CN105142529A - 用于光遗传疗法的系统和方法 - Google Patents

用于光遗传疗法的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105142529A
CN105142529A CN201380071014.6A CN201380071014A CN105142529A CN 105142529 A CN105142529 A CN 105142529A CN 201380071014 A CN201380071014 A CN 201380071014A CN 105142529 A CN105142529 A CN 105142529A
Authority
CN
China
Prior art keywords
implanted
opsin
applicator
method described
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380071014.6A
Other languages
English (en)
Inventor
D·安德森
K·戴斯
F·莫尔
S·德尔普
J·黄
G·斯塔勒
D·摩尔
D·伦德玛克
A·阿罗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Circuit Therapeutics Inc
Original Assignee
Circuit Therapeutics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Circuit Therapeutics Inc filed Critical Circuit Therapeutics Inc
Priority to CN201610974511.2A priority Critical patent/CN107243114A/zh
Publication of CN105142529A publication Critical patent/CN105142529A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/164—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/168—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/177—Receptors; Cell surface antigens; Cell surface determinants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0057—Photodynamic therapy with a photosensitizer, i.e. agent able to produce reactive oxygen species upon exposure to light or radiation, e.g. UV or visible light; photocleavage of nucleic acids with an agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A61K48/0075—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy characterised by an aspect of the delivery route, e.g. oral, subcutaneous
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
    • A61M25/0133—Tip steering devices
    • A61M25/0147—Tip steering devices with movable mechanical means, e.g. pull wires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/178—Syringes
    • A61M5/20—Automatic syringes, e.g. with automatically actuated piston rod, with automatic needle injection, filling automatically
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0551—Spinal or peripheral nerve electrodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/3605—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/3605—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
    • A61N1/36053—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system adapted for vagal stimulation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/062—Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P9/00—Drugs for disorders of the cardiovascular system
    • A61P9/12—Antihypertensives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A61B2017/3413—Needle locating or guiding means guided by ultrasound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0023—Drug applicators using microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0061—Methods for using microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3576—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
    • A61N2005/0612—Apparatus for use inside the body using probes penetrating tissue; interstitial probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N2005/0627—Dose monitoring systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/063—Radiation therapy using light comprising light transmitting means, e.g. optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/063—Radiation therapy using light comprising light transmitting means, e.g. optical fibres
    • A61N2005/0631—Radiation therapy using light comprising light transmitting means, e.g. optical fibres using crystals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0643—Applicators, probes irradiating specific body areas in close proximity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A61N2005/0653—Organic light emitting diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0664—Details
    • A61N2005/0665—Reflectors

Abstract

描述了通过解剖特异性和时间精确地调节肾丛活动，利用细胞膜和亚细胞区域内部的光活化蛋白质辅助医学治疗模式(如高血压治疗)的布局。本发明提供用于将光敏蛋白以遗传方式靶向表达于特定细胞或限定细胞群体的蛋白质、核酸、载体和方法。特别地，本发明提供了使用温和光强度以毫秒时间级在时间上控制某些细胞活动如产生或抑制神经细胞和其他兴奋性细胞中电尖峰的系统、装置和方法。

Description

用于光遗传疗法的系统和方法
相关申请数据
本申请要求2012年11月21日提交的美国临时申请系列号61/729,283的优先权。前述申请因而通过引用的方式完整并入本申请。
发明领域
本发明一般地涉及在体内促进多种水平的控制细胞和组织的系统、装置和方法，并且更具体地涉及用于生理干预的系统和方法，其中光可以作为输入用于已经过修饰以变得光敏感的组织。
背景
药理学神经调节技术和定向电学神经调节技术已经在各种干预环境中用来解决多种难题如长时间矫形疼痛、癫痫和高血压。对神经系统的药理学操作可以被靶向某些特定细胞类型，并且可以产生相对显著的生理影响，但是它们一般以分钟时间尺度发挥作用，而神经元生理学上按毫秒时间尺度发挥作用。在另一方面，电刺激技术可能从干预时间尺度角度是更精确的，但是它们通常没有细胞类型特异性并因此可能涉及明显的临床缺点。一个称作“光遗传学”的新神经干预技术领域正在形成，它涉及使用光敏蛋白、以非常特异的方式向靶向细胞递送相关基因的布局和定向照明技术以产生干预工具，所述工具从时间尺度角度看具有低潜伏期并且从细胞类型角度看还具有高特异性。
例如，光遗传技术学和技术最近已经在实验室环境下用来改变兴奋性细胞(如神经元)的膜电压电势，并用来研究这类神经元暴露于多种波长的光之前和之后的行为。在神经元中，膜去极化导致激活瞬时电信号(也称作动作电位或“尖峰(spike)”)，这是神经元通讯的基础。相反，膜超极化导致抑制这类信号。通过外源表达改变神经元中膜电势的光活化蛋白，可以利用光作为触发工具以诱导抑制或激发。
一个方案是利用编码光敏蛋白如所谓的“视蛋白”的天然存在基因。这些光敏感跨膜蛋白可以与视网膜发色团共价结合，所述视网膜发色团在吸收光时异构化体以激活所述蛋白质。值得注意地，视网膜化合物以足够的量存在于大部分脊椎动物细胞中，因此不需要为此目的施用外源分子。在黑腹果蝇(Drosophilamelanogaster)(果蝇物种)中建立了哺乳动物神经元中使用光敏感信号传导蛋白控制光的首个遗传编码系统，并且显示表达这类蛋白质的神经元响应于光暴露，伴有去极化波和尖峰。最近已经发现，在相同蛋白质中组合光敏感结构域与离子泵或离子通道的来自微生物的视蛋白还可以调节神经元信号传导以促进单一容易表达的蛋白质中的更快的控制。在2002年，发现造成绿藻(莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii))移向光暴露区域的蛋白质是一种光敏感性通道；暴露于特定波长的光(对于视蛋白ChR2(也称作“视紫红质通道蛋白(Channelrhodopsin)”)，在蓝光光谱即约480nm处效果最大)造成膜通道开放，从而引起阳性离子如钠离子涌入细胞，很像造成神经细胞兴奋的离子涌入。多种其他兴奋性视蛋白，如团藻(Volvox)视紫红质通道蛋白(“VChR1”)、阶跃函数视蛋白(或“SFO”；可以在蓝色波长光暴露时产生长时间、稳定、可激发状态并且在暴露于绿色波长光即约590nm时逆转的ChR2变体)，或红移的光激发变体，如“C1V1”，已经由KarlDeisseroth和其他人描述，如在URL:http://www.stanford.edu/group/dlab/optogenetics/sequence_info.html维护的视蛋白序列信息站点处描述，所述站点的内容通过引用方式完整并入本文。视蛋白的例子在美国专利申请系列号11/459,638、12/988,567、12/522,520和13/577,565，并且在Yizhar等人，2011，Neuron71:9-34和Zhang等人，2011，Cell147:1446-1457中描述，全部文献均通过引用的方式完整并入本文。
尽管在某些临床方案中需要激发如旨在提供对感觉神经刺激等同物的感知，但相对高水平的激发也可以用来以“过度驱动”或“过度刺激”布局提供抑制作用的功能等同物。例如已经以辣椒碱(智利辣椒活性组分)利用过度刺激布局以下述方式来实质地过度驱动相关的疼痛受体，所述方式为阻止疼痛受体递送疼痛信号至脑(即，在镇痛适应症中)。临床利用过度刺激的例子是电刺激膀胱排空的Brindley前骶神经根刺激器(Brindley等人，Paraplegia198220:365-381；Brindley等人，JournalofNeurology，Neurosurgery，andPsychiatry198649:1104-1114；BrindleyParaplegia199432:795-805；vanderAa等人，ArchivesofPhysiologyandBiochemistry1999107:248-256；Nosseir等人，NeurourologyandUrodynamics200726:228-233；Martens等人，NeurourologyandUrodynamics201130:551-555)。在平行的方式中，用兴奋性视蛋白配置对激发的过度刺激或过度驱动可以提供抑制性功能。当用来产生去极化阻断时，这也可以称作过度刺激阻断。
已经发现其他视蛋白布局在不过度刺激或过度驱动的情况下直接抑制信号传输。例如，对盐细菌视紫红质(“NpHR”)(一种氯化物离子泵)的光刺激使神经元超极化并直接抑制响应于黄色波长(约589nm)光辐照的尖峰。其他更新近的变体(如称作“eNpHR2.0”和“eNpHR3.0”的那些)在哺乳动物细胞中显示改进的膜靶向作用和光电流。光驱动的质子泵如古紫质-3(“Arch”)和“eARCH“”、和ArchT、十字花科小球腔菌(Leptosphaeriamaculans)真菌视蛋白(“Mac”)、增强型菌紫红质(“eBR”)以及Guillardiatheta视紫质-3(“GtR3”)也可以用来使神经元超极化并且阻断信号传导。定向超极化是模拟正常神经元抑制作用的异性和生理性干预。在通过引用方式并入的前述文献中还描述了合适的抑制性视蛋白。
另外，称作稳定化阶跃函数视蛋白(或“SSFO”)的ChR2变体提供可以通过去极化阻断在轴突水平抑制神经活动的光活化离子通道功能。当去极化产生去极化膜电势，从而钠通道失活并且不能生成尖峰动作电位时，这种情况出现。
C1V1-T指C1V1(E122T)或C1V1(E162T)。C1V1-TT指C1V1(E122T/E162T)。
如本文所用，术语光敏蛋白在调节膜电位的上下文中指全部前述类型的离子通道和离子转运蛋白/泵。
尽管可获得用于实验室光遗传实验的多种视蛋白，但是需要将这类技术引向医学干预阶段，这不仅需要适当地选择用于激发和/或抑制的基于视蛋白的工具，还需要用于递送遗传物质至对象患者的工具(means)和用于在患者中可控照明对象组织以利用光驱动能力的工具(手段)。需要在临床环境利用光遗传技术解决现代医学多种临床难题的具有特异性和时间控制精度的实用布局和技术。
附图说明
图1描述根据本发明用于光遗传治疗人的技术的实施方案。
图2A和图2B描述根据本发明用于光遗传治疗人的注射布局的实施方案。
图3描述根据本发明用于光遗传治疗人的系统水平组分布局的实施方案。
图4A和图4B描述了可以在本发明的实施方案中利用的各种视蛋白蛋白质的激活波长和时程图。
图4C描述了可以在本发明的实施方案中利用的各种LED的LED规范。
图5描述了根据本发明用于光遗传治疗人的光照布局的一部分的实施方案。
图6描述了可以在本发明实施方案中应用的光功率密度图。
图7描述了可以在本发明实施方案中应用的辐照度与几何形状图。
图8-28描述了可以根据本发明用于光遗传治疗人的光递送布局的实施方案的多个方面。
图29A和29B显示根据本发明用于神经根干预的光遗传治疗系统的系统水平部署。
图30A-39C描述了可以根据本发明用于光遗传治疗人的光递送布局以及相关事项和数据的实施方案的多个方面。
图40A-50描述了根据本发明的布局的实施方案的多个方面，所述布局可以利用肾丛的神经调节作用，用于光遗传治疗高血压。
图51A-61L描述了示例性视蛋白、信号肽、信号序列、ER输出序列和运输序列的多种氨基酸序列以及编码Champ的多核苷酸序列。
图62描述了含有对至少一些本文所述视蛋白的描述的视蛋白表。
图63描述了根据本发明处理肾盂连接器时使用的光递送布局的实施方案。
图64-68描述了本发明的光连接器和/或电子连接器的实施方案的多个方面。
图69描述本发明的光传感实施方案。
图70描述根据本发明的透皮馈通(feedthrough)的实施方案。
图71-72描述了可以根据本发明用于光遗传治疗脊柱的布局的实施方案的多个方面。
图73-75描述了本发明光馈通布局的实施方案的多个方面。
图76-78描述了可以根据本发明用于光遗传治疗脊柱的布局的实施方案的多个方面。
图79-81描述了可以根据本发明用于光遗传治疗人的光递送布局和相关事项与数据的实施方案的多个方面。
图82-83描述了可以根据本发明用于光遗传治疗人的光递送应力消除(strainrelief)布局和相关事项与数据的实施方案的多个方面。
图84-86描述了可以根据本发明用于光遗传治疗人的体内光采集布局和相关事项与数据的实施方案的多个方面。
图87描述用于安装本发明透皮馈通(percutaneousfeedthrough)的外部充电装置的实施方案。
图88-89描述了用于外科植入本发明光遗传治疗装置中的细长件的实施方案。
图90-101描述了用于实施以手术为特征的技术(如本文所述的那些技术)的多种布局。
图102描述本发明系统的实施方案。
发明概述
另一个实施方案涉及一种用于预防患者中高血压的系统，所述系统可以包含植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与至少一种组织结构永久连接，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；植入式光源和植入式电源，所述植入式光源可操作地在植入式电源和植入式光施加器之间互连，从而当植入式光源从植入式电源引出电流时生成的光子可以递送至植入式光施加器；植入式传感器，所述植入式传感器设置成部署在患者体内并且提供与患者血压相关的输出信号；以及可操作地与植入式传感器和植入式光源连接的植入式控制器，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地基于从植入式传感器接收的输出信号，至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。植入式光施加器可以设置成围绕患者的肾动脉永久连接。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。可以轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。可以纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光施加器可以包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。该系统还可以包括设置成与植入式控制器无线通讯的外部控制器。植入式光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。植入式光源可以借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被基因修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。植入式光施加器可以设置成围绕患者的肾盂周围永久连接。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕地包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。可以轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。可以纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光学元件可以包含网样顺应基板(compliantsubstrate)。植入式光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。植入式光源可以借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被基因修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段被设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器被设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源、植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被基因修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。植入式光施加器可以设置成经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并在患者的肾的肾盂内部植入。该系统还可以包括扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。扩张式连接装置可以包含支架。植入式光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。植入式控制器和植入式电源可以位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。植入式控制器、植入式电源和植入式光源可以位于尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源、植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。植入式传感器可以包括选自光圈、活塞、包登管、波纹管和应变计的传感元件。植入式传感器输出信号可以由换能器产生，所述换能器选自压电换能器、电容换能器、电磁换能器、光换能器和谐振换能器。植入式传感器可以借助物理有线连接可操作地与植入式控制器连接。植入式传感器可以借助无线连接可操作地与植入式控制器连接。可以部署植入式传感器以监测动脉血管内部的压力，所述动脉血管选自股动脉、肱动脉、颈动脉、主动脉、肾动脉、髂动脉、锁骨下动脉和腋动脉。植入式传感器可以与连接装置连接，所述连接装置设置成相对附近增压血管维持植入式传感器的位置。连接装置可以包含植入式套箍，所述植入式套箍设置成围绕增压血管环绕延伸。植入式光施加器可以设置成经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并在患者的肾的肾盂内部植入。该系统还可以包括扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。扩张式连接装置可以包含支架。植入式光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。植入式控制器和植入式电源可以位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。植入式控制器、植入式电源和植入式光源可以位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源、植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。
另一个实施方案涉及一种用于预防高血压的方法，所述方法可以包括将光施加器植入并且将它连接到至少一种组织结构，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；将植入式光源和互连的植入式电源植入并且各自连接到至少一种组织结构，所述植入式光源设置成当植入式光源从植入式电源引出电力时，将光子作为输入递送至光施加器；在患者体内部署植入式传感器，所述传感器设置成提供与患者血压相关的输出信号，以及将植入式控制器植入并且将它连接到至少一种组织结构，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地基于从植入式传感器接收的输出信号，至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。该方法还可以包括围绕患者的肾动脉永久连接植入式光施加器。植入式光施加器包括套箍，所述套箍可以设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。该方法还可以包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。方法还可以包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光施加器可以包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。该方法还可以包括使用外部控制器与植入式控制器无线通讯。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。方法还可以包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。该方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。该方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源包括发光二极管。光源包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。该方法还可以包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间激活光源。方法可以还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该方法还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。该方法还可以包括容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器在共用植入式壳体内部。植入式光源包括发光二极管。该方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。该方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源包括发光二极管。光源包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。该方法还可以包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间激活光源。方法可以还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该方法还可以包括围绕患者的肾盂永久连接植入式光施加器。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕地包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。该方法还可以包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。方法还可以包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光学元件可以包含网样顺应基板。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。方法还可以包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。该方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。该方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。光源可以包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。57.权利要求1的方法，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该方法还可以包括将植入式光施加器经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并将它在患者的肾的肾盂内部植入。该方法还可以包括提供扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。扩张式连接装置可以包含支架。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。该方法还可以包括将植入式控制器和植入式电源在泌尿道的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。该方法还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。该方法还可以包括将植入式控制器、植入式电源和植入式光源在尿路的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。植入式传感器可以包括选自光圈、活塞、包登管、波纹管和应变计的传感元件。植入式传感器输出信号可以由换能器产生，所述换能器选自压电换能器、电容换能器、电磁换能器、光换能器和谐振换能器。植入式传感器可以借助物理有线连接可操作地与植入式控制器连接。植入式传感器可以借助无线连接可操作地与植入式控制器连接。可以部署植入式传感器以监测动脉血管内部的压力，所述动脉血管选自股动脉、肱动脉、颈动脉、主动脉、肾动脉、髂动脉、锁骨下动脉和腋动脉。植入式传感器可以与连接装置连接，所述连接装置设置成相对附近增压血管维持植入式传感器的位置。连接装置可以包含植入式套箍，所述植入式套箍设置成围绕增压血管环绕延伸。
另一个实施方案涉及一种用于预防患者中高血压的系统，所述系统可以包含植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与至少一种组织结构永久连接，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；植入式光源和植入式电源，所述植入式光源可操作地在植入式电源和植入式光施加器之间互连，从而当植入式光源从植入式电源引出电流时生成的光子可以递送至植入式光施加器；以及可操作地与植入式光源连接的植入式控制器，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。植入式光施加器可以设置成围绕患者的肾动脉永久连接。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。可以轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。可以纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光施加器可以包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。该系统还可以包括设置成与植入式控制器无线通讯的外部控制器。植入式光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。植入式光源可以借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被基因修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源、植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。包含光敏蛋白的组织结构可以经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。植入式光施加器可以设置成围绕患者的肾盂周围永久连接。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕地包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。可以轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。可以纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光学元件可以包含网样顺应基板(compliantsubstrate)。植入式光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。植入式光源可以借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被基因修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段被设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器被设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源、植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被基因修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。植入式光施加器可以设置成经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并在患者的肾的肾盂内部植入。该系统还可以包括扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。扩张式连接装置可以包含支架。植入式光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。植入式控制器和植入式电源可以位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。植入式控制器、植入式电源和植入式光源可以位于尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源、植入式电源和植入式控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。该系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。包含光敏蛋白的组织结构可以被基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
另一个实施方案涉及一种用于预防高血压的方法，所述方法可以包括将光施加器植入并且将它连接到至少一种组织结构，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；将植入式光源和互连的植入式电源植入并且各自连接到至少一种组织结构，所述植入式光源设置成当植入式光源从植入式电源引出电力时，将光子作为输入递送至光施加器；以及植入式控制器并且将它连接到至少一种组织结构，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器长期指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。该方法还可以包括围绕患者的肾动脉永久连接植入式光施加器。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。该方法还可以包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。方法还可以包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光施加器可以包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。该方法还可以包括使用外部控制器与植入式控制器无线通讯。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。方法还可以包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。该方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。该方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该方法还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲光源。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该方法还可以包括围绕患者的肾盂永久连接植入式光施加器。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕地包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。该方法还可以包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。方法还可以包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。植入式光学元件可以包含网样顺应基板。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。方法还可以包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。该方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。该方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。该方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。光源可以包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。57.权利要求1的方法，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。该方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。该方法还可以包括将植入式光施加器经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并将它在患者的肾的肾盂内部植入。该方法还可以包括提供扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。扩张式连接装置可以包含支架。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。该方法还可以包括将植入式控制器和植入式电源在泌尿道的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。该方法还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。该方法还可以包括将植入式控制器、植入式电源和植入式光源在尿路的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。该方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
一个实施方案涉及一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统，其可以包括植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成将光在植入后在毗邻于所靶向组织结构的位置递送至靶向的组织结构，植入式光施加器可操作地与光源、控制器、电源和植入式照度传感器连接，从而控制器使得电源允许电流流动至光源，以至少部分地基于来自植入式照度传感器的输出信号，引起光子发射到植入式光激励器，其中安置植入式照度传感器，从而它通过植入式光施加器捕获至少一部分指向所靶向组织结构的光子。系统还可以包括植入式输入传感器，所述植入式输入传感器设置成在这类光子与靶向的组织结构交叉之前，在光子发射位置产生与植入式光施加器的照度相关的输出信号。控制器可以可操作地与植入式输入传感器连接，从而它可以比较来自植入式输入传感器和植入式照度传感器的输出信号以确定是否正在遭遇意料外损耗。控制器可以设置成对超过预定阈损耗水平的损耗水平作出反应。控制器可以设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。控制器可以设置成停止造成电源允许电流流动至光源。植入式照度传感器可以选自光伏电池、光电二极管、热释电传感器、光敏电阻、光导体、光电晶体管和光电传感器(photogalvanicsensor)。系统还可以包括生理传感器，所述生理传感器设置成产生与生理参数相关的输出信号，认为所述生理参数至少部分地响应于向靶向的组织结构输入光而变动。生理传感器可以选自肌电图传感器、神经电图传感器，脑电图传感器、心电图传感器、压力传感器、温度传感器、化学计量传感器、运动传感器、加速计、陀螺仪(gyro)、应变传感器(strainsensor)、阻抗传感器和电容传感器。控制器可以设置成对超过某个预定阈值的生理传感器输出作出反应。控制器可以设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。控制器可以设置成停止造成电源允许电流流动至光源。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。可以轴向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。可以纵向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。植入式光施加器可以包括在靶向的组织结构部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到靶向的组织结构。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
一个实施方案涉及一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的方法，所述方法包括提供植入式光施加器，其设置成将光在植入后在毗邻于靶向组织结构的位置递送至靶向的组织结构；并且将植入式光施加器可操作地与光源、控制器、电源和植入式照度传感器连接，从而控制器使得电源允许电流流动至光源，以至少部分地基于来自植入式照度传感器的输出信号，引起光子发射到植入式光激励器，其中安置植入式照度传感器，从而它通过植入式光施加器捕获至少一部分指向所靶向组织结构的光子。方法还可以包括提供植入式输入传感器，所述植入式输入传感器设置成在这类光子与靶向的组织结构交叉之前，在光子发射位置产生与植入式光施加器的照度相关的输出信号。方法还可以包括将控制器可操作地与植入式输入传感器连接，从而它可以比较来自植入式输入传感器和植入式照度传感器的输出信号以确定是否正在遭遇意料外损耗。方法还可以包括将控制器设置成对超过预定阈损耗水平的损耗水平作出反应。方法还可以包括将控制器设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。方法还可以包括将控制器设置成停止造成电源允许电流流动至光源。植入式照度传感器可以选自光伏电池、光电二极管、热释电传感器、光敏电阻、光导体、光电晶体管和光电传感器(photogalvanicsensor)。系统还可以包括生理传感器，所述生理传感器设置成产生与生理参数相关的输出信号，认为所述生理参数至少部分地响应于向靶向的组织结构输入光而变动。生理传感器可以选自肌电图传感器、神经电图传感器，脑电图传感器、心电图传感器、压力传感器、温度传感器、化学计量传感器、运动传感器、加速计、陀螺仪(gyro)、应变传感器(strainsensor)、阻抗传感器和电容传感器。可以将控制器设置成对超过某个预定阈值的生理传感器输出作出反应。可以将控制器设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。可以将控制器设置成停止造成电源允许电流流动至光源。植入式光施加器可以包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。植入式光施加器可以包括平板式施加器，可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。可以轴向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。可以纵向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。植入式光施加器可以包括在靶向的组织结构部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到靶向的组织结构。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经过遗传地修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
一个实施方案涉及在包含光敏蛋白并与患者脊髓连接的靶向神经中产生定向动作电位的系统，所述系统可以包括植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光子可以由植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；植入式电刺激施加器，其设置成接合靶向的神经，所述植入式电刺激施加器可操作地与设置成向植入式电刺激施加器递送电子的电源连接，所述光子可以由植入式电刺激施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；以及控制器，其可操作地与光源和电源连接并设置成导致电流流至植入式电刺激施加器并且导致将光子指引至植入式光施加器，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。植入式光施加器和植入式电施加器可以串联地与神经连接，其中将植入式光施加器比植入式电施加器更靠近脊髓安置。神经可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以将控制器设置成引起光源产生指向脊髓的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于离开脊髓的相反方向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源产生指向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源抑制朝向脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。植入式光施加器和植入电式施加器可以串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。神经可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以将控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
一个实施方案涉及一种在包含光敏蛋白的靶向神经中产生定向动作电位的方法，其可以包括提供植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光子可以由植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；提供植入式电刺激施加器，其设置成接合靶向的神经，所述植入式电刺激施加器可操作地与设置成向植入式电刺激施加器递送电子的电源连接，所述光子可以由植入式电刺激施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；并且将控制器可操作地与光源和电源连接，所述控制器设置成导致电流流至植入式电刺激施加器并且导致将光子指引至植入式光施加器，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。方法还可以包括将植入式光施加器和植入式电施加器串联地与神经连接，其中将植入式光施加器比植入式电施加器更靠近脊髓安置。神经可以已经过遗传地修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以将控制器设置成引起光源产生指向脊髓的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于离开脊髓的相反方向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源产生指向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源抑制朝向脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。可以将植入式光施加器和植入电式施加器串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。神经可以已经过遗传地修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以将控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
一个实施方案涉及在包含光敏蛋白并与患者脊髓连接的靶向神经中产生定向动作电位的系统，所述系统可以包括第一植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第一植入式光施加器可操作地与设置成向第一植入式光施加器递送光子的第一光源连接，所述光子可以由第一植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；第二植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第二植入式光施加器可操作地与设置成向第二植入式光施加器递送光子的第二光源连接，所述光子可以由第二植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；和控制器，其可操作地与第一光源和第二光源连接并设置成导致将光子指引至第一和第二植入式光施加器的每一者，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。第一植入式光施加器和第二植入式光施加器可以串联地与神经连接，其中将第一植入式光施加器比第二植入式光施加器更靠近脊髓安置。神经可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以将控制器设置成引起第二光源借助第二植入式光施加器产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第一光源借助第一植入式光施加器产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。可以将控制器设置成引起第一光源借助第一植入式光施加器产生朝向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第二光源借助第二植入式光施加器产生处于离开脊髓的相反方向定向的动作电位。神经可以已经过进一步遗传修饰以编码作为刺激性视蛋白的第二视蛋白。可以将控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源产生指向脊髓的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源抑制处于离开脊髓的方向的动作电位。可以将控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源产生离开脊髓方向的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源抑制处于朝向脊髓的方向的动作电位。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。植入式光施加器和植入电式施加器可以串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。神经可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以将控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。可以将控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
一个实施方案涉及在包含光敏蛋白的靶向神经中产生定向动作电位的方法，其可以包括提供第一植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第一植入式光施加器可操作地与设置成向第一植入式光施加器递送光子的第一光源连接，所述光子可以由第一植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；第二植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第二植入式光施加器可操作地与设置成向第二植入式光施加器递送光子的第二光源连接，所述光子可以由第二植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；和将控制器可操作地与第一光源和第二光源连接，将所述控制器设置成导致将光子指引至第一和第二植入式光施加器的每一者，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。方法还可以包括将第一植入式光施加器和第二植入式光施加器串联地与神经连接，其中将第一植入式光施加器比第二植入式光施加器更靠近脊髓安置。方法还可以包括基因修饰神经以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。方法还可以包括将控制器设置成引起第二光源借助第二植入式光施加器产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第一光源借助第一植入式光施加器产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。方法还可以包括将控制器设置成引起第一光源借助第一植入式光施加器产生朝向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第二光源借助第二植入式光施加器产生处于离开脊髓的相反方向定向的动作电位。方法还可以包括将神经遗传修饰以编码作为刺激性视蛋白的第二视蛋白。方法还可以包括将控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源产生指向脊髓的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源抑制处于离开脊髓的方向的动作电位。方法还可以包括将控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源产生离开脊髓方向的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源抑制处于朝向脊髓的方向的动作电位。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。方法还可以包括将植入式光施加器和植入电式施加器串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。方法还可以包括将神经基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。方法还可以包括将控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。方法还可以包括将控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。方法还可以包括将控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
一个实施方案涉及一种安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，其可以包括提供设置成永久可操作地连接到靶向的组织结构的至少一部分的植入式光施加器、植入式光源、植入式电源、植入式控制器，其中所述植入式光施加器、植入式光源、植入式电源和植入式控制器以预连接和密封的构型提供并被设计成经共同手术入路口(surgicalaccessport)安装在一起；产生通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置的共同手术入路口(surgicalaccessport)；将限定沿插入路径穿越其中的工作管腔的细长递送导管在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构；将植入式光施加器通过细长递送导管插入以将植入式光施加器在第二解剖学位置植入，所述第二解剖学位置可操作地与靶向的组织结构的至少一部分连接，从而至少一部分通过植入式光施加器递送的光子将抵达靶向的组织结构。植入式光施加器可以选自套箍施加器、平板式施加器和螺旋式施加器。方法还可以包括使用外部控制器，与植入式控制器无线通讯。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。方法还可以包括将植入式光源通过细长递送导管插入，以将植入式光源在第二解剖学位置处植入与植入式光施加器紧密连接的植入位置。方法还可以包括从共同入路口取出细长递送导管。方法还可以包括通过沿细长递送导管的长度暴露狭长口，从细长递送导管的管腔取出递送段，所述狭长口抵达工作管腔并且被设置成允许从工作管腔经过细长递送导管的侧面取出细长递送段。细长递送导管可以是套管。细长递送导管可以是导管。导管可以是可控导管。可控导管可以是机器人可控导管，其设置成具有机电元件，所述机电元件响应于操作员用与机电元件可操作连接的电子主输入装置下达的命令，引起操纵进入细长递送导管中。方法还可以包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被遗传修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被遗传修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间激活光源。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。方法还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。可以将植入式光源在第一解剖学位置植入。方法还可以包括从共同入路口取出细长递送导管。方法还可以包括通过沿细长递送导管的长度暴露狭长口，从细长递送导管的管腔取出递送段，所述狭长口抵达工作管腔并且设置成允许从工作管腔经过细长递送导管的侧面取出细长递送段。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被遗传修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被遗传修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
一个实施方案涉及一种安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，其可以包括提供设置成永久可操作地连接到靶向的组织结构的至少一部分的植入式光施加器、植入式光源、植入式电源、植入式控制器；通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置的共同手术入路口(surgicalaccessport)；将限定沿插入路径穿越其中的工作管腔的细长递送导管在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构；通向第二解剖学位置的第二手术入路口(surgicalaccessport)；通过第二手术入路口(surgicalaccessport)在第二解剖学位置的植入式光施加器；将植入式电源和植入式控制器通过共同入路口在第一解剖学位置植入；并且将递送段通过细长递送导管插入以可操作地连接植入式光施加器与植入式电源和植入式控制器。植入式光施加器可以选自套箍施加器、平板式施加器和螺旋式施加器。方法还可以包括使用外部控制器，与植入式控制器无线通讯。方法还可以包括取出细长递送导管，留下递送段位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间。细长递送导管可以是套管。细长递送导管可以是导管。导管可以是可控导管。可控导管可以是机器人可控导管，其设置成具有机电元件，所述机电元件响应于操作员用与机电元件可操作连接的电子主输入装置下达的命令，引起操纵进入细长递送导管中。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器在第二位置处紧密连接，并且将递送段在第二位置与植入式光源连接，将递送段设置成携带电流。将递送段与植入式光源连接可以包括通过向密间隔连接器密封叠式插座(stacksocket)中插入导电轴配件，形成连接器连接。方法还可以包括将递送段与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。将递送段与植入式电源和植入式控制器连接可以包括通过向密间隔连接器密封叠式插座中插入导电轴配件，形成连接器连接。方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。方法还可以包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间激活光源。方法还可以包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。方法还可以包括在第二解剖学位置处的植入式光施加器和在第一解剖学位置处的植入式光源之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。方法还可以包括将植入式光源在第一解剖学位置植入。方法还可以包括将植入式电源和植入式控制器可操作地与植入式光源连接，从而植入式控制器激活植入式光源以通过控制来自植入式电源的电流，指引光子至植入式光施加器。方法还可以包括从患者取出细长递送导管，以留下位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间的递送段。在第二解剖学位置处的植入式光施加器和在第一解剖学位置处的植入式光源之间互连递送段可以包括在递送段和植入式光源之间和在递送段和植入式光施加器之间原位形成光连接器连接以有效地在其间传输光子。形成光连接器连接可以包括将递送段的近端插入套管连接器中。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。植入式光源可以包括发光二极管。方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。方法还可以包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
一个实施方案涉及一种安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，其可以包括提供设置成永久可操作地连接到靶向的组织结构的至少一部分的植入式光施加器、植入式光源、植入式电源、植入式控制器，其中所述植入式电源和植入式控制器以预连接和密封的构型提供并被设计成经共同手术入路口(surgicalaccessport)安装在一起；产生通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置的共同手术入路口(surgicalaccessport)；将限定沿插入路径穿越其中的工作管腔的细长递送导管在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构；以及将植入式光施加器通过细长递送导管插入以将植入式光施加器在第二解剖学位置植入，所述第二解剖学位置可操作地与靶向的组织结构的至少一部分连接，从而至少一部分通过植入式光施加器递送的光子将抵达靶向的组织结构。植入式光施加器可以选自套箍施加器、平板式施加器和螺旋式施加器。方法还可以包括使用外部控制器，与植入式控制器无线通讯。方法还可以包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接。方法还可以包括将植入式光源经细长递送导管插入，以将植入式光源在第二解剖学位置处植入与植入式光施加器紧密连接的植入位置，所述植入式光源与设置成携带电流的递送段连接。方法还可以包括从共同入路口取出细长递送导管，以留下位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间的递送段。方法还可以包括从细长递送导管的管腔取出递送段并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源。将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接可以包括在递送段和与植入式电源和植入式控制器连接的电引线之间原位形成连接器连接。形成连接器连接可以包括向密间隔连接器密封叠式插座中插入导电轴配件。细长递送导管可以是套管。细长递送导管可以是导管。导管可以是可控导管。可控导管可以是机器人可控导管，其设置成具有机电元件，所述机电元件响应于操作员用与机电元件可操作连接的电子主输入装置下达的命令，引起操纵进入细长递送导管中。方法还可以包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经被遗传修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白的组织结构可以被遗传修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲光源。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。方法还可以包括将递送段连接至植入式光施加器，所述递送段设置成一旦递送段已经与植入式光源连接，则将光从植入式光源传播至植入式光施加器。可以将植入式光源在第一解剖学位置植入。方法还可以包括从共同入路口取出细长递送导管，以留下位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间的递送段。方法还可以包括从细长递送导管的管腔取出递送段并将植入式光源用递送段与植入式光施加器连接，并且还将植入式电源和植入式控制器可操作地与植入式光源连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流激活植入式光源以指引光子至植入式光施加器。将植入式光源用递送段与植入式光施加器连接可以包括在递送段和植入式光源之间原位形成光连接器连接以有效地在其间传输光子。形成光连接器连接可以包括将递送段的近端插入套管连接器中。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。可以在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。可以将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。可以将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。可以在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。组织结构可以包含光敏蛋白质，所述光敏蛋白已经被遗传修饰以编码视蛋白。包含光敏蛋白质的组织结构可以被遗传修饰编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。可以使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。可以运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
另一个实施方案涉及一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统，其可以包括植入式光施加器，其设置成接合靶向的组织结构的外表面并且将光直接递送至靶向的组织结构，植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光源可以由施加器发射至靶向的组织结构。光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。光源可以借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。电源可以是可植入的。控制器可以是可植入的。电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。固定装置可以选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。电源和控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。光源可以包括激光器。包含光敏蛋白的组织结构可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。光源可以是可植入的。系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源可以可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。植入式光源、电源和控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以是体外光源，并且其中植入式光导体可操作地在体外光源和植入式光施加器之间连接，植入式光导体设置成在植入式光施加器和第二位置之间植入，所述第二位置经选择以接受来自体外光源的光子并且至少部分地指引它们至植入式光施加器。第二位置可以完全被组织包封，并且其中植入式光导体可以设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。相对薄的组织层可以具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度。第二位置可以是直接体外可及的。
另一个实施方案涉及一种用于照明患者的靶向组织结构的方法，其可以包括选择待照明的靶向组织结构；提供植入式光施加器，其设置成接合靶向的组织结构的外表面并且将光直接递送至靶向的组织结构；植入植入式光施加器，从而它接合靶向的组织结构；将植入式光施加器可操作地与光源连接；并且使用从光源传输至植入式光施加器的光子，通过植入式光施加器照明靶向的组织结构。光源可以紧密地与植入式光施加器连接，并且其中光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。光源可以借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。电源可以是可植入的。控制器可以是可植入的。可以将电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。可以将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。固定装置可以选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。可以在共用植入式壳体内部容纳电源和控制器。光源可以包括发光二极管。光源可以包括激光器。可以遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。光源可以是可植入的。系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。可以将植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。植入式光源、电源和控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以是体外光源，并且其中植入式光导体可操作地在体外光源和植入式光施加器之间连接，植入式光导体设置成在植入式光施加器和第二位置之间植入，所述第二位置经选择以接受来自体外光源的光子并且至少部分地指引它们至植入式光施加器。第二位置可以完全被组织包封，并且其中植入式光导体可以设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。相对薄的组织层可以具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度第二位置可以是直接体外可及的。
另一个实施方案涉及一种用于刺激包含光敏蛋白的组织结构的系统，其可以包括植入式光导体，其设置成在紧密毗邻组织结构的第一皮下位置和选择的第二位置之间永久连接，从而指向第二位置的体外光子将通过植入式光施加器至少部分地传输至靶向的组织结构；和体外光源，其设置成可控地指引光子以这样的量在第二位置进入植入式光导体，至少部分地基于一部分所指引光子抵达第一皮下位置，所述量足以引起组织结构的光敏蛋白变化。植入式光导体可以在第二位置处具有可以包含扩大的光收集表面的近端。扩大的光收集表面可以包含具有经定向以捕获体外光子的入口小面的楔形几何形状。植入式光导体可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光导体可以包含选自玻璃、聚合物、晶体的材料类型。植入式光导体可以包含选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷及其共聚物的聚合物。植入式光导体可以包含反射层，所述反射层设置成使逃脱全内反射的光在它沿植入式光导体向下传播时再循环。反射层可以包含选自银、铑、铝和金的材料。植入式光导体可以至少部分地用绝缘层包封以保护植入式光导体或其他层免受环境影响。绝缘层可以包含选自二氧化硅、氧化铝和二氟化镁的材料。植入式光导体可以包含包层，所述包层设置成将倏逝波在光子沿植入式光导体向下传播时约束于植入式光导体内部。包层可以包含选自聚四氟乙稀、聚甲基戊烯和THV氟聚合物掺合料的材料。植入式光导体可以包含生物惰性层，所述双惰性层设置成改善生物相容性并防止改变植入式光导体的折射特性。生物惰性层可以包含选自金、铂、聚对二甲苯-C、聚(乙二醇)、磷酰基胆碱、聚环氧乙烷聚合物和D-甘露醇封端的烷硫醇的材料。系统还包括安装导向件，所述安装导向件设置成在插入植入式光导体之前插入。导向件可以包含切割工具或扩张器。系统还可以包括递送导管，所述递送导管限定植入式光导体可以经其可拆卸地连接的管腔。系统还可以包括植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与组织结构连接，并且还在第一位置与植入式光导体的至少一个表面连接，从而可以将行进经过植入式光导体的光子传输到植入式光施加器中，以被指引至组织结构中。第二位置可以完全被组织包封，并且其中植入式光导体可以设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。相对薄的组织层可以具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度。第二位置可以是直接体外可及的。包含光敏蛋白的组织结构可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
另一个实施方案涉及一种用于刺激包含光敏蛋白的组织结构的方法，其可以包括使用照明在第一皮下位置选择待刺激的靶向组织结构；提供植入式光导体，其设置成在第一皮下位置和选择的第二位置之间永久连接，从而指向第二位置的体外光子可以通过植入式光导体至少部分地传输至靶向的组织结构。选择待刺激的靶向组织结构可以包括使用选自放射线照相术、荧光透视法、超声、磁共振成像、计算机断层成像成像和内窥镜检查的方式对靶组织成像。方法还可以包括提供体外光源以指引光子经过植入式光导体抵达靶向的组织结构。植入式光导体可以在第二位置处具有包含扩大的光收集表面的近端。扩大的光收集表面可以包含具有经定向以捕获体外光子的入口小面的楔形几何形状。植入式光导体可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光导体可以包含选自玻璃、聚合物、晶体的材料类型。植入式光导体可以包含选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷及其共聚物的聚合物。植入式光导体可以包含反射层，所述反射层设置成使逃脱全内反射的光在它沿植入式光导体向下传播时再循环。反射层可以包含选自银、铑、铝和金的材料。植入式光导体可以至少部分地用绝缘层包封以保护植入式光导体或其他层免受环境影响。绝缘层可以包含选自二氧化硅、氧化铝和二氟化镁的材料。植入式光导体可以包含包层，所述包层设置成将倏逝波在光子沿植入式光导体向下传播时约束于植入式光导体内部。包层可以包含选自聚四氟乙稀、聚甲基戊烯和THV氟聚合物掺合料的材料。植入式光导体可以包含生物惰性层，所述双惰性层设置成改善生物相容性并防止改变植入式光导体的折射特性。生物惰性层可以包含选自金、铂、聚对二甲苯-C、聚(乙二醇)、磷酰基胆碱、聚环氧乙烷聚合物和D-甘露醇封端的烷硫醇的材料。方法还可以包括在插入植入式光导体之前安装导向件，所述安装导向件设置成辅助准备的相关的组织中植入植入式光导体。导向件可以包含切割工具或扩张器。方法还可以包括提供递送导管，所述递送导管限定植入式光导体可以经其可拆卸地连接的管腔。方法还可以包括提供植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与组织结构连接，并且还在第一位置与植入式光导体的至少一个表面连接，从而可以将行进经过植入式光导体的光子传输到植入式光施加器中，以被指引至组织结构中。第二位置可以完全被组织包封，并且其中植入式光导体设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。相对薄的组织层可以具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度。第二位置可以是直接体外可及的。包含光敏蛋白的组织结构可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
一个实施方案涉及一种从患者脊柱的鞘内间隙内部照明已经过基因修饰以包含光敏蛋白的神经根对的系统，其可以包含：植入式光施加器，其设置成以压缩状态经脊柱的钙化结构之间的小手术入路可手术递送至鞘内间隙并在鞘内间隙内部展开到扩张状态，其中在扩张状态下，植入式光施加器包含第一照明段和第二照明段，第一照明段设置成照明所选择的神经根对的第一神经根，同时第二照明段设置成照明所选择的神经根对的第二神经根。系统还可以包括与植入式光施加器的第一照明段紧密连接的第一植入式光源和与第二照明段紧密连接的第二植入式光源，其中每个光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活第一和第二植入式光源。第一和第二光源可以借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。电源可以是可植入的。控制器可以是可植入的。电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。固定装置可以选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。电源和控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。光源可以包括发光二极管。光源可以包括激光器。包含光敏蛋白的组织结构可以已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。第一和第二照明段可以各自可操作地与植入式光源连接。系统还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器，其中可以将所述光通过第一和第二照明段分布到神经根对。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源可以可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。植入式光源、电源和控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。植入式光源可以包括发光二极管。电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。经皮磁通量源可以与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。固定装置可以选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。组织结构可以包含光敏蛋白，所述光敏蛋白已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。在扩张状态下，可以对齐第一照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第一神经根，同时可以对齐第二照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第二神经根，这可以形成部署几何布局。系统还可以包括偏置段，所述偏置段可操作地与植入式光施加器连接并且设置成激活时保留部署几何布局。系统还可以包括拉线，所述拉线可操作地与偏置段连接并且设置成调整植入式光施加器的几何形状以促进实现部署几何布局。神经根对可以是背根对。神经根对可以是前根对。
一个实施方案涉及一种从患者脊柱的鞘内间隙内部照明已经过基因修饰以包含光敏蛋白的神经根对的方法，其可以包括将植入式光施加器以压缩状态经脊柱的钙化结构之间产生的小手术入路手术递送至鞘内间隙；并且植入式光施加器在鞘内间隙内部至扩张状态，其中植入式光施加器包含第一照明段和第二照明段，第一照明段设置成照明所选择的神经根对的第一神经根，同时第二照明段设置成照明所选择的神经根对的第二神经根。方法还可以包括提供与植入式光施加器的第一照明段紧密连接的第一植入式光源和与第二照明段紧密连接的第二植入式光源，其中每个光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活第一和第二植入式光源。方法还可以包括将第一和第二光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。电源可以是可植入的。控制器可以是可植入的。方法还可以包括将电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。方法还可以包括设置经皮磁通量源以安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。固定装置可以选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳电源和控制器。光源可以包括发光二极管。光源可以包括激光器。方法还可以包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。方法还可以包括将第一和第二照明段各自可操作地与植入式光源连接。方法还可以包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器，其中可以将所述光通过第一和第二照明段分布到神经根对。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。方法还可以包括将植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。方法还可以包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、电源和控制器。植入式光源可以包括发光二极管。方法还可以包括将电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。方法还可以包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。方法还可以包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。固定装置可以选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。组织结构可以包含光敏蛋白，其已经过基因修饰以编码视蛋白。视蛋白可以是抑制性视蛋白。抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。视蛋白可以是刺激性视蛋白。刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。方法还可以包括在扩张状态下对齐第一照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第一神经根，并且在扩张状态下对齐第二照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第二神经根，以形成部署几何布局。方法还可以包括提供偏置段，所述偏置段可操作地与植入式光施加器连接并且设置成激活时保留部署几何布局。方法还可以包括将拉线可操作地与偏置段连接，所述拉线设置成调整植入式光施加器的几何形状以促进实现部署几何布局。神经根对可以是背根对。神经根对可以是前根对。
另一个实施方案涉及一种用于注射靶向的组织结构的系统，其可以包括偏置成卸载时采取弓形几何布局的细长挠性注射件，所述注射件包含注射针阵列并且设置成基于来自操作员的输入，采取基本上平直的几何布，所述操作员操纵与细长挠性注射件可操作连接的远程执行器。弓形布局可以包含基本上恒定的曲率半径。弓形布局可以包括不规则弓形的几何布局。细长挠性注射件可以包含弯曲脊状件，所述弯曲脊状件设置成迫使细长挠性注射件在卸载时成为弓形布局。弯曲脊状件可以包含形状记忆高温合金。细长挠性注射件还可以包含机械矫直皮囊，所述机械矫直皮囊可以基于来自操作员的输入加压以克服弯曲脊状件施加的负荷并且可以迫使细长挠性注射件成为基本上直的几何布局。远程执行器可以包含操作员可以加压的矫直压力储器。所述矫直压力储器可以由流体导管以流体方式与机械矫直皮囊连接。以基本上平直的布局观察时，细长挠性注射件可以具有基本上矩形的形式。弓形几何布局可以包括圆形形状。弓形几何布局可以包括至少部分螺旋的形状。系统还可以包括以流体方式与注射针阵列连接的注射流体储器。当细长挠性注射件处于基本上直的布局时，注射针阵列可以是基本上共平面的。系统还可以包括细长递送导管，所述细长递送导管限定细长挠性注射件可以经其可拆卸地连接的管腔。细长递送导管可以包含导管。导管可以是远程可控导管，所述远程可控导管可以包含一个或多个可以近端操作以在导管中引起受控弯曲的操纵元件。系统还可以包含细长递送件，所述细长递送件与递送导管连接并设置成在放置细长挠性注射件期间促进细长挠性注射件和细长递送导管之间相对运动的产生。细长递送件可以包含挠性轴，所述挠性轴设置成顺应于细长递送导管弯曲而弯曲。
另一个实施方案涉及一种用于注射靶向的组织结构的方法，其可以包括选择待注射的靶向组织结构；提供偏置成卸载时采取弓形几何布局的细长挠性注射件，所述注射件包含注射针阵列并且设置成基于来自操作员的输入，采取基本上直的几何布局，所述操作员操纵与细长挠性注射件可操作连接的远程执行器；引起细长挠性注射件基于来自操作员的输入采取基本上直的布局；使细长挠性注射件相对靶向的组织结构巡航进入某个位置，从而当释放输入物时，挠性注射件将被偏置成返回弓形几何布局，并且向弓形布局重新设置时，细长挠性件的多个部分将推动多个注射针进入靶向的组织结构；释放输入物以推动多个注射针进入靶向的组织结构；并且使用被推入靶向组织结构的多个针，注射靶向的组织结构。选择待注射的靶向组织结构可以包括使用选自放射线照相术、荧光透视法、超声、磁共振成像、计算机断层成像和内窥镜检查的方式对靶组织成像。弓形布局可以包含基本上恒定的曲率半径。弓形布局可以包括不规则弓形的几何布局。细长挠性注射件可以包含弯曲脊状件，所述弯曲脊状件设置成迫使细长挠性注射件在卸载时成为弓形布局。弯曲脊状件可以包含形状记忆高温合金。细长挠性注射件还可以包含机械矫直皮囊，所述机械矫直皮囊可以基于来自操作员的输入加压以克服弯曲脊状件施加的负荷并且可以迫使细长挠性注射件成为基本上直的几何布局，并且其中可以使得细长挠性注射件采取基本上直的布局包括增加机械矫直皮囊内部的压力。远程执行器可以包含操作员加压的矫直压力储器，所述矫直压力储器由流体导管以流体方式与机械矫直皮囊连接，并且其中增加机械矫直皮囊内部的压力包括增加矫直压力储器内部的压力。以基本上直的布局观察时，细长挠性注射件可以具有基本上矩形的形式。弓形几何布局可以包括圆形形状。弓形几何布局可以至少部分包括螺旋的形状。注射靶向的组织结构可以包括增加以流体方式与注射针阵列连接的注射流体储器内部的压力。当细长挠性注射件处于基本上直的布局时，注射针阵列可以是基本上共平面的。方法还可以包括经管腔可拆卸地连接细长挠性注射件，所述管腔被限定通过细长递送导管，从而可以无创地递送细长挠性注射件。细长递送导管可以包含导管。导管可以是远程可控导管，所述远程可控导管包含一个或多个可以近端操作以在导管中引起受控弯曲的操纵元件。方法还可以包括操纵多个操纵元件之一以使导管巡航，因而使细长挠性注射件巡航。方法还可以包含细长递送件，所述细长递送件与递送导管连接并设置成在放置细长挠性注射件期间促进细长挠性注射件和细长递送导管之间相对运动的产生。方法还可以包括相对于递送导管移动细长递送件以从递送导管至少部分地取出细长挠性注射件。细长递送件可以包含挠性轴，所述挠性轴设置成顺应于细长递送导管弯曲而弯曲。
另一个实施方案涉及一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，其可以包含设置成从光源接受光的平板样结构，所述平板样结构包含通道件和输出耦合器，所述通道件设置成限定可以藉此指引光子的光通道，其中输出耦合器可操作地与通道件连接并且设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子。平板样结构可以具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自平板样结构与靶向的组织结构对向安置。外表面可以含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从平板样结构离开返回所靶向组织结构的光子。反射部件可以包含涂料。涂料可以是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。内表面可以设置成接触靶向的组织结构。内表面可以设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。通道件可以包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。波导器可以包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。波导器可以包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。波导器可以包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。输出耦合器可以是小面。输出耦合器可以是掺杂物质(inclusion)。输出耦合器可以是表面织物(surfacetexture)。装置还可以包含多个输出耦合器。板样件((slab-like)member)可以设置成经轴向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。板样件可以设置成经纵向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。平板样结构可以设置成从两个或更多个光源接收光子。两个或更多个光源可以具有不同的输出光谱。平板样结构可以包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、水凝胶和聚硅氧烷的材料。
另一个实施方案涉及一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，其可以包含可以指引光子的光纤和输出耦合器，其中输出耦合器可操作地与光纤连接并设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子。光纤可以具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自光纤与靶向的组织结构对向安置。外表面可以含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从光纤离开返回所靶向组织结构的光子。反射部件可以包含涂料。涂料可以是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。内表面可以设置成接触靶向的组织结构。内表面可以设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。光纤可以包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。波导器可以包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。波导器可以包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。波导器可以包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。输出耦合器可以是小面。输出耦合器可以是掺杂物质(inclusion)。输出耦合器可以是表面织物(surfacetexture)。装置还可以包含多个输出耦合器。平板样结构可以设置成从两个或更多个光源接收光子。两个或更多个光源可以具有不同的输出光谱。
另一个实施方案涉及一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，其可以包含设置成从光源接受光的波导结构，所述波导结构包含通道件和输出耦合器，所述通道件设置成限定可以藉此指引光子的光通道，其中输出耦合器可操作地与通道件连接并且设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子，并且其中波导结构至少部分地包含螺旋形状。螺旋波导结构可以具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自螺旋波导结构与靶向的组织结构对向安置。外表面可以含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从螺旋波导结构离开返回所靶向组织结构的光子。反射部件可以包含涂料。涂料可以是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。内表面可以设置成接触靶向的组织结构。内表面可以设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。通道件可以包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。波导器可以包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。波导器可以包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。波导器可以包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。输出耦合器可以是小面。输出耦合器可以是掺杂物质(inclusion)。输出耦合器可以是表面织物(surfacetexture)。装置还可以包含多个输出耦合器。螺旋波导结构可以设置成从两个或更多个光源接收光子。两个或更多个光源可以具有不同的输出光谱。
另一个实施方案涉及一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，其可以包含包含至少一个植入式光源的平板样结构，所述平板样结构包含通道件和输出耦合器，所述通道件设置成限定可以藉此指引光子的光通道，其中输出耦合器可操作地与通道件连接并且设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子。平板样结构可以具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自平板样结构与靶向的组织结构对向安置。外表面可以含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从平板样结构离开返回所靶向组织结构的光子。反射部件可以包含涂料。涂料可以是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。内表面可以设置成接触靶向的组织结构。内表面可以设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。通道件可以包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。波导器可以包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。波导器可以包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。波导器可以包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。输出耦合器可以是小面。输出耦合器可以是掺杂物质(inclusion)。输出耦合器可以是表面织物(surfacetexture)。装置还可以包含多个输出耦合器。板样件可以设置成经轴向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。板样件可以设置成经纵向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。板样件可以设置成在靶向的组织结构周围形成螺旋。平板样结构可以设置成从两个或更多个光源接收光子。两个或更多个光源可以具有不同的输出光谱。植入式光源可以包括发光二极管。植入式光源可以包括激光器。植入式光源可以可操作地与电源和控制器连接。
另一个实施方案涉及一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统，其可以包括多个植入式光施加器，各自设置成接合靶向的组织结构的外表面并将光直接递送至靶向的组织结构，多个植入式光施加器的每一者可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光子可以由施加器发射至靶向的组织结构。多个植入式光施加器的每一者可以可操作地与不同的光源连接。光源可以容纳于密封的植入式壳体内部，所述植入式壳体限定窗口，可以经所述窗口将光源处产生的光子在它们被指引至植入式光施加器时传输。系统还可以包括在植入式壳体的窗口和植入式光施加器之间互连的递送段。窗口可以包含蓝宝石棒，所述蓝宝石棒密封至围绕窗口的植入式壳体。可以将蓝宝石棒用焊接密封件密封至植入式壳体。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。植入式光源可以可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流启动光源。植入式光源、电源和控制器可以容纳于共用植入式壳体内部。植入式光源可以包括发光二极管。电源可以与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。系统还可以包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。每个光源可以容纳于密封的植入式壳体内部，所述植入式壳体限定窗口，可以经所述窗口将光源处产生的光子在它们被指引至植入式光施加器时传输。多个光源的每一者可以从植入式壳体经不同窗口耦合输出。系统还可以包括在植入式壳体的窗口和植入式光施加器之间互连的递送段。多个光源的每一者可以通过独立递送段与植入式光施加器之一互连。窗口可以包含蓝宝石棒，所述蓝宝石棒密封至围绕窗口的植入式壳体。可以将蓝宝石棒用焊接密封件密封至植入式壳体。递送段可以包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
发明详述
参考图1，从高水平视角，基于光遗传的神经调节介入涉及确定可以通过光遗传激发和/或抑制促进的所需神经系统功能调节(2)，随后在患者内部选择神经解剖源以提供这类结果(4)，递送有效量的多核苷酸，该多核苷酸包含在靶向神经解剖结构(neuroanatomy)的神经元中表达的光响应性视蛋白(6)，等待一段时间以确保当暴露于光时足够部分的靶向神经解剖结构将确实表达光响应性视蛋白(8)，并将光递送至靶向神经解剖结构以通过其中存在的光响应性视蛋白，引起对这类神经解剖结构的受控、特异性激发和/或抑制(10)。
尽管已经利用转基因动物的开发和使用来解决某些前述难题，但是这类技术不适用于人类医学中。需要在体内向细胞递送光响应性视蛋白的手段；存在可以用来实现这个目的的许多潜在方法学。这些方法包括病毒介导的基因递送法、电穿孔法、超声法、水动力递送法或通过直接注射或借助额外易化因子如阳离子脂质或聚合物补充引入裸DNA。也可以使用微型环DNA技术。微型环是可以作为缺少任何细菌质粒DNA主链的环状表达盒产生的附加体DNA载体。它们的较小分子尺寸可以使能更高效的转染并提供持久表达。
病毒表达技术，通常包括递送包装在重组病毒载体内部的编码所需视蛋白和启动子/催化物序列的DNA，已经成功地利用在哺乳动物中用来有效转染靶向神经解剖结构并且递送遗传物质至靶向神经元的胞核，因而诱导这类神经元以产生光敏蛋白，所述光敏蛋白遍及神经元细胞膜迁移，在那里，它们在功能上可用于介入系统的照明部件。一般地，病毒载体将包装所谓“视蛋白表达盒”，所述视蛋白表达盒将含有视蛋白(例如，ChR2、NpHR等)和将被选择以驱动特定视蛋白的表达的启动子。在腺联病毒(或AAV)的情况下，感兴趣的基因(视蛋白)可以处于仅具有一个视蛋白表达盒的单链结构中或处于自身互补结构中，所述自身互补结构具有序列上彼此互补并由发夹环连接的双拷贝视蛋白表达盒。认为自身互补性AAV被认为是更稳定并显示较高表达水平。启动子可以向靶向组织赋予特异性，如在人突触蛋白启动子(“hSyn”)或人Thy1启动子(“hThy1”)情况下，其中所述人突触蛋白启动子(“hSyn”)或人Thy1启动子(“hThy1”)允许在神经元中在其控制下基因的蛋白质表达。另一个例子是钙/钙调蛋白依赖性激酶II启动子(“CAMKII”)，其允许在兴奋性神经元(神经元群体的亚类)中在其控制下基因的蛋白质表达。备选地，可以利用遍在启动子，如人巨细胞病毒(“CMV”)启动子或鸡β-肌动蛋白(“CBA”)启动子，所述人巨细胞病毒(“CMV”)启动子或鸡β-肌动蛋白(“CBA”)启动子各自并不特别具有神经特异性，并且其中的每一个已经在基因治疗试验中安全地用于神经变性病。备选地，可以利用鸡β-肌动蛋白启动子和巨细胞病毒立即早期增强子的组合，称作CAG启动子。备选地，可以利用从转录因子Hb9、“运动神经元存活”(SMN1)和甲基-CpG-结合蛋白-2(MeCP2)衍生的启动子域。备选地，可以利用MCK(肌肉肌酸激酶)启动子、MCK/SV40启动子、肌钙蛋白启动子和转录因子Pax6、Nkx6.1、Olig2及Mnr2的启动子。备选地，可以利用启动子如潜伏相关启动子2(LAP2)或神经元特异性烯醇化酶(NSE)。备选地，可以利用人延伸因子-1阿尔法EF1α启动子，例如包括来自同工型EF1α1和EF1α2的那些启动子。EF1α1启动子可以在脑、胎盘、肺、肝、肾和胰中引起表达。EF1α2启动子可以在脑、心脏和骨骼肌的终末分化型细胞中引起表达。在另一个实施方案中，可以利用β-细胞特异性大鼠胰岛素启动子(RIP)。在另一个实施方案中，可以利用巨噬细胞特异转录启动子(如CD68，或其截短形式)。备选地，可以利用启动子如hGFAP(例如，以指导表达至星形细胞)、TPH-2(例如，以指导表达至Raphe血清素能神经元)、河豚SST启动子(fSST)(例如以指导表达至抑制性神经元)、MBP(例如以指导表达至突胶质细胞)或小鼠SST(以指导表达至C生长抑素神经元)。携带视蛋白的病毒构建体针对特定神经元群体被优化并且不限于此类示意性例子。
对于靶向神经解剖结构中的稳健表达水平，病毒表达系统具有快速和多样实施性的双重优点，兼具高感染性/拷贝数。如果启动子足够小、足够特异和足够强则通过启动子选择，通过病毒注射的局部靶向(如下文进一步详细讨论)，以及通过限制特定细胞的视蛋白激活(即，通过靶向性照明)或细胞投射(如下文进一步详细描述)，来用病毒获得细胞特异性。在一个实施方案中，通过Yizhar等人,2011,Neuron71:9-34中描述的方法靶向视蛋白。此外，病毒的不同血清型(由病毒衣壳或外壳蛋白赋予)将显示不同的组织嗜性。慢的和腺联病毒(“AAV”)载体已经成功用来将视蛋白引入小鼠、大鼠和灵长类脑中。额外地，这些载体已经在相对长的时间段内耐受良好并且高度表达，同时无不良作用报道，这为长期治疗模式提供机会。例如，使用标准组织培养和超速离心机技术，容易地产生慢病毒，同时可以通过个体实验室或通过核心病毒机构，可靠地产生AAV。已经利用病毒靶向许多组织结构和系统，包括但不限于下丘脑中的视丘泌素(hypocretin)神经元、兴奋性锥体神经元、基底神经节多巴胺能神经元、纹状体GABA能神经元、杏仁核谷氨酸能神经元、前额叶皮质兴奋性神经元和其他，以及星形胶质细胞。例如，已经显示使用AAV递送的ChR2控制小鼠脑中的星形胶质细胞活动并产生这样的机制：通过该机制星形胶质细胞可以将全身性信息从血液转移至稳态下的神经元，在这种情况下直接调节操纵呼吸速率的神经元。AAV因其安全谱(safetyprofile)而是优选的载体，并且在灵长类中肌内注射之后，AAV血清型1和6已经被显示感染运动神经元。其他载体包括但不限于通过逆向转运蛋白(例如，狂犬病G蛋白)假型化的马传染性贫血病毒，和单纯疱疹病毒(“HSV”)。
再参考图1，递送包含在靶向的神经解剖结构的神经元中待表达的光响应性视蛋白的多核苷酸可以涉及在一个或多个布局中通过注射器或其他装置注射，包括但不限于肌内注射(即，直接进入与神经解剖结构的靶向部分相关的肌腹中)、实质内注射(即，注射至与神经解剖结构的靶向部分相关的器官(如肾)的实质中)、组织结构注射(即，注射至神经解剖结构的靶向部分附近的胃壁中如胃神经的牵张感受器)、束内注射(即，直接注射至靶向神经或其束中，如直接注射至迷走神经中)、神经节注射(即，直接注射至包含神经细胞体的神经节中)、血管壁注射(即，血管结构注射如在神经解剖结构的靶向部分附近的肾动脉壁如肾神经丛)和内部局部注射或施加(即，注射到与神经解剖结构的靶向部分相关的组织结构的表面上或注射到神经解剖结构本身上，通常在手术入路后，如借助腹腔镜的技术注射)。下文进一步详细探索这些注射结构的每一者。
肌内递送是用于向周围神经元递送基因的常用技术。肌肉可以由外科医生或操作员抖动以确定肌肉的位置和形状。这种信息随后可以用来识别神经末梢的可能部位(使用解剖知识)。可以将皮下注射针(例如，23G至27G)经皮肤插入神经末梢附近的相关肌肉的肌肉组织中，并且可以通过针头注射载体溶液，其中载体溶液可以扩散遍及肌肉组织并且由神经末梢(即运动或感觉神经元)吸收。载体溶液可以作为单次大丸剂剂量注射或通过输注泵(例如，以约0.01和1.00ml/分钟之间的速率)缓慢地注射。超声引导系统可以用于更深的肌肉靶。一旦由神经末梢吸收，载体优选地跨越轴突长度逆向运输至相关的神经细胞体。注射次数和注射至每块肌肉的病毒的剂量取决于肌肉体积和拓扑。在Towne等人,GeneTher.2010Jan；17(1):141-6描述的非人灵长类研究中，将含有1.3x1012个AAV6病毒基因组(vg)的1mL盐水溶液的单次注射注射至小腿三头肌(大约30cm3)中，以实现整个运动神经元群的有效转导。
在用于靶向运动神经元以解决强直问题的肌内注射治疗步骤的一个例子中，可以对手掌的尺侧腕屈肌(具有大约40立方厘米的体积)进行肌内注射。可以用总计含有约1mL含有1012至1013个vg的盐水溶液的一次至两次注射靶向这块肌肉。更大的肌肉，如具有近150立方厘米体积的肱二头肌，可能需要采用在1至5mL中5x1012至1014个vg的更高总载体剂量的两次至五次注射。这些范围是示意性的，并且对每种病毒-启动子-视蛋白构建体测试剂量，使得它们与靶向的神经元配对。
在用于靶向运动神经元以解决泌尿系统问题的肌内注射治疗步骤的另一个例子中，可以对尿道外括约肌(“EUS”)进行肌内注射，围绕该组织结构(其在成人中具有1立方厘米和约5立方厘米之间的体积)的周线的多次注射。例如，在一个实施方案中，可以在啮齿类中使用0.1mL至15mL中1012至1013个vg的载体总剂量按照1ml/分钟速率的4次或5次注射，注射这种组织结构。对于更大的动物和人，可以使用以经验确定的较大体积和滴度。
已经显示递送至组织的实质中的载体以促进靶向支配该结构结构的神经元。可以将针头在神经末梢(例如，肾神经丛)附近插入相关器官(例如，肾)的实质中。可以通过针头注射载体溶液，其中载体溶液可以扩散遍及组织并且由神经末梢(即，交感或副交感神经末梢)吸收。一旦由神经末梢吸收，载体可以沿轴突长度逆向运输至神经细胞体。在一个实施方案中，通过腹腔镜手术入路和仪器进行实质内注射。可以贯通皮肤和其他相关的组织结构(如腹壁)产生一个小切口以允许手术设备(照相机、针头、工具等)的插入。可以将针头在所需的深度处引导至器官的实质中(如通过照相机可视化)以靶向神经末梢，并且载体溶液随后可以作为单次大丸剂剂量注射或通过输注泵缓慢地注射(0.01至1ml/分钟)。更具体地在其中通过向一个或多个肾中实质内注射，靶向肾神经丛以对付高血压的示例性结构中，可以从Towne等人(GeneTher.2010Jan；17(1):141-6)进行的灵长类病毒逆向转运研究估计出注射次数和注射至肾的病毒的剂量，其通过引用的方式完整并入本文。在向大约30cm3体积的组织中注射1mL含有1.3x1012个AAV6病毒基因组的盐水溶液之后，已经显示这类方案以实现高效的逆向运输。考虑到整个肾实质具有大约150cm3体积，可以使用5mL含有所需载体的大约6.5x1012个病毒基因组的盐水溶液实现高效逆向运输。这5mL可以在多个部位注射以使载体均匀地分布遍及肾实质的整个体积。例如，在一个实施方案中，可以在大致等间距的部位遍及肾实质进行含有3.25x1010vg的载体的0.25mL的约20次注射以成功转染。这些范围是示意性的，并且对每种病毒-启动子-视蛋白构建体测试剂量，使得它们与靶向的神经元配对。
也可以直接靶向组织结构如胃壁以便注射病毒。例如，在一个实施方案中可能想要注射胃壁以靶向牵张感受器，旨在解决肥胖症相关临床的难题。在这种实施方案中，在产生入路途径如腹腔镜小切口以允许腹腔镜工具(照相机、针头、工具等)接近胃壁后，可以将针头在牵张感受器的神经末梢附近插入胃壁中。可以使用可获得的腹腔镜成像工具如一台或多台照相机、超声、荧光透视等，将针头导引至相关的解剖学结构。可以通过针头注射相关的载体溶液，其中载体溶液可以扩散遍及组织并且由神经末梢(即牵张和化学传入纤维神经末梢)吸收。载体溶液可以作为单次大丸剂剂量注射或通过输注泵缓慢地注射(0.01至1ml/分钟)。一旦由这类神经末梢吸收，载体可以沿相关轴突的长度逆向运输至相关神经细胞体或多个神经细胞体。可以从Towne等人(GeneTher.2010Jan；17(1):141-6)进行的灵长类病毒逆向转运研究估计出注射次数和注射至胃壁的病毒的剂量，其通过引用的方式完整并入本文。向大约30cm3体积的肌肉中注射1mL含有1.3x1012个AAV6病毒基因组的盐水溶液之后，这项研究显示高效的逆向运输。考虑到胃壁具有大约4mm平均厚度和大约150cm2表面积(约为60cm3的总靶向组织结构体积)，可以使用2mL含有所需载体的大约3x1012个病毒基因组的盐水溶液，实现高效的逆向运输。这2mL可以在多个部位注射以使载体均匀地分布遍及胃壁的表面区域。例如，对于每个7.5cm2的胃壁面积，可以进行含有1.3x1011vg的载体的0.1mL的约20次注射。这些滴度和注射体积是示意性例子并且针对每种病毒构建体-靶神经元配对具体确定。
在其他实施方案中，可以通过直接注射(即，向神经本身的注射)靶向神经纤维。这种方法，可以称作“束内”或“神经内”注射，涉及将针头置入一簇神经束中。束内注射法是一种有吸引力的方法，因为它们允许特异性靶向这些神经元，所述神经元可以通过一次注射(例如，在纤维进入组织并解剖分叉之前)支配相对大型的靶(例如，遍布整个肾的纤维、遍布皮肤的整个真皮的纤维、遍布整个胃壁的纤维)。可以通过针头注射相关的载体溶液，其中载体溶液可以扩散遍及整个神经束(轴突纤维的10至1000个神经束)。载体随后可以通过主动(受体介导的)或被动(跨过完好膜或短暂受损膜的扩散)手段进入各条轴突纤维。一旦已经进入轴突，载体可以通过逆行转运机制递送至细胞体，如上文所述。注射次数和注射至神经的病毒的剂量取决于神经的大小，并且可以从成功的转导研究外推而来。例如，已经显示用0.002mL含有1x109个AAVvg的盐水注射小鼠坐骨神经(大约0.3mm直径)以导致至涉及疼痛感知的感觉神经元的高效的转基因递送。同样，用0.010mL含有1-2x1010个AAVvg的盐水注射大鼠坐骨神经(直径1mm)也已经实现所期望的转染结果。人类中的三叉神经的直径是2mm，并且通过来自这些相关研究的数据的外推，可以采用直接注射0.05mL含有4x1010-1x1014个AAVvg的盐水至三叉束，转染三叉神经以高效递送转基因至这些相关的疼痛神经元。这些滴度和注射体积是示意性例子并且针对每种病毒构建体-靶神经元配对具体确定。
用于神经注射的方案将根据靶变动。可以通过产生贯通皮肤的切口然后通过肌肉、筋膜和腱的分离使神经暴露，靶向浅表神经。可以通过超声引导的手术介入靶向深部神经(即，腹腔和胸腔的外部–如阴部神经)。可以通过腹腔镜手术方案靶向腹腔中的神经，其中可以贯通皮肤和其他结构(如腹壁)产生一个或或多个小切口以允许插入手术设备(照相机、针头、工具等)至毗邻目的解剖结构的位置。可以将针头引导进入神经中(如通过照相机和其他可用成像系统如超声波、荧光透视、放射照相术等可视化)。在全部情况下，载体溶液可以作为单次大丸剂剂量注射或通过输注泵缓慢地注射(0.001至0.1ml/分钟)。
在一个具体例子中，可以直接注射迷走神经的胃支和肝支以控制饱胀感。在这种实施方案中，可以进行腹腔镜手术以靶向毗邻食道并支配胃的迷走神经胃支和肝支，临床目标在于通过直接注射载体物质至这些迷走神经分支中，感染胃壁中传入牵张受体的纤维，优选地如通过一种或多种如上文所述的成像技术促进。
在神经内注射的另一个具体例子中，可以直接注射三叉神经的伤害感受性纤维以解决神经性疼痛症状，如上文简述。在一个实施方案中，可以通过暴露神经或借助超声引导贯通皮肤，用AAV载体溶液直接注射三叉神经。一旦处于神经束中，将载体设置成偏好地进入与介导疼痛的那些细胞对应的无髓鞘纤维或髓鞘不良纤维。
在神经内注射的另一个具体例子中，可以通过暴露三叉神经或借助超声引导贯通皮肤，用AAV载体溶液注射坐骨神经。可以如此设置载体，以使一旦它进入神经束，则偏好地进入负责强直症状的感觉神经元或运动神经元。
在神经内注射的另一个具体例子中，可以通过暴露颈内的神经，用AAV载体溶液注射颈迷走神经。一旦处于神经束中，将载体设置成偏好地进入介导针对癫痫的电刺激迷走神经治疗效果的相关神经纤维。
在神经内注射的另一个具体例子中，可以通过暴露颈内的神经，用AAV载体溶液注射颈迷走神经。一旦处于神经束中，将载体设置成偏好地进入介导针对抑郁的电刺激迷走神经治疗效果的相关神经纤维。
如上文提到，向神经节中注射可以用来靶向外周神经的神经细胞体。神经节由外周神经系统的感觉神经元以及副交感和交感神经系统的自主神经元组成。可以将针头插入含有细胞体的神经节中并且通过针头注射载体溶液，其中载体溶液可以扩散遍及该组织并且由细胞体(100至1000个细胞)吸收。在一个实施方案中，每个神经节可以使用大约0.1mL含有从1x1011个AAVvg至1x1014个AAVvg的盐水的剂量。存在不同类型可以靶向的神经节。可以按选择性脊神经背根切断术期间所用相似的方式注射(即通过脊髓的鞘内蛛网膜下腔注射)脊髓的背根神经节，例外是并非切断神经，可以注射背根神经节。可以通过产生贯通皮肤的切口并且随后通过分离肌肉、筋膜和腱使神经节暴露，靶向不在腹腔中的其他神经节，如迷走神经的结状神经节。可以通过腹腔镜技术注射腹腔中的神经节，如肾丛的神经节，其中可以贯通皮肤和腹壁产生一个或或多个小切口以允许将手术设备(照相机、针头、工具等)插入至促进相关的靶向组织的进入和成像的位置。可以将针头引导进入神经节中(如通过照相机和其他成像装置如超声或荧光透视等可视化)。在全部情况下，载体溶液可以作为单次大丸剂剂量注射或通过输注泵缓慢地注射(0.001至0.1ml/分钟)。这些范围是示意性的，并且对每种病毒-启动子-视蛋白构建体测试剂量，使得它们与靶向的神经元配对。
在神经节注射的一个具体例子中，可以用AAV载体溶液注射介导临床神经性疼痛的背根神经节，所述AAV载体溶液优选地含有对细胞体具有嗜性的AAV载体。
在神经节注射的另一个具体例子中，可以用AAV载体溶液注射介导不利肌肉强直的背根神经节。对细胞体具有嗜性的AAV载体可以用于这个目的。
在神经节注射的另一个具体例子中，可以暴露并用AAV载体溶液注射结状神经节以解决临床癫痫症状。对细胞体具有嗜性的AAV载体可以用于这个目的，旨在特异性感染被认为介导刺激迷走神经的治疗效果的传入细胞。在一个实施方案中，将AAV载体注入细胞体。在另一个实施方案中，将AAV载体注入靶组织并逆向运输至细胞体。本发明的实施方案包含在细胞体处或沿轴突的光刺激。
在神经节注射的另一个具体例子中，可以暴露并用AAV载体溶液注射结状神经节。对细胞体具有嗜性的AAV载体可以用于这个目的，旨在特异性感染被认为介导刺激迷走神经的治疗效果的传入细胞。
在神经节注射的另一个具体例子中，可以注射肾丛的神经节用于高血压治疗。可以进行腹腔镜手术以靶向肾丛的神经节。可以确定毗邻于肾并在肾动脉上的神经节并且随后单独和直接注射，一个目的是感染肾丛传出神经元的细胞体。
如上文所示，直接注射血管结构如动脉壁也可以用来递送用于光遗传治疗的遗传物质。例如，在一个实施方案中，可以直接注射一根或多根肾动脉的部分以感染附近的肾丛，以对付高血压(肾动脉被借助肾介导控制血压的神经丛包围，如下文进一步详述)。可以贯通皮肤和腹壁产生一个小切口以允许插入腹腔镜手术系统(照相机、针头、工具等)。可以将针头引导进入肾丛中(如通过照相机或其他成像装置可视化)。可以将针头置于围绕肾动脉的周线的多个部位中。可以通过针头注射载体溶液，其中载体溶液可以扩散透过动脉壁并且借助跨过完好膜(或短暂受损膜)的扩散由毗邻的肾丛神经纤维吸收。在全部情况下，载体溶液可以作为单次大丸剂剂量注射或通过输注泵缓慢地注射(0.001至0.1ml/分钟)。可以在围绕肾动脉的周线和长度的不同部位(在肾丛附近)使用大约0.1mL含有1x1011个AAVvg的盐水的剂量的多次注射，目的在于感染肾丛传出神经元的轴突。病毒的量仅说明这种转染，而最佳给药将根据与特定病毒-启动子-视蛋白构建体匹配的靶神经元变动。
最后，如上文所示，内部局部注射或施加至组织结构表面可以用来递送用于光遗传治疗的遗传物质。重组载体能够在这类局部施加或暴露之后通过膜扩散并感染神经末梢。例子是在在皮肤上局部施加之后感染感觉纤维，这已经在疼痛治疗研究中证实。同样，已经使用悬浮在凝胶中的载体溶液增加局部施加病毒载体的效力。在一个实施方案中，可以将载体悬浮在凝胶中并且施加(例如，棉拭子擦拭、涂抹、注射或喷洒)到具有高密度的靶向浅表神经纤维的组织的表面。采用这类实施方案，载体将通过凝胶扩散并通过穿过完好的神经纤维膜的扩散感染神经纤维。可以使用腹腔镜技术实现内部局部施加，其中可以贯通皮肤和其他相关的组织结构(如腹壁)产生一个或多个小切口以允许插入手术设备(照相机、针头、工具等)。可以将针头引导进入靶组织(如通照相机或其他成像装置可视化)。在全部情况下，可以将载体与凝胶(例如由Johnson&Johnson公司以商品名称“KYJelly”出售的产品)混合并且随后喷洒到、涂刷到或注射到相关组织的表面上。可以使用大约0.1mL含有1x1011个AAVvg的盐水的剂量覆盖每1cm2面积。这些范围是示意性的，并且对每种病毒-启动子-视蛋白构建体测试剂量，使得它们与靶向的神经元配对。
在局部施加的一个具例子中，可以靶向并感染胃壁的传入神经纤维以解决临床饱胀感难题。腹腔镜手术技术可以用来靶向从胃和肝迷走神经投射到胃壁中的浅表神经纤维，临床目的是感染胃壁中传入牵张感受器的纤维以促进光遗传诱导饱胀感。一旦腹腔镜成功抵达，可以施加溶液或凝胶以感染靶向神经组织。
在局部施加的另一个具体例子中，可以通过从腹腔镜路径局部施加载体溶液或凝胶至肾丛以实现光遗传物质至相关神经的转移，对付高血压。可以进行腹腔镜手术以直接靶向肾丛的表面。可以使用一种或多种成像装置(如照相机、超声、荧光透视、放射线照相术等)确定肾动脉和肾，然后可以在多个位点直接和局部地施加载体以覆盖尽可能大的可用神经丛表面，目的是感染肾丛传出神经元的轴突。
在植入或注射之前，患者可以在术后第1日开始摄取清亮液态膳食。在用一般气管内麻醉诱导后，施用广谱预防性静脉内抗生素和/或膀胱镜检查和/或逆行性肾盂造影，并且可以通入细长留置性(indwelling)光学治疗装置如施加器和/或递送段，和/或壳体。通过非限制性例子的方式，也可以安置弗利氏导尿管和口胃管。患者可以以45度的侧卧位安置并固定至手术台。可以进行吹入，例如，通过气腹针，并且腹腔镜端口可以通入腹膜腔。同侧结肠可以发生反射，并且可以确定近端输尿管和肾盂并且充分动员。可以避免切除大段的近端输尿管以试图保留任何侧支血管供应。如果存在交叉血管，可以分离血管和采集系统之间的纤维化带以获得越过肾盂输尿管连接部(UBJ)通向肾盂的通畅入路。可以在此时清理导管，并且随后将光激活物和/或递送段和/或壳体引入肾盂中。为了闭合，例如，可以将一根5mm密闭式抽吸引流管通过刺后切口置入毗邻于UBJ的肾周间隙。可以证实止血，可以将CO2抽真空，并且可以闭合端口部位。在导管取出之前，可以取出口胃管。
肾丛(52)通常在肾筋膜层(64)下方肾动脉周围存在，如下表中所述。
肾动脉表面辐照度参数不同于目标阈值辐照度的参数，因为在肾动脉的最外部分中存在非常少的神经，大部分神经位于外表面下方1.5–2.0mm之间更靠近内膜。为了补偿因光散射所致的辐照度削弱，递送至组织表面的的辐照度高于在目标深度处光激活所需要的辐照度。散射截面随波长单调减少。作为示意性例子，尽管未经严密地分析，但是可以相对于在上表中所示的目标深度处所需要的辐照度，对所需要的表面辐照度做出归合成光谱带的合理的近似值，并将这些合理的近似值列于下表中。
光谱区域 辐照度增加
450-480nm 21
481-530nm 15
531-560nm 10
561-600nm 6
下表中列出有效激活特定光遗传靶所需要的光学参数。
对于肾神经抑制作用，光敏性优于视蛋白的速度或响应时间。因此，可以使用利用C123S、和/或C128A、和/或C128S、和/或D156A突变的ChR2视蛋白，如SFO和/或SSFO，因为它们包含所需要的相对高水平的光敏性，尽管可能伴随相对较低的时间分辨率。可替代地，可以将其他视蛋白中类似于ChR2C123S、和/或C128A、和/或C128S、和/或D156A的位置处的突变添加至其他视蛋白。可替代地，SFO和/或SSFO变体可以通过两颜色照明系统(如图16的示例性系统中所示的系统)使用，其中第一颜色的光(如蓝光)可以用来激活视蛋白，并且具有第二波长的光(如黄色光)可以用来去激活视蛋白，如可以在用于去极化(过度刺激)阻断的示例性布局中进行。可替代地，以相似方式，C1V1E122T、E162T和/或E122T/E162T变体可以包含所需要的相对高水平的光敏性。可替代地，ChiEF，和/或ChrFR，和/或ChrGr，包括其突变类似于ChR2SFO和/或SSFO突变的那些，可以用于去极化(过度刺激)阻断的布局中。可替代地，视蛋白，如，但是不限于，NpHR3.0，和/或ARCH3.0，可以用于直接抑制。通过非限制性例子的方式，抑制性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子的方式，刺激性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子的方式，视蛋白可以选自由Opto-β2AR或Opto-α1AR组成的组。
本文所述的并在图5、图8-14和图17-28中或本文他处显示的任何平板式、和/或套箍式、和/或螺旋式及其相应系统，可以用来递送治疗性光至肾动脉的外部，目的是抵达肾神经丛内部的光遗传靶。但是，肾动脉中留存的血液也是可见光的贪婪吸收者并且可能导致用于横穿充满血液的管腔的光的那些施加器的光回收元件没有实际意义。然而，应当指出，对于本来逸出并名义上(nominally)避开与血液光接触的光，光回收仍然可用作增加总的系统效率。
图63显示一个替代实施方案，其中施加器A类似于图25-27中显示的施加器，其进一步被配置成包含被配置成位于肾的外表面上的网样基板SUB以照亮肾盂。在这个示例性实施方案中，施加器A包含基板SUB，所述基板被配置为挠性网状结构，所述挠性网状结构可以允许其挂到靶组织(在该情况下，肾脏肾盂)上。如稍早已经描述的，递送段DSx将施加器A连接到系统控制器的至少一部分，在此显示为壳体H。网样基板SUB的示意性例子在Kim等人,“WaterproofAlInGaPoptoelectronicsonstretchablesubstrateswithapplicationsinbiomedicineandrobotics”NatureMaterials9,929–937(2010)中显示，其通过引用方式完整并入本文。还显示了锚定特征AFx，其可以为施加器提供牢固附着并定位于靶组织上的手段。通过非限制性例子的方式，锚定特征AF可以是尖头(tines)、倒钩和/或闭合孔(如本文他处描述的)。
再参考图1，在向靶向神经解剖结构(6)递送多核苷酸后，通常需要一段表达时间以确保足够部分的靶向神经解剖结构在暴露于光(8)时将表达光响应性视蛋白。这段等待时间可以例如包含约1个月和4个月之间的时间。在该时间段后，可以将光递送至靶向的神经解剖结构以促进所需要的治疗。该光的递送可以采取多种不同布局的形式，包括经皮布局、植入式布局、具有多种照明波长的布局、脉冲布局、组织界面等，如下文进一步详细描述。
参考图2A和图2B，二者均是显示治疗组合体的横断解剖面(N)和剖视图的侧视图，其中所述治疗组合体在正交视图下可以例如为矩形、梯形或椭圆形(即，从而它可以在接触时提供暴露于解剖结构N的足够面积)，针头或针样注射结构(22)矩阵可以用来以环周方式围绕需要向其注射的神经(20)、神经束、被神经纤维包围的血管或其他略呈圆柱状的靶向解剖结构注射载体溶液或凝胶。如图2A中所示，挠性或可变形壳体(24)可以特征在于一种弯曲脊状件(26)，所述弯曲脊状件被配置成无其他平衡负载的情况下使壳体偏置成圆柱形(即，如套箍)、弓形、螺旋形或螺线形。例如，弯曲脊状件可以包含高温合金如镍钛诺，所述高温合金可以通过热处理被配置成预偏置为采取这类圆柱形、弓形、螺旋形或螺线形。壳体(24)的所述实施方案还特征在于两个嵌入型皮囊–注射皮囊(36)和机械矫直皮囊(38)，其中注射皮囊(36)通过流体导管(16)如管或挠性针头流体连接在注射件(22)的矩阵和注射储器之间，机械矫直皮囊(38)通过流体导管(18)如管或挠性针头流体连接至矫直压力储器(14)。优选地，流体导管(16，18)通过可拆卸管箍(coupling)(32，34)与相应皮囊(36，38)可拆卸地连接，其中可以通过从壳体(24)手工拉出导管(16，18)，脱开所述可拆卸管箍。可以将壳体(24)例如经腹腔镜工具、套管或导管中的端口插入并且插入如图2A中所显示的位置，同时矫直皮囊(38)充分加压以使壳体偏置成所示的平的状况，同时端部因施加的压力向下转动(28)，所述压力通过矫直压力储器(14)(例如使用可操作连接的注射器或可控泵)施加并且通过相连的导管(18)功能性递送。通过矫直的壳体(24)处于相对靶向解剖结构(20)的所需的位置，优选地如使用一种或多种可视化装置如腹腔镜照相机、超声换能器、荧光透视等确认，可以可控地降低矫直压力储器(14)内部的压力(例如，在一个实施方案中，可以简单地从管箍34断开连接的导管18)以允许壳体(24)的端部弯曲并且向上并围绕解剖结构(20)转动(30)，原因是由预弯曲的偏置弯曲脊状件(26)施加的现在未抵消的弯曲负载。图2B描述了开始向上并围绕解剖结构(20)转动(30)的端部。通过完整的转动，挠性壳体优选地将以弓形、套箍、螺旋或螺线布局基本上包围解剖结构(20)的至少一部分，其中针头矩阵(22)直接顶住解剖结构(20)的外表面接合，此后，可以可控地增加注射储器(12)内部的压力，例如使用输注泵或注射器，以用所需要的溶液或凝胶注射解剖结构(20)。在一个实施方案中，可能想要将壳体留在原地作为假体；在另一个实施方案中，可能想要在成功注射后移走壳体。在前一种情形下，在一个变型中，壳体还可以包含光递送界面，如下文描述的(即，除弯曲脊状件26、矫直皮囊38、注射皮囊36和针头矩阵22之外，壳体24还可以包含一根或多根递送光纤、透镜等，如下文描述的，目的在于注射相关的遗传物质后促进光疗法)。在后一种情形下，其中注射后待移走壳体，矫直压力导管(18)将保持与矫直皮囊(38)连接，以在注射已经完成后，可以再次可控地增加矫直储器(14)内部的压力，因而转动(28)壳体返回到如图2A中所显示的平的布局，从而它随后可以从主题解剖结构(20)移走。在一个实施方案中，针头矩阵(22)可以相对载体壳体(24)，坐落于可拆卸或挠性膜或层上，并且当不提高注射压力时针头矩阵(22)可以偏置成朝向壳体(24)向内收回，并且当增加注射压力时偏置成相对于载体壳体(24)变得更凸出；换而言之，为了辅助递送和缩回(即，从而壳体24可以相对于其他附近组织四处移动，而不故意划刮、刮擦、损伤或刺伤这类组织)，当注射压力相对低时，可以将注射结构配置成收回进壳体中。也可以需要使得针头矩阵(22)在注射后缩回，以在待移走壳体(24)的情况下通常在壳体(24)退出时防止组织创伤，或是防止靶向组织结构(4)的纤维组织囊化，所述囊化可能与存在的相对粗糙或留置的异物相关或因其加速。实际上，在壳体(24)保持在原位(例如，作为照明/光施加器平台)的一个实施方案中，针头矩阵(22)可以包含生物可吸收材料如PLGA，所述生物可吸收材料因其可再吸收性质而常用手术中并可以配置成在注射已经完成后短时间内溶解和/或再吸收消失。
参考图3，合适的光递送系统包含配置成向靶向组织结构提供光输出的一个或多个施加器(A)。光可以在施加器(A)结构自身内部或在借助一个或多个递送段(DS)与施加器(A)可操作连接的壳体(H)内部生成。当光不在施加器自身内生成时，一个或多个递送段(DS)起到传输或引导光至施加器(A)的作用。在光于施加器(A)内部生成的一个实施方案中，递送段(DS)可以仅包含电连接器以向位于壳体(H)远端或远离客体(H)的光源和/或其他部件提供功率。一个或多个壳体(H)优选地配置成提供功率给光源并操作其他的电子电路，例如包括遥测、通讯、控制和充电子系统。外部编程器和/或控制器(P/C)装置可以配置成从患者外部借助通讯连接(CL)可操作地与壳体(H)连接，所述通讯连接可以配置成如借助经皮肤感应线圈布局促进编程器和/或控制器(P/C)装置和壳体(H)之间的无线通讯或遥测。编程器和/或控制器(P/C)装置可以包含输入/输出(I/O)硬件和软件，存储器、编程界面等，并且可以至少部分地由微控制器或处理器(CPU)运行，所述控制器或处理器可以容纳于可以是单独系统的个人计算系统内部，或配置成可操作地与其他计算系统或存储系统连接。
参考图4A和图4B，如上文所述，多种视蛋白布局可用于提供响应于暴露至各种波长的光的兴奋性和抑制性功能。图4A(1000)描述对于三个不同视蛋白的波长vs激活；图4B(1002)强调多种视蛋白还具有临床上可以利用的时域激活特征；例如，已知某些阶跃函数视蛋白(“SFO”)具有光刺激后持续30分钟的激活。
参考图4C(1004)，多种发光二极管(LED)为商业上可获得的以以相对低的功率提供具有多种波长的照明。如上文描述，参考图3，在一个实施方案中，光可以在壳体(H)内部生成并借助递送段(DS)传输至施加器(A)。光也可以在多种布局中的施加器(A)处或在施加器内部产生。在这类布局中，递送段(DS)可以由无光传输能力的电引线或线组成。在其他实施方案中，光可以使用递送段(DS)递送以被递送至在施加器(A)点处或在沿递送段(DS)本身的一个或多个点处(例如，在一种情况下DS可以是光纤激光器)的主题组织结构。再次参考图4C(1004)，LED(或备选地，“ILED”，以指示这种无机系统和有机LED之间的区别)一般是半导体光源，并且可获得亮度相对高的具有横跨可见、紫外和红外波长发射的版本。当发光二极管为正向偏压(开启)时，电子能够与装置内部的电子空穴复合，以光子的形式释放能量。这种效应称作电致发光并且光的颜色(对应于光子的能量)由半导体的能隙决定。LED经常占用面积小(小于1mm2)，并且集成式光部件可以用来形成其辐射形状。在一个实施方案中，例如，可以利用由CreeInc.制造并包含在20mA提供24mW的碳化硅装置的LED变体作为照明源。
有机LED(或“OLED”)是这样的发光二极管，其中发射电致发光层是响应于电流发射光的有机化合物薄膜。这种有机半导体材料层位于两个电极之间，所述电极可以制造成挠性的。这些电极的至少一个可以制造为透明的。可以制造不透明电极以沿光学施加器上的外表面充当反射层，如下文将进一步解释。OLED的固有挠性导致它们用于与其靶贴合或与挠性或可拆卸基底连接的光学施加器(如本文所述的那些)中，如上文参考图2A-2B描述并且在下文进一步详述。然而，应当指出，由于它们相对低的热传导性，OLED一般比无机LED每单位面积发射更少的光。
用于本文所述的本发明系统的实施方案的其他合适光源包括聚合物LED、量子点、发光电化学电池、激光二极管、垂直腔面发射激光器和水平腔面发射激光器。
聚合物LED(或“PLED”)以及发光聚合物(“LEP”)涉及当与外部电压连接时发射光的电致发光导电聚合物。使用它们作为全谱彩色显示器的薄膜。聚合物OLED相当高效并且对于产生的光量而言需要相对少量的功率。
量子点(或“QD”)是拥有独特光学特性的半导体纳米晶体。它们的发射颜色可以从可见光谱调节至红外光谱。它们以类似于OLED的方式构建。
发光电化学电池(“LEC”或“LEEC”)是从电流产生光的固态装置(电致发光)。LEC通常可以由两个电极组成，所述两个电极由含有可动离子的有机半导体连接(例如“夹层”)。除了可动离子之外，它们的结构与OLED的结构十分相似。LEC具有OLED的大部分优点，以及一些额外优点，包括：
●该装置不依赖于电极的功函数的差异。因此，电极可以由相同的材料(例如，金)制成。类似地，该装置仍可以在低电压下运行；
●已经使用最近开发的材料如石墨烯或碳纳米管和聚合物掺合物作为电极，从而排除将氧化铟锡用于透明电极；
●主动电致发光层的厚度不是装置运行的关键，并且LEC可以用相对价廉的印刷过程印刷(其中可能难以控制薄膜厚度)。
可获得具有各种输出颜色或波长的半导体激光器。也存在使其适用于本发明的可用的多种不同布局。氮化铟镓((InxGa1-xN或仅InGaN)激光二极管在405nm、445nm和485nm处具有高亮度输出，其适于ChR2的激活。取决于材料的带隙的发射的波长可以受GaN/InN比控制；对于0.2In/0.8Ga，波长为紫-蓝420nm，并且对于0.3In/0.7Ga，波长为蓝色440nm，对于更高比率，波长为红色，并且发射的波长还受一般在2–3nm范围内的InGaN厚度控制。
激光二极管(或“LD”)是这样的激光器，其主动介质是与发光二极管中存在的半导体相似的半导体。最常见类型的激光二极管形成自p-n结并由注入的电流供能。前述装置有时称作注入激光二极管，以将它们与光泵浦激光二极管区别。可以通过掺杂晶体晶片表面上的极薄层形成激光二极管。可以掺杂晶体以产生n型区和p型区，一个在另一个之上，从而产生p-n结或二极管。激光二极管形成较大类半导体p-n结二极管的子集。跨激光二极管的正向电偏置造成两个类别的电荷载流子–空穴和电子–从p-n结的对侧“注入”耗尽区。空穴从p掺杂半导体注入，而电子从n掺杂半导体注入。(缺少任何电荷载流子的耗尽区因n型和p型半导体之间的它们物理接触之处的电势差而形成)由于在供能大部分二极管激光器时使用电荷注入，所以这类激光器有时称作“注入激光器”或“注入激光二极管”(“ILD”)。由于二极管激光是半导体装置，所以它们也可以划归为半导体激光器。任一个名称均将二极管激光器与固态激光器区分。功能一些二极管激光器的另一种方法是光泵浦的使用。光泵浦半导体激光(或“OPSL”)使用III-V半导体芯片作为增益介质，并使用另一个激光器(经常是另一个二极管激光器)作为泵浦源。OPSL提供超过ILD的几个优点，特别地在波长选择和缺少内部电极结构的干扰方面。当电子和空穴在相同区域存在时，它们可以复合或“湮灭”，结果是自发射—即，电子重新占据空穴的能态，发射出能量等于所涉及电子和空穴态之间差异的光子。(在常规半导体结二极管中，从电子和空穴复合释放的能量作为声子(即，晶格振动)而不是作为光子被带走)。自发射赋予激光二极管低激光阈值，类似于LED的特性。自发射对启动激光振荡是必要的，但是一旦激光振荡，则它是几个低效率来源中的一个。光子发射半导体激光器和常规光子发射(非发光)半导体结二极管之间的区别在于使用不同类型的半导体，其物理和原子结构赋予光子发射的可能性。这些光子发射半导体是所谓的“直接带隙”半导体。作为单元素半导体的硅和锗的特性具有不以需要允许光子发射的方式对准并且不认为是“直接的”带隙。其他材料，所谓化合物半导体，具有与硅或锗实际上相同的晶体结构，但是利用以棋盘样方式的两个不同原子种类的交替排列以破坏对称性。交替方式中材料之间的过渡产生临界“直接带隙”特性。砷化镓物，磷化铟，锑化镓和氮化镓都是可以用来产生发光的结型二极管的化合物半导体材料的例子。
垂直腔面发射激光器(或“VCSEL”)具有沿着电流方向而非如常规激光二极管中那样垂直于电流的光学腔轴。与侧向尺度相比，有源区长度非常短，从而辐射从腔的表面而不从其边缘发出，如图中所示。在腔的末端处的反射器是由交替的高和低折射率四分之一波厚多层制成的介电镜。VCSEL允许产生一体化光学结构。
水平腔面发射激光器(或“HCSEL”)将标准边缘发射型激光二极管的功率和高可靠性与垂直腔面发射激光器(VCSEL)的低成本和易于封装相结合。它们还适用于集成的芯片上光电或光子封装。
在其中存在光遗传通道的神经膜处所需要的辐照度处于0.05-2mW/mm2级别并且取决于许多要素，如视蛋白通道表达密度、激活阈值等。可以通过用绿光或蓝光照射神经元激活神经元内部常驻的修饰型视紫红质通道蛋白-2，所述绿光或蓝光具有约420nm和约520nm之间的波长，并且在一个例子中约473nm波长，同时强度在约0.5mW/mm2和约10mW/mm2之间，如在约1mW/mm2和约5mW/mm2之间，并且在一个例子中约2.4mW/mm2。尽管激发谱可以不同，但是相似的曝光值也适用于其他视蛋白，如NpHR。因为大部分视蛋白表达的靶含于组织或其他结构内部，所以可能需要从施加器发射的光具有更高(强度)以在靶本身处达到必要值。光强度或辐照度损失，主要因为光在组织中的散射所致，其中该组织为浑浊的介质。还存在内源发色团如血液的寄生吸收，其也可以削弱靶暴露量。因为这些效应，对于本文所述的大部分情况，在施加器输出处所需要的辐照度范围在1–100mW/mm2之间。参考图5，例如，实验已经显示对于来自1mm直径神经束(N)的光纤(OF)的照明(I)单侧暴露，测量的响应(以任意单位)与辐照度(或光功率密度，以mW/mm2计)是渐进的，如图6(1006)描述的曲线中所显示。对于视蛋白、表达密度、照明几何形状和脉冲参数的这种具体布局，不存在超过20mW/mm2的可察觉改善。然而，我们可以使用这个结果衡量对具有相似光学特性和视蛋白表达密度的其他靶的福照度要求。图6(1006)中的数据可以用于神经材料的漫射近似光学模型，其中辐照度(I)服从以下关系，I＝Ioe-(Qμz)。所得到的表达与以下实验数据良好符合，并且这个结果在图7的曲线(1008)中给出。下文进一步讨论细节。
光学穿透深度δ是造成光衰减到其初始值的e-1(～37％)的组织厚度，并且通过以下漫射近似给出。
δ = 1 3 μ a μ s ′ ,
其中μa是吸收系数，并且μs’是减少的散射系数。减少的散射系数是并入散射系数μs和各向异性g的集总特性：μs'＝μs(1-g)[cm-1]。μs'的目的描述光子在步长1/μs'[cm]的随机游走下的漫射，其中每一步涉及各向同性散射。如果在吸收事件之前存在许多散射事件即μa<<μs'，这种描述等同于使用许多小步1/μs描述光子运动，其中每一小步仅涉及局部偏转角度θ。散射的各向异性g有效地是散射角θ的期望值。另外，“漫射指数”μeff是含有关于材料的吸收和散射的总信息的集总参数，μeff＝Sqrt(3μa(μa+μs’)。脑皮层构成灰质浅表层(高比例的神经细胞体)并在内部构成负责轴突之间通讯的白质。白质呈现白色，原因是多个层由围绕轴突的髓鞘形成，髓鞘是脑的高的、非均匀的和各向异性的散射特性的起源，并且白质是用于具有已公开光学特性的神经组织光学计算中的合适替代物，如下文猫白质的那些光学特性。
如稍早描述，组织中的一维辐照度曲线I服从以下关系，I＝Ioe-(Qμz)，其中Q是光学中性物质如间质液或生理盐水包围的表征材料的体积分数。在多数神经的情况中，可以从横断图像估计Q＝0.45。组织的光传送特性导致穿过靶或包围该靶的组织的辐照度的指数下降(忽略时间传播，其对本申请而言无足轻重)。以上曲线含有理论和模型之间的良好符合，从而证实该方案。还可以看到，如通过由以上光学参数计算的光学穿透深度与上述例子的测量的响应对辐照度的实验观察相当好地相符。
另外，如已经在本文描述的，利用多方向照明可以起到削减这种需求的作用，并且因此可以将靶半径而不是直径视为限制的几何形状。例如，如果从2个对侧面而不仅从一个侧面照亮1mm神经的上述情况，则我们可以看到，将仅需要约6mW/mm2的辐照度，因为靶组织的有效厚度现在是其原本厚度的1/2。应当指出这不是简单线性系统，或辐照度值将本来是20/2＝10mW/mm2。不一致性在于光子传输过程的指数性质，这导致入射功率在辐照场端部处严重缩减。因此，对照明方向的个数存在实际限制，其为深处、厚重和/或嵌入的组织靶提供效率优点。
通过非限制性例子方式，当周向地照明时，2mm直径神经靶可以视为1mm厚的靶。作为一组非限制性例子，遵循一些重要神经的尺寸值。阴部神经主干的直径是4.67±1.17mm，而尺神经分支的直径范围是约0.7-2.2mm，并且颈部迷走神经的直径在1.5-2.5mm之间。周向和/或宽照明可以用来对不能直接定址的较大结构和/或封闭靶实现电学和光学有效地的光遗传靶激活。这在图8中示出，其中光纤OF1和OF2现在分别通过照明场I1和I2从截然相对侧照明靶向组织结构(N)。可替代地，可以延长照明的物理长度以提供对表达的视蛋白的更充分光激活，同时不存在与局限至更小区域的强烈照明相关的相应热集聚。也就是，能量可以在较大面积内展开以减少局部温度升高。在又一个实施方案中，施加器可以含有温度传感器，如电阻温度检测器(RTD)、热电偶或热敏电阻器等，以提供反馈给壳体中的处理器，以确保温度不过度升高，如下文进一步详细讨论。
从上述例子中，如前文，将半径视为靶组织厚度时，如使用上述曲线可以看到的，可以使用≥5.3mW/mm2的外部表面辐照度，借助稍后描述的光施加器，表面周向地照明2.5mm直径迷走神经内部的神经元或神经元组的激活。但是，相对于2.5mm靶直径或厚度所需要28mW/mm2，这明显改善。在这种情况下，因为靶表面积已经增加，可以使用来自以上实施方案的2组对向照明系统，并配置该系统以使用光纤OF3和OF4提供照明场I3和I4，如图9中所显示。还存在待理解并在设计光遗传系统时待考虑的热问题，并且过大辐照度将成比例地引起大的温度上升。因此，由于对常规电刺激装置或“e-stim”装置所允许的温度升高适用的调节限值是T≤2.0℃，因此向以有效深度大于约2mm嵌入组织中的靶提供更直接的光接入可能是有益的。
如上文描述，适合通过本发明使用的施光器可以按使多种方式配置。参考图10A-10C，描述具有弹簧样几何形状的螺旋施加器。这种布局可以配置成容易随暂时或永久与其连接的靶向组织结构(N)如神经、神经束、血管或其他结构一起弯曲和/或与之贴合。这种布局可以通过将靶向组织结构(N)“拧”到靶上或包围靶或与靶连接的一种或多种组织结构上与靶向组织结构连接。如图10A的实施方案中所显示的，波导可以连接至递送段(DS)或是递送段(DS)的连续部分，并且从施加器(A)分开，从而它可以借助连接器(C)与施加器连接。可替代地，它可以在无连接器的情况下附着至施加器部分并且是不可拆卸的。还相对于本文所述的外科手术描述这两个实施方案。连接器(C)可以配置成充当递送段(DS)远端和施加器近端均插入其中的滑配合套管。在其中递送段是光导管(如光纤)的情况下，它优选地应当与施加器波导相比或多或少尺寸缩减以允许轴不对准。例如，可以使用50μm芯直径光纤作为递送段(DS)以连接至施加器(A)中的100μm直径波导。这种50μm轴公差完全在现代制造实践(包括加工和模制工艺)的能力范围内。术语波导在本文中用来描述光导管，所述光导管约束光以在其内部名义传播，不过例外是光的输出耦合，尤其旨在照明靶。
图64显示一个示例性实施方案，其中连接器C可以包含由聚合物材料材料制成的单个挠性部件，以允许单个挠性部件紧密贴合在基本上圆形横断面的递送段DS1和施加器A上。这些可以是波导如施加器、和/或递送段，和/或壳体上的光纤和类似配合结构，以产生基本上防水的密封(作为密封1和密封2显示)，所述密封基本上防止细胞、组织、流体和/或其他生物材料进入光学界面O-INT。
图65显示一个替代的示例性实施方案，其中连接器C可以包含一组密封，作为密封0至密封4显示，而不依赖整个装置来密封光连接。可以利用多种不同的密封机制，如，通过非限制性例子的方式，O型环、单和双唇口密封和防尘圈密封。通过非限制性例子的方式，可以使用的材料是丁腈橡胶(NBR，如S1037)、氟橡胶、有机硅(VMQ，如V1039、S1083和S1146)、氯丁橡胶、氯丁二烯(CR)、乙烯丙烯(EPDM，如E1074和E1080)、聚丙烯酸物(ACM)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)和氟硅氧烷(FVMQ)。在示例性实施方案中显示密封0至密封4驻留在密封衬套SB内部。
可替代地，密封可以是递送段和/或壳体和/或施加器的部件，因此通过固定密封消除一个插入密封，其可以改善系统的稳健性。在图66中显示这种杂合系统，其中将密封显示为整体式密封，其永久连接施加器A与其子部件连接器C，从而通过将递送段DS1插入连接器C，建立在光学界面O-INT处的连接，并具有密封2、密封3和密封4在递送段DS1周围产生基本上防水的密封，同时密封1集成至连接器C中。
可替代地，或者除了其他实施方案，生物相容胶粘剂，例如，通过非限制性例子方式，Loctite4601，可以用来粘附被连接的部件。尽管在本发明的范围内考虑其他胶粘剂，但是氰基丙烯酸酯如Loctite4601具有相对低的剪切强度，并且可以通过拉伸挠性套管并将挠性套管与匹配的部件分离以更换来克服，而没有过多的伤害患者的风险。但是，必须小心在光学界面O-INT处维持清晰。
图67显示一个替代的示例性实施方案，其中连接器C还可以包含配置成在光学界面O-INT处轴向对准光学元件的高精度套管，纵剖套管SSL。通过非限制性例子的方式，用于连接和光纤套圈(未显示)的纵剖氧化锆陶瓷套管可以用来提供精确共轴性并且全部这些些部件均从Adamant-Kogyo可获得。类似地，使用接近对接耦合光学元件(如光纤本身)的相同纵剖套管，可以容纳其他直径。
图68显示一个替代的示例性实施方案，其中图66-67的连接器C的密封已经由密封:密封2至密封4组成的整体式密封机制替换，其用作围绕递送段DS1的周线贴合并产生间隙GAP1和GAP2。没有利用独立密封，使得如所示的密封成为集成套管的部分。
可替代地，虽然未显示，但密封机构可以配置成利用螺纹机制以施轴向压力至密封元件以产生基本上防水的密封，所述密封基本上防止细胞、组织、流体和/或其他生物材料进入光学界面。
如图10和图64-68中所示的，由连接器C连接的光学元件可以是光纤，如示例性实施方案中所显示的。它们也可以是治疗系统的其他部分，如递送段、来自壳体的光学输出和施加器本身。
可以施加生物相容胶粘剂至连接器(C)的端部以确保连接的完整性。可替代地，连接器(C)可以配置成是施加器或递送装置的连续部分。在光源位于施加器处的情况下，连接器(C)还可以提供密封的电连接。在这种情况中，它还可以起到容纳光源的作用。为了有效的光传输，可以使得光源与施加器的波导对接耦合。连接器(C)可以与递送段或施加器连续。可以使得连接器(C)具有含多个内叶的截面形状，从而它可以更好起到使递送段与施加器共轴的作用。
在这个实施方案中，施加器(A)还包含近端接合点(PJ)，所述近端接合点限定与靶神经光学靠近的施加器段的始端。也就是，PJ是施加器光导管上(相对于光行进入施加器的方向)被良好定位并适合提供光输出到靶上的近端位置。在这个例子中，就在PJ之前的段呈弯曲状，以向整体装置提供更多线性方面，如施加器沿神经部署时可能要求的，并且未必充分适用于靶照明。另外，这个示例性实施方案的施加器还包含远端接合点(DJ)和内表面(IS)及外表面(OS)。远端接合点(DJ)代表仍良好定位并适于照亮靶组织的施加器的最终位置。然而，施加器可以超出DJ延伸，照明不意图超出DJ。也可以使得DJ成为反射部件，如镜子、后向反射器、漫反射器、衍射光栅、光纤布拉格光栅；(“FBG”–下文参考图12进一步描述的)或其任意组合。例如，当定位在施加器波导远端时，由BaSO4或其他这类惰性非发色化合物的包封“泡”制成的积分球可以起到漫反射器的作用。这种散射元件还应当远离靶区域放置，除非需要因其空间和/或角度分布而不允许波导的光用于治疗性照明。
内表面(IS)描述了“面向”靶组织(在此显示为神经(N))的施加器部分。也就是，N位于施加器的卷内部并且与IS进行光通讯。也就是，离开IS的光指向N。类似地，外表面(OS)描述未与靶进行光通讯的施加器部分。也就是，向外面向(远离靶)位于螺旋内部的这样的神经的部分。可以使得外表面(OS)成为反射面，并且本身将起到将光约束在波导内部并允许借助内表面(IS)输出到靶的作用。OS的反射性可以通过使用沿其沉积的金属或介电反射器实现，或仅借助奠定光纤的固有机制-全内反射(“TIR”)实现。另外，内表面(IS)可以被条件化或影响，以使它为约束在螺旋波导内部的光的提供输出耦合。术语输出耦合在本文中用来描述允许光以受控的方式或所需要的方式离开波导的过程。输出耦合可以按多种方式实现。一个这样方案可以织构IS以使内反射的光不再遇到光滑TIR界面。这可以沿着IS连续或逐步进行。前者在这种织构(textured)施加器的示意图的图11A中显示，如从IS所见。表面织构同义于表面粗度或粗糙度。它在图11A的实施方案中显示为呈各向同性，并且因此缺少限定的指向性。粗度的程度与输出耦合效率成正比，或从施加器取出的光的量与遇到织构区域的光的量成正比。在一个实施方案中，该布局可以构思为类似于所谓“无光泽(mattefinish)”，而可将OS配置成具有更平整和光滑的光洁度，类似于所谓“亮光泽(glossfinish)”。织构区域可以是沿波导或在波导内部的区域，其不仅仅是简单的表面处理。它可能还包含减小波导截面面积或增加该面积以允许光输出耦合用于照亮靶的深度部件。
在这个非限制性例子中，IS含有被织构的区域，织构区域TA对应于输出耦合器(OC)，并且在它们之间是非织构区域(UA)。可以例如通过机械手段(如研磨)或化学手段(如蚀刻)完成构造化区域(TA)的构造。在其中使用光纤作为施加器基础的情况下，可以首先剥去与芯连接的缓冲层和包层，以暴露芯用于织构。波导可以平放(相对于重力)以便获得更均匀的表面蚀刻深度，或可以斜制以提供更楔形的蚀刻。
参考图11B的示意图，从侧面看施加器，其具有面朝下的IS和相对于外表面(OS)不环绕施加器的TA。实际上，在这个实施方案中，它们不需要环绕一半：因为该织构可以输出耦合光至宽立体角，织构的区域(TA)不必要具有巨大的径向角范围。
在任何一种情况下，耦合输出至靶的光的比例还可以被控制为沿施加器的位置的函数，以提供从IS至靶的更均匀的照明输出耦合，如图11-12和图20-23中所显示。可以做到这一点以考虑削减遇到稍后的(或远端的)输出耦合区的光的比例。例如，如果我们考虑在图11B中示意性显示的目前的非限制性例子中由织构区域(TA)代表的三个(3)输出耦合区，我们现在具有TA1、TA2和TA3。为了提供输出耦合的能量(或功率)的相等分布，输出耦合效率将如下：TA1≥93％，TA2＝50％，TA3＝100％。当然，如下文进一步详细地描述的，可以针对不同数目的输出耦合区TAx，或在存在输出耦合效率指向性及在双通过布局中使用后向反射器的情况下，使用其他这类分配方案。
参考图11C，在描述的替代实施方案中，确定远端接合点(DJ)以相对于光传播的方向弄清楚TA的大小的区别。
在另一个实施方案中，如图11D中所示，织构区域TA1、TA2和TA3具有渐增大小，因为它们逐步更加远离施加器。同样地，显示的非织构区域UA1、UA2和UA3逐渐变得更小，不过它们还可以保持恒定。非织构区域(UAx)的程度(或分离、大小、面积等)决定照明区重叠的量，这是借此可以控制最终照度分布并使其总体上更均匀的另一种手段。如早先所述的，注意可以使得外表面(OS)具有反射性，以防止从TA散射的光通过OS逃离波导并提高装置的总效率。涂层可以用于反射部件。这种涂层可能是例如金属涂层，如，金、银、铑、铂、铝。可替代地，可以使用非发色物质如但不限于BaSO4的漫射涂层作为漫反射器。
以相似方式，织构区域(TA)的表面粗度可以作为沿施加器的位置的函数改变。如上文所述的，输出耦合的量与表面粗糙度或粗度成正比。特别地，它与表征表面粗糙度的分布的第一原始矩(“均数”)成正比。其空间和角发射中的均匀度分别与第三和第四标准化矩(或“偏度”和“峰度”)成正比。在一个具体实施方案中，这些是可以调整或修正的值以适合临床和/或设计需要。另外，大小、范围、间距和表面粗度各自可以用于控制靶照明的量和总体分布。
可替代地，可以使用定向的特定输出耦合，所述输出耦合借助它相对于IS所成的角度优选地输出以特定方向行进的光。例如，当入射角大于TIR所需要的入射角时，与IS的波导轴横切的楔形槽将优选地耦合遇到该槽的光。如果不大于，则光将内部反射并沿施加器波导向下继续行进。
另外，在这种定向特定输出耦合布局中，施加器可以利用远离DJ的上述后向反射装置。图12显示一个包含FBG后向反射器的例子。
波导，如光纤，可以支持一个或甚至多个导模。尽管一些强度可以在光纤包层内部传播，但是模式是位于光纤芯处或直接围绕光纤芯的强度分布。此外，存在多种包层模式，其不限制在芯区。包层模式中的光功率通常在某个适度距离的传播后损耗，但是可能在一些情况下传播较远距离。在包层外部，一般存在保护性聚合物涂层，其赋予光纤改善的机械强度和防水保护并且还决定包层模式的损耗。这类缓冲涂层可以由丙烯酸酯、硅氧烷或聚酰亚胺组成。为了在体内长期植入，期望保持水分离开波导以防止折射率变化，所述折射率变化将改变靶照明分布并产生其他对应损耗。因此，为了长期植入，可以施加缓冲层(或区)至施加器波导的织构区域TAx。在一个实施方案中，“长期”可以定义为大于或等于2年。水分吸收对光波导的主要危害影响是产生在系统中造成传输损耗的羟基吸收带。这对于可见光谱是可忽略的，但对波长大于约850nm的光是个问题。再者，水分吸收可以降低波导本身的材料强度并导致疲劳失效。因此，尽管水分吸收是个问题，但是在某些实施方案中它对递送段而言更是个问题，所述递送段比施加器更可能经历更多运动和运动循环。
另外，施加器可以通过护套包封或部分封闭，如图10B中显示的套管S。也可以使得套管S成为反射器，并且起到将光约束至预定的靶的作用。反射材料，如Mylar、金属箔或多层介电薄膜片可以位于套管S本体内部或者沿其内表面或外表面。尽管套管S的外表面还可以被利用于反射目的，但是在某些实施方案中，不优选这种布局，因为它比内表面更密切地与周围组织接触。这种护套可以由聚合材料制成以提供围绕施加器紧密贴合所需要的必要顺应性。可以如此配置套管S或其附件或替代品，以使其端部在一段微小距离范围内略微压紧靶，但周向地压紧靶以防止轴向迁移，沿靶表面浸润。也可以使得套管S为高度散射性(白色，高反照率)以充当漫射后向反射器，旨在通过将光再定向至靶，改善总体光学效率。
射流(Fluidic)压缩也可以用来接合套管到施加器上并提供更紧密贴合以抑制细胞和组织向内生长的扩展，所述扩展可能劣化向靶的光学递送。射流通道可以集成入套管S并且在植入时充盈。可以使用阀或夹止以密封射流通道。本文中描述其他细节。
另外，也可以使得套管S洗脱抑制瘢痕组织形成的化合物。这种可以提供光学辐照参数的寿命增长，其另外可以通过施加器和靶之间的瘢痕形成或组织浸润而改变。这种组织可以使光散射并减少光暴露。然而，还可以借助毗邻于靶或施加器放置的光学传感器检测这类浸润的存在。这种传感器可以出于系统诊断目的，起到监测局部环境光学特性的作用。套管S也可以是配置成利用自足性接合装置，如图10C的截面中所示，其中附在截面A-A中显示施加器的至少一部分。可替代地者，套管S可以使用缝线或这类机械或几何附着装置接合，如图10C的简化示意图中通过要素F所示。
在又一个实施方案中，可以通过施加器波导的借助局域化应力诱导效应实现输出耦合，其中所述局域化应力诱导效应起到改变光在其内部的迹线或在波导材料本身上的体折射率的作用，如利用偏振或模态色散。例如，可以通过放置形式诱导(form-induced)折射率改变和/或双折射的区域(或面积或体积)和/或通过改变具有折射率依赖性的临界角的值，实现输出耦合，其中所述形式诱导折射率改变和/或双折射起到改变在波导内部超过空间约束所需要的临界角的光的轨迹的作用。可替代地，可以改变波导的形状以从波导输出耦合光，因为波导周界处的入射角已经被调整至大于波导约束所需要的临界角的角度。可以通过在需要靶照明的输出耦合的那些区域内短暂加热和/或扭转和/或挤捏施加器，完成这些调整。在图14中显示非限制性例子，其中已经在终点(EP)和中心点(CP)之间调整波导WG的缩短的断面。CP的截面积和/或直径<EP。由于波导材料的机械改变，通过波导WG传播的光将在波导的周界处遇到更高的入射角，在这种示例性布局中靠近CP产生光输出耦合。应当指出，当时入射角足够陡，入射到由EP和CP之间的锥形提供的相对倾斜表面的光可以直接从WG耦合输出，而且在其方向改变到从WG射出的这种程度之前，可能需要与锥形的不止一次相互作用。从而，如果它不均匀锥形化，可以考虑WG的哪个侧面被锥形化，以使离开波导的耦合输出光指向靶，或入射到替代性结构如反射器上以将它再定向至靶。
参考图13和后续描述，出于前后关联目的，描述一个示例性情境，其中光线从折射率为“n”的介质以最大接受角θmax入射到折射率为“ncore”的芯，斯涅尔定律在介质-芯界面适用。从图13中所示的几何形状，我们具有：
从上图的几何形状，我们具有：
sinθr＝sin(90°-θc)＝cosθc
其中：
&theta; c = sin - 1 n c l a d n c o r e
是全内反射的临界角。
在斯涅尔定律中将cosθc替换为sinθr，我们获得：
n n c o r e sin&theta; max = cos&theta; c .
通过两侧平方，我们获得：
n 2 n c o r e 2 sin 2 &theta; max = cos 2 &theta; c = 1 - sin 2 &theta; c = 1 - n c l a d 2 n c o r e 2 .
解析，我们得到上述公式：
n sin&theta; max = n c o r e 2 - n c l a d 2 ,
这具有与其他光学系统中的数值孔径(NA)相同的形式，从而限定任何类型光纤的NA为下面形式已经变成共同的：
N A = n c o r e 2 - n c l a d 2 , . .
应当指出并非全部以小于临界角入射的光能量将被耦合出系统。
可替代地，可以利用暴露于紫外(UV)光调整折射率，可以这样做以产生光纤布拉格光栅(FBG)。体波导材料的这种调整将由于折射率变化引起通过波导传播的光更大或更小程度地折射。通常，锗掺杂的硅光纤被用在这类折射率变化中。锗掺杂的光纤为光敏的，其意味着芯的折射率随暴露于紫外光而变化。
可替代地，和/或与本发明的上述方面和实施方案组合，可以在波导内部利用“回音壁模式”以沿波导长度提供增强的几何和/或应力诱导的光输出耦合。这类传播模式比常见波导填充模式对在折射率、双折射率和临界约束角中的微小变化更敏感，因为它们围绕波导周界浓缩。因此，它们更易受这类输出耦合手段影响并且提供在靶组织处产生受控的照度分布的更微妙手段。
可替代地，可以将多于一个单一递送段DS从壳体(H)移至施加器(A)，如图15中所显示。这里，递送段DS1和DS2是分离的和不同的。在光于壳体(H)中产生的情况下，它们可以携带来自于不同源(和不同颜色、或波长、或光谱)的光，或在施加器(A)处或其附近产生光的情况下，它们可以是独立的线(或引线或电缆)。
在任何一种情况下，施加器可替代地进一步包含用于来自不同递送段DSx(其中x指特定递送段的个数)的光的独立光通道以名义上照明靶区域。又一个替代实施方案可以利用后向反射装置的内在光谱敏感性以提供一个通道相对于另一个通道的减少的输出耦合。例如当使用FBG后向反射器时，将是这种情况。在这种示例性情况下，单色或窄范围颜色的光将通过FBG起作用。因此，它将仅后向反射来自给定光源的光以便双向输出耦合，而来自另一个光源的光将大部分未受扰动地穿过并射到其他地方。可替代地，啁啾的FBG可以用来提供具有更宽光谱的后向反射，从而允许多于一个单一窄波长范围通过FBG起作用并且被用在双向输出耦合中。当然，超过两个这类通道和/或递送段(DSx)也处于本发明的范围内，如当选择以控制激发的神经冲动的指向性时，可能就是如此，如将在后续部分中描述的。
可替代地，多个递送段也可以向单一施加器提供光，或变成施加器本身，如下文更详细地描述的。例如，尽管是一个简单布局，但是向靶向组织结构部署的单根光纤是这种布局，其中通过光纤端面实现照明。在这种布局中，光纤的端面是输出耦合器，或，同等地，是发射小面，因为这些术语是如本文所述的可互换的。
可替代地，单一递送装置可以用来光从多个光源导通至施加器。如图16中所显示，这可以通过在初始注入波导之前使用剪接或联合的波导(如光纤)或借助光纤交换器或束组合器实现。
在这个实施方案中，光源LS1和LS2分别沿路径W1和W2输出光。透镜L1和L2可以用来将光再定向至束组合器(BC)，束组合器可以发挥作用以反射一个光源的输出，同时传输另一个光源的输出。LS1和LS2的输出可以具有不同颜色或波长或谱带，或它们可以是相同的。如果它们是不同的，则BC可以是分色镜，或其他这类在光谱上可区别的光学元件。如果光源LS1和LS2的输出在光谱上是相似的，则BC可以利用偏振以组合光束。透镜L3可以用来将W1和W2耦合至波导(WG)中。透镜L1和L2也可以由其他光学元件如镜等替换。这种方法可扩展至更多数量的光源。
可以用作递送段或在施加器内部使用的光纤的类型是可变化的，并且可以选自：阶跃折射率、GRIN(“梯度折射率”)、幂律折射率等。可替代地，空芯波导、光子晶体光纤(PCF)和/或流体填充信道也可以作为光导管使用。PCF意在包含具有将光约束在空芯内的能力或具有在常规光纤中不可能的约束特性的任何波导。更具体的PCF类别包括光子-带隙光纤(PBG，通过能带隙效应约束光的PCF)，多孔光纤(利用其截面中的气孔的PCF)，孔助光纤(通过常规的更高折射率芯引导光的PCF，所述更高折射率芯由气孔的存在修改)和布拉格光纤(由多层薄膜同心环形成的PBG)。这些光纤也称作“微结构光纤”。端帽或其他附件工具可以随开放的、中空波导如管和PCF一起使用以防止将会损坏波导的流体填充。
PCF和PBG本质上支持比标准玻璃光纤更高的数值口径(NA)，塑料和塑料包层玻璃光纤也是如此。这些光纤提供较低亮度光源(如LED、OLED等)的递送。对某些实施方案，这是重要的，因为这类较低亮度光源一般在电学上比激光光源更有效，其对于利用电池功率电源的根据本发明的植入装置实施方案是有意义的。本文中更详细地描述用于产生高-NA波导通道的布局。
可替代地，一束小和/或单模(SM)光纤/波导可以作为递送段和/或作为施加器结构用来传送光，如图17A中的非限制示例性实施方案中所示的。在这个实施方案中，波导(WG)可以是递送段(DS)的部分或施加器(A)本身的部分。如图17A的实施方案中所显示的，波导(WG)分成多个子波导BWGx。每个BWGx的末端是治疗位置(TLx)。该末端可以是施加/靶照明区域，或可以可替代地附着至施加器用于靶照明。这种布局适合在分布的身体组织(如，通过非限制性例子方式，肝、胰)内部植入，或适合接近阴茎海绵体的海绵体动脉(以在勃起诱导中控制平滑肌松弛程度)。
参考图17B，波导(WG)也可以配置成包括起伏(U)以适应靶组织或包围靶组织的组织的可能运动和/或拉伸/收缩，并且最小化从递送段传输至施加器及从施加器传输至递送段的机械荷载(或“应变”)。起伏(U)可以在组织伸展和/或拉伸期间被冲直。可替代地，起伏(U)可以集成到施加器本身，或它可以是供给施加器(A)的递送段(DS)的部分。在当起伏(U)处于施加器内时的实施方案中，可以使起伏(U)位于输出耦合区域。这可以通过与稍早关于调整波导的折射率和/或机械构造用于施加器中的固定输出耦合的手段所描述的那些方法相似的方法实现。然而，在这种情况下，借助造成这类变化的组织运动实现输出耦合。因此，在组织伸展和/或收缩和/或运动的条件期间仅名义上提供输出耦合。起伏(U)可以配置成波导中的一系列波或弯曲，或配置成卷或其他这类形状。可替代地，含有起伏(U)的DS可以封闭在保护鞘或护套中，以允许DS在不直接碰到组织的情况下拉伸和收缩。
矩形平板波导可以配置成类似于前述螺旋式波导，或它可以具有附接/镶入的永久波导(WG)。例如，平板可以如同螺旋式施加器的限制性例子那样形成，如图18中出于解释性目的所示的并且作出如下宣称：前述螺旋式施加器的属性和某些细节也适于这种平板样并且无需重复。
在图18中描述的实施方案中，施加器(A)由递送段(DS)供给并且沿所绘出的边缘(E)封闭有效半节距螺旋，同时提供闭合孔(CH)，但并非必要。当然，这是先前讨论的几何图形的简化，并且意在传达其中的基本概念和待讨论的平板波导的基本概念之间的抽象和互换性。
还应当理解，本文所述的螺旋式施加器也可以作为直线施加器利用，如可以用来沿线性结构如神经等提供照明。如通过非限制性例子方式在图19A中示出的，直线施加器也可以配置为本文所述的螺旋式施加器，如通过反射器以使杂散光再定向至靶。
这里，波导(WG)含有织构区域(TA)和附加反射器(M)，所述反射器至少部分地包围靶解剖结构(N)。这种布局通过有目的地将暴露和散射的光再定向至施加器对面的靶的侧面，提供靶的远侧的暴露。图19B显示相同的实施方案，沿着截面A-A，示意性显示包围靶(N)的镜子(作为反射器M)的使用。尽管未显示，但是WG和M可以附着至形成施加器的部分的共同壳体(未显示)。将反射器(M)显示为由多个线性面组成，但不需要如此。在一个实施方案中，其可以制成为光滑曲线，或在另一个实施方案中，为二者的组合。
在另一个替代实施方案中，直线照明器可以借助相同的螺旋式(“螺旋的”)施加器附着至靶或包围或毗邻或靠近靶的组织。然而，在这种情况下螺旋部分不是照明器，它是将另一个照明器相对于靶定位并保持在适当位置的装置。图20中所示的实施方案利用螺旋式施加器的靶啮合特征，通过连接器元件CE1和CE2将直线式施加器(A)在靶(N)附近的位置定位，所述连接器元件啮合支撑结构(D)以定位并保持光学输出。尽管输出照明显示为借助织构区域(TA)发射，但是如已经讨论的那样，替代的输出耦合装置也处于本发明的范围内。这里所述的(甚至继这部分之后)本方案的一般性和不同靶啮合装置的互换性也适用于充当这类支撑结构(D)，并且因此它们的结合也处于本发明的范围内。
可以在组织靶或含有预期靶的组织处、其附近或四周植入或安装施加器A的平板式(“平板样”)几何形状，如薄的、平面结构。图21A-21C中显示这种平板式施加器布局的实施方案。它可以靠近或或毗邻靶组织部署，并且它也可以卷绕在靶组织或包围靶的组织四周。按照即刻手术情况所要求的，它可以轴向卷绕，如图21B中要素AM1所示，(即与靶向组织结构N的长轴同心)，或纵向地，如图21C中要素AM2所示，(即沿着靶N的长轴)，如以下更详细的图中所显示。一旦在靶位置部署，可以使得彼此接触的外侧边缘具有互补特征，以确保完整覆盖并且限制细胞渗透物的量(即，如在关于螺旋式施加器的稍早部分中描述的，随时间推移限制疤痕组织或其他光学扰动以更好地确保恒定的靶辐照度)。在非限制性例子的图中提供用于这个目的的闭合孔(CH)。闭合孔(CH)可以缝合在一起，否则使用夹紧机构(未显示)连接。尽管它还可以提供与上文描述的特定螺旋式波导不同的输出耦合机制，但是应当理解这类机制是可代替的，并且可以类属地使用。并且反之亦然，在平板式施加器部分中讨论的输出耦合、光再循环和波导结构的部件以及部署技术可以适用于螺旋式和直线波导。
图21A-21C中所示的平板式施加器(A)由各种组件组成，如下：按照由进入施加器的光“所看见”的顺序，首先是与递送段(DS)的波导的界面。可替代地，在施加器附近或内部包括发射器的情况下，该波导可以由电线替换。光充盈(OP)结构可以在该界面后存在以使用分配小面(DF)分割并指引光传播至不同通道CH，无论它是否来自递送段(DS)或来自局部光源。光充盈(OP)结构也可以配置成再定向进入该结构的全部光，当递送段(DS)应当主要地沿着与施加器(A)相同的方向存在时，可能需要这样。可替代地，可以使该结构主要地将光以角度再定向，以提供施加器与递送段(DS)不同地定向。沿通道(CH)传播的光可能遇到输出耦合装置，如局部输出耦合器(POC)和总输出耦合器(TOC)。如先前讨论的，近端输出耦合器(POC)仅再定向引导光的一部分，并让足够的光通过以向更远端的靶提供充足的照明。可以使得终末或最远端的输出耦合器(TOC)名义上再定向全部入射到靶的光。本实施方案还包含用于外表面反射器的供应物以将游走的光再定向至靶。它还配置成用允许输出耦合光逃逸的口径(AP)支撑在施加器(A)内表面(IS)上或附近的反射器(RE)，其有助于将任何游走光或散射光更轻易地再定向返回靶(N)。可替代地，这种反射器(RE)可以如此构建，以使它不覆盖输出耦合器区域，而是在纵向卷绕部署情况下靠近它，以使它名义上覆盖预定的靶啮合区域(TEA)。如果沿施加器(A)外部布置，则反射器(RE)可以由生物相容物质如铂或金制成。可替代地，这类金属涂层可以官能化，以使得它们呈生物惰性，如下文讨论的。将输出耦合器POC和TOC在图21A中显示，如位于适合围绕靶(N)(图21B)或包围靶(N)的组织纵向卷绕的施加器(A)的区域内，但是不必要如此，如对于利用非卷绕和轴向卷绕实施方案(AM1)的部署，就是这样。任何这类表面(或子表面)反射器(RE)应当沿(或贯穿)足以在施加器部署时提供至少完整环周覆盖的长度而存在。如本文所用，术语光学导管和通道件是等同的。
本发明实施方案利用下文描述的PDMS或某些其他这种完全合格的聚合物，作为形成施加器(A)主体的基底(SUB)，例如，如图21A中那样。例如，也可以单独或与无机化合物组合使用作为天然胞外基质的组分的生物材料如透明质糖、弹性蛋白和胶原蛋白，以形成基底(SUB)。因为水凝胶具有生物相容性，所以也可以使用水凝胶，可以产生水凝胶以洗脱生物化合物和/或药物化合物，并且它具有低弹性模量，这使得水凝胶成为一种顺应性材料。同样地，聚乙烯和/或聚丙烯也可以用来形成基底SUB。
可以使用具有低于基底(SUB)(在这个非限制性例子中PDMS)的折射率的材料作为填充(LFA)以产生波导包层，其中PDMS本身充当波导芯。在可见光谱中，PDMS的折射率是约1.4。水和甚至PBS和盐水具有约1.33的折射率，使得它们适合于包层材料。它们还是生物相容的并安全用于如本文中所述的光照管理系统，即使施加器(A)的完整性受妥协，并且它们被释放至体内。
可选地，可以使用折射率更高的填充作为波导通道。这可以视作为前述几何形状的反例，其中代替构成基底(SUB)的聚合物，使得液态填充(LFA)充当波导芯介质以及基底(SUB)材料充当包层。许多油具有约1.5或更高的折射率，使得它们适合作为芯材料。
可替代地，可以使用具有不同折射率的第二聚合物替代前述液态填充。高折射率聚合物(HRIP)是具有大于1.50折射率的聚合物。折射率与单体的摩尔折射度、结构和分子量相关。通常，高摩尔折射度和低摩尔体积增加聚合物的折射率。含硫取代基，包括线性硫醚和砜、环状噻吩、噻二唑和噻蒽，是在形成HRIP中增加聚合物折射率的最常用的基团。具有富含硫的噻蒽和四噻蒽部分的聚合物根据分子堆积程度显示高于1.72的n值。这类材料可以适合用作较低折射率的聚合物基底内部的波导通道。含磷基团如膦酸酯和磷腈在可见光区域经常显示高摩尔折射度和光透射比。即使聚膦酸酯具有类似于聚碳酸酯的化学结构，但是它们由于磷部分而具有高折射率。此外，聚膦酸酯显示出良好热稳定性和光透明度；它们还适用于铸造成塑料透镜。有机金属组分还导致HRIP具有良好成膜能力和相对低的光色散。聚二茂铁基硅烷(Polyferrocenylsilanes)和聚二茂铁(polyferrocenes)含有磷间隔团，并且苯基侧链也显示异常高的n值(n＝1.74和n＝1.72)，并且也是波导的候选物。
可以使用将有机聚合物基质与高折射性无机纳米粒子组合的杂化技术以产生具有高n值的聚合物。因而，PDMS也可以用来制造可以集成至PDMS基底的波导通道，其中使用天然PDMS作为波导包层。影响HRIP纳米复合材料的折射率的因素包括聚合物基质、纳米粒子和无机与有机组分之间杂化技术的特征。还使用共价键实现连接无机相和有机相。杂化技术的这样一个例子是使用拥有可聚合基团以及烷氧基团的特殊双官能分子，如3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MEMO)。这类化合物是可商业获得的并且可以用来通过同时或依次聚合反应获得具有共价键的均质杂化材料。
以下关系评估纳米复合材料的折射率，
ncomp＝φpnp+φorgnorg
其中ncomp、np和norg分别代表纳米复合材料、纳米粒子和有机基质的折射率，而φp和φorg分别代表纳米粒子和有机基质的体积分数。
在设计用于光学应用的HRIP纳米复合材料中，纳米粒子载量也重要，因为过高浓度增加光损耗并降低纳米复合材料的加工性。纳米粒子的选择经常受其大小和表面特征影响。为了增加光透明度并减少纳米复合材料的瑞利散射，纳米粒子的直径应当低于25nm。纳米粒子与聚合物基质直接混合经常导致纳米粒子的不期望的聚集–这可以通过修饰它们的表面或用溶剂如二甲苯稀释液态聚合物的粘度来避免；所述溶剂稍后可以在固化之前在超声混合复合材料期间通过真空移除。用于HRIP的纳米粒子可以选自：TiO2(锐钛型，n＝2.45；金红石型，n＝2.70)、ZrO2(n＝2.10)、非晶硅(n＝4.23)、PbS(n＝4.20)和ZnS(n＝2.36)。下表中给出其他材料。根据以上关系，所得到的纳米复合材料可以显示可调性折射率范围。
在一个示例性实施方案中，基于PDMS和PbS的HRIP制备物，粒子的体积分数需要是约0.2或更高以产生ncomp≥1.96，其对应于至少0.8的重量分数(使用PbS密度7.50gcm-3和PDMS密度1.35gcm-3)。这种HRIP可以支持高的数值口径(NA)，该数值孔径在耦合来自相对低亮度的光源(如LED)的光时是有用的。对上文给出的信息适用于待轻易确定的其他替代性配制的配方。
存在许多用于纳米复合材料的合成策略。它们大部分可以划分成三个不同类型。制备方法均基于液态粒子分散剂，但是差异在于连续相的类型。在熔体加工中，粒子分散于聚合物熔体中并且通过挤压获得纳米复合材料。如稍早所述的，铸造法使用聚合物溶液作为分散剂，并且溶剂蒸发产生复合材料。在单体和后续聚合中的粒子分散剂以所谓的原位聚合途径产生纳米复合材料。
以相似方式，也可以制备低折射率复合材料。作为适宜的填充材料，可以选择具有1以下低折射率的金属如金(在上表中显示的)，并且使用所产生的低折射率材料作为波导包层。
存在用于捕获光输入并产生多个输出通道的多种光充盈布局。如图21和图22中所示的，小面由线性面组成，不过其他布局处于本发明的范围内。该面相对于光输入方向的角度决定数值口径(NA)。可替代地，弯曲面可以用于非线性角分布和强度均均化。例如，可以使用抛物线表面轮廓。另外，所述面不必要是平面。可以类似地使用三位表面。这些充盈分配小面DF的位置也可以用来决定作为抵达通道的输入捕获的功率的比例。可替代地，充盈分配小面DF可以根据输入光源的强度/辐照度分布在空间上定位。作为一个非限制性例子，在利用具有朗伯辐照度分布的输入(如可以由LED输出的输入)的布局中，可以调整分配小面DF的几何形状以限制中间通道具有1/3的发射光，并且外侧通道均匀地分割剩余2/3，如通过非限制性例子方式在图22中显示的。
如稍早讨论的，输出耦合可以按多种方式实现。进一步进行这个讨论并且视为其部份，可以利用预期发射区域内的散射面。另外，也可以使用输出耦合小面，如先前所示的POC和TOC。这些表面可以包括反射的、折射的和/或散射的布局。小面的高度可以配置成与拦截的光的量或比例成正比，同时纵向位置决定输出位置。还如先前讨论，对于使用多个串联OC的系统，可以使每个OC的输出耦合度成比例以均匀化总体光照。可以布置波导通道内部的单侧小面，以使它主要捕获沿波导通道(或芯)单程行进的光。可替代地，双侧小面捕获沿波导通道(或芯)双程行进的光以提供向前和向后的输出耦合。这将主要随远端后向反射器设计一起使用。通过非限制性例子方式，这类小面可以成型为棱锥、斜道、向上弯曲面、向下弯曲面等。图23显示用于斜道形小面的输出耦合。
光线ER进入波导芯WG(或在其内部传播)。它入射到输出耦合小面F并且被再定向至相对面。它变成反射的光线RR1，从光线RR1产生输出耦合光线OCR1，也产生反射的光线RR2。OCR1指向靶。OCR2和RR3同样地从RR2产生。指出OCR2从与该小面相同的WG表面发射。如果该侧上不存在靶或反射器，则光损耗。F的深度是H，并且角度是θ。角度θ决定RR1的方向及其后续光线。可以提供角度α以允许脱模，以简化制造。它也可以用来输出以与ES相反的方向穿过的耦合光如ER，如使用远端后向反射器时可能就是这种情况。
可替代地，输出耦合小面F可以从波导突出，从而允许光以替换的方向再定向，但是以相似的装置。
本文中关于光学元件(如，但限于施加器和递送段)的描述也可以适用于不止一个单光源或光颜色，如使用SFO和/或SSFO视蛋白时可能是这种情况，如本文中他处更详细描述的。
波导通道可以为如上文所述的。射流的用途也可以用来扩大(或收缩)施加器以改变机械配合，如上文关于套管S所描述的。当与施加器(A)一起使用时，它可以起到通过压力诱导的组织透明化(clearing)降低渗透物通透性并增加光学穿透的作用。还如已知的，组织透明化或光学透明化指：由于散射体和本底物质的折射率匹配，通过组织可逆性减少光散射。通过非限制性例子方式，这可以通过用以下物质(“透明化剂”)浸渍组织实现，如X射线造影剂(例如Verografin、Trazograph和Hypaque-60)、葡萄糖、丙二醇、基于聚丙二醇的聚合物(PP)、聚乙二醇(PEG)、基于PEG的聚合物和甘油。它也可以通过机械压缩组织实现。
并入施加器基板中的射流通道也可以用来调节输出耦合小面。可以使得小面下方的小储器膨胀并转而扩大小面的位置和/或角度，以调节光量和/或该光的方向。
捕获的光也可以用来通过提供关于装置的光传送效率/组织状态的信息，评估施加器和/或系统的效率或功能完整性。检测增加的光散射可以指示组织和或装置的光学品质或特征的变化。该变化可以由传感器所采集的检出光的量的改变佐证。取决于传感器和发射体的相对位置，它可以表现为信号强度升高或降低的形式。如图24中所示，对向的光学传感器可以用来更直接对输出采样。在这个非限制性实施方案中，光场LF意在通过来自施加器A内部的波导的输出耦合照明靶(N)，并且杂散光由传感器SEN1收集。SEN1可以通过线SW1电连接至壳体(未显示)以向控制器供应关于检出光的强度的信息。还描述第二传感器SEN2。传感器SEN2可以用来对施加器A的一个(或多个)波导内部的光采样，并且其信息通过线SW2传送至控制器(或处理器)。这提供了关于在施加器的波导内部传播的光量的附加信息。因为靶暴露的光学品质与在波导内所传到的光成比例，因此该附加信息可以用来通过提供基线，更好地估计靶暴露的光学品质，其中所述基线指示通过驻留输出耦合器正发射的光能量或功率的量。
可替代地，检出信号的时间特征可以用于诊断目的。例如，较慢的变化可能指示组织变化或装置衰老，而较快到变化可能是应变或温度依赖性波动。另外，通过调节随时间的功率输出以确保靶处更恒定的曝光，这种信号可以用于闭环控制。传感器如SEN1的检出信号也可以用来确定存在于靶中的光遗传蛋白物质的量。如果这种检测对于信号上的成比例小的影响是困难的，那么外差检测方案可以用于这个目的。这种曝光可能对引起治疗效果具有不充足的持续时间或强度，但是可以仅用于总系统统诊断目的。
可替代地，施加器可以用可独立寻址光源元件制造以能够调整光递送的强度和位置，如图25的实施方案中所示(1010)。这类施加器可以配置成递送单波长的光以激活或抑制神经。可替代地，它们可以配置成递送具有两种或更多种不同波长或输出光谱的光，以在单个装置或多个装置中同时提供激活和抑制。
图26中显示这种施加器的替代性例子，其中施加器A由光源元件LSx组成，可以由安装在基座B上的发射器(EM)组成；元件“DS”xx按照它们在施加器(A)上行/列的坐标表示相关的递送段；元件“SUB”表示基底，元件“CH”表示闭合孔，并且元件“TA”表示织构区域，如上文所述。
本文所述的光传感器也称作光检测器，并采用不同形式。通过非限制性例子方式，这些光检测器可以包括光伏电池、光电二极管、热电体、光敏电阻、光导体、光电晶体管和光电流装置。可以通过使导体如不锈钢或铂丝在靶组织上、在靶组织处或靶组织附近暴露，构建光电流传感器(也称作光电化学传感器)。从靶组织再射出的入射到该导体上的光将引起它经历光电流反应，该光电流反应产生相对于至少基本上处于与传感器导体相同的电路中的另一个导体或导电元件的电动势或“EMF”，如果浸没于(如在体内存在的)相同电解液时可是这样。EMF构成检测器响应信号。随后可以使用这种信号作为抵达系统控制器的输入以调节光源输出来适应该变化。例如，如果传感器信号下降，则光源的输出增加，并且反之亦然。
在替代的实施方案中，为了进一步诊断全身性变化的可能原因，附加的传感器SEN2也可以用来记录除传感器SEN1的信号之外的信号。
例如，如果SEN2维持了表明进入施加器的光功率恒定的恒定水平，而传感器SEN1显示递降水平，则靶不透明性和/或吸光度可能正在增加。如可能在正在老化的装置遇到那样，响应传感器SEN2的相应下降将指示应当增加至光源的电功率以适应输出和/或效率的下降。因此，递送至施加器的光功率和/或脉冲重复率的增加可以缓和曝光量不足的风险以维持治疗性水平。
光源的光学输出变化可以设定成例如输出功率、曝光持续时间、曝光间隔时间、占空比、脉冲调制方案。
对于图24中显示的示例性布局，以下表可以用来描述在传感器响应变化的每种情况下控制器的示例性编程。
应当理解，术语“恒定”不单纯地隐含不存在信号或其水平的变化，而是将其水平维持在允许的公差内部。这种公差可以是平均±20％的级别。然而，也可能需要考虑患者和其他特异体质，并且在监测主要和/或次要治疗结果和/或效果以确定可接受公差带限值的情况下，基于每名患者调整公差带。如图6中显示，不期望过度曝光造成削弱的效力。但是，保存能量同时仍确保治疗功效的希望要求避免过度曝光以增加电池寿命和再充电间隔时间以改善患者安全性和舒适。
可替代地，SEN2可以是我们所称的配置成直接或间接监测实际治疗结果的治疗性传感器。通过非限制性例子方式，这种治疗性传感器可以是ENG探测器、EMG探测器、压力换能器、化学传感器、EKG传感器或运动传感器。直接传感器被认为是直接监测治疗结果的一种传感器，如前述的化学和压力传感器的例子。间接传感器是间接监测治疗效果但不监测最终结果的一种传感器。这类传感器是也如本文他处所讨论的ENG、EKG和EMG探测器的前述例子。
可替代地，治疗性传感器可以是允许患者至少或多或少决定光剂量和/或时程的患者输入装置。通过非限制性例子方式，在如肌肉强直的情况下，可以利用这种布局，其中患者可以控制光剂量和/或时程以提供他们认为控制给定情况的需要水平。
在替代实施方案中，附加的光传感器可以位于靠近光源的递送段的输入端处。通过允许评价递送段的光效率，这种附加信息可以辅助诊断系统状态。例如，如果输出端传感器记录减少的光量，同时输入端传感器没有记录，则可以认为递送段和/或它们与施加器的连接失效。因此，可以指示更换递送段和/或施加器。
在替代实施方案中，SEN1还可以配置成利用收集器，如光纤或施加器本身的至少一方面，所述收集器起到收集并携带来自施加器或毗邻于施加器的光信号至远处位置。通过非限制性例子方式，光可以在靶组织处或其附近采样，但是传递至控制器以便检测和处理。图69中显示这种布局。其中递送段DS向施加器A提供光，产生光场LF。光场LF由收集件COL-ELEM采样，通过非限制性例子方式，所述收集件可以棱镜、棒、光纤、侧射光纤(side-firingfiber)、腔体、板、镜子、折射件和/或小面。收集的光COL-LIGHT由波导WG2传输至SEN1(未显示)。
可替代地，递送段本身或其部分可以用来通过光谱方式分离壳体中的光，将光传播至SEN1的远处位置。这种布局可以类似于图16中显示的布局，变化在于LS2变成SEN1并且配置光束组合器BC以使它允许来自靶组织的光传输至SEN1，同时仍然允许来自LS1的基本上全部的光注入波导WG用于治疗和诊断目的。例如，当SEN1可以是化学计量传感器并且荧光信号可能是想要的量值时，这种布局可以部署。
图27A(1012)和图27B(1014)中显示替代布局，其中显示了配置为发射器的线性阵列和平面阵列或可替代地配置为输出耦合器的线性阵列和平面阵列的施加器。
可以将线性阵列光遗传光施加器(A)(还可以称作“光遗传阵列”)插入鞘内间隙，以将光递送至位于脊髓背角的和腹角内部的神经的骶神经根和/或细胞体，和/或位于横节里(sline)附近或周围的神经神经节，用于参与肠、膀胱和勃起功能的神经元光遗传调节。可替代地，可以将它插入脊柱中更高位置以便疼痛控制应用，如本申请中其他地方描述的那些。可以将线性或矩阵光遗传阵列插入鞘内前解剖结构中以控制运动神经元和/或插入中鞘内后解剖结构以控制感觉神经元。为了特异性更高可以照亮单个光学元件，或可以照亮多个元件。图28(1016)显示示例性线性阵列的可替代视图。
可以在植入时或其后测试该系统。通过单独或组合开启不同光源，这些测试可以提供系统布局，如施加器的哪个区域最有效或有效果的，以确定它们对患者的影响。例如，当使用多元件系统(例如LED阵列)或多输出耦合方法时，可以利用这一点。这类诊断性测量可以通过使用位于施加器上面、在施加器中或施加器附近的植入电极或在他处植入的植入电极实现，如将在另一个部分中描述的。可替代地，可以使用向暴露的运动神经或肌肉组织提供电刺激并转而定位及确定神经以及测试其兴奋性的装置，如从NDI和CheckpointSurgical,Inc.以商标名出售的Stimulator/Locator，在植入时使用用于诱导刺激的局部神经电极和/或术中查询神经冲动的电探针，进行这类测量。一旦获得，为了最佳治疗结果，可以使用外部编程器/控制器(P/C)通过系统壳体(H)的控制器或处理器/CPU中的遥测模块(TM)，将施加器照明布局编程进系统中，如下文进一步限定。
图29A显示植入/滴注布局的大体解剖位置，其中将控制器壳体(H)毗邻骨盆植入并(通过递送段DS)可操作与施加器(A)连接，其中安置所述施加器以刺激一个或多个骶神经根。
图29B显示植入/滴注布局的大体解剖位置，其中将控制器壳体(H)毗邻骨盆植入并(通过递送段DS)可操作与施加器(A)连接，其中安置所述施加器以刺激一个或多个一个或多个腰、胸或颈神经根，如通过将递送段和施加器穿过鞘内间隙以抵达相关的根解剖结构。
用于如将光源在嵌入施加器内、其上面或位于施加器附近的那些装置的电连接可以集成入本文所述的施加器中。材料如由NanoSonics,Inc.以商标名MetalRubberTM出售的产品和/或mc10’s可扩展无机挠性电路平台可以用来在施加器上或其内部制造电路。可替代地，由DuPont,Inc.以商标名出售的产品或其他这类挠性和电绝缘材料如聚酰亚胺可以用来形成挠性电路；包括具有连接用的覆铜层压板的那一种。薄片形成的允许卷绕这种电路。可以通过将电路材料切割成仅含有电极和聚酰亚胺小包围区域的形状，提供更大挠性。
这类电路随后可以使用保形涂层包封以便电绝缘。可获得多种这样的保形绝缘涂层，通过非限制性例子方式，包括帕利灵(聚对二甲苯)和帕利灵-C(每个重复单元添加一个氯基团的聚对二甲苯)，二者均呈化学和生物学惰性。也可以使用硅氧烷类和聚氨酯，并且使其构成施加器主体或基底本身。可以通过各种方法施加涂层，包括刷涂、喷涂和浸涂。聚对二甲苯-C是用于长期植入身体中的支架、除颤器、起搏器和其他装置的生物接受涂层。
在一个具体实施方案中，生物相容性涂层和生物惰性涂层可以用来减少异物反应，如可能导致细胞在施加器上面或周围生长并改变系统光学特性的异物反应。也可以使得这些涂层粘附于电极并粘附于在形成施加器的阵列和密封包装之间的界面。
通过非限制性例子方式，聚对二甲苯-C和聚(乙二醇)(本文所述的PEG)已经显示是生物相容的并且可以用作施加器的包封材料。生物惰性材料非特异性下调或否则改善生物反应。用于本发明实施方案中的这种生物惰性材料的例子是在哺乳动物细胞膜的外封套中占主导的磷酰基胆碱，即磷脂(卵磷脂和鞘磷脂)的亲水头部基团。另一个这样的例子是聚环氧乙烷聚合物(PEO)，其提供天然粘膜表面的某些特性。PEO聚合物是高度亲水的可移动长链分子，其可以捕获大的水合层。它们可以增强蛋白质和细胞的耐破坏性，并且可以施加到多种材料表面如PDMS或其他这类聚合物上。用于实施本发明的生物相容性和生物惰性材料组合的替代性实施方案是磷酰基胆碱(PC)共聚物，所述磷酰基胆碱(PC)共聚物可以是涂覆在PDMS基板上。可替代地，如稍前描述，也可以使用金属涂层如金或铂。这类金属涂层可以进一步配置成提供由例如D-甘露醇封端的烷硫醇的自装配单层(SAM)制成的生物惰性外层。这种SAM可以通过将想要涂覆的装置在室温过夜浸泡在2mM烷硫醇溶液(乙醇中)中以允许SAM在其上面形成来产生。随后可以将装置取出并用无水乙醇洗涤并用氮干燥以清洁它。
本文中公开了光施加器的多种实施方案。存在取决于在何处(即，在施加器中或其附近与在壳体中或其他地方)产生光的进一步分支。图30A和图30B显示这两种布局。
参考图30A，在第一布局中，光在壳体中生成并借助递送段传输至施加器。如先前已经描述的，递送段可以是选自圆形光纤、中空波导、多孔光纤、光子带隙装置和/或平板布局的光波导。也可以针对不同目的使用多个波导。作为一个非限制性例子，传统圆形截面光纤可以用来从光源传送光至施加器，因为这类光纤普遍存在并且可以变得稳健和挠性。可替代地，可以使用这样的光纤作为抵达另一个波导的输入，这具有提供规则叠瓦(tiling)的多边形截面。这类波导具有充分紧挤在一起的截面形状，即它们通过规则的全等多边形，形成边缘对边缘叠瓦或棋盘形布置。即，它们具有它们的截面几何形状允许它们完全填充(塞入)二维空间的特性。这种几何形状产生可以使得照明在空间上跨这种波导的面均匀分布的光学性能。，尽管可以使得其他几何形状具有相当均匀的辐照曲线，尽管如此，但是采用其他几何形状时完全均匀是不可能的。为了本申请，可以利用均匀辐照分布，因为它可以提供对靶组织的均匀照明。因此，这类规则的叠瓦截面波导是有用的。还应当理解，这是一个示意图并且可以使用多个施加器及其相应的递送段。可替代地，单个递送段可以服务多个施加器。类似地，基于临床需要，也可以使用多种施加器类型。
参考图30B的布局，光在施加器中。产生光输出的功率含于壳体内部并且通过递送段传送至施加器。应当理解，这是一个示意图并且可以使用多个施加器及其相应的递送段。类似地，也可以使用多种施加器类型。
这些施加器的大小可以由靶组织的解剖决定。通过非限制性例子方式，射流通道平板式(或，同等地，“平板样”)施加器可以设置成包含侧面上为200μm的3个矩形HRIP波导的平行阵列，所述施加器可以具有1-10mm之间的宽度和5-100mm之间的长度，并且沿每个通道波导的长度提供多个输出耦合器，以提供对靶组织的分布式照明。
在施加器中或其附近不生成光的情况下，相关的递送段可以是光波导，如光纤。可替代地，当在施加器中或其附近生成光时，递送段可以是电线。它们还可以由射流导管组成以提供对施加器的射流控制和/或调整。如先前已经描述的，它们也可以是其任意组合，如由利用的具体实施方案决定。
可以将主题系统的实施方案部分地或完全植入患者身体内。图31显示这种情况，其中图示左手侧示意性地描述部分植入的系统，并且图示右手侧示意性地描述完全植入的装置。可以将壳体H植入、携带或佩戴在身体(B)上，连同使用用于光和/或电导管的透皮馈通或端口，所述光和/或电导管包含与被植入以照射靶组织N的施加器A连接的递送段(按照本图，DS或“DSx”的多种实施方案/含义)。在这个示例性实施方案中，经皮光学馈通COFT可以与位于体外空间ES的附着至壳体H的递送段连接，同时施加器A连同靶组织N一起在体内空间IS中。
图70显示一个经皮光学馈通或端口的实施方案，通过非限制性例子方式，所述经皮光学馈通或端口包含外部递送段DSE，所述外部递送段转而通过密封路由，所述密封由位于体外空间ES的外部密封件SSE和位于体内空间IS的内部密封件SSI组成。这些密封件可以借助压缩件COMPR结合在一起以基本上维持对经皮光学馈通COFT的无感染密封。内密封SSI件可以包含医用织物密封面连同与之连接的一个更刚性件，以在形成透皮密封时更充分地从压缩构件赋予压缩力。通过非限制性例子方式，医用织物/纺织品可以选自涤纶、聚乙烯、聚丙烯、硅氧烷、尼龙和PTFE。织造和/或非织造的纺织品可以用作内部密封SSI的组分。也可以使得织物或其上组分洗脱化合物以调节伤口愈合并改善密封的特征。通过非限制性例子方式，这类化合物可以选自血管内皮生长因子(VEGF)、糖胺聚糖(Gag)和其他细胞因子。例如，可应用的医用纺织品可以从供应商如DDupont和ATEXTechnologies获得。递送段DS可以连接至施加器A的光和/或电连接，为清晰目的未显示。外部递送段DSE可以连接至壳体H的光和/或电输出，为清晰目的未显示。患者的表面(这个例子中显示为皮肤SKIN)可以通过表皮提供可在其上形成密封的天然部件。本文他处相对于壳体H内部的光馈通，讨论了关于密封外部递送段DES的装置的细节，所述外部递送段穿过皮肤SKIN抵达压缩构件COMPR，如图73-75中显示。
图71A-C显示替代的实施方案，其中多个波导(如，但是不限于光纤)可以捆扎在一起以便在输入面INPUTFACE容易捕获来自单个光源(通过非限制性例子方式，如LED或激光器)的光并将它分配至患者脊柱内部的靶组织。光纤OFx可以在输入面INPUTFACE处使用环形套管连接器CFC连接以形成束BUNDLE。然后可以使用半节留置套管MSRF进一步修整该束。然后可以通过利用扁平留置套管FRF，将该束张开成为一维阵列，以设置该阵列，以将光经由横断面SB1和SB2照射在所需区域(通过非限制性例子方式，如L5和L6之间的腹侧脊髓的左部分和右部分)上或上方，目的在于靶向阴部神经根。光纤束FBx内部独立光纤OFx的远侧末端DFTx可以按所需照明的方向弯折，或研磨并涂覆以侧向发射光，或具有位于远离输出面的光学元件(通过非限制性例子方式，如镜子、透镜或棱镜)以最终将光导引向靶组织，如已经本文中他处关于施加器的光输出所描述的。输出端DFTx然后可以包封在永久性透明涂层中以将它们固定在所需的位置内。可以在施加器处、施加器上或沿施加器安置射线不可透过的标记以在荧光镜指导下改善相对靶组织的安置准确度。
下文是怎样构建这种成束光纤光递送段的非限制性例子。在束的输入端处的全部光纤可以在临时套管内用可剥离胶粘剂归集在一起。这种套管可以是圆形、矩形或其他形状。一个实施方案将全部光纤固定在两平片材料之间的单层中，以按照所需的角度如45°研磨和抛光。如稍早提到的，光纤的这些带角端可以用反射涂层镀敷。光纤随后可以通过可拆卸式长度引导器路由，所述可拆卸式长度引导器以各个长度固定每根光纤或每个光纤组以产生一系列长度，从而将它们分隔以符合施加器A的完成的布局。光纤OFx可以在其输出端DFTx处或其附近用可剥离或永久性胶粘剂捆绑或再捆绑在另一个临时或永久性套管或其他固定件中。输出端DFTx随后可以从长度引导器取出，并且将输出端DFTx拉紧并且随后在第三个永久性圆形、正方形、矩形或其他成型套管中用永久性胶粘剂按照所需的长度捆绑。该输出端随后可以切割并抛光。随后可以从远端套管和胶粘剂取出光纤束。此时，光纤远端应当变直并且从最远端套管按长度引导器限定的长度范围线性地伸出。应当使带角的抛光(并可能涂覆的)端均指向大致相同的方向和/或指在空间中的相同点，这取决于施加器A的最终布局。如果需要，输出端随后可以利用固定装置包封在永久性透明涂层中以将它们固定在所需的位置内。这种涂层的一些非限制性例子是包覆成型、铸造或蘸涂的硅氧烷、具有硅氧烷或丙烯酸胶粘剂的聚酰亚胺带或热焊接在一起的双层聚乙烯。
图72A和图72B显示本发明的替代性实施方案，其中施加器A配置成包封横断面SB1和SB2，所述横断面SB1和SB2在包含递送段DS的光纤束FBx内部含有各根光纤OFx的远侧尖端DFTx。光纤OFx在扇形段FAN-SEG内部分离并且布置在施加器A内部的远端段DIST-SEG用于在患者的脊柱或其他这类主要呈线性的解剖学位置处治疗。与图1B相似，图CC-B显示远端段DIST-SEG的更详细视图，其中显示附加密封剂ENCAPS连同各根光纤OFx的远侧尖端DFTx。
图73A和图73B显示一个植入式全密封壳体H的替代实施方案，所述壳体包含光学馈通OFT，其中递送段DSx可以与壳体H连接。该系统还可以包含一种布局，以使递送段DSx可以借助连接器C通过多个电连接和至少一个光连接与壳体H连接，所述连接器C在这个示例性实施方案中显示为递送段DS的部件，但是替代的布局处于本发明的范围内。还显示壳体H、递送段DSx和连接器C的隐线视图，这些视图揭示实施方案的细节，如电路板CBx、光源LSx、光学透镜OLx、递送段DSx近端部分和密封阻挡层HBx。光源LSx可以安装到电路板CBx并且由电路板CBx电递送到那里。光学透镜OLx可以是起到传播光至递送段DSx作用的蓝宝石棒透镜。
图74显示植入式壳体H和由光学透镜OLx和凸缘密封FSx组成的光学馈通OFT的放大视图。在一个示例性实施方案中，蓝宝石透镜的外柱面可以例如用高纯度金包覆并在钎焊炉中钎焊至凸缘密封(如钛密封)上。这种可以在光学透镜OLx和凸缘密封FSx之间产生一个生物相容性密封连接。随后可以将示例性透镜-密封组合插入壳体H外表面中的孔内，所述壳体H也可以由钛组成，并且凸缘密封FSx至少部分围绕壳体H中互补孔的周界焊接。这种可以产生一个完全生物相容的全密封装置，借助所述装置，来自光源LSx的光可以从壳体H内部耦合并且将光传输到壳体H外面以便由递送段DS使用和/或传输到施加器A以便在靶组织治疗，如本文他处已经描述。
图75显示本发明实施方案的等距视图，其中光源LSx可以借助间插于二者之间的光透镜OLx至少部分地与光纤束FBx光学耦合。光学上折射率匹配的胶粘剂可以用来将光透镜OLx直接附着到光源LSx上。应当理解光源可以含于全密封植入式壳体内部，为清晰起见未显示，并且光透镜OLx穿过全密封植入式壳体H的壁，其中光透镜OLx的一部分位于壳体H内部而光透镜OLx的另一个部分位于壳体H外部并且围绕其外表面OS的至少一部分全密封，并且应当理解光纤束FB可以位于全密封植入式壳体H之外并且可以与光透镜OLx连接。例如，如果使用单源光源LS如LED，则一束7根光纤OFx可以用来捕获光源LS的输出，所述光源可以例如是1mmx1mmLED。光纤束FB可以具有1mm外直径以确保全部光纤OFx暴露于光源LS的输出。使用光纤0.33mm外(包层)直径是使用六角密堆积(HCP)布局将7根光纤填入圆形截面中逼近1mm直径圆圈的最高效方式。最终光学收集效率将从填充比、光纤芯/包层比的平方衡量，并且当考虑数值口径时，与光纤作用域(étendue)与LED输出的作用域之比成正比。根据情况，可以将这些子光纤或子束分隔并且进一步路由、修剪、切割、抛光和/或透镜化，这取决于所需的布局。光透镜OLx和凸缘密封FSx的钎焊应当在使用胶粘剂之前进行。
光纤数目 圆形填充％ 正方形填充％
7 78 61
19 80 63
37 81 63.5
55 81.5 64
85 82 64.5
上表描述了以空间上有效的方式将来自单源源的光耦合入多根光纤(束)的几种不同可能性。对于圆光纤，HCP布局具有约90.7％的最大填充比。应当理解，可以使用六边形或其他形状的单根光纤构建甚至更有效的束，并且所示的光纤束FBx仅出于示例性目的。可以将多根光纤分离成更小、更有挠性的子束。光纤束FBx可以粘合地结合在一起和/或容纳于鞘内部，为清晰起见未显示。多根更小的光纤OFx可以用来提供最终更有挠性的光纤束FBx，并且可以通过弯曲路径挠性地路由以接近靶组织。额外地，光纤OFx可以单独地或以子组分离以路由到多于一个靶组织部位。例如，如果使用7光纤结构，这7根光纤可以路由至7个独立靶。类似地，如果使用7x7构造，7根光纤的独立束可以类似地路由7个独立靶，并且比替的性1x7结构光纤束更有挠性，因此更容易路由至靶。
图76A显示一个与图26-28中所示实施方案相似的本发明实施方案，其中施加器A现在配置为照明鞘内脊髓，其中拉线PWx可以与偏置段BSx和照明段ISx连接，从而当施加力以拉紧拉线PWx，施加器A扩展以填充鞘内间隙，递送段DSx分离以形成扇形段FAN-SEG。拉线PWx随后在远端枢轴件BWDPx与偏置段BSx的远端部分连接。共同枢轴CP位于施加器的最远端处。近端枢轴件BWPPx可以起到分散来自拉线PWx的荷载的作用。拉线PWx可以基本上在偏置段或照明段BWDPx和BWPPx的远端位置和/或近端位置处或其附近分别离轴路由，从而将非对称轴向荷载置于这些段上，因而在偏置段BSx和照明段ISx内部赋予弯矩。
如所配置的，对拉线PWx的牵拉可以造成位于照明段ISx上或其周围的光源LSx以一个方向移动并造成偏置段BSx以相反方向移动，如图76B中所显示。以这种方式，将光源LSx靠住脊髓部署并且将偏置段BSx靠住硬脊膜的壁放置。这种设计可以提供低和均匀的压力的施加，同时容纳鞘内间隙的几何形状，如图76B中这个示例性布局的替代性视图中所示，其中偏置段BSx在背侧定位以照明背根并且在腹侧定位以照明前根。照明段ISx和偏置段BSx移动或迁移的量与拉线移动的量(因此与施加至拉线的力)成正比。
一种结构可以由挠性材料如硅氧烷组成(如本文他处已经描述)，所述挠性材料可以通过卷绕或折叠压缩以通过小导引器(如内窥镜、腹腔镜、套管或导管)贴合。它可以进一步配置成当从导引器取出时在脊柱的硬膜内腔隙中扩张并牢固地贴合。该结构可以具有用于安装LED的位置，以使在脊柱中部署装置时，LED输出导引向靶组织。该结构可以由导电线或迹线(trace)组成并绝缘，从而该结构形成用来驱动LED的电路。额外地，可以包含控制线，从而可以相对于固定特征的位置调整LED的位置。完整结构可以按3个尺度成型以最小化施加至脊髓或任何其他组织的任何压力。该结构可以通过控制线成型和或调整以施加靠紧靶固定LED的少量压力，以最大化达到靶组织内部靶向细胞的光透射。
图77显示关于治疗性放置鞘内施加器A以照明脊髓CORD背面的细节，并且显示用于解剖参照的解剖定位件FORAMEN和锥体VB。
图78显示图76及图76B的示例性实施方案，如稍早所述，其处于插入患者鞘内间隙的状态，其中拉线PWx处于其松弛状态，这可以造成施加器A的各个段如偏置段BSx和照明段ISx基本上毗邻和/或重叠以呈现最小横截面积。为了这些实施方案的目的，术语照明段可以用来描述使用近端或远端光源LSx(例如照明段上的LED和/或传输来自远程光源的光的波导)照亮脊椎的施加器的段。
图79显示本发明的实施方案，其中施加器A可以用来通过利用至少一个光源LSx照亮靶组织N。光源LSx可以是是LED或激光二极管。光源LSx可以位于靶组织处或与之毗邻，并至少部分地存在于施加器A内部，并且通过递送段DS电连接至例如位于壳体H内部的它们的供电电源和控制器。
图80显示这种示例性系统布局。在这个示意性实施方案中，单串LED封装在光学透明和挠性硅氧烷中，通过非限制性例子方式，如来自NuSil的低硬度、非限制级可植入材料MED-4714或MED4-4420。这种布局为消热提供相对大的表面积。例如，0.2mmx0.2mm473nm波长LED，如在Rohm的picoLED装置或来自Phillips的LuxeonRebel的模具中使用的那些，可以产生约1.2mW光。在正在描述的示例性实施方案中，存在25个所用的LED，产生总计约30mW的光，并且转而产生约60mW的热。它们名义上具有30-50％之间的效率。LED生成的热可以在本发明提供的相对大的表面积15mm2范围内消散，或在施加器A的表面以热通量4mW/mm2消散。可植入(非限制的)级硅氧烷具有约0.82Wm-1K-1的热导率和约0.22mm2s-1的热扩散率，并且将热分散在这种材料的较大面积和/或体积范围内降低在组织表面产生的峰值温升。
图81显示图79实施方案的替代性布局，其中利用用于施加器A附加螺线或螺旋设计。这种布局可以允许更大程度地暴露靶组织。如果纵向暴露长度大于期望用于靶组织的纵向暴露长度并且施加器A的部署位置还按合理余量隶属靶组织，这对允许施加器相对于靶组织轻微错位也是有用的。大部分外周应用的合理余量是约±2mm。施加器A必须提供至少略大于靶组织外径(OD)的内径(ID)，以便靶组相对织施加器A在无过度压力情况下轴向移动。在大部分外周神经情况下，略微较大可以提供施加器A的ID比靶组织OD大5-10％。
可以将光纤和或波导(如，但是不限于光纤)上或含有波导的保护层被成型以提供消除应变的几何形状，从而施加器上的力在传递至靶组织之前大大减少。通过非限制性例子方式，减少靶组织上的力的挠性光纤形状包括蛇蜒形、螺旋形、螺线形、非重叠双螺形(或“蝴蝶结”)、苜蓿叶形或这些形状的任何组合。
图82A-82D显示这些不同布局的几种，其中起伏U配置成在光波导递送段DS借助连接器C与施加器A连接之前，产生光波导递送段DS的应变消除部分。图82A显示了用于在递送段DS和/或施加器A内部产生应变消除部分的起伏U的蛇蜒部分。图82B显示了用于在递送段DS和/或施加器A内部产生应变消除部分的起伏U的螺旋部分。图82C显示了用于在递送段DS和/或施加器A内部产生应变消除部分的起伏U的螺线部分。图82D显示了用于在递送段DS和/或施加器A内部产生应变消除断面的起伏U的蝴蝶结部分。在这些示例性实施方案中，靶组织位于施加器内部，但是如本文中他处已经描述的，其他布局也处于本发明的范围内。
图83显示一个替代实施方案，其中施加器A可以如此配置，从而将它以相对递送段DS的某个角度定向，并且这对它而言不是正常的，如稍早示例性实施方案中所示。可能需要这个角度，例如，为了适应解剖限制，如位于裂隙或袋中的靶组织，如对于某些外周神经就是这种情况。如本文他处已经描述，在递送段DS中或在施加器A的元件如输出耦合器中的另一弯曲或起伏U可以用来产生该角度。
在替代实施方案中，光学部件可以在递送段DS远端或施加器A的光学输入的近端并入系统以相对光纤方向的某个角度反射光以实现该角度。
塑料光纤如来自Mitsubishi的100μm芯直径ESKASK-10可以在夹具中路由和/或成型并且随后热定型以直接形成起伏U。可替代地，可以在波导上方使用覆盖物，并且可以制造该覆盖物以间接地在波导中产生起伏U。一个替代性示例塑料光纤波导可以由具有THV(n-1.35)的包层PMMA(n＝1.49)核芯材料构造以提供0.63的NA。聚乙烯管如来自InstechSolomon的PE10可以用作覆盖物、在夹具中成型并且热定型以产生起伏U，同时在该管内部使用二氧化硅光纤。这两个示例性实施方案的热定型可以通过如下完成：将待成型的元件在夹具或工具中通行以维持所需形状或逼近该形状，并且随后在烘箱中在70℃加热该装配30分钟。可替代地，可以在更多逐渐步骤中产生弯曲，从而在每个步骤仅产生小弯曲并且最终加热(或退火)提供所需的形状。这种方法可以更好地确保不产生可能导致传输损耗的应力所致的光学变化，如折射率变化。虽然已经在先前例子中讨论光纤，但是其他递送段和施加器布局处于本发明的范围内。
透过组织(如皮肤)的光传输是漫射的，并且散射是主要过程。散射削弱照亮组织的光的指向性和明亮度。因此，使用高度方向性和/或明亮的光源导致无实际意义。这可以限制组织中靶可以受影响的深度。在直接经皮光照因辐照度降低不能用来充分照亮靶并且可能认为完全植入的系统太过攻击的情况下，可以在患者的组织内部使用体内集光器。
在一个实施方案中，可以将从外部光源收集光的至少部分植入的系统置于患者的皮肤内部的体内和/或原位，以捕获并传输外部光源和植入的施加器之间的光。这类施加器已经在本文他处描述。
可替代地，可以将一个从外部光源收集光的至少部分植入的系统置于患者的皮肤内部的体内和/或原位，以捕获并传输在外部光源和植入的施加器之间的光并直接将光导引到靶组织，而不使用单独的施加器。
该系统的光收集件可以例如从聚合物材料构建，所述聚合物材料具有折射率在名义上与身体或核芯材料的折射率不同的外层，如光纤光学器件中做的那样。尽管皮肤和其他组织的折射率约等于水的折射率，对应于可见光谱1.33–1.40的范围，但是当PMMA用作非包层的核芯材料时，将提供可以产生高达0.56的NA的功能包层。但是，组织如皮肤内部的天然发色团可以是来自外部光源的光、尤其可见光的贪婪吸收者。这类天然发色团的例子是珠蛋白(例如氧合-、脱氧-的和高铁-血红蛋白)、黑色素(例如神经-、真-和褐-黑色素)和叶黄素(例如胡萝卜醇脂肪酸酯)。存在于不充分包覆或未包覆的收集装置中的倏逝波可以耦合成由这些天然颜料吸收，这可能造成非预期的和/或附属的加热，所述加热不仅削弱传导至靶的光量，还可能在收集器上产生不断削弱其性能的涂层。例如，可以存在驻留于皮肤-表皮结的黑色素和驻留于皮肤的毛细血管床中的血液。
在一个实施方案中，植入式光导管的表面的深度位于组织表面以下100μm和1000μm之间。在皮肤植入的情况下，这使得该表面位于表皮以下。
植入式光收集器/导体可以由聚合材料、玻璃材料或晶态材料制成。一些非限制性例子是PMMA、硅氧烷如来自NuSil的MED-4714或MED4-4420、PDMS和高折射率聚合物(HRIP)，如本文他处描述。
包层也可以用在植入式集光器上以改善可靠性、稳健性和总体性能。通过非限制性例子方式，THV(低折射率含氟聚合物掺混物)、聚四氟乙稀(FEP)和/或聚甲基戊烯可以用来围绕芯材料构建包层。这些材料是生物相容的并拥有相对低的折射率(n＝1.35-1.4)。因此，它们在宽的数值口径(NA)范围内提供光收集。
除了在植入式光导体/收集器上使用包层之外，可以将涂层布置到导体/收集器的外表面上，以直接将光约束在导体内部，和/或维护外表面的光学品质以避免被收集器外表面处或其附近的组织中的天然发色团吸收，因为存在于波导中倏逝波仍可能与紧邻环境相互作用。这种涂层可能是例如金属涂层，如，金、银、铑、铂、铝。也可以使用介电涂层。例子是用于保护金属涂层的SiO2、Al2O3或改善反射率的多层介电堆叠涂层或用于同样目的的简单单层涂层，如四分之一波长厚度的MgF2。
可替代地，植入式光收集器的外表面可以配置成利用导向件将装置引入组织中。这种导向件可以配置成是切削工具和/或扩张器，可以从其中可拆卸地连接植入式光导管用于植入。
通过非限制性例子方式，可以使用术前和/或术中成像进行植入，如放射线照相术、荧光透视、超声、磁共振成像(MRI)、计算机断层成像(CT)、光学成像、显微术、共聚焦显微术、内窥镜检查、和光学相干断层成像(OCT)。
可替代地，导向件还可以形成一个基座，其中将植入式光收集器在植入时留置于所述基座中。因而，导向件可以是一种金属壳体，所述金属壳体包围植入式光收集器的外表面并至少提供名义上防护的环境。在这种情况下，通过将锁紧件留在原位(如植入的导向件可能已知)并且仅交换光收集器，使得更换集光器可以更容易。例如，这可以在长期植入是有问题的并且光收集器的光学品质和/或效率削弱的情况下完成。
可替代地，可以通过利用以下涂层，使植入式收集器的外表面更具生物惰性：金或铂、聚对二甲苯-C、聚(乙二醇)(PEG)、磷酰基胆碱、聚环氧乙烷聚合物、例如D-甘露醇封端的烷硫醇的自装配单层(SAM)，如本文他处已经描述。
通过非限制性例子方式，收集部件可以由光纤或波导、光管或多种这类部件组成。例如，仅考虑散射效应，位于皮肤表面以下300μm的内具有数值口径(NA)为0.5的单根500μm直径光纤可能能够捕获最多约2％的来自入射到皮肤表面的准直光束的光。因此，可能需要1W电源功率以捕获20mW，并需要1.3W/mm2的表面辐照度。这种效应附加地改善系统中每根光纤。例如，4根这样的光纤可以降低按相同因子4所要求的表面入射光功率并且仍然捕获20mW。当然，这种并不在靶处增加所递送的亮度，但是可以提供待递送并分布在靶处的更多功率，如环周照明时可能做到的那样。应当知道，不向系统增加能量的情况下不能提高亮度是一个基本物理定律。如描述的那些，多根光纤可以用来借助多个递送段向施加器供应光，如本文他处描述。
数目更多的光收集件，如上述实施方案中描述的光纤波导，也处于本发明的范围内。
与图38的实施方案相似，图84中显示一个替代实施方案。在展示性示例实施方案中显示，来自外部光源ELS的光线LR离开外部光源ELS、遇到外边界EB(如皮肤的角质层和/或表皮并随后穿过皮肤-表皮结DEJ)抵达植入式光收集器PLS的近端表面，其中近端收集表面划分成独立的断面，所述断面各自向可操作地与施加器A连接的波导和/或递送段DSx提供输入以照亮靶组织N。
图85显示与图X类似的替代实施方案，其中植入式光收集器PLS并未再划分成独立断面，反而通过单一输入通道向施加器A供应光。递送段DSx未显示，但是可以在又一个实施方案中利用。
表面冷却技术和装置可以在本发明的进一步的实施方案中使用以降低可能由位于皮肤-表皮结合部处的黑色素光学吸收引起的附带性热损伤的风险。已经其他地方描述了基本的皮肤冷却方法。通过非限制性例子方式，例如由完整并入本文的美国专利号5,486,172；5,595,568和5,814,040描述的那些。
图86显示一个与图85实施方案相似的本发明替代性实施方案，不过添加皮肤冷却部件SCE。皮肤冷却部件SCE显示与皮肤表面直接接触，但是不必要直接接触，如已经在上文刚才提到的前述参考文献中描述。与外部光源ELS相似，皮肤冷却部件SCE也可以与系统控制器和供电电源连接。通过调节冷却量和/或冷却温度以及相对来自外部光源ELS的照明光的持续时间和定时，使用者可以将皮肤冷却部件SCE的参数编程以改善舒适和有效性。外部应当理解等同于体外。
在替代实施方案中，组织透明化剂，如本文他处描述的那些，可以用来改善光穿过组织的传输以便由植入的光收集装置收集。通过非限制性例子方式，可以使用以下组织透明化剂：甘油、基于聚丙二醇的聚合物、基于聚乙二醇的聚合物(如PEG200和PEG400)、聚二甲基硅氧烷、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、某些不透光的X射线造影介质(如Reno-DIP、Diatrizoate葡甲胺)。例如，将PEG-400和Thiazone以9:1比率局部施加15-60分钟可以用来减少人皮肤的散射，以通过植入式集光器改善总体光传输。
参考图32，描述一个框图，所述框图描述图示植入式壳体H例子的多种组件。在这个例子中，植入式刺激器包括光刺激发生器(它可以包括或可以不包括光源，如本文他处描述)的处理器CPU、存储器MEM、供电电源PS、遥测模块TM、天线ANT和驱动电路DC。壳体H与一个递送段DSx连接，不过它并非必需如此。它可以是如此含义下的多通道装置，即它可以配置成包含可以递送不同光输出的多条光路(例如，多个光源和/或光波导或导管)，其中某些光输出可以具有不同波长。可以在不同的执行中使用更多或更少的递送段，如，但不限于一根、两根、五根或更多根光纤，并且可以提供相关的光源。递送段可以为从壳体可拆卸或是固定的。
存储器(MEM)可以存储由处理器CPU执行的指令、由传感电路SC处理并从传感器所获得的光学数据和/或传感器数据，如电池水平、放电率等，和/或关于治疗患者的其他信息，其中所述传感器同时位于壳体内部并且部署在壳体(H)外部，可能在施加器A中，如光传感器和温度传感器。处理器(CPU)可以根据存储于存储器(MEM)中的多个程序或程序组中选择的一个或多个程序或程序组，控制驱动电路DC向光源(未显示)递送功率。如先前所描述的，光源可以对于壳体H是内部的，或远距离位于施加器(A)中或其附近。存储器(MEM)可以包括任何电子数据存储介质，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存等。存储器(MEM)可以存储程序指令，其中当由处理器(CPU)执行时，所述程序指令引起处理器(CPU)执行授予处理器(CPU)和其子系统的多种功能，如决定光源的脉冲调制参数。
电连接可以借助电馈通EFT(如，通过非限制性例子方式，来自Bal-SEAL的植入式接触系统)穿过壳体H。
根据本公开中描述的技术，存储器(MEM)中存储的信息可以包括关于患者先前已经接受过的治疗的信息。根据本公开，存储这类信息对后续治疗是有用的，例如，以使临床医生可以提取存储的信息以确定在他/她最后观察期间向患者施加的疗法。处理器CPU可以包括一种或多种微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他数字逻辑电路。处理器CPU控制植入式刺激器的运行，例如，控制刺激发生器以根据从存储器(MEM)取回的所选择的程序或程序组递送刺激疗法。例如，处理器(CPU)可以控制驱动电路DC以递送光学信号，例如，如刺激脉冲，其具有由一个或多个刺激程序指定的强度、波长、脉冲宽度(如果适用)和速率。处理器(CPU)还可以控制驱动电路(DC)以借助递送段(DSx)的子集并且在由一种或多种程序指定刺激的情况下有选择地递送刺激。如前述的，不同的递送段(DSx)可以指向不同的靶组织部位。
通过非限制性例子方式，遥测模块(TM)可以包括允许植入式刺激器和每个临床医生编程器模块和/或患者编程器模块(一般称作临床医生或患者编程器，或“C/P”)之间双向通讯的射频(RF)收发机。上文参考图3描述更一般的形式如控制器布局(P/C)的输入/输出(I/O)方面。遥测模块(TM)可以包括具有多种形式中任一形式的天线(ANT)。例如，天线(ANT)可以由嵌入与医疗装置接合的壳体中的导电线圈或金属丝形成。备选地，天线(ANT)可以安装在携带植入式刺激器的其他组件的电路板上或采取电路板上电路迹线的形式。以这种方式，遥测模块(TM)可以允许与编程器(C/P)通讯。考虑到能量需要和适度的数据速率要求，遥测系统可以配置成使用感应耦合以提供遥测通讯和用于再充电的功率，不过出于解释性目的，图32中显示单独的再充电电路(RC)。图33中显示一个替代性布局。
参考图33，175kH的遥测载波频率与常见ISM波段相符并且可以在4.4kbps使用通断键控以充分保持在调控限制内。本文他处讨论替代性遥测模式。上行可以是跨谐振调谐线圈的H-桥驱动器。遥测电容器C1可以与更大的再充电电容器C2平行安置，以提供50–130kHz的调谐范围用于优化RF功率再充电频率。由于槽电压的大动态范围，开关S1的执行采用串联连接的nMOS和pMOS晶体管以避免任何寄生漏电。当开关断开时，pMOS晶体管的栅极与电池电压VBattery连接，并且nMOS的栅极接地。当开关接通时，pMOS栅极处于负电池电压-VBattery，并且nMOS栅极由充电泵输出电压控制。开关的接通电阻设定成小于5Ω以维持适宜的槽品质因数。用大型nMOS晶体管执行的电压限制器可以并入电路中以设定略高于电池电压的全波整流器输出。整流器的输出随后可以通过调节器对再充电电池充电。
图34涉及驱动电路DC的实施方案，并且可以使其成为单独的集成电路(或“IC”)、或专用集成电路(或“ASIC”)或它们的组合。
如这个非限制性例子中所显示的，输出脉冲串或群的控制可以由状态机用传自微处理器的参数本地管理。大部分的设计约束由输出驱动DAC施加。首先，需要稳定电流以供系统参考。在芯片上生成和整理的100nA直流用来驱动参考电流发生器，所述参考电流发生器由基于R-2R的DAC组成以生成具有最大值5A的8比特参考电流的。参考电流随后在电流输出级中以设计为最大值40的Ro和Rref比放大。选择芯片上基于传感电阻器的架构(on-chipsense-resistor-basedarchitecture)用于电流输出级以消除保持输出晶体管处于饱和状态的需求，减少电压余量(headroom)要求以改善功率效率。该架构在输出驱动镜像中使用薄膜电阻(TFR)以增强匹配。为了实现精确镜像，可以通过放大器的负反馈迫使节点X和Y相同，所述负反馈在Ro和Rref上产生相同的电压降。因此，输出电流IO和参比电流Ire之比等于Rref和Ro比。
电容器C保持在预充电阶段中获得的电压。当节点Y处的电压精确地等于节点X处的稍早的电压时，C上储存的电压适当地偏置P2的栅极，以使它平衡Ibias。例如，如果跨RO的电压低于原始Rref电压，P2的栅极导通，从而允许Ibias流向P1的栅极上，产生到达RO的更多电流。在这个实施方案的设计中，通过使用10pF大容量电容器使电荷注入最小化。该性能可以最终受电阻匹配、漏电和有限放大增益限制。采用512个电流输出级，光学刺激IC可以用独立电源驱动用于激活和抑制的两路输出(如图34中所显示)，每一个递送最大电流51.2mA。
备选地，如果光学元件上的最大反馈偏压可以抵挡另一个元件的电压降，那么该装置可以按反相驱动(一个作为槽，一个作为源)并且最大电流超过100mA。刺激率可以从0.153Hz调整至1kHz，并且脉冲或脉冲群持续时间可以从100s调整至12ms。然而，刺激输出脉冲串特征中的实际限制最终由充电泵的能量转移设定，并且当配置治疗性方案时通常应当考虑这一点。
壳体H(或施加器，或通过远程安置的系统)还可以含有加速计以向壳体中常驻的控制器提供传感器输入。这对于调节和精细控制例如高血压装置或用于调节起搏器是有用的。可以在光遗传控制下在解剖元件处或其附近远程安置加速计，并且加速计可以位于施加器内部或其附近。在检出的运动明显时，系统可以改变其编程以适应患者的意图和提供更强或更弱的刺激和/或抑制，如当前特殊情况所需要的。
壳体H还可以进一步含有与施加器一起使用的射流泵(未显示)，如本文前述。
针对患者和/或医师的外部编程装置可以用来改变已植入壳体的设置和性能。类似地，植入的装置可以与外部装置通讯以传递关于系统状态和反馈信息的信息。这可以配置成基于PC的系统或单独系统。在任何一种情况下，系统通常应当借助遥测模块(TM)的遥测电路和天线(ANT)与壳体通讯。如适宜，患者和医师均可以利用控制器/编程器(C/P)设定刺激参数如治疗持续时间、光强度或振幅、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲群长度和脉冲群速率。
一旦建立通讯连接(CL)，MMN编程器/控制器和壳体之间的数据传输可以开始。这类数据的例子是：
1.从壳体至控制器/编程器：
a.患者用法
b.电池寿命
c.反馈数据
i.装置诊断(如通过发射器对面的光传感器进行的直接光传输测量)
2.从控制器/编程器至壳体：
a.基于装置诊断的更新的照明水平设置
b.脉冲方案的改变
c.嵌入式电路的再配置
i.如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他集成或嵌入式电路
通过非限制性例子方式，低功率和/或低频率的近场通讯如ZigBee可以用于遥测。身体的组织具有非常明确的电磁响应。例如，肌肉的相对介电常数显示单调双对数频率响应或色散。因此，有利的是在≤1GHz频率范围中运行嵌入式遥测装置。在2009年(并且随后在2011年更新)，在植入式系统中的专用在用于无线生物遥测的一部分EM频谱的USFCC，称作医疗装置无线通讯服务(称作“MedRadio”)。使用这类遥测的装置可以称作“医用微功率网络”或“MMN”服务。目前保留的频谱是在401–406、413–419、426–432、438–444、和451–457MHz范围内，并且提供这些批准的带宽：
●401–401.85MHz：100kHz
●401.85–402MHz：150kHz
●402–405MHz：300kHz
●405–406MHz：100kHz
●413-419MHz：6MHz
●426-432MHz：6MHz
●438-444MHz：6MHz
●451-457MHz：6MHz
规则没有指定MedRadio装置的通讯方案。但是，应当理解FCC规定：
●MMN不应当对其他在413-419MHz、426-432MHz、438-444MHz和451-457MHz频段运行的批准基站造成有害干扰。
●MMN必须接受来自其他在413-419MHz、426-432MHz、438-444MHz和451-457MHz频段运行的授权基站的干扰。
●MMN装置可以不用来将信息中继至并不作为使用413-419MHz、426-432MHz、438-444MHz和451-457MHz频带的MMN的部分的其他装置。
●MMN编程器/控制器可以与另一个MMN的编程器/控制器通讯以协调无线链接共享。
●植入的MMN装置仅可以与用于它们的MMN的编程器/控制器通讯。
●植入的MMN装置可以不与另一个植入的MMN装置直接通讯。
●MMN编程器/控制器可以仅控制一位患者内部的植入装置。
有趣地，这些频带在如联邦政府和私人用地移动无线电通讯、联邦政府雷达和远程无线广播电台的主要基础上用于其他目的。最近显示，更高的频率范围在植入式医疗装置中对遥测和无线电力传输也是适用和有效的。
可以借助植入物本身中的磁开关，使得MMN不干扰外场或不受外场干扰。这种开关可以仅在MMN编程器/控制器紧邻植入物时才激活。这种还提供了改进的电效率，原因在于仅磁开关触发时才限制发射。巨磁致伸缩(GMR)装置在5和150高斯之间的激活场强时可用。这一般称作磁运行点。GMR装置中存在固有的磁滞现象，并且它们还显示出一般约为运行点场强的一半的磁释放点范围。因此，利用接近该运行点的磁场的设计将易受壳体和MMN编程器/控制器之间距离的灵敏度影响，除非将该磁场成形以适应这种灵敏度。可替代地，可以增加MMN编程器/控制器的场强以提供对它和植入物之间位置/距离的降低的灵敏度降低。在又一个实施方案中，可以使得MMN需要某个频率的磁场以改善该装置的安全谱和电效率，从而使其不易受游走磁暴露影响。这可以通过在开关输出处提供调谐电路电路(如L-C或R-C电路)实现。
可替代地，可以使用另一个类型磁装置作为开关。通过非限制性例子方式，可以使用MEMS装置。可以构建悬臂式MEMS开关，从而可以使得MEMS的一个部件借助其磁化率物理接触MEMS的另一个面，类似于小型化磁簧开关。可以通过在支撑的悬臂件的顶端沉积铁磁材料(如，但是不限于镍、铁、钴、镍铁和钕铁硼)，使得悬浮的悬臂具有磁敏感性。也可以通过悬臂长度调谐这种装置，从而仅当悬臂的振荡在悬臂天然共振之外的频率由振荡磁场驱动时，它才产生接触。
可替代地，可以使用红外敏感开关。在本发明这个方面的这个实施方案中，光电二极管或光导体可以暴露于壳体的外表面并且红外光源可以用来激活用于MMN的通讯连接。由于红外光的降低的散射，红外光比可见光更轻易穿透身体组织。然而，水和其他固有发色团具有贪婪吸收作用，具有在960、1180、1440和1950nm处的峰值，如图35的波谱中所示(1018)，其中水光谱是700-2000nm并且脂肪组织的光谱是600-1100nm。
但是，组织中的穿透深度更受其散射特性影响，如图36的波谱中所显示(1020)，所述波谱显示对于人皮肤的光学散射谱，包括来自Mie(尺寸与光波长相似的元件)和瑞利(尺寸与光波长小的元件)散射效应的各种组分。
当避免以上提到的峰值时，这种在光学散射中的相对单调的减少远超过吸收。因此，可以优选在800–1300nm范围内运行的红外(或近红外)发射器。这个波谱范围称作皮肤的“光学窗口”。
如37图中显示(1022)的，这种系统还可以利用电子电路用于遥测，并且不仅仅利用传感开关。基于光学信号，这种系统可以在高数据吞吐率下运行。
一般地，连接的信噪比(SNR)定义为
SNR i = I S I N = P S R I N e l e c + P N a m b R
其中Is和IN是分别由入射信号光功率和光电二极管噪声电流产生的光电流，Ps是接收的信号光功率，R是光电二极管响应率(A/W)，INelec是用于接收器的输入参考噪声和PNamb是因干扰光源(如环境光)所致的入射光功率。
PS可以进一步定义为
P s = &Integral; A T P T x J R x &lambda; &eta; &lambda; d A
其中PTx(W)是传输的脉冲的光功率，JRxλ(cm-2)是在波长λ处组织的光学空间冲击响应通量，ηλ是在λ处解释光器件/光学滤波器中任何无效性的效率因数(ηλ≤1)，以及AT表示接收器光器件对信号积分的组织面积。
影响总的信号光电流和它们与系统水平设计参数的关系的上述因素包括发射器波长、发射器光功率、组织效应、透镜大小、发射器-接收器不对准、接收器噪声、环境光源，光电二极管响应率、光域滤波、接收器信号域滤波、线路编码和光电二极管及发射器选择。可以独立地操控这些参数的每一个以确保将获得用于给定设计的恰当信号强度。
最可能产生干扰的光源具有由相对低的频率组成的信号功率(例如日光：DC；荧光灯：频率达到数十或数百千赫)，并且因此可以通过在信号域中使用高通滤波器并使用更高频率的数据传输被排除。
通过非限制性例子方式，发射器可以选自VCSEL、LED、HCSEL。VCSEL通常比其他光源具有更高亮度以及更高能效并且它们能够进行高频调节。这种光源的例子是来自Finisar，Inc.在型号识别码“HFE4093-342”下出售的装置，该装置在860nm运行并提供≤5mW的平均功率。也可用其他光源，还可以使用多种接收器(检测器)。下表中列出一些非限制性例子。
通过使用非接触式寄存系统可以改善遥测发射器与接收器的对准，其中非接触式寄存系统如具有下述壳体的协调磁体阵列，所述壳体与控制器/编程器中的传感器相互作用以向对准该装置的使用者提供位置信息。以这种方式，可以减少整个系统的总体能量消耗。
尽管甘油和聚乙二醇(PEG)减少人皮肤中的光学散射，但是它们的临床应用非常有限。甘油和PEG透过完整皮肤的渗透是非常少的且极端缓慢的，因为这些物质是亲水的并且难以渗透亲脂角质层。为了增强皮肤渗透，需要将这些物质注入真皮或不得不以机械方式(例如，胶带剥离、光研磨)或热方式(例如，铒:钇-铝-石榴石(YAG)激光消融)等移除角质层。这类方法包括胶带剥离、超声、离子导入、电穿孔、微晶磨皮、激光消融、无针注射枪和光机械驱动的化学波(如称作“光穿孔”的方法)。可替代地，可以使用阵列中或辊上所含的微针(如微针装置)以减少渗透障碍。微针装置如此设置，从而其192个针头的每一个具有70μm直径和500μm高度。这些微针均匀地分布在2cm宽×2cm直径圆柱辊的顶部。在相同皮肤区域上应用10至15次后，微针辊的标准使用一般产生240穿孔/cm2的穿孔密度。尽管这类微针方案确定是有作用和有价值的，但是如果可以将透明化剂简单地局部施加到完整皮肤上并此后跨角质层和表皮迁移至真皮，则将改进临床用途。可单独使用或在预聚合物混合物如聚二甲基硅氧烷(PDMS)中使用美国食品药品管理局(FDA)批准的基于聚丙二醇的亲脂性聚合物(PP)和基于PEG的亲水性聚合物，二者均具有与皮肤胶原蛋白折射率(n＝1.47)密切匹配的折射率。PDMS是光学透明的，并且总体上认为是惰性、无毒和不可燃的。它偶尔叫做聚二甲基硅氧烷并且是几种类型的硅油(聚合的硅氧烷)之一，如稍早部分中详述的。PDMS的化学式是CH3[Si(CH3)2O]nSi(CH3)3，其中n是重复单体[SiO(CH3)2]单位的个数。这些光学透明化剂向适当治疗的皮肤的渗透耗时约60分钟，以实现高度的散射减少和相应的光传送效率。考虑到这一点，利用这种方案的系统可以配置成在一段足以建立光学透明的时间后并在足够体积中以名义上维持它自始至终贯穿治疗暴露或在治疗暴露期间，激活其照明。可替代地，可以告知患者/使用者在使用系统之前将其皮肤处理足够的时间。
可替代地，微针辊可以配置为具有附加的中央流体室，所述中央流体室可以含有与针头连通的组织透明化剂。通过允许借助微针直接注射组织透明化剂，这种布局可以提供增强的组织透明化。
在施加器佩戴于身体外部的情况下，压迫绷带样系统可以将暴露的发射器和/或施加器推入含有表面下光遗传靶的组织中，以借助压力所致的组织透明化提供增强的光穿透；如对于本文所述的一些临床适应症如乳房过小、勃起障碍和神经性疼痛情况下可能是这样。这种布局也可以与组织透明化剂组合用于提高效果。可承受的压力的程度必定为随临床应用和其部署部位的函数。可替代地，光源压缩至靶区域中的组合也可以与一个植入的递送段或多个递送段组合，这还起到从外部光源收集光以递送至施加器的作用。这种例子在图38中显示，其中将外部光源PLS(可以是递送段的远端或是光源本身)安置成与患者的外边界EB接触。PLS发射光至身体中，在这里，光可以由收集装置CA(其可以是透镜、集中器或收集光的任何其他装置)收集，用于沿主干波导TWG(其可以是一束光纤或其他这类布局)传播，所述主干波导TWG随后分裂成独立的过渡递送段BNWGx，其转而递送光至靠近靶N的施加器Ax。
图87显示一个实施方案，其中将外部充电装置安装在衣物上以便简化患者使用，该外部充电装置包含固定装置，所述固定装置可以选自，但不限于背心、悬带、皮带、衬衫和裤子。固定装置MOUNTINGDEVICE还包括无线功率传输发射元件EMIT(如但不限于磁线圈或电流承载板)，所述EMIT基本上位于植入的功率接收模块(如由壳体H示意性例子代表)附近，所述功率接收模块设置成可操作地与递送段DS连接。在壳体H内部，可以是供电电源、光源和控制器，从而控制器通过控制到达的电流激活光源。可替代地，功率接收模块可以位于施加器处(未显示)，尤其当施加器配置成含有光源时。
电突触是两个紧邻神经元之间的机械和电导连接，这种连接在突触前神经元和突触后神经元之间的狭窄间隙处形成，称作间隙连接。在间隙连接处，这类细胞彼此靠近约3.5nm以内，这个距离比化学突触处分隔细胞的20至40nm距离短得多。在许多系统中，电突触系统与化学突触共存。
与化学突触比较，电突触更快地传导神经冲动，但是不同于化学突触，它们不具有增益(突触后神经元中的信号等于或小于原始神经元的信号)。电突触经常在需要最快可能反应(如防御反射)的神经系统中，以及在需要细胞亚群的协调行为(如在星形细胞中的钙波传播时等)的情况下发现。电突触的重要特征是大部分时间它们是双向的，即它们允许冲动以任一方向传输。但是，某些间隙连接仅允许在一个方向上通讯。
通常，离子载有的电流可能借助这种类型的突触以任一方向行进。然而，有时这些连接是整流突触，它们含有响应于去极化而打开并阻止电流以两个方向的之一行进的电压依赖性门。一些通道还可以响应于增加的钙(Ca2+)或氢(H+)离子浓度而关闭，从而不将损伤从一个细胞扩散到另一个细胞。
本发明的某些实施方案涉及系统、方法和装置，所述系统、方法和装置提供突触整流的光遗传控制以提供对光遗传神经刺激和电神经刺激的改进控制。
神经刺激，如电刺激(“e-stim”)，可以在神经元中造成可以表征为逆向刺激和/或顺向刺激的双向冲动。即，动作电位可以触发沿神经元以两个方向传播的脉冲。但是，光遗传抑制与刺激组合的协同使用可以通过使用光遗传抑制抑制或消除游走信号，仅允许想要的信号越过靶位置传播。这可以使用我们将称之为“多施加器装置”或“多区装置”按照多种方式实现。稍早确定这类装置中所用各个元件的功能和特征。
在第一实施方案中，多施加器装置配置成沿靶神经N对于每个相互作用区Zx利用的独立施加器Ax，如图39A中显示。一个例子是在两个端部(A1，A3)上使用光遗传施加器和并在中间使用电刺激装置(A2)。选择这个例子以代表一种类属情况，其中所需的信号方向可以是在兴奋性电极的任一侧上。可以通过在中间施加器A2的对侧上从施加器选择性施加光遗传抑制，选择允许的信号方向。在这个非限制性例子中，游走性冲动EI是在刺激套箍A2的RHS上，行进至右方，如箭头DIR-EI所示，并且穿过由A3覆盖的靶的部分f，并且所需的冲动DI在A2的LHS上，行进至左方，如箭头DIR-DI所示，并且穿过由A1覆盖的靶的部分f。A3的激活可以起到借助信号的光遗传抑制不准许EI传输(即抑制它)的作用。类似地，A1的激活而非A3可以起到抑制所需冲动DI的传输并允许游走性冲动EI传播的作用。因此，在这个三施加器布局中维持双方向性，使它成为用于控制冲动方向的灵活布局。这种灵活性可能并非总是临床上需要的，并且可以使用更简单的设计，如后续段中解释。这个抑制/阻抑信号可以伴随电刺激或作为其先导，如由治疗靶的特定动力学决定。也可以如此产生每个施光器，以使它能够通过利用两种光谱上不同的光源来激活靶中其相应的视蛋白，提供光遗传激发和抑制。在这个实施方案中，每个施加器Ax由其自身的递送段DSx服务。这些递送段DS1、DS2和DS3充当光和/或电的导管，如由存在的施加器的类型决定。如先前所描述，递送段连接至壳体，所述壳体含有为提供功率供应、处理、反馈、遥测等所需要的电组件和/或光电组件。可替代地，施加器A2可以是光遗传施加器并且施加器A1或A3可以用来阻抑游走信号方向。
或者，如上文提到，当疗法决定仅需要单一方向时，可能需要仅一对施加器。参考图39B的实施方案，维持上文描述的所需冲动DI和游走性冲动EI的指向性。然而，施加器A3不存在，因为认为所需冲动DI的指向性是固定的如向左，并且将施加器A2用于游走性冲动EI的光遗传抑制，如先前所描述。
或者，参考图39C的实施方案，可以使用单个施加器，其中电激活区和光激活区Z1、Z2、和Z3在空间上分离，但是仍然含于单个施加器A内部。
另外，本文所述的联合电刺激和光刺激也可以用于术中测试抑制作用，其中递送电刺激并通过施加光抑制它以验证植入物和光遗传抑制作用正常工作。这个可以使用先前对外科手术期间测试所描述的施加器和系统进行，或此后，根据医学约束条件和/或患者癖好和/或正在治疗的病状进行。一个多施加器或多区施加器或多个施加器的组合还可以确定所述一个施加器或多个施加器内部的哪个独立光源元件可能是抑制神经功能的最有效和/或最高效手段。即，可以使用电刺激装置作为系统诊断工具，以通过使用发射器或一组发射器，借助光遗传抑制作用抑制或尝试抑制诱导的刺激作用并且确定或测量患者反应或靶反应以观察最佳使用组合，检验一个多射器系统或分布式发射器系统内部的不同发射器和/或施加器的作用。随后可以使用这种最佳组合作为输入以通过外部控制器/编程器，借助抵达壳体的遥测连接设置系统。或者，可以同样地确定单个发射器或一组发射器的最佳脉冲调制特征并将它们部署到植入的系统。
在一个实施方案中，可以如此设置一个系统，从而抑制性和兴奋性探测器和/或施加器均是用来照亮位于靶组织内部含有光激活性离子通道的细胞的光探测器。在这种布局中，可以使用光遗传技术修改细胞，如本文他处已经描述，特别地就治疗心源性高血压而言。
这种系统的又一个实施方案可以是在迷走神经上接合一个施光器或多个施加器，以通过临近CNS安置兴奋性施加器并远离兴奋性施加器安置抑制性施加器，向脑发送递增刺激信号，同时抑制递降信号。例如，兴奋性施加器可以向神经束的表面供应标称450±50nm光的10-100mW/mm2范围内的光照，以激活迷走神经内部靶细胞胞膜中的阳离子通道，同时抑制性施加器供应标称590±50nm光的10-100mW/mm2范围内的光照，以激活靶细胞胞膜中的Cl-离子泵，以抑制游走性递降信号抵达PNS。
在替代实施方案中，可以在兴奋性探测器之前激活抑制性探测器以偏置该神经以抑制游走信号。例如，兴奋性探测器之前至少5ms激活抑制性探测器为Cl-泵针对视蛋白如eNpHR3.0循环至少一次分配时间，因此可能允许更稳健地抑制游走信号。其他视蛋白具有不同的时间常数，如本文他处描述，并因而具有不同的激发前活化时间。
或者，可以如此设置一个系统，从而仅抑制性或兴奋性探测器和/或施加器是用来照亮位于靶组织内部含有光激活性离子通道的细胞的光探测器，而其他探测器是电探测器。在刺激施加器是电探测器的情况下，可以使用常见的神经刺激参数，如通过引用方式明确并入本文的美国专利申请号13/707,376和13/114,686中描述的那些。通过引用方式明确并入本文的美国专利号6,516,227和6,993,384中描述刺激探测器的运行，包括合适输出电路的备选实施方案，所述输出电路用于执行产生具有规定振幅和宽度的刺激脉冲的相同功能。通过非限制性例子方式，可以使用驱动电神经抑制探测器的参数，如通过引用方式明确并入本文的美国专利申请号12/360,680中描述的那些。当使用电探测器实现神经抑制时，该装置可以按称作“高频率去极化阻断”的模式运行。通过非限制性例子方式，关于驱动高频率去极化阻断电探测器参数的细节，可以参考KilgoreKL和BhadraN，HighFrequencyMammalianNerveConductionBlock:SimulationsandExperiments，EngineeringinMedicineandBiologySociety，2006.EMBS'06.28thAnnualInternationalConferenceoftheIEEE，第4971–4974页，所述通过引用的方式明确并入本文。
在其他实施方案中，传感器可以用来以闭合环方式确定游走信号抑制量以调节抑制性系统参数。这种系统的例子在图X中显示，其中传感器SEN位于抑制探测器附近确定游走性神经信号抑制作用的度。传感器SEN可以设置成例如通过使用ENG探测器测量神经信号。它或者是设置成直接或间接监测物理治疗结果的治疗性传感器。通过非限制性例子方式，这种治疗性传感器可以是ENG探测器、EMG探测器、压力换能器、化学传感器、EKG传感器或运动传感器。认为直接传感器是直接监测治疗结果的一种传感器，如前述的化学传感器和压力传感器例子。间接传感器是间接监测治疗效果但不监测最终结果的一种传感器。这类种传感器是前述的ENG，EKG和EMG探测器例子，如本文他处已经就治疗心源性高血压所描述。
或者，治疗性传感器可以是允许患者至少或多或少决定光剂量和/或时程的患者输入装置。通过非限制性例子方式，在如肌肉强直的情况下，可以利用这种布置，其中患者可以控制光剂量和/或时程以提供他们认为控制给定情况的必要水平。
如本文就探测器和/或施加器放置方面所述，远端指更向外周放置，和近端至沿神经更靠中心放置。因而，位于激发探测器远端的抑制探测器可以用来提供递增神经信号，同时抑制递降神经信号。同等地，可以将这种布局描述为位于抑制探测器近端的激发探测器。类似地，位于抑制探测器远端的激发探测器可以用来提供递降神经信号，同时抑制递降神经信号。同等地，可以将这种布局描述为位于激发探测器近端的抑制探测器。递降信号以远离CNS指向PNS的传出方向行进，并且递增信号反之以传入方向行进。
可用于本发明中的兴奋性视蛋白可以包括红移去极化视蛋白，通过非限制性例子方式，包括C1V1和C1V1变体C1V1/E162T和C1V1/E122T/E162T；蓝色去极化视蛋白，包括ChR2/L132C和ChR2/T159C，以及含有ChETA替换E123T和E123A的这些蛋白质的组合；和包括ChR2/C128T、ChR2/C128A和ChR2/C128S的SFO。使用去极化阻断策略，这些视蛋白也可以用于抑制。通过非限制性例子方式，可用于本发明中的抑制性视蛋白可以包括NpHR、Arch、eNpHR3.0和eArch3.0。包括转运基序的视蛋白可以是有用的。通过非限制性例子方式，抑制性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子方式，刺激性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子方式，视蛋白可以选自Opto-β2AR或Opto-α1AR。
在一个实施方案中，光遗传治疗系统可以安装并用来通过选择性和可控地调节肾神经丛活动，控制心血管高血压。参考图40A-40B和图41，描述了人尿系统解剖学的某些方面，包括右肾(40)、左肾(42；在图40A中以部分截面视图显示)、右输尿管(44)、膀胱(46)和尿道(48)。图40B显示肾神经丛一般至少部分地包住每根肾动脉。右肾丛(50)以网样方式向下围绕右肾动脉扩展并通常包括右肾神经节(54)；类似地，左肾丛(52)通常以网样方式向下围绕左肾动脉扩展并通常包括左肾神经节(56)。图41显示将肾动脉(58)描述为肾(42)和主动脉(62)之间主要血管互连的放大局部解剖示意图。肾丛(52)通常在肾筋膜薄层(64)下方肾动脉周围存在。
原发性心血管高血压(术语“原发性”用于指称并非由另一种疾病引起的高血压)影响全球或许20-25％的成年群体，并且已经显示持续升高的血压水平导致许多有害临床结果。此前，用于治疗高血压的方法主要是药理学方式，常用药物处方包括利尿药、肾上腺素能受体拮抗剂、钙通道阻滞剂、肾素抑制剂，ACE抑制剂、血管紧张素II受体拮抗药、醛固酮拮抗剂、血管舒张药和α-2激动剂。对于某些患者，用这些药物类别中一种或多种药物治疗成功将其血压调至正常范围并且因此减低许多高血压所致后果的风险。然而，许多患者对这些药物疗法仍无反应。尽管采用激进药物方案，他们的高血压仍持续，并且他们因此继续走向改变人生的卒中、痴呆、肾衰竭和心力衰竭。在医师当中，将这类患者称作患有“难治性高血压”。
大约自从2008年以来，一种基于装置的治疗模式称作“肾去神经化”或“消融性肾去神经化”已经可用于难治性高血压患者。例如，某些方面在通过引用方式完整并入本文的美国专利号6,978,174中描述。基本上，这类手术涉及利用射频探测器如血管内导管，其中所述射频探测器穿过肾动脉安置以消融性摧毁毗邻肾动脉存在的肾神经丛部分。这个手术对高血压产生影响的原因是，肾正常从肾动脉神经丛接收神经信号，所述神经信号动态地设定一系列升高血压的过程。参考图42，这种相互关联的身体功能系列由医师称作“肾素-血管紧张素-醛固酮系统”。其附近带“+”指示符的要素表示对系统的刺激性信号；其附近带“-“指示符的要素表示对系统的抑制性信号。阻断肾神经丛中的神经冲动基本上是在这个过程的多个部分中设定停顿，以防止它出现，因而阻断身体升高血压的方法之一。具体而言，当心脏上半部分(心房)中的牵张感受器感知血压低时，它们发送神经冲动沿脊髓下行、经过5个脊神经根(T10–S2)、经过肾动脉神经丛并进入肾，活化球旁器(数百万个独立的球旁器)。球旁器通过分泌称作肾素的激素响应于神经冲动，如图42中所显示。肾素在血流中循环并充当酶，所述酶将肝脏细胞产生的蛋白质血管紧张素转化成其成熟形成，血管紧张素I。血管紧张素I也在血流中循环，并且当它进入肺时，它遇到将其转化成血管紧张素II的血管紧张素转化酶(ACE)。血管紧张素II经过血流循环并且由内衬小动脉的细胞的细胞膜上的受体识别。当血管紧张素II与这些小动脉衬层细胞接触时，它们通过触发围绕动脉的平滑肌细胞收缩发生反应，引起动脉收缩(变得更窄)。因此，血管紧张素II称作天然“血管收缩药”。使数百万根小血管同时收缩的效果是减少心血管系统总容量，这升高血压。血管紧张素II还以其他方式起到升高血压的作用，包括引起肾脏保留比它原本保留更多的流体，并增加心脏搏动的速率。
因此，通过阻止分泌肾素的信号抵达肾中产生肾素的细胞，阻断整个系统并且身体不能通过其天然途径升高血压。使用肾去神经化技术如此治疗的患者可以使得其血压有效降低并因而降低其诸多健康结局风险，但是他们还缺少在需要时升高血压的重要能力(即，由于永久消融或摧毁对象神经丛的部分，这种功能消失–无论好坏–并且这些患者面临相反问题的风险：低血压或过低的血压)。低血压可以导致昏厥、缺血性卒中和运动失能。另外，几乎与任何种类的消融治疗一样，组织的破坏可能涉及破坏手术中不想要损坏的组织(射频消融术在湿性狭小环境通常不是高度特异的)。因此，自2008年以来已经使用的肾去神经化手术可以解决一个问题(高血压)，但是产生其他问题，原因在于其缺少特异性和持久性。因此，需要一种可以可逆性阻断肾素-血管紧张素-醛固酮轴的布局：可以开启或关闭、依照某个效果范围调整和具有特异性的布局。可以使用光遗传技术以新的和前所未有的方式解决这个难题。
参考前图45，在一个实施方案中，一种治疗布局可以包括术前诊断和分析，如使用荧光透视法、放射线照相术、超声术、腹腔镜检查术或其他技术以详细理解血管系统和其他结构的肾循环和/或解剖学研究(74)。可以注射编码在肾丛的神经元中待表达的光响应性视蛋白的多核苷酸(76)，此后表达蛋白质的等待时间可以接踵而至(78)。在一个实施方案中，本文所列的视蛋白可以用于治疗高血压的光遗传方法。
随后可以安装光递送界面或施加器布局(80)，并且可以通过施加器递送照亮，以按照特异性和可控方式通过肾丛抑制高血压(82)。如上文描述，注射可以采取多种形式，包括用注射器从经皮肤位置直接注射入肾实质(图41的元件60)以便转染性摄入肾丛中、使用来自经皮肤或腹腔镜平台的注射器直接注射至肾丛或神经节的多个分支中、局部注射或施加载体溶液或凝胶到肾丛或神经节的多个分支上、或利用具有针头矩阵的可拆卸壳体或套箍注射，如参考例如图2A和2B中所述那样。还如上文所述的，照明布局、递送系统和主系统壳体可以采取几种形式。参考前图48，在一个实施方案中，例如，壳体(H)包含控制电路和电源；递送系统(DS)包含递送电力并监测信号的电引线，因为引线可操作地将壳体(H)与施加器(A)连接；施加器(A)优选地包含套箍型施加器，类似于参考图2A-2B所描述的那些，但是具有照明基底，或类似于参考图21A-21C所描述的那些。备选地，可以利用如参考图10A-10B所描述的那些布局。
通常，将选择视蛋白布局以促进通过施加器，响应于光施加，对相关肾神经丛的可控抑制性神经调节作用。因此在一个实施方案中，可以利用抑制性视蛋白如NpHR、eNpHR3.0、ARCH3.0、或ArchT、或Mac3.0。在另一个实施方案中，可以通过以过度活化模式利用刺激性视蛋白，实现抑制性模式，如上文所述。用于过度活化抑制作用的合适刺激性视蛋白可以包括ChR2、VChR1、某些阶跃函数视蛋白(ChR2变体，SFO)，ChR2/L132C(CatCH)、本文列出的兴奋性视蛋白或红移C1V1变体(例如，C1V1)，后者可以辅助照射穿透纤维组织，所述纤维组织可能相对肾丛的靶向神经解剖结构倾向于隐匿在施加器(A)中或包封施加器(A)。在另一个实施方案中，可以利用SSFO。SFO或SSFO区别在于，它可以具有延长持续数分钟至数小时时间的时域效应，所述时域效应可以从延长电池寿命方面辅助下游疗法(即，一个光脉冲可以得到持续时间更长的生理结果，导致通过施加器A施加的总光更少)。如上文所述，优选地，经由与注射模式结合的病毒转染递送相关的遗传物质，如上文所述。通过非限制性例子方式，抑制性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子方式，刺激性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子方式，视蛋白可以选自Opto-β2AR或Opto-α1AR。
使用的病毒可以是多种可用基因递送载体之一。考虑在递送视蛋白到支配肾的相关神经元部位中使用的病毒类型要考虑递送至神经元、选择性地仅递送至这些神经元、病毒载货转运、方法的安全性和将视蛋白有效表达延长的时间从而可以维持治疗性应用的能力。使用的一个病毒类型可以是腺相关病毒(AAV)，与其他潜在病毒相比，这些病毒具有多个优点，在于它们的DNA不随机整合至宿主细胞基因组中，这是有益的，因为它避免致癌结果的可能性。存在可以在本申请中使用的多个AAV血清型。可以将AAV1注入肾实质或动脉本身，在那里将它摄入其中存在的神经末梢；病毒将随后逆向运输至神经元细胞体，从而递送至宿主细胞核的单链DNA将转化成附加体性多联体，所述多联体将维持持续神经元一生。其他病毒血清型可以用于本申请中；特别优选向神经元细胞体逆向运输的能力、细胞趋性和低免疫原性水平的组合。AAV2已经常见地使用，AAV6显示较低的免疫原性，而AAV1、6、8和9显示高水平的逆向运输。最佳AAV血清型可以由本领域技术人员通过测试每种可获得的血清型并分析在神经元细胞体和轴突中的表达来确定。
其他病毒也可以用来递送目的转基因；这些病毒包括腺病毒、慢病毒和伪狂犬病毒或狂犬病病毒。这些病毒具有附加的优点：它们可以通过将它们的包膜蛋白替换为其他病毒的包膜蛋白或替换为嵌合包膜蛋白来假分型，所述嵌合包膜蛋白可以指导趋向特定细胞群。利用可以特异性转导支配肾的神经元的假分型病毒，可以获得更大的特异性，这是有益的，避免在肾动脉的其他细胞如平滑肌中表达视蛋白，所述其他细胞否则将响应于照明并可能影响所需的生理功能。即使多个细胞类型已经用病毒转导，也可以通过使用控制视蛋白表达的细胞类型特异性启动子实现特异性。允许普遍表达同时细胞类型之间差异微小的启动子如巨细胞病毒(CMV)启动子可以用于这项治疗性应用中。然而，可以使用指导对支配肾脏的神经元特异的表达的启动子，实现更大的选择性。这类启动子的例子包括但不限于人突触蛋白和神经元特异性烯醇化酶。对于选择的启动子，可以如需要那样限制表达以防止脱靶效应，同时视蛋白充分表达，从而可以在神经元中达到功能水平。对于特定的神经元细胞类型，可以利用多种启动子。例如对于运动神经元，可以成功地利用从鸡β肌动蛋白(CBA)、转录因子Hb9、“运动神经元存活”(SMN1)、甲基-CpG-结合蛋白-2(MeCP2)衍生的启动子结构域和转录因子Pax6、Nkx6.1、Olig2和Mnr2的启动子。对于感觉神经元，可以使用潜伏相关启动子2(LAP2)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)。也可使用如本文中列出的其他选择性启动子。
可以通过在构建体中使用特异性转运和靶向序列，实现在本申请中所用的构建体中的额外功能。由于视蛋白仅在神经元质膜上表达时才有功能，添加将促进视蛋白转运穿过ER、高尔基体并特别地到达质膜的信号序列可以引起最高效的表达。另外，可以并入指导视蛋白至特定区室如细胞体、轴突或树突的序列，这还可以增加视蛋白在所需位置的存在。
参考图43，可以使用腹腔镜手术抵达肾筋膜(64)和下方的肾动脉和肾神经丛，如腹腔镜照相机视图中所显示(70)，所述视图显示两个小型持握/切割工具通过一个或多个相对小的经皮肤端口(伤口)伸入对象解剖结构。参考图44，将套箍样施加器(A)围绕肾动脉(58)的周界与肾丛(52)的部分紧邻安装以促进光照，如通过优选植入患者内部以及例如在图48中显示的互连(DS)植入式系统壳体(H)指导，其中壳体(H)位于患者的骨盆附近。图48的实施方案还显示可以无线连接(即，使用感应技术)至壳体(H)用于编程、交换数据或感应式电池充电的外部编程器/通信器(94)。图48实施方案的特征还在于植入式血管内压力传感器(90)，如从Fraunhofer-Gesellschaft以商品名称“Hyper-IMS”可获得的那些，所述传感器可以经由电引线(88)与壳体(H)内部的控制器连接以促进闭合环高血压控制(即，可以使用传感器90监测血压并使用光遗传控制系统H、DS、A控制血压)，如图49中所述，其中传感器可以安装(96)并用于血压的闭合环控制(98)。
或者，系统可以设置成利用一个或多个在患者身体内部植入并设置成向供应植入式电源电力的无线电力传输感应器/接收器。
存在感应耦合和无线电力传输的多种不同模式。例如，存在非辐射共振耦合，如从Witricity可获得，或许多消费装置中存在的更多常规感应式(近场)耦合。全部这些模式视为处于本发明的范围内。提出的感应式接收器可以长时间植入患者中。因此，感应器的机械挠性可以需要类似于人皮肤或组织。已知生物相容的聚酰用于挠性基底。
通过非限制性例子方式，可以使用挠性印刷电路板(FPCB)技术，将平面螺旋感应器制成挠性植入式装置。存在许多种类的平面感应器线圈，包括但不限于；环箍、螺旋，曲折和封闭布局。为了汇聚两个感应器之间的磁通量和磁场，芯材料的磁导率是最重要的参数。随着磁导率增加，更多的磁通量和磁场在两个感应器之间汇聚。铁氧体具有高磁导率，但是不与微制造技术如蒸镀和电镀相容。但是，电沉积技术可以用于具有高磁导率的许多合金。特别地，Ni(81％)和Fe(19％)复合膜组合了最大磁导率、最小矫顽力、最小各向异性场和最大机械硬度。对于可以植入患者组织内部的包含挠性24平方mm的装置中所得到的约25μH自电感，可以将使用这类NiFe材料制造的示例性感应器设置成包括200μm电迹线宽度、100μm电迹线间距，并具有绕线数40。功率比与自电感直接成比例。
许多国家如日本和美国的无线电频率保护指南(RFPG)推荐在频率范围10kHz至15MHz的电磁场下因未接地金属物体所致的接触危害的电流限值。电力传输通常需要不高于数十MHz的载波频率以有效穿透皮下组织。
在本发明的某些实施方案中，植入的电源可以采取，或否则并入，存储足够电能的可再充电微型电池和/或电容器和/或超级电容器形式，以与外部无线电力传输装置一起使用时运行在植入物内部或与之关联的光源和/或其他电路。示例性微型电池，如从VARTA可获得的再充电式NiMH纽扣电池，处于本发明的范围内。超级电容器也称作电化学电容器。
图46显示一个实施方案，其中同时安装视蛋白遗传物质和施加器(84)以最小化患者接受手术的次数。
图47显示一个实施方案，其中借助施加器同时安装视蛋白遗传物质和施加器(86)，所述施加器还作为注射工具发挥作用(86)，如例如参考上图2A和图2B中所述那样。
参考图50，在手术如本文所述的那些手术中，通常可能遭遇解剖变异，并且因此，在患者具有额外肾动脉(100)的情况下在每根肾动脉放置三个施加器以控制相关肾丛部分是理想的。通过非限制性例子方式，抑制性视蛋白可以选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch、Arch3.0和ArchT。通过非限制性例子方式，抑制性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子方式，刺激性视蛋白可以选自：ChR2、C1V1-E122T、C1V1-E162T、C1V1-E122T/E162T、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。通过非限制性例子方式，刺激性视蛋白可以选自图62中列出的那些。通过非限制性例子方式，视蛋白可以选自Opto-β2AR或Opto-α1AR。可以控制光源以传输约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间、约0.1％和100％之间的工作周期和约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度。
图88A和图88B显示本发明的备选实施方案，其中套针和套管可以用来部署至少部分植入的系统用于光遗传控制肾神经丛，以便控制心源性高血压。套针TROCAR可以用来在手术入点之间产生穿过组织的通道，所述手术入路点可以对应于本发明元件(如施加器和壳体)的近似预期部署位置。可以将套管CANNULA与插入套针一同或在其后插入患者的组织中。套针可以在插入并安置套管之后移出以提供引入系统元件的开放管腔。套管CANNULA的开放管腔随后可以提供沿壳体和施加器之间路径定位递送段DS的工具。递送段DS末端可以被端帽ENDC覆盖。端帽ENDC可以进一步设置成包含射线不可透过的标记ROPM以增强装置在荧光成像和/或导引下的可视性。端帽ENDC可以提供防水密封以确保递送段DS或正在植入的其他系统组件的光学表面不退化。套管可以在植入递送段DS后取出。随后，递送段DS可以与布置到靶组织和/或壳体的施加器连接，如已经本文他处描述。在又一个实施方案中，端帽ENDC或递送段DS本身可以设置成还包含允许植入的装置牢固位于其位置内同时等待进一步操作和连接至系统剩余部分的临时组织固定元件AFx，如，但是不限于挂钩、尖头和倒钩。
图89显示类似于图88A及图88B的备选实施方案，进一步设置成利用附着至端帽ENDC的带倒钩组织固定元件AF。组织固定元件AF可以带倒钩，从而在连同套管CANNULA一起插入后，它仍将基本上在原位，所述组织固定元件在这个例子中显示为带尖端SHARP的皮下注射针，所述尖端是该装置在插入患者组织时的先导末端。组织固定元件AF的带倒钩部件插入组织中，基本上不允许取出递送段DS。在又一个实施方案中，可以使得组织固定元件AF响应于致动器，如触发机构(未显示)，从而它仅在启动时插入后才处于牢固地基本上保持在原位的布局，因此提供在初始植入期间更容易再定位的能力，并且与递送段DS的前向运动一起用于从组织释放它已经捕获的末端。递送段DS可以基本上位于套管CANNULA的中空中心管腔内部，或基本上在其略前方，如该示意性实施方案中所示。如本文所用，套管还指伸长件或递送导管。伸长递送导管可以是套管。伸长递送导管可以是导管。导管可以是可控导管。可控导管可以是机器人可控导管，其设置成具有机电元件，所述机电元件响应于操作员用与机电元件可操作连接的电子主输入装置下达的命令，引起转向进入伸长递送导管中。手术移植方法还可以包括取出伸长递送导管，留下递送段位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间。
本发明的备选实施方案可以包括在靶组织的细胞中使用SFO和/或SSFO视蛋白以影响肾丛的神经性抑制作用以治疗心源性高血压，这种系统可以包含双色照明系统以激活并且随后灭活光敏蛋白。如本文他处描述，阶跃函数视蛋白可以使用蓝光或绿光如标称450nmLED或激光光源活化，并且可以使用黄光或红光如标称600nmLED的激光光源失活。通过脉冲用于激活的第一光源以产生持续时间在0.1ms和10ms之间的激活脉冲，随后在来自第一光源的激活脉冲完成后1ms和100ms之间的时间，脉冲用于失活的第二光源以产生持续时间在0.1ms至10ms之间的失活脉冲，可以使这些颜色在时间上协调以产生过度刺激(去极化)阻断状态。或者，可以使用蓝光类似地失活某些抑制性视蛋白，如，但是不限于NpHR和Arch。
可以理解，可以从任何所述施加器、控制器/壳体、递送段和其他系统元件的组合设置用于肾神经抑制的系统，并且所述系统利用本文中限定的治疗性参数。通过非限制性例子方式，包括标称590nmLED光源的系统可以通过密封光学馈入装置，可操作地与一束37根100μm直径光纤组成的波导递送段连接，以将来自植入式壳体内部并且受其中控制器控制的光传播到由多个输出耦合器组成并配有反射套管的轴向轧制的平板式施加器，所述反射套管可以设置在肾动脉的表面上或其外部以采用0.1-10ms之间的脉冲持续时间、20-50％之间的工作周期和在肾动脉表面5-20mW/mm2之间的辐照度照亮靶组织内部含有NpHR视蛋白的细胞。
图XX显示用于借助光遗传抑制肾神经丛而治疗心源性高血压的系统的备选示例实施方案，其包含如相对于图10-26、图31-34、图37、图40-50、图64-69、图73-75和图87-89更详细描述的元件。将施加器A,如相对于图18和图21-23更详细描述的展开时10mm宽和40mm长的卷绕平板式施加器,围绕如相对于图40-50更详细描述的肾动脉58部署，所述肾动脉含有肾42的肾丛52。施加器A还包含内表面IS和外表面OS，如相对于图21B更详细描述，其中外表面OS可以至少是设置成使逸出的光(remittedlight)再循环回到靶组织N(在这个例子中，是肾丛52)的部分反射表面。施加器A还包含传感器SEN1，如相对于图24和图69更详细描述。将光借助递送段DS递送至施加器A，如相对于图10-21更详细描述。连接器C设置成可操作地耦合来自递送段DS的光至施加器A，如相对于图10A和图64-68更详细描述。递送段DS还包含括起伏U，如相对于图17B和图82-82更详细描述。递送段DS还设置成包含在壳体H的传感器SEN1和控制器CONT之间的信号线SW。因此，连接器C进一步设置成也提供电连接。递送段DS借助光学馈入装置OFT可操作地与壳体H连接，如相对于图73-75更详细描述。与光束组合器BC组合后，将光从壳体H内部的光源LS1和LS2提供至递送段DS，如相对于图16更详细描述。光源LS1和LS2可以设置成LED和/或激光器，所述LED和/或激光器提供光谱不同的输出以激活和/或失活驻于靶组织52内部的视蛋白，如在本文中他处更详细描述。为清晰起见，壳体H内部显示的控制器CONT是相对于图32-34更详细描述的控制器的简化形式。外部临床医生编程器模块和/或患者编程器模块C/P可以通过遥测模块TM，借助天线ANT通过通讯连接CL与控制器CONT通讯，如相对于图31-32和图39更详细描述。电源PS，为清晰起见未显示，可以使用外部充电器EC无线再充电，如相对于图31-31-34更详细描述。另外，外部充电器EC可以设置成驻留在固定装置MOUNTINGDEVICE内部，如相对于图87更详细描述。固定装置MOUNTINGDEVICE可以是裤子，如针对这个示例性实施方案特别充分地设置。外部充电器EC以及外部临床医生编程器模块和/或患者编程器模块C/P和固定装置MOUNTINGDEVICE可以位于体外间隙ESP内部，而系统的剩余部分被植入并且可以位于体内间隙ISP内部，如相对于图31和图70更详细描述。该系统还可以包含驻于股动脉内部的原位植入的血压传感器90，如相对于图48更详细描述。植入式血管内压力传感器90，如从Fraunhofer-Gesellschaft以商品名称“Hyper-IMS”可获得的那些，可以借助电引线(88)与壳体(H)内部的控制器连接以促进闭合环高血压控制。电引线88可以借助电馈入装置EFT(如，通过非限制性例子方式，来自Bal-SEAL的植入式接触系统)连接至控制器CONT。
在其中视蛋白遗传物质的光敏感性可能至关重要的某些情景下，可能想要更少关注波长(如上文讨论，某些“红移”视蛋白可能因相关辐射波长穿过材料如组织结构的更多通透性而有利)并更多关注已经在响应时间和光灵敏度(或吸收截面)之间显示的权衡。换而言之，最佳的视蛋白选择在许多应用中可以是系统动力学和光敏感性的函数。参考图62A的曲线(252)，例如，将50％响应电生理学剂量(或“EPD50”；较低的EPD50意指对光更敏感)对时间精度(“τoff”，其代表在照明已经中断后视蛋白失活的时间常数)作图。这些数据来自通过引用方式完整并入本文的Mattis等人，NatMethods2011，Dec10；9(2):159-172并且说明了前述的权衡。除EPD50和τoff之外，在视蛋白选择优化中发挥作用的其他重要因素可以包括曝光密度(“H-thresh”)和光电流水平。可以通过确定视蛋白的EPD50剂量评估H-thresh；视蛋白产生的通道需要更长时间“重置”，则相关的膜将更长时间保持极化，并且因此将阻断进一步去极化。下表描述一些示例性视蛋白的特征，同时比较特征。
因此，从视蛋白选择角度看，低曝光密度(H-thresh)、长光再生时间(τoff)和高光电流的组合产生充分适于不需要超高时间精度的应用的视蛋白。如上文所述，还要考虑负责活化视蛋白的光或辐射的光穿透深度。组织是浑浊介质，并且主要通过Mie(尺寸与光波长相似的元件)和瑞利散射效应(尺寸比光波长小的元件)衰减光的功率密度。两种效应均与波长反比，即较短波长比较长波长更为散射。因此，对于其中组织间插于照明源和靶之间的布局，优选较长的视蛋白激发波长，但不是必要的。可以在含有视蛋白的靶组织处的最终辐照度(光功率密度和分布)和视蛋白本身的响应之间进行平衡。上表列出组织中的穿透深度(假定简单λ-4散射依赖性)。考虑全部上述参数，在许多临床情境下，由于低曝光阈值、长光再生时间和光学穿透深度的组合，C1V1(E162T)和VChR1均可以是想要的选项。图62B-62C和图62E-62I以其他曲线(分别是254、256、260、262、264、266、268)为特征，所述其他曲线含有来自已经并入的前述参考文献Mattis等人，2011的数据，所述数据显示候选视蛋白的多种参数的相互作用/关系。图62D以与图中4B显示的曲线类似的曲线(258)为特征，所述曲线含有来自Yizhar等人，Neuron.2011July；72:9-34的数据，所述文献通过引用方式完整并入本文。图62J的表(270)特征在于来自前述并入的Yizhar等人Neuron2011参考文献的数据，此外还有Wang等人，2009，JournalofBiologicalChemistry，284:5625-5696；Gradinaru等人，2010，Cell:141:1-12；Wen等人，PLoSOne.2010；5(9):e12893；Lin等人，BiophysJ.2009；96(5):1803-14；Lin等人，NatNeurosci.201316(10):1499-1508，全部参考文献均通过引用的方式完整并入本文。
图51-61中显示示例性视蛋白的氨基酸序列，以及示例性信号肽、信号序列、ER输出序列和转运序列的氨基酸序列。关于示例性视蛋白、信号肽、信号序列、ER输出序列和转运序列的信息还在以下文献中公开：美国专利申请20130019325和2011011217、公开的PCT申请WO/2013/126521、Yizhar等人，Nature.2011；477(7363):171-8；ZhangF等人，Cell.2011；147(7):1446-57；Mattis等人，NatMethods.2011；9(2):159-72和Fenno等人，AnnuRevNeurosci.2011；34:389-412，Prakash等人，2012NatureMethods9(12):1171-1179；以及在图51-61中援引的GenBank记录中公开：所述文献均通过引用的方式并入。
参考图90-101，显示了用于实施以手术为特征的技术(如上文所述的那些技术)的多种布局。参考图90，例如，展示了一个通过光遗传干预而控制患者高血压的实施方案，其中连同患者分析和诊断学(1030)如血压表征、超声心动图术、体能应激检验和/或血液化学检验，可以靶向组织结构如肾盂神经肾以便干预(1032)。靶向的组织结构可以经基因修饰以编码光敏蛋白(如通过病毒介导的基因递送法、电穿孔法、超声法、水动力递送法、或通过直接注射导入裸DNA或如通过额外易化因子如阳离子脂质或聚合物补充；1034)，并且可以将施光器植入并使其与组织结构在下述布局中连接，所述布局允许施光器递送光子到靶向的组织结构的至少一个分支如肾神经丛，所述分枝已经过基因修饰以具有光敏蛋白(1036)。可以将植入式光源和植入式电源植入并且与一种或多种组织结构连接以提供稳定性，所述植入式光源设置成当植入式光源从植入式电源引出电力时，将光子作为输入递送至施光器(1038)。可以将植入式传感器部署在患者身体内部并设置成提供与患者血压相关的输出信号(1040)。可以将植入式控制器植入并且将它偶联到至少一种组织结构，所述植入式控制器可设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照度至光敏蛋白，以至少部分地基于从植入式传感器接收的输出信号，至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传递(1042)。因此，闭合环高血压控制模式可以利用光敏蛋白执行。
参考图91，说明了与图90的实施方案或多或少地相似的实施方案，例外在于图91特征的实施方案以没有血压传感器的开环模式为特征，从而连同患者分析和诊断学(1030)、确定靶向的组织结构如肾神经丛分支(1032)、基因修饰靶向的组织结构以编码光敏视蛋白(1034)，植入施光器(1036)和植入式光源(1038)一起，将植入式控制器植入以可操作地与植入式光源连接可操作地与植入式光源并且设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照度至光敏蛋白，以至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传递(1044)。控制器可以设置成诱导或引起长期刺激(即，在长时间段范围内，或多或少地类似于心脏起搏器起搏功能，但是在这个实施例中，起搏可以是刺激编码抑制性视蛋白的神经以防止动作电位的产生/传播)以防止肾丛升高患者的血压。
参考图92，描述了闭环照度布局，其中连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构如一个或多个神经元或神经(1048)一起，靶向的组织结构可以经基因修饰以编码光敏视蛋白(1034)，并且可以提供植入式光施加器以将光递送至靶向的组织结构在植入后在毗邻于靶向组织结构的位置(1050)。可以将植入式光施加器可操作地与光源、控制器、电源和植入式照度传感器偶联，从而控制器造成电源允许电流流动至光源，以至少部分地基于来自植入式照度传感器的输出信号，引起光子发射到植入式光致动器，其中安置植入式照度传感器，从而它通过植入式光施加器捕获至少一部分指向所靶向组织结构的光子(1052)。
参考图93，显示这样的布局，其中可以在包含光敏蛋白的神经中实现对动作电位的定向控制。如93图中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构如一个或多个神经元或神经(1048)一起，靶向的组织可以基因修饰以编码光敏蛋白(1034)，并且可以提供植入式光施加器并将其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源偶联，所述光子可以由植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变(1054)。可以提供植入式电刺激施加器，“e-stim”或电刺激电极，其设置成接合并刺激靶向的神经，所述植入式电刺激施加器可操作地与设置成向植入式电刺激施加器递送电子的电源偶联，所述电子可以由植入式电刺激施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变(1056)。可以将控制器可操作地与光源和电源偶联并设置成导致电流流至植入式电刺激施加器并且导致将光子指引至植入式光施加器，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播(1058)。
参考图94，显示另一个布局，其中可以在包含光敏蛋白的神经中实现对动作电位的定向控制。如图94中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构如一个或多个神经元或神经(1048)一起，靶向的组织结构可以基因修饰以编码两种不同的光敏视蛋白，诸如通过病毒介导的基因递送法、电穿孔法、超声法、水动力递送法、或通过直接注射导入裸DNA或如通过额外易化因子如阳离子脂质或聚合物补充，如上所述(1060)。可以提供第一植入式光施加器并将其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第一植入式光施加器可操作地与设置成向第一植入式光施加器递送光子的第一光源偶联，所述光子可以由第一植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变(1062)。可以提供第二植入式光施加器并将其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第二植入式光施加器可操作地与设置成向第二植入式光施加器递送光子的第二光源偶联，所述光子可以由第二植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变(1064)。可以将控制器可操作地与第一光源和第二光源连接，所述控制器设置成导致将光子指引至第一和第二植入式光施加器的每一者，从而根据经选择和递送至相关神经的特定类型视蛋白，产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播(1068)。
参考图95，显示安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，其中某些部件预偶联。如图95中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构如一个或多个神经元或神经(1048)一起，靶向的组织结构可以基因修饰以编码光敏视蛋白(1034)，并且可以提供植入式光施加器并将它设置成永久可操作地偶联到靶向的组织结构的至少一部分、植入式光源、植入式电源、植入式控制器，其中所述植入式光施加器、植入式光源、植入式电源和植入式控制器以预偶联和全密封的布局提供并设计成经共同手术入路口安装在一起(1070)。可以产生通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置的共同手术入路口(1072)。可以将限定穿越其中的工作管腔的伸长递送导管沿插入路径在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构(1074)。可以将植入式光施加器经伸长递送导管插入以将植入式光施加器在第二解剖学位置植入，所述第二解剖学位置可操作地与靶向的组织结构的至少一部分偶联，从而至少一部分通过植入式光施加器递送的光子将抵达靶向的组织结构(1076)。
参考图96，显示安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，其中某些部件原位偶联。如图96中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构如一个或多个神经元或神经(1048)一起，靶向的组织结构可以基因修饰以编码光敏视蛋白(1034)，并且可以提供植入式光施加器并将它设置成永久可操作地偶联到靶向的组织结构的至少一部分、植入式光源、植入式电源、植入式控制器(1078)。可以产生共同手术入路口通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置(1080)。可以将限定穿越其中的工作管腔的伸长递送导管沿插入路径在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构(1082)。可以产生通向第二解剖学位置的第二手术入路口(1084)，并且可以将植入式光施加器通过第二手术入路口在第二解剖学位置植入(1086)。植入式电源(如植入式/密封电池)和植入式控制器(例如，如微控制器、微处理器、应用特异性集成电路或现场可编程门阵列)可以通过共同入路口在第一解剖学位置植入(1088)并且可以将递送段通过伸长递送导管插入以可操作地偶联植入式光施加器与植入式电源和植入式控制器(1090)。
参考图97，显示安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，其中某些部件可以原位偶联并且某些部件可以预偶联。如图97中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构如一个或多个神经元或神经(1048)一起，靶向的组织结构可以基因修饰以编码光敏视蛋白(1034)，并且可以提供植入式光施加器并将它设置成永久可操作地偶联到靶向的组织结构的至少一部分、植入式光源、植入式电源、植入式控制器，其中所述植入式电源和植入式控制器以预偶联和全密封的布局提供并设计成经共同手术入路口安装在一起(1086)。可以产生共同手术入路口通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置(1088)。可以将限定穿越其中的工作管腔的伸长递送导管沿插入路径在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构(1090)。可以将植入式光施加器经伸长递送导管插入以将植入式光施加器在第二解剖学位置植入，所述第二解剖学位置可操作地与靶向的组织结构的至少一部分偶联，从而至少一部分通过植入式光施加器递送的光子将抵达靶向的组织结构(1092)。
参考图98，描述用于照亮患者的靶向组织结构的方法。如图98中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构如一个或多个神经元或神经(1048)一起，靶向的组织结构可以基因修饰以编码光敏视蛋白(1034)，并且可以提供植入式光施加器并且将其设置成接合靶向的组织结构的外表面并将光直接递送至靶向的组织结构(1094)。可以植入植入式光施加器，从而它接合靶向的组织结构(1096)，并且植入式光施加器可以可操作地与光源连接(1098)。可以使用从光源传输至植入式光施加器的光子，通过植入式光施加器照亮靶向的组织结构(1100)。
参考图99，展示用于刺激包含光敏蛋白的组织结构的方法。如图99中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构，如待刺激的一个或多个神经元或神经在第一皮下位置处使用光照(1102)，靶向的组织结构可以基因修饰以编码光敏视蛋白(1034)，并且可以提供植入式光导管如光管或波导并将其设置成在第一皮下位置和选择的第二位置之间永久连接，从而使得指向第二位置的体外光子将通过植入式光导管至少部分地传输至靶向的组织结构(1104)。
参考图100，展示从患者脊柱的鞘内间隙内部照亮已经过基因修饰以包含光敏蛋白的神经根对的方法。如图100中所示，连同患者分析和诊断学(1030)以及确定靶向的组织结构，如待刺激的一个或多个神经元、神经根或神经在第一皮下位置处使用光照(1102)，靶向的组织结构可以基因修饰以编码光敏视蛋白(1034)，并且可以将植入式光施加器以压缩状态经脊柱的钙化结构之间产生的小手术入路手术递送至鞘内间隙(1108)。可以将植入式光施加器在鞘内间隙内部扩张到扩张状态，其中植入式光施加器包含第一照明段和第二照明段，第一照明段设置成照亮所选择的神经根对的第一神经根，同时第二照明段设置成照亮所选择的神经根对的第二神经根(1110)。
参考图101，展示可控地注射靶向组织结构的布局。如图101中所示，连同一起患者分析和诊断学(1030)和选择待注射的靶向组织结构(1112；如使用注射法通过病毒介导的基因递送，如上文所述基因修饰后使用光照待刺激的一个或多个神经元、神经根或神经)，可以提供偏置成卸载时采取弓形几何布局的伸长挠性注射件，所述注射件包含注射针阵列并且设置成基于来自操作员的输入，采取基本上平直的几何布，所述操作员操纵与伸长挠性注射件可操作偶联的遥控执行器(1114)。可以引起伸长挠性注射件基于来自操作员的输入采取基本上平直的布局(1116)并且可以使其相对靶向的组织结构巡航进入某个位置，从而使得当释放输入时，该挠性注射件将被偏置成返回弓形几何布局，并且向弓形布局重新布局，伸长挠性件的部分将推动多个注射针进入靶向的组织结构(1118)。可以释放输入物以推动多个注射针进入靶向的组织结构(1120)，并且可以使用被推入靶向组织结构的多个针头，可控地注射靶向的组织结构(1122)。
在一些实施方案中，光响应性蛋白可以包含与SEQIDNO:1、SEQIDNO:2、SEQIDNO:3、SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10、SEQIDNO:11、SEQIDNO:12、SEQIDNO:13、SEQIDNO:14、SEQIDNO:15、SEQIDNO:16、SEQIDNO:17、SEQIDNO:18、SEQIDNO:19、SEQIDNO:20、SEQIDNO:21、SEQIDNO:22、SEQIDNO:23、SEQIDNO:24、SEQIDNO:25、SEQIDNO:26、SEQIDNO:27、SEQIDNO:28、SEQIDNO:29、SEQIDNO:30、SEQIDNO:31、SEQIDNO:32、SEQIDNO:33、SEQIDNO:34、SEQIDNO:35、SEQIDNO:36或SEQIDNO:49中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、或100％相同的氨基酸序列。在一个实施方案中，光响应性蛋白可以包含与SEQIDNO:50编码的多肽至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、或100％相同的氨基酸序列。
“个体”可以是哺乳动物，包括人。哺乳动物包括，但不限于家畜、竞赛动物、宠物、灵长类、小鼠和大鼠。个体还包括伴侣动物，包括但不限于犬和猫。在一个方面，个体是人。在另一个方面，个体是非人动物。
如本文所用，当神经细胞质膜的连续去极化因耗尽末端囊泡神经递质储备而阻碍神经细胞维持高频率作用于传出靶时，“去极化诱导的突触耗尽”出现。
天然蛋白序列中的氨基酸替换可以是“保守的”或“不保守的”，把并且这类替换的氨基酸残基可以是或可以不是由遗传密码编码的氨基酸残基。“保守性氨基酸替换”是其中氨基酸残基以具有化学上相似侧链的氨基酸残基替换的替换(即，将一种拥有碱性侧链的氨基酸替换为具有碱性侧链的另一种氨基酸)。“非保守性氨基酸替换”是其中氨基酸残基以具有化学上不同侧链的氨基酸残基替换的替换(即，将一种具有碱性侧链的氨基酸替换为具有芳族侧链的另一种氨基酸)。
基于其侧链的化学特性，标准20种氨基酸“字母表”划分成化学家族。这些家族包括具有碱性侧链的氨基酸(例如赖氨酸、精氨酸、组氨酸)、具有酸性侧链的氨基酸(例如天冬氨酸、谷氨酸)、具有不带电的极性侧链的氨基酸(例如甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、半胱氨酸)、具有非极性侧链的氨基酸(例如丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸)、具有β-分支的侧链的氨基酸(例如苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)，以及具有芳族基团的侧链的氨基酸(例如酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸)。
如本文所用，药物、化合物或药物组合物的“有效剂量”或“有效量”是足以实现有益或所需结果的量。对于预防性使用，有益或所需的结果包括这些结果，如消除或降低疾病的风险、减轻疾病严重程度或延迟其发作，包括该疾病的生物化学症状、组织症状和/或行为症状、其并发症和该疾病形成期间出现的中间病理表型。对于治疗性用途，有益或所需的结果包括这样的临床结果，如减少一种或多种因疾病产生的症状，提高患有疾病的那些个体的生活质量、减少治疗疾病所要求的其他药物的剂量、如经由靶向作用增强另一种药物的效果、延迟疾病的进展、和/或延长存活。有效剂量可以在一次或多次施用中施用。出于本发明的目的，药物、化合物或药物组合物的有效剂量是足以直接或间接实现预防性或治疗性治疗的量。如临床环境下理解，药物、化合物或药物组合物的有效剂量可以联合或可以不联合另一种药物、化合物、或药物组合物实现。因而，“有效剂量”可以在施用一种或多种治疗剂的背景下考虑，并且如果与一种或多种其他活性剂联合，可以实现或实现合乎需要的结果，则单一药剂可以视为以有效量给予。
如本文所用，“疗法”或“治疗”是获得有益或所需结果(包括临床结果)的方法。对于治疗性用途，有益或所需的结果包括，但不限于一种或多种以下情况：减少一种或多种因疾病产生的症状，提高患有疾病的那些个体的生活质量、减少治疗疾病所要求的其他药物的剂量、延迟疾病的进展、和/或延长存活。
光响应性视蛋白
本文提供了基于光遗传学的选择性超极化或去极化神经元的方法。
光遗传学指在活组织的靶向细胞中、甚至自由移动的哺乳动物和其他动物内部用来控制特定事件的遗传学和光学方法组合，其中需要时间精度(毫秒时间尺度)以跟上正在发挥功能的完整生物系统。光遗传学需要向靶神经元细胞的质膜引入快速光响应性通道或泵蛋白，所述蛋白质允许时间上精确操作神经元膜电位，同时通过使用特异性靶向机制维持细胞类型分辨。可以使用可用来促进响应于光的神经细胞膜超极化或去极化的任何微生物视蛋白。例如，盐细菌视紫红质家族光响应性氯化物泵(例如，NpHR、NpHR2.0、NpHR3.0、NpHR3.1)和GtR3质子泵可以用来促进响应于光的神经细胞膜超极化。作为另一个例子，eARCH(质子泵)或ArchT可以用来促进响应于光的神经细胞膜超极化。额外地，光响应性阳离子通道蛋白的视紫红质通道蛋白家族成员(例如，ChR2、SFO、SSFOs、C1V1s)可以用来促进响应于光刺激的神经细胞膜去极化或去极化诱导的突触耗尽。
增强的胞内转运的氨基酸基序
本公开提供通过添加增强向哺乳动物细胞质膜转运的一个或多个氨基酸序列基序而对细胞中表达的光响应性视蛋白的修饰。具有从进化上更简单的生物衍生的组分的光响应性视蛋白可能无法由哺乳动物细胞表达或被耐受或在哺乳动物细胞中以高水平表达时可能显示受损的亚细胞定位。因此，在一些实施方案中，细胞中表达的光响应性视蛋白可以与一种或多种氨基酸序列基序融合，所述基序选自信号肽、内质网(ER)输出信号、膜转运信号和/或N端高尔基体输出信号。提高光响应性蛋白向哺乳动物细胞质膜转运的一个或多个氨基酸序列基序可以融合于光响应性蛋白的N末端、C末端、或融合于其N末端和C末端两种。任选的，光响应性蛋白和一个或多个氨基酸序列基序可以由接头分隔。在一些实施方案中，可以通过添加增强蛋白质转运至细胞质膜的转运信号(ts)，修饰光响应性蛋白。在一些实施方案中，转运信号可以从人内向整流钾通道Kir2.1的氨基酸序列衍生。在其他实施方案中，转运信号可以包含氨基酸序列KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQIDNO:37)。
适合使用的转运序列可以包含与氨基酸序列如人内向整流钾通道Kir2.1的转运序列(例如，KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQIDNO:37))具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％氨基酸序列同一性的氨基酸序列。
转运序列可以具有约10个氨基酸至约50个氨基酸长度，例如约10个氨基酸至约20个氨基酸、约20个氨基酸至约30个氨基酸、约30个氨基酸至约40个氨基酸或约40个氨基酸至约50个氨基酸长度。
适合使用的信号序列可以包含与如下之一的氨基酸序列具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％氨基酸序列同一性的氨基酸序列：
1)hChR2)的信号肽(例如，MDYGGALSAVGRELLFVTNPVVVNGS(SEQIDNO:38))
2)神经元烟碱型乙酰胆碱受体β2亚基信号肽(例如，MAGHSNSMALFSFSLLWLCSGVLGTEF(SEQIDNO:39))；
3)烟碱型乙酰胆碱受体信号序列(例如，MGLRALMLWLLAAAGLVRESLQG(SEQIDNO:40))；和
4)烟碱型乙酰胆碱受体信号序列(例如，MRGTPLLLVVSLFSLLQD(SEQIDNO:41))。
信号序列可以具有约10个氨基酸至约50个氨基酸长度，例如约10个氨基酸至约20个氨基酸、约20个氨基酸至约30个氨基酸、约30个氨基酸至约40个氨基酸或约40个氨基酸至约50个氨基酸长度。
适合在本公开的修饰视蛋白中使用的内质网(ER)输出序列包括例如VXXSL(其中X是任何氨基酸)[SEQIDNO:42](例如，VKESL(SEQIDNO:43)；VLGSL(SEQIDNO:44)等)；NANSFCYENEVALTSK(SEQIDNO:45)；FXYENE(SEQIDNO:46)(其中X是任何氨基酸)，例如，FCYENEV(SEQIDNO:47)等。ER输出序列可以具有约5个氨基酸至约25个氨基酸长度，例如约5个氨基酸至约10个氨基酸、约10个氨基酸至约15个氨基酸、约15个氨基酸至约20个氨基酸或约20个氨基酸至约25个氨基酸长度。
美国专利申请号12/041,628中描述了可以增强光响应性蛋白转运至细胞质膜的额外蛋白质基序，所述文献通过引用方式完整并入本文。在一些实施方案中，可以将蛋白质中的信号肽序列缺失或用来自不同蛋白质的信号肽序列替换。
光响应性氯化物泵
在本文提供的方法的一些方面，光响应性氯化物泵的盐细菌视紫红质家族的一个或多个成员在神经细胞质膜上表达。
在一些方面，上文描述的在神经细胞质膜上表达的一种或多种光响应性氯化物泵蛋白可以源自Natronomonaspharaonis。在一些实施方案中，光响应性氯化物泵蛋白可以响应于琥珀光以及红光并且当用琥珀光或红光照亮光响应性氯化物泵蛋白时，可以介导神经细胞中的超极化电流。可以活化光响应性氯化物泵的光的波长可以在约580nm和630nm之间。在一些实施方案中，该光可以具有约589nm波长或该光可以具有大于约630nm(例如小于约740nm)的波长。在另一个实施方案中，该光具有约630nm的波长。在一些实施方案中，当暴露于连续光脉冲时，光响应性氯化物泵蛋白可以使神经膜超极化至少约90分钟。在一个实施方案中，光响应性氯化物泵蛋白可以包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。另外，光响应性氯化物泵蛋白可以包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入以升高或降低对光的敏感性，升高或降低对特定光波长的敏感性和/或升高或降低光响应性蛋白调节细胞质膜的极化状态的能力。在一些实施方案中，光响应性氯化物泵蛋白含有一个或多个保守性氨基酸替换。在一些实施方案中，光响应性蛋白含有一种或多种非保守性氨基酸替换。
包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入的光响应性蛋白适当地保留响应于光使神经元细胞的质膜超极化的能力。
另外，在其他方面，光响应性氯化物泵蛋白可以包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列和内质网(ER)输出信号。这种ER输出信号可以与核心氨基酸序列的C末端融合或可以与核心氨基酸序列的N末端融合。在一些实施方案中，ER输出信号通过接头与核心氨基酸序列连接。接头可以包含约5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500个氨基酸长度中的任一者。接头还可以包含荧光蛋白，例如，但不限于黄色荧光蛋白、红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白或青色荧光蛋白。在一些实施方案中，ER输出信号可以包含氨基酸序列FXYENE(SEQIDNO:46)，其中X可以是任何氨基酸。在另一个实施方案中，ER输出信号可以包含氨基酸序列VXXSL，其中X可以是任何氨基酸[SEQIDNO:42]。在一些实施方案中，ER输出信号可以包含氨基酸序列FCYENEV(SEQIDNO:47)。
适合在本公开内容的修饰的视蛋白中使用的内质网(ER)输出序列包括例如VXXSL(其中X是任何氨基酸)[SEQIDNO:42](例如，VKESL(SEQIDNO:43)；VLGSL(SEQIDNO:44)等)；NANSFCYENEVALTSK(SEQIDNO:45)；FXYENE(其中X是任何氨基酸)(SEQIDNO:46)，例如，FCYENEV(SEQIDNO:47)等。ER序列可以具有约5个氨基酸至约25个氨基酸例如约5个氨基酸至约10个氨基酸、约10个氨基酸至约15个氨基酸、约15个氨基酸至约20个氨基酸或约20个氨基酸至约25个氨基酸长度。
在其他方面，本文提供的光响应性氯化物泵蛋白可以包含细胞膜上表达的光响应性蛋白，其中该蛋白质包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列和转运信号(例如，其可以增强光响应性氯化物泵蛋白转运至质膜)。转运信号可以与核心氨基酸序列的C末端融合或可以与核心氨基酸序列的N末端融合。在一些实施方案中，转运信号可以通过接头与核心氨基酸序列连接，所述接头可以包含约5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500个氨基酸长度中的任一者。接头还可以包含荧光蛋白，例如，但不限于黄色荧光蛋白、红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白或青色荧光蛋白。在一些实施方案中，转运信号可以从人内向整流钾通道Kir2.1的氨基酸序列衍生。在其他实施方案中，转运信号可以包含氨基酸序列KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQIDNO:37)。
在一些方面，光响应性氯化物泵蛋白可以包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列和至少一个(如一个、两个、三个或更多个)增强转运至哺乳动物细胞质膜的氨基酸序列基序，所述基序选自ER输出信号、信号肽和膜转运信号。在一些实施方案中，光响应性氯化物泵蛋白包含N端信号肽、C端ER输出信号和C端转运信号。在一些实施方案中，C端ER输出信号和C端转运信号可以由接头连接。接头可以包含约5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500个氨基酸长度中的任一者。接头还可以包含荧光蛋白，例如，但不限于黄色荧光蛋白、红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白或青色荧光蛋白。在一些实施方案中，ER输出信号可以比转运信号位置更靠近C末端。在其他实施方案中，转运信号比ER输出信号位置更靠近C端。在一些实施方案中，信号肽包含氨基酸序列MTETLPPVTESAVALQAE(SEQIDNO:48)。在另一个实施方案中，光响应性氯化物泵蛋白包含与SEQIDNO:33至少95％相同的氨基酸序列。
此外，在其他方面中，光响应性氯化物泵蛋白可以包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列和内质网(ER)输出信号，其中缺失或替换SEQIDNO:32的N端信号肽。在一些实施方案中，可以使用其他信号肽(如来自其他视蛋白的信号肽)。光响应性蛋白还可以包含本文所述的ER转运信号和/或膜转运信号。在一些实施方案中，光响应性氯化物泵蛋白包含与SEQIDNO:34至少95％相同的氨基酸序列。
在一些实施方案中，光响应性视蛋白是NpHR视蛋白，其包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％或100％相同的氨基酸序列。在一些实施方案中，NpHR视蛋白还包含内质网(ER)输出信号和/或膜转运信号。例如，NpHR视蛋白包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少95％相同的氨基酸序列和内质网(ER)输出信号。在一些实施方案中，与SEQIDNO:32中所示的序列至少95％相同的氨基酸序列通过接头与ER输出信号连接。在一些实施方案中，该ER输出信号包含氨基酸序列FXYENE(SEQIDNO:46)，其中X可以是任何氨基酸。在另一个实施方案中，该ER输出信号包含氨基酸序列VXXSL，其中X可以是任何氨基酸[SEQIDNO:42]。在一些实施方案中，该ER输出信号包含氨基酸序列FCYENEV(SEQIDNO:47)。在一些实施方案中，NpHR视蛋白包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少95％相同的氨基酸序列、ER输出信号和膜转运信号。在其他实施方案中，NpHR视蛋白从N末端至C末端包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少95％相同的氨基酸序列、ER输出信号和膜转运信号。在其他实施方案中，NpHR视蛋白从N末端至C末端包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少95％相同的氨基酸序列、膜转运信号和ER输出信号。在一些实施方案中，膜转运信号可以从人内向整流钾通道Kir2.1的氨基酸序列衍生。在一些实施方案中，膜转运信号包含氨基酸序列KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQIDNO:37)。在一些实施方案中，膜转运信号通过接头连接与SEQIDNO:32中所示的序列至少95％相同的氨基酸序列。在一些实施方案中，膜转运信号通过接头与ER输出信号连接。接头可以包含约5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500个氨基酸长度中的任一者。接头还可以包含荧光蛋白，例如，但不限于黄色荧光蛋白、红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白或青色荧光蛋白。在一些实施方案中，光响应性视蛋白还包含N端信号肽。在一些实施方案中，光响应性视蛋白包含SEQIDNO:33的氨基酸序列。在一些实施方案中，光响应性视蛋白包含SEQIDNO:34的氨基酸序列。
本文中还提供多核苷酸，所述多核苷酸编码本文所述的任何光响应性氯化物离子泵蛋白，如包含与SEQIDNO:32中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列、ER输出信号和膜转运信号的光响应性蛋白。在另一个实施方案中，多核苷酸包含这样的序列，所述序列编码与SEQIDNO:33和SEQIDNO:34至少95％相同的氨基酸。多核苷酸可以在表达载体(如，但是不限于本文所述的病毒载体)中表达。多核苷酸可以用于表达光响应性氯化物离子泵蛋白。
可以在美国专利申请公开号2009/0093403和2010/0145418以及在国际专利申请号PCT/US2011/028893中找到与光响应性氯化物泵蛋白相关的其他公开，所述每份文献的公开内容因而均通过引用的方式完整并入。
光响应性质子泵
在本文提供的方法的一些方面，一种或多种光响应性质子泵在神经细胞质膜上表达。
在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白可以响应于蓝光并且可以源自蓝隐藻(Guillardiatheta)，其中质子泵蛋白可以在用蓝光照亮细胞时能够介导细胞中的超极化电流。光可以具有在约450nm和约495nm之间的波长或可以具有约490nm的波长。在另一个实施方案中，光响应性质子泵蛋白可以包含与SEQIDNO:31中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。光响应性质子泵蛋白可以额外地包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入以升高或降低对光的敏感性，升高或降低对特定光波长的敏感性和/或升高或降低光响应性质子泵蛋白调节细胞质膜的极化状态的能力。额外地，光响应性质子泵蛋白可以含有一个或多个保守性氨基酸替换和/或一个或多个非保守性氨基酸替换。包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入的光响应性质子泵蛋白适当地保留响应于光使神经元细胞的质膜超极化的能力。
在本文所公开的方法的其他方面，光响应性质子泵蛋白可以包含与SEQIDNO:31中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列和至少一个(如一个、两个、三个或更多个)增强转运至哺乳动物细胞质膜的氨基酸序列基序，所述基序选自信号肽、ER输出信号和膜转运信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含N端信号肽和C端ER输出信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含N端信号肽和C末转运信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含N端信号肽、C端ER输出信号和C端转运信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含C端ER输出信号和C端转运信号。在一些实施方案中，C端ER输出信号和C端转运信号由接头连接。接头可以包含约5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500个氨基酸长度的任何者。接头还可以包含荧光蛋白，例如，但不限于黄色荧光蛋白、红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白或青色荧光蛋白。在一些实施方案中，ER输出信号比转运信号位置更靠近C端。在一些实施方案中，转运信号比ER输出信号位置更靠近C端。
本文中还提供分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸编码本文所述的任何光响应性质子泵蛋白，如包含与SEQIDNO:31中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列的光响应性质子泵蛋白。本文中还提供包含多核苷酸的表达载体(如本文所述的病毒载体)，所述多核苷酸编码本文所述的蛋白质，如包含与SEQIDNO:31中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列的光响应性质子泵蛋白。多核苷酸可以用于在神经细胞中表达光响应性蛋白。
可以在国际专利申请号PCT/US2011/028893中找到与光响应性质子泵蛋白相关的其他公开，所述文献的公开内容在此通过引用的方式完整并入。
在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白可以响应于绿光或黄光并且可以源自所多玛盐红菌(Halorubrumsodomense)或盐红菌属物种(Halorubrumsp.)TP009，其中质子泵蛋白可以在用绿光或黄光照亮细胞时能够介导细胞中的超极化电流。光可以具有在约560nm和约570nm之间的波长或可以具有约566nm的波长。在另一个实施方案中，光响应性质子泵蛋白可以包含与SEQIDNO:25或SEQIDNO:26中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。光响应性质子泵蛋白可以额外地包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入以升高或降低对光的敏感性，升高或降低对特定光波长的敏感性和/或升高或降低光响应性质子泵蛋白调节细胞质膜的极化状态的能力。额外地，光响应性质子泵蛋白可以含有一个或多个保守性氨基酸替换和/或一个或多个非保守性氨基酸替换。包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入的光响应性质子泵蛋白适当地保留响应于光使神经元细胞的质膜超极化的能力。
在本文所公开的方法的其他方面，光响应性质子泵蛋白可以包含与SEQIDNO:25或SEQIDNO:26中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列和至少一个(如一个、两个、三个或更多个)增强转运至哺乳动物细胞质膜的氨基酸序列基序，所述基序选自信号肽、ER输出信号和膜转运信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含N端信号肽和C端ER输出信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含N端信号肽和C末转运信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含N端信号肽、C端ER输出信号和C端转运信号。在一些实施方案中，光响应性质子泵蛋白包含C端ER输出信号和C末端转运信号。在一些实施方案中，C端ER输出信号和C端转运信号由接头连接。接头可以包含约5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500个氨基酸长度中的任一者。接头还可以包含荧光蛋白，例如，但不限于黄色荧光蛋白、红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白或青色荧光蛋白。在一些实施方案中，ER输出信号比转运信号位置更靠近C端。在一些实施方案中，转运信号比ER输出信号位置更靠近C端。
本文中还提供分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸编码本文所述的任何光响应性质子泵蛋白，如包含与SEQIDNO:25或SEQIDNO:26中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列的光响应性质子泵蛋白。本文中还提供包含多核苷酸的表达载体(如本文所述的病毒载体)，所述多核苷酸编码本文所述的蛋白质，如包含与SEQIDNO:25或SEQIDNO:26中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的核心氨基酸序列的光响应性质子泵蛋白。多核苷酸可以用于在神经细胞中表达光响应性蛋白。
光响应性阳离子通道蛋白
在本文提供的方法的一些方面，一种或多种光响应性阳离子通道蛋白可以在神经细胞质膜上表达。
在一些实施方案中，光响应性阳离子通道蛋白可以源自莱茵衣藻，其中阳离子通道蛋白可以在用光照亮细胞时能够介导细胞中的去极化电流。在另一个实施方案中，光响应性阳离子通道蛋白可以包含与SEQIDNO:1中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。用来活化源自莱茵衣藻的光响应性阳离子通道蛋白的光可以具有在约460nm和约495nm之间的波长或可以具有约480nm的波长。额外地，该光可以具有至少约100Hz强度。在一些实施方案中，用具有100Hz强度的光活化源自莱茵衣藻的光响应性阳离子通道可以造成表达光响应性阳离子通道的神经元的去极化诱导的突触耗尽。光响应性阳离子通道蛋白可以额外地包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入以升高或降低对光的敏感性，升高或降低对特定光波长的敏感性和/或升高或降低光响应性阳离子通道蛋白调节细胞质膜的极化状态的能力。额外地，光响应性阳离子通道蛋白可以含有一个或多个保守性氨基酸替换和/或一个或多个非保守性氨基酸替换。包含向天然氨基酸序列中引入的替换、缺失和/或插入的光响应性质子泵蛋白适当地保留响应于光使神经元细胞的质膜去极化的能力。
在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的T159C替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的L132C替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的E123T替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的E123A替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的T159C替换和E123T替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的T159C替换和E123A替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的T159C替换、L132C替换和E123T替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的T159C替换、L132C替换和E123A替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的L132C替换和E123T替换。在一些实施方案中，光响应性阳离子通道包含在SEQIDNO:1中所述的氨基酸序列的L132C替换和E123A替换。
可以在美国专利申请公开号2007/0054319和国际专利申请公开号WO2009/131837及WO2007/024391中找到与光响应性阳离子通道蛋白相关的其他公开，所述每份文献的公开内容在此均通过引用的方式完整并入。
阶跃函数视蛋白和稳定化阶跃函数视蛋白
在其他实施方案中，光响应性阳离子通道蛋白可以是这样的阶跃函数视蛋白(SFO)或稳定化的阶跃函数视蛋白(SSFO)，所述蛋白质可以在遍及该蛋白质的视网膜结合袋的关键位置具有特定氨基酸替换。在一些实施方案中，SFO蛋白可以在SEQIDNO:1的氨基酸残基C128处具有突变。在其他实施方案中，SFO蛋白在SEQIDNO:1中具有C128A突变。在其他实施方案中，SFO蛋白在SEQIDNO:1中具有C128S突变。在另一个实施方案中，SFO蛋白在SEQIDNO:1中具有C128T突变。在一个实施方案中，SFO蛋白可以包含与SEQIDNO:2、SEQIDNO:3或SEQIDNO:4中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。
在一些实施方案中，SFO蛋白可以在SEQIDNO:1的氨基酸残基D156处具有突变。在一个实施方案中，SFO蛋白可以包含与SEQIDNO:5中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。
在其他实施方案中，SSFO蛋白可以在SEQIDNO:1的氨基酸残基C128和D156处均具有突变。在一个实施方案中，SSFO蛋白在SEQIDNO:1中具有C128S和D156A突变。在另一个实施方案中，SSFO蛋白可以包含与SEQIDNO:6中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。在另一个实施方案中，SSFO蛋白可以包含SEQIDNO:1中的C128T突变。在一些实施方案中，SSFO蛋白包含在SEQIDNO:1中的C128T和D156A突变。
在一些实施方案中，本文提供的SFO或SSFO蛋白可以在用蓝光照亮细胞时能够介导细胞中的去极化电流。在其他实施方案中，光可以具有约445nm的波长。额外地，光可以具有约100Hz强度。在一些实施方案中，用具有100Hz强度的光活化SFO蛋白或SSFO蛋白可以造成表达SFO蛋白或SSFO蛋白的神经元的去极化诱导突触耗尽。在一些实施方案中，每种公开的阶跃函数视蛋白和稳定化的阶跃函数视蛋白可以具有用于使神经元细胞的膜响应于光而去极化的特定性质和特征。
可以在国际专利申请公开号WO2010/056970和美国临时专利申请号61/410,704和61/511,905中找到与SFO蛋白或SSFO蛋白相关的其他公开，所述每份文献的公开内容在此均通过引用的方式完整并入。
C1V1嵌合阳离子通道
在其他实施方案中，光响应性阳离子通道蛋白可以是源自Volvoxcarteri的VChR1蛋白和莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardti)的ChR1蛋白的C1V1嵌合蛋白，其中该蛋白质包含至少第一和第二跨膜螺旋由ChR1的第一和第二跨膜螺旋替换的VChR1的氨基酸序列；响应于光；并且能够在用光照亮细胞时介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，C1V1蛋白还可以在位于嵌合光响应性蛋白第二和第三跨膜螺旋之间的胞内环结构域内部包含替换，其中所述胞内环结构域的至少一部分由来自ChR1的相应部分替换。在另一个实施方案中，C1V1嵌合蛋白的胞内环结构域的部分可以用来自ChR1的相应部分替换，所述相应部分延伸至ChR1的氨基酸残基A145。在其他实施方案中，C1V1嵌合蛋白还可以在嵌合光响应性蛋白的第三跨膜螺旋内部包含替换，其中所述第三跨膜螺旋的至少一部分由ChR1的相应序列替换。在又一个实施方案中，C1V1嵌合蛋白的胞内环结构域的部分可以用来自ChR1的相应部分替换，所述相应部分延伸至ChR1的氨基酸残基W163。在其他实施方案中，C1V1嵌合蛋白可以包含与SEQIDNO:13或SEQIDNO:49中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。
在一些实施方案中，当细胞用绿光照亮时，C1V1蛋白可以介导细胞中的去极化电流。在其他实施方案中，光可以具有约540nm至约560nm之间的波长。在一些实施方案中，光可以具有约542nm的波长。在一些实施方案中，当细胞用紫光照亮时，C1V1蛋白不能够介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，当细胞用具有约405nm波长的光照亮时，该嵌合蛋白不能够介导细胞中的去极化电流。额外地，光可以具有约100Hz强度。在一些实施方案中，用具有100Hz强度的光活化C1V1嵌合蛋白可以造成表达C1V1嵌合蛋白的神经元的去极化诱导突触耗尽。在一些实施方案中，公开的C1V1嵌合蛋白可以具有用于响应于光而使神经元细胞的膜去极化的特定特性和特征。
C1V1嵌合突变体变体
在一些方面，本公开提供包含替换的或突变的氨基酸序列的多肽，其中突变体多肽保留前体C1V1嵌合多肽的特征性可光活化性质，但还可以在某些特定方面拥有改变的特性。例如，本文所述的突变体光响应性C1V1嵌合蛋白可以在动物细胞内部或在动物细胞质膜上均显示增加的表达水平；当暴露于不同波长的光、尤其红光时改变的响应性；和/或性状组合，藉此嵌合C1V1多肽拥有以下特性：低脱敏作用、快速失活、与其他光响应性阳离子通道最低交叉活化的低紫光活化作用和/或在动物细胞中强烈表达。
因此，本文提供这样的C1V1嵌合光响应性视蛋白，所述蛋白质可以在遍及该嵌合多肽的VChR1部分的视网膜结合袋的关键位置具有特定氨基酸替换。在一些实施方案中，C1V1蛋白可以在SEQIDNO:13或SEQIDNO:49的氨基酸残基E122处具有突变。在一些实施方案中，C1V1蛋白可以在SEQIDNO:13或SEQIDNO:49的氨基酸残基E162处具有突变。在其他实施方案中，SSFO蛋白可以在SEQIDNO:13或SEQIDNO:49的氨基酸残基E162和E122处均具有突变。在其他实施方案中，C1V1蛋白可以包含与SEQIDNO:14、SEQIDNO:15、SEQIDNO:16、SEQIDNO:17、SEQIDNO:18或SEQIDNO:19中所示的序列至少约90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％相同的氨基酸序列。在一些实施方案中，每种公开的突变体C1V1嵌合蛋白可以具有用于使动物细胞的膜响应于光而去极化的特定性质和特征。
在一些方面，当细胞用光照亮时，C1V1-E122突变体嵌合蛋白能够介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，光可以是绿光。在其他实施方案中，光可以具有约540nm至约560nm之间的波长。在一些实施方案中，光可以具有约546nm的波长。在其他实施方案中，当细胞用红光照亮时，C1V1-E122突变体嵌合蛋白可以介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，红光可以具有约630nm的波长。在一些实施方案中，当细胞用紫光照亮时，C1V1-E122突变体嵌合蛋白无法介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，当细胞用具有约405nm波长的光照亮时，嵌合蛋白无法介导细胞中的去极化电流。额外地，光可以具有约100Hz强度。在一些实施方案中，用具有100Hz强度的光活化C1V1-E122突变体嵌合蛋白可以造成表达C1V1-E122突变体嵌合蛋白的神经元的去极化诱导的突触耗尽。在一些实施方案中，公开的C1V1-E122突变体嵌合蛋白可以具有用于使神经元细胞的膜响应于光而去极化的特定性质和特征。
在其他方面，当细胞用光照亮时，C1V1-E162突变体嵌合蛋白能够介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，光可以是绿光。在其他实施方案中，光可以具有约535nm至约540nm之间的波长。在一些实施方案中，光可以具有约542nm的波长。在其他实施方案中，光可以具有约530nm的波长。在一些实施方案中，当细胞用紫光照亮时，C1V1-E162突变体嵌合蛋白无法介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，当细胞用具有约405nm波长的光照亮时，嵌合蛋白无法介导细胞中的去极化电流。额外地，光可以具有约100Hz强度。在一些实施方案中，用具有100Hz强度的光活化C1V1-E162突变体嵌合蛋白可以造成表达C1V1-E162突变体嵌合蛋白的神经元的去极化诱导突触耗尽。在一些实施方案中，公开的C1V1-E162突变体嵌合蛋白可以具有用于使神经元细胞的膜响应于光而去极化的特定特性和特征。
在另外其他方面，当细胞用光照亮时，C1V1-E122/E162突变体嵌合蛋白能够介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，光可以是绿光。在其他实施方案中，光可以具有约540nm至约560nm之间的波长。在一些实施方案中，光可以具有约546nm的波长。在一些实施方案中，当细胞用紫光照亮时，C1V1-E122/E162突变体嵌合蛋白无法介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，当细胞用具有约405nm波长的光照亮时，嵌合蛋白无法介导细胞中的去极化电流。在一些实施方案中，当暴露于紫光时，相对于E122/E162处缺少突变的C1V1嵌合蛋白或相对其他光响应性阳离子通道蛋白，C1V1-E122/E162突变体嵌合蛋白可以显示较少的活化。额外地，光可以具有约100Hz强度。在一些实施方案中，用具有100Hz强度的光活化C1V1-E122/E162突变体嵌合蛋白可以造成表达C1V1-E122/E162突变体嵌合蛋白的神经元的去极化诱导突触耗尽。在一些实施方案中，公开的C1V1-E122/E162突变体嵌合蛋白可以具有用于使神经元细胞的膜响应于光而去极化的特定性质和特征。
可以在美国临时专利申请号61/410,736、61/410,744和61/511,912中找到与C1V1嵌合阳离子通道以及其突变体变体相关的其他公开，所述每份文献的公开内容在此均通过引用的方式完整并入。
Champ
在一些实施方案中，光响应性蛋白是包含Arch-TS-p2A-ASIC2a-TS-EYFP-ER-2的嵌合蛋白(Champ)。Champ包含Arch结构域和酸感知离子通道(ASIC)-2a结构域。Champ的光活化过程活化质子泵(Arch结构域)，所述质子泵活化了ASIC-2a质子活化的阳离子通道(ASIC-2a结构域)。SEQIDNO:50中显示编码Champ的多核苷酸。
多核苷酸
本公开内容还提供包含核苷酸序列的多核苷酸，其中所述核苷酸序列编码本文所述的光响应性蛋白。在一些实施方案中，多核苷酸包含表达盒。在一些实施方案中，多核苷酸是包含上述核酸的载体。在一些实施方案中，编码本公开的光响应性蛋白的核酸与启动子有效连接。启动子是本领域熟知的。在宿主细胞中有功能的任何启动子可以用于表达本公开的光响应性视蛋白和/或其任何变体。在一个实施方案中，用来驱动光响应性视蛋白表达的启动子可以是对运动神经元有特异性的启动子。在其他实施方案中，启动子能够驱动光响应性视蛋白在交感神经系统和/或副交感神经系统的神经元中表达。可用于驱动光响应性视蛋白或其变体在特定动物细胞中表达的起始控制区或启动子是众多的并且是本领域技术人员熟悉的。实际上，可以使用能够驱动这些的核酸任何启动子。运动神经元特异性基因的例子可以例如在Kudo等人，HumanMol.Genetics，2010，19(16):3233-3253中找到，所述文献的内容在此通过引用的方式完整并入本文。在一些实施方案中，用来驱动光响应性蛋白表达的启动子可以是Thy1启动子，该启动子够驱动转基因在中枢神经系统和外周神经系统的神经元中稳健表达(参见，例如，Llewellyn等人，2010，Nat.Med.，16(10):1161-1166)。在其他实施方案中，用来驱动光响应性蛋白表达的启动子可以是EF1α启动子、巨细胞病毒(CMV)启动子、CAG启动子、突触蛋白-I启动子(例如，人突触蛋白-I启动子)、人突触核蛋白1启动子、人Thy1启动子钙/钙调蛋白依赖性激酶IIα(CAMKIIα)启动子或能够驱动光响应性视蛋白在哺乳动物外周神经元中表达的任何其他启动子。
本文中还提供包含核苷酸序列的载体，其中所述核苷酸序列编码本文所述的光响应性蛋白或其任何变体。可以根据本发明施用的载体还包括包含下述核苷酸序列的载体，所述核苷酸序列编码RNA(例如，mRNA)，所述RNA从该载体的多核苷酸转录时将导致光响应性视蛋白在靶动物细胞的质膜上积累。可以使用的载体包括而不限于慢病毒载体、HSV载体、腺病毒载体、和腺相关病毒(AAV)载体。慢病毒包括但不限于HIV-1、HIV-2、SIV、FIV和EIAV。慢病毒可以用其他病毒的包膜蛋白假型化，所述其他病毒包括但不限于VSV、狂犬病病毒、Mo-MLV、杆状病毒和埃博拉病毒。可以使用本领域标准方法制备这类载体。
在一些实施方案中，载体是重组AAV载体。AAV载体是尺寸相对小的DNA病毒，这些DAN病毒可以按稳定和位点特异性方式整合至它们感染的细胞的基因组中。它们能够在不对细胞生长、形态或分化引起任何影响的情况下感染广泛类型的细胞，并且它们似乎不参与人类病变。AAV基因组已经克隆、测序并表征。它包含大约4700个碱基并在每个末端含有大约145个碱基的反向末端重复序列(ITR)区域，所述ITR充当病毒复制起点。基因组剩余部分分成两个携带衣壳化功能的必需区：含有参与病毒复制和病毒基因表达rep基因的基因组左侧部分；和含有编码病毒衣壳蛋白的cap基因的基因组右侧部分。
可以使用本领域标准方法制备AAV载体。任何血清型的腺相关病毒是适用的(参见，例如，Blacklow，J.R.Pattison编著的“ParvovirusesandHumanDisease"J.R.Pattison第165-174页(1988)；Rose，ComprehensiveVirology3:1，1974；P.Tattersall“TheEvolutionofParvovirusTaxonomy"InParvoviruses(JRKerr，SFCotmore.MEBloom，RMLinden，CRParrish编著)第5-14页，HudderArnold，London，UK(2006)；和DEBowles，JERabinowitz，RJSamulski“TheGenusDependovirus"(JRKerr，SFCotmore.MEBloom，RMLinden，CRParrish编著)第15-23页，HudderArnold，London，UK(2006)，每份文献的公开内容在此通过引用的方式完整并入本文)。用于纯化载体的方法可以例如在美国专利号6,566,118，6,989,264和6,995,006以及题为“MethodsforGeneratingHighTiterHelper-freePreparationofRecombinantAAVVectors”的WO/1999/011764中找到，所述文献的公开内容通过引用的方式完整并入本文。杆状病毒系统中制备AAV载体的方法例如在WO2008/024998中描述。AAV载体可以是自身互补的或单链的。例如在其公开内容通过引用的方式完整并入本文的PCT申请号PCT/US2005/027091中描述杂合载体的制备。已经描述了从AAV衍生的载体用于体外和体内转移基因的用途(参见例如，国际专利申请公开号91/18088和WO93/09239；美国专利号4,797,368、6,596,535和5,139,941；和欧洲专利号0488528，所述全部文献均通过引用的方式完整并入本文)。这些公开文献描述了多种AAV衍生的构建体，其中将rep基因和/或cap基因缺失并替换为目的基因，以及这些构建体在体外转移目的基因(至培养细胞中)或在体内转移目的基因(直接至生物中)的用途。可以通过将含有侧翼有两个AAV反向末端重复序列(ITR)区域的目的核酸序列的质粒和携带AAV衣壳化基因(rep和cap基因)的质粒共转染入用人辅助病毒(例如腺病毒)感染的细胞系，制备本公开的复制缺陷型重组AAV。随后通过标准技术纯化产生AAV重组体。
在一些实施方案中，将本公开方法使用的载体包入病毒颗粒(例如AAV病毒颗粒，包括但不限于AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、AAV13、AAV14、AAV15和AAV16)。因此，本公开包括了包含本文所述的任何载体的重组病毒颗粒(重组体，因为它含有重组多核苷酸)。产生这类颗粒的方法是本领域已知的并且在美国专利号6,596,535中描述，所述文献的公开在此通过引用方式完整地并入。
本文中描述了本发明的多种示例性实施方案。在非限制性含义下参考这些实施例。提供它们以显示更广适用的本发明方面。可以对描述的本发明做出各种改变并且可以替换等同物而不脱离本发明的真实精神和范围。此外，可以作出许多修改以使得特定情形、材料、材料组成、方法、加工行为或步骤适应于本发明的目的、精神或范围。另外，如本领域技术人员将领会，本文所描述和展示的每种个体变型具有可以轻易地与其他几种实施方案的任一者的特征分离或与之组合的独立组分和特征，而不脱离本发明的范围或精神。全部这些修改均意图处于与本公开相关的权利要求的范围之内。
用于实施主题诊断流程或干预流程的所述任何装置可以在包装的组合中提供用于执行这类干预。这些补给品“试剂盒”还可以包含使用说明书并包装在如通常用于此目的无菌托盘或容器中。
本发明包括可以使用主题装置进行的方法。所述方法可以包括提供这种合适装置的行为。这类提供可以由最终使用者进行。换而言之，“提供”行为仅需要最终使用者在主题方法中获得、取得、接近、定位、建立、启动、加电或提供必要装置的另外行动。本文中描述的方法可以按所述事件的逻辑上可能的任何顺序以及按事件的所述顺序实施。
上文已经阐述了本发明示例性方面，连同关于材料选择和制造的细节。对于本发明的其他细节，这些细节可以联系以上参考的专利和出版物来理解，以及是本领域技术人员通常已知或理解的。例如，本领域技术人员将理解，一种或多种润滑性涂层(例如，亲水聚合物如基于聚乙烯吡咯烷酮的组合物、氟聚合物如四氟乙烯、亲水凝胶或硅氧烷类)可以例如与所述装置的多个部分(如果需要，如可移动地偶联的部件的相对大的界面)相关联地使用，以促进这类物体相对仪器的其他部分或附近组织结构的低摩擦操作或推进。在如通常或逻辑上使用的附加动作方面，就基于方法的本发明各方面，同样可以适用。
此外，尽管已经参考任选并入多种特征的几个实施例描述本发明，但是本发明不意在限于被描述或显示为相对于本发明的每种变型所构思的那个实施例。可以对描述的本发明做出多种改变并且可以替换等同物(无论是否在此描述或为了简洁而不包括)而不脱离本发明的真实精神和范围。此外，在提供值范围的情况下，应当理解，本发明范围内涵盖在这个范围的上限和下限之间的每个居间值或所述范围中任何其他所述值或居间值。
另外，构思可以单独或与本文所述的任一个或多个特征组合情况下阐述所述的本发明变型的任何任选特征并对其要求权利保护。对单个事项的提及包括存在多个相同事项的可能性。更具体地，如本文和相关的权利要求中所用，单数形式“a”、“an”、“所述”和“the”包括复数称谓，除非另外专门指出。换而言之，冠词的使用允许以上描述中的“至少一个”主题事项以及与本公开相关的权利要求。进一步指出，可以起草这类权利要求以排除任何任选要素。因而，这种声明意在充当与描述权利要求要素相联系地使用这类排他性术语如“单独”、“仅”等或使用“否定式”限制的先行基础。
在不使用这类排他性术语的情况下，与本公开应相关的权利要求中的术语“包含”应当允许纳入任何额外要素--无论在这类权利要求中是否例举给定数目的要素，或附加特征可以视作转变这类权利要求中所述的要素的性质。除非如本文中特别限定，本文所用的全部技术术语和科学术语意在按尽可能宽的通常理解含义给出，同时维持权利要求有效性。
本发明的范围不限于提供的例子或主题说明书，而仅受到与本公开相关的权利要求用语的范围限制。

Claims (949)

1.预防患者中高血压的系统，所述系统包含
a.植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与至少一种组织结构永久连接，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；
b.植入式光源和植入式电源，所述植入式光源可操作地在植入式电源和植入式光施加器之间互连，从而当植入式光源从植入式电源引出电流时生成的光子可以递送至植入式光施加器；
c.植入式传感器，所述植入式传感器设置成部署在患者体内并且提供与患者血压相关的输出信号；以及
d.可操作地与植入式传感器和植入式光源连接的植入式控制器，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地基于从植入式传感器接收的输出信号，至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。
2.根据权利要求1所述的系统，其中植入式光施加器设置成围绕患者的肾动脉永久连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
4.根据权利要求2所述的系统，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
5.根据权利要求4所述的系统，其中轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
6.根据权利要求4所述的系统，其中纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
7.根据权利要求2所述的系统，其中植入式光施加器包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。
8.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括设置成与植入式控制器无线通讯的外部控制器。
9.根据权利要求2所述的系统，其中植入式光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
10.根据权利要求9所述的系统，其中植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
11.根据权利要求9所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
12.根据权利要求11所述的系统，该系统还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
13.根据权利要求12所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
14.根据权利要求9所述的系统，其中植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
15.根据权利要求9所述的系统，其中光源包括发光二极管。
16.根据权利要求9所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构被基因修饰以编码视蛋白。
17.根据权利要求16所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
18.根据权利要求17所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
19.根据权利要求16所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
20.根据权利要求17所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
21.根据权利要求9所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
22.根据权利要求9所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
23.根据权利要求2所述的系统，该系统还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段被设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
24.根据权利要求23所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器被设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
25.根据权利要求23所述的系统，其中植入式光源、植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
26.根据权利要求23所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
27.根据权利要求23所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
28.根据权利要求27所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
29.根据权利要求28所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
30.根据权利要求23所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
31.根据权利要求30所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
32.根据权利要求31所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
33.根据权利要求30所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
34.根据权利要求31所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
35.根据权利要求23所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
36.根据权利要求23所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
37.根据权利要求1所述的系统，其中植入式光施加器设置成围绕患者的肾盂周围永久连接。
38.根据权利要求37所述的系统，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
39.根据权利要求37所述的系统，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
40.根据权利要求39所述的系统，其中轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
41.根据权利要求39所述的系统，其中纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
42.根据权利要求37所述的系统，其中植入式光学元件包含网样顺应基板。
43.根据权利要求37所述的系统，其中植入式光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
44.根据权利要求43所述的系统，其中植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
45.根据权利要求43所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
46.根据权利要求45所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
47.根据权利要求46所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
48.根据权利要求43所述的系统，其中植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
49.根据权利要求43所述的系统，其中光源包括发光二极管。
50.根据权利要求43所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
51.根据权利要求50所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
52.根据权利要求51所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
53.根据权利要求50所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
54.根据权利要求51所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
55.根据权利要求43所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
56.根据权利要求43所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
57.根据权利要求37所述的系统，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
58.根据权利要求57所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
59.根据权利要求57所述的系统，其中植入式光源、植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
60.根据权利要求57所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
61.根据权利要求57所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
62.根据权利要求61所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
63.根据权利要求62所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
64.根据权利要求57所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
65.根据权利要求64所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
66.根据权利要求65所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
67.根据权利要求64所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
68.根据权利要求65所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
69.根据权利要求57所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
70.根据权利要求57所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
71.根据权利要求1所述的系统，其中植入式传感器包括选自光圈、活塞、包登管、波纹管和应变计的传感元件。
72.根据权利要求1所述的系统，其中植入式传感器输出信号由换能器产生，所述换能器选自压电换能器、电容换能器、电磁换能器、光换能器和谐振换能器。
73.根据权利要求1所述的系统，其中植入式传感器借助物理有线连接可操作地与植入式控制器连接。
74.根据权利要求1所述的系统，其中植入式传感器借助无线连接可操作地与植入式控制器连接。
75.根据权利要求1所述的系统，其中部署植入式传感器以监测动脉血管内部的压力，所述动脉血管选自股动脉、肱动脉、颈动脉、主动脉、肾动脉、髂动脉、锁骨下动脉和腋动脉。
76.根据权利要求1所述的系统，其中植入式传感器与连接装置连接，所述连接装置设置成相对附近增压血管维持植入式传感器的位置。
77.根据权利要求76所述的系统，其中连接装置包含植入式套箍，所述植入式套箍设置成围绕增压血管环绕延伸。
78.根据权利要求1所述的系统，其中植入式光施加器设置成经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并在患者的肾的肾盂内部植入。
79.根据权利要求78所述的系统，还包括扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。
80.根据权利要求79所述的系统，其中扩张式连接装置包含支架。
81.根据权利要求78所述的系统，其中植入式光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
82.根据权利要求81所述的系统，其中植入式控制器和植入式电源位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。
83.根据权利要求78所述的系统，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
84.根据权利要求83所述的系统，其中植入式控制器、植入式电源和植入式光源位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。
85.根据权利要求83所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
86.根据权利要求83所述的系统，其中植入式光源、植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
87.用于预防高血压的方法，所述方法包括
a.将光施加器植入并且将它连接到至少一种组织结构，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；
b.将植入式光源和互连的植入式电源植入并且各自连接到至少一种组织结构，所述植入式光源设置成当植入式光源从植入式电源引出电力时，将光子作为输入递送至光施加器；
c.在患者体内部署植入式传感器，所述传感器设置成提供与患者血压相关的输出信号；以及
d.将植入式控制器植入并且将它连接到至少一种组织结构，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地基于从植入式传感器接收的输出信号，至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。
88.根据权利要求87所述的方法，该方法还包括围绕患者的肾动脉永久连接植入式光施加器。
89.根据权利要求88所述的方法，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
90.根据权利要求88所述的方法，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
91.根据权利要求90所述的方法，其中该方法还包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
92.根据权利要求90所述的方法，其中方法还包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
93.根据权利要求88所述的方法，其中植入式光施加器包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。
94.根据权利要求87所述的方法，其中该方法还包括使用外部控制器与植入式控制器无线通讯。
95.根据权利要求87所述的方法，其中所述方法还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
96.根据权利要求95所述的方法，其中所述方法还包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
97.根据权利要求95所述的方法，其中所述方法还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
98.根据权利要求97所述的方法，其中该方法还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
99.根据权利要求98所述的方法，其中该方法还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
100.根据权利要求95所述的方法，其中该方法还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。
101.根据权利要求95所述的方法，其中光源包括发光二极管。
102.根据权利要求95所述的方法，其中该方法还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
103.根据权利要求102所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
104.根据权利要求103所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
105.根据权利要求102所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
106.根据权利要求103所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
107.根据权利要求95所述的方法，其中该方法还包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间启动光源。
108.根据权利要求95所述的方法，其中该方法还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
109.根据权利要求87所述的方法，其中该方法还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
110.根据权利要求109所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
111.根据权利要求109所述的方法，其中该方法还包括容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器在共用植入式壳体内部。
112.根据权利要求109所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
113.根据权利要求109所述的方法，其中该方法还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
114.根据权利要求113所述的方法，其中该方法还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
115.根据权利要求114所述的方法，其中该方法还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
116.根据权利要求109所述的方法，其中该方法还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
117.根据权利要求116所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
118.根据权利要求117所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
119.根据权利要求116所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
120.根据权利要求117所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
121.根据权利要求109所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲光源。
122.根据权利要求109所述的方法，其中方法还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
123.根据权利要求87所述的方法，其中该方法还包括围绕患者的肾盂永久连接植入式光施加器。
124.根据权利要求123所述的方法，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕地包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
125.根据权利要求123所述的方法，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
126.根据权利要求125所述的方法，其中该方法还包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
127.根据权利要求125所述的方法，其中方法还包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
128.根据权利要求123所述的方法，其中植入式光学元件包含网样顺应基板。
129.根据权利要求87所述的方法，其中方法还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
130.根据权利要求129所述的方法，其中方法还包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
131.根据权利要求129所述的方法，其中该方法还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
132.根据权利要求131所述的方法，其中该方法还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
133.根据权利要求132所述的方法，其中该方法还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
134.根据权利要求129所述的方法，其中该方法还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。
135.根据权利要求129所述的方法，其中光源包括发光二极管。
136.根据权利要求129所述的方法，其中该方法还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
137.根据权利要求136所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
138.根据权利要求137所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
139.根据权利要求136所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
140.根据权利要求137所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
141.根据权利要求129所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
142.根据权利要求129所述的方法，其中方法还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
143.权利要求87的方法，其还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
144.根据权利要求143所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
145.根据权利要求143所述的方法，其中该方法还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
146.根据权利要求143所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
147.根据权利要求143所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
148.根据权利要求147所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
149.根据权利要求148所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
150.根据权利要求143所述的方法，其中该方法还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
151.根据权利要求150所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
152.根据权利要求151所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
153.根据权利要求150所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
154.根据权利要求151所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
155.根据权利要求143所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
156.根据权利要求143所述的方法，其中该方法还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
157.根据权利要求87所述的方法，其中该方法还包括将植入式光施加器经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并将它在患者的肾的肾盂内部植入。
158.根据权利要求157所述的方法，其中该方法还包括提供扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。
159.根据权利要求158所述的方法，其中扩张式连接装置包含支架。
160.根据权利要求157所述的方法，其中方法还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
161.根据权利要求160所述的方法，其中该方法还包括将植入式控制器和植入式电源在泌尿道的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。
162.根据权利要求157所述的方法，其中该方法还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
163.根据权利要求162所述的方法，其中该方法还包括将植入式控制器、植入式电源和植入式光源在尿路的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。
164.根据权利要求162所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
165.根据权利要求162所述的方法，其中该方法还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
166.根据权利要求87所述的方法，其中植入式传感器包括选自光圈、活塞、包登管、波纹管和应变计的传感元件。
167.根据权利要求87所述的方法，其中植入式传感器输出信号由换能器产生，所述换能器选自压电换能器、电容换能器、电磁换能器、光换能器和谐振换能器。
168.根据权利要求87所述的方法，其中植入式传感器借助物理有线连接可操作地与植入式控制器连接。
169.根据权利要求87所述的方法，其中植入式传感器借助无线连接可操作地与植入式控制器连接。
170.根据权利要求87所述的方法，其中部署植入式传感器以监测动脉血管内部的压力，所述动脉血管选自股动脉、肱动脉、颈动脉、主动脉、肾动脉、髂动脉、锁骨下动脉和腋动脉。
171.根据权利要求87所述的方法，其中植入式传感器与连接装置连接，所述连接装置设置成相对附近增压血管维持植入式传感器的位置。
172.根据权利要求171所述的方法，其中连接装置包含植入式套箍，所述植入式套箍设置成围绕增压血管环绕延伸。
173.一种用于预防患者中高血压的系统，所述系统包含
a.植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与至少一种组织结构永久连接，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；
b.植入式光源和植入式电源，所述植入式光源可操作地在植入式电源和植入式光施加器之间互连，从而当植入式光源从植入式电源引出电流时生成的光子可以递送至植入式光施加器；以及
c.可操作地与植入式光源连接的植入式控制器，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。
174.根据权利要求173所述的系统，其中植入式光施加器设置成围绕患者的肾动脉永久连接。
175.根据权利要求174所述的系统，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
176.根据权利要求174所述的系统，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
177.根据权利要求176所述的系统，其中轴向地卷绕所述平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
178.根据权利要求176所述的系统，其中纵向地卷绕所述平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
179.根据权利要求174所述的系统，其中植入式光施加器包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。
180.根据权利要求173所述的系统，其中该系统还包括设置成与植入式控制器无线通讯的外部控制器。
181.根据权利要求174所述的系统，其中植入式光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
182.根据权利要求181所述的系统，其中植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
183.根据权利要求181所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
184.根据权利要求183所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
185.根据权利要求184所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
186.根据权利要求181所述的系统，其中植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
187.根据权利要求181所述的系统，其中光源包括发光二极管。
188.根据权利要求181所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
189.根据权利要求188所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
190.根据权利要求189所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
191.根据权利要求188所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
192.根据权利要求189所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
193.根据权利要求181所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
194.根据权利要求181所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
195.根据权利要求174所述的系统，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
196.根据权利要求195所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
197.根据权利要求195所述的系统，其中植入式光源、植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
198.根据权利要求195所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
199.根据权利要求195所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
200.根据权利要求199所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
201.根据权利要求200所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
202.根据权利要求195所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
203.根据权利要求202所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
204.根据权利要求203所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
205.根据权利要求202所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
206.根据权利要求203所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
207.根据权利要求195所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
208.根据权利要求195所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
209.根据权利要求173所述的系统，其中植入式光施加器设置成围绕患者的肾盂周围永久连接。
210.根据权利要求209所述的系统，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
211.根据权利要求209所述的系统，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
212.根据权利要求211所述的系统，其中轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
213.根据权利要求211所述的系统，其中纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
214.根据权利要求209所述的系统，其中植入式光学元件包含网样顺应基板。
215.根据权利要求209所述的系统，其中植入式光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
216.根据权利要求215所述的系统，其中植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
217.根据权利要求215所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
218.根据权利要求217所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
219.根据权利要求218所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
220.根据权利要求215所述的系统，其中植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
221.根据权利要求215所述的系统，其中光源包括发光二极管。
222.根据权利要求215所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
223.根据权利要求222所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
224.根据权利要求223所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
225.根据权利要求222所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
226.根据权利要求223所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
227.根据权利要求215所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
228.根据权利要求215所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
229.根据权利要求209所述的系统，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
230.根据权利要求229所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
231.根据权利要求229所述的系统，其中植入式光源、植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
232.根据权利要求229所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
233.根据权利要求229所述的系统，其中植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
234.根据权利要求233所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
235.根据权利要求234所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
236.根据权利要求229所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
237.根据权利要求236所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
238.根据权利要求237所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
239.根据权利要求236所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
240.根据权利要求237所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
241.根据权利要求229所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
242.根据权利要求229所述的系统，其中运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
243.根据权利要求173所述的系统，其中植入式光施加器设置成经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并在患者的肾的肾盂内部植入。
244.根据权利要求243所述的系统，还包括扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。
245.根据权利要求244所述的系统，其中扩张式连接装置包含支架。
246.根据权利要求243所述的系统，其中植入式光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
247.根据权利要求246所述的系统，其中植入式控制器和植入式电源位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。
248.根据权利要求243所述的系统，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
249.根据权利要求248所述的系统，其中植入式控制器、植入式电源和植入式光源位于泌尿道的边界外部，并且其中将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。
250.根据权利要求248所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
251.根据权利要求248所述的系统，其中植入式光源、植入式电源和植入式控制器容纳于共用植入式壳体内部。
252.用于预防高血压的方法，所述方法包括
a.将光施加器植入并且将它连接到至少一种组织结构，从而它可以递送光子至已经过基因修饰以具有光敏蛋白的肾神经丛的至少一个分支；
b.将植入式光源和互连的植入式电源植入并且各自连接到至少一种组织结构，所述植入式光源设置成当植入式光源从植入式电源引出电力时，将光子作为输入递送至光施加器；以及
c.植入植入式控制器并且将它连接到至少一种组织结构，所述植入式控制器设置成使得植入式光源通过植入式光源和植入式光施加器长期指引足够照明至光敏蛋白，以至少部分地抑制动作电位在肾神经丛的至少一个分支内部传输。
253.根据权利要求252所述的方法，该方法还包括围绕患者的肾动脉永久连接植入式光施加器。
254.根据权利要求253所述的方法，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
255.根据权利要求253所述的方法，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕具有互连的肾神经丛分支的肾动脉的一部分。
256.根据权利要求255所述的方法，其中该方法还包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
257.根据权利要求255所述的方法，其中方法还包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
258.根据权利要求253所述的方法，其中植入式光施加器包括在具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器被设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到具有互连的肾神经丛分支的肾动脉部分。
259.根据权利要求252所述的方法，其中该方法还包括使用外部控制器与植入式控制器无线通讯。
260.根据权利要求252所述的方法，其中所述方法还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
261.根据权利要求252所述的方法，其中所述方法还包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
262.根据权利要求252所述的方法，其中所述方法还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
263.根据权利要求262所述的方法，其中该方法还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
264.根据权利要求263所述的方法，其中该方法还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
265.根据权利要求260所述的方法，其中该方法还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。
266.根据权利要求260所述的方法，其中光源包括发光二极管。
267.根据权利要求260所述的方法，其中该方法还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
268.根据权利要求267所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
269.根据权利要求268所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
270.根据权利要求267所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
271.根据权利要求268所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
272.根据权利要求260所述的方法，其中该方法还包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间启动光源。
273.根据权利要求260所述的方法，其中方法还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
274.权利要求252的方法，其还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
275.根据权利要求274所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
276.根据权利要求274所述的方法，其中该方法还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
277.根据权利要求274所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
278.根据权利要求274所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
279.根据权利要求278所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
280.根据权利要求279所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
281.根据权利要求274所述的方法，其中该方法还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
282.根据权利要求281所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
283.根据权利要求282所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
284.根据权利要求281所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
285.根据权利要求282所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
286.根据权利要求274所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
287.根据权利要求274所述的方法，其中该方法还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
288.根据权利要求252所述的方法，还包括围绕患者的肾盂永久连接植入式光施加器。
289.根据权利要求288所述的方法，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
290.根据权利要求288所述的方法，其中植入式光施加器包括平板式施加器，其中可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕包封具有互连的肾神经丛分支的肾盂的一部分。
291.根据权利要求290所述的方法，还包括轴向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
292.根据权利要求290所述的方法，还包括纵向地卷绕平板式施加器以改善肾动脉的部分与互连的肾神经丛分支接合。
293.根据权利要求288所述的方法，其中植入式光学元件包含网样顺应基板。
294.根据权利要求252所述的方法，还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
295.根据权利要求294所述的方法，还包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
296.根据权利要求294所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
297.根据权利要求296所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
298.根据权利要求297所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
299.根据权利要求294所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。
300.根据权利要求294所述的方法，其中光源包括发光二极管。
301.根据权利要求294所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
302.根据权利要求301所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
303.根据权利要求302所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
304.根据权利要求301所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
305.根据权利要求302所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
306.根据权利要求294所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
307.根据权利要求294所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
308.根据权利要求252所述的方法，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
309.根据权利要求308所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
310.根据权利要求308所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
311.根据权利要求308所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
312.根据权利要求308所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
313.根据权利要求312所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
314.根据权利要求313所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
315.根据权利要求308所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
316.根据权利要求315所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
317.根据权利要求316所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
318.根据权利要求315所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
319.根据权利要求316所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
320.根据权利要求308所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
321.根据权利要求308所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
322.根据权利要求252所述的方法，还包括将植入式光施加器经患者的尿道、膀胱和输尿管以管腔内方式递送并将它在患者的肾的肾盂内部植入。
323.根据权利要求322所述的方法，其中该方法还包括提供扩张式连接装置，所述扩张式连接装置与植入式光施加器连接并设置成经导管以压缩形式递送至肾盂，此后，它可以转换成扩张形式以机械地连接肾盂的内部。
324.根据权利要求323所述的方法，其中扩张式连接装置包含支架。
325.根据权利要求322所述的方法，其中方法还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
326.根据权利要求325所述的方法，其中该方法还包括将植入式控制器和植入式电源在泌尿道的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带电流至植入式光施加器。
327.根据权利要求322所述的方法，其中该方法还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
328.根据权利要求327所述的方法，其中该方法还包括将植入式控制器、植入式电源和植入式光源在尿路的边界外部定位，并且将递送段的路线规定为跨越患者泌尿道的壁以携带光至植入式光施加器。
329.根据权利要求327所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
330.根据权利要求327所述的方法，其中该方法还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
331.一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统，包括：
植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成将光在植入后在毗邻于所靶向组织结构的位置递送至靶向的组织结构，植入式光施加器可操作地与光源、控制器、电源和植入式照度传感器连接，从而控制器使得电源允许电流流动至光源，以至少部分地基于来自植入式照度传感器的输出信号，引起光子发射到植入式光激励器，其中安置植入式照度传感器，从而它通过植入式光施加器捕获至少一部分指向所靶向组织结构的光子。
332.根据权利要求331所述的系统，还包括植入式输入传感器，所述植入式输入传感器设置成在这类光子与靶向的组织结构交叉之前，在光子发射位置产生与植入式光施加器的照度相关的输出信号。
333.根据权利要求331所述的系统，其中控制器可操作地与植入式输入传感器连接，从而它可以比较来自植入式输入传感器和植入式照度传感器的输出信号以确定是否正在遭遇意料外损耗。
334.根据权利要求333所述的系统，其中控制器设置成对超过预定阈损耗水平的损耗水平作出反应。
335.根据权利要求334所述的系统，其中控制器设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。
336.根据权利要求334所述的系统，其中控制器设置成停止造成电源允许电流流动至光源。
337.根据权利要求331所述的系统，其中植入式照度传感器选自光伏电池、光电二极管、热释电传感器、光敏电阻、光导体、光电晶体管和光电传感器(photogalvanicsensor)。
338.根据权利要求332所述的系统，其中植入式输入传感器选自光伏电池、光电二极管、热释电传感器、光敏电阻、光导体、光电晶体管和光电传感器(photogalvanicsensor)。
339.根据权利要求332所述的系统，还包括生理传感器，所述生理传感器设置成产生与生理参数相关的输出信号，认为所述生理参数至少部分地响应于向靶向的组织结构输入光而变动。
340.根据权利要求339所述的系统，其中生理传感器选自肌电图传感器、神经电图传感器，脑电图传感器、心电图传感器、压力传感器、温度传感器、化学计量传感器、运动传感器、加速计、陀螺仪(gyro)、应变传感器(strainsensor)、阻抗传感器和电容传感器。
341.根据权利要求339所述的系统，其中控制器设置成对超过某个预定阈值的生理传感器输出作出反应。
342.根据权利要求341所述的系统，其中控制器设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。
343.根据权利要求341所述的系统，其中控制器设置成停止造成电源允许电流流动至光源。
344.根据权利要求331所述的系统，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。
345.根据权利要求331所述的系统，其中植入式光施加器包括平板式施加器，可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。
346.根据权利要求345所述的系统，其中轴向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。
347.根据权利要求345所述的系统，其中纵向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。
348.根据权利要331求所述的系统，其中植入式光施加器包括在靶向的组织结构部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到靶向的组织结构。
349.根据权利要求331所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
350.根据权利要求349所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
351.根据权利要求350所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
352.根据权利要求349所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
353.根据权利要求350所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
354.根据权利要求331所述的系统，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
355.根据权利要求331所述的系统，其中运行光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
356.一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的方法，包括：
a.提供植入式光施加器，其设置成将光在植入后在毗邻于靶向组织结构的位置递送至靶向的组织结构；并且
b.将植入式光施加器可操作地与光源、控制器、电源和植入式照度传感器连接，从而控制器使得电源允许电流流动至光源，以至少部分地基于来自植入式照度传感器的输出信号，引起光子发射到植入式光激励器，其中安置植入式照度传感器，从而它通过植入式光施加器捕获至少一部分指向所靶向组织结构的光子。
357.根据权利要求356所述的方法，还包括提供植入式输入传感器，所述植入式输入传感器设置成在这类光子与靶向的组织结构交叉之前，在光子发射位置产生与植入式光施加器的照度相关的输出信号。
358.根据权利要求356所述的方法，还包括将控制器可操作地与植入式输入传感器连接，从而它可以比较来自植入式输入传感器和植入式照度传感器的输出信号以确定是否正在遭遇意料外损耗。
359.根据权利要求358所述的方法，还包括将控制器设置成对超过预定阈损耗水平的损耗水平作出反应。
360.根据权利要求359所述的方法，还包括将控制器设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。
361.根据权利要求359所述的方法，还包括将控制器设置成停止造成电源允许电流流动至光源。
362.根据权利要求356所述的方法，其中植入式照度传感器选自光伏电池、光电二极管、热释电传感器、光敏电阻、光导体、光电晶体管和光电传感器(photogalvanicsensor)。
363.根据权利要求357所述的方法，其中植入式输入传感器选自光伏电池、光电二极管、热释电传感器、光敏电阻、光导体、光电晶体管和光电传感器(photogalvanicsensor)。
364.根据权利要求357所述的方法，还包括提供生理传感器，所述生理传感器设置成产生与生理参数相关的输出信号，认为所述生理参数至少部分地响应于向靶向的组织结构输入光而变动。
365.根据权利要求364所述的方法，其中生理传感器选自肌电图传感器、神经电图传感器，脑电图传感器、心电图传感器、压力传感器、温度传感器、化学计量传感器、运动传感器、加速计、陀螺仪(gyro)、应变传感器(strainsensor)、阻抗传感器和电容传感器。
366.根据权利要求364所述的方法，还包括将控制器设置成对超过某个预定阈值的生理传感器输出作出反应。
367.根据权利要求366所述的方法，还包括将控制器设置成通过在控制器维护的软件日志文件中标示损耗水平越过预定水平时的事件作出反应。
368.根据权利要求366所述的方法，还包括将控制器设置成停止造成电源允许电流流动至光源。
369.根据权利要求356所述的方法，其中植入式光施加器包括套箍，所述套箍设置成至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。
370.根据权利要求356所述的方法，其中植入式光施加器包括平板式施加器，可以卷绕所述平板式施加器以至少部分环绕靶向的组织结构的一部分。
371.根据权利要求370所述的方法，还包括轴向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。
372.根据权利要求370所述的方法，还包括纵向地卷绕平板式施加器以改善靶向的组织结构的接合。
373.根据权利要356求所述的方法，其中植入式光施加器包括在靶向的组织结构部分周围安置的螺旋式波导器，所述螺旋式波导器设置成向内输出耦合光至螺旋式波导器的中央纵轴，从而输出耦合光遇到靶向的组织结构。
374.根据权利要求356所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
375.根据权利要求374所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
376.根据权利要求375所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
377.根据权利要求374所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
378.根据权利要求375所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
379.根据权利要求356所述的方法，还包括使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
380.根据权利要求356所述的方法，还包括运行光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
381.在包含光敏蛋白并与患者脊髓连接的靶向神经中产生定向动作电位的系统，包括：
a.植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光子可以由植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；
b.植入式电刺激施加器，其设置成接合靶向的神经，所述植入式电刺激施加器可操作地与设置成向植入式电刺激施加器递送电子的电源连接，所述光子可以由植入式电刺激施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；以及
c.控制器，其可操作地与光源和电源连接并设置成导致电流流至植入式电刺激施加器并且导致将光子指引至植入式光施加器，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。
382.根据权利要求381所述的系统，其中植入式光施加器和植入式电施加器串联地与神经连接，其中将植入式光施加器比植入式电施加器更靠近脊髓安置。
383.根据权利要求382所述的系统，其中神经已经过基因修饰以编码视蛋白。
384.根据权利要求383所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
385.根据权利要求384所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
386.根据权利要求383所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
387.根据权利要求384所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
388.根据权利要求387所述的系统，其中控制器设置成引起光源产生指向脊髓的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于离开脊髓的相反方向的动作电位。
389.根据权利要求387所述的系统，其中控制器设置成引起光源产生指向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。
390.根据权利要求384所述的系统，其中控制器设置成引起光源抑制朝向脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。
391.根据权利要求381所述的系统，其中植入式光施加器和植入电式施加器串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。
392.根据权利要求391所述的系统，其中神经已经过基因修饰以编码视蛋白。
393.根据权利要求392所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
394.根据权利要求393所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
395.根据权利要求392所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
396.根据权利要求393所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
397.根据权利要求396所述的系统，其中控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。
398.根据权利要求396所述的系统，其中控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
399.根据权利要求393所述的系统，其中控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
400.一种在包含光敏蛋白的靶向神经中产生定向动作电位的方法，包括：
a.提供植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光子可以由植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；
b.提供植入式电刺激施加器，其设置成接合靶向的神经，所述植入式电刺激施加器可操作地与设置成向植入式电刺激施加器递送电子的电源连接，所述光子可以由植入式电刺激施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；并且
c.将控制器可操作地与光源和电源连接，所述控制器设置成导致电流流至植入式电刺激施加器并且导致将光子指引至植入式光施加器，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。
401.根据权利要求400所述的方法，还包括将植入式光施加器和植入式电施加器串联地与神经连接，其中将植入式光施加器比植入式电施加器更靠近脊髓安置。
402.根据权利要求401所述的方法，还包括遗传地修饰神经以编码视蛋白。
403.根据权利要求402所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
404.根据权利要求403所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
405.根据权利要求402所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
406.根据权利要求403所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
407.根据权利要求406所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源产生指向脊髓的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于离开脊髓的相反方向的动作电位。
408.根据权利要求406所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源产生指向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。
409.根据权利要求403所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源抑制朝向脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生以离开脊髓的相反方向定向的动作电位。
410.根据权利要求400所述的方法，还包括将植入式光施加器和植入电式施加器串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。
411.根据权利要求410所述的方法，还包括遗传地修饰神经以编码视蛋白。
412.根据权利要求411所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
413.根据权利要求412所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
414.根据权利要求411所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
415.根据权利要求412所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
416.根据权利要求415所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。
417.根据权利要求415所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
418.根据权利要求412所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
419.在包含光敏蛋白并与患者脊髓连接的靶向神经中产生定向动作电位的系统，包括：
a.第一植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第一植入式光施加器可操作地与设置成向第一植入式光施加器递送光子的第一光源连接，所述光子可以由第一植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；
b.第二植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第二植入式光施加器可操作地与设置成向第二植入式光施加器递送光子的第二光源连接，所述光子可以由第二植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；和
c.控制器，其可操作地与第一光源和第二光源连接并设置成导致将光子指引至第一和第二植入式光施加器的每一者，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。
420.根据权利要求419所述的系统，其中第一植入式光施加器和第二植入式光施加器串联地与神经连接，其中将第一植入式光施加器比第二植入式光施加器更靠近脊髓安置。
421.根据权利要求420所述的系统，其中神经已经过基因修饰以编码视蛋白。
422.根据权利要求421所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
423.根据权利要求422所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
424.根据权利要求421所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
425.根据权利要求422所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
426.根据权利要求425所述的系统[刺激性视蛋白–为抑制效果过度驱动]，其中控制器设置成引起第二光源借助第二植入式光施加器产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第一光源借助第一植入式光施加器产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
427.根据权利要求425所述的系统，其中控制器设置成引起第一光源借助第一植入式光施加器产生朝向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第二光源借助第二植入式光施加器产生处于离开脊髓的相反方向定向的动作电位。
428.根据权利要求422所述的系统，其中神经已经过进一步遗传修饰以编码作为刺激性视蛋白的第二视蛋白。
429.根据权利要求428所述的系统，其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源产生指向脊髓的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源抑制处于离开脊髓的方向的动作电位。
430.根据权利要求428所述的系统，其中控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源产生离开脊髓方向的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源抑制处于朝向脊髓的方向的动作电位。
431.根据权利要求428所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
432.根据权利要求428所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
433.根据权利要求419所述的系统，其中植入式光施加器和植入电式施加器串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。
434.根据权利要求433所述的系统，其中神经已经过基因修饰以编码视蛋白。
435.根据权利要求434所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
436.根据权利要求435所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
437.根据权利要求434所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
438.根据权利要求435所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
439.根据权利要求438所述的系统，其中控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。
440.根据权利要求438所述的系统，其中控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
441.根据权利要求435所述的系统，其中控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
442.在包含光敏蛋白的靶向神经中产生定向动作电位的方法，包括：
a.提供第一植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第一植入式光施加器可操作地与设置成向第一植入式光施加器递送光子的第一光源连接，所述光子可以由第一植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；
b.提供第二植入式光施加器，其设置成接合靶向的神经并将光传输至靶向的神经，所述第二植入式光施加器可操作地与设置成向第二植入式光施加器递送光子的第二光源连接，所述光子可以由第二植入式光施加器发射进入靶向的神经，以在靶向的神经中引起膜极化改变；和
c.将控制器可操作地与第一光源和第二光源连接，将所述控制器设置成导致将光子指引至第一和第二植入式光施加器的每一者，从而产生动作电位，所述动作电位以第一所需方向沿神经传播并且基本上不以反方向沿神经传播。
443.根据权利要求442所述的方法，还包括将第一植入式光施加器和第二植入式光施加器串联地与神经连接，其中将第一植入式光施加器比第二植入式光施加器更靠近脊髓安置。
444.根据权利要求443所述的方法，还包括基因修饰神经以编码视蛋白。
445.根据权利要求444所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
446.根据权利要求445所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
447.根据权利要求444所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
448.根据权利要求445所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
449.根据权利要求448所述的方法，还包括将控制器设置成引起第二光源借助第二植入式光施加器产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第一光源借助第一植入式光施加器产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
450.根据权利要求448所述的方法，还包括将控制器设置成引起第一光源借助第一植入式光施加器产生朝向脊髓的过度刺激阻断，同时还引起第二光源借助第二植入式光施加器产生处于离开脊髓的相反方向定向的动作电位。
451.根据权利要求445所述的方法，还包括将神经遗传修饰以编码作为刺激性视蛋白的第二视蛋白。
452.根据权利要求451所述的方法，还包括将控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源产生指向脊髓的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源抑制处于离开脊髓的方向的动作电位。
453.根据权利要求451所述的方法，还包括将控制器设置成通过用具有经选择以激活刺激性视蛋白的波长的光刺激，引起第二光源产生离开脊髓方向的动作电位，并且其中将控制器设置成通过用具有经选择以激活抑制性视蛋白的波长的光刺激，引起第一光源抑制处于朝向脊髓的方向的动作电位。
454.根据权利要求451所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
455.根据权利要求451所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
456.根据权利要求442所述的方法，还包括将植入式光施加器和植入电式施加器串联地与神经连接，其中将植入式电施加器比植入式光施加器更靠近脊髓安置。
457.根据权利要求456所述的方法，还包括将神经基因修饰以编码视蛋白。
458.根据权利要求457所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
459.根据权利要求458所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
460.根据权利要求457所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
461.根据权利要求458所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
462.根据权利要求461所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源产生离开脊髓定向的动作电位，同时还引起电源过度刺激植入式电施加器，以导致抑制处于朝向脊髓的相反方向的动作电位。
463.根据权利要求461所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源产生离开脊髓的过度刺激阻断，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
464.根据权利要求458所述的方法，还包括将控制器设置成引起光源抑制离开脊髓的动作电位，同时还引起电源刺激植入式电施加器，以产生处于朝向脊髓的相反方向定向的动作电位。
465.一种安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，包括：
a.提供设置成永久可操作地连接到靶向的组织结构的至少一部分的植入式光施加器、植入式光源、植入式电源、植入式控制器，其中所述植入式光施加器、植入式光源、植入式电源和植入式控制器以预连接和密封的构型提供并被设计成经共同手术入路口(surgicalaccessport)安装在一起；
b.产生通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置的共同手术入路口(surgicalaccessport)；
c.将限定沿插入路径穿越其中的工作管腔的细长递送导管在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构；以及
d.将植入式光施加器通过细长递送导管插入以将植入式光施加器在第二解剖学位置植入，所述第二解剖学位置可操作地与靶向的组织结构的至少一部分连接，从而至少一部分通过植入式光施加器递送的光子将抵达靶向的组织结构。
466.根据权利要求465所述的方法，其中植入式光施加器选自套箍施加器、平板式施加器和螺旋式施加器。
467.根据权利要求465所述的方法，还包括使用外部控制器，与植入式控制器无线通讯。
468.根据权利要求465所述的方法，还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接，并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
469.根据权利要求468所述的方法，还包括将植入式光源通过细长递送导管插入，以将植入式光源在第二解剖学位置处植入与植入式光施加器紧密连接的植入位置。
470.根据权利要求469所述的方法，还包括从共同入路口取出细长递送导管。
471.根据权利要求470所述的方法，还包括通过沿细长递送导管的长度暴露狭长口，从细长递送导管的管腔取出递送段，所述狭长口抵达工作管腔并且被设置成允许从工作管腔经过细长递送导管的侧面取出细长递送段。
472.根据权利要求465所述的方法，其中细长递送导管是套管。
473.根据权利要求465所述的方法，其中细长递送导管是导管。
474.根据权利要473求所述的方法，其中导管是可控导管。
475.根据权利要求474所述的方法，其中可控导管是机器人可控导管，其设置成具有机电元件，所述机电元件响应于操作员用与机电元件可操作连接的电子主输入装置下达的命令，引起操纵进入细长递送导管中。
476.根据权利要求468所述的方法，还包括将植入式光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与植入式电源和控制器连接。
477.根据权利要求468所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
478.根据权利要求477所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
479.根据权利要求478所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
480.根据权利要求468所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。
481.根据权利要求468所述的方法，其中光源包括发光二极管。
482.根据权利要求468所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
483.根据权利要求482所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
484.根据权利要求483所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
485.根据权利要求482所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
486.根据权利要求483所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
487.根据权利要求468所述的方法，还包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间启动光源。
488.根据权利要求468所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
489.根据权利要求465所述的方法，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
490.根据权利要求489所述的方法，其中将植入式光源在第一解剖学位置植入。
491.根据权利要求489所述的方法，还包括从共同入路口取出细长递送导管。
492.根据权利要求491所述的方法，还包括通过沿细长递送导管的长度暴露狭长口，从细长递送导管的管腔取出递送段，所述狭长口抵达工作管腔并且设置成允许从工作管腔经过细长递送导管的侧面取出细长递送段。
493.根据权利要求489所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
494.根据权利要求489所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
495.根据权利要求489所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
496.根据权利要求489所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
497.根据权利要求496所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
498.根据权利要求497所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
499.根据权利要求489所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
500.根据权利要求499所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
501.根据权利要求501所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
502.根据权利要求499所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
503.根据权利要求502所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
504.根据权利要求489所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
505.根据权利要求489所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
506.一种安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，包括：
a.提供设置成永久可操作地连接到靶向的组织结构的至少一部分的植入式光施加器、植入式光源、植入式电源、植入式控制器；
b.产生通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置的共同手术入路口(surgicalaccessport)；
c.将限定沿插入路径穿越其中的工作管腔的细长递送导管在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构；以及
d.产生通向第二解剖学位置的第二手术入路口(surgicalaccessport)；
e.将植入式光施加器通过第二手术入路口(surgicalaccessport)在第二解剖学位置植入；
f.将植入式电源和植入式控制器通过共同入路口在第一解剖学位置植入；并且
g.将递送段通过细长递送导管插入以可操作地连接植入式光施加器与植入式电源和植入式控制器。。
507.根据权利要求506所述的方法，其中植入式光施加器选自套箍施加器、平板式施加器和螺旋式施加器。
508.根据权利要求506所述的方法，还包括使用外部控制器，与植入式控制器无线通讯。
509.根据权利要求506所述的方法，还包括取出细长递送导管，留下递送段位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间。
510.根据权利要求506所述的方法，其中细长递送导管是套管。
511.根据权利要求506所述的方法，其中细长递送导管是导管。
512.根据权利要511求所述的方法，其中导管是可控导管。
513.根据权利要求512所述的方法，其中可控导管是机器人可控导管，其设置成具有机电元件，所述机电元件响应于操作员用与机电元件可操作连接的电子主输入装置下达的命令，引起操纵进入细长递送导管中。
514.根据权利要求506所述的方法，还包括将植入式光源与植入式光施加器在第二位置处紧密连接，并且将递送段在第二位置与植入式光源连接，将递送段设置成携带电流。
515.根据权利要求514所述的方法，其中将递送段与植入式光源连接包括通过向密间隔连接器密封叠式插座(stacksocket)中插入导电轴配件，形成连接器连接。
516.根据权利要求514所述的方法，还包括将递送段与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
517.根据权利要求516所述的方法，其中将递送段与植入式电源和植入式控制器连接包括通过向密间隔连接器密封叠式插座中插入导电轴配件，形成连接器连接。
518.根据权利要求514所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
519.根据权利要求518所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
520.根据权利要求519所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
521.根据权利要求514所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。
522.根据权利要求514所述的方法，其中光源包括发光二极管。
523.根据权利要求514所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
524.根据权利要求523所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
525.根据权利要求524所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
526.根据权利要求523所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
527.根据权利要求524所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
528.根据权利要求514所述的方法，还包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间启动光源。
529.根据权利要求514所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
530.根据权利要求506所述的方法，还包括在第二解剖学位置处的植入式光施加器和在第一解剖学位置处的植入式光源之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
531.根据权利要求530所述的方法，还包括将植入式光源在第一解剖学位置植入。
532.根据权利要求531所述的方法，还包括将植入式电源和植入式控制器可操作地与植入式光源连接，从而植入式控制器启动植入式光源以通过控制来自植入式电源的电流，指引光子至植入式光施加器。
533.根据权利要求530所述的方法，还包括从患者取出细长递送导管，以留下位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间的递送段。
534.根据权利要求530所述的方法，其中在第二解剖学位置处的植入式光施加器和在第一解剖学位置处的植入式光源之间互连递送段包括在递送段和植入式光源之间和在递送段和植入式光施加器之间原位形成光连接器连接以有效地在其间传输光子。
535.根据权利要求534所述的方法，其中形成光连接器连接包括将递送段的近端插入套管连接器中。
536.根据权利要求530所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
537.根据权利要求530所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
538.根据权利要求530所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
539.根据权利要求530所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
540.根据权利要求539所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
541.根据权利要求540所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
542.根据权利要求531所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
543.根据权利要求542所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
544.根据权利要求543所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
545.根据权利要求542所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
546.根据权利要求545所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
547.根据权利要求530所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
548.根据权利要求530所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
549.一种安装用于刺激包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统的方法，包括：
a.提供设置成永久可操作地连接到靶向的组织结构的至少一部分的植入式光施加器、植入式光源、植入式电源、植入式控制器，其中所述植入式电源和植入式控制器以预连接和密封的构型提供并被设计成经共同手术入路口(surgicalaccessport)安装在一起；
b.产生通向植入式电源和植入式控制器待植入的第一解剖学位置的共同手术入路口(surgicalaccessport)；
c.将限定沿插入路径穿越其中的工作管腔的细长递送导管在不产生用于插入路径的其他手术入路的情况下插入到第二解剖学位置，所述第二解剖学位置毗邻靶向的组织结构；以及
d.将植入式光施加器通过细长递送导管插入以将植入式光施加器在第二解剖学位置植入，所述第二解剖学位置可操作地与靶向的组织结构的至少一部分连接，从而至少一部分通过植入式光施加器递送的光子将抵达靶向的组织结构。
550.根据权利要求549所述的方法，其中植入式光施加器选自套箍施加器、平板式施加器和螺旋式施加器。
551.根据权利要求549所述的方法，还包括使用外部控制器，与植入式控制器无线通讯。
552.根据权利要求549所述的方法，还包括将植入式光源与植入式光施加器紧密连接。
553.根据权利要求552所述的方法，还包括将植入式光源经细长递送导管插入，以将植入式光源在第二解剖学位置处植入与植入式光施加器紧密连接的植入位置，所述植入式光源与设置成携带电流的递送段连接。
554.根据权利要求553所述的方法，还包括从共同入路口取出细长递送导管，以留下位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间的递送段。
555.根据权利要求554所述的方法，还包括从细长递送导管的管腔取出递送段并且将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源。
556.根据权利要求555所述的方法，其中将植入式光源可操作地与植入式电源和植入式控制器连接包括在递送段和与植入式电源和植入式控制器连接的电引线之间原位形成连接器连接。
557.根据权利要求556所述的方法，其中形成连接器连接包括向密间隔连接器密封叠式插座中插入导电轴配件。
558.根据权利要求549所述的方法，其中细长递送导管是套管。
559.根据权利要求549所述的方法，其中细长递送导管是导管。
560.根据权利要559求所述的方法，其中导管是可控导管。
561.根据权利要求560所述的方法，其中可控导管是机器人可控导管，其设置成具有机电元件，所述机电元件响应于操作员用与机电元件可操作连接的电子主输入装置下达的命令，引起操纵进入细长递送导管中。
562.根据权利要求552所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
563.根据权利要求562所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
564.根据权利要求563所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
565.根据权利要求552所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式电源和植入式控制器。
566.根据权利要求552所述的方法，其中光源包括发光二极管。
567.根据权利要求552所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
568.根据权利要求567所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
569.根据权利要求568所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
570.根据权利要求567所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
571.根据权利要求568所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
572.根据权利要求552所述的方法，还包括使用约0.1％和100％之间的占空比，以约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间启动光源。
573.根据权利要求552所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
574.根据权利要求549所述的方法，还包括将递送段连接至植入式光施加器，所述递送段设置成一旦递送段已经与植入式光源连接，则将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
575.根据权利要求574所述的方法，其中将植入式光源在第一解剖学位置植入。
576.根据权利要求574所述的方法，还包括从共同入路口取出细长递送导管，以留下位于第一解剖学位置和第二解剖学位置之间的递送段。
577.根据权利要求576所述的方法，还包括从细长递送导管的管腔取出递送段并将植入式光源用递送段与植入式光施加器连接，并且还将植入式电源和植入式控制器可操作地与植入式光源连接，从而植入式控制器通过控制来自植入式电源的电流启动植入式光源以指引光子至植入式光施加器。
578.根据权利要求所述的方法577，其中将植入式光源用递送段与植入式光施加器连接包括在递送段和植入式光源之间原位形成光连接器连接以有效地在其间传输光子。
579.根据权利要求578所述的方法，其中形成光连接器连接包括将递送段的近端插入套管连接器中。
580.根据权利要求574所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
581.根据权利要求574所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、植入式电源和植入式控制器。
582.根据权利要求574所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
583.根据权利要求574所述的方法，还包括将植入式电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
584.根据权利要求583所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
585.根据权利要求584所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
586.根据权利要求574所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
587.根据权利要求586所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
588.根据权利要求587所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
589.根据权利要求586所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
590.根据权利要求589所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
591.根据权利要求574所述的方法，其中使用约0.1％和100％之间的占空比，将光源用约0.1毫秒和约20毫秒之间的脉冲持续时间脉冲。
592.根据权利要求574所述的方法，还包括运行植入式光源以使用植入式光施加器在至少一种组织结构处以约5毫瓦/平方毫米至约200毫瓦/平方毫米之间的表面辐照度指引光子。
593.一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统，包括：
植入式光施加器，其设置成接合靶向的组织结构的外表面并且将光直接递送至靶向的组织结构，植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光源可以由施加器发射至靶向的组织结构。
594.根据权利要求593所述的系统，其中光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流启动光源。
595.根据权利要求594所述的系统，其中光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。
596.根据权利要求594所述的系统，其中电源是可植入的。
597.根据权利要求594所述的系统，其中控制器是可植入的。
598.根据权利要求597所述的系统，其中电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
599.根据权利要求598所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
600.根据权利要求599所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
601.根据权利要求600所述的系统，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
602.根据权利要求596所述的系统，其中电源和控制器容纳于共用植入式壳体内部。
603.根据权利要求594所述的系统，其中光源包括发光二极管。
604.根据权利要求593所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
605.根据权利要求604所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
606.根据权利要求605所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
607.根据权利要求604所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
608.根据权利要求605所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
609.根据权利要求593所述的系统，其中光源是可植入的。
610.根据权利要求609所述的系统，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
611.根据权利要求609所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
612.根据权利要求609所述的系统，其中植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流启动光源。
613.根据权利要求612所述的系统，其中植入式光源、电源和控制器容纳于共用植入式壳体内部。
614.根据权利要求609所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
615.根据权利要求612所述的系统，其中电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
616.根据权利要求615所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
617.根据权利要求616所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
618.根据权利要求617所述的系统，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
619.根据权利要求593所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
620.根据权利要求619所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
621.根据权利要求620所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
622.根据权利要求619所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
623.根据权利要求620所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
624.根据权利要求593所述的系统，其中光源是体外光源，并且其中植入式光导体可操作地在体外光源和植入式光施加器之间连接，植入式光导体设置成在植入式光施加器和第二位置之间植入，所述第二位置经选择以接受来自体外光源的光子并且至少部分地指引它们至植入式光施加器。
625.根据权利要求624所述的系统，其中第二位置完全被组织包封，并且其中植入式光导体设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。
626.根据权利要求625所述的系统，其中相对薄的组织层具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度。
627.根据权利要求624所述的系统，其中第二位置是直接体外可及的。
628.根据权利要求593所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
629.根据权利要求628所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
630.根据权利要求629所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
631.根据权利要求628所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
632.根据权利要求629所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
633.一种用于照明患者的靶向组织结构的方法，包括：
a.选择待照明的靶向组织结构；
b.提供植入式光施加器，其设置成接合靶向的组织结构的外表面并且将光直接递送至靶向的组织结构；
c.植入植入式光施加器，从而它接合靶向的组织结构；
d.将植入式光施加器可操作地与光源连接；并且
e.使用从光源传输至植入式光施加器的光子，通过植入式光施加器照明靶向的组织结构。
634.根据权利要求633所述的方法，其中光源紧密地与植入式光施加器连接，并且其中光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流启动光源。
635.根据权利要求634所述的方法，其中光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。
636.根据权利要求634所述的方法，其中电源是可植入的。
637.根据权利要求634所述的方法，其中控制器是可植入的。
638.根据权利要求637所述的方法，还包括将电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
639.根据权利要求638所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
640.根据权利要求639所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
641.根据权利要求640所述的方法，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
642.根据权利要求636所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳电源和控制器。
643.根据权利要求634所述的方法，其中光源包括发光二极管。
644.根据权利要求633所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
645.根据权利要求644所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
646.根据权利要求645所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
647.根据权利要求644所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
648.根据权利要求645所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
649.根据权利要求633所述的方法，其中光源是可植入的。
650.根据权利要求649所述的方法，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器。
651.根据权利要求649所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
652.根据权利要求649所述的方法，还包括将植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流启动光源。
653.根据权利要求652所述的方法，其中植入式光源、电源和控制器容纳于共用植入式壳体内部。
654.根据权利要求649所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
655.根据权利要求652所述的方法，其中电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
656.根据权利要求所述的方法655，还包括安置将经皮磁通量源在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
657.根据权利要求656所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
658.根据权利要求657所述的方法，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
659.根据权利要求633所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
660.根据权利要求659所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
661.根据权利要求660所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
662.根据权利要求659所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
663.根据权利要求660所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
664.根据权利要求633所述的方法，其中光源是体外光源，并且其中植入式光导体可操作地在体外光源和植入式光施加器之间连接，植入式光导体设置成在植入式光施加器和第二位置之间植入，所述第二位置经选择以接受来自体外光源的光子并且至少部分地指引它们至植入式光施加器。
665.根据权利要求664所述的方法，其中第二位置完全被组织包封，并且其中植入式光导体设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。
666.根据权利要求665所述的方法，其中相对薄的组织层具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度。
667.根据权利要求664所述的方法，其中第二位置是直接体外可及的。
668.根据权利要求633所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
669.根据权利要求668所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
670.根据权利要求669所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
671.根据权利要求668所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
672.根据权利要求669所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
673.一种用于刺激包含光敏蛋白的组织结构的系统，包括：
a.植入式光导体，其设置成在紧密毗邻组织结构的第一皮下位置和选择的第二位置之间永久连接，从而指向第二位置的体外光子将通过植入式光施加器至少部分地传输至靶向的组织结构；和
b.体外光源，其设置成可控地指引光子以这样的量在第二位置进入植入式光导体，至少部分地基于一部分所指引光子抵达第一皮下位置，所述量足以引起组织结构的光敏蛋白变化。
674.根据权利要求673所述的系统，其中植入式光导体在第二位置处具有包含扩大的光收集表面的近端。
675.根据权利要求674所述的系统，其中扩大的光收集表面包含具有经定向以捕获体外光子的入口小面的楔形几何形状。
676.根据权利要求673所述的系统，其中植入式光导体包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
677.根据权利要求673所述的系统，其中植入式光导体包含选自玻璃、聚合物、晶体的材料类型。
678.根据权利要求677所述的系统，其中植入式光导体包含选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷及其共聚物的聚合物。
679.根据权利要求673所述的系统，其中植入式光导体包含反射层，所述反射层设置成使逃脱全内反射的光在它沿植入式光导体向下传播时再循环。
680.根据权利要求679所述的系统，其中反射层包含选自银、铑、铝和金的材料。
681.根据权利要求673所述的系统，其中植入式光导体至少部分地用绝缘层包封以保护植入式光导体或其他层免受环境影响。
682.根据权利要求681所述的系统，其中绝缘层包含选自二氧化硅、氧化铝和二氧化镁的材料。
683.根据权利要求673所述的系统，其中植入式光导体包含包层，所述包层设置成将倏逝波在光子沿植入式光导体向下传播时约束于植入式光导体内部。
684.根据权利要求683所述的系统，其中包层包含选自聚四氟乙稀、聚甲基戊烯和THV氟聚合物掺合料的材料。
685.根据权利要求673所述的系统，其中植入式光导体包含生物惰性层，所述双惰性层设置成改善生物相容性并防止改变植入式光导体的折射特性。
686.根据权利要求685所述的系统，其中生物惰性层包含选自金、铂、聚对二甲苯-C、聚(乙二醇)、磷酰基胆碱、聚环氧乙烷聚合物和D-甘露醇封端的烷硫醇的材料。
687.根据权利要求673所述的系统，还包括安装导向件，所述安装导向件设置成在插入植入式光导体之前插入。
688.根据权利要求687所述的系统，其中导向件包含切割工具或扩张器。
689.根据权利要求673所述的系统，还包括递送导管，所述递送导管限定植入式光导体可以经其可拆卸地连接的管腔。
690.根据权利要求673所述的系统，还包括植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与组织结构连接，并且还在第一位置与植入式光导体的至少一个表面连接，从而可以将行进经过植入式光导体的光子传输到植入式光施加器中，以被指引至组织结构中。
691.根据权利要求673所述的系统，其中第二位置完全被组织包封，并且其中植入式光导体设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。
692.根据权利要求691所述的系统，其中相对薄的组织层具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度。
693.根据权利要求673所述的系统，其中第二位置是直接体外可及的。
694.根据权利要求673所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
695.根据权利要求694所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
696.根据权利要求695所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
697.根据权利要求694所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
698.根据权利要求695所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
699.一种用于刺激包含光敏蛋白的组织结构的方法，包括：
a.使用照明在第一皮下位置选择待刺激的靶向组织结构；
b.提供植入式光导体，其设置成在第一皮下位置和选择的第二位置之间永久连接，从而指向第二位置的体外光子将通过植入式光导体至少部分地传输至靶向的组织结构。
700.根据权利要求699所述的方法，其中选择待刺激的靶向组织结构包括使用选自放射线照相术、荧光透视法、超声、磁共振成像、计算机断层成像成像和内窥镜检查的方式对靶组织成像。
701.根据权利要求699所述的方法，还包括提供体外光源以指引光子经过植入式光导体抵达靶向的组织结构。
702.根据权利要求699所述的方法，其中植入式光导体在第二位置处具有包含扩大的光收集表面的近端。
703.根据权利要求702所述的方法，其中扩大的光收集表面包含具有经定向以捕获体外光子的入口小面的楔形几何形状。
704.根据权利要求699所述的方法，其中植入式光导体包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
705.根据权利要求699所述的方法，其中植入式光导体包含选自玻璃、聚合物、晶体的材料类型。
706.根据权利要求705所述的方法，其中植入式光导体包含选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷及其共聚物的聚合物。
707.根据权利要求699所述的方法，其中植入式光导体包含反射层，所述反射层设置成使逃脱全内反射的光在它沿植入式光导体向下传播时再循环。
708.根据权利要求707所述的方法，其中反射层包含选自银、铑、铝和金的材料。
709.根据权利要求699所述的方法，其中植入式光导体至少部分地用绝缘层包封以保护植入式光导体或其他层免受环境影响。
710.根据权利要求709所述的方法，其中绝缘层包含选自二氧化硅、氧化铝和二氧化镁的材料。
711.根据权利要求699所述的方法，其中植入式光导体包含包层，所述包层设置成将倏逝波在光子沿植入式光导体向下传播时约束于植入式光导体内部。
712.根据权利要求711所述的方法，其中包层包含选自聚四氟乙稀、聚甲基戊烯和THV氟聚合物掺合料的材料。
713.根据权利要求699所述的方法，其中植入式光导体包含生物惰性层，所述双惰性层设置成改善生物相容性并防止改变植入式光导体的折射特性。
714.根据权利要求713所述的方法，其中生物惰性层包含选自金、铂、聚对二甲苯-C、聚(乙二醇)、磷酰基胆碱、聚环氧乙烷聚合物和D-甘露醇封端的烷硫醇的材料。
715.根据权利要求699所述的方法，还包括在插入植入式光导体之前安装导向件，所述安装导向件设置成辅助准备的相关的组织中植入植入式光导体。
716.根据权利要求715所述的方法，其中导向件包含切割工具或扩张器。
717.根据权利要求699所述的方法，还包括提供递送导管，所述递送导管限定植入式光导体可以经其可拆卸地连接的管腔。
718.根据权利要求699所述的方法，还包括提供植入式光施加器，所述植入式光施加器设置成与组织结构连接，并且还在第一位置与植入式光导体的至少一个表面连接，从而可以将行进经过植入式光导体的光子传输到植入式光施加器中，以被指引至组织结构中。
719.根据权利要求699所述的方法，其中第二位置完全被组织包封，并且其中植入式光导体设置成接受穿过相对薄的组织层来自体外光源的光子。
720.根据权利要求719所述的方法，其中相对薄的组织层具有约100微米和约1毫米之间的最大厚度。
721.根据权利要求699所述的方法，其中第二位置是直接体外可及的。
722.根据权利要求699所述的方法，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
723.根据权利要求722所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
724.根据权利要求723所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
725.根据权利要求722所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
726.根据权利要求723所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
727.一种从患者脊柱的鞘内间隙内部照明已经过基因修饰以包含光敏蛋白的神经根对的系统，包含：
植入式光施加器，其设置成以压缩状态经脊柱的钙化结构之间的小手术入路可手术递送至鞘内间隙并在鞘内间隙内部展开到扩张状态，其中在扩张状态下，植入式光施加器包含第一照明段和第二照明段，第一照明段设置成照明所选择的神经根对的第一神经根，同时第二照明段设置成照明所选择的神经根对的第二神经根。
728.根据权利要求727所述的系统，还包括与植入式光施加器的第一照明段紧密连接的第一植入式光源和与第二照明段紧密连接的第二植入式光源，其中每个光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活第一和第二植入式光源。
729.根据权利要求728所述的系统，其中第一和第二光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。
730.根据权利要求728所述的系统，其中电源是可植入的。
731.根据权利要求728所述的系统，其中控制器是可植入的。
732.根据权利要求731所述的系统，其中电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
733.根据权利要求732所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
734.根据权利要求733所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
735.根据权利要求734所述的系统，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
736.根据权利要求730所述的系统，其中电源和控制器容纳于共用植入式壳体内部。
737.根据权利要求728所述的系统，其中光源包括发光二极管。
738.根据权利要求727所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
739.根据权利要求738所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
740.根据权利要求739所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
741.根据权利要求738所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
742.根据权利要求739所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
743.根据权利要求727所述的系统，其中第一和第二照明段各自可操作地与植入式光源连接。
744.根据权利要求743所述的系统，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连的递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器，其中可以将所述光通过第一和第二照明段分布到神经根对。
745.根据权利要求743所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
746.根据权利要求743所述的系统，其中植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。
747.根据权利要求746所述的系统，其中植入式光源、电源和控制器容纳于共用植入式壳体内部。
748.根据权利要求743所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
749.根据权利要求746所述的系统，其中电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
750.根据权利要求749所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
751.根据权利要求750所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
752.根据权利要求751所述的系统，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
753.根据权利要求727所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
754.根据权利要求753所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
755.根据权利要求754所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
756.根据权利要求753所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
757.根据权利要求754所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
758.根据权利要求727所述的系统，其中在扩张状态下，可以对齐第一照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第一神经根，同时可以对齐第二照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第二神经根，以形成部署几何布局。
759.根据权利要求758所述的系统，还包括偏置段，所述偏置段可操作地与植入式光施加器连接并且设置成激活时保留部署几何布局。
760.根据权利要求759所述的系统，还包括拉线，所述拉线可操作地与偏置段连接并且设置成调整植入式光施加器的几何形状以促进实现部署几何布局。
761.根据权利要求727所述的系统，其中神经根对是背根对。
762.根据权利要求727所述的系统，其中神经根对是前根对。
763.一种从患者脊柱的鞘内间隙内部照明已经过基因修饰以包含光敏蛋白的神经根对的方法，包括：
a.将植入式光施加器以压缩状态经脊柱的钙化结构之间产生的小手术入路手术递送至鞘内间隙；并且
b.将植入式光施加器在鞘内间隙内部展开到扩张状态，其中植入式光施加器包含第一照明段和第二照明段，第一照明段设置成照明所选择的神经根对的第一神经根，同时第二照明段设置成照明所选择的神经根对的第二神经根。
764.根据权利要求763所述的方法，还包括提供与植入式光施加器的第一照明段紧密连接的第一植入式光源和与第二照明段紧密连接的第二植入式光源，其中每个光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活第一和第二植入式光源。
765.根据权利要求764所述的方法，还包括将第一和第二光源借助设置成携带电流的递送段可操作地与电源和控制器连接。
766.根据权利要求764所述的方法，其中电源是可植入的。
767.根据权利要求764所述的方法，其中控制器是可植入的。
768.根据权利要求767所述的方法，还包括将电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
769.根据权利要求768所述的方法，还包括设置经皮磁通量源以安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
770.根据权利要求769所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
771.根据权利要求770所述的方法，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
772.根据权利要求767所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳电源和控制器。
773.根据权利要求764所述的方法，其中光源包括发光二极管。
774.根据权利要求763所述的方法，还包括遗传地修饰包含光敏蛋白的组织结构以编码视蛋白。
775.根据权利要求774所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
776.根据权利要求775所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
777.根据权利要求774所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
778.根据权利要求775所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
779.根据权利要求763所述的方法，还包括将第一和第二照明段各自可操作地与植入式光源连接。
780.根据权利要求779所述的方法，还包括在植入式光源和植入式光施加器之间互连递送段，所述递送段设置成将光从植入式光源传播至植入式光施加器，其中可以将所述光通过第一和第二照明段分布到神经根对。
781.根据权利要求779所述的方法，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
782.根据权利要求779所述的方法，还包括将植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流激活光源。
783.根据权利要求782所述的方法，还包括在共用植入式壳体内部容纳植入式光源、电源和控制器。
784.根据权利要求779所述的方法，其中植入式光源包括发光二极管。
785.根据权利要求782所述的方法，还包括将电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
786.根据权利要求785所述的方法，还包括提供经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
787.根据权利要求786所述的方法，还包括将经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
788.根据权利要求787所述的方法，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
789.根据权利要求763所述的方法，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
790.根据权利要求789所述的方法，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
791.根据权利要求790所述的方法，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
792.根据权利要求789所述的方法，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
793.根据权利要求790所述的方法，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
794.根据权利要求763所述的方法，还包括在扩张状态下对齐第一照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第一神经根，并且在扩张状态下对齐第二照明段以紧密毗邻所选择的神经根对的第二神经根，以形成部署几何布局。
795.根据权利要求794所述的方法，还包括提供偏置段，所述偏置段可操作地与植入式光施加器连接并且设置成激活时保留部署几何布局。
796.根据权利要求795所述的方法，还包括将拉线可操作地与偏置段连接，所述拉线设置成调整植入式光施加器的几何形状以促进实现部署几何布局。
797.根据权利要求763所述的方法，其中神经根对是背根对。
798.根据权利要求763所述的方法，其中神经根对是前根对。
799.一种用于注射靶向的组织结构的系统，包括：
偏置成卸载时采取弓形几何布局的细长挠性注射件，所述注射件包含注射针阵列并且设置成基于来自操作员的输入，采取基本上平直的几何布，所述操作员操纵与细长挠性注射件可操作连接的远程执行器。
800.根据权利要求799所述的系统，其中弓形布局包含基本上恒定的曲率半径。
801.根据权利要求799所述的系统，其中弓形布局包括不规则弓形的几何布局。
802.根据权利要求799所述的系统，其中细长挠性注射件包含弯曲脊状件，所述弯曲脊状件设置成迫使细长挠性注射件在卸载时成为弓形布局。
803.根据权利要求802所述的系统，其中弯曲脊状件包含形状记忆高温合金。
804.根据权利要求802所述的系统，其中细长挠性注射件还包含机械矫直皮囊，所述机械矫直皮囊可以基于来自操作员的输入加压以克服弯曲脊状件施加的负荷并且迫使细长挠性注射件成为基本上直的几何布局。
805.根据权利要求804所述的系统，其中远程执行器包含操作员加压的矫直压力储器，所述矫直压力储器由流体导管以流体方式与机械矫直皮囊连接。
806.根据权利要求799所述的系统，其中以基本上平直的布局观察时，细长挠性注射件具有基本上矩形的形式。
807.根据权利要求799所述的系统，其中弓形几何布局包括圆形形状。
808.根据权利要求799所述的系统，其中弓形几何布局包括至少部分螺旋的形状。
809.根据权利要求799所述的系统，还包括以流体方式与注射针阵列连接的注射流体储器。
810.根据权利要求799所述的系统，其中当细长挠性注射件处于基本上直的布局时，注射针阵列是基本上共平面的。
811.根据权利要求799所述的系统，还包括细长递送导管，所述细长递送导管限定细长挠性注射件可以经其可拆卸地连接的管腔。
812.根据权利要求811所述的系统，其中细长递送导管包含导管。
813.根据权利要求812所述的系统，其中导管是远程可控导管，所述远程可控导管包含一个或多个可以近端操作以在导管中引起受控弯曲的操纵元件。
814.根据权利要求811所述的系统，还包含细长递送件，所述细长递送件与递送导管连接并设置成在放置细长挠性注射件期间促进细长挠性注射件和细长递送导管之间相对运动的产生。
815.根据权利要求814所述的系统，其中细长递送件包含挠性轴，所述挠性轴设置成顺应于细长递送导管弯曲而弯曲。
816.一种用于注射靶向的组织结构的方法，包括：
a.选择待注射的靶向组织结构；
b.提供偏置成卸载时采取弓形几何布局的细长挠性注射件，所述注射件包含注射针阵列并且设置成基于来自操作员的输入，采取基本上直的几何布局，所述操作员操纵与细长挠性注射件可操作连接的远程执行器；
c.引起细长挠性注射件基于来自操作员的输入采取基本上直的布局；
d.使细长挠性注射件相对靶向的组织结构巡航进入某个位置，从而当释放输入物时，挠性注射件将被偏置成返回弓形几何布局，并且向弓形布局重新设置时，细长挠性件的多个部分将推动多个注射针进入靶向的组织结构；
e.释放输入物以推动多个注射针进入靶向的组织结构；并且
f.使用被推入靶向组织结构的多个针，注射靶向的组织结构。
817.根据权利要求816所述的方法，其中选择待注射的靶向组织结构包括使用选自放射线照相术、荧光透视法、超声、磁共振成像、计算机断层成像和内窥镜检查的方式对靶组织成像。
818.根据权利要求816所述的方法，其中弓形布局包含基本上恒定的曲率半径。
819.根据权利要求816所述的方法，其中弓形布局包括不规则弓形的几何布局。
820.根据权利要求816所述的方法，其中细长挠性注射件包含弯曲脊状件，所述弯曲脊状件设置成迫使细长挠性注射件在卸载时成为弓形布局。
821.根据权利要求820所述的方法，其中弯曲脊状件包含形状记忆高温合金。
822.根据权利要求820所述的方法，其中细长挠性注射件还包含机械矫直皮囊，所述机械矫直皮囊可以基于来自操作员的输入加压以克服弯曲脊状件施加的负荷并且迫使细长挠性注射件成为基本上直的几何布局，并且其中使得细长挠性注射件采取基本上直的布局包括增加机械矫直皮囊内部的压力。
823.根据权利要求822所述的方法，其中远程执行器包含操作员加压的矫直压力储器，所述矫直压力储器由流体导管以流体方式与机械矫直皮囊连接，并且其中增加机械矫直皮囊内部的压力包括增加矫直压力储器内部的压力。
824.根据权利要求816所述的方法，其中以基本上直的布局观察时，细长挠性注射件具有基本上矩形的形式。
825.根据权利要求816所述的方法，其中弓形几何布局包括圆形形状。
826.根据权利要求816所述的方法，其中弓形几何布局包括至少部分螺旋的形状。
827.根据权利要求816所述的方法，其中注射靶向的组织结构包括增加以流体方式与注射针阵列连接的注射流体储器内部的压力。
828.根据权利要求816所述的方法，其中当细长挠性注射件处于基本上直的布局时，注射针阵列是基本上共平面的。
829.根据权利要求816所述的方法，还包括经管腔可拆卸地连接细长挠性注射件，所述管腔被限定通过细长递送导管，从而可以无创地递送细长挠性注射件。
830.根据权利要求829所述的系统，其中细长递送导管包含导管。
831.根据权利要求830所述的系统，其中导管是远程可控导管，所述远程可控导管包含一个或多个可以近端操作以在导管中引起受控弯曲的操纵元件，所述方法还包括操纵多个操纵元件之一以使导管巡航，因而使细长挠性注射件巡航。
832.根据权利要求829所述的系统，还包含细长递送件，所述细长递送件与递送导管连接并设置成在放置细长挠性注射件期间促进细长挠性注射件和细长递送导管之间相对运动的产生，所述方法还包括相对于递送导管移动细长递送件以从递送导管至少部分地取出细长挠性注射件。
833.根据权利要求832所述的系统，其中细长递送件包含挠性轴，所述挠性轴设置成顺应于细长递送导管弯曲而弯曲。
834.根据权利要求833所述的系统，其中挠性轴包含聚合材料。
835.一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，包含：
设置成从光源接受光的平板样结构，所述平板样结构包含通道件和输出耦合器，所述通道件设置成限定可以藉此指引光子的光通道，其中输出耦合器可操作地与通道件连接并且设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子。
836.根据权利要求835所述的装置，其中平板样结构具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自平板样结构与靶向的组织结构对向安置。
837.根据权利要求836所述的装置，其中外表面含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从平板样结构离开返回所靶向组织结构的光子。
838.根据权利要求837所述的装置，其中反射部件包含涂料。
839.根据权利要求838所述的装置，其中涂料是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。
840.根据权利要求836所述的装置，其中内表面设置成接触靶向的组织结构。
841.根据权利要求840所述的装置，其中内表面设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。
842.根据权利要求835所述的装置，通道件包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。
843.根据权利要求842所述的装置，其中波导器包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。
844.根据权利要求843所述的装置，其中波导器包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。
845.根据权利要求844所述的装置，其中波导器包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。
846.根据权利要求835所述的装置，其中输出耦合器是小面。
847.根据权利要求835所述的装置，其中输出耦合器是掺杂物质(inclusion)。
848.根据权利要求835所述的装置，其中输出耦合器是表面织物(surfacetexture)。
849.根据权利要求835所述的装置，还包含多个输出耦合器。
850.根据权利要求835所述的装置，其中板样件((slab-like)member)设置成经轴向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。
851.根据权利要求835所述的装置，其中板样件设置成经纵向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。
852.根据权利要求835所述的装置，其中平板样结构设置成从两个或更多个光源接收光子。
853.根据权利要求852所述的装置，其中两个或更多个光源具有不同的输出光谱。
854.根据权利要求835所述的装置，其中平板样结构包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、水凝胶和聚硅氧烷的材料。
855.一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，包含：
可以指引光子的光纤和输出耦合器，其中输出耦合器可操作地与光纤连接并设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子。
856.根据权利要求855所述的装置，其中光纤具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自光纤与靶向的组织结构对向安置。
857.根据权利要求856所述的装置，其中外表面含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从光纤离开返回所靶向组织结构的光子。
858.根据权利要求857所述的装置，其中反射部件包含涂料。
859.根据权利要求858所述的装置，其中涂料是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。
860.根据权利要求856所述的装置，其中内表面设置成接触靶向的组织结构。
861.根据权利要求860所述的装置，其中内表面设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。
862.根据权利要求855所述的装置，其中光纤包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。
863.根据权利要求862所述的装置，其中波导器包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。
864.根据权利要求863所述的装置，其中波导器包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。
865.根据权利要求864所述的装置，其中波导器包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。
866.根据权利要求855所述的装置，其中输出耦合器是小面。
867.根据权利要求855所述的装置，其中输出耦合器是掺杂物质(inclusion)。
868.根据权利要求855所述的装置，其中输出耦合器是表面织物(surfacetexture)。
869.根据权利要求855所述的装置，还包含多个输出耦合器。
870.根据权利要求855所述的装置，其中平板样结构设置成从两个或更多个光源接收光子。
871.根据权利要求870所述的装置，其中两个或更多个光源具有不同的输出光谱。
872.一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，包含：
设置成从光源接受光的波导结构，所述波导结构包含通道件和输出耦合器，所述通道件设置成限定可以藉此指引光子的光通道，其中输出耦合器可操作地与通道件连接并且设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子，并且其中波导结构至少部分地包含螺旋形状。
873.根据权利要求872所述的装置，其中螺旋波导结构具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自螺旋波导结构与靶向的组织结构对向安置。
874.根据权利要求873所述的装置，其中外表面含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从螺旋波导结构离开返回所靶向组织结构的光子。
875.根据权利要求874所述的装置，其中反射部件包含涂料。
876.根据权利要求875所述的装置，其中涂料是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。
877.根据权利要求873所述的装置，其中内表面设置成接触靶向的组织结构。
878.根据权利要求877所述的装置，其中内表面设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。
879.根据权利要求872所述的装置，通道件包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。
880.根据权利要求879所述的装置，其中波导器包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。
881.根据权利要求880所述的装置，其中波导器包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。
882.根据权利要求881所述的装置，其中波导器包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。
883.根据权利要求872所述的装置，其中输出耦合器是小面。
884.根据权利要求872所述的装置，其中输出耦合器是掺杂物质(inclusion)。
885.根据权利要求872所述的装置，其中输出耦合器是表面织物(surfacetexture)。
886.根据权利要求872所述的装置，还包含多个输出耦合器。
887.根据权利要求872所述的装置，其中螺旋波导结构设置成从两个或更多个光源接收光子。
888.根据权利要求887所述的装置，其中两个或更多个光源具有不同的输出光谱。
889.一种向已经过基因修饰以编码光敏蛋白的靶向组织结构分配光的植入式装置，包含：
包含至少一个植入式光源的平板样结构，所述平板样结构包含通道件和输出耦合器，所述通道件设置成限定可以藉此指引光子的光通道，其中输出耦合器可操作地与通道件连接并且设置成向靶向的组织结构指引从通道件接受的光子。
890.根据权利要求889所述的装置，其中平板样结构具有内表面和外表面，从而内表面设置成直接毗邻靶向的组织结构安置，并且外表面设置成自平板样结构与靶向的组织结构对向安置。
891.根据权利要求890所述的装置，其中外表面含有反射部件，所述反射部件设置成反射至少一部分本来正常从平板样结构离开返回所靶向组织结构的光子。
892.根据权利要求891所述的装置，其中反射部件包含涂料。
893.根据权利要求892所述的装置，其中涂料是来自银、金、铝、铑和硫酸钡的材料。
894.根据权利要求890所述的装置，其中内表面设置成接触靶向的组织结构。
895.根据权利要求894所述的装置，其中内表面设置成接触具有基本上光滑表面的靶向组织结构。
896.根据权利要求889所述的装置，通道件包含设置成在全内反射下传播基本上全部入射光子的光波导器。
897.根据权利要求896所述的装置，其中波导器包含选自水、空气、油、聚合物、玻璃及其组合的材料。
898.根据权利要求897所述的装置，其中波导器包含选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷和高折射率聚合物复合材料的聚合物。
899.根据权利要求898所述的装置，其中波导器包含高折射率聚合物复合材料，所述复合材料包含具有无机纳米粒子的有机聚合物基质。
900.根据权利要求889所述的装置，其中输出耦合器是小面。
901.根据权利要求889所述的装置，其中输出耦合器是掺杂物质(inclusion)。
902.根据权利要求889所述的装置，其中输出耦合器是表面织物(surfacetexture)。
903.根据权利要求889所述的装置，还包含多个输出耦合器。
904.根据权利要求889所述的装置，其中板样件设置成经轴向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。
905.根据权利要求889所述的装置，其中板样件设置成经纵向卷绕以形成与靶向的组织结构面接的非平面接触面。
906.根据权利要求889所述的装置，其中板样件设置成在靶向的组织结构周围形成螺旋。
907.根据权利要求889所述的装置，其中平板样结构设置成从两个或更多个光源接收光子。
908.根据权利要求906所述的装置，其中两个或更多个光源具有不同的输出光谱。
909.根据权利要求889所述的装置，其中植入式光源包括发光二极管。
910.根据权利要求889所述的装置，其中植入式光源包括激光器。
911.根据权利要求889所述的装置，其中植入式光源可操作地与电源和控制器连接。
912.一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统，包括：
植入式光施加器，其设置成接合靶向的组织结构的外表面并且将光递送至靶向的组织结构，植入式光施加器可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光子可以由施加器发射至靶向的组织结构，其中光源容纳于密封的植入式壳体内部，所述植入式壳体限定窗口，可以经所述窗口将光源处产生的光子在它们被指引至植入式光施加器时传输。
913.根据权利要求912所述的系统，还包括在植入式壳体的窗口和植入式光施加器之间互连的递送段。
914.根据权利要求912所述的系统，其中窗口包含蓝宝石棒，所述蓝宝石棒密封至围绕窗口的植入式壳体。
915.根据权利要求914所述的系统，其中将蓝宝石棒用焊接密封件密封至植入式壳体。
916.根据权利要求913所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
917.根据权利要求913所述的系统，其中植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流启动光源。
918.根据权利要求917所述的系统，其中植入式光源、电源和控制器容纳于共用植入式壳体内部。
919.根据权利要求913所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
920.根据权利要求917所述的系统，其中电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
921.根据权利要求920所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
922.根据权利要求921所述的系统，其中经皮磁通量源与固定装置连接，所述固定装置设置成将经皮磁通量源在充电位置保留一段时间，同时患者是活动的。
923.根据权利要求922所述的系统，其中固定装置选自：内衣、悬带、皮带、衬衫和裤子。
924.根据权利要求912所述的系统，其中包含光敏蛋白的组织结构已经过基因修饰以编码视蛋白。
925.根据权利要求924所述的系统，其中视蛋白是抑制性视蛋白。
926.根据权利要求925所述的系统，其中抑制性视蛋白选自：NpHR、eNpHR1.0、eNpHR2.0、eNpHR3.0、Mac、Mac3.0、Arch和ArchT。
927.根据权利要求924所述的系统，其中视蛋白是刺激性视蛋白。
928.根据权利要求925所述的系统，其中刺激性视蛋白选自：ChR2、C1V1-T、C1V1-TT、CatCh、VChR1-SFO和ChR2-SFO。
929.根据权利要求913所述的系统，其中递送段还包含应力消除部分，所述应力消除部分设置成防止因植入式光施加器和递送段之间的相对运动而过载靶向的组织结构。
930.根据权利要求929所述的系统，其中应力消除部分设置成具有选自蛇形、螺旋形，螺纹形(spiralshape)、蝴蝶结形和三叶草形的特定形状。
931.一种用于照明患者的包含光敏蛋白的靶向组织结构的系统，包括：
多个植入式光施加器，各自设置成接合靶向的组织结构的外表面并将光直接递送至靶向的组织结构，多个植入式光施加器的每一者可操作地与设置成向植入式光施加器递送光子的光源连接，所述光子可以由施加器发射至靶向的组织结构。
932.根据权利要求931所述的系统，其中多个植入式光施加器的每一者可操作地与不同的光源连接。
933.根据权利要求931所述的系统，其中光源容纳于密封的植入式壳体内部，所述植入式壳体限定窗口，可以经所述窗口将光源处产生的光子在它们被指引至植入式光施加器时传输。
934.根据权利要求933所述的系统，还包括在植入式壳体的窗口和植入式光施加器之间互连的递送段。
935.根据权利要求933所述的系统，其中窗口包含蓝宝石棒，所述蓝宝石棒密封至围绕窗口的植入式壳体。
936.根据权利要求935所述的系统，其中将蓝宝石棒用焊接密封件密封至植入式壳体。
937.根据权利要求934所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
938.根据权利要求934所述的系统，其中植入式光源可操作地与电源和控制器连接，从而控制器通过控制来自电源的电流启动光源。
939.根据权利要求938所述的系统，其中植入式光源、电源和控制器容纳于共用植入式壳体内部。
940.根据权利要求934所述的系统，其中植入式光源包括发光二极管。
941.根据权利要求938所述的系统，其中电源与设置成接受来自设置成对植入式电源再充电的经皮磁通量源的磁通量的一个或多个植入式感应线圈连接。
942.根据权利要求941所述的系统，还包括经皮磁通量源，所述经皮磁通量源设置成安置在毗邻一个或多个植入式感应线圈的皮肤附近的充电位置中。
943.根据权利要求932所述的系统，其中每个光源容纳于密封的植入式壳体内部，所述植入式壳体限定窗口，可以经所述窗口将光源处产生的光子在它们被指引至植入式光施加器时传输。
944.根据权利要求943所述的系统，其中多个光源的每一者从植入式壳体经不同窗口耦合输出。
945.根据权利要求943所述的系统，还包括在植入式壳体的窗口和植入式光施加器之间互连的递送段。
946.根据权利要求945所述的系统，其中多个光源的每一者通过独立递送段与植入式光施加器之一互连。
947.根据权利要求943所述的系统，其中窗口包含蓝宝石棒，所述蓝宝石棒密封至围绕窗口的植入式壳体。
948.根据权利要求947所述的系统，其中将蓝宝石棒用焊接密封件密封至植入式壳体。
949.根据权利要求945所述的系统，其中递送段包含波导器，所述波导器设置成借助全内反射传播穿过它的基本上全部的光。
CN201380071014.6A 2012-11-21 2013-11-21 用于光遗传疗法的系统和方法 Pending CN105142529A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610974511.2A CN107243114A (zh) 2012-11-21 2013-11-21 用于光遗传疗法的系统和方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261729283P 2012-11-21 2012-11-21
US61/729,283 2012-11-21
PCT/US2013/000262 WO2014081449A1 (en) 2012-11-21 2013-11-21 System and method for optogenetic therapy

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610974511.2A Division CN107243114A (zh) 2012-11-21 2013-11-21 用于光遗传疗法的系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105142529A true CN105142529A (zh) 2015-12-09

Family

ID=50776456

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380071014.6A Pending CN105142529A (zh) 2012-11-21 2013-11-21 用于光遗传疗法的系统和方法
CN201610974511.2A Pending CN107243114A (zh) 2012-11-21 2013-11-21 用于光遗传疗法的系统和方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610974511.2A Pending CN107243114A (zh) 2012-11-21 2013-11-21 用于光遗传疗法的系统和方法

Country Status (8)

Country Link
US (44) US9821170B2 (zh)
EP (2) EP3659518A1 (zh)
JP (3) JP6580487B2 (zh)
CN (2) CN105142529A (zh)
AU (2) AU2013348395A1 (zh)
CA (1) CA2894718A1 (zh)
IL (1) IL238945A0 (zh)
WO (1) WO2014081449A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106691405A (zh) * 2016-12-29 2017-05-24 天津恒宇医疗科技有限公司 一种超细oct成像导管
CN106861050A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 武汉大学 一种基于光遗传学的无线神经调控装置
CN107684668A (zh) * 2017-05-23 2018-02-13 西安雅泽泰克医疗科技有限公司 激光治疗仪及脊髓修复方法
CN111939459A (zh) * 2020-09-10 2020-11-17 曹飞东 一种新型纳米微晶焕肤仪及使用方法

Families Citing this family (94)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6907884B2 (en) 2002-09-30 2005-06-21 Depay Acromed, Inc. Method of straddling an intraosseous nerve
US7258690B2 (en) 2003-03-28 2007-08-21 Relievant Medsystems, Inc. Windowed thermal ablation probe
US8361067B2 (en) 2002-09-30 2013-01-29 Relievant Medsystems, Inc. Methods of therapeutically heating a vertebral body to treat back pain
US9238150B2 (en) 2005-07-22 2016-01-19 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical tissue interface method and apparatus for stimulating cells
US8926959B2 (en) 2005-07-22 2015-01-06 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System for optical stimulation of target cells
US20070053996A1 (en) 2005-07-22 2007-03-08 Boyden Edward S Light-activated cation channel and uses thereof
US9274099B2 (en) 2005-07-22 2016-03-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Screening test drugs to identify their effects on cell membrane voltage-gated ion channel
US20090093403A1 (en) 2007-03-01 2009-04-09 Feng Zhang Systems, methods and compositions for optical stimulation of target cells
US8398692B2 (en) 2007-01-10 2013-03-19 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System for optical stimulation of target cells
US8401609B2 (en) 2007-02-14 2013-03-19 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System, method and applications involving identification of biological circuits such as neurological characteristics
US10434327B2 (en) 2007-10-31 2019-10-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Implantable optical stimulators
US10035027B2 (en) 2007-10-31 2018-07-31 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Device and method for ultrasonic neuromodulation via stereotactic frame based technique
RU2010147661A (ru) 2008-04-23 2012-05-27 Дзе Борд Оф Трастиз Оф Дзе Лелэнд Стэнфорд Джуниор Юниверсити (Us) Системы, способы и композиции для оптической стимуляции клеток-мишеней
WO2009155369A1 (en) 2008-06-17 2009-12-23 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatus and methods for controlling cellular development
WO2010006049A1 (en) 2008-07-08 2010-01-14 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Materials and approaches for optical stimulation of the peripheral nervous system
EP3406210A1 (en) 2008-09-26 2018-11-28 Relievant Medsystems, Inc. Systems and for navigating an instrument through bone
US10028753B2 (en) 2008-09-26 2018-07-24 Relievant Medsystems, Inc. Spine treatment kits
NZ602416A (en) 2008-11-14 2014-08-29 Univ Leland Stanford Junior Optically-based stimulation of target cells and modifications thereto
CN106011073A (zh) 2010-03-17 2016-10-12 小利兰·斯坦福大学托管委员会 光敏离子透过性分子
CN105941328B (zh) 2010-11-05 2019-04-09 斯坦福大学托管董事会 一种鉴定抑制前额叶皮质中的兴奋性或抑制性神经元的去极化的化合物的系统
JP6355335B2 (ja) 2010-11-05 2018-07-11 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー 報酬関連行動の光遺伝学的制御
AU2011323228B2 (en) 2010-11-05 2016-11-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Control and characterization of memory function
CN103492564B (zh) 2010-11-05 2017-04-19 斯坦福大学托管董事会 光活化嵌合视蛋白及其使用方法
CN106106368A (zh) 2010-11-05 2016-11-16 斯坦福大学托管董事会 光控cns功能障碍
WO2012061684A1 (en) 2010-11-05 2012-05-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Upconversion of light for use in optogenetic methods
US8696722B2 (en) 2010-11-22 2014-04-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optogenetic magnetic resonance imaging
EP2791333B1 (en) 2011-12-16 2019-03-06 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University Opsin polypeptides and methods of use thereof
WO2013101772A1 (en) 2011-12-30 2013-07-04 Relievant Medsystems, Inc. Systems and methods for treating back pain
ES2628006T3 (es) 2012-02-21 2017-08-01 Circuit Therapeutics, Inc. Composiciones para el tratamiento de trastornos neurogénicos del suelo pélvico
WO2013180321A1 (ko) * 2012-05-31 2013-12-05 주식회사 칼라세븐 인체의 평활근 이완장치
US10588691B2 (en) 2012-09-12 2020-03-17 Relievant Medsystems, Inc. Radiofrequency ablation of tissue within a vertebral body
EP2914186B1 (en) 2012-11-05 2019-03-13 Relievant Medsystems, Inc. Systems for creating curved paths through bone and modulating nerves within the bone
WO2014074690A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-15 Rogers Sciences, Inc. Implantable clipt illumination system
EP3659518A1 (en) 2012-11-21 2020-06-03 Circuit Therapeutics, Inc. System and method for optogenetic therapy
AU2014227600B2 (en) 2013-03-15 2018-10-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optogenetic control of behavioral state
US9636380B2 (en) 2013-03-15 2017-05-02 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optogenetic control of inputs to the ventral tegmental area
US10220092B2 (en) 2013-04-29 2019-03-05 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Devices, systems and methods for optogenetic modulation of action potentials in target cells
US9724151B2 (en) 2013-08-08 2017-08-08 Relievant Medsystems, Inc. Modulating nerves within bone using bone fasteners
US10307609B2 (en) 2013-08-14 2019-06-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Compositions and methods for controlling pain
US9926359B2 (en) * 2013-11-26 2018-03-27 Emory University Optogenetic inhibition of overactive neuronal activity
US10039934B2 (en) * 2013-12-30 2018-08-07 PhotonEdge Inc. Multi-wavelength interleaved optical stimulation
CA2936263A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-16 Circuit Therapeutics, Inc. Method for therapeutic management of ocular hypertension
CA2943367A1 (en) 2014-03-28 2015-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Engineered light-activated anion channel proteins and methods of use thereof
WO2015150126A1 (en) * 2014-04-02 2015-10-08 Koninklijke Philips N.V. Body illumination device
US20150360050A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 Circuit Therapeutics, Inc. Optogenetic therapies for movement disorders
US9861288B2 (en) * 2014-07-11 2018-01-09 Wisconsin Alumni Research Foundation Transparent and flexible neural electrode arrays
US9645332B2 (en) 2014-07-29 2017-05-09 Circuit Therapeutics, Inc. Implantable optical feedthrough connector
AU2015296502A1 (en) * 2014-07-29 2017-02-23 Circuit Therapeutics, Inc. System and method for optogenetic therapy
US11154226B2 (en) * 2015-06-12 2021-10-26 California Institute Of Technology Medical sensor having a nanoscale tapered waveguide for spectroscopy-based analysis of fluid
WO2016209654A1 (en) 2015-06-22 2016-12-29 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and devices for imaging and/or optogenetic control of light-responsive neurons
EP3349851A4 (en) 2015-09-15 2019-04-24 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University LIGHT-RESPONSIBLE POLYPEPTIDES AND METHOD OF USE THEREOF
US10488639B2 (en) * 2015-10-08 2019-11-26 Visera Technologies Company Limited Detection device for specimens
FR3045391B1 (fr) * 2015-12-17 2019-09-06 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif implantable pour la stimulation optique du cerveau
GB201522790D0 (en) * 2015-12-23 2016-02-03 Univ Newcastle Temperature sensor
WO2017136346A1 (en) * 2016-02-05 2017-08-10 Boston Scientfic Neuromodulation Corporation Implantable optical stimulation lead
CA3013781A1 (en) * 2016-02-08 2017-08-17 Circuit Therapeutics, Inc. System and method to modulate pain and itch through cutaneous transfer of genetic information
EP3216492B1 (de) * 2016-03-09 2021-05-12 Technische Hochschule Mittelhessen Fasermikroelektrode
EP3432975B1 (en) 2016-03-21 2024-02-14 Nalu Medical, Inc. Devices for positioning external devices in relation to implanted devices
KR20170128934A (ko) * 2016-05-16 2017-11-24 한국과학기술연구원 하부요로장애 치료를 위한 광자극 배뇨 제어 시스템
EP3484577A4 (en) 2016-07-18 2020-03-25 Nalu Medical, Inc. METHODS AND SYSTEMS FOR THE TREATMENT OF PELVIC DISORDERS AND PAINFUL CONDITIONS
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
JP6774676B2 (ja) * 2016-10-25 2020-10-28 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 エナジーハーベスティングによる発光デバイス
WO2018089931A1 (en) * 2016-11-14 2018-05-17 The Charles Stark Draper Laboratory Inc. Compliant optrodes for monitoring and stimulating biological tissue with patterned light
US11517373B2 (en) * 2016-12-27 2022-12-06 Alma Lasers Ltd. Switched lasers for dermal treatment
US10722729B2 (en) * 2017-01-11 2020-07-28 International Business Machines Corporation Probe for localized neural optogenetics stimulation and neurochemistry recordings
WO2018156953A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Nalu Medical, Inc. Apparatus with sequentially implanted stimulators
US11931010B2 (en) * 2017-03-24 2024-03-19 Covidien Lp Endoscopes and methods of treatment
US11294165B2 (en) 2017-03-30 2022-04-05 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Modular, electro-optical device for increasing the imaging field of view using time-sequential capture
EP3381511A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-03 Nokia Solutions and Networks Oy Directly modulated lasers for optogenetic therapy
CN110868916A (zh) * 2017-05-09 2020-03-06 悦思生物科技股份有限公司 用于原位鉴别病毒和非病毒感染的与手持式通信设备相关的设备、系统和方法
CA3067541A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-20 Rogers Sciences, Inc. Devices and methods for treating subjects
CN111712289B (zh) * 2017-12-18 2022-09-02 赛诺菲 药物递送装置和充电装置
US11565131B2 (en) 2018-03-23 2023-01-31 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Optical stimulation systems with calibration and methods of making and using
EP3586912A1 (de) * 2018-06-25 2020-01-01 BIOTRONIK SE & Co. KG Vorrichtung zur aktivierung von zellstrukturen mittels elektromagnetischer energie
AU2019378702B2 (en) 2018-11-16 2022-09-01 Boston Scientific Neuromodulation Corporation An optical stimulation system with on-demand monitoring and methods of making
CN110004118B (zh) * 2019-03-29 2023-03-28 中国科学院武汉物理与数学研究所 用于辅助重组狂犬病毒在神经细胞高效逆向跨单级突触的rAAV病毒的包装方法及其应用
US20200376262A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Systems and methods for making and using implantable electrical/optical stimulation leads and systems
EP3990096A4 (en) * 2019-06-26 2023-07-26 The Bionics Institute of Australia COMBINED LIGHT AND ELECTRICAL STIMULATION OF PHOTOSENSITIVE NEURAL TISSUE
CN110487729B (zh) * 2019-08-12 2022-09-27 温州大学 基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统
WO2021050767A1 (en) 2019-09-12 2021-03-18 Relievant Medsystems, Inc. Systems and methods for tissue modulation
US11116983B2 (en) * 2019-10-09 2021-09-14 Biotronik Se & Co. Kg Implantable medical devices and systems with communication/sensing based on near infrared signals
US11607383B2 (en) 2019-10-15 2023-03-21 University Of Washington Conductive polymer microneedle arrays for electronically-controlled drug release
WO2021081059A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-29 Percy Luu Methods and apparatus for phototherapy
WO2021178801A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-10 Yank Technologies, Inc. High intrinsic quality receiver construction
CN111419228B (zh) * 2020-04-17 2021-12-21 上海交通大学 一种基于水凝胶的爪状脑电电极装置
WO2021213756A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-28 Xphelyum System comprising genetically modified cells and/or modified nerve fibers and a removable device for therapeutic purposes
WO2021213758A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-28 Xphelyum System comprising genetically modified cells and a removable device
WO2021247623A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-09 President And Fellows Of Harvard College Compositions and methods for optogenetic control
WO2022051295A1 (en) 2020-09-04 2022-03-10 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Stimulation systems with a lens arrangement for light coupling and methods of making and using
CN112113835A (zh) * 2020-09-10 2020-12-22 北京理工大学 一种微动疲劳裂纹萌生位置判定方法
JP2022056698A (ja) * 2020-09-30 2022-04-11 横浜ゴム株式会社 タイヤ
WO2022260650A1 (en) * 2021-06-08 2022-12-15 Lumeda Inc. Optical surface applicator with integrated diffuser
US20220409922A1 (en) * 2021-06-28 2022-12-29 Painlab Ltd. Optical Stimulator
WO2024072656A1 (en) * 2022-09-28 2024-04-04 Incando Therapeutics Pte. Ltd. Unibody apparatus for phototherapy

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100190229A1 (en) * 2005-07-22 2010-07-29 Feng Zhang System for optical stimulation of target cells
US20110125077A1 (en) * 2009-11-25 2011-05-26 Medtronic, Inc. Optical stimulation therapy
CN102159713A (zh) * 2008-05-20 2011-08-17 Eos神经科学公司 用于递送光敏蛋白的载体和使用方法
US20110307034A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 Roger Hastings Renal Denervation and Stimulation Employing Wireless Vascular Energy Transfer Arrangement

Family Cites Families (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964482A (en) 1971-05-17 1976-06-22 Alza Corporation Drug delivery device
US4162808A (en) 1978-05-23 1979-07-31 Gulf Oil Corporation In-situ retorting of carbonaceous deposits
US4317085A (en) * 1979-09-12 1982-02-23 Xerox Corporation Channeled mesa laser
US5928222A (en) 1982-08-06 1999-07-27 Kleinerman; Marcos Y. Fiber optic sensing techniques in laser medicine
US4797368A (en) 1985-03-15 1989-01-10 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Adeno-associated virus as eukaryotic expression vector
US5139941A (en) 1985-10-31 1992-08-18 University Of Florida Research Foundation, Inc. AAV transduction vectors
US5486172A (en) 1989-05-30 1996-01-23 Chess; Cyrus Apparatus for treating cutaneous vascular lesions
WO1991018088A1 (en) 1990-05-23 1991-11-28 The United States Of America, Represented By The Secretary, United States Department Of Commerce Adeno-associated virus (aav)-based eucaryotic vectors
US5383923A (en) 1990-10-20 1995-01-24 Webster Laboratories, Inc. Steerable catheter having puller wire with shape memory
US5173414A (en) 1990-10-30 1992-12-22 Applied Immune Sciences, Inc. Production of recombinant adeno-associated virus vectors
US5252479A (en) 1991-11-08 1993-10-12 Research Corporation Technologies, Inc. Safe vector for gene therapy
DE4235506A1 (de) 1992-10-21 1994-04-28 Bavaria Med Tech Katheter zur Injektion von Arzneimitteln
US5334207A (en) 1993-03-25 1994-08-02 Allen E. Coles Laser angioplasty device with magnetic direction control
US5908446A (en) 1994-07-07 1999-06-01 Cardiac Pathways Corporation Catheter assembly, catheter and multi-port introducer for use therewith
US5411537A (en) * 1993-10-29 1995-05-02 Intermedics, Inc. Rechargeable biomedical battery powered devices with recharging and control system therefor
JP3263275B2 (ja) 1994-04-05 2002-03-04 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 生体組織のレーザー処理のための装置並びに火焔状斑点母斑のレーザー処理装置
US5595568A (en) 1995-02-01 1997-01-21 The General Hospital Corporation Permanent hair removal using optical pulses
US5800478A (en) * 1996-03-07 1998-09-01 Light Sciences Limited Partnership Flexible microcircuits for internal light therapy
US6181721B1 (en) * 1996-05-20 2001-01-30 Sdl, Inc. Visible wavelength, semiconductor optoelectronic device with a high power broad, significantly laterally uniform, diffraction limited output beam
US5941845A (en) 1997-08-05 1999-08-24 Irvine Biomedical, Inc. Catheter having multiple-needle electrode and methods thereof
CA2995542A1 (en) 1997-09-05 1999-03-11 Genzyme Corporation Methods for generating high titer helper-free preparations of recombinant aav vectors
US6566118B1 (en) 1997-09-05 2003-05-20 Targeted Genetics Corporation Methods for generating high titer helper-free preparations of released recombinant AAV vectors
US6995006B2 (en) 1997-09-05 2006-02-07 Targeted Genetics Corporation Methods for generating high titer helper-free preparations of released recombinant AAV vectors
US20100114087A1 (en) * 1998-02-19 2010-05-06 Edwards Stuart D Methods and devices for treating urinary incontinence
US6161047A (en) 1998-04-30 2000-12-12 Medtronic Inc. Apparatus and method for expanding a stimulation lead body in situ
US6689103B1 (en) 1999-05-07 2004-02-10 Scimed Life System, Inc. Injection array apparatus and method
US6516227B1 (en) 1999-07-27 2003-02-04 Advanced Bionics Corporation Rechargeable spinal cord stimulator system
JP4827353B2 (ja) 1999-08-09 2011-11-30 ターゲティッド ジェネティクス コーポレイション 鎖内塩基対を形成するような配列の設計による、組換えウイルスベクターからの一本鎖の異種ヌクレオチド配列の発現の増大
CA2444891A1 (en) * 2001-01-22 2002-08-15 Eric Larsen Photodynamic stimulation device and methods
US20020116029A1 (en) 2001-02-20 2002-08-22 Victor Miller MRI-compatible pacemaker with power carrying photonic catheter and isolated pulse generating electronics providing VOO functionality
WO2003020103A2 (en) * 2001-09-04 2003-03-13 Amit Technology Science & Medicine Ltd. Method of and device for therapeutic illumination of internal organs and tissues
US6993384B2 (en) 2001-12-04 2006-01-31 Advanced Bionics Corporation Apparatus and method for determining the relative position and orientation of neurostimulation leads
US6978174B2 (en) 2002-04-08 2005-12-20 Ardian, Inc. Methods and devices for renal nerve blocking
KR20130026511A (ko) 2004-11-18 2013-03-13 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 로우-프로파일 미세 바늘 어레이 인가 장치
US7819812B2 (en) * 2004-12-15 2010-10-26 Neuropace, Inc. Modulation and analysis of cerebral perfusion in epilepsy and other neurological disorders
US20070053996A1 (en) * 2005-07-22 2007-03-08 Boyden Edward S Light-activated cation channel and uses thereof
US20090093403A1 (en) 2007-03-01 2009-04-09 Feng Zhang Systems, methods and compositions for optical stimulation of target cells
US7965789B2 (en) 2005-08-22 2011-06-21 Qualcomm Incorporated Reverse link power control for an OFDMA system
US20070129775A1 (en) 2005-09-19 2007-06-07 Mordaunt David H System and method for generating treatment patterns
US8792978B2 (en) 2010-05-28 2014-07-29 Lockheed Martin Corporation Laser-based nerve stimulators for, E.G., hearing restoration in cochlear prostheses and method
US8012189B1 (en) * 2007-01-11 2011-09-06 Lockheed Martin Corporation Method and vestibular implant using optical stimulation of nerves
US7650192B2 (en) 2005-12-02 2010-01-19 Medtronic, Inc. Passive charge of implantable medical device utilizing external power source and method
EP2007466A4 (en) 2006-03-31 2012-01-18 Automated Medical Instr Inc SYSTEM AND METHOD FOR ADVANCING, ORIENTATION, AND IMMOBILIZATION ON AN INTERNAL BODY TISSUE OF A CATHETER OR ANY OTHER THERAPEUTIC DEVICE
US20080125838A1 (en) * 2006-08-10 2008-05-29 Medtronic, Inc. Implantable Devices With Photocatalytic Surfaces
DK2061891T3 (da) 2006-08-24 2012-07-23 Virovek Inc Ekspression i insektceller af gener med overlappende åbne læserammer, fremgangsmåder og sammensætninger hertil
US8398692B2 (en) 2007-01-10 2013-03-19 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System for optical stimulation of target cells
US20080269735A1 (en) 2007-04-26 2008-10-30 Agustina Vila Echague Optical array for treating biological tissue
US9138596B2 (en) * 2007-08-22 2015-09-22 Cardiac Pacemakers, Inc. Optical depolarization of cardiac tissue
US8498720B2 (en) 2008-02-29 2013-07-30 Neuronexus Technologies, Inc. Implantable electrode and method of making the same
WO2009115371A1 (de) 2008-03-19 2009-09-24 Construction Research & Technology Gmbh Semikontinuierlich betriebenes verfahren zur herstellung von copolymeren
CN101977755A (zh) 2008-03-25 2011-02-16 住友橡胶工业株式会社 轮胎穿孔修补装置
JP5106218B2 (ja) 2008-04-07 2012-12-26 学校法人慶應義塾 生体組織に光線を照射するためのコイル状光拡散体及びそれを含む光拡散デバイス
RU2010147661A (ru) 2008-04-23 2012-05-27 Дзе Борд Оф Трастиз Оф Дзе Лелэнд Стэнфорд Джуниор Юниверсити (Us) Системы, способы и композиции для оптической стимуляции клеток-мишеней
MX2010014100A (es) * 2008-06-17 2011-03-04 Univ Leland Stanford Junior Metodos, sistemas y dispositivos para estimulacion optica de celulas objetivo usando un elemento de transmision optica.
WO2009155369A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-23 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatus and methods for controlling cellular development
WO2010006049A1 (en) * 2008-07-08 2010-01-14 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Materials and approaches for optical stimulation of the peripheral nervous system
NZ602416A (en) 2008-11-14 2014-08-29 Univ Leland Stanford Junior Optically-based stimulation of target cells and modifications thereto
US20110190749A1 (en) 2008-11-24 2011-08-04 Mcmillan Kathleen Low Profile Apparatus and Method for Phototherapy
US20100198316A1 (en) * 2009-02-04 2010-08-05 Richard Toselli Intracranial Red Light Treatment Device For Chronic Pain
US20100220758A1 (en) * 2009-02-20 2010-09-02 Brenner Mary K Direct modulated modified vertical cavity surface emitting lasers
US8715327B1 (en) * 2009-04-13 2014-05-06 Cvrx, Inc. Baroreflex modulation using light-based stimulation
US8551096B2 (en) * 2009-05-13 2013-10-08 Boston Scientific Scimed, Inc. Directional delivery of energy and bioactives
US8469904B2 (en) 2009-10-12 2013-06-25 Kona Medical, Inc. Energetic modulation of nerves
CN102686147B (zh) 2009-11-05 2016-01-20 格雷特巴奇有限公司 波导神经接口装置
US8666471B2 (en) * 2010-03-17 2014-03-04 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Implantable biomedical devices on bioresorbable substrates
CN105640501A (zh) * 2010-01-26 2016-06-08 迈克尔·A·埃文斯 用于去神经支配的方法、装置以及药剂
CN106011073A (zh) 2010-03-17 2016-10-12 小利兰·斯坦福大学托管委员会 光敏离子透过性分子
CN103068308B (zh) 2010-07-16 2016-03-16 第七感生物系统有限公司 用于流体传输装置的低压环境
EP2410641A1 (en) * 2010-07-23 2012-01-25 Braun GmbH Linear electric motor
WO2012061684A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Upconversion of light for use in optogenetic methods
WO2012100211A2 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Hansen Medical, Inc. System and method for endoluminal and transluminal therapy
CN103402580A (zh) 2011-01-27 2013-11-20 Med-El电气医疗器械有限公司 用于光电耳蜗植入的具有受控光分布的组合刺激
US20120253261A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Medtronic, Inc. Systems and methods for optogenetic modulation of cells within a patient
ES2628006T3 (es) 2012-02-21 2017-08-01 Circuit Therapeutics, Inc. Composiciones para el tratamiento de trastornos neurogénicos del suelo pélvico
EP3659518A1 (en) 2012-11-21 2020-06-03 Circuit Therapeutics, Inc. System and method for optogenetic therapy
CN108289630A (zh) * 2015-10-05 2018-07-17 Mc10股份有限公司 用于神经调节和刺激的方法和系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100190229A1 (en) * 2005-07-22 2010-07-29 Feng Zhang System for optical stimulation of target cells
CN102159713A (zh) * 2008-05-20 2011-08-17 Eos神经科学公司 用于递送光敏蛋白的载体和使用方法
US20110125077A1 (en) * 2009-11-25 2011-05-26 Medtronic, Inc. Optical stimulation therapy
US20110307034A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 Roger Hastings Renal Denervation and Stimulation Employing Wireless Vascular Energy Transfer Arrangement

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106691405A (zh) * 2016-12-29 2017-05-24 天津恒宇医疗科技有限公司 一种超细oct成像导管
CN106861050A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 武汉大学 一种基于光遗传学的无线神经调控装置
CN107684668A (zh) * 2017-05-23 2018-02-13 西安雅泽泰克医疗科技有限公司 激光治疗仪及脊髓修复方法
CN107684668B (zh) * 2017-05-23 2020-04-07 西安雅泽泰克医疗科技有限公司 激光治疗仪及脊髓修复方法
CN111939459A (zh) * 2020-09-10 2020-11-17 曹飞东 一种新型纳米微晶焕肤仪及使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6423407B2 (ja) 2018-11-14
JP2018134461A (ja) 2018-08-30
US20180361169A1 (en) 2018-12-20
US10188870B2 (en) 2019-01-29
US20180280716A1 (en) 2018-10-04
US20160059030A1 (en) 2016-03-03
US10022552B2 (en) 2018-07-17
US20160051831A1 (en) 2016-02-25
US20190015677A1 (en) 2019-01-17
US20160082279A1 (en) 2016-03-24
AU2018206816A1 (en) 2018-08-16
US20180028832A1 (en) 2018-02-01
US20170225009A1 (en) 2017-08-10
US20160038756A1 (en) 2016-02-11
IL238945A0 (en) 2015-07-30
US20160051836A1 (en) 2016-02-25
US10512787B2 (en) 2019-12-24
US20160038758A1 (en) 2016-02-11
JP6580487B2 (ja) 2019-09-25
US20190240500A1 (en) 2019-08-08
US20150202456A1 (en) 2015-07-23
JP2016509487A (ja) 2016-03-31
US20200114162A1 (en) 2020-04-16
US10213617B2 (en) 2019-02-26
US20160051837A1 (en) 2016-02-25
US20160096035A1 (en) 2016-04-07
JP2017060813A (ja) 2017-03-30
US20160038765A1 (en) 2016-02-11
US20170225013A1 (en) 2017-08-10
US20170239488A1 (en) 2017-08-24
US20160096034A1 (en) 2016-04-07
CN107243114A (zh) 2017-10-13
US9649503B2 (en) 2017-05-16
EP2922476B1 (en) 2019-10-09
US10105550B2 (en) 2018-10-23
US20200009397A1 (en) 2020-01-09
US20160038759A1 (en) 2016-02-11
US20190160300A1 (en) 2019-05-30
WO2014081449A1 (en) 2014-05-30
US20190224492A1 (en) 2019-07-25
US20190038908A1 (en) 2019-02-07
US20200139151A1 (en) 2020-05-07
US20190388700A1 (en) 2019-12-26
US20170225008A1 (en) 2017-08-10
EP2922476A4 (en) 2016-07-13
US20180345033A1 (en) 2018-12-06
US9662508B2 (en) 2017-05-30
EP2922476A1 (en) 2015-09-30
US9814900B2 (en) 2017-11-14
US20160051828A1 (en) 2016-02-25
CA2894718A1 (en) 2014-05-30
US9821170B2 (en) 2017-11-21
US20160051830A1 (en) 2016-02-25
US20190105507A1 (en) 2019-04-11
US20160045765A1 (en) 2016-02-18
US20180056085A1 (en) 2018-03-01
US20190117993A1 (en) 2019-04-25
EP3659518A1 (en) 2020-06-03
US20160038757A1 (en) 2016-02-11
US20180133501A1 (en) 2018-05-17
US20180140862A1 (en) 2018-05-24
US20190099611A1 (en) 2019-04-04
US10022553B2 (en) 2018-07-17
US20180214711A1 (en) 2018-08-02
US20150246242A1 (en) 2015-09-03
US20160051838A1 (en) 2016-02-25
US20160045764A1 (en) 2016-02-18
US20160038755A1 (en) 2016-02-11
AU2013348395A1 (en) 2015-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105142529A (zh) 用于光遗传疗法的系统和方法
CN106999721A (zh) 用于运动病症的光遗传疗法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151209