ES2623779T3 - Dispositivo para controlar la carga eléctrica de electrodos de estimulación - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para estimular células tisulares vivas o nervios vivos a través de impulsos de estimulación aislados o repetidos, mediante unos electrodos de estimulación (6, 7) y al menos un contraelectrodo (7), en el que los electrodos de estimulación (6, 7) y el, al menos un, contraelectrodo (7) están en contacto con células nerviosas vivas o con tejido vivo (8, 12), que se estimula a través de los impulsos de estimulación de los electrodos de estimulación (6, 7) y del al menos un contraelectrodo (7), caracterizado porque el dispositivo comprende un circuito eléctrico (1, 2, 3, 4, 5) que regula la tensión eléctrica o la carga eléctrica en los electrodos de estimulación (6, 7) y en el al menos un contraelectrodo (7) en función de la tensión eléctrica entre los electrodos de estimulación (6, 7) y el al menos un contraelectrodo (7), para reducir o compensar desequilibrios de cargas eléctricas en los electrodos de estimulación (6, 7) y en el al menos un contraelectrodo (7).
Description
por igual, un electrodo de estimulación recibe una tensión o carga eléctrica aproximadamente sólo un 1,8% del tiempo de funcionamiento del sistema de estimulación. Incluso si la repartición de la activación de los electrodos de estimulación no se realiza por igual, predomina en todo caso el tiempo, con aproximadamente un 90% del tiempo de funcionamiento del sistema de estimulación, en el que el electrodo se halla en funcionamiento en
5 vacío o está abierto, es decir que no recibe una tensión o carga eléctrica.
Durante este tiempo, el capacitor Cg mostrado en la Figura 2 puede cargarse con la corriente de fuga lfuga que fluye por la fuente de tensión UFUGA. En este contexto, se parte de que la resistencia Rg mostrada en la Figura 2 es de aproximadamente 10 Mohmios y la tensión U12 entre los puntos nodales eléctricos de la Figura 2 no debe sobrepasar aproximadamente los 200 mV. Para evitar los efectos desventajosos arriba mencionados, lfuga
10 debe ser < 20 nA. Si el condensador Cg se descarga mientras tanto, la corriente de fuga lfuga puede ser correspondientemente mayor. Si, por el contrario, la resistencia fuese infinitamente grande, lfuga debería ser igual a 0 para garantizar un funcionamiento debido del dispositivo según la invención.
En el caso de una estimulación, se parte de una corriente de impulso de estimulación de como máximo 1 mA. Una divergencia de un 0,01% corresponde entonces a una corriente continua de 100 nA. Si el electrodo se
15 estimula como máximo un 10% del tiempo, el resultado es una corriente continua de 10 nA. Esto significa que, sin una compensación de carga entre los impulsos de estimulación, debe realizarse un equilibrio de carga o una compensación de carga entre los electrodos de estimulación aproximadamente del mismo orden de magnitud.
No existe posibilidad de medir o vigilar directamente la tensión U12 entre el primer punto nodal eléctrico P1 y
20 el segundo punto nodal eléctrico P2, ya que en una medición de la tensión total U12 también se miden caídas de tensión a través del electrólito 11 y el tejido retiniano 12. Por tanto, una medida de la tensión o del potencial residual entre el primer punto nodal eléctrico P1 y el segundo punto nodal eléctrico P2 es posible por de pronto sólo en los momentos en los que precisamente no tiene lugar ninguna estimulación en los electrodos de estimulación 6, 7, esto es cuando la medida se realiza casi sin corriente.
25 Como se desprende del esquema equivalente mostrado en la Figura 3, puede introducirse opcionalmente una resistencia de protección RS que esté conectada por una parte al electrodo 6 y por otra parte al contraelectrodo 7; las conexiones de la resistencia de protección RS están representadas con líneas de unión en trazos. Esta resistencia de protección RS puede estar aproximadamente en un intervalo de 100 kohmios y, en caso de un desequilibrio de la carga eléctrica entre los electrodos de estimulación 6, 7 de aproximadamente un 1%, sería
30 suficiente para descargar el condensador Cg entre las fases de estimulación.
Adicional o alternativamente, existe también la posibilidad de descargar el condensador Cg entre los electrodos de estimulación 6, 7 cortocircuitando el electrodo 6 con el contraelectrodo 7. Esto podría realizarse por ejemplo entre dos impulsos de estimulación cortocircuitando el electrodo 6 con el contraelectrodo 7 durante aproximadamente 3 ms. Sin embargo, para ello debe observarse que durante este tiempo de la descarga
35 mediante un cortocircuito de un electrodo con su contraelectrodo no se estimule ningún electrodo vecino que se halle cerca de los electrodos de estimulación cortocircuitados.
La presente invención se ha explicado solamente mediante un ejemplo de aplicación por medio del modelo de electrodos y del esquema equivalente en relación con un sistema de estimulación de retina para la aplicación a un ojo humano. Por supuesto, el dispositivo según la invención definido por las reivindicaciones, así como el
40 procedimiento según la invención, pueden aplicarse también en otros sistemas de estimulación.
Lista de símbolos de referencia
1 Generador de impulsos 2 Fuente de corriente/tensión 3 Inyector de carga
45 4 Comparador 5 Medidor de carga o tensión 6 Electrodo de estimulación 7 Electrodo de estimulación o contraelectrodo 8 Tejido vivo o nervios vivos
50 9 Contacto de conmutación 10 Contacto de conmutación 11 Electrólito 12 Retina 13 Capa límite entre el electrodo de estimulación 6 y el electrólito 11
55 14 Contacto de conmutación
OBJETOS
1. Dispositivo para estimular células tisulares vivas o nervios vivos a través de impulsos de estimulación aislados o repetidos, mediante unos electrodos de estimulación (6, 7), en el que los electrodos de estimulación (6, 7) están en contacto con células nerviosas vivas o con tejido vivo (8, 12), que se estimula a través de los
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impulsos de estimulación de los electrodos de estimulación (6, 7), caracterizado porque el dispositivo comprende un circuito eléctrico (1, 2, 3, 4, 5), que regula la tensión eléctrica o la carga eléctrica en los electrodos de estimulación (6, 7) en función de la tensión eléctrica entre los electrodos de estimulación (6, 7) y reduce o compensa desequilibrios de cargas eléctricas en los electrodos de estimulación (6, 7).
5 2. Dispositivo según el objeto 1, generando el dispositivo una corriente eléctrica positiva o negativa de una duración y una intensidad determinadas y aplicando el dispositivo ésta a como mínimo un electrodo de estimulación (6), con lo que se reducen o se compensan desequilibrios de cargas eléctricas entre los electrodos de estimulación (6, 7).
3. Dispositivo según uno de los objetos 1 o 2, comprendiendo el dispositivo un generador de impulsos (1), que
10 genera impulsos eléctricos que son amplificados por una fuente de corriente/tensión (2) para obtener impulsos de estimulación y que se transmiten al menos a un primer electrodo de estimulación (6), preferiblemente a cierto número de electrodos de estimulación (6, 7).
4. Dispositivo según uno de los objetos precedentes, en el que la forma o el curso de los impulsos eléctricos de estimulación, generados por el dispositivo, o los impulsos de corriente para la compensación de carga entre
15 los electrodos de estimulación (6, 7) están adaptados al tipo de tejido (8, 12) que a estimular o de las células nerviosas a estimular.
5. Dispositivo según uno de los objetos precedentes, en el que la conexión del circuito eléctrico (1, 2, 3, 4, 5) al como mínimo un electrodo de estimulación 6 puede interrumpirse o establecerse mediante un contacto de conmutación 10.
20 6. Dispositivo según uno de los objetos precedentes, comprendiendo el dispositivo un medidor de carga y/o tensión (5) que está conectado a los electrodos de estimulación (6, 7) y que detecta la tensión eléctrica entre los electrodos de estimulación (6, 7) o desequilibrios en los electrodos de estimulación (6, 7).
7. Dispositivo según el objeto 6, en el que el medidor de carga y/o tensión (5) detecta la tensión eléctrica entre los electrodos de estimulación (6, 7) entre ciclos de estimulación, es decir mientras el tejido (8, 12) o los nervios
25 que está o están en contacto con los electrodos de estimulación (6, 7) no se estimula o no se estimulan a través de impulsos de estimulación de los electrodos de estimulación (6, 7) o mientras los electrodos de estimulación (6, 7) no tienen aplicada ninguna corriente de carga ni ninguna corriente de estimulación.
8. Dispositivo según uno de los objetos precedentes, comprendiendo el dispositivo un comparador (4) que comprueba si la tensión eléctrica o las diferencias de carga entre los electrodos de estimulación (6, 7) está o
30 están por debajo, dentro o por encima de un determinado intervalo de tensiones definido por valores límite predeterminados.
9. Dispositivo según uno de los objetos precedentes, comprendiendo el dispositivo un inyector de carga (3) que genera una corriente eléctrica positiva o negativa de una duración e intensidad determinadas y la aplica al electrodo de estimulación (6), reduciendo o compensando desequilibrios de cargas eléctricas en los electrodos
35 de estimulación (6, 7).
10. Dispositivo según uno de los objetos 6 a 9, en el que el resultado averiguado por el medidor de carga y/o tensión (5), en relación con la tensión eléctrica entre los electrodos de estimulación (6, 7) o en relación con los desequilibrios de cargas eléctricas en los electrodos de estimulación (6, 7), se transmite al comparador (4) y el resultado de la comparación efectuada por el comparador (4), en cuanto a si la tensión eléctrica o las diferencias 40 de carga entre los electrodos de estimulación (6, 7) está o están por debajo, dentro o por encima de un intervalo de tensiones predeterminado, se transmite al inyector de carga (3), y el inyector de carga (3), en base a las señales transmitidas por el comparador (4), aplica al como mínimo un electrodo de estimulación (6) una tensión positiva o una tensión negativa, con una determinada intensidad de corriente, durante un determinado lapso de tiempo, de manera que se reducen o se compensan la tensión eléctrica entre los electrodos de estimulación
45 (6, 7) o desequilibrios de cargas eléctricas en los electrodos de estimulación (6, 7).
11. Dispositivo según uno de los objetos precedentes, sirviendo el dispositivo para la electroestimulación de una retina de un ojo, especialmente en función de luz incidente, con un circuito eléctrico (1, 2, 3, 4, 5), preferiblemente en forma de un circuito integrado, que está configurado para implantarlo en la zona de la retina, conteniendo el circuito eléctrico (1, 2, 3, 4, 5) cierto número de puntos de contacto para la puesta en contacto
50 con células retinianas y cierto número de elementos fotosensibles que, en función de la luz incidente, activan los puntos de contacto mediante el circuito eléctrico (1, 2, 3, 4, 5).
12. Dispositivo según uno de los objetos precedentes, en el que los componentes electrónicos (1, 2, 3, 4, 5) del circuito eléctrico, así como unos conductores impresos metálicos para su puesta en contacto, están microestructurados por fotolitografía y preferiblemente alojados en un chip.
55 13. Sistema para estimular tejido vivo (8, 12) o nervios vivos a través de impulsos de estimulación aislados o repetidos, mediante unos electrodos de estimulación (6, 7), con un dispositivo según uno de los objetos precedentes, estando el dispositivo preferiblemente integrado en el sistema de estimulación.
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