神经刺激贴件和刺激选定神经的方法

专利名称：神经刺激贴件和刺激选定神经的方法
技术领域：
本发明整体涉及刺激神经和身体部分。更具体地讲，本发明涉及用于刺激神经和身体部分以实现治疗效果的神经刺激贴件(patch)。相关领域描述神经是人体外周神经系统的一部分。它们在皮肤和身体组织与中枢神经系统之间 反复地传输感觉信号。神经可由于磨损和撕裂、物理损伤、感染和/或围绕神经的血管衰竭 而受到损伤。这些功能缺陷可伴有疼痛、麻木、虚弱以及在一些情况下的瘫痪。由损伤的神 经引起的其它问题可能包括大小便失禁。已经开发出不同的策略来处理上述问题。例如，处理小便失禁可能涉及行为改变， 例如更频繁排尿或穿防护内衣。然而，在某些社会情境下，人们可能无法遵循频繁排尿或穿 防护内衣。另一种方法涉及药物治疗，包括服用处方药。然而，该方法可能导致不良副作用 或药物相互作用，而最终需要停药。治疗上面提到的病症的另一种技术涉及使用设置在目标神经附近的电疗装置来 刺激神经。一种这样的电疗装置常常被称为植入式脉冲发生器(IPG)。IPG通常包括一个 或多个电极、电脉冲发生器、电池和壳体。电脉冲发生器产生适于刺激目标神经的电信号当 电极接收到来自发生器的信号时，电极从电池获取能量并产生具有合适强度的电场，用于 刺激目标神经。已经证实IPG在一定程度上可有效刺激神经，然而，因为必须在外科手术过程中 将它们植入患者体内，所以它们具有极大的侵入性。可能由于电极之间电阻抗的增加或电 极和IPG之间电阻抗的增加，导致IPG也消耗大量的能量。这可能由若干因素引起，例如电 极移位、一个或多个电极的包覆和电极或身体组织中材料性质的变化。电极中的材料性质 变化可能由多个因素引起，包括因电极表面处存在的体液所引起的化学变化、电流频繁通 过组织以及日常活动中发生的正常磨损和撕裂。较高的电池功耗也可能由被称为“刺激脱敏”的现象引起，在这种现象下，人体通 过对施加的外部电荷产生阻抗来对施加的外部电荷做出响应。身体通过提高目标神经的刺 激阈值来抵抗施加的外部电荷，从而使较早的刺激水平无效。要克服这个问题，必须产生更 强的电荷，这会消耗甚至更多的电池功率。这就需要经常更换电池和/或对电池再次充电。在一些神经刺激装置中，已经发现产生的电场会广泛分布，从而影响连同目标神 经的非目标肌肉和神经。电场的广泛分布会显著降低电信号在目标神经处的强度。为了适 当刺激目标神经，必须显著增加电信号的强度。这就需要装置从电池获得更多的能量。在寻求以更有效的并且非侵入性的方式刺激神经的方面已做出大量的努力。例 如，在共同转让的2005年6月7日提交的美国专利公布No. 2005/0277998和2006年1月 31日提交的美国专利公布NO.US2006/0195153中公开了治疗上述病症的非侵入性技术， 藉此将这些专利的公开内容以引用方式并入本文。具体地讲，在其一个或多个其实施例中，‘998专利公开教导了产生和传输包括载波信号和脉冲包络的受控的调幅波形的非侵 入性、经过皮肤的神经刺激装置。载波波形被设计成具有足够的频率以克服由于组织阻抗 造成的衰减。脉冲包络包含设计用于刺激特定神经的特定脉冲宽度、振幅和形状信息。图1和2示出了包括具有顶面24和底面26的第一层22的常规神经刺激装置20。 第一层22的底面26被具有开口 30A、30B的粘合剂层28覆盖，所述开口 30A、30B延伸穿过 该粘合剂层并容纳有一体化的有源电极32A和一体化的返回电极32B。粘合剂层28包括适 应电极32A、32B形状的孔，并且使得电极与患者皮肤的表面直接接触。装置20包括分别覆 盖电极32A、32B的电解质垫34A、34B。可以将电极32A、32B直接固定于第一层22，或者可以 通过由任何合适材料(例如，塑料)构成的第二层将电极32A、32B固定就位。一体化的电 极可以是镀金的或者其它耐腐蚀的电解沉积的金属垫，用于将刺激电极连接到电解质。所 述装置包括含所有'998专利公开中所述的电子元件并与电极32A、32B电连接的挠性板或 柔性电路板的第三层36。挠性板36具有折叠于电池之上的部件，以实现电池连接并且将电 子组件嵌套到更紧凑的空间中。第四层是能由电池密封件或环40固定就位的具有任何合 适尺寸和形状的薄膜电池38，并且顶部覆盖件42是任何适于覆盖的覆盖件，例如，在绷带 中常用的塑料覆盖件。 参见图2，神经刺激装置20包括位于顶层部分下方的光电二极管44，可以将光电 二极管44用作功率非常低的通信接收器。光电二极管小、成本低、不工作时消耗的功率为 零，并且与RE联接件相比具有更多的能量并更节省空间。装置20包括由电池38A、38B供 电的电极32A、32B，电池38A、38B被电池密封件40A、40B包围。两个刺激电极32A、32B偏移 向一边，从而形成稍呈D形的装置。顶部覆盖件42是防水的，以在常规活动(例如，冲洗、 洗浴或淋浴)期间保护内部组件。尽管具有上述的优点，但还需要刺激身体部分和神经的改进的装置和方法。具体 地讲，还需要更紧凑并且占有面积小、更经济、具有更少部件并且容易装配的选择性神经刺 激贴件。也需要可以有效地刺激目标神经和身体部分而不会刺激非目标神经和身体部分的 改进神经刺激装置。此外，还需要侵入性更小并且有效工作所需的功率较少的神经刺激装 置，从而最大限度减少对电源进行更换和/或再充电的需要。

发明内容
本发明涉及用于刺激神经和身体部分的系统、装置和方法。在一个实施例中，紧凑 的选择性神经刺激贴件产生并施加有效穿过身体的神经刺激信号，用于刺激目标神经和身 体部分。在一个实施例中，神经刺激信号是可以被调制的波形，以增强通过身体的波形的效 率。所述效率导致装置刺激目标神经而不会刺激非目标神经，这样消耗更少的电池能量，并 且在重新充电之前能工作更长的时间周期。在本发明的一个实施例中，神经刺激贴件包括具有顶面和底面的基底，例如有电 路的基底；位于所述基底顶面之上并彼此电互连用于产生至少一种神经刺激信号的组件， 例如有源组件和无源组件；以及设置在基底上并在其底面处暴露用于施加至少一种神经刺 激信号的至少一个电极。该神经刺激贴件有利地包括位于基底之上的防水可透气的顶部覆 盖件(例如，以GORE-TEX为商标销售的材料)，以及围绕着基底并将顶部覆盖件与基底耦合 的支承凸缘。
在本发明的一个实施例中，支承凸缘具有朝支承凸缘的外周向下倾斜的顶面，并 且顶部覆盖件的一部分适形于支承凸缘的顶面。支承凸缘可以包括从其下侧延伸至其顶面 的排气开口。这些排气开口有利地与顶部覆盖件连通，以将水分从贴件内部排放到贴件外 部。在本发明的一个实施例中，神经刺激贴件包括至少部分覆盖基底上的组件和基底 顶面的封壳，其中支承凸缘围绕封壳。在一个实施例中，封壳是透明的，使得光线能穿入和 穿出密封层。位于封壳之上的顶部覆盖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。 在本发明的一个实施例中，位于基底之上的组件包括诸如电池之类的电源和与电 源连接的开关用于激发贴件。所述开关可以是适于仅一次性被激发的单次使用的开关。所 述组件也可包括为了产生指示贴件被激发的光信号的发光元件(例如LED)，以及适于接收 信号以控制与至少一种神经刺激信号相关的参数的光学传感器(例如，光电二极管)。在一 个实施例中，将光信号对准光电二极管，并且用感测光信号调节贴件的神经刺激输出。在本发明的一个实施例中，神经刺激贴件包括具有顶面和底面的有电路的基底、 位于所述有电路的基底的顶面之上用于产生至少一种神经刺激信号的一体化组件、位于有 电路的基底的顶面之上用于为该一体化组件供能的电源以及设置在有电路的基底内的电 极。电极在该有电路的基底的底面处可触及，并且与一体化组件电互连，用于施加至少一种 神经刺激信号。选择性神经刺激贴件有利地包括位于有电路的基底之上的防水可透气的覆 盖件，以及与有电路的基底耦合并围绕有电路的基底的支承凸缘，所述支承凸缘具有朝其 外周向下倾斜的顶面。支承凸缘可以是柔性的，并且可以具有在与防水可透气的顶部覆盖 件连通的其倾斜顶面处可触及的排气开口，以用于排放来自贴件的水气。在一个实施例中，为了将贴件固定于表面，神经刺激贴件包括位于电极之上的导 电粘合垫，例如粘合性水凝胶垫。导电粘合垫是可更换的，这使得可以从表面临时地取下贴 件，然后在表面上更换或重新设置。在本发明的一个实施例中，神经刺激贴件包括具有顶面和底面的基底；位于基底 顶面之上并彼此电互连用于产生至少一种神经刺激信号的一体化组件；以及一体化至基底 并暴露于其底面用于施加至少一种神经刺激信号的电极。贴件有利地包括位于基底和集成 组件之上的防水可透气的覆盖件，以及围绕基底并将防水可透气的覆盖件与基底耦合的支 承凸缘。支承凸缘优选地具有朝向其外周向下倾斜的顶面，由此覆盖件的至少一部分适形 于支承凸缘的倾斜的顶面。在本发明的一个实施例中，透明的封装材料位于一体化组件之上，并且支承凸缘 围绕着透明的封壳。该一体化组件可包括电源、一次性激发开关、发光元件和光学传感器。 在一个实施例中，防水可透气的覆盖件具有与一次性激发开关对准的第一开口、与发光元 件对准的第二开口和与光学传感器对准的第三开口。贴件可以包括覆盖电极的导电粘合垫 以及覆盖防水可透气的覆盖件的周边下侧的粘合剂层，用于将贴件附着于表面。粘合垫和 粘合剂层可使得能从表面临时取下贴件，然后之后重新附着于表面。在一个实施例中，可用 新的粘合垫更换粘合垫。虽然本发明并不受任何具体操作理论的限制，但据信，将电极一体化至基底最大 限度减少了神经刺激贴件的尺寸和占有面积。因此，神经刺激贴件将在表面上(例如，患者的皮肤表面上)有较低的整体轮廓和较小的占有面积。在本发明的一个实施例中，选择性神经刺激贴件可包括一个或多个电极、一个或 多个波形发生器、一个或多个调制器和电池。波形发生器优选产生能够选择性地刺激目标 神经并穿透贴件和目标神经之间组织的波形。电池是神经刺激贴件的优选电源，波形发生 器从电池获取电能。调制器调制来自波形发生器的波形以产生调制波形，并将其发送到电 极。收到来自调制器的电信号时，电极有利地产生电场以用于刺激目标神经。在本发明的一个实施例中，电池为不可充电的电池。在本发明的另一个实施例中， 电池为可充电电池，它可以通过以下方式再充电采用射频信号，利用电感耦合通过共享磁 场传输能量，或使用任何其它已知的再充电技术。虽然本发明并不受任何具体操作理论的限制，但据信，每一条神经都具有可归因 于神经的结构单元-神经元的独特物理特性。神经元的物理特性(例如直径、长度和髓鞘 形成)确定神经内电信号的电容和传导速度。因此，可以通过施加具有特定频率的波形选 择性地刺激每一条神经。通常，目标神经的激发频率在10-40HZ的范围内。具有这样低频率的电信号无法 克服电极和目标神经之间的组织提供的组织阻抗，该阻抗可由电极包覆或电极随时间推移 的移位引起。本发明的选择性神经刺激贴件传输由载波信号和脉冲包络组成的受控的调幅 波形。载波波形被设计为具有足以克服组织阻抗的频率。脉冲包络包含设计用于刺激特定 神经的特定脉冲宽度、振幅和形状信息。高频载波信号可用于穿过高阻抗组织(皮下组织 或经皮组织)，而调制信号则用于激活神经组织。在本发明的一个或多个实施例中，利用下列专利中所述的装置和技术，选择性 神经刺激贴件适于产生调制波形以刺激目标神经共同转让的美国专利申请公开No. US 2005/0277998 (提交于2005年6月7日的美国专利申请No. 11/146，522)和No. US 2006/0195153 (提交于2006年1月31日的美国专利申请No. 11/343，627)，藉此将这些专 利的公开内容以引用方式并入本文。波形有利地通过调制载波波形与脉冲包络产生。载波 波形的特性(例如振幅、频率等等)经过选择，以便克服组织阻抗和目标神经的刺激阈值。 脉冲包络是具有设计用于选择性刺激目标神经的特定脉冲宽度、振幅和形状的波形。该波 形能够以最低的电信号强度损耗高效穿透组织并到达目标神经，从而节省原本在用低频信 号多次尝试刺激目标神经时将会使用的电池功率。此外，只有目标神经受到刺激，而非目标 神经不受刺激。在一个实施例中，用于刺激神经或身体部分的选择性神经刺激贴件包括第一波 形发生器，其适于产生具有第一频率的第一波形；第二波形发生器，其适于产生具有高于第 一频率的第二频率的载波波形；调制器，其电连接到第一波形发生器和第二波形发生器并 适于调制第一波形和载波波形，以产生调制波形；以及电极，其电连接到调制器，以施加调 制波形。贴件包括用来向波 形发生器和调制器供电的电源，例如电池。在一个实施例中，第 一和第二波形发生器、调制器、电池和电极都被布置在单个的基底(例如，有电路的基底) 上。在一个优选的实施例中，第一波形具有适于刺激目标神经或目标身体部分频率的第一 波形。第一波形的频率可以基本上在10-40HZ的范围内，载波波形的频率可以基本上在 10-400KHz的范围内。在一个优选的实施例中，选择性神经刺激贴件可包括微处理器，其适于接收生物反馈数据，并响应生物反馈数据来控制第一波形发生器和第二波形发生器的运行。贴件也有利地包括适于接收生物反馈数据的接收装置，接收装置与微处理器通信，以向微处理器 提供生物反馈数据。神经刺激贴件也可包括与接收装置通信的至少一个传感器，其中所述 至少一个传感器适于感测哺乳动物的一个或多个生理状态，例如膀胱压力。可以将发射器 连接到所述至少一个传感器，以用于发射一个或多个感测到的生理状态。发射器可以为无 线发射器。 虽然本发明的一个或多个实施例是相对于女性体内和女性泌尿系统中的神经刺 激加以描述的，但应当理解，本发明可以易于适于男性、儿童和成人体内的神经刺激，和男 性、儿童和成人泌尿系统中使用。此外，本文所公开的发明原理、设备和方法也可以应用于 评价和治疗其它区域中的功能性，例如冠状或肺部功能性。另外，本文所公开的发明原理、 设备和方法可以应用于刺激多种其它神经，例如在阵痛和分娩期间刺激神经，或选择性地 刺激给定神经束的分支，以选择性治疗不同的患者病症。另外，本文所述的技术可应用于导 致或引起影响下列病症的神经系统的多个部分压迫性尿失禁、肛门失禁和大便失禁、性功 能障碍、间质性膀胱炎、慢性疼痛(例如(但不限于)骨盆疼痛)、夜尿症和胃肠道障碍(例 如(但不限于)胃起搏)。此外，本发明可以用于刺激除神经之外的身体部分(例如分泌激 素的腺)和大肌群(例如与理疗有关的二头肌刺激)。
以下将更详细地描述本发明的上述和其它优选实施例。


因此，通过参考附图所示的实施例，可以获得更具体地描述以上简要概括的本发 明实施例的方式，在这种方式中可理解本发明的上述特征。然而，应当了解，附图仅示出了 涵盖在本发明范围内的典型实施例。因为本发明可以允许其它等效的实施例，所以不应将 附图视为限制性的，附图中图1示出了常规神经刺激贴件的分解图。图2示出了组装后的图1的神经刺激贴件。图3示出了根据本发明的一个实施例的选择性神经刺激贴件的分解图，包括基 底、模制的覆盖件和防水可透气的顶部覆盖件。图4示出了图3所示基底的顶部透视图。图5示出了基底底面朝上的图3的基底的前正视图。图6示出了根据本发明的一个实施例的、图3所示基底和模制覆盖件组装在一起 后这些部件的俯视平面图。图7A示出了图3所示防水可透气的顶部覆盖件的俯视平面图。图7B示出了图7A中示出的顶部覆盖件的下侧图。图8A示出了根据本发明的一个实施例的、包括基底和围绕基底的支承凸缘的神 经刺激贴件的透视图。图8B示出了根据本发明的一个实施例的神经刺激贴件的仰视图。图9A示出了根据本发明的一个实施例的神经刺激贴件的剖视图。图9B示出了图8A所示神经刺激贴件的另一个剖视图。图10示出了根据本发明的一个实施例的神经刺激贴件的下侧图。
图11示出了根据本发明的又一个实施例的神经刺激贴件。图12示出了由图11所示神经刺激贴件产生的示例性波形。图13示出了根据本发明的又一个实施例的神经刺激贴件。图14示出了由图13所示神经刺激贴件产生的示例性波形。图15示出根据本发明的又一个实施例的神经刺激贴件。
图16示出了由图15中所示神经刺激贴件产生的示例性波形。图17示出了根据本发明的另一个实施例的神经刺激贴件。
具体实施例方式本文所公开的发明并不仅限于其在附图及具体实施方式
中所示部件的详细构造 和布置方式中的应用。可以实施本发明的示例性实施例，或使其结合在其它实施例、变型形 式和修改形式中，并且可以通过多种方式实施或执行。例如，虽然本发明的一个实施例是 涉及对女性体内的神经刺激描述的，但应当理解，该实施例可易于在男性和儿童体内使用。 本文所公开的发明原理、设备和方法也可以独立地或同时地用于刺激多种其它神经，例如 在阵痛和分娩期间刺激神经，或选择性地刺激给定神经束的分支，以选择性地治疗不同的 患者病症。因此，本发明可(例如)用于选择性地同时治疗或影响下列病症中的一种或多 种压迫性尿失禁、肛门失禁和大便失禁、疼痛、性功能障碍、间质性膀胱炎、慢性疼痛(例 如(但不限于)骨盆疼痛)、夜尿症和胃肠道病症(例如(但不限于)胃起搏)。最后，本 文所述的发明也可用于刺激神经之外的身体部分(例如分泌激素的腺)和大肌群(例如与 理疗有关的二头肌刺激)。本文所用的标题仅用于组织目的，并且无意于用来限制具体实施方式
或权利要求 书的范围。整个专利申请中使用“可能”一词时，用于表示许可的含义(即，意味着“具有可 能性”)，而不表示强制性的含义(即，意味着“必须”)相似地，“包括”、“包含”一词意味着 包括但不限于。为了便于理解，尽可能地用类似的附图标记表示图中共有的类似的元件。参见图3，在本发明的一个实施例中，选择性神经刺激贴件100包括具有顶面104 和底面106的基底102，例如，有电路的基底。该有电路的基底102的上面安装有组件，这些 组件适于产生可被施加于身体以刺激一个或多个选定神经的电信号。在一个实施例中，有 电路的基底102具有有源和无源组件，这些组件产生电信号、调制信号并对身体施加信号 以刺激选定的神经。选择性神经刺激贴件100包括为贴件提供能源的电源108，例如，电池。在一个实 施例中，优选将电源108固定于基底的顶面104上方并位于导体110下方。贴件100有利 地包括设置在导体110和电源108顶面之间的导电粘合剂(未示出)。在一个实施例中， 导体110是单次使用或一次性使用的开关的一部分，当开关被激发时，将电源108永久性地 连接至有电路的基底102上的组件。在初始时，导体110优选与电源108间隔并且与电源 108隔离。当将导体110向电源的顶面挤压时，导体粘附于电源(通过导电粘合剂)，从而 为有电路的基底和附接到有电路的基底的组件供电。导体110优选为柔性的。在一个实施 例中，导体为螺旋形的导体。选择性神经刺激贴件100优选包括装配在有电路的基底102上方的模制的顶盖 112。模制的顶盖112优选为透明的，使得光学信号能穿透模制的顶盖，下面将会对此进行更详细的描述。模制的顶盖112的一端有利地具有形成在其中的弱化区域114，即可压低的 区域，用于将导体110压向电池108的顶部。在其他实施例中，模制的顶盖112对于整个顶 盖的长度可以具有均勻的厚度。模制的顶盖112优选与其下面的有电路的基底102的形状 一致。在一个实施例中，使用注模技术在基底102顶上形成顶盖112。模制的顶盖可包含可 固化的封装材料。在另一个实施例中，模制的顶盖112可形成为与有电路的基底装配在一 起的单独的部件。参见图3，选择性神经刺激贴件100还具有位于顶盖112和有电路的基底102之 上的顶部覆盖件116。在一个实施例中，顶部覆盖件116由防水可透气的材料(例如，以 GORE-TEX为商标销售的材料)制成。顶部覆盖件116有利地具有与导体110对准的第一开 口 118、与基底上设置的LED对准的第二开口 120以及与光学开关(例如，光电二极管)对 准的第三开口 122，用于调节由贴件100产生的输出信号或波形的参数。选择性神经刺激贴件100还包括在有电路的基底102的底面106处可触及的电极 (未示出)以及位于各个电极之上的导电粘合垫124A、124B。在一个实施例中，电极与基底 设置在一起，并且在基底底面处可触及。 参见图4和图5，在本发明的一个实施例中，有电路的基底102包括顶面104和底 面106。诸如电池之类的电源108设置在顶面104上方以及导体110下方。导电粘合剂126 设置在导体110和电池108的顶面之间。当朝向电池108的顶面向下挤压导体110时，可 激发或“接通”有电路的基底。导电粘合剂优选保持导体110和电池108之间永久的电互 连，使得选择性神经刺激贴件一直保持被激发的状态。参见图4，有电路的基底优选具有位于顶面104之上的发光二极管(LED) 128。当 有电路的基底102被激发时，LED 128发出指示贴件正在运行的光。由LED 128发射的光 可产生恒定的光流或间断的光流。有电路的基底102还具有位于其顶面104之上的光学传 感器130。诸如光电二极管之类的光学传感器130可响应进入的光学信号来调节由神经刺 激贴件产生的输出波形或信号。参见图5，在本发明的一个实施例中，有电路的基底102包括在其底面106处可触 及的一对电极132A、132B。有利的是，将这些电极一体化至有电路的基底，从而减小刺激贴 件的尺寸。在现有技术的贴件中，例如在图1和图2所示的贴件中，电极与有电路的基底间 隔，这样会增加贴件的总体尺寸和占有面积。本发明通过将电极132A、132B—体化至有电 路的基底并使得在基底102的底面106处可触及这些电极，试图最大限度地减小贴件的尺 寸和占有面积。在图5中，导电粘合垫124A位于第一电极132A之上。如下面将会更详细 描述的，导电粘合垫可以是粘合性水凝胶垫，并且适于在电极132A、132B与患者皮肤之间 形成可靠的电信号通路。参见图6，在本发明的一个实施例中，模制的顶盖112位于有电路的基底102之上， 以保护附接于基底的组件。模制的顶盖112优选为透明的，使得光信号能从其穿过。在一 个实施例中，由LED 128产生的光能穿过透明的顶盖112，使得能够观察到贴件100的激发 状态。另外，可穿过透明顶盖112向光学元件130透射光信号，以调节附接于有电路的基底 102的组件产生的波形或信号。能够在基底102的顶上原位形成模制的顶盖112，或可与基 底分开地形成顶盖112并且随后将顶盖112与基底102装配在一起。在一个实施例中，模 制的顶盖112具有与导体110上方对准的较薄的或被弱化的区域114。弱化的区域114可被压低，用于将导体110压向电池108的顶部，以激发选择性神经刺激贴件100。参见图7A和7B，在本发明的一个实施例中，选择性神经刺激贴件包括位于有电路 的基底和模制的顶盖之上的顶部覆盖件116。顶部覆盖件116优选由柔性的防水可透气材 料(例如，以GORE-TEX为商标销售的材料)制成。正如本领域的技术人员熟知的，GORE-TEX 材料由具有与织物(通常为尼龙或聚酯)粘合的氨基甲酸酯涂层的薄型多孔的含氟聚合物 膜制成。每平方英寸的膜具有约90亿个孔，每个孔大约是水滴的二十万分之一，从而使得 液态水无法透过膜，而仍然允许更小尺寸的水蒸汽穿过。因此，GORE-TEX是可透气、防水并 且还防风的材料。外部的织物可以是经过防水处理的。可以密封接缝，以防止水透过织物缝 合期间产生的针孔渗漏。氨基甲酸酯涂层提供保护层，并且还防止污染物(即体油)润湿 层合物并防止能够通过膜对水分进行芯吸。因此，顶部覆盖件116防止水进入贴件，而使得 水蒸汽和水分能从贴件逸出。在一个实施例中，顶部覆盖件116具有升高的中心平台134、 围绕中心平台134的基本上平坦的外边缘136以及在中心平台134和外边缘136之间延伸 的倾斜的过渡区138。在一个实施例中，中心平台134具有延伸穿过其中的一个或多个开 口。第一开口 118优选与位于电池之上的柔性导体对准，第二开口 120优选与LED对准，并 且第三开口 122优选与诸如光电二极管的光学传感器对准。参见图7B，在本发明的一个实施例中，顶部覆盖件116的下侧具有设置在其上的 一个或多个粘合剂层。在图7B中，第一粘合剂层140覆盖中心平台134的下侧，并且具有 延伸穿过其中并与在顶部覆盖件116中形成的开口 118、120、122基本上对准的开口。第二 粘合剂层142覆盖顶部覆盖件116的下侧的周边边缘136。第一粘合剂层140优选将顶部 覆盖件116与位于有电路的基底之上的顶盖116粘合，而第二粘合剂层140优选将顶部覆 盖件116与诸如患者皮肤表面的表面粘合。参见图8A和8B，选择性神经刺激贴件100有利地包括围绕有电路的基底102的 支承凸缘144。支承凸缘140优选具有适于支承顶部覆盖件116的倾斜过渡区域138的倾 斜的顶面146(图7A)。在一个实施例中，支承凸缘144是柔性的。支承凸缘140有利地具 有在其倾斜的顶面146和底面150之间延伸的多个排气开口 148。排气开口 148有利地能 使水分(例如，汗)从贴件100逸出。参见图8A，支承凸缘144也可用作对引入于基底102 的顶面之上的封装材料进行控制和成形的模具。支承凸缘可控制和限制封装材料的流速， 直到封装材料被固化。当封装材料被固化时，它保护位于基底之上的组件。参见图8B，支承凸缘144与顶部覆盖件116的下侧装配在一起，使得它与顶部覆盖 件116的倾斜的过渡区域138对准。支承凸缘144围绕有电路的基底102并将有电路的基 底与顶部覆盖件116耦合。支承凸缘优选设置在平台和顶部覆盖件116的外周之间。图9A和9B示出根据本发明的一个优选实施例的选择性神经贴件100的剖视图。 贴件100包括被支承凸缘144包围的有电路的基底102，所述支承凸缘144绕着基底102的 周边延伸。在一个实施例中，支承凸缘144用作用于覆盖位于基底102顶面之上的组件154 的封装材料152的模具。封装材料152优选是诸如环氧树脂之类的电介质材料。封装材料 可以是透明的，使得光学信号 能够穿入和穿出密封层。支承凸缘144具有支承顶部覆盖件 116的倾斜过渡区域138的倾斜顶面146。有利的是贴件还包括电源108、电源支架156和 电源覆盖件158。在本发明的一个实施例中，可以在基底102的顶上设置第二电池接触件 160，并且在开始时在电源108的底面和第二电池接触件160之间存在间隙162。在本实施例中，可以朝第二电池接触件160挤压电源108，以激发神经刺激贴件100。参见图9B，支承凸 缘144有利地具有延伸穿过其中的排气开口 148，用于排放来自 贴件的水分。顶部覆盖件116优选由能使水分通过排气开口 148从贴件逸出的可透气材料 制成。贴件优选包括在基底102底面处可触及的第一电极之上的第一导电粘合垫124A，以 及在基底102的底面处可触及的第二电极之上的第二导电粘合垫124B。第一导电垫124A 和第二导电垫124B优选在电极和患者皮肤之间形成可靠的电互接。导电粘合贴件124A、 124B可包括粘附性水凝胶贴件。图10示出了移除了支承凸缘的图9A和9B所示神经刺激贴件100的下侧。使用 第一粘合剂层134将电路板102附接到顶部覆盖件116的平台区域的下侧。第二粘合剂层 142位于顶部覆盖件的下侧周边的边缘136，以将顶部覆盖件附着于诸如患者皮肤表面之 类的表面。贴件包括覆盖在各个电极(未示出)的导电粘合垫124A和124B，以在电极和患 者皮肤之间形成可靠的电互连，并将贴件附着于表面。如上所述，可知神经刺激贴件既可用来刺激体内的神经也可用来刺激肌肉。常规 神经刺激贴件的一个问题在于，所施加的电信号往往会广泛分布，从而影响非目标肌肉和 神经以及目标肌肉和神经。此外，为了解决这种信号耗散问题，必须显著增加所施加的电流 电平，以确保目标部位处的电流密度足够大。与电信号施加相关的另一项挑战是，许多神经 会被约10-40HZ的低频信号所刺激。然而，这种低频信号无法穿过身体组织以到达目标神 经。本发明克服了许多这类问题，现在下面将对此进一步地详细说明。在本发明的一个实施例中，选择性神经刺激贴件使用219KHZ的拟正的弦调幅波 形，包络宽度可从200ms开始调节，重复率可从20Hz开始调节。通过将光学联接件用于串 行口，将输出振幅有利地设定为2. 5伏至10伏(8个大约一(1)伏的等级)。可以由用户使 用通过经编码的红外线信号的光学联接到贴件的控制器来设置输出电压。在本发明的一个实施例中，刺激输出的大多数波形参数都是预设的，并且将刺激 电极直接定位在其它组件的下方。该贴件优选具有使电路通电的一次性激发开关。一旦被 激发，该选择性神经刺激贴件适于持续地工作，直到电池耗尽为止。电极优选被一体化至有 电路的基底，并且可以是镀金的或被贵金属层覆盖而不会迅速氧化。贴件包括防水可透气 的顶部覆盖件，用于防止在贴件内和电极周围逐步积累水分，并且用于防止在洗浴或淋浴 期间有水进入。在一个实施例中，光电二极管设置在顶部覆盖件的一部分之下，并且被用作 低功率通信接收器。在本发明的一个实施例中，本文所公开的选择性神经刺激贴件适于通过使用自粘 合性水凝胶电极和粘合于柔性顶部覆盖件边缘上的围边粘合剂带附着于皮肤。使用自粘合 性水凝胶可不需要使用单独的粘合剂将电极固定就位。这些两用型的粘合材料相对耐受 水分的变化，并且长时间有效地将电极附着于皮肤。在选择性神经刺激贴件和皮肤之间的 接合可要求使用水性、相对不可压缩的电解质材料，该电解质材料可以是半液态的水凝胶 (例如，在EGG电极中使用的水凝胶)或半固态的水凝胶(例如，在TENS电极中使用的水 凝胶)。在一个实施例中，电极上的水凝胶被构造成柱状物，并且它们在电路板的电极(例 如，镀金的接触件)之上保持居中。柱状物的直径决定刺激电极的有效接触面积。在一个 实施例中，水凝胶柱的尺寸基本类似于电路板上电极的面积，但大得足以覆盖金属接触件。 在一个实施例中，神经刺激贴件具有两个0. 420英寸直径的镀金接触件，所述镀金接触件各自的中心相隔一英寸。在本发明的一个优选实施例中，水凝胶垫具有一定的厚度，该厚度有助于透气性、 寿命及对局部表面形貌的适形。水凝胶垫不能太厚(发明人-水凝胶垫应该有多厚呢？)， 因为过厚可能增加凝胶挤出的可能性，并且可能增加整个装置的高度。因为对贴件来说较 低的外形是优选的，所以水凝胶应该尽可能的薄。在一个实施例中，凝胶大约为0. 60英寸 厚。在一个实施例中，两个接触件的最近边缘之间的间隙为0. 525英寸，由此提供足以抵抗 由于出汗导致的盐的跨接。在本发明的一个实施例中，电极被布置为并列型。在另一个实 施例中，电极是同心的。使用期间，如果贴件变松，则患者可更换水凝胶垫。此外，用户可以只仅在部分时 间使用装置。在一个实施例中，可以移除贴件并且随后重新定位或放回到表面上。本发明的选择性神经刺激贴件被设计成在使用之前能长时间存放 。因此，必要的 是，贴件的构造方式使得在贴件被有意激发之前，在电池和电路之间没有过早地接触。因 此，贴件有利地具有一次性激发的密封开关机构。开关机构可以有若干种设计，包括在存在 磁体(包含在封装内)处于常“关”的簧片开关、可以从常关状态切换到常开状态的偏心开 关、如同上述由导电粘合剂维持的初始接触的开关或防止在最终使用者有意按压之前形成 正常电路的电池接触布置。在本发明的一个实施例中，通过向下挤压电池激发贴件，导致电池在环形电池支 架里向下偏移.005-, 010英寸，使得电池与位于电路板顶面上的接触件永久性接触，由此 激发装置或给装置“通电”。贴件的激发优选为一次性、不可逆的激发电路的步骤，这导致它 在电池耗尽(此时神经刺激贴件不能再起作用)之前一直工作。现有技术的神经刺激贴件的一个问题在于，贴件的边缘可能被钩到其它物体上， 这将会导致贴件被从患者身上拉掉。为了避免这些问题，本发明在从皮肤到贴件的整个厚 度之间提供了倾斜的过渡，由此提供的贴件不太可能钩住衣服或相对的物体。在一个实施 例中，贴件包括紧密贴合在有电路的基底周边的周围的柔性、过渡性支承凸缘，产生直至皮 肤的倾斜过渡。排气开口或穿孔延伸穿过支承凸缘，从而得到通过可透气的顶部覆盖件的 捕获到的水分的选出路径。支承凸缘行使的若干功能包括为贴件提供柔软的、无箍缩的边 缘；生成防钩挂的倾斜周边，所述周边还在其从贴件的顶部平台表面过渡到皮肤的位置处 支承顶部覆盖件，而且它提供一体的薄型封装件，以包含在长期保存和以后的使用过程中 容纳并密封保护电子器件使其不受水分和腐蚀影响的封装材料。在本发明的一个实施例中，封装材料是半刚性的环氧树脂，它是透明的或半透明 的，使得能看到来自LED的光线，并且使得IR光学信号从外部控制器抵达光电二极管。在 一个实施例中，柔性顶部覆盖件材料使得IR或可见光从其中穿过。在另一个实施例中，顶 部覆盖件在其中形成有孔，使得光线穿过，以抵达本文所述的光学组件。在本发明的一个或多个实施例中，利用下列专利中所述的装置和技术，选择性 神经刺激贴件适于产生调制波形以刺激目标神经共同转让的美国专利申请公开No. US 2005/0277998 (提交于2005年6月7日的美国专利申请No. 11/146，522)和No. US 2006/0195153 (提交于2006年1月31日的美国专利申请No. 11/343，627)，藉此将这些专 利的公开内容以引用方式并入本文。波形有利地通过调制载波波形与脉冲包络产生。载波 波形的特性(例如振幅、频率等等)经过选择，以便克服组织阻抗和目标神经的刺激阈值。脉冲包络是具有设计用于选择性刺激目标神经的特定脉冲宽度、振幅和形状的波形。该波 形能够以最低的电信号强度损耗高效穿透组织并到达目标神经，从而节省本来在用低频信 号多次尝试刺激目标神经时将会使用的电池功率。此外，只有目标神经受到刺激，而非目标 神经不受刺激。参见图11，在本发明的一个实施例中，选择性神经刺激贴件200包括有电路的基 底202，所述有电路的基底202可被操作用于产生刺激神经和身体部分的电信号。贴件100 包括诸如锂电池之类的合适的电源208、第一波形发生器264和第二波形发生器266。第一 波形发生器264和第二波形发生器266电连接至电池208，并由电池208供电。波形发生 器264、266可以是任何合适的类型，例如由Texas Instruments of Dallas，TX销售的型 号为NE555的波形发生器。第一波形发生器264产生具有已知可刺激身体中神经的频率的 第一波形268。在一个实施例中，该频率在约10-30HZ的范围内。在另一个实施例中，该频 率在约10-40HZ的范围内。如上所述，这样的低频信号(例如，10-40HZ)其本身无法穿过 身体组织来有效刺激目标神经。为了解决这些问题，本发明的神经刺激贴件200可包括第 二波形发生器266，该第二波形发生器266产生具有较高频率的第二波形270。第二波形的 频率大约为10-400KHZ。第二波形270连同第一波形268施加到调幅器272，例如由Texas Instruments以商品名On-Semi MC1496销售的调幅器。
调幅器272产生经调制的波形274，其被发送到在有电路的基底202的底面处可 触及的电极232。尽管图11仅示出了一个电极232，但是本发明的优选实施例可以有两个 或更多个电极。电极232继而将经调制的波形274施加至目标神经，以刺激目标神经。参 见图11和图12，第一波形268优选为频率大约为10-40HZ的方波，第二波形270优选为频 率大约在10-400KHZ的范围内的正弦信号。上列频率范围仅仅是示例性的，从而其它频率 范围也可利用并仍在本发明的范围内。本领域的技术人员将易于认识到，用第二波形(载 波)270调制第一波形268将产生具有图12所示构型的调制波形或信号274。在本发明的一个实施例中，电极适于将调制波形信号施加于与选定的身体部分 (例如膀胱)相关的一个或多个目标神经(未示出)。调制波形包括能易于传播穿过身体 组织的高频载波波形和适于刺激选定的身体部分的目标神经的低频信号。参见图12，虽然 本发明不受任何具体操作理论的限制，但据信，由于载波波形270的高频特性可将低频波 形268有效携带至目标神经，产生调制信号274使得神经刺激波形268能穿过组织。本发明的一个实施例中，基本操作原理是，可在不影响相邻的神经元的情况下选 择性靶向体内神经以进行刺激。如本领域的技术人员所熟知的那样，由于神经系统组织内 存在的可兴奋细胞的电化学活性会产生生物电位。这些可兴奋细胞以两种电状态存在静 息电位或动作电位。细胞一直为静息电位状态，直到提供足够的刺激，以使细胞达到动作电 位或阈值电位，这时神经将“激活”，并且动作电位会沿着细胞膜以无衰减的恒定传导速度 行进。动作电位的这种全有或全无响应致使细胞膜电位经过特有的可重复周期，在该周期 内，电位首先从负静息电位升到正动作电位，然后在大约Ims内再次回降到负静息电位。不 论刺激的量值如何，只要超过阈值电位，响应就将保持不变。当可兴奋细胞膜具有动作电位响应后(由足够的刺激引起)，其对第二刺激的响 应能力将显著改变。在使动作电位的部分初始去极化期间，细胞膜无法响应额外的刺激，而 不论该刺激强度如何。这段时期称为绝对不应期。紧随绝对不应期之后的时期称为相对不应期。在相对不应期期间，细胞膜只能响应强刺激。绝对不应期和相对不应期的存在导致产生细胞可以反复放电的频率上限。因此，可以将神经元视为频率依赖性装置。神经元 的频率依赖性元件取决于其总电容，而总电容则因神经元而异，并取决于神经元的长度、直 径、包层(髓鞘形成)和电介质的电容率。换句话讲，对于任何指定的电介质，改变神经元 的长度或直径或其髓鞘形成都会改变总电容。由于人体内的神经元的确在直径、长度和髓鞘形成方面有巨大的差别，因此这些 神经元的电容和传导速度(工作频率)也有差别。利用相邻的神经元物理特性的差异，可 以在不影响相邻的神经元的情况下使所选神经为目标进行刺激。也就是说，通过表征相邻 的神经元的频率响应(电容)，并将刺激频率调谐到无重叠区域，可以实现选择性的神经刺 激。例如，对于两个相邻的神经元，其中神经元A具有0-20Hz的操作频带，神经元B具有 20-30HZ的操作频带，可以在不影响神经元A的情况下，选择性地刺激神经元B。此外，如果 在神经元B的绝对不应期期间(如上所述，在此期间没有任何量的刺激会激活神经元B)施 加刺激，或在相对不应期期间刺激量低于导致刺激所需的量，那么即使是在重叠的频率范 围内，也可选择性地刺激神经元A。如下文将进一步描述的那样，可应用这些原理以实现对 体内的两条或更多条神经进行选择性刺激。参见图13，在本发明的一个实施例中，选择性神经刺激贴件300包括有电路的基 底302，该基底302具有设置在其上以用于产生电信号来刺激目标神经的组件。神经刺激贴 件300包括诸如锂离子电池之类的合适的电源308、产生第一波形368的第一波形发生器 364、产生第二波形370的第二波形发生器366和产生第三波形382的第三波形发生器380。 第一波形发生器364、第二波形发生器366和第三波形发生器380优选电连接到电池308， 并由电池308供电。这些波形发生器可以是任何合适类型的，例如由Texas Instruments of Dallas, TX销售的型号为NE555的波形发生器。将第一波形发生器364、第二波形发生 器366和第三波形发生器226的输出施加至调幅器372，调幅器372将这三个波形调制成经 调制的信号包374。本文使用术语“信号包”是描述由以任何方式调制在一起的两个或更多 个单独信号组成的单个输出信号。参见图13和图14，第一波形发生器364产生第一波形368或信号，该信号具有 已知可刺激已知可由大约在10-30HZ范围内的频率刺激的第一所选身体部分(例如阴 部神经)的信号。如上所述，已证实，在电流密度足以刺激目标神经的情况下，很难将这 样的低频信号穿过身体组织以达到某些目标神经。为了解决这个问题，第二波形发生器 366产生较高频率的载波波形370，该载波波形连同第一波形368被施加至调幅器372，例 如TexasInstruments销售的On-Semi MC1496调制器。第一波形368优选为频率大约为 10-30HZ的方波，第二波形370优选为频率大约在10-400KHZ的范围内的正弦信号。用第 二波形(载波波形)370调制第一波形368产生通常具有图14所示构型的调制波形或信号 374。图14示出的信号仅为了进行示意性的目的，并且无意于指本文所述的示例性信号的 真实表示。在操作中，将调幅器372产生的调制信号374发送到电极332。电极332又将调制 信号374施加至目标神经。正如本领域的技术人员易于理解的那样，由于载波波形的高频 特性使得低频信号能由目标神经检测到(并响应于该信号)，调制信号374的使用提供了对 目标神经的有效刺激。
参见图14，已观察到的是，调制信号374具有不活动周期384。不是将该神经刺激贴件(图13)仅用于选择性地刺激一个目标神经，而是可利用调制信号374的不活动周期 384来产生适于刺激第二目标神经或其它身体部分的第二调制信号。参见图13和图14，为 了实现这一目的，第三波形发生器380产生频率与第一波形368的频率不同并且被专门选 择用于刺激第二神经或身体部分的第三波形382。图14示出了示例性的第三波形382。有 利的是，第三波形382与第一波形368异相，以避免与第一调制信号374相互干扰。此外， 在本发明的一个实施例中，如果刺激第一神经和第二神经的频率范围重叠，那么可在第一 神经的不应期期间产生或施加第三波形382，以确保第一神经不响应第二调制信号。第一波形发生器364和第三波形发生器380优选产生彼此异相的它们各自的波形 368和382，从而当与载波波形370混合时，这两种波形沿信号包386 (图14)的单独部分和 不连续部分出现，并且第一波形和第三波形中的每一个的频率都被选择用于特定地靶向不 同的神经或身体部分。例如，第一波形368的频率可以为20Hz，已知该频率对阴部神经的自 主神经元分支具有影响(用于治疗膀胱过度活动症)，第三波形382的频率可以为10Hz，已 知该频率可对阴部神经的体运动分支产生影响(可用于治疗间质性膀胱炎)。在频率范围 中存在重叠的程度上，可以在第一神经的不应期期间施加第三波形382。根据上述系统和方法，可使用调制信号包的各个元件，以选择性地靶向不同神经、 不同神经分支、不同肌肉或所选的其它身体部分。也就是说，单个神经刺激贴件可提供设计 用于缓解多种不同症状的刺激信号，例如与疼痛治疗、膀胱过度活动症、大便失禁、间质性 膀胱炎和任何其它盆底紊乱相关的症状。本领域的技术人员将会认识到，可通过许多不同的方式操纵适当的信号，以实现 合适的调制信号和/或信号包。例如，参见图13和14，在本发明的一个实施例中，也可以包 括产生第四载波波形392的第四波形发生器390，其中第四载波波形具有不同于第二载波 波形370的频率。如果刺激第一神经和第二神经或身体部分需要信号穿过不同类型或数量 的组织，这可以是理想的。如图所示，在使用单个调幅器的实施例中，第四载波波形392优 选仅在第一波形368的不活动期内施加，以免影响调制信号374。在图15和16的实施例中，可以将第一波形468和第二载波470提供给第一调幅 器472A，以产生第一调制波形474A。可以将第三波形482和第四载波波形492提供给第二 调幅器472B，以产生第二调制波形474B。可使用第三调幅器494进一步调制这些第一调制 波形和第二调制波形，以产生能通过电极432传送的调制信号包496。在本发明的一个实施 例中，可以通过单独的第一电极和第二电极(未示出)施加第一调制信号474A和第二调制 信号474B。在本发明的一个或多个其它实施例中，当调制波形具有不活动期时，可以将额外 的信号插入这些非活动期，以使其它神经、肌肉或身体部分为目标。参见图17，在本发明的一个实施例中，有利的是选择性神经刺激贴件500具有一 个或多个生物反馈机构。生物反馈机构有利地向系统提供反馈，并使系统能够选择性地运 行，而不是一直运行。因此，神经刺激可以只在必要时进行。贴件500包括有电路的基底502、诸如电池之类的电源508、产生第一波形568的 第一波形发生器564和产生第二波形570的第二波形器566。第一波形发生器564和第二 波形发生器566电连接到电池508，并且由电池508供电。波形发生器564和566可以是任 何合适的类型，例如由TexasInstruments of Dallas, TX销售的型号为NE555的波形发生器。第一波形发生器564产生具有已知可刺激身体中的神经的频率的第一波形568。在一 个实施例中，该频率在约10-30HZ的范围内。在另一个实施例中，该频率在约10-40HZ的范 围内。如上所述，这样的低频信号(例如10-40HZ)其本身无法穿过身体组织来有效刺激目 标神经。为了克服这个问题，选择性神经刺激贴件500具有第二波形发生器566，其产生具 有较高频率的第二波形570 (例如，10-400KHZ)，第二波形连同第一波形566施加至调幅器 572，例如由Texas Instruments以商品名On-Semi MC1496销售的调幅器。调幅器572产生发送到电极532的调制波形574。电极532又将调制波形574施 加至目标神经(未示出)以刺激目标神经。在一个实施例中，选择性神经刺激贴件500可 包括用于产生第三波形582的第三波形发生器580和用于产生第四波形592的第四波形发 生器590。神经刺激贴件500还包括一个或多个传感装置598。 传感装置可以是可植入身体 内部的。传感装置598优选包括至少一个传感器600，其将感测所选的生物生理特性；和 数据传输装置602，其将传感器600收集的数据或信息传输回体外以进一步处理，下文将对 此进行详细讲述。传输装置602可以无线传输数据。在一个实施例中，信号传输装置602是较大的信号控制系统604的一部分，信号控 制系统604还包括接收装置606例如来自MaximSemiconductors of Sunnyvale, CA的MAX 1472，其电连接至电池508，并由电池508供电。接收装置606接收来自一个或多个传感装 置598的数据，并将此数据提供给微控制器608。微处理器优选被编程来接收和分析数据， 并根据此数据给第一波形发生器564和第二波形发生器566提供输入，从而由该神经刺激 贴件控制信号传输。生物反馈传感器600可以是植入身体内部(例如，膀胱内)的压力传感 器。正如本领域的技术人员所熟知的，持续测量膀胱内的压力可指示膀胱收缩的存在和幅 度。当这种压力测量结果表明痉挛性膀胱肌肉活动(相比将导致膀胱内压力缓慢稳定上升 的正常膀胱收缩而言)时，可将反馈信号传输到接收装置606并随后传输到微控制器608。 响应接收到的反馈信号，微控制器608将通过控制第一波形发生器564和第二波形发生器 566致使电极532传输调制信号。目标神经(如阴部神经)收到调制信号后，将神经支配膀 胱肌肉以基本上消除痉挛性肌肉收缩。在一个实施例中，生物反馈装置598可包括多种电子元件，包括电源、一个或多个 传感器元件和电子接口，电子元件中的每一个都彼此电连接，并以本领域熟知的方式以机 械方式安装在印刷电路板上。所述一个或多个传感器元件感测体内的预定生理特性，并将 反映这类特性的信号或数据传输到电子接口。该系统可以包括用于存储与感测到的生理特 性相关的数据的数据存储元件，但也可以包括发射器，以用于将数据发射到患者体外，以便 其可用于控制调制信号的产生(如上所述)。生物反馈装置可以基本上由可收缩壳体或罩 围绕。在本发明的一个优选实施例中，生物反馈装置优选长期保留在体内(如膀胱)，以 提供用于控制电极操作的持续反馈。凡是不使用持续反馈的，也仍然可以使用本文所述的 植入式传感器，以在实施准确诊断和/或正确治疗方面获得可用数据。在本发明的一个实 施例中，该装置可以保留在膀胱内1-2天，每1/2秒采集压力测量值。随后可分析压力变化 的类型和频率，以提供评估身体功能的反馈。例如，测得的随时间而变化的囊泡压力可反映 排泄时间和频率，可指示膀胱过度活动症或膀胱过度充盈。在一个实施例中，传感器元件被设计为在长期休眠模式下操作，并按固定时间间隔“苏醒”以测量压力等。一旦收集了充分的数据，就可将装置从膀胱内移除，例如通过将导管插入膀胱中以收回植入式装置，或使用 膀胱镜或其它合适器械的操作通道收回装置。应当将导管或膀胱镜插入膀胱中，并将装置 抓住拉回到导管或膀胱镜通道中，随后从体内移除。参见图17，在实施例中利用生物反馈数据，接收器606可从不止一个的生物反馈 装置598中接收反馈数据。在这些实施例中，可以将与图示的和上述的生物反馈传感器类 似的第二植入式生物反馈传感器插入其它身体的孔(例如，阴道腔)。第二生物反馈传感器 可以封装在由类似于棉塞的棉花卷或棉花团制成的“棉塞状”装置或壳体内。在一个实施 例中，第二植入式生物反馈装置用于感测腹部压力，第一植入式生物反馈装置用于感测膀 胱压力。因此，从腹部压力中减去膀胱压力可以确定逼尿肌压力(即膀胱组织壁的肌肉衬 的压力)。如本领域的技术人员熟知的那样，当患者紧张、咳嗽、打喷嚏、发笑等时，逼尿肌压 力升高，检测这些压力对于诊断多种膀胱和下尿路疾病状况具有重要的临床学意义。例如， 逼尿肌压力升高的频率为评价欲望性尿失禁提供了有意义的数据。在本发明的一个实施例中，包括神经刺激贴件的系统具有第一植入式生物反馈传 感器和第二植入式生物反馈传感器。其中一个植入式生物反馈传感器将数据传输到另一个 植入式生物反馈传感器，后者然后再将两组数据无线传输到接收器606 (图17)。在本发明的一个实施例中，通过设置可完全或局部地从电极向目标神经或身体部 分延伸的导电线路，可增大电极向目标神经或身体部分传输的刺激能量的电导系数。导电 线路可以为交联聚丙烯酰胺凝胶，例如，得自Contura(Denmark)的Aquamid. RTM.可注射凝 胶。这种注射或以其它方式插入的生物惰性凝胶为高度导电的，并且可以是或不是水溶液。 由于凝胶不具刚性并可适形于患者身体，因此植入的凝胶提供许多有益效果，包括易于递 送、侵袭性低且患者舒适度。如上所述，注射凝胶线路的显著优点是从电极到目标神经形成 高度导电通路，该通路的导电性远远高于周围组织。这减少能量分散并提高电极和目标神 经之间的能量传输效率。导电性凝胶在电极和目标神经之间延伸。使用导电凝胶的优点之一是电极仅毗邻 于目标神经的一个平面，而可变形的和可流动的导电凝胶可以包围目标神经。因此，导电 凝胶可以电接触或物理接触目标神经的整个360度，从而增强施加至目标神经的调制波形 或神经刺激信号。在一个实施例中，导电凝胶可以从大致与目标神经接触的位置延伸到更 靠近较外部表皮层的位置。在一个或多个实施例中，可以使用任何构型的多种导电凝胶袋 (gelpocket)或凝胶束(gel tract)。尽管上文已经描述了一种合适的导电凝胶，但多种其它导电凝胶也是合适的。也 可以使用许多热固性水凝胶和热塑性水凝胶。热固性水凝胶的例子包括下列物质与亲水 性和疏水性共聚单体、交联剂及其它改性剂的交联变体聚甲基丙烯酸羟乙酯与共聚物、 N-取代的丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚环氧乙烷、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)以及它们的组 合物。热塑性水凝胶的实例包括丙烯酸衍生物(例如ΗΥΡΑΝ)、乙烯醇衍生物、亲水性聚氨酯 (HPU)和苯乙烯/PVP嵌段共聚物。虽然上文涉及本发明的实施例，但在不脱离本发明基本范围的情况下，也可以设 计出本发明的其它实施例和更多实施例。
权利要求
一种神经刺激贴件，包括基底，所述基底具有顶面和底面；组件，所述组件位于所述基底的顶面之上并且彼此电互连，用于产生至少一种神经刺激信号；至少一个电极，所述至少一个电极设置在所述基底上并且在所述基底的所述底面处暴露，用于施加所述至少一种神经刺激信号。
2.根据权利要求1所述的神经刺激贴件，还包括位于所述基底之上的防水可透气的顶部覆盖件。
3.根据权利要求2所述的神经刺激贴件，还包括围绕所述基底并将所述顶部覆盖件与 所述基底耦合的支承凸缘。
4.根据权利要求3所述的神经刺激贴件，其中所述支承凸缘具有朝所述支承凸缘的外 周向下倾斜的顶面。
5.根据权利要求4所述的神经刺激贴件，其中所述顶部覆盖件的一部分适形于所述支 承凸缘的所述顶面。
6.根据权利要求5所述的神经刺激贴件，其中所述支承凸缘还包括从其下侧延伸至其 所述顶面的排气开口，所述排气开口与所述顶部覆盖件连通，以将水分从所述贴件内部向 所述贴件外部排出。
7.根据权利要求3所述的神经刺激贴件，还包括至少部分覆盖所述组件和所述基底的 所述顶面的封壳，其中所述支承凸缘包围所述封壳。
8.根据权利要求7所述的神经刺激贴件，其中所述封壳是透明的。
9.根据权利要求8所述的神经刺激贴件，其中所述顶部覆盖件位于所述封壳之上，并 且所述顶部覆盖件为至少部分半透明的。
10.根据权利要求1所述的神经刺激贴件，其中位于所述基底之上的所述组件包括电 源和与所述电源连接的开关，用于激发所述贴件。
11.根据权利要求10所述的神经刺激贴件，其中所述开关包括适于仅一次性激发的开关。
12.根据权利要求1所述的神经刺激贴件，其中所述组件之一包括发光元件，用于产生 指示所述贴件被激发的光信号。
13.根据权利要求1所述的神经刺激贴件，其中所述组件之一包括适于接收信号的光 学传感器，用于控制与所述至少一种神经刺激信号相关的参数。
14.根据权利要求1所述的神经刺激贴件，其中所述组件包括第一波形发生器，所述第一波形发生器位于所述基底的所述顶面之上，并且适于产生 具有第一频率的第一波形；第二波形发生器，所述第二波形发生器适于产生具有高于所述第一频率的第二频率的 载波波形；以及调制器，所述调制器电连接至所述第一波形发生器和第二波形发生器，并且适于调制 所述第一波形和所述载波波形以产生调制波形，其中所述至少一个电极电连接至所述调制 器以施加所述调制波形。
15.根据权利要求14所述的神经刺激贴件，其中所述组件还包括第三波形发生器，所述第三波形发生器适于产生第三波形，所述第三波形具有不同于 所述第一波形频率的第三频率并与所述第一波形异相；所述调制器电连接至所述第三波形发生器，并且适于调制所述载波、第一波形和第三 波形以产生所述调制波形，并且其中所述第一波形适于刺激第一目标神经并且所述第三波 形适于刺激第二目标神经。
16.一种神经刺激贴件，包括有电路的基底，所述有电路的基底具有顶面和底面；多个一体化的组件，所述组件位于所述有电路的基底的顶面之上，用于产生至少一种 神经刺激信号；电源，所述电源位于所述有电路的基底的所述顶面之上，用于给所述一体化的组件供能；电极，所述电极设置在所述有电路的基底之内，在所述有电路的基底的所述底面处可 触及所述电极，并且所述电极与所述一体化的组件电互连，以施加所述至少一种神经刺激信号；防水可透气的覆盖件，所述覆盖件位于所述有电路的基底之上； 支承凸缘，所述支承凸缘与所述有电路的基底耦合并围绕所述有电路的基底，所述支 承凸缘具有朝其外周向下倾斜的顶面，其中所述支承凸缘具有在其倾斜的顶面处可触及的 多个通风开口，所述多个通风开口与所述防水可透气的顶部覆盖件连通，以排放来自所述 贴件的水分。
17.根据权利要求16所述的神经刺激贴件，还包括位于所述电极之上的导电粘合垫， 用于将所述贴件固定至表面。
18.根据权利要求17所述的神经刺激贴件，其中所述导电粘合垫包括粘合性水凝胶垫。
19.根据权利要求16所述的神经刺激贴件，还包括位于所述一体化的组件和所述基底 的所述顶面之上的透明封装材料，所述支承凸缘围绕所述透明封装材料。
20.根据权利要求16所述的神经刺激贴件，其中所述一体化的组件包括第一波形发生器，所述第一波形发生器位于所述有电路的基底的所述顶面之上，并且 适于产生具有第一频率的第一波形；第二波形发生器，所述第二波形发生器适于产生具有高于所述第一频率的第二频率的 载波波形；以及调制器，所述调制器电连接至所述第一波形发生器和第二波形发生器，并且适于调制 所述第一波形和所述载波波形以产生调制波形，其中所述电极中的至少一者电连接至所述 调制器，用于施加所述调制波形。
21.—种神经刺激贴件，包括 基底，所述基底具有顶面和底面；一体化的组件，所述组件位于所述基底的所述顶面之上并且彼此电互连，用于产生至 少一种神经刺激信号；电极，所述电极一体化至所述基底并在所述基底的所述底面处暴露，用于施加所述至 少一种神经刺激信号；3防水可透气的覆盖件，所述覆盖件位于所述基底和所述一体化的组件之上；支承凸缘，所述支承凸缘围绕所述基底并且将所述防水可透气的覆盖件与所述基底耦 合，所述支承凸缘具有朝其外周向下倾斜的顶面，其中所述覆盖件的至少一部分适形于所 述支承凸缘的所述倾斜的顶面。
22.根据权利要求21所述的神经刺激贴件，其中所述支承凸缘包括从其下侧延伸至其 所述倾斜的顶面的多个排气开口，所述排气开口与所述防水可透气的材料连通，以将水气 从所述贴件内部排放到所述贴件外部。
23.根据权利要求21所述的神经刺激贴件，还包括位于所述一体化的组件之上的透明 封装材料，其中所述支承凸缘围绕所述透明封壳。
24.根据权利要求23所述的神经刺激贴件，其中所述一体化的组件包括电源、一次性 激发开关、发光元件和光学传感器，并且其中所述防水可透气的覆盖件包括与所述一次性 激发开关对准的第一开口、与所述发光元件对准的第二开口和与所述光学传感器对准的第 三开口。
25.根据权利要求21所述的神经刺激贴件，还包括覆盖所述电极的导电粘合垫，以及 覆盖所述防水可透气的覆盖件的周边下侧部分的粘合剂层用于将所述贴件附着至表面。
全文摘要
本发明提供了一种神经刺激贴件，所述神经刺激贴件包括具有顶面和底面的基底；位于所述基底的所述顶面之上并彼此电互连以产生至少一种神经刺激信号的一体化的组件；一体化至所述基底并在所述基底的所述底面处暴露以向目标神经施加至少一种神经刺激信号的电极；位于所述基底和所述一体化的组件之上的防水可透气的覆盖件；以及围绕所述基底并将所述覆盖件与所述基底耦合在一起的支承凸缘。
文档编号A61N1/375GK101868279SQ200880116359
公开日2010年10月20日 申请日期2008年11月5日 优先权日2007年11月16日
发明者A·迪乌鲍尔迪, B·J·萨金特, M·R·特雷西, R·O·贝尔, S·B·瓦尔格伦 申请人:伊西康公司