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DE102007022303A1 - Telemetrically controlled microelectrode manipulator for controlling quartz glass-platinum tungsten microelectrode, has telemetry units simultaneously controlled in computer network using wireless local area network transmission standard - Google Patents

Telemetrically controlled microelectrode manipulator for controlling quartz glass-platinum tungsten microelectrode, has telemetry units simultaneously controlled in computer network using wireless local area network transmission standard Download PDF

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DE102007022303A1
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microelectrodes
telemetrically
controlled
manipulator
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German (de)
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Uwe Thomas
Dirk Höhl
Sascha Thomas
Stefan Rein
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THOMAS RECORDING GmbH
Original Assignee
THOMAS RECORDING GmbH
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Abstract

Technisches Problem der Erfindung = technische Aufgabe und Zielsetzung Bei der chronischen extrazellulären Signalableitung im Gehirn besteht das Problem, dass durch mechanische Verschiebung von Hirngewebe durch z. B. kardiovaskuläre Pulsationen die Signalableitung mit Mikroelektroden nicht über längere Zeit stabil ist. Daher muss die Position der Mikroelektroden nachjustiert werden. Um die Versuchstiere oder Probanden hierbei nicht zu stören, soll diese Nachjustierung telemetrisch erfolgen. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mikroelektrodenmanipulator bidirektional telemetrisch zu steuern, um eine definierte Nachjustierung von Mikroelektroden im Gehirn zu ermöglichen. Lösung des Problems bzw. der technischen Aufgabe Das telemetrisch kontrollierte Mikroelektrodenmanipulatorsystem besteht aus einem miniaturisierten Mikroelektrodenantrieb mit integrierter Signalerfassung und Mikroelektroden-Antriebseinheit zur unabhängigen Positionierung von einzelnen Mikroelektroden und einer Basisstation. Der Mikroelektrodenmanipulator wird auf dem Kopf des zu untersuchenden Versuchstieres montiert. Die Signalerfassung und Digitalisierung erfolgt im Mikroelektrodenmanipulator. Die abgeleiteten physiologischen Signale wie auch die Daten zur Steuerung der Mikromotoren zur Elektrodenpositionierung werden telemetrisch zwischen Basisstation und Mikroelektrodenmanipulator übertragen. Die Basisstation besteht aus einer Telemetrie-Sende/Empfangseinheit. Als Übergangsstandards kommen z. B. ...Technical problem of the invention = technical problem and objective In the case of chronic extracellular signal derivation in the brain, there is the problem that by mechanical displacement of brain tissue by z. B. cardiovascular pulsations, signal derivation with microelectrodes is not stable for a long time. Therefore, the position of the microelectrode must be readjusted. In order not to disturb the experimental animals or test persons, this readjustment should be done telemetrically. The object of the invention is to control a microelectrode manipulator bidirectionally telemetrically to allow a defined readjustment of microelectrodes in the brain. Solution to the Problem The technical telemetry controlled microelectrode manipulator system consists of a miniaturized microelectrode drive with integrated signal detection and microelectrode drive unit for independent positioning of individual microelectrodes and a base station. The microelectrode manipulator is mounted on the head of the test animal to be examined. The signal acquisition and digitization takes place in the microelectrode manipulator. The derived physiological signals as well as the data for controlling the micromotors for electrode positioning are transmitted telemetrically between the base station and the microelectrode manipulator. The base station consists of a telemetry transmitter / receiver unit. As transition standards z. For example ...

Description

Anwendungsgebiet:Field of use:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs I.The The invention relates to a device according to the preamble of claim I.

Stand der Technik:State of the art:

Gegenwärtiger Stand der Technik im Bereich der Hirnforschung ist die extrazelluläre Ableitung von neuronalen Signalen und die telemetrische Übertragung von neurophysiologischen auf mehreren Kanälen. Der Stand der Technik wird in der Publikation von Geortchev et al. umfassend dargestellt ( Geortchev et al., 2005 ). Die Autoren geben einen Überblick, welche Typen digitaler Kommunikation eine telemetrische Übertragung von extrazellulären Signalen einer Multineuronen Population derzeit möglich sind. Sie beschreiben die Übertragung mittels Zigbee oder Bluetooth Übertragungsstandard. Sie kommen zu dem Schluß, dass sich Bluetooth aufgrund der Übertragungsbandbreite für Multineuronen Ableitungen besser eignet als der Zigbee Standard. Die Signalübertragung mittels Zigbee Standard wird, aufgrund der geringeren Signalbandbreite, ausschließlich für Signalübertragungen aus kleineren Neuronenpopulationen als geeignet eingestuft. Cielewski et al. publizierten Ergebnisse über ein Telemetriesystem, basierend auf einem digitalen Signalprozessor vom Typ Texas Instruments MSP 430 mit dem multiple Kanäle neuronaler Aktivität aufgenommen und telemetrisch übertragen werden können ( Cieslewski et al., 2006 ). Dieses System ist ausschließlich für die Erfassung neuronaler Daten konzipiert und erlaubt keine telemetrische Steuerung von Aktoren. Mosheni et al. präsentieren ein Telemetriesystem für Ableitung und Übertragung neurophysiologischer Signale auf 4 Kanälen ( Mohseni et al., 2005 ). Die Datenübertragung erfolgt im FM-Frequenzbereich von 94–98 MHz über eine Distanz von etwa 0,5m. Bossetti et al. publizierten Ergebnisse über ein subkutan implantierbares Ableit- und Telemetriesystem mit dem neuronale Signale von chronisch implantierten Elektroden abgeleitet und telemetrisch übertragen werden können, um telemetrisch einen Apparat steuern zu können ( Bossetti et al., 2004 ). S. Xu et al. präsentierten ein multikanal Telemetriesystem zur telemetrischen Mikrostimualtion in frei beweglichen Tieren ( Xu et al., 2004 ). Das System wird von einem PC über eine RS323 Schnittstelle gesteuert. Die Signalübertragung ist unidirektional vom PC auf das Zielsystem und erlaubt ausschließlich eine Mikrostimulation.Current state of the art in the field of brain research is the extracellular derivation of neuronal signals and the telemetric transmission of neurophysiological on multiple channels. The state of the art is described in the publication by Geortchev et al. comprehensively represented ( Geortchev et al., 2005 ). The authors give an overview of which types of digital communication are currently possible telemetric transmission of extracellular signals of a multineuron population. They describe the transmission via Zigbee or Bluetooth transmission standard. They conclude that Bluetooth is more suitable for multi-neuron derivations than the Zigbee standard due to the transmission bandwidth. Signal transmission using the Zigbee standard is classified as suitable only for signal transmissions from smaller neuron populations due to the lower signal bandwidth. Cielewski et al. published results via a telemetry system based on a Texas Instruments MSP 430 digital signal processor with which multiple channels of neuronal activity can be recorded and transmitted telemetrically ( Cieslewski et al., 2006 ). This system is designed exclusively for the acquisition of neural data and does not allow telemetric control of actuators. Mosheni et al. present a telemetry system for the derivation and transmission of neurophysiological signals on 4 channels ( Mohseni et al., 2005 ). The data transmission takes place in the FM frequency range of 94-98 MHz over a distance of about 0.5m. Bossetti et al. published results on a subcutaneously implantable Ableit- and telemetry system with the neuronal signals derived from chronically implanted electrodes and telemetry can be transmitted to telemetrically control an apparatus ( Bossetti et al., 2004 ). S. Xu et al. presented a multichannel telemetry system for telemetric microstimulation in free-moving animals ( Xu et al., 2004 ). The system is controlled by a PC via an RS323 interface. The signal transmission is unidirectional from the PC to the target system and allows only micro-stimulation.

Nachteile des Stands der Technik:Disadvantages of the prior art:

Ein wesentlicher Nachteil des gegenwärtigen Stands der Technik bei der telemetrischen Übertragung von extrazellulär abgeleiteten neurophysiologischen Signalen ist, dass die Mikroelektroden, mit denen die Signale von einzelnen Neuronen abgeleitet werden, nach der Positionierung im Gehirn nicht mehr bewegt werden können. Chronische Signalableitungen über längere Zeiträume sind damit nicht möglich. Gerade Verhaltenstudien mit Versuchstieren (z. B. Primaten) unter Einsatz extrazellulärer Multielektrodenableitung sind somit nicht durchführbar. Bereits kleinste Verschiebungen des Hirngewebes relativ zur Mikroelektrodenspitze können dazu führen, dass die Elektrode die Signale des jeweiligen Neurons nicht länger ableiten kann. Kann die Elektrode nach der Implantation nicht mehr definiert bewegt werden, ist eine weitere Signalableitung nicht mehr möglich. Eine Nachjustierung der Elektrodenposition muß also telemetrisch möglich sein, um die Signalableitung permanent der biomechanischen Situation im Gehirn anpassen zu können. Ein weiterer Nachteil der klassischen telemetrischen Signalübertragung ist die geringe Signalbandbreite, wodurch die Kanalzahl der Übertragung begrenzt ist. Die wissenschaftlichen Fragestellungen im Bereich der Hirnforschung haben sich in den letzten Jahrzehnten immer mehr in Richtung Erforschung neuronaler Netzwerke im Gehirn entwickelt. Hierzu ist es notwendig, von möglichst vielen Nervenzellen gleichzeitig extrazelluläre Signale abzuleiten und telemetrisch zu übertragen. Stand der Technik ist im Moment die simultane Signalableitung von multiplen Mikroelektroden und die kabelgebundene Übertragung der Signale zu einem Datenaufnahmesystem. Eine telemetrische Übertragung solcher Signale ist auf relativ wenige Kanäle begrenzt. Ein weiterer Nachteil ist die begrenzte Skalierbarkeit einzelner telemetrischer Ableitsysteme. Hierunter versteht man die gleichzeitige Anwendung von mehreren telemetrischen Ableitsystemen auf verschiedenen Versuchstieren, um Verhaltensstudien in Gruppen durchzuführen.One significant disadvantage of the current state of the art in the telemetric transmission of extracellular derived neurophysiological signals is that the microelectrodes, with which the signals are derived from individual neurons, can not be moved after positioning in the brain. Chronic signal derivatives over long periods of time are not possible with it. Just behavioral studies with experimental animals (eg primates) using extracellular multi-electrode derivation are therefore not feasible. Even the smallest shifts of the brain tissue relative to the microelectrode tip cause the electrode to receive the signals of the particular neuron can no longer derive. Can the electrode after the Implantation is no longer defined to be moved, is another Signal derivation no longer possible. A readjustment The electrode position must therefore be telemetrically possible Be sure to permanently derive the signal from the biomechanical situation to be able to adapt in the brain. Another disadvantage of classic telemetric signal transmission is the low Signal bandwidth, reducing the channel count of the transmission is limited. The scientific questions in the field Brain research has become more and more popular in recent decades developed in the direction of research on neural networks in the brain. For this it is necessary of as many nerve cells as possible simultaneously derive extracellular signals and telemetry transferred to. The state of the art at the moment is the simultaneous one Signal derivation of multiple microelectrodes and wired transmission the signals to a data acquisition system. A telemetric transmission of such Signals are limited to relatively few channels. Another Disadvantage is the limited scalability of individual telemetric Dissipation systems. This is the simultaneous application of several telemetric delivery systems on different animals, to conduct behavioral studies in groups.

Aufgaben der Erfindung:Objects of the invention:

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mikroelektrodenmanipulator bidirektional telemetrisch zu steuern, um eine definierte Nachjustierung von Mikroelektroden im Gehirn zu ermöglichen. Durch diese Erfindung wird ein wesentlicher Nachteil von gegenwärtig eingesetzten unidirektionalen Telemetriesystemen vermieden. Der Mikroelektrodenmanipulator liefert weiterhin die Position der Mikroelektrode mit einer Positioniergenauigkeit von 1 Mikrometer. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es mehrere telemetrisch kontrollierte Mikroelektrodenmanipulatoren simultan mittels eines Versuchsparadigmas zu betreiben. Weiterhin wird angestrebt, die Signalübertragungsbandbreite des Gesamtsystems so groß zu wählen, dass möglichst viele Funktionen des Systems telemetrisch gesteuert werden können.task The invention is a bidirectional microelectrode manipulator To control telemetrically, to a defined readjustment of microelectrodes in the brain. By this invention is a significant disadvantage of currently used unidirectional Telemetry systems avoided. The microelectrode manipulator provides furthermore, the position of the microelectrode with a positioning accuracy of 1 micrometer. Another object of the invention is several telemetrically controlled microelectrode manipulators simultaneously to operate by means of an experimental paradigm. Furthermore, the aim is to choose the signal transmission bandwidth of the whole system so big that as many functions of the system telemetric can be controlled.

Lösung der Aufgabe:Solution of the task:

Diese Aufgaben werden durch den telemetrisch kontrollierten Mikroelektrodenmanipulator (Telemetric Controlled Microdrive System, TCMS) mit den Merkmalen des Anspruchs I gelöst.These tasks are performed by the telemet electrically controlled microelectrode manipulator (Telemetric Controlled Microdrive System, TCMS) with the features of claim I.

Vorteile der Erfindung:Advantages of the invention:

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:

  • 1) Die Erfindung ermöglicht die simultane telemetrische Steuerung von mehreren Mikroelektroden mit einer Genauigkeit von 1 μm, die Signalableitung über diese Mikroelektroden, die Signalkonditionierung und die telemetrische Signalübertragung an eine Empfangsstation. Die bidirektionale Signalübertragung des telemetrisch kontrollierten Mikroelektrodenmanipulators hat den Vorteil der Nachjustierung von Ableitelektroden zur Optimierung des Ableitergebnisses. Dieser Vorteil ermöglicht erst chronische Signalableitungen.
  • 2) Die Erfindung ermöglicht den simultanen Betrieb mehrerer Telemetriesysteme und bietet dadurch den Vorteil der Kontrolle mehrerer Mikroelektrodenmanipulatoren auf verschiedenen Versuchstieren mit dem Ziel der Durchführung von Verhaltensstudien in Tiergruppen.
  • 3) Die Erfindung setzt telemetrisch repositionierbare Mikroelektroden ein, die auch Stimulationselektroden sein können. Mit dem Implantat können Stimulationselektroden nachjustiert werden, um die Mikroelektroden neuronaler Prothesen besser an die Zielstruktur (Nervenzellen) anpassen zu können. Dies hat den Vorteil, dass man bei optimaler Anpassung der Stimulationselektrode an die Zielstruktur (Neuron) weniger Stimulationsstrom benötigt, um einen entsprechenden Stimulationseffekt auszulösen. Dadurch kann bei Neuroimplantaten Energie gespart werden, was zur Erhöhung der Implantat Lebensdauer beiträgt.
  • 4) Durch die Erhöhung der telemetrischen Übertragungsbandbreite können mehr Kanäle pro telemetrischem Ableitsystem versorgt werden als bei klassischen Verfahren. Dadurch können Multikanalableitungen mit höherer Elektrodenzahl an frei beweglichen Versuchstieren durchgeführt werden.
The invention has the following advantages:
  • 1) The invention enables the simultaneous telemetric control of several microelectrodes with an accuracy of 1 micron, the signal transmission via these microelectrodes, the signal conditioning and the telemetric signal transmission to a receiving station. The bidirectional signal transmission of the telemetrically controlled microelectrode manipulator has the advantage of the readjustment of lead electrodes to optimize the discharge result. This advantage allows only chronic signal derivatives.
  • 2) The invention enables the simultaneous operation of multiple telemetry systems and thereby offers the advantage of controlling multiple microelectrode manipulators on different experimental animals with the aim of conducting behavioral studies in groups of animals.
  • 3) The invention uses telemetrically repositionable microelectrodes, which may also be stimulation electrodes. Stimulation electrodes can be readjusted with the implant in order to better adapt the microelectrodes of neural prostheses to the target structure (nerve cells). This has the advantage that with optimal adaptation of the stimulation electrode to the target structure (neuron), less stimulation current is needed to trigger a corresponding stimulation effect. As a result, energy can be saved with neuroimplants, which contributes to increasing the implant lifetime.
  • 4) By increasing the telemetric transmission bandwidth, more channels can be supplied per telemetric lead-off system than with traditional methods. As a result, multi-channel leads with a higher number of electrodes can be performed on freely movable test animals.

Reference ListReference List

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  • Cieslewski G, Cheney D, Gugel K, Sanchez JC, Principe JC. Neural Signal Sampling via the Low Power Wireless Pico System. In: Engineering in Medicine and Biology Society, 2006. 2006 . Cieslewski G, Cheney D, Gugel K, Sanchez JC, Principe JC. Neural Signal Sampling via the Low Power Wireless Pico System. In: Engineering in Medicine and Biology Society, 2006. 2006 ,
  • Geortchev V, Stoianov I, Krasteva R, Boneva A, Batchvarov D, Stanishev K, Zahariev R, Vallortigara G. Digital communication for telemetric multi-neuron recordings. Academic Open Internet Journal 2005; 16 . GeoTechv V, Stoianov I, Krasteva R, Boneva A, Batchvarov D, Stanishev K, Zahariev R, Vallortigara G. Digital communication for telemetric multi-neuron recordings. Academic Open Internet Journal 2005; 16 ,
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the accompanying drawings and will be explained in more detail below.

Es zeigenIt demonstrate

1: Blockschaltbild des telemetrisch kontrollierten Mikroelektrodenmanipulators (TCMS) 1 : Block diagram of the telemetrically controlled microelectrode manipulator (TCMS)

2: Montage von Mikroelektrodenmanipulator 1 und Telemetrieeinheit 2 auf dem Kopf eines Versuchstieres (hier Affe) 2 : Assembly of microelectrode manipulator 1 and telemetry unit 2 on the head of a test animal (here monkey)

3: Versuchsanordnung mit mehreren Telemetrieeinheiten 17, die durch einen WLAN Access Point 15 angesteuert werden. 3 : Experimental setup with several telemetry units 17 through a wireless internet access point 15 be controlled.

Das telemetrisch kontrollierte Mikroelektrodenmanipulatorsystem (TCMS; Telemetric Controlled Microdrive System) besteht aus einem Mikroelektrodenmanipulator 1, einer Telemetrieeinheit 2 und einer Kontrollstation 3.The telemetric controlled microelectrode manipulator system (TCMS) consists of a microelectrode manipulator 1 , a telemetry unit 2 and a control station 3 ,

Das telemetrisch kontrollierte Mikroelektrodenmanipulatorsystem (TCMS; Telemetric Controlled Microdrive System) besteht aus einem Multikanal Mikroelektrodenmanipulator vom Typ Micro Matrix 1 mit einem Schlauchelektrodenantrieb 4 ( US Patent No. 5,413,103 ) für jede Mikroelektrode 5. Die mit dem System verfahrenen Mikroelektroden 5 sind Quartzglas-Platin Wolfram Mikroelektroden (Hersteller Thomas RECORDING GmbH, Giessen) mit einem oder mehreren unabhängigen Signalkanälen.The Telemetric Controlled Microdrive Manipulator (TCMS) system consists of a Micro Matrix micro-electrode manipulator type Micro Matrix 1 with a hose electrode drive 4 ( US Pat. 5,413,103 ) for each microelectrode 5 , The microelectrodes moved by the system 5 are quartz glass platinum tungsten microelectrodes (manufacturer Thomas RECORDING GmbH, Giessen) with one or more independent signal channels.

In den Mikroelektrodenmanipulator 1 ist ein Multikanal Vorverstärker integriert 6. Der Mikroelektrodenmanipulator 1 ist mit einer entsprechenden Anzahl von Mikromotoren ausgestattet 7 um die Mikroelektroden 5 mit einer Positioniergenauigkeit von 1 μm und einer max. Geschwindigkeit von 250 μm/s zu bewegen.Into the microelectrode manipulator 1 is a multichannel preamplifier integrated 6 , The microelectrode manipulator 1 is equipped with a corresponding number of micromotors 7 around the microelectrodes 5 with a positioning accuracy of 1 μm and a max. Speed of 250 microns / s to move.

Die von den Mikroelektroden 5 extrazellulär abgeleiteten neurophysiologischen Signale werden durch den im Mikroelektrodenmanipulator integrierten Vorverstärker 6 etwa 10-25 fach vorverstärkt.The of the microelectrodes 5 Extracellularly derived neurophysiological signals are generated by the preamplifier integrated in the microelectrode manipulator 6 about 10-25 times preamplified.

Der Mikroelektrodenmanipulator 1 verfügt über ein Führungssystem 8 zur Führung der Mikroelektroden. Für eine höhere Reproduzierbarkeit der Ableitposition ist das Führungssystem 8 in ein Schablone mit äquidistanten Löchern integriert.The microelectrode manipulator 1 has a leadership system 8th for guiding the microelectrodes. For a higher reproducibility of the discharge position is the guide system 8th in a sham blone integrated with equidistant holes.

Die Telemetrieeinheit 2 besteht aus einem digital programmierbaren Multikanal Hauptverstärker mit differentiellem Signaleingang 9 und getaktetem Tiefpass-Anti Aliasing Filter 10. Die Hauptverstärker 9 kann über einen I/O-Port des DSP 11 parametrisiert werden. Grenzfrequenzen und Verstärkungsfaktoren können so für jeden Kanal des Hauptverstärkers individuell eingestellt werden.The telemetry unit 2 consists of a digitally programmable multichannel main amplifier with differential signal input 9 and clocked low-pass anti-aliasing filter 10 , The main amplifier 9 can via an I / O port of the DSP 11 be parameterized. Cut-off frequencies and gain factors can thus be set individually for each channel of the main amplifier.

Kernstück der Telemetrieeinheit 2 ist ein digitaler Signalprozessor (DSP, 11) mit integriertem Analog-Digital Wandler. Dieser DSP 11 übernimmt sowohl die Digitalisierung und Konditionierung der physiologischen Signale als auch die Ansteuerung der Mikromotoren über eine Motortreiberstufe 14 und die Ansteuerung des WLAN Moduls 12 zur telemetrischen Signalübertragung. Weiterhin überwacht der DSP 11 die Versorgungsspannung des Systems über eine Power Management Schaltung (PMS, 13).Centerpiece of the telemetry unit 2 is a digital signal processor (DSP, 11 ) with integrated analog-digital converter. This DSP 11 assumes both the digitization and conditioning of the physiological signals as well as the control of the micromotors via a motor driver stage 14 and the control of the WLAN module 12 for telemetric signal transmission. Furthermore, the DSP monitors 11 the supply voltage of the system via a power management circuit (PMS, 13 ).

Zur Ansteuerung der Mikromotoren 7 des Mikroelektrodenmanipulators 1 verfügt die Telemetrieeinheit 2 über eine Motorleistungstreiberstufe 14 mit entsprechender Kanalzahl.For controlling the micromotors 7 of the microelectrode manipulator 1 has the telemetry unit 2 via a motor power driver stage 14 with corresponding number of channels.

Die telemetrische Signalübertragung erfolgt über ein WLAN Modul 12, dass durch den DSP 11 angesteuert wird. Durch die Verwendung des WLAN Übertragungsstandards können maximale Übertragungsbandbreiten realisiert werden und der Netzwerkbetrieb mehrerer Telemetrieeinheiten ist möglich.The telemetric signal transmission takes place via a WLAN module 12 that through the DSP 11 is controlled. By using the WLAN transmission standard, maximum transmission bandwidths can be realized and network operation of several telemetry units is possible.

Die Stromversorgung der integrierten Vorverstärker erfolgt über Batterien, die im System integriert sind.The Power is supplied to the integrated preamplifier via Batteries integrated in the system.

Der Mikroelektrodenmanipulator 1 und die Telemetrieeinheit 2 sind auf dem Kopf des Versuchstieres montiert.The microelectrode manipulator 1 and the telemetry unit 2 are mounted on the head of the test animal.

Die Control Einheit 3 besteht aus einem Personal Computer als Host Rechner oder Server 16 des Computer-Netzwerkes 18. Über einen WLAN Access Point 15 werden die n individuellen Telemetrieeinheiten 17 angesteuert, die dann mit den verschiedenen Workstations 19 des Computer Netzwerkes 18 verwaltet bzw. gesteuert werden können.The control unit 3 consists of a personal computer as a host computer or server 16 of the computer network 18 , Via a WLAN access point 15 become the n individual telemetry units 17 then driven to the various workstations 19 of the computer network 18 can be managed or controlled.

Die Mikromotoren 7 des Mikroelektrodenmanipulators 1 werden mittels einer Software gesteuert. Zur Nachjustierung der Position der Mikroelektroden wird ein automatischer Regelalgorithmus eingesetzt, der in die Steuersoftware integriert. Mittels dieses Regelalgorithmus steuert der DSP 11 unabhängig vom Server die Mikroelektroden nach.The micromotors 7 of the microelectrode manipulator 1 are controlled by software. To readjust the position of the microelectrodes, an automatic control algorithm is used, which is integrated in the control software. By means of this control algorithm, the DSP controls 11 regardless of the server, the microelectrodes after.

Die Telemetrieeinheit 2 ist so gebaut, dass sie wahlweise über die interne Stromversorgung 13 oder über eine externe Stromversorgung 21 betreiben werden kann.The telemetry unit 2 is built in such a way that it is optional via the internal power supply 13 or via an external power supply 21 can be operated.

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Claims (14)

Telemetrisch gesteuerter Mikroelektrodenmanipulator 1 zum individuellen Steuern von multiplen Quartzglas-Platin Wolfram Mikroelektroden durch eine Kontrollstation 3 unter Einsatz einer Telemetrieeinheit 2 dadurch gekennzeichnet, dass der WLAN Übertragungsstandard eingesetzt wird und die Ansteuerung mehrerer Telemetrieeinheiten 17 in einem Computer-Netzwerk 18 simultan möglich ist.Telemetrically controlled microelectrode manipulator 1 for individually controlling multiple quartz glass-platinum tungsten microelectrodes through a control station 3 using a telemetry unit 2 characterized in that the WLAN transmission standard is used and the control of several telemetry units 17 in a computer network 18 is possible simultaneously. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position von Mikroelektroden 4 telemetrisch gesteuert werden kann und gleichzeitig neurophysiologische Signale von den Mikroelektroden 4 abgeleitet und telemetrisch übertragen werden könnenDevice according to claim 1, characterized in that the position of microelectrodes 4 can be controlled telemetrically while neurophysiological signals from the microelectrodes 4 derived and transmitted telemetrically Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Signaldetektions- und Regelalgorithmus die Position der Mikroelektroden 4 automatisch durch den DSP 11 nachgesteuert werden könnenApparatus according to claim 1 to 2, characterized in that via a signal detection and control algorithm, the position of the microelectrodes 4 automatically through the DSP 11 can be readjusted Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptsignalverstärker 9 und der Signalfilter 10 telemetrisch parametrisierbar sind.Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the main signal amplifier 9 and the signal filter 10 telemetrically parameterizable. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die telemetrische Steuerung der Mikroelektroden auch mit einem anderen Übertragungsstandard erfolgen kann, der höhere Übertragungsbandbreiten gewährleistet.Device according to Claims 1 to 4, characterized that the telemetric control of the microelectrodes also with a other transmission standard, the higher transmission bandwidths guaranteed. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Mikroelektroden mit dem Schlauchelektrodenantrieb ( US Patent No. 5,413,103 ) erfolgt. Die Positionierung kann aber auch mit einem anderen Antriebsmechanismus erfolgen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning of the microelectrodes with the tubular electrode drive ( US Pat. 5,413,103 ) he follows. The positioning can also be done with another drive mechanism. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Mikroelektroden 4 mit einem oder mehreren voneinander unabhängigen Innenleitern ausgestattet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the microelectrodes used 4 equipped with one or more independent internal conductors. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Mikroelektroden 4 Quarzglas Platin/Wolfram Mikroelektroden sind, aber auch aus anderen Mikroelektrodenmaterialien bestehen können.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the microelectrodes used 4 Quartz glass platinum / tungsten microelectrodes are, but can also consist of other microelectrode materials. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroelektroden über eine Lochrasterblende mit äquidistanten Löchern, die in eine implantierbare Ableitkammer integriert ist, eine reproduzierbare Ableitposition für jede Mikroelektrode in horizontaler Richtung gewährleistet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the microelectrodes have a Lochrasterblende with equidistant holes, the integrated into an implantable discharge chamber, a reproducible Discharge position for each microelectrode in horizontal Direction guaranteed. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroelektroden auch durch Mikroinjektionspipetten ersetzt werden können, mit denen dann telemetrisch gesteuerte Mikroinjektionen durchgeführt werden könnenDevice according to one of the preceding claims, characterized in that the microelectrodes also by microinjection pipettes can be replaced with which then telemetrically controlled Microinjections can be performed Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mikroinjektionspumpe telemetrisch angesteuert werden kann, um mit einer definierten Flußrate ein definiertes Volumen von Flüssigkeiten durch die Mikroinbjektionspipette zu injizierenDevice according to one of the preceding claims, characterized in that a microinjection pump is telemetric can be controlled to with a defined flow rate a defined volume of liquids through the microinjection pipette to inject Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem 8, in denen die Mikroelektroden 5 geführt werden, aus um bis zu 90° gebogenen Röhrchen bestehen kannDevice according to one of the preceding claims, characterized in that the guide system 8th in which the microelectrodes 5 can be made of bent by up to 90 ° tube Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem System eine Multikanalstimulation von mehreren Neuroprothesen eines Probanden möglich ist (z. B. Steuerung mehrerer Gliedmaßen aus dem entsprechenden Hirnareal). Dies kann durch zwei oder mehr getrennte TCMS Systeme erfolgen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the system is a multi-channel stimulation of several neuroprostheses of a subject is possible (eg controlling multiple limbs from the corresponding one Brain area). This can be done by two or more separate TCMS systems respectively. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das TCMS System für die Anwendung am Menschen für neuroprothetische Anwendungen bestimmt istDevice according to one of the preceding claims, characterized in that the TCMS system for the application intended for neuroprosthetic applications in humans is
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