用于减小刺激治疗中的干扰的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于减小刺激治疗中的干扰的方法和系统
[0001]本申请是国际申请日为2011年9月3日、国家申请号为201180050206.X、发明名称为“用于减小刺激治疗中的干扰的方法和系统”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。
技术领域
[0002]本公开涉及刺激治疗设备，更具体地，涉及刺激干扰避免的系统和方法。
【背景技术】
[0003]治疗专家、医师、运动员和其他个体通常使用刺激治疗和装置来促进生理健康。刺激治疗可以包括电治疗、超声、按摩或将能量施加到患者的身体的任何其他治疗。刺激治疗例如可以应用于肌肉以便塑形、紧致、增加弹性、美化、增加热量消耗、康复或恢复。选择刺激的特性，例如，频率、持续时间、脉冲形状和强度，以实现不同治疗目标。例如，典型的电疗装置被编程为以强度和持续时间的变化水平输出电脉冲以提供肌肉和/或神经刺激。
[0004]许多刺激系统利用多个通道，其中多个换能器将操作者指定的或预编程的刺激信号输送到电极或其他刺激装置。这些信号可以随着时间在频率、脉冲持续时间、电流和/或电压强度、波形、休止期上变化，并且也可以在通道之间变化。当多个通道在大致相同时间输送刺激脉冲时，脉冲彼此干扰并且可能导致刺激所施加到的用户的疼痛或其他问题。
[0005]在图1A中示出刺激干扰，该图显示具有两个刺激通道(通道A 102和通道B 104)的刺激系统。通道A 102由两个电极A1 106和A2 108耦合到用户，并且在由FA表示的频率下提供刺激电流ia的脉冲。通道B 104由两个电极B1 110和B2 112耦合到用户，并且在由FB表示的频率下提供刺激电流ib的脉冲。图1B显示根据该情况的两个示例性波形ia 114 和 ib 116。
[0006]图1B也示出干扰118和120的两个时期，其产生的原因是通道A 102和B 104独立(并且因此不同步或在时间上协调)并且在短时帧内生成脉冲从而干扰。当通道生成在时间上紧邻的脉冲时，即使不精确地同时，也可能产生干扰效应。
[0007]部分地由于存在于正在刺激的组织中的能量传导通路而产生干扰。当一个或多个能量传输路径存在于两个或更多个身体部位之间(例如，当施加到用户的身体时在通道A102和B 104的部位之间)时，由在第一身体部位施加的刺激信号提供的能量可以在不同身体部位可检测。该能量传输发生的原因在于活组织具有有限阻抗。当能量信号通过身体行进时，组织的阻抗衰减并且延迟能量信号。检测的信号的幅度、形状和其他性质取决于许多因素，包括刺激信号持续时间、波形和强度、刺激部位和检测部位之间的距离、刺激部位和检测部位之间的组织的性质以及其他生理和环境变量。
[0008]在刺激干扰期间各种因素可能造成人的疼痛或不适体验。取决于FA和FB之间的频率关系(参见图1A和1B)，用户可以感觉间歇强度峰值和/或刺激调制(例如，频率和/或强度调制)。以下条件中的任何一个可以影响患者的刺激干扰感觉的强度或其他方面:
[0009]?用户身体上相对于通道B 104电极的位置的通道A 102电极的位置一更近的位置可以强化干扰感觉；
[0010].由通道A 102和/或通道B 104提供的刺激的强度一更高的刺激强度可以强化干扰感觉；
[0011]?通道A 102和B 104上的相对脉冲频率一更接近的频率(例如，在百万分之几或大约1%内)或彼此是整数倍的频率可以强化干扰感觉；
[0012]?通道A 102和B 104上的绝对脉冲频率一干扰感觉在收缩诱导刺激期间(例如，频率大约为14Hz和更大)比在痉挛诱导刺激期间(例如，频率大约为10Hz或更小)更有可能产生。
[0013]缓解刺激干扰的一种已知方法涉及使用中央控制器和同步系统。中央控制器控制并且同步通道A 102和B 104上的刺激脉冲的“发射”以避免刺激干扰。在一些刺激系统中，通道A 102和B 104均由不同控制器控制，但是由一个或多个专用同步信号链接(有线或无线)。图1C显示包括通道A 102和B 104之间的同步链路122的普通刺激系统。在这样的刺激系统中，同步例如可以使用图1D中所示的已知同步脉冲技术进行。在图1D中，当刺激脉冲124在通道A 102上完成时，通道A 102经由同步链路122(图1C)将同步脉冲(未示出，但是在同步时间标记132发送)发送到通道B 104。在通道A 102上完成刺激脉冲和在通道B 104接收同步脉冲之间的同步时间126具有持续时间tsyncAB，表示在通道A 102传输的脉冲由通道B 104接收所需的最小时间量。当通道B 104接收到来自通道A102的同步脉冲时，通道B 104然后可以生成它自身的刺激脉冲128，然后将同步脉冲传输回到通道A 102 (未示出，但是在同步时间标记134发送)，这耗费持续时间tsyncBA的同步时间130以到达。如果每个通道在继续输送其自身的刺激脉冲之前等待接收来自另一个通道的同步脉冲，则避免了干扰。
[0014]然而，这样的同步策略不能为刺激治疗提供最佳功能性，特别是在无线刺激系统中。例如，如果两个通道的频率(例如，通道A 102和B 104各自的频率FA和FB)不同并且不是整数倍，则由同步时间产生的定时约束可能损害通道在期望频率下提供刺激脉冲的能力。当通道的数量增加时，定时约束进一步加强，从而影响可以施加刺激脉冲的频率和可以在特定频率下输送刺激的精度。而且，图1D中所示的同步策略依赖于可能昂贵、笨重并且实践不可用于具有独立刺激单元的无线和其他系统的中央控制器或同步链路122 (图1C)。
【发明内容】
[0015]本文中公开了用于通过多个刺激模块提供刺激的系统。在某些实现方式中，这些刺激模块能够独立操作(即，不需要使用中央控制器来定时和协调刺激脉冲的输送)并且是可调节的和可替换的。在某些实现方式中，刺激模块能够与微处理器无线通信，所述微处理器用作由操作者使用以编程独立刺激模块并且收集来自它们的操作的数据的管理模块。
[0016]也公开了用于减小定位在用户的身体上的两个刺激模块之间的不希望有的刺激干扰的系统和方法，由此改善刺激治疗和其他应用。本文中所述的技术可以用于分布式刺激系统(例如没有中央控制器的刺激系统)或中央控制刺激系统中。这些技术有利地包含由每个刺激模块提供的刺激的减小的失真，并且可以配置成只有当那些信号很有可能导致用户可察觉的干扰感觉时才修改刺激信号，如本文中详细地所述。
[0017]在一方面，一种电刺激系统被提供并且配置成具有第一和第二换能器和无线管理装置。所述第一和第二换能器中的每一个提供刺激信号并且也可以检测由另一个提供的刺激信号。所述系统包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被编程为执行用于减小两个刺激换能器之间的干扰的方法，其中所述第一换能器配置成施加在第一身体部位并且所述第二换能器配置成施加在第二身体部位。所述第一换能器在第一检测期期间监测所述第一身体部位。在所述第一检测期期间，当检测到指示由所述第二换能器生成的脉冲的信号时，所述第一换能器延迟生成第一刺激脉冲第一延迟期。如果未检测到这样的信号，则所述第一换能器生成所述第一刺激脉冲。所述第一换能器例如通过检测其量值超过阈值的信号来检测指示由所述第二换能器生成的脉冲的信号。
[0018]在另一方面，所述第二换能器在第二检测期监测所述第二身体部位并且当检测到指示由所述第一换能器生成的脉冲的信号时，所述第二换能器在生成刺激脉冲之前延迟第二延迟期。如果未检测到这样的第一换能器脉冲，则所述第二换能器生成刺激脉冲。
[0019]在某些配置中，所述系统以可以与第一检测期和/或第一延迟期耦合的第一预定时间间隔监测所述第一身体部位，并且以具有第二检测期和/或第二延迟期的第二预定时间间隔监测所述第二身体部位。所述时期可以是预定的和/或随机的。所述第一延迟期可以不同于所述第二延迟期。所述系统可以无线的或有线的。
[0020]也可以使用阈值和指示器。例如，所述系统可以配置成当延迟了第一延迟期时递增重试计数器，并且当重试计数器到达重试限度时指示冲突(例如，通过触发电子指示器)。某些实现方式也可以在在第一检测期监测所述第一身体部位之前用所述第一换能器生成第一标记脉冲，并且可以在在第二检测期监测所述第二身体部位之前用所述第二换能器生成第二标记脉冲。在一些这样的实现方式中，指示用所述第二换能器生成的脉冲的信号指示第二标记脉冲和第二刺激脉冲中的一个。
[0021 ] 在某些实现方式中，所述第一换能器配置成接收并且解释来自所述第二换能器的标记脉冲，所述标记脉冲表示将由所述第二换能器输送的治疗的优先级。作为响应，例如，所述处理器至少部分地基于将由所述第二换能器输送的治疗的被识别的优先级确定所述第一延迟期的持续时间。
[0022]在某些实现方式中，所述换能器可操作地耦合到帮助定时刺激治疗的输送的刺激时钟并且也可操作地耦合到帮助定时所述换能器和所述管理模块装置之间的通信的通信时钟。在这样的实现方式中，通信同步信号被无线地发送到一个或两个通信时钟，并且响应于接收到所述通信信号，一个或两个刺激时钟被同步(与所述通信时钟或与(一个或多个)其他刺激时钟)。在某些方面，重复地执行同步所述刺激时钟，并且在相继刺激时钟同步之间接收多个通信时钟同步信号。在另外的其他方面，在连续刺激时钟同步之间接收的通信同步信号的数量至少部分地基于由所述第一换能器生成的刺激脉冲的频率。
[0023]在另一方面，提供一种刺激系统，其包括第一处理器和第一刺激换能器装置，其中所述第一处理器配置成与所述第一刺激换能器装置通信并且管理由所述第一刺激换能器装置提供的刺激。所述第一刺激换能器装置配置成根据接收的信息将刺激输送到用户，并且检测指示已经由第二刺激换能器装置输送到用户的刺激的信号(潜在干扰信号)。响应于检测到干扰信号，所述第一刺激换能器装置延迟刺激的输送。
[0024]在某些实现方式中，所述第一刺激换能器装置配置成在第一检测期期间检测信号，并且如果检测到信号，则延迟一延迟期。在响应于检测到信号延迟刺激脉冲的输送之后，所述刺激换能器装置允许刺激脉冲的输送。在一些这样的实现方式中，在延迟了刺激的输送之后，并且在允许刺激的输送之前，所述刺激模块允许从刺激电路输送标记脉冲，所述标记脉冲向其他电子装置(附连到用户的身体)指示马上要输送刺激脉冲。所述第一刺激换能器装置还可以包括滤波电路(例如用于降噪、整形和识别检测的信号的特征)和用于将优先级归结于检测的信号的处理器(用于确定刺激换能器装置是否应当延迟附加时期以允许其他刺激换能器装置首先输送它们的脉冲)。所述刺激治疗系统还可以包括用于存储指示刺激换能器装置延迟生成刺激脉冲的次数的值的计数器。
[0025]所述刺激治疗系统还可以包括第二刺激换能器装置，所述第二刺激换能器装置可以以上面对于所述第一刺激换能器装置所述的任何方式进行配置。在某些实现方式中，所述处理器与配置成与所述第一(和第二)刺激换能器装置通信的无线通信电路耦合，并且所述第一(和第二)刺激换能器装置包括无线通信电路。在这样的实现方式中，所述第一(和第二)刺激换能器装置配置成用所述无线通信电路接收指示从所述第一处理器发送的疗法或治疗信息的光或电信号。
【附图说明】
[0026]参考附图从本发明的以下进一步描述将更完整地认识到前述和其他目的和优点，在附图中:
[0027]图1A是双通道刺激系统的图示；
[0028]图1B示出干扰刺激波形；
[0029]图1C是具有同步链路的双通道刺激系统的图示；
[0030]图1D示出可以由图1C的系统生成的同步刺激波形；
[0031]图2是示例性刺激系统的框图；
[0032]图3A-3D显示示例性刺激模块；
[0033]图4A-4B显示刺激荚(pod)和扣式(snap)电极之间的示例性连接；
[0034]图5示出电刺激系统在用户的身体上的使用；
[0035]图6A是施加到用户的身体的双通道刺激系统的图示；
[0036]图6B示出可以由根据图6A的图示的双通道刺激系统生成和检测的电流和电压波形；
[0037]图7是刺激干扰避免系统的操作的流程图；
[0038]图8显示可以由实现图7的技术的系统生成的非干扰刺激波形；
[0039]图9显示可以由实现图7的技术的系统生成的干扰刺激波形；
[0040]图10是刺激干扰避免技术的流程图；
[0041]图11是可以由实现图10的技术的系统生成的波形的图示；
[0042]图12A-12B显示可以由实现图10的技术的系统生成的波形；
[0043]图13是具有时钟同步的双通道刺激系统的图示；以及
[0044]图14显示可以根据使用图13的时钟同步系统的刺激干扰避免技术生成的波形。
【具体实施方式】
[0045]本文中描述了配置成减小非期望刺激干扰的刺激干扰避免系统和方法的许多例子。应当注意，本文中所述的系统和方法可以经由硬件(例如，电子部件)、固件(例如，嵌入专用处理装置中的软件)和软件(例如，在通用微处理器或个人计算机上执行的应用程序)的任何