本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，特別是涉及一種基于脈沖電場改善大腦認(rèn)知能力的裝置及應(yīng)用和穿戴設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、阿爾茨海默病(alzheimer’s?disease，ad)是一種發(fā)生于老年和老年前期以進行性記憶力減退、智能障礙及人格改變?yōu)樘卣髌鸩‰[匿的神經(jīng)退行性疾病，俗稱老年性癡呆。ad在臨床上表現(xiàn)為記憶障礙、語言障礙、認(rèn)知障礙和運動障礙等，嚴(yán)重影響患者日?；顒?。在ad后期，患者往往臥病在床，需要全天照看，極大加重了患者家庭的看護成本和經(jīng)濟成本。國際老年癡呆癥組織指出，2018年，全球已有5000萬人患有癡呆癥，到2050年將達到1.52億人。隨著我國人口老齡化的加劇，未來30年我國ad病患人數(shù)將會持續(xù)增加，到2050年，ad患病人數(shù)將超過3000萬人，達到2020年的2倍。80歲以上患者比例接近50％，或成為我國ad患者的主要人群。阿爾茨海默癥不僅嚴(yán)重威脅著我國老年人的生命健康。同時也增加了我國家庭乃至衛(wèi)生保健系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。因此，2024年5月，新發(fā)布的《中國阿爾茨海默病藍皮書》中明確指出，阿爾茨海默病的治療已刻不容緩，我國將加大阿爾茨海默病診療技術(shù)的創(chuàng)新支持力度，推進先進輔助診斷技術(shù)和干預(yù)手段的應(yīng)用。

2、從臨床上看，阿爾茨海默病是一種慢性中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，其病程長且病情逐漸加重。目前ad的發(fā)病機制仍不明確，醫(yī)學(xué)界關(guān)于ad發(fā)病有多種可能機制，其中β淀粉樣蛋白沉積和tau蛋白的異常磷酸化引起的神經(jīng)原纖維纏結(jié)是最主要的發(fā)病因素，aβ沉積會導(dǎo)致神經(jīng)功能改變、tau蛋白過度磷酸化后與其他蛋白質(zhì)配對結(jié)合并瓦解神經(jīng)元的運輸系統(tǒng)，從而導(dǎo)致認(rèn)知功能下降與記憶功能障礙；其他因素如膽堿能不足、細(xì)胞內(nèi)異常氧化應(yīng)激、神經(jīng)遞質(zhì)的異常代謝、線粒體功能障礙以及自噬功能障礙等也在疾病進展中發(fā)揮重要作用。

3、現(xiàn)有治療手段包括了藥物治療、認(rèn)知康復(fù)等，但是這些療法僅能夠減緩病例癥狀的加劇，而無法從根本上阻止或逆轉(zhuǎn)疾病的進程。其中，藥物治療是ad治療最為重要的手段，主要包括乙酰膽堿酯酶抑制劑(如多奈哌齊、卡巴拉汀等)、nmda受體拮抗劑(如美金剛)、腦代謝促智藥物(如吡拉西坦、奧拉西坦)等。這些藥物能夠在一定程度上增加乙酰膽堿濃度，提升中樞膽堿活性，改善神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞功能，從而改善ad的癥狀。但是，由于ad的發(fā)病機理和影響因素極其復(fù)雜，現(xiàn)有科學(xué)界仍然沒有公認(rèn)的確定結(jié)論，同時，現(xiàn)有藥物存在治標(biāo)不治本的情況，進而導(dǎo)致患者效果不佳、病情反復(fù)等情況。此外，不同地區(qū)、不同性別的患者病情及病理特征具有明顯差異，采用藥物治療的病情反應(yīng)也不同，現(xiàn)有藥物的種類和劑量選擇不能夠?qū)崿F(xiàn)患者的個性化治療。因此，藥物治療無法滿足ad日益嚴(yán)峻的發(fā)病惡勢，更多患者已處在無藥可用的困境之中，ad的治療仍面臨著束手無策的重大挑戰(zhàn)。因此，探索和發(fā)展一種能夠深入作用至患者根本性病變靶區(qū)且可實現(xiàn)個體化精準(zhǔn)治療的醫(yī)學(xué)前沿技術(shù)將具有重要的科學(xué)意義和臨床前景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于脈沖電場改善大腦認(rèn)知能力的裝置及應(yīng)用和穿戴設(shè)備，以解決aβ蛋白降解效果不顯著的問題。

2、本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于脈沖電場改善大腦認(rèn)知能力的裝置，通過脈沖電場進行無創(chuàng)干預(yù)，即使用非侵入式電極進行電場刺激，提高治療安全性的同時并提升aβ蛋白降解效果。

3、為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

4、一種基于脈沖電場改善大腦認(rèn)知能力的裝置，包括脈沖發(fā)生器以及治療電極陣列，所述脈沖發(fā)生器通過導(dǎo)線與所述治療電極陣列連接，所述脈沖發(fā)生器用于輸出脈沖電場并通過所述治療電極陣列作用于腦部的海馬區(qū)和/或皮質(zhì)區(qū)，以誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞降解aβ蛋白、tau蛋白和促進神經(jīng)元細(xì)胞的增值。

5、在一種可能的設(shè)計中，所述脈沖發(fā)生器用于輸出脈寬1ns～100us、頻率0.1hz～1mhz、幅值1kv～20kv的單極性或雙極性脈沖電場。

6、在一種可能的設(shè)計中，所述脈沖發(fā)生器用于輸出脈寬10ns～20μs、頻率0.1hz～100khz、幅值1～10kv的單極性或雙極性脈沖電場。

7、在一種可能的設(shè)計中，所述治療電極陣列包括至少兩個電極，各個電極均連接一金屬水凝膠層，以通過所述金屬水凝膠層將所述電極無創(chuàng)貼附于腦部的海馬區(qū)和/或皮質(zhì)區(qū)。

8、在一種可能的設(shè)計中，還包括信號反饋模塊以及控制器，所述信號反饋模塊用于獲取腦電檢測結(jié)果，所述信號反饋模塊與所述控制器連接，以將所述腦電檢測結(jié)果饋送至所述控制器，所述控制器與所述脈沖發(fā)生器連接，以基于所述腦電檢測結(jié)果控制所述脈沖發(fā)生器輸出設(shè)定參數(shù)的脈沖。

9、在一種可能的設(shè)計中，所述電極上設(shè)置有接頭，所述接頭連接所述導(dǎo)線的一端，所述導(dǎo)線的另一端連接所述脈沖發(fā)生器。

10、在一種可能的設(shè)計中，所述脈沖發(fā)生器包括控制單元、交互單元以及脈沖發(fā)生電路；其中，所述交互單元與所述控制單元信號連接，以向所述控制單元傳輸控制參數(shù)，所述控制單元與所述脈沖發(fā)生電路信號連接，以基于所述控制參數(shù)控制所述脈沖輸出電路輸出設(shè)定參數(shù)的脈沖電場，所述設(shè)定參數(shù)包括設(shè)定脈寬、設(shè)定頻率、設(shè)定幅值以及設(shè)定極性。

11、在一種可能的設(shè)計中，所述脈沖發(fā)生器還包括數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元設(shè)置于所述脈沖發(fā)生電路的輸出端，用于采集所述脈沖發(fā)生電路輸出的脈沖電場的參數(shù)，所述控制單元與所述數(shù)據(jù)采集單元信號連接，以根據(jù)所述脈沖發(fā)生電路輸出的脈沖電場的參數(shù)來控制所述脈沖發(fā)生電路的通斷。

12、在一種可能的設(shè)計中，所述控制單元為fpga控制器。

13、在一種可能的設(shè)計中，所述交互單元為人機屏幕交互單元。

14、在一種可能的設(shè)計中，所述數(shù)據(jù)采集單元為電流傳感器和/或電壓傳感器。

15、本發(fā)明的目的之二，在于提供上述脈沖電場或脈沖電場發(fā)生裝置的應(yīng)用。

16、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

17、如上所述的裝置在制備aβ蛋白和/或tau蛋白的降解裝置，和/或神經(jīng)元細(xì)胞的促進裝置中的應(yīng)用；或脈沖電場在制備aβ蛋白和/或tau蛋白的降解場，和/或神經(jīng)元細(xì)胞的促進場中的應(yīng)用；所述aβ蛋白、tau蛋白位于腦部的海馬區(qū)和/或皮質(zhì)區(qū)。

18、如上所述的裝置在制備人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞自噬的誘導(dǎo)裝置中的應(yīng)用；或脈沖電場在制備人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞自噬的誘導(dǎo)場中的應(yīng)用。

19、在一種可能的設(shè)計中，所述自噬效應(yīng)能夠進一步降解神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的aβ蛋白。

20、如上所述的裝置在制備治療阿爾茲海默癥的裝置中的應(yīng)用；或脈沖電場在制備治療阿爾茲海默癥的場中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明的目的之三，在于提供一種穿戴式設(shè)備，以提升ad治療的便利性。

22、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

23、一種穿戴設(shè)備，包括穿戴組件，所述穿戴組件上固定治療電極陣列，所述治療電極陣列通過所述穿戴組件固定于腦部的海馬區(qū)和/或皮質(zhì)區(qū)，所述治療電極陣列用于將脈沖電場作用于腦部的海馬區(qū)和/或皮質(zhì)區(qū)。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

25、根據(jù)本發(fā)明的一種基于脈沖電場改善大腦認(rèn)知能力的裝置，利用脈沖發(fā)生器輸出的脈沖電場通過治療電極陣列無創(chuàng)施加于腦部的海馬區(qū)和/或皮質(zhì)區(qū)，可避免正常腦組織的孫志，并在脈沖電場作用下有效降解aβ蛋白，同時促進神經(jīng)元細(xì)胞的增殖，改善大腦認(rèn)知能力，從而改善ad個體的ad癥狀(短期記憶能力和空間認(rèn)識能力)。