专利名称：用于检测脊椎动物的脊髓活动的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测脊椎动物的脊髓活动的装置。本文中讨论的“活动”指能够表征尤其是对运动或认知动作进行神经反应的脊髓的光学、化学或者物理属性的所有变化。
背景技术：
运动动作由将神经信号经脊髓传导直到效应器官的一组能量过程产生。然而，脊髓的部分或全部损伤导致神经通路的退化，神经通路不能再把信号传到损伤下面的脊髓神经元，这可能导致瘫痪并导致通向脑的向上通路的中断，造成感觉消失。对于达到最可能有效的医学治疗需要理解神经信号沿着脊椎传播路径的机理。
已知含氧血红蛋白(HbO)和脱氧血红蛋白(Hb)的分配的变化能在进行认知或运动行为时在对皮层和脊髓的神经元区域输血的脉管和毛细管附近观察到。通过基于允许检测血液容积和给氧这些变化的光学成像的装置，脑神经组织同样已经能被研究。然而，所用技术对于放置在人体的另外部分上或对于在脊椎处长期植入而言尺寸过大。尽管环钻术足以进入皮层组织，但是进入骨髓组织更为精细，并且需要椎板切除术。最终，已知的光学成像装置主要包括在脊髓中难以使用的光学纤维，因为它们的形状使得难以把纤维以简单方式整合起来以便检测血液动力反应。目前，作为整体研究脊髓的主要方式因此停留在允许观察脊髓和分析脊髓组织的磁共振成像(IRM)。然而，该研究停留于表面，对于不同患者，在脊髓组织中感知的神经元活动模糊并且难于解释。
发明内容
本发明旨在提供一种可植入装置，该装置以克服上述困难的方式允许检测脊椎动物的脊髓活动。为了实现此目的，根据本发明提供一种检测脊椎动物脊髓活动的检测装置，该装置至少包括可以长期植入方式植入的主要探测器，所述主要探测器适于固定到脊椎的骨突，并定位在所述脊椎的双侧位置，至少一个发射可与脊髓相互作用的波的发射器，和至少一个用于接收已经与脊髓相互作用的波并产生代表所述脊髓活动的信号的接收器。所述主要探测器通过涉及脊椎的位置切入并通过将该脊椎的肌肉彼此分开以便套住该脊椎的方式非常简单地放置。然后只须通过将其钉到或粘到骨突来固定主要探测器。手术简单而迅速。
本发明在参照以下附片的如下描述的启示下将更易于理解，其中一图I是依照本发明配有主要探测器的脊椎的透视图；一图2是在图I例示的配有主要探测器的脊椎的切面图；一图3是在图I例示的主要探测器的透视一图4是依照本发明配有主要探测器和相关联的辅助探测器的脊椎的透视图；一图5是在图4例示的辅助探测器的透视图。
具体实施例方式本发明通过应用猫的脊椎来例示。当然，该应用不是限制性的。参考附图I至3，本发明的检测装置包括适于固定到脊椎3的骨突2上的主要探测器I。红外线透明树脂制的主要探测器I具有夹状件(cavalier) 4的形状，夹状件4包括两翼4a和4b，和以高出夹状件4的方式扩展叶片5。此形态使外科手术变得简单，外科医生只须分开位于脊椎3双侧的肌肉并且根据在图I可见箭头的方向把夹状件4放置在骨突2上。在该位置中，夹状件4套住形成骨髓 管的脊椎部分，并且叶片5延伸到骨突2对面。然后，将主要探测器I优选在与叶片5同一水平固定到骨突2，例如，借助于生物相容粘合剂，或更进一步借助于钛螺丝。翼4a具有红外线发射器6，其辐射穿过脊椎的脊髓7，并在辐射与脊髓组织相互作用后由另一个翼4b所具有的红外线接收器8获取。红外辐射穿过骨板并与在骨髓7中包含的血液血红蛋白相互作用，这使得当脊髓在激发时，追踪骨髓7的血管活动。接收器8把接收的辐射转化成代表这种血管活动的电信号，血管活动本身代表神经活动。主要探测器I包括用于把该电信号转化成数字数据的电装置9。在此将这些数字数据存储在存储器中并且在以后传送。为此，主要探测器I包括红外发射器10和红外接收器11，用于通过二进制帧与远离主要探测器I的红外发射一接收器通讯。另外，数字数据可以实时传送，不被存储。如此产生的数字数据有利地向远端发射一接收器D传送，以追踪响应于脊髓刺激的脊髓血管活动。例如，发射一接收器可与适于控制在脊椎动物的肌体上起作用的致动器以克服肌体缺陷的外部控制壳相关联。例如，可使用控制壳来控制响应于通过主要探测器检测到的脊髓活动而释放化学物质的泵或植入物。在本文中借助于主要探测器I的外部电路实现主要探测器I的供电，该外部电路提供可变磁场从而使得在叶片5中放置的天线12中出现电流。电子装置9适于将在天线12中的感应电位调节成主要探测器I直接可使用的电位。在本文中，为了允许探测器甚至能够以远离感应源方式工作，优选使用用于对装配的电池13充电的该电位。参考图4和5，并根据本发明的特定方面，远端发射一接收器D可与植入到脊髓3内部的辅助探测器14相关联，用于与脊髓7直接接触。根据优选的植入实施例，一旦分开包围脊椎的肌肉，外科医生施行脊髓椎板切除术，在脊髓管中插入辅助探测器14，并且借助聚合树脂重新构成脊椎。参考图3、4和5，并根据优选的稳定实施例，通过与主要探测器I的磁连接来确保辅助探测器14的稳定位置每个探测器包括磁体15、16，同一探测器的磁体有同一极性，与另一探测器的磁体的极性相反。脊椎3的厚度足够薄，以便磁体15、16通过骨壁互相吸引，并且由此使得辅助探测器14相对于主要探测器I稳定。与借助外科线的固定相比较，这种固定是有利的，因为其简化外科手术。辅助探测器14可有几个功能一检测脊髓7的神经元活动。为此，辅助探测器14包括传感器17，其以产生电信号方式对在脑脊髓液中的某些生物分子的出现起反应。辅助探测器14包括电子装置18，以把该信号转化成数字数据。一通过化学和/或电方式刺激脊髓的神经元活动。为此，辅助探测器14包括接收器19，配有用于存储化学成分的膜；用于选择性去除化学成分的与膜协同操作的微电机20，微电机20使得排出在脊髓7中的化学成分。另外，电极21可在与电极21接触的脊髓7的轴突处施加局部电位。辅助探测器14的发射一接收器D在此包括红外发射器22和红外接收器23，它们与主要探测器I的红外发射器10和红外接收器11通过二进制帧通讯。由此，在两个探测器之间无需任何有线连接用于发送由电子装置18生成的数据，或用于接收主要探测器I的命令。同样，无线实现辅助探测器14的供电根据优选装置，天线24通过感应而与主要探测器I的天线12连接。电子装置18适于将在天线24中感应的电位直接调节到由辅助探测器14直接可使用的电位。本文中优选使用该电位以对装配的电池25充电。 将注意到，辅助探测器应该最小化，以便将其植入最靠近于过于敏感器官脊髓。由于其尺寸，辅助探测器受自身限制并需要连接到较大尺寸的探测器、本文中是主要探测器用于常规供电。本发明不限于以上描述的方面，并且包括落入由权利要求定义的范围中的所有变体。特别是，尽管指出在辅助探测器14和主要探测器I之间的通讯，还有在主要探测器I和主要探测器I的远端发射一接收器之间的通讯是通过红外线辐射完成，但是也能够使用任意其他通讯方式，例如RFID通讯或还有在主要探测器I和远端发射一接收器的情况下的有线通讯。另外，尽管指出主要探测器I包括用于与辅助探测器14和与主要探测器的远端发射一接收器通讯的相同系统，但是很显然也能够提供包括两个不同的通讯系统的探测器。尽管在主要探测器I中描述检测脊髓7活动的检测系统通过以红外线方式发送电磁波，但是也能够使用其他已知技术，例如发送超声波。尽管描述辅助探测器是植入到脊椎3内部以与脊髓7直接接触，但是也能更通常地将辅助探测器植入与官能组织接触。作为替代，可以预见将辅助探测器耦接到Alzet类型的渗透泵。
权利要求
1.用于检测脊椎动物的脊髓活动的装置，其特征在于，所述检测装置至少包括主要探测器(I)，主要探测器(I)的形状使之适于固定到脊椎(3 )的骨突(2 )并且定位在所述脊椎的双侧位置，至少一个发射可与脊髓(7)相互作用的波的发射器(6)和至少一个用于接收已经与所述脊髓相互作用的波并产生代表所述脊髓活动的信号的相关联的接收器(8)。
2.根据权利要求I的检测装置，其中，所述主要探测器具有夹状件(4)的形状，用于套住所述脊椎，并且包括叶片(5)，当所述主要探测器在所述脊椎上定位时，叶片(5)在其延展方向上与所述骨突面对面。
3.根据权利要求I的检测装置，其中，由所述主要探测器的所述发射器(6)发射和由所述相关联的接收器(8)接收的所述波是红外辐射。
4.根据权利要求I的检测装置，其中，所述主要探测器包括至少一个用于与远端发射一接收器(D)进行远程通讯的通讯装置(10，11)，所述通讯装置包括至少一个向所述远端发射一接收器(D)发射信号的红外发射器(10)和至少一个接收所述远端发射一接收器(D)的信号红外接收器(11)。
5.根据权利要求4的检测装置，其中，所述远端发射一接收器(D)与放置成与官能组织、尤其是所述脊髓直接接触的至少一个辅助探测器(14)相关联，所述探测器包括用于刺激所述官能组织的刺激装置(19，20，21)和/或用于检测所述官能组织活动的检测装置(17)。
6.根据权利要求5的检测装置，其中，所述辅助探测器设计成用于与所述脊髓接触放置，所述辅助探测器和所述主要探测器包括用于稳定所述辅助探测器在所述脊椎中位置的磁稳定装置(15,16)。
7.根据权利要求5的检测装置，其中，所述用于刺激脊髓的刺激装置包括电极(21)，所述电极(21)用于对与之相接触的天线施加局部电位。
8.根据权利要求5的检测装置，其中，所述用于刺激脊髓的刺激装置包括贮存器(19)，贮存器(19)存储分子并与用于向所述脊髓持续释放所述分子的释放装置(20)相关联。
9.根据权利要求5的检测装置，其中，所述辅助探测器包括用于远程接收电能的感应装置，所述感应装置至少包括一个天线(24 )。
10.根据权利要求I的检测装置，其中，所述主要探测器包括用于远程接收电能的感应装置，所述感应装置至少包括一个天线(12)。
全文摘要
本发明涉及用于检测脊椎动物脊髓活动的装置，其特征在于，所述检测装置包括至少一个主要探测器(1)，主要探测器(1)的形状使之适于固定到脊椎(3)的骨突(2)并且定位在所述脊椎的双侧位置，至少一个发射可与脊髓(7)相互作用的波的发射器(6)和至少一个用于接收已经与所述脊髓相互作用的波并产生代表所述脊髓活动的信号的相关联的接收器(8)。
文档编号A61B5/1459GK102740771SQ201080051256
公开日2012年10月17日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月13日
发明者A·戈甘, F·勒萨热, H·班纳利, S·罗夕诺 申请人:皮埃尔和玛利居里大学(巴黎第六大学), 蒙特利尔大学, 蒙特利尔综合理工学院公司