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CN113301947B - 用于施加具有反比关系的频率和峰值电压的电刺激装置 - Google Patents

用于施加具有反比关系的频率和峰值电压的电刺激装置 Download PDF

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CN113301947B
CN113301947B CN201980089483.8A CN201980089483A CN113301947B CN 113301947 B CN113301947 B CN 113301947B CN 201980089483 A CN201980089483 A CN 201980089483A CN 113301947 B CN113301947 B CN 113301947B
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Abstract

公开了便携式电刺激装置。在一个方面，该装置包括成对的电极，配置成电耦合到用户；以及波产生器，配置成通过该成对的电极向用户提供电信号。该波产生器还配置成以多个电平中的一个产生电信号。多个电平中的每个由至少频率、峰值电压和峰值电流限定。对于电平中的每个，频率在大约50Hz至大约500Hz的范围内，峰值电压在大约40V至大约250V的范围内，峰值电流在大约25mA至大约150mA的范围内，并且频率和峰值电压通常具有反比关系。

Description

用于施加具有反比关系的频率和峰值电压的电刺激装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年11月20日在美国专利商标局提交的临时申请号62/769,997的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
所描述的技术通常涉及电刺激装置，并且具体地，涉及用于预防护理、损伤恢复、疼痛管理和用于体育、健身、健康和/或健康产业的整体健康的独特电疗技术。
背景技术
便携式电刺激装置可以用于减轻发炎的、疼痛的肌肉、关节和相关组织。这种装置的一个例子是经皮神经电刺激(TENS)装置。便携式电刺激装置可以产生低电压电流，该低电压电流可以被施加到用户以治疗某些病症，例如发炎的、疼痛的肌肉、关节和相关组织。许多市场上可买到的TENS装置通常是无效的，因为它们最多提供暂时的疼痛缓解，并且经常在患者和用户被治疗时引起患者和用户的一些不适。
发明内容
本发明的一个方面是便携式电刺激装置，包括：成对的电极，配置成电耦合到用户；以及波产生器，配置成通过该成对的电极向用户提供电信号，其中波产生器还配置成以多个电平中的一个产生电信号，多个电平中的每个由至少频率、峰值电压和峰值电流限定，并且其中，对于电平中的每个：频率在大约50Hz至大约500Hz的范围内，峰值电压在大约40V至大约250V的范围内，峰值电流在大约25mA至大约150mA的范围内，并且频率和峰值电压通常具有反比关系。
在某些实施方式中，波产生器还配置成产生具有严格正电压的波。
在某些实施方式中，波产生器还配置成：产生具有基本上相等的正脉冲宽度的波，以及通过改变波的中性脉冲宽度来调整电平中的每个的频率。
在某些实施方式中，波产生器还配置成：接收从第一电平转换到不同于第一电平的第二电平的命令，响应于接收的命令，将波的峰值电压逐渐增加到与第二电平相关联的峰值电压。
在某些实施方式中，波产生器包括与波产生器的输出串联布置的限流器。
在某些实施方式中，限流器包括电阻元件和/或负温度系数(NTC)热敏电阻。
另一个方面是便携式电刺激装置，包括：成对的电极，配置成电耦合到用户；以及波产生器，配置成通过成对的电极向用户提供电信号，其中波产生器还配置成以多个电平中的一个产生电信号，多个电平中的每个电平由至少频率、峰值电压和峰值电流限定，并且其中对于电平中的每个电平：峰值电流在大约25mA至大约150mA的范围内，并且频率与峰值电压通常具有反比关系。
又一方面是便携式电刺激装置，其包括：成对的电极，配置成电耦合到用户；以及波产生器，配置成通过成对的电极向用户提供电信号，波产生器包括与波产生器的输出串联布置的限流器，其中波产生器还配置成以多个电平中的一个产生电信号，多个电平中的每个由至少频率、峰值电压和峰值电流限定，并且其中对于电平中的每个：频率在大约50Hz至大约500Hz的范围内，并且峰值电压在大约40V至大约250V的范围内。
又一方面是使用便携式电刺激装置的方法，包括：将成对的电极中的第一电极放置在用户的第一位置处；将成对的电极中的第二电极放置在用户的第二位置处；通过波产生器为被施加到第一和第二电极的电信号选择多个电平中的一个，波产生器配置成通过成对的电极向用户提供电信号；以及将电信号提供给成对的电极的同时沿着用户的皮肤的区域移动第一和第二电极中的至少一个。
在某些实施方式中，该方法还包括将第三电极和第四电极放置在用户的不同于第一和第二位置的第三位置上，其中在将电信号提供给第三和第四电极的同时执行移动。在某些实施方式中，第三位置是用户的脚。
另一方面是使用便携式电刺激装置的方法，包括：将成对的电极中的第一电极放置在第一用户的第一位置处；将成对的电极中的第二电极放置在第二用户的第二位置处；通过波产生器为被施加到第一和第二电极的电信号选择多个电平中的一个，波产生器配置成通过成对的电极向第一用户和第二用户提供电信号；以及当第二用户正在对第一用户进行按摩时，利用波产生器将电信号施加到第一和第二电极，从而通过第一和第二用户之间的直接接触在第一和第二电极之间形成电路径。
又一方面是电刺激装置，包括：波产生器，配置成提供电信号；以及至少一个电极，配置成基于电信号输出刺激脉冲，其中波产生器还配置成以多个电平中的一个产生电信号，多个电平中的每个由至少频率、峰值电压和峰值电流限定，并且其中对于电平中的每个电平：频率在大约50Hz至大约500Hz的范围内，峰值电压在大约40V至大约250V的范围内，峰值电流在大约25mA至大约150mA的范围内，并且频率和峰值电压通常具有反比关系。
在某些实施方式中，电刺激装置是便携式的或固定的。
在某些实施方式中，波产生器有线或无线地连接到至少一个电极。
在某些实施方式中，至少一个电极包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器配置成响应于施加到用户的具有第一强度电平的刺激脉冲感测用户的反应，并且其中，波产生器配置成基于感测的用户的反应将电信号的电平自动地调整到不同于第一强度电平的第二强度电平。
在某些实施方式中，波产生器配置成响应于感测的用户的反应将电信号的电平自动地调整到小于第一强度电平的第二强度电平，感测的用户的反应指示用户对具有第一强度电平的刺激脉冲正感到不适。
在某些实施方式中，至少一个电极包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器配置成响应于施加到用户的具有第一强度电平的刺激脉冲感测用户的阻抗，并且其中，波产生器配置成基于感测的用户的阻抗将电信号的电平自动地调整到不同于第一强度电平的第二强度电平。
在某些实施方式中，波产生器配置成响应于一个或多个传感器感测用户在预定时间段内对具有第一强度电平的刺激脉冲没有反应，自动地将电信号的电平调整到大于第一强度电平的第二强度电平。
在某些实施方式中，该装置还包括存储器，该存储器配置成存储关于用户和用户对强度电平的反应的信息。
在某些实施方式中，波产生器配置成基于存储在存储器上的信息产生电信号。
在某些实施方式中，至少一个电极包括：过滤器；放置在过滤器上方的高密度海绵；放置在高密度海绵上方的柔性导电触点；覆盖柔性导电触点的盖；以及连接到柔性导电触点的电线。
在某些实施方式中，至少一个电极具有以下形状之一：圆形形状和正方形形状。
方面的任何特征适用于本文所确定的所有方面。此外，方面的任何特征以任何方式与本文描述的其它方面部分地或全部地独立组合，例如，一个、两个或三个或更多个方面可以全部或部分地组合。此外，可以使方面的任何特征对于其它方面是可选的。方法的任何方面可以包括电刺激装置或便携式电刺激装置的另一方面，并且电刺激装置或便携式电刺激装置的任何方面可以配置成执行另一方面的方法。
附图说明
图1A是示出根据本公开的方面的示例性便携式电刺激装置的立体图。
图1B是示出根据本公开的方面的图1A的便携式电刺激装置可以如何连接到用户的示例图。
图2是示出根据本公开的方面的可以包括在便携式电刺激装置中的部件的示例的框图。
图3A1、3A2、3B1、3B2和3C是根据本公开的方面实现图2的框图的部分的示例电路图。
图4A、4B、4C和4D是根据本公开的方面的图1B中所示的电极的示例实施方式的视图。
图5A是示出根据本公开的方面的便携式电刺激装置所产生的多个电平上的峰值电压与频率之间的关系的示例图。
图5B和图5C是示出可以由根据本公开的方面的便携式电刺激装置的波产生器产生的示例波形的图。
图5D是示出可以由根据本公开的方面的便携式电刺激装置的波产生器产生的额外的示例波形的图。
图6是根据本公开的方面的便携式电刺激装置的示例使用模式。
图7是示出根据本公开的一些方面的利用便携式电刺激装置治疗用户的方法的流程图。
图8是示出根据本公开的其它方面的利用便携式电刺激装置治疗用户的方法的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对各种实施方式的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践各种实施方式。
便携式电刺激装置的概述
如各种示例实施方式中描述，本文描述了便携式电刺激装置。为了便于描述的目的，尽管描述了关于便携式电刺激装置的示例实施方式，但是所描述的技术可以应用于非便携式或固定式电刺激装置。
图1A是示出根据本公开的方面的示例性便携式电刺激装置100的立体图。图1B是示出根据本公开的方面的图1A的便携式电刺激装置100可以如何连接到用户110的示例图。
参考图1A，便携式电刺激装置100可以体现为便携式装置，该便携式装置包括用户接口225、支架103和配置成连接到外部组件和/或装置的一个或多个连接端口(未示出)。图1A所示的便携式电刺激装置100仅仅是示例，并且可以具有不同的结构、形状和/或用户接口。此外，可以去除某些部件，或者其他部件可以被添加到便携式电刺激装置100。例如，支架103可以被移除和/或用户接口225可以具有输入触摸板/按钮的不同设计和/或布置。用户接口225可以包括用于用户接口的集成触摸LCD屏幕。LCD屏幕可以另外包括变色LED指示器，其显示便携式电刺激装置100处于多个不同强度电平中的某些强度电平。
在一些实施方式中，便携式电刺激装置100可以有线或无线地连接到用户的便携式通信装置(未示出)，例如智能电话。在这些实施方式中，智能电话可以下载与用户接口225的功能相关的程序或应用，使得用户可以通过智能电话控制用户接口。
如图1B，便携式电刺激装置100可以耦合到一个或多个电极105，电极105配置成放置在用户110上。便携式电刺激装置100和电极105之间的连接可以是有线的或无线的。在使用期间，电极105可以被放置成使得电极105中的每个与用户110的皮肤形成电连接。如下面更详细地描述，在一些实施方式中，在使用期间，电极105中的一个可以是固定的，且另一个电极可以是可移动的。在其它实施方式中，在使用期间，两个电极105都可以是可移动的。在其它实施方式中，在使用期间。两个电极105都可以被固定。此外，电极105中的一个可以被定位成与第一用户的皮肤电接触，并且另一个电极可以被定位在正在治疗第一用户的第二用户的皮肤上。在某些实施方式中，通过在一个或多个电极105和用户110的皮肤之间提供导电或润滑膏(未示出)，可以增加用户110和电极105之间的导电性。导电或润滑膏还可以在使用期间为用户提供舒适性。
便携式电刺激装置100可以治疗身体的各种目标区域，包括但不限于脚、脚踝、膝盖、小腿、大腿、臀部、肩部、肩胛骨、下背部、二头肌、腱、肌肉、肩胛、皮肤、颈部或臀肌。此外，对于个体用户的使用，不需要解剖学的知识，并且在一些实施方式中，电极105的位置对于有效的治疗可能不是关键的。各种实施方式优于标准TENS装置的优势至少在于，电极在患者身体上的定位对于标准TENS装置的有效性至关重要。
图2是示出根据本公开的方面的可以包括在便携式电刺激装置100中的部件的示例的框图。例如，在图2的实施方式中，便携式电刺激装置100包括微控制器205(在某些实施中，微控制器205可以体现为一个或多个微控制器)、存储器210、电极接口模块220、图形用户界面225、生物特征用户识别模块230、通用串行总线(USB)端口235、DC电源管理模块240、LED 245、扬声器和/或麦克风250、无线接口255和模拟/数字数据采集模块260。在某些实施方式中，便携式电刺激装置100可以包括语音激活模块(未示出)，其可以被实现为单独的模块和/或通过使用麦克风250作为输入在微控制器205上运行的软件来实现。图2仅仅是便携式电刺激装置100的示例，并且便携式电刺激装置100可以具有许多不同的配置。例如，可以从便携式电刺激装置100中省略一个或多个所示的框，可以向便携式电刺激装置100添加一个或多个附加框，可以将两个或多个框组合和/或一个框可以分成多个框。
电极接口模块220包括电极反馈模块221和波产生器223。如本文所描述的，波产生器223配置成产生通过电极105提供给用户110的电信号。因此，电极接口模块220可以配置成将电极105电连接到波产生器223。在某些实施方式中，波产生器223还配置成以多个电平中的一个的产生电信号。电平的每个可以由以下参数的一个或多个定义：频率、峰值电压、波形和电流。电极反馈模块221可以接收指示提供给用户110的电信号的一个或多个参数的反馈信号。
图3A、3B和3C是根据本公开的方面实现图2的便携式电刺激装置100的框图的部分的示例电路图。图3A至图3C所示的电路图仅仅是示例，也可以使用其它电路配置。此外，某些电路组件可以被移除或者其他电路组件可以被添加到图3A至图3C所示的电路图中。如图3A至图3C所示，便携式电刺激装置100可以包括USB端口235、微控制器205、电池充电器模块310、调节器315、电池连接器320、编程/调试端口325、测试端口330、一个或多个定时晶体335、扩展端口340、一个或多个LED 345、一个或多个控制开关350和电输出电路355。
参照包括图3A1和图3A2的图3A，USB端口235可以配置成连接到外部USB充电器以提供电力至便携式电刺激装置100。在某些实施方式中，微控制器205可以配置成通过USB端口235与外部装置(例如，计算机、移动电话、另一便携式电刺激装置100、反馈装置等)通信。因此，来自USB端口235的某些线可以电连接到微控制器205。电池充电器310可以配置成当从USB端口235接收到USB电力时对连接到电池连接器320的电池(未示出)进行充电。取决于便携式电刺激装置100是从USB端口235还是从电池供电，调节器315可以配置成将从USB端口235或电池接收的电压升高和/或降低到便携式电刺激装置100的其它组件所使用的电压。在一些实施方式中，当由低于例如3.3V的源驱动时，串联升压电路可以用于产生调节器输入。当提供3.3V或更高的电压时，其它实施方式可以使用低压差调节器产生例如3.3V。尽管未示出，除了USB端口235之外或代替USB端口235，但是电刺激装置100也可以通过使用电力AC-DC适配器的电源插座(例如，100V至240V)来供电。在某些实施方式中，调节器315可以将5V电力电压降低到由某些组件使用的3.3V。
如包括图3B1和图3B2的图3B所示，微控制器205可以配置成通过一个或多个端口325、330和340连接到其他内部和/或外部组件。这些端口325、330和340可以配置成允许微控制器205的重新配置。除了通过图形用户接口225提供输出之外，微控制器205可以配置成通过LED 345提供输出并通过控制开关350接收控制输入。微控制器205还可以使用从定时晶体335接收的输入来产生控制信号(例如升压时钟信号)用于产生提供给电极105的电信号。应当理解，在某些实施方式中，端口325、330和340、LED 345、开关350和定时晶体335中的一个或多个可以被省略和/或使用其它组件来实现。
参照图3C，电输出电路355可以配置成接收来自微控制器205的升压时钟信号BOOST_CLK和脉冲输出信号PULSE_OUT，并通过高电极端口380和低电极端口385将电信号输出到电极105。在某些实施方式中，电输出电路355可以配置成升压转换器以升压由升压时钟信号提供的信号。升压时钟信号BOOST_CLK和脉冲输出信号PULSE_OUT可以由微控制器205产生，以控制提供给电极105的电信号的产生。在治疗脉冲的产生和/或应用到电极105的期间，脉冲输出信号PULSE_OUT可以为高。在主动治疗期间，升压时钟信号BOOST_CLK可以被循环为高和低，以产生具有处于期望电平的脉冲的电信号。当不提供电治疗时，升压时钟信号BOOST_CLK和脉冲输出信号PULSE_OUT都可以是低。
例如，晶体管360(例如，MOS开关晶体管)可以配置成导通，以便当升压时钟信号BOOST_CLK为高时，通过电感器L2从电源轨Vcc汲取电流。例如，晶体管360可以配置成在升压时钟信号BOOST_CLK为高时通过电感器L2将电流吸收到地，并且一旦升压时钟信号BOOST_CLK被切换到低，来自电感器L2的能量就可以被转移到一个或多个电容器365，电流在被提供到电极端口380和385之前被存储在一个或多个电容器365。在一些实施方式中，一个或多个电容器365可以包括串联和/或并联布置的一个或多个附加电容器(例如，电容器C24A、C24B)，以调整电容器365的电容，从而影响在给定电压下可以存储在一个或多个电容器365上的能量的量。
微控制器205可以通过调整升压时钟信号来控制在线370上产生的电压(也称为VHV电压)。在某些实施方式中，升压时钟信号可以是由微控制器205可调整的方波或脉冲波(也称为脉冲序列)。举例来说，微控制器205可以配置成调整升压时钟信号的以下参数中的一个或多个：占空比(例如，通过正脉冲宽度)、所施加脉冲的数目、提供给微控制器的反馈信号(在图3C中图示为VHV_DIV100)、频率、正脉冲宽度、中性脉冲宽度等。由于电容器365通过电感器L2耦合到电源轨Vcc，因此在晶体管360被升压时钟信号激活之后的斜升周期期间，施加到电容器365的电压可以增加。因此，升压时钟信号上的较长正脉冲宽度可以导致提供给电容器365的较高电压信号。
微控制器205可以产生驱动晶体管360的栅极的脉冲波，晶体管360的漏极电连接到电源电压VCC(例如，其可以是3.3V电源)。微控制器205产生的升压时钟脉冲波可以用于切换升压电路的输入以将电容器365充电到所需电平。然后可以禁用升压时钟，并且可以使用存储在电容器365中的能量来产生治疗脉冲。存储在电容器365中的能量可以是由微控制器205施加到电容器365的升压时钟周期的数量的函数。因此，可以通过微控制器205控制升压时钟周期的数量和升压时钟的占空比来进行电压调整。在其它实施方式中，微控制器205可以产生具有不同于方波或脉冲波的形状的电信号。例如，在某些实施方式中，微控制器205可以产生非矩形波，例如正弦波、三角波等。
存储在电容器365上的能量可以通过电极端口380和385提供给电极105(并且因此提供给用户110)。微控制器205可以通过提供给晶体管390的脉冲输出信号来控制存储在电容器365上的能量应用到电极端口380和385。此外，通过低电极端口385从用户110接收回来的电信号的一部分可以提供给微控制器205作为反馈信号IOUT_X10(参见图3C中的文本“至微控制器205”的左侧)用于测量电信号。在某些实施方式中，反馈信号IOUT_X10在被提供给微控制器205之前被提供给电极反馈模块221和模拟/数字数据采集模块260。
电输出电路355还可以包括与电极端口380和385中的至少一个串联布置的限流组件375。在某些实施方式中，限流组件375体现为在输出到电极105之前串联布置的一个或多个电阻元件，其用于限制电流输出的量。在其它实施方式中，限流组件375可以用其它电路制成，例如负温度系数(NTC)热敏电阻。便携式电刺激装置100的微控制器205或附加处理器(未示出)也可以通过软件限制电流输出的量。限流元件可以提高便携式电刺激装置100的安全性，并防止较高的电平向用户110传递太大的电力，这可能使得用户110不适。
图4A、4B、4C和4D是根据本公开的方面的图1B所示的电极的示例实施方式的视图。如图4A、4B和4C所示，电极105包括柔性导电触点405、盖410、电线415、高密度海绵420和盖430。在一些实施方式中，盖430包括湿纸巾或“茶包”过滤器，然而，详细描述不限于此。在某些实施方式中，柔性导电触点405可以由导电石墨形成，并且盖410可以由硅树脂形成。在电极105附着到用户110的皮肤之前，导电膏425也可以被施加到盖430上。导电膏425可以改善电极105和用户110的皮肤之间的导电性和/或可以用作润滑膏，特别是当电极105中的一个正在移动时，其为用户110提供舒适性。在电极105附接到用户100的脚的实施方式中，高密度海绵420和导电膏425可以从电极105中省略。图4D示出了电极105的实施方式，在没有高密度海绵420和导电膏425的情况下，电极105可以用作脚垫。在图4D中，附图标记415表示电线。如图4A、4B、4C和4D所示，电极105可以具有以下形状中的一个：圆形形状或正方形形状。然而，电极105的形状不限于此，并且在其它实施方式中，电极105可以具有各种其它形状(例如，多边形形状)。
在某些实施方式中，电极105中的至少一个还可以包括一个或多个传感器，一个或多个传感器配置成在治疗之前和/或期间感测用户110的生物特征参数。由于比用户预期的强度更高，传感器可以响应于第一强度电平来感测用户的阻抗、其他身体特征或物理反应(例如，突然移动或摇动)。微控制器205可以使用所测量的参数来基于用户110对电信号的响应的模型自动调整所产生的电信号的电平。例如，微控制器205可以自动地将强度电平调整到低于第一强度电平的第二强度电平。作为另一示例，如果传感器没有感测来自在预定时间段内以第一强度电平接收治疗的用户的反应(例如，所测量的反应小于阈值电平)，则微控制器205可以自动地将强度电平调整到高于第一强度电平的第二强度电平。例如，感测和自动强度电平调整可以是关于预定时间的长度和/或从初始强度电平改变的强度电平的用户可配置的。此外，用户可配置信息和/或设置可以保存在存储器210中以供特定个人将来使用。在其它实施方式中，用户可配置信息和/或设置可以保存在网络系统中，例如云数据库或用户的移动终端，用于与便携式电刺激装置100通信。
在某些实施方式中，微控制器205可以识别通过麦克风250(参见图2)接收的与便携式电刺激装置100的操作相关的用户的语音命令，例如打开/关闭装置、定时器持续时间、强度电平变化等。例如，如果用户的语音命令是将强度电平从第一电平改变到第二不同电平，则微控制器205可以控制波产生器223将强度电平从第一电平改变到第二不同电平。
电信号的参数
在某些实施方式中，微控制器205配置成以多个强度电平中的一个产生电信号。电平的每个可以由包括至少频率、峰值电压和/或电流的参数来限定。在某些实施方式中，微控制器205可以配置成允许选择具有由下表1限定的参数的五个电平中的一个。
表1
上述电平的峰值电流可以在大约5mA到大约250mA之间变化，并且可以基于峰值电压Vmax参数和用户110在电极105之间的电流电阻来确定。上述电平的平均电流可以在大约1mA到大约15mA之间变化。因此，在某些实施方式中，对于电平的每个：频率可以在大约50Hz到大约500Hz的范围内，峰值电压可以在大约40V到大约250V的范围内，峰值电流可以在大约5mA到大约250mA的范围内。频率也可以在大约60Hz至大约400Hz、大约70Hz至大约350Hz或大约80Hz至大约300Hz的范围内，或在大约50Hz至大约500Hz的范围内的任何其它频率范围内。峰值电压可以在大约60V至大约200V、大约70V至大约180V或者大约80V至大约160V的范围内，或者在大约50V至大约250V的范围内的任何其它电压范围内。另外，峰值电压可以根据由用户110呈现给波产生器223的负载和/或如果电极105没有连接到用户110而变化。表1中所示的值可以是针对用户110的示例身体负载所测量的峰值负载的示例，该峰值负载可以根据用户110而变化。
峰值电流可以在大约5mA至大约250mA、大约10mA至大约175mA、大约25mA至大约150mA的范围内，或在大约5mA至大约250mA的范围内的任何其它峰值电流范围内。平均电流可以在大约1mA至大约15mA、大约2.5mA至大约7.5mA、大约4mA至大约6mA的范围内，或在大约1mA至大约15mA的范围内的任何其它峰值电流范围内。另外，如图5A所示，频率和峰值电压可以通常具有反比关系，其中峰值电压通常随着电平增加而增加，并且频率通常随着电平增加而降低。强度电平可以小于或大于五(例如，三、七或任何整数或其它非整数值)。此外，表1中所示的数字仅仅是示例数字，并且可以具有不同的数字，只要频率和峰值电压通常具有反比关系和/或频率、峰值电压和电流满足上述范围。
虽然在表1中未示出，但是均方根(RMS)电压可以在电平上相对稳定，并且所传送的总电力可以由上述限流元件375或限流软件来限制(具有硬上限或软上限)。另外，在某些实施方式中，当利用电极105之间的开路测量时，不管电平如何，正脉冲宽度都是静态的。因此，微控制器205可以配置成调整中性脉冲宽度以实现用于所选电平的频率。微控制器205可以配置成产生严格正脉冲。在其它实施方式中，微控制器205可以配置成通过改变所产生的波的周期来产生具有基本上相等的有效脉冲宽度(例如，有效脉冲中的至少一个可以不必是正的)的波。
用户110的身体可以适应由便携式电刺激装置100施加的电信号。因此，可能需要调整在治疗期间施加的电平。便携式电刺激装置100可以配置成通过控制开关350或另一用户接口(诸如麦克风250的图形用户接口225)接收控制输入以在电平(例如，电平1至5中的一个的选择)之间切换。当便携式电刺激装置100在两个电平之间切换时，可能存在不活动的短时间，其中没有电信号被施加到用户110。因此，如果新选择的电平的全部电压基本上瞬时地施加到用户110，则用户110可能经历“震动”和/或不适。在某些实施方式中，便携式电刺激装置100可以配置成当转变到新选择的电平时逐渐增加Vmax参数，以最小化这种不适和/或震动的发生。便携式电刺激装置100可以通过施加由上述电平的表之间的子电平表示的参数(例如，峰值电压Vmax)，通过斜升和/或步进系统直到所选择的电平来产生这种转变。
图5B和图5C是示出可以由根据本公开的方面的便携式电刺激装置100的波产生器223产生的示例波形的图。在某些实施方式中，在图5B和图5C示出的波形510和520可以对应于输出到电极105的电信号。尽管波形510和520在图5B和图5C中被示出为脉冲波，但是本公开的方面不限于此。例如，施加到用户110的特定波形可以取决于当连接到用户110时呈现给电极105的负载，这可以取决于例如在施加电信号期间用户110的电阻、电极105在用户110上的位置和/或是否使用导电膏425等。
如图5B和图5C所示，由便携式电刺激装置100产生的波形510和520中的每个可以具有基本上相同的正脉冲宽度。因此，为了调整波形510和波形520之间的频率，便携式电刺激装置100可以调整中性脉冲宽度。尽管术语中性脉冲宽度可以用于描述正脉冲不施加到电极105的时期，但是便携式电刺激装置100可以提供具有大约0V的电压的电信号，而不是严格的负脉冲。尽管没有具体示出，便携式电刺激装置100除了调整中性脉冲宽度以设定频率之外，可以根据所选择的电平来调整中性脉冲宽度的电压。
图5D是示出可以由根据本公开的方面的便携式电刺激装置100的波产生器223产生的额外的示例波形530至570的图。特别地，图5D示出了当电信号被施加到用作负载的用户110时，在电平1处产生的示例波形530，在电平2处产生的示例波形540，在电平3处产生的示例波形550，在电平4处产生的示例波形560，以及在电平5处产生的示例波形570。在某些实施方式中，由用户110呈现的负载可以在大约0.5kΩ至大约6kΩ的范围内或者在大约3kΩ至大约4kΩ的范围内。当然，由用户110呈现的负载可以不是严格的电阻性的，并且可以包括形成阻抗值的电容组件。
如图5D所示，当电容器365通过电极105卸载时，波形530至570可以快速接近峰值。对于2.2kΩ的示例负载，在便携式电刺激装置100和用户110之间形成的电路可以具有大约0.3ns的IR时间常数和大约1.3μs的RC时间常数。电容器365、用户110的电容以及寄生电容和/或电感的任何其他源导致波形530至570到峰值的斜升在大约1μs到大约20μs内，这取决于便携式电刺激装置100所产生的电平。在其它实施方式中，波形530至570到峰值的斜升可以小于大约1μs或大于大约20μs。达到峰值电压值所需的时间量可以随着电平的增加而增加。如图5D所示，随着存储在电容器365中的能量通过电极105施加到用户110，波形530至570的电压从峰值下降并衰减。
使用模式
便携式电刺激装置100可以以多种不同的使用模式使用。图1B示出了使用模式的特定实施方式，其中两个电极105被施加到用户110的皮肤。在第一使用模式中，在便携式电刺激装置100的使用整个期间，电极105可以被放置在用户110上的固定位置。在第二使用模式中，电极105中的第一电极可以被放置在固定位置，同时用户110或另一用户在用户110的身体的区域上移动电极105中的第二电极。在某些实施方式中，用户110可以将电极105放置在他们的身体上。由于膏可以被施加到电极105，因此用户110可能不希望触摸便携式电刺激装置100以调整由便携式电刺激装置100所产生的电信号的当前施加的电平。如上所述，便携式电刺激装置100可以包括麦克风250和语音识别系统(例如，其可以由微控制器205实现)，其可以配置成接收来自用户110的语音命令以操作便携式电刺激装置100。因此，当用户110定位电极105时，用户110可能能够调整便携式电刺激装置100的电平或向便携式电刺激装置100输入其它命令。
图6是根据本公开的方面的便携式电刺激装置100的示例使用模式600。在图6示出的使用模式600中，电极105的第一个可以放置在第一用户110(例如，患者)上，而电极105的第二个可以放置在第二用户610(例如，物理治疗师、按摩治疗师、脊椎按摩师或其他医疗保健提供者(专业的或非专业的))上。便携式电刺激装置100可以通过带子605或用于将便携式电刺激装置100附接到第二用户610的其他能力(例如，皮带、魔术贴(Velcro)等)附接、保持或其他方式耦合到第二用户610。然而，在其它实施方式中，便携式电刺激装置100可以放置在表面(例如，桌子、地板等)上，其中第二电极105通过较长的电线415电耦合到第二用户610。第二用户610可以通过将他们的手直接施加到第一用户110的皮肤上，使用他们的手来完成第一和第二电极105之间的电回路。在某些实施方式中，第二用户610的手和第一用户110之间的电连接可以通过使用导电膏425和/或另外的导电按摩油来改进。在图6的使用模式中，由便携式电刺激装置100通过第二用户610的手提供的电刺激可以与物理治疗(例如，通过按摩)的效果相结合，以结合两种治疗的效果。除了两种疗法对第一用户110的叠加效果之外，通过第二用户610的手的电刺激可以减少通常与对第一用户110执行按摩相关联的应变，从而减轻执行按摩的负担。
图7是示出根据本公开的一些方面的利用便携式电刺激装置100治疗用户的方法700的流程图。方法700可以涉及使用模式，其中电极中的至少一个沿着用户的皮肤的区域移动。方法700开始于框701。在框705，方法700涉及将第一电极105放置在用户110的第一位置处。在框710，方法700涉及将第二电极105放置在用户110的第二位置处。在框715，方法700涉及选择多个电平中的一个，用于通过波产生器223施加到第一和第二电极105的电信号。波产生器223配置成通过成对的电极105向用户110提供电信号。电平由至少频率、峰值电压和电流来限定。
根据实施方式，用户可以向形成在便携式电刺激装置100上的一个或多个输入装置(例如，开关350)和/或通过在便携式电刺激装置100的麦克风250处接收的语音命令提供所选择的电平的输入。
在框720，方法700涉及将电信号提供给第一和第二电极105的同时沿着用户110的皮肤区域移动第一和第二电极105中的至少一个。在某些实施方式中，该区域可以对应于用户110期望治疗的区域(例如，疼痛的区域和/或痛苦的区域)。因此，可以将电信号施加到期望的区域。可选地，方法700可以涉及沿着用户110确定对该区域的治疗最有效的区域的子部分移动第一和第二电极中的至少一个。方法700在框725结束。
图8是示出根据本公开的其它方面的利用便携式电刺激装置100治疗用户的方法800的流程图。方法800可以涉及使用模式，其中第二用户在来自便携式电刺激装置100的帮助下对第一用户执行按摩。方法800开始于框801。在框805，方法800涉及将第一电极105放置在第一用户110的第一位置处。
在框810，方法800涉及将第二电极105放置在第二用户610的第二位置处。在框815，方法800涉及选择多个电平中的一个，用于通过波产生器223施加到第一和第二电极105的电信号。
波产生器配置成通过成对的电极105和第二用户610向第一用户110提供电信号。电平由至少频率、峰值电压和/或电流来限定。波产生器223还配置成当第二用户610正在对第一用户110执行按摩时将电信号施加到第一和第二电极105，从而通过第一用户110和第二用户610之间的直接接触在第一和第二电极105之间形成电路径。方法800在框820结束。
本公开的上述方面中的一个或多个可以导致优于其它典型TENS装置的某些优点。例如，便携式电刺激装置100可以通过传送与身体的健康水平的微电流波共振的微电流波来为涉及疼痛、炎症、僵硬和其它相关身体疾病的肌肉骨骼挑战提供治疗。便携式电刺激装置100可以模仿针灸和西/东医学的原理，并在没有不适的情况下复制深层组织按摩的许多好处。例如，所描述的技术可以提供对身体健康的改善。这种改善可以包括但不限于以下的一种或多种：i)减轻或消除疼痛，ii)减轻肿胀，iii)刺激和放松肌肉和刺激肌肉张力，iv)增加肌腱和韧带的弹性，v)增加患者的运动和活动的范围，vi)改善整个身体的循环和血液流动，和vii)协助训练后恢复和促进毒素或乳酸的清除。
所描述的技术还可以提供愈合和恢复益处。这种益处可以包括但不限于以下的一种或多种：i)帮助各种损伤类型、运动和日常生活的治疗，ii)促进组织愈合和结缔组织修复和重建，iii)降低肌肉、肌腱的张力和放松身体以获得更好的睡眠，和iv)通过加强肌肉、增加血液流动和消除炎症来协助手术前和手术后。
所描述的技术还可以提供预防益处的改进。这种益处可以包括但不限于以下的一种或多种：i)预热以放松肌肉和肌腱，从而帮助防止损伤，ii)在预热和增强身体的自然能期间增加柔韧性和强度，iii)放松肌肉和肌腱并增加遍及身体的血液和能量流动，iv)减少全身炎症，改善柔韧性和性能，以及v)增强细胞水平上的生理变化，在身体的各个层次上创造平衡。
其他变型
前面的描述详细描述了本文公开的系统装置和方法的某些实施方式。然而，将理解的是，无论上述内容在文本中表现得多么详细，系统装置和方法可以以多种方式来实现。在描述本公开的某些特征或方面时，特定术语的使用不应被认为暗示该术语在本文中被重新定义以限于包括与该术语相关联的技术的特征或方面的任何特定特征。
本领域的技术人员将理解，在不脱离所描述的技术的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。这样的修改和改变旨在落入实施方式的范围内。本领域技术人员还将理解，包括在一个实施方式中的部件可以与其它实施方式互换；来自所描绘的实施方式的一个或多个部件可以与其它所描绘的实施方式以任何组合被包括。例如，本文描述的和/或在附图中描述的各种组件中的任何可以被组合、互换或从其它实施方式中排除。
关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或申请文件将复数翻译成单数和/或将单数翻译成复数。为了清楚起见，本文可以清楚地阐述各种单数/复数排列。
本文所用的方向术语(例如，顶部、底部、侧面、向上、向下、向内、向外等)通常参照附图中所示的方向或立体图使用，并且不旨在进行限制。例如，本文描述的定位“上方”可以指的是在侧面的下方或一侧上。因此，描述为“上方”的特征可以包括在下方、在一侧上等。
本领域技术人员将理解，通常，本文所用的术语通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括(including)”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应被解释为“包括但不限于”等)。本领域的技术人员将进一步理解，如果打算引用特定数量的权利要求引述，则将在权利要求中明确地叙述这种意图，并且在没有这种叙述的情况下不存在这种意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求可以包含使用介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”来介绍权利要求的引用。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示通过不定冠词“一(a)”或“一(an)”引入权利要求引述将包含这种引入的权利要求叙述的任何特定权利要求限制为仅包含一个这种叙述的实施方式，即使当相同权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词例如“一(a)”或“一(an)”时(例如，“一(a)”或“一(an)”通常应被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；对于用于引入权利要求引述的定冠词的使用也是如此。此外，即使明确地叙述了引入的权利要求叙述的特定编号，本领域技术人员将认识到，这样的叙述通常应被解释为意指至少所叙述的编号(例如，没有其它修饰词的“两个叙述”的裸露叙述通常意指至少两个叙述或两个或更多个叙述)。
本文所用的术语“包含(comprising)”与“包括(including)”、“包含(containing)”或“特征在于”同义，并且是包含性的或开放式的，并且不排除另外的未列举的元件或方法步骤。
条件语言，例如“可能(can)”、“可能(could)”、“可以(might)”或“可以(may)”，除非在所使用的上下文中另外具体说明或另外理解，通常旨在传达某些实施方式包括而其它实施方式不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这种条件语言通常不旨在暗示特征、元件和/或步骤以任何方式对于一个或多个实施方式是必需的，或者一个或多个实施方式必然包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定的逻辑，是否在任何特定实施方式中包括或将执行这些特征、元件和/或步骤。
本文所用的程度的语言，诸如本文所用的术语“大约(approximately)”、“大约(about)”、“通常”和“基本上”表示与仍执行期望的功能和/或实现期望的结果的所述值、量或特征接近的值、量或特征。例如，术语“大约(approximately)”、“大约(about)”、“通常”和“基本上”可以指小于所述量的10％、小于5％、小于1％、小于0.1％和/或小于0.01％的量。
本领域的技术人员将进一步理解，无论在说明书、权利要求书或附图中，呈现两个或更多个替代术语的任何析取词和/或短语可以被理解为考虑包括术语中的一个、术语中的任一个或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。此外，如本文所用的术语“每个”，除了具有其通常的含义之外，可以意指应用术语“每个”的元件的集合的任何子集。
除非另有具体说明，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”之类的连词语言与上下文一起理解为通常用于传达项目、术语等可以是X、Y或Z。因此，这种连词语言一般不旨在暗示某些实施方式需要存在X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个。
结合本文公开的实施方式而描述的各种说明性逻辑框、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经根据它们的功能一般地描述了各种说明性的组件、框、模块、电路和步骤。这种功能是作为硬件还是软件来实现，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束。可以针对每个特定应用以不同的方式来实现所描述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明的实施方式的范围。
结合本文公开的实施方式而描述的各种说明性框、模块和电路可以用经设计以执行本文所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算装置的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核或任何其他此类配置相结合。
结合本文公开的实施方式而描述的方法或算法的步骤和功能可以直接地体现在硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。如果以软件实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储在有形的、非暂时性的计算机可读介质上或在其上传输。软件模块可以驻存在随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD ROM或本领域中已知的任何其它形式的存储介质。存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。可选的，存储介质可以集成到处理器中。如本文所使用的，磁盘和圆盘包括光碟(CD)、激光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而圆盘用激光光学地再现数据。上述的组合也应该包括在计算机可读介质的范围内。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。可选的，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
以上描述公开了本公开的系统、仪器、装置、方法和材料的实施方式。本公开易于在组件、部件、元件、步骤和材料进行修改，以及在制造方法和设备进行更改。考虑到本公开或本公开的实践，这种修改对于本领域技术人员将变得显而易见。因此，本公开并不旨在限于本文公开的特定实施方式，而是其覆盖落入在以下权利要求中体现的主题的范围和精神内的所有修改和替代。

Claims (25)

1.便携式电刺激装置，包括：
波产生器，配置成提供电信号，所述波产生器包括限流器，所述限流器配置为限制所述波产生器的电流输出的量；以及
成对的电极，配置成待设置在用户上并且基于所述电信号输出刺激脉冲，所述限流器设置在所述成对的电极外部；
一个或多个传感器，配置成感测所述用户的生物特征参数；以及
微控制器，配置成基于使用感测到的所述用户的所述生物特征参数，自动调整所述电信号的电平；
其中所述波产生器还配置成以多个电平中的一个产生所述电信号，所述多个电平中的每个由至少频率、峰值电压和峰值电流限定，
其中对于所述电平中的每个：
所述频率在50Hz至500Hz的范围内，
所述峰值电压在40V至250V的范围内，
所述峰值电流在25mA至150mA的范围内，以及
所述频率和所述峰值电压具有反比关系，其中所述峰值电压随着所述频率的降低而增加，并且所述峰值电压随着所述频率的增加而降低，以及
其中，所述波产生器还配置成：产生具有相等的正脉冲宽度的波，以及通过改变所述波的中性脉冲宽度来调整所述强度电平中的每个的所述频率同时保持所述正脉冲宽度。
2.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器还配置成产生具有严格正电压的波。
3.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器还配置成：
接收从第一电平转换到不同于所述第一电平的第二电平的命令，
响应于接收的命令，将波的所述峰值电压逐渐增加到与所述第二电平相关联的所述峰值电压。
4.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述限流器与所述波产生器的输出串联布置。
5.根据权利要求4所述的便携式电刺激装置，其中，所述限流器包括电阻元件和/或负温度系数(NTC)热敏电阻。
6.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器有线或无线地连接到所述电极。
7.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述一个或多个传感器还配置成响应于施加到用户的具有第一强度电平的所述刺激脉冲感测用户的反应，并且其中，所述波产生器配置成基于感测的用户的反应将所述电信号的电平自动地调整到不同于所述第一强度电平的第二强度电平。
8.根据权利要求7所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器配置成响应于感测的用户的反应将所述电信号的所述电平自动地调整到小于所述第一强度电平的所述第二强度电平，所述感测的用户的反应指示所述用户对具有所述第一强度电平的所述刺激脉冲正感到不适。
9.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述一个或多个传感器还配置成响应于施加到用户的具有第一强度电平的所述刺激脉冲感测用户的阻抗，并且其中，所述波产生器配置成基于感测的用户的阻抗将所述电信号的电平自动地调整到不同于所述第一强度电平的第二强度电平。
10.根据权利要求9所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器配置成响应于所述一个或多个传感器感测所述用户在预定时间段内对具有所述第一强度电平的所述刺激脉冲没有反应，自动地将所述电信号的所述电平调整到大于所述第一强度电平的所述第二强度电平。
11.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，还包括存储器，所述存储器配置成存储关于用户和用户对强度电平的反应的信息。
12.根据权利要求11所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器配置成基于存储在所述存储器上的所述信息产生所述电信号。
13.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述电极中的每个包括：
过滤器；
放置在所述过滤器上方的高密度海绵；
放置在所述高密度海绵上方的柔性导电触点；
覆盖所述柔性导电触点的盖；以及
连接到所述柔性导电触点的电线。
14.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述电极中的至少一个具有以下形状之一：圆形形状、正方形形状或其它多边形形状。
15.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器还配置成当存在身体负载时，响应于所述频率从328Hz降低到60Hz，产生所述峰值电压以从56V增加到156V。
16.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器还配置成当没有负载时，响应于所述频率从328Hz降低到60Hz，产生所述峰值电压从92V增加到210V。
17.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述波产生器还配置成产生具有严格正电流的波。
18.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，其中，所述峰值电压随着所述多个电平从第一电平增加到高于所述第一电平的第二电平而增加，并且所述频率随着所述多个电平从所述第一电平增加到所述第二电平而降低。
19.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，还包括：
所述微控制器配置成产生升压时钟信号和脉冲输出信号；
升压转换器，配置成接收所述升压时钟信号并产生升压信号；以及
至少一个晶体管，配置成基于所述脉冲输出信号和所述升压信号产生所述电信号。
20.根据权利要求19所述的便携式电刺激装置，其中，所述微控制器还配置为调整所述升压时钟信号的以下一个或多个参数：
占空比、施加的脉冲数目、提供给所述微控制器的反馈信号、频率、正脉冲宽度或中性脉冲宽度。
21.根据权利要求1所述的便携式电刺激装置，还包括：
生物特征用户识别模块，配置成基于所感测的所述用户的生物特征参数识别所述用户。
22.使用根据权利要求1所述的便携式电刺激装置的、非疾病治疗目的的方法，包括：
将所述成对的电极中的第一电极放置在用户的第一位置处；
将所述成对的电极中的第二电极放置在所述用户的第二位置处；
通过所述波产生器为被施加到所述第一电极和所述第二电极的所述电信号选择所述多个电平中的一个，所述波产生器配置成通过所述成对的电极向所述用户提供所述电信号；以及
在将所述电信号提供给所述成对的电极的同时沿着所述用户的皮肤的区域移动所述第一电极和所述第二电极中的至少一个。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括：
将第三电极和第四电极放置在所述用户的不同于所述第一位置和所述第二位置的第三位置处；
其中在将所述电信号提供给所述第三电极和所述第四电极的同时执行所述移动。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述第三位置是所述用户的脚。
25.使用根据权利要求1所述的便携式电刺激装置的、非疾病治疗目的的方法，包括：
将所述成对的电极中的第一电极放置在第一用户的第一位置处；
将所述成对的电极中的第二电极放置在第二用户的第二位置处；
通过所述波产生器为被施加到所述第一电极和所述第二电极的所述电信号选择所述多个电平中的一个，所述波产生器配置成通过所述成对的电极向所述第一用户和所述第二用户提供所述电信号；以及
当所述第二用户对所述第一用户执行按摩时，利用所述波产生器将所述电信号施加到所述第一电极和所述第二电极，从而通过所述第一用户和所述第二用户之间的直接接触在所述第一电极和所述第二电极之间形成电路径。
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