ES2974033T3

ES2974033T3 - Aparato para la estimulación de tejido biológico

Info

Publication number: ES2974033T3
Application number: ES15849782T
Authority: ES
Inventors: Nir Grossman; David Bono; Edward Boyden
Original assignee: Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2024-06-25
Anticipated expiration: 2035-10-08
Also published as: DK3204113T3; US20190117975A1; WO2016057855A1; US10905878B2; FI3204113T3; EP3204113A1; WO2016057855A8; US20210121693A1; EP3204113A4; US11759634B2; US10173061B2; US20170216594A1; EP3204113B1

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato para la estimulación de tejido biológico

Campo de tecnología

La presente invención se refiere de forma general a la estimulación de tejido biológico, incluida la estimulación interferencial de un cerebro.

Resumen

En ejecuciones ilustrativas de esta invención, la estimulación interferencial se dirige con precisión a regiones arbitrarias en un cerebro. La región de destino no se limita al área situada inmediatamente por debajo de los electrodos, sino que puede ser cualquier estructura cerebral superficial, de profundidad media o profunda. Por ejemplo, en algunos escenarios de uso de la presente invención, la estimulación interferencial se dirige con precisión a una estructura cerebral profunda, tal como el tálamo, el hipotálamo, la amígdala o el hipocampo. En otros escenarios de uso, la estimulación interferencial se dirige con precisión a una región superficial o de profundidad media de la corteza cerebral. En otros escenarios de uso, la estimulación interferencial se dirige con precisión tanto a una estructura cerebral superficial como a una estructura cerebral profunda simultáneamente.

Los dispositivos y métodos convencionales de corriente interferencial (IFC) no pueden lograr esta localización específica, porque presentan al menos cuatro aspectos no deseados:

En primer lugar, la localización específica por IFC convencional se basa en un concepto erróneo: Se cree erróneamente que la respuesta celular máxima se produce en regiones donde el índice de modulación de la forma de onda modulada por amplitud (AM) se aproxima al 100 %. En otras palabras, la idea errónea es que cuanto mayor sea la interferencia entre las dos formas de onda originales que crean la forma de onda de AM, mejor funcionará la terapia interferencial. Por lo tanto, sobre la base de este concepto erróneo, la IFC convencional intenta posicionar la región de máxima interferencia (es decir, donde las amplitudes de las dos formas de onda originales que forman la onda de AM están más cerca de ser iguales) en la estructura tisular que es el destino del intento de estimulación.

Esta idea es incorrecta. De hecho, la respuesta celular máxima a la estimulación interferencial se produce en la región donde la amplitud de envolvente (como se define en la presente memoria) de la forma de onda de AM es mayor. La región donde la amplitud de envolvente es mayor no coincide necesariamente con la región de máxima interferencia, y a menudo es bastante diferente. En las Figuras 1A, 1C y 1D se muestran ejemplos de amplitud de envolventeEam.

En segundo lugar, la IFC convencional sufre una fuga de corriente significativa entre los dos canales de corriente que crean el efecto interferencial. Un dispositivo de IFC normalmente utiliza dos pares de electrodos de estimulación. Cada par de electrodos es un canal de corriente que crea un campo eléctrico. La interferencia de los dos campos eléctricos produce la forma de onda de AM que estimula las células en la terapia interferencial. Desafortunadamente, en IFC convencional, se produce una fuga de corriente sustancial entre los dos canales; por ejemplo, en algunos casos, el 20 % o más de la corriente a través de un par de electrodos se debe a la forma de onda eléctrica creada por el otro par de electrodos. Esta diafonía entre los canales de corriente puede hacer que la posición espacial de las regiones de interferencia se desplace de una forma indeseable o no controlada. Por ejemplo, debido a que la corriente de un par de electrodos fluye hacia el otro par de electrodos, la estimulación celular debida a una forma de onda de AM puede producirse muy cerca de los electrodos, incluso si se desea que la estimulación se produzca en una posición remota de los electrodos. Esta fuga entre corrientes se produce porque ambos pares de electrodos están conectados eléctricamente a la misma carga conductora: el tejido del sujeto que se estimula. En algunas IFC existentes, se han utilizado transformadores para aislar corrientes. Sin embargo, los transformadores tienden a ser voluminosos.

En tercer lugar, en la IFC convencional, la colocación de electrodos es limitada. En la IFC convencional, los cuatro electrodos de estimulación están posicionados en un patrón entrecruzado, en el que cada electrodo está situado en una esquina de un rectángulo (de forma típica, un cuadrado). Por lo tanto, el segmento de línea que une los electrodos de un par de electrodos es una diagonal del rectángulo, y el segmento de línea que une los electrodos del otro par de electrodos es la otra diagonal del rectángulo. Estas dos diagonales se cruzan entre sí, formando un patrón en X (entrecruzado). Los electrodos están posicionados de modo que la región del tejido de destino esté situada en, o debajo de, el centro del rectángulo donde se cruzan las dos diagonales entrecruzadas. Este patrón entrecruzado es consistente con (y tal vez fue motivado originalmente por) el concepto erróneo descrito anteriormente: en esta configuración, la región de máxima interferencia normalmente se produciría (en ausencia de las imprecisiones espaciales causadas por la fuga de corriente) en el centro del rectángulo donde se cruzan las dos diagonales. Desafortunadamente, esta colocación convencional de electrodos no es adecuada para la localización específica a algunas regiones de tejidos, como las estructuras cerebrales profundas alejadas de los electrodos estimulantes. Por ejemplo, de forma típica es imposible posicionar electrodos en la piel en un patrón rectangular de modo que el hipotálamo (una estructura cerebral profunda) esté situado en el centro del rectángulo.

En cuarto lugar, en muchos dispositivos de IFC convencionales se utilizan fuentes de tensión para accionar los canales de corriente. Desafortunadamente, la cantidad de corriente suministrada por una fuente de tensión depende de la impedancia de la carga eléctrica. Este problema se agrava cuando la carga conductora es un cerebro, porque la impedancia varía ampliamente en diferentes estructuras cerebrales, lo que dificulta el suministro de una cantidad de corriente regulada con precisión con fuentes de tensión. Esto a su vez dificulta el control preciso de la posición espacial del estímulo interferencial en el cerebro.

En realizaciones ilustrativas de esta invención, una nueva tecnología de estimulación interferencial supera estos cuatro obstáculos como sigue:

En primer lugar, en realizaciones ilustrativas, la localización específica se basa en lograr una amplitud de envolvente deseada en localizaciones de tejido de destino. Por ejemplo, en algunos casos, la región de máxima amplitud de envolvente se posiciona en la estructura cerebral específica a la que se dirige. O, por ejemplo, puede dirigirse a una región más grande, y la interferencia puede afinarse de modo que la amplitud de la envolvente esté simultáneamente por encima de un cierto umbral en todas las partes de la región de destino.

En segundo lugar, en realizaciones ilustrativas, las corrientes se aíslan haciendo que al menos uno de los canales de corriente sea antifásico, es decir, el par de electrodos de al menos uno de los canales de corriente tiene una diferencia de fase entre los dos electrodos sustancialmente igual a 180 grados. Esto reduce drásticamente la fuga de corriente entre los dos canales de corriente. Por ejemplo, en un prototipo de esta invención, la fuga de corriente entre los dos canales de corriente se ha reducido de modo que solo un 4 % de la corriente a través de un par de electrodos se debe al campo eléctrico creado por el otro canal de corriente. Por lo tanto, en realizaciones ilustrativas, los canales de corriente antifásicos mejoran en gran medida la fuga de corriente, lo que a su vez permite que el dispositivo interferencial posicione con mayor precisión la región en la que la amplitud de la envolvente está en una magnitud deseada.

En tercer lugar, en realizaciones ilustrativas, los electrodos de estimulación están posicionados en una amplia variedad de configuraciones espaciales, incluidas las posiciones en las que los electrodos no están en configuración rectangular (o cuadrada). Por ejemplo, en algunas realizaciones de esta invención: (a) los electrodos de estimulación están posicionados en un semicírculo, círculo o línea; o (b) los electrodos de estimulación están posicionados de forma que la distancia entre los electrodos de un par de electrodos (canal de corriente) es distinta de la distancia entre los electrodos del otro par de electrodos (canal de corriente) o es distinta de la distancia entre los dos pares de electrodos; o (c) los electrodos de estimulación están posicionados uno al lado del otro, y no en un patrón entrecruzado. Por lo tanto, en realizaciones ilustrativas, el posicionamiento de los electrodos es adaptable a la estructura que se estimula, y puede seleccionarse para controlar la posición espacial de las regiones en las que la amplitud de envolvente está por encima de un umbral dado.

En cuarto lugar, en realizaciones ilustrativas, se utilizan fuentes de corriente para accionar las corrientes interferenciales, en vez de fuentes de tensión. Una ventaja de una fuente de corriente es que la corriente suministrada no depende, dentro del intervalo de tensión de conformidad de la fuente, de la impedancia de la carga. Por lo tanto, la cantidad de corriente puede controlarse con precisión, a pesar de la impedancia anisotrópica del cerebro. Esto, a su vez, facilita la localización específica interferencial precisa, porque la posición espacial de una región con una amplitud de envolvente dada depende en parte de la magnitud de las corrientes en los dos canales de corriente interferencial.

Esta invención no se limita a la estimulación del cerebro, sino que tiene ventajas prácticas en una amplia variedad de casos de uso. Entre otras cosas, en realizaciones ilustrativas de esta invención, la estimulación interferencial puede dirigirse con precisión a cualquier región profunda o superficial del cuerpo. Por ejemplo, en algunos escenarios de uso de la presente invención, la estimulación interferencial se dirige a regiones particulares del corazón, o a la glándula pineal en el interior del cráneo, o a la médula espinal u otros nervios, o al tracto digestivo, o al tejido reproductivo, o a un músculo.

Esta invención no se limita a la estimulación interferencial. Entre otras cosas, el aislamiento de corriente que utiliza un canal de corriente antifásico puede emplearse para proporcionar simultáneamente estimulación a distintas frecuencias a distintas regiones de tejido, de modo que el tejido responda a las formas de onda originales, y no a la forma de onda de AM creada por interferencia.

La descripción de la presente invención en las secciones Sumario y Resumen de este documento constituye únicamente un resumen. Solo se pretende dar una introducción general a algunas ejecuciones ilustrativas de la presente invención. No describe todos los detalles y variaciones de esta invención. De igual modo, las descripciones de esta invención en la sección Campo de Tecnología y en la sección Campo de Esfuerzo no son limitativas; cada una identifica, de forma general y no exclusiva, una tecnología a la que se refieren de forma general las ejecuciones ilustrativas de esta invención. De igual modo, el título del presente documento no limita en modo alguno la invención; sino que el título es simplemente una forma general y no exclusiva de referirse a esta invención. Esta invención puede ejecutarse de muchas otras formas, como se define en las reivindicaciones adjuntas. El documento US 2006/149337 describe tratamientos de estimulación para diversos trastornos médicos, tales como trastornos neurológicos, que comprenden estrategias y sistemas novedosos. Algunos métodos de estimulación comprenden variar los parámetros de estimulación para mejorar la eficacia terapéutica de la estimulación y reducir el riesgo de habituación y de efectos secundarios, tales como interferencia con procesos cerebrales, sensoriales, motores y cognitivos normales. La creación y la variación posterior de los parámetros de estimulación pueden utilizar datos detectados para hacer coincidir, ajustar o evitar la coincidencia de características de la terapia de estimulación en relación con determinadas actividades cerebrales endógenas.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1A es un diagrama conceptual que ilustra la amplitud de la envolvente.

La Figura 1B ilustra un ejemplo en el que la región de máxima interferencia no se superpone con la región de máxima amplitud de envolvente.

Las Figuras 1C y 1D muestran la amplitud de envolvente en dos regiones de la Figura 1B.

Las Figuras 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J, 1K e IL muestran ejemplos de configuraciones de electrodos.

La Figura 1M muestra ejemplos de formas geométricas a lo largo de las cuales pueden posicionarse los electrodos, en ejecuciones ilustrativas de esta invención.

Las Figuras 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G y 2H muestran respuestas neuronales a un campo eléctrico variable en el tiempo.

La Figura 3 muestra un aparato convencional (de la técnica anterior) para aplicar múltiples corrientes a una carga conductora común.

Las Figuras 4A, 4B y 4C muestran cada una ejemplos de un accionamiento de corriente antifase para aplicar corrientes aisladas a una carga conductora común.

La Figura 4D muestra un ejemplo de un accionamiento de corriente que incluye un transformador de aislamiento, y que está configurado para aplicar corrientes aisladas a una carga conductora común.

Las Figuras 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F, 5G, 5H, 5I, 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G, 6H y 6I muestran valores medidos de campos eléctricos en una simulación 2D.

La Figura 7 muestra un ejemplo de posicionamiento lado a lado de pares de electrodos.

La Figura 8 muestra un campo eléctrico de AM de envolvente de media cero convencional (técnica anterior).

La Figura 9 muestra una forma de onda de AM de envolvente distinta de cero formada por la superposición de dos formas de onda temporalmente asimétricas.

La Figura 10 muestra una forma de onda de AM de envolvente media distinta de cero formada por la superposición de dos formas de onda que están desplazadas en amplitud entre sí.

La Figura 11 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de corriente antifase.

La Figura 12 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de corriente que incluye un transformador de aislamiento.

La Figura 13 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de tensión que es antifase.

La Figura 14 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de tensión que incluye un transformador. Las Figuras 15A, 15B, 15C, 15D, 15E y 15F muestran ejemplos de electrodos posicionados en dianas de neuromodulación.

Las Figuras 1-2G, 4A-4D, 5B, 5F, 5G, 5K, 6C, 6H, 61, 6L, 7 y 9-15E muestran ejecuciones ilustrativas de esta invención, o proporcionan información que se refiere a esas ejecuciones. Sin embargo, esta invención puede ejecutarse de muchas otras formas.

Descripción detallada

Localización de la diana basada en amplitud de envolvente

La invención se define en la reivindicación independiente 1. En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones ventajosas adicionales. Ninguno de los métodos explicados a continuación forman parte de la invención reivindicada, pero se consideran útiles para la comprensión general de la invención. La Figura 1A es un diagrama conceptual que ilustra la amplitud de envolvente. En la Figura 1A, dos canales de corriente producen dos formas de onda originales: el canal 1 produce la forma 111 de onda original y el canal 2 produce la forma 112 de onda original. La amplitud de la primera forma 111 de onda es Ecm; y la amplitud de la segunda forma 112 de onda es Ech<2>. El índice<de AM es la relación de estas dos amplitudes:>índice de AM = Echl/Ech2.<La interferencia de las dos formas 111,>112 de onda originales produce una forma114 de onda de amplitud modulada (AM). La forma de onda de AM tiene una envolvente 115. La parte superior de la envolvente es una señal. La amplitud máxima de esa señal es la amplitud de la envolvente Eam.

En realizaciones ilustrativas de esta invención, la localización de la diana se basa en la amplitud de la envolvente en lugar del índice de AM. Específicamente, en realizaciones ilustrativas, la localización de la diana se basa en controlar la posición espacial de una región donde la amplitud de la envolvente esté por encima de un umbral o esté en un máximo. Esto difiere de la IFC convencional, en la que la localización de la diana intenta controlar la posición espacial de una región donde el índice de AM está por encima de un umbral o está en un máximo.

Esta distinción es importante, porque la región de máxima amplitud de envolvente no coincide necesariamente con la región de máxima interferencia, y a menudo es bastante diferente.

La Figura 1B ilustra un ejemplo en el que la región de máxima interferencia no se superpone con la región de máxima amplitud de envolvente. En la Figura 1B, un primer canal de corriente discurre a través de un primer par de electrodos 121, 122. El segundo canal de corriente discurre a través de un segundo par de electrodos 123, 124. Los dos pares de electrodos están conectados eléctricamente a una carga conductora común 125 (tal como un cerebro). Las flechas 126 y 127 representan la corriente del primer y segundo canales de corriente, respectivamente, que fluye en la carga conductora 125. Las flechas son meramente simbólicas; entre otras cosas, cada corriente en realidad alterna en dirección y fluye a través de todas las regiones de la carga conductora.

En la Figura 1B, la amplitud de envolvente máxima se produce en las regiones 128 y 129, pero la región de máxima interferencia (donde el campo eléctrico tiene el índice de AM más alto) se produce en la región 130.

Las Figuras 1C y 1D muestran la amplitud de la envolvente en dos regiones de la Figura 1B. Específicamente, la Figura 1C muestra la forma 141 de onda de AM en la región 128, y la Figura 1D muestra la forma 142 de onda de AM en la región 130. La amplitud de la envolvente se marca comoEam .

La interferencia en la región 130 es completa (el índice de modulación es 100 %) como se muestra en la Figura 1D. La interferencia en la región 128 no es completa (el índice de modulación es inferior a 100 %) como se muestra en la Figura 1C.

Sin embargo, Eam(es decir, la amplitud de la envolvente) es mayor en la región 128, como se muestra en la Figura 1D, y es menor en la región 130, como se muestra en la Figura AC.

En la terapia de IFC convencional se intentaría posicionar la región 130 en el tejido de destino, porque la región 130 tiene la interferencia máxima (índice de modulación = 100 %).

Por el contrario, una ejecución ilustrativa de esta invención posicionaría la región 128 o la región 129 en el tejido de destino, porque la amplitud de la envolvente es mayor en las regiones 128 y 129.

El tamaño, forma y posición de una región donde la amplitud de la envolvente excede un umbral dado depende de las amplitudes relativas de los dos canales de corriente y del posicionamiento de los electrodos para los dos canales. En realizaciones ilustrativas de esta invención, estos factores se ajustan para posicionar con precisión esta región en el tejido de destino. Por ejemplo, en algunos escenarios de uso de la presente invención que implican estimulación interferencial, los electrodos transcraneales crean campos eléctricos en un cerebro de modo que: (i) se crea una zona interferencial cerca de uno o más de los electrodos a una profundidad superficial en el cerebro (por ejemplo, en la corteza cerebral); (ii) se crea una zona interferencial a una profundidad más profunda del cerebro pero lateralmente cerca de los electrodos; o (iii) se crea una zona interferencial a cualquier profundidad cerebral en una región que está alejada de los electrodos. En algunos casos, la amplitud relativa de las dos formas de onda originales se utiliza para controlar el tamaño y la localización de una zona interferencial en un cerebro.

En algunas realizaciones de esta invención, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos se colocan de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce solo en una región del cerebro. Esta región está conectada por recorridos y consiste solo en aquellos puntos en los que se produce la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente. Puede apuntarse con precisión a esta región de mayor amplitud de envolvente. Por ejemplo, en algunos casos de uso de la presente invención, esta región de mayor amplitud de envolvente se posiciona de modo que la región coincida espacialmente con (i) tejido cortical de un cerebro, (ii) tejido subcortical de un cerebro; (iii) tejido cardíaco, o (iv) tejido en un nervio. De forma más general, en realizaciones ilustrativas de esta invención, esta región de mayor amplitud de la envolvente se posiciona con precisión en el tejido de destino en cualquier parte del cuerpo.

En algunas realizaciones de esta invención: (a) la forma de onda modulada en amplitud tiene una amplitud de envolvente; (b) la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce en una posición espacial en el cerebro; (c) existe un volumen, cuyo volumen consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual al menos al 50 % de la mayor magnitud; y (d) este volumen coincide con el tejido cortical y subcortical del cerebro.

Colocación de electrodos

En la IFC convencional, los cuatro electrodos de estimulación están posicionados en un patrón entrecruzado, en el que cada electrodo está situado en una esquina de un rectángulo (de forma típica, un cuadrado). Por lo tanto, el segmento de línea que une los electrodos de un par de electrodos es una diagonal del rectángulo, y el segmento de línea que une los electrodos del otro par de electrodos es la otra diagonal del rectángulo. Estas dos diagonales se cruzan entre sí, formando un patrón en X (entrecruzado). Los electrodos están posicionados de modo que la región del tejido de destino esté situada en, o debajo de, el centro del rectángulo donde se cruzan las dos diagonales entrecruzadas.

La situación del electrodo en la Figura 1B es un ejemplo de esta configuración convencional. En la Figura 1B, los cuatro electrodos 121, 122, 123, 124 están situados en las cuatro esquinas de un rectángulo geométrico 140. Las flechas 126 y 127 coinciden con las dos líneas diagonales que unen esquinas opuestas del rectángulo. En la IFC convencional, los electrodos están posicionados de modo que el tejido de destino esté en, o debajo de, la intersección de estas dos diagonales, es decir, en o debajo de la posición 130.

Por el contrario, la situación de electrodos es más flexible en realizaciones ilustrativas de esta invención.

Puede utilizarse una configuración rectangular con esta invención (por ejemplo, para las regiones 128 o 129 de destino en el ejemplo mostrado en la Figura 1B o para las regiones 181, 182, 183, 184 de destino en la Figura 1E). Sin embargo, normalmente no es deseable una configuración rectangular de electrodos de estimulación, por la razón que se explica en el siguiente párrafo, y por lo tanto se utilizan de forma típica otros posicionamientos de electrodos en realizaciones ilustrativas de esta invención.

Las Figuras 1B y 1E ilustran un inconveniente de una configuración entrecruzada convencional, en la que dos segmentos de línea geométrica (uno de los cuales está entre los electrodos en el primer canal de corriente y el otro está entre los electrodos en el segundo canal de corriente) se intersecan o cruzan entre sí. Este inconveniente es que los electrodos entrecruzados producen múltiples regiones separadas (como las regiones 128 y 129 en la Figura 1B, y las regiones 180, 182, 183, 184 en la Figura 1E) donde se produce la amplitud de envolvente máxima. En escenarios de uso típicos en los que se desea proporcionar estimulación interferencial a solo una única localización de destino, las regiones adicionales de amplitud de envolvente máxima no son deseables, ya que estimulan al menos una región de tejido adicional que no sea una diana prevista. (Por supuesto, si se tiene la idea errónea convencional de que la región de máxima interferencia, en vez de la región de máxima amplitud de envolvente, debe posicionarse en el tejido de destino, este inconveniente no es evidente. La región de máxima interferencia se sitúa de forma típica en el centro de la configuración rectangular convencional donde interseca el entrecruzamiento).

Las Figuras 1F a IL muestran ejemplos de configuraciones de electrodos, en ejecuciones ilustrativas de esta invención. En los ejemplos que se muestran en las Figuras 1E a IL, solo se produce una región 180 de amplitud de envolvente máxima. Esto es ventajoso, porque en escenarios de uso típicos, solo se apunta a un tejido a la vez y, por lo tanto, es ventajoso producir solo una región de amplitud de envolvente máxima a la vez. La respuesta de las neuronas (u otras células excitables) a la estimulación interferencial es mayor donde la amplitud de la envolvente es mayor (al menos, para amplitudes dentro de los intervalos operativos seguros de un dispositivo interferencial con el que se trata a un ser humano).

Una razón por la que solo se produce una región 180 de amplitud de envolvente máxima en las Figuras 1F a IL es que los pares de electrodos están posicionados uno al lado del otro, en vez de en una configuración entrecruzada. Como se utiliza en la presente memoria, un primer par de electrodos y un segundo par de electrodos están posicionados “ uno al lado del otro” si, para un primer segmento de línea que une los electrodos del primer par y un segundo segmento de línea que une los electrodos del segundo par, existe un plano geométrico de modo que (i) el primer segmento de línea esté posicionado completamente en un lado del plano; (ii) el segundo segmento de línea esté posicionado completamente en el otro lado del plano; y (ii) ni el primer segmento de línea ni el segundo segmento de línea intersecan el plano. En la Figura 7 se ilustra un ejemplo de una configuración lado a lado, que muestra dicho plano geométrico.

En los ejemplos de las Figuras 1F a IL, la situación del electrodo no es convencional, porque los pares de electrodos están posicionados uno al lado del otro, en vez de en un patrón entrecruzado.

En las Figuras 1F a IL, la región gris 180 es la región de mayor amplitud de envolvente. Los electrodos 121 y 122 son el par de electrodos para el primer canal de corriente. Los electrodos 123 y 124 son el par de electrodos para el segundo canal de corriente. La distancia a es la distancia entre los dos electrodos 123, 124 del segundo par de electrodos. La distancia b es la distancia entre los dos electrodos 121, 122 del primer par de electrodos. La distancia c es la distancia entre el electrodo 122 (en el primer par de electrodos) y el electrodo 124 (en el segundo par de electrodos). La distancia d es la distancia entre el electrodo 121 (en el primer par de electrodos) y el electrodo 123 (en el segundo par de electrodos). La distancia e es la distancia entre el electrodo 121 (en el primer par de electrodos) y el electrodo 124 (en el segundo par de electrodos. La distancia f es la distancia entre el electrodo 122 (en el primer par de electrodos) y el electrodo 123 (en el segundo par de electrodos).

La Figura 1E muestra un ejemplo de una configuración de electrodo convencional, que puede utilizarse en esta invención. En la Figura 1E, los electrodos están en las cuatro esquinas de un cuadrado, y los pares de electrodos están dispuestos en un patrón entrecruzado. En la Figura 1E, hay cuatro regiones separadas 180,182, 183, 184 de amplitud máxima de envolvente. Esto suele ser desventajoso, por las razones explicadas anteriormente.

Las Figuras 1F a IL muestran situaciones de electrodo no convencionales para estimulación interferencial, que pueden utilizarse en esta invención.

En la Figura 1F, los electrodos están en un patrón rectangular, de modo que a = b < c =d.

En las Figuras 1G a IL, los electrodos no están posicionados en las esquinas de un rectángulo geométrico. En la Figura 1G, a = b < c < d. En la Figura 1H, c < d < a = b. En

la Figura 1I, c < e = f < d. En la Figura 1J, c < a = b < d.

En la Figura IK, los cuatro electrodos 123, 124, 121, 122 están dispuestos en línea recta.

En la Figura 1L, los cuatro electrodos 121, 122, 123, 124 están posicionados en las esquinas (vértices) de un paralelogramo que no es un rectángulo.

En algunos casos, los electrodos de estimulación están dispuestos en un círculo, semicírculo, línea recta o línea casi recta. En algunos casos, todos los electrodos de estimulación están posicionados en un solo plano, tal como el plano transversal 131, el plano 132 (perpendicular al eje longitudinal de un nervio), el plano coronal 133 o el plano sagital 134. En algunos casos, los electrodos de estimulación están situados en línea recta, como se muestra en la Figura 1K, o en una línea casi recta. Por ejemplo, en algunos casos, los electrodos pueden estar posicionados en un segmento de línea ligeramente curvado 135 que toca, y se ajusta a la curvatura del, exterior de una cabeza. En algunos casos, los electrodos están posicionados en línea recta a lo largo de una sonda que se inserta en un cerebro, tal como los electrodos 1525, 1526, 1527, 1528 que están dispuestos en línea recta cerca de la punta de la sonda 1521, como se muestra en las Figuras 15C y 15D.

Modulación de células excitables

En algunas ejecuciones de esta invención, un aparato impulsa múltiples corrientes eléctricas a través del tejido que comprende células excitables de modo que module la actividad del tejido. En muchos casos: (a) la modulación se produce en regiones espaciales que están alejadas de los electrodos de estimulación; y (b) la modulación es menos pronunciada o está ausente en regiones más cercanas a los electrodos de estimulación. Por ejemplo, las células excitables pueden comprender neuronas, y la actividad neural modulada puede comprender un tren de picos neurales u oscilación neural. O, por ejemplo, las células excitables pueden comprender cardiomiocitos.

En primer lugar, algunas definiciones:

“Amplitud umbral” para una célula excitable dada significa la amplitud mínima de un solo impulso de campo eléctrico que evoca un potencial de acción en la célula dada.

“Amplitud subumbral” para una célula excitable dada significa una amplitud que es menor que la amplitud umbral para la célula dada.

“Amplitud supraumbral” para una célula excitable dada significa una amplitud que es mayor que la amplitud umbral para la célula dada.

Decir que los potenciales de acción en una célula excitable dada se “ bloquean en el tiempo” con una secuencia de picos en una forma de onda eléctrica significa que, para cada pico respectivo en una secuencia de picos, se produce un potencial de acción en la célula dada después del pico respectivo y antes del siguiente pico, si hay alguno en la secuencia.

“ Banda natural” de una célula excitable dada significa un intervalo de frecuencias fundamentales tales que, para cada frecuencia fundamental respectiva en el intervalo, una secuencia de picos supraumbral únicamente en esa frecuencia fundamental respectiva, evocaría potenciales de acción en la célula dada, sincronizados con la secuencia.

“ Suma temporal supraumbral” significa una respuesta de una célula excitable, en la que múltiples picos subumbrales en sucesión temporal evocan un potencial de acción en la célula.

En ejecuciones ilustrativas, un aparato impulsa dos corrientes aisladas a través del tejido biológico, de modo que evoca oscilaciones estables de potencial de acción en células excitables. En algunos casos, para evocar estas oscilaciones estables de potencial de acción, cada una de las dos corrientes comprende un tren de impulsos de campo eléctrico con amplitud inferior al umbral y una frecuencia superior a la banda natural de las células. Las dos corrientes interfieren entre sí de modo que producen una forma de onda de amplitud modulada. Esta forma de onda de AM tiene una frecuencia de impulso que cae dentro de la banda de frecuencia natural de las células y tiene una amplitud supraumbral. Los potenciales de acción que se evocan están bloqueados en el tiempo a la secuencia de picos de la forma de onda de AM.

Los siguientes 14 párrafos describen ejemplos en los que las células excitables son neuronas.

Los campos eléctricos pueden evocar potenciales de acción u otra modulación de la actividad neuronal.

Un solo impulso de campo eléctrico puede evocar un solo potencial de acción. En este caso, el impulso del campo eléctrico tiene una amplitud supraumbral. La amplitud umbral, es decir, la amplitud mínima, para evocar un potencial de acción depende de forma inversa de la duración (o anchura) del impulso estimulante. Si las duraciones del impulso son significativamente más largas que la constante de tiempo de la neurona (de forma típica ~1 ms), una reducción en la duración del impulso da lugar a un pequeño aumento lineal en el umbral. Sin embargo, si las duraciones de impulso son iguales o menores que la constante de tiempo de neurona, una reducción en la duración del impulso da lugar a un aumento exponencial grande en el umbral. Este principio se conoce como la respuesta fuerza-duración de las neuronas.

Un tren de impulsos de campo eléctrico, cada uno con amplitud supraumbral, puede evocar un tren de potenciales de acción donde cada impulso evoca un potencial de acción bloqueado en el tiempo. En este caso, la amplitud máxima del campo eléctrico necesaria para evocar un tren de potenciales de acción depende de la duración del impulso y del intervalo entre impulsos, ya que la membrana neural requiere tiempo para recuperarse de un evento de potencial de acción. (Una recuperación incompleta del potencial de la membrana neural da lugar a un umbral de activación mayor).

Si el tren de campo eléctrico es simétrico o biológico, tal como sinusoidal, es decir, la anchura de impulso es igual al intervalo entre impulsos; el umbral para evocar un tren de potenciales de acción depende simplemente de la frecuencia del campo eléctrico.

Si la frecuencia del campo eléctrico es lo suficientemente baja, el intervalo después de cada impulso de campo eléctrico es lo suficientemente largo como para permitir que la neurona repolarice suficientemente su membrana para que el siguiente impulso de campo eléctrico pueda evocar un potencial de acción bloqueado en el tiempo.

En este intervalo de frecuencias (la banda de frecuencia natural de la neurona), la tasa de potenciales de acción es directamente proporcional a la frecuencia del campo eléctrico y el umbral para evocar una oscilación de potencial de acción bloqueada en el tiempo es inversamente proporcional a la frecuencia del campo eléctrico (una frecuencia más alta da lugar a una duración de impulso más corta y a un intervalo entre impulsos más corto).

Si la frecuencia del tren de campo eléctrico aumenta más allá de la banda natural de la neurona, la membrana neuronal no se repolariza lo suficiente entre impulsos de campo eléctrico, dando lugar a la pérdida de los picos bloqueados en el tiempo. En este caso, la tasa real de potenciales de acción puede ser significativamente menor que la frecuencia del campo eléctrico. Además, si la frecuencia del campo eléctrico aumenta aún más, eventualmente la neurona permanecerá despolarizada a un nivel que suprime cualquier actividad de picos.

Emerge un patrón de respuesta distinto cuando la amplitud del impulso del campo eléctrico es menor que la amplitud umbral para evocar un potencial de acción, es decir, subumbral. En este caso, mientras que un solo impulso evoca solo una despolarización por debajo del umbral, si el intervalo entre impulsos es lo suficientemente pequeño, la neurona puede sumar (o integrar) un tren de impulsos de campo eléctrico para evocar un evento por encima del umbral, es decir, un potencial de acción. Por lo tanto, la respuesta de la neurona puede comprender una suma temporal supraumbral, como se define en la presente memoria. La amplitud que evoca un único potencial de acción a través de la suma temporal supraumbral de impulsos subumbral depende de la duración del impulso y del intervalo entre impulsos (cuanto más corto sea el intervalo entre impulsos del campo eléctrico, mejor será la suma de la neurona). La eficiencia de la suma temporal de la neurona viene determinada por su tasa de repolarización, es decir, la velocidad a la que la membrana vuelve a su valor de potencial de reposo después de una estimulación eléctrica.

Si el tren de campo eléctrico es simétrico o biofásico, como sinusoidal, la respuesta de frecuencia neuronal tiene un comportamiento complejo, ya que las frecuencias más altas dan lugar a una duración de impulso más corta (es decir, un umbral más alto debido a la respuesta de intensidad-duración) pero también a un intervalo entre impulsos más corto (umbral más bajo debido a una suma temporal más fuerte). En general, la frecuencia del campo eléctrico subumbral debe ser mayor que la banda de frecuencia natural para permitir una suma temporal suficiente.

Un tren continuo de impulsos de campo eléctrico subumbral puede evocar un solo potencial de acción, a través de una suma temporal supraumbral, pero de forma típica no evocar un tren de potenciales de acción bloqueado en el tiempo estable ya que no hay tiempo libre de estimulación para que la neurona se repolarice después de un evento potencial de acción. De forma típica, en este caso, después de los potenciales de acción, la neurona se detiene efectivamente para responder al campo eléctrico y entra en un estado estacionario en el que su membrana está ligeramente despolarizada por encima de su potencial de descanso y puede responder a estímulos supraumbral internos o externos. (En algunas circunstancias, puede haber un intervalo estrecho de amplitud-frecuencia en el que se produce la oscilación del potencial de acción).

La amplitud necesaria para evocar un tren de potenciales de acción a una determinada frecuencia natural depende de la duración del impulso (respuesta fuerza-duración), del intervalo entre impulsos (suma temporal) y de la intensidad de la modulación de amplitud (cuanto mayor sea la reducción de la amplitud del campo eléctrico, mayor será la repolarización de la neurona).

Si el tren de campo eléctrico es simétrico o biofásico, tal como sinusoidal, es decir, el anchura de impulso es igual al intervalo entre impulsos, el umbral para evocar un tren de potenciales de acción a una cierta frecuencia natural depende de la frecuencia del campo eléctrico y la fuerza de la modulación de amplitud.

De forma similar al tren de impulsos supraumbral, la amplitud mínima de una forma de onda de AM que evocará una oscilación de potencial de acción que está sincronizada con la forma de onda de AM es inversamente proporcional a la frecuencia de AM del campo eléctrico.

En el caso de la suma temporal por debajo del umbral, la neurona experimenta una despolarización periódica por debajo del umbral a una tasa igual a la frecuencia de la modulación de amplitud.

En ejecuciones ilustrativas de la presente invención, un aparato acciona dos corrientes aisladas para provocar oscilaciones de potencial de acción estable de las neuronas. Estas oscilaciones de potencial de acción estable se logran mediante un tren de impulsos de campo eléctrico con una amplitud inferior al umbral y una frecuencia superior a la banda natural de las neuronas (de modo que el intervalo entre impulsos sea lo suficientemente pequeño como para lograr una suma temporal superior al umbral). Las dos corrientes interfieren entre sí para producir una forma de onda de amplitud modulada. La forma de onda de AM tiene una frecuencia (a veces llamada frecuencia de impulso) en la banda natural de las neuronas y tiene una amplitud superior al umbral. La forma de onda de AM permite una repolarización suficiente entre los potenciales de acción. La forma de onda de AM evoca un tren estable de potenciales de acción bloqueados en el tiempo en las neuronas.

Los 14 párrafos anteriores describen ejemplos en los que las células excitables son neuronas. Sin embargo, la presente invención no se limita a la modulación de neuronas. Por ejemplo, en algunos casos, la presente invención modula la actividad de los cardiomiocitos o de otras células excitables.

Cuando dos ondas alternas de diferentes frecuencias se superponen, crean una onda alterna con una frecuencia efectiva que es igual a la media de las dos frecuencias originales y una amplitud que cambia periódicamente a una frecuencia que es igual a la diferencia de las frecuencias originales. La modulación de amplitud (AM) se debe a un cambio periódico entre una interferencia constructiva (cuando las dos ondas están casi en fase) y una interferencia destructiva (cuando las dos ondas están casi 180 grados fuera de fase). La frecuencia en la que cambia la amplitud se denomina a veces frecuencia de pulso, frecuencia de modulación de amplitud o frecuencia de envolvente. El promedio de las dos frecuencias originales se denomina a menudo frecuencia portadora. La creación de la modulación de amplitud puede mostrarse mediante el uso de la regla de suma de trigonometría sena senp = 2sin( - ^ )eos( - ^ ) . Considérese la suma de una señal yi(t) = A • sen(2ntit) y una señaly2(t)=A• sen(2n/2í), donde ti>Z2. Esta suma es igual ay1+2( t , r )= 2A • eos( 2nt ) •s in ( i nt) , es decir, una función seno a una frecuencia con una amplitud 2A que cambia periódicamente por una función coseno a una frecuencia lenta de

En algunos casos, la aplicación de dos frecuencias distintas a tejidos biológicos como el cerebro afecta a una mayor variedad de frecuencias (por ejemplo, armónicos) debido a sus características no lineales.

Al superponer espacialmente dos campos eléctricos, la amplitud de los campos superpuestos se modula a una velocidad igual a la diferencia entre las frecuencias de los campos eléctricos y a una intensidad igual a la diferencia entre las amplitudes de los campos eléctricos. Este principio se denomina “ suma interferencial” y la frecuencia de AM resultante se denomina a veces “ frecuencia de pulso” . La localización y propagación del campo de AM depende en parte del posicionamiento de los electrodos de estimulación entre sí.

En ejecuciones ilustrativas de este ejemplo, un aparato acciona dos corrientes (tal como una primera corriente alterna producida por el primer par de electrodos 101, 104 y una segunda corriente alterna producida por el segundo par de electrodos 102, 103) a través de un medio biológico conductor de modo que se elimine o reduzca en gran medida la diafonía entre las dos corrientes.

Las Figuras 2A-2H muestran respuestas neurales a un campo eléctrico variable en el tiempo, en ejecuciones ilustrativas de esta invención. Las respuestas neurales que se muestran en las Figuras 2A-2H fueron evocadas por un prototipo de la presente invención y se produjeron en ratones anestesiados. En el ejemplo mostrado en las Figuras 2A-2H: (a) se posicionó un primer electrodo a 1,5 mm posterior del bregma y 1 mm a la derecha de la línea media; (b) se posicionó un segundo electrodo a 1,5 mm posterior del bregma y a 1,5 mm a la izquierda de la línea media; y (c) se posicionó un electrodo de parche 2,2 a 2,5 mm posterior al bregma y 0,5 mm a la izquierda de la línea media.

La Figura 2A muestra un tren 201 de picos neurales de una sola neurona evocada por la forma de onda modulada en amplitud (AM) formada por la intersección de un campo eléctrico 203 de 2,00 kHz y un campo eléctrico 205 de 2,01 kHz. La Figura 2B muestra una vista ampliada de un potencial 207 de acción único en el tren 201 de picos y una vista ampliada de los campos eléctricos 203, 205 de 2,00 y 2,01 kHz.

La Figura 2C muestra un tren 210 de picos neurales de una sola neurona evocada por la forma 209 de onda modulada en amplitud (AM) que tiene una frecuencia de pulso de 10 Hz. La Figura 2D muestra una vista ampliada de un único potencial 217 de acción en el tren 210 de picos y una vista ampliada de la forma 209 de onda de AM.

La Figura 2E muestra una respuesta plana 211 de una sola neurona a la estimulación por un solo campo eléctrico 203 de 2 kHz. La respuesta es plana en el sentido de que el campo no evoca ningún potencial de acción u otro cambio en la neurona. La Figura 2F muestra una vista ampliada de la respuesta plana 211 al campo eléctrico 203 único de 2 kHz.

La Figura 2G muestra un tren 221 de picos neurales de una sola neurona evocada por el campo eléctrico 225 de 10 Hz. La Figura 2H muestra una vista ampliada de un potencial 227 de acción único en el tren 221 de picos y una vista ampliada del campo eléctrico 225 de 10 Hz.

En los ejemplos mostrados en las Figuras 1A-1H: (a) una forma de onda de 2,00 kHz no evoca ningún potencial de acción, (b) un campo eléctrico de 10 Hz evoca un tren de picos neurales de 10 Hz; y (c) una forma de onda de AM que está formada por la intersección de campos eléctricos de 2,00 kHz y 2,01 kHz y que tiene una frecuencia de pulso de 10 Hz evoca un tren de picos neurales de 10 Hz.

En las Figuras 2B, 2D, 2F y 2H, las vistas ampliadas se amplían horizontalmente (temporalmente).

En algunas ejecuciones de esta invención, los campos eléctricos se aplican a través de electrodos. En algunas otras ejecuciones, se genera un campo eléctrico a partir de una fuente inductiva (por ejemplo, una bobina) utilizando un campo magnético variable en el tiempo.

En algunos casos, las fuentes de corriente producen un impulso de campo eléctrico. El impulso puede tener diferentes formas (por ejemplo, rectangular, sinusoidal, gaussiana, etc.)

En escenarios de uso que evocan un tren de impulsos de campo eléctrico, el tren puede tener cualquier polaridad (por ejemplo, monofásica o bifásica), simétrica o asimétrica. También puede ser sinusoidal.

La explicación anterior se refiere al campo eléctrico, pero también es válida para la corriente eléctrica o el potencial eléctrico.

La explicación anterior se refiere a un solo potencial de acción, pero también es válida para una explosión de potenciales de acción.

Sin embargo, la explicación anterior para las células neurales también es válida para otras células excitables, como las células musculares, como los cardiomiocitos, y para nervios como el nervio vestibular.

Corriente aisladas

Por lo tanto, en las técnicas de accionamiento de corriente convencionales, la modulación de amplitud (AM) del campo eléctrico no está bien localizada en un tejido (o cualquier medio conductor) debido a la diafonía entre las formas de onda de corriente. En las técnicas de accionamiento de corriente convencionales, la corriente de un canal se desvía hacia la trayectoria de retorno del segundo canal, lo que lleva a una fuerte modulación de amplitud en los propios electrodos. En el caso de la estimulación interferencial convencional, esto puede dar lugar a la aparición de una frecuencia de impulso cerca de los electrodos y no dentro del tejido.

En ejecuciones ilustrativas de la presente invención, este problema (de fuga de corriente) se resuelve mediante el uso de un accionamiento de corriente que es antifásico o que incluye un transformador de aislamiento. El accionamiento de corriente aísla las dos corrientes para que la fuga de corriente entre los dos canales mejore en gran medida.

En el caso de la estimulación interferencial, esta invención mejora la penetración y localización de una estimulación interferencial en las capas de tejido profundo.

De forma más general, esta invención puede ser beneficiosa en cualquier circunstancia en la que se aplique más de una forma de onda eléctrica a un medio conductor. En algunos casos, un accionamiento de corriente aislada proporciona estimulación aislada y localizada de dos o más áreas de un tejido. Por ejemplo, en algunos escenarios de uso, un segmento de un tejido neural se estimula con una forma de onda (por ejemplo, 10 Hz) y otro segmento cercano del mismo tejido neural se estimula con la misma o distinta forma de onda (por ejemplo, 20 Hz o CC) sin corrientes de interferencia. Los segmentos neuronales pueden estar a unos pocos micrómetros o milímetros de distancia como en el caso de un estimulador invasivo con múltiples electrodos o a unos pocos centímetros de distancia como en el caso de un estimulador no invasivo.

En ejecuciones ilustrativas de la presente invención, se ejecuta un accionamiento de corriente aislada ya sea con una fuente antifase o con un transformador de aislamiento.

Fuente antifase: En el caso antifásico, una fuente de corriente impulsa dos formas de onda eléctricas diferentes a través de pares equilibrados de electrodos, una forma de onda a través de un primer par de electrodos y una segunda forma de onda a través de un segundo par de electrodos. Al menos un par de electrodos es antifásico, es decir, la fase en el primer electrodo del par es sustancialmente antifase (sustancialmente 180 grados fuera de fase) de la fase en el segundo electrodo del par. En algunos casos, solo uno de los pares de electrodos es antifásico. En otros casos, ambos pares de electrodos son antifásicos. En algunos casos, se proporciona un electrodo de tierra o de referencia para transportar cualquier corriente de desequilibrio de las fuentes de corriente emparejadas y para evitar la carga del cuerpo en relación con la tierra. La gran mayoría (>99 %) de la corriente de estimulación creada por cada par de electrodos no fluye a través de este electrodo de tierra o de referencia, ya que la corriente es conducida de forma diferencial o fuera de fase entre sí. Una ventaja de este enfoque es que la mayor parte de la corriente no pasa a través de los electrodos de tierra comunes. Esto permite que múltiples formas de onda de corriente fluyan de forma independiente dentro del tejido. Esto elimina (o reduce en gran medida) la diafonía entre los canales y permite la triangulación de las corrientes a través del medio conductor lejos de la trayectoria de la corriente a tierra.

T ransformador de aislamiento: En el caso del transformador de aislamiento, dos formas de onda de corriente se aíslan entre sí conectando los cables primarios de un transformador a una única fuente de corriente y a tierra y conectando los cables secundarios flotantes del transformador a dos o más electrodos estimulantes. Esta configuración reduce en gran medida la interferencia entre los dos canales y, por lo tanto, tiene un efecto similar al de accionamiento antifásico. En algunos casos, se proporciona un electrodo de tierra o de referencia para evitar la carga del cuerpo debido a fuentes eléctricas estáticas del entorno. En algunos casos, una fuente de corriente convencional con un electrodo de retorno a tierra crea una forma de onda de estímulo y todos los demás electrodos están aislados por transformadores.

Por lo tanto, en ejecuciones ilustrativas de la presente invención, las dos corrientes están aisladas entre sí, a pesar de que las corrientes fluyen simultáneamente a través de un único medio conductor. Esto mejora la eficiencia de la modulación de células excitables (por ejemplo, neuronas).

La Figura 3 muestra un dispositivo de IFC convencional que aplica múltiples corrientes a una carga conductora común (la carga comprende una parte del cuerpo). En la Figura 3, dos generadores 301, 321 de formas de onda generan formas de onda de tensión que controlan las fuentes 302, 322 de corriente controladas por tensión. Un primer par de electrodos 305, 306 y un segundo par de electrodos 325, 326 están unidos eléctricamente a una carga conductora común 340. La fuente 302 de corriente acciona una primera corriente, y la fuente 322 de corriente acciona una segunda corriente. El recorrido de retorno de cada fuente de corriente está conectada a tierra. En esta configuración convencional, hay una fuga de corriente sustancial entre la primera y segunda corriente.

(En la Figura 3, los nodos a los que se conectan los cables eléctricos se indican mediante un punto. Sin embargo, esta convención no se sigue en ninguna otra figura. Por ejemplo, en las Figuras 4A, 4B, 4C, 4D, 8, 9 y 10, los nodos a los que se conectan los cables eléctricos no están indicados por un punto).

Las Figuras 4A, 4B y 4C muestran cada una ejemplos de un accionamiento de corriente antifase para aplicar corrientes aisladas a una carga conductora común, en realizaciones ilustrativas de esta invención. Por ejemplo, la carga conductora común 440 puede comprender tejido biológico tal como un cerebro o cabeza.

En las Figuras 4A, 4B y 4C, una red eléctrica del lado izquierdo comprende (a) un primer par de electrodos 405, 406 y (b) los componentes del circuito posicionados a la izquierda (en estas Figuras) de este primer par de electrodos. En las Figuras 4A, 4B y 4C, una red eléctrica del lado derecho comprende (a) un segundo par de electrodos 425, 426 y (b) componentes de circuito posicionados a la derecha (en estas Figuras) de este segundo par de electrodos.

En las Figuras 4A, 4B y 4C, la red del lado derecho es antifase, es decir, la red del lado derecho crea formas de onda eléctricas en un par de electrodos (una primera forma de onda en el electrodo 405 y una segunda forma de onda en el electrodo 406), de modo que estas dos formas de onda tienen una diferencia de fase que es sustancialmente igual a 180 grados.

En las Figuras 4B y 4C, la red del lado izquierdo también es antifase, es decir, la red del lado izquierdo crea formas de onda eléctricas en un par de electrodos (una primera forma de onda en el electrodo 425 y una segunda forma de onda en el electrodo 426), de modo que estas dos formas de onda tienen una diferencia de fase que es sustancialmente igual a 180 grados.

En las Figuras 4A, 4B y 4C, dos generadores 401, 421 de formas de onda generan formas de onda de tensión que controlan las fuentes de corriente controladas por tensión (es decir, las fuentes 402, 403, 422 de corriente en la Figura 4A y las fuentes 402, 403, 422, 423 de corriente en la Figura 4B).

En las Figuras 4A, 4B y 4C, el generador 401 de formas de onda genera una forma de onda de tensión que: (a) es convertida a una forma de onda de corriente en fase por la fuente 402 de corriente controlada por tensión y se aplica a una carga conductora común 440 a través del electrodo 405; y (b) es convertida a una forma de onda de corriente antifase por una fuente 406 de corriente controlada por tensión y se aplica a la carga 440 a través del electrodo 406. Los electrodos 405 y 406 tienen una diferencia de fase que es sustancialmente igual a 180 grados. Esta diferencia de fase se logra conectando el generador 401 de formas de onda a la entrada positiva de la fuente 402 de corriente controlada por tensión y a la entrada negativa de una segunda fuente 403 de corriente controlada por tensión.

En la Figura 4A, el generador 421 de formas de onda genera una forma de onda de tensión que es convertida a una forma de onda de corriente por la fuente 422 de corriente controlada por tensión y se aplica a la carga conductora común 440 a través de un par de electrodos 425, 426.

En las Figuras 4B y 4C, el generador 421 de formas de onda genera una forma de onda de tensión que: (a) es convertida a una forma de onda de corriente en fase por la fuente de corriente controlada por tensión 422 y se aplica a la carga conductora común 440 a través del electrodo 425; y (b) es convertida a una forma de onda de corriente antifase por una fuente 426 de corriente controlada por tensión y se aplica a la carga 440 a través del electrodo 426. En las Figuras 4B y 4C, los electrodos 425 y 426 tienen una diferencia de fase que es sustancialmente igual a 180 grados. Esta diferencia de fase se logra conectando el generador 421 de formas de onda a la entrada positiva de la fuente 422 de corriente controlada por tensión y a la entrada negativa de una segunda fuente 423 de corriente controlada por tensión.

En la Figura 4B, un electrodo 407 de referencia está conectado a tierra 404. El electrodo 407 de referencia transporta cualquier corriente de desequilibrio de las fuentes de corriente emparejadas y evita cargar la carga 440 con respecto a tierra.

En la Figura 4C, el electrodo 407 de referencia es sustituido por cuatro resistencias 408, 409, 428, 429. Cada una de estas resistencias comparte un nodo con uno de los electrodos (405, 406, 425 o 426), respectivamente, en un extremo de la resistencia, y está conectada eléctricamente a tierra en el otro extremo de la resistencia. Las resistencias transportan cualquier corriente de desequilibrio de las fuentes de corriente emparejadas y evitan la carga en relación con la tierra.

La impedancia de cada una de estas resistencias es preferiblemente al menos 10 veces mayor que la impedancia de la carga 440, para limitar el flujo de corriente a tierra. Puede utilizarse una resistencia variable para ajustar la resistencia según sea la carga.

En la Figura 4C se muestran cuatro resistencias 408, 409, 428, 429. Sin embargo, en algunos casos, se emplean menos de cuatro de estas resistencias. Por ejemplo, pueden incluirse una, dos o tres de estas resistencias en el aparato de accionamiento de corriente, para transportar cualquier corriente de desequilibrio de las fuentes de corriente emparejadas y para evitar cargar la carga 440 en relación con la tierra.

Por lo tanto, las Figuras 4A, 4B y 4C muestran ejemplos de accionamientos de corriente “ antifases” .

Cabe señalar que una tecnología de la técnica anterior a veces se denomina “ antifase” , aunque su estructura y función son bastante diferentes. Como es bien sabido, la posición y el tamaño de una región interferencial pueden ajustarse ajustando las amplitudes relativas de las formas de onda originales. Dirigir la posición de la región interferencial de esta forma a veces se denomina “ rotación vectorial” , porque cambia el vector de posición de la región interferencial. En algunas técnicas anteriores: (a) la amplitud de una de las formas de onda originales aumenta mientras que la amplitud de la otra forma de onda original disminuye simultáneamente, y (b) dicha rotación recíproca y simultánea del vector a veces se denomina antifase. Sin embargo, la llamada rotación vectorial antifase es bastante diferente de un accionamiento de corriente antifase de la presente invención. Entre otras cosas, la rotación del vector no implica aplicar corriente a una carga a través de un par de electrodos que están en antifase eléctrica entre sí.

La Figura 4D muestra un ejemplo de un accionamiento de corriente que incluye un transformador de aislamiento, y que está configurado para aplicar corrientes aisladas a una carga conductora común, en una realización ilustrativa de esta invención. En la Figura 4D, un generador 401 de formas de onda genera una forma de onda de tensión que se convierte en una forma de onda de corriente mediante la fuente 402 de corriente controlada por tensión y se aplica a una carga conductora común 440 a través de un par de electrodos 405, 406 a través de un transformador 451 de aislamiento. En este caso, los cables primarios 454, 455 del transformador 451 están conectados a la salida de la fuente de corriente y a una tierra y los cables secundarios flotantes 452, 453 del transformador 451 están conectados a los electrodos 405, 406.

En la Figura 4D, el generador 421 de formas de onda genera otra forma de onda de tensión que se convierte en una forma de onda de corriente mediante la fuente 422 de corriente controlada por tensión. La corriente se aplica a la carga conductora común 440 a través de un par de electrodos 425, 426.

Más detalles

Las Figuras 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F, 5G, 5H, 51, 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G, 6H y 61 muestran valores medidos de campos eléctricos en una simulación 2D. La simulación comprendía electrodos de hilo de Ag (sección transversal de 1 mm) montados en una placa de Petri con un radio R de 25 mm. La placa de Petri se llenó con solución salina al 0,9 %. Las mediciones se tomaron con dos dipolos ortogonales contraídos de electrodos de aguja de acero inoxidable.

La Figura 5J muestra un mapa de amplitud en escala de grises 2D de un primer campo eléctrico creado al pasar corriente entre el electrodo 501 y el electrodo de tierra 502. La Figura 5A muestra un mapa vectorial de este primer campo. La Figura 5D muestra una distribución 510 de amplitud 1D de este primer campo a lo largo de una orientación tangencial (i). La Figura 5E muestra una distribución 511 de amplitud 1D de este primer campo a lo largo de una orientación radial (i).

La Figura 5K muestra un mapa de amplitud en escala de grises 2D de un segundo campo eléctrico creado al pasar corriente entre el electrodo 501 y dos electrodos 502 de tierra.

La Figura 5B muestra un mapa vectorial de este segundo campo. La Figura 5F muestra una distribución 512 de amplitud 1D de este segundo campo a lo largo de una orientación tangencial (i). La Figura 5G muestra una distribución 513 de amplitud 1D de este segundo campo a lo largo de una orientación radial (i).

En el ejemplo mostrado en la Figura 5K (y en las Figuras 5B, 5F y 5G), no se emplea un accionamiento de corriente aislada. Como resultado de ello, hay una fuga de corriente importante.

La Figura 5L muestra un mapa de amplitud en escala de grises 2D de un tercer campo eléctrico creado al pasar corriente entre el electrodo 501 y dos electrodos 502 de tierra. La Figura 5C muestra un mapa vectorial de este tercer campo. La Figura 5H muestra una distribución 514 de amplitud 1D de este tercer campo a lo largo de una orientación tangencial (i). La Figura 5I muestra una distribución 515 de amplitud 1D de este tercer campo a lo largo de una orientación radial (i).

En el ejemplo mostrado en la Figura 5L (y en las Figuras 5C, 5H y SI), se emplea un accionamiento de corriente antifase. Como resultado de ello, la fuga de corriente se mejora en gran medida, haciendo que la distribución de amplitud y los mapas vectoriales del tercer campo parezcan muy similares a los del primer campo.

En las Figuras 5D, 5E, 5F, 5G, 5H y 5I, el FWHM (anchura completa media máxima de la distribución del campo eléctrico) es igual a 0,75 R, 0,2 R, >R, 0,25 R, 0,9 R y 0,2 R, respectivamente, donde R es el radio de la placa de Petri.

La Figura 6J muestra un mapa de amplitud en escala de grises 2D de un cuarto campo eléctrico creado al pasar corriente entre el electrodo 601 y el electrodo 605 de tierra. La Figura 6A muestra un mapa vectorial de este cuarto campo. La Figura 6D muestra una distribución 610 de amplitud 1D de este cuarto campo a lo largo de una orientación tangencial (i). La Figura 6E muestra una distribución 611 de amplitud 1D de este cuarto campo a lo largo de una orientación radial (i).

La Figura 6K muestra un mapa de amplitud en escala de grises 2D de un quinto campo eléctrico creado al pasar una primera corriente con una frecuencia de kHz entre los electrodos 601 y 602 y pasar una segunda corriente con una frecuencia de kHz distinta entre los electrodos 603 y 604. La Figura 6<b>muestra un mapa vectorial de este quinto campo. La Figura 6F muestra una distribución 612 de amplitud 1D de este quinto campo a lo largo de una orientación tangencial (i). La Figura 6G muestra una distribución 613 de amplitud 1D de este quinto campo a lo largo de una orientación radial (i).

En el ejemplo mostrado en la Figura 6K (y en las Figuras 6B, 6F y 6G), se emplea un accionamiento de corriente antifase. Como resultado de ello, la fuga de corriente se reduce en gran medida, lo que hace que la distribución de amplitud y los mapas vectoriales del quinto campo parezcan muy similares a los del cuarto campo.

La Figura 6L muestra un mapa de amplitud en escala de grises 2D de un sexto campo eléctrico creado al pasar una primera corriente con una primera entre el electrodo 601 y el electrodo 608 de tierra y una segunda corriente con una frecuencia de kHz distinta entre el electrodo 603 y el electrodo 609 de tierra. La Figura 6C muestra un mapa vectorial de este sexto campo. La Figura 6H muestra una distribución 614 de amplitud 1D de este sexto campo a lo largo de una orientación tangencial(t). La Figura 6I muestra una distribución 616 de amplitud 1D de este sexto campo a lo largo de una orientación radial ( i).

En el ejemplo que se muestra en la Figura 6L (y en las Figuras 6C, 6H y 6I), no se emplea un accionamiento de corriente antifase. Como resultado de ello, se produce una gran cantidad de fugas de corriente, y el sexto campo parece muy diferente del cuarto campo.

En las Figuras 6D, 6E, 6F, 6G, 6H y 6I, el FWHM (anchura completa media máxima de la distribución del campo eléctrico) es igual a 0,5 R, 0,5 R, 0,5 R, R, R y 0,6 R, respectivamente, donde R es el radio de la placa de Petri.

En algunas ejecuciones de esta invención, es deseable posicionar los electrodos en una configuración lado a lado, en vez de en una configuración entrecruzada. La Figura 7 muestra un ejemplo de posicionamiento lado a lado de pares de electrodos. En la Figura 7, un primer par de electrodos 702, 703 está posicionado en el cuero cabelludo de una cabeza humana, de modo que el primer par de electrodos esté lado a lado con un segundo par de electrodos 705, 706. El segmento de línea 701 está entre los electrodos del primer par (es decir, los puntos finales del segmento de línea 701 están en los electrodos 702 y 703, respectivamente). El segmento de línea 704 está entre los electrodos del segundo par (es decir, los puntos finales del segmento de línea 704 están en los electrodos 705 y 706, respectivamente). Los dos segmentos de línea 701, 704 no intersecan entre sí y no intersecan el plano 722. El segmento de línea 701 se encuentra completamente en un lado del plano 722, y el segmento de línea 704 se encuentra completamente en el otro lado del plano 722).

En algunas ejecuciones de esta invención, la forma de la forma de onda de AM se modifica para mejorar la eficiencia mediante la cual los campos eléctricos de AM modulan la actividad neural. Al crear campos eléctricos de AM con una envolvente media distinta de cero a través de una asimetría temporal o un desplazamiento de amplitud, pueden evocarse potenciales de acción con una amplitud de umbral más baja.

La Figura 8 muestra un campo eléctrico de AM de envolvente de media cero convencional. En la Figura 8, un campo eléctrico de AM tiene una envolvente de media cero (la suma de envolventes positivas y negativas instantáneas es cero. El campo 853 de AM se forma dentro de una carga conductora 840 por superposición de dos formas 851, 852 de onda eléctrica sinusoidales de media cero generadas por los generadores 801,802 de formas de onda. En la Figura 8, los generadores 801, 802 de formas de onda emiten formas de onda de tensión que se convierten en formas de onda de corriente a través de fuentes 803, 823 de corriente controladas por tensión, respectivamente. Las formas de onda de corriente se aplican a la carga conductora 840 a través de los electrodos 805, 806, 825, 826. La envolvente media instantánea 863 es cero y es igual a la media instantánea de la parte superior de la envolvente 861 y de la parte inferior de la envolvente 862.

La Figura 9 muestra una forma de onda de AM de envolvente distinta de cero formada por la superposición de dos formas de onda temporalmente asimétricas, en una ejecución ilustrativa de esta invención. En la Figura 9, un campo eléctrico de AM tiene una envolvente media distinta de cero. El campo 953 de AM está formado dentro de una carga conductora 940 por superposición de una primera forma de onda de diente de sierra con una elevación lenta y una caída rápida y una segunda forma de onda de diente de sierra con un aumento rápido y una caída lenta. La primera y segunda formas de onda de diente de sierra son formas de onda de tensión generadas por los generadores 901, 921 de formas de onda, respectivamente. En la Figura 9, la forma de onda de amplitud modulada tiene una envolvente que tiene una parte superior y una parte inferior. La diferencia entre la tensión en la parte superior y la tensión en la parte inferior no es igual a cero durante al menos parte de la forma de onda modulada en amplitud.

La Figura 10 muestra una forma de onda de AM de envolvente media distinta de cero formada por la superposición de dos formas de onda que están desplazadas en amplitud entre sí, en una ejecución ilustrativa de esta invención. En la Figura 10, un campo eléctrico de AM tiene una envolvente media distinta de cero. El campo de AM 953 se forma dentro de una carga conductora mediante la superposición de dos formas de onda eléctricas sinusoidales 951, 952 con desplazamiento de amplitud. En algunos casos, el desplazamiento de amplitud puede deberse a una desviación de CC. La Figura 10 muestra que ambas formas de onda originales 951 y 952 están desplazadas en amplitud. De forma alternativa, en algunos casos, la única de las formas 951, 952 de onda originales es el desplazamiento de amplitud. En la Figura 10, el primer y segundo campo eléctrico son periódicos. Para cada uno de estos campos, la integral de la tensión del campo, durante todo un período del campo, es igual a cero en relación con la tierra.

En ambas Figuras 9 y 10, los generadores de formas de onda emiten formas de onda de tensión que se convierten en formas de onda de corriente a través de fuentes 903, 923 de corriente controladas por tensión, respectivamente. Las formas de onda de corriente se aplican a la carga conductora 940 a través de los electrodos 905, 906, 925, 926. La envolvente 963 de media instantánea no es cero en la mayoría de los puntos y es igual a la media instantánea de la parte superior de la envolvente 961 y de la parte inferior de la envolvente 962.

Los esquemas en las Figuras 4A-4D y 8-10 son conceptuales y están simplificados y, en muchos casos, no muestran todos los componentes de la red eléctrica. Por ejemplo, la red puede incluir conmutadores, amplificadores y otro hardware no mostrado en los esquemas.

La Figura 11 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de corriente antifase. En

la Figura 11, el generador 1101 de formas de onda emite una forma de onda de tensión que controla las fuentes 1104, 1105 de corriente controladas por tensión, que a su vez aplican una corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1111, 1112. Del mismo modo, el generador 1102 de formas de onda emite una forma de onda de tensión que controla las fuentes 1106, 1107 de corriente controladas por tensión, que a su vez aplican corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1114, 1115.

La Figura 12 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de corriente que incluye un transformador de aislamiento. En la Figura 12, el generador 1101 de forma de onda emite una forma de onda de tensión que controla la fuente 1104 de corriente controlada por tensión, que a su vez aplica una corriente a los cables primarios de un transformador 1108 de aislamiento. Los cables secundarios del transformador aplican corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1111, 1112. El generador 1102 de formas de onda emite una forma de onda de tensión que controla la fuente 1106 de corriente controlada por tensión, que a su vez aplica corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1114, 1115.

La Figura 13 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de tensión que es antifase. En la Figura 13, el generador 1101 de formas de onda emite una forma de onda de tensión que controla las fuentes 1154, 1155 de tensión controladas por tensión, que a su vez aplican una corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1111, 1112. Del mismo modo, el generador 1102 de formas de onda emite una forma de onda de tensión que controla las fuentes 1156, 1157 de tensión controladas por tensión, que a su vez aplican corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1114, 1115.

La Figura 14 muestra los componentes de hardware de un accionamiento de tensión que incluye un transformador. En la Figura 14, el generador 1101 de formas de onda emite una forma de onda de tensión que controla la fuente 1151 de tensión controlada por tensión, que a su vez aplica una corriente a los cables primarios de un transformador 1108 de aislamiento. Los cables secundarios del transformador aplican corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1111, 1112. El generador 1102 de formas de onda emite una forma de onda de tensión que controla la fuente 1106 de tensión controlada por tensión, que a su vez aplica corriente a la carga conductora 1140 a través de los electrodos 1114, 1115.

En las Figuras 11, 12, 13 y 14, un ordenador (por ejemplo, un microcontrolador) 1131 controla los generadores 1101, 1102 de formas de onda. El ordenador 1131 almacena y recupera datos del dispositivo 1135 de memoria. El ordenador 1131 interactúa con otro hardware a través de un canal 1132 de comunicación cableado o de fibra óptica (por ejemplo, una conexión USB) o a través de un módulo inalámbrico 1133. En algunos casos, una batería 1140 almacena energía y proporciona energía a otros componentes del dispositivo. En algunos casos, uno o más reguladores de tensión 1141 regulan la tensión suministrado al dispositivo.

Las Figuras 15A, 15B, 15C, 15D, 15E y 15F muestran ejemplos de electrodos posicionados sobre dianas de neuromodulación, en ejecuciones ilustrativas de esta invención. La Figura 15A muestra un conjunto de cuatro electrodos 1501 posicionados sobre el cuero cabelludo 1503 de una cabeza. La Figura 15B muestra un conjunto de cuatro electrodos 1511 posicionados cerca de un cerebro. La Figura 15C muestra una sonda neural 1521 insertada profundamente en un cerebro. La Figura 15D muestra la punta 1523 de la sonda 1521. La punta de la sonda incluye cuatro electrodos 1525, 1526, 1527, 1528. La Figura 15E muestra un conjunto de cuatro electrodos transcutáneos 1531 posicionados sobre el cuero cabelludo de una cabeza. La Figura 15F muestra un conjunto de cuatro electrodos 1543 posicionados sobre un nervio 1541.

En muchas realizaciones de esta invención, los campos eléctricos generados por el primer y segundo canales de corriente, y cualquier forma de onda de AM creada por la interferencia de estos campos eléctricos, son periódicos. De forma alternativa, uno o más de estos campos es aperiódico y la forma de onda de A<m>creada por su interferencia es aperiódica.

En realizaciones ilustrativas, esta invención puede utilizarse de forma ventajosa con electrodos de estimulación implantables, tales como los electrodos 1525, 1526, 1527, 1528 mostrados en las Figuras 15D y 15E. En algunas realizaciones de esta invención: (a) los electrodos implantables se implantan en un cerebro y crean una región de alta amplitud que está conectada al recorrido y consiste únicamente en puntos espaciales en el cerebro en los que se produce la mayor amplitud de envolvente; y (b) la distancia mínima entre la región de gran amplitud y los electrodos en el primer y segundo par de electrodos es al menos 0,9 veces la distancia mínima entre el primer y segundo par de electrodos.

Ordenadores

En ejecuciones ilustrativas de esta invención, uno o más ordenadores electrónicos (por ejemplo, 1131) están programados y especialmente adaptados: (1) para controlar el funcionamiento o la interfaz con los componentes de hardware de un accionamiento de corriente o de tensión, incluidos los generadores de forma de onda; (2) para realizar cualquier otro cálculo, computación, programa, algoritmo, función informática o tarea informática descrita o implícita anteriormente; (3) para recibir señales indicativas de una entrada humana; (4) para emitir señales para controlar transductores para emitir información en formato perceptible por humanos; y (5) para procesar datos, realizar cálculos, ejecutar cualquier algoritmo o software y controlar la lectura o escritura de datos hacia y desde dispositivos de memoria. El uno o más ordenadores pueden estar en cualquier posición o posiciones dentro o fuera del dispositivo. Por ejemplo, en algunos casos (a) al menos un ordenador está alojado en o junto con otros componentes del dispositivo, y (b) al menos un ordenador está alejado de otros componentes del dispositivo. El uno o más ordenadores están conectados entre sí o a otros componentes en el dispositivo: (a) de forma inalámbrica, (b) mediante conexión por cable, (c) mediante enlace de fibra óptica, o (d) mediante una combinación de enlaces por cable, inalámbricos o de fibra óptica.

En ejecuciones ilustrativas, uno o más ordenadores están programados para realizar todos y cada uno de los cálculos, computaciones, programas, algoritmos, funciones informáticas y tareas informáticas descritas o implícitas anteriormente. Por ejemplo, en algunos casos: (a) un medio accesible por máquina tiene instrucciones codificadas en el mismo que especifican las etapas en un programa de software; y (b) el ordenador accede a las instrucciones codificadas en el medio accesible por máquina, para determinar las etapas a ejecutar en el programa. En ejecuciones ilustrativas, el medio accesible por máquina comprende un medio no transitorio tangible. En algunos casos, el medio accesible por máquina comprende (a) una unidad de memoria o (b) un dispositivo de almacenamiento de memoria auxiliar. Por ejemplo, en algunos casos, una unidad de control en un ordenador obtiene las instrucciones de la memoria.

En ejecuciones ilustrativas, uno o más ordenadores ejecutan programas según instrucciones codificadas en uno o más medios tangibles, no transitorios y legibles por ordenador. Por ejemplo, en algunos casos, estas instrucciones comprenden instrucciones para que un ordenador realice cualquier cálculo, computación, programa, algoritmo, función informática o tarea informática descrita o implícita anteriormente. Por ejemplo, en algunos casos, las instrucciones codificadas en un medio tangible, no transitorio y accesible por ordenador comprenden instrucciones para que un ordenador: (1) controle el funcionamiento o la interfaz con los componentes de hardware de un accionamiento de corriente o de tensión, incluidos los generadores de forma de onda; (2) realice cualquier otro cálculo, computación, programa, algoritmo, función informática o tarea informática descrita o implícita anteriormente; (3) reciba señales indicativas de una entrada humana; (4) emita señales para controlar transductores para emitir información en formato perceptible por humanos; y (5) procese datos, realice cálculos, ejecute cualquier algoritmo o software y controle la lectura o escritura de datos hacia y desde dispositivos de memoria.

Definiciones

Los términos “ un” y “ una” , al modificar un sustantivo, no implican que solo exista uno de los sustantivos.

Decir que una red eléctrica es “ antifase” significa que la red incluye un primer electrodo y un segundo electrodo y está configurada para crear simultáneamente una primera forma de onda eléctrica en el primer electrodo y una segunda forma de onda eléctrica en el segundo electrodo, teniendo la primera forma de onda una primera fase y teniendo la segunda forma de onda una segunda fase, de modo que la diferencia entre la primera y segunda fase es sustancialmente igual a 180 grados.

El término “ comprender” (y variaciones gramaticales del mismo) se interpretará como si estuviera seguido de “ sin limitación” . Si A comprende B, entonces A incluye B y puede incluir otras cosas.

El término “ ordenador” incluye cualquier dispositivo computacional que realice operaciones lógicas y aritméticas. Por ejemplo, en algunos casos, un “ ordenador” comprende un dispositivo informático electrónico, tal como un circuito integrado, un microprocesador, un dispositivo informático móvil, un ordenador portátil, una tableta, un ordenador personal o un ordenador central. En algunos casos, un “ ordenador” comprende: (a) una unidad de procesamiento central, (b) una ALU (unidad de lógica aritmética), (c) una unidad de memoria y (d) una unidad de control que controla las acciones de otros componentes del ordenador para que las etapas codificadas de un programa se ejecuten en una secuencia. En algunos casos, un “ ordenador” también incluye unidades periféricas que incluyen un dispositivo de almacenamiento de memoria auxiliar (por ejemplo, una unidad de disco o memoria flash), o incluye circuitos de procesamiento de señales. Sin embargo, un ser humano no es un “ ordenador” , tal como se utiliza ese término en la presente memoria.

“Término definido” significa un término o frase que se establece entre comillas en esta sección de Definiciones. Para que un evento ocurra “ durante” un periodo de tiempo, no es necesario que el evento ocurra a lo largo de todo el periodo de tiempo. Por ejemplo, un evento que ocurre solo durante una parte de un periodo de tiempo determinado ocurre “ durante” el periodo de tiempo determinado.

El término “ p. ej.” significa por ejemplo.

La “ amplitud de envolvente” de una forma de onda de amplitud modulada es igual a la amplitud máxima de una señal, cuya señal es la parte superior de la envolvente de la forma de onda de amplitud modulada.

El hecho de que se dé un “ ejemplo” o múltiples ejemplos de algo no implica que sean las únicas instancias de esa cosa. Un ejemplo (o un grupo de ejemplos) es simplemente una ilustración no exhaustiva y no limitativa.

A menos que el contexto indique claramente lo contrario: (1) una frase que incluye “ una primera” cosa y “ una segunda” cosa no implica un orden de las dos cosas (o que solo hay dos de las cosas); y (2) tal frase es simplemente una forma de identificar las dos cosas, respectivamente, para que cada una pueda ser referida más adelante con especificidad (por ejemplo, refiriéndose a “ la primera” cosa y “ la segunda” cosa más adelante). Por ejemplo, a menos que el contexto indique claramente lo contrario, si una ecuación tiene un primer término y un segundo término, entonces la ecuación puede (o no) tener más de dos términos, y el primer término puede aparecer antes o después del segundo término en la ecuación. Una frase que incluya una “tercera” cosa, una “ cuarta” cosa, etc., se interpretará de la misma forma.

“ Por ejemplo” significa por ejemplo.

“ Frecuencia” significa frecuencia fundamental, a menos que el contexto indique explícitamente lo contrario.

Como se utiliza en la presente memoria, decir que una cosa (como un objeto, evento o hecho) es “ dada” no conlleva si la cosa es asumida, conocida o existente. Como se utiliza en la presente memoria, “ dado” simplemente identifica una cosa (como un objeto, evento o hecho), de modo que pueda hacerse referencia a la cosa más adelante con especificidad.

“Tierra” significa tierra eléctrica en un circuito eléctrico.

“ En la presente memoria” significa en este documento, incluido el texto, la memoria descriptiva, las reivindicaciones, el resumen y los dibujos.

Como se utiliza en la presente memoria: (1) “ ejecución” significa una ejecución de esta invención; (2) “ realización” significa una realización de esta invención; (3) “ caso” significa una ejecución de esta invención; y (4) “ escenario de uso” significa un escenario de uso de esta invención.

El término “ incluir” (y variaciones gramaticales del mismo) se interpretará como si estuviera seguido de “ sin limitación” . “ Segmento de línea” significa un segmento de línea recta.

“ Carga” significa una carga eléctrica en un circuito eléctrico.

Un “ terminal de salida” de una fuente de corriente significa un terminal desde el cual, o al cual, fluye la corriente creada por la fuente de corriente.

“ Ortográfica” se refiere a una proyección en la que cada línea de proyección es perpendicular a un plano sobre el que se realiza la proyección.

“ Nodo” significa un nodo eléctrico en un circuito eléctrico.

Decir que X está “ fuera de” Y y Z significa que X es un elemento de un conjunto que consiste en Y y Z.

El término “ o” es inclusivo, no excluyente. Por ejemplo, A o B es verdadero si A es verdadero, o B es verdadero, o ambos A o B son verdaderos. Además, por ejemplo, un cálculo de A o B significa un cálculo de A, o un cálculo de B, o un cálculo de A y B.

Como se utiliza en la presente memoria, “ parámetro” significa una variable. Por ejemplo: (a) si y=f(x), entonces tanto x como y son parámetros; y (b) si z =f(x(t), y(t)), entonces t, x, y y z son parámetros. Un parámetro puede representar una cantidad física, como presión, temperatura o tiempo de retardo.

Un paréntesis es simplemente para hacer que el texto sea más fácil de leer, indicando un grupo de palabras. Un paréntesis no significa que el material entre paréntesis sea opcional o pueda ignorarse.

El término “ conectado por recorrido” significa conectado por recorrido, en el sentido topológico del término.

Como se utiliza en la presente memoria, el término “ conjunto” no incluye un grupo sin elementos. Mencionar un primer conjunto y un segundo conjunto no crea, en sí mismo, ninguna implicación con respecto a si el primer o segundo conjunto se superponen o no (es decir, intersecan). Un conjunto tiene uno o más elementos. Como se utiliza en la presente memoria, la frase “ conjunto de” , donde el espacio en blanco se completa con cualquier sustantivo plural, significa un “ conjunto de uno o m ás____ ” . Por ejemplo, un conjunto de lápices significa un conjunto de uno o más lápices.

Decir que un primer par de electrodos y un segundo par de electrodos están posicionados “ uno al lado del otro” significa que, para un primer segmento de línea que une los electrodos del primer par y un segundo segmento de línea que une los electrodos del segundo par, existe un plano geométrico tal que (i) el primer segmento de línea está posicionado enteramente en un lado del plano; (ii) el segundo segmento de línea está posicionado completamente en el otro lado del plano; y (ii) ni el primer segmento de línea ni el segundo segmento de línea intersecan el plano.

“Algunos” significa uno o más.

“ Estimular” significa aplicar un estímulo o estímulos. Las palabras “ estimular” y “ estímulo” no implican si la persona o cosa que está siendo estimulada responde o no. Por ejemplo, en algunos casos, un “ estímulo” puede evocar actividad, suprimir actividad o no evocar respuesta.

Como se utiliza en la presente memoria, un “ subconjunto” de un conjunto consiste en menos de todos los elementos del conjunto.

“ Sustancialmente” significa al menos diez por ciento. Por ejemplo: (a) 112 es sustancialmente mayor que 100; y (b) 108 no es sustancialmente mayor que 100.

Decir que un primer campo eléctrico y un segundo campo eléctrico están “ sustancialmente aislados entre sí” , en un contexto en el que el primer campo eléctrico es creado por un primer par de electrodos, el segundo campo eléctrico es creado por un segundo par de electrodos, y el primer y segundo pares de electrodos están conectados eléctricamente a una carga conductora común, significa que una primera relación y una segunda relación son cada una menor o igual a 0,07, donde: (a) el primer par de electrodos comprende un primer electrodo y un segundo electrodo; (b) la primera relación es una relación entre la magnitud del componente de frecuencia de mayor magnitud de una segunda tensión y la magnitud del componente de frecuencia de mayor magnitud de una primera tensión; (c) el segundo par de electrodos comprende un tercer electrodo y un cuarto electrodo; (d) la segunda relación es una relación entre la magnitud del componente de frecuencia de mayor magnitud de una cuarta tensión y la magnitud del componente de frecuencia de mayor magnitud de una tercera tensión; (e) la primera tensión es la tensión a través de la carga conductora desde el primer electrodo hasta el segundo electrodo que es atribuible al primer campo eléctrico; (f) la segunda tensión es tensión a través de la carga conductora desde el primer electrodo al segundo electrodo que es atribuible al segundo campo eléctrico; (g) la tercera tensión es la tensión a través de la carga conductora desde el tercer electrodo hasta el cuarto electrodo que es atribuible al segundo campo eléctrico; y (h) la cuarta tensión es la tensión a través de la carga conductora desde el tercer electrodo hasta el cuarto electrodo que es atribuible al segundo campo eléctrico.

El término “ tal como” significa, por ejemplo.

Decir que un primer campo eléctrico y un segundo campo eléctrico son “ temporalmente asimétricos” significa que: (a) el primer campo eléctrico es una forma de onda periódica que tiene un primer tiempo de subida y un primer tiempo de caída; (b) el segundo campo eléctrico es una forma de onda periódica que tiene un segundo tiempo de subida y un segundo tiempo de caída; y (c) ya sea: (i) el primer tiempo de subida es más largo que el primer tiempo de caída y el segundo tiempo de subida es más corto que el segundo tiempo de caída, o (ii) el primer tiempo de subida es más corto que el primer tiempo de caída y el segundo tiempo de subida es más largo que el segundo tiempo de caída.

El término “ forma de onda” no lleva implícito si la forma de onda es o no periódica. Una forma de onda puede ser periódica o aperiódica.

Excepto en la medida en que el contexto claramente requiera lo contrario, si se describen etapas de un método en la presente memoria, el método incluye variaciones en las que: (1) las etapas en el método ocurren en cualquier orden o secuencia, incluido cualquier orden o secuencia diferente a la descrita; (2) cualquier etapa o etapas en el método se produce más de una vez; (3) diferentes etapas, fuera de las etapas en el método, ocurren un número diferente de veces durante el método, (4) cualquier combinación de etapas en el método se realiza en paralelo o en serie; (5) cualquier etapa o etapas en el método se realizan de forma iterativa; (6) una etapa dada en el método se aplica a la misma cosa cada vez que ocurre la etapa dada o se aplica a cosas diferentes cada vez que ocurre la etapa dada; o (7) el método incluye otras etapas, además de las etapas descritas.

Esta sección de definiciones, en todos los casos, controla y anula cualquier otra definición de los términos definidos. Por ejemplo, las definiciones de T érminos definidos establecidas en esta sección de Definiciones anulan el uso común o cualquier diccionario externo. Si un término determinado se define explícita o implícitamente en este documento, entonces esa definición deberá controlar, y debe anular cualquier definición del término dado que surja de cualquier fuente (por ejemplo, un diccionario o uso común) que sea externa a este documento. Si este documento proporciona una aclaración con respecto al significado de un término en particular, esa aclaración, en la medida aplicable, anulará cualquier definición del término dado que surja de cualquier fuente (por ejemplo, un diccionario o uso común) que sea externa a este documento. En la medida en que cualquier término o frase se defina o aclare en la presente memoria, dicha definición o aclaración se aplica a cualquier variación gramatical de dicho término o frase, teniendo en cuenta la diferencia en forma gramatical. Por ejemplo, las variaciones gramaticales incluyen sustantivo, verbo, participio, adjetivo y formas posesivas, y diferentes declinaciones y diferentes tiempos. En cada caso descrito en este párrafo, el solicitante o solicitantes actúan como su propio lexicógrafo.

Variaciones

Esta invención puede ejecutarse de muchas formas distintas. Estos son algunos ejemplos no limitativos:

En un aspecto, un método que comprende: (a) una primera red eléctrica que crea un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica que crea un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, de modo que (i) el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada y (ii) la mayor amplitud de envolvente de la forma de onda de amplitud modulada ocurre en un cerebro; donde, durante las etapas (a) y (b) anteriores, el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente al cerebro. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están posicionados uno al lado del otro. En algunos casos: (a) la forma de onda modulada en amplitud tiene una amplitud de envolvente; y (b) el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están posicionados de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce solo en una región del cerebro, cuya región está conectada por recorridos y consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual a la mayor magnitud. En algunos casos, la región coincide espacialmente con el tejido cortical del cerebro. En algunos casos, la región coincide espacialmente con el tejido subcortical del cerebro. En algunos casos: (a) la forma de onda modulada en amplitud tiene una amplitud de envolvente; (b) la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce en una posición espacial en el cerebro; (c) existe un volumen, cuyo volumen consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual al menos al 50 % de la mayor magnitud; y (d) este volumen coincide con el tejido cortical y subcortical del cerebro. En algunos casos: (a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (b) el primer generador de forma de onda controla el primer conjunto de fuentes de corriente, (c) el primer conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del primer par de electrodos; (d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (e) el segundo generador de forma de onda controla el segundo conjunto de fuentes de corriente, y (f) el segundo conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del segundo par de electrodos. En algunos casos, al menos una de la primera y segunda red eléctrica es antifase. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. En algunos casos: (a) el primer y segundo par de electrodos se implantan dentro del cerebro; y (b) la distancia mínima entre la región y los electrodos en el primer y segundo par de electrodos es al menos 0,9 veces la distancia mínima entre el primer y segundo par de electrodos. En algunos casos:(a) una resistencia está conectada a tierra; y (c) un electrodo, del primer y segundo par de electrodos, comparte un nodo común. En algunos casos: el método incluye un electrodo adicional que se configura para conectarse eléctricamente tanto a la carga como a tierra, mientras que el primer y segundo par de electrodos se conectan eléctricamente a la carga. En algunos casos: (a) una red eléctrica dada, de la primera y segunda red, incluye un transformador; (b) un cable secundario del transformador está conectado eléctricamente a un electrodo en el primer par de electrodos; (c) otro cable secundario del transformador está conectado eléctricamente a otro electrodo en el primer par de electrodos; (d) el primer conjunto de fuentes de corriente incluye una fuente de corriente dada; (e) un cable primario del transformador está conectado a un terminal de salida de la fuente de corriente dada; y (f) otro cable primario del transformador está conectado a otro terminal de salida de la fuente de corriente dada. En algunos casos, la forma de onda de amplitud modulada arrastra neuronas en una parte del cerebro. En algunos casos:(a) la forma de onda de amplitud modulada incluye una secuencia de picos; y (b) la forma de onda modulada en amplitud estimula las neuronas en al menos una parte del cerebro de modo que las neuronas experimentan una secuencia de potenciales de acción que está bloqueada en el tiempo a la secuencia de picos. En algunos casos: (a) la forma de onda de amplitud modulada tiene una envolvente que tiene una parte superior y una parte inferior; y (b) la diferencia entre la tensión en la parte superior y la tensión en la parte inferior no es igual a cero durante al menos parte de la forma de onda de amplitud modulada. En algunos casos: (a) un campo eléctrico dado, del primer y segundo campo eléctrico, es periódico; y (b) la integral de la tensión del campo eléctrico dado, durante todo un período del campo eléctrico, es igual a cero en relación con la tierra. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico son temporalmente asimétricos. En algunos casos, una fuente de corriente dada, del primer y segundo conjunto de fuentes de corriente, tiene una resistencia interna superior a un megaohmio en el intervalo de tensión de conformidad de la fuente de corriente dada. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico son aperiódicos. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico están sustancialmente aislados entre sí a pesar de que (i) el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente al cerebro y (ii) cada uno de los campos se extiende a través de todo el cerebro. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

En otro aspecto, la presente invención es un aparato que comprende: (a) una primera red eléctrica para crear un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica para crear un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, de modo que (i) cuando el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente a un cerebro, el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada, y (ii) la mayor amplitud de envolvente de la forma de onda de amplitud modulada se produce en el cerebro. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están configurados para estar posicionados uno al lado del otro. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están configurados para estar posicionados de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce solo en una región del cerebro, cuya región está conectada por recorridos y consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual a la mayor magnitud. En algunos casos, la región coincide espacialmente con el tejido cortical del cerebro. En algunos casos, la región coincide espacialmente con el tejido subcortical del cerebro. En algunos casos: (a) la forma de onda modulada en amplitud tiene una amplitud de envolvente; (b) la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce en una posición espacial en el cerebro; (c) existe un volumen, cuyo volumen consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual al menos al 50 % de la mayor magnitud; y (d) este volumen coincide con el tejido cortical y subcortical del cerebro. En algunos casos: (a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (b) el primer generador de forma de onda está configurado para controlar el primer conjunto de fuentes de corriente, (c) el primer conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el primer par de electrodos crea el primer campo eléctrico, (d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (e) el segundo generador de forma de onda está configurado para controlar el segundo conjunto de fuentes de corriente, y (f) el segundo conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el segundo par de electrodos crea el segundo campo eléctrico. En algunos casos, al menos una de la primera y segunda red eléctrica es antifase. 30. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. En algunos casos, el primer y segundo par de electrodos están configurados para implantarse dentro del cerebro, de modo que, en un momento en que el primer y segundo par de electrodos se implantan dentro del cerebro, la distancia mínima entre la región y los electrodos en el primer y segundo par de electrodos es al menos 0,9 veces la distancia mínima entre el primer y segundo par de electrodos. En algunos casos: (a) una resistencia está conectada a tierra; y (b) un electrodo, del primer y segundo par de electrodos, comparte un nodo común. En algunos casos, el aparato incluye un electrodo adicional que está configurado para conectarse eléctricamente tanto a la carga como a tierra, mientras que el primer y segundo par de electrodos se conectan eléctricamente a la carga. En algunos casos: (a) una red eléctrica dada, de la primera y segunda red, incluye un transformador; (b) un cable secundario del transformador está conectado eléctricamente a un electrodo en el primer par de electrodos; (c) otro cable secundario del transformador está conectado eléctricamente a otro electrodo en el primer par de electrodos; (d) el primer conjunto de fuentes de corriente incluye una fuente de corriente dada; (e) un cable primario del transformador está conectado a un terminal de salida de la fuente de corriente dada; y (f) otro cable primario del transformador está conectado a otro terminal de salida de la fuente de corriente dada. En algunos casos, la forma de onda de amplitud modulada afecta a neuronas en una parte del cerebro. En algunos casos:(a) la forma de onda de amplitud modulada incluye una secuencia de picos; y (b) la forma de onda modulada en amplitud estimula las neuronas en al menos una parte del cerebro de modo que las neuronas experimentan una secuencia de potenciales de acción que está bloqueada en el tiempo a la secuencia de picos. En algunos casos: (a) la forma de onda de amplitud modulada tiene una envolvente que tiene una parte superior y una parte inferior; y (b) la diferencia entre la tensión en la parte superior y la tensión en la parte inferior no es igual a cero durante al menos parte de la forma de onda de amplitud modulada. En algunos casos: (a) un campo eléctrico dado, del primer y segundo campo eléctrico, es periódico; y (b) la integral de la tensión del campo eléctrico dado, durante todo un período del campo eléctrico, es igual a cero en relación con la tierra. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico son temporalmente asimétricos. En algunos casos, una fuente de corriente dada, del primer y segundo conjunto de fuentes de corriente, tiene una resistencia interna superior a un megaohmio en el intervalo de tensión de conformidad de la fuente de corriente dada. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico son aperiódicos. En algunos casos, cuando el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente al cerebro, el primer y segundo campo eléctrico están sustancialmente aislados entre sí a pesar de que cada uno de los campos se extiende a través de todo el cerebro. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

En otro aspecto, un método que comprende: (a) una primera red eléctrica que crea un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica que crea un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente a una carga conductora común; donde (i) al menos una de las redes eléctricas es antifase, (ii) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (iii) el primer generador de forma de onda controla el primer conjunto de fuentes de corriente, (iv) el primer conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del primer par de electrodos; (v) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (vi) el segundo generador de forma de onda controla el segundo conjunto de fuentes de corriente y (vii) el segundo conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del segundo par de electrodos. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente;(b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. En algunos casos: (a) el segundo conjunto de fuentes de corriente comprende una tercera fuente de corriente y una cuarta fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la tercera fuente de corriente está conectado eléctricamente al segundo generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la tercera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la cuarta fuente de corriente está conectado eléctricamente al segundo generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la cuarta fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. En algunos casos:(a) una resistencia está conectada a tierra; y (b) un electrodo, del primer y segundo par de electrodos, comparte un nodo común. En algunos casos, el primer y segundo conjunto de fuentes de corriente comprenden fuentes de corriente controladas por tensión. En algunos casos, una fuente de corriente dada, del primer y segundo conjunto de fuentes de corriente, tiene una resistencia interna superior a un megaohmio en el intervalo de tensión de conformidad de la fuente de corriente dada. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico son aperiódicos. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico están sustancialmente aislados entre sí a pesar de que (i) los pares eléctricos primero y segundo están conectados eléctricamente a la carga conductora, y (ii) cada uno de los campos se extiende a través de toda la carga conductora. En algunos casos, la carga conductora común incluye un cerebro. En algunos casos: (a) las neuronas en una primera región del cerebro se ven afectadas por el primer campo eléctrico y no por el segundo campo eléctrico; y (b) las neuronas en la segunda región del cerebro se ven afectadas por el segundo campo eléctrico y no por el primer campo eléctrico. En algunos casos:(a) el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada en el cerebro; y (b) al menos algunas neuronas en el cerebro se ven afectadas por la forma de onda de amplitud modulada. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

En otro aspecto, no forma parte de la invención reivindicada un aparato que comprende: (a) una primera red eléctrica para crear un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica para crear un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, estando configurados el primer y segundo pares de electrodos para conectarse eléctricamente a una carga conductora común; donde (i) al menos una de las redes eléctricas es antifase, (ii) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (iii) el primer generador de forma de onda está configurado para controlar el primer conjunto de fuentes de corriente, (iv) el primer conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una corriente eléctrica que fluye a través del primer par de electrodos, (v) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (vi) el segundo generador de forma de onda está configurado para controlar el segundo conjunto de fuentes de corriente, y (vii) el segundo conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una corriente eléctrica que fluye a través del segundo par de electrodos. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. En algunos casos: (a) el segundo conjunto de fuentes de corriente comprende una tercera fuente de corriente y una cuarta fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la tercera fuente de corriente está conectado eléctricamente al segundo generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la tercera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la cuarta fuente de corriente está conectado eléctricamente al segundo generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la cuarta fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. En algunos casos:(a) una resistencia está conectada a tierra; y (b) un electrodo, del primer y segundo par de electrodos, comparte un nodo común. En algunos casos, el primer y segundo conjunto de fuentes de corriente comprenden fuentes de corriente controladas por tensión. En algunos casos, una fuente de corriente dada, del primer y segundo conjunto de fuentes de corriente, tiene una resistencia interna superior a un megaohmio en el intervalo de tensión de conformidad de la fuente de corriente dada. En algunos casos, el primer y segundo campo eléctrico son aperiódicos. En algunos casos, cuando el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente a la carga conductora, el primer y segundo campo eléctrico están sustancialmente aislados entre sí a pesar de que cada uno de los campos se extiende a través de toda la carga conductora. En algunos casos, la carga conductora común incluye un cerebro. En algunos casos, cuando el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente al cerebro: (a) las neuronas en una primera región del cerebro se ven afectadas por el primer campo eléctrico y no por el segundo campo eléctrico; y (b) las neuronas en la segunda región del cerebro se ven afectadas por el segundo campo eléctrico y no por el primer campo eléctrico. En algunos casos, cuando el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente al cerebro: (a) el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada en el cerebro; y (b) al menos algunas neuronas en el cerebro se ven afectadas por la forma de onda de amplitud modulada. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

En otro aspecto, un método que comprende: (a) una primera red eléctrica que crea un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica que crea un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, de modo que (i) el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada y (ii) la mayor amplitud de envolvente de la forma de onda de amplitud modulada se produce en un corazón; donde, durante las etapas (a) y (b) de esta oración, el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente al corazón. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están posicionados uno al lado del otro. En algunos casos: (a) la forma de onda modulada en amplitud tiene una amplitud de envolvente; y (b) el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están posicionados de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce solo en una región del cerebro, cuya región está conectada por trayectorias y consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual a la mayor magnitud. En algunos casos: (a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (b) el primer generador de forma de onda controla el primer conjunto de fuentes de corriente, (c) el primer conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del primer par de electrodos; (d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (e) el segundo generador de forma de onda controla el segundo conjunto de fuentes de corriente, y (f) el segundo conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del segundo par de electrodos. En algunos casos, al menos una de la primera y segunda red eléctrica es antifase. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

En otro aspecto, no forma parte de la invención reivindicada un aparato que comprende: (a) una primera red eléctrica para crear un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica para crear un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, de modo que (i) cuando el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente a un cerebro, el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada, y (ii) la mayor amplitud de envolvente de la forma de onda de amplitud modulada se produce en el cerebro. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están configurados para estar posicionados uno al lado del otro. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están configurados para estar posicionados de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce solo en una región del cerebro, cuya región está conectada por recorridos y consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual a la mayor magnitud. En algunos casos:(a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (b) el primer generador de forma de onda está configurado para controlar el primer conjunto de fuentes de corriente, (c) el primer conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el primer par de electrodos crea el primer campo eléctrico, (d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (e) el segundo generador de forma de onda está configurado para controlar el segundo conjunto de fuentes de corriente, y (f) el segundo conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el segundo par de electrodos crea el segundo campo eléctrico. En algunos casos, al menos una de la primera y segunda red eléctrica es antifase. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

En otro aspecto, un método que comprende: (a) una primera red eléctrica que crea un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica que crea un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, de modo que (i) el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada y (ii) la mayor amplitud de envolvente de la forma de onda de amplitud modulada ocurre en un corazón; donde, durante las etapas (a) y (b) de esta reivindicación 1, el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente al nervio. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están posicionados uno al lado del otro. En algunos casos: (a) la forma de onda modulada en amplitud tiene una amplitud de envolvente; y (b) el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están posicionados de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce solo en una región del cerebro, cuya región está conectada por trayectorias y consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual a la mayor magnitud. En algunos casos: (a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (b) el primer generador de forma de onda controla el primer conjunto de fuentes de corriente, (c) el primer conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del primer par de electrodos; (d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (e) el segundo generador de forma de onda controla el segundo conjunto de fuentes de corriente, y (f) el segundo conjunto de fuentes de corriente crea una corriente eléctrica que fluye a través del segundo par de electrodos. En algunos casos, al menos una de la primera y segunda red eléctrica es antifase. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

En otro aspecto, no forma parte de la invención reivindicada un aparato que comprende: (a) una primera red eléctrica para crear un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos; y (b) una segunda red eléctrica para crear un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos, de modo que (i) cuando el primer y segundo par de electrodos están conectados eléctricamente a un cerebro, el primer y segundo campo eléctrico interfieren de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada, y (ii) la mayor amplitud de envolvente de la forma de onda de amplitud modulada se produce en el cerebro. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están configurados para estar posicionados uno al lado del otro. En algunos casos, el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos están configurados para estar posicionados de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de la envolvente se produce solo en una región del cerebro, cuya región está conectada por recorridos y consiste únicamente en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de la envolvente es igual a la mayor magnitud. En algunos casos: (a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un primer par de electrodos, (b) el primer generador de forma de onda está configurado para controlar el primer conjunto de fuentes de corriente, (c) el primer conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el primer par de electrodos crea el primer campo eléctrico, (d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y un segundo par de electrodos, (e) el segundo generador de forma de onda está configurado para controlar el segundo conjunto de fuentes de corriente, y (f) el segundo conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el segundo par de electrodos crea el segundo campo eléctrico. En algunos casos, al menos una de primera y segunda red eléctrica es antifase. En algunos casos: (a) el primer conjunto de fuentes de corriente comprende una primera fuente de corriente y una segunda fuente de corriente; (b) un terminal de entrada positivo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada negativo de la primera fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra; y (c) un terminal de entrada negativo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente al primer generador de forma de onda y un terminal de entrada positivo de la segunda fuente de corriente está conectado eléctricamente a tierra. Cada uno de los casos descritos anteriormente en este párrafo es un ejemplo del método descrito en la primera oración de este párrafo, y también es un ejemplo de una realización de esta invención que puede combinarse con otras realizaciones de esta invención.

La descripción anterior (que incluye, sin limitación, cualesquiera dibujos y figuras adjuntos) describe ejecuciones ilustrativas de la invención. Sin embargo, la invención puede implementarse de otras formas. Los métodos y aparatos que se describen anteriormente son meramente ejecuciones ilustrativas de los principios de la invención. Por lo tanto, otras disposiciones, métodos, modificaciones y sustituciones por un experto en la técnica también están dentro del ámbito de la presente invención. Los expertos en la técnica pueden realizar numerosas modificaciones sin apartarse del ámbito de la invención, como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato que comprende:

(a) una primera red eléctrica para crear un primer campo eléctrico entre electrodos en un primer par de electrodos (121, 122); y

(b) una segunda red eléctrica para crear un segundo campo eléctrico entre electrodos en un segundo par de electrodos (123, 124),

en donde el primer y segundo par de electrodos (121,122, 123, 124) están configurados para conectarse eléctricamente a un cerebro de modo que el primer y segundo campo eléctrico interfieran de forma constructiva y destructiva entre sí para crear una forma de onda de amplitud modulada, y de modo que la amplitud de envolvente de la forma de onda de amplitud modulada en una región de tejido de destino del cerebro supere un umbral, en donde el primer par de electrodos (121, 122) o el segundo par de electrodos (123, 124) están configurados para producir una región de máxima interferencia que no se superpone con una región de la mayor amplitud de envolvente.

2. El aparato de la reivindicación 1, en donde el primer par de electrodos (121, 122) y el segundo par de electrodos (123, 124) están configurados para estar posicionados de modo que, en un momento dado, la mayor magnitud de la amplitud de envolvente se produce en solo una región del cerebro, y dicha región está conectada por recorridos y consiste solo en aquellos puntos en los que la magnitud de la amplitud de envolvente es igual a la mayor magnitud.

3. El aparato de la reivindicación 1, en donde:

(a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y el primer par de electrodos (121, 122), (b) el primer generador de forma de onda está configurado para controlar el primer conjunto de fuentes de corriente,

(c) el primer conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el primer par de electrodos (121, 122) crea el primer campo eléctrico,

(d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de corriente dependientes y el segundo par de electrodos (123, 124), (e) el segundo generador de forma de onda está configurado para controlar el segundo conjunto de fuentes de corriente, y

(f) el segundo conjunto de fuentes de corriente está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el segundo par de electrodos (123, 124) crea el segundo campo eléctrico.

4. El aparato de la reivindicación 2, en donde el primer y el segundo par de electrodos (121, 122, 123, 124) están configurados para ser implantados dentro del cerebro, de modo que, en un momento en que el primer y segundo pares de electrodos (121, 122, 123, 124) se implantan dentro del cerebro, la distancia mínima entre la región y los electrodos en el primer y segundo par de electrodos es al menos 0,9 veces la distancia mínima entre el primer y segundo par de electrodos (121, 122, 123, 124).

5. El aparato de la reivindicación 1, en donde una diferencia de fase entre el primer par de electrodos o entre el segundo par de electrodos es de 180 grados.

6. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un transformador de aislamiento configurado para aislar corrientes entre el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos.

7. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un electrodo de referencia, de modo que cuando el electrodo de referencia se conecta al cerebro, toda corriente de desequilibrio se genera entre el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos a través del electrodo de referencia.

8. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un conjunto de resistencias, estando acoplada cada resistencia a un electrodo correspondiente del primer par de electrodos o del segundo par de electrodos, para eliminar toda corriente de desequilibrio generada entre el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos.

9. El aparato de la reivindicación 1, en donde:

(a) la primera red eléctrica comprende un primer generador de forma de onda, un primer conjunto de una o más fuentes de tensión dependientes y el primer par de electrodos (121, 122), (b) el primer generador de forma de onda está configurado para controlar el primer conjunto de fuentes de tensión,

(c) el primer conjunto de fuentes de voltaje está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el primer par de electrodos (121, 122) crea el primer campo eléctrico, (d) la segunda red eléctrica comprende un segundo generador de forma de onda, un segundo conjunto de una o más fuentes de tensión dependientes y el segundo par de electrodos (123, 124), (e)el segundo generador de forma de onda está configurado para controlar el segundo conjunto de fuentes de tensión, y

(f)el segundo conjunto de fuentes de tensión está configurado para crear una o más corrientes eléctricas de modo que el segundo par de electrodos (123, 124) crea el segundo campo eléctrico.

10. El aparato de la reivindicación 9, que comprende además un conjunto de resistencias, estando acoplada cada resistencia a un electrodo correspondiente del primer par de electrodos o del segundo par de electrodos, para eliminar toda corriente de desequilibrio generada entre el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos.

11. El aparato de la reivindicación 9, comprendiendo además la primera red eléctrica un transformador de aislamiento configurado para aislar corrientes entre el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos.

12. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer conjunto de electrodos y el segundo conjunto de electrodos están configurados para su posicionamiento transcutáneo.

13. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer conjunto de electrodos y el segundo conjunto de electrodos están configurados para su posicionamiento subdural.

14. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer conjunto de electrodos y el segundo conjunto de electrodos están configurados para su posicionamiento en el cerebro.