集成的线圈装置以及使用相同装置的方法

专利名称：集成的线圈装置以及使用相同装置的方法
技术领域：
本发明大体涉及电磁治疗集成的线圈装置和使用相同装置以通过编 码的电磁信息的应用来获得细胞和组织生长、修复、维护以及一般行为的 修改的方法。更具体地，本发明涉及外科手术上非入侵式地使高效的电磁 信号样本连接至任何数量的身体部位的应用。本发明还涉及通过改变组织
和细胞与其电磁环境的交互作用的活的组织和细胞的处理。本发明进一步 地涉及通过编码的电石兹信息的应用而进行的细胞和组织生长、修复、维护 以及一般行为的修正的方法。更具体地，根据本发明的实施方案是关于使 用诸如线圏等感应装置，并结合其它的治疗和康复物理疗法(例如超声波、
负压或正压、加热、冷却、按摩)，传送脉沖电磁场("PEMF")来增 强活的组织的生长和修复，所述感应装置与诸如支撑物、包裹、床以及轮 椅等设备相结合。
背景技术：
目前，已经很好地证实微弱的非热能的电磁场("EMF，，)可以在体 和体外产生生理上有意义的生物效应。
人们已经将EMF用在骨头修复和骨头复原的应用中。包括低频成分 和低功率的波形当前被用在整形外壳临床医学中。通过考虑电路径可以构 成一种装置，通过该装置骨头可以适应性地响应EMF信号，而开始利用 骨头修复信号的起源。利用细胞膜的电化学模型的线性物理化学方法预测 了对于其期望生物效应的EMF波形样本的范围。因为细胞膜是一种可能 的EMF目标，所以找出细胞表面上感应电磁场可以电化学地耦合的波形 参数的范围就变得必要起来，例如电压依赖性动力学。该线性模型的延伸 还包括洛伦兹力分析。
在透热疗法的现有技术中，已知 一 种由用于深层组织愈合的27.12MHz的连续正弦波产生的脉沖射频("PRF")。透热法信号(diathermy signal)的受脉沖作用的后续物最初被记录为能够在感染治疗中引起非热 能的生物效应的电磁场。据报道PRF治疗应用已经被用于降低软组织、 伤口愈合、烧伤治疗和神经组织重建的外伤和手术后的疼痛和浮肿。在最 近数年，EMF对于外伤浮肿治疗的应用逐步增加。至今在动物和临床研 究中使用PRF的结果表明因为这样的电磁刺激，浮肿可以被可测量地降 低。
现有技术的EMF放射量测定的考虑因素没有注意到与分离的细胞的 性质相比的组织结构的电介质性质。
在最近数年，处于射频的非入侵性PRF的临床使用包括使用 27.12MHz正弦波的脉沖段和各种脉沖段重复率，其中，每个脉冲段(pulsed burst)包括65微秒的宽度，每个段具有大约1700个正弦周期。这样限制 了可以耦合至细胞和组织中的相关的电介质路径的频率成分。
临床上有益，时变电磁场包括矩形、准矩形、或者矩形和准矩形波形(例 如脉冲调制电磁场)以及正弦波形(例如从几赫兹到大约15至大约40MHz 范围的脉沖射频场)。
20世纪60年代开始，现代治疗和预防疾病设备的发展受到了与不愈 合以及延迟愈合的骨折有关的临床问题的激励。早期的工作表明电路径可 以是一种骨头通过其适应性地响应机械输入的装置。早期的治疗设备使用 将直流电("DC")输送至骨折位置的植入式和半入侵式电极。利用电 和电磁场非入侵技术随后得到发展。这些物理疗法最初被产生以提供诱导 细胞/组织级的电/机械波形的非入侵式"不接触，，装置。这些技术在整形 外科领域中的临床应用已经在世界范围内对于针对骨折(例如不愈合的和 新鲜骨折)以及脊骨融合(spine fusion )治疗的身体整形产生了安全的应 用。当前的几种EMF设备构成了用于难以愈合的骨折治疗的外科整形临 床实践的标准的全套设备。这些设备的成功率非常地高。用于此种适应症 的数据库能够足够大以使得其被推荐作为第一次骨移植物的安全的、非手 术的、非入侵式的选择。针对缺血性坏死、腱炎、骨关节炎、伤口恢复、血液循环和关节炎以及其它肌肉和骨头伤害产生的疼痛的治疗，已经在双 目失明的研究中报道了这些技术的其它的临床适应症。
细胞研究致力于微弱的低频电磁场对于信号转换路径和生长因子合
成的影响。可以看出在短暂的、触发式持续时间之后，EMF激发生长因 子的分泌。细胞膜上的离子/酉己体结合过程一般被认为是开始的EMF目标 路径结构。与诸如骨头恢复等有关的临床治疗是作为骨头恢复的正常分子 调整的部分的生长因子生成的上调，例如调节(modulation)。细胞级的 研究已经展示出对于钙离子运输、细胞增殖、胰岛素生长因子("IGF-II") 释放、IGF-II受体表达在造骨细胞中的影响。还在大鼠骨折愈合中验证了 对于胰岛素生长因子-I( "IGF-r )和IGF-II的影响。在大鼠的骨诱导模 型中PEMF对于转化生长因子(3 ( "TGF-p")信使RNA ( "mRNA") 的刺激已经被示出。研究还验证了人类造骨细胞类细胞系(称为MG-63) 中PEMF对于TGF-(3mRNA的上调作用，其中，TGF-pi、胶原和成骨素 合成增加。PEMF刺激了人类不愈合组织中增生性细胞和萎缩细胞中的 TGF-pi的增加。进一步的研究证实由于EMF对于钙/钓调蛋白依赖性路 径的直接作用而导致造骨细胞培养物中TGF-卩1 mRNA和蛋白质的增加。 软骨细胞研究表明由于EMF的影响TGF-pi mRNA和蛋白质合成中的类 似增加，证明了对于关节修复的治疗应用。各种研究都得出结论对生长 因子产生的上调作用可以是电磁刺激下组织水平机制中 一般的共同特征。 在^f吏用特定的抑制剂时，EMF可以通过钙调蛋白依赖性^4S起作用。据 之前的报道，特定的PEMF和PRF信号以及微弱的静磁场在无酶的细胞 制品中调节结合CaM的Ca2+。此外，造骨细胞培养物中PEMF对于BMP2 和BMP4的mRNA上调作用和PEMF对于骨头和软骨中的TGF-pi的上 调作用已经被证实。
但是，本领域的现有技术没有使用根据数学模型传送信号的感应装 置，该感应装置是可编程的、重量轻的、便携的、可任意处理的、可移植 的，并且配置有、集成进或者连接至以下中的至少一个服装、时尚配件、 工作鞋、绷带、解剖用支撑物、解剖用包裹、覆盖物、软垫、床垫、衬垫、 轮椅、治疗床、治疗椅、治疗和健康维护设备，例如，真空辅助的伤口闭合设备、机械的和功能的电刺激设备和锻炼设备，超声波、加热、冷却、 按摩和锻炼。进一步需要一种电磁治疗感应装置和利用轻巧的、便携的、 可移植并可任意处理的相同装置的方法。进一步需要一种具有降低的功率 要求和非入侵式特征的电磁治疗感应设备和方法，其允许增强的信号被结 合到外科敷料、创伤敷料、衬垫、坐垫、床垫褥、鞋和任何其它的与活体 组织和细胞并置的服装和结构，甚至被结合到服装的制备以将增强的
EMF信号传送至任何身体部位，并且根据数学模型传送信号，而且可以 编程。

发明内容
一种集成在治疗和非治疗设备中的电磁治疗感应装置以及使用相同 装置通过电感地耦合最佳配置的波形来改变活的组织和细胞与其电磁环 境的相互作用，用于活的组织和细胞的治疗处理的方法。
根据本发明的实施方案，通过利用包括一系列在脉沖段包络中具有至 少大约0.01ms的最小宽度特征的EMF脉沖的磁通路径处理可选择的身体 部位，每个脉冲段具有大约1个和大约100,000个之间的脉沖，其中，所 述脉冲段的电压振幅包络由随机变化的参数确定，其中，其瞬态最小振幅 不小于其最大振幅的10/1000的因数。脉冲段重复率可以从大约0.01变化 到大约10，000Hz。数学上可定义的参数还可以用于定义所述脉冲段的振 幅包络。
通过增加传送至相关细胞路径的频率分量的范围，有利地获得可用于 已知康复机制的到大范围的生物物理现象的通路，其包括增强的酶活性以 及生长因子和细胞因子的释放。
根据本发明的实施方案，通过将随机的或者其它的高频谱密度包络应 用至单或双极矩形或者正弦脉沖的脉沖^殳包络，所述脉沖包括10"和 10V/cm之间的感应峰值电场，则可以在可用于人类、动物和植物的软组 织和硬组织的生物康复过程上获得更加有效和更大的效果。较高频率密度 的脉沖段包括可以有利地并有效地耦合至生理上相关的电介质路径，例如 细胞膜受体、离子结合到细胞酶，以及一般的跨膜电位变化，从而调节血
15管发生和新血管形成。
通过有利地将高频率密度电压包络应用为调制的或脉冲段定义的参 数，用于这样的调制的脉沖段的功率要求可以明显地低于未调制的脉冲 段。这是因为更加有效地将频率分量匹配到相关的细胞/分子处理。因此， 获得了增强的将放射量测定传送到相关电介质路径以及降低的功率要求 的双重优势。
根据本发明的优选实施方案利用功率信噪比("功率SNR")方法 来配置生物效果的波形并包括微型化的电路以及质轻的弹性线圏。这样有 利地允许利用功率SNR方法、微型化电路以及质轻的弹性线圈的设备成 为完全便携的，并且如果需要构造成可任意使用，并且如果进一步需要可 构造成可移植的。质轻的弹性线圈可以是定位设备的组成部分，例如接近 活的组织和细胞放置的外科敷料、创伤敷料、衬垫、坐垫、床垫、鞋、轮 椅、椅子、以及任何其它的服装和结构。通过有利地将线圈集成到定位设 备中，治疗处理可以以不易被观察到的以及便利的方式被提供给活的组织 和细胞。
具体地，被配置成在生物目标通带中实现最大信号功率的电磁波形的 宽频谱密度脉冲段被选择性地施加给目标路径结构，例如活的器官、组织、 细胞和分子。利用与目标路径结构中的热噪声的振幅/功率进行的独特比 较选4奪波形。信号包括正弦曲线、矩形、混沌和随机波形中的至少一个的 脉冲^殳，具有每秒钟大约1至大约100,000个脉沖段的大约0.01Hz至大约 100MHz的范围内的频率内容，并且具有每秒钟大约0.01至大约1000个 脉沖段的脉冲段重复率。诸如组织等目标路径结构的峰值信号振幅在大约 lpv/cm至大约100 mV/cm的范围内。每个信号脉冲段包络可以是提供一 种方法来适应康复组织的不同电磁特征的随机函数。根据本发明的优选实 施方案包括大约0.1至大约100毫秒的脉沖^殳，其包括大约1至大约200 微秒的在脉冲段内以大约0.1至大约100kHz重复的对称和不对称的脉沖。
脉沖段包络是改进的1/f函数，并且以大约0.1和大约1000Hz之间的 随机重复率被施加。还可以使用大约0.1Hz和大约1000Hz之间的固定重 复率。产生从大约0.001mV/cm至大约100mV/cm的感应电场。根据本发明的另一实施方案包括由以每秒钟大约l至大约IOO个脉沖段重复的高频 正弦波，例如27.12MHz组成的0.01毫秒至大约10毫秒的乐P中4爻。产生 大约0.001 mV/cm至大约100 mV/cm的感应电场。产生的波形可以经由电 感的或者电容性的耦合发送。
本发明的另 一 目的在于提供一种包括宽带高频密度电磁场的活细胞 和纟且织处理的电》兹方法。
本发明的再一目的在于提供一种包括电磁信号的脉冲段包络的振幅 调制的活细胞和组织处理的电；兹方法，所述电；兹信号将感应细胞或组织中 的最大数量的相关的EMF敏感路径的耦合。
本发明的目的在于通过使用信噪比("SNR")分析来配置调节血管 发生和新血管形成的优化的波形，接着利用生成设备耦合被配置的波形， 来通过数学模拟配置波形的功率谱，其中生成设备例如超质轻电线圏，其 由诸如微型电子电路等波形配置设备供能。
本发明的目的在于提供质轻的弹性的线圈，其可以集成到以下的至少 一个中外衣、时尚配件、工作鞋、绷带、解剖用支撑物、解剖用包裹、 服装、软垫、床垫、衬垫、轮椅、治疗床、治疗椅、治疗和康复维护设备， 例如真空辅助的伤口闭合设备、机械的和功能的电刺激设备和锻炼设备， 以及如上配置的释放最佳剂量的非入侵式脉冲电磁治疗的敷料，用于增强 动物、人类和植物中的活的组织的修复和生长。
本发明的另一目的在于以可编程方式，例如根据时间-剂量程序、一 系列脉冲或者一些其它的随机序列或图案设计的序列，传送由目标路径结 构的SNR/功率分析配置的波形。
本发明的再一目的在于以可编程方式，例如根据时间-剂量程序、一 系列脉沖或者一些其它的随机序列或图案设计的序列，由通过目标路径结 构的SNR/功率分析配置的波形生成信号。
本发明的又一目的在于提供多个线圈来增加治疗所覆盖的区域，所述 多个线圈传送由目标路径结构的SNR/功率分析配置的波形。
本发明的再一目的在于为多个线圏提供如上所示的相同或不同的最佳配置的波形，所述多个线圈被同时驱动或者被顺序地驱动，诸如多路传 输。
本发明的进一步目的在于提供弹性的质轻的线圈，通过将传送由目标
路径结构的SNR/功率分析配置的波形的线圈合并在人机工程支持的服装 中，所述线圏将EMF信号集中到受响应的组织。
本发明的进一步目的在于利用传导线来产生每日穿戴以及锻炼和运 动的服装，所述服装具有被集成的线圏，所述线圈传送由目标路径结构的 SNR/功率分析配置的波形并接近于解剖目标定位。
本发明的进一步目的在于通过包括质轻的弹性线圈或者传导线作为 各种类型的绷带的组成部分，以及传送由目标i洛径结构的SNR/功率分析 配置的波形，来利用质轻的弹性线圏或者传导线将EMF信号传送给受影 响的组织，其中所述绷带例如压缩的、弹性的、冷敷布或者热敷布。
本发明的另一目的在于使用各种线圈来增加EMF覆盖区域，所述各 种线圈传送由目标路径结构的SNR/功率分析配置的波形。
本发明的再一目的在于利用传导线构造线圏，所述线圈传送由目标路 径结构的SNR/功率分析配置的波形。
本发明的另一目的在于利用纤细的弹性传导线构造线圈，所述线圈传 送由目标路径结构的SNR/功率分析配置的波形。
本发明的又一目的在于同时或顺序地将由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的相同或不同的波形提供至单个或多个线圈。
本发明的进 一 步目的在于在外科创伤敷料中包括至少 一 个线圈以非 入侵式的和非外科手术地施加增强的EMF信号，所述外科创伤敷料与标 准的伤口处理结合使用。
本发明的再一 目的在于构造传送由目标路径结构的SNR/功率分析配 置的波形的线圈，通过使用连接器例如维可牢尼龙搭扣(Velcro)、粘合 剂和任何其它这样的临时连接器，来容易地与敷料、外衣和支撑物连接上 和分离开。
本发明的又一 目的在于提供传送由目标路径结构的SNR/功率分析配置的波形的线圈，其与治疗床、治疗椅和轮椅集成为一整体。
本发明的再一目的在于提供传送由目标路径结构的SNR/功率分析配 置的波形的线圏，其与各种治疗表面集成为一整体，所述治疗表面例如压 力释放的、可充气的、流体的、粘弹性的以及空气流态化床以及其它支撑 表面。
本发明的另一目的在于提供传送由目标路径结构的SNR/功率分析配 置的波形的线圈，其与治疗坐垫集成为一整体，其中治疗坐垫例如可充气 的、流体化的、泡沫垫。
本发明的又一目的在于提供传送由目标路径结构的SNR/功率分析配 置的波形的线圈，其与以下中的至少一个集成为整体治疗用床垫覆盖物、 被单、毯子、枕头、枕罩以及可以施加持续的或间断的压力的治疗设备， 例如气隙背心(air clearance vest)。
本发明的另 一 目的在于通过传送由目标^各径结构的SNR/功率分析配 置的波形，来纟是供磁通路径的包含物(inclusion)至任何治疗表面、结构 或设备，以增强这样的治疗表面、结构或设备的效果。
本发明的又一 目的在于将传送由目标路径结构的SNR/功率分析配置 的波形的线圏合并到诸如鞋子等工作鞋中。
本发明的另一目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、结构或设备集成为一整体，以增强这 样的治疗表面、结构或设备的效果。
本发明的又一目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、治疗结构和治疗设备中的至少一个集 成为一整体，以增强这样的治疗表面、治疗结构和治疗设备中的至少一个 的效果，/人而防止细胞和组织的损耗和退化。
本发明的再一目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、治疗结构和治疗设备中的至少 一个集 成为一整体，以增强这样的治疗表面、治疗结构和治疗设备中的至少一个 的效果，/人而增加细胞和组织的活性。
19本发明的又一目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、结构和设备中的至少一个集成为一整 体，以增强这样的治疗表面、结构和设备中的至少一个的效果，从而增加 细胞总数。
本发明的另 一 目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、结构和设备中的至少 一个集成为 一整 体，以增强这样的治疗表面、结构和设备中的至少一个的效果，从而防止 神经元退化。
本发明的再一目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、结构和设备中的至少一个集成为一整 体，以增强这样的治疗表面、结构和设备中的至少一个的效果，从而增加 神经元总数。
本发明的又一目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、结构和设备中的至少一个集成为一整 体，以增强这样的治疗表面、结构和设备中的至少一个的效果，从而防止 脑面部(cerebrofacial)区域中的肾上腺素能神经元的退化。
本发明的另一目的在于将至少一个传送由目标路径结构的SNR/功率 分析配置的波形的线圈与治疗表面、结构和设备中的至少一个集成为一整 体，以增强这样的治疗表面、结构和设备中的至少一个的效果，从而增加 脑面部区域中的肾上腺素能神经元总数。
从下文将阐述的附图的简要描述、本发明实施例的详细描述和所附的 权利要求，本发明的以上和其它目的以及优势将变得显而易见。


以下将参考附图更加详细地描述本发明的优选实施方案
图1是根据本发明的实施方案利用集成在定位设备中的线圈的电磁 治疗处理方法的流程图2是根据本发明的优选实施方案的电磁治疗装置的视图；图3是根据本发明的优选实施方案的小型化电路的方框图4描绘了根据本发明的优选实施方案的被传送至目标路径结构的 波形；
图5是示出PMF预处理结果的柱状图6是示出特定PMF信号结果的柱状图；以及
图7是示出慢性PMF结果的柱状图。
具体实施例方式
来自PEMF或PRF "i殳备的感应的时变电流在目标3各径结构中流动， 例如在分子、细胞、组织和器官中流动，并且这些电流是一种细胞和组织 能够以生理上有意义的方式对其进行反应的刺激物。目标路径结构的电性 质影响感应电流的电平和分布。分子、细胞、组织和器官都处于感应的电 流路径中，例如细胞在间隙连接接触中。可以存在于膜表面上的大分子上 的结合位置处的离子或配体交互作用是依赖电压的过程，即电化学过程， 其可以响应于感应电磁场("E")。感应电流通过周围的离子介质到达 这些位置。电流路径中的细胞的出现使得感应电流("J")随着时间更 快地衰减("J(t)")。这是因为来自膜电容和结合的时间常数和其它电 压壽文感的膜处理(例如膜运输)的细胞的增加的电阻抗。
表示各种膜和带电界面结构的等效电路模型已经产生。例如，在钙 ("Ca2+")结合中，因为感应E而产生的结合位置上结合的Ca"浓度的 变化可以在频率范围内通过阻抗表达式描述，例如
其具有串联电阻-电容电等效电路的形式。其中co是定义为2兀f的角
频率，其中f是频率，i = -l'/2 、 Zb(OD)是结合阻抗，而Rj。n和Ci。n是离子 结合路径的等效结合电阻和电容。等效结合时间常数的值r自i ,。"C,。"经由 r,。^^A。-l/^而与离子结合率常数kb有关。因此，该路径的特征时间常 数由结合动力学的离子决定。来自PEMF或PRF信号的感应E可以使得电流流进离子结合路径并 影响每个单位时间内结合的Ca"离子的数量。这样的电等效是等效的结合
电容Ci。n两端的电压变化，其是Ci。n存储的电荷改变的直接测量。电荷直
接地正比于结合位置中Ca"离子的表面浓度，即电荷的存储等效于细胞表 面和关节上的离子或其它带电个体的存储。电阻抗测量以及结合率常数的 直接的动力学分析为PMF波形结造所需要的时间常数提供值以匹配目标 路径结构的通带。这样就考虑到了任何给定的感应E波形最佳地耦合目标 阻抗所要求的频率范围，例如通带。
结合至调控分子的离子是经常的EMF目标，例如，Ca^结合至钙调 蛋白("CaM，，)。该路径的使用基于组织修复的加速度，例如，骨头修 复、伤口修复、头发修复以及其它分子、细胞、组织和器官的修复，这种 修复包括在修复的各个阶段释放的生长因子的调节。生长因子，例如血小 板源生长因子("PDGF，，)、成纤维细胞生长因子("FGF")以及表 皮生长因子("EGF"),都被包括在康复的适当阶段。血管发生(Angiogencsis) 和新血管形成还结合到组织生长和修复中，并且可以受到PMF的调节。 所有这些因子是Ca/CaM依赖性的。
利用Ca/CaM路径，可以构造波形，对于该波形感应功率足够地高于 背景的热噪音功率。在正确的生理条件下，该波形可以具有生理上显著的 生物效应。
将功率SNR模型应用到Ca/CaM要求CaM的Ca"结合动力学的电等 效的知识。在一级(first order)结合动力学中，CaM结合位置上结合的 Ca^浓度随时间的改变可以在频域中通过等效的结合时间常数特征化，其
中时间常数^ =《。/:,。 ,其中Ri。n和Ci。n是离子结合路径的等效的结合电
阻和电容。^经由^ =《。/:,。,,-1/^而与离子结合率常数^有关。^的公布
值可以接着用于细胞阵列模型中以通过比较由PRF信号产生的电压与 CaM结合位置上的电压中的热波动而估计SNR。使用的PMF响应的数字 ^f直， 例 i口 rmax =6.5x10—7 sec—1 , [Ca2+] = 2.5//M ， 《D=30//M ， [Oi2+CaM] = KD([Ca2+ ] + [CaM]),产生& = 665sec—1 (r,。
= 1.5附sec)。当对于任何波 形结构都可以执行功率SNR分析时，这种r,的值可以使用在离子结合的电等效电^各中。
根据本发明的实施方案，数学模型可以配置成等同于噪音出现在所有
依赖电压的过程中并且表示建立足够的SNR的最小的阈值要求。热噪音 的功率谱密度可以表达为
S咖)=釘Re[ZM (x, )]
其中，^(x,w)是目标路径结构的电阻抗，x是目标路径结构的维数， 而Re表示目标路径结构的阻抗的实数部分。ZM(x, )可以表达成
ZM O， ") = [Re+ ^"g] tanhOx)
构的细胞外液体电阻("Re")、细胞内液体电阻("Ri")以及膜间电 阻("Rg")的份额，所有的都促成噪音过滤。
SNR估计的典型方法利用均方根(RMS)噪音电压的单一值。这通 过采用与完整的膜响应或者目标路径结构的带宽有关的所有频率上的 = Re[ZM(x, )]积分的平方4艮进行计算，SNR可以表达为一个比率
纖=固
其中，K(^)l是选择的波形所传送到目标路径结构的每个频率的电压 的最大振幅。
根据本发明的实施方案包括具有高频谱密度的脉冲段包络，从而相关 的电介质路径上的治疗效果被增强，例如细胞膜受体、离子结合至细胞酶 以及一般的跨膜电位变化。因此，通过增加传送至相关的细胞路径的多个 频率分量，可应用到已知组织生长机制的大范围的生物物理现象是容易得 到的，这些现象例如调节生长因子和细胞因子释放以及在调控分子上的离 子结合。根据本发明的实施方案，将随机或者其它的高频谱密度包络应用 至大约10-8和大约100V/cm的单或双极矩形或者正弦脉冲感应峰值电场 的脉沖段包络，对于可应用到软组织和硬组织的生物康复过程具有更大的
效果,
根据本发明的再一实施方案，通过将高频谱密度电压包络应用为调节的或脉冲段定义参数，对于这样的振幅调制的脉冲段的功率要求可以显著 地低于在类似频率范围中包括多个脉冲的未调制的脉冲段。这是因为通过 将不规则并且优选的随机的振幅的强加在否则将是实质上均匀的脉沖段 包络上，而带来的重复的脉冲段队列中占空比的实质性降低。因此，获得 对于相关的电介质路径的增强的传输放射量测定以及降低的功率要求的 双重优势。
参考图1,其中，图1是根据本发明的实施方案的出于治疗和预防目 的而将电磁信号传送至组织目标路径(例如动物和人类的离子和配体)的 方法的流程图。应用具有至少一个波形参数的数学模型来配置至少一个波 形以被连接至目标路径结构，例如离子和配体(步骤101)。所配置的波
形满足功率SNR模型，使得对于给出的和已知的目标路径结构，选择至 少一个波形参数使得波形在其背景活动之上的目标路径结构中可以检测 (步骤102)是可能的，所述背景活动例如依赖于细胞和组织状态的目标 路径结构上的电压和电阻抗中原始的热波动，即状态是否至少是以下中的 一种休眠、生长、更换以及对受伤做出反应。
产生的电磁信号的优选实施方案主要由具有至少一个波形参数的一 段任意波形组成，该段波形包括多个范围从大约O.OlHz至大约lOOMHz 的频率分量，其中多个频率分量满足功率SNR模型(步骤102)。重复 的电i兹信号可以从所述配置的至少 一个波形中例如感应性地或者电容性 地产生(步骤103)。使用定位设备使耦合设备与定位设备成一整体(步 骤105),电磁信号通过耦合设备(例如，靠近目标路径结构放置的电极 或感应器)的输出耦合至目标路径结构(例如离子和配体)(步骤104)。 这种耦合增强了离子和配体的结合对调节分子组织、细胞和器官的调节。 耦合设备可以和定位设备的集成为一整体。定位设备可以是外科敷料、创 伤敷料、衬垫、坐垫、床垫褥、鞋、轮椅、椅子和任何其它的可以与活体 组织和细胞的并置的服装和结构。使耦合设备与定位设备集成为一整体的 优势在于可以不易察觉的方式执行治疗处理，并且可在任何地点和任何时 间执行。
图2示出了根据本发明的设备的优选实施方案。设备是自含式的、重量轻的并且便携的。微型控制电路201连接至至少 一个连接器202的一端， 例如电线，但是该控制电路还可以无线地工作。至少一个连接器的另一端 连接至产生设备，例如电线圈203。微型控制电路201以应用用于配置波 形的数学模型的方式构造。所配置的波形必须满足功率SNR模型，从而 对于给定的和已知的目标路径结构，选择满足功率SNR的波形参数从而 波形在其背景活动上的目标路径结构中可以检测是可能的。根据本发明的 优选实施方案应用数学模型来在目标路径结构(例如离子和配体)中感应 时变》兹场和时变电场，其包括由以每秒大约O.l至大约IOO个脉沖重复的 大约1至大约100孩i秒的矩形脉沖组成的大约0.1至大约100 msec的脉冲 段。感应电场的峰值振幅在大约1//V/cm至大约100 mV/cm之间，根据 修改的l/f函数变化，其中，f-频率。利用根据本发明的优选实施方案配 置的波形可以应用至目标路径结构(例如离子和配体)每日1分钟到240 分钟以下的优选的总暴露时间。但是其它的暴露时间也可以使用。由微型 控制电路201配置的波形经由连接器202被送往产生设备203例如电线 圏。产生设备203将根据数学模型配置的可以用于提供治疗的脉沖磁场发 送至目标路径结构，例如皮肤组织。微型控制电路施加脉冲磁场一段预定 时间，并且可以在给定时间段内按照很多应用的需要自动地重复施加脉沖 磁场，例如一天10次。微型电路可以配置成对于任何时间重复序列可编 程的施加脉冲磁场。根据本发明的优选实施方案可以安置成通过与定位设 备一体化从而使得单元自包含而治疗头发204。将脉冲磁场耦合至目标路 径结构，例如离子和配体，治疗性地和预防性地减小了炎症，从而减少疼 痛并促进了治疗区域的康复。当电线圈用于作为产生设备203时，电线圈 可以由时变磁场供能，根据法拉第定律时变磁场感应目标路径结构中的时 变电场。还可以利用电化学耦合施加产生设备203产生的电磁信号，其中， 电极直接接触皮肤或者目标路径结构的其它的外部电传导边界。在根据本 发明的其它实施方案中，还可以利用静电耦合施加产生设备203产生的电 磁信号，其中，空气间隙存在于诸如电极等产生设备203和诸如离子和配 体等目标路径结构之间。根据本发明的优选实施方案的优势在于它的非常 轻的线圏和微型化的电路允许与一般的物理治疗处理适应症一起使用并 且用在期望组织生长、疼痛减轻以及组织和器官康复的任何部位。根据本发明的优选实施方案应用的有利结果在于组织生长、修复以及维护可以在 任何地点以及任何时间完成并被增强。优选实施方案应用的再一有利结果 在于分子、细胞、组织和器官的生长、恢复和维护可以在任何地点以及任 何时间完成并被增强。
图3描绘了根据微型控制电路300的本发明的优选实施方案的方框 图。微型控制电路300产生了驱动诸如以上图2中所述的线圈等产生设备 的波形。微型控制电路可以通过诸如接通/断开开关等任何激活装置激活。 微型控制电路300具有诸如锂电池301等电源。电源的优选实施方案具有 3.3V输出电压，但是还可以使用其它的电压。在根据本发明的其它实施 方案中，电源可以是例如经由插头和电线连接至本发明的外部电源，例如 诸如AC/DC电源插座等电流电源插座。开关电源302控制去往微控制器 303的电压。微控制器303的优选实施方案使用8比特4MHz的微控制器 303,但是可以使用其它比特与MHz组合的微控制器。开关电源302还将 电流传送至存储电容器304。本发明的优选实施方案使用具有220//F输出 的存储电容器，但是还可以使用其它的输出。存储电容器304允许高的频 率脉冲被传送至耦合设备，例如感应器(未示出)。微控制器303还控制 脉沖整形器305和脉冲相位定时控制器306。脉冲整形器305和脉冲相位 定时控制器306决定脉冲形状、脉沖段宽度、脉冲段包络形状以及脉冲段 重复率。纟且成的-皮形发生器(integral waveform generator),例如正弦波 或任意数量发生器，还可以被包括以提供特定的波形。电压电平转换子电 路308控制发送至目标路径结构的感应电场。开关HEXFET 308允许随机 化的振幅的脉沖被传送至输出309,输出309将波形发送至至少一个耦合 设备，例如感应器。微控制器303还可以控制目标路径结构(例如，分子、 细胞、组织和器官)的单次处理的总暴露时间。微型控制电路300可以构 造成可以编程的，并且施加脉冲》兹场一段指定时间，并且在给定时间段内 按照许多应用的需要自动地重复施加脉沖磁场，例如一天10次。根据本 发明的优选实施方案使用大约IO分钟至大约30分钟的治疗时间。微型控 制电路300还可以与定位设备集成为一整体。定位设备还可以包括以下中 的至少一个治疗表面、治疗结构以及治疗设备，例如透热疗法、超声波、 TENS、按摩、热敷、冷敷、解剖用支撑物表面、结构和设备。
26参考图4,示出了波形400的根据本发明的实施方案。脉冲401被在 具有有限的持续时间403的脉冲段402内重复。持续时间403使得可以定 义为脉冲段持续时间与信号周期的比值的占空比处于大约1至大约l(T5 之间。根据本发明的优选实施方案对于脉沖401使用准矩形的IO微秒的 脉沖，脉沖401应用在大约10至大约50 msec的脉沖段402中，脉冲段 402具有改进的1/f振幅包络404，并且其中有限的持续时间403对应于大 约0.1至大约10秒之间的脉沖段周期。
实施例1
用于PMF信号配置的功率SNR方法已经纟皮在标准酶化-睑中的钙依赖 性肌球蛋白磷酸化作用中实验性地检验过。对于将在数分钟时间内及时线 性化的磷酸化率和亚饱和Ca"浓度选择无细胞反应混合物。这打开了将是 EMF敏感的Ca2+/CaM的生物窗口 。如果Ca^相对于CaM处于饱和水平， 该系统不对该研究中使用的水平上的PMF起反应，并且反应不被减緩至 分钟时间范围。利用从火鸡胃中分离出来的肌球蛋白轻链("MLC") 和肌J求蛋白轻链激酶("MLCK")来进行试验。反应混合物由包括40mM 的Hepes緩冲液，其pH 7.0; 0.6 mM的醋酸镁、1 mg/ml的牛血清白蛋白、 0.1% (w/v) Tween 80以及1 mM EGTA 12的碱性溶液组成。 一旦Ca2+ 緩冲被建立，新鲜准备的70 nM CaM、 160 nM MLC和2 nM MLCK被添 加到碱性溶液以形成最终的反应混合液。低的MLC/MLCK比率允许分钟 时间范围内的线性时间行为。这样提供了可再生的酶活动和最小化的吸液 管时间误差。
对于每个系列的试验，反应混合物每日新鲜准备，并且被在1.5ml离 心管中等分成100 部分。所有的包括反应混合物的离心管保持在0。C, 并且接着转移到维持在37士0.1。C的特别设计的水浴中，所述37士0.1。C 通过预先经由Hsher Scientific型号900热交换器预热的水的连续灌注而维 持。利用在所有试验期间浸入在一个离心管中的热敏电阻探头(例如 Cole-Parmer型号8110-20)监控温度。反应以2.5 pM 32P ATP开始，并 且以包括30 )iM EDTA的Laemmli Sample緩沖溶液结束。在每个试验中计算5个空白样品中的最小值。空白样品包括总的化验混合物减去活性成 分Ca"、 CaM、 MLC或MLCK中的一个。丢弃空白计算高于300 cpm的 试验。磷酸化作用被允许进行5分钟，并且通过使用TM Analytic型号5303 MarkV液体闪烁计数器计算并入MLC中的32P而估计磷酸化作用。
信号包括高频波形的重复的脉冲段。振幅被维持恒定在0.2G,并且 对于所有暴露，重复率为每秒钟1个脉冲段。脉沖段持续时间根据功率 SNR分析的估计从65 psec变化到1000 ^sec，功率SNR分析的估计表明 当脉冲段持续时间接近500 ^isec时，可以获得最佳的功率SNR。结果在 图7中示出，其中，ps的脉冲段宽度701被绘制在x轴上，而处理过的/ 虚构的肌球蛋白磷酸化作用702被绘制在y轴上。可以看出在大约500 )isec时，PMF对于Ca"结合到CaM的效果达到了最大，正如功率SNR 模型所示。
这些结果确定根据本发明的实施方案配置的PMF信号将会在对于给 定的》兹场振幅足以实现最佳功率SNR的脉冲段持续时间内最大化地增强 肌球蛋白磷酸化作用。
实施例2
根据本发明的实施方案，功率SNR模型的应用在活体伤口修复模型
中进一步被证实。大鼠伤口模型已经很好被在生物机械上和生物化学上特
征化，并且用于该研究中。使用重量超过300克的健康年轻的成熟雄性
Sprague Dawley大鼠。
以75 mg/kg的氯胺酮(Kelamine)和0.5 mg/kg的美托咪定
(Medetomidine )的腹膜腔内注射剂量对动物进行麻醉。在获得充分麻醉
之后，剃刮背部，准备稀释的聚维酮碘/酒精溶液，并且利用消毒技术进
行遮盖。利用#10解剖刀，形成一个8 cm的线形切口，通过皮肤向下达
到每个大鼠背部的筋膜上。直接地切开伤口边缘以破坏剩余的皮肤纤维，
留下一个直径大约4 cm的打开的伤口。通过施加压力而得到止血以避免
对皮肤边缘造成任何损伤。皮肤边缘接着以4-0Ethilon连续缝线闭合。手
术后，动物腹腔膜内接受0.1-0.5 mg/kg的丁丙诺啡。它们被放置到单独的笼中，并且接受食物和水并自由进食。
PMF暴露包括两组脉沖射频波形。第一个是标准的临床用PRF信号， 其包括由处于1高斯振幅并以每秒钟600个脉沖段重复的27.12 MHz正弦 波组成的65 psec的脉沖段。第二个是根据本发明的实施方案重新配置的 PRF信号。对于该信号，脉沖l殳持续时间增加至2000 psec,并且振幅和 重复率分别降低到0.2G和每秒钟5个脉冲段。PRF —天两次施加30分钟。
在伤口切除之后，立即执行拉伸强度。垂直于每个样品的伤疤，横切 两个1 cm宽的皮肤检测条，并且用于测量kg/mn^为单位的拉伸强度。从 每个大鼠的相同区域中切除检测条以保证测量的一致性。检测条接着被放 置到张力计上。4企测条以10mm/min的速度加载，并且记录伤口纟皮撕开之 前产生的最大力。通过利用来自相同伤口的两个检测条的以kg/mm2计的 最大加载的平均值来判断用于比较的最终的拉伸强度。
结果表明65 Kisec 1高斯的PRF信号的平均拉伸强度对于暴露组是 19.3±4.3 kg/mm2，对于对照组(p<.01 )是13.0±3.5 kg/mm2,其是48%的 增加。相对比地，根据本发明的实施方案利用功率SNR模型配置的2000 psec 0.2高斯的PRF信号的平均拉伸强度对于处理组是21.2±5.6 kg/mm2, 对于对照组(p<.01 )是13.7±4.1 kg/mm2,其是54%的增加。两组信号的 结果彼此相差不显著。
这些结果表明本发明的实施方案允许新的PRF信号配置成能够随着 相当低的功率产生。相比于治疗用PRF信号，根据本发明的实施方案配 置的PRF信号以低功率方式加速了大鼠模型中的伤口愈合，所述的医疗 用PRF信号加速了伤口愈合，但是要求多于两个数量级的更多的功率产 生。
实施例3
本实施例示出了经由功率SNR方法选择的PRF电磁场对于培养物中 的神经元的影响。
原代培养物从胚胎15-16天的啮齿动物的中脑中建立。切开该区域，且细胞被放置在确定成分的培养基 或者具有血清的培养基中。 一般在6天的培养后，在神经元已经成熟并且 发展出使它们易受生物上相关毒素侵害的机制时，处理细胞。在处理之后，
收集条件培养基(conditioned media)。
用于诸如成纤维细胞生长因子(3 ( "FGFb")等生长因子的酶联免 疫吸附测定法("ELISA")用于计量它们释放到培养基中的量。利用酪 氨酸羟化酶("TH")的抗体，该酶将氨基酸酪氨酸转化为左旋多巴 (L-dopa),多巴胺的前体，来识别多巴胺能神经元，这是因为多巴胺能 神经元是该系统中产生这种酶的唯一细胞。通过以100x数量级计量与培 养亚垂直的4企测带中的TH+细胞来确定细胞的数量。
血清包括支撑神经元的存活的营养和生长因子。血清的消除引起神经 元的死亡。培养基改变，并且将细胞暴露到PMF (功率级6，脉沖段宽度 3000 psec,而且频率lHz)中。利用四个组。组1使用无PMF暴露(无 效组)。组2使用预处理(在培养基改变之前，PMF处理2个小时)。 组3使用后处理(在培养基改变之后，PMF处理2个小时)。组4使用 直接处理(PMF处理在培养基改变同时进行)。
结果表明当培养物在血清撤走之前暴露于PMF时，2天之后存活的 多巴胺能神经元的数量增加了 46%。其它的处理模式对于存活的神经元的 数量没有明显影响。结果在图6中示出，其中，处理的类型在x轴上示出， 而神经元的数量在y轴上示出。
图7中处理在x轴上示出，而神经元的数量在y轴上示出，其示出了 在减少培养基中的血清浓度之后，PMF信号D和E分别使得多巴胺能神 经元的数量增加了 46%和48%。两个信号都配置有3000 jisec的脉冲段宽 度，并且重复率分别是5/s和1/s。注意，该试马会中信号D被以长期范例 给予，而信号E仅仅在以下情况时给予一次在血清撤走之前2个小时， 与试验l相同(参见以上)，产生相同的数量级效果(46%对48%)。
因为培养基中血清的减少降低了神经元和生长因子的可用性，因此PMF 亏1起培养物自身释放或合成这些因子。
执行试验的该部分以阐释由6-OHDA引起的PMF毒性的影响，产生
30多巴胺能细胞死亡的良好表征机制。这样的分子经由亲和性高的多巴胺载 体进入细胞，并且抑制线粒体酶复合物I，因而通过氧化应激杀死这些神
经元。在长期的或者短期的PMF暴露范例之后，利用25 ^M6-OHDA处 理培养物。图8示出了这些结果，其中，处理示出在x轴上，而神经元的 数量示出在y轴上。在缺少PMF处理的情况下，毒素杀死大约80°/0的多 巴胺能神经元。PMF的一个剂量(功率-6;脉冲段宽度=3000 psec;频率 =l/sec )比单独的6-OHDA显著地增加了 ( 2.6 -倍；p^O.02 )神经元存活。 这样的结果对于发展帕金森疾病的神经保护方法具有特别的关系，因为 6-OHDA用于损害帕金森疾病的标准啮齿动物模型中的多巴胺能神经元， 并且毒性机制在某些程度上类似于帕金森疾病本身的神经退行机制。
实施例4
在本实施例中，电磁场能量用于刺激活体模型中的新血管形成。使用 两个不同的信号， 一个根据现有技术配置，而第二个根据本发明的实施方 案配置。
将108只每只重约300克的Sprague-Dawley雄性大鼠等分为9个组。 以O.l cc/g的氯胺酮/乙酰丙溱/布托啡诺的混合物对动物进行麻醉。利用 无菌外科手术技术，每个动物具有利用微型外科技术收集的12 cm至14 cm的尾动脉段。用60 U/ml的肝素盐水冲洗动脉以清除任何血液或者栓 塞。
接着利用两个端部-端部的吻合术接合，将这些平均直径为0.4 mm 至0.5 mm的尾脉管缝合到右股动脉的横切的最近和最远的段，从而产生 股动脉环。接着，将产生的动脉环放入到动物的腹部壁/腹股沟肌肉组织 上产生的皮下嚢中，并且用4-0Ethilon闭合腹股沟切口。然后，将每个动 物随机放到9个组中的一个组中组l-3 (对照)，这些大鼠没有接收到 电》兹场处理，并且在4、 8和12周时,皮杀死；组4-6，利用0.1高斯的电 磁场一天两次进行30分钟的处理，处理4、 8和12周(动物分别在4、 8 和12周时被杀死)；以及组7-9,利用2.0高斯的电》兹场一天两次进行30 分钟的处理，处理4、 8和12周(动物分别在4、 8和12周时^f皮杀死)。利用根据本发明的实施方案构造的设备，脉沖电磁能量被施加到处理
组。利用短脉沖(2 msec至20 msec ) 27.12 Mz，以0.1高斯或者2.0高斯 对试验组中的动物进行一天两次30分钟的处理。动物固定在涂药器头的 顶部，并且^皮限制活动以保证正确地施加处理。在腹膜腔内以氯胺酮/乙 酰丙溱/布托啡诺以及在静脉内以100 U/kg的肝素对大鼠进行再次麻醉。 利用之前的腹股沟切口，识别股动脉并检查通畅性。接着将股/尾动脉环 与吻合术接合的位置最接近地和最远地隔离，并夹紧血管。然后杀死动物。 动脉环被通过25-gauge插管注入盐水，接着注入0.5cc至l.Occ的有色乳 液，并被夹持。小心地切除上面的腹部皮肤，并使动脉环露出。通过测量 由腔内(intraluminal)乳液勾勒出的新的血管形成所覆盖的表面积，使新 血管的形成量化。利用SPSS统计分析包分析所有的结果。
处理和未处理的大鼠之间新血管形成的最主要的差异出现在第4周 时。那时，在对照中没有发现新的血管形成，但是，处理组中的每个具有 新血管形成的类似的统计显著的证据，0 cn^相对于1.42±0.80 cm2 (p< 0.001)。这些出现乳液红色的区域分段地沿着动脉环的侧面分布。在第8 周时，对照开始证明在0.7士0.82cm2测量的新血管形成。在第8周时，两 个处理组再次具有大致相等的统计意义上显著的血管的出现(pO.OOl)，对 于O.l高斯组是3.57士1.82cn^的新血管形成，对于2.0高斯组是3.77±1.82 cn^的新血管形成。在第12周时，对照组中的动物展示出的新血管形成 是1.75±0.95 cm2，然而，0.1高斯组展示5.95±3.25 cm2，而2.0高斯组展 示出6.20±3.95 cn^的分叉血管。再次，两个处理组表现出比对照可比较 的统计意义上显著的发现(pO.OOl)。
这些试验发现证明根据本发明的实施方案的隔离出的动脉环的电磁 场刺激增加了活体大鼠模型中可以计量的新血管形成的量。增加的血管发 生一皮在处死日(sacrifice date)的每个日期在每个处理组中—睑i正。如由本 发明的教导所预测那样，两个高斯水平的结果之间没有发现差异。
已经描述了用于在治疗上利用电磁场处理人类和动物细胞、组织和器 官的集成的线圈装置以及使用相同装置的方法的实施方案，应该注意根据 以上教导，本领域的技术人员可以进行修改和变更。因而，应该理解在处于由所附权利要求所界定的本发明的范围和精神内的所公开的本发明的 具体实施方案中可以进行改变。
权利要求
1. 一种用于动物和人类的电磁治疗处理的方法，其包括以下步骤根据具有至少一个波形参数的数学模型配置至少一个波形，所述至少一个波形被耦合至目标路径结构；选择所述至少一个波形参数中的一个值，使得所述至少一个波形被配置成在所述目标路径结构中的背景活动上是可在所述目标路径结构中检测的；由所述被配置的至少一个波形产生电磁信号；将至少一个耦合设备与定位设备集成为一整体，以接近于所述目标路径结构放置；以及利用所述至少一个耦合设备，将所述电磁信号耦合至所述目标路径结构。
2. 根据权利要求1所迷的方法，其中，所述至少一个波形参数包括 频率分量参数、脉冲段振幅包络参数、脉冲段宽度参数、峰值感应电场参 数以及峰值感应磁场参数中的至少一个，所述频率分量参数配置所述至少 —个波形以在大约O.OlHz和大约lOOMHz之间重复，所述脉沖段振幅包 络参数服从数学上定义的振幅函数，所述脉冲段宽度参数根据数学上定义 的宽度函数在每次重复时变化，所述峰值感应电场参数根据数学上定义的 函数在所述目标路径结构中在大约1 jiV/cm和大约100 mV/cm之间变化， 所述峰值感应磁场参数根据数学上定义的函数在所述目标路径结构中在 大约1^T和大约O.IT之间变化。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述被定义的振幅函数包括 1/频率函数、对数函数、混沌函数以及指数函数中的至少一个。
4. 根据权利要求1所迷的方法，其中，所述选择至少一个波形参数 中的一个值的步骤还包括以下步骤选择所述至少一个波形参数中的一个 值以满足信噪比模型。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择至少一个波形参数中的一个值的步骤还包括以下步骤选择所述至少 一个波形参数中的 一个 值以满足功率信噪比模型。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标路径结构包括分子、 细胞、组织、器官、离子和配体中的至少一个。
7. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤将离子和配体结 合至调控分子以增强组织生长、修复和维护。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节4丐到钓调蛋白的结合。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节目标路径结构中的生长因子产生。
10. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节目标路径结构中的细胞因子产生。
11. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节与组织生长、修复和维护有关的生长因子和细胞因子。
12. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节用于目标路径结构的生长、修复和维护的血管发生和新血管形成。
13. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节用于脑血管疾病治疗的血管发生和新血管形成。
14. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节用于失眠治疗的生长因子和细胞因子。
15. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 调节用于失眠治疗的血管发生和新血管形成。
16. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述离子和配体的结合包括 通过增加深度睡眠阶段的长度来调节人类生长激素的释放。
17. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤将药理和草药制 剂应用至目标路径结构以用于组织的生长、修复和维护。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述药理和草药制剂包括局部用药、局部用霜和局部用膏中的至少一个。
19. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤将药理和草药制 剂施加至目标^各径结构以用于神经退行性疾病的治疗。
20. 才艮据权利要求1所述的方法，其中，所述定位设备包括下述中至 少一个可以接近活的组织和细胞放置的治疗表面、治疗结构、治疗设备、 外科敷料、解剖用支撑物、解剖用包裹、创伤敷料、衬垫、坐垫、床垫、 鞋、轮椅、椅子、服装、体育用品和结构。
21. 根据权利要求20所述的电磁治疗装置，其中，所述服装包括外 衣、时尚配件、鞋、-沐和工作鞋中的至少一个。
22. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述耦合设备包括传导线和 线圈中的至少一个。
23. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤采用用于身体区 域治疗的标准的物理治疗方式。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述标准的物理治疗方式 包括加热、冷却、挤压、按摩和锻炼中的至少一个。
25. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤同时生成至多个 所述至少 一个耦合设备的所述电磁信号。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中，所述电磁信号由相同配置 的所述至少一个波形以及不同配置的所述至少一个波形中的至少一个产 生。
27. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤顺序地生成至多 个所述至少一个耦合设备的电磁信号。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中，所述电磁信号由相同配置 的所述至少一个波形以及不同配置的所述至少一个波形中的至少一个产 生。
29. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤将电磁信号多路 传输至多个所迷至少一个耦合设备。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中，所述电磁信号由相同的所述配置的波形中的至少 一个波形以及不同的所述配置的波形中的至少一 个波形中的至少一个产生。
31. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤与所述电磁治疗 感应装置一起伴随地使用标准的医学疗法以及非标准的医学疗法中的至 少一种。
32. 根据权利要求31所述的方法，其中，标准的医学疗法包括组织 移植和器官移植中的至少一个。
33. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤所述电磁治疗感 应i殳备一起伴随地〗吏用标准的物理疗法和非标准的物理疗法中的至少一种。
34. 根据权利要求33所述的方法，其中，标准的物理疗法包括超声 波、负压、正压、加热、冷却、按摩、锻炼和针刺疗法中的至少一个。
35. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述电磁信号耦合至所述 目标路径结构的所述步骤包括耦合以防止细胞和组织的损耗和退化。
36. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述电磁信号耦合至所述 目标路径结构的搜步骤包括耦合以增加细胞和组织的活性。
37. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述电磁信号耦合至所述 目标路径结构的所述步骤包括耦合以增加细胞总数。
38. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述电磁信号耦合至所述 目标路径结构的所述步骤包括耦合以防止神经元退化。
39. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述电磁信号耦合至所述 目标路径结构的所述步骤包括耦合以增加神经元总数。
40. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述电磁信号耦合至所述 目标路径结构的所述步骤包括耦合以防止肾上腺素能神经元退化。
41. 根据权利要求1所述的方法，其中，将所述电磁信号耦合至所述 目标路径结构的所述步骤包括耦合以增加肾上腺素能神经元总数。
42. 根据权利要求1所述的方法，其中，由所述被配置的至少一个波 形中生成电磁信号的所述步骤包括可编程地生成所述电磁信号。
43. —种用于动物和人类的电磁治疗装置，其包括波形配置器，其用于根据具有至少一个波形参数的数学模型配置将被 耦合至目标路径结构的至少 一 个波形，所述至少 一个波形参数能够被选 择，使得所述至少一个波形被配置成在所述目标结构中的背景活动上在所 述目标结构中是可检测的；至少一个耦合设备，其被通过至少一个连接器连接至所述波形配置 器，所述至少一个耦合设备用于由所述被配置的至少一个波形生成电磁信 号以及用于将所述电磁信号耦合至所述目标路径结构；以及定位设备，其中，所述至少一个耦合设备与所述定位设备集成为一整体。
44. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述至少一个波 形参数包括频率分量参数、脉冲段振幅包络参数、脉冲段宽度参数、峰值 感应电场参数以及峰值感应磁场参数中的至少一个，所述频率分量参数根 据数学函数配置所述至少一个波形以在大约O.OlHz和大约lOOMHz之间 重复，所述脉冲段振幅包络参数服从数学上定义的振幅函数，所述脉冲段 宽度参数根据数学上定义的宽度函数在每次重复时变化，所述峰值感应电 场参数根据数学上定义的函数在所述目标路径结构中在大约lpV/cm和大 约100 mV/cm之间变化，所述峰值感应磁场参数根据数学上定义的函数 在所述目标路径结构中在大约lpT和大约O.IT之间变化。
45. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述定义的振幅 函数包括l/频率函数、对数函数、混沌函数以及指数函数中的至少一个。
46. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述至少一个波 形参数中的一个值还包括满足信噪比模型的所述至少 一个波形参数中的 一个值。
47. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述至少一个波 形参数中的值还包括满足功率信噪比模型的所述至少 一个波形参数中的 一个值。
48. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述目标路径结构包括分子、细胞、组织、器官和配体中的至少一个。
49. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被感应 地耦合至所述目标路径结构，其中，钙到钙调蛋白的结合被调节。
50. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，其中，钓到钓调蛋白的结合被调节。
51. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被感应 地耦合至所述目标路径结构，以调节与所述目标路径结构的生长、修复和 维护有关的生长因子和细胞因子中的至少一个。
52. 才艮据权利要求51所述的电磁治疗装置，其中，所述生长因子包 括成纤维细胞生长因子、血小板源生长因子和白细胞介素生长因子中的至少一个。
53. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以调节与所述目标路径结构的生长、修复 和维护有关的生长因子和细胞因子生成中的至少一个。
54. 根据权利要求53所述的电磁治疗装置，其中，生长因子包括成 纤维细胞生长因子、血小板源生长因子和白细胞介素生长因子中的至少一个。
55. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以调节用于骨折治疗的血管发生和新血管 形成。
56. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以调节用于骨折治疗的血管发生和新血管形成o
57. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标^各径结构，以调节用于疾病治疗的血管发生和新血管形 成。
58. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以调节用于疾病治疗的血管发生和新血管形成。
59. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以调节用于血管疾病治疗的血管发生和新血 管形成。
60. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以调节用于血管疾病治疗的血管发生和新 血管形成。
61. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以调节用于神经退行性疾病治疗的血管发 生和新血管形成。
62. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以调节用于失眠治疗的血管发生和新血管形 成。
63. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以调节用于失眠治疗的血管发生和新血管 形成。
64. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以通过增加深度睡眠周期来调节人类生长因 子生成。
65. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以通过增加深度睡眠周期来调节人类生长 因子生成。
66. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述电磁设备被 配置成质轻和便携的。
67. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述定位设备包 括可以接近活的组织和细胞放置的治疗表面、治疗结构、治疗设备、外科 敷料、解剖用支撑物、解剖用包裹、创伤敷料、衬垫、坐垫、床垫、鞋、 轮椅、椅子、服装、体育用品和结构中的至少一个。
68. 根据权利要求67所述的电磁治疗装置，其中，所述服装包括外 衣、时尚配件、鞋、-沐和工作鞋中的至少一个。
69. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述连接器包括 电线、无线信号发送和接收器以及直接连接器中的至少一个。
70. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述波形配置器 是可编程的。
71. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述波形器装置 在预定时间内传送至少一个脉冲石兹信号。
72. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述波形配置器 在随才几的时间内传送至少一个脉沖》兹信号。
73. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，还包括用于标准 的物理治疗方式的传送器。
74. 根据权利要求73所述的电磁治疗装置，其中，所述标准的物理 治疗方式包括加热、冷却、按摩和锻炼。
75. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，还包括用于药理 制剂和草药制剂的传送器。
76. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，还包括用于标准 的医学治疗的传送器。
77. 根据权利要求76所述的电磁治疗装置，其中，标准的医学治疗 包括用于新血管形成、血管发生、恶性和良性条件下的免疫响应以及渗漏 的治疗中的至少一个。
78. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述波形配置器 与所述定位设备集成为 一整体。
79. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述定位设备是 便携的、可移植的、可任意使用中的至少一个。
80. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，还包括多个至少一个耦 合设备，所述至少 一个耦合设备被配置成同时地由至少一个被配置的波形 中生成至少一个电-兹信号。
81. 根据权利要求80所述的电磁治疗装置，其中，所述至少一个被 配置的波形包括相同的所述至少一个^^皮配置的波形以及不同的所述至少 一个^皮配置的波形中的至少 一个。
82. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，还包括多个至少一个耦 合设备，所述耦合设备被配置成顺序地由至少一个被配置的波形生成至少 一个电-兹4言号。
83. 根据权利要求82所述的电磁治疗装置，其中，所述至少一个被 配置的波形包括相同的所述至少 一个被配置的波形以及不同的所述至少 一个配置的波形中的至少 一个。
84. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，还包括多个至少一个耦 合设备，所述耦合设备被配置成多路传输来自至少一个被配置的波形的至 少一个电石兹4言号。
85. 根据权利要求84所述的电磁治疗装置，其中，所述至少一个被 配置的波形包括相同的所述至少一个被配置的波形以及不同的所述至少 一个4皮配置的波形中的至少 一个。
86. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构。
87. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构。
88. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标^各径结构，以防止细胞和组织的损4毛和退化。
89. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以防止细胞和组织的损耗和退化。
90. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以增加细胞活性。
91. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以增加细胞活性。
92. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感地耦合至所述目标路径结构，以增加细胞总数。
93. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以增加细胞总凄丈。
94. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标^各径结构，以防止神经元退化。
95. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以防止神经元退化。
96. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以增加神经元总数。
97. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以增加神经元总数。
98. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以防止肾上腺素能神经元退化。
99. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以防止肾上腺素能神经元退化。
100. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电感 地耦合至所述目标路径结构，以增加肾上腺素能神经元总数。
101. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述信号被电容 性地耦合至所述目标路径结构，以增加肾上腺素能神经元总数。
102. 根据权利要求43所述的电磁治疗装置，其中，所述波形配置器 是可编程的。
全文摘要
一种用于分子、细胞、组织和器官的电磁治疗处理的装置和方法，其包括根据具有至少一个波形参数的数学模型配置至少一个波形，所述至少一个波形将被耦合至目标路径结构(步骤101)；选择所述至少一个波形参数中的一个值，使得所述至少一个波形被配置成在所述目标路径结构中的背景活动上在所述目标路径结构中是可检测的(步骤102)；由所述被配置的至少一个波形生成电磁信号(步骤103)；将至少一个耦合设备与定位设备集成为一整体，以接近于所述目标路径结构放置(步骤104)；以及利用耦合设备，将所述电磁信号耦合至所述目标路径结构(步骤105)。
文档编号A61N1/32GK101443074SQ200580052011
公开日2009年5月27日 申请日期2005年9月15日 优先权日2005年9月10日
发明者亚瑟·A·皮拉, 安德烈·A·迪米诺, 艾伊尔·维斯万纳森 申请人:Ivivi科技有限公司