ES2559058T3 - Dispositivo estimulador implantable de múltiples electrodos con un condensador único de desacoplamiento de trayectoria de corriente - Google Patents

Dispositivo estimulador implantable de múltiples electrodos con un condensador único de desacoplamiento de trayectoria de corriente Download PDF

Info

Publication number
ES2559058T3
ES2559058T3 ES06839461.8T ES06839461T ES2559058T3 ES 2559058 T3 ES2559058 T3 ES 2559058T3 ES 06839461 T ES06839461 T ES 06839461T ES 2559058 T3 ES2559058 T3 ES 2559058T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
electrode
electrodes
microstimulator
cathode
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES06839461.8T
Other languages
English (en)
Inventor
Jordi Parramon
Kiran Nimmagadda
Emmanuel Feldman
Yuping He
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boston Scientific Neuromodulation Corp
Original Assignee
Boston Scientific Neuromodulation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boston Scientific Neuromodulation Corp filed Critical Boston Scientific Neuromodulation Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2559058T3 publication Critical patent/ES2559058T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/37205Microstimulators, e.g. implantable through a cannula
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/375Constructional arrangements, e.g. casings
    • A61N1/3756Casings with electrodes thereon, e.g. leadless stimulators

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

Un dispositivo estimulador de múltiples electrodos, que comprende: un cuerpo para el dispositivo (305); una pluralidad de electrodos que comprenden un primer electrodo único (320, 340) y una pluralidad de segundos electrodos (322, 340), estando el primer electrodo único acoplado con el cuerpo del dispositivo, en el que el primer electrodo es un ánodo, estando la pluralidad de segundos electrodos acoplados con el cuerpo del dispositivo, en el que cada uno de los segundos electrodos es seleccionable para actuar como el cátodo cuando se compara con el primer electrodo; y un condensador de desacoplamiento único (302) situado en la trayectoria de corriente de ánodo del primer electrodo, en el que no aparece condensador de desacoplamiento alguno en las trayectorias de corriente de cátodo de los segundos electrodos, en el que la trayectoria de corriente de ánodo es conectable con cada una de las trayectorias de corriente de cátodo mediante una trayectoria de corriente de tejido que se extiende entre el ánodo y el cátodo.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Dispositivo estimulador implantable de multiples electrodos con un condensador unico de desacoplamiento de trayectoria de corriente
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere en general a los dispositivos estimuladores implantables, por ejemplo, un generador de pulsos implantable tal como un dispositivo Bion®, un dispositivo de estimulacion espinal (SCS) u otro tipo de dispositivos de estimulacion neural.
Antecedentes
Los dispositivos de estimulacion implantables generan y entregan estimulos electricos a nervios y tejidos para la terapia de diversos trastornos biologicos, tales como marcapasos para tratar la arritmia cardfaca, desfibriladores para tratar la fibrilacion cardfaca, estimuladores cocleares para tratar la sordera, estimuladores retinales para tratar la ceguera, estimuladores musculares para producir un movimiento coordinado de las extremidades, estimuladores de la medula espinal para tratar el dolor cronico, estimuladores cerebrales profundos o corticales para tratar trastornos motores y psicologicos, estimuladores del nervio occipital para tratar las migranas y otros estimuladores neurales para tratar la incontinencia urinaria, la apnea del sueno, la subluxacion de hombro, etc. La presente invencion puede hallar aplicabilidad en la totalidad de tales aplicaciones, a pesar de que la descripcion que sigue se centrara, en general, en el uso de la invencion dentro de un dispositivo microestimulador del tipo que se divulga en las solicitudes de patente publicada de Estados Unidos 2005/0021108, publicada el 27/ 1 /05; 2005/0057905, publicada el 17 / 3 / 05; y 2004/0059392, publicada el 25 / 3 / 04.
No obstante, la presente invencion tambien tiene aplicabilidad en otros dispositivos estimuladores implantables, tales como los dispositivos de estimulacion espinal (SCS), un ejemplo de los cuales se puede hallar en la patente de Estados Unidos 6.553.263.
Los dispositivos microestimuladores por lo general comprenden un alojamiento pequeno generalmente cilmdrico que porta unos electrodos para producir una corriente de estimulacion electrica deseada. Los dispositivos de este tipo se implantan en las proximidades del tejido objetivo para permitir que la corriente de estimulacion estimule el tejido objetivo para proporcionar terapia para una amplia diversidad de afecciones y trastornos. Un "microestimulador" en el contexto de esta aplicacion quiere decir un dispositivo estimulador implantable en el que el cuerpo o alojamiento del dispositivo es compacto (por lo general del orden de unos pocos milfmetros de diametro por varios milfmetros a unos pocos centimetros de longitud) y por lo general incluye o porta unos electrodos de estimulacion que tienen por objeto entrar en contacto con el tejido del paciente. No obstante, un "microestimulador" tambien o en su lugar puede tener unos electrodos que estan acoplados con el cuerpo del dispositivo por medio de un conductor o conductores, tal como se muestra en la solicitud de patente de Estados Unidos con n.° de serie 09/624.130, presentada el 24 de julio de 2000.
Algunos microestimuladores en la tecnica anterior contienen solo un electrodo de catodo. Mas en concreto, en tales dispositivos, y haciendo referencia a la figura 1, se proporciona un electrodo de anodo unico 14 para suministrar corriente a una resistencia 16, R, es decir, el tejido del usuario. Por lo general, una trayectoria de retorno para la corriente es proporcionada por un catodo unico 14', que podna comprender otro electrodo sobre el dispositivo, pero que tambien podna comprender una porcion de la caja conductora para el dispositivo. Se hace referencia a un dispositivo de este tipo en el presente documento como "microestimulador bi-electrodo", dados sus dos electrodos 14 y 14'. Tal como es conocido, el anodo 14 suministra o absorbe corriente usando un circuito de generacion de corriente en el interior de un convertidor de digital a analogico, o "DAC" 20 programable. El catodo 14' tambien podna estar conectado con un circuito de generacion de corriente o podna simplemente estar unido a un potencial de referencia. Un ejemplo de un dispositivo microestimulador bi-electrodo incluye el dispositivo Bion® fabricado por Advanced Bionics Corporation de Sylmar, California.
Los microestimuladores bi-electrodo se benefician de la simplicidad. Debido a su pequeno tamano, el microestimulador se puede implantar en un sitio que requiere terapia al paciente, y sin conductores para portar la corriente terapeutica lejos del cuerpo tal como se ha mencionado previamente. No obstante, tales microestimuladores bi-electrodo carecen de flexibilidad terapeutica: una vez que ha sido implantada, la combinacion de anodo / catodo unico solo captara nervios en su proximidad inmediata, lo que en general no se puede cambiar a menos que se manipule la posicion del dispositivo en el tejido de un paciente.
Para mejorar la flexibilidad terapeutica, se han propuesto unos microestimuladores que tienen mas de dos electrodos, y se hace referencia a tales dispositivos en el presente documento como "microestimuladores de multiples electrodos" para diferenciar estos de los microestimuladores bi-electrodo que se han analizado en lo que antecede. Cuando se aumenta el numero de electrodos de esta forma, los electrodos se pueden activar de forma selectiva una vez que el dispositivo ha sido implantado, proporcionando la oportunidad de manipular la terapia sin tener que manipular la posicion del dispositivo.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Unos dibujos de un microestimulador de multiples electrodos 400 a modo de ejemplo se muestran en diversas vistas en las figuras 2A-2C. Tal como se muestra, el dispositivo 400 comprende un cuerpo o alojamiento 402 que incorpora la fuente de alimentacion (la batena) y otra circuitena que es necesaria para que funcione el dispositivo. Sobre el exterior del alojamiento 402 se encuentran (en el presente ejemplo) ocho conectores conductores 404 que estan acoplados con una circuitena de generacion de corriente en el alojamiento (que no se muestra). En el presente ejemplo particular, y tal como se muestra del mejor modo en las figuras 2B y 2C, un material laminado 410 se situa por encima del alojamiento con el fin de poner los conectores 404 en contacto con los patines de contacto 412. El material laminado 410 es semejante a una placa de circuito impreso y contiene unos conductores 414 que, en ultima instancia, se encuentran con los electrodos 416 disenados para entrar en contacto directo con la carne de un paciente. Por lo tanto, cuando el alojamiento 402 y el material laminado 410 estan acoplados de esta forma (la figura 2C), el resultado es un microestimulador de multiples electrodos en el que los diversos electrodos 416 son portados por y se encuentran a lo largo del cuerpo del dispositivo. Detalles adicionales en lo que respecta a esta y otras estructuras para un microestimulador de multiples electrodos se divulgan en las siguientes referencias: la publicacion de patente de Estados Unidos con n.° 2004/0015205, publicada el 22 de enero de 2004; la solicitud de patente de Estados Unidos con n.° de serie 11/142.154, presentada el 1 de junio de 2005; y la solicitud de patente de Estados Unidos con n.° de serie 11/280.620, presentada el 16 de noviembre de 2005. Adicionalmente, no es necesario que un microestimulador de multiples electrodos emplee electrodos sobre el cuerpo 402, y en su lugar o ademas podna comprender la estructura de la figura 2A con un conductor o conductores que realizan un acoplamiento con los conectores 404 (que no se muestran).
Una cuestion en lo que respecta al diseno de cualquier estimulador implantable, y en especial los microestimuladores del tipo que se ha analizado en lo que antecede, comporta el uso de condensadores de desacoplamiento. Un condensador de desacoplamiento 25, C de este tipo, se muestra en la figura 1. Tal como es conocido, los condensadores de desacoplamiento son utiles en los dispositivos estimuladores implantables por una serie de razones. En primer lugar, estos pueden ayudar a la recuperacion de la carga despues de la provision de un pulso de estimulacion, un punto que se conoce bien en la tecnica y no requiere mas elaboracion. En segundo lugar, estos proporcionan una seguridad adicional al evitar la inyeccion directa de corriente desde el circuito de generacion de corriente (por ejemplo, en el interior del DAC 20) hasta el tejido del paciente 16, R.
En las figuras 3A y 3B se ilustran ejemplos del uso de condensadores de desacoplamiento en la tecnica de los estimuladores implantables. La figura 3A muestra un ejemplo del uso de los condensadores de desacoplamiento 25 en un dispositivo de estimulacion espinal (SCS) 30, tal como el dispositivo de SCS Precision® comercializado por Advanced Bionics Corporation. Tal como se muestra, este estimulador implantable comprende una pluralidad de electrodos 32, E1 - En. En ultima instancia, una prolongacion de conductor (que no se muestra) puede realizar un acoplamiento con los electrodos para portar las senales que son generadas por un generador de pulsos implantable (IPG) hasta una agrupacion de electrodos (que no se muestra) en el extremo de un conductor. Como resultado, la agrupacion de electrodos se puede insertar en su posicion (por ejemplo, a lo largo de la medula espinal del paciente), mientras que el IPG se implanta en general a una distancia relativa (por ejemplo, en las nalgas del paciente).
Con cada electrodo E1 - En esta asociado un condensador de desacoplamiento 25, C1 - Cn correspondiente. En un dispositivo de SCS 30, los electrodos se pueden activar de forma selectiva, y cualquier electrodo activado se puede seleccionar como un anodo o catodo. De hecho, se puede seleccionar mas de un electrodo como un anodo en un momento dado, y se puede seleccionar mas de un electrodo como un catodo en un momento dado.
Por lo tanto, supongase que el electrodo E2 se selecciona para actuar como un anodo mientras que el electrodo E4 se selecciona para actuar como un catodo tal como se muestra en la figura 3A. Debido a que cada electrodo E1 - En esta cableado con un condensador de desacoplamiento C1 - Cn, la trayectoria de corriente resultante a traves de los dos electrodos E2 y E4 incluye los condensadores de desacoplamiento C2 y C4. Esto ayuda a la recuperacion de la carga en ambos electrodos, y proporciona adicionalmente una seguridad redundante: incluso si se averiara uno de los dos condensadores C2 o c4, el otro evitana la inyeccion directa de corriente al tejido R.
Este enfoque del dispositivo de SCS 30 - en el que un condensador de desacoplamiento esta asociado con cada electrodo - es, en general, no problematico. En un dispositivo de SCS 30, debido a que el IPG no esta implantado en el sitio de terapia requerida y en su lugar se situa en una porcion menos cntica del paciente (por ejemplo, en las nalgas), en general el IPG se puede hacer mas grande de lo que se puede hacer el cuerpo de los microestimuladores que se han analizado anteriormente. Por ejemplo, el iPg que se usa en el dispositivo de SCS 30 podna tener forma de disco con un diametro de unos pocos centfmetros y un espesor de varios milfmetros. Hay en general suficiente espacio en el IPG para dar cabida a los condensadores de desacoplamiento, C1 - Cn relativamente grandes. Por lo tanto, muchos dispositivos de SCS 30 comercializados en la actualidad emplean unos IPG que tienen 16 electrodos (17 contando el electrodo de caja) y 16 condensadores de desacoplamiento correspondientes (17 contando la caja).
La figura 3B ilustra otro dispositivo 50 en el que se han usado condensadores de desacoplamiento en la tecnica de los estimuladores implantables, y en concreto ilustra el uso de un condensador de desacoplamiento en el dispositivo microestimulador bi-electrodo Bion® que se ha analizado anteriormente. Tal como se hace notar, el microestimulador bi-electrodo 50 comprende un anodo 52' y un catodo unico 52. Tal como se puede ver, un
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
condensador de desacoplamiento unico C 25 esta acoplado con el catodo 52, y en concreto esta acoplado entre el electrodo de catodo 52 y la circuitena de generacion de corriente 20. El anodo, en contraste, se pone meramente a masa o se une a un potencial de referencia. A traves del uso del condensador de desacoplamiento, C, se tienen los mismos beneficios que se han hecho notar anteriormente - una seguridad mejorada y la recuperacion de la carga - (no obstante, debido a que se proporciona solo un condensador de desacoplamiento en la trayectoria de corriente, no hay seguridad redundante alguna tal como es provista por los dos condensadores de desacoplamiento en el dispositivo de SCS 30 de la figura 3A).
Tal como se ha hecho notar anteriormente, el cuerpo 55 de un dispositivo microestimulador bi-electrodo 50 es muy pequeno, lo que quiere decir que hay un volumen reducido en el interior del cuerpo para dar cabida a multiples condensadores de desacoplamiento 25 relativamente grandes. No obstante, debido a que un dispositivo de este tipo requena tradicionalmente el uso de solo un condensador de desacoplamiento unico, el espacio en el interior del cuerpo 55 era en general suficiente para dar cabida a este componente.
No obstante, la cuestion del espacio limitado en el interior del cuerpo de un microestimulador se vuelve muy significativa cuando se contempla un microestimulador de multiples electrodos. Considerese un microestimulador de multiples electrodos que tiene ocho catodos y un anodo (que tal vez comprende la caja del dispositivo). En una arquitectura de este tipo, y de acuerdo con el conocimiento convencional de la tecnica anterior tal como es entendida por los solicitantes de la presente invencion, el microestimulador necesitana tener ocho condensadores de desacoplamiento, cada uno cableado con cada electrodo. Pero, tal como se ha hecho notar en lo que antecede, se pretende que un microestimulador sea bastante pequeno. Este conflicto o bien limita el numero de electrodos que puede portar un microestimulador de multiples electrodos, o bien aumenta el tamano del cuerpo, nada de lo cual es deseable.
En consecuencia, la tecnica de los estimuladores implantables y, en particular, la tecnica de los microestimuladores, se beneficianan de la capacidad de proporcionar multiples electrodos al tiempo que siguen proporcionando un desacoplamiento capacitivo suficiente que usa un volumen mmimo en el interior del dispositivo. En el presente documento se proporcionan realizaciones de una solucion de este tipo.
El documento WO-A-02/09808 divulga la tecnica anterior mas relevante.
La invencion se define en la reivindicacion 1.
Breve descripcion de los dibujos
Los aspectos anteriores, y otros, de la presente invencion seran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion mas particular de la misma, que se presenta junto con los siguientes dibujos en los que:
La figura 1 ilustra los componentes electricos basicos de un microestimulador de acuerdo con la tecnica anterior. Las figuras 2A a 2C ilustran diversas vistas de un microestimulador de multiples electrodos de acuerdo con la tecnica anterior.
Las figuras 3A y 3B ilustran, de forma respectiva, la circuitena de estimulacion de un sistema estimulador de la medula espinal (SCS) y un microestimulador bi-electrodo y, en particular, muestran los condensadores de desacoplamiento tal como se usan en esas tecnicas.
La figura 4 ilustra un microestimulador a modo de ejemplo en el que se pueden usar las tecnicas de desacoplamiento capacitivo mejorado de las figuras 7-10.
La figura 5 ilustra el microestimulador de la figura 4 y su interaccion con diversos componentes externos en un sistema de comunicacion de microestimulador.
La figura 6 ilustra varios microestimuladores de la figura 4 que se usan de forma conjunta en una red de comunicacion.
La figura 7 ilustra una realizacion de la invencion.
Las figuras 8A a 8C ilustran detalles y modificaciones adicionales de la circuitena en un microestimulador de multiples electrodos de anodo unico / de multiples catodos.
Las figuras 9A a 9C ilustran detalles y modificaciones adicionales de la circuitena en un microestimulador de multiples electrodos de catodo unico / de multiples anodos.
La figura 10 ilustra un microestimulador de multiples electrodos que usa un condensador de desacoplamiento unico en una realizacion en la que los anodos y / o los catodos son configurables.
La figura 11 ilustra un diagrama esquematico del microestimulador de multiples electrodos de la figura 8A, y muestra la provision del condensador de desacoplamiento en relacion con un circuito integrado principal.
Las realizaciones que se muestran en las figuras 9A, 9B, 9C no son parte de la invencion.
Descripcion detallada
La siguiente descripcion es del mejor modo contemplado en la actualidad para llevar a cabo la invencion. Esta descripcion no ha de tomarse en un sentido limitante, sino que se hace meramente para el fin de describir los principios generales de la invencion. El ambito de la invencion se debena determinar con referencia a las reivindicaciones y sus equivalentes.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Antes de analizar los aspectos del desacoplamiento capacitivo que son fundamentals para la presente divulgacion, se expone por razones de complecion la circuitena, la estructura y la funcion de un dispositivo estimulador implantable en el que se puede usar la circuitena de la invencion.
Tal como se ha hecho notar anteriormente, el dispositivo estimulador implantable divulgado puede comprender un dispositivo microestimulador, un dispositivo de SCS o un estimulador electrico y/o sensor electrico similar. No obstante, por conveniencia, la circuitena de la invencion se divulga en el presente documento en el contexto de un microestimulador. No obstante, ha de entenderse que la invencion no se limita a esto. Por ejemplo, la presente invencion se puede usar como parte de un marcapasos, una bomba implantable, un desfibrilador, un estimulador coclear, un estimulador retinal, un estimulador que esta configurado para producir un movimiento coordinado de las extremidades, un estimulador cerebral profundo o cortical, un estimulador del nervio occipital, o en cualquier otro estimulador que este configurado para tratar la incontinencia urinaria, la apnea del sueno, la subluxacion de hombro, etc. Ademas, la tecnica se puede usar asf mismo en dispositivos no medicos y/o no implantables.
La figura 4 ilustra un microestimulador implantable 100 a modo de ejemplo. Tal como se muestra, el microestimulador 100 puede incluir una fuente de alimentacion 145 tal como una batena, una memoria programable 146, una circuitena electrica 144 y una bobina 147. Estos componentes estan alojados en el interior de una capsula 202, tal como un cilindro delgado y alargado o cualquier otra forma tal como mejor sirva a una aplicacion particular. La forma de la capsula 202 puede estar determinada por la estructura del tejido objetivo deseado, el area circundante, el procedimiento de implantacion, el tamano y la ubicacion de la fuente de alimentacion 145 y/o el numero y la disposicion de los electrodos externos 142. En algunas realizaciones, el volumen de la capsula 202 es sustancialmente igual a, o menos de, tres centfmetros cubicos.
La fuente de alimentacion 145, por ejemplo, la batena 12 de la figura 1, esta configurada para emitir una tension que se usa para suministrar alimentacion a los diversos componentes en el interior del microestimulador 100. La fuente de alimentacion 145 tambien proporciona alimentacion para cualquier corriente de estimulacion que se aplique con el microestimulador 100 al tejido cercano, tal como se analiza en la seccion de Antecedentes de la presente divulgacion. La fuente de alimentacion 145 puede ser una batena primaria, una batena recargable, un condensador o cualquier otra fuente de alimentacion adecuada. Se describiran en lo sucesivo sistemas y procedimientos para recargar la fuente de alimentacion 145, en los que la fuente 145 es recargable.
La bobina 147 esta configurada para recibir y/o emitir un campo magnetico (al que tambien se hace referencia como campo de radiofrecuencia (RF)) que se usa para comunicarse con o recibir alimentacion de uno o mas dispositivos externos que soportan el microestimulador implantado 100, ejemplos del cual se describiran en lo sucesivo. Tal comunicacion y/o transferencia de alimentacion puede incluir, pero no se limita a, recibir de forma transcutanea datos a partir del dispositivo externo, transmitir datos al dispositivo externo y/o recibir una alimentacion que se usa para recargar la fuente de alimentacion 145.
La unidad de memoria programable 146 se usa para almacenar uno o mas conjuntos de datos, por ejemplo, unos parametros de estimulacion electrica tal como se describe adicionalmente en lo sucesivo. La memoria programable 146 permite que un paciente, un medico u otro usuario del microestimulador 100 ajuste los parametros de estimulacion de tal modo que la estimulacion electrica se encuentra a unos niveles que son seguros y eficaces para una afeccion medica particular y / o para un paciente particular. Los parametros de estimulacion electrica se pueden controlar de forma independiente. La memoria programable 146 puede ser cualquier tipo de unidad de memoria tal como, pero sin limitarse a, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una RAM estatica (SRAM), una EEPROM, una unidad de disco duro, o similares.
Los parametros de estimulacion electrica controlan diversos parametros de la corriente de estimulacion que se aplica a un tejido objetivo incluyendo, pero sin limitarse a, la frecuencia, la anchura de pulsos, la amplitud, el patron de rafaga (por ejemplo, el tiempo de actividad de rafaga y el tiempo de inactividad de rafaga), el coeficiente de utilizacion o el intervalo de repeticion de rafaga, el tiempo de actividad de rampa y el tiempo de inactividad de rampa de la corriente de estimulacion, etc. Para determinar la intensidad y/o la duracion de la estimulacion electrica que se requiere para tratar de la forma mas eficaz una afeccion medica particular, se pueden detectar o medir diversos indicadores de la afeccion medica y/o la respuesta de un paciente al tratamiento. Estos indicadores incluyen, pero no se limitan a, la actividad de los musculos o de las extremidades (por ejemplo, electromiograffa (EMG)), actividad electrica del cerebro (por ejemplo, EEG), niveles de neurotransmisores, niveles de hormonas, y/o niveles de medicacion. En algunas realizaciones, el microestimulador 100 puede estar configurado para cambiar los parametros de estimulacion de una forma en lazo cerrado en respuesta a estas mediciones. Como alternativa, otros dispositivos de deteccion pueden estar configurados para realizar las mediciones y transmitir los valores medidos al microestimulador 100.
Una estimulacion electrica espedfica puede tener diferentes efectos sobre diferentes tipos de afecciones medicas. Por lo tanto, en algunas realizaciones, la estimulacion electrica puede ser ajustada por el paciente, el medico u otro usuario del microestimulador 100 tal como mejor sirva a una afeccion medica particular. Por ejemplo, la amplitud de la corriente de estfmulo que se aplica a un nervio objetivo se puede ajustar para tener un valor relativamente bajo para seleccionar como objetivo unas fibras de diametro relativamente grande del nervio objetivo. El microestimulador 100 tambien puede aumentar la excitacion de un nervio objetivo mediante la aplicacion de una corriente de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
estimulacion que tiene una frecuencia relativamente baja al nervio objetivo (por ejemplo, menos de aproximadamente 100 Hz). El microestimulador 100 tambien puede disminuir la excitacion de un nervio objetivo mediante la aplicacion de una frecuencia relativamente alta al nervio objetivo (por ejemplo, mas grande que aproximadamente 100 Hz). El microestimulador 100 tambien se puede programar para aplicar la corriente de estimulacion a un nervio objetivo de forma intermitente o continua.
El microestimulador 100 incluye los electrodos 142 -1 y 142 - 2 (semejantes a los electrodos 14 y 14' de la figura 1) sobre el exterior de la capsula 202. Los electrodos 142 pueden estar dispuestos en uno cualquiera de los extremos de la capsula 202, tal como se ilustra en la figura 4, o estar colocados a lo largo de la longitud de la capsula. Tambien puede haber mas de dos electrodos dispuestos en una agrupacion. Uno de los electrodos 142 se puede designar como un electrodo de estimulacion que se va a colocar cerca del sitio de tratamiento o el tejido objetivo y uno de los electrodos 142 se puede designar como un electrodo indiferente (nodo de referencia) que se usa para completar un circuito de estimulacion. Tal como se ha mostrado anteriormente, multiples electrodos se pueden situar a lo largo de uno o mas lados del alojamiento del microestimulador.
La circuitena electrica 144 esta configurada para producir unos pulsos de estimulacion electrica que se entregan al nervio objetivo por medio de los electrodos 142. En algunas realizaciones, el microestimulador 100 puede estar configurado para producir una estimulacion monopolar, lo que se puede lograr, por ejemplo, usando la caja estimuladora 202 como un electrodo indiferente. Como alternativa o adicionalmente, el microestimulador 100 puede estar configurado para producir una estimulacion bipolar, lo que se puede lograr, por ejemplo, usando uno de los electrodos de la agrupacion de electrodos como un catodo y otro como un anodo.
La circuitena electrica 144 puede incluir uno o mas microprocesadores o microcontroladores que estan configurados para descodificar parametros de estimulacion y generar los pulsos de estimulacion correspondientes. En algunas realizaciones, el microestimulador 100 tiene hasta cuatro o mas canales y acciona hasta dieciseis electrodos o mas. La circuitena electrica 144 puede incluir una circuitena adicional tal como condensadores, circuitos integrados, resistencias, bobinas, y similares, que esta configurada para realizar una diversidad de funciones tal como mejor sirva a una aplicacion particular.
En el ejemplo que se ilustra en la figura 4, el microestimulador 100 incluye dos o mas electrodos sin conductores 142. No obstante, uno cualquiera o ambos de los electrodos 142 pueden estar ubicados como alternativa en los extremos de unos conductores cortos y flexibles. El uso de tales conductores permite, entre otras cosas, que se dirija una estimulacion electrica al tejido o tejidos seleccionados como objetivo a una corta distancia de la fijacion quirurgica de la masa del dispositivo 100 en un sitio mas quirurgicamente conveniente. Esto reduce al mmimo la distancia recorrida y los planos quirurgicos que son cruzados por el dispositivo 100 y cualquier conductor o conductores.
Las superficies externas del microestimulador 100 estan preferentemente compuestas por unos materiales biocompatibles. Por ejemplo, la capsula 202 se puede hacer de vidrio, de ceramica, de metal o de cualquier otro material que proporcione un paquete hermetico que excluya el vapor de agua pero que permita el paso de campos electromagneticos que se usan para transmitir datos y/o alimentacion. Los electrodos 142 se pueden hacer de un compuesto o metal noble o refractario, tal como platino, iridio, tantalo, titanio, nitruro de titanio, niobio o aleaciones de cualquiera de estos, para evitar la corrosion o electrolisis que podnan danar los tejidos circundantes y el dispositivo.
El microestimulador 100 tambien puede incluir una o mas salidas de infusion 201, que facilitan la infusion de uno o mas farmacos en el tejido objetivo. Como alternativa, se pueden acoplar unos cateteres con las salidas de infusion 201 para entregar la terapia farmacologica al tejido objetivo a una cierta distancia del cuerpo del microestimulador 100. Si el microestimulador 100 esta configurado para proporcionar una estimulacion con farmacos usando las salidas de infusion 201, el microestimulador 100 tambien puede incluir una bomba 149 que esta configurada para almacenar y dosificar los uno o mas farmacos.
Por supuesto, el microestimulador 100 de la figura 4 es ilustrativo de muchos tipos de microestimuladores que se pueden usar para aplicar una estimulacion al tejido objetivo para tratar una afeccion medica particular. Otros tipos de microestimuladores, asf como detalles en lo que respecta a la fabricacion y el funcionamiento de los microestimuladores, se pueden hallar en los diversos documentos de patente que se incorporan por referencia en cualquier otra parte en la presente divulgacion.
Pasando a la figura 5, el microestimulador 100 se ilustra tal como se implanta en un paciente 150, y se muestran adicionalmente diversos componentes externos que se pueden usar para soportar el microestimulador implantado 100. Por ejemplo, un sistema externo de carga de batenas (EBCS) 151 puede proporcionar una alimentacion que se usa para recargar la fuente de alimentacion 145 (la figura 4) por medio de un enlace de RF 152. Tal como se conoce en la tecnica, el enlace de RF comprende una energfa electromagnetica que excita la bobina 147 (la figura 4) a traves del tejido del paciente 150, y que se rectifica, se filtra y se usa para recargar la fuente de alimentacion 145.
Otros componentes externos tales como un programador de mano (HHP) 155, un sistema de programacion medica (CPS) 157, y/o un sistema de fabricacion y de diagnostico (MDS) 153 se pueden usar para activar, desactivar,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
programar y someter a prueba el microestimulador 100 por medio de uno o mas enlaces de RF 154, 156. Por lo tanto, tambien se pueden usar uno o mas de estos dispositivos externos 153, 155, 157 para controlar el microestimulador 100 para proporcionar unos pulsos electricos de estimulacion necesarios para tratar una afeccion medica particular, y se pueden usar para proporcionar o actualizar los parametros de estimulacion y otros datos que estan almacenados en la memoria programable (146, la figura 4) del microestimulador 100. Ademas, los dispositivos externos 153, 155, 157 se pueden comunicar entre sr Por ejemplo, el CPS 157 se pueden comunicar con el HHP 155 por medio de un enlace de infrarrojos (IR) 158 o por medio de cualquier otro enlace de comunicacion adecuado. De forma similar, el MDS 153 se puede comunicar con el HHP 155 por medio de un enlace de IR 159 o por medio de cualquier otro enlace de comunicacion adecuado.
Adicionalmente, el microestimulador 100 puede notificar su estatus o diversos otros parametros a cualquiera de los dispositivos externos por medio de los enlaces de RF bidireccionales 152, 154, y 156. Por ejemplo, una vez que la circuitena logica detecta que la fuente de alimentacion 145 esta completamente cargada, la bobina 147 (la figura 4) se usa para senalizar ese hecho de vuelta a traves del enlace de RF al EBCS 151 de tal modo que puede cesar la carga. De forma similar, una vez que se han enviado unos parametros de estimulacion a partir de o bien el HHP 155 o bien el MDS 153, la aceptacion de esos parametros se puede notificar de vuelta a esos dispositivos, y/o los parametros reales se pueden notificar de vuelta como una verificacion doble.
El HHP 155, el MDS 153, el CPS 157 y el EBCS 151 son meramente ilustrativos de los muchos componentes externos diferentes que se pueden usar en conexion con el microestimulador 100. Ademas, se reconocera que las funciones que realiza el hHp 155, el MDS 153, el CPS 157 y el EBCS 151 se pueden realizar mediante unos dispositivos en combinacion o un dispositivo externo unico. Uno o mas de estos dispositivos externos se podnan integrar en un cojm, en una funda de colchon, en una almohada, en una prenda de vestir, en un cinturon, en una correa, en una bolsa, o similares, con el fin de estar convenientemente colocados cerca del microestimulador implantado 100 cuando se encuentra en uso.
Habiendo entendido los componentes implantables y externos del sistema, se ilustra brevemente un procedimiento a modo de ejemplo en el que el microestimulador 100 se puede usar para tratar una afeccion medica particular. En primer lugar, el microestimulador 100 se implanta de tal modo que sus electrodos (142, la figura 4) estan acoplados con o estan ubicados cerca de un tejido objetivo. El microestimulador 100 se programa con unos parametros de estimulacion para aplicar por lo menos un estimulo al tejido objetivo. Cuando el paciente desea un tratamiento con los parametros de estimulacion programados, el paciente envfa una instruccion al microestimulador 100 (por ejemplo, por medio de un control remoto) y el microestimulador 100 a su vez entrega la estimulacion prescrita. Como alternativa o adicionalmente, el microestimulador 100 puede estar configurado para aplicar de forma automatica la estimulacion electrica en respuesta a unos indicadores detectados de la afeccion medica particular. Para hacer que cese la estimulacion electrica, el paciente puede apagar el microestimulador 100 (de nuevo, por medio del control remoto). Cuando sea necesario, el EBCS 151 se activa para recargar la fuente de alimentacion 145 tal como se ha descrito en lo que antecede, y esto puede tener lugar a unos intervalos convenientes para el paciente 150, tal como cada noche.
En algunas terapias, puede ser deseable emplear mas de un microestimulador 100, cada uno de los cuales se podna controlar por separado por medio de una direccion digital. Esto permite que se usen multiples canales y/o multiples patrones de estimulacion electrica tal como sea eficaz para determinadas afecciones medicas. Por ejemplo, tal como se muestra en el ejemplo de la figura 6, un primer microestimulador 100 que esta implantado en un paciente 150 proporciona un estimulo a una primera ubicacion; un segundo microestimulador 100' proporciona un estimulo a una segunda ubicacion; y un tercer microestimulador 100" proporciona un estimulo a una tercera ubicacion. Tal como se ha mencionado anteriormente, los dispositivos implantados pueden funcionar de forma independiente o pueden funcionar de una forma coordinada con otros dispositivos implantados u otros dispositivos externos con respecto al cuerpo del paciente. Es decir, un controlador externo 250 (indicativo de cualquiera de los componentes externos de la figura 5 o combinaciones de esos componentes) puede estar configurado para controlar el funcionamiento de cada uno de los dispositivos implantados 100, 100' y 100" por medio de los enlaces de RF 262 - 264. En algunas realizaciones, un dispositivo implantado, por ejemplo el microestimulador 100, puede controlar o funcionar bajo el control de otro dispositivo o dispositivos implantados, por ejemplo, el microestimulador 100' y/o el microestimulador 100", por medio de los enlaces de RF 265 - 267.
Como un ejemplo adicional de multiples microestimuladores 100 que funcionan de una forma coordinada, el primer y el segundo microestimuladores 100, 100' de la figura 6 pueden estar configurados para detectar diversos indicadores de una afeccion medica particular y para transmitir la informacion medida al tercer microestimulador 100". El tercer microestimulador 100" puede usar entonces la informacion medida para ajustar sus parametros de estimulacion y para aplicar una estimulacion electrica modificada al tejido objetivo en consecuencia.
Como alternativa, el dispositivo externo 250 puede estar configurado para detectar diversos indicadores del estado de un paciente. Los indicadores detectados se pueden transmitir entonces a uno o mas de los microestimuladores implantados que pueden ajustar los parametros de estimulacion en consecuencia. En otros ejemplos, el controlador externo 250 puede determinar si es necesario cambio alguno en los parametros de estimulacion basandose en los indicadores detectados. El dispositivo externo 250 puede senalizar entonces una instruccion a uno o mas de los microestimuladores para ajustar los parametros de estimulacion en consecuencia.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Abordando ahora la funcion y la estructura basica de un microestimulador, ahora el foco se desplaza a una descripcion detallada de las tecnicas de desacoplamiento capacitivo que son el foco de la presente divulgacion.
Tal como se ha hecho notar anteriormente, una cuestion en los microestimuladores de multiples electrodos involucra a los condensadores de desacoplamiento de electrodo. Tales condensadores son relativamente grandes y ocupan un espacio significativo en el interior del cuerpo del microestimulador. Por lo tanto, se presenta un problema cuando un microestimulador tiene multiples electrodos, debido a que el conocimiento convencional sugiere una necesidad de multiples condensadores de desacoplamiento.
Una realizacion de la invencion contraria a tal conocimiento convencional se muestra en la figura 7, y en detalle adicional de circuitena en la figura 8A. Se muestra un dispositivo microestimulador de multiples electrodos 300 que tiene una pluralidad de electrodos 320, 322a - n, electrodos que se pueden portar sobre su cuerpo 305 y / o sobre un conductor o conductores (por simplicidad, en las realizaciones tal como se representan en las figuras 7-11, los electrodos se muestran como portados sobre el cuerpo y sin el uso de conductores). En la presente realizacion, los electrodos estan divididos entre una pluralidad ("n") de catodos 322a - n (por ejemplo, ocho catodos) y un anodo dedicado 320, que al igual que los catodos se puede portar sobre el cuerpo o estar acoplado mediante conductores con el cuerpo.
A pesar de la provision de una pluralidad de catodos 322a - n, observese que la realizacion proporciona un condensador de desacoplamiento unico 302. En la presente realizacion, una primera placa 302a del condensador esta cableada con el anodo dedicado 320, mientras que la segunda placa 302b basicamente se comunica con la tension disponible (V+) que junto con la circuitena de generacion de corriente 333 establece la corriente en el DAC 20. No obstante, entre la segunda placa 302b y la tension disponible V+ esta interpuesto un conmutador cuyas funciones se explicaran con brevedad.
En la realizacion de la figura 8A se exponen dos tipos de conmutadores: los conmutadores de estimulacion 310 y 312a - n y los conmutadores de recuperacion 314 y 316a - n. Ambos tipos de conmutadores son evidentes sobre el anodo 320 y sobre los catodos 322a - n. Por lo tanto, la trayectoria de anodo comprende un conmutador de estimulacion 310 y un conmutador de recuperacion 314. Cada una de las trayectorias de catodo comprende de forma similar un conmutador de estimulacion 312a - n y un conmutador de recuperacion 316a - n.
Durante la provision de un pulso de estimulacion, el conmutador de estimulacion 310 del anodo esta cerrado, al igual que lo esta uno de los conmutadores de estimulacion de catodo 312a - n. Que conmutador de estimulacion de catodo se selecciona depende de que catodo se ha considerado el mas apropiado para la terapia de un paciente dado. Por ejemplo, supongase que la experimentacion pone de manifiesto que un paciente dado siente el mejor alivio cuando se activa el catodo 322b. En este caso, durante una estimulacion activa, el conmutador 312b esta cerrado, asf como el conmutador 310 en la trayectoria de anodo. Otros conmutadores de estimulacion de catodo 312a y 312c - 312n siguen estando abiertos. El resultado es una trayectoria de corriente a traves del conmutador de estimulacion de anodo 310, a traves del anodo 320, a traves del tejido del paciente (que no se muestra), a traves del catodo 322b, a traves del conmutador de estimulacion de catodo 312b que esta asociado con el catodo 322b, y en ultima instancia a masa tal como es indicado por la circuitena de generacion de corriente 333 en el DAC 20. Observese que el condensador de desacoplamiento 302 se encuentra presente en la trayectoria de anodo (y por lo tanto en la trayectoria de corriente global). Por lo tanto, los beneficios del desacoplamiento capacitivo que se ha analizado anteriormente (recuperacion de la carga; seguridad) se conservan en la realizacion divulgada.
Por supuesto, debena observarse que se podna elegir cualquiera de los catodos 322 por medio de sus conmutadores de estimulacion 312 asociados. No obstante, debido a que el condensador de desacoplamiento 302 esta dedicado a la trayectoria de anodo, el desacoplamiento capacitivo y sus beneficios se mantienen, incluso a pesar de que se usa solo un condensador de desacoplamiento. Este es un cambio significativo en el conocimiento convencional en la tecnica, que sugiere el uso de 'n' condensadores de desacoplamiento diferentes.
Los conmutadores de recuperacion 314 y 316a - n se activan en algun momento despues de la provision de un pulso de estimulacion, y tienen el fin de recuperar cualquier carga restante que quede en el condensador de desacoplamiento 302 y en el tejido del paciente. Por lo tanto, despues de un pulso de estimulacion, se cierran los conmutadores de recuperacion 314 y 316a - n (en realidad, solo es necesario que se cierre uno de los conmutadores de recuperacion de catodo 316a - n, preferentemente el conmutador que se corresponde con el catodo 322a - n previamente activo. No obstante, es inocuo y simple cerrar la totalidad de los conmutadores 316a-n durante la recuperacion). El cierre de estos conmutadores pone la misma tension de referencia sobre cada placa del condensador de desacoplamiento 302, retirando de este modo cualquier carga almacenada. En una realizacion, por conveniencia, la tension de referencia que se usa es la tension de la batena, Vbat, a pesar de que se podna usar cualquier otro potencial de referencia. Por lo tanto, se impone Vbat sobre la segunda placa 302b del condensador de desacoplamiento 302 por medio del conmutador de recuperacion de anodo 314, y se impone de forma similar sobre la primera placa 302a a traves del tejido del paciente por medio de los conmutadores de recuperacion de catodo 316a - n.
A pesar de que se ha descrito el uso de los conmutadores de recuperacion 314, 316a - n, tales conmutadores no son necesarios para todas las realizaciones utiles de la invencion, en especial si la recuperacion de la carga no es
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
una preocupacion significativa en una aplicacion particular, o si se usan otros medios para asegurar la recuperacion de la carga. En resumen, en otras realizaciones utiles de la invencion se puede prescindir de los conmutadores de recuperacion 314, 316a - n. Por ejemplo, y a pesar de que no se muestra en la figura 8A por simplicidad, puede ser beneficioso proporcionar unas resistencias "de descarga" de alta resistencia en paralelo de lado a lado de los conmutadores de recuperacion 314 y 316a-n para permitir que la carga se descargue del condensador 302 muy lentamente. Esto asegura que el condensador 302 se pueda descargar con el tiempo durante todas las condiciones, tal como durante periodos de no estimulacion. Por supuesto, tales resistencias de descarga debenan ser de una resistencia lo bastante alta para no causar de forma significativa una derivacion en el funcionamiento de los conmutadores 314 y 316a - n durante el funcionamiento normal. En la realizacion de la figura 8A, unos transistores de descarga, si es que se usan, se podnan encontrar presentes de lado a lado del conmutador de recuperacion de anodo 314 y por lo menos uno de los conmutadores de recuperacion de catodo 316a - n.
Los conmutadores de estimulacion 310 y 312a-n y los conmutadores de recuperacion 314 y 316a-n pueden comprender cualquier circuito o estructura de conmutacion tal como transistores, puertas de transmision, etc. Una realizacion que muestra una circuitena que se puede usar para estos conmutadores se muestra a la izquierda de la figura 8A. Por lo tanto, se usan transistores para los conmutadores de estimulacion 310, 312a - n, a pesar de que se usa un canal de tipo P para el conmutador de trayectoria de anodo 310, mientras que se usan canales de tipo N para los conmutadores de trayectoria de catodo 312a - n, lo que es sensato dadas las tensiones relativas presentes en esas ubicaciones. Los conmutadores de recuperacion 314 y 316a-n comprende puertas de transmision. Las senales de puerta de control para estos diversos conmutadores (Rec / Rec*, Anodo_Estim, Catodo_Estim_n) son generadas por un microcontrolador adecuado o cualquier otra forma de controlador digital presente en el microestimulador 300 (que no se muestra).
Tal como se muestra en la figura 8A, la circuitena de generacion de corriente 333 esta colocada en la trayectoria de catodo, es decir, en la trayectoria opuesta a aquella en la que esta colocado el condensador de desacoplamiento 302. No obstante, tal como se muestra en la figura 8B, la circuitena de generacion de corriente 333 tambien puede estar colocada en la trayectoria de anodo, es decir, en la misma trayectoria en la que esta colocado el condensador de desacoplamiento 302. De hecho, las figuras 8A y 8B basicamente se pueden combinar de tal modo que la circuitena de generacion de corriente 333 aparece en las trayectorias tanto de catodo como de anodo. Ademas, la circuitena de generacion de corriente 333 tal como se muestra en la trayectoria de catodo puede estar distribuida de tal modo que cada catodo tiene su propia circuitena de generacion de corriente dedicada y programable 333a - n, tal como se muestra en la figura 8C.
Ademas, y tal como se muestra en las figuras 9A a 9C, las tecnicas que se divulgan se pueden emplear para el caso de un microestimulador de catodo unico / de multiples anodos 300'. Debido a que estas figuras se corresponden en gran medida con las figuras 8A a 8C y debenan ser evidentes para los expertos en la materia, estas no se analizan adicionalmente.
Tal como se ha analizado en lo que antecede, en las realizaciones de las figuras 8A a 9C, un anodo o catodo esta en concreto dedicado al microestimulador de multiples electrodos. No obstante, en otras realizaciones, puede ser deseable hacer un microestimulador de multiples electrodos mas flexible. Por ejemplo, si el microestimulador de multiples electrodos tiene ocho electrodos, puede ser deseable designar cualquiera de los ocho electrodos como el anodo y cualquiera de los electrodos como el catodo. Un diseno de este tipo proporcionana la maxima flexibilidad para el microestimulador de multiples electrodos para captar nervios objetivo con el fin de beneficiar mejor al paciente.
La figura 10 ilustra una realizacion de un microestimulador de multiples electrodos 350 que proporciona tal flexibilidad. Una gran parte de la circuitena en la figura 10 es la misma que la que se divulga con respecto a la figura 8A, y por lo tanto el analisis de esa circuitena no se repite en el presente caso. Por ejemplo, los conmutadores de recuperacion 314 y 316a- n opcionales y el uso de un condensador de desacoplamiento unico 302 se utilizan de nuevo en el dispositivo 350.
No obstante, algunas diferencias son evidentes. En primer lugar, en consonancia con la naturaleza configurable del dispositivo 350, los electrodos 340a - n no se definen o se designan previamente como anodos o catodos; en su lugar, cualquiera de los electrodos 340a - n se puede programar para funcionar o bien como el anodo o bien como el catodo. En segundo lugar, ademas de los conmutadores de estimulacion de catodo 312a - n, unos conmutadores de seleccion de anodo 330an (por ejemplo, que se implementan como transistores de canal de tipo P) se encuentran presentes entre la primera placa 302a del condensador de desacoplamiento 302 y los electrodos; por comparacion, la primera placa estaba cableada en la realizacion de la figura 8A. Usando los conmutadores de seleccion de catodo 312a - n y los conmutadores de seleccion de anodo 330a - n, el usuario puede especificar cual de los 'n' electrodos comprendera el anodo y el catodo. Por ejemplo, el electrodo E2 se puede seleccionar como el anodo mediante el cierre del conmutador de seleccion de anodo 330b, mientras que el electrodo E1 se puede seleccionar como el catodo mediante el cierre del conmutador de seleccion de catodo 312a. Al mismo tiempo, los conmutadores 330a y 312b se mantendnan abiertos. En resumen, los conmutadores 312a-n y 330a - n comprenden una matriz de conmutacion para permitir que cualquiera de la pluralidad de los electrodos actue o bien como el anodo o bien como el catodo.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Con independencia de que electrodo se selecciona como el anodo o el catodo, el condensador de desacoplamiento 302 sigue estando en la trayectoria de corriente establecida. En consecuencia, los beneficios para el desacoplamiento capacitivo que se ha analizado anteriormente se conservan una vez mas en la realizacion del dispositivo 350. Al mismo tiempo, solo un condensador de desacoplamiento 302 es necesario para dar servicio a los multiples electrodos, ahorrando de este modo espacio en el interior del cuerpo 305 del microestimulador 350.
Se debena hacer notar que, durante la recuperacion de la corriente, sena necesario que uno o la totalidad de los conmutadores de estimulacion de anodo 330a - n se cerraran, asf como los conmutadores de recuperacion 314 y 316a - n, para cortocircuitar la primera 302a y la segunda 302b placas del condensador de desacoplamiento.
Por supuesto, el microestimulador configurable de electrodo 350 de la figura 10 tambien se puede modificar de las diversas formas que se ilustran en las figuras 8A- 9C. Por ejemplo, y tal como se muestra en la figura 8C y 9C, se podnan utilizar multiples circuitos de generacion de corriente.
Un esquema de circuitos que muestra una implementacion de la tecnica de un condensador de desacoplamiento que se divulga en el presente documento se muestra en la figura 11. Tal como se muestra, el microestimulador de multiples electrodos 300 puede contener un circuito integrado (CI) principal 500, que podna incluir las funciones logicas del dispositivo, la circuitena de generacion de corriente y de supervision, etc. Acoplados con el CI 500 se muestran diversos componentes discretos a modo de ejemplo relevante para la rectificacion y el ajuste de las comunicaciones de RF (lado izquierdo), y los electrodos (lado derecho). Un componente discreto de este tipo comprende el condensador de desacoplamiento singular C 302 que ha sido un foco de atencion de la presente divulgacion. No obstante, se debena hacer notar que otros componentes discretos, y en concreto otros condensadores discretos, tambien se pueden encontrar presentes. Por ejemplo, se pueden proporcionar condensadores para la estabilizacion de la tension disponible (502) y para ajustar la bobina (de enlace de RF) de telemetna 147 (504).
Unas realizaciones de la invencion que usan un condensador de desacoplamiento unico 302 en un dispositivo estimulador implantable se han analizado como particularmente utiles en el contexto de los microestimuladores de multiples electrodos. Tal como se hace notar, los volumenes de los cuerpos de tales dispositivos son relativamente pequenos, y por lo tanto estos se benefician en gran medida del requisito de dar cabida a solo un condensador. No obstante, los aspectos inventivos de la presente divulgacion tambien se pueden usar en dispositivos estimuladores implantables que no comprenden microestimuladores. Por ejemplo, en el dispositivo de SCS 30 que se ha analizado anteriormente (la figura 3A), se hizo notar que el cuerpo 35 de un dispositivo de este tipo puede tener espacio para condensadores de desacoplamiento que estan dedicados a cada electrodo. No obstante, ese cuerpo 35 se puede hacer incluso mas pequeno usando las tecnicas divulgadas. Por ejemplo, usando realizaciones de la invencion, el numero de condensadores de desacoplamiento C1 - Cn se podna reducir a uno en un dispositivo de SCS 30.
Como alternativa, se debena hacer notar que puede que las tecnicas divulgadas no den necesariamente como resultado el uso de un condensador de desacoplamiento unico en el interior del cuerpo de un dispositivo dado, y en su lugar las tecnicas se pueden implementar meramente para reducir el numero de condensadores de desacoplamiento en el interior del cuerpo del dispositivo. Considerese el microestimulador de ocho electrodos de la figura 8A. Si se desea, la circuitena tal como se divulga se puede usar para cuatro electrodos, circuitena que se puede duplicar entonces para formar dos conjuntos de circuitena adecuados para dar servicio a la totalidad de los ocho electrodos. En este caso, cada conjunto podna incluir un condensador de desacoplamiento 302 y, por lo tanto, podna haber dos condensadores, uno para cada conjunto, con un condensador para optimizar los cuatro electrodos en su conjunto de acuerdo con las tecnicas que se divulgan en el presente documento. En este caso, sena necesario que el cuerpo del dispositivo alojara solo dos condensadores de desacoplamiento. Esto no es tan optimo como realizaciones anteriores que emplean un condensador de desacoplamiento unico desde una perspectiva espacial, pero esto sf que marca una mejora en comparacion con el conocimiento convencional, que empleana el uso de ocho condensadores. Adicionalmente, si los electrodos se agrupan en conjuntos de esta forma, se podna proporcionar una flexibilidad adicional, tal como la capacidad de designar de forma simultanea dos catodos (uno en cada conjunto) y dos anodos (de nuevo, uno en cada conjunto).
Aunque la invencion que se divulga en el presente documento se ha descrito por medio de realizaciones y aplicaciones espedficas de la misma, numerosas modificaciones y variaciones a la misma podnan ser hechas por los expertos en la materia sin apartarse del ambito literal y equivalente de la invencion que se expone en las reivindicaciones.

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo estimulador de multiples electrodos, que comprende:
    un cuerpo para el dispositivo (305);
    una pluralidad de electrodos que comprenden un primer electrodo unico (320, 340) y una pluralidad de segundos electrodos (322, 340),
    estando el primer electrodo unico acoplado con el cuerpo del dispositivo, en el que el primer electrodo es un anodo, estando la pluralidad de segundos electrodos acoplados con el cuerpo del dispositivo, en el que cada uno de los segundos electrodos es seleccionable para actuar como el catodo cuando se compara con el primer electrodo; y
    un condensador de desacoplamiento unico (302)
    situado en la trayectoria de corriente de anodo del primer electrodo, en el que no aparece condensador de desacoplamiento alguno en las trayectorias de corriente de catodo de los segundos electrodos, en el que la trayectoria de corriente de anodo es conectable con cada una de las trayectorias de corriente de catodo mediante una trayectoria de corriente de tejido que se extiende entre el anodo y el catodo.
  2. 2. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que el condensador de desacoplamiento esta conectado con el primer electrodo.
  3. 3. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que una primera placa del condensador de desacoplamiento esta conectada con el primer electrodo.
  4. 4. El dispositivo de la reivindicacion 1 o 2, que comprende adicionalmente una circuitena de recuperacion para derivar las placas del condensador de desacoplamiento a un potencial comun despues de la provision de un pulso de estimulacion.
  5. 5. El dispositivo de la reivindicacion 1 o 2, que comprende adicionalmente una circuitena de generacion de corriente para forzar la corriente a traves de las trayectorias de corriente.
  6. 6. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que los segundos electrodos son seleccionables por medio de unos conmutadores que estan asociados con cada electrodo seleccionable.
  7. 7. El dispositivo de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente:
    una circuitena de generacion de corriente en el interior del cuerpo, en el que la circuitena de generacion de corriente impulsa una corriente en la trayectoria de corriente de tejido que se extiende entre el anodo y el catodo; y
    una pluralidad de conmutadores para permitir la seleccion de uno de la pluralidad de electrodos como el primer electrodo.
  8. 8. El dispositivo de la reivindicacion 2 o 7, en el que el dispositivo estimulador es implantable y comprende un microestimulador.
  9. 9. El dispositivo de la reivindicacion 7, en el que la pluralidad de conmutadores comprende una matriz de conmutacion.
  10. 10. El dispositivo de la reivindicacion 1,2 o 7, en el que los electrodos se portan sobre el cuerpo del dispositivo.
  11. 11. El dispositivo de la reivindicacion 1 o 2, en el que el primer electrodo es dedicado y no seleccionable.
ES06839461.8T 2006-10-18 2006-10-18 Dispositivo estimulador implantable de múltiples electrodos con un condensador único de desacoplamiento de trayectoria de corriente Active ES2559058T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2006/060054 WO2008048321A1 (en) 2006-10-18 2006-10-18 Multi-electrode implantable stimulator device with a single current path decoupling capacitor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2559058T3 true ES2559058T3 (es) 2016-02-10

Family

ID=38308764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES06839461.8T Active ES2559058T3 (es) 2006-10-18 2006-10-18 Dispositivo estimulador implantable de múltiples electrodos con un condensador único de desacoplamiento de trayectoria de corriente

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2081639B1 (es)
JP (1) JP5443989B2 (es)
AU (1) AU2006350059B2 (es)
CA (1) CA2666420C (es)
ES (1) ES2559058T3 (es)
WO (1) WO2008048321A1 (es)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5294011B2 (ja) * 2008-12-03 2013-09-18 オージー技研株式会社 干渉低周波治療器
US20100137960A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-03 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Implantable neurostimulators having reduced pocket stimulation
US20100268309A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Architectures for Multi-Electrode Implantable Stimulator Devices Having Minimal Numbers of Decoupling Capacitors
US8744592B2 (en) 2009-10-08 2014-06-03 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Efficient external charger for an implantable medical device optimized for fast charging and constrained by an implant power dissipation limit
US8676318B2 (en) 2009-11-23 2014-03-18 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Efficient external charger for charging a plurality of implantable medical devices
CA2817589A1 (en) 2010-11-16 2012-05-24 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Systems and methods for treatment of dry eye
US9821159B2 (en) 2010-11-16 2017-11-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Stimulation devices and methods
AU2012239966B2 (en) * 2011-04-07 2015-11-26 Oculeve, Inc. Stimulation devices and methods
US20130184794A1 (en) 2012-01-16 2013-07-18 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Architectures for an Implantable Stimulator Device Having a Plurality of Electrode Driver Integrated Circuits with Shorted Electrode Outputs
US9717627B2 (en) 2013-03-12 2017-08-01 Oculeve, Inc. Implant delivery devices, systems, and methods
EP2986339A4 (en) 2013-04-19 2016-12-21 Oculeve Inc Nasal stimulation devices and methods
JP6604963B2 (ja) 2014-02-25 2019-11-20 オキュリーブ, インコーポレイテッド 鼻涙腺刺激のためのポリマー配合物
CA2956176A1 (en) 2014-07-25 2016-01-28 Oculeve, Inc. Stimulation patterns for treating dry eye
AU2015335772B2 (en) 2014-10-22 2020-07-09 Oculeve, Inc. Contact lens for increasing tear production
JP6735742B2 (ja) 2014-10-22 2020-08-05 オキュリーブ, インコーポレイテッド ドライアイの治療のための刺激装置及び方法
US10426958B2 (en) 2015-12-04 2019-10-01 Oculeve, Inc. Intranasal stimulation for enhanced release of ocular mucins and other tear proteins
US10252048B2 (en) 2016-02-19 2019-04-09 Oculeve, Inc. Nasal stimulation for rhinitis, nasal congestion, and ocular allergies
US10918864B2 (en) 2016-05-02 2021-02-16 Oculeve, Inc. Intranasal stimulation for treatment of meibomian gland disease and blepharitis
KR101838150B1 (ko) 2016-08-31 2018-03-15 가천대학교 산학협력단 광센서 어레이 기반의 서브형 인공망막 장치 및 인공망막 장치의 구동 방법
US10716937B2 (en) * 2016-09-10 2020-07-21 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Passive charge recovery circuitry for an implantable medical device
RU2019118600A (ru) 2016-12-02 2021-01-11 Окулив, Инк. Аппарат и способ составления прогноза синдрома сухого глаза и рекомендаций по лечению
AU2018249498B2 (en) 2017-04-03 2023-12-14 Presidio Medical, Inc. Systems and methods for direct current nerve conduction block
CA3090776A1 (en) 2018-02-09 2019-08-15 Presidio Medical, Inc. Systems and methods for cardiac conduction block
CN119607410A (zh) 2018-02-20 2025-03-14 普雷西迪奥医学有限公司 用于神经传导阻滞的方法和系统
EP3813925B1 (en) 2018-07-01 2025-08-06 Presidio Medical, Inc. Systems and methods for nerve conduction block
CN112675424B (zh) * 2019-10-18 2024-10-29 景昱医疗科技(苏州)股份有限公司 用于神经刺激器的刺激源发生电路
CA3159302A1 (en) 2019-11-24 2021-05-27 Michael A. Faltys Pulse generation and stimulation engine systems
JP2023502507A (ja) 2019-11-24 2023-01-24 プレシディオ・メディカル・インコーポレイテッド 電極動作のための制御メカニズムとしての電流バイアス

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3983881A (en) * 1975-05-21 1976-10-05 Telectronics Pty. Limited Muscle stimulator
WO2002009808A1 (en) * 2000-07-26 2002-02-07 Advanced Bionics Corporation Rechargeable spinal cord stimulator system
US20040015205A1 (en) * 2002-06-20 2004-01-22 Whitehurst Todd K. Implantable microstimulators with programmable multielectrode configuration and uses thereof
US7283867B2 (en) * 2004-06-10 2007-10-16 Ndi Medical, Llc Implantable system and methods for acquisition and processing of electrical signals from muscles and/or nerves and/or central nervous system tissue

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010506654A (ja) 2010-03-04
CA2666420C (en) 2014-01-28
CA2666420A1 (en) 2008-04-24
EP2081639B1 (en) 2015-11-18
AU2006350059B2 (en) 2010-08-26
AU2006350059A1 (en) 2008-04-24
JP5443989B2 (ja) 2014-03-19
EP2081639A1 (en) 2009-07-29
WO2008048321A1 (en) 2008-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11364378B2 (en) Multi-electrode implantable stimulator device with a single current path decoupling capacitor
JP5443989B2 (ja) 単一の電流路デカップリングキャパシタを備えた多電極埋込型刺激装置
ES2635714T3 (es) Sistema que utiliza canales de temporización múltiple para el ajuste de electrodos durante la configuración de un dispositivo de estimulador implantado
ES2599074T3 (es) Dispositivo para evitar sincronización de frecuencia en un sistema de neuroestimulación multicanal usando una regla del máximo común divisor
US9974961B2 (en) Coupled monopolar and multipolar pulsing for conditioning and stimulation
ES2454973T3 (es) Uso de interfase para ajustar incrementalmente el volumen de tejido activado
ES2725489T3 (es) Control remoto del paciente y procedimientos de uso asociados con un sistema de estimulación nerviosa
ES2566537T3 (es) Sistema de estimulación para controlar el orden de reclutamiento neuronal y efecto clínico
ES2625981T3 (es) Aparato para determinar el posicionamiento relativo entre hilos de neuroestimulación
ES2963407T3 (es) Estimulación de la médula espinal mediante impulsos monofásicos de polaridad alterna y recuperación pasiva de carga
AU2010236883B2 (en) Architectures for multi-electrode implantable stimulator devices having minimal numbers of decoupling capacitors
ES2622359T3 (es) Sistema de neuromodulación a alta frecuencia para reducir los requisitos energéticos
ES2862303T3 (es) Sistemas de ajuste de frecuencia para optimizar la carga de un neuroestimulador implantable
JP2011529378A (ja) 神経刺激システムの陰極と陽極の間の相対強度を増加させるためのシステムおよび方法
US20080262566A1 (en) Methods and systems of treating medication overuse headache
US8700180B2 (en) Method for improving far-field activation in peripheral field nerve stimulation
JP6017701B2 (ja) ポケット組織加熱を低減するための電磁干渉フィルタデバイスを有する埋込可能医療デバイス