专利名称：用于治疗慢性炎症的神经刺激设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于治疗慢性炎症的系统和设备。具体而言，这里描述如下系统，这些系统包括可植入微型刺激器，适合于电刺激一个或者多个神经(例如迷走神经)以通过调制炎症反应(经由烟碱胆碱能抗炎通路)来治疗慢性炎症；充电/编程设备，用于与所植入的微型刺激器通信；以及控制器(可以与充电/编程设备集成或者分离)，用于控制微型刺激器和如下所述其它系统部件的活动。
背景技术：
已经开发可植入电刺激设备用于治疗广泛多种疾病和紊乱。例如已经在各种心脏症状的治疗中使用可植入复律除颤器(ICD)。已经在慢性疼痛紊乱(包括腰椎综合症(failed back syndrome)、复杂性区域疼痛综合症和周围神经病变)的治疗中使用脊髓刺激器(SCS)或者脊柱刺激器(DCS)。已经在慢性疼痛综合症以及其它疾病和紊乱的治疗中使用外周神经刺激(PNS)系统。功能电刺激(FES)系统已经用来在脊髄损伤患者中将ー些功能恢复至否则瘫痪的四肢。典型可植入电刺激系统可以包括弓丨线上的一个或者多个可编程电极，这些电极连接到包含电源和刺激电路的可植入脉冲生成器(IPG)。然而这些系统可能植入起来困难和/或耗费时间，因为电极和IPG通常植入于分离的区域中，因此引线必须穿过身体组织以将IPG连接到电极。引线也特别是由于它们通常细又长而随时间易受机械损坏。近来已经开发小型可植入神经刺激器技术(即微型刺激器)(其具有附着到刺激器主体的完整电极)以解决上文描述的缺点。这ー技术允许上文描述的典型IPG、引线和电极替换为单个完整设备。引线的集成具有若干优点(包括通过例如消除对在分离的地方植入电极和IPG的需要、对设备袋的需要、对穿向电极部位的需要和对引线本身上的张カ减轻带的要求来减少外科手术时间)。可靠性因此可以尤其在软组织和越过关节(acrossjoint)中明显增加，因为有源部件(比如引线接线)现在是刚性结构的部分并且不受到由于随时间反复弯曲或者折曲所致的机械损坏。遗憾的是，当前开发的无引线设备往往比希望的并且甚至比传统电扱/引线组件更大和更笨重从而使得难以将这样的设备稳定地定位于相对于神经的恰当位置。在设备不稳定时，神经和/或周围肌肉或者组织可能由于组件的移动而受损。另外，这些设备需要长久充电时间并且经常难以控制(例如编程)和调节。仍然需要一种稳定地定位于神经上并且可以提供相对容易去除和/或更换刺激设备的无引线完整设备。此外，现有技术的微型刺激器已经通常被设计成可注入。可注入刺激器不仅依赖于定位准确度而且依赖于由于容纳设备的原位异质组 织所致的任意电流流动。非屏蔽电极引起的电流流动将在多数情形中随着移动(例如颈部移动等)而变化从而使得几乎不可能控制与目标的关系(并且因此几乎不可能实现目标的可靠刺激)。在目标阈值极低并且用于激起所不希望的副作用的阈值很高的情形中，来自可注入刺激器的未屏蔽电极可以令人接受。然而对于多数情形，目标神经元由易受非预期刺激的组织包围。尽管便于植入，但是这些未屏蔽微型刺激器对于多数应用而言不可接受。通过在具有神经的隔离空间内包含微型刺激器，可以大量増加治疗窗ロ。迄今的神经刺激器应用还限于脉冲生成应用，其中向神经组织呈现恒定脉冲串列。这ー脉冲串列可以被门控或者调制成诱发所期望反应并且向目标组织传输适当信息。在其它应用(比如FES)中，呈现刺激以按照需求促动肌肉。然而可以按照与药物或者生物剂更相似的全新范式使用神经刺激器，其中呈现剂量并且诱发药物动力学或者药效反应。这ー类型的神经刺激可以造成通过主治医师编写(例如“编程”)的处方递送的类似于药物的反应。递送这ー类型的刺激通常要求同样通常与人类心率同步执行的短暂刺激持续时间和随后的长久休止期(off-time)持续时间。这样同步要求充分准确的实时时钟，该时钟发起刺激剂量的递送。这里描述可以解决上述需要中的ー些需要的微型刺激器及其使用方法。
发明内容
这里描述用于治疗慢性炎性紊乱的系统，这些系统包括可植入微型刺激器和外部充电器/控制器；在ー些变化中，也可以包括分离的控制器(例如“处方板”)作为系统的部分。在一些变化中，微型刺激器可以包括可以原位、在手术室中或者在制造过程期间组装的两个(或者更多)零件。微型刺激器(或者“微型刺激器系統”)可以包括有或者无完整电极的神经袖带(cuff)和微型刺激器，该神经袖带可以称为P0D( “保护和定向设备”(例如见图5A-图和先前通过引用而并入的、标题为“NERVE CUFF WITH POCKET FORLEADLESS STIMULATOR”的共同未决专利申请USSN 12/797，452))，该POD可以围绕神经组织的部分。微型刺激器(例如图4) 一般包括与神经组织产生接触并且如果与POD结合使用则也可以与POD内的完整接触产生接触的完整接触。刺激设备的POD袖带电极配置可以允许设备稳定地与神经(比如迷走神经)邻近定位。另外，袖带电极配置也可以具有将大部分电流驱动到神经中而又对周围组织屏蔽非所需刺激的特性。在一些实施例中，神经袖带一般包括聚合物袖带主体或者载体(比如Silastic 袖带或者套管)，该袖带主体或者载体具有限定于其中的用于不可去除地接收无引线刺激设备的袋或小袋。无引线刺激设备定位于袋或者套管内，从而设备的电极与待刺激的神经邻近定位并且与完整接触对准。袋可以由在刺激设备与袖带主体的内表面之间的空间限定或者可以包括附着到袖带主体的用于包含刺激设备的袋状结构。神经袖带可以根据所期望稳定水平而配置成耦合到神经或者包含神经的周围鞘或者二者。可以通过如下来植入神经袖带先将神经袖带要连接到的神经(比如迷走神经)从其周围鞘剖切、在神经周围卷绕神经袖带、可选地将神经袖带耦合或者縫合到神经或者鞘中的任ー个并且将刺激设备插入于袖带主体的袋或小袋内使得刺激设备与神经邻近、或者允许整个袖带和刺激设备沿着神经的轴浮置从而允许纤维封装设备并且消除或者減少设备沿着神经的上下移动、以及绕着神经轴旋转。
POD可以构造有生物相容且耐用的聚合物(图5A-图5D)。它被设计成尽可能薄以使附近组织的移位最小以免过量地多于微型刺激器本身。其它设计目的包括在表面之间的平滑和逐渐过渡以避免解剖损伤或者刺激。支撑容易允许更换微型刺激器；这可以通过在神经之上的顶部接近并且通过缝合线将设备固着于POD中来实现。可以实施縫合孔以指导外科医生，并且所嵌入的达可纶可以用来加固这些开ロ。可以使用机械(互锁)地并可视地键控(有色条)，从而当缝合关闭时不会出现变形或者未对准。设计应当使得过度收紧的縫合线不压缩神经从而导致供血受阻和最終神经死亡。在这ー实施例中，这通过在微型刺激器本身中创建刚性或者半刚性神经通道来实现。从圆形到椭圆形状的2-4_神经直径要求支撑；在这ー实施方式中优选椭圆形状。应当保护接触以免纤维经由POD生长以及屏蔽非目标组织。选择聚合材料以进一歩从软组织保护周围刚性MEB。POD維持与目标神经的同轴对准。POD设计使得POD可以在神经上上下移动并且可以绕着神经旋转，并且如前文提到的那样，这通过使用非共面天线来补偿。POD可以包含完整电扱。这提供完全环绕神经的机会。钼合金可以嵌入于POD聚合物中。由于可能有动脉屈曲或者自发患者移动所致的明显屈曲，所以决不允许集成接触端部从聚合物伸出。尖鋭金属物体可能严重伤害患者。通过将电极端部集成到缝合孔中来避免这ー可能性，因而即使聚合物退化，形成接触的金属编织物(briad)不会变松。微型刺激器(图4)本身可以包含诸多创新，在一个实施例中，它由陶瓷(比如氧化铝/Zirconia )管组成，该管具有铜焊到陶瓷管端部的生物相容金属配合件(比如钛/铌)(图7)。这些配合件接收激光焊接的金属盖从而在陶瓷管以内创建密闭空间。陶瓷管除了包含吸潮材料(例如“吸气剂”)还可以包含一种或者多种稀有气体和电子混合件(图8)，该吸潮材料用于出于密闭泄漏测试的目的而吸收附加潮气并且吸收可以穿透密闭屏障的任何潮气。电子组件可以在ー个实施方式中通过具有镀金弹簧接触来与两个端帽产生接触，这些弹簧接触与镀金盖相抵充分按压以在即使高度振动环境中仍然维持接触。在微型刺激器的外侧上，端帽可以与神经或者完整POD电极或者二者产生电接触。在另ー实施例中，电极可以焊接到端帽，并且这些电极将与神经或者完整POD电极或者二者产生接触。电极组件由衬底(图10和图11)、用于接收功率并且向充电和编程设备以外发送功率而且从充电和编程设备以外接收功率的一个或者多个天线、可补充电源以及可以自治地刺激神经组织的电子电路构成。在一些变化中，衬底可以由具有在厚膜エ艺中铺放的钯导体的陶瓷构造。电路用传导环氧树脂焊接或者附着到迹线，并且此外，电池、天线和弹簧接触被固定到衬底。天线可以由可以从外部电场接收功率的任何组件构成。这些天线具有某些特性(比如谐振频率和质量因子(Q))。这样的天线的ー个实施方式是有或者无铁氧体芯、用于形成具有所定义电感的电感器(图8和图9)的接线线圏。这ー电感器可以与谐振电容器和电阻损耗耦合以形成谐振电路。频率可以设置成辐射电场的频率以从外部源接收功率和数据。通过动态地向谐振电路加载实或者复阻抗来向源传送回数据。这可能创建由电场的外部驱动器感知的负载改变从而允许从植入物接收数据。天线的另一实施例是压电或者磁阻元件。天线也可以在尺寸上恰当设定成接收充分功率以向可补充电源充电。在平面天线 的情况下，可以在植入物中和/或外部实施多平面天线以便使设备容许轴向旋转(图9)。例如相对于彼此旋转30度(30° )的两个天线不会实现两个天线在ー个平面上的耦合而是将从任何方向維持某一程度的效率。可以通过由比如铜化铍和镀金这样的材料制成的弹簧接触来产生与端帽的电接触。与镀金端帽组合，这可以形成极可靠连接并且将内部混合件与机械冲击和热冲击隔离。静张カ必须低到足以在设备的寿命内不扭曲混合板从而使来自非无定形材料的实施方式为必需。另ー实施例将是在塑料载体中插入混合件，并且在焊接关闭端帽之前阻焊从端帽到衬底的连接线。该可补充电源可以是具有用于向植入物供电的充分容量以实现延长操作时段的电池、电容器和混合电池电容器设备。电源可以充分多次可再充电以支持设备的寿命。在一个实施方式中，将使用由锂固态材料制成的电池。这ー材料产生简单充电器电路，该充电器电路由在存在外部生成的电磁场时应用的电流限制电压源构成。所有这些电池技术可以由欠电压截止电路保护，该电路完全关断设备电流、因此防止在电池放电至它的最小电压以下时出现的不可逆化学改变。电源的可能重要的另ー特性是很低泄漏或者长久“存放寿命”。根据电池技术，可能重要的是记录电池已经迁移至它的最小电压(电池在该点不应充电)以下的电压。这通过一旦在天线上接收功率就测量电压并且关断电池充电来实现，因而产生可以与外部系统通信并且不能用来自治地刺激该患者的系统。电路可以由具有保护电路的电源充电器、用于控制设备的状态机、内部时钟、刺激电流源、防范过度密集的电磁场(比如过度供电的发送器或者MRI系统的动态部件遇到的电磁场)、保护外部电流生成器(比如单极电烙产生的外部电流生成器)、用于接收和传送数据的最終解调和调制电路、用于监视系统的电压测量电路以及生理/电极接ロ(图12和图13)构成。在一个实施例中，所有上述电路用集成电路以及分立部件来实施，在另ー实施例中，它将由集成电路、分立部件和分离的微控制器构成，该微控制器将包含用于包含固件、患者參数和所需系统状态的读取/写入非易失性存储器。微控制器可以包含其它功能(比如用于电压测量的模数转换器和用于驱动刺激电流源的数模转换器)。刺激给剂量可以受益于使用相当准确的时钟(该时钟随着在刺激之间的时间生成)或者用于实时时钟(该时钟实施潜在复杂得多的剂量场景)的滴答。通常使用压电晶体来实施准确时钟，但是这些晶体可能大型、昂贵并且易于损坏。一个替选实施例涉及到使用半导体结以生成參考电压，该參考电压又对RC电路充电以产生时间參考。通常，这些电压參考由于集成电路參数和温度变化而有明显变化。植入物在温度稳定的环境中，从而消除了温度补偿的需要。晶片到晶片和管芯到管芯的变化可以在制造期间在固定温度被校准并且缩放至37摄氏度或者可以在编程或者充电过程期间被校准。优选实施方式是在充电器中具有准确时间源、命令植入物在向充电器发送回消息之前产生具体数目的滴答。然后，充电器将向植入物提供滴答的实际持续时间。在例如一年的时段内仍然不特别准确，每当连接充电器，它都可以校正植入物时间。这ー模型也允许患者移向不同时区而不修改刺激的潜在突出节律成分。可以通过使用SiGe或者适当快速低损耗ニ极管进行整流、用齐纳ニ极管将峰电压限于集成电路和电容器可以容许的最大电压、然后由电容器滤波，来从谐振电路中的天线提取功率。通过动态地向谐振天线电路加负载或直接改变电路的Q从而向充电器/编程器传送回数据。 在载波的包络上对遥测数据编码。可以使用载波作为用于植入物的时钟源以对数据解码。包络可以由非线性元件(例如ニ极管)提取、然后用低通滤波器滤波以去除载波，该低通滤波器具有在位速率与载波频率之间的截止频率。然后可以按照长期或者短期平均值切分这ー包络信号以产生ニ进制数据，然后解码。可以通过向下分压来自谐振电路的传入差分电压并且解调来从充电天线提取反向遥测(back-telemetry)数据。可以通过用非线性元件(例如ニ极管)提取包络来执行解调，然后用低通滤波器滤波以去除载波，该低通滤波器具有在位速率与载波频率之间的截止频率。然后可以按照长期或者短期平均值切分这ー包络信号以产生ニ进制数据、然后解码。切分器的输出被路由至异步串行端ロ，该端ロ具有由激光修整和校准的振荡器生成的位时钟的近似。提供系统的充电和编程的外部系统由线圈构成，该线圈生成強度足以穿透患者的身体到达所植入的设备(图I)的位置的电磁场。通过调制载波的幅度向植入物通信数据。其中调制载波频率或者相位的其它实施方式是可能的。通过检测植入物中实施的负载变化键控所引起的微小改变并且解调所得信号来接收数据。线圈由手持或者佩戴(例如颈部上)的充电器中的微控制器控制，该充电器负责充电、编程和检查设备状态。充电/编程器可以使用有线或者无线链路来进一步链接到移动计算设备上实施的处方板。处方功能可以实施于充电设备(图2)的LCD屏幕中。线圈是被设置成具体频率的所调谐的谐振电路的部分或者允许移位频率以优化在外部线圈与植入物天线之间的耦合系数。在固定频率的情况下，它将设置成分配的频带(比如国际科学和医学频带(125KHz、6. 78MHz,13. 56MHz或者27MHz))。为了有效传送功率并且与分配的频带一起工作，线圈的Q可以相当高。E类发送器(图17)或者D类(图19)很好地适合于驱动线圏，因为它具有低零件计数并且具有很高效率。由于线圈并非理想设备并且它对周围介质的介电常数高度灵敏，所以必须进行诸多补偿。首先，线圈可能要求使用与线圈接线近邻的传导介质来屏蔽，不能形成电闭合环或者传送线圈将短路。其次，随着传送线圈移向皮肤和植入物，介电常数将明显移位，这ー移位将引起系统的谐振频率的移位。存在用干“重新调谐”电路的两种方法ー种是与线圈一起移位驱动频率，这要求植入物为电路的部分，而第二方法是具有用干“重新调谐”电路的方法。这在耦合系数少于2%的情况(这对于小型和深度植入的微型刺激器而言为通常情況)下是更实际方式。可以动态调谐电路以使功率传输最大化和/或使分配的频带以外的旁瓣辐射最小。通常通过使用嵌入于PID控制器(图18)中的可变电感器来实现动态调谐该环，该电感器被优化成使功率传输最大化或者使旁瓣辐射最小。在这ー线圈两端感应的电压可能为数百伏，并且电流可以接近一安培。通过将静态通量感应到串联调谐电感器中从而修改电感来实施可变电感技木。这通过在铁磁芯上卷绕初级和次级并且经过次级感应DC电流从而修改芯的有效介电常数使初级电感移位来实现。在一个实施例中，将在接收线圈中测量传送线圈上的反向遥测调制深度或者向微型刺激器导出的功率，并且PID控制器将调整第二线圈中的电感。可以通过对调制“集电极”电压进行调制或者通过门控载波接通和关闭至d类功率放大器或者二者来移位用于传送数据的线圈功率。一个实施方式是使用相位累加器(图39)振荡器来数字生成载波频率，该振荡器允许精确载波频率调整以辅助调谐系统以使耦合系数最大。 微型刺激器电极接触可以被设计成松耦合到神经以免束紧神经并且因此损伤神经，但是维持尽可能多的神经接触。它们应当由可接受的生理电极材料(比如钼铱合金)构造。刚性或者半刚性结构允许收紧POD而无压缩神经的可能。在刚性结构中，可以使若干尺寸可用以便适应可用神经尺寸(图3A-图3B)。半刚性结构允许接触弯曲以设定尺寸。可能要求不同POD尺寸以适应刚性和半刚性结构。闪光(flare)和辐射光线(radii)可以用来保证不会切割或者刮擦神经。例如这里描述用于治疗患者中的慢性炎症的系统。这样的系统可以包括可植入微型刺激器，配置用于在迷走神经的颈部分周围植入以通过施加低占空比刺激来调制炎症；充电器，配置成佩戴于患者的颈部周围并且对可植入微型刺激器充电；以及外部控制器，配置成设置用于微型刺激器的剂量幅度和剂量间隔。在一些变化中，该系统也包括用于将微型刺激器固着于患者内的P0D。该系统也可以被配置成对可植入微型刺激器充电少于约每周10分钟、每周20分钟、每周30分钟等。一般而言，这些系统可以被配置用于极低功率使用并且适合用于通过刺激颈迷走神经来调制炎症，因为(I)刺激是极低占空比刺激(例如长久关断时间、短暂相对低強度接通时间(刺激数次/天，持续<数分钟))，这允许使用固态电池并且少于按照全天调制的接通微小(minute)充电循环；(2)微型刺激器通常使用两个电极和非传统密闭馈通，这减少复杂度和尺寸；⑶微型刺激器可以使用以具体神经为目标的单个双极电流源；以及(4)可以使用超小、超低功率微处理器。在该系统的一些变化中，充电器可以是带状环，帯状环紧固于患者的颈部周围，从而环可以向植入物传送功率。外部控制器可以是电子处方板。如下文更具体描述的那样，可植入微型刺激器可以包括密闭地密封的囊体，囊体具有至少两个传导区域，囊体包围密封于囊体内的谐振器、电池和电子组件，其中电子组件由配置成吸收机械冲击的悬置物连接到囊体。在这ー变化中，电子组件可以包括配置成从谐振器接收功率以对电池充电的功率管理电路和配置成控制从囊体的传导区域刺激迷走神经的微型控制器。
例如这里也描述用于治疗患者中的慢性炎症的系统，这些系统包括可植入微型刺激器，配置用于在迷走神经的颈部分周围植入以通过向迷走神经施加低占空比刺激来调制炎症；P0D，配置成保持可植入微型刺激器与患者的迷走神经接触；充电器，配置成佩戴于患者的颈部周围并且对植入于患者的颈部区域内的可植入微型刺激器充电；以及外部控制器，配置成通过充电器来与微型刺激器通信并且由此设置用于微型刺激器的剂量幅度和剂量间隔，其中微型刺激器被配置成在充电器充电少于每周10分钟时连续调制炎症。该系统可以被配置成对可植入微型刺激器充电少于约每天10分钟、每周10分钟等。任何这里描述的充电器或者或者外部控制器可以用作系统的部分。这里也描述用于治疗慢性炎症的无引线、可植入微型刺激器设备，该设备包括密闭地密封的囊体；至少两个导电囊区域，其中每个区域电连接到用于向迷走神经施加刺激的电极；在密封的囊体内的谐振器；在密封的囊体内的电池；以及在密封的囊体内的电子组件，其中电子组件由配置成吸收机械冲击并且产生电接触的悬置物连接到囊体；其中电子组件包括配置成从谐振器接收功率以对电池充电的功率管理电路和配置成控制从传导囊区域刺激迷走神经的微型控制器。
囊体可以包括陶瓷体，陶瓷体具有密闭地密封的钛合金端部和附着到陶瓷体的完整钼-铱电极。在一些变化中，该设备还包括过温度控制，过温度控制包括配置成如果操作温度超过41°C则关断设备的热敏电阻。电池可以是锂固态电池(例如LiPON)。该设备也可以包括用于限制可以从谐振器对电池充电的功率量的电压限幅器。在一些变化中，该设备包括用于减少由于功率负载波动所致的通信错误的负载稳定器。在一些变化中，至少两个导电囊区域包括囊体的端部。例如至少两个导电囊区域可以由电阻钛合金制成以减少磁场吸收。可以使用任何适当悬置物(比如夹子或者弹簧)。在一些变化中，微型刺激器设备还包括具有电容器隔离的H桥电流源，H桥电流源连接两个导电囊区域中的每个囊区域。微型刺激器也可以包括配置成如果温度超过预定值则去调谐谐振器以防止能量吸收的ー个或多个温度传感器。在一些变化中，微型刺激器包括配置成去调谐谐振器以防止能量吸收的过电压传感器。微型刺激器也可以包括配置成限制来自谐振器的电流以实现可靠上电的电流限幅器。任何适当谐振器可以与微型刺激器一起使用。例如谐振器可以是配置成在约131KHz+/-2%谐振的线圈和电容器。谐振器可以包括铁氧体线圈，其中铁磁材料被选择成使操作范围中的介电常数最大并且使来自更高频率源(比如MRI和电热疗设备)的介电常数和能量吸收最小。微型刺激器的电子组件可以包括配置成检测和解调来自谐振器的控制信息并且与微控制器通信控制信息的遥测电路。这里也描述用于通过刺激迷走神经的颈区域来治疗慢性炎症的无引线、可植入微型刺激器设备，该设备包括密闭地密封的囊体，具有由中心非传导区域分离的两个导电囊端部区域，其中每个传导区域被配置成电连接到用于向迷走神经施加刺激的电极；在密封的囊体内的谐振器、电池和电子组件；悬置物，将电子组件连接到囊体以吸收机械冲击；其中电子组件包括配置成从谐振器接收功率以对电池充电的功率管理电路和配置成控制从传导囊区域刺激迷走神经的微型控制器。这里也描述充电器。例如，ー种配置成佩戴于患者的颈部周围用于对植入于患者的颈部中的微型刺激器充电的充电器设备可以包括增能器线圈，配置成配合于患者的颈部周围；插销，配置成将增能器线圈的两端可释放地固着在一起以闭合增能器线圈并且在患者的颈部周围形成螺线管环；以及D类放大器，驱动螺线管环并且配置成创建在约120与140KHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场。插销可以包括在增能器线圈的端部之间产生电连接的多个管脚，管脚被配置成維持低线圈电阻和高Q。在一些变化中，D类放大器包括高效率D类放大器。D类放大器可以被配置成在可变频率被驱动以使功率传输最大化。可以通过測量反向遥测调制深度来驱动D类放大器的输出以优化微型刺激器的功率吸收。在一些变化中，D类放大器控制温度并且防止遥测信
道饱和。驱动螺线管环的D类放大器可以被配置成创建在约127-135KHZ之间的频率的在约47-94A/m之间的磁场。充电器设备也可以包括用于调制磁场强度并且调谐功率的数字补偿pwm电路。权利要求32的设备还包括可调整至在约127KHZ至135KHZ之间的谐振器。在一些变化中，充电器设备也包括遥测系统。遥测系统可以包括配置成调制发送器集电极电压以发送数据的微处理器。任何这里描述的充电器也可以包括一个或者多个显示器或者指示器(例如灯)。这里也描述配置成佩戴于患者的颈部周围用于对植入于患者的颈部中的微型刺激器充电的充电器设备。一种充电器设备可以包括螺线管环，配置成佩戴于患者的颈部周围；D类放大器，驱动螺线管环并且配置成创建在约120与140KHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场。这里也描述使用任何所描述的设备和系统(包括其子集)来治疗慢性炎症的方法。例如这里描述治疗患者中的慢性炎症的方法，这些方法包括以下步骤在患者的颈部中植入与对象的迷走神经的颈区域电通信的微型刺激器；并且从佩戴于对象的颈部周围的充电器对所植入的微型刺激器充电和编程。该方法也可以包括向迷走神经施加电能以调制炎症。该方法也可以包括使用外部控制器对微型刺激器编程并且从充电器传送控制信息。插入微型刺激器的步骤可以包括向至少部分包围迷走神经的保护和定向设备(POD)中插入微型刺激器，其中POD被配置成固着与迷走神经通信的微型刺激器。在一些变化中，插入微型刺激器的步骤包括植入微型刺激器，微型刺激器具有密闭地密封的囊体，由非传导区域分离的至少两个导电囊区域以及在密封的囊体内的谐振器、电池和电子组件，以及悬置物，将电子组件连接到囊体以吸收机械冲击。在任何这些用于治疗的方法中，该方法可以包括将充电设备固着于患者的颈部周围的步骤。例如该方法可以包括通过将充电设备销锁在患者的颈部周围以形成完整螺线管环来将充电设备固着于患者的颈部周围。对所植入的微型刺激器充电和编程的步骤可以包括从充电器发射在约120与140KHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场。这里也描述治疗患者中的慢性炎症的方法，该方法包括在患者的颈部中植入与对象的迷走神经的颈区域通信的微型刺激器；刺激对象的迷走神经以调制炎症；将充电设备固着于患者的颈周围；并且通过从佩戴于对象的颈部周围的充电器发射在约120与140KHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场来从充电器对所植入的微型刺激器充电少于每周20分钟。本发明的上述发明内容并非g在于描述本发明的每个所示实施例或者每个实施方式而是突出某些关键特征。附图和下文具体描述更具体地举例说明这些实施例和特征。
图IA示出了包括无引线微型刺激器(示出了连接到迷走神经)和外部充电器/控制器的用于调制慢性炎症的系统的ー种变化。图IB示出了包括微型刺激器、充电器(“增能器”)和系统编程器/控制器(“处方板”)的用于调制慢性炎症的系统的另ー变化。图IC示出了包括微型刺激器、用于将无引线刺激器固着到神经的固着设备(POD)、外部充电器、系统编程器/控制器(“处方板”)和可选外科手术测试器的用于调制 慢性炎症的系统的另ー变化。图ID是示意地图示了微型刺激器和充电器的框图。图2图示了无线连接到微型刺激器的外部系统编程器/控制器的ー种变化。图3A示出了配置成包围炎性反射(inflammatory reflex)的神经周围的POD中的微型刺激器的一种变化；图38示出了微型刺激器和POD的放大图；图3(示出了微型刺激器的另ー变化；图3D示出了 POD内的图3C的微型刺激器。图3E示出了微型刺激器的另ー变化。图4示出了迷走神经周围的微型刺激器和POD的示意图。图5A- 分别示出了用于在神经(比如迷走神经)周围固着微型刺激器的套管(“P0D”)的一种变化的端视图、侧透视图、俯视图和侧视图。图6A-6D分别示出了具有完整电极接触的微型刺激器的一种变化的端视图、侧透视图、俯视图和侧视图。图7示出了用于具有铜焊接(brazed-on)受体的微型刺激器的陶瓷盒的ー种变化。图8示出了无弹簧加载接触的电子组件和端帽的ー种变化。图9A示出了经过具有非共面天线的微型刺激器的ー种变化的截面，并且图9B是图示了天线在改变角度时的旋转容差(效率)的图形。图10A-10C分别示出了具有固态电池和天线的微型刺激器的电子组件的透视图、俯视图和侧视图。图11A-11C分别示出了具有纽扣单元电池的微型刺激器的电子组件的透视图、俯视图和侧视图。图12A和12B是如这里描述的微型刺激器的变化的框图示意电路图。图12C和12D分别图不了电池开关和电压电源开关(VSW)的不意(电路)图。图13是示出了如这里描述的微型刺激器可能具有的各种操作模式的状态图。图14是如这里描述的植入物混合件示意图的ー种变化的框图示意电路图。图15是用于如这里在一个例子中描述的微型刺激器的系统示意图，并且图16是图15的微型刺激器的高级ASIC示意图。图17是E类放大器的ー种变化。图18图示了具有调谐电路的E类充电器电路的ー种变化。图19图示了 H桥刺激和测量电路的ー种变化。图20示出了具有植入的微型刺激器的患者的侧视图。图2IA-图21C图示了包括示例尺度的微型刺激器的ー种变化。图22示出了用于在微型刺激器中使用的ASIC的一种变化的示意图。图23A和图23B图示了如这里描述的微型刺激器的另ー变化。
图24A示出了图23A的微型刺激器的示意框图。图24B示出了图24A的ASIC的框图。图25A是按照充电功率示出了微型刺激器的热操作范围的图形。图25B示出了具有H = 64A/m的模拟植入物的热图像。图26示出了用于可以与微型刺激器一起使用的电池的一种变化的放电曲线。图27A-图27D分别示出了可以作为这里描述的微型刺激器的部分而使用的铁氧体谐振器的俯视图、侧视图、侧透视图和端视图。图28是在微型刺激器上有和无端帽的频率范围比对场强度的图形。图29示出了开始充电的微型刺激器的合成图形。图30示出了包括开关控制的微型刺激器的电路图。图31A和31B图示了用于外部对所植入的微型刺激器充电的充电器的变化。图31C和31D图示了充电器的另ー变化。图32是图示了如这里描述的充电器的一种变化的功能的状态图。图33是如这里描述的充电器的一种变化的功能图。图34A-图34F图示了可以使用的不同充电器显示器。图35A示出了用于控制所描述的系统的剂量的示例控制屏幕。图35B示出了示例高级阻抗控制屏幕。图35C示出了示例诊断屏幕。图36A和36B图不了用于充电和控制微型刺激器植入物的充电器的一种变化。图37示出了线圈和磁连接器组件的ー种变化。图38是在充电器与微型刺激器之间的功率传送的示意图。图39示出了用于充电器的一种变化的系统操作的功能框图。图40示出了用干与充电器一起使用的D类放大器和反向遥测数据检测器。
具体实施例方式用于电刺激一个或者多个神经以治疗慢性炎症的系统可以包括可植入、无线微型刺激器(如这里描述的微型刺激器)和外部充电设备(可以称为充电棒(wand)、充电器或者增能器)。在一些变化中，系统也包括控制器(比如“处方板”)，该控制器帮助控制和调节系统递送的剂量。可以使用固着设备(可以称为“P0D”)来固着微型刺激器就位以保持微型刺激器在神经周围或者相邻的位置中。这些微型刺激器被设计和适配用于治疗慢性炎症并且可以被具体配置用于这样的用途。因此，可植入微型刺激器可以是小型的并且适配用于低占空比刺激以调制炎症。例如可植入微型刺激器可以在数周或者甚至数月内保持相对少量功率并且在如下速率对它放电，该速率足以调制抗炎通路而不明显抑制心率或者触发来自迷走神经或者其它神经连接的任何数目的非所需效果。可以使用所描述的系统来如这里描述的那样治疗炎性反射的任何神经(包括迷走神经)。例如图I图示了包括微型刺激器的用于治疗慢性炎症的系统的ー种变化，该微型刺激器包含于在颈迷走神经上装配的POD中并且由外部充电器/编程器单元充电和编程。系统的这ー变化包括如所示已经被植入成接触迷走神经的微型刺激器103。植入物可以由充电器/控制器105设备编程、控制和/或充电。在这ー变化中，充电器/控制器是具有棒区域的回路。图IB示出了用于治疗慢性炎症的系统的另ー变化，系统也包括可植入微型刺激器103 (示出了插入到POD中以相对于神经保持它就位)和被配置为项圈的充电设备(“增能器” 105)，该项圈将佩戴于对象的颈部周围并且对植入物充电。可选地，系统可以包括处方板107，该处方板可以是分离的专用设备或者是移动或者其它手持设备的部分(例如用于在手持设备上运行的应用)。 图IC示出了用于治疗慢性炎症的系统的另ー变化。这里描述的系统也可以称为用于胆碱能抗炎通路的神经刺激(NACP)的系统。这些系统可以被配置成慢性可植入系统。在一些变化中，系统被配置成急性(例如急性可以是8小时或者更少)、亚急性(有望少于30日出现)或者慢性(有望多于30日出现)治疗。—般而言，这里描述的系统可以被配置成在由时值(chronaxie)和基強度(rheobase)表征的最小水平施加电刺激,该最小水平是调制炎性反射(例如调制细胞因子(cytokine)释放)所必需的。时值通常是指为了刺激神经而需要施加強度为基强度的两倍的电流的最少时间。基强度是产生动作电势的无穷持续时间的最小电流。如这里所用，细胞因子是指类似于激素和神经递质广泛使用于细胞通信中的信号蛋白和糖蛋白类别。这里描述的NCAP系统通常g在通过使用所植入的神经刺激设备(微型刺激器)来治疗慢性炎症以影响胆碱能抗炎通路的神经刺激(NCAP)作为用于风湿病和其它炎症介导疾病和紊乱的潜在医疗干预。已经表明胆碱能抗炎通路的神经刺激(NCAP)调制炎症。因此，从疾病(例如炎症疾病)发作起显现的症状的治疗和管理基于调制胆碱能抗炎通路的概念。NCAP通路通常維持循环免疫细胞的精确抑制。如这里所用，CAP是如下反射，该反射利用在脑部、化学受体和网状内皮系统(例如脾、肝)之间经由迷走神经行进的胆碱能神经信号。促炎细胞因子(例如瘤坏死因子或者TNF)从常驻免疫细胞的局部释放受输出管或者间接地受传入迷走神经信号抑制。NCAP引起脾、肝和其它网状内皮器官的功能和微观环境的重要改变。系统地循环的白细胞在它们穿越肝和脾时变得“受训”、由此在功能上被网状内皮系统的受影响的环境下调，这ー影响可能潜在地出现于甚至无慢性病吋。使用这ー模型，久远的炎症随后受下调的细胞因子水平阻止。用具体ー批电脉冲刺激迷走神经调节促炎细胞因子的产生。转而，下调这些细胞因子可以减少在具有自身免疫和炎性紊乱的患者的关节和其它器官中的局部炎症。NCAP系统包括通过刺激颈迷走神经来触发CAP的神经刺激器。NCAP系统按照特定间隔发出強度足以触发CAP的电流控制脉冲的定时脉冲串。剂量幅度和剂量间隔这两个參数可以由临床医生用来调整设备。例如临床医生可以通过修改电流电平来设置剂量幅度。可以通过改变在剂量之间的持续时间(例如12、24、48小吋)来设置计量间隔。
在一些变化中，剂量幅度可以设置成在医疗窗内。医疗窗定义为触发CAP所必需的电流下限，而上限为患者感觉不适的电平。下限称为阈值(T)，而不适电平称为上限舒适电平(UCL)。 剂量幅度阈值非线性地依赖于电流⑴、脉冲宽度(PW)、脉冲频率(PF)和脉冲串持续时间(BD)。幅度主要由电荷(Q)设置，该电荷为电流(I) X脉冲宽度(PW)。在神经刺激应用中，在确定阈值并且在医疗窗内工作时，电流具有最线性关系。因此，临床医生可以通过修改电流来修改剂量幅度。其它參数保持为实验确定的默认值。脉冲宽度被选择成窄到足以使肌肉康复最少而宽到足以适当在作为目标的神经元的时值以上。在临床前期工作中实验确定刺激持续时间和脉冲频率。剂量间隔可以对于特定疾病和患者经历的疾病強度而言是特有的。初始研究已经表明迷走神经的颈部分可以是用于递送刺激的理想解剖位置。神经与内部颈静脉和颈动脉平行穿过颈动脉鞘。在这一位置，用于迷走神经的激发阈值低，并且神经是外科手术可达的。尚未发现生物标记调制(例如细胞因子调制)在右与左之间的任何明显不同。即使认为右迷走神经在触发心脏心律不齐时具有比左侧更低的阈值，NCAP所必需的阈值仍然比有望引起这样的心律不齐的阈值低得多。因此，递送NCAP的设备可以安全地应用于右或者左迷走神经。也已经惊讶地发现通过使用双极袖带电极设计对颈迷走神经最大化医疗窗。袖带的关键參数可以是接触的间距和屏蔽。例如接触点或者带可以间隔开迷走神经的1-2个直径，并且向易受无意的触发的其它附近结构屏蔽来自这些接触的电流可能是有帮助的。可以通过使用尽可能长和宽的带以减少神经刺激器功率要求来进ー步优化袖帯。因此可以用袖带、引线和可植入脉冲生成(IPG)或者无引线袖带实施这里描述的系统(例如NCAP系统)的任何变化。优选实施方式是如下微型刺激器实施的无引线袖帯，该微型刺激器具有与神经密切接触并且包含于保护和定向设备(POD)内的完整电极接触。在图3A和3B中图示了这一点。POD 301可以形成电流屏蔽、保持微型刺激器与迷走神经相抵就位并且延伸微型刺激器完整接触而完整接触在POD本身中。POD通常是聚合物鞘，该鞘封装微型刺激器植入物并且允许神经与微型刺激器植入物的长度平行地、倚靠鞘壁地穿过内部。在POD的鞘内，微型刺激器植入物保持与迷走神经相抵固定，因而电极保持与神经接触。POD锚定植入物就位并且防止植入物旋转或者与神经分离以及维持在电极与神经之间的接触并且保留如微型刺激器电池的充分外部充电所必需的定向。回顾图1C，系统可以包括包含于POD中的可植入微型刺激器、患者充电器和可以由临床医生用来为患者设置剂量參数的处方板。这一系统可以评估NCAP技术用于临床患者的慢性治疗的功效、安全性和可用性。系统可以运用处方板(外部控制器)，该处方板可以包括治疗选项范围。如在先前通过整体引用而并入的USSN 12/874，171 (标题为“PRESCRIPTION PADFOR TREATMENT OF INFLAMMATORY DISORDERS”)中更具体描述的那样，处方板可以在简化接口中并入工作流程并且提供可以利用商业上稳健和顺应的方法和过程向外部数据库传输的数据收集设施。在使用吋，临床医生可以在评价患者之后推荐使用系统；临床医生可以确定批准慢性炎症治疗。临床医生然后可以让患者求助于介入医生以植入微型刺激器。随后，临床医生(或者另ー临床医生)可以监视患者并且经由无线编程器(例如处方板)调整设备。临床医生可以在用于自身免疫和炎性紊乱的诊断和治疗过程方面受过训练；系统的介入放置可以由在有源神经刺激设备的植入方面受过训练、具有关于颈部解剖和迷走神经解剖的充分深入知识和经验、在颈动脉鞘中或者周围执行外科手术剖切方面有经验的外科医生执行。系统可以输出信号(包括诊断、历史治疗时间表等)。临床医生可以在闪光期间和/或在例行拜访期间调整设备。在USSN12/874，171中提供了微型刺激器的植入例子。例如可以通过沿着在面部静脉与肩胛舌骨肌(omohyoid)肌肉之间的Lange’ s皱纹在皮肤中产生切ロ(例如3 cm)来插入植入物从而反映胸锁乳突肌(sternocleidomastoid)并且获得对颈动脉鞘的访问。IJV可以被移位，并且从颈动脉壁剖切迷走神经2cm)。尺寸设定工具可以用来測量迷走神经，并且可以选择适当微型刺激器和POD工具箱(小、中、大)。然后在神经之下插入POD而POD面向外科医生打开，从而微型刺激器可以插入于POD以内，从而微型刺激器接触捕获迷走神经。然后可以缝合关闭P0D。在一些变化中，外科手术测试器可以用来激活微型刺激器并且执行系统完整性和阻抗检查并且在植入期间或者之后关闭微型刺激器。在其它变化中，如下文更具体描述的那样，外科手术测试器可以是不必要 的。医师可以使用患者充电器以激活微型刺激器、执行完整性检查并且保证充分电池储备存在。可以用亚阈值电流调控电极，并且可以测量阻杭。医师可以对微型刺激器充电。在一些变化中，患者可以直接使用与医师可以使用的控制器分离的分离充电器(例如“增能器”)。取而代之，患者控制器可以包括针对医师操作的控制；系统可以禁止非医师(例如无密钥、密码或者其它安全通行证的人士)操作或者修改控制。一般而言，医师可以建立安全剂量水平。医师可以缓慢递增电流电平以建立最大限制(上限舒适限制)。这ー电流电平可以用来设置剂量水平。可以在这一临床阶段期间确定确切过程。医师也可以指给剂量參数，这些參数指给剂量水平和剂量间隔。设备可以包含若干并行给剂量程序，这些程序可以用来使患者适应刺激、逐渐增加剂量直至实现功效、重置快速抗药反应或者应对独特的患者情形。如提到的那样，患者可以使用患者充电器以在必需时间(例如每天、每周等)补充微型刺激器电池。临床医生也可以与患者一起工作以基于患者的刺激需要和生活方式来设立时间表。在一些变化中，通过展开患者充电器回路、将回路放在头上并且闭合柄部以闭合回路(这可以将充电器充分地定位于所植入的设备附近)来实现微型刺激器电池充电。充电可以自动开始或者用户(患者或者医师)可以推动充电按钮。患者可以注视患者充电器上的进度并且可以在充电完成时得到通知。充电的长度可以主要依赖于剂量水平。患者充电越頻繁，充电时间可以越短。充电器和/或植入物可以包括时钟，并且在一些变化中，患者可以在患者充电器上设置时区以反映他的/她的位置。患者充电器可以在充电之时更新微型刺激器时间參数。这可以使患者能够调整适应与旅行有关的时区改变或者白昼节省时间调整。由于刺激可以是可感知的(被患者感觉)，所以可能重要的是患者在每天相同时间接收刺激。如果患者不足够频繁地充电，则系统可以在约3个月的备用电池保留时自动中止治疗。一旦治疗停止，患者必须拜访他们的医师以重启治疗以避免损坏要求重新植入的植入物。一般而言，微型刺激器和POD可以适合于设计寿命为10年或者更长的慢性治疗。电池可以支持20年寿命。微型刺激器电池充电间隔可以依赖于患者剂量设置，然而如下文更具体描述的那样，系统可以被配置成节约电力并且因此使充电间隔和/或时间最少从而大量增强患者舒适度和顺应性(compliance)。微型刺激器和POD可以封装到工具箱中。任何这里描述的系统也可以包括外科手木工具箱，该工具箱具有微型刺激器和POD的植入所必需的物品。这不妨碍外科医生在修正期间使用现有POD并且仅更换微型刺激器。系统工具箱可以用于小、中和大的迷走神经。迷走神经尺寸设定工具箱可以用于确定使用哪个工具箱。在一些变化中，微型刺激器和POD具有宽松配合，因而设备的内腔和神经的最宽部分具有宽松配合而不约束血流并且允许轴向灵活性以及对设备的压缩カ和张カ二者而不损耗神经。例如POD可以封装微型刺激器，因而可以经过迷走神经访问端ロ出现电流泄漏。所有其它电流泄漏源可以在缝合关闭POD时是<25μΑ。微型刺激器可以具有用于迷走神经的縫。这ー个缝可以具有用于迷走神经的近似为(例如+/-5%、10%、20%、30%、40%、50% )2w x I. 5h、3w x 2h、4w x 3h(mm)的 三个尺寸(近似为小、中、大)。微型刺激器和POD以及部件的可植入部件通常在介入手术期间应用于无菌屏障内并且可被无菌供应。灭菌方法可以是氧化こ烯(EO)。在一些变化中，POD可以由1-3个缝合线固着并且可以包括用于容易允许外科医生匹配縫合孔从而使失误最少的标记器。可以配置POD使得过度收紧缝合线不引起迷走神经供血受阻。微型刺激器和POD横截面积可以不超过60_2(包括最大神经模型)。包括最大神经模型的体积可以少于I. 5cc。由于绕着轴的旋转以及在迷走神经上的上下移动可能在康复期间出现。患者充电器可以允许适应这一移动。在一些变化中，微型刺激器可以具有双极刺激电流源，该电流源产生具有下表I中所示特性的刺激剂量。在一些变化中，系统可以被配置成允许调整下文列举的“高级參数”;在一些变化中，可以配置參数使得预定或者预设它们。在一些变化中，高级參数对于临床医生而言不可调整(或者未示出)。除非另有指定，表I中列举的所有參数为±5%。
_ハ主 _
剂量幅度(DA)_0-5,000μΑ而步进为25μΑ_O_间隔分钟、小时、天、周、月天每个间隔的剂量 Ν=60最大值I数目_ __ _ _
权利要求
1.ー种用于治疗患者中的慢性炎症的系统，所述系统包括 可植入微型刺激器，配置用于在迷走神经的颈部分周围植入以通过施加低占空比刺激来调制炎症； 充电器，配置成佩戴于所述患者的颈部周围并且对所述可植入微型刺激器充电；以及 外部控制器，配置成设置用于所述微型刺激器的剂量幅度和剂量间隔。
2.根据权利要求I所述的系统，还包括用于将所述微型刺激器固着于所述患者内的POD。
3.根据权利要求I所述的系统，其中所述系统被配置成对所述可植入微型刺激器充电少于约每周10分钟。
4.根据权利要求I所述的系统，其中所述充电器包括带状环，所述带状环紧固于所述患者的颈部周围，从而所述环可以向所述植入物传送功率。
5.根据权利要求I所述的系统，其中所述外部控制器包括电子处方板。
6.根据权利要求I所述的系统，其中所述可植入微型刺激器包括密闭地密封的囊体，所述囊体具有至少两个传导区域，所述囊体包围密封于所述囊体内的谐振器、电池和电子组件，其中所述电子组件由配置成吸收机械冲击的悬置物连接到所述囊体。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述电子组件包括配置成从所述谐振器接收功率以对所述电池充电的功率管理电路和配置成控制从所述囊体的所述传导区域刺激所述迷走神经的微型控制器。
8.ー种用于治疗患者中的慢性炎症的系统，所述系统包括 可植入微型刺激器，配置用于在迷走神经的颈部分周围植入以通过向所述迷走神经施加低占空比刺激来调制炎症； POD,配置成保持所述可植入微型刺激器与患者的迷走神经接触； 充电器，配置成佩戴于所述患者的颈部周围并且对植入于所述患者的颈部区域内的所述可植入微型刺激器充电；以及 外部控制器，配置成通过所述充电器来与所述微型刺激器通信并且由此设置用于所述微型刺激器的剂量幅度和剂量间隔， 其中微型刺激器被配置成在所述充电器充电少于每周10分钟时连续调制炎症。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述系统被配置成对所述可植入微型刺激器充电少于约每天10分钟。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述充电器包括带状环，所述带状环紧固于所述患者的颈部周围，从而所述环可以向所述植入物传送功率。
11.根据权利要求8所述的系统，其中磁紧固所述充电器环以便快速释放，并且针对所述线圈的每匝通过ー个或者多个弹簧式接触产生电接触。
12.根据权利要求8所述的系统，其中所述外部控制器包括电子处方板。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述可植入微型刺激器包括密闭地密封的囊体，所述囊体具有至少两个传导区域，所述囊体包围密封于所述囊体内的谐振器、电池和电子组件，其中所述电子组件由配置成吸收机械冲击的悬置物连接到所述囊体。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述电子组件包括配置成从所述谐振器接收功率以对所述电池充电的功率管理电路和配置成控制从所述囊体的所述传导区域刺激所述迷走神经的微型控制器。
15.ー种用于治疗慢性炎症的无引线、可植入微型刺激器设备，所述设备包括 密闭地密封的囊体； 至少两个导电囊区域，其中每个区域电连接到用于向迷走神经施加刺激的电极； 在所述密封的囊体内的谐振器； 在所述密封的囊体内的电池；以及 在所述密封的囊体内的电子组件，其中所述电子组件由配置成吸收机械冲击并且产生电接触的悬置物连接到所述囊体； 其中所述电子组件包括配置成从所述谐振器接收功率以对所述电池充电的功率管理电路和配置成控制从所述传导囊区域刺激所述迷走神经的微型控制器。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述囊体包括陶瓷体，所述陶瓷体具有密闭地密封的钛合金端部和附着到其的完整钼-铱电扱。
17.根据权利要求15所述的设备，还包括过温度控制，所述过温度控制包括配置成如果操作温度超过41°C则关断所述设备的热敏电阻。
18.根据权利要求15所述的设备，其中所述电池包括锂固态电池。
19.根据权利要求15所述的设备，还包括用于限制可以从所述谐振器对所述电池充电的功率量的电压限幅器。
20.根据权利要求15所述的设备，还包括用于减少由于功率负载波动所致的通信错误的负载稳定器。
21.根据权利要求15所述的设备，其中所述至少两个导电囊区域包括所述囊体的端部。
22.根据权利要求15所述的设备，其中所述至少两个导电囊区域由电阻钛合金制成以减少磁场吸收。
23.根据权利要求15所述的设备，其中所述悬置物包括夹子或者弹簧。
24.根据权利要求15所述的设备，还包括具有电容器隔离的H桥电流源，所述H桥电流源连接所述两个导电囊区域中的每个导电囊区域。
25.根据权利要求15所述的设备，还包括配置成如果温度超过预定值则去调谐所述谐振器以防止能量吸收的温度传感器。
26.根据权利要求15所述的设备，还包括配置成去调谐所述谐振器以防止能量吸收的过电压传感器。
27.根据权利要求15所述的设备，还包括配置成限制来自所述谐振器的电流以实现可靠上电的电流限幅器。
28.根据权利要求15所述的设备，其中所述谐振器包括配置成在约131KHz+/-2%谐振的线圈和电容器。
29.根据权利要求15所述的设备，其中所述谐振器包括铁氧体线圈，其中铁磁材料被选择成使操作范围中的介电常数最大并且使来自诸如MRI和电热疗设备之类的更高频率源的介电常数和能量吸收最小。
30.根据权利要求15所述的设备，其中所述电子组件包括配置成检测和解调来自所述谐振器的控制信息并且与所述微控制器通信所述控制信息的遥测电路。
31.ー种用于通过刺激迷走神经的颈区域来治疗慢性炎症的无引线、可植入微型刺激器设备，所述设备包括 密闭地密封的囊体，具有由中心非传导区域分离的两个导电囊端部区域，其中每个传导区域被配置成电连接到用于向迷走神经施加刺激的电极； 在所述密封的囊体内的谐振器、电池和电子组件；以及 悬置物，将所述电子组件连接到所述囊体以吸收机械冲击； 其中所述电子组件包括配置成从所述谐振器接收功率以对所述电池充电的功率管理电路和配置成控制从所述传导囊区域刺激所述迷走神经的微型控制器。
32.一种充电器设备，配置成佩戴于患者的颈部周围用于对植入于所述患者的颈部中的微型刺激器充电，所述设备包括 增能器线圈，配置成配合于所述患者的颈部周围； 插销，配置成将所述增能器线圈的两端可释放地固着在一起以闭合所述增能器线圈并且在所述患者的颈部周围形成螺线管环；以及 D类放大器，驱动所述螺线管环并且配置成创建在约120与HOKHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述插销包括在所述增能器线圈的端部之间产生电连接的多个管脚，所述管脚被配置成維持低线圈电阻和高Q。
34.根据权利要求32所述的设备，其中所述D类放大器包括高效率D类放大器。
35.根据权利要求32所述的设备，其中所述D类放大器被配置成在可变频率被驱动以使功率传输最大化。
36.根据权利要求32所述的设备，其中通过测量反向遥测调制深度来驱动所述D类放大器的输出以优化所述微型刺激器的功率吸收。
37.根据权利要求32所述的设备，其中所述D类放大器控制温度并且防止遥测信道饱和。
38.根据权利要求32所述的设备，还包括用于调制磁场强度并且调谐功率的数字补偿pwm电路。
39.根据权利要求32所述的设备，其中驱动所述螺线管环的所述D类放大器被配置成创建在约127-135KHZ之间的频率的在约47_94A/m之间的磁场。
40.根据权利要求32所述的设备，还包括可调整至在约127KHZ至135KHz之间的谐振器。
41.根据权利要求32所述的设备，还包括遥测系统。
42.根据权利要求41所述的设备，其中所述遥测系统包括配置成调制发送器集电极电压以发送数据的微处理器。
43.根据权利要求32所述的设备，还包括显示器。
44.一种充电器设备，配置成佩戴于患者的颈部周围用于对植入于所述患者的颈部中的微型刺激器充电，所述设备包括 螺线管环，配置成佩戴于所述患者的颈部周围；以及 D类放大器，驱动所述螺线管环并且配置成创建在约120与HOKHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场。
45.一种治疗患者中的慢性炎症的方法，所述方法包括 在所述患者的颈部中植入与对象的迷走神经的颈区域电通信的微型刺激器；并且 从佩戴于所述对象的颈部周围的充电器对所植入的微型刺激器充电和编程。
46.根据权利要求45所述的方法，还包括向所述迷走神经施加电能以调制炎症。
47.根据权利要求45所述的方法，还包括使用外部控制器对所述微型刺激器编程并且从所述充电器传送控制信息。
48.根据权利要求45所述的方法，其中所述插入所述微型刺激器的步骤包括向至少部分包围所述迷走神经的保护和定向设备POD中插入所述微型刺激器，其中所述POD被配置成固着与所述迷走神经通信的所述微型刺激器。
49.根据权利要求45所述的方法，其中所述插入所述微型刺激器的步骤包括植入微型刺激器，所述微型刺激器具有密闭地密封的囊体，具有由非传导区域分离的至少两个导电囊区域以及在所述密封的囊体内的谐振器、电池和电子组件；以及悬置物，将所述电子组件连接到所述囊体以吸收机械冲击。
50.根据权利要求45所述的方法，还包括将充电设备固着于所述患者的颈部周围。
51.根据权利要求45所述的方法，还包括通过将充电设备销锁在所述患者的颈部周围以形成完整螺线管环来将所述充电设备固着于所述患者的颈部周围。
52.根据权利要求45所述的方法，其中所述对所植入的微型刺激器充电和编程的步骤包括从所述充电器发射在约120与140KHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场。
53.一种治疗患者中的慢性炎症的方法，所述方法包括 在所述患者的颈部中植入与对象的迷走神经的颈区域通信的微型刺激器； 刺激所述对象的迷走神经以调制炎症； 将充电设备固着于所述患者的颈周围；并且 通过从佩戴于所述对象的颈部周围的充电器发射在约120与140KHz之间的频率的在约40与100A/m之间的磁场来从所述充电器对所植入的微型刺激器充电少于姆周20分钟。
全文摘要
一种用于治疗慢性炎症的系统可以包括可植入微型刺激器、可佩戴充电器并且可选地包括外部控制器。可植入微型刺激器可以实施为可植入成与迷走神经的颈区域通信的无引线神经刺激器。微型刺激器可以解决若干类型的刺激，包括有规律的剂量递送。可佩戴充电器可以佩戴于对象的颈部周围以对所植入的微型刺激器迅速(每周＜10分钟)充电。外部控制器可以配置为处方板，处方板控制微型刺激器的给剂量和活动。
文档编号A61N1/372GK102821814SQ201080053204
公开日2012年12月12日 申请日期2010年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者M·A·法尔季斯, J·M·西蒙, 刘亿明 申请人:赛博恩特医疗器械公司