Einige Inhalte dieser Anwendung sind momentan nicht verfügbar.
Wenn diese Situation weiterhin besteht, kontaktieren Sie uns bitte unterFeedback&Kontakt
1. (WO2016055513) IMPLANTIERBARE ANORDNUNG
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Patentansprüche

1 . Implantierbare Anordnung zur ortsselektiven Erfassung neuronaler

elektrischer Signale, die sich längs wenigstens einer in einem Nervenfaserbündel enthaltenden Nervenfaser ausbreiten, sowie zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser, umfassend folgende Komponenten:

Implantierbare Elektrodenanordnung (E), die auf einem um das

Nervenfaserbündel manschettenartig anlegbaren biokompatiblen Trägersubstrat (1 ) angeordnet ist, das eine im implantierten Zustand dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierte, geradzylinderförmige Trägersubstratoberfläche (1 ') aufweist, an der eine erste Elektrodenanordnung (2) zur ortsselektiven Erfassung der neuronalen elektrischen Signale und selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser, und an dem eine zweite Elektrodenanordnung (?) zur Erfassung eines EKG-Signals angeordnet ist,

eine mit der implantierbaren Elektrodenanordnung (E) elektrisch leitend verbindbare oder verbundenen Auswerte-/Steuereinheit (A S), in der die ortsselektiv erfassten, neuronalen, elektrischen Signale sowie das EKG-Signal zeitaufgelöst derart auswertbar sind, dass ein zu einem physiologischen Parameter, vorzugsweise Blutdruck, korreliertes neuronales Zeitsignal ableitbar ist,

eine mit der Auswerte-/Steuereinheit (A/S) verbundene erste

Komparatoreinheit (K1 ), in der ein charakteristischer relativer Zeitversatz zwischen dem EKG-Signal und dem mit dem physiologischen Parameter korrelierten, neuronalen Zeitsignal ermittelbar ist,

ein mit der Auswerte-/Steuereinheit (A/S) verbundener erster

Funktionsgenerator (F1 ), der innerhalb eines durch die Auswerte-/Steuereinheit (A/S) unter Zugrundelegung des relativen Zeitversatzes ermittelten Zeitfensters sich aus einer Vielzahl n Einzelpulsen (EP) zusammensetzenden und in Phase und zeitlichen Amplitudenverlauf an das abgeleitete, mit dem physiologischen Parameter korrelierte, neuronale Zeitsignal angepasstes Stimulationssignal generiert sowie

einen mit dem ersten Funktionsgenerator (F1 ) und der ersten

Elektrodenanordnung (2) mittel- oder unmittelbar verbundenen ersten Signal-Strom-Wandler (SSW1 ), der das Stimulationssignal zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser an die erste Elektrodenanordnung (2) leitet,

wobei die Auswerte-/Steuereinheit (A S), die erste Komparatoreinheit (K1 ), der erste Funktionsgenerator (F1 ) sowie der erste Signal-Strom-Wandler (SSW1 ) als implantierbares Modul zusammengefasst sind.

2. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zweite Komparatoreinheit (K2) mit der Auswerte-/Steuereinheit (A S) verbunden ist,

dass die zweite Komparatoreinheit (K2) wenigstens einen Signalpegel, der dem mit dem physiologischen Parameter korrelierten, neuronalen Zeitsignal zugeordnet ist, mit einem Referenzsignal vergleicht und einen Differenzpegelwert generiert, und dass die Auswerte-/Steuereinheit (A/S) wenigstens auf Grundlage des

Differenzpegelwertes wenigstens den zeitlichen Amplitudenverlauf des

Stimulationssignals festlegt.

3. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die implantierbare Elektrodenanordnung (E), an der im implantierten Zustand, dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierten, geradzylinderförmigen Trägersubstratoberfläche (1 ') eine dritte Elektrodenanordnung (7) zur Inhibition von sich unidirektional längs des Nervenfaserbündels ausbreitenden neuronalen elektrischen Signalen umfasst.

4. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass das implantierbare Modul über einen elektrischen Energiespeicher (ES) und/oder eine Induktionsbasierte Signal- und

Energieversorgungseinheit (SES) verfügt, die zumindest mit der Auswerte-/Steuereinheit (A S) elektrisch verbunden ist.

5. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass in dem implantierbaren Modul ein

Beschleunigungssensor (BS) integriert ist und/oder ein zum Modul separater, implantierbar ausgebildeter Beschleunigungssensor (BS') vorgesehen ist, und dass der Beschleunigungssensor (BS, BS') Beschleunigungsinformationen generiert und mit der Auswerte-/Steuereinheit (A/S) elektrisch verbunden ist.

6. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass der erste Funktionsgenerator (F1 ) zur Erzeugung von Einzelpulsen in der Lage ist, die jeweils aus einem polarisierenden und einem repolarisierenden rechteckpulsförmigen Teilsignal zusammengesetzt sind, und dass zwischen dem ersten Funktionsgenerator (F1 ) und dem ersten Signal-Strom-Wandler (SSW) ein erster Modulator (M1 ) geschaltet ist, der einen dem

rechteckpulsförmigen, repolarisierenden Teilsignal zugeordneten

Signalflankenverlauf zeitlich gegenüber dem polarisierenden Teilsignal vergrößert und glättet und eine jeweils beiden Teilsignalen zugeordnete Signalstärke

vereinheitlicht.

7. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Auswerte-/Steuereinheit (A/S)

verbundener zweiter Funktionsgenerator (F2) vorgesehen ist, der zeitlich vor und/oder während des ermittelten Zeitfensters ein elektrisches Blockierungssignal generiert, und

dass der zweite Funktionsgenerator (F2) mittel- oder unmittelbar mit einem zweiten Signal-Strom-Wandler (SSW2) verbunden ist, der das elektrische Blockierungssignal der dritten Elektrodenanordnung (7) zuführt.

8. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Funktionsgenerator (F2) zur Erzeugung von Einzelpulsen in der Lage ist, die jeweils aus einem polarisierenden und einem repolarisierenden rechteckpulsförmigen Teilsignal zusammengesetzt sind, und dass zwischen dem zweiten Funktionsgenerator (F2) und dem zweiten Signal-Strom-Wandler (SSW2) ein zweiter Modulator (M2) geschaltet ist, der einen dem

rechteckpulsförmigen, repolarisierenden Teilsignal zugeordneten

Signalflankenverlauf zeitlich gegenüber dem polarisierenden Teilsignal vergrößert und glättet und eine jeweils beiden Teilsignalen zugeordnete Signalstärke

vereinheitlicht.

9. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Funktionsgenerator (F2) sowie das zweite Modul (M2) in dem implantierbaren Modul integriert sind.

10. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 6 oder 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder zweite Modulator (M1 , M2) derart ausgebildet ist, dass zu jedem Einzelimpuls das polarisierende Teilsignal zeitlich durch einen durch den ersten Modulator (M1 ) erzeugbaren Nullsignalpegel vom repolarisierenden Teilsignal trennbar ist.

1 1 . Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrodenimpedanzmesseinheit (EM) Teil des implantierbaren Moduls ist oder an dem Trägersubstrat (1 ) angeordnet ist und mit der Elektrodenanordnung (E) sowie mit der Auswerte-/Steuereinheit (A S) verbunden ist, und dass die Elektrodenimpedanzmesseinheit (EM) zwischen jedem der n

Einzelpulse eine Impedanzmessung zumindest an Elektroden der ersten

Elektrodenanordnung (2) vornimmt.

12. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Entpolansierungseinrichtung (EE) Teil des implantierbaren Moduls ist oder an dem Trägersubstrat (1 ) angeordnet ist und mit der Elektrodenanordnung (E) sowie mit der Auswerte-/Steuereinheit (A S) verbunden ist, und

dass die Entpolansierungseinrichtung (EE) im Falle einer durch die

Elektrodenimpedanzmesseinheit (EM) festgestellten Restpolarisation an einzelnen Elektroden diese selektiv mittels elektrischer Signalbeaufschlagung entpolarisiert.

13 . Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass ein separates Blutdruckmesssystem (SB) vorgesehen ist, das absolute Blutdruckwerte erfasst, die über die Induktionsbasierte Signal- und Energieversorgungseinheit (SES) der Auswerte-/Steuereinheit (A S) zuführbar sind, und dass die Auswerte-/Steuereinheit (A/S) auf der Grundlage der absoluten Blutdruckwerte, dem EKG-Signal, dem mit dem physiologischen

Parameter korrelierten, neuronalen Zeitsignal sowie wenigstens einem

Referenzsignal den ersten Funktionsgenerator (F1 ) zur Generierung des

Stimulationssignal ansteuert.

14. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 2, 5 und 13,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinheit, vorzugsweise in Art einer Look-up-Tabelle, vorgesehen ist, die Teil der Auswerte-/Steuereinheit (A/S) oder als separate Einheit mit dieser verbunden ist,

dass in der Speichereinheit wenigstens eine der folgenden Informationen

abspeicherbar und abrufbar sind: Differenzpegelwert,

Beschleunigungsinformationen, erfasster absoluter Blutdruck.

15. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierte, geradzylinderförmige Trägersubstratoberfläche (1 ') eine axiale (a) sowie eine in Umfangsrichtung (U) orientierte Erstreckung besitzt und an der die erste

Elektrodenanordnung (2) angebracht ist, die

in axialer Abfolge wenigstens drei erste Elektrodenstrukturen (3) mit jeweils wenigstens zwei in Umfangsrichtung angeordneten ersten Elektrodenflächen (4), sowie

wenigstens zwei axial zueinander beabstandete, sich in Umfangsrichtung erstreckende und jeweils eine Ringform annehmende erste Elektrodenstreifen (5) umfasst, die die wenigstens drei Elektrodenstrukturen axial beidseitig einschließen, und mit der Auswerte-/Steuereinheit (A S) verbindbar oder verbunden ist.

16. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 15 sowie einem der Ansprüche 3 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Elektrodenanordnung (7) in axialer Abfolge auf der dem Nervenfaserbündel zugewandten geradzylinderförmigen

Trägersubstratoberfläche (1 ') axial neben der ersten Elektrodenanordnung (2) angeordnet ist und wenigstens zwei axial voneinander beabstandete, sich in

Umfangsrichtung (U) erstreckende und jeweils eine Ringform annehmende dritte Elektrodenstreifen (8) sowie

axial zwischen den wenigstens zwei dritten Elektrodenstreifen (8) wenigstens eine, jeweils wenigstens zwei in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnete dritte

Elektrodenflächen (9) umfassende dritte Elektrodenstruktur (13) umfasst.

17. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 15 und 16,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und dritten Elektrodenflächen (4, 9) in Umfangsrichtung (U) jeweils längs einer virtuellen Kreislinie gleichverteilt angeordnet sind.

18. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 15 und 16,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und dritten Elektrodenflächen (4, 9) jeweils eine axiale (4a, 9a) und eine in Umfangsrichtung (4U, 9U) orientierte Erstreckung aufweisen,

dass die Erstreckungen (4a, 4U) der ersten Elektrodenflächen (4) jeweils identisch sind,

dass die Erstreckungen (9a, 9U) der dritten Elektrodenflächen (9) jeweils identisch sind, und

dass die in Umfangsrichtung orientierte Erstreckung (9U) der dritten

Elektrodenflächen (9) größer ist als die in Umfangsrichtung orientierte Erstreckung (4U) der ersten Elektrodenflächen (4).

19. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Erstreckungen (4a, 4U) der ersten und dritten Elektrodenflächen (4, 9) gleich sind.

20. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19,

dadurch gekennzeichnet, dass die Trägersubstratoberfläche (1 '), auf der die erste und dritte Elektrodenanordnung (2, 7) aufgebracht ist, einstückig

zusammenhängend, d.h. unterbrechungsfrei, ausgebildet ist.

21 . Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20,

dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand zwischen den ersten

Elektrodenstreifen (5) größer oder gleich dem axialen Abstand der dritten

Elektrodenstreifen (8) gewählt ist, und

dass der axiale Abstand zwischen den dritten Elektrodenstreifen zwischen 0,5 cm und 3 cm, vorzugsweise zwischen 0,75 cm und 1 ,25 cm misst.

22. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Form und Größe der ersten und dritten Elektrodenstreifen (5, 8) identisch sind,

dass die Flächengrößen jeweils der ersten und dritten Elektrodenfläche (4, 9) kleiner sind als die Flächengröße jeweils der ersten oder dritten Elektrodenstreifen (5, 8), vorzugsweise kleiner als ein Viertel der Flächengröße der ersten oder dritten

Elektrodenstreifen (5, 8).

23. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 22,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektrodenflächen (4) aus einem metallischen Material, vorzugsweises Iridium-Oxid, bestehen, das über eine höhere Ladungsübertragungskapazität verfügt als ein Material aus dem die dritten

Elektrodenflächen (9) bestehen.

24. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 23,

dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Material der ersten

Elektrodenflächen (4) Iridium-Oxid ist, und/oder

dass das Material der dritten Elektrodenflächen (9) ein metallisches Material, vorzugsweise Platin, oder ein elektrisch leitfähiges Polymer ist.

25. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 24,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste und dritte Elektrodenanordnung (2, 7) jeweils als Tripolar-Elektrodenanordnung betreibbar ist, d.h. die ersten und dritten Elektrodenstreifen sind jeweils gegenpolig zur ersten und dritten Elektrodenstruktur (3, 13) polarisierbar.

26. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 25,

dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Elektrodenanordnung (7) wenigstens eine optische Lichtwellenleiteranordnung (10) vorsieht, die wenigstens zwei in

Umfangsrichtung (U) verteilt angeordnete, separate Lichtwellenleiteröffnungen (1 1 ) umfasst.

27. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 26,

dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei separaten

Lichtwellenleiteröffnungen (1 1 ) längs einer virtuellen Kreislinie gleichverteilt angeordnet sind, und

dass die Lichtwellenleiteröffnungen (1 1 ) jeweils eine axiale (1 1 a) und eine in

Umfangsrichtung (1 1 U) orientierte Erstreckung besitzen, die jener Erstreckungen (9a, 9U) der zweiten Elektrodenflächen (9) entsprechen.

28. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 27,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektrodenflächen (4) sowie die ersten Elektrodenstreifen (5) der ersten Elektrodenanordnung (2) sowie die dritten

Elektrodenflächen (9) sowie die dritten Elektrodenstreifen (8) der dritten

Elektrodenanordnung (7) jeweils derart an der Trägersubstratoberfläche (1 ') angebracht sind, so dass sie die Trägersubstratoberfläche (1 ') nicht überragen.

29. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 28,

dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (1 ) aus wenigstens einem biokompatiblen Polymer gefertigt ist und zumindest bereichsweise an der dem Nervenfaserbündel zugewandten geradzylinderförmigen Trägersubstratoberfläche (1 ') einen Inflammationsreaktionen inhibierenden Wirkstoff aufweist.

30. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 29,

dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (1 ) biokompatibles Polymer enthält.

31 . Implantierbare Anordnung nach Anspruch 30 sowie Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder dritten Elektrodenstreifen (5, 8) jeweils über wenigstens eine lokale Öffnung verfügen, und dass die ersten und/oder dritten Elektrodenstreifen (5, 8) derart mit der Trägersubstratoberfläche (1 ') flächig verbunden sind, sodass das Polymer die wenigstens eine Öffnung wenigstens teilweise durchdringt.

32. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass rückseitig zur Trägersubstratoberfläche (1 ') an dem Trägersubstrat (1 ) wenigstens zwei Referenzelektrodenflächen (12) angebracht sind.

33. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 32,

dadurch gekennzeichnet, dass das biokompatible Trägersubstrat (1 ) im Bereich der dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierten, geradzylinderförmigen

Trägersubstratoberfläche (1 ') jeweils axial sich gegenüberliegende Randbereiche

(14) aufweist, an denen das Trägersubstrat (1 ) über eine größere Substratdicke verfügt als im übrigen Trägersubstratbereich, und

dass die Randbereiche (14) über abgerundete Randkanten verfügen.

34. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 33,

dadurch gekennzeichnet, dass das biokompatible Trägersubstrat (1 ) in einem Trägersubstratbereich, der nicht um das Nervenfaserbündel manschettenartig anlegbar ist, wenigstens eine das Trägersubstrat vollständig durchsetzende Öffnung

(15) aufweist.

35. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 34,

dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (15) zumindest bereichsweise mit einem metallischen Material ummantelt ist.

36. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 16 und 30,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder dritten Elektrodenstreifen (5, 8) jeweils ein metallisches Elektrodenstreifensubstrat mit einer ebenen Ober- und Unterseite aufweisen, mit wenigstens einem die Oberseite orthogonal, lokal überragenden Strukturelement,

dass die ebene Oberfläche des metallischen Elektrodenstreifensubstrats parallel zur Trägersubstratoberfläche orientiert ist, und

dass das Elektrodenstreifensubstrat vollständig von dem biokompatiblen Polymer umschlossen ist mit Ausnahme eines Oberflächenbereiches des wenigstens einen

Strukturelements, der der Trägersubstratoberfläche zugewandt orientiert ist und diese nicht überragt.

37. Implantierbare Anordnung nach Anspruch 36,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen der Unterseite des

Elektrodenstreifensubstrats und dem biokompatiblen Polymer des Trägersubstrats eine Haftvermittlerschicht oder Haftvermittlerschichtanordnung eingebracht ist.

38 . Implantierbare Anordnung nach Anspruch 36 oder 37,

dadurch gekennzeichnet, dass der eine Oberflächenbereich des wenigstens einen Strukturelements oder eine dem Oberflächenbereich zugeordnete Ebene parallel zur Trägersubstratoberfläche orientiert, dass der Oberflächenbereich von Seiten der Trägersubstratoberfläche frei zugänglich angeordnet ist und dass das wenigstens eine Strukturelement einstückig mit den Elektrodenstreifensubstrats verbunden ist.

39. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 36 bis 38,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl an der Oberseite des metallischen Elektrodenstreifensubstrats geometrisch gleichverteilt angeordnete und identisch ausgebildete Strukturelemente vorgesehen ist.

40. Implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 36 bis 39,

dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Strukturelement säulen-, rippen-, hülsen oder stegartig ausgebildet ist.

ÜVerfahrensansprüche nur für USA/CA/RU !!

41 . Verfahren zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale, die sich längs wenigstens einer in einem Nervenfaserbündel enthaltenden Nervenfaser eines menschlichen oder tierischen lebenden Organismus ausbreiten, sowie zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Ortsselektives Erfassen von sich längs einer Nervenfaser ausbreitenden neuronalen elektrischen Signalen,

Generieren von elektrischen Signalen, deren Signaldauer und zeitlicher Amplitudenverlauf den erfassten neuronalen elektrischen Signalen entsprechen,

Modifizieren der elektrischen Signale durch Anheben oder Absenken der Amplitude zumindest innerhalb eines zeitlichen Teilbereiches der Signaldauer der elektrischen Signale zum Erhalt von elektrischen Stimulationssignalen, und

Applizieren der elektrischen Stimulationssignale an die Nervenfaser in zeitlicher Phase mit den neuronalen elektrischen Signalen.

42. Verfahren nach Anspruch 41 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das Applizieren der elektrischen Stimulationssignale längs der Nervenfaser derart vorgenommen wird, dass die neuronalen elektrischen Signale zeitlich kohärent überschrieben werden, so dass eine Unterscheidung von neuronalen elektrischen Signalen und elektrischen Stimulationssignalen im Gehirn nicht möglich ist.

43. Verfahren nach Anspruch 41 und 42,

dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich vor und/oder während des Applizierens jeweils eines elektrischen Stimulationssignals an die Nervenfaser ein elektrisches Inhibitionssignal an die Nervenfaser derart appliziert wird, so dass sich das elektrische Stimulationssignal nur unidirektional längs der Nervenfaser ausbreiten kann.