用于改善睡眠障碍性呼吸的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年5月2日提交的第62/841,978号美国临时申请的权益，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
3.提供了一种用于改善睡眠障碍性呼吸的电刺激系统。


背景技术：

4.阻塞性睡眠呼吸暂停(osa)是最常见的睡眠呼吸暂停类型，且其特征是在睡眠期间尽管努力呼吸，但上气道完全或部分阻塞会反复发作，并且所述osa通常与血氧饱和度降低相关联。患有osa的个体即使在苏醒后也很少会意识到呼吸困难。通常是在发作期间由观察所述个体的其他人认识到这个问题，或因其对身体的影响而被怀疑。osa通常伴有打鼾。osa可与日间的症状(例如，过量的日间睡眠、认知功能降低)相关联。症状可能存在数年或甚至数十年而未标识，在此期间所述个体可能会适应与严重程度的睡眠障碍相关联的日间嗜睡和疲劳。一般独自睡眠的个体通常不知道这种情况，没有固定的床伴来注意到并让他们意识到这些迹象。
5.用于治疗osa的当前最广泛使用的治疗性干预是气道正压，由此呼吸机通过鼻、口或这两者上佩戴的面罩泵送受控气流。额外压力使松弛的肌肉保持打开。存在利用气道正压疗法治疗osa的若干机制。最常见的治疗涉及使用持续气道正压(cpap)机。osa患者在夜间在睡眠期间佩戴cpap机，其中患者佩戴通过软管连接到维持气道正压的空气泵的面罩。
6.神经刺激疗法可以是用于无法使用持续气道正压装置的患者的替代疗法。一种神经刺激系统感测呼吸，并向舌下神经(hgn)递送轻度电刺激，以便增大舌头后部的肌张力以使得舌头不会塌缩在气道上。hgn支配舌头肌肉组织。它为舌头的肌肉提供运动控制，并有助于重要的自主和非自主功能，如吞咽、说话和咀嚼。刺激hgn可恢复关键舌头肌肉的张力，而所述关键舌头肌肉松弛时会导致阻塞性睡眠呼吸暂停。
7.常规hgn神经刺激系统利用植入患者颈部/喉咙的刺激导线，带有电极接触，例如，围绕hgn或极为接近hgn的卡肤电极(cuff electrode)。导线通过电线连接到植入患者胸部皮下的脉冲发生器。不时地，通过以外科手术方式接进脉冲发生器以更换电池。系统包含手持式患者控制器，以允许所述系统在睡前接通。
8.虽然hgn神经刺激疗法已被证明是osa的有效治疗法，但常规系统的块体以及植入、使用和维护系统的侵入性程度都是不合需要的。


技术实现要素：

9.本文提供一种神经调制系统。一方面，一种神经调制系统包括神经调制装置；电子件封装，其可以是所述神经调制装置的部分；外部控制器；传感器；以及计算装置。所述神经调制装置可包括具有导线主体的神经调制导线，所述导线主体具有右部分、左部分和中间
部分。多个电极可安置在导线主体上。具体地说，左电极组可安置在导线主体的左部分上，并且右电极组可安置在导线主体的右部分上。所述多个电极中的至少一者可以是刺激电极，其被配置成将刺激信号递送到目标部位。当神经调制导线完全部署时，导线主体可朝向基本上ω形状偏置，和/或当神经调制导线完全部署时，导线主体的中间部分可相对于左电极组和右电极组朝向下方位置偏置。天线可以可操作方式耦合到所述神经调制导线，所述天线被配置成响应于安置在电磁场中而产生感应电流。所述天线可包括彼此并联地电连接的上部线圈和下部线圈。所述电子件封装可包括用于经由刺激电极控制刺激信号的施加的电气部件。外部控制器可包括控制单元和支撑一个或多个输电线圈的电力垫，所述一个或多个输电线圈可激发以产生用于在天线中诱发电流以为神经调制导线供电的电磁场。所述计算装置可包括存储指令的非暂时性存储器和处理器，所述处理器用以存取所述非暂时性存储器并执行所述指令以至少监测由传感器记录的生理数据；在所述生理数据内标识触发事件，其中所述触发事件被标识为与睡眠相关的状况的生物标志物；以及将基于规则的分类应用于所述触发事件以基于所述生物标志物确定所述刺激信号的一个或多个参数是否应更改，所述刺激电极被配置成在某个时段期间将所述刺激信号递送到所述目标部位并且响应于来自所述计算装置的信号而更改所述刺激信号的所述一个或多个参数。
附图说明
10.图1是示出根据本公开的一方面的可植入刺激系统的示例配置的图。
11.图2是根据本公开的一方面的可植入刺激系统的可植入刺激器部分的示意性图示。
12.图3是大体上沿着图2的线3-3截取的截面图，示出可植入刺激器的天线部分。
13.图4-6是描绘根据本公开的一方面的可植入刺激器的柔性特性的示意性图示。
14.图7-8是描绘根据本公开的一方面的可植入刺激器的导线部分的示例性配置的示意性图示。
15.图9a-9b是描绘根据本公开的一方面的可植入刺激器的天线部分的示例性配置的示意性图示。
16.图10a-10c是描绘根据本发明的一方面的电刺激系统的电力垫部分的示例性配置的示意性图示。
17.图11是可根据闭环算法提供神经刺激以治疗睡眠障碍性呼吸(sdb)的示例系统的框图，此示例系统可以是图1的系统的部分；以及
18.图12是图11中示出的计算装置的示例的框图。
19.图13是用于根据闭环算法提供神经刺激以治疗包含osa在内的sdb的示例方法的过程流程图。
具体实施方式
20.如本文所使用，关于描述的元素，除非另有指示，否则术语“一”和“所述”包含所描述元素中的至少一个或多个，包含其组合。此外，除非另有指示，否则术语“或”以及“和”是指“和/或”以及其组合。“基本上”意指所描述元素的形状或配置不必具有所描述元素的数学上精确描述的形状或配置，而是可具有所属领域的技术人员可辨识为大体上或大致具有
所描述的元素的所描述形状或配置的形状或配置。如本文中所使用，在神经调制的背景下，“刺激”或“调制”包含刺激或抑制神经活动。本文所描述的“患者”包含哺乳动物，例如人类。通过“改善”，患者的医学病症在治疗后比在治疗前有好转。如本文中所使用，术语“下方”、“上方”、“颅侧”和尾侧是指当患者处于标准解剖位置时的解剖平面和方向。类似地，术语“左”和“右”是指对应于处于标准解剖位置的患者身体的左侧和右侧的元素的位置。
21.本公开涉及可植入电刺激系统10，其可用于提供各种电疗法，包含神经调制疗法，例如神经和/或肌肉刺激。刺激可诱发兴奋性或抑制性神经或肌肉活动。此类疗法可用在患者解剖结构内的各种合适的部位。在一个示例实施方案中，系统10可用于通过舌下神经(hgn)的神经调制来治疗包含阻塞性睡眠呼吸暂停(osa)在内的睡眠障碍性呼吸(sdb)。
22.电刺激器系统
23.参考图1，系统10可包含可植入刺激器20(在本文中也被称作“神经调制导线”)和外部控制器100。控制器100可通过电磁感应为刺激器20供电。刺激器20可包含具有天线32的电力接收器30。当天线32位于控制器100的电力垫112上方处于由电力发送天线112产生的电场中时，可在所述天线中诱发电流。天线112和32还可分别促进控制器100与刺激器20之间的通信。刺激器20与控制器100之间的这种电力/通信链路大体上由图1中的箭头70示出。
24.系统10还可包含呈计算机平台202形式的用户接口200，所述计算机平台运行实现与控制器100如大体上由箭头204所指示无线地通信的自定义应用程序。这可例如使用蓝牙或wifi无线电通信来完成。在图1的示例配置中，计算机平台202是智能电话。然而，计算机平台202的类型可改变。例如，计算机平台202可以是医生或患者平台。每个平台202上可安装有用户特定的应用程序或“app”，即，患者app或医生app。医生平台将安装医生app，而患者平台将安装患者app。患者app可允许患者执行控制刺激器20的操作所必要的某些命令，例如，启动/停止治疗、增大/减小刺激电力或强度以及选择刺激程序。除了为患者提供的控制之外，医生app还可允许医生修改例如脉冲设置(模式、持续时间、波形等)、刺激频率、振幅设置和电极配置等刺激设置、闭环和开环控制设置以及用于控制使用期间的疗法递送的嵌入式软件的调谐参数。
25.如大体上由箭头206所指示，计算机平台202可连接(例如，wifi和/或lte)到互联网/云208，这促进与远程或基于云的服务器216的通信214。这允许经由互联网208在服务器216与计算机平台202之间传送数据。另外，控制器100本身也可连接(例如，wifi)互联网，如210处所示。这也可允许经由互联网208在控制器100与服务器216之间传送数据。
26.系统通信
27.如图1中所示和上文所描述，系统10可被配置成在系统部件之间提供各种通信路径。例如，计算机平台202连接到控制器100(参看204)并且连接到互联网208(参看206)可促进从远程服务器216(参看214)到刺激器20本身(参看70)的通信路径。还可经由控制器100的wifi链路210建立服务器216与刺激器20之间的通信路径。
28.另外，考虑到医生可能远离患者，可经由远程定位的医生平台202的互联网连接206建立医生通信路径。通过此连接，远程医生平台202可通过互联网连接206与服务器216通信。远程医生平台202还可经由互联网连接210(当启用时)或通过患者控制器202与控制器100通信。
29.除了促进例如控制器100和刺激器20的系统10的局部控制，上文描述的各种通信路径还可实现：
30.·
从服务器216分发计算机平台202、控制器100和/或刺激器20的软件/固件更新。
31.·
从服务器216下载待由计算机平台202、控制器100和/或刺激器20实施的疗法设置/参数。
32.·
促进远程定位的医生进行的疗法设置/参数调整/算法调整。
33.·
上传在疗法会话期间记录的数据。
34.·
通过将变化和调整分布在整个系统部件中而维持设置/参数的相干性。
35.系统操作概述
36.用系统10实施的治疗方法可涉及仅植入刺激器20，从而使控制器100作为仅在施加疗法期间使用的外部部件。为了促进这点，刺激器20可被配置成由控制器100通过电磁感应供电。在操作中，由控制单元120操作的电力垫110可在刺激器20附近定位在患者外部，以将控制器的位于垫中的发送天线112定位成接近刺激器的接收天线32。在其中系统10用于治疗osa的实施方案中，在患者睡眠时电力垫110可定位在睡眠表面上或足够靠近所述睡眠表面，以将接收天线32的位置维持在由电力天线112生成的电磁场的目标体积内。
37.通过这种方法，系统10可例如通过更短、更少的侵入性程序，例如通过刺激hgn来提供疗法以改善sdb，例如osa。取消机载植入式电源而采用感应电源方案可消除在患者一生中对电池的需求以及相关联的电池更换。
38.另外，刺激器20可实施肌电图(emg)电极以用于感测患者在睡眠期间对生理需求的神经肌肉反应。此类感测电极可连续地监测来自前舌肌肉组织的生理内在emg信号。例如，emg感测电极可被配置成检测来自颏舌肌的神经肌肉反应，所述颏舌肌由hgn支配。
39.控制器100可将发送天线112用于多个目的，例如：1)在疗法会话期间向刺激器20提供电力，以及2)与刺激器通信。这种通信可例如包含编程，例如，将软件/固件修改版本上传到刺激器20、改变/调整刺激设置和/或参数，以及调整控制算法的参数。控制器100可通过上文所描述的任何通信路径例如从用户接口200或在可用时通过直接wifi互联网连接接收编程、软件/固件和设置/参数。所述通信路径还可用于将数据——例如关于完成的刺激疗法会话的测得数据——从刺激器20下载到控制器100。控制器100可将下载的数据发送到用户接口200，所述用户接口可经由互联网208将所述数据发送/上传到服务器216。
40.在操作中，感测的颏舌肌emg反应可允许刺激器20的闭环操作，同时无需胸导联。以闭环操作时，刺激器20可例如维持刺激与呼吸同步，同时保留检测和顾及短暂阻塞的能力。例如，刺激器20还可检测打鼾并对其作出响应。
41.为了便于实时、闭环控制，可在刺激器20上本地实施控制算法。这可例如通过对刺激器20的专用集成电路(asic)部件上的控制算法进行编程来实现(参看下文关于刺激器电子件的描述)。
42.实时操作时，刺激器20可记录与刺激会话相关的数据，所述数据包含例如刺激设置、emg反应、呼吸、包含rem和非rem睡眠的不同阶段的睡眠状态等。例如，吸气期间颏舌肌的阶段性和强直性emg活动的变化可作为刺激的触发事件，或可基于吸气期间或不同睡眠阶段期间颏舌肌的阶段性和强直性emg活动的变化来进行刺激变化。在睡眠会话之后，可将此记录数据上传到用户接口200和服务器216。另外，可询问患者以使用接口200记录关于他
们感知的睡眠质量的数据，所述数据也可上传到服务器216。离线时，服务器216可执行软件应用程序以评估记录的数据，以确定是否可调整设置和控制参数以进一步优化刺激疗法。所述软件应用程序可例如包含人工智能(ai)模型，所述ai模型从记录的疗法会话中学习某些调整如何影响患者的治疗结果。以此方式，通过ai学习，模型可提供患者特定的优化疗法。
43.参考图11，可在系统10和/或刺激器20内实施系统300，以根据开环控制或闭环控制提供刺激以改善sdb。所述系统可包含一个或多个传感器302(其可被植入和/或在外部)、计算装置304(其可被植入和/或在外部，并且可以是类似控制器的另一装置的部分)和一个或多个电极306(其可被植入和/或在外部)。一个或多个传感器可被配置成随时间记录/检测生理数据(例如，源自患者身体的数据)，包含其中的变化。示例性生理数据可包含例如阶段性颏舌肌收缩之类的前舌肌肉组织的阶段性收缩、例如颏舌肌的强直活动之类的前舌肌肉组织的潜在强直活动，以及其组合。颏舌肌的阶段性收缩，具体地说，处于颏舌肌的潜在强直性紧张度内的阶段性活动，可指示吸气。生理数据变化包含例如阶段性颏舌肌收缩之类的前舌肌肉组织的阶段性收缩变化、例如颏舌肌的强直活动变化之类的前舌肌肉组织的潜在强直活动变化，以及其组合。例如，emg信号变化可包含频率、振幅、尖峰率或emg信号内的其它特征的变化。具体地说，颏舌肌的阶段性收缩变化可指示呼吸或吸气变化，并且可用作刺激的触发事件。可例如在包含吸气的呼吸的不同阶段期间在记录的emg信号中标识此类生理数据和其中的变化。因此，一个或多个传感器302可包含emg传感器。一个或多个传感器302还可包含例如测量体温、移动、呼吸声音(例如，音频传感器)、心率、脉搏血氧、眼动等的无线或拴系传感器。
44.计算装置304可被配置成提供开环控制和/或闭环刺激以配置刺激的参数。换句话说，关于闭环刺激，计算装置可被配置成跟踪患者的呼吸(例如，患者的每次呼吸)，并且刺激可例如在吸气期间施加。然而，关于开环刺激，刺激可在不跟踪例如呼吸或吸气等特定生理数据的情况下施加。然而，即使在此类“开环”情境下，计算装置仍可调整刺激并记录数据以根据此类信息采取行动。例如，计算装置可根据此类信息采取行动的一种方式是，计算装置可配置刺激的参数以在开环方式中施加刺激，但可监测患者的呼吸以知晓何时恢复基于呼吸之间的闭环方式施加刺激，使得系统始终在闭环算法中工作以评估数据。因此，对刺激的调整可基于计算装置304的输入，所述输入可基于由一个或多个传感器302随着时间推移记录的生理数据的一个或多个趋势。系统的治疗参数可响应于生理数据而自动调整。生理数据可随着时间推移而被存储并且检查以改变治疗参数；例如，可实时检查治疗数据以实时改变治疗参数。
45.一个或多个电极306可递送根据参数配置的刺激。在一些情况下，感测部件302和电极306可以是相同的结构或元件。有利地，将单个结构或元件用作感测部件302和电极306减小了与植入所述系统相关联的手术程序的侵入性，同时还减小了引入到对象体内的异物的数目。在某些方面，感测部件和电极安置在同一装置上，例如在神经调制导线上。
46.图12中示出被编程成实施闭环情境的计算装置304的示例。计算装置304可包含存储器422(例如，非暂时性存储器)、处理器424(例如，集成电路，例如专用集成电路(asic))，或包括存储器和处理器两者的asic。例如，存储器422可以是计算机可用或计算机可读介质，其可含有或存储机器可读指令(其例如为程序)，以供处理器424使用或供所述处理器结
合系统、设备或装置(例如，计算装置304)的指令或执行而使用。计算机可用或计算机可读介质可以是例如但不限于包含静态或动态ram的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、快闪存储器、可擦除可编程只读存储器(eprom)、浮点存储器或其组合，包含其在同一asic上的组合。处理器424例如可包含一个或多个处理核心、处理单元等。存储器422可存储机器可读指令，而处理器424可存取存储器422并执行机器可读指令(例如，其可包含一个或多个程序)，并且使计算装置304执行监测部件426、标识部件427和/或分类部件428的操作。处理器424可解译来自传感器的生理信息，包含对数据进行解码、分析数据、辨识模式等。
47.监测部件426可监测由一个或多个传感器302记录的生理数据。标识部件427可在生理数据内标识(例如，与呼吸相关的)触发事件。例如，监测部件可监测emg波形特性，例如尖峰率、振幅和频率，以及阶段性活动和强直性活动(同样针对emg的振幅、频率或其它参数的变化进行监测)。标识部件可在此类监测期间标识触发事件(例如，emg波形的特性变化)。在一个示例中，触发事件可以是emg中的相关联变化，例如在生理数据的一个或多个部分或重复上所见的指示阶段性颏舌肌活动的颏舌肌短期收缩或指示颏舌肌的潜在强直性紧张度变化的更长期颏舌肌活动变化。触发事件可被标识为与睡眠相关的状况的生物标志物，例如至少一个参数生理数据的变化。在一些情况下，所述生物标志物可以是吸气。在其它情况下，所述生物标志物可以是体位。在其它情况下，所述生物标志物可以是睡眠周期中的阶段(例如，苏醒，非rem睡眠-阶段1轻度睡眠、阶段2轻度睡眠、阶段3深度睡眠，rem睡眠等)。在一些情况下，运动检测和/或其它生物标志物可用于仅在患者已睡着后自动开启疗法，并且用于确定刺激的参数以在整个夜间在不引起不必要的不适或导致唤醒事件的情况下最优地维持气道通畅(包含基于睡眠阶段和体位来调适刺激)，从而增大患者舒适度和对疗法的依从性。刺激可随着患者从轻度睡眠进入深度睡眠而斜升或在每个刺激阶段期间斜变，使得脉冲串中的第一个脉冲与脉冲串中的最后一个脉冲相比具有更小的振幅和/或脉冲宽度。在一些情况下，刺激将在患者醒来时自动关断，并在患者重新入睡时重新发起。
48.睡眠周期的苏醒阶段是指当对象首先躺在床上或躺在床上试图再次入睡时的放松阶段。非rem睡眠具有三个阶段，并且是没有快速眼动的睡眠阶段。rem阶段包含rem睡眠，其中，眼球在紧闭的眼睑后面快速左右移动，呼吸变得更快且不规则，心率和血压增加到接近清醒水平，并且手臂和腿部肌肉暂时麻痹。
49.非rem阶段1是指从觉醒到睡眠的转换(持续若干分钟)。在非rem阶段1期间，对象的心跳、呼吸和眼动缓慢，并且肌肉放松，伴随着偶发性抽搐。作为所有阶段中最长的阶段，非rem阶段2是在进入更深的睡眠之前的轻度睡眠的时段，其中，心跳和呼吸缓慢，肌肉进一步放松，体温下降，并且眼动停止。非rem阶段3是指在早上感到精神焕发所需的深度睡眠的时段，其中，心跳和呼吸减慢到其在睡眠期间的最低水平，肌肉放松，并且可能难以唤醒。
50.睡眠状态可例如基于生理数据中的信息(例如，如emg上所指示的强直性颏舌肌活动)来确定。一旦辨识出睡眠状态，目标就是以最大限度地减少患者的不适且还最大限度地减少与唤醒事件相关的潜在刺激的方式来施加疗法。这可包含在阶段1和阶段2睡眠期间减小刺激的振幅，并且在阶段3和rem期间增大振幅。这还可包含使疗法在较长时段内斜变，意指在阶段1和阶段2睡眠与阶段3和rem睡眠期间的较长时段内从零到编程的输出，或使疗法在每个脉冲串内例如在吸气期间施加时斜变。
51.例如，如果检测到某些emg活动，如指示睡眠的任何阶段期间的吸气的emg活动的
阶段性变化，则系统可在吸气的呼吸时段期间递送刺激。系统可例如使用一组特定的电极、波形、脉冲宽度、频率、脉冲内间隔和脉冲斜变率来对舌下神经施加刺激，从而在吸气期间实现治疗性气道通畅。系统可在呼气时段期间停止刺激，并且可例如在每次呼吸的整个吸气和呼气时段期间继续监测来自颏舌肌的生理emg。系统可基于包含睡眠状态、体位之类的额外生物标志物来根据需要调整刺激参数和/或选择用于刺激的电极以优化刺激，从而实现最优气道通畅。嵌入在刺激器或神经调制导线内的闭环算法可基于生理数据和触发事件持续地监测和调整疗法，并且使用基于规则的分类来确定何时、如何以及在什么时间段内施加和调整刺激以在睡眠期间实现最优气道通畅。
52.例如，如果强直性和阶段性emg活动之类的某些emg活动在rem期间下降或停止，则系统可基于预定的医生编程参数周期性地递送刺激，系统可依赖于先前已知的患者特定参数来施加刺激，或者系统可使用在整个rem睡眠期间施加的默认周期性刺激。系统还可在rem时段中监测emg以确定在每个吸气事件期间何时停止使用周期性刺激以及何时重新发起施加刺激。
53.在一些情况下，当刺激器在来自发送线圈的场内时，系统可能不会立即接通刺激。在此情况下，系统可接通并监测emg信号，例如，检测强直性和阶段性肌肉活动，以了解睡眠阶段。一旦系统确定患者在睡觉，正进入睡眠的阶段1或睡眠的阶段2，系统10就可开始以生理方式提供疗法，例如，开始在每个刺激时段期间使用刺激斜变施加少量刺激，使得不会在睡眠的初始阶段期间引起不必要的唤醒事件或不适。在此配置中，emg可能被监测几分钟或几小时以在系统开始疗法之前确定状态。患有osa的许多个体还患有失眠，其中所述个体难以入睡，并且在此情况下，负反馈循环可能会引起患者额外的焦虑，使得患者害怕所述疗法会在其入睡之前接通，且因此无法放松到足以入睡。这可能使得个体关闭疗法，或随时间推移不再继续使用所述疗法。能够辨识出患者何时睡着并施加疗法的生理性“智能”系统将提高疗法依从性和功效。例如，一旦系统辨识出非rem阶段1，所述系统就可开始辨识非rem阶段2、非rem阶段3、rem睡眠等。
54.例如，asic(处理器424的示例)可被配置成控制自定义算法，所述自定义算法可控制疗法施加。例如，asic可被配置成运行嵌入式数字逻辑，所述嵌入式数字逻辑使用由emg传感器收集的信息来确定何时、持续多久以及在哪些刺激参数下进行刺激以向对象提供最优疗法，从而控制能够流过上气道的空气的体积，这也被称为气道通畅。嵌入式数字逻辑可感测emg活动，所述emg活动可以是算法已知的对应于呼吸，更具体地说，对应于吸气和呼气。算法可对emg活动进行解码以在双侧触发对前肌肉组织和/或舌下神经(包含其远侧分支)的刺激，从而例如打开气道，使得所述疗法例如与每次呼吸、每次吸气和每次呼气有关联。因此，可在每次呼吸期间，特别是在吸气期间，例如都通过使用对应于呼吸的emg特征的嵌入式相关知识来提供疗法。嵌入式逻辑可包含特定于体位、下颌位置、睡眠状态(例如，rem、非rem)、移动和可阐明并优化疗法的其它生理参数的emg特征的知识。算法可使用自适应学习来学习与睡眠期间的上述生理状态相关的个体对象特定emg特征，以提供对象特定的额外优化。自适应学习可通过医生输入手动完成，或可基于预定限制和知识完全在算法内完成，或者可使用云数据库以及云软件可用以分析来自每个患者和每个睡眠会话的数据的额外自适应学习来完成。算法虽然仍基于通过emg传感器感测到的呼吸信息，但也可具有不同模式。在一个模式中，算法可运行且可在呼吸之间、具体地说在吸气期间提供疗法；在
另一模式中，算法可学习、查找来自emg以及还来自用户(例如，患者、医生等)的输入；在另一模式中，算法可提供对气道的更持续控制，从而提供可持续一段时间的周期性刺激。在另一模式中，算法可感测emg信息，但在呼吸之间不提供疗法，而是等到标识出气道的即将到来的塌缩，并且通过提供防止塌缩发生的疗法而作出反应。emg信息可包含emg的振幅、emg的频率分量、尖峰感测、包络感测以及可直接从emg信号获取以控制算法并提供呼吸和气道塌缩的生物标志物的其它特征。应理解，算法在整个睡眠时段中可使用这些特征中的任一个或全部，并且可基于由emg传感器感测到的emg活动而在模式之间切换，或系统可被硬编程为仅运行一个算法。
55.系统可以不引起患者的不适和/或唤醒事件的方式施加疗法。当患者在整个夜间的过程中经历各个阶段时，系统可持续地适应睡眠阶段(和/或患者需求)。例如，对刺激的最大需求可能是在不大可能有不适和唤醒的深度睡眠(非rem阶段3)和rem期间，因此系统可施加更多刺激，因为在这些阶段期间不大可能有唤醒和不适。还可跟踪患者在每个睡眠阶段中花费的时间量，这对于跟踪结果非常有用，因为大多数osa患者通常因为唤醒而没有进入到深度睡眠。
56.分类部件428可将基于规则的分类应用于触发事件以基于与睡眠相关的生物标志物来确定是否应改变由刺激电极中的一个或多个施加的一个或多个刺激参数。如上文所陈述，生物标志物包含例如由emg或其它传感器或感测到的活动所指示的呼吸阶段(例如，包含吸气内时段的吸气)、一个或多个睡眠周期期间的睡眠阶段和/或睡眠期间的体位。如上文所陈述，刺激参数包含例如脉冲宽度、振幅、频率、波形形状、电极位置/配置等。供算法使用的基于规则的分类的初始规则可针对患者而设置和/或基于群体的历史值、患者的历史值和/或患者衍生值而设置。可基于人工智能学习过程来学习和/或更新和/或个性化算法的后续规则。
57.可将与刺激相关的反馈(例如，在递送刺激之后)给予计算装置304。计算装置304可接收反馈并且可改变一个或多个刺激参数。
58.示例闭环控制情境涉及可随着时间推移而检测/记录生理数据的一个或多个传感器302(邻近例如颏舌肌之类的前舌肌植入)。生理数据可包含来自前气道的肌肉组织的emg数据，所述emg数据可包含与呼吸相关但也可以与睡眠位置、睡眠状态和/或对于sdb的治疗至关重要的其它生理特性相关的特性信号。计算装置304可监测由一个或多个传感器302记录的生理数据以在生理数据内标识触发事件。触发事件可被标识为用于与睡眠相关的状况的生物标志物(例如，吸气)。基于规则的分类可应用于触发事件以基于生物标志物来确定是否应改变(例如，由一个或多个电极306或电极触点递送到舌下神经的)刺激的一个或多个参数。
59.可感测发送受体上以及电力接收器上的电压变化，以及所得阻抗变化，以确定电力受体在磁场内的位置和移动。在此方面，电力天线的两个线圈之间的电压和阻抗变化可向系统提供额外信息以通知闭环算法并通知对疗法的额外优化。此类型的位置传感器可具有除了疗法优化之外的额外用途，因为所述位置传感器可提供随着时间推移的睡眠质量相关额外数据以及健康相关信息。此外，线圈之间的阻抗数据可与活动相关，所述活动还可用于跟踪清醒周期与睡眠周期。这些数据连同例如来自颏舌肌的强直性emg活动之类的emg数据一起用于理解和学习在整个尝试睡眠的时段期间(例如，当电力接收线圈在发送线圈的
电感场体积内时)的清醒与睡眠。
60.也可使用包含智能电话应用或平板计算机应用的若干有线或无线输入应用，例如无线遥控器。这些额外输入应用可向系统提供额外输入以根据需要调整疗法、调整闭环算法、调整刺激输出、调整优化或调整算法模式。输入应用可为用户显示肌电图数据，允许用户调整控制emg采集的参数，例如输入滤波器、触发振幅、频率范围等。
61.输入应用还可允许将疗法滴定自动化。在此模式中，所述应用可运行自定义软件，所述自定义软件将刺激提供到对象的目标部位，例如目标神经或目标肌肉，并且监测例如包含颏舌肌在内的前舌肌等肌肉的所得的诱发emg活动。所得emg活动可与期望的(如输入到应用程序中的)气道打开量相关，并且因此可允许自动化治疗刺激参数设置并消除睡眠期间耗时的参数调整。刺激参数设置的非限制性示例包含刺激脉冲宽度、振幅、频率、电极位置/配置等。在此方面，系统可确定治疗刺激输出，并且允许对象/医生根据需要进行微调。对象或医生可在任何时间重新运行自动参数调整应用程序，并且通过所述应用程序可进行远程监测，使得可在对象家中舒适环境下进行滴定、编程。
62.即使对给定的一组刺激参数的响应随时间变化，仍可持续地监测所得的诱发emg信号，并且可确定产生有效治疗所需的舌部运动所需的刺激参数，从而有效地减少初始编程所需的测试量以及对持续的后续测试的需求。另外，可标识疗法的问题(例如，根据某些刺激参数设置的刺激未提供打开气道所必要的舌部移动)，并且可为患者和/或医生生成警示(这允许系统的更快速响应和主动管理)。
63.本公开的另一方面可包含用于根据闭环算法提供神经和/或肌肉刺激以治疗sdb的方法700(图13)。例如，方法700可由各图中描述和示出的系统的部件执行。方法700的部分可至少部分地存储在非暂时性存储器上并且由处理器执行。
64.为了简单起见，方法700被示出和描述为依序执行；然而，应理解并了解，本公开不受所示次序的限制，因为一些步骤可按不同次序发生和/或与本文示出和描述的其它步骤同时发生。此外，可能不需要所有示出的方面来实施方法700，和/或可能需要比示出的方面更多的方面来实施方法700。另外，方法700的一个或多个方面可存储在一个或多个非暂时性存储器装置中，并且由一个或多个硬件处理器执行。
65.在752，可监测由一个或多个传感器记录的(例如，与例如由emg指示的吸气、睡眠阶段和/或体位相关的)生理数据。例如，可邻近例如颏舌肌之类的前舌肌，或在颏舌肌与颏舌骨肌之间的平面中植入一个或多个传感器。在754，可在生理数据内标识触发事件。触发事件是(例如，指示例如由emg所指示的呼吸期间的吸气、体位和/或睡眠周期中的阶段的)生理数据的至少一个参数的变化。
66.在756，可将基于规则的分类应用于触发事件以基于由触发事件表示的生物标志物来确定是否应更改刺激的一个或多个参数。例如，可将包括参数的配置/设置信息的信号发送到位于舌下神经附近的一个或多个电极。可基于触发事件来滴定和调适刺激参数以优化气道肌张力。
67.刺激器配置
68.刺激器可具有各种配置，其可针对施加的具体疗法和/或刺激疗法施加部位处的解剖结构进行定制。刺激器20的示例配置在图2中示出。刺激器20可包含电力接收器30、电子件封装50和刺激器导线80。电力接收器30可包含卷绕的接收器天线32，所述接收器天线
封装在保护性生物相容材料中并且可操作地连接到电子件封装50和其中安装的电子部件52。
69.刺激器导线80也可操作地连接到控制电极82的操作的电子件封装50。在本公开的示例配置中，刺激器20包含从电子件封装50延伸并且可促进将刺激器导线80连接到电子件封装的尾纤连接器54。尾纤连接器54可促进电子件封装50与刺激器导线80之间的可拆卸连接，使得不同配置的导线可连接到电子件封装。这可有助于刺激器导线80的制造。这还可允许医生选择具有期望大小和/或配置的导线。
70.另外，刺激器导线80与刺激器20的其余部分分离以及经由尾纤连接器54可连接到其余部分可有助于单独地植入导线。因此，植入导线80可具有更小的侵入性，从而允许经由小切口放置导线。整合设计可能需要更大的切口，并且需要在植入过程期间作为整体握持和操控整个刺激器20，这可能使导线放置复杂化，因为外科医生可能必须忙于刺激器20的其余部分，例如电子件封装50和天线32。
71.刺激器导线80可大体上是细长的并且包含沿着其长度间隔开的多个电极82。电极82可通过例如图2中的虚线在84处示意性地示出的电线等导体电连接到电子件封装50。在图2所示的示例配置中，刺激器20具有八通道八电极配置，这意指刺激器导线80包含八个电极82，每个电极具有其自身的专用通道。刺激器20可被配置成具有更多数目的通道或更少的通道。另外或替代地，同样取决于具体疗法和/或目标解剖结构，刺激器20可包含多于一个导线。无论导线或通道的数目如何，每个电极82可独立于其它电极进行配置和利用。因此，所有或一些电极82，无论哪个被确定为对特定实施方案最有效，可在施加刺激疗法期间予以利用。
72.电极82可用作刺激电极或感测电极。刺激电极可用于将刺激施加到目标解剖结构，例如神经或肌肉。感测电极可用于检测和测量例如来自与目标神经相关联的神经肌肉结构的emg反应。对于本说明书中示出的sdb治疗实施方案，目标神经可以是hgn，并且相关肌肉可以是颏舌肌。然而，刺激器可用于以其它神经为目标，并且测量来自其它解剖结构的生理电信号，例如来自其它神经肌肉结构的emg反应。
73.在图2的示例配置中，电极82布置成沿着导线80的长度间隔开的两组四个电极。一组电极82可在远侧定位在导线80的端部附近，并且一组电极可在近侧定位在远侧组与电子件封装50之间。然而，电极82的配置可改变。刺激器可包含不同数目的电极(两个或更多个)，和/或电极可沿导线的长度以不同配置分组、间隔开或以其它方式布置。如先前所提及，刺激器还可包含任何合适数目的导线(一个或多个)。
74.电极82作为刺激电极或感测电极的身份可通过它们经由电子件封装50控制的方式来确定。在某些实施方案中，电极82的身份可以是固定的。在固定实施方案中，电极82中的某些电极可被分配并且仅用作刺激电极，而其它电极可被分配并且仅用作感测电极。在其它实施方案中，电极82的身份可以是动态的。在动态实施方案中，电极82可被分配并且用作刺激电极和感测电极两者。在其它实施方案中，电极82可以固定和可变身份的组合来实施。
75.电极的利用方式至少部分地取决于刺激器本身的实施方式。在刺激器的某些实施方案中，电极中的一些或全部可相对于例如神经和/或肌肉等结构定位，对于所述结构，需要施加刺激能量以及感测emg反应或其它生理电信号。在这些情况下，电极中的一些或全部
可当在其位置处需要刺激时用作刺激电极，而当在其位置处需要感测时用作感测电极。在刺激器的其它实施方案中，一些电极可相对于仅需要施加刺激能量的结构定位，而其它电极可能相对于仅需要感测emg反应或其它生理信号的结构定位。
76.有利地，电极82的身份在软件设置中配置并且不需要硬件配置。电极82的可选择配置可通过围封在电子件封装50中的电子部件52促进。优选的是，电子部件52实施于专用集成电路(asic)中。然而，电子部件52可包含一个或多个asic、离散电子部件和用于将电子部件连接到电力接收器30和/或电极导线80的电连接器。无论是以单个asic还是一个或多个部件体现，所述电子部件可例如包含例如微计算机或片上计算机等处理和存储器部件、用于积聚电荷和供应刺激电力的电荷存储装置(例如，电容器)，以及用于选择电极的身份(例如，阳极、阴极、记录电极)并调制供应到所述电极的电力的固态开关装置(例如，脉宽调制(pwm)开关)。
77.为了给患者提供舒适性并且方便医生插入，刺激器20可具有大体上柔软/柔性构造。这种柔软/柔性构造可应用于导线80、电力接收器30，或导线和电力接收器两者。在一个示例配置中，刺激器部件——电力接收器30、电子件封装50和导线80——可在单个操作中同时涂布或以其它方式包覆，所述操作例如是利用硅酮、环氧树脂和各种适合的聚合物等生物相容性材料的嵌件成型。
78.参考图4-6，电力接收器30和导线80可具有允许任一个或两个结构弯曲或弯折的柔性配置，其促进与各种解剖结构的植入相容性。电力接收器30在配置上可通常是平坦且平面的，并且可在横向于其平面的方向上弯曲，如图4-6中所示，所述平面是x-y平面。因此，电力接收器30可在z方向上弯曲，如图中以30'处的虚线所示。导线80在配置上可大体上是细长的，并且可沿着如图4-6所示的x轴在轴向上延伸。导线80可相对于所述平面在多个方向上弯曲，即在y方向和z方向中的一个或两个方向上弯曲，如图中以80'处的虚线所示。
79.为了有助于导线80的柔性配置，电极82和将电极连接到电子件封装50的导体84(参看图2)可被包覆和支撑在覆盖物86中。覆盖物86可由例如硅酮和各种合适的聚合物等生物相容性材料形成，并且可被配置成留出暴露的电极82或其部分。覆盖物86可例如形成于刺激器20结构的上述嵌件成型覆盖物中。
80.为了有助于电力接收器30的柔性配置，天线32可形成于软基板上，以便是柔性的并且贴合植入部位处的解剖结构。例如，电力接收器30可具有柔性印刷电路板(pcb)构造，其中天线32从层压在基板38上的导电金属薄层蚀刻而来(参看图3)，所述基板由例如聚合物的柔性材料构成。在一个特定的柔性pcb构造中，基板可以是聚酰亚胺材料，并且导电金属可以是铜。可实施其它柔性pcb构造。天线32可被包覆并支撑在覆盖物48中。覆盖物48可由例如硅酮、环氧树脂和各种合适的聚合物等生物相容性材料形成。覆盖物48可例如形成于整个刺激器20结构的上述嵌件成型覆盖物中。
81.电力接收器30的柔性pcb可延伸到电子件封装50中，并且可被配置成安装电子部件52。pcb还可被配置成介接导线80的导体84，和/或形成导线本身的部分。在此情况下，电力接收器30、电子件封装50和导线80(或其部分)可同时被包覆在生物相容性材料(例如，硅酮、环氧树脂和各种合适的聚合物)中。
82.虽然是柔性的，但导线还可被配置成维持其形成的形状。此特征可例如由将电极82连接到电子件封装50的导体84或由沿着其长度延伸的额外内部形状维持(例如，金属)支
撑结构(未示出)促进。在任一情况下，可选择或以其它方式配置金属导体84或支撑结构以拥有例如可锻性/延展性的物理特性，所述物理性质允许将导线三维(3d)操控成期望形状或具有预定偏置并在形成后保持所述形状或偏置。例如，可使导线偏置以具有例如通过热成形、材料成形或使用制造偏置导线的其它方法产生的某种形状。
83.图7-8示出导线80可形成的一个此类3d形状。图7-8的示例配置示出三维形成为如图7的平面图中所示的大体上u形或ω形的导线80，带有如图8中所示的深度上的额外或替代性弯曲。这种特定的3d配置可实施成将电极82定位在沿着hgn的不同位置处，其中刺激器被配置成例如治疗osa等sdb。更具体地说，图7和8中的导线80的配置可允许右电极和左电极82(如图7中所见)放置在极为接近hgn分支的位置。处于植入配置中的右电极和左电极82可沿着hgn的从后到前方向延伸，从而将电极放置在分支点的位置处或附近，所述分支点例如来自主干的远侧分支点。这种放置允许根据需要直接电激活单个分支或多个分支以控制后气道。具体地说，在一方面，神经调制导线包括导线主体，所述导线主体具有左部分、右部分和在其间的中间部分81。神经调制导线还包含多个电极，所述多个电极包括安置在导线主体的左部分上的左电极组82和安置在导线主体的右部分上的右电极组82。所述多个电极中的至少一者是刺激电极，其被配置成将刺激信号递送到目标部位。当神经调制导线完全部署时，导线主体朝向基本上ω形状偏置，和/或当神经调制导线完全部署时，导线主体的中间部分81相对于左电极组和右电极组82朝向下方位置偏置。当神经调制导线完全部署时，左电极组和右电极组在导线主体的相应左部分和相应右部分上的位置可基于相应的左刺激目标部位和相应的右刺激目标部位的位置，相应的左刺激目标部位和相应的右刺激目标部位包括舌下神经干、舌下神经的远侧分支、支配颏舌肌内的水平纤维的神经分支、支配颏舌肌内的斜向纤维的神经分支，或它们的任何合适的组合。
84.另外，在导线80的这种实施方案下，神经刺激系统10可被配置成根据需要两侧地或单侧地刺激，而不需要对周围结构进行不必要的或不合需要的刺激。由于导线80的3d偏置性质以及前舌肌移动的同步方式，可能不需要额外的锚定结构。例如，中间部分81中导线的下方弯曲可允许导线对颏舌肌施加力，因为颏舌肌具有凸面形状(从下方看时)以允许电极组与颏舌肌之间更好的接触。
85.电力接收器被设计成旨在从给定外部磁场向刺激器递送最大电力。考虑到这一目标，对于本文公开的示例配置的hgn刺激实施方案，电力接收器30和接收天线32具有设计成符合刺激器20的若干准则的独特配置。当然，所述准则取决于系统的既定治疗用途和由此产生的配置。下文阐述的准则特定于用于经由hgn的神经调制来治疗包含osa在内的sdb的系统10的示例配置：
86.·
刺激器20在ieee标准c95.1-2005(参考文献3)中推荐的最大允许磁场暴露的指导原则内操作。
87.·
接收天线32允许来自刺激器20的接近连续的功率消耗(10-30毫瓦(mw))。
88.·
接收天线的操作频率范围为100khz到2.4ghz ism(射频频谱的工业、科学、医疗频段)。在一个特定实施方案中，使用6.78mhz或13.56mhz的频率。
89.·
接收天线32具有2-3cm的直径，并且尽可能薄，以维持柔性。
90.·
刺激器20足够小以用于在颌下颈部的软组织内进行微创皮下植入。
91.·
刺激器20维持软的柔性设计，使得其可被操控以贴合患者的解剖结构。
92.可植入刺激系统10的其它刺激疗法或实施方案可改变或调整这些准则中的一些或全部，并且还可添加或移除某些准则。
93.为了符合这些准则，接收天线32可具有双层平坦的“扁平形”配置。参考图3，天线32可具有柔性pcb构造，其中第一或上部/顶部天线线圈34形成在基板38的第一侧或上侧/顶侧上，而第二或下部/底部天线线圈36形成在基板的第二侧或下侧/底侧上。基板38可以是薄的(例如，1到3密耳)聚酰亚胺层，并且线圈34、36可从层压到基板38上的铜或金的薄层(例如，1oz./ft2≈1.4密耳)蚀刻而来。
94.pcb 38还可支撑电子件封装50中的电子部件52。使用ieee标准c95.1-2005(其以全文引用的方式并入本文中)的最大允许磁场暴露的指导原则，在6.78mhz频率下可实现的最大递送功率约为10-30mw。这些功率要求基于电子件封装50的部件52的估计要求、估计的最大刺激参数和临床前研究而选择，同时还包含允许电容器充电和提供过渡电力的安全系数。过渡电力可通过例如电容器、超级电容器、超电容器或甚至例如电池等可充电电源的各种部件提供。患者移动期间的持续电力，尤其是在功率比的高端和/或耦合不理想时。过渡电源有助于确保刺激器20即使在患者移动期间也能够完全、连续地操作。
95.所属领域的技术人员应了解，在操作中，天线可能因基板损耗和线圈34、36之间以及个别线圈匝之间的寄生电容而容易遭受功率损耗。由于基板材料的非零电阻，基板中由于涡电流而发生基板损耗。当这些邻近部件处于不同电压时，出现寄生电容，从而形成产生存储电荷的电场。所有电路元件都具有此内部电容，这可能导致其行为偏离“理想”电路元件的行为。
96.有利地，天线32可实施独特的双层扁平式线圈配置，其中线圈34、36并联配置。因此，当经受电磁场时，线圈34、36可生成相等或基本上相等的感应电压电位。这可帮助在使用期间均衡线圈34、36的电压，并且已显示显著地降低了天线32的寄生电容。在天线32的这种并联线圈配置中，顶部线圈34和底部线圈36在每个匝内短接在一起。已发现这种设计在双层设计中保持了较低串联电阻的益处，同时极大地降低寄生电容并产生高的最大功率输出。
97.天线32的这种改进的并联配置在分别示出pcb基板38上的顶部线圈34和底部线圈36的图9a和9b中示出。每个线圈34、36可包含多个线圈绕组或匝40并且可表征为以下特性：匝数(n)、外径(od)、线圈间距(p)、迹线宽度(w)、迹线厚度(t)和线圈间隔(s)。这些特性如下测量：
98.·
od是线圈34、36的直径，跨最外匝40的外边缘之间的线圈测得。
99.·
线圈间距p是匝40之间的间隔，在任何两个邻近匝之间测得。
100.·
线圈宽度w是每个线圈匝40的宽度。
101.·
迹线厚度t是匝40的厚度，由层压到pcb构造中的基板38上的导电(cu)层的厚度确定。
102.·
线圈间隔s是线圈34、36之间的距离，由pcb构造中的基板38的厚度确定。
103.在天线32的一个特定配置中，pcb基板38是2密耳聚酰亚胺层，并且线圈34、36从层压到基板上的1.4密耳铜蚀刻而来。天线32的并联线圈配置通过使线圈34、36的匝40通过基板38电连接而产生。这些连接可呈图9a和9b中42处所示的导电连接器的形式。可例如通过穿过pcb结构，例如穿过基板38以及上部线圈34和下部线圈36的匝40，钻孔或激光蚀刻孔并
且利用例如镀铜/金或熔融和/或流动锡铅等金属镀敷或填充所述孔以例如电连接基板的相对表面上的匝而形成匝40之间的连接器42。连接器也可以机械方式形成，例如销或铆钉。
104.天线32的线圈34、36具有允许其并联互连的独特配置。在天线32的每一侧上，匝40是半圆形的，每个匝具有固定直径和间距小的端部。这与传统线圈配置相反，在传统线圈配置中，匝的直径以从外部到内部逐渐地减小的螺旋形连续变化。为了形成天线32的卷绕配置，在天线的一侧(图9a的示例配置中的上部线圈34侧)，连接件44可在上部线圈34的相邻匝40之间对角地延伸。连接件44可形成为例如层压到基板38上的铜层的部分，并且因此可与上部线圈34的匝40共同形成为一个连续导电(cu)带。因此，上部线圈34可被配置为具有从外部到内部减小的直径的连续线圈，并且因此可充当螺旋配置的线圈。
105.在天线32的下部线圈36上，匝40也可以是半圆形的，每个匝具有固定直径并且端部间隔极近。可能不存在连接下部线圈36的相邻匝40的连接件。替代地，在天线32的下部线圈36侧上，可形成端46，一个端连接到下部线圈的最内匝的末端，并且一个端连接到下部线圈的最外匝的末端。端46可连接到最内匝40，并且可在其余匝的末端之间的空间中延伸。
106.查看图9a和9b，上部线圈34和下部线圈36的匝40可在每个连接器42处互连。通过连接器42，互连上部线圈34的相邻匝40的连接件44也可互连下部线圈36的相邻匝。因此，下部线圈36的匝40也可通过连接器42和连接件44以连续的卷绕配置布置。因此，下部线圈36可被配置为具有从外部到内部减小的直径的连续线圈，并且因此可充当螺旋配置的线圈。
107.端46可通过连接器42电连接到上部线圈34和下部线圈36两者。端46从中延伸的末端可以是内匝和外匝40的径向相对末端。如所示，最内匝40的端46连接到所述匝第一末端，处于各匝的相对末端之间的空间的第一侧上；而最外匝40的端连接到所述匝的相对第二末端，处于各匝的相对末端之间的空间的相对第二侧上。
108.对于图9a和9b中示出的配置，天线的性能可取决于上文所列的特性。已测试这些特性中的一些被调整的天线的示例配置。这些示例配置在下表中示出：
109.特性示例1示例2示例3示例4外径(od)30mm30mm30mm26mm匝数(n)1210810线圈间距(p)1.0mm1.0mm1.0mm1.0mm迹线宽度(w)0.5mm0.5mm0.5mm0.5mm迹线厚度(t)1.4密耳1.4密耳1.4密耳1.4密耳线圈间隔(s)2密耳2密耳2密耳2密耳最大功率递送32.0mw39.4mw43.7mw23.3mw
110.如上表所示，每个示例线圈配置提供的最大递送功率满足或超过10-30mw的功率要求，即使示例4减小的线圈外径也如此。
111.外部控制器100可具有两个部件：电力垫110和床边控制单元120。控制单元120可例如通过电线连接到电力垫110，并且被设计成放置在床边，例如，放在床头柜上。控制单元可包含用户接口，例如按钮、旋钮、触摸屏等，以允许用户在床上使用系统时控制系统的操作。电力垫110可被设计成放置在例如床垫等睡眠表面上，因此可被配置成具有垫的形式，例如薄、平坦、柔软、柔性和防滑配置。电力垫110支撑柔性或半柔性表面114中或上的一个或多个无线电力发送线圈112。电力垫110可定位在睡眠表面上，使得垫的下边缘116大致对
应于患者睡眠时的肩部位置。电力垫110的形状和大小可对应于例如枕头的形状和大小，例如，大号枕头。
112.控制单元120可激发电力发送线圈112以生成电磁场。外部控制器100可利用电力垫110中的发送线圈112来借助于接收天线32通过电磁感应向刺激器20提供拴系无线电力传送。当患者处于睡眠表面上的睡眠位置时，刺激器20的天线32可定位在通过电力垫110的发送线圈112产生的电磁场内。场的形状可通过配置线圈112来定制，以提供被优化以用于通过各种睡眠位置为刺激器20供电的场。例如，所述场可被配置成在线圈112之间水平地延伸(如图10a-c中所见)，使得刺激器20在定位于水平延伸场的竖直边界内的任何时间都可被供电。
113.通过感应，可在接收天线32中诱发电流，并且所述电流可被提供到刺激器电子件封装50。电子件封装50中的部件52控制电极82的操作。通过此操作，电极82可用作刺激电极以用于例如向神经或肌肉施加电刺激；例如作为emg感测电极，以用于检测神经肌肉对施加电刺激的反应；或在施加刺激疗法期间的不同时间作为刺激电极和感测电极两者。
114.除了向刺激器20供电之外，外部控制器100还可提供数据链路以促进控制器与刺激器之间的双向通信。在给刺激器供电时，控制器100可同时提供无线数据信号，所述无线数据信号用于利用电极分配和刺激参数等设置对刺激器进行编程，并且还从刺激器检索存储的数据，例如触发的刺激事件、测得的emg反应或其它电生理信号、电流值、电极阻抗，以及与控制器100和刺激器20之间的无线电力传送相关的数据。
115.另外，刺激器20可监测刺激器天线32的阻抗和/或电压，使得可计算供应到刺激器的电力。这可作为反馈提供到控制器100，所述反馈允许控制器调整供应到电力发送线圈112的电流。控制器100可控制递送到刺激器的电力，从而保持在上述标准/要求内。同时，反馈还可有助于增大供应到电力发送线圈112的电流，使得向刺激器20的充分电力传送得以维持，而且在规定限制内。以此方式，控制器100可实施闭环控制以优化供应到刺激器20的电力。
116.控制器100的操作可通过用户接口200控制，所述用户接口允许例如患者、医生或其它护理者等用户控制可植入刺激系统10的操作的各方面。控制可以是本地的，例如，由患者使用控制单元120的用户接口或患者用户接口200进行，或例如由医生通过互联网/云208远程进行。控制单元120可具有小的占据面积，并且电力垫110在设计上可以是柔性的，使得外部控制器100小而精且为便携式以便出行。
117.电力垫配置
118.为顾及整个夜间变化的睡眠位置，电力垫110可具有足够大的占据面积以允许患者移动，同时仍维持将电力发送到刺激器20的能力。同时，外部控制器100确实产生超出ieee标准c95.1-2005(参考文献3)中推荐的最大允许磁场暴露指导原则的水平的电磁辐射。
119.可在电力垫110中实施的示例发送线圈配置在图10a-10c中示出。这些示例发送线圈配置可通过柔性电路设计来实施，即，线圈可从层压在柔性基板(例如，聚酰亚胺)上的导电金属(例如，铜或金)形成(例如，蚀刻)。图10a-10c的示例示出发送线圈112的总体形状，但未示出发送线圈的单个匝。这是因为发送线圈112的特性，例如，匝数、线圈间距/间隔、迹线宽度等，不受限制，就如天线32的线圈34、36可能有的情况。由于刺激器20的天线32的占
据面积限制小，因此天线线圈34、36可专门针对最大感应发电而定制。相比之下，电力垫110可更大，并且发送线圈112可自由地配置成产生磁场，所述磁场可仅受限于需要符合先前提到的ieee磁场暴露指导原则的水平。
120.因此，发送线圈112可被配置成使磁场覆盖的空间或体积最大化，从而允许患者在睡眠期间改变位置。这可使系统能够在整个夜间通过各种睡眠位置连续地为刺激器供电。图10a示出发送线圈112的十二线圈示例配置；图10b示出发送线圈的两线圈示例配置；并且图10c示出发送线圈的四线圈示例配置。对于所有这些示例配置，实验测试表明：发送线圈112能够满足ieee暴露指导原则内的系统功率要求，同时允许在大约32
×
76
×
25cm(l
×w×
h)的有效体积内实现向天线32的一致电力传送，所述有效体积证明足以在正常睡眠周期期间将患者涵盖在内。
121.图10a中的发送线圈112的十二线圈配置可允许动态控制由电力垫110产生的磁场。通过外部控制器100与刺激器20之间的数据耦合和通信，可确定十二线圈配置的哪个(哪些)线圈实现外部控制器与刺激器之间的电力耦合。通过此确定，考虑到患者相对于电力垫110的当前位置，外部控制器100可仅为那些为刺激器20供电所必要的线圈供电。当患者改变位置时，刺激器可检测输电的任何减小，这可触发重新评估和选择一个或多个不同线圈。因此，这种配置可以是即时自调谐以最大化由电力垫110在天线32的区域中产生的电磁场。
122.图10b中的发送线圈112的两个线圈配置可以是在电力垫110周围产生连续电磁场的静态电力线圈。可调谐此配置以最大化最大可能体积中的电磁场强度，使得在各种各样的患者位置中最大化输电。
123.在图10a和图10b两者的示例配置中，电力垫110可具有由容纳在例如软塑料、橡胶、织物等柔性盖内的发送线圈112的柔性电路构造促进的柔性构造。发送线圈112可例如具有类似于刺激器20的天线32的柔性pcb构造。例如，发送线圈112可构造为单层柔性pcb，其中导电迹线从例如层压在例如聚酰亚胺的基板上的铜蚀刻而来。
124.本公开的所公开的方面和实施例中的每一者可单独地或结合本公开的其它方面、实施例和变型来考虑。此外，虽然本公开的实施例和方面的某些特征可仅以某些图示出或在本公开的某些部分中以其它方式描述，但此类特征可并入到本公开的其它图或其它部分中所示的其它实施例和方面中。同理，以某些图示出或在本公开的某些部分中以其它方式描述的本公开的实施例和方面的某些特征可以是任选的或可从此类实施例和方面中删除。另外，当描述范围时，此范围内的所有点包含在本公开中。此外，本文中引用的所有参考文献均以全文引用的方式并入。