用于減小刺激治療中的干擾的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于減小刺激治療中的干擾的方法和系統(tǒng)
[0001]本申請是國際申請日為2011年9月3日、國家申請?zhí)枮?01180050206.X、發(fā)明名稱為“用于減小刺激治療中的干擾的方法和系統(tǒng)”的進入中國國家階段的PCT申請的分案申請。
技術領域
[0002]本公開涉及刺激治療設備，更具體地，涉及刺激干擾避免的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0003]治療專家、醫(yī)師、運動員和其他個體通常使用刺激治療和裝置來促進生理健康。刺激治療可以包括電治療、超聲、按摩或將能量施加到患者的身體的任何其他治療。刺激治療例如可以應用于肌肉以便塑形、緊致、增加彈性、美化、增加熱量消耗、康復或恢復。選擇刺激的特性，例如，頻率、持續(xù)時間、脈沖形狀和強度，以實現不同治療目標。例如，典型的電療裝置被編程為以強度和持續(xù)時間的變化水平輸出電脈沖以提供肌肉和/或神經刺激。
[0004]許多刺激系統(tǒng)利用多個通道，其中多個換能器將操作者指定的或預編程的刺激信號輸送到電極或其他刺激裝置。這些信號可以隨著時間在頻率、脈沖持續(xù)時間、電流和/或電壓強度、波形、休止期上變化，并且也可以在通道之間變化。當多個通道在大致相同時間輸送刺激脈沖時，脈沖彼此干擾并且可能導致刺激所施加到的用戶的疼痛或其他問題。
[0005]在圖1A中示出刺激干擾，該圖顯示具有兩個刺激通道(通道A 102和通道B 104)的刺激系統(tǒng)。通道A 102由兩個電極A1 106和A2 108耦合到用戶，并且在由FA表示的頻率下提供刺激電流ia的脈沖。通道B 104由兩個電極B1 110和B2 112耦合到用戶，并且在由FB表示的頻率下提供刺激電流ib的脈沖。圖1B顯示根據該情況的兩個示例性波形ia 114 和 ib 116。
[0006]圖1B也示出干擾118和120的兩個時期，其產生的原因是通道A 102和B 104獨立(并且因此不同步或在時間上協調)并且在短時幀內生成脈沖從而干擾。當通道生成在時間上緊鄰的脈沖時，即使不精確地同時，也可能產生干擾效應。
[0007]部分地由于存在于正在刺激的組織中的能量傳導通路而產生干擾。當一個或多個能量傳輸路徑存在于兩個或更多個身體部位之間(例如，當施加到用戶的身體時在通道A102和B 104的部位之間)時，由在第一身體部位施加的刺激信號提供的能量可以在不同身體部位可檢測。該能量傳輸發(fā)生的原因在于活組織具有有限阻抗。當能量信號通過身體行進時，組織的阻抗衰減并且延遲能量信號。檢測的信號的幅度、形狀和其他性質取決于許多因素，包括刺激信號持續(xù)時間、波形和強度、刺激部位和檢測部位之間的距離、刺激部位和檢測部位之間的組織的性質以及其他生理和環(huán)境變量。
[0008]在刺激干擾期間各種因素可能造成人的疼痛或不適體驗。取決于FA和FB之間的頻率關系(參見圖1A和1B)，用戶可以感覺間歇強度峰值和/或刺激調制(例如，頻率和/或強度調制)。以下條件中的任何一個可以影響患者的刺激干擾感覺的強度或其他方面:
[0009]?用戶身體上相對于通道B 104電極的位置的通道A 102電極的位置一更近的位置可以強化干擾感覺；
[0010].由通道A 102和/或通道B 104提供的刺激的強度一更高的刺激強度可以強化干擾感覺；
[0011]?通道A 102和B 104上的相對脈沖頻率一更接近的頻率(例如，在百萬分之幾或大約1%內)或彼此是整數倍的頻率可以強化干擾感覺；
[0012]?通道A 102和B 104上的絕對脈沖頻率一干擾感覺在收縮誘導刺激期間(例如，頻率大約為14Hz和更大)比在痙攣誘導刺激期間(例如，頻率大約為10Hz或更小)更有可能產生。
[0013]緩解刺激干擾的一種已知方法涉及使用中央控制器和同步系統(tǒng)。中央控制器控制并且同步通道A 102和B 104上的刺激脈沖的“發(fā)射”以避免刺激干擾。在一些刺激系統(tǒng)中，通道A 102和B 104均由不同控制器控制，但是由一個或多個專用同步信號鏈接(有線或無線)。圖1C顯示包括通道A 102和B 104之間的同步鏈路122的普通刺激系統(tǒng)。在這樣的刺激系統(tǒng)中，同步例如可以使用圖1D中所示的已知同步脈沖技術進行。在圖1D中，當刺激脈沖124在通道A 102上完成時，通道A 102經由同步鏈路122(圖1C)將同步脈沖(未示出，但是在同步時間標記132發(fā)送)發(fā)送到通道B 104。在通道A 102上完成刺激脈沖和在通道B 104接收同步脈沖之間的同步時間126具有持續(xù)時間tsyncAB，表示在通道A 102傳輸的脈沖由通道B 104接收所需的最小時間量。當通道B 104接收到來自通道A102的同步脈沖時，通道B 104然后可以生成它自身的刺激脈沖128，然后將同步脈沖傳輸回到通道A 102 (未示出，但是在同步時間標記134發(fā)送)，這耗費持續(xù)時間tsyncBA的同步時間130以到達。如果每個通道在繼續(xù)輸送其自身的刺激脈沖之前等待接收來自另一個通道的同步脈沖，則避免了干擾。
[0014]然而，這樣的同步策略不能為刺激治療提供最佳功能性，特別是在無線刺激系統(tǒng)中。例如，如果兩個通道的頻率(例如，通道A 102和B 104各自的頻率FA和FB)不同并且不是整數倍，則由同步時間產生的定時約束可能損害通道在期望頻率下提供刺激脈沖的能力。當通道的數量增加時，定時約束進一步加強，從而影響可以施加刺激脈沖的頻率和可以在特定頻率下輸送刺激的精度。而且，圖1D中所示的同步策略依賴于可能昂貴、笨重并且實踐不可用于具有獨立刺激單元的無線和其他系統(tǒng)的中央控制器或同步鏈路122 (圖1C)。
【發(fā)明內容】
[0015]本文中公開了用于通過多個刺激模塊提供刺激的系統(tǒng)。在某些實現方式中，這些刺激模塊能夠獨立操作(即，不需要使用中央控制器來定時和協調刺激脈沖的輸送)并且是可調節(jié)的和可替換的。在某些實現方式中，刺激模塊能夠與微處理器無線通信，所述微處理器用作由操作者使用以編程獨立刺激模塊并且收集來自它們的操作的數據的管理模塊。
[0016]也公開了用于減小定位在用戶的身體上的兩個刺激模塊之間的不希望有的刺激干擾的系統(tǒng)和方法，由此改善刺激治療和其他應用。本文中所述的技術可以用于分布式刺激系統(tǒng)(例如沒有中央控制器的刺激系統(tǒng))或中央控制刺激系統(tǒng)中。這些技術有利地包含由每個刺激模塊提供的刺激的減小的失真，并且可以配置成只有當那些信號很有可能導致用戶可察覺的干擾感覺時才修改刺激信號，如本文中詳細地所述。
[0017]在一方面，一種電刺激系統(tǒng)被提供并且配置成具有第一和第二換能器和無線管理裝置。所述第一和第二換能器中的每一個提供刺激信號并且也可以檢測由另一個提供的刺激信號。所述系統(tǒng)包括一個或多個處理器，所述一個或多個處理器被編程為執(zhí)行用于減小兩個刺激換能器之間的干擾的方法，其中所述第一換能器配置成施加在第一身體部位并且所述第二換能器配置成施加在第二身體部位。所述第一換能器在第一檢測期期間監(jiān)測所述第一身體部位。在所述第一檢測期期間，當檢測到指示由所述第二換能器生成的脈沖的信號時，所述第一換能器延遲生成第一刺激脈沖第一延遲期。如果未檢測到這樣的信號，則所述第一換能器生成所述第一刺激脈沖。所述第一換能器例如通過檢測其量值超過閾值的信號來檢測指示由所述第二換能器生成的脈沖的信號。
[0018]在另一方面，所述第二換能器在第二檢測期監(jiān)測所述第二身體部位并且當檢測到指示由所述第一換能器生成的脈沖的信號時，所述第二換能器在生成刺激脈沖之前延遲第二延遲期。如果未檢測到這樣的第一換能器脈沖，則所述第二換能器生成刺激脈沖。
[0019]在某些配置中，所述系統(tǒng)以可以與第一檢測期和/或第一延遲期耦合的第一預定時間間隔監(jiān)測所述第一身體部位，并且以具有第二檢測期和/或第二延遲期的第二預定時間間隔監(jiān)測所述第二身體部位。所述時期可以是預定的和/或隨機的。所述第一延遲期可以不同于所述第二延遲期。所述系統(tǒng)可以無線的或有線的。
[0020]也可以使用閾值和指示器。例如，所述系統(tǒng)可以配置成當延遲了第一延遲期時遞增重試計數器，并且當重試計數器到達重試限度時指示沖突(例如，通過觸發(fā)電子指示器)。某些實現方式也可以在在第一檢測期監(jiān)測所述第一身體部位之前用所述第一換能器生成第一標記脈沖，并且可以在在第二檢測期監(jiān)測所述第二身體部位之前用所述第二換能器生成第二標記脈沖。在一些這樣的實現方式中，指示用所述第二換能器生成的脈沖的信號指示第二標記脈沖和第二刺激脈沖中的一個。
[0021 ] 在某些實現方式中，所述第一換能器配置成接收并且解釋來自所述第二換能器的標記脈沖，所述標記脈沖表示將由所述第二換能器輸送的治療的優(yōu)先級。作為響應，例如，所述處理器至少部分地基于將由所述第二換能器輸送的治療的被識別的優(yōu)先級確定所述第一延遲期的持續(xù)時間。
[0022]在某些實現方式中，所述換能器可操作地耦合到幫助定時刺激治療的輸送的刺激時鐘并且也可操作地耦合到幫助定時所述換能器和所述管理模塊裝置之間的通信的通信時鐘。在這樣的實現方式中，通信同步信號被無線地發(fā)送到一個或兩個通信時鐘，并且響應于接收到所述通信信號，一個或兩個刺激時鐘被同步(與所述通信時鐘或與(一個或多個)其他刺激時鐘)。在某些方面，重復地執(zhí)行同步所述刺激時鐘，并且在相繼刺激時鐘同步之間接收多個通信時鐘同步信號。在另外的其他方面，在連續(xù)刺激時鐘同步之間接收的通信同步信號的數量至少部分地基于由所述第一換能器生成的刺激脈沖的頻率。
[0023]在另一方面，提供一種刺激系統(tǒng)，其包括第一處理器和第一刺激換能器裝置，其中所述第一處理器配置成與所述第一刺激換能器裝置通信并且管理由所述第一刺激換能器裝置提供的刺激。所述第一刺激換能器裝置配置成根據接收的信息將刺激輸送到用戶，并且檢測指示已經由第二刺激換能器裝置輸送到用戶的刺激的信號(潛在干擾信號)。響應于檢測到干擾信號，所述第一刺激換能器裝置延遲刺激的輸送。
[0024]在某些實現方式中，所述第一刺激換能器裝置配置成在第一檢測期期間檢測信號，并且如果檢測到信號，則延遲一延遲期。在響應于檢測到信號延遲刺激脈沖的輸送之后，所述刺激換能器裝置允許刺激脈沖的輸送。在一些這樣的實現方式中，在延遲了刺激的輸送之后，并且在允許刺激的輸送之前，所述刺激模塊允許從刺激電路輸送標記脈沖，所述標記脈沖向其他電子裝置(附連到用戶的身體)指示馬上要輸送刺激脈沖。所述第一刺激換能器裝置還可以包括濾波電路(例如用于降噪、整形和識別檢測的信號的特征)和用于將優(yōu)先級歸結于檢測的信號的處理器(用于確定刺激換能器裝置是否應當延遲附加時期以允許其他刺激換能器裝置首先輸送它們的脈沖)。所述刺激治療系統(tǒng)還可以包括用于存儲指示刺激換能器裝置延遲生成刺激脈沖的次數的值的計數器。
[0025]所述刺激治療系統(tǒng)還可以包括第二刺激換能器裝置，所述第二刺激換能器裝置可以以上面對于所述第一刺激換能器裝置所述的任何方式進行配置。在某些實現方式中，所述處理器與配置成與所述第一(和第二)刺激換能器裝置通信的無線通信電路耦合，并且所述第一(和第二)刺激換能器裝置包括無線通信電路。在這樣的實現方式中，所述第一(和第二)刺激換能器裝置配置成用所述無線通信電路接收指示從所述第一處理器發(fā)送的療法或治療信息的光或電信號。
【附圖說明】
[0026]參考附圖從本發(fā)明的以下進一步描述將更完整地認識到前述和其他目的和優(yōu)點，在附圖中:
[0027]圖1A是雙通道刺激系統(tǒng)的圖示；
[0028]圖1B示出干擾刺激波形；
[0029]圖1C是具有同步鏈路的雙通道刺激系統(tǒng)的圖示；
[0030]圖1D示出可以由圖1C的系統(tǒng)生成的同步刺激波形；
[0031]圖2是示例性刺激系統(tǒng)的框圖；
[0032]圖3A-3D顯示示例性刺激模塊；
[0033]圖4A-4B顯示刺激莢(pod)和扣式(snap)電極之間的示例性連接；
[0034]圖5示出電刺激系統(tǒng)在用戶的身體上的使用；
[0035]圖6A是施加到用戶的身體的雙通道刺激系統(tǒng)的圖示；
[0036]圖6B示出可以由根據圖6A的圖示的雙通道刺激系統(tǒng)生成和檢測的電流和電壓波形；
[0037]圖7是刺激干擾避免系統(tǒng)的操作的流程圖；
[0038]圖8顯示可以由實現圖7的技術的系統(tǒng)生成的非干擾刺激波形；
[0039]圖9顯示可以由實現圖7的技術的系統(tǒng)生成的干擾刺激波形；
[0040]圖10是刺激干擾避免技術的流程圖；
[0041]圖11是可以由實現圖10的技術的系統(tǒng)生成的波形的圖示；
[0042]圖12A-12B顯示可以由實現圖10的技術的系統(tǒng)生成的波形；
[0043]圖13是具有時鐘同步的雙通道刺激系統(tǒng)的圖示；以及
[0044]圖14顯示可以根據使用圖13的時鐘同步系統(tǒng)的刺激干擾避免技術生成的波形。
【具體實施方式】
[0045]本文中描述了配置成減小非期望刺激干擾的刺激干擾避免系統(tǒng)和方法的許多例子。應當注意，本文中所述的系統(tǒng)和方法可以經由硬件(例如，電子部件)、固件(例如，嵌入專用處理裝置中的軟件)和軟件(例如，在通用微處理器或個人計算機上執(zhí)行的應用程序)的任何