DE102012020260A1

DE102012020260A1 - Implantierbare subkutane elektrische Steckdose und perkutaner Stecker

Info

Publication number: DE102012020260A1
Application number: DE102012020260A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Biomet Manufacturing LLC
Current assignee: Biomet Manufacturing LLC
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2032-10-16
Also published as: JP6169340B2; DE102012020260B4; US9153900B2; GB201218349D0; CN103040513B; US20130096602A1; CN103040513A; GB2495633B; GB2495633A; JP2013085953A

Abstract

Eine implantierbare subkutane elektrische Steckdose und ein korrespondierender perkutaner Stecker werden offenbart, um ein implantiertes medizinisches Gerät sowie ein Knochendistraktionsmotor innerhalb eines Patienten zu kontrollieren und/oder mit Energie zu versorgen. Die subkutane elektrische Steckdose wird perkutan durch den Stecker angesteuert, um Daten und Stromelektroden, die aus dem Stecker in die Steckdose ausgefahren werden, zu verbinden, um Kontrollsignale und elektrischen Strom von einer externen Quelle an ein implantiertes medizinisches Gerät innerhalb des Patienten zu leiten. Die Steckdose und der Stecker beinhalten isolierende Materialien, um einen elektrischen Schock des Patienten zu verhindern.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Methoden zur Übertragung elektrischen Stroms an ein medizinisches Gerät, welches in ein Subjekt implantiert ist. Diese Systeme und Methoden nutzen einen nicht-implantierbaren Stecker, welcher eine einziehbare Nadel umfasst, und eine elektrische Steckdose, welche unter die Haut des Subjektes implantiert ist. Die einziehbare Nadelstruktur ist in der Lage, die Haut des Subjektes zu durchstechen, um die elektrische Steckdose zu kontaktieren. Die einziehbare Nadelstruktur beinhaltet eine äußere Hohlnadel, die ein nicht-leitendes Material beinhaltet, und eine innere Elektrode, die in der Lage ist, Elektrizität oder Daten zu leiten. Die Elektroden sind zwischen einer nicht-ausgefahrenen, oder eingezogenen Position, welche komplett innerhalb der Hohlnadel liegt und einer ausgefahrenen Position beweglich, wobei die Elektroden einen elektrischen Kontakt mit dem leitenden Material herstellen, welches sich in der implantierten elektrischen Steckdose befindet.
Hintergrund
Viele Arten von implantierbaren medizinischen Geräten benötigen Elektrizität, um zu funktionieren. Implantierbare medizinische Geräte, wie z. B. Distraktions- oder Anpassungsgeräte können in ein Subjekt implantiert werden, um strukturelle Fehlbildungen oder Verletzungen am Skelett oder dem muskulären System zu korrigieren. Viele verschiedene Arten von Distraktionsgeräten sind bekannt. Zum Beispiel sind im Stand der Technik Geräte zur Korrektur von spinaler Sklerose, Stenose und anderer wirbelsäulenassoziierten Zustände (z. B. U.S. 7,615,052 , U.S. 2010/0262247 ), zur Verlängerung der langen Knochen der Arme oder Beine (z. B. U.S. 6,245,075 , U.S. 6,383,185 ), zur Behandlung von Mikrognathie und zur kraniofacialen Korrektur (z. B. U.S. 2009/0192514 ) bekannt. Viele Vorrichtings-Designelemente sind zur Herstellung von Distraktionsgeräten bekannt, einschließlich Geräten, die designt wurden, um die Knochenbildung über einen ausgedehnten Behandlungszeitraum zu unterstützen.
Aufgrund der langsamen Wachstumsrate von Knochengewebe funktionieren Distraktionsgeräte typischerweise durch die Anwendung kleiner Änderungen in der Kraft über den Zeitablauf, um Knochenstrukturen zu korrigieren. Zum Beispiel kann ein Distraktionsgerät zwei oder mehr Kontaktpunkte haben, welche die Verbindung zum Knochen in einem Subjekt herstellen so wie ein Distraktions- oder Anpassungsmechanismus, um die Entfernung zwischen den zwei Befestigungspunkten über die Zeit zu justieren. Aufgrund der langsamen Wachstumsrate des Knochengewebes kann in einer typischen Behandlung jede Anpassung des Distraktionsgerätes 5 mm oder weniger an Distanz sein. Zahlreiche Anpassungen des Distraktionsgerätes werden gemacht, manchmal über viele Monate, wobei das Distraktionsgerät unter der Dermis und oft unter der Muskulatur des Subjektes implantiert ist.
Frühe Distraktionsgeräte enthielten einen Rahmen oder andere Gerüste, welche außerhalb der Gewebe des Subjektes lokalisiert sind, mit einem oder mehreren Pins, welche sich durch die Haut des Subjektes erstrecken und mit den Knochen oder einem separatem Distraktionsgerät verbunden sind. Anpassungen des Rahmens wurden periodisch durchgeführt, um eine Anpassung des Distraktionsgerätes zu bewirken. Daher blieb das implantierte Distraktionsgerät über einen verlängerten Zeitraum der Behandlung anpassbar, obwohl sich der Ort der tatsächlichen Befestigung an den Knochen unterhalb der Haut und Muskulatur befindet. Jedoch ist der externe Rahmen des Gerätes für den Patienten oft schwer und hinderlich. Außerdem sind die Pins und andere transkutane Elemente, die von der externen Umwelt in das Gewebe des Patienten ragen, eine Quelle für Infektionen und Narbenbildung.
Mandibuläre Distraktion ist eine Behandlung zur Korrektur von Mikrognathie und eine solche Behandlung wird oft für Mikrognazismen in Kindern verwendet. Insbesondere in Bezug auf Kinder bleiben einige Punkte im Zusammenhang mit den jetzigen Distraktionslösungen offen. Die Ausdehnung von mandibularen Distraktionsgeräten wird generell mittels des Einsatzes von mechanischer Kraft durch einen Operator, typischerweise ein Elternteil, getrieben, jedoch verbleibt die Möglichkeit, dass das Kind in unbeabsichtigter Weise oder auf andere Art und Weise den Mechanismus selber betätigt. Zusätzlich sind emotionale Aspekte mit dem unästhetischen Erscheinungsbild von mandibulären Distraktionsgeräten, die aus der Haut hervortreten, verbunden. Ein komplett implantiertes Gerät wäre besonders hilfreich, um diese Bedenken, primär bei Kindern, und in einem geringeren Ausmaß bei Erwachsenen, zu adressieren. Jedoch verbindet sich mit einer implantierten Lösung das Problem der Übertragung der Kraft, die notwendig ist, um das Gerät zu betreiben.
Um die Komplikationen zu vermeiden, die durch einen externen Rahmen bedingt werden, wurden Systeme entwickelt, bei denen das gesamte Gerät in den Patienten implantiert ist. In einigen Beispielen weißt das Gerät einen mechanischen Mechanismus auf, welcher durch externe Manipulation des Subjektes aktiviert werden kann; jedoch ist das Betreiben solcher Geräte schwierig. Andere Geräte erfordern, dass das Subjekt für eine Operation betäubt wird und ein Einschnitt gemacht wird, um Zugang zu dem implantierten Gerät zu erhalten, mit dem Ziel, das Implantat manuell anzupassen. Das Subjekt ist in unerwünschter Weise dem Risiko von Infektion und Komplikation durch die Betäubung ausgesetzt.
Komplett implantierbare Geräte ohne transkutane Elemente benötigen eine andere Energiequelle als die direkte mechanische Kraft, die ein medizinischer Fachmann zur Verfügung stellt, wenn er eine Anpassung vornimmt. Neuere Geräte beinhalten die Implantation eines Motors und einer Energiequelle, wie zum Beispiel einer Batterie, in den Patienten. Zum Beispiel lehrt WO 92/22268 ein Gerät, worin ein Motor, eine Batterie und vorprogrammierte Kontrollkomponenten implantiert werden, wobei die Kontrollkomponenten eine vordefinierte Serie von Instruktionen zur Anpassung des Distraktionsgerätes ausführen. Jedoch kann der Verlauf der Behandlung nicht modifiziert werden, nachdem das Gerät implantiert ist. Um diese Einschränkungen auszuräumen, wurden andere Geräte entwickelt, welche einen Radio Frequenz (RF) Empfänger beinhalten, um Instruktionen von einem externen Controller zu erhalten, siehe zum Beispiel U.S. 2009/0192514 . Jedoch benötigen solche Systeme die Implantation von Kondensatoren und anderen elektrischen Komponenten in den Patienten, wobei die Kondensatoren als einzige Energiequelle über einen verlängerten Behandlungszeitraum dienen. Die Qualität und Dauer der Behandlung, die durch solche Systeme zur Verfügung gestellt werden kann, wird durch die implantierte Energiequelle limitiert. Außerdem bestehen inhärente Risiken bei der Implantation von spannungsführenden elektrischen Komponenten in einem Patienten. Zusätzlich können die RF Kontrollsignale im Falle von übergewichtigen Patienten behindert werden.
Einige Systeme haben sich mit der Einschränkung der Menge an Gesamt-Stromkapazität einer implantierbaren Batterie durch die Verwendung einer wiederaufladbaren Batterie oder eines Motors, der durch Strom betrieben werden kann, welcher durch die Anlegung eines magnetischen Feldes induziert wird, befasst (z. B. U.S. 7,135,022 , U.S. 2010/0262247 ). Die Menge an Energie, die in der Praxis durch Induktion übermittelt werden kann, ist begrenzt. Außerdem sind Batterien, die für die Implantation geeignet sind, in ihrer Rate der Stromentladung begrenzt, selbst wenn sie wieder aufladbar sind. Daher ist die Menge an mechanischer Arbeit, welche durchgeführt werden kann um eine Anpassung zu erreichen, begrenzt. Des Weiteren beinhalten Batterien und Kondensatoren giftige Materialien, die, wenn sie in den Patienten implantiert sind, ein erhöhtes Risiko bergen.
Systeme, welche eine elektrische Quelle direkt an ein implantiertes medizinisches Gerät koppeln, leiten Elektrizität bei geringer Stromspannung und Stromstärke und sind generell auf die Datenübertragung an und von dem medizinischen Gerät beschränkt. Die Kapazität eines solchen Systems zur elektrischen Übertragung ist nicht geeignet für die Funktion eines medizinischen Gerätes, welches hohe elektrische Betriebsanforderungen aufweist.
Aufgrund der oben diskutierten Beschränkungen ist der Umfang implantierter medizinischer Geräte, welche Elektrizität benötigen, auf die Datenübertragung von und an Geräte beschränkt, welche nur geringe Stromspannung und Stromstärke zur Funktion benötigen. Zusätzlich sind die Arten der Therapie, die durch ein elektrisch-betriebenes implantiertes medizinisches Gerät am Patienten durchführbar sind, aufgrund der geringen Energieübertragungskapazitäten von induktions- und/oder batteriebetriebenen Systemen ähnlich beschränkt. Therapien und Geräte, welche einen vergleichsweise höheren Grad an elektrischer Übertragung an ein implantiertes Gerät zur Behandlung benötigen könnten, stellen unerwünschte Risiken eines elektrischen Schocks an Patienten und Betreibern dar.
Noch andere Geräte haben die Verwendung eines magnetischen Feldes in Betracht gezogen, um die Anpassung eines implantierten Distraktionsgerätes durch Interaktion mit magnetischen Komponenten, die in dem implantierten Teil des Gerätes enthalten sind (z. B. U.S. 2009/0192514 , U.S. 2010/0262239 , WO 2009/060427 , WO 2011/035308 ). Jedoch ist die Menge an Drehmoment, die bei der Manipulation eines externen magnetischen Feldes entwickelt werden kann, in der Praxis oft eingeschränkt, was zu ähnlichen Beschränkungen führt wie bei Geräten, welche implantierte Batterien beinhalten. Insofern besteht Bedarf an einem System, welches höhere Stromstärke und Stromspannung an implantierte Geräte liefern kann als gegenwärtig verfügbare Systeme, ohne das Risiko eines elektrischen Schocks an ihren Patient oder Operateur aufzuwerfen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches Gerät zum Aufbau einer perkutanen Übertragung elektrischen Stroms auf ein separates implantiertes medizinisches Gerät innerhalb eines Subjektes einschließlich eines perkutanen elektrischen Steckers, der mindestens zwei Elektroden aufweist, die Elektrizität von einer verbundenen Energiequelle in eine implantierbare subkutane elektrische Steckdose, welche den Stecker empfangen kann, leitet. Jede Elektrode ist innerhalb einer Hohlnadel lokalisiert, die aus dem Stecker heraus ragt und zwischen einer nicht-ausgefahrenen Position, wobei die Elektroden innerhalb der Hohlnadel verborgen sind, und einer ausgefahrenen Position, in der die Spitzen der Elektroden aus den Hohlnadeln heraus ragen, beweglich sind. Die Hohlnadeln sind zwischen einer zurückgezogenen Position, in der die Hohlnadeln nicht aus der Hautkontaktoberfläche heraus ragen und einer perkutanen Position, in der die Hohlnadeln aus der Hautkontaktoberfläche herausragen, beweglich, wobei jede Stromelektrode unabhängig von der Position der Hohlnadeln ausgefahren werden kann. Die implantierbare subkutane elektrische Steckdose beinhalten Empfangsanschlüsse für die Hohlnadeln, wobei diese Empfangsanschlüsse elektrisch voneinander isoliert sind und jede ein leitendes Basismaterial aufweist, welches am unteren Ende lokalisiert ist. Die Hohlnadeln des perkutanen Steckers durchstechen die Haut des Subjektes und dringen in die Empfangsanschlüsse der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose ein, worauf hin die Elektroden-Spitzen ausgefahren werden, um das leitende Basismaterial der Empfangsanschlüsse zu kontaktieren und eine elektrische Verbindung zwischen dem Stecker und der elektrischen Steckdose herzustellen. Eine Stromquelle ist an den Stecker mittels elektrischer Kabel angeschlossen und liefert eine elektrische Stromstärke und Stromspannung, welche an die implantierbare subkutane elektrische Steckdose übertragen wird. Ein separates implantiertes medizinisches Gerät innerhalb des Subjektes ist mit der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose mittels elektrischer Kabel verbunden und empfängt die elektrische Stromstärke und Stromspannung, die von der Energiequelle zur Verfügung gestellt werden. Andere Ausführungsformen beinhalten Datenelektroden, welche Datensignale zwischen einem separaten implantierten medizinischen Gerät und einem Controller übertragen. In jeder Ausführungsform der Erfindung ist das Subjekt von der Elektrizität, die durch den perkutanen Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose übertragen wird, isoliert.
Eine Methode zur Übertragung von Elektrizität an ein separates implantiertes medizinisches Geräte innerhalb eines Subjektes wird in Betracht gezogen, welche die Schritte einer subkutanen Implantation einer subkutanen elektrischen Steckdose gemäß der Erfindung innerhalb eines Subjekts, Verbinden eines perkutanen Steckers mit der elektrischen Steckdose durch die Haut des Subjektes, wobei die Elektroden des Steckers in einer nicht-ausgefahrenen Position innerhalb der Hohlnadeln angeordnet sind, welche aus dem Stecker heraus ragen und Herausfahren der Elektroden in Empfangsanschlüsse innerhalb der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose, um eine elektrische Verbindung mit einem leitenden Basismaterial der Empfangsanschlüsse herzustellen, aufweist.
Eine Ausführungsform wird in Betracht gezogen, worin der perkutane Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose der Erfindung Elektrizität von einer Energiequelle an ein Knochendistraktionsgerät übermitteln, welches innerhalb des Knochengewebes eines Subjektes implantiert ist, welches einen ersten und einen zweiten Befestigungspunkt, einen Distraktionsmechanismus und einen elektrischen Motor zum Variieren der Distanz zwischen dem ersten und zweiten Befestigungspunkt beinhaltet. Die Entfernung zwischen dem ersten und zweiten Befestigungspunkt des Knochendistraktionsgerätes wird durch den Betrieb des Motors des Distraktionsgerätes mittels des perkutanen Steckers und der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose angepasst.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose und eines perkutanen Steckers gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 1, wobei der perkutane Stecker mit einem externen Kontrollgerät und einer Energiequelle verbunden ist und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose mit einem medizinischen Gerät und einem Motor verbunden ist.
Die 3A–3C zeigen perspektivische Ansichten einer Ausführungsform eines perkutanen Steckers gemäß der gegenwärtigen Erfindung, die den Betrieb der ausfahrbaren Elektroden illustrieren.
Die 4A und 4B zeigen Querschnittsseitenansichten von Ausführungsformen der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdosen und der perkutanen Stecker gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
5A–5C zeigen eine Querschnittseitenansicht einer Hohlnadel eines perkutanen Steckers gemäß der gegenwärtigen Erfindung und einen Empfangsanschluss einer implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose gemäß der gegenwärtigen Erfindung und illustrieren das Ausfahren einer Elektrode aus der Hohlnadel, die in den Empfangsanschluss eingeführt wird.
5D und 5E zeigen eine Schlussansicht eines Querschnittes der Hohlnadel und Elektrode, die in den 5A–5C dargestellt ist.
6A–6C zeigen perspektivische Ansichten einer Ausführungsform eines perkutanen Steckers gemäß der gegenwärtigen Erfindung und illustrieren den Betrieb der ausfahrbaren Hohlnadeln und ausfahrbaren Elektroden.
7A–7C zeigen eine Querschnittsseitenansicht einer Ausführungsform eines perkutanen Steckers und einer implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose gemäß der gegenwärtigen Erfindung und illustrieren das Ausfahren der Hohlnadel in die Empfangsanschlüsse, gefolgt vom Ausfahren der Elektroden aus den Hohlnadeln.
8A–8C sind Ansichten von Oben, die die Formen nicht-einschränkender Ausführungsformen der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose gemäß der gegenwärtigen Erfindung zeigen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die gegenwärtige Erfindung beinhaltet eine subkutan implantierbare elektrische Steckdose und einen elektrischen Stecker, der perkutan an die implantierbare Steckdose ankoppelt. Die implantierbare subkutane elektrische Steckdose und der perkutane Stecker verbinden ein separates implantiertes medizinisches Gerät so wie einen Distraktionsmotor, an eine externe Energiequelle und Kontrollgerät, wobei der Stecker und die Steckdose benutzt werden, um Elektrizität an den elektrischen Motor zu übermitteln und/oder um elektrische Kommunikation zwischen dem implantierten medizinischen Gerät und einem Kontrollgerät herzustellen. In bestimmten Ausführungsformen ist die implantierbare subkutane elektrische Steckdose geeignet, Elektrizität an ein motorgetriebenes ausfahrbares medizinisches Gerät zu liefern, welches in einen Patienten zur Betätigung der Knochendistraktion implantiert wurde, wobei der Grad der Knochendistraktion durch ein externes Gerät kontrolliert wird, welches eine separate oder integrierte Energiezufuhr aufweist und in elektrischer Kommunikation mit dem implantierten medizinischen Gerät steht.
Im Betrieb ist die subkutane elektrische Steckdose in einem Patienten unterhalb seiner Haut implantiert und wird perkutan über einen elektrischen Stecker angesteuert, der eine Vielzahl von Hohlnadeln aufweist. Die elektrische Steckdose wird in einer Tiefe implantiert, welche einen leichten Zugang über den perkutanen Stecker ermöglicht und die Menge des Schmerzes, die der Patient erfährt, so weit wie möglich einschränkt. Der Körper der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose ist aus einem steifen biokompatiblen Material konstruiert, das elektrisch isolierend ist und eine Vielzahl von Empfangsanschlüssen beinhaltet. Die Hohlnadeln ragen aus einer Hautkontaktoberfläche des perkutanen Steckers heraus und ermöglichen die Verbindung des Steckers mit der Steckdose, in dem sie die Haut des Patienten durchstechen. Der perkutane Stecker wird an eine Region auf der Haut des Patienten platziert, die oberhalb der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose lokalisiert ist. Der Stecker und die Steckdose werden durch sich ergänzende Formen des Steckers und der Steckdose aneinander ausgerichtet, wobei die Merkmale der Steckdose durch die Haut des Patienten fühlbar sind. Nach dem Durchstechen der Haut des Patienten greifen die Hohlnadeln des elektrischen Steckers und die Empfangsanschlüsse innerhalb der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose ineinander, wobei die Vielzahl an Hohlnadeln mindestens zwei Hohlnadeln beinhaltet, welche Stromelektroden ausfahren. In bestimmten Ausführungsformen können zusätzliche Hohlnadeln Datenelektroden ausfahren. In anderen Ausführungsformen beinhaltet der elektrische Stecker Datenelektroden, welche eine nicht-isolierende Nadelspitze haben, welche die Verwendung isolierender Hohlnadeln nicht benötigen. In einigen Anordnungen können die Empfangsanschlüsse der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose mit einem elektrisch isolierenden selbst-schließendem Material gefüllt und/oder bedeckt sein, welches von den Hohlnadeln und Elektroden durchdringbar ist. Andere Anordnungen mögen sich auf isolierende Beschichtungen oder Materialien, die im Stand der Technik bekannt sind, verlassen, während noch andere nur das Zurückziehen der Elektroden in eine ausreichende Tiefe innerhalb der Hohlnadel benötigen, um einen unbeabsichtigten elektrischen Kontakt zu verhindern. So wie die Hohlnadeln des Steckers mit den Empfangsanschlüssen der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdosen ineinander greifen, fahren die Hohlnadeln, welche eine Stromelektrode beinhalten, die Elektrode durch das selbst-schließende Material der Empfangsanschlüsse aus, um einen elektrischen Kontakt mit einem leitenden Basismaterial, welches sich am unteren Ende der Empfangsanschlüsse befindet, herzustellen. Ausführungsformen werden in Betracht gezogen, in welchen nicht-isolierendes Material in den Hohlnadeln enthalten ist oder in welchen die Hohlnadeln mit isolierendem Material beschichtet sind. In Ausführungsformen, welche Hohlnadeln mit ausfahrbaren Datenelektroden beinhalten können die Datenelektroden durch das selbstschließende Material der Empfangsanschlüsse ausgefahren werden, um einen elektrischen Kontakt mit einem leitenden Basismaterial am Boden der Empfangsanschlüsse herzustellen. Wenn die Datenelektroden eine Nadelspitze aufweisen, können die Datenelektroden perkutan in einer ähnlichen Art und Weise auf die Empfangsanschlüsse zugreifen wie die Hohlnadeln, wobei die Datenelektroden einen geringen elektrischen Strom führen, der für die Datenübertragung geeignet ist, aber auf einem Level, das nicht ausreichend ist, um dem Patienten Leid zu zufügen. Im Allgemeinen führen die Stromelektroden eine elektrische Operationsstromstärke- und spannung, die geeignet ist, einen implantierbaren Motor und zugehörige elektrische Komponenten, die von der Erfindung genannt werden, zu betreiben und sind vorzugsweise elektrisch von den Hohlnadeln isoliert.
In weiteren Ausführungsformen verbirgt der perkutane Stecker Hohlnadeln, welche aus einer zurückgezogenen Position innerhalb des Steckers zu der perkutanen Position, in der sie aus der Kontaktoberfläche des Steckers herausragen, ausgefahren werden. Aus der perkutanen Position fahren die Hohlnadeln Stromelektroden und Datenelektroden, die in ihnen bereit liegen, aus. Sobald der Stecker und die Steckdose aneinander ausgerichtet sind, werden die Hohlnadeln aus der zurückgezogenen Position in die perkutane Position ausgefahren, und durchstechen die Haut des Patienten, während sie in die Empfangsanschlüsse der elektrischen Steckdose eingeführt werden. Sobald die Hohlnadeln richtig innerhalb der Empfangsanschlüsse der elektrischen Steckdose platziert sind, werden die Strom- und Datenelektroden aus den Hohlnadeln ausgefahren, um das leitende Basismaterial zu kontaktieren, welches am Boden der Empfangsanschlüsse lokalisiert ist.
Definitionen
Der Artikel „ein” wird hierin verwendet, um sich auf ein oder auf mehr als ein grammatikalisches Objekt des Artikels zu beziehen (d. h. auf mindestens einen). Als Beispiel meint „ein Element” ein Element oder mehr als ein Elemente.
Der Begriff „antimikrobiell” bezieht sich auf die Eigenschaft zur Inhibition des Wachstums von Mikroorganismen.
Der Begriff „biokompatibel” bezieht sich auf ein Material, das nach der Implantation in den Körper akzeptiert werden kann und welches das umgebende Gewebe nicht irritiert. Das biokompatible Material sollte keine inflammatorische Antwort oder allergische Reaktion provozieren.
Ein „Katheter” ist eine Röhre oder ein Gang, der in den Körper eines Patientens implantierbar ist, um darin angeordnetes Material von einem Ort zum anderen zu leiten.
Der Begriff „umfassen” beinhaltet, ist aber nicht begrenzt auf was auch immer dem Wort „umfassen” folgt. Daher zeigt die Verwendung des Begriffs an, dass die aufgezählten Elemente erforderlich oder obligatorisch sind, aber das andere Elemente optional sind und vorhanden sein können oder auch nicht.
Der Begriff „essentiell bestehen aus” beinhaltet was auch immer dem Begriff „essentiell bestehen aus” folgt und zusätzliche Elemente, Strukturen, Handlungen oder Merkmale, die dem grundsätzlichen Betrieb der Vorrichtung, der Struktur oder der beschriebenen Methode, nicht beeinflussen.
Der Begriff „bestehen aus” beinhaltet und ist begrenzt auf was auch immer dem Ausdruck „bestehen aus” folgt. Daher zeigt der Ausdruck an, dass die begrenzte Anzahl von Elementen erforderlich oder obligatorisch ist und dass keine anderen Elemente vorhanden sein dürfen.
Ein „Controller”, „Kontrolleinheit”, „Prozessor” oder „Mikroprozessor” ist ein Gerät, welches die operativen Bedingungen eines gegebenen Systems einschließlich der Menge an Strom oder elektrischem Potential, welches von einer elektrischen Energiequelle zur Verfügung gestellt wird, überwacht und beeinflusst. Typischerweise beziehen sich die apparativen Bedingungen auf die Ausgabe-Variablen des Systems, welche durch die Anpassung bestimmter Eingabe-Variablen beeinflusst werden können.
Der Begriff „Datenelektrode” bezieht sich auf eine Struktur, die aus leitendem Material hergestellt ist und ausreichend Struktur aufweist, um Strom weiterzugeben oder Spannungsdifferenzen zu kommunizieren, welche Daten oder Informationen kodieren können.
Der Begriff „Distraktionsgerät” oder „Knochendistraktionsgerät” bezieht sich auf ein Gerät, welches verwendet wird, um Distraktionsosteogenese oder die Korrektur von Verletzungen, Defekten oder Abnormalitäten des Knochengewebes durchzuführen, indem das Wachstum von neuem Knochengewebe gelenkt wird. Ein Distraktionsgerät kann durch die Anwendung von Kraft auf Knochengewebe betrieben werden, die über den Zeitraum der Behandlung modifiziert wird.
Der Begriff „elektrischer Motor” bezieht sich auf jedes Gerät, welches mechanische Energie aus elektrischem Strom oder Potential, die an das Gerät angelegt werden, generieren.
Der Begriff „elektrischer Kontakt” bezieht sich auf zwei Objekte, die in direktem Kontakt zueinander treten oder die durch Material von einander getrennt sind, welches eine geringere dielektrische Konstante als die dielektrische Konstante des Vakuums aufweist, so dass der Fluss elektrischen Stromes zwischen beiden Objekten ermöglicht wird.
Der Begriff „elektrische Energiequelle” bezieht sich auf jegliche Quelle des gespeicherten oder generierten elektrischen Stromes oder Potentiales, welcher ein Wechselstrom (AC) oder ein Gleichstrom (DC) sein kann, beinhaltend Batterien, elektrische Generatoren, ein elektrischer Stromrichter, ein elektrischer Umrichter oder ein elektrischer Transformator.
Wie hierin verwendet bezieht sich „elektrisch leitendes” Material auf ein Material, durch welches ohne Weiteres der Fluss von Strom bei einer Spannung erlaubt wird, die typischerweise an die Elektroden der gegenwärtigen Erfindung angelegt wird. Nicht-einschränkende Beispiele elektrisch leitenden Materials beinhalten metallene Leiter, leitende Polymere und Halbleiter mit beträchtlicher Leitfähigkeit.
Der Begriff „elektrisch isoliert” bezieht sich auf zwei Objekte, welche durch ein Material voneinander getrennt sind, das eine dielektrische Konstante aufweist, die größer ist, als die dielektrische Konstante von Vakuum, so dass einem Fluss elektrischen Stroms zwischen beiden Objekten widerstanden wird.
Wie hierin verwendet bezieht sich „elektrisch nicht-leitendes” Material auf ein Material, welches den Fluss von keinem Strom oder wenig Strom bei den Spannungen, die typischerweise an die elektrisch leitenden Komponenten der Erfindung angelegt werden, erlaubt. Nicht-einschränkende Beispiele elektrisch nicht-leitender Materialien beinhalten Isolatoren wie zum Beispiel Plastik oder anderen nicht-leitenden Polymeren, nicht-leitende inorganische Materialien sowie Oxide und Halbleiter, welche eine geringe Leitfähigkeit aufweisen, so wie zum Beispiel undotiertes Silizium.
Der Begriff „elektrischer Stecker” bezieht sich auf eine Struktur, die elektrischen Strom an eine andere Komponente oder Struktur liefert und/oder übergibt.
Der Begriff „hermetisch versiegelt” bezieht sich auf einen Zustand der Versieglung, der den Eintritt von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen verhindert.
Der Begriff „Hohlnadel” bezieht sich auf eine Struktur, die ein stechendes Ende mit ausreichender Schärfe aufweist, um die Haut, einschließlich humaner Haut, in einer Art und Weise zu durchdringen, dass die Störung der Haut keine Dimension annimmt, die substantiell größer als die der Hohlnadel ist; die Hohlnadel aufweist einen internen Raum, welcher andere Objekte beinhalten kann, einschließlich einer Stromelektrode oder einer Datenelektrode, wie hierin definiert.
Der Begriff „implantierbar” wird verwendet, um ein medizinisches Gerät zu beschreiben, welches für einen erheblichen Zeitraum in den Körper eines Patienten implantiert werden kann. Die Implantation des Gerätes wird mittels einer chirurgischer Prozedur oder einer anderen geeigneten medizinischen Prozedur erreicht.
Der Begriff „implantierbare subkutane elektrische Steckdose” bezieht sich auf eine Struktur, die einen elektrischen Strom von anderen Komponenten oder Strukturen empfangen kann und den Abfluss des empfangenen Stroms in das umgebende Körpergewebe eines Subjekts, in welches die implantierbare subkutane elektrische Steckdose implantiert ist, verhindern kann.
Der Begriff „isolierendes Material” oder „Isolator” bezieht sich auf ein Material, welches eine dielektrische Konstante aufweist, die größer ist als die dielektrische Konstante von Vakuum.
Der Begriff „medizinisches Gerät” bezieht sich auf jegliches Gerät, welches die Verwendung von Elektrizität benötigt, um eine therapeutische Funktion durchzuführen.
Der Begriff „Patient” oder „Subjekt” bezieht sich auf den Empfänger einer medizinischen Behandlung.
Der Begriff „perkutan” bezieht sich auf den Zustand der Durchquerung der Haut eines Patienten, oder das Durchstechen der Haut durch Piercing oder anderer Mittel.
Der Begriff „Stromelektrode” bezieht sich auf eine Struktur, die aus einem leitenden Material hergestellt ist, welche eine ausreichende Struktur aufweist, um einen operativen elektrischen Strom von mindestens 0,01 A mit einem Potential von mindestens 0,05 V zu leiten.
Die Begriffe „wieder verschließbar” und „selbst verschließend” beziehen sich, insofern sie sich auf Isolationsmaterial beziehen, auf ein Material, welches von einem Objekt wie zum Beispiel einer Nadel oder einer Hohlnadel durchdringbar ist und das in der Lage ist, den Raum der von dem durchdringenden Objekt in Anspruch genommen wurde, wieder aufzufüllen, nachdem das durchdringende Objekt entfernt wurde.
Der Begriff „Haut” beinhaltet die epidermalen und dermalen Schichten von externen Gewebe eines Säugerkörpers, insbesondere von Menschen.
Die Begriffe „fester Ableiter” und „Kabel” beziehen sich auf ein elektrisch leitendes Material, welches Elektrizität von einem Objekt zum anderen leitet.
Der Begriff „subkutan” bezieht sich auf die Region unterhalb der dermalen Schicht der Haut auf einen Säugerkörper, insbesondere von Menschen.
Implantierbare subkutane elektrische Steckdose und perkutaner Stecker
Mit Bezug auf 1 und 2 ist eine implantierbare subkutane elektrische Steckdose 110 und ein Stecker 100 des elektrischen Steckdosensystems gezeigt. Die implantierbare subkutane elektrische Steckdose 110 ist subkutan in einen Patienten implantiert und an eine Stelle mittels jeglicher bekannten Mitteln wie zum Beispiel vernähbarer Löcher 112 in der Nähe der Position eines implantierten medizinischen Gerätes 175, das unter Spannung stehen soll, befestigt. Geeignete Positionen für die Implantation von subkutanen elektrischen Steckdosen innerhalb eines Patientens beinhalten die Oberschenkel, die Unterarme und die mandibuläre Kieferlinie. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass andere Steckdosen-Implantationspositionen auch in Betracht gezogen werden mögen, zum Beispiel abhängig von der Anatomie des Patienten und der Position und der Art des implantierten medizinischen Gerätes, welches unter Spannung stehen soll. Die Entfernung von der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110 zu dem implantierten medizinischen Gerät sollte so bestimmt sein, dass die Länge der internen elektrischen Kabel 160 und 165 zur Daten- und Elektrizitätsübertragung von der Steckdose an das implantierte medizinische Gerät 175 minimiert ist, um das Risiko des Signal- und Datenverlusts zu reduzieren. In einer Ausführungsform sind die internen elektrischen Kabel 160, 165 in elektrisch isolierendes Material der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110 eingebettet und ragen aus dieser in einem schützenden Katheter heraus, welcher aus einem elektrisch isolierenden biokompatiblen Material konstruiert ist, bis sie an ein implantiertes medizinisches Gerät angeschlossen sind. In einer anderen Ausführungsform sind die elektrischen Kabel 160, 165 in ein elektrisch isolierendes biokompatibles Material eingeschlossen, um die Kabel und die geleitete Elektrizität vom Patienten zu isolieren. Elektrisch isolierende biokompatible Materialien können Polytetrafluorethylen, Polyethylen Terephthalat, Polyurethane, Polyvinylchlorid, Silikon, oder andere geeignete Materialien einschließen, die dem Fachmann bekannt sind und die mit ISO 10993 übereinstimmen.
Die implantierbare subkutane elektrische Steckdose 110 weist eine Vielzahl von Empfangsanschlüssen 115, 118 auf, die über die obere Oberfläche 114 der Steckdose 110, verteilt sind. In der Ausführungsform, die in 1 und 2 gezeigt ist, stehen Hohlnadeln 105 und Datenelektroden 106 von der Hautoberflächenseite 104 des Steckers 100, hervor. Mit Bezug zu 1 und 2 empfangen die Empfangsanschlüsse 115 Hohlnadeln 105 und die Empfangsanschlüsse 118 empfangen Datenelektroden 106.
Die 3 und 4 zeigen Ausführungsformen, die ausfahrbare Datenelektroden zusätzlich zu den ausfahrbaren Stromelektroden aufweisen. Mit Bezug auf 4A stehen die Hohlnadeln 105 und die Hohlnadeln 116 von der Hautoberflächenseite 104 des Stecker 100 hervor, wobei die Stromelektroden 125 von den Hohlnadeln 105 ausfahrbar sind und die Datenelektroden 126 von den Hohlnadeln 116 ausfahrbar sind.
In jeder Ausführungsform haben die Empfangsanschlüsse 115, 118 eine unterschiedliche Größe, um die Größe der korrespondierenden Hohlnadeln 105, 116 und/oder Datenelektroden 106 zu beherbergen. Die Empfangsanschlüsse 115, 118 sind so auf der Oberfläche 114 der Steckdose 110 verteilt, dass die Berührungsfläche des Steckers 100 mit der Steckdose 110 auf einen korrekten Anschluss beschränkt ist. Wie in 1 gezeigt, kann die Oberfläche 114 der Steckdose 110 einen Rand 117 einschließen, um einen solchen Anschluss zu unterstützen.
In jeder Ausführungsform leiten die Stromelektroden 125 Elektrizität bei einer Betriebs- Stromstärke oder Stromspannung. In der Ausführungsform die in 1 und 2 gezeigt ist, sind die Datenelektroden 106 in einer Position befestigt, so dass sie aus dem Stecker 100 hervor ragen. Wenn der Stecker 100 in den Anschluss 110 eingeführt wird, durchstechen die Datenelektroden 106 die Haut des Patienten, ähnlich wie die Hohlnadeln 105, und dringen in die Empfangsanschlüsse 118 ein. In bestimmten Ausführungsformen sind die Datenelektroden nur geeignet, kleine Stromspannungen und Stromstärken zu leiten, die mit der Übertragung von Daten assoziiert sind und benötigen daher keine Schutzmaßnahmen der Stromelektroden, um das Risiko eines elektrischen Schocks für den Patienten und Anwender zu reduzieren, wenn Elektrizität geleitet wird. In der Ausführungsform, die in den 3 und 4 gezeigt ist, beinhalten die Hohlnadeln 116 ausfahrbare Datenelektroden 126, ähnlich den Hohlnadeln 105, die ausfahrbare Stromelektroden 125 enthalten. In anderen Ausführungsformen können die Stromelektroden 125 größer sein, als die Datenelektroden 106, 116 aufgrund des Unterschiedes der Größenordnung der elektrischen Stromstärke und Stromspannung, die von jedem geleitet wird.
Dementsprechend erlauben die Systeme der implantierbaren subkultanen elektrischen Steckdose und des perkutanen Steckers der gegenwärtige Erfindung die Verbindung einer externen Energiequelle und/oder eines Gerätes an ein motorisiertes medizinisches Gerät, welches in einen Patienten implantiert ist, wobei separate elektrische Verbindungen für den Betrieb der Stromstärke/Stromspannung und der Datenübertragung bestehen.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die implantierbare subkutane elektrische Steckdose 110 einen Zahn 111, welcher in die korrespondierende Einkerbung 101 an Stecker 100 passt, welcher geometrisch komplementär zu dem Zahn 111 ist. Der Zahn 111 kann durch die Haut des Patienten mittels Berührung oder Anblick wahrnehmbar sein, um im Auffinden der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110 behilflich zu sein, um den korrekten Anschluss des Steckers 100 zu erleichtern, wenn dieser an die Steckdose angeschlossen wird. Die Erfindung ist nicht auf eine Zahn- und Einkerbungsanordnung limitiert und alle alternativen komplementären Mittel, die das Erlangen des Steckers an die Steckdosen erleichtern, werden in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann die Oberfläche 114 der Steckdose 110 konkav sein und die Oberfläche 104 des Steckers 100 konvex sein, um eine Aufwölbung zu erzeugen, die nach der Implantation sichtbar ist und die Oberfläche 104 des Steckers 100 kann konkav sein, um eine solche Aufwölbung aufzunehmen, wenn der Stecker 100 mit der Steckdose 110 verbunden wird. Die Form des Steckers 100 und der Steckdose 110 kann jegliche geeignete Symmetrie, Geometrie, Größe oder Form haben, um einen Anschluss zu erleichtern. Es ist verständlich, dass viele Anschlussanordnungen des Steckers 100 mit der Steckdose 110 vorstellbar sind, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die Größe und die Anordnung der Hohlnadeln 105, 116 und/oder der Datenelektroden 106 im Bezug zu den passenden Empfangsanschlüssen 115, 118 verhalten sich auch limitierend auf die Berührungsfläche des Steckers 100 und der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110, um den korrekten Anschluss und die korrekte Verbindung des Steckers 100 an die Steckdose 110 sicher zustellen.
In den 1–3 sind der Stecker 100 und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose 110 in einer nicht-limitierenden ovalen Anordnung gezeigt um aufeinander abgestimmt zu sein und um einen korrekten Anschluss sicher zustellen. Wie in den 1–4 gezeigt, ist die Oberfläche 104 des Steckers 100 von welcher die Hohlnadel 105, 116 und/oder die Datenelektroden 106 hervor stehen konkav und formt einen Raum zwischen dem Stecker 100 und der Haut des Patienten, so dass die Luft in dem Raum durch eine Luftweg 108 mittels eines Diaphragmas 109 entfernt werden kann, um einen Vakuumverschluss herzustellen, um die Bewegung des Steckers zu verhindern, während dieser mit der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110, verbunden ist. Der Vakuumbetrieb, der eine konkave Oberfläche nutzt, ist zu unterscheiden von der konkaven/konvexen Anordnung, die für Anschlusszwecke genutzt wird. Jedoch kann eine konkav Oberfläche entweder für den Anschluss oder zur Verhinderung der Bewegung oder beides verwendet werden. Im Betrieb ist das Diaphragma 109 vor dem Verbinden des Steckers 100 mit der implantierten Steckdose 110 abgesenkt und drückt die Luft in Luftweg 108 durch ein Loch 107 heraus. Nachdem der Stecker 100 auf der Haut des Patienten platziert ist, wird das Diaphragma 109 gelöst, wodurch ein Vakuum in Luftweg 108 gebildet wird, das den Stecker 100 an der Haut des Patienten abdichtet. Jegliche Mittel, um ein Vakuum zu erreichen, einschließlich des Gebrauches von Saugnäpfen und Vakuumverschlussmitteln, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, werden von der Erfindung in Betracht gezogen. Auch können Bänder an dem Stecker 100 angebracht werden, während dieser mit der elektrischen Steckdose 110 verbunden ist, um weitere Bewegungen des Steckers zu verhindern. Zusätzlich wie in den 1 und 2 gezeigt, bieten passenden Paare von Magneten 113a, 113b von denen jeweils einer in den Stecker 100 und der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110 angeordnet ist, eine zusätzliche nicht permanente Befestigung des Steckers und der implantierbaren elektrischen Steckdose, während sie verbunden sind. Viele andere Mittel zur Verhinderung der Bewegung des Steckers können in Betracht gezogen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Des Weiteren ist es verständlich, dass die Proportionen, die in den Abbildungen dargestellt sind, nicht limitierend sind, wobei die unterschiedlichen relativen Proportionen der Nadeln, Betätigungsknöpfe, Steckdosen, Stecker und anderer Komponenten der Erfindung vom Fachmann so angeordnet sein können, dass sie dem praktischen Gebrauch entsprechen.
Mit Bezug auf 4 sind Seitenansichten von Schemata von Ausführungsformen der elektrischen Steckdose und des perkutanen Stecker-Systems mit ausfahrbaren Strom- und Datenelektroden gezeigt. In 4A sind die Hohlnadeln 105, 116 gezeigt, die die Haut des Patienten durchstechen, in dem Prozess den Stecker 100 an die implantierbare subkutane elektrische Steckdose 110 anzuschließen. Wie gezeigt, beinhaltet jede der Hohlnadeln 105, 116 optionale Verschlussfugen 180, welche sich mit optionalen Kugellager-tragenden Federschlössern 182, die sich innerhalb der Empfangsanschlüsse 115, 118 befinden, verbinden. Die Kugellager-tragenden Federschlösser 182 helfen, die korrekte Einführtiefe der Hohlnadeln 105, 116 sicher zustellen und können die Hohlnadeln 105, 116 am Platz arretieren, um ein unbeabsichtigtes Entfernen und/oder Lösen des Steckers 100 zu verhindern, während dieser mit der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110 verbunden ist. Die Stromelektroden 125 sind in nicht-ausgefahrenem Zustand innerhalb der Hohlnadeln 105 gezeigt. In ähnlicher Weise sind die Datenelektroden 126 in einem nicht-ausgefahrenen Zustand innerhalb der Hohlnadel 116 gezeigt. Ein innerer Raum 130, innerhalb jeder der Hohlnadeln 105 isoliert die Stromelektroden 125 von den Hohlnadeln 105 und leitet die Stromelektroden 125 durch die Hohlnadeln 105 in die Basis der Empfangsanschlüsse 115. In ähnlicher Weise isoliert ein innerer Raum 131 innerhalb jeder der Hohlnadeln 116 die Datenelektroden 126 von den Hohlnadeln 116 und leitet die Datenelektroden 126 durch die Hohlnadeln 116 in die Basis der Empfangsanschlüsse 118. Das isolierende Material 135, 136, welches in den Hohlnadeln 105, 116 angeordnet ist, kann selbst-versiegelnde Arten von Silikon oder anderen geeigneten Materialien sein, um die Stromelektroden 125 oder Datenelektroden 126 von den Hohlnadeln 105 bzw. 116 in 4A zu isolieren. In ähnlicher Weise kann isolierendes Material 235, 236 in 4B das innerhalb der Hohlnadeln 205, 216 angeordnet ist, selbst-versiegelnde Arten von Silikon oder andere geeignete Materialien zur Isolation der Stromelektroden 225 oder Datenelektroden 226 von den Hohlnadeln 205 bzw. 216 sein.
4B zeigt eine Ausführungsform, die mit ausfahrbaren Stromelektroden 225 und ausfahrbaren Datenelektroden 226 in einem nicht-ausgefahrenen Zustand innerhalb der Hohlnadeln 205, 216, die komplett mit selbst-versiegelndem und elektrisch isolierendem Material 235, 236 gefüllt sind, welches von den Elektroden 225, 226 durchdringbar ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die Anwesenheit des selbst-verschließenden Materials optional, zum Beispiel, wenn die Hohlnadeln 205, 216 im inneren mit einem isolierenden Material beschichtet sind (nicht gezeigt). In einer blutigen Umgebung kann die Verwendung von isolierendem Material wünschenswert sein. Die Elektroden können wie eine Nadel geformt sein oder ohne ein geschärftes oder angeschrägtes Ende. In jeder Anordnung können die Elektroden das verschließende Material 133 durchdringen, um das leitende Basismaterial 161, 166 zu berühren.
Wie in den 4A und 4B gezeigt, sind externe Kabel 140 mit den Stromelektroden 125, 225 verbunden und verbinden die Elektroden 125, 225 mit einer externen Energiequelle 150. Externe Kabel 145, die mit den Datenelektroden 126, 226 verbunden sind, werden gezeigt und verbinden die Elektroden 126, 226 mit einem externen Gerät 155. Das externe Gerät 155 kann eine Energiequelle und einen Controller beinhalten, wobei externe Kabel 140 mit der Energiequelle verbunden sind und die externen Kabel 145 mit dem Controller verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform können die Energiequelle und der Controller separate Einheiten sein.
In jeder Ausführungsform können die Empfangsanschlüsse 115, 118 innerhalb der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose optional mit einem wieder verschließbaren und elektrisch isolierenden Material gefüllt sein.
In bestimmten Ausführungsformen kann das wiederverschließende Material nicht benötigt werden. Jedoch ist das wieder verschließbare und elektrisch isolierende Material in einer blutigen Umgebung wünschenswert. Eine antimikrobielle Schicht (nicht gezeigt), die an die Haut angrenzt, kann auf dem selbst versiegelnden Material 133 angeordnet sein, um eine Infektion zu verhindern. Die Schicht kann mit jeglichem Antibiotikum, welches zur Verwendung an Menschen geeignet ist, beladen sein, einschließend aber nicht limitiert auf Erythromycin, Clindamycin, Azithromycin, Clarithromycin, Ofloxacin, Lomefloxacin, Norfloxacin, Sulfamethoxazol, Vancomycin, Ciprofloxacin, Tosufloxacin, Clinafloxacin, Sulbactam Clavulansäure und Fluconazol. Alternativ kann die antimikrobielle Schicht ohne ein selbst versiegelndes Material oder eine antimikrobielle Schicht vorhanden sein. Im Bezug auf 4A und 4B ist jeder der Empfangsanschlüsse 115, 118 mit einem optional verschließendem Material 133 abgedichtet, welches wieder verschließbar und elektrisch isolierend ist. Das Verschlussmaterial 133 ist von den Hohlnadeln 105, 205, 116, 216 und den Stromelektroden 125, 225, 126, 226 durchdringbar, so dass die Hohlnadeln und Elektroden in die Empfangsanschlüsse 115, 118 eingeführt werden können, ohne das Verschlussmaterial 133 zu beschädigen. Wenn die Hohlnadeln 105, 205, 116, 216 und die Stromelektroden 125, 225, 126, 226 aus den Empfangsanschlüssen 115, 118 entfernt werden, verschließt das Verschlussmaterial 133 die Empfangsanschlüsse, um den Eintritt von Bruchstücken und biologischen Materialien des Patienten zu verhindern. Das Verschlussmaterial 133 kann aus elektrisch isolierendem Silikonmaterial für einen wieder verschließbaren perkutanen Zugang oder aus jeglichem anderen geeigneten Material, welches im Stand der Technik bekannt ist, bestehen.
Mit Bezug auf 4A sind die leitenden Basismaterialien 161, 166 jeweils an der Basis der Empfangsanschlüsse 115, 118 und Kontaktelektroden 125, 126 lokalisiert, wenn diese ausgefahren sind, um die elektrische Verbindung zwischen einem externen Gerät 155 und einer Energiequelle 150 mit einem implantierten medizinischen Gerät 175, das einen Motor 170 aufweist, zu komplementieren. Gezeigt werden die internen Kabel 160, die mit dem leitenden Basismaterial 161 verbunden sind und die geeignet sind, elektrischen Strom mit einer Betriebsstärke und Betriebsspannung an den Motor 170 des implantierten medizinischen Gerätes 175 zu leiten, wenn die Stromelektroden 125, die mittels externer Kabel 140 mit einer externen Energiequelle 150 verbunden sind, ausgefahren werden und mit dem leitenden Basismaterial 161 in Kontakt treten. In ähnlicher Weise sind die internen Kabel 165 gezeigt, die mit dem leitenden Basismaterial 166 verbunden sind und die in der Lage sind, Daten und Kontrollsignale zwischen dem implantierten medizinischen Gerät 175 und dem externen Gerät 155 zu leiten, wenn die Datenelektroden 126, die mittels externer Kabel 145 mit dem externen Gerät 155 verbunden sind, ausgefahren werden und mit dem leitenden Basismaterial 166, in Kontakt treten. Ein Katheter 139 isoliert die Segmente der internen Kabel 160, 165, die von der implantierten elektrischen Steckdose 110 heraus ragen von den umgebenen biologischen Gewebe des Patienten. Der Katheter 139 ist aus einem flexiblen elektrisch isolierendem biokompatiblen Material, so wie aus Silikon, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Terephthalat, Polyurethan, Polyvinylchlorid oder anderen geeigneten Materialien, die dem Fachmann bekannt sind, einschließlich derer, die mit ISO 10993 überein stimmen, konstruiert, hergestellt ist.
In jeder Ausführungsform beinhalten die Kontaktpunkte zwischen der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose und dem umgebenden biologischen Material und Gewebe des Patienten ein elektrisch isolierendes Material. Auch die Kontaktpunkte zwischen dem perkutanen Stecker und die Haut des Patienten beinhalten ein elektrisch isolierendes Material. Es ist ein Hauptmerkmal der Erfindung, dass kein Material, welches Elektrizität zwischen der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose und dem perkutane Stecker leitet, in Kontakt mit der Haut oder dem Gewebe des Patienten tritt. Der Fachmann wird erkennen, dass der Betrieb von Steckdose und Stecker der gegenwärtigen Erfindung so erfolgt, dass eine schädliche elektrische Aussetzung des Betreibers und des Patienten minimiert, wenn nicht sogar eliminiert ist.
Mit Bezug auf 5A–5C zeigen diese den Ablauf des Ausfahrens einer Elektrode aus einer Hohlnadel gemäß den Ausführungsformen der Erfindungen. Wie gezeigt, wird eine Hohlnadel 305 durch die Haut des Patienten 50 in einen Empfangsanschluss 315 inseriert und eine Elektrode 325, die mit einem externen Kabel 340 verbunden ist, wird daraufhin in den Empfangsanschluss 315 ausgefahren, um einen Kontakt mit einem leitenden Basismaterial 361, welches mit einem internen Kabel 360 verbunden ist, herzustellen. Die hohle Nadel 305 beinhaltet oben eine isolierende Kappe 334 und innerhalb des inneren Raumes 330 eine isolierende Abdichtung 335, welche die Hohlnadel 305 von der Elektrode 325 elektrisch isoliert. Der Körper der Elektrode 325, der oben aus der Hohlnadel 305 heraus ragt, ist in elektrisch isolierendes Material eingeschlossen. In einigen Ausführungsformen ist die gesamt Länge der Elektrode 325 ringsum in Isolation eingeschlossen, wobei nur die Spitze frei liegt.
Das Durchstechende-Ende jeder der Hohlnadel 305 beinhaltet ein wieder verschließbares Material, welches die Elektrode 325 und den inneren Raum 330 von Fragmenten und biologischem Material isoliert, wenn die Hohlnadel 305 durch die Haut 50 eingelassen wird. Die wieder verschließbare Spitze ist von der Elektrode 325 so durchdringbar, dass wenn die Elektrode ausgefahren wird, sie die Spitze durchstößt, wie in 5C gezeigt und das leitende Basismaterial 361 ohne die Spitze zu beschädigen, kontaktiert. Wenn die Elektrode 325 zurückgezogen ist, verschließt das Spitzenmaterial die Hohlnadel 305 wieder, um den Eintritt von Fragmenten und biologischem Material in den inneren Raum 330 der Hohlnadel 305 zu verhindern. Das wieder verschließbare Spitzenmaterial kann ein Silikonmaterial sein oder ein anderes geeignetes elektrisch isolierendes Material, welches dem Fachmann bekannt ist. Wie oben beschrieben, ziehen bestimmte Ausführungsformen Hohlnadeln, die ein inneres Volumen haben, welches mit nicht-leitenden wieder verschließbarem Material gefüllt ist, in Betracht, so wie in 4B dargestellt.
Wie in 5C gezeigt, kontaktiert die Elektrode 325 das leitende Basismaterial 361, das am Boden des Empfangsanschlusses 315 lokalisiert ist, so wie sie ausgefahren wird. Der Kontakt der Elektrode 325 mit dem leitenden Basismaterial 361 bringt die elektrische Verbindung zwischen dem externen Kabel 340 des Steckers und dem internen Kabels 360 der elektrischen Steckdose zum Abschluss. Der Kontakt stellt eine elektrische Verbindung zwischen einem implantierten medizinischen Gerät und einem externen Gerät und/oder einer Energiequelle her. In einigen Ausführungsformen kann ein Teil der Elektrode 325 durch isolierendes Material 333 dringen.
In der Ausführungsform, die in den 2 und 4A gezeigt ist, fungiert ein Paar von Empfangsanschlüssen 115 innerhalb der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose 110 als ein positives und negatives elektrisches Kabel-Paar, und erleichtern die Verbindung der Stromelektrode 125 mit dem leitenden Basismaterial 161 am Boden der Empfangsanschlüsse 115 um eine Betriebs-Stromstärke und -Stromspannung an ein implantiertes medizinisches Gerät 175 von der externen Energiequelle 150 zu leiten. Ein weiteres Paar von Empfangsanschlüssen 118 erleichtert die Verbindung zu dem leitenden Basismaterial 166, um Daten und Kontrollsignale zwischen dem implantierten medizinischen Gerät 175 und einen externen Gerät 155 zu leiten.
Das Einklinken eines optionalen Feststellungs- und Einführungs-Tiefen-Regulations-Mechanismuses ist in den 4 und 5A–5C gezeigt. So wie die Hohlnadeln 105, 205, 305 in die Empfangsanschlüsse 115, 315 eingeführt sind, koppeln die Feststellungsfugen 180, 380 an die Kugellagerfederschlösser 182, 382, um die Tiefe der Einführung der Hohlnadeln 105, 205, 305 zu limitieren und um einen Widerstand gegen unbeabsichtigtes Verschieben und Entfernen der Hohlnadeln 105, 205, 305 bereitzustellen. Die 5B und 5C zeigen die Hohlnadel 305 in ihrer Position innerhalb ihres Empfangsanschlusses 315, wobei die Kugellager-Federschlösser 382 Druck gegen die Hohlnadel 305 ausüben. Der Druck, der von den Kugellager-Federschlössern 382 ausgeübt wird, ermöglicht das Entfernen der Hohlnadel 305 von dem Empfangsanschluss 315, wenn ausreichend axiale Kraft in die Rückzugsrichtung der Hohlnadel 305 relativ zum Empfangsanschluss 315 eingesetzt wird.
Mit Bezug auf 5A–5C ist des Elektroden-Ausfahr-Mechanismus gezeigt. Eine Feder 395 übt Kraft auf die Elektrode 325 aus und hält die Elektrode 325 in einem unausgefahrenen Zustand, wie in 5A gezeigt. So wie der Ausfahr-Mechanismus ausgeführt wird, wird die obere Hälfte einer mehrteiligen Manschette 390 ringsum relativ zu der Elektrode 325 rotiert, was dazu führt, dass die untere Hälfte der mehrteiligen Manschette 390 eine nach unten gerichtete axiale Kraft auf die Feder 395 ausübt, was die Feder 395 komprimiert und die Elektrode 325 nach unten durch die Hohlnadel 305 zwingt. Nach der ersten Ausführung des Ausfahr-Mechanismus wird die Elektrode 325 in einem ausgefahrenen Zustand gehalten. Eine zweite Betätigung des Ausfahr-Mechanismus führt zur Betätigung einer zweiten Rotation der Manschette 390, welches die Feder 395 dekomprimiert. Wenn die Feder 395 dekomprimiert, zieht sie die Elektrode 325 zurück in die Hohlnadel 305. Es wird verstanden, dass viele Anordnungen zum Ausfahren und Zurückziehen der Elektroden in Betracht gezogen werden, so wie zum Beispiel andere mit einer Sprungfeder-Versehene Designs, welche Nocken spezifische elektro-mechanische Motoren oder andere kraftübertragende Mittel, die zur Elektroden-Betätigung geeignet sind, beinhalten können. Der Mechanismus, der hierin beschrieben ist, ist nicht limitierend und beabsichtigt nur eine mögliche Ausführungsform von vielen, die in der gegenwärtigen Erfindung verwendet werden, zu beschreiben. Der Fachmann wird erkennen, dass viele Designs verwendet werden können, um die Elektroden zurückzuziehen, einzufahren und auszufahren, ohne von der Erfindung abzuweichen.
Die isolierenden Merkmale der Hohlnadel 305 und die Anordnung der Elektrode 325 ist in den 5D und 5E illustriert, welche ein axiale Ansichten der Hohlnadel 325 an unterschiedlichen Positionen entlang der Länge der Nadel zeigen. 5D zeigt einen Querschnitt der Hohlnadel 305 an einer Position in der Nadel, in welcher die Elektrode 325 anwesend ist. 5E zeigt einen Querschnitt einer Hohlnadel 305 an der Spitze der Nadel, wenn die Elektrode 325 in einem nicht ausgefahrenen Zustand ist und von der verschlossenen Spitze der Hohlnadel 305, die mit einer isolierenden Auskleidung 335 gefüllt ist, verdeckt ist. In einer Anordnung sind die isolierende Auskleidung 335 und die wieder verschließbare Spitze aus dem gleichen Material, während in anderen die isolierend Auskleidung 335 ein steifes Material ist und an das selbst verschließende Material der wieder verschließbaren Spitze anschließt.
Mit Bezug auf 3A–3C ist darin eine Ausführungsform des Steckers 100 gezeigt, der ausfahrbare Datenelektroden 126 aufweist, wobei der Betrieb des Ausfahrens und des Zurückziehens der Elektroden 125, 126 gezeigt ist. Im Betrieb ist der Stecker 100 in eine implantierbare subkutane elektrische Steckdose, gemäß der Erfindung, durch die Haut des Patienten eingeführt und eine Kraft wird auf die Betätigungsknöpfe 102 ausgeübt. In einer nicht begrenzenden Ausführungsform aktivieren die Betätigungsknöpfe 102 den Ausfahr-Mechanismus, der hierin beschrieben wird und der in den 5A-5C gezeigt ist, um die Elektroden 125, 126 auszufahren. Es wird verstanden, dass jegliche Betätigungsmittel in Betracht gezogen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die Kraft, die benötigt wird, um die Betätigungsknöpfe 102 zu aktivieren, wird lateral zu der Einführungsrichtung des Steckers 100 angewendet, um zu vermeiden, beim Patienten ein Trauma zu verursachen und um ein übermäßiges Eindringen der Elektroden 125, 126 in die implantierbare subkutane elektrische Steckdose zu verhindern.
Die implantierbare subkutane elektrische Steckdose gemäß der gegenwärtigen Erfindung ist aus einem steifen biokompatiblen und elektrisch isolierendem Material so wie Silikon, Polytetrafuorethylen, Polyethylen Terephthalat, Polyurethan, Polyvinylchlorid oder jeglichem anderen geeigneten Material, das einem Fachmann bekannt ist, beinhalten Materialien, die ISO 10993 erfüllen, hergestellt. Der Fachmann wird erkennen, dass auch andere geeignete Materialien verwendet werden können. Die Oberflächen der elektrischen Steckdose können eine andere anti-mikrobielle Behandlung und/oder Material so wie Silber enthalten, um das Risiko einer Infektion zu vermindern, das mit dem perkutanem Zugang zu den Patienten verbunden ist. Antimikrobielle Behandlungen können eine chemische Gasabscheidung einer antimikrobiellen Substanz auf die Oberfläche der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose beinhalten. Antimikrobielle Materialien können Polymere beinhalten, die hydrophoben Charakter haben und eine Aminogruppe mit einem pKa größer als oder gleich ungefähr 8 haben. Antimikrobielle Behandlung und Materialien können nicht-auswaschend sein und würden während der Lebensdauer der implantierbaren Steckdose nicht an Effizienz verlieren.
Mit Bezug auf die 6A–6C, die eine Ausführungsform eines Steckers 600 mit ausfahrbaren Hohlnadeln 605, 616 und ausfahrbaren Elektroden 625, 626 gezeigt, wobei der Betrieb des Ausfahrens und des Zurückziehens der Hohlnadeln 605, 616 und Elektroden 625, 626 dargestellt ist. Im Betrieb wird der Stecker 600 mit der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose gemäß der Erfindung mithilfe der fühlbaren Merkmale der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose, die komplementär zu Merkmalen am Stecker 600 und ähnlich zu den Angleichungsmerkmalen der 1 sind, angeglichen. Sobald der Stecker 600 mit der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose angeglichen ist, wird Kraft auf die Betätigungsknöpfe 601 ausgeübt. So wie die Hohlnadeln 605, 616 durch die Betätigungsknöpfe 601 betätigt werden, werden sie von der zurückgezogenen Position innerhalb des Steckers 600 in eine perkutane Position heraus gefahren, wobei mit Herausfahren die Hohlnadeln 605, 616 die Haut des Patienten durchstechen, wenn die Nadeln in die korrespondierenden Empfangsanschlüsse in der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose gebracht werden. So wie die Hohlnadeln 605, 616 in der richtigen Position innerhalb der Empfangsanschlüsse der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose sind, wird Kraft auf die Betätigungsknöpfe 602 ausgeübt, um die Elektroden 625, 626 unabhängig vom Ausfahren der Hohlnadel 605, 616 auszufahren, um einen elektrischen Kontakt mit dem leitenden Basismaterial, das sich am Boden der Empfangsanschlüsse befindet, herzustellen. In einer nicht-limitierenden Ausführungsform aktivieren die Betätigungsknöpfe 601, 602 jeweils einen Ausfahr-Mechanismus ähnlich zu dem hierin beschriebenen und den in den 5A–5C gezeigten, um die Hohlnadeln 605, 616 und Elektroden 625, 626 auszufahren. Es wird verstanden, dass jedes Betätigungsmittel in Betracht gezogen wird, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die Kraft, die benötigt ist, um die Betätigungsknöpfe 601, 602 zu aktivieren, wird lateral relativ zur Einführungsrichtung des Steckers 600 angewendet, um die Verursachung eines Traumas beim Patienten zu verhindern und um ein übermäßiges Eindringen der Hohlnadeln 605, 616 und Elektroden 625, 626 in die implantierbare subkutane elektrische Steckdose zu verhindern (nicht in den 6A und 6C gezeigt).
Die 7A–7C zeigen eine weitere Ausführungsform eines Ausfahr-Mechanismus, worin der Fortschritt des Ausfahrens der Hohlnadeln 705, 716 und Elektroden 725, 726 gezeigt ist. Wie gezeigt, werden die Hohlnadeln 705, 716 durch die Haut des Patienten 50 in die Empfangsanschlüsse 715, 717 eingeführt und die Elektroden 725, 726 sind daraufhin folgend in die Empfangsanschlüsse 715, 717 ausgefahren, um einen Kontakt mit dem leitenden Basismaterial 761 herzustellen. Das Ausfahren der Hohlnadel 705, 716 wird darüber erreicht, dass eine Kraft auf den Auslöser 701 ausgeübt wird. Das Ausfahren der Elektroden 725, 726 wird erreicht, indem eine Kraft auf den Auslöser 702 ausgeübt wird. Die Federn 795, 796 halten die Hohlnadeln 705, 716 und Elektroden 725, 726 in einem nicht ausgefahrenen Zustand bis zur Auslösung. In der nicht-limitierenden Ausführungsform, die in 7A–7C gezeigt ist, sind die Auslöser 701, 702 als axial vom Stecker 700 ausgehend gezeigt, jedoch werden auch andere Ausführungsformen in Betracht gezogen, in welchen die Auslöser 701, 702 ringsum aus dem Stecker 700 heraus ragen, um zu verhindern, dass eine übermäßige vertikale Kraft auf den Stecker und die Steckdose ausgeübt wird.
Mit Bezug auf 8A–8C werden nicht-limitierende Beispiele von Ausführungsformen von implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose, die asymmetrische Merkmale haben, in einer Ansicht von oben gezeigt. Die asymmetrischen Merkmale sind so ausgesucht, dass sie durch die Haut des Patienten fühlbar sind, um die Ausrichtung des perkutanen Steckers mit der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose zu erleichtern. Zusätzlich begrenzt die asymmetrische Anordnung der Empfangsanschlüsse innerhalb der elektrischen Steckdose die Verbindung des perkutanen Steckers, um sicherzustellen, dass die Elektroden des Steckers mit den korrekten Empfangsanschlüssen der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose verbunden sind.
In bestimmten Ausführungsformen haben die Hohlnadeln eine schräge Spitze, um das Durchstechen der Haut des Patienten zu erleichtern. In einer Ausführungsform haben die Spitzen der Hohlnadeln eine Standardschräge. In einer anderen Ausführungsform weist die Spitze der Hohlnadel eine kurze Schräge auf. Die Hohlnadeln sind aus einem harten rigiden Material hergestellt, das für Sterilisationstechniken geeignet ist und zur perkutanen Einführung geeignet ist. In einigen nicht-limitierenden Ausführungsformen können die Hohlnadeln eine Größe von 12 bis 34 Gauge oder 2,77 bis 0,18 mm im Durchmesser haben. In einer Ausführungsform sind die Hohlnadeln aus chirurgischem Edelstahl mit einer elektrisch isolierenden Auskleidung aus Silikon und Polyurethan, die um den inneren Umfang der Nadel angeordnet ist, und mit dem selbst versiegelnden und elektrisch isolierendem Material konstruiert, dass in der Spitze der Nadel angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Hohlnadeln aus chirurgischem Edelstahl hergestellt, und mit einem selbst versiegelnden und elektrisch isolierendem Silikonmaterial gefüllt. In einigen Ausführungsformen ist der chirurgische Edelstahl der Hohlnadel mit einem antimikrobiellen Material sowie Silber beschichtet, um die Einführung von Mikroorganismen in den Patienten zu verhindern. In anderen Ausführungsformen sind die Hohlnadeln aus einem Polymer, so wie Polypropylen, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polycarbonat oder Polyvinylchlorid hergestellt. In manchen Ausführungsformen weist das Polymer der Hohlnadel antimikrobielle Eigenschaften auf, um die Einführung von Mikroorganismen in den Patienten zu verhindern.
Die Elektroden der Ausführungsformen der Erfindung sind aus einem steifen elektrisch leitenden Material hergestellt und haben eine Spitze, die Verschlussmaterialien innerhalb der Hohlnadeln nicht beschädigt. In einer Ausführungsform sind die Elektroden aus chirurgischem Edelstahl hergestellt. In einer anderen Ausführungsform sind die Elektroden aus Kupfer oder jedem geeigneten elektrisch leitenden Material hergestellt.
Das leitende Basismaterial von Ausführungsformen der Erfindung kann ein steifes oder weiches Material sein, welches ausgewählt sein kann, um einen bestimmten Grad an Kontakt mit den Elektroden herzustellen, abhängig zum Beispiel von der Menge der Betriebs-Stromstärke und Stromspannung, die geleitet werden sollen und/oder dem Ausmaß an Daten und Kontrollsignalen, die geleitet werden sollen. Der Fachmann wird erkennen, dass eine effiziente Leitung von hoher elektrischer Stromstärken und/oder Stromspannungen eine geeignete Kontaktfläche zwischen den Stromelektroden und dem leitenden Basismaterial benötigt. Das leitende Basismaterial kann gepulvertes Material so wie Metall, Grafit oder Karbon oder ein geliertes Material sein. In einigen Ausführungsformen ist das leitende Basismaterial von den Elektroden durchstechbar. In anderen Ausführungsformen machen die Elektroden einen punktförmigen Kontakt mit dem leitenden Basismaterial.
Der Körper der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose, die hierin beschrieben ist, weist eine Größe auf, um die Betriebs-Stromstärke und Stromspannung, die geeignet ist, das implantierte medizinische Gerät mit Energie zu versorgen aufzunehmen, während sie für den Patienten minimal invasiv ist. In einer Ausführungsform ist die implantierbare subkutane elektrische Steckdose ungefähr 25 mm im Durchmesser. Die Hohlnadeln und Elektroden des perkutanen Steckers sind klein genug, um den Schmerz des Patienten zu minimieren, während sie ausreichend groß sind, um die Betriebs-Stromstärken und Stromspannungen, die geeignet ist, das implantierte medizinische Gerät mit Energie zu versorgen und aufzunehmen. In bestimmten Ausführungsformen können sich die äußeren Durchmesser der Hohlnadeln zwischen ungefähr 0,3 mm und ungefähr 3 mm bewegen, während sich die äußeren Durchmesser der Elektroden zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 0,6 mm bewegen.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Leitfähigkeit der Kabel unter anderem vom Herstellungsmaterial und dem Kabeldurchmesser abhängt. Insbesondere der Durchmesser eines Kabels bestimmt größtenteils den elektrischen Widerstand eines Kabels und seine Kapazität, Strom zu leiten. Generell verringert sich der prozentuale Spannungsabfall entlang einer bestimmten Länge eines Kabels für eine bestimmte elektrische Ladung, in dem Maße, wie sich der Durchmesser des Kabels vergrößert. Dementsprechend wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Elektrodendurchmesser für die spezifischen Leitbarkeitsanforderungen geeignet sein können, die für die Energieversorgung eines gegebenen implantierten medizinischen Gerätes benötigt werden.
In einer Ausführungsform sind der Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose geeignet, um ungefähr 5 bis 24 Volt einer Betriebsstromspannung von einer externen Energiequelle an das implantierte medizinische Gerät zu leiten. In anderen Ausführungsformen kann sich das Potential von ungefähr 0,05 bis ungefähr 20 Volt bewegen. In einer anderen Ausführungsform sind der Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose geeignet, um ungefähr 0,01 bis ungefähr 1 Ampere einer Betriebsstromstärke von einer externen Energiequelle an ein implantiertes medizinisches Gerät zu leiten. Die Energiequelle kann Wechselstrom („AC”) oder Gleichstrom („DC”) zur Verfügung stellen. Der Fachmann wird erkennen, dass die Zahl, Anordnung und Größe der Hohlnadeln und Elektroden des Steckers variieren können, um die verschiedenen Betriebs-Stromstärken und Stromspannungen aufzunehmen und um zu verhindern, die Leitfähigkeit von anderenfalls isolierenden Materialien veranlasst wird.
In jeder Ausführungsform sind der perkutane Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose geeignet, um für 0,5 Watt Betriebsleistung an das implantierte medizinische Gerät zu übermitteln. In anderen Ausführungsformen sind der perkutane Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose geeignet, ungefähr 12 Watt Betriebsleistung an ein implantiertes medizinisches Gerät zu liefern. In anderen Ausführungsformen sind der Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose geeignet, ungefähr 0,1 Watt bis ungefähr 12 Watt Betriebsleistung zu übermitteln.
In jeder Ausführungsform ist die Übertragung der Elektrizität an ein implantiertes medizinisches Gerät mittels der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose und des perkutanen Steckers durch einen externen Controller und eine Energiequelle reguliert, in dem ein geschlossenes Kreislauf-Feedback-System zwischen dem implantierten medizinischen Gerät und dem externen Controller und der Energiequelle aufgebaut wird. Der Betrieb des implantierten medizinischen Gerätes wird durch einen externen Controller mittels eines geschlossenen Kreislauf-Feedback-Systems zwischen Sensoren des implantierten medizinischen Gerätes und des externen Controllers kontrolliert. Der externe Controller kann programmierbar sein, um die elektrische Transmission zu regulieren und/oder das implantierte medizinische Gerät in präziser Art und Weise, die vom Verwender auswählbar ist, zu betreiben.
In Ausführungsform der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose- und des perkutanen Stecker-Systems leiten Elektroden, die nicht die Betriebs-Stromstärke und Stromspannung leiten, stattdessen Daten und Kontrollsignale zwischen einem implantierten medizinischen Gerät und einem externen Controller. Die Daten und Kontrollsignale vermitteln Informationen über den Zustand und Betrieb eines implantierten medizinischen Gerätes, um den Arzt und/oder Betreiber mit Feedback zu versorgen. Das implantierte medizinische Gerät kann einen hermetisch versiegelten Motor beinhalten. Optional ist das implantierte medizinische Gerät ein Knochendistraktionsmotor, der einen rotierenden Kodierer aufweist, der die Anzahl der Drehungen des Motors weiterleitet. Solche Kodierer sind dem Fachmann bekannt und können einen optischen Sensor und eine Lichtquelle zum Zählen der Anzahl der Umdrehungen des Motors verwenden. Wenn der Motor rotiert, dreht sich der Kodierer und verdeckt in Abständen den optischen Sensor für die Lichtquelle. Der Kodierer überträgt die Anzahl der Ereignisse, in denen die Lichtquelle von einem externen Controller verdeckt ist und Software innerhalb des Controllers übersetzt die Daten in die Anzahl der Rotationen des Motors und die gesamte Ausdehnung des Knochendistraktionsgerätes. Motorinformation wird von dem implantierten medizinischen Gerät durch das implantierbare subkutane elektrische Steckdosen- und perkutane Steckersystem an den externen Controller geleitet, welcher die Information und Software verwendet, um die Betriebsstromstärke und -stromspannung des Systems zu regulieren, indem eine separate oder integrierte Energiequelle kontrolliert wird.
In bestimmten Ausführungsformen erleichtern implantierbare subkutane elektrische Steckdosen und der perkutane Stecker die Übertragung von Elektrizität und Kontrollsignalen an einen implantierbaren Knochendisktraktionsmotor, welcher mit geringen Umdrehungen pro Minute (UpM) betrieben wird und einem hohen Grad an Drehmoment liefert. Der Knochendistraktionsmotor kann ein Getriebe und assoziierte Schaltung beinhalten, wobei eine einzelne Rotation oder Umdrehung des Motors in einer Verschiebung von ungefähr 0,001 bis 5 mm in Distraktionsgerät, an welche er befestigt ist, resultiert.
Die Art des medizinischen Gerätes, welches durch die hierin beschriebene elektrische Steckdose angeschlossen und angetrieben werden kann, ist nicht besonders limitiert. Jedoch werden in bestimmten Ausführungsformen DC-Motoren in Verwendung zusammen mit Knochendistraktion in Betracht gezogen, da sie von der Fähigkeit der elektrischen Steckdose eine variable Menge an Strom an das implantierte medizinische Gerät zu liefern, profitieren. Viele Arten von DC-Motoren sind im Stand der Technik bekannt, einschließlich solcher, die für die Implantation in den Körper geeignet sind.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine signifikante Distanz zwischen der Position der implantierten elektrischen Steckdose und dem zu betreibenden Motor bestehen. Zum Beispiel kann die Distraktion von langen oder tubulären Knochen, wie zum Beispiel dem Femur, durch die Verwendung eines intramedularen nagel-ähnlichen Gerätes, das chirurgisch in den intramedularen Raum implantiert wurde, erreicht werden. Der intramedulare Nagel weist zwei bewegliche Teile auf, die an die entsprechenden Knochensegmente angeheftet sind, die sich in ausziehbarer Weise durch die Kraft, die entweder auf einen mechanischen Auslöser oder auf eine hydraulische Pumpe angewendet wird, bewegen. Zusammen mit dem intramedularen Nagel kann ein DC-Motor einer bestimmten Größe und Konfiguration in den intramedularen Raum zusammen mit einer Antriebseinheit und Schaltung oder einem Getriebe zur Modulation der mechanischen Leistung des DC-Motors auf die Ausdehnung-Komponenten des intramedularen Nagels, platziert werden. Der intramedulare Nagel, DC-Motor und Antriebseinheit können im selben Gehäuse platziert werden. Des Weiteren kann eine Kontrolleinheit, die den Betrieb des DC-Motors überwacht, beinhaltet sein.
Der DC-Motor ist mit der elektrischen Steckdose durch feste Ableiter verbunden, die innerhalb eines Katheters platziert sind, um eine unbeabsichtigte Leitung von Strom in den Körper des Subjektes zu verhindern. Eine Öffnung im Knochen in den intramedularen Raum kann während der chirurgischen Implantation des intramedularen Nagels gebildet werden, um die Verbindung der festen Ableiter mit dem DC-Motor zu ermöglichen. Die festen Ableiter können Ableiter beinhalten, die elektrischen Strom zum stärkeren Betrieb des DC-Motors leiten und Ableiter, die Dateninformation von den Kontrollkomponenten an die elektrische Steckdose leiten.
Vor der Implantation können der DC-Motor und assoziierte Schaltung oder Getriebe so kalibriert werden, dass die Menge an mechanischer Bewegung des Distraktionsgerätes oder eins intramedularen Nagels pro Rotation des DC-Motors bekannt ist. Unter Verwendung der Kalibrationsinformation kann ein Encoder mit optischem Detektor und Lichtquelle die Anzahl der Motorrotation messen. Motorrotationsdaten können mittels der implantierten elektrischen Steckdose an einen Controller übermittelt werden, der außerhalb des Körpers positioniert ist. Als solches kann der Controller den Betrieb des Motors beenden, wenn der DC-Motor eine ausreichende Anzahl von Rotation durchgeführt hat, um die gewollte Anpassung des Distraktionsgerätes oder intramedularen Nagels zu erreichen.
Mittel der Kontrolle können des Weiteren beinhalten einen Kraftsensor, der die Menge an Kraft misst, die auf einen Auslöser oder eine hydraulische Pumpe durch den Motor ausgeübt wird, wobei die Daten beinhaltend die Kraftmessungen, mittels der elektrischen Steckdose an den Controller übermittelt werden können. Die Menge elektrischen Stroms, die an den Motor geliefert wird, kann in Reaktion auf die von dem Kraftsensor gemessene Kraft angepasst werden. Zum Beispiel kann die Menge elektrischen Stroms, die an den Motor geliefert wird, in einer Art und Weise gesteuert werden, so dass die Kraft einen bestimmten Grenzwert nicht erreicht. In ähnlicher Weise kann eine anfängliche Lieferung elektrischer Leistung auf einen geringen Wert gesetzt werden und nur erhöht werden, wenn eine sichere Menge an Kraft beobachtet wird und/oder die Rate der Rotation des Motors nicht ausreichend ist.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Distraktion an einem nicht-tubulären Knochen so durchgeführt werden wie die Distraktion am Kiefer. Ein Distraktionsgerät kann außerhalb des Knochens an dem Knochen befestigt werden sowie an dem Kiefer, um die Bewegung zwischen den zwei Knochensegmenten, die kontrolliert werden sollen, zu ermöglichen. Ähnlich zu intramedularen Distraktionsgeräten kann ein Gerät für die Kieferdistraktion eine DC-Motor-Antriebseinheit, Schaltung oder Getriebe enthalten, um den mechanischen Output des DC-Motors an die Ausweitungskomponenten des Distraktionsgerätes zu modulieren und eine Kontrollkomponente in einem geteilten Gehäuse beinhalten. Die Rotation des DC-Motors und die von dem Motor angewendete Kraft kann durch einen nicht-implantierten Controller in einer ähnlichen Weise wie oben beschrieben, beobachtet werden
Der Motor, der ein implantiertes Distraktionsgerät betreibt, kann so designt werden, um eine ausreichende Menge an Energie zu haben, um einen weiten Bereich von Behandlungsoptionen auszuführen. In der Praxis benötigt die Distraktion eines Femurs generell mehr Kraft als für die Distraktion eines Kiefers benötigt wird. Es wird erwartet, dass Femur-Distraktions-Anpassungen von bis zu 2 mm eine Kraft von maximal 500–700 Newton („N”) benötigen.
Zum Beispiel würde die Distraktion von 2 mm die 700 Newton an Kraft benötigt, eine Gesamtstromausgabe von 1,4 Joule („J”) an Energie benötigen. Eine besonders große Femur-Distraktions-Anpassung von 5 mm, die mit 1500 N an Kraft geschieht, um den Knochen zu erweitern, würde 7,5 J benötigen. Die benötigte Energieausgabe des Motors, der benötigt wird, um die Distraktion durchzuführen, hängt von der Dauer der Distraktion ab. Unter der Annahme einer Distraktions-Anpassung, die eine Dauer von 60 Sekunden aufweist, würde die notwendige Energieausgabe oder Wattzahl 7,5 J/60 Sekunden oder 0,125 Watt sein. Als solcher sollte der elektrische Motor in der Lage sein, mindestens 0,125 Watt auszugeben. Der Fachmann wird erkennen, dass ein Großteil der Leistungsausfuhr eines jeden Motors an den Widerstand in den Kabeln und der Reibung im Antrieb verloren geht und ausreichende Energie verfügbar sein sollte, um das Stoppen des Gerätes zu verhindern. Daher ist in bestimmten Ausführungsformen der Antrieb so gebaut, dass er einen Sicherheitsfaktor aufweist, um für Reibungsverluste (Faktor 2) zu kompensieren und das Blockieren des Gerätes (Faktor 2) zu verhindern, wobei der beispielhafte Motor eine Belastbarkeit von mindestens 0,5 Watt, d. h. 0,125 Watt × 2 × 2, haben sollte. Ein typischer Motor, der für die Implantation ins Auge gefasst wird, kann bei einer DC-Stromstärke von ungefähr 10 bis ungefähr 18 V funktionieren, welches einen Strom von ungefähr 0,03 bis 0,05 A benötigt. Jedoch weiß der Fachmann, dass jede Kombination von Stromstärke und Stromspannung potentiell ausreichend ist, um die gewünschte Energie, die benutzt werden kann, zur Verfügung zu stellen. In bestimmten Ausführungsformen kann der elektrische Motor von einer Stromstärke von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,5 A betrieben werden. Der elektrische Motor kann mit einem Gleichstrompotential von ungefähr 0,05 bis ungefähr 20 V betrieben werden.
In einem Kieferdistraktions-Szenario werden typischerweise viel kleinere Distraktionen durchgeführt und signifikant weniger Kraft wird benötigt, um solche Distraktionen zu erreichen. Eine 0,5 mm Kiefererweiterung kann ungefähr 35 N an Kraft benötigen, was sich in eine benötigte Energie von 0,0175 J übersetzt. Eine Distraktion dieser Art, die über die Dauer von 60 Sekunden durchgeführt wird, würde eine Kraftanforderung von 0,0175 J/60 Sekunden oder 0,292 mW ergeben. Daher könnte ein 1 V DC-Motor bei 0,1 A betrieben werden und die notwendige Energie im Übermaß erreichen.
Ausführungsform von implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdosen gemäß der gegenwärtigen Erfindung sind geeignet, um von einem medizinischem Fachmann, einem Patienten oder beiden betrieben zu werden. In einigen Ausführungsformen benutzt ein medizinischer Fachmann in einem Krankenhaus einen perkutanen Stecker, um eine Kontrolleinheit und/oder eine Energiequelle an eine implantierte subkutane elektrische Steckdose anzuschließen, um ein implantiertes medizinisches Gerät innerhalb des Patienten gemäß des Behandlungsregimes, das von dem medizinischem Fachmann ausgewählt wurde, zu kontrollieren und/oder mit Strom zu versorgen. In anderen Ausführungsformen benutzt ein Patient zu Hause einen perkutanen Stecker in ähnlicher Weise, um einer Heim-Kontroll-Einheit und/oder Energiequelle an eine implantierte subkutane elektrische Steckdose anzuschließen, um ein implantiertes medizinisches Gerät gemäß dem Behandlungsregime, dass von einem medizinischem Fachmann verschieben wurde, zu kontrollieren und/oder mit Strom zu versorgen.
Andere Objekte, Merkmale und Vorteile der gegenwärtigen Erfindung werden für den Fachmann aufgrund der detaillierten Beschreibung offensichtlich werden. Es wird jedoch verstanden, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während diese bestimmte Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung anzeigen, als Erläuterung gegeben sind und nicht als Einschränkung. Viele Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der gegenwärtigen Erfindung können gemacht werden, ohne vom Geiste dieser abzuweichen und die Erfindung beinhaltet all diese Modifikationen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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WO 2009/060427 [0011]
WO 2011/035308 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 10993 [0057]
ISO 10993 [0070]
ISO 10993 [0080]

Claims

Medizinisches Gerät zum Aufbau einer perkutaner Übertragung elektrischen Stroms, umfassend: einen elektrischen Stecker mit einer Hautkontaktoberfläche und mindestens zwei Hohlnadeln, wobei die Hohlnadeln in der Lage sind, aus der Hautkontaktoberfläche herauszuragen; mindestens zwei Stromelektroden, wobei jede Stromelektrode innerhalb einer der Hohlnadeln positioniert ist, wobei besagte Stromelektroden an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind und zwischen einer nicht-ausgefahrenen Position, in der die Kontaktenden der Elektroden nicht aus den Hohlnadeln hervor stehen, und einer ausgefahrenen Position, in der die Kontaktenden der Elektroden aus den Hohlnadeln hervor stehen, beweglich sind; und eine implantierbare subkutane elektrische Steckdose, die eine Vielzahl von Empfangsanschlüssen aufweist, die konfiguriert sind, um die Hohlnadeln zu empfangen, wobei jeder Empfangsanschluss elektrisch von jeder der Vielzahl der Empfangsanschlüsse isoliert ist und eine oder mehr laterale Wände und eine Basis aufweist, die einen Empfängerraum definiert, wobei die Basis ein leitendes Basismaterial aufweist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die implantierbare subkutane elektrische Steckdose elektrisch mit einem implantierbaren Gerät verbunden ist, welches einen elektrischen Motor aufweist.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der elektrische Stecker des Weiteren ein isolierendes Material umfasst, welches die Stromelektroden vom elektrischen Kontakt mit den Hohlnadeln isoliert.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die implantierbare subkutane elektrische Steckdose des Weiteren ein isolierendes Material, welches in den Empfängerraum, der Vielzahl von Empfangsanschlüssen und zwischen die Empfangsanschlüsse gefüllt ist, umfasst, worin das isolierende Material so eine Komposition aufweist, dass das isolierende Material von den Hohlnadeln durchdringbar ist und nach Entfernen der Hohlnadeln wieder verschließbar ist, um das leitende Basismaterial in der Vielzahl von Empfangsanschlüsse zu isolieren.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das leitende Basismaterial der Empfangsanschlüsse ein gepulvertes, leitendes Material ist, welches von den Stromelektroden durchdrungen werden kann.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das gepulverte leitende Material ein Metall, eine Legierung, Grafit, ein Polymer oder ein geliertes Material umfasst.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Stromelektroden das leitende Basismaterial nicht kontaktieren, wenn sie in einer nicht-ausgefahrenen Position sind.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Stromelektroden das leitende Basismaterial kontaktieren, wenn sie in einer ausgefahrenen Position sind, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Stromelektroden und dem leitenden Basismaterial hergestellt wird.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend einen elektrischen Motor, der an die implantierbare subkutane elektrische Steckdose angeschlossen ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 9, worin der elektrische Motor bei hohem Drehmoment mit geringer UpM betrieben wird und eine assoziierte Schaltung aufweist, wobei eine Rotation des elektrischen Motors und der assoziierten Schaltung in einer maximalen Verschiebung von ungefähr 0,001 mm bis 5 mm in einem Distraktionsgerät, welches an die implantierbare elektrische Steckdose angeschlossen ist, resultiert.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 9 oder 10, weiter umfassend eine Kontrollkomponente zur Modifikation des elektrischen Stroms, der von einer elektrischen Energiequelle an den elektrischen Motor geliefert wird.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Kontaktoberfläche des elektrischen Steckers eine komplementäre geometrische Form zu einer subkutanen Oberfläche der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose aufweist, um die Anpassung der Vielzahl von Hohlnadeln an die Vielzahl von Empfangsanschlüsse zu ermöglichen.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin der elektrische Stecker und die implantierbare subkutane elektrische Steckdose weiter umfassen ein oder mehr ausgewählte aus magnetische Komponenten, die eine Anlagerung der Vielzahl der Hohlnadeln an die Vielzahl der Empfangsanschlüsse ermöglichen, einen gekerbten Teil auf der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose, die durch die Haut positionierbar ist, um eine Anlagerung der Vielzahl der Hohlnadeln mit der Vielzahl der Empfangsanschlüsse zu ermöglichen, und eine hohle Röhre, die von dem elektrischen Stecker hervorragt und mit einer externe Vakuumquelle verbunden ist, um eine Saugwirkung zu kreieren, um den elektrischen Stecker auf der Haut in Position zu halten.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiter umfassend Mittel zur Sicherung der Hohlnadeln innerhalb der Vielzahl der Empfangsanschlüsse, wobei die Mittel die Menge des Eindringens der Vielzahl der Hohlnadeln in die Vielzahl der Empfangsanschlüsse regulieren können.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 14, worin das Mittel zur Sicherung der Hohlnadeln in der Vielzahl der Empfangsanschlüsse ein Kugellager-Sperrsystem ist, wobei eine Ballstruktur, die an eine der Vielzahl der Empfangsanschlüsse angebracht ist, in eine Vertiefung an einer der Stromelektroden eingreift.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin die Stromelektroden zwischen einer ausgefahrenen Position und einer nicht-ausgefahrenen Position durch ein Feder- oder Nocken-Auslösemechanismus beweglich sind.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 16, worin die Hohlnadeln zwischen der zurückgezogenen Position und der perkutanen Position durch ein Feder- oder Nocken-Auslösemechanismus bewegbar sind.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin die Oberflächen aus einem antimikrobiellen Material gebildet sind.
Verwendung eines medizinischen Gerätes und eines isolierenden Materials zum Aufbau einer perkutanen Übertragung elektrischen Stroms, umfassend: Kontaktieren eines elektrischen Steckers mit einer subkutanen elektrischen Steckdose durch die Haut eines Subjektes, worin die implantierbare subkutanen elektrischen Steckdose eine Vielzahl von Empfangsanschlüssen aufweisen, die zum Empfang der Hohlnadeln konfiguriert sind, wobei jeder Empfangsanschluss von den anderen der Vielzahl von Empfangsanschlüssen elektrisch isoliert ist und ein oder mehr laterale Wände und eine Basis, die einen Empfängerraum definiert haben, worin die Basis ein leitendes Basismaterial aufweist, und worin der elektrische Stecker nicht in das Subjekt implantiert ist, der elektrische Stecker eine Hautkontaktoberfläche zur Kontaktierung oder in die Nähe kommen der Haut des Subjektes umfasst und mindestens zwei Hohlnadeln, die in der Lage sind aus der Kontaktoberfläche herauszuragen; und mindestens zwei Stromelektroden, wobei jede Stromelektrode innerhalb einer der Hohlnadeln positioniert ist, wobei die Stromelektroden aus einem leitenden Material hergestellt sind und an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind; und wobei das isolierende Material die Stromelektroden davor isoliert, mit den Hohlnadeln in elektrischen Kontakt zu kommen, worin das Kontaktieren des elektrischen Steckers mit der subkutanen elektrischen Steckdose das, Durchdringen der Haut mit den Hohlnadeln, so dass die Hohlnadeln in die Empfängerräume der Vielzahl der Empfangsanschlüsse eindringen und Ausfahren der Stromelektroden aus einer nicht-ausgefahrenen Position in eine ausgefahrene Position umfasst, wobei die Stromelektroden aus den stechenden Enden der Hohlnadeln herausragen, so dass die Elektroden das leitende Basismaterial der Vielzahl der Empfangsanschlüsse kontaktieren.
Verwendung nach Anspruch 19, wobei das Kontaktieren des elektrischen Steckers mit der subkutanen elektrischen Steckdose weiter umfasst: Durchdringen der Haut mit den Hohlnadeln durch Bewegen der Hohlnadeln zwischen einer zurückgezogenen Position, in der die Hohlnadeln nicht aus der Hautkontaktoberfläche herausragen und einer perkutanen Position, in der die Hohlnadeln aus der Hautkontaktoberfläche herausragen, in eine Konfiguration, um von den Empfangsanschlüsse empfangen zu werden, wobei jede der Stromelektroden unabhängig von der Position der Hohlnadeln ausgefahren werden kann.
Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, worin der elektrische Stecker des Weiteren eine oder mehrere Datenelektroden umfasst, die aus der Hautkontaktoberfläche herausragen, wobei die Datenelektroden mit einer Struktur oder Komponente, um die Haut zu durchstechen, assoziiert sind und von einer oder mehr einer Vielzahl von Empfanganschlüsse der subkutanen elektrischen Steckdose empfangen werden, wobei besagte eine oder mehrere Datenelektroden mit einem Controller verbunden sind, der in der Lage ist, elektrischen Strom der von der elektrischen Energiequelle an die Stromelektroden geliefert wird, zu modifizieren.
Verwendung nach Anspruch 21, worin jede der ein oder mehr Datenelektroden innerhalb einer Hohlnadel positioniert ist und besagte eine oder mehrere Datenelektroden zwischen einer nicht-ausgefahrenen Position, worin die Kontaktenden der Datenelektroden nicht aus den Hohlnadeln hervorragen, und einer ausgefahrenen Position, worin die Kontaktenden der Datenelektroden aus den Hohlnadeln hervorragen, bewegbar ist und mindestens eine der Hohlnadeln einen solchen Durchmesser aufweist, dass mindestens eine Hohlnadel nicht von dem Empfängerraum von mindestens einer der Empfangsanschlüsse erfasst werden kann.
Verwendung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, worin die Hohlnadeln und die Vielzahl der Empfangsanschlüsse so angeordnet sind, dass jede Hohlnadel nur in einen spezifischen Empfangsanschluss eindringen kann.
Verwendung nach Anspruch 19, weiter umfassend die Übertragung elektrischen Stroms von dem elektrischen Stecker an einen elektrischen Motor.
Verwendung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, worin der elektrische Strom an ein Knochendistraktionsgerät geliefert wird, umfassend einen ersten Anheftungspunkt, einen zweiten Anheftungspunkt, einen Distraktionsmechanismus, der sich ausdehnen kann, und einen elektrischen Motor zur Veränderung der Distanz zwischen dem ersten Anheftungspunkt und dem zweiten Anheftungspunkt, wobei der elektrische Motor an die subkutane elektrische Steckdose angeschlossen ist.
Verwendung nach Anspruch 25, wobei das Knochendistraktionsgerät des Weiteren eine Kontrollkomponente umfasst, wobei die Kontrollkomponente Daten, die die Anzahl der Drehungen des elektrischen Motors und das Ausmaß der Ausdehnung des Knochendistraktionsgerätes beinhalten, an einen Controller, der nicht in das Subjekt implantiert ist, übermittelt, wobei die Daten an den Controller mittels des elektrischen Kontaktes zwischen dem elektrischen Stecker und der subkutanen elektrischen Steckdose übermittelt werden.
Verwendung nach Anspruch 26, worin der elektrische Stecker des Weiteren eine oder mehrere Datenelektroden umfasst, die in der Lage sind, aus der Hautkontaktoberfläche hervorzuragen, die Datenelektroden mit einer Struktur oder Komponente assoziiert sind, um die Haut zu durchdringen, und von ein oder mehr der Vielzahl der Empfangsschlüsse der subkutanen elektrischen Steckdose empfangen zu werden und der elektrische Kontakt zur Übertragung von Daten durch ein oder mehr Datenelektroden hergestellt wird.
Verwendung nach Anspruch 24–30, worin der elektrische Motor eine Stromausgabe von ungefähr 0,1 bis ungefähr 12 W aufweist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, worin der elektrische Motor durch eine Stromstärke von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,5 A angetrieben ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, worin der elektrische Motor durch ein Gleichspannungspotential von ungefähr 0,5 bis ungefähr 20 V betrieben wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 24 bis 30, worin die Menge an Strom die benötigt wird, um den elektrischen Motor zu betreiben bei einer spezifischen Leistungsausgabe sinkt, wenn das elektrische Potential, das an den Motor angelegt ist, steigt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 24 bis 31, wobei der elektrische Motor in das Subjekt implantiert ist und hermetisch versiegelt ist und einen Körper umfassend biokompatible Materialien aufweist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 25 bis 32, worin der elektrische Motor durch feste Leiter, die in einem Katheter lokalisiert sind, mit der subkutanen elektrischen Steckdose verbunden ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, worin die Stromelektroden eine Betriebsstromspannung oder Betriebsstromstärke führen, worin die Betriebsstromspannung ein Potential größer als ungefähr 0,5 V aufweist und die Betriebsstromstärke eine Stromstärke größer als ungefähr 0,01 A aufweist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 26 bis 34, worin der Controller einen elektrischen Strom, der von einer elektrischen Stromquelle dem elektrischen Motor, der mit der subkutanen elektrischen Steckdose verbunden ist, zur Verfügung gestellt wird, basierend auf mindestens einem Teil der kommunizierten Daten, modifiziert.
Verwendung nach einem der Ansprüche 19 bis 35, worin Oberflächen von einer(em) oder mehreren der implantierten subkutanen elektrischen Steckdosen, des elektrischen Steckers und der Hohlnadeln, ein antimikrobielles Material aufweisen.
Verwendung eines medizinischen Geräts und eines isolierenden Materials zum Aufbau einer perkutanen Übertragung elektrischen Stroms zur Durchführung von Knochendistraktion, wobei die Verwendung umfasst: Befestigung eines Knochendistraktionsgerätes an Knochengewebe eines Subjektes, wobei das Knochendistraktionsgerät einen ersten Anheftungspunkt, einen zweiten Anheftungspunkt und einen Distraktionsmechanismus, der an einen elektrischen Motor gebunden ist, zur Veränderung der Distanz zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem zweiten Befestigungspunkt umfasst; Lieferung von Strom von der elektrischen Stromquelle, die außerhalb des Körpers des Subjektes lokalisiert ist, an den elektrischen Motor, wobei der Strom durch ein medizinisches Gerät geliefert wird, welches umfasst: einen elektrischen Stecker, der eine Hautkontaktoberfläche und mindestens zwei Hohlnadeln aufweist, die in der Lage sind aus der Hautkontaktoberfläche herauszuragen; mindestens zwei Stromelektroden, wobei jede Stromelektrode innerhalb einer der Hohlnadeln positioniert ist, wobei besagte Stromelektroden an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind und zwischen einer nicht-ausgefahrenen Position, worin die Kontaktenden der Elektroden nicht aus den Hohlnadeln hervor stehen, und einer ausgefahrenen Position, worin die Kontaktenden der Elektroden aus den Hohlnadeln hervor stehen, beweglich sind; und das isolierende Material die Stromelektroden vor einem elektrischen in Kontakt kommen mit den Hohlnadeln isoliert; und eine implantierbare subkutane elektrische Steckdose, die eine Vielzahl von Empfangsanschlüssen aufweist, die konfiguriert sind, um die Hohlnadeln zu empfangen, wobei jeder Empfangsanschluss elektrisch von jeder der Vielzahl der Empfangsanschlüsse isoliert ist und eine oder mehrere laterale Wände und eine Basis umfassen, die einen Empfängerraum definieren, worin die Basis ein leitendes Basismaterial aufweist.
Die Verwendung nach Anspruch 37, wobei der Distraktionsmechanismus Schaltungen umfasst, wobei die Ausdehnung, die von einer Rotation des elektrischen Motors verursacht wird, in einer maximalen Verschiebung zwischen dem ersten Anheftungspunkt und dem zweiten Anheftungspunkt von ungefähr 0,001 mm bis 5 mm resultiert.
Die Verwendung nach Anspruch 37 und 38, worin ein oder mehrere feste Leiter innerhalb eines Katheters lokalisiert sind und mit der implantierte n subkutanen elektrischen Steckdose, die unterhalb der Haut des Subjektes lokalisiert ist, verbunden sind.
Die Verwendung nach einem der Ansprüche 37 bis 39, weiter umfassend: Kontaktieren des elektrischen Steckers mit dem implantierten subkutanen elektrischen Empfänger durch die Haut des Subjektes.
Verwendung nach einem der Ansprüche 37 bis 40, worin die Oberflächen von einem oder mehreren der implantierten subkutanen elektrischen Steckdose, des elektrischen Steckers und der Hohlnadeln, ein antimikrobielles Material aufweisen.
Medizinisches Gerät zum Aufbau einer perkutanen Übertragung elektrischen Stroms, umfassend: einen elektrischen Stecker, der eine Hautkontaktoberfläche zum Kontaktieren oder in die Nähe kommen der Haut eines Subjektes aufweist; mindestens zwei Hohlnadeln, die in der Lage sind, aus der Hautkontaktoberfläche herauszuragen und mindestens zwei Stromelektroden, wobei jede Stromelektrode innerhalb einer der Hohlnadeln lokalisiert ist, wobei die Stromelektroden aus einem leitendem Material hergestellt und an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind, wobei jede der Stromelektroden zwischen einer nicht-ausgefahrenen Position, worin die Stromelektroden nicht aus den Hohlnadeln herausragen und einer ausgefahrenen Position, worin die Stromelektroden aus den Hohlnadeln herausragen, bewegbar sind; und ein isolierendes Material, das die Stromelektroden davor isoliert, mit den Hohlnadeln in elektrischen Kontakt zu kommen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 bis 18 und 42, worin die Hohlnadeln zwischen einer zurückgezogenen Position, in der die Hohlnadeln nicht aus der Hautkontaktoberfläche herausragen, und einer perkutanen Position, in der die Hohlnadeln aus der Hautkontaktoberfläche herausragen, bewegbar sind, in einer Konfiguration, um von den Empfangsanschlüsse empfangen zu werden, wobei jede Stromelektrode unabhängig von der Position der Hohlnadel ausgefahren werden kann.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 42, wobei der Stecker eine Struktur aufweist, um elektrischen Kontakt mit einer implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose, die subkutan unter die Haut eines Subjektes implantiert ist, herzustellen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 44, wobei die implantierbare subkutane elektrische Steckdose eine Vielzahl von Empfangsanschlüssen umfasst, jeder Empfangsanschluss elektrisch von jeder der Vielzahl der Empfangsanschlüsse isoliert ist und eine oder mehrere laterale Wände und eine Basis aufweist, die einen Empfängerraum definieren, worin die Basis ein leitendes Basismaterial umfasst und ein zusätzliches isolierendes Material in den Empfängerraum und zwischen die Empfangsanschlüsse gefüllt ist, wobei das zusätzliche isolierende Material eine solche Zusammensetzung umfasst, dass das isolierende Material von den Hohlnadeln durchdringbar und nach dem Entfernen der Hohlnadeln wieder verschließbar ist, um das leitende Basismaterial der Vielzahl der Empfangsanschlüsse zu isolieren.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 42 bis 45, worin mindestens einer der Vielzahl der Hohlnadeln eine innere Oberfläche in Kontakt mit dem isolierenden Material umfasst, wobei das isolierende Material ein Material ist, das die innere Oberfläche beschichtet.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 42 bis 46, worin mindestens eine der Vielzahl der Hohlnadeln eine Öffnung am durchstechenden Ende aufweist, die mit einem wieder verschließbaren Pfropfen verschlossen ist, der von einer der Stromelektroden durchstochen werden kann.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 und 47 bis 45, worin mindestens eine der Hohlnadeln ein wieder verschließbares, isolierendes Material beinhaltet, welches die Bewegung der Stromelektroden von der nicht-ausgefahrenen zur ausgefahrenen Position behindert.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 42 bis 48, worin die Oberfläche des Steckers ein antimikrobielles Material aufweist.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8 und 42 bis 49, worin das isolierende Material Silikon umfasst.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und 42 bis 50, worin mindestens eine der Hohlnadeln eine Öffnung am durchstechenden Ende aufweist, die mit einem wieder verschließbaren Pfropfen verschlossen ist, der von einer der Stromelektroden durchstochen werden kann.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und 42 bis 51, worin mindestens eine der Stromelektroden eine Nadel ist.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und 42 bis 52, worin der elektrische Stecker weiter eine oder mehrere Datenelektroden umfasst, die aus der Hautkontaktoberfläche herausragen, wobei jede der Datenelektroden in einer Hohlnadel positioniert ist, wobei die eine oder mehreren Datenelektroden zwischen einer nicht-ausgefahrenen Position, in der die Kontaktenden der Datenelektroden nicht aus den Hohlnadeln hervor stehen, und einer ausgefahrenen Position, in der die Kontaktenden der Datenelektroden aus den Hohlnadeln hervor stehen, beweglich sind, wobei die Datenelektroden mit einem Controller verbunden sind, der in der Lage ist einen elektrischen Strom, welcher von der elektrischen Stromquelle an die Stromelektroden geleitet wird, zu modifizieren.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und 42 bis 53, worin der elektrische Stecker des Weiteren eine oder mehrere Datenelektroden umfasst, die aus der Hautkontaktoberfläche herausragen, wobei die Datenelektroden eine Nadelstruktur aufweisen um die Haut zu durchstechen und um in einer oder mehreren der Vielzahl der Empfangsanschlüsse der implantierbaren subkutanen elektrischen Steckdose empfangen zu werden, wobei eine oder mehrere besagter Datenelektroden mit einem Controller verbunden sind, der in der Lage ist einen elektrischen Strom, welcher von der elektrischen Stromquelle an die Stromelektroden geleitet wird, zu modifizieren.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 53, worin mindestens eine der Hohlnadeln, die eine Datenelektrode aufweist, einen unterschiedlichen Durchmesser aufweist als mindestens eine der Hohlnadeln, die eine Stromelektrode aufweist, und mindestens einen Empfängerraum der Vielzahl der Empfangsanschlüsse einen unterschiedlichen Durchmesser umfasst als ein anderer Empfängerraum der Vielzahl der Empfangsanschlüsse.
Vorrichtung nach Anspruch 55, worin mindestens eine der Hohlnadeln einen solchen Durchmesser umfasst, dass diese Hohlnadel nicht in den Empfängerraum von mindestens einer der Empfangsanschlüsse eindringen kann.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 56, wobei Hohlnadeln und die Empfangsanschlüsse so angeordnet sind, dass jede Hohlnadel nur in einen spezifischen Empfangsanschluss eindringen kann.