DE102022125972A1

DE102022125972A1 - Anordnung zur Durchführung einer physiologischen Untersuchung an einem Tier

Info

Publication number: DE102022125972A1
Application number: DE102022125972.2A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kimmig; Tim Boretius
Original assignee: Neuroloop GmbH
Current assignee: Neuroloop GmbH
Priority date: 2022-10-07
Filing date: 2022-10-07
Publication date: 2024-04-18

Abstract

Beschrieben wird eine Anordnung zur Durchführung einer physiologischen Untersuchung an einem Tier, bei der dem Tier Stimulationssignale intrakorporal appliziert und durch die Stimulation initiierte physiologische Signale detektiert werden, mit folgenden Komponenten:- plattenförmig ausgebildetes, implantierbares Trägermodul zur subkutanen Implantation, mit wenigstens einem, im implantierten Zustand des Trägermoduls extrakorporal zugänglichen Oberflächenbereich, an dem eine erste Schnittstelle zur lösbar festen Anbringung wenigstens einer extrakorporalen Signalleitung angebracht ist, sowie einer mit der ersten Schnittstelle in Signalaustausch stehenden zweiten Schnittstelle zur lösbar festen Anbringung wenigstens einer intrakorporalen Signalleitung,- medizinisches Implantat zur Applikation der intrakorporalen Stimulationssignale sowie Detektion der physiologischen Signale, das über die wenigstens eine intrakorporale Signalleitung über die zweite Schnittstelle mit dem Trägermodul verbunden oder verbindbar ist, sowie- extrakorporale Steuer- und Auswerteeinheit, die über die wenigstens eine extrakorporale Signalleitung mit der ersten Schnittstelle des Trägermoduls verbunden oder verbindbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Durchführung einer physiologischen Untersuchung an einem Tier, bei der dem Tier Stimulationssignale intrakorporal appliziert und durch die Stimulation initiierte physiologische Signale detektiert werden.
Stand der Technik
Tierversuche unterliegen strengen gesetzlichen Vorschriften sowohl im Hinblick auf ihre grundsätzliche Genehmigung sowie hinsichtlich der Art und Weise ihrer Durchführung sowie auch Dauer der mit den Tierversuchen verbundenen körperlichen Belastungen, denen das jeweilige Versuchstier ausgesetzt ist. Werden im Rahmen von Tierversuchen überdies chirurgische Eingriffe erforderlich, so gilt es entsprechende Maßnahmen zur Minimierung oder Vermeidung von dem Versuchstier zuzufügenden Schmerzen und Leid zu ergreifen. Handelt es sich zudem um chronische Untersuchungen, d.h. um Langzeitstudien, bei denen ein Versuchstier über längere Zeit, d.h. mehrere Tage, Wochen oder Monate an einer klinischen Studie zur Untersuchung und Beobachtung von mittel- bis langfristigen Therapiewirkungen teilnimmt, so nehmen Bedeutung und Sensibilität der vorstehend aufgeworfenen Fragen zu.
Im Vorfeld zur Anwendung neuer medizinischer Implantate am oder im Menschen sehen europäische sowie auch US-amerikanische Zulassungsrichtlinien für neuartige Medizinprodukte ausführliche Vorversuchsreihen an und in Tieren vor. Gilt es ein Implantat zu Untersuchungszwecken im Tier zu verorten und dessen therapeutische Wirkung über längere Sicht zu beobachten, bedarf es aufgrund der zumeist nur geringen Größe der Versuchstiere, die als erste in Frage kommen, wie beispielsweise Mäuse, Ratten, Hamster etc., wenigstens einer extrakorporal aus dem Versuchstier führenden Signalleitung, über die das Implantat zu dessen Betrieb und Funktionsüberprüfung mit einer externen Steuer- und Versorgungseinheit verbunden ist. Um die Vitalität sowie den Bewegungsdrang des Versuchstieres in diesem Zustand so wenig wie möglich zu beeinträchtigen und zugleich dafür Sorge zu tragen, dass die am Versuchstier angebrachten technischen Komponenten, so insbesondere die extrakorporal aus dem Tier geführte Signalleitung keinen Schaden nehmen, wird die Signalleitung an einer für das Tier möglichst unzugänglichen Stelle bspw. am Hinterkopf befestigt.
Häufig wird hierzu die transkutan aus dem Tierkörper extrakorporal geführte Signalleitung über eine am Schädelknochen subkutan befestigte Trägerplatte an einer Stelle des Tierkörpers fixiert, an der das Versuchstier keinen oder nur sehr eingeschränkten haptischen Zugang hat.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Durchführung einer physiologischen Untersuchung an einem Tier, bei der dem Tier Stimulationssignale intrakorporal appliziert und durch die Stimulation initiierte physiologische Signale detektiert werden, derart weiterzubilden, so dass zum einen die durch einen chirurgischen Eingriff auf das Tier wirkenden Belastungen sowie auch die mit den sich nach erfolgter Implantation chronisch anschließenden Untersuchungen verbundenen Belastungen sowie Einschränkungen im Bewegungsdrang des Versuchstieres signifikant reduziert werden sollen.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren zu entnehmen.
Die lösungsgemäße Anordnung zur Durchführung einer physiologischen Untersuchung an einem Tier, bei der dem Tier Stimulationssignale intrakorporal appliziert und durch die Stimulation initiierte physiologische Signale detektiert werden, weist die folgenden Komponenten auf:

Ein plattenförmiges, implantierbares Trägermodul, geeignet ausgebildet zur subkutanen Implantation in einem Tier, mit wenigstens einem, im implantierten Zustand des Trägermoduls extrakorporal zugänglichen Oberflächenbereich, an dem eine erste Schnittstelle zur lösbar festen Anbringung wenigstens einer extrakorporalen Signalleitung angebracht ist, sowie einer mit der ersten Schnittstelle in Signalaustausch stehenden zweiten Schnittstelle zur lösbar festen Anbringung wenigstens einer intrakorporalen Signalleitung. Ein medizinisches Implantat zur Applikation der intrakorporalen Stimulationssignale sowie Detektion der physiologischen Signale, das über die wenigstens eine intrakorporale Signalleitung über die zweite Schnittstelle mit dem plattenförmigen implantierbaren Trägermodul verbunden oder verbindbar ist. Schließlich umfasst die lösungsgemäße Anordnung eine extrakorporale Steuer- und Auswerteeinheit, die über die wenigstens eine extrakorporale Signalleitung mit der ersten Schnittstelle des Trägermoduls verbunden oder verbindbar ist.

Die intrakorporale als auch extrakorporale Signalleitung kann in Form einer elektrischen Leitung, einer Lichtleitung, zur Übertragung optischer Signale oder als Fluidleitung, zur Übertragung von Stoffgebundenen Signalen ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar wenigstens zwei der vorstehenden Leitungstypen zu kombinieren, um auf diese Weise Signale unterschiedlicher Art zwischen der externen Signal- und Auswerteeinheit und dem implantierten medizinischen Implantat austauschen zu können.
Die modulartig aufgebaute lösungsgemäße Anordnung ermöglicht die Implantation des Trägermoduls sowie auch des medizinischen Implantats im Rahmen zweier separater, minimal invasiver chirurgischer Eingriffe am Versuchstier, wobei die das plattenförmige Trägermodul mit dem medizinischen Implantat für einen Signalaustausch verbindende intrakorporale Signalleitung mittels gewebeschonender Kanülierung vom Ort des medizinischen Implantats hin zum Trägermodul verlegbar ist. Durch den modulartigen Aufbau und die damit einhergehende Konnektierbarkeit der an unterschiedlichen anatomischen Bereichen des Versuchstiers implantierten Komponenten, betreffend das Trägermodul sowie das medizinische Implantat, ist ein vollständiges Öffnen des Versuchstiers für das Implantieren einer zumeist einstückig über ein Verbindungskabel fest miteinander verbundener Implantatkomponenten, wie bisher üblich, vermeidbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das plattenförmig ausgebildete, implantierbare Trägermodul eine erste Trägermoduloberfläche sowie eine diese gegenüber liegende und zu dieser abgewandte, zweite Trägermoduloberfläche auf, wobei der extrakorporal zugängliche Oberflächenbereich, an dem die erste Schnittstelle angeordnet ist, Teil der ersten Trägermoduloberfläche ist und die zweite am Trägermodul angeordnete Schnittstelle im Bereich der ersten Trägermoduloberfläche, jedoch außerhalb des extrakorporal zugänglichen Oberflächenbereiches angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Verbindung zwischen der intrakorporalen Signalleitung und der zweiten Schnittstelle des Trägermoduls im implantierten Zustand des Trägermoduls subkutan angeordnet ist und somit vor äußeren Irritationen geschützt unter der Tierhaut liegt.
Zum Zwecke einer bestmöglichen und irritationsfreien Anlage des plattenförmig ausgebildeten Trägermoduls an einer anatomischen intrakorporalen Struktur, vorzugsweise ein Bereich des Schädelknochens, ist die ansonsten plan ausgebildete zweite Trägermoduloberfläche weitgehend gegenkonturiert zur anatomisch intrakorporalen Struktur angepasst. Die Fixierung bzw. Befestigung des plattenförmigen Trägermoduls an der anatomischen intrakorporalen Struktur erfolgt mit bekannten Mitteln, wie beispielsweise medizinischen Adhäsionsmaterial.
Nicht notwendigerweise, jedoch in vorteilhafter Form, ist die intrakorporale Signalleitung gleichfalls lösbar fest über eine implantatseitige Schnittstelle mit dem medizinischen Implantat verbunden bzw. verbindbar. Auf diese Weise ist es möglich, je nach anatomischen Gegebenheiten die Kanülierung der intrakorporalen Signalleitung entweder durch die lokale Öffnung zur Platzierung des Trägermoduls hin zum Ort des medizinischen Implantats oder umgekehrt durch die lokale Öffnung zur Implantation des medizinischen Implantats in Richtung des implantierten Trägermoduls vorzunehmen.
Vorzugsweise sind sämtliche lösbar feste Schnittstellen der lösungsgemäßen Anordnung in Form von Stecker-Buchsen-Kontaktanordnungen ausgebildet.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

1 schematische Darstellung der lösungsgemäßen Anordnung implantiert in einer Maus, sowie
2 Detaildarstellung des plattenförmigen Trägermoduls in Verbindung mit dem medizinischen Implantat.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
1 zeigt in stilisierter Darstellung eine Maus als Versuchstier 1, auf deren Schädelknochen 2 im Bereich zwischen ihren beiden Ohren subkutan ein plattenförmiges Trägermodul 3 befestigt ist. Das plattenförmige Trägermodul 3 weist eine extrakorporal orientierte Trägermoduloberfläche 4 auf, an der ein Oberflächenbereich 5 vorgesehen ist, der von außen frei zugänglich ist und auf dem eine erste Schnittstelle 6 angeordnet ist zur lösbar festen Anbringung einer extrakorporalen Signalleitung 7, die mit einer extrakorporalen Steuer- und Auswerteeinheit 8 verbunden ist.
Die Implantation des Trägermoduls 3 am Schädelknochen 2 der Maus 1 erfolgt im Wege eines lokalen chirurgischen Schnittes längs der Kopfhaut 15 der Maus 1.
Ferner ist innerhalb des Körpers der Maus 1 längs eines geeignet gewählten Nervenfaserbündels 9 ein medizinisches Implantat 10, vorzugsweise in Form einer Manschetten-Elektrode bzw. Cuff-Elektrode implantiert, mit der es möglich ist, physiologische Nervensignale selektiv sensorisch zu detektieren und ferner längs des Nervenfaserbündels 9 Stimulationssignale gezielt zu applizieren. Das medizinische Implantat 10 ist hierzu über eine intrakorporale Signalleitung 11 mit der ersten Schnittstelle 6 am plattenförmigen Trägermodul 3 verbunden.
Die Implantation des medizinischen Implantats 10 erfolgt in gleicher Weise wie im Falle des Trägermoduls 3 im Wege eines chirurgischen Schnittes in einem geeignet gewählten Körperbereich der Maus 1, in dem beispielsweise ein leichter Zugang zum Nervenfaserbündel 9 möglich ist.
Um die Maus 1 zum Zwecke der Verlegung der intrakorporalen Signalleitung 11 nicht vollständig öffnen zu müssen, bietet es sich an, die intrakorporale Signalleitung 11 im Wege einer Kanülierung, vorzugsweise durch die Schnittöffnung, über die das medizinische Implantat 10 implantiert wurde oder werden wird, bis hin zum Trägermodul 3 zu tunneln, bzw. zu führen. Zur Verbindung der intrakorporalen Signalleitung 11 am Trägermodul 3 sieht dieses eine zweite Schnittstelle 12 vor, über die die intrakorporale Signalleitung 11 lösbar fest mit der ersten Schnittstelle 6 verbindbar ist und über diese letztlich mit der Steuer- und Auswerteeinheit 8.
In 2 ist eine detaillierte Ansicht des am Schädelknochen 2 der Maus 1 befestigten Trägermoduls 3 illustriert. Das plattenförmig ausgebildete Trägermodul 3 weist eine vorzugsweise an die Kontur des Schädelknochens 2 ergonomisch angepasste zweite Trägermoduloberfläche 13 auf, durch die eine möglichst bündige Fügung zwischen Trägermodul 3 und Schädelknochen 2 gewährleistet ist. Zur Befestigung des Trägermoduls 3 am Schädelknochen 2 dient medizinisches Adhäsionsmaterial 14. An der ersten, extrakorporal orientierten Trägermoduloberfläche 4 ist in einem extrakorporal frei zugänglichen Oberflächenbereich 5, der im implantierten Zustand nicht von der Kopfhaut 15 der Maus 1 überdeckt ist, die erste Schnittstelle 6 angeordnet, über die die extrakorporale Signalleitung 7 lösbar fest verbindbar ist.
Ferner ist an der ersten Trägermoduloberfläche 4 eine zweite Schnittstelle 12 angebracht, über die die intrakorporale Signalleitung 11 mit der ersten Schnittstelle 6 lösbar fest verbindbar ist. Die Anbringung der zweiten Schnittstelle 12 an der ersten Trägermoduloberfläche 4 hat den Vorteil eines besseren Zugangs im Falle eines bereits befestigten Trägermoduls 3 am Schädelknochen 2 zum Zwecke der Montage sowie auch Demontage, im Falle eines notwendigen Austausches der intrakorporalen Signalleitung 11. Vorzugsweise wird die zweite Schnittstelle 12 unter der Kopfhaut 15 des Tiers positioniert, um so einen natürlichen Schutz vor äußeren Irritationen, bspw. im Wege eines direkten Zugriffes durch das Tier selbst, zu gewährleisten. In geeigneter Weise sieht hierzu zur Durchführung der intrakorporalen Signalleitung 11 das Trägermodul 3 eine lokale Durchführung 16 vor. Ferner ist auch der Schädelknochen 2 zur Kabeldurchführung lokal perforiert, siehe lokale Schädelknochenperforation 17. Selbstverständlich ist jedoch auch eine anderweitige Anbringung der zweiten Schnittstelle 12 am Trägermodul 3 grundsätzlich möglich.
Vorzugsweise ist im Bereich des medizinischen Implantats 10 eine dritte lösbar feste Schnittstelle 18 angeordnet, über die die intrakorporale Signalleitung 11 lösbar fest mit dem medizinischen Implantat 10 verbindbar ist.
Durch die modular ausgebildete Anordnung zur Durchführung physiologischer Untersuchungen an einem Versuchstier ist es möglich, neben der nur lokal vorzunehmenden, minimalinvasiven Eingriffe zur Implantation der Anordnung im Versuchstier, die einzelnen Komponenten separat voneinander zu platzieren und gegebenenfalls auch auszutauschen. Sollte es beispielsweise zu einer Fehlfunktion am medizinischen Implantat 10 kommen, so kann dieses - ohne die Notwendigkeit einer chirurgischen Extraktion aller übrigen Komponenten der Anordnung - separat ausgetauscht werden. Dies trifft auch für die übrigen Komponenten zu, d.h. das Trägermodul sowie die intrakorporale Signalleitung 11
Bezugszeichenliste

1: Versuchstier, Maus
2: Schädelknochen
3: Trägermodul
4: erste Trägermoduloberfläche
5: frei zugänglicher Oberflächenbereich
6: erste Schnittstelle
7: extrakorporale Signalleitung
8: extrakorporale Steuer- und Ansteuereinheit
9: Nervenfaserbündel
10: medizinisches Implantat
11: intrakorporale Signalleitung
12: zweite Schnittstelle
13: zweite Trägermoduloberfläche
14: medizinisches Adhäsionsmaterial
15: Kopfhaut
16: lokale Durchführung
17: lokale Schädelknochenperforation
18: dritte Schnittstelle

Claims

Anordnung zur Durchführung einer physiologischen Untersuchung an einem Tier (1), bei der dem Tier (1) Stimulationssignale intrakorporal appliziert und durch die Stimulation initiierte physiologische Signale detektiert werden, mit folgenden Komponenten: - plattenförmig ausgebildetes, implantierbares Trägermodul (3) zur subkutanen Implantation, mit wenigstens einem, im implantierten Zustand des Trägermoduls (3) extrakorporal zugänglichen Oberflächenbereich (5), an dem eine erste Schnittstelle (6) zur lösbar festen Anbringung wenigstens einer extrakorporalen Signalleitung (7) angebracht ist, sowie einer mit der ersten Schnittstelle (6) in Signalaustausch stehenden zweiten Schnittstelle (12) zur lösbar festen Anbringung wenigstens einer intrakorporalen Signalleitung (11), - medizinisches Implantat (10) zur Applikation der intrakorporalen Stimulationssignale sowie Detektion der physiologischen Signale, das über die wenigstens eine intrakorporale Signalleitung (11) über die zweite Schnittstelle (12) mit dem Trägermodul (3) verbunden oder verbindbar ist, sowie - extrakorporale Steuer- und Auswerteeinheit (8), die über die wenigstens eine extrakorporale Signalleitung (7) mit der ersten Schnittstelle (6) des Trägermoduls (3) verbunden oder verbindbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmig ausgebildete, implantierbare Trägermodul (3) eine erste Trägermoduloberfläche (4) sowie eine dieser gegenüberliegende und zu dieser abgewandte zweite Trägermoduloberfläche (13) aufweist, dass der extrakorporal zugängliche Oberflächenbereich (5) Teil der ersten Trägermoduloberfläche (4) ist, und dass die zweite Schnittstelle (12) im Bereich der ersten Trägermoduloberfläche (4) und außerhalb des extrakorporal zugänglichen Oberflächenbereiches (5) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trägermoduloberfläche (13) plan oder unter Maßgabe einer anatomischen intrakorporalen Struktur, auf der das Trägermodul (3) im implantierten Zustand aufliegt, ergonomisch angepasst ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Implantat (10) in Art einer Manschettenelektrode ausgebildet ist, die zur intrakorporalen Anlage längs eines Nervenfaserbündels (9) bringbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Implantat (10) über eine mittel- oder unmittelbar am Implantat (10) angebrachte Implantat-seitigen Schnittstelle (18) lösbar fest mit der intrakorporalen Signalleitung (11) verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbar festen Schnittstellen (6, 12, 18) jeweils als Stecker-Buchsen-Kontakte ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die extra- und intrakorporale Signalleitung wenigstens in Art einer der nachfolgenden Signalleitungen ausgebildet ist: elektrische Signalleitung, optische Signalleitung, Fluidleitung zur Übertragung stofflicher Signale.