JP5535950B2 - 生理学的な活動を記録し変調するためのフレキシブルかつ拡張可能なセンサアレイ - Google Patents
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Description
本出願は、2008年3月12日に出願された米国仮特許出願第61/035,909号の優先権を主張する。
本発明は、脳、末梢および脳神経、心臓、血管、脊髄、および他の生物学的構造の自然形状により良好に一致し、現在の電極アレイ技術で可能であるよりも高いセンサの密度を有するよう、フレキシブルかつ伸縮性の能動電子機器を使用して製造される、生物学的センサ/エフェクタ(例えば、刺激)アレイに関する。能動電子機器の統合は、拡張可能な感知および統合されたパターン化刺激のための動的センサ/エフェクタ再構成可能性も可能にする。
特定のサイズおよび形状に切断し、体内の特定の一時的かつ空間的な記録尺度に「オンザフライで」調整するように適合することができる、フレキシブルで多重スケールの構成可能なセンサ/エフェクタシステムの多大な必要性がある。そのような技術の推進動機は、脳、心臓、および他の生物学的記録が、用途に応じて、個別で複数の単位(細胞)活動から大規模電場電位に及ぶ、多重スケールで行われなければならないという急速に増大している意識である。これらのセンサシステムはまた、神経および他の疾患、脳および他の組織の損傷、および後天的症状に対する新規の診断および治療デバイスの一部として、組織機能の記録および変調の両方が可能でなければならない。
本発明は、電極多重化を通して、極めて増加したセンサ/エフェクタ密度、増加した対象領域、および減少した配線の複雑性を提供することによって、当技術分野に依然として残っている課題を同時に克服する。頭蓋内配線の量および複雑性、ならびに埋込型デバイスの量を低減することによって、提案されたセンサアレイは、センサ埋込に起因する罹患率および合併症も低減するべきである。当業者であれば、説明されるアレイ等の、十分に薄くフレキシブルの電極アレイが、新規の埋込技法を可能にすることも容易に理解するであろう。これらは、外科用バーの穴を通した、または、カテーテルを介して血管(例えば、ステント等の上で)および他の中空構造に導入される、内視鏡手技およびセンサ/エフェクタアレイを広げ/展開するステップを含むが、それらに限定されない。これらの同じ利点が、心臓、腎臓、胃、脳神経、および他の領域等の、脳の外側の他の生体系への適用のために存在する。
(項目1)
フレキシブル基板と、
該基板上に配設されるセンサのアレイと、
該フレキシブル基板に組み込まれる能動電子要素であって、センサの、有効サイズと、構成と、数とが動的に変更されることを可能にするように、各センサを選択的に接続する能動要素と
を備える、埋込型多目的センサアレイ。
(項目2)
前記センサは、電極、光学センサ、化学センサ、力センサ、および/または温度センサを備える、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目3)
前記能動電子要素は、それぞれのセンサ間にアナログまたはデジタルスイッチを備え、該スイッチは、選択的な開放または閉鎖のための論理に応答して、それぞれのセンサを相互に選択的に接続する、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目4)
複数のセンサは、前記スイッチによって接続され、マクロセンサを形成する、項目3に記載のセンサアレイ。
(項目5)
前記能動電子要素は、フレキシブルおよび/または伸縮性である、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目6)
前記能動電子要素は、前記センサによって検出される信号を増幅およびデジタル化するための増幅器およびアナログ・デジタル変換器を含む、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目7)
前記能動電子要素は、前記センサのアレイに有線または無線で提供される構成および制御信号に応答する、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目8)
前記能動電子要素は、前記センサのアレイに前記構成および制御信号を提供するプロセッサを備える、項目7に記載のセンサアレイ。
(項目9)
前記プロセッサは、それぞれのセンサの位置を追跡し、組織内の該センサの移動を識別するアルゴリズムを含む、項目8に記載のセンサアレイ。
(項目10)
前記能動電子要素は、各センサにおける緩衝増幅器と、横列および縦列に配設される一式の多重化スイッチとを備える、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目11)
前記能動電子要素はさらに、全てのセンサの出力を受信し、増幅する増幅器を備える、項目10に記載のセンサアレイ。
(項目12)
前記センサのアレイは、36cm 2 以下の面積に少なくとも100×100個のセンサを備える、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目13)
前記能動電子要素は、同時に多数のセンサからサンプリングするために利用される、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目14)
前記センサのアレイは、脳深部構造に埋め込まれるか、神経束または聴覚神経、血管、末梢または脳神経に巻き付けられるか、あるいは、内臓の外側または内側、もしくは心臓または眼の中または周囲に提供されるかのように、中空円筒形または中実円筒形に形成される、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目15)
前記センサのアレイは、身体から摘出された生体物質が設置されるチャンバの中に配置され、それにより、該アレイまたはセンサは、身体からの摘出後の該生体物質から、記録するか、または活動を監視する、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目16)
前記センサのアレイは、心臓の埋込に、あるいは、末梢または脳神経、脊髄、心臓、内臓、または患者の他の生物学的標的からの記録に好適なデバイスに形成される、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目17)
前記デバイスは、患者の体内に配備可能であるステントを備える、項目16に記載のセンサアレイ。
(項目18)
前記センサのアレイは、患者の体外の少なくとも1つのソースから電力を受け取る、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目19)
前記センサのアレイは、3次元構成で配設される、項目1に記載のセンサアレイ。
(項目20)
フレキシブル基板と、
該基板上に配設される電極のアレイと、
該フレキシブル基板に組み込まれる能動電子要素であって、電極の、有効サイズと、構成と、数とが動的に変更されることを可能にするように、各電極を選択的に接続する能動要素と
を備える、患者の隣接組織に刺激を印加するための埋込型多目的エフェクタアレイ。
(項目21)
前記電極は、前記患者の前記組織に埋め込まれると、該患者の該隣接組織に刺激信号を印加する、エフェクタまたは光学エミッタを備える、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目22)
前記能動電子要素は、それぞれの電極間にアナログまたはデジタルスイッチを備え、該スイッチは、選択的な開放または閉鎖のための論理に応答して、それぞれの電極を相互に選択的に接続する、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目23)
複数のセンサは、前記スイッチによって接続され、マクロ電極を形成する、項目22に記載のエフェクタアレイ。
(項目24)
前記能動電子要素は、フレキシブルおよび/または伸縮性である、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目25)
前記能動電子要素は、前記電極のアレイに有線または無線で提供される構成および制御信号に応答する、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目26)
前記能動電子要素は、前記電極のアレイに前記構成および制御信号を提供するプロセッサを備える、項目25に記載のエフェクタアレイ。
(項目27)
前記プロセッサは、それぞれの電極の位置を追跡し、組織内の該電極の移動を識別するアルゴリズムを含む、項目26に記載のエフェクタアレイ。
(項目28)
前記能動電子要素は、各電極における緩衝増幅器と、横列および縦列に配設される一式の多重化スイッチとを備える、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目29)
前記電極のアレイは、36cm 2 以下の面積に少なくとも100×100個の電極を備える、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目30)
前記電極のアレイは、脳深部構造に埋め込まれるか、神経束または聴覚神経、血管、末梢または脳神経に巻き付けられるか、あるいは、内臓の外側または内側、もしくは心臓または眼の中または周囲に提供されるかのように、中空円筒形または中実円筒形に形成される、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目31)
前記電極のアレイは、心臓の埋込に、あるいは、末梢または脳神経、脊髄、内臓、または患者の他の生物学的標的の上または付近の埋込に好適なデバイスに形成される、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目32)
前記デバイスは、患者の体内に配備可能であるステントを備える、項目31に記載のエフェクタアレイ。
(項目33)
前記電極のアレイは、患者の体外の少なくとも1つのソースから電力を受け取る、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目34)
前記電極のアレイは、3次元構成で配設される、項目20に記載のエフェクタアレイ。
(項目35)
患者の組織にセンサおよび/またはエフェクタのアレイを導入する方法であって、
フレキシブル基板上の2次元グリッドに配設されるセンサおよび/またはエフェクタのアレイを形成するステップと、
導入手段の周りに該フレキシブル基板を巻き上げるステップと、
該患者の組織内に該フレキシブル基板を埋め込むために該導入手段を使用するステップと、
埋込位置で該フレキシブル基板を広げる、または展開するステップと
を含む、方法。
(項目36)
前記導入手段は、前記患者の体内で操作され得る、内視鏡、血管ステント、またはカテーテルを備え、血管または臓器の内側、末梢または脳神経の周囲、あるいは該患者の体内の他の構造の上、中、または周囲で前記フレキシブル基板の設置を可能にする、項目35に記載の方法。
(項目37)
前記導入手段は、外科用器具と、手術を通して前記患者の前記組織内で配備される前記フレキシブル基板とを備える、項目35に記載の方法。
ここで、図1−17を参照して、本発明の例示的実施形態の詳細な説明を説明する。この説明は、本発明の可能な実装の詳細な実施例を提供するが、これらの詳細は例示的となることを目的とし、決して本発明の範囲を定めないことに留意されたい。
心臓電気生理学検査等のための心臓センサ/エフェクタ、ならびに、ペースメーカー、除細動器、心臓および血管の内側に入れるための電気的活性カテーテル等のデバイス。
特殊感覚器官用の神経プロテーゼ、例えば、人工網膜、蝸牛インプラント、平衡(前庭および他の脳神経界面)プロテーゼ、味覚、嗅覚、身体感覚、固有受容、および他の同様な機能を支援するデバイス。
求心性および遠心性機能(例えば、運動および感覚)に対する、運動神経ならびに他の中枢および末梢神経の記録および機能的電気刺激のための神経プロテーゼ。
脳または血管内に配備するための血管内または他の形態のセンサ/エフェクタ被覆ステント等の、組織に進入する埋込デバイス。
臓器機能監視用、あるいは、腫瘍、癌、転移等の存在または再発について組織を監視するための埋込型デバイス。
パターン化した記録、刺激、または他の機能、例えば、(例えば、糖尿病性胃不全麻痺による)麻痺組織に対して可動性を修復する胃または腸の収縮のペーシングのために、構造に巻き付けることができる埋込型電極シート。
体内の他の空洞、例えば、心臓の中および周囲、腹部、臓器の内側、膀胱頸部等の筋肉構造の上、血管の内側、ステントの上等への内視鏡導入。
最初に、発明者らは、数百または数千の電極を同時にサンプリングするためには、電極アレイから引き出されなければならないワイヤの数を削減するように、多重化戦略が所望されることを認識している。電極アレイとともに埋め込まれるリード線の数およびサイズが、埋込手術による感染症、脳腫脹、および合併症のリスクと相関することが分かっているため、アレイから外れるワイヤの数を削減することは有利でもある。加えて、数百もの接続を伴う電極アレイを有すると、接続を行い、各チャネル上に標識を適正に設定する際に、操作者の過失の確率が大いに増加する。
本発明の例示的実施形態では、個々の緩衝増幅器が各電極において組み込まれ、それらの出力が一緒に多重化される。この設計は図6に示されている。各電極接点100は、信号になんらかの利得を提供し、縦列ライン120を駆動する低出力インピーダンスを提供する、専用前置増幅器110に直接取り付けられる。前置増幅器110の出力は、アナログスイッチ130を通して縦列ライン120に接続される。
本発明の代替実施形態では、CMOSデジタル画像センサが、電極100を多重化するように修正されている。図9に示されるように、そのような修正型CMOS画像センサ200は、出力増幅器210に接続され、好適なアドレス指定回路250によってアドレス指定される、電極100のアレイを含む。例示的実施形態では、画像センサアレイ200上でA/D変換を提供するよう、アナログ・デジタル変換器225が、出力増幅器210の出力に接続されてもよい。リセット操作中に皮質への不慮の刺激を防止するように、相関二重サンプリングが除去されてもよい。画像センサアレイ200の雑音レベルを低減するために、さらなる修正が必要とされてもよい。
別の代替実施形態では、CCDまたは電荷結合デバイスが、光入力の代わりに直接電気入力を受け取るように、設計を修正される。この様式で、EEG信号は、最終的に読み出されるまで、デバイスに沿って移送される、デバイス中の電荷パケットを生成する。
上記で説明され、図6および9に示されるフレキシブル電極アレイは、N2個の電極を含む。これらの電極は、多くの考えられる種類の電極となり得る。例えば、電極100は、金、プラチナ、プラチナ・イリジウム、タングステン、または伝導性非金属を含む他の物質で作られてもよい。電極100は、「隆起」、平坦な円形または四角形のパッチ、または小型貫通スパイクの形状であってもよい。この電極システムの「組織端」の他の実施形態は、とりわけ、四極管、シリコンおよびプラチナ微小電極アレイ、およびシリコンマイクロプローブを使用して、組織(例えば、脳)を貫通してもよい。
隣接する微小電極100の間に設置された図11のアナログスイッチ280は、任意のサイズの電気的に接続された接点の生成を可能にする。例えば、概略例における以下のスイッチが以下のようにプログラムされる場合、結果として生じる有効回路は、図13に示された回路となる。
デジタル・アナログ変換器(図6の160)を加えた、逆多重化論理の追加オーバーレイを、1つ以上の接触部位における微小刺激を可能にするように電極アレイに追加することができる。所望に応じて、情報もインターフェースまたは遠隔処理ユニットに提供されてもよい。電極の刺激は、てんかん様活動を変調する、機能を開始または阻害する、血管をマップする、および神経組織の機能をマップする等の特定のタスクを達成するように開発される、事前にプログラムされたパターンであってもよい。他の用途では、刺激は、治療目的でニューロンの活動を変調するように、閉ループで、能動ソフトウェアを介して、記録された信号に基づいて、または連続フィードバックを使用して制御される場合がある。
追加マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ190を、独立型閉ループ制御システムとしての使用を可能にするように、図6の電極アレイに追加することができる。このシステムは、サンプリング制御システム、信号処理、および刺激制御を、マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ190に組み込んで、電極アレイが完全に自給自足の埋込型デバイスになることを可能にする。プロセッサ190は、血管または機能的脳の撮像、場所、および記録を提供し、かつ各電極の位置を追跡し、皮質組織内の電極100の移動を識別するアルゴリズムを含んでもよい。バッテリ寿命を節約するために、サンプリングされるチャネルの数を、最も関心が高く、臨床的価値のあるチャネルのみに削減することができる。アレイ上の他の増幅器は、電力消費およびデータ処理要件を削減するように、動作停止するか、または周期的のみサンプリングすることができる。この実施形態はまた、ネットワークが進化し、機能が経時的に変化または移動するにつれて、使用される電極の周期的更新を可能にする。当然ながら、本発明の電極アレイによって検出される、多重チャネルで広帯域の神経生理学的信号を収集し、分析し、表示するように、本明細書で説明される電極アレイと併せて、ハードウェアおよびソフトウェアツールが実装されてもよい。
従来の神経増幅器は、非常に保守的な1.5umのCMOSプロセスを使用して、0.16mm2の空間を占有する(Harrison R & Charles C, “A low−power low−noise CMOS amplifier for neural recording applications,” IEEE Journal of Solid−State Circuits,(2003) Vol.38,pp.958−965)。36cm2の中で100×100アレイを達成するために、各増幅器は、0.36mm2未満の空間を占有しなければならない。これは、同様の設計を使用することにより、相互接続および他の論理に利用可能な表面積の>55%を残し、それが設計を実行可能にすべきであることを意味する。
100×100グリッドアレイは、10,000個の電極を含有する。2000Hzで各電極をサンプリングすることにより、20MSPSの総サンプリングレートを生じる。12ビット/サンプルにおいて、これは30MB/秒のデータを生じる。これは、101GB/時間および2.4TB/日になる。しかしながら、単純な差分符号化スキームは、少なくとも4という因数だけ、このデータセットを低減することが可能となるべきである。1TBのシングルハードドライブが現在入手可能であり、ハードドライブの価格が下がり続けることを考慮すると、このデータ量は大きいが管理可能と思われる。必要であれば、データをダウンサンプリングすることができ、記録を必要に応じてタスクに調整することができる。例えば、患者を、安静時にチャンネル当たり500Hzのサンプリングレートで記録し、発作開始の確率が増加した特定の認知的タスクまたは期間と同期したチャネル当たり2KHzに自動的に調整することができる。別の戦略は、常に最高品質でデータを収集し、次いで、保存されるデータを圧縮し、切り詰め、アーカイブに保管するバックグラウンドサーバタスクを利用することであろう。
一旦、データがアナログからデジタルに変換されると、サンプルは記憶および分析のためにコンピュータに伝送される必要がある。このリンクは、わずかな電力を消費し、適当なケーブル長、干渉公差、より大型のアレイサイズに拡大する余地を提供しながら、可能な限り少ないワイヤを使用する必要がある。LVDSリンク(図9の260)の使用は、データ伝送の電力消費を削減し、放射電磁雑音を削減し、一対のワイヤ上で1秒当たり最大1ギガビット以上のデータ伝送を可能にする。240Mbpsの現在の推定データ転送速度で、いくつかの伝送技法は、このタスクを行うことが可能となるべきである。それらの中には、USB 2.0、Firewire 400/800、eSATA、およびGigabit Ethernet(登録商標)がある。一例として、統合マイクロプロセッサを伴うUSB 2.0インターフェースチップセット(http://download.cypress.com.edgesuite.net/design_resources/datasheets/contents/cy7c68013a_8.pdfにて、Ez−usb fx21p(登録商標) usbマイクロコントローラを参照)は、最大53MB/秒のデータ転送速度を実現しながら、165mWの電力を消費する。これは、デバイスへの統合に十分となるべきである。さらなる電力節約が必要とされる場合、この電極アレイによって提示される必要性をより良好に満たそうとすることができる、カスタム低電圧差信号伝達(LVDS)プロトコルを設計することができる。
最大許容電力消費の計算は、Ibrahim TS、Abraham D、およびRennaker RLによって、“Electromagnetic power absorption and temperature changes due to brain machine interface operation,” Ann Biomed Eng.,(2007)Vol.35:pp.825−834で提示されているシミュレーションから推定することができる。この研究は、78mW/cm2が摂氏1度の温度上昇のための許容電力消費であると結論付けている。別の研究は、わずか80mW/cm2の熱流速が組織損傷を引き起こし得ることを記述している(TM,Harasaki H,Saidel GM & Davies CR,“Characterization of tissue morphology, angiogenesis, and temperature in the adaptive response of muscle tissue to chronic heating,” Lab Invest.(1998),Vol.78,pp.1553−1562)。
本発明の電極アレイは、多数の利用可能な加工技法のうちの1つを使用して製造されてもよい。例えば、Urbana−ChampaignでUniversity of IllinoisのJ.Rogersによって開示された第1の技法によれば、座屈されたシリコンナノリボンが、ゴム基板上の高性能電子機器用の伸縮性形態の単結晶シリコンを提供することが示されている(図14)(“A Stretchable Form of Single−Crystal Silicon for High−Performance Electronics on Rubber Substrates,” Science,Vol.311,13 Jan.2006のKyang et al.を参照)。J.Rogersはまた、異種3次元電子機器を形成するために、プリント半導体ナノ材料が使用されてもよいことも示している(Choi WM,Song J,Khang D,Jiang H,Huang YY & Rogers JA,"Biaxially stretchable ‘wavy’ silicon nanomembranes,” Nano Lett.,(2007)Vol.7,pp.1655−1663を参照)。
上記で説明される埋込型アレイは、内視鏡的に、または手術(好ましくは低侵襲性)等の何らかの他の手段を通して、展開されてもよい。アレイが小型であれば、小さい設置面積の結果として、直接埋め込まれてもよい。一方で、フレキシブル基板は、導入のために巻き上げられ、一旦、体内に入ると、広げられ、展開され、あるいは拡大されてもよい。一方で、フレキシブル基板は、体内で展開可能な血管ステントの一部として、血管または内臓の内側、末梢または脳神経の周囲、および身体の他の構造の中または周囲に設置されるカテーテルシステムの一体部分であってもよい。
Claims (37)
- フレキシブル基板と、
該基板上に配設されるセンサのアレイと、
該フレキシブル基板に組み込まれるスイッチであって、センサの、有効サイズと、構成と、数とが動的に変更されることを可能にするように、各センサを選択的に接続するスイッチと
を備える、埋込型多目的センサアレイ。 - 前記センサは、電極、光学センサ、化学センサ、力センサ、および/または温度センサを備える、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記スイッチは、それぞれのセンサ間にアナログまたはデジタルスイッチを備え、該スイッチは、選択的な開放または閉鎖のための論理に応答して、それぞれのセンサを相互に選択的に接続する、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 複数のセンサは、前記スイッチによって接続され、マクロセンサを形成する、請求項3に記載のセンサアレイ。
- 前記スイッチは、フレキシブルおよび/または伸縮性である、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記フレキシブル基板に組み込まれる増幅器およびアナログ・デジタル変換器であって、前記センサによって検出される信号を増幅およびデジタル化するための増幅器およびアナログ・デジタル変換器をさらに備える、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記スイッチは、前記センサのアレイに有線または無線で提供される構成および制御信号に応答する、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記センサのアレイに前記構成および制御信号を提供するプロセッサをさらに備え、該プロセッサは、前記フレキシブル基板に組み込まれる、請求項7に記載のセンサアレイ。
- 前記プロセッサは、それぞれのセンサの位置を追跡し、組織内の該センサの移動を識別するアルゴリズムを含む、請求項8に記載のセンサアレイ。
- 各センサにおける緩衝増幅器と、横列および縦列に配設される一式の多重化スイッチとをさらに備え、該緩衝増幅器は、前記フレキシブル基板に組み込まれる、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 全てのセンサの出力を受信し、増幅する出力増幅器をさらに備え、該出力増幅器は、前記フレキシブル基板に組み込まれる、請求項10に記載のセンサアレイ。
- 前記センサのアレイは、36cm2以下の面積に少なくとも100×100個のセンサを備える、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記スイッチは、同時に多数のセンサからサンプリングするために利用される、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記センサのアレイは、脳深部構造に埋め込まれるか、神経束または聴覚神経、血管、末梢または脳神経に巻き付けられるか、あるいは、内臓の外側または内側、もしくは心臓または眼の中または周囲に提供されるかのように、中空円筒形または中実円筒形に形成される、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記センサのアレイは、身体から摘出された生体物質が設置されるチャンバの中に配置され、それにより、該アレイまたはセンサは、身体からの摘出後の該生体物質から、記録するか、または活動を監視する、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記センサのアレイは、心臓の埋込に、あるいは、末梢または脳神経、脊髄、心臓、内臓、または患者の他の生物学的標的からの記録に好適なデバイスに形成される、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記デバイスは、患者の体内に配備可能であるステントを備える、請求項16に記載のセンサアレイ。
- 前記センサのアレイは、患者の体外の少なくとも1つのソースから電力を受け取る、請求項1に記載のセンサアレイ。
- 前記センサのアレイは、3次元構成で配設される、請求項1に記載のセンサアレイ。
- フレキシブル基板と、
該基板上に配設される電極のアレイと、
該フレキシブル基板に組み込まれるスイッチであって、電極の、有効サイズと、構成と、数とが動的に変更されることを可能にするように、各電極を選択的に接続するスイッチと
を備える、患者の隣接組織に刺激を印加するための埋込型多目的エフェクタアレイ。 - 前記電極は、前記患者の前記組織に埋め込まれると、該患者の該隣接組織に刺激信号を印加する、エフェクタまたは光学エミッタを備える、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記スイッチは、それぞれの電極間にアナログまたはデジタルスイッチを備え、該スイッチは、選択的な開放または閉鎖のための論理に応答して、それぞれの電極を相互に選択的に接続する、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 複数のセンサは、前記スイッチによって接続され、マクロ電極を形成する、請求項22に記載のエフェクタアレイ。
- 前記スイッチは、フレキシブルおよび/または伸縮性である、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記スイッチは、前記電極のアレイに有線または無線で提供される構成および制御信号に応答する、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記電極のアレイに前記構成および制御信号を提供するプロセッサをさらに備え、該プロセッサは、前記フレキシブル基板に組み込まれる、請求項25に記載のエフェクタアレイ。
- 前記プロセッサは、それぞれの電極の位置を追跡し、組織内の該電極の移動を識別するアルゴリズムを含む、請求項26に記載のエフェクタアレイ。
- 各電極における緩衝増幅器と、横列および縦列に配設される一式の多重化スイッチとをさらに備え、該緩衝増幅器は、前記フレキシブル基板に組み込まれる、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記電極のアレイは、36cm2以下の面積に少なくとも100×100個の電極を備える、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記電極のアレイは、脳深部構造に埋め込まれるか、神経束または聴覚神経、血管、末梢または脳神経に巻き付けられるか、あるいは、内臓の外側または内側、もしくは心臓または眼の中または周囲に提供されるかのように、中空円筒形または中実円筒形に形成される、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記電極のアレイは、心臓の埋込に、あるいは、末梢または脳神経、脊髄、内臓、または患者の他の生物学的標的の上または付近の埋込に、および刺激の印加に好適なデバイスに形成される、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記デバイスは、患者の体内に配備可能であるステントを備える、請求項31に記載のエフェクタアレイ。
- 前記電極のアレイは、患者の体外の少なくとも1つのソースから電力を受け取る、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 前記電極のアレイは、3次元構成で配設される、請求項20に記載のエフェクタアレイ。
- 患者の組織にセンサおよび/またはエフェクタのアレイを導入するためのシステムであって、
フレキシブル基板上の2次元グリッドに配設されるセンサおよび/またはエフェクタのアレイと、
自身の周りに該フレキシブル基板を巻き上げるように構成された導入手段であって、該導入手段は、該患者の組織内に該フレキシブル基板を埋め込むようにさらに構成されている、導入手段と、
埋込位置で該フレキシブル基板を広げる、または展開するための手段と
を含む、システム。 - 前記導入手段は、前記患者の体内で操作され得る、内視鏡、血管ステント、またはカテーテルを備え、血管または臓器の内側、末梢または脳神経の周囲、あるいは該患者の体内の他の構造の上、中、または周囲で前記フレキシブル基板の設置を可能にする、請求項35に記載のシステム。
- 前記導入手段は、外科用器具を含み、前記システムは、手術の間の使用のために前記患者の前記組織内に前記フレキシブル基板を配備するためのものである、請求項35に記載のシステム。
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