Электродная решетка
Формула / Реферат
1. Электродная решетка, предназначенная для введения в мягкие ткани живого существа, включая человека, содержащая тонкие гибкие электроды, каждый из которых имеет дальний кончик и ближний конец, причем по меньшей мере части электродов, отходящие от их ближних концов, расположены параллельно и электроды заключены в матрицу, выполненную с возможностью растворения в водном растворе, таком как биологическая жидкость организма, при этом матрица содержит по меньшей мере две зоны, отличающиеся скоростями растворения, из которых первая зона охватывает части электродов, отходящие по направлению к ближним концам от их дальних частей, в частности от дальних кончиков, а вторая зона включает части электродов, отходящие от первой зоны по направлению к их ближним концам.
2. Электродная решетка по п.1, в которой скорость растворения первого участка матрицы больше скорости растворения второго участка матрицы.
3. Электродная решетка по п.1 или 2, в которой электроды имеют различную длину.
4. Электродная решетка по любому из пп.1-3, в которой на дальних частях электродов имеются разворачивающие средства.
5. Электродная решетка по п.4, в которой части электродов, отходящие от дальних кончиков, расположены в первой зоне матрицы в упругофиксированном состоянии с возможностью отгибания в направлении от центральной оси при растворении первой зоны матрицы.
6. Электродная решетка по любому из пп.1-5, содержащая по меньшей мере одно оптическое волокно.
7. Электродная решетка по любому из пп.1-6, содержащая по меньшей мере один выполненный с возможностью сокращения биметаллический элемент, который изменяет свою форму, например изгибается, при пропускании через него электрического тока для контроля траектории введения решетки, и/или по меньшей мере один выполненный с возможностью сокращения полимерный элемент, предназначенный для контроля траектории введения решетки.
Текст
Электродная решетка, предназначенная для введения в мягкие ткани, содержит тонкие гибкие электроды, каждый из которых имеет дальний кончик и ближний конец, причем по меньшей мере части электродов, отходящие от их ближних концов, расположены параллельно. Электроды заключены в матрицу, растворяемую в водном растворе, таком как биологическая жидкость организма. Матрица содержит две или более зоны, отличающиеся скоростями растворения. Первая зона охватывает части электродов, отходящие от их дальних частей по направлению к ближним концам электродов. Вторая зона охватывает части электродов, отходящие от первой зоны по направлению к ближним концам электродов. 014361 Область техники Изобретение относится к медицинской электродной решетке, предназначенной для введения в мягкую ткань, такую как головной и спинной мозг, эндокринные железы, мышцы и соединительные ткани, и состоящей из нескольких тонких проволочных электродов, а также к способу ее изготовления и к применению электродной решетки. Уровень техники Электроды, которые можно имплантировать на длительное время в центральную нервную систему(ЦНС), имеют широкую область применения. В принципе, с помощью таких электродов можно получать информацию обо всех тканях головного и спинного мозга или стимулировать их деятельность, а также следить за состоянием и контролировать их функции. Активизация деятельности головного или спинного мозга представляет особую ценность, когда нервные центры головного мозга дегенерируют или повреждены. Контроль деятельности головного мозга может быть полезным в случае введения лекарственного вещества или в связи с другими процедурами, такими как электростимуляция. Кроме того, электроды можно применять для разрушения конкретных участков ткани. Для регистрации и стимуляции деятельности структур головного мозга в последнее время разработаны и используются разные виды имплантируемых электродов. Для таких целей желательно использовать блок электродов, выполненный в виде электродных решеток. О соответствующей электродной решетке или узле известно из международной публикации WO 2007/040442 А 1, которая включена в данный документ посредством ссылки. Что касается данной и других известных электродных решеток, имеется необходимость увеличения степени подвижности отдельных электродов и усовершенствования их позиционирования в мягкой ткани. Цель изобретения Одна цель изобретения заключается в создании электродной решетки вышеупомянутого типа, отдельные электроды которой имеют повышенную степень подвижности друг относительно друга после того, как электродная решетка введена в мягкие ткани. Другая цель изобретения заключается в создании электродной решетки вышеупомянутого типа, которую можно легко установить в заданном местоположении мягкой ткани и закрепить там. Следующая цель изобретения заключается в создании электродной решетки вышеупомянутого типа, которая остается в течение длительного времени в заданном местоположении в мягкой ткани и которая практически не меняет свое местоположение под действием физических движений человека, которому имплантирован электрод. Еще одна цель изобретения заключается в создании электродной решетки вышеупомянутого типа,которая проста в изготовлении. Дополнительные цели изобретения станут понятны после изучения краткого описания изобретения,ряда предпочтительных вариантов его выполнения, проиллюстрированных чертежами, и прилагаемой формулы изобретения. Сущность изобретения Электродная решетка согласно изобретению содержит несколько электропроводящих, тонких, гибких, предпочтительно упругогибких электродов, заключенных в плотную матрицу, выполненную с возможностью растворения/или разложения в водной среде, такой как среда, содержащаяся в тканях живого организма. Электродная решетка согласно изобретению предназначена для установки в мягкие ткани живого организма, в частности ткани головного или спинного мозга, а также, например, в печень, почки или соединительные ткани. После установки матрица, удерживающая электроды, растворяется и/или разлагается. Матрица действует в качестве клея или связующего вещества, удерживающего электроды в фиксированном положении относительно друг друга до момента ее растворения и/или разложения, наступающего после введения электродной решетки в ткань. В результате электродная решетка превращается в множество отдельных электродов, перемещение которых друг относительно друга больше не сдерживается матрицей. С другой стороны, расположение электродов в ткани будет отражать, по меньшей мере, в некоторой степени их пространственное взаимное расположение в электродной решетке. Электродная решетка согласно изобретению предпочтительно в целом симметрична относительно ее центральной оси. Удлиненная электродная решетка согласно изобретению имеет дальний и ближний концы. В данной заявке слово "дальний" относится к части электродной решетки, которая расположена на большем отдалении от человека, имплантирующего электродную решетку в мягкие ткани пациента,по сравнению с ее ближней частью, а также к направлению перемещения от указанного человека. По меньшей мере, ближние части электродов расположены параллельно или почти параллельно центральной оси. Электродная решетка согласно изобретению может иметь поперечное сечение любой подходящей формы относительно центральной оси, например круглой, эллиптической или, по существу, плоской формы. Как правило, центральная ось совпадает с осью введения электродной решетки в ткань. Дальние конечные части (передние торцевые части) всех или некоторых электродов электродной решетки расположены параллельно или имеют форму, при которой, по меньшей мере, некоторые из электродов расходятся веером от центральной оси, либо содержат разворачивающие средства, вступающие в действие после растворения и/или разложения заключающего их участка матрицы, за счет смещения электродной решетки в тканях по направлению к дальнему концу.-1 014361 Электроды согласно изобретению предпочтительно изолированы, за исключением частей, отходящих от их ближних и дальних концов. Дальние концы или кончики электродов, на которых нет изоляции, могут иметь любую подходящую форму. В частности, соответствующие формы острых кончиков описаны в международной публикации WO 2007/040442. На своем ближнем конце каждый электрод находится в токопроводящем контакте с электронным оборудованием предпочтительно посредством кабеля, состоящего из нескольких гибких выводов. Это позволяет подключать конкретные электроды по отдельности или группами. Электроды согласно изобретению можно использовать для снятия показаний и/или стимуляции нервных волокон. При использовании для считывания информации электрод согласно изобретению может быть оборудован миниатюрным предварительным усилителем, предназначенным для увеличения отношения сигнал-шум, при этом предварительный усилитель подключен к главному усилителю. Электроды согласно изобретению предпочтительно имеют фиксирующие средства, такие как усики,участки шероховатой поверхности или участки поверхности с адгезивными свойствами по отношению к окружающим тканям. Предпочтительно усики выполняют функцию кончиков электродов, в этом случае они не изолируются. Кроме того, предпочтительно, чтобы электроды согласно изобретению имели разную длину и были расположены вокруг центральной оси электродной решетки, при этом самые длинные электроды расположены ближе всего к оси, самые короткие электроды находились дальше всего от оси,а электроды средней длины - на промежуточных расстояниях от оси для того, чтобы дальние кончики электродов образовали заостренную вершину электродной решетки, а ближние концы электродов предпочтительно расположены в плоскости, поперечной оси. Однако размещение электродов способом, образующим односторонне скошенную или иную несимметричную заостренную вершину электродной решетки, тоже находится в пределах объема изобретения. Согласно предпочтительному аспекту изобретения электродная решетка имеет одно или несколько оптических волокон, обеспечивающих стимуляцию излучением всей ткани или ее частей, и/или регистрацию излучения, испускаемого окружающей тканью. В соответствии с этим электроды одного или нескольких оптических волокон удерживаются в заданном положении в решетке посредством матрицы. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения электродная решетка содержит один или несколько сокращающихся биметаллических элементов, которые изменяют свою форму, например изгибаются при пропускании через них электрического тока. В другом варианте для контроля траектории введения электродной решетки можно применять электродную решетку, в состав которой входит один или несколько сокращающихся полимерных элементов. Согласно третьему предпочтительному аспекту изобретения электродная решетка содержит дальнюю концевую часть, отходящую от дальнего конца, и основную часть, отходящую от дальней концевой части по направлению к ближнему концу. Предпочтительно дальняя концевая часть сужается по направлению к дальнему концу, принимая, например, коническую форму или форму плоского треугольника. Для некоторых областей применения дальняя концевая часть может иметь скругленную форму, чтобы минимизировать опасность васкулярных перфораций в процессе введения электродной решетки. Согласно четвертому предпочтительному аспекту изобретения матрица содержит две или более зоны, отличающиеся скоростями их растворения и/или разложения в мягких тканях, в частности, первая зона входит в состав дальней концевой части, а вторая зона образована основной частью электродной решетки, при этом матрица проходит по направлению к ближнему концу решетки в качестве дополнения к ближнему концу, заключая его в себе. В другом варианте дальняя часть электрода короткой длины,включающая кончик электрода, может проходить по направлению к дальнему концу или от первой зоны матрицы наклонно по направлению к дальнему концу. Предпочтительно скорость растворения первой зоны матрицы существенно выше скорости растворения и/или разложения второй зоны матрицы, но другие соотношения скорости растворения/разложения первой и второй зон матрицы тоже находятся в пределах объема изобретения. Во время введения электродной решетки в ткани-мишени, такие как мягкие ткани головного мозга, первый и второй участки матрицы входят в контакт с жидкой средой организма и в дальнейшем растворяются и/или разлагаются за счет указанного контакта, при этом скорость растворения/разложения первого участка, по существу, выше скорости растворения/разложения второго участка. Предпочтительно матричная зона имеет средство, ускоряющее растворение/разложение, например каналы, которые могут быть инфильтрованы биологической средой организма. Таким образом, предпочтительно, чтобы матричная зона имела пористую структуру. Предпочтителен электрод, содержащий две или три соединяющиеся в осевом направлении матричные зоны, в частности две матричные зоны. Предпочтительно, чтобы матричная зона содержала углевод и/или протеин или состояла из него/них. Для введения электродной решетки в мягкие ткани управляемый вручную микроманипулятор или микроманипулятор иного типа прикреплен или крепится к части ближнего конца электродной решетки,от которого он отходит по направлению к ближнему концу. Легкое введение в ткани электродной решетки обеспечивается взаимной жесткостью соединения электродов и матрицы. При введении первая дальняя зона матрицы быстро растворяется. Тем самым дальняя концевая часть электрода становится способной к боковому смещению относительно соседних электродов. Дальнейшее введение электродной решетки в ткани заставляет дальнюю часть электрода,-2 014361 имеющую средство для разворачивания, изгибаться подобно вееру в направлении, как правило, от оси электродной решетки. Растворение и/или разложение второй зоны матрицы освобождает ближнюю часть электродов, и он становится способным к боковому и/или осевому смещению относительно соседних электродов и может принять плавающее положение в ткани; тем самым стабилизируется его положение в ткани и исключается воздействие на ткани/повреждения ткани, которые возникли бы в противном случае вследствие совместного перемещения ближней части вместе с другими электродами. Согласно пятому предпочтительному аспекту изобретения электродная решетка содержит вставной элемент, такой как контактный элемент микроманипулятора, прикрепленный к ее ближнему концу и отходящий от этого конца по направлению к ближнему концу. Предпочтительно вставные средства прикреплены к электродной решетке при помощи клея, который может растворяться в водной среде. Предпочтительно клей растворяется в жидкой среде организма, по существу, быстрее, чем материал второго участка матрицы. Тем самым электродная решетка автоматически отделяется от микроманипулятора в заданной точке, спустя какое-то время после введения ее в ткани, позволяя удалить микроманипулятор. Согласно шестому предпочтительному аспекту изобретения две или более электродные решетки,расположенные параллельно, могут быть соединены при помощи растворяемого соединительного слоя или слоев, расположенных между спрягающимися поверхностями решеток. Согласно седьмому предпочтительному аспекту изобретения один или более электродов, находящихся в электродной решетке согласно изобретению, могут быть заменены группой электродов, временно или постоянно удерживаемых в фиксированном взаимном расположении друг относительно друга, то есть удерживаются в фиксированном взаимном расположении относительно друг друга; причем средства, предназначенные для их удержания в фиксированном расположении, могут содержать или состоять из одной или более матриц согласно изобретению или быть самостоятельными средствами. Если средства не связаны с указанными одной или более матрицами, то они являются средствами,которые растворяются и/или распадаются в водной среде или являются устойчивыми к среде средствами,такие как средства согласно международной публикации WO 2007/040442, удерживающие узел электродов в фиксированном взаимном расположении. Подобным образом можно заменить один или несколько электродов электродной решетки согласно изобретению узлом (узлами) электродов согласно международной публикации WO 2007/040442. Электродная решетка согласно изобретению предназначена для продолжительной стимуляции,многоканальных регистраций электрической нервной активности и уровней передачи вещества посредством контроля окислительно-восстановительных реакций и очагов патологии ткани в научных, медицинских и связанных с уходом за животными целях. Соответствующими материалами для участков матрицы согласно изобретению являются биологически совместимая среда, такая как углеводные и/или белковые материалы. Материал, выбранный для первой зоны матрицы, предпочтительно имеет такую скорость растворения в жидкой среде организма при температуре около 37 С, которая позволяет дальним частям электрода за короткое время освободиться, то есть стать свободно плавающими, например, в течение 1-3 мин. Материал, выбранный для второй зоны матрицы, предпочтительно имеет такую скорость растворения или распада в жидкой среде организма при температуре около 37 С, которая позволяет основным частям электродов не отделяться по меньшей мере в течение 5 мин, более предпочтительно в течение 10 мин, но в любом случае в течение времени, которое, по существу, больше, например больше 1-20 мин или еще больше, чем время, необходимое для освобождения дальних концевых частей тех же электродов из первой зоны матрицы. Кроме того, в изобретении описан способ изготовления электродной решетки путем расположения электродов параллельно в оболочке или капсуле, повторяющей конфигурацию дальней концевой части и основной части электродной решетки и содержащей ближнее отверстие; последовательной подачи растворов или суспензий первого и второго материалов матрицы к электродам в капсуле; испарения растворителя из раствора или суспензий, соответственно, в капсуле и удаления капсулы с электродной решетки. Предпочтительным материалом для капсулы является однородный материал с низкой смачивающей способностью, такой как многофтористый углеводородный полимер или силиконовый каучук. Кроме того, предпочтительно материал капсулы пористый, в частности микропористый, для облегчения испарения растворителя. Кроме того, изобретение также относится к применению электродной решетки для продолжительной стимуляции нервных волокон, многоканальных регистраций электрической нервной активности и уровней передачи вещества посредством контроля окислительно-восстановительных реакций и очагов патологии тканей в научных, медицинских и связанных с уходом за животными целях. Ниже изобретение объяснено более подробно со ссылкой на предпочтительные варианты выполнения, проиллюстрированные схематическими чертежами, изображения которых выполнены не в масштабе. Описание чертежей Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе электродной решетки первого варианта выполнения изобретения, содержащей несколько электродов, заключенных в матрицу;-3 014361 фиг. 2 - вид в разрезе варианта выполнения решетки, изображенной на фиг. 1, сразу после введения в мягкие ткани; фиг. 3 - вид в разрезе варианта выполнения решетки, изображенной на фиг. 1, введенной в мягкие ткани на время, достаточное для растворения первой зоны матрицы; фиг. 4 - вид в разрезе варианта выполнения решетки, изображенной на фиг. 1, введенной в мягкие ткани на время, достаточное для растворения второй зоны матрицы; фиг. 5 - вид электродной решетки второго варианта выполнения изобретения, аналогичный виду,изображенному на фиг. 1; фиг. 6 - вид электродной решетки третьего варианта выполнения изобретения, которая содержит вставной направляющий элемент, аналогичный виду, изображенному на фиг. 1 (разрез, взятый по плоскости С-С, фиг. 9); фиг. 7 - аналогичный варианту выполнения, изображенному на фиг. 6, вид решетки, введенной в мягкие ткани на время, достаточное для растворения первой зоны матрицы; фиг. 8 - вид электродной решетки четвертого варианта выполнения изобретения, аналогичный виду,изображенному на фиг. 1; фиг. 9 - поперечный разрез, взятый по плоскости В-В решетки варианта выполнения, изображенного на фиг. 6; фиг. 10 - пятый вариант выполнения изобретения в поперечном разрезе, как на фиг. 9; фиг. 11 - шестой вариант выполнения изобретения в поперечном разрезе, как на фиг. 9; фиг. 12 - седьмой вариант выполнения изобретения в поперечном разрезе, как на фиг. 9; фиг. 13 - восьмой вариант выполнения изобретения в поперечном разрезе, как на фиг. 9; фиг. 14 - девятый вариант выполнения изобретения в поперечном разрезе, как на фиг. 6; фиг. 15 - электрод, известный из уровня техники (из публикации WO 2007/040442), рассмотренный в данном изобретении, в частичном разрезе, взятом по оси. Подробное описание изобретения Материалы и размеры. Материалы и размеры электродов. Электроды имеют соответствующий диаметр от 10-4 до 10-7 м, в частности от 0,5 до 25 мкм. Для облегчения введения в мягкие ткани диаметр электродов может меняться на протяжении длины электродов, в частности электрод может сужаться по направлению к его дальнему концу. Дальний конец электродов может быть острым или тупым, но острый конец является предпочтительным. Дальняя часть электродов может иметь диаметр менее 10-7 м. Электроды содержат электропроводящий сердечник металлического или полимерного типа, в частности сердечник из благородного металла, такого как платина или золото, или сплава, содержащего более 30 мас.% благородного металла, а также непроводящее покрытие, например, из многофтористого алкилена, лака или стекла. Кроме того,для изготовления электродных сердечников преимущественно можно использовать нержавеющую сталь,титан и вольфрам. Помимо этого, электроды могут быть выполнены из непроводящей подложки, такой как стекло, керамика, натуральное или полимерное волокно, покрытой проводящим материалом или в случае трубчатой подложки заполненной проводящим материалом, таким как металл, в частности благородный металл или сплав благородных металлов. Другими примерами применяемых материалов для непроводящих подложек являются протеиновые волокна, такие как шелк или углерод, например углеродные волокна, содержащие волокна, представляющие собой углеродные нанотрубки, которые тоже можно использовать в качестве проводящего материала для электродов. Электропроводящий материал может быть осажден на подложку по технологии обычного или термовакуумного напыления. Поверхность электродов может быть либо гладкой, либо шероховатой. Шероховатая или неровная поверхность, расположенная вблизи кончиков, является предпочтительной в целях улучшения фиксирующих свойств кончиков. Однако другие части электродов также могут иметь неровную поверхность. Помимо этого, для дополнительного улучшения фиксирующих свойств электродной решетки электроды могут иметь гибкие усики, мешающие вытягиванию электродов при извлечении в направлении ближнего конца. При выполнении усиков из электропроводящего материала они также могут функционировать в качестве кончиков электродов и в таком случае быть неизолированными. Материалы матрицы. Различные части электродов залиты двумя или более биосовместимыми матричными материалами; один низкостойкий материал, далее клей 1, а другой более стойкий материал, далее клей 2. Подходящими клеевыми материалами являются углеводные и/или белковые материалы. Клей 1, используемый для заливки дальней концевой части электродов, при температуре 37 в биологической жидкости организма,например плазме или межклеточной жидкости, имеет такую скорость растворения, которая позволяет за короткий период времени, в частности от 0,5 до 3 мин, освободиться заключенному в клей электроду в плане его смещения относительно соседних электродов. Скорость растворения клея 2 при температуре 37 в жидкости организма, такой как плазма или межклеточная жидкость, позволяет заключенному в клей электроду освободиться в плане его смещения относительно соседних электродов за 1-10 мин или более, но в любом случае за более длительное время по сравнению со временем, которое требуется для освобождения дальней концевой части с целью ее смещения (в сторону). В условиях более медленной-4 014361 процедуры введения, например введения соответствующей электродной решетки в очень глубокие ткани, можно применять клей 1 с большим временем растворения, например до 20 мин, и, соответственно,клей 2 также должен иметь большее время растворения. Подходящими материалами для клея 1 являются дисахариды, например сахароза, прокипяченная в воде в течение 10-30 мин или более для обеспечения времени растворения клея от 1 до 3 мин. Увеличение времени кипячения приводит к увеличению времени растворения клея. Другим клеем, который можно применять в качестве клея 1, является желатин, растворенный в воде при температуре 40-50 и затем осушенный. Материалы, подходящие для использования в качестве клея 2, можно получить путем многократного кипячения и охлаждения водного раствора, содержащего сахар или смесь из нижеперечисленных сахаров: сахарозы, лактозы, маннозы, мальтозы и органических кислот, таких как лимонная кислота, яблочная кислота, фосфорная кислота и винная кислота. Такие клеи имеют время растворения в диапазоне от 13 до 60 мин (патент США 6613378, 2003 г., Эрхан и др., включенный в данный документ посредством ссылки). Различные комбинации сахаров и органических кислот обеспечивают разное время растворения. Таким образом, можно использовать и другие комбинации, отличающиеся временем растворения как клея 1, так и клея 2. Например, при комбинации лимонной кислоты с маннозой можно получить время растворения около 13 мин, тогда как лимонная кислота в комбинации с сахарозой обеспечивает время растворения порядка 30 мин (патент США 6613378 В 1). Следовательно, указанные две комбинации могут быть применены в качестве клея 1 и клея 2 соответственно. Желатин тоже можно использовать и для клея 1, и для клея 2. Известно, что разные виды желатина имеют разное время растворения. Следовательно, выбирая соответствующее сочетание двух разных видов желатина для клея 1 и клея 2 можно добиться меньшего времени растворения дальнего участка матрицы электродной решетки (клей 1) по сравнению с ближним участком матрицы электродной решетки(клей 2). Также для дальнего участка матрицы можно использовать клей на основе сахара, а для ближнего участка матрицы - на основе желатина, или наоборот. В одном из вариантов в качестве клея 1 и клея 2 при более длительной процедуре введения также можно применять клей, по существу, с большим временем растворения, например модифицированный коллаген, производные целлюлозы, модифицированный крахмал или другие биологически совместимые вещества, такие как VICRYL. К примеру, в случаях, когда траекторию введения электродной решетки сверяют несколько раз в процессе введения с помощью, например, рентгенографии и/или траектория введения изменяется за счет прохождения тока через сокращающиеся волокна, охватываемые электродной решеткой, процедура введения может занимать относительно большее время. Если электродную решетку вставляют в ткани, расположенные непосредственно под кожей или слизистой оболочкой, либо вблизи оболочки головного или спинного мозга или в другую ткань, находящуюся на глубине менее 2 мм, может быть достаточным использование одного клея, в частности клея 1,учитывая, что внутри тканей будет находиться только дальняя часть электродной решетки, которая является разворачивающейся. В таком случае клей 2, расположенный между электродами ближней части электродной решетки, не будет растворяться вследствие того, что он остается в сухом состоянии. В одном из вариантов клей 2 может использоваться для удержания частей электродов, расположенных в центральной и/или ближней части электродной решетки, а клей 1 может использоваться для удержания частей электродов, расположенных между дальними концами и частью, удерживаемой клеем 2. Наличие среды, расположенной по центру в осевом направлении, выполненной с возможностью разбухания при контакте с водной средой и которая дополнительно может работать в качестве клея, например желатин, обеспечивает независимое средство для движения/разворачивания электродов от продольной оси электродной решетки при контакте с биологической жидкостью организма. В одном из вариантов электродная решетка может быть покрыта смазкой, уменьшающей трение электродной решетки в процессе ее введения в ткань. К тому же смазка может тормозить доступ биологической жидкости к клею (клеям) и замедлять тем самым его растворение/разложение. Предпочтительные варианты выполнения Электродная решетка 1 первого варианта выполнения изобретения, изображенная на фиг. 1, содержит несколько тонких золотых электродов 2, 2', 2" разной длины, расположенных параллельно вокруг центральной оси А. Ближние концы электродов 2, 2', 2" расположены в плоскости, поперечной оси А, а их дальние концы расположены с образованием конуса за счет различной длины электродов. Дальние части электродов 2, 2', 2", отходящие в направлении от их конических дальних кончиков 3, 3', 3", заключены в первую клеевую матрицу 5, которая примыкает ко второй клеевой матрице 6. Граница 9 раздела между матрицами 5, 6 расположена в плоскости, поперечной оси А. Вершина дальнего конуса 7 образована первой клеевой матрицей 5. Ближний конец каждого электрода 2, 2', 2" соединен с тонкими и гибкими электропроводящими выводами 4, 4', 4" соответственно. На небольшом расстоянии от электродной решетки выводы 4, 4', 4" собраны в многожильный провод 8, состоящий из электродных выводов, соединенный с электронным блоком (не показан) для управления электростимуляцией с помощью электродов 2, 2', 2" и/или для регистрации электрических сигналов, посылаемых электродами 2, 2', 2". За исключени-5 014361 ем небольшой части, отходящей от дальних кончиков 3, 3', 3" электродов 2, 2', 2" соответственно, указанные электроды и соответствующие им выводы 4, 4', 4" изолированы тонким слоем полимерного лака(не показан). При контакте с водой или водными растворами, такими как биологическая жидкость организма, первая клеевая матрица 5 растворяется, по существу, быстрее, чем вторая клеевая матрица 6. На фиг. 2 изображена электродная решетка 1, установленная в мягкую ткань 10, поверхность которой обозначена номером 11 позиции, причем глубина введения такова, что из ткани 10 торчат только выводы 4,4', 4" и многожильный провод 8. На фиг. 2 изображено положение электродной решетки 1 непосредственно после введения. Спустя небольшой промежуток времени, составляющий, например, около минуты,электродная решетка 1 принимает положение, изображенное на фиг. 3. Первый клей 5 растворился в водной межклеточной жидкости ткани 10. Дальние концевые части электродов 2, 2' и т.д. теперь неограниченны в своем боковом движении, в частности, вблизи их кончиков 3, 3'. Однако ближние части электродов 2, 2' и т.д. все еще заключены во второй клеевой матрице 6, которая растворяется, но настолько медленно, что даже наиболее отдаленный в радиальном направлении электрод 3 остается заключенным во второй клеевой матрице 6 до тех пор, пока первая клеевая матрица 5 не растворится полностью. Растворение второй клеевой матрицы 6 занимает по меньшей мере 10 мин, после чего наступает состояние,изображенное на фиг. 4, в котором каждый из электродов 2, 2' может совершать осевое или боковое перемещение в ткани 10, не мешая соседним электродам 2' и 2 соответственно. Второй вариант выполнения электродной решетки 101 согласно изобретению, изображенный на фиг. 5, отличается от варианта выполнения, изображенного на фиг. 1, тем, что решетка содержит два типа электродов, а именно расположенный по центру электрод 102 с коническим дальним кончиком 103 и симметрично расположенные вокруг указанного электрода боковые электроды 102 а, 102 а'; 102b, 102b' разной длины, кончики 103 а, 103 а'; 103b, 103b' дальних концов которых скошены в радиальном направлении. Каждый электрод 102, 102 а, 102 а'; 102b, 102b' на своем ближнем конце соединен с тонкими и гибкими электропроводящими выводами 104, 104 а, 104 а'; 104b, 104b' соответственно, при этом на небольшом расстоянии от ближнего конца электродной решетки 101 указанные выводы объединены в многожильный провод 108, который выполняет ту же функцию, что и провод 8 первого варианта выполнения. Дальние части электродов 102, 102 а, 102 а'; 102b, 102b' также заключены в первый клей 105 матрицы,который проходит к конической границе раздела 109 со вторым клеем 106 матрицы, проходящим к ближним концам электродов. Первый и второй клеи 105, 106 матрицы такие же, как и клеи 5, 6 первого варианта выполнения. В отличие от первого варианта выполнения дальняя вершина 103 дальнего конуса электродной решетки 101 является кончиком электрода, а именно кончиком 103 центрального электрода 102. Назначение скошенных кончиков 103 а, 103 а'; 103b, 103b' объяснено ниже на электродной решетке по третьему варианту выполнения. Третий вариант выполнения электродной решетки 201 согласно изобретению, изображенный на фиг. 6 и 9, отличается от варианта выполнения, изображенного на фиг. 5, тем, что центральный электрод 103 заменен на вставной стержень 214, оканчивающийся конической дальней вершиной 213. Вставной стержень 214 проходит от ближнего конца электродной решетки 201 на длину, которая позволяет вручную манипулировать электродной решеткой 201 в процессе ее введения в мягкую ткань. Вокруг вставного стержня 214 симметрично расположены электроды 202 а, 202 а'; 202b, 202b' разной длины, на дальних концах которых имеются кончики 203 а, 203 а'; 203b, 203b', скошенные в радиальном направлении. Каждый электрод 202 а, 202 а'; 202b, 202b' на своем ближнем конце соединен с тонкими и гибкими электропроводящими выводами 204 а, 204 а'; 204b, 204b' соответственно, при этом на небольшом расстоянии от ближнего конца электродной решетки 201 указанные выводы объединены в многожильный провод 208,состоящий из электродных выводов, который выполняет ту же функцию, что и провод 8 первого варианта выполнения. Дальние части электродов 202 а, 202 а'; 202b, 202b' также заключены в первый клей 205 матрицы, проходящий к конической границе раздела 209 со вторым клеем 206 матрицы, идущим к ближним концам электродов. Первый и второй клеи 205, 206 матриц такие же, как и клеи 5, 6 первого варианта выполнения. Дальний конус электродной решетки 201 образован вершиной 213 вставного стержня 214. Назначение скошенных кончиков 203 а, 203 а'; 203b, 203b' понятно из фиг. 7, на которой видно, что первый клей матрицы электродной решетки растворен, а второй клей матрицы все еще удерживает в себе ближние части электродов 202 а, 202 а'; 202b, 202b'. Дальние концевые части электродов 202 а, 202 а'; 202b,202b' со скошенными кончиками 203 а, 203 а'; 203b, 203b', соответственно, теперь уже больше не ограничены в своем боковом перемещении. Перемещение электродной решетки 201 вглубь мягких тканей (не показано на фиг. 7) в направлении, обозначенном стрелкой S, приводит к отгибанию скошенных кончиков 203 а, 203 а'; 203b, 203b' в наружном направлении, то есть в направлении от центрального вставного стержня 214, как показано пунктирными стрелками Pa, Pa' и Pb, Pb'. Таким образом, скошенные кончики 203 а, 203 а'; 203b, 203b' электродов представляют средство для разворачивания электродов 202 а, 202 а'; 202b, 202b' и средство для закрепления электродной решетки 201. Каждый электрод 202 а, 202 а'; 202b,202b' также соединен с тонкими электропроводящими выводами 204 а, 204 а'; 204b, 204b' соответственно,которые объединены в многожильный провод 208. Четвертый вариант выполнения электродной решетки 301 согласно изобретению, изображенный на фиг. 8, отличается от варианта выполнения, изображенного на фиг. 1, тем, что электроды 302 а, 302 а';-6 014361 302b, 302b' разной длины, имеющие конические кончики 303 а, 303 а'; 303b, 303b', имеют дальние оконечные части 316 а, 316 а'; 316b, 316b', изогнутые в радиальном направлении от центральной оси М электродной решетки 303. На своем ближнем конце каждый электрод 302 а, 302 а'; 302b, 302b' соединен с тонкими гибкими электропроводящими выводами 304 а, 304 а'; 304b, 304b' соответственно, при этом на небольшом расстоянии от ближнего конца электродной решетки 301 указанные выводы объединены в многожильный провод 308, состоящий из электродных выводов и выполняющий ту же функцию, что и провод 8 первого варианта выполнения. Дальние части электродов 302 а, 302 а'; 302b, 302b' также заключены в первой клеевой зоне 305 матрицы. Части электродов 302 а, 302 а'; 302b, 302b', отходящие от их ближних концов, заключены во второй клеевой зоне 306 матрицы, которая, однако, не доходит до клеевой зоны 305 первой матрицы. Вместо этого, между клеевыми зонами 305 и 306 расположена третья клеевая зона 315 матрицы. Растворимость третьей клеевой зоны 315 матрицы такая же, как и у второй клеевой зоны 306 матрицы, но, помимо этого, третья клеевая зона 315 матрицы разбухает перед растворением, тем самым выталкивая дальние части 316 а, 316 а'; 316b, 316b' электродов 302 а, 302 а'; 302b, 302b' на большее расстояние в радиальном направлении наружу. Первый и второй клеи 305, 306 матрицы того же типа, что и клеи 5, 6 первого варианта выполнения. Дальний конус электродной решетки 301 имеет скругленную вершину 313, образованную первым участком 305 матрицы. Изогнутая конструкция дальней оконечной зоны электродов 302 а, 302 а'; 302b, 302b' регулирует их разворачивание по траекториям Qa, Qa' и Qb, Qb' в результате растворения первой клеевой матрицы 305 и выталкивания электродной решетки 301 в дальнем направлении, обозначенном стрелкой Т. Каждый электрод 302 а, 302 а'; 302b, 302b' также соединен с тонкими электропроводящими выводами 304 а, 304 а'; 304b, 304b' соответственно, при этом указанные выводы объединены в многожильный провод 308. На фиг. 10-13 изображены поперечные сечения решеток других предпочтительных вариантов выполнения. Электродная решетка 401 пятого варианта выполнения изобретения, изображенная на фиг. 10, имеет поперечное сечение в форме эллипса. Несколько тонких гибких электродов 402 расположено вокруг центрального оптоволокна 417, при помощи которого в нужный участок ткани можно пропустить излучение; при этом излучение, отраженное от тканей, можно передать к прибору, регистрирующему излучение, такому как прибор для измерения инфракрасного излучения (не показан). Электроды 402 заключены в первой и второй клеевых зонах 406 матрицы. При этом электродная решетка 401 имеет такие же принципиальные конструктивные особенности, как и вышеупомянутые варианты выполнения изобретения. Электродная решетка 501 шестого варианта выполнения изобретения, изображенная на фиг. 11,имеет плоский дизайн и в продольном разрезе похожа на вариант выполнения, изображенный на фиг. 1. Она содержит центральный вставной стержень 514, от которого отходят боковые части, содержащие тонкие гибкие электроды 502, заключенные в первой и второй клеевых матрицах 506. При этом электродная решетка 501 имеет те же принципиальные конструктивные особенности, что и вышеупомянутые варианты выполнения изобретения. Электродная решетка 601 седьмого варианта выполнения изобретения, изображенная на фиг. 12,подобна решетке пятого варианта выполнения изобретения, но в ней отсутствует центральный вставной стержень. Решетка содержит тонкие гибкие электроды 602, заключенные в первой и второй клеевых матрицах 606. При этом принципиальные конструктивные особенности электродной решетки 501 соответствуют вышеупомянутым вариантам выполнения изобретения. Электродная решетка 701 восьмого варианта выполнения изобретения, изображенная на фиг. 13,представляет собой комбинацию двух плоских решеток одинаковой формы, каждая из которых соответствует электродной решетке седьмого варианта выполнения, при этом их плоские поверхности наложены друг на друга и соединены клеевыми зонами 718, расположенными на расстоянии друг от друга. Электроды решеток обозначены номерами 702 а, 702b позиций, а вторые клеевые зоны, в которых находятся электроды, обозначены номерами 706 а, 706b позиций соответственно. Девятый вариант выполнения электродной решетки 801 согласно изобретению, изображенный на фиг. 14, соответствует варианту выполнения, изображенному на фиг. 6, за исключением того, что кончики 803 а, 803 а'; 803b, 803b' электродов не залиты первым клеем 805 матрицы (из которого они выходят), и вставной стержень 814 проходит к дальнему концу электродной решетки не по всей ее длине. При этом вставной стержень 814 установлен при помощи клея 818 в центральный цилиндрический осевой карман,выполненный в плоской ближней торцевой поверхности зоны 806 второй клеевой матрицы электродной решетки. Скорость растворения клея 818 в водной среде существенно выше скорости растворения второй зоны 806 клеевой матрицы. Кончики 803 а, 803 а'; 803b, 803b' электродов 802 а, 802 а'; 802b, 802b' скошены в проксимальном направлении навстречу центральной оси электродной решетки 801 (не показана). Дальние части электродов заключены в первой клеевой зоне 805 матрицы, которая имеет более высокую скорость растворения в водной среде по сравнению со скоростью растворения второй клеевой зоны 806 матрицы, в которой заключены ближние части электродов. Поверхность раздела 809 между первой и второй клеевыми зонами матриц расположена между ближним концом и дальней частью электродной решетки 801. К ближнему концу каждого электрода 802 а, 802 а'; 802b, 802b' прикреплены тонкие гибкие электропроводящие выводы 804 а, 804 а'; 804b, 804b' соответственно, а на небольшом расстоянии от ближ-7 014361 него конца электродной решетки 801 выводы 804 а, 804 а'; 804b, 804b' объединены в многожильный провод 808. Электрод 902 (фиг. 15, 15 а), известный из уровня техники, используемый в электродной решетке 901 согласно изобретению, содержит усик 920, который оканчивается острием 921 и отходит от тупой вершины 903 электрода по направлению к ближнему концу. Усик 920 выполнен как одно целое с электродом 902, который изготовлен из очень тонкой металлической проволоки. За исключением усика 920 и острия 921 (части, изображенные на фиг. 15 и 15 а точечной штриховкой) электрод 902 изолирован тонким слоем полимера (не показан). Изображенный на фиг. 15 изогнутый усик 920 упруго прилегает к электроду 902 за счет включения его в первую клеевую матрицу 905. Ближняя часть электрода имеет концевую ближнюю зону электрода 902, заключенную во второй клеевой матрице 906. К короткой ближней концевой части электрода 902, выходящей из второй клеевой матрицы 906, в точке 925 припаян тонкий вывод 904. На небольшом расстоянии от точки 925 спайки к выводу 904 присоединен микроусилитель 926 сигнала. После растворения первой клеевой матрицы 905 усик 920 больше не ограничен в своем движении и принимает естественную, произвольную изогнутую форму, изображенную на фиг. 15 а. Тем не менее, ближний конец электрода 902 все еще остается заключенным во второй клеевой матрице 906. Области применения предложенной электродной решетки Предложенная электродная решетка, прежде всего, предназначена для лечения пациента, страдающего от боли, эпилепсии, депрессии, травм или дегенеративных изменений головного и/или спинного мозга; в качестве инструмента при взаимодействии между мозгом и компьютером, обеспечивающим управление протезом или контроль скелетной мускулатуры; для контроля функции эндокринного или экзокринного органа и в качестве исследовательского инструмента при изучении функции нейронной цепочки, а также способности к адаптации, роста и старения нервной системы. В частности, клиническое применение электродной решетки согласно изобретению может помочь пациентам с разного вида повреждением головного или спинного мозга путем регистрации сигналов,поступающих от оставшихся здоровых нейронов, в случае, например, инсульта или дегенеративного поражения и/или для стимуляции нейронов с целью компенсации утраченных функций. Подобное применимо и к животным. Например, электродную решетку можно применять для облегчения боли путем стимуляции аналгетических стволовых центров головного мозга, таких как ядра периакведуктального серого вещества; для избавления или снижения тремора при болезни Паркинсона, хореатических или других непроизвольных движениях путем стимуляции внутри базального ядра или взаимосвязанных ядер; для улучшения памяти путем стимуляции холинергических и/или моноаминергических ядер в случае болезни Альцгеймера или иных дегенеративных расстройств; для контроля настроения, агрессии, депрессии,тревожности, фобий, состояния аффекта, сексуальной гиперактивности, импотенции, нарушений питания путем стимуляции лимбических центров или других областей мозга; для реабилитации больных после инсульта или повреждения головного/спинного мозга путем стимуляции оставшихся связей в коре головного мозга или нисходящих проводящих путей, отвечающих за моторику; для восстановления контроля спинальных функций, таких как опорожнение мочевого пузыря и кишечника после повреждения спинного мозга путем стимуляции соответствующих участков спинного мозга, для контроля мышечной спастики путем стимуляции ингибирующих супраспинальных нисходящих центров или соответствующих областей мозжечка. DMCE также можно применять для налаживания сна у пациентов, страдающих от бессонницы. Электродная решетка согласно изобретению может применяться для электролитического поражения конкретных областей ткани за счет прохождения через ткань электрического тока. Ток требуемой силы можно также использовать и для нагрева волокон электрода и тем самым увеличения температуры до уровня, при котором погибают соседние клетки. В таком случае силу тока, проходящего через пучок электродов, выбирают таким образом, чтобы обеспечить гибель клеток в объеме ткани, прилегающем к торцевому концу пучка электродов. Например, электродную решетку можно использовать для поражения опухолей или областей ЦНС, которые проявили патологическую активность после, например, инсульта или дегенеративного расстройства. Примеры сочетания регистрации и стимуляции включают контроль приступов эпилепсии при помощи электродов, имплантированных в очаг эпилепсии, соединенных с системой введения противоэпилептических лекарственных препаратов и/или электрических импульсов; компенсацию потерянных связей моторной системы путем воспроизведения центральных двигательных команд и стимуляции ответственных частей моторной системы, дистальных от опухолей; определение области образования патологической электрической активности путем регистрации нейронной активности участка после поражения его ткани посредством пропускания через узел электродов тока требуемой силы в течение необходимого периода времени. Кроме того, электродная решетка согласно изобретению может служить в качестве инструмента взаимосвязи между компьютерами и нейропротезами. Для пациентов с повреждениями периферической нервной системы решетка может быть полезна для воспроизведения командных сигналов, поступающих от ЦНС. Данные сигналы можно интерпретировать с помощью компьютерных программ и использовать-8 014361 для управления нейропротезами, такими как искусственные руки или ноги, а также для контролируемой стимуляции мышц и органов, таких как мочевой пузырь или кишечник. Более того, электродную решетку согласно изобретению можно применять для оценки активности и контроля секреции гормонов, вырабатываемых экзокринными и эндокринными железами у пациентов с дефицитом гормональной секреции или регуляции. Использование электродной решетки согласно изобретению для изучения нормальных, а также патологических функций головного и спинного мозга может включать, например, контроль боли, связанной с нервной активностью, к примеру, в первичной соматосенсорной коре или в лимбической системе,тем самым позволяя оценить потенциал обезболивающих лекарственных препаратов или обезболивающих процедур. Другим примером является контроль эпилептической активности у животных для проверки эффективности обезболивающих лекарственных препаратов или обезболивающих процедур. К следующим примерам можно отнести регистрацию активности нейронных центров, которые управляют процессом засыпания, с целью изучения расстройств сна и регистрацию активности нейронных центров,которые регулируют аппетит, с целью изучения проблем, связанных с ожирением. При таких исследованиях необходимо осуществлять регистрацию нейронной активности и одновременно взаимодействовать со здоровыми участками центральной нервной системой. Для этой цели электродную решетку согласно изобретению имплантируют в ЦНС на длительное время. Кроме того, ее можно использовать в качестве носителя биодатчиков, которые измеряют, например, уровни концентрации различных молекул в ткани. Электродную решетку согласно изобретению, оснащенную оптическими волокнами, можно применять для получения опосредованнных сигналов от флуофоров, введенных в клетки путем, например, генозаместительных методов. Специалисты в данной области техники поймут, что варианты выполнения и области применения электродной решетки согласно изобретению, описанные в данном документе, приведены исключительно в качестве примера. Также ясно, что данное изобретение охватывает и просто комбинации характерных особенностей всевозможных вариантов выполнения, отличных от конкретных вариантов выполнения,описанных в данном документе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электродная решетка, предназначенная для введения в мягкие ткани живого существа, включая человека, содержащая тонкие гибкие электроды, каждый из которых имеет дальний кончик и ближний конец, причем по меньшей мере части электродов, отходящие от их ближних концов, расположены параллельно и электроды заключены в матрицу, выполненную с возможностью растворения в водном растворе, таком как биологическая жидкость организма, при этом матрица содержит по меньшей мере две зоны, отличающиеся скоростями растворения, из которых первая зона охватывает части электродов, отходящие по направлению к ближним концам от их дальних частей, в частности от дальних кончиков, а вторая зона включает части электродов, отходящие от первой зоны по направлению к их ближним концам. 2. Электродная решетка по п.1, в которой скорость растворения первого участка матрицы больше скорости растворения второго участка матрицы. 3. Электродная решетка по п.1 или 2, в которой электроды имеют различную длину. 4. Электродная решетка по любому из пп.1-3, в которой на дальних частях электродов имеются разворачивающие средства. 5. Электродная решетка по п.4, в которой части электродов, отходящие от дальних кончиков, расположены в первой зоне матрицы в упругофиксированном состоянии с возможностью отгибания в направлении от центральной оси при растворении первой зоны матрицы. 6. Электродная решетка по любому из пп.1-5, содержащая по меньшей мере одно оптическое волокно. 7. Электродная решетка по любому из пп.1-6, содержащая по меньшей мере один выполненный с возможностью сокращения биметаллический элемент, который изменяет свою форму, например изгибается, при пропускании через него электрического тока для контроля траектории введения решетки, и/или по меньшей мере один выполненный с возможностью сокращения полимерный элемент, предназначенный для контроля траектории введения решетки.
МПК / Метки
МПК: A61N 1/05, A61B 5/0478
Метки: электродная, решетка
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/17-14361-elektrodnaya-reshetka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Электродная решетка</a>
Предыдущий патент: Почвообрабатывающий агрегат с большой шириной захвата
Следующий патент: Круговой распределитель для вязких веществ, в частности жидкого бетона
Случайный патент: Способ и устройство для контроля процесса покрытия методом осаждения