DE112008003193T5 - Arrangement of connected microtransponders for implantation - Google Patents

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DE112008003193T5
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Lawrence James Tex. Cauller
Richard Tex. Weiner
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Micro-Transponder Inc Tex
University of Texas System
Micro Transponder Inc
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Micro-Transponder Inc Tex
University of Texas System
Micro Transponder Inc
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Abstract

Mikrotransponderanordnung, die umfasst: eine Anordnung, die aus benachbarten und physikalisch verbundenen drahtlosen Mikrotranspondern besteht; wobei jeder Mikrotransponder eine drahtlose Schnittstelle aufweist.A microtransponder array, comprising: an array composed of adjacent and physically connected wireless microtransponders; each microtransponder having a wireless interface.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Patentanmeldung 61/079.004, eingereicht am 8. Juli 2008, und 60/990.278, eingereicht am 26. November 2007, die hiermit durch Literaturhinweis eingefügt ist. Sie ist eine Teilfortführung der nicht vorläufigen Anmeldung 10/741.136, eingereicht am 19. Dezember 2003, und der Anmeldung 61/088.774, eingereicht am 14. August 2008, die hier ebenfalls durch Literaturhinweis eingefügt sind. Diese Anmeldung kann mit der vorliegenden Anmeldung verwandt sein oder kann lediglich einige Zeichnungen und/oder einen Teil der Offenbarung gemeinsam haben.This application claims the benefit of Provisional Patent Application 61 / 079,004, filed on Jul. 8, 2008, and 60 / 990,278, filed on Nov. 26, 2007, which is hereby incorporated by reference. It is a continuation-in-part of non-provisional application 10 / 741,136 filed December 19, 2003 and application 61 / 088,774 filed August 14, 2008, which are also incorporated herein by reference. This application may be related to the present application or may merely share some drawings and / or a portion of the disclosure.

HTNTERGRUNDHTNTERGRUND

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 presently preferred embodiments (by way of example and not limitation), as well as other embodiments.

Eine Vielzahl medizinischer Bedingungen umfassen Störungen des Nervensystems im menschlichen Körper. Diese Bedingungen können eine Lähmung infolge einer Wirbelsäulenverletzung, eine Zerebralparese, Poliomyelitis, Sinnesverlust, Schlafapnoe, akuten Schmerz usw. enthalten. Ein kennzeichnendes Merkmal dieser Störungen kann z. B. die Unfähigkeit des Gehirns sein, neurologisch mit den überall im Körper verteilten Nervensystemen zu kommunizieren. 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.A variety of medical conditions include disorders of the nervous system in the human body. These conditions may include paralysis due to spinal injury, cerebral palsy, poliomyelitis, sensory loss, sleep apnea, acute pain, etc. A characteristic feature of these disorders can z. For example, it may be the inability of the brain to communicate neurologically with the nervous systems distributed throughout the body. This may be a consequence of physical disruptions within the body's nervous system and / or chemical imbalances that may alter the ability of the nervous system to receive and transmit electrical signals, such as those that propagate between neurons.

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. Allerdings sind diese Techniken üblicherweise auf die Behandlung des Zentralnervensystems gerichtet und somit recht invasiv. 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. 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.Advances in the medical field have produced techniques aimed at restoring or rehabilitating neurological deficiencies leading to some of the above-mentioned conditions. However, these techniques are usually directed at the treatment of the central nervous system and thus quite invasive. These techniques contain z. For example, implanting devices such as electrodes into the brain and physically connecting these devices via wires to an external system designed to send and receive signals to and from the implanted devices. Although the incorporation of foreign bodies into the human body is useful, it usually produces various physiological complications, including surgical wounds and infection, which make these techniques very challenging to implement.

Zum Beispiel können die Größe der implantierten Vorrichtungen und die davon ausgehenden Drähte die Patientenbewegung verringern oder wesentlich beschränken. Darüber hinaus können unvermeidliche Patientenbewegungen verursachen, dass sich die implantierte Vorrichtung verschiebt, was zu Patientenbeschwerden und möglicherweise zur Funktionsunfähigkeit der implantierten Vorrichtung führt. 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.For example, the size of the implanted devices and the wires therefrom may reduce or substantially limit patient motion. In addition, unavoidable patient movement may cause the implanted device to shift, resulting in patient discomfort and possibly inoperability of the implanted device. Thus, corrective invasive procedures may be necessary to reposition the device within the body, further increasing the risk of infection or other complications.

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. Darüber hinaus erfordern bestimmte Anwendungen, dass die implantierten Vorrichtungen so weit wie möglich miniaturisiert sind, sodass sie genau in den menschlichen Körper implantiert werden können oder sodass eine Gruppe von ihnen innerhalb eines kleinen definierten Bereichs implantiert werden kann.In addition, an implanted device typically requires a battery for operation, and if the device is to remain in the body for extended periods of time, the batteries must be replaced, requiring additional intervention that can lead to further complications. In addition, certain applications require that the implanted devices be miniaturized as much as possible so that they can be accurately implanted into the human body or that a group of them can be implanted within a small defined range.

Die Veröffentlichung US20020198572 von Weiner beschreibt z. B. eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer subkutanen elektrischen 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. Allerdings ist die Vorrichtung voluminös und weist Drahtzuleitungen auf, die die Leistungsquellen mit der implantierten Elektrode verbinden.The publication US20020198572 von Weiner describes z. B. a device for providing a subcutaneous electrical stimulation. The device is certainly useful because it provides pain relief by stimulating peripheral nerves, thus avoiding interference with the target of the brain or central nervous system (CNS). However, the device is bulky and has wire leads connecting the power sources to the implanted electrode.

Techniken wie etwa die in der US-Veröffentlichung 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. Diese Spule empfängt über eine induktive Kopplung Leistung und Befehlssignale, um Stimulationsimpulse zum Aktivieren von Motoreinheiten zu erzeugen. Da die Vorrichtung keine Batterie enthält, wird die elektrische Leistung von dem extern erzeugten HF-Feld in der Sendespule abgeleitet. Allerdings ist die Vorrichtung spezifisch für den Stimulus des Hirnnervs ausgelegt und nicht allgemein anwendbar. 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.Techniques like those in the US Publication 20030212440 by Boveja and related patents avoid the problem of battery replacement in a biostimulator using a magnetic transmit coil (RF transmit coil) placed over the area of the body containing the implanted electrodes. This coil receives power and command signals via inductive coupling to generate stimulation pulses to activate motor units. Since the device does not include a battery, the electrical power is dissipated from the externally generated RF field in the transmit coil. However, the device is specifically designed for the stimulus of the cranial nerve and not generally applicable. Furthermore, the disclosed device still has a substantial implant device with leads that connect the electrodes (along the cranial nerve) with the implanted stimulus receptor (in the chest).

Ein anderer Zugang wird in Vorrichtungen befolgt, die ähnlich jenen sind, die in der US-Veröffentlichung 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. 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. Darüber hinaus müssen BION®-Einheiten hermetisch abgedichtet sein, um die Spulen vor den schädigenden Wirkungen von Wasser und anderen Körperfluiden zu schützen. 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.Another approach is followed in devices similar to those used in the US Publication 20030212440 described by Boveja that were made under the trademark BION ® and at present are for the treatment of urinary incontinence and headaches in clinical trials. The BION ® units are quite large, ranging from about 2 mm x 10 mm x 2 mm (thickness), with much smaller embodiments are preferred for implantation. In addition, BION ® units must be hermetically sealed to protect the coils from the damaging effects of water and other bodily fluids. Furthermore, BION ® units require relatively high levels of externally applied RF power (often> 1 Watt) to provide the higher stimulus currents, which are required for their main purpose for active stimulation of individual muscles or muscle groups.

Die US-Veröffentlichung 20050137652 von Cauller u. a. schafft kleine, drahtlose Nervenstimulatoren. 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. 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.The US Publication 20050137652 by Cauller et al. creates small, wireless nerve stimulators. In this disclosed device, a plurality of single channel electrodes have an interface with cell matter and thus allow smaller devices to be used without sacrificing effectiveness. Because the subdermal tissue conducts electrical signals, despite the small size of the devices and the distance from the nerve, the small electrodes can provide sufficient signal to stimulate neurons.

Die US-Veröffentlichung 20060206162 von Wahlstrand u. a. 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. Allerdings enthält diese Vorrichtung innerhalb des Gehäuses eine Batterie und ist immer noch recht groß.The US publication 20060206162 Wahlstrand et al. also describes a device that is capable of transcutaneous stimulation with an array of electrodes attached to the skin surface at the back of the neck. However, this device contains a battery within the housing and is still quite large.

VeriChip® ist der erste von der FDA zugelassene in den Menschen implantierbare RFID-Mikrochip. 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. 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. Die Daten werden nicht verschlüsselt, was schwere Privatsphärebedenken verursacht, und es gibt gewisse Hinweise darauf, dass die Vorrichtungen bei Mäusen Krebs verursachen können.VeriChip ® is the first FDA-approved human-implantable RFID microchip. The device, about twice the length of a grain of rice, is encapsulated in glass (to seal the internal components to the body) and is implanted over the area of the triceps on a person's right arm. When sampled at the correct frequency, the VeriChip ® answers with a unique sixteen-digit number that can correlate the user with information stored in a database for identification purposes, medical record access, and other purposes. The data is not encrypted, which causes serious privacy concerns, and there is some evidence that the devices can cause cancer in mice.

Die klinische Funktion einer elektronischen Vorrichtung wie etwa eines Mikrotransponders, von Herzschrittmacherzuleitungen, von Neurostimulationszuleitungen oder von anderen elektrischen Zuleitungen hängt davon ab, dass die Vorrichtung einen engen anatomischen Kontakt mit dem Zielgewebe (üblicherweise Nerven- oder Muskelgewebe) aufrechterhalten kann. Alle in den Körper implantierten Fremdsubstanzen unterliegen einer Fremdkörperreaktion von den umgebenden Wirtsgeweben. Der Körper erkennt das Implantat als fremd, was eine Entzündungsreaktion auslöst, worauf die Kapselung des Implantats mit Faserbindegewebe (oder Gliagewebe – Gliose genannt – wenn in dem Zentralnervensystem) folgt. Aus der Verletzung an den anatomischen Strukturen und an dem Gewebe, die das Implantat umgeben, während der Implantation der Vorrichtung kann sich ebenfalls eine Vernarbung (Fibrose oder Gliose) ergeben. Schließlich kann nach einer erfolgreichen Implantation eine Faserkapselung der Vorrichtung auftreten, falls die Vorrichtung manipuliert wird (einige Patienten befingern ein subdermales/subkutanes Implantat ständig) oder durch die täglichen Aktivitäten des Patienten gereizt wird.The clinical function of an electronic device such as a micro-transponder, pacemaker leads, neurostimulation leads, or other electrical leads depends on the device being able to maintain close anatomical contact with the target tissue (usually nerve or muscle tissue). All foreign substances implanted in the body undergo a foreign body reaction from the surrounding host tissues. The body recognizes the implant as foreign, causing an inflammatory response followed by encapsulation of the implant with fibrous tissue (or glial tissue - called gliosis - if in the central nervous system). The injury to the anatomical structures and to the tissue surrounding the implant during implantation of the device may also result in scarring (fibrosis or gliosis). Finally, after successful implantation, fiber encapsulation of the device may occur if the device is manipulated (some patients are constantly fingering a subdermal / subcutaneous implant) or irritated by the patient's daily activities.

Wenn um die implantierte Vorrichtung eine Vernarbung auftritt, verschlechtern sich die elektrischen Charakteristiken der Elektrode-Gewebe-Grenzfläche und kann die Funktion der Vorrichtung auf klinisch signifikante Weise ausfallen. Zum Beispiel kann zusätzlicher elektrischer Strom von der Zuleitung erforderlich sein, um den zusätzlichen Widerstand, der durch die dazwischenliegende Narbe auferlegt wird, zu überwinden. Einer der beobachteten Fehler des VeriChip®-Entwurfs ist, dass er, da er mit dem umgebenden Gewebe integriert ist, erfordert, dass der Chirurg makellos gutes Fleisch chirurgisch entfernt.When scarring occurs around the implanted device, the electrical characteristics of the electrode-tissue interface degrade and the function of the device may fail clinically significant. For example, additional electrical power from the lead may be required to overcome the additional resistance imposed by the intervening scar. One of the observed error of VeriChip ® -Entwurfs is that it because it is integrated with the surrounding tissue, requires that the surgeon impeccably good meat surgically removed.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Es gibt Vorteile für die Verwendung noch kleinerer, zuverlässigerer drahtloser implantierbarer Vorrichtungen und/oder Verfahren, die so ausgelegt sind, dass sie Nerven- oder andere biologische Störungen behandeln und die oben erwähnten Nachteile ansprechen, was die leichte Implantation und Entfernung enthält.There are advantages to using even smaller, more reliable wireless implantable devices and / or methods that are designed to treat nerve or other biological disorders and address the above-mentioned disadvantages, including easy implantation and removal.

Eine Ausführungsform eines drahtlosen Mikrotransponders enthält eine Anordnung. Die Anordnung kann eine entfernbare verbundene Anordnung eingebetteter und verbundener Mikrotransponder umfassen, was die leichte Entfernung der Anordnung mit minimaler chirurgischer Invasion ermöglicht. Eine implantierbare Anordnung kann nach einer akuten Behandlung oder auch im Fall einer Störung oder Patientenparanoia leichter entfernt werden. Diese Erfindung kann eine einfachere Entfernung der tatsächlichen Mikrotransponder zulassen. In einigen Ausführungsformen kann der Entwurf eine Anordnung fest verbundener einzelner Mikrotransponder enthalten, sodass ein Chirurg eher auf die Anordnung als auf einzelne Mikrotransponder zugreifen und sie entfernen kann.An embodiment of a wireless microtransponder includes an assembly. The assembly may include a removably connected array of embedded and interconnected microtransponders, allowing for easy removal of the assembly with minimal surgical invasion. An implantable device can be more easily removed after acute treatment or even in the event of a disorder or patient paranoia. This invention may allow for easier removal of the actual microtransponder. In some In embodiments, the design may include an array of dedicated single microtransponders so that a surgeon may access and remove the assembly rather than individual microtransponders.

In verschiedenen Ausführungsformen schaffen die offenbarten Neuerungen einen oder mehrere wenigstens der folgenden Vorteile:

  • – Kleine Größe, die mehrere Stimuli innerhalb eines kleinen Bereichs zulässt.
  • – Leichtigkeit der Implantation, da die Anordnung die Implantation unter Verwendung einer Nadel zulässt.
  • – Leichtigkeit der Entfernung, da die feste Anordnung verbundener Mikrotransponder im Vergleich zu einzelnen Mikrotransponder leichter extrahiert werden kann.
  • – Verringerte invasive Eingriffe für Implantation und Entfernung.
In various embodiments, the disclosed innovations provide one or more of the following advantages:
  • - Small size that allows multiple stimuli within a small range.
  • Ease of implantation as the assembly permits implantation using a needle.
  • Ease of removal, since the fixed arrangement of connected microtransponders can be extracted more easily compared to individual microtransponders.
  • - Reduced invasive procedures for implantation and removal.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Die offenbarten Erfindungen werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, die wichtige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigt und die hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung integriert ist, wobei:The disclosed inventions will be described with reference to the accompanying drawings, which illustrate important exemplary embodiments of the invention and which are hereby incorporated by reference into the description, wherein:

1 ein Funktionsschema eines vollständigen Mikrotransponders zum Abtasten und/oder Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. 1 Figure 3 is a functional diagram of a complete microtransponder for sensing and / or stimulating nerve activity in accordance with the present innovations.

2 eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrospule ist, die in der Konstruktion einer Mikrotransponderplattform zum Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen verwendet wird. 2 is an illustration of a laminar spiral microcoil used in the construction of a microtransponder platform for stimulating nerve activity in accordance with the present innovations.

3 eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrospule ist, die in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen auf einem Substrat galvanisch beschichtet worden ist. 3 FIG. 4 is an illustration of a laminar spiral microcoil that has been electroplated on a substrate in accordance with the present innovations.

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. 4 an illustration of a circuit diagram for a wireless microtransponder, which is designed for the independent self-triggering operation (asynchronous stimulation), in accordance with the present innovations.

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. 5 provides several graphs summarizing how the stimulus rate, the stimulus current peak amplitude and the stimulus pulse duration of a wireless microtransponder vary under different device settings and input conditions of external RF power in accordance with the present innovations.

6 eine Veranschaulichung eines Stromlaufplans für einen drahtlosen Mikrotransponder mit einem Demodulator für ein externes Auslösesignal zum Synchronisieren der gelieferten Stimuli mit einer Mehrzahl weiterer drahtloser Mikrotransponder in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. 6 an illustration of a circuit diagram for a wireless microtransponder with an external trigger signal demodulator for synchronizing the delivered stimuli with a plurality of other wireless microtransponder in accordance with the present innovations.

7 ein Diagramm ist, das die Demodulation eines Auslösesignals einer externen Unterbrechung durch Differentialfilterung in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen veranschaulicht. 7 Fig. 4 is a diagram illustrating the demodulation of a differential interrupt trigger signal in accordance with the present innovations.

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. 8th provides several graphs summarizing the results of tests of a wireless microtransponder (with a demodulator element for triggering an external interruption) under various device settings and conditions of the strength of the external RF power in accordance with the present innovations.

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. 9A an illustration of a deployment of multiple wireless microtransponders distributed throughout subcutaneous vascular beds and nerve terminalis fields in accordance with the present innovations.

9B eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um eine Kopplung mit tiefen Mikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. 9B an illustration of using wireless microtransponders to enable coupling with deep microtransponder implants is in accordance with the present innovations.

9C eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um die Kopplung mit tiefen Nervenmikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. 9C an illustration of using wireless microtransponders to enable coupling with deep nerve microtransponder implants is in accordance with the present innovations.

10 eine Veranschaulichung ist, wie drahtlose Mikrotransponder unter Verwendung einer abgeschrägten rechteckigen Nadel für die subkutane Injektion in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen eingesetzt werden können. 10 an illustration is how wireless micro-transponders can be employed using a beveled rectangular hypodermic needle in accordance with the present innovations.

10A eine Veranschaulichung der vorliegenden Neuerung für den Einsatz verbundener Mikrotransponder ist, die unter Verwendung einer abgeschrägten rechteckigen Nadel für die subkutane Injektion eingesetzt werden. 10A Figure 5 is an illustration of the present innovation for the use of connected microtransponders that are used for subcutaneous injection using a beveled rectangular needle.

11 eine Veranschaulichung einer Herstellungsfolge für drahtlose Mikrotransponder vom Spiraltyp in Übereinstimmung mit den vorliegenden Neuerungen ist. 11 Figure 11 is an illustration of a manufacturing sequence for helical type wireless microtransponders in accordance with the present innovations.

12A eine perspektivische Ansicht der Grundausführungsform einer Anordnung zeigt. 12A a perspective view of the basic embodiment of an arrangement shows.

12B eine Seitenansicht der Grundausführungsform einer Anordnung zeigt. 12B a side view of the basic embodiment of an arrangement shows.

12C eine Draufsicht der Grundausführungsform einer Anordnung zeigt. 12C a plan view of the basic embodiment of an arrangement shows.

13A eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zeigt, die durch Fenster in der Anordnung freiliegende Elektroden umfasst. 13A shows a perspective view of an arrangement comprising electrodes exposed by windows in the array.

13B eine Seitenansicht einer Anordnung zeigt, die durch Fenster in der Anordnung freiliegende Elektroden umfasst. 13B Fig. 10 shows a side view of an arrangement comprising electrodes exposed by windows in the array.

13C eine Draufsicht einer Anordnung zeigt, die durch Fenster in der Anordnung freiliegende Elektroden umfasst. 13C shows a top view of an arrangement comprising electrodes exposed by windows in the array.

14A eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zeigt, die einen ionendurchlässigen Streifen umfasst. 14A shows a perspective view of an arrangement comprising an ion-permeable strip.

14B eine Seitenansicht einer Anordnung zeigt, die einen ionendurchlässigen Streifen umfasst. 14B a side view of an arrangement comprising an ion-permeable strip.

14C eine Draufsicht einer Anordnung zeigt, die einen ionendurchlässigen Streifen umfasst. 14C shows a plan view of an arrangement comprising an ion-permeable strip.

15A eine perspektivische Ansicht einer geschlitzten Anordnung zeigt. 15A a perspective view of a slotted arrangement shows.

15B eine Seitenansicht der geschlitzten Anordnung zeigt. 15B a side view of the slotted arrangement shows.

15C eine Draufsicht der geschlitzten Anordnung zeigt. 15C a top view of the slotted arrangement shows.

16A eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zeigt, die von einer Hüllmatrix umgeben ist. 16A shows a perspective view of an arrangement which is surrounded by an enveloping matrix.

16B eine Seitenansicht einer Anordnung zeigt, die von einer Hüllmatrix umgeben ist. 16B shows a side view of an arrangement surrounded by a shell matrix.

16C eine Draufsicht einer Anordnung zeigt, die von einer Hüllmatrix umgeben ist. 16C shows a plan view of an arrangement which is surrounded by an envelope matrix.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVERZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

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).

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. 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. Der Mikrotransponderentwurf beruht auf Hochfrequenzidentifizierungsvorrichtungen (RFIDs) mit drahtloser Technologie.Various embodiments of the present invention are directed to the miniaturization of minimally invasive wireless micro-implants, called "microtransponders," which may be small enough to allow numerous independent microtransponders to be implanted under a square inch of skin to sample a variety of biological signals To stimulate variety of tissue reactions. The microtransponders can operate without implanted batteries or wires by receiving electromagnetic power from flexible coils placed on the surface of the overlying skin. The microtransponder design relies on radio frequency identification (RFID) devices with wireless technology.

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. Die Mikrotransponder enthalten miniaturisierte Mikrospulen, die unter Nutzung neuer Herstellungsverfahren gebildet werden, und weisen vereinfachte Schaltungsentwürfe auf, die die Gesamtgröße der Mikrotransponder minimieren. Die mit dieser drahtlosen Mikrotranspondertechnologie ermöglichte beispiellose Miniaturisierung minimalinvasiver biomedizinischer Implantate würden 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, ermöglichen.The present application discloses new approaches to methods and apparatus for providing minimally invasive wireless microtransponders that can be subcutaneously implanted and configured to sense a set of biological signals and / or to stimulate a variety of tissue responses. The microtransponders contain miniaturized micro-coils that are formed using new manufacturing techniques, and have simplified circuit designs that minimize the overall size of the microtransponders. The unprecedented miniaturization of minimally invasive biomedical implants, made possible with this wireless microtransponder technology, would allow new forms of distributed stimulation or high resolution scanning using micro-implants that are so small that implant densities of 100 per square inch of skin are possible.

Die Einfachheit der Mikrotransponder ermöglicht äußerste Miniaturisierung und lässt zu, dass viele Mikrotransponder, üblicherweise durch verhältnismäßig nichtinvasive Injektionstechniken, in einen gegebenen Bereich implantiert werden. 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. Es sind viele biologisch kompatible Materialien und Beschichtungen wie etwa Gold, Platin, SU-8, Teflon®, Polyglycerine oder hydrophile Polymere wie etwa Polyethylenglycol (PEG) bekannt. Außerdem können viele Materialien biologisch kompatibel gemacht werden, indem die Oberfläche passiviert wird, um sie reaktionslos zu machen. In einigen Ausführungsformen kann der Mikrotransponder eine wanderungshemmende Beschichtung wie etwa ein poröses Polypropylenpolymer enthalten, um eine Wanderung von der Implantationsstelle weg zu verhindern. Allerdings zeigen Experimente bisher, dass die unbeschichteten Vorrichtungen nicht wandern. 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.The simplicity of the microtransponder allows for extreme miniaturization and allows many micro-transponders to be implanted in a given area, usually by relatively non-invasive injection techniques. The micro-transponder are biologically compatible, thus avoiding the necessity of sealing the devices (as with the VeriChip ®) and further contribute to a small size. Many biocompatible materials and coatings such as gold, platinum, SU-8, Teflon® , polyglycerols or hydrophilic polymers such as polyethylene glycol (PEG) are known. In addition, many materials can be biocompatible by passivating the surface to render it inert. In some embodiments, the microtransponder may include a migration-inhibiting coating, such as a porous polypropylene polymer, to prevent migration away from the site of implantation. However, experiments so far show that the uncoated devices do not migrate. These small devices float independently in the tissue and only move as the tissue moves, thus minimizing tissue rejection and encapsulation and maximizing longevity and effectiveness.

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). 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. Wireless RFID technology involves near-field magnetic coupling between two simple coils that are tuned to resonate at the same frequency (or have a harmonic that matches one harmonic or the fundamental frequency of the other coil). Throughout this document, references to tuning two coils to the same frequency include adjusting the frequencies of the coils at the fundamental and / or harmonic frequencies.

Elektromagnetische Hochfrequenzleistung (HF-Leistung), die an eine dieser Spulen angelegt wird, erzeugt in dem Raum um diese Leistungsspule ein Feld. In irgendeiner fernen Spule, die innerhalb dieses Leistungsfelds platziert ist, kann fern elektrische Leistung induziert werden, solange die ferne Spule richtig abgestimmt ist, sodass sie mit derselben Frequenz wie die Leistungsspule in Resonanz ist.Electromagnetic radio frequency (RF) power applied to one of these coils creates a field in the space around that power coil. In any remote coil placed within this power field, electrical power can be remotely induced as long as the remote coil is properly tuned to resonate at the same frequency as the power coil.

In dem Mikrotransponder kann eine miniaturisierte spiralförmige Mikrospule verwendet werden, die für die Nahfeldinduktion optimiert ist. Die Mikrospule enthält ein nicht leitendes Substrat, eine leitende Spule und eine Photoresistschicht, die über der leitenden Spule strukturiert ist, wobei die Mikrospule auf dem nicht leitenden Substrat galvanisch beschichtet ist. Die Mikrospule kann sowohl zum Empfangen als auch zum Senden drahtloser Signale wie etwa eines drahtlosen Leistungs- oder drahtlosen Datensignals verwendet werden.In the microtransponder, a miniaturized helical micro-coil optimized for near-field induction can be used. The microcoil includes a nonconductive substrate, a conductive coil, and a photoresist layer patterned over the conductive coil, the microcoil being electroplated on the nonconductive substrate. The microcoil can be used to both receive and transmit wireless signals, such as a wireless power or wireless data signal.

Leistung kann unter Verwendung der Nahfeldkopplung extern geliefert werden, um über einen PDA-artigen programmierbaren Controller, der zulässt, dass der Nutzer die elektrischen Parameter nach Bedarf für eine gegebene physiologische Bedingung steuert, eine Elektrostimulation zu liefern. Nahfeldkopplung bedeutet, dass der externe Treiber nahe bei dem Mikrotransponder (z. B. etwa 1 cm entfernt) sein muss, wobei aber durch Hinzufügen von Spulen oder Erhöhen der Größe (bis zu einem gewissen Punkt) eine erhöhte Entfernung erzielt werden kann. Schutz vor Störung mit anderen externen HF-Quellen wird teilweise durch die kurze Entfernung zwischen der Leistungsquelle und dem Mikrotransponder erzielt, wobei aber die Verwendung einer ausgewählten Frequenz und einer verschlüsselten Verbindung zwischen dem externen und dem internen System die Möglichkeit der Implantataktivierung durch fremde HF-Quellen weiter verringert.Power may be externally supplied using near-field coupling to provide electrical stimulation via a PDA-like programmable controller that allows the user to control the electrical parameters as needed for a given physiological condition. Near field coupling means that the external driver needs to be close to the micro-transponder (eg, about 1 cm away), but by adding coils or increasing the size (to some point), increased distance can be achieved. Protection against interference with other external RF sources is achieved in part by the short distance between the power source and the microtransponder, but the use of a selected frequency and an encrypted connection between the external and internal system allows implant activation by external RF sources further reduced.

Ein selbstauslösender drahtloser Mikrotransponder kann verwendet werden, um eine asynchrone Elektrostimulation bereitzustellen. Der Mikrotransponder dieser Ausführungsform enthält ein Resonatorelement, ein Gleichrichterelement, ein Stimulusspannungselement, ein Stimulusentladeelement und eine leitende Elektrode. Der Mikrotransponder ist so konfiguriert, dass er einen elektrischen Stimulus mit einer Wiederholungsrate, die durch die Stärke des extern angelegten HF-Leistungsfelds gesteuert wird, entlädt.A self-triggering wireless microtransponder can be used to provide asynchronous electrical stimulation. The microtransponder of this embodiment includes a resonator element, a rectifier element, a stimulus voltage element, a stimulus discharge element and a conductive electrode. The micro-transponder is configured to discharge an electrical stimulus at a repetition rate controlled by the strength of the externally applied RF power field.

Ein drahtloser Mikrotransponder mit einem Demodulatorelement für ein äußeres Auslösesignal kann zur Bereitstellung einer synchronisierten Elektrostimulation verwendet werden. Der Mikrotransponder dieser Ausführungsform enthält ein Resonatorelement, ein Gleichrichterelement, ein Demodulatorelement für einen externen Auslöseimpuls, ein Stimuluszeitgeberelement, ein Stimulustreiberelement und eine leitende Elektrode. Das Demodulatorelement für den externen Auslöseimpuls ist zum Empfangen eines Auslösesignals von einem externen Hochfrequenzleistungsfeld (HF-Leistungsfeld) konfiguriert. Das Stimulustreiberelement ist zum Entladen eines elektrischen Stimulus, wenn das Demodulatorelement für den externen Auslöseimpuls das Auslösesignal empfängt, konfiguriert.A wireless microtransponder with an external trigger signal demodulator element may be used to provide synchronized electrical stimulation. The microtransponder of this embodiment includes a resonator element, a rectifier element, an external trigger pulse demodulator element, a stimulus timer element, a stimulus driver element, and a conductive electrode. The external trigger pulse demodulator element is configured to receive a trigger signal from an external high frequency power field (RF power field). The stimulus driver element is configured to discharge an electrical stimulus when the external trip pulse demodulator element receives the trigger signal.

1 ist ein Funktionsschema eines vollständigen Mikrotransponders zum Abtasten und/oder Stimulieren der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Die Schaltung ist für die abhängige Auslöseoperation (synchrone Stimulation) ausgelegt. Die Schaltung 10 enthält elektrische Bauelemente, die als elektrische Schnittstelle mit Neuronen peripherer Nerven ausgelegt sind. Ferner enthält die Schaltung 10 elektrische Bauelemente, die ermöglichen, dass der Mikrotransponder mit gegenüber dem Mikrotransponder externen Systemen in drahtlose Wechselwirkung tritt. Diese Systeme können andere in den Körper implantierte Transponder oder externe Spulen und/oder einen Empfänger enthalten. Die drahtlosen Fähigkeiten der Schaltung 10 ermöglichen die Lieferung elektrischer Signale zu und/oder von den peripheren Nerven. Diese enthalten elektrische Signale, die Nervenspitzensignale und/oder zum Stimulieren überall in dem subkutanen Gewebe verteilter peripherer Nerven konfigurierte Signale angeben. 1 Figure 4 is a functional schematic of a complete microtransponder for sensing and / or stimulating nerve activity in accordance with one embodiment. The circuit is designed for the dependent tripping operation (synchronous pacing). The circuit 10 contains electrical components that are designed as an electrical interface with neurons of peripheral nerves. Furthermore, the circuit contains 10 electrical components that allow the microtransponder to interact wirelessly with systems external to the microtransponder. These systems may include other body-implanted transponders or external coils and / or a receiver. The wireless capabilities of the circuit 10 allow the delivery of electrical signals to and / or from the peripheral nerves. These include electrical signals indicative of nerve tip signals and / or signals configured to stimulate peripheral nerves distributed throughout the subcutaneous tissue.

Dementsprechend enthält die Schaltung 10 die um eine Mittelachse 12 gewickelte Mikrospule 22. Die Mikrospule 22 ist zu einem Kondensator 11 und über einen Schalter 15 zu einem HF-Identitätsmodulator 17 parallelgeschaltet. Der HF-Identitätsmodulator 17 ist mit einem HF-Identitäts und HF-Auslöseimpulsdemodulator 13 gekoppelt, der wiederum mit einem Gleichrichter 14 gekoppelt ist. Der Gleichrichter 14 ist mit einem Spitzensensorauslöser 16 und mit einem Stimulustreiber 20 gekoppelt. Der Gleichrichter 14 und der Spitzensensor 16 sind beide zu einem Kondensator 18 parallelgeschaltet. Außerdem ist der Spitzensensor 16 mit einer Nervenspitzenelektrode 19 gekoppelt und verbindet dadurch elektrisch den Spitzensensor 16 mit Nervenleitungsgewebe (Neuronen). Ähnlich verbindet die Nervenstimuluselektrode 21 den Stimulustreiber 20 mit Nervenleitungsgewebe (Axonen). Der Spitzensensor 16 besteht aus einem oder aus mehreren Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET). Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen wird, kann der JFET Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) enthalten.Accordingly, the circuit contains 10 around a central axis 12 wound microcoil 22 , The microcoil 22 is to a capacitor 11 and a switch 15 to an RF identity modulator 17 connected in parallel. The HF identity modulator 17 is with an RF identity and RF trigger pulse demodulator 13 coupled, in turn, with a rectifier 14 is coupled. The rectifier 14 is with a tip sensor trigger 16 and with a stimulus driver 20 coupled. The rectifier 14 and the top sensor 16 Both are a capacitor 18 connected in parallel. Besides, the top sensor is 16 with a nerve tip electrode 19 coupled and thereby electrically connects the tip sensor 16 with nerve conduction tissue (neurons). Similarly, the nerve stimulus electrode connects 21 the stimulus driver 20 with nerve conduction tissue (axons). The top sensor 16 consists of one or more junction field effect transistors (JFETs). As one of ordinary skill in the art will appreciate, the JFET may include metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs).

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. Ferner ist der Spitzensensor 16 mit dem HF-Identitätsmodulator 17 gekoppelt, der so ausgelegt ist, dass er ein ankommendes/HF-Trägersignal in Reaktion auf durch den Spitzensensor 16 erfasste Nervenspitzensignale moduliert. In einer Ausführungsform können die Nervenelektroden (d. h. die Nervenspitzenelektrode 19 und die Nervenstimuluselektrode 21), mit denen der Spitzensensor 16 bzw. der Stimulustreiber 20 verbunden ist, gebündelt und als Schnittstelle mit dem Nervenleitungsabschnitt (Axonenabschnitt) eines peripheren Nervs konfiguriert sein.The sensors, drivers, and other electronic components described in the present application can be fabricated using standard high integration (VLSI) techniques. Further, the tip sensor 16 with the RF identity modulator 17 which is adapted to receive an incoming / RF carrier signal in response to the tip sensor 16 recorded nerve spike signals modulated. In one embodiment, the nerve electrodes (ie, the nerve tip electrode 19 and the nerve stimulus electrode 21 ), with which the peak sensor 16 or the stimulus driver 20 is connected, bundled and configured as an interface with the nerve conduction portion (axon portion) of a peripheral nerve.

Eine wie durch 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. Selbstverständlich führt der Mikrotransponder diese Operationen aus, während er durch externe elektromagnetische HF-Signale mit Leistung versorgt wird. Die oben erwähnten Fähigkeiten werden durch die Tatsache erleichtert, dass Magnetfelder nicht leicht durch menschliches Gewebe gedämpft werden. Dies ermöglicht, dass die elektromagnetischen HF-Signale ausreichend in den menschlichen Körper eindringen, sodass Signale durch den Mikrotransponder empfangen und/oder gesendet werden können. Mit anderen Worten, die Mikrospule 22 ist für die magnetische Wechselwirkung mit dem HF-Feld, dessen Magnetfluss innerhalb des von der Mikrospule 22 umgebenden Raums schwankt, ausgelegt und konfiguriert. Da die Mikrospulen 22 Leiter sind, setzen sie die Schwankungen des Magnetflusses des externen HF-Felds in elektrische Wechselströme um, die innerhalb der Mikrospule 22 und der Schaltung 10 fließen. Der Wechselstrom wird z. B. in den Gleichrichter 14 geleitet, der den Wechselstrom in Gleichstrom umsetzt. Der Gleichstrom kann daraufhin zum Laden des Kondensators 18 verwendet werden, wodurch eine Potentialdifferenz über den JFET des Spitzensensors 16 erzeugt wird.A like through 1 As shown, the configuration of the above devices allows the microtransponder to operate as an autonomous wireless unit that can detect peak signals generated by peripheral nerves and relay those signals to external receivers for further processing. Of course, the microtransponder performs these operations while being powered by external RF electromagnetic signals. The abovementioned abilities are facilitated by the fact that magnetic fields are not easily attenuated by human tissue. This allows the RF electromagnetic signals to sufficiently penetrate the human body so that signals can be received and / or transmitted by the micro-transponder. In other words, the microcoil 22 is for magnetic interaction with the RF field whose magnetic flux is within that of the microcoil 22 surrounding space varies, designed and configured. Because the micro-coils 22 If they are conductors, they convert the fluctuations of the magnetic flux of the external RF field into alternating electrical currents that are inside the micro-coil 22 and the circuit 10 flow. The alternating current is z. B. in the rectifier 14 passed, which converts the alternating current into direct current. The DC power can then be used to charge the capacitor 18 be used, whereby a potential difference across the JFET of the tip sensor 16 is produced.

In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Gate des Spitzensensor-16-JFET über die Nervenspitzenelektrode 19 mit dem Nervenübertragungsgewebe (Neuronen) gekoppelt sein. Das Gate des Spitzensensor-16-JFET kann so gewählt sein, dass es eine Schwellenspannung aufweist, die innerhalb eines Spannungsbereichs jener durch die Nervenaxonen erzeugten Signale liegt. Auf diese Weise wird das Gate des Spitzensensors 16 während Spitzenphasen der Nervenaxonen offen, wodurch die Schaltung 10 schließt. Wenn die Schaltung 10 schließt, erzeugt das externe elektromagnetische HF-Feld eine LC-Antwort in der gekoppelten Induktionsspule 22 und dem Kondensator 18, die daraufhin mit dem externen elektromagnetischen HF-Feld in Resonanz gelangen, wobei ihre Resonanz an die Modulationsfrequenz des elektromagnetischen HF-Felds angepasst ist. Die LC-Charakteristik der Schaltung 10 sowie die Schwellenspannung des Gates des Spitzensensor-16-JFET können so gewählt werden, dass innerhalb der gekoppelten Mikrospule (d. h. der Induktionsspule) 22 und des Kondensators 18 eine eindeutige Modulation bestimmt wird, wodurch ein Identifikationssignal für den Mikrotransponder bereitgestellt wird. Dementsprechend stellt der Spitzensensor-16-JFET für den HF-Identitätsmodulator 17 ein eindeutiges Auslösesignal zum Erzeugen gewünschter HF-Signale bereit. 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.In an exemplary embodiment, a gate of the tip sensor 16 JFET across the nerve tip electrode 19 be coupled to the nerve transmission tissue (neurons). The gate of the tip sensor 16 JFET may be chosen to have a threshold voltage that is within a voltage range of those signals generated by the nerve axons. In this way, the gate of the tip sensor becomes 16 during peak phases of the nerve axons open, causing the circuit 10 closes. When the circuit 10 closes, the external RF electromagnetic field generates an LC response in the coupled induction coil 22 and the capacitor 18 which then resonate with the external RF electromagnetic field, with their resonance matched to the modulation frequency of the RF electromagnetic field. The LC characteristic of the circuit 10 and the threshold voltage of the gate of the tip sensor 16 JFETs can be chosen to be within the coupled microcoil (ie the induction coil) 22 and the capacitor 18 a unique modulation is determined, thereby providing an identification signal for the microtransponder. Accordingly, the tip sensor 16 JFET for the RF identity modulator 17 a unique trigger signal for generating desired RF signals ready. The identity signal may indicate the nature of the nerve activity in the vicinity of the microtransponder, as well as the location of nerve activity within the body as derived from the specified identified microtransponder position.

Es sollte gewürdigt werden, dass die HF-Fähigkeiten, wie oben in Bezug auf die Schaltung 10 diskutiert wurde, den Mikrotransponder zu einer passiven Vorrichtung machen können, die mit ankommenden HF-Trägersignalen reagiert. Das heißt, die Schaltung 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. Dabei entnimmt die Schaltung 10 Leistung aus einer Hochfrequenz-Trägerwelle (HF-Trägerwelle), um die elektrischen Bauelemente, die die Schaltung 10 bilden, mit Leistung zu versorgen.It should be appreciated that the RF capabilities, as above in terms of the circuit 10 has been discussed, can make the microtransponder a passive device that responds to incoming RF carrier signals. That is, the circuit 10 does not actively emit any signals but rather reflects and / or scatters the electromagnetic signals of the RF carrier wave to provide signals with a specific modulation. The circuit picks up 10 Power from a high-frequency carrier wave (RF carrier wave) to the electrical components that make up the circuit 10 to provide power.

Obgleich die in 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 10 des Mikrotransponders Bauelemente zum Stimulieren der peripheren Nerven unter Verwendung der externen HF-Signale enthalten. Zum Beispiel können die durch die Mikrospule 22 empfangenen HF-Signale über den HF-Identitäts und HF-Auslöseimpulsdemodulator 13 in elektrische Signale umgesetzt werden, um ausreichend Strom und Spannung für die Stimulation der peripheren Nerven bereitzustellen. Somit leitet der HF-Identitäts und HF-Auslöseimpulsdemodulator 13 Leistung von einem HF-Trägersignal ab, um den Stimulustreiber 20 mit Leistung zu versorgen, der elektrische Signale liefert, die für die Stimulation von Nervenleitungsgewebe (Axonen) geeignet sind. Dies kann verwendet werden, um Nerven zu behandeln, die beschädigt sind oder die auf andere Weise physiologisch mangelhaft sind. Wegen des Wesens des Identifikationssignals kann ein Mikrotransponder wahlweise aktiviert werden, um eine Elektrostimulation bereitzustellen.Although the in 1 can be used to receive signals from the micro-transponder in response to peak signals generated by peripheral nerves, other components of the circuit 10 of the microtransponder include components for stimulating the peripheral nerves using the external RF signals. For example, those through the microcoil 22 received RF signals via the RF identity and RF tripping pulse demodulator 13 be converted into electrical signals to provide sufficient current and voltage for the stimulation of the peripheral nerves. Thus, the RF identity and RF trigger pulse demodulator conducts 13 Power off from an RF carrier signal to the stimulus driver 20 With Supplying power that provides electrical signals suitable for the stimulation of nerve conduction tissue (axons). This can be used to treat nerves that are damaged or otherwise physiologically deficient. Because of the nature of the identification signal, a microtransponder can be selectively activated to provide electrostimulation.

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. Tatsächlich können Mikrospulenentwürfe mit einem Durchmesser von weniger als 1 Millimeter und nur einige Mikrometer dick ausreichend drahtlose Leistung bereitstellen, um die die komplexen integrierten Schaltungen, die viel kleiner als diese Spulen sein können, zu betreiben. 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. Diese Größen- und Leistungsvorteile ermöglichen es, zu dem kleinsten Transponder verhältnismäßig komplexe Digitalelektronik hinzuzufügen.Of course, in certain embodiments, the minimum size for the microtransponders may be limited by the size of the micro-inductor responsible for power induction, and secondly by the size of the capacitors necessary to tune the power storage and timing. In fact, micro-coil designs with a diameter of less than 1 millimeter and only a few microns thick can provide sufficient wireless power to drive the complex integrated circuits, which can be much smaller than these coils. The combination of the sophisticated functionality of microelectronic chips with the wireless performance of these microcoils produces the smallest possible minimally invasive tiny patches as small as ~ 0.1 mm thick and ~ 1 mm wide. These economies of scale and performance make it possible to add relatively complex digital electronics to the smallest transponder.

2 ist eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrofolien-Leistungsschaltung, die in der Konstruktion einer Mikrotransponderplattform zur Stimulation der Nervenaktivität in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet wird. Wie hier gezeigt ist, enthält der Mikrotransponder eine Laminarspiralmikrospule (LT) 202, die mit einem Kondensator (CT) 204 gekoppelt ist, der wiederum mit einem Mikroelektronikchip 206 gekoppelt ist. Der Mikroelektronikchip 206 enthält ein Leistungskondensatorelement 208, das mit einem Kondensatorelement (CDUR-Element) 210 gekoppelt ist, das wiederum mit einem Nervenstimulationschipelement 212 gekoppelt ist. 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 (LT) 202, des Kondensators (CT) 204 und des Mikroelektronikchips 206 nicht mehr als 100 μm. 2 Figure 4 is an illustration of a laminar spiral microfilm power circuit used in the construction of a microtransponder platform for stimulating nerve activity in accordance with one embodiment. As shown here, the microtransponder contains a laminar spiral microcoil (L T ) 202 that with a capacitor (C T ) 204 coupled, in turn, with a microelectronics chip 206 is coupled. The microelectronics chip 206 includes a power capacitor element 208 that with a capacitor element (C DUR element) 210 coupled, in turn, with a nerve stimulation chip element 212 is coupled. In an exemplary embodiment of the microtransponder platform, the microcoil is not more than 500 μm long by 500 μm wide and is the combined thickness of the laminar spiral microcoil (L T ). 202 , of the capacitor (C T ) 204 and the microelectronic chip 206 not more than 100 μm.

3 ist eine Veranschaulichung einer Laminarspiralmikrospule, die auf einem Substrat galvanisch beschichtet ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, sind anfangs Stromleitungen 302 in einem engen Spiralmuster auf einem nicht reagierenden Substrat (z. B. Glas, Silicium usw.) galvanisch beschichtet. In einer Ausführungsform kann die Laminarspiralmikrospule Stromleitungen 302 enthalten, die etwa 10 μm breit sind, wobei der Abstand 304 zwischen den Stromleitungen auf etwa 10 μm eingestellt ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Laminarspiralmikrospule Stromleitungen 302 enthalten, die etwa 20 μm breit sind, wobei der Abstand 304 zwischen den Stromleitungen 302 auf etwa 20 μm eingestellt ist. Allerdings können die Breiten der Stromleitung 302 und der Leiterabstand 304 zwischen ihnen selbstverständlich auf irgendeinen Wert eingestellt sein, solange die resultierende Mikrospule für die gewünschte Anwendung den gewünschten induzierten Strom erzeugen kann. 3 FIG. 10 is an illustration of a laminar spiral microcoil electroplated on a substrate in accordance with an embodiment. FIG. As shown in the drawing, power lines are initially 302 electroplated in a tight spiral pattern on an unreactive substrate (eg, glass, silicon, etc.). In one embodiment, the laminar spiral micro-coil may be power lines 302 included, which are about 10 microns wide, with the distance 304 between the power lines is set to about 10 microns. In a further embodiment, the laminar spiral micro-coil can power lines 302 included, which are about 20 microns wide, with the distance 304 between the power lines 302 is set to about 20 microns. However, the widths of the power line 302 and the conductor distance 304 of course, they should be set to any value as long as the resulting microcoil can produce the desired induced current for the desired application.

Eine Platin-Iridium-Legierung ist das bevorzugte Galvanisiermaterial zum Bilden der Stromleitungen 302. Weitere akzeptable Leiter, die zum Bilden der Stromleitungen 302 genutzt werden können, sind Gold oder Platin.A platinum-iridium alloy is the preferred plating material for forming the power lines 302 , Other acceptable conductors used to form the power lines 302 can be used are gold or platinum.

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. 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. Somit umfasst die Schicht auf Polymergrundlage üblicherweise einen Kunststoff SU-8 oder eines äquivalenten Typs mit einer Dicke von näherungsweise 30 μm.In certain embodiments, when the spiral microcoil has been electroplated on the substrate, a polymer based layer is spin coated on the microcoils to provide a protective layer against corrosion and disintegration after implantation. Long-term studies on animals with SU-8 implants have demonstrated the biocompatibility of the plastic SU-8 by demonstrating that these SU-8 implants remained functional for the duration of these studies, with no evidence of tissue reaction or material degradation. Thus, the polymer-based layer usually comprises a plastic SU-8 or an equivalent type having a thickness of approximately 30 μm.

4 ist eine Veranschaulichung eines Stromlaufplans für einen drahtlosen Mikrotransponder, der für einen unabhängigen Selbstauslösebetrieb (asynchrone Stimulation) ausgelegt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie der Stromlaufplan zeigt, enthält der selbstauslösende Mikrotransponder ein Resonatorelement 404 (d. h. ”Parallelschwingkreis”), ein Gleichrichterelement 406, ein Stimulusspannungselement 408, ein Stimulusentladeelement 410 und eine oder mehrere Elektroden 412. Das Resonatorelement 404 enthält ein Spulenbauelement (LT-Bauelement) 403, das mit einem Kondensatorbauelement (CT-Bauelement) 407 gekoppelt ist. Das Resonatorelement 404 ist so konfiguriert, dass es mit einer genauen Frequenz, die von den Werten dieser beiden Bauelemente (d. h. des Spulenbauelements 403 und des Kondensatorbauelements 407) abhängt, wie in Gleichung 1 beschrieben oszilliert: Fres = I/(2π√LC) 4 13 is an illustration of a circuit diagram for a wireless microtransponder configured for independent self-timer operation (asynchronous pacing), in accordance with one embodiment. As the circuit diagram shows, the self-triggering microtransponder contains a resonator element 404 (ie "parallel resonant circuit"), a rectifier element 406 , a stimulus voltage element 408 , a stimulus discharge element 410 and one or more electrodes 412 , The resonator element 404 contains a coil component (L T component) 403 provided with a capacitor component (C T component) 407 is coupled. The resonator element 404 is configured to operate at a precise frequency, which depends on the values of these two components (ie the coil component 403 and the capacitor device 407 ), as described in Equation 1: F res = I / (2π√LC)

Das Resonatorelement 404 ist mit dem Gleichrichterelement 406 gekoppelt, das wiederum mit dem Stimulusspannungselement 408 und mit dem Stimulusentladeelement 410 gekoppelt ist. Das Gleichrichterelement 406 und das Stimulusspannungselement 408 sind beide zu einem Kondensator 411 parallelgeschaltet. Außerdem ist das Stimulusentladeelement 410 mit Elektroden 412 gekoppelt, wodurch das Stimulusentladeelement 410 mit Nervenleitungsgewebe (Axonen) elektrisch verbunden ist. Es sollte gewürdigt werden, dass in bestimmten Ausführungsformen unmittelbar nach dem Gleichrichterelement 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 404 hinaus erzeugten Grenzwerte zu erhöhen. Diese Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen LC-Bauelemente, die zu kleine Spannungen (< 0,5 V) erzeugen können, eine Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen. Beispiele hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen, die Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert verwenden. Allerdings kann in dieser Kapazität selbstverständlich irgendein Typ einer herkömmlichen hocheffizienten Spannungserhöhungsschaltung genutzt werden, solange sie die Für die bestimmte Anwendung des Mikrotransponders erforderliche Spannung erzeugen kann.The resonator element 404 is with the rectifier element 406 coupled, in turn, with the stimulus voltage element 408 and with the stimulus discharge element 410 is coupled. The Rectifier element 406 and the stimulus voltage element 408 Both are a capacitor 411 connected in parallel. In addition, the stimulus is unloading element 410 with electrodes 412 coupled, causing the stimulus discharge element 410 is electrically connected to nerve conduction tissue (axons). It should be appreciated that in certain embodiments immediately after the rectifier element 406 a voltage boosting device (not shown) may be included to provide the supply voltage available for stimulation and for operation of the integrated electronics beyond that provided by the miniaturized LC 'parallel' resonant circuit 404 in addition to increase limit values. This voltage booster circuit can enable electro-stimulation and other microtransponder operations using the smallest possible LC devices that can generate too low voltages (<0.5V). Examples of high efficiency booster circuits include charge pumps and switch booster circuits using low threshold Schottky diodes. However, any type of conventional high efficiency voltage booster circuit may, of course, be used in this capacity as long as it can produce the voltage required for the particular application of the microtransponder.

In dieser Schaltungskonfiguration kann der selbstauslösende Mikrotransponder einen bistabilen Siliciumschalter 416 nutzen, um zwischen der Ladephase, die auf dem Stimuluskondensator 411 eine Ladung aufbaut, und der Entladephase, die durch Schließen des Zustands des Schalters 416 zum Entladen des Kondensators 411 über die Stimuluselektroden 412 ausgelöst werden kann, wenn die Ladung die gewünschte Stimulationsspannung erreicht, zu oszillieren. Zum Regulieren der Stimulusfrequenz durch Begrenzen der Laderate wird ein einzelner Widerstand 413 verwendet. Die Durchbruchspannung einer einzelnen Zenerdiode 405 ist so konfiguriert, dass sie durch Entladen des Stroms und Auslösen des Schließens des Schalters 416, was den Kondensators 411 auf die Elektroden 412 (Gold oder Platin-Iridium-Legierung) entlädt, wenn sie die Stimulationsspannung erreicht, die gewünschte Stimulusspannung einstellt. 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. Für einige Anwendungen bleibt Gold ein realisierbares Elektrodenmaterial, wobei aber für Langzeit-Daueranwendungen eine Platin-Iridium-Legierung als die bevorzugte Ausführungsform angesehen wird. Platin ist ein weiteres akzeptables Elektrodenmaterial.In this circuit configuration, the self-triggering microtransponder can be a bistable silicon switch 416 Use it to switch between the charging phase on the stimulus capacitor 411 builds up a charge, and the discharge phase, by closing the state of the switch 416 for discharging the capacitor 411 via the stimulus electrodes 412 can be triggered when the charge reaches the desired stimulation voltage to oscillate. To regulate the stimulus frequency by limiting the charge rate becomes a single resistor 413 used. The breakdown voltage of a single Zener diode 405 is configured to by discharging the current and triggering the closing of the switch 416 what the capacitor 411 on the electrodes 412 (Gold or platinum-iridium alloy) discharges the desired stimulus voltage when it reaches the stimulation voltage. Although initial gold was considered to be the preferred electrode material, it was recognized that gold salt deposits could form during long-term implantation and form a microbattery that interferes with the stimulus signal. For some applications, gold remains a viable electrode material, but platinum-iridium alloy is considered to be the preferred embodiment for long-term long-term use. Platinum is another acceptable electrode material.

Die Stimulusspitzenamplitude und -dauer sind unabhängig von der angelegten HF-Leistungsstärke weitgehend durch den effektiven Gewebewiderstand (z. B. Haut 414, Muskel, Fett usw.) bestimmt. Allerdings kann das Erhöhen der HF-Leistung die Stimulationsfrequenz erhöhen, indem die zum Aufladen auf die Stimulusspannung erforderliche Zeit verringert wird.The stimulus peak amplitude and duration are largely independent of the applied RF power level by the effective tissue resistance (eg, skin 414 , Muscle, fat, etc.). However, increasing the RF power may increase the pacing rate by reducing the time required to charge to the stimulus voltage.

Der selbstauslösende Mikrotransponder arbeitet ohne Taktsignale von der HF-Leistungsquelle (HF-Leistungsspule) 402 und ”löst” die wiederholte Stimulation unabhängig ”selbst aus”. Im Ergebnis ist die durch eine Mehrzahl solcher selbstauslösender Mikrotransponder erzeugte Stimulation in Abhängigkeit von der durch jede Transponderschaltung 404 induzierten effektiven Transponderspannung von einem Stimulator zu einem anderen in Bezug auf die Phase asynchron und in Bezug auf die Frequenz etwas veränderlich. Obgleich sie für diese Technologie einzigartig ist, gibt es keinen Grund vorherzusagen, dass die verteilte asynchrone Stimulation weniger wirksam als die synchrone Stimulation wäre. 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.The self-triggering microtransponder operates without clock signals from the RF power source (RF power coil) 402 and independently "triggers" the repetitive stimulation "self". As a result, the stimulation generated by a plurality of such self-triggering microtransponders is dependent on that produced by each transponder circuit 404 induced effective transponder voltage from one stimulator to another in terms of phase asynchronous and slightly variable in frequency. Although unique to this technology, there is no reason to predict that distributed asynchronous pacing would be less effective than synchronous pacing. In fact, such asynchronous pacing is more likely to produce the nature of disordered "pins and needles" or "excited quivering" sensations of paresthesia associated with pacing methods that most effectively block pain signals.

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. In der ersten graphischen Darstellung 502 ist die externe HF-Leistungseingabe auf 5 mW eingestellt, was zu einer Stimulusfrequenz von 4 Hz führt. 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. Diese direkte Beziehung zwischen HF-Leistung und Stimulusfrequenz ist deutlich in der graphischen Darstellung 502 im Vergleich zur graphischen Darstellung 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. Allerdings sind dies selbstverständlich lediglich Beispiele dafür, wie sich die HF-Leistungseingabeeinstellungen auf die Stimulusfrequenz auswirken. 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. 5 16 shows several graphs illustrating how stimulus frequencies, stimulus current peak amplitudes, and wireless microtransponder stimulus durations vary according to various device settings and external RF power input conditions, in accordance with an embodiment. In the first graphic representation 502 the external RF power input is set to 5 mW, resulting in a stimulus frequency of 4 Hz. As previously discussed, the stimulus rate is a function of RF power since it directly affects the time taken to charge the stimulus voltage. This direct relationship between RF power and stimulus frequency is clear in the graph 502 in comparison to the graphic representation 504 see where the external RF power increases from 5 mW to 25 mW, resulting in a significant increase in the stimulus frequency from 4 Hz to 14 Hz. However, these are of course only examples of how the RF power input settings affect the stimulus frequency. In practice, the effects of the RF power input setting on the stimulus frequency may be increased or decreased depending on the particular application (eg, depth of implantation, proximity of interfering body structures such as bones, organs, etc.) and device settings.

Während die HF-Stärke die Stimulusfrequenz steuert, wird die Stimulusspannung üblicherweise durch das Transponderzenerdiodenelement gesteuert. Ferner ist die Wirkung der Stimulusspannung auf die Stimulusstromspitzenamplitude und auf die Impulsdauer durch die resistiven Eigenschaften des den Mikrotransponder umgebenden Gewebes bestimmt. While the RF power controls the stimulus frequency, the stimulus voltage is usually controlled by the transponder diode diode element. Furthermore, the effect of the stimulus voltage on the stimulus current peak amplitude and on the pulse duration is determined by the resistive properties of the tissue surrounding the microtransponder.

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. Wie hier gezeigt ist, ist der Entwurf des drahtlosen Transponders aus 5 so geändert, dass er ein Demodulatorelement 608 für ein externes Auslösesignal enthält, sodass die Stimulusentladung durch ein Auslösesignal von einem externen HF-Leistungsfeld synchronisiert werden kann. 6 13 is an illustration of a circuit diagram for a wireless microtransponder having an external trigger signal demodulator element for synchronizing the delivered stimuli with a plurality of other wireless microtransponders in accordance with an embodiment. As shown here, the design of the wireless transponder is off 5 changed so that it is a demodulator element 608 for an external trigger signal so that the stimulus discharge can be synchronized by a trigger signal from an external RF power field.

Die geänderte Schaltung enthält ein Resonatorelement 604, ein Gleichrichterelement 606, ein Demodulatorelement 608 für einen externen Auslöseimpuls, ein Stimuluszeitgeberelement 610, ein Stimulustreiberelement 611 und eine oder mehrere Elektroden 612. Das Resonatorelement 604 enthält ein Spulenbauelement (LT) 601, das mit einem Kondensatorbauelement (CT) 607 gekoppelt ist. Das Resonatorelement 604 ist so konfiguriert, dass es mit einer genauen Frequenz, die von dem Wert dieser zwei Bauelemente (d. h. des Spulenbauelements 601 und des Kondensatorbauelements 607) abhängt, wie in Gleichung 1 beschrieben oszilliert.The modified circuit includes a resonator element 604 , a rectifier element 606 , a demodulator element 608 for an external trigger, a stimulus timer element 610 , a stimulus driver element 611 and one or more electrodes 612 , The resonator element 604 contains a coil component (L T ) 601 that with a capacitor component (C T ) 607 is coupled. The resonator element 604 is configured to operate at a precise frequency that depends on the value of these two devices (ie, the coil device 601 and the capacitor device 607 ), as described in Equation 1.

Das Resonatorelement 604 ist mit dem Gleichrichterelement 606 gekoppelt, das wiederum mit dem Demodulatorelement 608 für einen externen Auslöseimpuls, mit dem Stimuluszeitgeberelement 610 und mit dem Stimulustreiberelement 611 gekoppelt ist. Das Gleichrichterelement 606 und das Stimuluszeitgeberelement 608 sind beide zu dem Kondensator 607 parallelgeschaltet. Außerdem ist das Stimulustreiberelement 611 mit Elektroden 612 (Gold oder Platin-Iridium-Legierung) gekoppelt, wodurch das Stimulustreiberelement 611 mit Nervenleitungsgewebe (Axonen) elektrisch verbunden ist.The resonator element 604 is with the rectifier element 606 coupled, in turn, with the demodulator element 608 for an external trigger, with the stimulus timer element 610 and with the stimulus driver element 611 is coupled. The rectifier element 606 and the stimulus timer element 608 are both to the capacitor 607 connected in parallel. In addition, the stimulus driver element is 611 with electrodes 612 (Gold or platinum-iridium alloy) coupled, creating the stimulus driver element 611 is electrically connected to nerve conduction tissue (axons).

Es sollte gewürdigt werden, dass in bestimmten Ausführungsformen unmittelbar nach dem Gleichrichterelement 606 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 (d. h. das Spulenbauelements 601 und das Kondensatorbauelements 607) hinaus erzeugten Grenzwerte zu erhöhen. Diese Spannungserhöhungsschaltung kann unter Verwendung der kleinstmöglichen LC-Bauelemente, die eine zu kleine Spannung (< 0,5 V) erzeugen können, Elektrostimulation und andere Mikrotransponderoperationen ermöglichen. Beispiele hocheffizienter Spannungserhöhungsschaltungen enthalten Ladungspumpen und Schalterhöhungsschaltungen unter Verwendung von Schottky-Dioden mit niedrigem Schwellenwert. 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.It should be appreciated that in certain embodiments immediately after the rectifier element 606 a voltage boosting device (not shown) may be inserted to provide the supply voltage available for stimulation and for operation of the integrated electronics, through the miniaturized LC "parallel" resonant circuit (ie, the coil device 601 and the capacitor device 607 ) to increase limits. This voltage booster circuit can enable electro-stimulation and other microtransponder operations using the smallest possible LC devices that can generate too low a voltage (<0.5V). Examples of high efficiency booster circuits include charge pumps and switch booster circuits using low threshold Schottky diodes. However, any suitable type of conventional high-efficiency voltage boosting circuit can of course be used in this capacity as long as it can produce the voltage required for the particular application to which the micro-transponder is applied.

Wie in 7 gezeigt ist, kann die (in 6 gezeigte) externe Synchronisationsauslöseschaltungskonfiguration ein Differentialfilterverfahren nutzen, um das Auslösesignal, das aus einer plötzlichen Leistungsunterbrechung 701 besteht, von dem langsameren Abfall der Transponderleistungsspannung 702 während der Unterbrechung abzutrennen. Insbesondere kann die Schaltungskonfiguration (in 6) in dem Stimuluszeitgeberelement 610 einen getrennten Kondensator (CDur) 605 nutzen, um die Stimulusdauer unter Verwendung eines monostabilen Multivibrators einzustellen. Die Stimulusstärke kann extern durch die Stärke des durch die externe HF-Leistungsspule 602 erzeugten angelegten HF-Leistungsfelds gesteuert werden. Da das HF-Leistungsfeld moduliert wird, werden die Zeiteinstellung und die Frequenz der Stimuli von allen Mikrotranspondern unter der HF-Leistungsspule 602 extern synchronisiert.As in 7 shown, the (in 6 external sync trigger circuit configuration use a differential filtering technique to detect the tripping signal resulting from a sudden power interruption 701 consists of the slower drop in transponder power voltage 702 during the interruption. In particular, the circuit configuration (in 6 ) in the stimulus timer element 610 a separate capacitor (C major ) 605 to adjust the stimulus duration using a monostable multivibrator. The stimulus strength can be controlled externally by the strength of the external RF power coil 602 generated RF power field can be controlled. As the RF power field is modulated, the timing and frequency of the stimuli from all microtransponders become below the RF power coil 602 externally synchronized.

Unter Verwendung der (in 6 gezeigten) externen Synchronisationsauslöseschaltungskonfiguration ist der Grad der raumzeitlichen Steuerung komplexer Stimulationsmuster im Wesentlichen unbeschränkt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Schaltungskonfiguration der externen Synchronisationsauslöseschaltung weiter so geändert sein, dass sie zum Demodulieren des eindeutigen Identitätscodes jedes Mikrotransponders konfiguriert ist. Dies ermöglicht im Wesentlichen die unabhängige Steuerung jedes Mikrotransponders über HF-Signale. 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.Using the (in 6 external synchronization triggering circuit configuration shown), the degree of spatiotemporal control of complex stimulation patterns is essentially unrestricted. In certain embodiments, the circuit configuration of the external synchronization trigger circuit may be further modified to be configured to demodulate the unique identity code of each microtransponder. This essentially allows the independent control of each microtransponder via RF signals. This additional capability may provide a method to convey the spatio-temporal dynamics necessary to restore natural sensations to artificial limbs or to allow for new sensory modalities (eg, sensing infrared images, etc.).

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. In der ersten graphischen Darstellung 801 moduliert die externe HF-Leistungsspule das HF-Leistungsfeld, um eine erste Auslösesignaleinstellung zu übermitteln, die zu einer Stimulusfrequenz von 2 Hz führt. Wie zuvor diskutiert wurde, wird die Stimulusfrequenz durch ein Auslösesignal gesteuert, das erzeugt wird, wenn die HF-Leistungsspule das HF-Leistungssignal moduliert. Wie in der zweiten graphischen Darstellung 802 gezeigt ist, wo die Stimulusfrequenz gleich 10 Hz ist, hängt die Stimulusfrequenz somit direkt mit der HF-Leistungsfeld-Modulationsfrequenz zusammen. 8th provides several graphs that summarize the results of testing a wireless microtransponder (with a demodulator element for triggering an external interrupt) under various device settings and input conditions of external RF power in accordance with one embodiment. In the first graphic representation 801 The external RF power coil modulates the RF power field to a first Transmit trigger signal setting resulting in a stimulus frequency of 2 Hz. As previously discussed, the stimulus frequency is controlled by a trigger signal that is generated when the RF power coil modulates the RF power signal. As in the second graph 802 Thus, where the stimulus frequency is equal to 10 Hz, the stimulus frequency is directly related to the RF power field modulation frequency.

Während die Stimulusfrequenz durch externe HF-Leistungsfeld-Modulationseinstellungen gesteuert wird, wird die Stimulusstromspitzenamplitude, wie in der dritten graphischen Darstellung 803 gezeigt ist, durch die HF-Leistungsstärkeeinstellung gesteuert. Das heißt, die Stimulusstromspitzenamplitude hängt direkt mit der HF-Leistungsstärkeeinstellung zusammen. 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. Selbstverständlich sind dies aber nur Beispiele dafür, wie die HF-Leistungsstärkeeinstellung die Stimulusstromspitzenamplitude beeinflusst. 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.While the stimulus frequency is controlled by external RF power field modulation settings, the stimulus current peak amplitude becomes as in the third plot 803 is controlled by the RF power setting. That is, the stimulus current peak amplitude is directly related to the RF power setting. For example, an RF power setting of 1 mW produces a stimulus current peak amplitude of 0.2 mA, an RF power setting of 2 mW generates a stimulus current peak amplitude of 0.35 mA, and an RF power setting of 4 mW produces a stimulus current peak amplitude of 0.5 mA. Of course, these are just examples of how the RF power setting affects the stimulus current peak amplitude. In practice, the effects of RF power adjustment on stimulus current peak amplitude may be increased or decreased depending on the particular application (eg, depth of implantation, proximity to interfering body structures such as bone, etc.) and device settings.

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. Wie gezeigt ist, sind über den betroffenen Bereich subkutan in einem verteilten Muster unter der Haut 904 eine Mehrzahl unabhängiger drahtloser Mikrotransponder 908 implantiert. In dieser Ausführungsform ist jeder Mikrotransponder in der Nähe und/oder mit einer Schnittstelle mit einem Ast der subkutanen sensorischen Nerven 901 positioniert, um für diese Nerven eine Elektrostimulation bereitzustellen. In einer Ausführungsform sind nur synchrone Mikrotransponder eingesetzt. In einer anderen Ausführungsform sind nur asynchrone Mikrotransponder eingesetzt. In einer abermals anderen Ausführungsform ist eine Kombination aus synchronen und asynchronen Mikrotranspondern eingesetzt. 9A FIG. 10 is an illustration of one use of a plurality of wireless microtransponders distributed throughout the subcutaneous vascular beds and nerve terminalis fields, in accordance with one embodiment. FIG. As shown, over the affected area are subcutaneously in a distributed pattern under the skin 904 a plurality of independent wireless microtransponders 908 implanted. In this embodiment, each microtransponder is in the vicinity and / or at an interface with a branch of the subcutaneous sensory nerves 901 positioned to provide electrostimulation for these nerves. In one embodiment, only synchronous microtransponders are used. In another embodiment, only asynchronous microtransponders are used. In yet another embodiment, a combination of synchronous and asynchronous microtransponders is employed.

Nach dem Einsatz der Mikrotransponder kann durch Positionieren einer HF-Leistungsspule 902 in der Nähe des Orts, wo die Mikrotransponder implantiert sind, eine Elektrostimulation angelegt werden. 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. 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.After using the microtransponder can be done by positioning an RF power coil 902 An electrical stimulation is applied near the site where the microtransponders are implanted. The parameters for effective electrical stimulation may depend on several factors, including: the size of the nerve or nerve fiber being stimulated, the effective electrode / nerve interface contact, the conductivity of the tissue matrix, and the geometric configuration of the stimulating fields. While clinical and empirical studies have determined a general range of suitable electrical stimulation parameters for conventional electrode techniques, the parameters for microscale stimulation of widely distributed fields of sensory neural fields are likely to differ substantially both in terms of stimulation currents and subjective sensory experience achieved by this stimulation.

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. 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.The parameters for effective repetitive pulse stimulation using conventional electrode techniques will usually range in amplitude up to about 10 V (or up to about 1 mA), which may take up to about 1 millisecond, for periods ranging from several seconds to several Minutes, up to about 100 pulses / s repeated, reports. In an exemplary embodiment, effective repetitive pulse stimulation with an amplitude of less than 100 μA can be achieved, with stimulation pulses lasting less than 100 μs.

9B ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um eine Kopplung mit tiefen Mikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie hier gezeigt ist, führen zwei einfache elektrische Drähte 903 von der subdermalen/subkutanen implantierten äußeren Übertragungsspule 907 zu der tieferen subkutanen implantierten inneren Übertragungsspule 903 in der Nähe des Feld implantierter Mikrotransponder 908. Das Fädeln der Drähte 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. Die minimalen Risiken solcher interstitiellen Drähte 903 sind umfassend akzeptiert. 9B FIG. 4 is an illustration of a use of wireless microtransponders to enable coupling with deep microtransponder implants, in accordance with one embodiment. FIG. As shown here, two simple electrical wires lead 903 from the subdermal / subcutaneous implanted outer transmission coil 907 to the deeper subcutaneous implanted inner transmission coil 903 microtransponder implanted near the field 908 , Threading the wires 903 through the interstices between the muscles and the skin includes minimally invasive routine procedures that are as simple as passing the wires through a hypodermic tube similar to routine endoscopic procedures involving catheters. The minimal risks of such interstitial wires 903 are widely accepted.

Die tiefe innere Übertragungsspule 905 wird implantiert, um mit dem tief implantierten Feld von Mikrotranspondern 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. Die innere Übertragungsspule 905 wird für maximale Kopplungseffizienz so abgestimmt, dass die Resonanz der externen Spule 909 auf die unmittelbare Nähe der implantierten Mikrotransponder 908 ausgedehnt wird. Außer dem Ausdehnen des effektiven Bereichs der Mikrotransponder-908-Implantate stellt die innere Übertragungsspule 905 eine weitere drahtlose Verbindung bereit, die die Integrität irgendeiner weiteren Schutzsperre um die Zielstelle erhalten kann. Zum Beispiel kann die innere Übertragungsspule 905 Mikrotransponder 908 aktivieren, die innerhalb eines peripheren Nervs eingebettet sind, ohne das Epineurium zu schädigen, das das empfindliche Gewebe in einem Nerv schützt. Um optimale Abstimmung der Übertragungsspulen (z. B. der äußeren Übertragungsspule 907 und der innere Übertragungsspule 905) sicherzustellen, werden zu der äußeren Übertragungsspule 907 ein veränderlicher Kondensator oder andere Abstimmelemente in einem Resonanzabstimmkreis 911 hinzugefügt, wo sie mit minimalen Risiko einer Gewebeschädigung implantiert werden können. In bestimmten Ausführungsformen ist dieser Resonanzabstimmkreis 911 erforderlich, während er in anderen unnötig ist.The deep inner transmission coil 905 is implanted to work with the deeply implanted field of microtransponders 908 As needed, for treating a variety of clinical applications, it is located near deep targets of microstimulation such as deep peripheral nerves, muscles or organs such as the bladder or stomach. The inner transmission coil 905 is tuned for maximum coupling efficiency so that the resonance of the external coil 909 to the immediate vicinity of the implanted microtransponder 908 is extended. In addition to expanding the effective range of the microtransponder 908 Implants represents the inner transmission coil 905 another wireless Link that can maintain the integrity of any further protection barrier around the target site. For example, the inner transmission coil 905 microtransponders 908 which are embedded within a peripheral nerve without damaging the epineurium that protects the delicate tissue in a nerve. For optimal tuning of the transmission coils (eg the outer transmission coil 907 and the inner transmission coil 905 ) to the outer transmission coil 907 a variable capacitor or other tuning elements in a resonant tuning circuit 911 added where they can be implanted with minimal risk of tissue damage. In certain embodiments, this resonant tuning circuit is 911 necessary while in others it is unnecessary.

9C ist eine Veranschaulichung eines Einsatzes drahtloser Mikrotransponder, um die Kopplung mit tiefen Nervenmikrotransponderimplantaten zu ermöglichen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie hier gezeigt ist, ist eine extraneurale innere Übertragungsspule 905, die in der Nähe (oder mit einer Schnittstelle mit) einer Nervenfaser oder eines Zellhaufens 901 positioniert ist, über ein einfaches Paar Zuleitungen 903, die alle Signale und die Leistung, die für den Betrieb der irgendwo in dem Körper implantierten Mikrotransponder 908 notwendig sind, über den direkt wirksamen Bereich irgendeiner externen Spule 909 (z. B. Epidermisspule usw.) hinaus übermitteln, mit einer äußeren Übertragungsspule 907 verbunden. In bestimmten Ausführungsformen wird die subdermale äußere Übertragungsspule 907 für eine maximale drahtlose magnetische Nahfeldkopplung auf die externe Spule 909 abgestimmt und unmittelbar unter der externen Spule 909 direkt unter der Oberfläche der Haut 904 implantiert. Dies ermöglicht ohne Langzeitschädigung für die Haut 904 und das Risiko einer Infektion, dass die durch die externe Spule 909 erzeugten HF-Wellen in den Körper eindringen. In anderen Ausführungsformen wird die äußere Übertragungsspule 907 auf die externe Spule 909 abgestimmt und subkutan tiefer in das Gewebe implantiert. In einigen Ausführungsformen muss zwischen der inneren Übertragungsspule 905 und der äußeren Übertragungsspule 907 ein Resonanzabstimmkreis 911 liegen, um die Frequenz des Signals bei der inneren Übertragungsspule 905 abzustimmen, während er in anderen unnötig ist. 9C FIG. 4 is an illustration of a use of wireless microtransponders to enable coupling with deep nerve microtransponder implants, in accordance with one embodiment. FIG. As shown here, is an extraneural inner transmission coil 905 that are near (or interfere with) a nerve fiber or a cell cluster 901 is positioned over a simple pair of leads 903 that receives all the signals and power needed to operate the microtransponder implanted somewhere in the body 908 necessary over the directly effective area of any external coil 909 (eg, epidermis coil, etc.), with an outer transmission coil 907 connected. In certain embodiments, the subdermal outer transmission coil becomes 907 for maximum wireless near field magnetic coupling to the external coil 909 tuned and immediately under the external coil 909 just below the surface of the skin 904 implanted. This allows without long-term damage to the skin 904 and the risk of infection that is caused by the external coil 909 generated RF waves penetrate into the body. In other embodiments, the outer transmission coil 907 on the external coil 909 tuned and subcutaneously implanted deeper into the tissue. In some embodiments, between the inner transmission coil 905 and the outer transmission coil 907 a resonance tuning circuit 911 lie to the frequency of the signal at the inner transmission coil 905 while it is unnecessary in others.

10 ist eine Veranschaulichung, wie drahtlose Mikrotransponder unter Verwendung einer abgeschrägten rechteckigen Nadel zur subkutanen Injektion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform implantiert werden können. Wie gezeigt ist, ist die Nadel 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. Wenn der Chirurg mit der Technik vertraut wird, beseitigt die schnelle Einführung üblicherweise die Notwendigkeit sogar einer kurzen aktiven Allgemeinanästhesie. Nach der Platzierung der Mikrotransponder 1003 von der Nadel 1002 wird die Nadel 1002 sorgfältig zurückgezogen und kann die Elektrodenplatzierung und -konfiguration unter Verwendung intraoperativer Tests bewertet werden. Unter Verwendung eines temporären HF-Senders, der in der Nähe desjenigen Orts platziert wird, wo die Mikrotransponder 1003 implantiert werden, kann eine Elektrostimulation angelegt werden, sodass der Patient über den Stimulationsort, die Stimulationsstärke und die Gesamtempfindung berichten kann. 10 FIG. 4 is an illustration of how wireless microtransponders may be implanted using a beveled rectangular hypodermic needle in accordance with one embodiment. As shown, the needle is 1002 curved in such a way that it is adapted (concavely sloped) to the transverse cervical curvature and guided without further dissection across the subcutaneous space above the base of the affected peripheral nervous tissue. When the surgeon becomes familiar with the technique, rapid introduction usually eliminates the need for even brief general anesthesia. After the placement of the microtransponder 1003 from the needle 1002 becomes the needle 1002 carefully retracted and the electrode placement and configuration can be evaluated using intraoperative testing. Using a temporary RF transmitter placed near the location where the microtransponder 1003 can be implanted, an electrical stimulation can be created so that the patient can report on the stimulation site, the stimulation intensity and the overall sensation.

10A ist eine Veranschaulichung, wie eine verbundene Anordnung drahtloser Mikrotransponder unter Verwendung einer abgeschrägten rechteckigen Nadel zur subkutanen Injektion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform implantiert werden können. Wie in 10 gezeigt ist, ist die Nadel 1002 in der Weise gekrümmt, dass sie an die Querzervixkrümmung angepasst ist (konkav abgeschrägt) und ohne weitere Dissektion quer die Basis des betroffenen Nervengewebes mit schneller Einführung, die üblicherweise die Notwendigkeit irgendeiner Anästhesie unnötig macht, in den subkutanen Raum über der Basis des betroffenen peripheren Nervengewebes geführt wird. Die Mikrotransponder 1003 sind miteinander verbunden, um eine verbundene Anordnung 1008 zu bilden. 10A FIG. 4 is an illustration of how an associated array of wireless microtransponders may be implanted using a beveled rectangular hypodermic needle in accordance with one embodiment. As in 10 shown is the needle 1002 curved in such a way that it is adapted (concavely sloped) to the transverse cervical curvature and without further dissection across the base of the affected nervous tissue with rapid insertion, which usually eliminates the need for any anesthesia, into the subcutaneous space above the base of the affected peripheral nerve tissue to be led. The microtransponder 1003 are connected together to form a connected arrangement 1008 to build.

11 ist eine Veranschaulichung einer Herstellungsfolge für drahtlose Mikrotransponder vom Spiraltyp in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. In Schritt 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. 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. 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. Üblicherweise haben die Goldspiralspulenleiter eine Dicke zwischen näherungsweise 5 μm bis näherungsweise 25 μm. 11 13 is an illustration of a manufacturing sequence for helical type wireless microtransponders in accordance with one embodiment. In step 1102 is (a material on Pyrex ® -based, but other materials may also be commonly used, so long as they are compatible with the one used for the spiral coil conductive material and the particular application to which the resulting micro-transponder is applied) on a substrate a layer of a gold spiral coil galvanically coated. As the conductor material, electroplated gold is used because of its high conductivity, oxidation resistance and proven ability to be implanted in biological tissue for long periods of time. However, it should be appreciated that other conductive materials may also be used as long as the material exhibits the conductivity and oxidation resistance properties required by the particular application to which the micro-transponders are applied. Typically, the gold spiral coil conductors have a thickness between approximately 5 μm to approximately 25 μm.

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 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. 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.In one embodiment, the gold spiral coil assumes a first configuration in which the Gold conductor is approximately 10 microns wide and in which there is a distance of approximately 10 microns between the windings. In another embodiment, the gold spiral coil assumes a second configuration in which the gold conductor is approximately 20 μm wide and in which there is a spacing of approximately 20 μm between the windings. However, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art, the scope of the present invention is not limited only to these exemplary gold spiral coil configurations, but rather includes any combination of conductor widths and pitch that is appropriate for the particular application to which the coil is applied.

In Schritt 1104 werden die erste Schicht aus Photoresist und die Keimschicht entfernt. 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 einer anderen Ausführungsform wird der Photoresist unter Verwendung eines Plasmaveraschungsprozesses entfernt.In step 1104 The first layer of photoresist and the seed layer are removed. In one embodiment, the photoresist layer is removed using a conventional liquid resist stripper to chemically alter the photoresist so that it no longer adheres to the substrate. In another embodiment, the photoresist is removed using a plasma ashing process.

In Schritt 1106 wird eine Trennschicht aus einem SU-8-Photoresist rotationsbeschichtet und so strukturiert, dass sie jeden Spiralleiter vollständig bedeckt. Üblicherweise hat die SU-8-Schicht eine Dicke von näherungsweise 30 μm. In Schritt 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. In Schritt 1110 wird auf der obersten Keimschicht und auf der SU-8-Trennschicht eine oberste Schicht aus einer positiven Photoresistbeschichtung strukturiert und in Schritt 1112 wird unter Verwendung eines herkömmlichen Galvanisierungsprozesses eine Schicht aus Platin aufgetragen. In Schritt 1114 werden an der leitenden Platinschicht unter Verwendung von Epoxid ein Chipkondensator und ein RFID-Chip befestigt und durch Drahtkontaktieren die elektrischen Verbindungen hergestellt. In bestimmten Ausführungsformen hat der Kondensator einen Kapazitätsnennwert von bis zu 10.000 Pikofarad (pF).In step 1106 For example, a release layer of SU-8 photoresist is spin-coated and patterned to completely cover each spiral conductor. Usually, the SU-8 layer has a thickness of approximately 30 μm. In step 1108 For example, an uppermost seed layer is deposited on the SU-8 release layer using a conventional vapor deposition (PVD) process such as sputtering. In step 1110 For example, a top layer of a positive photoresist coating is patterned on the topmost seed layer and on the SU-8 release layer and in step 1112 A layer of platinum is applied using a conventional plating process. In step 1114 A chip capacitor and an RFID chip are attached to the conductive platinum layer using epoxy, and the electrical connections are made by wire bonding. In certain embodiments, the capacitor has a capacitance rating of up to 10,000 picofarads (pF).

Es ist möglich, so kleine Mikrotransponder einfach dadurch zu implantieren, dass sie in das subdermale Gewebe injiziert werden. Der Patient kann unter Verwendung einer Lokalanästhesie an der Injektionsstelle in Abhängigkeit von dem Einschnitteintrittspunkt seitlich oder auf dem Bauch positioniert werden. Die subdermalen 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. 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. Wenn der Chirurg die Technik mühelos beherrscht, beseitigt die schnelle Nadeleinführung üblicherweise die Notwendigkeit selbst einer kurz wirkenden Allgemeinanästhesie. Nach dem Platzieren der Elektrode in der Tuohy-Nadel wird die Nadel zurückgezogen und die Elektrodenplatzierung und -konfiguration unter Verwendung intraoperativer Tests bewertet.It is possible to implant such small microtransponders simply by injecting them into the subdermal tissue. The patient may be positioned laterally or on the abdomen using local anesthesia at the injection site, depending on the incision entry point. The subdermal tissues immediately to the side of the incision are sharply undermined to accommodate a loop of the electrode created after placement and after tunneling to prevent electrode migration. A Tuohy needle is gently curved to conform to the posterior cervical curvature (concavely sloped) and is passed across the base of the affected peripheral nerves without further dissection across the subcutaneous space. When the surgeon masters the technique effortlessly, rapid needle insertion usually eliminates the need for even short-acting general anesthesia. After placing the electrode in the Tuohy needle, the needle is withdrawn and the electrode placement and configuration evaluated using intraoperative testing.

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. 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. 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.Following lead placement, a stimulation is applied to a different selected electrode combination using a temporary RF transmitter, which allows the patient on the operating table to report the location of the stimulation, the intensity of the stimulation, and the overall sensation. Based on previous experience with wired transponders, most patients should report immediate stimulation in the selected peripheral nerve distribution at voltage settings of 1 to 4 volts with medium pulse widths and frequencies. A report of burning pain or muscle pulling should warn the surgeon that the electrode has probably been placed either too close to the fascia or intramuscularly.

Eine beispielhafte Mikrotransponderanordnung ist vorzugsweise eine Anordnung verbundener Mikrotransponder. Die verbundene Anordnung wird aus einem biokompatiblen Material, das ausreichend fest ist, um die Mikrotransponder zu halten, und das während der chirurgischen Explantation intakt bleibt, hergestellt oder mit ihm beschichtet. Ein Vorteil der verbundenen Anordnung ist, dass die Entfernung der Anordnung einfacher als die unverbundener Mikrotransponder ist, die in der integrierten Masse anhaftender Gewebe schwieriger zu positionieren und einzeln daraus zu extrahieren wären. Da die Anordnung eine verbundene Anordnung irgendeines Typs implantierter medizinischer Vorrichtungen umfassen kann, ist das Konzept flexibel. Die monolithische Struktur kann die implantierten Vorrichtungen während der Explantation zusammenhalten.An exemplary microtransponder arrangement is preferably an array of connected microtransponders. The bonded assembly is made of or coated with a biocompatible material that is sufficiently strong to hold the microtransponders and remains intact during surgical explantation. An advantage of the joined arrangement is that removal of the assembly is simpler than unconnected microtransponders, which would be more difficult to position and extract individually from in the integrated mass of adhered tissues. Because the assembly may include a bonded assembly of any type of implanted medical device, the concept is flexible. The monolithic structure can hold the implanted devices together during explantation.

Die verbundene Anordnung kann aus mehreren Typen biokompatibler Materialien hergestellt werden. Beispielhafte synthetische Materialien, die für die entfernbare Anordnung geeignet sind, enthalten Silikonelastomere oder Silikonhydrogele und Kunststoffe wie etwa SU-8 oder Parylen-C. Entfernbare Anordnungen können ebenfalls unter Verwendung biologisch abbaubarer Polymere mit großer Lebensdauer einschließlich Naturmaterialien wie etwa Polymeren wie Gelatine, Seide oder Kollagen auf Proteingrundlage und Polysacchariden wie Zellulose oder Agarose auf Zuckergrundlage konstruiert werden. Andere geeignete biologisch abbaubare Polymere einschließlich Polyglycolsäuren (PGA) Polymilchsäuren (PLA) sind spezifisch für die Implantatkonstruktion entwickelt worden. Diese Konstruktionsmaterialien bieten einen Bereich von Festigkeits-, Haltbarkeits- und Gewebehaftungseigenschaften, der für eine Vielzahl spezifischer Implantatanwendungen geeignet ist. Darüber hinaus kann die Oberfläche irgendeines Anordnungsmaterials durch Beschichten des Implantats mit einer Vielzahl von Materialien, die für diesen Zweck umfassend genutzt werden, einschließlich Formulierungen von PEG (Polyethylenglycol) wie etwa PEG-PLA und kommerziellen Produkten wie etwa Greatbatch Biomimetic Coating ( US-Patent 6.759.338 B1 ) und Medtronics' Trillium Biosurface verbessert werden, um spezifische biologische Eigenschaften wie etwa Zellen/Protein-Haftung und Gewebereaktionen zu fördern.The bonded assembly can be made of several types of biocompatible materials. Exemplary synthetic materials suitable for the removable assembly include silicone elastomers or silicone hydrogels and plastics such as SU-8 or Parylene-C. Removable assemblies can also be constructed using biodegradable, long life polymers including natural materials such as polymers such as gelatin, silk or collagen based on protein, and polysaccharides such as cellulose or sugar based agarose. Other suitable biodegradable polymers including polyglycolic acids (PGA) polylactic acids (PLA) have been developed specifically for implant design. These construction materials provide a range of strength, durability and tissue adhesion properties suitable for a variety of specific implant applications. In addition, the surface of any array material may be coated by coating the implant with a variety of materials that are used extensively for this purpose, including formulations of PEG (polyethylene glycol) such as PEG-PLA and commercial products such as Greatbatch Biomimetic Coating (US Pat. U.S. Patent 6,759,338 B1 ) and Medtronics' trillium biosurface to enhance specific biological properties such as cell / protein adhesion and tissue responses.

Die Biokompatibilität der Anordnung ist sehr wichtig. Die verbundene Anordnung kann eine Beschichtung in Form einer Monoschicht oder einer dünnen Schicht aus einem biokompatiblen Material enthalten. Die Vorteile, die Beschichtungen bieten, enthalten die Fähigkeit zum Verbinden von Proteinen mit der Beschichtung. Die verbundenen Proteine können beschränken, welche Zelltypen an der Anordnung haften können. Die Beschichtung kann die Proteinadsorption verhindern und erhöht die Größe der Vorrichtung nicht wesentlich.The biocompatibility of the arrangement is very important. The bonded assembly may include a coating in the form of a monolayer or a thin layer of a biocompatible material. The benefits of coatings include the ability to associate proteins with the coating. The linked proteins can limit which cell types can adhere to the array. The coating can prevent protein adsorption and does not significantly increase the size of the device.

Poröse 3D-Materialien sollen das Zelleneinwachsen und die Zellenorganisation fördern. Das poröse 3D-Material kann als ein Puffer zwischen dem Gewebe und den Mikrotranspondern wirken, um eine Reaktionsmikrobewegung zu verhindern. Die potentiellen Vorteile für die Implantat/Gewebe-Integration müssen gegenüber den zusätzlichen Risiken im Zusammenhang mit der Erhöhung der Gesamtgröße des Implantats bei der Zugabe dieser 3D-Materialien abgewogen werden.Porous 3D materials are designed to promote cell ingrowth and cell organization. The porous 3D material can act as a buffer between the tissue and the microtransponders to prevent reaction micro-movement. The potential benefits to implant / tissue integration must be balanced against the additional risks associated with increasing the overall size of the implant when adding these 3D materials.

Die Sichtbarkeit des Implantats kann durch die Zugabe heller Farbstoffe zu den Konstruktionsmaterialien verbessert werden, wodurch die visuelle Ortung der Anordnung innerhalb des umgebenden Gewebes erleichtert wird, falls sie entfernt werden muss. Dies kann einen Markierungsfarbstoff enthalten, der global auf oder in die Vorrichtung integriert ist. Eine bevorzugte Ausführungsform nutzt einen Fluoreszenzfarbstoff, der sichtbar wird, wenn er geeigneten Lichtquellen ausgesetzt wird, da er den Vorteil maximaler Lumineszenz auf einem solchen Pegel bietet, dass die Implantate durch die Haut sichtbar werden können.The visibility of the implant can be improved by the addition of light colorants to the construction materials, thereby facilitating the visual location of the assembly within the surrounding tissue if it needs to be removed. This may include a marker dye that is globally integrated on or into the device. A preferred embodiment utilizes a fluorescent dye that becomes visible when exposed to suitable light sources because it offers the benefit of maximum luminescence at such a level that the implants can be seen through the skin.

12A zeigt eine perspektivische Ansicht der Grundausführungsform einer Anordnung. Die verbundene Anordnung 1215 umfasst einen vorgefertigten Streifen, wo jeder Mikrotransponder 1220 unter Verwendung von SU-8 zum Erhalten des Zusammenhangs mit benachbarten Mikrotranspondern 1210 verbunden ist. 12B zeigt eine Seitenansicht der Grundausführungsform einer Anordnung. Die Anordnung 1215 besteht aus SU-8 und verbundenen Mikrotranspondern 1210. 12C zeigt eine Draufsicht der Grundausführungsform einer Anordnung. Ein Vorteil dieses Entwurfs ist, dass keine Zusatzmaterialien oder -schritte für die Herstellung der fest verbundenen Anordnung notwendig sind, was sie verhältnismäßig leicht herzustellen macht. 12A shows a perspective view of the basic embodiment of an arrangement. The connected arrangement 1215 includes a pre-made strip where each microtransponder 1220 using SU-8 to obtain the association with adjacent microtransponders 1210 connected is. 12B shows a side view of the basic embodiment of an arrangement. The order 1215 consists of SU-8 and associated micro-transponders 1210 , 12C shows a plan view of the basic embodiment of an arrangement. An advantage of this design is that it does not require any additional materials or steps to make the mated assembly, making it relatively easy to manufacture.

13A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung, die durch Fenster in der Anordnung freiliegende Elektroden umfasst. Die verbundene Anordnung 1215 umfasst einen festen Streifen, der eine verbundene Anordnung einzelner Mikrotransponder 1210 enthält, wobei jeder Mikrotransponder 1210 mit benachbarten Mikrotranspondern 1210 verbunden ist. In dieser Ausführungsform liegen die obenliegende und die untenliegende Elektrode durch Fenster 1310 in den Mikrotranspondern 1210 frei. 13B zeigt eine Seitenansicht einer Anordnung 1215, die durch Fenster 1310 in der Anordnung 1215 freiliegende Elektroden umfasst. 13C zeigt eine Draufsicht einer Anordnung, die durch Fenster 1310 in der Anordnung 1215 freiliegende Elektroden umfasst. Diese Ausführungsform kann ein haltbareres Material als SU-8 verwenden, wobei die verbundenen und eingebetteten Mikrotransponder besser geschützt sind. Außerdem kann die Anordnung flexibler als eine vorgefertigte feste SU-8-Anordnung sein. 13A shows a perspective view of an arrangement comprising exposed through windows in the array electrodes. The connected arrangement 1215 includes a solid strip, which is an interconnected array of individual microtransponders 1210 contains, each microtransponder 1210 with adjacent microtransponders 1210 connected is. In this embodiment, the top and bottom electrodes are through windows 1310 in the microtransponders 1210 free. 13B shows a side view of an arrangement 1215 passing through windows 1310 in the arrangement 1215 comprising exposed electrodes. 13C shows a plan view of an arrangement through windows 1310 in the arrangement 1215 comprising exposed electrodes. This embodiment may use a more durable material than SU-8, with better protection of the bonded and embedded microtransponders. In addition, the assembly may be more flexible than a prefabricated solid SU-8 assembly.

14A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung, die einen ionendurchlässigen Streifen umfasst. Die ionendurchlässige verbundene Anordnung 1415 liegt eingewachsen auf umgebendem Gewebe und die verbundenen einzelnen Mikrotransponder 1210 sind vollständig innerhalb der Anordnung 1415 eingebettet. 14B zeigt eine Seitenansicht einer ionendurchlässigen Anordnung. Die Mikrotransponder 1210 sind vollständig innerhalb der ionendurchlässigen Anordnung 1415 eingebettet. 14C zeigt eine Draufsicht einer Anordnung, die einen ionendurchlässigen Streifen umfasst. Die Ausführungsform kann ein haltbareres Material als SU-8 verwenden, wobei die eingebetteten Mikrotransponder 1210 besser geschützt sind. Außerdem kann die Anordnung 1415 biegsamer als eine vorgefertigte feste SU-8-Anordnung sein. Die Elektroden können vollständig vor Proteinen und Geweben isoliert sein, aber immer noch Ionen in Lösung beeinflussen. Da Gewebe eine minimale Entfernung von den Elektroden entfernt gehalten würde, gibt es möglicherweise eine verringerte Effizienz. 14A shows a perspective view of an arrangement comprising an ion-permeable strip. The ion permeable connected arrangement 1415 lies on surrounding tissue and the connected individual microtransponders 1210 are completely within the arrangement 1415 embedded. 14B shows a side view of an ion-permeable device. The microtransponder 1210 are completely within the ion permeable arrangement 1415 embedded. 14C shows a plan view of an arrangement comprising an ion-permeable strip. The embodiment may use a more durable material than SU-8, with the embedded microtransponder 1210 are better protected. In addition, the arrangement 1415 be more flexible than a prefabricated solid SU-8 assembly. The electrodes may be completely isolated from proteins and tissues, but still affect ions in solution. Since tissue would be kept a minimum distance away from the electrodes, there may be reduced efficiency.

15A zeigt eine perspektivische Ansicht der Grundausführungsform einer geschlitzten Anordnung. Dieser Anordnungstyp ist für die dauerhafte Implantation bestimmt und enthält einen in die Oberfläche oder vollständig durch Stellen entlang der Anordnung oder in den Mikrotranspondern selbst abgesenkten Schlitz, der für das Gewebeeinwachsen bestimmt ist, um sicherzustellen, dass die Anordnung an ihrer Stelle ist. Die verbundene geschlitzte Anordnung 1215 umfasst einen vorgefertigten Streifen, wo jeder Mikrotransponder 1210 unter Verwendung von SU-8 zum Erhalten des Zusammenhangs mit benachbarten Mikrotranspondern 1210 verbunden ist. Abschnitte der Anordnungsoberfläche wie etwa direkt über den Mikrotranspondern 1210 können mit einem Material beschichtet sein, um die Proteinadsorption zu verhindern. Die Schlitze 1505 durch die Anordnung 1215 zwischen den Mikrotranspondern sollen Gewebeeinwachsungen aufnehmen, um die Anordnung 1215 dauerhaft an ihrer Stelle zu verankern. 15B zeigt eine Seitenansicht der Grundausführungsform einer geschlitzten Anordnung. Die Anordnung 1215 umfasst SU-8 und verbundene Mikrotransponder 1210 mit Schlitzen 1505, die durch die Anordnung 1215 gehen. 15C zeigt eine Draufsicht der Grundausführungsform einer geschlitzten Anordnung. 15A shows a perspective view of the basic embodiment of a slotted arrangement. This type of arrangement is intended for permanent implantation and contains one in the surface or completely through sites along the Arrangement or in the micro transponder itself lowered slot, which is intended for tissue ingrowth, to ensure that the arrangement is in their place. The connected slotted arrangement 1215 includes a pre-made strip where each microtransponder 1210 using SU-8 to obtain the association with adjacent microtransponders 1210 connected is. Sections of the device surface such as directly over the microtransponders 1210 may be coated with a material to prevent protein adsorption. The slots 1505 through the arrangement 1215 between the microtransponders should accommodate tissue ingrowths to the arrangement 1215 permanently anchored in its place. 15B shows a side view of the basic embodiment of a slotted arrangement. The order 1215 includes SU-8 and associated micro-transponders 1210 with slits 1505 by the arrangement 1215 walk. 15C shows a plan view of the basic embodiment of a slotted arrangement.

16A hat eine perspektivische Ansicht der Grundausführung einer Anordnung, die von einer Hüllmatrix umgeben ist. Die verbundene Anordnung 1215 umfasst einen vorgefertigten Streifen, wo jeder Mikrotransponder 1210 unter Verwendung von SU-8 zum Erhalten des Zusammenhangs mit benachbarten Mikrotranspondern 1210 verbunden ist. Eine Matrix 1605 aus biokompatiblem Material umgibt die verbundene Anordnung 1215, um die verbundene Anordnung 1215 vollständig zu umgeben. 16B zeigt eine Seitenansicht der Grundausführungsform einer Anordnung, die von einer Hüllmatrix umgeben ist. Die biokompatible Matrix 1605 schließt die verbundene Anordnung 1215 verbundener Mikrotransponder 1210 ein. 12C zeigt eine Draufsicht der Grundausführungsform einer von einer Hüllmatrix umgebenen Anordnung. Ein Vorteil dieses Entwurfs ist, dass keine Zusatzmaterialien oder -schritte für die Herstellung der verbundenen Matrix 1215 erforderlich sind, was die Herstellung und das Einschließen in der Matrix verhältnismäßig erleichtert. 16A has a perspective view of the basic version of an arrangement which is surrounded by a shell matrix. The connected arrangement 1215 includes a pre-made strip where each microtransponder 1210 using SU-8 to obtain the association with adjacent microtransponders 1210 connected is. A matrix 1605 made of biocompatible material surrounds the connected assembly 1215 to the connected arrangement 1215 completely surrounded. 16B shows a side view of the basic embodiment of an arrangement which is surrounded by a shell matrix. The biocompatible matrix 1605 closes the connected arrangement 1215 connected microtransponder 1210 one. 12C shows a plan view of the basic embodiment of an encircled by an envelope matrix arrangement. An advantage of this design is that there are no additional materials or steps for the preparation of the associated matrix 1215 are required, which relatively facilitates the manufacture and inclusion in the matrix.

Die verbundene Matrix kann ebenfalls aus einem biologisch abbaubaren Material gebildet sein. Während das Material der verbundenen Anordnung gelöst wird, werden die Mikrotransponder freigesetzt, um sich frei zu bewegen und Gewebereaktionen zu minimieren. Die häufigsten Beispiele biologisch abbaubarer Materialien enthalten natürliche Polymere auf der Grundlage von Proteinen (z. B. Gelatine, Kollagen, Seide) und Polysaccharide (Polymere auf Zuckergrundlage wie Zellulose und Stärke) in verschiedenen Formulierungen (d. h. Proteo-Saccharide wie Agarose), die einen weiten Bereich von Festigkeit und Abbauzeiten bereitstellen. Andere bekannte akzeptable biologisch abbaubare Materialien enthalten Polyglycolsäure (PGA) und Polymilchsäure (PLA).The bonded matrix may also be formed of a biodegradable material. As the material of the bonded assembly is released, the micro-transponders are released to move freely and minimize tissue reactions. The most common examples of biodegradable materials include natural polymers based on proteins (eg, gelatin, collagen, silk) and polysaccharides (sugar-based polymers such as cellulose and starch) in various formulations (ie, proteo-saccharides such as agarose) containing a provide wide range of strength and degradation times. Other known acceptable biodegradable materials include polyglycolic acid (PGA) and polylactic acid (PLA).

Natürlich sind die Neuerungen der vorliegenden Anmeldung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern können verschiedene Materialien, Konfigurationen, Positionen oder andere Abwandlungen über die gezeigten Ausführungsformen, die nur beispielhaft sind, hinaus enthalten.Of course, the innovations of the present application are not limited to the disclosed embodiments, but may include various materials, configurations, locations, or other variations beyond the illustrated embodiments, which are exemplary only.

In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: eine Mikrotransponderanordnung, die umfasst: eine Anordnung, die aus benachbarten und physikalisch verbundenen drahtlosen Mikrotranspondern besteht; wobei jeder Mikrotransponder eine drahtlose Schnittstelle aufweist.In accordance with various embodiments, there is provided a microtransponder assembly comprising: an assembly consisting of adjacent and physically connected wireless microtransponders; each microtransponder having a wireless interface.

In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: eine implantierbare Vorrichtung, die umfasst: eine Anordnung physikalisch verbundener eingebetteter Mikrotransponder mit drahtlosen Schnittstellen; wobei die Elektrodenoberflächen auf der Anordnung durch Fenster in den einzelnen Mikrotranspondern freiliegen.In accordance with various embodiments, there is provided an implantable device comprising: an array of physically coupled embedded microtransponders having wireless interfaces; wherein the electrode surfaces on the array are exposed through windows in the individual microtransponders.

In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren zum Bilden einer implantierbaren drahtlosen elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen einer entfernbaren Anordnung eingebetteter benachbarter elektronischer Bauelemente auf einem einzelnen Substrat; und Leistungsversorgung der Anordnung unter Verwendung einer drahtlosen Schnittstelle.In accordance with various embodiments, there is provided a method of forming an implantable wireless electronic device, the method comprising the steps of: creating a removable array of embedded adjacent electronic devices on a single substrate; and powering the device using a wireless interface.

In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren zum Implantieren drahtloser Elektronik in lebendes Gewebe, wobei das Verfahren umfasst: Implantieren einer Anordnung physikalisch verbundener und drahtlos mit Leistung versorgter elektronischer Vorrichtungen in Gewebe; und falls die Entfernung der elektronischen Vorrichtungen notwendig ist, daraufhin Freilegen der Anordnung verbundener elektronischer Vorrichtungen und anschließend Entfernen der Anordnung elektronischer Vorrichtungen aus dem lebenden Gewebe.In accordance with various embodiments, there is provided a method of implanting wireless electronics into living tissue, the method comprising: implanting an array of physically connected and wirelessly powered electronic devices into tissue; and if the removal of the electronic devices is necessary, then exposing the assembly of connected electronic devices, and then removing the array of electronic devices from the living tissue.

In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: eine elektronische Vorrichtung für die Implantation, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Anordnung physikalisch verbundener eingebetteter drahtloser Bauelemente; wobei die Anordnung innendurchlässig ist und dem Einwachsen nicht leitender Fasermaterie widersteht.In accordance with various embodiments, there is provided an electronic device for implantation, the device comprising: an array of physically connected embedded wireless devices; the assembly being internally permeable and resistant to ingrowth of non-conductive fibrous matter.

In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein Verfahren zum Entfernen einer implantierten Mehrzahl elektronischer Vorrichtungen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Implantieren der Anordnung mit einer umgebenden Matrix; Entfernt halten des Gewebewachstums in einer minimalen Entfernung wenigstens von einem Abschnitt der verbundenen elektronischen Vorrichtungen; Lokalisieren der Anordnung unter Verwendung einer integrierten Markierung; und chirurgisches Freilegen der Vorrichtung zum Erfassen und Freiziehen.In accordance with various embodiments, there is provided a method of removing an implanted plurality of electronic devices, the method comprising the steps of: implanting the array with a surrounding matrix; Removing the tissue growth at a minimum distance from at least a portion of the connected electronic devices; Locating the device using an integrated tag; and surgically exposing the capture and release device.

In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen wird geschaffen: ein biokompatibles elektronisches Modul, das in lebendes Gewebe implantierbar ist, wobei das Modul umfasst: eine Mehrzahl elektronischer Vorrichtungen, die drahtlos mit Leistung versorgt werden und miteinander gekoppelt sind, um eine physikalisch verbundene Anordnung von einer Größe zu bilden, die die Implantation von einer Nadel zulässt; und wenigstens einen elektrischen Leitungsweg durch die Anordnung, der wenigstens einen Anschluss der Vorrichtung mit dem umgebenden Gewebe verbindet.In accordance with various embodiments, there is provided: a biocompatible electronic module implantable in living tissue, the module comprising: a plurality of electronic devices that are powered wirelessly and coupled together to one size a physically connected assembly form, which allows the implantation of a needle; and at least one electrical conduction path through the assembly connecting at least one port of the device to the surrounding tissue.

Abwandlungen und ÄnderungenModifications and changes

Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, können die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen innovativen Konzepte über einen weiten Bereich von Anwendungen abgewandelt und geändert werden, sodass der Umfang des patentierten Gegenstands nicht auf irgendeine der spezifischen beispielhaften gegebenen Lehren beschränkt ist.As those skilled in the art will appreciate, the innovative concepts described herein may be modified and changed over a wide range of applications, so that the scope of the patented subject matter is not limited to any of the specific example teachings given.

Zum Beispiel können die verbundenen Mikrotransponder in einer Ausführungsform eher als ein langgestreckter oder linearer Streifen sowohl längs als auch quer verbunden sein, um eine geometrische Form zu bilden. Die Formen können Quadrate, Sechsecke, Rechtecke, Ovale und Kreise enthalten.For example, in one embodiment, the joined microtransponders may be connected rather than an elongated or linear strip both longitudinally and transversely to form a geometric shape. The shapes may include squares, hexagons, rectangles, ovals, and circles.

Außerdem kann die Anordnung auf einem einzelnen Substrat mit einer Kette oder Gruppe von Anordnungen, die vorübergehend konstruiert sind, um eine einzelne integrierte Struktur zu bilden, gebildet sein. Außerdem kann es möglich sein, verbundene Anordnungen unter Verwendung einer Monofilamentleitung als eine Schnur von Mikrotranspondern zu konstruieren.In addition, the assembly may be formed on a single substrate with a chain or group of assemblies temporarily constructed to form a single integrated structure. In addition, it may be possible to construct connected assemblies using a monofilament line as a cord of microtransponders.

Die spezifischen hier gegebenen Implementierungen sollen die Praxis der vorliegenden Neuerungen nicht einschränken.The specific implementations provided herein are not intended to limit the practice of the present innovations.

Die folgenden Anmeldungen können zusätzliche Informationen und alternative Abwandlungen enthalten: Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-29P, lfd. Nr. 61/088.099, eingereicht am 12.8.2008 und mit dem Titel ”In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally-Invasive Wireless Implants; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-30P, lfd. Nr. 61/088.774, eingereicht am 15.8.2008 und mit dem Titel ”Micro-Coils to Remotely Power Minimally Invasive Microtransponders in Deep Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-31P, lfd. Nr. 61/079.905, eingereicht am 8.7.2008 und mit dem Titel ”Microtransponders with Identified Reply for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-33P, lfd. Nr. 61/089.179, eingereicht am 15.8.2008 und mit dem Titel ”Addressable Micro-Transponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-36P, lfd. Nr. 61/079.004, eingereicht am 8.7.2008 und mit dem Titel ”Microtransponder Array with Biocompatible Scaffold”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-38P, lfd. Nr. 61/083.290, eingereicht am 24.7.2008 und mit dem Titel ”Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-39P, lfd. Nr. 61/086.116, eingereicht am 4.8.2008 und mit dem Titel ”Tintinnitus Treatment Methods and Apparatus”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-40P, lfd. Nr. 61/086.309, eingereicht am 5.8.2008 und mit dem Titel ”Wireless Neurostimulators for Refractory Chronic Pain”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-41P, lfd. Nr. 61/086.314, eingereicht am 5.8.2008 und mit dem Titel ”Use of Wireless Microstimulators for Orofacial Pain”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-42P, lfd. Nr. 61/090.408, eingereicht am 20.8.2008 und mit dem Titel ”Update: In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally-Invasive Wireless Implants”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-43P, lfd. Nr. 61/091.908, eingereicht am 26.8.2008 und mit dem Titel ”Update: Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-44P, lfd. Nr. 61/094.086 eingereicht am 4.9.2008 und mit dem Titel ”Microtransponder MicroStim System and Method”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-30, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Transfer Coil Architecture”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-31, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Driver with Charge Balancing”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-32, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”A Biodelivery System for Microtransponder Array”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-46, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implanted Driver with Resistive Charge Balancing”; Aktenzeichen des Anwalts Nr. MTSP-28, lfd. Nr. ..., eingereicht am ... und mit dem Titel ”Implantable Transponder Systems and Methods”; 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.The following applications may contain additional information and alternative modifications: Attorney Docket No. MTSP-29P, Serial No. 61 / 088,099, filed 8/12/2008 and entitled "In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally Invasive Wireless Implants; Attorney Docket No. MTSP-30P, Serial No. 61 / 088,774, filed Aug. 15, 2008 and entitled "Micro-Coils to Remotely Power Minimally Invasive Microtransponders in Deep Subcutaneous Applications"; Attorney docket No. MTSP-31P, Serial No. 61 / 079,905, filed 8/8/2008 and entitled "Microtransponders with Identified Reply for Subcutaneous Applications"; Attorney's Docket No. MTSP-33P, Serial No. 61 / 089,179, filed Aug. 15, 2008 and entitled "Addressable Micro-Transponders for Subcutaneous Applications"; Attorney's Docket No. MTSP-36P, Serial No. 61 / 079,004, filed 8/8/2008 and entitled "Microtransponder Array with Biocompatible Scaffold"; Attorney docket No. MTSP-38P, Serial No. 61 / 083,290, filed 24.7.2008 and entitled "Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications"; Attorney's Docket No. MTSP-39P, Serial No. 61 / 086,116, filed 4/8/2008 and entitled "Tintinnitus Treatment Methods and Apparatus"; Attorney Docket No. MTSP-40P, Serial No. 61 / 086,309, filed on Aug. 5, 2008 and entitled "Wireless Neurostimulators for Refractory Chronic Pain"; Attorney's Docket No. MTSP-41P, Serial No. 61 / 086,314, filed on Aug. 5, 2008 and entitled "Use of Wireless Microstimulators for Orofacial Pain"; Attorney Docket No. MTSP-42P, Serial No. 61 / 090,408, filed August 20, 2008 and entitled "Update: In Vivo Tests of Switched-Capacitor Neural Stimulation for Use in Minimally-Invasive Wireless Implants"; Attorney docket No. MTSP-43P, Serial No. 61 / 091,908, filed on Aug. 26, 2008 and entitled "Update: Minimally Invasive Microtransponders for Subcutaneous Applications"; Attorney Docket No. MTSP-44P, Serial No. 61 / 094,086 filed on 4/9/2008 and entitled "Microtransponder MicroStim System and Method"; Attorney docket No. MTSP-30, Serial No. ..., filed on ... and entitled "Transfer Coil Architecture"; Attorney's Dossier No. MTSP-31, Serial No. ..., filed on ... and entitled "Implantable Driver with Charge Balancing"; Attorney's Docket No. MTSP-32, Serial No. ..., filed on ... and entitled "A Biodelivery System for Microtransponder Array"; Attorney docket No. MTSP-46, Serial No. ..., filed on ... and entitled "Implanted Driver with Resistive Charge Balancing"; Attorney's Docket No. MTSP-28, Serial No. ..., filed on ... and entitled "Implantable Transponder Systems and Methods"; and Attorney Docket No. MTSP-48, Serial No. ..., filed on ... and entitled "Implantable Transponder Pulse Stimulation Systems and Methods", all of which are incorporated herein by reference.

Nichts in der Beschreibung in der vorliegenden Anmeldung soll so gelesen werden, dass es bedeutet, dass irgendein bestimmtes Element, irgendein bestimmter Schritt oder irgendeine bestimmte Funktion ein wesentliches Element ist, das in dem Anspruchsumfang enthalten sein muss: DER UMFANG DES PATENTIERTEN GEGENSTANDS IST LEDIGLICH DURCH DIE ZULÄSSIGEN ANSPRÜCHE DEFINIERT. Darüber hinaus soll sich keiner dieser Ansprüche auf den Paragraphen sechs der 35 USC, Abschnitt 112, berufen, es sei denn, dass auf die genauen Wörter ”Mittel zum” ein Partizip folgt.Nothing in the description in the present application should be read to mean that any particular element, step, or function is an essential element that must be included in the scope of the claim: DER SCOPE OF THE PATENTED SUBJECT IS ONLY DEFINED BY THE PERMISSIBLE CLAIMS. In addition, none of these claims are intended to refer to paragraph six of the 35 USC, Section 112, unless the actual words "means to" are followed by a participle.

Die Ansprüche wie eingereicht sollen so umfassend wie möglich sein und KEIN Gegenstand ist absichtlich aufgegeben, dediziert oder fallengelassen worden.The claims as filed should be as comprehensive as possible and NO object has been intentionally abandoned, dedicated or dropped.

ZusammenfassungSummary

Anordnung drahtloser Mikrotransponder, die aus einer einzelnen Struktur verbundener Mikrotransponder konstruiert ist. Die Mikrotransponder können als ein linearer Anordnungsstreifen mit Verbindungsmaterial dazwischen konfiguriert sein. Die Mikrotransponder können außerdem vollständig innerhalb eines Streifens aus Material eingebettet oder durch eine einzelne, gemeinsame Substratstruktur verbunden sein.Arrangement of wireless micro-transponders constructed from a single structure of connected micro-transponders. The microtransponders may be configured as a linear array strip with interconnect material therebetween. The microtransponders may also be completely embedded within a strip of material or joined by a single, common substrate structure.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20020198572 [0007] US20020198572 [0007]
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  • US 6759338 B1 [0100] US Pat. No. 6,759,338 B1 [0100]

Claims (73)

Mikrotransponderanordnung, die umfasst: eine Anordnung, die aus benachbarten und physikalisch verbundenen drahtlosen Mikrotranspondern besteht; wobei jeder Mikrotransponder eine drahtlose Schnittstelle aufweist.A microtransponder arrangement comprising: an array consisting of adjacent and physically connected wireless microtransponders; each microtransponder having a wireless interface. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung ein lang gestreckter Streifen ist.Arrangement according to claim 1, wherein the arrangement is an elongate strip. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung sowohl längs als auch quer verbundene drahtlose Mikrotransponder enthält.The assembly of claim 1, wherein the assembly includes both longitudinally and transversely connected wireless micro-transponders. Anordnung nach Anspruch 3, bei der die verbundenen drahtlosen Mikrotransponder eine geometrische Form bilden.Arrangement according to claim 3, wherein the connected wireless microtransponder form a geometric shape. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die verbundenen drahtlosen Mikrotransponder eine geometrische Form bilden, die wenigstens eine der Folgenden enthalten kann: einen lang gestreckten Streifen; ein Quadrat; ein Rechteck; ein Sechseck; einen Kreis; und ein Oval.The assembly of claim 1, wherein the connected wireless microtransponders form a geometric shape that may include at least one of the following: an elongated strip; a square; a rectangle; a hexagon; a circle; and an oval. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Silikonelastomere; Silikonhydrogele; Kunststoff.Arrangement according to claim 1, wherein the arrangement comprises a material which is selected from the following group: Silicone elastomers; Silicone hydrogels; Plastic. Anordnung nach Anspruch 6, bei der der Kunststoff ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: SU-8; und Parylen-C.The assembly of claim 6, wherein the plastic comprises a material selected from the group consisting of: SU-8; and Parylene-C. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung biologisch abbaubar ist und ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polymere auf Proteingrundlage; Polysaccharide auf Zuckergrundlage; Polyglycolsäuren (PGA); und Polymilchsäuren (PLA).The assembly of claim 1, wherein the assembly is biodegradable and comprises a material selected from the group consisting of: Polymers based on protein; Sugar-based polysaccharides; Polyglycolic acids (PGA); and Polylactic acids (PLA). Anordnung nach Anspruch 8, bei der die Polymere auf Proteingrundlage ein Material umfassen, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Gelatine; Seide; und Kollagen.An assembly according to claim 8, wherein the protein-based polymers comprise a material selected from the group consisting of: Gelatin; Silk; and Collagen. Anordnung nach Anspruch 8, bei der die Polysaccharide auf Zuckergrundlage ein Material umfassen, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Zellulose; und Agarose.An assembly according to claim 8, wherein the sugar-based polysaccharides comprise a material selected from the group consisting of: Cellulose; and Agarose. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung mit einem Material beschichtet ist, das ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyethylenglycol (PEG); Polymilchsäuren (PLA); biomimetische Beschichtung; und Trillium-Biooberfläche.The assembly of claim 1, wherein the assembly is coated with a material comprising a material selected from the group consisting of: Polyethylene glycol (PEG); Polylactic acids (PLA); biomimetic coating; and Trillium Biooberfläche. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein festes Material, das vollständig eingebettete drahtlose Mikrotransponder enthält.The assembly of claim 1, further comprising: a solid material that contains fully embedded wireless microtransponders. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die drahtlosen Mikrotransponder durch Fenster oben liegende und unten liegende Elektroden freilegen.Arrangement according to claim 1, in which the wireless microtransponder expose windows above and below lying electrodes. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein ionendurchlässiges Material, das dem Einwachsen von umgebendem Gewebe widersteht; und verbundene drahtlose Mikrotransponder, die darin vollständig eingebettet sind.The assembly of claim 1, further comprising: an ion-permeable material that resists ingrowth of surrounding tissue; and connected wireless micro-transponders fully embedded therein. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung ein einzelnes Substrat umfasst.The assembly of claim 1, wherein the assembly comprises a single substrate. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung ein Monofilament enthält, das die drahtlosen Mikrotransponder verbindet.The assembly of claim 1, wherein the assembly includes a monofilament interconnecting the wireless microtransponders. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung unter Verwendung einer Nadel mit einem rechteckigen Querschnitt implantiert wird.The assembly of claim 1, wherein the assembly is implanted using a needle having a rectangular cross-section. Anordnung nach Anspruch 17, bei der die Nadel abgeschrägt und gekrümmt ist.Arrangement according to claim 17, wherein the needle is chamfered and curved. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung Schlitze für das Gewebeeinwachsen enthält.The assembly of claim 1, wherein the assembly includes tissue ingrowth slots. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner eine Matrix aus biokompatiblem Material umfasst, die die verbundene Mikrotransponderanordnung einhüllt.The assembly of claim 1, further comprising a matrix of biocompatible material that wraps the connected microtransponder assembly. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung ein biologisch abbaubares Material umfasst.The assembly of claim 1, wherein the assembly comprises a biodegradable material. Implantierbare Vorrichtung, die umfasst: eine Anordnung physikalisch verbundener eingebetteter Mikrotransponder mit drahtlosen Schnittstellen; wobei die Elektrodenoberflächen auf der Anordnung durch Fenster in den einzelnen Mikrotranspondern freiliegen.An implantable device comprising: an array of physically connected embedded microtransponders having wireless interfaces; wherein the electrode surfaces on the array are exposed through windows in the individual microtransponders. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Anordnung ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyethylenglycol (PEG); Polymilchsäuren (PLA); biomimetische Beschichtung; und Trillium-Biooberfläche.The apparatus of claim 22, wherein the assembly comprises a material selected from the group consisting of: Polyethylene glycol (PEG); Polylactic acids (PLA); biomimetic coating; and Trillium Biooberfläche. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Anordnung ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Silikonelastomere; Silikonhydrogele; Kunststoff.The apparatus of claim 22, wherein the assembly comprises a material selected from the group consisting of: Silicone elastomers; Silicone hydrogels; Plastic. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Anordnung unter Verwendung einer abgeschrägten Nadel mit einem rechteckigen Querschnitt implantiert wird.The device of claim 22, wherein the assembly is implanted using a beveled needle having a rectangular cross-section. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Anordnungsentfernung durch Erfassen und Zurückziehen der Anordnung aus dem umgebenden Gewebe ausgeführt werden kann.Apparatus as claimed in claim 22, wherein the array removal can be accomplished by detecting and retracting the array from the surrounding tissue. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Anordnung ein gemeinsames Substrat enthält.The device of claim 22, wherein the assembly includes a common substrate. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Anordnung Schlitze für Gewebeeinwachsen zum Verankern der Anordnung enthält.The device of claim 22, wherein the assembly includes tissue ingrowth slots for anchoring the assembly. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Anordnung von einer Matrix umgeben ist.Apparatus according to claim 22, wherein the array is surrounded by a matrix. Anordnung nach Anspruch 22, bei der die Anordnung ein biologisch abbaubares Material umfasst.The assembly of claim 22, wherein the assembly comprises a biodegradable material. Verfahren zum Bilden einer implantierbaren drahtlosen elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen einer entfernbaren Anordnung eingebetteter benachbarter elektronischer Bauelemente auf einem einzelnen Substrat; und Leistungsversorgung der Anordnung unter Verwendung einer drahtlosen Schnittstelle.A method of forming an implantable wireless electronic device, the method comprising the steps of: Creating a removable array of embedded adjacent electronic devices on a single substrate; and Powering the device using a wireless interface. Verfahren nach Anspruch 31, bei der die Anordnung einen Streifen umfasst.The method of claim 31, wherein the assembly comprises a strip. Verfahren nach Anspruch 31, bei der die Anordnung ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Silikonelastomere; Silikonhydrogele; und Kunststoff.The method of claim 31, wherein the assembly comprises a material selected from the group consisting of: Silicone elastomers; Silicone hydrogels; and Plastic. Verfahren nach Anspruch 31, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Beschichten der Anordnung mit einem Material, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Polyethylenglycol (PEG); Polymilchsäuren (PLA); biomimetische Beschichtung; und Trillium-Biooberfläche.The method of claim 31, further comprising the step of: Coating the assembly with a material selected from the following group: Polyethylene glycol (PEG); Polylactic acids (PLA); biomimetic coating; and Trillium Biooberfläche. Verfahren nach Anspruch 31, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Herstellen der Anordnung; und Positionieren der Anordnung unter Verwendung der Markierung.The method of claim 31, further comprising the steps of: Making the arrangement; and Position the assembly using the marker. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem die eingebettete Anordnung auf den einzelnen Mikrotranspondern Elektrodenoberflächen besitzt, die durch Fenster freiliegen.The method of claim 31, wherein the embedded assembly on the individual microtransponders has electrode surfaces exposed through windows. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem die eingebettete Anordnung von einer Matrix umgeben ist.The method of claim 31, wherein the embedded array is surrounded by a matrix. Verfahren zum Implantieren drahtloser Elektronik in lebendes Gewebe, wobei das Verfahren umfasst: Implantieren einer Anordnung physikalisch verbundener und drahtlos mit Leistung versorgter elektronischer Vorrichtungen in Gewebe; und falls die Entfernung der elektronischen Vorrichtungen notwendig ist, daraufhin Freilegen der Anordnung verbundener elektronischer Vorrichtungen und anschließend Entfernen der Anordnung elektronischer Vorrichtungen aus dem lebenden Gewebe.A method of implanting wireless electronics into living tissue, the method comprising: Implanting an array of physically connected and wirelessly powered electronic devices into tissue; and if removal of the electronic devices is necessary, then exposing the array of connected electronic devices and then removing the array of electronic devices from the living tissue. Verfahren nach Anspruch 38, bei dem die Anordnung durch eine Nadel implantiert wird, die ferner abgeschrägt und gekrümmt ist und eine Tuohy-Nadel umfassen kann.The method of claim 38, wherein the assembly is implanted by a needle that is further bevelled and curved and may include a Tuohy needle. Verfahren nach Anspruch 38, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Beschichten der Anordnung elektronischer Vorrichtungen mit einem Material, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Polyethylenglycol (PEG); Polymilchsäuren (PLA); biomimetische Beschichtung; und Trillium-Biooberfläche.The method of claim 38, further comprising the step of: Coating the assembly of electronic devices with a material selected from the following group: Polyethylene glycol (PEG); Polylactic acids (PLA); biomimetic coating; and Trillium Biooberfläche. Anordnung nach Anspruch 40, bei der die verbundenen elektronischen Vorrichtungen eine geometrische Form bilden, die wenigstens eine der Folgenden enthalten kann: einen lang gestreckten Streifen; ein Quadrat; ein Rechteck; ein Sechseck; einen Kreis; und ein Oval.The assembly of claim 40, wherein the connected electronic devices form a geometric shape that may include at least one of the following: an elongated strip; a square; a rectangle; a hexagon; a circle; and an oval. Verfahren nach Anspruch 38, bei dem die Anordnung elektronischer Vorrichtungen ein ionendurchlässiges Material enthält. The method of claim 38, wherein the array of electronic devices includes an ion permeable material. Verfahren nach Anspruch 38, bei dem die Anordnung ein gemeinsames Substrat für die elektronischen Vorrichtungen enthält.The method of claim 38, wherein the assembly includes a common substrate for the electronic devices. Verfahren nach Anspruch 38, bei dem die Anordnung ein Monofilament enthält, das die elektronischen Vorrichtungen verbindet.The method of claim 38, wherein the assembly includes a monofilament interconnecting the electronic devices. Verfahren nach Anspruch 38, bei dem die Anordnung markiert ist, um das Lokalisieren für die Entfernung zu erleichtern.The method of claim 38, wherein the arrangement is marked to facilitate locating for removal. Verfahren nach Anspruch 38, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Umgeben der Anordnung mit einer biokompatiblen Matrix.The method of claim 38, further comprising the step of: surrounding the assembly with a biocompatible matrix. Elektronische Vorrichtung für die Implantation, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Anordnung physikalisch verbundener eingebetteter drahtloser Bauelemente; wobei die Anordnung innendurchlässig ist und dem Einwachsen nicht leitender Fasermaterie widersteht.An electronic device for implantation, the device comprising: an array of physically connected embedded wireless devices; the assembly being internally permeable and resistant to ingrowth of non-conductive fibrous matter. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der die Anordnung markiert ist.An electronic device according to claim 47, wherein the device is marked. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 48, bei der die Markierung einen Fluoreszenzfarbstoffmarker enthalten kann, der unter geeigneten Lichtquellen durch die Haut sichtbar ist.The electronic device of claim 48, wherein the label may include a fluorescent dye marker visible under suitable light sources through the skin. Verfahren nach Anspruch 47, bei dem die Anordnung sowohl längs als auch quer verbundene drahtlose Bauelemente enthält.The method of claim 47, wherein the assembly includes both longitudinally and transversely connected wireless devices. Verfahren nach Anspruch 47, bei dem die Anordnung gemeinsam eingebetteter Bauelemente entfernbar ist und mit einem Material beschichtet ist, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Polyethylenglycol (PEG); Polymilchsäuren (PLA); biomimetische Beschichtung; und Trillium-Biooberfläche.The method of claim 47, wherein the array of co-embedded devices is removable and coated with a material selected from the group consisting of: Polyethylene glycol (PEG); Polylactic acids (PLA); biomimetic coating; and Trillium Biooberfläche. Anordnung nach Anspruch 47, bei der die Anordnung ein biologisch abbaubares Material umfasst.The assembly of claim 47, wherein the assembly comprises a biodegradable material. Verfahren zum Entfernen einer implantierten Mehrzahl elektronischer Vorrichtungen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Implantieren der Anordnung mit einer umgebenden Matrix; Entfernt halten des Gewebewachstums in einer minimalen Entfernung wenigstens von einem Abschnitt der verbundenen elektronischen Vorrichtungen; Lokalisieren der Anordnung unter Verwendung einer integrierten Markierung; und chirurgisches Freilegen der Vorrichtung zum Erfassen und Freiziehen.A method of removing an implanted plurality of electronic devices, the method comprising the steps of: Implanting the assembly with a surrounding matrix; Removing the tissue growth at a minimum distance from at least a portion of the connected electronic devices; Locating the device using an integrated tag; and Surgical exposure of the device for grasping and pulling free. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem die vorgefertigte Anordnung eine geometrische Form umfasst, die wenigstens eine der Folgenden enthalten kann: einen lang gestreckten Streifen; ein Quadrat; ein Rechteck; ein Sechseck; einen Kreis; und ein Oval.The method of claim 53, wherein the prefabricated assembly comprises a geometric shape that may include at least one of the following: an elongated strip; a square; a rectangle; a hexagon; a circle; and an oval. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem die vorgefertigte Anordnung aus einer rechteckigen gekrümmten Nadel an die richtige Stelle ausgestoßen werden kann.The method of claim 53, wherein the prefabricated assembly can be ejected from a rectangular curved needle to the correct location. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem die Anordnung verbundener mikroelektronischer Vorrichtungen mit einem Material beschichtet wird, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Polyethylenglycol (PEG); Polymilchsäuren (PLA); biomimetische Beschichtung; und Trillium-Biooberfläche.The method of claim 53, wherein the assembly of connected microelectronic devices is coated with a material selected from the group consisting of: Polyethylene glycol (PEG); Polylactic acids (PLA); biomimetic coating; and Trillium Biooberfläche. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem die Anordnung ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Silikonelastomere; Silikonhydrogele; und Kunststoff.The method of claim 53, wherein the assembly comprises a material selected from the group consisting of: Silicone elastomers; Silicone hydrogels; and Plastic. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem die Anordnung ein gemeinsames Substrat für die mikroelektronischen Vorrichtungen umfasst.The method of claim 53, wherein the assembly comprises a common substrate for the microelectronic devices. Anordnung nach Anspruch 53, bei dem die Anordnung ein ionendurchlässiges Material umfasst, das dem Einwachsen von umgebendem Gewebe widersteht.The assembly of claim 53, wherein the assembly comprises an ion permeable material that resists ingrowth of surrounding tissue. Anordnung nach Anspruch 59, bei der die Anordnung mikroelektronische Vorrichtungen umfasst, die vollständig darin eingebettet sind.The device of claim 59, wherein the device comprises microelectronic devices embedded completely therein. Anordnung nach Anspruch 53, die ferner umfasst: eine Gleitmaterialbeschichtung, die auf die Oberfläche der Elektroden auf den mikroelektronischen Vorrichtungen beschränkt ist.The assembly of claim 53, further comprising: a sliding material coating confined to the surface of the electrodes on the microelectronic devices. Anordnung nach Anspruch 53, bei der die Anordnung ein Monofilament enthält, das die mikroelektronischen Vorrichtungen verknüpft.The assembly of claim 53, wherein the assembly includes a monofilament linking the microelectronic devices. Biokompatibles elektronisches Modul, das in lebendes Gewebe implantierbar ist, wobei das Modul umfasst: eine Mehrzahl elektronischer Vorrichtungen, die drahtlos mit Leistung versorgt werden und miteinander gekoppelt sind, um eine physikalisch verbundene Anordnung von einer Größe zu bilden, die die Implantation von einer Nadel zulässt; und wenigstens einen elektrischen Leitungsweg durch die Anordnung, der wenigstens einen Anschluss der Vorrichtung mit dem umgebenden Gewebe verbindet. A biocompatible electronic module implantable in living tissue, the module comprising: a plurality of electronic devices that are powered wirelessly and coupled together to form a physically connected assembly of a size that permits implantation from a needle ; and at least one electrical conduction path through the assembly connecting at least one port of the device to the surrounding tissue. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die Anordnung sowohl längs als auch quer verbundene elektronische Vorrichtungen enthält.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the assembly includes both longitudinally and transversely connected electronic devices. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die Anordnung unter Verwendung eines Materials physikalisch verbunden ist, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Silikonelastomere; Silikonhydrogele; Kunststoff; und Monofilament.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the assembly is physically connected using a material selected from the group consisting of: Silicone elastomers; Silicone hydrogels; Plastic; and Monofilament. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die elektronische Vorrichtung mit einem Material beschichtet ist, das ein Material umfasst, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyethylenglycol (PEG); Polymilchsäuren (PLA); biomimetische Beschichtung; und Trillium-Biooberfläche.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the electronic device is coated with a material comprising a material selected from the group consisting of: Polyethylene glycol (PEG); Polylactic acids (PLA); biomimetic coating; and Trillium Biooberfläche. Biokompatible elektronische Vorrichtung nach Anspruch 63, bei der die Anordnungsentfernung durch manuelles Erfassen und Zurückziehen der Anordnung aus dem umgebenden Gewebe ausgeführt werden kann.The biocompatible electronic device of claim 63, wherein said device removal can be accomplished by manually capturing and retracting the device from surrounding tissue. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die elektronischen Vorrichtungen einen Streifen aus Material umfassen, der eine eingebettete Anordnung von Mikrotranspondern enthält.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the electronic devices comprise a strip of material containing an embedded array of microtransponders. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die Anordnung einen ionendurchlässigen Streifen, der dem Einwachsen von umgebendem Gewebe widersteht, und verbundene Mikrotransponder, die vollständig darin eingebettet sind, umfasst.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the assembly comprises an ion-permeable strip that resists ingrowth of surrounding tissue and associated microtransponders fully embedded therein. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die Anordnung Gewebe in einer minimalen Entfernung wenigstens von einem Abschnitt der elektronischen Vorrichtung hält.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the assembly holds tissue at a minimum distance from at least a portion of the electronic device. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die elektronische Vorrichtung eine einzelne Substratstruktur enthält.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the electronic device includes a single substrate structure. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die Nadel gekrümmt ist und einen rechteckigen Querschnitt besitzt.A biocompatible electronic module according to claim 63, wherein the needle is curved and has a rectangular cross-section. Biokompatibles elektronisches Modul nach Anspruch 63, bei dem die Anordnung ein biologisch abbaubares Material umfasst.The biocompatible electronic module of claim 63, wherein the assembly comprises a biodegradable material.
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