CN113423366A

CN113423366A - 治疗睡眠呼吸暂停的方法和装置

Info

Publication number: CN113423366A
Application number: CN201980081228.9A
Authority: CN
Inventors: D.B.麦克里里
Original assignee: Huntington Medical Research Institute
Current assignee: Huntington Medical Research Institute
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-09-21
Also published as: WO2020081831A1; JP2022512014A; US20230381009A1; US20200121492A1; US11654045B2; EP3866736A4; EP3866736A1

Abstract

一种口腔内刺激装置，其被配置成定位在患者的口腔中。该装置包括传感器和一个或多个电极。传感器被配置成监测舌头的位置和/或舌头对传感器施加的力，并传输对舌头信息进行编码的信号。电极被配置为当舌头信息指示舌头已经从口腔中的期望位置移动到不期望位置时，向患者的硬腭传递电刺激。电刺激导致舌头从不期望的位置移动到期望的位置。

Description

治疗睡眠呼吸暂停的方法和装置

技术领域

本发明总体上涉及用于治疗睡眠呼吸暂停的方法和装置。

背景技术

此处的所有出版物均以引用的方式并入，如同每个单独的出版物或专利申请都被具体和单独地指出以引用的方式并入。以下描述包括可能有助于理解本发明的信息。不承认这里提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或者任何具体或隐含引用的出版物是现有技术。

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)是一种睡眠期间上气道塌陷的慢性疾病。据估计，成人的患病率低至1-4％，女性为15％，男性为30％，这是一个巨大的健康负担，目前每年至少花费25亿美元。参见Virk et al.,“When Continuous Positive Airway Pressure(CPAP)Fails,”J Thorac Dis；8(10):E1112-21(2016),Young et al.,“Burden of Sleep Apnea:Rationale,Design,and Major Findings of the Wisconsin Sleep Cohort Study,”WMJ；108:246(2009),和Peppard et al.,“Increased Prevalence of Sleep-DisorderedBreathing in Adults,”Am J Epidemiol；177:1006(2013)。随着肥胖人口的增加，OSA的患病率也在增加，包括在儿童中，这导致了儿科代谢综合征。见Van Eyck et al.,“Sleep-Disordered Breathing,Systemic Adipokine Secretion,and Metabolic Dysregulationin Overweight and Obese Children and Adolescents,”Sleep Med；30:52-56(2017),和Li et al.,“Pediatric Sleep Apnea Syndrome:An Update.”J Allergy Clin ImmunololPract；4(5):852-861(Sept/Oct 2016)。

主要危险因素包括高龄、男性、肥胖、颅面或上呼吸道软组织异常。尽管正在进行呼吸努力，间歇性上呼吸道(“UA”)阻塞或咽部气道塌陷的病理生理学是睡眠生理学和UA机制的函数。见Danny J.Eckert,“Phenotypic Approaches to Obstructive Sleep Apnoea-New Pathways for Targeted Therapy,”Sleep Med Rev,pii:S1087-0792(16)30154-X(出版前电子期刊)，

<http://dx.doi.org/10.1016/j.smrv.2016.12.003>(2016年12月18日)。UA因素包括颏舌肌功能的有效性。参见Subramani et al.,“Understanding Phenotypes ofObstructive Sleep Apnea:Applications in Anesthesia,Surgery,and PerioperativeMedicine,”Anesth Analg；124(1):179-191(2017)。

OSA的诊断是通过多导睡眠图测试记录睡眠期间的呼吸不足或呼吸暂停，以及白天症状的病史来进行的。参见Young et al.,“The Occurrence of SleepdisorderedBreathing Among Middle-Aged Adults,”N Engl J Med,328(17):1230-5(1993)。由于成本的原因，便携式显示器越来越多地用于诊断，可穿戴装置正在进入这一领域。参见Kundelet al.,“Impact of Portable Sleep Testing,”Sleep Med Clin；12(1):137-147(2017),Garde et al.,“Identifying Individual Sleep Apnea/Hypoapnea Epochs UsingSmartphone-Based Pulse Oximetry,”Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc,3195-3198(2016),和Puri et al.,“Design and Preliminary Evaluation of a Wearable Devicefor Mass-Screening of Sleep Apnea,”Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc,1870-1873(2016)。

大多数OSA被认为是轻度至中度的。美国睡眠医学学会(AASM)将轻度OSA定义为每小时6-14次的呼吸暂停低通气指数(“AHI”)；中度OSA，AHI为每小时15-30次；和严重的OSA，表现为每小时30次以上的AHI事件。参见American Academy of Sleep Medicine,International Classification of Sleep Disorders,3rd ed,American Academy ofSleep Medicine,Darien,IL 2014。

然而，OSA会导致白天嗜睡、认知能力差、抑郁、交感神经激活以及包括心力衰竭、心律失常和中风在内的心脏病发病率增加。参见Lang et al.,“Associations ofUndiagnosed Obstructive Sleep Apnea and Excessive Daytime Sleepiness withDepression:An Australian Population Study,”J Clin Sleep Med,pii:jc-00336-16,Epub ahead of print(Jan 11,2017),Ljunggren et al.,“Increased Risk of HeartFailure in Women with Symptoms of Sleep-Disordered Breathing,”Sleep Med,17:32-37(Jan 2016),和Javaheri et al.,“Sleep Apnea:Types,Mechanisms,and ClinicalCardiovascular Consequences,”J Am Coll Cardiol,69(7):841-858(Feb.21,2017).

虽然OSA很常见，但其治疗选择有限，目前可用的OSA治疗选择不是最佳的。例如，持续气道正压通气(“CPAP”)，包括鼻CPAP，是标准疗法，总体上是最好的非手术疗法，但不能治愈OSA。CPAP的工作原理是向气道内施加足够的压力，使其张开。CPAP通常不具有良好的适应性，导致依从性不良。例如，CPAP综合症包括鼻干、口干、喉咙干、眼睛刺激、面部刺激和腹部肿胀。此外，Meta分析表明，虽然CPAP对生活质量有积极影响，但CPAP并没有显著降低OSA相关死亡率。见Jonas et al.,“Screening for Obstructive Sleep Apnea inAdults:Evidence Report and Systematic Review for the US Preventive ServicesTask Force,”JAMA,317(4):415-433(2017)。带有定制面罩、加湿空气和/或自动压力调节的改进CPAP模式有助于依从性。见Tomasz J.Kuzniar,“New Approaches to PositiveAirway Pressure Treatment in Obstructive Sleep Apnea,”Sleep Med Clin,11:153-159(2016)。

另一个例子包括下颌前移装置(“MAD”)，这种装置在一些患有轻度疾病的OSA患者中是有用的，这些患者不能忍受CPAP。参见Kuhn et al.,“Effects of CPAP and MADs onHealthrelated Quality of Life in OSA:ASystematic Review and Meta-Analysis,”Chest,pii:S0012-3692(17)30038-7,doi:10.1016/j.chest.2017.01.020,[Epub aheadof print](2017),and Lim et al.,“Oral Appliances for Obstructive SleepApnoea,”Cochrane Database Syst Rev,1:CD004435(2006)。然而，MAD的整体临床和成本效益在Meta分析中受到质疑。参见McDaid et al.,“Continuous Positive AirwayPressure Devices for the Treatment of Obstructive Sleep Apnoea–HypopnoeaSyndrome:A Systematic Review and Economic Analysis,”Health Technol Assess,13(4),http://dx.doi.org/10.3310/hta13040(2009)。不幸的是，多磺酸粘多糖会导致下巴不适、牙龈不适、口腔不适、牙齿损伤和口腔溃疡。参见Sharples et al.,“ClinicalEffectiveness and Cost-Effectiveness Results from the Randomized ControlledTrial of Oral Mandibular Advancement Devices for Obstructive Sleep Apnoea-Hypopnoea(TOMADO)and Long-Term Economic Analysis of Oral Devices andContinuous Positive Airway Pressure,”Health Technology Assessment,18(67),DOI10.3310/hta18670(2014)。

对于需要外科手术来植入装置的上气道电刺激装置，可获得的经验要少得多。值得注意的是，这些电刺激装置被证明对中度至重度OSA有效。参见Eastwood et al.,“Treating Obstructive Sleep Apnea with Hypoglossal Nerve Stimulation,”Sleep,34(11):1479-86(Nov 1,2011)and Gillespie et al.,“Upper Airway Stimulation forObstructive Sleep Apnea:Patient-Reported Outcomes after 48Months of Follow-up,”Otolaryngol Head Neck Surg,156(4):765-771(2017)。

减肥和运动训练是OSA的辅助疗法，但难以维持。见Iftikhar et al.,“Comparative Efficacy of CPAP,MADs,Exercise-Training,and Dietary Weight Lossfor Sleep Apnea:A Network Meta-Analysis,”Sleep Med,30:7-14(2017)。睡眠时患者的体位也很有帮助。不太常见的是，矫正鼻腔或呼吸道解剖特征的外科手术可以治疗OSA。参见Dizdar et al.,“Comparative Analysis of Lateral Pharyngoplasty andUvulopalatopharyngoplasty Techniques with Polisomnography and EpworthSleepiness Scales,”J Craniofac Surg,26(7):e647-e651(Oct 2015)。

然而，上述每种目前可用的治疗方案都有其缺点。因此，需要用于治疗OSA的方法和装置。本申请提供了这些和其他优点，这将从下面的详细描述和附图中显而易见。

附图说明

示例性实施例在附图中示出。这里公开的实施例和附图旨在被认为是说明性的而不是限制性的。

图1是用于治疗患者睡眠呼吸暂停的系统的框图。

图2是上咬合块的示例性有线实施例的俯视图，该上咬合块包括刺激电极和舌头位置传感器，并且被配置为配合在患者的上颌牙齿上。

图3是图2的上咬合块的仰视图。

图4是在患者口中示出的上咬合块的示例性无线实施例的侧视截面图。

图5是图4的上咬合块在患者口腔中的仰视图。

图6是患者口中所示的下咬合块的示例性有线实施例的侧视图。

图7是患者口中所示的下咬合块的示例性无线实施例的仰视图。

图8是佩戴头带的患者的透视图，该头带包括图1系统的控制单元和口内刺激装置。

图9A是枢转地连接到图1系统的一个口内刺激装置的示例性电极的侧视图。

图9B是图9A的电极的剖视图。

图10是图1的示例性计算系统的框图。

图11是由图10的计算系统生成的示例性用户界面的图示。

图12示出了由控制单元从口内刺激装置的一个或多个传感器接收的信号和由控制单元发送到口内刺激装置的一个或多个电极并由此传递给患者的电刺激的轨迹。

图13是可以由图1的系统执行的方法的流程图。

图14示出了由控制单元从口内刺激装置的一个或多个传感器接收的信号和由控制单元发送到口内刺激装置的一个或多个电极并由此传递给患者的电刺激的轨迹。

在附图中使用相同的参考数字来标识相同的部件。

具体实施方式

如本文所用，术语“治疗”指治愈性治疗和预防性或预防性措施，其中目标是预防或减少(减轻)目标病症或障碍，即使治疗或预防最终不成功。那些需要治疗的人包括那些已经患有该疾病的人，以及那些易于患有该疾病的人或那些需要预防或治疗该疾病的人。例如，在阻塞性睡眠呼吸暂停(“OSA”)治疗中，治疗设备可以减少呼吸暂停和/或缺氧发作的次数，这可以减少与OSA相关的症状和/或后遗症。

图1示出了用于治疗患者102的睡眠呼吸暂停的系统100(见图4和8)。参照图4，OSA中发生的上气道(“UA”)104的阻塞是由睡眠期间UA 104的肌肉张力降低引起的，伴随着舌头106的基部下垂到UA 104中。幸运的是，这可以通过激活用于伸展伸出舌头106的肌肉来防止。可以通过直接电刺激影响舌头伸展的神经来激活这些肌肉。如下所述，这些肌肉也可以由通过对硬腭108的电刺激获得和维持的获得性舌头伸展反射激活。

参考图1，系统100的特征可以是生物反馈训练系统。系统100包括由控制单元130操作的一个或多个口内刺激装置110。控制单元130由电源132供电(例如，电池)。根据实施细节，口内刺激装置110也可以由电源132供电。口内刺激装置110可以通过一个或多个有线和/或无线连接部122连接到控制单元130。控制单元130可以通过一个或多个有线和/或无线连接124连接到外部计算装置120(例如，蜂窝电话、平板计算装置、膝上型计算机等)。

口内刺激装置110被配置为当舌头106(见图4和图5)处于舌头106可能阻碍UA 104(见图4)的不期望位置时，向患者102的硬腭108(见图4和图9B)传递电刺激(见图4和图8)。传递到舌头106的电刺激(见图4和图5)导致舌头106向前移动到期望的位置，在该位置，舌头106不再阻碍UA 104(见图4)。

简单讨论一下皮肤和口腔表层感觉神经的电生理学可能会有帮助。一系列的体感知觉是由各种类型的感觉神经纤维提供的，这些感觉神经纤维起源于皮肤和口腔内层。触觉和压力的感觉是由具有特殊末梢的大神经纤维介导的。刺痛由较小的δ纤维介导，灼痛由最小的神经纤维(C纤维)介导。见Vernon M.,“Chapter 10:Mechanisms in Somaesthesiaand Pain in Sensory Sensibilities,”Mountcastle Medical Physiology,Volume 1(1974)。

虽然神经纤维通常由触觉、压力或损伤激活，但它们也可以由电刺激激活。例如，可以使用一系列电脉冲，每个脉冲具有电流幅值(I)和持续时间(D)。下面的希尔方程可用于确定电流幅值I和持续时间D的值，该值将产生刚好足以激活神经纤维的电刺激脉冲，从而引出该类纤维提供的感知:

I_th-＝I_r/(1-e^-D/T)。

在希尔方程中，I_th是刚好足以激活纤维的阈值电流，I_r是神经纤维的流变基电流(rheobase current)，T是纤维的时值(chronaxie)，D是刚好足以激活纤维的刺激脉冲的持续时间。众所周知，对于较小的神经纤维，I_r和T更大。因此，当一系列电脉冲被施加到皮肤或口腔内层，并且电流幅值I小和/或脉冲持续时间D短时，只有介导触觉或压力感觉的较大神经纤维将被激活。随着持续时间D和/或电流幅值I的逐渐增加，用于介导刺痛的δ神经纤维将被激活，并且当刺激脉冲的电流幅值I和/或持续时间D变得足以激活C纤维时，感知将从触觉或轻拍转变为刺痛，并且最终转变为灼痛。

参照图4，舌头106响应电刺激向前和反射性地移动。虽然最初可能需要更强的电刺激来使舌头106移动，但是随着舌头106被系统100训练(见图1)，刺激会减少。因此，系统100可以响应于电刺激降低条件性舌前反射的阈值，独立地增加UA肌肉张力，和/或改善OSA。参见Robbins J.,“Upper Aerodigestive Tract Neurofunctional Mechanisms:Lifelong Evolution and Exercise,”Head Neck,33Suppl 1:S30-6(2011),

et al.,“Rehabilitation of Patients with Obstructive SleepApnea Syndrome,”Int J Rehabil Res,36(4):291-297(2013),Rousseau et al.,“Effects of One-Week Tongue Task Training on Sleep Apnea Severity:A PilotStudy,”Can Respir J,22(3):176-8(May-Jun 2015),Svensson et al.,“Pleasticity inCorticomotor Control of the Human Tongue Musculature Induced by Tongue-TaskTraining,”Exp Brain Res,152(1):42-51(2003),Verma et al.,“OropharyngealExercises in the Treatment of Obstructive Sleep Apnoea:Our Experience,”SleepBreath,20(4):1193-1201(Dec 2016),and Guimaraes et al.,“Effects ofOropharyngeal Exercises on Patients with Moderate Obstructive Sleep ApneaSyndrome,”Am J Resp Crit Care Med,179:962-966(2009)。系统100的长期训练可以减少OSA症状(并减少治疗需求)。

口内刺激装置(一个或多个)

参考图1，口内刺激装置(一个或多个)110的特征可以是包括一个或多个传感器112和一个或多个电极114的患者接口。口内刺激装置110可包括：上(上颌)咬合块110U(见图2-5)，其被配置为定位在患者上颌117(见图4)的患者上牙116(见图4和5)上；和/或下(下颌)咬合块110L(见图6和7)，其被配置为定位在患者下颌119(见图4)的患者下牙118(见图6和7)上。

参照图8，上咬合块110U和下咬合块110L可以各自实施为牙齿固定装置、上颌牙套等。作为非限制性示例，上咬合块110U和下咬合块110L可以基本上类似于用于牙齿增白的咬合块，并且可以由牙医定制。上咬合块110U和下咬合块110L可以由柔性材料(例如硅树脂)构成，该柔性材料被定制模制到患者的牙齿和颌部。例如，上(上颌)咬合块110U可以使用牙托来制造，该牙托匹配患者的上腭弓并匹配患者的单个上牙116(见图4和5)。下咬合块110L可以基本上覆盖整个下颌弓。可选地，下咬合块110L可以做得更小，使得它仅位于下牙118的前面，而不位于整个下颌弓上。

上咬合块110U和下咬合块110L可以由至少在传感器112(见图1)附近透明的柔性材料构成。然而，这不是必须的。在替代实施例中，材料可以是半透明的或不透明的。

参照图4，为了保持UA 104打开，舌头106应该正好位于牙116和118的后面。参照图1，传感器112被配置成感测舌头106(见图4和5)在患者口腔内的位置。每个传感器112可以被配置成监测舌头106的位置(见图4)和/或舌头106(特别是舌头106的尖端)对传感器施加的力。传感器112可以被实施为感测电极。合适的舌头位置传感器的例子在美国专利号8，249，723，其全部内容通过引用结合于此。作为非限制性示例，每个传感器112可以具有在由不透明隔板隔开的透明密封剂中的发射器和检测器。发射器可以是红外发射器，检测器可以是红外检测器。

参照图1，如果患者102(见图4和图8)在睡眠期间主要通过患者的鼻子呼吸(而不是通过患者的口腔)，则上咬合块110U(见图2-5)的传感器112可用于感测舌头106(见图4和图5)在患者口腔内的位置。另一方面，如果患者102在睡眠期间主要通过患者的口腔呼吸(而不是通过患者的鼻子，其通常被称为“口腔呼吸”)，则下咬合块110L的传感器112(见图6和7)可用于感测患者口腔内的舌头106(见图4和5)的位置。因此，下咬合块110L(见图6和7)可能仅被口呼吸患者所需要。换句话说，取决于患者102在睡眠期间如何呼吸，患者102可以使用上咬合块110U(见图2-5)或者上咬合块110U和下咬合块110L(见图6和7)两者。

电极(一个或多个)114被配置为向患者口腔中的结构(例如，图4所示的硬腭108)。作为非限制性的例子，电极114可以被配置为向硬腭108的表皮传递直接电刺激(参见图4和9B)。由口内刺激装置110的电极114施加的直接电刺激导致舌头106(见图4和图5)向前移动(或突出到前部位置)，将舌头106保持在前部位置，和/或在睡眠期间保持舌头伸展肌的增强张力，从而避免在睡眠期间阻碍UA104(见图4)。如下所述，由电极114传递的刺激的强度可以在预定的时间段内增加(例如，大约5秒至大约7秒)。因此，当舌头106不移动时，强度增加，直到舌头106向前移动。

图2是上(上颌)咬合块110U的示例性实施例的俯视图。参照图2，上咬合块110U的传感器(一个或多个)112(见图1)包括舌头位置传感器160，上咬合块110U的电极(一个或多个)114(见图1、9A和9B)包括一对刺激电极162和164。当上咬合块110U位于患者口腔内时，舌头位置传感器160定位为靠近患者舌头106的前部，刺激电极162和164定位为靠近并接触硬腭108(见图4和9B)。刺激电极162和164与硬腭108保持可靠但舒适的接触(见图4和9B)。舌头位置传感器160和刺激电极162和164可以嵌入上(上颌)咬合块110U中。参照图4，刺激电极162和164(见图2和5)被配置成当舌头位置传感器160检测到舌头106定位为远离上牙116时，将刺激传递到前硬腭108，这意味着舌头106在患者的UA 104内。

参照图2，上咬合块110U具有上表面166，该上表面166可以包括构造成接触患者硬腭108的腭区168(见图4和9B)。在图示的实施例中，腭区168包括定位成接触患者硬腭108的刺激电极162和164(见图4和9B)。刺激电极162和164可以分别连接到电引线170和172，电引线170和172向刺激电极162和164供电。作为非限制性示例，刺激电极162和164可以由铂构成。

图3是上(上颌)咬合块110U的仰视图。参照图3，舌头位置传感器160位于上咬合块110U的前部174附近，在大致向上凹的轮廓部分176中。舌头位置传感器160可以检测或监测舌头106的位置或舌头106对舌头位置传感器160施加的力。舌头位置传感器160可以连接到电引线173，电引线173向舌头位置传感器160供电。

图2和3示出了上(上颌)咬合块110U的有线实施方式。在这样的实施例中，参考图1，控制单元130和电源132都可以在上咬合块110U的外部(见图2和3)，并且连接部(一个或多个)122可以包括控制和电源线169(见图2和3)。参照图2，电线169从上咬合块110延伸，并连接到外部控制单元130(见图1、4、5和7)和电源132(见图1)。电线169将舌头位置信息从舌头位置传感器160(经由电引线173)传递到外部控制单元130。电线169还通过电引线173将电能从电源132传导到舌头位置传感器160。电线169将刺激信号从外部控制单元130传递到刺激电极162和164(经由电引线170和172)。

可选地，图4和5示出了上(上颌)咬合块110U的无线实施方式。参考图5，在这样的实施例中，上咬合块110U包括板载(onboard)无线应答器177和板载电池178，其可以被模制到上咬合块110U中。在该实施例中，连接部(一个或多个)122可以实施为板载无线应答器177和控制单元130之间的无线连接。板载电池178被配置为向舌头位置传感器160、刺激电极162和164以及板载无线应答器177供电。电池178可以无线充电，例如通过感应充电或其他技术。舌头位置传感器160被配置成检测和/或监测舌头位置信息，并将该信息传输到板载无线应答器177。无线连接到控制单元130的板载无线应答器177被配置为将舌头位置信息无线传递到控制单元130。控制单元130接收该信息，并将刺激指令无线发送到板载无线应答器177。板载无线应答器177可以连接到信号产生装置179，该信号产生装置179被配置为基于刺激指令生成刺激信号。刺激信号由电池178供电并传递到刺激电极162和164，刺激电极162和164将刺激信号传递到硬腭108(见图4)。因此，控制单元130被配置成接收舌头位置信息(直接或无线)并确定是否向患者102传递刺激信号。

参考图9A，每个电极114(例如，图2和5中所示的刺激电极162和164)可以连接到一个或多个口内刺激装置110(例如，图2-5和8中所示的上咬合块10U)，以允许它们与患者的硬腭108保持稳定和可靠但舒适的接触(见图4和9B)。图9A和9B示出了电极114之一(例如，图2所示的电极62枢转地连接到一个或多个口内刺激装置110。每个电极114可以枢转地连接到不同的枢转构件186，该枢转构件186允许每个电极114倾斜和枢转以平放在硬腭108的外皮上(见图4和9B)。作为非限制性示例，枢转构件186可以实施为柔性硅树脂支撑管(例如，由医用硅橡胶制成)或其他机构(例如，弹簧、球形接头、硅臂等)，其被配置成允许电极114相对于口内刺激装置110枢转。

在图示的实施例中，枢轴构件186连接到背板(backing plate)188，背板188连接到口内刺激装置110。在电极114和背板188之间限定了枢转空间189。枢转空间189允许电极114枢转以将电极114的顶部定位成大致与在其腭部区域168中(见图2)的口内刺激装置110的上表面齐平(例如，图2所示的上表面166)。枢转空间189还允许电极114枢转以平放在硬腭108上(见图4和9B)。参照图9B，枢转构件186允许电极114保持与硬腭108的均匀接触，即使当患者102咬或吸口腔内刺激装置110时(例如，夜间防护装置(night guard))。口内刺激装置110可以被实施为广泛用于治疗磨牙症的夜间防护装置类型。这种夜间防护装置可以由具有安装这些装置经验的合格牙医定制安装到患者102身上。

参考图7，如上所述，下(下颌)咬合块110L可以与上(上颌)咬合块110U(见图2-5)结合使用，并且对于口腔呼吸器特别有用，口腔呼吸者的舌头106(见图4和5)可以比上牙116(和上咬合块110U的舌头位置传感器160)更靠近下牙118。下咬合块110L的传感器112(见图1)包括舌头位置传感器180(例如，传感电极)，且下咬合块110L的电极114(见图1、9A和9B)可以包括一个或多个刺激电极182。舌头位置传感器180和刺激电极182可以嵌入或以其他方式连接到下咬合块110L。舌头位置传感器180位于下牙118中的前部牙齿后方，并且被配置为检测舌头106(参见图4和5)是否处于期望的(向前)位置，或者是否朝向UA 104缩回(参见图4)。

在图示的实施例中，刺激电极(一个或多个)182已经被实施为舌下电极，其被配置为直接刺激舌头伸展肌，如美国专利第8,249,723、8,359,108和8,774,943号所描述的一样，这些专利在此全部引入作为参考。作为非限制性例子，舌下电极可以基本上与美国专利第8,249,723、8,359,108和8,774,943号相同，它们被配置为向舌头伸展肌传递电刺激。

可选地和/或附加地，当舌头位置传感器180检测到舌头106(见图4和5)定位为远离下牙118(见图6)时，刺激电极162和164(见图2和5)可以将刺激传递到前硬腭108(见图4和9B)。在这样的实施例中，可以省略刺激电极182。

图6示出了下咬合块110L的有线实施方式。在这样的实施例中，控制单元130(见图1、4、5和7)和电源132(见图1)可以都在下咬合块110L的外部，并且连接部122(见图1)可以包括控制和电源线184(见图8)。电线184(见图8)从下咬合块110延伸，并连接到外部控制单元130(见图1、4、5和7)和电源132(见图1)。电线184(见图8)将舌头位置信息从舌头位置传感器180传递到外部控制单元130，并且将电力从电源132传导到舌头位置传感器180。当存在刺激电极182(见图7)时，电线184(见图8)可以将刺激信号从外部控制单元130传递到刺激电极182。参考图2，可选地和/或附加地，电线169可以将刺激信号传递到刺激电极162和164，刺激电极162和164将刺激传递到前硬腭108。刺激信号也由电源132供电。

图7示出了下咬合块110L的无线实施方式。在这样的实施例中，下咬合块110L可以包括可以模制到下咬合块110L中的板载无线应答器190和板载电池192。在该实施例中，连接部122可以实施为板载无线应答器190和控制单元130之间的无线连接。板载电池192被配置为向下颌舌头位置传感器180、刺激电极182、板载无线应答器190以及刺激(舌下)电极182(当存在时)供电。板载电池192可以无线充电，例如通过感应充电或其他技术。舌头位置传感器180被配置成检测和/或监测舌头位置信息。舌头位置传感器180将该信息传输到板载无线应答器190。板载无线应答器190被配置成将舌头位置信息无线传递到控制单元130。控制单元130接收该信息，并将刺激指令无线发送到板载无线应答器190。板载无线应答器190可以连接到信号产生装置191，信号产生装置191被配置为基于刺激指令生成刺激信号。刺激信号由电池192供电并传递到刺激电极182，刺激电极182将刺激信号传递到舌头伸展肌。

参考图5，可选地和/或附加地，控制单元130可以向连接到信号产生装置179的板载无线应答器177发送指令。信号产生装置179被配置成基于刺激指令产生刺激信号，并将刺激信号发送到刺激电极162和164，刺激电极162和164将刺激传递到前硬腭108。

因此，参照图7，控制单元130被配置成从下咬合块110L接收舌头位置信息(直接或无线)，并确定是否向患者102传递刺激信号(见图4和8)。

下颌舌头位置传感器180和上颌舌头位置传感器160(见图2-5)可以同时连接到控制单元130。在这样的实施例中，控制单元130可以基于从传感器180和160接收的舌头位置信息来确定舌头106是更靠近下颌舌头位置传感器180还是更靠近上颌舌头位置传感器160。以这种方式，控制单元130可以使用从两个舌头位置传感器180和160接收的两个信号(包括舌头位置信息)中较大的(或较强的)信号来确定是否向患者102传递电刺激(参见图4和8)。

控制单元

控制单元130可以使用电路板(例如，定制信号接口板)来实施,其具有实施有线或无线控制单元的部件。虽然在所示的实施例中，控制单元130被示为独立的部件，但是在替代实施例中，控制单元130可以是计算装置120和/或口内刺激装置110的部件。例如，参考图4和图5，在所示的无线实施方式中，控制单元130可以是上咬合块110U的部件。参考图7，作为另一个非限制性示例，控制单元130可以是下咬合块110L的部件。

参考图1，控制单元130连接到口内刺激装置110，并且可以从传感器112接收信号，并且向电极114发送电刺激。如上所述，控制单元130由电源132供电(例如，通过电池)。电源132可以是控制单元130的部件和/或单独的部件。

控制单元130可以包括一个或多个处理器200，处理器200可以通过任何合适的技术来实现，例如微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(“DSP”)等。处理器200可以集成到电路中，类似于向处理器200供电并支持其功能的通用计算机的“主板”。

处理器200可以包括内部存储器或者具有与其联接的存储器210。存储器210可以通过内部总线212联接到处理器(一个或多个)200。存储器210是包括由处理器200执行的指令214或计算机可执行部件的计算机可读介质。存储器210还可以存储数据216。存储器210可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。指令214和数据216可以控制处理器200的操作。指令214可以包括被配置成操作舌头传感器/刺激反馈回路的软件和/或固件。存储器210还可以包括基本输入/输出系统(BIOS)，其包含帮助在控制单元130内的元件之间传递信息的基本例程。控制单元130不受用于实现控制单元130的处理器200或存储器210部件的特定硬件部件的限制。

指令214可由处理器200执行，并指示处理器200处理和/或分析由传感器112接收的信号。指令214可以指示处理器200产生电刺激并将该刺激传递给电极114，电极114将刺激传递给患者102(见图4和8)。由控制单元130执行的指令214可以监测和记录施加到传感器112的舌头力以及舌头位置。这些指令可以包括存储在存储器210中的计算机可读软件组件或模块。

控制单元130还可以包括外部装置接口220。患者102和/或医学专业人员)将控制命令输入到控制单元130中，所述控制命令例如是触发电脉冲输送的命令、提供将由处理器200执行的新指令的命令、改变与控制单元130输送的电脉冲相关的参数的命令等。外部装置接口220可以包括无线用户输入装置。外部装置接口220可以包括天线(未示出)，用于从控制单元130接收信号和向控制单元130发送信号，例如射频(RF)信号。控制单元130还可以包括用于解释命令和执行命令信号中包括的控制命令的软件组件。这些软件组件可以存储在存储器210中。连接部124可以使用WiFi、蓝牙或类似的无线通信标准来实现。在这样的实施例中，控制单元130被配置成与计算装置120通信(例如，蜂窝电话)使用这些标准中的至少一个。

控制单元130包括联接到传感器112的信号接口230(例如，图2-5所示的舌头位置传感器160和/或图6和7所示的舌头位置传感器180)被配置成接收关于舌头106的位置(见图4和5)或由舌头106施加到传感器112上的力的信号。信号接口230可以包括本领域已知的用于将信号传送线连接到传统电路板的任何标准电接口，以及能够将从传感器112接收的低电压时变信号通过内部总线240传递到处理器200的任何部件。信号接口230可以包括诸如存储器的硬件部件以及诸如模数转换器、放大器、滤波器等标准信号处理部件。

控制单元130可以包括连接到电极114的电刺激接口250(例如，图2和5所示的电极(一个或多个)162和164，和/或图7所示的电极(一个或多个)182)。在有线实施例中，电刺激接口250被配置成传递电刺激脉冲(例如，电荷平衡脉冲)到电极114。在这样的实施例中，电刺激接口250可以包括本领域已知的用于将信号承载线连接到传统电路板的任何标准电接口，以及能够将由处理器200或由处理器200控制的信号产生装置(例如，类似于图5所示的信号产生装置179)产生的低电压时变信号通过内部总线240传递到电极114的任何部件。控制单元130被配置成产生电压波形，该电压波形被传递到电极114并由此作为刺激施加到硬腭108(见图4和9B)。电刺激接口250可以包括诸如存储器的硬件部件以及诸如数模转换器、放大器、滤波器等标准信号处理部件。可选地，在无线实施例中，电刺激接口250可以包括通信接口，该通信接口被配置为将来自处理器200的命令或指令传递到口内刺激装置110，该口内刺激装置110基于命令或指令产生由电极114传递的电刺激。

控制单元130的各种部件可以通过内部总线240联接在一起，内部总线240可以包括连接在一起并被配置成彼此通信的单个总线或多个总线。内部总线240可以使用数据总线、控制总线、电源总线、输入/输出总线等来构建。内部总线240可以是无线的。

控制单元130可以使用计算机硬件、接口板和定制电子器件的组合来制造，所述定制电子器件被配置成直接或间接与传感器112和/或刺激电极114接口。例如，控制单元130可以使用分立的逻辑部件和/或模拟电路元件来制造。

控制单元130可以本地记录或存储数据(例如，存储在存储器210中的数据216中)和通信(例如，根据请求)至少一部分数据216发送到计算装置120。

控制单元130可以提供模数(“A/D””)转换以及数模(“D/A”)转换。例如，信号接口230可以将从传感器112接收的模拟舌头位置信息转换成供处理器200使用的数字信号。类似地，电刺激接口250可以将从处理器200接收的数字刺激信号转换成传递到电极114的模拟刺激信号。

可选地，控制单元130可以包括一个或多个听觉警报260。

可选地，控制单元130可用于校准上咬合块110U和/或其软件(如果存在)。

参考图8，可选地，控制单元130可以被配置为附接到腕带(wristband)278或头带(headband)280。控制单元130和头带280可以一起形成头带组件282。头带组件282可以整夜佩戴在患者102的头部284上。头带组件282可以被构造成佩戴舒适以及易于佩戴和清洁。头带组件282可以是稳定的，并在夜间保持就位。当存在导线169(见图2和3)和/或导线184时，导线169和/或导线184可以被布线为附接到头带280的控制单元130(见图1、4、5和7)，这有助于降低患者102被导线169和/或导线184缠绕的可能性，从而分别在上咬合块110U和/或下咬合块110L上施加张力。

电源

参考图1，在有线实施例的操作期间，不需要电源132向控制单元130和口内刺激装置(一个或多个)110提供大量电力。例如，控制单元130和口内刺激装置110都可以由四个9V晶体管电池供电，总共提供2000毫安小时。因此，电源132可被实施为典型的薄型可充电手机电池，其被配置为输送约2000mAHr至约2400mAHr的电能，并且可被附接到头带280(见图8)并形成头带组件282的一部分(见图8)。作为另一个非限制性示例，电源132可以是被配置为提供±18伏的电池。

计算系统

图10是示出可用于实施计算装置120(参见图1和8)的移动通信装置300的功能框图。作为非限制性示例，移动通信装置300可以被实施为膝上型计算机、平板计算机、智能手机、蜂窝电话、任何计算装置等。

移动通信装置300包括中央处理器(CPU)302。本领域的技术人员将理解，CPU 302可以实施为传统的微处理器、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程门阵列(PGA)等。移动通信装置300不受CPU 302的具体形式的限制。

移动通信装置300还包含存储器304。存储器304可以存储指令和数据来控制中央处理器302的操作。存储器304可以包括随机存取存储器、只读存储器、可编程存储器、闪存等。存储器304可以包括外部存储器，例如云存储。移动通信装置300不受用于实现存储器304的任何特定形式的硬件的限制。存储器304也可以整体或部分地与中央处理器302一体形成。

移动通信装置300还包括传统部件，例如显示器306和键盘或小键盘308。显示器306可以被实施为触摸屏用户界面。在这样的实施例中，可以从移动通信装置300中省略键盘308。显示器306和键盘308是以已知方式操作的传统部件，不需要更详细地描述。在无线通信装置中发现的其他传统部件，例如USB接口、蓝牙接口、相机/视频装置、红外装置等的也可以包括在移动通信装置300中。为了清楚起见，这些传统元件没有在图10的功能框图中示出。

移动通信装置300还包括网络发射器310，例如可以由移动通信装置300使用以与基站(未示出)的正常网络无线通信。图10还示出了网络接收器312，其与网络发射器310一起操作，以与基站(未示出)通信。在典型实施例中，网络发射器310和网络接收器312被实施为网络收发器320。网络收发器320连接到天线330。参考图1，天线330(见图10)被配置成通过连接部124与外部装置接口220无线通信。回到图10，用于与无线网络(未示出)通信的网络收发器320和天线330的操作在本领域中是众所周知的，并且不需要在此更详细地描述。

在替代实施例中，参考图1，控制单元130和计算装置120之间的连接部124可以包括有线连接，该有线连接包括绝缘模块(未示出)，例如高压绝缘模块。在这样的实施例中，计算装置120可以包括被配置为通过有线连接与控制单元130通信的有线接口(未示出)。

参考图1，移动通信装置300还可以包括传统的地理定位模块(未示出)，其可操作为确定移动通信装置300的当前位置。

图10所示的各种部件通过总线系统345联接在一起。总线系统345可以包括地址总线、数据总线、电源总线、控制总线等。为了方便起见，图10中的各种总线被示为总线系统345。

存储器304可以存储可由中央处理器302执行的指令。这种指令可以存储在一个或多个非暂时性计算机或处理器可读介质上。指令可以包括存储在存储器304中的控制应用程序340和生物反馈训练应用程序350。控制应用程序340和/或生物反馈训练应用程序350可以被配置成跟踪呼吸暂停发作、记录舌头位置和记录刺激简档(stimulation profile)。以这种方式，计算装置120可以随着时间跟踪疾病进展或治疗效果。

参考图1，虽然计算装置120被示出为与控制单元130分离的部件，但是在替代实施例中，计算装置120和控制单元130的功能可以组合成单个部件。该单个部件可被构造成附接到头带280(见图8)上，并在夜间佩戴在患者102的头部(见图4和8)。

控制应用

参考图1，控制单元130和口内刺激装置(一个或多个)110可以由在计算装置120上执行的控制应用程序340(见图10)来管理(例如，图10所示的移动通信装置300)。控制应用程序340(见图10)提供用户(例如，图4和8所示的患者102)和控制单元130和/或口内刺激装置110之间的接口。控制应用程序340可用于管理控制单元130和/或口内刺激装置110，以及监测这些部件的状态。例如，用户可以通过触摸屏用户界面(例如，图10所示的显示器306)使用计算装置120来设置操作参数。作为非限制性示例，控制应用程序340(见图10)可以上传优选的刺激简档(例如，源自生物反馈训练)，记录和登录在使用期间从控制单元130接收的数据(舌头位置/刺激事件)，并激活听觉警报260(见图1)。

图11示出了可由控制应用程序340生成的可选用户界面400(参见图10)。用户界面400包括下拉菜单402，用于选择位于用户界面400顶部或顶部附近的参数。每个参数(如下所述)都具有一范围，从该范围可以从下拉菜单402之一中选择值。上屏幕部分404示出了从传感器(一个或多个)112(见图1)接收的信号。逐渐增大的值表示舌头106(见图4和5)向传感器112延伸，舌头106与传感器112接触，以及舌头106对传感器112施加的力的大小。下部屏幕部分406示出了施加到硬腭108的表皮的电刺激幅值(见图4和9B)。

当用户界面400首次启动(或开始)时，参数被分配初始值(例如，在初始化文件中指定，其也可以指定用于两个屏幕部分404和406的范围)。样本初始化文件(例如，命名为“apnea.ini”)。初始化文件可以实施为asci文本文件，并且可以为特定患者定制，在这种情况下，在用户界面400启动后，用户不需要改变任何参数值。但是，用户可以更改这些参数值，但在大多数情况下，这应该不是必需的。初始化文件可以由用户使用下拉菜单402来改变，因此当用户界面400被重新启动时，初始参数值是用户最后选择的那些。特定患者的参数值可以通过复制他们的个人参数值(例如，存储在个人初始化文件中)到初始化文件。

以下是初始化文件(例如，apnea.ini)存储的样本参数:

·[Setup]

·SaveDir＝d:\data

·FileName＝a0131

·AOFreq＝10

·RContact＝18

·XScale＝20

·YLimit＝20

·AO0PlsWidth＝5

·AO0RampTime＝10

·AO0MaxAmp＝8

·AO0ResetAmp＝2

这些参数可以包括宽度参数、AOFreq参数、Amp(V)参数、渐变参数(Ramp(s)parameter)和重置参数。在上面的示例文件中，宽度参数被标识为“AO0PlsWidth”，并被赋予初始值5，Amp(V)参数被标识为“AO0MaxAmp”，并被赋予初始值8，渐变参数被标识为“AO0RampTime”，并被赋予初始值10，重置参数被标识为“AO0ResetAmp”，并被赋予初始值2。

宽度参数是施加到患者口腔的双相受控电压刺激脉冲的每个相位的持续时间(例如以毫秒为单位)。下拉菜单402包括可用于提供宽度参数值的宽度菜单410。作为非限制性示例，宽度菜单410可以包括以下可选参数值:每相位5毫秒、每相位10毫秒、每相位15毫秒和每相位20毫秒。电子刺激的第一和第二相位可以具有相反的极性，并且可以自动设置为相同的持续时间。为宽度参数指定的初始参数值可以是每相位5毫秒。然而，这不是必须的。

AOFreq参数是受控电压刺激的刺激脉冲率(例如，以每秒脉冲数(“pps”)或赫兹)来表示。下拉菜单402包括可用于提供AOFreq参数值的AOFreq菜单412。作为非限制性示例，AOFreq菜单412可以包括以下可选参数值:5pps、10pps和20pps。为AOFreq参数指定的初始参数值可以是10pps(或10Hz)。然而，这不是必须的。

Amp(B)参数是最大幅值(例如，以伏特为单位)。下拉菜单402包括可用于提供Amp(V)参数值的Amp(V)菜单414。作为非限制性示例，Amp(V)菜单414可以包括以下可选参数值:1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V、11V和12V。为Amp(V)参数指定的初始参数值可以是8伏。然而，这不是必须的。

渐变参数是电刺激从0增加到所述Amp(V)参数值所需的秒数。下拉菜单402包括可用于提供渐变参数值的渐变菜单416。作为非限制性示例，渐变菜单416可以包括以下可选参数值:1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、6秒、7秒、8秒、9秒、10秒、11秒、12秒、13秒、14秒、15秒、16秒、17秒、18秒、19秒和20秒。为渐变参数指定的初始参数值可以是10秒。然而，这不是必须的。

重置参数是从传感器112接收的信号Sa(V)的幅值，该信号导致刺激幅值重置到0伏。信号Sa(V)在用户界面400的上屏幕部分404中显示为连续轨迹420。下拉菜单402包括可用于提供重置参数值的重置菜单418。作为非限制性示例，重置菜单418可以包括范围从1V到10V的可选参数值，步长为0.1V。可以为每个患者预设重置参数的值。例如，Amp(V)参数可以被设置为低值(例如，2伏或更低)，从而可以在患者没有受到可感知的电刺激的情况下调整重置参数。接下来，患者102(见图4和图8)可以将口内刺激装置110(见图1、图9A和图9B)放入他们的口中，并且当患者的舌头106(见图4和图5)在传感器112(见图1)上伸展时，用户将重置参数设置为比由轨迹420指示的值低0.1V。当患者的舌头从传感器112缩回时，轨迹420应该开始下降。确定重置参数的适当值后，可将其输入患者的个人初始化文件。

图12示出了使用参数值来传递刺激的控制应用程序340。在图12中，线430示出了从传感器112(见图1)接收的信号Sa(V)的幅值，线432示出了由电极114(见图1、9A和9B)传递到硬腭108(见图4和9B)的刺激信号的幅值。在图12中，刺激信号以一系列双相脉冲的形式传递。作为非限制性示例，双相脉冲可以具有每秒5个脉冲的脉冲率，并且每个相位的持续时间可以是大约5毫秒。该系列中脉冲的幅值稳定增加。在每个双相脉冲对之后，幅值可以返回到零，并保持在零(例如，经过大约190毫秒),直到下一个脉冲对开始

虚线434示出了重置参数的值，虚线436示出了Amp(V)参数的值。垂直虚线440示出了线430何时已经下降到虚线434之下，这意味着信号Sa(V)的幅值已经下降到重置参数的值之下。垂直虚线442示出了线430何时上升到虚线434之上，这意味着信号Sa(V)的幅值等于或大于重置参数的值。

当信号Sa(V)(由线430表示)的幅值低于重置参数的值(由虚线434表示)时，表明舌头106(见图4和5)正从传感器112(见图1)缩回，脉冲刺激通过电极114(见图1、9A和9B)施加到硬腭108的粘膜内层(见图4和9B)。刺激幅值从零伏向Amp(V)参数值(由虚线436表示)的渐变可以在延迟444之后开始(例如，1秒)，其可以在控制应用程序340中被硬编码(参见图10)。最初，刺激幅值(由线432表示)是零伏，但是增加到Amp(V)参数的值(由虚线436表示)，其保持该值不变，直到患者102向前移动他们的舌头106，并且导致信号Sa(V)的幅值下降到重置参数的值以下，于是刺激幅值立即重置到零伏。如上所述，刺激幅值可以在预定时间段内增加(例如，大约5秒至大约7秒)。

当舌头106刚好接触传感器112时，重置参数的值可以大于信号Sa(V)(由线430表示)的幅值，使得舌头106必须对传感器112施加至少预定量的力，从而将舌头伸展肌的张力增加到仅接触传感器112所需的张力以上。

控制应用程序340(见图10)连续记录(例如，以大约一秒的间隔)传感器112的输出(由线430表示)和电刺激的幅值(由线432表示)的电压(例如，以脉冲的形式传递)。作为非限制性示例，该数据保存可以通过用户选择开始保存选项450来启动。作为非限制性示例，数据可以以微软Excel(“xl”)格式保存。控制应用程序340(见图10)也可以记录患者的血红蛋白饱和度，如由手指夹脉搏血氧计所监测。

生物反馈训练应用

参照图4，将舌头106保持在期望的(向前)位置需要患者102保持舌头伸展肌的小张力。这种行为可以在患者102中诱发，并通过诱发新的反射(或条件反应)来维持(使用生物反馈来诱发和维持反射)。先前研究治疗OSA的研究人员没有考虑基于生物反馈的训练系统，该训练系统用于产生和/或加强条件反射，从而舌头106响应于传递到前硬腭108表面的微弱电刺激而向前移动并与下门牙接触。参考图10，生物反馈训练应用程序350实现这种基于生物反馈的训练。

生物反馈训练应用程序350可以根据从传感器112(见图1)收集的数据和刺激电极114(见图1、9A和9B)的动作来升级和/或编程控制应用程序340。随着患者的舌头106(见图4和5)被训练成响应微弱的电刺激而向前移动，预计将需要较低的刺激电压。从传感器112收集的数据可用于校准控制单元130和/或其软件(例如，图1所示的指令214)。

用户(例如，图4和8所示的患者102)可以使用计算装置120(见图1和8)的触摸屏用户界面(例如，图10所示的显示器306)来实施生物反馈训练。参考图10，生物反馈训练应用程序350可以被游戏化以改进训练并吸引用户(例如，患者102)。生物反馈训练应用程序350提供了用户和控制单元130以及口内刺激装置110之间的界面。该界面提供关于舌头位置和用于实施训练方案(以及随后的气道康复训练)的刺激的视觉反馈。

基于生物反馈的训练至少部分基于条件反应和条件保护/回避反射。条件反射现象最早是由俄罗斯内科医生和生理学家伊凡·巴甫洛夫(1874-1936)系统研究的。非先天的行为可以是“条件性的”，因此通过反复配对条件刺激和与该行为有先天联系的(非条件)刺激，可以变成自动的和“无意识的”。一个相关的现象是条件保护性反射，在这种反射中，个体变得有条件自动启动一个动作，该动作将排除疼痛或伤害，以响应与有害刺激的开始成对的无害、无害的感知。

例如，参照图4，当感觉到牙齿压在舌头106上时，病人102会反射性地将舌头106从病人的门牙之间抽出。这是因为患者102已经习惯于将对舌头106的适度(咬)压的感觉与舌头106随后疼痛和受伤的可能性相关联，除非启动了适当的保护性反应(例如，舌头106从门牙之间退出)。

生物反馈训练应用程序350(见图10)可用于提供基于生物反馈的训练，其训练患者102定位患者的舌头106，使得患者的舌头106不妨碍患者的UA104。上咬合块110U和/或下咬合块110L(见图6和7)可用于执行基于生物反馈的方法，该方法可在患者102中产生(或诱发)并维持条件反射，由此舌头106响应于传递到硬腭108的非常弱的电刺激而向前和/或向后移动。换句话说，条件反射意味着需要较低幅值的刺激来诱导舌头106从不期望的位置移动到期望的位置。基于生物反馈的模式可以单独使用，或者与通过(舌下)电极(一个或多个)182(见图7)向舌下神经分支施加电刺激来直接产生舌头106的运动的模式结合使用。生物反馈训练应用程序350(见图10)可以通过接触硬腭108的电极114(见图1)和/或通过(舌下)电极182(见图7)施加条件性电刺激。(舌下)电极182(见图7)也可以直接刺激伸展舌头106的神经。

参照图1，生物反馈训练应用程序350(见图10)实施训练阶段，在该阶段期间，患者102(见图4和8)被训练为响应于电极114传递的电刺激做出条件反应(或反射)。在训练阶段，患者102经历多个基本相同的疗程。图13是可以在训练阶段的疗程期间执行的方法500的流程图。在第一框510中，患者102插入口内刺激装置110。然后，在框520中，在清醒时，患者102将患者的舌头106放置在不期望的位置(例如，从传感器12缩回)。此时，由控制单元130分配刺激参数的初始值(如上所述)，控制单元130被配置成传递微弱的电刺激。在框530中，传感器112向控制单元130发送对舌头位置信息进行编码的信号。

在判定框540中，控制单元130基于舌头位置信息确定是否向电极114发送刺激信号。当控制单元130确定患者的舌头106处于不期望的位置时，判定框540中的判定为“是”。否则，判定框540中的判定为“否”。当判定框540中的判定为“否”时，在框545中，控制单元130将刺激的幅值重置回其初始值。然后，方法500返回到框530。

另一方面，当判定框540中的判定为“是”时，在框550中，控制单元130配置电刺激并将其发送到刺激电极114。在框560中，刺激电极114将电刺激传递到硬腭108。然后，方法500返回到框530。

第一次执行框550时，由控制单元130配置的电刺激基于初始刺激参数值。因此，电刺激相对较弱，具有患者102几乎察觉不到的低幅值。执行每个连续的时间框550而不在框545中重置幅值，控制单元130增加电刺激的幅值，直到舌头106移动到期望的位置(例如，接触或按压舌头位置传感器160和/或舌头位置传感器180)，这导致判定框540中的判定为“否”，在一些情况下，电刺激可能会使患者102不舒服，这将促使患者102产生条件反射。

训练阶段完成后，患者102已经获得了条件反应(或反射)。因此，方法500可用于在患者102睡着时治疗OSA。在这样的实施例中，在框510之后省略框520。在框530中，传感器112向控制单元130发送对舌头位置信息进行编码的信号。当控制单元130在判定框540中确定患者的舌头106处于不期望的位置时，可以通过刺激电极114向硬腭108传递的电刺激而将舌头106移动到期望的位置(在框550和560中)。如在每个疗程期间发生的那样，传递给睡眠患者102的电刺激可以以微弱的电刺激开始。如果舌头106没有响应于微弱的电刺激而移动到期望的位置，则控制单元130可以连续增加电刺激的幅值，直到舌头106移动到期望的位置。

将舌头106保持在期望的(向前的)位置需要患者102保持舌头伸展肌的小张力。患者102的这种行为可以通过诱导这种新的反射(或条件反应)来诱导和维持，使用生物反馈来诱导和维持反射。

图14是显示在睡眠期间在患者口腔中使用期间从上咬合块110U(见图2-5)捕获的90秒数据片段的图。在图14中，线600示出了信号Sa(V)的幅值，其代表由舌头位置传感器160确定的舌头位置(参见图2-5)。线602示出了传递到患者硬腭108的电刺激的幅值(见图4和9B)。图14示出了患者102(见图4和图8)的舌头106(由线600表示)的位置，患者102响应于清醒时用分级刺的方式来激刺激硬腭108的疗程而产生了舌头伸展反射。图14中的字母A-D对应于以下内容:

A.舌头106(见图4和图5)在患者口腔中向前移动，靠近舌头位置传感器160

B.舌头106从舌头位置传感器160缩回；

C.响应于舌头106的缩回，对患者硬腭108的电刺激开始(见图4和9B)；刺激的幅值在接下来的15秒内持续增加，直到舌头106向前移动；和

D.患者的舌头106向前移动并且对硬腭108的电刺激停止(由线段“C″′)。”表示。

如图14所示，当舌头106从舌头位置传感器160缩回时(见图2-5)，电刺激(由线602表示)开始(由线段“C”表示)。如线段“C”所示，当舌头106(见图4和5)保持从舌头位置传感器160缩回时，电刺激的幅值连续增加。如线段“C′”所示，当舌头106向前移动时，电刺激停止。

方法500的特点可以是基于生物反馈的方法，其中执行不变的事件序列。参考图13，当控制单元130首先检测到舌头106从舌头位置传感器160缩回，并且判定框540中的判定为“是”时，在框550，控制单元130开始低幅值刺激的开始，该低幅值刺激对于患者102几乎不可察觉。在方框560中，该刺激由电极114(见图1、9A和9B)传递。然后，如果控制单元130再次检测到舌头106从舌头位置传感器160缩回，并且在判定框540中的判定为“是”，则在框550，控制单元130增加发送到电极114(参见图1、9A和9B)的刺激的幅值，由此在框560，传递该刺激。只要控制单元130继续检测到舌头106从舌头位置传感器160缩回，控制单元130就持续增加刺激的幅值，这可能会使患者102不舒服(见图4和8)。

换句话说，最初，刺激脉冲的幅值非常低并且患者102感觉不到，但是如果舌头106(参见图4和5)保持从舌头位置传感器160缩回(例如，在后部位置)或者如果舌头106没有在舌头位置传感器160上施加规定的力，则刺激幅值稳定地增加(例如，在10秒至20秒的时间间隔内),变得可感知为触觉，并且如果继续，随着刺激幅值增加并且向硬腭108传递强(或高幅值)刺激，则变得轻度不舒服。

最后，当控制单元130检测到舌头106处于期望的位置并且判定框540中的判定为“否”时，意味着没有刺激被传递。因此，当舌头106(图6)向前移动并与舌头位置传感器160接触时，刺激立即终止。

患者102(见图4和图8)必须多次经历上述事件序列，首先是在清醒时，以使舌头106的重新定位(见图4和图5)变得自动或“经条件反射的”，从而舌头106将响应于几乎不可察觉的低水平(例如，低幅值)刺激而向前移动。条件反应的这种训练可以首先在受试者醒着时进行，但是之后可以在受试者睡着时通过控制单元130的动作来维持和加强(见图1、4、5和7)。每当患者的舌头106从舌头位置传感器160缩回时，控制单元130继续执行上述事件序列。

如图14所示，在线段C3处，一旦刺激开始，患者的舌头106就向前移动，并保持向前靠近舌头位置传感器160，这表明已经进行了训练，并且患者102已经获得了条件反射。

条件反射在睡眠期间持续存在，以对不会干扰睡眠的电刺激水平做出响应。因此，这种条件反射类似于其他后天的保护性和/或防御性口腔反射，包括响应于对舌头106的轻(但不痛)咬压力而打开下颚和缩回舌头106(见图4和5)。可以调节电刺激的幅值和脉冲率(例如，使用控制应用程序340),使得患者102经历的最强烈的电刺激将是令人不愉快的“刺痛”感觉。

在图14中，施加到患者硬腭108的电刺激(见图4和9B)是一串双相电压脉冲。如上所述，相位持续时间、脉冲率和最大幅值(电压)可以由用户使用用户界面400来设置(参见图11)。在图14中，脉冲率为每秒5个脉冲，每个相位的持续时间为5毫秒。线602示出了每5毫秒脉冲的幅值，随着脉冲幅值的稳定增加。实际上，在每个双相脉冲对之后，刺激幅值返回到0V，并且在大约190毫秒内保持0V，直到下一个脉冲对开始。

参照图1，当传感器112检测到舌头106(见图4和5)不在前方位置，特别是不在其最前方位置时，控制单元130可以在判定框540(见图13)决定传递刺激。替换地，控制单元130可以被调节成每当舌头106(见图4和5)没有在传感器112上施加规定量的力时(例如，图2-5所示的舌头位置传感器160)。例如，参考图4，终止刺激所需的作用在舌头位置传感器160上的规定的力的量可以是大约0克到大约150克。较低的力值(零克)允许仅通过舌头位置(即，仅仅接触舌头位置传感器60)来终止刺激，这在一些患者中可能足以维持开放的气道。在其他实施例中，终止刺激所需的规定的力的量可以是大约20克到大约100克。在这样的实施例中，可以在确定舌头106的肌肉中需要额外的肌肉张力来防止对UA 104的阻碍时执行方法500。

在各种实施例中，电刺激的电压幅值可以是大约5伏到大约15伏，并且脉冲率可以是大约每秒3个脉冲到大约每秒50个脉冲。在其他实施例中，电刺激的电压幅值可以是大约10伏到大约25伏，并且脉冲率可以是大约每秒5个脉冲到大约每秒50个脉冲。预期这将促进(加强)保护性反射的发展，于是当电刺激的幅值非常低时，响应于电刺激的开始，舌头106(见图4和5)移动到与传感器112接触和/或在传感器112上施加规定的力。舌头106的运动(见图4和图5)可以通过后天的或条件反射来实现，所述后天的或条件反射由施加到硬腭108的直接电刺激、用于伸展舌头106的运动神经的直接电刺激或其组合来启动。刺激幅值保持在可导致组织损伤的电荷密度以下。当舌头106向前移动并与传感器112接触或对传感器112施加规定的力时，电刺激可以停止。

如上所述，参照图2，上咬合块110U(例如，单独安装的上颌牙齿固定装置或夜间防护装置)可以通过条件反射而不是通过直接刺激舌头伸展肌的神经支配来保持舌头106的伸展。上咬合块110U将刺激电极162和164(见图2和5)定位成与硬腭108的稳定外皮表面接触。舌头位置传感器160感测何时传递定向刺激(通过刺激电极162和164)。参照图7，下咬合块110L可以与上咬合块110U(见图2-5)结合用于口腔呼吸器。此外，由生物反馈训练应用程序350提供的训练被设计成使得许多患者可能最终将需要较少的电刺激，并且一些患者可能能够再次训练，从而不需要定期地或者可能根本不需要使用上部和/或下咬合块110U和110L。

参照图1，系统100可以提供优于目前可用的治疗OSA的疗法的优点。例如，系统100不包括放置在患者102脸上的面罩(见图4和8)。系统100不会破坏患者颞下颌关节的位置。系统100不需要手术，并且患者在睡眠期间的身体位置是灵活的。此外，患者102没有拴在软管上。因此，患者102可能更愿意使用系统100。因此，系统100可以具有比CPAP甚至MDA高得多的依从性。口内刺激装置(一个或多个)110可以被配置成容易地装配到一个或多个用于旅行的小盒子中。例如，参照图8，上咬合块110U可以存储在第一壳体194中，下咬合块110L可以存储在第二壳体196中。

前述实施例描述了包含在不同的其他部件中或与不同的其他部件连接的不同部件。应当理解，这样描述的架构仅仅是示例性的，并且事实上可以实现实现相同功能的许多其他架构。在概念意义上，实现相同功能的部件的任何排列都是有效地“关联”的，从而实现期望的功能。因此，本文中组合以实现特定功能的任何两个部件可被视为彼此“关联”，从而实现期望的功能，而不管架构或中间部件如何。同样，任何两个如此关联的部件也可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地联接”，以实现期望的功能。

虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，基于这里的教导，在不脱离本发明及其更广泛的方面的情况下，可以进行改变和修改，因此，所附权利要求将在它们的范围内包括在本发明的真实精神和范围内的所有这些改变和修改。此外，应当理解，本发明仅由所附权利要求来限定。本领域技术人员将会理解，一般来说，这里使用的术语，尤其是在所附权利要求中使用的术语(例如，所附权利要求的主体)通常被认为是“开放的”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等。本领域的技术人员将进一步理解，如果打算引入特定数量的权利要求陈述，则这种意图将在权利要求中明确陈述，并且在没有这种陈述的情况下，不存在这种意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用，以介绍权利要求陈述。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”引入权利要求陈述将包含这种引入的权利要求陈述的任何特定权利要求限制为仅包含一个这种陈述的发明，即使当相同的权利要求包括引入短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词例如“一”(例如，“一”通常应被解释为“至少一个”或“一个或多个”)；这同样适用于用于介绍权利要求陈述的定冠词的使用。此外，即使明确叙述了引入的权利要求叙述的具体数目，本领域的技术人员将认识到，这种叙述通常应被解释为意味着至少叙述的数目(例如，没有其他修饰语的“两次背诵”的简单背诵通常意味着至少两次背诵，或者两次或更多次背诵)。

连词语言，如“甲、乙、丙中的至少一种”或“甲、乙、丙中的至少一种”形式的短语(即。带有或不带有牛津逗号的同一个短语)除非另外特别说明或与上下文明显矛盾，否则被理解为与通常用于表示项目、术语等的上下文一起使用。可以是甲或乙或丙，甲和乙和丙的集合的任何非空子集，或任何与上下文不矛盾或以其他方式排除的包含至少一个甲、至少一个乙或至少一个丙的集合。例如，在具有三个成员的集合的说明性示例中，连接短语“A、B和C中的至少一个”和“A、B和C中的至少一个”指的是以下集合中的任何一个:{A}、{B}、{C}、{A、B}、{A、C}、{B、C}、{A、B、C}，并且，如果没有明确矛盾或上下文矛盾的话，指的是将{A}、{B}和/或{C}作为子集的任何集合(例如，带有多个“A”的集合。因此，这种连接语言通常并不意味着某些实施例要求至少一个甲、至少一个乙和至少一个丙各自存在。类似地，短语如“A、B或C中的至少一个”和“A、B或C中的至少一个”指的是与“A、B和C中的至少一个”相同的短语，并且“A、B和C中的至少一个”指的是下列集合中的任何集合:{A}、{B}、{C}、{A、B}、{A、C}、{B、C}、{A、B、C}，除非明确地陈述了不同的意思或者从上下文中清楚地表达了不同的意思。

因此，除了所附权利要求之外，本发明不受限制。

Claims

1.一种口腔内刺激装置，其被配置成定位在患者的口腔中，所述口腔包括舌头和硬腭，所述装置包括:

咬合块；

安装在咬合块上的传感器，该传感器被配置成监测舌头的位置和舌头对传感器施加的力中的至少之一，该传感器被配置成传输对舌头信息进行编码的信号；和

安装在咬合块上的一个或多个电极，该一个或多个电极被配置为当舌头信息指示舌头已经从口腔中的期望位置移动到不期望位置时向硬腭传递电刺激，该电刺激导致舌头从口腔中的不期望位置移动到期望位置。

2.根据权利要求1所述的与外部控制器一起使用的装置，其中所述一个或多个电极连接到所述外部控制器，

外部控制器被配置成接收来自传感器的信号，并且

在外部控制器确定舌头已经从口腔中的期望位置移动到不期望位置之后，一个或多个电极从外部控制器接收电脉冲序列，一个或多个电极被配置为将该电脉冲序列作为电刺激传递到硬腭。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括:

电子控制器，被配置为接收来自传感器的信号，并且当该信号指示舌头已经从口腔中的期望位置移动到不期望位置时，向一个或多个电极传送电脉冲序列，该一个或多个电极被配置为向硬腭传送电脉冲序列作为电刺激。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述电子控制器无线连接到被配置为控制所述电子控制器的外部装置。

5.根据权利要求3所述的装置，进一步包括:

被配置为向电子控制器输送电力的电源。

6.根据权利要求1所述的装置，用于包括上牙的口腔，其中所述咬合块是被配置为定位在上牙上的上咬合块。

7.根据权利要求6所述的装置，用于包括下牙的口腔，其中所述装置被配置为与下咬合块一起使用，下咬合块被配置为定位在下牙上，所述下咬合块不同于所述上咬合块并且与所述上咬合块分离，所述下咬合块包括被配置为监测舌头的位置和舌头对下传感器施加的力中的至少之一的下传感器，所述下传感器被配置为传输对舌头信息进行编码的下信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述下咬合块还包括一个或多个下电极，所述一个或多个下电极被配置为当所述舌头信息指示所述舌头已经从口腔中的期望位置移动到不期望位置时，向舌头伸展肌传递下电刺激，所述下电刺激导致所述舌头从口腔中的不期望位置移动到期望位置。

9.一种向人类受试者提供基于受监督生物反馈的训练以治疗OSA和避免人类受试者呼吸暂停或缺氧发作中的至少一种的方法，该方法包括:

将至少一个口含部件放置在人类对象的口腔中，该口腔包括硬腭和舌头，该至少一个口含部件具有一个或多个传感器和一个或多个刺激电极；

用一个或多个传感器监测舌头的位置和舌头对一个或多个传感器施加的力中的至少之一；和

当舌头不在口腔中的期望位置时，用一个或多个刺激电极向硬腭传递电刺激。

10.根据权利要求9所述的方法，其中传递所述电刺激包括:

当舌头不在口腔中的期望位置时，用控制器向一个或多个刺激电极传递弱电刺激，一个或多个刺激电极向硬腭传递弱电刺激，

如果舌头没有移动到期望的位置，用控制器增加微弱电刺激的幅值以产生增加幅值的电刺激，一个或多个刺激电极将增加幅值的电刺激传递到硬腭，以及

当舌头已经移动到期望的位置时，控制器终止增加幅值的电刺激。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，传递电刺激诱导并维持新的反射，由此舌头响应于微弱的电刺激而移动到期望的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其中当所述人类受试者睡着时，并且在已经诱导了新的反射之后，所述方法进一步包括:

13.根据权利要求12所述的方法，其中，当所述舌头处于以下位置中的至少一个时，所述舌头不处于期望的位置:

在除了靠前位置之外的位置，

在离一个或多个传感器超过预定距离的位置，

在与一个或多个传感器间隔开的位置，并且

处于舌头在一个或多个传感器上施加小于规定量的力的位置。

14.根据权利要求13所述的方法，其中由舌头施加在一个或多个传感器上的规定的力的量小于或等于大约150克。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述电刺激具有约5伏至约25伏的最大电压和约3脉冲每秒至约50脉冲每秒的脉冲频率。

16.根据权利要求9所述的方法，其中传递所述电刺激包括:

启动低幅值电刺激的开始，从而在人类受试者中触发防御性反射，由此舌头响应于低幅值电刺激的开始而向前移动。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括通过传递电刺激周期在人类受试者中产生防御性反射，每个周期包括:

传递低幅值电刺激，

增加低幅值电刺激的幅值以产生高幅值电刺激，以及

传送高幅值电刺激，直到舌头向前或向后移动。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述高幅值电刺激具有约10伏至约25伏的电压和约5脉冲每秒至约50脉冲每秒的脉冲频率。

19.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个传感器包括上颌传感器和下颌传感器，并且将所述至少一个口含部件放置在所述人类对象的口腔中包括:

将上颌牙套放置在人类受试者的口腔中，上颌牙套包括上颌传感器和一个或多个刺激电极；和

将下颌牙套置于人类受试者的口腔中，所述下颌牙套包括下颌传感器。

20.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个牙套包括上颌牙套，并且

一个或多个刺激电极中的每一个通过枢转构件附接到上颌牙套，该枢转构件被配置成将刺激电极定位成接触硬腭。

21.根据权利要求9所述的方法，其中，所述一个或多个传感器中的每一个包括在透明密封剂中由不透明隔板分隔开的发射器和检测器。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述发射器是红外发射器，并且所述检测器是红外检测器。

23.根据权利要求9所述的方法，其中，所述一个或多个传感器包括下颌传感器，并且所述至少一个牙套包括被配置为佩戴在人类受试者的下牙上的下颌牙套，所述下颌牙套包括一个或多个下电极，所述下一个或多个电极被配置为当舌头不在口腔中的期望位置时向舌头伸展肌传递较低的电刺激。

24.一种设备，包括:

上颌牙套，其将由患者佩戴在患者的上牙上，并且至少部分地接触患者口腔中的硬腭，所述上颌牙套包括传感器和电刺激器，所述传感器被配置为感测舌头的位置和舌头对传感器施加的力中的至少之一，所述电刺激器被配置为向口腔的硬腭传递电刺激；和

控制单元，其被配置为接收来自传感器的信号，至少部分地基于所述信号来确定何时将电刺激传递到口腔的硬腭，并且将预编程的电脉冲序列传递到电刺激器，从而作为电刺激传递到口腔的硬腭。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述控制单元实施生物反馈方法，所述生物反馈方法基于舌头位置和舌头施加的力中的至少之一随时间的变化来调节电刺激的传递。

26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述控制单元与所述上颌牙套分离并位于其外部。

27.根据权利要求26所述的设备，进一步包括:

戴在患者下牙上的下颌牙套，该下颌牙套具有下颌传感器和应答器，下颌传感器被配置成监测舌头的位置和舌头对下颌传感器施加的力中的至少之一，并且应答器被配置成接收来自下颌传感器的信号并将信号传输到控制单元。