DE112008003194T5

DE112008003194T5 - Implantierter Treiber mit resistivem Ladungsausgleich

Info

Publication number: DE112008003194T5
Application number: DE112008003194T
Authority: DE
Inventors: Lawrence James Cauller
Original assignee: University of Texas System; Microtransponder Inc; University of Texas at Austin
Current assignee: University of Texas System; Microtransponder Inc; University of Texas at Austin
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2011-02-24
Also published as: DE112008003180T5; DE112008003183T5; US20090163889A1; WO2009070719A1; AU2008329648A1; WO2009070697A3; AU2008329716A1; DE112008003189T5; US20090157150A1; US20090157151A1; AU2008329652A1; WO2009070709A1; WO2009070738A1; WO2009070715A3; US20090157142A1; WO2009070715A2; US20130268029A1; AU2008329652B2; WO2009070697A2; AU2008329671A1

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für Gewebe, wobei das Verfahren umfasst:
Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für das Gewebe; und
Verringern der Polarisation in dem Gewebe.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE ANDERE ANMELDUNG
Die vorläufige US-Patentanmeldung (lfd. Nr. 60/990.278, eingereicht am 26.11.2007, Aktenzeichen des Anwalts MSTP-28P) ist hiermit durch Literaturhinweis eingefügt. Diese Anmeldung kann mit der vorliegenden Anmeldung verwandt sein oder kann lediglich einige Zeichnungen und/oder einen Teil der Offenbarung mit ihr gemeinsam haben.
HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf elektrische Gewebestimulationsvorrichtungen und insbesondere auf eine Ladungsausgleichs-Treiberschaltung.
Es wird angemerkt, dass die im Folgenden diskutierten Punkte die aus den offenbarten Erfindungen gewonnenen Erkenntnisse im Nachhinein widerspiegeln können und nicht notwendig als Stand der Technik anerkannt sind.
Menschliches Gewebe kann durch Anlegen kurzer Impulse elektrischer Energie an das Gewebe stimuliert werden. In der Nähe des beabsichtigten Gewebes wird ein Elektrodenpaar positioniert. Im Allgemeinen werden die Elektroden unter die Haut implantiert, um eine Stimulation für Nervengewebe bereitzustellen. Üblicherweise erzeugt eine mit den Elektroden verbundene Treiberschaltung Impulse, die die Elektroden unter Strom setzen. Während jeder Impuls einen Spannungsabfall zwischen den Elektroden erzeugt, fließt entlang eines Wegs durch das Gewebe ein Strom. Wenn ein Schwellenstrom durch das Gewebe fließt, wird das Gewebe stimuliert.
Üblicherweise werden durch die Treiberschaltung eine Reihe von Impulsen mit einer periodischen Frequenz erzeugt. Wenn die Frequenz dieser Impulse höher als zwei Zyklen pro Sekunde ist, kann das Gewebe polarisiert werden. Polarisiertes Gewebe hält eine Ladung. Da das Gewebe geladen wird, ist ein höherer Spannungsabfall erforderlich, um den gewünschten Stimulationsschwellenstrom zu erzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht neue Zugänge zu einem Transponder, der einen Stimulustreiber enthält, der so konfiguriert ist, dass er einen elektrischen Stimulus entlädt, wenn ein Auslösesignal empfangen wird. Mit dem Stimulustreiber ist eine erste leitende Elektrode gekoppelt und leitet den durch den Stimulustreiber entladenen elektrischen Stimulus. Mit dem Stimulustreiber ist eine zweite leitende Elektrode gekoppelt und leitet den durch die erste leitende Elektrode geleiteten elektrischen Stimulus. Ein Depolarisationswiderstand verbindet die erste leitende Elektrode in Reaktion auf das Auslösesignal mit der zweiten leitenden Elektrode.
Die offenbarten Neuerungen schaffen in verschiedenen Ausführungsformen einen oder mehrere wenigstens der folgenden Vorteile. Allerdings ergeben sich nicht alle diese Vorteile aus jeder der offenbarten Neuerungen und schränkt diese Liste von Vorteilen die verschiedenen beanspruchten Erfindungen nicht ein.

• Ladungsausgleich zur Depolarisation von Gewebe

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die offenbarten Erfindungen werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, die wichtige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigt und die hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung integriert ist, wobei:
1 ein Stromlaufplan ist, der eine Depolarisations-Mikrotransponder-Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
2 eine graphische Darstellung ist, die eine Stimulusspannung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
3 ein Blockschaltplan ist, der ein Mikrotranspondersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
4 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
5 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
6 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
7 ein Stromlaufplan ist, der eine Treiberschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
8 ein Stromlaufplan ist, der ein Gewebemodell zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die zahlreichen innovativen Lehren der vorliegenden Anmeldung werden mit besonderem Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen (beispielhaft und nicht als Beschränkung) beschrieben.
Ein Transponder enthält einen Stimulustreiber, der zum Entladen eines elektrischen Stimulus, wenn ein Auslösesignal empfangen wird, konfiguriert ist. Eine erste leitende Elektrode ist mit dem Stimulustreiber gekoppelt und leitet den durch den Stimulustreiber entladenen elektrischen Stimulus. Eine zweite leitende Elektrode ist mit dem Stimulustreiber gekoppelt und leitet den durch die erste leitende Elektrode geleiteten elektrischen Stimulus. Ein Depolarisationsschalter wird durch das Auslösesignal angesteuert und verbindet die erste leitende Elektrode in Ansprechen auf das Auslösesignal mit der zweiten leitenden Elektrode.
Verschiedene Ausführungsformen beschreiben miniaturisierte, minimalinvasive, drahtlose Implantate, die ”Mikrotransponder” genannt werden. Üblicherweise kann ein Mikrotransponder ausreichen klein sein, so dass Hunderte unabhängiger Mikrotransponder unter einem Quadratzoll Haut implantiert werden können. Diese Gruppen oder Anordnungen von Mikrotranspondern können verwendet werden, um einen weiten Bereich biologischer Signale abzutasten. Die Mikrotransponder können verwendet werden, um eine Vielzahl von Geweben zu stimulieren, und können eine Vielzahl von Stimulationsantworten erzeugen. Die Mikrotransponder können so ausgelegt sein, dass sie ohne implantierte Batterien arbeiten. Die Mikrotransponder können so ausgelegt sein, dass keine Notwendigkeit besteht, dass Drähte durch die Haut des Patienten verlaufen. Die Mikrotransponder können verwendet werden, um medizinische Bedingungen wie etwa chronischen Schmerz und Ähnliches zu behandeln.
Mikrotransponder empfangen üblicherweise Energie aus dem Fluss eines elektromagnetischen Felds. Üblicherweise kann das elektromagnetische Feld durch biegsame Spulen erzeugt werden, die auf der Oberfläche der darüber liegenden Haut platziert sind. Drahtlose Kommunikationstechnologien können die magnetische Nahfeldkopplung zwischen zwei einfachen Spulen nutzen, die so abgestimmt sind, dass sie bei derselben oder bei verwandten Frequenzen in Resonanz sind. Die Bezugnahme auf die Abstimmung eines Paars Spulen auf die ”selbe Frequenz” kann die Abstimmung des Paars Spulen auf harmonisch verwandte Frequenzen enthalten. Frequenzoberschwingungen ermöglichen, dass unterschiedliche, harmonisch verwandte Frequenzen effizient Leistung übertragen.
Dadurch, dass eine Spule bei einer verwandten Frequenz, z. B. einer gewählten Hochfrequenz, unter Strom gesetzt wird, wird in dem Raum um die Spule ein oszillierendes elektromagnetisches Feld erzeugt. Dadurch, dass in dem erzeugten oszillierenden elektromagnetischen Feld eine weitere Spule platziert wird, die so abgestimmt ist, dass sie mit derselben gewählten Hochfrequenz in Resonanz ist, wird in der Spule ein Strom erzeugt. Dieser Strom kann nachgewiesen, in einem Kondensator gespeichert werden und dazu verwendet werden, Schaltungen unter Strom zu setzen.
Anhand von 1 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisations-Mikrotransponder-Treiberschaltung 100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Eingangsknoten 102 und 104 der Treiberschaltung 100 kann eine Oszillationsauslösespannung (VT und –VT) angelegt werden. Ein selbstauslösender Mikrotransponder kann einen bistabilen Schalter 112 nutzen, der zwischen der Ladephase, die auf dem Stimuluskondensator CSTIM 110 eine Ladung aufbaut, und der Entladephase, die ausgelöst werden kann, wenn die Ladung die gewünschte Spannung erreicht hat und den Schalter 112 zum Entladen des Kondensators 110 über die Stimuluselektroden 118 und 120 schließt, oszilliert.
Ein Widerstand 106 reguliert die Stimulusfrequenz durch Begrenzen der Laderate. Die Stimulusspitze und -amplitude sind weitgehend durch den effektiven Gewebewiderstand 128 bestimmt, der mit einem Widerstand 124 und einer Kapazität 126 modelliert wird. Somit ist der Stimulus allgemein unabhängig von der angelegten HF-Leistungsstärke. Andererseits kann das Erhöhen der HF-Leistung die Stimulationsfrequenz durch Verringern der Zeit, die das Aufladen bis auf die Stimulusspannung dauert, erhöhen.
Wenn an lebendes Gewebe ein Stimulussignal mit Frequenzen höher als zwei Hertz angelegt wird, wird das Gewebe üblicherweise polarisiert, wobei es durch Speichern einer anhaltenden elektrischen Ladung eine inhärente Kapazität 126 zeigt. Um die Polarisationswirkung zu verringern, ist zwischen die Elektroden 118 und 120 ein Depolarisationsschalter 122 geschaltet. Der Gate-Anschluss des Depolarisationsschalters 122 ist in der Weise mit der oszillierenden Auslösespannung VT verbunden, dass der Depolarisationsschalter die Elektroden 118 und 120 einmal in jedem Zyklus kurzschließt und die in der inhärenten Gewebekapazität 126 gespeicherte Ladung verringert. Die Zeiteinstellung des Depolarisationsschalters 122 lässt zu, dass der Stimulationsimpuls im Wesentlichen entladen wird, bevor sich der Depolarisationsschalter 122 schließt und die Elektroden 118 und 120 kurzschließt. Ähnlich ist die Zeiteinstellung des Depolarisationsschalters 122 derart, dass er öffnet, bevor ein nachfolgender Stimulationsimpuls ankommt. Die Zeiteinstellung des Depolarisationsschalters 122 kann relativ zu der Zeiteinstellung des Stimulationsimpulses erzeugt werden. Die Zeiteinstellung kann unter Verwendung digitaler Verzögerungen, analoger Verzögerungen, Taktgeber, Logikvorrichtungen oder irgendeines anderen geeigneten Zeiteinstellungsmechanismus ausgeführt werden.
Anhand von 2 zeigt eine graphische Darstellung eine beispielhafte Stimulusentladung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wenn ein Auslösesignal empfangen wird, entlädt der Stimuluskondensator Strom zwischen den Elektroden. In Abhängigkeit von dem Gewebewiderstand kehrt die Spannung schnell auf einen Ruhespannungspegel, näherungsweise auf den Anfangsspannungspegel, zurück. Wenn die Frequenz des Auslösesignals erhöht wird, veranlasst eine Polarisationswirkung, dass die Ruhespannung auf eine Polarisationsspannung über der Anfangsspannung steigt. Mit einem Depolarisationsschalter zwischen den Elektroden veranlasst jedes Auslösesignal, dass die Ruhespannung wiederhergestellt wird und etwa auf den Anfangsspannungspegel abgesenkt wird.
Anhand von 3 zeigt ein Blockschaltplan ein Depolarisationsmikrotranspondersystem 300 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Ein Steuerbauelement setzt ein externes Resonatorelement 304, das relativ zu einer Grenze 318 der organischen Schicht extern positioniert ist, unter Strom.
Das unter Strom gesetzte externe Resonatorelement 304 bringt Energie bei einer Resonanzfrequenz wie etwa einer ausgewählten HF in Resonanz. Das interne Resonatorelement 306, das relativ zu einer Grenze 318 der organischen Schicht intern positioniert ist, ist so abgestimmt, dass es bei derselben Resonanzfrequenz oder bei einer harmonisch verwandten Resonanzfrequenz wie das externe Resonatorelement 304 in Resonanz tritt. Das durch die Resonanzenergie unter Strom gesetzte interne Resonatorelement 306 erzeugt Impulse von Energie, die durch einen Gleichrichter 318 gleichgerichtet werden. Die Energie kann üblicherweise in Abhängigkeit von Zeiteinstellungssteuerungen oder anderen Formen der Steuerung gespeichert und erzeugt werden. Die Energie wird für den Depolarisationstreiber 310 bereitgestellt. Eine erste Elektrode 312 wird in Bezug auf eine zweite Elektrode 316 in der Weise polarisiert, dass durch das Gewebe 314, das stimuliert wird, in der Nähe der Elektrode 312 und 316 Strom entnommen wird. Die erste Elektrode 312 wird in Bezug auf die zweite Elektrode 316 in der entgegengesetzten Polarisation polarisiert, um durch das Gewebe 314 einen entgegengesetzt gerichteten Strom zu entnehmen, der das Gewebe 314 depolarisiert. Die Elektroden 312 und 316 können üblicherweise aus Gold oder aus Iridium oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein.
Anhand von 4 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 400 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 402 und 404 wird ein Auslösesignal angelegt. Auf die Ladekapazität 414 wird eine Ladekapazität 414 geladen. Die Schottky-Diode 412 verhindert den Rückfluss der Stimulusladung während der Auslösephase. Die Laderate wird durch die Widerstände 410, 406 und 408 reguliert. Die Widerstände 406 und 408 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die bipolaren Schalter 420 und 422 betreibt. Das Auslösesignal schließt den CMOS 418 über den Widerstand 416 und verbindet die Impulse zwischen den Elektroden 426 und 428. Zwischen die Elektroden 426 und 428 ist ein Depolarisationswiderstand 424 geschaltet, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 426 und 428 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen. Da der spezifische Widerstand des Gewebes nichtlinear ist, muss die Zeitkonstante des Depolarisationswiderstands wesentlich länger als die zeitkonstante der Stimulationsimpulse sein. Die spezifische Durchbruchspannung der optionalen Zener-Diode 411 stellt eine Selbstauslösung bereit, die die Obergrenze des Spannungsteilers einstellt, wobei die bipolaren Schalter an diesem Punkt durch irgendeine weitere Zunahme der Stimulusspannung ausgelöst werden. Außer dem Bereitstellen dieses Selbstauslösemerkmals zur asynchronen Stimulation stellt die bestimmte Durchbruchspannung dieser Zener-Diode 411 die maximale Stimulusspannung ein. Ansonsten ist die Stimulusspannung eine Funktion des HF-Leistungspegels, der den Transponder von der externen Lesespule erreicht, wenn der Stimulus ausgelöst wird.
Differentielle Impedanz: Bei der Diskussion einer nichtlinearen Impedanz kann die Beziehung R = E/I des linearen Ohm'schen Gesetzes nicht verwendet werden. Eine Art, das Verhalten gewisser nichtlinearer Impedanzen zu analysieren, ist das lokale Annähern des Anstiegs der E-I-Kurve, sodass die differentielle Impedanz bei einem Spannungswert v als R'(v) = dV/dI definiert werden kann.
Die besondere Bedeutung dessen bei der Neurostimulation ist, dass die Impedanz des Gewebes sehr nichtlinear ist: Bei voller Impulshöhe, z. B., wenn über die Elektroden, die nur durch einen Millimeter oder ähnlich getrennt sind, 10 V oder ähnlich angelegt werden, ist die differentielle Impedanz des Gewebes viel höher, als wenn die Impulsspannung auf ein Volt oder ähnlich gesunken ist. Die Differenz kann eine Größenordnung oder mehr sein.
Der Erfinder hat erkannt, dass diese Beziehung der differentiellen Impedanzen des Gewebes einen sehr unerwarteten Zugang zulässt, um die Restpolarisation des Gewebes zu verringern: Über die Ausgangsanschlüsse bleibt ein Klemmwiderstand mit einem hohen Wert (z. B. in der beschriebenen Implementierung 100 Kiloohm. Dieser Widerstand wird so gewählt, dass er wesentlich höher als die differentielle Impedanz bei voller Impulsspannung ist, sodass nicht viel von dem Impuls in dem Widerstand abgeleitet wird. Allerdings ist der Widerstand bei kleineren Spannungen ebenfalls vorzugsweise vergleichbar mit der oder kleiner als die Gewebeimpedanz, sodass der Widerstand einen Gleichstromweg für die Entladung der Polarisation an den Stimulationsanschlüssen bereitstellt. Vorzugsweise ist dieser Widerstand in die Stimulationsschaltung eingebaut, könnte aber alternativ in dieselbe Packung integriert sein.
Anhand von 5 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 500 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 502 und 504 wird ein Auslösesignal angelegt. Auf die Ladekapazität 514 wird eine Ladekapazität 514 geladen. Die Schottky-Diode 512 verhindert den Rückfluss der Stimulusladung während der Auslösephase. Die Laderate wird durch die Widerstände 510, 506, 534 und 508 reguliert. Die Widerstände 506 und 508 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die bipolaren Schalter 520 und 522 betreibt. Das Auslösesignal schließt den CMOS 518 über den Widerstand 516 und verbindet die Impulse zwischen den Elektroden 526 und 528. Die Depolarisationswiderstände 524 und 538 sind mit einem Depolarisations-CMOS 540 zwischen den Elektroden 526 und 528 verbunden, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 526 und 528 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen. Die spezifische Durchbruchspannung der optionalen Zener-Diode 511 stellt eine Selbstauslösung bereit, die die Obergrenze des Spannungsteilers einstellt, wobei die bipolaren Schalter an diesem Punkt durch irgendeine weitere Zunahme der Stimulusspannung ausgelöst werden. Außer der Bereitstellung dieses Selbstauslösungsmerkmals für die asynchrone Stimulation stellt die bestimmte Durchbruchspannung dieser Zener-Diode 511 die maximale Stimulusspannung ein. Ansonsten ist die Stimulusspannung eine Funktion des HF-Leistungspegels, der den Transponder von der externen Lesespule erreicht, wenn der Stimulus ausgelöst wird.
Anhand von 6 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 600 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 602 und 604 wird ein Auslösesignal angelegt. Auf die Ladekapazität 614 wird eine Ladekapazität 614 geladen. Die Schottky-Diode 612 verhindert den Rückfluss der Stimulusladung während der Auslösephase. Die Laderate wird durch die Widerstände 610, 606 und 608 reguliert. Die Widerstände 606 und 608 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die bipolaren Schalter 620 und 622 betreibt. Das Auslösesignal schließt den Schalter 618 über den Widerstand 616, der den Impuls zwischen den Elektroden 626 und 628 verbindet. Ein Depolarisationswiderstand 624 ist mit einem bipolaren Schalter 630 zwischen den Elektroden 626 und 628 verbunden, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 626 und 628 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen. Die spezifische Durchbruchspannung der optionalen Zener-Diode 611 stellt eine Selbstauslösung bereit, die die Obergrenze des Spannungsteilers einstellt, wobei die bipolaren Schalter an diesem Punkt durch irgendeine weitere Zunahme der Stimulusspannung ausgelöst werden. Außer der Bereitstellung dieses Selbstauslösungsmerkmals für die asynchrone Stimulation stellt die bestimmte Durchbruchspannung dieser Zener-Diode 611 die maximale Stimulusspannung ein. Ansonsten ist die Stimulusspannung eine Funktion des HF-Leistungspegels, der den Transponder von der externen Lesespule erreicht, wenn der Stimulus ausgelöst wird.
Anhand von 7 zeigt ein Stromlaufplan eine Depolarisationstreiberschaltung 700 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Zwischen die Elektroden 702 und 704 wird ein Auslösesignal angelegt. Auf die Ladekapazität 714 wird eine Ladekapazität 714 geladen. Die Schottky-Diode 712 verhindert den Rückfluss der Stimulusladung während der Auslösephase. Die Laderate wird durch die Widerstände 710, 706 und 708 reguliert. Die Widerstände 706 und 708 bilden einen Spannungsteiler, sodass ein Teil des Auslösesignals die CMOS-Schalter 730, 732, 734, 736, 738 und 740 betreibt. Das Auslösesignal schließt die CMOS 730, 734 und 736 und verbindet die Impulse zwischen den Elektroden 726 und 728. Zwischen die Elektroden 726 und 728 ist ein Depolarisations-CMOS 742 geschaltet, um die in dem Gewebe zwischen den Elektroden 726 und 728 gespeicherte Ladung zwischen den Impulsen auszugleichen. Die spezifische Durchbruchspannung der optionalen Zener-Diode 711 stellt eine Selbstauslösung bereit, die die Obergrenze des Spannungsteilers einstellt, wobei in diesem Punkt die bipolaren Schalter durch irgendeine weitere Zunahme der Stimulusspannung ausgelöst werden. Außer der Bereitstellung dieses Selbstauslösemerkmals für die asynchrone Stimulation stellt die bestimmte Durchbruchspannung dieser Zener-Diode 711 die maximale Stimulusspannung ein. Ansonsten ist die Stimulusspannung eine Funktion des HF-Spannungspegels, der den Transponder von der externen Lesespule erreicht, wenn der Stimulus ausgelöst wird.
Anhand von 8 zeigt ein Stromlaufplan ein Gewebemodell. Die Depolarisation wird wichtig, da sich das Gewebe wie eine nichtlineare Last verhält, die wie gezeigt modelliert werden kann. Ein Widerstand 802 ist mit einem Widerstand 804 parallel zu einer Kapazität 806 in Reihe. Diese Anordnung ist parallel zu einer zweiten Kapazität 808. Die Kapazitäten 806 und 808 führen dazu, dass in der Schaltung eine Ladung gespeichert wird, wenn ein intermittierendes Signal angelegt wird, wie es in dem Gewebe, das durch intermittierende Stimulationssignale stimuliert wird, geschieht.
Abwandlungen und Änderungen
Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, können die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen innovativen Konzepte über einen weiten Bereich von Anwendungen abgewandelt und geändert werden, sodass der Umfang des patentierten Gegenstands dementsprechend nicht durch irgendeine der spezifischen beispielhaften gegebenen Lehren beschränkt ist. Er soll alle solche Alternativen, Abwandlungen und Änderungen, die in dem Erfindungsgedanken und weiten Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, umfassen.
Nichts in der Beschreibung in der vorliegenden Anmeldung soll so gelesen werden, dass es bedeutet, dass irgendein bestimmtes Element, irgendein bestimmter Schritt oder irgendeine bestimmte Funktion ein wesentliches Element ist, das in dem Anspruchsumfang enthalten sein muss: DER UMFANG DES PATENTIERTEN GEGENSTANDS IST LEDIGLICH DURCH DIE ZULÄSSIGEN ANSPRÜCHE DEFINIERT. Darüber hinaus soll sich keiner dieser Ansprüche auf den Paragraphen sechs der 35 USC, Abschnitt 112, berufen, es sei denn, dass auf die genauen Wörter ”Mittel zum” ein Partizip folgt.
Unmittelbar nach dem Gleichrichterelement 318 kann eine Spannungserhöhungsschaltung eingefügt sein, um die für die Stimulation und den Betrieb der integrierten Elektronik verfügbare Versorgungsspannung über die Grenzen derjenigen, die durch eine miniaturisierte LC-Schwingkreisschaltung erzeugt werden könnte, hinaus zu erhöhen. Die Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen LC-Bauelemente, die eine zu kleine Spannung, z. B. weniger als 0,5 Volt, erzeugen können, Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen.
Beispiele hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen, die Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert verwenden. Allerdings kann in dieser Kapazität selbstverständlich irgendeine geeignete herkömmliche hocheffiziente Spannungserhöhungsschaltung genutzt werden, solange sie die von der besonderen Anwendung, auf die der Mikrotransponder angewendet wird, benötigte Spannung erzeugen kann.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für Gewebe geschaffen, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für das Gewebe; und Verringern der Polarisation in dem Gewebe.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein drahtloses Stimulationsverfahren geschaffen, das umfasst: drahtlose Leistungsversorgung einer implantierten elektronischen Einheit; Verwenden der implantierten Einheit zum Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für das umgebende Gewebe über einen Spannungsbereich, in dem das Gewebe eine nichtlineare Impedanz aufweist; und Verringern der Polarisation des Gewebes durch Dämpfen der Impulse mit einem resistiven Weg in der implantierten elektronischen Einheit, der eine reelle Widerstandskomponente aufweist, die bei der vollen Amplitude der Impulse GRÖSSER als die Größe der differentielle Impedanz des Gewebes ist und, wenn die Amplitude der Impulse 10% ihres Maximums beträgt, KLEINER als die Größe der differentiellen Impedanz des Gewebes ist.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationstreiber geschaffen, der umfasst: biokompatible Elektroden, die diskontinuierliche Stimulationsimpulse für das Gewebe empfangen; und Mittel zum Depolarisieren des Gewebes.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Stimulationstreiber zum Bereitstellen diskontinuierlicher Stimulationsimpulse für Zellenmaterie geschaffen, wobei der Stimulationstreiber umfasst: biokompatible Elektroden, die diskontinuierliche Stimulationsimpulse empfangen; eine resistive Verbindung zwischen den biokompatiblen Elektroden und mit einer Zeitkonstanten derart, dass die Polarisation der Zellenmaterie zwischen den diskontinuierlichen Stimulationsimpulsen verringert wird.
In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird ein Transponder geschaffen, der einen Stimulustreiber enthält, der zum Entladen eines elektrischen Stimulus, wenn ein Auslösesignal empfangen wird, konfiguriert ist. Mit dem Stimulustreiber ist eine erste leitende Elektrode gekoppelt und leitet den durch den Stimulustreiber entladenen elektrischen Stimulus. Mit dem Stimulustreiber ist eine zweite leitende Elektrode gekoppelt und leitet den durch die erste leitende Elektrode geleiteten elektrischen Stimulus. Ein Depolarisationswiderstand verbindet die erste leitende Elektrode in Reaktion auf das Auslösesignal mit der zweiten leitenden Elektrode.
Die folgenden Anmeldungen können zusätzliche Informationen und alternative Abwandlungen enthalten: Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-29P, lfd. Nr. 61/088.099, eingereicht am 12.8.2008 und mit dem Titel ”In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally-Invasive Wireless Implants; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-30P, lfd. Nr. 61/088.774, eingereicht am 15.8.2008 und mit dem Titel ”Micro-Coils to Remotely Power Minimally Invasive Microtransponders in Deep Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-31P, lfd. Nr. 61/079.905, eingereicht am 8.7.2008 und mit dem Titel ”Microtransponders with Identified Reply for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-33P, lfd. Nr. 61/089.179, eingereicht am 15.8.2008 und mit dem Titel ”Addressable Micro-Transponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-36P, lfd. Nr. 61/079.004, eingereicht am 8.7.2008 und mit dem Titel ”Microtransponder Array with Biocompatible Scaffold”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-38P, lfd. Nr. 61/083.290, eingereicht am 24.7.2008 und mit dem Titel ”Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-39P, lfd. Nr. 61/086.116, eingereicht am 4.8.2008 und mit dem Titel ”Tintinnitus Treatment Methods and Apparatus”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-40P, lfd. Nr. 61/086.309, eingereicht am 5.8.2008 und mit dem Titel ”Wireless Neurostimulators for Refractory Chronic Pain”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-41P, lfd. Nr. 61/086.314, eingereicht am 5.8.2008 und mit dem Titel ”Use of Wireless Microstimulators for Orofacial Pain”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-42P, lfd. Nr. 61/090.408, eingereicht am 20.8.2008 und mit dem Titel ”Update: In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally-Invasive Wireless Implants”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-43P, lfd. Nr. 61/091.908, eingereicht am 26.8.2008 und mit dem Titel ”Update: Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-44P, lfd. Nr. 61/094.086 eingereicht am 4.9.2008 und mit dem Titel ”Microtransponder MicroStim System and Method”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. 28, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Transponder Systems and Methods”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-30, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Transfer Coil Architecture”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-31, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Driver with Charge Balancing”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-32, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”A Biodelivery System for Microtransponder Array”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-47, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Array of Joined Microtransponders for Implantation”; und Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-48, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Transponder Pulse Stimulation Systems and Methods”, wobei diese hier sämtlich durch Literaturhinweis eingefügt sind.
Die Ansprüche wie eingereicht sollen so umfassend wie möglich sein und KEIN Gegenstand ist absichtlich aufgebeben, dediziert oder fallengelassen worden.
Zusammenfassung
Ein Transponder enthält einen Stimulustreiber, der zum Entladen eines elektrischen Stimulus, wenn ein Auslösesignal empfangen wird, konfiguriert ist. Eine erste leitende Elektrode ist mit dem Stimulustreiber gekoppelt und leitet den durch den Stimulustreiber entladenen elektrischen Stimulus. Eine zweite leitende Elektrode ist mit dem Stimulustreiber gekoppelt und leitet den durch die erste leitende Elektrode geleiteten elektrischen Stimulus. Ein Depolarisationswiderstand verbindet die erste leitende Elektrode in Reaktion auf das Auslösesignal mit der zweiten leitenden Elektrode.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für Gewebe, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für das Gewebe; und Verringern der Polarisation in dem Gewebe.
Drahtloses Stimulationsverfahren, das umfasst: drahtlose Leistungsversorgung einer implantierten elektronischen Einheit; Verwenden der implantierten Einheit zum Bereitstellen von Stimulationsimpulsen für das umgebende Gewebe über einen Spannungsbereich, in dem das Gewebe eine nichtlineare Impedanz aufweist; und Verringern der Polarisation des Gewebes durch Dämpfen der Impulse mit einem resistiven Weg in der implantierten elektronischen Einheit, der eine reelle Widerstandskomponente aufweist, die bei der vollen Amplitude der Impulse GRÖSSER als die Größe der differentielle Impedanz des Gewebes ist und, wenn die Amplitude der Impulse 10% ihres Maximums beträgt, KLEINER als die Größe der differentiellen Impedanz des Gewebes ist.
Stimulationstreiber, der umfasst: biokompatible Elektroden, die diskontinuierliche Stimulationsimpulse für das Gewebe empfangen; und Mittel zum Depolarisieren des Gewebes.
Stimulationstreiber zum Bereitstellen diskontinuierlicher Stimulationsimpulse für Zellenmaterie, wobei der Stimulationstreiber umfasst: biokompatible Elektroden, die diskontinuierliche Stimulationsimpulse empfangen; eine resistive Verbindung zwischen den biokompatiblen Elektroden und mit einer Zeitkonstanten derart, dass die Polarisation der Zellenmaterie zwischen den diskontinuierlichen Stimulationsimpulsen verringert wird.