KR20200024238A - 신경 자극 및 모니터링 디바이스 - Google Patents

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KR20200024238A
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데이비드 홀더
키릴 아리스토비치
다니엘 츄
마테오 도네가
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갈바니 바이오일렉트로닉스 리미티드
유씨엘 비즈니스 리미티드
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Abstract

적어도 하나의 커프(cuff) 부분; 및 적어도 하나의 커프 부분(5, 7) 상에 장착된 제1 쌍의 전극들(15, 17)을 포함하는 신경 인터페이스 디바이스(1, 3)가 제공된다. 커프 부분(5, 7)은 커프 부분(5, 7)이 통로를 통과하는 커프 축(19)을 따라 신경(13)을 수용하기 위한 통로의 적어도 부분을 형성하는 조립된 포지션을 갖는다. 제1 쌍의 전극들(15, 17)은 커프 축(19)의 방향으로 서로 이격된다.

Description

신경 자극 및 모니터링 디바이스
[001] 본 개시내용은 인간 또는 동물 대상에서 신경을 자극하고 신경 활동을 검출하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
[002] 복합 신경 내에서 소정의 기관들에 특정한 신경들의 번들(bundle)들을 식별할 수 있는 것이 바람직하다. 미주 신경은 복합 신경의 예이다. 또한, 특정 신경 번들들을 선택적으로 자극할 수 있는 것이 바람직하다. 이는, 특정 기관들의 소정의 응답들이 유도될 수 있게 할 수 있다.
[003] 말초 신경 내에서 기관 특정 섬유들의 식별을 허용할 수 있는 하나의 알려진 방법은 관통 생크(penetrating shank)들을 갖는 전극 어레이를 신경 내에 삽입하고 로컬 필드 전위들을 레코딩하는 것을 수반한다. ECG 및 호흡과 같은 생리적 활동과 자발적인 로컬 필드 전위들의 레코딩의 상관은 기관 특정 번들들의 포지션이 결정될 수 있게 한다. 이 알려진 방법은 신경 내로의 전극들의 삽입이 섬유들의 손상을 초래할 수 있기 때문에 단점들을 갖는다. 이는 잠재적으로 심각한 결과들을 갖는다.
[004] 빠른 신경 EIT(Electrical Impedance Tomography)는 신경 기능의 단층 촬영 3D 이미지들을 생성하기 위한 알려진 방법이다. WO 2016/170327은 EIT를 사용하여 신경들의 활동을 모니터링하는 데 사용될 수 있는 디바이스의 일 예를 설명한다. 그러나, 일부 시나리오들에서, EIT를 사용하여 검출된 신경 활동을 대상에서 발생하는 생리적 활동과 연관시키는 것은 어렵다. 이는 특히, 복합 신경에서 발생하는 자발적인 신경 활동에 대해 어렵다.
[005] 혼합 신경 내에서 특정 섬유 유형들(수초 및 무수초 섬유들을 포함함)의 선택적 자극은 특정 생리적 응답들을 야기하도록 특정 유형들의 섬유들을 타겟팅할 때 더 높은 특이성 및 더 낮은 부작용들을 제공할 수 있다. 그러나, 이는 WO 2016/170327에 설명된 전극 링과 같은 알려진 전극 조립체들로 달성하기 어려울 수 있다. 또한, 관통 전극들을 사용한 선택적 자극은 위에서 약술된 바와 같이 바람직하지 않다.
[006] 따라서, 선택적으로 신경을 보다 정확하게 자극하고 모니터링하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.
이 요약은 단순화된 형태로 개념들의 선택을 소개하기 위해 제공되며, 이는 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명된다. 이러한 요약은, 청구된 청구대상의 핵심(key) 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하는 것으로 의도되지 않을 뿐만 아니라, 청구된 청구대상의 범위를 결정하는 수단으로서 사용되는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명의 일 양상에서, 신경 인터페이스 디바이스가 제공되며, 이 디바이스는, 적어도 하나의 커프(cuff) 부분; 및 적어도 하나의 커프 부분 상에 장착된 제1 쌍의 전극들을 포함하고, 커프 부분은 조립된 포지션을 갖고, 조립된 포지션에서, 커프 부분은 통로를 통과하는 커프 축을 따라 신경을 수용하기 위한 통로의 적어도 부분을 형성하며; 그리고 제1 쌍의 전극들은 커프 축의 방향으로 서로 이격된다.
본 발명의 다른 양상에서, 신경 자극 시스템이 제공되며, 이 시스템은, 본원에서 설명된 바와 같은 제1 신경 인터페이스 디바이스; 및 전기 신호를 생성하도록 배열된 자극 디바이스를 포함하고, 자극 디바이스는 제1 디바이스의 제1 쌍의 전극들 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각과 전기 통신하여 제1 디바이스의 제1 쌍 또는 복수의 쌍들의 전극들에 전기 신호를 제공하도록 배열된다.
본 발명의 다른 양상에서, 신경 자극 방법이 제공되며, 이 방법은, 본원에서 설명된 바와 같은 제1 신경 인터페이스 디바이스를 제공하는 단계; 및 제1 디바이스의 제1 쌍의 전극들 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각을 자극하여 제1 디바이스의 제1 쌍 또는 복수의 쌍들의 전극들에 전기 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에서, 코드 부분들을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공되며, 코드 부분들은, 컴퓨팅 디바이스 상에 로딩되어 실행될 때 컴퓨팅 디바이스로 하여금, 본원에서 설명된 디바이스의 제1 쌍의 전극들 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각을 자극하여 디바이스의 제1 쌍 또는 복수의 쌍들의 전극들에 전기 신호를 제공하게 한다.
본 발명의 다른 양상에서, 신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템이 제공되며, 이 시스템은, 사용 시에, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에 전기 신호를 인가하도록 배열되는 본원에서 설명된 바와 같은 적어도 하나의 신경 인터페이스 디바이스; 적어도 하나의 신경 섬유 내의 신경 활동을 변조하기 위해 제1 쌍의 전극들에 의해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기; 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 제어 서브-시스템을 포함하고, 제어 서브-시스템은 신호 생성기로 하여금, a) 오퍼레이터에 의해 생성된 트리거의 수신 시에; 또는 b) 미리 결정된 패턴에 따라 제1 쌍의 전극들에 신호를 전달하게 하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양상에서, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 본원에서 설명된 바와 같은 이식 가능한 시스템을 제공하는 단계; 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하는 단계; 및 제1 쌍들의 전극들을 통해 적어도 하나의 신경 섬유에 신호를 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에서, 신경에서의 활동을 자극 및 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템이 제공되며, 이 시스템은, 본원에서 설명된 바와 같은 제1 신경 인터페이스 디바이스 및 제2 신경 인터페이스 디바이스 ― 제1 신경 인터페이스 디바이스는 사용 시에, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에 전기 신호를 인가하도록 배열되고, 제2 신경 인터페이스 디바이스는 사용 시에, 적어도 하나의 신경 섬유에서 상기 전기 신호를 검출하도록 배열됨 ― , 적어도 하나의 신경 섬유 내의 신경 활동을 변조하기 위해 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 의해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기; 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 제어 서브-시스템; 제2 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에서 적어도 하나의 신경 섬유 내에서의 활동을 검출하도록 구성된 검출 서브-시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상에서, 대상의 하나 이상의 신경 섬유에서의 활동을 자극 및 모니터링하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 본원에서 설명된 바와 같은 이식 가능한 시스템을 제공하는 단계; 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하는 단계; 및 제2 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들을 통해, 신경에서의 활동을 검출하는 단계를 포함하고, 활동은 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 의해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달되는 신호에 의해 야기된다.
본 발명의 다른 양상에서, 본원에서 설명된 바와 같은 시스템을 포함하는 이식 가능한 디바이스가 제공된다.
본 발명의 다른 양상에서, 본원에서 설명된 바와 같은 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터-판독 가능 매체가 제공된다.
[007] 본 발명의 실시예들은 예로서 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
[008] 도 1은 신경 자극 디바이스의 예를 예시한다.
[009] 도 2는 신경 자극 디바이스들의 개략도들을 예시한다.
[010] 도 3은 신경 자극 디바이스들을 사용한 신경의 자극에 대한 응답으로 측정된 CAP(compound action potential)의 측정들을 예시한다.
[011] 도 4는 신경 자극 디바이스들을 사용한 신경 자극에 대한 응답으로 측정된 CAP의 추가의 측정들을 예시한다.
[012] 도 5는 신경 자극 디바이스들에서의 전극 쌍들의 포지션을 예시한다.
[013] 도 6a 및 도 6b는 신경 자극 디바이스들을 사용한 신경의 자극에 대한 응답으로 측정된 생리적 활동 및 CAP의 측정들을 예시한다.
[014] 도 7은 신경 활동의 이미지들을 예시한다.
[015] 도 8은 시스템의 개요를 예시한다.
[016] 특정 신경 섬유들이 미주 신경과 같은 복합 신경 내에서 선택적으로 자극될 수 있게 하는 디바이스, 시스템 및 방법이 본원에서 설명된다. 이는, 섬유들이 보다 정밀하게 타겟팅되는 것을 가능하게 한다.
[017] 예컨대, 미주 신경의 폐 번들(pulmonary bundle)들의 특정 자극은 다른 기관들에 대한 부작용들을 회피하면서 천식 및 다른 호흡기 질환들을 치료하는 데 도움이 될 수 있다. 대안적으로, 하강하는 c-섬유 번들들의 선택적 자극은 심장-호흡계에 영향을 미치지 않고 내장 기관들의 자극을 최적화할 수 있다. 또한, 선택적 자극은 후두의 TA(thyroarytenoid) 근육의 수축을 회피하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 염증성 질환들을 치료하는 데 사용되는 현재의 미주 신경 자극기들의 가장 흔하고 심각한 부작용이다. 또한, EIT 및 선택적 자극의 결합은 심장-호흡계 및/또는 내장 기관 기능들을 조절하기 위해 '폐루프(closed-loop)' 시스템에서 제공될 수 있다. 이 시스템은 이식 가능한 디바이스에서 제공될 수 있다.
[018] 도 1을 참조하면, 제1 신경 자극 디바이스(1)(전극 어레이 "A"로서 달리 지칭됨) 및 제2 신경 자극 디바이스(3)(전극 어레이 "B"로서 달리 지칭됨)가 제공된다. 어레이들(1, 3)의 각각의 것은 복수의 전극들(9, 11)이 제공되는 커프 부분(5, 7)을 포함한다.
[019] 커프 부분(5, 7)는 전극들(9, 11)이 시트 상에 장착된 가요성 시트이다. 시트는, 전극들(9, 11)이 신경(13)의 표면 주위의 다양한 지점들에서 신경과의 전기적 접촉을 형성하도록 대상(13)의 신경 주위에 감길 수 있다. 커프가 신경(11) 주위에 감길 때, 그의 조립된 포지션에서, 커프는 신경(13)을 수용하기 위한 어퍼처(또는 관형 섹션/통로)를 형성한다. 예시된 바와 같이, 커프(5, 7)는 커프(5, 7)의 중간을 통과하는 커프 축(19)(또는 종축)을 따라 신경을 수용한다. 이 커프 축(19)은 또한 신경(13)의 종축이다.
[020] 예시된 바와 같이, 어레이들(1, 3)은 신경(13)의 길이를 따라 서로 분리될 수 있다. 이 예에서, 어레이들(1, 3)은 40mm의 거리만큼 분리된다.
[021] 전극들은 스테인레스 스틸을 포함할 수 있고 전극들을 막으로 레이저 절단함으로써 제조될 수 있다. 일 예에서, 막은 실리콘을 포함한다.
[022] 확대된 단면도(23)에 예시된 바와 같이, 커프(7)에 의해 형성된 어퍼처는 직경(d1)을 갖는다. 일 예에서, d1는 2.8mm이다. 커프 축(19)은 어퍼처의 깊이와 평행하고 직경에 수직이다. 즉, 커프 축은 관형 섹션의 깊이와 평행하다. 또한, 한 쌍의 전극들은 어퍼처의 직경에 수직이고 어퍼처의 깊이와 평행한 방향으로 서로 오프셋된다.
[023] 어레이들(1, 3)의 각각의 것은 복수 쌍들의 전극들(15, 17)을 포함한다. 이들 전극 쌍들(15, 17)은 커프 축(19)의 방향으로 서로 오프셋되거나 이격된다. 따라서, 자극 디바이스는 전극 쌍(15, 17)에 신호를 인가하고 신경(11)을 따라 종방향으로 쌍들(15, 17)의 전극들 사이에서 신호를 유도할 수 있다. 이러한 방식으로, 전기 채널이 신경의 종축(19)의 방향으로 제공된다. 이는 대상의 특정 기관들 또는 생리적 응답들과 연관될 수 있는 신경(13) 내의 특정 신경 섬유들(21)을 자극하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 쌍의 전극들은 종방향으로 0.5mm 내지 4.5mm의 거리만큼 서로 오프셋된다.
[024] 이 예에서, 각각의 어레이(1, 3)의 복수의 전극들은 동일한 커프(5, 7) 상에 장착된다. 그러나, 일부 전극(들)이 하나의 커프 부분 상에 제공되고 일부 전극(들)이 다른 커프 부분 상에 제공되는 상태로, 하나 초과의 커프 부분을 제공하는 것이 가능할 수 있다.
[025] 어레이들(1, 3)의 각각의 것은 커프 부분 상에 장착된 제1 세트의 전극들(25, 29) 및 제2 세트의 전극들(27, 31)을 포함한다. 조립된 포지션에서, 제1 세트의 전극들(25, 29)의 전극들은 커프 축에 수직인 방향으로 서로 오프셋되게 장착되고; 제2 세트의 전극들(27, 31)의 전극들은 커프 축(19)에 수직인 방향으로 서로 오프셋되게 장착된다. 예시된 바와 같이, 제1 세트의 전극들(25, 29) 및 제2 세트의 전극들(27, 31)의 전극들은 커프(5, 7)의 둘레 주위에서 링으로 이격된다. 전극들의 링들의 각각의 것은 커프 축(19)에 수직이고 커프의 직경(d1)에 수직인 직경을 가질 수 있다. 대안적으로, 전극들의 링들의 각각의 것은 커프 직경(d1) 및/또는 커프 축(19)으로부터 임의의 다른 적합한 각도 오프셋을 가질 수 있다. 따라서, 링들의 각각의 것은, 링의 제1 측 상의 전극들이 종방향으로 링의 제2 대향하는 측 상의 전극들로부터 오프셋되도록 비스듬히 포지셔닝될 수 있다. 제1 세트의 전극들(25, 29) 또는 제2 세트의 전극들(27, 32) 각각에서의 전극들은 각각의 세트 내의 나선 또는 나선형 구성으로 배열될 수 있다. 나선형 구성에서, 각각의 쌍의 전극들은 종방향으로 4.5mm 초과의 거리만큼 서로 오프셋될 수 있다. 예컨대, 전극들은 15mm까지의 거리만큼 서로 오프셋될 수 있다.
[026] 제1 세트의 전극들(25, 29)의 전극들은 쌍 전극들(15, 17)의 제1 전극을 포함하고, 제2 세트의 전극들(27, 31)의 전극들은 쌍(15, 17)의 제2 전극을 포함한다. 각각의 쌍(15, 17)의 전극들은 신경(11)의 길이를 따라 서로 오프셋된다.
[027] 각각의 어레이(1, 3)에서, 제1 세트의 전극들(25, 29) 및/또는 제2 세트의 전극들(27, 31)은 4 내지 96개의 전극들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 세트의 전극들(25, 29) 및/또는 제2 세트의 전극들(27, 31)은 4 내지 18개의 전극들을 포함한다. 이러한 수의 전극들은 돼지 및 양의 미주 신경과 함께 사용하기에 더 적합하다는 것이 발견되었고, 따라서 이러한 수의 전극들은 인간들과 함께 사용하기에 더 적합할 것으로 예상된다.
[028] 바람직하게는, 각각의 링에서 전극들의 최대 수는 다음 수식에 의해 정의된다 :
Figure pct00001
여기서:
N = 전극들의 수
R = 디바이스가 사용될 신경의 반경
D = 신경 내의 다발들의 평균 직경.
[029] 따라서, 각각의 링에서의 전극들의 최대 수는 디바이스가 사용될 신경의 둘레의 절반을 신경 내의 다발의 평균 직경으로 나눈 것일 수 있다. 이 계산의 결과는 가장 가까운 정수로 올림 또는 내림(rounded up or down)될 수 있다. 바람직하게는, 계산의 결과는 가장 가까운 정수로 내림된다. 신경의 반경은 그의 조립된 포지션에서의 커프의 반경과 대략 동일하다.
[030] 예로서, 양 및 인간들의 미주 신경은 2-4mm의 직경을 갖는다. 양에서, 예컨대, 직경은 약 2.5 mm이고, 평균 다발 직경은 약 0.25 mm이다. 위의 수식을 사용하면, 전극들의 최대 수는 최적의 선택성을 위해 약 15개의 전극들이 되어야 한다. 전극들의 수는 그 후, 관심있는 생리적 기능을 제어하는 신경의 영역의 크기에 의존하여 조정될 수 있다.
[031] 위의 수식을 사용하여 계산된 전극들의 수는 최대 선택성을 제공할 수 있다. 계산된 전극들의 최대 수보다 많은 임의의 전극들은 중복일 수 있는데, 그 이유는 이들이 각각의 신경 다발의 실제 직경보다 작을 가능성이 높기 때문이다(즉, 하나 초과의 전극이 동일한 신경 다발을 활성화시킬 것임). 최대 수의 전극들을 사용하는 것은 더 뛰어난 선택성 및 효율을 제공한다.
[032] 바람직하게는, 각각의 전극은 길이가 0.5mm 내지 2mm이고 폭이 0.05mm 내지 2mm의 표면을 갖는다. 바람직하게는, 각각의 전극의 표면의 폭은 디바이스가 사용될 신경 다발의 직경, 또는 신경 다발들의 그룹의 직경들에 기초하여 선택된다. 예컨대, 각각의 전극의 표면의 폭은, 적어도 그것이 디바이스가 사용될 신경 다발의 직경, 또는 신경 다발들의 그룹의 직경의 평균과 동일하도록 선택된다. 더 작은 폭들은 중복 전극들을 초래할 수 있다. 이는, 요구되는 전극들의 수를 감소시키면서, 전극들이 원하는 다발들을 보다 정확하게 타겟팅할 수 있게 한다.
[033] 도 2에 예시된 특정 예에서, 제1 어레이(1)의 제1 세트의 전극들(25) 및 제2 세트의 전극들(27)은 14개의 전극들을 포함한다. 또한, 제2 어레이(3)의 제1 세트의 전극들(29) 및 제2 세트의 전극들(31)은 14개의 전극들을 포함한다. 예시된 바와 같이, 각각의 세트의 전극들(25, 27, 29, 31)은 커프 시트 상에서 직선의 전극들을 형성하도록 순차적으로 배열된 복수의 전극들을 포함한다.
[034] 도 2는 전극 어레이들(1, 3) 각각의 2개의 개략도들을 예시한다. 어레이들(1, 3)의 전극들 각각은 신경(13)과 전기적으로 접촉하기 위한 표면을 갖는다. 제1 어레이(1)에서, 이 표면은 0.2mm의 폭 및 3mm의 길이를 갖는 직사각형이다. 제2 어레이(3)에서, 이 표면은 또한, 0.2mm의 폭 및 1mm의 길이를 갖는 직사각형이다. 다른 예시적인 어레이(도시되지 않음)에서, 각각의 전극들은 정사각형 표면을 갖는다. 이 정사각형 표면은 폭이 0.2mm이고 길이가 0.2mm이다.
[035] 도 2에 예시된 어레이들(1, 3) 각각에서, 전극들은 쌍을 이룬다. 제1 세트의 각각의 전극(25, 29)은 제2 세트의 대향하는 전극(27, 31)과 쌍을 이룬다. 예시된 예에서, 각각의 쌍의 전극들은 3mm의 거리만큼 서로 오프셋된다. 따라서, 제1 세트의 전극들(25, 29)은 3mm 거리만큼 제2 세트의 전극들(29, 31)로부터 오프셋된다. 이 거리는 커프 축(19)의 방향에서 측정된다.
[036] 전극들의 쌍들/세트들 사이의 다른 거리들이 사용될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 예컨대, 전극 쌍들/세트들은 2mm 거리만큼 서로 오프셋될 수 있다. 다른 예에서, 전극 쌍들/세트들은 1mm 거리만큼 서로 오프셋될 수 있다.
[037] 어레이들(1, 3) 중 하나 이상은 전기 신호를 생성하도록 배열된 자극 디바이스를 포함하는 신경 자극 시스템에 제공될 수 있다. 이 예에서, 자극 디바이스는 제1 디바이스의 제1 쌍의 전극들(15, 17) 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각과 전기 통신하도록 배열된다. 이러한 방식으로, 자극 디바이스는 전극들의 쌍들에 전기 신호를 제공할 수 있다.
[038] 자극 디바이스는 다양한 상이한 성질들을 갖는 전기 신호들을 생성할 수 있다. 예컨대, 자극 디바이스는 각각이 상이한 펄스 지속기간, 주파수, 펄스 폭 및 전류를 갖는 신호들을 생성하도록 배열될 수 있다. 또한, 자극 디바이스는 이극성 펄스를 생성할 수 있을 수 있다.
[039] 일 예에서, 신호는 1ms의 펄스 지속기간을 갖는다. 신호는 1-50Hz 주파수의 주파수를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 신호는 2Hz의 주파수를 가질 수 있다. 신호는 50-1000㎲의 펄스 폭을 가질 수 있다. 신호의 전류의 진폭은 100 내지 2000mA일 수 있다.
[040] 다른 예에서, 신호는 500㎂의 전류, 0.1ms의 지속기간 및/또는 5Hz의 주파수를 갖는다. 또 다른 예에서, 신호는 20Hz의 주파수 및/또는 60초의 지속기간을 갖는다.
[041] 시스템은 또한 대상에서 생리적 활동을 검출하도록 배열된 생리적 센서를 포함할 수 있다. 이 센서는 심박동수와 같은 대상의 활동을 검출하는 데 사용될 수 있다. 시스템은 또한 전기 신호와 생리적 활동 사이의 관계를 검출하도록 배열된 비교 모듈을 포함할 수 있다. 따라서, 신경 활동과 생리적 활동 사이의 관계들이 결정될 수 있다.
[042] 일 예시적인 애플리케이션에서, 어레이들의 전극들은 마취된 성체 양의 우측 미주 신경 상에 배치되고 자극이 전극 쌍들 사이에 인가된다. 이 예에서, 어레이들은 도 1에 예시된 것과 유사한 방식으로 배열되며, 신경(13)은 양의 미주 신경이다.
[043] 도 3은 자극이 전극 쌍들에 인가될 때 신경(13)에서 유도된 응답을 보여주는 다수의 차트들을 예시한다. 차트들(35 및 37)은, 자극이 제2 어레이(3)의 전극 쌍들에 인가될 때 상이한 양의 신경에서 측정된 CAP(compound action potential)를 예시한다. 다른 한편으로, 차트들(39 및 41)은 자극이 제2 어레이(3)의 전극 쌍들에 인가될 때 상이한 양의 신경에서 측정된 CAP를 예시한다.
[044] 제2 어레이(3)의 전극 쌍들 중 임의의 것에서, 1mm 길이의 전극들은 대부분 빠른 섬유 응답(수초 섬유들)을 유발하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 제1 어레이(1)의 더 긴 전극 어레이들은 느린(무수초) 섬유 및 빠른 섬유 둘 모두를 자극하지만, 훨씬 더 높은 비율의 느린 섬유들(무수초)이 자극되는 것으로 밝혀졌다. 이는, 동일한 전류 또는 동일한 전하 밀도가 전극 어레이들 중 어느 하나에 인가될 때 발견되었다.
[045] 또한, 미주 신경을 자극할 때 제1 어레이(1)가 호흡완만(느린 호흡)을 신뢰할 수 있게 야기할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 다른 한편으로, 제2 어레이(2)는 훨씬 더 높은 전하 밀도들에서도 (전극들의 테스트된 조합 중 어떠한 것으로도) 이를 할상 달성하지 못했다.
[046] 위에서 설명된 어레이들은 신경에서 특정 신경 섬유들을 선택적으로 자극하기 위해 사용될 수 있다. 도 4를 참조하면, 각각이 14개의 전극들을 포함하는 2개의 전극 링들을 포함하는 어레이들이 신경 섬유들을 선택적으로 자극하는 데 사용되었다. 여기서, 각각의 전극의 0.2mm의 폭 및 0.2mm의 길이를 갖는 표면을 갖고, 전극들의 각각의 쌍은 1mm 떨어져 있다. 하나의 이러한 어레이(43)는 신경에 선택적 자극을 제공하기 위해 대상의 미주 신경(13) 상에 포지셔닝되었다.
[047] 전기 신호들을 생성하기 위해 자극 디바이스가 사용되었다. 이 예에서, 신호들은 500㎂의 전류, 0.1ms의 지속기간 및 5Hz의 주파수를 갖는 양극성 자극 펄스들을 포함한다. 이들 신호들은 한 번에 하나의 종방향 쌍(longitudinal pair) 씩, 전극 쌍들에 인가되었다. 자극에 대한 CAP 응답은 신경(13)의 폐 분기(pulmonary branch)(13') 상에 배치된 코르텍 어레이(cortec array)(47) 및 잔여 하강 미주 신경 섬유(13") 상에 배치된 다른 코르텍 어레이(45)를 사용하여 측정되었다.
[048] 14개의 쌍들의 전극들 각각에 대한 활성화 패턴들이 차트(49)에 예시된다. 차트들(49)에서, 선은 폐 분기로부터의 판독들 및 잔여 미주 신경 섬유들로부터의 판독들을 표현한다.
[049] 예시된 바와 같이, 특정 시간에 자극되는 전극들의 쌍들에 의존하여 활성화 패턴들에서 상당한 차이가 있었다는 것을 알 수 있다. 따라서, 전극 어레이(43)는 신경에서 신경 섬유들을 선택적으로 자극할 수 있다는 것이 인지될 것이다.
[050] 도 1을 재차 참조하여, 선택적 자극의 다른 예가 설명될 것이다. 이 예에서, 선택적 자극이 EIT 이미징과 결합되는 생체내 실험(in-vivo experiment)이 수행되었다. 마취된 양의 우측 경추 미주 신경(13) 상에 2개의 어레이들(1, 3)이 이식되었다. 제1 어레이(1)(어레이 A)는 신경(13)을 자극하는 데 사용되는 반면, 제2 어레이(3)(어레이 B)는 CAP 레코딩 및 EIT 이미징에 사용되었다. 어레이들(1, 3)은 40mm 떨어져 배치되었다. 또한 생리적 센서들은 대상에서 호흡 종기 CO2(EtCO2), ECG(electrocardiogram), BP(blood pressure), HR(heart rate), RR(respiration rate) 및 SpO2(peripheral capillary oxygen saturation)와 같은 생리적 파라미터들을 측정하는 데 사용되었다. 도 2를 참조하여 위에서 설명된 특정 전극 어레이들이 이 예에서 사용되었다.
[051] 한 번에 하나의 종방향 쌍이 20Hz, 0.05ms, 20Hz, 60초 동안 지속되는 2상 자극 펄스들로 자극되었다. 다음으로, 다른 60초 동안 지속되는 휴식 기간이 이어졌다. 그 후, 어레이에서 인접한 쌍의 전극들이 선택되었고 모든 전극들에 대해 프로토콜이 반복되었다. 전극 쌍들의 각각의 포지션은 도 5에 개략적으로 예시되며, 여기서 속이 찬 원은 다른 쌍들에 대한 전극 쌍의 포지션을 표현한다.
[052] 전극 쌍들을 자극하는 프로세스는 RR, BP, EtCO2, SpCO2 및 ECG가 지속적으로 모니터링되는 28분 동안 지속되었다. 이 프로세스의 결들은 도 6a 및 도 6b에 예시되며, 여기서 각각의 쌍에 대한 상위 차트(51)는 생리적 데이터를 보여주고, 각각의 쌍에 대한 하위 차트(53)는 60초의 자극 동안 측정된 평균 CAP를 보여준다.
[053] 생리적 데이터를 보여주는 상위 차트들(51)에서, 선(55)은 HR을 보여주고, 선(57)은 BP를 보여주고, 어두운 선(59)은 호흡 패턴을 표시하는 EtCO2를 보여준다. 선(61)은 ECG로부터 측정된 HR을 보여주지만; ECG 판독으로부터의 HR은 불일치하는 경향이 있고, 이에 따라, 이 예의 목적을 위해 무시될 것이다.
[054] 차트들(51)에 예시된 바와 같이, 특정 쌍들의 전극들의 자극은 특정 생리적 응답을 유도할 수 있다. 예컨대, 쌍들(3 및 4)의 자극은 HR 및 혈압의 변화를 초래했다. 다른 예로서, 쌍들(10-12)의 자극은 호흡 패턴의 변화를 초래했다. 이러한 방식으로, 특정 쌍의 전극들 부근의 특정 신경 섬유들은 특정 기관들 및 생리적 응답들과 연관되는 것으로 결정하는 것이 가능하다.
[055] 선택적 자극 프로세스 후에, 가장 두드러진 폐 응답을 제공한 제1 쌍의 전극들이 선택되었다. 그 후, 다른 3개의 쌍들: 제1 쌍에 대향하는 쌍, 제1 쌍의 시계 방향으로 90 °에 로케이팅된 쌍 및 제1 쌍의 반시계 방향으로 90 °에 로케이팅된 쌍이 선택되었다. 이는, 각각이 어레이의 둘레 주위의 4개의 등거리 지점들에 로케이팅된 4개의 쌍들의 선택을 초래했다. 그 후, 한 번에 하나의 쌍을 자극함으로써, 풀(full) EIT 레코딩이 대향하는 어레이를 사용하여 수행되었다. 이 예에서, EIT 레코딩을 위해 주입 당 30초로 14-쌍 주입 프로토콜이 사용되었다. 이는 이미징 데이터 세트 당 7분을 요구했다. 사용된 EIT 신호는 100uA의 전류 진폭으로 6kHz 및 9kHz의 주파수를 갖는다. 따라서, EIT가 가장 호흡 효과적인 전극들의 쌍 및 대향하는 쌍의 자극과 결합되었을 때, 미주 신경에 대한 상이한 영역들이 이미징되었다. EIT 이미징 프로세스의 결과들은 도 7에서 예시된다.
[056] 도 7을 참조하면, 이미지들은, 선택적 자극이 어레이 B로 수행되고 EIT 레코딩이 어레이 A로 수행될 때 2마리의 상이한 양에서 획득된 EIT 이미징 재구성을 도시한다. 제1 열(63)의 이미지들은 호흡 변화를 야기하지 않는 것으로 밝혀진 전극 쌍의 자극 동안 획득된 EIT 이미지들을 도시한다. 제2 열(65)의 이미지들은 호흡 변화들을 야기하는 것으로 밝혀진 전극 쌍의 자극 동안 획득된 EIT 이미지들을 도시한다. 따라서, 본원에서 설명된 전극 어레이들은 특정 신경 섬유들이 선택적으로 자극 및 이미징될 수 있게 하는 것으로 나타났다.
[057] 다른 예에서, 신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 위에서 설명된 신경 인터페이스 디바이스 중 하나 이상에 대응할 수 있는 적어도 하나의 신경 인터페이스 디바이스를 포함한다. 적어도 하나의 신경 인터페이스 디바이스는 사용 시에, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에 전기 신호를 인가하도록 배열된다. 전기 신호는 위에서 설명된 것과 일치하는 방식으로 인가될 수 있다.
[058] 이식 가능한 시스템은, 적어도 하나의 신경 섬유 내의 신경 활동을 변조하기 위해 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 의해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 신호를 생성하도록 구성되는 신호 생성기를 포함할 수 있다. 이식 가능한 시스템은 또한 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 제어 서브-시스템을 포함할 수 있다.
[059] 제어 서브-시스템은 신호 생성기로 하여금, 오퍼레이터에 의해 생성된 트리거의 수신 시에, 제1 쌍의 전극들에 신호를 전달하게 하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, 또는 대안으로서, 제어 서브-시스템은 신호 생성기로 하여금, 미리 결정된 패턴에 따라 신호를 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성될 수 있다.
[060] 이식 가능한 시스템은 제1 쌍의 전극들에서 적어도 하나의 신경 섬유 내에서의 활동을 검출하도록 구성된 검출 서브-시스템을 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 예컨대, EIT와 같은 기술을 사용하여 신경을 이미징함으로써 신경에서의 활동을 모니터링할 수 있다.
[061] 이식 가능한 시스템은 추가로, 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 대응하는 전기 응답을 야기하도록 제1 쌍의 전극들에 의해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 프로브 전기 신호들을 생성하도록 구성될 수 있다. 이식 가능한 시스템은 신호 생성기로 하여금, 프로브 전기 신호들을 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 자극 서브-시스템을 더 포함할 수 있다. 검출 서브-시스템은 제1 쌍의 전극들에서 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 전기적 응답을 검출하도록 구성될 수 있다.
[062] 이식 가능한 시스템은 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 대응하는 신경 활동과 연관된 생리적 활동을 검출하도록 구성된 하나 이상의 생리적 센서들을 더 포함할 수 있다. 생리적 센서의 예는 심장 활동을 모니터링하는 데 사용할 수 있는 ECG 모니터이다. 일 예에서, 신경 활동은 자율 신경 활동이다. 특히, 검출 서브-시스템은 제1 쌍의 전극들에서 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 대응하는 신경 활동을 검출하도록 구성된다.
[063] 본원에서 논의된 이식 가능한 시스템은 적어도 하나의 신경 인터페이스 디바이스를 포함할 수 있다. 신경 인터페이스 디바이스들의 예들은 위에서 설명되었다. 자극 서브시스템은 신경 인터페이스 디바이스의 복수의 쌍들의 전극들 각각에 의해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 프로브 전기 신호들을 생성하도록 구성될 수 있다.
[064] 이식 가능한 시스템은 검출 서브시스템에 의해 검출된 전기적 응답 및/또는 대응하는 신경 활동에 기초하여, 신경 섬유 내의 하나 이상의 위치들에서의 전기적 성질들을 결정하도록 구성된 프로세싱 수단을 포함할 수 있다.
[065] 제어 서브시스템은, 검출 서브시스템이 전기적 성질들을 결정한 신경 섬유 내의 하나 이상의 위치들에 기초하여, 신호를 전달하기 위한 하나 이상의 쌍들의 전극들을 결정하도록 구성될 수 있다.
[066] 본원에서 설명된 시스템을 사용하는, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서 활동을 변조하는 방법이 또한 제공된다. 이 방법에서, 시스템은 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 쌍의 전극들에 전달하게 한다. 그 후, 신호는 제1 쌍들의 전극들을 통해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달된다. 일 예에서, 신호 생성기는 오퍼레이터에 의해 생성된 트리거 신호의 수신 시에 신호를 전달하도록 야기될 수 있다. 다른 예에서, 신호 생성기는 미리 결정된 패턴에 따라 신호를 전달하도록 야기될 수 있다.
[067] 방법은 제1 쌍들의 전극들을 통해 신경에서의 활동을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 제1 쌍의 전극들을 통해 프로브 전기 신호를 신경에 전달하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 제1 쌍의 전극들을 통해 검출되는 신경에서의 활동은 프로브 전기 신호에 의해 야기된 전기적 응답이다. 제1 쌍의 전극들을 통해 검출된 신경에서의 활동은 대응하는 생리적 활동에 의해 야기된 신경 활동일 수 있다.
[068] 다른 예에서, 신경에서의 활동을 자극 및 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템이 존재한다. 이 시스템은 위에서 설명된 디바이스들 중 임의의 하나일 수 있는 제1 및 제2 신경 인터페이스 디바이스들을 포함할 수 있다. 제1 디바이스는 사용 시에, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에 전기 신호를 인가하도록 배열될 수 있다. 또한, 제2 디바이스는 사용시에, 적어도 하나의 신경 섬유에서 상기 전기 신호를 검출하도록 배열될 수 있다.
[069] 시스템은, 적어도 하나의 신경 섬유 내의 신경 활동을 변조하기 위해 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 의해 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기; 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 제어 서브-시스템; 및 제2 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에서 적어도 하나의 신경 섬유 내에서의 활동을 검출하도록 구성된 검출 서브-시스템을 더 포함할 수 있다.
[070] 다른 예에서, 대상의 하나 이상의 신경 섬유에서의 활동을 자극 및 모니터링하는 방법이 존재한다. 방법은 위에서 설명된 시스템들 중 하나일 수 있는 이식 가능한 시스템을 사용할 수 있다. 이 방법은, 신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하는 단계; 및 제2 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들을 통해, 신경에서의 활동을 검출하는 단계를 포함할 수 있으며, 활동은 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 의해 상기 적어도 하나의 신경 섬유에 전달되는 신호에 의해 야기된다.
[071] 본 발명을 구현하기 위한 이식 가능한 디바이스 /시스템
[072] 본 발명에 따른 이식 가능한 시스템은 이식 가능한 디바이스(예컨대, 도 8의 이식 가능한 디바이스(106))를 포함한다. 이식 가능한 디바이스는 신경 상에, 그 내부 또는 그 주위에 배치하기에 적합한 트랜스듀서, 바람직하게는 전극(예컨대, 전극(108))과 같은 적어도 하나의 신경 인터페이싱 엘리먼트를 포함한다. 이식 가능한 시스템은 바람직하게는, 적어도 하나의 신경 인터페이싱 엘리먼트에 커플링된 프로세서(예컨대, 마이크로프로세서(113))를 또한 포함한다.
[073] 적어도 하나의 신경 인터페이싱 엘리먼트는 다수의 형태들을 취할 수 있으며, 본 발명을 구현하기 위해 이식 가능한 디바이스 또는 시스템에서 사용될 때, 신경에서의 전기적 활동을 변조하는 자극 또는 다른 신호를 인가할 수 있는 임의의 컴포넌트를 포함한다.
[074] 이식 가능한 시스템의 다양한 컴포넌트들은 바람직하게는, 공통 하우징을 공유하거나 전기 리드들(예컨대, 리드들(107))에 의해 연결되는 상호연결된 컴포넌트들의 물리적으로 분리된 집합인 단일 물리적 디바이스의 부분이다. 그러나 대안으로서, 본 발명은 컴포넌트들이 물리적으로 별개이고 무선으로 통신하는 시스템을 사용할 수 있다. 따라서, 예컨대, 적어도 하나의 신경 인터페이싱 엘리먼트(예컨대, 전극(108)) 및 이식 가능한 디바이스(예컨대, 이식 가능한 디바이스(106))는 단일 디바이스의 부분일 수 있거나, 또는 이식 가능한 시스템(예컨대, 이식 가능한 시스템(116))을 함께 형성할 수 있다. 둘 모두의 경우들에서, 추가의 컴포넌트들은 또한, 더 큰 디바이스 또는 시스템(예컨대, 시스템(100))을 형성하기 위해 존재할 수 있다.
[075] 변조 신호의 적합한 형태들
[076] 본 발명은 신경과 시그널링 접촉하게 배치된 하나 이상의 신경 인터페이싱 엘리먼트들(예컨대, 전극(108))을 통해 인가된 신호를 사용한다.
[077] 본 발명에 따라 인가되는 신호들은 이상적으로 비-파괴적(non-destructive)이다. 본원에 사용된 바와 같은 "비-파괴적 신호"는 인가될 때, 신경의 기본 신경 신호 전도 능력을 비가역적으로 손상시키지 않는 신호이다. 즉, 비파괴 신호의 인가는, 신호의 인가가 중단될 때 활동 전위들을 전도하기 위해(그 전도가 실제로 비-파괴 신호의 인가의 결과로서 인공적으로 자극되더라도), 신경(예컨대, 신경) 또는 그의 섬유 또는 신호가 인가되는 다른 신경 조직의 능력을 유지한다.
[078] 신호는 일반적으로, 예컨대 전압 또는 전류 파형일 수 있는 전기 신호일 것이다. 이식 가능한 시스템(예컨대, 이식 가능한 시스템(116))의 적어도 하나의 신경 인터페이싱 엘리먼트(예컨대, 전극(108))는 전기 신호들을 신경 또는 그의 부분에 인가하도록 구성된다. 그러나, 전기 신호들은 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이 본 발명을 구현하는 하나의 방식일 뿐이다.
[079] 전기 신호는 다양한 형태들 예컨대, 전압 또는 전류를 취할 수 있다. 소정의 이러한 실시예들에서, 인가된 신호는 직류(DC) 이를테면, 전하 균형 직류, 또는 교류(AC) 파형, 또는 DC 및 AC 파형 둘 모두를 포함한다. 전하 균형 DC 및 AC의 조합이 특히 유용하며, DC는 AC가 사용된 후 짧은 초기 기간 동안에만 인가된다. 본원에서 사용된 바와 같이, DC 전류와 관련하여 "전하-균형(charge-balanced)"은, 인가된 DC 전류의 결과로서 임의의 시스템(예컨대 신경)에 도입된 양의 또는 음의 전하가 전체(순) 중립을 달성하기 위해 반대 전하의 도입에 의해 균형을 이룬다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 즉, 전하-균형 DC 전류는 캐소드 펄스 및 애노드 펄스를 포함한다.
[080] 소정의 실시예들에서, DC 파형 또는 AC 파형은 정사각형, 사인곡선, 삼각형, 사다리꼴, 준사다리꼴 또는 복합 파형일 수 있다. DC 파형은 대안적으로 일정한 진폭 파형일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 전기 신호는 AC 사인곡선 파형이다. 다른 실시예들에서, 파형은 각각이 복수의 전하-균형 2상 펄스들을 포함하는 하나 이상의 펄스 트레인들을 포함한다.
[081] 신호는 버스트들로 인가될 수 있다. 버스트 지속기간의 범위는 초 내지 시간일 수 있고; 버스트들 사이의 미리 결정된 시간 간격을 두고 0.01% 내지 100%의 듀티 사이클 방식으로 연속적으로 인가된다. 전기 신호는 전류 또는 세기의 단계 변화 또는 램프 변화로서 인가될 수 있다. 신경을 변조(예컨대, 자극)하기 위한 특정 신호 파라미터들이 아래에서 추가로 설명된다.
[082] 신경의 신경 활동의 변조는 신경의 일반 신경 활동을 복제하는 역할을 하는 전기 신호들을 사용하여 달성될 수 있다.
[083] 신경 활동을 변조하기 위한 신호 파라미터들
[084] 위의 예들 모두에서, 신호 생성기는 신경(예컨대, ICN)을 변조(예컨대, 자극)하기 위한 전기 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 본 출원에서, 신호 생성기는 신경(예컨대, ICN)에서 신경 활동을 변조(예컨대, 자극)하기 위해 소정의 신호 파라미터들을 갖는 전기 신호를 인가하도록 구성된다. 본원에서 설명된 신경을 변조(예컨대, 자극)하기 위한 신호 파라미터들은 파형, 진폭 및 주파수를 포함할 수 있다.
[085] 신경 활동의 의도된 변조를 달성하는데 필요한 인가된 전기 신호의 전류 진폭은 전극의 포지셔닝 및 연관된 전기 생리적 특성들(예컨대, 임피던스)에 의존할 것임이 당업자에 의해 인지될 것이다. 주어진 대상에서 신경 활동의 의도된 변조를 달성하기 위해 적절한 전류 진폭을 결정하는 것은 당업자의 능력 내에 있다.
[086] 전극들
[087] 위에서 언급된 바와 같이, 이식 가능한 시스템은 적어도 하나의 신경 인터페이싱 엘리먼트를 포함하고, 신경 인터페이싱 엘리먼트는 바람직하게는 전극(108)이다. 신경 인터페이스는 신경을 적어도 부분적으로 그리고 바람직하게는, 완전히 우회하도록 구성된다. 신경 인터페이스의 기하학적 구조는 신경의 해부학에 의해 부분적으로 정의된다.
[088] 일부 실시예들(예컨대, 도 8)에서, 전극(108)은 전기 리드들(107)을 통해 이식 가능한 시스템(116)의 이식 가능한 디바이스(106)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 이식 가능한 디바이스(106)는 리드들 없이 전극(108)과 직접 통합될 수 있다. 어떤 경우든, 이식 가능한 디바이스(106)는 선택적으로, 커패시터들 및/또는 인덕터들에 기초하여 모든 출력 채널들(예컨대, 전극(108) 또는 생리적 센서(111)로의 출력들) 상에 DC 전류 차단 출력 회로들을 포함할 수 있다. 전극(108)은 직사각형, 타원형, 타원체, 막대, 직선 와이어, 곡선 와이어, 나선형으로 감긴 와이어, 미늘(barb), 후크 또는 커프 중 하나로 성형될 수 있다. 사용 시에, 신경(예컨대, ICN) 상에, 그 내에 또는 그 근처에 로케이팅된 전극(108)에 더하여, 인접한 조직에 배치된 더 큰 무관 전극(indifferent electrode)(119)(도시되지 않음)이 또한 존재할 수 있다.
[089] 바람직하게는, 전극(108)은 사용 시에 신경 상에, 그 내에 또는 그 근처에 배치되도록 구성된 적어도 2개의 전기 전도성 노출된 접촉부들(109)을 포함할 수 있다. 노출된 접촉부들(109)은 사용 시에 신경 축을 따라 횡방향으로(transversely) 포지셔닝될 수 있다.
[090] 마이크로프로세서
[091] 이식 가능한 시스템(116), 특히 이식 가능한 디바이스(106)는 프로세서, 예컨대 마이크로프로세서(113)를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서(113)는 적어도 하나의 신경 인터페이싱 엘리먼트에 의해 신경(예컨대, 신경)에 전달되는 신호들의 시작 및/또는 종료를 트리거하는 것을 담당할 수 있다. 선택적으로, 마이크로프로세서(113)는 또한 신호의 파라미터를 생성 및/또는 제어하는 것을 담당할 수 있다.
[092] 마이크로프로세서(113)는 개루프 방식으로 동작하도록 구성될 수 있으며, 여기서 (예컨대, 위에서 설명된 바와 같이) 미리 정의된 신호는 외부 트리거가 있든 없든 간에, 그리고 어떠한 제어 또는 피드백 메커니즘도 없이 주어진 주기성으로(또는 연속적으로) 또는 주어진 지속기간 동안(또는 무기한으로) 신경에 전달된다. 대안적으로, 마이크로프로세서(113)는 폐루프 방식으로 동작하도록 구성될 수 있으며, 여기서 신호는 제어 또는 피드백 메커니즘에 기초하여 인가된다. 본원의 다른 곳에 설명된 바와 같이, 외부 트리거는 신호의 전달을 개시하기 위해 오퍼레이터에 의해 동작 가능한 외부 제어기(101)일 수 있다.
[093] 이식 가능한 시스템(116), 특히 이식 가능한 디바이스(106)의 마이크로프로세서(113)는 사용 시에, 임의의 입력에 독립적인 미리 구성된 그리고/또는 오퍼레이터-선택 가능 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 마이크로프로세서(113)는 외부 신호, 보다 바람직하게는 대상의 하나 이상의 생리적 파라미터들에 관한 정보(예컨대, 데이터)에 응답한다.
[094] 마이크로프로세서(113)는 의사 또는 디바이스(116)가 이식되는 대상과 같은 오퍼레이터에 의해 생성된 신호의 수신 시에 트리거될 수 있다. 이를 위해, 이식 가능한 시스템(116)은 제어기(101)를 포함하는 외부 시스템(118)을 부가적으로 포함하는 시스템의 부분일 수 있다. 이러한 시스템의 예는 도 8을 참조하여 아래에서 설명된다.
[095] 시스템(100)의 외부 시스템(118)은 이식 가능한 시스템(116) 외부에 그리고 대상 외부에 있고, 제어기(101)를 포함한다. 제어기(101)는 이식 가능한 시스템(116)을 제어하고 및/또는 외부에서 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 제어기(101)는 전력 공급 유닛(102) 및/또는 프로그래밍 유닛(103)을 포함할 수 있다. 외부 시스템(118)은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 전력 송신 안테나(104) 및 데이터 송신 안테나(105)를 더 포함할 수 있다.
[096] 제어기(101) 및/또는 마이크로프로세서(113)는 위의 신호들 중 임의의 하나 이상을 신경에 간헐적으로 또는 연속적으로 인가하도록 구성될 수 있다. 신호의 간헐적 인가는 신호를 (on-off)n 패턴(여기서 n> 1)으로 인가하는 것을 수반한다. 예컨대, 신호는 적어도 5 일, 선택적으로 적어도 7 일 동안 연속적으로 인가되고, 그 후에 일정 주기(예컨대, 1 일, 2 일, 3 일, 1 주일, 2 주일, 1 개월) 동안 중단되고, 그 후에 적어도 5 일 동안 연속적으로 다시 인가되는 식이다. 따라서, 신호는 제1 시간 주기 동안 인가되고 그 후, 제2 시간 주기 동안 중지되고, 그 후 제3 시간 주기 동안 다시 인가되고 제4 시간 주기 동안 중지되는 식이다. 이러한 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 주기는 순차적으로 그리고 연속적으로 실행된다. 제1, 제2, 제3 및 제4 시간 주기들의 지속기간은 독립적으로 선택된다. 즉, 각각의 시간 주기의 지속기간은 다른 시간 주기들 중 임의의 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 소정의 이러한 실시예들에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 시간 주기들 각각의 지속기간은 1 초(s) 내지 10 일(d), 2s 내지 7d, 3s 내지 4d, 5s 내지 24 시간(24h), 30s 내지 12 h, 1 분(min) 내지 12 h, 5 min 내지 8 h, 5 min 내지 6 h, 10 min 내지 6 h, 10 min 내지 4 h, 30 min 내지 4 h, 1 h 내지 4 h 중의 임의의 시간일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 시간 주기들 각각의 지속기간은 5s, 10s, 30s, 60s, 2 min, 5 min, 10 min, 20 min, 30 min, 40 min, 50 min, 60 min, 90 min, 2 h, 3 h, 4 h, 5 h, 6 h, 7 h, 8 h, 9 h, 10 h, 11 h, 12 h, 13 h, 14 h, 15 h, 16 h, 17 h, 18 h, 19 h, 20 h, 21 h, 22 h, 23 h, 24 h, 2d, 3d, 4d, 5d, 6d, 7d이다.
[097] 소정의 실시예들에서, 신호는 하루 당 특정한 양의 시간 동안 제어기(101) 및/또는 마이크로프로세서에 의해 인가된다. 소정의 이러한 실시예들에서, 신호는 하루 당 10 min, 20 min, 30 min, 40 min, 50 min, 60 min, 90 min, 2 h, 3 h, 4 h, 5 h, 6 h, 7 h, 8 h, 9 h, 10 h, 11 h, 12 h, 13 h, 14 h, 15 h, 16 h, 17 h, 18 h, 19 h, 20 h, 21 h, 22 h, 23 h 동안 인가된다. 소정의 이러한 실시예들에서, 신호는 특정된 양의 시간 동안 연속적으로 인가된다. 소정의 대안적인 이러한 실시예들에서, 신호는, 총 인가 시간이 특정된 시간에 이르면, 하루 동안 불연속적으로 인가될 수 있다.
[098] 연속적인 인가는 무기한으로, 예컨대 영구적으로 지속될 수 있다. 대안적으로, 연속적인 인가는 최소 주기 동안일 수 있으며, 예컨대 신호는 적어도 5 일 또는 적어도 7 일 동안 연속적으로 인가될 수 있다.
[099] 신경에 인가되는 신호가 제어기(101)에 의해 제어되든지, 또는 신호가 마이크로프로세서(113)에 의해 직접 연속적으로 인가되든지 간에, 신호가 일련의 펄스들일 수 있더라도, 이들 펄스들 사이의 갭들은 신호가 연속적으로 인가되지 않는다는 것을 의미하지는 않는다.
[0100] 소정의 실시예들에서, 신호는, 대상이 특정 상태에 있을 때만, 예컨대 대상이 깨어있을 때만, 대상이 자고 있을 때만, 음식 섭취 이전에 그리고/또는 이후에, 대상이 운동을 시작하기 이전 및/또는 이후 등에 인가된다.
[0101] 신경에서의 신경 활동의 변조를 위한 타이밍에 대한 다양한 실시예들은 모두 본 발명의 디바이스/시스템에서 제어기(101)를 사용하여 달성될 수 있다.
[0102] 이식 가능한 디바이스를 포함하는 시스템의 다른 컴포넌트들
[0103] 위에서 언급된 전극(108) 및 마이크로프로세서(113) 외에도, 이식 가능한 시스템(116)은 다음의 컴포넌트들 즉, 이식 가능한 트랜시버(110); 생리적 센서(111); 전력 소스(112); 메모리(114); 및 생리적 데이터 프로세싱 모듈(115) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 생리적 센서(111); 메모리(114); 생리적 데이터 프로세싱 모듈(115)은 이식 가능한 시스템 외부의 서브-시스템의 부분일 수 있다. 선택적으로, 외부 서브-시스템은 예컨대, 이식 가능한 트랜시버(110)를 통해 무선으로 이식 가능한 시스템과 통신할 수 있을 수 있다.
[0104] 일부 실시예들에서, 다음의 컴포넌트들 즉, 전력 소스(112); 메모리(114); 및 생리적 데이터 프로세싱 모듈(115) 중 하나 이상이 바람직하게는, 이식 가능한 디바이스(106)에 포함될 수 있다.
[0105] 전력 소스(112)는 전극(108)에 의해 신경에 전달되는 신호에 대한 전력을 제공하기 위한 전류 소스 및/또는 전압 소스를 포함할 수 있다. 전력 소스(112)는 또한 마이크로프로세서(113), 메모리(114), 및 이식 가능한 트랜시버(110)와 같은 이식 가능한 디바이스(106) 및/또는 이식 가능한 시스템(116)의 다른 컴포넌트들에 대한 전력을 제공할 수 있다. 전력 소스(112)는 배터리를 포함할 수 있고, 배터리는 재충전 가능할 수 있다.
[0106] 이식 가능한 디바이스들에서 전력의 가용성이 제한되고, 본 발명은 이러한 제약을 염두에 두고 고안되었다는 것이 인지될 것이다. 이식 가능한 디바이스(106) 및/또는 이식 가능한 시스템(116)은 유도성 전력 공급 또는 재충전 가능한 전력 소스에 의해 전력이 공급될 수 있다.
[0107] 이식 가능한 디바이스를 포함하는 시스템
[0108] 도 8을 참조하면, 본 발명의 이식 가능한 디바이스(106)는 다수의 서브시스템들, 예컨대 이식 가능한 시스템(116) 및 외부 시스템(118)을 포함하는 시스템(110)의 부분일 수 있다. 외부 시스템(118)은 인간 피부 및 기저 조직들을 통해 이식 가능한 시스템(116) 및/또는 이식 가능한 디바이스(106)에 전력을 공급하고 프로그래밍하기 위해 사용될 수 있다.
[0109] 외부 서브시스템(118)은 제어기(101) 외에도, 이식 가능한 디바이스(106)에 전력을 공급하기 위해 사용되는 전력 소스(112)의 배터리를 무선으로 재충전하기 위한 전력 공급 유닛(102); 및 이식 가능한 트랜시버(110)와 통신하도록 구성된 프로그래밍 유닛(103) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로그래밍 유닛(103) 및 이식 가능한 트랜시버(110)는 통신 서브시스템을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 유닛(102)은 프로그래밍 유닛(103)과 함께 하우징된다. 다른 실시예들에서, 이들은 별개의 디바이스들에 하우징될 수 있다.
[0110] 외부 서브시스템(118)은 또한 전력 송신 안테나(104); 및 데이터 송신 안테나(105) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전력 송신 안테나(104)는 저주파수(예컨대, 30 kHz 내지 10 MHz)에서 전자기장을 송신하도록 구성될 수 있다. 데이터 송신 안테나(105)는 이식 가능한 디바이스(106)를 프로그래밍 또는 재프로그래밍하기 위한 데이터를 송신하도록 구성될 수 있고, 전력 송신 안테나(104) 외에도, 고주파수(예컨대, 1MHz 내지 10 GHz)에서 전자기장을 송신하기 위해 사용될 수 있다. 전력 송신 안테나(104)의 동작 동안 피부의 온도가 주변 조직 보다 2 ℃를 초과하여 증가하지 않을 것이다. 이식 가능한 트랜시버(110)의 적어도 하나의 안테나는, 전력 소스(112)의 재충전 가능한 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있는 전력 송신 안테나(104)에 의해 생성된 외부 전자기장으로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
[0111] 전력 송신 안테나(104), 데이터 송신 안테나(105) 및 이식 가능한 트랜시버의 적어도 하나의 안테나(110)는 공진 주파수 및 품질 팩터(Q)와 같은 소정의 특성들을 갖는다. 안테나(들)의 일 구현은 정의된 인덕턴스를 갖는 인덕터를 형성하는 페라이트 코어가 있거나 없는 와이어 코일이다. 이 인덕터는 공진 커패시터 및 저항 손실과 커플링되어 공진 회로를 형성할 수 있다. 주파수는 전력 송신 안테나(105)에 의해 생성된 전자기장의 주파수와 매칭되도록 세팅된다. 이식 가능한 트랜시버(110)의 적어도 하나의 안테나의 제2 안테나는 외부 시스템(118)으로부터의 데이터 수신 및/또는 그로의 송신을 위해 이식 가능한 시스템(116)에서 사용될 수 있다. 하나 초과의 안테나가 이식 가능한 시스템(116)에서 사용되는 경우, 이들 안테나들은 전력 송신 안테나(104)와의 약간의 오정합 동안 더 나은 정도의 전력 전달 효율을 달성하기 위해 서로 30도만큼 회전된다.
[0112] 외부 시스템(118)은 하나 이상의 생리적 파라미터들을 표시하는 신호들을 검출하기 위해 하나 이상의 외부 신체-착용 생리적 센서들(121)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 신호들은 이식 가능한 트랜시버(110)의 적어도 하나의 안테나를 통해 이식 가능한 시스템(116)에 송신될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 신호들은 외부 시스템(116)에 그리고 그 후, 이식 가능한 트랜시버(110)의 적어도 하나의 안테나를 통해 이식 가능한 시스템(116)에 송신될 수 있다. 이식된 생리적 센서(111)에 의해 검출된 하나 이상의 생리적 파라미터들을 표시하는 신호들과 마찬가지로, 외부 센서(121)에 의해 검출된 하나 이상의 생리적 파라미터들을 표시하는 신호들은, 하나 이상의 생리적 파라미터들을 결정하기 위해 생리적 데이터 프로세싱 모듈(115)에 의해 프로세싱되고 그리고/또는 폐루프 방식으로 이식 가능한 시스템(116)을 동작시키기 위해 메모리(114)에 저장될 수 있다. 외부 센서(121)로부터 수신된 신호들을 통해 결정된 대상의 생리적 파라미터들은 대안적으로, 이식된 생리적 센서(111)로부터 수신된 신호들을 통해 결정된 생리적 파라미터들에 추가로 사용될 수 있다.
[0113] 예컨대, 특정 실시예에서, 이식 가능한 디바이스 외부의 검출기는, 눈을 이미징하고 생리적 파라미터들, 특히 위에서 설명된 생리적 파라미터들의 변화를 결정할 수 있는 카메라를 포함하는 광학 검출기를 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 이들 생리적 파라미터들 중 하나 이상의 결정에 대한 응답으로, 검출기는 전극(108)에 의한 신경으로의 신호의 전달을 트리거할 수 있거나, 향후에 전극(108)에 의해 신경에 전달될 신호 또는 전달되고 있는 신호의 파라미터들을 수정할 수 있다.
[0114] 시스템(100)은 다음의 예시적인 이벤트들 즉, 이식 가능한 시스템(116)의 비정상적인 동작(예컨대, 과전압), 이식된 생리적 센서(111)로부터의 비정상적인 판독(예컨대, 2℃ 초과의 온도 증가 또는 전극-조직 계면에서의 과도하게 높거나 낮은 전기 임피던스); 외부 신체-착용 생리적 센서(121)(도시되지 않음)로부터의 비정상적인 판독; 또는 오퍼레이터(예컨대, 의사 또는 대상)에 의해 검출된 자극에 대한 비정상적인 응답 시에 신경의 전기적 자극을 중단시키는 안전 보호 특징을 포함할 수 있다. 안전 예방 특징은 제어기(101)를 통해 구현될 수 있고 이식 가능한 시스템(116)에, 또는 이식 가능한 시스템(116) 안에서 내부적으로 통신될 수 있다.
[0115] 외부 시스템(118)은 오퍼레이터(예컨대, 의사 또는 대상)에 의해 눌려지면, 전극(108)에 의해 신호를 신경에 전달하기 위해 이식 가능한 시스템(116)의 마이크로프로세서(113)를 트리거하기 위해 제어기(101) 및 각각의 통신 서브시스템을 통해 신호를 전달하는 액추에이터(120)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
[0116] 특정 이식 가능한 시스템(116)에 있지만 외부 시스템(118)을 포함하는 본 발명의 시스템(100)은 바람직하게는, 생체 안정성(biostable) 및 생체 적합성 재료로 제조되거나 코팅된다. 이는, 디바이스/시스템이 신체의 조직들에 대한 노출로 인한 손상으로부터 보호되고 디바이스/시스템이 호스트에 의한 불리한 반응(이는 궁극적으로 거부(rejection)로 이어질 수 있음)을 유발할 위험을 또한 최소화한다는 것을 의미한다. 디바이스/시스템을 제조 또는 코팅하는 데 사용되는 재료는 이상적으로 바이오막의 형성에 저항해야 한다. 적합한 재료들은 폴리(p-자일릴렌) 중합체들(파릴렌으로서 알려짐) 및 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)한다.
[0117] 본 발명의 이식 가능한 디바이스(116)는 일반적으로 50 g 미만의 무게를 가질 것이다.
[0118] 일반 사항
[0119] "포함하는"이라는 용어는 "구비하는"뿐만 아니라 "구성되는"을 포괄하는 데, 예컨대, X를 "포함하는" 조성물은 배타적으로 X로만 구성되거나 부가적인 어떤 것을 포함할 수 있는데, 예컨대, X + Y일 수 있다.
[0120] "실질적으로"라는 단어는 "완전히"를 배제하지 않는데, 예컨대 Y가 "실질적으로 없는" 조성물은 Y가 완전히 없을 수 있다. 필요한 경우, "실질적으로"라는 단어는 본 발명의 정의로부터 생략될 수 있다. 수치값 x와 관련하여 "약"이라는 용어는 선택적이며, 예컨대 x ±10%를 의미한다.
[0121] 달리 표시되지 않는 한, 본원에서 설명된 바와 같은 각각의 실시예는 본원에서 설명된 바와 같은 다른 실시예와 결합될 수 있다.
[0122] 본원에서 설명된 방법들은, 실체가 있는(tangible) 저장 매체 상의 머신 판독 가능한 형태, 예컨대, 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 그리고 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 판독 가능 매체 상에서 구체화될 수 있는 경우, 본원에서 설명된 방법들 중 임의의 것의 모든 단계들을 수행하도록 적응된 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램의 형태의 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다. 실체가 있는(또는 비-일시적인) 저장 매체의 예들은 디스크들, 썸(thumb) 드라이브들, 메모리 카드 등을 포함하며 전파된 신호들을 포함하지 않는다. 소프트웨어는 방법 단계들이 임의의 적합한 순서로 또는 동시에 수행될 수 있도록 병렬 프로세서 또는 직렬 프로세서 상의 실행에 대해 적합할 수 있다. 이는 펌웨어 및 소프트웨어가 가치가 있는, 별개로 거래 가능한 상품들일 수 있다는 것을 인정한다. 이것은, 원하는 기능들을 수행하기 위해 "덤(dumb)" 또는 표준 하드웨어를 제어하거나 그 상에서 실행되는 소프트웨어를 포괄하도록 의도된다. 그것은 또한, 원하는 기능들을 수행하도록 실리콘 칩들을 설계하거나 범용 프로그래밍 가능 칩들을 구성하는 데 사용되는 바와 같은 HDL(hardware description language) 소프트웨어와 같이 하드웨어의 구성을 "설명"하거나 정의하는 소프트웨어를 포괄하도록 의도된다.
[0123] 본원에서 설명된 모듈들은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 또한, 모듈들은 시스템 전반에 걸친 다양한 위치들에서 구현될 수 있다.
[0124] 당업자들은 프로그램 명령들을 저장하는 데 활용되는 저장 디바이스들이 네트워크를 통해 분산될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 원격 컴퓨터는 소프트웨어로서 설명된 프로세스의 예를 저장할 수 있다. 로컬 또는 터미널 컴퓨터는 원격 컴퓨터에 액세스하고 프로그램을 실행하기 위해 소프트웨어의 일부 또는 전부를 다운로드할 수 있다. 대안적으로, 로컬 컴퓨터는 필요에 따라 소프트웨어 조각들을 다운로드하거나, 일부 소프트웨어 명령들을 로컬 터미널에서 그리고 일부를 원격 컴퓨터(또는 컴퓨터 네트워크)에서 실행할 수 있다. 당업자들은 또한, 당업자들에게 알려진 종래 기술들을 활용함으로써 소프트웨어 명령들 중 일부 또는 전부가 DSP, 프로그래밍 가능 로직 어레이 등과 같은 전용 회로에 의해 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
[0125] 본원에서 제공된 임의의 범위 또는 디바이스 값은 당업자에게 명백한 바와 같이, 추구하는 효과를 잃지 않으면서 확장되거나 변경될 수 있다.
[0126] 위에서 설명된 이점들 및 장점들은 일 실시예와 관련되거나 여러 실시예들과 관련될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 실시예들은 언급된 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 해결하는 실시예들 또는 언급된 이점들 및 장점들 중 임의의 것 또는 모두를 갖는 실시예들로 제한되지 않는다.
[0127] 단수 아이템 대한 임의의 참조는 그러한 아이템들의 하나 이상을 지칭한다. "포함하는"이라는 용어는 식별된 방법 블록들 또는 엘리먼트들을 포함하는 것을 의미하기 위해 본원에서 사용되지만, 이러한 블록들 또는 엘리먼트들은 배타적인 리스트를 포함하지 않고 방법 또는 장치는 부가적인 블록들 또는 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0128] 본원에서 설명된 방법들의 단계들은 임의의 적합한 순서로, 또는 적절한 경우 동시에 수행될 수 있다. 부가적으로, 개별 블록들은 본원에서 설명된 청구 대상의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 방법들 중 임의의 것으로부터 삭제될 수 있다. 위에서 설명된 예들 중 임의의 것의 양상들은, 추구하는 효과를 잃지 않으면서 추가의 예들을 형성하도록 설명된 다른 예들 중 임의의 것의 양상들과 결합될 수 있다. 위에서 설명된 모듈들 중 임의의 것은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
[0129] 바람직한 실시예의 위의 설명은 단지 예로서만 주어지고 다양한 수정들이 당업자들에 의해 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다양한 실시예들이 소정 정도의 특이성으로 또는 하나 이상의 개별 실시예들을 참조하여 위에서 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 개시된 실시예들에 대해 다수의 변경들을 가할 수 있다.

Claims (82)

  1. 신경 인터페이스 디바이스로서,
    적어도 하나의 커프(cuff) 부분; 및
    상기 적어도 하나의 커프 부분 상에 장착된 제1 쌍의 전극들을 포함하고,
    상기 커프 부분은 조립된 포지션을 갖고, 상기 조립된 포지션에서, 상기 커프 부분이 통로를 통과하는 커프 축을 따라 신경을 수용하기 위한 상기 통로의 적어도 부분을 형성하며;
    상기 제1 쌍의 전극들은 상기 커프 축의 방향으로 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 통로는 직경을 가지며 상기 커프 축은 상기 직경에 수직이고 상기 통로와 평행한,
    신경 인터페이스 디바이스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 커프 부분은 상기 신경을 수용하기 위한 관형 섹션의 적어도 부분을 형성하는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 커프 축은 상기 관형 섹션의 깊이와 평행한,
    신경 인터페이스 디바이스.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 전극들은, 상기 통로의 직경에 수직이고 상기 통로와 평행한 방향으로 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 전극들은 상기 신경을 이용하여 전기 채널을 제공하도록 배열되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전기 채널은 상기 신경의 종축을 따라 제공되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커프 부분 상에 장착된 복수의 쌍들의 전극들을 포함하고,
    각각의 쌍의 전극들 각각은 상기 커프 축의 방향으로 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커프 부분 상에 장착된 제1 세트의 전극들; 및
    상기 적어도 하나의 커프 부분 상에 장착된 제2 세트의 전극들을 포함하고,
    상기 조립된 포지션에서, 상기 제1 세트의 전극들 중의 전극들은 상기 커프 축을 중심으로 일 방향으로 서로 이격되고; 그리고
    상기 조립된 포지션에서, 상기 제2 세트의 전극들 중의 전극들은 상기 커프 축을 중심으로 일 방향으로 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  10. 제9 항에 있어서,
    각각의 세트에서의 전극들의 최대 수는 상기 신경의 둘레의 절반을 상기 신경 내의 다발(fascicle)들의 평균 직경으로 나눈 것인,
    신경 인터페이스 디바이스.
  11. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들 및/또는 상기 제2 세트의 전극들은 4 내지 96개의 전극들을 포함하는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  12. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들 및/또는 상기 제2 세트의 전극들은 4 내지 18개의 전극들을 포함하는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들 및/또는 상기 제2 세트의 전극들은 14개의 전극들을 포함하는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  14. 제9 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들은 한 쌍의 전극들에서의 제1 전극을 포함하고; 그리고 상기 제2 세트의 전극들은 동일 쌍에서의 제2 전극을 포함하는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  15. 제9 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들 중의 전극들은 상기 조립된 포지션에서 상기 커프의 원주 주위에서 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  16. 제9 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 세트의 전극들 중의 전극들은 상기 조립된 포지션에서 상기 커프의 원주 주위에서 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  17. 제9 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 전극들은 상기 커프 축을 중심으로 제1 링에서 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  18. 제9 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 세트의 전극들은 상기 커프 축을 중심으로 제2 링에서 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 링 및 제2 링은 동심인,
    신경 인터페이스 디바이스.
  20. 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극들은 동일한 커프 부분 상에 장착되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  21. 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 쌍의 전극들은 상기 신경의 길이를 따라 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  22. 제1 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극은 0.5mm 내지 3mm 길이의 표면을 갖는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  23. 제1 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극은 0.2mm, 1mm 또는 3mm 길이의 표면을 갖는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  24. 제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극은 0.05 mm 내지 2 mm 폭의 표면을 갖는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  25. 제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극의 표면의 폭은 상기 신경의 다발의 직경에 기초하여 또는 상기 신경의 다발들의 그룹의 직경들에 기초하여 선택되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  26. 제1 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극의 표면의 폭은 상기 신경의 다발의 직경, 또는 상기 신경의 다발들의 그룹의 직경의 평균과 대략 동일하도록 선택되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  27. 제1 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극은 0.2mm 폭의 표면을 갖는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  28. 제1 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극은 0.4mm2 표면적의 표면을 갖는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  29. 제1 항 내지 제28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전극은 정사각형 표면을 갖는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  30. 제1 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 쌍의 전극들은 0.5 mm 내지 15 mm의 거리만큼 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  31. 제1 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 쌍의 전극들은 3mm의 거리만큼 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  32. 제1 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 쌍의 전극들은 2mm의 거리만큼 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  33. 제1 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 쌍의 전극들은 1mm의 거리만큼 서로 이격되는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  34. 제1 항 내지 제33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조립된 포지션에서 상기 커프 부분의 제1 원주 주위의 링에 장착된 제1 세트의 전극들;
    상기 조립된 포지션에서 상기 커프 부분의 제2 원주 주위의 링에 장착된 제2 세트의 전극들을 포함하고,
    상기 제1 원주는 상기 커프 축의 방향으로 상기 제2 원주로부터 이격되고, 상기 제1 세트의 전극들 각각은 상기 제2 세트의 전극들 중 하나와 정렬되어, 상기 신경의 길이를 따라 상기 신경을 자극하기 위한 복수의 별개의 전기 채널들을 정의하는 복수의 쌍들의 전극들을 형성하고, 상기 복수의 쌍들의 전극들은 상기 제1 쌍을 포함하는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  35. 제1 항 내지 제34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 쌍들의 전극들의 각각의 전극은 다른 쌍들의 전극들과 전기적으로 격리되어서, 각각의 쌍의 전극들은 서로 독립적으로 자극될 수 있는,
    신경 인터페이스 디바이스.
  36. 제1 항 내지 제35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 세트의 각각의 전극은 캐소드이고, 상기 제2 세트의 각각의 전극은 애노드인,
    신경 인터페이스 디바이스.
  37. 신경 자극 시스템으로서,
    제1 항 내지 제36 항 중 어느 한 항에 따른 제1 신경 인터페이스 디바이스; 및
    전기 신호를 생성하도록 배열된 자극 디바이스를 포함하고,
    상기 자극 디바이스는 상기 제1 디바이스의 제1 쌍의 전극들 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각과 전기 통신하여 상기 제1 디바이스의 제1 쌍 또는 복수의 쌍들의 전극들에 상기 전기 신호를 제공하도록 배열되는,
    신경 자극 시스템.
  38. 제37 항에 있어서,
    상기 자극 디바이스는 다른 쌍들의 전극에 인가된 다른 전기 신호와 독립적으로, 상기 복수의 쌍들의 전극들의 각각의 전극에 전기 신호를 제공하도록 배열되는,
    신경 자극 시스템.
  39. 제37 항 또는 제38 항에 있어서,
    상기 신호는 1-50Hz 주파수의 주파수를 갖는,
    신경 자극 시스템.
  40. 제39 항에 있어서,
    상기 신호는 2Hz 주파수의 주파수를 갖는,
    신경 자극 시스템.
  41. 제37 항 내지 제40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호는 미리 결정된 펄스 폭을 갖는,
    신경 자극 시스템.
  42. 제37 항 내지 제41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호의 전류의 진폭은 100-2000mA인,
    신경 자극 시스템.
  43. 제37 항 내지 제42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 신호는 500㎂의 전류 및/또는 5Hz의 주파수를 갖는,
    신경 자극 시스템.
  44. 제37 항 내지 제43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 신호는 20Hz의 주파수를 갖는,
    신경 자극 시스템.
  45. 제37 항 내지 제44 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 신호는 이극성 펄스인,
    신경 자극 시스템.
  46. 제37 항 내지 제45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 따른 제2 신경 인터페이스 디바이스를 더 포함하는,
    신경 자극 시스템.
  47. 제46 항에 있어서,
    상기 자극 디바이스는 상기 제2 디바이스의 제1 쌍의 전극들과 전기 통신하여 상기 제2 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 상기 전기 신호를 제공하도록 배열되는,
    신경 자극 시스템.
  48. 제46 항 또는 제47 항에 있어서,
    상기 제1 신경 인터페이스 디바이스 및 상기 제2 신경 인터페이스 디바이스는 사용 시에 제1 거리만큼 이격되는,
    신경 자극 시스템.
  49. 제48 항에 있어서,
    상기 제1 거리는 40mm인,
    신경 자극 시스템.
  50. 제37 항 내지 제49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상에서 생리적 활동을 검출하도록 배열된 생리적 센서를 포함하는,
    신경 자극 시스템.
  51. 제50 항에 있어서,
    상기 전기 신호와 상기 생리적 활동 사이의 관계를 검출하도록 배열된 비교 모듈을 포함하는,
    신경 자극 시스템.
  52. 신경 자극 방법으로서,
    제1 항 내지 제36 항 중 어느 한 항에 따른 제1 신경 인터페이스 디바이스를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 디바이스의 제1 쌍의 전극들 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각을 자극하여 상기 제1 디바이스의 제1 쌍 또는 복수의 쌍들의 전극들에 전기 신호를 제공하는 단계를 포함하는,
    신경 자극 방법.
  53. 제52 항에 있어서,
    상기 신호는 1-50Hz 주파수의 주파수를 갖는,
    신경 자극 방법.
  54. 제53 항에 있어서,
    상기 신호는 2Hz 주파수의 주파수를 갖는,
    신경 자극 방법.
  55. 제52 항 내지 제54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호는 미리 결정된 펄스 폭을 갖는,
    신경 자극 방법.
  56. 제52 항 내지 제55 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호의 전류의 진폭은 100-2000mA인,
    신경 자극 방법.
  57. 제52 항에 있어서,
    상기 전기 신호는 500㎂의 전류 및/또는 5Hz의 주파수를 갖는,
    신경 자극 방법.
  58. 제52 항에 있어서,
    상기 전기 신호는 20Hz의 주파수를 갖는,
    신경 자극 방법.
  59. 제52 항 내지 제58 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 신호는 이극성 펄스인,
    신경 자극 방법.
  60. 제52 항 내지 제59 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 항 내지 제36 항 중 어느 한 항에 따른 제2 신경 인터페이스 디바이스를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    신경 자극 방법.
  61. 제60 항에 있어서,
    상기 제2 디바이스의 제1 쌍의 전극들 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각을 자극하여 상기 제2 디바이스의 제1 쌍 또는 복수의 쌍들의 전극들에 전기 신호를 제공하는 단계를 포함하는,
    신경 자극 방법.
  62. 제52 항 내지 제61 항 중 어느 한 항에 있어서,
    대상에서 생리적 활동을 검출하는 단계를 포함하는,
    신경 자극 방법.
  63. 제62 항에 있어서,
    상기 전기 신호와 상기 생리적 활동 사이의 관계를 검출하는 단계를 포함하는,
    신경 자극 방법.
  64. 코드 부분들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 코드 부분들은, 컴퓨팅 디바이스 상에 로딩되어 실행될 때 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금,
    제1 항 내지 제36 항 중 어느 한 항의 디바이스의 제1 쌍의 전극들 또는 복수의 쌍들의 전극들 각각을 자극하여 상기 디바이스의 제1 쌍 또는 복수의 쌍들의 전극들에 전기 신호를 제공하게 하는,
    컴퓨터 프로그램.
  65. 제53 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터-판독 가능 매체.
  66. 제37 항 내지 제51 항 중 어느 한 항의 시스템을 포함하는 이식 가능한 디바이스.
  67. 신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템으로서,
    사용 시에, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에 전기 신호를 인가하도록 배열되는 제1 항 내지 제36 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 신경 인터페이스 디바이스;
    상기 적어도 하나의 신경 섬유 내의 신경 활동을 변조하기 위해 제1 쌍의 전극들에 의해 상기 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기;
    상기 신호 생성기로 하여금, 상기 신호를 상기 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 제어 서브-시스템을 포함하고,
    상기 제어 서브-시스템은 상기 신호 생성기로 하여금, a) 오퍼레이터에 의해 생성된 트리거의 수신 시에; 또는 b) 미리 결정된 패턴에 따라 상기 제1 쌍의 전극들에 상기 신호를 전달하게 하도록 구성되는,
    신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  68. 제67 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 전극들에서 상기 적어도 하나의 신경 섬유 내에서의 활동을 검출하도록 구성된 검출 서브-시스템을 더 포함하는,
    신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  69. 제68 항에 있어서,
    상기 신호 생성기는 추가로, 상기 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 대응하는 전기 응답을 야기하도록 상기 제1 쌍의 전극들에 의해 상기 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 프로브 전기 신호들을 생성하도록 구성되고,
    상기 이식 가능한 시스템은, 상기 신호 생성기로 하여금, 상기 프로브 전기 신호들을 상기 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 자극 서브-시스템을 더 포함하고,
    상기 검출 서브-시스템은 상기 제1 쌍의 전극들에서 상기 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 전기적 응답을 검출하도록 구성되는,
    신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  70. 제68 항 또는 제69 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 대응하는 신경 활동, 바람직하게는 자율 신경 활동과 연관된 생리적 활동을 검출하도록 구성된 하나 이상의 생리적 센서들을 더 포함하고
    상기 검출 서브-시스템은 상기 제1 쌍의 전극들에서 상기 적어도 하나의 신경 섬유 내에서 상기 대응하는 신경 활동을 검출하도록 구성되는,
    신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  71. 제68 항 내지 제70 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제8 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 신경 인터페이스 디바이스를 포함하고,
    상기 자극 서브-시스템은 상기 복수의 쌍들의 전극들 각각에 의해 상기 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 프로브 전기 신호들을 생성하도록 구성되는,
    신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  72. 제71 항에 있어서,
    상기 검출 서브-시스템에 의해 검출된 상기 전기적 응답들 및/또는 대응하는 신경 활동에 기초하여, 상기 신경 섬유 내의 하나 이상의 위치들에서의 전기적 성질들을 결정하도록 구성된 프로세싱 수단을 더 포함하는,
    신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  73. 제72 항에 있어서,
    상기 제어 서브-시스템은, 상기 검출 서브-시스템이 상기 전기적 성질들을 결정한 상기 신경 섬유 내의 하나 이상의 위치들에 기초하여, 상기 신호를 전달하기 위한 하나 이상의 쌍들의 전극들을 결정하도록 구성되는,
    신경에서의 활동을 자극 및/또는 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  74. 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법으로서,
    제65 항 내지 제73 항 중 어느 한 항에 따른 이식 가능한 시스템을 제공하는 단계;
    신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하는 단계; 및
    상기 제1 쌍들의 전극들을 통해 상기 신호를 상기 적어도 하나의 신경 섬유에 전달하는 단계를 포함하는,
    대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법.
  75. 제74 항에 있어서,
    상기 신호 생성기로 하여금, 상기 신호를 전달하게 하는 단계는 오퍼레이터에 의해 생성된 트리거 신호의 수신 시에 발생하는,
    대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법.
  76. 제74 항에 있어서,
    상기 신호 생성기로 하여금, 상기 신호를 전달하게 하는 단계는 미리 결정된 패턴에 따라 발생하는,
    대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법.
  77. 제74 항 내지 제76 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 쌍들의 전극들을 통해 상기 신경에서의 활동을 검출하는 단계를 더 포함하는,
    대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법.
  78. 제77 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 전극들을 통해 프로브 전기 신호를 상기 신경에 전달하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 쌍의 전극들을 통해 검출되는 상기 신경에서의 활동은 상기 프로브 전기 신호에 의해 야기된 전기적 응답인,
    대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법.
  79. 제77 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 전극들을 통해 검출된 상기 신경에서의 활동은 대응하는 생리적 활동에 의해 야기된 신경 활동인,
    대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 변조하는 방법.
  80. 신경에서의 활동을 자극 및 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템으로서,
    각각이 제1 항 내지 제36 항 중 어느 한 항에 따른 제1 신경 인터페이스 디바이스 및 제2 신경 인터페이스 디바이스 ― 상기 제1 신경 인터페이스 디바이스는 사용 시에, 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에 전기 신호를 인가하도록 배열되고, 상기 제2 신경 인터페이스 디바이스는 사용 시에, 상기 적어도 하나의 신경 섬유에서 상기 전기 신호를 검출하도록 배열됨 ― ,
    상기 적어도 하나의 신경 섬유 내의 신경 활동을 변조하기 위해 상기 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 의해 상기 적어도 하나의 신경 섬유에 전달될 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기;
    상기 신호 생성기로 하여금, 상기 신호를 상기 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하도록 구성된 제어 서브-시스템;
    상기 제2 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에서 상기 적어도 하나의 신경 섬유 내에서의 활동을 검출하도록 구성된 검출 서브-시스템을 포함하는,
    신경에서의 활동을 자극 및 모니터링하기 위한 이식 가능한 시스템.
  81. 대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 자극 및 모니터링하는 방법으로서,
    제80 항에 따른 이식 가능한 시스템을 제공하는 단계;
    신호 생성기로 하여금, 신호를 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 전달하게 하는 단계; 및
    제2 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들을 통해, 상기 신경에서의 활동을 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 활동은 상기 제1 신경 인터페이스 디바이스의 제1 쌍의 전극들에 의해 상기 적어도 하나의 신경 섬유에 전달되는 신호에 의해 야기되는,
    대상의 적어도 하나의 신경 섬유에서의 활동을 자극 및 모니터링하는 방법.
  82. 제1 항 내지 제81 항 중 어느 한 항에 따른 방법 또는 시스템에 있어서,
    검출은 EIT를 사용하여 수행되는,
    방법 또는 시스템.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8934992B2 (en) 2011-09-01 2015-01-13 Inspire Medical Systems, Inc. Nerve cuff
WO2019032890A1 (en) 2017-08-11 2019-02-14 Inspire Medical Systems, Inc. SLEEVE ELECTRODE
KR20200097761A (ko) 2017-12-11 2020-08-19 갈바니 바이오일렉트로닉스 리미티드 A형 신경 섬유의 단방향 자극을 위한 바이폴라 및 트리폴라 구성
US11745010B2 (en) 2017-12-21 2023-09-05 Galvani Bioelectronics Limited Nerve stimulation device for current steering
EP3727563A1 (en) 2017-12-21 2020-10-28 Galvani Bioelectronics Limited Nerve stimulation device for unidirectional stimulation and current steering
CN112006657B (zh) * 2020-08-21 2022-08-02 思澜科技（成都）有限公司 一种麻醉深度监测方法及装置
CN117618768A (zh) * 2023-11-10 2024-03-01 浙江大学 一种外周神经定向空间刺激记录的立体柔性电极及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140046407A1 (en) * 2001-08-31 2014-02-13 Bio Control Medical (B.C.M.) Ltd. Nerve stimulation techniques
US7860570B2 (en) * 2002-06-20 2010-12-28 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Implantable microstimulators and methods for unidirectional propagation of action potentials
US8718791B2 (en) * 2003-05-23 2014-05-06 Bio Control Medical (B.C.M.) Ltd. Electrode cuffs
WO2007140597A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-13 Victhom Human Bionics Inc. Nerve cuff, method and apparatus for manufacturing same
GB0613698D0 (en) * 2006-07-10 2006-08-16 Imp Innovations Ltd Method and apparatus for measuring activity in the peripheral nervous system
US8868211B2 (en) * 2006-08-15 2014-10-21 Case Western Reserve University Nerve cuff for implantable electrode
EP2107920B1 (en) * 2007-01-29 2013-07-10 Simon Fraser University Transvascular nerve stimulation apparatus
GB0709542D0 (en) * 2007-05-17 2007-06-27 Imp Innovations Ltd Method and apparatus for stimulating activity in the peripheral nervous system
US8452418B2 (en) * 2011-06-20 2013-05-28 The Regents Of The University Of California Neural probe array and method of use
WO2015109342A2 (en) * 2014-01-15 2015-07-23 Board Of Regents, The University Of Texas System Regenerative interface electrode
GB2528070B (en) * 2014-07-08 2016-12-14 Vagonyx Ltd Nerve stimulating and monitoring device
DE102014014927A1 (de) * 2014-10-07 2016-04-07 Neuroloop GmbH Implantierbare Elektrodenanordnung
US20180056074A1 (en) * 2016-08-25 2018-03-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems and methods for reversible nerve block to relieve disease symptoms

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