用于改变或诱导认知状态的经皮电刺激设备和方法
【专利摘要】用于修改受试者的认知状态的便携式经皮电刺激(TES)施加器。一般来讲，所述的便携式施加器被专门配置和适配为轻型化且可佩带式的，以用于传递能够引起或增强预定的认知效应的高强度TES。这些TES施加器可包括一对电极和TES控制模块，所述TES控制模块包括处理器、定时器和波形发生器。TES控制模块适于在第一电极和第二电极之间传递10秒或更长的双相电刺激信号，所述双相电刺激信号具有400Hz或更大的频率、大于10％的占空比、3mA或更大的强度、具有直流偏移。
【专利说明】用于改变或诱导认知状态的经皮电刺激设备和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本专利申请要求W下美国临时专利申请中的每个的优先权，其中的每篇W全文引 用方式并入本文：于2013年7月12日提交的标题为"TRANSCRANIALELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS AND MET册DS(经烦电刺激系统和方法Γ的第61/845,845号美国临 时专利申请；于2013年9月9日提交的标题为"TRANSCRANIAL ELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS AND MET册DS(经烦电刺激系统和方法r的第61 /875，424号美国临时专利申请;于 2013年6月29 日提交的标题为"TRANSCRANIAL ELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS(经烦电 刺激系统Γ的第61 / 8 41，3 0 8号美国临时专利申请；于2 013年11月2 2日提交的标题为 '叮RANSCRANIAL ELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS AND METH0DS(经烦电刺激系统和方 法Γ的第61/907，394号美国临时专利申请;于2013年10月9日提交的标题为叮RANSCRANIAL ELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS AND MET册DS(经烦电刺激系统和方法Γ 的第61/888， 910号美国临时专利申请；于2014年4月4日提交的标题为"TRANSDERMAL ELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS(经皮电刺激系统Γ的第61/975,118号美国临时专利申请;于2014年 5月 25 日提交的标题为'叮RANSDERMAL ELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS FOR INDUCING COGNITIVE EFFECTS AND METHODS OF USING T肥M(用于诱导认知效应的经皮电刺激系统 和使用该系统的方法Γ的第62/002,860号美国临时专利申请;于2014年5月25日提交的标 题为叮RANSDERMAL ELECTRICAL STIMULATION SYSTEMS AND MET册DS OF USING T肥Μ(经 皮电刺激系统和使用该系统的方法Γ的第62/002,909号美国临时专利申请;和于2014年5 月 25 日提交的标题为'叮RANSDERMAL ELECTRICAL STIMULATION ELECTRODE DEGRADATION DETECTION SYSTEMS AND METHODS OF USING T肥M(经皮电刺激电极降解检测系统和使用 该系统的方法r的第62/002,910号美国临时专利申请。
[0003] W引用的方式结合
[0004] 在本说明书中提到的所有出版物和专利申请在相同的程度上W全文引用方式并 入本文中，好像每个单独的出版物和专利申请被具体且单独指示W引用方式并入。
[0005] 领域
[0006] 本文所述是用于诱导认知效应的经皮电刺激(TES)方法、包括施加器的装置和系 统。
[0007] 背景
[000引大脑由处于连接的网络中的神经元和其它细胞类型构成，其处理感官输入，产生 运动指令和控制所有其它行为和认知功能。神经元主要通过电化学脉冲通信，电化学脉冲 在大脑区域内连接的细胞之间和在大脑区域之间连接的细胞之间发射信号。影响神经活动 的无创性神经调制技术可W调制神经活动的模式，并且可W导致改变的行为、认知状态、感 知和运动输出而不需要有创过程。
[0009]无创性神经调制包括类别广泛的"经皮电刺激"，运通常设及神经系统(大脑、脑神 经、周围神经等)通过受试者皮肤的电刺激。经皮电刺激下简称"TES")的具体实例可包 括经皮刺激，例如通过头皮上的电极，并且已经用于W经烦交流电刺激下简称"tACS")、 经烦直流电刺激（W下简称"tDCS")、经烦电疗刺激m下简称"CES")和经皮随机噪声刺激 (W下简称"tRNS")的形式影响人体的大脑功能。用于TES的系统和方法已经被公开(参见例 如，Capel，美国专利4，646，744;Haimovich等人，美国专利5，540，736;Besio等人，美国专利 8，190，248;化gedorn和Thompson，美国专利8，239，030 ; Bikson等人，美国专利申请2011/ 0144716; W及Lebedev等人，美国专利申请2009/0177243)。具有多个电极和高度可配置性 的tDCS系统已经被公开(参见例如Bikson等人，美国专利申请2012/0209346、2012/0265261 和2012/0245653)，和存在用于自动刺激的便携式TES系统(Brocke，美国专利8，554，324)。
[0010] 一般来讲，TES已被示出改善运动控制和运动学习，改善慢波睡眠期间的记忆巩 固，调节决策制定和风险评估，影响感知W及产生运动。TES已在治疗上被用于各种临床应 用中，包括疼痛、衰弱、癒痛和耳鸣的治疗。在TES(例如tDCS)治疗应用的至少一些案例中， 需要更多关于治疗中tDCS疗效的数据。
[OOW 尽管已经对TES神经调制做出了研究，但是现有的用于TES的系统和方法在至少一 些情况下在人类受试者中缺乏安全和稳健地影响认知功能和诱导认知状态的能力。诱导认 知功能和/或认知状态轻松地发生实质性变化的新的TES方法、TES刺激方案、TES系统和TES 电极配置的发展将是有利的。现有的系统和方法可引起皮肤刺激或疼痛，并且缺乏关于可 W实现的认知状态变化的可靠性和量的数据。
[0012] 针对肌肉和其他周围神经系统应用（例如TENS和经皮药物传递）的电疗法已经使 用策略来减少疼痛、发炎和组织损伤，包括：（1)更高频率的交流电刺激和(2)通常从电极的 两个通道（阳极-阴极对）的差频产生的1化至200化的拍频。减弱的副作用（例如疼痛和刺 激)在~1曲Z至100曲Z的大范围内是近似线性的。皮肤阻抗是频率依赖性的，在较高的电刺 激频率下具有较低的阻抗。对于干扰刺激，mz至200Hz的拍频是避免激活被认为是刺激性 的或痛苦的疼痛和肌肉纤维的有利频率。功率密度也影响皮肤电阻率，在较高的功率密度 下发生较低的电阻率。然而，用于TES的系统和方法在减轻疼痛、刺激和组织损伤的方面缺 乏。
[0013] 典型的经烦交流电刺激方案也通常低于150Hz(参见化ulus, 2011)，符合脑节律的 频率或如tRNS方案中使用的低于640Hz的频率。近日，化aieb等人使用1曲z、2kHz和化化的 tACS来诱导神经调制(化aieb L,An化1 A,Paulus W."在低曲Z范围的经烦交流电刺激增加 运动皮层兴奋性"，恢复神经学和神经科学，20 11年第29卷第3期第167-75页（" Transcranial alternating current stimulation in the low kHz range increases motor cortex excitability. "Restor Neurol Neurosci.2011 ;29(3) :167-75,? 全文引 用方式并入本文）。发明人化ulus和Warschewske的专利申请号WO 2012/089588描述了在 1化至50kHz频率的tACS的系统和方法，包括来自两个阳极-阴极电极对的干扰TACS和脉冲 TACS。然而，用于神经调制的现有的tACS系统对于稳健和舒服地诱导认知效应是不理想的。
[0014] 经烦交流电刺激相对于经烦直流电刺激的一个优点是减弱了疼痛和刺激。然而， 用于神经调制的现有的tACS系统至少在某些情况下是不理想的，因为交流电与直流电不同 地影响神经系统的功能（即脑功能）。脉冲经烦直流电刺激相对于非脉冲经烦直流电刺激的 一个优点是降低疼痛和刺激。脉冲经烦直流电刺激先前已被报道用于患者的神经末梢，但 还未用于经烦祀向大脑。该Idrostar离子导入机(英国赫里福德的STD医药产品有限公司） 传递脉冲直流电刺激(7kHz，约42%的占空比）W解决多汗症（出汗过多）。实现对神经系统 的可控量的疼痛和/或刺激的期望效果的替代的经烦电刺激方案将是有利的。
[0015] W克服上面讨论的关于疼痛和功效的问题的方式提供允许经皮电刺激的装置和 方法通常将是有利的。尤其是，提供用于调制(例如诱导、增强、逆转或W其他方式增加或改 变)认知效应和/或精神状态的TES装置和方法将是有益的。例如，诱发受试者的精神放松、 镇静、抗焦虑、离解、高头脑清晰度或无忧状态的TES刺激方案和电极配置将有利于改善受 试者的感受和屯、态，W及解决失眠和缓解消极的应激反应。增加受试者的动机、主观(和/或 生理)能级或焦点的相似的TES刺激方案和装置将有利于改善受试者的生产率，并提供有利 的精神状态。本文所述的是方法和装置(包括设备和系统）W及可W解决上面讨论的问题和 因素的方法。
[0016] 发明概述
[0017] 本文所述的是用于诱导神经调制的经皮电刺激下简称"TES")的装置(包括设 备和系统)和方法，所述经皮电刺激包括经烦电刺激。
[0018] 通常，本文所述的设备包括可连接至受试者头部和/或颈部的不同的预定区域的 一对电极，W及TES控制模块，所述TES控制模块经配置为专口传递在包括强度和频率的参 数的范围内的刺激，所述参数范围被确定为对诱导、提高或促进(统一地，为"改变"）预期的 认知状态和/或效应是有效的，同时最小化由于提供相对大幅度的刺激引起的疼痛和不适。 例如，装置(诸如施加器)可包括具有允许该装置应用在有效范围内的信号的电路(例如硬 件）、软件和/或固件的控制模块，该控制模块包括例如一个或多个处理器、定时器和波形发 生器。通常，TES控制模块可专口适于在第一电极和第二电极之间传递10秒或更长的双相电 刺激信号，其中所述信号具有lOOHz或更大（例如，200化或更大、400化或更大、450化或更 大、500化或更大、600化或更大、700化或更大等等）的频率，和2mA或更大(例如，3mA或更大、 4mA或更大、5mA或更大等等)的强度。该控制模块也可经配置为当通过控制占空比（例如，采 用的电流是非零和/或大于零的时间百分比)施加刺激时减少疼痛，例如使得采用的能量的 占空比大于10% (例如，大于15%、大于20%、大于30%)。此外，该控制模块可经配置使得采 用的电流为双相的和/或不是电荷平衡的(例如，具有直流偏移，也称为直流偏置，使得采用 的波形的平均幅值为非零）。另选地或除此之外，该控制模块(TES控制模块)可经配置为通 过不定期或周期性地"短接"电极和/或通过采用相反的电流来使在电极上建立的电容放 电。通常，控制模块可经配置为产生包括运些参数的刺激，W及为了避免诱导疼痛，经配置 为阻止超出运些参数范围的刺激。
[0019] 在下面更详细地描述的运些参数通常适于引起认知效应。本文所述的设备和方法 允许可再现地唤起如本文所述的认知效应。由所述的方法和设备产生的认知效应的性质可 至少部分地依赖于电极在受试者身体(例如，头部、颈部等等)上的位置。例如，一类认知效 应通常导致受试者经历增强的精神专注，并且可包括:增强的专注和注意力；增强的警觉 性;增加的专注和/或注意力；增强的清醒度;增加的能量的主观感受;增加的客观的（即生 理的）能量水平;较高的动机水平(例如，去工作、锻炼、完成家务等）；增加的能量(例如，生 理激发、增加的能量的主观感受）；W及胸部溫暖的身体感觉。运类认知效应可被统称为"增 强(或提高的)注意力、警觉性或精神专注"。
[0020] -类认知效应的另一个例子包括与放松和平静的精神状态有关的那些效应，例 如:平静的状态，包括能够迅速诱导的平静状态（即约5分钟内开始TES疗程）；精神的无忧状 态;无焦虑的精神状态;诱导睡眠;减缓时间流逝;增强的生理、情感或和/或肌肉放松;增强 集中度；抑制分屯、；提高认知和/或感官清晰度；离解状态;类似于由作用于精神的化合物 (即酒精）引起轻度中毒的状态;类似于由作用于精神的化合物（即吗啡）引起轻度兴奋的状 态;描述为轻松愉快的精神状态的诱导;增强的听觉和视觉体验（即多媒体)的享受;减少的 生理唤醒;增加的处理情绪或其他压力的能力；与通常与压力、焦虑和精神机能障碍的生物 标记物的减少相关联的下丘脑-垂体-肾上腺轴化PA轴）的活动的变化相关的屯、理生理觉醒 的减少;抗焦虑作用;高头脑清晰的状态;增强的身体性能;抵御压力的有害后果的推广;在 周边(即臂和/或腿)放松的身体感觉;能够听到屯、脏跳动的身体感觉等等。运类认知效应可 统称为"平静和放松的精神状态"。
[0021] 本文所述的方法包括将电极定位在受试者上W在施加刺激时唤起特定的认知效 应的方法。设备(例如施加器)可具体被适配或配置为针对特定的定位配置。例如，施加器可 包括电极表面，所述电极表面适于贴合到受试者身体的特定位置W唤起预定的认知效应。 而且，尽管本文所述的大多数实例设及定位在第一位置的单个电极（阳极/阴极)和定位在 第二位置的单个(相反的，例如阴极/阳极)电极，但是多个电极(包括多个阳极和/或多个阴 极)可定位在每个位置处。通常，相对于特定的身体位置定位电极称为定位电极，使得施加 的来自一个或多个电极的电流的峰密度在目标位置处；因此电极可比目标区域小或大。如 在本文更详细地描述的正确的电极定位也可防止疼痛或不适。通常，本文提及的电极形成 在受试者身体上分开的电极对;尽管电极对的一端可由多个电极组成。例如，第一电极(或 电极组)可定位在受试者头部或颈部的第一位置上。第二电极(或电极组)可定位在受试者 的第二位置处，包括头部或颈部。该第一电极可为阳极，且第二电极可为阴极;或相反地，第 一电极可为阴极，且第二电极可为阳极。TES电流通常在运两个电极（或两组电极）之间施 加。
[0022] 例如，在一个配置中（为方便起见，本文中称为"配置A"或"配置2")，第一电极可W 被施加于受试者接近太阳穴区域(例如眼睛侧边，如右眼或左眼的稍上方和右侧）的部位， 并且至少一个第二电极可定位在右耳的乳突区域(例如，乳突上或附近）的后面。电极可具 有任何适当的尺寸(例如面积），例如，电极可具有接近太阳穴的至少约10cm2(例如至少约 20cm2)的面积和约3cm2至约10cm2之间的小乳突电极。此区域的TES刺激可导致增强的注意 力、警觉性或精神专注。
[0023] 另一配置(为了方便起见，本文中称为"配置B"或"配置3")可包括定位在接近受试 者太阳穴区域(例如，右眼的右上方）的受试者皮肤的一个电极，W及在受试者颈部(例如， W人体中线的右边为中屯、的颈部的上部，并且优选地，部分重叠脊髓）的第二电极。有利的 实施例包括用于颈部的具有至少约20cm2区域的电极和接近右太阳穴的具有至少约10cm2 (优选地至少约20cm2)的电极。此区域的TES刺激可导致增强的平静或放松的精神状态。
[0024] 对于运两种示例性配置，如本文提供的经皮电刺激的波形可诱导强且可靠的认知 效应，同时减轻皮肤刺激、疼痛和组织损伤。无论波形是双相的还是仅在一个方向上传输电 流，并且无论电刺激系统是否缩短脉冲之间的阳极和阴极之间的电路径，可根据频率、峰值 强度、占空比、正向非零电流的比例（即'直流百分比'）中的一种或多种来限定波形。在一些 实施例中，两个值之间的参数（即频率、峰值强度、占空比）的斜变发生在波形或波形的一部 分。
[0025] 本文所述波形中的任一种可连续或间歇地施加，包括具有变型形式，诸如从运些 范围W外到运些范围中或在电流和频率(并且在一些变型中，为直流偏移和/或占空比）的 范围内的过渡状态(例如斜变）。通常，为了诱导特定的认知效应并且因此实现更强、持续更 长的认知效应，可包含斜变和其它波形特征W在参数的不同有效范围之间偏移波形。在有 效波形之间的偏移可为迭代的（即一个参数改变，然后另一个改变），并且可为重复的（即从 一个波形改变至第二波形，然后返回到第一波形等;或在Ξ个或更多有效波形之间切换）。 在一些实施例中，快速偏移在有效范围内的一个或多个参数诱导更强的认知效应，其中快 速通常指小于15秒，且可短至一秒或更小。
[0026] 如所提及的，本文所述的设备可包括具有在高电压下操作的部件的控制器，使得 可实现足够高的峰值电流(即大于10V、大于15V、大于20V、大于25V、大于30V、大于35V、大于 40V、大于45V、大于50V、大于55V、大于60V、大于65V和大于75V)。受试者组织的阻抗(主要由 于皮肤阻抗引起)和包括电极的系统的硬件部件的阻抗通常在化她m至20k0hm之间（虽然偶 尔多至30k0hm或更高），因此高于50V的高电压电流源有利于传递诱导认知效应所需的更高 峰值电流。
[0027] -般来讲，本文所述的是改变受试者的认知状态的方法。例如，改变受试者的认知 状态的方法通常可包括:将经皮电刺激(TES)施加器的第一电极置于受试者身体第一侧的 太阳穴区域上的受试者皮肤上;将第二电极置于受试者身体第一侧的乳突区域上或受试者 隆椎上的受试者颈部上的受试者皮肤上；启动TES施加器W传递具有lOOHz或更大的频率和 2mA或更大的强度的经皮电刺激；W及通过在第一电极和第二电极之间施加经皮电刺激10 秒或更长时间来改变受试者的认知状态。
[0028] 例如，本文所述的是改变受试者认知状态的方法，该方法包括：将经皮电刺激 (TES)施加器的第一电极置于受试者身体第一侧的太阳穴区域上的受试者皮肤上;将第二 电极置于受试者身体第一侧的乳突区域上或受试者的颈部上的受试者皮肤上；启动TES施 加器W传递具有400Hz或更大的频率和3mA或更大的强度的双相经皮电刺激，其中所述双相 经皮电刺激具有直流偏移；W及通过在第一电极和第二电极之间施加双相经皮电刺激10秒 或更长时间来改变受试者的认知状态。启动便携式TES施加器可包括启动TES施加器来传递 具有大于10%的占空比的双相经皮电刺激。
[0029] 运些方法可针对用于增强注意力、警觉性或精神专注的方法或用于增强平静或放 松的精神状态的方法。例如，改变受试者的认知状态可包括增强注意力、警觉性或精神专 注，且放置第二电极可包括将第二电极置于受试者身体第一侧的乳突区域上。类似地，改变 受试者的认知状态可包括增强平静或放松的精神状态，且放置第二电极可包括将第二电极 置于受试者的颈背部上。
[0030] 本文所述的方法中的任一种可通过受试者佩带设备来执行。运是可能的，因为本 文所述的设备经配置为相对轻型化并且易于使用，使得未经训练的用户能够操作它们。例 如，受试者可将第一电极和第二电极置于他/她的头部和/或颈部，而不需要医生或第Ξ方 参与。
[0031] 一旦使用TES施加器，TES的施加可被自动触发(例如，在感测到连接物之后），或手 动操作和本地(例如，操作设备上的开关)或远程操作，例如一旦施加到受试者头部，使用与 该设备无线通信的设备。受试者可亲自启动和/或改变TES的操作。例如，启动便携式TES施 加器可包括便携式TES施加器的无线触发启动。启动便携式TES施加器包括从手持设备触发 启动便携式TES施加器。
[0032] 如所提及的，在施加 TES期间，所采用的TES不必是恒定的，而是可优选为可变的 和/或间歇的。例如，TES的施加可包括当采用双相经皮刺激时改变所采用的双相经皮电刺 激。当维持双相经皮电刺激在大于10 %的占空比、400化或更大的频率和3mA或更大的强度 (且具有直流偏移)时，可改变所采用的双相经皮电刺激。
[0033] -般来讲，为了提供有效的和舒适的TES，强度和频率的参数可维持在特定的范围 内。例如，强度（电流)可W是比较高的，例如大于约2mA、大于3mA，或优选地大于4mA或大于 5mA(例如，在5mA至20mA之间）。刺激的频率通常可为相对较高的，例如大于lOOHz、大于 200Hz、大于400Hz或更具体地大于450Hz或大于500Hz。运些参数的操作通常可用双相刺激 (例如，具有周期性上升和下降，通常具有双相)完成，并且也可包括直流偏移使得信号不是 电荷平衡的。如所提及的，一般来讲，直流(DC)偏移（也称为直流分量、直流偏置或直流系 数)为波形的平均值。如果平均振幅为零，则不存在直流偏移。因此，所采用的TES通常可为 脉冲的、双相的和不对称的。类似地，TES刺激也可具有10 %至100 %之间（例如小于100 %且 大于10%)的占空比，包括大于20%或大于30%的占空比。
[0034] 在运些TES方案中的任一种中，在刺激期间（在周期性或不定期施加 TES期间），电 极可被'短路'，W使在电极上积累的电容放电。类似地，本文所述的设备(例如TES施加器） 中的任一种可包括短路特征。例如，电极的短路可用与主电流源相似的固定电流源形成，但 是'短接'源可在0V饱和，然后仅可W使聚集的电荷进行放电。在一些变型中，名义上的（或 最大)短路电流可被预先设置(例如40mA)，和/或可通过改变电阻器而改变。另选地，放电可 通过具有该范围内的可调节电流的常规电流源来进行。例如，该范围可高至20mA，并且接通 整流开关可避免反向充电。
[0035] -般来讲，在施加期间可通过降低强度、占空比或直流偏移中的一种或多种，然后 增加强度、占空比或直流偏移中的一种或多种来实现斜变双相经皮电刺激(类似地，可通过 增加然后降低频率来使频率斜变)。
[0036] 当将电极置于太阳穴上时，该放置可实现最优化效果而避免疼痛。例如，在太阳穴 上的放置可包括将电极置于受试者眼睛的侧面和受试者觀骨W上；例如，右眼的稍上方和 右侧，或左眼的左侧。将电极置于太阳穴上可排除将电极置于或接近受试者的眼窝区域 避免疼痛和/或转移眼睛附近的肌肉颤摇)或在觀骨W下避免减小的功效和/或肌肉颤 摇)。
[0037] 在一些变型中，电极可被放置在受试者的前额。具体地，电极可被放置使得峰值电 流的区域可在受试者鼻根的皮肤上在眉毛之间和鼻子正上方(例如，直接在眼睛之间，仅高 于鼻梁）传递。例如，第一电极可被置于鼻根区域上，且第二电极置于太阳穴上，或如所述 的，第二电极可被置于颈部，或第二电极可被置于耳后，且TES如本文通常所描述的那样施 加。使用鼻根电极的放置方案，尤其是第二电极的太阳穴放置，可用于唤起、增强或改善如 用于增强注意力、警觉性或精神专注的认知状态。
[003引一般来讲，电极可被置于受试者身体的相同侧(例如，都在右侧或都在左侧）。
[0039]在任一种所述方法中，TES施加器可为独立成套的，且可为轻型化的。尤其是，该施 加器可为佩带式的。例如，该施加器可被粘接性地固定到受试者身体上(例如脸部、头部、颈 部等等）。在下面更详细地描述可佩带式设备(包括施加器），并且通常是小型化的，例如，从 皮肤伸出小于约2 cm、小于约1.5 cm、小于约1 cm、小于约0.5 cm等，并且是轻型化的，例如，小 于60克、小于50克、小于40克、小于30克等。
[0040] 施加 TES的总持续时间通常长于10秒(尽管在一些变型中可更小），但是可被更稳 健地施加更长时间，包括长于15秒、长于20秒、长于30秒、长于1分钟、长于5分钟等。例如，改 变受试者的认知状态可包括在第一电极和第二电极之间施加双相经皮电刺激5分钟或更长 时间。
[0041] 当将第二电极置于颈部时，颈部的适当区域可为隆椎W上的颈部区域。该放置可 从颈部的中线侧向偏离，例如朝着第一电极(太阳穴电极)定位的受试者的一侧。
[0042] 如所提及的，任一种用于改变受试者的认知状态的方法可由受试者执行。例如，如 本文所述的是改变受试者的认知状态(包括平静和放松的认知状态或注意力、警觉性或精 神专注的认知状态）的方法，并且可包括W下步骤:指导受试者将便携式经皮电刺激(TES) 施加器的第一电极置于受试者身体的第一侧的太阳穴区域上的受试者皮肤上;指导受试者 将第二电极置于在受试者身体的第一侧的受试者头部或颈部上的受试者皮肤上;指导受试 者通过启动便携式TES施加器来改变他们的认知状态，其中该便携式TES施加器经配置为在 第一电极和第二电极之间传递双相经皮电刺激，所述双相经皮电刺激具有大于10%的占空 比，400化或更大的频率，3mA或更大的强度和直流偏移。
[0043] 例如，增强注意力、警觉性或精神专注的方法可包括：将可佩带式经皮电刺激 (TES)施加器的第一电极置于受试者身体的第一侧的太阳穴区域上的受试者皮肤上;将第 二电极置于受试者身体的第一侧的乳突区域上的受试者皮肤上；启动可佩带式TES施加器 W传递具有大于10%的占空比、400化或更大的频率和3mA或更大的强度的双相经皮电刺 激，其中所述双相经皮电刺激具有直流偏移；W及通过在第一电极和第二电极之间施加双 相经皮电刺激10秒或更长时间来增强注意力、警觉性或精神专注。如所提及的，受试者可放 置第一电极和第二电极，和/或可触发或启动可佩戴式TES施加器，例如通过无线触发启动 可穿戴式TES施加器。如下文所详述的，受试者可操作远程控制器(例如移动电话/智能电 话、膝上型计算机、pad、平板电脑等）。
[0044] 类似地，增强平静或放松的精神状态的方法包括:将可佩带式经皮电刺激(TES)施 加器的第一电极置于受试者身体的第一侧的太阳穴区域上的受试者皮肤上;将第二电极置 于受试者隆椎W上的颈背部；启动可佩带式TES施加器W传递具有大于10%的占空比、 400化或更大的频率和3mA或更大的强度的双相经皮电刺激，其中所述双相经皮电刺激具有 直流偏移；W及通过在第一电极和第二电极之间施加双相经皮电刺激10秒或更长时间来增 强平静或放松的精神状态。如所提及的，受试者可放置第一电极和第二电极，和/或可触发 或启动可佩戴式TES施加器。
[0045] 本文也描述了用于修改受试者的认知状态的便携式经皮电刺激(TES)施加器。一 般来讲，运些施加器可为轻型化的（例如，小于60克、小于50克、小于40克、小于30克、小于25 克、小于20克等），并且可为可佩带式的，包括可直接固定至受试者(例如通过粘合剂）的独 立成套的可佩带式设备。
[0046] 例如，便携式TES设备（施加器)可包括:主体(其可包括外壳）；经配置为固定到受 试者皮肤的第一电极;经配置为固定到受试者皮肤的第二部分并且通过电缆、电绳等连接 到设备的其余部分的第二电极；w及至少部分地在主体内并且包括处理器、定时器和波形 发生器的TES控制模块，其中所述TES控制模块适于在第一电极和第二电极之间传递10秒或 更长的双相电刺激信号，所述双相电刺激信号具有400Hz或更大的频率、大于10%的占空 比、3mA或更大的强度、具有直流偏移。该设备也可包括禪合到TES控制模块、电池和包括存 储器等其他电子元件的无线接收器。
[0047] 用于改变受试者的认知状态的可佩带式经皮电刺激(TES)施加器可包括:适于受 试者佩带的主体;第一电极;第二电极;至少部分地在主体内的TES控制模块，所述TES控制 模块包括电源、处理器、定时器和波形发生器，其中所述TES控制模块适于在第一电极和第 二电极之间传递10秒或更长的双相电刺激信号，所述双相电刺激信号具有400Hz或更大的 频率、大于10%的占空比、3mA或更大的强度、具有直流偏移；W及连接至TES控制模块的无 线接收器;其中所述可佩带式TES施加器的重量小于50克。
[0048] 用于改变受试者的认知状态的可佩带式经皮电刺激(TES)施加器可包括:适于紧 靠受试者的皮肤佩带的主体;在主体上的第一电极;通过电绳禪合到主体的第二电极；W及 至少部分地在主体内并且包括处理器、定时器和波形发生器的TES控制模块，其中所述TES 控制模块适于在第一电极和第二电极之间传递10秒或更长的双相电刺激信号，所述双相电 刺激信号具有400Hz或更大的频率、大于10%的占空比、3mA或更大的强度、具有直流偏移； 其中所述可佩带式TES施加器的重量小于50克。
[0049] 如上所述，本文所述设备中的任一种可经配置为在该设备操作期间使在电极上积 累的电容放电。例如，运些设备中的任一种可包括电容放电电路。电容放电电路可由TES控 制模块控制，并且在由设备施加刺激期间可不定期、定期或有规律地去除所放电。因此，TES 控制模块可经配置为在双相电刺激信号的传递过程中不定期或定期地触发电容放电电路 W使电极上的电容放电。
[0050] 本文所述的用于改变受试者的认知状态的便携式经皮电刺激(TES)施加器的另一 个例子可包括具有所述电容放电特征（'短路'施加器)的TES设备。例如，用于改变受试者的 认知状态的便携式经皮电刺激(TES)施加器可包括:主体;第一电极;第二电极;至少部分地 在主体内的TES控制模块，所述TES控制模块包括处理器、定时器和波形发生器，其中所述 TES控制模块适于在第一电极和第二电极之间传递10秒或更长的双相电刺激信号，所述双 相电刺激信号具有400Hz或更大的频率、大于10%的占空比、3mA或更大的强度、具有直流偏 移；W及电容放电电路，其中所述TES控制模块经配置为在双相电刺激信号的传递过程中不 定期触发电容放电电路W使电极上的电容放电。该设备可包括在电容放电电路上的开关， 其中所述开关被禪合到TES控制模块。
[0051] 本文所述方法的任一种可包括在施加 TES期间使电极上的电容短暂地放电（例如 使它们短路）。例如，改变受试者的认知状态的方法可包括:将经皮电刺激(TES)施加器的第 一电极置于受试者皮肤上;将TES施加器的第二电极置于受试者皮肤上；启动TES施加器W 传递具有400Hz或更大的频率和3mA或更大的强度的双相经皮电刺激，其中所述双相经皮电 刺激具有直流偏移;通过在第一电极和第二电极之间施加双相经皮电刺激10秒或更长的治 疗期间来改变受试者的认知状态，并且启动电容放电电路足够长的时间W在治疗期间不定 期地使电容放电。
[0052] -般来讲，本文所述的任一种施加器的主体区域可包括外壳W至少部分地包封一 些或所有电子器件。一般来讲，所述外壳可适于保护电子器件和电路(诸如功率源，例如电 池、电容器等，W及TES控制模块等）。在可佩戴式变型中，所述外壳可为小型化的（例如，薄 于30mm、薄于25mm、薄于20mm、薄于18mm、薄于15mm等），和/或可适配为符合头部的特定区 域，诸如太阳穴区域。例如，主体可为细长的和弯曲的，使得它可适应头部且不与眼眶区域 重叠，其可妨碍视力。在本文所述的设备的一些实施例中，第一电极可被定位在主体的外表 面，且第二电极可通过电绳(导线、导体、电缆等)与主体连接(例如，至TES控制模块）。该设 备也可包括粘合剂(例如，生物相容性和/或导电性粘合剂）。在一些变型中，第一电极和第 二电极两者通过电绳(相同的电绳或两种不同的电绳)禪合到主体。在一些变型中，该设备 可不保持在主体上，而是被就近定位(例如，通过佩带在受试者的衣服上等，或接近受试者 定位(例如，在书桌上、在口袋中等））。
[0053] 本文所述设备中的任一种可包括输入端，尤其是手动输入端，用于输入控制命令 W调节该设备的活动/行动。例如，该设备可包括在禪合到控制模块的设备的主体上的手动 控件。手动控件可为按钮、开关、触摸屏等。
[0054] TES控制器通常可包括一个或多个专用于驱动在相对高强度有效诱导认知状 态)的参数范围内的刺激但经配置为防止不适和/或疼痛的电路。例如，TES模块的波形发生 器可包括如本文示出的可在lOOHz至30KHZ驱动的振荡器(振荡器电路），W及滤波器和整流 器。尤其是，本文所述的设备通常可包括安全特征，诸如限流器，其可充当烙断器W防止伤 害佩带该装置的受试者。TES控制器可包括或可连接到适于存储与TES施加器的操作有关的 信息的存储器(例如，诸如一种或多种寄存器的易失性存储器、闪存存储器等）。
[0055] 本文也描述了用于受试者的认知状态的TES调制的方法和设备，其提供或包括在 TES治疗方案中具有快速过渡的TES。快速过渡可被称为斜变或偏移，由于它们通常包括从 认知状态改变的刺激水平至用于诱导认知效应的亚阔值的刺激水平，然后迅速返回至用于 诱导认知效应的超阔值水平的过渡或偏移。偏移刺激Γ斜变"）通常在TES方案内，并且增强 了认知效应和/或认知效应的感知。虽然更多渐变(或斜变)对减少习惯化可能是有用的，快 速(如下所述)过渡对增强受试者对诱导的认知状态的体验可能尤其有用。
[0056] -般来讲，增强用于改变受试者的认知状态的经皮电刺激(TES)的方法可包括改 变强度、频率、占空比和/或直流偏移中的至少一个来改变从用于诱导认知效应的超阔值水 平到用于诱导认知效应的亚阔值水平施加的刺激。在刺激被改变回到用于诱导认知效应的 超阔值水平之前，TES通常仅暂时保持在亚阔值范围（例如，小于15秒、小于10秒、小于5秒、 小于2秒等）。与将参数恢复到用于诱导认知效应的超阔值水平的时间相比，参数水平的改 变可发生得相对较慢，运通常发生大约几秒。
[0057] 例如，增强用于改变受试者的认知状态的经皮电刺激(TES)的方法可包括:将具有 强度、频率、占空比和直流偏移的TES刺激传递到受试者W唤起认知状态，所述TES刺激包括 具有400Hz或更大的目标频率、3mA或更大的目标强度、大于10%的目标占空比和大于10% 的目标直流偏移的双相电刺激;并且在施加 TES刺激期间通过执行W下步骤中的一个或多 个来增强受试者的认知状态:将强度降低大于目标强度的20%，并且在小于15秒的延时之 后W大于每秒5 %的强度变化速率将强度恢复至目标强度，将频率增大至少10 %的刺激频 率，并且在小于15秒的延时之后W大于每秒5%的频率变化速率将频率恢复至目标频率，将 占空比从目标占空比降低2%或更大，并且在小于15秒的延时之后W大于每秒0.5%的速率 将占空比恢复至目标占空比，或将直流偏移从目标直流偏移改变+/-5%，并且在小于15秒 的延时之后W大于每秒1 %的速率将直流偏移恢复至目标直流偏移。
[005引运些方法中的任一种可包括将TES施加器的第一电极置于受试者皮肤上，且将TES 施加器的第二电极置于受试者皮肤上，其中传递TES刺激包括在第一电极和第二电极之间 施加 TES刺激。在本文所述的任一种方法中，传递TES刺激可包括传递TES刺激多于10秒(例 如，多于30秒、多于1分钟、多于2分钟、多于5分钟、多于10分钟、多于12分钟、多于15分钟、多 于20分钟、多于25分钟、多于30分钟等）。而且，如本文所述方法中的任一种可用于改变任何 合适的认知状态，包括例如平静或放松的精神状态或警觉或集中的精神状态。
[0059] 如所提及的，运些方法中的任一种也可由受试者亲自触发增强的认知状态来驱 动。例如，增强受试者的认知状态可包括受试者触发开始，触发斜变增强刺激），受试者 改变波形等。例如，受试者可触发上述的斜变(偏移增强诱导的认知状态的体验，或所述 斜变可被自动触发。如上所述触发斜变可被称为促进诱导的认知效应。
[0060] 例如，在一个变型中，促进诱导的认知效应可被触发(例如通过受试者），其中该装 置将强度减小了大于目标强度的50% (超阔值刺激参数），并且恢复强度包括W大于每 500ms 50%强度变化的速率将强度恢复到目标强度。
[0061] -般来讲，尽管精确的超阔值刺激参数可W是对受试者依赖的，并且可W根据经 验确定，本文所述的是通常可被采用的泛型超阔值参数，并且可被称为目标刺激参数，包括 约3mA或更大的目标强度、约400Hz或更大的目标频率、10 %或更大的占空比和大于约10 % 的目标直流偏移。
[0062] 例如，增大频率和恢复频率可包括W大于每500ms 50%频率变化的速率将频率恢 复至目标频率。减小占空比和恢复占空比可包括W大于每500ms 15%的速率将占空比恢复 至目标占空比。改变直流偏移和恢复直流偏移可包括W大于每500ms 15 %的速率将直流偏 移恢复至目标直流偏移。
【附图说明】
[0063] 本发明的新特征专口在所附权利要求中陈述。本发明的特性和优点的更好的理解 将通过参考W下阐述示例性实施例的【具体实施方式】来获得，其中利用发明的原理，并且附 图为：
[0064] 图1A和图1B示出在受试者头部的太阳穴区域中的第一电极的布置。图1C示出太阳 穴电极布置的另选的变型。图1D示出用于太阳穴电极的示例性电极布置的示意图。所示的 太阳穴电极布置可与位于受试者身体的另一部分中的另一电极一起用来进行认知状态的 TES调制。
[0065] 图2A示出用于电极的耳背式布置的乳突区，其可与第二电极诸如图1A-1D所示的 太阳穴电极一起使用。图2B-图2D示出用于认知状态的TES调制的乳突电极位置的其他变 型。
[0066] 图2E示出针对配置(配置2) W唤起注意力、警觉性或精神专注的认知状态的电极 布置区域。图2F-图2H示意性示出根据运种配置放置的电极。
[0067] 图3A示出用于电极布置的颈部区域的背部，其可与第二电极诸如图1A-图1D所示 的太阳穴电极一起使用。图3B和图3C示出显示偏离中屯、定位在颈部的背部的电极的运种电 极布置的实例。
[0068] 图3D示出用于增强平静或放松的精神状态的配置(配置3)的电极布置区域，包括 在受试者颈部的背部和太阳穴区域布置TES电极。
[0069] 图4A-4C示出用于另一配置Γ配置Γ用于增强注意力、警觉性或精神专注)在受试 者头部(在位置的10/20系统的上下文中示出）的示例性电极布置位置。
[0070] 图4D示出图4A-图4C所示的配置的一个实例。
[0071] 图4E和图4F分别示出配置1的电极布置区域的一个实例的太阳穴和前额。图4G和 图4H示出具有根据运种配置放置的电极的受试者。
[0072] 图5A示例性示出经皮电刺激波形的一个实例，并且示出TES波形的占空百分比和 直流百分比参数。
[0073] 图5B和图5C分别示出使用正弦波型和方波型用于TES的示例性双相波形。
[0074] 图5D和图5E示出用于干设的经皮交流电刺激的双相波形的两个不同的时间标尺。
[0075] 图5F和图5G示出用于高频双相交流电刺激(方波，振幅调制)的TES刺激波形。
[0076] 图5H示出用于逐步增加本文所述的TES的电流强度的斜变的示例性示意图。
[0077] 图5i示出包括可增强TES刺激W改变认知状态的多重偏移（excursion)刺激(斜 变)的治疗波形方案的示例性示意图。
[0078] 图5J和图5K示出用于TES(例如，经皮交流电刺激）W改变认知状态的示例性双相 波形。
[0079] 图化和图5M示出用于TESW改变本文所述的认知状态的示例性双相波形。
[0080] 图6示出具有处理器的手持式装置的一个实例，所述处理器经配置(例如，包括存 储能够由诸如智能电话等远程处理器执行的一组指令的非暂态计算机可读存储介质)为将 TES波形参数的界面控件显示给用户。
[0081] 图7A为在套件中的TES施加器的一个实例，所述套件包括可重复使用的经皮电刺 激控制器和可与其连接的多个电极。
[0082] 图7B示出TES施加器的电极和外壳(主体）的一个实例。图7C示出可如本文所述来 使用(例如，附着到颈部、耳后等)的TES电极的一个实例。
[0083] 图7D示意性地示出包括可佩带地附着到受试者的TES施加器的主体的设备（包括 Wmm为单位的示例性尺寸)的施加器(示出顶视图、侧视图、底视图和前视图）的一个变型。
[0084] 图8示出用于配置、致动和结束TES疗程的工作流的一个变型。
[0085] 图9示意性地示出便携式有线TES系统的部件。
[0086] 图10示意性地示出无线连接到包括微处理器的控制单元的TES系统的部件。
[0087] 图11示出在使用本文所述的配置1的TES刺激疗程期间和之后，所感知的时间推移 的变化。
[00则图12示出来自在TES(例如tDCS)和伪刺激期间受试者执行'n-back'任务的数据。
[0089] 图13示出在TES(例如tDCS)和伪刺激期间受试者自我报道的能量、专注和情绪。
[0090] 图14示出在TES(例如tDCS)和伪刺激期间受试者自我报道的能量、专注和情绪。
[0091] 图15A和图15B分别为针对配置1和配置2在本文所述的TES(tDCS)之前、期间和之 后收集的屯、率变化数据的傅里叶变换曲线图。
[0092] 图16示出使用本文所述的配置3的使用安慰剂条件、伪刺激、W及各种形式的交流 电和直流电的TES在TES期间受试者的放松水平。
[0093] 图17示出使用本文所述配置3的使用安慰剂条件、伪刺激W及各种形式的交流电 和直流电的TES在TES期间受试者的放松水平。
[0094] 图18A和图18B示出使用本文所述配置2的使用安慰剂条件、伪刺激W及各种形式 的交流电和直流电的TES在TES期间受试者的能量。
[0095] 图19A和图19B示出针对配置4的示例性电极位置;第一电极位置在图19A中示出， 且第二电极位置在图19B中示出。
[0096] 图20A示出配置5的实例。图20B示出配置6的实例。
[0097] 图21A示出TES施加器的一个变型。图21BW分解图示出图21A的施加器。
[0098] 图22为图21A-图21B的施加器的透视图。
[0099] 图23示意性示出可作为TES施加器的一部分使用的无线通信模块（例如，蓝牙模 块)的一个变型。
[0100] 图24示意性示出可作为TES施加器的一部分使用的智能功率开关的一个变型。
[0101] 图25为可作为如本文所述的TES施加器的一部分的电流源示意图。
[0102] 图26为用于TES施加器的降压转换器的示意图。
[0103] 图27为用于如本文所述的TES施加器的降压转换器的示意图。
【具体实施方式】
[0104] 本文所述的是经皮电刺激(TES)方法和装置，包括设备和系统，诸如用于改变受试 者的认知状态的TES施加器。一般来讲，运些用于TES的施加器和方法可用传递到人类受试 者的电刺激诱导神经调制，W引起认知功能和/或认知状态有益的或预期的变化。用于经皮 电刺激(包括经烦电刺激)的设备和方法的其他实例在美国专利号14/091,121中描述，发明 人将运篇申请命名为"可佩带式经皮电刺激设备W及使用该设备的方法（Wearable transdermal electrical stimulation devices and methods of using them)''，并且W 全文并入本文。
[0105] -般来讲，本文所述的是可用于唤起、增强或改变多种认知状态的一般的TES波形 参数。尽管本文所述的装置和方法可用于提供TESW诱导和/或改变多种认知状态，本文详 细描述两个具体的实例，包括诱导增强的注意力、警觉性或精神专注和诱导平静或放松的 精神状态。尤其详细描述专用于增强注意力、警觉性或精神专注和诱导平静或放松的精神 状态的装置和方法的配置，包括用于产生神经调制的特定配置，所述神经调制在受试者中 实现运些特定的认知效应中的一个。
[0106] 用于改变认知状态的泛型TES施加器(设备或系统）可包括一对两个电极(或两组 电极），一个阳极和一个阴极，其可施加于受试者身体的特定区域，并且用于提供如本文所 述有效的相对高强度、高频率范围内的TES刺激。电流通常在阳极和阴极电极(或阳极和阴 极电极组)之间施加;在未被具体的操作理论约束的情况下，电流可通过阳极和阴极之间的 身体，在合适的治疗方案中潜在地将能量施加到在特定的神经通路中的下层的神经组织 (脑神经、大脑等）W产生预期的目标效应(例如，注意力、警觉性或精神专注和诱导平静或 放松的精神状态）。因此，电极在受试者身体上的放置位置对提供预期的认知效应是非常重 要的。专口针对预期的认知效应的电极对(阳极和阴极电极)的放置位置可被称为放置方案 或配置。例如，用于诱导注意力、警觉性或精神焦点的认知状态的第一放置配置，其可被称 为"配置A"或"配置2"，包括施加于受试者接近太阳穴区域(例如，眼睛旁边，诸如略高于右 眼且在右眼右侧或略高于左眼且在左眼左侧）的第一电极和位于耳后与乳突区域(例如，在 乳突上或接近乳突）的第一电极在同一侧的第二电极。此区域的高强度TES刺激(在下面将 详细描述)可导致增强的注意力、警觉性或精神焦点。用于增强注意力、警觉性或精神焦点 的第二配置(为了方便起见，本文中称为"配置C'或"配置Γ)可包括在太阳穴区域(例如，眼 睛旁边，诸如略高于右眼且在右眼右侧或略高于左眼且在左眼左侧）的第一电极和位于前 额(例如，接近鼻根或高于鼻根)的第二电极的放置。
[0107] 例如，使用配置A来增强注意力、警觉性或精神焦点的TES可导致:增强的焦点和注 意力；增强的警觉性;增加的焦点和/或注意力；增强的清醒度;增加的主观能量感受;增加 的客观（即生理的）能量水平;较高的动机水平(例如，去工作、锻炼、完成家务等）；增加的能 量(例如，生理激发、增加的主观能量感受）；W及胸部溫暖的身体感觉。
[0108] 另一种配置(为了方便起见，本文中称为"配置B"或"配置3")可包括定位在接近受 试者的太阳穴区域(例如，右眼上方或右方）的受试者皮肤的电极，W及在受试者颈部（例 如，W人体中线的右边(或左边)为中屯、的颈部的上部，并且部分重叠脊髓）的第二电极。此 区域的TES刺激可导致增强平静或放松的精神状态。
[0109] 使用配置B的TES可导致认知效应，所述认知效应包括但不限于:平静的状态，包括 能够迅速诱导的平静状态（即约5分钟内开始TES疗程）；精神的无忧状态;无焦虑的精神状 态;诱导睡眠；减缓时间流逝;增强的生理、情感或和/或肌肉放松；增强集中力；抑制分屯、； 提高认知和/或感官清晰度;离解状态;类似于由作用于精神的化合物（即酒精）引起轻度中 毒的状态;类似于由作用于精神的化合物（即吗啡）引起轻度兴奋的状态;描述为轻松愉快 的精神状态的诱导;增强听觉和视觉体验（即多媒体)的享受;减少的生理唤醒;增加的处理 情绪或其他压力的能力；与通常与压力、焦虑和精神机能障碍的生物标记物的减少相关联 的下丘脑-垂体-肾上腺轴化PA轴）的活动变化相关的屯、理生理觉醒的减少;抗焦虑作用；高 头脑清晰度的状态;增强的生理性能;对压力的有害后果的耐力的提升;在周边(即臂和/或 腿)放松的身体感觉;并且能够听到屯、脏跳动的身体感觉。
[0110] -般来讲，认知状态在不同群体(尽管有个体差异和程度）中可能为一致的，并且 可通过合适的方式展示。例如，根据配置A或配置B(或任何其他配置）的神经调制效应可通 过选自W下组的一种或多种方法来检测，所述方法包括但不限于:通过改变接受者的认知、 情感、生理、注意力、动机或其他认知状态由接受者主观作为感知、运动、思想、指令、其他象 征通意；（ii)通过由W下方法中的一种或多种进行的大脑活动的生理测量:脑电图化EG)、 脑磁图(MEG)、功能性磁共振成像(fMRI)、功能性近红外光谱(fNIRS)、正电子发射断层成像 (PET)、单光子发射计算机断层成像(SPECT)、计算机断层成像(CT)、功能性组织搏动成像 (fTPI)、氣133成像、磁共振波谱(MRS)或本领域技术人员已知的用于测量大脑活动的其它 技术；W及（iii)通过进行身体的生理测量，例如通过肌电图(EMG)、皮肤电反应(GSR)、屯、电 图巧KG)、脉搏血氧饱和度(如光电容积描记）、屯、率、血压、呼吸率、扩瞳、眼动、注视方向、循 环激素（例如皮质醇和睾酬）的测定、蛋白质（例如淀粉酶)或基因转录（即mRNA)的测定；W 及其他生理测量。
[0111] 针对配置A和配置B两者，第一电极可为阳极或阴极。为了方便起见，第一(太阳穴） 电极可被称为阳极。在所有配置A、B和C中的阳极(或等电阳极组)可被定位在右太阳穴，高 于右眼且在右眼右侧，在眉毛和发际线之间。两个示例性电极放置在图1A和图1B中示出，电 极组件具有在TES装置和阳极-阴极对104之间的连接器、到第二电极103(第二电极未示出） 的导线、塑料背衬1〇1(顶部，远离皮肤）、活性电极区域1〇2(即用于经皮传导电流及胶粘 剂胶体区1〇1(顶部，粘附皮肤）。在运个实例中，活性电极区域102的底部边缘大约对准在鼻 根和耳朵105的顶部之间走向的线。活性电极区域的最近的边缘可为离眼睛至少约0.5cm (优选地离眼睛至少约1cm) W防止由传递的TES波形引起的分散和不适的眼部肌肉颤摇(参 见图1D)。在眼睛和活性电极区域107的边缘之间走向的线表明在电极的边缘和眼睛之间的 有益距离。图1A示出相对于图1B的第二有效定位逆时针旋转的第一有效定位。电极角度用 箭头106示意性地表示。对于有低发际线的受试者，图1B的定位可被优选W避免将粘合剂或 电极覆盖头发放置。活性电极区域的大约位置在图1C中针对图1A(109)和图1B(108)的位置 示意性示出。
[0112] 对于配置A、配置B和配置C，阳极电极区通常可大于约5cm2,并且可在一定程度上 更大（即，大于约7cm2、大于约10cm2或大于约15cm2)。大于20cm 2的电极区域(例如，由单个阳 极或阳极组构成）在诱导与配置A、配置B和配置C相关的认知效应方面，没有较小的电极有 效，因为不太精确地祀定经皮传递的电极场。用于运些配置的有效电极形状可通常长大于 宽，包括但不限于矩形、楠圆形W及不规则长方形。
[0113] 配置A的第二电极位置可(为了方便起见)被称为阴极(或等电阴极组），其覆盖在 右耳后的大部分右乳突（图2A)。优选地，配置A的第二电极不应该接触耳后。配置A的阴极 (或阴极组）的有效电极形状可为具有约0.5"至Γ的直径的圆形或楠圆形-或可具有不规则 形状W更有效地适应乳突区域（即，月牙形）。适合的电极优选用于使与乳突上的皮肤均匀 (或近似均匀)接触。在某些情况下，阴极的经皮接触部分在一定程度上可更大，尤其在竖直 尺度上，但是在存在乳突W上或后部的头发的情况下通常在尺寸上受到限制。在图2A中，电 极可从乳突区域的上部区域215延伸到下部区域217(参见楠圆形区域219)。运个电极的中 屯、可与耳道对齐，或它可根据受试者的发际线和乳突骨位置上下偏移约5mm。由于具有第一 电极，头发可被避过。图2B-图2D示出可接受范围内的其它定位变型。
[0114] 图2E-图甜示出配置A的电极和电极放置的其它实例。在图2E中，受试者头部200被 示出，用于太阳穴电极放置213和乳突区域电极放置211的区域被画出轮廓线。图2F示出在 太阳穴处的矩形电极203和在乳突区域处的圆形电极201的实例。类似地，在图2G中，太阳穴 电极207是圆形的。图2H示出具有圆形电极208、圆形电极209的实例，圆形电极208、圆形电 极209可经配置作为阳极(或两者均作为阴极）。
[0115] 此外，除了第一、在太阳穴定位的电极外，配置B使用第二电极(或等电电极组，例 如，为了方便起见称为阴极)301置于受试者颈部的上部（即，电极的上边缘在用户发际线的 边缘处或接近用户发际线的边缘)在人体中线处，或优选地偏移到受试者右侧多达约2cm， 如图3A-图3C所示。配置B的阴极(或阴极组）的电极尺寸优选地具有大于约10cm2的面积;或 优选地大于约15cm2;或优选地大于约20cm2。配置B的大于约40cm2的电极对于从神经调制诱 导预期的认知效应可能不太有效，因为其不太精确地将电极场祀定到体内。配置B的阴极 (或阴极组)可为圆形、楠圆形、正方形、矩形或其它规则或不规则的形状。图3A-图3C的第二 电极位置301被示出偏移到右侧;通常，第二电极可从颈部中线(虚垂直线315)在与太阳穴 电极被放置的受试者侧相同的方向上(例如，右或左)偏离中屯、。因此，第二电极的位置稍微 偏离到中屯、的右侧或左侧。垂直于受试者颈部，电极可被定位在发际线的基部和隆椎的上 部319之间（例如，接近发际线，诸如在颈部开始弯曲到肩部的区域317W上）。图3B和图3C示 出在颈部的电极301的位置的替代实例，每个针对在他们右侧佩带太阳穴电极的受试者。图 3D示出用于配置B的电极放置的近似区域。在图3D中，电极可被放置在受试者300的太阳穴 区域322中W及颈背311上。
[0116] 针对两个配置的阳极和阴极的电极定位可被有利地选择在具有最少毛发或无毛 发的区域，使得低阻抗和均匀的电接触可到皮肤中，而不需要凌乱的凝胶或盐水。例如，有 利的电极配置可包括尺寸设定的电极，使得电流密度小于2mA/cm2。
[0117] 图4A-图4D示出配置1(配置C)的电极位置。根据配置1放置在头部的电极可被用作 用于传递电刺激W增强注意力和/或警觉性的TES系统的一部分。默认模式网络(在大脑皮 层中的分布式功能网络)在持续注意期间表现出降低的活性，并且在屯、不在焉和幻想期间 表现出增加的活性。右前脑岛和额岛盖部(沿着额下回）已经在功能性磁共振成像(fMRI)研 究中被鉴定为在持续注意期间激活的脑区。在运个配置中的电极放置可增加接近右额下回 区域(包括右脑岛）的活性并且降低在默认模式网络中的活性，但是在至少一些实例中，其 它脑区可被激活、抑制或调制。第一电极可根据10/20标准被放置在接近位置F8的右额下回 上，且第二电极接近位置AFz。图4A-图4C示出根据示例性示出10/20电极位置400、401的根 据配置1的阳极和阴极电极的示例性放置。阳极402的近似中屯、用圆圈中的加号示出，且阴 极403的近似中屯、用圆圈中的减号示出。一个示例性电极位置在受试者400上示出。矩形阳 极电极406用加号表示，且阴极电极405用减号表示。注意阳极导线407,它将电极连接到便 携式手持tDCS单元。在一个优选的实施例中，较大电极（约Γ，约2"或更大)在配置1中是有 效的。在一些实施例中，单个较大阳极被在接近10/20位置F8放置的两个或更多个较小阳极 替代。至少在某些情况中，使用从眼睛高度正下方向上朝右眼旁边(在10/20系统上从F10至 F6的范围)延伸的较大阳极电极。阴极的放置在用户前额的中屯、处近似超过人体中线。
[0118]图4E-图4H示出根据配置C放置的电极的不同变型。图4E和图4F示出在可放置电极 的受试者头部400上的近似区域。在图4E中，示出太阳穴区域412,而在图4F中，示出前额区 域413。图4G示出在太阳穴区域处定位的近似矩形电极422,并且图4H示出太阳穴电极422和 圆角正方形电极424两者。
[0119]本文所述的电极配置中的任一种可用在受试者皮肤上放置的附着电极实现;通过 可佩带组件(例如，帽子、头巾、臂章或其它可佩带式附着系统，它自身可为粘附的，尽管系 统的电极为非粘附的）与受试者皮肤维持低阻抗接触的非附着电极（例如，盐水浸泡的海 绵)实现;或通过将第一组电极粘附地附接到受试者，且将第二组电极非粘附地附接到受试 者，用附着电极和非附着电极的组合来实现。附着电极是方便的，因为它们可经配置为被去 除同时在受试者皮肤上留下最小的残余，并且将TES传递到受试者中，而不添加盐水或凝 胶。非附着电极(例如，盐水浸泡的海绵或基于凝胶的电极系统)在头部的毛区、脸部和身体 上是有用的，因为低阻抗接触可使用导电液体或凝胶穿过头发形成。TES电极被电禪合到 TES控制电路，所述TES控制电路为至少两个电极供应合适的电刺激波形。在使用附着电极 的实施例中，TES控制电路可为包括至少一个电极的粘附组件的部件。在使用附着电极的另 选的实施例中，TES控制电路被容纳在与电极分开的组件中，并且通过导线被连接到电源和 控制电路。
[0120]在一些实施例中，单个阳极或阴极电极可被大量电连续的电极替换（即，用相互靠 近放置的两个较小阳极电极替换单个较大阳极电极）。所使用的每个电极的尺寸和形状为 能够控制传递刺激的区域和由受试者感知的疼痛或刺激的水平的参数。在一些实施例中， 针对给定配置的每个电极位置可为在目标区域定位并且相互导电性连接的一个电极或多 于一个电极(优选为至少2个电极、优选为至少3个电极、优选为至少4个电极、优选为至少5 个电极、优选为至少10个电极、优选为至少25个电极、优选为至少50个电极、优选为至少100 个电极或优选为至少1000个电极）。
[0121 ] 通常，至少3mA W上的峰刺激强度可对通过把大脑、神经(例如，烦神经、迷走神经、 周围神经)和/或脊髓作为目标引起的神经调制的经皮电刺激是有利的。为了实现运些峰强 度而在受试者中不产生疼痛、刺激或不适可需要合适的电极和TES波形。有利的电极可具有 pH缓冲特性，并且可包括用于均匀（或更均匀地)横跨电极的面向表皮部分传递电流的部 件。
[0122] 功能偏侧化出现在人类大脑中。功能偏侧化的程度和侧在不同个体之间可能是变 化的。例如，惯用左手的人和女性比惯用右手的男性具有更低的功能偏侧化程度。针对上述 用于头部右侧和颈部的配置中的任一种，在头部左侧和颈部或头部两侧的相似位置处放置 的电极对于一些受试者可能是有效的，或更有效的。
[0123] 在一些用户中，对于在用户头部的左侧和颈部上放置的电极，改善的功效可发生； 由于两组电极双侧放置并且连接使得阳极-阴极对为单侧的；或由于两对电极双侧放置且 连接使得阳极-阴极对为跨半球的。在具有双侧放置的两组电极的实施例中，刺激的偏侧化 可经配置为:对特定疗程(例如，仅右侧、仅左侧或双侧)恒定;根据用户的生理或认知状态 的测量自动选择;用户选择的;在单侧阳极-阴极配对和跨半球阳极-阴极配对之间切换;或 随时间变化的。在其中刺激的偏侧化是随时间变化的一些实施例中，刺激在刺激的一个配 置和另一个配置之间交替变化(例如，右侧刺激一段时间，然后左侧刺激一段时间-或通过 双侧电极组单侧刺激一段时间，接下来通过双侧电极组跨半球刺激一段时间）。
[0124] 根据本文所述配置中的一个来定位的多个阳极-阴极电极对可使用相同的刺激方 案。根据本文所述配置之一定位的多个阳极-阴极电极对可使用在选自W下列表的至少一 个参数不同的刺激方案，所述列表包括但不限于：电流强度、波形、持续时间，和其他刺激参 数。本领域普通技术人员将认识到存在电极可被功能性布置的许多位置，并且本发明的实 施例预期与任何此类功能布置一起使用。
[0125] 通常，与本文所述的任何配置一起使用的TES波形可为传递到受试者组织(例如经 皮）的电流的模式。虽然可能存在针对每个配置（电极位置)和各目标认知状态的运些波形 和电方案的变型(优化），但是一般来讲，模式可在值的相同范围内，W提供高强度、高频率、 高占空比和电荷不平衡(例如，直流偏移）的信号，该信号被施加 W在大多数个体中稳健地 唤起响应，同时导致低水平(例如最小或无)的不适和/或疼痛。
[0126] 经烦传递W诱导神经调制的电刺激的时变模式可被称为经皮电刺激波形（'TES波 形'）。刺激方案可限定传递到阳极-阴极组的电流的时间模式，并且可W包括一个或多个波 形成分，所述波形成分包括但不限于:直流电、交流电、脉冲电流、线性斜变电流、非线性斜 变电流、指数斜变电流、电流调制(例如在一个或多个频率上的幅度调制）W及更复杂的(包 括重复、随机、伪随机和混乱模式）。在操作中，该设备可在目标区域(例如，在大脑、面部神 经、迷走神经或其他神经元目标)提供电流流动W在适当的电极配置和刺激方案被传递时 诱导神经调制。
[0127] 通常，TES波形可由持续时间、方向、峰值电流和频率来限定。在一些实施例中，TES 波形还由占空百分比（图5A)、直流电百分比（图5A)、斜变或其它幅度调制、一个或多个频率 分量、双相电流的相位关系、平的或结构化的噪声、波形（即银齿波、Ξ角波、正弦波、方波、 指数或其他波形）、电容补偿功能或如在于2013年11月26日提交的标题为"可佩带式经皮电 刺激设备和使用该设备的方法（Wearable Transdermal Electrical Stimulation Devices and Methods of Using Themr的美国专利申请序列号14/091121中讨论的其它 参数限定，其全部内容W引入方式并入本文。如本文所用，"占空百分比"可指导致非零(或 名义上为非零）电流进行经皮传递(参见图5A的等式）的波形的周期比。此外，'直流百分比' 可指正向的波形周期的非零部分(参见图5A的等式）。
[0128] 诱导显著、稳健和/或可靠的认知效应通常需要由一组参数限定的适当的TES波 形。刺激方案（'TES波形'）可限定传递到阳极-阴极组的电流的时间模式，并且可W包括一 个或多个波形成分，所述波形成分包括但不限于:直流电、交流电、脉冲电流、线性斜变电 流、非线性斜变电流、指数斜变电流、电流调制W及更复杂的（包括重复、随机、伪随机和混 乱模式）。在操作中，该设备可在目标区域(例如，在大脑中）提供电流流动W在适当的电极 配置和刺激方案被传递时诱导神经调制。
[0129] -组波形参数可基于所期望的认知效应（例如配置A、配置B等）和电极的数量、电 极的位置、电极的尺寸、电极的形状、电极的组成和电极的阳极-阴极配对来选择（即，无论 一组电极作为阳极还是阴极电禪合;而且无论刺激的多个独立通道是否经由电流源驱动的 独立的阳极-阴极组存在）。改变上述列表中的任何特征可能需要通过改变一个或多个参数 W获得预期的认知效应来调制TES波形。
[0130] 图5B和图5C示出在4k化处的正弦波（图5B)和方波（图5C)的实例，其可能用于形成 本文所述波形。例如，图5F和图5G示出带有调幅的4k化方波的实例(在图5F中示出）。图5G示 出带有1mA直流偏移的4kHz方波的实例。需注意，有利的脉冲方案可包括调幅、调频和用于 调制交流电的其它线性和非线性技术。例如，正弦波和方波(例如，4k化波形)可用于本文所 述的TES刺激。有效的脉冲方案的一个例子是4ms接通，16ms关闭。此外，脉冲可用于W小于 200化的生物相关频率刺激神经回路。
[0131] 图5J和图5K示出具有零净电流的两个脉冲方案。一个脉冲方案具有负向相位 2101，负向相位2101立即跟随在正向相位2100之后，该脉冲具有与调频一致的可变脉冲间 间隔2102、2103、2104。在另选的实施例中，使用恒定的脉冲间间隔。另一个脉冲方案将正向 脉冲相位2105通过间隔2106、2107、2109与负向脉冲相位2108分离。图化和图5M示出具有零 净电流的两个另外的脉冲方案。一个脉冲方案具有短暂高电流的正向相位2200,之后是较 长低电流的负向相位2201，且具有可变的脉冲间间隔2202、2203、2204。另一个脉冲方案传 递具有正向相位2206、负向相位2207和在脉冲2205的起始点之间的间隔的非方形波形。
[0132] 对于高频双相刺激，相对于直流电刺激，电流强度可非常快地呈斜升而无不适。运 个特征对于能够快速诱导有利的认知效应而无疼痛、刺激或分屯、副作用是有利的。因此，本 文所述的高频双相交流电刺激比tDCS更及时地改变认知状态。
[0133] 用于疼痛缓解的另选方案可包括干设刺激的使用。干设刺激使用两对阳极-阴极， 例如，一对在恒定的4k化处，且另一对在约40〇mz至4200化的可变频率处。运在电极下面的 组织中产生了 1至200化的"拍频"，其旨在减少疼痛刺激。经由在1-200化处的一个阳极-阴 极对进行刺激的运个方法的优点是:刺激的不适感副作用可被最小化。对于干设刺激，1至 200化的拍频是用于调制疼痛和肌纤维的重要频率。约4k化的载波频率减弱了通常与施加1 至200Hz之间的高强度刺激相关的不适。为了将拍频传递到受试者的大脑，需要两个通道 (即，阳极-阴极组）（例如，一个通道在4000化处传递刺激，其第二通道在4100化处传递刺 激）。图5D和图祀示出由4000化正弦波和4100化正弦波构成的干设tACS波形的两个视图。
[0134] 使用高频双相刺激方案用于诱导精神状态改变的电流阔值在3至10mA之间或更高 (在至少一些情况下，高于针对tDCS的阔值），但是使用本文所述的刺激方案，在运些较高电 流处，可存在比预期更少的刺痛、痊痒和烧灼。在一些变型中，双相刺激的净零电流波形可 减弱或消除皮肤刺激。然而，如本文所述，具有带有直流偏移的双相电流也可能是（出乎意 料地)有利的，直流偏移将另外导致电荷不平衡;如下所述，可使用用于减小刺激的一种或 多种技术(包括通过使电极短路来去除电容电荷）。一个可能的副作用是肌肉收缩，在高电 流(〉6mA)处其可能为显著的，并且对于一些用户其可能使人分屯、但不疼痛。多至11mA被使 用而无来自肌肉收缩的过多不适，但是肌肉收缩通常在5至10mA之间变得显著。甚至更高频 率(例如，高至50kHz)可用于防止肌肉收缩。更小的电极(例如，1平方英寸)可导致针对肌肉 收缩的更低阔值和针对改变精神状态的更低阔值(可假定两种效应均与电流密度相关）。
[0135] 在一些变型中，低或零净电流可为双相高频TES的有利特征，因为在电极下皮肤刺 激直接与抑变化相关，在电极下pH变化与电流强度成比例，并且低净电流可对减小皮肤中 来自pH变化的疼痛和刺激同样有效。例如，类似于用于使用直流电（用小PALS电极的约 0.5mA/cm2和用常规粘附皮肤电极的约0.2mA/cm2)获得皮肤刺激的阔值电流密度的直流偏 移可与高频交流电刺激一起使用（图5G)W提供具有最小刺激、疼痛和组织损伤的TES。然 而，如上所述，在一些变型中，具有电荷不平衡(例如，直流偏移)是尤其有效的，尤其是在刺 激期间与'短路'相结合W去除电容电荷。
[0136] 初始数据表明使用脉冲刺激与使用直流刺激不同的'规则'。至少在某些情况中用 直流刺激，在整个刺激过程中持续认知效应。至少在某些情况中用双相脉冲刺激，当围绕特 定阔值升高和降低最大振幅电流时，效果更好。用运种方案，至少在某些情况中不发生驯 化。至少在某些情况中，电流可被反复增加和降低W随着每次增加诱导所需的认知效应，但 是当将振幅留在特定值（即使该值在阔值处)时，效应会减弱。运一发现激发了一个另外的 实施例，其中第二(较慢的）频率调制了高频双相tACS的振幅（图5F)。运种较慢的调制将通 过使频繁的上升和下降在用于感知的阔值上方和下方来维持效应。在图5F示出的实例中， 双相高频TES信号的振幅在+/-5mA(对于认知效应高于阔值)和+/-3mA(对于认知效应低于 阔值)之间交替。需注意，可使用在超阔值和亚阔值电流强度之间的调幅的其他模式(例如， 线性或非线性斜变、银齿波、正弦波或其他调幅波形）。
[0137] 在另一另选的实施例中，高频双相TES(例如，tACS)可施加于受试者W诱导预期的 认知效应，然后该系统切换至直流操作模式W维持认知效应。高频双相TES可被与直流偏移 或直流偏置(例如，0.5mA或1mA)同时应用，W诱导较大认知效应而同时减弱疼痛或刺激的 感觉(图5G)。
[013引可应用上述的脉冲、TES和干扰刺激方案中的一个或多个的粘附的独立成套的TES 系统可有利于实现具有最小疼痛、刺激和组织损伤的预期形式的神经调制。
[0139] 包含"短路"（例如，在电极上的电容放电）的TES系统可对脉冲刺激方案有用，并且 可帮助降低或防止疼痛和不适。在一些变型中，装置包括与电极连接的短路(或电容放电） 电路。例如，电容放电电路可包括电子部件和固件特征，其用低欧姆电阻器(例如，50欧姆） 缩短阳极-阴极路径W允许在脉冲(例如，在受试者皮肤中）期间建立的电容放电。在一些情 况下，短路有利于减少不适，并且相应增加由TES诱导的认知效应（由于降低不适引起的分 屯、使得其它认知效应可被受试者体验和允许传递诱导更明显的认知效应的较高的峰电流 强度中的一者或两者）。用于快速对电容电流放电W最小化副作用一刺激，并且因此从预期 的认知效应或精神状态分屯、，一或在传递的峰强度方面受限制的其它系统和方法可作为所 述短路模式和系统的替代来使用。例如，电容放电电路可在设备中包括与主电流源相似的 固定电流源，但是在0V处饱和，并且允许聚集的电荷放电。放电时间可为固定的或可取决于 电压和电极电容。在一个实例中，名义上的短路电流可能是可调制的（例如40mA)，其可通过 改变电阻器而改变。放电可通过具有在范围（例如多至20mA)内的可调电流的常规电流源进 行；打开两个底部整流开关可避免在运种情况下反充电。通常，短路放电可W是非常快的 (例如，在微秒时间尺度上），并且可使用非常高的电流(例如，几十mA至100mA)。
[0140] 对于上述配置A和配置B两者，在可接受的TES波形范围内，改变一个或多个参数可 改变认知状态的调制，例如改变诱导的认知效应的主观体验。一些刺激参数可能在一个受 试者中更有效，而在另一个受试者中相反。
[0141] 通常，为了诱导特定的认知效应而在参数的不同有效范围之间偏移波形，可将斜 变和其它波形特征包含，并且因此实现更强、持续更长的认知效应。在有效波形之间的偏移 可为迭代的（即一个参数改变，然后另一个改变），并且它可为重复的（即从一个波形改变至 第二波形，然后返回到第一波形等;或在Ξ个或更多有效波形之间切换）。在一些实施例中， 在有效范围内快速偏移一个或多个参数诱导更强的认知效应，其中快速通常指小于15秒， 且可短至一秒或更小。
[0142] 在配置A和配置B两者中，用于神经调制的双相TES波形(直流电<100%)可使正向 脉冲和负向脉冲的中屯、在相位上分开180度，或只要正向脉冲和负向脉冲不重叠，可具有更 小的相位偏移。通常，用于本文所述配置中的任一种的TES波形可被加、减、卷积或W其他方 式进行振幅调制。此外，在实施例中，用于本文所述任一配置的TES波形可具有使用线性、指 数或另一种斜变形状斜变的振幅。TES波形的脉冲可包括方波、正弦波、银齿波、Ξ角波、整 流(单相)波、脉冲宽度调制的、振幅调制的、频率调制的波形或其它模式的交流电波形。
[0143] 当受试者激活用户界面(物理按钮、开关等；或存储能够由远程处理器(特别是智 能手机等)执行的一组指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令在由含有远程处理器 的计算设备或通信地连接到TES装置的计算设备执行时，引起用户界面开始绘制将在TES装 置的屏幕上显示的TES波形），波形的传递可开始、暂停、停止或被调制（例如，TES波形的参 数被改变）。参见，例如，图6示出可用于触发由受试者佩带的可佩带式设备的刺激的远程处 理器的一个例子。远程处理器可W是智能电话，并且可W与装置通信(双向或单向），用于选 择刺激参数等。
[0144] 由TES诱导的认知状态的变化对用户主观识别并且归因于电刺激可能是很困难 的。通过合并减小的电流强度的间歇、过渡时期(增加的频率、减少的占空比、减少的直流偏 移等），较早发生的认知改变将变得明显，改善了用户体验和对系统的积极响应。简而言之， 瞬间（和快速)降低然后增加电流强度来为受试者产生明显的主观对比可在越高的电流水 平为用户提供越明显的诱导的认知效应。因此，通过TES疗程指导用户感知认知状态中的诱 导变化的方法和系统是有益的。例如，在保持电流强度在引起神经调制的阔值之上，诱导认 知效应的超阔值水平之后，电流强度可快速(例如，小于5秒W上;任选地小于10秒W上;任 选地小于15秒W上）下降至低于诱导认知效应的阔值(诱导认知效应的亚阔值），因此导致 受试者在前述较高的电流强度下更容易地识别诱导的认知效应。
[0145] 可通过W下四个步骤描述示例性顺序：（1)快速斜降至诱导认知效应所需的电流 强度W下的中间电流强度W下，（2)维持在中间水平一段时间，该时间足W使受试者识别不 存在先前诱导的认知状态的变化，（3) W足够慢的速率逐渐增加电流强度，使得增加的电流 强度最低限度地刺激受试者和/或使受试者痛苦，W及(4)维持使TES足W诱导感兴趣的认 知效应的电流强度。四步顺序可W在单个时间被传递到受试者，或W选择为约O.OOlHz至 0.1化之间的固定或可变频率重复。
[0146] 例如，图5H和图5i示出包括慢斜变(斜线上升)和快斜变(瞬态偏移）W改善TES疗 效的示范性模式。在图5i的实例中，电流强度开始于0mA的水平(2000)，线性增加(2001)至 中间亚阔值（用于神经调制W诱导受试者中预期的认知效应）电流(2002)，然后再次斜升 (2003)至电流(2004)，所述电流(2004)高于用于神经调制W诱导受试者中预期的认知效应 的阔值。接下来，传递的TES电流迅速降低(2005)发生在很短的时间周期，降到低于用于诱 导认知状态改变的最小值W下的电流强度水平（2006 )，该电流强度在快速增加电流强度 (2007)回到较高的电流水平(2008)之前被维持一分钟或两分钟，较高的电流水平高于用于 神经调制W诱导受试者中预期的认知效应的阔值。在运个实例中，在电流水平被降回到0mA 之前，电流强度2009、2010、2011中的短暂下降被重复一次。在一些变型中，已发现如果强度 快速或慢速斜降（亚阔值），但斜变回升到超阔值的时间要快得多（例如，小于几秒钟等)会 更加有效。
[0147] 旨在用于相同的电极配置的各组波形可用于诱导被更强烈持续，或提供相关但主 观不同的体验的认知效应(例如，第一TES刺激波形可产生增加的动力，而第二相关的TES刺 激波形诱导增加精神清晰度和焦点）。装置(包括施加器和/或与施加器配对的远程处理器） 可W包括运些各种波形组，并且可W由受试者选择(在某些情况下，由受试者改变）。
[0148] -种在受试者中引起持续、更持久的认知效应的方式是传递引起诱导期望的认知 效果的第一 TES波形，然后在第一 TES波形暂停之后传递第二TES波形。当第一 TES波形结束 时，诱导的认知效应可持续一段时间，但强度或质量逐渐下降。然后可W呈现第二TES波形， 导致推动或再诱导由第一 TES波形引起的逐渐减弱的认知效应。通常，相对于将一般持续几 秒钟到几分钟的第二TES波形，诱导方案可W更长(即，一分钟或更长;有利地3分钟或更长； 或5分钟或更长;或10分钟或更长）。相对于简单地重新触发所述第一、较长的TES波形，运种 布置可能是有利的，因为它更舒适、更省电（使得在TES系统的电池更持久），且更安全，因为 它诱导了类似的认知效应，而引入较少的能量到体内。
[0149] 例如，经配置用于根据配置A放置的电极的8分钟感应TES波形可经皮传递给受试 者，然后在'诱导'TES波形结束之后的几分钟至几十分钟（或小时），第二TES波形被选择为 通过更简短的（即，小于两分钟;或小于五分钟）的TES波形'再充电'或'再诱导'效应。再诱 导TES波形旨在根据用户需要来重复使用。在其中智能手机应用程序由受试者用来选择效 果的实施例中，用户界面元素可W在第一疗程结束之后的特定时间自动呈现给受试者，使 得用户可W触发"再诱导"(或'再充电'）匹配于第一诱导TES波形的TES波形。
[0150] -些用于诱导'再诱导'或'再充电'TES波形的方法可允许用户去除在诱导疗程和 再充电疗程之间（或多个再充电疗程之间）的电极，且任选地，当到再充电疗程的时间时提 醒他们放置电极。再充电疗程的定时可W纯粹基于时间（即开环)来确定，或可W基于生理 数据、行为数据、认知数据和/或其他数据和适当的算法自动触发，所述适当的算法确定何 时诱导的认知效应逐渐消减，因此需要'再充电' TES波形。
[0151] 诱导与配置A相关的认知效应的有效的TES波形的实例可使用脉冲双相刺激波形 (即在一个周期，在两个方向上具有刺激），尽管在至少一些情况下，脉冲单相刺激波形和交 流电流刺激波形也可有效用于诱导类似的认知效应。
[0152] 脉冲双相刺激使用30%至50%之间的占空比可有效用于诱导与配置A有关的认知 效应。例如，30 %至50 %之间的直流百分比；750化至化化之间的主频率;和频率相关的且在 3mA至16mA范围内的最小峰值电流强度。对诱导配置A的认知效应有用的峰强度可与TES波 形的主频率大致线性地成比例。例如，为了可靠地在不同个体诱导配置A的认知效应，所需 峰值电流可W是:在750Hz处至少3mA;在4曲Z处至少7mA; W及在lOkHz处至少16mA。通常，至 少3mA的峰值电流对稳健地诱导配置A的认知效应是有用的。通常，随着频率增加，用于体验 效果的电流可增加。然而，针对占空比和直流百分比的有效范围可能不会随着刺激频率而 变化。
[0153] 对于具有高电压（例如至少50V)和高功率（例如至少700mW)的设备，也存在具有 6曲zW上的主频率的舒适且有效的波形。然而，由于效应所需的频率和电流大致成比例，所 W仅具有相对低皮肤阻抗(例如aOkOhm或更小）的较小百分比的人群-估计小于20%-可W 使用较低功率的设备实现运些效果。当可行时，包括化化W上（即在化化至25kHz之间；或 6曲Z至巧曲Z之间；或10曲Z至15曲Z之间）的主频率的TES波形，也可有效诱导配置A的效应。 由于增大的频率，需要更高的电流强度，在该较高的频率范围，需要约7mAW上(且优选约 lOmAW上)的峰值电流来诱导配置A的效应。
[0154] 对于在脉冲之间配置有短路的设备(运减少了电容性电荷积累，从而提高舒适性 且减小副作用），包括神经刺激的常规范围中的较低频率范围（即，约80化至约150Hz之间） 的主频率的TES波形可产生与配置A相关的有效认知效应，可能是由于面部神经的刺激。对 于包括运个较低范围内的主频率的TES波形，占空比和直流电百分比最佳为低于约30%。
[0155] 如所提及的，通常，在有效频率范围内的刺激频率的快速斜变(例如，发生时间小 于10秒W上，且最优小于3秒W上）可诱导与配置A相关的更强的认知效应。为了提高舒适 度，通常优选使用在频率范围的下端处或接近频率范围的下端的峰值电流强度，当移频时 所述频率范围对受试者是舒适的。频率的重复偏移也可有效用于诱导强的认知效应。例如， 从化化至化化然后回到6kHz的偏移发生3秒或更短时间，可能是一种用于改善与配置A相关 的认知效应的强度的有效的TES波形特征。
[0156] 用于诱导与配置A相关的效应的示例性有效TES波形W40%占空比、38%直流电、 10mA峰强度(任选地，其在波形的过程中逐渐增力日，例如，从8mA至10mA)、W及在4曲Z至化化 之间偏移的主频率持续5至15分钟。
[0157] 通常，与配置A相关的认知效应水平的短期增加可W通过瞬时和快速调制刺激的 一个或多个参数来实现，包括增加峰值电流;增加占空比；W及减小刺激频率。然而，调制直 流电百分比不是用来增加由配置A诱导的认知效应的强度的可靠方式。为了实现认知效应 的期望的短期增加，需要调制理想地发生在1秒内的TES波形参数，但多达5秒在某种程度上 可为有效的。通常，为了传递导致认知效应短期增加的调制同时保持调制的参数在有效范 围内，在相反的方向上对先前的（任选地，更逐渐地发生；即10或更多秒直至数分钟或更长 时间）TES波形参数进行调制是必需的。通常，快速增加电流或占空比需要响应的TES电流控 制电路，该TES电流控制电路能够快速补充所需要的更高功率。
[0158] 诱导与配置B相关的'放松'认知效应的有效的TES波形可使用脉冲双相刺激波形 (例如，在一个周期，在两个方向上具有刺激)或脉冲单相刺激波形，尽管在至少一些情况 下，交流电刺激波形也可有效用于诱导类似的认知效应。脉冲双相刺激可对诱导与配置B相 关的认知效应有效，使用30%至60%之的占空比；85%至100%的直流百分比（其中，100% 直流对应于单相脉冲刺激波形）；化化至50kHz之间的主频率（例如，5kHz至25kHz ;多达 50k化等）；W及1mA至20mA的峰值电流强度(尽管在某些情况下，如果对用户舒适，那么20mA W上的较高的峰值强度也可能是有效的）。
[0159] 包括降低和增加峰值电流的周期的TES波形可对诱导与配置B相关的认知效应有 效。例如，此类周期可包括在高峰值强度(例如15mA)处3至4分钟，然后瞬态减少到较低峰值 强度(例如，4mA或更小）10秒至1分钟的时间。例如，在约10分钟的时间上具有降低然后增加 电流强度的至少3个周期的TES波形对于诱导与配置B相关的认知效应有效。通常，约+/- lOOOHz而在峰值电流处的主刺激频率的偏移或斜变是用于诱导与配置B相关的强认知效应 的另一种方案。
[0160] 包含有效强度逐渐增加的TES波形对于增强与配置B相关的认知效应可能有效。有 效强度可通过增加峰值电流、降低刺激频率、增加占空比、增加直流百分比或者它们的任意 组合来增加。
[0161] 如上所述，由于需要高直流百分比W诱导与配置B相关的效应，通过具有能够短路 (包括电极的电容放电）的TES系统传递的TES波形可W是一个有益的特性。高直流通常是指 刺激的更多电荷不平衡，因此较高的电容负载经由短路模式放电。然而，在一些情况下，与 配置B相关的认知效应可能在不用短路的情况下被诱导（例如，使用具有W下参数的TES波 形:2-4曲z、7-8mA、80%占空比W及15%的直流）。
[0162] 用于诱导与配置B相关的效应的示例性有效TES波形使用38%占空比、100%直流 (单相脉冲）、16mA峰值强度(任选地，其在波形的数分钟过程中逐渐增加，例如从14mA至 16mA)、化化主频(任选地，在波形中上移和/或下移至多约Ik化），并且在波形中间歇地从 11mA斜降和回升。
[0163] 用于诱导与配置B相关的效应的另一示例性有效TES波形使用44%占空比、95%直 流、13mA峰值强度（任选地，其在波形的数分钟过程中逐渐增加，例如从10mA至13mA)、在 7.5曲Z至8.5曲Z的范围内调制的主频率，并且在波形中强度间歇地从4mA斜降和回升。
[0164] 通常，用于诱导与配置A和配置B相关的效应的TES波形持续至少Ξ分钟(虽然如本 文所述的'再充电'波形可W更短，例如数十秒或更长时间）。
[0165] 通常，用于诱导与配置A和配置B相关的效应的TES波形的舒适度可能会通过具有 从零(或接近零)电流至有效电流强度的逐渐斜变而增加，使得受试者可W习惯于该电流。
[0166] 通常，用于诱导与配置A或配置B相关的效应的TES波形可W包括在有效范围内的 参数值之间的偏移或斜变。针对配置A或配置B的TES波形在几分钟内强度逐步增加(例如， 在lOmin内从8mA增加至10mA)对于诱导稳健的和/或持久的效应有效，因为受试者倾向于最 初对副作用非常敏感，但后来适应副作用。
[0167] 施加器
[0168] 上述改变受试者认知状态的方法可W通过多种不同的设备，如TES施加器来实现。 通常，TES施加器可包括用于TES的硬件和软件系统，诸如：与主电源安全隔离的电池或电 源;用于触发TES事件和控制各电极的刺激的波形、持续时间、强度和其他参数的控制硬件、 固件和/或软件;和一对或多对带有用于电禪合到头皮的凝胶、盐水或另一种材料的电极。 用于TES的硬件、固件和软件可W包括额外的或更少的部件。用于TES的硬件、固件和软件可 W包括多种部件。
[0169] 如本文所述的TES施加器的实施例可W是粘附的和独立成套的经皮电刺激(TES) 系统。在至少一些实施例中，粘附的和独立成套的TES系统由电池供电、与控制器单元无线 通信，并可W分离成仅通过导电线连接的两个独立的组件（主组件和从组件）。主组件包括 用于管理电流传输的微控制器、电池，无线通信模块、其他电子电路W及粘附的电极组件。 从组件包含粘附的电极组件，其(仅)通过多忍导线被系在主组件，并适合于主组件的情况， 直到受试者准备好进行TES疗程。为了开始TES疗程，受试者从主组件外壳上分离从组件，并 且将粘附的电极放置在他/她的头部上。电极组件是可替换的和/或一次性的。
[0170] 图7A示出如本文所述的TES施加器的一个实例。在图7A中，TES施加器包括一对电 极，直接禪合至TES施加器的主体603的第一电极601，W及通过电缆或导线604连接至施加 器的主体603的第二电极606。电极可W是可替换的/ 一次性的。不同形状的电极607可用于 相同的可重复使用的TES施加器装置。该装置是紧凑的（小型化的）和轻型化的，并且可W被 受试者佩带，例如佩戴在受试者的头部或脸部。
[0171] 图7B是包括连接到该装置的主体703的第一电极701的施加器的另一实例。该电极 可被可拆卸地附接702到主体703。第二电极(在图7C中示出正面和背面视图）也可被连接到 设备的主体703,并包括电极接触部分706和粘附部分705。第二电极包括将其电连接到设备 的主体的电绳或导线708。
[0172] 图7D示出轻型化、可配带施加器的另一种变型的主体部分的不同视图（顶视图、底 视图、侧视图和前视图），其中电极可被附接到装置。在该示例中，该施加器的外壳是薄的且 包围设备的许多电子元件，运对连接到受试者的太阳穴区域尤其有用。
[0173] 本文所述的TES方法和各种配置可W用于能够经皮传递适当的TES波形的任何TES 系统。通常，TES系统可W使用粘附的电极和/或通过可佩带装置（即帽、头带、项链、眼镜框 或能够使电极与受试者的皮肤物理接触的其它形状因素）固定在适当位置的电极。通常， TES系统的经皮电极的组成可选自包括但不限于下列项的组的一个或多个特征:接触皮肤 的水凝胶、用于将电流有效地转化为电化学电流（即通过带电离子进行）的Ag/AgC12成分； 用于改善整个电极表面的电流均匀性的层或其它结构；用于更牢固地保持电极与皮肤均匀 接触的粘合剂(例如水胶体）；用于经皮传递电流的盐水浸泡的海绵组件;或经皮电刺激领 域的技术人员已知的其他经皮电极技术。通常，TES控制器的电源、电流控制器和其它电子 电路(例如，安全电路和任选地，无线通信忍片组)可W在手持式、台式或其它便携式控制器 系统中；为直接连接到一个或两个电极或通过导线连接到电极并且W其他方式被用户佩带 (或放置在另一个佩带结构（例如，头带或袖带；口袋;项链、耳环或眼镜框架）中）内的可佩 带式部件;或完全是一次性的且与该系统的一个或多个经皮电极集成。
[0174] 例如，本发明的实施例包括用于根据配置A和/或配置B使用电极通过将适当的TES 波形从经皮电刺激系统传递到受试者来诱导上述认知效应的方法。通常，本发明的实施例 也包括系统，由此除了存储一组能够由处理器执行的指令的非暂态计算机可读存储介质之 外，TES装置包括电源（如电池）、电流控制和安全电路、处理器（即微处理器、微控制器等）、 导电性连接器和/或连接到一个或多个阳极和一个或多个阴极的电缆，并且任选地包括无 线通信模块，当所述指令由处理器执行时，导致TES波形在阳极(或一组等电阳极）和阴极 (或一组等电阴极)之间经皮传递。
[0175] lOmAW上的刺激强度可用于诱导有益的认知效应。然而，至少在某些情况下（例 如，为了实现电极场到神经系统的目标部分的改善的定位;或因为电极位置靠近覆盖有毛 发的区域，从而对电极放置不太理想;或者因为皮肤敏感的区域接近如耳后的乳突区；或者 由于对肌肉抽摇敏感的区域接近如眼睛周围的区域)用于TES的电极需要很小。相对于较大 的电极，使用较小电极的TES系统的实施例由于与受试者接触的表面积减少，具有较高的阻 抗。此外，由水凝胶(包括粘合剂水凝胶)或用于电禪合到身体而不留显著残余(或湿度，如 盐水浸泡的海绵电极发生的）的其他组合物构成的电极可能在如何能够具有低电极阻抗同 时保持其他所需的属性(例如缓冲液pH从电荷不平衡刺激改变的能力)方面受限制。
[0176] 尽管已知组织阻抗在增加频率(例如从100s化至低的10s曲Z)时降低-和其它波 形特征对阻抗的影响，如本文所述用于诱导有益认知效应的TES装置和电极配置的系统阻 抗一般为Ik化m至25k0hm之间。lOkOhmW上的阻抗值并不少见。因此，根据欧姆定律需要高 电源电压W传递3mAW上(或在某些情况下，多至15mAW上）的峰值电流。
[0177] 因此，本文所述的TES系统包含电子电路W实现高电压电刺激，其中高电压对应于 一般大于10V、且任选地大于15V、大于20V、大于30V、大于40V、大于50V、大于55V、大于60V、 大于65V或大于75V的电路电源电压。用于传递高电流刺激的装置包括具有快速放电性能 (通常为1C或更高;优选为3C或更高;5°C或更高;或10C或更高）的电源(通常为电池)使得可 W传递峰值电流;接受电池或其他电源的低电压输出并提供需要的高电压电平来提供特定 的功率电平的变压器(升降压或其他）；W及设计成在高电压下可预测和可靠地运行的其它 电子电路元件。
[0178] 用于W神经系统为目标的经皮电刺激的先前系统一般已使用直流电刺激，对于 其，2mAW上的电流(尤其是3mAW上的电流)常导致发炎、疼痛或组织损伤。因此，W前没有 考虑用于诱导神经调制的高电压经皮电刺激系统。
[0179] 必须采取特别护理W保证本文所述的高压TES系统安全运行，且用户不会休克、烧 伤、感到刺激或W其他方式对用户引起不适或组织损伤。通常，安全元件可W结合在TES系 统的电路和固件组件中，包括但不限于:最大瞬时功率输出；最大瞬时电流输出；最大暂存 的平均功率输出；最大暂存的平均电流输出；最高控制器工作溫度;最高电池工作溫度;最 小电池电源电压和/或容量）；和其他特征，W确保所传递的刺激符合安全规范。
[0180] 在本发明的实施例中，可佩带式组件限制了电极的位置，使得当用户佩戴该组件 时，电极位置在配置所需的位置处或接近配置所需的位置。或者，形状或其它特征(如触觉 特征)可W引导用户将电极放置在针对特定配置的适当位置中。可佩带式组件可W采取各 种形式，包括但不限于帽子、头带、项链、绕耳形状因素或限制电极位置的另一种可佩带式 系统。任选地，根据配置A或配置即良制电极位置的可佩带式组件还包括电池或其它电源W 及将TES波形传递到电极的可编程控制器。本领域普通技术人员将认识到存在针对可佩带 式组件的许多可用形式，并且本发明的实施例预期与任何此类可佩带式组件一起使用。
[0181] 通常，本文所述的装置可W包括针对配置A和配置B两者置于受试者身上合适的位 置处的两个电极(例如，阴极或阴极组），并且还包括开关(电的、机械的、光学的等），该开关 针对配置A或配置B可替换地将单个阳极(或等电阳极组)连接到阴极，且进一步经配置为传 递适当的TES波形W诱导与阴极配置相关的认知效应。
[0182] 图8示出显示TES系统的组成和使用的示意图的一种变型。图8示出用于配置、致动 和结束TES疗程的示例性工作流。在TES设备或无线连接的控制单元上的用户输入800可用 于选择所需的认知效应801，它确定电极配置设置802W实现所需的认知效应，包括选择电 极或包括电极的TES系统，和确定电极的正确位置。在一个实施例中，用户的配置指令803通 过选自列表中的一种或多种方式来提供，所述列表包括但不限于:经由用户界面提供的指 令;提供给用户的工具包;经配置为使TES电极接触到用户身体的适当部分的可佩带式系 统；电极选择和由用户自动完成的定位(例如，由于W往的使用TES的体验）；通过TES的熟练 技术人员提供的援助；W及经由其他方式提供的说明。
[0183] 基于运些指令或知识，用户或其他个人或系统将电极定位在身体上804。在一些实 施例中，在电极定位在身体上后，TES疗程自动开始807。在其他实施例中，在TES疗程开始 807之前，通过TES系统检查电极的阻抗805。在一些实施例中，在通过TES系统检查电极的阻 抗805之后，在TES疗程开始807之前用户致动TES设备806。在其他实施例中，在将电极定位 在身体上804之后，用户致动TES设备806 W开始TES疗程807。一旦TES疗程开始，下一个步骤 就是使用指定的刺激方案传递电刺激808。在一些实施例中，用户致动TES疗程的结束809。 在其他实施例中，当刺激方案完成时，TES疗程自动结束810。
[0184] 图9示出便携式有线TES系统900的部件。粘附的电极901可W经由连接器902和导 线903被连接到TES控制器904dTES控制器904有几个部件，包括电池和受保护的交流电源 905、保险丝W及其它安全电路907、存储器908、微处理器909、用户界面910、电流控制电路 906和波形发生器911 eneuroConn直流刺激器（德国伊尔梅瑶的neuroConn GmbH公司）和 ActivadoselK美国犹他州盐湖市的Activatek公司）是可用于tDCS的通过导线连接到电极 的市售的便携式系统。i η T E N S i t y T Μ产品系列（美国德克萨斯州奥斯汀的C U r r e η t Solutions化C)是通过导线连接到电极并且可W经配置用于恒定和干扰tACS的市售的便 携式系统。其它商业或定制系统可W用作便携式的有线TES系统W传递tACS、tDCS、tRNS或 另一种形式的TES。
[0185] 图10示出包括粘附的或可佩带式TES传递单元1000的TES系统，粘附的或可佩带式 TES传递单元1000与微处理器控制的控制单元1009(例如，运行An化oid或iOS操作系统的智 能手机如iPhone或Ξ星Galaxy、平板电脑如iPad、包括但不限于笔记本电脑和台式电脑的 个人计算机或任何其他合适的计算设备)无线通信。在该示例性实施例中，粘附的或可佩带 式TES传递单元1000通过W下方式中的一种或多种保持与受试者皮肤接触的两个或更多个 电极:粘合剂、适合于或佩带在用户身体的一部分上的成型的形状因素(例如，头带或耳周 '眼镜'式形状因素）。在示例性实施例中，粘附的或可佩带式TES传递单元1000包括组件：电 池1001、存储器1002、微处理器1003、用户界面1004、电流控制电路1005、保险丝W及其他安 全电路1006、无线天线W及忍片组1007和波形发生器1016。微处理器控制的控制单元1009 包括组件:无线天线W及忍片组1010、图形用户界面1011、用于提供关于TES疗程的反馈的 一个或多个显示元件1012、一个或多个用户控制元件1013、存储器1014W及微处理器1015。 在另选实施例中，TES传递单元1000可W包括附加的或更少的组件。本领域的普通技术人员 将理解，TES传递单元可W由多种部件组成，并且本发明的实施例设及使用任何此类部件。
[0186] 粘附的或可佩带式TES传递单元1000可W经配置为使用无线通信协议1008双向通 信到微处理器控制的系统1009。该系统可经配置为无线传送各种形式的数据，包括但不限 于触发信号、控制信号、安全警报信号、刺激定时、刺激持续时间、刺激强度、刺激方案的其 他方面、电极质量、电极阻抗和电池电平。可W使用本领域已知的方法与设备和处理器进行 通信，所述方法包括但不限于RF、WIFI、WiMAX、蓝牙、BLE、UHF、NHF、GSM、CDMA、LAN、WAN或其 他无线协议。由例如遥控器发射的脉冲红外线是另外的无线通信形式。近场通信(NFC)是用 于与神经调制系统或神经调制圆盘进行通信的另一种有用的技术。本领域的普通技术人员 将理解，存在可用于本发明的实施例的多种无线通信协议，并且本发明的实施例被设想为 与任何无线通信协议一起使用。
[0187] 粘附的或可佩带式TES传递单元1009可W不包括用户界面1004,并通过无线通信 协议1008由控制单元1009专口控制。在另选的实施例中，粘附的或可佩带式TES传递单元 1009不包括无线天线和忍片组1007,并通过用户界面1004专口控制。本领域技术人员将认 识到，替代的TES系统可被设计成具有多种配置，同时仍然能够经烦和经皮传递电刺激到受 试者中。
[018引图21A至图27示出本文所述的TES施加器装置的一个变型。在本实例中，TES施加器 经配置作为电池供电的粘附的和独立成套的TES系统，其与远程控制器单元进行无线通信 且包括仅通过导电线禪合的主组件(其中具有控制模块和附接的电极的主体)和从组件(第 二电极）。主组件包括用于管理电流传递的微控制器(控制模块）、电池、无线通信模块、其他 电子电路W及粘附的电极组件。从组件包含粘附的电极组件，其(仅)通过多忍导线被系在 主组件，并适合于主组件的情况直到受试者准备好进行TES疗程。为了开始TES疗程，根据本 文所述的针对特定配置的说明，受试者可W(在一些变型中）从主组件外壳上分离从组件， 并且将粘附的电极放置在他/她的身体上的适当位置。电极组件可W是可替换的和/或一次 性的。例如，图21A和图21B示出TES系统的一种变型2301(图21A)和TES系统的'分解'视图 (图21B)的图。该系统包括从组件的电极组件的部件：即剥即贴(peel and stick)粘合膜 2302;导电粘合电极2303 ;Ag/AgCl电流扩散器（W及抑缓冲单元)2304、2305、2306;和栓系 电极基部(例如，由模制苯乙締或由压力形成的PET组成)2307。从组件通过柔性导线2308连 接到主组件。主组件也具有包括W下项的电极组件：即剥即贴（peel and stick)粘合膜 2309;导电粘合电极2310;Ag/AgCl电流扩散器（W及抑缓冲单元)2311、2314、2315;栓系电 极基部(例如，由模制苯乙締或由压力形成的阳T组成)2312;和用于附接到主组件的控制模 块并从其传递电流的连接器。图22示出TES施加器Γ圆盘"）的视图，从电极组件2503从主组 件2501分离并通过导线2502连接两者。
[0189] TES施加器的本体可W由任何适当的材料制成，例如，压力形成的PET或注塑苯乙 締，并且可W是主组件的可重复使用的控制模块的外壳（'保持器'），所述主组件包括：电 源、无线通信模块、可编程处理器和其它电气组件。
[0190] 用于TES系统的某些部件的电路图在图23至图27示出，包括无线蓝牙模块3902(图 23)、智能电源开关3901(图24)、电流源3904(图25)、降压转换器3903(图26)和突发转换器 3900 (图27)。未示出用于LED、电池电压监测、编程界面、电源连接、电流源连接器等的电路。
[0191] 具有主组件和从组件的TES系统的有利特征可W是:TES系统是可拆卸的，并且仅 通过柔性导电中继线连接。在一些实施例中，导电中继线可W是带状电缆或多忍电缆。在主 单元和从单元上的电极组件因此电禪合到主组件的可重复使用的控制模块。导电中继线可 W是一次性电极组件的一部分。受试者（用户）可W根据需要展开导电中继线，使得主电极 组件和从电极组件可粘附到头部的适当部分，W传递TE对巾经调制到感兴趣的大脑区域。运 个实施例是有利的，因为运两个组件的相对位置仅由连接两个组件的柔性导电线的长度限 审IJ。该实施例提供针对电极定位的灵活性，因为电极组件是粘附的、较小的、并且不是较大 组件的一部分，较大组件限制了多个电极与头部或身体接触的相对位置。
[0192] 较小的电池或超级电容器可足W为TES疗程提供电力。用于TES系统的初级功率消 耗为传递到受试者体内的电流。甚至6mA的相对较高的tDCS电流传递30分钟仅需要3mA-小 时(mAh),运容易从便携式电池(如市售的重量小于5克的可充电3.7V 150mAh裡离子聚合物 电池)获得。根据电力需求，脉冲刺激方案是更加有效的。包含一个或多个电容器和/或超级 电容器的实施例对较短的或较低电流的TES疗程有用（例如，3.6F超级电容器提供ImAh，足 够用于6mA的直流电传递5分钟甚至更长的脉冲刺激疗程）。由电池供电的TES系统的其它电 气部件可能需要额外的功率，通知针对给定的TES持续时间和协议的电池和电容器的选择。
[0193] 用于智能手机或平板电脑的音频端口或充电连接器可用于为TES系统提供电力 和/或控制信号。在有利的实施例中，用于智能手机或平板电脑的音频端口或充电连接器用 于为TES系统的电池或电容器充电，使得当智能手机或平板电脑不再连接到TES系统时，电 刺激可W在W后的时间被传递。在一些实施例中，电力通过手动操作的曲柄充电系统或一 个或多个太阳能电池提供给TES系统。
[0194] 本文所述的系统和方法可允许用户'标记'经皮电刺激波形W提供说明、标记、反 馈和/或社会共享。接收经皮电刺激在时间上延伸且波形可W被设计，使得体验在几秒到几 分钟的过程中改变。例如，幻视可在特定的时间点传递;或诱导传递到受试者的神经调制的 变型的刺激的参数可被改变(例如，峰强度、刺激频率、脉冲宽度或可W在一段时间内呈斜 变变化的其他参数），并且因此可W在质量或强度上改变在受试者中诱导的认知效应。用户 界面可W允许受试者将波形中的时间点与评论、评级、标签、突出显示或其他信息关联，所 述信息传递关于用户的经皮电刺激体验的一些情况。
[01M]本文还描述了存储一组能够由远程处理器(特别是智能电话等)执行的指令的非 暂态计算机可读存储介质，当所述指令由包括远程处理器的计算设备执行时导致呈现能够 使用户形成评论、评级、标记、突出显示或其他信息的用户界面，所述信息传递关于用户的 经皮电刺激体验的一些情况并且自动关联经皮电刺激波形的信息。在一个实施例中，为包 括评级和标记的评论、W及用户的唯一ID、波形和生成评论的波形中的时间制作数据库条 目。例如，用户界面可w在触摸屏显示器上包括数据输入字段(例如包含基于先前输入的标 签"自动完成"功能的文本字段）、按钮、下拉菜单或者评级系统(选择1个或多个星），使得用 户可W生成关于与波形和波形中的时间自动关联的刺激的评论。
[0196] 本实施例的一个有利特征是：评论、标签、评级等可W跨用户（所有用户；人口统 计、屯、理图像、社会(例如，由化cebook上的朋友组成）或W其它方式限定的用户组)和跨疗 程编译，使得特定用户可W比较使用相同的经皮电刺激波形的疗程之间的体验。在一个实 施方案中，非暂态计算机可读存储介质存储一组能够由远程处理器(特别是智能电话等)执 行的指令，当所述指令由包括远程处理器的计算设备执行时导致在计算设备(或通信地连 接到计算设备，即通过屏幕共享或Apple TV)上的显示器为用户显示跨用户和/或针对所选 波形的疗程的评论，包括与在TES疗程期间用户还未体验的波形部分相关联的评论。因此， 用户将形成波形的高度显著或其他感兴趣的(或不感兴趣的）部分的预期（即'注意幻视'或 '在运里上调强度'）。评论和反馈的显示可W是定量的（例如，将示出波形的所有部分的平 均排名评级作为在TES波形的特定部分期间的反馈的时间或密度的函数示出）。不同的元数 据可W根据可获得的反馈量和/或正显示的波形的时间尺度自动显示。
[0197] 同样，来自TES用户佩带的传感器如生理传感器(例如测量皮肤电反应、溫度、屯、 率、屯、率变异性、呼吸频率、瞳孔扩大、运动、皮质醇水平、淀粉酶水平）或W其他方式询问 TES用户获得的元数据可W与波形在时间上对准。
[0198] 任何用于调整本文所述的TES波形的系统和方法可在使用过程中考虑阻抗和/或 电容。
[0199] 通常，TES波形可说明在疗程期间（或整个疗程中）电极和/或皮肤阻抗的预期变 化。退化的电极通常表现出增加的阻抗，并且可W将在整个电极-皮肤表面传递电流非均匀 性(从而在电流强度的边界导致增加的皮肤不适）。相比之下，在延长数分钟的TES疗程期 间，组织(皮肤)阻抗通常会降低。组织(皮肤)阻抗已知是频率相关的。通常，较高频率的交 流刺激或脉冲刺激相对于较低频率表现出较低阻抗。可凭经验估计或测试用户组织的频率 依赖性。
[0200] 通常，用于本文所述的配置的TES波形可通过改变频率、强度、占空比、波形形状或 其他波形参数来补偿电极和组织的一个或多个逐渐改变的电性质。
[0201] 阻抗检查或估计(例如，来自用户或其他用户的历史数据)可提前用于选择波形或 电极配置(例如，包括组合物、大小和/或定位），使得有效和舒适的经皮电刺激可被传递用 于诱导所需的认知效应的神经调制。
[0202] 在一个实施例中，用户的电性质（例如，与频率相关的皮肤阻抗)可用于自动地改 变TES波形的特性。用户组织的电性质中的初始(预刺激)和刺激诱导的变化可W帮助引导 针对舒适度和有效性的波形选择和/或调整。
[0203] 该系统可一次或重复测量来自用户的阻抗和/或电容数据。响应于用户或第Ξ方 经在可佩带式TES系统或通信地连接到可佩带式TES系统的控制器(例如与TES系统无线通 信的智能手机或平板电脑)上的用户界面的选择，重复测量可发生在固定的时间间隔。测量 的阻抗和/或电容数据被有利存储W改善将来的设备功能。在可佩带式TES的机器可读的计 算机存储器部件上本地存储的阻抗和/或电容数据可W有利作为用于改善该单元的功能的 特征信息。测量的阻抗和/或电容数据也可W从可佩带式TES系统经由有线或无线通信协议 进行传递w用于存储在计算机、智能手机、平板电脑、专用计算单元或其它计算机化系统的 机器可读的计算机存储器部件上。通过因特网实时或异步向远程服务器发送的阻抗和/或 电容数据是有利的，因为它允许来自许多用户和TES系统的数据自动存储和整合W用于改 善的设备舒适性和功能。
[0204] TES系统的有益实施例包括用于测量阻抗和/或电容的电路，其将运些数据发送到 在可佩带式TES系统外部的机器可读的硬件(包括经由因特网连接的远程服务器），并将包 括用户和硬件部件版本(例如电极）的元数据与测量关联。元数据还可包括地理数据（即从 包含在TES系统或TES系统的独立的硬件控制器如智能手机或平板电脑内的GPS系统收集 的）。地理数据可W用于将阻抗和/或电容值与溫度、湿度和能够影响电极和/或人体组织的 电性质的其他环境因素相关联。
[0205] 如本文所述进行操作W改变受试者的认知状态的TES施加器和系统的例子在图 11-图15B中示出。
[0206] 例如，图11示出在接收如本文所述TES刺激的所有受试者中平均的感知时间除W 实际时间的比例。在电刺激前(在图11中的左数据点），比例约为1，符合受试者精确估算的 时间推移。刺激期间，受试者接受W1.0mA的最大电流强度通过根据配置1定位的电极传递 的经烦直流电刺激，横向电极放置在受试者右侧。矩形1.3" r'PALS⑧销电极 (Axelgaard制造有限公司，部件编号891200)作为阳极（106)，且正方形电极 (Axelgaard制造有限公司，部件编号UF2020)作为阴极（105)。因此，在刺激期间和刺激后， 受试者估计时间缓慢消逝:来自受试者的平均时间估计为约75%的已消逝时间的实际量 (在图11中的中屯、数据点）。同样，受试者使用配置2接收刺激(在1.5mA处通过根据配置2定 位的电极传递的TES，在配置2中两个电极位于受试者右侧;矩形1.3"x2.rPALS饭销电极 (Axelgaard制造有限公司，部件编号891200)作为阳极，且圆形（约Γ直径）小的MLS渡 ECG电极(Axelgaard制造有限公司，部件编号SEN5001)作为阴极，在刺激期间或刺激后给予 已通过时间的约85%实际时间量的平均估计(在图11中的右数据点）。运些结果示出用于配 置1和配置2的TES刺激诱导时间快速消逝的主观认知，与焦点、注意力和流动的认知状态对 应的认知质量。
[0207] 如图12所示，在1.5mA处使用配置2的直流TES也导致关于工作记忆任务性能的显 著改善。在不同的Ξ天的独立疗程中，受试者执行'n-back'（其中n = 2)任务同时接收TES或 伪刺激。n-back任务探查工作记忆，其为与智力功能、注意力、读写能力和教育成就具有紧 密联系的执行功能系统。工作记忆不是简单地用训练来提高的，表明用于提高工作记忆的 TES系统和方法可能导致受试者提高的智力能力。在重复训练中，通过受试者使用较高强度 (例如，3mA)发现更稳健的效果。
[0208] 图13示出在100-训练n-back疗程中作为训练次数的函数的受试者的平均错误率。 在相同的基线水平执行，使用配置1接收TES的受试者的错误率约为接收伪"sr刺激的受试 者的10%。相比之下，使用配置2接收TES刺激的受试者具有明显更少的错误，尤其对于n- back疗程的前约50次训练。运些结果示出使用>1.5mA(且更稳健地，大于3mA)强度的直流 TES刺激显著改善n-back任务的性能，与在刺激期间工作记忆的增强一致。相比之下，较低 (1mA)强度的疗程对n-back性能相对于伪"sr刺激不具有影响。
[0209] 例如，当使用配置3(在3至3.5mA之间的强度处)时也发现运点。在运个实例中，TES 改善了能量、注意力和情绪。较高的能量水平、增加的注意力和改善的情绪在用于增强的生 产力、活动力和幸福的认知状态中是高度需要的改变。在不同的Ξ天的独立疗程中，在受试 者接收TES(配置1)刺激、TES(配置2)刺激、TES(配置3)刺激、伪"Sr刺激或伪"S2"刺激之 后，完成对能量、注意力和情绪的评估的主观感知的调查。
[0210]图12和图13示出对能量、注意力和情绪的平均(+/-SEM)调查结果，归一化为预刺 激基线调查，其中较高的分数对应于较高的能量水平、提高的注意力和更好的情绪。需注 意，伪刺激调查结果大于0很可能对应于安慰剂效应。相对于伪"sr刺激，配置1的TES诱导 注意力的稳健提高，但未明显影响能量或情绪（图12)。相对于伪"sr刺激，配置2的TES诱导 受试者的能量和注意力的实质性提高，但未明显影响情绪（图12)。相对于伪"S2"刺激，配置 3的TES导致提高的注意力和情绪的主观报告，但未明显影响关于能量水平的主观报告（图 14)。运些结果表明：配置1疗程少量提高了受试者的注意力，但并未影响他们的注意力或情 绪;TES配置2疗程提高了受试者的能量和注意力，但并未影响他们的情绪;且TES配置3疗程 提高了受试者的注意力和情绪，但并未影响他们的能量。增加强度和控制频率及如上所 述的直流偏移和占空比)实质上提供了更稳健的效应。
[0別。图15A和图15B检查了TES对屯、率波动的影响。屯、率波动化RV)ii量了屯、跳间间隔的 波动，并且被认为是自主神经系统功能的敏感分析。在不同的两天的独立疗程中，在配置1 或配置2的TES疗程之前、期间或之后，受试者佩带脉冲传感器系统。图15A和图15B示出接收 配置1(图15A)或配置2(图15B)的TES疗程的所有受试者中的皿V的平均傅里叶变换。TES刺 激的任一形式诱导了非频率特异性的HRV增加。运些结果表明配置1或配置2的TES疗程诱导 增加的屯、率波动，并且认为运些形式的经烦电刺激对于控制自主神经系统有效，并且因此 诱导在大脑内部和外部的宽范围的生理功能。
[0212] 图16示出根据配置3定位电极的关于受试者放松水平的高强度TES刺激。在运个实 例中，受试者接收TES、安慰剂或伪刺激，并且针对根据配置3定位电极的主观放松感受被评 估。分数在图16中示出，并且被归一化使得安慰剂状况的放松分数等于1。伪刺激导致受试 者中的平均放松水平轻微降低。在3mA处的直流电刺激也未导致放松水平增加。相反，交流 电刺激（4kHz双相方波；inTENSity单元，Current Solutions LLC，Austin TX;电流强度被 受试者控制到高达10mA的最大值)单独或与直流电结合，导致增加的放松水平。脉冲直流电 刺激诱导最大程度增加的放松水平(英国赫里福郡的STD药物公司的I化ostar系统;7曲Z脉 冲、约42%占空比、电流强度被受试者控制到高达10mA的最大值）。当用合适的TES方案配置 时，根据配置3定位电极的TES系统提供了受试者增强的放松感受。
[0213] 图17示出配置2中关于受试者能量感受的TES方案的效果。在运个实例中，受试者 接收TES、安慰剂或伪刺激，并且针对根据配置2定位电极的主观能量感受被评估。分数在图 17中示出。相对于安慰剂，伪刺激导致受试者中的平均放松水平轻微降低。在1.5mA处的直 流电刺激导致能量感受的稳健增加。交流电刺激(4kHz双相方波；inTENSity单元，Current Solutions LLC，Austin TX;电流强度被受试者控制到高达10mA的最大值）与直流电 (1.5mA)分离或结合，导致受试者能量感受的较大提高。当用合适的TES方案配置时，根据配 置2定位电极的TES系统在受试者中提供增强的能量感受。
[0214] 图18A和图18B示出配置2和配置3对受试者放松和能量的感受的效果。在运个实例 中，受试者接收来自英国赫里福郡的STD药物公司的I化ostar系统（7kHz脉冲、约42 %占空 比、电流强度被受试者控制到高达10mA的最大值)的脉冲直流电刺激。在第一个疗程中，受 试者使电极根据配置3定位，并且在10分钟的电刺激之后，报告放松和能量的主观感受。受 试者在定制的10-等级尺度上报告了高水平的放松度，但低水平的能量（图18A)。在10分钟 "冲蚀"期间，受试者的电极被转移到用于配置2的位置，并且脉冲直流电刺激再次开始。在 运第二个10分钟电刺激疗程之后，受试者报告增加的能量和降低的放松等级。运些结果表 明来自配置2的用于增加能量和来自配置3的用于增加放松度的稳健的且可逆的神经调制 效应，。
[0215] 基于诸如运一个或其他实验，多个其他（负）实验使用其他电极位置(配置），位置 已被发现对唤起特定的认知效应极其重要。
[0216] 电极的其他配置(例如，放置位置)可具有不同效应，并且已经做了例举。例如，图 19A和图19B示出配置Γ配置4")的一个实例，其中一个电极定位在受试者鼻梁上，并且第二 电极定位在头部，到第一电极的距离大于几英寸（例如，在受试者前额或太阳穴上）。配置4 电极放置对用户自己放置较为容易。用于使用配置4的TES的系统和方法将第一电极(例如， 阳极）电禪合到受试者眼睛之间在鼻梁处。图19A示出放置在鼻梁上两眼之间的圆形阳极电 极的模型受试者4500。在一个优选的实施例中，阳极电极跨度小于Γ且灵活，W符合邻近受 试者的鼻梁区域的曲率。阳极电极可为圆形、楠圆形、正方形、矩形或不规则形状，经配置为 便于放置在鼻子上的弯曲区域。在一个优选的实施例中，第二电极(例如，阴极)位于选自W 下列表的位置处，所述列表包括但不限于：太阳穴4502(如图19B所示）、前额4504、颈部 4503、乳突、肩部、臂部或在脸部、头部、颈部的其他区域或颈部W下的身体。第二电极可置 于身体的任一侧。在一些实施例中，可使用多个阴极电极。
[0217] 前额电极可易于使用镜面或智能手机(或平板电脑)相机固定，并且颈部阴极电极 定位不需要很精确。至少在某些情况下，配置4需要相对高的电流，例如至少约3mA的TES (tDCS)，W实现预期的认知效应。根据配置4放置在头上的电极可用作TES系统的一部分，该 TES系统用于传递电刺激W诱导认知状态的改变，用于增强受试者平静的状态，增强睡意使 得更易入睡或诱导睡眠。配置4可用作TES系统的一部分，所述TES系统经配置为传递:具有 大于3mA的最大强度的直流电；具有大于5mA的最大强度的脉冲直流电；或具有大于+/-5mA 的最大强度的交流电中的一种或多种。
[0218] 图20A示出另一配置，本文中称为(为方便起见）"配置5"。在该示例中，使用如本文 所述的配置5用于TES可导致增强的认知效应，包括但不限于：增加的能量;增强的注意力； 改善的情绪;和愉快的感受。配置5可通过W下列项中的一种或多种为目标进行神经调制： 大脑;一种或多种脑神经;一种或多种神经;和一种或多种神经节。如图20所示，配置5电极 放置对用户自己放置相对容易，通过将第一电极和第二电极两者贴到受试者的前额来放 置。图20A示出具有在前额上彼此相邻放置或彼此2cm内放置的圆角电极的模型受试者 4600。第一电极(例如，阳极)4602位于受试者左眼上方，且第二电极(例如，阴极)4601位于 受试者右眼上方。在一些实施例中，多个等电电极可替换单个阳极或阴极。有趣地是，接近 运些区域的类似的放置是无效的；将小电极定位在受试者左前额的上方且侧面，且第二电 极(例如，楠圆形电极)在受试者右眉上部的运种放置不会导致此诱导的认知效应，显示出 电极的配置(放置）的重要性。在配置5中的前额电极可由受试者自身使用镜面或相机(例 如，智能电话或平板电脑相机)贴上W指引它们。配置5可通过使用如本文所述的高电流(例 如，至少约3mA的TES刺激)稳健地导致认知状态的改变W实现预期的认知效应，需要选择电 极和/或刺激方案W降低用户中的疼痛和刺激。
[0219] 图20B示出配置的另一实例，本文称为配置6。在配置6中，第一电极(例如，阳极)位 于鼻梁上(例如，鼻根区），且第二电极(例如，小圆阴极)位于第一电极的正上方，例如，接近 几 cm内。使用运种配置引起的认知效应根据传递的波形在能量和睡眠方面可为双模式的。
[0220] 使用配置6的TES进行治疗的受试者可体验不同形式的神经调制，所述不同形式的 神经调制具有依靠传递的波形和强度的不同的认知效应。配置則尋一个电极电禪合到受试 者双眼之间的鼻梁处（"鼻"电极），且第二电极接近前额中部（'前额'电极），高于鼻电极。鼻 电极的跨度可约为Γ或更小且灵活W符合接近受试者鼻梁区域的曲率(例如，来自加拿大 傅布鲁克的Axelgaard制造有限公司的Γ直径PALS销电极）。前额电极可在鼻电极附近（即 约1cm)，并且在鼻电极正上部(高于）。鼻电极也可为Γ柔初圆形电极，或可选择为具有不同 的尺寸、形状和/或组成。通常，为了避免副作用，直径小于2"的电极优选被用作配置6中的 前额电极。前额电极可位于前额中部的微左或右侧和/或进一步高于前额。
[0221] 图20B示出具有根据配置6放置的电极的模型受试者5300。电极中的任一个可经配 置作为阳极或阴极。然而，优选实施例经配置为圆形鼻电极5301作为阳极，且圆形前额电极 5302贴于鼻电极5301正上方的较低中间前额区域。在一些实施例中，多个等电电极可替换 单个阳极或阴极。在图20B中，鼻电极为阳极，且前额电极为阴极。
[0222] 具有运种电极配置的系统和方法传递不同的电刺激波形W实现如下所述的不同 认知效应。例如，第一波形使用交流经烦电刺激电流传递TES，所述电流的频率在3kHz至 化化之间（100%占空比、无直流偏移），强度大于2mA(优选地大于5mA)，并且在受试者中诱 导具有认知效应的神经调制，所述认知效应包括但不限于:增加的睡意；增强的睡眠欲望： 诱导睡眠;诱导精神放松状态;及诱导精神的平静状态。在另选的实施例中，较短的占空比 和小于约2mA的直流偏移用于增强从运种波形中获得的认知效应。针对使用运种类型的波 形的TES报告的一个副作用是轻度窦压力。
[0223] 第二波形使用交流经烦电刺激电流传递TES，所述电流的频率小于3Hlz(100%占 空比，无直流偏移;优选在300Hz至1曲Z之间），强度大于1mA(优选大于2mA)，诱导具有认知 效应的神经调制，所述认知效应包括但不限于:增加的能量和增加的睡意。针对使用运种类 型的波形的TES报告的一个副作用是可能由于Ξ叉神经刺激，脸部和头皮皮肤刺痛或发痒。 交流电刺激的较低频率与较高的皮肤阻抗和较显著的副作用有关，所述副作用能够破坏用 户中诱导的认知效应的体验。
[0224] 通过交替、交错和/或组合如上所述的第一和第二交流电经烦电刺激波形，受试者 可获得渐进水平的能量和放松度，W及有益且快乐的体验，其中受试者的能量和放松水平 随时间变化。针对配置6定位的电极对于获得效果同时具有最小的不期望的副作用是很重 要的。其中电极靠近(即，最近的电极边缘彼此相距约1cm或更小）的实施例最小化在刺激电 路中的阻抗，改善TES系统的能量效率。能量效率是便携式和电池供电的TES系统的有益质 量。将电极置于鼻区且在前额的较低中部的正上方是为了减小不期望的副作用。如果电极 中的一个更侧向且接近眼险区（例如太阳穴），刺激性眼抽摇可发生在400Hz交流电刺激方 案，并且平静/睡眠效应可通过使用4000Hz交流电刺激方案的面刺痛来缓解(假设由于Ξ叉 神经活化）。
[0225] 使用配置6的另一个有益的可选特征是使波形的电流强度快速斜升和/或斜降，W 增强由于神经调制效应的愉悦和有趣的感受质量和感受副作用导致的神经调制的任一形 式，如上非常详细描述的。
[0226] 用于使用诸如配置6的配置的TES的系统可包括将电极保持在适当位置的一副眼 镜或其他可佩带式带、组件或帽子。例如，太阳镜或'百叶窗眼镜'可用于将鼻电极和前额电 极稳固地保持在适当位置。
[0227] 当一个特征或元素在本文被描述为"在另一特征或元素上"时，它可直接在其他特 征或元素上，或也可能存在中间的另一特征或元素。相反，当一个特征或元素被描述为"直 接在另一特征或元素上"时，没有中间的特征或元素存在。应当理解，当一个特征或元素被 描述为"连接"、"附接"或"禪接"到在另一特征或元素上时，它可直接连接、附接或禪接到其 他特征或元素，或可存在中间的特征或元素。相反，当一个特征或元件被称为"直接连接"、 "直接附接"或"直接禪合"到另一特征或元素时，没有中间的特征或元素存在。虽然关于一 个实施例描述或示出特征和元素，但是所描述或示出的特征和元素可适用于其它实施例。 本领域技术人员应当理解，参考"邻近"另一特征设置的结构或特征可具有与相邻特征重叠 或在相邻特征下方的部分。
[0228] 本文所用术语仅为了描述特定实施例的目的，且并非旨在限制本发明。例如，除上 下文明确说明之外，如本文所用的，单数形式"a( -Γ、"an( -r和"the(所述r旨在同样包 括复数形式。应当进一步理解，术语"包括(comprisesΓ和/或"包括(comprising)"当在本 说明书中使用时，指定所陈述的特征、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或 添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元素、部件和/或它们的组。如本文所用的，术语"和/ 或"包括一种或多种相关的所列项目中的任一组合和所有组合，并且可缩写为7"。
[02巧]空间相关的术语，诸如。在…下（under)"、。在…下（below)"、。低于（lower)"、 "在…上(over)"、"上部(upper)"等可在本文中使用，W便于描述如附图所示的一个元件或 特征到另外的一个或多个元件或特征的关系。应当理解，空间相关的术语旨在涵盖除了附 图中描述的方向之外的使用的设备或操作的不同方向。例如，如果附图中的设备是反向的， 如元件被描述为"在其它元件或特征下(under)"、"在其它元件或特征下(beneath)"，所述 元件然后将被定位成巧其它元件或特征上(over)"。因此，示例性术语巧…下(under)"可 涵盖在…上和在…下的两种方向。该装置可被另外定位(旋转90度或在其它方向），并且相 应地解释本文所使用的空间相关的描述。类似地，除另外特别说明之外，术语"向上 (upwardly)"、。向下（downwardly)"、。垂直（vertical)"、。水平化o;rizon1:al)"等在本文中 用于说明的目的。
[0230] 虽然术语"第一"和"第二"在本文中可W用于描述各种特征/元素(包括步骤），但 是运些特征/元素不应该受运些术语的限制，除非上下文另有说明。运些术语可W被用于将 一种特征/元素与另一特征/元素区分。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的 第一特征/元素可W被称为第二特征/元素，同样，下面讨论的第二特征/元素可W被称为第 一特征/元素。
[0231] 如本文在说明书和权利要求书中所用的，包括在实施例中所用的，除非另有明确 说明，所有数字可W被读作好像W单词"约（about Γ或"约（approximate 1 y Γ开头，即使该 术语没有明确出现。当描述大小和/或位置时，可W使用短语"约（about)"或"约 (approximately)"，W指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内。例如， 数值可具有为+/-0.1%的所述值(或值的范围的所述值(或值的范围）、+/-2%的 所述值(或值的范围）、+/-5%的所述值(或值的范围）、+/-10%的所述值(或值范围）等的 值。本文所述的任何数值范围旨在包括包含在其中的所有子范围。
[0232] 虽然各种示例性实施例在上面有所描述，但是在不脱离由权利要求书所述的本发 明的范围的情况下，可W对各种实施例做出任何数量的变化。例如，其中执行各种所描述的 方法步骤的顺序通常可在替代实施例中改变，并且在其它替代实施例中，可W完全跳过一 个或多个方法步骤。各种设备和系统实施例的任选特征可W被包括在一些实施例中，而不 包括在其他实施例中。因此，前面的描述主要为了示例性目的而提供，而不应被解释为限制 在权利要求中陈述的本发明的范围。
[0233] 包括在本文的实例和说明W说明而非限制的方式示出其中可W实践主题的具体 实施例。如所提及的，可W利用并且从中推导出其他实施例，使得在不脱离本公开的范围的 情况下，可W做出结构和逻辑的替换和改变。为了方便起见，本发明主题的此类实施例在本 文中可仅通过术语"发邸'单独或共同引用，并且如果事实上公开的不止一个，并不旨在将 本申请的范围主动限制到任何单一的发明或发明构思。因此，虽然在本文中已经举例说明 和描述了具体实施例，但是计算W实现相同目的的任何布置可被所示的具体实施例替代。 本公开旨在涵盖各种实施例的任何一种及所有修改或变型。在阅读W上说明书的基础上， 上述实施例与本文未具体描述的其它实施例的组合对本领域技术人员将是明显的。
【主权项】
1. 一种用于修改受试者的认知状态的便携式经皮电刺激(TES)施加器，所述设备包括： 主体； 第一电极； 第二电极；以及 TES控制模块，其至少部分地在所述主体内并且包括处理器、定时器和波形发生器，其 中所述TES控制模块适于在所述第一电极和所述第二电极之间传递10秒或更长的双相电刺 激信号，所述双相电刺激信号具有400Hz或更大的频率、大于10%的占空比、3mA或更大的强 度、具有直流偏移。2. -种用于修改受试者的认知状态的可佩带式经皮电刺激(TES)施加器，所述设备包 括： 主体，其适于由所述受试者佩带； 第一电极； 第二电极； TES控制模块，其至少部分地在所述主体内，所述TES控制模块包括电源、处理器、定时 器和波形发生器，其中所述TES控制模块适于在所述第一电极和所述第二电极之间传递10 秒或更长的双相电刺激信号，所述双相电刺激信号具有400Hz或更大的频率、大于10 %的占 空比、3mA或更大的强度、具有直流偏移；以及 无线接收器，其连接至所述TES控制模块； 其中所述可佩带式TES施加器重量小于50克。3. -种用于修改受试者的认知状态的可佩带式经皮电刺激(TES)施加器，所述设备包 括： 主体，其适于紧靠所述受试者的皮肤佩带； 第一电极，其在所述主体上； 第二电极，其通过电绳耦合到所述主体；以及 TES控制模块，其至少部分地在所述主体内并且包括处理器、定时器和波形发生器，其 中所述TES控制模块适于在所述第一电极和所述第二电极之间传递10秒或更长的双相电刺 激信号，所述双相电刺激信号具有400Hz或更大的频率、大于10%的占空比、3mA或更大的强 度、具有直流偏移； 其中所述可佩带式TES施加器重量小于50克。4. 根据权利要求1或3所述的设备，还包括耦合到所述TES控制模块的无线接收器。5. 根据权利要求1或2所述的设备，其中所述第一电极在所述主体的外表面上。6. 根据权利要求1或2所述的设备，其中所述第一电极通过电绳耦合到所述主体。7. 根据权利要求1或2所述的设备，其中所述第二电极通过电绳耦合到所述主体。8. 根据权利要求1、2或3所述的设备，还包括粘合剂以将所述主体固定到所述受试者。9. 根据权利要求1或3所述的设备，还包括电源。10. 根据权利要求2所述的设备，其中所述电源包括至少一个电池。11. 根据权利要求1、2或3所述的设备，还包括在所述主体上耦合到所述控制模块的手 动控件。12. 根据权利要求1、2或3所述的设备，还包括在所述主体上的被配置为耦合到所述控 制模块的按钮的手动控件。13. 根据权利要求1、2或3所述的设备，还包括电容放电电路，其中所述TES控制模块被 配置为在所述双相电刺激的传递过程中不定期触发所述电容放电电路以使所述电极上的 电容放电。14. 根据权利要求1、2或3所述的设备，还包括限流器。15. 根据权利要求1、2或3所述的设备，还包括存储器，所述存储器连接至所述TES控制 模块且适于存储与所述TES施加器的操作有关的信息。
【文档编号】A61N1/36GK105934261SQ201480042863
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2014年6月30日
【发明人】修蒙·K·帕尔, 乔纳森·查尔斯沃思, 瑞米·德默斯, 丹尼尔·Z·韦特莫尔, 爱希·戈德瓦瑟, 威廉姆·J·泰勒, 雷蒙德·L·格拉德沃尔, 菲利普·兰布, 克里斯多佛·沃斯
【申请人】海银股权投资基金公司