用提供光治療并修改晝夜節律的系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及用于通過光治療來修改對象的晝夜節律的系統和方法，并且具體地涉及使用在特定波長范圍內的電磁輻射的脈沖來實現某些這樣的修改。
【背景技術】
[0002]可以已知輻射在對象上的撞擊影響晝夜節律和/或解決光線不足障礙。大體上，這些處置涉及在患者醒著的同時直接朝患者的眼睛照射光線，以緩解或治愈光線不足障礙，包括季節性情感障礙(SAD)、晝夜睡眠障礙以及與例如時差和輪班工作相關聯的晝夜節律打亂。
[0003]目前存在兩種類型的可獲得的光治療設備。一種類型的設備尺寸大并且可安裝在地板或桌面上。這些設備包括為熒光燈泡或大陣列的發光二極管的光源。盡管能夠將它們從一個位置移動到另一個，但是它們一般不可攜帶并且在一天的活躍部分期間需要在排程時間段內為靜止的。此外，光源相當易碎。第二種光治療設備可安裝在頭部。這些設備被形成為眼鏡或護目鏡。盡管它們可攜帶，但是由于它們當被戴在頭上時的奇怪外觀而使它們通常不被患者接受在公共場合使用。這些設備通常缺乏使得它們能夠在睡眠期間起作用的同時被使用的特征。該第二種類型的設備大多使用聚焦或非漫射光源以將高照度的光指向眼睛。
[0004]另外，光被定位為在患者醒著的同時將光束發射在患者的眼睛處。該途徑可能影響對患者的處置的舒適度。
【發明內容】
[0005]因此，本發明的一個或多個實施例的目標是提供一種用于向對象提供光治療的系統。所述系統包括一個或多個光源，所述一個或多個光源被配置為發射在不同強度和/或具有不同參數的電磁輻射。所述系統還包括一個或多個處理器，所述一個或多個處理器被配置為運行計算機程序模塊。所述計算機程序模塊包括治療模塊和光控制模塊。所述治療模塊被配置為獲得針對所述對象的光治療方案。所述光治療方案限定包括第一階段和第二階段的階段。所述第一階段與在一天或多天期間的第一周期相關聯。所述第二階段與在所述一天或多天期間的第二周期相關聯，所述第二周期不同于所述第一周期。所述光治療方案被配置為使得在所述第一階段期間所述對象接收包括具有第一波長范圍的電磁輻射的脈沖式電磁輻射，所述電磁輻射在脈沖期間處于第一強度，所述第一強度足以在撞擊后刺激所述對象的S-視錐受體。在所述第一周期期間接收到的所述脈沖式電磁輻射具有高達約10分鐘的脈沖持續時間和在約0.1秒與約10分鐘之間的脈沖間持續時間。所述光治療方案還被配置為使得在所述第二階段期間所述對象接收電磁輻射。在所述第二階段期間的所述電磁輻射的一個或多個參數從在所述第一階段期間的所述脈沖式電磁輻射被改變使得在所述第一階段期間提供的光治療不同于在所述第二階段期間提供的光治療。所述光控制模塊被配置為根據所述光治療方案控制來自所述一個或多個光源的發射。
[0006]在本發明的一個或多個實施例的另一方面，提供一種用于向對象提供光治療的方法。所述方法包括獲得針對所述對象的光治療方案，其中，所述光治療方案限定包括第一階段和第二階段的階段，其中，所述第一階段與在一天或多天期間的第一周期相關聯，其中，所述第二階段與在所述一天或多天期間的第二周期相關聯，所述第二周期不同于所述第一周期，其中，所述光治療方案包含撞擊在所述對象的閉合眼瞼上的電磁輻射以提供針對所述對象的光治療；在所述第一階段期間，發射包括具有第一波長范圍的電磁輻射的脈沖式電磁輻射，所述電磁輻射在脈沖期間處于第一強度，所述第一強度足以在撞擊后刺激所述對象的S-視錐受體，其中，在所述第一周期期間發射的所述脈沖式電磁輻射具有高達約10分鐘的脈沖持續時間和在約0.1秒與約10分鐘之間的脈沖間持續時間；以及在所述第二階段期間，發射電磁輻射，其中，在所述第二階段期間的所述電磁輻射的一個或多個參數從在所述第一階段期間的所述脈沖式電磁輻射被改變使得在所述第一階段期間提供的光治療不同于在所述第二階段期間提供的光治療。
[0007]—個或多個實施例的又一方面是提供一種被配置為向對象提供光治療的系統。所述系統包括用于獲得針對所述對象的光治療方案的單元，其中，所述光治療方案限定包括第一階段和第二階段的階段，其中，所述第一階段與在一天或多天期間的第一周期相關聯，其中，所述第二階段與在所述一天或多天期間的第二周期相關聯，所述第二周期不同于所述第一周期，其中，所述光治療方案包含撞擊在所述對象的閉合眼瞼上的電磁輻射以提供針對所述對象的光治療；用于在所述第一階段期間發射包括具有第一波長范圍的電磁輻射的脈沖式電磁輻射的單元，所述電磁輻射在脈沖期間處于第一強度，所述第一強度足以在撞擊后刺激所述對象的S-視錐受體，其中，在所述第一周期期間發射的所述脈沖式電磁輻射具有高達約10分鐘的脈沖持續時間和在約0.1秒與約10分鐘之間的脈沖間持續時間；以及用于在所述第二階段期間發射電磁輻射的單元，其中，在所述第二階段期間的所述電磁輻射的一個或多個參數從在所述第一階段期間的所述脈沖式電磁輻射被改變使得在所述第一階段期間提供的光治療不同于在所述第二階段期間提供的光治療。
[0008]在參考附圖考慮以下描述和所附權利要求時，本發明的這些及其他目的、特征和特性，以及操作方法和結構的相關元件的功能以及各部件的組合和制造的經濟性，將變得更顯而易見，全部這些形成本說明書的一部分，其中，相似的附圖標記指代各個附圖中對應的部分。然而，要明確理解，附圖僅是出于說明和描述的目的，并不旨在作為對本發明的范圍的限定。
【附圖說明】
[0009]圖1至圖3圖示根據一個或多個實施例的被配置為向對象提供光治療的系統；
[0010]圖4圖示根據一個或多個實施例的系統。
[0011]圖5圖示描繪人類眼瞼的透光率(在對數尺度上)對比波長的圖。
[0012]圖6A至圖6C圖示針對攜帶光源的器具的變型。
[0013]圖7示意性地圖示根據一個或多個實施例的用于提供光治療的系統的部件。
[0014]圖8圖示根據一個或多個實施例的通過將輻射發射到對象的閉合眼瞼上來喚醒對象的方法。
[0015]圖9A圖示描繪恒定褪黑激素抑制所需的輻照度對比電磁輻射的單色波長的圖。
[0016]圖9B圖示描繪視網膜視錐受體的相對響應時間對比波長的圖。
【具體實施方式】
[0017]本文中使用的單數形式的“一”、“一個”和“所述”包括復數引用，除非上下文明確地另有指示。本文中使用的兩個或更多個部分或部件被“耦合”的表述應當意指這些部分被直接或間接(即，通過一個或多個中間部分或部件)接合或共同操作，只要發生鏈接。本文中使用的“直接耦合”意指兩個元件彼此直接接觸。本文中使用的“固定耦合”或“固定的”意指兩個部件被耦合以便在保持相對彼此的恒定取向的同時作為一體移動。本文中使用的“一體的”一詞意指被創建為單個工件或單元的部件。亦即，包含被單獨創建并然后被耦合在一起作為一單元的工件的部件不是“一體的”部件或實體。本文中采用的兩個或更多個部分或部件彼此“接合”的表述應當意指多個部件直接地或通過一個或多個中間部分或部件向另一個施力。本文中采用的術語“數目”應當意指一或大于一的整數(即，多個)。本文中使用的術語“包含”應當被包含性地用于意指在可能的范圍內，列表中的任意項目，通過并且不加限制地，和/或該列表中的項目的任意組合。
[0018]本文中使用的方向性詞語，例如但不限于，頂部、底部、左、右、上、下、前、后以及它們的派生詞涉及附圖中所示的元件的取向，并且不對權利要求構成限制，除非在權利要求中明確記載。
[0019]哺乳動物的晝夜系統隨著在地球上的局部位置協調動物的生理和行為功能的時序。晝夜系統主要取決于入射在視網膜上的24小時明暗模式。負責人類晝夜光傳導的光傳導機制已經足夠好地闡明了設備可以利用該理解并根據期望調節晝夜時序。
[0020]晝夜光傳導的中央光傳感器為被稱作自主感光視網膜神經節細胞(ipRGC)的一類神經元。這些神經元為光傳導機制的一部分；較遠端的桿和視錐光受體也經由無長突和雙極細胞參與該過程。由這些遠端光受體生成的光信息不可以被直接傳送到自主感光視網膜神經節細胞，但是可以通過視網膜神經元的叢來傳送。為人類顏色視覺的基礎的光譜色頡頏神經元也是晝夜光傳導機制的部分。具體地，短波長敏感的(S)視錐可以為通過藍對黃(b-y)的自主感光視網膜神經節細胞、光譜色頡頏雙極細胞提供去極化輸入。由于晝夜光傳導機制的神經生理學，由b-y雙極對比大致510nm短的波長的響應(在由這些b_y雙極細胞對單色光的去極化與超極化響應之間的交叉點)可以添加到由自主感光視網膜神經節細胞的光響應，但比大致510nm長的波長則不能。如本公開其它地方討論的，具有S-視錐、M-視錐和/或L-視錐受體對其敏感的波長的不同類型的電磁輻射可以被組合和/或被交替以提供大體上的光治療，并具體地修改對象的晝夜節律。
[0021]與視網膜中的遠端光受體相比較，對自主感光視網膜神經節細胞的直接光刺激可以呈現高閾值，并且當被刺激時可以緩慢響應。一旦被刺激，自主感光視網膜神經節細胞可以呈現在光已經被熄滅之后對光的良好持續響應。例如，通過b-y雙極起作用的S-視錐可以響應于相對低的強度，將不一定刺激自主感光視網膜神經節細胞的短暫脈沖的光。由于S-視錐參與晝夜光傳導，所以短波長光(<510nm)的一串短暫脈沖可以能夠直接地和/或通過對自主感光視網膜神經節細胞的持續、瞬時的刺激來激活和/或刺激晝夜系統。在后一種情況下，由于自主感光視網膜神經節細胞的響應的固有持續性，來自S-視錐輸入的對自主感光視網膜神經節細胞的間歇刺激可以提供這些神經元的長時間的響應。
[0022]在一些實施例中，針對一些類型的和/或階段的光治療，所發射的電磁輻射可以刺激自主感光視網膜神經節細胞和/或S-視錐受體。自主感光視網膜神經節細胞為視網膜中的一種類型的神經細胞。自主感光視網膜神經節細胞可以為非圖像形成的，和/或可以提供對環境光強度的穩定表示，結果，自主感光視網膜神經節細胞可以參與而不限于至少三個領域:(I)它們可以在通過提供白天的長度、夜晚的長度以及夜晚到白天和白天到夜晚的過渡信息將晝夜節律同步到明/暗循環中來起作用，(2)它們可以貢獻于對瞳孔大小的調節，并且(3)它們可以貢獻于對褪黑激素的釋放的光調節和急性光抑制。憑借自主感光視網膜神經節細胞針對可見光譜中的電磁輻射的靈敏度曲線，常規的光治療系統，尤其是打算針對睜開的眼睛的那些，已經聚焦在480nm附近的波段上，并且可以以對自主感光視網膜神經節細胞的直接刺激為目標(優選在峰值靈敏度)利用連續照射。為了方便，在本公開內，術語“睡眠循環”將被用于指代針對對象的晝夜節律和/或褪黑激素的產生、抑制和/或釋放。
[0023]圖1至圖3圖示根據一個或多個實施例的被配置為向對象106提供光治療的系統
10。系統10可以被實施為(如圖1中描繪的)睡眠面罩12、被配置為戴在對象106的眼睛附近和/或中和/或攜帶在適當