CN85104529A - 用于经皮肤的神经刺激装置的治疗脉冲序列 - Google Patents

Abstract

所提供的经皮肤神经刺激装置，以调制模式和强度—宽度模式产生脉冲序列。在调制模式中，在具有不同脉冲频率的连续脉冲序列中调制幅值和脉冲宽度。在强度—宽度模式中，操作者将预先选定脉冲宽度的两个脉冲的幅值输入刺激装置，然后该装置自动计算出与两个脉冲的参数拟合的强度—宽度曲线。通过改变所显示的脉冲宽度参数，该装置将产生一个显示了脉冲宽度的治疗脉冲序列和相应的强度—宽度曲线的脉冲幅值。

Description

用于经皮肤的神经刺激装置的治疗脉冲序列

本发明涉及经皮肤的神经刺激装置，并且，具体地说，涉及用于这种装置的治疗脉冲序列。

经皮肤的神经刺激装置向与病人的皮肤相接触的电极施加刺激电脉冲，通过对神经的电刺激来减轻疼痛。通常，一位病人将从医生那里得到一台装置，同时还得到如何安全并有效地使用该装置的指导。在此之后，这位病人利用该装置进行必要的治疗。因此，最理想的是该装置简单并易于为病人所使用。

已经发现，接受治疗的不同病人从向身体的不同区域施加的不同类型的脉冲序列中获得效益。有些病人可从一个具有衡定强度和持续时间的连续脉冲序列中受益，其他病人可从诸如短脉冲序列的周期性发放中获益。因此，一台刺激装置应当能够提供一系列不同类型的脉冲序列，以使医生能够对任何具体病人给出最为有益的治疗脉冲序列。

此外，在为任一病人选择最为有益的确切序列时，医生应当能够调整任何类型脉冲序列的参数。这就是说，在医生选择最理想的脉冲序列时，脉冲的强度，持续时间和重复频率都应当是可由医生控制的。

然而，对医生来说，不太可能精确地确定出确切的脉冲序列，使该脉冲序列在持久的治疗期间内提供持续的效益。在这种情况下，就希望给出一个脉冲序列，该脉冲序列表现出一系列不同的刺激特性，以期一种或多种特性将产生所希望的效益。这样的一个脉冲序列被叫作一个调制脉冲序列。对于这样的一个序列，希望其在所有的可控制的序列参数强度，持续时间和脉冲重复频率之中都显示出变化。

根据本发明的原理，在一台刺激装置中配有工作的调制模式，在工作期间，强度或称脉冲幅值，脉冲持续时间或称宽度，以及脉冲重复频率在治疗时进行可控制的改变。在一个较为可取的实施方案中，开始治疗时病人通过设置一个单独的起始脉冲的参数来控制该装置，这些参数包括脉冲的幅值，宽度和频率。刺激装置从这一起始脉冲自动计算出脉冲序列各参数的变化，该变化随治疗的进展不断地出现。

在这一较为可取的实施方案中，该装置以一个第一脉冲频率产生一个第一脉冲序列，第一序列的脉冲表现出不同的脉冲幅值和宽度。第二序列以第二脉冲频率跟随在第一脉冲序列之后，第二序列的脉冲也表现出具有不同的幅值和宽度。

第二序列之后接续着第三脉冲频率的第三脉冲序列，仍是具有不同的脉冲幅值和宽度，在此之后，将这一过程倒换，由该装置产生出第二和第一序列。以后，在治疗过程中，连续地重复这一序列循环。

已经确认，对于任何具有衡定幅值和宽度的脉冲序列，存在着一族具有不同幅值和宽度的脉冲，它将产生同样的治疗刺激。这些不同幅值和宽度之间的关系由一个强度-宽度特性曲线来描述。该强度-持续时间曲线是根据一个已知数学表达式而形成的对数曲线。对于一个医生来说，总希望能够根据所发现的一个有效益的脉冲序列试验出在强度-宽度族中其它的脉冲序列，以便给出最有效益的脉冲序列。

根据本发明的另一个方面，在一台临床应用的刺激装置中，由医生为其配备一个工作的强度-宽度模式。在这一工作模式中，医生向装置中输入两个脉冲的幅值和宽度。然后，该装置将计算出以这两个脉冲为特征的强度-宽度曲线。通过改变一个脉冲参数的值，医生能够提供出该强度-宽度曲线的不同脉冲的序列。

在附图中：

图1是根据本发明的原理构成的一台刺激装置的示意图;

图2、3，和4是图1的更详细的图解;

图5是图1中控制器的一个方框图;

图6A，6B，6C，和7是图5中控制器的程序流程图;

图8所示为调制模式脉冲的脉冲参数关系;

图9所示为一个调制模式脉冲序列;

图10所示为一个强度-宽度曲线;以及

图11所示为本发明的刺激装置在强度-宽度模式下的工作状况。

参见图1，所示为根据本发明的原理构造成的一台数字控制刺激装置的示意图。微处理机10接收操作者从12所示的按钮开关输入的控制信号。微处理机还接收来自一个电池低压检测器26和一个识别信号检测器50的输入。从这后两个来源中任意一方来的信号将造成停止产生输出脉冲。

该装置是由电池14供电，该电池由一个通/断开关16连接到一个供电调节器18上。调节器18为微处理机10提供调节的供电电压V_S，为数-模（D/A）转换器40提供输出级电压V_A和一个参考电压。该调节器还连接到电池低压检测器26，由该检测器进行电压取样。

微处理机10具有两个端口和一个数据总线，图中示为总线1，总线2，和总线3。总线1为D/A转换器40提供代表输出信号电平的数字字码，并且还为显示器20上最右侧的数字段提供控制信号。总线2为显示器20上的中间数字段提供控制信号，并且还对模式开关24的置位进行取样。总线3有多条专用控制功能的数据线。线31对D/A转换器缓冲区的输出电压电平字码的计时。线33和34控制着门42和44的关闭，这些门连接D/A转换器到装置输出端的电压。线35在模式开关的状态被取样时向模式开关24施加一个信号。线36向移位寄存器22施加输入数据，而线37在第一输出端以数字显示脉冲幅值时，接通显示器20左侧上的AMP标志灯。

D/A转换器的输出端通过两个CMOS门42和44连接到输出信号放大器46和48的输入端。放大器46和48的输出端被连接到相应的输出变压器TR1和TR2上，并且连接到识别信号检测器50的输入端。

在图2中进一步详解了图1的示意图中的某一部份。微处理机10可以指定为80C49的一般类型，图中所示其输入端和输出端被特别指定。3nHz的晶体检波器101被跨接在微处理机10的输入端X₁和X₂上。电容器103将微处理机的复位输入端接地，这样一旦该装置开机并且供电电压达到稳定之后，微处理机立即接收到一个复位命令。四个标号为DISP，INC，DEC，和SET的按钮控制器，被连接到输入端Tφ，T₁和微处理机的中断输入端。几个二极管被用于来自按钮开关的编码信号。例如，当DISP按钮开关被关闭以变换在显示器上所显示的功能时，二极管从DISP按钮开关向Tφ和T₁输入端施加低电压信号（接地电平）。然后，微处理机将这两个低压线解码为一个DISP指令。同样连接到微处理机输入端的还有通过晶体管105的一个识别信号和一个电池低压检测信号。通过预置信号被连接到输入端T₁。

三条总线的各条支线也被示出。总线1和2的端口都有八条支线，而总线3包括八根数据线，用于控制以上所列举的特定功能。在图1中未示出的线38是一根时钟线，它被选择性地触发以将来自线36的数据装入移位寄存器22之中。

图3进一步详细地示出图1中的显示器和总线线路。来自微处理机的线31通过一个CMOS门128连接到晶体管118的基极。在触发D/A转换器的过程中，必要时，线31上的一个信号REFG使晶体管118导通，以便向D/A转换器40施加一个参考电压。当D/A转换器不提供输出电压时，它不再需要参考电压，并由REFG信号将其关闭以节省电池能量。参考电压每半秒钟被另外暂时接通一次，以对电池电压取样。通/断开关16接通之后，且电容74充电时，门128将暂时中断。电容充电的时间使系统在晶体管70截止之前达到稳定，到那时微处理机的T₁输入端被释放。T₁释放时，输出脉冲在一低的，安全电平。随后晶体管72将截止，从而断开了门128的启动线路，晶体管72还促使一个模式变化到理想程度。当微处理机以有效数据进行运算时，可以向A/D转换器施加参考电压。这一闭锁顺序防止了暂时切断电源后向病人施加不准确的高电平输出脉冲，这样处理可以在微处理机的寄存器中保留的数据，直到寄存器有效地复位时。

在将要查询模式开关24以确定是否发生了模式变化时，线35上的信号MSW暂时导通晶体管74。然后，模式开关24的臂将向其目前连接的开关输出端施加一个低信号电平。在模式开关所连接的总线2的四根导线中相应的一根导线上，可以检测出这一低信号电平。这时，总线2被用作一个数据输入端口。在其余的时间内，总线2为显示器20的中间数字提供节段驱动信号和一个底板（BP）信号。除了当D/A转换器40被输入输出信号电平数据时，在所有时间总线1都向显示器最右侧的数字提供节段驱动信号。

移位寄存器22包括两个四位的，串联连接的移位寄存器22a和22b，它从线36输入位于最左侧显示数字的数据。线38上的时钟信号将数据移入移位寄存器22a，22b。显示器也显示两侧的标记AMP，PW，和RATE，以告诉操作者INCREASE和DECREASE按钮所控制的是哪一参数。左侧的标记对应于输出1，而右侧的标记对应于输出2。对应于输出1的AMP标记由线37上的AMP1信号控制，对应于输出2的AMP标记由总线1的一根线控制。对应于输出1的PW（脉宽）标记由移位寄存器22b的Q₂位置控制，而对应于输出2的PW标记是由线36分时控制。RATE标记均由移位寄存器22a的Q₄位置共同控制，因为两个输出将表现出同一脉冲重复频率，或叫频率。

图4中示出刺激装置输出部份的细节，当D/A转换器产生出理想的输出电平时，线33和34上的信号EN1和EN2使CMOS门42和44在与操作者输入的脉冲宽度置数相对应的期间内处于导通状态。然后，输出脉冲被施加到放大器46和48上。输出晶体管60和62被导通，以便将输出信号施加到输出变压器TR1和TR2上。然后，输出脉冲被变压器耦合到与病人皮肤上的电极（未示出）相连接的引线上。

在输出脉冲每次传输之前，先传输被称为识别脉冲的测试脉冲，以便确定与病人连接的电极是否连接适当。如果连接适当，脉冲将不会超过比较器52的启动阈值，并且比较器的输出状态将不会改变，电极的不适当连接将引起识别脉冲的检测，该脉冲由晶体管105（图2所示）连接到微处理机的中断输入端，并使微处理机得知这一不适当的连接。微处理机将查询其中断线，并将识别出这一问题。将设置一识别标志，并且系统将停止产生输出脉冲，直至故障被排除并重新启动该装置时为止。识别系统在同时提交的美国专利申请中进行了充份的说明。其申请号为    ，题目是，“具有识别系统的经皮肤神经刺激装置”。

控制微处理机和装置的操作的软件存储在一个2K的只读存储器（ROM）中。该软件被划分为一个前台程序和一个后台程序。这两个程序通过存储在128个字节的随机存取存储器（RAM）中的数据字和标志作的交换而相互作用。这一软件/硬件结构在图5中示出。在绝大部份时间内，后台程序循环在工作。后台程序持续地监视着按钮输入和模式开关，搜索其变化。当发生变化时，它即被检测出来，并且任何需要改变的变量都被计算出并存入RAM。然后，这些变量可供前台程序采用。

一个持续运行的内部计时器每2.5毫秒将后台程序中断一次。然后，控制精确计时功能的前台程序进行其整个序列，在适当的时刻产生输出信号。输出信号是根据前台程序在RAM位置中找到的数据值而产生。当前台程序由新的数据值产生输出信号时，它将状态标志送回到RAM，以此向后台程序表明该新数据已经被利用过。在图6A，6B，和6C中，前台程序以流程图的形式示出。当内部计时器在2.5毫秒后达到零时，后台程序即被中断而微处理机进入位置007，此处，前台程序开始运行，在累加器中的后台程序数据存在寄存器7中，并且寄存器的存储单元1被选用于前台程序控制。寄存器的存储单元1包含几个计数器，这些计数器由前台程序进行减值以维持输出功能的适当计时。内部计时器预置的初始值为240，对应于2.5毫秒，并且前台程序开始运行。

前台程序首先对一个LCD计数器减值以控制显示器。该LCD显示器接收两种类型的脉冲列，一个共用底板脉冲列和单独节段脉冲列，每一脉冲列的频率为25Hz。当两个脉冲列对任意一个显示节段或标记进行同相位变化时，在脉冲列之间不存在相位差，并且不显示该节段或标记。然而，当两个脉冲列为反相位时，它们之间总存在着电压差，并且将显示出该节段或标记。

当LCD计数器已被减值为零时，25Hz脉冲频率的半个周期已经过去，并且必须改变对LCD显示器的输出。LCD计数器被赋予一个起始值8（8×2.5毫秒＝20毫秒＝25Hz的 1/2 周期），并且存在RAM中的LCD数据被送入总线1和2。LCD数据从数据线36串行输入移位寄存器22。设置一个翻转标志F₁，以通知后台程序对下半个周期（倒相）的LCD脉冲列必须计算翻转的LCD数据值。

一个通电计数器被减值，每两秒钟一个“通电”LED（发光二极管）即闪光20毫秒，以通知操作者装置工作正常，首先核对该计数器，以确定其值为99。在这个值时，LED被关闭。然后，核对计数器的值为零，在这个时刻LED被接通。在零值时计数器被重新赋值为100，LED被接通，并且图6B中的前台程序继续运行。

发后核对寄存器R₂，以确定是否检测到一个识别故障。如果是这样，将LED持续导通以警告使用者存在的问题。只有解决了电极的问题并重新启动该系统后，LED才能被关闭。

随后该程序将频率计数器减值。该频率计数器从一个起始值（RATE）递减计数，该起始值是由后台程序计算出的一个数。该RATE数代表由操作者选择的输出脉冲之间的间隔。如果频率计数器已达到零，即产生输出脉冲，并且计数器被重新赋值并将LCD输出数据存储起来，因为这时总线1将被用于输出数据，在这一总线上的LCD数据必须在这一时间内存储起来，并在输出脉冲序列完成之后，使该总线复原。

该程序首先核对以确定该装置是否以调制模式工作。以这一模式工作，每一输出脉冲在脉冲宽度和幅值上都不同于前一个脉冲。因此，设置一个标志以通知后台程序已经产生了一个脉冲，并且必须为下一个脉冲计算新的参数值。如果该装置不是以调制模式工作的，该程序即核对，以确定该装置是否在以成组方式工作。以成组方式工作，每半秒钟以80Hz的频率产生出一七个脉冲的脉冲串。这些脉冲串的幅值由操作者确定。如果该装置是以成组方式工作的，该程序核对以确定脉冲序列是否有进展。如果脉冲串序列已完成，则不再产生输出。如果七个脉冲的序列还未完成，一个成组方式标志即被清除，并开始脉冲输出。

当该程序未发现该装置是以调制模式或成组方式工作时，该装置一定是以一般模式或强度-宽度模式进行工作。在其中任意一种情况下都将产生一个重复序列的治疗脉冲，并且该程序开始产生输出脉冲。

微处理机控制着在第一输出端脉冲的产生，然后是第二输出端脉冲的产生。首先，线31上的信号REFG向D/A转换器施加一个参考电压。一个数字字码被送入总线1，并由线32上的信号WR将其输入D/A转换器的缓冲区。然后，线33上的信号EN1使门42在理想的持续时间，或叫脉冲宽度内导通，并在第一输出端产生输出信号。然后，该程序向D/A转换器中输入一个新的脉冲幅值，并在门44上施加门触发序列，以在第二输出端产生所选择的脉冲。脉冲输出完成后，信号REFG被停止，并将全部零值输入D/A转换器。在总线1上恢复用于显示器的LCD数据，并且前台程序继续运行。脉冲输出构成了前台程序时间的一个主要部分，这是因为输出脉冲的持续时间的范围可从30微秒至250微秒。

下一步，该程序核对并确定频率计数器的计数是否为2。如果是这样，必须在这时产生识别脉冲，要赶在5毫秒后的输出脉冲之前。总线1上的LCD数据再次被存储起来，以便总线1可被用于向D/A转换器传送脉冲幅值。该程序核根据一个内部的毫安表来验定即将从第一输出端输出的脉冲幅值是否大于4毫安。如果不大于4毫安就不需要识别，因为这样的输出脉冲本身就太低，不会对病人造成伤害。但是，如果输出脉冲大于4毫安，就在第一输出端采用与上述相同的输出序列，产生一个幅值为5毫安，持续时间为30微秒的识别脉冲。在第二输出端重复这一过程，以产生一个识别脉冲。

如果由比较器52检测出病人身上的电极已经松动了，则在INT输入端发生中断，如果发生了中断，寄存器R₂中置入一个识别检测故障标志。在随后整个前台程序运行期间，寄存器R₂中的这一标志将被检测出，LED将导通，并将绕过输出脉冲序列。

继续参看图6C，一个 1/2 秒计数器被减值，有几个功能是在半秒钟内发生的。如果该 1/2 秒计数器为零，则将其重新赋值，并设置一个治疗时间标志。在治疗时间，病人看着显示器上的治疗时间，直至所渡过的时间达到255分钟。治疗时间由后台程序根据所设置的治疗时间标志以半秒钟的间隔进行累加。

半秒标志也被清除掉，以防止病人将输出脉冲的幅值增加过快，而产生不必要的高幅值脉冲，改变脉冲参数的按钮每半秒钟只能产生一个步进变化。这一半秒钟标志允许由后台程序监视时间增量。当一个参数按钮被按下时，该参数将按每半秒钟一个增量来变化。

取样模式开关标志也被清除掉。这个标志告诉程序每半秒钟对模式开关查询一次。已发现更经常地查询没有什么帮助或必要，并且事实上节省下来的时间可用于执行其他功能。

在对 1/2 秒计数器进行查询之后，再次对模式进行检验以确定是否已选择了成组方式。如果是这样，对脉冲串计数器减值，并确定其是否为零。如果是，将其重新赋值，并设置脉冲串标志，以便下次前台程序运行时开始产生一个新的七个短脉冲的序列。

至此，前台程序即完成，并为后台程序选定寄存器单元φ，累加器被复原到前台序列开始时它所具有的内容，并且，系统在前台计时器发生中断之前后台程序所处的位置上重新恢复运行。

图7所示为后台程序的流程图。在开启刺激装置时，微处理机复位且后台程序从零位置开始。几个变量被赋初值;脉冲幅值被置零，脉冲宽度被置50微秒，频率为80Hz。识别标志被清除而各计数器被赋初值。前台程序的内部计时器在初值为240时被启动。

然后，后台程序检查电池电压。如果电压低，程序停止，并且LED发光，如果电池电压为一足够的电平，该程序检查并确定半秒标志是否已被前台程序清除。如果标志已清除，后台程序读出键盘键DISP，INC，和DEC，并找出任何变化。如果标志还未被清除，是由于最后一个键按下还未过半秒钟，并且未读出键盘。如果检测到一个新的键输入，该程序对其接收并解码，并且计算出适当的新变量以存储在RAM中，在此计算之后，重置一个半秒标志，由前台程序在半秒钟递减计数之后将其清除。

然后，后台程序核对以确定是否设置了一个分钟标志。在治疗过程中，该程序以分钟为单位记录并显示治疗时间。治疗时间以半秒钟的增量跟踪记录。当累记达到一分钟整时，治疗时间的显示即增为下一分钟，直至达到最大值255分钟。在治疗过程中，该时间周期地闪亮，以通知使用者治疗在正常地进行。闪亮过程中的关闭时间延长了显示器的寿命。

对分钟标志进行检验并发现其未被设置之后，计算用于LCD显示的数据，并输送到RAM中的适当位置上，以供前台程序使用。如上所述，LCD显示波形每20毫秒必须翻转一次，与25Hz的LCD底板脉冲列的状态变化保持同步。

在此之后，后台程序根据工作模式进行必要的处理。如果治疗是按一般模式或强度-宽度模式进行的，该程序运行程序模式询问序列。如果装置是以成组方式工作，该程序核对以确定七个脉冲的脉冲串序列是否已完成。如果装置是以调制模式工作，并且如果前台程序已经设置了适当的标志，该程序则计算下一个脉冲的参数。如果装置是以强度-宽度模式的校准部份工作，该脉冲计算任何所需的脉冲宽度，幅值，以及脉冲特性的对数曲线。在这些计算之后，该程序运行模式询问序列。

此后，后台程序核对并确定前台程序是否已经清除取样模式开关标志。如果还没有，该程序降至电池核对步骤上，如果该标志已被清除，该程序读出模式开关，如果存在一个模式改变，该程序改变模式处理序列的任何状态字，包括标志，并给参数值赋初值变量，然后，后台程序进行电池核对步骤。

应当记住，每当内部计时器记数到一个2.5毫秒时，前台程序即不断地中断后台程序。

在以调制模式工作时，病人可向两个输出端输入起始脉冲参数。因为这一序列在两个输出端是相同的，因而仅对以调制模式工作的一个输出端加以说明。

病人通过将模式开关24置于调制模式并接通刺激装置而开始。一个输出端的AMP标记将显示出来，病人按下INC和DEC按钮直至显示出所希望的起始脉冲幅值。这是在调制模式中产生的最高脉冲幅值。

然后，病人按下DISP按钮以显示该通道的PW标记，并将起始脉冲的宽度输入。再次按下DISP按钮以显示RATE标记，并将起始脉冲频率按每秒脉冲数输入。然后刺激装置开始产生治疗脉冲。

在治疗过程中，后台程序根据起始脉冲的参数按照需要计算出输出脉冲的参数。参见图8，所示为一个起始脉冲的例子。该起始脉冲201画在一条从原点开始的幅值比脉冲宽度的曲线上，并具有幅值A和脉冲宽度值PW。在调制模式期间，产生十四个连续地减小其幅值并增加其脉冲宽度的脉冲。这个系列中的第十四个脉冲表现出起始脉冲幅值被减小40%，而脉冲宽度比起始值增大60%，这样，第十四个脉冲214具有幅值A₀-0.4A₀，和脉冲宽度PW₀+0.6PW₀。

在图8中，脉冲201和214的幅值和脉冲宽度点由一条直线150连接起来。在所示的两个参数点之间，十二个中间脉冲的幅值和脉冲宽度均匀分布在线150上。一旦确定了脉冲201和214的参数点，相应脉冲幅值之间的差ΔA，和相应脉冲宽度之间的差ΔPW即可求出，并除以14，以求出十二个中间脉冲的参数。另一种方式，利用两个已知的参数点，可以解出一个直线的等式，y＝mx+b。由于幅值和脉冲宽度变化的-40%比+60%的关系，直线的斜率m总是等于-2/3。在等式的解中，y表示幅值参数，x表示脉冲宽度参数。在y轴或AMP轴上的交点b可求出，在图8中示为A_I。每当输出脉冲需要新的脉冲参数时，在公式中利用一个参数以求出另一个参数。

在调制模式的过程中，病人输入的脉冲频率将产生出二十八个脉冲。前十四个脉冲表现出幅值减小而脉冲宽度增加。随后的十四个脉冲逆转了这一过程，表现出幅值增加而脉冲宽度减小，这样，第二十八个脉冲表现出与起始脉冲相同的幅值和脉冲宽度。在图9中，第一，第十四，第十五，和第二十八个脉冲被分别表示为脉冲P₁P₁₄，P₁₅，和P₂₃，中间脉冲发生在序列的虚点部份，这第一脉冲序列在起始脉冲频率P_N。

然后，在装置的下一个较低的脉冲频率R_N-1，产生另一个序列的二十八个脉冲，这些脉冲表现出与第一个序列相同的脉冲宽度和幅值的变化。第三序列的二十八个脉冲在下一个较低的脉冲频率R_N-2产生出来，同样具有幅值和脉冲宽度的变化。

到此为止，已经产生出了八十四个脉冲P₁-P₈₄。在随后的两个频率序列中，频率的减小被逆转。脉冲P₈₅-P₁₁₀的序列是以频率R_N-1产生的，而最后序列为频率R_N，最后示出的脉冲P₁₃₆处于一个在频率循环中与脉冲P28等同的点上，随着治疗的进行，序列由该点继续下去。

本发明所制定的一个实施方案能够以十个不同的频率中的任何一种产生脉冲，十个频率为：2，10，20，30，40，50，60，70，80，或100Hz。如果起始频率是20或更高，频率循环将如图9所示。然而，如果选定了10Hz的频率，则只存在一个可能的较低频率。因此，在这些条件下，频率调制将仅在较低的两个频率10Hz和2Hz之间变化。同样，如果选定的起始频率为2Hz，即最低频率，系统将不能降至任何更低的频率，而改变宽度和幅值的脉冲将以2Hz的频率连续产生。

如上所述，强度-宽度模式是临床医生的工具，用于对一族脉冲序列进行试验。图10所示为一个典型的强度-宽度特性曲线。该曲线由以下公式给出严密的描述：

I＝ (I_RH)/(l-e^-t/k)

其中I是脉冲强度，t是脉冲宽度，I_RH是脉冲宽度大时的强度（基强度the rheobase），k是一个常数。强度两倍于基强度（2I_RH）时的脉冲宽度，示为t_CH，称为时值。

本发明的刺激装置利用操作者的输入参数计算一条强度-宽度曲线。操作者将模式开关24置于强度-宽度模式，并接通刺激装置。对任一输出端以如以下的同一方式可计算出一个不同的强度-宽度曲线。

操作者先用DISP按钮为所选择的输出端显示出AMP标记。脉冲宽度由后台程序内部设置为50微秒，并且频率被内部设置为80Hz，然后操作者按下SET按钮并利用INC和DEC按钮为50微秒的脉冲选择一个理想的幅值A₁。

操作者第二次按下SET按钮，以前的参数由后台程序存储起来，然后该程序从内部将脉冲宽度置为250微秒，并显示一个零幅值。然后，操作者利用INC和DEC按钮为250微秒的脉冲选择一个幅值A₂，操作者第三次按下SET按钮，250微秒的脉冲参数被存储起来，并与50微秒脉冲参数一起被用于计算强度-宽度曲线。

从操作者事先输入的幅值A₁和A₂以及它们相应的脉冲宽度计算出强度-宽度曲线。图11中示出了这两个脉冲的参数。这些参数代表以下公式的两个解：

A= (A_RH)/(1-e^-PW/k)

这一公式由逐次逼近法解出，用A₁和A₂代替公式中的A，50微秒和250微秒代替PW。然后将求出基强度A_RH和常数K，常数K是时值的一个函数，等于1.44乘时值。一旦基强度和常数K为已知，沿曲线上任意一点的参数即可求出。这样，当微处理机已经解出该公式时，它将PW标记显示在显示器上，操作者输入一个脉冲宽度值，该装置将通过产生一个80Hz的脉冲列进行响应，该脉冲列的幅值与强度-宽度间曲线上的所输入的脉冲宽度值相对应。操作者可继续改变脉冲宽度值，直至求出一个舒适的脉冲宽度/幅值序列。

由于操作者在调定强度-宽度曲线时可自由使用任何幅值，将要输入的值有可能与该公式描述的对数曲线不拟合。例如，如果50微秒脉冲的幅值A₁远比为250微秒脉冲选定的幅值A₂大，将会出现这种情况。如果发生了这种情况，后台程序将逐渐地减小幅值A₁，直至求出一个与A₂拟合的曲线。作为一个实际问题，无论何时，只要A₁与A₂之比大于五，就会发生这种情况，较小的比值将产生一个利用操作者输入值的曲线拟合，这种类型的曲线拟合方案将保护病人免受为50微秒脉冲选择一个大的A₁值所引起的高值脉冲的伤害。

如果为250微秒脉冲输入的输值大于为50微秒脉冲输入的幅值，也无法求出对数曲线。在这种情况下，该刺激装置将产生一个脉冲序列，该序列对于由操作者输入的任何脉冲宽度都具有为250微秒脉冲选择的幅值。这一选择是基于如下前提的，一个病人可以在脉冲宽度为250微秒时承受没有痛苦的脉冲幅值，也就能够在脉冲宽度时安全地承受脉冲幅值。

勘误表

文件名称    页    行    补正前    补正后

说明书    15    倒1    输值大于…    幅值大于…

16    倒2    也就能够在脉冲    也就是能够在脉冲宽

宽度时…脉冲    度较小时安全地承受

幅值    的脉冲幅值

权利要求书    2    倒3    步骤d）的等    步骤b）的等式

式

勘误表

Claims (13)

1、一种在经皮肤的神经刺激装置中产生治疗脉冲序列的方法，包括如下步骤：

a)以第一频率产生第一脉冲序列，在此期间对脉冲的幅值和脉冲宽度进行调制；以及

b)以第二频率产生第二脉冲序列，在此期间对脉冲的幅值和脉冲宽度进行调制。

2、权项1的方法，其中所述刺激装置包括对输入的脉冲参数值进行响应的控制装置，并且在步骤a）之前还有以下步骤：

c）向上述控制装置中输入幅值，宽度，和频率的脉冲参数，根据这些参数确定脉冲幅值和宽度的调制以及从一个序列到另一个序列的频率变化。

3、权项2的方法，其中，步骤b）之后跟随着以下步骤：

d）以第三频率产生第三脉冲序列，在此期间对脉冲的幅值和脉冲宽度进行调制。

4、权项3的方法，其中所述的第二频率小于所述第一频率并且所述第三频率小于所述第二频率。

5、权项4的方法，其中，在每一序列中，以相同的方式对脉冲幅值和宽度进行调制。

6、权项5的方法，其中，步骤c）包括以下步骤：

c）向上述控制装置中输入在每一脉冲序列中第一个脉冲的幅值和宽度参数，以及上述第一序列的频率。

7、权项3的方法，其中，步骤d）之后跟随着以下步骤：

e）重复步骤b）;以及

f）重复步骤a）;以及

g）通过步骤b），d），e），和f）连续循环。

8、权项1的方法，其中，在每一序列期间脉冲幅值是从一个起始值依次递减，然后再递增回到起始值，同时脉冲宽度是从一个起始值依次递增，然后再递减回到起始值。

9、权项8的方法，其中最小脉冲幅值等于起始脉冲幅值减去起始脉冲幅值的40%，而最大脉冲宽度等于起始脉冲宽度加上起始脉冲宽度的60%。

10、一种在经皮肤的神经刺激装置中产生治疗脉冲序列的方法，该刺激装置包括对输入的脉冲参数值进行响应的处理机，该方法包括如下步骤：

a）向上述处理机中输入两个治疗脉冲的参数;

b）由上述参数计算出一条强度-宽度曲线，该曲线包含一族脉冲参数的轨迹，其中包括上述两个治疗脉冲的参数;以及

c）产生一个治疗脉冲序列，其中所述治疗脉冲表现出的参数位于上述强度-宽度曲线上。

11、权项10的方法，其中步骤b）包括：

b）计算由以下等式描述的一条强度-宽度曲线

I＝ (I_RH)/(l-e^-t/k)

利用在步骤a）输入的两个脉冲的值作为幅值I和脉冲宽度t，求出一个基强度常数I_RH和一个时值常数K。

12、权项11的方法，其中步骤C）包括：

c）通过输入位于上述曲线上的一个脉冲幅值或脉冲宽度值并求解步骤d）的等式得出剩下的参数，产生治疗脉冲序列，其中所述治疗脉冲表现出的参数位于上述强度-宽度曲线上。

13、权项10的方法，其中步骤a）和c）包括以下步骤：

a）向上述处理机输入具有预定脉冲宽度参数的两个治疗脉冲的幅值参数;以及

c）选择一个位于上述强度-宽度曲线上的脉冲宽度参数以计算出该曲线上相应的幅值参数，由此产生一个表现出所选择的和所计算出的脉冲参数的治疗脉冲序列。

Images