患者に対しても遅滞なく治療効果を発揮でき、物忘れの症状を症候改善療法として治療することができる。
実施例3で説明する治療器具の名称はLEDパッド600と呼び、発明内容のイメージは図5に示す。
この実施例3では、以下の4つの発明事項を中心にして、この発明事項の技術思想と設計内容が明らかになるように詳細に説明を進める。
なお実施例3にも、さらに細かい事項を規定する発明事項が多数含まれるが、説明の煩雑さを避けるため、下記の発明事項だけを抽出して重点的に説明する。
LEDパッド600に関する主要な発明事項は下記の通りである。
『MCIに対する症候改善療法に使用するデジタル医薬の治療器具において、
生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長の範囲の光源を約40Hzの繰り返し波形で明滅させるとともに、所定値5以下の光エネルギー密度140でMCIの患部に向けて頭皮の上から照射するPBM療法器具10としてのLEDパッド600であって、
前記LED光源30は、前記生体の窓3の波長650~1000nmの範囲に出力波長(またはピーク波長)を有する光束40を照射するLED素子60の半導体チップ65と、前記光束40の指向性の半値角を整える光学系70を含んで構成され、
前記LEDパッド本体610は、前記LEDパッド本体610を頭部に固定する頭部固定部材620と連結して前記LED光源30から射出する前記光束40の射出位置と射出方向を定める連結部材625と、前記光束40を前記LEDパッド本体610から射出する透過板630を備え、さらに前記LED光源30を縦横に配設したマトリクス方式640もしくは前記LED光源30をバックライト660の光源として組み込んだバックライト方式650による内部構造を備えて構成され、
前記LED駆動装置50は、前記LED素子60に駆動電流を供給して前記LED光源30から前記所定値5としての10mW/cm2以下の前記光エネルギー密度140で前記光束40を照射させる装置であって、
前記40Hz信号源210は、前記LEDパッド600の前記LED光源30が発する前記光束40の約40Hzの時系列波形の指令値250を出力し、
前記LED駆動回路220は、前記40Hz信号源210が出力した前記指令値250を入力して前記LED光源30に駆動電流を供給し、
前記出力調整手段230は、前記LED光源30から照射する前記光束40の前記光エネルギー密度140を連続的または/および不連続的に調整し、
前記出力監視手段240は、前記LEDパッド600が照射する前記光エネルギー密度140を間接的もしくは直接的に計測して表示する
ことを特徴とする、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
LEDパッド本体610のマトリクス方式640の内部構造に関する発明事項は、
『前記マトリクス方式640の内部構造は、前記LEDパッド本体610の天井面に前記光束40を透過させる前記透過板630を配設し、前記LEDパッド本体610の底面には前記光束40を前記透過板630に向けて照射する前記LED光源30を縦横に配設する、
ことを特徴とする、
実施例3の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
LEDパッド本体610のバックライト方式650の内部構造に関する発明事項は、
『前記バックライト方式650の内部構造は、前記LEDパッド本体610の天井面に前記光束40を透過させる前記透過板630を配設し、前記LEDパッド本体610の底面には前記光束40を前記透過板630に向けて照射する前記LED光源30と反射板662ならびに、導光板664および/または拡散板666から構成されるバックライト660を備える
ことを特徴とする、
実施例3の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
さらに、40Hz信号源の他励・自励・切替えの機能に関してまとめると、下記のようになる。
『前記40Hz信号源210が発する前記指令値250は、
前記LED駆動装置50に配設した自励と他励の切替え手段260によって他励動作100もしくは自励動作105により生成するものであって、
前記他励動作100で生成する場合には、前記40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源を、外部から入力する同期信号130に位相を同期させて前記指令値250を発生し、
前記自励動作105で生成する場合には、前記40Hz信号源210の内部に組み込んだ信号源で独自に前記指令値250を発生する、
ことを特徴とする、
実施例3の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
実施例3には2つの課題がある。
<脳深部からの照射だけでは「重い物忘れ」の改善に不十分>
実施例1と実施例2で説明した記載したように、MCIの病巣が脳深部だけにある「軽い物忘れ」の症状は改善できた。
しかし、病巣が側頭部の皮質に近い側(例えば側頭極など)にも広がった「重い物忘れ」の症状では、フォトバイオモジュレーション技術にもとづく微弱な近赤外光を脳深部側から照射しただけでは、光が透過経路上の生体組織に吸収されて、脳深部側から皮質に近い側の病巣まで貫通しない。
軽いブレインフォッグの症状を改善するためには、従来技術の位相同期した40Hzの光と音で刺激すれば、脳波の40Hz成分の「振幅」は前頭部・頭頂部や後頭部だけでなく側頭部でも増加する。そのため「軽い」ブレインフォッグの症状は改善できた。
しかし、MCIの症状が進行した重いブレインフォッグの症状を改善するには40Hzの光と音の刺激に位相同期する「コヒーレンス」の増加が必要だが、左右の側頭部ではコヒーレンスの増加が不安定なうえ、40Hzの光と音では側頭部には40Hzの刺激を付与できない。
<脳深部からの照射に位相同期させる>
重い物忘れの症状を軽減するために、上記の実施例1と実施例2で脳深部側から照射しても皮質まで届かないなら、側頭部の皮質側からも40Hzで位相同期した光エネルギーを照射してやればよい。
重いブレインフォッグの症状を軽減するためには、従来技術の40Hzの光と音の刺激による側頭部のコヒーレンスを強化して安定化すればよい。、そのためには側頭部の皮質側から40Hzで位相同期した光エネルギーを照射して刺激し、側頭部を位相同期してやればよい。
結局、重い物忘れの症状を改善するには、実施例1と実施例2の脳深部側からの光エネルギー照射に位相同期して側頭部から40Hzの光エネルギーを照射すればよい。
また、重いブレインフォッグの症状を改善するには、従来技術の光や音による刺激に位相同期して側頭部から40Hzの光エネルギーを照射すればよい。
そして、どちらの場合でも、照射する光エネルギーが強すぎると脳細胞を損傷して逆効果になるので、上限値を設けて照射する光エネルギー密度を制限したうえで調整すればよい。
したがって、実施例3の治療器具の設計方針は下記の5点とした。
1)この治療器具は、鉢巻き(あるいは帽子、ヘルメット、メガネ、ゴーグルあるいは専用器具などの頭部固定部材620)を使って頭部に固定できるように設計する。
2)照射可能な光エネルギー密度は可変とし、脳細胞を損傷しない観点から上限値だけを定める。
3)照射する光エネルギー密度は、MCIの症状(物忘れやブレインフォッグ)の解消に有効な範囲でできる限り微小とすることで、損傷した脳細胞の再生をも意図したPBMによる治療器具とする。
4)治療器具の光エネルギー密度の上限値を制限する手段が故障したら、即物的に照射不能にするフェイルセーフ機能を装備すること。
5)治療器具の光エネルギー密度の設定ミスを防ぐため、患者自身で出力監視する機能を設ける。
図5は実施例3の頭皮側から側頭部を光刺激するLEDパッド600を詳細に説明する図である。
LEDパッド600は、MCIに対する症候改善療法に使用するデジタル医薬の治療器具において、 生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長の範囲の光源を約40Hzの繰り返し波形で明滅させるとともに、所定値5以下の光エネルギー密度140でMCIの患部に向けて頭皮の上から照射するPBM療法器具10である。
図5(a)の右図は脳を前から見た断面図で、物忘れの症状をPBM療法器具10で治療する脳深部の患部を(A)と(B)で表す。
図5(a)の左図は脳を横から見た断面図であり、知覚療法器具20を使って40Hzの光の刺激で脳波を発生させる地点(L)と、音の刺激で脳波を発生させる地点(S)を示す。
LEDパッド600は、LEDパッド本体610と、その中に配設されたLED光源30と、LEDパッド本体610にLED駆動電流を供給するLED駆動装置50を含んで構成される。LEDパッド本体610からLED駆動装置50へは、多芯ケーブルなどの電線で接続する。
図5(c)の上側の図は、LEDパッド本体610の内部に16個のLED光源30を4行4列で縦横(たてよこ)にならべたマトリクス方式640の事例の正面図を示す。LED光源30の配置は必ずしも碁盤の目のような並べ方でなくとも、千鳥配置や6角形で構成する平面などのように縦方向と横方向に2次元的に配置するものであれば、密集しすぎてLED光源30のLED素子60の放熱特性を損なうなどの弊害が無い限り、適用できる。、
図示したようにLED光源30から照射された光が、広がりながら透過板630を通過するまでに十分な距離が必要なので、このマトリクス方式のLEDパッド本体610は厚みが大きくなる傾向がある。さらに、光束40の重なりが起きるので、LEDパッド本体610の中央部ほど光エネルギー密度140が高くなることが特徴である。つまり中央に光エネルギー密度140のピークが生じる。
また図示は省略するが、出射光の明るさを直接的に監視するための光センサーをLEDパッド本体610の内部に設けてもよい。
なお、透過板630は無色透明であってもよいし、白色の半透明で光束40を拡散させてもよい。
図5(d)の上側の図は、近赤外LEDを使ってバックライト660の構造を構成した正面図である。
バックライト方式650のLED光源30に含まれる光学系70から照射される光束40の指向性を横に薄く整えることにより、照射した光束40の大半が薄いバックライト660の側面から導光板664を透過しながら反射板662に反射して、さらに正面へ向かって導光板664および/または拡散板666を透過するように設計する。
つまり、バックライト方式650の内部構造は、LEDパッド本体610の天井面に光束40を透過させる透過板630を配設するとともに、LEDパッド本体610の底面には光束40を透過板630に向けて照射するLED光源30と反射板662ならびに、導光板664および/または拡散板666から構成される。
バックライト方式650では図5(d)の右方向へ向かって光エネルギー密度140がほぼ一様な光を照射できる特徴がある。また、バックライト方式650のLEDパッド本体610は、マトリクス方式640と比べて厚みが薄くなる傾向がある。
なお、透過板630は無色透明であってもよいし、白色の半透明で光束40を拡散させてもよい。
あるいは、図5(d)に図示したように、市販モニタに組み込まれている液晶ディスプレイ層を取り外さずに、液晶ディスプレイ層全体を約40Hzで明滅させて光刺激を照射しても良い。
このように、本発明の技術思想にもとづいて、多様な設計変更を行うことができる。
この図5(e)のLED群を構成する個々のLEDの記号がLED光源30に対応しており、それぞれに光学系70を備えている。なお、LED群を構成するLED光源30の数はLED素子特性とLEDパッド600の寸法形状などの装置仕様に応じて設計変更できる。
LED群には、実施例1および実施例2と同様の設計方針に基づいて、高感度フューズ(例えば20mAなど)と電流計を直列にして、LED駆動装置50から電流を供給する。
LEDパッド600のLED光源30の配置と光学系70の設計にもとづいて、LEDパッド600が照射する光エネルギー密度140の上限値が所定値5の10mW/cm2以下になるように、このフィードバック抵抗回路の総合抵抗値を設定する。つまり、フィードバック抵抗回路を構成するSW1やVR1あるいはR5,R4,R3を調整して光エネルギー密度140を所定値5以下で調整することができる。もちろん、40Hz信号源210が出力する指令電圧の振幅や平均値などを可変抵抗器やスイッチで調整するように設計変更しても良い。
LEDパッド600は、特定の脳部位に照射してその部位の脳皮質だけを治療する用途に単独で使用することができる。例えば、LEDパッド600を単独利用する事例として、側頭部以外の任意の頭皮部分(例えば前頭部、頭頂部あるいは後頭部など)から約40Hzの近赤外光の刺激を与えてアルツハイマー症の予防の目的で光照射することもできる。
これは、物忘れの症状を改善する目的で実施例1のLEDランス200や実施例2のLEDマウスピース400などのPBM療法器具10で発生させる約40Hzの近赤外光と併用する場合に、このLEDパッド600の近赤外の光照射による刺激を位相同期させるためのものである。
あるいは、ブレインフォッグの症状を改善する目的で従来技術の約40Hzの光と音の刺激による知覚療法器具20と併用する場合に、このLEDパッド600の近赤外の光照射による刺激を位相同期させるためにも利用できる。
LEDパッド600を単独利用する場合には、特定の脳部位の頭皮から照射してその部位の脳皮質だけを単独で治療する用途に使用することができる。この単独で使用する用途の専用として設計する場合には、外部から入力する同期信号130も自励と他励の切替え手段260も不要であり、40Hz信号源210は実施例1や実施例2と同様に、40Hz同期信号に対する外部同期なしで40Hzの指令信号を自励動作105で出力することができる。
<単独利用の場合>
LEDパッド600は、頭皮側から脳皮質に対してフォトバイオモジュレーション技術による約40Hzの刺激を与えることができる。したがって、アミロイドβなどのアルツハイマー症の原因物質を約40Hzの刺激で削減する効果が期待できるだけでなく、損傷していた脳細胞を微弱光によって治癒することができる。
そのため、LEDパッド600を側頭部以外の任意の頭皮部分からアルツハイマー症の予防の目的で単独利用して光照射することもできる。
LEDパッド600は、後述の実施例4のように、実施例1や実施例2の脳深部への約40Hz刺激と位相同期させて併用することで、側頭部の頭皮側からも刺激を付与できる。このため、実施例1や実施例2の脳深部だけへの約40Hz刺激だけでは治癒できなかった重い健忘性MCIの物忘れの症状を改善できる。
実施例4で説明する治療器具の名称は位相制御装置150と呼ぶ。治療器具の位相に関する一般的な説明を図6に、発明内容に関するイメージは図7と、図8の一部と、図9、図10に示す。
この実施例4では、変形例も含めて以下の7つの発明事項を中心にして、この発明事項の技術思想と設計内容が明らかになるように詳細に説明を進める。
なお実施例4には、さらに細かい事項を規定する発明事項が多数含まれるが、説明の煩雑さを避けるため、下記の7つの発明事項だけを抽出して重点的に説明する。
位相制御装置150に関する主要な発明事項は下記の通りである。
『MCIに対する症候改善療法に使用するデジタル医薬の治療器具において、
生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長の範囲の光源を約40Hzの繰り返し波形で明滅させて所定値5以下の光エネルギー密度140で光束40をMCIの患部に向けて照射するPBM療法器具10と、SSVEPとASSRの現象を利用して光による視覚刺激と音による聴覚刺激で約40Hzの脳波を誘導する知覚療法器具20と、
前記PBM療法器具10と前記知覚療法器具20とのうち2種類以上の複数種類の刺激の位相角110を位相同期するとともに、前記複数種類の刺激の位相角110の位相差120を設定して制御する前記同期信号130を出力する位相制御装置150を備えた
ことを特徴とする、
MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
実施例4におけるPBM療法器具10は、他励動作100を行うことが特徴である。
『前記PBM療法器具10はLED光源30とLED駆動装置50を含んでなり
前記LED光源30は、前記生体の窓3の波長650~1000nmの範囲に出力波長(またはピーク波長)を有する光束40を照射するLED素子60の半導体チップ65と、前記光束40の指向性の半値角を整える光学系70を含んで構成され、
前記LED駆動装置50は、前記LED素子60に駆動電流を供給して前記LED光源30から前記所定値5としての10mW/cm2以下の前記光エネルギー密度140で前記光束40を照射させる、
とともに、外部から入力される同期信号130に位相同期して約40Hzの繰り返し波形で前記LED素子60に駆動電流を供給する他励動作100を行う
ことを特徴とする、
実施例4の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
実施例4における知覚療法器具20のうち、特に、1つの同期信号130に対して他励動作100を行うことが特徴である。
『前記知覚療法器具20は視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810と視聴覚位相制御装置820からなり、
前記視覚刺激器具800は、約40Hzの繰り返し周波数で光を発する発光体170、または約40Hzでレンズ部分の透過率を制御するLCDサングラス180であって、
前記聴覚刺激器具810は、約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含み、
前記視聴覚位相制御装置820は、「外部から入力される単一の」前記同期信号130に位相同期して約40Hzの繰り返し周波数で前記視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810との前記位相差120を設定して光と音による刺激の位相を制御する前記他励動作100を行う
ことを特徴とする、
実施例4の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
実施例4における知覚療法器具20のうち、特に、光と音の2つの同期信号130に対して他励動作100を行うことが特徴である。
『前記知覚療法器具20は視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810と視聴覚位相制御装置820からなり、
前記視覚刺激器具800は、約40Hzの繰り返し周波数で光を発する発光体170、または約40Hzでレンズ部分の透過率を制御するLCDサングラス180であって、
前記聴覚刺激器具810は、約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含み、
前記視聴覚位相制御装置820は、「外部から入力される視覚と聴覚それぞれ個別の」前記同期信号130に位相同期して約40Hzの繰り返し周波数で前記視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810とにおける光と音による刺激の位相を制御する前記他励動作100を行う
ことを特徴とする、
実施例4の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
実施例4における知覚療法器具20のうち、特に、自励動作105を行うとともに基準同期信号830を出力することが特徴である。
『前記知覚療法器具20は視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810と視聴覚位相制御装置820からなり、
前記視覚刺激器具800は、約40Hzの繰り返し周波数で光を発する発光体170、または約40Hzでレンズ部分の透過率を制御するLCDサングラス180であって、
前記聴覚刺激器具810は、約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含み、
前記視聴覚位相制御装置820は、「前記知覚療法器具20の内部で生成した単一の基準同期信号830」に位相同期して約40Hzの繰り返し周波数で前記視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810との前記位相差120を設定して光と音による刺激の位相を制御するとともに、
前記基準同期信号830を外部へ出力する自励動作105を行う
ことを特徴とする、
実施例4の発明事項Aに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
実施例4における位相制御装置150のうち、特に、PBM療法器具10と知覚療法器具20の双方に対して同期信号130を出力することが特徴である。
『前記位相制御装置150は、前記他励動作100を行うPBM療法器具10と知覚療法器具20のうち2種類以上の複数種類の刺激の位相角110を位相同期するとともに、前記複数種類の刺激の位相角110の位相差120を設定して制御する前記同期信号130を出力する
ことを特徴とする、
実施例4の発明事項AからDに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
実施例4における位相制御装置150のうち、特に、知覚療法器具20から基準同期信号830を入力し、PBM療法器具10に対して同期信号130を出力することが特徴である。
『前記位相制御装置150は、前記自励動作105を行う前記知覚療法器具20が出力する前記基準同期信号830を入力し、前記他励動作100を行う前記PBM療法器具10を位相同期するとともに、前記PBM療法器具10の位相差120を設定して制御する前記同期信号130を出力する
ことを特徴とする、
実施例4の発明事項A、BおよびEに記載の、MCI治療のための40Hz療法による治療器具』
軽度なMCIには物忘れとブレインフォッグの主要な2症状があり、軽度な物忘れは主に脳深部のMCI患部に向けて約40Hzで明滅する微弱な近赤外光を照射するPBM療法器具10で改善され、軽度なブレインフォッグは脳全体で約40Hzの脳波の振幅とコヒーレンスが強まるように約40Hzの光と音による知覚刺激によるSSVEPとASSRを作用させる知覚療法器具20で改善することができた。
「脳の複数部位への同時刺激」によって「有害な位相差の発生」が起きることが問題であるから、その解決策としては「複数の同時刺激における位相差を適正に管理する」ことに他ならない。
すなわち、PBM療法器具10と知覚療法器具20による複数種類の刺激の位相差を意図的に適正に管理する治療器具を提供する。
つまり従来法では、『積極的かつ故意に位相差の数値を設定して維持すること』や『その数値に特有な効果をねらう(あるいは副作用を避ける)』という技術思想を開示も示唆もしていない。
図6は周波数が同じ2つの波形が位相同期する場合において、本発明における位相角と位相差の定義を事例を用いて説明する図である。
ちなみに、既に説明したとおり、本発明における40Hzという表記は特許文献1や非特許文献4の40Hz療法に関する作用機序が成立する範囲で40Hzの近傍の周波数を含むことを意図して簡略に表現しているに過ぎず、そのため「約40Hz」という表現と「40Hz」という表現は本発明において同一内容を表している。
ここで、光の刺激の波形が周波数「約40Hz」であることの一例として、正確にいえば周波数41.67Hzを適用する場合には1周期は24.0ミリ秒である。図示した光の刺激の波形は、デューティ比が50%の矩形波を描いている。
また、音の刺激の波形もまた繰り返し周波数は光に位相同期した「約40Hz」であり、正確に言えば光と同じ周波数41.67Hzで、この図ではパルス幅が1.0ミリ秒でデューティ比4.17%の矩形波の形状のクリック音を描いている。
このように、位相同期を説明する図の横軸を経過時間(ミリ秒)で記述すると、「約40Hz(あるいは40Hz)」という本発明における表記法による説明の事例が41.67Hzに限らずその他の周波数の場合もありうるので、グラフの横軸の数値も変わって説明文や図が煩雑になる。
そのため、以下では周波数「約40Hz」の位相同期に関する説明と図では、横軸に-180度から+180度の値をとる位相角(度)あるいは位相差(度)をとって表現するものとする。
また、『光の位相を基準として、光と音の2つの矩形波が論理値0(光が暗い状態、音が無い状態)から論理値1(光が明るい状態、音がある状態)へ立ち上がる瞬間が同一であれば位相差は0度である』と定義する。
したがって、光と音の2つの矩形波の位相差は0度から±180度の間にあることは数学的に自明である。
本発明では「光刺激の矩形波が論理値0から論理値1へ立ち上がる瞬間を位相角0度」と定義したので、デューティ比50%の矩形波の基本周波数成分である正弦波については、正弦波の平均値と交差して増加する瞬間を位相角0度と定義すれば、位相角0度を定義するタイミングが合致する。
従来技術の非特許文献3では、脳内の異なる場所に付与する刺激の位相差を混乱させると被験者の認知レベルが低下した旨が記載されている。
同様に、発明者が実施した一連の実験でも、位相差を+90度(つまり光よりも音が+90度遅れた位相)に設定すると被験者(発明者本人)に激烈な眠気と若干の頭痛が発生した。
つまり、安全性を確保する観点からは位相差0に設定することが望ましく、発明者自身が被験者となって行った実験では、光の波形が矩形波であれ正弦波であれ、クリック音との位相差が0度であればMCIのブレインフォッグの症状を消去させる治療効果は大きかった。
逆に、副作用を避ける観点からは、位相差を+90度の近くまでプラス方向にする(つまり音の位相を遅らせる)と、個人差はありうるもの、の眠気や頭痛が生じるなどの一時的な認知機能低下のおそれがあるので、位相差を大きくしすぎることは避けたほうがよい。
すると、正確な40.0Hzの音の1波長は約8.6mとなり、約2m離れた位置で音を聞けば、音の位相遅れが80度を超え、90度に近い値になる。この場合、個人差もありうるものの、眠気や頭痛などの影響が出る可能性が高くなり、副作用を避ける観点からは望ましくない。
もし治療施設などの事情でスピーカから被験者までの距離を短縮できないのであれば、音の刺激にマイナス方向の位相差を設定し、音と光が被験者に到達する瞬間の位相差が0度に近くなるようにすれば安全性が向上する。
したがって、知覚療法器具20を使う治療の場合、視覚刺激器具800として共通の大型スクリーンや個人ごとのLCDサングラス180を使用して、広い部屋で大勢の患者をまとめて治療する場合には、聴覚刺激器具810としては約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含む有線式のイヤホン168やヘッドホン164を使うことをお勧めする。
図7(a)は、従来技術の光刺激のための視覚刺激器具800としてのLCDサングラス180と、音刺激のための聴覚刺激器具810としてのイヤホン168と、左右の側頭部を近赤外光で刺激するLEDパッド600、さらに脳深部を近赤外光で刺激するLEDランス200を同時に使用して、物忘れとブレインフォッグを伴う重症化したMCIを治療する際の概念図である。
この図ではそれぞれの刺激手段に駆動電流(あるいは駆動電圧)を供給する制御装置との間の電線などを省略して描いているが、実際の治療時には多数の電線が顔の周りを取り巻くので、体調の悪いMCI患者の場合には、首などに電線が絡みついて事故にならぬよう注意が必要である。
LCDサングラス180やヘッドホン164もヘルメットの一部として一体化すれば、治療器具として取扱いが簡単になる。両耳に音の刺激が聞こえる発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含めばよい。
このヘルメットを設計する場合には、LEDパッド600の固定位置を可変にしたり、LCDサングラス180を固定式や跳ね上げ式にしたり、さらにはヘルメット内の電線の引き回しの改善など、様々な意匠や考案を施した新設計が可能である。
なお、視覚刺激器具800は、LCDサングラス180の代わりに約40Hzの繰り返し周波数で光を発する発光体170を用いてもよい。
本発明では、知覚療法器具20における「光の刺激を位相の基準として定義」してシステム全体を設計するので、この基準の位相信号Ch-Cによって知覚療法器具20における光の刺激の位相を外部同期させる。
具体的には、位相制御装置150から入力される単一の同期信号130に位相同期して、「約40Hzの繰り返し周波数で視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810との位相差120を設定して光と音による刺激の位相を制御する他励動作100を行う視聴覚位相制御装置820」を知覚療法器具20に組み込めばよい。
この場合、位相制御装置150は自励動作105で動作するものとする。
なお、「音の刺激を位相の基準として定義」してシステム全体を設計変更する場合には、位相制御装置150からの同期信号130に音の位相を同期させ、光と音による刺激の位相差120を設定して制御する他励動作100を行うように実施例4の各装置を設計変更すればよい。
聴覚刺激器具810は、約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含み、
視聴覚位相制御装置820は、外部から入力される単一の前記同期信号130に位相同期して約40Hzの繰り返し周波数で視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810との位相差120を設定して光と音による刺激の位相を制御する他励動作100を行うものである。
臨床的な治療において、基本的には全てのスライダーつまみを位相差0度に設定するのが無難ではある。しかし、患者の個人差や睡眠の改善などの医療的な目的にもとづく医師の判断で、各チャンネルの位相差を明示的に設定することができる。
図7(d)ではチャンネルCh-Aのスライダーつまみは位相差0度に設定されているので、デジタル出力DO-1からは、基準としてのチャンネルCh-Cと同じ位相差0度のタイミングで同期信号130としてのパルス信号を出力する。
チャンネルCh-Bのスライダーつまみは位相差-20度に設定されているので、デジタル出力DO-2からは、基準としてのチャンネルCh-Cと比べて-20度の位相差のタイミングで同期信号130を出力する。つまり、制御用マイクロコンピュータを用いて、上述で例示した25ミリ秒周期で時間管理しながら、基準の位相角0度よりも25ミリ秒×20度/360度=約1.4ミリ秒だけ早く同期信号130としてのパルス信号を出力する。
チャンネルCh-Dのスライダーつまみは位相差+20度に設定されているので、デジタル出力DO-4からは、基準としてのチャンネルCh-Cとよりも+20度の位相差のタイミングで同期信号130としてのパルス信号を出力する。つまり、基準よりも25ミリ秒×20度/360度=約1.4ミリ秒だけ遅く同期信号130としてのパルス信号を出力する。
図8(c)は、図7(c)と図7(d)で説明した知覚療法器具20の構成を説明するものであり、
知覚療法器具20は視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810と視聴覚位相制御装置820からなる。
視聴覚位相制御装置820は、『外部から入力される単一の同期信号130に位相同期して』約40Hzの繰り返し周波数で視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810との位相差120を設定して光と音による刺激の位相を制御する他励動作100を行う機能を備えている。
本発明では光による視覚刺激を基準の位相としているため、視聴覚位相制御装置820に入力される同期信号130との位相差0度で視覚刺激器具800(例えば40Hzの発光体170やLCDサングラス180)へ光の刺激を発生させるための同期信号を出力させる。
また、視聴覚位相制御装置820は可変抵抗器VRなどにより位相差120を設定する機能を持ち、外部から入力された同期信号130に対し位相差120を付与して聴覚刺激器具810へ音の刺激を発生させるための同期信号を出力させる。
図8(d)と図9(a)は、光による視覚への刺激と音による聴覚への刺激のそれぞれの位相を位相制御装置150で指定する変形例を示す。
光の刺激の位相を基準としてチャンネルCh-Cから同期信号130をパルス出力し、音の刺激の位相差を位相制御装置150のスライダーつまみC2で設定してチャンネルCh-C2から同期信号130をパルス出力し、これら2つの同期信号130を知覚療法器具20に供給する。
図8(d)は、図9(a)の知覚療法器具20に含まれる視聴覚位相制御装置820を説明する図であり、『外部から入力される視覚と聴覚それぞれ個別の前記同期信号130に位相同期して』約40Hzの繰り返し周波数で前記視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810における光と音による刺激の位相を制御する前記他励動作100を行う機能を備えている。
図8(d)に示すように、視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810とに他励動作100を行う機能を備えておけば、この変形例における視聴覚位相制御装置820の機能は単に2つの同期信号130を受け渡すだけである。つまり、視聴覚位相制御装置820は、視覚刺激器具800に入力される光による視覚刺激のための同期信号130と、聴覚刺激器具810に入力される音による聴覚刺激のための同期信号130の2つを入力し、視覚と聴覚それぞれ個別の同期信号130に位相同期して視覚刺激器具800と視覚刺激器具800とを他励動作100させる。
『知覚療法器具20は視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810と視聴覚位相制御装置820からなり、
視覚刺激器具800は、約40Hzの繰り返し周波数で光を発する発光体170、または約40Hzでレンズ部分の透過率を制御するLCDサングラス180であって、
聴覚刺激器具810は、約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含み、
視聴覚位相制御装置820は、外部から入力される視覚と聴覚それぞれ個別の前記同期信号130に位相同期して約40Hzの繰り返し周波数で視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810とにおける光と音による刺激の位相を制御する他励動作100を行う。』
また、この変形例1における位相制御装置150の構成を詳細に書けば下記のようになる。
『位相制御装置150は、他励動作100を行うPBM療法器具10と知覚療法器具20のうち2種類以上の複数種類の刺激の位相角110を位相同期するとともに、複数種類の刺激の位相角110の位相差120を設定して制御する同期信号130を出力する』。
この場合、位相制御装置150は自励動作105で動作するものとする。
図9(b)は、知覚療法器具20における光による視覚への刺激の位相を基準として、位相制御装置150を他励動作100で制御する変形例を示す。
図10(a)に示すように、知覚療法器具20の視聴覚位相制御装置820から光の刺激の位相に同期した基準同期信号830をパルス出力し、位相制御装置150に位相の基準として入力する。
その後、位相制御装置150のスライダーで設定した位相差120に基づいてPBM療法器具10に同期信号130を供給する。
つまり、『位相制御装置150は、自励動作105を行う知覚療法器具20が出力する基準同期信号830を入力し、他励動作100を行うPBM療法器具10を位相同期するとともに、PBM療法器具10の位相差120を設定して制御する同期信号130を出力する。』
視聴覚位相制御装置820は、「知覚療法器具20の内部で生成した単一の基準同期信号830」に位相同期して約40Hzの繰り返し周波数で視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810との前記位相差120を設定して光と音による刺激の位相を制御するとともに、基準同期信号830を外部へ出力する自励動作105を行う。』
ちなみに、変形例2では知覚療法器具20を自励動作105させるにあたり、光による視覚への刺激の位相を基準として光の刺激の位相に同期した基準同期信号830をパルス出力して位相制御装置150に位相の基準として入力したが、「音による刺激の位相」を基準として基準同期信号830をパルス出力するように設計変更することも可能である。
例えば位相制御装置150を用いてスライダー抵抗で位相差120を設定する実施例を示したが、プログラム上で制御パラメータとして設定したり、外部から通信で指定することもできる。
また、上記では位相差120を変更可能にする事例を示したが、全ての位相差120を例えば0度に固定することもできる。
さらに、PBM療法器具10と知覚療法器具20と位相制御装置150を別筐体にする設計例を説明したが、これらを1つの筐体にまとめる設計変更を行ってもよい。
その場合には、電磁治療器具が発する刺激の位相を制御するための電磁治療制御装置を他励動作100で外部同期可能に設計し、本発明の位相制御装置150を利用して付与する電磁刺激を他の光や音による知覚療法器具20やフォトバイオモジュレーション技術のPBM療法器具10による複数種類の刺激の位相角110と位相同期するように位相差120をもたせたチャンネルごとの同期信号130で制御することも、本発明の技術思想にもとづいて容易に設計内容に追加できる。
図10(b)の上段の図において、装置Aは同期信号の入力が無い場合には例えば39.8Hzで自励動作105するものとする。つまり、装置Aは周波数39.8Hzに対応する約25.13ミリ秒の周期で出力パルスを発生する。この例ではパルスを出力しているが、矩形波や正弦波など繰り返し周期39.8Hzの波形なら何でも良い。
そして、正確に40.0Hzの同期信号130で25.00ミリ秒ごとに装置Aをリセットすれば、周期25.13秒で自励動作105していた装置Aは、装置Bからの正確に40.0Hzの同期信号130に同期して周期25.00秒で出力パルスを発生して他励動作100するようになる。
本発明はMCIの治療器具に関するものであり、「ブレインフォッグ」を治療する従来の知覚療法器具20の説明に続き、「物忘れ」を治療するPBM療法器具10の発明内容を具体的な実施例で説明した。そのうえで、PBM療法器具10と知覚療法器具20を併用して「重度のMCI」も治療する位相制御装置150についても説明した。
つまり、本発明におけるそれぞれの治療器具と位相制御装置150は、MCIの症状を治療する器具という観点から、単一性を備えた技術思想を構成するものである。
なお、本発明では、治療器具から照射される光束40の「単位面積(cm2)当たりの電力(mW)」つまり単位「mW/cm2」で記述される物理量の名称を「エネルギー密度」と表現している。
本来の物理用語を正しく使用する意味からすれば「光束の電力密度(Power density)」と表現するべきではあるが、明細書の説明文の記述がさらに難解になるのを防止するため、あえて直感的に理解しやすい平易な用語(光エネルギー密度140)を用いて表現を統一した。
発明事項1は、「物忘れ」を治療する新しいタイプのPBM療法器具10に関する発明であり、海馬などの脳深部に存在するMCIの患部に向けて約40Hzの繰返し波形で明滅する微弱な光エネルギーを口腔から照射することにより、公知の40Hz療法とフォトバイオモジュレーションの技術を複合させた技術である。
本発明では、「物忘れの治療を目的として口腔から脳深部の海馬などに向けて光照射」する条件では、光エネルギー密度が10mW/cm2以下で十分な効果があることを発見した。
この発見にもとづいて、MCI患者の治療のために安全性を確保するための出力調整手段や出力監視手段を備えることで、産業利用にきわめて有用なMCIの治療器具としての完成度を高めたことについて段落0079から段落0085で詳しく説明した。
発明事項1は下記の通りである。
前記PBM療法器具10は、LED光源30とLED光源保持部35とLED駆動装置50とを含んで構成され、
前記LED光源30は、生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長650~1000nmの範囲に出力波長を有するLED素子60と、指向性を整える光学系70を含んで構成され、
前記LED光源保持部35は、口腔内に前記LED光源30を保持して位置と照射方向を定める部材であり、
前記LED駆動装置50は、前記LED素子60に駆動電流を供給して所定値5以下の光エネルギー密度140で光束40を約40Hzの繰り返し波形で明滅させながら照射させる制御装置であり、
前記LED駆動装置50はまた、40Hz信号源210とLED駆動回路220と出力調整手段230と出力監視手段240を含んで構成され、
前記40Hz信号源210は、約40Hzの時系列波形の指令値250を出力し、
前記LED駆動回路220は、前記指令値250を入力して前記LED光源30に駆動電流を供給し、
前記出力調整手段230は、前記光エネルギー密度140を連続的または/および不連続的に調整し、
前記出力監視手段240は、前記光エネルギー密度140を間接的もしくは直接的に計測して表示する、
とともに、口腔内で照射する前記所定値5は10mW/cm2である、
ことを特徴とする、MCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
つまり、共通部分を整理するため新たにLED光源保持部35という概念を作り、LEDランス200では把持部80、LEDマウスピース400ではマウスピース部410という言葉に置き換えて発明事項2以降で詳細に定義する。そのほかの細かい表現は、実施例1の発明事項Aと実施例2の発明事項Aに記載した文言をもとに、実施例1の図3に関する説明文と実施例2の図4に関する説明文を参照して読みやすい文章に表現し直した。
もし表現があいまいであれば、各実施例ごとの厳密な発明事項の文章に戻すことができる。
また、生体組織を透過する生体の窓3と呼ばれる波長650~1000nmの範囲に出力波長を利用する理由は、骨や肉や神経や血管や血液などの生体組織で光エネルギーがなるべく吸収されずに、口腔から脳の内部の海馬などへ光刺激が届くことが望ましいからである。
さらに出力調整手段230と出力監視手段240は「容易に思いついて追加できる項目」ではない。おそらく本発明の模造品が市場に現れる際に、この出力調整手段230と出力監視手段240を省略することでこの特許を回避しようとするだろう。しかし、出力監視手段240を省略した模造品は、MCI患者にとって治療中の過大な光出力により脳を損傷する事故を避ける手段を欠く不安感を抱える不良品になる。また、出力調整手段230を省略した模造品は治療の強弱を自主的に選択する自由を患者から奪うものである。つまり、この2つの機能は、容易に考え付きそうでありながら、実はMCIの治療器具として患者の安全と自由意志を尊重する「信頼に足る商品仕様」として不可欠な要素である。
発明事項2は、実施例1の発明事項AのLEDランス200に関する説明のうち発明事項1で共通項のLED光源保持部35という言葉で表した把持部80に関する説明である。
把持部80に関しては図3の説明文に詳細な記載があるが、段落0090には把持部80が棒状であることだけでなく、「把持部80の先端あるいは先端近くの側面に複数のLED光源30を配設して、複数の光束40を照射することにより、LEDランス200が照射する複数の光束40から構成される全体的な光束40の指向性を広げることができる。また、LEDランス200の先端近くを屈曲させたうえで、その側面にもLED光源30を設けることで同時に複数方向へ向けて照射することもできる。」という記載があり、下記の発明事項2に盛り込んでいる。
なお、LEDランス200においては、複数のLED光源30を用いる場合に複数の光束40が重なる部分がありうる。LED光源30の数が単一であれ複数であれ、LED光源30のどの光学系70の先端から1cmの距離においても所定値5以下になるように光エネルギー密度140の上限値を管理することが安全上重要である。
前記LED光源保持部35は、先端または/および先端の側面に配設した前記LED光源30の位置と照射方向を口腔内で操作する棒状の部材を備える把持部80である、
ことを特徴とする、発明事項1に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項3は、実施例2の発明事項AのLEDマウスピース400に関する説明のうち発明事項1で共通項のLED光源保持部35という言葉で表したマウスピース部410に関する説明である。詳しい説明は実施例2の図3に関する説明文に記載してある。発明事項3は下記の通りである。
前記LED光源保持部35は、上顎または下顎の歯列に嵌めてマウスピース座標系420における位置と照射方向の再現性を維持して口腔内に固定するマウスピース460と、前記マウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430との2つの直交座標系の座標変換行列440を規定する3点以上の造影部材挿入可能点450と、前記LED光源30を配設する位置と照射方向の再現性を維持して前記マウスピース460に配設する連結部材470を備えるマウスピース部410である、
ことを特徴とする、発明事項1に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
また、LEDマウスピース400は複数のLED光源30を用いるため、複数の光束40が重なる部分がありうる。LED光源30のどの光学系70の先端から1cmの距離においても所定値5以下になるように光エネルギー密度140の上限値を管理することが安全上重要である。
発明事項4は、実施例2の発明事項Bに説明するLED基板部480に関するものであり、詳しくは図4の説明文に記載している。なお、実施例2の発明事項Bと段落0136の図4(c)の説明文には連結部材470とLED基板部480との接続関係などの説明も記載しているので、もし「記載が不明瞭」との指摘があれば補正することができよう。発明事項4は下記の通りである。
照射目標地点490を前記光束40に含むように前記LED光源30を配設する位置と照射方向を口腔内で保持するLED基板部480をさらに備える、
ことを特徴とする、発明事項3に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項5は、本発明の技術思想としてのPBM療法器具10と知覚療法器具20で同時刺激(あるいは併用とも表現する)することにより、病状が進んで悪化したMCIも治療する位相制御装置150に関するものである。
発明事項5に記載する内容は主に実施例4の発明事項Aに相当し、読みやすくするために語順などの表現を変えたうえ、段落0085で説明した「所定値5は10mW/cm2」である旨をここにも記載して文面を明瞭化した。その他の細かい説明は図6から図10に対応する部分に記載してある。発明事項5は下記の通りである。
前記所定値5は10mW/cm2であり、
前記位相制御装置150は、前記PBM療法器具10と前記知覚療法器具20が発生する複数種類の刺激の位相角110を位相同期するとともに、前記複数種類の刺激の位相角110の位相差120を設定して制御する同期信号130を出力する、
ことを特徴とする、MCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項6は、大部分が発明事項1と重複する。しかし、発明事項1では主にPBM療法器具10を単独で動作させる場合を中心に説明しているのに対し、発明事項6は位相制御装置150からの同期信号130により他励動作100を行うPBM療法器具10を説明するものである。この点は、実施例1の発明事項B、実施例2の発明事項D、実施例3の発明事項Dおよび実施例4の発明事項Fに記載があり、各実施例の説明文で詳しく説明した。
ちなみに本発明のPBM療法器具10は、位相制御装置150からの同期信号130で動作させる場合は他励動作100を行い、位相制御装置150からの同期信号130なしで動作させる単独使用の場合には自励動作105を行う。
発明事項6は下記の通りである。
前記PBM療法器具10は、LED光源30とLED光源保持部35とLED駆動装置50とを含んで構成され、
前記LED光源30は、生体組織を透過する前記生体の窓3と呼ばれる波長650~1000nmの範囲に出力波長を有するLED素子60と、指向性を整える光学系70を含んで構成され、
前記LED光源保持部35は、口腔内もしくは頭皮上に前記LED光源30を保持して位置と射出方向を定める部材であり、
前記LED駆動装置50は、前記LED素子60に駆動電流を供給して前記所定値5以下の光エネルギー密度140で前記光束40を約40Hzの繰り返し波形で明滅させながら照射させる制御装置であり、
前記LED駆動装置50はまた、40Hz信号源210とLED駆動回路220と出力調整手段230と出力監視手段240を含んで構成され、
前記40Hz信号源210は、約40Hzの時系列波形の指令値250を出力し、
前記LED駆動回路220は、前記指令値250を入力して前記LED光源30に駆動電流を供給し、
前記出力調整手段230は、前記光エネルギー密度140を連続的または/および不連続的に調整し、
前記出力監視手段240は、前記光エネルギー密度140を間接的もしくは直接的に計測して表示する、
とともに、
前記40Hz信号源210は、前記位相制御装置150からの前記同期信号130により他励動作100を行う、
ことを特徴とする、発明事項5に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
この「口腔内もしくは頭皮上」という記述は、PBM療法器具10の種類が実施例1のLEDランス200、実施例2のLEDマウスピース400、実施例3のLEDパッド600を含むことを示しているものである。したがって、口腔内と頭皮上とで複数種類のPBM療法器具10を同時に使用してもかまわない。
つまり、口腔内および頭皮上のPBM療法器具10は位相制御装置150と同時に使用できる。この点は図7と図9およびその説明文から明らかである。
発明事項7は、PBM療法器具10としてLEDランス200を適用できることを明示するものである。LEDランス200の詳細は発明事項2で説明した内容を参照されたい。発明事項7は下記の通りである。
前記LED光源保持部35は、先端または/および先端の側面に配設した前記LED光源30の位置と照射方向を口腔内で操作する棒状の部材を備える把持部80である、
ことを特徴とする、発明事項6に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項8は、PBM療法器具10としてLEDマウスピース400を適用できることを明示するものである。LEDマウスピース400の詳細は発明事項3で説明した内容を参照されたい。発明事項8は下記の通りである。
前記LED光源保持部35は、上顎または下顎の歯列に嵌めてマウスピース座標系420における位置と照射方向の再現性を維持して口腔内に固定するマウスピース460と、前記マウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430との2つの直交座標系の座標変換行列440を規定する3点以上の造影部材挿入可能点450と、前記LED光源30を配設する位置と照射方向の再現性を維持して前記マウスピース460に配設する連結部材470を備えるマウスピース部410である、
ことを特徴とする、発明事項6に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項9は、前記PBM療法器具10はLEDマウスピース400のLED基板部480であり、詳細は発明事項4で説明した内容を参照されたい。発明事項9は下記の通りである。
照射目標地点490を前記光束40に含むように前記LED光源30を配設する位置と照射方向を口腔内で保持するLED基板部480をさらに備える、
ことを特徴とする、発明事項8に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項10は、PBM療法器具10としてLEDパッド600を適用できることを示すものである。
脳深部を照射するLEDランス200やLEDマウスピース400あるいは知覚療法器具20と併用して治療効果をあげるため、複数のLED光源30を用いて光束40を広げたマトリクス方式640に関する。主に実施例3の発明事項Bに対応し、詳細は図5に関する説明文に記載した。
なお、マトリクス方式640のLEDパッド600は図5(c)に示すように、透過板630を通過したあとの光束40が重なる部分が多く存在する。マトリクス方式640の場合にはLEDパッド本体610に厚みがあるため、LED光源30の光学系70の先端から1cmの距離ではなく、透過板630を通過した直後の位置で所定値5以下になるように光エネルギー密度140の上限値を管理することが安全上重要である。
発明事項10は下記の通りである。
前記LED光源保持部35は、底面に前記LED光源30を縦横(たてよこ)に配設し、天井面に透過板630を配設して前記光束40を照射する内部構造を備えるマトリクス方式640のLEDパッド本体610である、
ことを特徴とする、発明事項6に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項11は、PBM療法器具10としてバックライト方式650のLEDパッド600を適用できることを示すものである。バックライト方式650の光束40の光エネルギー密度140ほぼ均一である特徴がある。主に実施例3の発明事項Cに対応し、詳細は図5に関する説明文に記載した。
なお、バックライト方式650のLEDパッド600は図5(d)に示すように、透過板630を通過したあとの光束40は重ならずにほぼ均一に照射されるが、品質管理上は若干のムラやバラツキなどの不均質さが残るかもしれない。バックライト方式650の場合も、LED光源30の光学系70の先端から1cmの距離ではなく、透過板630を通過した直後の位置で所定値5以下になるように光エネルギー密度140の上限値を管理することが安全上重要である。
発明事項11は下記の通りである。
前記LED光源保持部35は、底面に前記LED光源30と反射板662ならびに導光板664および/または拡散板666から構成されるバックライト660を配設し、天井面に前記透過板630を配設して前記光束40を照射する内部構造を備えるバックライト方式650の前記LEDパッド本体610である、
ことを特徴とする、発明事項6に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項12は、知覚療法器具20には他励動作100する視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810と、この2つに同期信号130を出力する視聴覚位相制御装置820を含むことを示す。
発明事項12の内容は、実施例4の発明事項C、発明事項D、発明事項Eの共通部分と、図7から図10に関する説明文に対応する。発明事項12は下記の通りである。
前記知覚療法器具20は、視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810と視聴覚位相制御装置820から構成され、
前記視覚刺激器具800は、約40Hzの繰り返し周波数で光を発する発光体170、または約40Hzの繰り返し周波数でレンズ部分の透過率を制御するLCDサングラス180であって、
前記聴覚刺激器具810は、約40Hzの繰り返し周波数で音を発する発音体160としての骨伝導イヤホン162を含むイヤホン168、ヘッドホン164、スピーカー166のうち少なくとも1台以上を含み、
前記視聴覚位相制御装置820は、前記視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810との前記位相差120を設定して光の視覚刺激と音の聴覚刺激のそれぞれの位相を制御する前記同期信号130を出力する、
とともに、
前記視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810は、前記視聴覚位相制御装置820からの前記同期信号130により前記他励動作100を行う、
ことを特徴とする、発明事項5に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項13は、「1つの同期信号130を入力して他励動作100を行う」タイプの知覚療法器具20を説明している。
発明事項13の内容は、実施例4の発明事項Cと発明事項Fに関連するが、発明事項12と重複する部分を省略してできるだけ簡明に表現した。詳しくは実施例4の特に図7と図8の説明文に説明している。
発明事項13は下記の通りである。
前記視聴覚位相制御装置820は、前記位相制御装置150から1つの前記同期信号130を入力して前記他励動作100を行う、
ことを特徴とする、発明事項12に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項14は、「2つの同期信号130を入力して他励動作100を行う」タイプの知覚療法器具20を説明している。
発明事項14の内容は、実施例4の発明事項Dと発明事項Fに関連するが、発明事項12と重複する部分を省略してできるだけ簡明に表現した。詳しくは実施例4の特に図8と図9の説明文に説明している。
発明事項14は下記の通りである。
前記視聴覚位相制御装置820は、前記位相制御装置150から2つの前記同期信号130を入力して、そのまま前記視覚刺激器具800と前記聴覚刺激器具810へ光の視覚刺激と音の聴覚刺激の位相を制御する前記同期信号130として出力する、
ことを特徴とする、発明事項12に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
発明事項15は、「基準同期信号830を出力して自励動作105を行う」タイプの知覚療法器具20を説明している。
発明事項15の内容は、実施例4の発明事項Fと発明事項Gに関連するが、発明事項12と重複する部分を省略してできるだけ簡明に表現した。詳しくは実施例4の特に図9と図10の説明文に説明している。
発明事項15は下記の通りである。
前記視聴覚位相制御装置820は、前記位相制御装置150へ基準同期信号830を出力する自励動作105を行い、
前記位相制御装置150は、前記基準同期信号830を入力して前記他励動作100を行い、前記PBM療法器具10の前記位相差120を設定して前記同期信号130を出力する、
ことを特徴とする、請求項12に記載のMCI治療のための40Hz療法による治療器具。』
本発明のMCI治療器具の特徴の1つは、口腔から照射する光エネルギーの低さである。
従来技術では、パーキンソン病を治療する目的で、口腔から(海馬の背後にある)黒質緻密部を照射する用途で、1000mW/cm2(非特許文献8)の光エネルギー密度が必要とされていた。
一方、本発明ではMCIの「物忘れ」を治療する目的で、口腔から海馬を約40Hzの繰返し周波数で明滅させて照射する用途で、光エネルギー密度が上限値10mW/cm2から1mW/cm2以下(段落0079から段落0085に記載)でよいことを発見した。さらに、出力調整手段230と、治療の手違いを予防する出力監視手段240を設けて治療の安全性を高めた。
いずれにせよ、エネルギー密度が上限の10mW/cm2から1mW/cm2以下で十分に効果を得られるので、MCIの「物忘れ」を治療する目的で口腔から海馬を光エネルギーで刺激する用途において、当業者にとっては常識外の低出力エネルギーで安全に利用できる治療器具である。
したがって本発明は、治療器具製造・販売のみならず各種医療サービスあるいは高齢者介護の事業分野でも産業上の利用ならびに貢献が期待できる。
3 生体の窓
5 所定値
10 PBM療法器具
20 知覚療法器具
30 LED光源
35 LED光源保持部
40 光束
50 LED駆動装置
60 LED素子
65 半導体チップ
70 光学系
80 把持部
90 マウスピース
100 他励動作
105 自励動作
110 複数種類の刺激の位相角
120 位相差
130 同期信号
140 光エネルギー密度
150 位相制御装置
160 発音体
162 骨伝導イヤホン
164 ヘッドホン
166 スピーカー
168 イヤホン
170 発光体
172 LEDパネル
174 LED電球
176 光拡散メガネ
180 LCDサングラス
200 LEDランス
210 40Hz信号源
220 LED駆動回路
230 出力調整手段
240 出力監視手段
250 指令値
260 自励と他励の切替え手段
400 LEDマウスピース
410 マウスピース部
420 マウスピース座標系
430 頭蓋骨座標系
440 座標変換行列
450 造影部材挿入可能点
460 マウスピース
470 連結部材
480 LED基板部
490 照射目標地点
600 LEDパッド
610 LEDパッド本体
620 頭部固定部材
625 連結部材
630 透過板
640 マトリクス方式
650 バックライト方式
660 バックライト
662 反射板
664 導光板
666 拡散板
800 視覚刺激器具
810 聴覚刺激器具
820 視聴覚位相制御装置
830 基準同期信号
Claims (15)
- 物忘れの症状を治療する治療器具であって、
生体組織を透過する波長範囲650~1000nm の第1光源を口腔内に一つ以上設けて明滅させ、
脳の下側の頭蓋骨(蝶形骨など)も含めた脳内の生体組織を透過して海馬などの脳深部および/または左右の側頭部を、前記第1光源から1cm 離れた位置で計測して瞬時最大値が100mW/cm2以下の微弱な光束で照射する、
ことを特徴とする物忘れの治療器具。
- 口腔内に設ける前記第1光源の個々が発生する光出力は、前記第1光源から1cm 離れた位置で計測して瞬時最大値が10mW/cm2以下である
ことを特徴とする、請求項1に記載の物忘れの治療器具。
- 口腔内に設ける前記第1光源は、任意波形( 例えば正弦波、デューティ比を選定できる矩形波、三角波、階段状波形、あるいは1ミリ秒ごとの出力をメモリに記憶して指定した波形など)で明滅させる
ことを特徴とする、請求項1ないし請求項2のいずれか1つに記載の物忘れの治療器具。
- 口腔内に設ける前記第1光源は、口腔内で発光させるLED素子、もしくは口腔外に設けたLED素子またはレーザー光源から光ファイバーを介して発光させる
ことを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の物忘れの治療器具。
- 口腔内に設ける前記第1光源の光出力は、出力表示手段によって監視できる
ことを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の物忘れの治療器具。
- 口腔内に設ける前記第1光源の設置は、「把持部を備えた棒状の治療器具の先端」もしくは「マウスピース」に取り付けることにより、口腔内で照射する位置と方向を調整または固定する
ことを特徴とする、請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の物忘れの治療器具。
- 口腔内に設ける前記第1光源に加えて、鉢巻き、帽子、ヘルメット、メガネ、ゴーグルまたは専用器具で頭部の頭皮側で固定する第2光源を備え、
前記第2光源は波長範囲650~1000nmで発光するLED素子またはレーザー光源で構成され、
さらに前記第1光源と前記第2光源を位相同期して明滅させる
ことを特徴とする、請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載の物忘れの治療器具。
- 前記第1光源と前記第2光源に加えて、「光の明滅によって視覚刺激を付与」する第3光源 および「刺激音を繰り返すことによって聴覚刺激を付与」する刺激音源を備え、
さらに前記第1光源と前記第2光源と前記第3光源と前記刺激音源が位相同期して明滅または繰り返す位相の位相差を設定できる位相制御装置を備える
ことを特徴とする、請求項7に記載の物忘れの治療器具。
- 前記第3光源は前記第1光源と位相同期して明滅する光源であって、「LEDパネルやLED電球などの光を発する発光体」もしくは「レンズ部分の透過率を制御するLCDサングラス」である
ことを特徴とする、請求項8に記載の物忘れの治療器具。
- 前記刺激音源は前記第1光源と位相同期して刺激音を繰り返す音源であって、骨伝導イヤホン、イヤホン 、ヘッドホン 、スピーカーなどの発音体である
ことを特徴とする、請求項8に記載の物忘れの治療器具。
- 前記第1光源が明滅する位相と
前記第2光源が明滅する位相と
前記刺激音源が繰り返す位相は、
前記第3光源が明滅する位相を基準として、それぞれ個別に位相差を調節できる位相制御装置を備える
ことを特徴とする、請求項8に記載の物忘れの治療器具。
- 前記第1光源が明滅する位相と、
前記第2光源が明滅する位相との間の位相差を変更可能な位相制御装置を備える
ことを特徴とする、請求項7または請求項8に記載の物忘れの治療器具。
- 前記第1光源が明滅する位相と、
前記第3光源が明滅する位相との間の位相差を変更可能な位相制御装置を備える
ことを特徴とする、請求項8に記載の物忘れの治療器具。
- 前記第1光源が明滅する位相と、
前記刺激音源が繰り返す位相との間の位相差を変更可能な位相制御装置を備える
ことを特徴とする、請求項8に記載の物忘れの治療器具。
- 口腔内に設ける前記第1光源を備え、特に、物忘れの症状を伴う健忘性MCIを治療することを目的とする
ことを特徴とする、請求項1ないし請求項14のいずれか1つに記載の物忘れの治療器具。
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| JP2014513614A (ja) | 2011-03-29 | 2014-06-05 | ヴァルケー オーワイ | 脳内神経伝達物質レベルを変更する装置および方法 |
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-
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