CN103747834A - 刺激装置和方法 - Google Patents

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Abstract

此处描述了用于刺激患者体内的一个或多个解剖目标以治疗干眼之类疾病的刺激系统和方法。所述刺激系统可以包括控制器和微刺激器。所述控制器和微刺激器的部件可通过单个单元实现,也可通过单独的装置实现。当被单独实现时,所述控制器和微刺激器可以无线地通信或通过有线连接通信。所述微刺激器可以根据接收自所述控制器的信号产生脉冲并通过一个或多个电极将所述信号施加到解剖目标。在一些变形中,所述微刺激器包括被配置为基于接收自所述控制器的信号而产生脉冲的无源产生电路。

Description

刺激装置和方法
相关申请相互引用
本申请主张2011年4月7日提交的序列号为61/473,141的美国临时申请、2011年8月15日提交的序列号为61/523,732的美国临时申请,以及2011年11月16日提交的序列号为13/928,042的美国申请的优先权益,序列号为13/928,042的美国申请主张2010年11月16日提交的序列号为61/414,293的美国临时申请、2011年1月18日提交的序列号为61/433,645的美国临时申请、2011年1月18日提交的序列号为61/433,649的美国临时申请,以及2011年1月18日提交的序列号为61/433,652的美国临时申请的优选权益。上述每个应用在此全部纳入作为参考。
技术领域
本发明一般地涉及刺激系统和使用刺激系统的方法。所述刺激系统可用于刺激一个或多个解剖结构以治疗诸如干眼症之类的一种或多种适应症。
背景技术
干眼综合症是影响全球数百万患者的衰竭性疾病。这些数以百万计的患者遭受最严重的形式。这些疾病通常引起严重的眼部不适,导致生活质量急剧下降,使眼表面健康受损,基本减弱视敏度并可能威胁视力。具有严重干眼症的患者逐渐开始对光和风产生敏感,从而极大地缩短了患者的户外时间,这些不适使得患者经常无法阅读和驾驶。当前的治疗方案几乎很难缓解严重干眼症患者的症状。这些现有选项包括人造泪液、泪管栓塞、湿度护目镜(humidity goggle)、局部环孢素和睑缘缝合术,这些治疗方案无一能充分缓解或治疗疾病。需要一种能够使干眼症患者恢复足够的泪液产生能力的系统。
发明内容
此处描述了用于刺激组织的装置和方法。刺激系统可以包括微刺激器和一个或多个控制器。在一些变形中,所述微刺激器可以包括无源刺激电路。在一些变形中,所述微刺激器可以包括外壳和伸展(extension),所述伸展与所述外壳相连并承载至少一个电极。在这些变形的一部分中,所述伸展可以是挠性的。在一些变形中,所述微刺激器可以具有大约0.6cm到大约2cm的长度,大约1mm到大约2mm的厚度,以及大约3mm到大约8mm的宽度。所述微刺激器是适应性(conformable)和挠性的,并且可以具有一个或多个固定元件。所述一个或多个固定元件可以包括一个或多个钩、倒刺和锚。所述微刺激器可以具有一个或多个涂层,所述涂层可具有粘性和/或可生物吸收性。在一些变形中,所述微刺激器可以包括一个或多个导电和/或电绝缘涂层。
所述无源刺激电路可以包括储能电路并具有一个或多个电安全特性。所述电安全特性可以包括一个或多个电流限制整流器以及一个或多个齐纳二极管。所述电安全特性可以包括电压限制电路以限制刺激部件发射的电压。所述电安全特性还可以包括电流限制元件或电路以限制所述刺激部件发射的电流,并且包括电荷输出限制元件或电路以限制所述刺激部件发射的电荷。
在一些变形中,所述无源刺激电路可以包括斜坡(ramping)控制单元。在这些变形的一部分中,所述斜坡控制单元可以包括充电单元和场效应晶体管。所述斜坡控制单元可以控制所述刺激电路产生的刺激信号的幅度,并且所述刺激电路可被配置为产生斜坡化刺激信号。所述无源刺激电路可以包括信号调节单元。在一些变形中,所述信号调节单元可以包括整流单元。在一些变形中,所述信号调节单元可以包括限幅单元。在一些变形中,所述信号调节单元可以包括电流源单元。所述无源刺激电路可以包括接收单元和输出单元。
所述微刺激器内的无源刺激电路还可以包括可变电阻元件、可变电容元件以及一个或多个电极。所述无源刺激电路的所述一个或多个电极可以是接触点,可位于所述微刺激器内,可以连接到挠性引线,以及可以连接到刚性引线。所述一个或多个电极可以包含铂、铱、铂铱、氧化铱、氮化钛、钽或它们的组合。
所述微刺激器可以耦合到控制器并进行密闭密封。所述微刺激器可以使用传送系统注入患者体内。所述传送系统可以包括插入装置(例如,12或更大的计量针)和/或解剖工具。所述微刺激器可以具有一个或多个特征来便利最小化侵入取出。所述微刺激器的长度和宽度可被选为允许将所述微刺激器的一部分放在泪腺附近。所述微刺激器的长度和宽度也可被选为允许将整个微刺激器放在泪腺附近,以及允许将所述微刺激器放在所述泪腺上、部分地在所述泪腺中、在泪腺内或泪腺周围。
在一些变形中,用于通过刺激一个或多个支配泪腺的神经治疗干眼的方法包括将微刺激器置于泪腺附近并对所述泪腺施加刺激。所述微刺激器可以包括无源刺激电路,该电路包括斜坡控制单元。所述微刺激器可以位于泪腺附近并全部植入患者眼睛的眼眶内。所述微刺激器被放置为直接接触泪腺。所述微刺激器被放置为部分地穿透所述泪腺。所述微刺激器可全部植入到泪腺中或完全地位于泪腺内。所述微刺激器可以完全地或部分地植入眼睛的眼眶内。
所述微刺激器提供的刺激可以选择性地刺激一个或多个支配所述泪腺的神经。所述刺激可以在不使眼睛运动,不刺激眼肌以及不刺激上直肌、外直肌、上睑提肌、视网膜或对应的运动神经的情况下,选择性地刺激一个或多个支配所述泪腺的神经。在一些变形中,所述刺激可以选择性地刺激泪腺的自发传出纤维。选择性地刺激所述自发传出纤维多于感觉传入纤维或A-delta疼痛纤维或多于C疼痛纤维。在一些变形中,所述刺激可以选择性地刺激泪腺传入纤维,并且可以诱发单侧或双侧流泪。在特定变形中,所述刺激可以仅刺激一个或多个支配泪腺的神经。在一些变形中,所述刺激可以选择性地刺激泪腺的腺泡细胞和/或导管(ductal)细胞。所述刺激可以刺激泪腺的腺泡细胞、导管细胞、传出纤维和/或传入纤维的组合。
当被植入时,所述微刺激器可以在植入之后适应泪腺窝。植入微刺激器可以进一步包括使所述微刺激器适应所述泪腺的外面。在植入之后,所述微刺激器可以适应所述泪腺窝的外面。
所述微刺激器可以使用插入装置被植入。在一些变形中,所述插入装置为12或更大的计量针。在其它变形中,所述插入装置包括插管。在一些变形中,所述插入装置可以包括活塞组件,该活塞组件在一些变形中可通过弹簧供能。所述微刺激器可被装入所述插入装置内,并且所述插入装置可被插入到插入路径内。在一些变形中,使用位于眼角的解剖学标志,可将针置于所述泪腺附近,并且所述微刺激器可以使用所述针部署。解剖学标志包括——但不限于——侧眼角、睑缘、泪腺的眼叶、眶缘、眼眶上侧面上的骨隆突、血管床等。在一些变形中,所述微刺激器可通过上提眼睑,形成通过眼睑下的结膜的插入路径,以及将所述微刺激器推进所述插入路径来植入。所述插入路径可以使用解剖工具形成。在一些变形中,所述插入路径可以使用解剖工具的解剖元件形成。在一些变形中,所述插入路径可以在骨膜与眶骨之间形成。在其它变形中,所述插入路径可以在骨膜与泪腺之间形成。
所述刺激可以包括脉冲幅度位于大约250μA到大约25mA之间的电流。所述刺激可以包括脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲频率,以及可以在治疗期间变化的脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲频率中的一个或多个。所述刺激可以具有位于大约2Hz到大约270Hz之间、大约15Hz到大约40Hz之间,或者30Hz到大约60Hz之间的脉冲频率。所述刺激包括脉冲宽度位于大约50μsec到大约2700μsec之间的电流。具有上述参数的刺激可用于治疗诸如干眼症之类的一种或多种疾病。刺激脉冲可以连续地或间歇地传送,并且可根据一个或多个图案(pattern)传送。
植入微刺激器可以进一步包括基于眼眶特征识别用于植入的插入点。所述刺激可以以突发方式传送并且响应于测定变量进行调节。所述刺激可以包括脉冲宽度位于大约50μsec到大约2000μsec之间的电流。控制器可被置于所述微刺激器附近并且可以产生磁场。所述磁场可以基于来自用户的输入和/或基于与所述微刺激器的耦合度进行调节。所述磁场可以突发方式产生并耦合到所述微刺激器以产生刺激。所述磁场可以具有大约10kHz到大约100MHz的频率。所述磁场可以具有大约100kHz到大约5MHz的频率。在一些变形中,所述磁场可以具有位于大约1MHz到大约5MHz之间的频率。
在一些变形中,用于治疗干眼的系统可以包括被配置为植入眼睛的眼眶的微刺激器和用于产生耦合到所述微刺激器的磁场的控制器。所述控制器可被置于手持设备中。所述控制器可以包括使用一个或多个粘合层附着在患者身上的贴片。所述控制器可具有挠性和适应性,或者部分地为挠性或适应性的。所述控制器可以耦合到,或者至少部分地包含在挠性或适形材料内。所述微刺激器可以具有大约0.6cm到大约2cm的长度和大约1mm到大约8.5mm的宽度,并且可以包括被配置为接收所述控制器产生的磁场的无源刺激电路。所述控制器可是挠性的、适应性的,并且能够检测所述微刺激器的一个或多个操作参数。所述控制器的至少一部分是可丢弃的并可再充电。所述控制器可以耦合到眼镜架、腕表或其它对象,或者至少部分地包含在眼镜架、腕表或其它对象内。在一些变形中,所述控制器可被配置为使用一个或多个粘合层和/或机械耦合元件附着在眼镜架上。
在一些变形中,一种用于通过刺激一个或多个支配泪腺组织治疗干眼症的方法可以包括将一个或多个刺激电极置于所述泪腺附近并对所述泪腺施加刺激。微刺激器可以在所述泪腺附近并被完全植入患者眼睛的眼眶内。所述微刺激器可以在泪腺附近并直接接触所述泪腺、在所述泪腺附近并至少部分地穿入所述泪腺内,以及接近并完全植入或完全位于所述泪腺内。在所述泪腺附近可以是在所述泪腺周围、所述泪腺内或者完全地在所述泪腺内。所述微刺激器可被完全植入眼睛的眼眶内。一个或多个电极电耦合到可植入的脉冲产生器。所述脉冲产生器可植入为邻近所述一个或多个刺激电极。所述脉冲产生器可植入颞骨、锁骨下囊、腹部皮下囊附近。所述方法可以进一步包括将控制器置于所述脉冲产生器附近。
在一些变形中,微刺激器可以包括线圈、外壳和电极对。所述线圈可以由长度可绕为多个绕组并响应于感应磁场而产生输出信号的线形成。所述微刺激器可被电耦合以从所述线圈接收输出并产生响应于所述输出的信号。所述外壳可以包围电路和线圈,并且可以适合于并被配置为置于眼眶内并接近眼眶内的眼睛。所述电极对可以从所述外壳延伸出来并被配置为接收信号。在一些变形中,所述电极可集成在所述外壳内。所述电极可以具有相同的形状,也可以具有不同的形状。在一些变形中,一个电极可以具有较大表面积,这样可以降低该电极上的电流密度。所述电极可相互间隔(例如,间隔大约6mm到大约15mm),这样可以增加通过周围组织的电流。当被置于所述泪腺附近时,一个或多个所述电极可被放置为直接或间接接触所述泪腺。
所述电极对和所述外壳可以整形为注入插入装置的内腔。所述外壳可被配置为置于所述泪腺附近,置于眼眶内以允许选择性地使用信号刺激泪腺,以及置于所述泪腺附近的窝内以将所述电极对置于泪腺上、泪腺内或泪腺周围。
所述外壳可被配置为置于泪腺附近而不接近眼睛的肌肉。所述外壳的曲率可以至少部分地适应所述泪腺窝曲率,或者至少部分地适应泪腺的外面的曲率。
所述微刺激器可以进一步包括第二线圈、第二整流和调谐电路。所述第二线圈可以位于所述外壳内并且几乎与所述第二线圈正交取向。第二整流和电容电路可以位于所述外壳内并耦合到所述第二线圈,以便所述第二整流和电容电路被配置为产生第二信号。选择器开关可以位于所述外壳内并被连接以接收第一信号和第二信号并将所述第一信号与所述第二信号之一提供给所述电极对。所述选择器开关可以基于所述第一信号与所述第二信号的比较确定所述第一信号与所述第二信号中的哪一个被发送到所述电极。
来自所述两个信号的电流可以在不使用选择器开关的情况下相加。来自线圈的信号具有对应于诱导的磁场的频率,该诱导的磁场可通过互感从外部线圈产生。诱导的磁场可以由外部控制器产生。
所述线圈中产生的信号的频率可以大约等于所述外部控制器产生的诱导磁场的频率。所述外部控制器所产生的所述诱导的磁场具有基于用户输入的频率。所述外部控制器可以包含在手持设备中并且可丢弃。所述外部控制器可以包含在粘性贴片(patch)、一对眼镜和耳机之一内。所述电路可以包括用于整流电流信号的二极管和用于存储电荷和/或滤波经整流的信号的电容器。所述电路可以包括整流电路,该电路可以包括二极管和并联连接的电阻器。所述信号可以具有幅度在0.1V与25V之间的电压、幅度在10μA与25mA之间的电流,以及频率为2Hz到1000Hz的脉冲电流。所述电极对可以连接到引线,所述引线可以包括尖头。
在一些变形中,一种将微刺激器植入眼睛附近的方法可以包括将存取装置经由皮肤插入眼睛的眼眶。微刺激器可通过所述存取装置推进接近所述眼眶上侧面的位置。可使用所述微刺激器将刺激信号施加到眼睛的一部分。在插入步骤之前,可基于插入点与所述眼眶上特征的关系针对所述存取装置插入插入点。在推进之后,所述微刺激器可被置于所述泪腺窝内,并且所述微刺激器的至少一个电极可被置于泪腺上、泪腺内或泪腺附近,并且微刺激器的电极被置于泪腺上、泪腺内或泪腺附近。
可增加眼睛中的泪液产生能力。泪腺的血管舒张可以在单侧或双侧上发生。在推进之后,所述微刺激器的电极可被置于与泪腺关联的神经结构上、内或附近。在施加信号期间,所述信号仅刺激泪腺,所述信号可以选择性地刺激泪腺超过眼睛的肌肉,或者所述信号可以选择在不刺激眼睛的肌肉纤维的情况下刺激泪腺。在推进之后,所述微刺激器的电极被置于与泪腺关联并与眼睛的肌肉间隔的神经结构附近。所述眼睛的肌肉可以是直肌或斜纹肌或睑提肌。所述信号可以在激活所述泪腺附近的直肌或斜纹肌或提肌的情况下刺激泪腺。
在一些变形中,一种用于使用微刺激器的方法可以包括在患者眼睛的眼眶上接收微刺激器。所述微刺激器可从诸如控制器之类的外部电源接收磁场。所述微刺激器可通过所述磁场产生电流。所述电流可被施加到患者以在患者眼内产生泪液或者产生泪腺的血管舒张。
在一些变形中,一种用于使用微刺激器的方法可以包括将刺激装置植入患者眼眶内。带有电源的控制器可以置于患者皮肤外部并与所述微刺激器通信。可从所述控制器将磁场施加到所述微刺激器。所述微刺激器可通过所述磁场产生电流。可施加所述电流以在患者眼内产生泪液,导致所述泪腺血管舒张,将泪蛋白质释放到患者泪膜中,和/或使对侧的泪腺流泪。
在一些变形中,一种用于治疗干眼综合症患者的系统包括微刺激器和控制器。所述微刺激器可对磁场做出响应并被置于患者眼眶内。所述微刺激器可被配置为基于所述磁场产生电流并将所述电流施加给患者以使患者眼内产生泪液。所述控制器可被配置为产生所述磁场并且被置于所述微刺激器附近的位置。
在一些变形中,一种用于治疗干眼综合症患者的方法可从使用定位装置将微刺激器插入患者眼睛的眼眶开始。可将包括电源的控制器置于患者皮肤外部并位于所述微刺激器附近。可通过所述控制器将磁场施加到所述微刺激器。所述微刺激器可通过所述磁场产生电流。所述电流然后可被施加给患者以在患者眼内产生泪液。在一些变形中,一种用于使用微刺激器的方法可以从将微刺激器连接到多电极引线开始,所述引线位于泪腺上、泪腺内或泪腺附近。可以从所述多电极引线中选择一个或多个电极以激发患者眼内的泪液产生。
附图说明
图1A和1B示出此处描述的刺激系统的两个变形的框图。
图2示出可与此处描述的刺激装置结合使用的无源刺激电路的示意性变形。
图3A-3F示出适合用于此处描述的微刺激器的线圈设置的示例性变形。
图4、5A和5B示出适合用于此处描述的微刺激器的无源模拟电路的变形。
图6A-6H示出适合用于此处描述的刺激系统结的示例性微刺激器。
图7A-7F示出具有不同电极配置的示例性微刺激器。
图8A和8B示出被配置为在从传送装置释放时改变形状的微刺激器的一个变形。
图9A、9B、10、11A和11B示出适合用于此处描述的刺激系统的微刺激器的变形。
图12、13和14示出具有固定元件的微刺激器的变形。
图15A-15C示出包括取出(retrieval)特征的微刺激器的变形。
图16A-16C示出适合用于此处描述的刺激系统的控制器的变形。
图17A、17B、18、19、20、21、22、23A和23B示出适合用于此处描述的刺激系统的控制器的变形。
图24、25A、25B和26示出适合用于此处描述的刺激系统的控制器组的变形。
图27A和27B是泪腺器官的透视图,图27C和27D是患者头骨的正视图。
图28示出此处描述的刺激方法的流程图。
图29A-29H示出此处描述的微刺激器的不同植入位置。
图30示出适合用于此处描述的刺激系统的控制器的变形的框图。
图31A-31D示出在泪腺附近植入的微刺激器的不同变形。
图32示出此处描述的微刺激器的植入位置实例。
图33示出此处描述的植入泪管的微刺激器的一个变形。
图34示出可将微刺激器传送到患者体内的方法的一个变形。
图35A和35B示出适合用于此处描述的传送系统的插入装置的变形的侧视图。
图36示出用于此处描述的微刺激器的无源刺激电路的一个变形的框图。
图37示出适合用于此处描述的刺激系统的微刺激器的变形。
图38示出适合用于此处描述的传送系统的插入装置的变形。
图39示出适合用于此处描述的传送系统的解剖工具的变形。
图40A-40D示出将微刺激器传送到眼腔的方法。
图41示出适合用于此处描述的传送系统的导引元件的变形。
图42A-42C分别示出适合用于与此处描述的刺激系统的微刺激器的变形的透视图、侧视图和局部视图。
图43示出适合用于此处描述的微刺激器的无源刺激电路的变形。
图44示出适合用于此处描述的刺激系统的控制器的变形。
图45A、45B和46示出适合用于此处描述的控制器的控制器电路的变形。
具体实施方式
此处描述了用于刺激患者内的解剖目标以治疗一种或多种疾病的刺激系统。该刺激系统可以包括至少一个控制器和至少一个微刺激器。控制器可被实现为微刺激器的一部分,或实现为单独的装置。当作为单独的装置形成时,控制器可通过无线和/或有线连接与微刺激器通信。控制器可产生波形信号,这些信号可将电力和/或信息传送到微刺激器,并且微刺激器可以基于波形信号将一个或多个刺激信号传送到解剖目标。
该刺激系统可用于刺激任何适当的解剖目标(或多个解剖目标)以治疗多种疾病。在一些变形中,此处描述的刺激系统可用于治疗干眼症。例如,刺激系统可用于刺激一个或多个神经、组织、腺体或在流泪或腺体血管舒张过程中涉及的其它结构。例如,这些系统可以刺激一个或多个泪腺、一个或多个睑板腺、泪管、副交感神经、纤维和神经突、交感神经、纤维和神经突、泪腺支(rami lacrimales)、泪腺神经、泪腺动脉及其分支的血管周神经、支配睑板腺的神经纤维、泪腺的肌上皮细胞、泪腺的腺泡细胞、泪腺的导管细胞。治疗干眼症以及其它疾病的方法在下面更详细地进行描述。此处还描述了用于将一个或多个微刺激器和/或控制器传送或植入到患者中的传送系统和方法。
刺激系统
图1A和1B示出此处描述的刺激系统的两个变形的框图。图1A示出无线刺激系统(100),其中包括控制器(110)和微刺激器(120)。如此处所示,控制器(110)可以包括外壳(119)并且可以包含控制器电路(115)。控制器电路(115)可以产生并发送输出信号(112),该输出信号可被微刺激器(120)以无线的方式接收。所发送的信号可以包括一个或多个磁场、电子信号、射频信号、光信号、超声信号等。输出信号(112)可将电力和/或信息提供给微刺激器(120),如下面更详细地描述的那样。控制器可被植入患者体内,也可位于患者体外,如下面更详细地描述的那样。控制器电路(115)可以是任何适当的电路,例如下面更详细地描述的一个或多个控制器。
如图1A所示,微刺激器(120)可以包括一个或多个电极(117)、一个或多个引线(113)和刺激电路(121)。尽管电极(117)在图1A中示出为通过引线(113)连接到刺激电路(121),但是应该理解,微刺激器(120)无需包括引线。微刺激器(120)可被植入患者体内并相对于控制器(110)进行放置,借此微刺激器(120)可以接收控制器(110)产生的输出信号(112)。刺激电路(121)可以接收输出信号(112),并且可以基于已接收的输出信号(112)产生刺激信号(114)。例如,在一些变形中,微刺激器(120)可以包括无源刺激电路,该电路被配置为处理输出信号(112)并将已处理的信号作为刺激信号(114)传送到组织,不使用微刺激器(120)内的任何内部逻辑或智能。所形成的刺激信号(114)可以是直流或交流信号,并且可通过一个或多个电极(117)被施加到解剖目标(123),例如泪腺。刺激信号(114)可以实现电荷平衡。微刺激器可通过任何适当的方式配置,如下面更详细地描述的那样。
当刺激信号(114)被传送到解剖目标(123)时,刺激可导致所需的生理效应(例如,使患者产生泪液)。刺激解剖目标(123)可产生任何适当的内分泌或其它生理结果,其中包括——但不限于——流体、电解质和蛋白质的分泌、血管舒张,从而增加泪液量,增加泪液质量,改善表面健康条件、减小泪液渗透压(osmolarity)以及减轻眼睛炎症。
图1B示出有线刺激系统(130)的变形的框图。有线刺激系统(130)可以包括控制器(140)和微刺激器(150)。控制器(140)可以包括外壳(149)和控制器电路(145),并且可被配置为通过诸如导线或其它介质之类的有线传输线路(148)将输出信号(142)发送到微刺激器(150)。有线传输线路(148)可以附着在控制器(140)上并通过患者身体路由到微刺激器(150)。微刺激器(150)可被植入患者体内并相对于控制器(140)定位,从而使微刺激器(150)可以从控制器(140)接收输出信号(142)。刺激电路(151)可以接收输出信号(142),并且可以基于已接收的输出信号(142)产生刺激信号(144)。刺激信号(144)可通过一个或多个电极(147)和在一些实例中的一个或多个引线(143))被施加到解剖目标(153),例如泪腺。刺激解剖目标(153)可导致一个或多个生理或其它内分泌结果(159),例如上面刚描述的结果。
当刺激系统包括位于控制器与微刺激器之间的传输线路,或将一个或多个电极连接到微刺激器的引线时,这些传输线路和/或引线可具有隧道。隧穿路径可以取决于植入微刺激器、控制器和/或电极的位置。例如,隧穿路径可从耳朵区域(表面到颞骨)延伸到眼眶的颞面(temporal aspect),进入眼眶的上侧面(superior lateral aspect),通过眶隔并到达解剖目标。
微刺激器
如上所述,此处描述的刺激系统包括一个或多个微刺激器。微刺激器可以是任何适合于将刺激传送到组织的装置。在一些变形中,微刺激器可以包括一个或多个无源刺激电路,其中该装置不包括任何内部逻辑或智能(例如,ASIC、微控制器等)。在这些变形的一部分中,微刺激器不具有内部电池。在这些变形中,微刺激器可以仅包括耗散电路,该电路从控制器接收输出信号,基于已接收的信号产生电流,以及传送所产生的电流。耗散电路可以包含一个或多个信号调节单元,这些单元可对接收自控制器的信号进行整形或以其它方式进行修改。在一些变形中,该电路可被配置为从外部源接收能量,将能量整流为刺激脉冲,并且允许无源电荷平衡。在一些变形中,微刺激电路可以包括一个或多个整流器、一个或多个限幅单元,以及一个或多个斜坡(ramping)控制单元,它们的组合等。在一些变形中,耗散电路可以包括一个或多个可调节/调谐的部件。
在其它变形中,微刺激器可以包括内部逻辑,该逻辑可用于对接收自控制器的信号进行整形或修改。在这些变形的一部分中,微刺激器可以不包括内部电池,这样,通过控制器的输出信号接收操作功率。在另外一些变形中,微刺激器可以包括可植入脉冲产生器,该产生器包括产生电脉冲并将该电脉冲传送到组织所需的所有电路。此处描述的刺激电路可包含允许控制器检测刺激电路的一个或多个操作参数的元件。
图2示出可用于此处描述的刺激装置的无源刺激电路(200)的一个变形。如此出所示,刺激电路(200)可以包括微刺激器线圈(202)(例如,导电线圈)、包括二极管(204)和电阻器(206)的整流电路(205)、调谐电容器(208)和耦合电容器(216)。如此处所示,微刺激器线圈(202)的一端可以连接到调谐电容器(208)的第一端,以及整流电路(205)的第一端。电阻器(206)和二极管(204)可以并联连接,其中整流电路(205)的第一端连接到调谐电容器(208)和微刺激器线圈(202),整流电路(205)的第二端连接到耦合电容器(216)。耦合电容器(216)可以连接到第一电极(210)。应该理解,整流电路(205)可以包括半波整流器、全波整流器等。微刺激器线圈(202)的第二端可以连接到调谐电容器(208)的另一端和第二电极(212)。
在操作中,控制器(未示出)产生的磁场可被施加到微刺激器线圈(202)。作为所施加的磁场的结果(例如,通过电感耦合),微刺激器线圈(202)可以产生电流icoil。调谐电容器(208)可以形成带有微刺激器线圈(202)的调谐电路,以便微刺激器线圈(202)仅接收使用特定频率或频率范围产生的磁场。电流可以通过电阻器(208)和二极管(204)的整流电路并在第一(210)与第二(212)电极之间传送iload。电流iload可以通过组织(214)(在图2中表示为电阻器)。耦合电容器(216)可以提供施加到组织(214)用于刺激的AC耦合和电荷平衡。耦合电容器(216)可以在活动刺激脉冲通过整流电路(205)时进行充电,并且可以在传送活动刺激脉冲之后的不活动阶段期间通过整流电路的电阻器(208)进行放电。
由于无源刺激电路被配置为调节和传送接收自控制器的输出信号,因此,微刺激器传送的刺激信号的一个或多个特征可以至少部分地依赖于刺激信号的一个或多个特征。控制器可以调节输出信号的一个或多个特征(例如,幅度、突发(burst)宽度、突发频率等)以改变微刺激器产生的刺激信号的一个或多个特征(例如,幅度、脉冲宽度、脉冲频率)。例如,微刺激器产生的所施加的信号的幅度可以通过改变控制器线圈产生的交变磁场的幅度来修改。
尽管刺激电路(200)在图2中示出被包括线圈(202),但是将理解,此处描述的刺激电路可以通过任何适当的方式接收能量。例如,在一些变形中,刺激可被配置为接收磁能。在这些变形中,微刺激器可以包括一个或多个线圈(例如,图2中所示)和/或磁电元件,该磁电元件可以由在被施加磁场时产生电流的材料形成。磁电元件可以由诸如Cr2O3之类的一种或多种材料、一种或多种多铁性材料、它们的组合等形成。与线圈相比,磁电元件可允许以更小的体积或设备足印(footprint)产生电流。磁电元件可以进一步整形为当以相对于磁场的多个取向定位时能够产生电流。
在一些变形中,刺激电路可被配置为接收超声能。例如,在一些变形中,微刺激器包括一个或多个超声换能器,该换能器可以响应于已发送的超声信号而产生电流。在一些变形中,可使用一个或多个超声发射器在微刺激器上聚焦超声信号。在其它变形中,微刺激器可被配置为接收光能(例如,红外线、紫外线、可见光波长等)并响应于它们而产生电流。例如,在一些变形中,刺激电路可以包括一个或多个光伏元件,该元件响应于已接收的光能而产生电流。在其它变形中,微刺激器可被配置为接收远场RF能。例如,微刺激器可使用天线接收高频率RF能,该高频率RF能可允许容忍各种微刺激器的取向。应该理解,在一些变形中,此处描述的微刺激器能够从多个源接收能量,例如磁、超声、光和/或RF信号的组合。
在其中刺激电路被配置为使用电感耦合产生电流的变形中,刺激电路可被配置为改善对内部部件与外部部件之间的角不对准的容忍度。在这些变形的一部分中,微刺激器可以包括两个或多个以非平行取向定位的线圈。图3A-3F示出具有多个线圈的线圈设置的三个变形。例如,图3A和3B分别示出包括第一线圈(302)和第二线圈(304)的线圈设置(300)的侧视图和俯视图。如这些图所示,第一线圈(302)可以位于相对于第二线圈(304)的平面成角度(θ1)的平面中。第一和第二线圈的平面之间的角度(θ1)在图3A和3B中示出为接近90度,但是应该理解,该角度可以是任何适当的角度(例如,大约45度、大约60度等)。通过将线圈置于不同的平面中,即使其中一个线圈垂直于外部线圈定位,线圈设置仍能产生电流。
图3C和3D分别示出具有第一线圈(308)、第二线圈(310)和第三线线圈(312)的线圈设置(306)的另一变形的侧视图和俯视图。第一线圈(308)、第二线圈(310)和第三线线圈(312)中的每一个的平面可以相对于其它线圈成一定角度。例如,在图3C和3D所示的变形中,第一线圈(308)的平面可以垂直于第二线圈(310)的平面,第三线线圈(312)的平面可以同时垂直于第一线圈(308)和第二线圈(310)的平面。应该理解,任何两个线圈之间的角度都可以是任何适当的角度。图3E和3F分别示出具有第一线圈(316)、第二线圈(318)和第三线圈(320)的线圈设置(314)的另一变形的透视图和侧视图。第一线圈(316)、第二线圈(318)和第三线线圈(320)中的每一个的平面可以相对于其它线圈成一定角度,如上面描述的角度。此外,为了有助于缩小线圈设置(314)的整个轮廓,第一线圈(316)可被置于第二线圈(318)内,并且第一线圈(316)和第二线圈(318)可被置于第三线圈(320)内。在其中刺激电路包括含有多个线圈的线圈设置的实例中,刺激电路可以包括多个调谐电路,并且多个线圈产生的电流可以使用整流器求和。
尽管上面参考图2描述的无源刺激电路(200)被配置为将电刺激传送给患者,但是应该理解,此处描述的微刺激器可被配置为将任何适当的刺激施加给患者。在一些变形中,微刺激器可被配置为将一个或多个光信号、声信号等传送给患者。
此处描述的刺激电路可以包括一个或多个电安全特征。电安全特征可以限制微刺激器接收或产生的信号的一个或多个参数,这样可以防止为患者提供潜在有害的刺激电路。电安全特征可以包括与电极串联连接以限制电荷传送的诸如电容器之类的一个或多个元件、与电极串联连接以确保DC电荷平衡刺激的诸如电容器之类的一个或多个元件、与电极和/或串联电容器并联连接以允许通过电容放电实现DC电荷平衡刺激的一个或多个电阻器、与电极串联连接以限制最大刺激电流幅度的一个或多个电流限制二极管、限制最大输出电压的一个或多个齐纳二极管、它们的组合等。与电极并联连接的电阻器的阻抗可以大于组织负载阻抗,从而确保功率高效刺激。
图4示出包括电流限制装置的刺激电路(400)。如此处所示,刺激电路(400)可以包括线圈(402)、调谐电容器(404)、由二极管(406)和电阻器(408)组成的整流电路(405),以及第一(414)电极和第二电极(416)。这些元件可以与刺激电路(200)的部件相同,并且可以按照上面针对图2的描述定位。此外,图4还示出了电流限制二极管(412),其中电流限制二极管(412)将第二电极(416)与线圈(402)和调谐电容器(404)隔离。电流限制二极管(412)可以限制通过二极管(412)的电流,它还可以限制通过第一电极(414)与第二电极(416)之间的组织负载(410)的电流。例如,如下面更详细描述的,当通过组织负载(410)传送脉冲时,提供电荷平衡的再充电电流初始可以具有导致不适或对不希望组织的刺激的幅度。电流限制装置(或者诸如高阻抗再充电电路或齐纳二极管之类的上述电安全特征之一,或者与组织负载并联的电压限制元件)可以限制再充电电流的量值,从而能够防止不希望的组织刺激或不适/疼痛。
在一些变形中,此处描述的刺激电路包括一个或多个可调元件。例如,刺激电路可以包括一个或多个可变电阻元件、可变电容元件、可变电感元件、可变非线性元件等。可变电阻元件、可变电容元件、可变电感元件或可变非线性元件可用于改变刺激电路的特性,例如谐振频率,或者改变诸如幅度之类的刺激参数。在包括可变部件的变形中,可变部件可进行可逆改变,或者不可逆改变。在一些实例中,一个或多个可变部件可被外部控制器控制和改变,如下面更详细地描述的那样。可变部件被通过调节来调节或以其它方式改变微刺激器的一个或多个功能。例如,可调元件可用于改变微刺激器的接收单元或输出单元的谐振频率,这可以控制接收单元能够接收的输出信号的频率和微刺激器产生的刺激信号的频率。额外地或备选地,可调元件可用于改变微刺激器提供的刺激的一个或多个参数(例如,幅度、脉冲宽度等)。
此处描述的任何刺激电路部件都是可调的。例如,在一些变形中,刺激电路(200)中的调谐电容器(208)可被调谐为调节刺激电路(200)的输出。图5A和5B示出包括可调元件的两个刺激电路实例。图5A示出刺激电路的变形(500)。如此处所示,刺激电路(500)可以包括线圈(502)、调谐电容器(504)和由二极管(506)和电阻器(508)组成的整流电路(505)、第一电极(514)和第二电极(516),以及电流限制二极管(512)。这些元件可像上面参考图2和4那样进行设置。此处还示出串联连接在整流电路与第一电极(514)之间的可变元件(518)。可变元件(518)可以包括诸如光-FET之类的可变阻抗元件,光可调谐电阻器、电容器、可编程电流限制器等。可变元件(518)可被调节(例如,通过控制器)来改变经过其中的电流,这样可以改变经过第一电极(514)与第二电极(516)之间的组织负载(510)的电流。图5B示出刺激电路的另一变形(520),该电路包括与图5A一样的部件,但是其中可变部件(518)被设置为与第一电极(514)和第二电极(516)并联。
在一些变形中,微刺激器可以包括无源刺激电路,该电路被配置为无源地斜升在刺激期间被提供给患者的刺激信号的幅度。在这些变形的一部分中,无源刺激电路可被进一步配置为限制被提供给患者的刺激信号的最大幅度。图36示出无源刺激电路(3600)的一个变形的框图,该电路可被配置为无源地斜升刺激电路产生的刺激信号。如此处所示,无源刺激地电路(3600)可以包括接收单元(3602)、信号调节单元(3603)、斜坡控制单元(3608)和输出单元(3610)。信号接收单元(3602)可以从控制器接收一个或多个输出信号,这些信号可用于驱动信号调节单元(3603)和斜坡控制单元(3608)。在一些变形中,信号接收单元(3602)可以是调谐的电路,以便信号接收单元(3602)仅接收具有特定频率或频率范围的输出信号。
信号调节单元(3603)可以包括限幅单元(3604)和整流单元(3606),但是应该理解,信号调节单元(3603)可包括能够整形或以其它方式改变接收单元(3602)接收的输出信号的单元的任何组合。在其中信号调节单元(3603)包括整流单元(3606)的变形中,整流单元(3606)整流信号接收单元(3602)正在接收的信号,并且可包括全波整流器或半波整流器。在包括限幅单元(3604)的变形中,限幅单元(3604)可以限制被传送到组织的刺激电流的幅度。例如,限幅单元(3604)可以包括一个或多个齐纳二极管、电流限制元件等,该单元可削减或以其它方式限制刺激电路内信号的幅度。例如,在一些变形中,控制器所产生的输出信号可以大于希望的刺激信号幅度以考虑控制器输出级与微刺激器接收单元之间的潜在对准差别。在这些变形中,限幅单元(3604)可削减接收单元(3602)接收的过剩功率。尽管在图36中示出为包括在信号调节单元(3603)中,但是应该理解,限幅单元(3604)可包括在刺激电路(3600)的任何单元中。
信号调节单元(3603)可将已调节的输出信号提供给输出单元(3610),该输出单元可通过一个或多个电极将刺激信号传送给组织。被从信号调节单元(3603)传送到输出单元(3610)的刺激信号的幅度可被至少部分地被斜坡控制单元(3608)控制。在一些变形中,斜坡控制单元(3608)可以包括充电单元(3612)和场效应晶体管(3614)。信号调节单元(3603)和输出单元(3610)可连接到场效应晶体管(3614)的源极端子和漏极端子,并且充电单元(3612)可连接到场效应晶体管(3614)的栅极端子。充电单元(3612)提供给场效应晶体管(3614)的电压可确定在信号调节单元(3603)与输出单元(3610)之间流动的电流。例如,当充电单元(3612)未充电时(当接收单元(3602)初始开始从控制器接收输出信号时发生),场效应晶体管(3614)可以阻止电流在信号调节单元(3603)与输出单元(3610)之间流动,从而阻止将刺激信号传送给患者。当接收单元(3602)将电力提供给充电单元(3612)时,被提供给场效应晶体管(3614)的栅极的电压增加(例如,通过给可充电部件充电,将在下面更详细地描述),这样会增加在信号调节单元(3603)与输出单元(3610)之间流动的电流量。因此,输出单元(3610)提供的刺激信号的幅度可以在充电单元(3612)充电时增加,刺激信号的幅度可以自动斜升,直到充电单元(3612)完全充电。此斜升速度可通过充电单元(3612)的充电速率确定。此外,充电单元(3612)可被配置为在不被提供电力时放电。这样允许斜坡单元(3602)在不同的治疗会话(session)之间重置,以便刺激电路能够斜坡化在后续治疗中产生的后续刺激信号。
图43示出刺激器电路的变形(4320),该电路可被配置为无源地斜坡化刺激电路提供的刺激信号。如此出所示,刺激器电路(4320)可以包括接收单元(4322)、信号调节单元(4324)、斜坡控制单元(4326)和输出单元(4328)。如上面参考图36更详细地描述的那样,接收单元(4322)可被配置为从控制器(未示出)接收输出信号,并且可以将已接收的信号发送到信号调节单元(4324)和斜坡控制单元(4326)。在图43所示的变形中,接收单元(4322)可以包括谐振电路,该电路包括与调谐电容器(4332)并联连接的线圈(4330)。该谐振可被调谐或以其它方式被配置为接收在特定频率或频率范围上发送的输出信号。但是应该理解,接收单元(4322)可以包括接收输出信号(例如,磁场、RF信号、光信号、超声信号等)并根据该输出信号产生电流或电压的任何适当的部件。
如上所述,接收单元(4322)接收的信号可被传送到信号调节单元(4324)和斜坡控制单元(4326)。在图43所示的变形中,信号调节单元(4324)可以包括整流单元(4334)、幅度控制单元(4336)和电流源单元(4338)。应该理解,信号调节单元(4324)可以仅包括这些单个部件的一部分和/或可以包含其它所需的部件。在包括整流单元(4334)的变形中,整流单元(4334)可被配置为将任何交流信号转换为直流信号。整流单元可以是半波整流器或全波整流器,在一些实例中,可被配置为对整流信号进行平滑处理。例如,图43所示的整流单元(4334)的变形可以包括半波整流器,该整流器包括二极管(4340)和被置于半波整流器输出的平滑电容器(4342)。
在包括幅度控制单元(4336)的变形中,幅度控制单元(4336)可被配置为限制输出级(4328)传送的信号的最大幅度。例如,图43所示的幅度控制单元(4336)可以包括齐纳二极管(4344),当跨齐纳二极管(4344)的电压超过阈值电压时,该齐纳二极管从信号调节单元(4324)分流。应该理解,幅度控制单元(4336)可以包括任何适当的电流限制或电压限制元件,这些元件可被置于刺激器电路(4300)的任何适当部分中(例如,作为接收单元(4322)、信号调节单元(4324)、斜坡控制单元(4326)、输出单元(4328)、它们的组合等的一部分)。在一些变形中,刺激电路可以包括多个幅度控制单元,其中每个幅度控制单元可以限制所产生的刺激信号的不同方面,或者可以限制不同位置上所产生的控制信号的各方面。
在其中信号调节单元(4324)包括电流源单元(4338)的变形中,电流源单元(4338)可被配置为充当电压控制电流源,该电流源可基于电流源单元(4338)接收的电压输入输出电流。例如,在一些变形中(如图43所示),电流源单元(4338)可以包括晶体管(4346)(例如,JFET、MOSFET、BJT),其中晶体管(4340)的栅极和源极相连(例如,通过电阻器(4348)等),在一些变形中,电流源单元(4338)可以充当恒定电流源,该恒定电流源可以在任何高于特定阈值的电压被施加到电流源单元(4338)的输入时提供恒定电流。在一些变形中,电流源单元可以包括一个或多个电流限制二极管等。在一些变形中,电流源单元(4338)可以包括电流镜电路。电流镜电路可以是对称或不对称电路。
一旦已接收的输出信号被信号调节单元(4324)调节,该信号便可被传送到输出单元(4328)。输出单元(4328)因此通过电极(4352)将已处理的信号作为输出信号传送到组织(4350)。在一些变形中,输出单元(4328)可被配置为允许无源电荷平衡。例如,输出单元(4328)可以包括电容器(4354)和电阻器(4356)。电容器(4354)可以在信号调节单元(4324)将电流传送到输出单元(4328)和组织(4350)时充电,并且可以在信号调节单元(4324)未将电流传送到输出单元(4328)时放电,这样可以允许输出单元(4328)将双相电荷平衡刺激信号提供给组织(4350)。在一些变形中,输出单元(4328)可以包括电流限制装置(未示出)等,该装置可限制电容器(4354)产生的平衡电流的量值。
如上所述,斜坡控制单元(4326)可被配置为斜坡化从信号处理单元(4324)提供给输出单元(4326)的信号。如图43所示,斜坡控制单元(4326)可以包括充电单元(4358)和场效应晶体管(4360)。场效应晶体管(4360)可以是任何适当的晶体管(例如,MOSFET、BJT等)。信号调节单元(4324)和输出单元(4328)可连接到场效应晶体管(4360)的源极端子和漏极端子,并且充电单元(4326)可连接到场效应晶体管(4360)的栅极端子。如上所述,通过场效应晶体管(4360)在信号调节单元(4324)与输出单元(4328)之间传送的电流可依赖于被充电单元(4326)提供给场效应晶体管(4360)的栅极端子的电压。因此,斜坡控制单元(4326)可被配置为在充电单元(4326)充电时增加刺激信号的幅度。
充电单元(4326)可被配置为在接收单元(4322)接收控制器产生的输出信号时增加被提供给场效应晶体管(4360)的电压。例如,如图43所示,充电单元(4326)可以包括电容器(4362),该电容器可以在接收单元(4322)接收输出信号时充电。当电容器(4362)充电时,被施加到场效应晶体管(4360)的电压可以增加,从而增加从信号调节单元(4324)传送到输出单元(4328)的电流。这样可导致微刺激器产生的斜坡化刺激信号。在一些实例中,充电单元(4326)可以包括整流二极管(4364)或其它整流电路,该整流二极管或其它整流电路可以整流从接收单元(4322)接收的信号。此外,充电单元(4326)可以包括一个或多个其它部件(例如,电阻器(4366)和(4377)、二极管(4368)和晶体管(4370)),这些元件可以控制电容器(4362)充电和放电的速率。尽管上面参考图36和43描述的刺激器电路是在不使用内部逻辑或智能的情况下无源地斜坡化刺激信号的无源电路,应该理解,在一些变形中,此处描述的刺激电路可以包括微控制器或可以控制刺激信号斜坡化的其它内部逻辑。
此处描述的微刺激器可以采取多种形状和形式中的任意一种。图6A-6H示出适合用于此处描述的刺激系统的示例性微刺激器。应该理解,图6A-6H中所示的每个微刺激器可以包括上面详细描述的任何电路或功能(例如,无源刺激电路),并且可进行密封。微刺激器可以包括任何适当的材料或这些材料的组合,例如一种或多种金属(钛、铌、不锈钢、铂、它们的合金、它们的组合等)、一种或多种聚合物、一种或多种陶瓷、它们的组合等。图6A示出微刺激器的一个变形(600),其被整形为包括主体和两端的胶囊。该主体相对直,具有圆柱形、正方形、矩形、梯形或其它形状的横截面以及倒角、尖锐或其它形状的端部。胶囊形微刺激器(600)可以包括位于一个或多个端部上和/或沿着其长度的电极(未示出),下面将更详细地描述。微刺激器可以具有任何适当的尺寸。例如,在一些变形中,刺激器的长度可以位于大约6毫米到大约30毫米之间。在这些变形的一部分中,刺激器的长度可以约为16毫米。在一些变形中,微刺激器的高度可以位于大约0.5毫米到大约2毫米之间。在这些变形的一部分中,微刺激器的高度可以约为1.5毫米。在一些变形中,微刺激器的宽度可以位于大约3毫米到大约10毫米之间。在一些变形中,微刺激器的宽度可以约为5毫米。
图6B示出微刺激器的另一变形(602),其形如具有弯曲主体的胶囊。在这些变形中,主体的曲率可被配置为适应患者的解剖结构,例如泪腺窝。应该理解,微刺激器(602)的主体可具有任何适当的端部和横截面形状,如上针对图6A所示的微刺激器(600)描述的那样。此外,微刺激器(602)可以包括一个或多个电极(未示出),如下面更详细地描述的那样。
尽管在图6B中示出为具有单个曲线,但是应该理解,微刺激器(602)可以包括多个曲线。例如,图6C示出包括多个曲线的微刺激器(604)。如此处所示,微刺激器(604)包括位于一个方向上的第一曲线和位于第二方向上的第二曲线。这两个曲线可在单个平面上形成,如图6C所示,或者可以在不同的平面上形成。此外,微刺激器(604)可以是挠性装置,或者可被配置为适应患者的解剖结构,例如泪腺窝。
图6D示出被配置为平面结构的微刺激器的另一变形(606)。在这些变形的一部分中,微刺激器(606)可以在被插入患者时具有第一形状,并且被操纵为在传送期间或传送之后具有第二形状,如下面更详细地描述的那样。平面微刺激器(606)可以具有挠性和/或可被配置为适应一个或多个解剖结构,例如泪腺窝。
图6E示出用于此处描述的刺激系统的挠性分段微刺激器(608)。挠性分段微刺激器(608)可以包括由主体段(612)分开的多个电极(610)。这些电极可实现为用于刺激诸如泪腺之类的一个或多个解剖目标的刺激电路的一部分。尽管微刺激器(608)在图6E中示出为形成单个曲线,以便电极(610)沿曲线对准,但是应该理解,微刺激器不需要形成单个曲线。例如,图6F示出挠性分段微刺激器的变形(614),其包括通过主体段(618)相连的多个电极(616),从而使电极(616)近似地平行于其它电极(616)延伸。
图6G和6H示出微刺激器的一个变形(620),该微刺激器并入在接触透镜(622)内。如此处所示,接触透镜(622)可被置于眼睛(630)的虹膜(626)上,并且可以包括一个或多个电极(628)。接触透镜(622)可以与角膜接触,并且其内表面可以适应角膜和/或结膜的形状。微刺激器(620)可以包含任何适当数量的电极(628)(例如,一个、两个、三个或更多个电极),并且可以将电流传送到眼睛表面,这样可导致反射激励。
在一些变形中,接触透镜(622)可以具有电源(例如,电池等)。备选地或额外地,接触透镜(622)可以包括一个或多个线圈(624)或其它可以从控制器接收能量元件。图6H是图6G所示的线圈(624)的放大图。微刺激器(620)可通过任何适当的方式被供电,例如通过一个或多个控制器,如下面所述。在一些变形中,微刺激器(620)可通过被置于眼睑内的磁体驱动。在一些变形中,微刺激器可以通过眨眼激励,在此情况下,可以结合微刺激器使用眨眼检测机制。
如上所述,此处描述的微刺激器可以包括一个或多个电极。这些电极可附着在微刺激器的任何一个或多个适当的部分上,在一些实例中,可通过一个或多个引线连接到微刺激器。在一些变形中,这些电极可被配置为允许电容性电荷转移,而非感应电流电荷转移。当微刺激器包括平面主体时,例如上面参考图6描述的微刺激器(606),该微刺激器可以包括位于平面结构两侧上的电极,或者只能包括位于平面结构一侧上的电极。微刺激器可以包括任何适当数量的电极(例如,一个、两个、三个、四个或更多个电极)。图7A-7F示出具有不同电极配置的示例性微刺激器。例如,图7A示出包括与电极(704)耦合的刺激电路(702)的微刺激器(700)。应该理解,图7A所示的刺激电路(702)可以是任何适当的刺激电路,例如上面更详细地描述的一个或多个刺激电路。电极(704)可以耦合到微刺激器(700)的端部的刺激电路(702),如图7A所示,或者可以被沿着微刺激器(700)的主体连接。
图7B示出微刺激器的另一变形(706),该微刺激器包括电极(708),这些电极通过微刺激器(706)外部上的小圆接触点附着在微刺激器(706)上。尽管在图7B中示出为附着在微刺激器(706)的端部上,但是一个或多个电极可以沿着微刺激器(706)的主体附着。在其它变形中,这些电极可以至少部分地嵌入或设置到微刺激器的表面中。例如,图7C示出具有设置电极(710)的微刺激器(708)。尽管电极(710)在图7C中示出为被配置为圆形图案,但是应该理解,设置电极(710)可具有任何适当的形状和/或图案。
在一些变形中,一个或多个电极可通过一个或多个引线附着在微刺激器上。这些引线可以是挠性的或包括一个或多个挠性部分,也可以不是挠性的或不包括一个或多个挠性部分。例如,图7D示出微刺激器的一个变形(712),其包括通过挠性引线(716)附着到微刺激器(712)的电极(714)。挠性引线(716)可以被操纵为一种或多种形状以穿过和/或适应主体的一个或多个区域。图7E示出微刺激器的另一变形(718),其包括通过刚性引线(722)附着到微刺激器(718)的电极(720)。应该理解,在其中微刺激器包括引线的变形中,微刺激器可以包括任何适当数量的引线(例如,一个、两个、三个或四个或更多个引线),并且每个引线可以包括任何数量的电极(例如,一个、两个、三个或四个或更多个电极)。
在其中微刺激器包括通过一个或多个引线附着在微刺激器主体上的电极的变形中,这些引线可允许微刺激器主体远离刺激位置。例如,图7F示出植入式微刺激器的一个变形(723),其包括主体(724)和多个通过引线(726)附着到主体(724)的电极(728)。如此处所示,电极(728)可被配置为将刺激信号(730)传送到眼睛周围的组织(例如,泪腺),但是主体(724)(可以包括一个或多个刺激电路)可以置于远处(例如,如图7F所示位于耳朵后面,或者位于头部、颈部或躯干中的另一位置)。
如上所述,微刺激器可被配置为在从传送装置植入时改变形状。例如,图8A和8B示出微刺激器的一个变形(800),其被配置为在从传送装置(802)(例如,针等)植入时改变形状。具体而言,微刺激器(800)可以在被置于传送装置内部时具有第一低姿态(low profile)形状。微刺激器(800)可以轧制、夹压或折叠或以其它方式处理以实现该低姿态形状。例如,在图8A中,微刺激器(800)被示出为折叠成第一低姿态形状。
当微刺激器(800)从传送装置(802)(例如,通过推进器等)释放时,微刺激器(800)可呈现第二形状。当处于第二形状时,微刺激器(800)可以适应一个或多个解剖结构,例如泪腺窝。微刺激器(800)可通过任何适当的方式在第一与第二形状之间转换。例如,在一些变形中,由于微刺激器(800)中的存储能量(例如,形状记忆能量、弹簧或线圈能量等)得到释放,微刺激器(800)可以张开、展开或以其它方式改变形状。在其它实例中,由于机械操纵,微刺激器(800)可以改变形状,也可以通过以低姿态形式保持微刺激器(800)的结构的降解或其它去除来改变形状。
在一些变形中,微刺激器可以包括一个或多个可帮助将装置插入组织的部件。例如,在一些变形中,微刺激器可以包括一个或多个倒角的边缘,其有助于在微刺激器被推进到组织或经过组织时减小组织损害。备选地或额外地,微刺激器可以包括一个或多个尖锐的顶端,其有助于至少部分地将微刺激器推进到组织中或使其经过组织。例如,图9A和9B示出微刺激器的一个变形(900)。如图9A所示,微刺激器(900)可以包括带斜面的顶端(902)。在一些实例中,微刺激器(900)可使用传送装置(904)推进,如图9B所示,并且当微刺激器(900)使用传送装置(904)推进时,带斜面的顶端(902)的窄边缘(906)可以切割或以其它方式分离组织。尽管在图9A中示出为带斜面,但是微刺激器的顶端可以是尖锐的或以其它方式锐利化。还应该理解,该锐利化顶端可以包括一个或多个倒刺,如下面更详细地描述的那样,这样有助于防止在传送微刺激器之后的移动。
图10示出微刺激器的另一变形(1000),其包括从中延伸的螺旋形倒刺(1002)。螺旋形倒刺(1002)可被配置为使得微刺激器(1000)可在传送期间旋转以便将螺旋形倒刺(1002)拧入组织中。这样有助于推进微刺激器,还可以将微刺激器相对于组织锚定在适当的位置。
在其中微刺激器包括锐利化顶端的变形中,该顶端可形成为单个装置,或者可以独立于微刺激器形成以及附着在微刺激器上。在一些变形中,该顶端可被配置为在植入之后降解或以其它方式脱离微刺激器。例如,图11A和11B示出微刺激器的一个此类变形(1100)。如图11A所示,微刺激器(1100)可以包括主体(1102)和可生物降解的尖锐顶端(1104)。尖锐顶端(1104)可通过在推进微刺激器(1100)期间穿孔或以其它方式分离组织来帮助传送微刺激器(1100)。一旦到达身体内的适当位置,顶端(1104)便可进行生物降解,以便微刺激器(1100)的主体(1102)留在适当的位置上,如图11B所示。该可生物降解的顶端可以由任何适当的一种或多种可生物相容、可生物降解的材料制成,例如一种或多种可生物降解的糖或聚合物(例如,PLA、PLGA等)。
此处描述的微刺激器还可以包括有助于将微刺激器相对于组织保持在适当位置的一个或多个元件。在一些变形中,微刺激器可以包括一个或多个涂层(例如,粘合涂层等),该涂层可帮助微刺激器相对组织保持在适当的位置。在其它变形中,微刺激器可以包括一种或多种可促进组织内生长的材料(例如,涤纶(Dacron)覆盖物)或结构。在一些变形中,微刺激器可以包括一个或多个固定元件,例如钩、倒刺、锚、隆起或其它突出。例如,图12示出具有多个倒刺固定元件(1202)的微刺激器(1200)。尽管固定元件(1202)在图12中示出为附着在微刺激器主体上,但是应该理解,该固定元件可附着在微刺激器的任何适当部分上。在其中微刺激器包括尖锐顶端的变形中,该顶端可以包括一个或多个固定元件。在其中微刺激器包括一个或多个引线的变形中,所述一个或多个引线可以包括一个或多个固定元件。例如,图13示出微刺激器的另一变形(1300),其包括上面包含倒刺固定元件(1304)的引线(1302)。应该理解,这些引线可以包括任何适当的固定元件,例如上面刚描述的那些固定元件。
应该理解,微刺激器可以包括多个不同的固定元件。例如,图14示出微刺激器的变形(1400),其包括多个从微刺激器(1400)突出的隆起(1402)和环形构件(1404)。在这些变形中,隆起(1402)和环形构件(1404)可以抵制微刺激器(1400)相对于组织移动。此外,环形构件(1404)可促进组织内生长,这样可进一步帮助使微刺激器(1400)相对于组织固定在适当位置。备选地或额外地,可使一个或多个缝合线(未示出)穿过该环形构件以帮助将装置相对于组织缝合在适当的位置。微刺激器可以包括上述固定元件的任何适当的组合。
在上述一些微刺激器变形中,微刺激器可以包括一个或多个特征以有助于最小化侵入取出(invasive retrieval)。例如,图15A-15C示出包括取出特征的示例性微刺激器变形。图15A示出包括取回环(1502)的微刺激器的变形(1500)。取回环(1502)可以包括孔(1504),并且可以帮助取出微刺激器(1500)。具体而言,在取出期间,医生可使用诸如钳子或钩设备之类的取出装置啮合住取回环(1502),并将微刺激器(1500)从身体内的位置去除。在一些变形中,缝合线(未示出)可以连接到取回环(1502),并且缝合线可被医生拉住(例如,通过取出装置)以将微刺激器(1500)从其位置拉离。
微刺激器可以包括或可以不包括多个取回环(1502),并且这些取回环可位于微刺激器(1500)的一端或两端上,和/或沿着微刺激器(1500)的主体放置。尽管微刺激器在图15A中示出为具有类似于上面参考图6A描述的微刺激器(600)的胶囊形主体,但是应该理解,此处描述的任何微刺激器都可以包括取回环。
图15B示出具有取回磁体(1512)的另一微刺激器变形(1510)。取回磁体(1512)可通过另一磁装置接合以帮助取出或重新定位微刺激器(1510)。应该理解,取回磁体(1512)还可以通过传送装置接合并在传送期间帮助定位微刺激器(1510)。
图15C示出具有成形的取出卡舌(1522)的另一微刺激器变形(1520)。还示出末端具有孔(1526)的取出装置(1524)。为了帮助取出微刺激器(1520),可推进取出装置(1524)以使孔(1526)接收卡舌(1522)在孔(1526)中的部分,并且该孔可通过旋转暂时连接微刺激器(1520)和取出装置(1524)。一旦连接,便可操纵或回抽取出装置(1524)以重新定位或去除微刺激器。
图42A-42C示出此处描述的微刺激器的另一变形(4200)。具体而言,图42A示出微刺激器(4200)的透视图。如此处所示,微刺激器(4200)可以包括外壳(4202)和连接到外壳(4202)的挠性伸展(4204)。外壳(4202)可被密闭密封,并且可在其中包含刺激电路的部分或全部。微刺激器(4200)可以包括任何刺激电路,例如上面所述的那些电路。外壳(4202)可由一种或多种金属(例如,钛)或其它可生物相容材料形成。
伸展(4204)可由诸如硅之类的挠性材料形成,并且可以包括第一电极(4206)、第二电极(4208)和线圈(4210)。在一些变形中,伸展(4204)可以是模制部件,例如模制硅。挠性伸展(4204)可在植入组织时适应解刨体(例如,眼眶或泪腺)的一个或多个部分。图42B示出微刺激器(4200)的侧视图。如此处所示,挠性伸展(4204)的厚度可小于外壳(4202)的厚度,并且可逐渐变为外壳(4202)的厚度。应该理解,在一些变形中,伸展(4204)的厚度可等于或大于外壳(4202)的厚度。此外,伸展(4204)的宽度在图42A中示出为大于外壳(4202)的宽度,并且可逐渐变为外壳(4202)的厚度。但是在一些变形中,外壳的宽度可等于或大于伸展的宽度。
尽管在图42A中示出为具有两个电极,但是应该理解,微刺激器(4200)可以包括任何适当数量的电极(例如,一个、两个、三个或四个或更多个电极)。这些电极的部分或全部可以被纹理化或图案化,这样可增加电极的有效表面积。这些电极的一个或多个可以被凹陷,这样可在电极表面上提供更均匀的电荷密度。在图42A所示的变形中,第一电极(4206)和第二电极(4208)位于伸展(4204)的同一侧,尽管在一些变形中,第一电极(4206)和第二电极(4208)位于伸展(4204)的相对侧上。此外,尽管在图42A中示出具有线圈(4210),但是应该理解,微刺激器(4200)可以包括任何一个或多个能量接收元件,如下面更详细地描述的那样。
电极(4206)和(4208)和线圈(4210)可通过一个或多个馈通连接到微刺激器电路。例如,图42C示出其中去除了伸展(4204)的外壳(4202)的透视图。如此处所示,外壳(4202)可以包括多个穿过外壳(4202)的馈通(4212)。一个或多个元件(例如,电极(4206)和(4208)之一或线圈(4210))可通过连接到馈通(4212),而电连接到密闭密封的刺激电路。此外,馈通(4212)中的一些可以包括绝缘构件(4214),该绝缘构件可以电隔离馈通(4212)和外壳(4202)。
此处描述的微刺激器可以由任何材料或材料组合制成。例如,电极的成分可以包括——但不限于——铂、铱、铂铱、氧化铱、溅射氧化铱、氮化钛、钽及其组合。在一些变形中,此处描述的可植入微刺激器可被配置为与磁共振成像(MRI)机器兼容。在这些变形的一些中,该装置可被配置为最小化由MRI成像期间产生的磁力导致的装置移动,或者最小化可能在微刺激器的部件中产生的热。例如,在一些变形中,微刺激器可由非铁磁或降低的铁磁材料(reduced-ferromagnetic)制成。在其它变形中,微刺激器可以包括铁磁材料,但是这些部件的相对量可能足够小,这样,MRI成像期间在这些部件上产生的力基本不会移动装置。在其它变形中,微刺激器可被配置为使得MRI成像不会导致意外的刺激或其它微刺激器激励。例如,当微刺激器包括具有谐振频率的接收电路(如上面更详细地描述的那样)时,微刺激器可被配置为使得谐振频率位于在MRI成像期间产生的频率范围(例如,MRI扫描仪的主场、梯度场和/或RF场产生的频率)之外。
在一些变形中,微刺激器可以包括一个或多个传感器,这些传感器可测量一个或多个患者身体参数。在一些变形中,传感器可用于实现一个或多个解剖结构的闭环刺激。图37示出通过泪腺刺激闭环控制实现的微刺激器。如此处所示,微刺激器(3706)可以包括传感器(3708)和承载电极的引线(3704)。传感器(3708)可被置于患者眼球上,引线(3704)可以在微刺激器(3706)与一个或多个解剖目标(例如泪腺(3710))之间延伸。微刺激器(3706)可被配置为使用传感器(3708)测量的信号,基于闭环刺激,通过引线(3704)刺激解剖目标。当受到一个或多个信号刺激时,泪液可在上眼睑(3720)下方产生并且可在患者眼睛组件的虹膜(3700)上流动。在其中微刺激器包括传感器的变形中,微刺激器可被配置为将接收自传感器的信息发送到控制器。
闭环刺激可通过检测提供与泪液产生的要求有关的信息的条件(检测湿度的表面阻抗)和产生条件信号来工作。微刺激器(或控制器)然后可以响应于该条件信号调制其输出以修改泪液产生输出。条件检测可以包括测量一个或多个变量。用于闭环刺激的测量变量可以包括泪液导电性、泪液量和腺导电性中的一者或多者。传感元件可以是可植入微刺激器的一部分,或者可以与植入的微刺激器分离(例如,在接触透镜中提供,控制器的一部分等)。刺激输出的调节可基于算法。
控制器
如上所述,此处描述的刺激系统可以包括控制器,该控制器与此处描述的刺激装置进行通信,以发送和/或接收电力、信息等。控制器和微刺激器的部件可被实现为单个装置或分离的装置。控制器可以无线地和/或通过有线连接与微刺激器进行通信。控制器可被配置为植入身体内,或者可被配置为保留在身体以外。控制器是可丢弃的,可重复使用的,或者可部分地重复使用。在一些实例中,微刺激器的一个或多个部件可重复使用,但是其它部件是可丢弃的。在一些实例中,控制器可再充电。
当控制器被配置为保留在体外时,控制器可被配置为至少暂时附着到患者。例如,控制器可被配置为粘性附着在患者皮肤上,可被磁性地附着在患者皮肤上(例如,通过一个或多个位于患者头部的磁体),可以并入在一副眼镜内,可被配置为戴在耳朵上或者以其它方式附着在耳朵上,可以并入在腕表或手镯内或以其它方式连接到腕表或手镯等等。控制器可被配置为挨着任何适当的皮肤表面放置,例如太阳穴、前额、眉、耳、颈等,可以适当地将控制器置于植入的刺激器附近。在其它变形中,控制器可以包括一个或多个手持设备,例如钥匙扣(key fob)。
在一些变形中,控制器可以包括贴片(patch)或类似的结构,这些结构可被配置为至少暂时将控制器附着在患者身上。图16A示出这样一个刺激系统变形(1600),该刺激系统包括被配置为附着在患者(1606)的皮肤(1604)上的控制器(1602)。如此处所示,控制器(1600)可以包括具有一个或多个粘合层(未示出)的贴片(1608),这些粘合层可暂时将贴片(1608)连接到患者(1606)。控制器(1602)可通过无线信号(1612)与微刺激器(1610)通信,如下面更详细地描述的那样。微刺激器(1610)接着可以提供输出信号(1614)以刺激患者的一个或多个解剖目标,如本文通篇中描述的那样。
图16B示出包括贴片(1622)的控制器变形(1620)的截面图。如此处所示,贴片(1622)可以包括基层(1624)、控制器电路(1626)、涂层(1628)、粘合层(1630)和释放衬里(release liner)(1632)。释放衬里(1632)可被剥离或以其它方式从粘合层(1630)去除,以及贴片(1622)可置于表面(例如,用户皮肤)上,以通过粘合层(1630)暂时将贴片(1622)附着在表面上。
尽管控制器电路(1626)在图16B中示出为与基层(1624)和涂层(1628)分离,但是应该理解,控制器电路可并入在贴片的任何部分中。例如,在一些实例中,控制器电路的至少一些部分可以并入在贴片的一个或多个层(例如,基层、涂层、粘合层、它们的组合等)中。在其中贴片包括基层的变形中,基层(或其它贴片层之一)可以包括一个或多个衬垫或织物层,这些衬垫或织物层可以在控制器附着在患者身上时提供更多的舒适性。额外地或备选地,基层可以包括印刷电路板,该印刷电路板并入有控制器电路的一个或多个部件。
尽管贴片(1622)在图16B中示出为具有涂层(1628),但是应该理解,贴片不需要具有任何涂层,或者可以具有多个涂层。在其中贴片包括一个或多个涂层的变形中,这些涂层可提供一个或多个有用功能。在一些实例中,涂层可以包括诸如硅酮(silicone)、乳胶、聚对二甲苯、一种或多种塑料等之类的材料(可以是软硬度材料),并且可被配置为保护一个或多个装置部件,例如控制器电路。在一些实例中,涂层可被配置为向患者提供附加的舒适性。在一些实施例中,涂层可被配置为防止意外移除贴片。额外地或备选地,贴片可以包括绝缘涂层(例如,由乳胶、聚对二甲苯等制成的层),它可以帮助维持贴片的密封性和/或使患者与装置内产生的电压绝缘。额外地或备选地,贴片可以包括能够增强或引导控制器产生的磁场的层,和/或可以减小涡流损耗的层。这些层可以包括一个或多个铁氧体、图案化的铁氧体等。
在一些变形中,涂层可被置于控制器电路的不同部件之间。例如,图44示出一个此类贴片变形(4400)的分解图。如此处所示,贴片(4400)可以包括电路板(4402)、反射层(4404)和线圈(4406)。反射层(4404)可被置于电路板(4402)与线圈(4406)之间,并且可被配置为屏蔽电路板(4402)的部件,防止其受到在产生输出信号期间由线圈(4406)产生的磁场的影响。例如,反射层(4404)可以最小化可在电路板(4402)的电路部件中产生的涡流。此外,反射层(4404)可以整形或以其它方式引导所产生磁场远离反射层(4404),这样可以增加到植入的微刺激器的功率传输。贴片(4400)可以包括一个或多个粘合层或其它层,如本文通篇中描述的那样。
应该理解,一个或多个贴片部件可以是挠性的和/或可被配置为至少部分地适应患者的轮廓。例如,控制器的电路可并入在挠性衬底或层(例如,挠性电路板)中。在其中贴片包括一个或多个衬垫或织物层的变形中,这些层是挠性的。贴片还可以由一种或多种半透明材料形成,或者可着色以匹配患者皮肤色调,这样可使贴片不太引人注意。
如上所述,贴片可以包括一个或多个粘合层,用于将控制器附着在表面上。在一些变形中,粘合层可以包括双面粘合剂,其中粘合剂的一面附着在一个或多个贴片部件(例如,织物层、印刷电路板等)上,粘合剂的另一面附着在皮肤上。粘合层可被配置为持续任何适当的时间。在一些变形中,粘合层可被配置为持续一个或多个小时(例如,一个小时、四个小时、八个小时等),一天或多天(例如,一天、两天、三天等)或一周或多周(例如,一周、两周等)。此处描述的贴片可以进一步包括释放衬里,但是也可不需要。在包括释放衬里的变形中,释放衬里可以包括暂时覆盖粘合层的涂敷蜡的纸或其它材料。释放衬里可以剥离或以其它方式去除以暴露粘合层表面,从而允许粘合层贴在皮肤上或另一希望的表面上。在一些变形中,控制器可被配置为使得通过去除释放衬里,激活装置的一个或多个功能。例如,在一些变形中,去除释放衬里可以启动定时输出信号的产生,如下面详细地描述的那样。
如上所述,在一些变形中,贴片可以包括多个粘合层。图16C示出此类控制器(1640)的实例,其包括具有第一粘合层(1644)和第二粘合层(1646)的贴片(1642)。此处另外示出被置于第一与第二粘合层之间的第一释放衬里(1648),和覆盖第二粘合层(1646)的第二释放衬里(1650)。在这些变形中,不同的粘合层可用于在不同的时期将贴片(1642)附着在患者身上。例如,第二释放衬里(1650)可被去除以暴露第二粘合层(1646),并且控制器可在第一时期内通过第二粘合层(1646)附着在患者身上或其它表面上。经过该时期,可以去除第一释放衬里(1648)以去除第二粘合层(1646)的剩余物并且暴露第一粘合层(1644)。控制器然后通过第一粘合层(1644)重新附着在患者身上或其它表面上。通过此方式,多个粘合层可允许即使在已使用一个或多个粘合层之后,也能持续使用控制器。例如,在一些变形中,控制器可以包括由各个释放衬里分离的多个粘合层。患者可以去除释放衬里并在治疗期间(例如,在夜晚患者睡眠时)使用暴露的粘合层来将控制器附着在患者身上。控制器可在治疗期结束后移除,每当患者希望重新附着控制器时,可以使用新的粘合层。在一些实例中,释放衬里的一个或多个部分可被标注,以指示在周几可以去除特定的粘合层。
应该理解,在其中贴片包括多个粘合层的变形中,每个粘合层可以包括相同的粘合剂,或者不同的粘合层可以包括不同的粘合剂。额外地或备选地,每个粘合层可被配置为持续相同量的时间,或不同的粘合层可被配置为持续不同量的时间。此外,当控制器包括覆盖多个粘合层的多个释放衬里时,应该理解,去除一些或全部释放衬里可以激活控制器的一个或多个功能。在这些变形的一些中,去除每个释放衬里可以激活控制器的功能。例如,去除第一释放衬里可以启动产生第一定时输出信号,去除第二释放衬里可以启示产生第二定时输出信号。在其它变形中,去除一些释放衬里可以激活一个或多个控制器功能,而去除其它释放衬里不能改变控制器功能。例如,在一些变形中,去除第一释放衬里可以启动产生第一定时输出信号,但是去除后续的释放衬里不影响控制器的操作。
在此处描述的刺激系统的一些变形中,控制器可以并入在一副眼镜内。图17A和17B示出两个此类用于与此处描述的刺激系统结合使用的控制器变形。图17A示出刺激系统(1700),其包括嵌入一副眼镜(1704)的框架内的控制器(1702)。控制器(1702)可以产生由植入的微刺激器(1708)接收的输出信号(1706)。植入的微刺激器(1708)可以产生用于刺激解剖目标的刺激信号(1710),如下面更详细地描述的那样。控制器(1702)可嵌入眼镜的任何适当的部分内(例如,眼镜框、鼻托等)。
尽管控制器(1702)在图17A中示出为嵌入一副眼镜(1704)内,但是应该理解,在一些实例中,控制器可以附着在一副眼镜上。例如,图17B示出刺激系统的另一变形(1720),其包括附着在一副眼镜(1724)的框架上的控制器(1722)。控制器(1722)可以暂时或永久地附着在眼镜(1724)上,并且可以通过任何适当的方式附着。在一些变形中,控制器(1722)可通过一种或多种粘合剂附着在一副眼镜(1724)上。在其它变形中,控制器(1722)可被配置为夹在或以其它方式机械地连接到眼镜(1724)上。在一些实例中,控制器(1722)可被配置为在眼镜(1724)的一个或多个部分上滑动。在其中控制器可拆卸地附着在一副眼镜上的实例中,无需更换眼镜(1724)的部件便可更换控制器。此外,如果患者希望在不同的眼镜(例如,交替使用无色眼镜或太阳镜)间切换,则可拆卸地附着的控制器可以在不同的眼镜之间切换。控制器(1722)可以产生可由植入的微刺激器(1728)接收的输出信号(1726)。植入的微刺激器(1728)可以产生可用于刺激解剖目标的刺激信号(1730),如下面更详细地描述的那样。
在其它变形中,控制器可并入在可戴在用户耳朵上或耳朵后的装置内。例如,图18示出一个此类刺激系统(1800)的实例,其包括可戴在接近颞骨乳突区域(1804)的患者耳朵上的控制器(1802)。在一些实例中,控制器(1802)可以包括一种或多种粘合剂以帮助将控制器(1802)相对于耳朵固定在适当的位置。控制器(1802)可以产生可由植入的微刺激器(1808)接收的输出信号(1806)。植入的微刺激器(1808)可以产生用于刺激解剖目标的刺激信号(1810),如下面更详细地描述的那样。
在又一实施例中,控制器可以附着在耳朵本身的一部分上。例如,图19示出此类刺激系统变形(1900),其包括控制器(1902),控制器(1902)包括可附着在患者耳朵上的耳环(1904)。控制器(1902)可以产生由植入的微刺激器(1906)的一部分接收的输出信号(未示出)。植入的微刺激器(1906)可以产生用于刺激解剖目标的刺激信号(1908),如上面参考图7F描述的微刺激器(723)。
在一些变形中,控制器可被配置为置于眼睑下的眼穹窿中。例如,图20示出刺激系统的一个变形(2000),其包括微刺激器(2002)和可植入微刺激器(2004)和被置于患者上眼睑(2008)下的穹窿中的控制器(2006)。控制器(2006)是挠性的和/或适应的,并且可以整形为匹配或适应眼球和/或穹窿的曲率。在一些变形中,控制器(2006)可再充电。在一些变形中,控制器(2006)可丢弃。尽管微刺激器(2002)在图20中示出为被置于泪腺(2010)上,但是应该理解,基于穹窿的控制器可与被置于任何适当位置的微刺激器结合使用。在一些变形中,基于穹窿的控制器可被附着在或并入在患者佩戴的接触透镜上。还应该理解,一个或多个微刺激器可被配置为被置于穹窿中。
图21示出可与此处描述的刺激系统结合使用的另一示例性外部控制器。如此处所示,刺激系统(2100)包括控制器(2102),该控制器包含手持装置(2104)。控制器(2102)可被置于植入的微刺激器(2106)附近,并且可以产生可由植入的微刺激器(2106)接收的输出信号(2108)。植入的微刺激器接着可以产生用于刺激解剖目标的刺激信号(2110),如下面更详细地描述的那样。手持装置可被配置为钥匙扣、腕表或另一适当的结构。
如上所述,此处描述的刺激系统的一些变形可以包括可植入的控制器。例如,图22示出刺激系统的一个变形(2200),其包括可植入的控制器(2202)和可植入的微刺激器(2204)。可植入的控制器(2202)可以产生由可植入的微刺激器(2204)接收的输出信号(2206)。可植入的微刺激器(2204)接着可以产生用于刺激解剖目标的刺激信号(2208)。在其中可植入的微刺激器(2204)被植入空间受限的目标位置的实例中,远离定位的可植入控制器(2202)可允许电路或其它部件被植入患者内,但不必位于目标位置上。尽管可植入控制器(2202)在图22中示出为被植入患者头部,但是应该理解,可植入控制器(2202)可位于身体的任何适当的位置上(例如,头部、颈部、躯干等)。应该理解,在其中刺激系统(2200)包括可植入控制器(2202)的实例中,刺激系统(2200)可以包括一个或多个外部装置(例如一个或多个上面描述的控制器),这些外部装置可被配置为将编程指令提供给可植入控制器(2202)和/或可以在其中植入的控制器(2202)包括可再充电电源的变形中给植入的控制器(2202)再充电。
在又一变形中,一些或全部控制器部件可以并入在可植入刺激装置内。例如,在一些变形中,刺激装置可以包括具有内部电源的植入式脉冲产生器。图23A示出刺激系统的一个变形(2300),其包括可植入微刺激器(2302)。如此处所示,可植入微刺激器(2302)可以包括与包含多个电极(2308)的引线(2306)相连的脉冲产生器(2304)。引线(2306)可被放置为使得电极(2308)可被置于泪腺(2310)附近或该泪腺中,但是应该理解,电极(2308)可被置于任何适当的组织附近,如下面更详细地描述的那样。脉冲产生器(2304)可以包括一个或多个电池或其它电源,并且可被配置为产生一个或多个刺激脉冲或其它信号,这些脉冲和信号可被施加到电极以刺激一个或多个所需的解剖目标。尽管在图23中示出为包括多电极引线(2306),但是在一些变形中,刺激装置可以包括一个或多个单电极引线。
当可植入刺激装置包括具有内部电源的可植入脉冲产生器时,脉冲产生器可被置于体内的任何适当的位置。例如,图23B示出其中脉冲产生器(2304)被置于患者锁骨附近的刺激系统(2300)。引线(2306)可以在患者体内从脉冲产生器(2304)延伸到目标位置(例如,泪腺)。在其它变形中,脉冲产生器(2304)可被置于头部或颈部内。应该理解,在其中微刺激器(2302)包括植入的脉冲产生器(2304)的实例中,刺激系统(2300)仍可包括一个或多个外部装置(如上面所述的外部装置),这些外部装置可被配置为将编程指令提供给脉冲产生器(2304)和/或可以在其中微刺激器(2302)包括可再充电电源的变形中给脉冲产生器(2304)再充电。
如上所述,控制器可被配置为将一个或多个信号发送到植入的微刺激器。在一些变形中,控制器产生的输出信号可将电力提供给微刺激器。例如,在其中刺激系统包括具有无源刺激电路(或不包括电池或内部电源的刺激电路)的微刺激器的变形中,控制器信号可以供电刺激装置。在其中刺激系统的微刺激器包括电源的变形中,控制器的信号可以暂时将电力提供给微刺激器以帮助微刺激器执行操作和/或给微刺激器的电源再充电。在其中刺激系统包括植入的控制器的变形中,外部控制器可以提供信号以执行再充电或供电植入的控制器。
在一些变形中,控制器产生的一个或多个信号可将信息发送到刺激系统的一个或多个部分。例如,在其中刺激系统包括具有可植入的脉冲产生器的微刺激器的变形中,控制器可将编程指令(例如,刺激参数、刺激时间等)提供给可植入脉冲产生器。类似地,在其中刺激系统包括植入的控制器的变形中,外部控制器可被配置为将一个或多个控制信号或其它信息提供给植入的控制器。在其中微刺激器包括可调部件的变形中,控制器的一个或多个输出信号可用于调节可调部件。
图30示出适合于与此处描述的刺激系统结合使用的一个控制器变形(3000)电路的示意图。如此处所示,控制器(3000)可以包括电源(3002)、输入模块(3004)、控制器(3006)和发送部件(3008)。电源(3002)可将电压或电流提供给控制器控制器(3006)。所提供的电力可以是恒定电压或电流或交流电压或电流。
输入模块(3004)可基于从诸如患者、健康专家或其它外部源之类的用户处接收的输入,将一个或多个输入信号提供给控制器(3006)。例如,用户输入可以是按钮、沿着滑条的输入,或指示是否将刺激施加到一个或多个解剖多目标(例如泪腺)、施加何种类型刺激和/或应用哪些参数的一些其它输入。输入信号还可由在输入模块(3004)内部的逻辑产生。例如,输入模块(3004)可以包括周期对泪腺施加刺激的逻辑,这种刺激响应于检测到低泪液产生或减少的泪液产生的条件或者一些其它条件以斜坡的方式施加,连续地施加,或以图案化方式(patterned fashion)施加。在一些变形中,刺激可以斜坡化以防止产生痛觉。
控制器(3006)可以从电源(3002)接收电力并从输入模块(3004)接收输入信号以产生输出信号。输出信号可以是被施加到发送元件(3008)的电压信号或电流信号。输出信号的频率、幅度、周期和/或相位可以基于从输入模块(3004)接收的输入和从控制器(3002)接收的电力而变化。发送元件(3008)可以是适合于将能量和/或信息传送到微刺激器(未示出)的任何元件,例如一个或多个线圈、超声产生器、光能产生器等。当输出信号被施加到包括线圈的发送元件(3008)时,该线圈可以产生具有基于输出信号和线圈的射频频率和幅度的磁波。在一些变形中,控制器(3006)可以检测微刺激器的一个或多个操作参数。
尽管控制器(3006)在图30中示出为具有输入部分,但是应该理解,控制器可以不需要输入部分。图45A示出控制器电路的另一变形(4500)的框图,该控制器电路包括电源(4502)、控制器(4504)和发送部(4506)。如上面更详细地描述的那样,电源(4502)可将电力提供给控制器(4504)。控制器(4504)可被编程为或以其它方式配置为产生一个或多个输出信号,这些信号可通过发送部(4506)被发送到微刺激器。
图45B示出控制器电路的一个变形(4510),该控制器电路包括电源(4512)、控制器(4514)和发送部(4516),如刚才描述的那样。如此处所示,电源(4512)可以包括与电容器(4520)并联的电池(4518),但是应该理解,电源(4512)可以包括任何适当的元件。在此变形中,电池(4518)可以连续给电容器(4520)充电,并且电容器(4520)可以在电池(4518)的电化学反应没有快到提供产生输出信号所需的电流量时在产生输出信号期间将电流提供给控制器(4514)。电源(4512)是或不是可再充电的。
电源(4512)可将电力提供给控制器(4514),该控制器可产生输出信号。在图45B所示的变形中,控制器可以包括脉冲产生器(4522)、第一晶体管(4526)和第二晶体管(4524)。脉冲产生器(4522)可连接到第一和第二晶体管,以便在脉冲产生器(4522)产生脉冲时,电流只能流过第一晶体管(4526),在脉冲产生器(4522)不产生脉冲时,电流只能流过第二晶体管(4524)。这样允许在发送部(4516)中产生交流。尽管在图45B中示出为具有与第一和第二晶体管相连的脉冲产生器(4522),但是应该理解,控制器可以包括与H桥(H-Bridge)、微控制器等相连的脉冲产生器。
控制器(4514)产生的输出信号可使用发送部(4516)被发送到微刺激器。发送部(4516)可以包括一个或多个可发送输出信号的线圈、超声产生器、光源等。例如,如图45B所示,发送部(4516)可以包括与线圈(4530)串联的调谐电容器(4528)。该电路可进行调谐,以便控制器(4514)产生的脉冲以特定的频率发送(例如,1Mhz等)。
图46示出控制器电路的另一变形(4600),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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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(2404)切换为第一控制器(2402)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
方法
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。
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(即,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。
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。
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)。
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)。
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)是从上颌骨(未示出)开始的粗糙突出,其与颧骨(2770)活动相连。
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)III、IV和VI、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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——但不限于——蝶骨(2736)、眶下裂(2735)、眶下孔(2762)、上颌轴(2764)、鼻骨-上颌骨区域(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)。
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。
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。
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。
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6E所示的微刺激器(608)。微刺激器(3106)可以包括弯曲形状,该形状适应患者的解剖结构,例如泪腺窝,并且可以包括如上面更详细地描述的多个电极(3108)。
图31D是具有上面参考图42A-42C描述的微刺激器(4200)的患者眼睛的透视图。如此处所示,微刺激器(4200)可被置于泪腺(3102)上或附近,以便第一电极(4206)和第二电极(4208)面向泪腺(3102)。在一些实例中,如图31D所示,微刺激器(4200)可放置为,使得相对于上眼睑(3110),第一电极(4206)远离第二电极(4208)。在这些变形中,组织刺激电流可以从第一电极(4206)输出,这样可以减小结膜(3112)周围的外部组织刺激。此外,如图31D所示,微刺激器(4200)的外壳(4202)(或另一端)可以挨着结膜(3112)或位于结膜(3112)附近,这样可便于取出微刺激器。例如,微刺激器(4200)的外壳(4202)可放置为,使得当提起上眼睑(3110)时,可穿过结膜看到。在一些变形中,微刺激器(4200)的一个或多个部分可通过着色增加微刺激器(4200)的可见性。为了去除微刺激器(4200),医生可以割开覆盖微刺激器(4200)的结膜,并且可以使用钳子之类的取出工具抓住微刺激器(4200)。
尽管上面描述为被置于眼腔周围的一个或多个结构中、结构上或结构附近,但是应该理解,此处描述的微刺激器可被置于任何适当的位置。在一些变形中,微刺激器可被植入一位置以将刺激提供给一个或多个目标神经。例如,微刺激器可被放置为刺激枕骨神经(例如,治疗头痛或其它疼痛)、迷走神经(例如,治疗癫痫、抑郁症等)、背侧生殖神经(例如,治疗勃起或性功能障碍、尿失禁等)等。当被放置为刺激神经时,在一些实例中,微刺激器的电极可位于神经外膜上或远离支配组织或腺体的神经部分。直接神经刺激的实例是神经袖(nerve cuff),其包括在柱形聚合鞘的内壁上支撑的电极。神经袖可围绕神经缠绕以使电极直接接触要刺激的神经的隔离部分。神经间接刺激可以包括通过电极传送低幅度电刺激,这些电极与要刺激的神经紧密接近,但不直接接触。束、丛或支配组织或腺体中的神经不与其它神经或结构相互隔离。未隔离的目标神经或结构可以使用电选择性间接地刺激。
在其它变形中,一个或多个微刺激器可被植入口腔或唾液腺中或周围的一个或多个位置内。例如,在一些变形中,微刺激器可被置于颌下腺、腮腺、舌下腺等中、上或周围。在这些变形中,刺激系统可用于将刺激(如本文通篇中描述的那样)提供给这些解剖目标中的一个或多个以治疗诸如口干之类的一种或多种疾病。微刺激器可使用任何适当的方法植入。例如,在一些变形中,微刺激器可置于皮下以将微刺激器置于舌下腺中、上或周围。当将微刺激器置于颌下腺或舌下腺中、上或周围时,微刺激器可通过后口底推进,或者可使用颌下(submandibular)方法推进。微刺激器可使用上面描述的一个或多个传送系统传送
此处描述的微刺激器可通过任何适当的方式传送。此处描述了用于将微刺激器传动到某组织区域的传送系统和方法。传送系统一般包括至少一个插入装置,并且在一些变形中,可以包括解剖工具。微刺激器的传送可在直接视觉和/或间接视觉(例如,超声波、X射线透视检查等)下完成。图34示出其中可使用插入装置(3400)将微刺激器(3402)植入患者体内的一个实例。如此处所示,插入装置(3400)可通过泪腺窝附近的插入区域插入微刺激器(3402)。在一些变形中,当被置于患者内时,微刺激器(3402)可固定在插入装置(3400)中。一旦插入装置将微刺激器(3402)置于患者内所需的位置上,插入装置(3400)便在患者内部署微刺激器(3402)。
图35A示出可用于传送微刺激器(3502)的插入装置的一个变形(3500)的侧视图。如此处所示,插入装置(3500)包括外壳(3524)、远端(3526)和装置轴(3528)。微刺激器(3502)可固定在插入装置(3500)的远端(3526)附近。插入装置(3500)可以将微刺激器(3502)置于患者体内的解剖目标(例如泪腺)处或附近,同时微刺激器(3502)被固定到插入装置(3500)。在一些变形中,插入装置(3500)可以包括针(例如,12或更大的计量针)。如图35B所示,微刺激器(3502)可从插入装置(3500)中释放,其方式是相对于装置轴(3528)撤回装置外壳(3524)(或者相对于装置外壳(3524)推进装置轴(3528))。在一些变形中,插入装置(3500)可以包含用于将插入装置定位在一位置的元件,这样可便利安全、精确地传送微刺激器(3502)。插入装置可将微刺激器(3502)纳入不带针的套管中。
插入装置可以包含一个或多个储能装置以便利插入,例如弹簧。插入装置可以包含诸如活塞或按钮之类的元件,通过该元件,植入医生触发微刺激器的插入或部署。图38示出可用于传送微刺激器(3802)的插入装置的一个此类变形(3800),微刺激器(3802)可以是上述一个或多个微刺激器。如此处所示,插入装置(3800)可以包括外壳(3804),该外壳具有活塞组件(3806)和位于其中的弹簧(3808)以及触发构件(3810)。弹簧(3808)可以将活塞组件(3806)的一部分连接到外壳(3804),这样,弹簧(3808)中存储的能量便可相对于外壳(3804)移动活塞组件(3806)。例如,如图38所示,活塞组件(3806)可缩回,从而使得弹簧(3808)能够伸展,并且活塞组件(3806)可以保持在竖起位置上(例如,通过触发构件(3810))。触发构件(3810)可被致动以相对于外壳(3804)释放活塞组件(3806)。弹簧(3808)然后可以朝着未伸展配置偏置,这也朝着插入装置(3800)的远端拉活塞组件(3806)。当活塞组件(3806)向前移动时,它可以将微刺激器(3802)推出外壳(3804),从而传送微刺激器(3802)。尽管在图38中示出为在活塞组件(3806)竖起时伸展,但是在一些实例中,弹簧(3808)可被配置为在活塞组件(3806)竖起时处于压缩状态。
在一些变形中,传送系统可以包括一个或多个解剖工具,这些解剖工具可以用于形成从患者体外到微刺激器的传送位置的插入路径。例如,图39示出可以用于形成到眼睛的眼眶内的插入路径的解剖工具的一个变形(3900)。如图所示,解剖工具(3900)可以包括基础构件(3902)和插入部分(3904)。插入部分(3904)可以在其远端包括切割边缘(3906),将解剖工具(3900)推入组织时,该切割边缘可以切断组织。切割边缘(3906)可以包括单斜面、双斜面、圆形尖等。尽管在图39中示出为具有单切割边(3906),但应该理解,在一些实例中,解剖工具(3900)可以包括两个或多个切割边缘,这可以有助于解剖工具(3900)在推进期间保持预期路线。在一些变形中,插入部分(3904)可以包括弯曲部分(3908),该弯曲部分可以允许插入部分(3904)在插入期间围绕头骨的骨窝弯曲。额外地或备选地,在一些变形中,插入部分(3904)可以相对于基底构件(3902)具有一定的角度。插入部分(3904)和基础构件(3902)之间的角度可以是任意合适的角度(例如,在大约10度和大约170度之间),并且可以允许医生更容易地使插入部分(3904)进入眼眶,而脸颊或脸部的其它部分不会阻止或妨碍基础构件(3902)。在图39所示的解剖工具(3900)的变形中,基础构件(3902)可以包括孔(3910),该孔可以允许解剖工具连接到手柄(例如,解剖刀柄、插入装置等)。在其它变形中,解剖工具可以包括一体连接到基础构件的手柄。额外地或备选地,在一些变形中,解剖工具(3900)的一部分可以被配置为在推入期间振动以便有助于切割组织。
图40A-40D示出用于可以使用此处描述的传送系统将微刺激器放置在泪腺上或附近的方法。首先,可以相对于眼睛(4000)抬起上眼睑(4002),如图40A所示,这可以露出结膜。在一些变形中,可以用手或者使用一个或多个工具使眼睑打开。在一些变形中,插入装置或解剖工具可以包括一个或多个部件,这些部件可以使眼睑保持抬起状态。医生可以视觉和/或使用一种或多种间接可视化来定位泪腺,并且可以推进解剖工具(4008)以便切割结膜并在泪腺(4004)和眼眶(4006)之间形成插入路径,如图40B所示。解剖工具(4008)可以是任意合适的解剖工具,例如上面针对图39描述的解剖工具(3900)。在一些变形中,可以推进解剖工具(4008)以便它穿过骨膜(未示出)的一部分,并且在骨膜和眼眶(4006)之间形成插入路径。在其它变形中,推进解剖工具(4008)以便它不穿过骨膜,并且在骨膜和泪腺(4004)之间形成插入路径。在其它变形中,可以在泪腺(4004)的一部分中形成插入路径,这可以允许将微刺激器的一部分定位在泪腺内。
一旦形成插入路径,插入装置(4010)可以通过插入路径推进。在一些变形中,解剖工具(4008)可以在推进插入装置(4010)之前部分或全部撤回。在一些变形中,插入装置(4010)沿着解剖工具(4008)推进,以便将插入装置(4010)至少部分地引入插入路径,如图40C所示。一旦插入装置(4010)就位,可以从插入装置(4010)将微刺激器(4012)传送到插入路径,并且可以移除传送工具,如图40D所示。在一些变形中,可以不将插入装置引入插入路径,但相反可以通过解剖工具(4008)将微刺激器(4012)推送或以其它方式推进插入路径。
尽管解剖工具(4008)在图40A-40D中示出为与插入装置(4010)分离,但应该理解,在一些变形中,插入装置可以包括解剖工具部件,这可以产生插入路径。在其它变形中,解剖工具可以被配置为容纳并弹出微刺激器,以便解剖工具可以被配置为传送微刺激器。
在一些变形中,传送系统可以包括导引元件,以便帮助定向或以其它方式定位传送系统的一个或多个解剖工具和/或插入装置。例如,图41示出适合用于此处描述的传送系统的导引元件的一个变形(4100)。如图所示,导引元件(4100)可以包括基底(4101)和从其延伸的导引插管(4102)。导引插管(4102)可以包括通过导引插管(4102)和基底(4101)延伸的内腔(4104),以便可以通过其推入一个或多个传送工具(例如,解剖工具、插入装置等)。基底(4101)可以位于患者的一个或多个表面上(例如,在眼睛上、在前额上、在脸颊上,或者它们的组合等),以使导引插管(4102)与微刺激器的插入位置对准。在一些变形中,可以调整导引插管(4102)相对于基底的角度或俯仰。一旦导引插管(4102)与微刺激器的预期插入位置对准,可以通过内腔(4104)推入一个或多个传送工具,以便将微刺激器传送到插入位置,如上面更详细地描述的那样。当传送工具通过内腔(4104)时,导引插管(4102)可以使传送工具相对于插入位置对准。这可以有助于更准确地相对于组织放置微刺激器。此外,当放置在身体的一个或多个结构(例如,眼睛)上时,基底(4101)可以保护这些身体结构,并且可以防止意外损伤组织。
在放置微刺激器期间或之后,医生可以测试刺激系统的一个或多个刺激参数。例如,可以使用微刺激器、并入在传送系统中的一个或多个电极、经皮针刺激器等,向患者施加测试信号。医生可以评估测试信号的一个或多个结果(例如泪液产生、不适、感觉等),并且可以改变刺激参数和/或装置的定位。例如,在一些变形中,如果测试信号没有导致充足的泪液产生,或者如果测试信号导致患者不适,则可以重新定位微刺激器。额外地或备选地,可以根据测试信号的结果,调整一个或多个刺激参数(例如,脉冲宽度、幅度等)。在一些变形中,这可以包括调整微刺激器的一个或多个可调元件,如上面更详细地描述的那样。可以根据需要重复刺激参数和/或微刺激器的定位,以便获得所需的刺激结果。
一旦微刺激器相对于身体在适当的位置,可以使用微刺激器将刺激传送到一个或多个组织。例如,当用于治疗干眼时,可以向泪腺施加刺激。刺激可以选择性地刺激一个或多个支配泪腺的神经。在一些变形中,刺激仅刺激一个或多个支配泪腺的神经。在其它变形中,可以在泪小点、泪管和/或鼻泪管中或周围施加刺激。
当刺激上面描述的一个或多个神经或组织时,希望刺激这些神经而不刺激上面讨论的眼肌。自发传出纤维可以相对于感觉传入纤维和A-delta疼痛纤维被选择性地刺激。传出纤维可以相对于C疼痛纤维上被选择性地刺激。在一些变形中,可能需要选择刺激传出纤维而非疼痛纤维的脉冲宽度。在其中一些变形中,使用短脉冲宽度(例如,50μsec–300μsec)的刺激可以使刺激偏向于传出纤维。
微刺激器产生的刺激信号可以包括脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲频率。脉冲幅度、脉冲宽度或脉冲频率的一个或多个可以在治疗期间内有所变化。刺激信号可以包括具有在大约500μA到大约25mA之间的脉冲幅度的电流。刺激信号可以具有在大约2Hz到大约200Hz之间的脉冲频率。脉冲频率可以在大约30Hz到大约40Hz之间。刺激信号可以包括具有在大约50μsec到大约2000μsec之间的脉冲宽度的电流。在一些变形中,可以响应于测量的变量而调整刺激。刺激信号可以突发传送,并且可以包括具有在大约100μsec到大约1000μsec之间的脉冲宽度的电流。使用这些刺激参数的刺激可以用于治疗干眼,如此处描述的那样。
可以以图案传送刺激。可以使用图案化的刺激确保患者舒适。可以使用图案化的刺激实现刺激功效。可以以规则或不规则的间隔定期传送刺激。可以以规则或不规则的间隔定期传送刺激突发。可以在刺激过程中修改刺激幅度、脉冲宽度或频率。例如,刺激幅度可以在一段时间内从低幅度斜坡化为较高幅度。刺激幅度可以在一段时间内从高幅度斜坡化为较低幅度。刺激脉冲宽度可以在一段时间内从低脉冲宽度斜坡化为较高脉冲宽度。刺激脉冲宽度可以在一段时间内从高脉冲宽度斜坡化为较低脉冲宽度。斜坡化周期可以在1秒和15分钟之间。斜坡化周期可以在5秒和30秒之间。可以在夜间传送刺激。可以仅在夜间传送刺激。刺激可以包括非常高的频率脉冲以便阻止目标组织中的活动。这些非常高的频率脉冲可以具有在1000Hz和100000Hz之间的频率。
如上所述,可以响应于控制器产生的输出信号,产生微刺激器提供的刺激。在这些变形中,可以激活控制器以便启动控制器的输出信号,并且可以使控制器邻近微刺激器的接收部分以便将输出信号传输到控制器。在一些变形中,这可以包括将控制器连接或以其它方式附着在解剖结构的一部分上。例如,在其中将微刺激器定位在泪腺中、上或周围的变形中,可以将控制器定位在患者的眼腔附近。例如,在其中控制器包括贴片的变形中,可以将贴片定位在患者的太阳穴、眉毛、前额、脸颊或其它合适的位置上。可以通过粘合剂(如上面更详细地描述的那样)或者通过控制器中的一个或多个磁体(其可以收到位于患者体内的一个或多个磁体的吸引),使贴片保持在适当的位置上。在其中刺激系统包括植入的控制器的变形中,可以对控制器进行编程以便定时输出输出信号和/或控制器可以被配置为响应于从外部编程器接收的信号而产生输出信号。
当使用此处描述的刺激系统,通过刺激上面列出的解剖结构之一(例如泪腺)治疗干眼时,希望首先评估患者是否适合使用此处描述的刺激系统。例如,在一些患者中,泪腺可能受到不可恢复的损伤,而不能分泌泪液。在这些变形中,可以进行测试以便评估泪腺是否能够分泌泪液。在一些变形中,在传送微刺激器之前或期间,可以为泪腺提供一个或多个刺激信号。例如,可以使用经皮刺激器或经皮针刺激器为泪腺提供测试信号,并且医生或其它用户可以评估来自患者的生理响应(例如,泪液产生)。可以配置测试信号以便如果提供测试信号将产生来自患者的生理响应,则使用此处描述的刺激系统的治疗适用于该患者。应该理解,可以在上面描述的一个或多个插入装置中并入一个或多个电极,以便可以在将微刺激器传送到患者期间提供一个或多个测试信号。
当使用上面描述的刺激系统和方法治疗干眼时,应该理解,刺激电流提供的刺激可以被配置为使泪腺康复。在这些变形中,可以为泪腺提供治疗方案,以便随时间改进泪腺的功能。在一些实例中,治疗方案可以包括按预定次数刺激泪腺(例如,每日刺激)等。微刺激器提供的刺激可以包括任何合适的刺激参数,如上面更详细地描述的那样。
尽管上面描述的方法讨论将电刺激传送到一个或多个解剖组织,但应该理解,刺激系统可以另外或备选地使用一个或多个化学、光、磁、热和/或声音刺激来刺激组织。例如,当使用上面描述的方法治疗干眼时,可能需要另外或备选地为上面更详细地描述的一个或多个解剖组织(例如泪腺)提供一种或多种药物或活性剂。传送的药剂可以是任何合适的药剂或药剂组合(例如匹鲁卡品或者一种或多种副交感神经药剂),并且可以以任何合适的方式传送。在一些变形中,微刺激器可以被配置为从中释放一种或多种药物或活性剂。额外地或备选地,可以将药物释放植入物传送到泪腺、泪腺窝、穹窿、泪管、眼睛(例如,通过接触透镜)。例如,可以在泪腺中、上或附近植入包括一种或多种药剂(例如,匹鲁卡品)的一种或多种可生物降解储存库(depot)。一种或多种储存库可以包括一种或多种可生物降解的聚合物(例如,PLA、PLGA或它们的组合等),并且可以被配置为在特定的时间段(例如,一周、两周、一个月等)内释放一种或多种药剂。可以植入其它储存库以便延长为泪腺提供一种或多种药剂。
在一些变形中,此处描述的方法可以另外包括为解剖目标(例如泪腺)提供光刺激。例如,光刺激可以包括药物(例如从上面描述的一个或多个植入物释放的药物)的光电激活、使用范德比尔特/詹森技术等的红外线刺激,或者使用光遗传学技术的治疗。在一些变形中,此处描述的方法可以另外包括为一个或多个解剖目标提供磁刺激。例如,在一些变形中,一个或多个外部磁场可以被配置为诱导组织中的电流。在一些变形中,此处描述的方法可以包括增加或降低某个组织中或周围的温度,以便激活或以其它方式帮助该组织的治疗。在其它变形中,此处描述的方法可以包括为解剖目标提供超声或其它声音能量。
可以使用上面描述的刺激系统和方法治疗多种疾病。例如,可以使用此处描述的刺激装置刺激眼睛中或周围的一个或多个组织,以便治疗一种或多种疾病,包括但不限于过敏症、弱视、贝尔氏麻痹、眼睑炎、角膜溃疡、眼遮闭、眼痉挛、黄斑裂孔、眼球震颤、眼型偏头痛、酒渣鼻性眼病、视神经炎、恐光症、结膜黄斑、翼状胬肉、睑下垂、斜视、葡萄膜炎、结膜炎、糖尿病视网膜病变、青光眼(例如,通过睫状体/神经刺激)、圆锥形角膜、黄斑变性、黄斑营养不良、高眼压症、色素性视网膜炎、斯特格病变、复视、远视、近视以及老花眼。

Claims (44)

1.一种用于治疗眼睛疾病的可植入微刺激器,包括:
外壳,其中所述外壳包括无源刺激电路;以及
挠性伸展,其与所述外壳相连,其中所述挠性伸展包括至少一个电极。
2.根据权利要求1的可植入微刺激器,进一步包括
线圈,其位于所述挠性伸展内。
3.根据权利要求1的可植入微刺激器,其中所述至少一个电极包括第一电极和第二电极。
4.根据权利要求3的可植入微刺激器,其中所述第一和第二电极被置于所述挠性伸展的第一侧上。
5.根据权利要求3的可植入微刺激器,其中所述第一电极被置于所述挠性伸展的第一侧上,以及所述第二电极被置于所述挠性伸展的第二侧上。
6.根据权利要求1的可植入微刺激器,其中所述至少一个电极中的至少一个被纹理化或图案化。
7.根据权利要求1的可植入微刺激器,其中所述至少一个电极中的至少一个被凹陷。
8.根据权利要求1的可植入微刺激器,其中所述第一电极和第二电极被置于所述挠性伸展的第一侧上。
9.根据权利要求1的可植入微刺激器,其中所述无源刺激电路包括斜坡控制单元。
10.根据权利要求1的可植入微刺激器,其中所述微刺激器包括一个或多个涂层。
11.根据权利要求10的可植入微刺激器,其中所述一个或多个涂层中的至少一个被配置为增强电荷注入能力。
12.根据权利要求10的可植入微刺激器,其中所述一个或多个涂层中的至少一个为绝缘涂层。
13.根据权利要求1的可植入微刺激器,其中所述微刺激器包括一个或多个固定元件。
14.一种用于治疗一种或多种疾病的可植入微刺激器,其包括无源刺激电路,其中所述无源刺激电路包括斜坡控制单元。
15.根据权利要求14的可植入微刺激器,其中所述无源刺激电路进一步包括被配置为接收输出信号的接收单元。
16.根据权利要求15的可植入微刺激器,其中所述无源刺激电路包括被配置为调节所述接收单元接收的所述输出信号的信号调节单元。
17.根据权利要求16的可植入微刺激器,其中所述信号调节单元包括整流单元。
18.根据权利要求17的可植入微刺激器,其中所述信号调节单元包括一个或多个限幅单元。
19.根据权利要求17的可植入微刺激器,其中所述无源刺激电路包括一个或多个电荷限制单元。
20.根据权利要求17的可植入微刺激器,其中所述无源刺激电路包括一个或多个电压限制单元。
21.根据权利要求17的可植入微刺激器,其中所述无源刺激电路包括一个或多个电流限制单元。
22.根据权利要求16的可植入微刺激器,其中所述无源刺激电路包括输出单元,其被配置为从所述信号调节单元接收调节的输出信号,并且进一步被配置为将刺激信号提供给一个或多个电极。
23.根据权利要求14的可植入微刺激器,其中所述斜坡控制单元控制所述输出单元接收的调节的输出信号的所述幅度。
24.根据权利要求23的可植入微刺激器,其中所述斜坡控制单元包括充电单元和场效应晶体管,并且其中所述场效应晶体管将所述信号调节单元连接到所述输出单元。
25.一种用于治疗疾病的系统,包括:
可植入微刺激器;以及
包括多个控制器的控制器组,所述多个控制器中的每一个被配置为将输出信号传输到所述可植入微刺激器。
26.根据权利要求25的系统,其中所述可植入微刺激器包括无源刺激电路。
27.根据权利要求25的系统,其中所述多个控制器可释放地连接到基础构件。
28.根据权利要求27的系统,其中所述多个控制器中的每一个被配置为在所述控制器从所述基础构件去除时产生输出信号。
29.根据权利要求25的系统,其中所述多个控制器包括多个贴片,其中所述多个贴片中的每一个包括粘合层。
30.一种将微刺激器植入患者泪腺附近的方法,包括:
上提所述患者的眼脸;
形成通过所述眼脸下方结膜的插入路径;以及
将所述微刺激器推进所述插入路径。
31.根据权利要求30的方法,其中形成所述插入路径包括使用解剖工具刺穿所述结膜。
32.根据权利要求31的方法,其中推进所述微刺激器包括推进装载有所述微刺激器的插入装置。
33.根据权利要求32的方法,进一步包括将所述微刺激器从所述插入装置释放。
34.根据权利要求32的方法,其中所述插入装置和所述解剖工具是分离的装置。
35.根据权利要求30的方法,其中形成插入路径包括在骨膜与泪腺之间形成插入路径。
36.根据权利要求30的方法,其中形成插入路径包括在骨膜与眶骨之间形成插入路径。
37.一种用于治疗干眼的方法,包括:
将微刺激器植入泪腺附近,
其中所述微刺激器包括无源刺激电路;以及
对所述泪腺施加斜坡化刺激。
38.根据权利要求37的方法,其中所述无源刺激电路包括斜坡控制单元。
39.根据权利要求37的方法,其中所述微刺激器被植入到泪腺窝中。
40.根据权利要求37的方法,进一步包括将控制器置于所述微刺激器附近。
41.根据权利要求40的方法,进一步包括通过所述控制器产生磁场。
42.根据权利要求41的方法,其中所述磁场以突发方式产生。
43.一种用于治疗一种或多种疾病的包括无源刺激电路的可植入微刺激器。
44.一种用于治疗干眼的方法,包括:
将微刺激器植入泪腺附近,
其中所述微刺激器包括无源刺激电路;以及
对所述泪腺施加刺激信号。
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