专利名称：用电波形调整血压的装置和方法
相关申请这是2000年12月4日申请的题目为“用电波形调整血压的装置和方法”、申请序列号为60/250,887的非临时申请。
背景技术：
世界上许多人患有不同类型的有害血压状况，在美国，据估测有5000万人患有高血压(血压超过140/90)。在这5000万人中，仅约27％的人通过药物、食物和锻炼来的结合来控制血压。年龄直到55岁为止，男性患高血压的要比女性多。但是，55岁之后，女性就赶上了男性并且约有75％患有高血压。高血压是对心脏、脑、肾和眼睛有害的危险因素之一。与血压相关的器官是脑、内分泌腺、血管(动脉&静脉)以及心脏。
低血压(血压过低)也在相当数量的人中存在，并且会导致不同的后果。一些人在具有较小后果的血压下运行心血管系统。这些人的肢体末端经常是凉的并且不如在正常血压下运行的人精力充沛。然而，对于大多数人来说，如果不治疗的话，血压过低有可能会直接威胁生命。因为没有足量的血流向脑所以血压过低通常使人虚弱或晕倒。其次，一个人起床或者迅速站起时，低血压会恶化，引起晕厥(晕倒)。因此对于进入中老年的人来说血压过低是一个非常大的危险因素。血压过低有可能是(不明原因的)自发形成的或者可能是射入过量的治疗高血压的药物的结果。中老年人忘记服药的次数通常无意间导致第二次服药。加倍服药可能会导致过渡治疗血压过低并引起严重的低血压并发症。
作为降低或升高血压的的治疗方法许多药物是有规律定期服用的。这些药物到达与神经控制网的运行相吻合的内分泌控制区域。这些药物在医学治疗过程中具有良好的确定位置，而是总是对获得理想效果和降低副作用两方面进行中和。
尽管血压可以用直接植入动脉血流的装置测量，这是一种多数研究使用的非入侵方法。这种现代方法通过将可以测定血压和脉搏率的自动装置环绕在手指、手腕或者手臂上。通常用称为血压计的装置定期测量血压，该血压计包括可以围绕在手臂上的橡皮箍袖带。用听诊器或扩音器来对动脉进行听取。因为橡皮箍袖带被抽气，所以开始嗖嗖的血流声是心脏收缩血压。当继续抽气且声音消失时，测得心脏舒张血压。收缩血压是在心脏收缩并向全身泵出血液时获得的。舒张血压测量心脏收缩期间的动脉壁上的静压。
动脉是从心脏输送血液的管状大血管。这些动脉扩展成称为小动脉的较小的血管，这些小动脉将血液输送给称为毛细血管的微细血管。这些毛细血管将含氧和营养成分的血液输送给所有的身体器官。动脉网实质上是有力的可以收缩或放松。通常，收缩的动脉使血压升高，且放松或膨胀的动脉降低血压。小动脉可以通过脑来收缩或者放松以改变血压和脉搏率。
动脉血在较高压力下搏动并且富含赋予其红色的氧。含有耗尽氧的血的静脉是蓝色的。并且在较小的压力下流动。可以在手背上或者身体表面的其他部分观察到从静脉流过的蓝色血液。
静脉系统组成部分低压系统并且起到血液储存器的作用。心血管系统的静脉从各处收集已经喷出并且之后流回心脏的血液。心脏的右心房然后将血液压入右心室，右心室然后将血液泵入肺以便将二氧化碳置换成氧。然后肺向左心房提供富含氧的血液，左心房用于将血液输送给有力的左心室，然后左心室通过跨越整个身体的动脉、小动脉以及毛细血管使这些血液循环。
常用的术语“血压”是指循环系统中动脉的血压。它随着心脏的每一次跳动在心脏收缩时的最大收缩水平和其在舒张时的最小压力之间波动。几何平均值就是已知的人或者动物的脉压。
血压永远是响应于身体器官对氧的需求而变化的，这依据任何给定器官的活动。这种氧供给必须是充足的并且不过量，并且通过心脏的抽吸运动来实现供给。伴随血管扩张和收缩的心脏抽吸速度和状态控制血压。伴随激素和神经递质化学反应的脑电信号调节心血管系统的循环血压。一些神经轴突在突触前提供神经递质化学物质，这些化学物质作为它们进入心脏神经丛之前进入突触后时的微调电信号，脑利用其电信号起到直接的器官控制和向器官发送信号以产生激素的作用。激素和神经信号本身都是可变的以便调节对全身血压循环的需求的响应。这意味着为了提供输出信号来对血压进行微调，在用于下丘脑(内分泌)和髓脑桥(medullopontine)(神经转换)的收集到的可用“脑储存程序”中存在很大的差异。
对动脉的强有力的控制是由脑基于不同身体器官的状态和所需的压力的多少的输入神经信息来进行的。脑也可以收缩动脉的被切断端以降低血液损失。这是有限脑信号如何控制血管网活动的一个例子。神经轴突的突触可以在沟隙引入化学神经递质以便在移动的电信号对目标器官发出指令之前对其进行调节。如果是对血压进行调解，那么这些目标是心脏和血管。
周边神经系统向中枢神经系统输入有关身体和心血管状态的感知信息。然后，脑的作用是将这些输入数据和储存信息进行比较，然后响应输出神经脉冲信号以调节心血管系统(心脏和血管)的行为。
脑是具有信息整合功能、器官调节和指令输出能力的器官。脊髓是脑的延伸。向上的上行脑结构在到达下丘脑和大脑半球所在的间脑之前包括延髓、其后是脑桥，紧跟脑桥后边的是中脑和小脑。前三个机构组成脑干并且是血压的处理和控制中心。血压控制中的基本控制物是髓脑桥区域和下丘脑区域。
已经确定用于调节血压的电作用通过迷走神经束从髓脑桥区域形成。迷走神经束包括长距离游向众多器官的输入神经和输出神经。髓脑桥区域敏锐地与其所生存的身体进行交互作用以确保基本生命功能运行以及保持与他们的原始目的一致。所有的器官，包括脑，需要由血管进行连续的氧气输送，所述血管具有足够的速度和容量来做这项工作。因此，脑高优先级地调整心血管行为以便不会因为氧气的不足和不及时而损害任何身体器官。脑自身比所有的器官对氧不足都更敏感。氧不足是不能从血流获得足够的氧。如果没有氧，脑几分钟内将开始死亡，如果10分钟没有氧气，脑肯定死亡。
脑的电信号由特殊的波形编码但是这些电信号在突触沟隙处被改变，所述突触沟隙位于神经轴突和效应器官之间。所有这些改变是一个微调步骤，该步骤由末端器官的局部事件平滑影响。在突触沟隙可以获得的内分泌腺分泌物和神经递质化学物质可以并且改变接收到的脑信号以满足身体需求。来自于众多输入传感器的反馈提供内分泌系统的信息和行为以便在输出信号到达被调节器官时或者之前对其进行调解。给任何一个目标器官的实际指令(脑信号)差不多都需要调解，这是因为生命的延续需要它们不断地改变行为和环境压力。
血管是收缩和膨胀来提供校正血压循环行为的肌肉。作为这一行为的一部分，心脏控制也对跳动速率和心肌收缩音进行调解。输送给脑的有关行为状态的信息通过跨越身体的输入传感器提供。这些输入传感器可以是化学的、机械的、热或者压力感受器，这些感受器将微低的电压信息信号提供给脑。这些信号可以在其由听觉或视觉输入传感器或者位于心血管系统或者其他部位的内部传感器提供时从身体之外获得。在脑的髓脑桥区域进行的计算形成考虑输入传感器后“最可信的”输出信号指令。这作为贯穿整个生命的连续的心血管调解过程进行。除了来自于脑的电信号，在神经突触或者内分泌系统产生的神经递质激素调节血压。
当心脏收缩或者泵出(心脏收缩)血液时，动脉伸展并储存潜在的能量。当心脏松弛(舒张)时，动脉回缩并保持血液流动。这称为“windkessel”效果并确保连续循环以便在心脏跳动(收缩)之间向身体的所有部分提供氧和氧份。
心血管循环系统的调节确保不仅在休息时而且在极度运行或危险状况下向整个身体提供充足的血液。这些系统可以重新分配血液流动使其流向决定性的器官或者拒绝使其流向可以通过依靠较小雪流就可以维持一会的器官。例如，消化引起大量血液向肠胃系统聚集。但是如果有紧急情况发生，可以继续保持消化并且血液被再次引向脑或肌肉。紧急情况结束时，血液返回进行消化工作。
对不同器官的血流调节主要通过改变血管腔(内部孔)直径来实现。该腔可以按照需要增大收缩或舒张。这种腔的控制是通过化学效应和来自于脑的神经指令。血管由平滑肌组成并且包括在收缩和放松之间不断改变的电活性细胞。除了极少数之外，血管的神经控制都是通过植物神经系统的交感神经调解。植物神经是在个体无意识参与的情况下进行调节的。间脑，包括丘脑，是来自于眼睛、耳朵和皮肤不同的感知输入的重要开关点。间脑也包括在整合神经系统和内分泌系统中发挥重要作用的下丘脑。可以改善血压的现代口服和注射药物主要通过内分泌方面来发挥作用。神经病学上的行为分解(和耐受)心血管药物的存在来平衡血压。
循环系统的集中控制由脑的髓桥区域区域完成。这是脑的一个关键部分，因为它的控制范围不仅扩展到心血管系统，而且扩展到呼吸系统和消化系统。髓脑桥区域位于脊柱的顶部并且由延髓和为其直接上级的脑桥结构组成。除非有出血、物理损伤或者恶性肿瘤穿过关键路径，这些特殊的结构很少出错。人体或者动物体的大部分生命维持控制通过从延髓中出来的迷走神经(第十脑神经)。该神经实际上是经过内部身体向大多数器官移动的输入和输出长神经束。迷走神经从脊髓的每一侧产生并按不同的路径向相同的目标器官移动。在脊髓或者颈部的高度将迷走神经麻醉或者是切断会快速致命。在颈部高度切断单根迷走神经会损害生命过程并且主治医师的手确实对生命维持起着决定作用，并且这是可能的。
在动脉高压控制方面，存在来自于主动脉和颈动脉的拉伸和压力接收器输入神经来提供关键信息。在低压静脉系统中，前房心室和左心室内的拉伸接收器或其他接收器向脑的髓脑桥提供血压脉搏率和灌注压力数据。输入感知数据在延髓及其橄榄体的不同核区域被处理，所述输入感知数据被计算成输出信号返回心血管系统。最新到达的产生变化的输入数据在得出调节校正响应并将其送往心脏和血管之前，与存在的输出控制输出进行比较。
血压调节的重要部分需要肾上腺髓质的参与，这是因为其可以产生用于控制血压的激素化学信号。肾上腺髓质是一种神经-内分泌转换器，其中来自于交感性节前神经纤维的电脉冲被转换成激素信号。响应于电信号产生的基本的激素是肾上腺素或去甲肾上腺激素。这些激素释放到血流中并且通称为邻苯二酚胺。下丘脑是响应于精神或物理压力进行电调节的重要的脑中心。
除了有物理或精神压力的状况，肾上腺髓质通常在低活动水平作用。邻苯二酚胺在脑，尤其是在下丘脑中的节前突出神经末端和一些突触沟隙中发挥作用。通常，一旦肾上腺髓质响应于压力开始电产生激素，他们循环相当长的时间(长达约4小时)并且是升高血压的重要原因。
位于脑内的下丘脑对内分泌系统有相当大的影响并且与可以分泌激素进入血液入口以快速进入血流的垂体紧密联系。电输入信号对引起内分泌系统中的激素分泌起着重大的作用。当输入神经向下丘脑发出精神或者物理压力减小信号后，然后邻苯二酚胺的兴奋减少并且返回正常作用。因此，有可能通过避开自主调节因素向输入神经发送撤销命令来改变血压。
发明内容
本发明提供一种用于调节血压的方法，将从储存区域选择代表在身体内产生并传送的波形的储存波形。然后将被选波形传输给与身体直接接触的治疗部件。该治疗部件然后将被选波形发送到身体内的器官。
波形可以从计算机(如，专门的计算机)内的储存区域进行选择。传输被选波形的步骤可以远程操作也可以通过与控制组件相连的治疗部件进行。传输可以通过震动(seismic)、电子、或者借助于其他合适的方法。
本发明还提供了一种用于调节血压的装置。该装置包括收集到的表示身体器官功能的波形源，直接与身体接触的治疗部件，用于将收集到的波形传输给所述治疗部件的装置，用于将收集到的波形从治疗部件发送给身体器官的装置。
所述的传送装置包括一个数字-模拟转换器。收集到的波形源优选包括计算机，该计算机含有以数字形式储存的收集的波形。所述的计算机可以包括用于不同类型收集的波形的分离储存区域。
所述治疗部件可以包括用于直接将一种或多种波形发送给人体的天线或电极或任何其它装置。
30.下面结合附图对实施了本申请的最佳方式的例子的描述中对本发明进行了更详细地描述，其中图1是实施本发明方法的装置的一种形式的示意图；图2是实施本发明方法的装置的另一种形式的示意图；图3是根据本发明的方法的流程图；图4是经本发明处理的目标区域的示意图。
具体实施例方式
为了更好的理解本发明的原理，将参考附图中的实施例。然而，可以理解的是不会由此对本发明的范围形成限制，对图示装置的这样的改变或进一步改进，以及对图示的本发明原理的进一步应用在此都被认为对于本发明相关领域的技术人员来说是可以正常做到的。
需要提供一种快速的电方法来调节血压。另外，需要一种可植入的电装置来调节长期血压，正如可植入的心脏起搏器可以为患者提供多年的服务一样。本发明包括一种调节输向脑的信号(通过传入神经)和来自于脑的神经信号(通过传出神经)的电方法。一些电信号由通过天线或者连接部件发送以调制传出信号到心脏和来自于髓脑桥的脑干区域的血管。其他的信号发送给下丘脑来影响和血压有关的激素效应。本发明已经用于急诊室来治疗严重的高血压或低血压。作为一种可植入装置，本发明为没有选择余地来调节血压的被选患者提供治疗。
在此公开的本发明包括波形接收器和发生器来处理神经信号以说明(弄清楚)当前状态，之后为了患者的利益发送新的指令来改变血压值。本发明能够调制与血压调节有关的内分泌和神经输入。本发明开始与药物一块使用，但是作为一种治疗形式，本发明可以允许重设基本血压水平到这样一程度以使得可以减少或者消除先前所述的药物。
34.本发明包括通过电波形调节血压的装置和方法。用于通过电波形调节血压的装置10的一种形式，如图1所示，包括至少一个治疗部件12、和一个控制组件14。用于本发明的装置在2001年11月＿27日申请的、题目为“Treatment of Asthma and Respiratory Disease byMeans of Electrical Neuro-Receptive Waveforms”、序列号为＿＿的美国申请中有更详细的描述，该申请公开的内容在此引入作为参考。
在装置10的一个替换实施例中，如图2所示，并且如引入作为参考的上述申请中更详细地描述的，将一个控制组件14’和治疗部件12’相连接。附图中相似部件采用相同的附图标记。另外，图2还示出了与计算机20相连的装置10’的另一个实施例，该计算机20提供更大的容量来储存波形信号。计算机20用于储存复杂的并且对于每一器官及该器官的功能是独一无二的独特波形信号。
如图3所示，本发明还包括一种用于装置10、10’来通过电波形调节血压的方法。该方法通过将治疗部件12、12’放置于目标区域40而在步骤30开始，如图4所示，该目标区域围绕包括处于位于耳朵42的颌骨44向下至锁骨切迹的角度之间的颈动脉体和颈动脉窦的区域，锁骨切迹是锁骨46和胸骨48相交的位置。一旦将治疗部件12、12’放置于目标区域40，在步骤32中从编目的波形信号的菜单中选择一个或多个储存的电波形信号。
波形信号、及其产生在序列号为——，2001年11月20日提交的题目为“Device and Method to Record，Store，and Broadcast SpecificBrain Waceforms to Modulate Body Organ Functioning”中有更详细的描述，上述申请的公开内容在此引入作为参考。这一申请包括对人类或动物的血压控制都有效的典型波形。在上述临时专利申请中出现的这些波形或者部分波形段的任意组合是在从脑的髓脑桥区域发出的神经元环路中运行的信号类型的代表。这些波形可以用于调节在血压微调控制中发挥作用的传入或传出神经。这些波形信号类似于由脑干组织自然产生的用于调节血压的波形信号，这在刚才在上面标注的引入申请中有更详细的描述。
一旦进行了选择，为了执行一个与调节体内血压有关的具体功能，在步骤34中可以对波形信号进行调整。实际的调节不形成本发明的部分。供选择的是，如果确定波形信号不需要调整，可以跳过步骤34并直接执行步骤36。在步骤36中，将波形信号传输给装置10、10’的治疗部件12、12’。
一接收到波形信号，在步骤38中治疗部件12、12’向目标区域40发送波形信号。治疗部件12、12’可以是常规的，也可以是仅仅为发送独特波形信号而特殊研制的。装置10、10’通过将电信号传导或者发送到目标区域40从而利用合适的波形信号来调节血压。
在本发明的一个实施例中，治疗部件12、12’执行的发送步骤通过经未破损的皮肤直接传导给或传输给目标区域40来完成。目标区域40要接近信号将作用于其上的神经或神经丛的位置。将治疗部件12、12’在目标区域40与皮肤接触，该区域可以将信号向目标神经发送。
在一个替换实施例中，波形发送过程通过直接将电极连接到接收神经或神经丛上的直接传导来完成。因为需要将电极物理连接到被选目标神经上，这需要外科手术的介入。
然而在本发明的再一个实施例中，波形发送步骤通过将波形转换成震动的形式来完成，其中该震动形式以一种允许合适的“神经”接受并遵循的这类震动信号的编码指令的方式发送给目标区域40。用电极的导电凝胶或者粘结剂介质将治疗部件12、12’压靠在未破损的皮肤上以有助于导电。
已经给出了本发明的不同特征的说明并接合本发明的图示实施例对其进行了描述。然而，必须理解的是，这些具体的产品及其生产方法对本发明不形成限制而仅仅是给出示例，并且所附的权利要求的各项会给出本发明的最充分的解释。
权利要求
1.用于调节血压的方法，包括a.从储存区域选择一种或多种代表在身体内产生并由身体内的神经元传送的波形的波形；b.将被选波形传输或传导给与身体接触的治疗部件；以及c.将被选波形从治疗部件发送到身体内的目标区域。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤“a”还包括从计算机的储存区域选择所述波形。
3.如权利要求1所述的方法，其中步骤“b”还包括将被选波形远程传输给所述治疗部件。
4.如权利要求1所述的方法，其中步骤“b”还包括所述被选波形的震动传输。
5.一种用于调节血压的装置，包括a.收集到的代表身体器官功能的波形的一源；b.直接与身体接触的治疗部件；c.用于将一种或多种收集到的波形传输给所述治疗部件的装置；和d.用于将收集到的波形从治疗部件发送给身体内的目标区域以便调节血压的装置。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述传送装置包括一个数字-模拟转换器。
7.如权利要求5所述的装置，其中所述的波形源包括一计算机，该计算机具有以数字形式储存的收集波形。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述的计算机包括用于收集不同类型呼吸功能的波形的分离储存区域。
9.如权利要求5所述的装置，其中所述治疗部件包括用于发送呼吸信号的天线。
10.如权利要求5所述的装置，其中所述治疗部件包括电极。
全文摘要
一种用于调节血压的方法和装置。该方法包括从储存区域选择代表身体器官功能的波形。然后将该被选波形传输给治疗部件(12)，该治疗部件与身体直接接触，并且然后该治疗部件将波形发送到目标区域以调节血压。配置一个用于传输给治疗部件的控制组件(14)。该控制组件包含被选择且被传输给治疗部件的波形，并且可以配置计算储存区域用于为波形提供更大的储存容量和操作。
文档编号A61N1/18GK1617754SQ02827848
公开日2005年5月18日 申请日期2002年12月3日 优先权日2001年12月4日
发明者埃莉诺·舒勒, 克劳德·K·李 申请人:科学医学公司