JP7689375B2 - Forgetfulness treatment device - Google Patents
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Description
本発明は、認知症の予防、軽減、および治療のための40Hz療法(40Hz Therapy)の技術分野において、MCIを無侵襲で安全に治療する器具を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an instrument for treating MCI non-invasively and safely in the technical field of 40 Hz therapy for the prevention, alleviation, and treatment of dementia.
アルツハイマー型認知症(AD)における治療薬の開発戦略は、病理学的変化の進行を抑制する疾患修飾療法(Disease modification therapy)、症状を改善する症候改善療法(Symptomatic therapy)、損傷を受けた神経細胞を修復し再生を促す神経修復・再生療法(Neuro-regeneration therapy)の3種類に大別される(非特許文献1)。しかし現在に至っても、生化学物質を用いた伝統的な医薬品では、安全で有効かつ患者にとって十分に低コストな治療法は実現していない。 Strategies for developing therapeutic drugs for Alzheimer's disease (AD) can be broadly divided into three categories: disease modification therapy, which inhibits the progression of pathological changes; symptomatic therapy, which improves symptoms; and neuro-regeneration therapy, which repairs damaged nerve cells and promotes their regeneration (Non-Patent Document 1). However, even now, traditional medicines using biochemical substances have not yet achieved a treatment that is safe, effective, and sufficiently low-cost for patients.
現在まで「根本的な治療薬がない」といわれてきた高齢者の認知症であるが、最近になって電気・情報・システム工学の視点を加えることで障害のメカニズム解明が進展し、デジタル医薬(Digital medicine)を臨床応用した治験の成功例も増え始めている。特に、認知症を発症する以前の、生活に支障をきたしていないMCIの段階で適正な治療措置を施すことができれば、治療効果が極めて向上することが知られている。 Until now, it has been said that there is "no fundamental cure" for dementia in the elderly, but recently, by adding the perspectives of electrical, information, and systems engineering, progress has been made in elucidating the mechanisms of the disorder, and there have been an increasing number of successful clinical trials in which digital medicine has been applied clinically. In particular, it is known that if appropriate treatment measures can be administered at the MCI stage, before the onset of dementia and when it is not interfering with daily life, the effectiveness of treatment can be greatly improved.
以下では、現在までに有効性が確認されたADのデジタル医薬による治療法を、認知症の前駆症状としての軽度認知障害(MCI、Mild Cognitive Impairment)の治療に応用することを目的に、デジタル医薬の背景技術をシステム工学的な視点から列記する。 Below, we will list the background technologies of digital medicine from a systems engineering perspective, with the aim of applying digital medicine treatments for AD that have been confirmed to be effective to the treatment of mild cognitive impairment (MCI), a precursor to dementia.
(1).システムと制御の視点
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。
(1) System and control perspective The human body can function normally only as long as the brain, nerves throughout the body, and the complex control system distributed throughout the body like a chemical plant are functioning properly. In particular, since the human body is not a product developed or manufactured based on blueprints designed by humans, the only way to perfect repair methods is through trial and error experiments and analysis of the object that already exists (the human body). This is nothing other than the perspective of reverse engineering based on the academic field of cybernetics.
(2).大脳における神経疾患の故障箇所究明のシステム理論
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。
(2) System theory for identifying fault locations in neurological disorders in the cerebrum Non-patent
(3).異なる脳部位の接続性と認知機能
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。
(3) Connectivity of different brain regions and cognitive function Non-Patent
This phenomenon suggests that when multiple phase-synchronized stimuli are applied to multiple locations in the brain, the therapeutic effect (and side effects) may differ depending on the phase difference setting, and so requires caution.
(4).40Hz療法の一種としての「知覚療法器具20」
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。
(4) "
In Non-Patent
This revolutionary "40 Hz therapy" is not only being studied in the form of a
(5).発光体170を使用する知覚療法器具20
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。
(5)
According to a report of a 2021 Phase II clinical trial (Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 6) of a
また、治験中に被験者が眠気に襲われるため、被験者の睡眠防止のために2フィート角のLED発光パネルの中央に、被験者を楽しませるモニタ画面を設置した旨が記載されている。さらに、治験期間中に被験者の睡眠の質が改善し、認知症治療に好ましい効果があったことも記載されている。 The article also states that, because subjects tended to become sleepy during the clinical trial, a monitor screen was installed in the center of a two-foot square LED panel to entertain the subjects and prevent them from falling asleep. It also states that the quality of the subjects' sleep improved during the clinical trial, which had a favorable effect on dementia treatment.
(6).LCD素子を使用する知覚療法器具20
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。
(6)
Between 2019 and 2020, applications were filed in Japan and the United States at roughly the same time for a 40 Hz therapy treatment device (U.S.
In a conventional treatment device (Patent Document 1) that requires the patient to gaze at a light-emitting body 170, problems arose such as the inability to use non-pharmacological therapies such as exercise therapy and cognitive therapy in combination with 40 Hz therapy because the patient could not freely observe the surrounding environment. To solve these problems, an improvement was made so that the subject can freely observe the surrounding environment through sunglasses (hereinafter abbreviated as LCD sunglasses 180) with LCD elements that blink at approximately 40 Hz built into the lens part.
このLCDサングラス180に位相同期させた約40Hzの音で聴覚刺激するためには、イヤホンやヘッドホンあるいはスピーカなどの音響機材を治療器具として使用する。この点は特許文献1などと同様である。
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。
To stimulate the sense of hearing with a sound of about 40 Hz that is phase-synchronized with the
In addition, the
なお以下では、光による視覚刺激のための治療器具として発光体170を使用する場合でも、LCDサングラス180を使用する場合でも、これらをまとめて「知覚療法器具20」と表記する。
In the following, whether the light-emitting body 170 is used as a therapeutic device for visual stimulation by light or the
<備考1: 40Hzあるいは約40Hzという表記>
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。
<Note 1: Expressed as 40 Hz or approximately 40 Hz>
Even when the notation "40 Hz" is used for the frequency to which 40 Hz therapy is applied, the numerical value of the repetition frequency of the stimulation used in the treatment does not necessarily have to be exactly 40.0 Hz, and a frequency value of about 40 Hz may be applied within the range in which the mechanism of action of the disease modifying therapy that suppresses the progression of pathological changes in Alzheimer's disease in
<備考2: 「点滅」あるいは「明滅」という表現>
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。
<Note 2: The expressions "blinking" or "flickering">
In the text of this invention, the expressions "blinking" and "flickering" are used, but "blinking" is mainly used in the context of operating a light source in two stages, on/off, with a square wave as in
(7).SSVEPとASSR
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。
(7) SSVEP and ASSR
Regardless of whether the source of the 40 Hz light is the light emitter 170 or the
In other words, since the
(8).フォトバイオモジュレーション(PBM)療法
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。
(8) Photobiomodulation (PBM) Therapy Photobiomodulation is a technology that utilizes the phenomenon in which light aids in energy production processes such as cellular mitochondria and positively influences cellular metabolism, resulting in clinical benefits such as cell regeneration, faster wound healing, pain relief, and improved function.
フォトバイオモジュレーションの特徴として、照射する光のエネルギー密度が高すぎれば細胞が損傷し、中程度なエネルギー密度なら細胞の活動が抑えられ、微弱かつ必要十分なエネルギー密度であれば細胞が再生する。 つまり、3段階の光のエネルギー密度ごとに大幅に異なる効果が生じるうえ、細胞の種類ごとに効果に見合った光エネルギー密度が大幅に相違する特徴がある。 Photobiomodulation has the following characteristics: if the energy density of the irradiated light is too high, cells are damaged; if the energy density is moderate, cell activity is suppressed; and if the energy density is weak but sufficient, cells regenerate. In other words, the three levels of light energy density produce significantly different effects, and the light energy density that is appropriate for the effect varies greatly depending on the type of cell.
特許文献4は既存のPBM療法器具10であり、頭皮の上から頭蓋骨を通して脳皮質へ光を照射し、さらに鼻腔の中から大脳の下にある頭蓋骨を通して前頭部の裏側へ光を照射する。これは、フォトバイオモジュレーションの技術を利用して、認知症で損傷を受けた神経細胞を修復して再生を促す神経修復・再生療法(Neuro-regeneration therapy)の効果を発揮しつつ、近赤外光を照射する際に光刺激を約40Hzで点滅させる40Hz療法を併用することができるので疾患修飾療法も兼ねた治療法としても期待される。
2015年の非特許文献8では、パーキンソン病をフォトバイオモジュレーションで治療する目的で、海馬よりも奥にある黒質緻密部(Substantia nigra)に向けて口腔や脳室から近赤外(波長808nm)のレーザー光を照射すること提唱している。
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。
Non-Patent Document 8, published in 2015, proposes irradiating the substantia nigra, located deeper than the hippocampus, with near-infrared (wavelength 808 nm) laser light from the oral cavity or ventricles, with the aim of treating Parkinson's disease with photobiomodulation.
In this paper, the light transmittance of each human tissue, which is the basis for the amount of energy to be irradiated, was calculated by anatomical methods of dead human tissue samples and computer simulation of the light path that would absorb the least amount of energy. In addition to the method of invasively implanting a light source in the ventricle of a monkey, the paper also proposes a method of placing a laser light source in the oral cavity, in which a light source with a high optical output is water-cooled and the light is irradiated to the target area using an endoscope.
なお、マウスの実験から黒質緻密部に到達させるべきエネルギー密度は1~15mW/cm2が必要とされ、シミュレーション結果の光透過率から逆算して、口腔から黒質緻密部へ向けて照射すべき光エネルギーは1平方センチメート当たり1ワット(つまり、1000mW/cm2)が必要であることが記載されている。 It has been stated that experiments with mice have shown that an energy density of 1 to 15 mW/cm2 is required to reach the substantia nigra compacta, and that, by calculating backwards from the light transmittance of the simulation results, the light energy to be irradiated from the oral cavity towards the substantia nigra compacta is required to be 1 watt per square centimeter (i.e., 1000 mW/cm2).
この文献は「口腔から海馬を直接照射するアイディア」を提供しているとはいえ、そのような強力なレーザー光を生きた人間の患者の口腔から脳に向けて照射するのは危険であることから、生きた人間の被験者を治療するためのアイディアとしては実用性に欠けている点に注意すべきである。
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。
Although this paper provides the idea of "directly irradiating the hippocampus through the mouth," it should be noted that it is not practical as an idea for treating live human subjects, since it is dangerous to shine such a powerful laser light through the mouth of a living human patient toward the brain.
In other words, this document does not indicate that "the idea of directly irradiating the hippocampus from the mouth is practical," but rather that "directly irradiating the hippocampus from the mouth requires a dangerous level of light energy of 1 watt per square centimeter, and therefore the method of irradiating the hippocampus from the mouth is dangerous and should be avoided."
By the way,
一方、2021年のPBM療法器具10(特許文献5)の発明者は、指向性の鋭いLED素子を用いて、口腔から蝶形骨(大脳の下にある頭蓋骨)を透過させて脳深部の海馬に向けて、頭皮の上から頭蓋骨を通して脳皮質を照射するPBMと同程度の強い光エネルギー密度の近赤外光を実際に照射した。
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。
On the other hand, the inventor of the 2021 PBM therapy device 10 (Patent Document 5) actually used a highly directional LED element to irradiate near-infrared light with a strong light energy density similar to that of PBM, which irradiates the cerebral cortex from above the scalp through the skull, through the oral cavity, passing through the sphenoid bone (the skull bone located under the cerebrum), and toward the hippocampus deep in the brain.
In this experiment, the light was irradiated into the oral cavity of a patient (the inventor himself was the subject) for approximately 20 minutes. As a result, symptoms of amnesic MCI (memory loss) were seen to improve rapidly and significantly after light irradiation.
However, a subsequent MRI scan revealed a very slight white shadow in the cells around the target point of irradiation. Although the causal relationship was unclear, the inventors pointed out that a key issue going forward would be to find a level of energy density that could be irradiated while ensuring safety, and have since discontinued the experiment.
(9).MCIの病変が観測される脳部位
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。
(9) Brain areas where MCI lesions are observed According to Non-Patent Document 9, MCI is classified into "amnestic MCI (aMCI)" accompanied by memory disorders such as forgetfulness, and "non-amnestic MCI" without forgetfulness, and 848 out of 917 MCI patients had amnestic MCI. Furthermore, the affected areas of MCI are mainly in the left and right amygdala and hippocampus, and also spread to the left temporal pole and thalamus, and the left and right precuneus. Among them, amnesic MCI revealed a decrease in gray matter and a decline in cognitive function in the amygdala, hippocampus, and thalamus. In addition, it is said that the limbic thalamus is strongly involved in AD.
In summary, the main lesions of MCI are located in the left and right temporal regions and deep in the brain, and can also spread to other areas.
(10).PBMにおける適正な光エネルギー密度
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。
(10) Appropriate light energy density in PBM According to Non-Patent Document 10, it is known that the energy density of light to be irradiated in PBM can produce contradictory results depending on the wavelength of light, pulse mode, treatment period, etc., and some researchers recommend less than 100 mW/cm2 or five times that. In particular, it shows different trends depending on whether the target cells have a large or small number of mitochondria. It also states that "research cases in which the effect is poor in cells with high mitochondrial activity seem to be due to overdosing rather than underdosing."
In summary, this document lists cases in which the appropriate light energy density for each target tissue cell varies by orders of magnitude, from 1800 mW/cm2 down to less than 1 mW/cm2.
In other words, "the appropriate light energy density required to achieve the desired effect cannot be determined without actually conducting experiments in which light energy is irradiated to each targeted cell."
<Notes>
In the present invention, the name of the physical quantity described in the unit "power (mW) per unit area (cm2)" of the
In terms of using the original physical terminology correctly, it should be expressed as "luminous flux power density." However, in order to prevent the description in the specification from becoming even more difficult to understand, the terminology has been unified by using a simpler term (light energy density 140) that is intuitively easy to understand.
本発明が解決しようとする課題が2つある。 There are two problems that this invention aims to solve.
(1).第1の課題(従来法における治療効果の不十分さ)
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。
(1) First problem (insufficient therapeutic effect of conventional methods)
The main lesions of MCI are mainly located in the left and right temporal lobes and deep brain regions, so it is important to have a therapeutic effect on these two regions. In addition, the quality of the coordination of cognitive functions in each region of the brain (i.e., functional connectivity) can be estimated by using electroencephalography coherence (phase synchronization) as a guide.
従来の「発光体170を使った知覚療法器具20」の治験報告書によると、40Hzの脳波のコヒーレンスは頭皮に設けた脳波電極の多くで増加することが報告されたが、詳細な情報は一般公開されなかった。また、脳深部におけるコヒーレンスの増加の有無に関しても非公表であった。
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。
According to a clinical trial report of the conventional "
Furthermore, in tests conducted after the clinical trial to evaluate the improvement of the subjects' cognitive abilities, many evaluation items showed that the treatment had less effect than initially expected.
This suggests that there may be some areas of the brain where the therapeutic effect of the conventional
発明者も、従来の「LCDサングラス180を使用した知覚療法器具20」による追試を行ったが、MCI患者の場合には、コヒーレンスの増加が見られる脳波電極は主に前頭部と頭頂部および後頭部を含む頭皮全面の約50%から約70%にすぎず、特に左右の側頭部でコヒーレンスの増加に不安定さが目立った。脳深部のコヒーレンスについては発明者は検証手段を持っていないため不明である。
The inventor also conducted a follow-up test using the conventional "
要するに、従来の知覚療法器具20を用いて約40Hzの刺激を付与できる前頭部と頭頂部および後頭部ではコヒーレンスが比較的安定に増加しているものの、約40Hzの刺激を付与できない側頭部と脳深部についてはコヒーレンスが安定に増加する確証がない。
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」
In short, although coherence increases relatively stably in the frontal, parietal, and occipital regions, where stimulation of approximately 40 Hz can be applied using the conventional
In other words, since stimulation of approximately 40 Hz is not applied to the left and right temporal regions and deep brain, "the conventional
(2).第2の課題(刺激手段併用における安全確保)
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。
(2) The second issue (ensuring safety when using stimulation methods together)
If the stimulation of approximately 40 Hz is insufficient with the conventional
しかしながら、複数の脳内部位にそれぞれ異なる刺激を付与する場合、刺激の位相差を適切に設定すれば認知障害が改善し、位相差の値が不適切であれば認知障害が誘発される(非特許文献3)ことが知られており、複数の刺激の間の位相差を適正に管理することに注意が必要である。 However, when different stimuli are applied to multiple brain sites, it is known that cognitive impairment can be improved if the phase difference between the stimuli is set appropriately, whereas cognitive impairment can be induced if the phase difference value is inappropriate (Non-Patent Document 3). Therefore, care must be taken to properly manage the phase difference between multiple stimuli.
発明者自身の経験でも、知覚療法器具20を実験している最中に、位相同期した光と音の2つの刺激の位相差が+90度に設定されたとき、身の危険を感ずるほどの異常に強烈な睡魔と若干の頭痛に襲われたことがある。複数の刺激における位相同期の位相差の設定によって治療効果(あるいは副作用)に大きな影響が出ることは事実である。
In the inventor's own experience, when experimenting with the
つまり、知覚療法器具20やPBM療法器具10を併用して(つまり同時に使って)複数種類の刺激を与えて脳内の異なる部位に脳波を強制的に発生させる場合には、脳内の多数の部位で脳波が干渉や相殺あるいは同期不具合などの現象を起し、脳内の機能間接続性や認知機能に影響を及ぼす可能性がある。
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。
In other words, when the
Therefore, when using multiple types of stimulation in combination, it is dangerous if sufficient care is not taken in managing the phase difference in the waveforms of stimulations that are generated repeatedly at about 40 Hz by the
まして、刺激手段としての知覚療法器具20やPBM療法器具10などの複数の治療器具を位相同期させない状態で同時に使用すれば、40Hz近傍の周波数で繰り返される複数の刺激ごとの僅かな周波数誤差に起因して、時間の経過とともに、複数の刺激の位相差が0度から±180までの間で無管理のまま変動し続ける、という危険な状態が発生する。
Furthermore, if multiple therapeutic devices, such as the
(1).第1の課題の解決策(従来法における治療効果の不十分さ)
「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。
(1) Solution to the first problem (insufficient therapeutic effect of conventional methods)
In order to solve the problem that "the conventional
脳深部については特許文献5に記載されたように、口腔から海馬へ最短距離で光照射すればよい。そのためにはまず、適切な光エネルギー密度の上限値を見出すことが最優先課題である。
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。
For deep brain regions, light may be irradiated from the oral cavity to the hippocampus over the shortest possible distance, as described in Patent Document 5. For this purpose, the first priority is to find an appropriate upper limit for the light energy density.
In addition, a PBM therapy device 10 can be realized that can stimulate the hippocampus, left and right amygdala, thalamus, and the like, as well as the back side of the temporal region (i.e., the deep brain side) at approximately 40 Hz.
また、左右の側頭部については、頭皮の上から光エネルギーで刺激する従来のBM療法器具10を、知覚療法器具20や脳深部を刺激するPBM療法器具10と併用できるように改良することにより、左右の側頭部で不足する約40Hzの刺激を補強することが実現できる。
In addition, for the left and right temporal regions, the conventional BM therapy device 10, which stimulates the scalp from above with light energy, can be improved so that it can be used in combination with a
本発明では、BM療法器具10に適切な光エネルギー密度を把握するため、発明者自身を被験者とする実験を行って治療効果の得られる数値を見出した。さらに、日常生活に支障のないMCI患者が自分ひとりで使用できる単純な構成の治療器具を実現した。その具体的な内容を後述の実施例1で詳細に説明する。
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。
In the present invention, in order to grasp the light energy density appropriate for the BM therapy device 10, the inventor himself conducted an experiment as a subject to find a value that would provide therapeutic effects. Furthermore, a therapeutic device with a simple structure that can be used by MCI patients without any hindrance to daily life has been realized. The specific contents will be described in detail in Example 1 below.
In addition, a treatment device with a simple structure for illuminating the left and right temporal regions and the deep brain was also realized. The "back side of the temporal region (deep brain side) and the deep brain region" will be described in detail in Example 2, and the "front side of the temporal region (scalp side)" will be described in detail in Example 3.
(2).第2の課題の解決策(刺激手段併用における安全確保)
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
(2) Solution to the second problem (ensuring safety when using stimulation methods together)
As already mentioned, the brain regions to which stimulation is applied are different between the conventional
そこで、各脳部位間の刺激の位相差を安全に管理するために、それぞれの刺激の位相差を統括的に制御する位相制御装置150を設ける。
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。
Therefore, in order to safely manage the phase difference of the stimulation between each brain region, a
Furthermore, the conventional
従来の知覚療法器具20としてのLCDサングラス180とヘッドホン164の組み合わせでも、軽度な「ブレインフォッグ」の症状ならば1時間以内に軽減できていた。しかし、脳深部にMCIの患部がある「物忘れ」の症状には治療効果が薄かった。
The combination of
本発明の実施例1、実施例2、実施例3で開示するPBM療法器具10を使用した場合、従来技術では改善されなかった軽度な「物忘れ」の症状を1時間以内に軽減できるようになった。 When the PBM therapy device 10 disclosed in Examples 1, 2, and 3 of the present invention is used, it is possible to alleviate mild symptoms of "forgetfulness" within one hour, which could not be improved by conventional techniques.
実施例4では、知覚療法器具20とPBM療法器具10を併用して、同時に発生していた軽度な物忘れとブレインフォッグの症状を1時間以内に軽減できるようになった。
In Example 4, by using the
なお、MCIが進行して「強い物忘れ」と「強いブレインフォッグ」の症状が併発している重度な患者の場合には、上記の1時間以内の治療では症状を軽減できない場合がある。 However, in severe cases where MCI has progressed to the point where patients are experiencing both severe forgetfulness and severe brain fog, the above-mentioned treatment within one hour may not be able to alleviate symptoms.
その場合には、本発明の治療器具を、例えば毎日1時間ずつの治療を3ヶ月継続するなど、医療機関による治験にもとづく用法・用量で継続的な治療法を適用するとよい。あるいは運動療法や認知療法との併用や、適切な医薬品があればそれと併用するなども含め、医師の指導にもとづいて治療するとよい。 In such cases, it is advisable to apply the treatment device of the present invention as a continuous treatment method, for example, one hour of treatment every day for three months, with the dosage and administration method based on clinical trials conducted by a medical institution. Alternatively, it is advisable to use the device in combination with exercise therapy or cognitive therapy, or to use the device in combination with appropriate medicines if available, and to carry out treatment based on the guidance of a doctor.
つまり本発明により、軽度から重度まで、あるいは物忘れやブレインフォッグの症状に応じて適切な治療器具を単独あるいは組み合わせてMCIを治療できるようになった。 In other words, the present invention makes it possible to treat MCI from mild to severe, or by using appropriate treatment devices alone or in combination depending on symptoms such as forgetfulness and brain fog.
(1).MCIの患部周辺における知覚療法器具20の効果
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。
(1) Effect of the
In the figure, (L) indicates the area at the back of the head where stimulation with 40 Hz light generates 40 Hz brain waves, and (S) indicates the wide area from the forehead to the parietal region where stimulation with 40 Hz sound generates 40 Hz brain waves.
Furthermore, among the main affected areas of MCI, the areas deep in the brain, including the hippocampus, amygdala, and thalamus, are shown in (A), and the areas including the temporal pole of the temporal region are shown in black in (B).
なお、(A)や(B)以外の部位でも、脳梗塞の後遺症などによって機能間接続性の低下を起すMCIの患部が発生することもあり、海馬などの損傷や萎縮に起因した物忘れの症状を伴わず、ブレインフォッグだけの症状が起きる患者もいる。その場合には知覚療法器具20で前頭部から後頭部にかけての広い部位を刺激すれば、軽いブレインフォッグであれば症状が改善されることがある。
Note that MCI can occur in areas other than (A) and (B) where functional connectivity is reduced due to aftereffects of cerebral infarction, and some patients experience only brain fog without forgetfulness caused by damage or atrophy of the hippocampus. In such cases, stimulating a wide area from the front to the back of the head with the
ADの治療器具に関する第2相治験の報告書(非特許文献5、非特許文献6)によると、40Hzの光刺激と音刺激によって、前頭部・頭頂部の(S)および後頭部の(L)だけでなく、側頭部の頭皮の脳波電極と、脳深部に埋め込んだ脳波電極でも40Hz脳波の「振幅の増大」が確認された。その結果、40Hzの脳波により免疫細胞ミクログリアがアルツハイマー症の原因物質(アミロイドβとタウ蛋白)を貪食する作用機序が脳全体に及ぶ旨が記載されている。
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。
According to the report of the second phase clinical trial of the treatment device for AD (Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 6), the "increase in amplitude" of 40Hz EEG was confirmed not only in the frontal and parietal regions (S) and the occipital region (L) but also in the temporal scalp EEG electrodes and the EEG electrodes embedded deep in the brain by the light and sound stimulation of 40Hz. As a result, it is described that the mechanism of action of immune cell microglia phagocytosing the causative substances of Alzheimer's disease (amyloid beta and tau protein) by the 40Hz EEG extends to the entire brain.
In a follow-up test conducted by the inventor using
一方、脳の大規模ネットワークの機能間接続性の低下による認知障害を改善する観点からは、位相同期した40Hzの光と音の刺激に影響されて、40Hz脳波の「振幅の増大」だけでなく「コヒーレンスも増加」することが重要である。
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。
On the other hand, from the perspective of improving cognitive impairment caused by reduced functional connectivity in large-scale brain networks, it is important that the 40-Hz EEG not only has an "increase in amplitude" but also an "increase in coherence" in response to phase-synchronized 40-Hz light and sound stimuli.
Therapies that increase coherence and eliminate the symptoms of cognitive impairment due to large-scale network connectivity disorders could serve as “symptomatic therapies” to improve the symptoms of MCI.
しかし、第2相治験の報告書(非特許文献5、非特許文献6)によると、頭皮で計測したEEG信号の電極間コヒーレンスの詳細データは公開されず、コヒーレンスが上昇した旨だけが記載されている。また、脳深部におけるコヒーレンスに関するデータも公開されていない。
However, according to the reports of the
本発明の発明者は、自らを被験者として、研究用の多チャンネルデジタル脳波計OpenBCI(登録商標)を使用して、位相同期した40Hzの光と音の刺激を用いて追試を行った。その結果、コヒーレンス増大が観測されたのは全電極の組み合わせ全体の約50%から約70%であった。 The inventor of the present invention conducted a follow-up test using himself as a subject, a multi-channel digital electroencephalograph OpenBCI (registered trademark) for research, and phase-synchronized 40 Hz light and sound stimulation. As a result, increased coherence was observed in approximately 50% to 70% of all electrode combinations.
具体的には、光と音の刺激で誘導された脳波が発生する(S)地点と(L)地点に囲まれた前頭部・頭頂部および後頭部に設置したEEG電極については、ほぼ全ての電極間でコヒーレンス増大が観測された。しかしながら、左右の側頭部については約50%となり、おまけに観測される部位が常に変動しており不安定だった。
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。
Specifically, for EEG electrodes placed on the frontal, parietal, and occipital regions, which are surrounded by the (S) and (L) points where brain waves induced by light and sound stimuli are generated, an increase in coherence was observed between almost all electrodes. However, for the left and right temporal regions, the increase was about 50%, and the observed regions were constantly fluctuating and unstable.
Although the inventors do not have the means to measure electroencephalograms in the deep brain, the deep brain is similar to the left and right temporal lobes in the sense that it is not surrounded by brain regions such as (S) and (L) where electroencephalograms are induced and generated, and it is highly likely that the increased coherence in the deep brain is also unstable.
以上の説明を簡単にまとめれば、「知覚療法器具20による脳波計側データを分析すると、脳深部と側頭部については、MCIを治療するための40Hzの脳波のコヒーレンス増大が不十分な可能性がある」という問題点が明らかになる。
To briefly summarize the above explanation, an analysis of the EEG data from the
(2).40Hzの光と音の刺激で消せるMCI症状と、消せないMCI症状
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。
(2) MCI symptoms that can be eliminated with 40 Hz light and sound stimulation and MCI symptoms that cannot be eliminated The inventor developed LCD sunglasses 180 (Patent Document 3) for the purpose of eliminating brain fog caused by aftereffects of a cerebral infarction in the cerebral cortex that the inventor suffered in 2018, and succeeded in non-invasively eliminating mild brain fog symptoms known as “non-amnesic MCI” within 30 minutes using this
However, after he began to show mild symptoms of forgetfulness, a condition known as amnesic MCI, which is related to the hippocampus, he was unable to eliminate the forgetfulness symptoms and was troubled.
そこで2021年までに、海馬に向けて約40Hzで明滅する近赤外光を照射するPBM療法器具10も開発し、軽い「物忘れ」の症状も30分以内に消すことに成功(特許文献5)した。しかし、強すぎる光束40は脳細胞を傷める懸念があり、安全な照射量(光エネルギー密度140)を究明する課題とともに、治療器具としての完成度を高める必要性などの課題を持っていた。
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。
Therefore, by 2021, they had developed a PBM therapy device 10 that irradiates the hippocampus with near-infrared light that flickers at about 40 Hz, and succeeded in eliminating mild symptoms of "forgetfulness" within 30 minutes (Patent Document 5). However, there was a concern that a
In the following, "near-infrared light in the wavelength range (650-1000 nm) that is called the
本発明では、(1)約40Hzで明滅する近赤外光を照射するPBM療法器具10の安全性を高めた実施例を紹介するとともに、(2)海馬のみならずMCIの患部としての扁桃体、視床から側頭極などに向けて約40Hzで明滅する近赤外光を照射する際の使いやすさを高めたPBM療法器具10を紹介し、さらに(3)知覚療法器具20にPBM療法器具10を組み合わせて併用する治療を行うための治療器具も紹介する。
In this invention, (1) an embodiment in which the safety of the PBM therapy device 10 that irradiates near-infrared light that flickers at approximately 40 Hz has been improved is introduced, (2) a PBM therapy device 10 that has been improved in ease of use when irradiating near-infrared light that flickers at approximately 40 Hz not only to the hippocampus but also to the amygdala, thalamus, temporal pole, and other areas affected by MCI, and (3) a treatment device for combining the PBM therapy device 10 with a
以下では、まず、軽いブレインフォッグの症状を消せる知覚療法器具20について従来技術と応用事例を簡単に説明し、その後、本発明に関する実施例を用いて詳細に説明する。
In the following, we will first briefly explain the prior art and application examples of a
(3).知覚療法器具20
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。
(3)
FIG. 2 shows an example of a
図2(a)は従来技術であり、第2相治験の報告書(非特許文献5、非特許文献6)に記載された治験器具を模式的に描いた図である。治験器具は1辺が2フィート(約61cm)の正方形のLEDパネル172とスピーカー166を被験者から5フィート(約152cm)の位置に置き、40Hzの点滅光とクリック音を被験者に供給する。
Figure 2(a) is a schematic diagram of the clinical trial device described in the Phase II clinical trial reports (Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 6), which shows the prior art. The clinical trial device is a
図2(b)は、白色で明るいLED電球174を約40Hzで点滅させ、白色で半透明な光学的散乱板をレンズ代わりに嵌め込んだ光拡散メガネ176を透過した光を見続けながら、光の刺激に位相同期したクリック音をヘッドホン164で聞く音刺激を付与する応用事例である。
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。
Figure 2(b) shows an example of an application in which a bright white LED
In the past, one treatment method was to simply place a small, dim LED
As a countermeasure, in the example of FIG. 2(b), in order to induce strong brain waves by having as many cone cells in the retina as possible participate in the brain wave induction by SSVEP, the white light stimulus entering the eye is made to cover the entire visual field so that the cone cells that perceive bright light of the three primary colors can function sufficiently, and it is desirable that the brightness of the light entering the eye is 600 Lux or more.
For patients who are bedridden, it is recommended to place an extremely bright LED
It is important to keep your eyes open while looking at the flashing white light in order to ensure a stable therapeutic effect. Closing your eyes and looking at the red light that penetrates the blood vessels of your eyelids, or falling asleep during treatment, will decrease the therapeutic effect.
図2(c)も応用事例である。晴れた昼間の明るい屋外でLCDサングラス180を約40Hzで明滅させ、南向きの白色のタイルや漆喰の大きな壁の前に太陽を背にして座って光刺激を受ける治療法である。この状態でLCDサングラス180に入射する直前の照度を計測すると、日本の東京付近で4000Luxから数万Luxである。音の刺激はLCDサングラス180に位相同期した約40Hzのクリック音をイヤホン168で聞く。
Figure 2(c) is also an application example. This is a treatment method in which
図2(d)も従来技術(特許文献3)であり、LCDサングラス180を屋外での運動療法と併用する事例を示す。なお、太陽光を直視すると瞳孔が閉じ、約40Hzで明滅させた光刺激が弱くなって脳に伝わりにくくなるので、なるべく太陽を背にするか、つば付きの帽子をかぶるなど、太陽を直視しないよう心がけると良い。色の暗い物体を見ても光刺激は弱くなるので、なるべく色の明るい物体を見るようにしながら、光の明滅(ちらつき)がはっきり感知できるように視点移動すると、ブレインフォッグを消す効果が強くなる。
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。
Figure 2(d) is also a conventional technique (Patent Document 3), and shows an example of using
In addition, for sound stimulation, for traffic safety when walking outdoors, it is recommended to use
以上、図2を用いて説明したように、従来技術あるいは応用事例において、知覚療法器具20は視覚刺激器具800と聴覚刺激器具810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。、
As described above with reference to FIG. 2, in the prior art or application example, the
The visual stimulation device 800 is an illuminant 170 such as an
The auditory stimulation device 810 includes at least one of an
In other words, on the premise that the sound is heard with both ears, the sound generator 160 may be stereo or monaural, and the
この実施例1では、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と呼ばれる波長域(650~1000nm)の近赤外光を約40Hzの繰り返し波形で明滅させて、口腔から海馬などのMCIの患部に向けて照射して約40Hzで刺激する治療器具を紹介する。
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。
In this Example 1, we will introduce a digital medical treatment device used in symptom improvement therapy for MCI, which flashes near-infrared light in a wavelength range (650 to 1000 nm) called the
The name of the treatment instrument described in Example 1 is "
(1).発明事項
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。
(1) Matter of the Invention In this
Although Example 1 includes many inventive matters that define more detailed matters, in order to avoid complicating the explanation, only the following two inventive matters will be extracted and explained in detail.
<実施例1の発明事項A>
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、
<Invention A of Example 1>
The main inventive features of the
"In digital medical treatment devices used in symptom improvement therapy for MCI,
The PBM therapy instrument 10 includes an
前記LEDランス200は、LED光源30と把持部80とLED駆動装置50を含んで構成され、
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、
The
The
The gripping
The
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、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』
The
The 40
The
The output adjustment means 230 continuously and/or discontinuously adjusts the light energy density 140 of the
The output monitoring means 240 indirectly or directly measures and displays the light energy density 140 irradiated by the
<実施例1の発明事項B>
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』
<Invention B of Example 1>
Furthermore, the functions of the 40 Hz signal source, including separate excitation, self-excitation, and switching, can be summarized as follows:
The command value 250 issued by the 40
The
When generating the command value 250 by the separately excited operation 100, the signal source built into the 40
In the case of generating the command value 250 by the self-excitation operation 105, a signal source incorporated inside the 40
Characterized in that
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 1.
(2).実施例1の課題
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。
(2) Issues of Example 1 In Patent Document 5, the inventor irradiated near-infrared light to the hippocampus as a subject. As a result, the symptom of "forgetfulness" of MCI was resolved, and it was confirmed that this treatment method was effective. However, a subsequent MRI examination revealed tiny white shadows in the brain cells around the hippocampus, and although the causal relationship was unclear, the experiment was discontinued. In Example 1, the issue is to realize a treatment device that ensures safety by setting the amount of irradiation to be irradiated to the affected area of MCI, that is, the light energy density of 140, within an appropriate range.
Another challenge is to provide a phase-synchronized stimulation of approximately 40 Hz to the area affected by MCI in combination with the
(3).解決策
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。
(3) Solution The solution becomes clear by considering this treatment device as a PBM therapy device 10 that applies photobiomodulation (PBM) technology. In other words, the PBM technology utilizes the following characteristics: if the light energy density 140 irradiated is too high, cells are damaged, if it is moderate, cell activity is suppressed, and if it is weak but sufficient, cells regenerate.
In the present invention, a weak light energy density 140 is used, but even in this case, the brain cells are still forcibly stimulated by the blinking of light at about 40 Hz, so it can be used as a supplementary stimulus to supplement the coherence increase caused by the
そこで、特許文献5の実験に比べて光エネルギー密度140を桁違いに下げて、必要十分に「物忘れ」の症状を解消できる範囲でなるべく微弱な光エネルギー密度140を適用して治療することにした。
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。
Therefore, we decided to reduce the light energy density 140 by an order of magnitude compared to the experiment in Patent Document 5, and to apply as weak a light energy density 140 as possible within the range that is sufficient to relieve the symptom of "forgetfulness."
However, it is necessary to take into consideration that the value of the light energy density 140 to be irradiated in PBM differs depending on the type of cells in the target tissue, and further that the effective value of the light energy density 140 varies from person to person.
それゆえに、このPBM療法器具10の設計方針として、「様々な観点から安全性を担保するとともに、各患者個人が自分固有(あるいはその時点での症状を改善するため)の最適値を探求できるようにする」という技術思想に到達した。 Therefore, the design policy for this PBM therapy device 10 was arrived at as a technical concept that "ensures safety from various perspectives while allowing each individual patient to explore the optimum value for themselves (or to improve their symptoms at that time)."
(4).光エネルギー密度の選定の基準
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。
(4) Criteria for selecting light energy density The upper limit of the light energy density 140 must be set within a safe range that does not cause damage to the human body.
According to Non-Patent Document 10, some researchers recommend high-density power of less than 100 mW/cm2 or five times that level as the experimental conditions for PBM. However, other researchers believe that low-density power of less than 1 mW/cm2 is sufficiently useful in terms of pharmacological effects.
Even if a literature contains values that seem useful, the effective values that are actually useful will vary depending on the type of cells or tissue to be irradiated, the desired effect, or the irradiation conditions, so simply imitating the light energy density values listed in the literature will be of no use.
このため、文献情報に頼ることは断念し、自分自身が被験者になって様々な光エネルギー密度140で試したところ、下記の結果を得た。 For this reason, I gave up relying on literature information and instead acted as a test subject myself, testing at various light energy densities 140, with the results below.
<結果1>
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。
<
When a
Subsequently, a white shadow was discovered in the MRI images, and the experiment was halted due to concerns about the danger.
<結果2>
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。
<
An optical lens that greatly expands directivity is attached to an LED element, and a
この2つの事例の実験結果は、発明者自身にとっては「異常に強い記憶力」と呼べるレベルであり、MCIの治療を目的とした海馬への刺激としては「必要以上の過剰投与」であると判断する。
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。
The inventor himself believes that the experimental results in these two cases are at a level that can be called "abnormally strong memory," and that they are "more than necessary excessive doses" of stimulation of the hippocampus for the purpose of treating MCI.
Therefore, going forward, we have decided to apply an instantaneous maximum value of 10 mW/cm2 (10 milliwatts per square centimeter) as the upper limit of the light energy density 140 that can be safely used without causing any health hazards in "a treatment instrument that irradiates a
そこで、さらに光エネルギー密度140を下げて、一時的に物忘れの症状を改善できる症候改善療法としての使い方を前提に、実験を継続した。
<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。
Therefore, the light energy density 140 was further lowered and the experiment was continued on the premise that the device would be used as a symptom-improving therapy that can temporarily improve the symptoms of forgetfulness.
<
The inventor himself conducted trial and error to find a light energy density 140 that would restore the state of "forgetfulness" to "one's original memory" in about 30 minutes of treatment, but the value varied from a few mW/cm2 to less than 1 mW/cm2 at a
そこで、本発明の全てのPBM療法器具10の光エネルギー密度140を、所定値5としての10mW/cm2を上限とし、これよりも小さい範囲で使用するものとする。そのうえで光エネルギー密度140を更に下げることができるように、LED光源30の駆動電流をLED駆動装置50で調整するための出力調整手段230を設けることにした。
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。
Therefore, the light energy density 140 of all the PBM therapy devices 10 of the present invention is set to an upper limit of 10 mW/cm2 as a predetermined value 5, and is used in a range smaller than this. On top of that, in order to be able to further lower the light energy density 140, it was decided to provide an output adjustment means 230 for adjusting the drive current of the
The predetermined value of 5 was commonly applied to all the embodiments of the present invention, and a necessary and sufficient effect was obtained.
(5).実施例1の設計方針
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。
(5) Design Guidelines for the First Embodiment The design guidelines for the treatment device of the first embodiment are as follows:
1) This treatment device will be designed to be held by the MCI patient and used through trial and error.
2) The density of light energy that can be irradiated is variable, with only an upper limit set so as not to damage brain cells.
3) The density of the emitted light energy will be as weak as possible within the range that is effective in relieving forgetfulness associated with MCI, making it a PBM treatment device that also aims to regenerate damaged brain cells.
4) To ensure safety, the treatment device must be equipped with a fail-safe function that immediately disables irradiation if the means for limiting the upper limit of the light energy density of the treatment device fails.
5) To prevent errors in setting the light energy density of the treatment equipment, a function will be provided that allows patients to monitor the output themselves.
(6).実施例1の図の説明
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。
(6) Description of the diagrams of Example 1 Figure 3 is a diagram for explaining the
図3(a)と図3(b)は海馬の位置を示す図である。LED光源30が発する光束40は脳の下側の頭蓋骨(蝶形骨など)も含めて脳内の生体組織を透過して海馬などを照射する。
Figures 3(a) and 3(b) show the location of the hippocampus. The
図3(c)は海馬を照射するためにLEDランス200を口腔に入れる図である。LEDランス200を手で持って保持しながら、LEDランス200の先端に配設したLED光源30を口腔の内部に挿入したうえでLED光源30の位置と照射方向を操作する棒状の部材としての把持部80を備える。
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。
3C is a diagram showing how the
Since MCI patients themselves do not know the exact location of the hippocampus, it is a good idea to follow the instructions of the doctor who is treating them to get a rough idea of where it is. Since the
図3(d)はLEDランス200の構成を示す図である。LEDランス200の後端から電線を介してLED駆動装置50に接続する。上記の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。
3D is a diagram showing the configuration of the
By arranging a plurality of
なお、半導体チップ65の光放射の指向性や、樹脂製透明ケースに封入されたLED素子60の光放射の指向性は多様であるから、光束40の指向性の半値角を整える光学系70の設計は、光エネルギー密度140の上限としての所定値5や、LED光源30が過熱しない実用的な駆動電流を考慮しながら、広がった光束40の中に海馬を含むように半値角を整えるものとする。もちろん、LED素子60の樹脂製透明ケースの先端のレンズ形状だけで設計条件に合致するなら、そのままこの光学系70として利用できる。
In addition, since the directivity of light radiation from the semiconductor chip 65 and the directivity of light radiation from the LED element 60 sealed in the transparent resin case are diverse, the optical system 70 that adjusts the half-value angle of the directivity of the
LED駆動装置50には患者自身が出力を調整するための出力調整手段230としての出力調整つまみと、患者自身が出力を監視するための出力監視手段240としての電流計を備えている。なお、近赤外光を照射するLED光源30の最大駆動電流はLED駆動装置50に内蔵した制御回路で上限設定する。
The
図3(e)はLED駆動装置50の制御系の構成を説明する図である。
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。
FIG. 3E is a diagram for explaining the configuration of a control system of the
The
The 40
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。
The
The output adjustment means 230 continuously and/or discontinuously adjusts the light energy density 140 of the
The output monitor 240 indirectly or directly measures and displays the light energy density 140 irradiated by the
もし、フィードバック抵抗回路の短絡などの電子回路の故障で不適切な大電流がLED光源30のLED素子60に流れ、過剰に光エネルギー密度140が高い光束40が照射されると脳細胞を損傷するおそれがある。そこでフェイルセーフの目的で、図3(e)に示すように例えば20mAあるいは30mAなどの高感度ヒューズをLED駆動電流が流れる主回路に直列に設ける。
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。
If an inappropriately large current flows through the LED element 60 of the
Although not shown in the figure, it is also possible to connect multiple high-sensitivity fuses in series to reduce the probability of a non-melting accident caused by a defective fuse, or to provide a drive circuit such as a buzzer that emits a warning sound to inform the patient that treatment must be interrupted if the fuse blows.
ちなみに、別置きの筐体にLED素子やレーザー光源を収納し、光ファイバーで光エネルギーをLEDランス200まで伝送する構成方法やLEDランス200の多様な形状と構造が特許文献5に公開されているので、当業者であれば本発明にもとづいて容易に設計変更が可能であろう。
Incidentally, Patent Document 5 discloses a method of construction in which an LED element or laser light source is stored in a separate housing and light energy is transmitted to the
なお、40Hz信号源210が発する指令値250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。
The command value 250 issued by the 40
The
When generating the signal by the separate excitation operation 100, the signal source built into the 40
When the command value 250 is generated by the self-excitation operation 105, a signal source incorporated inside the 40
つまり、LED駆動装置50は他励動作100と自励動作105の切替えスイッチを備えることができる。LEDランス200を単独使用する場合には40Hz信号源210を自励動作105に切替えて、内蔵した信号源を用いて約40Hzの繰返し周期の指令値250としての信号を自発的に出力する。
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。
That is, the
Alternatively, when the
ちなみに、自励と他励の切替え手段260としては手動式の切替えスイッチでもよい。あるいは外部から同期信号130が入力されたことを検出すれば他励動作100で動作し、外部から同期信号130が入力されなければ自励動作105で動作するように自動式の切替えスイッチを用いてもよい。
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。
Incidentally, the self-excited/separately excited switching means 260 may be a manual switch, or an automatic switch may be used so that the device operates in the separate excited mode 100 when it detects that a
Of course, when the design is changed to a dedicated machine for the self-excited operation 105 or the separate excited operation 100, the design can be changed to function only for the self-excited operation 105 or the separate excited operation 100, and the self-excited/separate excited switching means 260 is not required.
図3(f)は、図3(e)のLED駆動装置50の簡単な回路例である。
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。
FIG. 3(f) is a simple circuit example of the
The 40
LED駆動装置50は、電源電圧が+5Vであることに対応して、フルスイング型のオペアンプOP1を用いてLED駆動用のトランジスタTR1を駆動する。TR1のエミッタ側にはR5,R6,R7,SW1およびVR1で構成されるフィードバック抵抗回路を設け、LED光源30のLED素子60を通過する電流で生じる電圧降下を電圧フィードバック信号として、オペアンプOP1による差動増幅回路を動作させている。
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。
The
For example, when the total value of the feedback resistance circuit is 300Ω, the waveform of the current value output from the LED drive circuit is a sine wave with a lower limit of 0 mA, an upper limit of 10 mA, and an average value of 5 mA.
The ammeter displays approximately the average value of the current flowing through the
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。
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。
The output adjusting means 230 continuously and/or discontinuously adjusts the light energy density 140 of the
This feedback resistor circuit is also used as the output adjustment means 230, and for example, a specialist at a pharmacy or the like who sells medical equipment according to a doctor's prescription turns on and off a switch SW1 built into the
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。
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。
The output monitor 240 indirectly or directly measures and displays the light energy density 140 emitted by the
The ammeter display is an output monitoring means 240 that indirectly monitors the light energy density 140 irradiated during treatment for the purpose of comparison with the patient's own experience of symptom improvement in the past. Therefore, it is sufficient that the reproducibility of the display is relatively maintained, and the accuracy of the absolute value of the display is not a major issue. The ammeter display is used by the MCI patient to make a decision to increase or decrease the light energy density 140 according to his or her symptoms, and by the patient or a caregiver to check whether or not a light energy density 140 significantly different from normal is being used by mistake during treatment. If sufficient reliability can be ensured, a digital display ammeter or an ammeter with a data recording function may be applied.
Alternatively, it goes without saying that a semiconductor illuminometer (i.e., a photodiode) may be provided that splits the
非特許文献8では、口腔内に入れるレーザー光源を内視鏡と組み合わせることが提案されている。そのアイディアを応用して、例えば通信用の近赤外LED(波長850nm)をLEDランス200に使って約40Hzの光を照射する場合には、波長850nmに感度を持った安価な赤外線カメラ用の撮像半導体で映像を観察できる。そこで、LEDランス200の先端に小型赤外線カメラも設け、光照射時に間歇的に撮影し、患者本人が治療中に光照射している部位の映像をモニタ画像を使って観察すれば、医師の指導どおりの照射方向に光を再現性よく向けることができ、治療効果を高める効果がある。
Non-patent document 8 proposes combining an endoscope with a laser light source inserted into the oral cavity. Applying this idea, for example, when a near-infrared LED (wavelength 850 nm) for communication is used in the
なお、40Hz信号源210を自励動作105に切替えて、内蔵した信号源を用いて約40Hzの繰返し周波数の信号を出力する方法としては、例えば特許文献3を参考にしてメモリに記憶した任意波形を経過時間に合わせて制御用マイクロコンピュータで発生することができる。あるいは制御用マイクロコンピュータのOSがマイクロ秒単位で計数する経過時間に応じて、出力すべき指令電圧を正弦波関数などの時間関数を使って定義してもよい。
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。
As a method for switching the 40
The method of separately excited operation 100 can be achieved by, for example, resetting a stored signal waveform or a function-defined signal waveform in accordance with the pulse of a synchronization signal input from the outside, as in the design example of 3D active glasses for watching stereoscopic television, which alternately blink the lenses of the left and right LCD elements in synchronization with a phase synchronization signal transmitted from the television. In any case, the circuit design of the self-excited operation 105 and separately excited operation 100 of the 40
(7).実施例1の注意点
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。
(7) Precautions for Example 1 There are three important precautions to take when an MCI patient uses the
[注意点1]
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。
[Note 1]
Therapeutic devices using photobiomodulation (PBM) technology have the characteristic that they can regenerate and repair cells even if the light energy density 140 is weak as long as it is sufficient. On the other hand, when the
Therefore, if one forgets the original purpose of improving the symptom of "forgetfulness" in MCI patients and greedily administers an excessive amount of light energy density 140 in an attempt to "strengthen memory," not only will the function of cell regeneration decrease, but it may even cause cell damage, although this will vary from person to person.
Therefore, one should not be greedy and increase the light energy density 140 too much in an attempt to strengthen one's memory.
[注意点2]
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。
[Note 2]
Machines can break down. If a malfunction occurs, such as the optical system 70 that spreads the light at the tip of the
In order to avoid this risk, it is desirable to use an
[注意点3]
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。
[Note 3]
Even if the optical system is normal, saliva or other liquids may adhere to the optical system and inadvertently change the optical characteristics. As a precaution, if water droplets or other liquids are noticeably adhering to the surface of the optical system during treatment after it is inserted in the mouth, we recommend wiping off the water droplets from time to time.
(8).実施例1の効果
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。
(8) Effect of Example 1 By using the
また、治療器具LEDランス200が照射する光束40は約40Hzで明滅(あるいは点滅と表記しても同義語である)するので、特許文献1や非特許文献4に記載された作用機序によって、MCIの病状がアルツハイマー症へ進行するリスクを予防もしくは遅延する効果がある。
In addition, the
さらに、治療器具LEDランス200が照射する光束40は微弱であるため、フォトバイオモジュレーションの作用機序によって、既に損傷を受けていたMCIの患部の細胞を再生させる効果もある。
Furthermore, because the
さらにまた、フォトバイオモジュレーションによってMCIの患部の脳細胞に約40Hzの刺激を与えるので、知覚療法器具20の治療器具と併用する際の位相差を適正に管理すれば、MCIのブレインフォッグと物忘れの症状を同時に治療することができる。(詳細は実施例4)
Furthermore, photobiomodulation stimulates brain cells in the affected area of MCI at approximately 40 Hz, so by properly managing the phase difference when used in conjunction with the
この実施例2でも、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と呼ばれる波長域(650~1000nm)の近赤外光を約40Hzの繰り返し波形で明滅させて、口腔から海馬などのMCIの患部に向けて照射して約40Hzで刺激する治療器具を紹介する。
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。
In this Example 2, a digital medical treatment device used in symptom improvement therapy for MCI is introduced, which flashes near-infrared light in a wavelength range (650 to 1000 nm) called the
The name of the treatment device described in Example 2 is
(1).発明事項
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。
(1) Matter of the Invention In this Example 2, the following four matters of the invention will be mainly described so as to clarify the technical ideas and design contents of the matters of the invention.
Although the second embodiment also includes many inventive matters that define more detailed matters, in order to avoid complicating the explanation, only the following inventive matters will be extracted and explained in detail.
<実施例2の発明事項A>
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、
<Invention A of the Second Embodiment>
The main inventive features of the
"In digital medical treatment devices used in symptom improvement therapy for MCI,
The PBM therapy device 10 is an
前記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、
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、
The
The
The
The
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、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』
The
The 40
The
The output adjusting means 230 continuously and/or discontinuously adjusts the light energy density 140 of the
The output monitoring means 240 indirectly or directly measures and displays the light energy density 140 emitted by the
<実施例2の発明事項B>
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』
<Invention B of the Second Embodiment>
The
The
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 2.
<実施例2の発明事項C>
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』
<Invention C of the Second Embodiment>
The
The
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 2.
<実施例2の発明事項D>
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』
<Invention Item D of Example 2>
Furthermore, the functions of the 40 Hz signal source, including separate excitation, self-excitation, and switching, can be summarized as follows:
The command value 250 issued by the 40
The
When generating the command value 250 by the separately excited operation 100, the signal source built into the 40
In the case of generating the command value 250 by the self-excitation operation 105, a signal source incorporated inside the 40
Characterized in that
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 2.
(2).実施例2の課題
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。
(2) Problems of Example 2 In the above-described Example 1, the
However, as the symptoms of MCI progress, it becomes difficult for the patient to determine the appropriate light energy density 140 and operate the treatment instrument to target the affected area, and the MCI lesion to be treated spreads from deep within the brain to the temporal region, making treatment difficult with the
(3).解決策
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。
(3) Solution: In order to treat patients with advanced symptoms of amnesic MCI, the problem is solved by simultaneously irradiating multiple affected areas with multiple light beams 40. Specifically, the problem is solved by using a treatment device, an
また、MCIによって判断力が低下した患者が使用することに配慮して、医療機関による検査と診察を経て処方箋が患者に提供され、器具寸法や制御パラメータなどの仕様にもとづいて注文生産品(又は制御パラメータ等を調整した標準品)を患者や介護者がデジタル医薬品の専門業者などから購入して使用するものと構想して技術思想を組み立てる。
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。
Also, taking into consideration that the device will be used by patients whose judgment has been impaired by MCI, the technical concept is based on the idea that a prescription will be provided to the patient after examination and consultation at a medical institution, and that the patient or caregiver will purchase a custom-made product (or a standard product with adjusted control parameters, etc.) from a specialist digital pharmaceutical company based on specifications such as device dimensions and control parameters.
Therefore, since the adjustment means for the light energy density 140 is necessary for a specialist to set parameters in accordance with a prescription, an output adjustment means 230 for adjusting the light energy density 140 is also provided as in the first embodiment.
なお、治療器具の故障時には高感度フューズで過大な出力を遮断するフェイルセーフ設計や、照射状況に異常がないかどうか駆動電流を計測して間接的に出力を監視する手段、あるいは照射光の一部を計測して直接的に出力を監視する手段を設けることで事故防止を図る点も、実施例1と同様である。 As with Example 1, there is a fail-safe design that uses a highly sensitive fuse to cut off excessive output in the event of a breakdown in the treatment device, and there is also a means for indirectly monitoring the output by measuring the drive current to check whether there are any abnormalities in the irradiation conditions, or a means for directly monitoring the output by measuring a portion of the irradiated light, thereby preventing accidents.
(4).実施例2の詳細な説明
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。
(4) Detailed Description of Example 2 FIG. 4 is a diagram illustrating an
FIG. 4(a) is a diagram explaining the definition of coordinates for calculating a coordinate transformation matrix 440 between the three-dimensional coordinate system of the mouthpiece and the three-dimensional coordinate system of the skull used in the present invention for the purpose of irradiating multiple MCI affected areas with a
患者の検査に使用するマウスピース部410の右端点Pr,正面中央点Pc,左端点Plに造影剤(X線撮影では鉛、CTではヨード液、MRIではガドリニウム製剤や鉄製剤など)を封入することが可能で、骨格や脳各部の撮影後には造影剤を無封入状態で使うことも可能とする。
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。
A contrast agent (lead for X-rays, iodine solution for CT, gadolinium preparation or iron preparation for MRI, etc.) can be enclosed at the right end point Pr, the front center point Pc, and the left end point Pl of the
Alternatively,
The above-mentioned three points, the right end point Pr, the front center point Pc, and the left end point Pl, are called contrast medium insertable points 450.
この造影部材挿入可能点450は、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のための座標変換行列440を算出するためにX線、CT又はMRIで座標を計測するための代表点である。
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。
This contrast member insertion point 450 is a representative point for measuring coordinates by X-ray, CT or MRI in order to calculate a coordinate transformation matrix 440 for transforming the three-dimensional coordinate system of the mouthpiece and the three-dimensional coordinate system of the skull.
There is a concern that the leakage of contrast medium during a long treatment period after the measurement is completed may cause health damage. Therefore, in order to improve safety, it is desirable to fix the
マウスピース座標系420は、左端点plから右端点prに向かってx軸を定義し、正面中央点pcからx軸へ向けて垂線を引き、その交点をマウスピース座標系420の原点p0とする。原点p0から正面中央点pcへ向けてy軸を定義する。 最後に、原点p0を通り、x軸とy軸に直角に上向きのz軸を定義する。したがって、マウスピース座標系420は右手系の3次元の直交座標系である。
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。
The mouthpiece coordinate
By defining mouthpiece coordinate
したがって、原点p0から右端点prの長さをaとし、原点p0から正面中央点pcへの長さをbとすると、マウスピース座標系420における各点の座標は、原点p0=[0,0,0]、右端点pr=[a,0,0]、正面中央点pc=[0,b,0]である。
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。
Therefore, if the length from the origin p0 to the right end point pr is a and the length from the origin p0 to the front center point pc is b, the coordinates of each point in the mouthpiece coordinate
Incidentally, if the length from the origin p0 to the left end point pl is c, then the left end point pl = [-c, 0, 0].
次に、頭蓋骨座標系430は、被験者の頭蓋骨の左側の耳孔から右側の耳孔へX軸を定義し、被験者の頭蓋骨の大泉門からX軸へ向けて垂線を下ろし、その交点を頭蓋骨座標系430の原点とし、この原点から頭蓋骨の大泉門へ向けてZ軸を定義する。最後に、頭蓋骨座標系430の原点を通ってX軸とZ軸に直交するように前向きにY軸を定義する。したがって、頭蓋骨座標系430も右手系の3次元の直交座標系である。
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。
Next, the skull coordinate
By using the skull coordinate
マウスピース座標系420における原点p0=[0,0,0]の頭蓋骨座標系430における座標値P0は、X線装置などで計測した左端点PL、右端点PR、正面中央点PCの座標点を用いてマウスピース座標系420の原点p0の上述の定義から求められる。このX線装置などで計測した頭蓋骨座標系430におけるマウスピース座標系420の原点p0に該当する座標値P0をP0=[Vx,Vy,Vz]とすれば、この値からマウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430の平行移動行列が算出される。
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。
The coordinate value P0 in the skull coordinate
Furthermore, by performing a similar parallel translation on the coordinate values of the right end point PR and the front center point PC measured in the skull coordinate
したがって、3つの造影部材挿入可能点450に造影剤を入れたマウスピース部410を口腔内の歯列に嵌めて、X線装置などで3つの造影部材挿入可能点450(つまり、左端点pl、右端点prおよび正面中央点pc)の頭蓋骨座標系430における座標値を計測することにより、両座標系の間の平行移動行列と回転移動行列が一意に定義される。
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。
Therefore, the
In addition, since both the mouthpiece coordinate
したがって、2つの3次元直交座標系における公知のアファイン変換などを利用しながら、マウスピース座標系420と頭蓋骨座標系430の座標変換行列440とその逆行列が定義できる。そこで、マウスピース座標系420の上で計測したLED光源30の座標上の位置と照射方向と、CTやMRIなども使って頭蓋骨座標系430の上で計測したMCIの患部の座標とを重ねあわせると、同一の3次元直交座標系の上でLED光源30とMCIの患部を表示できる。
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。
Therefore, by utilizing known affine transformations in two three-dimensional orthogonal coordinate systems, it is possible to define a coordinate transformation matrix 440 between the mouthpiece coordinate
In other words, while drawing a diagram using a design tool such as 3D CAD, the position and irradiation direction of the
To calculate and define coordinate transformation matrix 440, a minimum of three contrast member insertable points 450 are required: the left end point pl, the right end point pr, and the front center point pc, which are described in the definition of mouthpiece coordinate
<上顎に装着するマウスピース>
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。
<A mouthpiece worn on the upper jaw>
FIG. 4(b) is a schematic diagram of a prototype
The
In Fig. 4B, eight surface-mounted LED elements are arranged as the
図4(c)は試作したマウスピース部410の概要図である。この図ではマウスピース部410を上顎の歯列に装着し、上顎用のマウスピース部410から斜め上向きにLED光源30の8本の光軸が伸びるように、マウスピース460の内側の左右に設けた2つの連結部材470の間にLED基板部480を取り付けた。LED光源30の駆動電流は電線を介してLED駆動装置50(図示せず)から供給される。
Figure 4(c) is a schematic diagram of a
この8本の光軸の向きと光束40の広がりは、マウスピース座標系420で記述された海馬などのMCIの患部の位置を含むように、LED基板部480の形状とLED光源30としての表面実装型LED素子の取り付け位置と光軸方向を決定した。
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。
The shape of the
Since the
また、試作品の段階では、LED基板部480の配線やLED光源30としての表面実装型LED素子が口腔内の唾液で漏電しないように食品用ラップで梱包して実験した。産業利用する段階では、近赤外光を効率よく透過する透明に近い防水カバー等で覆うことが必須である。
In addition, at the prototype stage, the wiring of the
以上では上顎の歯列に嵌めて使うマウスピース部410を紹介したが、下顎の歯列に嵌めて使うマウスピース部410も実現可能である。
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。
While the
That is, the
The
The
The
図4(d)は、LED光源30の試作に使用したLED素子60としての表面実装型LED素子(型番OSI3120641E、波長850nm、標準的な試験電流20mA)の外形寸法で、本発明で生体の窓3と呼ぶ近赤外の波長領域に該当する出力波長(またはピーク波長)で照射する半導体チップ65を含む。このLED素子60の半値角は35度と広い。試作したLED光源30では光エネルギー密度140を一層微弱にする目的で、LED素子60の発光端に(手作りの)光学レンズを付着させて半値角が約40度を越えるまでさらに広げた。産業利用では専用レンズもしくは専用のレンズつきLEDを適用すべきである。
Figure 4 (d) shows the external dimensions of a surface-mounted LED element (model number OSI3120641E, wavelength 850 nm, standard test current 20 mA) used as the LED element 60 in the prototype of the
参考まで、手作りレンズの加工方法を述べる。手鏡などの平坦な表面に厚さが一様な保護フィルムを貼り、治具を作って表面実装型LED素子を下向きに立てて仮止めする。次に保護フィルムとLED素子の間に紫外線硬化型の透明接着剤BONDIC(商標登録)を流し込んで紫外線で硬化させると、表面張力の影響で図示のような裾野を持った形状の透明な試作レンズの光学系70ができあがる。
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。
For reference, the method for making a handmade lens is described below. A uniform thickness protective film is applied to a flat surface such as a hand mirror, and a jig is made to temporarily fix a surface-mounted LED element facing downwards. Next, UV-curing transparent adhesive BONDIC (registered trademark) is poured between the protective film and the LED element and cured with UV light. Due to the influence of surface tension, a transparent prototype lens optical system 70 with a base shape as shown in the figure is created.
When peeling the prototype
図4(e)にLED駆動装置50の構成を示す。
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。
FIG. 4( e ) shows the configuration of the
The
The 40
つまり、LED駆動装置50の基本構成の設計思想は実施例1と同様で、40Hz信号源210とLED駆動回路220を電流計と高感度ヒューズとLED光源30に接続し、電源から駆動電力を供給している。本実施例では8個のLED光源30を直列に接続し、同一の駆動電流値で駆動している。LEDの電圧降下に対応して電源電圧は15Vとした。
In other words, the design concept of the basic configuration of the
電流計の機能は、実施例1と同様の出力監視手段240であり、治療中に過去と比較して同程度の駆動電流が正常に供給されているかどうかを確認するための光エネルギー密度140の間接的な監視手段である。もちろん、LEDが発光した光束を分割して光エネルギー密度140を直接的に監視するフォトダイオードなどを設けて光の出力を表示して監視してもよい。 The ammeter functions as an output monitoring means 240 similar to that of the first embodiment, and is an indirect monitoring means for the light energy density 140 to check whether the same driving current is being normally supplied during treatment compared to the past. Of course, a photodiode or the like may be provided to directly monitor the light energy density 140 by dividing the light flux emitted by the LED, and display and monitor the light output.
なお、図4ではLEDマウスピース400に組み込んだ全てのLED光源30を1つのLED駆動装置50で制御したが、設計変更して数個のLED光源30ごと、又は個々のLED光源30ごとに1つのLED駆動装置50を設ければ、複数の光束40がそれぞれ照射するMCIの患部の細胞の特性に合わせた光エネルギー密度140の光束40を照射するよう設計変更することが可能である。
In FIG. 4, all of the
<自励動作と他励動作の切替え>
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、
<Switching between self-excitation and external excitation>
The command voltage as command value 250 issued by 40
つまり、40Hz信号源210には、実施例1と同様に、外部からの同期信号130と位相同期した指令電圧を発生する他励動作100と、内部の信号源によって指令電圧を自立的あるいは単独に自発的に発生する自励動作105を切替える手動の切替えスイッチをLED駆動装置50に設けることができる。あるいは、外部からの同期信号130の有無で他励動作100と自励動作105を自動切換えしてもよいし、他励動作100または自励動作105の専用の製品を設計するなら切り替えなくてもよい。
In other words, as in the first embodiment, the 40
図4(f)にLED駆動装置50の回路例を示す。これも設計思想は実施例1と同様で、自励と他励を切替え可能な40Hz信号源210は、振幅が0から3Vの正弦波波形を指令電圧として出力し、LED駆動回路220でLED駆動電流をフィードバック抵抗回路を通して電圧フィードバックする。
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。
4(f) shows an example circuit of
As in the first embodiment, a feedback resistor circuit consisting of R5, R6, R7, SW1, and VR1 is provided in the
実施例2では医師の処方箋にもとづいて専門業者が駆動電流を設定できるようにするため、フィードバック抵抗を調整するSW1や可変抵抗VR1の操作は、業者がLED駆動装置の筐体を開いて調整する。
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。
In the second embodiment, in order to allow a specialist to set the drive current based on a doctor's prescription, the specialist opens the housing of the LED drive device to adjust the SW1 for adjusting the feedback resistance and the variable resistor VR1.
However, if the doctor decides to give the patient the freedom to make adjustments, the prescription can specify a product designed in such a way that the variable resistor VR1 can be adjusted with an output adjustment knob attached to the housing, as in the first embodiment.
For a detailed explanation of other operations, please also refer to the explanation of FIG. 3(e) and FIG. 3(f) in the first embodiment.
<下顎に装着するマウスピース>
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。
<Mouthpiece worn on the lower jaw>
In the present invention, based on the design concept of the present invention, a mouthpiece that is fitted to the lower dentition is also used with an
The
図8(a)は、下顎の歯列に嵌めて用いるマウスピース部410の使用方法を記載した。LED光源30の駆動電流を供給する電線は、歯で噛み切らないように唇の左側から取り出している。電線の取り出し方は、適宜、使いやすくするために設計変更するとよい。
Figure 8 (a) shows how to use the
図8(b)の下顎タイプのマウスピース460でも、LED光源30には光学系70を組込み(もしくはLED素子60の透明樹脂ケースの先端のレンズとして一体に組み込み)、マウスピース460の連結部材470にLED光源30を直付けで(つまりLED基板部480なしに)取り付けて固定した。
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。
In the mandibular-
The teeth groove of the lower
In addition, since the dental groove of the
従来の特許文献5の下顎タイプのマウスピースでは、指向性の鋭い細い光束40を用いて海馬だけに高い光エネルギー密度140でピンポイントで照準する技術思想で光を照射していた。
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。
The conventional mandibular mouthpiece of Patent Document 5 used a narrow, highly directional
On the other hand, the present invention adopts a design concept of "based on photobiomodulation technology, limiting the LED drive current to a low value, and further irradiating the
For this purpose, the position and direction for fixing the
なお、図8(b)では、右下のLED光源30で左上の海馬を含めて照射し、左下のLED光源30で右上の海馬を含めて照射する例を示している。このように「口腔内で光束40を交差」させれば、LED光源30から照射目標地点490まで比較的長い距離が確保でき、半値角の大きなLED光源30の光束40を広げやすいので、脳深部の広い範囲を少ない数のLED素子で照射できる。
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。
8B shows an example in which the lower right
Incidentally, while FIG. 8(b) illustrates an example in which two
試作品ではLED光源30に唾液等が侵入して電子回路が短絡しないように食品用の透明ラップで保護したが、産業応用の段階で実際の商品としてマウスピース460を製作する場合には、近赤外光を透過する透明な樹脂素材の中にLED光源30と電線の取り出し部分を防水処理して封入する設計とすることが望ましい。
In the prototype, the
(5).実施例2の効果
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。
(5) Effect of Example 2 By using the MCI treatment
また、治療器具LEDマウスピース400が照射する光束40は約40Hzで明滅するので、特許文献1に記載された作用機序によって、病状がアルツハイマー症へ進行するリスクを予防もしくは遅延する効果がある。
In addition, the
さらに、治療器具LEDマウスピース400が照射する光束40は微弱であるため、フォトバイオモジュレーションの作用機序によって、既に損傷を受けていたMCIの患部の細胞を再生させる効果もある。
In addition, because the
さらにまた、フォトバイオモジュレーションによってMCIの患部の脳細胞に約40Hzの刺激を与えるので、知覚療法器具20の治療器具と併用する際の位相差を適正に管理すれば、MCIのブレインフォッグと物忘れの症状を同時に治療することができる。(詳細は実施例4)
Furthermore, photobiomodulation stimulates brain cells in the affected area of MCI at approximately 40 Hz, so by properly managing the phase difference when used in conjunction with the
この実施例3では、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と呼ばれる波長域(650~1000nm)の近赤外光を約40Hzの繰り返し波形で明滅させて、側頭部のMCIの患部に向けて頭皮の上から照射し、頭蓋骨を透過して約40Hzで刺激する治療器具を紹介する。
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。
In this Example 3, we will introduce a digital medical treatment device used in symptom improvement therapy for MCI, which flashes near-infrared light in a wavelength range (650 to 1000 nm) called the
The name of the treatment device explained in the third embodiment is called an
(1).発明事項
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。
(1) Matter of the Invention In this
Although the third embodiment also includes many inventive matters that define more detailed matters, in order to avoid complicating the explanation, only the following inventive matters will be extracted and explained in detail.
<実施例3の発明事項A>
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、
<Invention A of the Third Embodiment>
The main inventive features of the
"In digital medical treatment devices used in symptom improvement therapy for MCI,
The
前記LEDパッド600は、LED光源30とLEDパッド本体610とLED駆動装置50を含んで構成され、
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、
The
The
The
The
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、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』
The
The 40
The
The output adjusting means 230 continuously and/or discontinuously adjusts the light energy density 140 of the
The output monitoring means 240 indirectly or directly measures and displays the light energy density 140 emitted by the
<実施例3の発明事項B>
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』
<Invention B of Example 3>
The invention relates to the internal structure of the matrix type 640 of the LED pad body 610:
The internal structure of the matrix type 640 is such that the transmission plate 630 that transmits the
Characterized in that
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 3.
<実施例3の発明事項C>
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』
<Invention C of the Third Embodiment>
The invention relates to the internal structure of the backlight system 650 of the LED pad body 610:
The internal structure of the backlight system 650 is characterized in that the transparent plate 630 that transmits the
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 3.
<実施例3の発明事項D>
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』
<Invention Item D of Example 3>
Furthermore, the functions of the 40 Hz signal source, including separate excitation, self-excitation, and switching, can be summarized as follows:
The command value 250 issued by the 40
The
When generating the command value 250 by the separately excited operation 100, the signal source built into the 40
In the case of generating the command value 250 by the self-excitation operation 105, a signal source incorporated inside the 40
Characterized in that
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 3.
(2).実施例3の課題
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。
(2) Problems of the Third Embodiment The third embodiment has two problems.
<Deep brain irradiation alone is insufficient to improve "severe forgetfulness">
As described in Examples 1 and 2, the symptom of "mild forgetfulness" caused by MCI lesions located only in the deep brain could be improved.
However, in cases of "severe forgetfulness" in which the lesion has spread to the side closer to the cortex of the temporal region (such as the temporal pole), simply irradiating the brain with weak near-infrared light based on photobiomodulation technology from deep inside the brain will result in the light being absorbed by biological tissue along the transmission path and will not penetrate from the deep brain to the lesion closer to the cortex.
<40Hzの光と音だけでは「重いブレインフォッグ」の改善に不十分>
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。
<40Hz light and sound alone is insufficient to improve "severe brain fog">
In order to improve mild brain fog symptoms, conventional phase-synchronized 40 Hz light and sound stimulation can be used, and the "amplitude" of the 40 Hz component of the brainwaves increases not only in the frontal, parietal and occipital regions, but also in the temporal regions. This improves the symptoms of "mild" brain fog.
However, improving the severe brain fog symptoms caused by advanced MCI requires an increase in "coherence," which is phase-synchronized with 40 Hz light and sound stimuli. However, the increase in coherence is unstable in the left and right temporal regions, and 40 Hz light and sound cannot deliver 40 Hz stimulation to the temporal regions.
(3).実施例3の解決策
<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。
(3) Solution of Example 3 <Phase synchronization with irradiation from deep brain>
In order to alleviate symptoms of severe forgetfulness, if irradiation from the deep brain side in the above-mentioned Examples 1 and 2 does not reach the cortex, phase-synchronized light energy at 40 Hz can be irradiated from the cortical side of the temporal region.
<40Hzの光と音に位相同期させる>
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。
<Phase synchronization with 40Hz light and sound>
To alleviate severe brain fog symptoms, it is sufficient to strengthen and stabilize the coherence of the temporal region by stimulating it with 40 Hz light and sound, as in the conventional technology. To achieve this, the cortical side of the temporal region is stimulated with phase-synchronized light energy at 40 Hz, and the temporal region is phase-synchronized.
<側頭部に光エネルギーを照射する>
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。
<Irradiating the temporal region with light energy>
Ultimately, in order to improve symptoms of severe forgetfulness, it is sufficient to irradiate 40 Hz light energy from the temporal region in phase synchronization with the light energy irradiation from the deep brain side in Examples 1 and 2.
Additionally, severe brain fog symptoms can be alleviated by applying 40 Hz light energy to the temporal region in phase synchronization with conventional light and sound stimulation.
In either case, if the light energy emitted is too strong, it can damage brain cells and have the opposite effect, so it is sufficient to set an upper limit and limit the density of the light energy emitted.
(4).実施例3の設計方針
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。
(4) Design Guidelines for Example 3 The design guidelines for the treatment device for Example 3 were set to the following five points.
1) The treatment device is designed to be secured to the head using a headband (or head securing member 620 such as a hat, helmet, glasses, goggles or special device).
2) The density of light energy that can be irradiated is variable, with only an upper limit set so as not to damage brain cells.
3) The density of the emitted light energy will be kept as low as possible while still being effective in relieving the symptoms of MCI (forgetfulness and brain fog), making it a PBM treatment device that also aims to regenerate damaged brain cells.
4) Equipping the treatment device with a fail-safe function that immediately disables irradiation if the means for limiting the upper limit of the light energy density of the treatment device fails.
5) To prevent errors in setting the light energy density of the treatment equipment, a function will be provided that allows the patient to monitor the output themselves.
(5).実施例3の詳細な説明
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。
(5) Detailed Description of the Third Embodiment FIG. 5 is a diagram for explaining in detail the
The
図5(a)は実施例3のLEDパッド600による治療対象部位としての左右の側頭部(P)の皮質の位置を表す図である。
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。
FIG. 5A is a diagram showing the positions of the cortex of the left and right temporal regions (P) as treatment target regions using the
The right diagram in FIG. 5( a ) is a cross-sectional view of the brain as seen from the front, and (A) and (B) indicate affected areas deep in the brain where symptoms of forgetfulness are treated with the PBM therapy device 10 .
The left diagram in Figure 5(a) is a cross-sectional view of the brain seen from the side, showing the point (L) where brain waves are generated by 40 Hz light stimulation using the
図5(b)はLEDパッド600の使用方法を示す図で、頭部固定部材620としての鉢巻きを使って左右の側頭部にLEDパッド本体610を固定する方法を例示している。LEDパッド本体610と鉢巻きの連結は、樹脂製のバックルやマジックテープ(登録商標)などの連結部材625のほか多様な連結方法が設計できる。例えば、頭部固定部材620としては帽子やヘルメットあるいは専用の固定具も使えるが、これらにLEDパッド本体610を連結してLED光源30から射出する光束40の射出位置と射出方向を定める連結部材625としては固定用バンド等を固定するボタン、ホック、スナップなどを使用することもできる。
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。
5B is a diagram showing how to use the
The
個々のLED光源30は、実施例1および実施例2と同様に、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を含んで構成される。LED素子60の出射部分に形成された透明樹脂によるレンズ形状によって必要十分な光束40の指向性が得られていれば、新たに光学系を追加する必要がない。
As in the first and second embodiments, each
なお、LED光源30におけるLED素子60(又はレーザー光源)をLED駆動装置50に組み込むように設計することも可能だが、その場合は電線の一部又は全てを光ファイバーに置き換える設計ができることはいうまでもない。
It is also possible to design the LED element 60 (or laser light source) in the LED
<マトリクス方式>
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。、
<Matrix method>
The upper diagram in Fig. 5(c) shows a front view of an example of a matrix system 640 in which 16
図5(c)の下側の図は、LEDパッド本体610の側面図で、LED光源30と透過板630の配置を示す。マトリクス方式640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を配設し、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を縦横(たてよこ)にならべて配設する。
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。
5C is a side view of the
As shown in the figure, the light emitted from the LED
Although not shown, a light sensor for directly monitoring the brightness of the emitted light may be provided inside the
The transmission plate 630 may be colorless and transparent, or may be white and semi-transparent to diffuse the
<バックライト方式>
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。
<Backlight method>
The upper diagram in FIG. 5(d) is a front view of a backlight 660 structure constructed using near-infrared LEDs.
By adjusting the directivity of the
つまり、バックライト660はPC用のLCDモニタに組み込まれるLEDバックライトと同様な構造を持っており、バックライト660の下部にLED光源30としてLED素子60を直線状に並べてある。この図ではバックライト660の側面に光漏洩部を設ける事例を記載しているが、このようにすることで側面から漏洩する光を光センサで検出して出射光の光エネルギー密度140を光センサで直接的に監視できる。
In other words, the backlight 660 has a structure similar to that of an LED backlight built into an LCD monitor for a PC, with LED elements 60 arranged in a straight line as the
図5(d)の下側の図はバックライト方式650のLEDパッド本体610の側面図であり、LED光源30で下から照射した近赤外光を、白色または鏡面の反射板662によってバックライト660の画面に垂直な方向へ反射させ、導光板や拡散板を用いて画面全体を均等に近赤外の波長で発光させる。
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。
The lower diagram in Figure 5 (d) is a side view of the
In other words, the internal structure of the backlight system 650 includes a transparent plate 630 that transmits the
The backlight type 650 has a feature that light with a nearly uniform light energy density 140 can be emitted toward the right in the FIG. 5D direction. Also, the
The transmission plate 630 may be colorless and transparent, or may be white and semi-transparent to diffuse the
ちなみに、市販品の小型ゲーム機や超小型ノートPCなどのLCDモニタパネル(以下、「市販モニタ」と表記)のバックライトに組み込まれている白色LEDを近赤外のLED光源30に交換するにあたり、LED光源30の光学系70も指向性を薄く改造することが望ましい。そのうえで、LED光源30の通電電流を制御して約40Hzで明滅させる。市販モニタに組み込まれている図5(d)の液晶ディスプレイ層は取り外しても良い。
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。
Incidentally, when replacing the white LEDs incorporated in the backlight of LCD monitor panels (hereinafter referred to as "commercial monitors") of commercially available small game machines, ultra-small notebook PCs, etc. with near-infrared
Alternatively, as shown in FIG. 5(d), the liquid crystal display layer installed in a commercially available monitor may not be removed, and the entire liquid crystal display layer may be blinked at about 40 Hz to irradiate the light stimulus.
なお、バックライト660の出射面の透過板630を、LCDサングラス180と同様な「駆動電圧を制御してサングラスのレンズに該当する面全体を同時に明滅させるLCD素子」で覆い、LED光源30には一定電流を流してバックライト660の発光面全体を一様な光エネルギー密度140で光らせたうえで、LCD素子を40Hzで繰り返す時系列波形の駆動電圧で駆動して、照射する光束40を40Hzで明滅させるように設計変更もできる。
The design can also be modified so that the transparent plate 630 on the emission surface of the backlight 660 is covered with an "LCD element that controls the drive voltage to simultaneously blink the entire surface corresponding to the sunglasses lens" similar to the
図5(c)のマトリクス方式640の出射面の透過板630についても上記と同様に、LED光源30を均等に発光させて透過板630をLCDサングラス180と同様なLCD素子で構成して40Hzで明滅するように設計変更できる。
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。
Similarly, the translucent plate 630 on the exit surface of the matrix system 640 in FIG. 5C can be redesigned so that the
In this way, various design modifications can be made based on the technical concept of the present invention.
図5(e)は、LED駆動装置50の構成を表す図である。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。
Figure 5(e) is a diagram showing the configuration of the
図5(e)では、8個直列にした表面実装型のLED素子60と抵抗体Rまでを1組にして、これを2組並列に接続して抵抗体Rで電流バランスをとってLED群を構成する事例を示している。
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。
FIG. 5( e) shows an example in which eight surface-mounted LED elements 60 connected in series and a resistor R are combined into one set, and two sets of these are connected in parallel to balance the current with the resistor R to form an LED group.
5(e) corresponds to the
Based on the same design principles as in the first and second embodiments, a high sensitivity fuse (for example, 20 mA) and an ammeter are connected in series to the LED group, and current is supplied from the
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、40Hz信号源210は、LEDパッド600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として例えば正弦波や矩形波のほか約40Hzの繰返し周波数の任意波形の指令電圧を出力し、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を例えば可変抵抗器を使ってLED駆動電流を連続的に調整する。なおスイッチなどを用いて不連続的に調整してもよい。出力監視手段240は、LEDパッド600が照射する光エネルギー密度140を、LED駆動電流を電流計で表示して間接的に計測し、もしくはLED光源30が照射する光束40を直接的に図5(d)の光センサなどを使って計測して表示する。
The
図5(f)は、LED駆動装置50の具体的な回路例であり、既に実施例1および実施例2で説明したように、40Hz信号源210が出力する任意波形の40Hzで繰返す指令電圧を指令値250として、指令電圧を入力したLED駆動回路220からLED群へ駆動電流を供給する。図では、最大値3V、最小値0V、平均値1.5Vの正弦波波形をLED駆動回路220の指令電圧とすることで、R5,R6,R7,SW1,VR1からなるフィードバック抵抗回路に流れる電流を用いてLED群に駆動電流を供給する。
Figure 5(f) is a specific circuit example of the
この場合、フィードバック抵抗回路の総合抵抗値を例えば300オームに調整すれば、LED群に流れる電流値は最大10mA,最小0mA,平均5mAに制御される。
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。
In this case, if the total resistance value of the feedback resistor circuit is adjusted to, for example, 300 ohms, the current value flowing through the LED group is controlled to a maximum of 10 mA, a minimum of 0 mA, and an average of 5 mA.
Based on the arrangement of the
<40Hz位相同期信号について>
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。
<About the 40 Hz phase-synchronized signal>
The
図5(e)と図5(f)では、LED光源30に給電するLED駆動電流の約40Hzの周波数を外部信号と位相同期させるため、40Hz信号源210に外部からパルス状の同期信号130を入力している。
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。
In Figures 5(e) and 5(f), in order to phase-synchronize the frequency of the LED drive current, which has a frequency of about 40 Hz and is supplied to the
This is for phase-synchronizing the stimulation caused by the near-infrared light irradiation of the
Alternatively, when used in conjunction with a conventional
つまり、40Hz信号源210が発する指令値250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。
In other words, the command value 250 issued by the 40
When the
(6).実施例3の効果
<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。
(6) Effects of the Third Embodiment <In the case of single use>
The
Therefore, the
<他の治療器具との併用の場合>
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。
<When used in combination with other treatment devices>
As in Example 4 described later, the
また、後述の実施例4のように、LEDパッド600の微弱な光エネルギー密度140の光刺激を従来技術の約40Hzの光と音の知覚療法器具20に位相同期させて併用しながら側頭部に照射すれば、側頭部のコヒーレンスが安定に増加するので、従来技術の約40Hzの光と音の知覚療法器具20だけでは治癒できなかった重いブレインフォッグの症状も改善できる。
In addition, as in Example 4 described below, if the light stimulation of the
この実施例4では、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とを併用する際に使用する治療器具について紹介する。
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。
In this Example 4, in a digital medical treatment device used in symptom improvement therapy for MCI, a PBM therapy device 10 that flashes a light source in a wavelength range called a
The name of the treatment device described in the fourth embodiment is called a
(1).発明事項
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。
(1) Matter of the Invention In this
Although Example 4 includes many inventive matters that specify more detailed matters, in order to avoid complicating the explanation, only the following seven inventive matters will be extracted and explained in detail.
<実施例4の発明事項A>
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』
<Invention A of the Fourth Embodiment>
The main inventive features of the
"In digital medical treatment devices used in symptom improvement therapy for MCI,
A PBM therapy device 10 that irradiates a
The present invention is characterized in that the PBM therapy device 10 and the
"40Hz Therapeutic Device for MCI Treatment"
<実施例4の発明事項B>
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』
<Invention B of Example 4>
The PBM therapy device 10 in the fourth embodiment is characterized by performing a separate excitation operation 100 .
"The PBM therapy device 10 includes an
The
At the same time, a separate excitation operation 100 is performed in which a drive current is supplied to the LED element 60 with a repetitive waveform of about 40 Hz in phase synchronization with a
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 4.
<実施例4の発明事項C>
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』
<Invention C of the Fourth Embodiment>
The
"The
The visual stimulation device 800 is a light emitter 170 that emits light at a repetition frequency of about 40 Hz, or an
The auditory stimulation device 810 includes at least one of an
The audiovisual
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 4.
<実施例4の発明事項D>
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』
<Invention Item D of Example 4>
The
"The
The visual stimulation device 800 is a light emitter 170 that emits light at a repetition frequency of about 40 Hz, or an
The auditory stimulation device 810 includes at least one of an
The audiovisual
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 4.
<実施例4の発明事項E>
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』
<Invention Item E of Example 4>
The
"The
The visual stimulation device 800 is a light emitter 170 that emits light at a repetition frequency of about 40 Hz, or an
The auditory stimulation device 810 includes at least one of an
The audiovisual
A self-excitation operation 105 is performed to output the reference synchronization signal 830 to the outside.
A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the invention item A of Example 4.
<実施例4の発明事項F>
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』
<Invention Item F of Example 4>
The
The
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention items A to D of Example 4.
<実施例4の発明事項G>
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』
<Invention Item G of Example 4>
The
"The
"A 40 Hz therapy device for treating MCI, as described in the inventions A, B and E of Example 4"
(2).実施例4の課題
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。
(2) Problems of Example 4 Mild MCI has two main symptoms: forgetfulness and brain fog. Mild forgetfulness was improved by the PBM therapy device 10, which irradiates weak near-infrared light that flickers at about 40 Hz mainly toward the MCI-affected area deep in the brain, and mild brain fog was improved by the
しかしながら、MCIの病状が進み、脳深部と皮質の双方に患部が広がった状態まで病状が悪化すると、上記2つの治療手段のどちらか一方だけでは十分な治療ができなくなるうえ、上記の治療手段を無造作に併用すると、脳の複数部位への同時刺激による有害な位相差の混乱によって認知機能が混濁して低下する危険が生じる問題があった。 However, when MCI progresses and the condition worsens to the point where the affected area has spread to both the deep brain and the cortex, one of the above two treatment methods alone is no longer sufficient treatment, and there is a risk that the simultaneous stimulation of multiple parts of the brain can cause harmful confusion in the phase difference, leading to cognitive impairment and decline.
(3).実施例4の解決策
「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。
(3) Solution of Example 4 Since the problem is that "the occurrence of harmful phase differences" occurs due to "simultaneous stimulation of multiple parts of the brain," the solution to this problem is nothing other than "appropriately managing the phase differences in multiple simultaneous stimuli."
In other words, a therapeutic device is provided that intentionally and appropriately manages the phase difference between multiple types of stimuli by the PBM therapy device 10 and the
一方、従来法の非特許文献5および非特許文献6に記載されている位相同期とは、「位相同期した40Hzの光の矩形波と音の矩形波パルス(クリック音とも呼ぶ)の波形の位相差は0から±180の間である」という数学的に自明な事実を提示しただけである。
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。
On the other hand, the phase synchronization described in the conventional methods of Non-Patent Documents 5 and 6 merely presents a mathematically self-evident fact that "the phase difference between the waveforms of a phase-synchronized 40 Hz rectangular light wave and a rectangular sound pulse (also called a click sound) is between 0 and ±180."
In other words, the conventional method does not disclose or suggest the technical idea of "actively and intentionally setting and maintaining a phase difference value" or "aiming for an effect specific to that value (or avoiding side effects)."
そこで本発明では、PBM療法器具10と知覚療法器具20に関して積極的かつ故意に位相差の数値を設定して維持するとともに、その数値に特有な安全性などの効果をねらう(あるいは副作用を避ける)ことが本発明の特徴としての技術思想となる。
The technical concept that characterizes the present invention is to actively and intentionally set and maintain a phase difference value for the PBM therapy device 10 and the
(4).位相同期に関する一般的な説明
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。
(4) General Description of Phase Synchronization FIG. 6 is a diagram for explaining the definitions of phase angle and phase difference in the present invention using an example in the case where two waveforms with the same frequency are phase-synchronized.
Incidentally, as already explained, the
図6(a)は、位相同期した約40Hzの光と音の刺激の波形について、本発明における位相差0度の定義を説明する図である。
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。
FIG. 6A is a diagram for explaining the definition of a phase difference of 0 degrees in the present invention with respect to the phase-synchronized waveforms of light and sound stimuli of approximately 40 Hz.
Here, as an example of the light stimulus waveform having a frequency of "about 40 Hz," to be precise, when a frequency of 41.67 Hz is applied, one period is 24.0 milliseconds. The illustrated light stimulus waveform depicts a square wave with a duty ratio of 50%.
The waveform of the sound stimulus also has a repetition frequency of approximately 40 Hz, which is phase-synchronized with the light; more precisely, it has the same frequency as the light, 41.67 Hz. In this figure, a clicking sound is depicted in the shape of a square wave with a pulse width of 1.0 millisecond and a duty ratio of 4.17%.
In this way, if the horizontal axis of a diagram explaining phase synchronization is written as elapsed time (milliseconds), the example of "approximately 40 Hz (or 40 Hz)" according to the notation used in this invention is not limited to 41.67 Hz and can also be other frequencies, so the values on the horizontal axis of the graph will change and the explanation and diagrams will become complicated.
Therefore, in the following explanations and figures regarding phase synchronization at a frequency of "approximately 40 Hz", the phase angle (degrees) or phase difference (degrees) will be expressed on the horizontal axis with values ranging from -180 degrees to +180 degrees.
本発明では、図6(a)に示すように、『光の刺激の矩形波が「論理値0の暗い状態」から「論理値1の明るい状態」へ立ち上がる瞬間』を位相角0度と定義する。
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。
In the present invention, as shown in FIG. 6(a), the phase angle is defined as 0 degrees at the moment when the rectangular wave of the optical stimulus rises from a "dark state with a logical value of 0" to a "bright state with a logical value of 1".
In addition, it is defined that "if, based on the phase of light, the moment when the two rectangular waves of light and sound rise from logical value 0 (dark light, no sound) to logical value 1 (bright light, sound) is the same, then the phase difference is 0 degrees."
Therefore, it is mathematically self-evident that the phase difference between the two rectangular waves of light and sound is between 0 degrees and ±180 degrees.
図6(b)は、光の位相を基準として、音の刺激の位相差を-90度に設定した場合の、矩形波の光とクリック音の位相差の相互関係を描いた図である。つまり、位相差が-90度なら音の刺激が光の刺激よりも時間的に手前へ進んだ位置で発生する。 Figure 6 (b) shows the relationship between the phase difference of the square wave light and the click sound when the phase difference of the sound stimulus is set to -90 degrees with respect to the phase of the light. In other words, if the phase difference is -90 degrees, the sound stimulus occurs at a position earlier in time than the light stimulus.
図6(c)は、矩形波波形の基本周波数成分を表す正弦波における位相角を定義する図である。
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。
FIG. 6C is a diagram defining the phase angle of a sine wave representing the fundamental frequency component of a square wave.
In the present invention, the moment when the rectangular wave of the optical stimulus rises from a logical value of 0 to a logical value of 1 is defined as a phase angle of 0 degrees. Therefore, for a sine wave, which is the fundamental frequency component of a rectangular wave with a duty ratio of 50%, if the moment when the sine wave crosses the average value and increases is defined as a phase angle of 0 degrees, then the timing for defining a phase angle of 0 degrees will match.
図6(d)は、光の位相角を基準として、音の刺激の位相差を-90度に設定した場合の、正弦波の光とクリック音の位相差の相互関係を描いた図である。つまり、位相差が-90度なら音の刺激が光の刺激よりも時間的に手前へ進んだ位置で発生する。 Figure 6 (d) shows the relationship between the phase difference of the sinusoidal light and the click sound when the phase difference of the sound stimulus is set to -90 degrees with respect to the phase angle of the light. In other words, if the phase difference is -90 degrees, the sound stimulus occurs at a position earlier in time than the light stimulus.
<位相差の選定(安全性と副作用)>
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。
<Selection of phase difference (safety and side effects)>
Similarly, in a series of experiments conducted by the inventor, when the phase difference was set to +90 degrees (i.e., the sound was delayed by +90 degrees compared to the light), the subject (the inventor himself) experienced extreme drowsiness and a slight headache.
In other words, from the standpoint of ensuring safety, it is desirable to set the phase difference to 0, and in an experiment conducted by the inventor himself as a subject, whether the light waveform was a square wave or a sine wave, as long as the phase difference with the click sound was 0 degrees, the therapeutic effect in eliminating the brain fog symptoms of MCI was significant.
On the other hand, from the viewpoint of avoiding side effects, if the phase difference is increased to close to +90 degrees in the positive direction (i.e., the phase of the sound is delayed), there is a risk of temporary cognitive decline, such as drowsiness or headaches, although this may vary from person to person, so it is best to avoid making the phase difference too large.
ちなみに、例えば正確な40.0Hzで繰り返す刺激音をスピーカーで発生させる場合、正確な40.0Hzで点滅する巨大で明るい光源と大音量の高音質なスピーカーを被験者から約2mの距離に置いて、光の刺激に位相差0度で位相同期した音の刺激をスピーカから発生させる場合には、室温20℃で音速は約344mとなる。
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。
For example, if a repeating stimulus sound at exactly 40.0 Hz is generated from a speaker, a huge, bright light source that flashes at exactly 40.0 Hz and a loud, high-quality speaker are placed about 2 m away from the subject, and a sound stimulus that is phase-synchronized with the light stimulus with a phase difference of 0 degrees is generated from the speaker, the speed of sound will be approximately 344 m at room temperature of 20°C.
Then, one wavelength of a 40.0 Hz sound is approximately 8.6 m, and if you listen to the sound from a distance of approximately 2 m, the phase delay of the sound will exceed 80 degrees, approaching 90 degrees. In this case, although there may be individual differences, there is a high possibility that effects such as drowsiness and headaches will occur, which is undesirable from the viewpoint of avoiding side effects.
If it is not possible to shorten the distance from the speaker to the subject due to circumstances at the treatment facility, etc., safety can be improved by setting a negative phase difference in the sound stimulus so that the phase difference at the moment the sound and light reach the subject is close to 0 degrees.
同様に、広い部屋の片隅に大きなスピーカー166を置き、複数の患者がそれぞれLCDサングラス180をかけてMCIを治療する治療方法はお勧めしない。その理由は、患者ごとの光と音の位相差が患者の位置(正確にはスピーカーからの距離)によって変化して、治療効果が不均一になる。それどころか、スピーカーからの距離によっては強烈な眠気や若干の頭痛を感じる可能性もある。くれぐれも注意されたい。
Similarly, we do not recommend a treatment method for treating MCI in which a
聴覚刺激器具810として有線式のイヤホン168やヘッドホン164を使う場合には空気伝播中の音の位相遅れは無視できるほど僅かである。
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。
When wired
Therefore, in the case of treatment using the
逆に、無線式の聴覚刺激器具810としての発音体160については、製品ごとに仕様が異なる。オーディオ信号入力から音声出力までの間に大きな位相遅れがある製品の場合には、治療効果が不均一あるいは予想外の結果になったり、被験者が強烈な眠気や若干の頭痛を感じる可能性もあるので注意されたい。 Conversely, the specifications of the sound generator 160 as the wireless auditory stimulation device 810 vary from product to product. Please note that if the product has a large phase delay between the audio signal input and the sound output, the therapeutic effect may be uneven or unexpected, and the subject may feel extremely drowsy or have a slight headache.
このように、従来技術の約40Hzの光と音を用いて脳内の異なる部位に2種類の刺激を付与する場合ですら、治療効果の品質管理と危険除去のために、それぞれの刺激の位相差を明示的に管理しなければならない。まして、この実施例4のように、PBM療法器具10と知覚療法器具20とを併用して複数種類の刺激を付与する場合には、下記で説明するようにそれぞれの刺激の位相差を明示的に設定して管理する手段が不可欠である。
As described above, even when applying two types of stimuli to different parts of the brain using light and sound of approximately 40 Hz as in conventional technology, the phase difference between each of the stimuli must be explicitly managed in order to control the quality of the therapeutic effect and eliminate risks. Furthermore, when applying multiple types of stimuli by using the PBM therapy device 10 and the
(5).実施例4の説明
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。
(5) Description of Example 4 FIG. 7(a) is a conceptual diagram of the treatment of severe MCI accompanied by forgetfulness and brain fog by simultaneously using
In this diagram, the wires between the control device that supplies the drive current (or drive voltage) to each stimulation means are omitted, but during actual treatment, many wires will be surrounding the face, so in the case of MCI patients who are in poor health, care must be taken to prevent accidents by the wires becoming entangled around the neck or other parts of the body.
図7(b)は、顔の回りの多数の電線類による医療事故を未然に予防するため、治療用にヘルメットを用い、その中に電線類やLEDパッド600などの治療器具を一括してまとめて組み込んだ事例である。図の例では、LEDランス200の代わりにLEDマウスピース400をマスクのようにヘルメットに固定している。
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。
7(b) shows an example in which a helmet is used for treatment to prevent medical accidents caused by numerous electric wires around the face, and treatment tools such as electric wires and
If the
When designing this helmet, it is possible to create a new design incorporating various designs and ideas, such as making the fixing position of the
The visual stimulation device 800 may use a light emitter 170 that emits light at a repetition rate of approximately 40 Hz instead of the
図7(c)は、複数の治療器具の位相角を総合的に調整する事例を示す。実施例1や実施例2や実施例3のPBM療法器具10の治療器具を単体で使用する場合には、治療器具の制御装置を自励動作105で使用して40Hzの周波数を発生させる。しかし、この図の事例では、それぞれのPBM療法器具10の治療器具のLED駆動装置50および知覚療法器具20に外部から同期信号130を入力して位相同期させる他励動作100で使用する例を示す。
Figure 7 (c) shows an example of adjusting the phase angles of multiple treatment devices in a comprehensive manner. When the treatment device 10 of Example 1, Example 2, or Example 3 is used alone, the control device of the treatment device is used in self-excitation operation 105 to generate a frequency of 40 Hz. However, the example in this figure shows an example of use in separate excitation operation 100 in which a
さらに、図7(c)では複数の治療器具のそれぞれに対して同期信号130を供給する位相制御装置150を設けている。この図では、位相制御装置150はチャンネルCh-Cを基準の位相として同期信号130を知覚療法器具20へ出力している。
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。
7C, a
In the present invention, the entire system is designed by "defining the light stimulus as the phase reference" in the
Specifically, an audiovisual
In this case, the
In addition, when "sound stimulation is defined as the phase reference" and the design of the entire system is changed, the design of each device of Example 4 can be changed so that the phase of the sound is synchronized with the
以上の説明をまとめると、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。
To summarize the above explanation, the
The auditory stimulation device 810 includes at least one of an
The audiovisual
図7(c)では、位相制御装置150の操作パネルに設けた可変抵抗器のスライダーつまみを操作して、チャンネルCh-A(右の側頭部の頭皮の上に設けたLEDパッド600用)、チャンネルCh-B(左の側頭部の頭皮の上に設けたLEDパッド600用)およびチャンネルCh-D(LEDランス200用またはLEDマウスピース400用)へ、それぞれ出力すべき約40Hzの同期信号130を、位相の基準としてのチャンネルCh-Cに対して例えば±40度の範囲の位相差を明示的に設定する。この位相差の上下限値は±40度以外の数値に設計変更することもできる。
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。
In Fig. 7(c), the slider knob of the variable resistor provided on the operation panel of the
In clinical treatment, it is generally safe to set all sliders to a phase difference of 0 degrees. However, the doctor can explicitly set the phase difference for each channel based on the individual differences of patients or medical purposes such as improving sleep.
図7(d)は、位相制御装置150として制御用マイクロコンピュータを使用する例を用いて簡単に説明するものである。各チャンネルの位相差を設定するには可変抵抗器のスライダーつまみを調整して各アナログ入力チャンネルの入力電圧を発生させ、その入力電圧を設定された位相差の目標値として変換する。そのうえで、制御用マイクロコンピュータのデジタル出力(DO-1からDO-4)から同期信号130を各チャンネルごとの位相差で出力する。
Figure 7(d) provides a simple explanation using an example in which a control microcomputer is used as the
ここで、チャンネルごとの同期信号130について具体的に説明する。本発明では約40Hzの繰り返し周波数を前提に説明しているが、説明を明瞭かつ簡潔にする目的で、この事例では、位相の基準としてのチャンネルCh-Cでは、正確な40.0Hzの1周期に相当する25ミリ秒ごとに、位相角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例として説明する。
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。
Here, the
In FIG. 7(d), the slider knob for channel Ch-A is set to a phase difference of 0 degrees, so that digital output DO-1 outputs a pulse signal as
Since the slider knob for channel Ch-B is set to a phase difference of -20 degrees, the digital output DO-2 outputs the
Since the slider knob for channel Ch-D is set to a phase difference of +20 degrees, the digital output DO-4 outputs a pulse signal as the
<知覚療法器具20の単一入力での他励動作>
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。
<Excitation operation of the
FIG. 8(c) illustrates the configuration of the
The
The audiovisual
In the present invention, the optical visual stimulus is used as the reference phase, so a synchronization signal for generating an optical stimulus is output to a visual stimulation device 800 (e.g., a 40 Hz light emitter 170 or LCD sunglasses 180) with a phase difference of 0 degrees from the
In addition, the audiovisual
<変形例1: 知覚療法器具20の複数入力での他励動作>
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。
<Modification 1: Separate excitation operation with multiple inputs of the
8(d) and 9(a) show modified examples in which the phases of the visual stimulus by light and the auditory stimulus by sound are designated by a
A
FIG. 8(d) is a diagram for explaining the audiovisual
8(d), if the visual stimulation device 800 and the auditory stimulation device 810 are provided with a function for performing the separately excited operation 100, the function of the audiovisual
したがって、この変形例1の構成を詳細に書けば下記のようになる。
『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。
Therefore, the detailed configuration of this modified example 1 is as follows:
The
The visual stimulation device 800 is a light emitter 170 that emits light at a repetition frequency of about 40 Hz, or
The auditory stimulation device 810 includes at least one of an
The audiovisual
The detailed configuration of the
"The
In this case, the
<変形例2: 知覚療法器具20の自励動作>
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。』
<Modification 2: Self-Excitation Operation of the
FIG. 9B shows a modified example in which the
As shown in FIG. 10( a ), a reference synchronization signal 830 synchronized with the phase of the light stimulus is output as a pulse from the audiovisual
Thereafter, a
That is, "the
なお、図9(b)の知覚療法器具20における光と音の刺激の位相差120は、知覚療法器具20の内部で設定する。すなわち、『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、「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。』
The phase difference 120 between the light and sound stimuli in the
The audiovisual
なお、本発明では約40Hzの繰返し波形を用いるが、説明の簡素化のための事例として、位相制御装置150は例えば、約40Hzに含まれる近傍の周波数のうちの単なる一例として、正確な40.0Hzで時間管理するように設計しておく。そのうえで、正確な40.0Hzの準同期信号830に位相同期してこれを基準の位相とみなして、図9(b)のCh-A,Ch-B,Ch-Dに向けてそれぞれに位相差を付与した同期信号130をPBM療法器具10に出力すればよい。
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。
In the present invention, a repetitive waveform of about 40 Hz is used, but as an example for simplifying the explanation, the
Incidentally, in the second modified example, when the
以上、実施例4ではPBM療法器具10と知覚療法器具20とを併用する際に、複数の刺激の位相差120を設定して制御する治療器具として位相制御装置150を紹介したが、本発明の技術思想に基づいて設計変更することが可能である。
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。
As described above, in the fourth embodiment, the
For example, the embodiment in which the phase difference 120 is set by the slider resistance using the
Further, in the above example, the phase difference 120 is made variable, but all the phase differences 120 can be fixed to, for example, 0 degrees.
Furthermore, although a design example in which the PBM therapy device 10, the
なお、図7(a)の単体のPBM療法器具10と知覚療法器具20を組み合わせて同時に使用する方法、あるいは図7(b)のヘルメットを使う使用方法について、さらに電磁コイルを頭皮にあてて、脳の皮質の特定部位に電磁気的な刺激を付与する磁気刺激治療器具(TMS、tTMSなど)や電気刺激治療器具などの動作原理にもとづく公知の治療器具を組み合わせることも可能である。
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。
In addition, in addition to the method of using the single PBM therapy device 10 and the
In this case, an electromagnetic therapy control device for controlling the phase of the stimulation emitted by the electromagnetic therapy device can be designed to be externally synchronized by a separate excitation operation 100, and the electromagnetic stimulation applied using the
最後に、自励動作105と他励動作100の切り替え方法について、単純なリセット方式の例で説明する。
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。
Finally, a method of switching between the self-excited operation 105 and the separately excited operation 100 will be described using an example of a simple reset method.
In the upper diagram of Fig. 10(b), when there is no input of a synchronization signal, device A performs self-excitation operation 105 at, for example, 39.8 Hz. In other words, device A generates an output pulse with a period of about 25.13 milliseconds corresponding to a frequency of 39.8 Hz. In this example, a pulse is output, but any waveform with a repetition period of 39.8 Hz, such as a square wave or a sine wave, can be used.
図10(b)の下段の図において、正確に40.0Hzの同期信号130を発生して自励動作105する装置Bを追加して、その同期信号130を装置Aに入力する。
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。
In the lower diagram of FIG. 10( b ), a device B is added which generates a
Then, if device A is reset every 25.00 milliseconds with a
この装置Aの動作は、ハードウエア回路であれば双安定マルチバイブレータを外部パルスに同期させたり、制御用マイクロコンピュータであれば内部メモリーに記憶した繰り返し波形の再生動作を外部パルスに同期させてリセットするなど多様な用途での設計方法が知られている。 The operation of this device A can be designed in a variety of ways for a variety of applications, such as synchronizing a bistable multivibrator with an external pulse in the case of a hardware circuit, or synchronizing and resetting the playback operation of a repeating waveform stored in internal memory with an external pulse in the case of a control microcomputer.
ちなみに、実施例4の位相制御装置150は、図7(c)と図9(a)の事例では自励動作105であり、図9(b)の事例では基準同期信号830に同期して他励動作100している。
Incidentally, the
≪本発明全体の発明事項のまとめ≫
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。
Summary of the invention as a whole
The present invention relates to a therapeutic device for MCI, and after explaining a conventional
In other words, each of the treatment devices and the
以下では、本発明の技術思想に沿って15項目の発明事項を列挙し、各実施例で例示した内容に対応させて説明する。
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。
Below, 15 inventive items are listed in accordance with the technical concept of the present invention, and will be explained in accordance with the contents exemplified in each embodiment.
In the present invention, the name of the physical quantity described in the unit "power (mW) per unit area (cm2)" of the
In terms of using the original physical term correctly, it should be expressed as "luminous flux power density." However, in order to prevent the description in the specification from becoming even more difficult to understand, the expression has been standardized by using a simpler term (light energy density 140) that is intuitively easy to understand.
<発明事項1>
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。
<
In the present invention, it was discovered that when "light is irradiated from the oral cavity toward the hippocampus or other areas deep in the brain for the purpose of treating forgetfulness," a light energy density of 10 mW/cm2 or less is sufficient to provide a sufficient effect.
Based on this discovery, the inventors have provided detailed explanations in paragraphs 0079 to 0085 on how the invention has been refined to be an extremely useful MCI treatment device for industrial use by incorporating output adjustment and monitoring means to ensure safety in the treatment of MCI patients.
『口腔内でフォトバイオモジュレーション(PBM)を応用したMCIの治療器具としてのPBM療法器具10であって、
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。』
"A PBM therapy device 10 as a treatment device for MCI that applies photobiomodulation (PBM) in the oral cavity,
The PBM therapy device 10 includes an
The
The LED light source holding unit 35 is a member that holds the
The
The
The 40
The
The output adjusting means 230 adjusts the light energy density 140 continuously and/or discontinuously;
The output monitor means 240 indirectly or directly measures and displays the optical energy density 140.
At the same time, the predetermined value 5 irradiated in the oral cavity is 10 mW/cm2.
A 40 Hz therapy device for treating MCI.
発明事項1は口腔内でフォトバイオモジュレーション(PBM)を応用したMCIの治療器具としてのPBM療法器具10であって、実施例1のLEDランス200と実施例2のLEDマウスピース400での共通部分を整理して書きなおしたものである。
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。
That is, in order to organize the common parts, a new concept of an LED light source holding portion 35 is created, and is replaced with the
If the wording is ambiguous, it is possible to revert to the precise invention statement for each embodiment.
なお、指令値250における約40Hzの時系列波形とは、段落0093に記載したように、「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)」を表す。
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。
It should be noted that the time series waveform of approximately 40 Hz at the command value of 250 refers to, as described in paragraph 0093, "an arbitrary waveform with a repetition period of 40 Hz (for example, a sine wave, a rectangular wave with a selectable duty ratio, a triangular wave, a stepped waveform, or a waveform specified by storing an output every millisecond in memory, etc.)."
In addition, the reason for using an output wavelength in the 650 to 1000 nm range, which is called the
Furthermore, the output adjustment means 230 and the output monitoring means 240 are not "items that can be easily thought of and added." When counterfeits of the present invention appear on the market, they will probably try to avoid this patent by omitting the output adjustment means 230 and the output monitoring means 240. However, counterfeits that omit the output monitoring means 240 will be defective products that cause anxiety to MCI patients because they lack a means to avoid accidents that cause brain damage due to excessive light output during treatment. In addition, counterfeits that omit the output adjustment means 230 deprive patients of the freedom to independently select the strength of treatment. In other words, although these two functions seem easy to think of, they are actually essential elements of "trustworthy product specifications" that respect the safety and free will of patients as a treatment device for MCI.
<発明事項2>
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。
<
The
In the
『発明事項1において、前記PBM療法器具10はLEDランス200であって、
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。』
In the first aspect of the invention, the PBM therapy device 10 is an
The LED light source holding portion 35 is a gripping
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to the
<発明事項3>
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。
<
The
『発明事項1において、前記PBM療法器具10はLEDマウスピース400であって、
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。』
In the first aspect of the invention, the PBM therapy device 10 is an
The LED light source holding unit 35 is a
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to the
なお、連結部材470にLED光源30を「直付けする事例」は、下顎に固定するマウスピース部410に関しては実施例2の発明事項Cおよび図8(a)と図8(b)に関する説明箇所に記載し、上顎に固定するマウスピース部410に関しては段落0152に記載している。上顎でも下顎でも、この「直付けする事例」は上記の発明事項3に含む。
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。
Incidentally, the "example of directly attaching" the
In addition, since the
<発明事項4>
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。
<
『発明事項3に記載した上顎の歯列に嵌める前記マウスピース部410において、
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。』
In the
Further provided is an
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to
<発明事項5>
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。
<Invention 5>
Invention item 5 relates to a
The contents of invention item 5 correspond mainly to invention item A of
『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してMCIの患部を刺激する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とを併用するにあたり、これらの複数種類の刺激の位相を制御する位相制御装置150を備えたMCIの治療器具であって、
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。』
"A PBM therapy device 10 that stimulates the affected area of MCI by irradiating a
The predetermined value 5 is 10 mW/cm2,
The
A 40 Hz therapy device for treating MCI.
<発明事項6>
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。
<Invention 6>
Most of invention item 6 overlaps with
Incidentally, the PBM therapy device 10 of the present invention performs a separate excitation operation 100 when operated with a
Invention item 6 is as follows:
『発明事項5において、
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。』
"Invention 5,
The PBM therapy device 10 includes an
The
The LED light source holder 35 is a member that holds the
The
The
The 40
The
The output adjusting means 230 adjusts the light energy density 140 continuously and/or discontinuously;
The output monitor means 240 indirectly or directly measures and displays the optical energy density 140.
Along with,
The 40
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 5.
また、PBM療法器具10を照射する部位も、発明事項1では口腔内だけだったが、発明事項6では口腔内もしくは頭皮上である。
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。
In addition, the area to which the PBM therapy device 10 is irradiated is only the inside of the mouth in the first invention, but in the sixth invention, it is either the inside of the mouth or on the scalp.
The phrase "intraoral or on the scalp" indicates that the types of PBM therapy devices 10 include the
That is, the intraoral and on-scalp PBM therapy device 10 can be used simultaneously with the
<発明事項7>
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。
<Invention 7>
The seventh aspect of the invention clearly indicates that the
『発明事項6において、前記PBM療法器具10はLEDランス200であって、
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。』
In the sixth aspect of the present invention, the PBM therapy device 10 is an
The LED light source holding portion 35 is a gripping
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 6.
<発明事項8>
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。
<Invention 8>
Invention item 8 clearly indicates that the
『発明事項6において、前記PBM療法器具10はLEDマウスピース400であって、
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。』
In the sixth aspect of the present invention, the PBM therapy device 10 is an
The LED light source holding unit 35 is a
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 6.
<発明事項9>
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。
<Invention Item 9>
In the ninth aspect of the invention, the PBM therapy device 10 is an
『発明事項8に記載した上顎の歯列に嵌める前記マウスピース部410において、
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。』
In the
Further provided is an
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 8.
<発明事項10>
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。
<Invention 10>
The subject matter of the invention 10 shows that an
This relates to a matrix system 640 that uses multiple
5C, the
Invention item 10 is as follows:
『発明事項6において、前記PBM療法器具10はLEDパッド600であって、
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。』
In the sixth aspect of the present invention, the PBM therapy device 10 is an
The LED light source holding unit 35 is an
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 6.
<発明事項11>
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。
<Invention 11>
The invention item 11 shows that the
As shown in Fig. 5(d), the
Invention item 11 is as follows:
『発明事項6において、前記PBM療法器具10は前記LEDパッド600であって、
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。』
In the sixth aspect of the invention, the PBM therapy device 10 is the
The LED light source holding unit 35 is an
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 6.
<発明事項12>
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。
<Invention 12>
The invention item 12 shows that the
The contents of the invention item 12 correspond to the common parts of the invention items C, D, and E in the fourth embodiment, and the descriptions of Figures 7 to 10. The invention item 12 is as follows.
『発明事項5において、
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。』
"Invention 5,
The
The visual stimulation device 800 is a light emitter 170 that emits light at a repetition frequency of about 40 Hz, or an
The auditory stimulation device 810 includes at least one of an
The audiovisual
Along with,
The visual stimulation device 800 and the auditory stimulation device 810 perform the separate excitation operation 100 according to the
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 5.
<発明事項13>
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。
<Invention 13>
Invention item 13 describes a type of
The contents of the invention 13 are related to the inventions C and F of the fourth embodiment, but are expressed as simply as possible by omitting the parts that overlap with the invention 12. Details are explained in the description of the fourth embodiment, particularly in Figs. 7 and 8.
Invention item 13 is as follows:
『発明事項12において、
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。』
"Invention 12,
The audiovisual
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 12.
<発明事項14>
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。
<Invention 14>
Invention item 14 describes a type of
The contents of the invention 14 are related to the inventions D and F of the fourth embodiment, but are expressed as simply as possible by omitting the parts that overlap with the invention 12. Details are explained in the description of the fourth embodiment, particularly in Figs. 8 and 9.
Invention item 14 is as follows:
『発明事項12において、
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。』
"Invention 12,
The audiovisual
A 40 Hz therapy device for treating MCI according to invention item 12.
<発明事項15>
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。
<Invention 15>
Invention item 15 describes a type of
The content of the invention item 15 is related to the invention items F and G of the fourth embodiment, but is expressed as simply as possible by omitting the parts that overlap with the invention item 12. Details are explained in the description of the fourth embodiment, particularly in Figs. 9 and 10.
Invention item 15 is as follows:
『請求項12において、
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。』
"In claim 12,
The audiovisual
The
The 40 Hz therapy device for treating MCI according to claim 12.
≪備考≫
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。
<Notes>
One of the features of the MCI treatment device of the present invention is the low light energy irradiated from the oral cavity.
In the prior art, a light energy density of 1000 mW/cm2 (Non-Patent Document 8) was required for oral irradiation of the substantia nigra compacta (behind the hippocampus) for the purpose of treating Parkinson's disease.
On the other hand, in the present invention, for the purpose of treating "forgetfulness" due to MCI, it was discovered that the light energy density can be set to an upper limit of 10 mW/cm2 to 1 mW/cm2 or less (described in paragraphs 0079 to 0085) when irradiating the hippocampus from the oral cavity with a flickering light at a repetition frequency of about 40 Hz. Furthermore, the safety of the treatment is improved by providing an output adjustment means 230 and an output monitoring means 240 for preventing treatment errors.
In any case, sufficient effects can be obtained at an energy density of 10 mW/cm to 1 mW/cm, which is the upper limit, and therefore this is a therapeutic device that can be safely used with low output energy that is beyond the common sense of those skilled in the art in the application of stimulating the hippocampus with light energy from the oral cavity for the purpose of treating the "forgetfulness" associated with MCI.
本発明が採用した40Hz療法は、MCI(軽度認知障害, Mild Cognitive Impairment)の患部を40Hzで刺激することによって「アルツハイマー型認知症の原因物質となるアミロイドβとタウ蛋白を脳内の免疫細胞であるミクログリアに貪食させる」という公知の作用機序にもとづく「疾患修飾療法」として、アルツハイマー型認知症をMCIの段階で予防する効果がある。 The 40 Hz therapy adopted by this invention is a "disease-modifying therapy" based on the known mechanism of action of "causing the microglia, immune cells in the brain, to phagocytose amyloid beta and tau protein, which are causative agents of Alzheimer's disease, by stimulating the affected area of MCI (Mild Cognitive Impairment) at 40 Hz, and is effective in preventing Alzheimer's disease at the MCI stage.
そこで本発明では、従来技術の約40Hzの光と音による知覚刺激(知覚療法器具20)により「ブレインフォッグ」の症状を治療し、フォトバイオモジュレーションの微弱光を併用した約40Hzの刺激(PBM療法器具10)により「物忘れ」の症状を治療する「疾患修飾療法」としての機能を従来技術よりも強化した。 Therefore, in this invention, the symptoms of "brain fog" are treated by sensory stimulation using light and sound of approximately 40 Hz (sensory therapy device 20) as in the prior art, and the symptoms of "forgetfulness" are treated by stimulation of approximately 40 Hz in combination with weak light from photobiomodulation (PBM therapy device 10), providing an enhanced function as a "disease-modifying therapy" compared to the prior art.
さらに本発明は、フォトバイオモジュレーションの基本的な機能としての微弱な光線の照射によって、MCIの患部としての脳深部と側頭部における損傷した細胞を再生する「神経修復・再生療法」としても作用することができる。 Furthermore, the present invention can also function as a "neural repair and regeneration therapy" that regenerates damaged cells in the deep brain and temporal lobe, which are areas affected by MCI, by irradiating weak light rays, which is a basic function of photobiomodulation.
このようにして、本発明は、従来技術として実績のある40Hzの知覚刺激にフォトバイオモジュレーション技術を組み合わせることで、「疾患修飾療法」と「症候改善療法」の機能を強化しつつ「神経修復・再生療法」としての機能を新たに付与したことに大きな特長のある治療器具である。
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。
In this way, the present invention is a therapeutic device with the major feature of combining photobiomodulation technology with 40 Hz sensory stimulation, which has a proven track record as conventional technology, thereby enhancing the functions of "disease modifying therapy" and "symptom alleviating therapy" while also imparting a new function of "nerve repair and regeneration therapy."
Therefore, the present invention is expected to be of industrial use and contribute not only to the manufacture and sale of medical devices but also to the business fields of various medical services and elderly care.
本発明の各実施例で具体的に開示した図3のLEDランス200、図4のLEDマウスピース400、図5のLEDパッド600、および複数の治療器具を患者が統合して安全にMCI治療するための図7のヘルメットと位相制御装置150は、本発明の技術思想と実施例の開示内容にもとづいて、当業者なら設計変更の範囲内で産業利用できる。
The
もし更に臨床応用における用法の改善や治療技術の研究開発が行われれば、本発明は新たな改良品の発明考案を誘い、関連産業の基礎技術の1つとして産業応用に貢献できるであろう。 If further improvements are made to the method of use in clinical applications and research and development is conducted into treatment techniques, this invention will likely encourage the invention of new and improved products and contribute to industrial applications as one of the basic technologies in related industries.
本発明はいわゆるデジタル医薬(Digital medicine)として神経疾患の電磁気的な治療に利用する治療器具である。しかし、本発明と併用することを企画して「認知症の予防や治療の効果を高める従来型医薬品における新薬開発」に新たな着想を模索するならば、既存の医薬品産業界のデジタル戦略による産業応用にも貢献できるであろう。 This invention is a therapeutic device that can be used as a so-called digital medicine for the electromagnetic treatment of neurological disorders. However, if it is planned to be used in conjunction with this invention to explore new ideas for "developing new drugs in conventional medicines that improve the effectiveness of dementia prevention and treatment," it could also contribute to industrial applications through the digital strategies of the existing pharmaceutical industry.
番号
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
number
3 biological window 5 predetermined value 10
200
Claims (15)
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。
A therapeutic device for treating symptoms of forgetfulness, comprising:
One or more first light sources having a wavelength range of 650 to 1000 nm that transmits through biological tissue are provided in the oral cavity and are made to blink,
A weak light beam having an instantaneous maximum value of 100 mW/cm2 or less is irradiated to a deep part of the brain such as the hippocampus and/or the left and right temporal regions through biological tissue in the brain including the skull (sphenoid bone, etc.) below the brain, measured at a position 1 cm away from the first light source .
A treatment device for forgetfulness characterized by:
ことを特徴とする、請求項1に記載の物忘れの治療器具。
2. The forgetfulness treatment device according to claim 1, wherein the light output generated by each of the first light sources provided in the oral cavity has an instantaneous maximum value of 10 mW/cm2 or less when measured at a position 1 cm away from the first light source.
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。
3. The forgetfulness treatment device according to claim 1, wherein the first light source provided in the oral cavity is made to blink with an arbitrary waveform (e.g., a sine wave, a square wave with a selectable duty ratio, a triangular wave, a stepped waveform, or a waveform specified by storing an output every millisecond in a memory, etc.).
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。
4. The forgetfulness treatment device according to claim 1, wherein the first light source provided in the oral cavity is an LED element that emits light in the oral cavity, or an LED element or a laser light source provided outside the oral cavity that emits light via an optical fiber.
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。
5. The forgetfulness treatment device according to claim 1, wherein the light output of said first light source provided in the oral cavity can be monitored by an output display means.
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。
6. The forgetfulness treatment device according to claim 1, wherein the first light source is installed in the oral cavity and attached to a "tip of a rod-shaped treatment device equipped with a grip" or a "mouthpiece" so that the position and direction of irradiation in the oral cavity can be adjusted or fixed.
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。
In addition to the first light source provided in the oral cavity, a second light source is provided which is fixed to the scalp side of the head using a headband, a hat, a helmet, glasses, goggles or a dedicated device;
The second light source is composed of an LED element or a laser light source that emits light in a wavelength range of 650 to 1000 nm,
7. The forgetfulness treatment device according to claim 1, further comprising: a first light source and a second light source that are caused to blink in phase synchronization with each other.
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。
In addition to the first light source and the second light source, a third light source that "provides a visual stimulus by flashing light" and a stimulus sound source that "provides an auditory stimulus by repeating a stimulus sound" are provided,
The forgetfulness treatment device according to claim 7, further comprising a phase control device capable of setting a phase difference between the phases of the first light source, the second light source, the third light source, and the stimulation sound source blinking or repeating in phase synchronization.
ことを特徴とする、請求項8に記載の物忘れの治療器具。
The forgetfulness treatment device according to claim 8, wherein the third light source is a light source that blinks in phase synchronization with the first light source, and is an "illuminant that emits light such as an LED panel or an LED bulb" or an "LCD sunglasses that control the transmittance of the lens portion."
ことを特徴とする、請求項8に記載の物忘れの治療器具。
9. The forgetfulness treatment device according to claim 8, wherein the stimulation sound source is a sound source that repeats a stimulation sound in phase synchronization with the first light source, and is a sound source such as a bone conduction earphone, an earphone, a headphone, or a speaker.
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。
the phase in which the first light source blinks;
The phase in which the second light source blinks and the phase in which the stimulus sound source repeats are
9. The forgetfulness treatment device according to claim 8, further comprising a phase control device capable of individually adjusting the phase difference based on the phase at which the third light source blinks.
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。
the phase in which the first light source blinks;
9. The forgetfulness treatment device according to claim 7, further comprising a phase control device capable of changing a phase difference between a phase at which the second light source blinks and a phase at which the second light source blinks.
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。
the phase in which the first light source blinks;
9. The forgetfulness treatment device according to claim 8, further comprising a phase control device capable of changing a phase difference between a phase at which the third light source blinks and a phase at which the third light source blinks.
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。
the phase in which the first light source blinks;
9. The forgetfulness treatment device according to claim 8, further comprising a phase control device capable of changing a phase difference between the phase repeated by the stimulation sound source.
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。
15. The forgetfulness treatment device according to claim 1, further comprising the first light source disposed in the oral cavity, and intended to treat amnesic MCI accompanied by forgetfulness symptoms.
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