一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统，该系统包括：恒定电流发生器与定位帽；其中，所述恒定电流发生器输出的电流强度在若干时间内从0mA上升至目标电流值，且维持输出所述目标电流值一段时间；所述定位帽包含两片与所述恒定电流发生器相连的电极，用于实现经颅直流电刺激；所述定位帽的前后两端各有一个橡胶定位轴，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突；所述定位帽的左右两侧各有一连接圆环，用于通过魔术扣连接固定在头部。本发明公开的系统，便于吸烟者日常使用，可以有效的帮助帮助戒烟者抵御渴求，降低复吸的概率。
【专利说明】一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医学工程类临床应用【技术领域】，尤其涉及一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统。
【背景技术】
[0002]吸烟成瘾可以导致多种相关疾病的患病率的上升。目前的戒烟手段主要为外部给予物质，最常见的如尼古丁贴片、电子烟、多种药物制剂等；近期也有人采用特定食物或饮料以辅助戒烟；这些方法都需要摄入外来物质，因此被很多戒烟者排斥。
[0003]目前也有一些使用认知疗法来帮助戒烟的手段，但这些手段的效果依赖于戒烟者的认知水平和治疗师的经验，不易使用和推广。
[0004]经颉直流电刺激(transcranialDirect Current Stimulat1n)是一种安全，便捷，非穿刺的颅外电流刺激方法，它是一种利用恒定低强度电流(l_2mA)调节大脑皮质兴奋性的颅外脑刺激手段。其原理是通过在头皮上不同部位放置连接恒定直流电输出设备的两个电极(一个阳极和一个阴极)，用微弱的直流电改变皮质神经细胞的静息电位。采用经颅直流电刺激背外侧前额叶，能改善吸烟者背外侧前额叶的功能。
[0005]然而，目前尚没有为日常戒烟设计的经颅直流电刺激，从而无法有效的帮助戒烟者抵御吸烟的渴求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统，便于吸烟者日常使用，可以有效的帮助帮助戒烟者抵御渴求，降低复吸的概率。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统，该系统包括:恒定电流发生器与定位帽；
[0009]其中，所述恒定电流发生器输出的电流强度在若干时间内从OmA上升至目标电流值，且维持输出所述目标电流值一段时间；
[0010]所述定位帽包含两片与所述恒定电流发生器相连的电极，用于实现经颅直流电刺激；所述定位帽的前后两端各设有一个顶端为球形凸起的橡胶定位轴，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突；所述定位帽的左右两侧各有一连接圆环，用于通过魔术扣连接固定在头部。
[0011]进一步的，所述定位帽包含两片与所述恒定电流发生器相连的电极，用于实现经颅直流电刺激包括:
[0012]所述定位帽以国际脑电10-20系统中的F3位置和F4位置为中心，固定放置两枚半封闭的海绵套，且所述两枚半封闭的海绵套中分别设有一片可拆卸的电极；
[0013]每一片电极均通过一根导线与所述恒定电流发生器相连，来实现经颅直流电刺激。
[0014]进一步的，所述定位帽的前后两端各设有一个顶端为球形凸起的橡胶定位轴，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突包括:
[0015]所述前端定位轴为鼻根位置至头顶中心位置沿着头颅矢状平面伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴；
[0016]所述后端定位轴为从枕骨隆突位置至头顶中心位置沿着头颅矢状平面伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴；
[0017]其中，所述头顶中心位置为所述鼻根位置至枕骨隆突位置连线的中心点，以及定位帽的左右两侧连接圆环连线的中心点。
[0018]由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过在定位帽上设置两片与恒定电流发生器相连的电极，来实现经颅直流电刺激，可以有效的帮助戒烟者抵御吸烟的渴求；且定位帽上设有定位轴与固定部件可以保证电极定位的准确性以及确保与头皮表面的贴合，同时，该定位帽的成本较低，且便于吸烟者日常使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0020]图1为本发明实施例提供的一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统示意图；
[0021]图2为本发明实施例提供的用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统各组件的示意图；
[0022]图3为本发明实施例提供的恒定电流发生器内部电路示意图；
[0023]图4为本发明实施例提供的头戴式定位帽的各个视角的示意图；
[0024]图5为本发明实施例提供的采用本系统进行的试验的结果示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0026]实施例
[0027]图1为本发明实施例提供的一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统。如图1所示，该系统主要包括:恒定电流发生器与定位帽；
[0028]其中，所述恒定电流发生器输出的电流强度在若干时间内从OmA上升至目标电流值，且维持输出所述目标电流值一段时间；
[0029]所述定位帽包含两片与所述恒定电流发生器相连的电极(电极I与电极2)，用于实现经颅直流电刺激；所述定位帽的前后两端各设有一个顶端为球形凸起的橡胶定位轴，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突；所述定位帽的左右两侧各有一连接圆环，用于通过魔术扣连接固定在头部。
[0030]进一步的，所述定位帽包含两片与所述恒定电流发生器相连的电极，用于实现经颅直流电刺激包括:
[0031]所述定位帽以国际脑电10-20系统中的F3位置和F4位置为中心，固定放置两枚半封闭的海绵套，且所述两枚半封闭的海绵套中分别设有一片可拆卸的电极；
[0032]每一片电极均通过一根导线与所述恒定电流发生器相连(可以设为左侧正极右侧负极)，来实现经颅直流电刺激。
[0033]进一步的，所述定位帽的前后两端各设有一个顶端为球形凸起的橡胶定位轴，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突包括:
[0034]所述前端定位轴为从鼻根位置至头顶中心位置沿着头颅矢状平面伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴；
[0035]所述后端定位轴为从枕骨隆突位置至头顶中心位置沿着头颅矢状平面伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴；
[0036]其中，所述头顶中心位置为所述鼻根位置至枕骨隆突位置连线的中心点，以及定位帽的左右两侧连接圆环连线的中心点。
[0037]为了便于理解本发明，下面结合附图2-5对所述用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统做进一步的介绍。
[0038]如图2所示为便携式经颅直流电刺激戒烟系统各组件的示意图，主要包括3个可拆卸的独立部件:能产生恒定电流电的恒定电流发生器21、包含两片电极的头戴式定位帽22以及连接所述恒定电流发生器I与定位帽2的两根导线23。
[0039]其中，所述恒定电流发生器21可采用如图3所示的电路图作为其内部电路，该电路采用9V镍氢二次电池(23F6-220)供电，采用可编程集成电路元件保证恒定电流。在设备启动后，电流强度在若干秒钟内从OmA上升到目标电流值，维持恒定电流刺激若干分钟，随后在若干秒内由目标电流强度降为OmA ;电流强度持续时间和电流上升期和下降期的时间可以根据实际情况来设定。
[0040]头戴式定位帽22为符合国际脑电定位10-20系统标准，用于准确定位背外侧前额叶的刺激帽；可以根据人体工程学数据设计不同的尺寸，同时采用弹性材料保证电极和头颅表面的贴合效果，另外，还可以设置可方便使用的标尺及识别物，保证未接受过专业训练的普通用户来使用，以确保电极电位的准确性。具体的如图4所示:
[0041]图4中包含了所述头戴式定位帽的正面视图(a)、左侧面视图(b)和俯视图(C)。
[0042]所述头戴式定位帽主要包括:半球形帽体41、海绵插槽42与采用下颌系带43。
[0043]所述头戴式定位帽的帽体41可以采用弹性织布拼接而成，其前后两端各有一个橡胶定位轴411与412，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突；所述定位帽的左右两侧各有一连接圆环413与414，用于通过魔术扣连接固定在头部。如图4a-图4b所示，帽体的前端，从FPz位置向鼻根位置(Nz)沿着头颅矢状平面伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴411，其末端为鼻根位置(Nz)。在帽体后端，从Oz位置沿着矢状平面向枕骨隆突位置(Lz)伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴412，其末端为枕骨隆突位置(Lz)。所述头戴式定位帽可以根据人体工程学数据设计不同的尺寸；示例性的，以60-64cm尺寸帽子为例，定位轴长度约为3.5156厘米，是鼻根至枕骨隆突全距的20%。
[0044]左右两侧的连接圆环413与414分别对应两侧耳前边缘。使用者在定位时，只需调整帽子，使得前端定位点置于鼻根，后端定位点置于枕骨隆突，左右连接圆环分别对应两侧耳前边缘，即可完成帽体的正确佩戴；之后将两侧下颌系带43通过魔术扣连接在一起，就能保证电极和头皮表面的贴合。所述下颌系带43同样可为弹性织布材料，通过连接圆环和帽体连接。使用时两侧的下颌系带可以通过表面的魔术扣连接在一起。
[0045]所述头戴式定位帽以国际脑电10-20系统的F3和F4位置为中心，固定放置两枚半封闭的海绵套，电极可以自由插入和拔出海绵套中，并且无空隙；还可设置可插拔式导线，接口在帽子顶端，垂直于橡胶垫的水平面。按照国际脑电10-20系统，F3和F4电极位置对应大脑的背外侧前额叶，F3和F4与定位点之间的数量关系见下文详细参数说明。
[0046]电极可以为圆形橡胶，对应的海绵插槽42也为圆形，顶面缝合在帽子上，底面采用半开放式，圆形橡胶电极可以插入并贴合在海绵插槽43中。海绵插槽43的中心点位于F3和F4处。海绵插槽43的顶端有垂直于头颅表面的电线接口，来自恒流发生器的电线可以插入该电线接口中。
[0047]另外，图4a-图4c中主要附图标记的详细参数说明如下:
[0048]Nz:鼻根位置(鼻根定位点)；Lz:枕骨隆突位置(枕骨隆突位定位点)；Cz:位于头顶中央位置，是鼻根定位点和枕骨隆突定位点连线的中心点，同时也是左右连接圆环连线的中心点；FPz:沿着Nz-Lz方向，从Nz量取Nz-Lz距离的20%点，此为FPz ；0z:沿着Lz-Nz方向，从Lz量取Nz-Lz距离的20%点，此为Oz ；Fz:沿着Nz-Lz方向，从Nz量取Nz-Lz距离的60 %点,此为Fz。
[0049]图中主要技术尺寸说明(以60-64cm尺寸帽子为例)。前后两端定位轴的长度为3.5156cm,经过F3和F4点的冠状面的弧面半径R是7.6172cm, F3和F4冠状面弧面的中心点距离FPz的距离为4.5411cm ;左右连接圆环和头顶中心点组成的弧面半径R是1cm(参见附图4a)。FPz和Oz沿着矢状弧面的距离为19.6885cm,从鼻根至枕骨定位点量取全距的60%,记为Fz点，该点至头顶中央点Cz的弧面距离为6.2684cm(参见附图4b) J3位置和F4位置距离矢状平面的垂直距离为5.1925cm，经过F3和F4的冠状平面的直径是7.1114cm,经过Oz和FPz的冠状平面的直径是9.8496cm(参见附图4c)。
[0050]为了说明本发明实施例所提供的用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统的有效性，进行了验证试验。本次试验中共有了 14名吸烟者参与，试验者参与了两轮实验，分别为LaRc条件(佩戴本发明提供的用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统，即左侧正极右侧负极条件，电流强度ImA)和SHAM条件(即虚假刺激条件，电极佩戴方式同LaRc条件，但是电流强度为OmA)，实验条件的顺序在被试间进行了平衡。在两种条件下，电极均放置在F3和F4位置。在经过30分钟的LaRc电流刺激与SHAM电流刺激后，试验者汇报自己对于香烟的渴求水平，随后他们完成一个20分钟的吸烟图片的实验任务，并再次报告自己对于香烟的渴求水平。
[0051]试验结果如图5A-图5B所示，从图5A可以看出，在对前额叶施加经颅直流电后，吸烟者主观报告的渴求量的增加少于虚假刺激条件，该结果在统计上是显著的。从图5B可以看出，在对前额叶施以经颅直流电刺激后，吸烟者在注意偏向任务中的成绩表现出上升的趋势，主要表现为对于中性图片的任务成绩变得更好。电流刺激条件下的任务成绩高于虚假刺激条件，该结果在统计上是显著的。这些初步结果表明了经颅直流电确实能够改变吸烟者的认知功能，降低吸烟线索引发的渴求水平。
[0052]本发明实施例中，通过在定位帽上设置两片与恒定电流发生器相连的电极，来实现经颅直流电刺激，可以有效的帮助戒烟者抵御吸烟的渴求；且定位帽上设有定位轴与固定部件可以保证电极定位的准确性以及确保与头皮表面的贴合，同时，该定位帽的成本较低，且便于吸烟者日常使用。
[0053]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种用于戒烟的便携式经颅直流电刺激系统，其特征在于，该系统包括:恒定电流发生器与定位帽； 其中，所述恒定电流发生器输出的电流强度在若干时间内从OmA上升至目标电流值，且维持输出所述目标电流值一段时间； 所述定位帽包含两片与所述恒定电流发生器相连的电极，用于实现经颅直流电刺激；所述定位帽的前后两端各设有一个顶端为球形凸起的橡胶定位轴，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突；所述定位帽的左右两侧各有一连接圆环，用于通过魔术扣连接固定在头部。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位帽包含两片与所述恒定电流发生器相连的电极，用于实现经颅直流电刺激包括: 所述定位帽以国际脑电10-20系统中的F3位置和F4位置为中心，固定放置两枚半封闭的海绵套，且所述两枚半封闭的海绵套中分别设有一片可拆卸的电极； 每一片电极均通过一根导线与所述恒定电流发生器相连，来实现经颅直流电刺激。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位帽的前后两端各设有一个顶端为球形凸起的橡胶定位轴，前端凸起对应于鼻根，后端凸起对应于枕骨隆突包括: 所述前端定位轴为鼻根位置至头顶中心位置沿着头颅矢状平面伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴； 所述后端定位轴为从枕骨隆突位置至头顶中心位置沿着头颅矢状平面伸出一根长度为S且采用橡胶材料制成的定位轴； 其中，所述头顶中心位置为所述鼻根位置至枕骨隆突位置连线的中心点，以及定位帽的左右两侧连接圆环连线的中心点。
【文档编号】A61N1/22GK104307099SQ201410597221
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】张效初, 杨立状, 张隆华 申请人:中国科学技术大学