刺激装置和方法_5

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,其可用于产生周期性振荡输出信号。如此处所示,控制器电路(4600)可以包括电压源(4602)、电阻器(4604)、第一电容器(4606)、第二电容器(4614)、第三电容器(4616)、双极结型晶体管(4608)、发送线圈(4610)和扼流圈(4612)。电压源(4602)(例如,电池)可并联连接到电阻器(4604)和第一电容器(4606),以及双极结型晶体管(4608)的基极可以连接在电阻器(4604)与第一电容器(4606)之间。电压源(4602)的第一端还可以连接到发送线圈(4610)。电压源(4602)的第二端还可以连接到扼流圈(4612)和第三电容器(4616)。双极结型晶体管(4608)集电极可以连接到发送线圈(4610)和第二电容器(4614),并且双极结型晶体管(4608)的发射极可以连接到第二电容器(4614)、第三电容器(4616)和扼流圈(4612)。
[0156]当电压源(4602)连接到控制器电路(4600)时,电压源(4602)可以给第一电容器(4606)充电,直到双极结型晶体管(4608)开始导电。当双极结型晶体管(4608)导电时,振荡信号可以通过发送线圈(4610)以产生振荡磁场。振荡输出信号的频率可通过发送线圈(4610)的电感值和第二电容器(4614)与第三电容器(4616)的电容值确定。扼流圈(4612)可以在产生振荡输出信号期间提供DC偏置。振荡信号可以持续,直到第一电容器(4606)通过双极结型晶体管(4608)放电以及双极结型晶体管(4608)停止导电。此时,电压源(4602)可以给第一电容器(4606)充电,从而重复产生振荡输出信号。通过此方式,振荡信号可以以设定的间隔持续产生,直到电压源(4602)断开连接或以其它方式耗尽。电阻器(4604)的电阻可以确定第一电容器(4606)的充电速率,该速率可确定振荡输出信号的后续执行之间的延迟。在一些变形中,电阻器(4604)可调节以改变延迟。此外,第一电容器(4606)的电容可以至少部分地确定振荡输出信号的持续时间。在一些变形中,第一电容器(4606)可调节以改变振荡输出信号持续时间。
[0157]电压源(4602)可以选择性地连接到控制器电路以确定控制器电路(4600)何时产生振荡输出信号。例如,在其中控制器电路(4600)并入在具有释放衬里的贴片内的变形中,如上面更详细地描述的那样,去除释放衬里可以将电压源(4602)连接到控制器电路(4600)(或以其它方式完成电路),从而启动发送信号的周期产生。在这些变形中,电压源(4602)可以包括一个或多个电池,这些电池可以在设定的时长(例如,大约四个小时、大约八个小时等)内供电控制器电路(4600)。在其它变形中,控制器可被配置为在设定的时长之后(或在患者执行某一输入时)断开电压源(4602)。在一些变形中,控制器可以包括可控制电压源(4602)与控制器电路(4600)的连接的一个或多个控制器和/或用户输入。
[0158]在一些变形中,控制器可被配置为独立于来自植入的微刺激器(或另一控制器)的任何反馈而输出信号。例如,在一些变形中,控制器可被配置为当控制器被激活时(例如,通过按压控制器上的按钮、将释放衬里从粘合层去除等),在预设的时间产生预设信号。在一些变形中,如下面更详细地描述的那样,预设信号可通过用户输入修改。
[0159]在其它变形中,控制器可被配置为响应于从植入的微刺激器接收的反馈而改变其输出。在一些实例中,控制器可被配置为基于反馈改变其输出以考虑控制器与微刺激器之间的未对准或其它移动。例如,在一些变形中,植入的微刺激器可被配置为将有关微刺激器接收的信号强度的信息发送到控制器,并且控制器可被配置为响应于接收到的信息修改其输出。在其它变形中,控制器可被配置为检测并测量位于控制器产生的场内的负载,并且可以根据所测量的负载改变所产生的磁场强度。额外地或备选地,控制器可被配置为从患者处接收一个或多个测量信号(例如,指示干眼症的信号),并且可被配置为响应于测量信号而改变控制器的输出。在其中植入的微刺激器包括一个或多个可调节/可调谐部件的变形中,改变微刺激器的输出可以包括调节可调部件。
[0160]在又一变形中,希望允许患者通过增加或减小控制器输出强度来改变刺激强度。在一些变形中,控制器可以包括一个或多个按钮、滑块、杆、柄或其它机构,患者可以操作它们以改变控制器的输出强度。在其它变形中,刺激系统可以包括一个或多个外部编程器,可用于改变控制器的输出。例如,上面参考图21描述的手持控制器(2102)可被配置为与一个或多个其它控制器(例如,植入的控制器)通信并将编程指令提供给这些控制器。
[0161]在一些变形中,控制器可以包括一个或多个安全元件。例如,在一些变形中,控制器可以包括温度传感器,其测量控制器内的温度。在这些变形中,控制器可被配置为在控制器内的温度超过特定阈值时关机。这样可阻止控制器达到伤害患者的温度(例如,当患者持有控制器时,当控制器附着在患者身体上等)。
[0162]在一些变形中,刺激组可以包括多个控制器,其中每个控制器被配置为产生不同的输出信号。图24示出控制器组的一个变形(2400),其包括多个单独的控制器。如此处所示,控制器组(2400)包括第一控制器(2402)、第二控制器(2404)、第三控制器(2406)和第四控制器(2408),但是应该理解,控制器集(2400)可以包括任何适当数量的控制器。控制器组(2400)的控制器可被配置为产生具有不同刺激参数(例如,脉冲宽度、刺激时长等)的输出信号,以便患者可选择特定的控制器来实现特定物理效应。例如,第一控制器(2402)可被配置为产生脉冲宽度长于第二控制器(2404)产生的输出信号的输出信号,以及第二控制器(2404)可被配置为产生脉冲宽度长于第三控制器(2406)产生的输出信号的输出信号。患者可使用第二控制器(2404)将刺激信号提供给可植入微刺激器。如果刺激对于患者而言太强烈,则患者可以从第二控制器(2404)切换为第三控制器(2406)(或者第四控制器(2408),该控制器可产生比第三控制器(2406)弱的刺激信号)。相反,如果第二控制器(2404)提供的刺激刺激未实现希望的物理效应,则患者可以从第二控制器(2 4 O 4)切换为第一控制器(2402)ο
[0163]在一些实例中,希望以预定时间将特定刺激信号提供给患者。因此,希望将刺激系统配置为将可控的刺激“剂量”提供给患者。例如,希望将刺激系统配置为在设定的时长(例如,四个小时、八个小时、十二个小时等)内提供刺激。因此,此处描述的控制器可被配置为以预定的时长产生输出信号,这样可导致被植入患者的微刺激器产生相应的刺激信号。
[0164]在其中控制器包括贴片(具有被释放衬里覆盖的粘合层,例如上面更详细地描述的那样)的变形中,去除释放衬里可以启动刺激治疗的剂量。在其中刺激系统包括具有无源刺激系统的微刺激器的变形中,刺激治疗可以包括产生输出信号并将输出信号发送到微刺激器,如上面更详细地描述的那样。在其中刺激系统包括具有可植入脉冲产生器的微刺激器的变形中,刺激治疗可以包括将一个或多个信号传送到可植入脉冲产生器以指示微刺激器将刺激传送到组织。控制器可以该剂量的刺激治疗时长持续输出一个或多个信号。在一些实例中,控制器可被编程为在设定的时长之后关机或以其它方式终止产生信号。在其它实例中,控制器的电源可以只具有该剂量的刺激治疗期间供电控制器的足够电荷。
[0165]在其中贴片控制器具有多个由释放衬里分隔的粘合层的变形中,去除每个释放衬里可以开始不同剂量的刺激治疗。例如,可以希望患者每天接收一个剂量的刺激治疗。为了开始第一天的刺激剂量,患者可以从第一粘合层剥离第一释放衬里,并且通过第一粘合层将控制器附着在皮肤表面上。去除第一释放衬里可以启动第一剂量的刺激治疗,该剂量可在控制器附着在患者身体上时传送给患者。贴片可以在执行第一剂量之后从患者身上移除。在下一天,患者可以从第二粘合层去除第二释放衬里(此操作可启动第二剂量的刺激治疗),并且可以将控制器重新附着在皮肤表面上以允许传送第二剂量的刺激治疗。此操作可重复执行,直到贴片控制器的每个粘合层被使用,或者直到患者执行规定数目的剂量。
[0166]在其它变形中,多个可丢弃控制器可被用于传送多个刺激治疗剂量。例如,图25A和25B示出控制器组(2500)的侧视图和俯视图,该控制器组可用于传送多个刺激治疗剂量。如此处所示,控制器组(2500)可以包括多个层叠的贴片控制器(2502),这些控制器附着在基底(2504)上。每个贴片控制器(2502)可以包括卡舌(2506)或其它可帮助将该控制器从叠层中移除的结构。在一些实例中,每个控制器(2502)的一个或多个部分(例如,卡舌(2506))可标注有控制器(2502)的希望使用时间或日,以及控制器(2502)可被配置为提供输出信号,该输出信号被配置为以希望的使用时间或日提供所需的治疗。例如,一组七个控制器可标注为周一到周日。控制器的叠层(2502)可配置为,使得从叠层去除控制器激活控制器(2502)引导刺激治疗的剂量的传送(例如,启动产生输出信号)。从叠层去除控制器还可以暴露粘合层,该粘合层可用于将贴片控制器附着在患者皮肤表面上。在控制器完成其刺激治疗剂量时,该控制器可被去除或丢弃,并且当需要传送新的刺激治疗剂量时,可以从叠层去除新的控制器。
[0167]尽管控制器组(2500)在图24A和25B中示出为包括控制器叠层,但是应该理解,在一些变形中,多个可丢弃的控制器无需直接连接。例如,图26示出控制器组的另一变形(2600),其中多个贴片控制器(2602)每一个附着在基底(2604)上。每个控制器(2602)可被配置为在从基底(2604)中去除时被激活以引导刺激治疗的剂量的传送,并且可通过粘合层附着在患者身体上,当从基底(2604)中去除控制器(2602)时,该粘合层被暴露。在这些变形的一部分中,控制器组(2600)可以包括被配置为提供不同剂量的刺激治疗的控制器(2602)。例如,该组中的一些控制器可被配置为提供不同的刺激强度和/或刺激时长,以便用户可以根据所希望的刺激,从控制器组(2600)中选择特定的控制器。
[0168]如上所述,此处描述的控制器可被丢弃,也可被重复使用。在一些变形中,控制器可被配置为防止对装置部件的篡改或其他修改。例如,在一些变形中,控制器的一个或多个部件(例如,电池、线圈等)可被焊接到控制器主体内或者以其它方式整体形成于控制器主体内,以便存取和/或去除这些部件中的一个或多个可以禁用装置的功能。这样可防止用户不正确地尝试更换或修改控制器的一个或多个部件。在一些变形中,控制器可被配置为,使得控制器的一个或多个部件可丢弃,同时控制器的一个或多个部件可重复使用。例如,在一些变形中,控制器可配置为,使得控制器的一个或多个部件(例如,电池、粘合层或线圈)可在无需更换整个控制器的情况下进行更换。
[0169]方法
[0170]此处还描述了用于刺激组织的方法。在一些变形中,此处描述的一个或多个刺激系统可用于将刺激传送到一个或多个解剖目标。一般而言,刺激系统的微刺激器可植入患者体内,并且可用于产生能施加到组织的刺激信号(例如,通过一个或多个电极)。在一些变形中,微刺激器包括无源刺激电路,并且刺激信号根据控制器产生的输出信号无源地产生。刺激系统及相关方法可用于治疗一种或多种疾病。在一些变形中,刺激系统可被配置为治疗一种或多种视觉疾病。例如,此处描述的刺激系统可被配置为治疗干眼症。
[0171]为了进行说明,图27A-27D示出患者头部解剖的各种视图。图27A示出泪腺(或流泪)器官,包含用于泪液产生和排出的眼眶结构的生理系统。其中示出具有上眼睑(2720)和下眼睑(2722)的眼睛(2730)。泪腺器官包括泪腺(2710)、导管(2712)、泪小点(puncta)(2716)、泪管(2718)和鼻泪管(2724)。泪腺(2710)可被多个神经支配。这些神经可以包括支泪点、泪腺神经、泪腺动脉的血管周围神经,支配泪腺及其关联脉管系统的交感神经纤维和神经突。泪腺(2710)可以分泌泪液(S卩,眼泪)(2714),泪流体经过导管(2712)流入眼睛(2730)与上眼睑(2720)和下眼睑(2722)之间的间隙。当眨眼睛(2730)时,泪流体(2714)可以布满眼睛(2730)的表层。泪流体(2714)可以汇集到泪池(未示出)中,并且可以通过毛细血管作用吸入泪小点(2716)。泪流体(2714)可以流过位于上眼睑(2720)和下眼睑(2722)的内拐角上的泪管(2718),从而进入泪管(2718)并排到鼻泪管(2724)。泪流体可以从鼻泪管(2724)排到患者的鼻腔。
[0172]图27B示出泪腺器官周围的其它解剖结构。如此处所示,上眼睑(2720)和下眼睑(2722)的边缘包含睑板腺(2728)。睑板腺(2728)是负责提供睑脂(或包括油脂并延缓眼睛泪膜蒸发的油性物质)的皮脂腺。图27B还示出泪后脊(2734),它是一个垂直的脊,将泪骨的表眶面分为两部分。泪后脊(2734)的前面具有纵沟槽,该沟槽与头骨(2740)的额突(3746)
结合在一起。
[0173]眶腔中有两个骨凹陷,它们可被称为泪腺窝。第一骨凹陷是平滑的凹入浅凹陷,位于额骨的每个眶板的内表面上。此凹陷包住泪腺并且被称为“泪腺窝”(2730)。第二骨凹陷是平滑更深的凹入凹陷,位于泪骨上,它形成眶腔的内侧壁。此凹陷容纳泪囊并被称为“泪囊窝”(2732)。
[0174]眶上突(2744)是用于眶上动脉和神经的额骨中的通道。眶上突(2744)位于额骨中的眶上侧缘和内侧缘上。头骨(2740)的眼眶与骨膜(未示出)加衬并包含眼睛(2730)、移动眼睛(2730)的眼外肌、静脉(未示出)、动脉(未示出)和穿过眼眶进入面部的神经(未示出)以及泪腺(2710)。
[0175]眼外肌包括外直肌(2750)、内直肌(未示出)、上直肌(2752)、下直肌(2754)、上斜肌(2756)、下斜肌(2758)和上睑提肌(未示出)。外直肌(2750)使眼睛远离鼻子外展,内直肌使眼睛朝鼻子方向内收。外直肌(2750)和内直肌使眼睛仅在水平面上移动。上直肌(2752)、下直肌(2754)、上斜肌(2756)、下斜肌(2758)控制垂直运动。上睑提肌起源于蝶骨(2736)并且负责提起上眼睑(2720)。额突(2726)是从上颂骨(未示出)开始的粗糙突出,其与颧骨(2770)活动相连。
[0176]图27C示出头骨的正视图,并且重点显示相对于头骨(2740)的各个骨骼的眼眶解剖。图27D示出头骨(2740)的右眼眶的放大视图。如此处所示,眼眶外部包括泪后脊(2734)、眶上突(2744)、额突(2746)、蝶骨(2736)和颧骨(2770)。左眼眶的内部包括眶上裂(2733)、眶下裂(2735)、泪腺窝(2780)和泪囊窝(2732)。通过眶上裂33进入眼眶的结构包括脑神经(CN)II1、IV和V1、泪神经、额神经、鼻睫状神经、脑膜中动脉的眶支、泪腺动脉返支、眶上静脉和眼上静脉。通过眶下裂35进入眼眶的结构包括眶下神经、颧骨神经、到泪腺的副交感神经、眶下动脉、眶下静脉和到翼静脉丛的眼下动脉分支。
[0177]图28示出用于使用此处描述的刺激系统刺激解剖目标的方法的流程图。此方法可用于治疗干眼症,或者下面更详细地描述的一种或多种其它疾病。在步骤(2800),首先微刺激器可使用插入装置植入。微刺激器可以是任何适当的微刺激器,例如上面更详细地描述的一个或多个微刺激器。微刺激器可以包括无源刺激电路,但是不一定如此。在其中微刺激器包括无源刺激电路的变形中,无源刺激电路可以包括斜坡控制单元,该控制单元可无源地斜坡化无源刺激电路产生的刺激信号,如下面更详细地描述的那样。
[0178]在步骤(2802),可从患者去除插入装置。在步骤(2804),产生波形信号。波形信号可作为控制器的输出信号而产生。波形可基于闭环控制或基于控制器接收的用户输入自动产生。在步骤(2806),从波形信号产生刺激信号。刺激信号可由微刺激器基于控制器产生并由微刺激器接收的输出信号产生。刺激信号然后可在步骤(2808)被施加到解剖目标。
[0179]当在步骤(2800)植入微刺激器时,微刺激器可被植入相对于体的任何适当的位置。在一些变形中,微刺激器可被植入头骨中位于眼睛附近的眼眶内。在一些变形中,微刺激器可被植入泪腺周围、泪腺附近、泪腺内或部分地被植入泪腺中。在一些变形中,微刺激器可被植入泪腺窝内。在其中微刺激器用于治疗干眼症的实例中,微刺激器可被用于刺激支配泪腺组织的一个或多个神经,如下面更详细地描述的那样。
[0180]图29A-29H示出允许微刺激器刺激泪腺的不同植入位置(例如,用于治疗干眼症)。图29A示出患者头骨中眼眶内的眼睛的中腰视图。图29A对应于图27C所示的视线29A。具体而言,图29A包括带有上眼睑(2720)、下眼睑(2722)、上直肌(2752)、外直肌(2750)、下直肌(2754)和图27C的泪腺(2710)的眼睛(2730)。另外还示出颧骨的眶突(2742),该眶突可以是厚而坚实的眶板,从眶缘开始向后和中间突出。
[0181]如图29A所示(以及图29B中的放大图所示),微刺激器(2900)可被置于形成泪腺窝(2780)的骨骼部分与骨膜(2922)之间。健康眼睛的眼眶的骨膜(2922)可以紧密连接。对于发生疾病的眼睛,骨膜(2922)可能松散地附着并且从下面的骨骼突出。
[0182]图29C示出患者头骨中眼眶内的眼睛的另一中腰剖面图。图29C的视图对应于图27C所示的视线29C。图29A的视图是侧视图并且比视图29C更靠中间。图29C包括带有上眼睑(2720)、下眼睑(2722)、上直肌(2725)、外直肌(2750)、下直肌(2754)和泪腺(2710)的眼睛(2730)。在一些变形中,如图29C所示(以及图29D的展开图所示),微刺激器(2924)可被置于形成泪腺窝(2780)的骨骼部分与骨膜(2922)之间,如图29A和29B所示。
[0183]图29E是患者头骨中眼眶内的眼睛的另一中腰剖面图。图29E的视图对应于图27C所示的视线29E。如图29E所示(以及图29F的展开图所示),在一些变形中,微刺激器(2926)可被置于骨膜(2922)与泪腺(2710)之间。
[0184]图29G是患者头骨中眼眶内的眼睛的另一中腰剖面图。图29G的视图对应于图27C所示的视线29G。图29H是具有微刺激器(2928)的上眼眶下缘的放大剖视图。微刺激器(2928)的位置类似于图29C和29D所示的微刺激器(2924)的位置,只是微刺激器(2928)被示出位于骨膜(2922)与泪腺(2710)之间。
[0185]图32示出微刺激器(未示出)或微刺激器的一个或多个电极的另一植入区(3200)。微刺激器或微刺激器的电极可被置于眼睛(3205)的上直肌(3202)与外直肌(3204)之间的眼眶的泪腺窝内。当被置于此处时,微刺激器可以选择性地刺激诸如泪腺(3206)之类的解剖目标,无需完全刺激眼外肌。例如,刺激泪腺便足以产生流泪或使腺血管舒张,无需啮合使眼睛在水平或垂直方向上移动的眼外肌。
[0186]微刺激器或其电极可被置于头骨的任何骨性结构和区域中或其附近,这样便可访问一个或多个特定于流泪过程的解剖目标,如图27D所示。一些骨性结构和区域包括一一但不限于一一蝶骨(2736)、眶下裂(2735)、眶下孔(2762)、上颂轴(2764)、鼻骨-上颂骨区域(2766)、鼻腔(2768)、泪囊窝(2732)、泪后脊(2734)、眶上突的下内侧(2772)、眶上裂(2733)和泪腺窝(2780)。
[0187]在一些变形中,一个或多个微刺激器可被置于眼睛表面上,例如上面参考图6G描述的微刺激器(620)。额外地或备选地,一个或多个微刺激器或其中的电极可被置于一个或多个泪小点、泪管和/或鼻泪管内。例如,图33示出其中微刺激器(3300)至少部分地被置于泪管( 3302 )内的一个变形。在这些变形中,电流可被传送到一个或多个传入神经(afferent)(例如,眼表面中的传入神经、泪管或鼻泪管中的传入神经),这样可导致反射性产生泪液。微刺激器(3300)可以是上面更详细地描述的任何微刺激器,并且像上面更详细地描述的那样通过任何适当的方式驱动。
[0188]应该理解,上述任何微刺激器可被置于诸如泪腺之类的解剖目标上或附近。图31A-31D示出被置于患者泪腺上或附近的微刺激器的不同变形。图31A是具有微刺激器的一个变形(3100)的患者眼睛的透视图。微刺激器(3100)可以是平面易弯曲微刺激器,例如上面参考图6D描述的微刺激器(606)。平面易弯曲装置在图31A中示出为位于泪腺(3102)上或附近,并且已被展开,这样,微刺激器的表面便可在泪腺表面的一部分上展开。
[0189]图31B是具有另一示例性微刺激器(3104)的患者眼睛的透视图。微刺激器(3104)可以是弯曲的微刺激器,例如上面参考图6B描述的微刺激器(604)。弯曲的微刺激器(3104)被置于泪腺(3102)上或附近并且通过弯曲适应患者的解剖结构,例如泪腺窝。
[0190]图31C是具有另一示例性微刺激器(3106)的患者眼睛的透视图。微刺激器(3106)可以包括挠性分段微刺激器,例如图
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