用于刺激有机体内局部和较高稳态的自动调节机制的装置

摘要

本发明涉及一种基于脉冲电磁场在有机体睡眠相和休息或舒张相期间用于刺激局部的和较高稳态的自动调节机制的装置，所述装置包括脉冲发生器、控制设备和场产生设备。脉冲发生器设计为产生随着控制设备作用而产生脉冲电磁场，且场产生设备通过5个特定系列的脉冲，其中对于所有的信号频率都一样，范围为8-15Hz，脉冲序列重复多次，且控制时间在7-9小时总计达至少3.5小时。

权利要求

1.一种用于刺激有机体内稳态的自动调节机制的装置，包括脉冲产生器、控制设备和场产生设备，其特征在于：所述脉冲产生器设计用于与所述控制设备和所述场产生设备相互作用，以通过发出脉冲序列来产生脉冲电磁场，其中一个脉冲序列包括序列1-5：序列1：0μT达1-3秒；

序列2：3-12μT基线信号达12-16秒；

序列3：30-150μT附加信号达100-200毫秒；

序列4：序列2和3重复8-10次；

序列5：0μT达1-3秒；

-所述基线信号和所述附加信号的频率相同，范围为8-15Hz；

-所述脉冲序列被配置成重复多次，且所有重复多次的脉冲序列的控制时间在7-9小时的时期内总计达至少3.5小时；

-所述各个脉冲的振幅符合指数函数或具有谐波或非谐波的弓形上升和下降包络曲线。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述场产生设备是线圈垫。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，在所述线圈垫中，多个单个电磁线圈均匀或非均匀地分布在所述垫的整个表面区域中，以产生平面磁场。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述各个线圈被设计成具有相同表面积或不同表面积的导体回路。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的装置，其中，在所述脉冲序列中，所述基线信号在0μT包括3-8次1-3秒的中断。

6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的装置，其中，在产生的所述脉冲电磁场中，根据选自下列的可用值来控制所述基线信号的电平、所述附加信号的电平以及所述脉冲序列的重复频率：-灌注有血球的节点数(number of nodal points，nNP)；

-小静脉流速的变化(ΔQven)；

-小静脉氧利用率的变化(ΔpO2)；

-小动脉或小静脉的血管舒缩状态(AVM)；

-粘附在一限定的内小静脉壁上的白血球数nWBC/A；

-乳酸清除cLac；

-在初始淋巴管中的流速QL；

-左心室射血分数EF；

-在睡眠或舒张时肾的排泄功能。

说明书

用于刺激有机体内局部和较高稳态的自动调节机制的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于脉冲电磁场而在有机体的睡眠相和休息或舒张相期间用于刺激局部的和较高稳态的自动调节机制的装置。

背景技术

[0002] 已知使用电磁脉冲来影响微循环。

[0003] EP 0 995 463公开了一种使用脉冲电磁场来影响人体内生物过程的装置，尤其用于提高O2利用率和刺激新陈代谢过程。各个脉冲符合由一公式表示的函数。

[0004] WO 2008/025731描述了一种用于产生脉冲电磁场的装置，该脉冲电磁场包括具有上升和下降包络曲线的周期脉冲，且这些周期脉冲与血液微循环的明确测量数据一致。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种用于在有机体的睡眠相和舒张相期间增强微循环系统中的再生和恢复效果的装置，同时考虑到在睡眠相或舒张相期间心脏每分输出量减少。这关系到微循环以及淋巴流尤其是免疫系统的功能改善。

[0006] 根据本发明，本装置包括脉冲发生器、控制设备和场产生设备，它们互相作用而产生脉冲电磁场，其中具有限定电平、限定间隔和限定频率的脉冲序列影响场的脉动。这样，能够有机体内产生刺激稳态自动调节机制的效果。

[0007] 当考虑有机体的哪些形态和功能体系能够对治疗方法的相关治疗效果给出代表性的表述时，作为传输器官的血液具有显著重要性。作为器官的血液的生物功能主要在于其为获得稳态而对体内平衡所起的作用，即由于各种控制和调节过程的相互作用而对维持恒定的“内环境”所起的作用，还在于其对免疫反应所起的作用。

[0008] 有机体在生理条件下最重要的“常数特征”是：

[0009] -含水量

[0010] -体液成分。血液常数：例如pH＝7.3，无机离子含量(钠、钾、镁、铁、氯化物、磷酸盐、碳酸氢盐、蛋白质含量)，葡萄糖浓度也被调节到变化很小的水平。维持血容量(跨毛细血管壁液体交换，止血，凝血)

[0011] -(系统)平均动脉血压的体温。

[0012] 活的有机体是一种多稳态系统，其中由血液将各种形态单元功能性地关联成一器官，以确保体内平衡。这些单元是包括心肺循环的外呼吸和新陈代谢以及包括血压调节的肾功能。

[0013] 在有机体内为维持体内平衡而进行的控制与调节过程间复杂的相互作用中，有机体的所有部分以某种方式相互关联，从而使在一子系统(组织、器官、器官系统)中发生的变化对其他子系统产生影响，使它们获得新的稳态，其中这些子系统通过神经和血液循环尤其是微循环而相互联系。

[0014] 器官的功能状态实质上取决于其微循环的功能状态。目前通常认为器官的大多数功能障碍或疾病至少是由于微循环障碍在其形成期确定、甚至是引起的。无论宏循环过程如何，微循环障碍经常是宏循环障碍的发展结果，且可逐渐发展其自身的动力学，该动力学对疾病的发展具有主要甚至主导的作用。如果没有足够的微循环的作用，即通过微血管的传输过程，则器官中的功能改善、痊愈或恢复过程或再生过程是不可能的。如果微循环被削弱，障碍或疾病的症状如果有的话，可至多受到暂时和很小程度的影响。

[0015] 因此，微循环的形态和功能体系是相关治疗和预防效果的特别好的指示。

[0016] 本发明的装置首先旨在产生血液微循环系统中的明确效果，并使用科学证明的测量方法和测量标准来使这些效果看得见和能证实。

[0017] 本发明所述的装置包括脉冲发生器、控制设备和场产生设备的装置的特征在于设计使脉冲发生器与控制设备和场产生设备相互作用，以通过发出脉冲序列来产生脉冲电磁场，其中脉冲序列包括序列1-5：

[0018] 序列1：0μT达1-3秒；

[0019] 序列2：3-12μT基线信号达12-16秒；

[0020] 序列3：30-150μT附加信号达100-200毫秒；

[0021] 序列4：序列2和3重复8-10次；

[0022] 序列5：0μT达1-3秒；

[0023] 假设：

[0024] (1)基线信号和附加信号的频率相同，范围为8-15Hz；

[0025] (2)脉冲序列被配置成重复多次，且所有重复多次的脉冲序列的控制时间在7-9小时的时期内总计达至少3.5小时；

[0026] (3)各个脉冲的振幅符合指数函数或具有谐波或非谐波的上升和下降包络曲线。

[0027] 基线信号可在0μT中断1-3秒达3-8次，因此比较短。

[0028] 可选择使控制时间总计达8小时，且可使脉冲序列在此期间重复多次。在本发明的另一实施方式中，也可选择使控制时间适合只产生2小时的脉冲序列，且在一无信号(0μT)的4小时中断之后再产生另外2小时的脉冲序列。在本发明的又一实施方式中，也可选择使控制时间适合按20-40分钟的间隔产生脉冲序列，且在这些脉冲序列之间存在无信号(0μT)的适当中断。

[0029] 场产生设备是一种用于全身治疗的大线圈垫，其尺寸优选为60-80cm x150-190cm。在这种线圈垫中，多个单个电磁线圈可均匀或非均匀地分布在垫的整个表面区域中，以产生平面磁场。取决于垫的大小，所述垫也可只包括单个线圈。

[0030] 各个线圈可设计成具有相同表面积的导体回路，或具有不同表面积的导体回路，或二者的组合。

[0031] 针对本发明的目的，术语“基线信号”是指各个振荡在预定时间单位内的极大值实质上是相同的，且不超过预定的强度值，即例如不超过12μT，优选不超过10μT，尤其不超过4-7μT。

[0032] 对于预定的12-16s的周期，基线信号由一序列在上述3-15μT电平的脉冲宽度约为33ms的各个脉冲构成。其后是脉冲宽度为100-200ms的附加脉冲，强度(强度＝脉冲强度＝电磁通量密度)为30-120μT，例如70μT。

[0033] 针对本发明的目的，术语“附加信号”由此是指在一限定时间和对于一非常短的时段，这里为100-200ms，另外发出一种强度超过基线信号至少18μT的明显更强的信号，其中附加信号叠加在基线信号上达所述短的时段。附加信号的强度优选为50-110μT，尤其优选为60-100μT。

[0034] 脉冲序列由振幅例如符合指数函数的各个脉冲构成。在EP 995463B1中将一优选指数函数表示为 该公式表示由振幅y随时间x的变化而跟踪得到的图形。于是各个脉冲的形状与EP 995463B1中的图2大致相同。各个脉冲也可具有非指数形状，呈现为表示谐波或非谐波振荡的上升和下降包络曲线，如在WO 2008/025731中所示。对表示这种振荡的交替脉冲组的图解例如参见WO 2008/025731中的图4c-4f。总体上，脉冲序列是由弓形形状的振荡复合构成的。

[0035] 阶梯形或直角形的脉冲或脉冲组不是本发明的主题。

[0036] 本发明优选使用由振幅符合一e函数的各个脉冲构成的脉冲组。

[0037] 脉冲序列的“多次重复”是指按照控制时间重复110-240次。

[0038] 产生的电磁场最好通过频率来影响基线信号的电平、附加信号的电平和长度、脉冲序列的重复频率、以及有机体的自身调节的功能特征，且这些功能特征选自微循环功能特征、宏循环功能特征、以及免疫功能特征。

[0039] 微循环功能特征包括：

[0040] -灌注有血球的节点数(number of nodal points，nNP)；

[0041] -小静脉流速的变化(ΔQven)；

[0042] -小静脉氧利用率的变化(ΔpO2)；

[0043] -小动脉或小静脉的血管舒缩状态(AVM)；

[0044] -粘附在一限定的内小静脉壁上的白血球数nWBC/A。

[0045] 其他特征包括：

[0046] -乳酸清除cLac(例如在骨骼肌中)；

[0047] -初始淋巴管中的流速QL；

[0048] -左心室射血分数EF；

[0049] -在睡眠和/或舒张时肾的排泄功能。

[0050] 后者例如包括尿液排出物质、尿液的pH值和渗透压摩尔浓度等。

[0051] 关于微循环功能特征，确定在一限定微血管网络中目前灌注有血球的节点数nNP，同时考虑到在所述网络中作为血液分布指示器的血球灌注分歧点数。红血球的流速界限限定为VRBC＝80μm/s。使用+或-给出评估结果(与限定的初值n＝60相比)。

[0052] 根据本发明，通过使用本发明所述的脉冲序列且将其重复8小时，nNP值与初值相比例如增加10％-15％。

[0053] 由小静脉流速Qven和小动脉流速Qart来限定在限定小静脉或小动脉中的粒子流量3
(血球流量)。该流量的单位是μm/s。ΔQven表示小静脉流速的变化，它也可表示为相对于初值的百分比变化。

[0054] 小静脉氧利用率的变化ΔpO2表示小静脉氧利用率相对于初值在时刻t＝0时的百分比变化。确定血红蛋白在供应血液的小动脉中与在选定靶组织网络内运送血液的小静脉中的氧饱和度间的绝对差。选择的靶器官或组织是皮肤或肠的组织部分，这些组织部分包括大的有很多分枝的代表有机体循环系统的血管网络，且属于免疫活性器官，此外还易于对这些组织部分进行非侵入性测量。

[0055] 根据本发明，通过使用本发明所述的脉冲序列且将其重复8小时，ΔpO2值例如增加8-10％。

[0056] 通过确定小动脉管壁的平滑肌细胞的自律收缩运动的距离-时间图来确定自发性小动脉(或小静脉)血管舒缩状态AVM(在等距测量时间、从内皮表面到相对的内皮表面、沿垂直于微血管纵轴的方向来测量距离；每秒60个测量值；复合振荡的确定；傅立叶分析；振幅-频率光谱的确定)。标准是表面积A低于小动脉血管舒缩(复合振荡)的振幅-频率光谱的包络。数值表示为相对于初值的百分比变化。

[0057] 在小静脉的限定内表面A＝18000μm2上测量粘附在一限定的内小静脉壁上的白血球数nWBC/A。对所有粘附在内皮上超过20秒的白血球进行计数。

[0058] 根据本发明，通过使用本发明所述的脉冲序列且将其重复8小时，nWBC/A值例如增加12％。比较值小于4％。

[0059] 由本发明的装置产生的刺激效果以及由使用所述装置而产生的调幅和调频脉冲电磁场与血液微循环的局部调节机制有关，例如自发性小动脉血管舒缩，其中特别优选免疫活性器官，例如皮肤和肠，在这一点上，最小微血管通过其自身肌肉和由内皮引发来进行紧张调节。

[0060] 关于对局部调节机制的影响，已发现本发明所述的可产生脉冲电磁场(包括非常特别的脉冲序列、脉冲电平和脉冲持续时间)的装置用于获得与已知电磁场相比更显著的特征变化，尤其是高于9％-20％的特征变化。

[0061] 由于包括较高频率范围内的基线信号和附加信号的脉冲未显示出这些结果，上述内容尤其令人惊讶。

[0062] 本发明的特别优势在于，在病人晚上睡熟的几个小时内，脉冲序列可重复多次，因而不必另外费力。

[0063] 此外，本发明提供与整个有机体的许多稳态调节过程(例如在夜晚睡眠期间的肾排泄功能)有关的预防和补充治疗效果。

[0064] 本发明也涉及提供一种在有机体的睡眠相和休息/舒张相期间用于刺激局部和较高稳态自动调节机制的预防或治疗方法，其特征在于病人的身体或一部分身体处于脉冲电磁场的作用下，其中脉冲序列包括序列1-5：

[0065] 序列1：0μT达1-3秒；

[0066] 序列2：3-12μT基线信号达12-16秒；

[0067] 序列3：30-150μT附加信号达100-200毫秒；

[0068] 序列4：序列2和3重复8-10次；

[0069] 序列5：0μT达1-3秒；

[0070] 假设：

[0071] -基线信号和附加信号的频率相同，范围为8-15Hz；

[0072] -脉冲序列被配置成重复多次，且所有重复多次的脉冲序列的控制时间在7-9小时的时期内总计达至少3.5小时；

[0073] -各个脉冲的振幅符合指数函数或具有谐波或非谐波的上升和下降包络曲线。

[0074] 治疗持续时间的范围从一次性的治疗到每天治疗达2-90天，其间可计划中断2-5天。

[0075] 如果在病人的睡眠相期间进行7-9小时的治疗，本发明所述的脉冲序列可在这一时段内连续发出。另一有利的实施方式包括2小时的脉冲序列、4小时的中断和另外2小时的脉冲序列。又一有利的实施方式包括持续半小时的脉冲序列及其间半小时的中断，总共达7-9小时。

[0076] 脉冲序列的有利总控制时间为8小时。可根据待治疗个体的年龄、体质、健康状况和条件计划这个及其他的有利实施方式。

[0077] 本发明也涉及使用一种在有机体的睡眠相和休息或舒张相期间用于刺激局部和较高稳态机制的装置，该装置包括脉冲发生器和场产生设备，其中脉冲发生器与场产生设备相互作用，以通过发出脉冲序列来产生脉冲电磁场，其中脉冲序列包括序列1-5：

[0078] 序列1：0μT达1-3秒；

[0079] 序列2：3-12μT基线信号达12-16秒；

[0080] 序列3：30-150μT附加信号达100-200毫秒；

[0081] 序列4：序列2和3重复8-10次；

[0082] 序列5：0μT达1-3秒；

[0083] 假设：

[0084] -基线信号和附加信号的频率相同，范围为8-15Hz；

[0085] -脉冲序列被配置成重复多次，且所有重复多次的脉冲序列的控制时间在7-9小时的时期内总计达至少3.5小时；

[0086] -各个脉冲的振幅符合指数函数或具有谐波或非谐波的通常呈弓形的上升和下降包络曲线。

附图说明

[0087] 下面具体说明本发明，附图中：

[0088] 图1显示使用本发明的装置而得到的靶组织(即皮下组织、肠)中的nNP特征；

[0089] 图2显示使用本发明的装置而得到的靶组织(即肠)中的ΔpO2特征；

[0090] 图3显示使用本发明的装置而得到的靶组织(即皮下组织、肠)中的nWBC/A特征；

[0091] 图4显示使用本发明的装置而得到的靶组织(即皮下组织、肠)内的初始淋巴管中的流速特征QL；

[0092] 图5显示使用本发明的装置而得到的靶组织(即骨骼肌)中的乳酸清除特征cLac；

[0093] 图6显示使用本发明的装置而得到的左心室射血分数特征EF。

具体实施方式

[0094] 例1

[0095] 所述装置包括供应有230V/50Hz(交流电)电源电压的脉冲发生器、用于向施予器施加不同场强的控制设备、以及作为施予器的线圈垫。控制设备的操作电压及由此在线圈垫上的额定功率最高为12V(直流)。优选使用由Innomed International AG，列支敦士登公司生产的BEMER装置。线圈垫的表面积为70 x 170cm，以容纳躺下病人的整个或几乎整个的身体。在线圈垫中分布有三对线圈。使用控制设备将电磁场的电磁通量密度和时间间隔控制在一系列的阶段。

[0096] 在一组测试人身上测试根据本发明而设计的包括脉冲发生器的装置。

[0097] 测试人数：24，被分成verum组12测试人和对照组12人。测试人为男性，年龄44-55岁，承受压力，存在睡眠障碍(难以入睡和维持睡眠)，临床性NAD。

[0098] 对verum组治疗如下：

[0099] -躺在线圈垫上

[0100] -脉冲序列(弓形的复合振荡)

[0101]

[0102] 基线信号包括4次各一秒钟的中断。

[0103] -重复脉冲序列，进行总计达8小时的治疗

[0104] -在0-8小时内每隔2小时(等距)测量特征

[0105] 对照组治疗如下：

[0106] -躺在线圈垫上；

[0107] -脉冲序列：无(空白对照)；

[0108] -进行如verum组中的测量。

[0109] 在两组中进行连续三天的治疗。使用的测量方法是活体显微镜检查、激光多普勒微流测量、白光光谱、活体显微镜反射光谱和临床实验室诊断。以下特征选自受检查的特征：

[0110] 1.在靶组织(即皮下组织、肠)内的限定组织单元(V＝2000μm3)中的灌注有血球的节点数nNP

[0111] 由图1可看出，与对照组不同，verum组在治疗期间显示出几乎连续的增加，发生13％的变化。相反，对照组的数值降至-15％，且在最后两个小时中只增至-8％。

[0112] 2.在靶组织(即肠)内的限定组织体积单元(V＝2000μm3)的微循环中的小静脉氧利用率ΔpO2

[0113] 由图2可看出，与对照组相反，verum组显示出最大增加9％。在对照组中无总的变化，只是在6小时之后暂时降至-8％。

[0114] 3.在靶组织(即肠)内的限定组织体积单元(V＝2000μm3)的微循环中粘附在一限定的内小静脉壁上的白血球数nWBC/A

[0115] 由图3可看出，与对照组相反，verum组显示出在治疗之后的8小时发生超过11％的明显增加的变化。对照组的数值只略微低于4％。

[0116] 4.在靶组织(即皮下组织、肠)内的初始淋巴管中的流速QL

[0117] 当对照组显示出减少-5％且暂时更多时，verum组能够增加13％。

[0118] 5.在靶组织(即骨骼肌)中的乳酸清除cLac

[0119] 与对照组中增加约5％形成对比，verum组对于该特征显示出增加超过12％。

[0120] 6.左心室射血分数EF

[0121] 在减少超过-15％之后，对照组在8小时之后得到约-7％的终值。在verum组中发生的变化明显得多，该组在6小时之后显示出几乎减少-30％，但在8小时之后得到+5％的数值。

[0122] 总体上，本发明的装置用于获得与血液的微循环特征以及其他特征相关的明显变化，所述其他特征即是指肾功能(增加对尿液排出物质的排泄)、以及在夜晚睡眠期间在皮肤和肠中的受激免疫反应。数值高于期望值达9-20％。

[0123] 例2(对照例)

[0124] 将本发明的装置与在WO 2008/25731中的装置作比较。

[0125] 使用例1中的装置和线圈垫。

[0126] 测试人：男性，年龄45-55岁，作为理疗和健康计划的一部分。

[0127] Verum组：12个测试人；比较组：12个测试人；使用随机产生器进行选择。

[0128] 治疗间隔：30天(盲目治疗)；测量间隔：也是30天(等距，且在每天的同一时刻)。

[0129] (a)verum组的治疗，躺在线圈垫上，且在每种情形下使用脉冲序列(弓形复合振荡)：

[0130]

[0131] 基线信号包括3次各一秒钟的中断。上述脉冲序列1-5重复总共达7小时。在第0、5、10、15、20、25和30天进行测量。

[0132] (b)比较组的治疗，躺在线圈垫上，且在每种情形下使用在WO 2008/025731中的脉冲序列(弓形复合振荡)：

[0133] 基线脉冲：60μT；脉冲宽度：30ms

[0134] 附加脉冲：180μT；脉冲宽度：150ms

[0135] 附加脉冲的频率：每分钟3次

[0136] 总频率：30Hz

[0137] 治疗持续时间：2 x 25分钟，其间中断2h

[0138] 治疗的频率和延续：每天进行，共30天

[0139] 在第0、5、10、15、20、25和30天进行测量

[0140] (c)评估方法

[0141] 具有基于计算机的图像处理工具(KONTRON系统)的活体显微镜检查装置、活体显微镜反射光谱(SPEX系统)、复合激光多普勒微流测量和白光光谱(LEA系统)。

[0142] (d)用于评估的特征

[0143] 特征：

[0144] -自发性小动脉血管舒缩AVM(表面积小于小口径小动脉血管舒缩的初始振幅-频率光谱的包络)；

[0145] -在限定的毛细管网络中当前灌注血球的节点数nNP；

[0146] -小静脉的氧利用率ΔpO2；

[0147] -初始淋巴管中的流速QL。

[0148] 靶组织：肠(直肠的肌肉层)

[0149] 生物统计：

[0150] WILCOXON秩和检验法(α＝5％)

[0151] 表1

[0152] 自发性小动脉血管舒缩AVM

[0153]

[0154] 表2

[0155] 灌注有血球的节点数nNP

[0156]

[0157] 表3

[0158] 小静脉的氧利用率ΔpO2

[0159]

[0160] 表4

[0161] 初始淋巴管中的流速QL

[0162]

[0163] 由对比可看出，WO 2008/025731中的装置与本发明的装置对于血液微循环的所有四个测量特征存在明显的差异。后者比前者的部分QL特征高3-4倍，其他特征高1.5-2倍。