DE102009051276A1 - In-vivo stimulation probe - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird eine Messsonde und ein System zur gezielten optischen in-vivo Stimulation von Nervenzellen und zur elektrischen Messung von Nervenzellenimpulsen. Die Messsonde umfasst mindestens eine Messnadel zum automatisch gesteuerten, – motorischen in-vivo Einführen in ein Gehirn eines Wirbeltieres, wobei an der Nadel mindestens ein elektrischer Messaufnehmer zum Kontaktieren mit mindestens einer Nervenzelle des Gehirns angebracht ist, um deren Aktivität zu messen. Zudem umfasst die Messsonde mindestens eine Lichtquelle, mit deren emittiertem Licht die mindestens eine Nervenzelle optisch stimuliert werden kann.Described is a measuring probe and a system for the targeted optical in vivo stimulation of nerve cells and for the electrical measurement of nerve cell impulses. The measuring probe comprises at least one measuring needle for automatically controlled, in-vivo motor introduction into a vertebrate brain, wherein the needle has at least one electrical sensor for contacting at least one nerve cell of the brain in order to measure its activity. In addition, the measuring probe comprises at least one light source with whose emitted light the at least one nerve cell can be optically stimulated.
Description
Die Erfindung betrifft eine in-vivo verwendbare Stimulations-Messsonde, die vorzugsweise in-vivo Nervenzellen mit Licht stimuliert und die Reaktion der stimulierten Nervenzelle elektrisch misst.The invention relates to an in vivo usable stimulation probe which preferably stimulates nerve cells with light in vivo and electrically measures the response of the stimulated nerve cell.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Messung von Einzelnervenzellaktivität in intakten Tieren ist eine wichtige Methode, um eine Korrelation von Nervenzellaktivität mit dem Verhalten oder kognitiven Leistungen des Tieres zu untersuchen. Derartige Untersuchungen wurden z. B. in ausgedehntem Maße durchgeführt, um das Verhalten von Nervenzellen des Hippokampus bei räumlichen Navigationsaufgaben zu untersuchen. Bisherige Versuchsanordnungen weisen jedoch eine Reihe von entscheidenden Nachteilen auf. Die Möglichkeit, definierte Nervenzellpopulationen zu stimulieren, war bisher meistens nur durch eine direkte elektrische Stimulation gegeben. Die Möglichkeit, derartige Stimulationen sowie Messungen durchzuführen sind bisher nicht telemetrisch implementiert worden. Dies begrenzt die durchzuführenden Experimente, weil der am Kopf des Versuchstieres befestigte Versuchsaufbau mit einem Kabel mit Verstärker- und Analyseeinheit verbunden sein muss. Bisherige Versuchsaufbauten sind zudem relativ schwer, wodurch das freie Bewegungsvermögen der Versuchstiere eingeschränkt wird und eine Nutzung bei kleinen Nagetieren (z. B. Mäusen) problematisch macht.The measurement of single nerve cell activity in intact animals is an important method to study a correlation of nerve cell activity with the behavior or cognitive performance of the animal. Such studies were z. B. extensively performed to investigate the behavior of nerve cells of the hippocampus in spatial navigation tasks. However, previous experimental arrangements have a number of significant disadvantages. The ability to stimulate defined nerve cell populations has so far mostly been given only by direct electrical stimulation. The ability to perform such stimulations as well as measurements has not yet been implemented telemetrically. This limits the experiments to be carried out because the test set attached to the head of the test animal must be connected to a cable with amplifier and analysis unit. Previous experimental setups are also relatively heavy, which limits the free movement of the experimental animals and makes use in small rodents (eg mice) problematic.
Ein erst seit ein paar Jahren etablierter Zweig der Neurowissenschaften erlaubt es, die hochvernetzten Strukturen im Gehirn mit neuem Verfahren gezielt zu untersuchen und zu beeinflussen: die Optogenetik. Mittels optogenetischer Verfahren können einzelne Zelltypen innerhalb des Nervensystems äußerst präzise manipuliert werden, wodurch die Funktion einzelner Elemente in komplexen neuronalen Schaltkreisen gezielt untersucht werden können. Im Prinzip werden hierbei Nervenzellen (Neuronen) auf gentechnischem Wege mit den Genen für Lichtsensorproteine versehen, welche es ermöglichen, die Neurone durch Bestrahlung mit Licht zu aktivieren oder zu hemmen. Auf diese Weise ist es möglich, spezielle Zellgruppen in den komplexen, neuronalen Netzwerken im Gehirn selektiv mit einem sprichwörtlichen Schalter auszustatten und ihre Aktivität mittels Licht zu steuern.A branch of neuroscience that has only been established for a few years now allows the highly networked structures in the brain to be specifically investigated and influenced using a new method: optogenetics. By means of optogenetic methods, individual cell types within the nervous system can be manipulated extremely precisely, whereby the function of individual elements in complex neuronal circuits can be specifically investigated. In principle, nerve cells (neurons) are provided by genetic engineering with the genes for light sensor proteins, which make it possible to activate or inhibit the neurons by irradiation with light. In this way it is possible to selectively equip special cell groups in the complex neural networks in the brain with a proverbial switch and to control their activity by means of light.
In einer Publikation (
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung, ein verbessertes System und ein Verfahren zur gezielten optischen in-vivo Stimulation von Nervenzellen bereitzustellen und zur elektrischen Messung von Nervenzellenimpulsen der stimulierten Nervenzellen.It is an object of the invention to provide an improved apparatus, system and method for targeted optical in vivo stimulation of nerve cells and for electrical measurement of nerve cell pulses of the stimulated nerve cells.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.This object is solved by the features of the independent claims. The dependent claims relate to preferred embodiments of the invention.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die Erfindung stellt eine Messsonde, insbesondere eine Stimulations-Messsonde sowie ein Verfahren, zur gezielten optischen in-vivo Stimulation von mindestens einer Nervenzelle, vorzugsweise mehrerer Nervenzellen, bereit. Mit der erfindungsgemäßen Messsonde lassen sich die Nervenzellenimpulse der optisch stimulierten Nervenzellen elektrisch messen. Die Messsonde weist vorzugsweise mindestens eine (Mess)nadel auf, die geeignet ist, um in-vivo in ein Gehirn eines Wirbeltieres oder Säugetieres eingeführt zu werden. Um elektrische Nervenzellenimpulse und somit die Aktivität von mindestens einer Nervenzelle zu messen, weist die Messnadel mindestens einen elektrischen Messaufnehmer bzw. Messkontakt auf, der zum Kontaktieren mit der zu messenden Nervenzelle dient. Zudem weist die Messsonde vorzugsweise mindestens eine Lichtquelle auf, mit deren emittiertem Licht die mindestens eine Nervenzelle optisch stimuliert werden kann. Die Lichtquelle ist nicht auf eine bestimmte Wellenlänge beschränkt. Vorzugsweise wird jedoch Licht aus dem sichtbaren Bereich verwendet oder aus dem an das sichtbare Licht angrenzenden Bereich. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Licht monochromatisch oder annähernd monochromatisch sein.The invention provides a measuring probe, in particular a stimulation measuring probe, and a method for the targeted optical in vivo stimulation of at least one nerve cell, preferably several nerve cells. With the probe according to the invention, the nerve cell pulses of the optically stimulated nerve cells can be measured electrically. The measuring probe preferably has at least one (measuring) needle which is suitable for being introduced in vivo into a brain of a vertebrate or mammal. In order to measure electrical nerve cell pulses and thus the activity of at least one nerve cell, the measuring needle has at least one electrical sensor or measuring contact, which serves for contacting with the nerve cell to be measured. In addition, the measuring probe preferably has at least one light source with whose emitted light the at least one nerve cell can be optically stimulated. The light source is not limited to a specific wavelength. Preferably, however, light from the visible range is used or from the area adjacent to the visible light. According to another preferred embodiment, the light may be monochromatic or approximately monochromatic.
Der mindestens eine Messaufnehmer bzw. Messkontakt ist vorzugsweise am (spitzen) bzw. distalen Ende der Messnadel angebracht, um den Messaufnehmer bzw. Messkontakt direkt mit der mindestens einen Nervenzelle in Kontakt zu bringen und die elektrischen Impulse der Nervenzelle(n) abzuleiten. Die mindestens eine Lichtquelle kann beispielsweise ebenfalls direkt an dem elektrischen Messaufnehmer auf der Nadelspitze angebracht sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Messsonde alternativ oder zusätzlich optische Mittel aufweisen, um das Licht, das von einer von dem mindestens einen Messkontakt entfernten Lichtquelle emittiert wird, zu der Nervenzelle zu leiten. Beispielsweise können Lichtwellenleiter alleine oder in Kombination mit Linsen für eine Lichtleitung verwendet werden.The at least one sensor or measuring contact is preferably attached to the (pointed) or distal end of the measuring needle in order to bring the sensor or measuring contact directly into contact with the at least one nerve cell and to derive the electrical impulses of the nerve cell (s). The at least one light source can for example, also be attached directly to the electrical sensor on the needle tip. According to a further preferred embodiment, the measuring probe may alternatively or additionally comprise optical means for directing the light emitted by a light source remote from the at least one measuring contact to the nerve cell. For example, optical fibers may be used alone or in combination with lenses for light conduction.
Die erfindungsgemäße Messsonde ist vorzugsweise so gestaltet, dass das emittierte Licht im Wesentlichen die mit dem elektrischen Kontakt abzuleitende Nervenzelle beleuchtet und somit optisch stimulieren kann, und/oder mindestens eine Nervenzelle neben der Nervenzelle optisch stimuliert, die mit dem elektrischen Kontakt ableitbar ist.The measuring probe according to the invention is preferably designed so that the emitted light can substantially illuminate and thus optically stimulate the nerve cell to be derived from the electrical contact, and / or optically stimulate at least one nerve cell adjacent to the nerve cell, which can be derived with the electrical contact.
Die Messsonde weist zudem vorzugsweise mindestens eine der folgenden Komponenten auf: einen Signalvorverstärker zum Verstärken der mit dem elektrischen Messaufnehmer erfassten elektrischen Nervenzellensignale, einen Mikroaktor zum Bewegen der Messnadel relativ zur Nervenzelle, eine elektrische Schaltung zur Vorverarbeitung der verstärkten elektrischen Signale und eine elektrische Schaltung zum gezielten Ansteuern der Lichtquelle.The measuring probe also preferably has at least one of the following components: a signal preamplifier for amplifying the electrical nerve cell signals detected by the electrical sensor, a microactuator for moving the measuring needle relative to the nerve cell, an electrical circuit for preprocessing the amplified electrical signals and an electrical circuit for targeted Driving the light source.
Der Mikroaktor dient zur Positionierung bzw. Feinpositionierung der Messnadel innerhalb des Gehirns. Ein erfindungsgemäßer Mikroaktor kann beispielsweise als ein Mikroelektromotor, ein Piezomotor, ein pneumatischer/hydraulischer Antrieb oder ein Aktor basierend auf Formgedächtnismetallen sein, wobei zur Übertragung einer Aktorbewegung auf die Nadel vorzugsweise ein Getriebe vorhanden ist, vorzugsweise ein Planetengetriebe. Der Mikroaktor ermöglicht vorzugsweise eine (Translations)-Bewegung der Messnadel relativ zum Gehirn von vorzugsweise bis zu 5 mm, wobei die Relativbewegung vorzugsweise eine Genauigkeit von ca. 5 μm aufweist.The microactuator is used for positioning or fine positioning of the measuring needle within the brain. A microactuator according to the invention can be, for example, as a microelectromotor, a piezomotor, a pneumatic / hydraulic drive or an actuator based on shape memory metals, wherein a transmission is preferably present for transmitting an actuator movement to the needle, preferably a planetary gear. The microactuator preferably allows a (translational) movement of the measuring needle relative to the brain of preferably up to 5 mm, the relative movement preferably having an accuracy of about 5 μm.
Vorzugsweise weist eine auf der Messsonde vorhandene elektrische Schaltung eine Einrichtung zur Vorverarbeitung auf. So ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die mit den Messaufnehmern abgeleiteten analogen Nervenzellensignale mit einem Analog-Digital-Konverter (ADC) schon innerhalb der Messsonde vorverarbeitet werden. Zudem können auch Vor-Verstärker auf der Messsonde angeordnet sein.An electrical circuit provided on the measuring probe preferably has a device for preprocessing. For example, it is advantageous if the analog nerve cell signals derived with the measuring sensors are already preprocessed within the measuring probe with an analog-to-digital converter (ADC). In addition, pre-amplifier can be arranged on the probe.
Die erfindungsgemäße Messsonde hat am vorderen Ende der Messnadel mindestens einen, vorzugsweise mehrere elektrische Messaufnehmer. Für eine digitale Verarbeitung kann es zudem vorteilhaft sein, wenn die Messsonde 2n Messaufnehmer aufweist, wobei n eine beliebige ganze Zahl zwischen 1 und 16 sein kann.The measuring probe according to the invention has at least one, preferably a plurality of electrical sensors at the front end of the measuring needle. For digital processing, it may also be advantageous if the probe has 2 n sensors, where n can be any integer between 1 and 16.
Die erfindungsgemäße Messsonde ist in ihren Dimensionen vorzugsweise an das zu messende Objekt angepasst. Um die Messsonde in ein Kleinwirbeltier zu implantieren ist die Messnadel vorzugsweise mindestens 2 mm lang, und vorzugsweise mindestens 4 bis 5 mm lang. Der Durchmesser der Messnadel liegt vorzugsweise zwischen 100 μm und 400 μm, vorzugsweise bei ca. 250 μm. Falls eine Lichtquelle entfernt von der Messnadel am Messsensor angebracht ist und das von der Lichtquelle emittierte Licht zu den Messaufnehmern geleitet wird, sollte der Durchmesser des Lichtwellenleiters ebenfalls dünn ausgestaltet sein, vorzugsweise ca. 60 μm bis 300 μm betragen, beispielsweise 110 μm.The measuring probe according to the invention is preferably adapted in its dimensions to the object to be measured. To implant the probe into a small vertebrate animal, the measuring needle is preferably at least 2 mm long, and preferably at least 4 to 5 mm long. The diameter of the measuring needle is preferably between 100 .mu.m and 400 .mu.m, preferably at about 250 .mu.m. If a light source is mounted remotely from the measuring needle on the measuring sensor and the light emitted by the light source is passed to the measuring sensors, the diameter of the optical waveguide should also be made thin, preferably about 60 microns to 300 microns, for example 110 microns.
Erfindungsgemäß kann das Licht von einer beliebigen geeigneten Lichtquelle emittiert werden. Aufgrund der bevorzugten geringen Abmessungen ist es jedoch bevorzugt, als Lichtquelle eine Photodiode oder eine LED zu verwenden, die vorzugsweise Licht im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 650 nm emittiert.According to the invention, the light can be emitted by any suitable light source. Due to the preferred small dimensions, however, it is preferred to use as the light source a photodiode or an LED, which preferably emits light in the wavelength range between 300 nm and 650 nm.
Die erfindungsgemäße Messsonde ist vorzugsweise für kleine Wirbeltiere bzw. Säugetiere gedacht, wobei das Wirbeltier vorzugsweise eine Maus, Ratte, Meerschweinchen bzw. Katze ist. Insbesondere sind die Abmessungen und das Gewicht der Messsonde so ausgelegt, dass eine in-vivo Einführung in ein Mäuse-, Ratten-, Meerschweinchen- bzw. Katzen-Gehirn möglich ist und die Messsonde klein genug ist, von der Maus, Ratte, Meerschweinchen bzw. Katze getragen zu werden. Beispielsweise kann die Messsonde zwischen 0,5 g und 10 g wiegen. Die Länge der Messsonde beträgt vorzugsweise 10–30 mm. Der Durchmesser der Messsonde liegt vorzugsweise zwischen 4–10 mm.The measuring probe according to the invention is preferably intended for small vertebrates or mammals, wherein the vertebrate is preferably a mouse, rat, guinea pig or cat. In particular, the dimensions and weight of the probe are designed to allow for in vivo introduction into a mouse, rat, guinea pig or cat brain, and the probe is small enough from mice, rats, guinea pigs, or both Cat to be born. For example, the probe can weigh between 0.5 g and 10 g. The length of the probe is preferably 10-30 mm. The diameter of the measuring probe is preferably between 4-10 mm.
Die Erfindung betrifft auch ein System zur optogenetischen in-vivo Untersuchung von Nervenzellen, das neben der erfindungsgemäßen Messsonde auch eine von der Messsonde separate, vorzugsweise externe (stationäre) Verarbeitungsstation aufweist. Die Verarbeitungsstation dient zum Verarbeiten der von der Messsonde gemessenen und vorzugsweise vorverarbeiteten Signale und/oder zum Steuern der Messsonde.The invention also relates to a system for optogenetic in vivo examination of nerve cells, which in addition to the measuring probe according to the invention also has a, preferably external (stationary) processing station separate from the measuring probe. The processing station serves to process the signals measured and preferably preprocessed by the measuring probe and / or to control the measuring probe.
Damit die Messsonde mit der Verarbeitungsstation kommunizieren kann, weist die Messsonde vorzugsweise einen Transmitter oder Transceiver auf, um die Signale von der Messsonde vorzugsweise digital und vorzugsweise drahtlos an die Verarbeitungsstation zu übermitteln. Eine Kommunikation zwischen der Messsonde und der Verarbeitungsstation kann unidirektional oder bidirektional ausgestaltet sein. Für eine drahtlose Kommunikation kann beispielsweise Licht, Ultraschall und/oder eine Funkfrequenz als Trägermedium verwendet werden. Ein derartiges System erlaubt somit sehr elegant eine telemetrische Messung (Fernmessung) von Signalen in Wirbeltieren.In order for the measuring probe to be able to communicate with the processing station, the measuring probe preferably has a transmitter or transceiver in order to transmit the signals from the measuring probe, preferably digitally and preferably wirelessly, to the processing station. Communication between the measuring probe and the processing station can be unidirectional or bidirectional. For wireless communication, for example, light, ultrasound and / or a radio frequency can be used as the carrier medium. Such a system thus allows a very elegant one telemetric measurement (telemetering) of signals in vertebrates.
Das erfindungsgemäße System kann zusätzlich ein Messsonden-Zusatzmodul aufweisen, das getrennt von der Messsonde ausgestaltet ist, jedoch elektrisch mit der Messsonde verbunden ist und von dem lebenden Wirbeltier als ”Rucksack” auf dem Rücken getragen werden kann. Dieses Zusatzmodul kann mindestens eine der folgenden Komponenten aufweisen: eine elektrische Energiequelle zur elektrischen Energieversorgung der Messsonde, einen Mikrocontroller zur (Vor-)Verarbeitung der von der Messsonde abgegebenen Signale, ein Speichermedium zum (Zwischen-)Speichern der von der Messsonde abgegebenen Signale. Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn die Verarbeitungsstation über das Messsonden-Zusatzmodul mit der Messsonde kommuniziert, d. h. die drahtlose Kommunikation erfolgt zwischen der Verarbeitungsstation und dem Messsonden-Zusatzmodul (Rucksack).The system according to the invention may additionally have a measuring probe additional module, which is designed separately from the measuring probe, but is electrically connected to the measuring probe and can be carried by the living vertebrate as a "backpack" on its back. This additional module can have at least one of the following components: an electrical energy source for the electrical power supply of the measuring probe, a microcontroller for (pre-) processing of the signals emitted by the measuring probe, a storage medium for (intermediate) storage of the signals emitted by the measuring probe. In addition, it may be advantageous if the processing station communicates with the measuring probe via the measuring probe additional module, i. H. the wireless communication takes place between the processing station and the probe add-on module (backpack).
Die Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren, auch wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind und/oder vorstehend oder nachfolgend nicht genannt sind.The invention also includes individual features in the figures, even though they are shown there in connection with other features and / or are not mentioned above or below.
Die Erfindung umfasst ebenfalls Ausführungsformen mit jeglicher Kombination von Merkmalen, die vorstehend oder nachfolgend zu verschiedenen Ausführungsformen genannt oder gezeigt sind.The invention also includes embodiments with any combination of features mentioned or shown above or below various embodiments.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Show it:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Erfindungsgemäß wird eine elektrische in-vivo-Messung mit einer optogenetischen Stimulation kombiniert. Optogenetische Ansätze ermöglichen die Manipulation der Aktivitäten von festgelegten Untergruppen von Neuronen in einem in-vivo System. Insbesondere kann erfindungsgemäß der Einsatz der in-vivo-optogenetischen Messsonde dazu verwendet werden, um die Funktion bzw. das Verhalten von Neuronen bei pathologischen Verhalten wie epileptischen Anfällen, zu studieren.According to the invention, an electrical in vivo measurement is combined with an optogenetic stimulation. Optogenetic approaches allow the manipulation of the activities of specified subsets of neurons in an in vivo system. In particular, according to the invention, the use of the in vivo optogenetic measuring probe can be used to study the function or the behavior of neurons in the case of pathological behavior such as epileptic seizures.
Die erfindungsgemäße Messsonde ist als neuartige Leichtbau in-vivo-Messsonde ausgestaltet, mit der bei frei beweglichen Wirbeltieren (Mäusen) eine elektrische Messung von Nervenströmen in Abhängigkeit einer gezielten Licht-Stimulation durchgeführt werden kann. Erfindungsgemäß werden mehrere elektronische Komponenten zu einer erfindungsgemäßen Messsonde kombiniert, wobei die Messsonde selbst auf der Oberseite des Schädels befestigt wird und das Wirbeltier in seiner Bewegung nur geringfügig eingeschränkt ist.The measuring probe according to the invention is designed as a novel lightweight in-vivo measuring probe, with which in free-moving vertebrates (mice) an electrical measurement of nerve currents in response to a targeted light stimulation can be performed. According to the invention, a plurality of electronic components are combined to form a measuring probe according to the invention, wherein the measuring probe itself is fastened on the upper side of the skull and the vertebrate is only slightly limited in its movement.
Am proximalen Ende der Messsonde bzw. der Messnadel
Die Messnadel ist vorzugsweise in eine Platine eingebettet, auf die die elektronischen Komponenten zum Betrieb der Messsonde und der mechanischen und optischen Aktoren gebondet sind. Vorzugsweise weist die Messsonde ein Gehäuse auf, in dem ein Aktor (Motor) und/oder ein Vorverstärker angeordnet sind. Vorzugsweise wird das Gehäuse der Messsonde fest am Schädel des Versuchstieres angebracht. Mit Hilfe des Aktors kann die Messnadel relativ zur Schädeldecke des Wirbeltieres bewegt werden, wodurch eine genaue und/oder spätere Positionierung der Messkontakte innerhalb des Gehirns möglich ist. Mit Hilfe eines integrierten Signal-Vorverstärker können die von den Messkontakten abgeleiteten elektrischen Signale der Nervenzellen bereits innerhalb der Messsonde vorverarbeitet werden.The measuring needle is preferably embedded in a circuit board to which the electronic components for the operation of the measuring probe and the mechanical and optical actuators are bonded. The measuring probe preferably has a housing in which an actuator (motor) and / or a preamplifier are arranged. Preferably, the housing of the probe is fixed to the skull of the experimental animal appropriate. With the help of the actuator, the measuring needle can be moved relative to the skull of the vertebrate, whereby an accurate and / or later positioning of the measuring contacts within the brain is possible. With the help of an integrated signal preamplifier, the electrical signals of the nerve cells derived from the measuring contacts can already be preprocessed within the measuring probe.
Da die erfindungsgemäße Messsonde am Schädel des Versuchstieres befestigt wird, sollten die Abmessungen und das Gewicht möglichst gering sei. Weitere Komponenten zur Energieversorgung der Messsonde und/oder zur Datenübermittlung können jedoch ebenfalls von dem Wirbeltier getragen werden. Erfindungsgemäß werden diese weiteren Komponenten vorzugsweise in einem Messsonden-Zusatzmodul, vorzugsweise in Form eines ”Rucksacks”, der getrennt von der Messsonde ausgestaltet ist, vom Wirbeltier getragen. Vorzugsweise enthält der ”Rucksack” mindestens eine der folgenden Komponenten: Batterie, Mikrokontroller, Analog-Digital-Wandler, Speicher und Transmitter bzw. Transceiver. Der ”Rucksack” ist vorzugsweise über dünne Kabel mit der erfindungsgemäßen Messsonde verbunden. Der „Rucksack” kann auch „gekapselt unter die Haut implantiert werden.Since the measuring probe according to the invention is attached to the skull of the test animal, the dimensions and weight should be as low as possible. However, further components for supplying energy to the measuring probe and / or for data transmission can likewise be carried by the vertebrate. According to the invention, these further components are preferably carried in a probe addition module, preferably in the form of a "backpack", which is designed separately from the measuring probe, from the vertebrate. Preferably, the "backpack" contains at least one of the following components: battery, microcontroller, analog-to-digital converter, memory and transmitter or transceiver. The "backpack" is preferably connected via thin cables with the measuring probe according to the invention. The "backpack" can also be implanted "encapsulated" under the skin.
Vorzugsweise findet ein unidirektionaler bzw. ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen dem ”Helm” (und seinen Komponenten) und dem erfindungsgemäßen Rucksack, der vorzugsweise vom lebenden Versuchstier getragen wird, über mindestens eine Drahtleitung statt. Der Rucksack weist vorzugsweise eine Energiequelle und/oder eine Verarbeitungseinrichtung (beispielsweise in Form eines Mikrocontrollers) und/oder eine Funkübertragungseinrichtung, vorzugsweise mit Antenne, auf.Preferably, unidirectional or bi-directional data exchange takes place between the "helmet" (and its components) and the backpack according to the invention, which is preferably carried by the living test animal, via at least one wire line. The backpack preferably has an energy source and / or a processing device (for example in the form of a microcontroller) and / or a radio transmission device, preferably with an antenna.
Zwischen dem erfindungsgemäßen Rucksack und dem erfindungsgemäßen Arbeitplatz, der vorzugsweise entfernt vom Versuchstier lokalisiert ist, findet ein unidirektionaler bzw. ein bidirektionaler Datenaustausch vorzugsweise drahtlos statt.Between the backpack according to the invention and the workstation according to the invention, which is preferably located away from the test animal, a unidirectional or bidirectional data exchange preferably takes place wirelessly.
Die Erfindung umfasst ebenfalls die genauen oder exakten Ausdrücke, Merkmale, numerischen Werte oder Bereiche usw., wenn vorstehend oder nachfolgend diese Ausdrücke, Merkmale, numerischen Werte oder Bereiche im Zusammenhang mit Ausdrücken wie z. B. „etwa, ca., um, im Wesentlichen, im Allgemeinen, zumindest, mindestens” usw. genannt wurden (also „etwa 3” soll ebenfalls „3” oder „im Wesentlichen radial” soll auch „radial” umfassen). Der Ausdruck „bzw.” bedeutet überdies „und/oder”.The invention also includes the exact or exact terms, features, numerical values or ranges, etc. when, above or below, these terms, features, numerical values or ranges are used in conjunction with terms such as, for example: B. "about, about, to, essentially, in general, at least, at least", etc. were called (ie "about 3" should also "3" or "substantially radially" should also include "radial"). The term "or" also means "and / or".
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Zhang et al., J. Neural Eng. 6 (2009) 055007 (13pp) [0004] Zhang et al., J. Neural Eng. 6 (2009) 055007 (13pp) [0004]
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