WO2020016785A1 - Electrodos de placas - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to electrodes, particularly with plate electrodes and optionally with plate electrodes that are concentric rings, are superimposed on each other or that one of the plates surrounds the other plate, for sending electrical impulses to tissues
  • the art discloses electrodes of electrical stimulation of tissues, such as those disclosed by the scientific article PMC3606894 Epilepsy Behav. 2013 Apr; 27 (1): 154-158 and by patents EP2493374 Bl and US6135953 A.
  • the scientific article PMC3606894 Epilepsy Behav. 2013 Apr; 27 (1): 154-158 teaches a three-pole concentric ring electrode as a non-invasive alternative to stimulate the brain, carrying electrical signals through the skull.
  • the article electrode It works with two concentric rings, which according to the tests, allows focusing the stimulation signal under the skull without altering brain activity, specifically in the formation of memory.
  • EP2493374 Bl teaches a concentric ring electrode, with construction parameters that obey specific ranges that relate the diameter of a central ring-shaped plate and concentric ring-shaped plates.
  • the electrode has a central node surrounded by at least two concentric rings to allow the stimulus signal to be focused on the tissues.
  • Electrodes taught in US6135953 A have conductive plates and are arranged in different ways, in particular, in one of the embodiments of the invention a first electrode with an interstitium in between is taught, where another second smaller electrode fits.
  • the first electrode is used as a dispersive plate, which functions as a return electrode of the electric currents that circulate through the body of a patient during an electrical surgery, this causes the electric current focused on the second electrode with the surface of Smaller contact, can be dispersed on the relatively larger surface of the dispersive plate, reducing the power per square centimeter.
  • the present disclosure relates to electrodes of electrical tissue stimulation.
  • electrodes comprising: a first conductive plate; a second conductive plate that surrounds the first conductive plate; where the first conductive plate and the second conductive plate are separated from each other.
  • a method for inducing an electrical current in a tissue comprises the following steps: A) locating the electrical tissue stimulation electrode, which includes: a first conductive plate ; and a second conductive plate that surrounds the first conductive plate; wherein the first conductive plate and the second conductive plate are separated from each other, in contact with the tissue; B) apply an activation signal to the first electrode conductive plate, to generate an electric field that induces a current in the tissue; and C) apply an electrical potential to the second electrode conductive plate, to obtain an electrical potential differential with respect to the first conductive plate; wherein the electrical potential of the second conductive plate forces the current induced by the first conductive plate to penetrate the surface of the tissue in contact with the conductive plates and prevents the induced current from flowing through the surface of said tissue.
  • a method for delivering an ionically charged substance is disclosed by means of the electrode taught herein, which comprises the following steps: prior to step A) of the above method, a substance is disposed on the tissue, and in step B) the electrode is located on the disposed substance, where the electric field of step B) has sufficient strength and duration to cause the tissue cell walls to become temporarily permeable, to allow the substance to pass through them without damage tissue cells.
  • FIG. 1 illustrates a mode of disclosure and a detailed sectional view of it.
  • FIG. 2 illustrates a diagram of an embodiment of the disclosure, with a substance in contact with the first conductive plate.
  • FIG. 3 illustrates a diagram of one embodiment of the disclosure, comprising a layer of electrical conductive material and a sponge layer
  • FIG. 4a teaches an electrode configuration in which both conductive plates are made of a combination of conductive material and sponge.
  • FIG. 4b teaches an electrode configuration in which the first conductive plate is made entirely of conductive material, while the second conductive plate is made of sponge.
  • FIG. 4c teaches an electrode configuration in which the two conductive plates are made entirely of sponge.
  • FIG. 4d teaches an electrode configuration in which the first conductive plate is made entirely of sponge, while the second conductive plate is made of conductive material.
  • FIG. 4e teaches an electrode configuration in which the first conductive plate is made entirely of conductive material, while the second conductive plate is formed by a conductive layer and a sponge layer.
  • FIG. 4f teaches an electrode configuration in which the first conductive plate is made of a combination of conductive material and sponge and the second conductive plate is made of conductive material.
  • FIG. 5 illustrates a diagram of an embodiment of the disclosure, with a sponge in the gap between the conductive plates.
  • FIG. 6A illustrates an example of an embodiment of the disclosure in which the first conductive plate comprises two conductive plates.
  • FIG. 6B illustrates an example of an embodiment of the disclosure in which the first conductive plate comprises three conductive plates.
  • FIG. 7A illustrates an example of an embodiment of the disclosure in which the first conductive plate and the second conductive plate are superimposed on each other in an isometric view.
  • FIG. 7B illustrates an example of an embodiment of the disclosure in which the first conductive plate and the second conductive plate are superimposed on each other in a frontal view perpendicular to the plane where the conductive plates are inscribed.
  • FIG. 7C illustrates an example of one embodiment of the disclosure in which the first conductive plate and the second conductive plate are superimposed on each other and separated by a dielectric, in a left side view.
  • FIG. 7D illustrates an example of an embodiment of the disclosure in which the first conductive plate and the second conductive plate are superimposed on each other and in contact, in a left side view.
  • FIG. 8 illustrates a flow chart of a method for inducing in an tissue, an electric current with an electrode of electrical tissue stimulation.
  • FIG. 9 illustrates a flow chart of a method for administering to a tissue, a substance with an electrical tissue stimulation electrode.
  • the present disclosure refers to electrodes and methods for electrically stimulating organic tissues, as well as methods for inducing electrical currents by means of electrodes in organic tissues and to methods for administering substances to organic tissues, by means of electrodes.
  • the organic tissue or tissue refers to biological tissues of living beings formed by one or more cells of a single class or by several types of cells, which form an organ or organism.
  • the tissue can be healthy tissue, such as epithelial tissue, connective tissue, muscle tissue, nerve tissue, among others.
  • the tissue can also be a tissue with a total or partial biochemical imbalance, said biochemical imbalance in turn can correspond to benign neoplastic tissue, malignant neoplastic tissue or any cell outside homeostasis.
  • the tissue may correspond to cells in vivo or prior to implantation of said cells in an in vivo environment.
  • the tissue may refer to cells in an ex vivo environment, for example cells in vitro.
  • the tissue can come from animals, which include, without limitation: mammals, bird species (including chickens, turkeys, geese and ducks, among others), fish, crustacean species (shrimp, lobsters, crayfish, among others) and reptiles (such as crocodiles and alligators, among others).
  • animals include, without limitation: mammals, bird species (including chickens, turkeys, geese and ducks, among others), fish, crustacean species (shrimp, lobsters, crayfish, among others) and reptiles (such as crocodiles and alligators, among others).
  • mammal refers to any species classified as a mammal, including humans, non-human primates, such as cynomolgus monkey, chimpanzees, baboons and gorillas; domestic and farm animals including equine species, bovine species, pig species, goat species, canine species, feline species, sheep species, rabbits, llamas; ungulates, such as cattle, sheep, pigs, horses, goats; canine, feline, murine, rabbit; and rodents such as guinea pigs, hamsters and rats; among others.
  • non-human primates such as cynomolgus monkey, chimpanzees, baboons and gorillas
  • domestic and farm animals including equine species, bovine species, pig species, goat species, canine species, feline species, sheep species, rabbits, llamas
  • ungulates such as cattle, sheep, pigs, horses, goats
  • the electrodes of the disclosure is illustrated, and a sectional view with a detail thereof, wherein the electrode comprises: a first conductive plate (1); and a second conductive plate (2) surrounding the first conductive plate (1); where the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) are separated from each other by an interstitium (3).
  • the interstitium (3) is occupied by a gas (3a), which is selected from the group consisting of air, industrial gases such as carbon dioxide acetylene (C2H2), carbon dioxide (CO2), carbon monoxide ( CO), chlorine (Cfi), hydrogen (H 2 ) hydrogen chloride (HC1), methane (CH4), nitrous oxide (N 2 0), propane (C33 ⁇ 4), sulfur dioxide (SO2) and air gases, such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), oxygen (O2).
  • the electrode has conductive plates (1) and (2) electrically isolated from each other, allowing the creation of an electrical potential barrier to force the entry of an induced current into the tissue; The electric potential barrier will be described later.
  • the conductive plates (1) and (2) are electrically connected to each other.
  • the electrode of this disclosure can be made of a combination of materials, in which one part of the electrode is composed of sponge and the other part is composed of solid conductive metals (la and 2a).
  • the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) are made of conductive materials that are selected, without being limited, from the group formed, among others, by zinc, magnesium, tin, aluminum, silver, platinum, copper , gold, aluminum, lead iron, mercury, nicrom, nickel, chromium, carbon, indium, gallium, graphite and combinations thereof.
  • the first conductive plate (1) can be an array of electrodes as shown in FIG: 6A and FIG. 6B.
  • the plates of the plate electrode can be circular and concentric shaped like those in FIG. 1 to FIG. 5, or interiors as shown in FIG. 6B and FIG. 6B, or be superimposed on each other like those taught by the figures from FIG. 7A to FIG. 7D.
  • the conductive plates (1) and (2) of the electrode are drying each other, that is to say they are cut from each other.
  • the conductive plates (1) and (2) that are secant of each other can also be electrically insulated despite being drying, in this way both conductive plates (1) and (2) at the time of being used to stimulate a tissue, they can be in contact with the tissue using a method with an independent activation signal for each conductive plate (1 and 2), improving the efficiency of tissue stimulation compared to the modality illustrated in FIG. FIG. 7A to FIG. 7D.
  • the conductive plates (1) and (2) can have different geometric shapes as will be described later.
  • the dimensions of the electrode can be between 0.001 cm and 1 meter, without being limited to this range, as it varies depending on the dimensions of the tissue to be stimulated.
  • the electrode dimensions are between 0.001 cm and 40 cm.
  • the conductive plates (1) and (2) when the conductive plates (1) and (2) are superimposed on each other, they can be electrically isolated from each other by means of a dielectric (9) as shown in FIG. 7B and FIG. 7C. Also, the conductive plates (1) and (2) can be electrically connected in the area where the conductive plates make contact.
  • FIG. 7B an embodiment of the electrode is illustrated in a front view perpendicular to the plane where the conductive plates (1) and (2) are inscribed.
  • the conductive plates (1) and (2) are circular and superimposed on each other but separated by a dielectric (9).
  • FIG. 7C the embodiment of the electrode illustrated in FIG. 7B.
  • FIG. 7C is illustrated in a left side view of a variation embodiment of the electrode illustrated in FIG. 7B in which the conductive plates (1) and (2) are in electrical contact with each other.
  • Fas different electrode shapes, dimensions and configurations allow to stimulate tissue efficiently without stimulating tissue regions that for practical reasons should not be stimulated, such as high sensitivity, or healthy tissue regions that do not need stimulation. Fas different forms of the electrode together with the method disclosed below allow to control the currents that are induced in the tissue.
  • the electrode comprises sponges, which may or may not be electrical conductors, where the first conductive plate (1) and / or the second conductive plate (2), are made of sponge.
  • the sponge to function as a driver a conductive liquid or gel (6) with which the sponge is moistened and allows electric conduction, for example, a liquid with a diluted electrolyte.
  • the electrode made of sponge is moistened with conductive liquids or gels (6), so that the liquid or gel with which the electrode is moistened contributes to establishing the electrical contact between the electrode and the tissue to be stimulated.
  • the sponge can also store a substance that is administered to a tissue, this procedure will be detailed later.
  • the first conductive plate (1) may be made of sponge, while the second conductive plate (2) is made of a conductive material.
  • the ring-shaped conductive plate (2) is made of sponge, such as natural or synthetic sponge. It is also possible that both the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) are made of sponge.
  • the electrode body comprises a layer of dielectric material (9), on which the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) are arranged, so that they remain fixed in position.
  • the layer of dielectric material (9) serves as a support on which the electrode is constructed, and is made of dielectrics selected, among others, from the group consisting of glass, ceramics, rubber, mica, wax, paper, dry wood, porcelain, baque lita, and combinations thereof.
  • Said coating of dielectric material (9) also prevents the conductive plate (1 and 2) from coating from rusting. Additionally, said coating of dielectric material (9) also allows electrically decoupling the electrode from the tissue to be stimulated. Electrically decoupling the electrode from the tissue to be stimulated is useful for protecting the tissue from electric shocks that could damage it.
  • electrically decoupling corresponds to disconnecting two electrical circuits.
  • the conductive plates (1) and (2) are covered by a protective material that prevents the conductive plates (1) and (2) from degrading or oxidizing upon contact with air or oxidizing gases .
  • the conductive plates (1) and (2) have a shape that is selected, among others, from the group consisting of two-dimensional shapes such as rectangles, circles, ovals, parallelograms, rhombuses, etc., or three-dimensional shapes such as spheres, cylinders, polyhedra , prisms, toroids of revolution, etc., or combinations thereof.
  • the conductive plates (1) and (2) can have the same or different shapes between them.
  • the conductive plates (1) and (2) of the electrode are electrically insulated concentric rings, and operates with the same methods mentioned, where around the second conductive plate (2), there is at least one additional conductive plate surrounding the second conductive plate (2), concentrically, that is, forming more than one ring around the first conductive plate (1).
  • the concentric rings are electrically connected to each other.
  • the first conductive plate (1) can be an electrode for commercial use, which is arranged in the center of a layer of insulating material (9) that is used as a base, while the second conductive plate (2) is arranged so that it surrounds the first conductive plate (1), without touching each other.
  • a dielectric material (9) is provided between the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2).
  • the dielectric material (9) allows a higher voltage to be reached between the conductive plates (1) and (2), so that tissue that is at a greater depth can be stimulated, such as the tissue of a kidney that is found at a certain depth under the skin tissue that covers the abdominal area of an animal.
  • FIG. 6A illustrates an example of one embodiment of the disclosure in which the first conductive plate (1) comprises two conductive plates (1A and 1B).
  • FIG. 6B illustrates an example of one embodiment of the disclosure in which the first conductive plate (1) comprises three conductive plates (1A, 1B and 1C).
  • a substance (6) is used, which is, for example, a gel or hydrogel for the contact of the first conductive plate (1) or the second conductive plate (2), or both, with the fabric, maintaining the electrical insulation between the two.
  • An electrical potential barrier can also be applied through the second conductive plate (2), and the electrical signals are induced with the first conductive plate
  • the electric potential barrier corresponds to a region of the tissue with an electric field intensity formed by the electric potential applied by the second conductive plate (2), which opposes the passage of electrically charged particles, in a direction that depends on the sign of the electric charge
  • a conductive gel or hydrogel (6) is used to make contact between the electrode and the tissue, this hydrogel reduces the resistance on the surface of the tissue.
  • the gap (3) can be left free for the air to serve as a dielectric (9) or to use a commercially available dielectric (9) to keep the plates separated from each other.
  • the gap (3) can be filled with dielectrics of the group consisting of paper and polyvinylchloride (PolyVinyl Chloride by its acronym in English PVC), amber, bakelite, pyrex glass 7740, nylon, silicone, polyethylene, polystyrene, porcelain, rubber, neoprene , tef ón, titanium oxide or combinations of these, among others.
  • FIG. 5 a diagram of an embodiment of the disclosure with a sponge (3b) in the gap (3) between the conductive plates (1) and
  • the sponge (3b) serves as a dielectric (9) between the conductive plates (1) and (2), optionally serves as a support for the same plates of the same electrode.
  • One of The advantages of the sponge (3b) is that it can be used to absorb a substance that is subsequently administered to a tissue using a method of the present disclosure.
  • the sponge (3b) is moistened with a liquid desiccant from which an adsorbed substance is extracted using electric fields commanded by an activation signal and an electrical potential supplied to the electrode of the disclosure, as will be described below, and the substance extracted from the liquid desiccant is then administered to the tissue.
  • the substance administered to the tissue serves to increase the electrical conduction towards the tissue.
  • the conductive plates (1) and (2) are made of sponge, which is moistened with a gel or a conductive liquid (6), which can be a saline solution.
  • the disclosed electrode can be operated with iontophoresis methods.
  • this paper presents a method of stimulation that makes use of the concentric electrodes with which an improved method of electrical tissue stimulation is achieved.
  • the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) can be connected to devices that generate an activation signal, such as a magnetic function generator as described in the application no. NC2017 / 000264, filed on November 17, 2017.
  • the first conductive plate (1) is connected, according to its application, to a device that is selected from the group consisting of a signal generator, a measuring device, a tissue stimulation device, electric massage devices, for example an analog-digital circuit of a data acquisition card or a controller, among others.
  • both the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) are electrically connected to a signal generating apparatus or directly to a computing unit, said plates can be isolated or electrically connected to each other , if the application requires it.
  • both the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) placed on the same layer of insulating material (9) separated by an air gap (3a), also have a sponge layer (lb) of the first conductive plate (1) and a sponge layer (2b) of the second conductive plate (2).
  • FIG. 4a to FIG. 4 f different configurations of conductive plates (1) and (2) and electrode sponges of the present disclosure are illustrated.
  • both conductive plates (1) and (2) are made of a combination of conductive material (la and 2a) and sponge (lb and 2b).
  • FIG. 4b an electrode configuration is taught in which the first conductive plate (1) is made entirely of conductive material (4b), while the second conductive plate (2) is made of sponge (2b).
  • FIG. 4c an electrode configuration is shown in which the two conductive plates (1) and (2) are made entirely of sponge (lb and 2b).
  • an electrode configuration is taught in which the first conductive plate (1) is made entirely of sponge (lb), while the second conductive plate (2) is made of conductive material (2a).
  • an electrode configuration is taught in which the first conductive plate (1) is made entirely of conductive material (la), while the second conductive plate (2) is formed by a conductive layer (2a) and a layer of sponge (2b).
  • the first conductive plate (1) is made of a combination of conductive material (la) and sponge (lb) and the second conductive plate (2) is made of conductive material (2a) .
  • the modalities illustrated in FIG. 6A, FIG. 6B, FIG. 7A, FIG. 7B, FIG. 7C, FIG. 7D they can also have the configurations of conductive plates (1) and (2) and sponges illustrated in the figures of FIG. 1 to FIG. 5.
  • the sponge (lb and 2b) is moistened with a conductive substance (6) that allows electric conduction through the sponge (lb and lb), and also reduces the electrical resistance on the tissue surface.
  • a conductive substance (6) that allows electric conduction through the sponge (lb and lb), and also reduces the electrical resistance on the tissue surface.
  • the conductive material (la and 2a) In addition to the conductive material (la and 2a).
  • the sponge (lb and 2b) can be moistened with an ionically charged substance to be administered by a technique, such as iontophoresis.
  • a technique such as iontophoresis. Due to the shape of the electrode described herein, its function is not limited to the acquisition or administration of electrical signals, for example, a method of administering medication to a tissue can be employed, by means of the iontophoresis technique.
  • a substance can be made to cross the tissue surface, by electrophoresis, electroosmosis processes, increasing the permeability of the tissue surface with an electric field or combination thereof.
  • the substance can be any medication.
  • the disclosed electrode together with the method of substance administration disclosed herein, are used to administer substances to a tissue
  • these substances can be strong electrolytes that when dissolved in water produce loose ions, creating a solution ionically charged which conducts electricity.
  • the substances dissolved in water are selected, among others, from the group consisting of salt, nitric acid, hydrochloric acid, sodium hydroxide, copper sulfate solution, sodium chloride, molten gold, molten aluminum and combinations thereof.
  • a signal is applied to the first conductive plate (1) in which it generates an electric field strength, in a range between 2V / cm and 5V / cm, and frequencies between 0.1 Hz and 50 MHz, preferably between 0.1 Hz and 500 kHz.
  • the electric field strength must exceed the ionic charge of the substance.
  • said sponges are replaced by a reservoir with a permeable membrane.
  • Said reservoir serves to house gels or solid desiccants that have previously adsorbed an ionically charged substance.
  • the method to administer a substance it is possible to extract or regenerate the liquid that has been adsorbed by the solid desiccant to be administered to the tissue using electric fields.
  • the activation signal used to activate the conductive plates (1) and (2) the release of the ionically charged substance from the desiccant is dosed into the tissue.
  • FIG. 8 a flow chart of a method for inducing an electrical current to a tissue is illustrated, with an electrical tissue stimulation electrode, where method (100) comprises the following steps: (101) A) locating the stimulation electrode electrical tissue that includes: a first conductive plate (1); and a second conductive plate (2) surrounding the first conductive plate (1); wherein the first conductive plate (1) and the second conductive plate (2) are separated from each other, on the tissue and with the conductive plates (1) and (2) in contact with the tissue; (102) B) apply an activation signal to the first conductive plate (1) of the electrode to generate an electric field that induces a current in the tissue; and (103) C) apply an electrical potential to the second conductive plate (2) of the electrode to obtain an electrical potential differential with respect to the first conductive plate, where the electrical potential of the second conductive plate (2) forces the current induced by the first conductive plate (1) to penetrate the surface of the tissue in contact with the conductive plates (1) and (2) and prevents the induced current from flowing through the surface of said tissue.
  • the way in which the electrode is constructed allows
  • step B) and in step C) applying an activation signal and applying an electrical potential corresponds to providing a voltage to a terminal Electric power supply of the conductive plate (1 and / or 2), this voltage can be fixed or variable in time.
  • each conductive plate (1 and 2) are not electrically connected or electrically isolated, several activation signals can be used for each conductive plate (1 and 2), which allows it to function as an electrical potential barrier .
  • the activation signals that are applied to the electrode in their conductive plates (1) and (2) may be outdated or have different frequencies.
  • an electrode like the one disclosed in which an activation signal with a frequency of 2000 Hz and a voltage of 20 V is applied to the first conductive plate (1), while in the second conductive plate (2) applies an electric potential with a frequency of 2020 Hz and a voltage of 24 V.
  • the electrical potential applied on the second conductive plate (2) is positive when the activation signal is positive, and negative when the activation signal is negative.
  • the activation signal is selected from the group consisting of alternating current signal or direct current signal, pulsed signal, pulse train altered or not altered, square signal with useful cycle variation, signal triangular wave, sawtooth wave signal, amplitude modulated signal (AM by Amplitude Modulation), frequency modulated signal (FM by Frequency Modulation), phase modulated signal (PM by acronym for Phase Modulation), pulse position modulated (PPM) or combinations of these.
  • the electrode and the method to induce an electric comment with an electrode of electrical stimulation of tissues in a tissue allow to administer a medication below the surface of a tissue.
  • a current flow up to a maximum of 1 mA (milliampere) / cm 2 (square centimeter) is used.
  • the administration of current does not exceed a duration of 3 minutes, because it can cause burns and local irritation.
  • a point for the application of medications does not exceed the current density of 0.5 mA / cm 2 , commonly working up to 0.4 mA / cm 2 .
  • the signal applied to treat excessive sweating lasts between 20 to 40 minutes, daily and reduces the frequency of use (once a week) and normally takes 8 to 12 times until the reduction in sweating expected is achieved.
  • the specific current for this type of treatment varies between 15 mA and 20 mA of direct current.
  • the substance used is an ionically charged substance, its charge is positive or negative.
  • the activation signal used to administer said substance is of the same electrical nature, that is, for an ionically negative substance an activation signal with a negative net charge is used and if the substance is ionically positive, then the signal is positive net charge.
  • a method is configured to deliver an ionically charged substance with the electrical stimulation electrode, which comprises the following steps: before step A), a substance is disposed on the tissue and in step B) the electrode is located on the disposed substance, where the electric field of step B) has sufficient strength and duration to cause the tissue cell walls become temporarily permeable to allow the substance to pass through them without damaging tissue cells.
  • the device is located on the surface of the tissue to apply a substance (6), which may be or not ionically charged, with the first conductive plate (1) a positive or negative electric field is generated, contrary to the charge of the substance (6), an electrical potential barrier is generated on the tissue with the second conductive plate (2) charging it with an electrical signal of inverse polarity to the signal on the first conductive plate (1).
  • a substance (6) which may be or not ionically charged
  • the activation signal applied in step B) has a frequency between 0.1 Hz and 50 MHz and a voltage variation between IV and 24 V.
  • the activation signal applied in step B) has a frequency between 0.1 Hz and 500 kHz and a voltage variation between 1 V and 24 V.
  • the electrode works at a voltage greater than 24 V according to the application in which it is used, this to maintain an electric field that manages to stimulate the interior of the tissue without damaging it.
  • the electric field of step B) has an intensity between 2V / cm and 5V / cm. In these ranges of electric field strength it is possible to stimulate the tissue with the electrode in contact with the tissue, without damaging it.
  • the electrode in this configuration is an electrode coated with a dielectric material.
  • the substance is injected into the tissue.
  • more than one electrode is located on different parts of a body.
  • a flow chart of a method for administering a substance with an electrical tissue stimulation electrode in a tissue comprises the following steps: (121) a) arranging the substance on the tissue; (122) b) locate the electrical tissue stimulation electrode that includes: a first conductive plate; and a second conductive plate that surrounds the first conductive plate; and where the first conductive plate and the second conductive plate are separated from each other, on the surface of the tissue with the conductive plates in contact with the tissue; (123) c) apply an activation signal to the first electrode conductive plate to generate an electric field that induces a current in the tissue; and (124) d) apply an electrical potential to the second electrode conductive plate to obtain an electrical potential differential with respect to the first conductive plate; where the electric field of the passage (123) c) has sufficient strength and duration to cause the cell walls of the tissue to become temporarily permeable to allow the substance to enter them without damaging the tissue cells.
  • the activation signal applied in step (123) c) has a frequency between 0.1 Hz and 50 MHz and a voltage variation between IV and 24 V.
  • the activation signal applied in step (123) c) has a frequency between 0.1 Hz and 500 kHz and a voltage variation between 1 V and 24 V.
  • the electric field of step (123) c) has an intensity between 2V / cm and 5V / cm. In these ranges of electric field strength it is possible to stimulate the tissue with the electrode in contact with the tissue, without damaging it.
  • the electrode in this configuration is an electrode coated with a dielectric material.
  • the substance is ionically charged, and where the electric field is equal to or greater than the charge of the substance.
  • the substance is injected into the tissue.
  • the activation signal to stimulate the tissue in contact with the first conductive plate (1) is in a range of voltages that allow generating an electric field intensity between 2V / cm and 5V / cm, and a range of frequencies between 0.1 Hz and 50 MHz, optionally, the frequency range is between 0.1 Hz and 500 kHz.

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Abstract

La presente divulgación se relaciona con electrodos de estimulación eléctrica de tejidos y métodos de estimulación eléctrica de tejidos y de administración de sustancias a dicho tejido empleando el electrodo. Particularmente, enseña un electrodo que comprende: una primera placa conductora; y una segunda placa conductora que circunda a la primera placa conductora; donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están separadas entre ellas. Un método para inducir una corriente eléctrica con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, en el cual se aplica a una señal de activación a una primera placa conductora del electrodo para generar un campo eléctrico que induce una corriente en el tejido y aplicar un potencial eléctrico a una segunda placa conductora del electrodo para obtener un diferencial de potencial eléctrico respecto a la primera placa conductora; en donde el potencial eléctrico de la segunda placa conductora fuerza la corriente inducida por la primera placa de material conductor a penetrar la superficie del tejido en contacto con las placas conductoras y evita que la corriente inducida fluya por la superficie de dicho tejido. Adicionalmente un método para suministrar una sustancia iónicamente cargada con el electrodo que se enseña en este documento, que comprende los se dispone una sustancia sobre el tejido y en donde al aplicar un campo eléctrico con la suficiente fuerza y duración las paredes celulares del tejido se vuelven temporalmente permeables y permiten a la sustancia pasar a través de ellas sin dañar las células del tejido.

Description

ELECTRODOS DE PLACAS
Campo de la invención
La presente divulgación se relaciona con electrodos, particularmente con electrodos de placas y opcionalmente con electrodos de placas que son anillos concéntricos, están superpuestas entre sí o que una de las placas circunda a la otra placa, para el envío de impulsos eléctricos a tejidos
DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
Desde la invención del primer electrodo y dado el avance y desarrollo de nuevos métodos no invasivos, es claro el interés y la necesidad de desarrollar mejores electrodos que permitan una mejor estimulación eléctrica de tejidos, siendo lo menos invasivo posible.
Por ejemplo, en el tratamiento neuronal por medio de estimulación eléctrica, como tratamiento médico, se han demostrado resultados positivos al tratar enfermedades como la epilepsia. Sin embargo, para estimular este tejido es necesario utilizar técnicas invasivas en muchos casos, debido a que tejidos que rodean el tejido neuronal, como la piel y los huesos del cráneo, representan una barrera para la estimulación eléctrica del tejido neuronal. Estas técnicas invasivas, aunque eficaces, incrementan el tiempo de recuperación postquirúrgico, por esto, en la actualidad se buscan avances en el desarrollo de tecnología capaz de estimular de forma transcraneal no invasiva los tejidos que rodean al tejido neuronal y en general tejidos que rodeen un tejido de interés a estimular.
Asimismo, el arte divulga electrodos de estimulación eléctrica de tejidos, como los divulgados por el artículo científico PMC3606894 Epilepsy Behav. 2013 Apr; 27(1): 154-158 y por las patentes EP2493374 Bl y US6135953 A. El artículo científico PMC3606894 Epilepsy Behav. 2013 Apr; 27(1): 154-158, enseña un electrodo tripolar de anillos concéntricos como alternativa no invasiva para estimular el cerebro, llevando las señales eléctricas a través del cráneo. El electrodo del artículo trabaja con dos anillos concéntricos, que según las pruebas, permite focalizar la señal de estimulación debajo del cráneo sin alterar la actividad cerebral, específicamente en la formación de la memoria.
La patente EP2493374 Bl enseña un electrodo de anillos concéntricos, con parámetros de construcción que obedecen a rangos específicos que relacionan el diámetro de una placa central en forma de anillo y unas placas concéntricas en forma de anillos. El electrodo presenta un nodo central rodeado de al menos dos anillos concéntricos para permitir enfocar la señal de estímulo hacia los tejidos.
Asimismo, se han desarrollado otros electrodos con un número diferente de polos para la estimulación y medición de señales. Los electrodos enseñados en la patente US6135953 A, tienen placas conductoras y se acomodan de diferentes maneras, en particular, en una de las realizaciones de la invención se enseña un primer electrodo con un intersticio en medio, dónde cabe otro segundo electrodo más pequeño. El primer electrodo se utiliza como una placa dispersiva, la cual funciona como un electrodo de retomo de las corrientes eléctricas que circulan por el cuerpo de un paciente durante una cirugía eléctrica, esto hace que la corriente eléctrica focalizada en el segundo electrodo con la superficie de contacto más pequeña, se pueda dispersar sobre la superficie relativamente más grande de la placa dispersiva, reduciendo la potencia por centímetro cuadrado.
No obstante, si bien el arte divulga electrodos con anillos concéntricos, no se habla de un anillo concéntrico con una barrera de potencial eléctrico, que impida que la corriente eléctrica que se induce al tejido se disperse por la superficie del tejido, debido a esto, los electrodos conocidos en el arte no logran estimular adecuadamente el tejido, pues no permiten la estimulación continuada del tejido, lo que conlleva a largos periodos de tratamiento y calentamiento del tejido que podría causar molestias al organismo a la cual se le está aplicando el tratamiento, aun corriendo el riesgo de dañar el tejido. El arte previo motiva a mantener acoplados los anillos concéntricos con la placa conductora, lo que impide que se pueda aplicar un potencial eléctrico a modo de barrera de potencial eléctrico sobre la superficie alrededor de la placa conductora central. BREVE DESCRIPCIÓN
La presente divulgación se relaciona con electrodos de estimulación eléctrica de tejidos.
Particularmente, se enseñan electrodos que comprenden: una primera placa conductora; una segunda placa conductora que circunda la primera placa conductora; donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están separadas entre ellas.
También se divulga un método para inducir una corriente eléctrica en un tejido, por medio de un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos, el método comprende los siguientes pasos: A) ubicar el electrodo de estimulación eléctrica de tejidos, que incluye: una primera placa conductora; y una segunda placa conductora que circunda a la primera placa conductora; en donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están separadas entre ellas, en contacto con el tejido; B) aplicar una señal de activación a la primera placa conductora del electrodo, para generar un campo eléctrico que induce una corriente en el tejido; y C) aplicar un potencial eléctrico a la segunda placa conductora del electrodo, para obtener un diferencial de potencial eléctrico respecto a la primera placa conductora; en donde el potencial eléctrico de la segunda placa conductora fuerza la corriente inducida por la primera placa conductora a penetrar la superficie del tejido en contacto con las placas conductoras y evita que la corriente inducida fluya por la superficie de dicho tejido.
Adicionalmente, se divulga un método para suministrar una sustancia iónicamente cargada por medio del electrodo que se enseña en este documento, que comprende los siguientes pasos: antes del paso A) del método anterior, se dispone una sustancia sobre el tejido, y en el paso B) el electrodo se ubica sobre la sustancia dispuesta, en donde el campo eléctrico del paso B) tiene la suficiente fuerza y duración para ocasionar que las paredes celulares del tejido se vuelvan temporalmente permeables, para permitir que la sustancia pase a través de ellas sin dañar las células del tejido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La FIG. 1 ilustra una modalidad de la divulgación y una vista en sección con detalle de la misma. La FIG. 2 ilustra un diagrama de una modalidad de la divulgación, con una sustancia en contacto con la primera placa conductora.
La FIG. 3 ilustra un diagrama de una modalidad de la divulgación, que comprende una capa de material conductor eléctrico y una capa de esponja La FIG. 4a enseña una configuración del electrodo en la cual ambas placas conductoras están hechas de una combinación de material conductor y esponja.
La FIG. 4b enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora está hecha completamente de material conductor, mientras la segunda placa conductora está hecha de esponja. La FIG. 4c enseña una configuración del electrodo en la cual las dos placas conductoras, están hechas completamente de esponja.
La FIG. 4d enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora está hecha completamente de esponja, mientras la segunda placa conductora está hecha de material conductor. La FIG. 4e enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora está hecha completamente de material conductor, mientras que la segunda placa conductora está conformada por una capa conductora y una capa de esponja.
La FIG. 4f enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora está hecha de una combinación de material conductor y esponja y la segunda placa conductora está hecha de material conductor.
La FIG. 5 ilustra un diagrama de una modalidad de la divulgación, con una esponja en el intersticio entre las placas conductoras.
La FIG. 6A ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora comprende dos placas conductoras. La FIG. 6B ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora comprende tres placas conductoras.
La FIG. 7A ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora y la segunda placa conductora están superpuestas entre sí en una vista isométrica.
La FIG. 7B ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora y la segunda placa conductora están superpuestas entre sí en una vista frontal perpendicular al plano donde están inscritas las placas conductoras.
La FIG. 7C ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora y la segunda placa conductora están superpuestas entre sí y separadas por un dieléctrico, en una vista lateral izquierda.
La FIG. 7D ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora y la segunda placa conductora están superpuestas entre sí y en contacto, en una vista lateral izquierda.
La FIG. 8 ilustra un diagrama de flujo de un método para inducir en un tejido, una corriente eléctrica con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos.
La FIG. 9 ilustra un diagrama de flujo de un método para administrar a un tejido, una sustancia con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La presente divulgación hace referencia a electrodos y métodos para estimular eléctricamente tejidos orgánicos, así como a métodos para inducir corrientes eléctricas por medio de electrodos en tejidos orgánicos y a métodos para administrar sustancias a tejidos orgánicos, por medio de electrodos.
En esta divulgación, el tejido orgánico o tejido, hace referencia a tejidos biológicos de los seres vivos conformados por una o más células de una sola clase o por varios tipos de células, que forman un órgano u organismo. El tejido puede ser tejido sano, como tejido epitelial, tejido conectivo, tejido muscular, tejido nervioso, entre otros. El tejido también puede ser un tejido con un desequilibrio bioquímico total o parcial, dicho desequilibrio bioquímico a su vez puede corresponder a tejido neoplásico benigno, tejido neoplásico maligno o cualquier célula fuera de homeostasis. También, el tejido puede corresponder a células in vivo o previo a la implantación de dichas células en un entorno in vivo. Opcionalmente, el tejido puede referirse a células en un entorno ex vivo, por ejemplo células in vitro.
El tejido puede provenir de animales, que incluyen, sin limitación: mamíferos, especies de aves (incluidos pollos, pavos, gansos y patos, entre otros), peces, especies de crustáceos (camarones, langostas, cangrejos de río, entre otros) y reptiles (como cocodrilos y caimanes, , entre otros). El término "mamífero", como se usa en el presente documento, se refiere a cualquier especie clasificada como mamífero, incluidos los seres humanos, primates no humanos, tales como mono cynomolgus, chimpancés, babuinos y gorilas; animales domésticos y de granja incluyendo especies equinas, especies bovinas, especies porcinas, especies caprinas, especies caninas, especies felinas, especies ovinas, conejos, llamas; ungulados, tales como bovinos, ovinos, porcinos, equinos, caprinos; canino, felino, murino, conejo; y roedores tales como cobayas, hámsters y ratas; entre otros.
Haciendo referencia a la FIG. 1, se ilustra una realización de los electrodos de la divulgación, y una vista en sección con un detalle de la misma, donde el electrodo comprende: una primera placa conductora (1); y una segunda placa conductora (2) que circunda a la primera placa conductora (1); donde la primera placa conductora (1) y la segunda placa conductora (2) están separadas entre ellas por un intersticio (3).
En otras realizaciones, el intersticio (3) está ocupado por un gas (3a), que se selecciona del grupo conformado por aire, gases industriales tales como dióxido de carbono acetileno (C2H2), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), cloro (Cfi), hidrógeno (H2) cloruro de hidrógeno (HC1), metano (CH4), óxido nitroso (N20), propano (C3¾), dióxido de azufre (SO2) y de gases del aire, tales como argón (Ar), nitrógeno (N2), oxígeno (O2). Opcionalmente, el electrodo tiene placas conductoras (1) y (2) aisladas eléctricamente entre sí, permitiendo la creación de una barrera de potencial eléctrico para forzar el ingreso de una corriente inducida al tejido; la barrera de potencial eléctrico será descrita más adelante. En otra realización específica del electrodo, las placas conductoras (1) y (2) están conectadas eléctricamente entre sí.
El electrodo de esta divulgación se puede fabricar de una combinación de materiales, en la que una parte del electrodo está compuesto por esponja y la otra parte está compuesta de metales conductores sólidos (la y 2a). Así, la primera placa conductora (1) y la segunda placa conductora (2) se fabrican de materiales conductores que se seleccionan, sin limitarse, del grupo conformado, entre otros, por cinc, magnesio, estaño, aluminio, plata, platino, cobre, oro, aluminio, hierro plomo, mercurio, nicrom, níquel, cromo, carbón, indio, galio, grafito y combinaciones de los mismos.
En realizaciones particulares del electrodo, la primera placa conductora (1) puede ser un arreglo de electrodos como enseña la FIG: 6A y FIG. 6B.
Las placas del electrodo de placas pueden ser circulares y estar configuradas concéntricas como las de las FIG. 1 a FIG. 5, o interiores tal como se muestra en la FIG. 6B y FIG. 6B, o estar superpuestas entre sí como los que enseñan las figuras desde la FIG. 7A a FIG. 7D. También, en modalidades no ilustradas las placas conductoras (1) y (2) del electrodo son secantes entre sí, es decir se cortan entre sí.
En otra modalidad no ilustrada, las placas conductoras (1) y (2) que son secantes entre sí también pueden estar aisladas eléctricamente a pesar de ser secantes, de estas forma ambas placas conductoras (1) y (2) al momento de ser utilizadas para estimular un tejido, pueden estar en contacto con el tejido empleando un método con una señal de activación independiente para cada placa conductora (1 y 2), mejorando la eficiencia de la estimulación de tejidos en comparación con la modalidad ilustrada en las figuras FIG. 7A a FIG. 7D.
No obstante, las placas conductoras (1) y (2) pueden tener distintas formas geométricas como se describirá más adelante. Por otro lado, las dimensiones del electrodo pueden ser entre 0,001 cm y 1 metro, sin estar limitados a este rango, pues varía dependiendo de las dimensiones del tejido que se desee estimular. Opcionalmente, las dimensiones del electrodo están entre 0,001 cm y 40 cm.
En la realización particular, cuando las placas conductoras (1) y (2) están superpuestas entre sí, estas pueden estar aisladas eléctricamente entre ellas por medio de un dieléctrico (9) como se muestra en la FIG. 7B y FIG. 7C. También, las placas conductoras (1) y (2) pueden estar conectadas eléctricamente en el área en la que las placas conductoras hacen contacto.
Haciendo referencia a la FIG. 7B se ilustra una realización del electrodo en una vista frontal perpendicular al plano donde están inscritas las placas conductoras (1) y (2). En la realización ilustrada las placas conductoras (1) y (2) son circulares y están superpuestas entre sí pero separadas por un dieléctrico (9).
Haciendo referencia a la FIG. 7C se ilustra en una vista lateral izquierda la realización del electrodo ilustrada en la FIG. 7B.
Haciendo referencia a la FIG. 7C se ilustra en una vista lateral izquierda de una variación realización del electrodo ilustrada en la FIG. 7B en la cual las placas conductoras (1) y (2) están en contacto eléctrico entre ellas.
Fas diferentes formas del electrodo, dimensiones y configuraciones permiten estimular el tejido eficientemente sin estimular regiones de tejido que por razones prácticas no deben ser estimuladas, como por ejemplo, alta sensibilidad, o regiones de tejido sanas que no necesitan estimulación. Fas diferentes formas del electrodo en conjunto con el método divulgado más adelante permiten controlar las corrientes que se inducen en el tejido.
En una realización del electrodo de la presente divulgación, el electrodo comprende esponjas, las cuales pueden ser o no ser conductoras eléctricas, donde la primera placa conductora (1) y/o la segunda placa conductora (2), están hechas de esponja. Se debe tener en cuenta que para que la esponja funcione como un conductor se requiere un líquido o gel conductor (6) con el cual se humedece la esponja y permite la conducción eléctrica, por ejemplo, un líquido con un electrolito diluido. Así, opcionalmente, el electrodo hecho de esponja se humedece con líquidos o geles conductores (6), de forma que el líquido o gel con el cual se humedece el electrodo contribuye a establecer el contacto eléctrico entre el electrodo y el tejido a estimular. La esponja también puede almacenar una sustancia que se administra a un tejido, este procedimiento se detallará más adelante.
En realizaciones de la presente divulgación, la primera placa conductora (1) puede estar hecha de esponja, mientras que la segunda placa conductora (2) está hecha de un material conductor. Otras combinaciones son posibles, y deben entenderse como partes de la misma divulgación, por ejemplo, es posible que la placa conductora (2) en forma de anillo se elabore de esponja, como por ejemplo, esponja natural o sintética. También es posible que tanto la primera placa conductora (1) como la segunda placa conductora (2) estén hechas de esponja.
Haciendo referencia a la FIG. 3, en un ejemplo de la presente divulgación, el cuerpo del electrodo comprende una capa de material dieléctrico (9), sobre la que se dispone la primera placa conductora (1) y la segunda placa conductora (2), de manera tal que quedan fijas en posición.
Opcionalmente, la capa de material dieléctrico (9) sirve de soporte sobre el cual se construye el electrodo, y está hecho de dieléctricos seleccionados, entre otros, del grupo conformado por vidrio, cerámica, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, baque lita, y combinaciones de los mismos.
Dicho recubrimiento de material dieléctrico (9) también impide que se oxide la placa conductora (1 y 2) que recubre. Adicionalmente, dicho recubrimiento de material dieléctrico (9) también permite desacoplar eléctricamente el electrodo del tejido a estimular. Desacoplar eléctricamente el electrodo del tejido a estimular es de utilidad para proteger el tejido de descargas eléctricas que podrían dañarlo.
Para la comprensión de la presente divulgación, se entenderá que desacoplar eléctricamente corresponde a desconectar dos circuitos eléctricos. En otra realización opcional del electrodo, las placas conductoras (1) y (2) se encuentran recubiertas por un material protector que impide que las placas conductoras (1) y (2) se degraden u oxiden con el contacto con el aire o gases oxidantes.
Las placas conductoras (1) y (2) tienen una forma que se selecciona, entre otros, del grupo conformado por formas bidimensionales tales como rectángulos, círculos, óvalos, paralelogramos, rombos, etc., o tridimensionales tales como esferas, cilindros, poliedros, prismas, toroides de revolución, etc., o combinaciones de estas. La placas conductoras (1) y (2) pueden tener la misma forma o formas distintas entre ellas.
Alternativamente, las placas conductoras (1) y (2) del electrodo son anillos concéntricos eléctricamente aislados, y opera con los mismos métodos mencionados, donde alrededor de la segunda placa conductora (2), se dispone al menos una placa conductora adicional que circunda la segunda placa conductora (2), de manera concéntrica, es decir, que forma más de un anillo alrededor de la primera placa conductora (1). Opcionalmente, los anillos concéntricos están conectados eléctricamente entre sí.
Alternativamente, la primera placa conductora (1) puede ser un electrodo de uso comercial, el cual se dispone en el centro de una capa de material aislante (9) que es utilizado como base, mientras que la segunda placa conductora (2) se dispone de manera que circunda a la primera placa conductora (1), sin que se toquen entre sí.
En otra realización opcional del electrodo divulgado, entre la primera placa conductora (1) y la segunda placa conductora (2), se proporciona un material dieléctrico (9). El material dieléctrico (9) permite alcanzar un mayor voltaje entre las placas conductoras (1) y (2), de manera que se puede estimular un tejido que se encuentre a un mayor profundidad, como por ejemplo, el tejido de un riñón que se encuentra a una cierta profundidad bajo el tejido de la piel que recubre la zona abdominal de un animal.
Haciendo referencia a la FIG. 6 A se ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora (1) comprende dos placas conductoras (1A y 1B). Haciendo referencia a la FIG. 6B se ilustra un ejemplo de una modalidad de la divulgación en la cual la primera placa conductora (1) comprende tres placas conductoras (1A, 1B y 1C).
Haciendo referencia a la FIG. 2, en otra modalidad de la divulgación, se emplea una sustancia (6), que es por ejemplo, un gel o hidrogel para el contacto de la primera placa conductora (1) o la segunda placa conductora (2), o ambas, con el tejido, manteniendo el aislamiento eléctrico entre las dos.
También se puede aplicar a través de la segunda placa conductora (2) una barrera de potencial eléctrico, y las señales eléctricas se inducen con la primera placa conductora
(1). La barrera de potencial eléctrico corresponde a una región del tejido con una intensidad de campo eléctrico formada por el potencial eléctrico aplicado por la segunda placa conductora (2), que se opone al paso de partículas eléctricamente cargadas, en dirección que depende del signo de la carga eléctrica. Por otro lado, debe entenderse que en realizaciones particulares, para el uso del electrodo se utiliza un gel o hidrogel conductor (6) para hacer contacto entre el electrodo y el tejido, este hidrogel reduce la resistencia sobre la superficie del tejido.
El intersticio (3) se puede dejar libre para que el aire sirva de dieléctrico (9) o utilizar un dieléctrico (9) de uso comercial conocido para mantener las placas separadas entre sí. El intersticio (3) puede rellenarse con dieléctricos del grupo conformado por papel y policloruro de vinilo ( PolyVinyl Chloride por sus siglas en inglés PVC), ambar, baquelita, vidrio pyrex 7740, nylon, silicona, polietileno, poliestireno, porcelana, caucho, neopreno, tef ón, oxido de titanio o combinaciones de estos, entre otros.
Haciendo referencia a la FIG. 5, se ilustra un diagrama de una modalidad de la divulgación con una esponja (3b) en el intersticio (3) entre las placas conductoras (1) y
(2).
La esponja (3b) sirve de dieléctrico (9) entre las placas conductoras (1) y (2), opcionalmente sirve como soporte de las mismas placas del mismo electrodo. Una de las ventajas de la esponja (3b) es que se puede emplear para que absorba una sustancia que se administra posteriormente a un tejido empleando un método de la presente divulgación.
Opcionalmente en una realización específica, la esponja (3b) se humedece con un desecante líquido del cual se extrae una sustancia adsorbida empleando campos eléctricos comandados por una señal de activación y un potencial eléctrico suministrados al electrodo de la divulgación, como se describirá más adelante, y la sustancia extraída del desecante líquido es luego administrada al tejido. La sustancia administrada al tejido sirve para aumentar la conducción eléctrica hacia el tejido. Es posible que las placas conductoras (1) y (2) estén hechas de esponja, la cual se humedece con un gel o un líquido conductor (6), que puede ser una solución salina.
Opcionalmente, el electrodo divulgado se puede operar con métodos de iontoforesis. Así mismo, en el presente documento se presenta un método de estimulación que hace uso de los electrodos concéntricos con los cuales se logra un método mejorado de estimulación eléctrica de tejidos.
La primera placa conductora (1) y la segunda placa conductora (2) se pueden conectar a dispositivos que generen una señal de activación, como por ejemplo un generador de funciones magnéticas como el descrito en la solicitud no. NC2017/000264, radicada el 17 de noviembre de 2017. Así, la primera placa conductora (1) se conecta, de acuerdo con su aplicación, a un dispositivo que se selecciona del grupo conformado por un generador de señales, un dispositivo de medición, un dispositivo de estimulación de tejidos, dispositivos de masaje eléctrico, por ejemplo un circuito análogo-digital de una taqeta de adquisición de datos o un controlador, entre otros.
Es posible, por ejemplo, que la primera placa conductora (1) y la segunda placa conductora (2), se conecten eléctricamente a un aparato generador de señales o directamente a una unidad de cómputo, dichas placas pueden estar aisladas o conectadas eléctricamente entre sí, si la aplicación lo requiere. Haciendo referencia a la FIG. 3, en otras realizaciones, tanto la primera placa conductora (1) como la segunda placa conductora (2), colocadas sobre una misma capa de material aislante (9) separadas por un intersticio con aire (3a), tienen además una capa de esponja (lb) de la primera placa conductora (1) y una capa de esponja (2b) de la segunda placa conductora (2).
Haciendo referencia a las FIG. 4a hasta la FIG. 4 f, se ilustran diferentes configuraciones de placas conductoras (1) y (2) y esponjas del electrodo de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la FIG. 4a, se enseña una configuración del electrodo en la cual ambas placas conductoras (1) y (2) están hechas de una combinación de material conductor (la y 2a) y esponja (lb y 2b).
Haciendo referencia a la FIG. 4b, se enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora (1) está hecha completamente de material conductor (4b), mientras la segunda placa conductora (2) está hecha de esponja (2b). Haciendo referencia a la FIG. 4c, se enseña una configuración del electrodo en la cual las dos placas conductoras (1) y (2), están hechas completamente de esponja (lb y 2b).
Haciendo referencia a la FIG. 4d, se enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora (1) está hecha completamente de esponja (lb), mientras la segunda placa conductora (2) está hecha de material conductor (2a). Haciendo referencia a la FIG. 4e, se enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora (1) está hecha completamente de material conductor (la), mientras que la segunda placa conductora (2) está conformada por una capa conductora (2a) y una capa de esponja (2b).
Haciendo referencia a la FIG. 4f, se enseña una configuración del electrodo en la cual la primera placa conductora (1) está hecha de una combinación de material conductor (la) y esponja (lb) y la segunda placa conductora (2) está hecha de material conductor (2a). Por otro lado, las modalidades ilustradas en la FIG. 6A, FIG. 6B, FIG. 7A, FIG. 7B, FIG. 7C, FIG. 7D, también pueden tener las configuraciones de placas conductoras (1) y (2) y esponjas ilustradas en las figuras de la FIG. 1 a la FIG. 5.
En estas realizaciones de la FIG. 4a a FIG. 4f, la esponja (lb y 2b) se humedece con una sustancia conductora (6) que permite la conducción eléctrica a través de la esponja (lb y lb), y que además reduce la resistencia eléctrica en la superficie del tejido. Adicionalmente al material conductor (la y 2a).
Alternativamente, la esponja (lb y 2b) puede ser humedecida con una sustancia iónicamente cargada para ser administrada por una técnica, como la iontoforesis. Debido a la forma del electrodo aquí descrito, su función no se limita a la adquisición o administración de señales eléctricas, por ejemplo se puede emplear un método de administración de medicamento a un tejido, mediante la técnica de iontoforesis.
Así, con el electrodo divulgado, se puede hacer que una sustancia atraviese la superficie del tejido, mediante los procesos de electroforesis, electroósmosis, incrementar la permeabilidad de la superficie del tejido con un campo eléctrico o combinación de estos.
La sustancia puede ser cualquier medicamento.
Asimismo, el electrodo divulgado, en conjunto con el método de administración de sustancias que se divulga en el presente documento, se emplean para administrar sustancias a un tejido, estas sustancias pueden ser electrolitos fuertes que al disolverse en agua producen iones sueltos, creando una solución iónicamente cargada la cual conduce electricidad. Las sustancias disueltas en agua se seleccionan, entre otros, del grupo conformado por sal, ácido nítrico, ácido clorhídrico, hidróxido de sodio, solución de sulfato de cobre, cloruro sódico, oro fundido, aluminio fundido y combinaciones de éstas.
Para el método de iontoforesis, se aplica una señal sobre la primera placa conductora (1) en que genere una intensidad de campo eléctrico, en un rango de entre 2V/cm y 5V/cm, y las frecuencias entre 0,1 Hz y 50 MHz, preferiblemente entre 0,1 Hz y 500 kHz. Opcionalmente, para que la sustancia iónicamente sea administrada al tejido, la intensidad de campo eléctrico debe superar la carga iónica de la sustancia.
Alternativamente, en todas las realizaciones que utilizan esponjas, con una esponja (lb), una esponja (2b) o una esponja (3b), dichas esponjas son reemplazadas por un reservorio con una membrana permeable. Dicho reservorio sirve para alojar geles o desecantes sólidos que previamente han adsorbido una sustancia iónicamente cargada.
Empleando el método para administrar una sustancia es posible extraer o regenerar el líquido que ha sido adsorbido por el desecante sólido para ser administrado al tejido empleando campos eléctricos. De acuerdo a la señal de activación que se emplee para activar las placas conductoras (1) y (2) se modula la liberación de la sustancia iónicamente cargada del desecante se dosifica en el tejido.
Haciendo referencia a la FIG. 8, se ilustra un diagrama de flujo de un método para inducir una corriente eléctrica a un tejido, con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos, donde el método (100) comprende los siguientes pasos: (101) A) ubicar el electrodo de estimulación eléctrica de tejidos que incluye: una primera placa conductora (1); y una segunda placa conductora (2) que circunda a la primera placa conductora (1); en donde la primera placa conductora (1) y la segunda placa conductora (2) están separadas entre ellas, sobre el tejido y con las placas conductoras (1) y (2) en contacto con el tejido; (102) B) aplicar una señal de activación a la primera placa conductora (1) del electrodo para generar un campo eléctrico que induce una corriente en el tejido; y (103) C) aplicar un potencial eléctrico a la segunda placa conductora (2) del electrodo para obtener un diferencial de potencial eléctrico respecto a la primera placa conductora, en donde el potencial eléctrico de la segunda placa conductora (2) fuerza la corriente inducida por la primera placa conductora (1) a penetrar la superficie del tejido en contacto con las placas conductoras (1) y (2) y evita que la corriente inducida fluya por la superficie de dicho tejido. La forma en la que está construido el electrodo permite que se estimulen tejidos bajo el tejido.
En un ejemplo, tanto en el paso B) como en el paso C), aplicar una señal de activación y aplicar un potencial eléctrico corresponde a proporcionar un voltaje a un terminal de suministro de potencia eléctrica de la placa conductora (1 y/o 2), este voltaje puede ser fijo o variable en el tiempo.
Cuando las placas conductoras (1) y (2) están en contacto eléctrico, una única señal de activación o potencial eléctrico es requerida para crear un campo eléctrico que estimule el tejido.
En realizaciones en las cuales las placas conductoras (1) y (2) no están conectadas eléctricamente o están aisladas eléctricamente se pueden utilizar varias señales de activación para cada placa conductora (1 y 2), lo que permite que funcione como barrera de potencial eléctrico.
Las señales de activación que se aplican al electrodo en sus placas conductoras (1) y (2) pueden estar desfasadas o tener frecuencias diferentes. Por ejemplo, un electrodo como el divulgado, en el cual se aplica una señal de activación con una frecuencia de 2000 Hz y un voltaje de 20 V a la primera placa conductora (1), mientras que en la segunda placa conductora (2) se aplica un potencial eléctrico con una frecuencia de 2020 Hz y un voltaje de 24 V.
Opcionalmente, el potencial eléctrico aplicado sobre la segunda placa conductora (2) es positivo cuando la señal de activación es positiva, y negativo cuando la señal de activación es negativa.
En una realización del método de la divulgación, la señal de activación se selecciona del grupo conformado por señal de corriente alterna o señal de corriente directa, señal pulsada, tren de impulsos altemos o no altemos, señal cuadrada con variación de ciclo útil, señal de onda triangular, señal de onda diente de sierra, señal modulada en amplitud (AM por las siglas en inglés de Amplitude Modulation), señal modulada en frecuencia (FM por las siglas en inglés de Frequency Modulation), señal modulada en fase (PM por las siglas en inglés de Phase Modulation), modulada por posición de pulsos (PPM por las siglas en inglés de Pulse Position Modulation) o combinaciones de estas. De manera opcional, el electrodo y el método para inducir una comente eléctrica con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, permiten administrar un medicamento por debajo de la superficie de un tejido. Para este propósito, se emplea un flujo de corriente hasta un máximo de 1 mA (miliamperio)/cm2 (centímetro cuadrado). Generalmente, la administración de corriente no sobrepasa una duración de 3 minutos, porque puede causar quemaduras e irritación local. Un punto para la aplicación de medicamentos no sobrepasa la densidad de corriente de 0,5 mA/cm2, trabajando comúnmente hasta los 0,4 mA/cm2.
Como otro ejemplo, la señal aplicada para tratar la sudoración excesiva tiene una duración de entre 20 a 40 minutos, diarios y reducir la frecuencia de uso (una vez por semana) y normalmente toma de 8 a 12 veces hasta que la reducción en la sudoración esperada se logra. La corriente específica para este tipo de tratamiento varía entre 15 mA y 20 mA de corriente directa.
En un ejemplo adicional de la presente divulgación, la sustancia empleada es una sustancia iónicamente cargada, su carga es positiva o negativa. La señal de activación que se utiliza para administrar dicha sustancia, es de la misma naturaleza eléctrica, es decir, para una sustancia iónicamente negativa se utiliza una señal de activación con carga neta negativa y si la sustancia es iónicamente positiva, entonces la señal es de carga neta positiva.
De acuerdo con el ejemplo anterior, en una realización particular del método para inducir una corriente eléctrica con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, se configura un método para suministrar una sustancia iónicamente cargada con el electrodo de estimulación eléctrica, que comprende los siguientes pasos: antes del paso A), se dispone una sustancia sobre el tejido y en el paso B) el electrodo se ubica sobre la sustancia dispuesta, en donde el campo eléctrico del paso B) tiene la suficiente fuerza y duración para ocasionar que las paredes celulares del tejido se vuelvan temporalmente permeables para permitir a la sustancia pasar a través de ellas sin dañar las células del tejido.
Haciendo referencia a la FIG. 2, en otra modalidad de la divulgación, el dispositivo se ubica sobre la superficie del tejido para aplicar una sustancia (6), la cual puede estar o no cargada iónicamente, con la primera placa conductora (1) se genera un campo eléctrico positivo o negativo, contrario a la carga de la sustancia (6), una barrera de potencial eléctrico se genera sobre el tejido con la segunda placa conductora (2) cargándola con una señal eléctrica de polaridad inversa a la señal sobre la primera placa conductora (1).
En una realización alternativa, la señal de activación aplicada en el paso B) tiene una frecuencia entre 0,1 Hz y 50 MHz y una variación de voltaje entre I V y 24 V. Opcionalmente, la señal de activación aplicada en el paso B) tiene una frecuencia entre 0, 1 Hz y 500 kHz y una variación de voltaje entre 1 V y 24 V.
Es posible que el electrodo trabaje a un voltaje mayor a los 24 V de acuerdo a la aplicación en la que se utilice, esto para mantener un campo eléctrico que logre estimular el interior del tejido sin dañarlo.
En otra realización particular del método divulgado, el campo eléctrico del paso B) tiene una intensidad entre 2V/cm y 5V/cm. En estos rangos de intensidad de campo eléctrico es posible estimular el tejido con el electrodo en contacto con el tejido, sin dañarlo. Alternativamente el electrodo en esta configuración es un electrodo recubierto de un material dieléctrico.
En un ejemplo del método en el cual se administra una sustancia al tejido con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, la sustancia se inyecta al tejido.
En otro ejemplo del método para inducir una corriente eléctrica con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, se ubican más de un electrodo sobre diferentes partes de un cuerpo.
Haciendo referencia a la FIG. 9, se ilustra un diagrama de flujo de un método para administrar una sustancia con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido (120), el método (120) comprende los siguientes pasos: (121) a) disponer la sustancia sobre el tejido; (122) b)ubicar el electrodo de estimulación eléctrica de tejidos que incluye: una primera placa conductora; y una segunda placa de conductora que circunda a la primera placa conductora; y donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están separadas entre ellas, sobre la superficie del tejido con las placas conductoras en contacto con el tejido; (123) c) aplicar una señal de activación a la primera placa conductora del electrodo para generar un campo eléctrico que induce una corriente en el tejido; y (124) d) aplicar un potencial eléctrico a la segunda placa conductora del electrodo para obtener un diferencial de potencial eléctrico respecto a la primera placa conductora; donde el campo eléctrico del paso (123) c) tiene la suficiente fuerza y duración para ocasionar que las paredes celulares del tejido se vuelvan temporalmente permeables para permitir a la sustancia entrar en ellas sin dañar las células del tejido.
En una realización alternativa, la señal de activación aplicada en el paso (123) c) tiene una frecuencia entre 0, 1 Hz y 50 MHz y una variación de voltaje entre I V y 24 V. Opcionalmente, la señal de activación aplicada en el paso (123) c) tiene una frecuencia entre 0,1 Hz y 500 kHz y una variación de voltaje entre 1 V y 24 V.
En una realización particular del método divulgado, el campo eléctrico del paso (123) c) tiene una intensidad entre 2V/cm y 5V/cm. En estos rangos de intensidad de campo eléctrico es posible estimular el tejido con el electrodo en contacto con el tejido, sin dañarlo. Alternativamente el electrodo en esta configuración es un electrodo recubierto de un material dieléctrico.
Alternativamente, la sustancia es iónicamente cargada, y donde el campo eléctrico es de carga igual o mayor al de la carga de la sustancia.
En un ejemplo del método en el cual se administra una sustancia al tejido con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, la sustancia se inyecta al tejido.
En otro ejemplo del método para inducir una corriente eléctrica con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, se ubican más de un electrodo sobre diferentes partes de un cuerpo. La señal de activación para estimular el tejido en contacto con la primera placa conductora (1) se encuentra en un rango de voltajes que permiten generar una intensidad de campo eléctrico entre 2V/cm y 5V/cm, y un rango de frecuencias entre 0,1 Hz y 50 MHz, opcionalmente, el rango de frecuencias está entre 0,1 Hz y 500 kHz.
La presente divulgación no se halla limitada a las realizaciones descritas e ilustradas, pues como será evidente para una persona versada en el arte, existen variaciones y modificaciones posibles que no se apartan del espíritu de la divulgación, el cual solo se encuentra definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos que comprende:
una primera placa conductora; y
una segunda placa conductora que circunda a la primera placa conductora; donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están separadas entre ellas.
2. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde la primera placa conductora está hecha de esponja.
3. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde la segunda placa conductora está hecha de esponja.
4. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están hechas de esponja.
5. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde hay al menos una placa conductora adicional a la segunda placa conductora.
6. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde entre la primera placa conductora y la segunda placa conductora hay un material dieléctrico.
7. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde la primera y la segunda placa conductora consisten de una capa conductora con una capa de esponja.
8. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde el cuerpo del electrodo consiste de una capa de material aislante que soporta la primera placa conductora y la segunda placa conductora.
9. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están recubiertas con un material aislante.
10. El electrodo de la Reivindicación 1, en donde alrededor de la segunda placa conductora hay al menos una placa conductora adicional, que circunda a la segunda placa conductora, de manera concéntrica.
11. El electrodo de la Reivindicación 1, para el uso en una máquina de estimulación eléctrica de tejidos.
12. El electrodo de la Reivindicación 1 donde las placas conductoras son de materiales conductores seleccionados del grupo que comprende cinc, magnesio, estaño, aluminio, plata, platino, cobre, oro, aluminio, hierro plomo, mercurio, nicrom, níquel, cromo, carbón, indio, galio, grafito y combinaciones de los mismos.
13. Un método para inducir una corriente eléctrica con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, el método comprende los siguientes pasos:
A) ubicar el electrodo de estimulación eléctrica de tejidos que incluye:
una primera placa conductora; y
una segunda placa conductora que circunda a la primera placa conductora; en donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están separadas entre ellas, sobre el tejido y con las placas conductoras en contacto con el tejido;
B) aplicar una señal de activación a la primera placa conductora del electrodo para generar un campo eléctrico que induce una corriente en el tejido; y
C) aplicar un potencial eléctrico a la segunda placa conductora del electrodo para obtener un diferencial de potencial eléctrico respecto a la primera placa conductora; en donde el potencial eléctrico de la segunda placa conductora fuerza la corriente inducida por la primera placa de material conductor a penetrar la superficie del tejido en contacto con las placas conductoras y evita que la corriente inducida fluya por la superficie de dicho tejido.
14. El método de la Reivindicación 13, en donde antes del paso A) se dispone una sustancia sobre el tejido y en el paso B) el electrodo se ubica sobre la sustancia dispuesta; en donde el campo eléctrico del paso B) tiene la suficiente fuerza y duración para ocasionar que las paredes celulares del tejido se vuelvan temporalmente permeables para permitir a la sustancia pasar a través de ellas sin dañar las células del tejido.
15. El método de la Reivindicación 13, en donde la señal de activación aplicada en el paso B) tiene una frecuencia entre 0,1 Hz y 50 MHz y una variación de voltaje entre 1 V y 24 V.
16. El método de la Reivindicación 13, en donde la señal de activación aplicada en el paso B) tiene una frecuencia entre 0,1 Hz y 500 kHz y una variación de voltaje entre 1 V y 24 V.
17. El método de la Reivindicación 13, en donde el campo eléctrico del paso B) tiene una intensidad entre 2V/cm y 5V/cm.
18. El método de la Reivindicación 14, donde la sustancia es iónicamente cargada, y donde el campo eléctrico es de carga igual o mayor al de la carga de la sustancia.
19. El método de la Reivindicación 14, donde la sustancia se inyecta al tejido.
20. El método de la Reivindicación 13, donde se ubican más de un electrodo sobre diferentes partes de un cuerpo.
21. Un método para administrar una sustancia con un electrodo de estimulación eléctrica de tejidos en un tejido, el método comprende los siguientes pasos: a) disponer la sustancia sobre el tejido;
b) ubicar el electrodo de estimulación eléctrica de tejidos que incluye:
una primera placa conductora; y
una segunda placa de conductora que circunda a la primera placa conductora; y donde la primera placa conductora y la segunda placa conductora están separadas entre ellas, sobre la superficie del tejido con las placas conductoras en contacto con el tejido; c) aplicar una señal de activación a la primera placa conductora del electrodo para generar un campo eléctrico que induce una corriente en el tejido; y d) aplicar un potencial eléctrico a la segunda placa conductora del electrodo para obtener un diferencial de potencial eléctrico respecto a la primera placa conductora; en donde el campo eléctrico del paso c) tiene la suficiente fuerza y duración para ocasionar que las paredes celulares del tejido se vuelvan temporalmente permeables para permitir a la sustancia entrar en ellas sin dañar las células del tejido.
22. El método de la Reivindicación 21, en donde la señal de activación aplicada en el paso c) tiene una frecuencia entre 0,1 Hz y 50 MHz y una variación de voltaje entre 1 V y 24 V.
23. El método de la Reivindicación 21, en donde la señal de activación aplicada en el paso c) tiene una frecuencia entre 0,1 Hz y 500 kHz y una variación de voltaje entre 1 V y 24 V.
24. El método de la Reivindicación 21, en donde el campo eléctrico del paso c) tiene una intensidad entre 2V/cm y 5V/cm.
25. El método de la Reivindicación 21, donde la sustancia es iónicamente cargada, y donde el campo eléctrico es de carga igual o mayor al de la carga de la sustancia.
26. El método de la Reivindicación 21, donde la sustancia se inyecta al tejido.
27. El método de la Reivindicación 21, donde se ubican más de un electrodo sobre diferentes partes de un cuerpo.
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