本發(fā)明涉及用于透過諸如皮膚的組織屏障來傳遞刺激的裝置。

背景技術(shù)：

以下被認(rèn)為是與理解現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)公開內(nèi)容：

gruzdev等人的美國專利no.7,524,317

gross的美國專利no.8,788,045b2

loeb的美國專利no.6,735,474

gaunt等人的美國專利no.8,406,886

libbus等人的美國專利no.8,577,458

avrahami的美國專利no.6,148,232

經(jīng)皮電神經(jīng)刺激(tens)是一種非侵入性治療，其包括在皮膚表面放置表面電極，以及以治療為目的的利用電流刺激神經(jīng)。通過使用表面電極提供經(jīng)皮電刺激以進(jìn)行多種治療的各種醫(yī)療裝置已被大家所熟知，例如緩解疼痛、治療疼痛、治療疾病、慢性疾病的治療和康復(fù)。穿過組織屏障(例如皮膚)的電流的穿透受到組織電阻或者阻抗的限制，因此耐受電流通常只會到達(dá)表淺神經(jīng)。提高電流以刺激更深的神經(jīng)會導(dǎo)致疼痛，灼痛和刺激。

執(zhí)行經(jīng)皮電神經(jīng)刺激(pens)的醫(yī)療裝置也已被大家所熟知，pens是一種將超細(xì)針灸針引入組織中并穿過軟組織或者肌肉，以電刺激神經(jīng)纖維的微創(chuàng)治療。針灸針必須插到準(zhǔn)確的治療位置，有時會引起疼痛和出血。

刺穿皮膚角質(zhì)層以提高皮膚對治療化合物的滲透性的其他醫(yī)療裝置已被大家所熟知。這些裝置利用諸如rf電流、超聲波、激光束和電阻加熱能量技術(shù)的能量源。這些主要用于美容治療，也作為允許大分子(例如藥物)穿皮給藥的第一階段。例如，這種裝置公開在gruzdev等人的美國專利no.7,524,317中。

gross的美國專利no.8,788,045b2描述了一種包括電極的裝置，該電極放置在受試者的脛神經(jīng)的1mm以內(nèi)，并被驅(qū)動以通過驅(qū)動電流進(jìn)入脛神經(jīng)來治療多發(fā)性神經(jīng)病。多發(fā)性神經(jīng)病是在身體兩側(cè)大致相同區(qū)域影響周圍神經(jīng)(周圍神經(jīng)病變)的損傷或者疾病，特征是虛弱、麻木、發(fā)麻和灼痛。

loeb的美國專利no.6,735,474描述了一種用于治療失禁和/或骨盆疼痛的系統(tǒng)，其包括在會陰皮膚下或者脛神經(jīng)附近的注射或腹腔鏡植入一個或多個電池或射頻供電微刺激器。該系統(tǒng)和方法有助于通過刺激能夠減少不自主的膀胱收縮的神經(jīng)通路來減少無意識的膀胱排空的發(fā)生。類似地，也有助于減少或者消除大便失禁的發(fā)生。

用于治療慢性疼痛的系統(tǒng)也已被大家所熟知，其通過向周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的感覺神經(jīng)傳遞高頻刺激以阻斷慢性疼痛。電極放置在周圍神經(jīng)的周圍，并由起搏器大小的發(fā)電器對其供電。

用于治療膀胱過度活動癥(oab)以及相關(guān)的尿急、尿頻和急迫性尿失禁癥狀的傳遞經(jīng)皮脛神經(jīng)刺激的微創(chuàng)系統(tǒng)也已被大家所熟知。該系統(tǒng)用于經(jīng)皮刺激，以向脛神經(jīng)傳遞行進(jìn)到骶骨神經(jīng)叢(膀胱功能的控制中心)的電脈沖。

用于治療周圍神經(jīng)引起的慢性疼痛的系統(tǒng)已被公開，其中通過電極將電信號經(jīng)皮膚沿導(dǎo)線而下，傳遞到目標(biāo)神經(jīng)。雖然該裝置可以將電刺激靶向目標(biāo)神經(jīng)，但是角質(zhì)層會顯著減少刺激能量的穿過。

美國專利no.8,406,886描述了一種用于治療受試者的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的植入物、系統(tǒng)和方法。該方法包括使用無源電導(dǎo)體，無源電導(dǎo)體根據(jù)頻率和待治療的疾病發(fā)送電流，以電刺激目標(biāo)身體組織，從而激活或者阻斷神經(jīng)脈沖?？梢酝ㄟ^施加在電極(施加在皮膚外部)之間的電能來激活可電激活的身體組織，例如神經(jīng)和肌肉。電能(例如電流)在陰極和陽極之間流過皮膚，產(chǎn)生電極下面的神經(jīng)和肌肉中的動作電位。這種方法已被用在不同類型的刺激器中多年，包括減輕疼痛的經(jīng)皮電神經(jīng)刺激器(tens)、用于以鍛煉為目的的激活肌肉的治療性電刺激器、激活日常生活任務(wù)的肌肉的功能性電刺激器和促進(jìn)受損骨骼再生的刺激器。

美國專利no.8,577,458描述了一種用于提供頸部迷走神經(jīng)的電刺激以治療無導(dǎo)線心率監(jiān)測的慢性心臟功能障礙的可植入裝置。刺激治療導(dǎo)線包括配置成與頸部迷走神經(jīng)鞘的外徑相配的螺旋電極，以及電連接到螺旋電極的一組連接器插針。神經(jīng)刺激器包括電插座，連接器插針牢固地電耦合到該電插座中。該神經(jīng)刺激器還包括脈沖發(fā)生器，其被配置為在施加刺激和抑制刺激的交替周期中，通過螺旋電極治療性地刺激迷走神經(jīng)，所述施加刺激和抑制刺激被調(diào)整為既有效地激活心臟的內(nèi)在神經(jīng)系統(tǒng)，又通過觸發(fā)雙向動作電位，傳入地激活患者的中樞反射。

avrahami的美國專利no.6,148,232描述了一種用于消融表皮角質(zhì)層的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)包括組織穿刺裝置，所述組織穿刺裝置穿刺待治療組織的表面，并產(chǎn)生從組織表面延伸到所述組織表面下方的組織中的微通道。所述系統(tǒng)還包括將能量傳遞到身體組織的刺激器。所述穿刺裝置可以通過任何已知的穿刺組織表面的方法在組織中產(chǎn)生微通道，并且所述穿刺裝置可以包括例如超聲能量、激光能量、熱能和電能中的任何一種或者多種?？梢酝ㄟ^刺激器傳遞任何類型的刺激能量，例如電刺激、電神經(jīng)刺激和電磁輻射。

如本文所述，術(shù)語“微通道”是指在身體組織中形成的以增強(qiáng)刺激穿透的通道，例如進(jìn)入身體組織的電刺激。例如，皮膚表層(角質(zhì)層)的特性在于：與內(nèi)表皮層相比具有相對較高的電阻和電容。在角質(zhì)層中形成微通道后，電阻和電容的特性被改變和/或降低。

所述組織穿刺裝置和刺激器受控于控制器，所述控制器包括用于將電能輸送到穿刺裝置和刺激器的電路。

本發(fā)明的系統(tǒng)還包括處理器，所述處理器監(jiān)測組織的一個或多個電學(xué)參數(shù)或光學(xué)參數(shù)，例如組織的電阻、阻抗、電容或者光密度。當(dāng)組織穿刺裝置應(yīng)用于待治療身體組織并被激活時，在表面下方的一定體積的身體組織中產(chǎn)生微通道。當(dāng)組織的光學(xué)參數(shù)或電學(xué)參數(shù)中的至少一個處于預(yù)定范圍內(nèi)時，例如當(dāng)光學(xué)參數(shù)或電學(xué)參數(shù)中的至少一個減小至少預(yù)定百分比和/或初始值的自適應(yīng)百分比時，可以對組織施加刺激。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：組織穿刺有利于改變組織的電學(xué)參數(shù)或光學(xué)參數(shù)，例如電阻和電容，以便于減小刺激器實(shí)現(xiàn)期望效果所需的電流和/或電壓或者光強(qiáng)。這也可以減少刺激期間的疼痛并促進(jìn)刺激穿透到組織的更深層。

例如，組織的電學(xué)參數(shù)可以通過刺激器中的表面電極或者通過穿刺裝置中的微針來測量。

組織穿刺裝置可以包括壓入待治療組織表面的一個或多個微針。在一個實(shí)施方案中，在兩個或兩個以上微針之間施加足夠長時間的電流，使得由于局部功耗在組織中的微針周圍形成至少一個微通道。這使得在組織表面最外層中的微針周圍的組織發(fā)生消融，例如，就皮膚表面而言是指角質(zhì)層。在另一個實(shí)施方案中，在微針中產(chǎn)生超聲波脈沖，以產(chǎn)生微通道。在另一個實(shí)施方案中，加熱模塊加熱微針，以在組織中形成微通道。

在組織穿刺裝置的另一個實(shí)施方案中，采用電磁輻射靶向組織，以產(chǎn)生微通道。

本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以用于各種各樣的醫(yī)學(xué)和美容治療，例如以下的任何一種：

-美容治療。例如，可以是面部美容治療?？梢栽诿娌科つw上提供微通道和刺激。

緩解疼痛，例如背痛和/或腕管綜合征和/或肩痛。對于腕管綜合征，可以在手腕的背側(cè)提供治療。對于背痛，可以在疼痛位置區(qū)域的頂部提供治療。

為身體的不同治療傳遞周圍神經(jīng)刺激。

肌肉運(yùn)動或改善肌肉緊張?？梢栽诩∪鈪^(qū)域或者肌肉頂部提供肌肉治療。

尿失禁：可以通過刺激脛神經(jīng)進(jìn)行治療，更具體地，可以通過刺激脛后神經(jīng)進(jìn)行治療；或者通過刺激陰道。

大便失禁：可以通過刺激脛神經(jīng)進(jìn)行治療。

中風(fēng)后激活肌肉的刺激。

康復(fù)：肢體肌肉，例如可以刺激大腿或手臂肌肉。用于康復(fù)治療的刺激可以用于在骨骼或韌帶損傷后，在特定肌肉中累積肌肉量。它還可以用于恢復(fù)由于脊髓損傷和/或腦損傷(例如中風(fēng))而癱瘓的受試者的運(yùn)動。功能的改善可以恢復(fù)，例如支撐日常生活任務(wù)的抓取。

刺激直接或間接支配各種肌肉的神經(jīng)。例如可以在與迷走神經(jīng)或其一個分支相鄰的頸部、面部、胸部或者胃部提供用于治療癲癇、抑郁癥、阿爾茨海默氏病、焦慮癥、肥胖癥、貪食癥、耳鳴、強(qiáng)迫性障礙或者心力衰竭的刺激。

迷走神經(jīng)的刺激也可以用于以下任何適應(yīng)癥：成癮，焦慮癥，自閉癥，雙相性精神障礙，大腦性麻痹，慢性頭痛，與阿爾茨海默氏病相關(guān)的認(rèn)知障礙，昏迷，抑郁癥，進(jìn)食障礙(例如厭食癥和貪食癥)，特發(fā)性震顫，纖維肌痛，心力衰竭，連續(xù)性偏頭痛，青少年肌陣攣性癲癇，偏頭痛，情感障礙，發(fā)作性睡病，肥胖癥，強(qiáng)迫性神經(jīng)失調(diào)，睡眠障礙，耳鳴和圖雷特氏綜合征，輕度性人格障礙或任何其他器質(zhì)性睡眠過度，緊張型頭痛，酒精誘發(fā)的睡眠障礙，藥物誘導(dǎo)的睡眠障礙，情景性情緒障礙，自閉性障礙，強(qiáng)迫性神經(jīng)失調(diào)，心境惡劣障礙，酒精依賴綜合征，藥物依賴，藥物的非依賴性濫用，神經(jīng)性厭食癥，非器質(zhì)性起源的特定疾病，非特異性進(jìn)食障礙，緊張性頭痛，晝夜節(jié)律性睡眠障礙，器質(zhì)性異態(tài)睡眠，器質(zhì)性睡眠障礙，原發(fā)性和其他特定形式的震顫，連續(xù)性偏頭痛，嬰兒大腦性麻痹，偏頭痛，猝倒和發(fā)作性睡病，風(fēng)濕性心力衰竭，肌痛和肌炎，睡眠障礙，多食癥，情緒，帕金森病和頭痛。也可以通過其他神經(jīng)或者直接對身體中的特定位置和/或器官和/或神經(jīng)進(jìn)行刺激。對迷走神經(jīng)的刺激可以有助于重置大腦情緒中樞的化學(xué)失衡。

治療癌癥，例如前列腺癌。

通過刺激神經(jīng)來控制免疫系統(tǒng)。

通過刺激迷走神經(jīng)減少全身炎癥。迷走神經(jīng)刺激可以激活身體的自然炎癥反射，以抑制炎癥并改善臨床體征和癥狀。炎癥反射是調(diào)節(jié)身體免疫系統(tǒng)的神經(jīng)生理機(jī)制。它感知感染，組織損傷和炎癥，并將這些信息傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)，然后通過迷走神經(jīng)和脾神經(jīng)(其廣泛地支配脾臟和其他內(nèi)臟器官)條件反射地增加外周神經(jīng)信號。所述信號被傳遞到脾臟中的t細(xì)胞，其繼而指示包括單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的效應(yīng)細(xì)胞減少產(chǎn)生引發(fā)炎癥和延續(xù)炎癥的介質(zhì)。在包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎性腸病、牛皮癬、糖尿病、心臟病和多發(fā)性硬化的急性和慢性疾病中，炎癥起著重要的作用。

傳遞緩解疼痛的刺激，用于治療慢性和頑固性疼痛的有效治療包括糖尿病性神經(jīng)病變，背部手術(shù)后綜合征，復(fù)雜性區(qū)域疼痛綜合征，幻肢痛，缺血性肢體疼痛，頑固性單側(cè)肢體疼痛綜合征，皰疹后神經(jīng)痛和急性帶狀皰疹痛，腓骨肌萎縮癥(cmt)，心力衰竭/心肌梗死，阿爾茨海默氏病，中風(fēng)，帕金森病和偏頭痛。

治療糖尿病性神經(jīng)病或神經(jīng)性疼痛，抑郁癥，糖尿病性周圍神經(jīng)病變，加速愈合，減輕水腫，減輕由慢性糖尿病周圍神經(jīng)病以外的原因引起的疼痛，治療由缺血引起的慢性疼痛。

治療軟組織或神經(jīng)性疼痛，例如背痛，糖尿病性疼痛，關(guān)節(jié)痛，纖維肌痛，頭痛，反射性交感神經(jīng)營養(yǎng)不良，組織損傷，骶神經(jīng)根或腰骶叢，心絞痛和麻醉綜合征。

治療頸部疼痛，頸部神經(jīng)根病，頸部痙攣，慢性頸部疼痛，倒退綜合征，腰痛，腰肌痙攣，腰骶肌筋膜炎，腰骶神經(jīng)根病，膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎，皰疹后神經(jīng)痛，關(guān)節(jié)炎，癌癥疼痛，頸痛，纖維肌痛，關(guān)節(jié)痛，腰痛，偏頭痛，手術(shù)后疼痛和坐骨神經(jīng)痛。

治療急性疼痛，手術(shù)后疼痛，急性和慢性頭痛，慢性腰痛，深部腹痛，髖骨骨折疼痛，神經(jīng)性疼痛，骨盆疼痛，顳下頜關(guān)節(jié)(tmj)疼痛；慢性頑固性疼痛，肌肉通過神經(jīng)刺激(失禁)的強(qiáng)度。

刺激傷口愈合。用于運(yùn)動的刺激訓(xùn)練特定的肌肉群，以訓(xùn)練耐力和力量，或者在連續(xù)運(yùn)動、運(yùn)動、健身和恢復(fù)喪失的運(yùn)動功能(例如在具有腦損傷或者脊髓損傷的受試者中)之后，用于運(yùn)動的刺激放松肌肉。

緩解或治療慢性疼痛，例如背部常見的最常用于管理失敗的背部手術(shù)綜合征，心絞痛。

刺激頭發(fā)生長?？梢栽陬^皮上提供微通道和刺激。

因此，在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)，包括：

(a)組織穿刺裝置，適于穿刺組織表面并產(chǎn)生從組織表面進(jìn)入身體組織的微通道；和

(b)刺激器，適于將能量傳遞到身體組織。

所述本發(fā)明的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括處理器，所述處理器被配置為監(jiān)測身體組織的一個或多個電學(xué)或光學(xué)特性。

在本發(fā)明的系統(tǒng)中，所述組織穿刺裝置可以包括至少一個微針。所述穿刺裝置可以包括具有一個或多個微針的一個或多個矩陣。所述微針可以由導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料或者超聲波傳導(dǎo)材料組成。一個或多個微針可以具有電絕緣的軸，以僅允許來自微針尖端的電流。

所述組織穿刺裝置可以通過使用超聲能量、激光能量、熱能和電能中的任何一種或多種，在組織中產(chǎn)生微通道。

所述刺激器可以適于向身體組織傳遞電刺激、電流、電神經(jīng)刺激和電磁輻射中的任何一種或多種。

所述處理器可以被配置為通過表面電極或者通過穿刺裝置中的微針來監(jiān)測身體組織的一個或多個電學(xué)特性。

所述處理器可以監(jiān)測選自組織阻抗、組織電阻和組織電容的組織的一個或多個電學(xué)參數(shù)。

所述刺激器可以包括兩個或兩個以上電極，在這種情況下，電極可以是濕表面電極、膠基表面電極、水凝膠表面電極、泡棉表面電極或者微創(chuàng)電極中的任何一種或多種。至少一個電極可以與貼片結(jié)合，所述貼片具有帶有蓋或翼片的孔，所述蓋或翼片被配置為當(dāng)貼片被施加到組織表面時，蓋或翼片可被升起或者移除，以暴露出組織表面的區(qū)域。

如果組織穿刺裝置包括一個或多個微針，并且刺激器包括兩個或兩個以上電極，則微針和電極可以容納在單個施加器中，在這種情況下，至少一個微針和至少一個電極可以放置在所述施加器中，以允許所述電極在由至少一個微針形成的至少一個微通道上接觸身體表面。

所述刺激器可以包括三個或三個以上電極，處理器可以進(jìn)一步被配置為在刺激期間激勵不同的電極對。

所述刺激器可以包括容納在適于附著到身體表面的貼片中的兩個或兩個以上電極。

所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括無源或有源的可植入導(dǎo)電元件。

所述處理器可以進(jìn)一步被配置為當(dāng)監(jiān)測參數(shù)中的一個或多個處于預(yù)定的、自適應(yīng)的或者動態(tài)的范圍內(nèi)時，激活刺激器。

所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于控制組織穿刺裝置和刺激器中的一個或多個的遙控器。

所述組織穿刺裝置可以被配置為消融微通道中的組織。

其中，所述刺激器可以被配置為向組織施加電流，以使微通道保持打開。所述刺激器可以適于同時或依次刺激兩個或兩個以上的組織區(qū)域。

在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種用于將刺激傳遞到身體組織的方法，包括：

(a)將組織穿刺裝置施加到身體組織表面；

(b)激活組織穿刺裝置，以穿刺組織表面并在表面下方的一定體積的身體組織中產(chǎn)生微通道；和

(c)將能量傳遞到身體組織。

在本發(fā)明的方法中，產(chǎn)生的微通道可以增強(qiáng)進(jìn)入身體組織的能量穿透，也可以改變組織的電學(xué)參數(shù)或者光學(xué)參數(shù)。

附圖說明

為了理解本發(fā)明并且了解如何在實(shí)踐中實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖，僅通過非限制性實(shí)施例來描述優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)；

圖2示出了可以在圖1的系統(tǒng)中使用的控制器；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于將刺激傳遞到身體組織的方法的流程圖；

圖4示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的組織穿刺裝置(在用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)中使用)中使用的施加器；

圖5示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)中使用的組織穿刺裝置；

圖6示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)中使用的組織穿刺裝置；

圖7示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)中使用的組織穿刺裝置；

圖8示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)中使用的電刺激器；

圖9示出了可以在本發(fā)明中使用的示例性電信號的一個周期；

圖10示出了用于穿刺組織表面并對組織表面施加電刺激的系統(tǒng)，其中通過使用單個施加器進(jìn)行組織穿刺和電刺激；

圖11a示出了有三個微通道簇的組織表面，每個微通道簇延伸超過相應(yīng)電極的接觸區(qū)域；

圖11b示出了在其中產(chǎn)生兩個微通道簇的組織表面，每個電極的接觸區(qū)域延伸超過相應(yīng)的微通道簇；

圖11c示出了在電極的接觸區(qū)域下方產(chǎn)生一個微通道簇的組織表面；

圖12示出了傳遞刺激能量以激活或者阻斷目標(biāo)組織的神經(jīng)脈沖；

圖13示出了具有施加在皮膚表面的施加器的個人；

圖14示出了圖13的貼片的結(jié)構(gòu)，其包括可以同時被激活或者依次被激活的三個電極；

圖15示出了在神經(jīng)性疼痛或膀胱過動癥的治療中使用本發(fā)明；

圖16示出了在例如癲癇、高血壓的疾病的治療中使用本發(fā)明；和

圖17示出了可以在本發(fā)明中使用的貼片，其具有翼片，當(dāng)貼片被施加到組織表面時，該翼片被升起，以暴露出組織表面的區(qū)域。

具體實(shí)施方式

圖1示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于將能量傳遞到身體組織中的系統(tǒng)100。所述系統(tǒng)100包括組織穿刺裝置10和刺激器12。所述組織穿刺裝置10穿刺待治療的組織表面，并產(chǎn)生從組織表面進(jìn)入組織表面下方的組織的微通道。所述刺激器12向身體組織傳遞能量。所述組織穿刺裝置10和刺激器12受控于控制器16。所述組織穿刺裝置10和刺激器12可以包含在單獨(dú)的殼體中，或者可以包含在單個的公共殼體中。

所述組織穿刺裝置10可以通過任何已知的穿刺組織表面的方法在組織中產(chǎn)生微通道，并且所述穿刺裝置10可以包括例如超聲能量、激光能量、熱能和電能中的任何一種或者多種?？梢酝ㄟ^刺激器12傳遞任何類型的刺激能量，例如電刺激，例如電流，電神經(jīng)刺激和電磁輻射。

圖2更詳細(xì)地示出了控制器16。所述控制器16包括用于將電能輸送到穿刺裝置10的電路136和用于將電能輸送到刺激器12的電路138。根據(jù)工廠設(shè)置的參數(shù)或者用戶輸入的參數(shù)，電路受控于處理器140。控制器16中的電源16對處理器140供電，也對電路136和138供電。用戶輸入-輸出模塊132(例如鍵盤)可以由用戶用來輸入各種電能參數(shù)。所述輸入-輸出模塊132可以包括遙控器。處理器140還監(jiān)測組織的一些電學(xué)參數(shù)或者光學(xué)參數(shù)，例如阻抗，以便確定組織穿刺的程度。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明這個方面的一個實(shí)施例的用于通過本發(fā)明的系統(tǒng)將刺激傳遞到身體組織的方法的流程圖。在步驟25中，初步確定組織的一個或多個電學(xué)參數(shù)或光學(xué)參數(shù)，例如組織的電阻、阻抗或電容。在步驟30中，將組織穿刺裝置10施加到待治療的身體組織表面，并激活組織穿刺裝置10，從而穿刺組織表面并且在表面下方的身體組織的體積中產(chǎn)生微通道。在穿刺身體組織期間或者之后，測量組織的電學(xué)參數(shù)或光學(xué)參數(shù)(步驟32)。在步驟34中，確定組織的光學(xué)參數(shù)或者電學(xué)參數(shù)中的至少一個是否減小了在步驟25中確定的初始值的至少預(yù)定百分比和/或自適應(yīng)百分比。穿刺組織有利于改變組織的電學(xué)參數(shù)或光學(xué)參數(shù)，從而減少在接下來的刺激步驟中在組織中實(shí)現(xiàn)期望效果所需的電流和/或電壓或光強(qiáng)。這也可以減少電刺激期間的疼痛，并且促進(jìn)刺激穿透到組織的更深層。如果組織的光學(xué)參數(shù)或電學(xué)參數(shù)中的至少一個沒有減小在步驟25中確定的初始值的至少預(yù)定百分比和/或自適應(yīng)百分比，則過程返回到步驟30，重新激活組織穿刺裝置?？梢栽谂c之前相同的位置或者不同的位置激活組織穿刺裝置。如果組織的光學(xué)參數(shù)或者電學(xué)參數(shù)中的至少一個減小了在步驟25中確定的初始值的至少預(yù)定百分比和/或自適應(yīng)百分比，則過程繼續(xù)進(jìn)行到步驟36，將刺激器放置在組織表面上，覆蓋和/或部分覆蓋和/或鄰近組織表面的穿刺區(qū)域，并將其激活。還可以在穿刺(步驟30)之前或者期間進(jìn)行放置，在穿刺期間，該放置可能會被移位或者移除。在刺激事件結(jié)束時或者在刺激事件期間，在步驟38中確定是否需要額外的刺激事件。如果是，則在步驟40中，確定是否要再次測量組織的電學(xué)特性或光學(xué)特性。例如在刺激的第一次事件之后，當(dāng)原始微通道已被封閉或者組織的電學(xué)參數(shù)或光學(xué)參數(shù)不再減小預(yù)定百分比或自適應(yīng)百分比時，可能需要額外的微通道。如果是，則過程返回到步驟32，測量組織的光學(xué)特性或電學(xué)特性。否則，過程返回到步驟36，激活刺激器。在步驟38中，如果確定不需要額外的刺激事件，則過程終止。在步驟36中，在施加刺激期間，可以周期性地測量組織的光學(xué)參數(shù)或電學(xué)參數(shù)，如果減小的參數(shù)回到在步驟25中所確定的初始值，則過程返回到步驟32(圖中未示出)。

可以通過刺激器中的表面電極或者穿刺裝置中的微針來測量電學(xué)參數(shù)。

在電刺激的情況下，可以在刺激之前或者期間將生物相容性導(dǎo)電材料施加到組織表面。

所述組織穿刺裝置10可以包括如圖4所示的施加器157。施加器157包含具有兩個或兩個以上微針154的一個或多個矩陣，以產(chǎn)生至少一個微通道。微針154通過一個或多個電連接件130連接到電路136。微針154可以由導(dǎo)電材料或半導(dǎo)體材料制成。當(dāng)微針被壓入待治療組織表面，在兩個或兩個以上微針之間施加足夠長時間的電流時，由于局部功耗，在組織中的微針周圍形成至少一個微通道。這使得在組織表面最外層中的微針周圍的組織發(fā)生消融，例如，就皮膚表面來說的角質(zhì)層。

每個微針矩陣可以在組織中產(chǎn)生至少一個微通道和/或單獨(dú)的微通道簇。每個矩陣可以覆蓋高達(dá)1000cm²組織表面的面積。可以同時或依次產(chǎn)生一個或多個微通道簇。兩個微針可以位于相同的矩陣?？梢詫⑺形⑨樛瑫r施加到組織表面，也可以同時或者依次地被電激活。優(yōu)選地，同時激活緊密設(shè)置的微針，以便于有效地產(chǎn)生微通道?？蛇x地，微針的不同組合可以施加于組織表面，并同時或依次地被激活?？梢栽趩蝹€治療期間進(jìn)行多于一次的組織表面穿刺，例如當(dāng)待穿刺區(qū)域大于微針矩陣的尺寸時，或者當(dāng)組織表面上的若干個離散區(qū)域要被穿刺時，或者當(dāng)一些或所有微通道在治療期間被封閉時。

例如，微針的長度可以是10-40μm，直徑可以是10-400μm，這有利于防止出血和疼痛。微針可以是圓錐形或圓柱形或允許表面組織層的穿刺和/或消融的任何其他形狀。當(dāng)治療位置處的組織屏障的最外層非常厚時，例如在一些個體中，可以使用更大的微針。微針可以具有大約0.01-10mm的間距。微針可以均勻地或者不均勻地分布在矩陣中。微針矩陣的寬間隔分布可以減少皮膚發(fā)紅和腫脹。

相鄰微針之間施加的電流可以是具有頻率(例如1khz-100mhz)或者rf的直流(dc)或交流(ac)，持續(xù)時間為0.001-1000毫秒，暫停時間為0.001-1000毫秒。微針的軸可以被絕緣，以僅允許來自微針尖端的電流，以便于減少正在治療的組織表層中的電流。

處理器140監(jiān)測組織的電學(xué)參數(shù)，例如阻抗，以確定組織的穿刺程度。響應(yīng)于在微通道形成期間測得的參數(shù)(例如組織阻抗和/或電導(dǎo)率和/或電壓和/或電流)，可以調(diào)整微通道的形成。可以基于對象的各種參數(shù)，對這些參數(shù)的值進(jìn)行選擇，這些參數(shù)的值可以是動態(tài)的?？梢灾付妼?dǎo)率閾值；當(dāng)達(dá)到電導(dǎo)率閾值時，表示微通道的產(chǎn)生已完成。響應(yīng)于一個微針的電學(xué)參數(shù)的變化，處理器可以通過至少一個微針來調(diào)節(jié)施加的電流或者電壓。

在微通道產(chǎn)生期間和產(chǎn)生之后，可以將細(xì)胞外的流體引入微通道中，這減少了沿著微通道的阻抗。這可以減少刺激所需的功率，特別是電刺激，并且允許刺激能量進(jìn)行更深的穿透。

圖5示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的系統(tǒng)100中使用的組織穿刺裝置10a。所述裝置10a包括超聲波脈沖發(fā)生器312，包括產(chǎn)生傳遞到前端314的電信號的電子器件、軟件和反饋機(jī)構(gòu)。前端314包括將電信號轉(zhuǎn)換成超聲脈沖波的傳感器。匹配模塊316允許微針板318與前端314之間適當(dāng)?shù)奈锢磉B接。微針板318包括至少一個微針或微針矩陣或矩陣簇。微針板318可以是可移除的，以允許使用不同形狀的板和/或當(dāng)從一個對象轉(zhuǎn)移到另一個對象時。輸入-輸出模塊132可以用于允許用戶輸入可選的穿刺參數(shù)，例如時間和能量，使得在產(chǎn)生微通道時，受試者感測到最小的加熱和/或疼痛。

可以采用用于將超聲波脈沖傳遞到微針的多種操作模式。例如可以使用將超聲波脈沖傳遞到微針板的單個傳感器，超聲脈沖波被分配到在組織前面的微針。作為另一個實(shí)施例，裝置10a可以包括超聲波傳感器陣列，其被配置為以微針的各種組合產(chǎn)生超聲脈沖波。這允許在不同時間或者不同參數(shù)下，激活微針的不同組合。微通道的產(chǎn)生可以由不同組的微針同時或者依次進(jìn)行?？梢酝ㄟ^一個或多個微針施加電信號，可以測量電學(xué)參數(shù)以調(diào)整微針的超聲能量。

例如，超聲脈沖波的頻率可以在1khz-50mhz范圍內(nèi)，強(qiáng)度可以在0.1-5w/mm2范圍內(nèi)。由微針傳遞的能量可以在0.01-100焦耳/通道之間。由于結(jié)構(gòu)和生理上的差異，從一個對象轉(zhuǎn)移到另一個對象以及在相同對象上時，可以改變超聲脈沖波的頻率和強(qiáng)度。脈沖的間隔時間可以小于一秒，以便于減少或者防止組織過熱。

例如微針板和微針可以由鈦或鋁，或其他金屬或與傳遞超聲脈沖波相容的材料制成。微針也可以是導(dǎo)電的，以便于傳遞電能和/或測量提供關(guān)于微通道產(chǎn)生程度的指示的電學(xué)參數(shù)。

圖6示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的又一個實(shí)施例的系統(tǒng)100中使用的組織穿刺裝置10b的實(shí)施例。所述裝置10b包括電磁輻射發(fā)射器模塊412，例如產(chǎn)生用于形成微通道的能量的激光器。電源128向電磁輻射發(fā)射器模塊412提供能量。驅(qū)動器和電子器件414控制發(fā)射器模塊412。輸入輸出裝置模塊132允許選擇電磁輻射的參數(shù)，例如電磁脈沖的持續(xù)時間和強(qiáng)度。

可以通過激活光機(jī)械透鏡和/或反射鏡416和光學(xué)器件418來產(chǎn)生微通道，由于具有產(chǎn)生微通道的足夠能量，并且還瞄準(zhǔn)沿著組織的束以允許產(chǎn)生多個微通道，微通道允許將電磁輻射能量靶向目標(biāo)組織。微通道可以具有1-1000μm的直徑，間隔距離為5-5000μm。表面電極(圖6中未示出)也可以用于測量組織的電學(xué)參數(shù)，以提供微通道形成程度的指示。

圖7示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的系統(tǒng)100中使用的組織穿刺裝置10c。電源128向加熱模塊468提供能量。輸入和輸出模塊132允許控制加熱參數(shù)，例如持續(xù)時間和溫度。處理器140控制包括加熱模塊的裝置。該裝置還可以包括溫度計(jì)，其測量包括至少一個微針的微針板474的溫度，以防止組織的過度加熱。微針被設(shè)計(jì)為傳導(dǎo)可以從尖端消散并且可以施加不同間隔時間的熱量。所施加的加熱的溫度可以在34-80℃范圍內(nèi)。

圖8示出了可以在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的系統(tǒng)100中使用的電刺激器12a。所述刺激器12a包括兩個或兩個以上電極24。兩個電極24a和24b如圖8所示。這僅僅是示例性的，所述裝置12a可以包括任何施用中所需的任何數(shù)量的電極。電極24可以是適于施加到身體表面上的表面電極，或者適于穿刺到組織表面的微創(chuàng)電極。在微創(chuàng)電極的情況下，穿刺裝置中的微針可以適于也用作微創(chuàng)電極。例如電極可以是濕電極(液體/水基)、膠基水凝膠電極或者泡棉電極。電源128向電路供電，電路經(jīng)由電連接件130在電極24上施加交流或直流電壓信號或者交流或直流信號?？梢酝ㄟ^用戶輸入電刺激的各種參數(shù)來使用輸入-輸出模塊132，例如電極兩端的電壓，電流，脈沖頻率，脈沖持續(xù)時間，電脈沖周期，脈沖類型，以及電刺激時間。在刺激期間，可以在不同的刺激電極對之間切換對電極的供電。根據(jù)工廠設(shè)置的參數(shù)或者用戶輸入的參數(shù)，處理器140控制用于對電極24供電的電路。處理器還可以用于監(jiān)測由裝置測得的電信號和電學(xué)參數(shù)。在形成微通道之后施加電刺激時，電刺激可以有助于防止微通道的封閉，從而允許延長治療周期。

電刺激可以是由電流控制或者電壓控制。在任何施用中所需的電流脈沖可以是對稱的或者不對稱的。脈沖可以是帶電的平衡雙相脈沖。刺激可以具有0.01-10,000hz的頻率，0.001-100ma的電幅，1-2000μsec的脈沖寬度和高達(dá)600v的電壓。如圖9所示，信號108示出了可以使用的示例性電信號的一個周期。

電極之間的距離可以由待治療組織的深度和位置來決定。一般地，身體表面下方待治療組織越深，所需電極之間的距離越大。電極之間的距離可以是動態(tài)的，并在運(yùn)行過程中確定。

圖10示出了用于穿刺組織表面并對組織表面施加電刺激的系統(tǒng)175，其中通過使用單個施加器117(可以是手持式施加器)進(jìn)行組織穿刺和電刺激。施加器117包括兩個或兩個以上電極24和一個或多個微針154。至少一個電極放置在至少一個產(chǎn)生的微通道的上方或者部分上方或者附近。兩個電極24a和24b如圖10所示。這僅僅是示例性的，施加器117可以包括任何施用中所需的任何數(shù)量的電極。電極24可以適于施加到組織表面的表面電極或者微創(chuàng)電極，在這種情況下，微針154可以適于也用作微創(chuàng)電極。電源128向電路136供電，電路136將電能輸送到微針以及電路138，根據(jù)工廠設(shè)置的參數(shù)或者用戶輸入的參數(shù)，電路138經(jīng)由電連接件130輸送流經(jīng)電極24的電能。輸入-輸出模塊132可以用于輸入穿刺和電刺激的各種參數(shù)，例如微針和/或電極兩端的電壓，電流，頻率，持續(xù)時間，電脈沖周期，以及電刺激時間。處理器140也可以監(jiān)測組織阻抗或者其他電學(xué)參數(shù)，以確定組織穿刺的程度。在穿刺之后、在激勵電極之前，微針154可以或者不可以從施加器上移除。在將微針插入組織之后，微針154不可以被移除，并且與電極24參與電刺激過程，因此也可以通過微針提供電刺激。在穿刺和刺激配置之間機(jī)械地或者用電地進(jìn)行切換。

可以確定任何施用中所需的施加刺激的位置(相對于微通道的位置)。通常，當(dāng)電極被放置在微通道上的組織表面上時，刺激往往更有效。刺激所需的能量越少，刺激可以穿刺到組織中的深度越深。這可以減少疼痛，提高治療的有效性，縮短治療時間。作為第一實(shí)施例，圖11a示出了在其中產(chǎn)生微通道27的三個簇26a、26b和26c的組織表面25。還示出了組織表面25上的三個電極的接觸區(qū)域24a、24b和24c的邊界。在該實(shí)施例中，每個微通道簇延伸超過相應(yīng)電極的接觸區(qū)域。作為第二實(shí)施例，圖11b示出了在其中產(chǎn)生微通道27的兩個簇26d和26e的組織表面25。還示出了組織表面25上的兩個電極的接觸區(qū)域24d和24e的邊界。在該實(shí)施例中，每個電極的接觸區(qū)域延伸超過相應(yīng)的微通道簇。由于微通道中的電阻低于與刺激電極24接觸的非穿刺組織區(qū)域的電阻，因此希望在刺激期間大多數(shù)電流流過微通道。作為第三實(shí)施例，圖11c示出了在電極接觸區(qū)域24f下方產(chǎn)生微通道27的一個簇26f的組織表面25。微通道不存在于第二電極的接觸區(qū)域24g的下方。上述實(shí)施例的任意組合都是可能的，具有任何數(shù)量的電極和微通道簇。

圖12示出了用于傳遞刺激能力以激活或者阻斷對目標(biāo)組織602的神經(jīng)脈沖的系統(tǒng)100的使用。可植入導(dǎo)電元件604被植入到組織下面，導(dǎo)電植入物的一側(cè)位于靠近組織表面和電極24處，導(dǎo)電植入物的另一側(cè)位于目標(biāo)組織602的附近。在至少一個電極的下方或者附近產(chǎn)生微通道27。在該實(shí)施例中，微通道消融表面組織(角質(zhì)層601)，并允許傳遞刺激能量，更具體地說，從電極24通過導(dǎo)電植入物604傳遞到目標(biāo)組織(例如神經(jīng)602)的電刺激能量，例如電流。導(dǎo)電植入物可以是無源的，或者可以具有存儲刺激能量或者改變或者放大傳遞到目標(biāo)組織的能量的強(qiáng)度的有源元件。所述裝置可以用于治療神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，在這種情況下，目標(biāo)組織可以是神經(jīng)。一個電極被放置在植入導(dǎo)體604的拾取端部604b的上方，向目標(biāo)組織602提供刺激的電流從植入物的端部604b傳導(dǎo)到端部604a。然后電流流過目標(biāo)身體組織，然后通過身體組織流到另一個表面電極，以刺激目標(biāo)身體組織602。

系統(tǒng)的施加器可以是配置成固定到身體表面的貼片的形式。當(dāng)需要延長刺激時，貼片型施加器是有用的。

圖13示出了具有施加在皮膚表面的施加器210的個人200。如下所述，例如貼片施加器可以用于治療睡眠障礙，例如阻塞性睡眠呼吸暫停和打鼾，以及男性陽萎，膀胱過動癥，疼痛緩解或神經(jīng)病疼痛緩解。還可以經(jīng)由位于施加的刺激和目標(biāo)組織(圖13中未示出)之間的植入導(dǎo)線將電刺激傳遞到目標(biāo)組織。

圖14示出了貼片210的結(jié)構(gòu)。所述貼片210包括三個電極251、252和253，其可以成對地同時被激活或者依次被激活。貼片可以包括所有電子器件和/或電子器件的一部分，或者可以通過導(dǎo)線連接到外部電子器件?？梢栽谥辽僖粋€電極的位置的下方產(chǎn)生微通道。

對于阻塞性睡眠呼吸暫停或打鼾的治療，如圖14所示，可以將貼片形式的施加器210固定在頸前，下頦下方或受試者頦下三角形的下方，以使電流流過舌下神經(jīng)，并且施加足夠的能量以使舌頭向前運(yùn)動。負(fù)責(zé)上氣道擴(kuò)張的最大的咽肌是頦舌肌。該肌肉負(fù)責(zé)向前的舌頭運(yùn)動和前咽壁的硬化。右側(cè)和左側(cè)舌下神經(jīng)分別支配右側(cè)和左側(cè)舌巨肌。僅刺激單側(cè)舌下神經(jīng)的電刺激可以向前拉舌頭。咽肌的收縮打開氣道，以通過向前拉舌頭來恢復(fù)適當(dāng)?shù)暮粑?/p>

不同電極對依次被激活的刺激模式可以允許肌肉的周期性松弛。例如，可以用電極251激活位于電極251和253之間的電極252，可以將電極252施加到頸部的一側(cè)，可以用電極253激活電極252，可以將電極252施加到頸部的另一側(cè)，等等。可選地，貼片可以僅包括電極252和251，或者僅包括電極252和253，在這種情況下，只有頸部一側(cè)的神經(jīng)被刺激。貼片也可以僅包括電極251和253。貼片210可以用于本發(fā)明的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括檢測睡眠障礙(例如打鼾或者呼吸暫停)的指示的傳感器。該系統(tǒng)也可以包括檢測睡眠障礙/或呼吸節(jié)奏的任何指示的傳感器，以允許刺激的非連續(xù)激活。

圖15示出了本發(fā)明的系統(tǒng)在治療慢性疼痛(例如周圍神經(jīng)病疼痛或多發(fā)性神經(jīng)病或多發(fā)性神經(jīng)病盆腔疼痛或膀胱過動癥(oab))以及尿急、尿頻和急迫性尿失禁的相關(guān)癥狀中的使用。所述系統(tǒng)用于刺激脛神經(jīng)。脛神經(jīng)355是坐骨神經(jīng)的分支；并在足部終止。在皮膚中，在電極24a和24b中的至少一個電極被固定的區(qū)域中產(chǎn)生微通道；電極24a和/或24b以最大刺激能量(例如電能)被驅(qū)動到脛神經(jīng)的方式放置到脛神經(jīng)上。微通道消融角質(zhì)層，并允許電能最大程度地穿刺到脛神經(jīng)中。如圖15所示，電極24a和24b可以固定在腳踝附近，使得能量(例如電流)流過脛神經(jīng)，并且足夠的能量(例如電流)被施加到脛神經(jīng)355?？梢詫㈦姌O放置在脛神經(jīng)相對靠近皮膚表面的腳踝附近。電極可以從一個治療事件替換到另一個治療事件。對于一些施用，可以在家里或者診所使用該裝置治療受試者30分鐘，每周一次或者兩次，約持續(xù)12周的時間。對于一些施用，每天對受試者實(shí)施治療一次或多次，持續(xù)長達(dá)幾個月的時間。對于一些施用，連續(xù)地對受試者實(shí)施治療。后脛神經(jīng)的位置可以通過本領(lǐng)域已知的技術(shù)來確定；例如通過觀察腳趾的運(yùn)動?？梢越?jīng)由位于施加的刺激和目標(biāo)組織之間的植入導(dǎo)線將電刺激傳遞到目標(biāo)組織。

如圖16所示，為了治療例如癲癇或者高血壓的疾病，可以在迷走神經(jīng)701和電極24(放置在迷走神經(jīng)上的皮膚上)上的皮膚中產(chǎn)生微通道，以允許治療。

圖17示出了可以在系統(tǒng)100中使用的貼片678a。所述貼片678a適于放置在組織表面。所述貼片包括翼片680，當(dāng)貼片被施加到組織表面時，該翼片可以被升起，以露出下面的組織表面的區(qū)域682。一個或多個電極24a(如圖17中的虛線所示)固定到貼片678a的下側(cè)。如圖17所示，第二電極24b可以固定在貼片678a的下側(cè)上，或者單獨(dú)的貼片678b的下側(cè)。在將貼片678a施加到組織表面之后，可以打開翼片680，以露出組織表面的區(qū)域682，可以將組織穿刺裝置施加到組織表面露出的區(qū)域682，微通道27形成在該區(qū)域682中。然后，可以移除組織穿刺裝置，關(guān)閉翼片682。因此，將電極24a放置在組織表面的穿刺區(qū)域682上，將刺激能量直接傳遞到被穿刺的組織。

對于男性陽痿的治療，可以將貼片形式的施加器放置在支配男性生殖器和控制勃起的神經(jīng)上的皮膚上，例如海綿狀神經(jīng)和背神經(jīng)。該治療可以增強(qiáng)到陰莖的血流。

為了增強(qiáng)血流，可以將施加器放置在血流減少的區(qū)域的組織表面上，或者影響身體內(nèi)另一個位置中的血流的區(qū)域上。

對于傷口治療，例如慢性傷口，施加器可以放置在傷口上或者附近。該治療可以包括施加不同類型的電刺激。電刺激可以包括高壓脈沖電流(hvpc)。

使用本發(fā)明，可以通過面部神經(jīng)的刺激，進(jìn)行面部神經(jīng)障礙(例如貝爾麻痹)的治療。

可以通過刺激待減少的脂肪團(tuán)上的皮膚，進(jìn)行美容治療(例如減少脂肪團(tuán))。這種治療還可以通過維持或增加肌肉緊張刺激膠原蛋白，彈性蛋白和三磷酸腺苷(atp)的產(chǎn)生，以及通過增強(qiáng)面部肌張力，可以增加皮膚彈性和光滑的線條，皺紋和紋理不規(guī)則性，從而減少衰老的跡象。還可以向肌肉組織提供營養(yǎng)物，以通過增強(qiáng)到組織的血流來維持肌肉緊張。