Stretchable electronic-bladder interface for neuroprosthetic control

用于神经假体控制的可拉伸电子膀胱接口

基本信息

  • 批准号:
    9093798
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-07-01 至 2018-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Millions of individuals have partial or full loss of bladder control. This large population cohort is due to the wide variety of etiologies, from neurological disorders like spinal cord injury and multiple sclerosis to non- neurological deficits like diabetes, pregnancy complications and the effects of aging. Typical medications and interventions like diapers and catheters provide limited benefit or are not well received. Neurostimulators have been developed to drive bladder nerves, however they do not provide fully effective bladder control. We propose an alternate neuroprosthetic approach that interfaces directly with the bladder, towards full closed- loop control. Through this proposal we will develop a stretchable electrode grid that will be placed directly on the bladder exterior surface. Previous research with electrodes on the bladder wall failed due to lead migration and current spread. We will use a novel substrate with stretchable stimulation contacts that maintains a tight fit to the bladder and uses current steering to optimize bladder recruitment, for effective micturition. Integrated within the electrode grid will be strain gauges that will detect the bladder state. In te ultimate implementation, this electrode grid will be wirelessly powered with an external or implanted power source and processing unit, which will also drive pudendal nerve branch stimulation for continence. The objective of this proposal is to develop the stretchable electrode grid, including determining an ideal size and layout for the stimulating electrodes and number and arrangement of the strain gauges to effectively detect bladder stretch. Across several design generations, wired prototypes will first be evaluated in ex vivo preparations followed by acute in vivo experiments. Finally, two four-week in vivo implants will be performed to evaluate the semi-chronic bladder response to the electrode grid. At the end of this proposed study we will have a robust electrode grid that can be scaled up for eventual human use and will have developed system specifications for an optimal wireless control system. Future studies will include implementation of and in vivo testing of a wireless electronics module on the electrode grid and integration of an external control module with pudendal nerve stimulator. Collaboration with clinicians will lead to development of a minimally invasive implant procedure and versatile algorithms for closed-loop control.
 描述(由应用程序提供):数百万个人有部分或全部失去膀胱控制。这个大量的人群归因于多种病因,从脊髓损伤和多发性硬化症等神经系统疾病到非神经系统缺陷 像糖尿病一样,妊娠并发症和衰老的影响。典型的药物和糖尿病和导管(例如糖尿病和导管)提供有限的好处或不受欢迎。已经开发出神经刺激剂来驱动膀胱神经,但是它们不能提供完全有效的膀胱控制。我们提出了一种替代性神经假体方法,该方法将直接与膀胱接口,以完全闭环控制。通过这个建议,我们将发展 可拉伸的电极网格,将直接放置在膀胱外表面上。以前的 由于铅迁移和电流扩散,在膀胱壁上用电极进行的研究失败了。我们将使用具有可拉伸刺激接触的新型底物,该基材可与膀胱保持紧密拟合,并使用电流转向来优化膀胱募集,以进行有效的排尿。集成在电极网格中的将是将检测膀胱状态的应变量表。在TE Ultimate实施中,该电极网格将通过外部或植入的电源和处理单元无线供电,这也将驱动底座神经分支刺激以继续进行。该提案的目的是开发可拉伸电极网格,包括确定刺激电子的理想尺寸和布局,并确定应变计的数量和排列,以有效地检测膀胱伸展。在几代设计中,有线原型将首先在体内制备中进行评估,然后进行急性体内实验。最后,将执行两个四周的体内植入物,以评估半雄性膀胱响应对电极网格的响应。在这项拟议的研究结束时,我们将拥有一个可靠的电极网格,可以扩大规模以供最终的人类使用,并为最佳无线控制系统开发系统规范。未来的研究将包括在电极网格上实施无线电子模块的体内和体内测试,以及将外部控制模块与底座神经刺激器的整合。与临床医生的合作将导致开发最低侵入性的植入物程序和用于闭环控制的多功能算法。

项目成果

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