用于提供光療和調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于通過光療來修改患者的晝夜節(jié)律的系統(tǒng)和方法，并且尤其是涉及利用藍(lán)光的脈沖來實(shí)現(xiàn)某些這樣的修改。
【背景技術(shù)】
[0002]輻射對(duì)患者的照射以影響晝夜節(jié)律和/或解決光缺乏障礙是已知的。通常，這些處置涉及在患者清醒時(shí)，直接朝向患者的眼睛照射光，以減輕或治療光缺乏障礙，包括季節(jié)性情感障礙(SAD)，晝夜睡眠障礙，以及與例如時(shí)差和換班工作相關(guān)聯(lián)的晝夜混亂。
[0003]當(dāng)前有兩種類型的光療設(shè)備可用。一種類型的設(shè)備尺寸大，可安裝于地板或桌面。這些設(shè)備包括熒光燈泡或大的發(fā)光二極管陣列的光源。盡管它們能夠從一個(gè)位置被移動(dòng)到另一個(gè)，但是它們通常不是便攜式的并且需要在一天的活躍部分期間的固定不動(dòng)的預(yù)定時(shí)間段。此外，光源是相當(dāng)脆弱的。第二種光療設(shè)備是頭部可安裝的。這些設(shè)備被形成為眼鏡或護(hù)目鏡。盡管它們是便攜的，但是因其戴在頭部上時(shí)的古怪的外觀，通?；颊卟唤蛹{在公共場(chǎng)合中使用它們。這些設(shè)備通常缺乏使他們能夠在睡眠期間的功能時(shí)被使用的特征。該第二種類型的設(shè)備多數(shù)使用集中的或不擴(kuò)散的光源將高照度光引導(dǎo)朝向眼睛。
[0004]此外，光被定位為當(dāng)患者清醒時(shí)發(fā)射在患者的眼睛處的光的射束。這種方法可能會(huì)影響針對(duì)對(duì)象的處置的舒適性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的目的是提供一種向?qū)ο筇峁┕獐煹南到y(tǒng)。所述系統(tǒng)包括被配置為發(fā)射電磁福射的光源。所發(fā)射的電磁福射包括具有第一強(qiáng)度和第二強(qiáng)度的電磁輻射。在光譜的適當(dāng)部分的所述第一強(qiáng)度足以在照射時(shí)刺激所述對(duì)象的眼睛的S-錐受體。所述第二強(qiáng)度可以小于所述第一強(qiáng)度，因此實(shí)現(xiàn)比連續(xù)的電磁輻射較小的總能量耗費(fèi)。所述系統(tǒng)還包括被配置為運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序模塊的一個(gè)或多個(gè)處理器，所述計(jì)算機(jī)程序模塊包括光控制模塊。光控制模塊被配置為控制通過所述光源的發(fā)射以向?qū)ο筇峁┕獐煟沟盟鲭姶泡椛湓谒龅谝粡?qiáng)度和所述第二強(qiáng)度間脈沖調(diào)制，其中，所述電磁輻射具有脈沖持續(xù)時(shí)間達(dá)到約10分鐘的脈沖持續(xù)時(shí)間，以及約0.1秒與約10分鐘之間的脈沖間持續(xù)時(shí)間。在第一強(qiáng)度處的所發(fā)射的電磁輻射在預(yù)先確定的波長(zhǎng)范圍中，其中，預(yù)先確定的波長(zhǎng)范圍是在約410nm與約510nm間的范圍。在本公開中可以將在該范圍中的電磁福射稱作藍(lán)光。在一些實(shí)施例中，電磁輻射的脈沖的持續(xù)時(shí)間在約0.1秒與大約2.0秒之間，并且具有在約0.1秒于約2.0分鐘的間隔的脈沖間持續(xù)時(shí)間。
[0006]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的又一方面是提供一種向?qū)ο筇峁┕獐煹姆椒?。所述方法包括由光源發(fā)射電磁福射。所發(fā)射的電磁福射包括具有第一強(qiáng)度和第二強(qiáng)度的電磁福射，所述第一強(qiáng)度足以在照射時(shí)刺激所述對(duì)象的S-錐受體，所述第二強(qiáng)度小于所述第一強(qiáng)度。所述方法還包括控制電磁輻射的所述發(fā)射，使得所述電磁輻射在所述第一強(qiáng)度與所述第二強(qiáng)度之間脈沖調(diào)制，其中，所述電磁輻射具有達(dá)到約10分鐘的脈沖持續(xù)時(shí)間，以及約0.1秒與約10分鐘之間的脈沖間持續(xù)時(shí)間。
[0007]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的又一方面是提供一種被配置為向?qū)ο筇峁┕獐煹南到y(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:用于發(fā)射電磁輻射的模塊，其中，所發(fā)射的電磁輻射包括具有第一強(qiáng)度和第二強(qiáng)度的電磁輻射，所述第一強(qiáng)度足以在照射時(shí)刺激所述對(duì)象的S-錐受體，所述第二強(qiáng)度小于所述第一強(qiáng)度；以及用于控制電磁輻射的所述發(fā)射的模塊，使得所述電磁輻射在所述第一強(qiáng)度與所述第二強(qiáng)度間脈沖調(diào)制，其中，所述電磁輻射具有達(dá)到約10分鐘的脈沖持續(xù)時(shí)間，以及約0.1秒與約10分鐘之間的脈沖間持續(xù)時(shí)間。
[0008]在參考附圖考慮以下描述和權(quán)利要求書后，本發(fā)明的這些和其他目的、特征及特性，以及操作的方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的功能以及各部分的組合及制造的經(jīng)濟(jì)性將變得更加顯而易見，所有附圖形成了本說明書的部分，其中，類似的附圖標(biāo)記在各個(gè)附圖中指代對(duì)應(yīng)部分。然而，應(yīng)當(dāng)明確理解，附圖僅是出于說明和描述的目的，而不旨在作為對(duì)本發(fā)明的限制的定義。
【附圖說明】
[0009]圖1-3圖示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的被配置為向?qū)ο筇峁┕獐煹南到y(tǒng)。
[0010]圖4圖示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)。
[0011]圖5圖示了描繪人類眼瞼的透射率(在對(duì)數(shù)尺度上)對(duì)波長(zhǎng)的曲線圖。
[0012]圖6A-C圖示了承載光源的器具的變型。
[0013]圖7示意性圖示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于提供光療的系統(tǒng)的部件。
[0014]圖8圖示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的通過將輻射發(fā)射到對(duì)象的閉合眼瞼上來喚醒對(duì)象的方法。
[0015]圖9A圖示了描繪用于恒定褪黑素抑制所需要的輻射量對(duì)電磁輻射的單色波長(zhǎng)的曲線圖。
[0016]圖9B圖示了描繪視網(wǎng)膜錐受體的相對(duì)響應(yīng)對(duì)波長(zhǎng)的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如在本文中所使用的，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“該”包括多個(gè)指代，除非在上下文中清楚地另有指定。如在本文中所使用的，兩個(gè)或更多部分或部件被“耦合”的表述應(yīng)意指所述部分被直接或間接地(即，通過一個(gè)或多個(gè)中間部分或部件)結(jié)合在一起或一起運(yùn)行，只要發(fā)生鏈接。如在本文所使用的，“直接耦合”意指兩個(gè)元件直接彼此接觸。如在本文所使用的，“固定地耦合”或“固定的”意指兩個(gè)部件被耦合從而作為一體移動(dòng)，同時(shí)維持相對(duì)于彼此的恒定取向。如在本文中所使用的，詞語(yǔ)“單式”意指將部件創(chuàng)建為單件或單元。即，包括單獨(dú)創(chuàng)建并之后耦合在一起作為單元的多個(gè)件的部件不是“單式”部件或體。如在本文中所采用的，兩個(gè)或更多個(gè)部分或部件彼此“接合”的表述應(yīng)當(dāng)意指所述部分直接地或通過一個(gè)或多個(gè)中間部分或部件而對(duì)彼此施力。如在本文中所采用的，術(shù)語(yǔ)“數(shù)量”應(yīng)意指一或大于一的整數(shù)(即，多個(gè))。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)當(dāng)盡可能內(nèi)含地意指列表的任何項(xiàng)目，例如而不限于，和或該列表中的項(xiàng)目的任何組合。
[0018]本文中所使用的方向性用語(yǔ)，例如而非限制性的，頂部、底部、左、右、上、下、前、后以及它們的衍生詞，涉及附圖中示出的元件的取向，而非限制權(quán)利要求，除非其中明確記載。
[0019]哺乳動(dòng)物晝夜系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)物的生理和行為功能的時(shí)序與地球的局部位置。晝夜系統(tǒng)主要取決于入射在視網(wǎng)膜上的24小時(shí)的亮暗模式。負(fù)責(zé)人類晝夜光換能的光換能機(jī)構(gòu)已經(jīng)被闡述地足夠好，使得設(shè)備可以利用該理解，并且根據(jù)需要調(diào)節(jié)晝夜時(shí)間。
[0020]用于晝夜光換能的中央光傳感器是被已知為內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(ipRGCs)的神經(jīng)元的集合。這些神經(jīng)元是光換能機(jī)構(gòu)的部分；更加遠(yuǎn)端的桿狀和錐體光受體也經(jīng)由無長(zhǎng)突細(xì)胞和雙極細(xì)胞參與該過程。由這些遠(yuǎn)端的光受體生成的光信息可以不直接被傳達(dá)到內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，而是可以通過視網(wǎng)膜神經(jīng)元的叢被傳達(dá)。與本公開的尤其相關(guān)的，引起人類色覺的光譜對(duì)抗(opponent)神經(jīng)元也是晝夜光換能機(jī)構(gòu)的部分。具體而言，短波長(zhǎng)敏感(S)錐體細(xì)胞可以通過藍(lán)色對(duì)黃色(b-y)光譜對(duì)抗雙極細(xì)胞，向內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞提供去極化輸入。由于晝夜光換能機(jī)構(gòu)的神經(jīng)生理學(xué)，由b-y雙極細(xì)胞對(duì)小于約510nm(由這些b-y雙極細(xì)胞對(duì)單色光去極化和超極化響應(yīng)之間的交界點(diǎn))的波長(zhǎng)的響應(yīng)可以添加到由內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的光響應(yīng)，但長(zhǎng)于約510nm的波長(zhǎng)不能夠。
[0021]相比在視網(wǎng)膜中的遠(yuǎn)端光受體，對(duì)內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的直接光刺激成像高閾值，并且當(dāng)被刺激時(shí)可以緩慢響應(yīng)。一旦被刺激，內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可以很好地呈現(xiàn)在光已經(jīng)熄滅以后的對(duì)光的持久響應(yīng)。通過b-y雙極細(xì)胞作用的S-錐體可以響應(yīng)于不必刺激內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的相對(duì)低強(qiáng)度短暫的光脈沖。因?yàn)镾-錐體參與晝夜光換能，短波長(zhǎng)光(<510nm)的短暫脈沖的隊(duì)列可以能夠直接激活和/或刺激晝夜系統(tǒng)，和/或通過對(duì)內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的持久、瞬時(shí)刺激激活和/或刺激晝夜系統(tǒng)。在后者情況下，因?yàn)閮?nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的響應(yīng)的內(nèi)在持久性，因此來自S-錐體輸入對(duì)內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的間歇刺激可以提供這些神經(jīng)元的延長(zhǎng)的響應(yīng)。
[0022]在一些實(shí)施例中，所發(fā)射的電磁輻射可以刺激內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和/或S-錐受體(receptor)。內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞是視網(wǎng)膜中的一種神經(jīng)細(xì)胞。內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可以是非圖像形成的，和/或可以提供穩(wěn)定的環(huán)境光強(qiáng)度的穩(wěn)定表示。結(jié)果，內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可參與，但不限于，在至少三個(gè)方面中:(I)它們可以通過提供白晝的長(zhǎng)度，夜晚的長(zhǎng)度，以及夜晚到白晝和白晝到夜晚的過渡信息，來起到將晝夜節(jié)律與亮/暗循環(huán)同步的作用；(2)它們可以貢獻(xiàn)于對(duì)瞳孔尺寸的調(diào)整；以及(3)它們可以貢獻(xiàn)于對(duì)激素褪黑素的釋放的光調(diào)整和急性光抑制。借助于內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)可見光譜中的電磁輻射的敏感度概況，常規(guī)光療系統(tǒng)，尤其是旨在打開眼睛的那些光療系統(tǒng)，已經(jīng)集中在約480nm的波長(zhǎng)帶上，并且可以利用連續(xù)照明，從而靶向內(nèi)在感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的直接刺激(優(yōu)選地在峰值敏感度處)。為方便起見，在本說公開內(nèi)，術(shù)語(yǔ)“睡眠周期”將被用于指晝夜節(jié)律，和/或針對(duì)對(duì)象的褪黑素的生成、抑制，和/或釋放。
[0023]圖1-3圖示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的被配置為向?qū)ο?06提供光療的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10可以被實(shí)施為:睡眠面罩12 (如圖1所描繪的);器具11，其被配制為被佩戴在對(duì)象106的眼睛附近和/或中，和/或?qū)⒐庠闯休d為適當(dāng)?shù)亟咏趯?duì)象106 ;和/或以其他方式/設(shè)備來實(shí)施。使用睡眠面罩12的實(shí)施方式并不旨在以任何方式進(jìn)行限制。例如，關(guān)于圖6A-6C描述了額外的實(shí)施方式。返回圖1-3，注意圖1-2描繪系統(tǒng)10的面向遠(yuǎn)離對(duì)象106的側(cè)，而圖3描繪系統(tǒng)10的面向朝向?qū)ο?06的側(cè)。
[0024]系統(tǒng)10被配置為通過以這樣的方式發(fā)射電磁輻射來提供光療:使得該電磁輻射照射在對(duì)象106上，并且具體而言，在對(duì)象106的一個(gè)或多個(gè)眼睛和/或眼瞼上。出于本公開的目的，術(shù)語(yǔ)“眼瞼”可以被認(rèn)為是對(duì)象的“眼睛”的部分，使得電磁輻射照射在眼睛上包括照射在眼瞼上，和/或反之亦然。系統(tǒng)10中電磁輻射的發(fā)射可以響應(yīng)于對(duì)對(duì)象106的一個(gè)或兩個(gè)眼睛為閉合的確定和/或?qū)?duì)象106睡著或處于特定的睡眠階段中的確定。在實(shí)施例中，其中，系統(tǒng)10被用于修改對(duì)象106的晝夜節(jié)律的特性，所述特性包括但不限于晝夜節(jié)律的時(shí)相，系統(tǒng)10可以被配置使得所發(fā)射的電磁輻射照射在對(duì)象106的一個(gè)或多個(gè)閉合的眼瞼上。修改晝夜節(jié)律的常見的方法包括在對(duì)象清醒時(shí)提供光療，盡管這些方法遭受各種實(shí)際問題困擾，包括對(duì)對(duì)象的舒適性，易用性和可用性的低水平。
[0025]系統(tǒng)10可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè):一個(gè)或多個(gè)光源30、睡眠面罩12、器具
11、遮罩13、帶14、第一照明模塊16、第二照明模塊18、第一罩部分20、第二罩部分22、連接罩部分24、緩沖層28、不可滲透的底部表面26、眼瞼檢測(cè)器41 (未在圖1_3中示出，但在圖4中描繪)，和/或其它部件。
[0026]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)10被實(shí)施為器具11。器具11可以被配置為被佩戴在對(duì)象的眼睛附近和/或中。如本文所使用的，在眼睛附近意味著在眼睛的20