用于三叉神经刺激的脉冲发生器的制作方法

1.本公开总体上涉及外部神经刺激器设备及其使用方法，并且更具体地涉及构造成刺激三叉神经的浅(皮肤)感觉分支的外部神经刺激器设备。


背景技术：

2.目前用于某些医学病症(例如癫痫或其他与癫痫发作有关的病症)的外科治疗方法可能包括通过迷走神经刺激(vns)对神经系统的刺激，这已获得美国(us)食品药品管理局(fda)的批准。在这种方法中，通过手术植入刺激电极使其在穿过颈部时与迷走神经接触。除了与麻醉有关的并发症、潜在的感染、费用以及vns引起的其他不良事件外，许多接收vns治疗的受试者均无法缓解症状，并且没有可靠的预测因素表明植入的vns设备可带来良好的疗效。
3.神经调节的其他方法是正在进行的研究的焦点。例如，还正在研究可植入的方法，包括特定大脑区域的深层大脑刺激(dbs)以及通过监视大脑活动并根据需要提供刺激的设备对特定大脑区域进行颅内刺激。但是，dbs的风险包括感染、出血和脑深部结构损伤。
4.在某些临床情况下，电惊厥疗法(ect)和重复经颅磁刺激(rtms)已用于神经和精神疾病。传统上，脑刺激已成为替代药物和心理疗法的主要治疗方法，并且自20世纪上半叶以来，ect已成为主流的脑刺激方法。然而，ect具有记忆和其他认知副作用的风险、相当大的成本以及麻醉的风险。
5.许多上述方法是侵入性的，并且可能具有相当大的成本和副作用。此外，尽管进行了多次药物或手术治疗试验，仍有相当大比例的患者无法从该疾病或病症中康复或获得足够的持久缓解。
6.说明书的该背景技术部分中包括的信息(包括本文引用的任何参考文献及其任何描述或讨论)仅出于技术参考目的而被包括在内，并且不应被视为约束本发明的范围的主题。


技术实现要素：

7.本公开的主题的一个方面通过提供一种系统和设备来满足上述需求，该系统和设备被配置为与其他神经调节方法相比，以微创的方式刺激三叉神经并且具有减少的副作用。
8.本文公开了一种用于三叉神经刺激的系统。在一实施例中，该系统包括存储介质，通信联接到该存储介质的脉冲发生器，联接到该脉冲发生器的电源，以及通信联接到该脉冲发生器的至少一个电极。脉冲发生器包括执行来自存储介质的指令的微控制器，并且微控制器被配置为执行以下操作中的至少一项：产生具有定义特征的电脉冲，记录使用和异常事件的日志，将使用限制为特定的个体，与电极接口，向指定的个体提供指示操作状况和故障状况的信号，并向指定的个体提供指示治疗周期结束的信号。在一些实施例中，该系统可以进一步包括电源或充电站。电源可以是电池，例如可再充电电池。
9.本文公开了一种用于三叉神经刺激的脉冲发生器。在一实施例中，发生器包括具有前部和后部的主体，并包括至少一个电极通道。脉冲发生器还包括电源。脉冲发生器还包括至少一个微控制器，该微控制器执行来自存储介质的指令，并且该微控制器被配置为执行以下操作中的至少一项：产生具有定义特征的电脉冲，记录使用和异常事件的日志，将使用限制为指定的个体，与电极接口，向指定的个体提供指示操作状况和故障状况的信号，并向指定的个体提供指示治疗周期的结束的信号。脉冲发生器还包括配置成提供图形用户界面的显示器和配置成允许用户控制脉冲发生器的至少一个操作的至少一个用户控制特征。脉冲发生器还可包括限定在主体中的电力进入端口。在一实施例中，在没有电池的情况下，主体的尺寸约为115毫米(mm)(4.5英寸(in))高度
×
69mm(2.7in)宽度
×
27mm(1.1in)深度和145克(g)(5.1盎司(oz))的重量。在一些实施例中，电源可以是电池，并且主体可以包括被限定在主体的后部中的至少一个电池腔，该电池腔被配置为接收电池。在一实施例中，主体是塑料、金属合金或复合材料。一方面，微控制器限制输出电流，并且该电流被限制为大约小于35毫安(ma)。在各种实施例中，电流输出具有大约10ma、7ma或5ma的上限。在一些实施例中，电流输出具有大约2.5ma的下限。在一些实施例中，电流输出被固定在大约5ma。在一个实施例中，微控制器被配置为递送(或传送)真正的方波电荷平衡的输出信号或非矩形输出信号。一方面，微控制器产生具有以下特征的电脉冲：频率为1-300赫兹(hz)，脉冲持续时间为50-500微秒(μs)，占空比为1-100％(％)。一方面，电极通道包括至少一个凹槽，该至少一个凹槽被构造成接收位于电极组件的导线的端部处的至少一个突起以形成锁和钥匙构造。一方面，电极通道被键控以用于特定的电极组件。
10.本文公开了一种用于操作脉冲发生器的方法，该脉冲发生器具有用于使用该脉冲发生器刺激至少一个皮肤三叉神经分支的处理设备。在一个实施例中，该方法包括从存储介质接收指令并执行以下操作中的至少一项：产生具有定义的特性的电脉冲，记录使用和异常事件的日志，将使用限制为指定的个体，与专用电极接口，向指定的个体提供指示操作状况和故障状况的信号，并向指定的个体提供指示治疗周期结束的信号。在一方面，将使用限制为指定的个体的操作包括要求患者用户提供个人识别码(pin)或生物识别id以操作脉冲发生器。一方面，pin是五位数，而生物识别id是指纹。一方面，产生具有定义的特性的电脉冲的操作由微控制器执行，并且特性为频率1-300hz，脉冲持续时间50-500μs，占空比1-100％。一方面，与电极接口的操作由在脉冲发生器中限定的至少一个电极通道执行，该至少一个电极通道键控到电极。
11.本文公开了一种计算机可读介质，该计算机可读介质具有用于执行刺激三叉神经的分支的过程的计算机可执行指令。在一个实施例中，指令包括使处理器设备产生具有定义的特性的电脉冲，记录使用和异常事件的日志，将使用限制为指定的个体，与指定的电极接口，向指定的个体提供指示操作状况和故障状况的信号，并向指定的个体提供指示治疗周期结束的信号。
12.在一个或多个实施例中，一种用于三叉神经刺激的方法包括：由脉冲发生器的至少一个处理器产生递送至电极组件的脉冲以用于患者的至少一个治疗疗程，其中，所述脉冲具有定义的特性。该方法还包括由脉冲发生器的至少一个处理器记录来自患者的至少一个治疗疗程的数据，其中，该数据包括在至少一个治疗疗程期间连接到脉冲发生器的电极组件的阻抗和在至少一个治疗疗程期间产生的脉冲的电流幅度。该方法还包括由脉冲发生
器的至少一个处理器通过使用包括针对至少一个治疗疗程中的至少一个的电流幅度的数据来确定平均电流幅度。该方法还包括由脉冲发生器的至少一个处理器通过使用包括针对至少一个治疗疗程中的至少一个的阻抗的数据来确定平均治疗阻抗。而且，该方法包括由脉冲发生器的至少一个处理器在开始患者的后续治疗疗程之前，确定脉冲发生器的电池的充电容量。此外，该方法包括由脉冲发生器的至少一个处理器通过使用平均电流幅度和平均治疗阻抗，确定脉冲发生器的电池的充电容量是否足以针对指定的持续时间完成患者的后续治疗疗程。
13.在一个或多个实施例中，该方法还包括：当脉冲发生器的至少一个处理器确定电池的充电容量不足以针对指定的持续时间完成患者的后续治疗疗程时，由脉冲发生器的至少一个处理器向患者产生警报，该警报指示该脉冲发生器的电池的充电容量不足以针对指定的持续时间完成后续治疗疗程。在至少一个实施例中，警报是视觉警报和/或听觉警报。在一些实施例中，视觉警报包括文本和/或图标。
14.在一个或多个实施例中，该方法还包括通过脉冲发生器的显示器来显示包括图形用户界面(gui)的屏幕。在至少一个实施例中，屏幕包括针对患者的至少一个治疗疗程中的至少一个的平均治疗数据。在一些实施例中，屏幕包括患者的至少一个治疗疗程的历史。在一个或多个实施例中，屏幕包括在患者的至少一个治疗疗程中的至少一个期间产生的脉冲的电流幅度的历史。在至少一个实施例中，屏幕包括在患者的至少一个治疗疗程中的至少一个期间连接至脉冲发生器的电极组件的阻抗的历史。
15.在至少一个实施例中，该方法还包括由脉冲发生器的至少一个处理器测量连接到脉冲发生器的电极组件的阻抗，以产生测量的阻抗。该方法还包括由脉冲发生器的至少一个处理器确定所测量的阻抗是否小于基本阈值阻抗值。进一步地，该方法包括：当脉冲发生器的至少一个处理器确定所测量的阻抗小于基本阈值阻抗值时，由脉冲发生器的至少一个处理器向患者产生警报，该警报指示所测量的阻抗低于基本阈值阻抗值。
16.在一个或多个实施例中，该方法还包括由脉冲发生器的至少一个处理器测量连接到脉冲发生器的电极组件的阻抗，以产生测量的阻抗。此外，该方法包括由脉冲发生器的至少一个处理器确定所测量的阻抗是否大于最大阈值阻抗值。另外，该方法包括：当脉冲发生器的至少一个处理器确定所测量的阻抗大于最大阈值阻抗值时，由脉冲发生器的至少一个处理器向患者产生警报，该警报指示所测量的阻抗高于最大阈值阻抗值。
17.在一个或多个实施例中，一种用于三叉神经刺激的脉冲发生器设备包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：产生用于患者的至少一个治疗疗程的递送给电极组件的脉冲，其中，所述脉冲具有定义的特性；记录来自患者的至少一个治疗疗程的数据，其中，该数据包括在至少一个治疗疗程期间连接到脉冲发生器的电极组件的阻抗和在至少一个治疗疗程期间产生的脉冲的电流幅度；通过使用包括针对至少一个疗程中至少一个的电流幅度的数据来确定平均电流幅度；通过使用包括针对至少一个治疗疗程中的至少一个的阻抗的数据来确定平均治疗阻抗；在开始患者的后续治疗疗程之前，确定脉冲发生器的电池的充电容量；通过使用平均电流幅度和平均治疗阻抗，确定脉冲发生器的电池的充电容量是否足以针对指定的持续时间完成患者的后续治疗疗程。此外，脉冲发生器设备包括被配置为显示包括图形用户界面(gui)的屏幕的显示器。
18.在至少一个实施例中，至少一个处理器还被配置为当至少一个处理器确定电池的
充电容量不足以针对指定的持续时间完成患者的后续治疗疗程时，向患者产生警报，该警报指示脉冲发生器的电池的充电容量不足以针对指定的持续时间完成后续治疗疗程。在一些实施例中，警报是视觉警报和/或听觉警报。
19.在一个或多个实施例中，显示器是液晶显示器(lcd)或有机发光二极管(oled)显示器。在至少一个实施例中，脉冲发生器设备还包括至少一个按钮，该至少一个按钮被配置为对治疗疗程的指定持续时间进行编程。在一个或多个实施例中，脉冲发生器的尺寸使得脉冲发生器适合在用户的手中。在至少一个实施例中，所产生的脉冲的电流幅度具有8.0ma的上限。
20.在至少一个实施例中，至少一个处理器还被配置为通过要求患者的密码来限制脉冲发生器的使用。在一个或多个实施例中，患者的密码是可编程的。
21.提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。在本发明的各种实施例的以下书面描述中，在附图中示出并在所附权利要求中定义，提供了本发明的特征、细节、实用性和优点的更广泛的表示。
附图说明
22.通过参考以下结合附图所作的描述，可以理解本发明的组织和操作方式。
23.图1a和1b示出了三叉神经的几个分支(神经)的位置以及三叉神经的浅分支的主要孔的位置。
24.图2a描绘了根据本公开的方面的佩戴电极组件和脉冲发生器的一个实施例的受试者的示例；
25.图2b描绘了根据本公开的方面的佩戴电极组件和脉冲发生器的另一实施例的受试者的示例；
26.图3a是根据本公开的方面的脉冲发生器的另一实施例的前透视图；
27.图3b是图3a的脉冲发生器的前视平面图；
28.图3c是图3a的脉冲发生器的左侧视图；
29.图3d是图3a的脉冲发生器的右侧视图；
30.图3e-1是图3a的脉冲发生器的顶部透视图；
31.图3e-2是图3a的脉冲发生器的俯视平面图；
32.图3f-1和图3f-2描绘了图3a的脉冲发生器的壳体的内侧前部和后部的俯视平面图；
33.图3g是图3a的壳体脉冲发生器的内侧后部的俯视图，其中示出了一些电气部件和显示器；
34.图3h是图3g的脉冲发生器，其中示出了显示器下方的电气部件；
35.图3i-3j示出了图3h中所示的电气部件的放大图；
36.图3k是图3i-3j所示的电气部件的后视平面图；
37.图3l是图3h的显示器和相关的电气部件的后视平面图；
38.图4是图3的系统的框图；
39.图5是示出用于脉冲发生器的操作方法的一个实施例的流程图；
40.图6至图26涉及所公开的脉冲发生器的另一实施例；
41.图6是公开的两个脉冲发生器的前透视图；
42.图7是图6的两个脉冲发生器的另一个前透视图；
43.图8是图6的一个脉冲发生器的前透视图以及图6的另一个脉冲发生器的后透视图；
44.图9是图6的一个脉冲发生器的前透视图以及图6的另一个脉冲发生器的后透视图；
45.图10是示出了连接到电极组件1060的图6的脉冲发生器的透视图；
46.图11a描绘了用户手持图6的脉冲发生器；
47.图11b描绘了用户对图6的脉冲发生器进行编程；
48.图12是示出了连接到计算设备的图6的脉冲发生器的图；
49.图13是图6的脉冲发生器的俯视平面图；
50.图14是图6的脉冲发生器的仰视平面图；
51.图15是图6的脉冲发生器的紧邻标尺的正视平面图；
52.图16是图6的脉冲发生器的紧邻标尺的左侧视图；
53.图17-24示出了多个示例性屏幕，其可以在图6的脉冲发生器的显示器上显示，以供用户使用以获取患者的记录的治疗数据；
54.图17是用于访问患者的治疗数据日志的图形用户界面(gui)屏幕，其中选择了平均治疗数据选择；
55.图18是gui屏幕，其示出了患者的示例性平均治疗数据；
56.图19是用于访问患者的治疗数据日志的gui屏幕，其中选择了“治疗疗程数据选择”；
57.图20是gui屏幕，其示出了针对患者的治疗疗程的示例性历史列表，其中选择了“治疗疗程2：2020年1月2日”；
58.图21是gui屏幕，其示出了针对患者的2020年1月2日的治疗疗程2的示例性治疗数据，其中选择了“治疗幅度选择”；
59.图22是gui屏幕，其示出了针对患者的2020年1月2日的治疗疗程2期间的治疗幅度的示例性历史列表；
60.图23是gui屏幕，其示出了针对2020年1月2日的患者的治疗疗程2的示例性治疗数据，其中选择了“治疗阻抗选择”；
61.图24是gui屏幕，其示出了针对患者的2020年1月2日的治疗疗程2期间的治疗阻抗的示例性历史列表；
62.图25是示出用于确定系统的阻抗是否超出范围的方法的流程图；并且
63.图26是示出用于确定图6的脉冲发生器的电池容量是否足以在指定的持续时间内完成治疗疗程的方法的流程图。
具体实施方式
64.本公开涉及被配置用于刺激面部和前额中的三叉神经的感觉分支(三叉神经刺激或tns)的设备。更具体地，本文公开了外部脉冲发生器或神经刺激器，被配置为刺激眼神经
及其分支、眶下神经及其分支以及心理神经或其分支的感觉成分，包括眶上神经、睑上神经、眶下神经、耳颞神经、颧颞神经、颧眶神经、颧面神经、鼻神经和滑车下神经。脉冲发生器可以用于治疗各种病症，例如神经病症(如例如在美国专利申请no.12/898,675号中公开的，其标题为“systems,devices and methods for the treatment of neurological disorders and conditions(用于治疗神经疾病和病症的系统、设备和方法)”)以及精神病症(如例如在美国专利申请no.12/898,686中公开的，标题为“devices,systems and methods for treatment of neuropsychiatric disorders(用于治疗神经精神病症的设备、系统和方法)”)，上述专利申请的全部内容通过引用并入本文。
65.在先前的研究中，已经使用了可商购的tens单元ems 7500。tens单元被设计成递送高达100ma的电流，远高于外部tns所需的水平。例如，在临床上使用tns进行癫痫治疗时，高电流会给患者带来潜在的安全隐患，无论是皮肤损伤还是电流流过颅骨，并损害脑实质。如本文所公开的脉冲发生器或神经刺激器被配置为限制所递送的电流，并且包括可编程的微控制器以实现本文所公开的特征，从而减少了患者受伤的可能性并优化了使用的便利性(用户友好性)。
66.如本文所公开的脉冲发生器包括可编程微控制器，在各种实施例中，该可编程微控制器可以实现以下一些或全部特征：产生具有特定的可编程特性的电脉冲；记录使用和异常事件的日志；将使用限制为指定的个体；与各种电极设计接口，所述电极设计包括皮下可植入的电极设计(例如美国专利申请号12/898,685和12/898,696中描述的那些，两者均通过引用并入本文)以及皮肤电极设计(例如美国申请号12/898,675和12/898,686中描述的那些)；向患者用户(或医师或其他护理提供者)发送有关操作状况和故障状况的信号；用每周警告信号发送医师需要重编程访问的信号，并暂停操作直到在指定日期重编程；并且该可编程微控制器是可充电的并且被密封以防止例如液体渗透到脉冲发生器的内部结构中。在一些实施例中，脉冲发生器可以通过互联网或手机向医师或其他护理提供者发信号，并且通信可以是实时的。在一些实施例中，脉冲发生器可以通知医师或其他护理提供者该患者可能正在癫痫发作(基于处理植入的或外部的eeg数据或者其他生理数据，例如自主神经系统指数(例如心率变异性))或患者跌倒(基于处理来自内置在脉冲发生器中或植入患者体内的加速度计的数据)。
67.三叉神经的独特解剖结构，以及对涉及感觉处理、注意力和自主功能的脑干、丘脑和皮层关键区域的直接和间接投影，可允许使用脉冲发生器进行刺激，如本文针对可能需要刺激的各种神经、精神和其他疾病所公开的。
68.对于与三叉神经有关的讨论，现在参考图1a-1b，图1a-1b示出了三叉神经的几个分支的位置以及三叉神经的浅分支的主要孔的位置。三叉神经是最大的颅神经，与脑干和其他脑结构有着广泛的联系。由于它是十二个颅神经中的第五个，因此也可以互换地称为cn v。三叉神经在面部有三个主要的感觉分支，所有这些分支都是双侧的，并且很容易接近。眶上神经或眼神经通常称为v1分区。眶下分支或上颌神经通常称为v2分区。浅支或下颌神经(也称为颏肌分支)称为v3分区。眶上神经向前额、上眼睑、鼻子的前部和眼睛的皮肤提供有关疼痛、温度和轻触的感觉信息。眶下分支向下眼睑、脸颊和上唇提供有关疼痛、温度和轻触感的感觉信息。颏肌分支对下巴、舌头和下唇提供类似的感觉模态。
69.如从图1a和图1b可以理解的那样，这些分支通过三个孔退出头骨。眶上神经或眼
神经从第1孔(眶上孔或凹口)退出，距鼻中线约2.1-2.6cm(成人)，并位于靠近眉毛的眼眶上方。鼻神经是眼神经的分区。眶下分支或上颌神经在第2孔(眶下孔)处退出，距鼻中线约2.4-3.0cm(成人)，而颏肌神经在第3孔(颏肌孔)处退出，距鼻中线约2.0-2.3cm(成人)。其他感觉分支包括来自其他孔的颧面、颧眶、颧颞和耳颞。
70.三个主要分支的纤维结合在一起形成三叉神经节。从那里开始，纤维在脑桥水平上升到脑干，与脑桥的主要感觉核、颅神经v的中脑核、以及脊髓的核和v道突触。疼痛纤维在脊神经核和v道下降，然后上升到丘脑腹后内侧核(vpm)，然后投射到大脑皮层。轻触感官纤维是大型的有髓纤维，其上升到丘脑的腹侧后外侧(vpl)核。传入的感觉纤维从三叉神经核伸出到丘脑和大脑皮层。
71.三叉神经核具有对孤束核(nts)、蓝斑、大脑皮层和迷走神经的投影。nts从迷走神经和三叉神经接收传入神经。nts接收了来自多个来源的输入，并投射到脑干和前脑的结构，包括蓝斑。
72.蓝斑是在背侧脑桥中的成对的核结构，并且位于第四脑室的底部的正下方。蓝斑对广泛的脑干、皮层下和皮层结构具有广泛的轴突投影，并且是网状激活系统的重要组成部分。蓝斑是脑干去甲肾上腺素能通路的核心部分，并产生神经递质去甲肾上腺素。去甲肾上腺素在注意力、机敏性、血压和心率调节、焦虑和情绪中起关键作用。
73.尽管不希望受到任何特定理论的束缚，但在某些实施方案中，三叉神经、蓝斑、孤核和索道、丘脑和大脑皮层之间的联系可能在许多疾病和病症中与三叉神经的潜在作用有关。因此，如本文所公开的经由脉冲发生器对三叉神经的皮肤刺激或包括脉冲发生器的系统在指示经三叉神经刺激进行治疗的多种疾病和病症的治疗中可能是有效的。
74.因此，刺激三叉神经的浅层或皮肤分支为非侵入性神经调节提供了途径。此外，可以针对个体病症定制刺激参数，从而可以根据所治疗病症的病理生理学来激活或抑制涉及个体病症的脑干、丘脑或皮质结构。
75.在一个实施例中，如从图2a至图2b中可以理解的那样，用于刺激三叉神经或其分支的系统100包括电极组件10、神经刺激器或脉冲发生器15以及电缆或电线20。电极组件10可以被配置用于眼神经的双边同时和异步刺激。在其他实施例中，电极组件可以被配置用于单侧或双侧刺激三叉神经的一个或多个分支，如本文其他地方所公开的。电极组件10可以包括用于放置在患者面部区域上的一对电极。可以理解，可以使用单个电极或多个电极。在共同待决的美国申请号12/898,675和12/898,686中也描述了可以与本公开一起使用的电极组件，这两个申请均通过引用并入本文。在一实施例中，电缆或电线20被配置为经由导线在发生器15与电极组件10之间提供物理和电连接。在其他实施例中，发生器15和电极组件10无线通信(即，不使用电线20和导线)。在一个实施例中，发生器15是便携式的并且附接到患者5的皮带。在其他实施例中，发生器15是非便携式的。在一些实施例中，系统100可以包括充电站。
76.在一个实施例中，电极组件10被配置用于对位于前额上眉毛上方的三叉神经(v1)的左右眶上分支的双边刺激。电极组件可以包括2触点和4触点电极。电刺激将从脉冲发生器传播到患者的接触区域将被置于前额上，在双侧三叉神经v1分支上。布置接触区域，使得电流垂直于两个导电区域之间的v1分支的两个分支(2个触点)传播，或者使电流平行于v1分支的两个路径(4个触点)传播。
77.在一个实施例中，电极组件10可以被配置为递送对称的双相脉冲。在其他实施例中，脉冲波形可以是不对称的和/或多相的。
78.电极可以通过低变应原性生物相容性水凝胶，例如dermaflow
tm
水凝胶(axelgaard manufacturing co，ltd，fallbrook，ca，usa)固定到前额。此类凝胶已专门开发用于皮肤和前额，以最大程度地减少皮肤刺激，并已在动物体内进行了iso皮肤致敏性和组织相容性研究。
79.导线40将电脉冲从脉冲发生器传送到接触的导电区域，从而递送规定的刺激。在一个方面，导线是13.5英寸的导线，其将电脉冲从脉冲发生器传送到接触的导电区域。导线从脉冲发生器的一侧引出，并捆在一起。导线在专用插头中终止，该专用插头连接到脉冲发生器的插座，并配置为防止患者用户将电极连接到其他潜在危险的电流源。
80.在一些实施例中，并且如参照图4可以理解的，脉冲发生器15也可以与医师对接/编程控制台结合使用。在其他实施例中，本文描述的“编程”功能可以经由本文其他地方描述的用户界面直接执行。编程对接控制台允许处方医师为用户/患者设置参数，并监视自上次对接事件以来的患者的使用情况(例如，通过上传日志文件)。当患者用户拜访处方医师时，可以对脉冲发生器15进行编程以通过使用控制台来管理由医师规定的特定刺激参数，例如脉冲频率。这些参数可以单独设置，或者医师可以从预先建立的组合中选择(例如，重复频率、脉冲宽度、接通/断开周期)。对接/编程站可以从菜单中选择这些参数，或者在脉冲发生器15允许的范围和步长内提供逐步的参数设置。在后续访问中，可以检查日志文件以确定设备使用情况的实际模式，因为此信息可能对治疗计划有用。这些数据可以显示为文本，也可以图形显示，例如，显示日常使用量的图表。这些数据可以被存储以供医师结合到个体患者的病历中。
81.为了对脉冲发生器进行更详细的讨论，现在参考图3a-3l、图4和图5，图3a-3l示出了脉冲发生器的一个示例性实施例的各种视图，图4是示出了脉冲发生器15的一个实施例的框图，而图5是示出了脉冲发生器15的操作方法的一个实施例的流程图。
82.如可以从图3a至图3l并参考图4和图5理解的，脉冲发生器15包括密封的主体或外壳25，其密封或容纳内部部件(诸如下面讨论的微控制器和电池)以及其他布线和电气部件。脉冲发生器可以由日本的ito有限公司或其他合适的制造商制造。
83.密封主体25保护内部部件并防止液体等渗入该主体并损坏内部部件。在一个实施例中，脉冲发生器15被容纳在矩形硬塑料外壳25中，该外壳的尺寸为大约115mm(4.5英寸)h
×
69mm(2.7英寸)w
×
27mm(1.1英寸)d，并且在没有电池的情况下，重量为145g(5.1盎司)。在其他实施例中，主体或外壳可以由金属合金或复合材料制成。如图3c等所示，主体25包括前部26和后部27。前部和后部密封地接合以防止流体等进入主体并干扰容纳在主体内的内部部件和电气部件。如图3d和3f-1所示，主体25可以包括凸起的特征28，凸起的特征28被配置为提供抓握表面，用户、医师等可以通过该抓握表面打开脉冲发生器以例如更换电池或其他电气部件。从图3a-3b及其他附图中可以看出，脉冲发生器15还可以包括用户控制特征30，例如按钮，允许用户打开和关闭电源或提供临时锁定。在一些实施例中，用户控制特征30可以是允许患者用户调整刺激幅度的向上和向下箭头按钮。在一些实施例中，这是用户可调的唯一参数(所有其他参数均通过医师的编程控制)。
84.如图3e-1、3e-2、3i-3k等中所示，脉冲发生器15还可包括至少一个专用插座或通
道35，用于连接电极的导线。通道35包括凹槽或开口39，凹槽或开口39被构造成接收电极组件的导线的端部。也就是说，通道39对于电极或电极组件的端部是“键控的”。导线12的端部包括相应的突起39a，使得突起39a以锁和钥匙型构造容纳在凹槽39中。这种锁和钥匙构造可防止患者用户将电极连接到其他潜在危险的电流源，以及将其他不兼容的电极组件与脉冲发生器一起使用。在使用中，当使用两触点电极时，利用一个通道35。当使用四触点电极时，利用两个通道35。
85.至少在图3e-1和3e-2中可以看出，脉冲发生器15还可以包括电力进入端口36。电力进入端口36被配置为接收来自诸如直流电源之类的电源的连接器。在使用中，脉冲发生器由电池和/或电源(未示出)供电。
86.在一些实施例中，脉冲发生器15由可再充电锂离子9v电池供电，该锂离子9v电池容纳在主体25的电池腔29中，如至少图3f-2、3g和3i所示。在一些实施例中，发生器15由锂聚合物电池供电。
87.如从图3g、3h、3i、3k、3l等可以理解的，脉冲发生器15还包括显示器40，例如led或lcd屏幕，以显示图形用户界面(gui)。显示器还可以由显示器pcb 128上的微控制器126控制。显示器pcb 128通过带127联接到微控制器pcb 129上的脉冲发生器微控制器125。显示器40可以由用户控制特征30操纵，该用户控制特征30允许医师和患者选择特定的图形菜单。用户控制特征30可以在gui上生成或者可以是外壳25的特征或与外壳25集成在一起。gui可以包括触摸屏界面，从而允许用户患者通过在屏幕上触摸来进行选择。
88.gui用于控制电刺激参数，并且在一些实施例中，可以提供密码保护。在一实施例中，提供了两个级别的密码保护。第一保护级别允许患者在合格的医疗人员已经预先确定的范围内改变其刺激参数，该刺激参数可能限于电流幅度。密码保护的第二级别允许合格的医务人员限制患者可用的刺激参数范围。除了这些参数之外，合格的医务人员还可以选择1到16个小时的定时治疗方案以及连续刺激模式。
89.从图4可以理解，脉冲发生器联接到电源100。参照图3a-3l，在一个实施例中，脉冲发生器15可操作地联接到电池100。在其他实施例中，电源可以是任何合适的电源，例如燃料电池等。在一些实施例中，电池100使用与患者的家庭基站联接的电感可再充电。在一些实施例中，可再充电电池具有5年寿命。电池100和/或脉冲发生器25可以可操作地联接至(附加的)供电或充电站115，例如患者的家庭基站。电池可以是内部锂可再充电电池。在一个实施例中，电池具有高达1000ma-小时的容量，以在两次充电之间至少持续36-48小时。在一些实施例中，脉冲发生器也可以与患者再充电站结合使用。在一个实施例中，患者再充电站是床头柜和再充电设施，用于在不使用时存储设备。脉冲发生器15也可操作地联接到电极105(其可以是电极组件10的一部分)。在一些实施例中，脉冲发生器15可以经由导线20或发生器15联接到电极105，并且电极105可以无线地联接。在一些实施例中，电极105和发生器15可以是单个单元，例如，发生器15直接连接到电极并通常位于电极上。电极105可以每天(或在另一个合适的时间)更换，但是发生器15是可重复使用的。在其他实施例中，发生器可以被设计为一次性使用(不可重复使用)。电极105可以向脉冲发生器15提供数据，并且发生器15可以依次产生输出120，例如向患者通知电极已经断开或需要重新放置电极。在一些实施例中，脉冲发生器15可以进一步包括一些或所有参数的数字显示，包括输出电流和皮肤阻抗。如图4所示，脉冲发生器15与存储介质110通信。在一些实施例中，存储介质与脉冲
发生器集成在一起。在一些实施例中，存储介质是系统的独立组件。脉冲发生器15包括微控制器125或其他合适的处理器，用于接收和执行来自存储介质110的指令，例如非易失性存储介质、磁存储介质、光存储介质、闪存、其他计算机可读介质或合适的存储器设备。诸如微控制器125之类的处理器可以控制脉冲发生器15的操作。处理器125可以是处理、接收和/或发送指令的任何电子设备电缆。例如，处理器125可以是微处理器、微型计算机等。参照图5更详细地讨论由脉冲发生器15的可编程微控制器125实现的各种特征。
90.图5是示出根据本公开的用于操作脉冲发生器的方法200的一个实施例的流程图。方法200可以通过微控制器125或其他合适的处理器执行来自计算机可读介质的指令来执行。应当理解，方法200的操作可以以所示顺序执行、以另一合适的顺序执行、和/或可以同时执行一个或多个操作。此外，在一些实施例中，方法200可以包括比所示出的更多或更少的操作。
91.在操作205中，脉冲发生器可以被接通或以其他方式被激活。作为此操作的一部分，可以验证治疗的预期接收者的身份。即，脉冲发生器的使用可能仅限于已对其进行了tns治疗的特定个体患者，并且其他未授权个体可能无法使用。在一些实施例中，可由患者选择并由医师设置多位个人码(pin)。在一些实施例中，pin可以是5位代码。患者将在开始治疗之前输入pin。如果pin的不正确猜测的数目超过预定数目(例如5个)，则发生器在1小时(或其他适当的时间)内停止运行(例如“锁定”)并记录该事件。在一些实施例中，每天仅允许一个治疗疗程。在其他实施例中，可以使用生物识别系统(例如，指纹)来代替pin。pin或生物识别id会阻止设备共享，并可以降低其他个体在临床上使用不当的风险。
92.在操作210中，进行电极检查。电极检查可以在疗程开始时执行，并且可以监视电极组件的操作异常。在一个实施例中，脉冲发生器可以包括“握手”，其在电极上具有芯片或电路或具有与电极相关联的芯片或电路，其下载序列号并检测电极的模型(例如，单对触点或分离的r/l触点对)。在操作中，脉冲发生器检查以确定其是否连接到电极，电极是否正确定位，等等。在一些实施例中，在该操作中，脉冲发生器可以进一步将刺激信号递送到电极组件内的电极触点，并且可以在治疗结束时将电极组件上的“使用”位设置为强制一次使用。这样可以确保触点上的凝胶不受污染，因为损坏的凝胶会产生不规则的电流(“热点”)，从而导致局部电流过大而导致皮肤受伤。如果电极检查没问题(例如，电极已连接、正确放置等)，则该方法可进行到操作215，脉冲产生。
93.如果电极检查未通过，则该方法前进至操作212。例如，如果阻抗突然变高，则将发送信号以指示电极已断开连接(“无限”阻抗)。如果阻抗低或过低，则会提示用户重新放置电极(例如，需要重新放置电极以确保皮肤安全)。在一些实施例中，该信号还可以被发送或替代地被发送给医师或其他护理提供者和/或指定的家庭成员。脉冲发生器可以会发信号通知此类故障情况。可以终止治疗，或者患者可以按照指示调整电极并重新开始治疗(例如，关闭脉冲发生器然后再打开，或者脉冲发生器可以执行另一次电极检查)。
94.方法200接下来可以进行到操作215。在该操作中可以产生脉冲。脉冲特性可以包括：(1)具有一个或多个以下特性的一个或两个通道的受控电流矩形脉冲：(a)每通道30ma的最大可递送电流(或在本公开的其他地方定义的电流)，(b)医师可以为每个患者设置上下限，范围为0.3到30ma(例如，默认设置为1ma下限，20ma上限)，(c)用户调整该范围内的实际电流输出以允许设置舒适度，(d)提供单个双极性通道，并具有用户交换极性的能力(例
如，从“右侧＝正/左侧＝负”转换为相反)，以及(e)提供一对双极性通道，具有用户交换极性的能力(例如，右通道和左通道是单独的对，每个通道具有上下电极触点，并且选项是“上部正/下部负”和“下部正/上部负”布置)；(2)脉冲宽度(持续时间)为10到3000μs，可由医师设置(例如默认为250μs)；(3)重复频率可由医师设定，频率范围为10至300hz；(4)可由医师调节的占空比，设置秒开和秒关的周期，每个变量的范围从5s到60s，例如5s步长(例如默认为30s开/30s关)；(5)疗程时长为1到23小时(例如默认为8小时)。各种实施例可以允许对任何前述或全部前述内容进行调整或编程。在一些实施例中，该操作包括2个通道，并以以下参数进行操作：频率1-300hz，脉冲持续时间50-500μs，占空比1-100％。这两个通道可以配置为提供同步或异步刺激。在一些实施例中，可以在两个单独的通道上传输在该操作中产生的脉冲，或者可以在单独的通道上产生并携带多个唯一脉冲。在一些实施例中，可以通过针对脉冲持续时间、频率和占空比等的可编程设置来对脉冲波形进行整形。在某些实施例中，这些可编程设置只能由医师或其他授权的护理人员来调整。通常，本文讨论的操作参数的重编程可以限于提供适当的密码或其他凭证(例如，生物识别指示符)的各方。此特征可能会阻止患者在与医学规定相反或在fda标签之外的设置下使用发生器。
95.从在前内容可以理解，可编程微控制器125限制输出电流。也就是说，患者可调电流被限制为大约小于35ma，以最大程度地提高耐受性，最小化电流和电荷密度，并最大程度地减小电流穿透颅骨的任何可能性。控制器125可以递送真正的方波电荷平衡的输出。这可能是有利的，因为现有的商用tens设备具有不对称的输出，导致不规则的刺激，并有形成热点的危险，这可能会刺激皮肤或伤害皮肤。在一些实施例中，如果特定信号是安全的，则可以采用非对称波形。
96.可以将微控制器设置为输出范围。在一个实施例中，该范围可以被设置为大约在2.5ma和大约7ma之间。在一个实施例中，微控制器将输出电流限制为大约7ma，并且患者可以在低于7ma的范围内调节电流。在另一实施例中，微控制器可以使用外部电极两触点或四触点电极将输出电流限制在大约2.5ma至大约5ma之间的窄范围内(例如，以确保安全性和合规性)。以这种方式，防止患者以过高或过低的输出来递送电流。在又一个实施例中，输出电流可以被限制为精确的电流，例如，5ma，最大固定电流为7ma，具体取决于电极的尺寸、电阻或阻抗。在另一个实施例中，输出电流被限制在不超过10ma、7ma或5ma的范围内。不希望受到任何特定理论的限制，人们认为，较高电流取决于电极的尺寸和阻抗，可能导致患者疼痛、不适和/或皮肤刺激。
97.方法200可以进一步包括操作220，其中记录脉冲发生器的活动日志。使用操作220的日志可以包括：(1)记录每个疗程的数据，例如：(a)疗程开始日期和时间；(b)疗程停止日期和时间(实际时间治疗结束)，(c)用户可调整的设置(例如，实际递送的电流)，以及(d)疗程专用的数据(例如，最大和最小阻抗、电极和配置))。操作220还可以包括：记录操作异常(例如，电极断开、低阻抗、用于未经授权使用的尝试的锁定等)，将数据传输到医师的编程控制台，并且操作220可以包括存储6个月的治疗数据的容量。在其他实施例中，可以存储少于6个月或大于6个月的数据。通过例如日志文件来监控患者的依从行为(依从性)和使用情况。这样的监视可用于帮助监视使用模式，以评估患者对治疗的反应(例如，不良的临床反应可能与使用该设备的次数少于规定次数有关)。
98.在一些实施例中，脉冲发生器还可以向患者发信号通知操作参数。这可以是使用
操作的记录220的一部分，或者可以是不同或单独的操作的一部分。例如，如果用户被锁定以进行pin猜测，则可以发送信号，该信号可以指示直到发生器被解锁为止的分钟数。在另一示例中，如果对医师的后续重编程的需求即将到来，则可以发送信号，并且该信号指示在达到“重填”日期之前还剩下多少天的治疗。脉冲发生器还可以在编程的时区中显示当前时间和日期，显示当前疗程中剩余的时间(小时：分钟)和/或显示充电器准备下一个疗程所需的时间(小时：分钟)。
99.方法200可以进一步包括操作225，在操作225中，以信号通知授权治疗周期的结束。在一个实施例中，在治疗周期(例如默认为3个月)结束之前的几周(例如默认为3周)，操作230通知用户治疗周期即将结束，并且对开处方的医生进行后续随访以进行临床评估，需要安排重新编程。在一个实施例中，在疗程开始时进行通知。在随后的几周中，通知患者剩余一周的时间来安排就诊。在最后一周，会每天递减剩余天数。在授权时间段的最后治疗中，将通知用户这是最后治疗。
100.在操作230中，治疗终止。发生器的使用可以暂停(例如，用户被闭锁)，直到由医师或医师编程控制台重新编程，或者可以终止发生器的使用。
101.图6至26涉及所公开的脉冲发生器的另一实施例。特别地，图6是所公开的两个脉冲发生器610a，610b的前透视图。应当注意，脉冲发生器610a，610b是精确的重复单元，并且这些附图中的附图标记中的“a”和“b”仅用于指示如图所示的两个脉冲发生器610a，610b中的特定脉冲发生器。另外，应注意，脉冲发生器610a，610b可各自另外包括图2a至4的脉冲发生器15的特征和/或功能中的至少一些。
102.在图6中，脉冲发生器610a，610b被示为分别包括显示器625。在一个或多个实施例中，显示器625可以是液晶显示器(lcd)或有机发光二极管(oled)显示器。同样在该图中，脉冲发生器610a，610b被示出为各自包括壳体615，该壳体可以是硬壳壳体(例如，由塑料制成)。
103.另外，脉冲发生器610a，610b被示出为在其各自的底侧上均包括端口620。在一个或多个实施例中，端口620是通用串行总线(usb)端口。在脉冲发生器610a，610b的操作期间，电缆(例如，参考图12的1230)(例如，usb电缆)的一端被连接到端口620，并且电缆(例如，图12的1230)的另一端连接到计算设备(例如，图12的1200)。
104.另外，在图6中，脉冲发生器610a，610b被示为分别包括多个按钮630、635、640。具体地说，按钮630是向上箭头按钮，按钮640是向下箭头按钮，按钮635是锁定和设置键按钮。在脉冲发生器610a，610b的操作期间，用户(例如，患者、护理人员(例如父母)和/或医疗保健专业人员(例如医师))按下按钮630、640以分别通过在脉冲发生器610a，610b的显示器625上显示的文本、字母、数字、字符、图标和/或屏幕而上下滚动。另外，在脉冲发生器610a，610b的操作期间，用户按下按钮630、640以调节由脉冲发生器610a，610b产生的脉冲的电流幅度(向上和向下)。并且，用户(例如，患者、护理人员和/或医疗保健专业人员)按下按钮635以选择显示在显示器625的屏幕上的高光条目(例如，文本、字母、数字、字符或图标)。另外，用户可以按下按钮635以锁定和解锁按钮630、635、640，使得它们在治疗疗程期间不活动。应当注意，按钮630、635、640可以被锁定(例如，经由按钮635)，使得它们在治疗疗程期间是不活动的，从而使得患者不会在治疗疗程期间不经意地(例如，在睡眠期间)按压任何按钮630、635、640。
105.在图6中，示出了每个脉冲发生器610a，610b的显示器625，以显示不同的屏幕。具体地，脉冲发生器610a的显示器625被示出为显示登录屏幕，用户(例如，患者、护理人员和/或医疗保健专业人员)使用该登录屏幕登录到脉冲发生器610a以执行治疗疗程。在登录屏幕上，显示了多个图标。这些图标包括解锁图标650、高阻抗信号图标660和电池容量图标645a。当在显示器625上显示时，解锁图标650指示脉冲发生器610a的按钮630、635、640被解锁(即未锁定)并且是活动的并且可供用户使用。当在显示器625上显示时，高阻抗信号图标660指示系统正在表现出高阻抗(例如，大于最大阻抗阈值的阻抗)。有关确定系统高阻抗的详细信息，请参见图25的讨论。电池容量图标645a示出了脉冲发生器610a的电池中剩余的电池电荷量。特别地，在图6中，电池容量图标645a示出了电池剩余约百分之五十(50％)的电荷量。在一个或多个实施例中，脉冲发生器610a能够测量剩余电池容量测量至正负( /-)五(5)％的精度。应当注意，在一个或多个实施例中，当电池容量下降到预定的低电池容量阈值(例如，电池容量的10％)以下时，和/或当检测到错误(例如，高阻抗)时，脉冲发生器610a将切换到低功率模式(例如，节省电池容量)。
106.在脉冲发生器610a的显示器上还示出了用于由用户(例如，患者、护理人员或医疗保健专业人员)输入到脉冲发生器610中的患者的密码(或个人识别码(pin))。具体而言，在该图中，患者的密码(或pin)包括四个数字，以“820”开头。用于患者的密码(或pin)可以由用于患者的脉冲发生器610a产生(例如，通过使用随机数发生器)，或者用户(例如，患者、护理人员或医疗保健专业人员)可以可编程(例如，由其选择和可定制)。
107.应注意，在一个或多个实施例中，用于患者的密码可以包括(并且可以由用户定制以包括)多于或少于四位数，如图6所示。在一个或多个实施例中，患者的密码可被编程为仅包括数字，仅包括字母(可能区分大小写)，仅包括字符，仅包括图标或数字，或者包括字母、字符和/或图标的组合。
108.在一个或多个实施例中，在用户已经为患者登录了脉冲发生器610a之后，在用户不活动的特定时间段(例如5分钟)已经过去之后，脉冲发生器610a将自动锁定设备的按钮。
109.在图6中，脉冲发生器610b的显示屏示出为显示治疗疗程屏幕，用户(例如，患者、护理人员和/或医疗保健专业人员)使用该屏幕来对患者治疗疗程的参数进行编程。在治疗疗程屏幕上，显示了多个图标。这些图标包括锁定图标655、实心连接符号图标665和电池容量图标645b。当在显示器625上显示时，锁定图标655指示按钮630、635、640被解锁并且是活动的以供用户使用。当在显示器625上显示时，实心连接符号图标665表示系统被充分电连接以用于治疗疗程(例如，系统的阻抗位于最大阻抗阈值和基本阻抗阈值之间)。电池容量图标645b示出了脉冲发生器610b的电池中剩余的电池电荷量。特别地，在图6中，电池容量图标645b示出了电池剩余约百分之七十五(75％)的电荷量。在一个或多个实施例中，脉冲发生器610b能够以 /-5％的精度测量剩余电池容量。应当注意，在一个或多个实施例中，当电池容量下降到预定的低电池容量阈值(例如，电池容量的10％)以下时，脉冲发生器610b将切换到低功率模式(例如，节省电池容量)。在一些实施例中，当电池容量低于低电池容量阈值时，脉冲发生器610b将阻止用户启动针对患者的治疗疗程。
110.还在脉冲发生器610b的显示器625上的治疗疗程屏幕上示出了治疗疗程持续时间。特别地，在图6中，脉冲发生器610b的显示器625上的治疗疗程屏幕显示出治疗疗程持续时间675被用户(例如，患者或医疗保健提供者)设置为8.0小时。另外，在脉冲发生器610b的
显示器625上的治疗疗程屏幕上，治疗进度(剩余时间)680被示出为十五(15)分钟。
111.另外，在一个或多个实施例中，脉冲发生器610b的显示器625上的治疗疗程屏幕可以示出阻抗指示器(未示出)，其指示电极组件上的电极的阻抗(例如，参考图10的1060)。此外，在一个或多个实施例中，脉冲发生器610b的显示器625上的治疗疗程屏幕可以示出治疗完成指示符(未示出)，其指示治疗疗程已经完成。
112.另外，应注意，在一个或多个实施例中，为了易于用户编程，脉冲发生器610b的显示器625上的治疗疗程屏幕可示出多个预编程的定时治疗程序(即，已经选择了治疗持续时间的治疗疗程程序)，用户可以从中选择以选择用于患者的治疗疗程。
113.图7是图6的两个脉冲发生器610a，610b的另一个前透视图。在该图中，脉冲发生器610b上下颠倒，从而显示了脉冲发生器610b的顶侧。脉冲发生器610b的顶侧被示出为包括插座710。在脉冲发生器610b的操作期间，导线(例如，参考图10的1010)的一端连接到插座710。导线(例如，参考图10的1010)被分成具有两个剩余端的两条导线。导线(例如，参考图10的1010)的两个剩余端连接到电极组件(例如，参考图10)的各自的第一引线(例如，参考图10的1040)(例如，正引线)和第二引线(例如，参考图10的1050)(例如，负引线)，电极组件还包括电极垫(例如，参考图10的1060)。
114.另外，脉冲发生器610b的左侧被示出为包括电源开关720。电源开关720可以被切换到“开”位置以接通脉冲发生器610b，并且被切换到“关”位置以关断脉冲发生器。在该图中，电源开关720被示为滑动开关。然而，在一个或多个实施例中，除了滑动开关之外的各种不同类型的开关可以用于电源开关720，包括但不限于按钮开关或拨动开关。
115.在一个或多个实施例中，当电源开关720被切换到“关”位置时，脉冲发生器610b处于关断模式。在关断模式下，脉冲发生器610b不提供治疗，通过脉冲发生器610b未获得诊断，并且脉冲发生器610b无法与计算设备(例如，图12的1200)通信。另外，在关断模式下，脉冲发生器610b的电池不向脉冲发生器610b的电子设备提供任何电力。
116.在一个或多个实施例中，当电源开关720被切换到“开”位置时，脉冲发生器610b可以在低功率模式下操作。当脉冲发生器610b以低功率模式操作时，脉冲发生器610b不提供任何治疗，脉冲发生器610b未获得诊断，并且脉冲发生器610b无法与计算设备(例如图12的1200)通信。在这种模式下，脉冲发生器610的电池向脉冲发生器610b的电子设备供电。
117.图8是图6的一个脉冲发生器610a的前透视图以及图6的另一个脉冲发生器610b的后透视图。在该图中，示出了每个脉冲发生器610a，610b的底侧包括端口620a，620b(例如，usb端口)。在操作期间，电缆(例如，参考图12的1230)(例如，usb电缆)的一端连接到端口620a，620b中的每一个，并且电缆例如，参考图12中的1230)的另一端连接至计算设备(例如，参考图12的1200)。
118.也在该图中，脉冲发生器610b的背侧被示出为圆形的形状。当用户将脉冲发生器610b握在用户的手中时(例如，参见图11a和11b)，脉冲发生器610b的背侧的圆形形状使用户(例如，患者或医疗保健提供者)感到舒适。这样，根据人体工程学设计脉冲发生器610b的形状，以使用户仅用一只手即可容易且舒适地操作脉冲发生器610b。另外，示出了脉冲发生器610b的背侧包括几个突起。当脉冲发生器610b放置在表面(例如桌面)上时，脉冲发生器610b的背侧上的突起使得脉冲发生器610b稳定(例如，不滚动)。应当注意，在一个或多个实施例中，如图9的脉冲发生器610b所示，脉冲发生器610b的背侧可以被制造为具有多于或少
于两个突起。另外，如图9所示，与脉冲发生器610b的突起相比，突起可形成为具有不同的尺寸和/或形状。
119.图9是图6的一个脉冲发生器610a的前透视图以及图6的另一个脉冲发生器610b的后透视图。在该图中，每个脉冲发生器的顶侧610a，610b被示出为包括插座710a，710b。在操作期间，将导线(例如，参见图10的1010)连接到每个插座710a，710b。
120.图10是示出了连接到电极组件的图6的脉冲发生器610的透视图。在该图中，导线电缆1010被示出为连接到脉冲发生器610的插座710。导线1010被分成具有两个剩余端的两根线。导线1010的两个剩余端分别连接到电极组件的第一引线(例如，正引线)1040和第二引线(例如，负引线)1050。电极组件包括第一引线1040、第二引线1050和电极垫1060，电极垫包括多个电极。在操作期间，电极垫1060连接至患者的头部(例如，参考连接至图2b的患者5的前额的物品10)，并且电极垫1060的电极向患者递送脉冲。
121.图11a描绘了持有图6的脉冲发生器610的用户(例如，患者、护理人员或医疗保健提供者)1110。如该图所示，脉冲发生器610是根据人体工程学设计的(例如，在尺寸和形状上被设计)，以供用户1110单手使用，并且使得脉冲发生器610舒适地配合在用户1110的手中以供使用。在一个或多个实施例中，脉冲发生器610可以被设计成具有在两(2)立方英寸(in3)和五(5)立方英寸(in3)之间的体积。在一些实施例中，脉冲发生器610可以被设计成具有大约3.7立方英寸(in3)的体积。
122.图11b描绘了用户(例如，患者或医疗保健提供者)1110对图6的脉冲发生器610进行编程。在该图中，示出用户1110按下了脉冲发生器610的按钮635。
123.如上所述，脉冲发生器610包括多个按钮，它们是向上箭头按钮630(参见图6)、向下箭头按钮640(参见图6)以及锁定和设置键按钮635。向上箭头按钮630(参见图6)和向下箭头按钮640(参见图6)允许用户1110分别在脉冲发生器610的显示器625(参考图6)上显示的文本、字母、数字、字符、图标和/或屏幕上上下滚动。此外，用户可以按下按钮630、640以调节脉冲发生器610产生的脉冲的电流幅度(分别为向上和向下)。并且，锁定和设置键按钮635允许用户1110选择在脉冲发生器610的显示器625的屏幕上显示的高亮显示的项(例如，文本、字母、数字、字符或图标)。
124.在脉冲发生器610的操作期间，在为患者启动治疗疗程之前，用户1110可以使用(即，按下)向上箭头按钮630(参考图6)、向下箭头按钮640(参见图6)和/或锁定和设置键按钮635以将患者的密码(或pin)(参见图6的670)输入到脉冲发生器610中，以登录患者的脉冲发生器。在用户1110已经登录患者的脉冲发生器610之后，用户1110可以输入患者的治疗疗程的持续时间。用户可以使用(即，按下)向上箭头按钮630(参见图6)、向下箭头按钮640(参见图6)和/或锁定和设置键按钮635来指定治疗疗程的持续时间。
125.一旦治疗疗程开始，用户1110就可以使用(即，按下)向上箭头按钮630(参考图6)、向下箭头按钮640(参考图6)和/或锁定和设置键按钮635，以为患者选择脉冲的舒适的电流幅度水平。例如，用户1110可以在治疗疗程开始时选择5.2ma的舒适电流幅度水平。
126.应当注意，在一个或多个实施例中，按下向上箭头按钮630(参考图6)和/或向下箭头按钮640(参考图6)可以以特定步长大小调节脉冲的电流幅度水平(即，每次按下按钮630、640将使电流幅度改变0.1ma)。在一个或多个实施例中，用于调节电流幅度水平的步长可以是0.1ma，并且可以在0ma至8ma的范围内调节电流幅度水平。在一个或多个实施例中，
用于调整的步长可以大于或小于0.1ma和/或调整范围可以在0ma至8ma的范围内变化。
127.自治疗疗程开始以来已经过去了一段时间后，患者可以决定初始电流幅度水平设置(例如5.2ma)是不足的(例如，不再为患者提供任何感觉)或者是无法忍受的，因此，患者可能决定将电流幅度水平增大或减小到脉冲的较高水平或较低水平。然后，用户1110(例如，患者或医疗保健提供者)可以再次使用(即，按下)向上箭头按钮630(参见图6)、向下箭头按钮640(参见图6)以及/或锁定和设置键按钮635以为患者选择脉冲的新的舒适的电流幅度水平。
128.在治疗疗程的持续时间期间，脉冲发生器610将记录(例如，参考图5的220)来自治疗疗程的至少一些数据的历史。在一个或多个实施例中，在治疗疗程的持续时间内，脉冲发生器610将记录治疗电流幅度的历史记录(例如，参考图22的屏幕2200)，并记录治疗阻抗的历史记录(例如，参考图24的屏幕2400)。另外，在一个或多个实施例中，脉冲发生器610将记录治疗疗程675的持续时间(例如8.0小时)、治疗疗程的平均治疗电流幅度和/或治疗疗程的平均治疗阻抗。在一个或多个实施例中，脉冲发生器610包括内部实时时钟(rtc)，其用于对所有记录的数据进行时间戳记。
129.在一个或多个实施例中，在治疗疗程的持续时间内由脉冲发生器610收集和记录的所有数据将被存储在脉冲发生器610内。用户(例如患者或医疗保健提供者)可以通过使用患者的密码(或pin)610登录到脉冲发生器610，从而在脉冲发生器610中访问患者的已记录的数据。
130.图12是示出连接到计算设备1200的图6的脉冲发生器610的图。在该图中，脉冲发生器610通过电缆1230连接到计算设备1200。电缆(例如，usb电缆)1230的一端连接至脉冲发生器610的端口620(例如，usb端口)。并且，电缆1230的另一端连接至计算设备1200的端口(例如，usb端口)。在此图中，计算设备1200被描述为包括显示器1210的膝上型计算机。然而，在其他实施例中，计算设备1200可以是除膝上型计算机之外的各种不同类型的计算设备，包括(但不限于)台式计算机、服务器、智能手机和平板电脑设备。
131.在一个或多个实施例中，在操作过程中，计算设备1200可通过电缆1230向脉冲发生器610供电，以对脉冲发生器610的电池进行充电。在一个或多个实施例中，电池应在四(4)小时内从二十五(25)％的容量充满电。在一些实施例中，脉冲发生器610可以包括发光二极管(led)(未示出)，以向用户指示电池正在充电。
132.另外，在一个或多个实施例中，用户可以经由电缆(例如，usb电缆)1230将来自患者的记录的治疗数据从脉冲发生器610下载到计算设备1200。在一些实施例中，脉冲发生器610将使得能够通过usb连接与计算设备1200连接以进行数据传输。在至少一个实施例中，脉冲发生器610将通过使用usb协议与计算设备1200通信(包括记录的数据的传输)。
133.在一些实施例中，用户可以在计算设备1200上运行应用程序(例如，数据下载应用程序)(例如，个人计算机(pc)应用程序)，以将患者的记录数据从脉冲发生器610下载到计算设备1200。
134.在至少一个实施例中，可以由医疗保健提供者使用计算设备1200(例如，借助于在计算设备1200上运行的应用程序)来编程用于脉冲发生器610的治疗疗程参数(例如，频率、脉冲宽度、保持时间、休息时间和/或斜坡时间)。
135.在一个或多个实施例中，脉冲发生器610包括用于防止来自其他设备的网络安全
攻击的安全手段(例如，密码保护、密码锁定、防火墙和/或数据加密)。另外，在一些实施例中，脉冲发生器610利用数据加密来保护患者隐私和数据。
136.图13是图6的脉冲发生器610的俯视平面图。在该图中，脉冲发生器610的顶侧被显示为包括插座710。
137.图14是图6的脉冲发生器610的仰视平面图。在该图中，脉冲发生器610的底侧被显示为包括端口620。
138.图15是图6的靠近标尺的脉冲发生器610的前视平面图。在该图中，脉冲发生器610被示出为具有大约3.5英寸的高度和大约1.5英寸的宽度。应当注意，在其他实施例中，脉冲发生器610可以被制造为具有与图15所示不同的高度和/或宽度尺寸。
139.图16是图6的靠近标尺的脉冲发生器610的左侧视图。在该图中，脉冲发生器610被示出具有大约0.75英寸的深度。应当注意，在其他实施例中，脉冲发生器610可以被制造为具有与图16所示不同的深度。
140.图17-24示出了可以在图6的脉冲发生器610的显示器625上显示的多个示例性屏幕，供医疗保健提供者用来获得患者的已记录的治疗数据。应该注意的是，图17-24所示的屏幕仅仅是可以由所公开的系统采用的示例性屏幕，并且所公开的系统可以采用这些示例性屏幕的各种不同版本和/或可以采用比本文所公开的更多或更少的屏幕。
141.另外，应注意，在一个或多个实施例中，图17至图24的屏幕可被显示在计算设备1200(例如，参考图12)的显示器1210(例如，参考图12)上以由医疗保健提供者使用以获取(下载)患者的记录的治疗数据。在一些实施例中，医疗保健提供者可以经由便携式文档格式(pdf)文件下载图17至图24的屏幕。
142.图17是用于访问患者的治疗数据日志的图形用户界面(gui)屏幕1700，其中选择了“平均治疗数据”选项。在该图中，屏幕1700显示两个选项供用户选择。特别地，在该图中，示出了“平均治疗数据”选项已经由用户选择。在用户选择了“平均治疗数据”选项之后，显示器625将显示屏幕1800(参考图18)。
143.图18是gui屏幕1800，其示出了患者的示例性平均治疗数据。在该图中，屏幕1800示出了患者的平均治疗数据。特别地，平均治疗数据包括平均治疗幅度、平均治疗阻抗和平均治疗持续时间。在一个或多个实施例中，平均治疗数据是针对患者的所有先前治疗疗程记录的数据的平均值。在一些实施例中，用户可以指定可以利用该患者的所有先前治疗疗程中的哪个疗程来计算出平均治疗数据(即，使用仅来自患者的选择次数的治疗疗程的数据来计算平均治疗数据)。
144.在一个或多个实施例中，屏幕1800包括“返回”按钮，当其被选择时，它将使显示器625显示先前的屏幕(例如，治疗数据日志屏幕)。在用户选择“返回”按钮之后，显示器将显示屏幕1900(参考图19)。
145.图19是用于访问患者的治疗数据日志的gui屏幕1900，其中选择了“治疗疗程数据”选项。在该图中，屏幕1900显示两个选项供用户选择。特别地，在该图中，“治疗疗程数据”选项显示为已经由用户选择。在用户选择“治疗疗程数据”选项之后，显示器625将显示屏幕2000(参考图20)。
146.图20是gui屏幕2000，其示出了针对患者的治疗疗程的示例性历史清单，其中选择了治疗疗程2：2020年1月2日。在该图中，屏幕2000示出了该患者过去所有治疗疗程的清单。
特别地，在该图中，显示“疗程2：2020年1月2日”选项已由用户选择。在用户选择了“疗程2：2020年1月2日”选项之后，显示器625将显示屏幕2100(参考图21)。
147.图21是gui屏幕2100，其示出了针对患者在2020年1月2日的治疗疗程2的示例性治疗数据，其中选择了“治疗幅度”选项。在该图中，屏幕2100示出治疗疗程持续时间、治疗疗程开始时间、治疗疗程停止时间、平均治疗幅度和平均治疗阻抗。另外，屏幕2100示出了两个选项供用户选择。特别地，屏幕2100示出用户已经选择了“治疗幅度”选项。在用户选择了“治疗幅度”选项之后，显示器625将显示屏幕2200(参考图22)。
148.图22是gui屏幕2200，其示出了在2020年1月2日的治疗疗程2期间患者的治疗幅度的示例性历史清单。在该图中，屏幕2200示出了针对该特定治疗疗程的患者的所有治疗幅度(包括时间戳)的清单。
149.在一个或多个实施例中，屏幕2200包括“返回”按钮，当其被选择时，它将使显示器625显示先前的屏幕(例如，疗程2：2020年1月2日的屏幕)。在用户选择“返回”按钮之后，显示器将显示屏幕2300(参考图23)。
150.图23是gui屏幕2300，其示出了针对2020年1月2日患者的治疗疗程2的示例性治疗数据，其中选择了“治疗阻抗”选项。在该图中，屏幕2300示出了两个选项供用户选择。特别地，屏幕2100示出用户已经选择了“治疗阻抗”选项。在用户选择了“治疗阻抗”选项之后，显示器625将显示屏幕2400(参考图24)。
151.图24是gui屏幕2400，其示出了在2020年1月2日的治疗疗程2期间患者的治疗阻抗的示例性历史清单。在该图中，屏幕2300示出了针患者的对该特定治疗疗程的所有治疗阻抗(包括时间戳)的清单。
152.图25是流程图，示出了用于确定系统的阻抗(其包括连接到电极组件的脉冲发生器)是否超出范围的方法。在该方法的开始2500，在治疗疗程的开始，脉冲发生器610的至少一个处理器(例如，微处理器125)测量系统的阻抗，该系统的阻抗包括连接到电极组件2510的脉冲发生器。然后，脉冲发生器610的至少一个处理器(例如，微处理器125)确定所测量的阻抗是否小于基本阈值(例如，200ω)，这将表明可能发生短路2520。如果脉冲发生器610的至少一个处理器确定阻抗小于基本阈值，脉冲发生器将停止治疗和/或将向患者发出以下警报(例如，通过视觉(文本(例如，err)或图标警报和/或听觉警报)：阻抗低于基本阈值2530。
153.然而，如果脉冲发生器610的至少一个处理器确定阻抗不小于基本阈值，则脉冲发生器610的至少一个处理器将确定所测量的阻抗是否大于最大阈值值(例如15,000ω)，其将指示可能的开路2540。如果脉冲发生器610的至少一个处理器确定阻抗大于最大阈值，则脉冲发生器将中止治疗和/或将向患者发出以下警报(例如，通过视觉(文本或图标(例如，高阻抗信号图标660(参见图6))警报和/或听觉警报)：阻抗高于最大阈值2550。
154.然而，如果脉冲发生器610的至少一个处理器确定阻抗不大于最大阈值，则该方法返回步骤2510。然后，该方法将在治疗的持续时间内继续。
155.应注意，在一个或多个实施例中，每当检测到错误(例如，阻抗低于基本阈值或阻抗超过最大阈值)时，脉冲发生器610将切换到低功率模式(例如，节省电池容量)。
156.图26是流程图，示出了用于确定图6的脉冲发生器610的电池容量是否足以在指定的持续时间内完成治疗疗程的方法。在该方法的开始2600处，脉冲发生器610的至少一个处
理器(例如，微处理器125)确定(读取)当前电池容量(例如，80％的容量)2610。然后，脉冲发生器610的至少一个处理器确定(读取)治疗疗程的持续时间(例如8.0小时)2620。然后，脉冲发生器610的至少一个处理器确定(通过查看患者的已记录数据)患者的过去治疗疗程的平均电流幅度2630。然后，脉冲发生器610的至少一个处理器(通过查看患者的已记录数据)确定患者的过去治疗疗程的平均治疗阻抗2640。
157.然后，脉冲发生器610的至少一个处理器通过使用平均电流幅度和平均治疗阻抗来确定电池容量(例如80％的容量)是否足以在患者的指定持续时间(例如8.0小时)内完成治疗疗程2660。
158.然后，脉冲发生器610的至少一个处理器确定电池容量是否足以用于治疗疗程的持续时间2670。如果脉冲发生器610的至少一个处理器确定电池容量不足以用于治疗疗程的持续时间，则脉冲发生器610的至少一个处理器将向患者发出警报(例如，通过视觉(文本或图标)警报和/或听觉警告)，电池容量不足以在持续时间内完成治疗疗程2680。然后，在一个或多个实施例中，如果脉冲发生器610的至少一个处理器确定在治疗疗程的持续时间内电池容量不足，则脉冲发生器610的至少一个处理器将阻止用户从那时开始治疗疗程。然后，该方法结束2690。
159.然而，如果脉冲发生器610的至少一个处理器确定电池容量对于治疗疗程的持续时间是足够的，则该方法结束2690。
160.在使用中，在一个实施例中，电极组件10、1060定位在患者5的前额上。在一些实施例中，电极组件10、1060可以包括绝缘连接区域，其有助于使组件10、1060对准患者5的鼻中线。如图所示，电极组件10、1060放置在眶上孔上方，位于鼻中线侧向约2.1-2.6cm的眶脊上方。在一个实施例中，电极组件10、1060然后通过电缆20、1010连接到脉冲发生器15、610。在其他实施例中，电极组件10、1060通过无线连接而连接到脉冲发生器15、610。在一些实施例中，电极组件可以是皮下或经皮植入式电极组件。在“经皮”形式中，电极插入穿过皮肤，但是脉冲发生器15、610保持在外部；但是，可以存在穿过皮肤的导线，或者电极可以完全在皮肤组织内，并且它们通过例如电感联接而被联接到非植入的脉冲发生器15、610。然后，脉冲发生器15、610根据本文所述的方法提供刺激。
161.如上所述，本文公开的脉冲发生器15、610可以用于使用三叉神经刺激(tns)来治疗患者的疾病或病症。广义上讲，治疗方法包括将外部电极放置在三叉神经的孔或分支的至少一个上方或附近(图1a-1b)，并在指定的操作参数下在固定的时间内使用刺激器或脉冲发生器15、610刺激电极，如本文所公开的。在一实施例中，外部电极位于眶上或眼神经的孔上方(图1a，孔1)。在替代实施例中，电极组件10、1060可定位在上颌神经的孔(图1a，孔2)或下颌神经的孔(图1b，孔3)的上方。在其他实施方式中，可以将刺激单方面地施加到三叉神经的一个孔中。在其他实施例中，可以将电极定位在患者面部的区域(在右侧和/或左侧)，该区域与滑车上(supratrochlear)神经、滑车下(infratrochlear)神经、颧颞神经、颧面神经、颧眶神经、颏肌神经、鼻和/或耳颞神经和/或它们各自的孔相对应。在其他实施例中，皮下可植入电极可与本文所公开的脉冲发生器15、610一起使用。脉冲发生器15、610的至少一个处理器(例如，图4的可编程微控制器125)可以被编程为以以下参数中的一个或多个进行操作。
162.在各种实施例中，以特定的脉冲宽度或脉冲宽度范围(或脉冲持续时间)递送刺
激。可以设置刺激以递送大于和/或小于50μs、60μs、70μs、80μs、90μs、100μs、125μs、150μs、175μs、200μs、225μs、250μs、高至500μs中的一个或多个的范围内的脉冲宽度。本领域技术人员将认识到，可以将上述时间中的一个或多个用作脉冲宽度范围的边界。
163.在一些实施例中，刺激幅度作为电压或电流控制的刺激来递送。在其他实施例中，它可以作为电容性放电来递送。在各种实施例中，电流幅度可以在大约300μa的下限和大约30ma
–
35ma的上限之间的任何范围内，这具体取决于如上所述的电极的表面积、电极间距离、刺激的分支以及建模数据。在各种实施例中，幅度可以在大于和/或小于50微安(μa)、75μa、100μa、125μa、150μa、175μa、200μa、225μa、250μa、275μa、300μa、325μa、350μa、375μa、400μa、425μa、450μa、475μa、500μa、525μa、550μa、575μa、600μa、625μa、650μa、675μa、700μa、725μa、850μa、875μa、900μa、925μa、950μa、975μa、1ma、2ma、3ma、4ma、5ma、6ma、7ma、8ma、9ma、10ma、11ma、12ma、13ma、14ma、15ma、16ma、17ma、18ma、19ma和20ma中的一个或多个的范围内。在一些实施例中，电流幅度小于7ma或小于6ma，这取决于电极的尺寸、阻抗、电阻或配置。在一些实施例中，电流幅度在大约2.5ma与大约5ma之间。本领域技术人员将认识到，上述幅度中的一个或多个可以用作幅度范围的边界。
164.在各种实施例中，可以以一个或多个频率或在频率范围内递送刺激。可以将刺激设置为以小于和/或大于50hz、45hz、40hz、35hz、30hz、25hz、20hz、15hz或10hz中的一个或多个的频率进行递送。在各种实施例中，可以将刺激设置为以大于和/或小于20hz、30hz、40hz、50hz、60hz、70hz、80hz、90hz、100hz、120hz、125hz、150hz、高至300hz中的一个或多个的频率来递送。本领域技术人员将认识到，上述频率中的一个或多个可以用作频率范围的边界。
165.在各种实施例中，以特定的占空比或占空比范围来递送刺激。可以将刺激设置为以大于和/或小于5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％中的一个或多个的范围内占空比来递送。在一些实施方式中，为了确保神经的保存，占空比为10％至50％可能是优选的。在某些实施例中，在特定情况下，高达100％的占空比可能是有用的。本领域技术人员将认识到，可以将上述百分比中的一个或多个用作占空比范围的边界。
166.所有方向参考(例如，近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针和逆时针)仅用于标识目的以用于帮助读者理解本发明，并且不产生限制，特别是在本发明的位置、取向或用途方面。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对运动。这样，连接参考不必推断两个元件直接连接并且彼此成固定关系。示例性附图仅出于说明的目的，所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以变化。
167.在上述方法指示以一定顺序发生某些事件的情况下，受益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，可以对顺序进行修改，并且这种修改与本公开的变型一致。另外，如果可能，部分方法可以在并行过程中同时执行，也可以顺序执行。另外，可以执行该方法的更多步骤或更少步骤。
168.因此，实施例旨在例示可以落入权利要求的范围内的替代方案、修改方案和等同方案。
169.上面的说明书和示例提供了对本发明的示例性实施例的结构和使用的完整描述。
尽管以上已经以某种程度的特殊性或参考一个或多个单独的实施例描述了本发明的各种实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对所公开的实施例进行多种改变。因此，可以预期其他实施例。意图在于，以上描述中包含的以及在附图中示出的所有内容应被解释为仅是对特定实施例的说明而不是限制。在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的基本元件的情况下，可以进行细节或结构上的改变。