CN112007271A - 电刺激控制装置及电刺激*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电刺激控制装置及电刺激***。其中，电刺激控制装置包括接收电路和耦接至接收电路的控制器。接收电路用以接收发作神经信号且发作神经信号是当神经事件出现时通过检测器所获得的信号。控制器耦接至刺激器并用以在已判断神经事件发生后，根据发作神经信号决定时间点以开始电刺激，以及根据所决定出的时间点产生并传输用以提供电刺激的控制信号至刺激器。

Description

电刺激控制装置及电刺激***
技术领域
本发明涉及一种神经学的疾病控制，尤其涉及一种电刺激控制装置及电刺激***。
背景技术
在慢性神经学疾病中，癫痫(Epilepsy)是一种普遍的症状，世界上大约六千万人受癫痫所苦，而其中30％的人还不能利用现有抗癫痫药物有效的控制发作(seizure)而需要非药理辅助治疗。虽然癫痫手术可能有帮助，有些病患不适合脑部部分切除治疗，而仅允许选择神经调节以缓解严重的发作。
根据脑波图(electroencephalography(EEG))信号的病理和生理描述和特征，可以定义几个阶段包括发作间(inter-ictal)阶段，发作前(pre-ictal)阶段，不规则(irregular)阶段和突增(burst)阶段。最后三个属于发作发生(seizure onset)的发作阶段，而脑波图信号内检测到发作发生时，会提供传统的电刺激。也就是说，电刺激从发作前阶段开始。然而，最近的研究指出当提供到各个发作阶段时，刺激并非同样地有效。延续很久的电刺激会增加此病患的忍耐力，因此对病患的电刺激有效性会渐渐将低。而且，电刺激是很耗能源的。
发明内容
本发明的实施例提供一种能够在适当时间点提供适当电刺激的电刺激控制装置及电刺激***。
本发明的一个实施例提供了一种电刺激控制装置。电刺激控制装置包括接收电路和耦接至接收电路的控制器。接收电路用以接收发作神经信号(ictal neural signal)，此发作神经信号是当神经事件(neural event)出现时通过检测器所获得的信号。控制器还耦接至刺激器(stimulator)并用以：在已判断所述神经事件发生(onset)后，根据发作神经信号决定时间点以开始电刺激；以及根据所决定出的时间点产生并传输用以提供电刺激的控制信号至刺激器。
本发明的一实施例提供了一种电刺激控制***。电刺激控制***包括事件决定装置、电刺激控制装置以及刺激器。事件决定装置耦接至检测器并用以：从检测器接收神经信号；根据神经信号检测神经事件的发生；并且回应于所检测到的神经事件的发生，产生并传输发生信号至电刺激控制装置。电刺激控制装置耦接至检测器和事件决定装置并用以：从事件决定装置接收发生信号；回应于所收到的发生信号从检测器获得发作神经信号；根据所获得的发作神经信号决定一时间点以开始电刺激；以及根据所决定出的时间点产生并传输一控制信号至刺激器。刺激器耦接电刺激控制装置并且用以接收控制信号，并根据所接收到的控制信号提供电刺激。
本发明的一个实施例提供了一种电刺激控制装置。电刺激控制装置包括接收电路和耦接至接收电路的控制器。接收电路用以获得发作神经信号，此发作神经信号是当神经事件出现时通过检测器所获得的信号。控制器更耦接至刺激器并用以：识别发作神经信号中的多个发作阶段；根据所识别出的多个发作阶段产生控制信号；传输控制信号至刺激器以提供电刺激。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的电刺激***的方块图。
图2是依照本发明的一实施例的发作神经信号的波形。
图3是依照本发明的一实施例的发作神经信号的熵(entropy)。
图4是依照本发明的一实施例的发作神经信号的线条长度。
图5是依照本发明的一实施例的发作神经信号的能量密度。
图6是依照本发明的一实施例的发作神经信号的熵的能量。
图7是依照本发明的一实施例所描述的波形图。
附图标号说明：
10：电刺激***
100：电刺激控制装置
110：接收电路
120：控制器
130：存储器
20：检测器
200：事件决定装置
300：刺激器
ES：发作神经信号
OS：发生信号
CS：控制信号
pa：脉波振幅
ppd：正脉波期间
ipd：跨阶段期间
npd：负脉波期间
dd：释放期间
ind：活跃期间
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的电刺激***的方块图。
参考图1，电刺激***10包括电刺激控制装置100，事件决定装置200以及刺激器300，其中事件决定装置200和刺激器300都耦接至电刺激控制装置100。电刺激***10被用以提供电刺激以控制人体的神经事件的发生(图上未示)。请注意以下描述中的实施例用发作(seizure)作为神经事件的一个例子，但本发明并未以此为限。
检测器20被用以由一人体获得神经信号ES。例如，检测器20可以包括多个(例如，64)频道的电极，分别放在对应到人脑不同脑功能区域的位置，从而获得神经信号(例如，人体的脑波图(electroencephalography)信号)。在本实施例中，检测器20可以获得人体的神经信号ES并将之传送到电刺激***10。
电刺激***10被用以由检测器20接收人体的神经信号ES，分析神经信号ES并在适当的时间点提供适当的电刺激。在本实施例中，事件决定装置200耦接至检测器20并被用以由检测器20接收神经信号ES，检测在神经信号内的发作发生，产生并传输发生信号OS至电刺激控制装置100以告知神经信号ES中检测到发作发生。电刺激控制装置100接着由检测器20获得神经信号ES以回应收到的发生信号OS，决定何时和/或如何提供电刺激，并根据该决定产生及提供控制信号CS至刺激器300。举例来说，事件决定装置200是一种具有训练模型的装置，例如人工神经网络(ANN)，支持向量机(SVM)，线性分类模型,模糊逻辑模型或是自动学习***，但并不以此为限。举例来说，刺激器300是神经刺激器(neurostimulator)置放在对应到人脑不同脑功能区域的位置，并被用以根据控制信号CS提供电刺激至人脑，但并不以此为限。
需要注意的是，由电刺激控制装置100响应于所接收的发生信号OS而获得的神经信号ES在下文中也被称为发作神经信号ES以用于清楚地表示发作(seizure)发生(onset)已出现于其中。基本上，发作神经信号ES也是人体的一个神经信号。
在一些实施例中，当电刺激控制装置100被告知发作发生已经出现了之后，它决定何时提供电刺激。特别是，发作发生的发作阶段包括发作前阶段，不规则阶段和突增阶段，电刺激控制装置100在发作神经信号ES中识别多个阶段(例如，至少为发作前阶段和不规则阶段)并决定关注的发作阶段的其中之一(例如，不规则阶段)以提供电刺激。
进一步来说，在一些实施例中，电刺激控制装置100包括至少一个接收电路110和控制器120。接收电路110耦接至事件决定装置200以接收发生信号OS，并且耦接至检测器20以接收发作神经信号ES。控制器120耦接至接收电路110以及刺激器300，此控制器可以是双核、四核、八核中央处理器(CPU)、***单芯片(SOC)、应用处理器、媒体处理器、微处理器、数字信号处理器、可程序化控制器、特殊应用集成电路(ASIC)、可程序化逻辑装置(PLD)或其它相似装置或是这些装置的组合，但并不以此为限。一旦接收电路110收到发生信号OS，控制器120藉此决定发作发生并由接收电路110获得发作神经信号ES。
图2描述了发作神经信号的波形，而图3至图6根据本发明的实施例各自描述了发作神经信号的熵，线条长度，能量密度，熵的能量。
在本实施例中，控制器120从检测器20通过接收电路110获得发作神经信号ES，其中发作神经信号ES的波形由图2的函式x(t)所表示。根据发作神经信号ES的波形，控制器120可以计算发作神经信号ES的特征如熵如图3所示，线条长度如图4所示，能量密度如图5所示，熵的能量如图6所示。本领域技术人员应该有能力找到由发作神经信号ES的波形获得特征的方法，因此计算的细节此处不再描述。
在本实施例中，控制器120根据发作神经信号ES的波形决定用以开始电刺激的时间点(例如，在不规则阶段)。更明确地说，控制器120先找到线条长度和能量密度正在减少的第一时间点t1，然后找到第一时间点后熵的能量增加的第二时间点t2。找到的第二时间点t2或许在不规则阶段，因此控制器120可以决定第二时间点t2作为开始电刺激的时间点，并且在第二时间点t2产生并传输控制信号CS至刺激器300以触发电刺激。
从另一方面来说，本实施例中的控制器120在发作神经信号ES中识别发作前阶段(例如，在第二时间点t2结束)和不规则阶段(例如，从第二时间点t2开始)，并决定时间点以开始不规则阶段中的电刺激。
在一些实施例中，在电刺激控制装置100被告知发作发生已经出现后，它决定如何提供电刺激。特别是，电刺激控制装置100根据发作神经信号ES决定提供给人体的电刺激的刺激波形。例如，随着根据发作神经信号ES所决定出的不同发作状态，刺激波形可有所不同。在一些实施例中，发作状态可以对应到不规则阶段的不同波形，因此刺激波形是由发作神经信号ES中不规则阶段识别出的波形所决定。在一些实施例中，发作状态可以对应到之前提供过电刺激的次数。
更特别的是，在一些实施例中，电刺激控制装置100包括至少一个接收电路110、控制器120和存储器130，其中接收电路110及控制器120与前面所述相似。存储器130耦接至控制器120并被用以存储对应于多个发作状态的多个波形，如下方表1所示。当接收电路110接收到发生信号OS，控制器120藉此决定发作发生并由接收电路110获得发作神经信号ES。然后，控制器120可以根据发作神经信号ES决定发作状态，存取存储器130以找出与所决定出的发作状态相对应的波形以作为刺激波形。
表1
发作状态 波形
IS1 WV1
IS2 WV2
… …
图7是依照本发明的一实施例所描述的波形图。
在一些实施例中，存储器130内的每个波形(例如，波形WV1，波形WV2等)可以用多个参数存储，例如一或多个的以下参数组合：脉波振幅(pulse amplitude)、正脉波期间(positive pulse duration)、负脉波期间(negative pulse duration)、释放期间(discharge duration)，跨阶段期间(inter-phase duration)、活跃期间(in-activeduration)。参照图7，参数包括至少脉波振幅pa，正脉波期间ppd，跨阶段期间ipd，负脉波期间npd，释放期间dd，及活跃期间ind。使用了上述参数之后，电刺激的波形(电压或电流)可以被决定。然而，波形如何被存在存储器130内于此并不限制。本领域技术人员可以基于他们的需要做修改与变化。
在一些实施例中，发作阶段可以对应到不规则阶段的不同波形。例如，当发作神经信号ES表示第一波形的不规则阶段，控制器120可以决定发作神经信号ES目前对应到发作状态IS1。在这种情况下，控制器120可以存取存储器130以找到与决定出的发作状态IS1相对应的波形WV1，根据波形WV1产生并传输控制信号CS以在波形WV1提供电刺激。相似地，当发作神经信号ES表示第二波形的不规则阶段，控制器120可以决定发作神经信号ES目前对应到发作状态IS2。在这种情况下，控制器120可以存取存储器130以找到与决定出的发作状态IS2相对应的的波形WV2，根据波形WV2产生并传输控制信号CS以在波形WV2提供电刺激。
在一些实施例中，发作状态可以对应到之前提供过电刺激的次数。特别是，如果电刺激(亦称为“第一电刺激”)有效控制癫痫发作的话，在电刺激已经提供后，控制器120不应该再次触发电刺激(亦称为“第二电刺激”)(举例来说，因为不规则阶段在发作神经信号ES消失)。相反地，在电刺激已经提供后如果控制器120再次触发电刺激，其代表癫痫发作未被第一电刺激有效控制。因此，第二电刺激可以与第一电刺激不同(例如，较强)。举例来说，如果之前没提供过电刺激，控制器120可以决定目前发作神经信号ES对应到发作状态IS1，而如果之前有提供过电刺激则对应到发作状态IS2。在这种情况下，例如，波形WV2的脉波振幅pa可以比波形WV1的脉波振幅pa大。
本领域技术人员可以根据他们的需要定义发作神经信号ES的发作状态，藉此控制器120可以根据发作神经信号ES决定电刺激的刺激波形。
综上所述，本发明实施例中提供的电刺激控制装置及电刺激***，先根据神经信号判断神经事件发生，接着分析发作神经信号并决定何时和/或如何提供电刺激。在一些实施例中，神经事件是癫痫发作，电刺激控制装置及电刺激***在发作神经信号中识别多个发作阶段，并选择不规则阶段以开始电刺激。藉此，电刺激可以精确且有效率地提供。除了节省能源，由于延续很久的电刺激所造成的病患的忍耐力增加也能被避免。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种电刺激控制装置，包括：
接收电路，用以接收发作神经信号，所述发作神经信号是当神经事件出现时通过检测器所获得的信号；以及
控制器，耦接至所述接收电路及刺激器，并用以：
在已判断所述神经事件发生后，根据所述发作神经信号决定时间点以开始电刺激；以及
根据所决定出的所述时间点产生并传输用以提供所述电刺激的控制信号至所述刺激器。
2.根据权利要求1所述的电刺激控制装置，其中在根据所述发作神经信号决定所述时间点以开始所述电刺激之前，所述控制器还用以判断所述神经事件的发生。
3.根据权利要求1所述的电刺激控制装置，其中所述接收电路还用以由外部电路接收用以表示所述神经事件的发生的发生信号，并且回应于所接收到的所述发生信号获得所述发作神经信号，其中所述神经事件的发生是由所述控制器根据所述发生信号所判断。
4.根据权利要求1所述的电刺激控制装置，其中当在所决定出的所述时间点产生所述控制信号时，所述控制器还用以：
根据所述发作神经信号决定电刺激信号的刺激波形。
5.根据权利要求4所述的电刺激控制装置，还包括：
存储器，耦接至所述控制器并用以存储对应于多个发作状态的多个波形，其中所述控制器用以：
根据所述发作神经信号决定所述多个发作状态的其中之一；
决定存储在所述存储器中与所决定出的发作状态相对应的所述多个波形的其中之一以作为所述刺激波形；并且
根据所决定出的所述刺激波形产生所述控制信号。
6.根据权利要求1所述的电刺激控制装置，其中当根据所述发作神经信号决定所述时间点以开始所述电刺激时，所述控制器用以：
识别所述发作神经信号中的多个发作阶段以决定所述时间点。
7.根据权利要求6所述的电刺激控制装置，其中当识别所述发作神经信号中的所述多个发作阶段以决定所述时间点时，所述控制器用以：
计算所述发作神经信号的线条长度，能量密度以及熵的能量；
决定所述线条长度和所述能量密度正在减少的第一时间点；以及
决定在所述第一时间点后所述熵的能量增加的第二时间点以作为开始所述电刺激的所述时间点。
8.根据权利要求7所述的电刺激控制装置，其中所述神经事件是癫痫发作且所决定出的所述时间点是所述多个发作阶段中的不规则阶段。
9.一种电刺激***，包括：
事件决定装置，耦接至检测器；
电刺激控制装置，耦接至所述检测器和所述事件决定装置；以及
刺激器，耦接至所述电刺激控制装置，其中所述事件决定装置用以：
从所述检测器接收神经信号；
根据所述神经信号检测神经事件的发生；并且
回应于所检测到的所述神经事件的发生，产生并传输发生信号至所述电刺激控制装置，
其中所述电刺激控制装置用以：
从所述事件决定装置接收所述发生信号；
回应于所收到的所述发生信号从所述检测器获得发作神经信号；
根据所获得的所述发作神经信号决定时间点以开始电刺激；以及
根据所决定出的所述时间点产生并传输控制信号至所述刺激器，其中所述刺激器用以接收所述控制信号，并根据所接收到的所述控制信号提供所述电刺激。
10.根据权利要求9所述的电刺激***，其中当在所决定出的所述时间点产生所述控制信号时，所述电刺激控制装置还用以：
根据所述发作神经信号决定电刺激信号的刺激波形。
11.根据权利要求10所述的电刺激***，还包括：
存储器，耦接至所述电刺激控制装置并用以存储对应于多个发作状态的多个波形，其中所述电刺激控制装置用以：
根据所述发作神经信号决定所述多个发作状态的其中之一；
决定存储在所述存储器中与所决定出的发作状态相对应的所述多个波形的其中之一以作为所述刺激波形；以及
根据所决定出的所述刺激波形产生所述控制信号。
12.根据权利要求9所述的电刺激***，其中当根据所述发作神经信号决定所述时间点以开始所述电刺激时，所述电刺激控制装置用以：
识别所述发作神经信号中的多个发作阶段以决定所述时间点。
13.根据权利要求12所述的电刺激***，其中当识别所述发作神经信号中的所述多个发作阶段以决定所述时间点时，所述电刺激控制装置用以：
计算所述发作神经信号的线条长度，能量密度以及熵的能量；
决定所述线条长度和所述能量密度正在减少的第一时间点；以及
决定在所述第一时间点后所述熵的能量增加的第二时间点以作为开始所述电刺激的所述时间点。
14.根据权利要求13所述的电刺激***，其中所述神经事件是癫痫发作且所决定出的所述时间点是所述多个发作阶段中的不规则阶段。
15.一种电刺激控制装置，包括：
接收电路，用以获得发作神经信号，所述发作神经信号是当神经事件出现时通过检测器所获得的信号；以及
控制器，耦接至所述接收电路及刺激器，并用以：
识别所述发作神经信号中的多个发作阶段；
根据所识别出的所述多个发作阶段产生控制信号；以及
传输所述控制信号至所述刺激器以提供电刺激。
16.根据权利要求15所述的电刺激控制装置，其中当根据所识别出的所述多个发作阶段产生所述控制信号时，所述控制器用以：
决定时间点以在所识别出的所述多个发作阶段中的关注发作阶段开始电刺激；以及
根据所决定出的所述时间点产生所述控制信号。
17.根据权利要求16所述的电刺激控制装置，其中当决定所述时间点以在所识别出的所述多个发作阶段中的所述关注发作阶段开始所述电刺激时，所述控制器用以：
计算所述发作神经信号的线条长度，能量密度以及熵的能量；
决定所述线条长度和所述能量密度正在减少的第一时间点；以及
决定在所述第一时间点后所述熵的能量增加的第二时间点以作为开始所述电刺激的所述时间点。
18.根据权利要求17所述的电刺激控制装置，其中所述神经事件是癫痫发作且所决定出的所述时间点是所述多个发作阶段中的不规则阶段。
19.根据权利要求15所述的电刺激控制装置，其中当根据所识别出的所述多个发作阶段产生所述控制信号时，所述控制器用以：
根据所述发作神经信号决定电刺激信号的刺激波形。
20.根据权利要求19所述的电刺激控制装置，还包括：
存储器，耦接至所述控制器并被用以存储对应于多个发作状态的多个波形，其中所述控制器用以：
根据所述发作神经信号决定所述多个发作状态的其中之一；
决定存储在所述存储器中与所决定出的发作状态相对应的所述多个波形的其中之一以作为所述刺激波形；并且
根据所述决定出的所述刺激波形产生所述控制信号。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997026823A1 (en) * 1996-01-23 1997-07-31 University Of Kansas Systems for prediction, rapid detection, warning, prevention or control of changes in activity states in the brain
US6480743B1 (en) * 2000-04-05 2002-11-12 Neuropace, Inc. System and method for adaptive brain stimulation
US6594524B2 (en) * 2000-12-12 2003-07-15 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Adaptive method and apparatus for forecasting and controlling neurological disturbances under a multi-level control
WO2007024702A2 (en) * 2005-08-19 2007-03-01 Bioquantix Corporation Active control of epileptic seizures and diagnosis based on critical systems-like behavior
US20070213786A1 (en) * 2005-12-19 2007-09-13 Sackellares James C Closed-loop state-dependent seizure prevention systems
US20100168603A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Himes David M Brain state analysis based on select seizure onset characteristics and clinical manifestations
CN102387835A (zh) * 2009-03-06 2012-03-21 麦克内尔-Ppc股份有限公司 具有额外感觉形态的电刺激装置
US20120271372A1 (en) * 2011-03-04 2012-10-25 Ivan Osorio Detecting, assessing and managing a risk of death in epilepsy
US20120310050A1 (en) * 2010-10-01 2012-12-06 Flint Hills Scientific, L.L.C. Detecting, Assessing and Managing Epilepsy Using a Multi-Variate, Metric-Based Classification Analysis
CN107361765A (zh) * 2017-05-04 2017-11-21 晶神医创股份有限公司 脑波分析方法及其装置
WO2018005981A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Seton Healthcare Family Prediction of preictal state and seizure onset zones based on high frequency oscillations
CN109646796A (zh) * 2019-01-17 2019-04-19 浙江大学 用于癫痫治疗的多通道无线闭环神经电刺激***

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020169485A1 (en) 1995-10-16 2002-11-14 Neuropace, Inc. Differential neurostimulation therapy driven by physiological context
US6810285B2 (en) * 2001-06-28 2004-10-26 Neuropace, Inc. Seizure sensing and detection using an implantable device
US20080161712A1 (en) * 2006-12-27 2008-07-03 Kent Leyde Low Power Device With Contingent Scheduling
US9320901B2 (en) 2010-04-28 2016-04-26 Medtronic, Inc. Stimulation with utilization of non-selected electrode
GB2483108A (en) 2010-08-27 2012-02-29 Walid Juffali Monitoring neurological electrical signals to detect the onset of a neurological episode
US10130813B2 (en) * 2015-02-10 2018-11-20 Neuropace, Inc. Seizure onset classification and stimulation parameter selection
TWI537022B (zh) 2015-04-28 2016-06-11 國立清華大學 閉迴路腦電刺激裝置及其刺激電壓的產生方法
TWM553988U (zh) 2016-01-22 2018-01-11 Sen Science Inc 穿戴式生理活動感測器、感測裝置、感測系統、電極結構及電刺激裝置
CN105956623A (zh) 2016-05-04 2016-09-21 太原理工大学 一种基于模糊熵的癫痫脑电信号分类方法
CA3070980C (en) * 2017-07-25 2023-10-31 Seer Medical Pty Ltd Methods and systems for forecasting seizures

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997026823A1 (en) * 1996-01-23 1997-07-31 University Of Kansas Systems for prediction, rapid detection, warning, prevention or control of changes in activity states in the brain
US6480743B1 (en) * 2000-04-05 2002-11-12 Neuropace, Inc. System and method for adaptive brain stimulation
US6594524B2 (en) * 2000-12-12 2003-07-15 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Adaptive method and apparatus for forecasting and controlling neurological disturbances under a multi-level control
WO2007024702A2 (en) * 2005-08-19 2007-03-01 Bioquantix Corporation Active control of epileptic seizures and diagnosis based on critical systems-like behavior
US20070213786A1 (en) * 2005-12-19 2007-09-13 Sackellares James C Closed-loop state-dependent seizure prevention systems
US20100168603A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Himes David M Brain state analysis based on select seizure onset characteristics and clinical manifestations
CN102387835A (zh) * 2009-03-06 2012-03-21 麦克内尔-Ppc股份有限公司 具有额外感觉形态的电刺激装置
US20120310050A1 (en) * 2010-10-01 2012-12-06 Flint Hills Scientific, L.L.C. Detecting, Assessing and Managing Epilepsy Using a Multi-Variate, Metric-Based Classification Analysis
US20120271372A1 (en) * 2011-03-04 2012-10-25 Ivan Osorio Detecting, assessing and managing a risk of death in epilepsy
WO2018005981A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Seton Healthcare Family Prediction of preictal state and seizure onset zones based on high frequency oscillations
CN107361765A (zh) * 2017-05-04 2017-11-21 晶神医创股份有限公司 脑波分析方法及其装置
CN109646796A (zh) * 2019-01-17 2019-04-19 浙江大学 用于癫痫治疗的多通道无线闭环神经电刺激***

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