用于無創(chuàng)電療的無線控制的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于無創(chuàng)電療的無線控制的系統(tǒng)和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月I日提交的名稱為“SYSTEMS AND METHODS FOR WIRELESSCONTROL OF N0NINVASIVE ELECTROTHERAPY” 的美國臨時專利申請 N0.61/771，636 的優(yōu)先權，其內容以全文引用的方式并入本文中。
技術領域
[0003]本申請大體上涉及用于執(zhí)行電療的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0004]基于能量的治療設備依靠將能量施加到病人身體的外部區(qū)域以便向病變區(qū)域提供局部的治療或緩解?？梢允褂枚喾N能量源中的一種或多種的組合來提供治療，所述能量源包括:低壓電、磁波、無線電波、激波、微波、射頻、激光、熱波、超聲波、光波等等。能量通過附著于設備的外部設置的能量傳輸構件或節(jié)點(電極、墊子、換能器、或貼片)而被傳遞到病人期望的區(qū)域。例如，電療包括針用于醫(yī)療目的的向身體具體部分的電或電磁刺激的應用。電療被醫(yī)生、治療師、運動員、訓練員、和教練廣泛用于各種醫(yī)療應用，包括肌肉刺激、神經(jīng)疾病、疼痛治療、神經(jīng)肌肉機能障礙治療、提高關節(jié)靈活性、組織修復、治療急性和慢性水腫、提高周圍血液流動、離子電滲療法、防止手術后血栓癥、和大小便失禁等其它疾病。電療總體上涉及對生成電子脈沖的電刺激設備的使用，該電子脈沖通過位于治療位置附近的電極而被提供給治療位置。電極可以按照實際的和有用的形狀和大小來分類，并且可以通過基于損傷的性質或具體治療方式被植入皮膚表面、皮膚下方或深入組織而應用于人體。
[0005]人們經(jīng)常在康復治療和預防治療中的一個或兩者期間或之后使用例如電療設備的電刺激設備。經(jīng)皮電刺激神經(jīng)療法(“TENS”)和其它電刺激(“electrostim”)系統(tǒng)使用通過無線連接而連接和操作的電極和控制器。還開發(fā)了無線設備。
[0006]然而，可用的無線設備與不具有針對用戶的其它效用或功能的獨立控制器一起操作。因此，如果希望在慢跑時佩戴無線TENS單元的用戶希望保留電話、電子郵件、web和其它無線功能的話，將需要攜帶單獨的移動設備。隨著人們變得越來越依賴“智能電話”和例如平板計算機的其它移動設備，在運動時攜帶多個設備變得更加麻煩和不可行。此外，很多電刺激單元是龐大且笨重的。這些單元難以布置在衣服之下或在身體的特定區(qū)域中，尤其是當人們在活動、平躺或睡眠、或者是難以操作這些單元的其它環(huán)境中、或者是在設置可能遭受碰撞和被不小心改變的環(huán)境中佩戴這些單元時。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的設備具有若干個功能，這些功能均不是單獨造成其期望屬性的原因。在不限定由權利要求表達的本發(fā)明范圍的情況下，現(xiàn)在將簡要描述本發(fā)明的更突出的特征。在考慮了本討論，尤其是在閱讀標題為“【具體實施方式】”的部分之后，將會理解本發(fā)明的特征是如何在現(xiàn)有設計之上提供若干個優(yōu)點的。
[0008]本文的公開提供了用于通過由計算設備或計算電路控制的通信平臺來提供無創(chuàng)電療和/或電刺激的設備、系統(tǒng)和方法。通信平臺包括:無線通信電路、硬連線電路或兩者的結合，被配置為與計算設備或計算電路通信并由計算設備或計算電路控制。總的來說，設備在不刺入病人組織的情況下無創(chuàng)地布置在病人的身體上(例如在腿、胳膊、背或腹部上)，并且該設備可配置有各種刺激模式(將在下文進一步描述)以向病人表皮以下的組織發(fā)送電信號，從而治療肌肉或背部疼痛、緩解腫脹、增強血液流動或其它無創(chuàng)用途。設備和系統(tǒng)包括電療和/或電刺激設備，其中，該電療和/或電刺激設備具有電子元件和一個或多個配置有通信電路和脈沖生成電路的導電層。在一些方案中，本文描述的電療設備被配置為提供除了電療和/或電刺激以外的離子電滲治療。
[0009]在特定實施例中，無創(chuàng)電療設備包括非導電頂層；第一電子層，具有第一多個導電觸點；計算電路，被配置為提供脈沖生成控制信號或脈沖生成數(shù)據(jù)；脈沖生成電路，被配置為根據(jù)在脈沖生成控制信號中編碼的指令來傳遞電波形，該脈沖生成電路與第一多個導電觸點通信；以及導電層，該導電層包括多個導電區(qū)域。計算電路可以硬連線到電療設備上，或封裝在單獨的計算機中。
[0010]在特定的實現(xiàn)中，用于無創(chuàng)電療的設備包括多個電子層(例如在中間層中形成、位于設備的不同空間區(qū)域中、或者彼此接近但具有電絕緣電路)，每個電子層可以接收信號并且提供脈沖生成控制信號。例如，第一電子層包括一個或多個導電觸點和脈沖生成電路(例如無線通信電路)，該脈沖生成電路與導電觸點電通信；以及第二電子層，該第二電子層包括被配置為(例如通過連接到計算設備的連線)提供脈沖生成控制信號的計算電路。電子層中的一個或兩個可以生成脈沖生成電波形信號，并它們傳遞到一個或多個導電區(qū)域以發(fā)送給病人?？梢赃x擇地啟用和停用無線電路和基于連線的電路，使得一個電路(例如基于連線的電路)是停用的而另一個是啟用的。
[0011]在特定實施例中，設備具有包含電路的材料的層。在特定實施例中，設備包括:非導電頂層、以及具有用于從計算設備接收脈沖生成控制信號的通信電路(例如無線通信電路、基于連線的通信電路、和/或硬連線到設備本身的電路)的電子層。實施例還包括脈沖生成電路，被配置為根據(jù)在脈沖生成控制信號中編碼的指令來傳遞電波形，該脈沖生成電路與電子層中的第一多個導電觸點電通信。實施例還包括導電層，該導電層設置在非導電頂層和電子層以下，具有多個導電區(qū)域。導電層還具有與電子層的第一多個導電觸點電接觸的對應的第二多個導電觸點。在一些實現(xiàn)中，第一多個導電觸點中的兩個或更多個均與第二多個導電觸點(優(yōu)選與第二導電觸點的各個觸點)接觸或通信。設備被配置為通過導電區(qū)域、使用選擇的刺激波形來提供電刺激，從而提供期望的刺激模式。這樣的模式可以包括:例如用于緩解疼痛的高速率和低速率經(jīng)皮電刺激神經(jīng)療法(TENS)、用于肌肉收縮和修復的神經(jīng)肌肉電刺激(NMES)、用于深度組織疼痛處理的干擾刺激(IF)、預調制的(PreMod)干擾刺激、以及用于傷口愈合規(guī)劃的高伏特脈沖DC(HVroC)直流電刺激和低伏特脈沖 DC (LVPDC)。
[0012]非導電中間層可以布置在電子層與導電層之間?？梢栽O置非導電中間層的尺寸和形狀，使得非導電中間層的直徑大于導電層的外徑。在一些實現(xiàn)中，非導電中間層的外周長部分覆蓋并放射狀地延伸到導電層的外徑以外。非導電中間層可以是塑料或其它合適的材料，并且通過粘接劑或其它合適的材料固定到非導電頂層上。在特定實現(xiàn)中，第二多個導電觸點與第一多個導電觸點電通信。在特定實現(xiàn)中，第二多個導電觸點與第一多個導電觸點對齊。觸點可以是物理觸點，并且在一些實現(xiàn)中，觸點通過穿過非導電中間層并選擇性地穿過一個或多個電子層的對應的多個穿孔連接而形成。
[0013]在特定實施例中，電子層中的電路基本上被布置在非導電中間層外周長部分中的粘接界面包圍。粘接界面可以將非導電頂層固定到非導電中間層，使得電子層中的電路被圍合在組裝的設備中的非導電頂層與非導電中間層之間。導電層可以包括固定到非導電中間層的導電薄膜。導電層可以例如通過粘接劑或其它合適的材料牢固地固定到非導電中間層。
[0014]凝膠層可以布置在導電層的下方。在特定實現(xiàn)中，凝膠層包括布置在對應的多個導電區(qū)域下方的多個凝膠區(qū)域。多個凝膠區(qū)域之間可以相互間隔開，并且可以由絕緣材料分離。凝膠層可以與導電層分離。凝膠層還可以與導電層分離，其中凝膠層被可移除蓋紙覆蓋。在特定的應用中，當蓋紙被移除并且凝膠層粘附在導電層上時，凝膠層的周長尺寸大致與導電層的周長尺寸相匹配。凝膠層可以在導電層和凝膠層的粘接之前被布置在病人的組織上。還可以存在不在導電層之下布置凝膠層的應用。在這樣的情況下，可以在凝膠自身的單獨容器中提供凝膠。凝膠容器可以被配置為滾搽式結構或噴霧器結構，或者是任何其它合適的傳遞結構。也可以考慮可交聯(lián)的凝膠，例如在存在預定波長的光的情況下，容器中的凝膠可以交聯(lián)。在特定實施例中，電療設備包括發(fā)射預定波長的光的整體光源。
[0015]導電區(qū)域還被配置用于通信平臺。在一個實施例中，導電區(qū)域之間相互間隔開。在特定實施例中，多個導電區(qū)域中的至少一個是環(huán)形的。在特定的設計中，多個導電區(qū)域包括環(huán)形導電區(qū)域和布置在由環(huán)形導電區(qū)域限定的內部區(qū)域中的非環(huán)形導電區(qū)域。多個導電區(qū)域可以被同心地或者以其它合適的配置布置。在特定方法中，非導電頂層具有細長形狀，并且至少兩個導電區(qū)域布置在細長形狀的相對端附近。在特定的實施例中，脈沖生成電路的第一端子與第一導電區(qū)域電接觸，并且脈沖生成電路的第二端子與第二導電區(qū)域電接觸。
[0016]無線通信電路可以包括通信電路，該通信電路可以包括無線個人局域網(wǎng)(WPAN)收發(fā)機，例如ZigBee?收發(fā)機或其它藍牙"收發(fā)機。
[0017]在特定實施例中，設備和系統(tǒng)包括布置在非導電頂層下方的柔性電源。柔性電源可以被配置為柔性電池，并且可以是可再充電的。在特定實現(xiàn)中，電池或其它電源布置在非導電頂層和與電源電通信的電容式充電電路的下方。
[0018]可以將電子層至少部分地布置在非導電頂層下方，但是也可以備選地將電子層至少部分地布置在非導電頂層上方。電子層的至少一些組件可以封裝在外殼中或封裝在至少部分地布置在非導電頂層上方的其它殼體中。外殼或殼體可以包括非導電殼體。在一些方案中，非導電殼體固定到非導電頂層的頂面上。在一些實現(xiàn)中，非導電殼體包括凸緣，并且該凸緣布置在非導電頂層附近。凸緣還可以圍繞非導電殼體的周長延伸。凸緣還可以布置在非導電頂層的下方，而非導電殼體的頂部延伸穿過非導電頂層中的孔。非導電殼體可以不對稱地成型。非導電殼體可以由堅硬材料或柔性材料形成。非導電殼體可以由橡膠、可成型聚合物、苯乙烯泡沫或其它合適的材料形成。在特定的設計中，非導電頂層的面積大于導電層的面積。在一些設計中，非導電殼體可以是足夠大的，足以包圍電療設備以及通過導線電連接到設備的至少一個遠程電極。
[0019]在特定實施例中，設備和系統(tǒng)包括布置在非導電殼體中的用戶可按的至少一個按鈕。用戶可按的每個按鈕耦合到用于接收用戶輸入命令的電路。在一些實現(xiàn)中，設備和系統(tǒng)包括布置在非導電外殼的一端的用戶可按的第一按鈕以及布置在非導電外殼的另一端的用戶可按的第二按鈕。在該示例中，用戶可按的第一按鈕耦合到用于增強電療強度的電路，并且用戶可按的第二按鈕耦合到用于減小電療強度的電路。在特定的實施例中，按鈕的頂面位于非導電殼體表面的下方，從而防止按鈕被非有意地按下，尤其是在用戶運動、睡目民、或在可能不小心改變設置的環(huán)境中時。按鈕還可以被明顯的按鈕保護套或非導電外殼的延伸保護，其中，按鈕保護套或非導電外殼的頂面高于它們保護的按鈕的頂面。除上述按鈕以外，本公開也全面考慮了其它用戶輸入控制或設備，例如開關、撥號盤、旋鈕等等。
[0020]在特定的實施例中，設備和系統(tǒng)包括布置在非導電殼體中的顯示設備。
[0021]還可以包括至少一個支架以將分層的電療設備保持在期望的形狀。這樣的支架可以被手動彎曲成彎曲表面或形狀以使設備適合用戶的身體并保持在用戶的身體上。例如，可以使用金屬材料形成的金屬絲網(wǎng)、以及由保持形狀的塑料材料形成的條和板。支架可以布置在非導電殼體中，其可能延伸穿過殼體的整個長度。在特定的實現(xiàn)中，支架還可以布置在非導電頂層中。備選地，非導電殼體本身可以由形狀保持材料制成，以用于支撐和外形適應框架的目的。
[0022]還可以進行其它適應性變化。例如，脈沖生成電路可以包括電流驅動器，該電流驅動器被配置為當?shù)谝缓偷诙щ妳^(qū)域被布置病人的組織上時，將電流從第一導電區(qū)域向第二導電區(qū)域驅動。電子層還可以包括計時器電路或者其它使用設備，其中，該計時器電路被配置為跟蹤脈沖生成電路傳遞的電療的量、傳遞的電療的次數(shù)、設備“開啟”的次數(shù)或持續(xù)時間。計時器電路可以包括用于存儲傳遞的電療的持續(xù)時間、傳遞的電療的脈沖計數(shù)、以及傳遞的電療時段的數(shù)目中的至少一個的存儲設備。在特定的實現(xiàn)中，無線通信電路包括處理器，該處理器被配置為將存儲的傳遞的電療的持續(xù)時間、存儲的傳遞的電療的脈沖計數(shù)、和存儲的傳遞的電療時段的數(shù)目中的至少一個編碼為用于無線發(fā)送到計算設備的信號。電子層還可以包括存儲了一個或多個電療程序的存儲設備。無線通信電路還可以包括處理器，該處理器被配置為對來自接收的脈沖生成控制信號的一個或多個電療程序進行解碼，并且將一個或多個解碼的電療程序存儲到存儲設備中。
[0023]在另一個方案中，無創(chuàng)電療設備可以被配置為具有非導電殼體和一個或多個導電區(qū)域的無創(chuàng)電刺激貼片。電子層布置在殼體中并包括通信電路，該通信電路被配置為從計算設備接收脈沖生成控制信號。電子層還包括脈沖生成電路，該脈沖生成電路被配置為根據(jù)在脈沖生成控制信號中編碼的指令傳遞電波形。電刺激貼片可包括針對無創(chuàng)電療設備總體描述的任何組件和操作模式。例如，貼片可以構造有多個導電區(qū)域和觸點。貼片的通信電路可以包括具有無線收發(fā)機的第一通信電路，該無線收發(fā)機被配置為從計算設備無線地接收脈沖生成控制信號的第一集合。貼片的通信電路還可以包括非無線通信電路。例如，貼片可以具有用于連接到外部計算設備的硬線連接能力。例如，貼片可以包括連線連接端口和第二通信電路，其中，該連線連接端口被配置為接收連接到計算設備的連線，該第二通信電路被配置為通過連線從計算設備接收脈沖生成控制信號的第二集合。貼片可以包括開關，其中，當?shù)谝缓偷诙ㄐ烹娐分械囊粋€啟用時，開關使第一和第二通信電路中相應的另一個停用。貼片電子元件可被配置為:使得脈沖生成控制信號來自于通過無線收發(fā)機或通過有線連接從計算設備接收的脈沖生成信號。
[0024]—個或多個導電區(qū)域可以布置在非導電頂層和電子層的下方，其中導電層具有與第一多個導電觸點電接觸的對應的第二多個導電觸點?？梢允褂靡粋€或多個非導電中間層，例如其被布置在電子層與導電區(qū)域之間。還可以使用殼體和支架結構以用于幫助保護貼片和使貼片成型，使其盡可能適合病人。
[0025]在特定應用中，計算設備包括蜂窩電話設備，例如Android設備或“智能電話”。計算設備還可以包括便攜式媒體播放器、個人數(shù)字助手、平板計算機或因特網(wǎng)接入設備。在特定實現(xiàn)中，計算設備被配置有如上所述的計算和無線電療組件，但是還提供“智能電話”服務，例如無線電話、因特網(wǎng)、文本消息和其它這樣的技術。在一些適應性變化中，在計算設備處理并傳遞音頻、視頻、文本或其它通信信號的同時發(fā)送電刺激信號。在特定的適應性變化中，在接收到在計算設備的觸控板接口上輸入的用戶命令之后，計算設備向無線通信電路發(fā)送脈沖生成控制信號。用戶命令可以包括電療程序的購買請求、治療規(guī)劃的咨詢請求、或者其它期望的信息或指令。用戶命令可以包括例如電療開始命令。
[0026]除了無線通信以外或替代無線通信，本文中公開的電療設備還可以被配置為與計算設備進行有線通信。
[0027]此外，本文公開的包括電刺激貼片的電療設備可以與從其接收到脈沖生成控制信號的計算設備或電路組合，形成無創(chuàng)電療系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，除了無線通信以外或替代無線通信，電療設備可以被配置為與計算設備進行有線通信。在一些實現(xiàn)中，系統(tǒng)配置有進行有線和無線通信兩者的電路。
[0028]在針對本文描述的無創(chuàng)電療設備和電刺激設備提供的另一個方案中，計算設備實現(xiàn)為在設備本身中的計算電路。在這個方案中，電療或電刺激設備可以是無電線的，因為設備完全由板上的電路和設備上的用戶輸入控制。計算電路可以實現(xiàn)為第一電子層的一部分，或者實現(xiàn)為電連接到第一電子層的第二電子層。在特定實施例中，電療設備還包括電連接到計算電路的顯示設備。顯示設備可以具有被配置為接收用戶命令輸入的觸控板接口。在特定實施例中，包括用戶可按的至少一個按鈕或其它類似控制(例如開關)以接收用戶命令輸入。在特定的實施例中，計算電路在設備中實現(xiàn)，但是該設備還適于通過無線連接或有線連接或者兩者來與外部計算設備進行交互。例如，無創(chuàng)電療設備可以通過連線連接到另一個計算設備(例如移動“智能電話”)，并且電療設備(包括例如刺激參數(shù)的程序或刺激信號的傳遞)可以通過有線連接被智能電話控制?？梢允褂帽疚墓_的實施例或者其變化來配置和應用各種方法和系統(tǒng)。
[0029]在一個實施例中提供了用于無創(chuàng)電療的設備。該設備包括非導電頂層、電子層和導電層。電子層可以被布置在非導電頂層與導電層之間。電子層包括第一多個導電觸點、無線通信電路和脈沖生成電路。無線通信電路被配置為接收從計算設備發(fā)送的脈沖生成控制信號。脈沖生成電路被配置為根據(jù)在脈沖生成控制信號中編碼的指令來傳遞電波形。脈沖生成電路與第一多個導電觸點電通信。導電層包括多個導電區(qū)域。導電層還包括與第一多個導電觸點和多個導電區(qū)域電接觸的第二多個導電觸點。多個導電區(qū)域被配置為通過第一多個導電觸點和第二多個導電觸點傳遞從脈沖生成電路接收的電波形。在另一個方案中，用于無創(chuàng)電刺激的設備包括以上參照用于無創(chuàng)電療的設備描述的特征。用于無創(chuàng)電刺激的設備可以是貼片的形式。
[0030]在另一個實施例中提供了執(zhí)行無創(chuàng)電刺激的方法。該方法包括提供無創(chuàng)電刺激設備，該設備包括與通信電路電通信的脈沖生成電路。通信電路被配置為接收和處理脈沖生成控制信號。方法還包括向通信電路無線地發(fā)送來自計算設備的脈沖生成控制信號。方法還包括根據(jù)在脈沖生成控制信號中編碼的指令來傳遞電刺激波形。
【附圖說明】
[0031]現(xiàn)在將參照附圖結合本發(fā)明的實施例描述本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點。然而，示出的實施例僅僅是示例，并且不意圖限制本發(fā)明。
[0032]圖1A是電療設備實施例的截面圖。
[0033]圖1B是用于控制圖1A的電療設備的鑰匙墜(key fob)的平面圖。
[0034]圖1C是包括機載計算電路的電療設備的實施例的截面圖。
[0035]圖1D是包括機載計算電路和具有有線連接端口的通信電路的電療設備的實施例的截面圖。
[0036]圖2A是電療設備另一個實施例的分解圖。
[0037]圖2B是圖2A的電療設備的截面圖。
[0038]圖3A和圖3B是可以用于本文描述的電療設備的不同導電層配置的平面圖。
[0039]圖4A是包括非導電殼體的電療設備的實施例的分解圖。
[0040]圖4B是包括遠程電極的圖4A的電療設備實施例的平面圖。
[0041 ] 圖4C是可以與本文描述的電療設備一起使用的非導電殼體的實施例的平面圖。
[0042]圖4D是具有多個支架(scaffold)的非導電頂層的實施例的平面圖。
[0043]圖4E是具有用戶可按的輸入特征的電療設備的實施例的平面圖。
[0044]圖4F是圖4E的電療設備的截面圖。
[0045]圖4G是具有用戶可按的按鈕和按鈕保護套的電療設備的實施例的截面圖。
[0046]圖4H是電療設備的另一個實施例的截面圖。
[0047]圖5是電療設備的實施例的電子組件的框圖。
[0048]圖6A示出了在根據(jù)一個實施例的用于將電療程序數(shù)據(jù)存儲在電療設備的存儲器中的數(shù)據(jù)結構。
[0049]圖6B列出了可以實現(xiàn)的本文描述的電療設備的實施例的采樣電療刺激模式。
[0050]圖6C示出了存儲在用于無創(chuàng)電療規(guī)劃的電療設備的數(shù)據(jù)結構中的示例刺激波形的形狀。
[0051]圖7示出了根據(jù)一個實施例的用于將使用數(shù)據(jù)存儲到在電療設備的存儲器中的數(shù)據(jù)結構。
[0052]圖8是通過音頻線纜連接到電療設備的實施例的計算設備的透視圖。
[0053]圖9是通過串行通信線纜連接到電療設備的另一個實施例的計算設備的透視圖。
[0054]圖10是計算設備和位于電容式充電板上的電療設備的另一實施例的透視圖。
[0055]圖11是用于通過通信網(wǎng)絡與電療設備通信的系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0056]圖12是計算設備的實施例的電子組件的框圖。
[0057]圖13是示出了根據(jù)本公開實施例的操作被配置為與電療設備