KR20230015359A - 최소 침습 척수 및 뇌 자극 및 기록을 위한 형상 기억 합금 및 폴리머 전극 어레이 - Google Patents
최소 침습 척수 및 뇌 자극 및 기록을 위한 형상 기억 합금 및 폴리머 전극 어레이 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230015359A KR20230015359A KR1020227041562A KR20227041562A KR20230015359A KR 20230015359 A KR20230015359 A KR 20230015359A KR 1020227041562 A KR1020227041562 A KR 1020227041562A KR 20227041562 A KR20227041562 A KR 20227041562A KR 20230015359 A KR20230015359 A KR 20230015359A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode array
- shape memory
- shape
- insulating layer
- central lumen
- Prior art date
Links
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 23
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 title abstract description 13
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 title abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title description 11
- 238000003491 array Methods 0.000 title description 7
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 title description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229920000431 shape-memory polymer Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical group [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims description 6
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 claims 2
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 claims 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 3
- 238000002684 laminectomy Methods 0.000 description 3
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002324 minimally invasive surgery Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004007 neuromodulation Effects 0.000 description 2
- -1 poly(ethylene glycol) Polymers 0.000 description 2
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWVGIHKZDCUPEU-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(OC)(OC)C(=O)C1=CC=CC=C1 KWVGIHKZDCUPEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000000094 Chronic Pain Diseases 0.000 description 1
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 description 1
- 208000025966 Neurological disease Diseases 0.000 description 1
- 208000021384 Obsessive-Compulsive disease Diseases 0.000 description 1
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000006097 Spinal Dysraphism Diseases 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007428 craniotomy Methods 0.000 description 1
- 206010015037 epilepsy Diseases 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007087 memory ability Effects 0.000 description 1
- 230000007383 nerve stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 description 1
- 210000000578 peripheral nerve Anatomy 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 208000020016 psychiatric disease Diseases 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 210000000273 spinal nerve root Anatomy 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 1
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/02—Details
- A61N1/04—Electrodes
- A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
- A61N1/0551—Spinal or peripheral nerve electrodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/02—Details
- A61N1/04—Electrodes
- A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
- A61N1/0526—Head electrodes
- A61N1/0529—Electrodes for brain stimulation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/3605—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
- A61N1/3606—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system adapted for a particular treatment
- A61N1/36062—Spinal stimulation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
- A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
- A61B18/14—Probes or electrodes therefor
- A61B18/1492—Probes or electrodes therefor having a flexible, catheter-like structure, e.g. for heart ablation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Neurology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Psychology (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
Abstract
본원에 개시된 본 발명은 제거가능한 외피, 외피가 둘러싸는 절연층 및 절연층에 의해 둘러싸인 중앙 루멘으로서, 니켈과 티타늄의 금속 합금 또는 열경화성 형상 기억 폴리머를 포함하는 중앙 루멘을 포함하는 전극 어레이이다. 어레이는 최소로 침습성인 척주 및 뇌자극 및 기록에 사용된다.
Description
정부 이익에 관한 진술
[001]
없음
관련 출원에 대한 교차 참조
[002]
본 출원은 2020년 4월 28일에 출원된 미국 가특허출원 일련 번호 63/016716 및 2020년 10월 27일에 출원된 미국 가특허출원 일련 번호 63/106062로부터 이익을 주장하며, 이들 각각은 그 전문이 참조로 포함된다.
발명의 배경
[003]
본 발명은 일반적으로 전극 어레이 및 더욱 특히, 최소 침습 척수 및 뇌 자극 및 기록을 위한 형상 기억 합금 및 폴리머 전극 어레이에 관한 것이다.
[004]
일반적으로, 최소 침습 시술을 이용하여 삽입될 수 있고 배치 후 내부적으로 의도된 신경 표적의 높은 커버리지를 달성할 수 있는, 척추 및 뇌 자극 및 기록을 위한 전극 시스템을 갖는 것이 유리하다. 그러나, 이러한 전극 시스템은 부분적으로 기존 금속 및 세라믹 프로브에 사용되는 물질의 문제로 인해 개발 속도가 느렸다. 결과적으로 신경 활동을 자극하고 기록하는 대부분의 방법은 불필요한 조직 손상을 유발한다.
발명의 개요
[005]
다음은 본 발명의 일부 양태에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 혁신의 단순화된 개요를 제시한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개요가 아니다. 이는 본 발명의 주요 또는 중요한 요소를 식별하거나 본 발명의 범위를 기술하려는 것이 아니다. 이것의 유일한 목적은 나중에 제시되는 더욱 상세한 설명에 대한 서두로서 단순화된 형태로 본 발명의 일부 개념을 제시하는 것이다.
[006]
한 양태에서, 본 발명은 제거 가능한 외피, 외피가 둘러싸는 절연층 및 절연층에 의해 둘러싸인 중앙 루멘으로서, 니켈과 티타늄의 금속 합금을 포함하는 중앙 루멘을 포함하는 전극 어레이를 특징으로 한다.
[007]
또 다른 양태에서, 본 발명은 제거가능한 외피, 제거가능한 외피가 둘러싸는 절연층 및 절연층에 의해 둘러싸인 중앙 루멘으로서, 열경화성 형상 기억 폴리머를 포함하는 중앙 루멘을 포함하는 전극 어레이를 포함하는 전극 어레이를 특징으로 한다.
[008]
또 다른 양태에서, 본 발명은 생체적합성 형상 기억 합금 기반 와이어를 전극 어레이에 적응시키는 단계, 적응된 전극 어레이를 바늘을 통해 최소 침습 방식으로 인체의 일부에 삽입하는 단계, 및 적응된 전극 어레이 전극 형상을 열을 이용하여 변형시켜 인체의 일부의 커버리지 영역을 최대화시키는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다.
[009]
이들 및 다른 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 읽고 관련 도면을 검토함으로써 명백해질 것이다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 모두는 단지 설명을 위한 것이며 청구된 양태를 제한하지 않음을 이해해야 한다.
도면의 간단한 설명
[0010] 본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 다음의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부된 도면을 참조하여 더 잘 이해될 것이다:
[0011] 도 1은 예시적인 변형된 원통형 리드(lead)의 단면을 도시한다.
[0012] 도 2는 더 많은 커버리지로 전극의 최소 침습 삽입을 가능하게 할 수 있는 경막외 공간으로 척주 자극을 위한 변형된 원통형 리드를 삽입하는 3단계의 예시적인 도면을 도시한다.
[0013] 도 3은 본 발명자들의 변형된 전극의 열 유도 형상 기억 능력이 어떻게 활성화될 수 있는지에 대한 세 가지 예시적인 예를 도시한다.
[0014] 도 4는 형상 기억 폴리머의 예시적인 열 유도 형상 기억 능력을 도시한다.
[0015] 도 5는 니티놀이 임시 형상으로 변형되고 가열되어 4 단계로 이의 원래의 기하학적 구조로 복구되게 할 때 니티놀의 예시적인 형상 기억 능력을 도시한다.
[0016] 도 6은 원통형 리드의 니티놀 구성요소가 취할 수 있는 2개의 예시적인 기하학적 구조 예를 도시한다.
[0010] 본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 다음의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부된 도면을 참조하여 더 잘 이해될 것이다:
[0011] 도 1은 예시적인 변형된 원통형 리드(lead)의 단면을 도시한다.
[0012] 도 2는 더 많은 커버리지로 전극의 최소 침습 삽입을 가능하게 할 수 있는 경막외 공간으로 척주 자극을 위한 변형된 원통형 리드를 삽입하는 3단계의 예시적인 도면을 도시한다.
[0013] 도 3은 본 발명자들의 변형된 전극의 열 유도 형상 기억 능력이 어떻게 활성화될 수 있는지에 대한 세 가지 예시적인 예를 도시한다.
[0014] 도 4는 형상 기억 폴리머의 예시적인 열 유도 형상 기억 능력을 도시한다.
[0015] 도 5는 니티놀이 임시 형상으로 변형되고 가열되어 4 단계로 이의 원래의 기하학적 구조로 복구되게 할 때 니티놀의 예시적인 형상 기억 능력을 도시한다.
[0016] 도 6은 원통형 리드의 니티놀 구성요소가 취할 수 있는 2개의 예시적인 기하학적 구조 예를 도시한다.
상세한 설명
[0017] 본 혁신은 이제 도면을 참조하여 설명되며, 참조 번호는 전체적으로 유사한 요소를 지칭하기 위해 사용된다. 다음의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있음이 명백할 수 있다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조 및 장치는 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
[0018] 신경조절은 임상 신경과학 분야에서 빠르게 확장되고 있는 분야이다. 오늘날 예를 들어, 간질, 파킨슨병, 강박 장애 및 통증을 포함하는 신경 및 정신 질환 치료를 위해 뇌와 척수를 자극하고 기록하기 위해 리드, 그리드 및 패들 형태의 전극 어레이가 배치된다. 뇌와 척추의 전극 커버리지를 최대화하기 위해 일반적으로 뇌 또는 척추를 덮기 위해 큰 그리드 또는 패들 전극을 배치하기 위해 개두술 또는 척추후궁절제술을 수행해야 한다.
[0019] 본 발명은 전통적인 전극 어레이에 대한 적응이다: 생체적합성 형상 기억 합금 및/또는 열경화성 및 열가소성 폴리머 기반 와이어, 외피, 힌지 또는 기타 콤팩트한 기하학적 구조는 바늘 또는 척추 또는 두개골의 작은 창을 통해 최소 침습 방식으로 전극 어레이를 삽입하고, 그 후, 형상 기억 합금 및/또는 폴리머의 형상 기억 반응을 이용하여 뇌 또는 척수의 더욱 바람직한 영역을 덮는 형상으로 전극 형상을 변형시키는데 사용된다. 본 발명자들의 디자인에서 금속 와이어의 탄성을 사용하면 필요한 곳에 더 높은 수준의 형상 변경을 제공할 수 있다. 생체적합성 형상 기억 합금 및 폴리머의 형상 변화는 주로 열 반응을 통해 활성화된다. 구성요소가 특정 전이 온도 범위를 넘어 도달하는 경우, 형상 변화가 유발된다.
[0020] 일례로, 형상 기억 합금은 척주 자극을 최적화하는데 사용될 수 있다. 만성 통증에 대한 척주 자극은 신경조절 시술이며, 이에 의해 경피적으로 작은 직선형 전극을 바늘을 통해 활주시키고 적절한 척추 수준에 걸쳐 X-선을 사용하여 경막외로 전진시킴으로써 또는 전극 패들을 적절한 수준에 걸쳐 개방형 척추후궁절제술을 통해 위치시키는 개방형 절차를 통해 전극 어레이가 척수의 척주에 배치될 수 있다. 본 발명은 개방 및 경피 시술 사이의 간극을 연결한다. 본 발명의 형상 기억 합금 또는 폴리머 기반 전극 시스템은 경피적으로 배치될 수 있지만 개방형 패들 전극이 수행하는 자극기에 대한 척추 수준의 동일한 우수한 커버리지를 갖는다. 형상 기억 합금 니티놀의 경우, 니티놀은 생체 외에서 원하는 형상으로 설정되어 삽입 전에 선형 형상으로 변형된다. 니티놀은 신체 환경 외부에서 선형의 변형된 형상을 유지할 수 있다. 열 유도 형상 기억 합금으로서의 특별한 특성으로 인해 전이 온도 미만일 때 변형 형상을 유지할 수 있다. 형상 기억 합금 니티놀이 이의 전이 온도 초과의 환경에 놓인 후, 물질은 초탄성 특징을 나타내고 원하는 초기 설정 형상으로 되돌아간다. 따라서, 일단 니티놀 리드가 신체에 삽입되면, 이는 척주 자극을 위한 리드 커버리지를 최적화하기 위해 초기 프로그래밍된 형상으로 되돌아갈 것이다. 상 변화는 니티놀의 형상 전이 온도 미만에서 및 또한 니티놀이 이의 전이 온도 초과로 가열되면 발생한다. 본 발명은 외부 열원을 필요로 하지 않고 형상 전이 온도 초과로 형상 기억 합금 및 폴리머를 가열하는 자연적인 방법으로서 체온을 이용할 수 있다.
[0021] 일 구현예에서, 본 발명은 니티놀, 니켈과 티타늄의 금속 합금 또는 다른 형상 기억 합금 또는 형상 기억 폴리머의 형상 기억 효과를 이용하여, 신체 환경에 노출되면 산업적 선호도에 따라 특정 피부분절을 가장 잘 표적으로 하는 패들 리드 또는 기하학적 구조의 영역 커버리지와 더욱 매우 유사하게 확장될 변형된 원통형 리드를 생성한다.
[0022] 변형된 원통형 리드는 제자리에서 확장되기 전에 원통형 리드 배치와 유사한 경피 기술을 사용하여 최소 침습 방식으로 삽입될 수 있다. 변형된 원통형 리드는 현재의 원통형 리드보다 더 많은 커버리지를 제공하고, 비용이 많이 들고 침습적인 척추후궁절제술의 필요성을 줄이며, 척추 외과 의사뿐만 아니라 모든 통증 관리 의사가 이러한 시술에 대한 접근성을 증가시킨다.
[0023] 변형된 원통형 리드는 또한 말초 신경 자극, 후근 자극 및 신경 기록을 포함하여 척수 자극을 표적으로 하는 척주 이외의 적용 분야에 사용될 수 있다. 일 구현에서, 이는 형상 기억 합금 니티놀(NiTi)을 활용하여 달성된다.
[0024] 도 1에서, 척주 자극을 위한 예시적인 변형된 원통형 리드(100)의 단면이 도시되어 있으며, 변형된 원통형 리드(100)가 삽입될 때 제거되는 외피(110)를 포함한다. 외피(110) 내에는 자극을 전달하는 전도성 구성요소를 수반하는 다수의 오르비탈 루멘(130)을 포함하는 절연층(120)이 있다. 절연층(120)은 일 구현에서 형상 기억 합금 니티놀을 사용하는 중앙 루멘(140)을 둘러싼다. 또 다른 구현에서 중앙 루멘(140)은 다른 형상 기억 합금 또는 폴리머를 가질 수 있다.
[0025] 위에서 설명한 바와 같이 니티놀(NiTi)은 생체적합성과 초탄성으로 인해 많은 의료 응용 분야에서 사용되는 금속 합금이다. 본 발명은 물질을 낮은 강성을 갖는 물질 단계로부터 처리되었던 원래의 형상을 취하는 더 단단한 초탄성 물질로 전이시키는 특정 온도 초과에서 물질이 '상 변화'를 겪는 형상 기억 효과를 이용한다. 체온 미만에서, 변형된 원통형 리드(100)는 패들 리드 척추 커버리지와 유사한 형상 또는 원하는 영역을 가장 최적으로 표적화할 임의의 형상으로 제조될 수 있다. 생성된 기하학적 구조에서, 변형된 원통형 리드(100)는 곧게 펴지고, 유도관에 배치되고, 원통형 전극과 경피적으로 유사하게 경막외 공간에 삽입된다. 원하는 위치에 삽입되면 외피가 제거되고, 체온에 도달하면 니티놀은 리드를 최적의 커버리지를 제공하는 형상으로 되돌아간다.
[0026] 도 2에서, 척주 자극을 위한 변형된 원통형 리드의 삽입의 예시적인 묘사가 도시된다. (210)에서, 좁은 변형된 원통형 리드가 경피적으로 삽입된다. (215)에서 리드는 경막외 공간을 따라 원하는 영역으로 탐색된다. (220)에서, 유도인자 외피가 제거되고 변형된 전극이 처리되었던 형상(230)으로 되돌아가도록 허용된다. (220)에서 형상은 s-형의 지그재그 기하학적 형상이다. 입증 목적으로 여기에서는 두 개의 원통형 리드(230)를 설명하지만 두 개보다 많은 리드가 본 발명자들의 적용분야에 사용될 수 있다.
[0027] 도 3에서, 신체의 척주 자극을 위한 변형된 원통형 전극의 형상 변화가 어떻게 유도될 수 있는지에 대한 예시적인 묘사(300)가 도시된다. 형상 기억 합금 또는 폴리머의 회복은 구성요소를 체온으로 가열하는 것으로 제한되지 않는다. 형상 기억 합금 및 폴리머는 상 변화를 유도하는 온도 범위에서 사용자 맞춤화가 가능한 방식으로 합성 및 처리될 수 있다.
[0028] 도 3에서, 특정 설계에서 변형된 전극의 형상 변화를 유도하기 위해 외부 열원(301)이 사용될 수 있다. (302)에서는 냉염수가 복구를 예방하는 전극과 함께 투여된다. 또 다른 예(303)에서, 변형된 전극의 조기 복구를 방지하기 위해 외피가 사용될 수 있다. 이들은 형상 복구가 발생하는 때(304)에 대한 제어를 허용하는데 사용될 수 있는 예시적인 방법이다.
[0029] 도 4에서, 형상 기억 힌지 제조의 예시적인 묘사(400)가 도시되어 있다. 원래 형상(414)에서 열경화성 형상-기억 폴리머(412)는 고온 Th(> Tg)로 가열되어 가열된 형상(416)을 제공하며, 여기서 Tg는 이의 유리 전이 온도이다. 가열된 형상(416)은 Th(>Tg)에서 변형된(직선) 형상(418)으로 변형된다. 변형된 형상(418)은 형상(420)을 유지하기 위해 더 낮은 온도 Tc(>Tg)로 냉각된다. Tc(> Tg)에서 하중을 제거하면 임시 형상(422)이 유지된다. 형상(422)은 최소 침습적 시술을 통해 삽입될 수 있으며, 체온이나 외부 자극이 힌지의 형상을 변화시킬 수 있다. Th(>Tg)에서 임시 형상(422)을 가열하면 임시 형상(422)이 원래의 열경화성 형상 기억 폴리머 형상(424)으로 복귀된다.
[0030] 요약하면, 원래 형상이 유리 전이 온도 초과의 온도가 되면 고무 같은 부드러운 상태로 변형될 수 있다. 그런 다음 물질이 냉각될 때 변형이 유지될 수 있다. 폴리머는 유리 전이 온도 초과로 가열되는 경우 이의 원래 형상으로 돌아간다. 형상을 원하는 형상으로 바꾸는 형상 기억 합금에도 동일한 공정이 적용된다.
[0031] 하나의 구체적인 예에서, 형상 기억 폴리머는 Tert-부틸 아크릴레이트(tBA), 폴리(에틸렌 글리콜)n 디메타크릴레이트(PEGDMA) 및 광개시제 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논을 사용하여 제조된다. 구성성분은 각각 89.2 중량%, 10 중량% 및 0.2 중량%이다. 형상 기억 폴리머 시트는 유리 슬라이드로 만든 상단 및 페트리 디쉬의 몰드를 통해 만들어지며, 여기에서 혼합되고 오토클레이브(10분 동안)된 용액이 두 유리 표면 사이에 배치된다. 이 몰드는 각각 두께가 0.15 인치(3.175 mm)인 유리 슬라이드로 또한 만들어진 1-2개의 공간으로 분리된다. 그 후 용액은 15분 동안 UV 경화되고 90°C에서 60분 동안 오븐 경화되어 시트 형태의 최종 형상 기억 폴리머를 얻는다. 그런 다음 이 시트로부터 단면이 직사각형인 반원 형상의 힌지로 절단된다.
[0032] 도 5에서, 니티놀의 상 변화의 예시적인 도해(500)가 도시된다. (501)에서 니티놀은 특정 전이 온도 범위 미만의 온도에서 쌍정 마텐자이트 형상이다. 쌍정 마텐자이트 상의 전이 범위 아래에서 니티놀은 (502)에서 최대 11%의 변형률로 전극을 보다 쉽게 경피적으로 삽입할 수 있는 선형 모양과 같은 또 다른 기하학적 구조로 쉽게 변형될 수 있다. 이로 인해 니티놀은 쌍정 마텐자이트에서 마텐자이트 상으로 이동할 것이며, 이는 이의 전이 범위 초과로 가열될 때까지 (503)에서 '변형된' 형상을 유지할 것이다. 니티놀이 이의 전이 온도 근처로 가열되면 이는 (504)에서 오스티나이트 상으로 전환될 것이며, 쌍정 마텐자이트 상이었을 때의 형상을 취하게 될 것이다.
[0033] 니티놀의 원래 오스티나이트 형상을 얻기 위해 니티놀은 원하는 형상으로 수득되거나, 블랭킷 형태로부터 원하는 형상으로 기계 가공하거나, 시판되는 니티놀이 본 발명자들의 원하는 모양으로 설정될 수 있다. 니티놀의 오스티나이트 형상을 설정하기 위해, 물질은 500℃로 1 내지 3시간 동안 가열되어 의도한 용도에 맞는 형상으로 고정되어야 한다.
[0034] 도 6에는 원통형 리드의 니티놀 구성요소의 예시적인 기하학적 구조의 예시적인 이미지가 도시되어 있다. 이미지(610)는 잠재적인 s-자의 기하학적 구조를 나타낸다. 이미지(620)는 삼지창 형상의 기하학적 구조를 나타낸다. 이러한 기하학적 구조는 신체 환경에 노출되고 복구될 때 서로 분리되는 평행한 원통형 리드를 2개만큼 적게 및 원하는 만큼 많게 가질 수 있다. 이러한 기하학적 구조는 예시이며, 형상 기억 합금 및 폴리머 기반 원통형 리드가 취할 수 있는 모든 잠재적 기하학적 구조를 망라하지는 않는다.
예시된 구현예에 대하여 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 다양한 변경 및 수정이 가능할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 이러한 모든 수정 및 변경은 첨부된 청구 범위에 의해 제한되는 경우를 제외하고는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
Claims (13)
- 제거가능한 외피;
상기 외피가 둘러싸는 절연층; 및
상기 절연층으로 둘러싸인 중앙 루멘으로서, 니켈과 티타늄의 금속 합금을 포함하는 중앙 루멘을 포함하는, 전극 어레이. - 제1항에 있어서, 외피가 제거가능한, 합금 전극 어레이.
- 제2항에 있어서, 절연층이 다수의 오르비탈 루멘을 포함하는, 전극 어레이.
- 제3항에 있어서, 니켈과 티타늄의 금속 합금이 다른 형상 기억 합금으로 대체되는, 전극 어레이.
- 제거가능한 외피, 상기 제거가능한 외피가 둘러싸는 절연층; 및
상기 절연층으로 둘러싸인 중앙 루멘으로서, 열경화성 형상 기억 폴리머를 포함하는 중앙 루멘을 포함하는 전극 어레이를 포함하는, 전극 어레이. - 제5항에 있어서, 절연층이 다수의 오르비탈 루멘을 포함하는, 전극 어레이.
- 제6항에 있어서, 외피가 플루오르화된 에틸렌 프로필렌(FEP)을 포함하는, 전극 어레이.
- 제7항에 있어서, 절연층이 폴리우레탄을 포함하는, 전극 어레이.
- 생체적합성 형상 기억 합금 기반 와이어를 전극 어레이에 적응시키는 단계;
상기 적응된 전극 어레이를 바늘을 통해 최소 침습 방식으로 인체의 일부에 삽입하는 단계; 및
적응된 전극 어레이 전극 형상을 열을 이용하여 변형시켜 인체의 일부의 커버리지 영역을 최대화시키는 단계를 포함하는 방법. - 제9항에 있어서, 생체적합성 형상 기억 합금이 니켈과 티타늄의 금속 합금을 포함하는, 방법.
- 제10항에 있어서, 니켈과 티타늄의 금속 합금이 니티놀(Nitinol)인, 방법.
- 제11항에 있어서, 열이 외부 열원인, 방법.
- 제11항에 있어서, 열이 인간 체온인, 방법.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202063016716P | 2020-04-28 | 2020-04-28 | |
| US63/016,716 | 2020-04-28 | ||
| US202063106062P | 2020-10-27 | 2020-10-27 | |
| US63/106,062 | 2020-10-27 | ||
| PCT/US2021/029704 WO2021222446A1 (en) | 2020-04-28 | 2021-04-28 | Shape-memory alloy and polymer electrode array for minimally-invasive spinal cord and brain stimulation and recording |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230015359A true KR20230015359A (ko) | 2023-01-31 |
Family
ID=78373958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227041562A KR20230015359A (ko) | 2020-04-28 | 2021-04-28 | 최소 침습 척수 및 뇌 자극 및 기록을 위한 형상 기억 합금 및 폴리머 전극 어레이 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230166102A1 (ko) |
| EP (1) | EP4142862A4 (ko) |
| JP (1) | JP2023524246A (ko) |
| KR (1) | KR20230015359A (ko) |
| WO (1) | WO2021222446A1 (ko) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5662621A (en) * | 1995-07-06 | 1997-09-02 | Scimed Life Systems, Inc. | Guide catheter with shape memory retention |
| US6050992A (en) * | 1997-05-19 | 2000-04-18 | Radiotherapeutics Corporation | Apparatus and method for treating tissue with multiple electrodes |
| US20030032997A1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-13 | Pianca Anne M. | Low impedance high strength medical electrical lead |
| US7181288B1 (en) * | 2002-06-24 | 2007-02-20 | The Cleveland Clinic Foundation | Neuromodulation device and method of using the same |
| US7557167B2 (en) * | 2006-09-28 | 2009-07-07 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Polyester compositions, methods of manufacturing said compositions, and articles made therefrom |
| US9427570B2 (en) * | 2006-12-06 | 2016-08-30 | St. Jude Medical Luxembourg Holdings SMI S.A.R.L. (“SJM LUX SMI”) | Expandable stimulation leads and methods of use |
| US20100114272A1 (en) * | 2006-12-07 | 2010-05-06 | Sebastian Haidarliu | Multiple micro-wire electrode device and methods |
| WO2016196031A1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-08 | Autonomix Medical, Inc. | Elongated conductors and methods of making and using the same |
| JP2021535776A (ja) * | 2018-08-13 | 2021-12-23 | カーディオノミック，インク． | 心収縮及び／又は弛緩に作用するシステムおよび方法 |
-
2021
- 2021-04-28 US US17/997,329 patent/US20230166102A1/en active Pending
- 2021-04-28 JP JP2022566152A patent/JP2023524246A/ja active Pending
- 2021-04-28 WO PCT/US2021/029704 patent/WO2021222446A1/en active Application Filing
- 2021-04-28 EP EP21795430.4A patent/EP4142862A4/en active Pending
- 2021-04-28 KR KR1020227041562A patent/KR20230015359A/ko active Search and Examination
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023524246A (ja) | 2023-06-09 |
| US20230166102A1 (en) | 2023-06-01 |
| EP4142862A4 (en) | 2024-05-01 |
| WO2021222446A1 (en) | 2021-11-04 |
| EP4142862A1 (en) | 2023-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210085959A1 (en) | Self-tunneling lead | |
| US11491323B2 (en) | Visual prosthesis employing ventricular or endovascular neural electrode arrays | |
| US6249707B1 (en) | Apparatus and method for percutaneous implant of a paddle style lead | |
| US8046909B2 (en) | Method of fabricating stimulation lead | |
| US8250755B2 (en) | Process for fabricating a medical lead | |
| US20100030227A1 (en) | Medical lead implantation | |
| US20090112265A1 (en) | Flexible member for use in a spinal column and method for making | |
| US20110245926A1 (en) | Intervertebral spacer and methods of use | |
| US20100269337A1 (en) | Medical leads with segmented electrodes and methods of fabrication thereof | |
| US20090194206A1 (en) | Systems and methods for wrought nickel/titanium alloy flexible spinal rods | |
| US20060041295A1 (en) | Positive fixation percutaneous epidural neurostimulation lead | |
| US20110264166A1 (en) | Multiple electrode lead and a system for deep electrical neurostimulation including such a lead | |
| EP3927418B1 (en) | Device for electrotherapy and/or electrophysiology, kit and assembly | |
| Sahyouni et al. | Functional and histological effects of chronic neural electrode implantation | |
| US20240198090A1 (en) | Transcatheter electrode array and use thereof | |
| US20160158539A1 (en) | Acutely stiff implantable electrodes | |
| KR20230015359A (ko) | 최소 침습 척수 및 뇌 자극 및 기록을 위한 형상 기억 합금 및 폴리머 전극 어레이 | |
| CN219804148U (zh) | 用于微创脊髓和脑刺激和记录的形状记忆合金和聚合物电极阵列 | |
| EP2134411B1 (en) | Mri thermal switch for implantable medical devices | |
| KR101515724B1 (ko) | 척추질환 치료용 임플란트 | |
| Vanhoestenberghe | Chronic nerve root entrapment: compression and degeneration | |
| Guido et al. | Strategies to improve neural electrode performance | |
| CN109925039A (zh) | 一种呈局部柔性的椎弓根钉连接棒 | |
| KR101216211B1 (ko) | 척추질환 치료용 임플란트 및 이의 제조 방법 | |
| Oliveria et al. | Radiofrequency lesions: Introduction and technical aspects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |