用提供光治疗并修改昼夜节律的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于通过光治疗来修改对象的昼夜节律的系统和方法，并且具体地涉及使用在特定波长范围内的电磁辐射的脉冲来实现某些这样的修改。
【背景技术】
[0002]可以已知辐射在对象上的撞击影响昼夜节律和/或解决光线不足障碍。大体上，这些处置涉及在患者醒着的同时直接朝患者的眼睛照射光线，以缓解或治愈光线不足障碍，包括季节性情感障碍(SAD)、昼夜睡眠障碍以及与例如时差和轮班工作相关联的昼夜节律打乱。
[0003]目前存在两种类型的可获得的光治疗设备。一种类型的设备尺寸大并且可安装在地板或桌面上。这些设备包括为荧光灯泡或大阵列的发光二极管的光源。尽管能够将它们从一个位置移动到另一个，但是它们一般不可携带并且在一天的活跃部分期间需要在排程时间段内为静止的。此外，光源相当易碎。第二种光治疗设备可安装在头部。这些设备被形成为眼镜或护目镜。尽管它们可携带，但是由于它们当被戴在头上时的奇怪外观而使它们通常不被患者接受在公共场合使用。这些设备通常缺乏使得它们能够在睡眠期间起作用的同时被使用的特征。该第二种类型的设备大多使用聚焦或非漫射光源以将高照度的光指向眼睛。
[0004]另外，光被定位为在患者醒着的同时将光束发射在患者的眼睛处。该途径可能影响对患者的处置的舒适度。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的一个或多个实施例的目标是提供一种用于向对象提供光治疗的系统。所述系统包括一个或多个光源，所述一个或多个光源被配置为发射在不同强度和/或具有不同参数的电磁辐射。所述系统还包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为运行计算机程序模块。所述计算机程序模块包括治疗模块和光控制模块。所述治疗模块被配置为获得针对所述对象的光治疗方案。所述光治疗方案限定包括第一阶段和第二阶段的阶段。所述第一阶段与在一天或多天期间的第一周期相关联。所述第二阶段与在所述一天或多天期间的第二周期相关联，所述第二周期不同于所述第一周期。所述光治疗方案被配置为使得在所述第一阶段期间所述对象接收包括具有第一波长范围的电磁辐射的脉冲式电磁辐射，所述电磁辐射在脉冲期间处于第一强度，所述第一强度足以在撞击后刺激所述对象的S-视锥受体。在所述第一周期期间接收到的所述脉冲式电磁辐射具有高达约10分钟的脉冲持续时间和在约0.1秒与约10分钟之间的脉冲间持续时间。所述光治疗方案还被配置为使得在所述第二阶段期间所述对象接收电磁辐射。在所述第二阶段期间的所述电磁辐射的一个或多个参数从在所述第一阶段期间的所述脉冲式电磁辐射被改变使得在所述第一阶段期间提供的光治疗不同于在所述第二阶段期间提供的光治疗。所述光控制模块被配置为根据所述光治疗方案控制来自所述一个或多个光源的发射。
[0006]在本发明的一个或多个实施例的另一方面，提供一种用于向对象提供光治疗的方法。所述方法包括获得针对所述对象的光治疗方案，其中，所述光治疗方案限定包括第一阶段和第二阶段的阶段，其中，所述第一阶段与在一天或多天期间的第一周期相关联，其中，所述第二阶段与在所述一天或多天期间的第二周期相关联，所述第二周期不同于所述第一周期，其中，所述光治疗方案包含撞击在所述对象的闭合眼睑上的电磁辐射以提供针对所述对象的光治疗；在所述第一阶段期间，发射包括具有第一波长范围的电磁辐射的脉冲式电磁辐射，所述电磁辐射在脉冲期间处于第一强度，所述第一强度足以在撞击后刺激所述对象的S-视锥受体，其中，在所述第一周期期间发射的所述脉冲式电磁辐射具有高达约10分钟的脉冲持续时间和在约0.1秒与约10分钟之间的脉冲间持续时间；以及在所述第二阶段期间，发射电磁辐射，其中，在所述第二阶段期间的所述电磁辐射的一个或多个参数从在所述第一阶段期间的所述脉冲式电磁辐射被改变使得在所述第一阶段期间提供的光治疗不同于在所述第二阶段期间提供的光治疗。
[0007]—个或多个实施例的又一方面是提供一种被配置为向对象提供光治疗的系统。所述系统包括用于获得针对所述对象的光治疗方案的单元，其中，所述光治疗方案限定包括第一阶段和第二阶段的阶段，其中，所述第一阶段与在一天或多天期间的第一周期相关联，其中，所述第二阶段与在所述一天或多天期间的第二周期相关联，所述第二周期不同于所述第一周期，其中，所述光治疗方案包含撞击在所述对象的闭合眼睑上的电磁辐射以提供针对所述对象的光治疗；用于在所述第一阶段期间发射包括具有第一波长范围的电磁辐射的脉冲式电磁辐射的单元，所述电磁辐射在脉冲期间处于第一强度，所述第一强度足以在撞击后刺激所述对象的S-视锥受体，其中，在所述第一周期期间发射的所述脉冲式电磁辐射具有高达约10分钟的脉冲持续时间和在约0.1秒与约10分钟之间的脉冲间持续时间；以及用于在所述第二阶段期间发射电磁辐射的单元，其中，在所述第二阶段期间的所述电磁辐射的一个或多个参数从在所述第一阶段期间的所述脉冲式电磁辐射被改变使得在所述第一阶段期间提供的光治疗不同于在所述第二阶段期间提供的光治疗。
[0008]在参考附图考虑以下描述和所附权利要求时，本发明的这些及其他目的、特征和特性，以及操作方法和结构的相关元件的功能以及各部件的组合和制造的经济性，将变得更显而易见，全部这些形成本说明书的一部分，其中，相似的附图标记指代各个附图中对应的部分。然而，要明确理解，附图仅是出于说明和描述的目的，并不旨在作为对本发明的范围的限定。
【附图说明】
[0009]图1至图3图示根据一个或多个实施例的被配置为向对象提供光治疗的系统；
[0010]图4图示根据一个或多个实施例的系统。
[0011]图5图示描绘人类眼睑的透光率(在对数尺度上)对比波长的图。
[0012]图6A至图6C图示针对携带光源的器具的变型。
[0013]图7示意性地图示根据一个或多个实施例的用于提供光治疗的系统的部件。
[0014]图8图示根据一个或多个实施例的通过将辐射发射到对象的闭合眼睑上来唤醒对象的方法。
[0015]图9A图示描绘恒定褪黑激素抑制所需的辐照度对比电磁辐射的单色波长的图。
[0016]图9B图示描绘视网膜视锥受体的相对响应时间对比波长的图。
【具体实施方式】
[0017]本文中使用的单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括复数引用，除非上下文明确地另有指示。本文中使用的两个或更多个部分或部件被“耦合”的表述应当意指这些部分被直接或间接(即，通过一个或多个中间部分或部件)接合或共同操作，只要发生链接。本文中使用的“直接耦合”意指两个元件彼此直接接触。本文中使用的“固定耦合”或“固定的”意指两个部件被耦合以便在保持相对彼此的恒定取向的同时作为一体移动。本文中使用的“一体的”一词意指被创建为单个工件或单元的部件。亦即，包含被单独创建并然后被耦合在一起作为一单元的工件的部件不是“一体的”部件或实体。本文中采用的两个或更多个部分或部件彼此“接合”的表述应当意指多个部件直接地或通过一个或多个中间部分或部件向另一个施力。本文中采用的术语“数目”应当意指一或大于一的整数(即，多个)。本文中使用的术语“包含”应当被包含性地用于意指在可能的范围内，列表中的任意项目，通过并且不加限制地，和/或该列表中的项目的任意组合。
[0018]本文中使用的方向性词语，例如但不限于，顶部、底部、左、右、上、下、前、后以及它们的派生词涉及附图中所示的元件的取向，并且不对权利要求构成限制，除非在权利要求中明确记载。
[0019]哺乳动物的昼夜系统随着在地球上的局部位置协调动物的生理和行为功能的时序。昼夜系统主要取决于入射在视网膜上的24小时明暗模式。负责人类昼夜光传导的光传导机制已经足够好地阐明了设备可以利用该理解并根据期望调节昼夜时序。
[0020]昼夜光传导的中央光传感器为被称作自主感光视网膜神经节细胞(ipRGC)的一类神经元。这些神经元为光传导机制的一部分；较远端的杆和视锥光受体也经由无长突和双极细胞参与该过程。由这些远端光受体生成的光信息不可以被直接传送到自主感光视网膜神经节细胞，但是可以通过视网膜神经元的丛来传送。为人类颜色视觉的基础的光谱色颉颃神经元也是昼夜光传导机制的部分。具体地，短波长敏感的(S)视锥可以为通过蓝对黄(b-y)的自主感光视网膜神经节细胞、光谱色颉颃双极细胞提供去极化输入。由于昼夜光传导机制的神经生理学，由b-y双极对比大致510nm短的波长的响应(在由这些b_y双极细胞对单色光的去极化与超极化响应之间的交叉点)可以添加到由自主感光视网膜神经节细胞的光响应，但比大致510nm长的波长则不能。如本公开其它地方讨论的，具有S-视锥、M-视锥和/或L-视锥受体对其敏感的波长的不同类型的电磁辐射可以被组合和/或被交替以提供大体上的光治疗，并具体地修改对象的昼夜节律。
[0021]与视网膜中的远端光受体相比较，对自主感光视网膜神经节细胞的直接光刺激可以呈现高阈值，并且当被刺激时可以缓慢响应。一旦被刺激，自主感光视网膜神经节细胞可以呈现在光已经被熄灭之后对光的良好持续响应。例如，通过b-y双极起作用的S-视锥可以响应于相对低的强度，将不一定刺激自主感光视网膜神经节细胞的短暂脉冲的光。由于S-视锥参与昼夜光传导，所以短波长光(<510nm)的一串短暂脉冲可以能够直接地和/或通过对自主感光视网膜神经节细胞的持续、瞬时的刺激来激活和/或刺激昼夜系统。在后一种情况下，由于自主感光视网膜神经节细胞的响应的固有持续性，来自S-视锥输入的对自主感光视网膜神经节细胞的间歇刺激可以提供这些神经元的长时间的响应。
[0022]在一些实施例中，针对一些类型的和/或阶段的光治疗，所发射的电磁辐射可以刺激自主感光视网膜神经节细胞和/或S-视锥受体。自主感光视网膜神经节细胞为视网膜中的一种类型的神经细胞。自主感光视网膜神经节细胞可以为非图像形成的，和/或可以提供对环境光强度的稳定表示，结果，自主感光视网膜神经节细胞可以参与而不限于至少三个领域:(I)它们可以在通过提供白天的长度、夜晚的长度以及夜晚到白天和白天到夜晚的过渡信息将昼夜节律同步到明/暗循环中来起作用，(2)它们可以贡献于对瞳孔大小的调节，并且(3)它们可以贡献于对褪黑激素的释放的光调节和急性光抑制。凭借自主感光视网膜神经节细胞针对可见光谱中的电磁辐射的灵敏度曲线，常规的光治疗系统，尤其是打算针对睁开的眼睛的那些，已经聚焦在480nm附近的波段上，并且可以以对自主感光视网膜神经节细胞的直接刺激为目标(优选在峰值灵敏度)利用连续照射。为了方便，在本公开内，术语“睡眠循环”将被用于指代针对对象的昼夜节律和/或褪黑激素的产生、抑制和/或释放。
[0023]图1至图3图示根据一个或多个实施例的被配置为向对象106提供光治疗的系统
10。系统10可以被实施为(如图1中描绘的)睡眠面罩12、被配置为戴在对象106的眼睛附近和/或中和/或携带在适当