專利名稱：優(yōu)化基于表面的刺激裝置中的刺激電流的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進的基于表面的刺激裝置，其優(yōu)化遞送的刺激電流，同時將其持續(xù)時間最小化，從而導致更高的效率和最小的功耗。
背景技術：
通過增加神經(jīng)內(nèi)的電荷，從而增大神經(jīng)內(nèi)部相對于周圍細胞外流體的膜電位，可從外部激勵神經(jīng)元。提交于2005年6月7日并轉(zhuǎn)讓給本申請相同受讓人的美國專利申請 No. 11/146，522公開了一種外部透皮神經(jīng)刺激貼片。這僅是基于表面的刺激裝置的一個例子。神經(jīng)系統(tǒng)的基本特征(即，其產(chǎn)生并傳導電脈沖的能力)可采取動作電位(AP)的形式， 其被定義為順著軸突或纖維傳遞的單個電脈沖。該動作電位(有時也稱為神經(jīng)沖動或峰值)是“全或無”現(xiàn)象?；鶑姸仁菍е聞幼麟娢坏臒o限持續(xù)時間(實際上，幾百毫秒)的最小電流。另外，對于最小強度，還存在激勵神經(jīng)所必要的最少時間。被稱為時值(Chronaxie) 的最少時間是以兩倍的基強度刺激神經(jīng)時生成響應的持續(xù)時間。如果刺激信號的刺激時間或刺激強度不足，則神經(jīng)將不會激發(fā)動作電位。圖1所示的興奮性組織的示例性強度-持續(xù)時間曲線用參考標號“1”來表示基強度并具有值0. 25V，而時值用參考標號“3”表示并且值大約為0. 23ms。當經(jīng)皮施加外部電刺激時，皮膚的復阻抗可改變刺激電流。例如，如果皮膚的電容增加，則刺激信號的振幅可能足以激勵神經(jīng)，然而，可能缺少足夠的時間來激發(fā)動作電位。 這被稱為電流衰減(current decay) 0當DC電流施加到皮膚表面時，在凈電流為零之前均能觀察到電流衰減。通常，這花費大約600微秒。因此，期望開發(fā)一種改進的方法和系統(tǒng)，其能夠針對皮膚阻抗變化或電流衰減進行調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種加寬或增加電流衰減以確保動作電位將激發(fā)而不需增大刺激信號的振幅或強度的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一方面涉及一種通過在電極界面?zhèn)仍黾觾?nèi)嵌式串聯(lián)電阻來增加分配給刺激信號以激發(fā)動作電位的時間，因此延長電流衰減的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一方面涉及一種通過采用至少基本上在電流衰減的持續(xù)時間期間具有非零斜率或變化率的刺激波形包絡以使得平均電流為非零，來增加分配給刺激信號以激發(fā)動作電位的時間的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明涉及一種方法和相關的刺激裝置，無論皮膚-電極阻抗如何，該裝置通過以下方式來確保在由刺激脈沖激活的預期生理目標中激發(fā)動作電位，所述刺激脈沖由非侵入性基于表面的刺激裝置的電極產(chǎn)生(i)增大刺激裝置的內(nèi)阻，以加寬時值時間，從而無論皮膚-電極阻抗如何，確保預期生理目標激發(fā)動作電位；和/或(ii)產(chǎn)生優(yōu)選地在刺激脈沖的基本上整個電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流(例如，刺激波形的包絡的非零斜率) 的刺激波形。本發(fā)明的一個具體方面涉及一種無論皮膚-電極阻抗如何，確保在由刺激脈沖激活的預期生理目標中激發(fā)動作電位的方法，所述刺激脈沖由非侵入性基于表面的刺激裝置的電極產(chǎn)生。這通過增大刺激裝置的內(nèi)阻來實現(xiàn)。由電極產(chǎn)生刺激脈沖。因此，增大的內(nèi)阻加寬時值時間，從而無論皮膚-電極阻抗如何，確保預期生理目標激發(fā)動作電位。本發(fā)明的另一具體方面涉及一種實現(xiàn)前面段落中所述方法的刺激裝置。所述刺激裝置包括用于生成刺激波形的波形發(fā)生器。電極電連接以接收刺激波形并生成刺激脈沖。 提供與電極串聯(lián)的電阻器以用于增大刺激裝置的內(nèi)阻，其中增大的內(nèi)阻加寬時值時間，從而無論皮膚-電極阻抗如何，確保預期生理目標激發(fā)動作電位。本發(fā)明的另一具體方面涉及一種無論皮膚-電極阻抗如何，確保在由刺激脈沖激活的預期生理目標中激發(fā)動作電位的方法，所述刺激脈沖由非侵入性基于表面的刺激裝置的電極產(chǎn)生。產(chǎn)生刺激波形，所述刺激波形在刺激脈沖的電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流 (例如，刺激波形的包絡的非零斜率)。利用接收所述刺激波形作為輸入的電極生成刺激脈沖。本發(fā)明的另一方面涉及一種實現(xiàn)前面段落中所述方法的刺激裝置。所述刺激裝置包括波形發(fā)生器，其用于生成刺激波形，所述刺激波形在刺激脈沖的電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流。電極接收所述刺激波形作為輸入并產(chǎn)生刺激脈沖。


根據(jù)下面對本發(fā)明示例性實施例的詳細描述和附圖，本發(fā)明的上述和其他特征將更顯而易見，其中貫穿若干附圖相同參考標號指代類似元件，其中圖1是組織刺激的示例性強度-持續(xù)時間曲線；圖2是模擬皮膚-電極界面并觀察微分電流的示例性示意性刺激電路；圖3示出圖2中模擬的刺激電路的示例性電壓-時間模擬結果，其中刺激波形為方波，刺激頻率為20Hz ；圖4示出圖2中模擬的刺激電路的示例性電壓-時間模擬結果，其中刺激波形為方波，刺激頻率為2IOKHz ；圖fe是通過增加內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻器來補償皮膚-電極阻抗的示例性示意性刺激電路；圖恥示出圖fe中模擬的刺激電路的示例性電壓-時間模擬結果，其中刺激波形為方波，刺激頻率為20Hz ；圖5c示出圖fe中模擬的刺激電路的示例性電壓-時間模擬結果，其中刺激波形為方波，刺激頻率為210KHz ；圖5d是通過增加并聯(lián)電阻來補償皮膚-電極阻抗的示例性示意性刺激電路；圖6是基于檢測的皮膚阻抗的反饋來調(diào)節(jié)刺激信號的包絡的經(jīng)皮外部刺激裝置的示例性示意圖；圖7是圖2中模擬的刺激電路的示例性電壓-時間模擬結果，其中刺激波形為預定的斜波形；以及圖8是圖2中模擬的刺激電路的示例性電壓-時間模擬結果，其中刺激波形為預定的指數(shù)波形。
具體實施例方式本發(fā)明的系統(tǒng)和方法是對非侵入性基于表面的刺激裝置的改進，其中電極鄰近皮膚表面設置或與皮膚表面直接接觸，以從外部刺激待治療的生理目標，例如神經(jīng)或組織。當利用外部電極穿過皮膚施加電刺激時，皮膚的復阻抗可改變刺激電流。皮膚的阻抗不斷地變化，并且取決于許多因素。例如，皮膚阻抗隨著年齡增大而逐漸升高，女性往往顯示出比男性更高的值。已經(jīng)記載了大量例如在站立、彎曲、下蹲、在平坦地板上行走、以及上/下樓梯期間，響應于關節(jié)上的張力，皮膚阻抗減少的百分比之間的相關性。另外，皮膚溫度、毛發(fā)的存在以及皮膚類型也會促使阻抗變化。如果皮膚阻抗改變刺激電流，使得激勵神經(jīng)所需的時間(時值)沒有達到，則神經(jīng)將不會被刺激(即，將不會激發(fā)動作電位)，刺激裝置因此將無法有效治療意圖治療的病癥。因此，需要最少刺激持續(xù)時間來啟動或激發(fā)動作電位。然而，當通過經(jīng)皮電極提供刺激時，皮膚的復阻抗可改變刺激電流。在電極-皮膚界面處阻抗的效果可近似為微分。 即，皮膚阻抗微分刺激波形并因此微分刺激電流?？衫秒娮?電容電路(RC電路)來模擬體電阻和皮膚-電極阻抗的電容。圖2是利用RC電路模擬皮膚-電極阻抗的示例性示意性電路。波形發(fā)生器105代表刺激信號。波形發(fā)生器105所生成的刺激信號穿過代表體電阻和皮膚-電極界面的電容的串聯(lián)RC電路(Rl和Cl)。利用示波器110觀察到微分電流。在示意性實例中，電阻和電容值分別被設定為Rl = 619 Ω，C1 = 470nF。圖3示出了圖2中模擬結果的電壓-時間軌跡，其中波形發(fā)生器105以20Hz的刺激頻率生成方波刺激信號。上面的波形表示波形發(fā)生器105所生成的20Hz方波刺激，而下面的波形示出示波器110所觀察到的微分電流。刺激信號的脈沖寬度(持續(xù)時間)大約為25ms，而在刺激的上升沿和后沿處微分電流的脈沖寬度(持續(xù)時間)均僅為大約ans。對于刺激脈沖的剩余 21ms，沒有記錄到電流。作為另一個實例，波形發(fā)生器105所生成的方波刺激信號被設定為 210KHz，刺激軌跡結果如圖4所示。從時間t0開始直到大約600微秒，可看到正的凈平均電流。初始600微秒之后平均電流大約為0mA。超過600微秒的刺激具有零平均電流。在圖3和圖4所示的示例性實例中，微分電流的持續(xù)時間(時值)可能不足以激活預期或目標興奮性組織。因此，期望增加刺激電流的持續(xù)時間以便激發(fā)預期或目標興奮性組織的動作電位?？朔捎谄つw-電極阻抗引起的刺激持續(xù)時間損失的一個可能的解決方案是將刺激信號的強度增大至高于所需基強度。再參照圖1中的強度-持續(xù)時間波形，在持續(xù)時間低于時值的情況下激活興奮性組織所需的刺激強度的值顯著大于在持續(xù)時間高于時值的情況下激活興奮性組織所需的刺激強度。這樣相對高的刺激信號強度可能不利地導致非目標組織的激活。另外，增大的刺激信號強度將消耗更多的功率，這在外部刺激裝置具有有限的電源時尤其不利。通過使衰減變寬，即增加時間，使得神經(jīng)激發(fā)而不必增加裝置的功率，本發(fā)明的系
7統(tǒng)和方法補償皮膚-電極阻抗的變化或改變以及電流衰減。通過增加時間以允許刺激能夠激發(fā)神經(jīng)，電流的衰減被延長。通過包括附加的串聯(lián)阻抗和/或通過增加衰減期間刺激波形的振幅，衰減可被加寬或者增加，換句話講，增加更多時間。已經(jīng)認識到，通過控制電極-皮膚界面的阻抗，刺激電流的持續(xù)時間可增加至略微高于預期興奮性組織的時值或降低至略微低于非預期興奮性組織的時值。即，可在界面的電極側(cè)增加內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻(R2)，以使刺激脈沖持續(xù)時間偏移至高于預期生理目標(例如興奮性組織)的時值，如圖fe所示。例如，可增加幾百歐姆的電阻以略微增大阻抗，使得刺激脈沖持續(xù)時間偏移至高于時值。反之，可從界面的電極側(cè)移除串聯(lián)電阻(R2)或增加并聯(lián)電阻(R3)(如圖5d中所示)，以使刺激脈沖持續(xù)時間偏移至低于非預期興奮性組織的時值。這樣，可補償刺激信號的強度，使得即使皮膚阻抗變化，目標或預期組織也被刺激。還可以想到且在本發(fā)明的預期范圍內(nèi)，通過檢測皮膚阻抗并基于檢測到的阻抗調(diào)節(jié)可變內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻器來實時地控制電阻。優(yōu)選地，實時采樣或監(jiān)測皮膚阻抗，并從該測量的值導出電阻和電容(電流衰減)?？衫贸Ｒ?guī)方案測量皮膚阻抗，例如施加電流源(恒定或可變的)并利用設置在皮膚表面上的傳感器或電極來測量皮膚阻抗?？勺冸娮?以及因此，刺激脈沖持續(xù)時間)優(yōu)選地與檢測到的皮膚-電極阻抗成正比地改變。即，隨著檢測到的皮膚-電極阻抗增大，可變電阻增大以延長刺激脈沖的持續(xù)時間，從而允許更長的刺激時間， 而隨著阻抗減小，可變電阻減小，從而縮短刺激脈沖的持續(xù)時間。圖恥是示例性刺激軌跡，其中增加IkQ內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻器R2并且以20Hz重新進行模擬。同樣，上面的波形表示刺激信號，而下面的波形表示微分電流。圖恥中所示波形的電流脈沖現(xiàn)在的持續(xù)時間為:3ms，這代表著相對于圖2中沒有串聯(lián)電阻的基準情況(其中電流脈沖波形的持續(xù)時間為ans)增加了 1ms。圖5c示出在相同的IkQ內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻的情況下在210KHZ下刺激電流波形的軌跡?？煽吹酱笥诹愕碾娏髅}沖持續(xù)時間達2. 5ms，這代表著相對于600微秒(0. 6ms)的基準增加了 1. 9ms,該基準先前在圖4中代表大約OmA的平均電流。這些示例性刺激電流波形軌跡驗證了增加內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻器會使刺激脈沖的持續(xù)時間增加至高于神經(jīng)激勵的閾值 (在此實例中，600微秒)，從而使得即使皮膚阻抗變化，神經(jīng)也將被刺激。為了將功耗最小化，優(yōu)選地使用最少量的內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻來實現(xiàn)神經(jīng)的激勵。然而，如果功耗不是特定電路設計的考慮因素，則不需要將內(nèi)嵌式電阻值最小化。在那些功耗是考慮因素的情況下，例如在具有有限的電源(例如電池)的情況下， 通過增加任何內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻來增加阻抗將不利地浪費或消耗一些功率，從而縮短電源的使用壽命。在將消耗的功率最小化的同時加寬衰減的一種替代方法是使用波形包絡至少在電流衰減期間具有非零斜率或變化率的刺激信號。再參照圖3，其中使用了具有零斜率包絡的方波刺激信號，僅對于非常小的幾毫秒的脈沖寬度(持續(xù)時間)出現(xiàn)了微分電流，而對于刺激脈沖的剩余時間，沒有出現(xiàn)電流。刺激脈沖包絡的斜率或變化率與非零電流的持續(xù)時間成正比。因此，可取的是采用包絡至少在波形的電流衰減期間具有非零斜率或變化率的刺激波形，以優(yōu)化非零電流的持續(xù)時間。優(yōu)選地，使用這樣的刺激波形，其包絡在波形的基本上整個電流衰減持續(xù)時間內(nèi)，并且最優(yōu)選地在基本上整個刺激脈沖寬度或間隔內(nèi)，均具有非零斜率或變化率。代替具有零斜率的方波刺激，使用幾種示例性的預定波形并觀察結果，其包絡在電流衰減期間具有非零斜率或變化率。在第一實例中，利用圖2中的模擬方案以20Hz的頻率采用斜波刺激，其結果示出于圖7中。斜波刺激是上面的軌跡，而微分電流軌跡是下面的軌跡。斜波刺激的脈沖寬度(持續(xù)時間)大約為30ms?？煽吹椒橇汶娏鞯某掷m(xù)時間達到刺激的持續(xù)時間，并且與施加的刺激的斜率或變化率成比例。還以20Hz的頻率進行另一實例，其中利用圖2中的模擬電路采用指數(shù)刺激波形。 在圖8中，指數(shù)刺激是上面的軌跡，而微分電流軌跡是下面的軌跡。刺激的脈沖寬度(持續(xù)時間)大約為25ms。同樣，可看到非零電流的持續(xù)時間達到刺激的持續(xù)時間，并且與施加的刺激的斜率或變化率成比例。施加的刺激包絡的斜率或變化率優(yōu)選地被選擇為匹配并因此補償皮膚阻抗。由于皮膚阻抗會因先前提到的許多因素隨時間推移而改變，所以期望實時地調(diào)節(jié)施加的刺激包絡的斜率或變化率，以匹配檢測到的電容，而非采用預定的刺激波形。因此，代替施加斜率至少基本上在電流衰減的持續(xù)時間期間為非零的預定刺激包絡作為刺激信號，可至少基本上在電流衰減的持續(xù)時間期間實時地調(diào)節(jié)刺激包絡的斜率，以補償監(jiān)測到的皮膚-電極阻抗。當檢測到的皮膚-電極阻抗增加時，增大包絡的斜率以加寬衰減，從而允許更長的刺激持續(xù)時間，而當檢測到的皮膚-電極阻抗降低時，減小包絡的斜率，從而縮短衰減和刺激的持續(xù)時間。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的基于表面的刺激裝置600的示例性示意圖，其依據(jù)檢測到的皮膚阻抗反饋實時地調(diào)節(jié)刺激信號波形的包絡。優(yōu)選地，實時地采樣或監(jiān)測皮膚阻抗， 并從該測量的值導出電阻和電容(電流衰減)?？衫贸Ｒ?guī)方案測量皮膚阻抗，例如施加電流源(恒定或可變的)并利用設置在皮膚表面上的傳感器620或電極來測量皮膚阻抗。根據(jù)監(jiān)測到的衰減的量或強度，基于表面的刺激裝置包括處理器或控制器625，該處理器或控制器由電源615供電并被編程為在電流衰減期間實時地調(diào)節(jié)波形發(fā)生器605所生成的波形形狀(例如，脈沖包絡的斜率)以補償該測量的電流衰減。調(diào)節(jié)的由波形發(fā)生器605生成的電流刺激被接收作為外部電極610的輸入以刺激目標(例如神經(jīng))。因此，通過增加/移除內(nèi)嵌式串聯(lián)電阻或者通過改變刺激波形的包絡形狀，使得在電流衰減期間其平均電流為非零，可針對皮膚電極阻抗補償刺激信號。還可以想到且在本發(fā)明的預期范圍內(nèi)，同時利用這兩個選項來補償由于皮膚阻抗引起的刺激電流的任何變化。因此，盡管已經(jīng)示出、描述和指出了應用于其優(yōu)選實施例的本發(fā)明的基本新穎特征，應該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領域技術人員可對所示裝置及其操作進行形式和細節(jié)上的各種省略、替換和改變。例如，明確預期的是以基本上相同的方式執(zhí)行基本上相同的功能以實現(xiàn)相同結果的那些元件和/或步驟的所有組合均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。元件從一個描述的實施例替換到另一實施例也是完全可以預期和想到的。還應當理解，附圖未必按比例繪制，它們本質(zhì)上僅僅是概念上的。因此，只意圖如所附權利要求書中的范圍所指出的那樣進行限制。本文引用的每一公布的專利、待審的專利申請、專利公開、期刊文章、書籍或任何其他參考文獻均全文以引用方式并入。
權利要求
1.一種無論皮膚-電極阻抗如何，確保在由刺激脈沖激活的預期生理目標中激發(fā)動作電位的方法，所述刺激脈沖由非侵入性基于表面的刺激裝置的電極產(chǎn)生，所述方法包括步驟增大所述刺激裝置的內(nèi)阻；以及利用所述電極產(chǎn)生刺激脈沖；其中增大的內(nèi)阻加寬時值時間周期，從而無論皮膚-電極阻抗如何，確保激發(fā)所述預期生理目標的動作電位。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述增大步驟包括以下步驟使所述刺激脈沖的持續(xù)時間偏移至高于所述預期生理目標激發(fā)動作電位所需的所述時值。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述增大步驟包括增加與所述電極串聯(lián)的電阻ο
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，還包括步驟在皮膚-電極阻抗降低的情況下，通過移除所述串聯(lián)電阻器來減小所述內(nèi)阻。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，在皮膚-電極阻抗降低的情況下，還包括步驟通過橫跨所述電極增加并聯(lián)電阻器來減小所述內(nèi)阻。
6.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述電阻器為幾百歐姆。
7.一種非侵入性基于表面的刺激裝置，其無論皮膚-電極阻抗如何，確保在預期生理目標中激發(fā)動作電位，所述刺激裝置包括波形發(fā)生器，其用于生成刺激波形；電極，其電連接以接收所述刺激波形并生成刺激脈沖；以及與所述電極串聯(lián)的電阻器，其用于增大所述刺激裝置的內(nèi)阻，其中增大的內(nèi)阻加寬時值時間周期，從而無論皮膚-電極阻抗如何，確保激發(fā)所述預期生理目標的動作電位。
8.根據(jù)權利要求7所述的刺激裝置，其中所述電阻器使所述刺激脈沖的持續(xù)時間偏移至高于所述預期生理目標激發(fā)動作電位所需的所述時值。
9.根據(jù)權利要求7所述的刺激裝置，還包括與所述電極并聯(lián)的電阻器，其用于減小所述刺激裝置的內(nèi)阻，其中減小的內(nèi)阻響應于皮膚-電極阻抗的降低而縮短所述時值時間周期。
10.根據(jù)權利要求7所述的刺激裝置，其中所述電阻器為幾百歐姆。
11.一種無論皮膚-電極阻抗如何，確保在由刺激脈沖激活的預期生理目標中激發(fā)動作電位的方法，所述刺激脈沖由非侵入性基于表面的刺激裝置的電極產(chǎn)生，所述方法包括步驟產(chǎn)生刺激波形，所述刺激波形在所述刺激脈沖的電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流；利用接收所述刺激波形作為輸入的所述電極生成刺激脈沖。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述產(chǎn)生步驟包括選擇在電流衰減的至少一部分期間形成具有非零斜率的包絡的刺激波形。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達電流衰減的大約50%。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達基本上整個電流衰減。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述刺激波形為預定波形。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中所述預定波形為斜坡波形或指數(shù)波形之一。
17.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中在所述產(chǎn)生步驟之前，還包括以下步驟 實時地檢測皮膚-電極阻抗；以及基于檢測到的皮膚-電極阻抗確定電流衰減。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述生成步驟包括以下步驟在電流衰減期間實時地調(diào)節(jié)所述刺激波形的斜率，以基本上匹配檢測到的皮膚-電極阻抗。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)步驟包括當檢測到的皮膚-電極阻抗增大時，增大所述刺激波形的包絡的斜率，而當檢測到的皮膚-電極阻抗減小時，減小所述刺激波形的包絡的斜率。
20.一種非侵入性基于表面的刺激裝置，其無論皮膚-電極阻抗如何，確保在由電極所產(chǎn)生的刺激脈沖激活的預期生理目標中激發(fā)動作電位，所述刺激裝置包括波形發(fā)生器，其用于生成刺激波形，所述刺激波形在所述刺激脈沖的電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流；和電極，其接收所述刺激波形作為輸入并產(chǎn)生刺激脈沖。
21.根據(jù)權利要求20所述的刺激裝置，其中所述刺激波形在電流衰減的至少一部分期間形成具有非零斜率的包絡。
22.根據(jù)權利要求21所述的刺激裝置，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達電流衰減的大約50%。
23.根據(jù)權利要求22所述的刺激裝置，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達基本上整個電流衰減。
24.根據(jù)權利要求20所述的刺激裝置，其中所述刺激波形為預定波形。
25.根據(jù)權利要求M所述的刺激裝置，其中所述預定波形為斜坡波形或指數(shù)波形之ο
26.根據(jù)權利要求20所述的刺激裝置，還包括 電路，其用于實時地檢測皮膚-電極阻抗；和處理器，其用于基于檢測到的皮膚-電極阻抗確定電流衰減。
27.根據(jù)權利要求沈所述的刺激裝置，其中所述處理器在電流衰減期間實時地調(diào)節(jié)所述刺激波形的斜率，以基本上匹配檢測到的皮膚-電極阻抗。
28.根據(jù)權利要求27所述的刺激裝置，其中所述處理器當檢測到的皮膚-電極阻抗增大時，增大所述刺激波形的包絡的斜率，而當檢測到的皮膚-電極阻抗減小時，減小所述刺激波形的包絡的斜率。
29.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述產(chǎn)生刺激脈沖的步驟包括以下步驟產(chǎn)生刺激波形，所述刺激波形在所述刺激脈沖的電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流；以及利用接收所述刺激波形作為輸入的所述電極生成刺激脈沖。
30.根據(jù)權利要求四所述的方法，其中所述產(chǎn)生刺激波形的步驟包括選擇在電流衰減的至少一部分期間形成具有非零斜率的包絡的刺激波形。
31.根據(jù)權利要求30所述的方法，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達電流衰減的大約50%。
32.根據(jù)權利要求31所述的方法，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達基本上整個電流衰減。
33.根據(jù)權利要求四所述的方法，其中所述刺激波形為預定波形。
34.根據(jù)權利要求33所述的方法，其中所述預定波形為斜坡波形或指數(shù)波形之一。
35.根據(jù)權利要求四所述的方法，其中在所述產(chǎn)生刺激波形的步驟之前，還包括以下步驟實時地檢測皮膚-電極阻抗；以及基于檢測到的皮膚-電極阻抗確定電流衰減。
36.根據(jù)權利要求四所述的方法，其中所述生成步驟包括以下步驟在電流衰減期間實時地調(diào)節(jié)所述刺激波形的斜率，以基本上匹配檢測到的皮膚-電極阻抗。
37.根據(jù)權利要求36所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)步驟包括當檢測到的皮膚-電極阻抗增大時，增大所述刺激波形的包絡的斜率，而當檢測到的皮膚-電極阻抗減小時，減小所述刺激波形的包絡的斜率。
38.根據(jù)權利要求7所述的刺激裝置，還包括波形發(fā)生器，其用于生成刺激波形，所述刺激波形在所述刺激脈沖的電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流；其中所述電極接收所述刺激波形作為輸入并產(chǎn)生刺激脈沖。
39.根據(jù)權利要求38所述的刺激裝置，其中所述刺激波形在電流衰減的至少一部分期間形成具有非零斜率的包絡。
40.根據(jù)權利要求39所述的刺激裝置，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達電流衰減的大約50%。
41.根據(jù)權利要求40所述的刺激裝置，其中所述刺激波形的包絡的非零斜率持續(xù)達基本上整個電流衰減。
42.根據(jù)權利要求38所述的刺激裝置，其中所述刺激波形為預定波形。
43.根據(jù)權利要求42所述的刺激裝置，其中所述預定波形為斜坡波形或指數(shù)波形之一。
44.根據(jù)權利要求38所述的刺激裝置，還包括電路，其用于實時地檢測皮膚-電極阻抗；和處理器，其用于基于檢測到的皮膚-電極阻抗確定電流衰減。
45.根據(jù)權利要求44所述的刺激裝置，其中所述處理器在電流衰減期間實時地調(diào)節(jié)所述刺激波形的斜率，以基本上匹配檢測到的皮膚-電極阻抗。
46.根據(jù)權利要求45所述的刺激裝置，其中所述處理器當檢測到的皮膚-電極阻抗增大時，增大所述刺激波形的包絡的斜率，而當檢測到的皮膚-電極阻抗減小時，減小所述刺激波形的包絡的斜率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種方法和相關的刺激裝置，無論皮膚-電極阻抗如何該方法通過以下方式來確保在由刺激脈沖激活的預期生理目標中激發(fā)動作電位，所述刺激脈沖由非侵入性基于表面的刺激裝置的電極產(chǎn)生(i)增大刺激裝置的內(nèi)阻，以加寬時值時間，從而無論皮膚-電極阻抗如何，確保預期生理目標激發(fā)動作電位；和/或(ii)產(chǎn)生優(yōu)選地在刺激脈沖的基本上整個電流衰減期間優(yōu)化非零平均電流(例如，刺激波形的包絡的非零斜率)的刺激波形。
文檔編號A61N1/36GK102256663SQ201080003785
公開日2011年11月23日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者A·久巴爾迪, S·沃爾格倫 申請人:伊西康公司