神經(jīng)刺激器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種能植入神經(jīng)刺激器包括一個(gè)或多個(gè)電極、第一天線以及一個(gè)或多個(gè)電路。所述一個(gè)或多個(gè)電極被配置為向神經(jīng)組織施加一個(gè)或多個(gè)電脈沖。所述第一天線為偶極子天線，并且被配置為接收包含電能的輸入信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為使用包含在所述輸入信號(hào)中的所述電能產(chǎn)生合適的一個(gè)或多個(gè)電脈沖；向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電極向神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；生成刺激反饋信號(hào)；并且向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向第二天線發(fā)射所述刺激反饋信號(hào)。
【專利說明】神經(jīng)刺激器系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求享有2011年I月28日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/437561的權(quán)益，在此通過引用將其全文并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本說明書涉及植入的神經(jīng)刺激器。
【背景技術(shù)】
[0004]通過電刺激對(duì)身體中的神經(jīng)組織進(jìn)行神經(jīng)調(diào)節(jié)已成為一種用于慢性致殘狀況的重要治療類型，慢性致殘狀況例如是慢性疼痛、運(yùn)動(dòng)開始和控制的問題、不自主運(yùn)動(dòng)、肌張力障礙、大小便失禁、性困難、血管功能不全、心律失常等。對(duì)脊柱和離開脊髓的神經(jīng)束的電刺激是首先被批準(zhǔn)的神經(jīng)調(diào)節(jié)治療，并且其自從二十世紀(jì)七十年代就開始商業(yè)使用。植入的電極用于傳遞頻率、脈寬和幅度能控的脈動(dòng)電流。兩個(gè)或更多電極接觸神經(jīng)元、主要接觸軸突，并且能夠選擇性地激活不同直徑的軸突，從而具有積極的治療益處。多種治療性體內(nèi)電刺激技術(shù)被用于處置神經(jīng)疾病，這些技術(shù)利用了在脊柱或周圍區(qū)域中植入的神經(jīng)刺激器，所述周圍區(qū)域包括背角、背根神經(jīng)節(jié)、背根、背柱纖維和離開背柱或大腦的周圍神經(jīng)束，例如迷走神經(jīng)、枕神經(jīng)、三叉神經(jīng)、舌下神經(jīng)、骶神經(jīng)和尾神經(jīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)方面中，一種能植入神經(jīng)刺激器包括一個(gè)或多個(gè)電極、第一天線以及一個(gè)或多個(gè)電路。所述一個(gè)或多個(gè)電極被配置為向神經(jīng)組織施加一個(gè)或多個(gè)電脈沖。所述第一天線是偶極子天線并且被配置為:通過電輻射耦合從第二天線接收包含電能的輸入信號(hào)，所述第二天線與能植入神經(jīng)刺·激器物理分離；并且通過電輻射耦合向所述第二天線發(fā)射一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)電路連接到所述偶極子天線并且被配置為使用包含于所述輸入信號(hào)中的所述電能產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的一個(gè)或多個(gè)電脈沖；向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電極向神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；生成刺激反饋信號(hào)，所述刺激反饋信號(hào)指示由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；并且向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第二天線發(fā)射所述刺激反饋信號(hào)。
[0006]這一方面和其他方面的實(shí)施方式可以包括以下特征。所述輸入信號(hào)還可以包含針對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的信息編碼刺激參數(shù)，并且所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為基于所述信息編碼刺激參數(shù)產(chǎn)生所述電脈沖。所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)可以包括所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度或所述一個(gè)或多個(gè)電極的阻抗。所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置使得所述輸入信號(hào)的水平直接確定由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度。[0007]所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水平以下；當(dāng)如果所述一個(gè)或多個(gè)電路未限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述特性，那么由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的所述單位相位電荷會(huì)超過所述閾值水平時(shí)，生成限制反饋信號(hào)，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的所述單位相位電荷保持在所述閾值水平以下；并且向所述偶極子天線發(fā)送所述限制反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第二天線發(fā)射所述限制反饋信號(hào)。由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的所述特性可以為電流水平，并且所述閾值水平可以為電流閾值水平。
[0008]所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷。為了產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷，所述一個(gè)或多個(gè)電路可以包括與所述一個(gè)或多個(gè)電極串聯(lián)的至少一個(gè)電容器。
[0009]所述一個(gè)或多個(gè)電路可以包括:波形調(diào)整部件，所述波形調(diào)整部件用于使用包含于所述輸入信號(hào)中的所述電能產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；連接到波形調(diào)整電路的電極接口，所述電極接口被配置為從所述波形調(diào)整電路接收所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖并且向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；以及連接到所述電極接口的控制器，所述控制器被配置為生成所述刺激反饋信號(hào)并且向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)。所述波形調(diào)整部件可以包括:連接到所述偶極子天線的整流器，所述整流器被配置為從所述偶極子天線接收所述輸入信號(hào)并且基于所述輸入信號(hào)生成經(jīng)整流的電波形；電荷平衡部件，所述電荷平衡部件被配置為基于所述經(jīng)整流的電波形產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致在所述一個(gè)或多個(gè)電極處的基本為零的凈電荷；以及電荷限制器，所述電荷限制器被配置為限制所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電 脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水平以下，其中，所限制的電脈沖從所述電荷限制器被發(fā)送到所述電極接口。
[0010]所述一個(gè)或多個(gè)電極可以包括多個(gè)電極，并且所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為選擇性地指定所述電極中的每個(gè)充當(dāng)刺激電極、充當(dāng)返回電極或不工作。
[0011]所述電極、偶極子天線以及一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為并且?guī)缀蔚夭贾脼槲挥谝韵挛恢弥?脊柱的硬膜外腔，脊柱硬膜附近、下方或之上，緊鄰脊柱的組織中，位于背角、背根神經(jīng)節(jié)、背根、背柱纖維和/或離開脊柱背柱的周圍神經(jīng)束附近的組織中，腹腔、胸和三叉神經(jīng)節(jié)，周圍神經(jīng)，腦深部結(jié)構(gòu)，大腦皮層表面以及感覺或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。
[0012]所述能植入神經(jīng)刺激器可以不包括內(nèi)部電源。所述一個(gè)或多個(gè)電路可以僅包括無源部件。所述輸入信號(hào)可以具有在從大約300MHZ到大約8GHz范圍中的載波頻率。
[0013]在另一方面中，一種系統(tǒng)包括控制器模塊。所述控制器模塊包括第一天線以及一個(gè)或多個(gè)電路。所述第一天線被配置為通過電輻射耦合向第二天線發(fā)送包含電能的輸入信號(hào)。所述第二天線為偶極子天線并且位于能植入神經(jīng)刺激器中，所述能植入神經(jīng)刺激器被配置為使用所述輸入信號(hào)產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的一個(gè)或多個(gè)電脈沖，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器與所述控制器模塊分離。所述第一天線還被配置為從所述偶極子天線接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為生成所述輸入信號(hào)并且向所述偶極子天線發(fā)送所述輸入信號(hào)；從由所述第一天線接收的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)提取刺激反饋信號(hào)，所述刺激反饋信號(hào)由所述能植入神經(jīng)刺激器發(fā)送，并且指示所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；并且基于所述刺激反饋信號(hào)調(diào)整所述輸入信號(hào)的參數(shù)。
[0014]這一方面和其他方面的實(shí)施方式可以包括以下的一個(gè)或多個(gè)特征。例如，所述電脈沖的所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)可以包括如向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度，并且所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為基于所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度調(diào)整所述輸入信號(hào)的功率。所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為獲得反映發(fā)送到所述第一天線的信號(hào)的幅度的前向功率信號(hào)；獲得反映發(fā)送到所述第一天線的信號(hào)的反射部分的幅度的反向功率信號(hào)；基于所述前向功率信號(hào)和所述反向功率信號(hào)確定指示阻抗失配大小的失配值；并且基于所述失配值調(diào)整所述輸入信號(hào)的參數(shù)。
[0015]所述系統(tǒng)可以包括所述能植入神經(jīng)刺激器。所述能植入神經(jīng)刺激器可以包括:一個(gè)或多個(gè)電極，所述一個(gè)或多個(gè)電極被配置為向神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；以及一個(gè)或多個(gè)電路。所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電極向神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；生成所述刺激反饋信號(hào)；并且向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第一天線發(fā)射所述刺激反饋信號(hào)。
[0016]所述輸入信號(hào)還可以包含針對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的信息編碼刺激參數(shù)，并且所述能植入神經(jīng)刺激器被配置為基于所述信息編碼刺激參數(shù)產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖。所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)可以包括所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度或所述一個(gè)或多個(gè)電極的阻抗。所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置使得所述輸入信號(hào)的水平直接確定由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度。
[0017]所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水`平以下；當(dāng)如果所述一個(gè)或多個(gè)電路未限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述特性，那么由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的所述單位相位電荷會(huì)超過所述閾值水平時(shí)，生成限制反饋信號(hào)，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的所述單位相位電荷保持在所述閾值水平以下；并且向所述偶極子天線發(fā)送所述限制反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第二天線發(fā)射所述限制反饋信號(hào)。由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的所述特性可以為電流水平，并且所述閾值水平可以為電流閾值水平。所述控制器模塊的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為從所述偶極子天線接收所述限制反饋信號(hào)；并且響應(yīng)于接收所述限制反饋信號(hào)衰減所述輸入信號(hào)。
[0018]所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷。為了產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷，所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以包括與所述一個(gè)或多個(gè)電極串聯(lián)的至少一個(gè)電容器。
[0019]所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以包括:波形調(diào)整部件，所述波形調(diào)整部件用于使用包含于所述輸入信號(hào)中的電能產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；連接到波形調(diào)整電路的電極接口，所述電極接口被配置為從所述波形調(diào)整電路接收所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖并且向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；以及連接到所述電極接口的控制器，所述控制器被配置為生成所述刺激反饋信號(hào)并且向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)。所述波形調(diào)整部件可以包括:連接到所述偶極子天線的整流器，所述整流器被配置為從所述偶極子天線接收所述輸入信號(hào)并且基于所述輸入信號(hào)生成經(jīng)整流的電波形；電荷平衡部件，所述電荷平衡部件被配置為基于所述經(jīng)整流的電波形產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致在所述一個(gè)或多個(gè)電極處的基本為零的凈電荷；以及電荷限制器，所述電荷限制器被配置為限制所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水平以下，其中，所限制的電脈沖通過所述電荷限制器被發(fā)送到所述電極接口。 [0020]所述能植入神經(jīng)刺激器可以包括多個(gè)電極。所述控制器模塊的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為生成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)指定哪些電極充當(dāng)刺激電極，哪些電極充當(dāng)返回電極，以及哪些電極不工作；并且向所述第一天線發(fā)送所述控制信號(hào)，從而使得所述第一天線通過電輻射耦合向所述偶極子天線發(fā)射所述控制信號(hào)。所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為基于所述控制信號(hào)選擇性地指定所述電極中的每個(gè)充當(dāng)刺激電極、充當(dāng)返回電極或不工作。
[0021]所述能植入神經(jīng)刺激器可以不包括內(nèi)部電源。所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路可以僅包括無源部件。所述輸入信號(hào)具有在從大約300MHz到大約8GHz范圍中的載波頻率。
[0022]在另一方面中，一種方法包括在患者身體之內(nèi)植入神經(jīng)刺激器，從而定位所述神經(jīng)刺激器的一個(gè)或多個(gè)電極以向神經(jīng)組織施加電脈沖。所述神經(jīng)刺激器包括被配置為接收包含電能的輸入信號(hào)的第一天線。所述第一天線為偶極子天線。所述神經(jīng)刺激器被配置為:使用包含于所述輸入信號(hào)中的所述電能產(chǎn)生適于刺激所述神經(jīng)組織的一個(gè)或多個(gè)電脈沖；向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；生成刺激反饋信號(hào)，所述刺激反饋信號(hào)指示由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；并且通過電輻射耦合從所述偶極子天線向第二天線發(fā)射所述刺激反饋信號(hào)。所述方法還包括將控制器模塊近鄰所述患者身體定位，其中，所述控制器模塊連接到所述第二天線；以及操作所述控制器模塊，從而使得所述控制器模塊:生成所述輸入信號(hào)并且向所述第二天線發(fā)送所述輸入信號(hào)從而使得所述第二天線通過電輻射耦合向在所植入的神經(jīng)刺激器之內(nèi)的所述偶極子天線發(fā)射所述輸入信號(hào)；從由所述第二天線接收的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)提取所述刺激反饋信號(hào)；并且基于所述刺激反饋信號(hào)調(diào)整所述輸入信號(hào)的參數(shù)。
[0023]這一方面和其他方面的實(shí)施方式可以包括以下的一個(gè)或多個(gè)特征。例如，所述參數(shù)可以包括所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度或所述一個(gè)或多個(gè)電極的阻抗。所述神經(jīng)刺激器可以被配置為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致在所述患者身體之內(nèi)的基本為零的凈電荷。所述神經(jīng)刺激器可以被配置為選擇性地指定一個(gè)或多個(gè)電極充當(dāng)刺激電極、充當(dāng)返回電極或不工作。
[0024]植入所述神經(jīng)刺激器可以包括在所述患者身體之內(nèi)的以下位置之一處植入所述神經(jīng)刺激器:脊柱的硬膜外腔，脊柱硬膜附近、下方或之上，緊鄰脊柱的組織中，位于背角、背根神經(jīng)節(jié)、背根、背柱纖維和/或離開脊柱背柱的周圍神經(jīng)束附近的組織中，腹腔、胸和三叉神經(jīng)節(jié)，周圍神經(jīng)，腦深部結(jié)構(gòu)，大腦皮層表面以及感覺或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。
[0025]所植入的神經(jīng)刺激器可以不包括內(nèi)部電源。所植入的神經(jīng)刺激器可以包括與一個(gè)或多個(gè)電極串聯(lián)的至少一個(gè)電容器。
[0026]本文描述的技術(shù)的實(shí)施方式可以包括以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。例如，實(shí)施方式可以避免與通過物理引線連接到電極的植入的脈沖生成器模塊相關(guān)聯(lián)的很多故障模式，所述故障模式例如為:由于機(jī)械彎曲導(dǎo)致的電連續(xù)性損失、由身體的自然運(yùn)動(dòng)造成的機(jī)械變位、引線電極組件對(duì)組織的沖擊、感染和不舒適的刺激。
[0027]多種實(shí)施方式針對(duì)涉及大腦的神經(jīng)調(diào)制治療可以是有用的。能夠刺激大腦的區(qū)域以幫助處置慢性疼痛的癥狀，輔助運(yùn)動(dòng)障礙、臨床抑郁癥，控制癲癇等。大腦皮層是神經(jīng)刺激目標(biāo)，在那里刺激電極定位于硬膜外部。多種實(shí)施方式可以采用比當(dāng)前用于這種刺激的電極小超過十倍的引線/電極體積。當(dāng)前這種電極可能需要在顱骨中產(chǎn)生直徑1.0sq mm或更大的大孔。一些實(shí)施方式能夠從極小的注入腔中噴出，所述注入腔例如為在腹腔鏡或內(nèi)窺鏡安置中使用的典型的22號(hào)(gauge)針。因此，一些實(shí)施方式可以采用比當(dāng)前裝置小得多的顱骨中的孔。如果要插入若干刺激器，導(dǎo)管能夠通過所述孔被安置并通過能移除探針被引導(dǎo)，并且所述刺激器能夠從安置于它們各自位置處的導(dǎo)管中推出。
[0028]深部腦刺激(DBS)用于處置由慢性疼痛、運(yùn)動(dòng)障礙、強(qiáng)迫性障礙以及癲癇引起的癥狀。為了利用DBS處置慢性疼痛而進(jìn)行的電極安置的目標(biāo)位置包括感覺(sensory)丘腦和室周灰質(zhì)。用于處置諸如帕金森癥的運(yùn)動(dòng)障礙癥狀的腦中的目標(biāo)位置包括腹中間丘腦、丘腦下核和內(nèi)側(cè)蒼白球。下丘腦是為了利用DBS處置癲癇癥狀而進(jìn)行的電極安置的一個(gè)目標(biāo)位置。多種實(shí)施方式的腦深部的安置可以由于刺激器的小尺寸而導(dǎo)致最小急性創(chuàng)傷或慢性反應(yīng)。
[0029]在脊髓附近施加該 技術(shù)可以包括如下優(yōu)點(diǎn):容易插入，消除了補(bǔ)償導(dǎo)線，以及不需要能植入脈沖生成器以施予慢性治療。脊髓刺激用于處置慢性神經(jīng)性疼痛，尤其是下腰痛和神經(jīng)根病，足或手中的血管功能不全、心絞痛等。該技術(shù)的多種實(shí)施方式可以允許在硬膜外腔中，在硬膜和蛛網(wǎng)膜之間(在現(xiàn)有技術(shù)中這是標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施)，或在硬膜下鞘內(nèi)空間中安置電極，因?yàn)轱@著的反應(yīng)和瘢痕形成會(huì)是最小的。在任何這些空間中的插入可以通過以下方式完成:從22號(hào)針彈出裝置或從由能移除探針引導(dǎo)至適當(dāng)位置的導(dǎo)管彈出裝置。在一些實(shí)施方式中，一旦就位，就不需要任何其他皮膚切口延伸安置、接收器或植入的脈沖生成器。由于尺寸小以及沒有用于能量傳輸?shù)难a(bǔ)償導(dǎo)線，無線神經(jīng)調(diào)制系統(tǒng)的多種實(shí)施方式可以具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，其允許以最小的創(chuàng)傷進(jìn)行放置，并且允許在更大的能植入裝置能夠造成更多瘢痕組織和組織反應(yīng)從而影響效力和安全性的地方進(jìn)行長期有效的治療。
[0030]與現(xiàn)有的能植入神經(jīng)調(diào)制系統(tǒng)相比，多種實(shí)施方式可以具有固有的低成本，并且這可以使有需要的患者更廣泛地采用神經(jīng)調(diào)制治療，以及降低醫(yī)療保健系統(tǒng)的總成本。
[0031]在附圖和以下描述中闡述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從描述和附圖，以及權(quán)利要求變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】[0032]圖1描繪了無線神經(jīng)刺激系統(tǒng)的范例的概要圖示。
[0033]圖2描繪了無線神經(jīng)刺激系統(tǒng)的范例的詳細(xì)圖示。
[0034]圖3為示出了無線神經(jīng)刺激器系統(tǒng)的操作的范例的流程圖。
[0035]圖4描繪了示出了當(dāng)電極處的電流水平高于閾值限制時(shí)系統(tǒng)的操作的范例的流程圖。
[0036]圖5為示出了可以用于檢測(cè)阻抗失配的信號(hào)的范例的圖示。
[0037]圖6為示出了在無線神經(jīng)刺激器系統(tǒng)的操作過程中可以采用的信號(hào)的范例的圖
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[0038]圖7為示出了用戶通過開環(huán)反饋系統(tǒng)中的外部程序設(shè)計(jì)器控制能植入無線神經(jīng)刺激器的過程的流程圖。
[0039]圖8為用戶利用對(duì)電流幅度的上限和下限的限制而控制無線刺激器的過程的另一范例流程圖。
[0040]圖9為用戶通過預(yù)編程參數(shù)設(shè)置控制無線神經(jīng)刺激器的過程的又一范例流程圖。
[0041]圖10為針對(duì)對(duì)于RF脈沖生成器模塊的低電池電量狀態(tài)的過程的又一范例流程圖。
[0042]圖11為針對(duì)制造商代表編程植入的無線神經(jīng)刺激器的過程的又一范例流程圖。
·[0043]圖12為示出了無線神經(jīng)刺激器的范例的電路圖。
[0044]圖13為示出了無線神經(jīng)刺激器的另一范例的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]在多種實(shí)施方式中，神經(jīng)刺激系統(tǒng)可以用于通過使用遠(yuǎn)程射頻(RF)能量，既不用電纜也不用電感耦合，向目標(biāo)神經(jīng)組織發(fā)送電刺激，以為無源的植入的刺激器供電。所述目標(biāo)神經(jīng)組織可以，例如在脊柱中，包括脊髓丘腦管，背角，背根神經(jīng)節(jié)，背根，背柱纖維和離開背柱或腦干的周圍神經(jīng)束，以及任何腦神經(jīng)，腹腔、胸或三叉神經(jīng)，大腦皮層的神經(jīng)束、腦深部和任何感覺或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。
[0046]例如，在一些實(shí)施方式中，神經(jīng)刺激系統(tǒng)可以包括諸如RF脈沖生成器模塊的控制器模塊，以及無源的植入的神經(jīng)刺激器，所述無源的植入的神經(jīng)刺激器包含一個(gè)或多個(gè)偶極子天線、一個(gè)或多個(gè)電路以及與目標(biāo)神經(jīng)組織接觸或鄰近以便于刺激的一個(gè)或多個(gè)電極。所述RF脈沖生成器模塊可以包括天線，并且可以被配置為從模塊天線向植入的天線傳輸能量。所述植入的神經(jīng)刺激器的一個(gè)或多個(gè)電路可以被配置為使用所傳輸?shù)哪芰可蛇m于神經(jīng)刺激的電脈沖，并且向所述電極供應(yīng)所述電脈沖，從而向所述神經(jīng)組織施加所述脈沖。例如，所述一個(gè)或多個(gè)電路可以包括波調(diào)整電路，所述波調(diào)整電路對(duì)接收的RF信號(hào)進(jìn)行整流(例如，使用二極管整流器)，將RF能量變換為適于刺激神經(jīng)組織的低頻信號(hào)，并且向電極陣列提供得到的波形。所述植入的神經(jīng)刺激器的一個(gè)或多個(gè)電路還可以包括用于向所述RF脈沖生成器模塊發(fā)回信息以促進(jìn)用于刺激參數(shù)控制的反饋控制機(jī)制的電路。例如，所述植入的神經(jīng)刺激器可以向所述RF脈沖生成器模塊發(fā)送指示所述電脈沖的參數(shù)的刺激反饋信號(hào)，并且所述RF脈沖生成器模塊可以采用所述刺激反饋信號(hào)調(diào)整被發(fā)送到所述神經(jīng)刺激器的信號(hào)的參數(shù)。
[0047]圖1描繪了神經(jīng)刺激系統(tǒng)的范例的概要圖示。所述神經(jīng)刺激系統(tǒng)可以包括四個(gè)主要部件，即，程序設(shè)計(jì)器模塊102、RF脈沖生成器模塊106、發(fā)射(TX)天線110 (例如，貼片天線、縫隙天線或偶極子天線)以及植入的無線神經(jīng)刺激器114。程序設(shè)計(jì)器模塊102可以為運(yùn)行支持諸如Bluetooth?的無線連接114的軟件應(yīng)用的計(jì)算機(jī)裝置，所述計(jì)算機(jī)裝置諸如為智能電話。所述應(yīng)用能夠使得用戶能夠，除其他功能外，查看系統(tǒng)狀況和診斷，改變多種參數(shù)，增大/減小電極脈沖的期望刺激幅度，并且調(diào)整RF脈沖生成器模塊106的反饋靈敏度。
[0048]RF脈沖生成器模塊106可以包括支持無線連接104的通信電子器件、刺激電路以及為生成器電子器件供電的電池。在一些實(shí)施方式中，RF脈沖生成器模塊106包括嵌入其封裝形式因素(packaging form factor)中的TX天線,而在其他實(shí)施方式中，TX天線通過有線連接108或無線連接(未示出)連接到RF脈沖生成器模塊106。TX天線110可以直接耦合到組織，以產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)為植入的神經(jīng)刺激器模塊114供電。TX天線110通過RF接口與植入的神經(jīng)刺激器模塊114通信。例如，TX天線110輻射出RF發(fā)射信號(hào)，所述RF發(fā)射信號(hào)由RF脈沖生成器模塊110調(diào)制并編碼。植入的無線神經(jīng)刺激器模塊114包含一個(gè)或多個(gè)天線，例如(一個(gè)或多個(gè))偶極子天線，以通過RF接口 112接收和發(fā)射。具體而言，天線110與在植入的神經(jīng)刺激模塊114上的所述一個(gè)或多個(gè)天線之間的耦合機(jī)制為電輻射耦合，而不是電感耦合。換言之，耦合通過電場(chǎng)而非磁場(chǎng)。
[0049]通過這種電輻射耦合，TX天線110能夠向植入的神經(jīng)刺激模塊114提供輸入信號(hào)。這種輸入信號(hào)包含能量，并且可以包含待施加于植入的神經(jīng)刺激器模塊114的電極處的信息編碼刺激波形。在一些實(shí)施方式中，這種輸入信號(hào)的功率水平直接確定了使用包含于所述輸入信號(hào)中的電能產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)電脈沖的施加幅度(例如，功率、電流或電壓)。植入的無線神經(jīng)刺激器114之內(nèi)是用于對(duì)RF傳輸信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的部件以及向周圍神經(jīng)元組織遞送刺激的電極。
[0050]RF脈沖生成器模塊106能夠在皮下植入，或者其能夠在身體外部佩戴。當(dāng)處于身體外部時(shí)，能夠?qū)F生成器模塊106并入帶子或束具設(shè)計(jì)中，以允許通過皮膚和下層組織進(jìn)行電輻射耦合，從而向植入的神經(jīng)刺激器模塊114傳輸功率和/或控制參數(shù)，植入的神經(jīng)刺激器模塊114能夠是無源刺激器。在任一`種情況下，神經(jīng)刺激器模塊114內(nèi)部的(一個(gè)或多個(gè))接收器電路都能夠捕獲由TX天線110輻射的能量并且將這種能量轉(zhuǎn)換為電波形。所述(一個(gè)或多個(gè))接收器電路可以進(jìn)一步修改所述波形以產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的電脈沖，并且這種脈沖可以經(jīng)由電極極板遞送給組織。
[0051]在一些實(shí)施方式中，RF脈沖生成器模塊106能夠遠(yuǎn)程控制刺激參數(shù)(即，向神經(jīng)組織施加的電脈沖的參數(shù))，并且基于從植入的無線神經(jīng)刺激器模塊114接收的RF信號(hào)監(jiān)測(cè)來自無線神經(jīng)刺激器模塊114的反饋。由RF脈沖生成器模塊106實(shí)施的反饋檢測(cè)算法能夠監(jiān)測(cè)從植入的無線神經(jīng)刺激器模塊114無線發(fā)送的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括關(guān)于植入的無線神經(jīng)刺激器模塊114從RF脈沖生成器正在接收的能量的信息以及關(guān)于向電極極板遞送的刺激波形的信息。為了針對(duì)給定的醫(yī)學(xué)狀況提供有效的治療，能夠調(diào)試所述系統(tǒng)以通過電刺激向神經(jīng)纖維提供最優(yōu)量的激勵(lì)或抑制。能夠使用閉環(huán)反饋控制方法，在其中，監(jiān)測(cè)來自植入的無線神經(jīng)刺激器模塊114的輸出信號(hào)，并且所述閉環(huán)反饋控制方法能夠用于確定用于維持有效神經(jīng)元激活的神經(jīng)刺激電流的適當(dāng)水平，或者在一些情況中，患者能夠以開環(huán)控制方法手動(dòng)調(diào)整輸出信號(hào)。[0052]圖2描繪了神經(jīng)刺激系統(tǒng)的范例的詳細(xì)圖示。如所描繪的，編程模塊102可以包括用戶輸入系統(tǒng)202和通信子系統(tǒng)208。用戶輸入系統(tǒng)221可以允許用戶以指令集的形式(在一些情況下，以開環(huán)方式)調(diào)整各種參數(shù)設(shè)置。通信子系統(tǒng)208可以經(jīng)由諸如Bluetooth或WiFi的無線連接104向RF脈沖生成器模塊106發(fā)射這些指令集(以及其他信息)，并從模塊106接收數(shù)據(jù)。
[0053]例如，能夠由多個(gè)用戶利用的程序設(shè)計(jì)器模塊102能夠用于向RF脈沖生成器模塊106發(fā)送刺激參數(shù)，程序設(shè)計(jì)器模塊102例如為患者的控制單元或臨床醫(yī)生的程序設(shè)計(jì)器單元。能夠控制的刺激參數(shù)可以包括表1中所示的范圍中的脈沖幅度、脈沖頻率以及脈沖寬度。在本文語境中，術(shù)語脈沖指代波形的直接產(chǎn)生組織刺激的相位；能夠類似地控制電荷平衡相位的參數(shù)(如下所述)。患者和/或臨床醫(yī)生也能夠任選地控制處置的總持續(xù)時(shí)間和模式。
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種能植入神經(jīng)刺激器，其包括:被配置為向神經(jīng)組織施加一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)電極； 第一天線，其中，所述第一天線為偶極子天線并且被配置為: 通過電輻射耦合從第二天線接收包含電能的輸入信號(hào)，所述第二天線與所述能植入神經(jīng)刺激器物理分離；以及 通過電輻射耦合向所述第二天線發(fā)射一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)；連接到所述偶極子天線的一個(gè)或多個(gè)電路，并且其被配置為: 使用包含于所述輸入信號(hào)中的所述電能產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電極向神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 生成刺激反饋信號(hào)，所述刺激反饋信號(hào)指示由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；并且 向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第二天線發(fā)射所述刺激反饋信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述輸入信號(hào)還包含針對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的信息編碼刺激參數(shù)，并且所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為基于所述信息編碼刺激參數(shù)產(chǎn)生所述電脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度或所述一個(gè)或多個(gè)電極的阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置使得所述輸入信號(hào)的水平直接確定由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為: 限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水平以下； 當(dāng)如果所述一個(gè)或多個(gè)電路未限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述特性，那么由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的所述單位相位電荷會(huì)超過所述閾值水平時(shí)，生成限制反饋信號(hào)從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的所述單位相位電荷保持在所述閾值水平以下；并且 向所述偶極子天線發(fā)送所述限制反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第二天線發(fā)射所述限制反饋信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的所述特性為電流水平，并且所述閾值水平為電流閾值水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，為了產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷，所述一個(gè)或多個(gè)電路包括與所述一個(gè)或多個(gè)電極串聯(lián)的至少一個(gè)電容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電路包括: 波形調(diào)整部件，其用于使用包含于所述輸入信號(hào)中的所述電能產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 連接到波形調(diào)整電路的電極接口，所述電極接口被配置為從所述波形調(diào)整電路接收所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖并且向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；以及 連接到所述電極接口的控制器，所述控制器被配置為生成所述刺激反饋信號(hào)并且向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述波形調(diào)整部件包括: 連接到所述偶極子天線的整流器，所述整流器被配置為從所述偶極子天線接收所述輸入信號(hào)并且基于所述輸入信號(hào)生成經(jīng)整流的電波形； 電荷平衡部件，其被配置為基于所述經(jīng)整流的電波形產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致在所述一個(gè)或多個(gè)電極處的基本為零的凈電荷；以及電荷限制器，其被配置為限制所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水平以下，其中，所限制的電脈沖從所述電荷限制器被發(fā)送到所述電極接口。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電極包括多個(gè)電極，并且所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為選擇性地指定所述電極中的每個(gè)充當(dāng)刺激電極、充當(dāng)返回電極或不工作。`
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述電極、所述偶極子天線以及一個(gè)或多個(gè)電路被配置為并且?guī)缀蔚夭贾脼槲挥谝韵挛恢弥?脊柱的硬膜外腔，脊柱硬膜附近、下方或之上，緊密鄰近脊柱的組織中，位于背角、背根神經(jīng)節(jié)、背根、背柱纖維和/或離開脊柱背柱的周圍神經(jīng)束附近的組織中，腹腔、胸和三叉神經(jīng)節(jié)，周圍神經(jīng)，腦深部結(jié)構(gòu)，大腦皮層表面以及感覺或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器不包括內(nèi)部電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電路僅包含無源部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能植入神經(jīng)刺激器，其中，所述輸入信號(hào)具有在從大約300MHz到大約8GHz范圍中的載波頻率。
16.—種系統(tǒng),包括: 控制器模塊，其包括: 第一天線，其被配置為: 通過電輻射耦合向第二天線發(fā)送包含電能的輸入信號(hào)，所述第二天線為偶極子天線并且位于能植入神經(jīng)刺激器中，所述能植入神經(jīng)刺激器被配置為使用所述輸入信號(hào)產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的一個(gè)或多個(gè)電脈沖，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器與所述控制器模塊分離，并且 從所述偶極子天線接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)電路，其被配置為: 生成所述輸入信號(hào)并且向所述第一天線發(fā)送所述輸入信號(hào)；從由所述第一天線接收的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)提取刺激反饋信號(hào)，所述刺激反饋信號(hào)由所述能植入神經(jīng)刺激器發(fā)送并且指示所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；以及基于所述刺激反饋信號(hào)調(diào)節(jié)所述輸入信號(hào)的參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述電脈沖的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括如向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度，并且所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為基于所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述幅度調(diào)節(jié)所述輸入信號(hào)的功率。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為: 獲得前向功率信號(hào)，所述前向功率信號(hào)反映發(fā)送到所述第一天線的信號(hào)的幅度； 獲得反向功率信號(hào)，所述反向功率信號(hào)反映發(fā)送到所述第一天線的信號(hào)的反射部分的幅度； 基于所述前向功率信號(hào)和所述反向功率信號(hào)確定指示阻抗失配的程度的失配值；并且 基于所述失配值調(diào)節(jié)所述輸入信號(hào)的參數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其還包括所述能植入神經(jīng)刺激器，所述能植入神經(jīng)刺激器包括: 被配置為向神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)電極；一個(gè)或多個(gè)電路，其被配置為: 產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電極向神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 生成所述刺激反饋信號(hào)；以及 向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第一天線發(fā)射所述刺激反饋信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng),其中，所述輸入信號(hào)還包含為所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖編碼刺激參數(shù)的信息，并且所述能植入神經(jīng)刺激器被配置為基于所述編碼刺激參數(shù)的信息產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度或所述一個(gè)或多個(gè)電極的阻抗。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置使得所述輸入信號(hào)的水平直接確定由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為: 限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水平以下； 當(dāng)如果所述一個(gè)或多個(gè)電路未限制由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述特性，那么由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的所述單位相位電荷會(huì)超過所述閾值水平時(shí)，生成限制反饋信號(hào)，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在所述閾值水平以下；并且 向所述偶極子天線發(fā)送所述限制反饋信號(hào)，從而使得所述偶極子天線通過電輻射耦合向所述第一天線發(fā)射所述限制反饋信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的所述特性為電流水平，并且所述閾值水平為電流閾值水平。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，所述控制器模塊的所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為: 從所述偶極子天線接收所述限制反饋信號(hào)；并且 響應(yīng)于接收所述限制反饋信號(hào)，衰減所述輸入信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，為了產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致基本為零的凈電荷，所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路包括與所述一個(gè)或多個(gè)電極串聯(lián)的至少一個(gè)電容器。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路包括: 波形調(diào)整部件，其用于使用包含于所述輸入信號(hào)中的電能產(chǎn)生適于刺激神經(jīng)組織的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 連接到波形調(diào)整電路的電極接口，所述電極接口被配置為從所述波形調(diào)整電路接收所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖并且向 所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖；以及 連接到所述電極接口的控制器，所述控制器被配置為生成所述刺激反饋信號(hào)并且向所述偶極子天線發(fā)送所述刺激反饋信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，所述波形調(diào)整部件包括: 連接到所述偶極子天線的整流器，所述整流器被配置為從所述偶極子天線接收所述輸入信號(hào)并且基于所述輸入信號(hào)生成經(jīng)整流的電波形； 電荷平衡部件，其被配置為基于所述經(jīng)整流的電波形產(chǎn)生上述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致在所述一個(gè)或多個(gè)電極處的基本為零的凈電荷；以及電荷限制器，其被配置為限制所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的所述特性，從而使得由所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖引發(fā)的單位相位電荷保持在閾值水平以下，其中，所限制的電脈沖通過所述電荷限制器被發(fā)送到所述電極接口。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中: 所述能植入神經(jīng)刺激器包括多個(gè)電極； 所述控制器模塊的所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為: 生成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)指定哪些電極充當(dāng)刺激電極，哪些電極充當(dāng)返回電極以及哪些電極不工作；以及 向所述第一天線發(fā)送所述控制信號(hào)，從而使得所述第一天線通過電輻射耦合向所述偶極子天線發(fā)射所述控制信號(hào)；并且 所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路被配置為基于所述控制信號(hào)選擇性地指定所述電極中的每個(gè)充當(dāng)刺激電極、充當(dāng)返回電極或不工作。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器不包括內(nèi)部電源。
32.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述能植入神經(jīng)刺激器的所述一個(gè)或多個(gè)電路僅包括無源部件。
33.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述輸入信號(hào)具有在從大約300MHz到大約8GHz范圍中的載波頻率。
34.—種方法,其包括: 在患者身體之內(nèi)植入神經(jīng)刺激器，從而定位所述神經(jīng)刺激器的一個(gè)或多個(gè)電極，以向神經(jīng)組織施加電脈沖，所述神經(jīng)刺激器包括第一天線，所述第一天線被配置為接收包含電能的輸入信號(hào)，其中，所述第一天線為偶極子天線，并且所述神經(jīng)刺激器被配置為: 使用包含于所述輸入信號(hào)中的所述電能產(chǎn)生適于刺激所述神經(jīng)組織的一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 向所述一個(gè)或多個(gè)電極供應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖； 生成刺激反饋信號(hào)，所述刺激反饋信號(hào)指示由所述一個(gè)或多個(gè)電極向所述神經(jīng)組織施加的所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；并且 通過電輻射耦合從所述偶極子天線向第二天線發(fā)射所述刺激反饋信號(hào)； 將控制器模塊近鄰所述患者身體定位，其中，所述控制器模塊連接到所述第二天線；以及 操作所述控制器模塊，從而使得所述控制器模塊: 生成所述輸入信號(hào)并且向所述第二天線發(fā)送所述輸入信號(hào)，從而使得所述第二天線通過電輻射耦合向在所植入的神經(jīng)刺激器之內(nèi)的所述偶極子天線發(fā)射所述輸入信號(hào)； 從由所述第二天線接收的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)提取所述刺激反饋信號(hào)；并且 基于所述刺激反饋信號(hào)調(diào)整所述`輸入信號(hào)的參數(shù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述參數(shù)包括所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖的幅度或所述一個(gè)或多個(gè)電極的阻抗。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述神經(jīng)刺激器被配置為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖，從而使得所述一個(gè)或多個(gè)電脈沖導(dǎo)致在所述患者身體之內(nèi)的基本為零的凈電荷。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述神經(jīng)刺激器被配置為選擇性地指定所述一個(gè)或多個(gè)電極充當(dāng)刺激電極、充當(dāng)返回電極或不工作。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，植入所述神經(jīng)刺激器包括在所述患者身體之內(nèi)的以下位置之一處植入所述神經(jīng)刺激器:脊柱的硬膜外腔，脊柱硬膜附近、下方或之上，緊密鄰近脊柱的組織中，位于背角、背根神經(jīng)節(jié)、背根、背柱纖維和/或離開脊柱背柱的周圍神經(jīng)束附近的組織中，腹腔、胸和三叉神經(jīng)節(jié)，周圍神經(jīng)，腦深部結(jié)構(gòu)，大腦皮層表面以及感覺或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所植入的神經(jīng)刺激器不包括內(nèi)部電源。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所植入的神經(jīng)刺激器還包括與所述一個(gè)或多個(gè)電極串聯(lián)的至少一個(gè)電容器。
【文檔編號(hào)】A61N1/378GK103796715SQ201280006578
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月28日
【發(fā)明者】L·T·佩里曼, P·拉森, C·安德萊森 申請(qǐng)人:斯蒂維科技公司