[发明专利]醒脑提神仪

说明书

本发明公开了一种基于神经生理学方法使大脑保持清醒的醒脑提神仪，通过一定幅值，频率和脉宽的组合的电脉冲信号在前额处对三叉神经刺激使其产生相应的电脉冲信号并将信号传输至大脑功能区蓝斑核，从而抑制丘脑神经网状核，阻止其释放抑制性神经递质，保证丘脑与大脑皮层之间的通信畅通，使大脑保持清醒。

优先权

本专利申请的优先权对应于美国专利申请申请号14/335910，名称：“A NEURALPHYSIOLOGICAL APPARATUS FOR WAKEFULNESS”。

技术领域

本发明涉及一种基于神经生理学调制激活神经元使人大脑保持清醒的仪器。

背景技术

在日常生活和工作中，保持大脑清醒可以有效地提高操作的安全性和准确性。目前人们主要通过喝咖啡或抽烟来提神，也有人采用机械装置或电信号刺激身体的某些部位使其大脑保持清醒。本发明通过刺激三叉神经调制脑中的蓝斑核神经元，增强其兴奋以保持大脑清醒，并通过检测脑疲劳程度自动开启或关闭刺激。

发明内容

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

1、通过刺激三叉神经调制脑内嗜睡/觉醒网络的神经元使大脑保持清醒。其中嗜睡/觉醒网络包括蓝斑核(LC)、下丘脑腹外侧前视区(VLPO)、被盖背外侧核(LDT)、脚桥核(PPN)和丘脑网状核(TRN)。

2、检测脑疲劳，并根据其疲劳程度自动控制调制大脑中瞌睡/清醒网络中的功能区，使大脑保持清醒。

3、通过检测TRN在释放抑制性神经递质阻隔丘脑与大脑皮层之间的通信的电兴奋强度来检测已及预测脑疲劳程度和入睡状态。

4、通过测量脑电以及检测脑电信号的特性(如TRN在释放抑制性神经递质的电兴奋所产生脑电纺锤波)来检测TRN释放抑制性神经递质的电兴奋强度。

5、通过定量分析脑电信号的特征，例如根据TRN在释放抑制性神经递质的电兴奋状态下产生的脑电纺锤波的密度、幅度和频率分析大脑的疲劳程度，来测量脑疲劳程度。

6、根据TRN在释放抑制性神经递质时的电兴奋造成的脑电信号的特征，例如脑电纺锤波，包括其密度、幅度、频率，来预测入睡状态。

附图说明

图1显示大脑困觉产生的脑生理学机制。在大脑进入疲劳状态时，TRN电兴奋增强，释放抑制性神经递质阻隔丘脑与大脑皮层之间的通信，使大脑产生困觉，甚至入睡；与此同时TRN在释放抑制性神经递质的电兴奋会产生遍布全脑的脑电纺锤波。

图2显示三叉神经在收到刺激时产生和传输一个电信号可到脑功能区LC，调制LC的兴奋状态使其兴奋增强。

图3显示在受到三叉神经传输的电信号调制下兴奋增强了的LC将抑制VLPO的兴奋，VLPO的兴奋下降使其失去对LDT和PPN的抑制作用，导致LDT和PPN的兴奋增强。兴奋增强了的LDT和PPN将释放抑制性神经递质抑制TRN兴奋以致其不能释放抑制性神经递质去阻隔丘脑与大脑皮层之间的通信，从而使丘脑于大脑皮层之间的通信畅通，大脑恢复和保持清醒。

图4展示了本发明的一个具体化设计，帽子(带子)型式，含与前额接触两组电极和一个电池驱动的电路盒，提供以下全部或部分功能：1)基于神经生理学的刺激调制大脑兴奋区，使大脑保持清醒；2)通过测量脑电信号检测脑疲劳程度程和瞌睡状态；3)自动开启或关闭神经生理学刺激，并实现刺激调制大脑兴奋区和测量脑电信号检测脑疲劳程度程和入睡状态两种模式间的自动切换。