EP1575665B1

Externally activated neuro-implant which directly transmits therapeutic signals

Abstract

An externally powered and controlled neuro-implant system for transmission of stimulating therapeutic signals to an implantable electrode. The system basically consists of two coils, one external active coil and one internal passive coil each housed in a ferrite pot core which enhances inductive coupling and minimizes the coils in size, thus facilitating the construction of a passive coils array to enable the usage of multi-contact electrodes for swithching of the electrical stimulation between a number of sites along the target neurons. The implanted part of the system, comprising only a coil housed in a ferrite pot core, is fully passive. The passive coil, that is implanted under the skin, is connected with the electrode placed in neighbouring of the target neural tissue via implanted thin medical grade wires. The active coil is placed on the skin overlying the passive coil. Therapeutic signals produced by the transmitter outside the body are transmitted through the coils by inductive coupling across the skin of the patient.

EP1575665B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 27

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Expired 2 December 2023, 2.8 years ago.

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  1. 1
    An externally activated neuro-implant system for the transmission of therapeutic stimulating signals to an implanted electrode which is used for epidural spinal cord stimulation to control chronic pain, to treat peripheral vascular disease in the lower extremities and angina pectoris, to manage movement disorders with partial motor problems, vagus nerve stimulation to reduce the frequency and duration of epileptic seizures, phrenic nerve stimulation to do diaphramme pacing in respiratory disorders, deep brain stimulation to manage parkinson's disease, peroneal nerve stimulation to correct the dropped foot in neurological disorders, cohlear stimulation to improve hearing losses, or other implantable medical devices for therapy or recording with respect to the brain, spinal cord, nerves, muscles, bones, or other tissue or body organs, comprising:a passive coil (3) housed in a ferrite pot core (4), that is implanted under the skin and is connected to a monopolar, bipolar, threepolar, quadripolar or any multipolar implantable electrode via insulated thin wires;an active coil (2) housed in a ferrite pot core, that is placed on the skin overlying the implanted passive coil, and is linked to the transmitter via a flexible cable;a transmitter device (1) with associated electronic circuitry including power source, timer-counter or microprocessor, microcontroller, amplifier andoutput transformer configured to generate any programmable mode of electrostimulation pulses in accordance with the required therapy to drive the external active coil. Ein von außen aktiviertes Neuro-Implantat-System für die Transmission der therapeutischen Stimulationssignale zu einer eingepflanzten Elektrode, die für epidurale Rückenmarkanregung benutzt wird, um die chronischen Schmerzen zu kontrollieren, periphere Gefäßkrankheit in den unteren Extremitäten und Angina pectoris zu behandeln, die partialen Bewegungseinschränkungen mit motorischen Problemen zu handhaben, vagus Nervenanregung zur Reduzierung der Frequenz und Dauer von epileptischen Beschlagnahmen, phrenic Nervenanregung bei Atmungsstörungen den Schritt des Zwerchfells zu verstellen, bei geringer Gehirnanregung um Parkinson-Krankheit zu behandeln, peronealer NervenAnregung um den gefallenen Fuß in den neurologischen Störungen zu beheben, cohlear Anregung um Verluste der Hörfähigkeit zu verbessern oder anderen verpflanzbaren medizinischen Vorrichtungen für Therapie oder Aufnahme in Bezug auf das Gehirn, Rückenmark, Nerven zu handhaben, Muskeln, Knochen oder andere Gewebe- oder Körperorgane, enthält: eine in einem Ferrittopfkern (4) angeordnete passive Spule (3), welche durch Isolierleitungen an eine monopolare, zweipolige, dreipolige, vierpolige oder jede mehrpolige verpflanzbare Elektrode angeschlossen unter die Haut eingepflanzt wird;eine in einem Ferrittopfkern untergebrachte aktive Spule (2), die auf die Haut gesetzt wird, welche die eingepflanzte passive Spule überlagert und mit dem Übermittler über ein flexibles Kabel verbunden wird;eine Übermittlervorrichtung (1) mit einem elektronischen Schaltkreis einschließlich Energiequelle, Dauerzähler oder Mikroprozessor, Mikrocontroller, Verstärker und der Ausgangstransformator verbunden zusammengebaut wird, um jeden programmierbaren Modus von Elektro-Stimulation zu erzeugen, pulsiert in Übereinstimmung mit der erforderlichen Therapie, um die aktive Spule extern zu aktivieren. Un implant neural activé extérieurement pour la transmission de signaux de stimulation thérapeutiques à un électrode placé dans le corps comprenant : une bobine passive (3) placée dans un pot en ferrite (4), placée sous la peau, reliée à l'aide de fils fins isolés à un électrode monopolaire, bipolaire, tripolaire, quadripolaire ou à tout électrode multipolaire pouvant se placer à l'intérieur du corps;une bobine active (2) placée dans un pot en ferrite, reliée à l'émetteur à l'aide d'un câble flexible et placée sur la peau de façon à se trouver sur la bobine passive placée dans le corps ;un dispositif émetteur (1) ayant le circuit électronique correspondant, comprenant une alimentation, un temporisateur/compteur ou un microprocesseur, un microcontrôleur, un amplificateur et un transpondeur de sortie configurés pour générer une pulsation d'électrosimulation programmable quelconque adaptée à la thérapie nécessaire, et ce afin de faire fonctionner la bobine active externe, utilisés pour contrôler la stimulation de moelle épinière péridurale afin de contrôler les douleurs chroniques ;ou bien utilisés pour contrôler la stimulation du nerf vague pour le traitement des extrémités inférieures ou de la maladie vasculaire périphérale dans le cas de l'angine de poitrine et pour réduire le désordre des mouvements dans lesquels peuvent exister des problèmes moteurs partiels ainsi que pour réduire les intervalles et les durées des crises d'épilepsie ;utilisés aussi pour contrôler la stimulation du nerf phrénique afin d'assurer le contrôle de la vitesse du diaphragme dans les irrégularités respiratoires, pour contrôler la stimulation cérébrale profonde dans la maladie du Parkinson, pour contrôler la stimulation du nerf péronier afin d'améliorer le bas niveau de la base dans les maladies neurologiques, utilisés aussi pour contrôler la stimulation cochléaire afin de réduire les pertes d'ouïe ou bien utilisables dans d'autres appareils médicaux pouvant se placer dans le corps pour des raisons thérapeutiques ou d'enregistrement concernant le cerveau, la moelle épinière, les nerfs, les muscles, les os ou d'autres tissus et organes du corps.
  2. 2
    Implant neural selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission en question implique le transfert à l'extérieur du corps de signaux thérapeutiques générés par un émetteur, grâce à un couplage inductif transdermique réalisé à l'aide de bobines actives et passives se trouvant chacune dans leur pot en ferrite, ladite transmission impliquant également le transfert des signaux d'enregistrement ou de réaction provenant du cerveau, de la moelle épinière, des nerfs, des muscles, des os ou d'autres tissus et organes du corps. System zur Neuro-Einpflanzung nach Anspruch 1, wobei die besagte Transmission die Übertragung der therapeutischen Signale einschließt, die durch den Übermittler außerhalb des Körpers durch die aktiven und passiven Spulen, welche in einem Ferrittopfkern untergebracht sind, produziert werden, sowie die Übertragung der Aufnahme oder Rückkopplungssignale vom Gehirn, vom Rückenmark, von den Nerven, von den Muskeln, von den Knochen oder von anderen Gewebe- oder Körperorganen. The neuro-implant system of claim 1 wherein said transmission includes the transfer of therapeutic signals produced by the transmitter outside the body by trans-dermal inductive coupling through the active and passive coils each housed in a ferrite pot core;also the transfer of recording or feedback signals from the brain, spinal cord, nerves, muscles, bones, or other tissue or body organs.
  3. 3
    Implant neural selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission implique d'autre part le transfert de signaux d'enregistrement et de réaction par couplage inductif transdermique à l'aide de bobines actives et passives dont chacune se trouve dans un pot en ferrite, lesdits signaux provenant du cerveau, de la moelle épinière, des nerfs, des muscles, des os ou d'autres tissus et organes du corps. System zur Neuro-Einpflanzung nach Anspruch 1, wobei die besagte Transmission weiter durch die Übermittlung hautinduktiven Koppelung über die aktiven und passiven Spulen, welche in einem Ferrittopfkern umwickelt untergebracht sind, die Übertragung der Aufnahme einschließt, sowie die der Rückkopplungssignale vom Gehirn, vom Rückenmark, von den Nerven, von den Muskeln, von den Knochen oder von anderen Gewebe- oder Körperorganen. The neuro-implant system of claim 1 wherein said transmission further includes the transfer of recording or feedback signals from the brain, spinal cord, nerves, muscles, bones, or other tissue or body organs by trans-dermal inductive coupling through the active and passive coils each housed in a ferrite pot core.
  4. 4
    Implant neural selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend d'autre part une composante totalement passive placée dans le corps comprenant seulement une bobine passive se trouvant dans un pot en ferrite et reliée à un électrode placé dans le corps et réduisant ainsi le risque d'interventions chirurgicales supplémentaires pouvant avoir comme conséquence des pannes électroniques ou la fin de vie de la pile. System zur Neuro-Einpflanzung nach Anspruch 1, weiter ein völlig passives eingepflanztes Teil einschließlich nur einer passiven Spule, die in einem Ferrittopfkern untergebracht ist, welche an eine eingepflanzte Elektrode angeschlossen wird, so dass die Gefahr der zusätzlichen Chirurgie vermeidet werden, die aus elektronischem Zusammenbruch oder abgelaufener Batterie resultieren kann. The neuro-implant system of claim 1, further comprising a fully passive implanted part including only a passive coil, housed in a ferrite pot core, that is connected to an implanted electrode, thus avoiding the risk of additional surgery which may result from electronic breakdown or expired battery.
  5. 5
    Implant neural selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également plus d'une bobine, par exemple deux ou trois, dont chacune se trouve dans un pot en ferrite pour former les bobines passives combinées avec les électrodes de contact multiples pour déclencher et arrêter la stimulation électrique entre quelques régions se situant le long des neurones choisis comme cibles. System zur Neuro-Einpflanzung nach Anspruch 1, wobei weiter mehr als eine umwickelte passive Spule, z.B. zwei oder drei, jede in einem Ferrittopfkern untergebracht ist, vorhanden, um eine passive Reihe zu konstruieren, die mit mehrpoligen Elektroden für die Schaltung der elektrischen Anregung zwischen einer Anzahl von Aufstellungsorten entlang der Zielneuronen kombiniert werden, so dass die Elektrode Platzierungsschwierigkeiten bekämpfen. The neuro-implant system of claim 1, further comprising more than one passive coil, e.g. two or three, each housed in a ferrite pot core, to construct a passive coils array combined with multi-contact electrodes for switching of electrical stimulation between a number of sites along target neurons, and thereby combat electrode placement difficulties.