CN110013606B - 可植入式导入装置 - Google Patents

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Abstract

一种可植入式无线导入装置包括封壳，所述封壳容置着；被配置用于施加一个或多个电脉冲到神经组织的一个或多个电极；第一天线，其被配置用于从第二天线通过电辐射耦合接收包含电能的输入信号，所述第二天线与所述可植入式神经刺激导入装置物理分离；被电连接到所述第一天线的一个或多个电路，所述电路被配置用于使用包含在所述输入信号中的电能制造适于刺激神经组织的所述一个或多个电脉冲，和将所述一个或多个电脉冲供应至所述一个或多个电极，其中，所述封壳的形状设计成并且布置成通过引入器或针递送到受治疗者体内。

Description

可植入式导入装置
本申请是申请日为2012年4月4日、申请号为201280017245.4、发明名称为“可植入式导入装置”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2011年4月4日提交的美国临时申请61/471,496的权益，在此通过引用将其全文并入本文。
技术领域
本说明书涉及可植入神经刺激器。
背景技术
多种治疗性体内电刺激技术能够治疗神经性疾病。这些技术可利用连接到一个或多个可植入电导入装置的皮下电池操作的可植入脉冲发生器(IPG)。这些导入装置具有多种失效模式，包括机械式移离，导入装置-扩展管的撞击，感染，以及来自IPG和扩展管的不舒服的刺激。不同类型的脊髓刺激(SCS)导入装置已经用于提供治疗性疼痛缓解。这些导入装置结构通常包括圆柱形的经皮导入装置和桨状导入装置形态因素。圆柱形的经皮导入装置通常具有1.3mm范围内的直径并且包含用于在测试植入期间进行有效测试并且在许多情况下用于永久植入的许多圆形电极。然而，桨状导入装置包含电极具有指向目标的较大表面积用于控制神经束的刺激并且可需要椎板切开手术。
发明内容
一些实施例提供了一种可植入式神经刺激无线导入装置。无线导入装置包括：封壳；封壳容置着；a)被配置用于施加一个或多个电脉冲到神经组织的一个或多个电极；b)第一天线，其被配置用于从第二天线通过电辐射耦合接收包含电能的输入信号，所述第二天线与所述可植入式神经刺激导入装置物理分离；c)被电连接到所述第一天线的一个或多个电路，所述电路被配置用于使用包含在所述输入信号中的电能制造适于刺激神经组织的所述一个或多个电脉冲，和将所述一个或多个电脉冲供应至所述一个或多个电极，其中，所述封壳的形状设计成并且布置成通过引入器或针递送到受治疗者体内。
实施例可包括一个或多个特征。例如，在导入装置被递送到受治疗者体内之后，所述封壳的一部分可使得电极与神经组织非直接接触。所述封壳可以是半圆柱形形状的，并且电极可包括将与所述一个或多个电脉冲相关联的电流路径引导至大体垂直于神经组织的方向上的至少一个定向电极。电极可包括半圆柱形阵列的电极。所述电极可由下述中的至少一种制成：铂，铂铱合金，氧化铱，氮化钛，氧化铱，或它们的组合。所述电极可包括两个至十六个电极，每一个具有在1.0和6.0mm之间的纵向长度和在0.4和3.0mm之间的宽度。所述电极之间的间隔在1mm至6mm之间，并且具有在0.8mm2至60.00mm2之间的总表面积。
所述导入装置可以是桨状导入装置。特别是，所述导入装置可以是高度在1.3mm和2.0mm之间，并且宽度在2.0mm和4.0mm之间的桨状导入装置。所述导入装置的形状可被设计成凹的以在导入装置被递送到受治疗者体内之后固定在神经组织上的横向位置。所述横向位置可与是相对于受治疗者的脊髓的背侧。例如，所述导入装置具有在1.0mm和1.5mm之间的凹轮廓，和在0.2mm和0.3mm之间的凹边缘。
所述导入装置可被递送到受治疗者身体的硬膜外腔内。所述递送可以通过针，例如，Tuohy针，不大于14号，进行。导入装置可被递送以治疗与脊柱相关联的神经组织。
所述封壳可还包括内腔以在所述封壳的递送过程中操作导航针芯。封壳可还包括远侧末端。所述远侧末端可以是长度在0.5和2.0mm之间的导圆形。所述远侧末端还可以是长度在2.0和6.0mm之间的尖锐形。所述封壳可具有生物相容性聚合物的外部涂层，所述聚合物包括下述中的至少一种：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚对二甲苯，聚亚氨酯，聚四氟乙烯(PTFE)，或聚碳酸酯。所述封壳可还具有硅酮弹性体的外部涂层。所述封壳可还容置着天线耦合触头，所述天线触头被电连接到天线和电路，并且被构造成使天线与周围组织耦合。所述天线耦合触头可包括两个至八个天线耦合对。所述天线耦合触头可被相对于电极定位于封壳中的近侧。所述天线耦合触头可分别具有1.0mm和6.0mm之间的纵向长度，和1.0mm至2.5mm之间的宽度。所述天线耦合触头可被间隔开30mm和80mm之间。所述天线中的至少一个可被构造为包含在其中一个电路上的导电迹。所述天线中的至少一个可被制造为连接到其中一个电路上的导电线。所述电路可以是柔性电路。所述柔性电路能够承受0.5mm以下的弯曲半径。所述柔性电路可被相对于电极放置在封壳中的近侧。所述柔性电路可包括波形调制电路。
一些实施例提供了一种治疗神经学疼痛的方法。该方法包括：提供包括封壳的可植入式神经刺激导入装置，所述封壳容置着：一个或多个电极；第一天线，其被配置用于从第二天线并且通过电辐射耦合接收包含电能的输入信号，所述第二天线与所述可植入式神经刺激导入装置物理分离；一个或多个柔性电路，其被电连接到所述第一天线，所述柔性电路被配置用于：使用包含在所述输入信号中的电能制造适于刺激神经组织的所述一个或多个电脉冲；将所述一个或多个电脉冲供应至所述一个或多个电极；和通过引入器或针将所述神经刺激导入装置植入到受治疗者体内。
实施例可包括下述特征中的一个或多个。例如，在导入装置被植入受治疗者体内之后，所述封壳的一部分可使得电极与神经组织非直接接触。所述电极可包括限定出在大体垂直于神经组织的方向上的与所述一个或多个电脉冲相关联的电流路径的至少一个定向电极。所述针可以是不大于14号的Tuohy针。
附图说明
图1示意出两个无线桨状导入装置通过引入器植入硬膜外腔内。
图2示意出无线桨状导入装置通过引入器植入人体内。
图3示意出无线桨状导入装置位于抵靠着脊髓的硬脑膜的位置。
图4A示意出引入器的示例。
图4B示出在图4A中所示的引入器的剖视图。
图5A示意出引入器的另一示例。
图5B示出在图5A中所示的引入器的剖视图。
图6A示意出无线桨状导入装置的远侧末端。
图6B示出无线桨状导入装置的三个实施例的远侧端的剖视图。
图7A和7B分别示意出无线桨状导入装置的实施例的背侧和腹侧。
图7C示意出无线桨状导入装置的另一实施例的腹侧。
图8示意出使用针将圆柱形的和半圆柱形的无线导入装置放置于硬膜外腔中的实施例。
图9示意出使用针将圆柱形的和半圆柱形的无线导入装置放置于硬膜外腔中的示例。
图10示意出抵靠着脊柱中的硬脑膜放置的圆柱形或半圆柱形的无线导入装置。
图11A-11C分别示意出半圆柱形导入装置，圆柱形导入装置，和桨状导入装置的剖视图，这些导入装置被抵靠着硬脑膜放置。
图12A-12B分别示意出无线半圆柱形导入装置的实施例的透视图和剖面观。
图13A-13C分别示意出包括在无线导入装置的两个实施例中的电子部件。
图14A-14B示意出完整的圆柱形无线导入装置或半圆柱形无线导入装置的剖视图。
图14C示意出朝向半圆柱形无线导入装置的远侧端的剖视图。
图15示意出圆柱形无线导入装置的实施例。
具体实施方式
脊髓电刺激可以治疗慢性神经性疼痛，特别是腰痛和神经根病，脚或手的血管供血不足，咽痛，以及更多。在不同实施方式中，神经刺激系统可发送电刺激到目标神经组织，不用电缆也不用电感耦合，以给无源的植入刺激器供电。这可用于治疗疼痛或多种其他症状。目标神经组织可以，例如，在包括下述的脊柱中：脊髓丘脑束，后角，背根神经节，背根，背柱纤维，和离开背柱和脑干的周围神经束，以及所有颅神经，腹部神经，胸部神经，或三叉神经，大脑皮层神经束，深部脑神经束和任何感觉或运动神经。
神经刺激系统可包括可植入式导入装置，可植入式导入装置包括封壳，封壳容置着一个或多个导电天线(例如，偶极或贴片天线)，用于频率波形和电能整流的内部电路，以及允许组织的神经刺激的一个或多个电极垫。神经刺激系统可从外部源接收微波能。可植入式导入装置可具有1.3mm或更小的直径。电路，天线和垫的特殊实施方式在PCT申请PCT/US2012/023029中描述了，其被以引用方式并入。
在不同实施例中，可植入式导入装置被无线地供电(并且因此不需要有线连接)并且包含用于从身体外部源接收脉冲信号所必须的电路。例如，不同的实施例采用内部偶极(或其它)天线结构通过电辐射耦合接收RF功率。这可允许这种导入装置产生能够刺激神经束的电流，而不用物理连接到可植入脉冲发生器(IPG)或使用感应线圈。这对于采用感应线圈通过电感耦合接收RF功率然后将接收的功率传递到用于再充电的大IPG装置可能是有利的，特别是因为用于再充电的大IPG装置可能大至100mm乘以70mm。
此外，电辐射耦合机构(例如，偶极天线)可被用于改进无线导入装置的形状系数(form factor)并且允许最小化直径，小至30微米。例如，无线导入装置的一些实施方式，例如关于图7-15讨论的那些，可具有小于1.3mm，并且像500微米那样小，的直径，同时仍提供与有线脊髓电刺激导入装置相同的功能性。
电辐射耦合还允许以比感应线圈技术更大的深度长度更低的效率降解来发射和接收能量。这可提供优于采用电感耦合的装置的优势，因为那种植入体的效率高度依赖于分离外部发射线圈和植入的接收线圈的距离。
在插入的容易度、交叉连接、消除延伸线、以及不需要可植入式脉冲发生器来管理慢性治疗方面，不同的实施例还可以包括与有线导入装置相比不同的优势。由于消除了可植入脉冲发生器，不同的实施方式还可能具有与现有的可植入式神经调节系统相比相关联的更低的总体成本，并且这可能导致更广泛地采用神经调节疗法用于患者以及降低卫生保健系统的总成本。
图1示意出两个无线桨状导入装置200(下面更详细介绍)被通过扩大了宽度的引入器202引入硬膜外腔。导入装置200可利用带有用于操作导入装置200的柄部的扩展管201被推进和引导到硬膜外腔内。引入器202具有在腰部脊柱103上方的入口点100(如图2中所示)。一旦引入器202被移除，无线桨状导入装置200可在入口点100处被皮下地锚固在位。之后，扩展管201可保持被植入并且可从皮肤位置延伸到无线桨状导入装置200。
在一些实施例中，管201包含用于针芯(stylet)(或者也被称为“注射器引出丝，”、“引导丝”、“导航丝”或“导入丝”)的内腔，其可以用于放置导入装置200。针芯可由金属制成并且可在无线桨状导入装置200的植入过程中提供可操作性强度。在无线桨状导入装置200成功配置之后，金属针芯可被拆除。如与图7C关联描述的，此内腔，或管201中的其它内腔，可用于还容置电子电路。
图2示意出无线桨状导入装置200被通过引入器202典型地放置于L1和L2椎骨之间的腰部区域中。例如，引入器202可被穿过皮肤105上的小切口以及椎骨103之间。在其它实施例中，多个无线桨状导入装置200，无线圆柱形导入装置400(如与图8-15关联讨论的)和无线半圆柱形导入装置300(如与图8-15关联讨论的)可被穿过引入器202的同一通道。然后用于脊髓电刺激应用的无线桨状导入装置200，圆柱形导入装置400或半圆柱形导入装置300可被植入并且抵靠着脊柱102的硬脑膜104放置，如下面与图3关联讨论的。
在某些实施例中，无线桨状导入装置200，圆柱形导入装置400或半圆柱形导入装置300可被构造成定位于脊柱的硬膜外腔内，脊柱的硬脑膜附近或上面，紧密靠近脊柱的组织中，后角附近的组织中，背根神经附近的组织中，背根附近的组织中，背柱纤维和/或离开脊柱的背柱的周围神经束中。
在某些实施例中，无线桨状导入装置200，圆柱形导入装置400或半圆柱形导入装置300可被构造成放置于并且固定到离开脊柱的刺激神经，用于治疗各种病症，例如，疼痛，咽痛，周围性血管疾病，肠胃失调。在其它实施例中，无线桨状导入装置200可被构造成通过从脊柱发出的神经束的神经刺激治疗其它病症。“脊髓组织”和“从脊柱发出的神经束”总体上是指，但不限制于，从脊柱水平C1至L5的神经束，后角，背根神经，背根，背柱纤维和离开背柱的外围神经束。
图3示意出在被植入人体之后位于抵靠着脊髓的硬脑膜104位置的无线桨状导入装置200，用于脊髓刺激应用。皮肤105上的小切口可在放置锚固机构106后用缝合线或无菌带缝合。这里示出的无线桨状导入装置可具有限定出在大致垂直于硬脑膜的方向上的电流路径的电极，如与图11C相关联描述的。此方向可预期用于对准特殊目标组织并且用于减少用于有效刺激的电荷。
图4A示意出不需要椎板切开手术或去除任何骨组织即可安装于两个椎骨之间的引入器214的示例。引入器214包括在插入过程中由医务人员使用的柄部212。每个柄部的宽度可在约8mm和约15mm之间。每个柄部的长度可在约10mm和约18mm之间。柄部的厚度可在约2.5mm和约6mm之间。引入器214具有内部通道215，其可容置，例如，两个无线桨状导入装置200，它们被一次一个顺序地通过同一引入器通道放入。如图所示的，示例无线桨状导入装置200可具有平末端。
图4B示出在图4A中示出的引入器的剖视图。此剖视图也可已知为侧位观。
图5A示意出不需要椎板切开手术或去除任何骨组织即可通过椎骨安装的引入器214的另一示例。引入器214包括在插入过程中由医务人员使用的柄部212。引入器214具有内部通道217，其可容置，例如，上下放置的两个细长(slim factor)无线桨状导入装置220。这两个细长无线桨状导入装置220可同时竖直堆叠在内部通道217中。如图所示的，示例无线桨状导入装置220可具有有助于引导桨状导入装置通过较小患者的紧密硬膜外腔的尖锐末端219。示例无线桨状导入装置220也可具有有助于从荧光镜图中平行于脊柱放置电极列(electrode column)的平末端或有助于平行于脊柱放置电极列并且有助于引导桨状导入装置穿过硬膜外腔的圆末端。
图5B示出在图5A中示意出的引入器的剖视图。也剖视图也可被认为是侧位观。
图6A示意出无线桨状导入装置200的远侧末端。无线桨状导入装置200可包括，例如，四个电极203和电极之间的间隔件。无线桨状导入装置200可包括定位于导入装置(未示出)的远侧端上的两个至十六个之间的电极203。远侧末端可具有约1.3mm和约2.0mm之间的高度，和约2.0mm和约4.0mm之间的宽度。电极203可具有从远侧末端朝向近侧末端的约1.0mm和约6.0mm之间的纵向长度以及约0.4mm和约3.0mm之间的宽度。导入装置200的电极总表面积可在约0.8mm2和约60.0mm2之间。从远侧向近侧，电极203之间的间距可在约1mm和约6mm之间。
这里描述的各种导入装置可包括一至十六之间的任意个电极，它们中的任何一个可被设计人员指定为负极或正极。例如，电极203可包括耦合到目标组织的多个负极以及至少一个正极。电极阵列可接收峰值振幅从0变化到10V脉冲宽度最大值高达1毫秒的电刺激波形脉冲。电极的极性可产生从负极向正极的不同的体导(volume conduction)分布，以抑制或刺激周围的神经组织，这可包括A-δ和/或初级或次级c-纤维传入。为了使电极阻抗最小，电极可由导电的，抗腐蚀的，生物相容性材料制成，例如，铂，铂铱合金，氮化镓，氮化钛，或氧化铱。
除被耦合到周围组织的电极203之外，这里描述的无线导入装置实施例的其它部分可通过具有低介电常数的生物相容性介电材料的外部涂敷层局部地或整体地与周围身体组织绝缘。硬度与组织类似的材料可被用于降低纤维疤痕组织的移动和扩张的危险。这种纤维疤痕组织可增大电极-组织阻抗。如果电极-组织阻抗可保持很低，可消耗更少的能量以实现目标组织的刺激。
在某些实施例中，无线桨状导入装置200可在远侧端具有圆末端211。圆末端211可以是非导电末端。圆末端211可具有在0.5mm和2.0mm之间的长度，和用于引导导入装置穿过硬膜外腔的平滑光洁度。
在某些实施例中，无线桨状导入装置200可在远侧端具有尖锐末端219。尖锐末端219可以是非导电末端。尖锐末端219可具有在约2.0mm和约6.0mm之间的长度。尖锐末端219可提高展开无线桨状200时的操纵能力。
图6B示出无线桨状导入装置的三个实施例的远侧端的剖视图。例如，在某些实施例中，无线桨状导入装置200可以是细长无线桨状导入装置220。如图6B所示的，细长无线桨状导入装置220可比常规的无线桨状导入装置221薄。例如，细长无线桨状导入装置的高度可在约1.0mm和约1.3mm之间，这可允许多个细长无线桨状导入装置同时或顺序地通过引入器214植入。例如，在某些实施例中，无线桨状导入装置200可以是凹式细长无线桨状导入装置207，其具有约1.0mm和1.5mm之间的凹轮廓，约0.2mm乘以约0.3mm的凹边缘。凹轮廓可参考凹式细长无线桨状导入装置207的高度。凹边缘可参考凹式细长无线桨状导入装置207的凹状拐角的尺寸。凹式细长无线桨状导入装置207可被放置成尽可能地靠近背侧脊柱。
在某些实施例中，至少一个另外的无线导入装置可被与初始无线导入装置平行或偏置地放置。在一些实施例中，无线导入装置可被顺序地激活。在其它实施例中，无线导入装置可被同时激活。
图7A和7B分别示意出无线桨状导入装置200的实施方式的背侧和腹侧。例如，电极203和两个至八个之间的天线耦合触头222可被置于无线桨状导入装置200的不同侧。如关于图6A描述的，两个至十六个电极203可被置于远侧端并且嵌入到无线导入装置200的电绝缘材料205内。
例如，天线208可通过定位于无线桨状导入装置200腹侧上的天线耦合触头222而被耦合到组织。天线可以是例如偶极天线。一些实施例可只具有一个偶极天线，其它实施例可具有任意给定长度的多个天线。例如，但不限制于，一些实施例可具有两个和十个之间的偶极天线，而其它实施例可具有多于十个偶极天线或多于二十个偶极天线。在一些实施例中，偶极天线的长度可从约100微米变化到约10厘米。在其它实施例中，天线可由厚度从约20微米变化到约3mm的任意线性偶极结构构成。天线208也可以是折叠的偶极天线而不是直线的偶极天线。
天线208可被配置用于从外部天线接收能量。RF波传播能量被划分为两个区域，辐射区域(radiative region)和反应区域(reactive region)。辐射区域在2D2/λ内并且辐射的功率随距天线的距离而变化。对于短偶极天线来说，反应成分近似λ/2π。放置在生物学组织中的天线的感生场与人体工学，组织特性，和曝光条件有关。在损耗介质例如人体组织内部的RF波形的效率随着它的传播而被组织衰减。为了提高小天线在损耗物质中的功率效率，偶极天线结构可在高频下被优化以最小化损失，例如，从约800MHz到5.8GHz或更高。
在某些实施例中，天线耦合触头222可具有从远侧末端朝向近侧末端的约1.0mm和约6.0mm之间的纵向长度以及约1.0mm至约2.5mm之间的宽度。天线耦合触头222之间的间距可在约30mm和约80mm之间。天线耦合触头222可提高内部天线208和位于身体外部的天线(未示出)之间的辐射耦合的效率。天线耦合触头222可由抗腐蚀性金属制成，例如，例如，铂，铂铱合金，氮化镓，氮化钛，或氧化铱。
天线耦合触头222可通过导电线210连接到天线208和波形调制电路209。波形调制电路209可包括诸如二极管，电阻器和电容器的电子部件。波形调制电路209可利用输入的能量提供刺激波形至电极，用于刺激神经组织。在一些实施例中，从约800MHz至约5.8GHz的频率可被植入天线208接收。从电极203释放到组织内的刺激波形被整流以提供低频波形，例如，典型地从约5Hz至约1000Hz。
波形调制电路209被配置用于整流被植入天线208接收的波形信号。波形调制电路209还可具有电荷平衡微电子特性，以防止电极腐蚀。为了使从电极反射回电路内的能量最少，波形调制电路209可包括隔离电路以阻挡频率信号。
图7C示意出无线桨状导入装置200的另一实施例的腹侧，其中植入天线208被与无线桨状导入装置200的远侧端205分离。在一些实施例中，植入天线208可被置于距无线桨状导入装置200的远侧端205很远并且在位于导入装置本体内的扩展管201中的内腔内部。在一些实施例中，植入天线208可以是天线耦合触头304中的一个的延伸线。在一些实施例中，天线耦合触头304可被放置成靠近电极203。天线208可另外通过屏蔽布线210被连接到波形调制电路209。波形调制电路209可被直接线连接到电极203(位于腹侧上)。
在一些实施例中，这里描述的无线导入装置可具有多个层。这些层可包括，但不限制于，靠近电极的具有引发最少疤痕组织形成的生物相容性化合物的覆盖材料。另外，层可包括聚合物例如，但不限制于，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚对二甲苯，聚亚氨酯，聚四氟乙烯(PTFE)，或聚碳酸酯。可能包括的另一材料层包含相对低的渗透性和低导电性，其被定位于天线208上方，以允许与外部天线(未示出)最佳耦合。又另一层可包括硅酮弹性体的涂层，以有助于防止无线导入装置移动到周围组织。
图8和9示意出无线圆柱形导入装置400或无线半圆柱形导入装置300正在被使用针301植入硬膜外腔中的示例。圆柱形无线导入装置也可被称为圆周导入装置，而半圆柱形无线导入装置也可被称为半圆周或半椭圆无线导入装置。无线圆柱形导入装置400或无线半圆柱形导入装置300可通过针301引入到体内。针301可以是Tuohy针，14号，或更小(例如，22号)。可选地，无线导入装置300和400可通过引入器202(例如参考图1)引入到硬膜外腔内。引入器202或针301可通过皮肤105上的小切口穿过身体的外皮并且以不大于45度的角度穿过椎骨103之间，横向于偏离中线的棘突，并且抵靠着脊柱102的硬脑膜104放置，以垂直于脊髓。无线导入装置300或400可包含刚好终止于皮肤的入口点100下方的扩展管201。无线导入装置可被依照引入器或针插入角度在硬膜外腔内向上引导。在放置无线导入装置之后，皮下锚固器被用于阻止无线导入装置的竖直和水平移动。
图10示意出被植入后的圆柱形无线导入装置300或半圆柱形无线导入装置400的实施例。圆柱形300或半圆柱形400无线导入装置可被抵靠着脊髓的硬脑膜104放置，并且皮肤105上的小切口可在放置锚固机构106后用缝合线或无菌带缝合。
图11A-11C分别示意出无线半圆柱形导入装置300，无线圆柱形导入装置400，和无线桨状导入装置200在相对于脊髓101的硬脑膜104成功植入之后的位置的剖视图。
图11A示出无线半圆柱形导入装置300相对于脊髓101的硬脑膜104的位置。无线半圆柱形(也被称为半圆周或半椭圆)导入装置300可具有电极，其是直线的，如图12A所示，或是凹的和半圆柱形形状的。半圆柱形电极可匹配封壳的形状。导入装置300的封壳的半圆柱形形状可帮助导入装置与脊柱102的轮廓机械地一致。封壳的形状也可以帮助实现向内朝向硬脑膜104的电体导目标，并且避免向外朝向韧带，椎骨和皮肤(非可兴奋性组织)辐射能量。更通常地，电极产生的导电场本质上是单向的，因为导电场主要集中(culminate)在封壳中并且电极面指向一个方向。通过去除从圆柱形电极以大于270度朝向非可兴奋性组织辐射的(例如，参考图14B和15)不必要发射，半圆柱形无线导入装置300可降低成功刺激所需的能量。因此，示例半圆柱形无线导入装置300的优势可包括如由电极的形状限定的刺激能的定向递送。
图11B示出无线圆柱形导入装置400在成功植入之后相对于脊髓101的硬脑膜104的位置。如图所示，无线圆柱形导入装置400被抵靠着硬脑膜104放置。
图11C示出无线桨状导入装置200在成功植入之后相对于脊髓101的硬脑膜104的位置。如图所示，无线桨状导入装置200被抵靠着硬脑膜104放置。无线桨状导入装置200可具有限定出在大致垂直于硬脑膜的方向上的电流路径的电极。此方向可预期用于对准特殊目标组织并且用于减少用于有效刺激的电荷。
图12A和12B分别示意出无线半圆柱形导入装置300的实施方式的立体图和侧位观。在某些实施例中，半圆柱形导入装置300可在远侧端205具有两个至十六个之间的电极203，每一个的直径典型地在约0.8mm和约1.4mm之间，并且凹腹面的弯曲半径典型地在约0.6mm和约3.0mm之间。电极203可具有从远侧末端朝向近侧末端的约1.0mm和约6.0mm之间的纵向长度，宽度典型地在约0.4mm和约1.0mm之间。无线导入装置300的电极总表面积典型地在约0.8mm2和约60.0mm2之间。电极触头之间的间距典型地在约1.0mm和约6.0mm之间。导入装置本体的远侧末端可以是尖锐的非导电末端，具有在约0.5mm和约2.0mm之间的长度，以及用于引导导入装置穿过硬膜外腔的平滑光洁度。
无线半圆柱形导入装置300可包括两个至八个之间的天线耦合触头304，如图7C所示的，它们被线连接到植入天线208和柔性电路206(如图12和13所示的)。天线耦合触头304可靠近电极203。天线耦合垫304可具有从远侧末端至近侧末端的在约1mm和约6mm之间的纵向长度。天线耦合触头304之间的间距典型地在30mm和80mm之间。在一些实施例中，小天线耦合触头303，如图13C描述的，可被使用。天线耦合触头303可具有约0.2mm和约0.6mm之间的直径。
这里描述的无线导入装置的实施例可具有与现有的经皮导入装置相比指向硬脑膜的更大表面积。此增大的表面积可降低组织与电极的阻抗值并且可导致用于刺激的更大电流。
图13A-13C不同地示意出包括在无线导入装置的两个不同实施例，也就是无线半圆柱形导入装置300和无线圆柱形导入装置400，中的电子部件。
图13A示出带有扩展管201的示例无线导入装置(例如，无线半圆柱形导入装置300或无线圆柱形导入装置400)。管201可容置电极203，植入的天线208，波形调制电路209，和线210。如关于图7A-7B描述的，波形调制电路209可包括用于整流所接收的RF能量以及用于电荷平衡用于组织刺激的波形的部件。
一个或多个柔性电路206可被用于承载电子部件的各种零件。例如，柔性电路206可包括波形调制电路209和可植入天线208。柔性电路可还包括线210的使电子部件例如电路209连接到电极203的部分。柔性电路206长度可在约15mm和约90mm之间，宽度在约0.7mm和约2.0mm之间。带有波形调制电路209的柔性电路206的总高度可在约0.2mm和约0.4mm之间。柔性电路206，当被置于圆柱形无线导入装置400内部时，可承受约0.5mm以下的弯曲半径。如图13A所示的，在一些实施例中，柔性电路206可包含导电迹以用作天线208。
图13B示出包括管201的被封装的无线导入装置(例如，无线半圆柱形导入装置300和无线圆柱形导入装置400)的另一示例。该管容置着天线208和波形调制电路209，它们可都形成在类似于关于图13A描述的柔性电路的柔性电路206上。线210的至少一部分也可以形成在柔性电路上。线210使例如电路209连接到电极(在图13B中未示出)。线210还使天线208连接到暴露在组织外的环形天线耦合触头304。暴露在组织外的环形天线耦合触头304可以是外径在约0.8mm和约1.4mm之间并且纵向长度在约0.5mm和约6.0mm之间的圆周环。
图13C示出带有延伸管201的又一示例无线导入装置(例如，无线半圆柱形导入装置300和无线圆柱形导入装置400)。扩展管201容置着天线208和波形调制电路209，它们可都形成在类似于关于图13A描述的柔性电路的柔性电路206上。线210的至少一部分也可以形成在柔性电路上。线210使例如电路209连接到电极(在图13C中未示出)。线210还使天线208连接到暴露在组织外的小天线耦合触头303。暴露在组织外的小天线耦合触头303可由直径在约0.2mm和约0.6mm之间并且厚度在约0.2mm和约0.6mm之间的金属的导电圆柱件制成。暴露在组织外的小天线耦合触头303可接触组织并且可被嵌入到电绝缘材料205内。
图14A示意出在靠近远侧末端的位置的完整圆柱形无线导入装置400或半圆柱形无线导入装置300的实施例的剖视图。所示的实施例是具有中心内腔204和多个轨道内腔306(例如，一个至十个或更多)的多内腔挤出件305。多内腔挤出件305可靠近在一个无线导入装置(例如，完整圆柱形无线导入装置400或半圆柱形无线导入装置300)上的单一内腔挤出件307，在右侧图线中示出。多内腔挤出件305可用作骨架，用以引导容置在侧内腔306内的导电线210和穿过中心内腔204放置的针芯(如关于图1讨论的)。多内腔塑料挤出件305可由一个至十个或更多个之间的轨道内腔306构成，每一个具有约0.1mm和约0.6mm之间的内径。多内腔塑料挤出件305可具有约0.8mm和约1.4mm之间的外径。在某些实施例中，多内腔挤出件305可被融化(也就是，被加热而变形)至约0.6mm和约0.9mm之间的最终外径，允许挤出件305以将公母连接的形式连接到单一内腔挤出件307，如右侧图中所示。导航针芯可被置于内腔204内以将无线导入装置引导到硬膜外腔内。内腔204保持通畅的通道不堵塞，并且在挤出件305和307之间的互连部处并且在上述融化之后可被与单一内腔挤出件307融化到一起。
图14B示意出在靠近远侧末端的位置的完整圆柱形无线导入装置400或半圆柱形无线导入装置300的另一实施例的剖视图。本实施例是单一内腔挤出件307，其可具有约0.3mm和约1.4mm之间的内径。单一内腔挤出件307可被围绕着例如无线半圆柱形导入装置300的外侧拉动并且被热变形以匹配约0.8mm和约1.4mm之间的外径。单一内腔挤出件307可留下足够大空间给将被封装于其内的柔性电路206。内腔204可在单一内腔挤出件307内被偏置由308表示的距离，以提供用于柔性电路206的空间。来自侧内腔306的导电线210可连接到柔性电路206上的端子特征(未示出)。在单一内腔挤出件307内部柔性电路206和内腔204之间的空隙空间可被回填生物相容性聚合物，以给予增加的刚性，用于保护柔性电路部件206和导电线210。
图14C示意出朝向半圆柱形无线导入装置300的远侧端的剖视图。对于半圆柱形无线导入装置300来说，凹的多内腔挤出件309可容置从柔性电路206延伸到电极203的导电线210。多内腔挤出件309的凹形状可允许半圆柱形无线导入装置300顺从脊髓的曲率。凹背面的弯曲半径在约0.6mm和约3.0mm之间。凹的多内腔挤出件309可包含一个和十个之间或更多个的轨道内腔306，用作用于导电线的通道和用于针的内腔204。内腔204和306可具有0.1mm和0.6mm之间的内径。在制造过程中，轨道内腔306可从背侧钻入，以制造通道而将导电线210连接到电极203。
图15示意出完整圆周无线导入装置的示例。圆柱形无线导入装置400在其远侧端可具有两个和十六个之间的直径在约0.8mm和约1.4mm之间的圆柱形电极203，用于硬膜外脊髓电刺激应用。电极203可具有从远侧末端朝向近侧末端的约1.0mm和约6.0mm之间的纵向长度。电极触头之间的间距可在约1.0mm和约6.0mm之间。圆柱形无线导入装置本体400的总电极表面积可在约1.6mm2和约60.0mm2之间。圆柱形无线导入装置本体400的远侧末端可以是圆的非导电末端，其长度在约0.5mm和约1.0mm之间，具有用于引导导入装置穿过硬膜外腔的平滑光洁度。两个至八个之间的暴露在组织外的环形天线耦合触头304可靠近电极203。暴露在组织外的圆形天线耦合触头304可具有从远侧末端朝向近侧末端的约1.0mm和约6.0mm之间的纵向长度。暴露在组织外的圆形天线耦合触头304之间的间距可在约30mm和约80mm之间。在某些实施例中，直径在约0.2mm和约0.6mm之间的暴露在组织外的小天线耦合触头303可用于代替图出的暴露在组织外的小天线耦合触头303。扩展管201，如关于图1，7C，8和9描述的，可提供容置例如柔性电路206的封壳。柔性电路206已经关于图13A至13C描述了。扩展管201可包括中心内腔204。如关于图14A描述的，针芯可放置成穿过中心内腔204，以在导入装置400植入过程中提供通过内腔进入人体内的引导。
该技术的各种实施方式可允许将无线导入装置放置到硬膜外腔内，硬脑膜和蛛网膜之间，或硬脑膜下的膜内空间，这里，显著的反应和疤痕将被最少。插入这些位置中任一个可以通过从更小号针(例如，14至22号针或通过可移除针芯移除套管到适当位置)喷射该制造而实现。在一些实施方式中，一旦入位，则不需要另外的皮肤切口或不需要放置延伸管、接收器或植入式脉冲发生器。无线神经调制系统的不同实施方式由于其小尺寸和缺少用于传递能量的延伸线而具有巨大的优势，允许以最小的外伤放置并且允许长时间在位有效治疗，这里，更大的可植入装置将导致更大的疤痕组织和可能影响功效和安全的组织反应。
已经描述了很多实施方式。但是，应理解可以制造各种修改。因此，其它实施方式落在下面权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种可植入式无线刺激器装置，包括：
封壳，其包括延伸管，所述封壳容置着：
一个或多个电极，其被配置用于施加一个或多个电脉冲到受治疗者的神经组织；
第一天线，其被配置用于：从第二天线并且通过电辐射耦合、而非通过电感耦合接收频率从约800MHz至约5.8GHz的包含电能的输入信号，所述第二天线与所述可植入式神经刺激器装置物理分离，其中所述第一天线构造成偶极天线；
一个或多个电路，其被电连接到所述第一天线，所述电路被配置用于：
使用包含在所述输入信号中的电能制造适于刺激受治疗者的神经组织的一个或多个电脉冲；并且
将所述一个或多个电脉冲供应至所述一个或多个电极，其中
所述封壳的形状设计成并且布置成通过直径不大于14号的针递送到受治疗者体内。
2.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述封壳还容纳天线耦合触头，所述电路包括波形调制电路，所述天线耦合触头通过导电线连接到所述天线和所述波形调制电路，其中所述导电线分别封装在相应的轨道内腔中，所述波形调制电路使用包含在所述输入信号中的电制造所述一个或多个电脉冲，以便在所述一个或多个电极处施加来刺激神经组织。
3.根据权利要求2所述的无线刺激器装置，其中，所述波形调制电路包括二极管，电阻器和/或电容器。
4.根据权利要求2所述的无线刺激器装置，其中，所述波形调制电路包括电荷平衡微电子特性以降低电极腐蚀的危险。
5.根据权利要求2所述的无线刺激器装置，其中，所述波形调制电路包括隔离电路。
6.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述天线耦合触头被相对于电极设置于封壳中的近侧。
7.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述延伸管包括一个和十个之间或更多个轨道内腔，每一个轨道内腔具有在约0.1mm和约0.6mm之间的内径。
8.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，具有一个或多个轨道内腔的所述延伸管与单一内腔延伸管融合到一起，并且具有一个或多个轨道内腔的所述延伸管设置在比所述单一内腔延伸管更加近侧。
9.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，具有一个或多个轨道内腔的所述延伸管具有约0.8mm和约1.4mm之间的外径。
10.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，在无线神经刺激器装置被递送到受治疗者体内之后，所述封壳的一部分使电极与受治疗者的神经组织非直接接触。
11.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述电极由下述中的至少一种制成：铂，铂铱合金，氮化镓，氮化钛，氧化铱，或它们的组合。
12.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述封壳具有生物相容性聚合物的外部涂层，所述聚合物包括下述中的至少一种：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚对二甲苯，聚亚氨酯，聚四氟乙烯(PTFE)，或聚碳酸酯。
13.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述封壳具有硅酮弹性体的外部涂层。
14.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述无线刺激器装置是无源装置。
15.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述第一天线被构造成包含在所述电路之一上的导电迹。
16.根据权利要求1所述的无线刺激器装置，其中，所述第一天线被制造为被连接至所述电路之一上的导电线。
17.根据权利要求2所述的无线刺激器装置，其中，包括所述波形调制电路的电路是柔性电路。
18.根据权利要求17所述的无线刺激器装置，其中，所述柔性电路被相对于电极放置在封壳中的近侧。
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