TWI824804B - 電刺激方法和非植入式電刺激裝置 - Google Patents

電刺激方法和非植入式電刺激裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種電刺激方法。上述電刺激方法適用一非植入式電刺激裝置，其中上述非植入式電刺激裝置包括一電刺激器和一電極組件，上述電刺激器係可分離式地電性連接上述電極組件。上述電刺激方法之步驟包括：藉由上述電刺激器提供一電刺激訊號，上述電刺激訊號經由上述電極組件傳送至一目標區域；以及根據上述電刺激訊號傳送至上述目標區域之一能量值以計算一總能量值。

Description

電刺激方法和非植入式電刺激裝置
本發明之實施例主要係有關於一電刺激技術。
近年來，有數十種治療性的神經電刺激裝置被發展出來，並且每年至少有數萬人接受電刺激裝置的植入手術。由於精密製造技術的發展，醫療儀器的尺寸已微小化，並可植入人體的內部，例如，植入式電刺激裝置。
傳統的電刺激裝置在進行電刺激時，大都是每天24小時一直在進行，直到沒有電力為止。當需要改變電刺激訊號之電刺激參數時，只能調整電刺激訊號之脈衝寬度和訊號的振幅(即電壓或電流的大小)，脈衝寬度和電壓、電流等電刺激參數之間並沒有什麼特定關係，故電刺激參數之設定通常都讓醫生依個人經驗來作選擇。
有鑑於上述先前技術之問題，本發明之實施例提供了一種電刺激方法和非植入式電刺激裝置。
根據本發明之一實施例提供了一種電刺激方法。上述電刺激方法適用一非植入式電刺激裝置，其中上述非植入式電刺激裝置包括一電刺激器和一電極組件，上述電刺激器係可分離式地電性連接上述電極組件。上述電刺激方法之步驟包括：藉由上述電刺激器提供一電刺激訊號，上述電刺激訊號經由上述電極組件傳送至一目標區域；以及根據上述電刺激訊號傳送至上述目標區域之一能量值以計算一總能量值。
根據本發明之一實施例提供了一種非植入式電刺激裝置。上述電刺激裝置包括一電極組件和一電刺激器。上述電刺激器係可分離式地電性連接上述電極組件。上述電刺激器包括一電刺激訊號產生電路和一計算模組。電刺激訊號產生電路提供一電刺激訊號，上述電刺激訊號經由上述電極組件傳送至一目標區域。計算模組用以根據上述電刺激訊號傳送至上述目標區域之一能量值以計算一總能量值。
於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之電刺激方法和非植入式電刺激裝置，做些許的更動與潤飾而得到。
本章節所敘述的是實施本發明之方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第1A圖係本發明之一實施例的非植入式電刺激裝置的立體示意圖。第1B圖係第1A圖所示的非植入式電刺激裝置另一角度的立體示意圖。第1C圖係第1A圖所示的非植入式電刺激裝置的分解示意圖。請參考第1A、第1B圖、第1C圖，非植入式電刺激裝置100包括電刺激器110以及電極組件120。在本實施例中，非植入式電刺激裝置100例如為一經皮式電刺激裝置(transcutaneous electrical nerve stimulation device, TENS device)，不須植入於生物體的體內或皮下，而是通過電極組件120直接貼附於生物體的體表或是皮膚，以對一目標區域進行電刺激。在本實施例中，上述生物體例如為使用者或者病患身體。上述目標區域包括生物體的體表或是皮膚，且上述目標區域例如是與體表相距10毫米(mm)以內較淺層的神經，以緩解疼痛或其他疾病的症狀。另外，本實施例的非植入式電刺激裝置100與一般肌肉電刺激裝置主要不同的地方在於，本實施例的非植入式電刺激裝置100進行電刺激的目標區域是神經而非肌肉，因此，在非植入式電刺激裝置100進行電刺激時，例如於電極組件120所設置的兩個電極(可為正負兩個電極或是一個工作電極，另一個為參考電極，其中，工作電極發出電剌激訊號，參考電極發出直流固定位準的電壓訊號)距離較近，且上述相鄰兩個電極的距離例如介於5mm至35mm。
在本實施例中，電刺激器110設置於非植入式電刺激裝置100的上半部。電刺激器110包括一殼體111、一電路板112、至少兩個第一電性連接件113及至少一第一磁性單元114。
殼體111包括上殼體111a及下殼體111b。上殼體111a及下殼體111b組合後形成有一容置空間。於容置空間中設置電刺激器110大部分所需的元件，例如電路板112、第一電性連接件113及第一磁性單元114或是其他元件等。
另一方面，電極組件120則設置於非植入式電刺激裝置100的下半部中與電刺激器110底部之下殼體111b連接之處。電極組件120包括一本體121、兩個電極122、至少一第二磁性單元123、至少兩個第二電性連接件124及導電凝膠125。電刺激器110能將發出的電刺激訊號由電路板112電性傳送到其他部件的電極(例如電極122)，從而使非植入式電刺激裝置100可針對生物體的目標區域進行電刺激。
在本實施例中，電極組件120的本體121具有一定的可撓性而便於貼於生物體的不同部位，且電極組件120的本體121的材質可為橡膠、矽膠或為其他可撓性材質。
在本實施例中，電極組件120可為磁吸式電極組件。另外，上述兩個電極122可為薄膜式電極，此外，上述電極122是藉由導電材料(例如銀漿)印刷或噴塗於本體121相對於殼體111的一表面F1(即第1C圖中所示之本體121的下表面，也同時是於使用時朝向使用者施用部位的一側)，且上述電極122的厚度可為0.01mm至0.30mm。
在一些實施例中，於使用本實施例的非植入式刺激裝置100時，電極組件120的導電凝膠125可塗設於本體121的下表面。在一些實施例中，導電凝膠125可以設置於電極122背離本體121的黏貼面上，且一電極122可對應設置一導電凝膠125。導電凝膠125除了具有黏性而可使設置有電極122之電極貼片貼附於生物體之體表或是皮膚之外，還可使電極122由於導電凝膠125的設置而因此與生物體之體表間的接觸電阻降低，並可讓電極122的電流平均散佈於整個所貼附的體表區域，免除生物體的刺痛感，同時增加使用非植入式電刺激裝置100的舒適度。也就是說，本實施例之電極組件120並具有非導線(lead)的型式，且電極組件120可以是兩薄膜式電極122配合導電凝膠125進行電刺激。
另外，電刺激器110的第一磁性單元114設置於容置空間中，例如為電路板112與殼體111之間。須說明，本實施例中的第一磁性單元114設置於電路板112下方。
在本實施例的非植入式電刺激裝置100中，電刺激器110包括至少一第一磁性單元114，電極組件120包括至少一第二磁性單元123，而第一磁性單元114與第二磁性單元123的數量可為相同或不同。本實施例以四個第一磁性單元114對應四個第二磁性單元123為例進行說明。另外，電極組件120藉由至少一第一磁性單元114與至少一第二磁性單元123吸附，而可分離式地定位於電刺激器110之一側(例如電刺激器110的下殼體111b的一側)。
另外，在本實施例中，電刺激器110的下殼體111b對應於本體121的破口126處，可對應設計成具有突出構型130(如第1B圖所示)。於電極組件120組裝至電刺激器110後，下殼體111b的突出構型130則突出於本體121的破口126。如此一來，可使電極組件120能夠更加穩固地設置於電刺激器110上，並協助電極組件120與電刺激器110的對位。
當電刺激器110由電路板112發出電刺激訊號後，可依序藉由第一電性連接件113、第二電性連接件124(公鉚釘124b、母鉚釘124a)而與電極122電性連接，最後電刺激訊號透過與電極122對應設置之導電凝膠125對目標區域進行電刺激。在本實施例中，非植入式電刺激裝置100除上述元件以外，電刺激器110於容置空間中，還設置有一電池115或電源模組，且電池115或電源模組可以輸出電力至電路板112。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之一非植入式電刺激裝置100之方塊圖。如第2圖所示，非植入式電刺激裝置100至少可包括一電源管理電路210、一電刺激訊號產生電路220、一量測電路230、一控制單元240、一通訊電路250以及一儲存單元260。另外，電刺激訊號產生電路220、量測電路230、控制單元240、通訊電路250以及儲存裝置260可以設置於第1C圖所示之電刺激器110的電路板112上。請注意，在第2圖中所示之方塊圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以第2圖為限。非植入式電刺激裝置100亦可包含其他元件。
根據本發明之一實施例，非植入式電刺激裝置100可電性耦接至一外部控制裝置200。外部控制裝置200可具有一操作介面。根據使用者在操作介面之操作，外部控制裝置200可產生要傳送給非植入式電刺激裝置100之指令或訊號，並經由一有線通訊之方式(例如：一傳輸線)傳送指令或訊號給非植入式電刺激裝置100。根據本發明之一實施例，外部控制裝置200可為智慧型手機，但本發明不以此為限。
此外，根據本發明之另一實施例，外部控制裝置200亦可經由一無線通訊之方式，例如：藍芽、Wi-Fi或近場通訊(Near Field Communication, NFC)，但本發明不以此為限，以傳送指令或訊號給非植入式電刺激裝置100。
根據本發明之實施例，非植入式電刺激裝置100可和外部控制裝置200整合成一裝置。根據本發明之一實施例，非植入式電刺激裝置100可係具有電池115之電刺激裝置，或是由外部控制裝置200提供無線傳輸電力之電刺激裝置。
根據本發明之實施例，電源管理電路210係用以提供電源給非植入式電刺激裝置100內部的元件和電路。電源管理電路210提供之電源可係來自內建的可充電電池(例如電池115)或是外部控制裝置200，但本發明不以此為限。外部控制裝置200可藉由一無線供電技術將電源提供給電源管理電路210。電源管理電路210可根據外部控制裝置200之指令被啟動或關閉。根據本發明一實施例，電源管理電路210可包括一開關電路(圖未顯示)。開關電路可根據外部控制裝置200之指令被導通或關閉，以啟動或關閉電源管理電路210。
根據本發明之實施例，電刺激訊號產生電路220係用以產生電刺激訊號。電刺激訊號產生電路220可將產生之電刺激訊號經由第一電性連接件113、第二電性連接件124傳送到電極組件120上之電極122，以透過與電極122對應設置之導電凝膠125對生物體(例如人或動物)之一目標區域進行電刺激。上述目標區域例如為正中神經(median nerve)、脛神經(tibial nerve)、迷走神经(vagus nerve)、三叉神經(trigeminal nerve)或其他較淺層的神經，但本發明不以此為限。關於電刺激訊號產生電路220之細部構造會以第4圖來做說明。
第3圖為依據本發明之一實施例之非植入式電刺激裝置的電刺激訊號波形圖。如第3圖所示，根據本發明一實施例，上述電刺激訊號可以是脈衝射頻(pulsed radio-frequency, PRF)訊號(或簡稱脈衝訊號)、連續正弦波、或連續三角波等，但本發明實施例不限於此。另外，當電刺激訊號為脈衝交流訊號時，一個脈衝週期時間(pulse cycle time)T p包括一個脈衝訊號以及至少一段休息的時間，而一個脈衝週期時間T p為脈衝重複頻率(pulse repetition frequency)的倒數。脈衝重複頻率範圍(也可簡稱為脈衝頻率範圍)例如介於0~1KHz，優選介於1~100Hz，而本實施例的電刺激訊號的脈衝重複頻率例如為2Hz。另外，一個脈衝週期時間中一個脈衝的持續時間(duration time)T d(即脈衝寬度)例如介於1~250毫秒(milliseconds)，優選介於為10~100ms，而本實施例的持續時間T d以25ms為例說明。在本實施例中，電刺激訊號的頻率為500KHz，換言之，電刺激訊號週期時間T s為約2微秒(μs)。此外，上述電刺激訊號的頻率即為第3圖之每個脈衝交流訊號裡的脈衝內頻率(intra-pulse frequency)。在一些實施例中，上述電刺激訊號的脈衝內頻率範圍例如為1KHz至1000KHz的範圍。進一步來說，電刺激訊號的脈衝內頻率範圍例如為200KHz至800KHz的範圍。更進一步來說，電刺激訊號的脈衝內頻率範圍例如為480KHz至520KHz的範圍。更進一步來說，電刺激訊號的脈衝內頻率例如為500KHz。須注意的是，在本發明之各實施例中，若僅稱電刺激訊號的頻率，則皆是指電刺激訊號的脈衝內頻率。再者，上述電刺激訊號的電壓範圍可介於-25V~+25V。進一步來說，上述電刺激訊號的電壓更可介於-20V~+20V。上述電刺激訊號的電流範圍可介於0~60mA。進一步來說，上述電刺激訊號的電流範圍更可介於0~50mA。
根據本發明之一實施例，使用者可在覺得有需要時(比如症狀變嚴重或未緩解)才操作非植入式電刺激裝置100進行電刺激。非植入式電刺激裝置100對目標區域進行一次電刺激後，非植入式電刺激裝置100必須等待一限制時間過後，才能再對目標區域進行下一次電刺激。舉例來說，非植入式電刺激裝置100進行完一次電刺激後，非植入式電刺激裝置100必須等待30分鐘(即限制時間)，才能再對目標區域進行下一次電刺激，但本發明不以此為限，限制時間亦可為45分鐘、1小時、4小時或24小時內的任意時間間隔。
根據本發明之實施例，量測電路230可根據電刺激訊號產生電路220所產生之電刺激訊號，去量測電刺激訊號之電壓值和電流值。此外，量測電路230可去量測使用者或者病患身體之目標區域之組織上之電壓值和電流值。根據本發明一實施例，量測電路230可根據控制單元240之指示，調整電刺激訊號之電流和電壓。關於量測電路230之細部構造下面會以第4圖來做說明。
根據本發明之實施例，控制單元240可係一控制器、一微控制器(microcontroller)或一處理器，但本發明不以此為限。控制單元240可用以控制電刺激訊號產生電路220和量測電路230。關於控制單元240之操作下面會以第4圖來做說明。
根據本發明之實施例，通訊電路250可用以和外部控制裝置200進行通訊。通訊電路250可將從外部控制裝置200接收到之指令或訊號傳送給控制單元240，以及將非植入式電刺激裝置100所量測到之數據傳送給外部控制裝置200。根據本發明之實施例，通訊電路250可係以一無線或一有線之通訊方式和外部控制裝置200進行通訊。
根據本發明之一實施例，當在進行電刺激時，非植入式電刺激裝置100所有電極都會被激活(activated或enable)。因此，使用者將不需要選擇電極組件120上的哪些電極需要被激活，以及不需要選擇哪個激活電極是負極性或正極性。
相較於傳統的電刺激訊號為低頻(例如10KHz)的脈衝訊號時，容易造成使用者的刺痛感或感覺異常(paresthesia)造成使用者不適；在本發明之一實施例中，電刺激訊號為高頻(例如500KHz)的脈衝訊號，因此不會造成使用者的感覺異常，或僅造成極輕微的感覺異常。
根據本發明之實施例，儲存單元260可係一揮發性記憶體(volatile memory)(例如：隨機存取記憶體(Random Access Memory, RAM))，或一非揮發性記憶體(Non-volatile memory)(例如：快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(Read Only Memory, ROM))、一硬碟或上述裝置之組合。儲存單元260可用以儲存要進行電刺激所需之檔案和資料。根據本發明一實施例，儲存單元260可用以儲存外部控制裝置200所提供之查找表之相關資訊。
第4圖係根據本發明之一實施例所述之一非植入式電刺激裝置100之示意圖。如第4圖所示，電刺激訊號產生電路220可包括一可變電阻221、一波形產生器222、一差分放大器223、一通道開關電路224、第一電阻225和一第二電阻226。量測電路230可包括一電流量測電路231和一電壓量測電路232。請注意，在第4圖中所示之示意圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以第4圖為限。非植入式電刺激裝置100亦可包括其他元件，或是包括其他等效之電路。
如第4圖所示，根據本發明之實施例，可變電阻221可耦接至控制單元240之一序列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)(圖未顯示)。控制單元240可經由序列周邊介面傳送指令給可變電阻221，來調整可變電阻221之電阻值，以調整所要輸出之電刺激訊號之大小。波形產生器222可耦接至控制單元240之一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)訊號產生器(圖未顯示)。脈衝寬度調變訊號產生器可產生方波訊號，並將方波訊號傳送給波形產生器222。波形產生器222接收到脈衝寬度調變訊號產生器所產生之方波訊號後，會將方波訊號轉換為正弦波訊號，並將正弦波訊號傳送給差分放大器223。差分放大器223可將正弦波訊號轉換為差分訊號(即輸出之電刺激訊號)，並經由第一電阻225和第二電阻226將差分訊號傳送給通道開關電路224。通道開關電路224可根據控制單元240之指令，依序將差分訊號(即輸出之電刺激訊號)傳送給每一通道所對應之電極。
如第4圖所示，根據本發明之實施例，電流量測電路231和電壓量測電路232可耦接至差分放大器223，以取得差分訊號(即輸出之電刺激訊號)之電流值和電壓值。此外，電流量測電路231和電壓量測電路232可用以量測生物體(例如使用者或者病患身體)之目標區域之組織上之電壓值和電流值。此外，電流量測電路231和電壓量測電路232可耦接控制單元240之輸入/輸出(I/O)介面(圖未顯示)，以接收來自控制單元240之指令。根據控制單元240之指令，電流量測電路231和電壓量測電路232可將電刺激訊號之電流和電壓調整為控制單元240適合處理之電流值和電壓值。舉例來說，若電壓量測電路232量測到之電壓值是±10伏特，且控制單元240適合處理之電壓值係0~3伏特，電壓量測電路232可根據控制單元240之指令，先將電壓值縮小成±1.5伏特，接著再將電壓值抬升到0~3伏特。
電流量測電路231和電壓量測電路232調整完電流值和電壓值後，電流量測電路231和電壓量測電路232會將調整後之電刺激訊號傳送給控制單元240之類比轉數位轉換器(analog-to-digital convertor，ADC)(圖未顯示)。類比轉數位轉換器會對電刺激訊號進行取樣，以提供控制單元240進行後續之運算和分析。
根據本發明一實施例，當要對一病患之身上之一目標區域進行電刺激時，使用者(可係醫療人員或是患者自己)可在外部控制裝置200之操作介面上從複數電刺激位準(level)中選取一電刺激位準。在本發明之實施例中，不同的電刺激位準可對應不同的目標能量值。目標能量值可係一組預設之能量值。當使用者選取一電刺激位準時，非植入式電刺激裝置100可根據醫師或使用者所選取之電刺激位準所對應之目標能量值，得知要提供多少毫焦耳之能量至目標區域，以進行電刺激。根據本發明之實施例，在測試階段(trial phase)時，複數電刺激位準所對應之複數目標能量值可視為第一組預設目標能量值。根據本發明之實施例，第一組預設目標能量值(即複數目標能量值)可係一線性數列、一等差數列或一等比序列，但本發明不以此為限。
根據本發明一實施例，當非植入式電刺激裝置100對目標區域進行電刺激前，非植入式電刺激裝置100之控制單元240會判斷電刺激訊號產生電路220所產生之電刺激訊號之訊號品質是否符合一臨界值標準。底下將會有更詳細之說明。
第5圖係根據本發明一實施例所述之控制單元240之方塊圖。如第5圖所示，控制單元240可包括一取樣模組241、一快速傅立葉轉換運算模組242、一判斷模組243和一計算模組244。須注意地是，在第5圖中所示之方塊圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以第5圖為限。控制單元240亦可包含其他元件。在本發明之實施例中，取樣模組241、快速傅立葉轉換運算模組242、判斷模組243和計算模組244可以硬體或軟體實現。此外，根據本發明另一實施例，取樣模組241、快速傅立葉轉換運算模組242、判斷模組243和計算模組244亦可獨立在控制單元240之外。
根據本發明一實施例，當非植入式電刺激裝置100之控制單元240會判斷電刺激訊號產生電路220所產生之電刺激訊號之訊號品質是否符合一臨界值標準時，取樣模組241會先對刺激訊號產生電路220所產生之電刺激訊號進行取樣並傳送到快速傅立葉轉換運算模組242，以進行一快速傅立葉轉換運算。更明確來說，取樣模組241會對電刺激訊號之電壓訊號進行取樣，且快速傅立葉轉換運算模組242會對取樣之電壓訊號進行快速傅立葉轉換運算。此外，取樣模組241會對電刺激訊號之電流訊號進行取樣，且快速傅立葉轉換運算模組242對取樣之電流訊號進行快速傅立葉轉換運算。在本發明之實施例中，取樣模組241係在取樣週期內對電刺激訊號進行取樣，取樣週期係表示在每一持續時間T d所包括之脈衝中取一段時間的電壓訊號及電流訊號進行取樣，即對電刺激訊號進行取樣即表示對脈衝訊號進行取樣。根據本發明一實施例，取樣模組241係先對電刺激訊號之電壓訊號進行取樣(例如取512個點)，再對電刺激訊號之電流訊號進行取樣(例如取512個點)，但本發明不以此取樣數或取樣順序為限。
在本發明之一實施例中，取樣模組241係對複數脈衝訊號內各脈衝訊號取樣。在本發明之另一實施例中，取樣模組241係對複數脈衝訊號至少其中之一進行取樣，舉例來說，每二個脈衝訊號中，取樣模組241僅取樣一個脈衝訊號，或是每三個脈衝訊號中，取樣模組241係僅取樣一個脈衝訊號。在本發明之一實施例中，未被取樣之脈衝訊號，可套用相鄰有取樣之脈衝訊號之資料，但本發明不以此為限。換句話說，本發明之一實施例中，在一次電刺激的療程中(即完成傳送第一目標能量值或第二目標能量值至目標區域)，取樣模組241可對複數脈衝訊號至少其中之一進行取樣一次或是多次，以獲得對應之一組織阻抗值或多個組織阻抗值。
判斷模組243會去判斷經過快速傅立葉轉換運算後之電刺激訊號之訊號品質是否符合臨界值標準。更明確來說，判斷模組243會去判斷經過快速傅立葉轉換運算後之電壓訊號之一第一頻率和經過快速傅立葉轉換運算後之電流訊號之一第二頻率是否符合一既定頻率，以判斷電刺激訊號之訊號品質是否符合臨界值標準。也就是說，當經過快速傅立葉轉換運算後之電壓訊號之第一頻率和經過快速傅立葉轉換運算後之電流訊號之第二頻率符合既定頻率時，判斷模組243會判斷電刺激訊號之訊號品質係符合臨界值標準，以及當經過快速傅立葉轉換運算後之電壓訊號之第一頻率和經過快速傅立葉轉換運算後之電流訊號之第二頻率不符合既定頻率時，判斷模組243會判斷電刺激訊號之訊號品質不符合臨界值標準。根據本發明一實施例，既定頻率可介於1K至1M赫茲。根據本發明另一實施例，既定頻率可介於480K至520K赫茲。
根據本發明一實施例，非電刺激階段係指電刺激裝置100和外部控制裝置200剛開機連線時，或電刺激裝置100和外部控制裝置200連線後，使用者尚未啟動電刺激時之同步過程，或電刺激裝置100已貼附於使用者的皮膚上並開機但尚未開始提供電刺激之療程；電刺激階段係指電刺激裝置100已開始提供電刺激之療程。在非電刺激階段時，當第一頻率和第二頻率至少其中之一不符合上述既定頻率時，判斷模組243會判斷電刺激訊號對應之一電壓值是否大於或等於一既定電壓值(例如：2伏特)。若電壓值小於既定電壓值，判斷模組243會將電刺激訊號之電壓值提高一設定值，並再重新對電刺激訊號進行取樣。若電壓值大於或等於既定電壓值，判斷模組243會回報外部控制裝置200無法計算出組織阻抗。根據本發明一實施例，設定值可介於0.1至0.4伏特間之一定值，既定電壓值可介於為1至4伏特間之一定值，但本發明不以此為限。根據本發明一實施例，電刺激訊號之一初始電壓值亦為0.1~0.4伏特間之一定值。在此實施例中，當第一頻率或第二頻率不符合上述既定頻率時，判斷模組243亦可先將一計數器之一數值加一，並判斷計數器之數值是否等於一既定計數值。當計數器之數值等於既定計數值，判斷模組243會回報外部控制裝置200無法計算出組織阻抗值。當計數器之數值小於既定計數值，判斷模組243才會判斷電刺激訊號對應之一電壓值是否大於或等於一既定電壓值。若計數器之數值到達既定計數值前，第一頻率和第二頻率有一次皆符合既定頻率時，則計數器歸零。根據本發明一實施例，既定計數值可介於10至30次中之任一值。
根據本發明一實施例，在非電刺激階段時，當第一頻率和第二頻率不符合上述既定頻率時，判斷模組243會判斷取樣之電刺激訊號對應之一平均電流值是否大於或等於一既定電流值(例如：2mA)。若平均電流值小於既定電流值，判斷模組243會將電刺激訊號之電壓值提高一設定值。若平均電流值大於或等於既定電流值，判斷模組243才會進行後續電刺激訊號之運算。根據本發明一實施例，設定值可介於0.1至0.4伏特間之一定值，既定電壓值可介於為1至4伏特間之一定值，但本發明不以此為限。根據本發明一實施例，電刺激訊號之一初始電壓值亦為0.1~0.4伏特間之一定值。
根據本發明一實施例，在電刺激階段時，當第一頻率和第二頻率至少其中之一不符合既定頻率時，判斷模組243會重新對電刺激訊號進行取樣，且不採用此次取樣之電刺激訊號，或者外部控制裝置200可根據判斷模組243之判斷結果得知不採用此次取樣之電刺激訊號。在此實施例中，當第一頻率和第二頻率至少其中之一不符合既定頻率時，判斷模組243可採用前次符合臨界值標準之電刺激訊號，進行後續電刺激之操作，或外部控制裝置200可根據判斷模組243之判斷結果，採用前次符合臨界值標準之電刺激訊號，進行後續電刺激之操作。
根據本發明一實施例，當判斷模組243判斷電刺激訊號之訊號品質係符合臨界值標準時，計算模組244會去計算取樣之電刺激訊號對應之一阻抗值(即一組織阻抗值)，以對一目標區域進行電刺激。底下將有更詳細之說明。
根據本發明一實施例，當判斷模組243判斷電刺激訊號之訊號品質係符合臨界值標準時，計算模組244會在每一取樣週期中取出對應一最大電壓值之一第一電壓取樣點和對應一最小電壓值之一第二電壓取樣點，且將最大電壓值和最小電壓值相減除以2，以產生一平均電壓值，如此可消除背景值；須注意的是，如前所述，電壓量測電路232可根據控制單元240之指令將電壓值抬升為正值，以利控制單元240處理。此外，當判斷模組243判斷電刺激訊號之訊號品質係符合臨界值標準時，計算模組244會在每一取樣週期中，取出對應一最大電流值之一第一電流取樣點和對應一最小電流值之一第二電流取樣點，且將最大電流值和最小電流值相減除以2，以產生一平均電流值和消除背景值。取得平均電壓值和平均電流值後，計算模組244會根據平均電壓值和平均電流值，取得上述一總阻抗值，以及根據總阻抗值，計算組織阻抗值。關於如何根據總阻抗值，計算組織阻抗值底下將有更詳細之說明。根據本發明另一實施例，若背景值為0，計算模組244可將最大電壓值和最小電壓值相加除以2，以產生平均電壓值，以及將最大電流值和最小電流值相加除以2，以產生平均電壓值。
根據本發明另一實施例，當判斷模組243判斷電刺激訊號之訊號品質係符合臨界值標準時，取樣模組241會對電刺激訊號之電壓訊號之所有的波峰和波谷進行取樣，且計算模組244會根據所有電壓取樣點之數值，產生一平均電壓值。舉例來說，計算模組244可將每一取樣週期所取出之電壓訊號之512個取樣點中所包括之波峰和波谷值進行平均，以產生平均電壓值。此外，取樣模組241會對電刺激訊號之電流訊號之所有的波峰和波谷進行取樣，且計算模組244會根據所有電流取樣點之數值，產生一平均電流值。舉例來說，計算模組244可將每一取樣週期所取出之電流訊號之512個取樣點中所包括之波峰和波谷值進行平均，以產生平均電流值。接著，計算模組244會根據平均電壓值和平均電流值，取得一總阻抗值，以及根據總阻抗值，計算組織阻抗值。關於如何根據總阻抗值，計算組織阻抗值底下將有更詳細之說明。
根據本發明一實施例，當非植入式電刺激裝置100對目標區域進行電刺激前，例如在非電刺激階段時，非植入式電刺激裝置100會去計算目標區域之一組織阻抗值，而所取得之組織阻抗值可用於之後計算電刺激訊號傳送至目標區域之能量值。根據本發明一實施例，如第1A、1B、1C圖所示之非植入式電刺激裝置100，非植入式電刺激裝置100可根據電極組件120之阻抗值和電刺激器110之阻抗值，去計算組織阻抗值。底下將有更詳細之說明。
第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之一阻抗補償裝置600之方塊圖。如第6圖所示，阻抗補償裝置600可包括一量測電路610，但本發明不以此為限。量測電路610可用以量測電刺激器110之阻抗值Z Inner和電極組件120之阻抗值Z Electrode。根據本發明之一實施例，阻抗補償裝置600(或量測電路610)中亦可包括第4圖所示之相關電路架構。
根據本發明之一實施例，當量測電路610要量測如第1A、1B、1C圖所示之非植入式電刺激裝置100時，量測電路610會先提供一高頻環境，此頻率與對目標區域進行電刺激之電刺激訊號的頻率相同，此處以500kHz為例。接著，量測電路610會去量測電極組件120之一電阻值R Electrode、一電容值C Electrode和一電感值L Electrode，並根據量測到之電阻值R Electrode、電容值C Electrode和電感值L Electrode之至少一者，去計算電極組件120於高頻訊號下之阻抗值Z Electrode。此外，量測電路610會去量測電刺激器110之一電阻值R Inner、一電容值C Inner和一電感值L Inner，並根據量測到之電阻值R Inner、電容值C Inner和電感值L Inner之至少一者，去計算電刺激器110之阻抗值Z Inner；在本發明之一實施例，可不用量測電刺激器110之電感值L Inner。量測電路610會將計算出之電極組件120之阻抗值Z Electrode和電刺激器110之阻抗值Z Inner，寫入非植入式電刺激裝置100之韌體中。需注意的是，電極組件120之阻抗值Z Electrode即為本體121、兩個電極122、至少一第二磁性單元123、至少兩個第二電性連接件124及導電凝膠125之整體阻抗值。
當非植入式電刺激裝置100要計算目標區域之組織阻抗值Z Load時，非植入式電刺激裝置100可將量測到之總阻抗值Z Total扣除電極組件120之阻抗值Z Electrode和電刺激器110之阻抗值Z Inner，以取得目標區域之組織阻抗值Z Load。如第7圖所示之阻抗補償模型，Z Load=Z Total-Z Inner-Z Electrode，但本發明不以此為限。在本發明之實施例中，總阻抗值Z Total可係計算模組244根據電流量測電路231所量測到之電流和電壓量測電路232所量測到之電壓所計算出(即R=V/I)。由於電極組件120的阻抗值Z Electrode及電刺激器110之阻抗值Z Inner的計算方式可參考Z= R+j ( XL –XC) ，其中R為電阻，XL為感抗，XC為容抗，因此為本領域之技術人員所熟知，故在此不再贅述。
根據本發明之一實施例，量測電路610可根據非植入式電刺激裝置100所使用之一電刺激頻率，來模擬一高頻環境。根據本發明之一實施例，量測電路610所提供之高頻環境之脈衝頻率範圍可係在1K赫茲至1000K赫茲的範圍。根據本發明之一實施例，量測電路610所提供之高頻環境之脈衝頻率與電刺激訊號相同。
根據本發明之一實施例，阻抗補償裝置600可係配置在外部控制裝置200中。根據本發明之另一實施例，阻抗補償裝置600可係配置在非植入式電刺激裝置100中。也就是說，高頻環境可係由非植入式電刺激裝置100或外部控制裝置200所提供。此外，根據本發明之另一實施例，阻抗補償裝置600亦可係一獨立裝置(例如阻抗分析儀)。
根據本發明之一實施例，阻抗補償裝置600可應用在非植入式電刺激裝置100出產前(例如：實驗室或工廠端)。在一實施例，在非植入式電刺激裝置100出產前，阻抗補償裝置600可先計算出電極組件120之阻抗值Z Electrode和電刺激器110之阻抗值Z Inner，並將計算出之電極組件120之阻抗值Z Electrode和電刺激器110之阻抗值Z Inner，寫入非植入式電刺激裝置100之韌體中。根據本發明之一實施例，在電刺激階段和非電刺激階段，阻抗補償裝置600也可做即時的補償，即每次發出電刺激訊號，皆可量測獲得Z Inner及Z Electrode。
根據本發明之一實施例，當非植入式電刺激裝置100取得組織阻抗值Z Load後，非植入式電刺激裝置100會將組織阻抗值Z Load傳送給外部控制裝置200。外部控制裝置200會去判斷組織阻抗值Z Load是否在一既定範圍內。在電刺激階段，當組織阻抗值Z Load在既定範圍外，外部控制裝置200可指示電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)終止電刺激。在電刺激階段，當組織阻抗值Z Load在既定範圍內，外部控制裝置200可指示電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)繼續電刺激。根據本發明之一實施例，當組織阻抗值在既定範圍外，表示電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)與電極組件120為開路；當組織阻抗值在既定範圍內，表示電刺激器110與電極組件120為正常電性連接。
根據本發明之一實施例，組織阻抗的既定範圍之一上限值可係2000歐姆，且組織阻抗的既定範圍之一下限值可係70歐姆。
根據本發明之一實施例，當非植入式電刺激裝置100取得複數組織阻抗值Z Load(例如：3筆組織阻抗值Z Load)後，計算模組244會去計算此複數組織阻抗值的一組織阻抗平均值，並將組織阻抗平均值傳送給外部控制裝置200。根據本發明之一實施例，非植入式電刺激裝置100可判斷組織阻抗平均值是否大於前次組織阻抗平均值，以及組織阻抗平均值和前次組織阻抗平均值之一差異的絕對值是否大於一第一既定比例(例如：3%、5%或10%)。當組織阻抗平均值大於前次組織阻抗平均值，且組織阻抗平均值和前次組織阻抗平均值之差異大於第一既定比例時，非植入式電刺激裝置100將組織阻抗平均值和前次組織阻抗平均值作平均，以產生一平均值，並根據此平均值更新為一輸出用組織阻抗平均值。當組織阻抗平均值未大於(即等於或小於)前次組織阻抗平均值，或組織阻抗平均值和前次組織阻抗平均值之差異未大於第一既定比例時，非植入式電刺激裝置100將組織阻抗平均值更新為輸出用組織阻抗平均值。
此外，根據本發明一實施例，非植入式電刺激裝置100可判斷輸出用組織阻抗平均值和前次輸出用組織阻抗平均值之差異的絕對值是否大於一第二既定比例(例如：3%、5%或10%)。當輸出用組織阻抗平均值和前次輸出用組織阻抗平均值之差異未大於第二既定比例時，外部控制裝置200指示電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)不調整一輸出電流，其中輸出電流係指非植入式電刺激裝置100產生的電刺激訊號的電流，須注意的是，不同的輸出用組織阻抗平均值具有對應不同的輸出電流，輸出用組織阻抗平均值越高，輸出電流也越高；在本發明一實施例中，輸出用組織阻抗平均值與輸出電流的對應關係可存在查找表(圖未示)。當輸出用組織阻抗平均值和前次輸出用組織阻抗平均值之差異大於第二既定比例時，非植入式電刺激裝置100判斷輸出用組織阻抗平均值是否小於一既定阻抗值(例如：2000歐姆)。若輸出用組織阻抗平均值未小於(即大於或等於)既定阻抗值，非植入式電刺激裝置100指示電刺激器110不調整輸出電流。若輸出用組織阻抗平均值小於既定阻抗值，非植入式電刺激裝置100根據輸出用組織阻抗平均值調整輸出電流。
舉例來說，當非植入式電刺激裝置100取得第1至3次的組織阻抗值為290、300、310歐姆，則組織阻抗平均值為300歐姆；當非植入式電刺激裝置100取得第4至6次的組織阻抗值為270、280、290歐姆，(新的)組織阻抗平均值為280歐姆，此時的組織阻抗平均值(280歐姆)小於前次組織阻抗平均值(300歐姆)，則非植入式電刺激裝置100將280歐姆更新為輸出用組織阻抗平均值；當非植入式電刺激裝置100取得第7至9次的組織阻抗值為340、350、360歐姆，組織阻抗平均值為350歐姆，此時的組織阻抗平均值(350歐姆)大於前次組織阻抗平均值(280歐姆)，且差異的絕對值大於第一既定比例(例如10%)，則非植入式電刺激裝置100將此時的組織阻抗平均值(350歐姆)和前次組織阻抗平均值(280歐姆)作平均，以產生平均值(315歐姆)，並根據此平均值更新為輸出用組織阻抗平均值；接著，非植入式電刺激裝置100判斷輸出用組織阻抗平均值(315歐姆)和前次輸出用組織阻抗平均值(280歐姆)之差異的絕對值大於第二既定比例(例如：5%)，則非植入式電刺激裝置100判斷輸出用組織阻抗平均值(315歐姆)小於既定阻抗值(例如：2000歐姆)，非植入式電刺激裝置100根據此時的輸出用組織阻抗平均值(315歐姆)調整輸出電流。
在本發明之一實施例中，各次獲得的組織阻抗、組織阻抗平均值、輸出用組織阻抗平均值皆可存在控制單元240的緩衝區或儲存單元260的緩衝區，但本發明不以此為限。
根據本發明一實施例，在電刺激階段時(即非植入式電刺激裝置100已提供電刺激之治療時)，為了使量測電路230順利運作，若電刺激訊號之電壓都大於一既定電壓值(例如7.5伏特)，非植入式電刺激裝置100產生一第一既定數量(例如：13)之電刺激訊號，並對第一既定數量之電刺激訊號中的一第二既定數量之電刺激訊號進行降壓操作，即降壓至既定電壓值並採用經過降壓操作後之第二既定數量之電刺激訊號進行後續組織阻抗值之計算，未降壓之電刺激訊號不會用來做後續組織阻抗值之運算，並重複此方式。即產生第一既定數量之電刺激訊號後，接著產生第二既定數量之電刺激訊號並降壓至既定電壓值，再產生第一既定數量之電刺激訊號。舉例來說，在電刺激階段時，如果第一既定數量(例如：13)之前N次(例如：N=10，即第1~10次)之電刺激訊號之電壓都大於一既定電壓值(例如7.5伏特)，此N次電刺激訊號都不會用來做後續組織阻抗值之運算，非植入式電刺激裝置100只會對第二既定數量之電刺激訊號(例如：第11~13次)進行降壓操作(例如：降低至7.5伏特)，並採用降壓後特定電刺激訊號進行後續組織阻抗值之運算。
在本發明之一實施例中，組織阻抗值用以供計算電刺激訊號傳送至目標區域之能量值，電刺激訊號傳送之能量值之計算方式可為E=0.5*I 2* Z Load*PW*rate*t；其中E為能量值，單位為焦耳，0.5為常數；I為電流，單位為安培，PW為脈衝的持續時間T d，單位為秒；Z Load為組織阻抗值，單位為歐姆；rate為電刺激訊號的脈衝重複頻率，單位為赫茲；t為進行電刺激的時間，單位為秒。在本發明之一實施例中，脈衝寬度和脈衝頻率可記錄在非植入式電刺激裝置100之儲存單元260儲存之一查找表中，並與各電刺激位準(level)對應。在另一實施例，脈衝寬度和脈衝頻率可記錄在外部控制裝置200儲存之一查找表中，並與各電刺激位準(level)對應，且非植入式電刺激裝置100之通訊電路250可從外部控制裝置200取得脈衝寬度和脈衝頻率。
因每次取樣之電刺激訊號所對應之組織阻抗值Z Load可能會有變化，故每次取樣之一電刺激訊號之能量值可能會跟著改變。根據本發明一實施例，在電刺激階段，計算模組244可去計算電刺激訊號對目標區域產生之能量值，以產生一總能量值，並判斷總能量值是否已達到目標能量值。須注意的是，若取樣模組241不是對複數脈衝訊號內各脈衝訊號取樣，則總能量值仍係指所有脈衝訊號對目標區域產生之能量值；例如每二個脈衝訊號中，取樣模組241僅取樣一個脈衝訊號， 則總能量值可為對所有取樣之脈衝訊號所計算出之能量值再乘以2。
當總能量值已達到目標能量值，電刺激訊號產生電路220就會停止提供電刺激訊號至目標區域，即表示電刺激裝置100會終止電刺激。舉例來說，假設目標能量值是170毫焦耳(mJ)。若在一電刺激訊號對應一第一組織阻抗值Z Load時，非植入式電刺激裝置100輸出之電刺激訊號之能量值是100毫焦耳，且在下一電刺激訊號對應第二組織阻抗值Z Load時，非植入式電刺激裝置100已輸出之電刺激訊號之能量值是50毫焦耳，計算模組244可去累加每一電刺激訊號之能量值，以產生一總能量值(即100+50=150毫焦耳)，並判斷總能量值是否已達到目標能量值(150＜170，還未達到目標能量值)。當總能量值已達到目標能量值，電刺激訊號產生電路220就會停止提供電刺激訊號至目標區域。
第8圖係根據本發明之一實施例所述之電刺激方法之流程圖800。電刺激方法之流程圖800適用於非植入式電刺激裝置100。非植入式電刺激裝置100包括電刺激器110和電極組件120。電刺激器110係可分離式地電性連接電極組件120。如第8圖所示，在步驟S810，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)取得一目標能量值。
在步驟S820，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)提供電刺激訊號，電刺激訊號經由電極組件120傳送至一目標區域。
在步驟S830，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)根據電刺激訊號傳送至目標區域之能量值以計算總能量值。
在步驟S840，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)判斷總能量值是否已達目標能量值。
若總能量值已達目標能量值，進行步驟S850。在步驟S850，終止電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)之電刺激。
若累加之能量值尚未達目標能量值，進行步驟S860。在步驟S860，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)繼續進行電刺激。
第9圖係第8圖之步驟S830的詳細流程圖。在本實施例中，上述電刺激訊號包括複數脈衝訊號。在步驟S910中，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)係對複數脈衝訊號至少其中之一進行取樣以計算複數脈衝訊號對應之上述總能量值。
第10圖係第8圖之步驟S830的另一詳細流程圖。在步驟S1010中，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)可取得上述電刺激訊號之電壓值。在步驟S1020中，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)可取得上述電刺激訊號之電流值。在步驟S1030中，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)可根據上述電刺激訊號之上述電壓值和上述電流值，計算上述電刺激訊號之上述能量值。
第11圖係第8圖之步驟S830的另一詳細流程圖。在步驟S1110中，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)可取得上述電刺激訊號之電流值。在步驟S1020中，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)可根據上述電刺激訊號之電流值和上述電刺激訊號對應之組織阻抗值和一時間參數，計算上述電刺激訊號之能量值。另外，上述時間參數包含一脈衝寬度和一脈衝頻率。
根據本發明所提出之電刺激方法，電刺激器110(非植入式電刺激裝置100)可根據組織阻抗值之變化去計算電刺激訊號之能量值，並當電刺激訊號傳送至目標區域之總能量值已達到目標能量值後，就終止電刺激。因此，將可避免使用者進行電刺激過久，以及讓使用者可更有效率地以能量大小為導向來進行電刺激之療程。
在本說明書中以及申請專利範圍中的序號，例如「第一」、「第二」等等，僅係為了方便說明，彼此之間並沒有順序上的先後關係。
本發明之說明書所揭露之方法和演算法之步驟，可直接透過執行一處理器直接應用在硬體以及軟體模組或兩者之結合上。一軟體模組(包括執行指令和相關數據)和其它數據可儲存在數據記憶體中，像是隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、暫存器、硬碟、可攜式應碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD或在此領域習之技術中任何其它電腦可讀取之儲存媒體格式。一儲存媒體可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是電腦/處理器(爲了說明之方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可透過來讀取資訊(像是程式碼)，以及寫入資訊至儲存媒體。一儲存媒體可整合一處理器。一特殊應用積體電路(ASIC)包括處理器和儲存媒體。一用戶設備則包括一特殊應用積體電路。換句話說，處理器和儲存媒體以不直接連接用戶設備的方式，包含於用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合電腦程序之產品包括可讀取之儲存媒體，其中可讀取之儲存媒體包括和一或多個所揭露實施例相關之程式碼。在一些實施例中，電腦程序之產品可包括封裝材料。
以上段落使用多種層面描述。本文的教示可以多種方式實現，而在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本文之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本文揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100：非植入式電刺激裝置
110：電刺激器
111：殼體
111a：上殼體
111b：下殼體
112：電路板
113：第一電性連接件
114：第一磁性單元
115：電池
120：電極組件
121：本體
122：電極
123：第二磁性單元
124：第二電性連接件
124a：母鉚釘
124b:公鉚釘
125:導電凝膠
126:破口
130:突出構型
200:外部控制裝置
210:電源管理電路
220:電刺激訊號產生電路
221:可變電阻
222:波形產生器
223:差分放大器
224:通道開關電路
225:第一電阻
226:第二電阻
230:量測電路
231:電流量測電路
232:電壓量測電路
240:控制單元
241:取樣模組
242:快速傅立葉轉換運算模組
243:判斷模組
244:計算模組
250:通訊電路
260:儲存單元
600:阻抗補償裝置
610:量測電路
800:流程圖
S810~S860,S910,S1010~S1030,S1110~S1120:步驟
F1:表面
Tp:脈衝週期時間
Td:持續時間
Ts:電刺激訊號週期時間
ZLoad:組織阻抗值
ZTotal:總阻抗值
ZInner:電刺激器阻抗值
ZElectrode:電極組件阻抗值
第1A圖係本發明之一實施例的非植入式電刺激裝置的立體示意圖。 第1B圖係第1A圖所示的非植入式電刺激裝置另一角度的立體示意圖。 第1C圖係第1A圖所示的非植入式電刺激裝置的分解示意圖。 第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之一電刺激裝置之方塊圖。 第3圖為根據本發明之一實施例之電刺激裝置的電刺激訊號波形圖。 第4圖係根據本發明之一實施例所述之一電刺激裝置之細部示意圖。 第5圖係根據本發明一實施例所述之控制單元之方塊圖。 第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之一阻抗補償裝置之方塊圖。 第7圖係顯示根據本發明之一實施例所述之一阻抗模型之示意圖。 第8圖係根據本發明之一實施例所述之電刺激方法之流程圖。 第9圖係第8圖之步驟S830的詳細流程圖。 第10圖係第8圖之步驟S830的另一詳細流程圖。 第11圖係第8圖之步驟S830的另一詳細流程圖。
800:流程圖
S810~S860:步驟

Claims (28)

  1. 一種電刺激方法，適用一非植入式電刺激裝置，其中上述非植入式電刺激裝置包括一電刺激器和一電極組件，上述電刺激器係可分離式地電性連接上述電極組件，上述電刺激方法包括：藉由上述電刺激器提供一電刺激訊號，上述電刺激訊號經由上述電極組件傳送至一目標區域；以及根據上述電刺激訊號傳送至上述目標區域之一能量值以計算一總能量值。
  2. 如請求項1之電刺激方法，其中上述電極組件包括兩電極。
  3. 如請求項2之電刺激方法，其中上述兩電極係分別為薄膜式電極。
  4. 如請求項1之電刺激方法，其中上述電極組件包括一導電凝膠。
  5. 如請求項1之電刺激方法，其中上述目標區域包括一生物體的皮膚。
  6. 如請求項1之電刺激方法，更包括：藉由上述電刺激器取得一目標能量值；以及判斷上述總能量值是否已達上述目標能量值。
  7. 如請求項6之電刺激方法，更包括：當上述總能量值已到達上述目標能量值，停止提供上述電刺激訊號至上述目標區域。
  8. 如請求項1之電刺激方法，上述電刺激訊號包括複 數脈衝訊號，上述電刺激器係對複數脈衝訊號至少其中之一進行取樣以計算複數脈衝訊號對應之上述總能量值。
  9. 如請求項1之電刺激方法，更包括：取得上述電刺激訊號之電壓值；取得上述電刺激訊號之電流值；以及根據上述電刺激訊號之上述電壓值和上述電流值，計算上述電刺激訊號之上述能量值。
  10. 如請求項1之電刺激方法，更包括：取得上述電刺激訊號之電流值；以及根據上述電刺激訊號之上述電流值和上述電刺激訊號對應之組織阻抗值和一時間參數，計算上述電刺激訊號之上述能量值。
  11. 如請求項10之電刺激方法，其中上述時間參數包含一脈衝寬度和一脈衝頻率。
  12. 如請求項1之電刺激方法，其中上述電刺激訊號的脈衝內頻率範圍在由1K赫茲至1000K赫茲的範圍。
  13. 如請求項1之電刺激方法，其中上述電刺激訊號的脈衝內頻率範圍介於480K赫茲至520K赫茲。
  14. 一種非植入式電刺激裝置，包括：一電極組件；一電刺激器，係可分離式地電性連接上述電極組件，上述電刺激器包括：一電刺激訊號產生電路，提供一電刺激訊號，上述電刺激訊號經由上述電極組件傳送至一目標區域；以及一計算模組，用以根據上述電刺激訊號傳送至上述目標區域 之一能量值以計算一總能量值。
  15. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述電極組件包括兩電極。
  16. 如請求項15之非植入式電刺激裝置，其中上述兩電極係分別為薄膜式電極。
  17. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述電極組件包括一導電凝膠。
  18. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述電刺激器包括至少一第一磁性單元，上述電極組件包括至少一第二磁性單元，上述電極組件藉由上述至少一第一磁性單元與至少一第二磁性單元吸附，而可分離式地定位於上述電刺激器之一側。
  19. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述目標區域包括一生物體的皮膚。
  20. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述計算模組用以取得一目標能量值，以及判斷上述總能量值是否已達上述目標能量值。
  21. 如請求項20之非植入式電刺激裝置，其中當上述總能量值已到達上述目標能量值，上述電刺激訊號產生電路停止提供上述電刺激訊號至上述目標區域。
  22. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，上述電刺激訊號包括複數脈衝訊號，上述電刺激裝置係對複數脈衝訊號至少其中之一進行取樣以計算複數脈衝訊號對應之上述總能量值。
  23. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述計算模組取得上述電刺激訊號之電壓值，取得上述電刺激訊號之電流 值，以及根據上述電刺激訊號之上述電壓值和上述電流值，計算上述電刺激訊號之上述能量值。
  24. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述計算模組取得上述電刺激訊號之電流值，以及根據每一上述電刺激訊號之上述電流值和上述電刺激訊號對應之組織阻抗值和一時間參數，計算上述電刺激訊號之上述能量值。
  25. 如請求項24之非植入式電刺激裝置，其中上述時間參數包含一脈衝寬度和一脈衝頻率。
  26. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，更包括一儲存單元，其中上述儲存單元儲存一查找表，且上述計算模組從上述儲存單元取得上述目標能量值、一脈衝寬度和一脈衝頻率。
  27. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述電刺激訊號的脈衝內頻率範圍在由1K赫茲至1000K赫茲的範圍。
  28. 如請求項14之非植入式電刺激裝置，其中上述電刺激訊號的脈衝內頻率範圍介於480K赫茲至520K赫茲。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170021172A1 (en) * 2015-02-24 2017-01-26 Elira Therapeutics Llc Systems and Methods for Enabling Appetite Modulation and/or Improving Dietary Compliance Using an Electro-Dermal Patch
CN108853724A (zh) * 2017-05-15 2018-11-23 精能医学股份有限公司 神经电刺激装置
US20200398043A1 (en) * 2010-08-19 2020-12-24 Electrocore, Inc. Devices and methods for nerve stimulation
CN113164744A (zh) * 2018-09-26 2021-07-23 卡拉健康公司 预测性的疗法神经刺激系统
US20210330369A1 (en) * 2011-01-04 2021-10-28 Alan N. Schwartz Apparatus for effecting feedback of vaginal cavity physiology

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200398043A1 (en) * 2010-08-19 2020-12-24 Electrocore, Inc. Devices and methods for nerve stimulation
US20210330369A1 (en) * 2011-01-04 2021-10-28 Alan N. Schwartz Apparatus for effecting feedback of vaginal cavity physiology
US20170021172A1 (en) * 2015-02-24 2017-01-26 Elira Therapeutics Llc Systems and Methods for Enabling Appetite Modulation and/or Improving Dietary Compliance Using an Electro-Dermal Patch
CN108853724A (zh) * 2017-05-15 2018-11-23 精能医学股份有限公司 神经电刺激装置
CN113164744A (zh) * 2018-09-26 2021-07-23 卡拉健康公司 预测性的疗法神经刺激系统

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