CN112135664A - 用于扩散光辐射的光学导向件、用于经皮照射特别是经颅照射的模块和设备 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种用于通过表面扩散光辐射的光学导向件，其特征基本在于，该光学导向件包括基座(3，31)，该基座包括或能够保持至少一个扩散杆(2，2a；35a，35b，35c)，扩散杆的下扩散端部(7，7a；38a，38b，38c)从所述基座(3)突出并且旨在应用在所述表面上或附近，并且扩散杆的上收集端部(6，6a；37a，37b，37c)旨在定位在电力供应的光源(36a，36b，36c)附近并与之面对，并且扩散杆(2，2a；35a，35b，35c)包括能够将光从其收集端部(6，6a；37a，37b，37c)传输至其扩散端部(7，7a；38a，38b，38c)的材料。本发明还涉及适于通过光辐射进行经颅和/或经皮照射的照射模块和照射设备。

Description

用于扩散光辐射的光学导向件、用于经皮照射特别是经颅照 射的模块和设备

技术领域

本发明属于确保光辐射特别是通过表面的传导和扩散的光学导向件的领域。

本发明更具体地属于通过经皮光照射进行治疗的领域。

背景技术

经皮照射是一种已知的技术，通过这种技术，波或粒子的辐射在与皮肤接触时被发射并深深地穿透。

已知这种技术的一种应用是光生物调节和低水平激光疗法(LLLT)，其使用激光二极管和/或发光二极管(LED)，并允许修复受损组织并使之再生。这种技术包括将探针放置在患者的皮肤上，并在给定时间内在受损组织区域处执行光子发射。探针(例如由THOR公司销售的探针)包括放置在皮肤上的发射头、用于保持发射头的手柄和连接到控制单元的电力线缆。该发射头在整个过程中(session)由从业者保持在适当的位置。

这些经皮照射技术，特别是光线疗法，也适用于神经和精神治疗。这就是所谓的经颅照射。在这种情况下，从业者将上述类型的范围从可见光到红外线的光发射探针定位并保持在患者头部的表面上。可以通过这种技术以治疗方式作用于神经障碍，以恢复或改善神经和认知能力，停止神经精神障碍(如阿尔茨海默氏病类型的神经退行性疾病)的进展，或维持一定质量的生活。

经皮照射的另一种应用是血氧测定。这项技术包括发射红光和红外光，并测量血流对它们的吸收和/或反射。在这种情况下，经颅脑血氧测定是已知的，它确保脑氧饱和度的测量。

在患者头部的表面上进行照射的这两种技术的应用要求光辐射的最佳扩散，该最佳扩散涉及尽可能少的光损失。常规使用的光学导向件包括平面发射表面。但是当在头骨表面上进行扩散时，毛发形成了阻碍光辐射通过头皮扩散的障碍。一种解决方案是局部地剃掉患者的毛发，这具有明显的缺点。

发明内容

本发明主要涉及一种用于扩散光辐射的光学导向件，其允许克服上述缺点。

本发明还涉及一种能够适配待照射表面的非平面构造的光学导向件，所述非平面构造例如是覆盖有患者毛发的区域，比如患者的头皮表面或耻骨表面。本发明还适用于没有毛发的区域。

本发明还涉及一种经皮照射模块以及一种经皮和经颅照射设备，其确保光辐射的精确、高效和受控的扩散，以优化光辐射朝向一个或更多个目标区域的扩散，特别是用于神经治疗和精神治疗。

为此，本发明的用于通过表面扩散光辐射的光学导向件的特征基本在于，它包括基座，所述基座包括或能够保持至少一个扩散杆，该扩散杆的下扩散端部从所述基座突出，并且旨在应用在所述表面上或附近，并且扩散杆的上收集端部旨在定位在电力供应的光源附近并与之相对(即面对)，并且扩散杆由能够将光从其收集端部传输到其扩散端部的材料制成。

该光学导向件还可以包括以下单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的可选特征：

-扩散杆的收集端部包括会聚透镜或发散透镜。

-下扩散端部是平面的。

-基座由能够传输光的材料制成。

-基座包括多个通孔，通过所述多个通孔中的每一个容纳可移除的扩散杆。

-该光学导向件被制成为集成有一个或更多个扩散杆的一体。

-扩散杆由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或玻璃制成，或者由聚碳酸酯或透明共聚酯(PETG)或任何其他具有高透明度的等效材料制成。

本发明还涉及一种经皮照射模块，所述经皮照射模块的特征基本在于，它包括如上所述的光学导向件，该导向件安装在环形壳体中，所述环形壳体包括与扩散杆的收集端部相对并靠近该收集端部的至少一个电力供应的光源。

所述模块还可以包括以下单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的可选特征：

-所述模块包括多个光源，每个光源位于扩散杆的下端部附近并与之相对。

-光源包括红外激光二极管或发射红外光谱的发光二极管(LED)，或发射红色光谱的发光二极管(LED)。

-所述模块包括多个光源，所述光源包括至少一个红外激光二极管、和/或发射红外光谱的发光二极管、和/或发射红色光谱的发光二极管，并且所述模块包括多个扩散杆，每个扩散杆与一个光源相关联。

-红外激光二极管是脉冲类型的。

-脉冲类型的激光二极管以700至1200纳米之间的波长发射红外线，具有在20至200纳秒之间的脉冲持续时间、在1至10kHz之间(优选在1至20kHz之间，典型地为15kHz)的脉冲序列、以及在0.5至12瓦特之间的脉冲功率。

-应用于发光二极管和红外激光器的调制频率在1至1000Hz之间。

本发明还涉及一种经皮和经颅照射设备，其特征基本在于，它包括在使用者头部上的定位装置和至少一个环，所述环由弹性和/或柔性材料制成并且能够确保通过弹性握持对如前所述的照射模块的附接。

优选地，该设备包括通过连结元件连接在一起的多个环，并且当该设备处于使用者头部上的合适位置时，所述环对称地布置在与头部的中心轴线重合的轴线的两侧，所述环包括外围环，其中至少一些外围环没有通过连结元件连接在一起。

本发明最后涉及如前所述的光学导向件的用途，用于通过使用者的头皮扩散光辐射。

附图说明

参考附图，本发明的其他特征和优点将从下面为了说明而非限制给出的描述中清楚地显现出来，附图中：

图1和图2是根据本发明的第一变型的本发明的光学导向件的基座的示意性透视图，分别是从位于光源一侧上的内面(图1)和位于待照射表面一侧上的外面(图2)看的透视图，

图3是根据第一变型的本发明的光学导向件的环形壳体的示意性透视图，所述环形壳体旨在围绕光学导向件以特别确保其刚性，

图4是弹性环的示意性透视图，所述弹性环确保根据图1和图2的第一变型的光学导向件的基座以及图3的环形壳体的固接，

图5是扩散杆的示意图，所述扩散杆旨在安装在根据图1和图2的第一变型的光学导向件的基座上，

图5a是由两个部件组成的扩散杆的示意图，

图6是根据第一变型的本发明的光学导向件的光源一侧上的下面的示意性透视图，所述光学导向件包括安装在基座上的扩散杆，该基座尤其借助于弹性环固接至环形壳体，

图7是根据第一变型的图6的本发明的光学导向件的从其外面看的示意性透视图，所述外面旨在固定至待照射表面，

图8是根据图6和图7的第一变型的本发明的光学导向件的示意性剖视图，

图9是根据第二变型的本发明的光学导向件的示意性透视剖视图，并且所述光学导向件包括基座和安装在所述基座中的多个扩散杆，

图10是根据图9的第二变型的适用于本发明的光学导向件的扩散杆的示意图，

图11是集成有根据本发明第三变型的光学导向件的本发明的模块的示意性透视剖视图，

图12是根据第三变型的本发明的光学导向件的示意性透视图，

图13是根据第三变型的本发明的光学导向件的示意性透视图，所述光学导向件由电子板盖住，所述电子板集成有指向每个扩散杆的上端部的光源，

图14是图11的模块的电子板的俯视图，其示出了光源的位置，

图15是从待照射表面一侧上的外面看本发明的光学导向件以及光学导向件旨在固接在其上的套筒的分解透视图，

图16是根据第三变型的本发明的光学导向件的一部分的示意性透视图，其示出了形成用于固接到图15所示套筒的装置的翅片，

图17是图15中的圈出部分XVII的示意图，并且示出了图16的翅片的套筒上的保持元件，

图18A、图18B和图18C是扩散杆的侧视图，所述扩散杆分别旨在确保发射红外线的发光二极管(LED)(图18A)、发射红色的发光二极管(LED)(图18B)和发射红外线的激光二极管(图18C)的光扩散。

图19是集成有根据第三变型的本发明的光学导向件的本发明的模块的分解示意图，

图20是集成有根据本发明的第四变型的光学导向件的本发明的模块的示意性透视俯视图，

图21是集成有根据本发明的第四变型的光学导向件的本发明的模块的示意性分解透视俯视图，

图22是示出已经注射了Aβ25-35淀粉样肽的小鼠的自发空间记忆的改变的图，针对经历了用包括平面透镜(换言之，透明板)的照射模块进行照射治疗的剃毛小鼠，经历了用包括根据本发明的光学导向件的照射模块进行照射治疗的未剃毛小鼠，以及未经历照射治疗的对照小鼠，

图23是示出已经注射了Aβ25-35淀粉样肽的小鼠的根据第一项测试的长期空间记忆的改变的图，针对经历了用包括平面透镜(换言之，透明板)的照射模块进行照射治疗的剃毛小鼠，经历了用包括根据本发明的光学导向件的照射模块进行照射治疗的未剃毛小鼠，以及未经历照射治疗的对照小鼠，

图24是示出已经注射了Aβ25-35淀粉样肽的小鼠的根据第二项测试的长期空间记忆的改变的图，针对经历了用包括平面透镜(换言之，透明板)的照射模块进行照射治疗的剃毛小鼠，经历了用包括根据本发明的光学导向件的照射模块进行照射治疗的未剃毛小鼠，以及未经历照射治疗的对照小鼠，

图25是示出已经注射了Aβ25-35淀粉样肽的小鼠的海马体中的脂质过氧化水平的图，针对经历了用包括平面透镜(换言之，透明板)的照射模块进行照射治疗的剃毛小鼠，经历了用包括根据本发明的光学导向件的照射模块进行照射治疗的未剃毛小鼠，以及未经历照射治疗的对照小鼠，

图26是示出已经注射了Aβ25-35淀粉样肽的小鼠的海马体中的通过酶联免疫吸附试验ELISA测量的TNFα(肿瘤坏死因子)水平的图，针对经历了用包括平面透镜(换言之，透明板)的照射模块进行照射治疗的剃毛小鼠，经历了用包括根据本发明的光学导向件的照射模块进行照射治疗的未剃毛小鼠，以及未经历照射治疗的对照小鼠，

图27是照射模块的支撑件的示意性俯视图，所述支撑件旨在接收至少一个本发明的模块，所述模块集成有根据第一、第二和第三变型之一的本发明的光学导向件，

图28是照射模块支撑件的示意性侧视图，

图29是处于使用者头部上的合适位置的模块支撑件的示意性俯视图，

图30是处于使用者头部上的合适位置的模块支撑件的示意性侧视图，

图31是处于使用者头部上的合适位置的模块支撑件的示意性正视图，

图32是处于使用者头部上的模块支撑件的示意性后视图，

图33是照射模块支撑件的示意性侧视图，在其上还示出了用于保持所述支撑件的条带，

图34是沿着图33中的线XXXII-XXXII的设有内凹槽的模块支撑件的环的剖视图，并且

图35是本发明的照射设备的总体透视正视图，所述照射设备包括照射模块支撑件和位于前额叶处的四个环中的合适位置的四个模块。

在所有附图中，相似的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

本发明的光学导向件具有一个或优选地多个光扩散杆，所述光扩散杆旨在抵靠待照射表面固定。所述杆有利地由将光从位于光源附近的第一端部传输到位于待照射表面附近的相对端部的材料制成。替代地，所述杆可以包括将光从位于光源附近的第一端部传输到位于待照射表面附近的相对端部的材料。根据该替代方案，由传输光的材料制成的光学纤维可以设置在导管中。根据下面描述的第一变型和第二变型，扩散杆是安装在光学导向件上的独立部件。根据第三变型，光学导向件通过集成有扩散杆而制成一体。在这两种情况下，所述光学导向件涉及确保光辐射从光源一侧上的杆端部到待照射表面一侧上的相对端部的扩散。

根据第一变型，每个杆安装在基座上，形成了两个完整的部件并由此构成光学导向件。因此，在杆的第一端部处穿透的光辐射被完整地传导到相对端部，而没有在基座的厚度内扩散的损失风险。

优选地，每个杆在其位于待照射表面附近的端部处包括会聚透镜，从而确保光辐射的针对性扩散。

此外，为了不损失在杆的第一端部处不穿透的光辐射，基座有利地由也传输光的材料制成。

此外，为了适配待照射表面，例如当该表面为头皮时，基座由柔性材料制成。因此，基座可以顺应待照射表面的构造，同时确保杆与该表面的表面接触。

参考图1至图8来描述构成根据第一变型的本发明的光学导向件的元件。

参考图6、图7和图8，本发明的光学导向件1包括安装在基座3上的多个扩散杆2(在该示例中为九个)，基座3尤其借助于弹性环5保持在环形壳体4中。

参照图5，根据一个实施例，每个扩散杆2制成一体，并且从旨在位于光源附近的第一下收集端部6纵向延伸到旨在固定到待照射表面(例如使用者的头皮)的相对扩散端部7。为了最佳地确保对由光源(在该图中未示出)产生的光辐射的收集，收集端部6的直径D1大于扩散端部7的直径D2。扩散杆2在纵向上包括将杆2的直径D1的下部部分9连接到它的直径D2的上部部分10的截头圆锥形的回缩部8。例如，直径D1为2毫米，并且直径D2为1.5毫米。

杆2的上部部分10具有的长度L在3至15毫米之间，在本例中为10毫米。该长度L必须足以使扩散端部7与待照射表面接触，即使当光学导向件在头皮上使用时存在一定厚度的毛发，但该长度不能太长，否则将会损伤皮肤。

光辐射的收集和扩散的优化由以下独立参数来确保：杆2由有效地扩散光的材料制成，在该示例中为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，或玻璃，或聚碳酸酯或透明共聚酯(PETG)或任何其他具有高透明度的等效材料。此外，杆2的扩散端部7包括会聚透镜11，该会聚透镜将光朝向预期目标精确地传导。最后，收集端部6也包括会聚透镜12，可以高效地收集来自设置在该收集端部6附近的对应光源的光辐射。

扩散杆2安装在基座3上，所述基座由圆形平面膜13和环形外围缘部14组成。在这个示例中，基座3由柔性透明材料制成，例如硅树脂。例如，基座3具有40毫米的直径、5毫米的高度、以及1.7毫米的厚度。圆形膜13包括通孔15(图1和图2)，杆2被用力地插入穿过通孔并通过弹性摩擦保持。为了加强杆2在孔15中的保持，并且特别是为了防止杆2在皮肤一侧上从孔15中抽出，杆2的下部部分9(图5)包括圆形的突出邻接部16，该突出邻接部支承(图6)抵靠支撑膜3的圆形基座13的内面17。因此，杆2牢固地保持在支撑膜3上。

参考图2，基座3的外围缘部14的外面18包括圆形肋19，该圆形肋旨在容纳在布置于环形壳体4的内面21上的对应圆形凹槽20中。该环形壳体4由比支撑膜更刚性的材料制成，例如聚碳酸酯或金属。因此，并且例如在图6中所见，环形壳体4在其外围边缘14处围绕支撑板3，赋予光学导向件1一定刚性，从而允许该导向件1集成在模块中，这将在后面描述。

为了加强支撑板3到环形壳体4的固接，提供了弹性环5(图4)，也称为“弹性挡圈”，其具有大致环形的开口形状同时包括位于附近的两个端部22，并且每个端部具有突起23，所述突起允许手动地将两个端部22带到一起，直到接触，以减小弹性环5的直径并允许它的插入和移除。

弹性环5安装在基座3的外围边缘14的内面24处，并安装在布置于该内面24上的圆形凹槽25中。环5的弹性将基座3的外围边缘14向后推动抵靠圆形壳体4(图6)，从而加强基座3和环形壳体4的固接。

扩散杆的数量和定位对应于光源的数量和定位。如图1中可见，在这个示例中提供了九个通孔15，并因此提供了九个相关的扩散杆2。九个孔15(以及由此九个杆2)围绕圆形膜13的中心O分布，其中三个中心孔和五个外围孔，全部均匀地圆形地分布。

在上述示例中，光学导向件1固定到使用者的头皮上，并用于将大脑的一些区域暴露于范围从可见光谱到红外线的电磁辐射。这种类型的暴露将应用于神经治疗和/或精神治疗，例如阿尔茨海默氏病类型的神经退行性病变。还可以使用光学导向件进行经颅脑血氧测量。在这种情况下，每个杆2的一些扩散透镜11然后将用作辐射扩散器，并且每个杆2的其他扩散透镜11将用作收集器。

参照图9和图10并且根据本发明的第二变型，基座3a具有大致圆形的形状，并且包括外围边缘3a1，所述外围边缘由两个大致平行的部分制成并且界定凹槽3a2，该凹槽用于接收在环形壳体4c的环形内面4b上制成的重合肋4a。该环形壳体4c在结构上与第一变型的环形壳体4有些不同，但是意图是具有将光学导向件1a保持在照射模块中的相同功能。

在该变型中，设置了扩散杆2a，在该示例中为七个，所述扩散杆借助于套筒3b保持在基座3a上的适当位置，所述套筒形成基座3的一部分，并且当相关的杆2a压配合到套筒3b中时包围相关的杆。为此，基座3由足够柔性的材料制成，使得扩散杆2a可以压配合到对应的套筒3b中，并且构成每个套筒3b的内面的材料具有一定摩擦系数，使得其参与将扩散杆2a维持在基座3a上。优选地，基座3制成一体，并且因此具有均匀的摩擦系数，这也允许其将环形壳体4c的肋4a保持在基座3a的对应的圆形凹槽3a2中。

在该变型中，扩散杆2a对套筒3b的存在具有结构适配性。同样并且更具体地参考图10，每个扩散杆2a具有基本上管状的附接部分2a1，并且其直径和长度适配于基座3a的套筒3b的直径和长度。该附接部分2a1由收集端部6a一侧上的上肩部2a2和相对扩散端部7a一侧上的下肩部2a3界定。该第二肩部2a3还形成用于将杆2a保持在基座3a上的装置，因为该肩部2a3与在相关套筒3a的下部部分中形成的肋3c(图9)配合。

还将注意到，与第一变型的扩散杆2不同，第二变型的导向件的扩散杆2a在其收集端部6a处具有发散透镜12a，该发散透镜旨在位于相关光源(未示出)附近并适应该光源的扩散半径，从而最佳地确保光辐射从收集端部6a到扩散端部7(与第一变型一样，该扩散端部包括会聚透镜11a)的扩散。

与第一变型一样，为了最佳地确保由光源产生的光辐射的收集，收集端部6a的直径D1大于扩散端部7a的直径D2。杆2a的上部部分10a在待照射表面的方向上从基座3露出的长度L必须足以使扩散端部7a与待照射表面接触，即使当光学导向件在头皮上使用时存在一定厚度的毛发，但该长度不能太长，否则将会损伤皮肤。

与第一变型一样，扩散杆2a由有效地扩散光的材料制成，在该示例中为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，或玻璃，或聚碳酸酯或透明共聚酯(PETG)或任何其他具有高透明度的等效材料。

现在参考图11至图19来描述本发明的模块，该模块集成有本发明的光学导向件的第三变型，其中该导向件制成一体。

参照图11和图12，第三变型的光学导向件30包括由圆形平面32制成的基座31，该基座由环形裙部33延伸，三个翅片34a、34b、34c从所述环形裙部径向向外突出，旨在形成用于将光学导向件30固接到本发明的模块41的装置，这将在后面描述。光学导向件30包括十个扩散杆，所述十个扩散杆根据与之相关的光源36a、36b、36c被分成三组35a、35b、35c。

如图11和图13所示，光学导向件30的平面32旨在布置在模块中，与电子板35相对并靠近电子板，所述电子板包括多个光源，所述光源平行于电子板35和模块的主轴线XX'从电子板35朝向光学导向件30并与相关的扩散杆35a、35b、35c同轴地突出。

光源也被分为三组，即(图14)：

-三个发光二极管(LED)36a，这些发光二极管以700至1200纳米之间优选地850纳米的波长发射红外线。这三个红外LED 36a围绕并靠近电子板35和模块的主轴线XX'圆形地且均匀地分布，

-三个发光二极管(LED)36b，这些发光二极管以600至700纳米之间优选地625纳米的波长发射红光。这三个红色LED 36b围绕主轴线XX'并且以比红外LED距主轴线更大的距离圆形地且均匀地分布，以及

-四个脉冲型激光器36c，所述脉冲型激光器以700至1200纳米之间优选地850纳米的波长发射红外线。这些激光器中的每一个具有：在20到200纳秒之间的脉冲持续时间；在1至10kHz之间，优选地在1至20kHz之间，典型地为15kHz的脉冲序列；以及在0.5至12瓦特之间，优选地包括在1至6瓦特之间的脉冲功率。第一激光器14s居中在轴线XX'上，而另外三个激光器在与红色LED 36b相同的圆周上围绕主轴线XX'并且以比红外LED距主轴线更大的距离圆形地且均匀地分布。替代地，可以提供三个脉冲激光器14a，它们将围绕轴线XX'圆形地且均匀地分布。替代地，还可以提供少于三个的激光器，例如居中在轴线XX'上的单个脉冲激光器。

应用于发光二极管和脉冲激光器的总调制频率在0至4000Hz之间，优选地在1至1000Hz之间，优选地为10Hz。

参考图18A、图18B和图18C，每个扩散杆35a、35b、35c沿着其相关的轴线YY'a、YY'b、YY'c从第一下收集端部37a、37b、37c纵向地延伸至相对的扩散端部38a、38b、38c，所述第一下收集端部位于相关光源36a、36b、36c的附近并与之同轴地相对，所述扩散端部旨在固定到待照射表面，例如使用者的头皮。在该变型中，扩散端部38a、38b、38c是平面的，以在扩散端部38a、38b、38c固定的头皮上向使用者提供舒适性。每个扩散杆35a、35b、35c具有从其收集端部37a、37b、37c到其扩散端部38a、38b、38c的大致锥形形状。

光辐射的收集和分布的优化由以下独立参数来确保。特别地，每个扩散杆35a、35b、35c由有效地扩散光的材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或玻璃、或聚碳酸酯或透明共聚酯(PETG)或任何其他具有高透明度的等效材料。

关于红外发射和红光发射，分别与红外发射发光二极管36a和红光发射发光二极管36b相关的扩散杆35a、35b各自包括收集端部37a、37b，所述收集端部包括会聚透镜40a、40b，所述会聚透镜在相关的扩散端部38a、38b的方向上精确地传导光。

此外，扩散杆35a、35b的长度L1a、L1b被调节到相关的会聚透镜40a、40b的焦距，使得由红光和红外LED发射的总光发射的至少40％，优选地至少60％，例如从大约120°的扩散角开始，到达对应的平面扩散端部38a、38b。参照图18C，与激光器36c相关的扩散杆35c包括平面透镜40c(换句话说，透明板)，所述平面透镜垂直于扩散半径与轴线YYc'重合的激光束定位。这种垂直定位确保了激光束从源36c到扩散端部38c的直线传播。扩散杆35c的收集端部37c和激光器36c之间的距离在1至3毫米之间，优选地为2毫米。

例如并且为了满足上述标准，每个扩散杆35a、35b、35c具有在17至18毫米之间的长度L1a、L1b、L1c，在收集端部37a、37b、37c一侧上的约3毫米的较大直径，以及在平面扩散端部38a、38b、38c一侧上的在2.2至2.4毫米之间的较小直径。因此，由红外LED 36a、红色LED 36b和激光器36c发射的光辐射中的全部或大部分(超过40％)在扩散杆35a、35b、35c中朝向相关的收集端部38a、38b、38c扩散。

参考图11和图19，本发明的光学导向件30布置在模块41中，所述模块包括由上覆盖件42a和下覆盖件42b制成的环形壳体42，上覆盖件和下覆盖件借助于四个螺钉45通过螺纹牢固地保持，图19示出了其中的三个螺钉。壳体42尤其确保光学导向件30和包括光源36a、36b、36c的电子板35的同轴保持。在该变型中，环形磁体43也存在于电子板35与光学导向件30之间，并且产生在50与300毫特斯拉之间的静态磁场。磁体43容纳在圆形凹槽44中，所述圆形凹槽布置在壳体42的下覆盖件42b的环形边缘49的上面上并且围绕光学导向件30。因此，由光源36a、36b、36c产生的光辐射垂直于磁体43的平面P并在该磁体43内部延伸。模块41不包括磁体，仍在本发明的范围内。

电子板35具有的直径至少等于磁体43的直径，并且在通过螺纹系统或卡扣(图中未示出)固接至壳体42的上覆盖件42a时搁置在磁体43上。电子板35经由延伸到模块41外部的电缆46(图11)来供应电力。电缆46还包含数据线(例如，CAN总线或RS485串行类型的数据线)、用于为一个或更多个照射源供电的线、一根或更多根接地线，并且所述电缆可以被屏蔽。

如图19的分解图中所见，模块41的主要部件(壳体42、电子板35、磁体43和光学导向件30)围绕模块41的主轴线XX'同轴地布置。

将参考图15至图17描述光学导向件30与覆盖件42的下覆盖件42b之间的固接以及与该固接相关的装置。

在光学导向件30的基座33的裙部33上突出的均匀分布的三个翅片34a、34b、34c旨在接合在握持构件47中，所述握持构件布置在壳体42的下覆盖件42b的环形边缘49的下面48上，该环形边缘的上面44形成用于接收磁体43的凹槽。握持构件47是L形的，具有第一部分47a和第二部分47b，第一部分形成对应的翅片34a、34b、34c的邻接部，第二部分基本上垂直于第一部分47a并在距环形边缘49的下面48一定距离处平行于部该面48延伸，该距离与翅片34a、34b、34c的厚度E一致，以允许翅片34a、34b、34c在握持构件47中的握持。

此外，如图16所示，每个翅片34a具有凸台50，所述凸台在翅片的与旨在邻接在握持构件47中的自由端部52相对的自由端部51附近布置在翅片34a的整个宽度上。该凸台50与布置在下覆盖件42的环形边缘49的下面48的全部或部分宽度上的另一凸台53一致，使得当翅片34a容纳在握持构件74中时，翅片34a的凸台50位于凸台53的下游(如图17中虚线所示)。因此确保翅片34a在握持构件47中的保持。

最后，为了便于将翅片34a插入到握持构件47中，翅片34a的下面在旨在邻接在握持构件中的自由端部52处具有斜面54，该斜面与布置在握持构件47的第二部分47b的下面上的斜面55一致。

根据本发明的第四变型的本发明的光学导向件提供了一种用于将光学导向件30固接到本发明的模块41的装置的替代方案。这些固接装置包括两个卡扣式凸片34a1，所述卡扣式凸片布置在光学导向件30的基座31处，同时在直径上相对并且在环形裙部33处延伸。每个卡扣式凸片34a1与布置在壳体42的下覆盖件42b的内面处的外壳47a1一致，该外壳47a1包括凸台47a2，当光学导向件容纳在壳体42中时，该凸台防止光学导向件30从模块41中移除，并且当通过弹性复位时，卡扣式凸片34a1抵靠下覆盖件42b的内面进行支承接触。应当理解，光学导向件30从模块41中的移除是通过施加在两个卡扣式凸片34a1上并指向模块41的中心的伴随力来完成的。

光学导向件30在模块41中的精确定位以及其相对于壳体42的保持(尤其是旋转)通过两个刚性凸片34a2的存在而改进，所述两个刚性凸片布置在光学导向件30的基座31处，同时在直径上相对并且相对于卡扣式凸片34a1以90°定位。每个刚性凸片34a2在光学导向件的环形裙部33的平面中在环形裙部33中形成的回缩部34a3处突出。两个一致的凹部47a3形成在下覆盖件42b的环形边缘处。如图20所示，当光学导向件30安装在壳体42上时，刚性凸片34a2容纳在凹部47a3中。

与图11至图19的第三变型相比，光学导向件30和壳体42的所有其他元件都没有改变。

测试和方案

已经进行了测试来评估本发明的设备的有效性。已经更准确地评估了本发明的设备对减轻由向小鼠注射β-淀粉样蛋白引起的病理的功效。这些测试还允许确定对神经退行性疾病(比如阿尔茨海默氏病)起作用的照射方案。

用于测试本发明的设备的动物模型是阿尔茨海默氏病的非转基因模型Aβ25-35，其包括向小鼠脑室内注射寡聚体形式的Aβ25-35淀粉样肽。淀粉样肽的存在已经在阿尔茨海默氏病患者的大脑中被识别出来；Aβ25-35肽恰好是最具神经毒性的肽之一。已经表明，Aβ25-35肽的脑室内注射导致七天后在大脑层面处出现神经炎症和反应性胶质增生、促凋亡胱天蛋白酶的激活、氧化应激、海马体中的锥体细胞的数量减少、胆碱能神经元的丧失和严重的记忆问题。以一种非常有趣的方式，注射Aβ25-35肽导致建立了这样的病理学，其呈现了人类阿尔茨海默氏病的所有特征，特别是内源性Aβ物种的积累，而且还有tau蛋白的过度磷酸化，如在阿尔茨海默氏病的生理病理学中所观察到的。

在第1天，将Aβ25-35淀粉样肽以9nmol/鼠的速率注射到一组小鼠中，并且还将Sc.Aβ肽(扰乱的淀粉样-β蛋白25-35)以9nmol/鼠的速率注射到另一组对照小鼠中，从而造成淀粉样蛋白毒性(amyloid toxicity)。

从第1天(注射Aβ25-35淀粉样肽后2小时)到第10天，使注射了Aβ25-35淀粉样肽的一组小鼠中的一部分经历经皮照射治疗。在头部和腹部中执行照射治疗。所使用的照射设备或者是根据本发明的(图22至图26中的附图标记59)，或者是在本发明范围之外的(图22至图26中的附图标记58)。下面将说明所使用和比较的不同设备。

在第8天至第10天，对所有组的小鼠(Sc.Aβ且未治疗，Aβ25-35且未治疗，Aβ25-35且治疗)进行行为测试。

在第8天进行的第一项行为测试借助于用于评估Y-迷阵中的交替表现的测试来评估小鼠的自发空间记忆的改变。迷宫因此包括三个臂。每只小鼠被定位在一个臂的端部处，并且在8分钟的过程期间里可以在迷宫中自由移动。在视觉上检查每只小鼠的移动，包括在同一臂中的返回。交替被定义为在多个连续情况下进入三个臂。最大交替数是进入臂中的总数减去二。交替百分比计算如下：(实际交替数/最大交替数)x 100。这种第一项行为测试的结果示出在图10、图16和图22中。

在第9天和第10天进行的第二项行为测试评估长期的情境记忆，也称为“被动回避测试”。该测试在第10天以两个阶段来进行，在第9天进行训练过程。测试的装置是具有两个隔间的盒子，其中一个隔间被照亮，而另一个被置入黑暗中并配有网格形式的地板。闸刀式的关闭门将两个隔间分隔开。黑暗隔间的网格地板处会产生电击。最初，分隔两个隔间的门是关闭的。在训练过程中，每只小鼠都被放置在照亮的隔间中。5秒之后，门打开。当小鼠进入黑暗隔间时，网格上产生电击。在第10天，小鼠再次被放置在照亮隔间中，门关闭。门打开，并且测量两个参数：延迟时间，也就是说，小鼠在此之后进入黑暗隔间的时间；以及逃逸时间，也就是说，小鼠在此之后离开黑暗隔间的时间。这两个子测试的结果(延迟时间和逃逸时间)示出在图23和图25中。

在第10天，小鼠被安乐死。解剖小鼠的海马体和额叶皮层。海马体中脂质过氧化的水平以每毫克组织的CHP当量和与对照组(Sc.Aβ且未治疗)相比的百分比来确定。结果示出在图24中。还通过酶联免疫吸附试验ELISA确定海马体中的TNFα(肿瘤坏死因子)水平。结果以相对于对照组(Sc.Aβ且未治疗)的百分比表示，并且示出在图26中。

应该注意到，对于图22至图26示出的结果，通过注射Sc.Aβ且未治疗获得的结果构成第一参考对照，因为这种注射没有改变小鼠的行为或测试标记物的水平。通过注射Aβ25-35且未治疗获得的结果构成第二参考对照。

还应注意到，标志###和##分别表示对照组(Sc.Aβ且未治疗)的完全适应性和良好适应性，并且标志***表示对照组(Sc.Aβ且未治疗)的完全不适应性。

参考图22至图26。这些图说明了在以下操作条件下每天进行一次照射治疗的通过上述测试获得的结果：

附图标记56：注射Sc.Aβ且未治疗(对照1)

附图标记57：注射Aβ25-35且未治疗(对照2)

附图标记58：注射Aβ25-35且通过照射设备A同时在头部和腹部上进行每天一次6分钟的治疗，用于所述照射设备的照射模块包括在先前剃毛小鼠的皮肤上施用的平面透明透镜，并且所述照射模块包括以850纳米进行红外线发射的三个发光二极管(LED)、以640纳米进行红光发射的三个发光二极管(LED)、以及脉冲类型的激光二极管，所述脉冲类型的激光二极管具有：包括在80至100纳秒之间的脉冲持续时间、10kHz(即0.1毫秒)(优选地在1至20kHz之间，典型地为15kHz)的脉冲序列，其以850纳米进行发射并且具有1瓦特的脉冲功率。以10赫兹的脉冲模式对头部和腹部进行治疗。

附图标记59：注射Aβ25-35且通过照射设备B同时在头部和腹部上进行每天一次6分钟的治疗，用于所述照射设备的照射模块包括根据图20和图21所示的第四变型的本发明的光学导向件，所述模块施加在未剃毛小鼠的头部和腹部上。所述模块包括以850纳米进行红外线发射的发光二极管(LED)、以640纳米进行红光发射的发光二极管(LED)、以及脉冲类型的激光二极管，所述脉冲类型的激光二极管具有在80至100纳秒之间的脉冲持续时间、10kHz(即0.1毫秒)(优选地在1至20kHz，典型地为15kHz)的脉冲序列，其以850纳米进行发射并且具有1瓦特的脉冲功率。以10赫兹的脉冲模式对头部和腹部进行治疗。

可以观察到，图22至图26中示出的结果对于根据本发明的照射设备B(附图标记59)非常重要。还观察到，这些结果等同于对于现有技术的设备A获得的结果。因此，即使在皮肤上存在毛发的情况下，本发明的光学导向件也允许确保良好的治疗效率。

对于上述三种变型，光学导向件1、1a、30必须在非常特定的区域处保持在使用者头部上的适当位置。为此，光学导向件1安装在经皮照射模块上，该经皮照射模块可以是图11和图19中的用于光学导向件的第三变型的照射模块，包括光学导向件的第四变型的照射模块，或者确保光源与扩散杆的收集端部在近侧相对地同轴地保持的任何其他合适的模块。该模块还提供为电子板供应电力的装置。

该模块必须精确地定位在使用者头部上，从而仅照射相关区域。为此，提供了参照图27至图35描述的模块支撑件。

模块支撑件包括由柔性和/或弹性材料制成的一个或多个环，从而可以通过弹性握持确保经颅照射模块的固定保持。柔性和/或弹性材料是指这样一种材料，例如弹性体或橡胶材料，其允许通过环和弹性复位抵靠模块间隔开而将基本圆柱形外表面的模块插入到所述环中。该材料可以是柔性的，而不是弹性的，其用于插入和附接模块的间隔意味着材料的显著延伸，然后可以通过摩擦确保模块保持在环中。支撑件还包括用于定位在待照射区域上的装置。这些装置可以采取条带的形式，但是也可以或者附加地采取支撑件的形式，这些装置通过搁置在待治疗区域上来适配该区域，并且由于这种合适的支撑形式件而保持在适当位置。

将参考图27至图32来描述本发明的模块支撑件。

支撑件61包括多个环62，所述环用于保持分布在头部63表面上的模块(为了清楚起见，在附图中未引用所有的环)。作为非限制性示例，每个环由硅树脂制成，具有25毫米的外半径、23毫米的内半径(即2毫米的厚度)和6毫米的高度。该高度对于模块的强度必须足够，这将在后面描述。作为使用硅树脂的一种变型，环可以由橡胶、弹性体材料或者任何其他聚合或非聚合材料制成，这些材料足够柔性以允许插入和保持基本圆柱形外表面的模块。

环62对称地分布在支撑件上，使得当它们定位在头部63上时，支撑件的对称轴线XX'与使用者头部63的中心轴线XX'一致。环62通过柔性连结元件64连接在一起，所述连结元件例如由与环相同的材料制成，在该示例中由硅树脂制成。连结元件64精确地定位在支撑件61上，以允许支撑件61适配使用者头部63的形状，并且允许支撑件保持在头部63上，如将在后面详细描述。

环62分布如下：支撑件61提供十个外围环62a、四个次外围环62b和四个中心环62c。应当理解，环的这种精确数量和这种精确布置是通过非限制性示例给出的。环62的数量可以变化，它们的位置也可以变化，同时仍在本发明的范围内。

参考图28，其中环62a、62b、62c被编号为62a1、62a2、62a3、62a4、62a5、62b1、62b2、62b3、62b4、62c1、62c2，以描述它们的功能，应该理解，该图28仅代表支撑件61的一半，朝向头部63前方定位的四个外围环62a1、62a2和两个次外围环62b1旨在到达前额叶。从第二前外围环延伸的六个外围环62a2、62a3、62a4旨在到达颞叶。位于患者耳朵上方的四个中心环62c1、62c2和四个次外围环62b2、62b3旨在到达顶叶。四个最后方的外围环62a4、62a5旨在到达小脑。并且位于最后方的外围环上方的两个次外围环62b4以及最后方的外围环62a5前方的两个外围环62a4旨在到达枕叶。所有的环62还允许更深地接近丘脑、海马体和扁桃体。

四个中心环62c通过中心连结件64a连接在一起。次外围环62b通过次外围连结件64b连接到中心环62c。一些次外围环62b也通过次外围连结件64b连接在一起。外围环62a各自通过外围连结件64a连接到次外围环62b。另一方面，外围环62a没有通过连结件连接在一起。可以这样设置：连结件64a、64b、64c之一包括允许将患者的识别标签固定到其上的平坦区域。

外围环62a之间的连接的缺失允许支撑件61通过或多或少地打开来适配患者头部的形状。仍在本发明的范围内，一些外围环62a可以连接在一起，同时赋予这种适配功能。另一方面，如果所有的外围环62a连接在一起，则支撑件61将不能够适配不同形状的头部。

关于次外围环62b，一些连接在一起，使得支撑件具有足够的强度以保持在头部上的适当位置，并将模块保持在环中的适当位置。一些次外围环62b没有连接在一起的事实也允许维持支撑件61适配任何头部形状的功能。

在支撑件61的刚性(允许支撑件保持在患者头部上的适当位置并保持一个或更多个模块所必需的)与支撑件61对任何头部形状的适配性之间的折衷方案中，本领域技术人员可以理解次外围连结件64b和外围连结件64a的存在与否以及位置。这些连结件的存在与否尤其可以根据支撑件61上存在的环的数量或者甚至用于制造环62和连结件64的材料的刚度而变化。

在任何情况下，重要的是外围环62a中的至少一部分不连接在一起，并且优选地，所有的外围环62a不连接在一起。相反，中心环62c通过连结件64a连接在一起，这对于支撑件的刚性也显得很重要。中心环62c的整体连接取决于所使用的中心环62c的数量。

例如，支撑件61可以通过硅树脂模制制成一体。

参照图33，为了进一步改善支撑件61在头部上的保持，并且为了使环62朝向大脑的待治疗区域精确地定位，提供了受控束紧条带65。该条带65包括第一连接部分65a，该第一连接部分经由布置在每个外围环62a的下外围边缘处的管状元件66连接每个外围环62a。

条带65还包括下巴条带65b，该下巴条带通过四个连接元件65c连接到第一连接部分65a，所述连接元件两两地绕过患者耳朵的每一侧。替代地，可以设置成条带65通过尼龙搭扣型带子保持在适当位置。

可以设置三个束紧点67a、67b、67c，其中两个束紧点67a、67b位于连接元件65c和第一连接部分65a的连结处，并且第三束紧点位于下巴条带65b与两个连接元件65c之间的连结处。

为了进一步改善环62中的模块的强度(将在后面描述)，参考图32，可以在环62的内面处设置凹槽68。该凹槽68旨在与布置在相关模块的外表面上的圆形肋一致。凹槽68的存在不仅允许改善模块的强度，还提供了模块的更精确定位，使得辐射朝向大脑的目标区域被精确地引导。

将包括根据本发明的光学导向件的模块(例如，第三变型的模块41)组装到环62中是通过将模块41同轴地插入环62内部来进行的。为此，模块41具有大致圆柱形形状，使得可以确保其同轴地保持在环62中。这种同轴构造是重要的，因为它允许确保模块41在专用环的轴线上的定位和固定保持。

如上所述，当环62设置有内凹槽68时，模块41的外表面具有容纳在凹槽68中的对应圆形肋，以确保模块41在环62的轴线上的固定且精确的定位。

因此，光学导向件1、1a、30在照射模块41上的存在，以及支撑件61对一个或更多个照射模块41的保持，允许通过提高神经治疗的有效性来精确且有效地照射大脑的目标区域。

模块支撑件还可以采取旨在设置在患者头部上的帽子(或者甚至柔性膜)的形式，例如，光学导向件插置在其中的帽子。此外，它可以是设置有孔以容纳光学导向件的帽子。

本发明的光学导向件还适用于照射身体的其他部分，例如与照射大脑独立地或伴随地照射腹部。

替代地并且参照图5a，扩散杆2'由两个元件组成：导管C，其中容纳至少一根光学纤维FO，所述光学纤维允许使光从下端部6'传导到相对端部7'。光学纤维FO在导管FO内部纵向地延伸。导管C从第一下端部6'纵向地延伸到相对的扩散端部7'，该扩散端部旨在固定到待照射表面上。导管C具有与图5的杆2相同的形状：下部部分9'具有直径D1，并且上部部分10'具有直径D2，D2<D1。根据该实施例的扩散杆2'可以以与扩散杆2相同的方式布置在基座3中。

同样，图10的扩散杆2a的形状可以是其中可以设置至少一根光学纤维的导管的形状，然后该导管可以以与扩散杆2a相同的方式设置在图9的基座3a中。

此外，考虑到两件式扩散杆，可以提供其中设置有杆2、2a的导管。

导管有利地由塑料材料制成，并且优选地在其内部覆盖有反射材料，以便促进光通过一根或更多根光学纤维的扩散。

在扩散杆由两个元件组成的情况下，没有必要在上端部处提供透镜等。

与一体式扩散杆2、2a一样，带有导管的两件式变型可以是经皮照射模块的部件，其中光学导向件安装在环形壳体4、4a、42中，一根或更多根光学纤维连接到激光或红外光源。关于具有至少一根光学纤维的情况，光源可以由一个或多个光源组成，例如一个或几个激光源，它们将通过光学纤维连接在一起。

补充地，在上述所有变型中，杆的下端部可以采取几种形式：圆形、三角形、正方形等。此外，在该端部处，替代地或补充地，在透镜的前面可以设置棱镜，以改善光的扩散。

Claims (21)

1.一种用于通过表面扩散光辐射的光学导向件，其特征在于，所述光学导向件包括基座(3，31)，所述基座包括或能够保持至少一个扩散杆(2，2a；35a，35b，35c)，所述扩散杆的下扩散端部(7，7a；38a，38b，38c)从所述基座(3)突出并且旨在应用在所述表面上或附近，并且所述扩散杆的上收集端部(6，6a；37a，37b，37c)旨在定位在电力供应的光源(36a，36b，36c)附近并与之相对，并且所述扩散杆(2，2a；35a，35b，35c)包括能够将光从其收集端部(6，6a；37a，37b，37c)传输至其扩散端部(7，7a；38a，38b，38c)的材料。

2.根据权利要求1所述的光学导向件，其特征在于，所述扩散杆是一体的，并且由能够将光从其收集端部(6，6a；37a，37b，37c)传输至其扩散端部(7，7a；38a，38b，38c)的材料制成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学导向件，其特征在于，所述扩散杆(35a，35b)的收集端部(37a，37b)包括会聚透镜。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学导向件，其特征在于，所述下扩散端部(38a，38b，38c)是平面的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光学扩散导向件，其特征在于，所述扩散杆(35a，35b，35c)由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或玻璃、或聚碳酸酯、或透明共聚酯(PETG)或任何其他具有高透明度的等效材料制成。

6.根据权利要求1所述的光学导向件，其特征在于，所述扩散杆是两件式的，并且由导管(C)组成，在所述导管中设置有至少一根光学纤维(FO)。

7.根据前一权利要求所述的光学导向件，其特征在于，所述导管的内部覆盖有反射材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光学扩散导向件，其特征在于，所述基座(3，31)由能够传输光的材料制成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光学扩散导向件，其特征在于，所述基座(3)包括多个通孔(15)，通过所述通孔中的每一个容纳可移除的扩散杆(2，2a)。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的光学导向件，其特征在于，所述光学导向件被制成为集成有一个或更多个所述扩散杆(35a，35b，35c)的一体。

11.根据前述权利要求中任一项所述的光学导向件，其特征在于，所述扩散端部(7，7a；38a，38b，38c)包括会聚透镜和/或棱镜。

12.一种经皮照射模块，其特征在于，所述经皮照射模块包括根据权利要求1至11中任一项所述的光学导向件(1，1a；30)，所述导向件(30)安装在环形壳体(4，4a；42)中，所述环形壳体包括位于扩散杆(2，2a；35a，35b，35c)的收集端部(6，6a；37a，37b，37c)附近并与所述收集端部相对的至少一个电力供应的光源(36a，36b，36c)。

13.根据权利要求12所述的照射模块，其特征在于，所述照射模块包括多个光源(36a，36b，36c)，每个光源(36a，36b，36c)位于扩散杆(2，2a；35a，35b，35c)的收集端部(6，6a；37a，37b，37c)附近并与所述收集端部相对。

14.根据权利要求12和13中任一项所述的照射模块，其特征在于，所述光源包括红外激光二极管或发射红色光谱的发光二极管(LED)，或发射红外线的发光二极管(LEDs)。

15.根据权利要求14所述的照射模块，其特征在于，所述照射模块包括多个光源，所述多个光源包括至少一个红外激光二极管(36c)、一个发射红色光谱的发光二极管(36b)和一个发射红外线的发光二极管(36a)，并且所述照射模块包括多个扩散杆(35a，35b，35c)，每个扩散杆(35a，35b，35c)与一个光源(36a，36b，36c)相关联。

16.根据权利要求15所述的照射模块，其特征在于，所述红外激光二极管是脉冲类型的。

17.根据权利要求16所述的照射模块，其特征在于，所述脉冲类型的激光二极管以700至1200纳米之间的波长发射红外线，具有在20至200纳秒之间的脉冲持续时间、在1至10kHz之间优选地在1至20kHz之间典型地为15kHz的脉冲序列、以及在0.5至12瓦特之间的脉冲功率。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的照射模块，其特征在于，应用于所述发光二极管和所述红外激光器的调制频率在1至1000Hz之间。

19.一种经皮和经颅照射设备，其特征在于，所述照射设备包括在使用者头部上的定位装置(62，64，65)和至少一个环(62)，所述环由弹性和/或柔性材料制成，并且能够通过弹性握持来确保根据权利要求12至18中任一项所述的照射模块的附接。

20.根据权利要求19所述的照射设备，其特征在于，所述照射设备包括通过连结元件(64)连接在一起的多个环(62)，并且当所述设备处于使用者头部上的合适位置时，所述环(62)对称地布置在与头部的中心轴线一致的轴线(XX')的两侧，所述环(62)包括外围环(62a-62a1，62a2，62a3，62a4，62a5)，所述外围环中的至少一些没有通过连结元件(64)连接在一起。

21.一种根据权利要求1至11中任一项所述的光学导向件的用途，用于通过使用者的头皮扩散光辐射。

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