УСТРОЙСТВА ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ И СПОСОБЫ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЕЗНИ "СУХОГО ГЛАЗА"
STIMULATION DEVICES AND METHODS FOR TREATING DRY EYE DISEASE

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США №62/067,416, поданной 22 октября 2014 года под названием «STIMULATION PATTERNS», полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] В настоящем документе описаны устройства и способы их использования для лечения болезни «сухого глаза» или синдрома «усталости глаза». Способы в целом включают применение пространственно и/или временно моделированной стимуляции к одной или более анатомическим структурам, которые расположены в глазничной или назальной области. Электрическая стимуляция может вызывать рефлекс, который активирует слезную железу, или может непосредственно активировать слезную железу или нервы, иннервирующие слезную железу, для того, чтобы продуцировать слезную жидкость.
Уровень техники
[0003] Болезнь «сухого глаза» (БСГ) представляет собой патологическое состояние, которое негативно воздействует на миллионы людей во всем мире. Более 40 миллионов человек в Северной Америке имеют некоторую форму болезни «сухого глаза», и многие миллионы людей страдают в большей степени во всем мире. БСГ является результатом разрушения естественной слезной пленки на поверхности глазного яблока и может приводить к чувству дискомфорта в глазах, нарушению зрения и снижению качества жизни, связанного с зрением. Также было доказано, что БСГ оказывает негативное влияние на повседневную деятельность, такую как, например, вождение автомобиля, использование компьютеров, домашняя работа и чтение. Пациенты с тяжелыми формами БСГ подвергаются риску серьезных заболеваний глаз, таких как, например, изъязвление роговицы, и могут испытывать ухудшение качества жизни, сравнимое со стенокардией средней степени тяжести.
[0004] БСГ носит прогрессивный характер и в большинстве случаев является результатом недостаточного количества слезной жидкости, требуемой для образования покрытия на поверхности глазного яблока. Такое плохое покрытие слезной жидкостью препятствует здоровому газообмену и переносу питательных веществ для поверхности глазного яблока, провоцирует уменьшение количества воды в клетках и создает плохую преломляющую поверхность для зрения. Плохое покрытие слезной жидкостью, как правило, возникает из-за: 1) недостаточного образования слезной жидкости в слезных железах (например, на фоне постклимактерического гормонального дефицита, аутоиммунного заболевания, хирургии LASIK и т.д.) и/или 2) чрезмерного испарения слезной жидкости, которое получается в результате дисфункции мейбомиевых желез. В свою очередь, малый объем слезной жидкости вызывает появление гиперосмолярной среды, которая приводит к воспалению поверхности глазного яблока. Этот воспалительный ответ вызывает апоптоз клеток поверхности, что, в свою очередь, препятствует правильному распределению слезной пленки на поверхности глазного яблока таким образом, что любой подаваемый объем слезной жидкости оказывается менее эффективным. Возникает порочный круг, в котором может возникнуть еще большее воспаление, что может привести к дальнейшему повреждению клеток поверхности и т.д. В дополнение к этому, петля нервной регуляции, которая регулирует активацию рефлекса для образования слезной жидкости, нарушается в силу того, что повреждаются сенсорные нейроны на поверхности глазного яблока. В результате этого секретируется меньшее количество слезной жидкости и развивается второй порочный круг, который приводит к дальнейшему прогрессированию болезни (меньшее количество слезной жидкости вызывает гибель нервных клеток, что приводит к продуцированию меньшего количества слезной жидкости и т.д.).
[0005] Существует широкий спектр способов лечения для БСГ, тем не менее, эти способы лечения не обеспечивает адекватное лечение этого патологического состояния. Варианты лечения включают: искусственные заменители слезной жидкости, мази, гели, теплые компрессы, модификацию среды, локальное применение циклоспорина, пищевые добавки с содержанием омега-3 жирной кислоты, окклюдеры слезных точек и закрытые защитные очки с увлажнительной камерой. Пациентов с тяжелой формой заболевания можно дополнительно лечить точечным прижиганием, системными холинэргическими агонистами, системными противовоспалительными средствами, муколитическими средствами, аутологическими сывороточными слезными жидкостями, протезированием контактными склеральными линзами PROSE и выполнением тарзорафии. Несмотря на эти варианты лечения, БСГ по-прежнему считается одним из самых плохо поддающихся лечению заболеваний в офтальмологии. Соответственно, было бы желательно иметь более эффективное лечение для болезни «сухого глаза».
Раскрытие сущности изобретения
[0006] В настоящем документе описаны способы для лечения одного или более патологических состояний (таких как, например, болезнь «сухого глаза», синдром «усталости глаза», для уменьшения дискомфорта от ношения контактных линз и т.д.) путем обеспечения электрической стимуляции анатомической структуры, которая расположенной в глазничной области или назальной области. Приводимые в качестве примера анатомические структуры включают нервы, мышцы, ткани слизистой оболочки, кожные сенсорные структуры, такие как, например, капсулированные нервные окончания Parcian, тельца Меркеля и т.д. внутри этих областей. Электрическая стимуляция, в тех случаях, когда она применяется в определенных целевых областях, как описано в настоящем документе, как правило, способна инициировать рефлекторную цепь, которая активирует слезную железу для того, чтобы продуцировать слезную жидкость. Рефлекторная цепь может включать стимуляцию непосредственно нерва или кожной сенсорной клетки, которая, в свою очередь, активирует нерв, который затем производит либо приток сенсорных чувствительных импульсов «сенсорный вход» в мозг, либо приток двигательных импульсов в нерв, который активирует мышцу, находящуюся рядом, например, с глазом, которая, в свою очередь, обеспечивает приток сенсорных чувствительных импульсов «сенсорный вход» в мозг и инициирует рефлекс для активации слезной железы. Электрическая стимуляция может в дополнение к этому, или в качестве альтернативы, быть способной, в тех случаях, когда она применяется в других определенных целевых областях, как описано в настоящем документе, непосредственно возбуждать эфферентные волокна, которые иннервируют слезную железу, для образования слезной жидкости.
[0007] Более конкретно, описаны способы вызывания слезоотделения (продуцирования слезной жидкости) путем пространственно управляемой подачи электрических раздражителей и/или путем модифицирования параметров формы электрических сигналов для генерации притока афферентной или эфферентной импульсации. В этих способах, как правило, пропускают постоянный ток через определенные пути и/или изменяют пути тока в динамике по времени. Эти способы могут также оптимизировать формы сигналов для вызова ощущения парестезии, например, ощущения щекотки, подергивания и/или вибрации в области века и/или в непосредственной близости от века, бровей, а также в височной и лобной областях головы. Эксперименты, проведенные авторами изобретения, показали, что эти ощущения тесно связаны со слезоотделением.
[0008] Считается, что при использовании раздражителей, описанных в настоящем документе, сенсорные нервы активируются для того, чтобы послать входные импульсы в мозг, чтобы произвести слезоотделение. В дополнение к этому или в качестве альтернативы, раздражители могут активировать двигательные нервы, которые заставляют мышцы в непосредственной близости от орбиты глаза, носа, рта и/или фронтальной или височной поверхность вибрировать для того, чтобы вызывать ощущение покалывания или подергивания, или вибрации в качестве эффекта, который инициирует рефлекторный путь и тем самым приводит к слезоотделению.
[0009] При применении электрической стимуляции могут быть использованы имплантируемые или портативные устройства. В некоторых вариантах реализации изобретения портативные устройства могут содержать корпус стимулятора и зонд стимулятора. Зонд стимулятора может быть присоединен к корпусу стимулятора с возможностью последующего отсоединения, и в некоторых случаях корпус стимулятора является многоразовым, а зонд стимулятора является одноразовым. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс может содержать один или более управляющих механизмов для настройки одного или более параметров раздражителя. В дополнение к этому, или в качестве альтернативы, пользовательский интерфейс может содержать один или более элементов обратной связи.
[0010] В портативных вариантах реализации изобретения, включающих зонд стимулятора, зонд стимулятора может содержать одну или более назальных вставных канюль, а корпус стимулятора может содержать подсистему управления для регулирования раздражителя, который должен быть доставлен пациенту с использованием зонда стимулятора. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения зонд стимулятора содержит одиночную назальную вставную канюлю, в то время как в других вариантах реализации изобретения зонд стимулятора содержит, по меньшей мере, две назальные вставные канюли. Зонд стимулятора может содержать, по меньшей мере, один электрод и может содержать множество электродов. Электрод может содержать гидрогель, или в других вариантах реализации изобретения электрод содержит одно или более из следующего: платину, платиноиридий, золото или нержавеющую сталь. В некоторых вариантах реализации изобретения устройства могут содержаться возвратные электроды, не расположенные на назальной вставной канюле, такие как возвратные электроды на корпусе стимулятора или на зонде стимулятора.
[0011] Электрическая стимуляция, которая применяется к анатомическим структурам, как правило, содержит множество параметров формы сигнала, которые определяют форму сигнала. Подача электрического раздражителя может способствовать лечению БСГ, вызывая увеличение слезоотделения или изменение компонентов слезной отделяющейся слезной жидкости, и может вызвать парестезию, ощущаемую пациентом. Эти формы сигналов могут быть способны увеличивать выход слезной жидкости, а также комфорт пациента во время и/или после применения стимуляции. В некоторых вариантах реализации изобретения раздражитель представляет собой импульс двухфазной формы, которая может, но необязательно, быть симметричной. Частота импульса двухфазной формы может колебаться в диапазоне от 30 Гц до 80 Гц.
[0012] В других вариантах реализации изобретения устройство может содержать имплантируемый микростимулятор и внешний блок управления. Приводимые в качестве примера имплантируемые устройства, которые могут быть использованы для применения электрической стимуляции, описанной в настоящем документе, описаны в заявке на патент США №13/441806, которая подана 6 апреля 2012 года и озаглавлена «Stimulation Devices and Methods», и которая включена в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте. Приводимые в качестве примера портативные устройства, а также дополнительные приводимые в качестве примера имплантируемые устройства, которые могут быть использованы для применения описанной в настоящем документе электрической стимуляции, описаны в заявке на патент США №14/256,915, поданной 18 апреля 2014 года и озаглавленной «Nasal Stimulation Devices and Methods», которая включен в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте.
[0013] В целом, способы, описанные в настоящем документе, включают применение электрической стимуляции к анатомической структуре в глазничной области или назальной области для того, чтобы активировать слезную железу в тех случаях, когда электрическая стимуляция определяется множеством параметров формы сигнала, и увеличение продуцирования слезной жидкости происходит с использованием электрической стимуляции. В некоторых случаях способы могут включать пространственное регулирование подачи раздражителя к целевой конкретной анатомической структуре (структурам) и/или для изменения пути тока в динамике по времени. Способ может дополнительно включать подтверждение активации слезной железы путем оценки степени парестезии, обнаруженной в глазничной области или в назальной области.
[0014] Анатомическая структура, которая стимулируется, может представлять собой нерв, кожные сенсорные клетки (капсулированные нервные окончания Parcian, тельца Меркеля и т.д.), мышцы или ткани, такие как, например, слизистая оболочка или подслизистая оболочка, в глазничной области или назальной области. Например, анатомическая структура может представлять собой носоресничный нерв, передний или задний решетчатый нерв, или подблоковый нерв. В некоторых вариантах реализации изобретения анатомическая структура представляет собой мышцу в глазничной области или в назальной области. В некоторых вариантах реализации изобретения анатомическая структура содержит слизистую или подслизистую поверхность в глазничной области или в назальной области. В некоторых случаях анатомическая структура может представлять собой кожные сенсорные клетки в лишенной волос коже назальной или глазничной областей, которые, по своей природе, ощущают механические входные импульсы, такие как давление, вибрация, покалывание, температура или боль.
[0015] Как описано далее в настоящем документе, прохождение тока для стимуляции может быть пространственно регулируемым. Ток может проходить между конкретными контактными электродами и, таким образом, через определенные пути сквозь ткани, и может проходить различными путями сквозь ткани в динамике по времени для того, чтобы пространственно формировать раздражитель. Регулирование тока и/или временное моделирование параметров формы сигнала может быть оптимизировано для конкретного пациента для того, чтобы активировать слезную железу для продуцирования слезной жидкости и вызвать парестезию у данного пациента. Регулирование тока и/или временное моделирование, где, по меньшей мере, один из параметров формы сигнала модулируется в динамике по времени, также может быть определено в зависимости от других факторов, таких как клинические маркеры, включая, но, не ограничиваясь ими, уровни фактора роста и/или осмолярность.
[0016] Множество параметров формы сигнала, которые определяют формы сигналов для стимуляции, могут быть выбраны из группы, состоящей из: продолжительности лечения/перерыва, частоты, длительности импульса, амплитуды и формы. Могут также использоваться другие подходящие параметры формы сигнала. Например, в качестве параметра формы сигнала может быть использована инжекция заряда, которая может быть рассчитана путем умножения амплитуды силы тока на длительность импульса. В некоторых вариантах реализации изобретения множество параметров формы сигнала выбирают из группы, состоящей из: продолжительности лечения/перерыва, частоты, длительности импульса, амплитуды и формы. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения длительность лечения/перерыва колеблется в диапазоне от около 0,1 до 5,0 секунд лечения, и от около 0,1 до 5,0 секунд перерыва. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения длительность лечения/перерыва составляет 1,0 секунду лечения, и 1,0 секунду перерыва. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения длительность лечения/перерыва составляет 5,0 секунд лечения, и 5,0 секунд перерыва. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения частота колеблется в диапазоне от 10 до 200 Гц. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения частота колеблется в диапазоне от 30 до 150 Гц. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения частота колеблется в диапазоне от 50 до 80 Гц. В некоторых вариантах реализации изобретения частота составляет 30 Гц. В некоторых вариантах реализации изобретения частота составляет 70 Гц. В некоторых вариантах реализации изобретения амплитуда силы тока колеблется в диапазоне от около 0,1 до 10 мА. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения амплитуда силы тока колеблется в диапазоне от около 1 до 3 мА. В некоторых вариантах реализации изобретения длительность импульса и амплитуда силы тока генерируют форму сигнала, имеющую треугольную, прямоугольную или квадратную форму. В некоторых вариантах реализации изобретения электрическая стимуляция применяется непрерывно. В других вариантах реализации изобретения электрическая стимуляция имеет периоды лечения и перерыва.
[0017] Конкретная комбинация регулирования силы тока и/или пространственного или временного моделирования может быть применена с использованием стимулятора, содержащего множество комбинаций, которые хранятся в памяти. Выбор сохраненных комбинаций может быть произвольным, предварительно заданным или управляемым пользователем. В некоторых случаях сохраненные комбинации могут представлять собой формы сигналов, которые оптимизированы для пациента.
[0018] В настоящем документе описаны способы лечения болезни «сухого глаза» у пациента, нуждающегося в этом. В одном варианте реализации изобретения способ может включать контактирование слизистой оболочки носа пациента с электродом и подачу тока от электрода через ткани пациента к возвратному электроду, при этом электрод располагается на назальной вставной канюле зонда стимулятора, а возвратный электрод располагается на корпусе стимулятора, и зонд стимулятора обратимо прикрепляется к корпусу стимулятора. Способ может дополнительно включать подачу тока от электрода через ткани пациента ко второму электроду. Второй электрод может быть расположен на назальной вставной канюле. В некоторых случаях ток подается одновременно от электрода к возвратному электроду и ко второму электроду; в других случаях ток подается последовательно от электрода к возвратному электроду и ко второму электроду. Электрод может контактировать со слизистой оболочкой носа в передней полости носа, а в некоторых случаях может контактировать со слизистой оболочкой носа в местоположении, находящемся перед средней или нижней носовой раковиной полости носа.
[0019] Кроме того, в настоящем документе описаны способы лечения пациента, имеющего болезнь «сухого глаза» с использованием стимулятора, содержащего корпус стимулятора и зонд стимулятора, при этом зонд стимулятора содержит назальную вставную канюлю, которая содержит первый электрод и второй электрод. Способ может включать введение назальной вставной канюли в ноздрю пациента, размещение первого электрода и второго электрода в контакте со слизистой оболочкой носа на первой стороне перегородки пациента, размещение возвратного электрода в контакте с тканями пациента, и подачу формы сигнала электрической стимуляции от первого электрода ко второму электроду и от первого электрода к возвратному электроду. Первый и второй электроды могут быть расположены в продольном направлении вдоль длины назальной вставной канюли, или они могут быть расположены по радиусу вокруг окружности назальной вставной канюли. В некоторых вариантах реализации изобретения способа электроды не размещаются в соприкосновении со слизистой оболочкой носа на второй стороне перегородки пациента, и подача формы сигнала электрической стимуляции приводит к двустороннему слезоотделению.
[0020] Также описаны в настоящем документе способы увеличения продуцирования слезной жидкости у пациента. Способы могут включать подачу электрического раздражителя в ткани пациента с использованием устройства, содержащего, по меньшей мере, три электрических контактных электрода, причем электрический раздражитель имеет один или более путей между, по меньшей мере, тремя электрическими контактными электродами во время подачи, и при этом один или более путей электрического раздражителя изменяется в динамике по времени во время подачи. Электрический раздражитель может проходить двумя путями между, по меньшей мере, тремя электрическими контактными электродами таким образом, что одно количество тока проходит через первый путь, а другое количество тока проходит через второй путь. В некоторых случаях соотношение первого количества ко второму количеству изменяется при подаче в динамике по времени. Соотношение может быть в некоторых случаях изменено пациентом с использованием пользовательского интерфейса устройства. Устройство может быть имплантируемым или же может быть портативным. Некоторые варианты реализации изобретения устройства имеют одну назальную вставную канюлю, которая может содержать один электрод, два электрода или более. В некоторых вариантах реализации изобретения устройства содержится корпус стимулятора, содержащий электрический контактный электрод, который сконфигурирован для подачи тока или действует в качестве возвратного электрода.
[0021] В некоторых вариантах реализации изобретения способы, описанные в настоящем документе, включают применение моделированной электрической стимуляции к анатомической структуре в глазничной области или назальной области для того, чтобы активировать слезную железу, а также увеличение продуцирования слезной жидкости с использованием моделированной электрической стимуляции, при этом моделированная электрическая стимуляция содержит двухфазную форму сигнала, имеющую пары катодных и анодных импульсов. В некоторых вариантах реализации изобретения подмножество пар импульсов имеет ведущий катодный импульс, и подмножество пар импульсов имеет ведущий анодный импульс. В некоторых вариантах реализации изобретения каждый импульс имеет продолжительность и амплитуду, при этом соотношение длительности к амплитуде для каждого импульса является переменным в динамике по времени. В некоторых вариантах реализации изобретения двухфазная форма сигнала является сбалансированной по заряду. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения соотношение длительности и амплитуды для катодного импульса изменяется во времени в соответствии с функцией, имеющей фазу экспоненциального увеличения и фазу экспоненциального убывания. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения соотношение длительности и амплитуды для катодного импульса изменяется во времени в соответствии с функцией пилообразной формы. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения соотношение длительности и амплитуды для катодного импульса изменяется во времени в соответствии с синусоидальной функцией.
[0022] В некоторых вариантах реализации изобретения способы, описанные в настоящем документе, включают имплантацию устройства для стимуляции в глазничную область или назальную область пациента для того, чтобы активировать слезную железу, применение моделированной электрической стимуляции с использованием устройства для стимуляции, и увеличение продуцирования слезной жидкости с использованием моделированной электрической стимуляции, при этом продуцирование слезной жидкости является двусторонним. В некоторых вариантах реализации изобретения продуцирование слезной жидкости является приблизительно одинаковым в обоих глазах пациента. Некоторые варианты реализации изобретения способов, описанные в настоящем документе, включают подачу раздражителя в глазничную область или назальную область пациента для активации слезной железы, при этом раздражитель представляет собой форму электрического сигнала и увеличивает образование слезной жидкости с использованием моделированной электрической стимуляции, причем продуцирование слезной жидкости является двусторонним. В некоторых вариантах реализации изобретения раздражитель подается в одностороннем порядке.
[0023] Частота, размах амплитуды и длительность импульса электрических сигналов могут быть постоянными, но в некоторых вариантах реализации изобретения стимулятор может быть выполнен с возможностью изменять частоту, амплитуду и/или длительность импульса электрического сигнала. Такое изменение может происходить в соответствии с заранее определенным планом или может быть сконфигурировано таким образом, чтобы происходить в произвольном порядке в рамках заданных параметров. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения форма сигнала может быть сконфигурирована таким образом, чтобы размах амплитуды формы сигнала изменялся в динамике по времени (например, в соответствии с синусоидальной функцией, имеющей частоту биений, пилообразную функцию или экспоненциальную функцию); в некоторых вариантах реализации изобретения форма сигнала может быть сконфигурирован таким образом, чтобы частота формы сигнала изменялась в динамике по времени (например, в соответствии с синусоидальной функцией, пилообразной функцией или экспоненциальной функцией); или в некоторых вариантах реализации изобретения форма сигнал может быть сконфигурирована таким образом, чтобы длительность импульса сигнала изменялась в динамике по времени (например, в соответствии с синусоидальной функцией, пилообразной функцией или экспоненциальной функцией). В некоторых вариантах реализации изобретения используются прямоугольные импульсы стимуляции переменной основной частоты. В других вариантах реализации изобретения могут быть использованы треугольные импульсы стимуляции и модулироваться, как описано для прямоугольных импульсов стимуляции.
[0024] В некоторых вариантах реализации изобретения способы, описанные в настоящем документе, включают в себя способ индуцирования слезоотделения. В некоторых вариантах реализации изобретения способ включает в себя подачу электрического раздражителя пациенту с болезнью «сухого глаза», причем электрический раздражитель подается из портативного стимулятора, и при этом электрический раздражитель является сигналом, имеющим длительность импульса, которая изменяется во время подачи. В некоторых вариантах реализации изобретения способ включает в себя подачу электрического раздражителя пациенту с болезнью «сухого глаза» с использованием портативного стимулятора, при этом электрический раздражитель может представлять собой одну из множества предварительно заданных форм сигнала, содержащих, по меньшей мере, первую предварительно заданную форму сигнала и вторую предварительно заданную форму сигнала, и изменение электрического раздражителя от первой предварительно заданной формы сигнала до второй предварительно заданной формы сигнала при подаче электрического раздражителя. Электрический раздражитель может быть изменен от первой предварительно заданной формы сигнала до второй предварительно заданной формы сигнала с помощью пациента.
[0025] В некоторых вариантах реализации изобретения способы, описанные в настоящем документе, включают обеспечение устройством пациента, имеющего болезнь «сухого глаза», при этом устройство выполнено с возможностью доставить множество форм электрических сигналов к анатомической целевой области у пациента, и инструктаж пациента для того, чтобы выбрать один или более из множества форм сигнала на основе величины испытываемой парестезии, которая ощущается во время подачи формы сигнала. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения анатомической целевой областью может быть слизистая оболочка носа. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения анатомической целевой областью может быть передний решетчатый нерв. В других из этих вариантов реализации изобретения анатомическая целевая область может находиться в глазничной области. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения, по меньшей мере, одна из множества форм сигнала может иметь длительность импульса, которая изменяется в динамике по времени. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения длительность импульса может изменяться в динамике по времени в соответствии с экспоненциальной функцией.
[0026] В некоторых вариантах реализации изобретения способы, описанные в настоящем документе, включают способы снижения приспособляемости пациента к электрическим раздражителям в глазничной, орбитальной или назальной областях с использованием моделированных форм сигнала.
[0027] В некоторых вариантах реализации изобретения описанные в настоящем документе способы включают способы преимущественной активации различных анатомических структур, включающие имплантацию устройства для стимуляции, подачу формы сигнала, имеющего двухфазный импульс, и активацию другой анатомической структуры путем изменения формы сигнала. В некоторых вариантах реализации изобретения форма сигнала изменяется путем корректировки амплитуды двухфазного импульса. В некоторых вариантах реализации изобретения форма сигнала изменяется путем корректировки порядка катодного импульса и анодного импульса двухфазного импульса.
[0028] Также в настоящем документе описаны устройства для подачи электрического раздражителя к слизистой оболочке носа пациента. Устройство может содержать зонд стимулятора, содержащий назальную вставную канюлю, при этом дистальная часть назальной вставной канюли содержит первый и второй электроды. Первый электрод может быть выполнен с возможностью подачи тока. Устройство может также содержать возвратный электрод, расположенный на зонде стимулятора в основании назальной вставной канюли, и может также содержать пользовательский интерфейс, сконфигурированный таким образом, чтобы обеспечить возможность пациенту регулировать величину тока, который подается между первым и вторым электродами, и между первым электродом и возвратным электродом. Первый электрод, второй электрод и/или возвратный электрод могут содержать гидрогель. В некоторых вариантах реализации изобретения возвратный электрод имеет кольцевую форму. Возвратный электрод может быть сконфигурирован для соприкосновения с тканями в ноздре или вблизи нее.
[0029] Устройство для подачи электрического раздражителя к слизистой оболочке носа пациента, имеющего болезнь «сухого глаза», может также содержать первую назальную вставную канюлю, вторую назальную вставную канюлю и пользовательский интерфейс. Первая назальная вставная канюля может быть выполнена с возможностью введения ее в первую ноздрю и может содержать первый электрод. Вторая назальная вставная канюля может быть выполнена с возможностью введения ее во вторую ноздрю и может содержать второй электрод. Устройство может быть сконфигурировано таким образом, чтобы подавать двухфазную сбалансированную по заряду импульсную форму сигнала, при этом пользовательский интерфейс сконфигурирован таким образом, чтобы обеспечить возможность пациенту регулировать соотношение амплитуды к длительности формы сигнала.
[0030] Системы для генерирования и применения форм сигналов для электрической стимуляции дополнительно описаны в настоящем документе. Системы обычно могут содержать один или более электродов и блок управления, при этом блок управления содержит программируемое запоминающее устройство, которое сконфигурировано для хранения множества моделированных форм сигналов для стимуляции. Формы сигналов для стимуляции могут быть связаны или не связаны с ощущением парестезии. Блок управления также может быть сконфигурирован для выполнения программы, которая циклически повторяется с использованием множества параметров раздражителя. Также может содержаться пользовательский интерфейс, который может быть сконфигурирован таким образом, чтобы он обеспечивал возможность пациенту выбирать один или более из сохраненных множества раздражителей.
[0031] В некоторых вариантах реализации изобретения стимуляторы сконфигурированы для имплантации в глазничной области или назальной области. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения стимуляторы сконфигурированы для размещения на поверхности слизистой оболочки или в подслизистой ткани. Стимуляторы, которые могут содержать, например, один, два, три или более активных электродов, также могут быть сконфигурированы для размещения внутри полости носа или в полости пазухи. В других вариантах реализации изобретения блок управления сконфигурирован для размещения снаружи глазничной области или назальной области. В некоторых вариантах реализации изобретения электрическая стимуляция применяется с помощью электрода, который располагается внутри полости носа или полости пазухи. В некоторых вариантах реализации изобретения электрическая стимуляция применяется с помощью электрода, который имплантируется около слезной железы. В некоторых вариантах реализации изобретения системы сконфигурированы для активации кожных рецепторов или нервных волокон, которые иннервируют кожные рецепторы на поверхности слизистой оболочки или внутри подслизистой ткани. В некоторых вариантах реализации изобретения системы сконфигурированы для активации кожных рецепторов или нервных волокон, которые иннервируют кожные рецепторы в тканях, таких как, например, кожа и мышцы глазничной области, лба или височной области головы.
[0032] В некоторых вариантах реализации изобретения моделированная электрическая стимуляция применяется с использованием стимулятора, содержащего множество моделированных форм сигналов для стимуляции, которые хранятся в памяти. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения применяемая моделированная стимуляция выбирается случайным образом из множества сохраненных моделированных форм сигналов для стимуляции. В некоторых из таких вариантов реализации изобретения множество сохраненных моделированных форм сигналов для стимуляции представляют собой формы сигналов, которые оптимизированы для пациента. В некоторых вариантах реализации изобретения применяемая моделированная стимуляция сохраняется в запоминающем устройстве в качестве формы сигналов, которые оптимизированы для пациента.
[0033] В некоторых вариантах реализации изобретения системы, описанные в настоящем документе, содержат один или более электродов для стимуляции и блок управления, при этом блок управления содержит программируемое запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранить множество моделированных форм сигналов для стимуляции, связанных с ощущаемой парестезией. В некоторых вариантах реализации изобретения один или более электродов для стимуляции сконфигурированы для имплантации в глазничную область или назальную область. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения блок управления сконфигурирован для размещения снаружи глазничной области или назальной области. В некоторых вариантах реализации изобретения один или более электродов для стимуляции сконфигурированы для размещения на слизистой поверхности или в подслизистой ткани. В некоторых вариантах реализации изобретения один или более электродов для стимуляции сконфигурированы для размещения внутри полости носа или полости пазухи.
[0034] В некоторых вариантах реализации изобретения программируемое запоминающее устройство выполнено с возможностью хранения до 10 моделированных форм сигналов для стимуляции. В некоторых вариантах реализации изобретения система дополнительно содержит пользовательский интерфейс для выбора одного или более из сохраненного множества моделированных форм сигнала. В некоторых вариантах реализации изобретения блок управления сконфигурирован для выполнения программы, которая циклически повторяется с использованием множества характеристик формы сигнала.
[0035] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство, описанное в настоящем документе, содержит портативный стимулятор, который содержит корпус стимулятора, содержащий пользовательский интерфейс, и зонд стимулятора, содержащий назальную вставную канюлю с электродом. Стимулятор может быть выполнен с возможностью подачи множества форм электрических сигналов, а пользовательский интерфейс может быть сконфигурирован для выбора одной из множества форм электрических сигналов. Каждая из форм сигнала может иметь, по меньшей мере, одну форму импульса, максимальную амплитуду, длительность импульса или частоту, которые модулируются в динамике по времени. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения каждая из форм сигнала имеет, по меньшей мере, две формы импульса, максимальные амплитуды, длительности импульса или частоты, которые модулируются в динамике по времени. В некоторых вариантах реализации изобретения каждая из форм сигнала имеет форму импульса, которая модулируется в динамике по времени. В некоторых вариантах реализации изобретения форма сигнала содержит первый период, содержащий двухфазную форму сигнала с управлением по току, и второй период, содержащий фазу с управлением по току, за которыми следует фаза с управлением по напряжению.
Краткое описание чертежей
[0036] На Фиг. 1 проиллюстрирован предположительный путь действия сенсорного выходного сигнала, обработанного в различных ганглиях периферической нервной системы и ядрах центральной нервной системы.
[0037] На Фиг. 2А-2С проиллюстрирован приводимый в качестве примера имплантируемый микростимулятор.
[0038] На Фиг. 3 проиллюстрирован приводимый в качестве примера наружный блок управления для имплантируемого микростимулятора.
[0039] На Фиг. 4А-4С проиллюстрирован приводимый в качестве примера портативный стимулятор.
[0040] На Фиг. 5А-5С проиллюстрированы приводимые в качестве примера формы сигналов.
[0041] На Фиг. 6A-6D проиллюстрированы приводимые в качестве примера изменения амплитуды в динамике по времени.
[0042] На Фиг. 7A-7D проиллюстрированы приводимые в качестве примера изменения длительности импульса в динамике по времени.
[0043] На Фиг. 8 проиллюстрирована приводимая в качестве примера функция, определяющая длительность импульсов, увеличивающуюся и убывающую в соответствии с экспоненциальной функцией.
[0044] На Фиг. 9 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ, используемый для определения формы сигнала, которая оптимизирована для пациента.
[0045] На Фиг. 10 проиллюстрирована приводимая в качестве примера модуляция формы.
[0046] На Фиг. 11 проиллюстрирована приводимая в качестве примера модуляция длительности импульса.
[0047] На Фиг. 12А-12Е проиллюстрированы приводимые в качестве примера модуляции параметров амплитуды и частоты.
[0048] На Фиг. 13А-13Е проиллюстрированы приводимые в качестве примера формы сигналов, показывающие множество параметров, которые одновременно модулируются в динамике по времени.
[0049] На Фиг. 14А проиллюстрирована парестезия, ощущаемая при стимуляции, которая применяется при частоте 30 Гц (немоделированая). На Фиг. 14В проиллюстрировано приводимое в качестве примера перемещение парестезии, полученной с использованием моделирования формы сигнала. На Фиг. 14С проиллюстрировано еще одно приводимое в качестве примера перемещение парестезии полученной с использованием моделирования формы сигнала. На Фиг. 14D проиллюстрирована парестезию, которая ощущается с использованием моделирования формы сигнала.
[0050] На Фиг. 15 представлена гистограмма сравнения результатов слезоотделения, а именно, исходного слезоотделения (слева, без стимуляции) со стимуляцией с немоделированой формой сигнала при частоте 30 Гц (середина) и со стимуляцией с моделированной формой сигналов, оптимизированных для пациента (справа).
[0051] На Фиг. 16А проиллюстрированы двусторонние показатели теста Ширмера без стимуляции, с немоделированой стимуляцией при частоте 30 Гц, и при персонифицированных для пациента моделированных формах сигнала. На Фиг. 16В проиллюстрированы контралатеральные показатели теста Ширмера без стимуляции, с немоделированой стимуляцией при частоте 30 Гц, и при персонифицированных для пациента моделированных формах сигнала.
[0052] На Фиг. 17А-17В проиллюстрированы двусторонние ответы на немоделированую стимуляцию при частоте 30 Гц (17А) и при персонифицированных для пациента моделированных формах сигнала (17В).
[0053] На Фиг. 18 проиллюстрированы показатели теста Ширмера для стимулирования областей левого лобного нерва у кроликов.
[0054] На Фиг. 19А-19В проиллюстрированы дистальные части приводимых в качестве примера назальных вставных канюль.
[0055] На Фиг. 20 проиллюстрирована дистальная часть приводимого в качестве примера портативного назального стимулятора, имеющего две назальные вставные канюли.
[0056] На Фиг. 21А-21В проиллюстрированы виды в перспективе приводимого в качестве примера портативного назального стимулятора, имеющего одну назальную вставную канюлю.
[0057] На Фиг. 22А проиллюстрирована дистальная часть приводимой в качестве примера назальной вставной канюли. На Фиг. 22В проиллюстрирован вид в поперечном разрезе назальной вставной канюли, изображенной на Фиг. 22А.
[0058] На Фиг. 23А проиллюстрирована дистальная часть приводимого в качестве примера портативного назального стимулятора, имеющего две назальные вставные канюли. На Фиг. 23В проиллюстрирован вид в разрезе портативного назального стимулятора, проиллюстрированного на Фиг. 23А.
[0059] На Фиг. 24 проиллюстрирован вид в перспективе приводимого в качестве примера портативного назального стимулятора, имеющего одну назальную вставную канюлю.
[0060] На Фиг. 25 проиллюстрирована дистальная часть приводимой в качестве примера назальной вставной канюли.
[0061] На Фиг. 26 проиллюстрирован вид в перспективе приводимого в качестве примера портативного назального стимулятора, имеющего одну назальную вставную канюлю.
[0062] На Фиг. 27А-27С, 28А-28В и 29А-29В представлены виды в перспективе приводимых в качестве примера портативных назальных стимуляторов, имеющих возвратные электроды.
[0063] На Фиг. 29С-29Е проиллюстрированы схематические иллюстрации конфигурации портативного назального стимулятора, проиллюстрированного на Фиг. 29А-29В.
[0064] На Фиг. 30А проиллюстрирован приводимый в качестве примера портативный стимулятор, содержащий две назальные вставные канюли. На Фиг. 30В-30Е проиллюстрированы вариации того, как ток может проводиться между электродами стимулятора, проиллюстрированного на Фиг. 30А.
[0065] На Фиг. 31 проиллюстрировано, как ток может проводиться между электродами и возвратным электродом приводимого в качестве примера портативного стимулятора, который имеет одну назальную вставную канюлю.
[0066] На Фиг. 32А-32В проиллюстрировано, как ток может проводиться между электродами приводимого в качестве примера портативного стимулятора, который имеет две назальные вставные канюли. На Фиг. 32С проиллюстрирована схематическая иллюстрация части схемы стимулятора, проиллюстрированного на Фиг. 32А-32В. На Фиг. 32D проиллюстрирована схематическая иллюстрация части альтернативной конфигурации схемы для стимулятора, проиллюстрированного на Фиг. 32А-32В.
[0067] На Фиг. 33 проиллюстрирован вид в разрезе стимулятора, изображенного на Фиг. 23А-23В, с иллюстрацией того, как ток может быть направлен между электродами.
Осуществление изобретения
[0068] В настоящем документе описаны устройства, системы и способы для лечения одного или более патологических состояний (таких как, например, болезнь «сухого глаза», синдром «усталости глаз», дискомфорт в глазах от ношения контактных линз и т.д.) путем обеспечения электрической стимуляции анатомической структуры, которая расположена в глазничной области или назальной области. В частности, способы, описанные в настоящем документе, включают, как правило, применение электрической стимуляции к анатомической структуре в глазничной области или назальной области для того, чтобы активировать слезную железу в тех случаях, когда электрическая стимуляция определяется множеством параметров формы сигнала. Электрическая стимуляция может привести к эффектам, таким как, например, увеличение продуцирования слезной жидкости во время или после подачи раздражителя.
[0069] В целом, способы, описанные в настоящем документе, распространяются на электрически стимулируемые нервы, мышцы (таким образом, косвенно нервы через мышечные веретена и сухожильные рецепторы Гольджи обеспечивают обратную сенсорную информацию в центральную нервную систему) и/или железы в орбите глаза или слизистую оболочку носа и подслизистую оболочку. При таком подходе нервные ткани могут быть активированы тем или иным способом. Например, согласно Фиг. 1, авторы настоящего изобретения предполагают, что активация в интраназальном местоположении 102 или в местоположении в области глаза 104 вызывает прохождение потенциалов действия (биопотенциалов) в нормальном направлении и в противоположном направлении от точки активации в тех случаях, когда электрод активирует непосредственно нервы, и в нормальном направлении по афферентным нервам в тех случаях, когда железы и мышцы активируются для того, чтобы вызвать приток сенсорных чувствительных импульсов «сенсорный вход» в мозг. Приток сенсорных чувствительных импульсов «сенсорный вход» в мозг достигает слезного ядра в варолиевом мосту после прохождения ряда ганглиев на пути, как проиллюстрировано стрелками 106, 108, 110 и 112. В рамках настоящего документа вполне вероятно, что вычисления в нейронных сетях и обработка данных происходит в каждом из ганглиев, а также в ядрах в варолиевом мосту прежде, чем информация далее передается в области сенсорной зоны коры в головном мозге. Соответственно, активация нервных тканей, прямо или косвенно, может заставить систему цепей в центральной нервной системе (например, головной мозг, спинной мозг, потенциально ганглии в периферической нервной системе) реагировать на входные импульсы. Выходные сигналы из ствола головного мозга 118 могут затем послать сигнал обратной связи, как проиллюстрировано стрелкой 114, к слезной железе.
Приводимые в качестве примера стимуляторы
[0070] Формы сигналов для стимуляции, описанные в настоящем документе, могут быть поданы с помощью имплантированных или неимплантированых (например, портативных) стимуляторов.
Приводимые в качестве примера имплантируемые микростимуляторы
[0071] В тех случаях, когда формы сигналов для стимуляции, описанные в настоящем документе, применяются с использованием имплантируемого стимулятора, стимулятор может содержать микростимулятор, содержащей корпус и соответствующую и сопряженную гибкую добавочную часть, соединенную с корпусом, образуя единый микростимулятор. Пример проиллюстрирован на Фиг. 2А-2С. Как проиллюстрировано фигурами, микростимулятор 200 может содержать корпус 202 и гибкую добавочную часть 204, которая соединена с корпусом 202. Корпус 202 может быть герметично закрытым, и может содержать полностью или частично находящиеся в нем электронные детали схемы для стимуляции. Микростимулятор 200 может содержать любые подходящие электронные детали схемы для стимуляции, такие как, например, которые описаны в заявке на патент США №13/441,806, которая ранее был включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме. Корпус 202 может быть выполнен из одного или более металлов (например, титана) или других биосовместимых материалов.
[0072] Добавочная часть 204 может быть выполнена из гибкого материала, такого как, например, силикон, и может содержать первый электрод 206, второй электрод 208 и катушку 210. Несмотря на то, что стимулятор проиллюстрирован как имеющий два электрода, имплантируемые стимуляторы могут иметь меньше количество (например, один) или большее количество (например, три, четыре, пять, шесть или более) электродов. В тех случаях, когда имплантируемый стимулятор содержит множество электродов, пути тока через ткани могут быть управляемыми путем подачи тока к различным электродам или от них, который может изменяться в динамике по времени. В некоторых вариантах реализации изобретения добавочная часть 204 может представлять собой формованный компонент, такой как, например, формованный силикон. Добавочная часть может иметь соответствующую и сопряженную с корпусом форму, в результате чего добавочная часть и корпус вместе имеют единую форму, как проиллюстрировано на Фиг. 2А-2В. Гибкая добавочная часть 204 может соответствовать одному или более участкам анатомии (например, орбите или слезной железе) при имплантировании в ткани. На Фиг. 2В проиллюстрирован вид сбоку микростимулятора 200. Как проиллюстрировано, толщина добавочной части 204 может быть меньше, чем у корпуса 202, и может увеличиваться до толщины корпуса 202. Кроме того, ширина добавочной части 204, проиллюстрированной на Фиг. 2А, является большей, чем ширина корпуса 202, и может уменьшиться до толщины корпуса 202.
[0073] Электроды 206 и 208 и катушка 210 могут быть подключены к электронным деталям схемы микростимулятора с использованием одного или более межслойных соединений. Например, на Фиг. 2С проиллюстрирован вид в перспективе корпуса 202 с удаленной добавочной частью 204. Как проиллюстрировано, корпус 202 может содержать множество межслойных соединений 212, которые проходят через корпус 202. Один или более элементов (например, один из электродов 206 или 208, или катушка 210) могут быть электрически соединены с герметично закрытыми электронным деталями схемы для стимуляции путем соединения с межслойными соединениями 212. Кроме того, некоторые из межслойных соединений 212 могут содержать изолирующий элемент 214, который может электрически изолировать межслойное соединение 212 от корпуса 202. Такие и другие имплантируемые стимуляторы, которые могут подавать электрические раздражители, описанные в настоящем документе, описаны в заявке на патент США №13/441,806, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме, и в заявке на патент США №14/256,915, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме.
[0074] В тех случаях, когда стимулятор представляет собой имплантируемый микростимулятор, система может дополнительно содержать блок управления, который может обмениваться данными с микростимулятором для того, чтобы передавать и/или принимать информацию, электропитание или тому подобное. Например, в вариантах реализации изобретения, в которых система для стимуляции содержит микростимулятор, имеющий пассивную схему стимуляции (или схему стимуляции, которая не содержит иным образом батарею или внутренний источник питания), сигнал управления может питать стимулятор с помощью выходного сигнала из блока управления. Блок управления может обмениваться данными с микростимулятором по беспроводной сети и/или через проводное соединение. Блок управления может быть сконфигурирован для имплантации внутри организма или может быть выполнен с возможностью оставаться внешним по отношению к организму. Блок управления может быть одноразовым, может быть повторно используемым, или может быть частично пригодным для повторного использования. В некоторых случаях, блок управления может быть перезаряжаемым.
[0075] На Фиг. 3 проиллюстрирован приводимый в качестве примера наружный блок управления. Как на ней проиллюстрировано, система для стимуляции 300 содержит блок управления 302, содержащий портативное устройство. Блок управления 302 может быть поднесен в непосредственную близость к имплантированному микростимулятору 306, и может производить выходной сигнал 308, который и получает имплантированный микростимулятор 306. Имплантированный микростимулятор в свою очередь может генерировать сигнал для стимуляции 310, который используется для стимуляции анатомической целевой области, как описано в настоящем документе более подробно. Такой и другие блоки управления, которые могут быть использованы для подачи электрических раздражителей, описанные в настоящем документе, описаны в заявке на патент США №13/441,806, которая ранее был включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме.
[0076] Длина и ширина микростимулятора могут быть выбраны для того, чтобы обеспечить размещение части микростимулятора на слезной железе, частично внутри нее или около слезной железы, или в непосредственной близости к требуемым тканям, таким как, например, слезная железа или нерв, которые необходимо стимулировать, таким как, но не ограничиваясь этим, носоресничный нерв или передний решетчатый нерв. Некоторые из этих местоположений для имплантации описаны более подробно в заявке на патент США №13/441,806, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме, а также в заявке на патент США №14/256,915, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме, и в заявке на патент США №14/207,072, поданной 12 марта 2014 г., и озаглавленной «Implant Delivery Devices, Systems, and Methods», которая включена в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте.
[0077] Микростимулятор может вводиться пациенту при помощи системы доставки. Система доставки может содержать устройство ввода (такое как, например, трубка, ствол, к которым микростимулятор крепится с возможностью последующего отсоединения, или тому подобное) и/или инструмент для диссекции. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство ввода представляет собой иглу с размером 12 по шкале гейдж или более. В других вариантах реализации изобретения устройство ввода содержит канюлю. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство ввода может содержать поршневой узел, который в некоторых вариантах реализации изобретения может быть пружинно-поршневым. Микростимулятор может быть загружен в устройство ввода, а устройство ввода может быть вставлено в установочную направляющую. В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых микростимулятор имплантируется в глазничную область с использованием анатомического ориентира на угле глаза, устройство доставки (например, игла) может быть расположено в непосредственной близости от слезной железы, а также микростимулятор может быть установлен с помощью устройства доставки. Анатомические ориентиры включают, но не ограничиваются этим, латеральные углы глаза, края век, палпебральную часть слезной железы, глазничный валик, костный выступ верхне-латеральной стороны орбиты, сосудистое русло, или тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения микростимулятор может быть имплантирован с помощью подъема века, формируя путь для введения через конъюнктиву под веком, и продвижением микростимулятора по пути для введения. Путь для введения может быть сформирован с помощью инструмента для диссекции. В некоторых вариантах реализации изобретения путь для введения может быть сформирован с использованием элемента для диссекции инструмента для введения. В некоторых вариантах реализации изобретения путь для введения может быть образован между надкостницей и костью орбиты. В других вариантах реализации изобретения путь для введения может быть образован между надкостницей и слезной железой. Микростимулятор может иметь одну или более конструктивных особенностей для того, чтобы облегчить минимально инвазивное извлечение. В заявке на патент США №14/207,072, которая ранее была включена в настоящем документе посредством ссылки во всей ее полноте, описаны другие варианты реализации изобретения устройств для введения, которые могут быть использованы для имплантации микростимуляторов, описанных в настоящем документе.
Приводимые в качестве примера портативные стимуляторы
[0078] Стимулятор, который описан в настоящем документе, также может быть портативным. Портативные стимуляторы могут содержать основную часть стимулятора и зонд стимулятора. Зонд стимулятора может содержать, по меньшей мере, одну назальную вставную канюлю, выполненную с возможностью введения в ноздрю пациента. Основная часть стимулятора может быть выполнена с возможностью генерировать раздражитель, который может быть доставлен пациенту с использованием назальной вставной канюли. Основная часть стимулятора может содержать подсистему управления и источник питания, которые вместе могут генерировать раздражитель и управлять им.
[0079] Один из вариантов реализации изобретения портативного стимулятора проиллюстрирован на Фиг. 4А-4С. Эти фигуры иллюстрируют перспективные виды в разрезе сзади и виды в разрезе сбоку, в указанном порядке, портативного стимулятора 400, соответственно. Стимулятор 400 содержит основную часть стимулятора 402 и зонд стимулятора 404. Основная часть стимулятора 402 может содержать передний корпус 438, задний корпус 440, и проксимальный корпус 442, которые могут совмещаться воедино для того, чтобы определить полость основной части 454. Полость основной части 454 может содержать подсистему управления и источник питания 452.
[0080] Основная часть стимулятора может содержать пользовательский интерфейс, содержащий один или более управляющих механизмов для регулировки одного или более параметров раздражителя, как описано более подробно ниже. Управляющие механизмы могут предоставлять информацию в подсистему управления, которая может содержать процессор, запоминающее устройство и/или подсистему стимуляции. В некоторых вариантах реализации изобретения управляющие механизмы могут содержать первую и вторую кнопки, как проиллюстрировано, например, на Фиг. 4А и 4С в виде позиций 414 и 416. В некоторых вариантах реализации изобретения при нажатии первой кнопки можно включить стимулятор и/или изменение формы сигнала раздражителя, в то же время при нажатии на вторую кнопку можно отключить стимулятор и/или изменение формы сигнала раздражителя. В дополнение к этому или в качестве альтернативы пользовательский интерфейс может содержать один или более элементов обратной связи (например, с использованием света, звука, вибрации и тому подобного). Как проиллюстрировано на Фиг. 4А, элементы обратной связи с пользователем могут содержать индикаторы на основе света, проиллюстрированные в настоящем документе в виде индикаторов 418, которые могут предоставлять информацию для пользователя. Следует иметь в виду, что эти конструктивные особенности могут быть представлены в каждом из устройств в виде портативного стимулятора, которые включены в настоящее описание.
[0081] В каждом портативном стимуляторе, описанном в настоящем документе, в некоторых вариантах реализации изобретения основная часть стимулятора и зонд стимулятора могут прикрепляться с возможностью последующего отсоединения. Некоторые или все стимуляторы могут быть одноразовыми, и некоторые или все стимуляторы могут быть пригодны для повторного использования. Например, в вариантах реализации изобретения, в тех случаях, когда зонд стимулятора соединен с основной частью стимулятора с возможностью последующего отсоединения, основная часть стимулятора может быть повторно используемой, а зонд стимулятора может быть одноразовым и его необходимо периодически заменять. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения устройство содержит механизм отключения, который предотвращает подачу раздражителя к пациенту в тех случаях, когда зонд стимулятора повторно подключается к основной части стимулятора после отключения от основной части стимулятора. В дополнение к этому или в качестве альтернативы, устройство может содержать механизм блокировки, который предотвращает повторное подключение зонда стимулятора к основной части стимулятора после отключения от основной части стимулятора. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит съемный защитный колпачок. Стимуляторы, описанные в настоящем документе, могут иметь дополнительные конструктивные особенности, которые описаны более подробно в заявке на патент США №14/256,915, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме.
[0082] Для каждого портативного стимулятора, описанного в настоящем документе, зонд стимулятора может содержать, по меньшей мере, одну назальную вставную канюлю. В варианте реализации изобретения портативного стимулятора, проиллюстрированного на Фиг. 4А-4С, например, зонд стимулятора 404 может содержать две назальные вставные канюли 406 и 408. Назальные вставные канюли могут быть самосовмещающимися при введении в ноздри пациента. Зонд стимулятора 404 может дополнительно содержать выступы 420, которые могут обеспечить пациенту возможность более легкого захвата зонда 404. Назальная вставная канюля может быть выполнена с возможностью, по меньшей мере, частичного введения в полость носа пациента. Назальная вставная канюля может проходить от основания зонда стимулятора и может содержать удлиненную часть, имеющую на своем дистальном конце дистальную часть. Длина назальных вставных канюль является предпочтительно достаточно большой, в результате чего канюли могут достигать требуемого местоположения для стимуляции (например, слизистая оболочка носа выше колумеллы, например, вблизи границы раздела между назальной костью и верхним латеральным хрящом) у целого ряда пациентов. Назальная вставная канюля может содержать гибкий материал (например, гибкий полимер, такой как термопластичный эластомер (например, термопластичную смесь эластомеров (например, Versaflex™), термопластичный полиуретан, или тому подобные), силикон, или тому подобное) для того, чтобы обеспечить возможность самосовмещения назальной вставной канюли в требуемом местоположении для стимуляции при введении в полость носа пользователя, и/или обеспечить атравматические свойства к назальным тканям во время регулярного использования и введения, и/или во время резкого внезапного движения (например, при чихании). Это также может повысить комфорт для пользователя. В некоторых вариантах реализации изобретения, требуемая твердость материала может составлять от около 40 до около 90 по шкале Шора тип D, от около 50 до около 80 по шкале Шора тип D, от около 60 до около 70 по шкале Шора тип D, или около 65 по шкале Шора тип D. В дополнение к имеющимся свойствам материала, которые могут быть атравматическими к назальным тканям, может быть предпочтительной для дистального конца назальной вставной канюли форма с закругленными краями для того, чтобы свести к минимуму риск повреждения тканей во время продвижения канюли в нос.
[0083] В некоторых вариантах реализации изобретения дистальная часть может иметь диаметр (или наибольший размер поперечного сечения), который является большим, чем диаметр (или наибольший размер поперечного сечения) удлиненной части канюли проксимальнее дистальной части. Это может обеспечить возможность участку дистальной части (например, одному или более электродам, которые описаны ниже) входить в соприкосновение с тканями пациента, в то время как удлиненная часть не находится в соприкосновении с тканями пациента. Например, диаметр назальной вставной канюли в дистальной части в некоторых случаях может быть в пределах от около 3 мм до около 7 мм, в то время как диаметр удлиненной части может составлять от около 1 мм до около 6 мм проксимальнее дистальной части. Более конкретно, в некоторых вариантах реализации изобретения диаметр назальной вставной канюли может составлять около 5 мм, а диаметр удлиненной части может составлять около 3 мм. Проксимальная часть удлиненной части может расширяться наружу (то есть, имеет больший диаметр или наибольший размер поперечного сечения) в направлении основания зонда стимулятора, который может в некоторых вариантах реализации изобретения действовать в качестве упора для ограничения расстояния, на которое назальная вставная канюля сможет быть продвинута в нос пользователя.
[0084] Каждая назальная вставная канюля может содержать, по меньшей мере, один электрод. Каждый электрод может быть подключен к выводу, который может быть прямо или косвенно соединен с подсистемой управления и источником питания таким образом, что электрический раздражитель может передаваться от подсистемы управления, через выводы, и через электроды, как описано более подробно в заявке на патент США №14/256,915, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме.
[0085] Электрод может иметь любую подходящую конструкцию. Например, электрод может содержать дугу цилиндрической поверхности, может быть эллипсоидным, сферическим, овальным или тому подобным. Электрод может иметь любую подходящую длину, например, от около 1 мм до около 10 мм, от около 3 мм до около 7 мм, около 5 мм, или более чем около 10 мм. Электрод может быть установлен на любой подходящей продольной части назальной вставной канюли, а в тех случаях, когда назальные вставные канюли содержат множество электродов, они могут быть расположены на расстоянии друг от друга вдоль назальной вставной канюли. Положение электрода вдоль канюли может, по меньшей мере, частично определять размещение электрода по отношению к тканям при продвижении зонда стимулятора внутрь носа. В некоторых вариантах реализации изобретения электрод может быть расположен в промежуточном положении вдоль канюли. Электрод может быть расположен на любом подходящем расстоянии от дистального конца канюли, например, от около 0,1 мм до около 4 мм, от около 4 мм до около 8 мм, или более чем на 8 мм от дистального конца канюли (например, 1 см от дистального конца). В некоторых вариантах реализации изобретения электрод может быть расположен на расстоянии около 2,5 мм от дистального конца канюли. В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых электрод выполнен с возможностью подачи тока, электрод может быть расположен таким образом, что при введении в полость носа электрод способен достигать слизистой оболочки носа или другой области, которая требуется для стимулирования. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние от основания зонда стимулятора до продольного центра электрода, выполненного с возможностью подачи тока (то есть, наиболее отдаленного центра электрода, который может быть вставлен в полость носа), может находиться в диапазоне от около 25 мм до около 45 мм. В других вариантах реализации изобретения расстояние от основания зонда стимулятора до продольного центра, по меньшей мере, одного электрода может находиться в диапазоне от около 30 мм до около 40 мм. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения расстояние от основания зонда стимулятора до продольного центра, по меньшей мере, одного электрода может составлять около 32,5 мм. Тем не менее, следует иметь в виду, что электрод может быть расположен в других положениях, особенно в тех случаях, когда электрод выполнен таким образом, что представляет собой возвратный электрод. Электрод также может быть соединен с дистальным концом назальной вставной канюли. Как правило, в тех случаях, когда электрод расположен на дистальном конце канюли, может быть предпочтительным, чтобы электрод не имел острых краев, или имел закругленные края для того, чтобы свести к минимуму риск повреждения тканей во время продвижения электрода внутрь носа.
[0086] В некоторых вариантах реализации изобретения, электрод содержит гидрогель, который описан более подробно в заявке на патент США №14/630,471, поданной 24 февраля 2015 г. под названием «Polymer Formulations for Nasolacrimal Stimulation», которая включена в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте. Тем не менее, следует понимать, что электроды, описанные в настоящем документе, могут содержать другие токопроводящие материалы, такие как металлы (например, нержавеющую сталь, титан, тантал, платину или платину-иридий, другие их сплавы, или тому подобное), токопроводящую керамику (например, нитрид титана), жидкости, гели, или тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения электрод может содержать один или более материалов, выполненных с возможностью улучшения электрического контакта между электродами зонда стимулятора и тканями (то есть, весь электрод, или часть электрода, такая как покрытие). В некоторых случаях импеданс, обеспечиваемый тканями, может, по меньшей мере, частично зависеть от наличия или отсутствия флюидоподобных материалов (например, слизистых) в полости носа. Материал (материалы) может способствовать сведению к минимуму влияние импеданса тканей пациента путем поддержания влажной области взаимодействия между электродом и тканями, который может действовать для того, чтобы нормализовать импеданс, воздействующий на электрод. Это, в свою очередь, может нормализовать выходной сигнал и ощущение, которое испытывает пользователь.
[0087] Стимуляторы, описанные в настоящем документе, могут содержать, по меньшей мере, один вывод, выполненный с возможностью электрического соединения электрода (электродов) с электронными деталями схемы основной части стимулятора. Вывод может проходить, по меньшей мере, частично через назальную вставную канюлю и может быть выполнен из одного или более токопроводящих материалов (например, из нержавеющей стали, титана, платины или платины-иридия, других их сплавов, или тому подобного), токопроводящей керамики (например, нитрид титана), и может быть расположен таким образом, что, по меньшей мере, часть вывода соприкасается с электродом для того, чтобы обеспечить проводящий путь между выводом и электродом. В некоторых вариантах реализации изобретения вывод может содержать пружину, но следует иметь в виду, что вывод может также содержать проводящий контур, штырь или тому подобное.
[0088] В приводимом в качестве примера портативном стимуляторе 400, который проиллюстрирован на Фиг. 4А-4С, зонд 404 содержит первый электрод 410 на назальной вставной канюле 406 и второй электрод 412 на назальной вставной канюле 408. Как проиллюстрировано на виде в разрезе стимулятора 400 на Фиг. 4В, электроды 410 и 412 соединены с выводами 430 и 432, расположенными внутри канюль 406 и 408, соответственно. Выводы 430 и 432, в свою очередь подключены к соединительным элементам 422 и 424, соответственно. Соединительные элементы 422 и 424 проходят через просветы 408 и 410 в проксимальном корпусе 442, и могут подключаться непосредственно или косвенно к подсистеме управления и источнику питания 452. Таким образом, электрический раздражитель может передаваться от подсистемы управления через соединительные элементы 422 и 424, через выводы 430 и 432 и через электроды 410 и 412.
[0089] Несмотря на то, что стимулятор 400 проиллюстрирован как имеющий две назальные вставные канюли, каждая из которых содержит один электрод, в других вариантах реализации изобретения стимуляторы могут содержать одну назальную вставную канюлю, и/или могут содержать множество электродов на назальной вставной канюле. В некоторых вариантах реализации изобретения, включающих множество электродов на назальной вставной канюле, электроды могут быть расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении вдоль длины назальной вставной канюли, в результате чего они способны входить в соприкосновение с назальными тканями на различных глубинах внутри передней полости носа при введении в ноздрю. На Фиг. 19А проиллюстрирован пример дистального конца такой назальной вставной канюли 1900, содержащей дистальный электрод 1902 и проксимальный электрод 1904. Как проиллюстрировано, каждый электрод содержит гидрогель, входящий в контакт с выводом, содержащим пружину, но следует иметь в виду, что электроды и выводы могут иметь другие конфигурации, как описано в настоящем документе. На Фиг. 20 проиллюстрирована часть приводимого в качестве примера портативного стимулятора 2000, содержащего две назальные вставные канюли 2006 и 2008, каждая из которых содержит два таких электрода: первые электроды 2010 и 2014, расположенные более проксимально на канюле, и вторые электроды 2012 и 2016, расположенные более дистально на канюле.
[0090] В то время как на Фиг. 19А и 20 проиллюстрированы проксимальные и дистальные электроды, которые отделены друг от друга более коротким расстоянием, чем длина каждого электрода, следует понимать, что электроды могут быть в продольном направлении отделены друг от друга любым подходящим расстоянием. Например, на Фиг. 19В проиллюстрирован пример дистального конца назальной вставной канюли 1950, содержащей дистальный электрод 1952 и проксимальный электрод 1954, которые разделены большим расстоянием, чем длина каждого электрода. На Фиг. 21А-21В проиллюстрирован другой приводимый в качестве примера стимулятор 2100, содержащий основную часть стимулятора 2102 и зонд стимулятора 2104, который содержит одну назальную вставную канюлю 2106, при этом назальная вставная канюля содержит два электрода, расположенные на расстоянии друг от друга в продольном направлении вдоль канюли. Как проиллюстрировано на Фиг. 21А, назальная вставная канюля 2106 может содержать первый электрод 2110 и второй электрод 2112, разделенные в продольном направлении вдоль назальной вставной канюли на большее расстояние, чем длина электродов. Как проиллюстрировано, каждый электрод содержит гидрогель, входящий в контакт с выводом, содержащим пружину, но следует иметь в виду, что электроды и выводы могут иметь другие конфигурации, как описано в настоящем документе.
[0091] В других вариантах реализации изобретения более чем один электрод может быть расположен в том же продольном положении вдоль длины назальной вставной канюли. В этих вариантах реализации изобретения электроды могут находиться в различных местоположениях по окружности назальной вставной канюли, то есть, располагаться на расстоянии друг от друга в радиальном направлении вокруг назальной вставной канюли, в результате чего они способны входить в соприкосновение с назальными тканям в разных местоположениях на одной и той же глубине внутри передней полости носа при введении назальной вставной канюли в ноздрю. Например, при размещении в ноздре электрод может быть обращен к передней части носа, а другой электрод может быть обращен к перегородке. В некоторых случаях каждый электрод может содержать часть цилиндра (например, дугу от около 10 градусов до 180 градусов). На Фиг. 22А проиллюстрирован пример дистального конца указанной назальной вставной канюли 2200, которая содержит первый электрод 2202 и второй электрод 2204, разделенные вертикальным ребром 2206. На Фиг. 22В проиллюстрирован вид в поперечном разрезе назальной вставной канюли 2200. На Фиг. 23А и 23В проиллюстрированы вид в перспективе и вид в разрезе, соответственно, портативного стимулятора 2300, содержащего две назальные вставные канюли 2306 и 2308, каждая из которых имеет первый и второй электроды, разделенные вертикальным ребром. Более конкретно, каждая назальная вставная канюля содержит пару электродов 2310, 2312 и 2314, 2316, соответственно. Электродные пары 2310, 2312 и 2314, 2316 расположены в одном и том же продольном местоположении вдоль длины назальных вставных канюль, и располагаются на расстоянии друг от друга по окружности. В качестве другого примера, на Фиг. 24 проиллюстрирован приводимый в качестве примера стимулятор 2400, содержащий основную часть стимулятора 2402 и зонд стимулятора 2404, содержащий одну назальную вставную канюлю 2406, при этом назальная вставная канюля содержит первый и второй электроды 2410 и 2412, которые расположены на расстоянии друг от друга в радиальном направлении по окружности назальной вставной канюли. Несмотря на то, что каждый электрод на Фиг. 22-24 проиллюстрирован как содержащий гидрогель, входящий в контакт с выводом, содержащим пружину, следует иметь в виду, что электроды и выводы могут иметь другие конфигурации, как описано в настоящем документе.
[0092] В то же время в других вариантах реализации изобретения электроды могут быть расположены на расстоянии друг от друга как в продольном направлении вдоль длины назальной вставной канюли, так и в радиальном направлении по окружности назальной вставной канюли. На Фиг. 25 проиллюстрирован пример дистального конца указанной назальной вставной канюли 2500, содержащей три электрода: дистальный электрод 2502, и первый и второй проксимальные электроды 2504 и 2506, разделенные вертикальным ребром 2508. Как проиллюстрировано, электроды 2504 и 2506 имеют стандартное продольное расположение (т.е., расположены горизонтально рядом друг с другом) и расположены проксимально по отношению к электроду 2502. На Фиг. 26 проиллюстрирован приводимый в качестве примера портативный стимулятор 2600, содержащий основную часть стимулятора 2602 и зонд стимулятора 2604, содержащий одну назальную вставную канюлю 2606, при этом назальная вставная канюля содержит электроды, которые расположены на расстоянии друг от друга как в продольном направлении вдоль длины канюли, так и в радиальном направлении по окружности канюли. Электрод 2610 расположен дистально к электродам 2612 и 2614, которые расположены на расстоянии друг от друга в радиальном направлении вокруг назальной вставной канюли 2606 и разделены вертикальным ребром 2616. Несмотря на то, что каждый электрод на Фиг. 25-26 проиллюстрирован как содержащий гидрогель, входящий в контакт с выводом, содержащим пружину, следует иметь в виду, что электроды и выводы могут иметь другие конфигурации, как описано в настоящем документе.
[0093] Следует понимать, что, несмотря на то, что в примерах, описанных выше, содержатся один, два или три электрода на назальных вставных канюлях, назальные вставные канюли могут иметь большее количество электродов (например, четыре, пять, шесть или более), которые могут быть расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении вдоль и/или радиально вокруг назальной вставной канюли в любом подходящем порядке расположения. В некоторых случаях каждый электрод может иметь отдельный вывод, в то время как в других случаях один или более электродов могут иметь электрически соединенные выводы (то есть, может быть на один и тот же потенциал).
[0094] В дополнение к этому или в качестве альтернативы, некоторые варианты реализации изобретения портативных стимуляторов могут содержать возвратный электрод, не расположенный на назальной вставной канюле, который может обеспечить альтернативный или дополнительный путь тока. Например, портативный стимулятор может содержать возвратный электрод, который располагается на основании зонда стимулятора или на основной части стимулятора. Возвратный электрод может быть сконфигурирован таким образом, чтобы входить в соприкосновение с различными анатомическими местоположениями, такими как, но, не ограничиваясь этим, рука или область тканей вблизи отверстия ноздри, колумелла, губной желобок или верхняя губа. В дополнение к этому следует понимать, что в конфигурациях, описанных в настоящем документе, в качестве альтернативы возвратные электроды могут быть сконфигурированы для подачи тока.
[0095] Например, на Фиг. 27А-27В проиллюстрированы приводимые в качестве примера портативные назальные стимуляторы, каждый из которых содержит одну канюлю и возвратный электрод, который не расположен на назальной вставной канюле. Проиллюстрировано, что имеются портативные назальные стимуляторы 2700 и 2740, каждый из которых имеет возвратные электроды 2702 и 2742, которые расположены на основных частях стимуляторов 2704 и 2744, соответственно. Таким образом, возвратные электроды могут быть выполнены с возможностью соприкосновения с рукой пользователя, в то время как активные электроды 2706 и 2746, 2748 выполнены с возможностью соприкосновения со слизистой оболочкой носа. На Фиг. 27С проиллюстрирован назальный стимулятор 2720, содержащий две назальные вставные канюли, каждая из которых содержит электрод, и содержащий возвратный электрод 2722, который расположен на основной части стимулятора 2724. Как проиллюстрировано на Фиг. 27А-27С, портативные стимуляторы, содержащие возвратные электроды, которые расположены на основной части стимулятора, могут иметь любое подходящее количество электродов, расположенных на назальных вставных канюлях, например, по одному на каждую канюлю (Фиг. 27А и 27С), два (Фиг. 27В), три, четыре, пять, шесть или более активных электродов.
[0096] Возвратные электроды на Фиг. 27А-27С проиллюстрированы как каждый из которых содержит полосу вокруг основных частей стимуляторов, но возвратные электроды, выполненные с возможностью соприкосновения с рукой пользователя, могут иметь любую подходящую форму. Например, возвратный электрод может содержать множество пересекающихся полос для приспосабливания к различным способам, которыми пользователь может удерживать стимулятор, или множество полос или поверхностей с одинаковыми возможностями, расположенных на расстоянии друг от друга вокруг основной части стимулятора. Это может быть предпочтительным, чтобы общая площадь поверхности возвратного электрода была достаточно большой для того, чтобы уменьшить импеданс до точки, в которой ток может проходить через возвратный электрод без превышения максимального напряжения. Возвратный электрод может содержать любые подходящие материалы, такие как, но, не ограничиваясь этим, один или более проводящих материалов, таких как металлы (например, нержавеющая сталь, титан, тантал, платина или платина-иридий, другие их сплавы, или тому подобное), проводящая керамика (например, нитрид титана), или гидрогели.
[0097] В других вариантах реализации изобретения возвратный электрод может быть расположен на основании зонда стимулятора вблизи основания назальной вставной канюли. Например, на Фиг. 28А и 28В проиллюстрированы назальные стимуляторы 2800 и 2820, каждый из которых имеют возвратные электроды 2802 и 2822, которые расположены на зондах стимулятора 2806 и 2826, соответственно, вблизи проксимального конца назальных вставных канюль 2804 и 2824. Возвратные электроды 2802 и 2822 проиллюстрированы как имеющие кольцевую форму вблизи проксимального конца назальных вставных канюль, при этом возвратные электроды выполнены с возможностью соприкосновения с областью тканей вблизи отверстия ноздри при введении назальной вставной канюли в полость носа. За счет использования возвратного электрода, расположенного рядом с отверстием ноздри, является возможным прохождение электрического тока через требуемую часть перегородки, несмотря на наличие только одной назальной вставной канюли (то есть, одного или более электродов только на одной стороне перегородки, в отличие от, по меньшей мере, одного электрода на каждой стороне перегородки). Следует иметь в виду, что в других вариантах реализации изобретения возвратные электроды могут иметь другие подходящие формы, такие как множество полос или контактных точек. Как проиллюстрировано на Фиг. 28А-28В, портативные стимуляторы, содержащие возвратные электроды, расположенные вблизи основания назальной вставной канюли, могут иметь любое подходящее количество электродов, расположенных на назальной вставной канюле, например, по одному на канюлю (Фиг. 28А), два (Фиг. 28В), три, четыре, пять, шесть или более электродов. Следует отметить, что, несмотря на то, что на Фиг. 28А-28В проиллюстрирован возвратный электрод, расположенный вблизи проксимального конца назальной вставной канюли стимулятора, содержащего одну назальную вставную канюлю, возвратные электроды также могут быть расположены вблизи проксимального конца одной или обеих назальных вставных канюль стимулятора, содержащего две назальные вставные канюли.
[0098] В других вариантах реализации изобретения возвратный электрод может быть расположен на основании зонда стимулятора вдали от проксимального конца назальной вставной канюли. Например, на Фиг. 29А-29В проиллюстрированы портативные стимуляторы, содержащие одну назальную вставную канюлю, выполненную с возможностью введения в первую ноздрю, и возвратный электрод, сконфигурированный с возможностью соприкосновения с областью тканей вблизи отверстия второй ноздри, прилегающей кожей и/или слизистой оболочкой носа. На Фиг. 29А проиллюстрирован портативный стимулятор 2900, содержащий один зонд стимулятора 2908. Зонд стимулятора 2908 содержит одну назальную вставную канюлю 2904, которая имеет один электрод 2906. Основание 2912 зонда стимулятора 2908 содержит возвратный электрод 2910. Стимулятор 2900 может быть выполнен таким образом, что в тех случаях, когда назальная вставная канюля 2904 вставляется в первую ноздрю, возвратный электрод 2910 находится в соприкосновении с областью тканей вблизи отверстия второй ноздри. На Фиг. 29В проиллюстрирован аналогичный портативный стимулятор 2950, содержащий зонд стимулятора 2958, который содержит одну назальную вставную канюлю 2954, содержащую два электрода 2956 и 2962, и основание 2952, содержащее возвратный электрод 2960, выполненный с возможностью соприкосновения с областью тканей вблизи отверстия второй ноздри.
[0099] В варианте реализации изобретения, который проиллюстрирован на Фиг. 29В, выводы могут иметь различные расположения, в результате чего каждый электрод или возвратный электрод могут иметь различные потенциалы, или пара может иметь один и тот же потенциал. Например, выводы, которые соединены с каждым из электродов 2956, 2962, и возвратным электродом 2960 могут быть в некоторых вариантах реализации изобретения разделены, как схематически проиллюстрировано на Фиг. 29С. В других вариантах реализации изобретения один из двух электродов 2956, 2962 могут иметь общий вывод с возвратным электродом 2960, как схематически проиллюстрировано на Фиг. 29D, в результате чего электрод и возвратный электрод имеют одинаковый потенциал. В других вариантах реализации изобретения два электрода 2956, 2962 могут иметь общий вывод, как проиллюстрировано на Фиг. 29Е. Резистор может необязательно располагаться между электродом и возвратным электродом, или между двумя электродами, и может повлиять на распределение подачи тока. Например, на Фиг. 29С проиллюстрирован резистор 2964, который расположен между электродом 2962 и возвратным электродом 2960. Эти различные варианты расположения могут повлиять на пространственную подачу тока, как описано в настоящем документе более подробно.
Пространственное управление
[0100] Электроды и возвратные электроды, описанные в настоящем документе, могут обеспечить возможность подачи раздражителя с использованием пространственно управляемых стимуляторов. Это означает, что регулирование тока может быть достигнуто путем управления конкретными путями тока между электродами или возвратными электродами, а в некоторых случаях, путь (пути) тока через ткани могут изменяться в динамике по времени для того, чтобы достичь пространственного моделирования. Ток, который подается электродом, или к каждому электроду, в некоторых случаях может индивидуально регулироваться для достижения этих эффектов. Например, одни и те же или различные формы сигнала, или не форма сигнала, могут быть поданы с помощью каждого из электродов в любой момент времени, и подача раздражителя с помощью каждого из электродов может изменяться в динамике по времени. Регулирование тока может обеспечить возможность регулирования, как пути тока, так и величины тока вдоль каждого пути. Регулирование тока может обеспечить возможность для определенных областей тканей быть целевыми для раздражителей, а пространственное моделирование может повлиять на восприятие раздражителя пациентом и может уменьшить приспособляемость. Пространственное моделирование может обеспечить нейронную активацию различных тканей в динамике по времени (например, тех или иных групп нервных ветвей, таких как, например, передний решетчатый нерв в слизистой оболочке носа). Например, в некоторых случаях это может быть интерпретировано как аналогия физическому перемещению системы, имеющей один фиксированный путь тока, тем самым снижая необходимость для пользователя перемещать электрод в носу для того, чтобы активировать различные группы нервных волокон.
[0101] В некоторых вариантах реализации изобретения приводимые в качестве примера анатомические целевые области могут содержать нервы, мышцы, слизистую оболочку или подслизистые ткани (например, слизистая оболочка или подслизистые ткани полости носа или пазухи), сенсорные клетки в лишенной волос коже и волосистой коже, железы или другие структуры пациента, которые участвуют в процессе слезоотделения или железистой вазодилатации и которые могут быть подвержены электрической стимуляции. Например, анатомические структуры могут содержать, но не ограничиваются этим, слезную железу, одну или более мейбомиевых желез, слезные протоки, кожные рецепторы (механорецепторы, чувствительные тельца Мейснера, нервно-сухожильные веретена, сухожильные органы Гольджи, тельца Руффини, рецепторы растяжения, нервные окончания Руффини, Пачиниевы тельца и нервные окончания, рецепторы волосяного фолликула, свободные нервные окончания, терморецепторы, колбы или тельца Краузе, ноцирецепторы), парасимпатические нервы, волокна и нейриты, симпатические нервы, волокна и нейриты, слезные ветви, слезный нерв, периваскулярные нервы слезной артерии и их ветви, нервные волокна, которые иннервируют мейбомиевы железы, миоэпителиальные клетки слезной железы, ациноциты слезной железы, или клетки протока слезной железы. В еще одном дополнительном варианте реализации изобретения анатомическая структура представляет собой подблоковый нерв. В других вариантах реализации изобретения анатомическая структура представляет собой кожный рецептор, который отвечает за ощущение изменений в давлении или температуре в динамике по времени, или группу кожных рецепторов в области кожи, которые отвечают на изменения в давлении, которое применяется к коже непосредственно или косвенно путем перемещения волос, растущих в коже, или нервы, иннервирующие кожные рецепторы, которые отвечают на изменения в давлении, которое применяется к коже или волосам в коже, или на изменения температуры в коже, включая слизистую оболочку, подслизистый слой носа или конъюнктиву в глазном яблоке.
[0102] В некоторых случаях может быть предпочтительным подавать электрические раздражители, описанные в настоящем документе, к одному или более нервам, которые иннервируют ткани слезной железы. В других случаях может быть предпочтительным подавать электрические раздражители, описанные в настоящем документе, на слизистую оболочку носа. Это может вызвать слезоотделение путем активирования назолакримального рефлекса. В некоторых случаях целевая область может содержать ткани, которые иннервируются передней решетчатой ветвью носоресничного нерва. В другом варианте реализации изобретения анатомическая структура представляет собой задний решетчатый нерв. В некоторых случаях целевая область слизистой оболочки носа может находиться выше колумеллы. Это может в некоторых случаях быть рядом с нижним концом назальной кости (т.е., вблизи границы раздела между назальной костью и верхним латеральным хрящом). Таким образом, раздражитель может быть подан от около 20 мм до около 35 мм внутрь полости носа пациента, а в некоторых случаях с помощью электрода от около 25 мм до около 35 мм внутрь полости носа пациента. В других случаях целевая область может представлять собой колумеллу. Может быть предпочтительным, чтобы раздражитель подавался в переднюю часть полости носа, внутри ноздрей и кпереди от носовых раковин, а в некоторых случаях, в местоположение, находящееся спереди, от средней носовой раковины, или в местоположение, находящееся спереди от нижней носовой раковины. Раздражитель может быть подан, по меньшей мере, частично через ткани перегородки или вблизи нее, и в некоторых случаях это может быть предпочтительным для того, чтобы задавать путь для раздражителя таким образом, что часть его направляется в сторону передней части носа. Это может обеспечить возможность селективной активации нервов в передней части перегородки (например, глазной ветви тройничного нерва) при сведении к минимуму активации нервов по направлению к задней части перегородки носа, что может уменьшить негативные побочные эффекты, которые могут возникнуть от стимуляции нервов, иннервирующих зубы, и что может уменьшить ринорею. Кроме того, в некоторых случаях может быть предпочтительным задавать путь для раздражителя для того, чтобы уменьшить негативные побочные эффекты, которые могут возникнуть от стимуляции обонятельной области.
[0103] Одним из способов достижения стимуляции одной или более из этих целевых областей может быть регулирование тока. Например, ток может быть направлен, чтобы протекать по пути таким образом, чтобы концентрироваться в областях, где целевой нерв (например, передний решетчатый нерв) расположен (например, в определенных частях перегородки), избегая в то же время стимулирования областей, которые могут вызвать дискомфорт или ненужные неприятные ощущения (например, частей тройничного нерва, которые иннервируют зубы). Посредством управления током таким образом избирательная активация конкретных нервов может быть достигнута с использованием форм сигналов, когда нет возможности иным способом достигнуть избирательной активации.
[0104] Например, в портативных устройствах для стимуляции, которые содержат одну или более назальные вставные канюли, регулирование тока может быть использовано для пропускания тока между электродами на одной и той же канюле и, в дополнение к этому или в качестве альтернативы, в устройствах, которые содержат две назальные вставные канюли, между электродами на разных канюлях. Как описано в настоящем документе, портативные устройства для стимуляции могут также содержать один или более возвратных электродов для того, чтобы обеспечить дополнительные возможные пути тока. Пространственное управление может обеспечить возможность управления, как путями тока, так и величиной тока вдоль каждого пути, и может обеспечить возможность их изменения в динамике по времени. С использованием управления путями тока отдельные участки ткани могут быть выбраны в качестве целевых. В некоторых вариантах реализации изобретения регулирование тока может быть использовано для регулирования местоположения подачи раздражителя к требуемой области ткани без необходимости перемещать имплантированный или временно вставленный стимулятор.
[0105] В некоторых случаях регулирование тока может быть выполнено при наличии изолированных цепей с отдельными источниками тока для каждого пути, при этом каждый из них является незаземленным без общей линии заземления. В других случаях регулирование тока может быть выполнено с использованием одного источника тока на основе значений импеданса множества путей. Регулирование тока в некоторых случаях также может быть проведено с использованием мультиплексора, который может быть расположен внутри генератора формы сигнала. В других случаях это может быть осуществлено с использованием избирательности по частоте, например, с помощью различных электродов, которые соединены с приемными катушками, имеющими различные резонансные частоты, в результате чего небольшие изменения в частотах блока управления могут обеспечить возможность для селективной подачи раздражителя с помощью электродов.
[0106] В качестве одного примера пространственного управления на Фиг. 30А изображен иллюстративный стимулятор 3000, содержащий две назальные вставные канюли 3002 и 3004, каждая из которых содержит два электрода 3006, 3008 и 3010, 3012, соответственно. Регулирование тока может быть использовано для пропускания тока через различные пути между четырьмя электродами, в том числе между двумя назальными вставными канюлями, между электродами на одной и той же назальной вставной канюле, или на обеих, что может привести к стимуляции различных анатомических целевых областей.
[0107] На Фиг. 30В-30Е проиллюстрированы варианты реализации изобретения, показывающие какими путями может быть направлен ток между электродами. В некоторых вариантах реализации изобретения ток может быть направлен протекать от одного или более электродов на канюле 3002 к одному или более электродам на канюле 3004. Например, на Фиг. 30В проиллюстрировано, что ток подается от электрода 3006, в то время как от электрода 3008 ток не подается. Ток от электрода 3006 направляется в направлении электродов 3010 и 3012, которые функционируют в качестве обратных электродов, в результате чего часть (например, 50%) тока протекает от электрода 3006 к электроду 3010, и часть (например, 50%) тока протекает от электрода 3006 к электроду 3012. На Фиг. 30С проиллюстрировано, что ток также проходит от одной назальной вставной канюли до другой, но в этой конфигурации электроды 3006 и 3008 оба подают ток, а электроды 3010 и 3012 оба действуют в качестве возвратных электродов, в результате чего часть (например, 50%) суммарного тока протекает от электрода 3006 к электроду 3010, и часть (например, 50%) суммарного тока протекает от электрода 3008 к электроду 3012. На Фиг. 30D проиллюстрировано, что ток протекает от одной назальной вставной канюли к другой, и электроды 3006 и 3008 оба подают ток, а электроды 3010 и 3012 оба действуют в качестве возвратных электродов. Тем не менее, в отличие от примера, проиллюстрированного на Фиг. 30С, часть (например, 50%) суммарного тока протекает от электрода 3006 к электроду 3012, и часть (например, 50%) суммарного тока протекает от электрода 3008 к электроду 3010. Следует иметь в виду, что ток не обязательно должен быть разделен поровну между путями в этих примерах, и что большее количество тока может быть направлено через один из двух путей.
[0108] В то время как в примерах, проиллюстрированных на Фиг. 30B-30D, ток проходит от электрода на первой канюле 3002 к электроду на второй канюле 3004, в других вариантах реализации изобретения ток может быть направлен между электродами на одной и той же канюле. Например, на Фиг. 30Е проиллюстрировано, что ток подается от электрода 3006, а электрод 3008 на той же канюле и электрод 3010 на другой канюле выступают в качестве возвратных электродов. Это означает, что часть (например, 80%) тока может проходить от электрода 3006 на первой канюле 3002 к электроду 3010 на второй канюле 3004, в то время как остальная часть (например, 20%) может проходить от электрода 3006 к электроду 3008, которые оба расположены на первой канюле 3002. В каждой конфигурации, проиллюстрированной на Фиг. 30В-30Е, описанное регулирование тока может быть выполнено, например, при наличии изолированных цепей с отдельными источниками тока для каждого пути, при этом каждый из них является незаземленным без общей линии заземления. Каждая конфигурация регулирования тока, проиллюстрированная на Фиг. 30В-30Е может привести к тому, что будут простимулированы различные анатомические целевые области вблизи и внутри перегородки.
[0109] Сила тока может также регулироваться между одним или более электродами, которые располагаются на назальной вставной канюле, и одним или более возвратными электродами. Возвращаясь к портативному назальному стимулятору, проиллюстрированному на Фиг. 29А-29В, следует отметить, что каждая из электрических конфигураций, проиллюстрированных на Фиг. 29С-29Е может иметь в результате различную пространственную конфигурацию подачи тока, и, таким образом, стимулирование анатомической целевой области. Например, на Фиг. 29С проиллюстрирован резистор 2964, который расположен между электродом 2962 и возвратным электродом 2960. В этой конфигурации, в случае, когда электрод 2956 подает ток, наличие резистора 2964 приводит к меньшей силе тока, который проходит от электрода 2956 к электроду 2962, и к большей силе тока, который проходит от электрода 2956 к возвратному электроду 2960, по сравнению с конфигурацией без резистора 2964. В результате, когда назальная вставная канюля 2954 вставляется в ноздрю таким образом, что электроды 2956 и 2962 находятся в соприкосновении со слизистой оболочкой носа, большая сила тока может проходить через перегородку, по сравнению с конфигурацией без резистора 2964. В некоторых вариантах реализации изобретения резистор может представлять собой переменный резистор. Он может быть управляемым при использовании, в результате чего пользователь может регулировать силу стимуляции.
[0110] В качестве еще одного примера на Фиг. 31 проиллюстрировано регулирование тока, проходящего через множество путей с использованием портативного стимулятора 3150, который содержит назальную вставную канюлю 3152, содержащую первый и второй электроды 3154 и 3156, а также возвратный электрод 3160, выполненный с возможностью соприкосновения с рукой пользователя, в то время как первый и второй электроды находятся в соприкосновении со слизистой оболочкой носа пользователя. Как проиллюстрировано, ток может регулироваться таким образом, что часть (например, 70%) тока проходит от электрода 3156 к электроду 3154 на назальной вставной канюле 3152, как проиллюстрировано стрелкой 3162, в то время как часть (например, 30%) тока проходит от электрода 3156 к возвратному электроду 3160 на основной части стимулятора 3158, как проиллюстрировано стрелкой 3164. В результате этого может быть более высокая плотность тока, и вследствие этого более высокое падение напряжения по всей площади области целевого нерва (например, переднего решетчатого нерва), в то время как более низкая плотность тока будет проходить через другие области. Следует иметь в виду, что стрелки 3162, 3164 и другие стрелки, представляющие пути тока в данном описании, не предназначены для иллюстрации точного физического пути тока через ткани, а скорее иллюстрируют исходную точку и возврат тока по отношению к устройству. Фактический путь тока через ткани, как он проходит от исходной точки до возвращения, будет зависеть от формы тканей и их свойств.
[0111] Пути, с использованием которых ток регулируется, могут быть изменены в динамике по времени для пространственного моделирования подачи раздражителя. То есть, к примеру, в течение первого периода времени ток может проходить через первое множество пути (путей), и в течение второго периода времени ток может проходить через второе множество пути (путей). Это может создать ощущение блуждающего раздражителя, что может уменьшить приспособляемость пациента к раздражителю. Например, портативный назальный стимулятор 3000 может быть выполнен с возможностью циклического повторения процесса, либо с заранее определенным режимом работы, работы в произвольном порядке или под управлением пользователем, с использованием шаблонов регулирования тока, проиллюстрированных на Фиг. 30В-30Е.
[0112] В качестве другого примера, на Фиг. 32А-32В проиллюстрирован стимулятор 3200, который содержит первую назальную вставную канюлю 3202 и вторую назальную вставную канюлю 3204. Первая назальная вставная канюля 3202 содержит первый электрод 3206 и второй электрод 3208, в то время как вторая назальная вставная канюля 3204 содержит один электрод 3210. Стимулятор 3200 может иметь первую конфигурацию (проиллюстрированную на Фиг. 32А), в которой ток протекает от электрода 3206 на первой назальной вставной канюле 3202 к электроду 3210 на второй назальной вставной канюле 3204, и вторую конфигурацию (проиллюстрированную на Фиг. 32В) в которой ток протекает от электрода 3208 на первой назальной вставной канюле 3202 к электроду 3210 на второй назальной вставной канюле 3204. Для переключения между первой и второй конфигурациями стимулятор 3200 может содержать переключатель 3222, который схематически проиллюстрирован на Фиг. 32С и обеспечивает возможность выбора выхода 3224, что приводит к подаче тока от электрода 3206, или выбора выхода 3226, что приводит к подаче тока от электрода 3208. В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 32С также проиллюстрированы два генератора сигнала 3212 и 3214, которые описаны более подробно ниже, но следует понимать, что стимулятор может содержать меньшее или большее количество генераторов сигнала. Например, на Фиг. 32D проиллюстрирована схематическая иллюстрация части альтернативной конфигурации схемы для стимулятора, который содержит один генератор сигнала 3252, выход из которого может быть направлен с помощью селекторных переключателей 3258 и 3250 мультиплексора 3260 к первому выходу 3254 или второму выходу 3256. Выход 3254 может быть направлен к первому электроду (например, электроду 3206), а выход 3256 может быть направлен ко второму электроду (например, электроду 3208).
[0113] При переключении подачи тока от разных электродов, путь тока может быть изменен в динамике по времени, что может обеспечить возможность стимуляции различных областей тканей в динамике по времени. Это в свою очередь может уменьшить приспосабливание и/или может обеспечить возможность сделать целевыми конкретные анатомические области. В некоторых случаях может быть предпочтительным на время сделать целевыми конкретные области. Например, периодическая частичная активация CN-V2 может уменьшить ощущение необходимости чихания, которое, в противном случае, может восприниматься при стимуляции переднего решетчатого нерва.
[0114] Подобным образом, на Фиг. 33 проиллюстрирован вид в разрезе стимулятора 2300, проиллюстрированного на Фиг. 23А-23В. Как проиллюстрировано на Фиг. 33, стимулятор 2300 может быть сконфигурирован таким образом, что ток может регулироваться с использованием различных путей. Например, ток, протекающий от электрода 2312 на первой назальной вставной канюле, может проходить к электроду 2316 на второй назальной вставной канюле с использованием пути 3202; к электроду 2314 на второй назальной вставной канюле с использованием пути 3206; или к электроду 2310 на первой назальной вставной канюле с использованием пути 3204.
[0115] В некоторых вариантах реализации изобретения ток может регулироваться последовательно с использованием различных путей. Этот тип пространственного моделирования может быть достигнут в стимуляторах, содержащих один источник тока, который используется для приведения в действие двух или более электродов вместе с общей линией заземления. Это может быть осуществлено с использованием, например, мультиплексора. Ток также может регулироваться одновременно с использованием различных путей. Этот тип регулирования тока может быть достигнут в стимуляторах, содержащих множество независимых или электрически незаземленных источников тока. В этих вариантах реализации изобретения мультиплексор также может быть использован для управления, при котором электроды получают ток от каждого источника.
[0116] В то время как рассмотренные выше фигуры иллюстрируют применение регулирования тока с использованием портативного назального стимулятора, следует иметь в виду, что регулирование тока может быть применено с использованием других устройств, таких как имплантируемые стимуляторы (например, стимуляторы, которые имплантируются в глазной или назальной областях), описанные в настоящем документе. Возможность создания целевых конкретных областей тканей без перемещения точек соприкосновения электрода может быть особенно полезным в случае имплантируемых стимуляторов, которые имеют фиксированное расположение по отношению к тканям.
[0117] В тех случаях, когда стимуляторы сконфигурированы для пространственного моделирования подачи раздражителя, пространственное моделирование может иметь любые подходящие параметры. Например, подача тока может переключаться между двумя или более путями с предварительно заданной частотой, например, через каждые около 0,5 секунды, 1 секунду, 2 секунды, 5 секунд, 10 секунд или большую продолжительность времени. В других вариантах реализации изобретения пользователь может иметь возможность переключаться между двумя или более путями с использованием пользовательского интерфейса, такого как пользовательский интерфейс, описанный в настоящем документе. В еще одних вариантах реализации изобретения путь может быть выбран врачом для отдельного пациента. Например, в тех случаях, когда стимулятор представляет собой имплантируемый стимулятор, врач может быть в состоянии выбрать путь после имплантации таким образом, что стимулируемые ткани могут быть специально приведены в соответствие после имплантации без необходимости коррекции участка имплантации.
Формы сигналов
[0118] Формы сигналов для электрической стимуляции, которые подаются с использованием стимуляторов, описанных в настоящем документе, могут быть адаптированы для конкретных схем лечения и/или конкретных пациентов. В вариантах реализации изобретения стимуляторов, сконфигурированных для подачи тока с использованием двух или более путей, различные формы сигналы могут быть поданы с использованием каждого пути, а подаваемая через каждый путь форма сигнала может быть изменена в динамике по времени. Как проиллюстрировано на Фиг. 32С, стимулятор может содержать первый генератор сигнала 3212, выполненный с возможностью генерирования первой формы сигнала, и второй генератор сигнала 3214, выполненный с возможностью генерирования второй формы сигнала. Мультиплексор 3230 может иметь соответствующие первую и вторую линию выбора 3218 и 3220. В комбинации с переключателем 3222, описанным выше, мультиплексор 3230 может обеспечить возможность подачу формы сигнала от обоих генераторов сигнала либо к электроду назальной вставной канюли 3202, либо к точке возврата тока 3228. Несмотря на то, что на Фиг. 32С проиллюстрированы только два генератора сигналов и два выхода, следует иметь в виду, что подобная конфигурация может быть использована для произвольного числа генераторов сигналов и выходов. Форма сигнала, создаваемая каждым генератором сигналов, может иметь любые подходящие параметры, и может представлять собой любую из форм сигналов, описанных в настоящем документе более подробно.
[0119] Как описано в настоящем документе более подробно, в тех случаях, когда используется временное моделирование форм сигналов для электрической стимуляции, параметры формы сигнала, такие как, например, форма, частота, амплитуда и длительность импульса могут быть модулированы. Частота, длительность импульса и/или амплитуда формы сигнала могут быть модулированы по линейному закону, в геометрической прогрессии, в виде пилообразной, синусоидальной формы и т.д., или они могут быть модулированы в произвольном порядке. Стимуляция также может быть прервана в рамках временного моделирования. Это означает, что стимуляция может проводиться в режиме лечение/перерыв, например, с продолжительностями 1 секунда лечение/1 секунда перерыв, 5 секунд лечение/5 секунд перерыв и т.д. Может быть также использована модуляция формы сигнала (например, прямоугольная форма по сравнению с треугольной и по сравнению с экспоненциальной) в ритмическом или недетерминированном, неритмическом виде. Таким образом могут быть достигнуты многочисленные вариации временного моделирования формы сигнала. Следует понимать, что комбинации этих изменений параметров в динамике по времени в повторяющемся порядке могут быть также приняты в расчет при временном моделировании. В некоторых случаях может быть использовано временное моделирование в произвольном порядке. Временное моделирование может способствовать предотвращению привыкания пациента к применяемой стимуляции (то есть, может способствовать предотвращению уменьшения реакции пациента на стимуляцию во время проведения стимуляции).
[0120] В некоторых случаях может быть предпочтительным, чтобы конфигурировать формы сигнала стимуляции для того, чтобы свести к минимуму побочные эффекты. В некоторых случаях может быть предпочтительным, чтобы способствовать стимуляции нервов с большим диаметром (например, афферентных волокон тройничного нерва), что может стимулировать терапевтический эффект, в то же время, уменьшая стимуляцию более мелких нервов (например, А-дельта нервных волокон, С-волокон, симпатических и парасимпатических волокон), что может привести к боли, дискомфорту или продуцированию слизи. Как правило, при малых длительностях импульса пороговое значение активации для нервов большего диаметра может быть ниже, чем пороговое значение активации для более мелких нервных волокон. И наоборот, при большей длительности импульса пороговое значение активации для нервов большего диаметра может быть более высоким, чем пороговое значение активации для более мелких нервных волокон. Соответственно, в некоторых случаях может быть предпочтительным, чтобы выбрать длительность импульса, при которой предпочтительно активируются нервы с большим диаметром. В некоторых вариантах реализации изобретения длительность импульса может составлять от 50 мкс до около 1200 мкс. В качестве другого примера некоторые формы сигналов могут свести к минимуму активацию ветвей тройничного нерва (например, CN V2), которые проходят к зубам. Они могут содержать формы сигнала с длительностью импульса в диапазоне от 30 мкс до 300 мкс, с частотой от 10 Гц до 150 Гц, и с амплитудой силы тока от 0,1 мА до 5 мА.
[0121] Стимуляция может быть проведена периодически с регулярными или нерегулярными интервалами. Пачки импульсов для стимуляции могут подаваться периодически с регулярными или нерегулярными интервалами. Амплитуда стимуляции, длительность импульса или частота могут быть изменены во время проведения курса стимуляции. Например, амплитуда стимуляции может линейно изменяться от низкой амплитуды до более высокой амплитуды в течение определенного периода времени. В других вариантах реализации изобретения амплитуда стимуляции может линейно изменяться от высокой амплитуды до более низкой амплитуды в течение определенного периода времени. Длительность импульса стимуляции также может линейно изменяться от малой длительности импульса до большей длительности импульса в течение определенного периода времени. Длительность импульса стимуляции может линейно изменяться от большей длительности импульса до меньшей длительности импульса в течение определенного периода времени. Период линейных изменений может находиться в диапазоне от 1 секунды до 15 минут. В качестве альтернативы период линейных изменений может находиться в диапазоне от 5 секунд до 30 секунд.
[0122] Временно моделированные формы сигналов для стимуляции, описанные в настоящем документе, могут быть использованы для повышения комфорта пациента и/или могут быть использованы для повышения эффективности стимуляции, и таким образом, описанные ниже, представляют собой параметры формы сигнала, которые могут быть использованы отдельно или в комбинации для того, чтобы повысить комфорт и/или эффективность.
[0123] Следует принимать во внимание, что описанные в рамках настоящего документа формы сигналов могут быть поданы с использованием многополярной конфигурации, такой как, например, биполярная, трехполярная, четырехполярная или с более высоким порядком полярности конфигурация, или монополярной конфигурации с дистальной точкой возврата тока. Формы сигналов могут представлять собой синусоидальные, квазисинусоидальные, прямоугольные, пилообразные, линейные или треугольные формы сигналов, усеченные их варианты (например, в случае плато формы сигнала, когда достигается определенная амплитуда) или тому подобное, как описано более подробно в настоящем документе.
Форма
[0124] В некоторых случаях форма сигнала или его модуляция может повлиять на комфорт и/или эффективность стимуляции. В тех случаях, когда стимулятор (электродное устройство) сконфигурирован для создания формы электрического сигнала в импульсном формате, импульсы могут представлять собой любые подходящие импульсы (например, квадратный импульс, гаверсинус или тому подобное). Импульсы, подаваемые с использованием этих форм сигналов, могут быть двухфазными, синусоидальными монофазными, или монофазными, или тому подобными. В тех случаях, когда импульс является двухфазным, импульс может содержать пару однофазных участков, имеющих противоположные полярности (например, первую фазу и сбалансированную по заряду фазу, имеющую полярность, противоположную первой фазе). Каждая фаза двухфазного импульса может быть либо управляемой по напряжению, либо управляемой по току. В некоторых вариантах реализации изобретения, как первая фаза, так и сбалансированная по заряду фаза двухфазного импульса могут быть управляемыми по току. В других вариантах реализации изобретения, как первая фаза, так и сбалансированная по заряду фаза двухфазного импульса могут быть управляемыми по напряжению. В других вариантах реализации изобретения первая фаза двухфазного импульса может быть управляемой по току, а вторая фаза двухфазного импульса может быть управляемой по напряжению, или наоборот. В некоторых случаях сочетание контролируемой по току двусторонней стимуляции и управляемой по напряжению балансировки заряда может обеспечить возможность для односторонней стимуляции, а также путем изменения формы сигнала может обеспечить возможность переключения между областями стимуляции, например, между ноздрями, в тех случаях, когда электроды расположены в каждой ноздре, как описано в настоящем документе.
[0125] В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых форма сигнала содержит двухфазный импульс, может быть предпочтительным конфигурировать двухфазный импульс, сбалансированный по заряду таким образом, чтобы суммарный заряд, который подается двухфазным импульсом, приблизительно был равен нулю. В некоторых вариантах реализации изобретения двухфазный импульс может быть симметричным, в результате чего первая фаза и сбалансированная по заряду фаза имеют одинаковую длительность импульса и амплитуду. При наличии симметричного двухфазного импульса может быть обеспечена возможность подачи одного и того же типа раздражителя, например, в каждую полость носа. Импульсы первой фазы могут стимулировать первую сторону носа (обеспечивая при этом сбалансированную по заряду фазу ко второй стороне носа), в то время как импульсы противоположной фазы могут стимулировать вторую сторону носа (в то же время, обеспечивая сбалансированную по заряду фазу к первой стороне носа).
[0126] В других вариантах реализации изобретения, в которых форма сигнала содержит двухфазный импульс, двухфазный импульс может быть асимметричным, при этом амплитуда и/или длительность импульса первого импульса могут отличаться от сбалансированной по заряду фазы. Даже если двухфазный импульс является асимметричным, двухфазный импульс может быть сбалансированным по заряду. Например, катодный импульс может иметь более низкую амплитуду, но большую длительность, чем анодный импульс, или катодный импульс может иметь более высокую амплитуду, но меньшую длительность, чем анодный импульс. В обоих случаях инжекция заряда (амплитудно-временная длительность) может быть одинаковой для каждого импульса, в результате чего суммарный заряд, который подается двухфазным импульсом, приблизительно равняется нулю.
[0127] Форма сигнала может быть изменена для того, чтобы предпочтительно активировать ткани вблизи электрода. Например, на Фиг. 5А-5С проиллюстрированы приводимые в качестве примера формы сигнала, сконфигурированные для предпочтительной активации тканей вблизи одного из двух электродов, и при этом преимущественная активация может перемещаться от одного электрода к другому в динамике по времени. В вариантах реализации изобретения, в которых стимулятор представляет собой портативный стимулятор, выполненный таким образом, что имеется электрод в каждой ноздре, например, такая преимущественная активация может обеспечить возможность для преимущественной активации тканей в одной из двух ноздрей, которая может изменяться в динамике по времени. Например, на Фиг. 5А проиллюстрирован вариант двухфазной сбалансированной по заряду формы сигнала 518, в которой отношение сторон (амплитуда: длительность) импульсов изменяются в динамике по времени. Проиллюстрированное на фигурах представляет собой форму сигнала, который имеет первый шаблон, в котором ведущий катодный импульс имеет большую амплитуду и меньшую длительность по сравнению со следующим анодным импульсом. Этот шаблон обнаруживается в периоды времени, указанные ссылочными позициями 510 и 514. Форма сигнала имеет второй шаблон, в котором ведущий катодный импульс имеет меньшую амплитуду и большую продолжительность по сравнению со следующим анодным импульсом. Этот шаблон обнаруживается в периоды времени, указанные ссылочными позициями 512 и 516. Следует принимать во внимание, что каждый период времени может иметь любую подходящую длительность и, по этой причине, содержать любое подходящее количество импульсов. В качестве одного примера, каждый период времени может длиться в течение около 1 секунды. В других примерах каждый период времени может длиться в течение менее чем 1 секунда, от около 1 до около 5 секунд, от около 5 до около 10 секунд, от около 10 до около 20 секунд, или большее количество времени.
[0128] В некоторых вариантах реализации изобретения форма сигнала может переходить между двумя соотношениями сторон скачкообразно. В других вариантах реализации изобретения переход может быть постепенным, когда соотношение сторон катодного импульса может увеличиваться в динамике по времени, а затем уменьшаться в динамике по времени, в то время как соотношение сторон анодного импульса может уменьшаться в динамике по времени, а затем возрастать в динамике по времени. На Фиг. 5B проиллюстрирован пример сигнала 520, который постепенно переходит между соотношением сторон. Такое увеличение и уменьшение может иметь любую подходящую форму, такую как линейное увеличение и уменьшение, или синусоидальное увеличение и уменьшение. В других вариантах реализации изобретения переход может иметь пилообразную форму, в которой соотношение сторон катодного импульса возрастает постепенно в динамике по времени, в то время как соотношение сторон анодного импульса постепенно уменьшается в динамике по времени, а затем соотношение сторон катодного импульса резко уменьшается, в то время как соотношение сторон анодного импульса резко возрастает.
[0129] В некоторых вариантах реализации изобретения полярность переключается назад и вперед между шаблоном, в котором катодный импульс является первым, и шаблоном, в котором анодный импульс является первым. Например, на Фиг. 5С проиллюстрирован вариант такой формы сигнала для стимуляции 522. Как там проиллюстрировано, периоды времени, указанные ссылочными позициями 502 и 506 могут иметь катодный импульс, а затем анодный импульс, в то время как периоды времени, указанные ссылочными позициями 504 и 508, могут иметь анодный импульс, а затем катодный импульс. Следует принимать во внимание, что каждый период времени может иметь любую подходящую длительность. В качестве одного примера, каждый период времени может длиться в течение около 1 секунды. В других примерах каждый период времени может длиться в течение менее чем 1 секунда, около 1-5 секунд, около 5-10 секунд, около 10-20 секунд, или большее количество времени. В некоторых вариантах реализации изобретения каждый период времени может длиться в течение одной пары импульсов, в результате чего форма сигнала для стимуляции включает повторяющийся шаблон из двух анодных импульсов и двух катодных импульсов.
[0130] Несмотря на то, что шаблоны, имеющие изменяющееся соотношение между амплитудой и длительностью могут иметь однотипную инжекцию заряда, они могут предпочтительно активировать ткани вблизи одного из двух электродов. Это означает, что когда ведущий катодный импульс имеет большую амплитуду и меньшую длительность, чем анодный импульс, форма сигнала может предпочтительно активировать ткани вблизи катодного электрода; при этом, когда ведущий катодный импульс имеет меньшую амплитуду и большую длительность, чем анодный импульс, форма сигнала может предпочтительно активировать ткани вблизи анодного электрода. Изменение соотношения и переключение полярностей, как описано в настоящем документе, может увеличить отклик слезоотделения и/или вызвать изменение состава слезной жидкости в результате стимуляции. Это может происходить потому, что переключение полярностей приводит к нелинейному добавлению раздражителей, которые воспринимаются центральной нервной системой, а также переключение полярностей может уменьшить приспосабливание пациента к раздражителям. В дополнение к этому, некоторые стимуляторы, описанные в настоящем документе, могут быть сконфигурированы таким образом, что пользователь может иметь возможность изменять соотношение сторон двухфазной формы сигнала для того, чтобы изменить расположение или степень преимущественной активации, например, с использованием пользовательского интерфейса. Для некоторых пациентов регулирование соотношения сторон может привести к восприятию более симметричной формы сигнала и/или получению в результате более симметричного двустороннего эффекта от лечения. В некоторых случаях может быть предпочтительным иметь асимметричный двусторонний эффект от лечения или односторонний эффект от лечения, например, у пациента, который имеет более тяжелое течение болезни «сухого глаза» в одном глазу, чем в другом. В таких случаях пациент может использовать пользовательский интерфейс для регулировки соотношения сторон для достижения желаемого асимметричного эффекта.
Частота
[0131] Для лечения болезни «сухого глаза» или для того, чтобы иным образом получить слезоотделение в ответ на стимулирование тканей, стимуляторы, описанные в настоящем документе, могут быть сконфигурированы для генерирования одного из нескольких сигналов с частотами, которые являются подходящими для стимулирования целевых тканей (например, нерва). Частота может повлиять на комфорт и/или эффективность стимуляции. Как правило, частота предпочтительно составляет от около 0,1 Гц до около 200 Гц. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения частота предпочтительно составляет от около 10 Гц до около 200 Гц. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения частота предпочтительно составляет от около 30 Гц до около 150 Гц. В других вариантах реализации изобретения частота предпочтительно составляет от около 50 Гц до около 80 Гц. В других вариантах реализации изобретения частота предпочтительно составляет от около 30 Гц до около 60 Гц. В некоторых вариантах реализации изобретения частота может составлять около 1,5 Гц, около 10,25 Гц, около 70 Гц, около 150 Гц, около 25 Гц, около 27,5 Гц, около 30 Гц, около 32,5 Гц, около 35 Гц, около 37,5 Гц, около 40 Гц, около 42,5 Гц, около 45 Гц, около 47,5 Гц, около 50 Гц, около 52,5 Гц, около 55 Гц, около 57,5 Гц, около 60 Гц, около 62,5 Гц, или около 65 Гц. В некоторых вариантах реализации изобретения высокие частоты, такие как от около 145 Гц до около 155 Гц, могут быть слишком высокими для каждого импульса для того, чтобы стимулировать/активировать ткани целевой области. В результате этого стимуляция может восприниматься пациентом как элемент случайности, что, в свою очередь, может способствовать уменьшению степени привыкания пациента. Частоты, описанные в настоящем документе, могут быть пригодными для стимулирования целевой ткани для того, чтобы инициировать рефлекторную цепь, которая активирует слезную железу для продуцирования слезной жидкости, и/или могут быть пригодными для непосредственного возбуждения эфферентных волокон, которые иннервируют слезную железу. В некоторых случаях частота может быть выбрана для преимущественной активации определенных целевых анатомических областей, которые описаны в настоящем документе.
Амплитуда
[0132] Для лечения болезни «сухого глаза» или для того, чтобы иным образом получить слезоотделение в ответ на стимулирование тканей, стимуляторы, описанные в настоящем документе, могут быть сконфигурированы для подачи тока, который является подходящим для стимулирования целевых тканей (например, нерва). Максимальная амплитуда силы тока или ее модуляция может повлиять на комфорт и/или эффективность стимуляции. В тех случаях, когда раздражитель содержит двухфазный импульс и первая фаза двухфазного импульса регулируется по току, первая фаза предпочтительно может иметь амплитуду силы тока от около 1,0 мА до около 10 мА. Амплитуды в пределах этих диапазонов могут быть достаточно высокими для того, чтобы стимулировать ткани целевой области, но достаточно низкими для того, чтобы избежать какого-либо существенного нагрева тканей, абляции тканей или тому подобного. В некоторых вариантах реализации изобретения амплитуда силы тока может быть в пределах от около 1,0 мА до 5,0 мА. В других вариантах реализации изобретения первая фаза может иметь амплитуду силы тока около 0,1 мА, около 0,2 мА, около 0,3 мА, около 0,4 мА, около 0,5 мА, около 0,6 мА, около 0,7 мА, около 0,8 мА, около 0,9 мА, или около 1,0 мА. В некоторых вариантах реализации изобретения амплитуда силы тока может быть переменной. Например, амплитуда силы тока может варьироваться от около 1,3 мА до около 1,5 мА, от около 2,2 мА до около 2,5 мА, от около 3,2 мА до около 3,7 мА, от около 4,3 мА до около 5,0 мА. В тех случаях, когда первая фаза двухфазного импульса является управляемой по напряжению, первая фаза предпочтительно может иметь амплитуду от около 10 мВ до около 100 В.
[0133] В тех случаях, когда стимулятор сконфигурирован для подачи формы сигнала в импульсном формате, в некоторых вариантах реализации изобретения амплитуда импульсов может быть постоянной в динамике по времени. В других вариантах реализации изобретения амплитуда импульсов может изменяться в динамике по времени. Это может уменьшить приспосабливание пациента. В некоторых вариантах реализации изобретения амплитуда импульсов может увеличиваться (линейно, в геометрической прогрессии и т.д.) от минимального значения до максимального значения, падать до минимального значения и повторяться по мере необходимости. В некоторых вариантах реализации изобретения амплитуда импульсов может изменяться в соответствии с синусоидальным профилем. В другом варианте реализации изобретения, как проиллюстрировано на Фиг. 6А, амплитуда может периодически увеличиваться от исходного уровня амплитуды (А) к более высокой амплитуде (В) для одиночного импульса. В еще одном варианте реализации изобретения, который проиллюстрирован на Фиг. 6В-6С, амплитуда импульсов может повторяться периодически, увеличивая и уменьшая шаблон между двумя нижними амплитудами (А, В), и периодически увеличиваться до более высокой амплитуды (С) для одного импульса (Фиг. 6В) или для множества импульсов (например, два импульса) (Фиг. 6С). В еще одном варианте реализации изобретения, который проиллюстрирован на Фиг. 6D, более высокой амплитуде импульса (или импульсов) может предшествовать короткая пауза (т.е. нет подачи тока). Каждый из этих типов амплитудной модуляции может быть реализован отдельно или в сочетании с любым другим типом амплитудной модуляции, и может уменьшить степень привыкания пациента.
[0134] В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых амплитуда изменяется в динамике по времени, амплитуда может изменяться с частотой, которая является пригодной для уменьшения приспосабливания пациента или повышения комфорта пациента, такой как, например, от около 0,1 Гц до около 5 Гц, от около 1 Гц до около 5 Гц, от около 1 Гц до 2 Гц, от около 2 Гц до 3 Гц, от около 3 Гц до 4 Гц, или около 4 Гц и около 5 Гц. В некотором варианте реализации изобретения амплитуда может изменяться с частотой около 1,0 Гц, около 1,1 Гц, около 1,2 Гц, около 1,3 Гц, около 1,4 Гц, около 1,5 Гц, около 1,6 Гц, около 1,7 Гц, около 1,8 Гц, около 1,9 Гц, около 2,0 Гц, около 2,1 Гц, около 2,2 Гц, около 2,3 Гц, около 2,4 Гц, около 2,5 Гц, около 2,6 Гц, около 2,7 Гц, около 2,8 Гц, около 2,9 Гц, около 3,0 Гц, около 3,1 Гц, около 3,2 Гц, около 3,3 Гц около 3,4 Гц, около 3,5 Гц, около 3,6 Гц, около 3,7 Гц, около 3,8 Гц, около 3,9 Гц или около 4,0 Гц. В других вариантах реализации изобретения форма сигнала для стимуляции может представлять собой модулированный высокочастотный сигнал (например, синусоидальный), который может быть модулирован с частотой пульсации в диапазонах, описанных выше. В таких вариантах реализации изобретения несущая частота может находиться в диапазоне от около 100 Гц до около 100 кГц.
Длительность импульса
[0135] Для лечения болезни «сухого глаза» или для того, чтобы иным образом получить слезоотделение в ответ на стимулирование тканей, стимуляторы, описанные в настоящем документе, могут быть сконфигурированы для подачи формы сигнала, в котором первая фаза предпочтительно может иметь длительность импульса от около 1 мкс до около 10 мс. В некоторых из этих вариантов реализации изобретения длительность импульса может составлять от около 10 мкс до около 100 мкс. В других вариантах реализации изобретения длительность импульса может составлять от около 100 мкс до около 1 мс. При этом, в других вариантах реализации изобретения, длительность импульса может быть в пределах от около 0 мкс до около 300 мкс. Кроме того, в других вариантах реализации изобретения длительность импульса может быть в пределах от около 0 мкс до 500 мкс. Как было описано выше, может быть предпочтительным, чтобы выбирать длительность импульса, которая предпочтительно действует на нервы большего диаметра. В некоторых вариантах реализации изобретения длительность импульса может составлять от 50 мкс до около 1200 мкс. В качестве другого примера длительность импульсов от 30 мкс до 300 мкс может свести к минимуму активацию ветвей тройничного нерва (например, CN V2), которые проходят к зубам.
[0136] В некоторых вариантах реализации изобретения длительность импульса может быть постоянной в динамике по времени. В других вариантах реализации изобретения, длительность импульса может изменяться в динамике по времени. Модуляция длительности импульса в динамике по времени может повысить эффективность и/или комфорт стимуляции. В некоторых вариантах реализации изобретения длительность импульса может увеличиться (линейно, в геометрической прогрессии, и т.д.) от минимального значения до максимального значения, падать до минимального значения, и повторяться по мере необходимости. В некоторых вариантах реализации изобретения длительность импульса может изменяться в соответствии с синусоидальным профилем. В другом варианте реализации изобретения, как проиллюстрировано на Фиг. 7А, длительность импульса может периодически увеличиваться от исходного уровня длительности импульса (А) к более продолжительной длительности импульса (В) для одиночного импульса. В еще одном варианте реализации изобретения, который проиллюстрирован на Фиг. 7В-7С, длительность импульса может повторяться периодически, увеличивая и уменьшая шаблон между двумя короткими длительностями импульса (А, В), и периодически увеличиваться до более продолжительной длительности импульса (С) для одного импульса (Фиг. 7В) или для множества импульсов (например, два импульса) (Фиг. 7С). В еще одном варианте реализации изобретения, который проиллюстрирован на Фиг. 7D, импульсу с более продолжительной длительностью импульса (или импульсам) может предшествовать короткая пауза (т.е. нет подачи тока). Каждый из этих типов модуляции длительности импульса может быть реализован отдельно или в сочетании с любым другим типом модуляции длительности импульса. В любом виде модуляции длительности импульса, длительность импульса может изменяться с любой подходящей частотой. В некоторых вариантах реализации изобретения длительность импульса может изменяться с частотой около 0,1 Гц, около 0,2 Гц, около 0,3 Гц, около 0,4 Гц, около 0,5 Гц, около 0,6 Гц, около 0,7 Гц, около 0,8 Гц, около 0,9 Гц, около 1 Гц, около 1,1 Гц, около 1,2 Гц, около 1,3 Гц, около 1,4 Гц, или около 1,5 Гц. В некоторых вариантах реализации изобретения модуляция длительности импульса с частотой от около 0,5 Гц до 1 Гц может быть предпочтительной для того, чтобы повысить комфорт пациента во время стимуляции.
[0137] В некоторых вариантах реализации изобретения увеличение и уменьшение длительности импульса могут быть определены с помощью функции, реализуемой с использованием стимулятора. Например, длительность импульса может быть определена с помощью функции, в которой длительность импульса изменяется в геометрической прогрессии. В одном варианте реализации изобретения функция, определяющая длительность импульса, может содержать две фазы - первую фазу, во время которой длительность импульса ведущего импульса увеличивается в динамике по времени, и вторую фазу, во время которой длительность импульса ведущего импульса уменьшается в динамике по времени. Во время первой фазы длительность импульса ведущего импульса приближается к максимальной длительности импульса в соответствии с экспоненциальной функцией, где в момент времени t, PW{t} определяется уравнением
max
min
где PW максимальная допустимая длительность импульса, PW минимальная допустимая длительность импульса, и τ представляет собой константу времени.
[138] После того, как истекло предопределенное количество времени (величина, кратная константе времени τ), модуляция длительности импульса может войти во вторую фазу. Во время второй фазы длительность импульса ведущего импульса в геометрической прогрессии убывает от максимального значения до минимального значения по экспоненциальному уравнению.
[0139] После того, как предопределенное количество времени истекло (величина, кратная константе времени τ), модуляция длительности импульса может вновь войти в первую фазу, и цикл можно повторить. Длительность импульса вторичного (балансировка заряда) импульса увеличивается и уменьшается соответственно для сохранения полной балансировки заряда. PWmax, PWmin, и τ могут иметь любые подходящие значения для достижения длительностей импульса, описанных в настоящем документе, но в одном примере форма сигнала может иметь PWmax 300 мкс, PWmin 0 мкс, и τ 1/5 мкс. В других вариантах реализации изобретения, например, PWmax может быть около 100 мкс, около 200 мкс, около 300 мкс, около 400 мкс, или около 500 мкс; PWmin может быть около 0 мкс, около 10 мкс, около 50 мкс, или около 100 мкс; и τ может быть около 1/3 мкс, около 1/4 мкс, около 1/5 мкс, или около 1/6 мкс. Приводимая в качестве примера функция, определяющая в геометрической прогрессии увеличения и уменьшения длительностей импульса, проиллюстрирована на Фиг. 8.
Периоды лечение/перерыв
[0140] В некоторых случаях формы сигналов, описанные в настоящем документе, могут быть поданы в непрерывном режиме, в то время как в других случаях формы сигналов могут быть поданы в прерывистом режиме, имеющего периоды лечения и периоды перерыва, что может уменьшить степень привыкания пациента. Приводимые в качестве примера продолжительности лечения/перерыв включают в себя, без ограничения, 1 секунда лечения/1 секунда перерыв, 1 секунда лечения/2 секунды перерыв, 2 секунды лечения/1 секунда перерыв, 5 секунд лечения/5 секунд перерыв, 0,2 секунды лечения/0,8 секунды перерыв, менее чем 1 секунда лечения/менее чем 10 секунд перерыв.
Приводимые в качестве примера формы сигналов
[0141] Следует принимать во внимание, что любые из вышеперечисленных параметров формы сигнала и изменений в параметрах может быть объединены для формирования временно моделированной формы сигнала, как описано в настоящем документе, и эти формы сигналов могут быть поданы с помощью любого из описанных в настоящем документе стимуляторов. Например, в вариантах реализации изобретения, где форма сигнала содержит двухфазный импульс, двухфазный импульс может иметь любые соответствующие частоты, длительности импульса и амплитуды. Амплитуда для стимуляции, длительность импульса, и частота могут быть одинаковыми от импульса к импульсу, или могут изменяться в динамике по времени, как описано в настоящем документе более подробно. Комбинации этих параметров могут повысить эффективность и/или комфорт стимуляции, а в некоторых случаях, эффективность и/или комфорт могут отличаться в связи с индивидуальными особенностями пациента, как описано в настоящем документе более подробно. Приводимые в качестве примера параметры формы сигнала, отсортированные по типу устройства, перечислены ниже в таблице 1.
[0142] В вариантах реализации изобретения, в которых форма сигнала представляет собой переменную монофазную импульсную форму сигнала, каждый импульс подаваемый стимулятором может иметь одну фазу, а последовательные импульсы могут иметь чередующиеся полярности. Как правило, чередующиеся монофазные импульсы поступают в парах с заданной частотой (такой как, например, одна или более частот, перечисленные выше, например, от 30 Гц до 80 Гц), и могут иметь интервал между импульсами между первым и вторым импульсом пары (например, около 100 мкс, от 50 мкс до 150 мкс или тому подобное). Каждый импульс может быть управляемым по току или управляемым по напряжению, и следующий друг за другом импульсы не обязательно должны быть оба управляемыми по току или оба управляемыми по напряжению. В некоторых вариантах реализации изобретения в тех случаях, когда форма импульса сбалансирована по заряду, форма сигнала может содержать пассивную сбалансированную по заряду фазу после подачи пары монофазных импульсов, что может позволить форме сигнала компенсировать разности заряда между импульсами.
[0143] В тех случаях, когда стимулятор, сконфигурированный для подачи формы сигнала электрической стимуляции, устанавливается для размещения электрода по обе стороны от назальной перегородки, чередующиеся монофазные импульсы могут содействовать двусторонней стимуляции назальных тканей. Импульсы первой фазы могут стимулировать первую сторону носа (обеспечивая при этом сбалансированную по заряду фазу ко второй стороне носа), в то время как импульсы противоположной фазы могут стимулировать вторую сторону носа (в то же время, обеспечивая сбалансированную по заряду фазу к первой стороне носа), в связи с тем, что нервы могут различно реагировать на анодный и катодные импульсы. Интервал между импульсами может дать время для стимуляции, представленной импульсом первой фазы для того, что активировать/поляризовать целевые нервы до того, как меняется направление на обратное посредством импульса противоположной фазы.
[0144] Раздражители, содержащие формы сигналов, описанные в настоящем документе, могут быть поданы к этим анатомическим целевым областям с использованием стимуляторов, таких как, например, которые описаны в настоящем документе в соответствии с режимами лечения, описанными в заявке на патент США №13/441,806, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме, и в заявке на патент США №14/256,915, которая ранее была включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме.
Формы сигналов, которые оптимизированы для пациента
[0145] Путем экспериментирования авторами изобретения было установлено, что в некоторых случаях слезоотделение, вызванное стимулированием, может быть увеличено путем идентификации одной или более оптимизированных для пациента форм сигналов, которые оптимизированы для конкретного пациента, при этом оптимизированные для пациента формы сигналов могут содержать комбинации параметров формы сигнала, описанные в настоящем документе. Таким образом, способ идентификации оптимизированных для пациента форм сигналов является предпочтительным. Путем экспериментирования авторами изобретения было также установлено, что ощущаемая парестезия тесно связана со слезоотделением, и таким образом восприятие пациентом парестезии может быть использовано в идентификации оптимизированных для пациента форм сигналов. Приводимый в качестве примера способ получения оптимизированных для пациента форм сигналов у пациента, имеющего микростимулятор, имплантированный в глазничной области, проиллюстрирован на Фиг. 9. Может быть предпочтительным, чтобы выполнять этот способ для каждого пациента, чтобы повысить эффективность стимуляции (например, увеличить слезоотделение). Форма сигнала стимуляции (формы сигналов) и/или регулирование тока также могут быть сконфигурированы для того, чтобы оптимизировать определенные клинические показатели эффективности, в том числе, но не ограничиваясь этим, уровни фактора роста и/или осмолярность.
[0146] Как проиллюстрировано, форма сигнала может быть оценена для того, чтобы определить, является ли она оптимизированной для пациента формой сигнала, подавая электрический раздражитель, включающий форму сигнал к пациенту с использованием стимулятора, описанного в настоящем документе. Способ может включать первую подачу сигнала с самой низкой амплитудой и/или длительностью импульса и опрос пациента для обратной связи на предмет ощущения, в то время как амплитуда и/или длительность импульса увеличивается. Далее способ может содержать оценку того, чувствует ли пациент какие-либо ощущения во время подачи электрического раздражителя. При отрицательном ответе может быть выбрана другая форма сигнала (например, имеющая различные комбинации параметров, таких как частота, амплитуда, длительность импульса, период лечение/перерыв или временная модуляция этих параметров). Способ может дополнительно включать обеспечение того, чтобы пациент не испытывал дискомфорт. В случае, когда пациент испытывает дискомфорт, способ может быть перезапущен с новой формой сигнала, или амплитуда и/или длительность импульса может быть уменьшена для того, чтобы облегчить дискомфорт. Аналогичным образом способ может включать обеспечение того, чтобы ощущение во время применения формы сигнала являлось комфортным для пациента. Для достижения комфорта пациента могут регулироваться амплитуда и/или длительность импульса. Комфорт может быть оценен как с открытыми, так и с закрытыми глазами пациента.
[0147] Форма сигнала может быть назначена в качестве оптимизированной для пациента формы сигнала в тех случаях, когда пациент воспринимает форму сигнала, как наиболее комфортную и/или эффективную форму сигнала, которую он чувствовал в тот день; и/или когда пациент чувствует увлажнение его/ее глаз; и/или когда пациент воспринимает парестезии - более конкретно, когда как ощущение щекотки, так и вибрация воспринимаются как перемещающиеся в веко. В тех случаях, когда пациент воспринимает щекотание в веке, но не вибрацию, амплитуда и/или длительность импульса могут регулироваться для достижения повышенного восприятия ощущения щекотки и/или вибрации. В тех случаях, когда пациент ощущает вибрацию, но не щекотание, амплитуда и/или длительность импульса могут регулироваться для достижения повышенного ощущения движения вибрации (например, между веком и бровью). Кроме того, может быть предпочтительным, чтобы пациент чувствовал ощущение (например, щекотку или вибрацию) после того, как подача раздражителя заканчивается. В каждом случае идентифицированной оптимизированной для пациента формы сигнала могут быть проверены более низкая амплитуда и/или длительность импульса для того, чтобы определить, может ли то же ощущение быть достигнуто с использованием более низкой амплитуды и/или длительности импульса. В вариантах реализации изобретения стимуляторов, сконфигурированных с возможностью пространственного управления путями тока, оптимизация для пациента может также включать тестирование различных путей тока или комбинаций путей тока.
[0148] Несмотря на то, что способ, проиллюстрированный на Фиг. 9 описан по отношению к пациенту, имеющему имплантируемый стимулятор, расположенный в глазничной области, следует принимать во внимание, что аналогичный способ может быть использован для идентификации одной или более оптимизированных для пациента форм сигналов для имплантируемого стимулятора в другой области (например, назальной области) или для портативного стимулятора. После того, как оптимизированная для пациента форма сигнала, или формы сигнала, идентифицированы, стимулятор может быть настроен для подачи формы сигнала (форм сигналов). В некоторых вариантах реализации изобретения внешнее устройство может быть использовано для настройки стимулятора для подачи идентифицированной формы сигнала (форм сигналов). В вариантах реализации изобретения, в которых система содержит блок управления для использования с имплантируемым стимулятором, имеющим пассивную схему стимуляции, блок управления выполнен с возможностью генерирования выходного сигнала, в результате чего могут быть использованы для стимуляции идентифицированная форма сигнала (формы сигналов).
Устройства, имеющие множество форм сигнала
[0149] Некоторые варианты реализации изобретения стимуляторов, описанных в настоящем документе, могут быть сконфигурированы с множеством форм сигналов таким образом, что врач и/или пациент могут выбрать требуемую форму сигнал из множества доступных форм сигналов. Например, стимулятор может содержать множество сигналов стимуляции, сохраненных на интегральной микросхеме. Например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, или более чем 10, форм сигнала для стимуляции могут быть сохранены на интегральной микросхеме. В одном из вариантов реализации изобретения на интегральной микросхеме сохраняются от двух до десяти форм сигналов для стимуляции. В других вариантах реализации изобретения от двух до восьми форм сигнала для стимуляции, или от трех до пяти форм сигнала для стимуляции могут быть сохранены на интегральной микросхеме устройства. В некоторых вариантах реализации изобретения предпочтительный набор форм сигналов, которые будут сохранены на стимуляторе, может быть предварительно выбран врачом на основе первоначального тестирования различных стимулирующих форм сигналов для конкретного пациента, например, с использованием способа, описанного выше. Может быть полезным, чтобы сохраненные формы сигналов для стимуляции были теми, которые вызывают сильную парестезию у пациента, поскольку эксперименты, проведенные авторами изобретения, показали, что ощущаемая парестезия более тесно связана со слезоотделением, как описано в настоящем документе. В других вариантах реализации изобретения стимулятор может быть предварительно сконфигурирован с множеством форм сигналов для стимуляции, которые не являются уникальными для отдельного пациента.
[0150] В некоторых вариантах реализации изобретения, для каждой стимуляции, имеющейся в течение дня, различные формы сигнала могут быть выбраны в произвольном порядке из сохраненного множества форм сигналов. Путем выбора каждый раз в произвольном порядке различных форм сигнала риск развивающейся толерантности пациента к какому-либо конкретному шаблону стимуляции может быть уменьшен. В еще одном варианте реализации изобретения может быть использован мультиплексор для обеспечения различных комбинаций внутри сохраненных форм сигнала для того, чтобы сформировать «квазинеповторяющуюся» форму сигнала в тех случаях, когда происходит объединение фрагментов из различных повторяющихся форм сигнала. С использованием мультиплексирования различных форм сигнала в одну комбинированную форму сигнала дополнительно может быть потенциально ограничено привыкание к форме сигнала. Для стимуляторов, имеющих множество возможных путей тока, одинаковые или различные формы сигналов могут быть поданы с использованием каждого пути.
[0151] В некоторых вариантах реализации изобретения пациент может быть в состоянии избирательно выбирать между множеством форм сигналов для стимуляции, сохраненных на стимуляторе, например, с использованием пользовательского интерфейса, такого как, например, пользовательский интерфейс, который описан в данном документе. В вариантах реализации изобретения, имеющих такой пользовательский интерфейс, пользовательский интерфейс может содержать один или более управляющих механизмов, которые могут обеспечить возможность управления пользователем (т.е. пациентом) формой сигнала для стимуляции. Например, пользовательский интерфейс может содержать одну или более конструкций, таких как, но, не ограничиваясь этим, кнопка, слайдер, рычаг, сенсорная панель, ручка, или деформируемая/сжимаемая часть корпуса, которые могут обеспечить возможность пользователю изменять форму сигнала для стимуляции.
[0152] Различные формы сигналов могут быть сконфигурированы таким образом, что пациент может воспринимать их как охватывающий диапазон интенсивности. В вариантах реализации изобретения, в которых стимулятор сконфигурирован для подачи форм сигналов с различными формами, пациент может иметь возможность изменять ткани, которые преимущественно стимулируются с использованием формы сигнала, как описано в настоящем документе, путем выбора формы сигнала, имеющего различную форму (например, переключением от формы сигнала, имеющего катодный импульс первым, к форме сигнала, имеющего анодный импульс первым). В некоторых вариантах реализации изобретения в тех случаях, когда пациент включает стимулятор для второго или последующего периода лечения, стимулятор первоначально может включаться с формой сигнала, которая была выбрана ранее пациентом (например, форма сигнала, которая использовалась во время предыдущего сеанса лечения, наиболее часто используемая форма сигнала во время множества сеансов лечения и т.д.).
[0153] Например, в том случае, когда используется портативный назальный стимулятор, после того, как пользователь установил часть стимулятора в соприкосновении с назальными тканями, пользователь может увеличить воспринимаемую интенсивность раздражителя путем изменения между множеством форм сигнала для стимуляции. Может быть предпочтительным для пациента, чтобы увеличить интенсивность раздражителя до тех пор, пока раздражитель не вызовет предпочтительные парестезии (например, покалывание, щекотание, пощипывание), не вызывая дискомфорт. Таким образом, пациент может быть в состоянии самостоятельно определить правильную интенсивность стимуляции и самостоятельно настраивать раздражитель к форме сигнала, эффективной для достижения требуемого результата (например, продуцирования слезной жидкости). Может быть предпочтительным для пользователя, чтобы увеличивать интенсивность раздражителя медленно для того, чтобы свести к минимуму дискомфорт. Некоторые пациенты могут предпочесть собственный уровень ощущения для того, чтобы вносить изменения в течение времени. Они могли бы начинать с сильного ощущения с последующим переходом к слабому ощущению. Они могут предпочитать начинать со слабого ощущения (например, легкого щекотания) с последующим переходом к сильному временному ощущению (например, легкому дискомфорту в течение очень короткого промежутка времени). Некоторые пациенты могут быть в состоянии уменьшить ощущение необходимости чихнуть во время стимуляции в том случае, когда слабые и сильные ощущения изменяются.
[0154] В одном конкретном примере стимулятор, описанный в настоящем документе, может быть выполнен с возможностью подачи множества различных форм сигналов, каждая из которых имеет сочетание одной или более из форм модуляции, максимальной модуляции амплитуды, модуляции длительности импульса и частотной модуляции, как описано в настоящем документе.
[0155] Одна или более из форм сигналов может иметь форму импульса, который модулируется в динамике по времени. В варианте реализации изобретения, который проиллюстрирован на Фиг. 10, форма импульса может быть циклической между четырьмя периодами. Первый период может содержать двухфазную управляемую по току форму сигнала с симметричными фазами. Второй период может содержать управляемую по току первую фазу, за которой следует управляемая по напряжению вторая фаза. Это может способствовать преимущественному стимулированию местоположения, которое находится ближе к одному электроду. Первая фаза может иметь ток, исходящий от первого электрода и входящий во второй электрод, в то время как вторая фаза может иметь ток, исходящий от второго электрода и входящий в первый электрод. Третий период может содержать двухфазную управляемую по току форму сигнала с симметричными фазами (то есть, третий период может быть таким же, как и первый период). Четвертый период может содержать управляемую по току первую фазу, за которой следует управляемая по напряжению вторая фаза. Первая фаза может иметь ток, исходящий от второго электрода и входящий в первый электрод, в то время как вторая фаза может иметь ток, исходящий от первого электрода и входящий во второй электрод. В каждом периоде импульсы могут быть сбалансированными по заряду. Форма импульса может быть модулирована с любой подходящей частотой, такой как, например, около 0,1 Гц.
[0156] Одна или более из форм сигналов может иметь длительность импульса, которая модулируется в динамике по времени. В одном варианте реализации изобретения длительность импульса управляемых по току фаз может быть модулирована от 0 мкс до 300 мкс. Модуляция может проходить по экспоненциальной функции, которая описывает увеличение и уменьшение длительности импульса в динамике по времени, как это проиллюстрировано на Фиг. 11, и как описано более подробно со ссылкой на Фиг. 8.
[0157] Одна или более из форм сигналов может иметь максимальную амплитуду, которая модулируется в динамике по времени. Амплитудная модуляция управляемых по току фаз может почти соответствовать треугольной форме, прямоугольной форме или любой другой подходящей форме. Приводимые в качестве примера модуляции амплитуды при различных частотах проиллюстрированы на Фиг. 12А-12Е, которые иллюстрируют модуляции амплитуды, имеющие прямоугольную форму (Фиг. 12В) и модуляции амплитуды, которые приблизительно соответствуют треугольным формам (12С-12Е). Максимальная амплитуда может быть модулирована с любой подходящей частотой, например, от около 0,5 Гц до около 3 Гц. Следует принимать во внимание, что в некоторых других вариантах реализации изобретения максимальная амплитуда может быть постоянной, как проиллюстрировано на Фиг. 12А.
[0158] На Фиг. 13А-13Е проиллюстрированы приводимые в качестве примера формы сигналов 1310, 1320, 1330, 1340 и 1350, соответственно, при этом один или более из параметров модулируются в динамике по времени, причем каждый тип модуляции не зависит от других типов модуляции и одновременно действует совместно с ними. Прямоугольники 1302, 1304 и 1306 на Фиг. 13Е выделяют модуляцию формы, длительности импульса и максимальной амплитуды, соответственно. В некоторых вариантах реализации изобретения (например, таких, которые проиллюстрированы на Фиг. 13В-13Е) все три формы, длительность импульса и максимальная амплитуда модулируются в динамике по времени, но следует иметь в виду, что в других вариантах реализации изобретения формы сигнала (например, которые проиллюстрированы на Фиг. 13А), только один или два из этих параметров могут быть модулированы в динамике по времени.
[0159] Пять форм сигнала, проиллюстрированные на Фиг. 13А-13Е могут быть доступны на стимуляторе (например, стимуляторе 400, описанном выше со ссылкой на Фиг. 4А-4С, или микростимуляторе 200, описанном выше со ссылкой на Фиг. 2А-2С), и стимулятор может быть выполнен таким образом, что пациент может использовать пользовательский интерфейс (например, интерфейс, содержащий две кнопки) для того, чтобы сделать выбор между пятью различными формами сигнала. В некоторых вариантах реализации изобретения устройства, когда устройство используется для периода лечения, выключается и снова включается для дополнительного периода лечения, устройство может автоматически включать последние параметры настройки для стимуляции, которые использовались.
[160] Параметры настройки 1, проиллюстрированные на Фиг. 13А, могут иметь частоту стимуляции 30 Гц; минимальную амплитуду силы тока для стимуляции 0,7 мА, максимальную силы амплитуду тока для стимуляции 0,7 мА, и, таким образом, нет каких-либо изменений максимальной амплитуды силы тока для стимуляции (как проиллюстрировано на Фиг. 12А); минимальную длительность импульса 0 мкс; максимальную длительность импульса 300 мкс; частоту модуляции длительности импульса 1 Гц (нарастание и падение в соответствии с экспоненциальной функцией, как проиллюстрировано на Фиг. 11); минимальную инжекцию заряда на фазу (при длительности импульса 0 мкс) 0 мкКл; максимальную инжекцию заряда на фазу (при 0,7 мА и 300 мкс) 0,21 мкКл; и форму импульса, который модулируется, как описано выше со ссылкой на Фиг. 10.
[0161] Параметры настройки 2, проиллюстрированные на Фиг. 13В, могут иметь частоту стимуляции 37,5 Гц; минимальную амплитуду силы тока для стимуляции 1,33 мА, максимальную амплитуду силы тока для стимуляции 1,5 мА, изменение максимальной амплитуды силы тока для стимуляции 0,17 мА и частоту амплитудной модуляции 2,1 Гц (как проиллюстрировано на Фиг. 12В); минимальную длительность импульса 0 мкс; максимальную длительность импульса 300 мкс; частоту модуляции длительности импульса 1 Гц (нарастание и падение в соответствии с экспоненциальной функцией, как проиллюстрировано на Фиг. 11); минимальную инжекцию заряда на фазу (при длительности импульса 0 мкс) 0 мкКл; максимальную инжекцию заряда на фазу (при 1,5 мА и 300 мкс) 0,45 мкКл; и форму импульса, который модулируется, как описано выше со ссылкой на Фиг. 10.
[0162] Параметры настройки 3, проиллюстрированные на Фиг. 13С, могут иметь частоту стимуляции 45 Гц; минимальную амплитуду силы тока для стимуляции 2,17 мА, максимальную амплитуду силы тока для стимуляции 2,5 мА, изменение максимальной амплитуды силы тока для стимуляции 0,33 мА и частоту амплитудной модуляции 2,6 Гц (как проиллюстрировано на Фиг. 12С); минимальную длительность импульса 0 мкс; максимальную длительность импульса 300 мкс; частоту модуляции длительности импульса 1 Гц (нарастание и падение в соответствии с экспоненциальной функцией, как проиллюстрировано на Фиг. 11); минимальную инжекцию заряда на фазу (при длительности импульса 0 мкс) 0 мкКл; максимальную инжекцию заряда на фазу (при 2,5 мА и 300 мкс) 0,75 мкКл; и форму импульса, который модулируется, как описано выше со ссылкой на Фиг. 10.
[0163] Параметры настройки 4, проиллюстрированные на Фиг. 13D, могут иметь частоту стимуляции 52,5 Гц; минимальную амплитуду силы тока для стимуляции 3,2 мА, максимальную амплитуду тока для стимуляции 3,7 мА, изменение максимальной амплитуды силы тока для стимуляции 0,5 мА и частоту амплитудной модуляции 2,8 Гц (как проиллюстрировано на Фиг. 12D); минимальную длительность импульса 0 мкс; максимальную длительность импульса 300 мкс; частоту модуляции длительности импульса 1 Гц (нарастание и падение в соответствии с экспоненциальной функцией, как проиллюстрировано на Фиг. 11); минимальную инжекцию заряда на фазу (при длительности импульса 0 мкс) 0 мкКл; максимальную инжекцию заряда на фазу (при 3,7 мА и 300 мкс) 1,11 мкКл; и форму импульса, который модулируется, как описано выше со ссылкой на Фиг. 10.
[0164] Параметры настройки 5, проиллюстрированные на Фиг. 13Е, могут иметь частоту стимуляции 60 Гц; минимальную амплитуду силы тока для стимуляции 4,3 мА, максимальную амплитуду силы тока для стимуляции 5,0 мА, изменение максимальной амплитуды силы тока для стимуляции 0,67 мА и частоту амплитудной модуляции 2,5 Гц (как проиллюстрировано на Фиг. 12Е); минимальную длительность импульса 0 мкс; максимальную длительность импульса 300 мкс; частоту модуляции длительности импульса 1 Гц (нарастание и падение в соответствии с экспоненциальной функцией, как проиллюстрировано на Фиг. 11); минимальную инжекцию заряда на фазу (при длительности импульса 0 мкс) 0 мкКл; максимальную инжекцию заряда на фазу (при 5,0 мА и 300 мкс) 1,5 мкКл; и форму импульса, который модулируется, как описано выше со ссылкой на Фиг. 10.
[0165] За счет использования форм сигналов, имеющих эти комбинации параметров, на одном устройстве с простым пользовательским интерфейсом и ограниченным числом параметров настройки может быть обеспечено большое пространство параметров. Это может увеличить возможности одного устройства, имеющего ограниченное число предустановленных форм сигналов, подавать форму сигнала, которая является столь же эффективной или почти столь же эффективной для отдельного пациента, как и форма сигнала, в которой параметры индивидуально настраиваются для каждого пациента.
Примеры
[0166] Следующие примеры дополнительно иллюстрируют электрические шаблоны для стимуляции и их эффекты, которые описаны в настоящем документе, и не должны быть истолкованы никоим образом как ограничивающие их объем.
Пример 1: Стимуляция с использованием лакримального имплантата
[0167] Пациенты, имеющие микростимуляторы, имплантированные в глазничной области были подвергнуты испытаниям с использованием немоделированной стимуляции с частотой 30 Гц (контрольная группа) и с шаблонами лечение/перерыв (1 секунда лечения/1 секунда перерыв, 2 секунды лечения/2 секунды перерыв, и 5 секунд лечения/5 секунд перерыв) при разных частотах (30 Гц, 70 Гц и 155 Гц). Имплантированные микростимуляторы имели конструктивные особенности, проиллюстрированные на Фиг. 2А-2С и описанные в настоящем документе.
[0168] Восприятие пациентом раздражителя различалось между немоделированной формой сигнала с частотой 30 Гц в контрольной группе, и временно моделированными формами сигналов. В частности, в то время как три пациента, получавшие немоделированную форму сигнала с частотой 30 Гц считали, что их восприятие формы сигнала постепенно исчезло в течение периода стимуляции, при получении временно моделированных форм сигналов ни один из пациентов не сообщил о том, что восприятие формы сигнала постепенно исчезло в течение периода стимуляции. В тех случаях, когда раздражитель представлял собой форму сигнала с частотой 30 Гц, 1 секунда лечения/перерыв («Шаблон 1»), три пациента воспринимали форму сигнала, как непрерывную, в то время как 15 воспринимали форму сигнала, как прерывистую. В тех случаях, когда раздражитель представлял собой форму сигнала с частотой 30 Гц, 5 секунд лечения/перерыв («Шаблон 2»), все пациенты воспринимали форму сигнала как прерывистую. В тех случаях, когда раздражитель представлял собой форму сигнала с частотой 70 Гц, 1 секунда лечения/перерыв («Шаблон 3»), два пациента воспринимали форму сигнала, как непрерывную, и десять воспринимали форму сигнала, как прерывистую. Пациенты сообщили, что они воспринимали шаблон 3 как «сильнее», «быстрее» и «острее», чем другие формы сигнала. В тех случаях, когда раздражитель представлял собой форму сигнала с частотой 155 Гц, 1 секунда лечения/перерыв («Шаблон 4»), воспринимали ли пациенты форму сигнала, как непрерывную или прерывистую - это зависело от амплитуды, и качественные восприятия варьировались, включая сообщения о форме сигнала, как «слабо», «сильно» или «щипает».
[0169] Кроме того, пациенты сообщали изменение качества и/или местоположения парестезии. На Фиг. 14А проиллюстрирована область 1402 парестезии, ощущаемой при стимуляции с использованием немоделированной формы волны с частотой 30 Гц. При использовании временно моделированных форм сигнала пациенты чувствовали перемещение парестезии (в виде вибрации и/или щекотания), как проиллюстрировано на Фиг. 14В (вибрация и/или покалывание перемещается вдоль века в направлении стрелок 1404). Некоторые пациенты чувствовали непрерывно присутствующую вибрацию в одной области 1408 и непрерывно присутствующее или частично появляющееся и вновь появляющееся ощущение или щекотание в других областях 1406, как проиллюстрировано на Фиг. 14С. У других пациентов наблюдалось увеличение площади воздействия с парестезией при использовании временно моделированных форм сигнала, как проиллюстрировано на Фиг. 14D в виде области 1410, проходящей вдоль одной или обеих бровей и/или в нос или вдоль него.
[0170] Восприятия пациента после прекращения стимуляции также различались между немоделированной формой сигнала с частотой 30 Гц и временно моделированными формами сигнала. В то время как пациенты не ощущали парестезии после прекращения воздействия в группе контроля, пациенты сообщали о восприятии парестезии в виде ощущения покалывания после прекращения воздействия с использованием шаблонов 1, 3 и 4.
[0171] Показатели теста Ширмера возрастали в случае с использованием временно моделированных форм сигнала по сравнению с немоделированной формой сигнала с частотой 30 Гц в контрольной группе. При использовании шаблона 1 одна треть пациентов имели показатели теста Ширмера, которые выросли на 50%. При использовании шаблона 3 три четверти пациентов имели показатели теста Ширмера, которые выросли на 50-100%. При использовании шаблона 4 три восьмых пациентов имели показатели теста Ширмера, которые выросли на 100% и более.
[0172] Некоторые из временно моделированныхя форм сигнала также дают дополнительные преимущества. Например, при применении шаблона 1 использовалось меньше энергии, чем в группе контроля, одновременно уменьшая приспосабливание пациента; и шаблон 4 позволяет осуществлять стимуляцию, как нерва, так и блока.
Пример 2: Стимуляция с использованием лакримального имплантата (2)
[0173] У пациентов, имеющих микростимулятор, имплантированный в глазничной области, использование временно моделируемых форм сигналов приводило к увеличению слезоотделения, которое измерялось с использованием теста Ширмера по сравнению с исходным слезоотделением (контрольная группа 1 = нет электрической стимуляции) и по сравнению со стимуляцией с частотой 30 Гц (немоделированной) (контрольная группа 2). Имплантированные микростимуляторы имели конструктивные особенности, проиллюстрированные на Фиг. 2А-2С и описанные в настоящем документе. Данные приведены ниже в таблице 2, а столбчатая диаграмма сравнения усредненных результатов слезоотделения исходного уровня слезоотделения (левый столбец, без стимуляции) со стимуляцией с немоделированой формой сигнала с частотой 30 Гц (средний столбец), и со стимуляцией с временно моделированными оптимизированными для пациента формами сигнала (правый столбец) проиллюстрирована на Фиг. 15. На основании данных, приведенных в таблице 2, усредненное значение для исходного слезоотделения составило 4,71 мм, усредненное значение составляло 4,96 мм для немоделированой стимуляции с частотой 30 Гц, и усредненное значение составило 8,29 мм при использовании временно моделированной стимуляции. В целом, увеличение средней величины показателей теста Ширмера с использованием немоделированой стимуляции с частотой 30 Гц составляло около 5% по сравнению с исходным слезоотделением, и увеличение средней величины показателей теста Ширмера с использованием временно моделированных форм сигнала составляло около 76%, по сравнению с исходным слезоотделением. Таким образом, оптимизированная для пациента моделированная форма сигнала смогла увеличить слезоотделение на гораздо большую величину (в данном случае, более 70 процентных пунктов), чем немоделированая форма сигнала с частотой 30 Гц.
[0174] Временно моделированные формы сигнала также были способны вызывать парестезии у пациентов, у которых парестезия не ощущалась во время стимуляции, или кто только испытал кратковременную парестезию (например, менее чем за 30 секунд, часто лишь менее чем за 10 секунд, при этом парестезии ощущали даже несмотря на то, что стимуляцию подавали непрерывно). Вновь полученные или повторно полученные парестезии дополнительно сопровождались повышением слезоотделения и улучшением удовлетворенности пациента.
[0175] Пациенты часто сообщали об ощущении вибрации во время стимуляции и покалывания во время перерывов в стимуляции (например, во время перерыва частей форм сигналов, имеющих шаблон 1 секунда лечения/1 секунда перерыва), а в некоторых случаях в течение секунд или минут после того, как стимуляция была прекращена после применения. Было несколько сообщений о том, что пациенты чувствуют, что вибрация или покалывание двигались физически вдоль их век и бровей, в двух случаях даже в их носовой области (снаружи и/или внутри носа). Восприятие пациентов было в целом очень положительным.
Пример 3. Стимуляция с использованием лакримального имплантата (3)
[0176] Девятнадцать пациентов имели микростимуляторы, имплантированные в глазничной области. (Двенадцать из этих пациентов - это те же пациенты, что и в примере 2.) Для каждого пациента оптимизированная для пациента временно моделированная форма сигнала была определена путем модуляции частоты формы сигнала, длительности импульса и периодов лечения/перерыва одновременно со сбором данных обратной связи пациента для того, чтобы максимизировать отмеченные парестезии в области глазницы, как описано выше.
[0177] Каждая форма сигнала была обеспечена с использованием одного и того же блока управления/активатора для каждого пациента. Формы сигнала, протестированные для каждого пациента включали:
- 30 Гц
- 30 Гц, 1 секунда лечения, 1 секунда перерыв
- 30 Гц, 5 секунд лечения, 5 секунд перерыв
- 70 Гц, 1 секунда лечения, 1 секунда перерыв
- 30 Гц, модуляция длительности импульса от 100% до 0% и обратно до 100% за 1 сек
- 30 Гц, модуляция длительности импульса от 100% до 70% и обратно до 100% за 1 сек
- 70 Гц, модуляция длительности импульса от 100% до 70% и обратно до 100% за 1 сек
- частотно-модулированные от 30 Гц до 70 Гц приблизительно линейным образом с шагом 5 Гц (то есть, для увеличения части частотной модуляции, 30 Гц, 35 Гц, 40 Гц, 50 Гц, 55 Гц, 60 Гц, 65 Гц, 70 Гц), модулированные вверх и вниз за 1 с (от 70 до 30 и обратно до 70 в секунду)
- частотно-модулированные от 30 Гц до 70 Гц в произвольном порядке с интервалами частоты 5 Гц (30 Гц, 35 Гц, 40 Гц, 45 Гц, 55 Гц, 60 Гц, 65 Гц, 70 Гц).
[0178] Пациентам задавали серию вопросов для каждой формы сигнала, в том числе:
- вызывала ли форма сигнала дискомфорт;
- как они будут сравнивать ощущения от формы сигнала с другими формами сигнала, включая немоделированую форму сигнала с частотой 30 Гц и любые другие формы сигналов, ранее протестированные в тот же день;
- были ли у них ощущения увлажнения глаз;
- чувствовали ли они комбинацию щекотки и вибрации;
- чувствовалось ли ощущение (щекотка и/или вибрация), как будто они перемещаются (это предполагает меньшую вероятность приспосабливания); и
- местоположение ощущения.
[0179] Является предпочтительным, чтобы пациент чувствовал ощущения в верхнем веке, так как это считается, вероятно, соответствует активации слезного и лобного нервов в глазнице. Чем ближе было ощущение к самому глазу и чем больше была площадь парестезии, тем более оптимальной считалась форма сигнала. Кроме того, предпочтительными были формы сигналов, которые воспринимались как смесь ощущений щекотки и вибрации в местоположениях, которые соответствовали сенсорным путям глазной ветви тройничного нерва (CN VI). Эти местоположения включали не только веко, но и бровь, область висков на лбу, нос (особенно внутри носа) и определенные области лба.
[0180] Для каждого пациента было зарегистрировано три показателя теста Ширмера: исходные показатели теста Ширмера без какой-либо стимуляции («исходные показатели теста Ширмера»), актуальные показатели теста Ширмера во время применения немоделированной формы сигнала с частотой 30 Гц («показатели теста Ширмера с частотой 30 Гц») и актуальные показатели теста Ширмера во время применения оптимизированной для пациента моделированной формы сигнала для каждого пациента («показатели теста Ширмера с моделированной формой сигнала»).
[0181] Средние двусторонние показатели теста Ширмера с частотой 30 Гц и средние показатели теста Ширмера с моделированной формой сигнала были выше, чем средние двусторонние исходные показатели теста Ширмера. Средние двусторонние показатели теста Ширмера с моделированной формой сигнала были выше, чем средние двусторонние показатели теста Ширмера с частотой 30 Гц. Конкретные данные для средних двусторонних показателей теста Ширмера проиллюстрированы на Фиг. 16А. Как проиллюстрировано, у 15 пациентов с тяжелой формой БСГ (определенной как имеющих исходные показатели теста Ширмера <10 мм) среднее увеличение составило 22% по сравнению с исходными показателями теста Ширмера для показателей теста Ширмера с частотой 30 Гц, и увеличение на 78% по сравнению с исходными показателями теста Ширмера для показателей теста Ширмера с моделированной формой сигнала.
[0182] Большее количество пациентов продемонстрировало увеличение двусторонних показателей теста Ширмера в тех случаях, когда при стимуляции использовалась оптимизированная для пациента временно моделированная форма сигнала по сравнению с немоделированой формой сигнала при частоте 30 Гц. Как проиллюстрировано на Фиг. 17А-17В, среди 15 пациентов с тяжелой формой БСГ количество пациентов без лечебного эффекта уменьшилось с 47% (как проиллюстрировано на Фиг. 17А) с использованием формы сигнала с частотой 30 Гц до 20% (как проиллюстрировано на Фиг. 17В) с использованием оптимизированной для пациента временно моделированной формы сигнала.
[0183] Сравнение ипсилатеральных (т.е. когда глаз находится на той же стороне, что и глазной имплантат), контралатеральных (т.е. когда глаз находится на противоположной стороне от глазного имплантата) и двусторонних (то есть среднего значения для обоих глаз) показателей теста Ширмера указывает на то, что стимуляция от одного глазного имплантата привела к двустороннему продуцированию слезной жидкости, но эффект был более выраженным для стимуляции с использованием оптимизированной для пациента временно моделированной формы сигнала. Было обнаружено, что ипсилатеральные показатели теста Ширмера с частотой 30 Гц являются выше двусторонних показателей теста Ширмера с частотой 30 Гц, что указывает на то, что стимуляция с частотой 30 Гц привела к увеличению выработки слезной жидкости в ипсилатеральном глазу по сравнению с контралатеральным глазом; и наоборот, контралатеральные показатели теста Ширмера с частотой 30 Гц оказались ниже чем двусторонние показатели теста Ширмера с частотой 30 Гц, что указывает на то, что стимуляция с частотой 30 Гц привела к меньшему продуцированию слезной жидкости в контралатеральном глазу, чем в ипсилатеральном глазу.
[0184] В противоположность этому, как ипсилатеральные, так и контралатеральные показатели теста Ширмера с моделированной формой сигнала были сходны с двусторонними показателями теста Ширмера с моделированной формой сигнала. Это свидетельствует о том, что временно моделированная стимуляция лучше стимулировала образование слезной жидкости в контралатеральном глазу, чем стимуляция с частотой 30 Гц, при этом оптимизированная для пациента временно моделированная форма сигнала является одинаково эффективной в стимулировании образования слезной жидкости как в ипсилатеральном, так и в контралатеральном глазах. Высказывалось предположение, что это было результатом рефлекторной активности (активированной стимуляцией слезных и лобных нервов), которая добавляется к прямой активности (только слезного нерва). На Фиг. 16В проиллюстрированы контралатеральные показатели теста Ширмера у 15 пациентов с тяжелой формой БСГ. Как проиллюстрировано, среднее увеличение у пациентов составило 9% по сравнению с исходными показателями теста Ширмера для показателей теста Ширмера с частотой 30 Гц, и увеличение на 82% по сравнению с исходными показателями теста Ширмера для показателей теста Ширмера с моделированной формой сигнала.
[0185] При переключении частот, линейно или в произвольном порядке, пациенты испытывали вибрации и щекотания. При переходе на более высокую частоту 70 Гц с 1 секундой лечения/1 секунда перерыв, модуляции частоты (от 30 до 70 Гц с шагом 5 Гц) и/или изменении длительности импульса, конкретные пациенты сообщали об ощущении щекотания в дополнение к вибрации, одного только щекотания или ощущение движущейся вибрации, часто в сочетании с ощущением перемещающегося щекотания. Было также обнаружено, что стимуляция с использованием оптимизированной для пациента временно моделированной формы сигнала позволила пациентам найти местоположение для размещения активаторов/блоков управления для более быстрого и многократного соединения с имплантатом.
Пример 4: Электрическая стимуляция слизистой оболочки носа
[0186] Моделированная форма сигнала подавалась на слизистую оболочку носа пациентов с использованием устройства, которое проиллюстрировано со ссылкой на Фиг. 4А-4С. Поданные временно моделированные формы сигнала включали формы сигнала, проиллюстрированные на Фиг. 13А-13Е и описанные в настоящем документе, а также формы сигналов с частотой 30 Гц, 70 Гц и 155 Гц с периодами лечение/перерыв 1 секунда лечения/перерыв и 5 секунд лечения/перерыв. Слезоотделение на том же уровне, что и при немоделированой стимуляции, было достигнуто при одновременном снижении склонности пациента к чиханию. Пациенты также сообщали об ощущении назального массажа, который в большинстве случаев рассматривался как улучшенное сенсорное впечатление. Кроме того, пациенты имели возможность использовать увеличенные амплитуды для стимуляции во время назальной стимуляции, что приводило к увеличению слезоотделения без дискомфорта, поскольку максимальная амплитуда заряда, используемого для стимуляции, применялась только на короткое время. Восприятие пациентов было в целом очень положительным.
Пример 5: Стимуляция лобного нерва (кролик)
[0187] Кролику имплантировали тонкие проволочные электроды в область левого лобного нерва, и применяли стимуляцию при частоте 30 Гц с амплитудой силы тока от 0,1 мА до 5,0 мА. Стимуляцию и исходные измерения повторяли 3 раза. Как проиллюстрировано в таблице 3 ниже и на Фиг. 18, несмотря на то, что увеличение слезоотделения наблюдалось в случае с использованием немоделированой формы сигнала с частотой 30 Гц, увеличение слезоотделения было более выраженным с использованием временно моделированной стимуляции с периодами лечения и перерыва по 10 секунд каждый, как измерено с использованием показателей теста Ширмера, полученных во время подачи раздражителя.