的一个适当端口将一个逻辑电平3. 4V脉冲 (TTL(晶体管-晶体管逻辑））从其余数字输出端（MIS0(主输入/从属输出，引脚6)输出 到一个安全数字（SD)存储卡、EEPR0M、USB闪存盘或其他数据存储装置来实现。另外，+18V 输入可通过整合一个电荷累或DC-DC升压转换器，如MAX629或MAX1683(未示出）衍生。运 一设计特征将具有通过从可为一次性或裡离子可再充电的较小电池产生必需+18V输入来 减小装置尺寸的益处。额外特征可包括如本领域中已知的无线通信电路，其用于从一个远 程计算装置编程和/或数据采集，该远程计算装置可包括一台个人计算机、智能电话或平 板计算机。
[0059] 在本发明中用于执行GVS的其他功能可包括W精确时间间隔和持续时间在一个 具有可调节幅度和周期的正弦波中脉冲电流，并且甚至W精确时间间隔转换极性的能力。
[0060] 用于促进和/或增强GVS的给予的额外选项可包括一个内置式生物反馈能力，其 用W基于由监测受试者的活动和/或生物统计特征（如运动、位置、屯、率等）的传感器产生 的信号针对最佳效果调节刺激参数。举例来说，通过一个屯、率传感器或监测仪测量的实时 屯、脏可用作到GVS装置中的输入，触发正弦GVS频率到屯、脏频率的一个适当、可能预编程部 分的一个自动调节。通过加速计测量的关于用户的运动或位置的实时数据还可用作输入W 控制刺激、W改进效用和安全性。举例来说，如果在用户的位置中检测到过多运动或变化， 可终止治疗，或可关于可具有不良作用的位置变化警告用户。屯、率传感器/监测仪和/或加 速计可为通过一个有线或无线连接与本发明GVS装置连通的单独装置。可替代地，传感器 可直接合并到GVS装置中W形成一个可佩戴"感测和治疗"系统。随着新传感器被研发并且 被适配成用于移动计算技术W便形成"智能"可佩戴移动健康装置，一个"感测和治疗"GVS 装置可基于输入到装置中的大量传感器数据提供精密定制的刺激。
[0061] 图3示意性地说明使用基于ATmega328微控制器（加利福尼亚州圣何塞 ATMEL?公司）的广泛可商购ARDUIN0?Uno单板微控制器42(马萨诸塞州剑桥阿都 伊诺有限责任公司（Ar化ino,化C,Cambridge,MA))实施的本发明装置40的一个示例性技 术原型。微控制器42包括十四个数字输入/输出插脚（其中六个可用作脉宽调制（PWM) 输出端）、六个模拟输入端、一个16MHz陶瓷谐振器、一个USB连接口、一个电源插座、一个 ICSP头W及一个复位按钮。电路的+14. 8VDC电源由电池49提供。举例来说，使用四个裡 离子电池，每个提供3. 7V(1300mAh)，并且其优选地经由充电端口 51可再充电。
[0062] PWM允许精确控制输出波形。在运种情况下，波形在一个正偏转中采用一个重复半 正弦波图案，如图4A所示。频率已经预定义为0.甜Z，但可通过手动控制或响应来自一个传 感器，如一个屯、率传感器（参看例如图5)的输入设定成一个不同值。用户可通过调节电位 计48手动控制幅度，允许将0V到14. 8V的一个范围供应到电极。运一调节可通过旋转一 个旋钮，移动一个滑块（物理地或经由一个触摸屏）或任何其他已知用户控制机构来实现。 可替代地，可响应来自一个传感器的一个输入信号自动调节电位计设置。继电器44将电压 调节传送到一个图形显示器45W提供所选电压和/或电流的一个读出。
[0063] 一个继电器46可用于W每秒脉冲有效反转电流的极性。运个效果示出在图4B中， 其中正弦图案改变极性，因此产生一个完整正弦波形W向左侧和右侧乳突电极5化和50R 产生交替刺激周期（持续时间约1秒）。
[0064] 装置可任选地包括一个提供装置条件的一个视觉显示，即诊断引导，如装置正确 地操作或电池需要再充电的一个指示的Ξ色LED52。
[0065] 任选设计组件可包括一个合并电位计控件、电压和电流的一个数字显示、加其他 操作参数和/或使用历史的触摸屏配置。举例来说，可显示剩余电池电荷、先前刺激统计 W及电阻变化。额外特征可包括对波形改变，如频率变化和波类型（例如平方、脉冲或随 机噪声）变化的控制。A民DUINO"微处理器平台（或任何类似平台）理想地适合于 基于一个外部信号源合并频率、强度或其他刺激参数的反馈控制或手动控制。举例来说， 如果具有BLUETOOTH?能力，那么ARDUINO?微处理器平台可由一台:?ΡΗΟΝΕ?、 ANDROID?或其他智能电话、膝上型计算机或个人计算机、平板或移动装置无线控制，W 使得移动装置的触摸屏可用于控制和/或显示GVS刺激参数而非需要在装置上的一个专用 屏幕。移动装置还可经配置W存储并且分析来自先前刺激的数据，提供关于长时间段的刺 激（如超过6个月）的趋势和统计。运个的应用可允许程序关于用户的进展和目标监测并 且引导用户，相对于刺激时间段突出身体测量值和体重变化。
[0066] 用于实现身体质量组成的一个改变的图3的实施例的一个示例性操作顺序可包 括W下步骤：
[0067] 1.当激活按钮电源开关41时，电池49通过一个5伏调节器和一个1安培保险丝 (示出在该图中但未单独标记）将5伏DC供应到微处理器42。 W側 2.LED52将闪绿色立次^指示电源"打开"。如果闪蓝光，那么电池需要充电。当 电压供应到电极5化和50R时，LED52将W规则时间间隔，例如30秒到一分钟闪红色。
[0069] 3.微处理器42产生一个0. 75VDC半波符号波。电压通过放大器放大到14. 8伏。 正弦波在1秒内完成一半循环（即，正弦波的频率是0.甜Z)。电压可通过电位计48从0伏 变化到14. 8伏。
[0070] 4.在完成一个半循环之后，继电器46转换电极50L50R的极性并且微处理器42 发送另一个半循环。继电器46再次转换极性并且持续与单元"打开"一样长的时间。运向 电极发送一个多达±14. 8VDC的完整正弦波，其中全电压摆幅由电位计48调制。
[0071] 5.-个数字显示器45提供递送到电极50L50R的电压和电流的一个视觉指示。 取决于显示器的尺寸和复杂性，电压和电流值可同时或交替显示一个较短持续时间，例如3 秒。
[0072] 其他装置选项可包括允许电流W精确时间间隔和持续时间脉冲的用户控件、W可 调节幅度和周期产生和/或在精确时间间隔下转换极性的一个正弦波。还可包括如上文所 描述经由一台智能电话或其他移动装置的外部控制和监测。可包括通过外部或内部传感器 接口连接和反馈控制的其他输入和处理能力。
[0073] 图5说明安置在一名待治疗的受试者的左耳36的耳廓后和左侧乳突上方的皮肤 上的一个示例性GVS电极34。乳突由虚线38表示。右侧电极（未示出）将W相同方式放 置在右侧乳突上方和右侧耳廓后的皮肤上。应注意提供电极的所说明放置仅仅作为一个实 例。事实上，不认为电极施加的偏侧性（例如电极精确地在两个乳突上方）至关重要，只要 每个电极充分接近前庭系统W施加所需刺激。电极34通过引线33连接到刺激装置40 (在 壳体30内）。可操作在此说明为一个简单旋钮32的手动控制构件W控制电流或其他参数。 如上文所描述，替代控制构件包括一个滑块、触摸屏、按钮或其他常规控制装置。外部控制 信号（例如来自一个屯、率监测仪35的一个信号）可如所说明W无线方式或通过在传感器 与装置之间铺设的引线输入到装置中。可使用如用于经皮电神经刺激（TEN巧的广泛可商 购的2X2英寸销电极的电极W使任何可能的皮肤刺激最小化。可在受试者的头皮与电极 的接触面之间涂覆一种导电凝胶37W增强导电并且降低皮肤刺激的风险。
[0074] 受试者实际上接受的电流的量取决于头皮电阻（1^& = ，其可随用户出 汗变化，如果电极位置变化，或如果与皮肤的接触部分损失。似乎文献中引用的电流电平可 仅在头皮电阻比实际低得多的情况下递送。结合本发明方法和装置的发展进行的测量指示 经乳突电阻典型地在200k-0hm到500k-0hm之间。因此，如果一个GVS装置实际上用于递 送1mA，那么根据欧姆定律电压将在200V到500V间。通常用于给予GVS的电池供电装置仅 仅不能够产生该输出。因此，关于在GVS中递送的实际电流，现有报告似乎不准确。
[00巧]现有技术设计缺乏对每个受试者的独特头皮电阻的考虑，并且因此可能不向每名 患者递送一个有效电流。在本发明中，运一限制可通过考虑受试者间头皮电阻可变性W及 补偿可在整个程序中出现的头皮电阻的波动来克服。为了补偿在给予电流期间头皮电阻的 轻微和波动变化，本发明GVS装置可包括一个连续比较所需电流与穿过头皮的实际测量电 流并且自动补偿任何差异的内部反馈回路。如果增加，那么Vbg增加W补偿。相反，当 下降时电压减少。运一动态反馈补偿回路持续程序的持续时间提供穿过头皮的恒定电 流，无论电极-头皮阻抗的波动变化。
[0076]图6说明左侧内耳的前庭系统。还示出了耳蜗68,其是听觉的周边器官。其展示： 前部62、后部67W及水平63半规管，其转换旋转移动；和耳石器官（楠圆囊66和球囊65)， 其转换线性加速度和重力。在不希望受任何理论束缚的情况下，相信耳石器官介导GVS引 起的身体质量组成的任何变化。前庭蜗神经64 (也称为第八脑神经）由耳蜗神经（其携带 来自耳蜗的信号）和前庭神经（其携带来自前庭系统的信号）组成。 阳077] 藍
[0078] 本发明的性能是使用双能X射线吸收测量法值ΧΑ)评估，其是一种最初经研发W 测定骨矿物质密度度MD)并且辅助管理骨质疏松的技术。最近，该技术已经扩展到除BMD W外包括脂肪质量和瘦体质量的分析。DXA机器发射产生精确、高质量图像的交替高和低能 量X射线。使用一种扇形束允许减少扫描时间W使得扫描可在几秒或几分钟内完成。
[0079] DXA数据采集的基本原理是基于在高和低X射线能级下骨骼与软组织衰减之间的 差异。当X射线束穿过受试者时，检测器记录由受试者的解剖结构吸收的X射线的不同能 级。采集包括组织和骨骼的值的原始扫描数据并且发送到一台计算机。一种算法解释每个 像素，并且产生骨骼和身体组织的一个图像和定量测量。
[0080] 进行使用一台HOLOGIC"DiscoveryW?DXA扫描器的全身DXA扫描W测定骨 矿物质密度、瘦肉质量W及全身脂肪。该技术对于全身脂肪具有一个3%的精度误差（1SD) 并且对于瘦肉质量1. 5%的精度误差。使用DXA技术的骨骼密度的测量值的活体内精度在 腰椎处是0. 5% -1. 5%，并且腰椎骨骼密度的标准差是0.Olg/cm2。与所用的提议方案相关 的福射风险较小并且对于每名受试者累计总共等于〇.26mSv。运一福射暴露量较低，典型地 比人们将从一年自然暴露所接受的（即，约1.6mSv)小。
[0081] 先前已在其他机构在许多调查研究中使用一种W商标VESTIBULAT0R?(加拿大安 大略的良好振动工程有限公司（GoodVibrationslingineeringLtd.OfOntario,Canada)) 出售的类似可商购的GVS装置。（己奈特-考恩和哈里斯，2009 ;特雷纳（Trainor)等人， 2009。）运一装置用8节AA电池起作用，使得电压可从不超过12V。根据制造商的说明 书，运一装置可递送的最大电流是2. 5mA。本发明使用一种更用户友好的装置（例如递送 的电流可使用一个在壳体侧面上的控制器（旋钮、滑块或类似者）调节，与VESTIBULAT0R? 相比，其中一个类似调节可仅仅通过首先写入一个MATLAB'"脚本并且然后经由 技L材技TOOTH?远程上载其W便将VESTI脚LAT0R'S?设置再编程来进行）。
[0082] 由于在GVS期间使用的极小电流，认为技术安全（菲茨帕特里克和达伊，2004 ;汉 森，2009)。确切地说，尽管电流可导致屯、律失常（包括屯、室纤颤），该出现的临界值在75mA 到400mA范围内，远高于电池供电的GVS装置可递送的电流电平。此外，电极将仅仅施加到 头皮，如示出在图5中，并且不在靠近胸部上方的皮肤处。
[008引 电阻加热可随着皮肤的高压电刺激出现。然而，在GVS期间递送的电压和电流（通 常在1mAW下）远低于造成运一风险的电平。尽管如此，皮肤刺激可由于抑变化而出现。 运可通过使用较大表面积（约2英寸直径）销电极和芦苔导电凝胶缓和。
[0084] 在GVS治疗期间可能需要监测受试者的屯、率（HR)W测定屯、脏频率。屯、脏频率可 然后用于改变正弦GVS的频率W便维持屯、脏频率与正弦GVS频率之间的某一比率W避免干 扰压力感受器活性。举例来说，0. 5的一个正弦GVS频率与屯、脏频率比率将是适当的。
[00财在给予GVS期间，一个销电极附接到一个乳突上方的皮肤并且另一个电极附接到 另一个上方的皮肤，如图5中所示。电极可涂布有含有芦苔的导电凝胶。装置经激活W递 送一个约0. 1mA的电流（给定一个约500k0hm的经乳突电阻），其具有一个在0. 5化下的 正弦波。装置的一个典型电流范围将是约0.001mA到5mA。受试者在整个期间应该保持就 座或平躺W避免因在前庭刺激期间平衡改变所致的不测。设定装置W自动在一小时之后停 止，然而如果需要受试者可更早中断治疗。受试者应该保持就