DE102012006953A1 - Apparatus for stimulating and / or detecting cell activity within a cell environment - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Stimulierung und/oder Detektion von Zeitaktivitäten innerhalb einer biologischen Zellenumgebung, mit einem in die Zellenumgebung temporär oder chronisch implantierbaren, biokompatiblen Implantatkörper, der wenigstens einen Hohlkanal umfasst, der proximalseitig mittel- oder unmittelbar mit einer Fluidpumpe verbunden oder verbindbar ist und distalseitig eine Öffnung vorsieht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass am oder im Hohlkanal ein optisches Mittel vorgesehen ist, über das Licht in den Hohlkanal einkoppelbar und/oder aus diesem auskoppelbar ist, und/oder dass am oder im Hohlkanal ein elektrisch, leitendes Mittel vorgesehen ist, an dem ein elektrisches Signal anlgebar und/oder abgreifbar ist.A device is described for stimulating and / or detecting time activities within a biological cell environment, with a biocompatible implant body temporarily or chronically implantable in the cell environment comprising at least one hollow channel connected or connectable directly or indirectly to a fluid pump on the proximal side, and Provides an opening on the distal side. The invention is characterized in that an optical means is provided on or in the hollow channel, via which light can be coupled into the hollow channel and / or decoupled therefrom, and / or that an electrically conductive means is provided on or in the hollow channel Anlgebar an electrical signal and / or can be tapped off.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Stimulierung und/oder Detektion von Zellaktivitäten innerhalb einer biologischen Zellenumgebung, vorzugsweise in Form von Nervenzellen, mit einem in die Zellenumgebung temporär oder chronisch implantierbaren, biokompatiblen Implantatkörper, der wenigstens einen Hohlkanal umfasst, der proximalseitig mittel- oder unmittelbar mit einer Fluidpumpe verbunden oder verbindbar ist und distalseitig eine Öffnung vorsieht.The invention relates to a device for stimulating and / or detecting cell activities within a biological cell environment, preferably in the form of nerve cells, with a biocompatible implant body temporarily or chronically implantable in the cell environment comprising at least one hollow channel, the middle or proximal proximal is directly connected to a fluid pump or connectable and provides an opening on the distal side.
Stand der TechnikState of the art
Vorrichtungen der vorstehenden Gattung dienen im Bereich der Neurowissenschaften dem Erkenntnisgewinn über biologische Zellen, so insbesondere Nerven- oder Gehirnzellen. Zur Untersuchung der Natur einzelner Zellen oder Zellverbunden können mit Hilfe geeignet ausgebildeter, technischer Mikroschnittstellen zellspezifische Signale an eine zu untersuchende Zelle oder einen Zellverbund appliziert werden, wodurch Stimulationseffekte innerhalb der Zelle bzw. des Zellverbundes hervorgerufen werden können. Andererseits gelingt es mit Hilfe geeignet ausgebildeter Mikroschnittstellen von einer Zelle oder einem Zellverbund abgegebene Biosignale messtechnisch zu erfassen. Zur Stimulation sowie auch zur Erfassung zellspezifischer Aktivitäten innerhalb einer biologischen Zellenumgebung dienen neben elektrischen Signalen auch optische Signale sowie auch die Applikation sowie Detektion chemischer Stoffe, die in flüssig gelöster Form vorliegen.Devices of the above type are used in the field of neuroscience gaining knowledge of biological cells, so in particular nerve or brain cells. In order to investigate the nature of individual cells or cell connections, cell-specific signals can be applied to a cell or a cell network to be examined with the aid of suitably designed, technical microinterfaces, whereby stimulation effects within the cell or the cell network can be produced. On the other hand, with the aid of suitably designed microinterfaces, it is possible to measure biosignals emitted by a cell or a cell network. In addition to electrical signals, optical signals as well as the application and detection of chemical substances which are present in liquid-dissolved form are used for stimulation as well as for detecting cell-specific activities within a biological cell environment.
Aus der
Stellvertretend für eine große Vielzahl bekannter Messsonden zur Applikation sowie auch Detektion bioelektrischer Signale sei auf die Druckschrift,
In Erweiterung zur vorstehend erläuterten, implantierbaren Messsonde zur invivo-Erfassung und Abgabe bioelektrischer Signalen von und an Zellen, sieht das in der Druckschrift,
Aus einem Beitrag von
Eine dauerhaft implantierbare Messanordnung, die sowohl über elektrische, optische als auch über eine Flüssigkeitsschnittstelle verfügt, ist in der Dissertationsschrift von
Ferner ist an der Oberseite des schaftförmig ausgebildeten Implantatkörpers
Darüber hinaus ist innerhalb des schaftförmig ausgebildeten Implantatkörpers
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Stimulierung und/oder Detektion von Zellaktivitäten innerhalb einer biologischen Zellenumgebung, vorzugsweise in Form von Nervenzellen, mit einem die Zellenumgebung temporär oder chronisch implantierbaren, biokompatiblen Implantatkörper, der wenigstens einen Hohlkanal umfasst, der proximalseitig mittel- oder unmittelbar mit einer Fluidpumpe verbunden oder verbindbar ist und distalseitig eine Öffnung vorsieht, derart auszubilden, dass neben der Applikation bzw. Aufnahme einer flüssigen Substanz durch den Hohlkanal es ebenso möglich sein soll, optische und/oder elektrische Zellstimulation bzw. Detektionen biooptischer und/oder bioelektrischer Signale vorzunehmen, wobei die hierfür erforderlichen konstruktiven Aufwendungen gegenüber bekannten Lösungen vereinfacht, reduziert und bezüglich der Herstellungskosten günstiger gestaltet werden sollen. Darüber hinaus soll die Systemintegrität verbessert werden, so dass die Baugröße der lösungsgemäßen Vorrichtung signifikant verkleinert, d. h. miniaturisiert, werden kann.It is the object of the invention to provide a device for stimulating and / or detecting cell activities within a biological cell environment, preferably in the form of nerve cells, with a biocompatible implant body that temporarily or chronically implants the cell environment and comprises at least one hollow channel which has proximal side or is directly connected to a fluid pump or is connectable and provides an opening on the distal side, in such a way that, in addition to the application or uptake of a liquid substance through the hollow channel, it should also be possible to optically and / or electrically stimulate the cells or biooptically and / or detections make bioelectrical signals, the required design costs compared to known solutions to be simplified, reduced and made cheaper in terms of manufacturing costs. In addition, the system integrity is to be improved, so that the size of the device according to the invention significantly reduced d. H. miniaturized, can be.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution of the problem underlying the invention is specified in
Die lösungsgemäße Vorrichtung zur Stimulierung und/oder Detektion von Zellaktivitäten innerhalb einer biologischen Zellenumgebung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 ist derart weitergebildet, dass am oder im Hohlkanal ein Mittel vorgesehen ist, über das Licht in den Hohlkanal einkoppelbar und/oder aus dem Hohlkanal auskoppelbar ist. Alternativ zu dem optischen Mittel oder in Kombination mit dem optischen Mittel ist am oder im Hohlkanal ein elektrisch, leitendes Mittel vorgesehen, an dem ein elektrisches Signal anlegebar und/oder abgreifbar ist.The solution according to the device for stimulating and / or detecting cell activities within a biological cell environment according to the features of the preamble of
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass der Hohlkanal, dessen bisherige Funktion bei gattungsgemäßen Vorrichtungen ausschließlich auf den Flüssigkeitstransport beschränkt ist, zusätzlich als lichtleitender Kanal, d. h. als Lichtleiter, und/oder als ein elektrische Signale übertragender Kanal nutzbar ist. Durch die kombinierte Nutzung des Hohlkanals sowohl als Fluidtransportkanal als auch als Lichtwellenleiter und/oder als elektrischer Signalleiter ist ein Höchstmaß an Systemintegrität geschaffen, wodurch die bauliche Ausgestaltung eines derartig lösungsgemäß ausgebildeten Implantatkörpers unter Nutzung mikromechanischer Fertigungstechniken, wie sie bspw. aus dem Bereich der Halbleiterfertigung bekannt sind, signifikant miniaturisierbar ist. Auch der durch die lösungsgemäße Maßnahme bzw. Maßnahmen verbundene Wegfall der bisherigen Notwendigkeit von separat und einzeln am und im Implantatkörper auszubildenden Strukturkomponenten jeweils für einen optischen, elektrischen und/oder chemisch-stofflichen Informationsaustausch zwischen einer Zelle bzw. einem Zellverbund und einem geeignet konzipierten Implantatkörper trägt zu einer erheblichen Kostenersparnis bei der Herstellung bei.The invention is based on the idea that the hollow channel whose previous function in generic devices is limited exclusively to the liquid transport, additionally as a light-conducting channel, d. H. as a light guide, and / or as an electrical signal transmitting channel is usable. The combined use of the hollow channel both as a fluid transport channel and as an optical waveguide and / or as an electrical signal conductor maximum system integrity is created, whereby the structural design of such a solution designed implant body using micromechanical manufacturing techniques, such as. From the field of semiconductor manufacturing known are significantly miniaturized. The elimination of the previous necessity of separately and individually on and in the implant body trainees structural components, each for an optical, electrical and / or chemical-material information exchange between a cell or a cell composite and a suitably designed implant body carries by the solution according measure or measures at a considerable cost savings in the production.
In einer ersten Realisierungsform ist das optische Mittel, über das Licht in den Hohlkanal einkoppelbar und letztlich aus diesem auch auskoppelbar ist, als ein längs des Hohlkanals angebrachtes Koppelfenster ausgebildet, das aus einem lichttransparenten Material besteht und optisches Signallicht möglichst verlustfrei sowohl von Seiten einer extern zum Hohlkanal vorgesehenen Lichtquelle in den Hohlkanal einkoppelt, als auch optische Biosignale, die von einer Zelle oder einem Zellverbund herrühren, von Seiten des Hohlkanals zu einem extern zum Hohlkanal vorgesehenem Lichtdetektor auskoppelt. Das Koppelfenster kann getrennt zu einer Lichtquelle sowie einem Lichtdetektor ausgebildet sein sowie Teil der Lichtquelle und Lichtdetektor sein.In a first embodiment, the optical means, via the light in the hollow channel can be coupled and ultimately auskoppelbar, as formed along the hollow channel coupling window formed, which consists of a light transparent material and optical signal light lossless as possible both sides of an external to Hollow channel provided light source coupled into the hollow channel, as well as optical biosignals, which originate from a cell or a cell network, decoupled from the side of the hollow channel to an externally provided to the hollow channel light detector. The coupling window can be formed separately from a light source and a light detector and be part of the light source and light detector.
Alternativ ist es ebenso denkbar Lichtquelle und Lichtdetektor innerhalb des Hohlkanals, bspw. an dessen proximalem Endbereich vorzusehen, um auf diese Weise Lichtverluste aufgrund des am Koppelfenster unvermeidbar auftretenden Koppelereignisses zu vermeiden.Alternatively, it is also conceivable to provide light source and light detector within the hollow channel, for example, at its proximal end region, in order in this way to reduce light losses on the basis of the Coupling window unavoidably occurring coupling event to avoid.
Zur Lichtleitung längs des Hohlkanals gilt es die optischen Eigenschaften des durch den Hohlkanal strömenden Fluids mit zu berücksichtigen. Für eine erfolgreiche Lichtübertragung längs des mit einer Flüssigkeit gefüllten Hohlkanals ist es zum einen erforderlich Flüssigkeiten zu wählen, die eine möglichst hohe optische Transmission für das in den Hohlkanal eingekoppelte bzw. aus diesem auszukoppelnde Licht aufweisen. Typischerweise werden glasklare Flüssigkeiten eingesetzt, in denen die zur chemischen Stimulation der jeweiligen Zellen bzw. Zellverbunde enthaltenden chemischen bzw. medizinischen Wirkstoffe vollständig gelöst vorliegen. Desweiteren bedarf es für eine möglichst verlustfreie Lichtleitung längs des Hohlkanals einer geeigneten Anpassung des optischen Brechungsindex der Hohlkanalinnenwand in Bezug auf den optischen Brechungsindex der durch den Hohlkanal strömenden Flüssigkeit. Um Lichtverluste durch längs der Hohlkanalinnenwand auftretenden Wechselwirkungen mit dem Licht zu vermeiden, gilt es die Voraussetzung zu schaffen, so dass das Licht längs der Hohlkanalinnenwand total reflektiert wird. Hierzu gilt es den Brechungsindex der Hohlkanalinnenwand kleiner als den Brechungsindex der längs des Hohlkanals strömenden Flüssigkeit zu wählen. Da die eingesetzten Flüssigkeiten optische Eigenschaften von Wasser besitzen, dessen optischer Brechungsindex die dimensionslose Größe von 1,33 besitzt, ist der optische Brechungsindex der Hohlkanalinnenwand η kleiner als 1,33 zu wählen.For the light pipe along the hollow channel, it is important to take into account the optical properties of the fluid flowing through the hollow channel. For successful transmission of light along the hollow channel filled with a liquid, it is firstly necessary to select liquids which have the highest possible optical transmission for the light coupled into or out of the hollow channel. Typically, crystal-clear liquids are used in which the chemical or medical active substances containing the chemical stimulation of the respective cells or cell composites are completely dissolved. Furthermore, it is necessary for a possible loss-free light pipe along the hollow channel of a suitable adjustment of the optical refractive index of the hollow channel inner wall with respect to the optical refractive index of the liquid flowing through the hollow channel. In order to avoid light losses through interactions with the light occurring along the hollow channel inner wall, it is necessary to create the prerequisite, so that the light is totally reflected along the hollow channel inner wall. For this purpose, it is necessary to choose the refractive index of the hollow channel inner wall smaller than the refractive index of the liquid flowing along the hollow channel. Since the liquids used have optical properties of water whose optical refractive index has the dimensionless size of 1.33, the optical refractive index of the hollow channel inner wall η is to be chosen smaller than 1.33.
Mögliche Ausführungsformen zur Realisierung der optischen Ein- und Auskopplung von Lichtsignalen in den Hohlkanal bzw. aus dem Hohlkanal werden im Weiteren unter Bezugnahme auf konkrete Ausführungsbeispiele erläutert.Possible embodiments for realizing the optical coupling in and out of light signals into the hollow channel or out of the hollow channel are explained below with reference to specific exemplary embodiments.
Eine weitere Ausführungsform für eine lösungsgemäße Stimulierung und/oder Detektion von Zellaktivitäten innerhalb einer biologischen Zellenumgebung umfasst einen Implantatkörper, dessen wenigstens ein Hohlkanal mit einem elektrisch leitenden Mittel versehen ist, an dem ein elektrisches Signal anlegbar bzw. von diesem abgreifbar ist. In einer einfachsten Ausführungsform ist das elektrisch leitende Mittel als wenigstens ein stift- oder nadelförmiger Elektrodenkörper ausgebildet, der vorzugsweise in einem proximalseitigen Bereich des Hohlkanals eingebracht ist und mit einem außerhalb des Hohlkanals, vorzugsweise getrennt zum Implantatkörper vorgesehenen Signalgenerator und/oder Signaldetektor verbunden ist. Um elektrische Signale längs des Hohlkanals zur gezielten Zellenstimulation leiten zu können, dient in einem einfachsten Ausführungsbeispiel der Einsatz einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit, in Form einer Elektrolytflüssigkeit, die durch den Hohlkanal strömt oder zumindest den Hohlkanal füllt. Mit Hilfe der stift- oder nadelförmig ausgebildeten Elektrode, die von der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit längs des Hohlkanals überströmt wird, können die an der Elektrode anliegenden elektrischen Signale zur weiteren Übertragung an die elektrisch leitende Flüssigkeit übertragen werden. Somit dient die Flüssigkeit als Leitmedium für die elektrischen Stimulationssignale.A further embodiment for a solution according to the invention stimulation and / or detection of cell activities within a biological cell environment comprises an implant body, the at least one hollow channel is provided with an electrically conductive means on which an electrical signal can be applied or tapped from this. In a simplest embodiment, the electrically conductive means is designed as at least one pin-shaped or needle-shaped electrode body, which is preferably introduced in a proximal-side region of the hollow channel and connected to a signal generator and / or signal detector provided outside the hollow channel, preferably separately from the implant body. In order to be able to conduct electrical signals along the hollow channel for targeted cell stimulation, in a simplest embodiment the use of an electrically conductive liquid, in the form of an electrolyte liquid, which flows through the hollow channel or at least fills the hollow channel serves. With the aid of the pin-shaped or needle-shaped electrode, which is flowed over by the electrically conductive liquid along the hollow channel, the electrical signals applied to the electrode can be transmitted to the electrically conductive liquid for further transmission. Thus, the liquid serves as a guide medium for the electrical stimulation signals.
Zur Ein- bzw. Auskopplung von elektrischen Signalen längs des fluiddurchströmten Hohlkanals eignen sich neben der bereits erwähnten wenigstens einen stift- oder nadelförmig ausgebildeten Elektrode, die in den Hohlkanal hineinreicht, auch elektrisch leitende Elektrodenflächen, die innwandig den Hohlkanal lokal begrenzen. Derartige, den Hohlkanal zumindest lokal umschließende, elektrisch leitende Hohlkanalinnenwandflächen haben den Vorteil, dass elektrische Signale an die bzw. aus der den Hohlkanal durchströmenden Elektrolytflüssigkeit übertragen werden können, ohne dabei das Strömungsverhalten nachhaltig zu beeinträchtigen.For coupling or decoupling of electrical signals along the hollow channel through which fluid flows, in addition to the already mentioned at least one pin-shaped or needle-shaped electrode which extends into the hollow channel, electrically conductive electrode surfaces which locally bound the hollow channel are also suitable. Such, the hollow channel at least locally enclosing, electrically conductive hollow channel inner wall surfaces have the advantage that electrical signals can be transmitted to or from the hollow channel flowing through the electrolyte liquid, without affecting the flow behavior sustainable.
Eine weitere alternative Möglichkeit zur Zu- bzw. Ableitung elektrischer Biosignale längs des Hohlkanals besteht in der Vorkehrung von längs zur Hohlkanalinnenwand verlaufenden, elektrisch leitenden Strukturen. Eine derartige elektrische Leiterstruktur lässt sich bspw. durch unmittelbare Abscheidung von elektrisch leitendem Material an der Hohlkanalinnenwand, in Form einer länglich ausgebildeten Leiterbahnstruktur, realisieren. Die wenigsten eine auf der Hohlkanalinnenwand längs des Hohlkanals verlaufende Leiterbahnstruktur ist proximalseitig zum Hohlkanal mit einem extern vorgesehenen Signalgenerator bzw. -detektor verbunden. Die elektrische Leiterbahnstruktur mündet distalseitig zum Hohlkanal vorzugsweise unter Ausbildung einer für die Zelle oder den Zellverbund frei zugänglichen Elektrodenfläche. In diesem Falle ist es nicht weiter erforderlich zum bioelektrischen Signaltransport eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit durch den Hohlkanal zu führen. Selbstverständlich können eine Vielzahl in Umfangsrichtung des Hohlkanals verteilt angeordnete, längs des Hohlkanals verlaufende derartige Leiterbahnstrukturen vorgesehen sein.Another alternative possibility for the supply and discharge of electrical biosignals along the hollow channel consists in the provision of longitudinally extending to the hollow channel inner wall, electrically conductive structures. Such an electrical conductor structure can be realized, for example, by direct deposition of electrically conductive material on the hollow channel inner wall, in the form of an elongated conductor track structure. The least one on the hollow channel inner wall along the hollow channel extending conductor track structure is connected to the proximal end of the hollow channel with an externally provided signal generator or detector. The electrical interconnect structure opens at the distal end to the hollow channel, preferably forming an electrode surface that is freely accessible to the cell or the cell assembly. In this case, it is not necessary for bioelectric signal transport to pass an electrically conductive liquid through the hollow channel. Of course, a plurality of distributed in the circumferential direction of the hollow channel, along the hollow channel extending such interconnect structures may be provided.
Eine weitere Ausführungsform sieht die Kombination aller drei vorstehend genannter Informationsübertragungstechniken durch wenigstens einen lösungsgemäß ausgebildeten Hohlkanal innerhalb des Implantatkörpers vor, der zur Übertragung optischer, elektrischer sowie auch chemisch stofflicher Biosignale in der Lage ist. Hierzu gilt es den innerhalb eines Implantatkörpers verlaufenden, für den Flüssigkeitstransport vorgesehenen Hohlkanal sowohl mit einem optischen sowie mit einem elektrischen Mittel zu versehen, über die jeweils optische sowie auch elektrische Signale längs des Hohlkanals ein- bzw. ausgekoppelt werden können.A further embodiment provides for the combination of all three information transmission techniques mentioned above by at least one hollow channel designed in accordance with the invention within the implant body, which is capable of transmitting optical, electrical and also chemical material biosignals. For this purpose, it is important to provide the provided within a implant body, provided for the liquid transport hollow channel with both an optical and with an electrical means, via the respective optical and electrical signals along the hollow channel can be coupled or decoupled.
Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen denkbar, in denen der Implantatkörper wenigstens einen Hohlkanal aufweist, durch den sowohl chemisch stoffliche Substanzen im Wege einer Fluidströmung sowie auch biooptische Signale in der vorstehend erläuterten Weise geführt bzw. geleitet werden können. Separat zum Hohlkanal verlaufen innerhalb des aus biokompatiblen Material bestehenden Implantatkörpers elektrische Leiterstrukturen, die im distalen Bereich des Implantatkörpers in Form frei zugänglicher Elektrodenflächen enden und die proximalseitig zum Implantatkörper mit Hilfe geeigneter Verbindungsstrukturen mit einem elektrischen Signalgenerator bzw. Detektor verbunden sind. Of course, embodiments are also conceivable in which the implant body has at least one hollow channel through which both chemically material substances in the way of a fluid flow as well as bio-optical signals in the manner described above can be guided or directed. Separate from the hollow channel within the implant body consisting of biocompatible material electrical conductor structures which end in the distal region of the implant body in the form of freely accessible electrode surfaces and the proximal side to the implant body by means of suitable connection structures with an electrical signal generator or detector are connected.
Die am distalen Bereich des Implantatkörpers angeordneten Elektrodenflächen sind möglichst nahe zur Hohlkanalöffnung angebracht, um auf diese Weise bioelektrische Signale in unmittelbarer Nähe zum Zellbereich abgreifen zu können, der mittels optischer und/oder stofflich chemischer Reize stimuliert worden ist.The electrode surfaces arranged on the distal region of the implant body are mounted as close as possible to the hollow channel opening in order to be able to pick up bioelectrical signals in the immediate vicinity of the cell region, which has been stimulated by means of optical and / or materially chemical stimuli.
In gleicher Weise ist es möglich mit Hilfe einer derartigen Implantatkörperanordnung durch die Applikation bioelektrischer Anregungssignale vermittels der frei zugänglichen Elektrodenflächen innerhalb der Zelle erzeugbare biooptische sowie auch biochemische Signale über den Hohlkanal zur weiteren Untersuchung abzuleiten zu können.In the same way, it is possible with the aid of such an implant body arrangement by the application of bioelectrical excitation signals by means of the freely accessible electrode surfaces within the cell to be able to derive biooptical as well as biochemical signals via the hollow channel for further investigation.
Der biokompatible Implantatkörper besteht vorzugsweise aus einem bioverträglichen Polymer, bspw. Polyimid oder Polydimethylsiloxan, und ist darüber hinaus für diagnostische Röntgenstrahlung, IR-Strahlung oder sichtbares Licht transparent ausgebildet, um auf diese Weise keine störenden Artefakte auf Abbildungen zur erzeugen, die mit Hilfe gängiger Diagnoseuntersuchungsmethoden von Gewebe- bzw. Zellbereichen gewonnen werden können.The biocompatible implant body is preferably made of a biocompatible polymer, such as polyimide or polydimethylsiloxane, and is also transparent to diagnostic X-rays, IR radiation or visible light, so as not to produce spurious artifacts on images generated by standard diagnostic methods can be obtained from tissue or cell areas.
Der neuartige Implantatkörper eignet sich in bevorzugter Weise als temporär oder chronisch, d. h. dauerhaft implantierbare neuronale Prothese und vermag in schonender Weise Untersuchungen am zentralen sowie peripheren Nervensystem zu Zwecken neuronaler Stimulationsanwendungen zu ermöglichen. Mit Hilfe des neuartigen Implantatkörpers ist es nicht nur möglich bioelektrische Aktivitätsüberprüfungen am zentralen Nervensystem und insbesondere in peripheren und zentralen Gehirnbereichen vorzunehmen, durch die Möglichkeit der kombinierten Nutzung des Hohlkanals bspw. zu Zwecken der optischen und chemisch stofflichen Signalübertragung, können darüber hinaus Konzentrationsanalysen von Neurotransmitterstoffen vorgenommen werden, die von Seiten einzelner Zellen oder Zellverbänden durch optische und/oder elektrische Stimulation von den Zellen bzw. Zellverbänden abgegeben werden. Ferner ist es möglich von Seiten der Zellen durch künstliche Stimulation im Wege bioelektrischer oder stofflich chemischer Anregung emittierte optische Biosignale in Abhängigkeit des am Ort der Zelle vorherrschenden lokalen elektrischen Potenzials zu erfassen.The novel implant body is preferably suitable as temporary or chronic, d. H. permanently implantable neuronal prosthesis and is able to gently allow investigations on the central and peripheral nervous system for purposes of neuronal stimulation applications. With the help of the novel implant body, it is not only possible to make bioelectrical activity checks on the central nervous system and in particular in peripheral and central brain areas, by the possibility of combined use of the hollow channel, for example, for purposes of optical and chemical material signal transmission, concentration analysis of neurotransmitter materials can be made beyond which are delivered from the side of individual cells or cell clusters by optical and / or electrical stimulation of the cells or cell clusters. Furthermore, it is possible to detect optical biosignals emitted by the cells by artificial stimulation as a result of bioelectrical or materially chemical excitation as a function of the local electrical potential prevailing at the location of the cell.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability
Ferner ist im proximalen Bereich des Implantatkörpers ein optisches Mittel
Zur Lichtleitung des längs des Hohlkanals
Auf der Oberfläche der distalseitig schaftförmigen Verlängerung
Die Anordnung der frei zugänglichen Elektrodenflächen
Über die distalseitig am Implantatkörper
In
Der Hohlkanal
An den im proximalen Bereich des Implantatkörpers
Über ein optisches Mittel wird Licht in den Hohlkanal ein- bzw. ausgekoppelt, bspw. vergleichbar zur Ausführungsform zu
Zusätzlich ist im proximalen Bereich des Hohlkanals
Über den bereits erläuterten Fluidadapter
Der in Figur stark schematisiert dargestellte Implantatköper
Selbstverständlich ist es möglich den Implantatkörper
Selbstverständlich ist es möglich die vorstehenden konkreten Ausführungsformen, die in den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Implantatkörperimplant body
- 1'1'
- Distale Verlängerung, FortsatzDistal extension, extension
- 22
- Elektrodenflächenelectrode surfaces
- 33
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 44
- Lichtein- und -auskoppelflächeLight input and output surface
- 55
- HohlkanalöffnungHollow channel opening
- 66
- Hohlkanalhollow channel
- 77
- Fluidadapterfluid adapter
- 88th
- Fluidpumpefluid pump
- 99
- Fluidreservoirfluid reservoir
- 1010
- Analyseeinheitanalysis unit
- 1111
- Optisches MittelOptical means
- 1212
- Lichtquellelight source
- 1313
- Optische BeschichtungOptical coating
- 1414
- Koppelfenstercoupling window
- 1515
- Lichtdetektorlight detector
- 1616
- Elektrodeelectrode
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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