[发明专利]使用直流电前庭刺激改变身体质量组成的方法和系统

说明书

相关申请

本申请要求2013年3月1日提交的美国临时申请号61/771,766的优先权的权益，该申请通过引用以其全文结合在此。

发明领域

本发明涉及一种用于前庭刺激以在一名个体的身体质量组成中产生生理变化的装置和方法。

发明背景

肥胖症是一种医学病状，其涉及过量身体脂肪的累积。其由身体质量指数(BMI)定义，其是一种基于一名个体体重和身高的体重量度。(BMI＝质量(kg)/(身高(m))2)。肥胖症由世界卫生组织和美国国立卫生研究院定义为一个大于或等于30的BMI，并且肥胖症前期定义为一个在25到30范围内的BMI。肥胖症是全世界死亡的主要可预防病因中的一种，并且被认为使预期寿命减少约7年。过量身体脂肪本身也可造成健康个体的美观的显著察觉问题。

已经使用许多不同技术来帮助过重的个体减轻体重。这些包括多种不同类型的饮食、运动方案、体重减轻药物以及体重减轻手术。目前不存在容易或普遍地有效的体重减轻方案。

骨质疏松是一种骨疾病，其特征为骨矿物质密度(BMD)降低，结果是骨折的风险增加。世界卫生组织将骨质疏松定义为一个在平均峰值骨量(年轻健康成人的平均值)以下2.5个标准差或更大的BMD，如通过双能X射线吸收测量法测量。骨质疏松的发生通过三个因素的相互作用测定：第一，一名个体的峰值BMD；第二，骨骼再吸收的速率；第三，在重塑期间新骨骼的形成速率。在发达国家在老年群体的情况下，尤其在绝经后女性中，其是一个特定健康问题。已经使用多种药理学治疗以治疗骨质疏松，当前管理的主体是双膦酸盐，其改变骨骼再吸收的速率。

离心可实际上模拟一个比在地球表面上所经历(1G)大的重力场，称为“超重力”(史密斯(Smith)，1992)。已经观察到动物的长期离心致使身体质量组成变化(富勒(Fuller)等人，2000；富勒等人，2002)。确切地说，经由离心经受超重力的动物展示“身体质量在脂肪与无脂肪组分之间的成比例分布”(富勒等人，2000)中的一个位移，伴随一个与场强度成比例的身体脂肪的减少(富勒等人，2002)。

据报告超重力已特定引起以下动物的身体脂肪减少：鸡(伊万斯(Evans)等人，1969；史密斯和凯莉(Kelly)，1963；史密斯和凯莉，1965；伯顿(Burton)和史密斯，1996)、仓鼠(布赖尼和温德尔(Briney&Wunder)，1962)、其他家禽(史密斯等人，1975)、兔(卡托维奇(Katovich)和史密斯，1978)、小鼠(欧亚马和普拉特(Oyama&Platt)，1967；凯尔(Keil)，1969；富勒等人，2000；富勒等人，2002)以及大鼠(欧亚马和普拉特，1967；欧亚马和蔡特曼(Zeitman)，1967；皮兹(Pitts)等人，1972；罗伊(Roy)等人，1996；沃伦(Warren)等人，1998)。观察到的身体脂肪的减少可相当显著。举例来说，已报告鸡将从在1G下的30％身体脂肪减少到在3G下的3％(伯顿和史密斯，1996)。类似地，在2G下生活的小鼠示出绝对和胴体脂肪百分比的约55％减少(富勒等人，2000)。这似乎伴随着脂肪酸作为一种代谢底物的一个增加的使用，和一个增加的代谢速率(富勒等人，2006)。

虽然脂肪的显著损失似乎是身体质量组成对超重力的主要变化，并且伴随其身体的无脂肪组分的相对尺寸增加，一些作者也已注意到经受长期离心的动物的肌肉和骨骼的特定变化。适于一种2G环境的较小实验动物据报告已将其骨胳质量增加(如使用身体钙含量测量)约18％(史密斯，1992)。杰凯尔(Jaekel)等人(1977)也报告在2.76G下的延长离心引起大鼠股骨的骨矿物质密度增加。

已经观察到屈肌和伸肌之间的平衡响应超重力位移以促进具有一种抗重力功能的肌肉(史密斯，1992)。在地球上的家禽中腿部伸肌:屈肌质量比是0.85，但2G将这一比率改变为1.17(伯顿和史密斯，1967；史密斯，1992)。在暴露于超重力的动物的肌肉中似乎还存在一个功能差异。已报告适于2.5G的动物展现一种是未适应对照的约三倍的显著增加运动能力(如通过奔跑到精疲力竭测量)，和一个增加的最大氧吸收(伯顿和史密斯，1967，1996)。类似地发现暴露于一种4G环境4周的仓鼠具有一种更大的对腓肠肌疲劳的耐性和其强直性收缩的强度的一个37％增加(卡诺尼卡(Canonica)，1966)。