皮肤式神经刺激装置的制作方法

专利名称:皮肤式神经刺激装置的制作方法
本发明涉及皮肤式神经刺激装置，特别涉及这类装置的使用过程中用于对电极连接进行监测的标志识别装置。
皮肤式神经刺激装置将刺激电脉冲加到与患者皮肤相接触的电极上，以便通过电神经刺激来减轻疼痛。通常由医生交给患者一个装置，并告诉患者如何安全有效地使用该装置。在此之后，患者就利用这种装置来进行必要的治疗。因此，总是希望这种装置能够简便而安全地为患者所使用。
在这种刺激装置的正常运行过程中，通过电极把电脉冲加到患者的皮肤上。因此，这种装置能够有效地驱动一个电负载或阻抗，这种电负载或阻抗是患者皮肤所提供的比较低的阻抗。然而，在一个较长的治疗期间里，患者很可能要四处走动。事实上，本发明的刺激装置被制作成小体积的可携带装置，患者可以将其装在袋里，或是背在身上。这种装置的设计使患者在进行治疗的同时，可以进行正常日常活动。
在使用这种装置的过程中，电极很可能发生松脱，从而脱离与患者皮肤的正常紧密接触。在这种情况下，可能会发生几种情况。患者可能会注意到他或她不再感受到所期望的疼痛解除，并可能以为通过增大脉冲能量，就可以进一步解除痛苦。因此，患者可能会增大输出脉冲的能量。或者，这种刺激装置可能会检测到电极松脱所造成的阻抗增加，并可能通过自动增大输出信号电平对此作出响应。
在这两种情况中，刺激装置都将产生高于所期望的值的能量脉冲。假如此时松脱的电极突然同患者的皮肤紧密地接触在一起，则当高能量脉冲加到患者皮肤上时，患者会受到突然的、有时甚至是痛苦的电击。
为了防止这些痛苦的电击危害，有些刺激装置采用了所谓的标志识别电路(亦称之为标志电路)。一个通常的标志电路将对输出信号电平进行持续的监测。一旦输出信号的幅度发生了迅速的变化，这种标志电路将通过脉冲积分、阈值探测或其他类似方法探测出这种变化。当输出信号的电平变化达到某一预定值时，该标志电路将会启动报警显示器或关闭该装置，以便将这种危害性的工作状态向使用者发出警告。
然而，由于一些变量可能会依照患者的不同而相异，因此，这种标志电路的工作可能会出现缺陷。不同的患者具有不同的皮肤阻抗，而具可能要求不同电平的治疗脉冲。另外，对患者有害的脉冲电平根据不同的患者也可能是互不相同的，为了保证安全，就必须把标志电路的探测阈值确定在某一个值，而该值在对某些患者是正常的情况下却会使电路产生误启动。对于要求更高能量治疗脉冲的患者说来，这种错误的启动和不必要的装置关闭可能会造成极大的不便。
根据本发明的原理，在刺激装置中设置了一种标志系统，它可以在用于神经刺激的输出脉冲产生之前，产生出特定的标志脉冲。对响应这种特定标志脉冲的输出信号进行探测，并具当所探测到的响应信号超过了给定情况下的门限电平时，就发出一个警报信号。在本发明的一个最佳实施方案中，这种刺激装置实质上只响应在标志脉冲产生期间内发生的报警信号。
在附图中图1是依照本发明原理而制造的刺激装置的原理显示图;
图2、3和4是图1的更加详细的原理图;
图5是图1中的微处理机控制器的框图;
图6A、6B、6C和7是图5中的微处理机控制器的程序框图;
图8A、8B、9和10是时标图，它们表示了本发明的标志系统的运行情况。
参见图1，该图显示了依照本发明的原则而制作的数据控制刺激装置的原理。微处理机10从按钮开关12接收操作人员输入的控制信号。该微处理机还接收来自低压电池探测器26和标志信号探测器50的输入信号。来自后面这两个信号源中的任一个的信号都会阻止产生输出脉冲。
本装置由电池14供电，电池14通过通-断开关16同电源稳定器18相连接。该稳定器18为微处理机10，输出电压VA提供稳定的电源电质VS，并为数-模(D/A)转换器40提供一基准电压。该调节器还同低压电池探测器26相耦合，以便由该探测器进行电质取样。
微处理机10包含两个口和一个数据总线，在图中显示为总线1、总线2和总线3。总线1为D/A转换器40提供表子输出信号电平的数字字，还为显示装置20最右侧的段提供控制信号，总线2为显示装置20中间的数字段提供控制信号。还对模式开关24的置位进行取样。通道3包含多条数据线，这些数据线起着专用控制的作用。线31控制加在数/模转换器40上的基准电压的定时。线路32控制输出电压电平字的时钟进入数/模转换器40的缓冲器，线33和34控制门(gate)42和44的关闭，门42和44将来自数/模转换器的电压耦合到本装置的输出端。线35在对模式开关的状态进行取样的期间内，把1个信号加到模式开关24上，线36把输入数据加到移位寄存器22上。线37在第一输出端处的脉冲幅度被显示时，接通位于显示装置20左侧的放大器显示器。
通过两个互补型金属氧化物半导体(亦称之为CMOS)门42和44，把数/模转换器的输出信号加到输出信号放大器46和48的输入端。放大器46和48的输出信号被加到相应的输出变压器TR1和TR2，并被加到标志信号探测器50的输入端。
在图2中，对图1所示的原理图的某一部分给出了更加详细的图示。微处理机10可以是普通的80C49型。在图中表示了微处理机10，并具体的表示出了它的输入端和输出端。在微处理机10的输入端X1和X2之间，连接有一个3MHZ晶体101。电容103将微处理机的复位输入端同地相连合，以便在装置被接通并且电源电压稳定之后微处理机将立即接收到复位指令。由DISP、INC、DEC和SET表示的四个按钮控制加到微处理机的输入端Tφ、T1以及阻断输入端。采用了若干数目的二极管对来自按钮开关的信号进行编码。例如，当DISP按钮闭合从而改变了显示装置的显示时，与DISP按钮相连的二极管将低电平(地电平)信号加到Tφ和T1输入端上。微处理机将把这两个低电平线路解码为DISP指令。另外，还通过晶体管105，把标志信号耦合到微处理机的输入端。耦合到微处理机输入端的还有低压电池探测信号。电源接通起始信号被耦合到输入端T1。
图中还表示了三条总线的各条线。总线1和2分别都有8条线路，线3包含八条数据线。这八条数据线用来控制上面所列举的各项具体功能。线38未在图1中画出，它是一条时钟线，对该38进行选择启动，以将来自线36的数据装入移位寄存器22。
图3进一步详细表示了图1的显示装置和总线设置。来自微处理机的线31通过CMOS门128，加到晶体管118的基极。在数/模转换器的启动过程中，线路31上的信号REFG使晶体管118导通，以便在需要的时刻把基准电压加到数/模转换器40上。当这个数/模转换器不提供输出电压时，就不需要这个基准电压，并借助REFG信号断开这个基准电压，以节省电池能量。另外，这个基准电压每半秒钟瞬间地导通一次，以对电池电压进行取样。在通-断开关16接通后电容74被充电，门128被瞬间的阻断。这个电容的充电时间使系统在晶体管70截止之前达到稳定，在此时微处理机的T1输入端被切断。当T1输入端被断开时，输出脉冲处于安全的低电平。随后晶体管T2还使模式变为所需要的模式。随后，当微处理机以有效数据进行操作时，就可以将基准电压加到模/数(A/D)转换器上。这个闭锁过程防止了在电源暂短地切断之后把错误的高电平输出脉冲加到患者身上，在寄存器进行有效地存贮之前，施加错误的高电平输出脉冲可能会在微处理机的寄存器中造成错误的数据。
当要对模式开关24进行询问以确定是否发生了模式变化时，线35上的信号MSW使晶体管74瞬间导通。随后，模式开关24的臂将把低信号电平加到这个开关的输出端上，这个输出端此时是同该开关的臂相连接的。在总线2上，与这个模式开关相连接的四条线中，相应的那一条线上对这个低信号电平进行探测。在此时，总线2起着数据输入端口的作用。在其余的时间内总线2为显示装置20的中间的数字提供段驱动信号，并提供底板(BP)信号、除了在D/A转换器40由输出信号电平数据装入时，总线1总是为显示装置右侧的数字提供段驱动信号。
移位寄存器22是由两个串联的四位移位寄存器22a和22b构成的。从线36而来用于最左侧显示数字的数据被装入移位寄存四22，线38上的时钟信号把数据移入移位寄存器22a、22b。这个显示装置在其两侧还设置有AMP(放大率)，PW和RATE(速率)显示器，以便使操作者知道正在受INCREACE(增加)和DECREASE(减少)按钮控制的是哪一个参量。左边的显示器对应于输出端1，右边的显示器对应于输出端2。用于输出端的AMP显示器受线37上的AMP1信号的控制，用于输出端2的AMP显示器则受总线1中的一条线控制。用于输出端1的PW(脉冲宽度)显示器受到移位寄存器22b的Q2存储单元的控制，而关于输出端2的PW显示器则在线36上进行分时。RATE显示器通常由移位寄存器22a的Q4存储单元控制，两个输出端都显示出同样的脉冲速率，或频率。
图4详细地显示了本刺激装置的输出部分，当数/模转换器产生所需要的输出电平时，线33和34上的信号EN1和EN2使CMOS门42和44导通，其导通时间相应于操作者所确定的脉冲宽度。随后，输出脉冲被加到放大器46和48上。输出晶体管60和62导通，从而把输出信号加到输出变压器TR1和TR2上。输出脉冲随即通过变压器耦合到同电极(图中未显示)相连的引线上，这些电极同患者的皮肤相接触。
根据本发明的原理，在每次输出脉冲发射之前，先发射被称为标志脉冲的测试脉冲。这种标志脉冲对电极是否正确地连接在患者皮肤上进行验证。如果连接是恰当的，该脉冲就不会超过比较器52的启动阈值，而该比较器的输出状态不变。不恰当的连接将被这种识别脉冲检测出来，检测信号通过晶体管105(图2)耦合到微处理机的中断输入端，从而使微处理机确认这种不恰当的连接。微处理机将在脉冲的发射过程中对其中断线进行询问，并将确认这个问题。一个识别标志将被置位，而系统在故障得到消除并且装置重新启动之前，将停止产生输出脉冲。
控制着微处理机，因而也控制了本装置运转的软件被存储在2K只读储存器(ROM)中。该软件分为前台程序和后台程序。这两种程序通过存储在随机存取存储器(RAM)的128字节中的标志位(bit)和数据字的互相交换而互相配合。在图5中显示了这种软件/硬件结构。在大部分时间中执行着后台程序循环。该后台程序对按钮输入和模式开关连续地进行监测，以寻找变化。当变化发生时，这种变化被探测出来，并对任何需要变化的变量进行计算并储存在RAM中。随后，前台程序就可以对这些变量进行利用。
一个持续运转的内部定时器每2.5毫秒(msec)将背景程序中断一次，控制精确定时功能的前台程序然后在适当时刻顺序产生输出信号。根据前台程序在RAM存储单元中找出的数据值产生输出信号。当前台程序(foreground Program)根据新的数据值产生输出信号时，它将状态标志返送回RAM，以便向后台程序表示新数据已被采用。
在图6A、6B和6C中，以程序框图的形式表示了这种前台程序。当内部定时器在2.5毫秒之后达到零值时，后台程序被切断，微处理机进行到007位置，在此处前台程序开始。累加器中的后台程序数据被存储在寄存器7中，而寄存器存储单元1被挑选出来用于前台程序控制。寄存器存储单元1包含若干个计数器，这些计数器被前台程序递减以维持输出操作的适当定时。该内部定时器相应2.5毫秒被赋于240的初始值，并开始执行前台程序。
该前台程序首先递减一个用于控制显示的LCD计算器，这个LCD显示装置接收两种型式的脉冲序列，一种是通常的底板脉冲序列，另一种是各个段的脉冲序列，每一种脉冲序列都具有25HZ的频率。对于任何一个显示器或显示段。当这两个脉冲序列同相变化时，在这两个脉冲序列之间没有电位差，而且显示段或显示器上没有显示。然而，当这两个脉冲序列处于反相状态时，在它们之间总是存在有电位差，因而在显示段或显示器上将出现显示。
当LCD计数器被递减到零时，25HZ脉冲速率的循环已经进行了一半，而发向LCD显示装置的输出信号必须被改变。这个LCD计数器被赋于初始值8(8×2.5msec＝20msec＝1/2＝+五HZ循环)，而存在RAM中的LCD数据被送入总线1和2。LCD数据从数据线36串行装入移位寄存器22中。一个倒相标志F1被置位，以靠知后台程序必须为LCD脉冲序列的下半个周期(相反的相位)计算倒相的LCD数据值。
一个“电源接通”计数器得到了递减。一个“电源接通”LED(发光二极管)每两秒钟亮20毫秒(msec)，以通知操作者装置正在正常运行。首先检验该计数器的值99。在这个值上，发光二极管(LED)不发光。随后，检验该计数器的零值，发光二极管在此时导通。在零值处将该计数器重新赋于值100，发光二极管导通，而该前台程序继续在图6B中进行。
随后，对寄存器R2进行检验，以确定是否探测到了识别故障。如果出了故障，则发光二极管持续的导通，以警告使用者出现了问题。只有通过解决电极的问题并重新启动系统，才能断开发光二极管。
程序随后对速率计数器进行递减。该速率计数器从某一个初始值(速率)开始递减，这个初始值是由后台程序计算出来的一个数字。这个“速率”数字代表着操作者所选择的输出脉冲之间的间隔。如果速率计数器达到零值时，就应当产生输出脉冲，而该计数器被重新赋于初始值并将LCD输出数据存储起来。由于总线1目前正用于输出数据，所以在这段时间中必须将该总线上的LCD数据存储起来，并在输出脉冲序列结束之后，将其复位到该总线上。
该程序首先检验本装置是否工作在调剂模式，在这种模式下，每一个输出脉冲都同前面的脉冲在脉冲宽度和幅度上有所不同。因此，一个标志被置位以通知后台程序已经产生了脉冲，并且要为后面的脉冲计算出新的参量值。如果本装置不是工作在调剂模式，程序就要对本装置是否处于成组方式进行检验。在成组方式中，在每半秒钟里以80HZ的速率产生出具有七个脉冲的脉冲串。这种脉冲串的脉冲幅度是由操作者来确定的。如果本装置处在成组方式，程序就要检验脉冲序列是否正在进行。如果这种脉冲串脉冲序列已经过去，就不产生输出。如果有七个脉冲的序列还未完结，就清除成组方式标志并开始输出脉冲。
当本程序既未发现本装置工作在调剂模式也未发现本装置工作在成组方式时，本装置必须在正常模式或强度延续模式下工作。在两种情况下，都应产生治疗脉冲的重复序列，而本程序继续向前执行以产生输出脉冲。
微处理机先对第一输出端的脉冲产生进行控制，随后再对第二输出端的脉冲产生进行控制。首先，线31上的REFG信号把基准电压加到数/模转换器上。一个数字字被送入总线1，并被线32上的WR信号装入数/模转换器缓冲器。随后，线33上的EN1信号使门42在所需要的延续时间，或脉冲宽度中导通，并在第一输出端产生输出信号。随后，本程序将新的脉冲幅度值装入数/模转换器，并将门启动序列加在门44上，以在第二输出端产生所选定的脉冲。在脉冲输出完成以后，REFG信号消失，并将所有零值装入数/模转换器。在总线1上恢复了LCD数据，以便进行显示，并继续进行前台程序。脉冲输出构成了该前台程序时间的主要部分，这是由于输出脉冲的延续时间可从30微秒(microsecond)一直到200微秒。
随后，本程序对速率计数器的计数值是否为二进行检验。如果其计数值是二，就必须在发出输出脉冲的五毫秒之前立即发出识别脉冲。同上次一样，将总线1上的LCD数据的储存起来，以便将总线1用于向数/模转换器传送脉冲幅度值。程序对第1输出端即将到来的脉冲的幅度进行检验，以确定这种脉冲幅度参照于一个内部毫安标度来说，是否大于4毫安。如果该脉冲幅度不大于4毫安，就不需要识别信号，因为输出脉冲本身的电平就低，因而不会对患者造成什么危害。但是如果这个输出脉冲大于4微安，就在第一输出端利用上面所述的同一输出序列来产生出幅度为5毫安，持续时间为30微秒(μsec)的识别脉冲。对这个过程进行重复以在第二输出端产生出识别脉冲。
如果比较器52探测到电极从患者身上脱落，INT输入端就会被中断。如果发生了这种中断，在寄存器R2中就会产生一种识别-探测故障标志信号。在下面进行的前台程序中，将对寄存器R2中的这种标志信号进行探测，发光二极管将导通，而输出脉冲序列将被旁路。
接着，在图6C中，一个1/2秒计数器受到递减。在半秒钟的间隔里产生了若干种功能。如果这个1/2秒计数器处于零值，就重新赋予它初始值并产生一种治疗时间标志。在治疗过程中，患者在显示装置上看到治疗时间，其经过时间可达255分钟。后台程序根据治疗时间的标志的产生，在半秒钟的时间间隔中将治疗时间累加起来。
一种半秒钟标志也被清除。为防止患者把输出脉冲幅度加大过快而产生不必要的高幅度脉冲，使脉冲参量改变的按钮在每半秒钟中只能产生一级改变。这种半秒钟标志使后台程序能够对这些时间增加进行监测。当按下某个参量按钮时，该参量在每半秒钟里只能改变一个增量。
一个取样模式开关标志也得到了清除。这种标志告诉后台程序每半秒钟对模式开关进行一次询问。目前尚未发现更频繁的询问有所帮助或必要，事实上，这样做只会减少执行其他功能的时间。
在这个1/2秒计数器受到询问之后，再次对工作模式进行检验，以确定其是否被选择在成组方式。如果被选择在成组方式，脉冲计数器得到递减，并对该脉冲计数器进行检验以确定它是否处于零值。如果是处于零值，就重新赋予它初始值，对脉冲标志置位，以便在开始进行下一次前台程序时产生一个具有七个脉冲串脉冲的新序列。
到此就完成了前台程序，并选择出用于后台程序的寄存器存储单元φ。累加器被复位到它在前台序列开始时的内容，系统从发生前台定时器中断之前的那一点起恢复执行后台程序。
在图7中表示了该后台程序的程序框图。当本刺激装置接通时，微处理机被复位，而后台程序从位置零开始。若干变量被赋予初始值;脉冲宽度被定在50微秒(μsec)，而速率被定在80HZ。识别受到清除，而计数器被赋予初值。前台程序的内部定时器被启动。该定时器的初始计数值为240。
随后，后台程序对电池电压进行检查。如果电池电压低，程序停止，并且发光二极管被点亮，后台程序还检查是否发生了识别故障，而且发光二极管是否点亮，如果是，程序将停止，如果电池电压处于有电平而且没有识别故障，该程序检查前台程序是否已清除了半秒钟标志。如果这种标志已被清除，后台程序就对键盘按钮DISP、INC和DEC进行判读，并寻找变化。如果这种标志仍未得到清除，由于最后的按钮被按下，半秒钟还未过去，因而不对键盘进行判读。如果探测到了新的按键输入，程序便对它进行解码并将其记录下来，并对相应的新变量进行计算以储存在RAM中。在这种计算之后，这种半秒钟标志被复位，并在半秒钟计数递减之后被前台程序所清除。
随后，后台程序检查是否产生出了一种分钟标志。在治疗过程中，程序以分钟为单位计算和显示治疗时间。治疗时间是以半秒钟递增的方式来记录的。当累加到整一分钟时，治疗时间显示增加，从而进入下一分钟，直到最大值255分钟。在治疗过程中，这个时间周期地闪烁，以便告诉使用者治疗正在正常地进行。在闪现过程里的关闭时间延长了显示装置的寿命。
在对分钟标志进行检验并发现没有置位后，对用于LCD显示的数据进行了计算，并将其装入RAM中的适当存储单元，以便由前台程序进行存取。如上所述，同25HZ的LCD底板脉冲序的状态变化相同步，LCD显示装置的波形必须每20毫秒(msec)倒相一次。
在此之后，根据运转的模式后台程序执行必要的运行，如果治疗是以正常模式或强度延续模式进行，则程序进行到模式询问程序。如果装置处于成组方式，则本程序对包含七个脉冲的脉冲序列进行检验，以确定其是否已经完结。如果本装置处于调剂模式，若前台程序已经产生了适当的标志，则本程序就对下一脉冲的参量进行计算。如果本装置处于强度延续模式的定标部分，则本程序对所需要的脉冲宽度、幅度、以及脉冲特性的对数曲线进行计算。在作完这些计算以后，程序进行模式询问程序。
在一同递交的题为“用于经皮肤的神经刺激装置的治疗脉冲序列”的美国专利申请中，对运行的调制模式及强度延续模式进行了更加详细的描述。
随后，后台程序对取样模式开关标志进行检验，以确定该取样模式开关标志是否已为前台程序所清除。如果该取样模式开关标志还末得到清除，则程序降到电池检验步骤。如果该标志已得到了清除，则程序对模式开关进行读取。如果存在模式改变，程序就改变模式程序部分的状态字，包括标志以及参量值的初始变量。随后，后台程序进行到电池和识别检验步骤。
应当记住的是，每当内部定时器记数到2、5毫秒(millisecond)的间隔时，前台程序就持续地中断后台程序。
在图8A和图8B中，显示出了时标图，这些时标图描绘出了在正常的电极安置情况下本识别系统的运行。在这个例子中，刺激装置被确定在持续地每秒钟产生出八十个脉冲的状态，即“正常”运行模式。在每秒钟产生八十个脉冲(80PPS)的速率下，“速率”计数器的装入值是五。因此，在前台程序中每经过一个五，就产生出一个输出脉冲(5×2.5msec＝12.5msec＝80PPS)。
在图8A的顶部，显示出了“速率”计数器的值。在计数值为二的地方，在下一个输出脉冲序列到来前的5毫秒前台程序，将执行识别脉冲指令。REFG信号将基准电压加到数/模转换器40(图4)上，以为识别脉冲序列提供延续时间。线32上的第一WR脉冲202将一种幅度值数据字212从总线1装入该数/模转换器，该幅度值数据代码212的幅度等于5毫安(ma)。在总线1中恢复了LCD显示数据，而线路33上的EN1信号使门42关闭30微秒(μsec)。此时在第一输出端(TR1)产生出识别脉冲230。
随后，第二WR脉冲204将一5毫安(ma)数据值214从总线1装入数/模转换器。在总线1上恢复LCD显示数据，与此同时，线34上的EN2信号将门44关闭，以在第二输出端(TR2)产生出30微秒(μsec)的识别信号232。最后，将零值数据字216装入数/模转换器，REFG脉冲终止，而识别序列结束。
在下一次通过前台程序的过程中，“速率”计数器减到一。在以后的进行中，“速率”计数器被减到零。随后又恢复到五并产生出一个输出脉冲序列。该输出脉冲序列以与识别脉冲序列相同的方式进行。第一WR脉冲203从总线1中将第一输出脉冲的幅度值213装入数/模转换器，REFG信号将基准电压加到该数/模转换器上，而且在总线1中恢复了LCD显示数据，线33上的EN1信号使门42在选定的脉冲宽度延续时间内关闭，以产生用于第一输出端的输出脉冲220。当输出脉冲220终止后，第二WR脉冲205将第二输出脉冲的幅度值215装入数/模转换器。LCD显示数据再一次在总线1中得到了恢复，并且线路34上的EN2信号使门44在第二输出脉冲222的延续时间内关闭。最后，WR脉冲207将零值数据字217装入数/模转换器，REFG信号终止，输出序列完成，并在总线1中恢复了LCD显示数据。
识别和输出脉冲序列间隔是同图8B中的LCD显示数据波形相联系的。LCD显示装置在其BP输入端(图3)持续地接收25HZ的底板方波BP。这种25HZ的方波的极性每20毫秒改变一次。总线1上的显示波形随着该BP波形改变极性。不进行显示的显示段接收一种同相方波，该同相方波如同用在总线1上虚线表示的波形。将实线表示的总线1方波加到将要进行显示的显示段上。
在总线1上的识别脉冲间隔S和输出脉冲间隔T每12.5毫秒复现一次，以得到每秒钟产生八十个脉冲的速率。这些间隔是与显示波形转换相异步地产生的。识别间隔S此每斤输出脉冲间隔T早产生5毫秒。在总线1时标图的下面，显示出了“速率”计数器在一个“速率”计数周期中的计数值。
图9和10分别描绘了图4的识别探测器在正确和不正确的电极连接下的运行情况。
在图9a中，显示出了识别脉冲300和第一输出端的输出脉冲302。这些脉冲被加到图4中的晶体管60的基极上。在图9b中，显示出了第二输出端的输出脉冲312和识别脉冲310，这些脉冲被加到图4中的晶体管62的基极上。在输出脉冲302和312的下面，表示出了输出脉冲间隔T。
晶体管60和62的集电极上加有电池电压VB，它们通常是截止的。识别和输出脉冲将使这些晶体管在不同的程度上导通。此时，集电极电压成为本刺激装置电极处的负载阻抗的函数。在适当连接的情况下，在电极之间将会出现低阻抗，而识别脉冲300和310将使这些晶体管趋向于饱和，如图9C中的相应脉冲320和330所示。脉冲320和330在放大器52的反相输入端处的电平高于使该放大器改变其输出状态所需要的一伏特阈值。因此，在有脉冲320和330产生的期间里，探测放大器52不产生任何脉冲，如图9d所示。在产生识别脉冲300和210的期间里，微处理机响应其中断线INT(图2)上的信号。但是，在脉冲320和330还未降到一伏特阈值以下时，放大器52不产生中断信号。
在产生输出脉冲302和312的期间里，晶体管60和62可能会产生低于一伏特阈值的脉冲，如脉冲322和332所表示的。当负向脉冲322和332超过了一伏特阈值时，这些脉冲将使放大器52产生脉冲324和334。然而，在输出脉冲序列的期间里，微处理机不对其中断输入端INT处的中断信号进行响应，而刺激装置则继续运行。
图10a显示了用于第一输出端的识别脉冲400，而图10b显示了用于第二输出端的识别脉冲410。在这个例子中，假设第一输出电极发生了松动。因此，晶体管60将有高输出阻抗，其量级可达15，000至40，000欧姆(ohms)。识别脉冲400将使晶体管60急速地趋向饱和，而晶体管60的集电极的负向电压漂移将超过一伏特阈值，如脉冲420所示。因此，在识别脉冲400的延续期间里，放大器52的状态将发生改变，从而产生输出脉冲450。由于此时微处理机响应于其中断输入端上的脉冲，因此，响应于脉冲450，微处理机将记录到识别故障。前台程序将一个识别故障字存入寄存器R2。发光二极管将被点亮，而输出脉冲序列将持续地被旁路，直到把电极正确地连接到患者身上并重新启动刺激装置。
识别脉冲410被加到晶体管62上，该晶体管在这个例子中驱动着适当连接的电极。因此，晶体管62的集电极电压不会降到放大器52的一伏特阈值之下，如图10C中的脉冲420所表示的。相应地，放大器并不响应于识别脉冲410和脉冲430而改变状态。然而，在输出脉冲间隔To的期间里，一旦探测到了识别故障，在两个输出端都不会产生出脉冲。
在使用本发明的刺激装置时，使用者将电极放置在身体的治疗区。通过模式转换开关，选择好所需要的模式，并接通通-断开关。用于输出端1的左边的AMP显示器首先进行显示。随后，使用者通过相应的按键，对脉冲幅度值进行递增(INC)或递减(DEC)。按下DISP按键开第一输出端的PW就被显示。随后，使用者按动INC和DEC按键，以确定所需要的脉冲宽度。再按一次DISP按键，就对“速率”表示进行显示，并按下TNC和DEC按键以确定所需要的脉冲速率。再按两次DISP按键，并以同样的方式对第二输出端的脉冲幅度和宽度进行显示和调节。对两个输出端来说，脉冲速率是相同的。
在0-50毫安的范围内对幅度值进行了标定，而且幅度值可以1毫安的档距进行递增或递减。脉冲宽度可以在30-500微秒的范围内以10微秒的间隔进行变化。速率可以在二至一百HZ的范围内变化。可以选择在2HZ，100HZ，以及以10HZ为间隔在10-80HZ中任选一值。
权利要求
1.在皮肤式神经刺激装置中，包括在输出端产生治疗电刺激脉冲的装置，用于检测电极连接是否正确的识别装置；该识别装置包括识别脉冲产生装置，用于在所述输出端产生刺激脉冲之前，产生具有已知特性的识别脉冲；识别脉冲施加装置，用于将所述识别脉冲加到所述脉冲端；检测装置，该检测装置包含一个同所述输出端相耦合的输入端，该检测装置被用来在所识别脉冲产生期间内，对所述输出端处的响应进行检测；识别表示信号产生装置，用于在所述识别脉冲的产生期内，当在所述输出端检测到不希望有的响应时，产生出识别表示信号。
2.权利要求
1所要求的识别系统，其中所述识别脉冲产生装置在刺激脉冲产生之前，在一个给定点产生出识别脉冲。
3.权利要求
1所要求的识别系统，其中在所述检测装置检测到对所述识别脉冲的不希望有的响应之后，就停止产生刺激脉冲。
4.权利要求
1所要求的识别系统，其中所述检测装置包含一个具有第一输入端和第二输入端的放大器，上述第一输入端同所述输出端相耦合，而上述第二输入端与接收基准信号的终端相耦合，当所述第一输入端的信号超过了给定情况下的门限电平时，所述放大器在放大器输出端产生出探测信号。
5.权利要求
4所要求的识别系统，其中所述识别表示信号产生装置包括一个微处理机，该微处理机包含一个同所述放大器输出端相耦合的输入端，在识别脉冲的产生期间内，所述微处理机响应于探测信号，以产生所述识别表示信号。
6.权利要求
5的识别系统，其中在产生刺激脉冲的期间内，所述微处理机不对所述放大器输出端的探测信号进行响应。
7.在皮肤式神经刺激装置中，包括在输出端产生治疗电刺激脉冲的装置;用于检测电极连接是否正确的识别系统，该系统包括识别脉冲产生装置，用于在刺激脉冲产生之前，在所述输出端产生识别脉冲。输出响应探测装置，该探测装置与所述输出端相耦合，用于在产生所述识别脉冲的期间里，对所述输出端处的响应进行探测;刺激脉冲终止装置，该刺激脉冲终止装置同所述探测装置相耦合，并在产生识别脉冲的期间内，有选择地进行启动，以在探测到对所述识别脉冲的不希望有的响应之后，终止在所述输出端产生刺激脉冲。
8.在权利要求
7所述的皮肤式神经刺激装置中，其中所述刺激脉冲产生装置、所述识别脉冲产生装置，和所述刺激脉冲终止装置都包括处于微处理机的不同运行时间过程中的微处理机。
9.在权利要求
8所述的皮肤式神经刺激装置中，其中所述输出响应探测装置包括一个比较器，该比较器具有同所述输出端相耦合的第一输入端，同基准电平相耦合的第二输入端以及同所述微处理机的一个输入端相耦合的输出端。
10.在权利要求
7所述的皮肤式神经刺激装置中，进一步包括用于在第二输出端产生刺激脉冲的装置;其中所述识别脉冲产生装置在产生所述第二输出端的刺激脉冲之前，在所述第二输出端产生识别脉冲;并且其中所述响应探测装置进一步地同所述第二输出端相耦合。
专利摘要
一种为皮肤式神经刺激装置所提供的识别系统，其中，在产生刺激脉冲之前，先在该装置的输出产生出具有已知特性的识别脉冲。在识别脉冲产期间内对输出端响应进行检测，并具在检测到不望有的输出端响应时，就产生出一种识别报警信，以便就潜在的危害状态向使用者发出警告。
文档编号G01R19/165GK85104522SQ85104522
公开日1986年12月10日 申请日期1985年6月13日
发明者米基威士, 库姆斯 申请人:科德曼及舒特莱夫有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan