DE112008003184T5

DE112008003184T5 - Impulsstimulationssysteme und -verfahren für implantierbare Transponder

Info

Publication number: DE112008003184T5
Application number: DE112008003184T
Authority: DE
Inventors: Lawrece James Plano Cauller; Richard Dallas Weiner
Original assignee: Microtransponder Inc
Current assignee: Microtransponder Inc
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2011-01-05
Also published as: WO2009070738A1; WO2009070719A1; AU2008329652B2; US20090163889A1; AU2008329642A1; WO2009070715A3; DE112008003189T5; AU2008329716A1; DE112008003194T5; US20130268029A1; AU2008329652A1; WO2009070715A2; WO2009070697A3; AU2008329716B2; US20090157142A1; DE112008003180T5; WO2009070697A2; WO2009070709A1; AU2008329648A1; DE112008003183T5

Abstract

Stimulationssystem, das umfasst:
einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform ansteuert, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE ANDERE ANMELDUNG
Es wird die Priorität der vorläufigen Anmeldung lfd. Nr. 60/990.278, eingereicht am 26.11.2007, Aktenzeichen des Anwalts MTSP-28P, beansprucht, die hiermit durch Literaturhinweis eingefügt ist.
HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf implantierbare Stimulations- und Sensorsysteme für periphere Nerven und insbesondere auf implantierbare Mikrotransponder mit identifizierter Antwort.
Es wird angemerkt, dass die im Folgenden diskutierten Punkte die aus den offenbarten Erfindungen gewonnenen Erkenntnisse im Nachhinein widerspiegeln können und nicht notwendig als Stand der Technik anerkannt sind.
Eine Vielzahl medizinischer Bedingungen umfassen Störungen des Nervensystems im menschlichen Körper. Diese Bedingungen können eine Lähmung infolge einer Wirbelsäulenverletzung, eine Zerebralparese, Poliomyelitis, Sinnesverlust, Schlafapnoe, akuten Schmerz usw. enthalten. Ein kennzeichnendes Merkmal dieser Störungen kann z. B. die Unfähigkeit des Gehirns sein, neurologisch mit den überall im Körper verteilten Nervensystemen zu kommunizieren. Dies kann eine Folge physikalischer Unterbrechungen innerhalb des Nervensystems des Körpers und/oder chemischer Ungleichgewichte, die die Fähigkeit des Nervensystems ändern können, elektrische Signale wie etwa jene, die sich zwischen Neuronen fortpflanzen, zu empfangen und zu senden, sein.
Fortschritte auf dem medizinischen Gebiet haben Techniken erzeugt, die auf die Wiederherstellung oder Rehabilitierung neurologischer Mängel, die zu einigen der oben erwähnten Bedingungen führen, gerichtet sind. Allerdings sind diese Techniken üblicherweise auf die Behandlung des Zentralnervensystems gerichtet und somit recht invasiv. Diese Techniken enthalten z. B. das Implantieren von Vorrichtungen wie etwa Elektroden in das Gehirn und das physikalische Verbinden dieser Vorrichtungen über Drähte mit einem externen System, das so ausgelegt ist, dass es Signale zu den implantierten Vorrichtungen sendet und von ihnen empfängt. Obgleich die Inkorporation von Fremdkörpern in den menschlichen Körper nützlich ist, erzeugt sie üblicherweise verschiedene physiologische Komplikationen einschließlich chirurgischer Wunden und Infektion, die diese Techniken sehr herausfordernd zu implementieren machen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Anmeldung offenbart neue Zugänge zu einem Stimulationssystem und -verfahren, die einen Stimulationstreiber enthalten, der Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform ansteuert, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
Die offenbarten Neuerungen schaffen in verschiedenen Ausführungsformen einen oder mehrere wenigstens der folgenden Vorteile. Allerdings ergeben sich nicht alle diese Vorteile aus jeder der offenbarten Neuerungen und schränkt diese Liste von Vorteilen die verschiedenen beanspruchten Erfindungen nicht ein.

• Eine einfache und wirksame Stimulation

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die offenbarten Erfindungen werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, die wichtige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigt und die hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung integriert ist, wobei:
1 ein Blockschaltplan ist, der einen Antwortmikrotransponder in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
2 ein Blockschaltplan ist, der einen Identifikationsantwortmikrotransponder in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
3 ein Blockschaltplan ist, der einen Datenantwortmikrotransponder in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
4 ein Stromlaufplan ist, der einen Mikrotransponder für asynchrone Stimulation in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
5 eine graphische Darstellung enthält, die die Veränderlichkeit der Stimulusfrequenz, der Stromamplituden und der Stimulusimpulsdauer in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zusammenfasst;
6 ein Stromlaufplan eines externen Auslösemikrotransponders in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist;
7 ein Diagramm der Demodulation eines externen Unterbrechungsauslösesignals durch Differentialfilterung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist;
8 graphische Darstellungen enthält, die den Mikrotransponderbetrieb in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zusammenfassen;
9 ein Stromlaufplan eines Mikrotransponders in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist;
10 eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrofolie in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist;
11 eine Veranschaulichung einer Gold-Laminarspiralmikrofolie in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist;
12 ein Stromlaufplan ist, der eine Depolarisations-Mikrotransponder-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
13 eine graphische Darstellung ist, die eine Stimulusspannung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
14 ein Blockschaltplan ist, der ein Mikrotranspondersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
15 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
16 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
17 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
18 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
19A eine Veranschaulichung eines Einsatzes mehrerer drahtloser Mikrotransponder, die überall in subkutanen Gefäßbetten und Nervus-Terminalis-Feldern verteilt sind, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist;
19B eine Veranschaulichung eines Einsatzes einer Mehrzahl von Mikrotranspondern, um eine Kopplung mit tiefen Mikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist.
19C eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um die Kopplung mit tiefen Nervenmikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist;
20 eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels eines Mikrotransponder-Biozufuhrsystems zeigt;
21 eine Veranschaulichung einer Herstellungsfolge für drahtlose Mikrotransponder vom Spiraltyp in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist;
22 ein Beispiel der Beschickung einer Kanüle zur subkutanen Injektion mit einer Mikrotransponderanordnung während des Herstellungsprozesses zeigt;
23 ein Beispiel eines Mikrotransponderausstoßsystems zeigt;
24(a) eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Mikrotransponderimplantationsprozesses zeigt;
24(b) eine Querschnittsansicht eines Mikrotransponderausstoßsystems unmittelbar nach einem Implantationsprozess zeigt;
25 ein Beispiel eines Mikrotransponderausstoßsystems unmittelbar nach dem Ausstoß zeigt;
26 ein Beispiel einer Mikrotransponderanordnung zeigt;
27(a) eine Seitenansicht der Mikrotransponderanordnung aus 26 zeigt;
27(b) eine Draufsicht der Mikrotransponderanordnung aus 26 zeigt;
28 ein weiteres Beispiel einer Mikrotransponderanordnung zeigt;
29(a) eine Seitenansicht der Mikrotransponderanordnung aus 28 zeigt;
29(b) eine Draufsicht der Mikrotransponderanordnung aus 28 zeigt;
30 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Mikrotransponderanordnung zeigt;
31 ein Blockschaltplan ist, der ein adressierbares Transpondersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
32 ein Blockschaltplan ist, der ein adressierbares Transpondersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
33 ein Blockschaltplan ist, der ein adressierbares Transpondersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
34 ein Blockschaltplan ist, der ein adressierbares Transpondersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
35 ein Stromlaufplan ist, der ein Gewebemodell zeigt;
36 eine drahtlose Implantatplattform in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist; und
37 eine drahtlose Implantatplattform in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf die Miniaturisierung minimalinvasiver drahtloser Mikroimplantate gerichtet, die ”Mikrotransponder” genannt werden, die so klein sein können, dass Hunderte unabhängiger Mikrotransponder unter einem Quadratzoll Haut implantiert werden können, um eine Menge biologischer Signale abzutasten oder eine Vielzahl von Gewebereaktionen zu stimulieren. Die Mikrotransponder können ohne implantierte Batterien arbeiten. Die Mikrotransponder übermitteln ohne Drahtverbindungen Informationen und können ohne Drahtverbindungen mit Leistung versorgt werden. Außerdem können die Mikrotransponder ohne Drahtverbindungen, die durch die Haut oder Organschichten des Patienten gehen, mit Leistung versorgt werden. Die Mikrotransponder können unter Verwendung des Flusses elektromagnetischer Felder zwischen internen Induktionsspulen innerhalb der Mikrotransponder und externen Induktionsspulen, die über der Oberfläche der darüber liegenden Haut platziert sind, Energie und Informationen empfangen und Energie und Informationen senden.
Unter Verwendung der magnetischen Nahfeldkopplung zwischen zwei Spulen aus einem leitenden Material können drahtlos Leistung und modulierte Signale übermittelt werden. Die Spulen aus leitendem Material zeigen eine Induktivität, die in Verbindung mit einer Kapazität einen LC-Resonator bildet, der so abgestimmt werden kann, dass er bei spezifischen Frequenzen in Resonanz ist. Zwei Spulen kommunizieren am effizientesten, wenn sie auf dieselbe Frequenz oder auf verwandte Frequenzen abgestimmt sind. Oberschwingungsbeziehungen zwischen spezifizierten Frequenzen ermöglichen, dass verschiedene, harmonisch verwandte Frequenzen Leistung effizient übertragen, was ermöglicht, dass Spulen erheblich unterschiedlicher Größe mit einer geeigneten Effizienz kommunizieren.
In Anerkennung dieser Beziehung zwischen Frequenzen können Bezugnahmen auf die Abstimmung eines Paars Spulen auf die ”selbe Frequenz” die Abstimmung des Paars Spulen auf harmonisch verwandte Frequenzen enthalten. Dadurch, dass eine erste Spule unter Strom mit einer gegebenen Frequenz gesetzt wird, wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Durch Platzieren einer zweiten Spule in dem elektromagnetischen Feld wird in der zweiten Spule ein Strom erzeugt. Wenn die Resonanzfrequenzen der Spulen dieselben oder eine harmonisch verwandte Frequenz sind, wird der erzeugte Strom maximal. Der erzeugte Strom kann üblicherweise in einem Kondensator gespeichert werden und dazu verwendet werden, Systemelemente unter Strom zu setzen.
Anhand von 1 zeigt ein Blockschaltplan einen Mikrotransponder 100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Der Mikrotransponder 100 kann in Gewebe 124 unter einer Hautschicht 122 implantiert werden. Der Mikrotransponder 100 kann dazu verwendet werden, die Nervenaktivität in dem Gewebe 124 abzutasten und in Reaktion darauf Daten an eine externe Steuerung 120 zu übermitteln. Der Mikrotransponder 100 kann dazu verwendet werden, in Reaktion auf ein Signal von einer externen Steuerung 120 eine elektrische Stimulation für das Gewebe 124 bereitzustellen. Die Elektroden 114 und 116 können so ausgelegt sein, dass die elektrische Schnittstelle zwischen den Elektroden 114 und 116 und den Neuronen peripherer Nerven vergrößert wird.
Der Mikrotransponder 100 kann mit anderen Systemen drahtlos in Wechselwirkung treten. Der Mikrotransponder 100 kann über eine direkte elektrische Verbindung mit anderen Systemen in Wechselwirkung treten. Üblicherweise tritt der Mikrotransponder 100 mit einem externen Steuersystem 120, das einen externen Resonator 118 enthält, drahtlos in Wechselwirkung. Der Mikrotransponder 100 kann über eine direkte elektrische Verbindung mit anderen in den Körper implantierten Mikrotranspondern (nicht gezeigt) kommunizieren.
Der Mikrotransponder 100 ermöglicht die Lieferung elektrischer Signale an periphere Nerven. Diese Signale können so konfiguriert sein, dass sie überall in dem subkutanen Gewebe 124 verteilte periphere Nerven stimulieren. Der Mikrotransponder 100 ermöglicht die Erfassung elektrischer Signale in peripheren Nerven. Die erfassten elektrischen Signale können Nervenspitzensignale angeben.
Der Mikrotransponder 100 enthält einen internen Resonator 104. Der interne Resonator 104 könnte mit einem Modulator-Demodulator 106 verbunden sein, um Informationen auf abgehende Signale zu modulieren und/oder um Informationen von ankommenden Signalen wiederzugewinnen. Der Modulator-Demodulator 106 kann Identifikationssignale modulieren oder demodulieren. Der Modulator-Demodulator 106 kann Auslösesignale demodulieren. Der Modulator-Demodulator 106 kann Signale von einem Impulssensor 112 empfangen. Der Modulator-Demodulator 106 kann Auslösesignale oder andere Daten für einen Stimulustreiber 110 bereitstellen. Der Impulssensor 112 kann mit einer Sensorelektrode 116 verbunden sein. Der Impulssensor 112 kann ein Signal erzeugen, wenn bei der Sensorelektrode 116 ein Strom erfasst wird. Der Stimulustreiber 110 kann mit Stimuluselektroden 114 verbunden sein. Der Stimulustreiber 110 erzeugt zwischen den Stimuluselektroden 114 üblicherweise eine Stimulationsspannung, wenn ein Auslösesignal empfangen wird.
Der interne Resonator 104 stellt Energie für eine Leistungsspeicherkapazität 108 bereit, die von dem internen Resonator 104 empfangene Leistung speichert. Die Leistungskapazität 108 kann Leistung 134 für die anderen Bauelemente einschließlich des Stimulustreibers 110, des Impulssensors 112 und des Modems 106 bereitstellen.
Im Betrieb kann eine externe Steuerung 120, üblicherweise ein Computer oder eine andere programmierte Signalquelle, Befehle 140 hinsichtlich des Abtastens oder der Stimulation für den Mikrotransponder 100 bereitstellen. Die Befehle 140 werden für einen externen Resonator 118 bereitgestellt und können Stimulationszyklen initiieren, die Vorrichtungen abfragen oder auf andere Weise mit dem Mikrotransponder 100 in Wechselwirkung treten. Der externe Resonator 118 ist so abgestimmt, dass er bei derselben Frequenz oder bei einer verwandten Frequenz wie der interne Resonator 104 in Resonanz ist. Das Signal 126 wird durch den externen Resonator 118 erzeugt, der bei der abgestimmten Frequenz in Resonanz ist. Das Signal 126 kann ein Leistungssignal ohne irgendwelche modulierten Daten sein. Das Signal 126 kann ein Leistungssignal sein, das modulierte Daten enthält, wobei die modulierten Daten üblicherweise durch die externe Steuerung 120 bereitgestellte Befehle 140 wie etwa Identifikationsinformationen oder Adressen widerspiegeln. Es sollte erkannt werden, dass ein Leistungssignal ohne modulierte Daten Zeiteinstellungsdaten wie etwa ein Auslösesignal in der Darstellung oder die Zeiteinstellung des Leistungssignals übermitteln kann.
Der interne Resonator 104 empfängt Signale 126 von dem externen Resonator 118. Der interne Resonator 104 stellt ein Empfangssignal 126 für den Modulator-Demodulator (das Modem) 106 bereit. Das Modem 106 kann Anweisungen 132 von dem Empfangssignal demodulieren. Die demodulierten Anweisungen 132 können für den Stimulustreiber 110 bereitgestellt werden. Das Modem 106 kann das Leistungssignal 128 an die Leistungskapazität 108 übergeben. Die Leistungskapazität 108 kann das Leistungssignal 128 speichern. Die Leistungskapazität 108 kann Leistung für den Stimulustreiber 110 bereitstellen. Die Leistungskapazität 108 kann Leistung für den Impulssensor 112 bereitstellen. Der Stimulustreiber 110 kann ein Stimulussignal 136 für die Stimuluselektrode 114 bereitstellen. Der Stimulustreiber 110 kann in Reaktion auf eine Anweisung 132 ein Stimulussignal 136 für die Stimuluselektrode 114 bereitstellen. Der Stimulustreiber 110 kann in Reaktion auf ein Leistungssignal 134 ein Stimulussignal 136 für die Stimuluselektrode 114 bereitstellen.
Das Modem 106 kann eine Anweisung 130 für den Impulssensor 112 bereitstellen. Wenn in dem Gewebe 124 ein Impuls abgetastet wird, sendet die Sensorelektrode ein Impulssignal 138 an den Impulssensor 112. Der Impulssensor 112 sendet ein abgetastetes Impulssignal 130 an das Modem 106. Das Modem 116 kann in Reaktion auf das abgetastete Impulssignal 112 ein Identifikationssignal 126 auf ein Leistungssignal 128 modulieren. Der interne Resonator 104 erzeugt ein Kommunikationssignal 124, das ein moduliertes Identifikationssignal 126 enthält. Der externe Resonator 118 empfängt das Kommunikationssignal 124. Die Daten 140 werden für die externe Steuerung 120 bereitgestellt.
Anhand von 2 zeigt ein Blockschaltplan einen Abtastmikrotransponder 200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Ein interner Resonator 202 empfängt ein Betriebssignal 214, wobei das Betriebssignal 214 induktiv durch einen externen Resonator (nicht gezeigt) gesendet worden ist. Das Betriebssignal 214 kann Anweisungen, Befehle, Adressendaten oder irgendwelche anderen geeigneten Daten enthalten. Der interne Resonator 202 stellt ein Leistungssignal 216 für eine Leistungskapazität 204 bereit. Die Leistungskapazität 204 kann nachfolgend Leistung 218 für einen Impulssensor 206, für ein Modem 210 oder für irgendein geeignetes elektrisches Bauelement bereitstellen. Der Impulssensor 206 ist mit einer Sensorelektrode 208 verbunden, die in der Nähe des peripheren Nervengewebes 230 platziert ist. Wenn durch das periphere Nervengewebe 230 ein Impuls geht, wird an der Sensorelektrode 208 eine Ladung erzeugt. Die Sensorelektrode 208 stellt ein Signal 220 für den Impulssensor 206 bereit. Der Impulssensor 206 stellt ein Signal für einen Identifikationsmodulator 210 bereit. Der Identifikationsmodulator 210 empfängt ein Leistungssignal 232 von der Leistungskapazität 232. Der Identifikationsmodulator 210 erzeugt unter Verwendung der Identifikationsdaten 212 ein moduliertes Identifikationssignal 226. Der interne Resonator 202 erzeugt ein Kommunikationssignal 228. Ein externer Resonator (nicht gezeigt) empfängt das Kommunikationssignal 228.
Anhand von 3 zeigt ein Blockschaltplan einen Mikrotransponder 300, der eine Datenantwort in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform enthält. Ein interner Resonator 302 empfängt von einem externen Resonator (nicht gezeigt) ein Betriebssignal 312. Das Betriebssignal 312 kann Daten wie etwa Identifikationsinformationen, Adressierung, Befehle, Anweisung oder andere geeignete Daten enthalten. Der interne Resonator 302 stellt ein Empfangssignal für ein Modem 304 bereit. Der interne Resonator 302 stellt ein Leistungssignal 316 für eine Leistungskapazität 306 bereit. Das Modem 304 demoduliert Daten 318, die auf dem Empfangssignal 314 moduliert worden sind. Die Daten 318, üblicherweise ein Auslösesignal, werden für den Stimulustreiber 308 bereitgestellt. Der Stimulustreiber 308 empfängt ein Leistungssignal von einer Leistungskapazität 306. Der Stimulustreiber 308 stellt in Reaktion auf den Empfang des Auslösesignals 318 Stimulationsenergie 322 für eine Stimulationselektrode 310 bereit. Das Modem 304 empfängt Leistung 316 von der Leistungskapazität 306. Das Modem 304 erzeugt in Reaktion auf Daten 318 ein Datenantwortsignal 314. Der interne Resonator 302 erzeugt ein Kommunikationssignal 324. Ein externer Resonator (nicht gezeigt) empfängt das Kommunikationssignal 324.
Anhand von 4 zeigt ein Stromlaufplan einen drahtlosen Mikrotransponder mit unabhängigem Selbstauslösebetrieb in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie der Stromlaufplan zeigt, enthält der selbstauslösende Mikrotransponder ein Resonatorelement 404, ein Gleichrichterelement 406, ein Stimulusspannungselement 408, ein Stimulusentladeelement 410 und eine oder mehrere Elektroden 412. Das Resonatorelement 404 enthält ein Spulenbauelement (LT-Bauelement) 403, das mit einem Kondensatorbauelement (CT-Bauelement) 407 gekoppelt ist. Das Resonatorelement 404 ist so konfiguriert, dass es mit einer genauen Frequenz, die von den Werten des Spulenbauelements 403 und des Kondensatorbauelements 407 abhängt, oszilliert.
Das Resonatorelement 404 ist mit dem Gleichrichterelement 406 gekoppelt, das wiederum mit dem Stimulusspannungselement 408 und mit dem Stimulusentladeelement 410 gekoppelt ist. Das Gleichrichterelement 406 und das Stimulusspannungselement 408 sind beide zu Kondensatoren 409 parallelgeschaltet. Außerdem ist das Stimulusentladeelement 410 mit Elektroden 412 gekoppelt, wodurch das Stimulusentladeelement 410 mit Nervenleitungsgewebe wie etwa Axonen elektrisch verbunden ist. Es sollte gewürdigt werden, dass in bestimmten Ausführungsformen unmittelbar nach dem Gleichrichterelement 406 ein Spannungserhöhungsbauelement eingefügt sein kann, um die für die Stimulation und für den Betrieb der integrierten Elektronik verfügbare Versorgungsspannung über die durch den miniaturisierten LC-Parallelschwingkreis hinaus erzeugten Grenzwerte zu erhöhen. Diese Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen LC-Bauelemente, die verhältnismäßig kleine Spannungen (< 0,5 V) erzeugen können, eine Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen. Beispiele hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen, die Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert verwenden. Allerdings kann in dieser Kapazität selbstverständlich irgendeine geeignete herkömmliche hocheffiziente Spannungserhöhungsschaltung genutzt werden.
In dieser Schaltungskonfiguration kann der selbstauslösende Mikrotransponder 400 einen bistabilen Siliciumschalter 416 nutzen, um zwischen der Ladephase, die auf dem Stimuluskondensator 411 eine Ladung (Vcharge) aufbaut, und der Entladephase, die ausgelöst werden kann, wenn die Ladung (Vcharge) die gewünschte Stimulationsspannung (Vstim) erreicht, zu oszillieren. Die Entladephase beginnt mit dem Schließen des Schalters 418 und mit dem Entladen des Kondensators über die Stimuluselektroden 412. Zum Regulieren der Stimulusfrequenz durch Begrenzen der Laderate des Stimuluskondensators 411 wird ein einzelner Widerstand 413 verwendet. Die Durchbruchspannung einer Zenerdiode 405 ist so konfiguriert, dass sie die gewünschte Stimulusspannung (Vstim) einstellt. Wenn Vcharge gleich Vstim ist, schließt der Schalter 416, was den Schalter 418 schließt und den Kondensator 411 auf die Elektroden 412 entlädt. Die Elektroden 412 können aus Gold, aus Iridium oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material gebildet sein. Die Schalter 416 und 418 können üblicherweise Bipolarvorrichtungen, Feldeffekttransistoren oder irgendeine andere geeignete Vorrichtung sein.
Die Stimulusspitzenamplitude und -dauer sind weitgehend durch den effektiven Gewebewiderstand bestimmt und unabhängig von der angelegten Leistungsstärke. Der effektive Gewebewiderstand kann in Abhängigkeit von dem Typ des Gewebes, das stimuliert wird, z. B. Haut, Muskel, Fett usw., variieren. Allerdings kann das Erhöhen der Leistung die Stimulationsfrequenz erhöhen, indem die zum Laden des Stimulationskondensators 411 erforderliche Zeit auf die Stimulusspannung Vstim verringert wird.
Der selbstauslösende Mikrotransponder 400 arbeitet ohne Taktsignale von der Leistungsquelle 402 und löst die wiederholte Stimulation unabhängig selbst aus. Im Ergebnis ist die durch eine Mehrzahl solcher selbstauslösender Mikrotransponder 400 erzeugte Stimulation in Abhängigkeit von der durch jeden Transponder induzierten effektiven Transponderspannung von einem Stimulator zu einem anderen in Bezug auf die Phase asynchron und in Bezug auf die Frequenz etwas veränderlich. Eine solche asynchrone Stimulation kann die Art ungeordneter Stifte und Nadeln oder erregt zitternde Empfindungen der Parästhesie hervorrufen, die Stimulationsverfahren zugeordnet sind, die Schmerzsignale am effektivsten blockieren.
5 zeigt mehrere graphische Darstellungen, die Änderungen der Stimulusfrequenzen, Stimulusstromspitzenamplituden und Stimulusimpulsdauern drahtloser Mikrotransponder veranschaulichen, die gemäß verschiedenen Vorrichtungseinstellungen und Bedingungen der Eingabe der externen HF-Leistung variieren, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
In der ersten graphischen Darstellung 502 ist die externe HF-Leistungseingabe auf 5 Milliwatt eingestellt, was zu einer Stimulusfrequenz von 4 Hertz führt. Wie zuvor diskutiert wurde, ist die Stimulusfrequenz eine Funktion der Sendeleistung, da die Empfangsleistung direkt die Zeit beeinflusst, die es dauert, einen Stimuluskondensator auf die Stimulusspannung (Vstim) zu laden. Diese direkte Beziehung zwischen HF-Leistung und Stimulusfrequenz ist deutlich in der graphischen Darstellung 502 gezeigt, wo die externe HF-Leistung auf 25 Milliwatt ansteigt, was zu einer wesentlichen Erhöhung der Stimulusfrequenz auf 14 Hz führt. Allerdings sind dies selbstverständlich lediglich Beispiele für die Wirkung der HF-Leistungseingabeeinstellungen auf die Stimulusfrequenz. In der Praxis können die Wirkungen der HF-Leistungseingabeeinstellung auf die Stimulusfrequenz in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung, z. B. der Tiefe der Implantation, der Nähe störender Körperstrukturen wie etwa Knochen, Organe usw., und der Vorrichtungseinstellungen verstärkt oder verringert sein.
Während die HF-Stärke die Stimulusfrequenz steuert, wird die Stimulusspannung (Vstim) üblicherweise durch das Transponderzenerdiodenelement gesteuert. Ferner ist die Wirkung der Stimulusspannung auf die Stimulusstromspitzenamplitude und auf die Impulsdauer durch die resistiven Eigenschaften des den Mikrotransponder umgebenden Gewebes bestimmt.
6 ist eine Veranschaulichung eines Stromlaufplans für einen drahtlosen Mikrotransponder 600 mit einem Demodulatorelement 608 für ein externes Auslösesignal zum Synchronisieren der gelieferten Stimuli mit einer Mehrzahl weiterer drahtloser Mikrotransponder in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie hier gezeigt ist, ist der Entwurf des drahtlosen Transponders aus 5 so geändert, dass er ein Demodulatorelement 608 für ein externes Auslösesignal enthält, sodass die Stimulusentladung durch ein Auslösesignal von einem externen HF-Leistungsfeld synchronisiert werden kann.
Die geänderte Schaltung enthält ein Resonatorelement 604, ein Gleichrichterelement 606, ein Demodulatorelement 608 für einen externen Auslöseimpuls, ein Stimuluszeitgeberelement 610, ein Stimulustreiberelement 611 und eine oder mehrere Elektroden 612. Das Resonatorelement 604 enthält ein Spulenbauelement (LT) 601, das mit einem Kondensatorbauelement (CT) 607 gekoppelt ist. Das Resonatorelement 604 ist so konfiguriert, dass es in Abhängigkeit von dem Wert der LC-Bauelemente LT 601 und CT 607 mit einer bestimmten Frequenz oszilliert.
Das Resonatorelement 604 ist mit einem Gleichrichterelement 606 gekoppelt, das wiederum mit dem Demodulatorelement 608 für einen externen Auslöseimpuls, mit dem Stimuluszeitgeberelement 610 und mit dem Stimulustreiberelement 611 gekoppelt ist. Das Gleichrichterelement 607 und das Stimuluszeitgeberelement 608 sind beide zu Leistungskondensatoren (Cpower) 609 parallelgeschaltet. Außerdem ist das Stimulustreiberelement 611 mit Elektroden 612 gekoppelt, die üblicherweise aus Gold oder Iridium gebildet sind, wodurch das Stimulustreiberelement 611 mit Nervenleitungsgewebe wie etwa Axonen elektrisch verbunden ist.
Es sollte gewürdigt werden, dass in bestimmten Ausführungsformen unmittelbar nach dem Gleichrichterelement 606 ein Standardspannungserhöhungsbauelement (nicht gezeigt) eingefügt sein kann, um die für die Stimulation und für den Betrieb der integrierten Elektronik verfügbare Versorgungsspannung über die durch die miniaturisierte LC-Parallelschwingkreis hinaus erzeugten Grenzwerte zu erhöhen. Eine Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen LC-Bauelemente, die verhältnismäßig kleine Spannung, z. B. weniger als 0,5 Volt, erzeugen können, Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen. Beispiele typischer hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen unter Verwendung von Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert. Allerdings kann in dieser Kapazität selbstverständlich irgendein geeigneter Typ einer herkömmlichen hocheffizienten Spannungserhöhungsschaltung genutzt werden.
Wie in 7 gezeigt ist, kann die externe Synchronisationsauslöseschaltungskonfiguration aus 6 ein Differentialfilterverfahren nutzen, um das Auslösesignal, das aus einer plötzlichen Leistungsunterbrechung 701 besteht, von dem langsameren Abfall der Transponderleistungsspannung 702 während der Unterbrechung abzutrennen. Insbesondere kann die Schaltungskonfiguration aus 6 in dem Stimuluszeitgeberelement 610 einen getrennten Kondensator (CDur) 605 nutzen, um die Stimulusdauer unter Verwendung eines monostabilen Multivibrators einzustellen. Die Stimulusstärke kann extern durch die Stärke des durch die externe FR-Leistungsspule 602 erzeugten angelegten HF-Leistungsfelds gesteuert werden. Da das HF-Leistungsfeld moduliert wird, werden die Zeiteinstellung und die Frequenz der Stimuli von jedem der Mikrotransponder unter der HF-Leistungsspule 602 extern synchronisiert.
Unter Verwendung der externen Synchronisationsauslöseschaltungskonfiguration aus 6 ist der Grad der raumzeitlichen Steuerung komplexer Stimulationsmuster im Wesentlichen unbeschränkt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Schaltungskonfiguration der externen Synchronisationsauslöseschaltung weiter so geändert sein, dass sie zum Demodulieren des eindeutigen Identitätscodes jedes Mikrotransponders konfiguriert ist. Dies ermöglicht im Wesentlichen die unabhängige Steuerung jedes Mikrotransponders über HF-Signale. Diese zusätzliche Fähigkeit kann ein Verfahren bereitstellen, um die raumzeitliche Dynamik zu vermitteln, die notwendig ist, um natürliche Empfindungen bei künstlichen Gliedmaßen wiederherzustellen oder neue Sinnesmodalitäten, z. B. das Fühlen von Infrarotbildern usw., zu ermöglichen.
8 bietet mehrere graphische Darstellungen, die die Ergebnisse aus Tests eines drahtlosen Mikrotransponders (mit einem Demodulatorelement für die Auslösung einer externen Unterbrechung) unter verschiedenen Vorrichtungseinstellungen und Eingabebedingungen externer HF-Leistung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zusammenfassen. In der ersten graphischen Darstellung 801 moduliert die externe HF-Leistungsspule das HF-Leistungsfeld, um eine erste Auslösesignaleinstellung zu übermitteln, die zu einer Stimulusfrequenz von 2 Hz führt. Wie zuvor diskutiert wurde, wird die Stimulusfrequenz durch ein Auslösesignal gesteuert, das erzeugt wird, wenn die HF-Leistungsspule das HF-Leistungssignal moduliert. Wie in der zweiten graphischen Darstellung 802 gezeigt ist, wo die Stimulusfrequenz gleich 10 Hz ist, hängt die Stimulusfrequenz somit direkt mit der HF-Leistungsfeld-Modulationsfrequenz zusammen.
Während die Stimulusfrequenz durch externe HF-Leistungsfeld-Modulationseinstellungen gesteuert wird, wird die Stimulusstromspitzenamplitude, wie in der dritten graphischen Darstellung 803 gezeigt ist, durch die HF-Leistungsstärkeeinstellung gesteuert. Das heißt, die Stimulusstromspitzenamplitude hängt direkt mit der HF-Leistungsstärkeeinstellung zusammen. Zum Beispiel erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 1 mW eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,2 mA, erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 2 mW eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,35 mA und erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 4 mW eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,5 mA. Selbstverständlich sind dies aber nur Beispiele dafür, wie die HF-Leistungsstärkeeinstellung die Stimulusstromspitzenamplitude beeinflusst. In der Praxis können die Wirkungen der HF-Leistungsstärkeeinstellung auf die Stimulusstromspitzenamplitude in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung (z. B. der Tiefe der Implantation, der Nähe zu störenden Körperstrukturen wie etwa Knochen usw.) und Vorrichtungseinstellungen verstärkt oder verringert sein.
Während die Stimulusfrequenz durch externe HF-Leistungsfeld-Modulationseinstellungen gesteuert wird, wird die Stimulusstromspitzenamplitude, wie in der dritten graphischen Darstellung 803 gezeigt ist, durch die HF-Leistungsstärke gesteuert. Das heißt, die Stimulusstromspitzenamplitude hängt direkt mit der HF-Leistungsstärkeeinstellung zusammen. Zum Beispiel erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 1 Milliwatt eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,2 Milliampere, erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 2 Milliwatt eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,35 Milliampere und erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 4 Milliwatt eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,5 Milliampere. Selbstverständlich sind dies aber nur Beispiele dafür, wie die HF-Leistungsstärkeeinstellungen die Stimulusstromspitzenamplitude beeinflussen. In der Praxis können die Wirkungen der HF-Leistungsstärkeeinstellung auf die Stimulusstromspitzenamplitude in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung, z. B. der Tiefe der Implantation, der Nähe zu störenden Körperstrukturen wie etwa Knochen usw., und Vorrichtungseinstellungen verstärkt oder verringert sein.
Anhand von 9 zeigt ein Blockschaltplan einen Mikrotransponder 900 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Der Mikrotransponder 900 enthält elektrische Bauelemente, die als elektrische Schnittstelle mit Neuronen peripherer Nerven ausgelegt sind. Der Mikrotransponder 900 enthält elektrische Bauelemente, die ermöglichen, dass der Mikrotransponder 900 mit gegenüber dem Mikrotransponder 900 externen Systemen in drahtlose Wechselwirkung tritt. Diese Systeme können andere in den Körper implantierte Transponder enthalten. Diese Systeme können externe Spulen enthalten. Diese Systeme können einen Empfänger enthalten.
Die drahtlose Fähigkeit des Mikrotransponders 900 ermöglicht die Lieferung elektrischer Signale zu dem peripheren Nervengewebe. Die drahtlose Fähigkeit des Mikrotransponders 900 ermöglicht die Kommunikation als Reaktion auf abgetastete Signale in dem peripheren Nervengewebe. Diese können Signale enthalten, die Nervenspitzensignale angeben. Diese können Signale enthalten, die zum Stimulieren überall in dem subkutanen Gewebe verteilter peripherer Nerven konfiguriert sind.
Der Mikrotransponder 900 enthält um eine Mittelachse 912 gewickelte Spulen 922. Die Spule 922 ist zu einem Kondensator 911 und über einen Schalter 915 zu einem HF-Identitätsmodulator 917 parallelgeschaltet. Der HF-Identitätsmodulator 917 ist mit einem HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator 913 gekoppelt, der wiederum mit einem Gleichrichter 914gekoppelt ist. Der Gleichrichter 914 und der Spitzensensor 916 sind beide zu einem Kondensator 918 parallelgeschaltet. Außerdem ist der Spitzensensor 916 mit einer Nervenspitzenelektrode 919 gekoppelt, wodurch der Spitzensensor 916 mit Nervenübertragungsgewebe wie etwa Neuronen elektrisch verbunden ist. Ähnlich verbindet auch die Nervenstimuluselektrode 921 den Stimulustreiber 920 mit Nervenleitungsgewebe wie etwa Axonen.
Der Spitzensensor 916 besteht aus einem oder aus mehreren Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET). Wie der Fachmann auf dem Gebiet würdigen wird, kann der JFET MOSFETs oder irgendeine andere geeignete Vorrichtung enthalten. Die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Sensoren, Treiber und anderen elektronischen Bauelemente können unter Verwendung von Hochintegrations- oder Höchstintegrationsverfahren (VLSI-Verfahren) hergestellt werden.
Ferner ist der Spitzensensor 916 mit dem HF-Identitätsmodulator 917 gekoppelt, der so ausgelegt ist, dass er ein ankommendes/HF-Trägersignal in Reaktion auf ein durch den Spitzensensor 916 erfasstes Nervenspitzensignal moduliert. In einer Ausführungsform können die Nervenelektroden wie etwa die Nervenspitzenelektrode 919 und die Nervenstimuluselektrode 921, mit denen der Spitzensensor 916 bzw. der Stimulustreiber 920 verbunden ist, so gebündelt und konfiguriert sein, dass sie eine Schnittstelle mit dem Nervenleitungsabschnitt (Axonenabschnitt) eines peripheren Nervs aufweisen.
Der Mikrotransponder kann als eine autonome drahtlose Einheit arbeiten, die durch periphere Nerven erzeugte Spitzensignale erfassen und diese Signale zur Weiterverarbeitung an externe Empfänger weiterleiten kann. Selbstverständlich führt der Mikrotransponder diese Operationen aus, während er durch externe elektromagnetische HF-Signale mit Leistung versorgt wird. Die oben erwähnten Fähigkeiten werden durch die Tatsache erleichtert, dass Magnetfelder durch menschliches Gewebe nicht leicht gedämpft werden. Dies ermöglicht, dass die elektromagnetischen HF-Signale ausreichend in den menschlichen Körper eindringen, sodass die Signale durch den Mikrotransponder empfangen und/oder gesendet werden können. Mit anderen Worten, die Mikrospulen 922 sind so ausgelegt, dass sie mit dem HF-Feld, dessen Magnetfluss innerhalb des von den Spulen 922 eingeschlossenen Raums schwankt, magnetisch in Wechselwirkung treten. Dadurch, dass die Spulen 922 Induktionsspulen sind, setzen sie die Schwankungen des Magnetflusses des externen HF-Felds in elektrische Wechselströme um, die innerhalb der Spulen 922 und des Mikrotransponders 900 fließen. Der Wechselstrom wird z. B. über die Spulen 922 in den Gleichrichter 914 geleitet, der so ausgelegt ist, dass er den Wechselstrom in Gleichstrom umsetzt. Der Gleichstrom kann daraufhin verwendet werden, um den Kondensator 918 zu laden, wodurch eine Potentialdifferenz über den JFET des Sensorauslösers 916 erzeugt wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Gate des Spitzensensor-JFET 916 über die Nervenspitzenelektrode 919 mit dem Nervenübertragungsgewebe wie etwa Neuronen gekoppelt sein. Das Gate des Spitzensensor-JFET 16 kann so gewählt sein, dass es eine Schwellenspannung aufweist, die innerhalb eines Spannungsbereichs dieser durch die Nervenaxonen erzeugten Signale liegt. Auf diese Weise wird das Gate des Spitzensensor-JFET 916 während der Spitzenphasen der Nervenaxonen geöffnet, wodurch die Schaltung 910 geschlossen wird.
Wenn die Schaltung 910 geschlossen wird, erzeugt das externe elektromagnetische HF-Feld in der gekoppelten Induktionsspule 922 und in dem Kondensator 918 eine LC-Antwort, die daraufhin mit dem externen elektromagnetischen HF-Feld in Resonanz gelangt, wobei seine Resonanz an die Modulationsfrequenz des elektromagnetischen HF-Felds angepasst ist.
Die LC-Charakteristik der Schaltung 910 sowie die Schwellenspannung des Gates des Spitzensensor-JFET 916 können so gewählt werden, dass sie innerhalb der gekoppelten Induktionsspule 922 und des Kondensators 918 eine eindeutige Modulation bestimmen, wodurch ein gewünschtes ID-Signal für den Mikrotransponder bereitgestellt wird. Dementsprechend stellt der Spitzensensor-JFET 916 für den HF-Identitätsmodulator 917 ein Auslösesignal zum Erzeugen gewünschter HF-Signale bereit. Das ID-Signal kann das Wesen der Nervenaktivität in der Nähe des Mikrotransponders sowie den Ort der Nervenaktivität innerhalb des Körpers angeben.
Es sollte gewürdigt werden, dass die HF-Fähigkeiten den Mikrotransponder 900 zu einer passiven Vorrichtung machen, die auf ankommende HF-Trägersignale reagiert. Das heißt, der Mikrotransponder 900 emittiert nicht aktiv irgendwelche Signale, sondern reflektiert und/oder streut vielmehr die elektromagnetischen Signale der HF-Trägerwelle, um Signale mit einer spezifischen Modulation bereitzustellen. Dabei entnimmt der Mikrotransponder 900 aus der HF-Trägerwelle Leistung, um die elektrischen Bauelemente darin mit Leistung zu versorgen.
Obgleich die in 9 veranschaulichten oben erwähnten Bauelemente zum Empfangen von Signalen von dem Mikrotransponder in Reaktion auf durch periphere Nerven erzeugte Spitzensignale verwendet werden können, können andere Bauelemente des Mikrotransponders 900 Bauelemente zum Stimulieren der peripheren Nerven unter Verwendung der externen HF-Signale enthalten. Zum Beispiel können die durch die Spulen 922 empfangenen HF-Signale über den HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator 913 in elektrische Signale umgesetzt werden, um ausreichend Strom und Spannung für die Stimulation der peripheren Nerven bereitzustellen. Somit leitet der HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator 913 Leistung von einem HF-Trägersignal ab, um den Stimulustreiber 920 mit Leistung zu versorgen, der elektrische Signale liefert, die für die Stimulation von Nervenleitungsgewebe wie etwa Axonen geeignet sind. Dies kann verwendet werden, um Nerven zu behandeln, die beschädigt sind oder die auf andere Weise physiologisch mangelhaft sind.
Selbstverständlich kann die Minimalgröße für die Mikrotransponder in bestimmten Ausführungsformen durch die Größe der für die Leistungsinduktion verantwortlichen Mikrospule und zweitens durch die Größe der für die Abstimmung der Leistungsspeicherung und Zeiteinstellung notwendigen Kondensatoren beschränkt sein. Daher können Mikrospulenentwürfe die die komplexen integrierten Schaltungen minimieren, mit einer äußerst kleinen Größe (wie etwa weniger als 1 Mikrometer) und äußerst leistungsarmer Technologie hergestellt werden. Die Größen- und Leistungsvorteile ermöglichen es, zu dem kleinsten Transponder verhältnismäßig komplexe Digitalelektronik hinzuzufügen.
9 ist ein Funktionsschema eines vollständigen Mikrotransponders zum Abtasten und/oder Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Die Schaltung ist für die abhängige Auslöseoperation (synchrone Stimulation) ausgelegt. Die Schaltung 900 enthält elektrische Bauelemente, die als elektrische Schnittstelle mit Neuronen peripherer Nerven ausgelegt sind. Ferner enthält die Schaltung 900 elektrische Bauelemente, die ermöglichen, dass der Mikrotransponder mit gegenüber dem Mikrotransponder externen Systemen in drahtlose Wechselwirkung tritt. Diese Systeme können andere in den Körper implantierte Transponder oder externe Spulen und/oder einen Empfänger enthalten. Die drahtlosen Fähigkeiten der Schaltung 900 ermöglichen die Lieferung elektrischer Signale zu und/oder von den peripheren Nerven. Diese enthalten elektrische Signale, die Nervenspitzensignale und/oder zum Stimulieren überall in dem subkutanen Gewebe verteilter peripherer Nerven konfigurierte Signale angeben.
Dementsprechend enthält die Schaltung 900 die um eine Mittelachse 912 gewickelte Mikrospule 922. Die Mikrospule 922 ist zu einem Kondensator 911 und über einen Schalter 915 zu einem HF-Identitätsmodulator 917 parallelgeschaltet. Der HF-Identitätsmodulator 917 ist mit einem HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator 913 gekoppelt, der wiederum mit einem Gleichrichter 914 gekoppelt ist. Der Gleichrichter 914 ist mit einem Spitzensensorauslöser 916 und mit einem Stimulustreiber 920 gekoppelt. Der Gleichrichter 914 und der Spitzensensor 916 sind beide zu einem Kondensator 918 parallelgeschaltet. Außerdem ist der Spitzensensor 916 mit einer Nervenspitzenelektrode 919 gekoppelt und verbindet dadurch elektrisch den Spitzensensor 916 mit Nervenleitungsgewebe (Neuronen). Ähnlich verbindet auch die Nervenstimuluselektrode 921 den Stimulustreiber 920 mit Nervenleitungsgewebe (Axonen). Der Spitzensensor 916 besteht aus einem oder aus mehreren Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET). Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen wird, kann der JFET Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) enthalten.
Die Sensoren, Treiber und anderen elektronischen Bauelemente, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben sind, können unter Verwendung von Standard-Hochintegrations- oder -Höchstintegrationsverfahren (VLSI-Verfahren) hergestellt werden. Ferner ist der Spitzensensor 916 mit dem HF-Identitätsmodulator 917 gekoppelt, der so ausgelegt ist, dass er ein ankommendes/HF-Trägersignal in Reaktion auf durch den Spitzensensor 916 erfasste Nervenspitzensignale moduliert. In einer Ausführung können die Nervenelektroden (d. h. die Nervenspitzenelektrode 919 und die Nervenstimuluselektrode 921), mit denen der Spitzensensor 916 bzw. der Stimulustreiber 920 verbunden ist, gebündelt und als Schnittstelle mit dem Nervenleitungsabschnitt (Axonenabschnitt) eines peripheren Nervs konfiguriert sein.
Eine wie durch 9 gezeigte Konfiguration der obigen Bauelemente ermöglicht, dass der Mikrotransponder als eine autonome drahtlose Einheit arbeitet, die durch periphere Nerven erzeugte Spitzensignale erfassen und diese Signale zur Weiterverarbeitung an externe Empfänger weiterleiten kann. Selbstverständlich führt der Mikrotransponder diese Operationen aus, während er durch externe elektromagnetische HF-Signale mit Leistung versorgt wird. Die oben erwähnten Fähigkeiten werden durch die Tatsache erleichtert, dass Magnetfelder nicht leicht durch menschliches Gewebe gedämpft werden. Dies ermöglicht, dass die elektromagnetischen HF-Signale ausreichend in den menschlichen Körper eindringen, sodass Signale durch den Mikrotransponder empfangen und/oder gesendet werden können. Mit anderen Worten, die Mikrospule 922 ist für die magnetische Wechselwirkung mit dem HF-Feld, dessen Magnetfluss innerhalb des von der Mikrospule 922 umgebenden Raums schwankt, ausgelegt und konfiguriert. Da die Mikrospulen 922 Leiter sind, setzen sie die Schwankungen des Magnetflusses des externen HF-Felds in elektrische Wechselströme um, die innerhalb der Mikrospule 922 und der Schaltung 910 fließen. Der Wechselstrom wird z. B. in den Gleichrichter 914 geleitet, der den Wechselstrom in Gleichstrom umsetzt. Der Gleichstrom kann daraufhin zum Laden des Kondensators 918 verwendet werden, wodurch eine Potentialdifferenz über den JFET des Spitzensensors 916 erzeugt wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Gate des Spitzensensor-916-JFET über die Nervenspitzenelektrode 919 mit dem Nervenübertragungsgewebe (Neuronen) gekoppelt sein. Das Gate des Spitzensensor-916-JFET kann so gewählt sein, dass es eine Schwellenspannung aufweist, die innerhalb eines Spannungsbereichs jener durch die Nervenaxonen erzeugten Signale liegt. Auf diese Weise wird das Gate des Spitzensensors 916 während Spitzenphasen der Nervenaxonen offen, wodurch die Schaltung 910 schließt. Wenn die Schaltung 910 schließt, erzeugt das externe elektromagnetische HF-Feld eine LC-Antwort in der gekoppelten Induktionsspule 922 und dem Kondensator 918, die daraufhin mit dem externen elektromagnetischen HF-Feld in Resonanz gelangen, wobei ihre Resonanz an die Modulationsfrequenz des elektromagnetischen HF-Felds angepasst ist. Die LC-Charakteristik der Schaltung 910 sowie die Schwellenspannung des Gates des Spitzensensor-916-JFET können so gewählt werden, dass innerhalb der gekoppelten Mikrospule (d. h. der Induktionsspule) 922 und des Kondensators 918 eine eindeutige Modulation bestimmt wird, wodurch ein Identifikationssignal für den Mikrotransponder bereitgestellt wird. Dementsprechend stellt der Spitzensensor-16-JFET für den HF-Identitätsmodulator 917 ein eindeutiges Auslösesignal zum Erzeugen gewünschter HF-Signale bereit. Das Identitätssignal kann das Wesen der Nervenaktivität in der Nähe des Mikrotransponders sowie den Ort der Nervenaktivität innerhalb des Körpers, wie er aus der spezifizierten identifizierten Mikrotransponderposition abgeleitet wird, angeben.
Es sollte gewürdigt werden, dass die HF-Fähigkeiten, wie oben in Bezug auf die Schaltung 910 diskutiert wurde, den Mikrotransponder zu einer passiven Vorrichtung machen können, die mit ankommenden HF-Trägersignalen reagiert. Das heißt, die Schaltung 910 emittiert nicht aktiv irgendwelche Signale, sondern reflektiert und/oder streut vielmehr die elektromagnetischen Signale der HF-Trägerwelle, um Signale mit einer spezifischen Modulation bereitzustellen. Dabei entnimmt die Schaltung 910 Leistung aus einer Hochfrequenz-Trägerwelle (HF-Trägerwelle), um die elektrischen Bauelemente, die die Schaltung 910 bilden, mit Leistung zu versorgen.
Obgleich die in 9 veranschaulichten oben erwähnten Bauelemente verwendet werden können, um in Reaktion auf durch periphere Nerven erzeugte Spitzensignale Signale von dem Mikrotransponder zu empfangen, können andere Bauelemente der Schaltung 910 des Mikrotransponders Bauelemente zum Stimulieren der peripheren Nerven unter Verwendung der externen HF-Signale enthalten. Zum Beispiel können die durch die Mikrospule 922 empfangenen HF-Signale über den HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator 913 in elektrische Signale umgesetzt werden, um ausreichend Strom und Spannung für die Stimulation der peripheren Nerven bereitzustellen. Somit leitet der HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator 913 Leistung von einem HF-Trägersignal ab, um den Stimulustreiber 920 mit Leistung zu versorgen, der elektrische Signale liefert, die für die Stimulation von Nervenleitungsgewebe (Axonen) geeignet sind. Dies kann verwendet werden, um Nerven zu behandeln, die beschädigt sind oder die auf andere Weise physiologisch mangelhaft sind. Wegen des Wesens des Identifikationssignals kann ein Mikrotransponder wahlweise aktiviert werden, um eine Elektrostimulation bereitzustellen.
Selbstverständlich kann die Minimalgröße für die Mikrotransponder in bestimmten Ausführungsformen durch die Größe der für die Leistungsinduktion verantwortlichen Mikrospule und zweitens durch die Größe der für die Abstimmung der Leistungsspeicherung und Zeitgebung notwendigen Kondensatoren beschränkt sein. Somit können Mikrospulenentwürfe, die die komplexen integrierten Schaltungen minimieren, in einer äußerst kleinen Größe (wie etwa kleiner als 1 Mikrometer) und mit einer äußerst leistungsarmen Technologie hergestellt werden. Die Größen- und Leistungsvorteile ermöglichen, zu dem kleinsten Transponder verhältnismäßig komplexe Digitalelektronik hinzuzufügen.
10 ist eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrofolie, die in der Konstruktion einer Mikrotransponderplattform zum Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet wird. Wie hier gezeigt ist, enthält der Mikrotransponder eine Laminarspiralmikrospule (LT) 1002, die mit einem Kondensator (CT) 1004 gekoppelt ist, der wiederum mit einer Mikroelektronikplatine 1006 gekoppelt ist. Die Mikroelektronikplatine 1006 enthält ein Leistungskondensatorelement 1008, das mit einem Kondensatorelement (CDUR-Element) 1010 gekoppelt ist, das wiederum mit einem Nervenstimulationschipelement 1012 gekoppelt ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Mikrotransponderplattform ist die Mikrospule nicht mehr als 500 Mikrometer lang mal 500 Mikrometer breit und beträgt die kombinierte Dicke der Laminarspiralmikrospule (LT) 1002, des Kondensators (CT) 1004 und des Mikroelektronikchips 1006 nicht mehr als 100 Mikrometer.
11 ist eine Veranschaulichung einer Gold-Laminarspiralmikrospule, die auf einem Substrat galvanisch beschichtet ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie in den Photomikrobildern gezeigt ist, sind anfangs Goldstromleitungen in einem engen Spiralmuster auf einem nicht reagierenden Substrat (z. B. Glas, Silicium usw.) galvanisch beschichtet. In einer Ausführungsform kann die Gold-Laminarspiralmikrospule Goldstromleitungen 1102 enthalten, die etwa 10 Mikrometer breit sind, wobei der Abstand 1104 zwischen den Stromleitungen auf etwa 10 Mikrometer eingestellt ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Gold-Laminarspiralmikrospule Goldstromleitungen 1102 enthalten, die etwa 20 Mikrometer breit sind, wobei der Abstand 1104 zwischen den Stromleitungen auf etwa 20 Mikrometer eingestellt ist. Allerdings können die Breiten der Goldstromleitung 1102 und der Leiterabstand 1104 zwischen ihnen selbstverständlich auf irgendeinen Wert eingestellt sein, solange die resultierende Mikrospule für die gewünschte Anwendung den gewünschten induzierten Strom erzeugen kann.
In bestimmten Ausführungsformen wird dann, wenn die Gold-Spiralmikrospule auf dem Substrat galvanisch beschichtet worden ist, auf den Mikrospulen eine Schicht auf Polymergrundlage rotationsbeschichtet, um eine Schutzschicht gegen Korrosion und Zerfall nach der Implantation bereitzustellen. Langzeitstudien an Tieren mit SU-8-Implantaten haben die Biokompatibilität des Kunststoffs SU-8 nachgewiesen, indem sie gezeigt haben, dass diese SU-8-Implantate ohne Anzeichen einer Gewebereaktion oder Materialverschlechterung für die Dauer dieser Studien funktional geblieben sind. Somit umfasst die Schicht auf Polymergrundlage üblicherweise einen Kunststoff SU-8 oder eines äquivalenten Typs mit einer Dicke von näherungsweise 30 Mikrometern.
Anhand von 12 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisations-Mikrotransponder-Treiberschaltung 1200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Eingangsknoten 1202 und 1204 der Treiberschaltung 1200 kann eine Oszillationsauslösespannung (VT und -VT) angelegt werden. Ein selbstauslösender Mikrotransponder kann einen bistabilen Schalter 1212 nutzen, der zwischen der Ladephase, die auf dem Stimuluskondensator CSTIM 1210 eine Ladung aufbaut, und der Entladephase, die ausgelöst werden kann, wenn die Ladung die gewünschte Spannung erreicht hat und den Schalter 1212 zum Entladen des Kondensators 1210 über die Stimuluselektroden 1218 und 1220 schließt, oszilliert.
Ein Widerstand 1206 reguliert die Stimulusfrequenz durch Begrenzen der Laderate. Die Stimulusspitze und -amplitude sind weitgehend durch den effektiven Gewebewiderstand 1228 bestimmt, der mit einem Widerstand 1224 und einer Kapazität 1226 modelliert wird. Somit ist der Stimulus allgemein unabhängig von der angelegten HF-Leistungsstärke. Andererseits kann das Erhöhen der HF-Leistung die Stimulationsfrequenz durch Verringern der Zeit, die das Aufladen bis auf die Stimulusspannung dauert, erhöhen.
Wenn an lebendes Gewebe ein Stimulussignal mit Frequenzen höher als zwei Hertz angelegt wird, wird das Gewebe üblicherweise polarisiert, wobei es durch Speichern einer anhaltenden elektrischen Ladung eine inhärente Kapazität 1226 zeigt. Um die Polarisationswirkung zu verringern, ist zwischen die Elektroden 1218 und 1220 ein Depolarisationsschalter 1222 geschaltet. Der Gate-Anschluss des Depolarisationsschalters 1222 ist in der Weise mit der oszillierenden Auslösespannung VT verbunden, dass der Depolarisationsschalter die Elektroden 1218 und 1220 einmal in jedem Zyklus kurzschließt und die in der inhärenten Gewebekapazität 1226 gespeicherte Ladung verringert. Die Zeiteinstellung des Depolarisationsschalters 122 lässt zu, dass der Stimulationsimpuls im Wesentlichen entladen wird, bevor sich der Depolarisationsschalter 122 schließt und die Elektroden 118 und 120 kurzschließt. Ähnlich ist die Zeiteinstellung des Depolarisationsschalters 122 derart, dass er öffnet, bevor ein nachfolgender Stimulationsimpuls ankommt. Die Zeiteinstellung des Depolarisationsschalters 122 kann relativ zu der Zeiteinstellung des Stimulationsimpulses erzeugt werden. Die Zeiteinstellung kann unter Verwendung digitaler Verzögerungen, analoger Verzögerungen, Taktgeber, Logikvorrichtungen oder irgendeines anderen geeigneten Zeiteinstellungsmechanismus ausgeführt werden.
In einer wie in 1 dargestellten Stimulatorschaltung kann ein einfaches Zenerdiodenbauelement enthalten sein. Unter Verwendung der Zenerdiode können asynchrone Stimulationen ausgeführt werden, um Spannungspegel für die Selbstauslösung zu erreichen.
Anhand von 13 zeigt eine graphische Darstellung eine beispielhafte Stimulusentladung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wenn ein Auslösesignal empfangen wird, entlädt der Stimuluskondensator Strom zwischen den Elektroden. In Abhängigkeit von dem Gewebewiderstand kehrt die Spannung schnell auf einen Ruhespannungspegel, näherungsweise auf den Anfangsspannungspegel, zurück. Wenn die Frequenz des Auslösesignals erhöht wird, veranlasst eine Polarisationswirkung, dass die Ruhespannung auf eine Polarisationsspannung über der Anfangsspannung steigt. Mit einem Depolarisationsschalter zwischen den Elektroden veranlasst jedes Auslösesignal, dass die Ruhespannung wiederhergestellt wird und etwa auf den Anfangsspannungspegel abgesenkt wird.
Anhand von 14 zeigt ein Blockschaltplan ein Depolarisationsmikrotranspondersystem 1400 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Ein Steuerbauelement setzt ein externes Resonatorelement 1404, das relativ zu einer Grenze 1418 der organischen Schicht extern positioniert ist, unter Strom. Das unter Strom gesetzte externe Resonatorelement 1404 bringt Energie bei einer Resonanzfrequenz wie etwa einer ausgewählten HF in Resonanz. Das interne Resonatorelement 1406, das relativ zu einer Grenze 1418 der organischen Schicht intern positioniert ist, ist so abgestimmt, dass es bei derselben Resonanzfrequenz oder bei einer harmonisch verwandten Resonanzfrequenz wie das externe Resonatorelement 1404 in Resonanz tritt. Das durch die Resonanzenergie unter Strom gesetzte interne Resonatorelement 1406 erzeugt Impulse von Energie, die durch einen Gleichrichter 1418 gleichgerichtet werden. Die Energie kann üblicherweise in Abhängigkeit von Zeiteinstellungssteuerungen oder anderen Formen der Steuerung gespeichert und erzeugt werden. Die Energie wird für den Depolarisationstreiber 1410 bereitgestellt. Eine erste Elektrode 1412 wird in Bezug auf eine zweite Elektrode 1416 in der Weise polarisiert, dass durch das Gewebe 1414, das stimuliert wird, in der Nähe der Elektrode 1412 und 1416 Strom entnommen wird. Die erste Elektrode 1412 wird in Bezug auf die zweite Elektrode 1416 in der entgegengesetzten Polarisation polarisiert, um durch das Gewebe 1414 einen entgegengesetzt gerichteten Strom zu entnehmen, der das Gewebe 1414 depolarisiert. Die Elektroden 1412 und 1416 können üblicherweise aus Gold oder Iridium oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein.
Anhand von 15 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 1500 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 1502 und 1504 wird ein Auslösesignal angelegt. Eine Ladekapazität 1514 wird geladen, bis die Ladung auf der Ladekapazität 1514 die Durchbruchspannung einer Schottky-Diode 1512 erreicht. Die Laderate wird durch die Widerstände 1510, 1506 und 1508 reguliert. Die Widerstände 1506 und 1508 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die bipolaren Schalter 1520 und 1522 betreibt. Das Auslösesignal schließt den CMOS 1518 über den Widerstand 1516 und verbindet die Impulse zwischen den Elektroden 1526 und 1528. Zwischen die Elektroden 1526 und 1528 ist ein Depolarisationswiderstand 1524 geschaltet, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 1526 und 1528 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen.
Anhand von 16 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 1600 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 1602 und 1604 wird ein Auslösesignal angelegt. Auf die Ladekapazität 1614 wird eine Ladekapazität 1614 geladen. Die Schottky-Dioden 1612 und 1611 können eine Gleichrichtung bereitstellen. Die Laderate wird durch die Widerstände 1610, 1606, 1634 und 1608 reguliert. Die Widerstände 1606 und 1608 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die bipolaren Schalter 1620 und 1622 betreibt. Das Auslösesignal schließt den CMOS 1618 über den Widerstand 1616 und verbindet die Impulse zwischen den Elektroden 1626 und 1628. Die Depolarisationswiderstände 1624 und 1638 sind mit einem Depolarisations-CMOS 1640 zwischen den Elektroden 1626 und 1628 verbunden, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 1626 und 1628 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen.
Anhand von 17 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 1700 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 1702 und 1704 wird ein Auslösesignal angelegt. Auf die Ladekapazität 1714 wird eine Ladekapazität 1714 geladen. Die Schottky-Dioden 1712 und 1711 können eine Gleichrichtung bereitstellen. Die Laderate wird durch die Widerstände 1710, 1706 und 1708 reguliert. Die Widerstände 1706 und 1708 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die bipolaren Schalter 1720 und 1722 betreibt. Das Auslösesignal schließt den Schalter 1718 über den Widerstand 1716, der den Impuls zwischen den Elektroden 1726 und 1728 verbindet. Ein Depolarisationswiderstand 1724 ist mit einem bipolaren Schalter 1730 zwischen den Elektroden 1726 und 1728 verbunden, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 1726 und 1728 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen.
Anhand von 18A zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 1800 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 1802 und 1804 wird ein Auslösesignal angelegt. Auf die Ladekapazität 1814 wird eine Ladekapazität 1814 geladen. Die Schottky-Dioden 1812 und 1811 können eine Gleichrichtung bereitstellen. Die Laderate wird durch die Widerstände 1810, 1806 und 1808 reguliert. Die Widerstände 1806 und 1808 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die CMOS-Schalter 1830, 1832, 1834, 1836, 1838 und 1840 betreibt. Das Auslösesignal schließt die CMOS 1830, 1834 und 1836 und verbindet die Impulse zwischen den Elektroden 1826 und 1828. Zwischen die Elektroden 1826 und 1828 ist ein Depolarisations-CMOS 1842 geschaltet, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 1826 und 1828 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen.
Anhand von 35 zeigt ein Stromlaufplan ein Gewebemodell. Die Depolarisation wird wichtig, da sich das Gewebe wie eine nichtlineare Last verhält, die wie gezeigt modelliert werden kann. Ein Widerstand 3502 ist mit einem Widerstand 3504 parallel zu einer Kapazität 3506 in Reihe. Diese Anordnung ist parallel zu einer zweiten Kapazität 3508. Diese Kapazitäten 3506 und 3508 führen dazu, dass in der Schaltung eine Ladung gespeichert wird, wenn ein intermittierendes Signal angelegt wird, wie es in dem Gewebe, das durch intermittierende Stimulationssignale stimuliert wird, geschieht.
19A ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes einer Mehrzahl drahtloser Mikrotransponder, die überall über die subkutanen Gefäßbetten und Nervus-Terminalis-Felder verteilt sind, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie gezeigt ist, sind über den Bereich, der von dem chronischen Schmerz betroffen ist, subkutan in einem verteilten Muster unter der Haut 1904 eine Mehrzahl unabhängiger drahtloser Mikrotransponder 1908 implantiert. Jeder Mikrotransponder ist in der Nähe und/oder mit einer Schnittstelle mit einem Ast der subkutanen sensorischen Nerven 1901 positioniert, um für diese Nerven eine Elektrostimulation bereitzustellen. In einer Ausführungsform sind nur synchrone Mikrotransponder eingesetzt. In einer anderen Ausführungsform sind nur asynchrone Mikrotransponder eingesetzt. In einer abermals anderen Ausführungsform ist eine Kombination aus synchronen und asynchronen Mikrotranspondern eingesetzt.
Nach dem Einsatz der Mikrotransponder kann durch Positionieren einer HF-Leistungsspule 1902 in der Nähe des Orts, wo die Mikrotransponder implantiert sind, eine Elektrostimulation angelegt werden. Die Parameter für die wirksame Elektrostimulation können von mehreren Faktoren abhängen, einschließlich: der Größe des Nervs oder der Nervenfaser, der/die stimuliert wird, des effektiven Elektroden/Nerv-Schnittstellenkontakts, der Leitfähigkeit der Gewebematrix und der geometrischen Konfiguration der stimulierenden Felder. Während klinische und empirische Studien für herkömmliche Elektrodentechniken einen allgemeinen Bereich geeigneter elektrischer Stimulationsparameter bestimmt haben, unterscheiden sich die Parameter für die Mikroskalenstimulation weit verteilter Felder sensorischer Nervenfelder sowohl in Bezug auf die Stimulationsstromstärken als auch auf die durch diese Stimulation erzielte subjektive sensorische Erfahrung wahrscheinlich wesentlich.
Die Parameter für die effektive wiederholte Impulsstimulation unter Verwendung herkömmlicher Elektrodentechniken werden üblicherweise mit Amplituden im Bereich bis zu etwa 10 V (oder bis zu etwa 1 mA), die bis zu etwa als 1 Millisekunde dauern, für Perioden, die jeweils mehrere Sekunden bis zu einigen Minuten dauern, bis zu etwa 100 Impulse/s wiederholt, berichtet. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine wirksame wiederholte Impulsstimulation mit einer Amplitude von weniger als 100 μA erzielt werden, wobei die Stimulationsimpulse weniger als 100 μs dauern.
19B ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um eine Kopplung mit tiefen Mikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie hier gezeigt ist, führen zwei einfache elektrische Drähte 1903 von der subdermalen/subkutanen Spule 1907 zu der tieferen Stelle, wo ein Feld von Mikrotranspondern 1908 implantiert ist. Das Fädeln der Drähte 1903 durch die Zwischenräume zwischen den Muskeln und der Haut umfasst minimalinvasive Routineeingriffe, die so einfach sind wie das Leiten der Drähte durch eine hypodermale Röhre ähnlich endoskopischen Routineverfahren, die Katheter umfassen. Die minimalen Risiken solcher interstitiellen Drähte 1903 sind umfassend akzeptiert.
Eine tiefe Spule 1905 wird implantiert, um mit dem tief implantierten Feld von Mikrotranspondern 1908 zu koppeln, das sich nach Bedarf zur Behandlung einer Vielzahl klinischer Anwendungen in der Nähe tiefer Ziele der Mikrostimulation wie etwa tiefer peripherer Nerven, Muskeln oder Organe wie etwa der Blase oder des Magens befindet. Die tiefe Spule 1905 wird für maximale Kopplungseffizienz so abgestimmt, dass die Resonanz der externen Spule 1909 auf die unmittelbare Nähe der implantierten Mikrotransponder 1908 ausgedehnt wird. Außer dem Ausdehnen des effektiven Bereichs der Mikrotransponder-1908-Implantate stellt die tiefe Spule 1905 eine weitere drahtlose Verbindung bereit, die die Integrität irgendeiner weiteren Schutzsperre um die Zielstelle erhalten kann. Zum Beispiel kann die tiefe Spule 1905 Mikrotransponder 1908 aktivieren, die innerhalb eines peripheren Nervs eingebettet sind, ohne das Epineurium zu schädigen, das das empfindliche Gewebe in einem Nerv schützt. Um optimale Abstimmung der Übertragungsspulen (z. B. der subdermalen Spule 1907) sicherzustellen, werden zu der subdermalen Spule 1907 ein veränderlicher Kondensator oder andere Abstimmelemente in einem Resonanzabstimmkreis 1911 hinzugefügt, wo sie mit minimalen Risiko einer Gewebeschädigung implantiert werden können.
19C ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um die Kopplung mit tiefen Nervenmikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie hier gezeigt ist, ist eine extraneurale Schnittstellenspule 1905, die in der Nähe (oder mit einer Schnittstelle mit) einer Nervenfaser oder eines Zellhaufens 1901 positioniert ist, über ein einfaches Paar Zuleitungen 1903, die alle Signale und die Leistung, die für den Betrieb der irgendwo in dem Körper implantierten Mikrotransponder 1908 notwendig sind, über den direkt wirksamen Bereich irgendeiner externen Spule 1909 (z. B. Epidermisspule usw.) hinaus übermitteln, mit einer subkutanen Weiterleitungsspule 1907 verbunden. In bestimmten Ausführungsformen wird die subdermale Weiterleitungsspule 1907 für eine maximale drahtlose magnetische Nahfeldkopplung auf die externe Spule 1909 abgestimmt und unmittelbar unter der externen Spule 1909 direkt unter der Oberfläche der Haut 1904 implantiert. Dies ermöglicht ohne Langzeitschädigung für die Haut 1904 und das Risiko einer Infektion, dass die durch die externe Spule 1909 erzeugten HF-Wellen in den Körper eindringen. In anderen Ausführungsformen wird die subdermale Weiterleitungsspule 1907 auf die externe Spule 1909 abgestimmt und subkutan tiefer in das Gewebe implantiert.
20 zeigt ein beispielhaftes Injektionssystem 2000, das eine beschickte Kanüle 2005 und ein Stilett 2003, das durch die Kanüle 2005 geschoben werden kann, umfasst. Um einen Mikrostimulator/Mikrotransponder an einem Körperort sicher einzuführen, ist die Kanüle 2005 quadratisch und mit einem kleinen Durchmesser ausgelegt wie der Intubator mit abgeschrägtem Dilatator, der keine scharfen Kanten aufweist. Die Vorderspitze 2001 der Kanüle 2005 kann eine herausgezogene Kante 2007 enthalten, die beschickte Mikrotransponder 2009 zu einem Zielkörperort führt, wo die Platzierung der Mikrotransponder oder der Anordnung von Mikrotranspondern wahrscheinlich eine Hinabfallplatzierung ist. Die Mikrotransponder werden abgelagert, während sie durch das Stilett 2003 geschoben werden und die Nadel/Kanüle 2005 zurückgezogen wird.
Die Kanüle 2005 kann außerdem die Fähigkeit aufweisen, eine Mikrovorrichtungsanordnung unmittelbar oder während der nächsten 8–10 Tage ohne einen Einschnitt oder eine erneute Einführung zurückzugewinnen.
20 ist eine Veranschaulichung, wie drahtlose Mikrotransponder unter Verwendung einer abgeschrägten rechteckigen Nadel zur subkutanen Injektion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform implantiert werden können. Wie gezeigt ist, ist die Nadel 2005 in der Weise gekrümmt, dass sie an die Querzervixkrümmung angepasst ist (konkav abgeschrägt) und ohne weitere Dissektion quer in den subkutanen Raum über der Basis des betroffenen peripheren Nervengewebes geführt wird. Wenn der Chirurg mit der Technik vertraut wird, beseitigt die schnelle Einführung üblicherweise die Notwendigkeit sogar einer kurzen aktiven Allgemeinanästhesie. Nach der Platzierung der Mikrotransponder 2009 in der Nadel 2005 wird die Nadel 2005 sorgfältig zurückgezogen und die Elektrodenplatzierung und -konfiguration unter Verwendung intraoperativer Tests bewertet. Unter Verwendung eines temporären HF-Senders, der in der Nähe desjenigen Orts platziert wird, wo die Mikrotransponder 1003 implantiert werden, wird eine Elektrostimulation angelegt, sodass der Patient über den Stimulationsort, die Stimulationsstärke und die Gesamtempfindung berichten kann.
21 ist eine Veranschaulichung einer Herstellungsfolge für drahtlose Mikrotransponder vom Spiraltyp in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. In Schritt 2102 wird auf einem Substrat (üblicherweise einem Material auf Pyrex^®-Grundlage, wobei aber andere Materialien ebenfalls verwendet werden können, solange sie mit dem für die Spiralspule verwendeten leitenden Material und mit der besonderen Anwendung, auf die der resultierende Mikrotransponder angewendet wird, kompatibel sind) eine Schicht einer Goldspiralspule galvanisch beschichtet. Als das Leitermaterial wird wegen seiner hohen Leitfähigkeit, seiner Oxidationsbeständigkeit und seiner erwiesenen Fähigkeit, lange Zeitdauern in biologisches Gewebe implantiert zu werden, galvanisch beschichtetes Gold verwendet. Allerdings sollte gewürdigt werden, dass andere leitende Materialien ebenfalls verwendet werden können, solange das Material die von der besonderen Anwendung, auf die die Mikrotransponder angewendet werden, geforderten Leitfähigkeits- und Oxidationsbeständigkeitseigenschaften zeigt. Üblicherweise haben die Goldspiralspulenleiter eine Dicke zwischen näherungsweise 5 μm bis näherungsweise 25 μm.
In einer Ausführungsform nimmt die Goldspiralspule eine erste Konfiguration an, in der der Goldleiter näherungsweise 10 μm breit ist und in der es zwischen den Wicklungen einen Abstand von näherungsweise 10 μm gibt. In einer anderen Ausführungsform nimmt die Goldspiralspule eine zweite Konfiguration an, in der der Goldleiter näherungsweise 20 μm breit ist und in der es zwischen den Wicklungen einen Abstand von näherungsweise 20 μm gibt. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen wird, ist der Umfang der vorliegenden Erfindung aber nicht nur auf diese beispielhaften Goldspiralspulenkonfigurationen beschränkt, sondern umfasst vielmehr irgendeine Kombination aus Leiterbreiten und Wicklungsabstand, die für die besondere Anwendung, auf die die Spule angewendet wird, geeignet ist.
In Schritt 2104 werden die erste Schicht aus Photoresist und die Keimschicht entfernt. In einer Ausführungsform wird die Photoresistschicht unter Verwendung eines herkömmlichen flüssigen Resiststrippers entfernt, um den Photoresist chemisch in der Weise zu verändern, dass er nicht mehr an dem Substrat haftet. In einer anderen Ausführungsform wird der Photoresist unter Verwendung eines Plasmaveraschungsprozesses entfernt.
In Schritt 2106 wird eine Trennschicht aus einem SU-8-Photoresist rotationsbeschichtet und so strukturiert, dass sie jeden Spiralleiter vollständig bedeckt. Üblicherweise hat die SU-8-Schicht eine Dicke von näherungsweise 30 μm. In Schritt 2108 wird auf der SU-8-Trennschicht unter Verwendung eines herkömmlichen Prozesses der Abscheidung aus der Dampfphase (PVD-Prozesses) wie etwa Zerstäuben eine oberste Keimschicht abgelagert. In Schritt 2110 wird auf der obersten Keimschicht und auf der SU-8-Trennschicht eine oberste Schicht aus einer positiven Photoresistbeschichtung strukturiert und in Schritt 2112 wird unter Verwendung eines herkömmlichen Galvanisierungsprozesses eine Schicht aus Platin aufgetragen. In Schritt 2114 werden an der leitenden Platinschicht unter Verwendung von Epoxid ein Chipkondensator und ein RFID-Chip befestigt und durch Drahtkontaktieren die elektrischen Verbindungen hergestellt. In bestimmten Ausführungsformen hat der Kondensator einen Kapazitätsnennwert von bis zu 10.000 Pikofarad (pF).
Es ist möglich, so kleine Mikrotransponder einfach dadurch zu implantieren, dass sie in das subkutane Gewebe injiziert werden. Der Patient kann unter Verwendung einer Lokalanästhesie an der Injektionsstelle in Abhängigkeit von dem Einschnitteintrittspunkt seitlich oder auf dem Bauch positioniert werden. Die subkutanen Gewebe unmittelbar seitlich von dem Einschnitt werden scharf unterhöhlt, um eine Schleife der Elektrode aufzunehmen, die nach der Platzierung und nach dem Tunneln erzeugt wird, um eine Elektrodenwanderung zu verhindern. Eine Tuohy-Nadel ist sanft gekrümmt, um sich an die seitliche hintere Zervixkrümmung anzupassen (konkav abgeschrägt), und wird ohne weitere Dissektion quer in den subkutanen Raum über die Basis der betroffenen peripheren Nerven geführt. Wenn der Chirurg die Technik mühelos beherrscht, beseitigt die schnelle Nadeleinführung üblicherweise die Notwendigkeit selbst einer kurz wirkenden Allgemeinanästhesie. Nach dem Platzieren der Elektrode in der Tuohy-Nadel wird die Nadel zurückgezogen und die Elektrodenplatzierung und -konfiguration unter Verwendung intraoperativer Tests bewertet. Nach der Zuleitungsplatzierung wird unter Verwendung eines temporären HF-Senders an verschiedene ausgewählte Elektrodenkombinationen eine Stimulation angelegt, die ermöglicht, dass der Patient auf dem Operationstisch über den Stimulationsort, die Stimulationsstärke und die Gesamtempfindung berichtet. Auf der Grundlage früherer Erfahrung mit verdrahteten Transpondern sollten die meisten Patienten bei Spannungseinstellungen von 1 bis 4 Volt mit mittleren Impulsbreiten und Frequenzen eine sofortige Stimulation in der ausgewählten peripheren Nervenverteilung berichten. Ein Bericht über brennenden Schmerz oder Muskelziehen sollte den Chirurgen warnen, dass die Elektrode wahrscheinlich entweder zu nahe an der Faszie oder intramuskulär platziert worden ist.
Eine beispielhafte Mikrotransponderanordnung ist vorzugsweise eine Anordnung verknüpfter Mikrotransponder. Die verknüpfte Anordnung ist aus einem Material hergestellt, das die Adsorption und die Haftung an einwachsendem Gewebe verhindert. Ein Vorteil der verknüpften Anordnung ist, dass die Entfernung der Anordnung einfacher als bei unverknüpften Mikrotranspondern ist, die einen umfangreichen Einschnitt an angrenzenden, haftenden Geweben erfordern würde. Das Konzept ist flexibel, da die Anordnung eine verknüpfte Anordnung medizinischer Vorrichtungen umfassen kann.
Die verknüpfte Anordnung kann aus mehreren Materialien hergestellt sein. Beispielhafte Materialien, die für die entfernbare Anordnung geeignet sind, enthalten festes Silikon, poröses Silikon (sofern die Porengröße das Zelleneinwachsen nicht fördert) und SU-8 (falls die Mikrotransponderanordnung in einer Streifenform hergestellt ist). Falls das Material, aus dem die Anordnung besteht, an eingewachsenem Gewebe haften kann, kann es eine Oberflächenbeschichtung erhalten, um der Haftung an eingewachsenem Gewebe zu widerstehen. Beispiele generischer oder kommerzieller Materialien, die zum Verhindern der Gewebehaftung an der Anordnung verwendet werden können, enthalten PEG (Polyethylenglycol), Greatbatch Biomimetic Coating ( US-Patent 6.759.388 B1 ) und Trillium Biosurface von Medtronic. PGE ist ein sehr generisches Polymer, das der Zellen/Protein-Haftung widersteht.
Die Biokompatibilität der Anordnung ist sehr wichtig. Die verknüpfte Anordnung kann eine Beschichtung in Form einer Monoschicht oder einer dünnen Schicht aus biokompatiblem Material enthalten. Vorteile, die Beschichtungen bieten, enthalten die Fähigkeit zum Verknüpfen von Proteinen mit der Beschichtung. Die verknüpften Proteine können beschränken, welche Zelltypen an der Anordnung haften können. Die Beschichtung kann die Proteinadsorption verhindern und erhöht die Größe der Vorrichtung nicht wesentlich. Beschränkungen enthalten die Unfähigkeit zum Lagern von Proteinen für die Langzeitfreisetzung, um diffusionsfähige Proteine zu verwenden oder Gradienten zu erzeugen, zur festen Integration mit dem umgebenden Gewebe und zu fördern, dass Zellen Implantate umgeben oder die Narbenbildung mildern.
Poröse 3D-Materialien sollen das Zelleneinwachsen und die Zellenorganisation fördern. Das poröse 3D-Material kann als ein Puffer zwischen dem Gewebe und Mikrotranspondern wirken, um eine Reaktionsmikrobewegung zu verhindern. Beschränkungen enthalten die Schwierigkeit, die Vorrichtung zu entfernen, wenn Gewebe integriert worden ist, und die Möglichkeit, dass die Größe des Implantats deutlich erhöht wird.
Um das Lokalisieren der Anordnung während der Entfernung zu erleichtern, kann die Anordnung markiert werden. Dies kann einen Marker enthalten, der global an der oder in die Vorrichtung inkorporiert ist. Ein Fluoreszenzmarker, der dann unter geeigneten Lichtquellen durch die Haut sichtbar wird, ist eine akzeptable Technik, oder es kann ein einfaches Chromogen sein.
Die Anordnung von Mikrotranspondern wird während des Herstellungsprozesses in das Injektionssystem beschickt. 22 zeigt ein Beispiel des Vorladens der Mikrotransponderanordnung 2203 in die Kanüle 2201 mit oder ohne die Befestigung des Stiletts 2205. 23 zeigt ein weiteres Beispiel eines vorgepackten Injektionssystems, bei dem ein Stilett 2303 an einer spritzenartigen Vorrichtung befestigt ist, bei der ein Griffhalter 2309, eine Feder 2307 und ein Griff 2305 für die Injektion vorhanden sind. Die gesamte Packung ist sterilisiert. Das vorbeschickte Zufuhrsystem kann ein Einwegsystem sein und nur einmal verwendet werden. Nachdem der Herstellungsprozess abgeschlossen ist, ist die Anordnung 2301 nach Entfernen aus der Verpackung für die Implantation bereit.
Die innere Druckfeder 2307 verhindert, dass das Injektionssystem die Anordnung während des Versands und der Handhabung versehentlich abgibt. Um die versehentliche Abgabe zu verhindern und den Schutz zu verschärfen, kann eine Nadelkappe verwendet werden.
24(a) zeigt ein vorbeschicktes Injektionssystem mit einer entspannten Feder. 24(b) zeigt, dass der Griff 2413 nach Einführen der Nadel/Kanüle 2405 in das Gewebe geschoben wird, wobei die Feder 2415 zusammengedrückt wird und das Stilett 2403 die Mikrotransponderanordnung 2401 in das Gewebe schiebt. Nach der Injektion in das Gewebe wird der Griffhalter 2409 zum Zurückziehen der Kanüle 2405 verwendet, wobei die Injektionsanordnung in dem Gewebe verbleibt. 25 zeigt ein beispielhaftes Aussehen des Injektionssystems unmittelbar nach dem Mikrotransponderausstoß.
Die Materialien für die Konstruktion des Injektionssystems sind biokompatibel, wobei z. B. die Kanüle und das Stilett rostfreier Stahl sein können und der Griff und der Griffhalter Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonat oder Polyurethan sein können. Das Stilett kann ebenfalls aus biokompatiblen Kunststoffen hergestellt sein. Die Sterilisation kann in Übereinstimmung mit der Standard-GMP-Prozedur durchgeführt und überprüft werden, die von der FDA für die beabsichtige Produktionsumgebung, für die beabsichtigen Prozesse und für die beabsichtigten Zwecke gefordert wird.
Während des Vorbeschickungsprozesses müssen die Kanüle und das Stilett möglicherweise aus einem nutzerspezifischen extrudierten Material hergestellt werden, sodass es zwischen der Anordnung und den Wänden der Kanüle beschränkten Raum gibt. Um die Reibung zwischen der Anordnung und der Kanüle zu verringern, kann ein biokompatibles Gleitmaterial wie etwa Polyethylenglycol (PEG) verwendet werden.
Die Fremdkörperreaktion (FBR) ist eine der Hauptausfallarten für elektrische Implantate. Im Allgemeinen wird diese Reaktion durch die Adsorption und Denaturierung von Proteinen an dem implantierten Substrat, gefolgt von der Aktivierung von neutrophilen Granulozyten und Makrophagen, ausgelöst. Makrophagen, die das Implantat nicht durch Phagozytose abbauen können, beginnen zu verschmelzen, um Fremdkörperriesenzellen zu bilden, die freie Radikale freisetzen, die die implantierte Vorrichtung schädigen können. Häufig folgt darauf die Bildung einer Faser- oder Glianarbe, die die Vorrichtung kapselt und sie von dem Zielgewebe trennt.
Es ist gezeigt worden, dass sowohl poröse Gerüstmaterialien als auch eine nichtfaulende Beschichtung die Wirts-FBR verringern können. Für diesen Zweck sind eine Mehrzahl einzigartiger Materialien und Entwürfe getestet worden. Es ist erwünscht, nicht nur die FBR zu verringern, sondern auch den engen Kontakt zwischen den implantierten Vorrichtungen und den Zielgeweben zu fördern. Der Hauptnachteil bei früheren Strategien, die die Gewebeintegration mit Implantaten fördern, ist, dass sie nur durch Ausschneiden von tatsächlichem Gewebe entfernt werden konnten. Diese Anmeldung offenbart einen neuen Entwurf, um sowohl die Gewebeintegration zu fördern als auch die Entfernung von Vorrichtungen im Fall eines Ausfalls, einer Patientenparanoia oder des Abschlusses der Therapie zu ermöglichen.
Wie in 26 und 27 gezeigt ist, können zu diesem Zweck eine Mehrzahl einzelner Mikrotransponder 2605 durch ein haltbares, nichtfaulendes Material, z. B. SU8, miteinander verknüpft werden, um eine Anordnung und einen Kernstreifen 2603 zu bilden, wobei die Oberfläche mit einem gleitfähigen, die Proteinabsorption verhinderten ”Tarnkappen”-Material beschichtet wird. Der Kernstreifen wird daraufhin in ein poröses Gerüst 2601 eingebettet. Das Kernmaterial wird aus einem Material hergestellt (oder mit ihm beschichtet), das die Haftung mit dem Gerüst und das Einwachsen von Gewebe minimiert. Für das Gerüst, das in der Weise ausgelegt ist, dass es sowohl die FBR minimiert als auch das Eindringen von Endothelialzellen und Neuraxonen fördert, wird ein biokompatibles Material verwendet, das das Wachstum von umgebendem Gewebe bis zu den implantierten Vorrichtungen und zu dem freiliegenden SU8 fördert. Durch Trennen des Gewebeintegrationsgerüstbildung von dem festen Kern kann die Entfernung der tatsächlichen Vorrichtungen einfach dadurch ausgeführt werden, dass ein Einschnitt vorgenommen wird, der das Ende des Kerns freilegt, das ergriffen wird und daraufhin aus dem Gerüst herausgeschoben wird.
In 28 und 29 ist eine weitere Ausführungsform der Mikrotransponderanordnung gezeigt. Der Kernstreifen 2803 ist ein fester Streifen, der eine eingebettete Anordnung einzelner Mikrotransponder enthält, wobei die obenliegende und die untenliegende Elektrode der Mikrotransponder durch ”Fenster” 807 freiliegen. Die Elektrodenoberflächen und der Streifen können mit einem gleitfähigen, die Proteinabsorption verhindernden ”Tarnkappen”-Material beschichtet sein. Der Kernstreifen wird daraufhin in ein poröses Gerüst/eine poröse Matrix 2801 eingebettet, sodass die Gerüstbildung in die ”Fenster” verläuft. Es kann ein anderes haltbares und biegsameres Material als SU8 verwendet werden und die eingebetteten Mikrotransponder können besser geschützt werden. Die Elektroden der Mikrotransponder 2805 können vollständig von Proteinen/Geweben isoliert werden, die Ionen in der Lösung aber weiter beeinflussen.
Andere für Anwendungen wie etwa die Hirnnervstimulation geeignete Entwürfe (die auf periphere Nerven allgemein angewendet werden können) können ebenfalls angenommen und angepasst werden. Ein in 30 gezeigter Entwurf besteht aus einer biegsamen Spirale, die auf der Innenoberfläche freiliegende Mikrotransponder enthält, die in einer Weise angeordnet sind, dass alle Spulen parallel zu der darüber liegenden Haut liegen. Die Anordnung von Mikrotranspondern kann verknüpfte Elektroden aufweisen, sodass sie als ein einzelner Stimulator wirken, um die Stimulation um den gesamten Umfang des Nervs zu maximieren. Die Größen der Mikrotransponder können in quadratischen Formfaktoren der Größen (Mikrometer) wie etwa 500 × 500; 1000 × 1000; 2000 × 2000, in rechteckigen Formfaktoren der Größen (Mikrometer) wie etwa 200 × 500; 250 × 750; 250 × 1000 geformt sein.
Anhand von 31 zeigt ein Blockschaltplan einen einzeln adressierbaren drahtlosen Mikrotransponder 3100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Der einzeln adressierbare drahtlose Mikrotransponder 3100 kann üblicherweise einen resonanten Empfänger 3102 enthalten. Der resonante Empfänger 3102 kann eine Induktivitäts-Kapazitäts-Schaltung (LC-Schaltung) wie etwa ein Parallelschwingkreis sein. Der resonante Empfänger 3102 kann mit einem adressierbaren Treiber 3104 verbunden sein. Der adressierbare Treiber 3104 kann Leistung, Anweisungen und/oder Adresseninformationen von dem resonanten Empfänger 3102 empfangen. Der adressierbare Treiber 3104 kann Anweisungen und/oder Adresseninformationen von einer anderen externen Quelle als von dem resonanten Empfänger 3102 empfangen. Der adressierbare Treiber 3104 kann in Übereinstimmung mit den durch den adressierbaren Treiber 3104 empfangenen Adresseninformationen einen elektrischen Strom durch die Elektroden 3106 liefern. Der Durchgang des elektrischen Stroms zwischen den Elektroden 3106 stimuliert das Gewebe 3114 in der Nähe der Elektroden 3106.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist der einzeln adressierbare drahtlose Mikrotransponder 3100 in menschliches Gewebe 3114 unter einer Hautschicht 3112 eingebettet. Eine resonante Leistungsquelle 3108 kann so abgestimmt werden, dass ihre elektromagnetische Energie bei einer Frequenz, die in dem resonanten Empfänger 3102 des einzeln adressierbaren drahtlosen Mikrotransponders 3100 Leistung erzeugt, in Resonanz ist. Ein Adressierungssteuermodul 3110 kann mit der resonanten Leistungsquelle 3108 kommunikationstechnisch verbunden sein und kann adressierte Anweisungen für die resonante Leistungsquelle 3108 zur Weiterleitung zu dem resonanten Empfänger 3102 bereitstellen. Die Adressierungssteuerung 3110 kann direkt mit dem adressierbaren Treiber kommunizieren.
Anhand von 32 zeigt ein Blockschaltplan ein adressierbares drahtloses Mikrotranspondersystem 3200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Ein Adressierungssteuermodul 3202 bestimmt Anweisungen für jeden der implantierten Mikrotransponder 3216, 3218, 3220, 3222, 3224, 3226, 3228 und 3230. Die Anweisungen werden in Verbindung mit den richtigen Mikrotransponderadressen zu einer oder zu mehreren resonanten Quellen 3204, 3206, 3208, 3210 und 3212 in der Nähe der adressierten Mikrotransponder 3216, 3218, 3220, 3222, 3224, 3226, 3228 und 3230 übermittelt. Zum Beispiel bestimmt das Adressierungssteuermodul 3202, dass ein Stimulationsimpuls vom Mikrotransponder 3222 mit einer Adresse = 003 zu senden ist. Das Adressierungssteuermodul 3202 kann eine Anweisung für die resonante Quelle C 3208 zum Bereitstellen eines Signals, das die Adresse = 003 enthält, senden. Obgleich die Mikrotransponder 3220 und 3224 ausreichend nahe bei der aktivierten resonanten Quelle C 3208 sein können, erzeugt nur der Mikrotransponder 3222 mit einer Adresse = 3 den Stimulationsimpuls.
Anhand von 33 zeigt ein Blockschaltplan einen adressierbaren Mikrotransponder 3300. Ein Einheitsresonator 3302 empfängt an einen Demodulator 3304 ausgegebene Resonanzenergie. Der Demodulator 3304 entscheidet die Dateninhaltsausgabe an eine Steuerschaltung 3308. Die Steuerschaltung 3308 verwendet Adressierungsdaten 3306 zum Filtern von an einen Stimulationstreiber 3310 ausgegebenen Stimulationsanweisungen. Der Stimulationstreiber 3310 gibt einen Stimulationsimpuls an eine Elektrode 3312 aus.
Anhand von 34 zeigt ein Blockschaltplan ein adressierbares Mikrotranspondersystem 3400. Ein Resonator 3402 sendet in Übereinstimmung mit Anweisungen, die durch eine Steuerung 3404 bereitgestellt werden, Resonanzenergie. Die Mikrotransponder 3406, 3408, 3410, 3412, 3416, 3418, 3420, 3422, 3424 und 3426 können in adressierbaren Gruppen angeordnet sein. Zum Beispiel können die Mikrotransponder 3406, 3408, 3410 und 3412 eine erste Gruppe bilden, die durch eine Gruppenadresse adressierbar ist. Die Mikrotransponder 3414, 3416, 3418 und 3420 können eine zweite Gruppe bilden, die durch eine zweite Gruppenadresse adressierbar ist. Die Mikrotransponder 3422, 3424 und 3426 können eine dritte Gruppe bilden.
Anhand von 36 ist eine drahtlose Mikroimplantatplattform 3600 gezeigt. Die Plattform 3600 hält an einem Ende der Plattform 3600 und üblicherweise sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite Oberflächenelektroden 3602. Ein LC-Resonanzkreis ist mit einer Spiralmikrospule 3604 und mit einer Kapazität 3606 gebildet. Die Gleichrichterdioden 3608 sind zwischen dem Resonanzkreis und den Elektroden 3602 positioniert. Die Oberflächenelektroden 3602 können für die Nervenstimulation oder für irgendeine andere geeignete Verwendung verwendet werden.
Anhand von 37 ist eine drahtlose Mikroimplantatplattform 3700 gezeigt. Die Plattform enthält an einem Ende der Plattform 3700 einen ASIC-Sockel 3710. Ein LC-Resonanzkreis ist mit einer flachen Spiralmikrospule 3704 und mit einer Kapazität 3706 gebildet. Die Gleichrichterdioden 3708 können zwischen dem Resonanzkreis und den Elektroden 3702 positioniert sein.
Anwandlungen und Änderungen
Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, können die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen innovativen Konzepte über einen weiten Bereich von Anwendungen abgewandelt und geändert werden, sodass der Umfang des patentierten Gegenstands nicht auf irgendeine der spezifischen beispielhaften gegebenen Lehren beschränkt ist. Er soll alle solche Alternativen, Abwandlungen und Änderungen, die in dem Erfindungsgedanken und weiten Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, umfassen.
Obgleich die vorliegenden Ausführungsformen in der Weise beschrieben worden sind, dass sie zahlreiche Merkmale und Vorteile schaffen, könnten sie z. B. als eine mit einem Kondensator und mit einem Gleichrichter verbundene Spule minimale Transponderschaltungen enthalten.
Unmittelbar nach dem Gleichrichterelement 318 kann eine Spannungserhöhungsschaltung eingefügt sein, um die für die Stimulation und den Betrieb der integrierten Elektronik verfügbare Versorgungsspannung über die Grenzen derjenigen, die durch eine miniaturisierte LC-Schwingkreisschaltung erzeugt werden könnte, hinaus zu erhöhen. Die Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen LC-Bauelemente, die eine zu kleine Spannung, z. B. weniger als 0,5 Volt, erzeugen können, Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen.
Beispiele hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen unter Verwendung von Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert. Allerdings kann selbstverständlich irgendein Typ einer herkömmlichen hocheffizienten Spannungserhöhungsschaltung in dieser Kapazität genutzt werden, solange sie die von der besonderen Anwendung, auf die der Mikrotransponder angewendet wird, geforderte Spannung erzeugen kann.
Während die Mikrotransponder innerhalb der Kanüle sind, brauchen sie nicht physikalisch verknüpft zu sein und können bei niedriger Temperatur wie etwa um 40 C gelagert werden; die physikalisch verknüpfte Anordnung kann nach der Injektion durch ein biokompatibles gelartiges Material wie etwa Matrigel^TM (ein Produkt der BD Biosciences, Inc) gebildet werden, das erstarrt, wenn es höherer Temperatur wie etwa der Körpertemperatur ausgesetzt wird, wobei der Raum zwischen jedem Mikrotransponder durch die Schubgeschwindigkeit eingestellt werden kann.
Die Form der Kanüle, die Breite, die Dicke und die Länge variieren für verschiedene Zwecke und klinische Verwendungen, wobei die Kanüle z. B. für die tiefe Gewebeinjektion aus einem festeren Material mit einem schärferen Rand mit einem lang verlängerten Körper hergestellt sein kann.
Zum Beispiel können die verknüpften Mikrotransponder in einer Ausführungsform eher als ein lang gestreckter Streifen sowohl longitudinal als auch quer verknüpft werden, um eine geometrische Form zu bilden. Die Formen können Quadrate, Sechsecke, Rechtecke, Ovale und Kreise enthalten.
Die Anordnung kann außerdem auf einem einzelnen Substrat gebildet werden, wobei vorübergehend eine Kette oder Gruppe von Anordnungen konstruiert wird, um eine einzelne integrierte Struktur zu bilden. Außerdem kann es möglich sein, unter Verwendung einer Monofilleitung verknüpfte Anordnungen wie etwa einen Strang von Anordnungen zu konstruieren.
Eine solche spezifische Änderung verzichtet auf die subdermale/äußere Übertragungsspule, um eine Dreispulen-Leistungserzeugungsanordnung zu verwenden. Die Leistung von der externen Spule würde an die subkutane/innere Übertragungsspule übertragen, die die Mikrotranspondermikrospule mit Leistung versorgen würde. Die Schnittstelle zwischen den zwei Übertragungsspulen kann Hochfrequenz-, Niederfrequenz- oder Gleichstromleistung umfassen. Die verdrahtete Verbindung zwischen den zwei Übertragungsspulen kann üblicherweise koaxial oder eine erdsymmetrische Leitungsverbindung sein. Die externe Spule und die subdermale/äußere Übertragungsspule können parallele Spulen auf der Hautoberfläche umfassen. Ferner kann es mehrere interne Treiber für die Leistungsversorgung der Mikrotransponder geben. Die Konfiguration kann die räumliche Auflösung nutzen. Schließlich ist die beschriebene Ausführungsform eine einzelne Leistungsübertragung durch eine interne Gewebegrenze, während sich die Erfindung ebenfalls auf eine doppelte durch zwei interne Grenzen oder potentiell mehr erstreckt.
Außerdem ist es in der Erfindung möglich, die Leistungsquelle zu ändern. Die Verbindung zwischen der subdermalen Spule (oder äußeren Übertragungsspule) und der subkutanen Spule (oder inneren Übertragungsspule) braucht nicht notwendig eine Verbindung bei der Resonanz-HF-Frequenz aufzuweisen. In alternativen Ausführungsformen wird betrachtet, dass diese Leistungsübertragungsverbindung Gleichstrom oder Wechselstrom mit einer niedrigeren Frequenz als HF oder mit einer nichtresonanten Wechselstrom-Frequenz der Mikrotranspondermikrospulen sein kann. Falls die Verbindung Gleichstrom ist, wäre in der äußeren Übertragungsspulenschaltungsanordnung eine Leistungsumsetzungsstufe enthalten, um die empfangene HF-Leistung in Gleichstrom umzusetzen. Dies kann ganz ähnlich wie bei der Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzung sein, die normalerweise zum Aufladen des Speicherkondensators für Stimulationsimpulse verwendet wird. In diesem Fall müsste die innere Übertragungsspule einen Oszillator derselben Sorte enthalten oder mit ihm kombiniert sein, um aus der empfangenen Gleichstromleistung ein Wechselstromsignal (für die drahtlose Kopplung) zu erzeugen. Eine ähnliche Anpassung wird verwendet, falls das Verbindungsglied bei einer niedrigeren Wechselstromfrequenz an einer nichtresonanten Wechselstromfrequenz arbeitet, wobei eine Umsetzerschaltung ein Wechselstromsignal erzeugt, das mit den Mikrotransponder-Mikrospulen und -Leistungsschaltungen kompatibel ist.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationssystem geschaffen, das umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform ansteuert, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationssystem geschaffen, das umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls intermittierend ansteuert; wobei der Stimulationstreiber eine Quellimpedanz aufweist, die weniger als die Hälfte der Größe der Impedanz ist, die bei den Elektroden gesehen wird, wenn der Impuls auf die Hälfte seiner Spitzenspannung gestiegen ist.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationssystem geschaffen, das umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls intermittierend ansteuert; wobei der Impuls nach der Spitze davon näherungsweise in Übereinstimmung mit einer Zeitkonstanten abfällt; wobei der Stimulationstreiber den Impuls in der Weise ansteuert, dass er eine Anstiegszeit aufweist, die weniger als die Hälfte der Zeitkonstanten ist.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird eine Stimulation geschaffen, die umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls intermittierend ansteuert; wobei der Impuls eine Form aufweist, die für die Übertragung von Energie durch einen Reihenkondensator optimiert ist.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren für die Nervenstimulation geschaffen, wobei das Verfahren umfasst: Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationsverfahren geschaffen, das umfasst: intermittierendes Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls durch einen Stimulationstreiber; wobei der Stimulationstreiber eine Quellimpedanz aufweist, die weniger als die Hälfte der Größe der Impedanz ist, die bei den Elektroden gesehen wird, wenn der Impuls auf die Hälfte seiner Spitzenspannung gestiegen ist.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationsverfahren geschaffen, das umfasst: intermittierendes Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls; wobei der Impuls nach einer Spitze davon näherungsweise in Übereinstimmung mit einer Zeitkonstanten abfällt; wobei der Impuls eine Anstiegszeit aufweist, die weniger als die Hälfte der Zeitkonstanten beträgt.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationsverfahren geschaffen, das umfasst: intermittierendes Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls; wobei der Impuls eine Form aufweist, die für die Übertragung von Energie durch einen Reihenkondensator optimiert ist.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen werden ein Stimulationssystem und -verfahren geschaffen, die einen Stimulationstreiber enthalten, der Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform ansteuert, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
Die folgenden Anmeldungen können zusätzliche Informationen und alternative Abwandlungen enthalten: Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-29P, lfd. Nr. 61/088.099, eingereicht am 12.8.2008 und mit dem Titel ”In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally-Invasive Wireless Implants; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-30P, lfd. Nr. 61/088.774, eingereicht am 15.8.2008 und mit dem Titel ”Micro-Coils to Remotely Power Minimally Invasive Microtransponders in Deep Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-31P, lfd. Nr. 61/079.905, eingereicht am 8.7.2008 und mit dem Titel ”Microtransponders with Identified Reply for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-33P, lfd. Nr. 61/089.179, eingereicht am 15.8.2008 und mit dem Titel ”Addressable Micro-Transponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-36P, lfd. Nr. 61/079.004, eingereicht am 8.7.2008 und mit dem Titel ”Microtransponder Array with Biocompatible Scaffold”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-38P, lfd. Nr. 61/083.290, eingereicht am 24.7.2008 und mit dem Titel ”Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-39P, lfd. Nr. 61/086.116, eingereicht am 4.8.2008 und mit dem Titel ”Tintinnitus Treatment Methods and Apparatus”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-40P, lfd. Nr. 61/086.309, eingereicht am 5.8.2008 und mit dem Titel ”Wireless Neurostimulators for Refractory Chronic Pain”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-41P, lfd. Nr. 61/086.314, eingereicht am 5.8.2008 und mit dem Titel ”Use of Wireless Microstimulators for Orofacial Pain”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-42P, lfd. Nr. 61/090.408, eingereicht am 20.8.2008 und mit dem Titel ”Update: In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally-Invasive Wireless Implants”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-43P, lfd. Nr. 61/091.908, eingereicht am 26.8.2008 und mit dem Titel ”Update: Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-44P, lfd. Nr. 61/094.086 eingereicht am 4.9.2008 und mit dem Titel ”Microtransponder MicroStim System and Method”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-28, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Transponder Systems and Methods”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-30, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Transfer Coil Architecture”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-31, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Driver with Charge Balancing”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-32, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”A Biodelivery System for Microtransponder Array”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-46, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implanted Driver with Resistive Charge Balancing”; und Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-47, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Array of Joined Microtransponders for Implantation”, wobei diese hier sämtlich durch Literaturhinweis eingefügt sind.
Nichts in der Beschreibung in der vorliegenden Anmeldung soll so gelesen werden, dass es bedeutet, dass irgendein bestimmtes Element, irgendein bestimmter Schritt oder irgendeine bestimmte Funktion ein wesentliches Element ist, das in dem Anspruchsumfang enthalten sein muss: DER UMFANG DES PATENTIERTEN GEGENSTANDS IST LEDIGLICH DURCH DIE ZULÄSSIGEN ANSPRÜCHE DEFINIERT. Darüber hinaus soll sich keiner dieser Ansprüche auf den Paragraphen sechs der 35 USC, Abschnitt 112, berufen, es sei denn, dass auf die genauen Wörter ”Mittel zum” ein Partizip folgt.
Die Ansprüche wie eingereicht sollen so umfassend wie möglich sein und KEIN Gegenstand ist absichtlich aufgebeben, dediziert oder fallengelassen worden.
Zusammenfassung
Ein Stimulationssystem und ein Verfahren enthalten einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform ansteuert, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6759388 B1 [0131]

Claims

Stimulationssystem, das umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform ansteuert, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
System nach Anspruch 1, bei dem die mehr als 90% der Gesamtenergie des Impulses übertragen werden, bevor 10% 3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
System nach Anspruch 1, bei dem das Stimulationssystem implantierbar ist.
System nach Anspruch 1, bei dem das Stimulationssystem ein Neurostimulationssystem ist.
Stimulationssystem, das umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls intermittierend ansteuert; wobei der Stimulationstreiber eine Quellimpedanz aufweist, die weniger als die Hälfte der Größe der Impedanz ist, die bei den Elektroden gesehen wird, wenn der Impuls auf die Hälfte seiner Spitzenspannung gestiegen ist.
Stimulationssystem, das umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls intermittierend ansteuert; wobei der Impuls nach der Spitze davon näherungsweise in Übereinstimmung mit einer Zeitkonstanten abfällt; wobei der Stimulationstreiber den Impuls in der Weise ansteuert, dass er eine Anstiegszeit aufweist, die weniger als die Hälfte der Zeitkonstanten ist.
Stimulation, die umfasst: einen Stimulationstreiber, der Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls intermittierend ansteuert; wobei der Impuls eine Form aufweist, die für die Übertragung von Energie durch einen Reihenkondensator optimiert ist.
Verfahren für die Nervenstimulation, wobei das Verfahren umfasst: Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden mit einer Impulsform, die mehr als 2/3 der Gesamtenergie des Impulses sendet, bevor 1/3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem mehr als 90% der Gesamtenergie des Impulses übertragen werden, bevor 10% 3 der Gesamtdauer des Impulses verstrichen sind.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Implantieren der Bioschnittstellenelektroden umfasst.
Stimulationsverfahren, das umfasst: intermittierendes Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls durch einen Stimulationstreiber; wobei der Stimulationstreiber eine Quellimpedanz aufweist, die weniger als die Hälfte der Größe der Impedanz ist, die bei den Elektroden gesehen wird, wenn der Impuls auf die Hälfte seiner Spitzenspannung gestiegen ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Implantieren der Bioschnittstellenelektroden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Gewebe Nervengewebe ist.
Stimulationsverfahren, das umfasst: intermittierendes Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls; wobei der Impuls nach einer Spitze davon näherungsweise in Übereinstimmung mit einer Zeitkonstanten abfällt; wobei der Impuls eine Anstiegszeit aufweist, die weniger als die Hälfte der Zeitkonstanten beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Impulse periodisch angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Empfangen von Impulsenergie von einer induktiv gekoppelten Spule umfasst.
Stimulationsverfahren, das umfasst: intermittierendes Ansteuern von Bioschnittstellenelektroden, die mit Gewebe in Kontakt stehen, mit einem Impuls; wobei der Impuls eine Form aufweist, die für die Übertragung von Energie durch einen Reihenkondensator optimiert ist.
Stimulationsverfahren nach Anspruch 11, das ferner das Implantieren der Bioschnittstellenelektroden umfasst.
Stimulationsverfahren nach Anspruch 11, das ferner das Empfangen von Energie von einem induktiv gekoppelten Parallelschwingkreis umfasst.
Stimulationsverfahren nach Anspruch 19, bei dem das Gewebe Nervengewebe ist.