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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE112008003192 T5
Publication typeApplication
Application numberDE200811003192
PCT numberPCT/US2008/084911
Publication date7 Oct 2010
Filing date26 Nov 2008
Priority date26 Nov 2007
Also published asUS20090157145, WO2009070705A2, WO2009070705A3
Publication number0811003192, 200811003192, DE 112008003192 T5, DE 112008003192T5, DE 2008/11003192 T5, DE-T5-112008003192, DE0811003192, DE112008003192 T5, DE112008003192T5, DE2008/11003192T5, DE200811003192, PCT/2008/84911, PCT/US/2008/084911, PCT/US/2008/84911, PCT/US/8/084911, PCT/US/8/84911, PCT/US2008/084911, PCT/US2008/84911, PCT/US2008084911, PCT/US200884911, PCT/US8/084911, PCT/US8/84911, PCT/US8084911, PCT/US884911
InventorsLawrence James Plano Cauller
ApplicantMicro-Transponder, Inc., Dallas
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Übertragungsspulenarchitektur Transmission coils Architecture translated from German
DE 112008003192 T5
Abstract  translated from German
Drahtloses Transpondersystem für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das System umfasst: Wireless transponder system for the deep implantation into a patient, the system comprising:
eine erste biokompatible Spule; a first biocompatible coil;
eine elektrische Verbindung, die die erste biokompatible Spule mit einer zweiten biokompatiblen Spule koppelt; an electrical connection that couples the first coil with a second biocompatible biocompatible coil; und and
einen biokompatiblen Mikrotransponder, der mit der zweiten biokompatiblen Spule drahtlos gekoppelt ist; a biocompatible micro-transponder, which is wirelessly coupled with the second biocompatible coil;
wobei der Mikrotransponder unter Verwendung von Leistung, die über die elektrische Verbindung von der ersten biokompatiblen Spule gekoppelt wird, durch die zweite biokompatible Spule mit Leistung versorgt wird. wherein the micro-transponder, using power that is coupled via the electrical connection from the first biocompatible coil is powered by the second biocompatible coil with power.
Claims(58)  translated from German
  1. Drahtloses Transpondersystem für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das System umfasst: eine erste biokompatible Spule; Wireless transponder system for the deep implantation into a patient, the system comprising: a first biocompatible coil; eine elektrische Verbindung, die die erste biokompatible Spule mit einer zweiten biokompatiblen Spule koppelt; an electrical connection that couples the first coil with a second biocompatible biocompatible coil; und einen biokompatiblen Mikrotransponder, der mit der zweiten biokompatiblen Spule drahtlos gekoppelt ist; and a biocompatible micro-transponder, which is wirelessly coupled with the second biocompatible coil; wobei der Mikrotransponder unter Verwendung von Leistung, die über die elektrische Verbindung von der ersten biokompatiblen Spule gekoppelt wird, durch die zweite biokompatible Spule mit Leistung versorgt wird. wherein the micro-transponder, using power that is coupled via the electrical connection from the first biocompatible coil is powered by the second biocompatible coil with power.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem die erste biokompatible Spule unter einer Hautoberfläche ist und näher daran als die zweite biokompatible Spule ist. The system of claim 1, wherein the first coil is biocompatible with a skin surface, and it is closer than the second biocompatible coil.
  3. System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: die erste biokompatible Spule, die Hochfrequenzleistung empfängt, die an eine kritische Frequenz einer Mikrospule angepasst ist, und eine Rsonatorschaltung innerhalb wenigstens eines Mikrotransponders. The system of claim 1, further comprising: the first biocompatible coil receives high frequency power is adjusted to a critical frequency of a micro coil, and a Rsonatorschaltung within at least one microtransponder.
  4. System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: eine externe Spule, die ein Hochfrequenzleistungssignal zu der ersten biokompatiblen Spule sendet. The system of claim 1, further comprising: an external coil which transmits a high-frequency power signal to said first biocompatible coil.
  5. System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: eine externe Spule, die ein Hochfrequenzsignal mit einer Resonanzfrequenz oder mit einer Oberschwingungsfrequenz einer Resonatorleistungsschaltung in wenigstens einem Mikrotransponder an die erste biokompatible Spule sendet. The system of claim 1, further comprising: an external coil which transmits a high-frequency signal at a resonant frequency or a harmonic frequency of a Resonatorleistungsschaltung in at least one microtransponder in the first biocompatible coil.
  6. System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: die erste biokompatible Spule, die ein Hochfrequenzleistungssignal empfängt, um es an die zweite biokompatible Spule zu senden, um wenigstens einen Mikrotransponder drahtlos mit Leistung zu versorgen. The system of claim 1, further comprising: the first biocompatible coil that receives a high-frequency power signal to send it to the second biocompatible coil to supply at least one microtransponder wirelessly with power.
  7. System nach Anspruch 6, das ferner umfasst: einen Resonanzabstimmkreis, der zwischen der ersten und der zweiten biokompatiblen Spule positioniert ist. The system of claim 6, further comprising: a Resonanzabstimmkreis positioned between the first and second biocompatible coil.
  8. System nach Anspruch 1, das ferner umfasst: das durch die erste biokompatible Spule empfangene Leistungssignal, das in ein Gleichstromsignal umgesetzt wird; The system of claim 1, further comprising: the power signal received by the first biocompatible coil, which is converted into a DC signal; und eine Umsetzerschaltung, die das Gleichstromsignal in ein Wechselstromsignal umwandelt, das für die Leistungsübertragung von der zweiten biokompatiblen Spule zur drahtlosen Leistungsversorgung wenigstens eines Transponders kompatibel ist. and a converter circuit which converts the DC signal into an AC signal that is compatible for the power transmission from the second biocompatible coil for wireless power supply of at least one transponder.
  9. Transpondersystem für die tiefe Implantation, wobei das Transpondersystem umfasst: eine äußere Übertragungsspule, die in der Nähe der Haut implantiert ist; Transponder system for the deep implant, said transponder system comprising: an external transmission coil which is implanted in the vicinity of the skin; eine innere Übertragungsspule, die in der Nähe eines oder mehrerer Mikrotransponder implantiert ist, die wenigstens in der Nähe von biologischem Gewebe implantiert sind, wobei die äußere Übertragungsspule und die innere Übertragungsspule elektrisch miteinander gekoppelt sind; an internal transmission coil which is implanted in the vicinity of one or more micro-transponder, which are implanted at least in the vicinity of biological tissue, wherein the outer transmitting coil and the inner transmitting coil are electrically coupled to each other; und wobei die äußere Übertragungsspule auf eine externe Leistungsspule für die magnetische Nahfeldkopplung abgestimmt ist, was Leistung von der externen Spule zur Leistungsversorgung der Mikrotransponder lässt. and wherein the outer transmitting coil is tuned to an external power coil for magnetic field coupling, which makes power from the external coil for powering the micro-transponder.
  10. System nach Anspruch 9, bei dem die innere Übertragungsspule Hochfrequenzleistung mit einer kritischen Frequenz einer Mikrospule und einer Resonatorschaltung innerhalb wenigstens eines Mikrotransponders empfängt. The system of claim 9, wherein the inner transmitting coil high-frequency power with a critical frequency of a micro-coil and a resonator circuit within receives at least one microtransponder.
  11. System nach Anspruch 9, bei dem die externe Leistungsspule ein Hochfrequenzsignal sendet, das so abgestimmt ist, dass es an eine Resonanzfrequenz oder an eine Oberschwingungsfrequenz einer Resonatorleistungsschaltung in wenigstens einem Mikrotransponder angepasst ist. The system of claim 9, wherein said external power coil transmits a high frequency signal is adjusted so that it is adapted to a resonant frequency or a harmonic frequency of a Resonatorleistungsschaltung in at least one microtransponder.
  12. System nach Anspruch 9, bei dem die äußere Übertragungsspule ein Hochfrequenzsignal mit einer ausgewählten Frequenz empfängt, um ein Wechselstromsignal zu erzeugen, das auf die Leistungsversorgung wenigstens eines Mikrotransponders abgestimmt ist. The system of claim 9, wherein said outer transmission coil a radio frequency signal with a selected receiving frequency, to generate an AC signal which is matched to the power supply of at least one microtransponder.
  13. System nach Anspruch 9, das ferner umfasst: einen Resonanzabstimmkreis, der zwischen der äußeren Übertragungsspule und der inneren Übertragungsspule liegt. The system of claim 9, further comprising: a Resonanzabstimmkreis which lies between the outer transmitting coil and the inner transmitting coil.
  14. System nach Anspruch 9, bei dem die innere Übertragungsspule Leistung bei einer Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz einer Resonatorleistungsschaltung innerhalb eines Mikrotransponders empfängt, der aus wenigstens einer Mikrospule und einer Resonatorschaltung besteht. The system of claim 9, wherein the inner transmitting coil receiving power at a resonant frequency or a harmonic frequency Resonatorleistungsschaltung within a micro-transponder consisting of at least one micro-coil and a resonator circuit.
  15. System für eine drahtlose tiefe Implantation eines oder mehrerer Transponder in einen Patienten, wobei das System umfasst: einen oder mehrere drahtlose Mikrotransponder; System for wireless deep implantation of one or more transponders in a patient, the system comprising: one or more wireless micro-transponder; eine erste Spule, die subdermal positioniert und mit einer zweiten Spule in der Nähe der Mikrotransponder elektrisch gekoppelt ist, wobei die zweite Spule mit einem der Mikrotransponder induktiv gekoppelt werden kann; a first coil which is subdermally positioned and electrically coupled to a second coil in the vicinity of the micro-transponder, said second coil having a micro-transponder can be inductively coupled; und wobei die Mikrotransponder drahtlos mit der zweiten Spule gekoppelt sind und durch sie mit Leistung versorgt werden. and wherein the micro-transponder is wirelessly coupled to the second coil and are supplied with power through it.
  16. System nach Anspruch 15, das ferner umfasst: eine externe dritte Spule, die ein Resonanzfrequenz- oder Oberschwingungsfrequenzleistungssignal an die erste Spule sendet. The system of claim 15, further comprising: an external third coil which transmits a resonance frequency or harmonic frequency power signal to the first coil.
  17. System nach Anspruch 15, das ferner umfasst: die erste Spule und die zweite Spule, die durch einen verdrahteten Verbinder gekoppelt sind, der ein Leistungssignal übermittelt, das von der ersten Spule drahtlos empfangen wird. The system of claim 15, further comprising: the first coil and the second coil are coupled by a wired connector which transmits a power signal that is received wirelessly from the first coil.
  18. System nach Anspruch 17, das ferner umfasst: einen Resonanzabstimmkreis, der in dem verdrahteten Verbinder enthalten ist. The system of claim 17, further comprising: a Resonanzabstimmkreis contained in the wired connector.
  19. System nach Anspruch 15, das ferner umfasst: die erste Spule, die ein drahtloses Leistungssignal empfängt, das einen Wechselstromfluss für die zweite Spule induziert, wobei die Frequenz des zu der zweiten Spule gelieferten Wechselstroms eine Resonatorleistungsschaltung in wenigstens einem Mikrotransponder aktiviert. The system of claim 15, further comprising: the first coil that receives a wireless power signal that induces a flow of alternating current in the second coil, wherein the frequency of the supplied to the second coil the alternating current a Resonatorleistungsschaltung in at least one microtransponder activated.
  20. System nach Anspruch 15, das ferner umfasst: die zweite Spule, die drahtlos ein Hochfrequenzsignal zum wahlweisen Aktivieren wenigstens eines Transponders über eine Resonatorleistungsschaltung, die bei einer Resonanzfrequenz oder bei einer Oberschwingung der Frequenz in Resonanz ist, sendet. The system of claim 15, further comprising: the second coil, the wireless a radio frequency signal for selectively activating at least one transponder via a Resonatorleistungsschaltung that is at a resonant frequency or a harmonic of the frequency in response sends.
  21. Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Einheit für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: internes Verteilen einer oder mehrerer elektronischer Einheiten innerhalb eines gewünschten Volumens; A method of operating a wireless unit for deep implantation in a patient, said method comprising the steps of: internal distributing one or more electronic units within a desired volume; Positionieren einer ersten Spule in der Nähe einer Oberfläche des Körpers und gekoppelt mit einer zweiten Spule in der Nähe der einen oder mehreren elektronischen Einheiten; Positioning a first coil in the vicinity of a surface of the body and coupled to a second coil in the vicinity of one or more electronic units; und Leistungsversorgung der elektronischen Einheiten unter Verwendung einer drahtlosen Verbindung mit der zweiten Spule, die bei einer Frequenz, die harmonisch mit einer Resonanzfrequenz einer Resonatorleistungsversorgungsschaltung in einer der elektronischen Einheiten verwandt ist, in Resonanz ist. and power supply of the electronic devices using a wireless connection with the second coil, which is at a frequency that is harmonically related to a resonance frequency of a Resonatorleistungsversorgungsschaltung in one of the electronic units in resonance.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Senden eines Hochfrequenzsignals mit einer Frequenz, die mit der Resonanzfrequenz von einer externen Quelle harmonisch verwandt ist, an die erste Spule. The method of claim 21, further comprising the step of: transmitting a high frequency signal having a frequency that is harmonically related with the resonance frequency of an external source to the first coil.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Übermitteln eines Leistungssignals von der ersten Spule an die zweite Spule unter Verwendung einer verdrahteten Verbindung, die einen Resonanzabstimmkreis umfasst. The method of claim 22, further comprising the step of: transmitting a power signal from the first coil to the second coil, using a wired connection, comprising a Resonanzabstimmkreis.
  24. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Leistungssignals, das ein Wechselstromsignal induziert, bei der ersten Spule; The method of claim 21, further comprising the steps of: receiving a power signal, which induces an alternating current signal, wherein the first coil; Abstimmen des Wechselstromsignals auf ein Signal mit einer kompatiblen Frequenz, damit es mit der Resonatorleistungsschaltung in einer der elektronischen Einheiten in Resonanz ist; Tuning the AC signal to a signal with a compatible frequency, so that it is connected to the Resonatorleistungsschaltung in one of the electronic units to resonate; und Senden des Signals mit der abgestimmten kompatiblen Frequenz von der zweiten Spule. and transmitting the signal at the tuned frequency compatible by the second coil.
  25. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die erste Spule dauerhaft positioniert ist. The method of claim 21, wherein the first coil is permanently positioned.
  26. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Leistungsversorgung der elektronischen Einheiten über eine Grenzschicht des Körpers zu der zweiten Spule stattfindet. The method of claim 21, wherein the power supply of the electronic units on a boundary layer of the body takes place to the second coil.
  27. Verfahren zur Verwendung eines Transponders für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionieren einer ersten Spule in der Nähe der Oberfläche des Körpers und die mit einer zweiten Spule in der Nähe einer Mehrzahl von Mikrotranspondern, die innerhalb eines tiefen Gewebebereichs verteilt sind, gekoppelt ist; A method for use of a transponder for the deep implantation into a patient, the method comprising the steps of: positioning a first coil in the vicinity of the surface of the body and with a second coil in the vicinity of a plurality of micro-transponder, the deep within a tissue area is distributed coupled; und Versorgen der Mikrotransponder unter Verwendung der zweiten Spule mit Leistung mit einer Leistungssignal-Signalform, die wenigstens eine harmonisch verwandte Frequenz einer Resonatorleistungsschaltung in wenigstens einem der Mikrotransponder enthält. and supplying the micro-transponder using the second coil with power with an output signal waveform, containing at least one harmonically related frequency of a Resonatorleistungsschaltung in at least one of the micro-transponder.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Senden des Leistungssignals von der ersten Spule zu einer dritten Spule, die subdermal positioniert und drahtlos mit der ersten Spule gekoppelt ist; The method of claim 27, further comprising the steps of: transmitting the power signal from the first coil to a third coil which is positioned subdermally and wirelessly coupled to the first coil; und Verbinden der dritten Spule und der zweiten Spule mit einem Resonanzabstimmkreis, der zur Anpassung des Leistungssignals an die wenigstens eine harmonisch verwandte Frequenz der Resonatorleistungsschaltung verwendet wird. and connecting the third coil and the second coil with a Resonanzabstimmkreis, which is used for adjustment of the power signal to the at least one harmonically related frequency of the Resonatorleistungsschaltung.
  29. Verfahren nach Anspruch 27, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Empfangen des Leistungssignals bei der subdermal positionierten ersten Spule; The method of claim 27, further comprising the steps of: receiving said power signal at the subdermal positioned first coil; und Verbinden der ersten Spule und der zweiten Spule mit einem Resonanzabstimmkreis, der zur Anpassung des Leistungssignals an die Resonanzfrequenz oder an die Oberschwingungsfrequenz der Resonatorleistungsschaltung verwendet wird. and connecting the first coil and the second coil with a Resonanzabstimmkreis, which is used for adjustment of the power signal to the resonant frequency or at the harmonic frequency of the Resonatorleistungsschaltung.
  30. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das Leistungssignal von einer Hochfrequenzquelle gesendet wird, um mit der ersten Spule in Wechselwirkung zu treten, um einen Wechselstrom zu erzeugen. The method of claim 27, wherein the power signal is transmitted from a radio frequency source, to connect with the first coil interacts to generate an alternating current.
  31. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das bei der zweiten Spule empfangene Signal mit der abgestimmten Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz wahlweise einen der Mikrotransponder mit Leistung versorgt. The method of claim 27, wherein the signal received in the second coil to the tuned resonant frequency or harmonic frequency selectively supplies one of the micro-transponder with power.
  32. Verfahren für die Leistungsversorgung eines Transponders für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Koppeln einer subdermalen äußeren Übertragungsspule mit einer inneren Übertragungsspule, die sich in der Nähe einer Mehrzahl von Mikrotranspondern befindet; A method for the power supply of a transponder for the deep implantation into a patient, the method comprising the steps of: coupling a subdermal outer transmitting coil with an internal transmission coil, which is located in the vicinity of a plurality of micro transponders; und Ansteuern der inneren Übertragungsspule bei einer Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz einer Resonatorleistungsschaltung in den Mikrotranspondern zur Leistungsversorgung der Mikrotransponder. and driving the inner transfer coil at a resonance frequency or a harmonic frequency Resonatorleistungsschaltung in the micro transponders for powering the micro-transponder.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem die subdermale äußere Übertragungsspule ein Leistungssignal von der äußeren Spule empfängt. The method of claim 32, wherein the subdermal outer transmitting coil receives a power signal from the external coil.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem das Leistungssignal ein Wechselstromsignal ist, das bei der Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz gesendet wird. The method of claim 33, wherein the power signal is an AC signal that is transmitted at the resonant frequency or harmonic frequency.
  35. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem das Leistungssignal unter Verwendung einer Umsetzerschaltung, die zwischen der äußeren Übertragungsspule und der inneren Übertragungsspule liegt, in die Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz umgesetzt wird. The method of claim 33, wherein the power signal is converted using a conversion circuit, which lies between the outer transmitting coil and the inner transmitting coil in the resonant frequency or harmonic frequency.
  36. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem das Leistungssignal bei der Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz der inneren Übertragungsspule gesendet wird, um einen Wechselstrom von der inneren Übertragungsspule zu induzieren. The method of claim 33, wherein the power signal is transmitted at the resonant frequency or harmonic frequency of the inner transmitting coil to induce an alternating current from the inner transmitting coil.
  37. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem ein Wechselstromleistungssignal der inneren Übertragungsspule auf die Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz abgestimmt wird. The method of claim 32, wherein an alternating current power signal of the inner transmitting coil is tuned to the resonant frequency or harmonic frequency.
  38. System mit tiefen Transpondern, das umfasst: eine Mehrzahl unter der Haut implantierter äußerer Übertragungsspulen, die mit wenigstens einer einer Mehrzahl innerer Übertragungsspulen gekoppelt sind, die in der Nähe einer Mehrzahl in das Gewebe implantierter Mikrotransponder implantiert sind; System with deep transponders, comprising: a plurality of implanted under the skin of external transmission coils that are coupled to at least one of a plurality of inner transfer coils which are implanted in the vicinity of a plurality of implanted in the tissue micro-transponder; wobei einzelne der Übertragungsspulen wenigstens auf eine einer Mehrzahl externer Leistungsspulen für die magnetische Nahfeldkopplung abgestimmt sind, was Hochfrequenzleistung von den externen Spulen zur Leistungsversorgung ausgewählter Mikrotransponder bei vorgegebenen Resonanzfrequenzen oder Oberschwingungsfrequenzen lässt. wherein ones of said transmission coils are tuned to one of a plurality of external power coils for magnetic field coupling at least, which makes high-frequency power from the external coil to the power supply of selected micro-transponder at predetermined resonance frequencies or harmonic frequencies.
  39. System nach Anspruch 38, bei dem eine oder mehrere Übertragungsspulen ein Leistungssignal mit einer Frequenz zum Ändern und zur Leistungsversorgung bei wenigstens einem Mikrotransponder empfangen. The system of claim 38, wherein the received one or more transmission coils, a power signal at a frequency to change and for supplying power to at least one microtransponder.
  40. System nach Anspruch 38, bei dem ein durch wenigstens eine äußere Übertragungsspule empfangenes Hochfrequenzleistungssignal durch eine Abstimmschaltung auf eine vorgegebene Resonanzfrequenz oder Ober schwingungsfrequenz abgestimmt wird, die durch wenigstens eine innere Übertragungsspule gesendet wird. The system of claim 38, wherein a signal received by at least one external high-frequency power signal transmission coil is tuned oscillation frequency by a tuning circuit to a predetermined resonant frequency or upper that is sent by at least one inner transmitting coil.
  41. System nach Anspruch 38, bei dem die vorgegebene Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz eine Resonatorleistungsschaltung in einem der ausgewählten Mikrotransponder in Resonanz versetzt. The system of claim 38, wherein the predetermined resonant frequency or a harmonic frequency Resonatorleistungsschaltung in one of the selected micro-transponder is resonated.
  42. System mit tiefen Transpondern, das umfasst: eine Mehrzahl äußerer Übertragungsspulen, die mit einer Mehrzahl innerer Übertragungsspulen, die in der Nähe eine Mehrzahl in das Gewebe implantierter Mikrotransponder positioniert sind, elektrisch gekoppelt sind; System with deep transponders, comprising: a plurality of outer transfer coils which are electrically coupled to a plurality of inner transfer coils which are positioned a plurality of implanted in the tissue micro-transponder in the vicinity; und wobei jeweilige der äußeren Übertragungsspulen induktiv mit einer beweglichen externen Leistungsspule gekoppelt sind, um dadurch Hochfrequenzleistung von den externen Spulen zur Leistungsversorgung ausgewählter Mikrotransponder bei vorgegebenen abgestimmten Frequenzen zu lassen. and wherein each of the outer transmission coils are inductively coupled with a movable external power coil to thereby make high-frequency power from the external coil to the power supply of selected micro-transponder tuned at predetermined frequencies.
  43. Verfahren für den Betrieb eines Transponders für die tiefe Implantation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Implantieren einer äußeren Übertragungsspule in subdermales Gewebe, das mit einer inneren Übertragungsspule gekoppelt ist, die in der Nähe einer Mehrzahl von Mikrotranspondern in Gewebe implantiert ist; A method of operating a transponder for the deep implant, the method comprising the steps of: implanting an outer transmitting coil in subdermal tissue, which is coupled to an inner transmission coil which is implanted in the vicinity of a plurality of micro transponders in tissue; und Koppeln der äußeren Übertragungsspule mit einer Epidermisleistungsspule unter Verwendung drahtloser magnetischer Nahfeldkopplung, um dadurch Hochfrequenzleistung von der Epidermisleistungsspule zur Leistungsversorgung der Mikrotransponder zu lassen. and coupling the outer transmitting coil with a Epidermisleistungsspule using wireless magnetic near-field coupling, thereby to allow high-frequency power from the Epidermisleistungsspule for powering the micro-transponder.
  44. Verfahren nach Anspruch 44, bei dem die Hochfrequenzleistung bei einer Frequenz ist, um eine Leistungsschaltung innerhalb wenigstens eines Mikrotransponders in Resonanz zu versetzen. The method of claim 44, wherein the high-frequency power is at a frequency in order to enable a power circuit within at least one microtransponder in resonance.
  45. Verfahren nach Anspruch 44, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Abstimmen der Hochfrequenzleistung, um eine Resonatorleistungsschaltung eines Mikrotransponders mit einem Abstimmkreis, der zwischen der äußeren Übertragungsspule und der inneren Übertragungsspule liegt, in Resonanz zu versetzen. The method of claim 44, further comprising the step of: adjusting the high-frequency power in order to enable a Resonatorleistungsschaltung one microtransponder with a tuning circuit, which lies between the outer transmitting coil and the inner transmitting coil in response.
  46. Verfahren nach Anspruch 44, bei dem die Hochfrequenzleistung in der äußeren Übertragungsspule ein Wechselstromleistungssignal induziert. The method of claim 44, wherein the high frequency power induced an alternating current power signal in the external transmitter coil.
  47. Verfahren zum Betreiben eines tiefen Nerventransponders, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Koppeln einer Mehrzahl von Mikrotranspondern, die eine Schnittstelle zu einer Mehrzahl tiefer Nerven besitzen, mit einer in der Nähe implantierten ersten Spule unter Verwendung einer drahtlosen magnetischen Kopplung, wobei die erste Spule mit einer in subdermales Gewebe implantierten zweiten Spule verbunden ist; A method of operating a deep nerves transponder, said method comprising the steps of: coupling a plurality of micro transponders which have an interface to a plurality deep nerves, with an implanted near the first coil using a wireless magnetic coupling, wherein the first coil is connected to an implanted in subdermal tissue second coil; und Leistungsversorgung der Mikrotransponder durch Koppeln der zweiten Spule mit einer dritten Epidermisspule unter Verwendung der drahtlosen magnetischen Nahfeldkopplung und Senden von Hochfrequenzleistung von der dritten Epidermisspule. and supplying power to the micro-transponder by coupling the second coil with a third Epidermisspule using the wireless magnetic near-field coupling and transmitting radio frequency power from the third Epidermisspule.
  48. Verfahren nach Anspruch 48, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Induzieren von Wechselstrom in der zweiten Spule mit der empfangenen Hochfrequenzleistung; The method of claim 48, further comprising the steps of: inducing alternating current in the second coil with the received high-frequency power; und Abstimmen der Hochfrequenzleistung zur Resonanz einer Resonatorleistungsschaltung eines Mikrotransponders mit einem Abstimmkreis, der zwischen der zweiten Spule und der ersten Spule liegt. and tuning the high frequency power to a resonant Resonatorleistungsschaltung one microtransponder with a tuning circuit, which is located between the second coil and the first coil.
  49. In Gewebe implantierbare Übertragungseinheit für implantierte drahtlose Mikrotransponder, wobei die Übertragungseinheit umfasst: eine erste und eine zweite biokompatible Spule; In tissue implantable transmission unit for implanted wireless microsystems transponder, wherein the transmission unit comprises: a first and a second biocompatible coil; und eine biokompatible elektrische Verbindung, die die erste und die zweite Spule koppelt; and a biocompatible electrical connection that couples the first and the second coil; wobei die erste und die zweite Spule einen gekoppelten passiven Resonator bilden; wherein the first and the second coil constitute a coupled passive resonator; und wobei die erste und die zweite Spule zusammen eine Leistungsübertragung von drahtlosen Leistungseingaben bei der ersten Spule zu drahtlosen Leistungsausgaben bei der zweiten Spule bereitstellen. and wherein the first and the second coil together provide a power transmission of wireless power input at the first coil to the wireless power outputs in the second coil.
  50. Einheit nach Anspruch 50, bei der die erste Spule von einer externen Spule ein Hochfrequenzleistungssignal empfängt, das bei einer Resonanzfrequenz für einen Leistungsresonator zu der zweiten Spule übertragen wird. Unit of claim 50, wherein the first coil by an external coil receives an RF power signal that is transmitted at a resonant frequency for a power resonator to the second coil.
  51. Einheit nach Anspruch 50, bei der die erste Spule von einer externen Quelle ein Hochfrequenzleistungssignal empfängt, das als ein Leistungssignal mit einer abgestimmten Resonanzfrequenz für einen Leistungsresonator zu der zweiten Spule übertragen wird. Unit of claim 50, wherein said first coil from an external source receives a high-frequency power signal, which is transmitted as a power signal having a tuned resonant frequency for a power resonator to the second coil.
  52. Einheit nach Anspruch 50, bei der die Leistungseingaben bei der ersten Spule auf eine vorgegebene Resonanzfrequenz als Leistungsausgaben abgestimmt sind. Unit of claim 50, wherein the power input is adjusted in the first coil to a predetermined resonant frequency as the power outputs.
  53. Einheit nach Anspruch 50, bei der die Leistungsausgaben bei einer Frequenz sind, die eine Resonatorleistungsschaltung innerhalb eines Mikrotransponders in Resonanz versetzt. Unit according to claim 50, wherein the power output are at a frequency that enables a Resonatorleistungsschaltung within one microtransponder in resonance.
  54. Verfahren für die Leistungsversorgung eines drahtlosen Transpondersystems in einem Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten biokompatiblen Spule; A method for the power supply of a wireless transponder system in a patient, said method comprising the steps of: providing a first biocompatible coil; Herstellen einer elektrischen Verbindung, die die erste biokompatible Spule mit einer zweiten biokompatiblen Spule koppelt; Establishing an electrical connection that couples the first coil with a second biocompatible biocompatible coil; und drahtloses Koppeln eines biokompatiblen Mikrotransponders mit einer zweiten biokompatiblen Spule; and wireless coupling a biocompatible micro transponder with a second biocompatible coil; wobei der Mikrotransponder unter Verwendung von Leistung, die über die elektrische Verbindung von der ersten biokompatiblen Spule gekoppelt wird, durch die zweite biokompatible Spule mit Leistung versorgt wird. wherein the micro-transponder, using power that is coupled via the electrical connection from the first biocompatible coil is powered by the second biocompatible coil with power.
  55. System nach Anspruch 55, bei dem die erste biokompatible Spule unter einer Hautoberfläche und näher daran als die zweite biokompatible Spule ist. The system of claim 55, wherein the first coil is biocompatible with a skin surface and closer thereto than the second biocompatible coil.
  56. System nach Anspruch 55, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Empfangen von Hochfrequenzleistung bei der ersten biokompatiblen Spule, die an eine kritische Frequenz einer Mikrospule und einer Resonatorschaltung innerhalb wenigstens eines Mikrotransponders angepasst ist. The system of claim 55, further comprising the step of: receiving radio frequency power at the first biocompatible coil which is adapted to a critical frequency of a micro-coil and a resonator circuit within at least one microtransponder.
  57. System nach Anspruch 55, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Senden eines Leistungssignals von einer externen Spule an die erste biokompatible Spule; The system of claim 55, further comprising the steps of: transmitting a power signal from an external coil to the first coil biocompatible; und Ändern des Leistungssignals zum Senden von der zweiten biokompatiblen Spule unter Verwendung einer Schaltung, die zwischen der ersten und der zweiten biokompatiblen Spule liegt. and changing the power signal for transmission from the second biocompatible coil using a circuit which is situated between the first and second biocompatible coil.
  58. System nach Anspruch 55, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Senden eines Hochfrequenzsignals von einer externen Spule bei einer Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz einer Resonatorleistungsschaltung in wenigstens einem Mikrotransponder an die erste biokompatible Spule. The system of claim 55, further comprising the steps of: transmitting a high frequency signal from an external coil at a resonance frequency or a harmonic frequency Resonatorleistungsschaltung in at least one microtransponder in the first biocompatible coil.
Description  translated from German
  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
  • [0001] [0001]
    Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Patentanmeldung 60/990.278, eingereicht am 26. November 2007, und der vorläufigen Patentanmeldung 61/088.774, eingereicht am 14. August 2008, die hiermit durch Literaturhinweis eingefügt sind. This application claims priority to provisional patent application 60 / 990,278, filed on November 26, 2007 and the provisional patent application 61 / 088,774, filed August 14, 2008, which are hereby incorporated by reference.
  • HINTERGRUND BACKGROUND
  • [0002] [0002]
    Die zahlreichen innovativen Lehren der vorliegenden Anmeldung werden mit besonderem Bezug auf eine Anzahl von Ausführungsformen einschließlich derzeit bevorzugter Ausführungsformen (beispielhaft und nicht als Beschränkung) sowie weiterer Ausführungsformen beschrieben. The numerous innovative teachings of the present application will be described with particular reference to a number of embodiments including the presently preferred embodiments (by way of example and not limitation) as well as other embodiments.
  • [0003] [0003]
    Eine Vielzahl medizinischer Bedingungen umfassen Störungen des Nervensystems im menschlichen Körper. A variety of medical conditions include disorders of the nervous system in the human body. Diese Bedingungen können eine Lähmung infolge einer Wirbelsäulenverletzung, eine Zerebralparese, Poliomyelitis, Sinnesverlust, Schlafapnoe, akuten Schmerz usw. enthalten. These conditions may include paralysis due to spinal cord injury, cerebral palsy, poliomyelitis, sensory loss, sleep apnea, acute pain, etc. Ein kennzeichnendes Merkmal dieser Störungen kann z. B. die Unfähigkeit des Gehirns sein, neurologisch mit den überall im Körper verteilten Nervensystemen zu kommunizieren. A characteristic feature of these disorders can for. Example, be the inability of the brain, neurological communicate with the nervous systems distributed throughout the body. Dies kann eine Folge physikalischer Unterbrechungen innerhalb des Nervensystems des Körpers und/oder chemischer Ungleichgewichte, die die Fähigkeit des Nervensystems ändern können, elektrische Signale wie etwa jene, die sich zwischen Neuronen fortpflanzen, zu empfangen und zu senden, sein. This may receive a sequence of physical disruption within the nervous system of the body and / or chemical imbalances which may alter the ability of the nervous system, electrical signals, such as those that propagate between neurons, and send out to be.
  • [0004] [0004]
    Fortschritte auf dem medizinischen Gebiet haben Techniken erzeugt, die auf die Wiederherstellung oder Rehabilitierung neurologischer Mängel, die zu einigen der oben erwähnten Bedingungen führen, gerichtet sind. Progress in the medical field have created techniques for the restoration or rehabilitation of neurological defects that lead to some of the above-mentioned conditions, directed. Allerdings sind diese Techniken üblicherweise auf die Behandlung des Zentralnervensystems gerichtet und somit recht invasiv. However, these techniques are usually directed to the treatment of the central nervous system and thus quite invasive. Diese Techniken enthalten z. B. das Implantieren von Vorrichtungen wie etwa Elektroden in das Gehirn und das physikalische Verbinden dieser Vorrichtungen über Drähte mit einem externen System, das so ausgelegt ist, dass es Signale zu den implantierten Vorrichtungen sendet und von ihnen empfängt. These techniques include, for. Example, the implantation of devices such as electrodes in the brain and the physical connecting these devices by wires to an external system, which is designed such that it sends signals to the implanted devices and receives from them. Obgleich die Inkorporation von Fremdkörpern in den menschlichen Körper nützlich ist, erzeugt sie üblicherweise verschiedene physiologische Komplikationen einschließlich chirurgischer Wunden und Infektion, die diese Techniken sehr herausfordernd zu implementieren machen. Although the incorporation of foreign bodies in the human body is useful, it usually generates various physiological complications including surgical wounds and infections that make implementing these techniques very challenging.
  • [0005] [0005]
    Zum Beispiel können die Größe der implantierten Vorrichtungen und die davon ausgehenden Drähte die Patientenbewegung verringern oder wesentlich beschränken. For example, the size of the implanted devices and the wires extending therefrom can reduce patient movement or restrict significantly. Darüber hinaus können unvermeidliche Patientenbewegungen verursachen, dass sich die implantierte Vorrichtung verschiebt, was zu Patientenbeschwerden und möglicherweise zur Funktionsunfähigkeit der implantierten Vorrichtung führt. Moreover, cause the implanted device shifts, leading to patient discomfort and possibly functional failure of the implanted device inevitable patient movement. Folglich können korrigierende invasive Eingriffe notwendig sein, um die Vorrichtung innerhalb des Körpers neu zu positionieren, wobei das Risiko einer Infektion oder anderer Komplikationen weiter erhöht wird. Consequently, corrective invasive procedures may be necessary to re-position the device within the body, the risk of infection or other complications is further increased.
  • [0006] [0006]
    Außerdem erfordert eine implantierte Vorrichtung üblicherweise für den Betrieb eine Batterie, wobei die Batterien, falls die Vorrichtung für längere Zeitdauern innerhalb des Körpers verbleiben soll, ersetzt werden müssen, was zusätzliche Eingriffe erfordert, die zu weiteren Komplikationen führen können. In addition, an implanted device typically requires for the operation of a battery, the batteries, if the device is intended to remain for longer periods of time within the body, must be replaced, which requires additional operations, which may lead to further complications. Darüber hinaus erfordern bestimmte Anwendungen, dass die implantierten Vorrichtungen so weit wie möglich miniaturisiert sind, so dass sie genau in den menschlichen Körper implantiert werden können oder so dass eine Gruppe von ihnen innerhalb eines kleinen definierten Bereichs implantiert werden kann. In addition, certain applications that the implanted devices are miniaturized as much as possible, so that they can be implanted in the human body or accurately so that a group of them can be implanted within a small defined area.
  • [0007] [0007]
    Die Veröffentlichung The publication US20020198572 US20020198572 von Weiner beschreibt z. B. eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer subkutanen elektrischen Stimulation. by Weiner describes z. B. an apparatus for providing a subcutaneous electrical stimulation. Die Vorrichtung ist sicher nützlich, da sie durch Stimulation peripherer Nerven eine Schmerzlinderung schafft und somit Eingriffe mit dem Ziel des Gehirns oder Zentralnervensystems (CNS) vermeidet. The device is certainly useful, as it creates by stimulation of peripheral nerves pain relief and thus interventions with the aim of the brain or central nervous system (CNS) avoids. Allerdings ist die Vorrichtung voluminös und weist Drahtzuleitungen auf, die die Leistungsquellen mit der implantierten Elektrode verbinden. However, the device is bulky and has wire leads connecting the power source with the implanted electrode.
  • [0008] [0008]
    Techniken wie etwa die in der Techniques such as those described in US-Veröffentlichung 20030212440 US publication 20030212440 von Boveja und in verwandten Patenten beschriebenen vermeiden das Problem des Batterieersatzes in einem Biostimulator unter Verwendung einer magnetischen Sendespule (HF-Sendungsspule), die über dem Gebiet des Körpers platziert wird, das die implantierten Elektroden enthält. Avoiding Boveja and described in related patents, the problem of battery replacement in a bio-stimulator using a magnetic transmission coil (RF transmission coil), which is placed over the area of the body containing the implanted electrodes. Diese Spule empfängt über eine induktive Kopplung Leistung und Befehlssignale, um Stimulationsimpulse zum Aktivieren von Motoreinheiten zu erzeugen. This coil receives, via an inductive coupling power and command signals to generate stimulation pulses for activating motor units. Da die Vorrichtung keine Batterie enthält, wird die elektrische Leistung von dem extern erzeugten HF-Feld in der Sendespule abgeleitet. Since the apparatus includes no battery, the electric power derived from the RF field externally generated in the transmitter coil. Allerdings ist die Vorrichtung spezifisch für den Stimulus des Hirnnervs ausgelegt und nicht allgemein auf die gegenwärtigen Neuerungen anwendbar. However, the device is specifically designed for the stimulus of the cranial nerves and is not generally applicable to the present innovations. Ferner besitzt die offenbarte Vorrichtung immer noch ein wesentliches Implantatbauelement mit Zuleitungen, die die Elektroden (entlang des Hirnnervs) mit dem implantierten Stimulusempfänger (in der Brust) verbinden. Furthermore, the disclosed device still has a major implant component with leads that connect the electrodes (along the nerve) in the implanted stimulus receiver (in the chest).
  • [0009] [0009]
    Ein anderer Zugang wird in Vorrichtungen befolgt, die ähnlich jenen sind, die in der Another approach is followed in devices which are similar to those in the US-Veröffentlichung 20030212440 US publication 20030212440 von Boveja beschrieben sind, die unter dem Warenzeichen BION ® gemacht wurden und gegenwärtig für die Behandlung der Harninkontinenz und von Kopfschmerzen in klinischen Studien sind. are described by Boveja, made under the trademark BION ® and are currently for the treatment of urinary incontinence and of headache in clinical trials. Die BION ® -Einheiten sind recht groß, im Bereich von etwa 2 mm × 10 mm × 2 mm (Dicke), wobei wesentlich kleinere Ausführungsformen für die Implantation bevorzugt sind. The BION ® units are quite large, in the range of about 2 mm × 10 mm × 2 mm (thickness), with much smaller embodiments are preferred for implantation. Darüber hinaus müssen BION ® -Einheiten hermetisch abgedichtet sein, um die Spulen vor den schädigenden Wirkungen von Wasser und anderen Körperfluiden zu schützen. In addition, must be hermetically sealed to protect the coils from the damaging effects of water and other bodily fluids BION ® units. Außerdem erfordern BION ® -Einheiten verhältnismäßig hohe Pegel extern angelegter HF-Leistung (häufig > 1 Watt), um die höheren Stimulusströme bereitzustellen, die für ihren Hauptzweck zum aktiven Stimulieren einzelner Muskeln oder Muskelgruppen notwendig sind. In addition, BION ® units require relatively high levels of externally applied RF power (often> 1 Watt) to provide the higher stimulus currents, which are necessary for its primary purpose the active stimulation of individual muscles or muscle groups.
  • [0010] [0010]
    Die The US-Veröffentlichung 20050137652 US publication 20050137652 von Cauller ua schafft kleine, drahtlose Nervenstimulatoren. Cauller of, inter alia, provides small, wireless nerve stimulators. In dieser offenbarten Vorrichtung besitzen eine Mehrzahl von Einkanalelektroden eine Schnittstelle mit Zellmaterie und ermöglichen somit, dass kleinere Vorrichtungen verwendet werden, ohne Wirksamkeit zu opfern. In this disclosed apparatus, a plurality of Einkanalelektroden have an interface with cell matter and thus allow smaller devices are used, without sacrificing effectiveness. Da das subdermale Gewebe elektrische Signale leitet, können die kleinen Elektroden trotz der kleinen Größe der Vorrichtungen und der Entfernung von dem Nerv ein ausreichendes Signal bereitstellen, um Neuronen zu stimulieren. Since the subdermal tissue conducts electrical signals, the small electrodes can provide despite the small size of the devices and the distance from the nerve a sufficient signal to stimulate neurons.
  • [0011] [0011]
    Die The US-Veröffentlichung 20060206162 US publication 20060206162 von Wahlstrand ua beschreibt außerdem eine Vorrichtung, die mit einer Anordnung von Elektroden, die an der Rückseite des Halses an der Hautoberfläche befestigt sind, zu transkutanen Stimulationen fähig ist. In addition, choice of beach describes inter alia a device to transcutaneous stimulation is capable of having an array of electrodes that are attached to the back of the neck at the skin surface. Allerdings enthält diese Vorrichtung innerhalb des Gehäuses eine Batterie und ist immer noch recht groß. However, this device includes within the housing a battery and is still quite large.
  • [0012] [0012]
    VeriChip ® ist der erste von der FDA zugelassene in den Menschen implantierbare RFID-Mikrochip. VeriChip ® is the first approved by the FDA in the human implantable RFID microchip. Die Vorrichtung etwa von der doppelten Länge eines Reiskorns ist in Glas gekapselt (um die inneren Bauelemente gegenüber dem Körper abzudichten) und wird über dem Bereich des Trizeps am rechten Arm einer Person implantiert. The apparatus of approximately twice the length of a grain of rice is sealed in a glass (the inner members relative to the body seal), and is implanted above the region of the triceps on the right arm of a person. Wenn der VeriChip ® mit der richtigen Frequenz abgetastet wird, antwortet er mit einer eindeutigen sechzehnstelligen Zahl, die den Nutzer für Identifizierungszwecke, für den Krankenaktenzugriff und zu anderen Zwecken mit in einer Datenbank gespeicherten Informationen korrelieren kann. If the VeriChip ® is scanned at the proper frequency, it responds with a unique sixteen digit number that can correlate the user for identification purposes for which medical records access and other purposes, stored in a database information. Die Daten werden nicht verschlüsselt, was schwere Privatsphärebedenken verursacht, und es gibt gewisse Hinweise darauf, dass die Vorrichtungen bei Mäusen Krebs verursachen können. The data is not encrypted, which caused serious privacy concerns, and there is some evidence to suggest that the devices can cause cancer in mice.
  • ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY
  • [0013] [0013]
    Es gibt Vorteile der Verwendung noch kleinerer, zuverlässiger drahtloser implantierbarer Vorrichtungen und/oder Verfahren, die für die Behandlung von Nerven- oder anderen biologischen Störungen ausgelegt sind und auf die oben erwähnten Nachteile gerichtet sind. There are advantages of using still smaller, more reliable wireless implantable devices and / or methods that are designed for the treatment of nerve or other biological disorders and are directed to the above-mentioned disadvantages.
  • [0014] [0014]
    Die vorliegende Anmeldung offenbart neue Zugänge zu Verfahren und Vorrichtungen für die Schaffung minimalinvasiver drahtloser Mikrotransponder, die subdermal implantiert und so konfiguriert werden können, dass sie eine Menge biologischer Signale abtasten und/oder eine Vielzahl von Gewebereaktionen stimulieren. The present application discloses novel approaches to methods and apparatus for the creation of minimally invasive micro wireless transponder, which can be implanted subdermally and configured so that they scan a lot of biological signals and / or stimulate a variety of tissue reactions. Die Mikrotransponder enthalten miniaturisierte Mikrospulen und einen vereinfachten Schaltungsentwurf, um die Gesamtgröße der Mikrotransponder zu minimieren. The micro-transponders contain miniaturized micro-coils and a simplified circuit design to minimize the overall size of the micro transponder.
  • [0015] [0015]
    Leistung kann extern unter Verwendung der Nahfeldkopplung zum Liefern von Leistung an subkutan implantierte Mikrotransponder zugeführt werden. Power can be supplied externally to micro subcutaneously implanted transponder using the near-field coupling for providing power. Zum Zuführen von Leistung an eine subdermale Spule über Nahfeldinduktion wird eine externe Spule verwendet. For supplying power to a subdermal Nahfeldinduktion coil via an external coil is used. Die subdermale Spule kann durch einen abstimmbaren Resonatorkreis mit einer subkutanen tiefen Spule gekoppelt sein, um einem oder mehreren nahen Mikrotranspondern durch Nahfeldinduktion Leistung zuzuführen. The subdermal coil may be coupled by a tunable resonator circuit with a deep subcutaneous coil to supply one or more close microtransponders by Nahfeldinduktion performance. Somit können vier Spulen (z. B. eine externe Spule, eine subdermale Spule (oder äußere Übertragungsspule), eine subkutane Spule (oder innere Übertragungsspule) und eine Mikrotranspondermikrospule) verwendet werden, um den Mikrotranspondern Leistung zuzuführen. Thus, four coils can be used (eg. As an external coil, a subdermal coil (or outer transmitting coil), a subcutaneous coil (or internal transmission coil), and a micro-transponder microcoil) to supply the micro-power transponders.
  • [0016] [0016]
    Die offenbarten Neuerungen schaffen in verschiedenen Ausführungsformen einen oder mehrere wenigstens der folgenden Vorteile: The disclosed innovations provide in various embodiments, at least one or more of the following advantages:
    • • Option ferner HF-Leistungsquellen, die die Anforderung voluminöser Batterien beseitigt und eine tiefe Stimulation zulässt. • further RF power sources, which eliminates the need of bulky batteries and a depth allows stimulation option.
    • • Die Größen- und Leistungsvorteile ermöglichen, dass zu dem kleinsten Transponder verhältnismäßig komplexe Digitalelektronik hinzugefügt wird. • The size and power advantages allow to the smallest transponder relatively complex digital electronics is added.
    • • Flexible Einsatzaktionen, die die Implantation in irgendeiner Tiefe und verschiedene Leistungsversorgungsoptionen zulassen. • Flexible deployment actions that allow implantation in any depth, and various power supply options.
    • • Lässt die Mikrotransponderimplantation an irgendeinem Punkt in dem Körper zu. • Does the micro transponder implantation at some point in the body.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
  • [0017] [0017]
    Die offenbarten Erfindungen werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, die wichtige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigt und die hier durch Verweis in die Beschreibung eingefügt ist, wobei: The disclosed invention will be described with reference to the accompanying drawings which show important sample embodiments of the invention and which is incorporated herein by reference in the description, wherein:
  • [0018] [0018]
    1 1 ein Funktionsschema eines vollständigen Mikrotransponders zum Abtasten und/oder Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. a functional diagram of a complete micro-transponder for sensing and / or stimulating the neural activity in accordance with the present innovations is.
  • [0019] [0019]
    2 2 eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrospule ist, die in der Konstruktion einer Mikrotransponderplattform zum Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen verwendet wird. an illustration of a Laminarspiralmikrospule is used in the construction of a micro-transponder platform for stimulating neural activity in accordance with the present innovations.
  • [0020] [0020]
    3 3 eine Darstellung einer Laminarspiralmikrospule ist, die in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen auf einem Substrat galvanisch beschichtet worden ist. is an illustration of a Laminarspiralmikrospule which has been electroplated in accordance with the present innovations on a substrate.
  • [0021] [0021]
    4 4 eine Veranschaulichung eines Stromlaufplans für einen drahtlosen Mikrotransponder, der für die unabhängige Selbstauslöseoperation (asynchrone Stimulation) ausgelegt ist, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. an illustration of a circuit diagram for wireless micro-transponder for independent self-timer operation (asynchronous pacing) is designed in accordance with these innovations.
  • [0022] [0022]
    5 5 mehrere graphische Darstellungen bietet, die zusammenfassen, wie die Stimulusfrequenz, die Stimulusstromspitzenamplitude und die Stimulusimpulsdauer eines drahtlosen Mikrotransponders unter verschiedenen Vorrichtungseinstellungen und Eingabebedingungen externer HF-Leistung in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen variieren. more offers graphical representations that summarize how the stimulus frequency, the stimulus current peak amplitude and stimulus pulse duration of a wireless microtransponder under various device settings and input conditions external RF power vary in accordance with these innovations.
  • [0023] [0023]
    6 6 eine Veranschaulichung eines Stromlaufplans für einen drahtlosen Mikrotransponder mit einem Demodulator für ein externes Auslösesignal zum Synchronisieren der gelieferten Stimuli mit mehreren weiteren drahtlosen Mikrotranspondern in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. an illustration of a circuit diagram for wireless micro transponder with a demodulator for an external trigger signal for synchronizing stimuli delivered with several other wireless micro-transponders in accordance with these innovations is.
  • [0024] [0024]
    7 7 ein Diagramm ist, das die Demodulation eines Auslösesignals einer externen Unterbrechung durch Differentialfilterung in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen veranschaulicht. is a diagram illustrating the demodulation of a trigger signal by an external interruption differential filtering in accordance with the present innovations.
  • [0025] [0025]
    8 8 mehrere graphische Darstellungen bietet, die die Ergebnisse von Tests eines drahtlosen Mikrotransponders (mit einem Demodulatorelement für die Auslösung einer externen Unterbrechung) unter verschiedenen Vorrichtungseinstellungen und Bedingungen der Stärke der externen HF-Leistung in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen zusammenfassen. more offers graphical representations that summarize the results of tests of a wireless microtransponder (with a Demodulatorelement to trigger an external interrupt) under various device settings and conditions of the strength of the external RF power in accordance with these innovations.
  • [0026] [0026]
    9A 9A eine Veranschaulichung eines Einsatzes mehrerer drahtloser Mikrotransponder, die überall in subkutanen Gefäßbetten und Nervus-Terminalis-Feldern verteilt sind, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist; , is an illustration of the use of multiple wireless micro-transponders that are distributed throughout subcutaneous vascular beds and nerve-Terminalis fields in accordance with these innovations;
  • [0027] [0027]
    9B 9B eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um eine Kopplung mit tiefen Mikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. an illustration of a micro deployment of wireless transponder, in order to allow a coupling with low micro-transponder implants, is in accordance with the present innovations.
  • [0028] [0028]
    9C 9C eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um die Kopplung mit tiefen Nervenmikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist; is an illustration of a micro-transponder wireless insert to allow the coupling with deep nerves microtransponder implants in accordance with the present innovation;
  • [0029] [0029]
    10 10 eine Veranschaulichung ist, wie drahtlose Mikrotransponder unter Verwendung einer abgeschrägten rechteckigen Nadel zur subkutanen Injektion eingesetzt werden können, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. an illustration, such as wireless micro-transponders can be employed using a tapered rectangular hypodermic needle is in accordance with these innovations.
  • [0030] [0030]
    11 11 eine Veranschaulichung einer Herstellungsfolge für drahtlose Mikrotransponder vom Spiraltyp in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. an illustration of a fabrication sequence for wireless microtransponder spiral type in accordance with these innovations is.
  • [0031] [0031]
    12 12 eine Veranschaulichung einer Baueinheit einer inneren und einer äußeren Übertragungsspule unter Verwendung eines Koaxialkabels ist. an illustration of an assembly of an inner and an outer coil transmission using a coaxial cable.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
  • [0032] [0032]
    Die zahlreichen innovativen Lehren der vorliegenden Anmeldung werden mit besonderem Bezug auf die derzeit bevorzugte Ausführungsform (beispielhaft und nicht als Beschränkung) beschrieben. The numerous innovative teachings of the present application will be described with particular reference to the presently preferred embodiment (by way of example and not limitation).
  • [0033] [0033]
    Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf die Miniaturisierung minimalinvasiver drahtloser Mikroimplantate gerichtet, die ”Mikrotransponder” genannt werden, die klein genug sein können, um zu ermöglichen, dass zahlreiche unabhängige Mikrotransponder unter einem Quadratzoll Haut implantiert werden, um eine Menge biologischer Signale abzutasten oder eine Vielzahl von Gewebereaktionen zu stimulieren. Various embodiments of the present invention are directed to the miniaturization of minimally invasive wireless micro-implants, called "micro-transponder" which can be small enough to allow many independent micro-transponder to be implanted under one square inch of skin to sample a quantity of biological signals or stimulating variety of tissue reactions. Die Mikrotransponder können ohne implantierte Batterien oder Drähte arbeiten, indem sie elektromagnetische Leistung von biegsamen Spulen empfangen, die auf der Oberfläche der darüber liegenden Haut platziert sind. The micro-transponders can be implanted without batteries or wires work by receiving electromagnetic performance of flexible coils that are placed on the surface of the overlying skin. Der Mikrotransponderentwurf beruht auf Hochfrequenzidentifizierungsvorrichtungen (RFIDs) mit drahtloser Technologie. The microtransponder design is based on radio frequency identification devices (RFIDs) with wireless technology.
  • [0034] [0034]
    Die vorliegende Anmeldung offenbart neue Zugänge zu Verfahren und Vorrichtungen zur Schaffung minimalinvasiver drahtloser Mikrotransponder, die subkutan implantiert und zum Abtasten einer Menge biologischer Signale und/oder zum Stimulieren einer Vielzahl von Gewebereaktionen konfiguriert werden können. The present application discloses novel approaches to methods and apparatus for creating minimally invasive micro wireless transponder, which can be implanted subcutaneously and configured to scan a lot of biological signals and / or to stimulate a variety of tissue reactions. Die Mikrotransponder enthalten miniaturisierte Mikrospulen, die unter Nutzung neuer Herstellungsverfahren gebildet werden, und weisen vereinfachte Schaltungsentwürfe auf, die die Gesamtgröße der Mikrotransponder minimieren. The micro-transponders contain miniaturized micro-coils, which are formed by using new production methods, and have simplified circuit designs that minimize the overall size of the micro-transponders. Die mit dieser drahtlosen Mikrotranspondertechnologie ermöglichte beispiellose Miniaturisierung minimalinvasiver biomedizinischer Implantate ermöglicht neue Formen der verteilten Stimulation oder der Abtastung mit hoher Auflösung unter Verwendung von Mikroimplantaten, die so klein sind, dass Implantationsdichten von 100 pro Quadratzoll Haut möglich sind. The allowed with this wireless micro transponder technology unprecedented miniaturization of minimally invasive biomedical implants enables new forms of distributed stimulation or high resolution scanning using micro implants that are so small that implantation density of 100 per square inch of skin are possible.
  • [0035] [0035]
    Die Einfachheit der Mikrotransponder ermöglicht äußerste Miniaturisierung und lässt zu, dass viele Mikrotransponder, üblicherweise durch verhältnismäßig nichtinvasive Injektionstechniken, in einen gegebenen Bereich implantiert werden. The simplicity of the micro transponder allows extreme miniaturization and allows that many micro-transponders are typically implanted by relatively non-invasive injection techniques in a given area. Die Mikrotransponder sind biologisch kompatibel und vermeiden somit die Notwendigkeit des Abdichtens der Vorrichtungen (wie bei dem VeriChip ® ) und tragen weiter zu kleiner Größe bei. The micro-transponders are biologically compatible, thus avoiding the need of sealing the devices (like the VeriChip ®) and further contribute to a small size. Es sind viele biologisch kompatible Materialien und Beschichtungen wie etwa Gold, Platin, SU-8, Teflon ® , Polyglycerine oder hydrophile Polymere wie etwa Polyethylenglycol (PEG) bekannt. There are known many biocompatible materials and coatings, such as gold, platinum, SU-8, Teflon ®, polyglycerols or hydrophilic polymers such as polyethylene glycol (PEG). Außerdem können viele Materialien biologisch kompatibel gemacht werden, indem die Oberfläche passiviert wird, um sie reaktionslos zu machen. In addition, many materials can be made biocompatible by coating the surface is passivated, to make them unresponsive. In einigen Ausführungsformen kann der Mikrotransponder eine wanderungshemmende Beschichtung wie etwa ein poröses Polypropylenpolymer enthalten, um eine Wanderung von der Implantationsstelle weg zu verhindern. In some embodiments, the micro-transponders contain a hike resistant coating such as a porous polypropylene polymer to prevent migration of the implant site away. Allerdings zeigen Experimente bisher, dass die unbeschichteten Vorrichtungen nicht wandern. However, experiments show so far that the uncoated devices do not migrate. Diese kleinen Vorrichtungen schweben unabhängig in dem Gewebe und bewegen sich lediglich, während sich das Gewebe bewegt, und minimieren somit die Gewebeabstoßung und -kapselung und maximieren die Langlebigkeit und die Effektivität. These small devices float independently in the tissue and move only during movement of the tissue, and thus minimize tissue rejection and -kapselung and maximize the longevity and effectiveness.
  • [0036] [0036]
    Die drahtlose RFID-Technologie umfasst die magnetische Nahfeldkopplung zwischen zwei einfachen Spulen, die auf Resonanz bei derselben Frequenz abgestimmt sind (oder eine Oberschwingung aufweisen, die zu einer Oberschwingung oder zu der Grundfrequenz der anderen Spule passt). The wireless RFID technology includes the magnetic field coupling between two single coils, which are tuned to resonate at the same frequency (or having a harmonic that matches a harmonic of the fundamental frequency or to the other coil). Überall in diesem Dokument enthalten Bezugnahmen auf die Abstimmung zweier Spulen auf die ”selbe Frequenz”, dass die Frequenzen der Spulen bei der Grundfrequenz und/oder bei Oberschwingungsfrequenzen angepasst sind. Throughout this document contains references to the two coil tuning to the "same frequency" means that the frequencies of the coils are adjusted as the fundamental frequency and / or harmonic frequencies. Elektromagnetische Hochfrequenzleistung (HF-Leistung), die an eine dieser Spulen angelegt wird, erzeugt in dem Raum um diese Leistungsspule ein Feld. Electromagnetic high-frequency power (RF power) applied to one of these coils generates, in the space around this power coil a field. In irgendeiner fernen Spule, die innerhalb dieses Leistungsfelds platziert ist, kann fern elektrische Leistung induziert werden, solange die ferne Spule richtig abgestimmt ist, so dass sie mit derselben Frequenz wie die Leistungsspule in Resonanz ist. In some distant coil placed inside this power box, remote electric power can be induced, as long as the remote coil is tuned properly, so it is with the same frequency as the power coil to resonate. Allerdings ist die Abstimmung bei der inneren Grenze für induktive Kopplung nicht so kritisch. However, the vote is not as critical at the inner boundary for inductive coupling.
  • [0037] [0037]
    Ein selbstauslösender drahtloser Mikrotransponder kann zur Bereitstellung einer asynchronen Elektrostimulation verwendet werden. A self-causing micro wireless transponder can be used to provide asynchronous electric stimulation. Der Mikrotransponder dieser Ausführungsform enthält ein Resonatorelement, ein Gleichrichterelement, ein Stimulusspannungselement, ein Stimulusentladeelement und eine leitende Elektrode. The micro-transponder of this embodiment includes a resonator element, a rectifying element, a stimulus voltage element, a Stimulusentladeelement and a conductive electrode. Der Mikrotransponder ist so konfiguriert, dass er einen elektrischen Stimulus mit einer Wiederholungsrate entlädt, die durch die Stärke des extern angelegten HF-Leistungsfelds gesteuert wird. The micro-transponder is configured so that it discharges an electrical stimulus having a repetition rate that is controlled by the strength of the externally applied RF-power field.
  • [0038] [0038]
    Ein drahtloser Mikrotransponder mit einem Demodulatorelement für einen externen Auslöseimpuls kann verwendet werden, um synchronisierte Elektrostimulation bereitzustellen. A wireless transponder with a micro Demodulatorelement for an external trigger pulse can be used to provide synchronized electrical stimulation. Der Mikrotransponder dieser Ausführungsform enthält ein Resonatorelement, ein Gleichrichterelement, ein Demodulatorelement für einen externen Auslöseimpuls, ein Stimuluszeitgeberelement, ein Stimulustreiberelement und eine leitende Elektrode. The micro-transponder of this embodiment includes a resonator element, a rectifying element, a Demodulatorelement for an external stimulus, a stimulus timing element, a stimulus driver element and a conductive electrode. Das Demodulatorelement für einen externen Auslöseimpuls ist so konfiguriert, dass es ein Auslösesignal von einem externen Hochfrequenz-Leistungsfeld (HF-Leistungsfeld) empfängt. The Demodulatorelement for an external trigger pulse is configured so that it receives a trigger signal from an external high-frequency power field (HF-power field). Das Stimulustreiberelement ist zum Entladen eines elektrischen Stimulus, wenn das Demodulatorelement für einen externen Auslöseimpuls das Auslösesignal empfängt, konfiguriert. The stimulus driver element for discharging an electrical stimulus when the Demodulatorelement for an external trigger pulse receives the trigger signal configured.
  • [0039] [0039]
    1 1 ist ein Funktionsschema eines vollständigen Mikrotransponders zum Abtasten und/oder Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is a functional diagram of a complete micro-transponder for sensing and / or stimulating the neural activity in accordance with one embodiment. Die Schaltung ist für die abhängige Auslöseoperation (synchrone Stimulation) ausgelegt. The circuit is designed for the dependent release operation (synchronous stimulation). Die Schaltung The circuit 10 10 enthält elektrische Bauelemente, die als elektrische Schnittstelle mit Neuronen peripherer Nerven ausgelegt sind. contains electrical components which are designed as electric interface with neurons of the peripheral nerves. Ferner enthält die Schaltung Further, the circuit includes 10 10 elektrische Bauelemente, die ermöglichen, dass der Mikrotransponder mit gegenüber dem Mikrotransponder externen Systemen in drahtlose Wechselwirkung tritt. electrical components which enable the micro-transponder occurs in wireless interaction with respect to the micro-transponder external systems. Diese Systeme können andere in den Körper implantierte Transponder oder externe Spulen und/oder einen Empfänger enthalten. These systems may incorporate other implanted in the body or external transponder coil and / or a receiver. Die drahtlosen Fähigkeiten der Schaltung The wireless capabilities of the circuit 10 10 ermöglichen die Lieferung elektrischer Signale zu und/oder von den peripheren Nerven. to allow and / or of peripheral nerves, the delivery of electrical signals. Diese enthalten elektrische Signale, die Nervenspitzensignale und/oder zum Stimulieren überall in dem subkutanen Gewebe verteilter peripherer Nerven konfigurierte Signale angeben. These include electrical signals to the nerves peak signals and / or to stimulate configured anywhere in the subcutaneous tissue of distributed peripheral nerve signals indicate.
  • [0040] [0040]
    Dementsprechend enthält die Schaltung Accordingly, the circuit includes 10 10 die um eine Mittelachse about a central axis 12 12 gewickelte Mikrospule wound microcoil 22 22 . , Die Mikrospule The microcoil 22 22 ist zu einem Kondensator is to a condenser 11 11 und über einen Schalter and via a switch 15 15 zu einem HF-Identitätsmodulator to an RF modulator identity 17 17 parallelgeschaltet. connected in parallel. Der HF-Identitätsmodulator The RF modulator identity 17 17 ist mit einem HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator is provided with a HF-identity and RF Auslöseimpulsdemodulator 13 13 gekoppelt, der wiederum mit einem Gleichrichter coupled, in turn, with a rectifier 14 14 gekoppelt ist. is coupled. Der Gleichrichter The rectifier 14 14 ist mit einem Spitzensensorauslöser with a peak sensor triggers 16 16 und mit einem Stimulustreiber and a stimulus driver 20 20 gekoppelt. coupled. Der Gleichrichter The rectifier 14 14 und der Spitzensensor and the tip of the sensor 16 16 sind beide zu einem Kondensator are both to a capacitor 18 18 parallelgeschaltet. connected in parallel. Außerdem ist der Spitzensensor In addition, the sensor tip 16 16 mit einer Nervenspitzenelektrode with a nerve electrode tip 19 19 gekoppelt und verbindet dadurch elektrisch den Spitzensensor coupled and thereby electrically connects the sensor tip 16 16 mit Nervenleitungsgewebe (Neuronen). with nerve conduction tissue (neurons). Ähnlich verbindet die Nervenstimuluselektrode Similar links the nervous stimulus electrode 21 21 den Stimulustreiber the stimulus driver 20 20 mit Nervenleitungsgewebe (Axonen). with nerve conduction tissue (axons). Der Spitzensensor The sensor tip 16 16 besteht aus einem oder aus mehreren Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET). consists of one or of a plurality of junction field effect transistors (JFET). Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen wird, kann der JFET Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) enthalten. As those of ordinary skill in the art will appreciate, the JFET metal oxide semiconductor field effect transistors may include (MOSFETs).
  • [0041] [0041]
    Die Sensoren, Treiber und anderen elektronischen Bauelemente, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben sind, können unter Verwendung von Standard-Hochintegrations- oder -Höchstintegrationsverfahren (VLSI-Verfahren) hergestellt werden. The sensors, drivers, and other electronic components which are described in the present application may be prepared using standard Hochintegrations- or -Höchstintegrationsverfahren (VLSI process). Ferner ist der Spitzensensor Furthermore, the sensor tip 16 16 mit dem HF-Identitätsmodulator to the RF modulator identity 17 17 gekoppelt, der so ausgelegt ist, dass er ein ankommendes/HF-Trägersignal in Reaktion auf durch den Spitzensensor coupled, which is designed to be an incoming / RF carrier signal in response to peak through the sensor 16 16 erfasste Nervenspitzensignale moduliert. recorded nerve signals modulated tip. In einer Ausführung können die Nervenelektroden (dh die Nervenspitzenelektrode In one embodiment, the nerve electrodes (ie, the nerve tip electrode can 19 19 und die Nervenstimuluselektrode and the nerve stimulus electrode 21 21 ), mit denen der Spitzensensor ) With which the sensor tip 16 16 bzw. der Stimulustreiber or the stimulus driver 20 20 verbunden ist, gebündelt und als Schnittstelle mit dem Nervenleitungsabschnitt (Axonenabschnitt) eines peripheren Nervs konfiguriert sein. is connected, bundled and as an interface with the nerve conduction portion (Axonenabschnitt) may be configured of a peripheral nerve.
  • [0042] [0042]
    Eine wie durch One such by 1 1 gezeigte Konfiguration der obigen Bauelemente ermöglicht, dass der Mikrotransponder als eine autonome drahtlose Einheit arbeitet, die durch periphere Nerven erzeugte Spitzensignale erfassen und diese Signale zur Weiterverarbeitung an externe Empfänger weiterleiten kann. the configuration shown above components allows the micro transponder operates as an autonomous wireless unit detect the peak signals generated by peripheral nerves and these signals can pass on for further processing to external recipients.
  • [0043] [0043]
    Selbstverständlich führt der Mikrotransponder diese Operationen aus, während er durch externe elektromagnetische HF-Signale mit Leistung versorgt wird. Of course, the micro-transponder performs these operations as it is powered by external electromagnetic RF signals with power. Die oben erwähnten Fähigkeiten werden durch die Tatsache erleichtert, dass Magnetfelder nicht leicht durch menschliches Gewebe gedämpft werden. The above-mentioned skills are facilitated by the fact that magnetic fields are not easily absorbed by human tissue. Dies ermöglicht, dass die elektromagnetischen HF-Signale ausreichend in den menschlichen Körper eindringen, sodass Signale durch den Mikrotransponder empfangen und/oder gesendet werden können. This allows the RF electromagnetic signals penetrate sufficiently into the human body, so that signals can be sent is received by the micro-transponder and / or. Mit anderen Worten, die Mikrospule In other words, the microcoil 22 22 ist für die magnetische Wechselwirkung mit dem HF-Feld, dessen Magnetfluss innerhalb des von der Mikrospule is for magnetic interaction with the RF field, whose magnetic flux within the coil of the micro- 22 22 umgebenden Raums schwankt, ausgelegt und konfiguriert. surrounding space varies, designed and configured. Da die Mikrospulen Because the microcoil 22 22 Leiter sind, setzen sie die Schwankungen des Magnetflusses des externen HF-Felds in elektrische Wechselströme um, die innerhalb der Mikrospule Conductor, they put to the fluctuations of the magnetic flux of the external RF field in alternating electric currents within the microcoil 22 22 und der Schaltung and circuit 10 10 fließen. flow. Der Wechselstrom wird z. B. in den Gleichrichter The alternating current is z. B. rectifier 14 14 geleitet, der den Wechselstrom in Gleichstrom umsetzt. passed, which converts the alternating current into direct current. Der Gleichstrom kann daraufhin zum Laden des Kondensators The direct current may then for charging the capacitor 18 18 verwendet werden, wodurch eine Potentialdifferenz über den JFET des Spitzensensors be used, whereby a potential difference across the JFET of the sensor tip 16 16 erzeugt wird. is generated.
  • [0044] [0044]
    In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Gate des Spitzensensor- In an exemplary embodiment, a gate of the Spitzensensor- 16 16 -JFET über die Nervenspitzenelektrode -JFET On the nerves tip electrode 19 19 mit dem Nervenübertragungsgewebe (Neuronen) gekoppelt sein. be coupled to the nervous tissue transfer (neurons). Das Gate des Spitzensensor- The gate of the Spitzensensor- 16 16 -JFET kann so gewählt sein, dass es eine Schwellenspannung aufweist, die innerhalb eines Spannungsbereichs jener durch die Nervenaxonen erzeugten Signale liegt. -JFET May be selected such that it has a threshold voltage that is within a voltage range of those generated by the Nervenaxonen signals. Auf diese Weise wird das Gate des Spitzensensors In this way, the gate of the sensor tip 16 16 während Spitzenphasen der Nervenaxonen offen, wodurch die Schaltung during peak periods of Nervenaxonen open, whereby the circuit 10 10 schließt. closes. Wenn die Schaltung When the circuit 10 10 schließt, erzeugt das externe elektromagnetische HF-Feld eine LC-Antwort in der gekoppelten Induktionsspule closes the external RF electromagnetic field produces an LC response in the coupled inductor 22 22 und dem Kondensator and capacitor 18 18 , die daraufhin mit dem externen elektromagnetischen HF-Feld in Resonanz gelangen, wobei ihre Resonanz an die Modulationsfrequenz des elektromagnetischen HF-Felds angepasst ist. , Which then engage with the external electromagnetic field in response, wherein its resonance frequency is matched to the modulation of the electromagnetic RF field. Die LC-Charakteristik der Schaltung The characteristic of the circuit LC 10 10 sowie die Schwellenspannung des Gates des Spitzensensor- and the threshold voltage of the gate of Spitzensensor- 16 16 -JFET können so gewählt werden, dass innerhalb der gekoppelten Mikrospule (dh der Induktionsspule) -JFET Can be chosen so that within the linked micro coil (that is, the induction coil) 22 22 und des Kondensators and capacitor 18 18 eine eindeutige Modulation bestimmt wird, wodurch ein Identifikationssignal für den Mikrotransponder bereitgestellt wird. a unique modulation is determined, whereby an identification signal for the micro-transponder is provided. Dementsprechend stellt der Spitzensensor- Accordingly, the Spitzensensor- 16 16 -JFET für den HF-Identitätsmodulator -JFET For the RF modulator identity 17 17 ein eindeutiges Auslösesignal zum Erzeugen gewünschter HF-Signale bereit. a unique trigger signal ready for generating the desired RF signals. Das Identitätssignal kann das Wesen der Nervenaktivität in der Nähe des Mikrotransponders sowie den Ort der Nervenaktivität innerhalb des Körpers, wie er aus der spezifizierten identifizierten Mikrotransponderposition abgeleitet wird, angeben. The identity signal may indicate the nature of neural activity in the vicinity of the microtransponder and the place of neural activity within the body, as it is derived from the specified identified microtransponder position.
  • [0045] [0045]
    Es sollte gewürdigt werden, dass die HF-Fähigkeiten, wie oben in Bezug auf die Schaltung It should be appreciated that the RF capabilities, as described above in reference to the circuit 10 10 diskutiert wurde, den Mikrotransponder zu einer passiven Vorrichtung machen können, die mit ankommenden HF-Trägersignalen reagiert. has been discussed, can make the micro-transponder to a passive device which reacts with incoming RF carrier signals. Das heißt, die Schaltung That is, the circuit 10 10 emittiert nicht aktiv irgendwelche Signale, sondern reflektiert und/oder streut vielmehr die elektromagnetischen Signale der HF-Trägerwelle, um Signale mit einer spezifischen Modulation bereitzustellen. does not emit any signals active, but reflects and / or scatters the electromagnetic signals rather the RF carrier wave to provide signals with a specific modulation. Dabei entnimmt die Schaltung This removes the circuit 10 10 Leistung aus einer Hochfrequenz-Trägerwelle (HF-Trägerwelle), um die elektrischen Bauelemente, die die Schaltung Power from a high frequency carrier wave (RF carrier wave) to the electrical components, the circuit, the 10 10 bilden, mit Leistung zu versorgen. form, to be supplied with power.
  • [0046] [0046]
    Obgleich die in Although in 1 1 veranschaulichten oben erwähnten Bauelemente verwendet werden können, um in Reaktion auf durch periphere Nerven erzeugte Spitzensignale Signale von dem Mikrotransponder zu empfangen, können andere Bauelemente der Schaltung exemplified above-mentioned components can be used to receive in response to signals generated by peripheral nerve peak signals from the micro-transponder, other components of the circuit 10 10 des Mikrotransponders Bauelemente zum Stimulieren der peripheren Nerven unter Verwendung der externen HF-Signale enthalten. of the micro-transponder devices for stimulating the peripheral nerves contain using the external RF signals. Zum Beispiel können die durch die Mikrospule For example, by the microcoil 22 22 empfangenen HF-Signale über den HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator RF signals received via the RF identity and RF Auslöseimpulsdemodulator 13 13 in elektrische Signale umgesetzt werden, um ausreichend Strom und Spannung für die Stimulation der peripheren Nerven bereitzustellen. are converted into electrical signals to provide sufficient current and voltage for the stimulation of peripheral nerves. Somit leitet der HF-Identitäts- und HF-Auslöseimpulsdemodulator Thus passes the RF identity and RF Auslöseimpulsdemodulator 13 13 Leistung von einem HF-Trägersignal ab, um den Stimulustreiber Power from an RF carrier signal from to the stimulus driver 20 20 mit Leistung zu versorgen, der elektrische Signale liefert, die für die Stimulation von Nervenleitungsgewebe (Axonen) geeignet sind. to be supplied with power, which supplies electric signals which are suitable for the stimulation of nerve conduction tissue (axons). Dies kann verwendet werden, um Nerven zu behandeln, die beschädigt sind oder die auf andere Weise physiologisch mangelhaft sind. This can be used to treat nerves that are damaged or that are physiologically deficient in other ways. Wegen des Wesens des Identifikationssignals kann ein Mikrotransponder wahlweise aktiviert werden, um eine Elektrostimulation bereitzustellen. Because of the nature of the identification signal may be a micro-transponder are selectively activated to provide an electrical stimulation.
  • [0047] [0047]
    Selbstverständlich kann die Minimalgröße für die Mikrotransponder in bestimmten Ausführungsformen durch die Größe der für die Leistungs induktion verantwortlichen Mikrospule und zweitens durch die Größe der für die Abstimmung der Leistungsspeicherung und Zeitgebung notwendigen Kondensatoren beschränkt sein. Of course, not limited by the size of the party responsible for the performance induction microcoil and secondly by the size necessary for the coordination of the power storage and timing capacitors, the minimum size for the micro-transponders in certain embodiments. Selbstverständlich kann die Minimalgröße für die Mikrotransponder in bestimmten Ausführungsformen durch die Größe der für die Leistungsinduktion verantwortlichen Mikrospule und zweitens durch die Größe der für die Abstimmung der Leistungsspeicherung und Zeitgebung notwendigen Kondensatoren beschränkt sein. Of course, not limited by the size of the party responsible for the performance of induction microcoil and secondly by the size necessary for the coordination of the power storage and timing capacitors, the minimum size for the micro-transponders in certain embodiments. Tatsächlich können Mikrospulen mit einem Durchmesser kleiner als 1 Millimeter und nur wenige Mikrometer dick ausreichend drahtlose Leistung bereitstellen, um die komplexe Mikroelektronik zu betreiben, die auf integrierten Schaltungschips, die üblicherweise viel kleiner als diese Spulen sind, hergestellt werden können. In fact micro-coils can provide thick enough wireless power to operate the complex microelectronics, which can be on integrated circuit chips, which are usually much smaller than these coils, with a diameter less than 1 millimeter and a few micrometers. Die Kombination der anspruchsvollen Funktionalität mikroelektronischer Chips mit der drahtlosen Leistungsfähigkeit dieser Mikrospulen erzeugt die kleinstmöglichen minimalinvasiven Implantate in Form winziger Flecken so klein wie ~0,1 mm dick und ~1 mm breit. The combination of sophisticated functionality of microelectronic chips with the wireless capability of these micro-coils produces the smallest possible minimally invasive implants in the form of tiny spots as small as ~ 0.1 mm thick and ~ 1 mm wide. Diese Größen- und Leistungsvorteile ermöglichen es, zu dem kleinsten Transponder verhältnismäßig komplexe Digitalelektronik hinzuzufügen. This size and power advantages are designed to add to the smallest transponder relatively complex digital electronics.
  • [0048] [0048]
    2 2 ist eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrofolie, die in der Konstruktion einer Mikrotransponderplattform zur Stimulation der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet wird. is an illustration of a Laminarspiralmikrofolie that is used in the construction of a micro-transponder platform to stimulate the neural activity in accordance with one embodiment. Wie hier gezeigt ist, enthält der Mikrotransponder eine Laminarspiralmikrospule (L T ) As shown here, the Micro transponder contains a Laminarspiralmikrospule (L T) 202 202 , die mit einem Kondensator (C T ) That a capacitor (C T) 204 204 gekoppelt ist, der wiederum mit einem Mikroelektronikchip is coupled, in turn, with a microelectronic chip 206 206 gekoppelt ist. is coupled. Der Mikroelektronikchip The microelectronic chip 206 206 enthält ein Leistungskondensatorelement contains a power capacitor element 208 208 , das mit einem Kondensatorelement (C DUR -Element) Provided with a capacitor element (C element DUR) 210 210 gekoppelt ist, das wiederum mit einem Nervenstimulationschipelement coupled in turn with a nervous stimulation chip element 212 212 gekoppelt ist. is coupled. In einer beispielhaften Ausführungsform der Mikrotransponderplattform ist die Mikrospule nicht mehr als 500 μm lang mal 500 μm breit und beträgt die kombinierte Dicke der Laminarspiralmikrospule (L T ) In an exemplary embodiment of the micro-transponder platform, the microcoil is not more than 500 microns long by 500 microns wide and is the combined thickness of Laminarspiralmikrospule (L T) 202 202 , des Kondensators (C T ) , The capacitor (C T) 204 204 und des Mikroelektronikchips and microelectronics chips 206 206 nicht mehr als 100 μm. not more than 100 microns.
  • [0049] [0049]
    3 3 ist eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrospule, die auf einem Substrat galvanisch beschichtet ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is an illustration of a Laminarspiralmikrospule which is galvanically coated on a substrate, in accordance with one embodiment. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, sind anfangs Stromleitungen As shown in the drawing, initially power lines 302 302 in einem engen Spiralmuster auf einem nicht reagierenden Substrat (z. B. Glas, Silicium usw.) galvanisch beschichtet. in a tight spiral pattern on a non-reacting substrate (eg. as glass, silicon, etc.) electroplated. In einer Ausführungsform kann die Laminarspiralmikrospule Stromleitungen In one embodiment, the power lines Laminarspiralmikrospule 302 302 enthalten, die etwa 10 μm breit sind, wobei der Abstand included that are about 10 microns wide, the distance 304 304 zwischen den Stromleitungen between the power lines 302 302 auf etwa 10 μm eingestellt ist. is set to about 10 microns. In einer weiteren Ausführungsform kann die Laminarspiralmikrospule Stromleitungen In a further embodiment, the power lines Laminarspiralmikrospule 302 302 enthalten, die etwa 20 μm breit sind, wobei der Abstand included that are about 20 microns wide, the distance 304 304 zwischen den Stromleitungen between the power lines 302 302 auf etwa 20 μm eingestellt ist. is set to about 20 microns. Allerdings können die Breiten der Stromleitung However, the widths of the power line 302 302 und der Leiterabstand and the conductor spacing 304 304 zwischen ihnen selbstverständlich auf irgendeinen Wert eingestellt sein, solange die resultierende Mikrospule für die gewünschte Anwendung den gewünschten induzierten Strom erzeugen kann. as long as the resulting micro-coil for the desired application can be set between them, of course, to any value produce the desired induced current.
  • [0050] [0050]
    Das bevorzugte Galvanisierungsmaterial zum Bilden der Stromleitungen The preferred plating material for forming the power lines 302 302 ist eine Platin-Iridium-Legierung. is a platinum-iridium alloy. Gold oder Platin sind weitere akzeptable Leiter, die zum Bilden der Stromleitungen verwendet werden können. Gold or platinum are more acceptable conductor, which can be used for forming the power lines.
  • [0051] [0051]
    In bestimmten Ausführungsformen wird dann, wenn die Spiralmikrospule auf dem Substrat galvanisch beschichtet worden ist, auf den Mikrospulen eine Schicht auf Polymergrundlage rotationsbeschichtet, um eine Schutzschicht gegen Korrosion und Zerfall nach der Implantation bereitzustellen. In certain embodiments, when the helical microcoil has been electroplated on the substrate, the micro-coils on one layer of polymer-based spin-coated to provide a protective layer against corrosion and disintegration after implantation. Langzeitstudien an Tieren mit SU-8-Implantaten haben die Biokompatibilität des Kunststoffs SU-8 nachgewiesen, indem sie gezeigt haben, dass diese SU-8-Implantate ohne Anzeichen einer Gewebereaktion oder Materialverschlechterung für die Dauer dieser Studien funktional geblieben sind. Long-term studies in animals with SU-8 implants have the biocompatibility of the plastic SU-8 detected by have shown that this SU-8 implants remained functional without evidence of tissue reaction or material deterioration for the duration of the studies. Somit umfasst die Schicht auf Polymergrundlage üblicherweise einen Kunststoff SU-8 oder eines äquivalenten Typs mit einer Dicke von näherungsweise 30 μm. Thus, the layer typically includes a plastic polymer-based SU-8 or equivalent type with a thickness of approximately 30 microns.
  • [0052] [0052]
    4 4 ist eine Veranschaulichung eines Stromlaufplans für einen drahtlosen Mikrotransponder, der für einen unabhängigen Selbstauslösebetrieb (asynchrone Stimulation) ausgelegt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is an illustration of a circuit diagram for wireless micro-transponder for an independent self-timer mode (asynchronous pacing) is designed in accordance with one embodiment. Wie der Stromlaufplan zeigt, enthält der selbstauslösende Mikrotransponder ein Resonatorelement As the circuit diagram shows, the self-timed micro transponder includes a resonator 404 404 (dh ”Parallelschwingkreis”), ein Gleichrichterelement (Ie "parallel resonance circuit"), a rectifier element 406 406 , ein Stimulusspannungselement A stimulus voltage element 408 408 , ein Stimulusentladeelement A Stimulusentladeelement 410 410 und eine oder mehrere Elektroden and one or more electrodes 412 412 . , Das Resonatorelement The resonator 404 404 enthält ein Spulenbauelement (L T -Bauelement) contains a coil component (L T -Bauelement) 403 403 , das mit einem Kondensatorbauelement (C T -Bauelement) Provided with a capacitor device (C T -Bauelement) 407 407 gekoppelt ist. is coupled. Das Resonatorelement The resonator 404 404 ist so konfiguriert, dass es mit einer genauen Frequenz, die von den Werten dieser beiden Bauelemente (dh des Spulenbauelements is configured so that it with an exact frequency of the values of these two components (ie, the coil component 403 403 und des Kondensatorbauelements and the capacitor device 407 407 ) abhängt, wie in Gleichung 1 beschrieben oszilliert: ) Depends oscillates as described in Equation 1: F res = I/(2π√LC) F res = I / (2π√LC)
  • [0053] [0053]
    Das Resonatorelement The resonator 404 404 ist mit dem Gleichrichterelement is connected to the rectifier element 406 406 gekoppelt, das wiederum mit dem Stimulusspannungselement coupled, in turn, with the stimulus voltage element 408 408 und mit dem Stimulusentladeelement and with the Stimulusentladeelement 410 410 gekoppelt ist. is coupled. Das Gleichrichterelement The rectifier element 406 406 und das Stimulusspannungselement and the stimulus voltage element 408 408 sind beide zu einem Kondensator are both to a capacitor 411 411 parallelgeschaltet. connected in parallel. Außerdem ist das Stimulusentladeelement In addition, the Stimulusentladeelement 410 410 mit Elektroden with electrodes 412 412 gekoppelt, wodurch das Stimulusentladeelement coupled, whereby the Stimulusentladeelement 410 410 mit Nervenleitungsgewebe (Axonen) elektrisch verbunden ist. is electrically connected with nerve conduction tissue (axons). Es sollte gewürdigt werden, dass in bestimmten Ausführungsformen unmittelbar nach dem Gleichrichterelement It should be appreciated that in certain embodiments, immediately after the rectifier element 406 406 ein Spannungserhöhungsbauelement (nicht gezeigt) eingefügt sein kann, um die für die Stimulation und für den Betrieb der integrierten Elektronik verfügbare Versorgungsspannung über die durch den miniaturisierten LC-'Parallelschwing'kreis a voltage boost device (not shown) may be inserted to the time available for stimulation, and for the operation of the integrated electronic power supply by the voltage across the LC-miniaturized'Parallelschwing'kreis 404 404 hinaus erzeugten Grenzwerte zu erhöhen. addition, to increase limits generated. Diese Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen LC-Bauelemente, die zu kleine Spannungen (< 0,5 V) erzeugen können, eine Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen. This voltage booster circuit can be performed using the smallest possible LC components which can generate (<0.5 V) to low voltages that enable electrostimulation and other micro transponder operations. Beispiele hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen, die Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert verwenden. Examples of high-efficiency voltage booster circuits include charge pumps and switching circuits increase using Schottky diodes having a low threshold value. Allerdings kann in dieser Kapazität selbstverständlich irgendein Typ einer herkömmlichen hocheffizienten Spannungserhöhungsschaltung genutzt werden, solange sie die für die bestimmte Anwendung des Mikrotransponders erforderliche Spannung erzeugen kann. However, in this capacitance, of course, any type can be used a conventional high-efficiency voltage booster circuit as long as they can produce the required voltage for the particular application of the micro-transponder.
  • [0054] [0054]
    In dieser Schaltungskonfiguration kann der selbstauslösende Mikrotransponder einen bistabilen Siliciumschalter In this circuit configuration, the self-timed microtransponder a bistable switch silicon 416 416 nutzen, um zwischen der Ladephase, die auf dem Stimuluskondensator use to between the charging phase, the stimulus on the capacitor 411 411 eine Ladung aufbaut, und der Entladephase, die durch Schließen des Zustands des Schalters a charge builds up, and the discharge phase, by closing the state of the switch 416 416 zum Entladen des Kondensators for discharging the capacitor 411 411 über die Stimuluselektroden about the stimulus electrodes 412 412 ausgelöst werden kann, wenn die Ladung die gewünschte Stimulationsspannung erreicht, zu oszillieren. can be triggered when the charge reaches the desired stimulation voltage to oscillate. Zum Regulieren der Stimulusfrequenz durch Begrenzen der Laderate wird ein einzelner Widerstand To adjust the stimulus frequency by limiting the charging rate is a single resistor 413 413 verwendet. used. Die Durchbruchspannung einer einzelnen Zenerdiode The breakdown voltage of a single zener diode 405 405 ist so konfiguriert, dass sie durch Entladen des Stroms und Auslösen des Schließens des Schalters is configured so that it by discharging the current and tripping the closure of the switch 416 416 , was den Kondensators What the capacitor 411 411 auf die Elektroden on the electrodes 412 412 (Gold oder Platin-Iridium-Legierung) entlädt, wenn sie die Stimulationsspannung erreicht, die gewünschte Stimulusspannung einstellt. (Gold or platinum-iridium alloy) is discharged when it reaches the stimulation voltage that sets desired stimulus voltage. Obgleich Anfangs Gold als das bevorzugte Elektrodenmaterial angesehen wurde, wurde erkannt, dass sich bei der Langzeitimplantation Goldsalzablagerungen bilden und eine Mikrobatterie bilden könnten, die das Stimulussignal stört. Initially, although gold has been viewed as the preferred electrode material, it was recognized that form during long-term implantation gold salt deposits and could form a microbattery, which interferes with the stimulus signal. Für einige Anwendungen bleibt Gold ein realisierbares Elektrodenmaterial, wobei aber für Langzeit-Daueranwendungen eine Platin-Iridium-Legierung als die bevorzugte Ausführungsform angesehen wird. For some applications, gold remains a viable electrode material, but where for long time-duration applications, a platinum-iridium alloy is considered to be the preferred embodiment. Platin ist ein weiteres akzeptables Elektrodenmaterial. Platinum is another acceptable electrode material.
  • [0055] [0055]
    Die Stimulusspitzenamplitude und -dauer sind unabhängig von der angelegten HF-Leistungsstärke weitgehend durch den effektiven Gewebewiderstand (z. B. Haut The stimulus peak amplitude and duration are independent of the applied RF power strength largely by the effective tissue resistance (z. B. Skin 414 414 , Muskel, Fett usw.) bestimmt. , Muscle, fat, etc.). Allerdings kann das Erhöhen der HF-Leistung die Stimulationsfrequenz erhöhen, indem die zum Aufladen auf die Stimulusspannung erforderliche Zeit verringert wird. However, increasing the RF power to increase the pacing rate by the time required for charging on the stimulus voltage is reduced.
  • [0056] [0056]
    Der selbstauslösende Mikrotransponder arbeitet ohne Taktsignale von der HF-Leistungsquelle (HF-Leistungsspule) The self-timed micro-transponder operates without clock signals from the RF power source (RF power coil) 402 402 und ”löst” die wiederholte Stimulation unabhängig ”selbst aus”. and "solves" the repeated stimulation independent "self-made". Im Ergebnis ist die durch eine Mehrzahl solcher selbstauslösender Mikrotransponder erzeugte Stimulation in Abhängigkeit von der durch jede Transponderschaltung As a result, the stimulation generated by a plurality of such self-inducing function of the micro-transponder is by each transponder circuit 404 404 induzierten effektiven Transponderspannung von einem Stimulator zu einem anderen in Bezug auf die Phase asynchron und in Bezug auf die Frequenz etwas veränderlich. induced transponder effective voltage of a stimulator to another asynchronous with respect to the phase and some in relation to the frequency variable. Obgleich sie für diese Technologie einzigartig ist, gibt es keinen Grund vorherzusagen, dass die verteilte asynchrone Stimulation weniger wirksam als die synchrone Stimulation wäre. Although it is unique to this technology, there are predicting that the distributed asynchronous pacing would be less effective than the synchronous stimulation no reason. Tatsächlich kann eine solche asynchrone Stimulation wahrscheinlicher die Art ungeordneter ”Stifte und Nadeln” oder ”erregt zitternde” Empfindungen der Parästhesie hervorrufen, die Stimulationsverfahren zugeordnet sind, die Schmerzsignale am effektivsten blockieren. In fact, such an asynchronous pacing likely the type of disordered "pins and needles" or "excited trembling" sensations of paresthesia cause the stimulation process associated with that block pain signals most effective.
  • [0057] [0057]
    5 5 zeigt mehrere graphische Darstellungen, die veranschaulichen, wie Stimulusfrequenzen, Stimulusstromspitzenamplituden und Stimulusimpulsdauern drahtloser Mikrotransponder gemäß verschiedenen Vorrichtungseinstellungen und Bedingungen der Eingabe der externen HF-Leistung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform variieren. shows several graphs that illustrate how stimulus frequencies, stimulus current peak amplitude and stimulus pulse durations of wireless micro transponder according to different device settings and conditions of the external input RF power vary in accordance with one embodiment. In der ersten graphischen Darstellung In the first graph 502 502 ist die externe HF-Leistungseingabe auf 5 mW eingestellt, was zu einer Stimulusfrequenz von 4 Hz führt. is the external RF power input adjusted to 5 mW, resulting in a stimulus frequency of 4 Hz. Wie zuvor diskutiert wurde, ist die Stimulusfrequenz eine Funktion der HF-Leistung, da sie direkt die Zeit beeinflusst, die das Aufladen auf die Stimulusspannung dauert. As previously discussed, the stimulus frequency is a function of RF power, since they directly affects the time it takes to charge the stimulus voltage. Diese direkte Beziehung zwischen HF-Leistung und Stimulusfrequenz ist deutlich in der graphischen Darstellung This direct relationship between RF power and stimulus frequency is clearly shown in the graph 502 502 im Vergleich zur graphischen Darstellung in comparison with the graphical representation 504 504 zu sehen, wo die externe HF-Leistung von 5 mW auf 25 mW ansteigt, was zu einer wesentlichen Erhöhung der Stimulusfrequenz von 4 Hz auf 14 Hz führt. to see where the external RF power of 5 mW to 25 mW is increased, which leads to a substantial increase in the stimulus frequency of 4 Hz to 14 Hz. Allerdings sind dies selbstverständlich lediglich Beispiele dafür, wie sich die HF-Leistungseingabeeinstellungen auf die Stimulusfrequenz auswirken. However, these are of course only examples of how the RF power input settings affect the stimulus frequency. In der Praxis können die Wirkungen der HF-Leistungseingabeeinstellung auf die Stimulusfrequenz in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung (z. B. der Tiefe der Implantation, der Nähe störender Körperstrukturen wie etwa Knochen, Organe usw.) und der Vorrichtungseinstellungen verstärkt oder verringert sein. In practice, the effects of the HF power input setting to the stimulus frequency, depending on the particular application (eg. As the depth of implantation, near disturbing body structures such as bone, organs, etc.) and the device settings may be increased or decreased.
  • [0058] [0058]
    Während die HF-Stärke die Stimulusfrequenz steuert, wird die Stimulusspannung üblicherweise durch das Transponderzenerdiodenelement gesteuert. While the RF power controls the stimulus frequency, the stimulus voltage is usually controlled by the Transponderzenerdiodenelement. Ferner ist die Wirkung der Stimulusspannung auf die Stimulusstromspitzenamplitude und auf die Impulsdauer durch die resistiven Eigenschaften des den Mikrotransponder umgebenden Gewebes bestimmt. Further, the effect of the stimulus voltage is determined on the peak stimulus current amplitude and the pulse duration by the resistive properties of the surrounding the micro-transponder tissue.
  • [0059] [0059]
    6 6 ist eine Veranschaulichung eines Stromlaufplans für einen drahtlosen Mikrotransponder mit einem Demodulatorelement für ein externes Auslösesignal zum Synchronisieren der gelieferten Stimuli mit einer Mehrzahl weiterer drahtloser Mikrotransponder in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is an illustration of a circuit diagram for wireless micro transponder with a Demodulatorelement for an external trigger signal to synchronize the stimuli provided with a plurality of other wireless micro transponder in accordance with one embodiment. Wie hier gezeigt ist, ist der Entwurf des drahtlosen Transponders aus As shown here, the design of the wireless transponder from 5 5 so geändert, dass er ein Demodulatorelement so changed that he is a Demodulatorelement 608 608 für ein externes Auslösesignal enthält, sodass die Stimulusentladung durch ein Auslösesignal von einem externen HF-Leistungsfeld synchronisiert werden kann. contains an external trigger signal, so that the stimulus discharge can be synchronized by a trigger signal from an external RF power field.
  • [0060] [0060]
    Die geänderte Schaltung enthält ein Resonatorelement The modified circuit includes a resonator element 604 604 , ein Gleichrichterelement A rectifying element 606 606 , ein Demodulatorelement A Demodulatorelement 608 608 für einen externen Auslöseimpuls, ein Stimuluszeitgeberelement for an external trigger pulse, a stimulus timing element 610 610 , ein Stimulustreiberelement A stimulus driving element 611 611 und eine oder mehrere Elektroden and one or more electrodes 612 612 . , Das Resonatorelement The resonator 604 604 enthält ein Spulenbauelement (L T ) contains a coil component (L T) 601 601 , das mit einem Kondensatorbauelement (C T ) Provided with a capacitor device (C T) 607 607 gekoppelt ist. is coupled. Das Resonatorelement The resonator 604 604 ist so konfiguriert, dass es mit einer genauen Frequenz, die von dem Wert dieser zwei Bauelemente (dh des Spulenbauelements is configured so that, with a precise frequency from the value of these two components (ie, the coil component 601 601 und des Kondensatorbauelements and the capacitor device 607 607 ) abhängt, wie in Gleichung 1 beschrieben oszilliert. ) Depends oscillates as described in Equation 1.
  • [0061] [0061]
    Das Resonatorelement The resonator 604 604 ist mit dem Gleichrichterelement is connected to the rectifier element 606 606 gekoppelt, das wiederum mit dem Demodulatorelement coupled, in turn, with the Demodulatorelement 608 608 für einen externen Auslöseimpuls, mit dem Stimuluszeitgeberelement for an external stimulus, the stimulus timing element 610 610 und mit dem Stimulustreiberelement and with the stimulus driving element 611 611 gekoppelt ist. is coupled. Das Gleichrichterelement The rectifier element 606 606 und das Stimuluszeitgeberelement and the stimulus timing element 608 608 sind beide zu dem Kondensator are both to the capacitor 607 607 parallelgeschaltet. connected in parallel. Außerdem ist das Stimulustreiberelement In addition, the stimulus driving element 611 611 mit Elektroden with electrodes 612 612 (Gold oder Platin-Iridium-Legierung) gekoppelt, wodurch das Stimulustreiberelement (Gold or platinum-iridium alloy) coupled, whereby the stimulus driving element 611 611 mit Nervenleitungsgewebe (Axonen) elektrisch verbunden ist. is electrically connected with nerve conduction tissue (axons).
  • [0062] [0062]
    Es sollte gewürdigt werden, dass in bestimmten Ausführungsformen unmittelbar nach dem Gleichrichterelement It should be appreciated that in certain embodiments, immediately after the rectifier element 606 606 ein Standardspannungserhöhungsbauelement (nicht gezeigt) eingefügt sein kann, um die für die Stimulation und für den Betrieb der integrierten Elektronik verfügbare Versorgungsspannung über die durch den miniaturisierten LC-'Parallelschwing'kreis (dh das Spulenbauelements a standard voltage boost device (not shown) may be inserted to the time available for stimulation, and for the operation of the integrated electronic power supply by the voltage across the LC-miniaturized'Parallelschwing'kreis (ie, the coil component 601 601 und das Kondensatorbauelements and the capacitor device 607 607 ) hinaus erzeugten Grenzwerte zu erhöhen. ) Also increase limits generated. Diese Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen IC-Bauelemente, die eine zu kleine Spannung (< 0,5 V) erzeugen können, Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen. This voltage booster circuit can be performed using the smallest possible IC devices, which can generate a voltage to small (<0.5 V), which enable electrostimulation and other micro transponder operations. Beispiele hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen unter Verwendung von Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert. Examples of high-efficiency voltage booster circuits include charge pumps and switching circuits increase using Schottky diodes having a low threshold value. Allerdings kann in dieser Kapazität selbstverständlich irgendein geeigneter Typ einer herkömmlichen hocheffizienten Spannungserhöhungsschaltung genutzt werden, solange sie die für die besondere Anwendung, auf die der Mikrotransponder angewendet wird, erforderliche Spannung erzeugen kann. However, in this capacitance, of course, any suitable type of a conventional high-efficiency voltage booster circuit can be used as long as it can generate the voltage for the particular application to which the micro-transponder is applied, necessary.
  • [0063] [0063]
    Wie in How to 7 7 gezeigt ist, kann die (in is shown (in can 6 6 gezeigte) externe Synchronisationsauslöseschaltungskonfiguration ein Differentialfilterverfahren nutzen, um das Auslösesignal, das aus einer plötzlichen Leistungsunterbrechung use shown) external synchronization trigger circuit configuration of a differential filtering process to the trigger signal consisting of a sudden power interruption 701 701 besteht, von dem langsameren Abfall der Transponderleistungsspannung consists of the slower drop the transponder power voltage 702 702 während der Unterbrechung abzutrennen. separate during the interruption. Insbesondere kann die Schaltungskonfiguration (in In particular, the circuit configuration (in 6 6 ) in dem Stimuluszeitgeberelement ) In the stimulus timing element 610 610 einen getrennten Kondensator (C Dur ) a separate capacitor (C Major) 605 605 nutzen, um die Stimulusdauer unter Verwendung eines monostabilen Multivibrators einzustellen. use, to adjust the stimulus duration using a monostable multivibrator. Die Stimulusstärke kann extern durch die Stärke des durch die externe HF-Leistungsspule The stimulus intensity can externally by the strength of the external RF power coil 602 602 erzeugten angelegten HF-Leistungsfelds gesteuert werden. generated applied RF power field are controlled. Da das HF-Leistungsfeld moduliert wird, werden die Zeiteinstellung und die Frequenz der Stimuli von allen Mikrotranspondern unter der HF-Leistungsspule Since the RF power field is modulated, the timing and frequency of the stimuli of all micro-transponders under the RF power coil 602 602 extern synchronisiert. synchronized externally.
  • [0064] [0064]
    Unter Verwendung der (in Using the (in 6 6 gezeigten) externen Synchronisationsauslöseschaltungskonfiguration ist der Grad der raumzeitlichen Steuerung komplexer Stimulationsmuster im Wesentlichen unbeschränkt. shown) external synchronization trigger circuit configuration is the degree of spatial and temporal control of complex stimulation pattern essentially unlimited. In bestimmten Ausführungsformen kann die Schaltungskonfiguration der externen Synchronisationsauslöseschaltung weiter so geändert sein, dass sie zum Demodulieren des eindeutigen Identitätscodes jedes Mikrotransponders konfiguriert ist. In certain embodiments, the circuit configuration of the external synchronization trigger circuit may be further changed so that it is configured to demodulate the unique identity code of each microtransponder. Dies ermöglicht im Wesentlichen die unabhängige Steuerung jedes Mikrotransponders über HF-Signale. This essentially allows the independent control of each microtransponder via RF signals. Diese zusätzliche Fähigkeit kann ein Verfahren bereitstellen, um die raumzeitliche Dynamik zu vermitteln, die notwendig ist, um natürliche Empfindungen bei künstlichen Gliedmaßen wiederherzustellen oder neue Sinnesmodalitäten (z. B. das Fühlen von Infrarotbildern usw.) zu ermöglichen. This additional capability can provide a method to convey the spatio-temporal dynamics, which is necessary to restore natural sensations in the artificial limbs or to enable new sensory modalities (eg. As the feeling of infrared images, etc.).
  • [0065] [0065]
    8 8 bietet mehrere graphische Darstellungen, die die Ergebnisse aus Tests eines drahtlosen Mikrotransponders (mit einem Demodulatorelement für die Auslösung einer externen Unterbrechung) unter verschiedenen Vorrichtungseinstellungen und Eingabebedingungen externer HF-Leistung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zusammenfassen. provides several graphical representations (with a Demodulatorelement to trigger an external interrupt) under various device settings and input conditions external RF power summarize the results of tests of a wireless micro transponder in accordance with one embodiment. In der ersten graphischen Darstellung In the first graph 801 801 moduliert die externe HF-Leistungsspule das HF- Leistungsfeld, um eine erste Auslösesignaleinstellung zu übermitteln, die zu einer Stimulusfrequenz von 2 Hz führt. modulates the external RF power coil, the RF power field, to transmit a first trigger signal setting, which leads to a stimulus frequency of 2 Hz. Wie zuvor diskutiert wurde, wird die Stimulusfrequenz durch ein Auslösesignal gesteuert, das erzeugt wird, wenn die HF-Leistungsspule das HF-Leistungssignal moduliert. As discussed above, the stimulus frequency is controlled by a trigger signal which is generated when the RF power coil modulates the RF power signal. Wie in der zweiten graphischen Darstellung As in the second graphical representation 802 802 gezeigt ist, wo die Stimulusfrequenz gleich 10 Hz ist, hängt die Stimulusfrequenz somit direkt mit der HF-Leistungsfeld-Modulationsfrequenz zusammen. is shown, where the stimulus frequency is 10 Hz, the stimulus frequency is thus connected directly to the RF power field modulation frequency.
  • [0066] [0066]
    Während die Stimulusfrequenz durch externe HF-Leistungsfeld-Modulationseinstellungen gesteuert wird, wird die Stimulusstromspitzenamplitude, wie in der dritten graphischen Darstellung While the stimulus frequency is controlled by external RF power field modulation settings, the stimulus current peak amplitude as shown in the third graph is 803 803 gezeigt ist, durch die HF-Leistungsstärkeeinstellung gesteuert. shown, controlled by the RF power level setting. Das heißt, die Stimulusstromspitzenamplitude hängt direkt mit der HF-Leistungsstärkeeinstellung zusammen. That is, the stimulus current peak amplitude is directly related to the RF power level setting. Zum Beispiel erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 1 mW eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,2 mA, erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 2 mW eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,35 mA und erzeugt eine HF-Leistungsstärkeeinstellung von 4 mW eine Stimulusstromspitzenamplitude von 0,5 mA. For example generates an RF power level setting of 1 mW a stimulus current peak amplitude of 0.2 mA, generates an RF power level setting of 2 mW a stimulus current peak amplitude of 0.35 mA and generates an RF power level setting of 4 mW a stimulus current peak amplitude of 0.5 mA. Selbstverständlich sind dies aber nur Beispiele dafür, wie die HF-Leistungsstärkeeinstellung die Stimulusstromspitzenamplitude beeinflusst. Of course, these are only examples of how the RF power level setting affects the stimulus current peak amplitude. In der Praxis können die Wirkungen der HF-Leistungsstärkeeinstellung auf die Stimulusstromspitzenamplitude in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung (z. B. der Tiefe der Implantation, der Nähe zu störenden Körperstrukturen wie etwa Knochen usw.) und Vorrichtungseinstellungen verstärkt oder verringert sein. In practice, the effects of the RF power level setting on the stimulus current peak amplitude as a function of the particular application may be enhanced or reduced (for. Example, the depth of implantation, near to disturbing body structures such as bone, etc.) and device settings.
  • [0067] [0067]
    9A 9A ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes einer Mehrzahl drahtloser Mikrotransponder, die überall über die subkutanen Gefäßbetten und Nervus-Terminalis-Felder verteilt sind, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is an illustration of an insert of a plurality of wireless micro-transponder, which are distributed all over the subcutaneous vascular beds, and nerve-Terminalis-fields, in accordance with one embodiment. Wie gezeigt ist, sind über den betroffenen Bereich subkutan in einem verteilten Muster unter der Haut As is shown, over the affected area subcutaneously in a distributed pattern under the skin 904 904 eine Mehrzahl unabhängiger drahtloser Mikrotransponder a plurality of independent wireless microtransponder 908 908 implantiert. implanted. In dieser Ausführungsform ist jeder Mikrotransponder in der Nähe und/oder mit einer Schnittstelle mit einem Ast der subkutanen sensorischen Nerven In this embodiment, each micro-transponder in the vicinity and / or to an interface with a branch of the subcutaneous sensory nerve 901 901 positioniert, um für diese Nerven eine Elektrostimulation bereitzustellen. positioned to provide an electrical stimulation of this nerve. In einer Ausführungsform sind nur synchrone Mikrotransponder eingesetzt. In one embodiment, only synchronous micro-transponders are used. In einer anderen Ausführungsform sind nur asynchrone Mikrotransponder eingesetzt. In another embodiment, only asynchronous microtransponder are used. In einer abermals anderen Ausführungsform ist eine Kombination aus synchronen und asynchronen Mikrotranspondern eingesetzt. In yet another embodiment, a combination of synchronous and asynchronous micro-transponders is used.
  • [0068] [0068]
    Nach dem Einsatz der Mikrotransponder kann durch Positionieren einer HF-Leistungsspule After use, the micro-transponder, by positioning an RF power coil 902 902 in der Nähe des Orts, wo die Mikrotransponder implantiert sind, eine Elektrostimulation angelegt werden. in the vicinity of the place where the micro-transponders implanted electrostimulation be created. Die Parameter für die wirksame Elektrostimulation können von mehreren Faktoren abhängen, einschließlich: der Größe des Nervs oder der Nervenfaser, der/die stimuliert wird, des effektiven Elektroden/Nerv-Schnittstellenkontakts, der Leitfähigkeit der Gewebematrix und der geometrischen Konfiguration der stimulierenden Felder. The parameters for the effective electrical stimulation can depend on several factors, including: the size of the nerve or the nerve fiber of / is stimulated, the effective electrode / nerve interface contact, the conductivity of the tissue matrix and the geometrical configuration of the stimulating fields. Während klinische und empirische Studien für herkömmliche Elektrodentechniken einen allgemeinen Bereich geeigneter elektrischer Stimulationsparameter bestimmt haben, unterscheiden sich die Parameter für die Mikroskalenstimulation weit verteilter Felder sensorischer Nervenfelder sowohl in Bezug auf die Stimulationsstromstärken als auch auf die durch diese Stimulation erzielte subjektive sensorische Erfahrung wahrscheinlich wesentlich. While clinical and empirical studies for conventional electrode techniques have determined a general range of suitable electrical stimulation parameters, the parameters for the micro-scale stimulation of widely distributed fields of sensory nerves fields differ likely to be substantially both in terms of the stimulation current strengths as well as on the agreement reached by this stimulation subjective sensory experience.
  • [0069] [0069]
    Die Parameter für die effektive wiederholte Impulsstimulation unter Verwendung herkömmlicher Elektrodentechniken werden üblicherweise mit Amplituden im Bereich bis zu etwa 10 V (oder bis zu etwa 1 mA), die bis zu etwa als 1 Millisekunde dauern, für Perioden, die jeweils mehrere Sekunden bis zu einigen Minuten dauern, bis zu etwa 100 Impulse/s wiederholt, berichtet. The parameters for the effective repetitive pulse stimulation using conventional electrodes techniques are commonly with amplitudes in the range up to about 10 V (or up to about 1 mA) to take up approximately as 1 millisecond, for periods up to a few each several seconds take minutes, repeated up to about 100 pulses / sec reported. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine wirksame wiederholte Impulsstimulation mit einer Amplitude von weniger als 100 μA erzielt werden, wobei die Stimulationsimpulse weniger als 100 μs dauern. In an exemplary embodiment, an effective repeated stimulation pulse can be achieved with an amplitude of less than 100 uA, wherein the stimulation pulses last less than 100 microseconds.
  • [0070] [0070]
    9B 9B ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um eine Kopplung mit tiefen Mikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is an illustration of an insert micro wireless transponder, in order to allow a coupling with low micro-transponder implants, in accordance with one embodiment. Wie hier gezeigt ist, führen zwei einfache elektrische Drähte As shown here, in two easy electrical wires 903 903 von der subdermalen/subkutanen implantierten äußeren Übertragungsspule of the sub-dermal / subcutaneous implanted outer transfer coil 907 907 zu der tieferen subkutanen implantierten inneren Übertragungsspule to the deeper subcutaneous implanted internal transmission coil 903 903 in der Nähe des Feld implantierter Mikrotransponder near the field of implanted microtransponder 908 908 . , Das Fädeln der Drähte The threading the wires 903 903 durch die Zwischenräume zwischen den Muskeln und der Haut umfasst minimalinvasive Routineeingriffe, die so einfach sind wie das Leiten der Drähte durch eine hypodermale Röhre ähnlich endoskopischen Routineverfahren, die Katheter umfassen. through the spaces between the muscles and the skin includes minimally invasive routine procedures that are as simple as passing the wires through a hypodermic tube similar routine endoscopic procedures involving catheters. Die minimalen Risiken solcher interstitiellen Drähte The minimal risks of such interstitial wires 903 903 sind umfassend akzeptiert. are fully accepted.
  • [0071] [0071]
    Die tiefe innere Übertragungsspule The deep inner transmitting coil 905 905 wird implantiert, um mit dem tief implantierten Feld von Mikrotranspondern is implanted with the deeply implanted field of micro-transponders 908 908 zu koppeln, das sich nach Bedarf zur Behandlung einer Vielzahl klinischer Anwendungen in der Nähe tiefer Ziele der Mikrostimulation wie etwa tiefer peripherer Nerven, Muskeln oder Organe wie etwa der Blase oder des Magens befindet. to couple that is necessary to deal with a variety of clinical applications in the near deeper objectives of micro arousal, such as deep peripheral nerves, muscles or organs such as the bladder or stomach. Die innere Übertragungsspule The internal transmission coil 905 905 wird für maximale Kopplungseffizienz so abgestimmt, dass die Resonanz der externen Spule is tuned for maximum coupling efficiency so that the resonance of the external coil 909 909 auf die unmittelbare Nähe der implantierten Mikrotransponder to the immediate vicinity of the implanted micro-transponder 908 908 ausgedehnt wird. will be extended. Außer dem Ausdehnen des effektiven Bereichs der Mikrotransponder- Apart from the expansion of the effective range of Mikrotransponder- 908 908 -Implantate stellt die innere Übertragungsspule Implants, the inner transfer coil 905 905 eine weitere drahtlose Verbindung bereit, die die Integrität irgendeiner weiteren Schutzsperre um die Zielstelle erhalten kann. another wireless compound that can get any further protective barrier around the target site integrity. Zum Beispiel kann die tiefe Spule For example, the deep spool 905 905 Mikrotransponder Microtransponder 908 908 aktivieren, die innerhalb eines peripheren Nervs eingebettet sind, ohne das Epineurium zu schädigen, das das empfindliche Gewebe in einem Nerv schützt. activate, which are embedded within a peripheral nerve, without damaging the epineurium, which protects the sensitive tissues in a nerve. Um optimale Abstimmung der Übertragungsspulen (z. B. der äußeren Übertragungsspule For optimum adjustment of the transmission coils (z. B. the outer transfer coil 907 907 und der innere Übertragungsspule and the inner transmitting coil 905 905 ) sicherzustellen, werden zu der äußeren Übertragungsspule ) To ensure become the outer transfer coil 907 907 ein veränderlicher Kondensator oder andere Abstimmelemente in einem Resonanzabstimmkreis a variable capacitor or other tuning elements in a Resonanzabstimmkreis 911 911 hinzugefügt, wo sie mit minimalen Risiko einer Gewebeschädigung implantiert werden können. added, where they can be implanted with minimal risk of tissue damage. In bestimmten Ausführungsformen ist dieser Resonanzabstimmkreis In certain embodiments, this Resonanzabstimmkreis 911 911 erforderlich, während er in anderen unnötig ist. while it is unnecessarily required in others.
  • [0072] [0072]
    9C 9C ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um die Kopplung mit tiefen Nervenmikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is an illustration of an insert micro wireless transponder in order to enable the coupling with deep nerves microtransponder implants, in accordance with one embodiment. Wie hier gezeigt ist, ist eine extraneurale innere Übertragungsspule As shown herein, an extraneural inner transmitting coil 905 905 , die in der Nähe (oder mit einer Schnittstelle mit) einer Nervenfaser oder eines Zellhaufens The near (or with an interface with) a nerve fiber or cell cluster 901 901 positioniert ist, über ein einfaches Paar Zuleitungen is positioned, via a simple pair of leads 903 903 , die alle Signale und die Leistung, die für den Betrieb der irgendwo in dem Körper implantierten Mikrotransponder , All the signals and the power for the operation of the implanted anywhere in the body microtransponder 908 908 notwendig sind, über den direkt wirksamen Bereich irgendeiner externen Spule necessary, any more than the directly effective external field coil 909 909 (z. B. Epidermisspule usw.) hinaus übermitteln, mit einer äußeren Übertragungsspule (Z, etc., as Epidermisspule) also forward, with an outer transfer coil 907 907 ver bunden. a related party. In bestimmten Ausführungsformen wird die subdermale äußere Übertragungsspule In certain embodiments, the subdermal outer transfer coil 907 907 für eine maximale drahtlose magnetische Nahfeldkopplung auf die externe Spule for maximum wireless magnetic field coupling to the external coil 909 909 abgestimmt und unmittelbar unter der externen Spule coordinated and directly under the external coil 909 909 direkt unter der Oberfläche der Haut just below the surface of the skin 904 904 implantiert. implanted. Dies ermöglicht ohne Langzeitschädigung für die Haut This allows no long term damage to the skin 904 904 und das Risiko einer Infektion, dass die durch die externe Spule and the risk of infection, that the coil by the external 909 909 erzeugten HF-Wellen in den Körper eindringen. generated RF waves entering the body. In anderen Ausführungsformen wird die äußere Übertragungsspule In other embodiments, the outer transmitting coil 907 907 auf die externe Spule the external coil 909 909 abgestimmt und subkutan tiefer in das Gewebe implantiert. matched and subcutaneously implanted deeper into the tissue. In einigen Ausführungsformen muss zwischen der inneren Übertragungsspule In some embodiments, must be between the inner transfer coil 905 905 und der äußeren Übertragungsspule and the outer transfer coil 907 907 ein Resonanzabstimmkreis a Resonanzabstimmkreis 911 911 liegen, um die Frequenz des Signals bei der inneren Übertragungsspule are to the frequency of the signal at the inner transmitting coil 905 905 abzustimmen, während er in anderen unnötig ist. vote, while it is unnecessary in others.
  • [0073] [0073]
    10 10 ist eine Veranschaulichung, wie drahtlose Mikrotransponder unter Verwendung einer abgeschrägten rechteckigen Nadel zur subkutanen Injektion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform implantiert werden können. is an illustration of how micro wireless transponders may be implanted using a chamfered rectangular hypodermic needle in accordance with one embodiment. Wie gezeigt ist, ist die Nadel As shown, the needle 1002 1002 in der Weise gekrümmt, dass sie an die Querzervixkrümmung angepasst ist (konkav abgeschrägt) und ohne weitere Dissektion quer in den subkutanen Raum über der Basis des betroffenen peripheren Nervengewebes geführt wird. curved in such a way that it is adapted to the Querzervixkrümmung (concave bevelled) and is guided transversely without further dissection in the subcutaneous space on the basis of the concerned peripheral nervous tissue. Wenn der Chirurg mit der Technik vertraut wird, beseitigt die schnelle Einführung üblicherweise die Notwendigkeit sogar einer kurzen aktiven Allgemeinanästhesie. If the surgeon is familiar with the technology, the rapid introduction usually eliminates the need for even a short active general anesthesia. Nach der Platzierung der Mikrotransponder After placing the microtransponder 1003 1003 von der Nadel of the needle 1002 1002 wird die Nadel , the needle 1002 1002 sorgfältig zurückgezogen und kann die Elektrodenplatzierung und -konfiguration unter Verwendung intraoperativer Tests bewertet werden. carefully withdrawn and may electrode placement and configuration are evaluated using intraoperative tests. Unter Verwendung eines temporären HF-Senders, der in der Nähe desjenigen Orts platziert wird, wo die Mikrotransponder Using a temporary RF transmitter, which is placed in the vicinity of that location where the micro-transponder 1003 1003 implantiert werden, kann eine Elektrostimulation angelegt werden, sodass der Patient über den Stimulationsort, die Stimulationsstärke und die Gesamtempfindung berichten kann. are implanted electrostimulation may be applied so that the patient via the stimulation, the stimulation intensity and the total sensation can tell.
  • [0074] [0074]
    11 11 ist eine Veranschaulichung einer Herstellungsfolge für drahtlose Mikrotransponder vom Spiraltyp in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. is an illustration of a fabrication sequence for wireless microtransponder scroll type in accordance with an embodiment. In Schritt In step 1102 1102 wird auf einem Substrat (üblicherweise einem Material auf Pyrex ® -Grundlage, wobei aber andere Materialien ebenfalls verwendet werden können, solange sie mit dem für die Spiralspule verwendeten leitenden Material und mit der besonderen Anwendung, auf die der resultierende Mikrotransponder angewendet wird, kompatibel sind) eine Schicht einer Goldspiralspule galvanisch beschichtet. is on a substrate (usually a material on Pyrex ® -based, but other materials may also be used as long as they to the resulting micro-transponder is applied to the one used for the spiral coil conductive material and with the particular application, are compatible) a layer of electroplated gold spiral coil. Als das Leitermaterial wird wegen seiner hohen Leitfähigkeit, seiner Oxidationsbeständigkeit und seiner erwiesenen Fähigkeit, lange Zeitdauern in biologisches Gewebe implantiert zu werden, galvanisch beschichtetes Gold verwendet. When the conductor material is to be implanted in biological tissue because of its high conductivity, its oxidation resistance, and its proven ability to long periods of time, used galvanically coated gold. Allerdings sollte gewürdigt werden, dass andere leitende Materialien ebenfalls verwendet werden können, solange das Material die von der besonderen Anwendung, auf die die Mikrotransponder angewendet werden, geforderten Leitfähigkeits- und Oxidationsbeständigkeitseigenschaften zeigt. However, it should be appreciated that other conductive materials may also be used as long as the material shows the arrangements required by the particular application to which the transponders are applied micro-conductivity and oxidation resistance properties. Üblicherweise haben die Goldspiralspulenleiter eine Dicke zwischen näherungsweise 5 μm bis näherungsweise 25 μm. Usually, the gold spiral coil conductors have a thickness between approximately 5 microns to approximately 25 microns.
  • [0075] [0075]
    In einer Ausführungsform nimmt die Goldspiralspule eine erste Konfiguration an, in der der Goldleiter näherungsweise 10 μm breit ist und in der es zwischen den Wicklungen einen Abstand von näherungsweise 10 μm gibt. In one embodiment, the gold spiral coil assumes a first configuration where the gold conductor approximately 10 microns wide, and in which there is a distance of approximately 10 microns between the windings. In einer anderen Ausführungsform nimmt die Goldspiralspule eine zweite Konfiguration an, in der der Goldleiter näherungsweise 20 μm breit ist und in der es zwischen den Wicklungen einen Abstand von näherungsweise 20 μm gibt. In another embodiment, the gold spiral coil assumes a second configuration in which the gold conductor approximately 20 microns wide, and in which there is a distance of approximately 20 microns between the windings. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen wird, ist der Umfang der vorliegenden Erfindung aber nicht nur auf diese beispielhaften Goldspiralspulenkonfigurationen beschränkt, sondern umfasst vielmehr irgendeine Kombination aus Leiterbreiten und Wicklungsabstand, die für die besondere Anwendung, auf die die Spule angewendet wird, geeignet ist. As one of ordinary skill in the art will appreciate in the art, the scope of the present invention is not restricted only to these exemplary gold spiral coil configurations, but rather includes any combination of conductor widths and winding pitch, which is suitable for the particular application to which the coil is applied.
  • [0076] [0076]
    In Schritt In step 1104 1104 werden die erste Schicht aus Photoresist und die Keimschicht entfernt. the first layer of photoresist and the seed layer are removed. In einer Ausführungsform wird die Photoresistschicht unter Verwendung eines herkömmlichen flüssigen Resiststrippers entfernt, um den Photoresist chemisch in der Weise zu verändern, dass er nicht mehr an dem Substrat haftet. In one embodiment, the photoresist layer is removed using a conventional resist stripper liquid, to chemically change the photoresist in such a way that it no longer adheres to the substrate. In einer anderen Ausführungsform wird der Photoresist unter Verwendung eines Plasmaveraschungsprozesses entfernt. In another embodiment, the photoresist is removed using a plasma ashing process.
  • [0077] [0077]
    In Schritt In step 1106 1106 wird eine Trennschicht aus einem SU-8-Photoresist rotationsbeschichtet und so strukturiert, dass sie jeden Spiralleiter vollständig bedeckt. a separating layer spin-coated from a SU-8 photoresist and structured so that it completely covers each spiral conductor. Üblicherweise hat die SU-8-Schicht eine Dicke von näherungsweise 30 μm. Usually, the SU-8 layer has a thickness of approximately 30 microns. In Schritt In step 1108 1108 wird auf der SU-8-Trennschicht unter Verwendung eines herkömmlichen Prozesses der Abscheidung aus der Dampfphase (PVD-Prozesses) wie etwa Zerstäuben eine oberste Keimschicht abgelagert. is deposited on the SU-8-release layer using a conventional deposition process from the vapor phase (PVD) process such as sputtering, a top seed layer. In Schritt In step 1110 1110 wird auf der obersten Keimschicht und auf der SU-8-Trennschicht eine oberste Schicht aus einer positiven Photoresistbeschichtung strukturiert und in Schritt is on the top and on the seed layer of SU-8-structured separating layer a top layer of a positive photoresist coating, and in step 1112 1112 wird unter Verwendung eines herkömmlichen Galvanisierungsprozesses eine Schicht aus Platin aufgetragen. of platinum is applied using a conventional electroplating a layer. In Schritt In step 1114 1114 werden an der leitenden Platinschicht unter Verwendung von Epoxid ein Chipkondensator und ein RFID-Chip befestigt und durch Drahtkontaktieren die elektrischen Verbindungen hergestellt. be attached to the conductive platinum layer using epoxy, a chip capacitor and an RFID chip and made by wire bonding the electrical connections. In bestimmten Ausführungsformen hat der Kondensator einen Kapazitätsnennwert von bis zu 10.000 Pikofarad (pF). In certain embodiments, the capacitor has a capacity rated value of up to 10,000 picofarads (pF).
  • [0078] [0078]
    Es ist möglich, so kleine Mikrotransponder einfach dadurch zu implantieren, dass sie in das subkutane Gewebe injiziert werden. It is possible, however small microtransponder easy to implant the fact that they are injected into the subcutaneous tissue. Der Patient kann unter Verwendung einer Lokalanästhesie an der Injektionsstelle in Abhängigkeit von dem Einschnitteintrittspunkt seitlich oder auf dem Bauch positioniert werden. The patient can be positioned using a local anesthetic at the injection site as a function of the incision entry point to the side or on the belly. Die subkutanen Gewebe unmittelbar seitlich von dem Einschnitt werden scharf unterhöhlt, um eine Schleife der Elektrode aufzunehmen, die nach der Platzierung und nach dem Tunneln erzeugt wird, um eine Elektrodenwanderung zu verhindern. The subcutaneous tissue immediately lateral to the incision be sharply undermined to record a loop of the electrode which is generated after placement and after the tunnels to prevent electrode migration. Eine Tuohy-Nadel ist sanft gekrümmt, um sich an die seitliche hintere Zervixkrümmung anzupassen (konkav abgeschrägt), und wird ohne weitere Dissektion quer in den subkutanen Raum über die Basis der betroffenen peripheren Nerven geführt. A Tuohy needle is gently curved so as to conform to the lateral rear Zervixkrümmung (concave bevelled) and is guided transversely into the subcutaneous space on the basis of the affected peripheral nerves without further dissection. Wenn der Chirurg die Technik mühelos beherrscht, beseitigt die schnelle Nadeleinführung üblicherweise die Notwendigkeit selbst einer kurz wirkenden Allgemeinanästhesie. If the surgeon mastered the technique easy, quick needle insertion usually eliminates the need for even a short-acting general anesthetic. Nach dem Platzieren der Elektrode in der Tuohy-Nadel wird die Nadel zurückgezogen und die Elektrodenplatzierung und -konfiguration unter Verwendung intraoperativer Tests bewertet. After placing the electrode in the Tuohy needle, the needle is withdrawn and rated the electrode placement and configuration using intraoperative tests.
  • [0079] [0079]
    Nach der Zuleitungsplatzierung wird unter Verwendung eines temporären HF-Senders an verschiedene ausgewählte Elektrodenkombinationen eine Stimulation angelegt, die ermöglicht, dass der Patient auf dem Operationstisch über den Stimulationsort, die Stimulationsstärke und die Gesamtempfindung berichtet. After placement of the lead, a stimulation is applied by using a temporary RF transmitter to different selected electrode combinations, allowing that the patient reported on the operating table via the stimulation, the stimulation intensity and the total sensation. Auf der Grundlage früherer Erfahrung mit verdrahteten Transpondern sollten die meisten Patienten bei Spannungseinstellungen von 1 bis 4 Volt mit mittleren Impulsbreiten und Frequenzen eine sofortige Stimulation in der ausgewählten peripheren Nervenverteilung berichten. Based on previous experience with wired transponders most, patients with mean pulse widths and frequencies report an immediate stimulation in the selected peripheral nerve distribution in voltage settings 1-4 volts. Ein Bericht über brennenden Schmerz oder Muskelziehen sollte den Chirurgen warnen, dass die Elektrode wahrscheinlich entweder zu nahe an der Faszie oder intramuskulär platziert worden ist. A report of burning pain or muscle pull should alert the surgeon that the electrode has been placed probably either too close to the fascia or intramuscularly.
  • [0080] [0080]
    12 12 ist eine Veranschaulichung einer beispielhaften Baueinheit einer inneren und einer äußeren Übertragungsspule unter Verwendung eines Koaxialkabels. is an illustration of an exemplary assembly of an inner and an outer coil transmission using a coaxial cable. Eine erste Spiralspule A first spiral coil 1205 1205 , die aus Magnetdraht der Stärke 30 (0,255 mm Durchmesser) gebildet wurde, ist mit einer gleich geformten zweiten Spule Which was formed from magnetic gauge wire 30 (0.255 mm diameter) with a similarly shaped second coil 1210 1210 (Kantenansicht) gekoppelt. (Edge view) coupled. Der Kopplungsdraht ist in diesem Beispiel 15 cm Koaxialkabel Belden 83265 (1,7 mm Durchmesser, 50 Ohm), von dem festgestellt wurde, dass er zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen geeignet ist. The coupling wire in this example is 15 cm coaxial cable Belden 83265 (1.7 mm diameter, 50 ohms), was found by the that he is capable of transmitting high-frequency signals. Die Baueinheit dieser Ausführungsform verzichtet auf eine Abstimmeinheit, sodass die in dieser beispielhaften Ausführungsform übertragene Leistungsfrequenz die Resonanzfrequenz oder eine kritische Frequenz der Resonatorschaltung in den mit Leistung versorgten Mikrotranspondern sowie der Spiralspulen The assembly of this embodiment dispense with a tuning unit, so that the information transmitted in this exemplary embodiment, power supplied frequency, the resonant frequency or a critical frequency of the resonator circuit in the micro transponders with power and the spiral coils 1205 1205 und and 1210 1210 wäre. would.
  • [0081] [0081]
    Natürlich sind die Neuerungen der vorliegenden Anmeldung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern können über diese gezeigten Ausführungsformen hinaus, die nur beispielhaft sind, verschiedene Materialien, Konfigurationen, Positionen oder andere Abwandlungen enthalten. Of course, the innovations of the present application are not limited to the disclosed embodiments, but can these embodiments shown also that are exemplary only contain various materials, configurations, positions or other modifications.
  • [0082] [0082]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein drahtloses Transpondersystem für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das System umfasst: eine erste biokompatible Spule; In accordance with various embodiments there is provided: a wireless transponder system for the deep implantation into a patient, the system comprising: a first biocompatible coil; eine elektrische Verbindung, die die erste biokompatible Spule mit einer zweiten biokompatiblen Spule koppelt; an electrical connection that couples the first coil with a second biocompatible biocompatible coil; und einen biokompatiblen Mikrotransponder, der mit der zweiten biokompatiblen Spule drahtlos gekoppelt ist; and a biocompatible micro-transponder, which is wirelessly coupled with the second biocompatible coil; wobei der Mikrotransponder unter Verwendung von Leistung, die über die elektrische Verbindung von der ersten biokompatiblen Spule gekoppelt wird, durch die zweite biokompatible Spule mit Leistung versorgt wird. wherein the micro-transponder, using power that is coupled via the electrical connection from the first biocompatible coil is powered by the second biocompatible coil with power.
  • [0083] [0083]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Transpondersystem für die tiefe Implantation, wobei das Trans pondersystem umfasst: eine äußere Übertragungsspule, die in der Nähe der Haut implantiert ist; In accordance with various embodiments there is provided: a transponder system for the deep implant, wherein the Trans pondersystem comprising: an external transmission coil which is implanted in the vicinity of the skin; eine innere Übertragungsspule, die in der Nähe eines oder mehrerer Mikrotransponder implantiert ist, die wenigstens in der Nähe von biologischem Gewebe implantiert sind, wobei die äußere Übertragungsspule und die innere Übertragungsspule elektrisch miteinander gekoppelt sind; an internal transmission coil which is implanted in the vicinity of one or more micro-transponder, which are implanted at least in the vicinity of biological tissue, wherein the outer transmitting coil and the inner transmitting coil are electrically coupled to each other; und wobei die äußere Übertragungsspule auf eine externe Leistungsspule für die magnetische Nahfeldkopplung abgestimmt ist, was Leistung von der externen Spule zur Leistungsversorgung der Mikrotransponder lässt. and wherein the outer transmitting coil is tuned to an external power coil for magnetic field coupling, which makes power from the external coil for powering the micro-transponder.
  • [0084] [0084]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein System für eine drahtlose tiefe Implantation eines oder mehrerer Transponder in einen Patienten, wobei das System umfasst: einen oder mehrere drahtlose Mikrotransponder; In accordance with various embodiments there is provided: a system for wireless deep implantation of one or more transponders in a patient, the system comprising: one or more wireless micro-transponder; eine erste Spule, die subdermal positioniert und mit einer zweiten Spule in der Nähe der Mikrotransponder elektrisch gekoppelt ist, wobei die zweite Spule mit einem der Mikrotransponder induktiv gekoppelt werden kann; a first coil which is subdermally positioned and electrically coupled to a second coil in the vicinity of the micro-transponder, said second coil having a micro-transponder can be inductively coupled; und wobei die Mikrotransponder drahtlos mit der zweiten Spule gekoppelt sind und durch sie mit Leistung versorgt werden. and wherein the micro-transponder is wirelessly coupled to the second coil and are supplied with power through it.
  • [0085] [0085]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Einheit für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: internes Verteilen einer oder mehrerer elektronischer Einheiten innerhalb eines gewünschten Volumens; In accordance with various embodiments there is provided: a method for operating a wireless unit for deep implantation in a patient, said method comprising the steps of: internal distributing one or more electronic units within a desired volume; Positionieren einer ersten Spule in der Nähe einer Oberfläche des Körpers und gekoppelt mit einer zweiten Spule in der Nähe der einen oder mehreren elektronischen Einheiten; Positioning a first coil in the vicinity of a surface of the body and coupled to a second coil in the vicinity of one or more electronic units; und Leistungsversorgung der elektronischen Einheiten unter Verwendung einer drahtlosen Verbindung mit der zweiten Spule, die bei einer Frequenz, die harmonisch mit einer Resonanzfrequenz einer Resonatorleistungsversorgungsschaltung in einer der elektronischen Einheiten verwandt ist, in Resonanz ist. and power supply of the electronic devices using a wireless connection with the second coil, which is at a frequency that is harmonically related to a resonance frequency of a Resonatorleistungsversorgungsschaltung in one of the electronic units in resonance.
  • [0086] [0086]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren zur Verwendung eines Transponders für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionieren einer ersten Spule in der Nähe der Oberfläche des Körpers und die mit einer zweiten Spule in der Nähe einer Mehrzahl von Mikrotranspondern, die innerhalb eines tiefen Gewebebereichs verteilt sind, gekoppelt ist; In accordance with various embodiments there is provided: a method for use of a transponder for the deep implantation into a patient, the method comprising the steps of: positioning a first coil in the vicinity of the surface of the body and with a second coil in the vicinity a plurality of micro transponders that are distributed within a deep tissue region, is coupled; und Versorgen der Mikrotransponder unter Verwendung der zweiten Spule mit Leistung mit einer Leistungssignal-Signalform, die wenigstens eine harmonisch verwandte Frequenz einer Resonatorleistungsschaltung in wenigstens einem der Mikrotransponder enthält. and supplying the micro-transponder using the second coil with power with an output signal waveform, containing at least one harmonically related frequency of a Resonatorleistungsschaltung in at least one of the micro-transponder.
  • [0087] [0087]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren für die Leistungsversorgung eines Transponders für die tiefe Implantation in einen Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Koppeln einer subdermalen äußeren Übertragungsspule mit einer inneren Übertragungsspule, die sich in der Nähe einer Mehrzahl von Mikrotranspondern befindet; In accordance with various embodiments there is provided: a method for the power supply of a transponder for the deep implantation into a patient, the method comprising the steps of: coupling a subdermal outer transmitting coil with an internal transmission coil that is in the vicinity of a plurality of micro transponders is located; und Ansteuern der inneren Übertragungsspule bei einer Resonanzfrequenz oder Oberschwingungsfrequenz einer Resonatorleistungsschaltung in den Mikrotranspondern zur Leistungsversorgung der Mikrotransponder. and driving the inner transfer coil at a resonance frequency or a harmonic frequency Resonatorleistungsschaltung in the micro transponders for powering the micro-transponder.
  • [0088] [0088]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein System mit tiefen Transpondern, das umfasst: eine Mehrzahl unter der Haut implantierter äußerer Übertragungsspulen, die mit wenigstens einer einer Mehrzahl innerer Übertragungsspulen gekoppelt sind, die in der Nähe einer Mehrzahl in das Gewebe implantierter Mikrotransponder implantiert sind; In accordance with various embodiments there is provided: a system with low transponders, comprising: a plurality of the skin implanted external transmission coils that are coupled to at least one of a plurality of inner transfer coils which are implanted in the vicinity of a plurality into the tissue implanted microtransponder ; wobei einzelne der Übertragungsspulen wenigstens auf eine einer Mehrzahl externer Leistungsspulen für die magnetische Nahfeldkopplung abgestimmt sind, was Hochfrequenzleistung von den externen Spulen zur Leistungsversorgung ausgewählter Mikrotransponder bei vorgegebenen Resonanzfrequenzen oder Oberschwingungsfrequenzen lässt. wherein ones of said transmission coils are tuned to one of a plurality of external power coils for magnetic field coupling at least, which makes high-frequency power from the external coil to the power supply of selected micro-transponder at predetermined resonance frequencies or harmonic frequencies.
  • [0089] [0089]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein System mit tiefen Transpondern, das umfasst: eine Mehrzahl äußerer Übertragungsspulen, die mit einer Mehrzahl innerer Übertragungsspulen, die in der Nähe eine Mehrzahl in das Gewebe implantierter Mikrotransponder positioniert sind, elektrisch gekoppelt sind; In accordance with various embodiments there is provided: a system with low transponders, comprising: a plurality of outer transfer coils which are electrically coupled to a plurality of internal transmission coils, a plurality are positioned in the tissue implanted micro-transponder in the vicinity; und wobei jeweilige der äußeren Übertragungsspulen induktiv mit einer beweglichen externen Leistungsspule gekoppelt sind, um dadurch Hochfrequenzleistung von den externen Spulen zur Leistungsversorgung ausgewählter Mikrotransponder bei vorgegebenen abgestimmten Frequenzen zu lassen. and wherein each of the outer transmission coils are inductively coupled with a movable external power coil to thereby make high-frequency power from the external coil to the power supply of selected micro-transponder tuned at predetermined frequencies.
  • [0090] [0090]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren für den Betrieb eines Transponders für die tiefe Implantation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Implantieren einer äußeren Übertragungsspule in subdermales Gewebe, das mit einer inneren Übertragungsspule gekoppelt ist, die in der Nähe einer Mehrzahl von Mikrotranspondern in Gewebe implantiert ist; In accordance with various embodiments there is provided: a method for the operation of a transponder for the deep implant, the method comprising the steps of: implanting an outer transmitting coil in subdermal tissue, which is coupled to an inner transmission coil in the vicinity of a plurality implanted micro-transponders in tissue; und Koppeln der äußeren Übertragungsspule mit einer Epidermisleistungsspule unter Verwendung drahtloser magnetischer Nahfeldkopplung, um dadurch Hochfrequenzleistung von der Epidermisleistungsspule zur Leistungsversorgung der Mikrotransponder zu lassen. and coupling the outer transmitting coil with a Epidermisleistungsspule using wireless magnetic near-field coupling, thereby to allow high-frequency power from the Epidermisleistungsspule for powering the micro-transponder.
  • [0091] [0091]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren zum Betreiben eines tiefen Nerventransponders, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Koppeln einer Mehrzahl von Mikrotranspondern, die eine Schnittstelle zu einer Mehrzahl tiefer Nerven besitzen, mit einer in der Nähe implantierten ersten Spule unter Verwendung einer drahtlosen magnetischen Kopplung, wobei die erste Spule mit einer in subdermales Gewebe implantierten zweiten Spule verbunden ist; In accordance with various embodiments there is provided: a method for operating a deep nerves transponder, said method comprising the steps of: coupling a plurality of micro transponders which have an interface to a plurality deep nerves, with an implanted near the first coil using a wireless magnetic coupling, wherein the first coil is connected to an implanted in subdermal tissue second coil; und Leistungsversorgung der Mikrotransponder durch Koppeln der zweiten Spule mit einer dritten Epidermisspule unter Verwendung der drahtlosen magnetischen Nahfeldkopplung und Senden von Hochfrequenzleistung von der dritten Epidermisspule. and supplying power to the micro-transponder by coupling the second coil with a third Epidermisspule using the wireless magnetic near-field coupling and transmitting radio frequency power from the third Epidermisspule.
  • [0092] [0092]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: eine in Gewebe implantierbare Übertragungseinheit für implantierte drahtlose Mikrotransponder, wobei die Übertragungseinheit umfasst: eine erste und eine zweite biokompatible Spule; In accordance with various embodiments there is provided: an implantable tissue in transmission unit for implanted wireless microsystems transponder, wherein the transmission unit comprises: a first and a second biocompatible coil; und eine biokompatible elektrische Verbindung, die die erste und die zweite Spule koppelt; and a biocompatible electrical connection that couples the first and the second coil; wobei die erste und die zweite Spule einen gekoppelten passiven Resonator bilden; wherein the first and the second coil constitute a coupled passive resonator; und wobei die erste und die zweite Spule zusammen eine Leistungsübertragung von drahtlosen Leistungseingaben bei der ersten Spule zu drahtlosen Leistungsausgaben bei der zweiten Spule bereitstellen. and wherein the first and the second coil together provide a power transmission of wireless power input at the first coil to the wireless power outputs in the second coil.
  • [0093] [0093]
    In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren für die Leistungsversorgung eines drahtlosen Transpondersystems in einem Patienten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten biokompatiblen Spule; In accordance with various embodiments there is provided: a method for the power supply of a wireless transponder system in a patient, said method comprising the steps of: providing a first biocompatible coil; Herstellen einer elektrischen Verbindung, die die erste biokompatible Spule mit einer zweiten biokompatiblen Spule koppelt; Establishing an electrical connection that couples the first coil with a second biocompatible biocompatible coil; und drahtloses Koppeln eines biokompatiblen Mikrotransponders mit einer zweiten biokompatiblen Spule; and wireless coupling a biocompatible micro transponder with a second biocompatible coil; wobei der Mikrotransponder unter Verwendung von Leistung, die über die elektrische Verbindung von der ersten biokompatiblen Spule gekoppelt wird, durch die zweite biokompatible Spule mit Leistung versorgt wird. wherein the micro-transponder, using power that is coupled via the electrical connection from the first biocompatible coil is powered by the second biocompatible coil with power.
  • Abwandlungen und Änderungen Modifications and variations
  • [0094] [0094]
    Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, können die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen innovativen Konzepte über einen großen Bereich von Anwendungen abgewandelt und geändert werden, wobei der Umfang des Patentgegenstands dementsprechend nicht durch irgendeine der spezifischen gegebenen beispielhaften Lehren beschränkt ist. As those skilled in the art will recognize, those described in the present application, the innovative concepts over a wide range of applications can be modified and changed, with the scope of the patent subject matter is therefore not limited by any of the specific exemplary teachings given.
  • [0095] [0095]
    Die hier gegebenen spezifischen Implementierungen sollen die Praxis der vorliegenden Neuerungen nicht beschränken. The specific implementations provided herein are not intended to limit the practice of the present innovations.
  • [0096] [0096]
    Eine solche spezifische Änderung ist der Verzicht auf die subdermale/äußere Übertragungsspule, um eine Dreispulen-Leistungsübertragungsanordnung zu verwenden. Such a specific change is the elimination of the subdermal / outer transfer coil to use a triple-coil power transmission arrangement. Die Leistung von der externen Spule würde auf die subkutane/innere Übertragungsspule übertragen, um die Mikrotranspondermikrospule mit Leistung zu versorgen. The power from the external coil would be transferred to the subcutaneous / inner transmitting coil in order to supply the micro-transponder microcoil with power.
  • [0097] [0097]
    Die Schnittstelle zwischen den zwei Übertragungsspulen kann Hochfrequenz-, Niederfrequenz- oder Gleichstromleistung umfassen. The interface between the two transmission coils can high-frequency, low frequency or direct current power comprise. Die verdrahtete Verbindung zwischen den zwei Übertragungsspulen kann üblicherweise koaxial oder eine Verbindung mit erdsymmetrischer Leitung sein. The wired connection between the two transmission coils can usually be coaxial or connect with erdsymmetrischer line. Die externe Spule und die subdermale/äußere Übertragungsspule können parallele Spulen an der Hautoberfläche umfassen. The external coil and the subdermal / external transmission coil can comprise parallel coils on the skin surface. Ferner kann es mehrere interne Treiber für die Leistungsversorgung der Mikrotransponder geben. There may also be multiple internal drivers for the power supply of the micro transponder. Die Konfiguration kann außerdem die räumliche Auflösung nutzen. The configuration can also take advantage of the spatial resolution. Schließlich ist die beschriebene Ausführungsform eine Einzelleistungsübertragung über eine interne Gewebegrenze, während sich die Erfindung ebenfalls auf eine Doppelleistungsübertragung über zwei interne Grenzen oder potentiell mehr erstreckt. Finally, the described embodiment is a single power transmission via an internal tissue boundary, while the invention also extends to a double power transmission via two internal borders or potentially more.
  • [0098] [0098]
    Außerdem ist es möglich, die Leistungsquelle in der wie oben erwähnten Erfindung zu ändern, so dass die Leistung nicht auf HF-Leistung beschränkt ist. It is also possible to change the power source in the above-mentioned invention, so that the power is not limited to RF power. Die Verbindung zwischen der subdermalen Spule (oder äußeren Übertragungsspule) und der subkutanen Spule (oder inneren Übertragungsspule) braucht nicht notwendig eine Verbindung zu sein, die eine Leistungsübertragung bei der Resonanz-HF-Frequenz verwendet. The connection between the subdermal coil (transmitting coil or external) coil and the subcutaneous (or inner transmitting coil) needs to be a connection that uses a power transmission at the resonant RF frequency is not required. In alternativen Ausführungsformen wird betrachtet, dass diese Leistungsübertragungsverbindung Gleichstrom sein kann oder Wechselstrom mit einer niedrigeren Frequenz als HF oder eine Nicht-Resonanz-Wechselstromfrequenz der Mikrotransponder-Mikrospulen sein kann. In alternative embodiments, it is contemplated that this power transmission connection can be direct current or alternating current may be as HF or a non-resonant AC frequency of the micro-transponder microcoils with a lower frequency.
  • [0099] [0099]
    Falls die Verbindung Gleichstrom ist, wäre in der äußeren Übertragungsspulenschaltungsanordnung oder an der Drahtverbindung zu der inneren Übertragungsspule eine Leistungsumsetzungsstufe enthalten, um die empfangene HF-Leistung in Gleichstrom umzusetzen. If the connection is direct current in the outer transmitting coil circuit arrangement or the wire connection to the inner transmitting coil, a power conversion stage would be included to convert the received RF power to DC power. Dies kann recht ähnlich wie bei einer Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzung sein, die zum Aufladen eines Speicherkondensators für Stimulationsimpulse verwendet wird. This can be quite similar to a AC-DC conversion, which is used for charging of a storage capacitor for stimulation pulses. In diesem Beispiel brauchte die innere Übertragungsspule keine Oszillatorschaltung zu enthalten oder mit ihr kombiniert zu sein, um aus der empfangenen Gleichstromleistung (für die drahtlose Kopplung) ein Wechselstromsignal zu erzeugen. In this example, the inner transmitting coil needed to contain no oscillator circuit or be combined with it to produce an alternating current signal from the received DC power (for the wireless link). Das Wechselstromsignal lässt daraufhin die drahtlose Kopplung von Leistung von der inneren Übertragungsspule auf die Mikrotransponderleistungsschaltungen zu. The AC signal can then to the wireless coupling of power from the inner transmitting coil on the micro-transponder power circuits.
  • [0100] [0100]
    Eine ähnliche Anpassung kann bei dem Verbindungsglied, das bei einer niedrigeren Wechselstromfrequenz oder bei einer Nicht-Resonanz-Wechselstromfrequenz arbeitet, verwendet werden. A similar adjustment can be used in the connecting member, which works at a lower AC frequency, or at a non-resonance-frequency alternating current. In einer dieser Ausführungsformen wäre in der inneren Übertragungsspulenschaltungsanordnung oder an der Drahtverbindung zu der inneren Übertragungsspule eine Umsetzungsstufenschaltung enthalten, um die empfangene Niederfrequenz oder das Nicht-Resonanz-Wechselstromleistungssignal in ein Wechselstromsignal umzusetzen, das mit der Leistungsversorgung der Mikrotransponderleistungsschaltungen kompatibel (z. B. eine Resonanzfrequenz oder eine andere kritische Frequenz für die Resonatorschaltung) ist. In one of these embodiments, a reaction stage circuit would be in the inner transmitting coil circuit arrangement or the wire connection to the inner transmitting coil included for converting the received low frequency or the non-resonant AC power signal to an AC signal that is compatible with the power supply of the micro-transponder power circuits (eg. As a resonance frequency or other critical frequency of the resonator) is.
  • [0101] [0101]
    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; The following applications can include additional information and alternative modifications:... Attorney Docket No. MTSP-29P, Serial No. 61 / 088,099, filed on 12.8.2008 and entitled "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”; ... Attorney Docket No. MTSP-30P, Serial No. 61 / 088,774, filed on 15.8.2008 and titled "Micro-coils to Remotely Power Minimally Invasive Micro transponder 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”; ... Attorney Docket No. MTSP-31P, Serial No. 61 / 079,905, filed on 8.7.2008 and entitled "Micro transponder 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”; ... Attorney Docket No. MTSP-33P Serial No. 61 / 089,179, filed on 15.8.2008 and entitled "Addressable Micro-transponder 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”; ... Attorney Docket No. MTSP-36P, Serial No. 61 / 079,004, filed on 8.7.2008 and entitled "Micro transponder 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”; ... Attorney Docket No. MTSP-38P, Serial No. 61 / 083,290, filed on 24.7.2008 and entitled "Minimally Invasive Micro transponder 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”; ... Attorney Docket No. MTSP-39P, Serial No. 61 / 086,116, filed on 4.8.2008 and entitled "Methods and Apparatus Tintinnitus Treatment"; 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”; ... Attorney Docket No. MTSP-40P Serial No. 61 / 086,309, filed on 5.8.2008 and entitled "Wireless neurostimulator 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”; ... Attorney Docket No. MTSP-41P Serial No. 61 / 086,314, filed on 5.8.2008 and entitled "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”; ... Attorney Docket No. MTSP-42P, Serial No. 61 / 090,408, filed on 20.8.2008 and titled "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”; ... Attorney Docket No. MTSP-43P, Serial No. 61 / 091,908, filed on 26.8.2008 and titled "Update: Minimally Invasive Micro transponder 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”; . Attorney Docket No. MTSP-44P, Serial No. 61 / 094,086 filed on 4.9.2008 and entitled "Micro transponder Microstim System and Method".. Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-28, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Transponder Systems and Methods”; . Attorney Docket No. MTSP-28, serial no ... brought on ... and entitled "Implantable transponders Systems and Methods".. Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-31, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Driver with Charge Balancing”; ... Attorney Docket No. MTSP-31, serial no ... brought on ... and entitled "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”; ... Attorney Docket No. MTSP-32, serial no ... brought on ... and entitled "A BioDelivery System for Micro transponder array"; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-46, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implanted Driver with Resistive Charge Balancing”; ... Attorney Docket No. MTSP-46, serial no ... brought on ... and entitled "Implanted Driver with Resistive Charge Balancing"; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-47, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Array of Joined Microtransponders for Implantation”; . Attorney Docket No. MTSP-47, serial no ... brought on ... and entitled "Array of Micro Joined transponder 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. and attorney docket no. MTSP-48, Ser. No.. ... brought on ... and entitled "Implantable transponders Pulse Stimulation Systems and Methods", which are incorporated herein by reference all.
  • [0102] [0102]
    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. Nothing in the description in the present application is to be read so that it does mean that any particular element, any particular step or any particular function is an essential element that must be included in the claim scope: THE SCOPE OF PATENTED SUBJECT MATTER IS SOLELY BY THE EXTENT ALLOWED ANY DEFINED. 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. In addition, should any of these claims to the paragraph six of 35 USC, section 112, called it unless the exact words "means for" followed by a participle.
  • [0103] [0103]
    Die wie eingereichten Ansprüche sollen so umfassend wie möglich sein und KEIN Gegenstand ist absichtlich aufgebeben, dediziert oder fallengelassen worden. The submitted as claims are intended to be as broad as possible and NOT subject is intentionally set quake, dedicated, or has been dropped.
  • Zusammenfassung Summary
  • [0104] [0104]
    System drahtloser Mikrotransponder, die jeweils eine HF-Resonatorschaltung für die drahtlose Leistungsinduktion enthalten. System micro wireless transponder each including an RF-resonator circuit for the wireless power induction. Eine externe Leistungsspule sendet HF-Energie bei einer passenden oder Oberschwingungsfrequenz zum Liefern von Leistung durch Nahfeldinduktion an eine subkutane Zwischenspule. An external power coil transmits RF energy at a matching or harmonic frequency for supplying power through a subcutaneous Nahfeldinduktion intermediate coil. Die Leistung wird anfangs an eine subdermale Spule gesendet und an die subkutane Spule weitergeleitet. The power is initially sent to a subdermal, subcutaneous coil and forwarded to the coil. Die subkutane Spule wird zur Übertragung des HF-Signals und zur Leistungsversorgung des Mikrotransponders unter Verwendung der Resonatorschaltung verwendet. Subcutaneous coil is used for transmission of the RF signal and for powering the transponder using the micro resonator. Die HF-Frequenz der externen Leistungsspule wird so abgestimmt, dass sie an die Mikrospule innerhalb des Resonators angepasst oder eine Oberschwingung davon ist. The RF frequency of the external power coil is tuned so that it adapted to the micro-coil within the resonator or a harmonic thereof.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • [0105] [0105]
    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA shall not be liable for any errors or omissions.
  • Zitierte Patentliteratur Patent literature cited
  • [0106] [0106]
    • - US 20020198572 [0007] - US 20020198572 [0007]
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Classifications
International ClassificationA61F2/02, A61F2/48
Cooperative ClassificationA61N1/37223, A61N1/37205, A61N1/40, A61F2/68, A61F2002/6827, H01F38/14, A61N1/08, A61B2562/028, A61F2002/705, A61N1/3605, A61N1/3756, A61B2560/0219, A61F2002/5058, H01F27/402, H01F17/0006, A61N1/3787, A61B5/6849, A61B5/04001
European ClassificationA61B5/68D1B2, A61N1/36Z, A61B5/04B, A61N1/08, H01F17/00A, A61F2/68, A61N1/36, A61N1/378C
Legal Events
DateCodeEventDescription
7 Oct 2010OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
18 Nov 20108125Change of the main classification
Ipc: A61N 1/378 AFI20081126BHDE
13 Sep 2012R119Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
Effective date: 20120601