CN105457158A - 可佩戴的经皮神经刺激器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可佩带的经皮神经刺激器。公开了用于施加经皮的电刺激的轻便且可佩带的神经刺激器以及使用其诱导认知效果的方法。这些设备轻便且可佩戴，并且配置成佩戴在受试者的太阳穴上，且与电极组件结合安全舒适地适用于不同头部尺寸。这些神经刺激器设备可包括硬件、软件和/或固件部件，所述硬件、软件和/或固件部件配置成安全有效地施加高电流强度(例如，使用高电压源)。这些设备还可配置成唯一地识别哪种电极(如果存在多种电极的话)耦合到了神经刺激器，并且配置成传送可能含有电容性放电分量的合成(例如，综合)波形以增强用户的舒适感。

Description

可佩戴的经皮神经刺激器

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月25日提交的美国临时申请号62/002,910(“经皮电刺激电极老化检测***和使用其的方法(TRANSDERMALELECTRICALSTIMULATIONELECTRODEDEGRADATIONDETECTIONSYSTEMSANDMETHODSOFUSINGTHEM)”)、2014年11月6日提交的美国临时申请号62/076,459(“用于经皮和经颅刺激的悬臂电极(TRANSDERMALELECTRICALSTIMULATIONELECTRODEDEGRADATIONDETECTIONSYSTEMSANDMETHODSOFUSINGTHEM)”)、2015年1月5日提交的美国临时申请号62/099,950(“用于经皮和经颅刺激的悬臂电极”)、2014年11月6日提交的美国临时申请号62/075,896(“用于神经调节的***和方法(SYSTEMSANDMETHODSFORNEUROMODULATION)”)、2015年1月5日提交的美国临时申请号62/099,960(“用于用户控制神经刺激的方法和设备(METHODSANDAPPARATUSESFORUSERCONTROLOFNEUROSTIMULATION)”)和2015年1月5日提交的美国临时申请号62/100,022(“可佩戴的经皮神经刺激器(WEARABLETRANSDERMALNEUROSTIMULATOR)”)的优先权。这些专利申请的每一个，通过引用以其整体被并入本文。

本专利申请也可以涉及以下美国专利申请，其通过引用以其整体被并如本文：2014年12月2日提交的题为“可佩戴的经皮电刺激装置和使用其的方法(WearableTransdermalElectricalStimulationDevicesandMethodsofUsingThem)”的美国申请号14/558,604和2013年11月26日提交的题为“可佩戴的经皮电刺激装置和使用其的方法”的美国专利申请号14/091,121，通过引用以其整体并如本文。

通过引用并入

本说明书中所提及到的所有出版物和专利申请在本文通过引用以其整体并入，犹如具体地和单独地指明通过引用并入每个单独的出版物或专利申请的相同程度。

技术领域

本申请涉及用于使用经皮电刺激的、引起认知效果的非侵入式神经调节的设备(如，***和装置)和方法。尤其，本文描述的是可以被独立的电极组件使用(并且连接到独立的电极组件)的可佩戴的经皮神经刺激器。

背景

影响神经元活性的非侵入式神经调节技术可以在不需要侵入式过程的情况下调节神经活性并且可能改变行为、认知状态、知觉和运动输出。目前为止，大多数经皮的非侵入式神经调节装置使用通常经由电绳或电缆附接至神经刺激器的一个或更多个电极向受试者(subject)的皮肤应用电能，尤其在非临床或非研究环境中，所述电绳或电缆可能是长的并且难以佩戴。

例如，使用头皮电极的经颅/经皮电刺激(下文称“TES”)已经被用于以经颅交流电刺激(下文称“tACS”)、经颅直流电刺激(下文称“tDCS”)、经颅微电流刺激疗法(下文称“CES”)和经颅随机噪音刺激(下文称“tRNS”)的形式影响人类大脑功能。用于TES的***和方法已经被公开(见于例如，Capel的美国专利4,646,744、Haimovich等人的美国专利5,540,736、Besio等人的美国专利8,190,248、Hagedorn和Thompson的美国专利8,239,030、Bikson等人的美国专利申请2011/0144716和Lebedev等人的美国专利申请2009/0177243)。具有大量电极和高度可配置性的tDCS***已经被公开(见于例如，Bikson等人的美国专利申请2012/0209346、2012/0265261和2012/0245653)。

TES已经在治疗上被用于多种临床应用，包括治疗疼痛、抑郁、癫痫和耳鸣。目前为止尽管对TES神经调节进行研究，但是缺乏用于传送TES的现存的***和方法。尤其，缺乏特别是在非临床(诸如，家中)环境中的有效的、舒适的和易使用的(诸如易应用和移除的)神经刺激器。

尽管少量小的、轻便的和可能可佩戴的神经调节装置已经被描述，但是这些***没有一个适于使用电极(诸如一次性的电极组件)，其用于向用户的头部施加能量。尤其，这些***没有一个可以被固定至独立的电极组件使得对于多种用户的尺寸，神经刺激器可以很好地固定至用户的头部(或其他身体部位)。例如，之前描述的神经刺激器直接附接至用户(诸如粘合地，并且因此必须直接靠着用户的身体)或其被固定至固定到身体但需要另外的支撑(诸如来自带或在神经刺激器上的另外粘合剂)的电极以由受试者佩戴。

因此，需要轻便的、可佩戴的神经调节装置(诸如神经刺激器)，其可以由用户通过经由独立电极组件的附接而被牢固地佩戴。此外，需要轻便的神经调节器，其以适合多种身体形状和尺寸的方式机械地和电气地固定至电极组件。尤其，需要可佩戴的神经刺激器，其被配置是舒适地可佩戴的并且当用户来回移动时，或甚至当用户正在佩戴另外的衣物或眼镜时不会掉落。

此外，在TES期间，电容可能在电极之间建立，其引起疼痛和不舒适。用户可能被分散注意力，因此TES的认知效果可被降低。可选地，用户可能由于电刺激的皮肤感觉而十分不舒适，即，主观的疼痛经历压倒另外的认知的、主观的或生理的效应。因此，需要神经刺激器包括可以降低不舒适的刺激电路。例如，本文描述的神经刺激器，其包括被配置以降低不舒适和相应地提高通过TES诱导的认知效果的“短路”特征(由于以下一种或两种：将不舒适的注意力分散降低使得受试者经历其它认知效果，以及允许递送诱导更显著的认知效果的更高峰值电流强度)。

此外，需要神经刺激器装置(并且实际上、通常需要电刺激装置)，其是能量有效并高效的。尤其，需要电刺激装置(例如神经刺激器)，其包括相对高电压的电源，其又能够动态地调整被应用于装置的电子器件的功率使得节约功率(且热耗散被最小化)，同时维持装置的功能。

本文描述的是可以解决至少以上确认的需求的方法和设备(诸如装置和***，以及操作这样的设备的方法)。

发明内容

本文公开的是神经刺激器设备和使用其调节受试者的认知状态的方法。

一般而言，本文描述了轻便、可佩戴的神经刺激器设备，其可以利用电极组件操作，以使神经刺激器设备可以通过附接到电极组件被舒适地和安全地固定到用户的身体(例如，头、颈部等)。这些设备通常可包括一个或多个(例如，两个)连接器，诸如可拆卸且安全地连接到电极组件的机械与电气连接器，其中，电极组件适用于佩戴到用户的身体上。机械与电气连接器可以被设置为使得装置可以与电气连接器以悬臂方式连接(因此其可以被称为悬臂式电极组件)，并因此以相同的方式连接到受试者的身体，允许装置由不同的身体形状和/或尺寸佩戴，而仍然保证电极设备的一致性。电触头被配置为与电极相连。这些设备中的任何设备也可以包括控制电路，控制电路可以包括无线通信电路、电流发生器电路、一个或多个定时器、电源(该电源是可调和/或可再充电的)、以及安全电路。电路可以是可编程电路、专用电路、或可编程(可重编程的)电路和专用电路的某种组合。在一些变形中，电路包括电容性放电电路，其配置为可控制地将电流施加到一个或多个电触头(并且因此施加到其连接的电极)以阻止或消除电容充电。另外的电路也可以包括电路，该电路用于调整电源以阻止热量或过热，并且在满足所应用的目标神经刺激波形(总体波形)的电力需求的同时，放置电源饱和。

本公开接下来描述各种功能和实施例，这些功能和实施例可以包括在分开的章节中进行分别描述，或者联合起来进行描述。本领域的技术人员应该理解本文所描述的任何特征或元件可以与本文所描述的任何其他特征或元件合并。此外，虽然本文所描述的大多数实例是特定于可佩戴的神经刺激器，但是应该理解的是，这些特征和元件可以与任何其它类型的刺激器一起使用，例如，包括一般的TENS刺激器、一般的电气刺激器、肌肉刺激器、神经刺激器、可植入刺激器、磁性刺激器、超声波刺激器等。

本文还描述了可以由用户佩戴的结合了电极组件的刺激器(例如，神经刺激器)。例如，本文所描述了配置为安全地适合各种不同的受试者的太阳穴区的刺激器。在一些变形中，这些设备可以被配置为特别适用于佩戴在受试者太阳穴上的特定位置的神经刺激器。因此，本文所描述的任何变形可包括面向用户的表面，该表面是平的、扭转的形状，特别配置为有利地贴合受试者的太阳穴。

例如，用于产生认知效果、配置为舒服地佩戴在受试者的太阳穴的可佩戴经皮神经刺激器可以包括：外壳，其封装控制电路、含有电源的电流源；在外壳上的第一面向用户的表面，其中，第一表面沿着扭转轴扭转，其中，第一表面沿着扭转轴的长度每3cm的扭转2度至45度；以及，在第一表面的电极或第一表面上的连接器，第一表面配置为连接到电极；其中神经刺激器的重量小于5盎司。

第一表面上的电极或第一表面上的连接器可以包括第一表面边缘区域处的一个或多个连接器，其中一个或多个连接器被配置为与包括一个或多个电极的电极设备的配合表面进行电气和机械连接。

一般而言，本文所描述的设备可以是轻便的。例如，神经刺激器的重量可能小于7盎司(例如，小于7盎司、6盎司、5盎司、4盎司、3盎司、2盎司)。

神经刺激器的外壳的厚度可以小于30mm，并且可以具有不均匀的厚度。例如，神经刺激器的外壳可以包括相反于第一表面的朝外表面，并且其中，在神经刺激器一端的朝外表面和第一表面之间的外壳的厚度要比相对端的朝外表面和第一表面之间的外壳的厚度厚15％以上(厚20％、厚25％、厚30％、厚35％等)。

这些设备通常可以通过设备上的一个或多个连接器连接到一个或多个电极设备(例如，粘附电极)，设备可以与电极组件上的一个或多个互补性的连接器相连(机械地和/或电气地)。设备上的连接器可以在设备的主体上并且可以包括一对机械与电气连接器。一个或多个连接器可以包括一对套接件，其配置为容纳来自电极组件的立柱、卡扣(snap)、突起物等，或者电极组件可以具有配置为耦合到装置上或伸出装置之外的连接器(可以是卡扣、立柱、突起物)的套接件。

如将在以下更详细描述的，用于连接到电极设备、带有两个连接器的装置可能是特别有用的。特别是，本文公开的是具有一对连接器的装置，这一对连接器在预定位置彼此相对放置(偏离设备的面向用户的表面的中心)。可以优化定位和/或间隔以用于将设备固定到电极组件，保持安全的附接，同时允许设备适合各种身体形状和大小，并且，在一些情况中，允许设备相对于紧靠用户身体佩戴的电极组件以悬臂方式连接(因而相对于用户的身体以悬臂方式连接)。例如，设备可以包括彼此之间间隔大约0.5英寸至1.0英寸(更优选的是，0.6至0.9之间、0.7至0.8之间等)的连接器对。这种间隔可以是中心到中心或最近的边缘到最近的边缘。

一般而言，本文所描述的任何外壳在形状上可近似于三角形。近似于三角形的形状包括类似三角形的形状，其可以具有三条边(可以是弯曲的或直的)并且通常可具有三个可以是尖的或弯曲(例如，圆形的边缘)的角区域。

外壳可以包括较低的面向用户的表面(其通常可以但不必包括一个或多个连接器)。外壳也可以包括上表面，近似地与下表面相反(或与下表面大致相反)。上下表面之间的距离可以是设备的厚度。一般而言，厚度可以不变或可以在整个设备上不同。

如所提及的，下(面向用户的)表面可以是凹形表面和/或沿着扭转轴扭转的，其中第一表面在沿着扭转轴每3cm扭转2度至45度(例如，1度至45度之间、2度至40度之间、从以下选出的任何下边界：2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°和从以下选出的任何上边界：10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°之间，其中下边界总是小于上边界)。这也可以表示为在大约0.07度/mm和大约1.5度/mm之间。

就功能而言，本文所描述的任何神经刺激器设备都可以被配置为传送经皮电刺激。特别是，装置可以包括控制电路，控制电路包括可以包括电源和波形产生器的电流源，该电流源配置为传送大约750Hz至30kHz之间的最大35mA的两相电流。神经刺激器电流源总体上可以包括高压电源，其配置为提供大约10和100V之间的电压。该电源可以是可调的，以使由电源提供的可用电压(电压源)可以由电压控制电路进行调节，该电压控制电路可以从连接到电极的电气连接器和/或直接从电极接收反馈。

本文还公开了使用可佩戴的经皮神经刺激器(包括本文所描述的任何神经刺激器)调节受试者的认知状态的方法。例如，神经刺激器具外壳，该外壳包括面向用户的第一凹形表面、与面向用户的表面相反的朝外的第二表面，并且二值间具有厚度，其中，在第一和第二表面之间通过较高的边缘、耳廓边缘、以及眼窝边缘界定外壳，并且其中，接近耳廓边缘和眼窝边缘的交点的外壳区域的厚度小于2cm厚，该神经刺激器可以被用来调节受试者的认知状态。使用这样的设备调节认知状态的方法可包括：将神经刺激器附接到受试者的太阳穴区域，使眼窝边缘对着受试者的眼睛的眼框区域扩展、并使耳廓边缘对着受试者的耳朵、且使较高边缘对着受试者的头部的顶部(和/或太阳穴区域)。

例如，使用可佩戴的经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法，其中神经刺激器具有外壳，该外壳包括面向用户的第一凹形表面，该表面近似于三角形，朝外的第二表面，其与面向用户的表面相反，且在二者之间具有厚度，其中外壳由顶部边缘、耳廓边缘和眼窝边缘在第一和第二表面之间界定，并且，其中接近耳廓边缘和眼窝边缘的交点的外壳区域的厚度比接近于顶部边缘和眼窝边缘的交点的外壳区域的厚度至少薄15％，可以包括：将神经刺激器固定到受试者的太阳穴区域，使眼窝边缘对着受试者眼睛的眼眶区域扩展、且耳廓边缘对着受试者的耳朵、并且顶部边缘对着受试者的头部。

在这些变形的任何一个中，方法包括将电极组件固定到受试者的太阳穴，并且将神经刺激器的面向用户的表面耦合到电极组件的朝外表面。方法包括将电极组件通过粘合附接到受试者的太阳穴，并且将神经刺激器的面向用户的表面通过至少一个电气与机械附件耦合到电极组件的朝外表面。

这些方法中的任何一个都可以包括将电极组件的第一电极部分固定到受试者的太阳穴并且将电极组件的第二电极部分固定到受试者的头或颈部上的第二区域，并且将神经刺激器的面向用户的表面耦合到朝外表面，该朝外表面与电极组件的第一电极部分相反，以使神经刺激器与电极组件的第一和第二电极部分都保持电接触。

这些方法中的任何一个可以包括在至少一部分神经刺激器上佩戴玻璃或其它饰品或服饰。

本文还描述了神经刺激器，其包括在形成波形(例如，总体波形)的传送脉冲中的一些或全部期间的电容放电。例如，用于在受试者中产生认知的可佩戴经皮神经刺激器，该神经刺激器可以包括：封装控制器的外壳、连接到控制器的无线通信子***、以及高压电源；外壳上的面向用户的第一表面；配置为与第一电极相连的第一连接器；配置为与第二电极相连的第二连接器；并且其中控制器包括波形产生器，其配置为在第一电极和第二电极之间传送两相电信号，以及电容性放电电路，其中控制器被配置为在两相电刺激信号的传送期间，触发电容性放电电路对第一电极和第二电极上的电容放电。在本文所描述的任何设备和方法中，放电电路可以被配置为使得电容性放电电流可以被分离地或单独地应用在单个方向上(例如，应用于一个或多个电极)，包括在两个方向(例如，应用于两个电极，正极和负极)中都不应用电容性放电电流。

本文提供了电容性放电电路的实例，但是在一些变形中可以包括双H桥电路。神经刺激器的控制器可以包括开关，其配置为当触发电容性放电电路时，关闭电流源。电容性放电电路可以被配置为在0至100微秒之间的持续时间内对电容进行放电。神经刺激器的控制器可以包括放大器，其配置为测量在电刺激脉冲期间传送到第一电极和第二电极的电压。

神经刺激器的控制器可以被配置为基于从多个早期循环估计到的施加电压的历史需求，调节由高压电源提供到波形产生器的电压。

还描述了配置为检测(使用检测电路***或电容性检测电路***)到电极组件的连接，该电极组件在电极之间具有电容性元件(例如，至电极的连接器之间)；电容性元件可以起到高频(高通)滤波器的作用，该高频(高通)滤波器只在阈值之上的频率处是可检测的(例如，50kHz以上)而在其他频率起到开路的作用。这些神经刺激器也可以检测可同时用于确认连接和用于识别所附接的电极组件的类型或类别的电容性元件的共振。例如，在受试者产生认知效果的可佩戴的经皮神经刺激器，其中，神经刺激器被配置为与由受试者佩戴的电极组件耦合，该神经刺激器包括封装控制器的外壳、连接到控制器的无线通信子***、以及高压电源；外壳上的面向用户的第一表面；配置为与第一电极相连的第一连接器；配置为与第二电极相连的第二连接器；并且其中控制器包括波形产生器，其配置为在第一电极和第二电极之间传动两相电信号，以及电容性感测电路，其中控制器被配置为检测指示电极已经连接的第一和第二电极之间的电容信号，并且被进一步配置为检测特性共振。

本文所描述的任何神经刺激器设备可以配置为悬臂，例如，以被安全地连接在面向用户的表面的一个区域，而且相对于用户和/或在相反端固定到/可固定到受试者的电极设备是自由浮动的。这通常可以通过在粘合的电极设备和偏离中心神经刺激器设备之间放置两个(或可能多于两个)机械和/或电气连接器来实现，两个连接器之间的间隔是预定的。例如，通过与电极设备的附接可连接到受试者的经皮神经刺激器可以包括：封装控制器和电流源的外壳，其中外壳包括面向用户的凹形表面和与面向用户的表面相反的顶部表面；面向用户的凹形表面和顶部表面之间的第一边缘区域和第二边缘区域，其中第一边缘区域比第二边缘区域薄；面向用户的凹形表面上的第一和第二连接器，并且其相对面向用户的凹形表面的中心偏离，其中第一和第二连接器中的每个被配置与电极设备上的连接器配合件进行电气和机械连接，其中第一和第二连接器之间还间隔0.7至0.8英寸之间。

通过结合电极设备的悬臂式附件可连接到受试者的可佩戴的经皮神经刺激器可以包括：封装控制电路和电流源的外壳；外壳上的面向用户的第一表面，其中第一表面是弯曲的和扭转的；以及第一表面上和相对于第一表面的中心偏离的一个或多个连接器，其中一个或多个连接器被配置为与电极设备的配合表面上的连接器配合件进行电气和机械连接；其中神经刺激器的重量小于5盎司。

本文所描述的任何刺激装置(例如，神经刺激器)可以包括两个连接器(例如，一个或多个连接器包括第一和第二连接器)。本文所使用的连接器可以是电气与机械连接器，该电气与机械连接器可以同时进行电气接触并且可以以机械方式方便地将刺激装置固定到电极设备(例如，电极组件)。连接器可以是***内孔(接受器)连接器的外螺纹管(突起)连接器，内孔(接受器)连接器接受外螺纹管(突起)连接器；抓(夹)连接器，其与可抓的连接器(旋钮等)配合；或任何其它类型的连接器。例如，连接器可以是卡扣、卡环、插头、磁铁等。刺激装置可以包括同时是相同类型的一对(或多对)连接器(例如，卡扣或卡扣接受器)或不同类型的一对(或多对)连接器(例如，卡扣和卡扣接受器)。例如，在神经刺激器设备上(例如，在神经刺激器设备的面向用户的表面上)具有第一和第二连接器的变形中，连接器可以包括卡扣接受器(例如，配置为接受外螺纹管卡扣杆)。

本文所描述的任何神经刺激设备可以配置为带悬臂的附件，以使设备上的上的连接器(例如，第一和第二连接器)将面向用户的凹形表面固定到电极设备，同时允许与边缘区域相反的面向用户的凹形表面的端部相对于电极设备移动。神经刺激器设备上的连接器之间的间隔(例如，两者之间使用大约0.7至0.8之间的间隔)特别适合这种配置，并且在设备的直径小于5英寸和/或厚度平均小于0.5英寸时特别适合，但是这种设置也可以与具有不同尺寸的神经刺激器一起运作。

例如，在一些变形中，第一和第二连接器间隔大约0.7至0.75英寸之间或0.72至0.74英寸之间、等等。

在一些变形中，适配器单元可以耦合到第一和第二连接器并且给第二组电极连接器提供了更大的间隔，二者之间的间隔比神经刺激器单元的连接器间的距离大(例如，大于0.8英寸、大于1英寸等)。

如所提及的，一般而言，这些装置是轻便的，并且特别是，设备的重量小于5盎司。重量在设备中非均匀分布；特别是在配置为将电极设备以悬臂方式伸出的神经刺激器设备中，在连接器上的神经刺激器设备的端部或连接器上的神经刺激器设备的端部附近的神经刺激器设备的重量(和/或厚度)可以更重，使得较轻的端(也可以是较薄的端)与该端/该边缘区域相反。相反地，在一些变形中，这可以互换，使得神经刺激器设备的更厚和/或更重的端/边缘区域被放置在使用连接器的电气和机械附件区域的相反区域；这种配置在允许装置吻合受试者的头部同时保持安全地固定到电极设备方面具有意想不到的优点。这种配置也允许连接器(例如，卡扣接受器)和内部电路和/或电力存储设备(例如，电池)部件之间的间隔。

本文所描述的任何装置通常可以相当薄。例如，本文所描述的任何神经刺激器设备的外壳可以小于30mm厚(例如，小于20mm厚、小于15mm厚、小于14mm厚、小于13mm厚、小于12mm厚、小于11mm厚、小于10mm厚、小于9mm厚、小于8mm厚、小于7mm厚、小于6mm厚、小于5mm厚等)。这可能指的是外壳的平均或绝对(最大)厚度。一般而言，这些装置可以具有均匀或非均匀的厚度，如上所提及的。如上所提及的，在这些变形中的任何一个中，这些可佩戴的电刺激器中的任何一个的外壳可以有与第一表面(例如，面向用户的或面向电极组件的表面)相反的顶部表面，其在神经刺激器的一个端区域比在神经刺激器的相反端区域大了超过10％(或15％、或20％、或25％或30％、或35％、或40％、或45％、或50％、或60％、或70％、或80％、或90％、或100％、或110％等)。

在一些变形中，神经刺激器设备的外壳是成三角形的。如上所提及的，这可能指的是当装置固定到电极组件时，外壳大致上是三边的形状(从上向下观察神经刺激器设备的外壳)。边可以是弯曲的或直的，类似三角形的外部周界的角也一样。

面向用户的表面可以是平的，或在一些变形中，它可以是扭转的和/或成凹形。如上所描述的，面向用户的表面可以是凹形或沿着扭转轴扭转的，其中第一表面沿着扭转轴的长度每3cm扭转2度至45度之间。

本文所描述的任何神经刺激器设备可以适用于通过附接的(在一些变形中，是集成的)电极设备传送TES以改变受试者的认知状态。例如，这些装置中的任何一个可以特别配置为将刺激通过连接器提供到一对电极以应用如在2015年3月4日提交的、序号为14/639,015的美国专利申请(其要求美国9,002,458的优先权)中所描述的电刺激。在一些变形中，神经刺激器包括控制器，该控制器在外壳内，其配置为在连接器之间传送大约750Hz至30kHz之间的、大于3mA的脉冲的非对称两相电流，以使能量可以通过连接的(或集成的)电极被应用。

特别是，本文所描述的神经刺激器设备可以包括硬件和/或软件和/或固件(例如，电路***、可编程的处理器、存储器等)，当神经刺激器设备应用到用户的头部和/或颈部上的适合位置时，这些硬件和/或软件和/或固件能够启用相对的高电流、高频刺激，这对于改变认知状态特别有效。因此，外壳可以(部分地或完全地)封装一个或多处理器、电路板、电路***(包括本文所描述的任何电路或子***)、比较器、放大器(例如，运算放大器等)、电容器、电阻、变压器、电感线圈、LED、电池等。特别是，本文所描述的神经刺激器设备可以包括电流源(例如，电流供应电路***)和/或可以包括高压电源，其配置为提供大约10至100V之间的电压，该电压对于实现用于通过TES调节认知状态的目标刺激参数特别有用。

本文所描述的神经刺激器设备中的任何一个通常也可以配置用于无线通信，例如，使用提供指令(包括要从神经刺激器设备传送的波形)的远程或本地装置，并且因此这些设备中的任何一个可以包括无线子***(例如，蓝牙芯片组和天线等)，无线子***在外壳内并且连接到控制器。

本文还公开了使用可佩戴的经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法。例如，在一些变形中，方法可以包括使用本文所述的任何神经刺激器设备。例如，方法可以包括：在可佩戴经皮神经刺激器的外壳的第一表面上的第一和第二连接器与电极设备上的第一和第二连接器配合件之间建立电气和机械链接，其中第一和第二连接器间隔0.7至0.8英寸之间，并且其中外壳包括第一表面和与第一表面相反的第二表面，以及第一表面和第二表面之间的第一边缘区域和第二边缘区域，其中第一边缘区域比第二边缘区域薄；将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额；并且通过传递脉冲的、非对称的两相电流，应用来自电极设备的电刺激。应用电刺激可以包括传递750Hz至30kHz之间的大于3mA的脉冲的、非对称的两相电流。

使用可佩戴的经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法包括：在可佩戴经皮神经刺激器的第一表面上的一个或多个连接器和电极设备上的一个或多个连接器配合件之间建立电气和机械连接，其中第一表面是凹形并且沿着扭转轴扭转，使得第一表面沿着扭转轴的长度每3cm扭转2度至45度之间，并且其中一个或多个连接器相对于第一表面的中心偏离放置；将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额；以及通过传送非对称两相脉冲电流，应用来自电极设备的电刺激。

一般而言，进行电气和机械连接包括将第一连接器配合件扣合到第一连接器中并且将第二连接器配合件扣合第二连接器中。进行电气和机械连接可以包括将外壳的第一表面上的第一和第二连接器连接到电极设备上的第一和第二连接器配合件；第一表面可以是凹形。

将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额可以包括通过粘合将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额。

这些方法中的任何一个都可以包括在将神经刺激器附接到受试者的太阳穴或前额之前，在电极设备和神经刺激器之间的建立电气与机械连接。例如，方法可以包括将电极设备的一部分连接到受试者的颈部或乳突区域，并将另一部分(神经刺激设备可连接到这一部分)连接到受试者的太阳穴和/或前额区域。其中，附接可包括通过粘合附接。

如上所提及的，本文所描述的设备可以与包括例如，眼镜、助听器、帽子等的服装、饰品和/或假体一起佩戴，通常不干扰这些服装、饰品和/或假体的舒适、位置和功能。例如，应用、使用或佩戴本文所描述的设备方法可以包括在神经刺激器的至少一部分上佩戴眼镜。

所述方法还可包括,将电极组件的第二电极区域添加到乳突区域或颈部。

所述方法还可包括，在所述神经刺激器的至少一部分上安装玻璃。本文所描述的设备的应用可以包括初步确定将设备应用到哪里(例如，可以首先使用如本文所描述的连接器将组合使用的神经刺激设备和电极组件连接在一起)。例如，这些方法中的任何一个都可以包括在将装置固定到头部和/或颈部之前，“测试”头部上的设备和电极的位置。例如，使用可佩戴的经皮神经刺激器调节受试者的认知状态可以包括：将神经刺激器装置的凹形表面放置在受试者的前额或太阳穴区域之上的第一位置中；从神经刺激器装置的第一凹形表面上的粘合剂移除衬层；以及，将神经刺激器装置的凹形表面重新放置在接近第一位置的位置中，以通过粘合将神经刺激器装置固定到受试者的前额或太阳穴区域。

所述方法还可包括，在移除所述衬层之前从用户的头部移除所述神经刺激器装置。

本文所描述的任何方法包括通过传送大约在750Hz至30kHz之间的、大约为3mA至25mA的非对称两相脉冲电流，从电极设备施加电刺激。

一般而言，这些方法中的任何一个都可以包括在移除衬层之前，将神经刺激器装置从用户头部的“测试”位置移除，例如，露出粘合剂以使其可以被粘合在期望的位置。当应用设备来确认设备的位置时，可以使用镜子或通过前置摄像头显示用户的实时图像的应用(例如，智能手机、图形输入板等应用/软件)。例如，方法可以包括显示受试者的头部的镜像；和/或包括在定位神经刺激器装置的凹形表面后，捕捉受试者的头部的图像；以及当重新定位神经刺激器装置时，显示图像。在一些变形中，可以使用实际的镜子来显示用户的图像；在一些变形中，可以使用如上所描述的前置摄像头。

神经刺激器设备可以被连接到(以及可以包括连接步骤)电极组件，该电极组件具有由衬层覆盖的粘合剂。在一些变形中，在通过粘合将设备应用到用户之前，电极组件和神经刺激器设备被耦合在一起。在一些变形中，在将神经刺激器设备耦合到电极组件之前，电极组件可以首先部分地或全部地被附接到用户的身体。

在神经刺激器设备和电极设备被应用在用户的头部和/或颈部的方法中，定位凹形表面可以包括偏移神经刺激器装置以识别受试者的前额或太阳穴区域的形状的可贴合的位置(例如，在通过粘合将二者固定到用户头部之前)。定位凹形表面可以包括相对于以下中的一个或多个偏移神经刺激器装置：受试者的眉毛、眼睛、头发际线、或前额中线。

如以上所提及的，本文所描述的任何设备可包括高压电源；这些电源可以在操作期间通过设备可调，使得由电源提供的可用电压(供电电压Vs)是受控和可变的。如上所提及的，该调节可以允许防止设备过热和节省电力，以及在电刺激脉冲期间防止电路***(例如，电流源)饱和。该调节可以是动态的。例如，本文还描述了经皮神经刺激器设备(例如，装置)，其包括：封装高压电源的外壳，电源具有超过10V的最大电压，并且进一步配置为提供小于最大电压的供电电压，其中供电电压是可调的；第一连接器，其配置为与第一电极电气连接；第二连接器，其配置为与第二电极电气连接；以及外壳内的控制器，控制器包括：波形产生器，其配置为在第一和第二连接器之间传送非对称两相电脉冲信号，其中波形产生器接收来自高压电源的供电电压，并且其中控制器被配置为将供电电压与第一和第二连接器之间的施加电压之间的差与目标电压偏移量进行比较，并且进一步地，其中控制器被配置为基于比较来调节供电电压。

本文所描述的经皮神经刺激器设备的这些变形中的任何一个中，设备可以包括：封装高压电源的外壳，高压电源具有超过10V的最大电压，并且进一步配置为提供小于最大电压的供电电压，其中供电电压是可调的；第一连接器，其配置为与第一电极电气连接，第二连接器，其配置为与第二电极电气连接；以及外壳内的控制器，控制器包括：波形产生器，其配置为在第一和第二连接器之间传送非对称两相电脉冲信号，其中波形产生器接收来自高压电源的供电电压，感测电路，其配置为检测第一和第二连接器之间施加的电压，其中控制器被配置为对供电电压和施加电压之间的差与目标电压偏移量进行比较，并且如果供电电压和施加电压之间的差大于目标电压偏移量，则通过降低供电电压来调节供电电压，如果供电电压和施加电压之间的差小于目标偏移，则通过增加供电电压来调节供电电压。

在这些实例中的任何一个中，高压电源可以被配置为提供一般在高压范围之间的电压(例如，大于20V、在10V和120V之间、在20V和100V之间等)。

目标电压偏移量通常可以是阈值的值(例如，2V、3V、4V、5V、6V、7V等)或电压范围(例如，大约2V-10V之间；大约3V-9V之间；大约4V-8V之间；大约5V-7V之间；大约4V-10V之间；大约1V、2V、3V、4V、5V、6V等中的任何一个和大约8V、9V、10V、11V、12V等中的任何一个之间)。

电压的调节可以由调节器和/或控制器(例如，控制/调节电路***或子***)进行调节，调节器和/或控制器通常可以被配置为：如果供电电压和施加电压之间的差大于目标电压偏移量，则降低供电电压，如果供电电压和施加电压之间的差小于目标电压偏移量，则增加供电电压。控制器可以被配置为按照供电电压和施加电压之间的差来调整供电电压。

一般而言，设备还可以包括感测电路。感测电路可以包括连接到第一和第二连接器中的一个或两个的放大器(例如，测量两者之间的电压差，V施加，即可施加到用户的电压)。

控制器可以被配置为基于施加的电流和供电电压与施加电压之间的差来确定装置是否处于过热的状态。在一些变形中，控制器被配置为确定设备是否处于饱和状态(例如，是否目前的电源子***/电路***是饱和的)。一般而言，调节器电路***或子***也可以包括用于确定过热条件的温度传感器(例如，电热调节器)。

本文还描述了操作神经刺激装置以动态调整由电源提供的可用电压。例如，调节可佩戴经皮神经刺激器装置的电力的方法可以包括：在可佩戴经皮神经刺激器装置的第一电极和第二电极之间传送两相电信号，其中可佩戴经皮神经刺激器装置包括提供可调节供电电压的高压电源和接收供电电压的波形产生器；检测第一电极和第二电极之间的施加电压；以及，将供电电压和施加电压之间的差与目标电压偏移量进行比较，并且如果供电电压和施加电压之间的差小于目标电压偏移量，则通过增加供电电压来调整供电电压，或者如果供电电压和施加电压之间的差大于目标电压偏移量，则通过降低供电电压来调整供电电压。

检测施加电压可包括检测连接到第一电极的第一连接器和连接到第二电极的第二连接器的电压。一般而言，检测施加电压可以在TES波形的一个或多个脉冲期间发生，并且可以在脉冲间隔(开路条件)或当电容性放电发生时的TES波形的持续时间期间避免对施加电压的测量。在TES波形的脉冲持续时间期间的测量可以包括，检测由神经刺激装置的控制器生成的用于识别不同于开路和电容性放电持续时间的激活的脉冲持续时间的门控信号或其它数字或模拟信号。

目标电压偏移量可以是电压范围(例如，大约2V和10V之间、大约3V和9V之间、大约4V和大约8V之间、大约6V和7V之间等)。

本文所描述的任何神经刺激器设备都可以配置为带悬臂的装置，用于与上述电极组件一同使用。例如，神经刺激器设备可以是可佩戴的经皮神经刺激器，其可以使用电极设备连接到受试者，并且可以包括：封装控制器和电流源的外壳；外壳上的面向用户的凹形表面；以及面向用户的凹形表面上且相对于面向用户的凹形表面的中心偏离的第一和第二连接器，其中第一和第二连接器中的每个被配置为与电极设备上的连接器配合件进行电气和机械连接，进一步地，其中，第一和第二连接器的间隔在0.7至0.8英寸之间。

第一连接器和第二连接器可以将面向用户的表面的第一边缘区域固定到电极设备，同时允许与第一边缘区域相反的面向用户的表面的第二边缘区域相对于电极设备是浮动的。如上所讨论的，第一和第二连接器可以包括卡扣接受器。第一和第二连接器通常由0.5至1英寸之间的任何近似的长度来间隔开，而且特别是0.6至0.9英寸，以及更特别的是0.7至0.8英寸(例如，大约0.7至0.75英寸之间)。如上所描述的，这样的悬臂式设备可以是轻便的(例如，重量可以小于5盎司)，并且可以是比较薄的(例如，外壳可以小于30mm厚、小于20mm厚、小于15mm厚、小于11mm厚等)。

外壳包括与面向用户的表面相反的顶部表面，并且神经刺激器的一端处的朝外表面和第一表面之间的外壳的厚度比神经刺激器的相对的一端的朝外表面和第一表面之间的外壳的厚度厚了超过15％。面向用户的表面可以是凹形和/或扭转的。例如，面向用户的表面可以是凹形或沿着扭转轴扭转，其中面向用户的表面沿着扭转轴的长度每3cm扭转2度至45度之间。

控制器可以配置为传送大约750Hz至30kHz之间的、大于3mA的非对称两相脉冲电流。

使用电极设备可以连接到受试者的可佩戴的经皮神经刺激器可以包括：封装控制器和电流源的外壳；外壳上的面向用户的第一表面，其中第一表面是凹形的；以及位于第一表面上且相对于第一表面的中心偏离的第一和第二连接器，其中第一和第二连接器被配置为，当使配合表面背离受试者的头部而将电极设备固定到受试者的头部时，与配合表面上的连接器配合件进行电气和机械连接，使得第一和第二连接器将第一表面的一侧固定到电极设备的配合表面，同时准许第一表面的相反侧相对于配合表面浮动。第一和第二连接器彼此间隔0.7英寸至0.8英寸之间。

在本文所描述的任何设备中，第一和第二连接器可以包括一对套接件，其配置成接受来自电极组件的卡扣。神经刺激器的重量可以小于5盎司。外壳可包括与第一表面相反的朝外表面，其中，神经刺激器的一端处的朝外表面和第一表面之间的外壳的厚度比神经刺激器的另一端的朝外表面和第一表面之间的外壳的厚度厚了超过15％。第一表面可以是凹形的或沿着扭转轴扭转的，其中第一表面沿着扭转轴的长度每3cm扭转2度至45度之间。

控制器可以配置为传送大约750Hz至30kHz之间的、大于3mA的非对称两相脉冲电流。

本文还描述了将神经刺激设备附接到用户的方法，以使一端相对于电极组件以悬臂方式操作(由此相对于用户的身体以悬臂方式操作)，如利用可佩戴的经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法。这些方法中的任何一个都可以包括：在偏离中心定位在可佩戴的经皮神经刺激器的外壳的第一表面上的第一和第二连接器与电极设备的第一和第二连接器配合件之间进行电气和机械连接，其中第一和第二连接器在第一表面上间隔0.7英寸至0.8英寸之间；将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额；并且通过传送非对称两相脉冲电流，应用来自电极设备的电刺激。

例如，应用电刺激可以包括传送750Hz和30kHz之间的、大于3mA的非对称两相脉冲电流。进行电气和机械连接可以包括将电极设备的第一连接器扣合到神经刺激器的第一连接器配合件中，并且将电极设备的第二连接器扣合到神经刺激器的第二连接器配合件中。

将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额可以包括通过粘合将电极设备固定到受试者的太阳穴和/或前额，以便神经刺激器的一端相对于电极设备以悬臂方式操作，和/或通过粘合将电极设备的第一区域固定到受试者的太阳穴或前额，并且通过粘合将电极设备的第二部分到受试者的头部或颈部的另一部分。在一些变形中，将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额包括通过粘合将相邻于神经刺激器的第一表面的电极设备的第一部分固定到受试者的太阳穴或前额，以及将神经刺激器的第二部分固定到受试者的颈部或乳突区域的另一部分。

使用可佩戴的经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法可以包括：通过位于第一表面上的偏离中心的第一和第二连接器与电极设备上的第一和第二连接器配合件的耦合，在可佩戴的经皮神经刺激器的第一表面和电极设备之间进行电气和机械连接，使得电气和机械连接将第一表面的第一侧的区域保持到电极设备，而准许第一表面的相对侧的区域相对于电极设备浮动；将电极设备固定到受试者的太阳穴活前额；并且通过传送大约在750Hz至30kHz之间的、大约在3mA至25mA之间的非对称两相脉冲电流，应用来自电极设备的电刺激。

进行电气和机械连接可以包括将电极设备的第一连接器扣合到神经刺激器的第一连接器配合件中，并且将电极设备的第二连接器扣合到神经刺激器的第二连接器配合件中。进行电气和机械连接可以包括在第一表面上的第一和第二连接器与电极设备上的第一和第二连接器配合件之间进行电气和机械连接，其中第一和第二连接器在第一表面上彼此间隔0.7英寸至0.8英寸之间，并且第一和第二连接器配合件彼此间隔0.7英寸至0.8英寸之间，以提供神经刺激器的第一侧的区域和电极设备的第一区域之间的连接，而允许神经刺激器的第二侧的区域相对于电极设备的第二区域是浮动的。

将电极设备附接到受试者的太阳穴或前额可以包括通过粘合将电极设备的第一区域固定到受试者的太阳穴或前额，并且通过粘合将电极设备的第二部分附接到受试者的头部或颈部的另一部分。在一些变形中，将电极设备固定到受试者的太阳穴或前额可以包括通过粘合将电极设备的第一区域固定到受试者的太阳穴或前额，并且通过粘合将电极设备的第二部分固定到受试者的颈部或乳突区域的另一部分。

本文所描述的任何电刺激(例如，神经刺激器设备，包括***和装置)可以配置为可控地和可靠地应用电流，该电流被引入以抵制电容性电荷的累积，该电容性电荷的累积可以其他方式在电极上形成，特别是在以本文所描述的方式刺激时。电容性放电信号可以被包括为本文所描述的设备所使用的波形的一部分以调节用户的认知状态。一般而言，电容性放电信号是可控的，并且在抵制电荷在电极上累积。设备可以包括电路***(电容性放电电路)，该电路***包括在外壳中。

例如，经皮神经刺激器设备可以包括：具有第一表面的外壳；第一连接器和第二连接器，其中第一连接器被配置为与第一电极电气连接，而第二连接器被配置为与第二电极电气连接；以及，外壳内的控制器，控制器包括：波形产生器，其配置为在第一连接器和第二连接器之间传送非对称两相脉冲电流，以及电容性放电电路，其由控制器触发并且被连接到第一和第二连接器中的一个或两个，并且被配置为在两相电刺激信号的循环的一部分中，将渐变的电容性放电电流脉冲传送到第一电极或第二电极或第一电极和第二电极。电容性放电电路可以包括双H桥电路，其配置为生成渐变的电容性放电脉冲。

渐变(上下文中的渐变的放电脉冲)通常可以包括任何大于1微秒(μs)的时间段(例如，大于1μs、大于2μs、大于5μs、大于10μs、大于15μs、大于20μs、大于30μs、大于40μs、大于50μs、大于100μs、大于150μs、大于200μs、大于300μs、大于400μs、大于500μs等)。更具体的是，电容性放电脉冲是非瞬时的，并且不是短路一个电极或两个电极的结果(“短路电路”)，而是以电流的应用作为替代，使得连接到设备的电极上的电容性电荷抵消、较少或消除。例如，在一些变形中，最大的电容放电电流(例如，几十mA，通常是50mA或大于50mA的范围)在波形的一部分持续时间内打开或关闭以调节用户的认知状态。

一般而言，控制器可以被配置为在非对称两相电刺激脉冲信号的每个循环内，多次触发电容性放电电路。电容性放电电路可以被配置为生成渐变的电容性放电脉冲使得其可以持续大约1微秒至1毫秒。控制器还可以被配置为在电刺激波形的不同时间点对累积在第一电极和第二电极上的电容放电，其中电容性放电的方向(即，对哪个电极上的电容放电)可以通过历史的刺激脉冲确定(即，由于先前的电容性放电引起的它们的历史累积的电荷失衡)或可以通过神经刺激器的控制器确定，神经刺激器的控制器实现在一个方向(即，从第一电极)电容性放电，而不能在其他方向上(即，从第二电极)电容性放电。

控制器可以配置为当触发电容性放电电路时，关闭电流源。

如以上所提及的，本文所描述的任何设备可以包括外壳内的无线通信子***，并且其连接到控制器。

在本文所描述的任何电刺激器(例如，神经刺激器)设备中，控制器可以被配置为触发电容性放电电路以在两相电信号的正向部分的开始和结束处传送渐变的电容性放电脉冲。控制器可以被配置为激活电容性放电电路以在两相电信号的负向部分的开始和结束处传送渐变的电容性放电脉冲。控制器可以被配置为偏离两相电信号的正向或负向部分一定的相位偏移量(即，不在正向或负向脉冲的开始或结束处)激活电容性放电电路。

例如，经皮神经刺激器可以包括：封装电流电源的外壳；外壳上的第一表面；第一连接器和第二连接器，其中第一连接器被配置为与电极设备的第一电极电气连接，而第二连接器被配置为与第二电极电气连接；外壳内的控制器，控制器包括：波形产生器，其配置为在第一连接器和第二连接器之间传送非对称的两相脉冲电流，以及电容性放电电路，其由控制器触发并且被连接到第一和第二连接器中的一个或两个，并且被配置为在两相电刺激信号的循环的一部分中，传送渐变的电容性放电电流脉冲，电容性放电电流脉冲传送以下中的一种或两种：抵消第一电极上的第一电容性电荷的第一电荷；以及，抵消第二电极上的第二电容性电荷的第二电荷。通过电容性放电(以及电容性放电电路)可以部分或完全的抵消电极上的电容性电荷。例如，所施加的电容性放电电流可能不能完全消除一个电极或多个电极上电容性电荷。因此，本文所使用的“抵消”电极上的电容性电荷并不要求完全地消除电荷。

如以上所提及的，电容性放电电路可以包括施加电流以减少或消除电极上的任何电容性电荷的任何合适的电路***。例如，电容性放电电路可以包括双H桥电路，其配置为生成渐变的电容性放电脉冲。

电容性放电(例如，电容性放电电路的应用)可以在波形应用期间的任何点触发。电容性放电的触发可以由控制器控制。例如，设备可以包括控制器，其以被配置为在非对称两相电刺激脉冲信号的每个循环内，多次触发电容性放电电路。控制器可以被配置为触发电容性放电电路以在两相电信号的正向部分的开始和结束处传送渐变的电容性放电脉冲。控制器可以被配置为激活电容性放电电路以在两相电信号的负向部分的开始和结束处传送渐变的电容性放电脉冲。

电容性放电信号(脉冲)可以是任何持续时间，但是通常在几微秒和几百毫秒之间(但是，如果需要，它可以更长)。例如，电容性放电电路可以被配置为生成渐变的电容性脉冲，使得其可以持续大约1微秒至1毫秒。一般而言，电容性放电信号(脉冲)的持续时间可以通过限制或限定最大放电电流来控制。

本文所描述的任何设备(例如，装置和方法)，包括那些具有电容性放电电路的设备，可以包括耦合到连接器的电极或可耦合到连接器的电极。例如，设备还包括连接到第一连接器的第一电极以及连接到第二连接器的第二电极。

本文还描述了使用经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法，其可以包括：在电刺激期间，应用电容性放电电流脉冲，这可以允许比使用其他方式将可能获得的刺激相对更强的刺激的使用(例如，更高强度的电流)。例如，使用经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法可以包括：在附接到受试者的经皮神经刺激器的一对电极之间传送非对称两相脉冲电流，其中神经刺激器包括配置为与该对电极中的第一电极电气连接的第一连接器和与该对电极中的第二电极电气连接的第二连接器，以及封装控制器的外壳，该控制器具有波形产生器和电容性放电电路；以及在两相电刺激信号的循环的一部分中，应用电容性放电电流脉冲，电容性放电电流脉冲传送第一电荷或第二电荷或传送第一电荷和第二电荷，第一电荷抵消第一电极上的第一电容性电荷，第二电荷抵消第二电极上的第二电容性电荷。

在本文所描述的任何方法中，方法可以包括传送非对称两相脉冲电流，其中包括在一对电极之间传送非对称两相脉冲电流，其中第一电极被附接到受试者的太阳穴或前额。例如，传送非对称两相脉冲电流可以包括在一对电极之间传送非对称两相脉冲电流，其中第一电极被附接到受试者的太阳穴或前额并且第二电极被附接到受试者的颈部或乳突区域。传送非对称两相脉冲电流可以包括传送大约750Hz至30kHz之间的、大约3mA至25mA之间的非对称两相脉冲电流。

一般而言，在本文所描述的任何设备和方法中，电极(特别是第二电极)可以被配置用于安置在身体的任何适合的区域，而不受限于这些实例中所描述的乳突和颈部区域。其他位置包括其他面部区域(例如，前额的中央等)、头皮区域、颈部以下的身体等。

如以上所提及的，应用电容性放电电流脉冲可以包括控制器在非对称两相脉冲电流的循环期间，触发电容性放电电流脉冲。应用电容性放电电流脉冲可以包括在非对称两相脉冲电流的循环内的正向脉冲之前或之后激活电容性放电电路以传送电容性放电电流脉冲。应用电容性放电电流脉冲可以包括在非对称两相脉冲电流的循环内的负向脉冲之前或之后激活电容电路以传送电容性放电电流脉冲。在一些变形中，应用电容性放电电流脉冲包括在非对称两相脉冲电流的一个或多个循环期间，多次激活电容性放电电路以传送电容性放电电流脉冲。

例如，使用经皮神经刺激器调节受试者的认知状态的方法可以包括：在附接到受试者的头部、颈部或头部和颈部的经皮神经刺激器的一对电极之间传送大约750Hz至30kHz之间的、大约为3mA至25mA之间的非对称两相脉冲电流，其中神经刺激器包括配置为与该对电极的第一电极连接的第一连接器和与该对电极的第二电极连接的第二连接器，以及封装控制器的外壳，该控制器具有波形产生器和电容性放电电路；以及在两相电刺激信号的循环的一部分中，应用电容性放电电流脉冲，电容性放电电流脉冲传送第一电荷或第二电荷或传输第一电荷和第二电荷，第一电荷抵消第一电极上的第一电容性电荷，第二电荷抵消第二电极上的第二电容性电荷。

附图说明

结合随附权利要求中的特殊性对本发明的新颖特征进行了阐述。本发明的特征和优势的更好的理解将通过参考以下对说明性实施例进行阐述的详细描述获得，在说明性的实施例中利用了本发明的原理，并且实施例的附图为：

图1A示出了根据本公开的一些实施例的受试者佩戴的轻便和可佩戴的电刺激设备。

图1B示出了根据本发明的一些实施例的可佩戴电刺激设备的后透视图。

图2A示出了受试者头部上的悬臂电极设备。

图2B和2C示出了神经刺激器外壳的面对皮肤的表面上的附接机构的悬臂效果。在图2B中的神经刺激器具有坚硬的外壳，该外壳只在一端由一对连接器227、227’(例如，卡扣)耦合到电极组件(柔性垫片239，其被配置为通过粘合粘到受试者的太阳穴)。神经刺激器236的相对端是自由浮动的，如有图2B230和图2C232之间的不同间隔示出。

图3A-3F分别示出了根据本公开的一些实施例的神经刺激装置(电刺激器)的变形的前、后、左侧、右侧、顶部和底部透视图。

图4A是本文所描述的电极设备的第一变形的透视图。

图4B、4C和4D分别示出了图4A的悬臂电极设备的前、后、顶部以及后视图。

图5A是与图4B中的悬臂电极设备相似的悬臂电极设备的前部的分解图。

图5B是与图4D中的悬臂电极设备相似的悬臂电极设备的后部的分解图。

图6是与图4B中的设备相似的悬臂电极设备的可替代前视图，其中泡沫垫片不包括在第一电极区的前部上。

图7A是本文所描述的电极设备的变形的透视图。

图7B、7C和7D分别示出了图7A的悬臂电极设备的前、顶部以及后视图。

图8A是具有神经刺激器可感测的电容性元件的悬臂电极设备的变形的透视图实例，其中电容性元件位于第一电极和第二电极之间。

图8B是具有神经刺激器可感测的电容性元件的悬臂电极设备的变形的透视图的另一个实例，其中电容性元件位于第一电极和第二电极之间。

图9A是检测电路的一个实施例，检测电路可以用于检测电极设备的连接和/或类型或身份；检测电路可以被包括在神经刺激器上以检测本文所描述的电极设备的一些变形。

图9B是神经刺激器上的检测电路的另一个实施例，该检测电路被用于检测电极设备的连接和/或类型或身份。

图9C是检测电路的又一个实施例，该检测电路被用于检测电极设备的连接和/和/或类型或身份。

图10示意性地示出了根据本公开的一些实施例的TES波形。

图11A示出了神经刺激器的控制器的电路的实例的一部分。

图11B示出了神经刺激器的控制器的电路的实例的另一部分。

图12A示意性地示出了在一个循环内具有正脉冲和负脉冲的两相电刺激波形。

图12B示意性地示出了正脉冲之后立即触发的电容性放电脉冲。

图12C示意性地示出了负脉冲之后立即触发的电容性放电脉冲。

图12D示意性地示出了正脉冲和负脉冲之后立即触发的电容性放电脉冲。

图12E示意性地示出了在每个负向脉冲开始时产生的负向方向的电容性放电脉冲。

图13示意性地示出了根据本发明的实施例包括双H桥的电容性放电电路的实例。

图14A是来自双H桥的电容性放电电路的电容性放电脉冲的实例。

图14B示出了来自具有双H桥的电容放电的电容性放电脉冲的另一个实例。

图15示意性地示出了根据本发明的一些实施例的安全比较电路的实例。

图16A示出了神经刺激设备在用户的太阳穴/前额区上的放置的一个实例。图16B示出了确定用户的太阳穴/前额的曲度的一个方法。图16C示出了从用户样本(N＝20)获得的示例性曲度测量结果，这些测量结果示出了在一个轴上的一般曲度。

图17A-17F示出了用于示例性主体(这里所示为薄板或长方形主体)的扭转(沿着扭转轴)。图17A和17B示出了沿着扭转轴扭转之前(图17A)和之后(图17B)的薄板的前透视图。图17C和17D示出了分别从上向下观察图17A和图17B中的主体的顶部视图。图17E和17F示出了扭转角度(阿尔法，α)。

图18A和18B分别示出了本文所描述的、具有弯曲的或扭转的(沿着扭转轴)的后部、面向用户的表面、以及间隔0.72英寸的一对连接器的神经刺激器设备的后透视图和侧透视图。图18C示出了图18A和图18B的设备的后表面的扭转角。

图19A是识别连接到神经刺激器设备的不同电极设备的电容检测电路的另一个实例。

图19B是包括电容器的电极组件的实例，电容器位于连接到电极组件的两个电极的每个电极的连接器之间。在图19B中，电极组件示出为在从中可以剥离(或者替换到其上)的支持衬层(“衬垫”)上。

图19C是说明确定电刺激器(例如，神经刺激器)附接到的不同类型的电极设备的身份的方法的流程图。

图20是说明使用图19A中的电容检测电路的三种类型的电极组件的检测的表。

图21A-21B示出了在一对表皮电极上传送的未失真(图21A)和失真(图21B)电流的实例。

图21C和21D分别示出了图21C和图21D的未失真和失真电流对应的电极电压。

图22图解地示出了基于施加的电压和预定义的目标电压偏移量之间的比较(例如，差)，调整供电电压(Vs)的方法的一个变形。

图23A和23B是用于调节供电电压Vs(图23B)以及施加的电流(图23A)的控制回路的实例。

图24A-24C示出了具有两个由耐用电缆连接的模块的TES设备的示意性表示，耐用性电缆可以断开。

图25示出了由电缆连接带第一耐用TES外壳和第二耐用TES外壳中的硬件特征。

图26示出了可放在右耳朵后的乳突上的粘附电极组件的示意图。

图27示出了轻轻地放在中线右边的颈部上的粘附电极组件的示意图。

图28示出了可放在右太阳穴区的粘附电极组件的示意图。

图29A-29C示出了用于结合具有包含在电极组件之内的电极阵列的神经刺激器使用的电极组件，该电极组件可以被用来通过激活覆盖在用户的目标区域的电极子集来提高解剖学定位。

具体实施方式

以下描述的本发明的各个实施例不是旨在限制本发明的这些实施例，而是使任何本领域的技术人员能够制造和使用本发明。本文公开的是用于用户控制神经刺激器的波形的方法和设备。

描述了用于应用经皮电刺激的轻便且可佩戴的设备及使用所述设备来产生认知效果的方法。这些设备通常是自包含的、轻便的以及可佩戴的装置和/或***。用于在受试者中产生认知效果的轻便且可佩戴的经皮电刺激设备通常可以包括硬件、软件和/或固件部件，它们被配置成产生用于装置的合适的控制序列，将信号传输至电流或电压源和/或调节器，且连接到配置成放置在用户上用于产生电流的电极。例如，设备可以包括配置成将序列传输到电流发生器的控制器。因此，设备可以被配置，用于非固定使用。

设备通常可以被配置成接收用于控制刺激的控制信息。这种控制可以包括刺激的开始、持续时间和定时的控制(例如，开/关、持续时间等)和/或还可以包括用于待应用以在受试者中产生认知效果的波形的控制机构(control)。一般而言，产生的认知效果可以是电极的位置(例如，电极定位在头部/颈部上的位置)和应用的波形的刺激参数的作用结果。设备可以包括在设备上的一个或多个手动控制机构(例如，输入件)，和/或可以与包括关于将控制信息无线传输到设备的远程处理器(“基站”)的无线通信。例如，设备可以包括用于与基站的无线通信或经由蜂窝网络连接到互联网的无线模块(例如，子***、无线线路/电路)。远程处理器可以被配置成将控制信号传输到位于装置中(例如，主单元内)的电流发生器。远程处理器可以包括储存能够通过远程处理器(比如智能手机或类似物)执行的一组指令的非暂时性的计算机可读的储存介质，当通过远程处理器执行时，该组指令使处理器允许受试者选择用于控制如本文所述的轻便、可佩戴设备的一个或多个(或一组)控制参数。该组指令可以包括确认与一个或多个轻便、可佩戴的设备的通信链路，呈现预先选择的控制值(例如，用于电流幅度、电流频率、脉冲宽度、脉冲持续时间、脉冲频率、脉冲波形、脉冲串(burst)持续时间、脉冲串频率、关机时间、脉冲串波形、正占空比、负占空比和开/关等的一个或多个)的列表和/或菜单，或用于允许单独改变这些控制值中的一个或多个。

通常，诱导认知效果可以包括诱导有理性的用户认知性地意识到的响应。效果可以包括生理变化。例如，效果可以包括在脑波律动的振幅或相位中的变化。效果可以包括对以下生物物理或生物化学过程中的一个或多个的调节：(i)离子通道活性，(ii)离子转运体活性，(iii)信号发送分子的分泌，(iv)细胞的增殖，(v)细胞的分化，(vi)细胞的蛋白质转录，(vii)细胞的蛋白质翻译，(viii)细胞的蛋白质磷酸化，或(ix)细胞中的蛋白质结构。设备(装置或***)可以被配置使得诱导的认知效果被接受者主观感知为感官知觉、运动、概念、指令、其它符号通信，或改变接受者的认知、情感、生理、注意力或其它认知状态。大脑和头部区域中的神经元和其它细胞是电活性的，使用电场的这样的刺激可以是用于调节大脑功能的有效策略。在本发明的各种实施方式中，电刺激的效果是神经元活性的抑制、兴奋或调节中的一个或多个。

TES的认知效果可以经由脑神经的神经调节部分地或在至少一些情况下可以被转换。因此，改进的TES***和方法通过映射受试者的脑神经的特定位置(和/或生理)来改进对合适的脑神经的靶标和激活。电极位置和/或TES波形的个性化使得脑神经可以通过TES有效地被靶标(并且最小化在不包括期望的认知效果的脑神经中的偏离靶标的效果)，这会对于诱导的认知效果的提高的强度和可靠性有优势同时还最小化副作用(诸如，由于高于必须刺激强度引起的不舒适，该必须刺激强度对经由小于理想的电极定位的电极定位来激活脑神经是必须的)。映射脑神经可以通过包括但不限于以下的组中的一个或更多个来实现：成像、电刺激、肌肉记录、神经记录或其他与特定的脑神经的激活相关的已知的生理测定。

神经刺激器设备可以是小而轻便的以是可佩戴的。例如，在一些变型中，外壳的最大尺寸小于约10cm(诸如小于约9cm、8cm、7cm、6cm、5cm、4cm、3cm等，在约10cm和约2cm之间等)。可佩戴的神经调节装置可以被配置以被佩戴在受试者的头部上或受试者的头部和颈部上。电极设备可以被用于可佩戴的神经调节装置。这些电极部分也可以被称为悬臂式电极。本文描述的任何神经刺激器设备可以被用于或可以包括电极装置(诸如悬臂式电极、电极组件或悬臂式电极设备)；在一些变型中，电极组件(或子组件)可以作为神经刺激器设备的一部分被包括或可以并入到神经刺激器设备当中或之上。尽管本文描述了如显示在附图4A-8B中的单件电极组件(其是具有第一部分的平的粘合构件，其中神经刺激器的外壳附接到该第一部分上)，可以使用任何电极设备/组件，包括为独立的(并且通过导线等连接的)两个或两个以上的零件。

图1A阐明了轻便并且可佩戴的电刺激设备的一个变型(诸如神经刺激器设备)，其可以经由附接至电极组件而被佩戴在受试者上；电极组件是直接靠着皮肤、被佩戴在用户的头部上的平的粘合构件，同时神经刺激器设备被连接至电极组件的背部(非面向用户的侧)。神经刺激器装置可以是小的、轻便的且特别适于适应受试者，使得其可以被佩戴同时受试者着手做他们的日常活动。本文描述的特征或元件允许或增强此功能。这些设备(其通常可以包括***和装置)可以适于被舒适地佩戴在受试者的头部(诸如在太阳穴和/或前额区)上，甚至同时佩戴头饰例如帽子、眼镜、头巾、围巾或类似物。这些神经刺激器通常可以具有第一表面(面向受试者的表面)，其具有弯曲的和/扭转的形状，使得表面上的电极适应受试者的太阳穴和/或前额区。设备也可以被配置为如下文描述的偏离电极组件的悬臂。

在一些实施方案中，面向受试者的表面可以被特定地勾画轮廓以适应预先定义的定向，使得对于受试者来说误用以及将附接的悬臂式电极设备的作用区(activeregion)放置在错误的位置中的危险是困难的且不可能的。此表面可以是鞍形部分，其中有弯曲的轴和扭转的轴，该表面围绕弯曲的轴凹陷地弯曲，扭转的轴可以使弯曲的表面变形(两个轴可以是不同的或相同的)。此外，这些表面可以是灵活的、可弯曲的或以其他方式被配置成关于受试者的形状勾画轮廓。如将在下文中更详细描述的，在一些其它实施方案中，此面向受试者的表面可以被配置为大体上适应头部轮廓(诸如包括具有如本文描述的弯曲的和/或扭转的面向用户的表面)，但是适于相对于电极组件和/或头部的悬臂，使得一个末端可以“浮动(float)”远离用户的头部一段距离(其可以在不同用户之间或甚至在相同用户的一次使用至下一次上发生改变)以允许设备适应受试者的各种尺寸的头部。电极设备/组件(其可以被称为悬臂式电极组件)可以被附接至神经刺激器。电极组件可以折曲或弯曲，使得其可以直接靠着用户的头部(诸如以匹配轮廓)固定。电极组件可以被配置以接触受试者的头部的皮肤以提供紧密配合和良好电气连接。神经刺激器设备可以被直接连接至电极组件，使得电极组件将神经刺激器设备保持至用户的身体。

通常，神经刺激器设备可以适于符合受试者的头部的任何区。尤其，本文描述的是神经刺激器设备，其通过具有面向用户的表面被配置为吻合受试者的前额和/或太阳穴区(面向用户的表面是弯曲的和/或扭转的)使得其近似地吻合一般用户的头部的此区的外部弧线，但是可以是尺寸过大的，使得其是比平均成人的前额好/或太阳穴区略小的弯曲和/或扭转。附图16A-17C示出了了用户的头部的此部分，以及如以上描述的神经刺激器的面向用户的表面的配置。

图16A示出了神经刺激器可以连接(包括通过电极设备连接)至的右太阳穴区(更通常地太阳穴/前额区)。例如，如以上描述的，神经刺激器设备可以具有低轮廓，尤其当正确佩戴时，在最靠近面颊佩戴的末端，使得当该单元耦合至用户的太阳穴/前额区时，用户可以佩戴眼镜并且眼镜的框可以适合围绕/神经刺激器设备/在神经刺激器设备上。

当神经刺激器被配置使得面向用户的表面是弯曲的以适合此区时，弧线和形状也可以帮助指导用户应用/佩戴设备。例如，经皮神经刺激器设备的面向用户的弧线可以指导用户将设备正确地相对头部上的标志(例如眼睛(例如，在眼角和耳朵1604之间的线)、眉毛、头发际线或前额(诸如前额中线))放置。图16A显示了具有放置在右太阳穴和前额区上的一般神经刺激器设备外壳1603的用户1601的透视图，使得神经刺激器设备的边缘处于或接近用户的右眼的边缘和耳朵之间的线。线1602指示沿着其神经刺激器设备的面向用户的表面可以弯曲的轴(其可以被称为初级轴，或太阳穴轴)。这与显示在以上描述的图1A中的神经刺激器的放置相似的。

图16B显示了用于使用塑料板规沿着线1602(太阳穴轴)测量用户的弧线的工作流程。在此示例中，板规可以靠着用户的太阳穴和前额区被挤压，捕捉可以通过加工的(诸如限值的)图像1605捕捉的板规上的印迹。通过应用边缘检测算法1606，可以确定弧线1607和对齐/比例尺1608。此过程从成人的人群已经被重复多次以产生表面特征的经验确定法，包括弧线(包括围绕扭转轴的扭转)，以及此显示在图16C中的示例。

图16C显示了对于n＝20名受试者的对齐的太阳穴/前额轮廓，以及表面的两个示例的弧线(其可以被用以产生用于在太阳穴/前额区佩戴的神经刺激器的表面)。令人意外地，不同用户之间的信息，甚至各种范围的身体形状和尺寸的用户以及不同年龄的用户在此区上是引人注目地相似的。通过使用衍生的弧线产生在电极的正确的位置与面部弧线匹配的神经刺激器设备的面向用户的表面，设备可以更舒适地佩戴并且用户也很可能正确地放置(粘附)元件。在一些实施方案中，另外的特征可以被添加至外壳，使得对于用户不对准(诸如粘附至左侧而不是右侧；太低粘附、太接近眼睛、太中间(朝向前额中线))更不舒适并且因此更容易辨认。如以上提到的，当使用此信息产生其中配置佩戴的神经刺激器的面向用户的表面的弧线/扭转时，获得的数据可以乘以因子(诸如1.1x、1.2x、1.3x等)。乘以因子对用于悬臂式电极的配置的神经刺激器可以是有益的。

在本文描述的经皮神经刺激器的任何一个中，和尤其经由用电极设备(如在以上图1A和1B中示出的)的附接可连接至受试者的那些经皮神经刺激器，神经刺激器可以包括封装许多电子产品(诸如控制器、电流源等)的外壳并且也具有基于其中其将被放置的头部区的弯曲的面向用户的表面。特别地，面向用户的外壳，本文方便地称可以为底面，可以是凹形的并沿着扭转轴扭转，使得其适合此太阳穴/前额区。如显示在图16A-16C中的，此区可以是如显示的弯曲的(诸如沿着太阳穴轴)，并且其可以是沿着弧线轴扭转的。

图17A-17F示出了表面例如神经刺激器设备的表面如何可以被扭转。在图17A中，显示了区块(矩形元件1702)的表面；图17B显示了绕扭转的轴(扭转轴1704)扭转的同样的元件1702。此扭转示出在图17C和17D中，沿着扭转轴1704从顶视图往下看，在扭转约α度(其中扭转角，α)之前(图17C)和之后(图17D)可以确定为沿着预先确定的扭转轴的长度(诸如图17A中的末端L)与扭转轴1704(角的顶点)垂直的两条线(图17E和17F中，1722和1723)之间的角。在此示例中，角α是越过表面1702的长度L约15度。此表面也可以是弯曲的，其可以导致旋转的轴的弯曲1704.

实际上，本文描述的设备中的任何设备可以包括沿着扭转轴扭转的面向用户的表面。例如，图18A-18B示出了具有带有扭转轴1804的面向用户的表面的神经刺激器设备的一个示例，围绕扭转轴该装置的末端是扭转的，甚至当连接至其被连接至用户头部(诸如太阳穴/前额区)的电极设备时，其可以提高神经刺激器设备的舒适性和佩戴性。在图18A中，扭转轴沿着设备的面向用户的表面延伸；在其他变形中其也可以是弯曲的，并且尤其可以是凹性的。在此示例中的扭转角可以从在越过长度L与扭转轴延伸垂直(垂直(perpendicular))的线之间形成的锐角来估算。如显示在图18A、18B和18C中，向量1822和1823之间的此角是越过约30mm的长度的约30度(其在此实施例中，可以表示为1度/mm)。如以上描述的，面向用户的表面的扭转可以在例如，0.07度/mm和1.5度/mm之间变化。

触觉的和形状线索是对于用于旨在用于自我定位的的TES***的耐用部件(即，电源、微处理器、电流控制电路、无线传输器等)的TES电极和外壳的有益的特征。通常，TES***的部件的形状的边缘、拐角或其他特征相对用户的解剖的特征被配置以对齐、确定方向或以其它方式定位。镜子或摄像机(即，智能手机或平板电脑的前置摄像头)可以帮助用户在可视区域(诸如在其面部)指导放置电极。然而，当视觉反馈不可能时，包括当镜子或摄像头不可行时，以及在用单一镜子不能容易观察的区域中(例如颈部背面或耳后)定位电极时，用于正确定位的触觉的和形状线索对于环境是有用的。

对于使用形状和/或触觉的线索由用户正确自我定位电极或外壳的方法，适当的说明书(诸如包含在盒中或通过一系列图像或录像提供)可以帮助用户理解如何在定位过程中有效使用形状或触觉的线索。通常，形状或触觉的线索对于正确地引导用户确定电极或含有电极的TES外壳是有益的并且将其定位(将其佩戴)在用于递送电刺激至靶标神经区以诱导期望的认知效果的合适的位置。涉及普通解剖学标志的线索是尤其有优势的。以下若干示例示出了形状和触觉的线索如何能引导电极组件的定位。

现在回到图16A，透视图显示了在其用户1601上的面向表皮的部分(电极未显示)中包含电极的TES控制组件1603。外壳的形状具有若干解剖学指导使得用户在正确的位置可以更容易地自我定位用于诱导经由TES神经调节的认知效果的外壳和下面的电极。例如，当将其定位在面部的不正确的侧(左)而不是正确的侧(右)时，单元的形状使得其较不舒适。向用户提供的说明书可以识别形状和触觉的线索，使得实现正确的解剖学定位。校正装置1604被设计为水平的并且与右眼的边缘是对齐的。眼部最近的曲边将眼部和眉毛连在一起。凸线可以与眉毛的边缘对齐并且提供清楚的触觉线索，使得用户可以沿着他的/她的眉毛延伸其手指并且继续沿着凸线。对齐线索也可以通过按钮、标签或其他对齐的触觉线索实现。可选地，LED(其可以用镜子通过眼睛以下或通过前置摄像头(诸如在智能手机上)被观察到)可以被并入TES控制外壳并且可以进一步被配置，使得其仅当合适地被对齐时打开。LED或LED组可以类似地被配置机场跑道上的灯光，其是仅从特定方向可观察到的并且因此引导用于着陆的接近角。

图26显示了设计的以耳后的右侧乳突区域为靶标的弯曲的、月牙形的电极单元的CAD透视图。电极的曲线引导用户将其定位在他的/她的右侧乳突(而不是他的/她的左侧乳突)。硅胶树脂打印的徽标(可选地标签或按钮或任何其他触觉的线索)被定位在电极的中心附近并且引导用户定位直接覆盖乳突的骨突的那部分。定位粘附性区域使得其不覆盖乳突的中心，又也不与具有头发的区域明显重叠。

图27显示了设计的以颈部为靶标，中心略偏中心线的右侧的圆形电极单元的CAD透视图。活性电极区是偏离完整单元(即，白色粘附区在左侧是比在右侧宽的)的中心。硅胶树脂打印的徽标标签(可选地标签或按钮或任何其他触觉的线索)被定位使得用户可以用椎骨将其对齐。用于引导略偏中心线右侧的颈部定位的可选的电极形状被成形像字母“D”一样并且旨在用于待与脊柱对齐的校正装置。

图28显示了设计的以右太阳穴以上并且至右眼的右侧为靶标的椭圆形电极单元的CAD透视图。第一硅胶树脂打印的徽标标签(可选地标签或按钮或任何其他触觉的线索)被定位使得用户将其与用户的前额的右侧对齐并且第二硅胶树脂打印的徽标标签(可选地标签或按钮或任何其他触觉的线索)被定位使得用户将其与用户的颧骨对齐。不对称形状引导面部的右侧而不是左侧的正确定位。

通常，并入经皮电极的经皮电极组件或TES控制器组件可以包括蜂鸣器、压电材料、超声转换器(诸如CMUT)或用于激活感觉转换途径为用于对齐(将蜂鸣部分与你的眉毛的一侧对齐)的信号或对齐的信号(蜂鸣器激活正确定位或改变其频率表明接近最优位置)的其他转换器。

通常，并入预期定位在右太阳穴区域附近的经皮电极的经皮电极组件或TES控制器组件当被正确佩戴时，可以用最接近面颊的末端上的下部轮廓来设计，使得当单元粘附至受试者的皮肤(或以其它方式由用户佩戴)时，镜框可以适合围绕单元。

通常，TES***可以通过使用一些电极改进靶向和有效地电极定位。例如，电路可以被设计使得阵列中的所有活性电极是等电位的(即，短路的)。通过基于整个单元的定位选择一些电极的子集，活性电极区的定位的精确性可以被改进，而不需要受试者精确定位整个组件或阵列。这些实施方案需要确定整个组件或阵列的实际位置的部件和/方法，然后需要基于期望的靶向手动地或自动地选择子集的方式。任何形状的阵列、任何数目的电极和确定阵列的位置的方向的任何方法可以被组合以选择用于改进的靶向的电极的适当的子集。

例如，图29A显示了具有长的、径向的电极2901、2902、2903、2904、2905和2906的电极阵列的图解。在图29A中，阵列被正确定位以以右太阳穴区为靶标，所以所有的电极是活性的。在图29B中，单元被定位太低，所以仅电极2903、2904和2905是活性的。在图29C中，单元被旋转并且太中间，所以仅电极2904、2905和2906是活性的。

通常，神经刺激器设备的外壳也可以具有与面向用户的底面相反的顶部表面。外壳通常包括在通常与底面和/或顶面横向(或垂直)、定义这些面之间的区的方向的厚度。本文提到的表面的任何表面可以指的是通常光滑表面，尽管它们可以包括一个或更多个缝隙、突起等等。例如，图18A中的面向用户的表面包括连接器(连接器接受器1805和1807)位于其中的两个开口.

如以上描述的，神经刺激器设备的外壳的厚度可以是不统一的并且可以在一些区中比在其他区中是更厚的。因此，上表面可以具有与下表面不同的形状(扭转、弧线等)。回到图2B，显示了神经刺激器的外壳的示例，外壳在具有第一厚度256的一个末端包括第一边缘区250并且在具有不同(并且在此示例中，更大)厚度255的第二末端包括第二边缘区252。在此示例中的厚度在面向用户的凹形表面底面和顶面之间测量，并且第一边缘区250比第二边缘区252更薄。其他边缘区可以被采用，但是在此示例中，两个边缘区是沿着设备(显示在图3B中的眼窝边缘)的最长尺寸彼此相对的。通常外壳是薄的，并且可以具有小于约30mm(诸如小于约25mm、小于约20mm、小于约15mm、小于约10mm、小于约8mm等)的平均厚度。

外壳可以具有在面向用户的表面和顶面之间的厚度，其是在神经刺激器的一个末端比神经刺激器的相对的末端大于多于15％。在图3E中显示的示例中，一个拐角末端/边缘区(耳廓和眼窝的边缘之间)的厚度是相反边缘区的厚度的约0.5x(诸如上面的和眼窝的边缘之间的拐角区)。因此，一个区具有是另一区的厚度(约100％更厚)的约2x的厚度。通常,顶面和第一表面之间的外壳的厚度可以是在神经刺激器的一个末端比神经刺激器的相对的末端大于多于50％(或大于60％、大于70％、大于80％、大于90％、大于100％等，尽管通常小于500％)。

如以上提到的，本文描述的神经刺激器设备通常包括从面向用户的表面、在面向用户的表面上、在面向用户的表面中延伸的一个或更多个连接器。在图1B、3B、3D、18A和18B中，设备显示具有一对连接器，两者被配置为可以接收来自电极组件(例如在图4A-8B中显示的一个，下面更详细描述)的接收突出卡扣的插座(接受)连接器。例如，参考图18A，面向用户的凹形表面1819上的第一1805连接器和第二1807连接器被定位相对面向用户的凹形表面偏离中心的。如在此示例中提到的，连接器是卡扣接受器。第一1805连接器和第二1807连接器每一个被配置以制作在电极设备上具有连接器配合件(卡扣)的电气的和机械连接，如本文关于图2A-2C示出的和描述的。第一连接器和第二连接器可以通过任何合适的长度被分开，其将在下文更详细描述。在图18A中，它们通过在中心的约0.7和0.8英寸(约17.78mm和20.32mm)或约0.74英寸(约18.80mm)之间被分开。

在本文显示示例中的许多示例中，神经刺激器设备被配置使得第一连接器和第二连接器固定面向用户的凹形表面的边缘区与至电极设备，同时允许面向用户的凹表面的末端与边缘区相对以相对电极设备移动。这允许神经刺激器设备是悬臂式的越过电极设备(和用户)，如图2B和2C中示出，使得一个末端或边缘区250通过一对连接器(在图2B中不可见)机械地被保持相对固定至电极设备239和用户，同时相对的末端区250被允许漂浮、保持悬臂式越过电极设备239，如通过箭头230显示的。因此，当佩戴设备的用户移动面部时(包括改变其表情、谈话等)第二末端区255和电极组件239(和用户)之间的分离可以变化，而不将压力放在电极组件和神经刺激器外壳之间的电气的和机械的连接上。减少电极组件和神经刺激器的卡扣插座之间的连接器上的压力可以通过消除或减小由电极组件和神经刺激器的连接器之间的间歇性连接引起的瞬态(即，“振动”)来改进TES波形的舒适度和功效。

通常TES***的经皮电极和耐用组件之间的连接器可以使用具有磁铁(即，“磁锁(maglock)”或磁功率连接器)的连接器，其中磁铁的一极在电极的连接器上并且磁铁的相反极被包含在TES***的耐用部分内。磁性连接器可以能够自动对齐导电的和/或机械匹配的部件(诸如以组装在一起并且从控制器传输电流至电极)。

连接电极组件和神经刺激器设备的外壳的连接器之间的空间可以被配置以允许悬臂式连接。例如，尤其当外壳是如本文所描述的大小(诸如具有最大长度尺寸大于4cm，并且在某些实例中小于约15cm)并且重量小于约7盎司(诸如在0.1盎司和7盎司之间)时，小于约0.5英寸(约12.7mm)的空间，可以很近并且可以允许扭转或移动神经刺激器的外壳。在一些变形中，大于约1英寸的空间可以使得连接过度坚硬，并且防止设备连接至不同头部弧线。本发明人已经发现通常在约0.5和1英寸之间的空间可以提供稳定的和舒适的附接，阻止大力矩发展甚至用于装置的更大尺寸/重量。

通过相对面向用户的表面(诸如沿着第一末端/边缘区，相对的末端/边缘区)定位偏离中心的连接器可以被允许以相对其以下的电极组件稍微移动，如以上描述的。例如，回到图3B，显示的所述对连接器(卡扣接受器)被从最接近装置的耳部边缘的装置的底部定位偏离中心，同时当连接至电极组件时，相对的末端(在上部边缘和眼窝边缘之间的交叉处)将会被允许相对其他末端/边缘区漂浮。

在许多本文描述的实施例中，神经刺激器外壳是具有带有圆形的三个“拐角”三个侧面(在图3B中，上边缘、耳部边缘和眼窝边缘，每一个轻微弯曲的)的三角形的。

在一些实施方案中，神经刺激器可以被配置以适合在用于用户佩戴眼镜的眼镜框的太阳穴部分以下，因此组合的组件(电极组件和神经刺激器)的部分可以是足够薄的以适合眼镜和太阳穴区之间。在一些实施方案中，被配置以在受试者的眼睛和太阳穴之间延伸的神经刺激器的第一末端的厚度可以足够薄以适合在受试者的任何镜框下面。例如，在第一末端的厚度可以是在0.1和10mm之间(诸如0.1mm和8mm之间、2mm和7mm之间等)。

然而，在一些实施方案中，也可以有益的是使得神经刺激器的一些部分足够厚以允许设备包含足够电池(或其他电源部分)使得单元可以被用于充电之间合理量时间。因此，神经刺激器的一部分可以是足够厚的以在一个末端(例如，佩戴在面部的更高上部的末端)允许标准电池和/或电路。因此，可以有益的是定位机械的/电气的连接器，例如从悬臂式电极组件朝向较薄的末端延伸的卡扣，从神经刺激器的电池盒分开以降低一些变形中***的总厚度，允许连接器在PCB的通孔以下或以内匹配，而不是在厚电池部分以下(或二者以下)匹配。但是，可以有益的是在电池部分以下具有定位的连接器或在电池部分以具有一个连接器下并且在从电池部分分开的较薄的区下具有一个连接器。

例如，在一些变型中，可以有益的是使得电极组件(诸如悬臂式电极组件)上的一个连接器靠近前额上的较高的神经刺激器硬件的部分；这可以帮助确保装置的上部不从电极脱离。如果其发生，那么神经刺激器的重量可以从头部进一步拉电极并且最终导致电解活性区和皮肤之间的不良接触。粘合剂可以在神经刺激器和电极组件之间被使用以阻止这发生；可选地或另外地，可以使用另外的机械连接器(粘合剂可以考虑一种类型机械连接器，并且可以存在于电极组件上和/或神经刺激器上)。也可以有益的是具有至少一个电气的/机械的连接器(例如卡扣)在或靠近(并且优先地在之第一电极部分的活性区后)第一电极部分的活性区，因为这可以使得具有硬件单元的电气连接更溶液和更稳健。

在一些实施方案中，装置的厚度(从第一表面测量的)在一个末端可以是较薄的并且在另一末端可以是较厚的。如显示在图1A中，较薄的末端1可以被配置以相对于具有被佩戴在受试者的头部的较高部的较厚区2的受试者的眼部定向。本文描述的神经调节装置也可以被配置以包括附接至下侧(例如，第一表面)上悬臂式电极，对悬臂式电极组件上的至少两个电极提供电气连接。这些神经调节装置也可以被称为神经刺激装置、神经刺激器、神经调节器、敷贴器、神经调节敷贴器、电刺激器或类似物。

在一些实施方案中，例如，神经刺激器的总体形状可以是如图1A中显示的三角形的(包括圆形边的)。如本文使用的，三角形包括在如示出的三个侧面之间具有圆形的/平滑的过渡的形状。朝向耳朵佩戴的单元3的侧面可以是耳部边缘，在前额上最高处佩戴的侧面4可以是上部边缘，并且最靠近眼镜/眉毛佩戴的侧面5可以是眼窝边缘。在一些其他实施方式中，装置具有不同形状的轮廓。例如，轮廓可以为大体矩形的、大体梯形的或大体长圆形的。轮廓可以具有圆形的边缘或大体尖锐的边缘。

如显示在图1B中，悬臂式电极设备附接至的神经刺激器的第一表面，可以包括配合联结件(开口、插座、凹形接受器等)以接受并且使得电插头和机械插头与悬臂式电极设备上的连接器接触。这些接受器也可以被定位以优化悬臂式电极设备的定位，允许其使得与神经刺激器和受试者充分接触，并且防止悬臂式电极设备弯曲或破坏接触，甚至同时受试者是可以移动的和/或活动的。

在一些实施方案中，可佩戴的经皮电刺激器可以包括用于由受试者控制的按钮。受试者可以当需要时使用按钮停止或复位神经刺激器。在一些实施方案中，可佩戴经皮电刺激器可以包括配置的灯指示器以提供视觉反馈或用于提供触觉反馈的转换器。例如灯指示器可以被用以指示电极连接、TES刺激进行的状态和进展。例如，触觉指示器可以被用以指装置的功能(诸如处于波形中1分钟；电池低电量；定位不正确等)，同时当用户在没有镜子或智能手机额前置摄像头等情况下不能容易地看到视觉指示器时佩戴在头部上。

图2A示出了佩戴在受试者的头部上电极设备200的变形。电极设备的实例也可以见于美国专利申请号14/634,664(2015年2月27日提交的名称为“CANTILEVERELECTRODESFORTRANSDERMALANDTRANSCRANIALSTIMULATION”)并且通过引用以其整体并如本文。如示出的，设备用太阳穴和前额区上的第一电极部分和头部后面的第二电极部分(耳朵或颈部区的后面，未显示)定位。在此示例中，神经刺激器(未显示在图2A中)可以在其被应用至受试者之前或之后附接至悬臂式电极设备。例如，机械和电气连接器可以在神经刺激器的外壳和电极设备之间被卡扣在一起。

图3A-3F示出了神经刺激设备的一个变形的透视图。在一些实施方案中，神经刺激器的整体形状是三角形的并且尤其适于连接至电极设备并且面向用户的神经刺激器的表面(尽管弯曲的/凹形表面的和扭转的)可以是三侧面的(诸如大概地三角形的)。如以上提到的，此大概三角形形状可以包括圆形边缘，并且刺激器的厚度(在垂直于接触悬臂式电极设备的表面的方向上)可以变化，诸如沿着一侧是较薄的，并且尤其该侧面(眼窝边缘和耳部边缘之间的部分)将在眼睛和太阳穴之间延伸。此形状也可以是有益的，当帮助适合和/或佩戴在趋向于没有头发的头部的区中的大多数人上。此薄的较低拐角(眼窝/耳部拐角)可以在眉毛和头发际线之间匹配，同时较宽部分被定位在其中不可能有头发的前额区的上部。

图3A-3F中根据受试者将佩戴设备的位置标出了各个边缘，与图1A中所示的相似。总的来说，佩戴好的单元朝着耳朵的一侧为耳廓边缘，佩戴时在前额上的最高的一侧为顶部边缘，佩戴时最靠近眼睛/眉毛的一侧为眼窝边缘。在一些实施例中，神经刺激器的整体形状可以是三角形(包含圆边)。在其他的一些实施例中，神经刺激器的整体形状可以是各种形状。可以使面向受试者的表面的轮廓适应预定的定向。该表面可以是马鞍形的一部分，其中具有曲率轴和扭转轴，表面围绕曲率轴凹形弯曲，扭转轴可以使弯曲的表面变形。当将悬臂式电极设备附加到神经刺激器时，悬臂式电极设备可能折曲或弯曲，从而使其轮廓与弯曲的和扭转的表面匹配。

总体上，本文描述的电极设备可用作可佩戴、轻便且自包含的神经刺激器(“电刺激器”)和受试者身体(特别是，施加刺激的头部区或头部和颈部区)之间的接口。这些悬臂式电极设备可以是被连接至神经刺激器并直接应用于受试者的一次性(半一次性)部件；来自神经刺激器的能量(通常是电流)被悬臂式电极设备引导和传送至受试者。尽管神经刺激器可能小且轻便，但是悬臂式电极设备可允许其固定到受试者的身体并将能量传递至身体上的两个或多于两个区域(例如，太阳穴、颈部、胸等)，这些区域相隔的距离远大于神经刺激器尺寸。

本文描述的悬臂式电极设备通常包含至少两个电极区域，电器区域沿着伸长的主体彼此分开。悬臂式电极设备通常被两个(或多于两个)电气连接器(本文可称其为连接器)连接到神经刺激器装置，所述电气连接器与电极区域电气连接。可将电气连接件彼此相邻地放置于悬臂式电极设备上，且以具体的方式使两个电气连接件均稳定连接到神经刺激器，并当悬臂式电极设备被受试者佩戴的时候，甚至当受试者四处移动的时候，避免电气连接件的损坏。例如，连接件之间的间隔可以是中心相隔0.6到0.9英寸之间(中心到中心)，更优选地，大约0.7英寸到0.8英寸之间。电子连接件通常从悬臂式电极设备的另一个大体上平的表面伸出，并可被***神经刺激器。电子连接件可与神经刺激器机械结合(例如，它们可以是卡扣)，这还可为悬臂式电极设备和神经刺激器之间的连接提供机械支撑，从而当悬臂式电极设备连接至受试者的身体时，帮助将神经刺激器支撑和维持在受试者的身体上。

总的来说，悬臂式电极设备包含在悬臂式电极设备的伸长的主体一端或靠近悬臂式电极设备的伸长的主体一端的两个或多于两个连接器，且将两个(多于两个)电极区域沿着悬臂式电极设备的伸长的主体放置。两个或多于两个连接件(还可称其为电子或机械和电气连接器)可以在一端或一个边缘区域上，并且，甚至当第二电极区域被放置于沿着悬臂式电极设备离连接器和另外一个电极区域一定距离(例如，大于2英寸、大于3英寸、大于4英寸等)处时，也能帮助将整个悬臂式电极设备固定到神经刺激器上。

本文所述的电极设备的每个电极区域通常在电极区域的背面包含被适应于接触受试者的活性区。活性区可包含将能量(例如，电流)从神经刺激器传输到受试者皮肤的水凝胶。活性区与连接器电气连通。

通常，构成悬臂式电极设备的伸长主体可由一种材料制成，这种材料即使在其他方向上有弹性的时候，至少在一个方向上是刚性的。例如，悬臂式电极设备的伸长主体可由相对薄(例如，小于3mm、小于2mm、小于1mm等)的材料(例如，柔性电路材料)的相对平的薄板形成。材料薄板可在平面上延伸，且材料可能在平面的方向上不可弯曲，但是其在该方向外的方向上可弯曲(例如，向上/下弯曲)，并可以扭转。这种部分刚性能够帮助支撑悬臂式电极设备使其在受试者身上，同时使其符合多种多样的受试者身体尺寸。在一些变形中，悬臂式电极设备由刚性材料制成，但使用作用力可将其弯曲，以保持一种形状。例如，悬臂式电极设备的伸长主体可以是柔软的，例如，可由允许弯曲的形状记忆材料制成(至少一部分由其制成)。

可使用柔韧的或可伸缩的部件提高可佩戴TES***的可用性和微型化，包含但不限于：电子电路、电源(即，柔韧的太阳能板或柔韧的/可弯曲的电池)和通信模块(例如，无线通信模块)。在材料科学和可弯曲/可伸缩电子电路的设计和制造方面的近期进展支持穿在或粘在身体上的微型化、可佩戴的TES***。为了构造可弯曲的和/或可伸缩的TES***可使用多种部件和技术。可弯曲电路、可弯曲传感器或可弯曲电源领域的专业人士将识别到，可使用其他材料、方法和技术来提高可佩戴TES***的一致性、舒适性和用后可处理性。

可用于提高TES***的柔韧性和可佩戴性的材料和技术的例子包括：用于感测肌肉收缩(例如，来自DanfossPolyPowerA/S的伸缩传感器)的弹性应变传感器；由包含MC10、Inc.(马萨诸塞州剑桥)和Electrozyme(加利福尼亚州圣地亚哥)的公司研制出的“纹身”电子产品，其包含在todeGraff等人的美国专利8,536,667和8,097,926中所描述的特性和可以集成固态部件(例如，那些被JohnRogers等人研制出的)的技术；薄膜电池(例如，由聚合物、碳纳米管和/或氟化纳米多孔镍组成的电池)；由石墨烯和碳纳米管制成的可弯曲的超级电容器；可弯曲的OLED显示；由三星研制的包含单层石墨烯的部件；以及包含分子可伸缩的电子产品的部件。

电极和其他TES部件的提高的粘性将从由马萨诸塞州大学爱默斯特(Amherst)校区的Irschick和Crosby研制的“壁虎皮肤”(geckskin)的使用受益，“壁虎皮肤”可以稳定地固定在光滑平面上，还可以不留残余物地轻松地被去除。

与其他可能的布置相比，本文所述的悬臂式电极设备的配置可提供许多的利益，其他可能的布置包含变形，其中线或独立的连接件将第二(或多个)电极区域连接到神经刺激器。例如，本文描述的悬臂式电极设备可包含围绕每个电极的活性区的至少几毫米的粘合剂，这在悬臂式电极设备与可佩戴神经刺激器连接时，可以帮助与皮肤良好接触。在另一个例子中，本文所述的悬臂式电极设备在活性电极区域的边缘部分至少包含几毫米的粘合剂。对于配置成佩戴在太阳穴上(例如，靠近眼睛)的电极设备和微型刺激器，电极设备的一部分内的粘合剂量可能受限制；尤其是，将放置于电极的下边缘的部分，以防止单元在太阳穴上朝着眼睛和/或朝着发际线延伸地太远。在一些变形中，符合期望的是，将悬臂式电极设备和电刺激器与其覆盖的硬件单元放置于脸上，从而使其不干扰眼镜的太阳穴部分，因为戴装置的时候可能同时戴了一副眼镜(例如，靠近耳朵的区域)。此外，可能有益的是，令悬臂式电极组件的下边缘(在第一个电极部分)与电刺激器的下边缘一致，从而通过使用装置的下边缘与眼睛边缘水平、自我放置的简单标记水平对齐来帮助引导自我放置；因此，可能有益的是，限制电极较低部分下/周围的粘合剂的量。

在一些实施例中，电传导的束缚线可以是耦合到神经刺激器的一次性电极组件的一部分。受试者可以将电传导束缚线按需展开，从而使两个或多于两个电极部分可被粘合到头部的合适部分，以将TES神经调节传送到感兴趣的脑部区域中。

如上所述，为将悬臂式电极设备的活性区机械地和电气地连接到电刺激器而使用连接器进行电气连接具有许多益处。例如，使用机械和电气连接器的设备，例如卡扣或从相对薄的悬臂式电极设备凸出来的其他连接器，可以避免设备的调整不当。尤其是，可能有益的是，使用两个连接器(例如，卡扣)连接可佩戴设备和悬臂式电极设备，而不是只使用线或一个卡扣或一根线。例如卡扣的第二机械/电气连接器可以提高电极粘合垫和硬件单元(神经刺激器/电组件)之间的物理连接。此外，对于戴眼镜的用户，硬件单元(神经刺激器/电刺激器)和电极设备可以与眼镜框的眼镜腿部分相配；从而，联合组件(电极组件和神经刺激器)的部分应理想地足够薄而能放置于眼镜和太阳穴区域之间。然而，同样可能还有益的是，令***(例如，神经刺激器)的一些部分足够厚而允许装置能够容纳足够的电池(或其他电源部分)，从而使两次充电之间可以使用该单元合理的时间量。因此，神经刺激器的一部分可以足够厚而允许标准的电池和/或电路***在一端(例如，带在脸上的较高的一端)。因此，可能有益的是，在一些变形中，将例如从悬臂式电极组件凸出延伸的卡扣的机械/电气连接器朝着较薄的端定位，将其与神经刺激器的电池盒分离开，以降低***的整体厚度，使连接器能够放置于PCB的通孔下或其中，而不是在厚的电池部分下面(或两者下面)。然而，在一些变形中，可能有益的是，使连接器放置在电池部分的下面，或使一个连接器在电池部分的下面且使一个连接器在与电池部分分离的较薄区域的下面。

例如，在一些变形中，可能有益的是，靠近前额头上最高的神经刺激器硬件部分的电极组件(例如，悬臂式电极组件)上有一个连接器；这可能帮助确保装置的该较高部分不会从电极脱离开。如果发生此事，硬件单元的重量则可将电极拉至离头部更远处，最终导致电极活性区和皮肤之间接触不良。可在神经刺激器和电极组件之间使用粘合剂来避免此事；可选择地或附加地，可使用额外的机械连接器(粘合剂可被认为是一种机械连接器，且出现在电极组件上和/或神经刺激器主体上)。

还可能有益的是，在第一电极部分的活性区上或靠近(优选地在后面)第一电极部分的活性区处具有至少一个电气/机械连接器(例如卡扣)，因此这可使与硬件单元的电气连接更简单和更稳定。

图4A-4D示出了能够与戴在受试者头部的神经刺激器一同使用的电极设备的一种变形(“悬臂式电极设备”)。在此例中，悬臂式电极设备100包含若干个电极部分(示出两个)103、105。图4A中，示出了前透视图。前面为当佩戴时背离受试者的那一面。悬臂式电极设备是薄的，从而电极部分包含前面(图4A和4B中可见)和背面(在图4D中可见)。如图4C中侧视图所示，装置具有薄的主体，其包含电极部分103、105以及在两个电极部分之间延伸的伸长主体区域107。伸长主体也薄(相比厚度，具有大得多的直径和高度(厚度如图4C所示)。

在此例中，两个连接器115、117(电气和机械连接器，此例中示为卡扣)从悬臂式电极设备的前面伸出。第一电气部分的前面103可还包含可选择的泡沫和/或粘合材料121，通过其卡扣从第一个电气部分伸出。第一电气部分被定型和被定尺寸，从而卡扣与电刺激器上的插头(端口、支撑圈、开口、对接口等)连接。如上所述，电极设备上的连接器可用与附带连接器同样的方式在神经刺激器设备的外壳上面间隔放置。例如，电极设备上的连接器可被分开大约0.5到大约1英寸之间(例如，在大约0.6和0.9英寸之间、在大约0.7和0.8英寸之间等，图4A-4D所示的为大约0.72英寸)。第二电极部分可还包含泡沫或衬垫部分123。该泡沫/衬垫区域可以是可选的。

图4D示出悬臂式电极设备的该第一示例的后视图。在此例中，第一电极部分103和第二电极部分105也被示出，并包含活性区133、135。活性区的边缘为粘合剂140。第一电极部分103在背(用户接触的)面包含第一活性区133，第一活性区133被延伸到电极组件的边缘区域的粘合材料140围绕。活性区可包含传导性材料(例如，电气传导胶体)。相似地，第二电极部分105的背面包含第二活性区135，第二活性区135被粘合剂140界定上边和下边。粘合剂可以是能够可释放地将材料保持在皮肤上的任何生物相溶的粘合剂。

图5A和5B示出图4A-4D的示例性悬臂式电极设备的分解图。图5A中示出将泡沫衬垫121、123(其可在一侧或两侧均有粘性)材料和卡扣117、115移除的悬臂式电极设备的前面。卡扣可包含两个部分(图5A中未示出)，底部和柱部，底部可被放置在伸长主体的背面上，为悬臂式电极设备形成基底(或底部)108。底部可以是柔性电路材料，例如，相对绝缘的、在材料平面外是柔韧的、但在平面内是刚性的(意思是其可在平面外朝上/朝下弯曲，但当被在材料平面的方向上推/拉时，具有刚性)。用于形成电极区域和连接器的许多结构可直接被印在底部或负载底部上。例如，图5B中，示出了将卡扣与悬臂式电极设备底部的背(朝向用户的)面相连，从而卡扣的底部沿着背面伸出，并在一种情况下可与形成一部分的第一电极部分的导电第一活性区电气连接。第二卡扣从电气活性区偏移，且可与导电线路接触(例如，被印制在底部的主体108上)并沿着伸长主体区域107延伸，直至其与第二活性区接触。用这种方式，第一和第二连接器可在活性区和神经刺激器之间建立电气连通。在图5B中，活性区包含导电胶体(但是附加材料，其中包括牺牲材料、PH缓冲材料、抗菌/杀菌材料等也可被包含)。此分解图中也示出了粘合部分140。

如上所述，可省去第一和第二电极部分的前面中的任何一面或两面上的泡沫材料。图6示出一个例子，其中悬臂式电极设备中未包含泡沫材料，其也可选择地为帮助将悬臂式电极设备固定到神经刺激器的粘合剂。在此例中，可单独地使用连接器(卡扣117、115)以将悬臂式电极设备固定到神经刺激器上。

图4A-6中所示的悬臂式电极设备可能特别有用，例如对将神经刺激器连接到受试者的头部，从而通过扣合到凸出连接器，将神经刺激器连接到悬臂式电极设备的前面，同时伸长主体区域107被弯曲以在受试者头部后面延伸并向下到达用户颈部后面的中线上的部分。第一电极部分和第二电极部分均可被粘合地保持在靠着皮肤的电气活性区上，使神经刺激器能够施加能量，具体地如同在2014年6月30日提交的名为“TRANSDERMALELECTRICALSTIMULATIONMETHODSFORMODIFYINGORINDUCINGCOGNITIVESTATE”申请14/320,443中所述的波形，该申请通过引用整体并入本文。

图7A-7D示出悬臂式电极设备的另一个例子。此例与图4A-5B中所述变形非常相似。连接器(卡扣417、415)具有与图4A-4D所示相同位置，第一电极部分403和泡沫/衬垫材料421(也可以可选择地为粘合材料)的形状也与图4A-4D所示相同。然而，图7A-7D中所示的例子包含不同的整体形状，且可被用于连接至，例如，用户头部/颈部的不同区域。具体地，形成延伸在两个电极部分403、405之间的伸长主体区域407的基底部分的形状稍有不同。此例中，悬臂式电极设备可被配置以，例如，将受试者的太阳穴与第一电极部分(神经刺激器可能与此连接)相连，且伸长主体区域可绕着受试者的头部被弯曲，从而第二电极部分与受试者耳后区域(例如，在耳突处或靠近耳突)电气连接。通过将第一电极部分405的第一活性区433与皮肤在太阳穴区域电气连接，使用围绕电活性区433的粘合性材料440以使电活性区(以及相连的神经刺激器)保持在正确的位置上，第二电活性区可也被粘合地440保持在皮肤上，从而使第二电活性区435与耳突区域相连。

通常，连接两个电极部分的伸长主体区域可以有任何合适的长度，但通常长于几英寸(例如，长于大约2英寸、长于大约3英寸、长于大约4英寸、长于大约5英寸、长于大约6英寸、长于大约7英寸、长于大约8英寸、长于大约9英寸等)。伸长主体区域也可以被弯曲或折曲，如图4A-6和图7A-7D中两个变形中所示。

在可选实施例中，导电束缚线可为TES***的耐用部分，并旨在长期使用。图24A示出TES***的示例性实施例，TES***包含初级耐用外壳2402、次级耐用外壳2401、连接器2403和2404和导电束缚线2405。未示出一次性电极，一次性电极电气和机械地耦合至外壳2401和2402，并包含可接触皮肤式粘合剂，从而TES***可佩戴式地与用户接触。本文所述的TES***的其他变形可以是非粘合性的，且以另外方式可佩戴地连接到用户的身体(例如，通过头巾、帽子等)。

如图24A所示，束缚线可以永久性地被连到初级和次级单元，或者它可被配置以从具有标准或定制连接器2406、2407的初级或次级TES***外壳的任一个或两个中拔出(图24B、图24C)。

在一些实施例中，其中一个可耐用的外壳可具有用于充电和与其他电子或计算装置通信的标准插头部件(例如，公USB连接器或公微型USB连接器)。例如，较小的、次级耐用外壳可容纳公USB连接器、充电电路和电池。

通常，容纳永久地或可拆卸地相连的导电线的TES***可在单一外壳中容纳所有的部件。在这种情况下，导电线将在或靠近其远离容纳电气部件的单元的末端包含至少一个连接器，电气部件可与一次性电极电气连接。

通常，容纳永久地或可拆卸地相连的导电线的TES***可将部件容纳在两个或多于两个外壳中。这些实施例具有优势，因为相对于让所有部件在单个外壳内，它们允许每个外壳的微型化。此微型化可提高TES***的舒适性、可佩戴性、耐用性和/或可配合性。可选择任一组必要的或可选的部件，令其在第一外壳或第二外壳(或第三外壳等)内。图25示出示例性的具有第一耐用TES外壳2512、连接器和第二耐用TES外壳2513的TES***原理图，第一耐用TES外壳2512包含电流控制电路***2505、保险丝和其他安全电路***2506、无线天线和芯片组2507、波形产生器2508、存储器2509、微处理器2510，连接器将第一电极(2514)通过导电线2511连接到第二可耐用TES外壳2513，第二可耐用TES外壳2513包含电池2501、充电电路***2502、到第二电极2503的连接器和其他电气部件2504。

本文所述的使用TES***的方法可包含将两个TES控制器外壳使用可拆卸的、可重复使用的导电线相连接，随后将两个电极连接到线缆上和/或TES控制器上。可替代的方法可采用连接必要的和可拆卸***部件的相反顺序。

使用耐用线缆连接带电极连接器的两个外壳的TES设备、或使用带两个或多于两个电极连接器的单个外壳的TES设备可与没有导线将其连接的一次性电极一同使用。这种***架构降低可接触皮肤的电极的一次性组合的成本和复杂度，这只需要被配置成与TES控制器***相连的连接器(例如，导电纽扣卡扣连接器)。

图8A和8B示出两种不同类型的悬臂式电极设备，每种类型都具有电气可检测元件，例如，连接电极接触点的电容器。在一些实施例中，电气可检测元件可以是电容器或电容性元件。在一些其他实施例中，电气可检测元件可以是另一种类型的电气元件。在一些实施例中，每种悬臂式电极设备可具有电气可检测元件。在一些其他实施例中，悬臂式电极设备中只有一个可具有电气可检测元件(从而，使其可以从具有电气可检测元件的电极设备的型式轻易被区分出)。神经刺激器的检测电路可被配置以检测电气可检测元件，并区分两种不同类型的悬臂式电极设备。

如图8A中所示，可通过可检测电器元件1646连接第一和第二电气/机械接触点1615、1617。在一些实施例中，可检测电气元件可以是被选择的电容器或电容性元件，从而在神经刺激器操作频率范围内的频率处(例如，在低于大约18kHz、低于大约20kHz、低于大约25kHz、低于大约30kHz等的频率处)，电容器或电容性元件就像开路，因此不干扰应用于用户的整体波形。在更高的频率处(例如，在高于大约18kHz、高于大约20kHz、高于大约25kHz、高于大约30kHz等的频率处，尤其在MHz范围内)，电容器和电容性元件具有可被神经刺激器的检测电路***感测到的特征响应。

例如，图8A中，示出“活力”电极设备的一个例子，“活力”电极设备可被使用以引起如上所述的活力效果，电气可检测元件可以是具有180pF电容的电容器1646(或者具有大约10pF和2nF之间的电容的任何电容器，例如10pF、100pF、200pF、300pF等)。相比之下，图8B中所示的可被形容为“镇定”型的电极设备的电极设备可能具有不同的电气可检测元件1646’，例如具有680pF的第二电容的电容器(具有20pF和2nF之间的电容的任何电容器，例如20pF、200pF、400pF、600pF、800pF等)。在图8B中，电气可检测元件1646’也连接两个电气接触点1615’和1617’，两个电气接触点1615’和1617’中的每个与电极设备背面上的活性区相连。第二电容器的电容可以是可被检测电路区分的任何值，例如，第二电容器的电容可以比第一电容器的电容大两倍、三倍、四倍。

图9A示出检测电路的一个实施例，检测电路可被使用(例如，被包含在神经刺激器中)以确定是否电极设备被连接至神经刺激器和什么类型的电极设备被连接至神经刺激器。在此例中，探针A和探针B部分与神经刺激器相连的电极设备的第一和第二接触点分别通信。探针A用作为电极组件上的电容器或电容性元件(可被称为检测电容器或检测电容性元件)的驱动线，电极组件被连接于电极设备的电(或电气和机械，例如卡扣)连接器之间，而探针B包含电容性检测电路。电容性检测电路可以是包含串联连接的电阻器、电感器和电容器的RLC谐振电路(字母R、L和C可以用其他顺序)。RLC谐振电路在谐振频率处为电流和谐振可构成谐波振荡器。谐振频率可被定义为该频率处RLC谐振电路的阻抗最小的频率。一系列谐振电路中的谐振频率具有以下值：

${\mathrm{\ω}}_0=\frac{1}{\sqrt{\mathrm{LC}}}$

图9A所示的神经刺激器的电容性检测电路可被连接至微控制器或其他逻辑电路，以检测表示电路谐振的信号(即，电压)。微控制器或其他逻辑电路可还含有时钟或其他计时电路。在一些实施例中，可以利用谐振的存在和/或幅度区分电极设备的不同类型。在一些实施例中，可以利用谐振开始时的延迟区分电极设备的不同类型。

在一些其他实施例中，如图9A所示，电容性检测电路可包含并联的电容器910(C368)和电感器912(L3)。LC电路的谐振频率取决于电容器910的电容和电感器912的电感。当频率为RL电路的谐振频率时，晶体管916的节点B上的电荷能够快速累积。晶体管916可以开始导通，并且晶体管916的节点C可从状态“0”转换到“1”。连接于电极设备的电气连接器之间的电极组件上的电容器和电容性元件(如图8A中的1646或图8B中的1646’)的电容能影响晶体管916的节点C转换的时间。通过测量晶体管916的节点C转换的时间，电容性检测电路可以确定连接到神经刺激器的电极设备的类型。通过使用谐振电路，用于检测电容器或电容性元件的检测电路可具有高灵敏度。检测电路可检测电容的小差值。在一些实施例中，例如，当第一电容比第二电容大2倍、3倍或4倍时，检测电路可以检测电容之间的差值。在一些实施例中，当第一电容和第二电容的差值大于50pF、100pF、200pF、300pF、400pF和500pF时，检测电路可以检测电容差值。

图9B示出检测电路的另一个实施例，检测电路可被使用以确定是否电极设备被连接至神经刺激器和什么类型的电极设备被连接至神经刺激器。与图9A中的实施例相似，探针A和探针B部分与神经刺激器相连的电极设备上的第一和第二接触点连接。探针A用作电容性元件(例如，图8A中的1646或图8B中的1646’)的驱动线，而探针B包含电容性检测电路。电容性检测电路可以是另一个RLC谐振电路，如图9A所示的实施例的稍微变化的变形。当在高于神经刺激器的操作频率范围的频率处扫描这些频率时，RLC电路可在谐振频率处有谐振。因此，检测电路可以确定连接于神经刺激器的电极设备的类型。

图9C示出使用脉冲以检测在电容检测电路的另一个变形中的电极设备上的电容器的电路，电容检测电路可被使用以唯一地识别电极设备。图9A和图9B中所示的实施例基于谐振电路来检测电极设备上的电容器或电容性元件。可选择地，电容器检测电路可使用脉冲以检测电极设备上的电容器或电容性元件。如图9C所示，可由耦合到电路的控制器输出产生该脉冲。脉冲可通过包含电极设备上的电容器或电容性元件(例如，图8A中的1646或图8B中的1646’)的电路传播，响应可能受电容器或电容性元件的影响。通过测量响应，检测电路可以确定附接到神经刺激器的电极设备的类型。

图19A-19B还示出电容检测电路的另一个例子，一旦电极设备被连接至本文所述的神经刺激器设备，就能够使用电容检测电路识别不同类型的电极设备。图19A示出可使用的电路的例子。图19A中，电路通过检查脉冲长度运行，例如，脉冲衰减至阈值以下所需的时间。图19A中，电路包含测试电路中的两个电容器，当将其与电极组件的电容器串联连接时，允许在电极(探针A和探针B)之间的传输的脉冲信号以一种速率下降，这种速率具有特征且取决于电极组件的电容器。检测电路检测通过电极组件返回的脉冲保持在阈值(例如，非零阈值)之上的时间，并与期望值进行比较(例如，在控制器中或通过比较器)。在图19A中，控制器被配置以直接读出返回脉冲的值，并确定高于阈值的时间。此例中这是可能的，因为尽管返回的信号大部分是指数衰减的，但当放大增益高时，脉冲却是饱和的。尽管返回的脉冲的指数大小是2.8V的量级，但放大器欲将其放大至28V，然而因为电源将其限定在2.8V，信号在此值上达到饱和。

因此，在此例中，三个电容器被串联连接，且脉冲的衰减时间将取决于三个电容器的值，其中两个电容器是固定的(在电路中)。基于电极组件中的电容器的值，降至阈值之下所使用的时间对于不同电容器将是不同的。

图19C示出区分若干个电极条(图19B所示的电极组件1904)的类型的流程的例子。电极组件1904可被保持在非导电(或最低限度地导电)的可拆卸的衬垫1901上，粘合剂可连到衬垫1901上，直到将其移除，并放置在皮肤上(稍后可能将其放回粘合剂衬垫)。此例中的电极组件包含电极组件的第一(朝外、背离用户的)面上的两个连接器(卡扣1903)，用以连接至如图1B和3A-3F所示的神经刺激器装置上的卡扣插座。通常，可通过检测如上述以及例如图8A-8B中所示的电极组件上的电容器值来区分两种(或多于两种)类型的电极组件，电容器在电极设备上的两个卡扣之间形成短路。神经刺激器设备可包含检测电路***，检测电路***包含控制器或与控制器共同工作，控制器控制电流源。检测电路***用于检测电极设备上的(短路)电容器的存在和/或其值，并且控制器还可包含用于与运行在个人计算设备上的“应用程序”通信的无线通信模块。当电极组件和神经刺激器设备相连接时(例如，通过卡扣和卡扣插座)，神经刺激器设备可被粘合地戴在受试者的头部和/或颈部上，以传递接触皮肤的电刺激从而引起如上所述的认知效果。

图19C中示出了用户将神经刺激器连接到电极设备(例如，通过卡扣插座和卡扣)的流程的例子。运行于神经刺激器模块的软件(和/或固件)可被配置以检测什么时候电极设备被电气(和机械地)连接，并传送电容器识别波形1909。在图19C中所示的示例性流程图中，设备被配置以确定两种可能的电极设备(例如，两种不同电容器值之间)之中的一种。神经刺激器设备上的电容器检测电路和控制逻辑器可确定在电极设备1910上是否没有电容器(这种情况下，它可能提示用户)，或它在电极设备上是否检测出低电容器值1913或高电容器值1912。神经刺激器设备上的电容器检测电路和控制逻辑器还可确定电极组件和神经刺激器是否被粘附在受试者的头部或头部和颈部上，但是在一些变形中，当组件被粘附在受试者的皮肤上时，由于身体的相对高的电容，不可能可靠地区分电极组件子类型的不同电容器值。

在一些变形中，当电容器识别电路(检测电路)确定没有电容器(例如，电极设备的卡扣短路)存在时，***能够进入使电刺激无效的锁定状态。该功能对于安全性的提高可能是有益的，使得用户不可能结合不当配置的电极设备使用神经刺激器模块传递接触皮肤的电刺激。可选择地，电极设备上缺少电容器可能触发个人计算设备(用于与神经刺激器设备进行通信的智能手机、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑等)上的用户界面，以提供要示出的选择屏幕，从而使用户可以选择与神经刺激器1917连接的电极设备类型匹配的适当波形类型(例如，允许从两种电极组件中选出一种，如通过敲屏幕的上半部分选择“镇定”型波形，或通过敲屏幕的下半部分选择“活力”型波形)。

可选择地，如果神经刺激器设备检测出低电容器值1913，则它可将此消息无线传输给用户计算装置，用户计算装置可以自动选择适合对应于将电极连接器卡扣短路的低电容器值的电极组件类型的波形1914，并还可显示用户界面，用于通过下拉菜单从匹配类型中选出特定波形1919和控制用于产生认知效果的接触皮肤的电刺激波形的开始、强度、调节、暂停或停止1919。对于检测高电容器值1912，可能出现相似的流程和功能，以自动选择适合于对应高电容器值的电极组件类型的波形，且可提供用户界面，以允许选择或自动选择与这种电极类型匹配的合适的波形和合适波形的开始，以及对波形的开始、停止和强度的控制1916。

图9A-9C和19A-19B为感测电路***的例子，感测电路***可被使用以检测电极设备上的电容器或电容性元件。神经刺激器的检测电路可被连接至微控制器或其他逻辑电路。微控制器或其他逻辑电路可还含有时钟或其他计时电路。在一些实施例中，电容器检测电路可包含RLC谐振电路。通常，基于RLC谐振电路的感测电路***通过在电极设备的电气连接点(阳极、阴极)上施加高频电流来识别电极设备上的电容器或电容性元件。在一些可选择的实施例中，电容器检测电路可产生脉冲，并通过测量脉冲传播通过电极设备上的电容器或电容性元件后的响应(例如，信号的持续时间)来确定连接到神经刺激器的电极设备的类型。

各种不同的检测电路(电极组件检测/识别电路)可被使用为神经刺激器装置的一部分，且检测电路不限于上面讨论的例子。在一些实施例中，电极组件的两种类型均可包含具有不同电容的电容器或电容性元件。在一些其他实施例中，只有一个电极设备可包含电容器或电容性元件。在一些可选择的实施例中，其他电气可检测元件，例如电阻器或电感器可包含于两种类型的电极组件或只是其中一种类型的电极组件中；检测电路可被配置以检测电气可检测元件。在一些其他实施例中，在检测电路中可包含开关，开关可被配置以当使用一种类型的电极设备时开启，而当使用另一种类型的电极设备时关闭。

图20示出取自三种类型的示例性电极组件的数据：不包含电容器(例如，如图8A-8B所示的电气连接器之间的电容器)的第一组，在图20中被称为“粘合物没有电容器”；在连接器(电极)之间的电极组件上包含180pF电容器的第二组；在连接器(电极)之间的电极组件上包含680pF电容器的第三组。这些不同组可对应于不同类型的电极组件，例如特殊设计以用于产生不同认知效果的电极组件。例如，用于产生“镇定”认知状态的电极组件可包含具有第一值的电容器(例如，680pF)，电容器被连接于第一电极和第二电极之间，第一电极与用户的太阳穴/前额区域连接，而第二电极被戴在用户的颈部后面，例如图4A-6和8B中所示的电极组件变形。另一种类型的电极组件，例如图7A-8A中所示的电极组件，可被配置以用于产生加强活力的认知效果，并可包含具有不同值(例如，180pF)的电容器，电容器被连接在第一电极和第二电极之间，第一电极与用户的太阳穴/前额连接，而第二电极被连接用户的耳朵后面。在此例中，在电极组件的这些不同配置之间存在相当大且可检测的区别，包含没有电容器的电极组件之间的巨大区别。虽然不同电容器值的电极组件类型之间存在巨大且可检测的区别，但是测量值可能包含不明的可变性，从而使为具有第一值(电容)的电容性元件测量的持续时间的分布可能与为具有第二值(电容)的电容性元件测量的持续时间的分布重叠。为提高基于电极组件上的电容性元件的电容差值的电极组件类型检测的可靠性，可使用一种算法，这种算法对多个值进行采样，并使用统计算法(例如，计算平均值、计算中值，需要被分类为同一个电极子类型的n个连续的测量值(其中，n可能是两个测量值、三个测量值、四个测量值、五个测量值、或多于五个测量值)等)。总的来说，由电路测量的电极组件电容的不间断的连续的测量值可继续，直到达到统计阈值(例如，根据如上面所列的那些算法)。此外，当没有电极相连时(“没有粘合物”)，设备可可轻易地检测到。所示数据表示，当电极组件(“粘合物”)未连接到受试者时，对12MHz时钟(大约83纳秒)的出现在脉冲检测时间段内出现的时钟周期数。当电极组件与用户相连时，这些值可能不同，且电容性检测电路(和/或控制器)可检测这些不同值，以确定电极组件是否与用户相连，并引导用户确定相连的或将连接的如上所述的电极组件的类型。

可选地或额外地，在一些变形中，例如本文所述的悬臂式电极设备的电极组件可包含有源电路***，例如表面安装芯片，以识别电极设备和/或出于安全目的。例如，当电极设备包含为柔性电路的衬垫时，电路***可被配置以提供独特的识别器，和/或可随着使用增加数量的计数器。

本文描述的电极组件实施例中的任何电极组件实施例可以附加地或可替代地包括识别标签(例如近场识别标签)，其被配置为指定电极组件类型(例如，能量、平稳)和/或其它识别信息或使用关于电极组件的信息。识别标签可以被布置在衬底的表面上，例如，被布置在衬底的外(不是面向皮肤的)表面上，或被布置在物理耦合至衬底的连接器上。任何合适的识别标签可以被使用，例如，蓝牙发射器、蓝牙智能信标、RFID标签、近场通信标签、电阻元件、电容性元件、微控制器、和/或视觉标识符(例如条形码、QR码、光发射器或图像)。识别标签可以用于识别特定电极组件的一个或多个特性。例如，识别标签可以唯一地识别电极组件的：型号(例如，平稳作用、激励作用、或聚焦效应)、品牌、制造商、日期和/或制造时间、物理尺寸(例如，小，中或大)、安全标签或刺激能力(例如，如通过存在于电极组件中的Ag和Ag/AgCl和/或水凝胶的量所确定的)。

如上关于用于识别电极组件的电容性元件所述的，电刺激***可以适合于用于电极组件的识别标签。此外，可以用于本文描述的神经刺激器的控制器中的任何控制器可以被配置为被控制器辨别(并且电极组件和标记可以被配置以便可被控制器辨别)，控制器例如专门的遥控装置、智能电话、平板电脑等。在一些这样的变型中，控制器可以包括电子读取器、电子接收器或被配置为检测和辨别识别标签的图像读取器。在一些变型中，神经刺激器可以特别地把识别信息传递到控制器(即可以读取和写入到识别标签)。例如，在***的一个实施例中，控制器可以包括蓝牙接收器，并且电极组件包括蓝牙发射器或智能信标；在另一个实施例中，控制器包括RFID读取器，并且电极组件包括RFID标签。在另一个实施例中，控制器包括近场通信天线，并且电极组件包括近场通信标签。附加地或可选地，控制器可以包括电气连接器和谐振电路，例如一系列电气引脚，并且电极组件可以包括电阻元件或电容性元件。

在包括电极组件的***的一个实施例中，电极组件和控制器(和/或神经刺激器)每个包括用固件编程的微控制器(例如，微处理器和可编程芯片)。当运行固件时，允许在耦合的微控制器之间的单向或双向通信，并且还允许微控制器运行认证协议以查询和确认控制器和电极组件是可信的并且授权用于一起使用。

在另一个实施例中，控制器(和/或神经刺激器)可以包括被配置为检测视觉识别标签的图像读取器，并且电极组件可以包括视觉识别标签。在一些实施例中，图像读取器包括图像捕获机构(例如摄像机、镜头、条形码读取器、QR码读取器或二极管)和微处理器，并且电极组件的视觉识别标签包括：条形码、QR码、光发射器、图像或其它视觉标识符。

各个实施例的控制器和/或神经刺激器可以被编程，使得如果控制器不能辨别电极组件的识别标签，则控制器将不能提供刺激电流到电极组件。例如，如果控制器通信地耦合到具有未辨别的识别标签(或缺少这样的标签)的电极组件，控制器可以使得耦合的电极组件不能运行。没有刺激电流将被传送到电极组件。以这样的方式，电子识别标签可以防止***与未经授权的电极组件一起运行并且因此确保***的安全运行。

在一些实施例中，当控制器和/或神经刺激器通信地耦合到具有识别标签的电极组件时，控制器和/或神经刺激器的微处理器可以将检测到的识别标签与存储在存储器中的识别标签的数据库进行比较以确认检测到的识别标签匹配已知的识别标签。附加的电极特定信息可以被存储在具有每个已知的识别标签的数据库中，例如诸如：用于各自电极的适当的刺激协议，可接受的阈值水平(例如，温度、PH和/或电流值)，可接受的运行参数(例如，温度、湿度等)等等。在其它实施例中，控制器和/或神经刺激器的微处理器可以将指示检测到的识别标签的数据传送到远程服务器，其中储存了已知的识别标签的数据库，并且远程服务器可以将检测到的识别标签与已知的标签进行比较，并且如果存在匹配，则回传与已知的标签相关的数据到控制器。利用从数据库获得的信息，控制器和/或神经刺激器可以测试电极组件和电流状况以确认电极仍然在可接受的运行规格要求(例如，温度、湿度、力等)之内；然后控制器可以给用户传送已编程的刺激协议，其适合电极组件的运行状况。

例如，神经刺激器、用户计算装置、或经由例如互联网连接的远程服务器可以在第一步骤中存储关于特定的电极组件单元的信息(包含在已检测到的标签信息中的唯一的标识符)，该信息与关于被传送的电刺激的信息相关。如果相同的电极标识符被该神经刺激器(或经由互联网连接到数据库的另一个神经刺激器，该数据库存储关于该电极组件单元的先前使用的信息)检测到，则刺激的持续时间、强度或另外质量可以被调节以确保电刺激波形的有效的和合适的传送用于诱导认知效果。例如，从电极组件标签检测到的信息可以包含消耗电极材料的量(即，Ag-AgCl层)并且限制使用电极以在一个或多个电刺激期间遵守该限制。一般而言，该信息可以被本地存储在神经刺激器装置上，与神经刺激器无线通信的用户计算设备上的数据库中，或在例如经由互联网连接到神经刺激器(和/或用户计算设备)的远程服务器上的数据库中。

图10根据本公开的各个实施例示意性示出了被配置为传送两相电刺激信号的TES波形。一般而言，TES波形可以通过持续时间、方向、峰值电流和频率进行定义。在一些实施例中，TES波形还通过百分比占空比、百分比直流电流、斜坡或其它幅度调制、一个或多个频率分量、两相电流的相位关系、白噪声或结构性噪声、波形(即，锯齿形、三角形、正弦波、方波、指数或其它波形)、电容补偿特征或如在2013年11月26日递交的名称为“WearableTransdermalElectricalStimulationDevicesandMethodsofUsingThem”的美国专利申请号14/091,121中论述的其它参数来定义，该美国专利申请通过引用以其整体并入本文。TES波形还可以被定义用于突发，其中波形的一个或多个周期以突发频率重复，并且具有根据突发频率的百分比定义包括突发时间段相对静止时间段的周期比例的突发占空比。

在一些实施例中，神经刺激器可以包括高压电源(例如，30V，60V或80V)。本文描述的TES***结合电子电路以实现高压电刺激，其中对应于电路供电电压的高压通常大于10V，并且可选地大于15V，大于20V，大于30V，大于40V，大于50V，或大于75V。用于传送高电流刺激的设备包括：具有快速放电特性使得峰值电流可以被传送的电源(通常是电池，例如具有1C(200mA)的最大充电电流、1C(200mA)的最大持续放电电流和2C(400mA)的最大峰值放电电流的200mAh容量的Li-ion2C电池)；获得电池或其它电源的较低电压输出并提供供给指定的功率电平所需的高电压电平的变压器(冲跳升压或其它)；和目的在于在高压下可预测地和可靠地运行的其它电子电路部件。

图11A和图11B示出了被配置为调节施加电压的神经刺激器的控制器的电路的示例。在各个实施例中，神经刺激器的控制器可以包括控制施加(或可用)供电电压Vs，而不是使用最大可用电压的特征。图11A示出了控制器的电源。如图11A中所示，电源转换器1112可以被配置为输供电电压V_s，其可以不同于电源的可用最大电压。

例如，图11B示出了包括被配置为传送电刺激到受试者并且控制施加的供电电压V_s1105的H桥的电路。在一些实施例中，电路可以是双H桥配置。在H桥外部的一个方向上，晶体管1113和晶体管1111可以被配置产生第一电流脉冲，其可以是TES波形的第一部分。第一电流脉冲可以传播到探针A1101，到受试者，到探针B1102，并且然后传播到MOSFET晶体管1114。第一电流脉冲可以由放大器1109来测量，并且测量结果可以被发送到微处理器1103。微处理器1103可以使用第一电流脉冲的测量结果作为第一反馈信号以调节施加的供电电压V_s1105。在H桥外部的其它方向上，一对晶体管1125可以被配置以产生第二电流脉冲，其可以是TES波形的第二部分。第二电流脉冲可以传播到探针B1102，到受试者，到探针A1101，然后到第二MOSFET晶体管1115。第二电流脉冲可以通过第二放大器1110来测量，并且测量结果可以被发送到微处理器1103。微处理器1103可以使用第二电流脉冲的测量结果作为第二反馈信号以调节施加的供电电压V_s1105。

在一些实施例中，电路可以测量和/或计算传送到电极的峰值电压。在一些其它实施例中，电路可以包括其它电气元件以执行传送到探针的峰值电压的测量。测量的电压可以用于计算有效阻抗、电阻和/或电容，然后通信信号可以被发送到控制器的微处理器1103，其可以根据传送到探针的峰值电压的历史模式调节施加的供电电压V_s1105。一般而言，电路可以仅仅在TES波形的正向脉冲和/或负向脉冲期间执行对传送到探针的峰值电压的测量。

在一些实施例中，控制器可以被配置为在TES刺激期间根据峰值电压和/或施加电压的历史要求来调节施加的供电电压V_s。皮肤的阻抗和/或电容可以在TES刺激期间变化。例如，皮肤的阻抗可以被电信号频率、局部皮肤温度等影响，并且皮肤上的电容可以在单独的脉冲期间构建，对于恒定电流而言，在脉冲结束处比在脉冲开始处要求更高的电压。尽管最大可用电压可以是高的(例如，在一些实施例中为60V)，根据用户的要求可以调节施加电压以避免过热。在一些实施例中，控制器可以测量在几个周期(例如2、5、8或10个周期)中传送到探针的峰值电压。测量的峰值电压可以用作调节施加电压的反馈控制信号。例如，在若干周期(例如，2、5、8、10或多于10个的周期)中测量的平均测量的峰值电压可以是一些测量值，例如10V。控制器可以通过设置施加电压比测量值10V高5V或7V来调节施加电压，因此总施加电压可以被调整到17V，而不是使用60V的最大电压。该自动反馈调节特征可以避免神经刺激器或用户的皮肤的过热，并且节约电能以提高效率并且使能在再充电或更换神经刺激器的电池之间较长的TES波形能够被传送。

为了晶体管1111、1113和1125正常工作，Vs和MOSFET晶体管1115和1114的上节点之间的电压降可以被配置在适当的工作范围中。在一些实施例中，电压降可以是2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V或它们之间的任何值。施加供电电压V_s1105可以被使用反馈信号来调节以确保电压降在适当的工作范围中。当电压降太高时，电路可以调节电流以减小电压降。

一般而言，特别包括(但不限于)本文描述的可佩带经皮神经刺激器设备的任何电刺激器可以被配置为调节可佩带的经皮神经刺激器装置的功率。电刺激器可以用电路进行配置以在第一电极和第二电极之间传送两相电信号。这些设备中的任何设备可以包括被配置为提供可调节的供电电压(V_s)的高压电源和接收供电电压的波形产生器。设备可以包括控制电路以在将可用V_s与驱动电流(和/或在电极或在被配置为连接到电极的连接器之间实际施加的电压)所需的电压进行比较之后调节Vs。该控制电路可以集成到电刺激设备的控制器中，或其可以是分立电路。如上所述，图11B示出了该控制电路的一个示例，该控制电路包括H桥配置以将供电电压(V_s)和施加电压(V_施加)之间的差和目标电压偏移量进行比较，如果供电电压和施加电压之间的差小于目标电压偏移量，则允许控制电路调节供电电压且增加供电电压，或如果供电电压和施加电压之间的差大于目标电压偏移量，则允许减小供电电压。

一般而言，目标电压偏移量可以是值的范围(例如，在1V和12V之间，在2V和10V之间，在3V和9V之间，在4V和8V之间等，包括在大约1V、2V、3V和4V等的任意较低值和5V、6V、7V、8V、9V、10V等的任意较高值之间)。尽管目标电压偏移量的广泛的范围(例如在1-12V之间)是可能的，但是在一些变型中，其可以优选地使用较窄的范围(例如4-6V之间或其它类似的范围)以避免在范围的上限处加热和在范围的下限处的波形的变形。在一些实施例中，范围可以是窄的，使得做出V_s调节以靶标特定的偏移电压(即4V、5V、6V、6.5V、7V等)。

在没有如本文所述的被配置为调节供电电压(Vs)的控制电路的情况下，装置可以加热，并且可能以热量损失的形式浪费大量的可用电荷。此外，传送的波形的形状可能不太精确，如图21A-21D中所示。例如，图21A示出了“理想的”两相波形，其可以以期望的频率重复，且可以被调制(例如被振幅调制)，并且被控制以针对任何电容性放电部件的持续期间(脉冲宽度)、振幅和存在(和方向)调节正向脉冲和负向脉冲中的一者或两者。在图21A中，波形元素是具有正向脉冲2103的方波、两相、电荷不平衡电流，正向脉冲2103比负向脉冲2105具有更大的持续时间；没有示出电容性放电(如上所述，在图12A-12E和14A-14B中示出了示出了电容性放电的示例)。图21B示出了如果供电电压(V_s)不如本文所述的进行调节，特别是当供电电压值接近传送期望的电流所需的施加电压值(其可以随着皮肤阻抗和其它因素而变化)时，该电流波形信号如何可以被变形；在这种情况下，如图21B中所示，由于在电极(和受试者)中建立电容，电流源可能饱和，导致施加波形的变形。图21C和21D示出了传送到连接到电极的探针的电压，其分别提供以图21C和21D的TES波形表示的电流。可以使用本文描述的控制电路来避免该饱和。

因此，本文描述的经皮神经刺激器装置中的任何经皮神经刺激器装置可以包括以上提到的元件中的任何元件，包括封装高压电源(例如具有大于10V的最大电压)的外壳，高压电源被配置为提供小于最大电压的供电电压，其中供电电压是可调节的；被配置为与第一电极和第二电极电气连接的一对连接器；以及包括波形产生器的控制器(例如在外壳内)，波形产生器被配置为在第一连接器和第二连接器之间传送非对称两相电脉冲信号，其中波形产生器从高压电源接收供电电压。控制器可以被特别配置为将供电电压(V_s)和在第一连接器和第二连接器之间的施加电压之间的差(例如V_s-V_施加的)和目标电压偏移量进行比较，并且控制器可以基于该比较调节供电电压。例如，如果供电电压和施加电压之间的差大于目标电压偏移量，则控制器可以被配置为减小供电电压(V_s)，并且如果供电电压和施加电压之间的差小于目标电压偏移量，则被配置为通过增加供电电压来调节供电电压。图22示出了用于基于该比较调节供电电压的方法的一个示例。在该示例中，目标电压偏移量是在V_b和V_a之间延伸的目标范围(例如，从4到7V，V_a＝7V，V_b＝4V)。在其它示例中，目标电压偏移量是阈值的值(例如6。5V)。当电极之间的施加电压(V_施加)变化时，该施加电压和供电电压(V_s)之间的差(V_s-V_施加)与目标电压偏移量进行比较。在图22中，该范围被图形化示出为V_s-V_b和V_s-V_a。当施加电压相对于供电电压移动到目标电压偏移量的值域窗(V_a和V_b之间)的外部时，供电电压被调高或调低以试图和保持其在目标电压偏移值或在目标电压偏移值附近。因此，在图22中，在时间t₁、t₂和t₃，供电电压如所示进行调节。图22是简化的情况，在实践中，控制器还可以考虑其它状态，当确定如何(或如何)调节V_s时，并且对Vs的调节可能频繁发生(即，每个周期，每隔一个周期，每5的倍数个周期，每8的倍数个周期，每10的倍数个周期等)。例如，图23A和23B是指示V_s如何可以被调节(V_调节)的状态图。状态图指示用于调节电压(图23A)的边界条件、和/或在需要V_s调节以获得目标V_s-V_施加(通常，对于在“V_s饱和”下的范围需要增加的V_s，并且对于不在“V_s饱和”下的范围需要减小的V_s)的条件下的施加电流(图23B)、电压源的饱和或过热。图23A和23B示出了控制环路逻辑，其用以调节目标电流(即，电刺激脉冲的峰值电流)和供电电压(Vs)，控制器可以根据V_s饱和的逻辑准则(即，V_s-V_施加在其目标区域的外部，如图22中所示)，过热限制(以保护用户，以及保持部件在安全操作限制内)和达到的最大值(“最大值”)V_s来执行控制环路逻辑。V_s饱和可能意味着电流源在其两端没有足够的电压以线性运行，并且不能够在刺激脉冲期间提供充足的电压，导致矩形脉冲的变形(如上关于图21B和21D所示)。为了移除饱和，提供的电压(电源电压)可以增加，和/或施加的电流可以减小。如果最大供电电压已经被提供为V_s，则没有对V_s做出改变(图23B)，并且在电极传送的目标电流减小(图23A)。通常，当V_s饱和发生时，V_s增加，除非最大值V_s已经被传送或过热条件存在，在这些情况下，传送的峰值电流反而减小。一般而言，控制逻辑可以减少传送的峰值电流，而不是使电流波形变形或保持过热条件。可以从电流源晶体管功率导出(例如，计算)过热。当耗散功率过多时，可以减小电流。供电电压然后可以借助于Vs调节反馈控制被减小到耗散较少功率的水平。电压和电流两者可以被控制以匹配目标值。因此，除了调节供电电压之外，控制器可以(在一些实例中)调整施加的电流并且基于这些条件对其进行调节(参见，例如图23中的中间行)。例如，即使V_s没有饱和，控制逻辑可以在过热限制的条件下减小传送的目标电流。

当供电电压不得不如以上所述进行调节时，可以以任意数量的方式对其进行调节，包括通过固定量进行调节，和/或通过差(例如，在V_s和V_d施加之间)的百分比进行调节和/或基于施加电压的最近历史值(例如，在最近的一些时间段)进行调节。在一些实施例中，供电电压可以基于在波形中即将到来的变化(例如要求更高的探针电压(例如更长的占空比或减小的频率)的变化)以开环方式进行调节以便避免从可接受的电压偏移范围的预期偏离。例如，在一些变型中，可以调节V_s，例如可接受的范围外部的测量的偏移(V_s-V_电)的85％。这可以提供***的改进的稳定性，使得V_s中的变化稍微受到抑制。在一些变型中，可以通过调节固定的增量(例如，大约0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V、3V等)来做出大的调整。这可以实现足够的调节以快速得到(例如，接近)V_s-V_电的可接受的范围，而不做出可能存在来自设备的不安全的或不舒服的震动的这样大的直接改变。

如上所指出的，如果对V_s的调节超出供电电压的最大可用功率，则控制器可以重写请求的最大电流。在重写之后，电流具有较低的最大强度(应当注意，替代方案将使信号变形，如图21B和21D中所示，使得例如一旦供电电压到达最大值，电流就在脉冲的端部下降)。

例如，经皮神经刺激器设备可以包括封装具有最大电压(例如，大于10V，大于15V，大于20V，大于25V，大于30V等)的高压电源的外壳，并且还被配置为提供小于最大电压的供电电压，其中供电电压是可调节的。这些设备通常包括被配置为与第一电极电气连接的第一连接器和被配置为与第二电极电气连接的第二连接器。这些设备中的任何设备还可以包括控制器(例如在外壳内)，控制器包括例如被配置为在第一连接器和第二连接器之间传送非对称两相电脉冲信号的波形产生器，其中波形产生器从高压电源接收供电电压。这些控制器中的任何控制器还可以包括被配置为检测在第一连接器和第二连接器之间的施加电压(V_施加)的感测电路。感测电路可以包括连接到第一连接器和第二连接器中的一者或两者的放大器。控制器还可以如本文所述的进行配置以将供电电压(V_s)和施加电压(V_施加)之间的差与预定的目标电压偏移量进行比较，并且如果供电电压和施加电压之间的差大于目标电压偏移量，则通过减小供电电压来调节供电电压，并且如果供电电压和施加电压之间的差小于目标电压偏移量，则通过增加供电电压来调节供电电压。

一般而言，可以使用任何适当的高压电源。例如，高压电源可以被配置以提供20V和100V之间的电压。

如上所述，控制器可以被配置为：如果供电电压和施加电压之间的差大于目标电压偏离量，则减小供电电压，并且如果供电电压和施加电压之间的差小于目标变压偏离量，则增加供电电压。控制器可以被配置为根据供电电压和施加电压之间的差来调节供电电压。

在本文描述的设备和方法中的任何设备和方法中，控制器被配置为基于施加的电流和在供电电压和施加电压之间的差来确定设备是否处于过热状态。

如上所述，在各个实施例中，TES神经刺激器的控制器可以包括电容性放电电路，其被配置为在两相电刺激信号的传送期间使在电极上的电容放电。包括使在电极上的电容放电的TES神经刺激器可以有助于脉冲的刺激机制，并且可以帮助减小或防止疼痛和不适。在一些变型中，设备包括与电极连接的电容性放电电路。例如，如上所述，电容性放电电路可以包括使阳极-阴极路径短路的电子部件和固件特征，以允许在脉冲期间(例如，在受试者的皮肤上)建立的电容的放电。在一些实例中，短路有助于减小不适，并且因此增加由TES诱导的认知效果(由于以下的一者或两者：减少不适的注意力分散，使得其他认知效果可以由受试者体验，并且允许待被传送的、诱导更显著的认知效果的更高的峰值电流强度)。一般而言，控制电容性放电脉冲的最大电流可以有助于调谐TES波形的舒适度(例如，以基于建立的电容的估计的量以及通过频率来改变放电的最大电流，建立电容预期与在正向脉冲和负向脉冲之间的增加的不平衡(即，持续时间和/或峰值电流)相关联，其中以固定占空比的较低的频率刺激将引起每个周期建立相对更多的电容)。

在一些实施例中，可佩带的经皮电刺激器可以包括控制模块，其具有描述的电容性放电特征(其可以被称为“短路”涂药器)。例如，可佩带的经皮电刺激器可以包括：被配置为连接到第一电极和第二电极的外壳；至少部分位于外壳内的控制模块，其包括：处理器、被配置为在第一电极和第二电极之间传送两相电刺激信号的波形产生器，和被配置为在两相电刺激信号的传送期间使在第一电极和第二电极上的电容放电的电容性放电电路。TES控制模块适于在第一电极和第二电极之间传送10秒或更长时间的、具有400Hz或大于400Hz的频率、大于10％的占空比、3mA或大于3mA的强度、具有DC偏移量的两相电刺激信号；和电容性放电电路，其中TES控制模块被配置为偶尔触发电容性放电电路以在两相电刺激的传送期间使在电极上的电容放电。

图12A示意性示出了在一个周期中具有正脉冲和负脉冲的两相电刺激波形。在一些实施例中，固件可以在一个波形周期中创建多个片段。最小的片段可以通过处理器的时钟来限制。例如，在一些实施例中，每个周期最短的片段可以是2、5或10微秒或它们之间的任何值。例如，在一些实施例中，固件可以每个周期创建10、12、15或20个片段。对于周期的每个片段，控制器可以指导波形产生器以生成正的强度值、负的强度值、指示开路模式或电容性放电的“零”值。

在一些实施例中，电容性放电(其可以被称为“短路”，尽管其不是短路的结果)可以如图12B-12D中示出的紧接着正脉冲和负脉冲后被触发。例如，如图12B中所示，在当正脉冲结束时的时间，控制器触发电容性放电电路以使阳极-阴极路径短路，产生电容性放电脉冲以允许电容的放电。电容性放电脉冲的最小持续时间可以被如以上论述的周期的最短的片段限制。因此，脉冲的持续时间可以大于2、5或10微秒。然而，脉冲的持续时间不能太短。可能有利的是，具有更渐变的脉冲以防止受试者的疼痛。可能有利的是，具有脉冲的限制的峰值以进一步防止疼痛和不适。电容性放电脉冲的峰值和时间常数可以由电容性放电电路控制。在一些其它的实施例中，电容性放电可以如图12C中所示的紧接着负脉冲后被触发。在一些实施例中，电容性放电可以如图12D中所示的在正脉冲之后和负脉冲之后同时被触发。

在一些可替代实施例中，电容性放电脉冲可以如图12E中示出的在负向方向上的每个负向脉冲的开始处被触发。例如，在“能量”模式中，电容性放电脉冲可以在负向方向上的每个负向脉冲的开始处被触发以诱导增强的认知状态。在一些其它的实施例中，电容性放电脉冲可以在正向方向上的每个正向脉冲的开始处被触发。在一些其它实施例中，电容性放电脉冲可以在负向方向上的每个负向脉冲的开始和在正向方向上的每个正向脉冲的开始处同时被触发。

图13根据本公开的一些实施例示意性示出了包括双H桥的电容性放电电路的示例。双H桥电路可以被配置为生成具有受控的时间常数和峰值的渐变的电容性放电脉冲。如上所述，外部H桥可以被配置为基于反馈信号自适应地调节施加电压V_s。除了外部H桥之外，电路还可以包括包含晶体管1324、1305和1310的内部H桥。晶体管1305和1310可以被配置为形成驱动电流到地面的电流源。当探针B带负电荷，并且探针A带正电荷时，晶体管1305和1310可以利用渐变的放电脉冲把探针B拉到地面。在其它方向上，晶体管1324可以被配置为形成驱动电流到地面的第二电流源。当探针A带负电荷，并且探针B带正电荷时，晶体管1324可以利用第二渐变的放电脉冲将探针A拉到地面。因此，包括晶体管1324、1305和1310的内部H桥可以被配置以生成具有受控的时间常数和峰值的渐变的电容性放电脉冲。一般而言，除了使用反馈信号自适应调节施加电压Vs之外，双H桥电路可以被配置以生成渐变的电容性放电脉冲。

例如，TEST波形可以具有11kHz的频率，电容性放电脉冲的时间常数可以在0.00001微秒到100微秒之间。在一些实施例中，峰值可以被控制在0.001mA和10mA之间。在一些实施例中，神经刺激器的控制器可以包括开关，开关被配置为当电容性放电电路被触发时关断电流源。

图14A示出了来自双H桥电容性放电电路的电容性放电脉冲的示例。紧接着正脉冲的放电脉冲可以被控制以具有带有被控制的峰值的渐变的斜坡。紧接着负脉冲的放电脉冲是小的，因为仅仅存在少量的建立的电容。

图14B示出了来自带有双H桥的电容性放电电路的电容性放电脉冲的另一个示例。放电脉冲在具有受控的时间常数和峰值的、在负向方向上的负向脉冲的开始处被触发。放电脉冲可以被配置为提高“能量”认知状态和最小化用户不适。

在一些其它实施例中，电容性放电电路可以包括利用低欧姆(例如，50欧姆)电阻器使阳极-阴极路径短路的电子部件和固件特征以允许在脉冲期间(例如，在受试者的皮肤上)建立的电容的放电。在一些其它实施例中，电容性放电电路可以包括类似于装置中的主电流源的固定的电流源，但是在0V饱和并且允许累积电荷的放电。放电时间可以是固定的或可以取决于电压和电极电容。在一个示例中，额定短路电流可以是可调节的(例如，到40mA)，其可以通过改变电阻器而变化。放电可以通过带有在该范围内(例如，高达20mA)的可调节的电流的常规电流源来进行；接通两个整流底部开关可以避免在这种情况下反向充电。一般而言，电容性放电可以是非常快的(例如，在微秒时间尺度)并且可以使用非常高的电流，例如数十mA到100mA。

一般而言，两相脉冲可以包括正向脉冲，其后跟着(紧接着或延迟一些后跟着)负向脉冲。如本文所述，这些脉冲不限于方波脉冲，但是可以是锯齿或其它形状。在一些变型中，正向脉冲和负向脉冲可以具有不同的形状。在一些变型中，两相脉冲包括正向(或负向)单相方波脉冲和在其它方向上(来自电容性放电电路)的电容性放电。例如，设备可以被配置为施加单相方波脉冲(正向或负向)和在相反方向上的电容性放电。一般而言，TES波形可以包括其中刺激周期间歇性发生的突发机制。

图15根据本公开的一些实施例示意性地示出了安全比较电路的示例。在各个实施例中，神经刺激器的控制器可以包括安全比较电路，其被配置为防止电流和/或电压超出最大值。例如，最大DC电流可以被设置在5mA、8mA或10mA，或它们之间的任何值。类似地，出于受试者的安全目的，电压也可以具有最大值。电路可以被配置为当电流或电压超出最大值时关闭电源。例如，安全电路可以包括电流安全比较电路部分1510。该部分1510可以被配置为比较在两个方向上的电流值并且，如果在任何方向的电流值超出最大值，则输出故障信号到微处理器。安全电路还可以包括电压安全比较电路部分1520。该部分1520可以被配置为比较在两个方向上的电压值，并且如果在任何方向上的电压值超出最大值，则输出第二故障信号到微处理器。电压安全比较电路部分1520可以包括晶体管1527以增加安全电路的灵敏度。

优选实施方式的***、装置和方法及其变型至少可以实现和/或实施为机器的一部分，所述机器配置成接收或包括存储了计算机可读指令的计算机可读介质。指令优选地由计算机可执行部件执行，所述计算机可执行部件优选地与包含使用软件配置的计算装置的***集成。计算机可读介质可以存储在任何合适的计算机可读介质上，比如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学装置(例如，CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器、或任何合适的装置。计算机可执行部件优选地是通用处理器或专用处理器，但是，可选择地或另外地，任何合适的专用硬件或硬件/固件的组合都可以执行这些指令。

当本文中的特征或元件被提到在另一个特征或元件“上”时，其能够直接位于其他的特征或元件上，或者还可以存在中介的特征和/或元件。相反，当特征或元件被称为在另一特征或元件的“直接之上”时，不存在中介的特征或元件。还应理解到，当特征或元件被称为“连接”、“附接”或“耦合”到另一特征或元件时，其可以是直接地连接、附接或耦合到另一特征或元件，或者还可以出现***的特征或元件。相反，当特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接联结”到另一特征或元件时，不存在中介的特征或元件。虽然关于一个实施方式描述或显示，但是如此描述或显示的特征和元件可被用于其他实施方式。本领域技术人员还将清楚，其中提到的“邻近”另一特征设置的结构或特征可以具有重叠或位于邻近特征以下的部分。

本文中使用的术语是仅为了描述具体实施方式的目的，并且不意欲限制本发明。例如，如本文中使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”意在也包括复数形式，除非文中另有明确说明。还应理解到在该说明书中使用的术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除一个或多个其他的特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的出现或添加。如本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列条目的任意组合和全部组合，并且还可以缩写成“/”。

空间的相对术语，例如“之下”、“下方”、“下部”、“之上”、“上部”及类似术语在本文中可被用于简化描述，以描述如图中所示的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系。应理解，空间的相对术语意在包含除了附图中描绘的定向以外的使用或操作中该装置的不同定向。例如，如果附图中的装置被翻转，被描述为位于其他元件或特征“之下”或“下”的元件则被定向在其他元件或特征“之上”。因此，示例性术语“之下”可包含之上和之下两种定向。该装置可以按其他方式定向(旋转90度或者以其他的定向)并且本文中使用的空间的相对描述词因此被理解。类似地，本文中使用的术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”以及类似术语仅为了解释的目的，除非另有特定说明。

虽然术语“第一”和“第二”可被用于本文中以描述不同的特征/元件(包括步骤)，但是这些特征/元件不应该受这些术语的限制，除非文中另有说明。这些术语可被用于将一个特征/元件与另一特征/元件相区分。因此，以下讨论的第一特征/元件可以被称为第二特征/元件，类似地，以下讨论的第二特征/元件可以被称为第一特征/元件，而不偏离本发明的教导。

如本文说明书和权利要求书中所使用的，包括如实施例中所使用的并且除非另有明确说明，所有的数字可被理解为在其之前有词语“大约”或“近似”，即便该术语没有明确地出现。当描述数量和/或位置时，可以使用术语“大约”或“近似”以表明所述的数值和/或位置位于数值和/或位置的合理预期范围内。例如，数字数值可具有所述数值(或数值范围)的±0.1％的数值，所述数值(或数值范围)的±1％的数值，所述数值(或数值范围)的±2％的数值，所述数值(或数值范围)的±5％的数值，所述数值(或数值范围)的±10％的数值等。本文所述的任何数值范围旨在包含其中含有的全部子范围。

虽然以上描述了不同的阐示性实施方式，但是可以对不同的实施方式做出很多改变而不偏离如权利要求中所述的本发明的范围。例如，其中执行各个所述方法步骤的顺序通常在替代实施方式中可以改变，并且在其他替代实施方式中，可以一起略过一个或多个方法步骤。各个装置和***的实施方式中的可选特征可被包括在一些实施方式中，并且在其他实施方式中不被包括。因此，前述说明主要提供示例性的目的并且不应理解为将本发明的范围限制在权利要求中所述的范围内。

本文中包括的实施例和阐示通过阐示性而不是限制性的方式显示了其中主题名称可被实施的具体实施方式。如所述的，其他实施方式可以使用并且从中得到，从而可以做出结构和逻辑上的替换和改变而不偏离本公开的范围。这些具有创造性主题的实施方式在本文中可通过术语“发明”而被单独地或统一地提及，仅为了方便并且不意在将本申请的范围主动地限定到任何单个的发明或发明概念，前提是实际上公开了多于一个发明概念。因此，本文虽然已经阐示并描述了具体的实施方式，但是被计算用于实现相同目的的任何布置可被替换用于所示的具体实施方式。本公开内容意在覆盖各个实施方式的任何和全部的调整或改变。在回顾上述描述之后，以上实施方式的组合或本文中没有具体描述的其他实施方式对于本领域技术人员来说是明显的。

Claims (67)

1.一种经皮神经刺激器，所述经皮神经刺激器经由与电极设备的附接可连接到受试者，所述神经刺激器包括：

外壳，所述外壳封装控制器和电流源，其中，所述外壳包括面向用户的凹形表面和与所述面向用户的表面相反的顶部表面；

第一边缘区域和第二边缘区域，所述第一边缘区域和第二边缘区域位于所述面向用户的凹形表面和所述顶部表面之间，其中所述第一边缘区域比所述第二边缘区域薄；

第一连接器和第二连接器，所述第一连接器和第二连接器位于所述面向用户的凹形表面上且相对于所述面向用户的凹形表面的中心偏离，其中所述第一连接器和第二连接器中的每个配置成与电极设备上的连接器配合件进行电气和机械连接，进一步地，其中所述第一连接器和第二连接器相距0.7英寸至0.8英寸之间。

2.一种可佩戴的经皮神经刺激器，所述可佩戴的经皮神经刺激器经由与电极设备的悬臂式附接可连接到受试者，所述神经刺激器包括：

外壳，所述外壳封装控制电路和电流源；

面向用户的第一表面，所述面向用户的第一表面在所述外壳上，其中所述第一表面是凹形的并被扭转；以及

一个或多个连接器，所述一个或多个连接器位于所述第一表面上且相对于所述第一表面的中心偏离，其中所述一个或多个连接器配置成与在所述电极设备的配合表面上的连接器配合件进行电气和机械连接；

其中，所述神经刺激器的重量小于5盎司。

3.如权利要求2所述的神经刺激器，其中所述一个或多个连接器包括第一连接器和第二连机器。

4.如权利要求1或3所述的神经刺激器，其中所述神经刺激器配置成使得所述第一连接器和第二连接器将所述面向用户的凹形表面的边缘区域固定到所述电极设备，同时允许与所述边缘区域相反的所述面向用户的凹形表面的末端相对于所述电极设备移动。

5.如权利要求1或2所述的神经刺激器，其中所述外壳是类似三角形。

6.如权利要求1或3所述的神经刺激器，其中所述第一连接器和第二连接器包括卡扣接受器。

7.如权利要求1或3所述的神经刺激器，其中所述第一连接器和第二连接器相距约0.7英寸至0.75英寸之间。

8.根据权利要求1所述的神经刺激器，其中所述设备的重量小于5盎司。

9.根据权利要求1或2所述的神经刺激器，其中所述外壳的厚度小于30毫米。

10.根据权利要求1所述的神经刺激器，其中所述外壳包括，在所述神经刺激器的一端的所述面向用户的表面和所述顶部表面之间的所述外壳的厚度比在所述神经刺激器的相对的一端的所述面向用户的表面和所述顶部表面之间的所述外壳的厚度厚了超过15％。

11.如权利要求2所述的装置，其中所述外壳包括与所述第一表面相反的顶部表面，并且其中，在所述神经刺激器的一端的所述顶部表面和所述第一表面之间的所述外壳的厚度比在所述神经刺激器的相对的一端的所述顶部表面和所述第一表面之间的所述外壳的厚度厚了超过15％。

12.如权利要求1所述的神经刺激器，其中所述面向用户的表面是凹形的并被扭转。

13.如权利要求1或2所述的神经刺激器，其中所述面向用户的表面是凹形的并沿着扭转轴扭转，其中所述第一表面沿着所述扭转轴的长度每3cm扭转2度至45度之间。

14.如权利要求1或2所述的神经刺激器，其中所述控制器配置成传送大约750Hz至30kHz之间的、大于3mA的非对称两相脉冲电流。

15.如权利要求1或2所述的神经刺激器，其中所述电流源包括高压电源，所述高压电源配置成供应大约10V至100V之间的电压。

16.如权利要求1或2所述的神经刺激器，还包括无线通信子***，所述无线通信子***位于所述外壳内且连接到所述控制器。

17.一种经皮神经刺激器设备，所述设备包括：

外壳，所述外壳封装高压电源，所述高压电源具有高于10V的最大电压，并且还被配置成提供小于所述最大电压的供电电压，其中所述供电电压是可调整的；

第一连接器和第二连接器，所述第一连接器配置成与第一电极电气连接，而所述第二连接器配置成与第二电极电气连接；以及

控制器，所述控制器位于所述外壳内，所述控制器包括：

波形产生器，所述波形产生器配置成在所述第一连接器和所述第二连接器之间传送非对称两相脉冲电信号，其中所述波形产生器从所述高压电源接收所述供电电压；并且

其中，所述控制器配置成将所述供电电压和所述第一连接器与所述第二连接器之间的施加电压之间的差与目标电压偏移量进行比较，并且进一步地，其中所述控制器配置成基于所述比较调整所述供电电压。

18.一种经皮神经刺激器设备，所述设备包括：

外壳，所述外壳封装高压电源，所述高压电源具有高于10V的最大电压，并且还配置成提供小于所述最大电压的供电电压，其中所述供电电压是可调整的；

第一连接器和第二连接器，所述第一连接器配置成与第一电极电气连接，而所述第二连接器配置成与第二电极电气连接；以及

控制器，所述控制器位于所述外壳内，所述控制器包括：

波形产生器，所述波形产生器配置成在所述第一连接器和所述第二连接器之间传送非对称两相脉冲电信号，其中所述波形产生器从所述高压电源接收所述供电电压；以及

感测电路，所述感测电路配置成检测在所述第一连接器和所述第二连接器之间的施加电压；

其中所述控制器配置成将所述供电电压和所述施加电压之间的差与目标电压偏移量进行比较，并且，如果所述供电电压和所述施加电压之间的差大于所述目标电压偏移量，则通过降低所述供电电压来调整所述供电电压，而如果所述供电电压和所述施加电压之间的差小于所述目标电压偏移量，则通过增加所述供电电压来调整所述供电电压。

19.如权利要求17或18所述的设备，其中所述高压电源配置成提供20V至100V之间的电压。

20.如权利要求17所述的设备，其中所述目标电压偏移量是电压范围。

21.如权利要求17所述的设备，其中所述控制器配置成：如果所述供电电压和所述施加电压之间的差大于所述目标电压偏移量，则降低所述供电电压，而如果所述供电电压和所述施加电压之间的差小于所述目标电压偏移量，则增加所述供电电压。

22.如权利要求17或18所述的设备，其中所述控制器配置成根据所述供电电压和所述施加电压之间的差来调整所述供电电压。

23.如权利要求18所述的设备，其中所述感测电路包括放大器，所述放大器连接到所述第一连接器和所述第二连接器中的一个或两个。

24.如权利要求17或18所述的设备，其中所述控制器配置成基于施加的电流及所述供电电压和所述施加电压之间的差，确定所述设备是否处于过热状态。

25.一种调节可佩戴的经皮神经刺激器装置的功率的方法，所述方法包括：

在所述经皮神经刺激器装置的第一电极和第二电极之间传送两相电信号，其中所述经皮神经刺激器装置包括提供可调整的供电电压的高压电源及接收所述供电电压的波形产生器；

检测在所述第一电极和所述第二电极之间的施加电压；以及

将所述供电电压和所述施加电压之间的差与目标电压偏移量进行比较，并且通过以下方式调整所述供电电压：如果所述供电电压和所述施加电压之间的差小于所述目标电压偏移量，则增加所述供电电压，或如果所述供电电压和所述施加电压之间的差大于所述目标电压偏移量，则降低所述供电电压。

26.如权利要求25所述的方法，还包括将所述第一电极和第二电极附接到受试者的头部或头部和颈部。

27.如权利要求25所述的方法，其中，检测所述施加电压包括检测在连接到所述第一电极的第一连接器处和连接到所述第二电极的第二连接器处的所述施加电压。

28.如权利要求25所述的方法，其中所述目标电压偏移量是电压范围。

29.如权利要求25所述的方法，其中所述目标电压偏移量是在大约4V至大约8V之间的电压范围。

30.一种可佩带的经皮神经刺激器，所述可佩带的经皮神经刺激器使用电极设备可连接到受试者，所述神经刺激器包括：

外壳，所述外壳封装控制器和电流源；

面向用户的凹形表面，所述凹形表面位于所述外壳上；以及

第一连接器和第二连接器，所述第一连接器和第二连接器位于所述面向用户的凹形表面上且相对于所述面向用户的凹形表面的中心偏离，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的每个配置成与电极设备上的连接器配合件进行电气和机械连接，进一步，其中所述第一连接器和所述第二连接器相距0.7英寸至0.8英寸之间。

31.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述第一连接器和所述第二连接器将所述面向用户的表面的第一边缘区域固定到所述电极设备，同时允许与所述第一边缘区域相对的所述面向用户的表面的第二边缘区域相对于所述电极设备浮动。

32.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述外壳是类似三角形。

33.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述第一连接器和所述第二连接器包括卡扣接受器。

34.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述第一连接器和所述第二连接器相距约0.7英寸至0.75英寸之间。

35.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述神经刺激器的重量小于5盎司。

36.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述外壳的厚度小于30mm。

37.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述外壳包括与所述面向用户的表面相反的顶部表面，并且在所述神经刺激器一端的朝外表面和第一表面之间的外壳厚度比在所述神经刺激器相对的一端的朝外表面和第一表面之间的外壳厚度厚了超过15％。

38.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述面向用户的表面是凹形的并被扭转。

39.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述面向用户的表面是凹形的并且沿着扭转轴扭转，其中所述面向用户的表面沿着所述扭转轴的长度每3cm扭转2度至45度之间。

40.如权利要求30所述的神经刺激器，其中所述控制器配置成传送大约750Hz至30kHz之间的、大于3mA的非对称两相脉冲电流。

41.一种可佩带的经皮神经刺激器，所述可佩带的经皮神经刺激器使用电极设备可连接到受试者，所述神经刺激器包括：

外壳，所述外壳封装控制器和电流源；

面向用户的第一表面，所述第一表面位于所述外壳上，其中所述第一表面是凹形的；以及

第一连接器和第二连接器，所述第一连接器和所述第二连接器位于所述第一表面上且相对于所述第一表面的中心偏离，其中，当通过使配合表面背向受试者的头部，使得所述第一连接器和所述第二连接器将所述第一表面的一侧固定到所述电极设备的所述配合表面，使所述电极设备附接到受试者的头部同时允许所述第一表面的相反的一侧相对于所述配合表面浮动时，所述第一连接器和所述第二连接器配置成与所述电极设备上的所述配合表面上的连接器配合件进行电气和机械连接。

42.如权利要求41所述的神经刺激器，其中所述第一连接器和所述第二连接器彼此相距约0.7英寸至0.8英寸之间。

43.如权利要求41所述的神经刺激器，其中所述第一连接器和所述第二连接器包括配置成接受来自电极组件的卡扣的一对套接件。

44.如权利要求41所述的神经刺激器，其中所述神经刺激器的重量小于5盎司。

45.如权利要求41所述的神经刺激器，其中所述外壳包括与所述第一表面相反的朝外表面，并且其中，在所述神经刺激器一端的所述朝外表面和所述第一表面之间的外壳厚度比在所述神经刺激器相对的一端的所述朝外表面和所述第一表面之间的外壳厚度厚了超过15％。

46.如权利要求41所述的神经刺激器，其中所述第一表面是类似三角形。

47.如权利要求41所述的神经刺激器，其中所述第一表面是凹形的并且沿着扭转轴扭转，其中所述第一表面沿着所述扭转轴的长度每3cm扭转2度至45度之间。

48.如权利要求41所述的神经刺激器，其中所述控制器配置成传送大约750Hz至30kHz之间的、大于3mA的两相电流，所述两相电流是充电不平衡的。

49.一种经皮神经刺激器装置，所述装置包括：

外壳，所述外壳具有第一表面；

第一连接器和第二连接器，其中所述第一连接器配置成与第一电极电气连接，而所述第二连接器配置成与第二电极电气连接；以及

控制器，所述控制器位于所述外壳内，所述控制器包括：

波形产生器，所述波形产生器配置成在所述第一连接器和所述第二连接器之间传送非对称两相脉冲电流；以及

电容性放电电路，所述电容性放电电路由所述控制器触发，并连接到所述第一连接器和所述第二连接器中的一个或两个，并且配置成在所述两相电刺激信号的周期的一部分中，将渐变电容性放电电流脉冲传送到所述第一电极和所述第二电极中的一个或两个。

50.如权利要求49所述的装置，其中所述电容性放电电路包括双H桥电路，所述双H桥电路配置成产生所述渐变电容性放电脉冲。

51.如权利要求49所述的装置，其中所述第一连接器和所述第二连接器在所述第一表面上。

52.如权利要求49所述的装置，其中所述控制器配置成在非对称两相电刺激脉冲信号的每个周期内多次触发所述电容性放电电路。

53.如权利要求49所述的装置，其中所述电容性放电电路配置成产生所述渐变电容性放电脉冲，使其持续大约1微秒至大约1ms。

54.如权利要求49所述的装置，其中所述控制器配置成在触发所述电容性放电电路时关闭电流源。

55.如权利要求49所述的装置，还包括位于所述外壳内并连接到所述控制器的无线通信模块。

56.如权利要求49所述的装置，还包括第一电极和第二电极，所述第一电极连接到所述第一连接器，所述第二电极连接到所述第二连接器。

57.如权利要求49所述的装置，进一步地，其中所述控制器配置成在两相电信号的正向部分的开始或结束处触发所述电容性放电电路以传送所述渐变电容性放电脉冲。

58.如权利要求49所述的装置，进一步地，其中所述控制器配置成在两相电信号的负向部分的开始或结束处激活所述电容性放电电路以传送所述渐变电容性放电脉冲。

59.一种经皮神经刺激器装置，所述装置包括：

外壳，所述外壳封装电流源；

第一表面，所述第一表面在所述外壳上；

第一连接器和第二连接器，其中所述第一连接器配置成与电气设备的第一电极电气连接，而所述第二连接器配置成与第二电极电气连接；以及

控制器，所述控制器位于所述外壳内，所述控制器包括：

波形产生器，所述波形产生器配置成在所述第一连接器和所述第二连接器之间传送非对称两相脉冲电流；以及

电容性放电电路，所述电容性放电电路由所述控制器触发，并连接到所述第一连接器和所述第二连接器中的一个或两个，并且配置成在两相电刺激信号的周期的一部分中传送渐变电容性放电电流脉冲，所述电容性放电电流脉冲传送下列中的一个或两个：抵消所述第一电极上的第一电容性电荷的第一电荷，以及，抵消所述第二电极上的第二电容性电荷的第二电荷。

60.如权利要求59所述的装置，其中所述电容性放电电路包括双H桥电路，所述双H桥电路配置成产生所述渐变电容性放电脉冲。

61.如权利要求59所述的装置，其中所述第一连接器和所述第二连接器在所述第一表面上。

62.如权利要求59所述的装置，其中所述控制器配置成在非对称两相电刺激脉冲信号的每个周期内多次触发所述电容性放电电路。

63.如权利要求59所述的装置，其中所述电容性放电电路配置成产生所述渐变电容性放电脉冲，使其持续大约1微秒至1ms。

64.如权利要求59所述的装置，还包括位于所述外壳内并连接到所述控制器的无线通信子***。

65.如权利要求59所述的装置，还包括第一电极和第二电极，所述第一电极连接到所述第一连接器，所述第二电极连接到所述第二连接器。

66.如权利要求59所述的装置，进一步地，其中所述控制器配置成在两相电信号的正向部分的开始或结束处触发所述电容性放电电路以传送所述渐变电容性放电脉冲。

67.如权利要求59所述的装置，进一步地，其中所述控制器配置成在两相电信号的负向部分的开始或结束处激活所述电容性放电电路以传送所述渐变电容性放电脉冲。