【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经皮脊髓电神经调制器及其用途
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年7月19日提交的USSN 62/876,583和2019年5月22日提交的USSN 62/851,572的权益和优先权，这两个专利均以引用的方式整体并入本文用于所有目的。
[0003]政府支持的声明
[0004]本专利技术在美国国立卫生研究院授予的授权号EB007165下在政府的支持下完成。政府享有本专利技术的某些权利。
技术介绍
[0005]在美国，严重脊髓损伤(SCI)影响了大约130万人，并且每年发生大约12
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15,000例新损伤。在这些损伤中，大约50％是完全性脊髓损伤，其中脊髓病灶水平以下的感觉和/或运动功能和自主神经功能基本上完全丧失。另外，许多神经退行性病症(例如，中风、帕金森病、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、原发性侧索硬化(PLS)、肌张力障碍、脑性麻痹等等)和其他创伤(例如，大脑半球切除术、背根和/或腹根切断术或撕脱等等)可以导致感觉和/或运动功能和自主神经功能的部分或完全丧失。此外，膀胱过度活动症(OAB)导致尿急、频率增加和尿失禁，是美国最普遍的病症之一，影响了大约3700万美国人。这种病症虽然不会危及生命，但却是一个巨大的负担，对患有这种病症的人的生活质量造成了重大影响，并且在身体、心理、经济上对人们产生负面影响，可能导致人们改变他们的生活。
[0006]由定位于脑干、颈部、胸部和腰部膨大区的脊髓的中间神经元形成的神经元网络(诸如脊椎网络...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种经皮或硬膜外脊髓电刺激器，所述刺激器包括一个或多个通道，所述通道被构造为提供一种或多种以下刺激模式：i)具有DC偏移的单相电刺激；ii)具有电荷平衡的单相电刺激；iii)具有DC偏移的延迟双相电刺激；iv)具有电荷平衡的延迟双相电刺激；v)调幅动态刺激；和/或vi)调频动态刺激。2.根据权利要求1所述的电刺激器，其中所述刺激器包括两个或更多个可独立构造的通道，每个所述通道能够独立地提供一个或多个所述刺激模式。3.根据权利要求1所述的电刺激器，其中所述刺激器包括四个或更多个可独立构造的通道，每个所述通道能够独立地提供一个或多个所述刺激模式。4.根据权利要求2
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3中任一项所述的电刺激器，其中所述两个或更多个或者所述四个或更多个通道提供关于公共中性线的所述刺激模式。5.根据权利要求2
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3中任一项所述的电刺激器，其中所述两个或更多个通道中的每个或者所述四个或更多个通道中的每个提供关于所述通道的中性线的所述刺激模式。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的电刺激器，其中所述单相或双相电刺激包括载波高频脉冲的突发，其中所述突发的频率结束幅度提供刺激信号频率和幅度，并且包括所述突发的所述高频载波脉冲的所述频率是疼痛抑制载波频率。7.根据权利要求6所述的电刺激器，其中所述高频载波包括足以减少或阻止由所述刺激信号产生的疼痛或不适的脉冲频率。8.根据权利要求6所述的电刺激器，其中所述频率通过TESCoN疗法为患有神经性和特发性疼痛的患者提供骨盆底、下肢、背部、上肢的疼痛缓解。9.根据权利要求6
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8中任一项所述的电刺激器，其中所述高频脉冲的频率范围为约5kHz至约100KHz、或约10kHz至约50Khz、或约10kHz至约30kHz、或约10kHz至约20kHz。10.根据权利要求6
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9中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器在5至10kHz的频率范围内以1kHz的步长，以及在10kHz至100kHz的频率范围内以10kHz的步长提供对所述高频载波的所述频率的控制。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器的一个或多个通道被构造为提供具有DC偏移的单相电刺激。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器的一个或多个通道被构造为提供具有电荷平衡的单相电刺激。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器的一个或多个通道被构造为提供具有DC偏移的延迟双相电刺激。14.根据权利要求1
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13中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器的一个或多个通道被构造为提供具有电荷平衡的延迟双相电刺激。15.根据权利要求13
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14中任一项所述的电刺激器，其中所述双相电刺激的延迟范围为约0.1μsec至约2μsec、或约0.1μsec至约1μsec。16.根据权利要求1
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15中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器的一个或多个通
道被构造为提供调幅动态刺激。17.根据权利要求1
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16中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器的一个或多个通道被构造为提供调频动态刺激。18.根据权利要求17所述的电刺激器，其中所述调频动态刺激的一个或多个通道的频率范围为约1Hz至约1000Hz。19.根据权利要求16
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18中任一项所述的电刺激器，其中所述动态刺激来源于生物信号。20.根据权利要求19所述的电刺激器，其中所述生物信号包括来源于EMG和EEG或EKG的信号。21.根据权利要求20所述的电刺激器，其中所述生物信号是从哺乳动物记录的。22.根据权利要求21所述的电刺激器，其中所述生物信号是从人或从非人灵长类动物记录的。23.根据权利要求19
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22中任一项所述的电刺激器，其中所述生物信号包括当所述哺乳动物站立、迈步、移动手臂、储存/排空膀胱、储存/排空肠、呼吸时从哺乳动物记录的生物信号。24.根据权利要求1
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23中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器被构造为为所述一个或多个通道中的每个提供范围为约1mA、或约3mA、或约5mA至约500mA、或至约400mA、或至约300mA、或至约250mA、或至约200mA的刺激幅度。25.根据权利要求24所述的电刺激器，其中所述电刺激器被构造为为所述一个或多个通道中的每个提供范围为约5mA至约200mA的刺激幅度。26.根据权利要求1
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25中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器被构造为为所述一个或多个通道中的每个提供使300mA峰值的电流通过约300至约2000欧姆或约300至约9900欧姆的阻抗的脉冲。27.根据权利要求1
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11、13和16
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26中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器被构造为提供具有范围为约1mA至约30mA、或从约1mA至约20mA的DC偏移的刺激。28.根据权利要求1
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27中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器被构造为为所述通道中的一个或多个提供频率范围为0.2Hz至10kHz的刺激频率(突发频率)。29.根据权利要求1
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28中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器在0.2Hz至100Hz的频率范围内以1Hz的步长提供刺激频率控制。30.根据权利要求1
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29中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器在100Hz至1kHz的频率范围内以100Hz的步长提供刺激频率控制。31.根据权利要求1
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30中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器在1kHz至10kHz的频率范围内以1kHz的步长提供刺激频率控制。32.根据权利要求1
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31中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器被构造为提供宽度范围为约0.1ms至约20ms、或至约10ms、或至约5ms、或至约4ms、或者约0.2ms至约3ms的刺激脉冲(突发)。33.根据权利要求1
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32中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器被构造为以0.1ms的步长提供宽度可控的刺激脉冲(突发)。34.根据权利要求1
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33中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器被构造为以超过
10kHz的刺激频率提供宽度固定为1ms的脉冲。35.根据权利要求1
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34中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器被构造为控制由不同通道递送的刺激信号之间的时序。36.根据权利要求1
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35中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器包括：微处理器单元，其用于接收和/或编程和/或存储针对一个或多个构成所述刺激器的通道的刺激模式；在所述微处理器的控制下的脉冲生成单元；在所述微处理器的控制下的脉冲调制器(选通)单元；以及输入/输出单元，其为使用者提供对所述电刺激器的控制。37.根据权利要求36所述的电刺激器，其中所述电刺激器还包括在所述微处理器的控制下的直流漂移(偏移)产生单元。38.根据权利要求37所述的电刺激器，其中所述直流漂移产生单元包括所述脉冲生成单元的部件。39.根据权利要求36
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38中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器还包括电荷平衡单元。40.根据权利要求36
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39中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器包括电流控制单元。41.根据权利要求36
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40中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器还包括监测单元。42.根据权利要求41所述的电刺激器，其中所述监测单元监测导线阻抗。43.根据权利要求41
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42中任一项所述的电刺激器，其中所述监测单元监测输出电流。44.根据权利要求36
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43中任一项所述的电刺激器，其中所述输入输出单元直接电连接至所述刺激器。45.根据权利要求36
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43中任一项所述的电刺激器，其中所述输入输出单元通过无线连接、网络连接、wifi连接或蓝牙连接可操作地耦合至所述刺激器。46.根据权利要求36
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45中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器包括智能卡读取器和/或生物特征读取器。47.根据权利要求46所述的电刺激器，其中所述电刺激器包括智能卡读取器。48.根据权利要求46所述的电刺激器，其中所述智能卡读取器被构造为输入患者标识符，并且任选地，与所述患者标识符相关联的治疗方案。49.根据权利要求46所述的电刺激器，其中所述电刺激器包括生物特征读取器。50.根据权利要求49所述的电刺激器，其中所述生物特征读取器识别指纹、面部和/或虹膜。51.根据权利要求49
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50中任一项所述的电刺激器，其中所述生物特征读取器鉴定待治疗的受试者。52.根据权利要求1
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51中任一项所述的电刺激器，其中所述电刺激器可操作地耦合至数据库。53.根据权利要求52所述的电刺激器，其中所述数据库提供治疗方案。54.根据权利要求52所述的电刺激器，其中所述数据库为通过所述智能卡读取器和/或通过所述生物特征读取器被所述刺激器鉴定的受试者提供治疗方案。
55.根据权利要求1
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54中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器被构造为提供两种操作模式：i)针对临床医生和研究人员的管理员模式；和ii)患者模式。56.根据权利要求55所述的电刺激器，其中所述管理员模式为所述一个或多个通道中的一个或多个提供输入和存储一个或多个程序的能力，所述程序包括刺激参数。57.根据权利要求56所述的电刺激器，其中所述施用模式提供存储最多5个刺激程序或最多10个刺激程序的能力。58.根据权利要求55
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57中任一项所述的电刺激器，其中所述管理员模式为在患者模式下的演示提供输入和存储电极放置位置的能力。59.根据权利要求55
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58中任一项所述的电刺激器，其中所述管理员模式提供测量跨每个通道的阻抗并且将其展示给所述管理员的能力。60.根据权利要求55
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59中任一项所述的电刺激器，其中所述患者模式允许使用患者标识符进行程序选择。61.根据权利要求60所述的电刺激器，其中所述患者标识符选自由以下各项组成的组：智能卡、患者生物特征(眼睛、面部识别、拇指或指纹识别)读取器、字母数字患者ID、医疗腕带、智能手机应用/轻点应用、智能手表应用/轻点应用、智能环轻点应用。62.根据权利要求55
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61中任一项所述的电刺激器，其中所述患者模式鉴定用于待放置的经皮刺激电极的患者部位。63.根据权利要求55
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62中任一项所述的电刺激器，其中所述患者模式开启所述疗法。64.根据权利要求63所述的电刺激器，其中所述患者模式在检测到必要电极的放置之后开启疗法。65.根据权利要求55
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64中任一项所述的电刺激器，其中所述患者模式允许所述使用者设置斜率选项。66.根据权利要求65所述的电刺激器，其中所述患者模式允许所述使用者设置范围为约1mA/sec至约10mA/sec的斜率选项。67.根据权利要求1
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66中任一项所述的电刺激器，其中所述刺激器的每个有源通道电耦合至一个或多个电极以进行经皮电刺激。68.根据权利要求67所述的电刺激器，其中：所述电极包括桨状电极；或者所述电极包括自粘(例如，圆形/方形/矩形等)水凝胶电极或者所述电极包括设置在衣服中的桨状电极；或者所述电极包括设置在马桶座圈上的桨状电极；或者所述电极包括设置在椅子或沙发上的桨状电极；或者所述电极包括针状电极。69.一种将经皮电刺激施加于受试者的方法，所述方法包括：提供根据权利要求1
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66中任一项所述的刺激器，其中所述刺激器存储一个或多个刺激程序，并且所述刺激器的一个或多个通道电耦合至一个或多个经皮刺激电极，所述经皮刺激电极设置在受试者的身体表面上；以及
根据一个或多个所述程序操作所述刺激器以将经皮电刺激提供于所述受试者。70.根据权利要求69所述的方法，其中所述受试者患有脊髓损伤、缺血性脑损伤和/或神经退行性病症。71.根据权利要求70所述的方法，其中：所述受试者患有临床分类为运动不完全的脊髓损伤；或者所述受试者患有临床分类为运动完全的脊髓损伤；或者所述受试者患有缺血性脑损伤；或者所述缺血性脑损伤是中风或急性创伤引起的脑损伤；或者所述受试者具有神经退行性病理。72.根据权利要求69所述的方法，其中：所述受试者患有膀胱过度活动症和/或便秘的特发性病症；或者所述受试者由于不活动的生活方式和/或肥胖和/或衰老而患有肌肉损失；或者所述受试者在下肢和/或上肢和/或背部和/或骨盆底肌和/或膀胱和/或会阴阴道中患有神经性疼痛；或者所述受试者在下肢和/或上肢和/或背部和/或骨盆底肌和/或膀胱和/或会阴阴道中患有慢性特发性疼痛；或者所述受试者因纤维肌痛和/或间质性膀胱炎和/或慢性前列腺炎和/或慢性盆腔疼痛综合征和/或膀胱疼痛综合征而疼痛。73.根据权利要求69
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72中任一项所述的方法，其中所述刺激器在一个或多个独立控制的通道上提供一种或多种以下刺激模式：i)具有DC偏移的单相电刺激；ii)具有电荷平衡的单相电刺激；iii)具有DC偏移的延迟双相电刺激；iv)具有电荷平衡的延迟双相电刺激；v)调幅动态刺激；和/或vi)调频动态刺激。74.根据权利要求73所述的方法，其中：所述刺激器在2个或更多个不同通道、或者3个或更多个不同通道、或者4个或更多个不同通道上提供相同的刺激模态和刺激参数；或者所述刺激器在2个或更多个不同的通道、或者3个或更多个不同的通道、或者4个或更多个不同的通道上提供不同的刺激模态和/或不同的刺激参数。75.根据权利要求73
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74中任一项所述的方法，其中所述单相或双相电刺激包括载波高频脉冲的突发，其中所述突发的频率结束幅度提供刺激信号频率和幅度，并且包括所述突发的所述高频载波脉冲的所述频率是疼痛抑制载波频率。76.根据权利要求75所述的方法，其中：所述高频载波包括足以减少或阻止由所述刺激信号产生的疼痛或不适的脉冲频率；以及/或者所述高频脉冲的频率范围为约5kHz至约100kHz、或约10kHz至约50kHz、或约10kHz至约30kHz、或约10kHz至约20kHz。
77.根据权利要求73
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76中任一项所述的方法，其中：所述电刺激器的一个或多个通道提供具有DC偏移的单相电刺激；以及/或者所述电刺激器的一个或多个通道提供具有电荷平衡的单相电刺激；以及/或者所述电刺激器的一个或多个通道提供具有DC偏移的双相电刺激；以及/或者所述电刺激器的一个或多个通道提供具有电荷平衡的双相电刺激；以及/或者所述电刺激器的一个或多个通道提供调幅动态刺激；以及/或者所述电刺激器的一个或多个通道提供调频动态刺激；以及/或者所述调频动态刺激的一个或多个通道的频率范围为约1Hz至约1000Hz。78.根据权利要求77所述的方法，其中：所述动态刺激来源于生物信号；以及/或者所述动态刺激来源于生物信号，所述生物信号包括来源于EMG和EEG或EKG的信号；以及/或者所述动态刺激来源于从哺乳动物记录的生物信号；以及/或者所述动态刺激来源于从人或从非人灵长类动物记录的生物信号。79.根据权利要求78所述的方法，其中所述生物信号包括当所述哺乳动物站立、迈步、移动手臂、储存/排空膀胱、储存/排空肠、呼吸时从哺乳动物记录的生物信号。80.根据权利要求73
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79中任一项所述的方法，其中：所述电刺激器为所述一个或多个通道中的每个提供范围为约1mA、或约3mA、或约5mA至约500mA、或至约400mA、或至约300mA、或至约250mA、或至约200mA的刺激幅度；以及/或者所述刺激器为所述一个或多个通道中的每个提供使300mA峰值的电流通过300
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2000欧姆或300
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900欧姆的阻抗的脉冲；以及/或者所述电刺激器提供具有范围为约1mA至约20mA的DC偏移的刺激；以及/或者所述刺激器为一个或多个所述通道提供频率范围为0.2Hz至10kHz的刺激频率(突发频率)；以及/或者所述刺激器在所述一个或多个通道上提供宽度范围为约0.1ms至约20ms、或至约10ms、或至约5ms、或至约4ms、或者约0.2ms至约3ms的刺激脉冲(突发)；以及/或者所述刺激器在超过10kHz的刺激频率下提供固定为1ms的脉冲宽度。81.根据权利要求69
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80中任一项所述的方法，其中所述电刺激提供所述脊髓的经皮电刺激。82.根据权利要求69
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81中任一项所述的方法，其中：所述电刺激增强/促进内源性神经回路活动；以及/或者所述电刺激基本上不提供外周神经刺激。83.根据权利要求69
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82中任一项所述的方法，其中：将所述经皮电刺激的至少一个通道施加于跨过或跨越以下区域的一个或多个区域上，所述区域选自由以下各项组成的组：脑干、C0
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C1、C0
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C2、C0
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C3、C0
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C4、C0
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C5、C0
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C6、C0
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C7、C0
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T1、C1
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C1、C1
‑
C2、C1
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C3、C1
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C4、C1
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C7、C1
‑
C6、C1
‑
C7、C1
‑
T1、C2
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C2、C2
‑
C3、C2
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C4、C2
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C5、C2
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C6、C2
‑
C7、C2
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T1、C3
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C3、C3
‑
C4、C3
‑
C5、C3
‑
C6、C3
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C7、C3
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T1、C4
‑
C4、C4
‑
C5、C4
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C6、C4
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C7、C4
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T1、C5
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C5、C5
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C6、C5
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C7、C5
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T1、C6
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C6、C6
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C7、C6
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T1、C7
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C7和C7
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T1；以及/或者
将所述经皮电刺激的至少一个通道施加于包含C2
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C3或由它们组成的区域或者其中的区域上；以及/或者将所述经皮电刺激的至少一个通道施加于C3处；以及/或者将所述经皮电刺激的至少一个通道施加于胸脊髓或其区域上；以及/或者将所述经皮电刺激的至少一个通道施加于跨过或跨越以下区域的一个或多个区域上，所述区域选自由以下各项组成的组：T1
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T1、T1
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T2、T1
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T3、T1
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T4、T1
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T5、T1
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T6、T1
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T7、T1
‑
T8、T1
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T9、T1
‑
T10、T1
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T11、T1
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T12、T2
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T2、T2
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T3、T2
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T4、T2
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T5、T2
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T6、T2
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T7、T2
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T8、T2
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T9、T2
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T10、T2
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T11、T2
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T12、T3
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T3、T3
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T4、T3
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T5、T3
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T6、T3
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T7、T3
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T8、T3
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T9、T3
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T10、T3
‑
T11、T3
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T12、T4
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T4、T4
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T5、T4
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T6、T4
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T7、T4
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T8、T4
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T9、T4
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T10、T4
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T11、T4
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T12、T5
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T5、T5
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T6、T5
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T7、T5
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T8、T5
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T9、T5
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T10、T5
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T11、T5
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T12、T6
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T6、T6
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T7、T6
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T8、T6
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T9、T6
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T10、T6
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T11、T6
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T12、T7
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T7、T7
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T8、T7
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T9、T7
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T10、T7
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T11、T7
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T12、T8
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T8、T8
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T9、T8
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T10、T8
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T11、T8
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T12、T9
‑
T9、T...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：国际高等研究学院南加州大学，
类型：发明
国别省市：
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