專利名稱：神經(jīng)刺激貼件和刺激選定神經(jīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及刺激神經(jīng)和身體部分。更具體地講，本發(fā)明涉及用于刺激神經(jīng)和身體部分以實(shí)現(xiàn)治療效果的神經(jīng)刺激貼件(patch)。相關(guān)領(lǐng)域描述神經(jīng)是人體外周神經(jīng)系統(tǒng)的一部分。它們?cè)谄つw和身體組織與中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間 反復(fù)地傳輸感覺信號(hào)。神經(jīng)可由于磨損和撕裂、物理損傷、感染和/或圍繞神經(jīng)的血管衰竭 而受到損傷。這些功能缺陷可伴有疼痛、麻木、虛弱以及在一些情況下的癱瘓。由損傷的神 經(jīng)引起的其它問題可能包括大小便失禁。已經(jīng)開發(fā)出不同的策略來處理上述問題。例如，處理小便失禁可能涉及行為改變， 例如更頻繁排尿或穿防護(hù)內(nèi)衣。然而，在某些社會(huì)情境下，人們可能無法遵循頻繁排尿或穿 防護(hù)內(nèi)衣。另一種方法涉及藥物治療，包括服用處方藥。然而，該方法可能導(dǎo)致不良副作用 或藥物相互作用，而最終需要停藥。治療上面提到的病癥的另一種技術(shù)涉及使用設(shè)置在目標(biāo)神經(jīng)附近的電療裝置來 刺激神經(jīng)。一種這樣的電療裝置常常被稱為植入式脈沖發(fā)生器(IPG)。IPG通常包括一個(gè) 或多個(gè)電極、電脈沖發(fā)生器、電池和殼體。電脈沖發(fā)生器產(chǎn)生適于刺激目標(biāo)神經(jīng)的電信號(hào)當(dāng) 電極接收到來自發(fā)生器的信號(hào)時(shí)，電極從電池獲取能量并產(chǎn)生具有合適強(qiáng)度的電場(chǎng)，用于 刺激目標(biāo)神經(jīng)。已經(jīng)證實(shí)IPG在一定程度上可有效刺激神經(jīng)，然而，因?yàn)楸仨氃谕饪剖中g(shù)過程中 將它們植入患者體內(nèi)，所以它們具有極大的侵入性。可能由于電極之間電阻抗的增加或電 極和IPG之間電阻抗的增加，導(dǎo)致IPG也消耗大量的能量。這可能由若干因素引起，例如電 極移位、一個(gè)或多個(gè)電極的包覆和電極或身體組織中材料性質(zhì)的變化。電極中的材料性質(zhì) 變化可能由多個(gè)因素引起，包括因電極表面處存在的體液所引起的化學(xué)變化、電流頻繁通 過組織以及日常活動(dòng)中發(fā)生的正常磨損和撕裂。較高的電池功耗也可能由被稱為“刺激脫敏”的現(xiàn)象引起，在這種現(xiàn)象下，人體通 過對(duì)施加的外部電荷產(chǎn)生阻抗來對(duì)施加的外部電荷做出響應(yīng)。身體通過提高目標(biāo)神經(jīng)的刺 激閾值來抵抗施加的外部電荷，從而使較早的刺激水平無效。要克服這個(gè)問題，必須產(chǎn)生更 強(qiáng)的電荷，這會(huì)消耗甚至更多的電池功率。這就需要經(jīng)常更換電池和/或?qū)﹄姵卦俅纬潆姟Ｔ谝恍┥窠?jīng)刺激裝置中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的電場(chǎng)會(huì)廣泛分布，從而影響連同目標(biāo)神 經(jīng)的非目標(biāo)肌肉和神經(jīng)。電場(chǎng)的廣泛分布會(huì)顯著降低電信號(hào)在目標(biāo)神經(jīng)處的強(qiáng)度。為了適 當(dāng)刺激目標(biāo)神經(jīng)，必須顯著增加電信號(hào)的強(qiáng)度。這就需要裝置從電池獲得更多的能量。在尋求以更有效的并且非侵入性的方式刺激神經(jīng)的方面已做出大量的努力。例 如，在共同轉(zhuǎn)讓的2005年6月7日提交的美國專利公布No. 2005/0277998和2006年1月 31日提交的美國專利公布NO.US2006/0195153中公開了治療上述病癥的非侵入性技術(shù)， 藉此將這些專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。具體地講，在其一個(gè)或多個(gè)其實(shí)施例中，‘998專利公開教導(dǎo)了產(chǎn)生和傳輸包括載波信號(hào)和脈沖包絡(luò)的受控的調(diào)幅波形的非侵 入性、經(jīng)過皮膚的神經(jīng)刺激裝置。載波波形被設(shè)計(jì)成具有足夠的頻率以克服由于組織阻抗 造成的衰減。脈沖包絡(luò)包含設(shè)計(jì)用于刺激特定神經(jīng)的特定脈沖寬度、振幅和形狀信息。圖1和2示出了包括具有頂面24和底面26的第一層22的常規(guī)神經(jīng)刺激裝置20。 第一層22的底面26被具有開口 30A、30B的粘合劑層28覆蓋，所述開口 30A、30B延伸穿過 該粘合劑層并容納有一體化的有源電極32A和一體化的返回電極32B。粘合劑層28包括適 應(yīng)電極32A、32B形狀的孔，并且使得電極與患者皮膚的表面直接接觸。裝置20包括分別覆 蓋電極32A、32B的電解質(zhì)墊34A、34B。可以將電極32A、32B直接固定于第一層22，或者可以 通過由任何合適材料(例如，塑料)構(gòu)成的第二層將電極32A、32B固定就位。一體化的電 極可以是鍍金的或者其它耐腐蝕的電解沉積的金屬墊，用于將刺激電極連接到電解質(zhì)。所 述裝置包括含所有'998專利公開中所述的電子元件并與電極32A、32B電連接的撓性板或 柔性電路板的第三層36。撓性板36具有折疊于電池之上的部件，以實(shí)現(xiàn)電池連接并且將電 子組件嵌套到更緊湊的空間中。第四層是能由電池密封件或環(huán)40固定就位的具有任何合 適尺寸和形狀的薄膜電池38，并且頂部覆蓋件42是任何適于覆蓋的覆蓋件，例如，在繃帶 中常用的塑料覆蓋件。 參見圖2，神經(jīng)刺激裝置20包括位于頂層部分下方的光電二極管44，可以將光電 二極管44用作功率非常低的通信接收器。光電二極管小、成本低、不工作時(shí)消耗的功率為 零，并且與RE聯(lián)接件相比具有更多的能量并更節(jié)省空間。裝置20包括由電池38A、38B供 電的電極32A、32B，電池38A、38B被電池密封件40A、40B包圍。兩個(gè)刺激電極32A、32B偏移 向一邊，從而形成稍呈D形的裝置。頂部覆蓋件42是防水的，以在常規(guī)活動(dòng)(例如，沖洗、 洗浴或淋浴)期間保護(hù)內(nèi)部組件。盡管具有上述的優(yōu)點(diǎn)，但還需要刺激身體部分和神經(jīng)的改進(jìn)的裝置和方法。具體 地講，還需要更緊湊并且占有面積小、更經(jīng)濟(jì)、具有更少部件并且容易裝配的選擇性神經(jīng)刺 激貼件。也需要可以有效地刺激目標(biāo)神經(jīng)和身體部分而不會(huì)刺激非目標(biāo)神經(jīng)和身體部分的 改進(jìn)神經(jīng)刺激裝置。此外，還需要侵入性更小并且有效工作所需的功率較少的神經(jīng)刺激裝 置，從而最大限度減少對(duì)電源進(jìn)行更換和/或再充電的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于刺激神經(jīng)和身體部分的系統(tǒng)、裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，緊湊 的選擇性神經(jīng)刺激貼件產(chǎn)生并施加有效穿過身體的神經(jīng)刺激信號(hào)，用于刺激目標(biāo)神經(jīng)和身 體部分。在一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)刺激信號(hào)是可以被調(diào)制的波形，以增強(qiáng)通過身體的波形的效 率。所述效率導(dǎo)致裝置刺激目標(biāo)神經(jīng)而不會(huì)刺激非目標(biāo)神經(jīng)，這樣消耗更少的電池能量，并 且在重新充電之前能工作更長的時(shí)間周期。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)刺激貼件包括具有頂面和底面的基底，例如有電 路的基底；位于所述基底頂面之上并彼此電互連用于產(chǎn)生至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)的組件， 例如有源組件和無源組件；以及設(shè)置在基底上并在其底面處暴露用于施加至少一種神經(jīng)刺 激信號(hào)的至少一個(gè)電極。該神經(jīng)刺激貼件有利地包括位于基底之上的防水可透氣的頂部覆 蓋件(例如，以GORE-TEX為商標(biāo)銷售的材料)，以及圍繞著基底并將頂部覆蓋件與基底耦合 的支承凸緣。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，支承凸緣具有朝支承凸緣的外周向下傾斜的頂面，并 且頂部覆蓋件的一部分適形于支承凸緣的頂面。支承凸緣可以包括從其下側(cè)延伸至其頂面 的排氣開口。這些排氣開口有利地與頂部覆蓋件連通，以將水分從貼件內(nèi)部排放到貼件外 部。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)刺激貼件包括至少部分覆蓋基底上的組件和基底 頂面的封殼，其中支承凸緣圍繞封殼。在一個(gè)實(shí)施例中，封殼是透明的，使得光線能穿入和 穿出密封層。位于封殼之上的頂部覆蓋件的至少一部分可以是至少部分半透明的、至少部 分透明的或透明的。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，位于基底之上的組件包括諸如電池之類的電源和與電 源連接的開關(guān)用于激發(fā)貼件。所述開關(guān)可以是適于僅一次性被激發(fā)的單次使用的開關(guān)。所 述組件也可包括為了產(chǎn)生指示貼件被激發(fā)的光信號(hào)的發(fā)光元件(例如LED)，以及適于接收 信號(hào)以控制與至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)相關(guān)的參數(shù)的光學(xué)傳感器(例如，光電二極管)。在一 個(gè)實(shí)施例中，將光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)光電二極管，并且用感測(cè)光信號(hào)調(diào)節(jié)貼件的神經(jīng)刺激輸出。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)刺激貼件包括具有頂面和底面的有電路的基底、 位于所述有電路的基底的頂面之上用于產(chǎn)生至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)的一體化組件、位于有 電路的基底的頂面之上用于為該一體化組件供能的電源以及設(shè)置在有電路的基底內(nèi)的電 極。電極在該有電路的基底的底面處可觸及，并且與一體化組件電互連，用于施加至少一種 神經(jīng)刺激信號(hào)。選擇性神經(jīng)刺激貼件有利地包括位于有電路的基底之上的防水可透氣的覆 蓋件，以及與有電路的基底耦合并圍繞有電路的基底的支承凸緣，所述支承凸緣具有朝其 外周向下傾斜的頂面。支承凸緣可以是柔性的，并且可以具有在與防水可透氣的頂部覆蓋 件連通的其傾斜頂面處可觸及的排氣開口，以用于排放來自貼件的水氣。在一個(gè)實(shí)施例中，為了將貼件固定于表面，神經(jīng)刺激貼件包括位于電極之上的導(dǎo) 電粘合墊，例如粘合性水凝膠墊。導(dǎo)電粘合墊是可更換的，這使得可以從表面臨時(shí)地取下貼 件，然后在表面上更換或重新設(shè)置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)刺激貼件包括具有頂面和底面的基底；位于基底 頂面之上并彼此電互連用于產(chǎn)生至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)的一體化組件；以及一體化至基底 并暴露于其底面用于施加至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)的電極。貼件有利地包括位于基底和集成 組件之上的防水可透氣的覆蓋件，以及圍繞基底并將防水可透氣的覆蓋件與基底耦合的支 承凸緣。支承凸緣優(yōu)選地具有朝向其外周向下傾斜的頂面，由此覆蓋件的至少一部分適形 于支承凸緣的傾斜的頂面。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，透明的封裝材料位于一體化組件之上，并且支承凸緣 圍繞著透明的封殼。該一體化組件可包括電源、一次性激發(fā)開關(guān)、發(fā)光元件和光學(xué)傳感器。 在一個(gè)實(shí)施例中，防水可透氣的覆蓋件具有與一次性激發(fā)開關(guān)對(duì)準(zhǔn)的第一開口、與發(fā)光元 件對(duì)準(zhǔn)的第二開口和與光學(xué)傳感器對(duì)準(zhǔn)的第三開口。貼件可以包括覆蓋電極的導(dǎo)電粘合墊 以及覆蓋防水可透氣的覆蓋件的周邊下側(cè)的粘合劑層，用于將貼件附著于表面。粘合墊和 粘合劑層可使得能從表面臨時(shí)取下貼件，然后之后重新附著于表面。在一個(gè)實(shí)施例中，可用 新的粘合墊更換粘合墊。雖然本發(fā)明并不受任何具體操作理論的限制，但據(jù)信，將電極一體化至基底最大 限度減少了神經(jīng)刺激貼件的尺寸和占有面積。因此，神經(jīng)刺激貼件將在表面上(例如，患者的皮膚表面上)有較低的整體輪廓和較小的占有面積。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件可包括一個(gè)或多個(gè)電極、一個(gè)或 多個(gè)波形發(fā)生器、一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器和電池。波形發(fā)生器優(yōu)選產(chǎn)生能夠選擇性地刺激目標(biāo) 神經(jīng)并穿透貼件和目標(biāo)神經(jīng)之間組織的波形。電池是神經(jīng)刺激貼件的優(yōu)選電源，波形發(fā)生 器從電池獲取電能。調(diào)制器調(diào)制來自波形發(fā)生器的波形以產(chǎn)生調(diào)制波形，并將其發(fā)送到電 極。收到來自調(diào)制器的電信號(hào)時(shí)，電極有利地產(chǎn)生電場(chǎng)以用于刺激目標(biāo)神經(jīng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電池為不可充電的電池。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中， 電池為可充電電池，它可以通過以下方式再充電采用射頻信號(hào)，利用電感耦合通過共享磁 場(chǎng)傳輸能量，或使用任何其它已知的再充電技術(shù)。雖然本發(fā)明并不受任何具體操作理論的限制，但據(jù)信，每一條神經(jīng)都具有可歸因 于神經(jīng)的結(jié)構(gòu)單元-神經(jīng)元的獨(dú)特物理特性。神經(jīng)元的物理特性(例如直徑、長度和髓鞘 形成)確定神經(jīng)內(nèi)電信號(hào)的電容和傳導(dǎo)速度。因此，可以通過施加具有特定頻率的波形選 擇性地刺激每一條神經(jīng)。通常，目標(biāo)神經(jīng)的激發(fā)頻率在10-40HZ的范圍內(nèi)。具有這樣低頻率的電信號(hào)無法 克服電極和目標(biāo)神經(jīng)之間的組織提供的組織阻抗，該阻抗可由電極包覆或電極隨時(shí)間推移 的移位引起。本發(fā)明的選擇性神經(jīng)刺激貼件傳輸由載波信號(hào)和脈沖包絡(luò)組成的受控的調(diào)幅 波形。載波波形被設(shè)計(jì)為具有足以克服組織阻抗的頻率。脈沖包絡(luò)包含設(shè)計(jì)用于刺激特定 神經(jīng)的特定脈沖寬度、振幅和形狀信息。高頻載波信號(hào)可用于穿過高阻抗組織(皮下組織 或經(jīng)皮組織)，而調(diào)制信號(hào)則用于激活神經(jīng)組織。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，利用下列專利中所述的裝置和技術(shù)，選擇性 神經(jīng)刺激貼件適于產(chǎn)生調(diào)制波形以刺激目標(biāo)神經(jīng)共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)公開No. US 2005/0277998 (提交于2005年6月7日的美國專利申請(qǐng)No. 11/146，522)和No. US 2006/0195153 (提交于2006年1月31日的美國專利申請(qǐng)No. 11/343，627)，藉此將這些專 利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。波形有利地通過調(diào)制載波波形與脈沖包絡(luò)產(chǎn)生。載波 波形的特性(例如振幅、頻率等等)經(jīng)過選擇，以便克服組織阻抗和目標(biāo)神經(jīng)的刺激閾值。 脈沖包絡(luò)是具有設(shè)計(jì)用于選擇性刺激目標(biāo)神經(jīng)的特定脈沖寬度、振幅和形狀的波形。該波 形能夠以最低的電信號(hào)強(qiáng)度損耗高效穿透組織并到達(dá)目標(biāo)神經(jīng)，從而節(jié)省原本在用低頻信 號(hào)多次嘗試刺激目標(biāo)神經(jīng)時(shí)將會(huì)使用的電池功率。此外，只有目標(biāo)神經(jīng)受到刺激，而非目標(biāo) 神經(jīng)不受刺激。在一個(gè)實(shí)施例中，用于刺激神經(jīng)或身體部分的選擇性神經(jīng)刺激貼件包括第一波 形發(fā)生器，其適于產(chǎn)生具有第一頻率的第一波形；第二波形發(fā)生器，其適于產(chǎn)生具有高于第 一頻率的第二頻率的載波波形；調(diào)制器，其電連接到第一波形發(fā)生器和第二波形發(fā)生器并 適于調(diào)制第一波形和載波波形，以產(chǎn)生調(diào)制波形；以及電極，其電連接到調(diào)制器，以施加調(diào) 制波形。貼件包括用來向波 形發(fā)生器和調(diào)制器供電的電源，例如電池。在一個(gè)實(shí)施例中，第 一和第二波形發(fā)生器、調(diào)制器、電池和電極都被布置在單個(gè)的基底(例如，有電路的基底) 上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一波形具有適于刺激目標(biāo)神經(jīng)或目標(biāo)身體部分頻率的第一 波形。第一波形的頻率可以基本上在10-40HZ的范圍內(nèi)，載波波形的頻率可以基本上在 10-400KHz的范圍內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件可包括微處理器，其適于接收生物反饋數(shù)據(jù)，并響應(yīng)生物反饋數(shù)據(jù)來控制第一波形發(fā)生器和第二波形發(fā)生器的運(yùn)行。貼件也有利地包括適于接收生物反饋數(shù)據(jù)的接收裝置，接收裝置與微處理器通信，以向微處理器 提供生物反饋數(shù)據(jù)。神經(jīng)刺激貼件也可包括與接收裝置通信的至少一個(gè)傳感器，其中所述 至少一個(gè)傳感器適于感測(cè)哺乳動(dòng)物的一個(gè)或多個(gè)生理狀態(tài)，例如膀胱壓力?？梢詫l(fā)射器 連接到所述至少一個(gè)傳感器，以用于發(fā)射一個(gè)或多個(gè)感測(cè)到的生理狀態(tài)。發(fā)射器可以為無 線發(fā)射器。 雖然本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例是相對(duì)于女性體內(nèi)和女性泌尿系統(tǒng)中的神經(jīng)刺 激加以描述的，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以易于適于男性、兒童和成人體內(nèi)的神經(jīng)刺激，和男 性、兒童和成人泌尿系統(tǒng)中使用。此外，本文所公開的發(fā)明原理、設(shè)備和方法也可以應(yīng)用于 評(píng)價(jià)和治療其它區(qū)域中的功能性，例如冠狀或肺部功能性。另外，本文所公開的發(fā)明原理、 設(shè)備和方法可以應(yīng)用于刺激多種其它神經(jīng)，例如在陣痛和分娩期間刺激神經(jīng)，或選擇性地 刺激給定神經(jīng)束的分支，以選擇性治療不同的患者病癥。另外，本文所述的技術(shù)可應(yīng)用于導(dǎo) 致或引起影響下列病癥的神經(jīng)系統(tǒng)的多個(gè)部分壓迫性尿失禁、肛門失禁和大便失禁、性功 能障礙、間質(zhì)性膀胱炎、慢性疼痛(例如(但不限于)骨盆疼痛)、夜尿癥和胃腸道障礙(例 如(但不限于)胃起搏)。此外，本發(fā)明可以用于刺激除神經(jīng)之外的身體部分(例如分泌激 素的腺)和大肌群(例如與理療有關(guān)的二頭肌刺激)。
以下將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的上述和其它優(yōu)選實(shí)施例。


因此，通過參考附圖所示的實(shí)施例，可以獲得更具體地描述以上簡要概括的本發(fā) 明實(shí)施例的方式，在這種方式中可理解本發(fā)明的上述特征。然而，應(yīng)當(dāng)了解，附圖僅示出了 涵蓋在本發(fā)明范圍內(nèi)的典型實(shí)施例。因?yàn)楸景l(fā)明可以允許其它等效的實(shí)施例，所以不應(yīng)將 附圖視為限制性的，附圖中圖1示出了常規(guī)神經(jīng)刺激貼件的分解圖。圖2示出了組裝后的圖1的神經(jīng)刺激貼件。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的選擇性神經(jīng)刺激貼件的分解圖，包括基 底、模制的覆蓋件和防水可透氣的頂部覆蓋件。圖4示出了圖3所示基底的頂部透視圖。圖5示出了基底底面朝上的圖3的基底的前正視圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、圖3所示基底和模制覆蓋件組裝在一起 后這些部件的俯視平面圖。圖7A示出了圖3所示防水可透氣的頂部覆蓋件的俯視平面圖。圖7B示出了圖7A中示出的頂部覆蓋件的下側(cè)圖。圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、包括基底和圍繞基底的支承凸緣的神 經(jīng)刺激貼件的透視圖。圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的神經(jīng)刺激貼件的仰視圖。圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的神經(jīng)刺激貼件的剖視圖。圖9B示出了圖8A所示神經(jīng)刺激貼件的另一個(gè)剖視圖。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的神經(jīng)刺激貼件的下側(cè)圖。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的神經(jīng)刺激貼件。圖12示出了由圖11所示神經(jīng)刺激貼件產(chǎn)生的示例性波形。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的神經(jīng)刺激貼件。圖14示出了由圖13所示神經(jīng)刺激貼件產(chǎn)生的示例性波形。圖15示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的神經(jīng)刺激貼件。
圖16示出了由圖15中所示神經(jīng)刺激貼件產(chǎn)生的示例性波形。圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的神經(jīng)刺激貼件。
具體實(shí)施例方式本文所公開的發(fā)明并不僅限于其在附圖及具體實(shí)施方式
中所示部件的詳細(xì)構(gòu)造 和布置方式中的應(yīng)用?？梢詫?shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施例，或使其結(jié)合在其它實(shí)施例、變型形 式和修改形式中，并且可以通過多種方式實(shí)施或執(zhí)行。例如，雖然本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是 涉及對(duì)女性體內(nèi)的神經(jīng)刺激描述的，但應(yīng)當(dāng)理解，該實(shí)施例可易于在男性和兒童體內(nèi)使用。 本文所公開的發(fā)明原理、設(shè)備和方法也可以獨(dú)立地或同時(shí)地用于刺激多種其它神經(jīng)，例如 在陣痛和分娩期間刺激神經(jīng)，或選擇性地刺激給定神經(jīng)束的分支，以選擇性地治療不同的 患者病癥。因此，本發(fā)明可(例如)用于選擇性地同時(shí)治療或影響下列病癥中的一種或多 種壓迫性尿失禁、肛門失禁和大便失禁、疼痛、性功能障礙、間質(zhì)性膀胱炎、慢性疼痛(例 如(但不限于)骨盆疼痛)、夜尿癥和胃腸道病癥(例如(但不限于)胃起搏)。最后，本 文所述的發(fā)明也可用于刺激神經(jīng)之外的身體部分(例如分泌激素的腺)和大肌群(例如與 理療有關(guān)的二頭肌刺激)。本文所用的標(biāo)題僅用于組織目的，并且無意于用來限制具體實(shí)施方式
或權(quán)利要求 書的范圍。整個(gè)專利申請(qǐng)中使用“可能”一詞時(shí)，用于表示許可的含義(即，意味著“具有可 能性”)，而不表示強(qiáng)制性的含義(即，意味著“必須”)相似地，“包括”、“包含”一詞意味著 包括但不限于。為了便于理解，盡可能地用類似的附圖標(biāo)記表示圖中共有的類似的元件。參見圖3，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件100包括具有頂面104 和底面106的基底102，例如，有電路的基底。該有電路的基底102的上面安裝有組件，這些 組件適于產(chǎn)生可被施加于身體以刺激一個(gè)或多個(gè)選定神經(jīng)的電信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，有 電路的基底102具有有源和無源組件，這些組件產(chǎn)生電信號(hào)、調(diào)制信號(hào)并對(duì)身體施加信號(hào) 以刺激選定的神經(jīng)。選擇性神經(jīng)刺激貼件100包括為貼件提供能源的電源108，例如，電池。在一個(gè)實(shí) 施例中，優(yōu)選將電源108固定于基底的頂面104上方并位于導(dǎo)體110下方。貼件100有利 地包括設(shè)置在導(dǎo)體110和電源108頂面之間的導(dǎo)電粘合劑(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中， 導(dǎo)體110是單次使用或一次性使用的開關(guān)的一部分，當(dāng)開關(guān)被激發(fā)時(shí)，將電源108永久性地 連接至有電路的基底102上的組件。在初始時(shí)，導(dǎo)體110優(yōu)選與電源108間隔并且與電源 108隔離。當(dāng)將導(dǎo)體110向電源的頂面擠壓時(shí)，導(dǎo)體粘附于電源(通過導(dǎo)電粘合劑)，從而 為有電路的基底和附接到有電路的基底的組件供電。導(dǎo)體110優(yōu)選為柔性的。在一個(gè)實(shí)施 例中，導(dǎo)體為螺旋形的導(dǎo)體。選擇性神經(jīng)刺激貼件100優(yōu)選包括裝配在有電路的基底102上方的模制的頂蓋 112。模制的頂蓋112優(yōu)選為透明的，使得光學(xué)信號(hào)能穿透模制的頂蓋，下面將會(huì)對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。模制的頂蓋112的一端有利地具有形成在其中的弱化區(qū)域114，即可壓低的 區(qū)域，用于將導(dǎo)體110壓向電池108的頂部。在其他實(shí)施例中，模制的頂蓋112對(duì)于整個(gè)頂 蓋的長度可以具有均勻的厚度。模制的頂蓋112優(yōu)選與其下面的有電路的基底102的形狀 一致。在一個(gè)實(shí)施例中，使用注模技術(shù)在基底102頂上形成頂蓋112。模制的頂蓋可包含可 固化的封裝材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，模制的頂蓋112可形成為與有電路的基底裝配在一 起的單獨(dú)的部件。參見圖3，選擇性神經(jīng)刺激貼件100還具有位于頂蓋112和有電路的基底102之 上的頂部覆蓋件116。在一個(gè)實(shí)施例中，頂部覆蓋件116由防水可透氣的材料(例如，以 GORE-TEX為商標(biāo)銷售的材料)制成。頂部覆蓋件116有利地具有與導(dǎo)體110對(duì)準(zhǔn)的第一開 口 118、與基底上設(shè)置的LED對(duì)準(zhǔn)的第二開口 120以及與光學(xué)開關(guān)(例如，光電二極管)對(duì) 準(zhǔn)的第三開口 122，用于調(diào)節(jié)由貼件100產(chǎn)生的輸出信號(hào)或波形的參數(shù)。選擇性神經(jīng)刺激貼件100還包括在有電路的基底102的底面106處可觸及的電極 (未示出)以及位于各個(gè)電極之上的導(dǎo)電粘合墊124A、124B。在一個(gè)實(shí)施例中，電極與基底 設(shè)置在一起，并且在基底底面處可觸及。 參見圖4和圖5，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，有電路的基底102包括頂面104和底 面106。諸如電池之類的電源108設(shè)置在頂面104上方以及導(dǎo)體110下方。導(dǎo)電粘合劑126 設(shè)置在導(dǎo)體110和電池108的頂面之間。當(dāng)朝向電池108的頂面向下擠壓導(dǎo)體110時(shí)，可 激發(fā)或“接通”有電路的基底。導(dǎo)電粘合劑優(yōu)選保持導(dǎo)體110和電池108之間永久的電互 連，使得選擇性神經(jīng)刺激貼件一直保持被激發(fā)的狀態(tài)。參見圖4，有電路的基底優(yōu)選具有位于頂面104之上的發(fā)光二極管(LED) 128。當(dāng) 有電路的基底102被激發(fā)時(shí)，LED 128發(fā)出指示貼件正在運(yùn)行的光。由LED 128發(fā)射的光 可產(chǎn)生恒定的光流或間斷的光流。有電路的基底102還具有位于其頂面104之上的光學(xué)傳 感器130。諸如光電二極管之類的光學(xué)傳感器130可響應(yīng)進(jìn)入的光學(xué)信號(hào)來調(diào)節(jié)由神經(jīng)刺 激貼件產(chǎn)生的輸出波形或信號(hào)。參見圖5，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，有電路的基底102包括在其底面106處可觸 及的一對(duì)電極132A、132B。有利的是，將這些電極一體化至有電路的基底，從而減小刺激貼 件的尺寸。在現(xiàn)有技術(shù)的貼件中，例如在圖1和圖2所示的貼件中，電極與有電路的基底間 隔，這樣會(huì)增加貼件的總體尺寸和占有面積。本發(fā)明通過將電極132A、132B—體化至有電 路的基底并使得在基底102的底面106處可觸及這些電極，試圖最大限度地減小貼件的尺 寸和占有面積。在圖5中，導(dǎo)電粘合墊124A位于第一電極132A之上。如下面將會(huì)更詳細(xì) 描述的，導(dǎo)電粘合墊可以是粘合性水凝膠墊，并且適于在電極132A、132B與患者皮膚之間 形成可靠的電信號(hào)通路。參見圖6，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模制的頂蓋112位于有電路的基底102之上， 以保護(hù)附接于基底的組件。模制的頂蓋112優(yōu)選為透明的，使得光信號(hào)能從其穿過。在一 個(gè)實(shí)施例中，由LED 128產(chǎn)生的光能穿過透明的頂蓋112，使得能夠觀察到貼件100的激發(fā) 狀態(tài)。另外，可穿過透明頂蓋112向光學(xué)元件130透射光信號(hào)，以調(diào)節(jié)附接于有電路的基底 102的組件產(chǎn)生的波形或信號(hào)。能夠在基底102的頂上原位形成模制的頂蓋112，或可與基 底分開地形成頂蓋112并且隨后將頂蓋112與基底102裝配在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，模 制的頂蓋112具有與導(dǎo)體110上方對(duì)準(zhǔn)的較薄的或被弱化的區(qū)域114。弱化的區(qū)域114可被壓低，用于將導(dǎo)體110壓向電池108的頂部，以激發(fā)選擇性神經(jīng)刺激貼件100。參見圖7A和7B，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件包括位于有電路 的基底和模制的頂蓋之上的頂部覆蓋件116。頂部覆蓋件116優(yōu)選由柔性的防水可透氣材 料(例如，以GORE-TEX為商標(biāo)銷售的材料)制成。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，GORE-TEX 材料由具有與織物(通常為尼龍或聚酯)粘合的氨基甲酸酯涂層的薄型多孔的含氟聚合物 膜制成。每平方英寸的膜具有約90億個(gè)孔，每個(gè)孔大約是水滴的二十萬分之一，從而使得 液態(tài)水無法透過膜，而仍然允許更小尺寸的水蒸汽穿過。因此，GORE-TEX是可透氣、防水并 且還防風(fēng)的材料。外部的織物可以是經(jīng)過防水處理的?？梢悦芊饨涌p，以防止水透過織物縫 合期間產(chǎn)生的針孔滲漏。氨基甲酸酯涂層提供保護(hù)層，并且還防止污染物(即體油)潤濕 層合物并防止能夠通過膜對(duì)水分進(jìn)行芯吸。因此，頂部覆蓋件116防止水進(jìn)入貼件，而使得 水蒸汽和水分能從貼件逸出。在一個(gè)實(shí)施例中，頂部覆蓋件116具有升高的中心平臺(tái)134、 圍繞中心平臺(tái)134的基本上平坦的外邊緣136以及在中心平臺(tái)134和外邊緣136之間延伸 的傾斜的過渡區(qū)138。在一個(gè)實(shí)施例中，中心平臺(tái)134具有延伸穿過其中的一個(gè)或多個(gè)開 口。第一開口 118優(yōu)選與位于電池之上的柔性導(dǎo)體對(duì)準(zhǔn)，第二開口 120優(yōu)選與LED對(duì)準(zhǔn)，并 且第三開口 122優(yōu)選與諸如光電二極管的光學(xué)傳感器對(duì)準(zhǔn)。參見圖7B，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，頂部覆蓋件116的下側(cè)具有設(shè)置在其上的 一個(gè)或多個(gè)粘合劑層。在圖7B中，第一粘合劑層140覆蓋中心平臺(tái)134的下側(cè)，并且具有 延伸穿過其中并與在頂部覆蓋件116中形成的開口 118、120、122基本上對(duì)準(zhǔn)的開口。第二 粘合劑層142覆蓋頂部覆蓋件116的下側(cè)的周邊邊緣136。第一粘合劑層140優(yōu)選將頂部 覆蓋件116與位于有電路的基底之上的頂蓋116粘合，而第二粘合劑層140優(yōu)選將頂部覆 蓋件116與諸如患者皮膚表面的表面粘合。參見圖8A和8B，選擇性神經(jīng)刺激貼件100有利地包括圍繞有電路的基底102的 支承凸緣144。支承凸緣140優(yōu)選具有適于支承頂部覆蓋件116的傾斜過渡區(qū)域138的傾 斜的頂面146(圖7A)。在一個(gè)實(shí)施例中，支承凸緣144是柔性的。支承凸緣140有利地具 有在其傾斜的頂面146和底面150之間延伸的多個(gè)排氣開口 148。排氣開口 148有利地能 使水分(例如，汗)從貼件100逸出。參見圖8A，支承凸緣144也可用作對(duì)引入于基底102 的頂面之上的封裝材料進(jìn)行控制和成形的模具。支承凸緣可控制和限制封裝材料的流速， 直到封裝材料被固化。當(dāng)封裝材料被固化時(shí)，它保護(hù)位于基底之上的組件。參見圖8B，支承凸緣144與頂部覆蓋件116的下側(cè)裝配在一起，使得它與頂部覆蓋 件116的傾斜的過渡區(qū)域138對(duì)準(zhǔn)。支承凸緣144圍繞有電路的基底102并將有電路的基 底與頂部覆蓋件116耦合。支承凸緣優(yōu)選設(shè)置在平臺(tái)和頂部覆蓋件116的外周之間。圖9A和9B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的選擇性神經(jīng)貼件100的剖視圖。 貼件100包括被支承凸緣144包圍的有電路的基底102，所述支承凸緣144繞著基底102的 周邊延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，支承凸緣144用作用于覆蓋位于基底102頂面之上的組件154 的封裝材料152的模具。封裝材料152優(yōu)選是諸如環(huán)氧樹脂之類的電介質(zhì)材料。封裝材料 可以是透明的，使得光學(xué)信號(hào) 能夠穿入和穿出密封層。支承凸緣144具有支承頂部覆蓋件 116的傾斜過渡區(qū)域138的傾斜頂面146。有利的是貼件還包括電源108、電源支架156和 電源覆蓋件158。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以在基底102的頂上設(shè)置第二電池接觸件 160，并且在開始時(shí)在電源108的底面和第二電池接觸件160之間存在間隙162。在本實(shí)施例中，可以朝第二電池接觸件160擠壓電源108，以激發(fā)神經(jīng)刺激貼件100。參見圖9B，支承凸 緣144有利地具有延伸穿過其中的排氣開口 148，用于排放來自 貼件的水分。頂部覆蓋件116優(yōu)選由能使水分通過排氣開口 148從貼件逸出的可透氣材料 制成。貼件優(yōu)選包括在基底102底面處可觸及的第一電極之上的第一導(dǎo)電粘合墊124A，以 及在基底102的底面處可觸及的第二電極之上的第二導(dǎo)電粘合墊124B。第一導(dǎo)電墊124A 和第二導(dǎo)電墊124B優(yōu)選在電極和患者皮膚之間形成可靠的電互接。導(dǎo)電粘合貼件124A、 124B可包括粘附性水凝膠貼件。圖10示出了移除了支承凸緣的圖9A和9B所示神經(jīng)刺激貼件100的下側(cè)。使用 第一粘合劑層134將電路板102附接到頂部覆蓋件116的平臺(tái)區(qū)域的下側(cè)。第二粘合劑層 142位于頂部覆蓋件的下側(cè)周邊的邊緣136，以將頂部覆蓋件附著于諸如患者皮膚表面之 類的表面。貼件包括覆蓋在各個(gè)電極(未示出)的導(dǎo)電粘合墊124A和124B，以在電極和患 者皮膚之間形成可靠的電互連，并將貼件附著于表面。如上所述，可知神經(jīng)刺激貼件既可用來刺激體內(nèi)的神經(jīng)也可用來刺激肌肉。常規(guī) 神經(jīng)刺激貼件的一個(gè)問題在于，所施加的電信號(hào)往往會(huì)廣泛分布，從而影響非目標(biāo)肌肉和 神經(jīng)以及目標(biāo)肌肉和神經(jīng)。此外，為了解決這種信號(hào)耗散問題，必須顯著增加所施加的電流 電平，以確保目標(biāo)部位處的電流密度足夠大。與電信號(hào)施加相關(guān)的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是，許多神經(jīng) 會(huì)被約10-40HZ的低頻信號(hào)所刺激。然而，這種低頻信號(hào)無法穿過身體組織以到達(dá)目標(biāo)神 經(jīng)。本發(fā)明克服了許多這類問題，現(xiàn)在下面將對(duì)此進(jìn)一步地詳細(xì)說明。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件使用219KHZ的擬正的弦調(diào)幅波 形，包絡(luò)寬度可從200ms開始調(diào)節(jié)，重復(fù)率可從20Hz開始調(diào)節(jié)。通過將光學(xué)聯(lián)接件用于串 行口，將輸出振幅有利地設(shè)定為2. 5伏至10伏(8個(gè)大約一(1)伏的等級(jí))?？梢杂捎脩羰?用通過經(jīng)編碼的紅外線信號(hào)的光學(xué)聯(lián)接到貼件的控制器來設(shè)置輸出電壓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，刺激輸出的大多數(shù)波形參數(shù)都是預(yù)設(shè)的，并且將刺激 電極直接定位在其它組件的下方。該貼件優(yōu)選具有使電路通電的一次性激發(fā)開關(guān)。一旦被 激發(fā)，該選擇性神經(jīng)刺激貼件適于持續(xù)地工作，直到電池耗盡為止。電極優(yōu)選被一體化至有 電路的基底，并且可以是鍍金的或被貴金屬層覆蓋而不會(huì)迅速氧化。貼件包括防水可透氣 的頂部覆蓋件，用于防止在貼件內(nèi)和電極周圍逐步積累水分，并且用于防止在洗浴或淋浴 期間有水進(jìn)入。在一個(gè)實(shí)施例中，光電二極管設(shè)置在頂部覆蓋件的一部分之下，并且被用作 低功率通信接收器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本文所公開的選擇性神經(jīng)刺激貼件適于通過使用自粘 合性水凝膠電極和粘合于柔性頂部覆蓋件邊緣上的圍邊粘合劑帶附著于皮膚。使用自粘合 性水凝膠可不需要使用單獨(dú)的粘合劑將電極固定就位。這些兩用型的粘合材料相對(duì)耐受 水分的變化，并且長時(shí)間有效地將電極附著于皮膚。在選擇性神經(jīng)刺激貼件和皮膚之間的 接合可要求使用水性、相對(duì)不可壓縮的電解質(zhì)材料，該電解質(zhì)材料可以是半液態(tài)的水凝膠 (例如，在EGG電極中使用的水凝膠)或半固態(tài)的水凝膠(例如，在TENS電極中使用的水 凝膠)。在一個(gè)實(shí)施例中，電極上的水凝膠被構(gòu)造成柱狀物，并且它們?cè)陔娐钒宓碾姌O(例 如，鍍金的接觸件)之上保持居中。柱狀物的直徑?jīng)Q定刺激電極的有效接觸面積。在一個(gè) 實(shí)施例中，水凝膠柱的尺寸基本類似于電路板上電極的面積，但大得足以覆蓋金屬接觸件。 在一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)刺激貼件具有兩個(gè)0. 420英寸直徑的鍍金接觸件，所述鍍金接觸件各自的中心相隔一英寸。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，水凝膠墊具有一定的厚度，該厚度有助于透氣性、 壽命及對(duì)局部表面形貌的適形。水凝膠墊不能太厚(發(fā)明人-水凝膠墊應(yīng)該有多厚呢？)， 因?yàn)檫^厚可能增加凝膠擠出的可能性，并且可能增加整個(gè)裝置的高度。因?yàn)閷?duì)貼件來說較 低的外形是優(yōu)選的，所以水凝膠應(yīng)該盡可能的薄。在一個(gè)實(shí)施例中，凝膠大約為0. 60英寸 厚。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)接觸件的最近邊緣之間的間隙為0. 525英寸，由此提供足以抵抗 由于出汗導(dǎo)致的鹽的跨接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電極被布置為并列型。在另一個(gè)實(shí) 施例中，電極是同心的。使用期間，如果貼件變松，則患者可更換水凝膠墊。此外，用戶可以只僅在部分時(shí) 間使用裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，可以移除貼件并且隨后重新定位或放回到表面上。本發(fā)明的選擇性神經(jīng)刺激貼件被設(shè)計(jì)成在使用之前能長時(shí)間存放 。因此，必要的 是，貼件的構(gòu)造方式使得在貼件被有意激發(fā)之前，在電池和電路之間沒有過早地接觸。因 此，貼件有利地具有一次性激發(fā)的密封開關(guān)機(jī)構(gòu)。開關(guān)機(jī)構(gòu)可以有若干種設(shè)計(jì)，包括在存在 磁體(包含在封裝內(nèi))處于?！瓣P(guān)”的簧片開關(guān)、可以從常關(guān)狀態(tài)切換到常開狀態(tài)的偏心開 關(guān)、如同上述由導(dǎo)電粘合劑維持的初始接觸的開關(guān)或防止在最終使用者有意按壓之前形成 正常電路的電池接觸布置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過向下擠壓電池激發(fā)貼件，導(dǎo)致電池在環(huán)形電池支 架里向下偏移.005-, 010英寸，使得電池與位于電路板頂面上的接觸件永久性接觸，由此 激發(fā)裝置或給裝置“通電”。貼件的激發(fā)優(yōu)選為一次性、不可逆的激發(fā)電路的步驟，這導(dǎo)致它 在電池耗盡(此時(shí)神經(jīng)刺激貼件不能再起作用)之前一直工作?，F(xiàn)有技術(shù)的神經(jīng)刺激貼件的一個(gè)問題在于，貼件的邊緣可能被鉤到其它物體上， 這將會(huì)導(dǎo)致貼件被從患者身上拉掉。為了避免這些問題，本發(fā)明在從皮膚到貼件的整個(gè)厚 度之間提供了傾斜的過渡，由此提供的貼件不太可能鉤住衣服或相對(duì)的物體。在一個(gè)實(shí)施 例中，貼件包括緊密貼合在有電路的基底周邊的周圍的柔性、過渡性支承凸緣，產(chǎn)生直至皮 膚的傾斜過渡。排氣開口或穿孔延伸穿過支承凸緣，從而得到通過可透氣的頂部覆蓋件的 捕獲到的水分的選出路徑。支承凸緣行使的若干功能包括為貼件提供柔軟的、無箍縮的邊 緣；生成防鉤掛的傾斜周邊，所述周邊還在其從貼件的頂部平臺(tái)表面過渡到皮膚的位置處 支承頂部覆蓋件，而且它提供一體的薄型封裝件，以包含在長期保存和以后的使用過程中 容納并密封保護(hù)電子器件使其不受水分和腐蝕影響的封裝材料。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，封裝材料是半剛性的環(huán)氧樹脂，它是透明的或半透明 的，使得能看到來自LED的光線，并且使得IR光學(xué)信號(hào)從外部控制器抵達(dá)光電二極管。在 一個(gè)實(shí)施例中，柔性頂部覆蓋件材料使得IR或可見光從其中穿過。在另一個(gè)實(shí)施例中，頂 部覆蓋件在其中形成有孔，使得光線穿過，以抵達(dá)本文所述的光學(xué)組件。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，利用下列專利中所述的裝置和技術(shù)，選擇性 神經(jīng)刺激貼件適于產(chǎn)生調(diào)制波形以刺激目標(biāo)神經(jīng)共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)公開No. US 2005/0277998 (提交于2005年6月7日的美國專利申請(qǐng)No. 11/146，522)和No. US 2006/0195153 (提交于2006年1月31日的美國專利申請(qǐng)No. 11/343，627)，藉此將這些專 利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。波形有利地通過調(diào)制載波波形與脈沖包絡(luò)產(chǎn)生。載波 波形的特性(例如振幅、頻率等等)經(jīng)過選擇，以便克服組織阻抗和目標(biāo)神經(jīng)的刺激閾值。脈沖包絡(luò)是具有設(shè)計(jì)用于選擇性刺激目標(biāo)神經(jīng)的特定脈沖寬度、振幅和形狀的波形。該波 形能夠以最低的電信號(hào)強(qiáng)度損耗高效穿透組織并到達(dá)目標(biāo)神經(jīng)，從而節(jié)省本來在用低頻信 號(hào)多次嘗試刺激目標(biāo)神經(jīng)時(shí)將會(huì)使用的電池功率。此外，只有目標(biāo)神經(jīng)受到刺激，而非目標(biāo) 神經(jīng)不受刺激。參見圖11，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件200包括有電路的基 底202，所述有電路的基底202可被操作用于產(chǎn)生刺激神經(jīng)和身體部分的電信號(hào)。貼件100 包括諸如鋰電池之類的合適的電源208、第一波形發(fā)生器264和第二波形發(fā)生器266。第一 波形發(fā)生器264和第二波形發(fā)生器266電連接至電池208，并由電池208供電。波形發(fā)生 器264、266可以是任何合適的類型，例如由Texas Instruments of Dallas，TX銷售的型 號(hào)為NE555的波形發(fā)生器。第一波形發(fā)生器264產(chǎn)生具有已知可刺激身體中神經(jīng)的頻率的 第一波形268。在一個(gè)實(shí)施例中，該頻率在約10-30HZ的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該頻 率在約10-40HZ的范圍內(nèi)。如上所述，這樣的低頻信號(hào)(例如，10-40HZ)其本身無法穿過 身體組織來有效刺激目標(biāo)神經(jīng)。為了解決這些問題，本發(fā)明的神經(jīng)刺激貼件200可包括第 二波形發(fā)生器266，該第二波形發(fā)生器266產(chǎn)生具有較高頻率的第二波形270。第二波形的 頻率大約為10-400KHZ。第二波形270連同第一波形268施加到調(diào)幅器272，例如由Texas Instruments以商品名On-Semi MC1496銷售的調(diào)幅器。
調(diào)幅器272產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的波形274，其被發(fā)送到在有電路的基底202的底面處可 觸及的電極232。盡管圖11僅示出了一個(gè)電極232，但是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可以有兩個(gè) 或更多個(gè)電極。電極232繼而將經(jīng)調(diào)制的波形274施加至目標(biāo)神經(jīng)，以刺激目標(biāo)神經(jīng)。參 見圖11和圖12，第一波形268優(yōu)選為頻率大約為10-40HZ的方波，第二波形270優(yōu)選為頻 率大約在10-400KHZ的范圍內(nèi)的正弦信號(hào)。上列頻率范圍僅僅是示例性的，從而其它頻率 范圍也可利用并仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于認(rèn)識(shí)到，用第二波形(載 波)270調(diào)制第一波形268將產(chǎn)生具有圖12所示構(gòu)型的調(diào)制波形或信號(hào)274。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電極適于將調(diào)制波形信號(hào)施加于與選定的身體部分 (例如膀胱)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)神經(jīng)(未示出)。調(diào)制波形包括能易于傳播穿過身體 組織的高頻載波波形和適于刺激選定的身體部分的目標(biāo)神經(jīng)的低頻信號(hào)。參見圖12，雖然 本發(fā)明不受任何具體操作理論的限制，但據(jù)信，由于載波波形270的高頻特性可將低頻波 形268有效攜帶至目標(biāo)神經(jīng)，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)274使得神經(jīng)刺激波形268能穿過組織。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基本操作原理是，可在不影響相鄰的神經(jīng)元的情況下選 擇性靶向體內(nèi)神經(jīng)以進(jìn)行刺激。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的那樣，由于神經(jīng)系統(tǒng)組織內(nèi) 存在的可興奮細(xì)胞的電化學(xué)活性會(huì)產(chǎn)生生物電位。這些可興奮細(xì)胞以兩種電狀態(tài)存在靜 息電位或動(dòng)作電位。細(xì)胞一直為靜息電位狀態(tài)，直到提供足夠的刺激，以使細(xì)胞達(dá)到動(dòng)作電 位或閾值電位，這時(shí)神經(jīng)將“激活”，并且動(dòng)作電位會(huì)沿著細(xì)胞膜以無衰減的恒定傳導(dǎo)速度 行進(jìn)。動(dòng)作電位的這種全有或全無響應(yīng)致使細(xì)胞膜電位經(jīng)過特有的可重復(fù)周期，在該周期 內(nèi)，電位首先從負(fù)靜息電位升到正動(dòng)作電位，然后在大約Ims內(nèi)再次回降到負(fù)靜息電位。不 論刺激的量值如何，只要超過閾值電位，響應(yīng)就將保持不變。當(dāng)可興奮細(xì)胞膜具有動(dòng)作電位響應(yīng)后(由足夠的刺激引起)，其對(duì)第二刺激的響 應(yīng)能力將顯著改變。在使動(dòng)作電位的部分初始去極化期間，細(xì)胞膜無法響應(yīng)額外的刺激，而 不論該刺激強(qiáng)度如何。這段時(shí)期稱為絕對(duì)不應(yīng)期。緊隨絕對(duì)不應(yīng)期之后的時(shí)期稱為相對(duì)不應(yīng)期。在相對(duì)不應(yīng)期期間，細(xì)胞膜只能響應(yīng)強(qiáng)刺激。絕對(duì)不應(yīng)期和相對(duì)不應(yīng)期的存在導(dǎo)致產(chǎn)生細(xì)胞可以反復(fù)放電的頻率上限。因此，可以將神經(jīng)元視為頻率依賴性裝置。神經(jīng)元 的頻率依賴性元件取決于其總電容，而總電容則因神經(jīng)元而異，并取決于神經(jīng)元的長度、直 徑、包層(髓鞘形成)和電介質(zhì)的電容率。換句話講，對(duì)于任何指定的電介質(zhì)，改變神經(jīng)元 的長度或直徑或其髓鞘形成都會(huì)改變總電容。由于人體內(nèi)的神經(jīng)元的確在直徑、長度和髓鞘形成方面有巨大的差別，因此這些 神經(jīng)元的電容和傳導(dǎo)速度(工作頻率)也有差別。利用相鄰的神經(jīng)元物理特性的差異，可 以在不影響相鄰的神經(jīng)元的情況下使所選神經(jīng)為目標(biāo)進(jìn)行刺激。也就是說，通過表征相鄰 的神經(jīng)元的頻率響應(yīng)(電容)，并將刺激頻率調(diào)諧到無重疊區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)選擇性的神經(jīng)刺 激。例如，對(duì)于兩個(gè)相鄰的神經(jīng)元，其中神經(jīng)元A具有0-20Hz的操作頻帶，神經(jīng)元B具有 20-30HZ的操作頻帶，可以在不影響神經(jīng)元A的情況下，選擇性地刺激神經(jīng)元B。此外，如果 在神經(jīng)元B的絕對(duì)不應(yīng)期期間(如上所述，在此期間沒有任何量的刺激會(huì)激活神經(jīng)元B)施 加刺激，或在相對(duì)不應(yīng)期期間刺激量低于導(dǎo)致刺激所需的量，那么即使是在重疊的頻率范 圍內(nèi)，也可選擇性地刺激神經(jīng)元A。如下文將進(jìn)一步描述的那樣，可應(yīng)用這些原理以實(shí)現(xiàn)對(duì) 體內(nèi)的兩條或更多條神經(jīng)進(jìn)行選擇性刺激。參見圖13，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件300包括有電路的基 底302，該基底302具有設(shè)置在其上以用于產(chǎn)生電信號(hào)來刺激目標(biāo)神經(jīng)的組件。神經(jīng)刺激貼 件300包括諸如鋰離子電池之類的合適的電源308、產(chǎn)生第一波形368的第一波形發(fā)生器 364、產(chǎn)生第二波形370的第二波形發(fā)生器366和產(chǎn)生第三波形382的第三波形發(fā)生器380。 第一波形發(fā)生器364、第二波形發(fā)生器366和第三波形發(fā)生器380優(yōu)選電連接到電池308， 并由電池308供電。這些波形發(fā)生器可以是任何合適類型的，例如由Texas Instruments of Dallas, TX銷售的型號(hào)為NE555的波形發(fā)生器。將第一波形發(fā)生器364、第二波形發(fā)生 器366和第三波形發(fā)生器226的輸出施加至調(diào)幅器372，調(diào)幅器372將這三個(gè)波形調(diào)制成經(jīng) 調(diào)制的信號(hào)包374。本文使用術(shù)語“信號(hào)包”是描述由以任何方式調(diào)制在一起的兩個(gè)或更多 個(gè)單獨(dú)信號(hào)組成的單個(gè)輸出信號(hào)。參見圖13和圖14，第一波形發(fā)生器364產(chǎn)生第一波形368或信號(hào)，該信號(hào)具有 已知可刺激已知可由大約在10-30HZ范圍內(nèi)的頻率刺激的第一所選身體部分(例如陰 部神經(jīng))的信號(hào)。如上所述，已證實(shí)，在電流密度足以刺激目標(biāo)神經(jīng)的情況下，很難將這 樣的低頻信號(hào)穿過身體組織以達(dá)到某些目標(biāo)神經(jīng)。為了解決這個(gè)問題，第二波形發(fā)生器 366產(chǎn)生較高頻率的載波波形370，該載波波形連同第一波形368被施加至調(diào)幅器372，例 如TexasInstruments銷售的On-Semi MC1496調(diào)制器。第一波形368優(yōu)選為頻率大約為 10-30HZ的方波，第二波形370優(yōu)選為頻率大約在10-400KHZ的范圍內(nèi)的正弦信號(hào)。用第 二波形(載波波形)370調(diào)制第一波形368產(chǎn)生通常具有圖14所示構(gòu)型的調(diào)制波形或信號(hào) 374。圖14示出的信號(hào)僅為了進(jìn)行示意性的目的，并且無意于指本文所述的示例性信號(hào)的 真實(shí)表示。在操作中，將調(diào)幅器372產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)374發(fā)送到電極332。電極332又將調(diào)制 信號(hào)374施加至目標(biāo)神經(jīng)。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解的那樣，由于載波波形的高頻 特性使得低頻信號(hào)能由目標(biāo)神經(jīng)檢測(cè)到(并響應(yīng)于該信號(hào))，調(diào)制信號(hào)374的使用提供了對(duì) 目標(biāo)神經(jīng)的有效刺激。
參見圖14，已觀察到的是，調(diào)制信號(hào)374具有不活動(dòng)周期384。不是將該神經(jīng)刺激貼件(圖13)僅用于選擇性地刺激一個(gè)目標(biāo)神經(jīng)，而是可利用調(diào)制信號(hào)374的不活動(dòng)周期 384來產(chǎn)生適于刺激第二目標(biāo)神經(jīng)或其它身體部分的第二調(diào)制信號(hào)。參見圖13和圖14，為 了實(shí)現(xiàn)這一目的，第三波形發(fā)生器380產(chǎn)生頻率與第一波形368的頻率不同并且被專門選 擇用于刺激第二神經(jīng)或身體部分的第三波形382。圖14示出了示例性的第三波形382。有 利的是，第三波形382與第一波形368異相，以避免與第一調(diào)制信號(hào)374相互干擾。此外， 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果刺激第一神經(jīng)和第二神經(jīng)的頻率范圍重疊，那么可在第一 神經(jīng)的不應(yīng)期期間產(chǎn)生或施加第三波形382，以確保第一神經(jīng)不響應(yīng)第二調(diào)制信號(hào)。第一波形發(fā)生器364和第三波形發(fā)生器380優(yōu)選產(chǎn)生彼此異相的它們各自的波形 368和382，從而當(dāng)與載波波形370混合時(shí)，這兩種波形沿信號(hào)包386 (圖14)的單獨(dú)部分和 不連續(xù)部分出現(xiàn)，并且第一波形和第三波形中的每一個(gè)的頻率都被選擇用于特定地靶向不 同的神經(jīng)或身體部分。例如，第一波形368的頻率可以為20Hz，已知該頻率對(duì)陰部神經(jīng)的自 主神經(jīng)元分支具有影響(用于治療膀胱過度活動(dòng)癥)，第三波形382的頻率可以為10Hz，已 知該頻率可對(duì)陰部神經(jīng)的體運(yùn)動(dòng)分支產(chǎn)生影響(可用于治療間質(zhì)性膀胱炎)。在頻率范圍 中存在重疊的程度上，可以在第一神經(jīng)的不應(yīng)期期間施加第三波形382。根據(jù)上述系統(tǒng)和方法，可使用調(diào)制信號(hào)包的各個(gè)元件，以選擇性地靶向不同神經(jīng)、 不同神經(jīng)分支、不同肌肉或所選的其它身體部分。也就是說，單個(gè)神經(jīng)刺激貼件可提供設(shè)計(jì) 用于緩解多種不同癥狀的刺激信號(hào)，例如與疼痛治療、膀胱過度活動(dòng)癥、大便失禁、間質(zhì)性 膀胱炎和任何其它盆底紊亂相關(guān)的癥狀。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可通過許多不同的方式操縱適當(dāng)?shù)男盘?hào)，以實(shí)現(xiàn) 合適的調(diào)制信號(hào)和/或信號(hào)包。例如，參見圖13和14，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，也可以包 括產(chǎn)生第四載波波形392的第四波形發(fā)生器390，其中第四載波波形具有不同于第二載波 波形370的頻率。如果刺激第一神經(jīng)和第二神經(jīng)或身體部分需要信號(hào)穿過不同類型或數(shù)量 的組織，這可以是理想的。如圖所示，在使用單個(gè)調(diào)幅器的實(shí)施例中，第四載波波形392優(yōu) 選僅在第一波形368的不活動(dòng)期內(nèi)施加，以免影響調(diào)制信號(hào)374。在圖15和16的實(shí)施例中，可以將第一波形468和第二載波470提供給第一調(diào)幅 器472A，以產(chǎn)生第一調(diào)制波形474A?？梢詫⒌谌ㄐ?82和第四載波波形492提供給第二 調(diào)幅器472B，以產(chǎn)生第二調(diào)制波形474B?？墒褂玫谌{(diào)幅器494進(jìn)一步調(diào)制這些第一調(diào)制 波形和第二調(diào)制波形，以產(chǎn)生能通過電極432傳送的調(diào)制信號(hào)包496。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，可以通過單獨(dú)的第一電極和第二電極(未示出)施加第一調(diào)制信號(hào)474A和第二調(diào)制 信號(hào)474B。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)其它實(shí)施例中，當(dāng)調(diào)制波形具有不活動(dòng)期時(shí)，可以將額外 的信號(hào)插入這些非活動(dòng)期，以使其它神經(jīng)、肌肉或身體部分為目標(biāo)。參見圖17，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，有利的是選擇性神經(jīng)刺激貼件500具有一 個(gè)或多個(gè)生物反饋機(jī)構(gòu)。生物反饋機(jī)構(gòu)有利地向系統(tǒng)提供反饋，并使系統(tǒng)能夠選擇性地運(yùn) 行，而不是一直運(yùn)行。因此，神經(jīng)刺激可以只在必要時(shí)進(jìn)行。貼件500包括有電路的基底502、諸如電池之類的電源508、產(chǎn)生第一波形568的 第一波形發(fā)生器564和產(chǎn)生第二波形570的第二波形器566。第一波形發(fā)生器564和第二 波形發(fā)生器566電連接到電池508，并且由電池508供電。波形發(fā)生器564和566可以是任 何合適的類型，例如由TexasInstruments of Dallas, TX銷售的型號(hào)為NE555的波形發(fā)生器。第一波形發(fā)生器564產(chǎn)生具有已知可刺激身體中的神經(jīng)的頻率的第一波形568。在一 個(gè)實(shí)施例中，該頻率在約10-30HZ的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該頻率在約10-40HZ的范 圍內(nèi)。如上所述，這樣的低頻信號(hào)(例如10-40HZ)其本身無法穿過身體組織來有效刺激目 標(biāo)神經(jīng)。為了克服這個(gè)問題，選擇性神經(jīng)刺激貼件500具有第二波形發(fā)生器566，其產(chǎn)生具 有較高頻率的第二波形570 (例如，10-400KHZ)，第二波形連同第一波形566施加至調(diào)幅器 572，例如由Texas Instruments以商品名On-Semi MC1496銷售的調(diào)幅器。調(diào)幅器572產(chǎn)生發(fā)送到電極532的調(diào)制波形574。電極532又將調(diào)制波形574施 加至目標(biāo)神經(jīng)(未示出)以刺激目標(biāo)神經(jīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇性神經(jīng)刺激貼件500可 包括用于產(chǎn)生第三波形582的第三波形發(fā)生器580和用于產(chǎn)生第四波形592的第四波形發(fā) 生器590。神經(jīng)刺激貼件500還包括一個(gè)或多個(gè)傳感裝置598。 傳感裝置可以是可植入身體 內(nèi)部的。傳感裝置598優(yōu)選包括至少一個(gè)傳感器600，其將感測(cè)所選的生物生理特性；和 數(shù)據(jù)傳輸裝置602，其將傳感器600收集的數(shù)據(jù)或信息傳輸回體外以進(jìn)一步處理，下文將對(duì) 此進(jìn)行詳細(xì)講述。傳輸裝置602可以無線傳輸數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)傳輸裝置602是較大的信號(hào)控制系統(tǒng)604的一部分，信號(hào)控 制系統(tǒng)604還包括接收裝置606例如來自MaximSemiconductors of Sunnyvale, CA的MAX 1472，其電連接至電池508，并由電池508供電。接收裝置606接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感裝 置598的數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)提供給微控制器608。微處理器優(yōu)選被編程來接收和分析數(shù)據(jù)， 并根據(jù)此數(shù)據(jù)給第一波形發(fā)生器564和第二波形發(fā)生器566提供輸入，從而由該神經(jīng)刺激 貼件控制信號(hào)傳輸。生物反饋傳感器600可以是植入身體內(nèi)部(例如，膀胱內(nèi))的壓力傳感 器。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，持續(xù)測(cè)量膀胱內(nèi)的壓力可指示膀胱收縮的存在和幅 度。當(dāng)這種壓力測(cè)量結(jié)果表明痙攣性膀胱肌肉活動(dòng)(相比將導(dǎo)致膀胱內(nèi)壓力緩慢穩(wěn)定上升 的正常膀胱收縮而言)時(shí)，可將反饋信號(hào)傳輸?shù)浇邮昭b置606并隨后傳輸?shù)轿⒖刂破?08。 響應(yīng)接收到的反饋信號(hào)，微控制器608將通過控制第一波形發(fā)生器564和第二波形發(fā)生器 566致使電極532傳輸調(diào)制信號(hào)。目標(biāo)神經(jīng)(如陰部神經(jīng))收到調(diào)制信號(hào)后，將神經(jīng)支配膀 胱肌肉以基本上消除痙攣性肌肉收縮。在一個(gè)實(shí)施例中，生物反饋裝置598可包括多種電子元件，包括電源、一個(gè)或多個(gè) 傳感器元件和電子接口，電子元件中的每一個(gè)都彼此電連接，并以本領(lǐng)域熟知的方式以機(jī) 械方式安裝在印刷電路板上。所述一個(gè)或多個(gè)傳感器元件感測(cè)體內(nèi)的預(yù)定生理特性，并將 反映這類特性的信號(hào)或數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娮咏涌凇Ｔ撓到y(tǒng)可以包括用于存儲(chǔ)與感測(cè)到的生理特 性相關(guān)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件，但也可以包括發(fā)射器，以用于將數(shù)據(jù)發(fā)射到患者體外，以便 其可用于控制調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生(如上所述)。生物反饋裝置可以基本上由可收縮殼體或罩 圍繞。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，生物反饋裝置優(yōu)選長期保留在體內(nèi)(如膀胱)，以 提供用于控制電極操作的持續(xù)反饋。凡是不使用持續(xù)反饋的，也仍然可以使用本文所述的 植入式傳感器，以在實(shí)施準(zhǔn)確診斷和/或正確治療方面獲得可用數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例中，該裝置可以保留在膀胱內(nèi)1-2天，每1/2秒采集壓力測(cè)量值。隨后可分析壓力變化 的類型和頻率，以提供評(píng)估身體功能的反饋。例如，測(cè)得的隨時(shí)間而變化的囊泡壓力可反映 排泄時(shí)間和頻率，可指示膀胱過度活動(dòng)癥或膀胱過度充盈。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器元件被設(shè)計(jì)為在長期休眠模式下操作，并按固定時(shí)間間隔“蘇醒”以測(cè)量壓力等。一旦收集了充分的數(shù)據(jù)，就可將裝置從膀胱內(nèi)移除，例如通過將導(dǎo)管插入膀胱中以收回植入式裝置，或使用 膀胱鏡或其它合適器械的操作通道收回裝置。應(yīng)當(dāng)將導(dǎo)管或膀胱鏡插入膀胱中，并將裝置 抓住拉回到導(dǎo)管或膀胱鏡通道中，隨后從體內(nèi)移除。參見圖17，在實(shí)施例中利用生物反饋數(shù)據(jù)，接收器606可從不止一個(gè)的生物反饋 裝置598中接收反饋數(shù)據(jù)。在這些實(shí)施例中，可以將與圖示的和上述的生物反饋傳感器類 似的第二植入式生物反饋傳感器插入其它身體的孔(例如，陰道腔)。第二生物反饋傳感器 可以封裝在由類似于棉塞的棉花卷或棉花團(tuán)制成的“棉塞狀”裝置或殼體內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施 例中，第二植入式生物反饋裝置用于感測(cè)腹部壓力，第一植入式生物反饋裝置用于感測(cè)膀 胱壓力。因此，從腹部壓力中減去膀胱壓力可以確定逼尿肌壓力(即膀胱組織壁的肌肉襯 的壓力)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的那樣，當(dāng)患者緊張、咳嗽、打噴嚏、發(fā)笑等時(shí)，逼尿肌壓 力升高，檢測(cè)這些壓力對(duì)于診斷多種膀胱和下尿路疾病狀況具有重要的臨床學(xué)意義。例如， 逼尿肌壓力升高的頻率為評(píng)價(jià)欲望性尿失禁提供了有意義的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，包括神經(jīng)刺激貼件的系統(tǒng)具有第一植入式生物反饋傳 感器和第二植入式生物反饋傳感器。其中一個(gè)植入式生物反饋傳感器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪粋€(gè) 植入式生物反饋傳感器，后者然后再將兩組數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)浇邮掌?06 (圖17)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過設(shè)置可完全或局部地從電極向目標(biāo)神經(jīng)或身體部 分延伸的導(dǎo)電線路，可增大電極向目標(biāo)神經(jīng)或身體部分傳輸?shù)拇碳つ芰康碾妼?dǎo)系數(shù)。導(dǎo)電 線路可以為交聯(lián)聚丙烯酰胺凝膠，例如，得自Contura(Denmark)的Aquamid. RTM.可注射凝 膠。這種注射或以其它方式插入的生物惰性凝膠為高度導(dǎo)電的，并且可以是或不是水溶液。 由于凝膠不具剛性并可適形于患者身體，因此植入的凝膠提供許多有益效果，包括易于遞 送、侵襲性低且患者舒適度。如上所述，注射凝膠線路的顯著優(yōu)點(diǎn)是從電極到目標(biāo)神經(jīng)形成 高度導(dǎo)電通路，該通路的導(dǎo)電性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于周圍組織。這減少能量分散并提高電極和目標(biāo)神 經(jīng)之間的能量傳輸效率。導(dǎo)電性凝膠在電極和目標(biāo)神經(jīng)之間延伸。使用導(dǎo)電凝膠的優(yōu)點(diǎn)之一是電極僅毗鄰 于目標(biāo)神經(jīng)的一個(gè)平面，而可變形的和可流動(dòng)的導(dǎo)電凝膠可以包圍目標(biāo)神經(jīng)。因此，導(dǎo)電 凝膠可以電接觸或物理接觸目標(biāo)神經(jīng)的整個(gè)360度，從而增強(qiáng)施加至目標(biāo)神經(jīng)的調(diào)制波形 或神經(jīng)刺激信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電凝膠可以從大致與目標(biāo)神經(jīng)接觸的位置延伸到更 靠近較外部表皮層的位置。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可以使用任何構(gòu)型的多種導(dǎo)電凝膠袋 (gelpocket)或凝膠束(gel tract)。盡管上文已經(jīng)描述了一種合適的導(dǎo)電凝膠，但多種其它導(dǎo)電凝膠也是合適的。也 可以使用許多熱固性水凝膠和熱塑性水凝膠。熱固性水凝膠的例子包括下列物質(zhì)與親水 性和疏水性共聚單體、交聯(lián)劑及其它改性劑的交聯(lián)變體聚甲基丙烯酸羥乙酯與共聚物、 N-取代的丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚環(huán)氧乙烷、聚 乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚(N，N-二甲基氨丙基-N'-丙烯酰胺)以及它們的組 合物。熱塑性水凝膠的實(shí)例包括丙烯酸衍生物(例如ΗΥΡΑΝ)、乙烯醇衍生物、親水性聚氨酯 (HPU)和苯乙烯/PVP嵌段共聚物。雖然上文涉及本發(fā)明的實(shí)施例，但在不脫離本發(fā)明基本范圍的情況下，也可以設(shè) 計(jì)出本發(fā)明的其它實(shí)施例和更多實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種神經(jīng)刺激貼件，包括基底，所述基底具有頂面和底面；組件，所述組件位于所述基底的頂面之上并且彼此電互連，用于產(chǎn)生至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)；至少一個(gè)電極，所述至少一個(gè)電極設(shè)置在所述基底上并且在所述基底的所述底面處暴露，用于施加所述至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)刺激貼件，還包括位于所述基底之上的防水可透氣的頂部覆蓋件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的神經(jīng)刺激貼件，還包括圍繞所述基底并將所述頂部覆蓋件與 所述基底耦合的支承凸緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述支承凸緣具有朝所述支承凸緣的外 周向下傾斜的頂面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述頂部覆蓋件的一部分適形于所述支 承凸緣的所述頂面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述支承凸緣還包括從其下側(cè)延伸至其 所述頂面的排氣開口，所述排氣開口與所述頂部覆蓋件連通，以將水分從所述貼件內(nèi)部向 所述貼件外部排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的神經(jīng)刺激貼件，還包括至少部分覆蓋所述組件和所述基底的 所述頂面的封殼，其中所述支承凸緣包圍所述封殼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述封殼是透明的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述頂部覆蓋件位于所述封殼之上，并 且所述頂部覆蓋件為至少部分半透明的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)刺激貼件，其中位于所述基底之上的所述組件包括電 源和與所述電源連接的開關(guān)，用于激發(fā)所述貼件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述開關(guān)包括適于僅一次性激發(fā)的開關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述組件之一包括發(fā)光元件，用于產(chǎn)生 指示所述貼件被激發(fā)的光信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述組件之一包括適于接收信號(hào)的光 學(xué)傳感器，用于控制與所述至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)相關(guān)的參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述組件包括第一波形發(fā)生器，所述第一波形發(fā)生器位于所述基底的所述頂面之上，并且適于產(chǎn)生 具有第一頻率的第一波形；第二波形發(fā)生器，所述第二波形發(fā)生器適于產(chǎn)生具有高于所述第一頻率的第二頻率的 載波波形；以及調(diào)制器，所述調(diào)制器電連接至所述第一波形發(fā)生器和第二波形發(fā)生器，并且適于調(diào)制 所述第一波形和所述載波波形以產(chǎn)生調(diào)制波形，其中所述至少一個(gè)電極電連接至所述調(diào)制 器以施加所述調(diào)制波形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述組件還包括第三波形發(fā)生器，所述第三波形發(fā)生器適于產(chǎn)生第三波形，所述第三波形具有不同于 所述第一波形頻率的第三頻率并與所述第一波形異相；所述調(diào)制器電連接至所述第三波形發(fā)生器，并且適于調(diào)制所述載波、第一波形和第三 波形以產(chǎn)生所述調(diào)制波形，并且其中所述第一波形適于刺激第一目標(biāo)神經(jīng)并且所述第三波 形適于刺激第二目標(biāo)神經(jīng)。
16.一種神經(jīng)刺激貼件，包括有電路的基底，所述有電路的基底具有頂面和底面；多個(gè)一體化的組件，所述組件位于所述有電路的基底的頂面之上，用于產(chǎn)生至少一種 神經(jīng)刺激信號(hào)；電源，所述電源位于所述有電路的基底的所述頂面之上，用于給所述一體化的組件供能；電極，所述電極設(shè)置在所述有電路的基底之內(nèi)，在所述有電路的基底的所述底面處可 觸及所述電極，并且所述電極與所述一體化的組件電互連，以施加所述至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)；防水可透氣的覆蓋件，所述覆蓋件位于所述有電路的基底之上； 支承凸緣，所述支承凸緣與所述有電路的基底耦合并圍繞所述有電路的基底，所述支 承凸緣具有朝其外周向下傾斜的頂面，其中所述支承凸緣具有在其傾斜的頂面處可觸及的 多個(gè)通風(fēng)開口，所述多個(gè)通風(fēng)開口與所述防水可透氣的頂部覆蓋件連通，以排放來自所述 貼件的水分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的神經(jīng)刺激貼件，還包括位于所述電極之上的導(dǎo)電粘合墊， 用于將所述貼件固定至表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述導(dǎo)電粘合墊包括粘合性水凝膠墊。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的神經(jīng)刺激貼件，還包括位于所述一體化的組件和所述基底 的所述頂面之上的透明封裝材料，所述支承凸緣圍繞所述透明封裝材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述一體化的組件包括第一波形發(fā)生器，所述第一波形發(fā)生器位于所述有電路的基底的所述頂面之上，并且 適于產(chǎn)生具有第一頻率的第一波形；第二波形發(fā)生器，所述第二波形發(fā)生器適于產(chǎn)生具有高于所述第一頻率的第二頻率的 載波波形；以及調(diào)制器，所述調(diào)制器電連接至所述第一波形發(fā)生器和第二波形發(fā)生器，并且適于調(diào)制 所述第一波形和所述載波波形以產(chǎn)生調(diào)制波形，其中所述電極中的至少一者電連接至所述 調(diào)制器，用于施加所述調(diào)制波形。
21.—種神經(jīng)刺激貼件，包括 基底，所述基底具有頂面和底面；一體化的組件，所述組件位于所述基底的所述頂面之上并且彼此電互連，用于產(chǎn)生至 少一種神經(jīng)刺激信號(hào)；電極，所述電極一體化至所述基底并在所述基底的所述底面處暴露，用于施加所述至 少一種神經(jīng)刺激信號(hào)；3防水可透氣的覆蓋件，所述覆蓋件位于所述基底和所述一體化的組件之上；支承凸緣，所述支承凸緣圍繞所述基底并且將所述防水可透氣的覆蓋件與所述基底耦 合，所述支承凸緣具有朝其外周向下傾斜的頂面，其中所述覆蓋件的至少一部分適形于所 述支承凸緣的所述傾斜的頂面。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述支承凸緣包括從其下側(cè)延伸至其 所述傾斜的頂面的多個(gè)排氣開口，所述排氣開口與所述防水可透氣的材料連通，以將水氣 從所述貼件內(nèi)部排放到所述貼件外部。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的神經(jīng)刺激貼件，還包括位于所述一體化的組件之上的透明 封裝材料，其中所述支承凸緣圍繞所述透明封殼。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的神經(jīng)刺激貼件，其中所述一體化的組件包括電源、一次性 激發(fā)開關(guān)、發(fā)光元件和光學(xué)傳感器，并且其中所述防水可透氣的覆蓋件包括與所述一次性 激發(fā)開關(guān)對(duì)準(zhǔn)的第一開口、與所述發(fā)光元件對(duì)準(zhǔn)的第二開口和與所述光學(xué)傳感器對(duì)準(zhǔn)的第 三開口。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的神經(jīng)刺激貼件，還包括覆蓋所述電極的導(dǎo)電粘合墊，以及 覆蓋所述防水可透氣的覆蓋件的周邊下側(cè)部分的粘合劑層用于將所述貼件附著至表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種神經(jīng)刺激貼件，所述神經(jīng)刺激貼件包括具有頂面和底面的基底；位于所述基底的所述頂面之上并彼此電互連以產(chǎn)生至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)的一體化的組件；一體化至所述基底并在所述基底的所述底面處暴露以向目標(biāo)神經(jīng)施加至少一種神經(jīng)刺激信號(hào)的電極；位于所述基底和所述一體化的組件之上的防水可透氣的覆蓋件；以及圍繞所述基底并將所述覆蓋件與所述基底耦合在一起的支承凸緣。
文檔編號(hào)A61N1/375GK101868279SQ200880116359
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者A·迪烏鮑爾迪, B·J·薩金特, M·R·特雷西, R·O·貝爾, S·B·瓦爾格倫 申請(qǐng)人:伊西康公司