DE112009005095B4 - Implantable force transmission system, in particular for adjusting a valve - Google Patents

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Abstract

Implantierbares Kraftübertragungssystem,
insbesondere zur Einstellung eines Ventils, mit einem Aktor (2), der zusammen mit mindestens einem ersten Permanentmagneten (3) oder Körper aus weichmagnetischem Material in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse (1) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aktor (2) den ersten, Permanentmagneten (3) oder Körper in einer Linearführung im Gehäuse (1) kontrolliert verschieben kann,
dass mindestens ein gekapselter zweiter Permanentmagnet (5) in einer Führung (7) außerhalb des Gehäuses (1) in einem Abstand vom ersten Permanentmagneten (3) oder Körper angeordnet ist, und dass eine magnetische Kraft zwischen dem ersten Permanentmagneten (3) oder Körper und dem zweiten Permanentmagneten (5) wirkt.
Implantable transmission system,
in particular for adjusting a valve, having an actuator (2) which is arranged together with at least one first permanent magnet (3) or body of soft magnetic material in a hermetically sealed housing (1),
characterized,
the actuator (2) can move the first permanent magnet (3) or body in a linear guide in the housing (1) in a controlled manner,
at least one encapsulated second permanent magnet (5) is arranged in a guide (7) outside the housing (1) at a distance from the first permanent magnet (3) or body, and that a magnetic force is applied between the first permanent magnet (3) or body and the second permanent magnet (5) acts.

Figure DE112009005095B4_0001
Figure DE112009005095B4_0001

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application

Die vorliegende Erfindung betrifft ein implantierbares Kraftübertragungssystem, das sich insbesondere für aktive medizinische Implantate, bspw. zur Einstellung eines Hydrozephalus-Ventils, einsetzen lässt.The present invention relates to an implantable force transmission system which can be used in particular for active medical implants, for example for adjusting a hydrocephalus valve.

Aktive, elektronisch gesteuerte medizinische Implantate benötigen in der Regel zumindest für einen Teil ihrer Komponenten eine hermetische Kapselung, die verhindert, dass empfindliche Bauteile von aggressiven Körperflüssigkeiten angegriffen werden oder umgekehrt toxische Bestandteile in den Körper gelangen können. In Herzschrittmachern sind bspw. die Batterie und die Elektronik in einem hermetisch dichten Gehäuse untergebracht. Spezielle Durchführungen sorgen für den elektrischen Kontakt zwischen der internen Elektronik und den außerhalb des Gehäuses befindlichen Elektroden.Active, electronically controlled medical implants typically require hermetic encapsulation on at least some of their components, preventing sensitive components from being attacked by aggressive bodily fluids or, conversely, toxic components entering the body. In pacemakers, for example, the battery and the electronics are housed in a hermetically sealed housing. Special feedthroughs provide electrical contact between the internal electronics and the outside electrodes.

In bestimmten Fällen, bspw. bei einem aktiven Ventil-Implantat, soll jedoch nicht nur elektrische Energie durch die geschlossene Gehäusewand geleitet werden, sondern es ist auch eine Übertragung von mechanischen Kräften erforderlich. Ein derartiges Implantat muss einen Aktor enthalten, der – je nach Aktorprinzip und Aktorkonstruktion – in der Regel ebenfalls hermetisch gekapselt sein muss.In certain cases, for example, in an active valve implant, but not only electrical energy should be passed through the closed housing wall, but it is also a transfer of mechanical forces required. Such an implant must contain an actuator which - depending on the actuator principle and actuator design - usually also has to be hermetically encapsulated.

Bei derartigen Implantaten mit einem hermetisch gekapselten Aktor stellt sich das Problem, die vom Aktor erzeugte mechanische Kraft aus dem hermetischen Gehäuse hinaus nach außen zu übertragen. Im Prinzip kann eine Kraftübertragung durch flexible Wandteile, bspw. in Form eines Faltenbalgs, erfolgen. Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch der erhöhte Kraft- und Energieaufwand, der damit einhergeht. Die dafür erforderlichen Aktoren sowie Energiespeicher benötigen viel Platz, der jedoch in einem Implantat nicht zur Verfügung steht.In such implants with a hermetically sealed actuator, the problem arises to transmit the mechanical force generated by the actuator out of the hermetic housing to the outside. In principle, a power transmission through flexible wall parts, for example. In the form of a bellows, take place. The disadvantage of such a solution, however, is the increased expenditure of energy and energy that goes along with it. The required actuators and energy storage require a lot of space, which is not available in an implant.

Ein Beispiel für ein Ventil-Implantat ist das Hydrozephalus-Ventil. Dieses verfügt meist über eine Feder, die einen Verschlusskörper gegen eine Öffnung drückt. Ab einem bestimmten differentiellen Druck zwischen distalem und proximalem Ende des Ventils gibt die Feder nach und damit eine Kanal frei, um cerebrospinale Flüssigkeit abzuleiten. Einfache Hydrozephalus-Ventile besitzen einen durch die Konstruktion vorgegebenen festen Öffnungsdruck, der nicht verändert werden kann. Ausgefeiltere Modelle lassen sich mit Hilfe von Permanentmagneten nachträglich verstellen, so dass der Öffnungsdruck auch nach der Implantation des Ventils an den Krankheitsverlauf angepasst werden kann. Dazu wird mittels eines extrakorporal angeordneten Programmiergerätes ein starkes Magnetfeld erzeugt, das auf im Implantat integrierte Permanentmagnete eine Kraftwirkung ausübt, mit der sich die Öffnungscharakteristik des Ventils dann verstellen lässt.An example of a valve implant is the hydrocephalus valve. This usually has a spring that presses a closure body against an opening. At a certain differential pressure between the distal and proximal ends of the valve, the spring releases and releases a channel to drain cerebrospinal fluid. Simple hydrocephalus valves have a fixed opening pressure given by the design, which can not be changed. More sophisticated models can be subsequently adjusted with the aid of permanent magnets, so that the opening pressure can be adapted to the course of the disease even after implantation of the valve. For this purpose, a strong magnetic field is generated by means of an extracorporeally arranged programming device which exerts a force effect on permanent magnets integrated in the implant with which the opening characteristic of the valve can then be adjusted.

Auch aus der US 2006/0074371 A1 ist ein derart verstellbares Hydrozephalus-Ventil bekannt. Bei diesem Ventil wird der Federdruck auf den Verschlusskörper über ein Kurvengetriebe verstellt. Das Kurvengetriebe weist über den Umfang eines Rotors Permanentmagnete alternierender Polarität auf. Über ein von außen am Körper angelegtes Programmiergerät, das über Elektromagneten ein gepulstes magnetisches Feld erzeugt, lässt sich der Rotor schrittweise verstellen, um dadurch den Federdruck auf den Ventilkörper zu verändern.Also from the US 2006/0074371 A1 Such an adjustable hydrocephalus valve is known. In this valve, the spring pressure is adjusted to the closure body via a cam mechanism. The cam gear has permanent magnets of alternating polarity over the circumference of a rotor. An externally applied programming device, which generates a pulsed magnetic field via electromagnets, allows the rotor to be adjusted stepwise, thereby changing the spring pressure on the valve body.

Jedoch sind derartige Möglichkeiten der Intervention durch den behandelnden Arzt nur unzureichend, da die Menge des gebildeten Liquors sowie der physiologische Wert des cerebrospinalen Drucks im Tagesverlauf stark schwankt und auch von der Aktivität des Patienten abhängt. Ein aktives Hydrozephalus-Ventil, dessen Druck-Fluss-Charakteristik sich autark über den Tagesverlauf an die physiologischen Bedürfnisse des Patienten anpasst, wäre daher wünschenswert. Dies erfordert einen implantierbaren Aktor, über den das Ventil automatisiert eingestellt werden kann. Ein solches Ventil könnte im einfachsten Fall zeitgesteuert sein oder auf Basis einer geeigneten Sensorik arbeiten. Es sollte nach der Implantation nicht-invasiv programmierbar sein, um es auf die individuellen Bedürfnisse des jeweiligen Patienten anpassen zu können.However, such possibilities of intervention by the attending physician are inadequate, since the amount of cerebrospinal fluid formed and the physiological value of cerebrospinal pressure vary greatly during the course of the day and also depend on the activity of the patient. An active hydrocephalus valve, whose pressure-flow characteristic adapts itself autarkically over the course of the day to the physiological needs of the patient, would therefore be desirable. This requires an implantable actuator that can be used to automatically adjust the valve. Such a valve could be timed in the simplest case or work based on a suitable sensor. It should be non-invasively programmable after implantation to accommodate the individual needs of each patient.

Die EP 1 523 635 B1 beschreibt ein Ventil mit einem kompakten Formgedächtnislegierungsantrieb, bei dem zwei in entgegengesetzter Richtung wirkende Formgedächtnis-Drähte als Aktor verwendet werden, um eine Kugel zwischen zwei stabilen Positionen zu verschieben und damit das Öffnen und Schließen eines Ventils zu bewirken. Bei einer Implantation eines derartigen Ventils müssen zum einen das Formgedächtnis-Material und die elektrische Kontaktierung biokompatibel sein. Zum anderen ist eine langzeitstabile, biokompatible und flexible, thermisch und elektrisch isolierende Kapselung der erhitzten und bewegten Formgedächtnis-Drähte erforderlich. Dies lässt sich technisch nur schwer realisieren. Des Weiteren erfordert eine Implantation spezielle elektrische Durchführungen vom Elektronik-Gehäuse zum Aktor durch die hermetische Gehäusewand hindurch, die zusätzlich erhebliche Kosten verursachen.The EP 1 523 635 B1 describes a valve with a compact shape memory alloy drive in which two shape memory wires acting in opposite directions are used as actuators to move a ball between two stable positions and thus to open and close a valve. When implanting such a valve, the shape memory material and the electrical contact must firstly be biocompatible. On the other hand, a long-term stable, biocompatible and flexible, thermally and electrically insulating encapsulation of the heated and moved shape memory wires is required. This is difficult to realize technically. Furthermore, an implantation requires special electrical feedthroughs from the electronics housing to the actuator through the hermetic housing wall, which additionally causes considerable costs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein implantierbares Kraftübertragungssystem bereitzustellen, das einen in einem hermetisch dichten Gehäuse angeordneten, kompakten und einfach anzusteuernden Aktor aufweist, dessen Kraft über die geschlossene Gehäusewand nach außen übertragen werden kann, und das sich insbesondere für die Einstellung eines Hydrozephalus-Ventils eignet.The object of the present invention is to provide an implantable power transmission system which has a arranged in a hermetically sealed housing, compact and easy to control actuator whose force on the closed housing wall after outside, and which is particularly suitable for the adjustment of a hydrocephalus valve.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit dem implantierbaren Kraftübertragungssystem gemäß Patentanspruch 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Kraftübertragungssystems sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The object is achieved with the implantable power transmission system according to claim 1 and 2. Advantageous embodiments of this power transmission system are the subject of the dependent claims or can be found in the following description and the exemplary embodiments.

Das vorgeschlagene Kraftübertragungssystem verfügt über einen Aktor, der zusammen mit mindestens einem ersten Permanentmagneten oder Körper aus weichmagnetischem Material so in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, dass der Aktor den ersten Permanentmagneten oder Körper im Gehäuse kontrolliert verschieben und/oder drehen kann. Außerhalb des Gehäuses ist mindestens ein gekapselter zweiter Permanentmagnet in einem Abstand vom ersten Permanentmagneten in einer Führung angeordnet, bei dem eine magnetische Kraft zwischen dem ersten Permanentmagneten oder Körper und dem zweiten Permanentmagneten wirkt. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Aktor zusammen mit mindestens einem ersten Permanentmagneten so in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, dass der Aktor den ersten Permanentmagneten kontrolliert verschieben und/oder drehen kann. Außerhalb des Gehäuses ist in dieser Alternative mindestens ein gekapselter Körper aus einem weichmagnetischen Material in einem Abstand vom ersten Permanentmagneten in einer Führung angeordnet, bei dem eine magnetische Kraft zwischen dem ersten Permanentmagneten und dem Körper wirkt.The proposed power transmission system has an actuator which, together with at least one first permanent magnet or soft magnetic material body, is arranged in a hermetically sealed housing in such a way that the actuator can move and / or rotate the first permanent magnet or body in the housing in a controlled manner. Outside the housing, at least one encapsulated second permanent magnet is disposed at a distance from the first permanent magnet in a guide in which a magnetic force acts between the first permanent magnet or body and the second permanent magnet. In an alternative embodiment, the actuator is arranged together with at least one first permanent magnet in a hermetically sealed housing, that the actuator can move the first permanent magnet controlled and / or rotate. Outside the housing, in this alternative, at least one encapsulated body of soft magnetic material is spaced apart from the first permanent magnet in a guide in which a magnetic force acts between the first permanent magnet and the body.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktor bei beiden Alternativen durch mindestens zwei Formgedächtnis-Elemente gebildet, die bezüglich einer Verschieberichtung des ersten Permanentmagneten oder Körpers zum zweiten Permanentmagneten oder Körper vor und hinter dem ersten Permanentmagneten oder Körper angeordnet sind. Unter einem Formgedächtnis-Element oder Formgedächtnis-Draht wird dabei ein lang gestrecktes Element aus einer Formgedächtnislegierung verstanden, wie sie auch unter dem Kürzel SMA bekannt ist.In an advantageous embodiment, the actuator in both alternatives is formed by at least two shape memory elements, which are arranged with respect to a displacement direction of the first permanent magnet or body to the second permanent magnet or body in front of and behind the first permanent magnet or body. Under a shape memory element or shape memory wire is understood to be an elongated element of a shape memory alloy, as it is also known under the abbreviation SMA.

Die beiden Formgedächtnis-Elemente, vorzugsweise zwei Formgedächtnis-Drähte, erstrecken sich bei einer bevorzugten Ausgestaltung senkrecht zur Verschieberichtung des ersten Permanentmagneten oder weichmagnetischen Körpers. Sie sind dabei insbesondere so angeordnet, dass sich der erste Permanentmagnet oder weichmagnetische Körper in gestrecktem Zustand des einen Elementes in einer ersten Position in Verschieberichtung und in gestrecktem Zustand des anderen Elementes in einer zweiten Position befindet. Die beiden Formgedächtnis-Elemente erstrecken sich daher senkrecht zur vorgesehenen Wirkrichtung, so dass mit einer geringen Verkürzung dieser Elemente beim Erhitzen ein größtmöglicher Verschiebeweg des Permanentmagneten oder weichmagnetischen Körpers erreicht werden kann. Die beiden Elemente sind dabei an ihren Enden fixiert und elektrisch kontaktiert. Das Erhitzen dieser Elemente erfolgt durch einen Stromfluss durch das jeweilige Element, insbesondere indem ein Strompuls geeigneter Stärke und Länge durch das jeweilige Element geleitet wird. Dieser Strompuls führt zur Verkürzung und somit Streckung des jeweiligen Elementes, so dass dieses den Permanentmagneten oder weichmagnetischen Körper bei entsprechender Anordnung der beiden Elemente in Richtung des anderen Elementes verschiebt und dieses dadurch ausdehnt. Durch abwechselnde Beaufschlagung der beiden Elemente mit einem Strompuls kann damit der Permanentmagnet oder weichmagnetische Körper zwischen zwei stabilen Positionen in Verschieberichtung hin und her bewegt werden.The two shape memory elements, preferably two shape memory wires, extend in a preferred embodiment perpendicular to the displacement direction of the first permanent magnet or soft magnetic body. They are in particular arranged so that the first permanent magnet or soft magnetic body is in the stretched state of the one element in a first position in the direction of displacement and in the stretched state of the other element in a second position. Therefore, the two shape memory elements extend perpendicular to the intended effective direction, so that with a small reduction of these elements when heating a maximum displacement of the permanent magnet or soft magnetic body can be achieved. The two elements are fixed at their ends and electrically contacted. The heating of these elements is carried out by a current flow through the respective element, in particular by a current pulse of suitable strength and length is passed through the respective element. This current pulse leads to the shortening and thus extension of the respective element, so that this shifts the permanent magnet or soft magnetic body with a corresponding arrangement of the two elements in the direction of the other element and this expands. By alternately loading the two elements with a current pulse, the permanent magnet or soft-magnetic body can thus be moved back and forth between two stable positions in the displacement direction.

Die Nutzung eines derart ausgebildeten Formgedächtnisantriebs als Aktor hat den Vorteil, dass der Aktor kompakt und einfach ansteuerbar ist. Mit einem derartigen Aktor lässt sich bspw. der Öffnungszustand eines Ventils umschalten oder der Ventilöffnungsdruck in zwei Stufen variieren. Es handelt sich dabei um einen ähnlichen Aktor-Wirkmechanismus wie bei der oben genannten EP 1 523 635 B1 , wobei allerdings die als Aktor dienenden, gegenläufig wirkenden Formgedächtnis-Elemente in einem hermetischen Gehäuse gekapselt sind. Die Kraft zum Öffnen eines Ventils wird magnetisch durch die geschlossene Gehäusewand hindurch übertragen. Die Formgedächtnis-Elemente kommen dadurch nicht in Kontakt mit der Umgebung, bspw. einer Körperflüssigkeit, und können ohne Rücksicht auf Biokompatibilitätsanforderungen einfach durch Löten kontaktiert werden. Weiterhin müssen sie nicht langzeitstabil, flexibel und biokompatibel gekapselt sein. Die thermischen Verluste beim Bestromen sind geringer, da die Elemente von Luft anstatt von Flüssigkeit umgeben sind, so dass der Energieverbrauch minimiert werden kann. Auch die für Implantatanwendungen relevante Forderung nach Biokompatibilität des Formgedächtnis-Materials entfällt. Gegenüber einer, technisch ebenfalls möglichen, elektromagnetischen Aktuierung der Permanentmagnete bietet das Formgedächtnisprinzip den Vorteil eines geringeren Energieverbrauchs bei kompakterer Bauweise.The use of such a trained shape memory drive as an actuator has the advantage that the actuator is compact and easy to control. With such an actuator can be, for example, the opening state of a valve switch or vary the valve opening pressure in two stages. It is a similar actuator mechanism of action as in the above EP 1 523 635 B1 However, where serving as an actuator, counteracting shape memory elements are encapsulated in a hermetic housing. The force to open a valve is transmitted magnetically through the closed housing wall. As a result, the shape memory elements do not come into contact with the environment, for example a body fluid, and can be contacted by soldering without regard to biocompatibility requirements. Furthermore, they need not be long-term stable, flexible and biocompatible encapsulated. The thermal losses during energization are lower because the elements are surrounded by air rather than liquid, so energy consumption can be minimized. Also relevant for implant applications requirement for biocompatibility of the shape memory material is eliminated. Compared to a, technically also possible, electromagnetic actuation of the permanent magnets, the shape memory principle offers the advantage of lower energy consumption in a more compact design.

Im Folgenden wird das vorgeschlagene Kraftübertragungssystem in einer Ausgestaltung mit einer Kombination von zwei Permanentmagneten erläutert. Diese Erläuterungen lassen sich im Falle der Nutzung der anziehenden magnetischen Kraft selbstverständlich auch auf Ausgestaltungen übertragen, in denen eine Kombination eines Permanentmagneten und eines Körpers aus weichmagnetischem Material eingesetzt wird.In the following, the proposed power transmission system will be explained in one embodiment with a combination of two permanent magnets. These explanations can be in the case of the use of attractive magnetic force Of course, also be transferred to embodiments in which a combination of a permanent magnet and a body of soft magnetic material is used.

Durch die Nutzung derartiger Permanentmagnete lassen sich hohe Kräfte über relativ große Distanzen übertragen. Der Aktor verschiebt und/oder dreht hierbei den ersten Permanentmagneten, im Folgenden auch als innerer Magnet bezeichnet, in dem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse in kontrollierter Weise, d. h. um eine einstellbare Distanz auf einer festgelegten Bahn oder – bei einer Drehung – um einen definierten Winkel. Durch diese Bewegung des inneren Magneten ändert sich die magnetische Kraftwirkung auf den außerhalb des Gehäuses angeordneten zweiten Permanentmagneten, im Folgenden auch als äußerer Magnet bezeichnet. Der äußere Magnet ist in geeigneter Weise beschichtet bzw. gekapselt, um ihn vor mechanischer und chemischer Beeinträchtigung zu schützen. Die Kapselung bzw. Hülle ist dabei vorzugsweise biokompatibel und korrosionsbeständig ausgeführt. Durch die Verschiebung und/oder Drehung des inneren Magneten erfährt der äußere Magnet eine Kraftwirkung, die er mittelbar oder unmittelbar auf ein Objekt übertragen kann. Im Falle einer Ventilanwendung wirkt der äußere Magnet dabei auf einen Verschlusskörper, der den Zufluss oder Abfluss einer Flüssigkeit oder eines Gases steuert. Durch die Bewegung des inneren Magneten wird dabei die Kraft auf den äußeren Magneten und damit auf den Verschlusskörper in Abhängigkeit von der Bewegung des inneren Magneten erhöht oder erniedrigt. Auf diese Weise lässt sich bspw. der erforderliche Differenzdruck bei aktiven Hydrozephalus-Ventilen und somit der Abfluss von cerebrospinaler Flüssigkeit (Liquor) steuern.By using such permanent magnets, high forces can be transmitted over relatively large distances. The actuator shifts and / or rotates the first permanent magnet, hereinafter also referred to as the inner magnet, in the hermetically sealed housing in a controlled manner, d. H. by an adjustable distance on a defined path or - in one rotation - by a defined angle. As a result of this movement of the inner magnet, the magnetic force action changes to the second permanent magnet arranged outside the housing, also referred to below as the outer magnet. The outer magnet is suitably coated to protect it from mechanical and chemical damage. The encapsulation or shell is preferably carried out biocompatible and corrosion resistant. As a result of the displacement and / or rotation of the inner magnet, the outer magnet experiences a force effect which it can transmit directly or indirectly to an object. In the case of a valve application, the outer magnet acts on a closure body, which controls the inflow or outflow of a liquid or a gas. By the movement of the inner magnet while the force on the outer magnet and thus on the closure body in response to the movement of the inner magnet is increased or decreased. In this way, for example, the required differential pressure in active hydrocephalus valves and thus the outflow of cerebrospinal fluid (cerebrospinal fluid) can be controlled.

Der äußere Magnet ist hierbei in einer geeigneten Führung angeordnet, durch die die von ihm ausgeübte Kraftwirkung auf das Objekt in der Richtung gesteuert wird. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine Linearführung.The outer magnet is in this case arranged in a suitable guide, by means of which the force exerted by it on the object in the direction is controlled. This is preferably a linear guide.

Der in dem hermetisch geschlossenen Gehäuse eingesetzte, elektrisch betriebene Aktor kann bspw. ein Elektromotor, ein Hubmagnet, ein Ultraschallmotor, ein Piezomotor, ein Formgedächtnisantrieb oder ähnliches sein, und rotatorisch oder linear arbeiten. Der Aktor wird durch eine intelligente Elektronik angesteuert, die entweder zusammen mit einer Vorrichtung zur Implantat-autarken Energieversorgung, d. h. einer Batterie, einem Akkumulator oder einem Kondensator, ebenfalls im hermetisch dichten Gehäuse integriert ist oder in einem eigenen, hermetisch dichten Gehäuse untergebracht ist, das über eine Kabelverbindung mit dem Aktor verbunden ist. Vorzugsweise bietet die Elektronik die Möglichkeit zur drahtlos-telemetrischen Kommunikation mit einem außerhalb des Implantats befindlichen Programmiergerät, mit dem die Elektronik programmiert werden kann. Die Techniken zur telemetrischen Übertragung von Steuerbefehlen und Signalen sind dem Fachmann bekannt. Die Elektronik kann jedoch in einer einfachen Ausgestaltung auch nur ein einmalig programmiertes Steuerprogramm aufweisen, das die durch den Aktor zu erzeugende Kraftwirkung über den Tag verteilt steuert. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kraftübertragungssystem auch eine Kraftmesseinrichtung auf, die die durch den Aktor auf den inneren Magneten ausgeübte Kraft misst und über die intelligente Elektronik mit einer entsprechenden Telemetrieeinrichtung nach außen überträgt. Dies ermöglicht eine exakte Einstellung des auf den inneren Magneten und damit – im Falle einer Ventilanwendung – auf den Ventilkörper ausgeübten Kraft.The electrically operated actuator used in the hermetically sealed housing may be, for example, an electric motor, a solenoid, an ultrasonic motor, a piezomotor, a shape memory drive or the like, and operate in a rotary or linear manner. The actuator is controlled by intelligent electronics, either together with an implant self-sufficient power supply device, i. H. a battery, an accumulator or a capacitor, is also integrated in the hermetically sealed housing or housed in a separate, hermetically sealed housing which is connected via a cable connection to the actuator. Preferably, the electronics provide the capability of wireless telemetry communication with an off-implant programmer that can program the electronics. The techniques for telemetric transmission of control commands and signals are known to those skilled in the art. However, in a simple embodiment, the electronics may also have only a once-programmed control program which controls the force effect to be generated by the actuator throughout the day. In a preferred embodiment, the power transmission system also comprises a force measuring device which measures the force exerted by the actuator on the inner magnet and transmits to the outside via the intelligent electronics with a corresponding telemetry device. This allows an exact adjustment of the force exerted on the inner magnet and thus - in the case of a valve application - on the valve body force.

Das hermetisch abgeschlossene Gehäuse mit dem Aktor und dem inneren Magneten sowie die Verkapselung des äußeren Magneten sind für eine Implantation des Kraftübertragungssystems in einem lebenden Körper biokompatibel ausgebildet bzw. mit einer biokompatiblen Beschichtung versehen.The hermetically sealed housing with the actuator and the inner magnet and the encapsulation of the outer magnet are biocompatible for implantation of the power transmission system in a living body or provided with a biocompatible coating.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind sowohl der innere Magnet als auch der äußere Magnet jeweils in einer Linearführung angeordnet, wobei die Linearführungen vorzugsweise auf der gleichen Achse liegen. Durch feste Einbettung der Magnete in geeignet geometrisch gestaltete Führungskörper oder durch entsprechende geeignete geometrische Gestaltung der Magnete kann verhindert werden, dass sich diese in den Linearführungen bzgl. ihrer Polachsen verkippen können. Auf diese Weise lässt sich die Kraftübertragung sowohl über abstoßende als auch über anziehende Kräfte zwischen den beiden Magneten realisieren.In a preferred embodiment, both the inner magnet and the outer magnet are each arranged in a linear guide, wherein the linear guides are preferably on the same axis. By solid embedding of the magnets in suitably geometrically shaped guide body or by appropriate suitable geometric design of the magnets can be prevented that they can tilt in the linear guides with respect. Their pole axes. In this way, the power transmission can be realized both repulsive and attractive forces between the two magnets.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Permanentmagnete in ihren Führungen frei drehbar angeordnet, wobei dann lediglich eine anziehende Kraft für die Kraftübertragung genutzt werden kann. Hierbei wird ausgenutzt, dass sich ungleichnamige Pole selbsttätig gegeneinander ausrichten. Ein eventuelles Verkanten der Magnete oder der Führungskörper wird dadurch verhindert.In a further advantageous embodiment, the two permanent magnets are freely rotatably arranged in their guides, in which case only an attractive force can be used for power transmission. This exploits that unlike poles align themselves automatically against each other. A possible tilting of the magnets or the guide body is prevented.

Alternativ kann bei dieser Ausgestaltung auch einer der beiden Permanentmagnete durch einen Körper aus weichmagnetischem Material ersetzt werden.Alternatively, in this embodiment, one of the two permanent magnets can be replaced by a body of soft magnetic material.

Die Führung für den äußeren Magneten ist vorzugsweise starr mit dem hermetisch dichten Gehäuse verbunden. Im Falle einer Ventilanwendung kann auch das Ventil fest in dieser Anordnung integriert sein.The guide for the outer magnet is preferably rigidly connected to the hermetically sealed housing. In the case of a valve application, the valve may be firmly integrated in this arrangement.

Das vorgeschlagene implantierbare Kraftübertragungssystem macht es möglich, eine Vielzahl unterschiedlicher Aktoren für Implantatanwendungen einzusetzen, unabhängig davon, ob Aktorkomponenten unter Umständen toxisch wirken können oder ob Körperflüssigkeiten dem Aktor zusetzen würden. Damit kann jeweils das für die Anwendung günstigste Aktorprinzip eingesetzt werden. Neben der Anwendung bei aktiven medizinischen Implantaten lässt sich ein derartiges Kraftübertragungssystem auch in anderen technischen Bereichen einsetzen. Dies betrifft vor allem Bereiche, in denen durch Aktoren eine Kontamination auftreten kann oder die Funktionsfähigkeit der Aktoren durch die Umgebung beeinträchtigt werden würde. Beispiele hierfür sind die Vakuumtechnik, die Lebensmittelindustrie oder die chemische Industrie. The proposed implantable force transmission system makes it possible to use a variety of different actuators for implant applications, regardless of whether actuator components might be toxic or whether bodily fluids would be added to the actuator. This can be used in each case the most favorable for the application actuator principle. In addition to the application of active medical implants, such a power transmission system can also be used in other technical fields. This applies in particular to areas in which contamination can occur due to actuators or the functioning of the actuators would be impaired by the environment. Examples include vacuum technology, the food industry or the chemical industry.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das vorgeschlagene implantierbare Kraftübertragungssystem wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The proposed implantable force transmission system will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments in conjunction with the drawings. Hereby show:

1 ein erstes Beispiel für eine Ausgestaltung des Kraftübertragungssystems zur Einstellung eines Ventils; 1 a first example of an embodiment of the power transmission system for adjusting a valve;

2 ein zweites Beispiel für eine Ausgestaltung des Kraftübertragungssystems zur Einstellung eines Ventils; und 2 a second example of an embodiment of the power transmission system for adjusting a valve; and

3 ein drittes Beispiel für eine Ausgestaltung des Kraftübertragungssystems zur Einstellung eines Ventils. 3 a third example of an embodiment of the power transmission system for adjusting a valve.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Im Folgenden werden drei vorteilhafte Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Kraftübertragungssystems für Ventilanwendungen, insbesondere für die Anwendung in Hydrozephalus-Ventilen, dargestellt. Bei diesen Beispielen wird die Abstandsabhängigkeit der Wirkkraft zwischen innerem und äußerem Permanentmagneten genutzt, um die Wirkkraft des äußeren Magneten auf den Verschlusskörper des Ventils zu steuern. Die Kraft erhöht sich, wenn der innere Magnet an den äußeren Magneten herangefahren wird, und erniedrigt sich, wenn der Abstand zwischen den beiden Magneten verringert wird. Damit erhöht sich in den ersten beiden Beispielen auch die Kraft, mit der der äußere Magnet auf den Verschlusskörper drückt und damit der Druck, der zum Öffnen des Ventils erforderlich ist. Im dritten Beispiel erniedrigt sich die Kraft, mit der der äußere Magnet auf den Verschlusskörper drückt, aufgrund des speziellen Aufbaus mit dem zusätzlichen Federelement.In the following, three advantageous embodiments of the proposed power transmission system for valve applications, in particular for use in hydrocephalus valves, are shown. In these examples, the distance dependence of the force acting between the inner and outer permanent magnets is used to control the action of the outer magnet on the closure body of the valve. The force increases when the inner magnet is moved to the outer magnet, and decreases when the distance between the two magnets is reduced. This increases in the first two examples, the force with which the outer magnet presses on the closure body and thus the pressure required to open the valve. In the third example, the force with which the outer magnet presses on the closure body, due to the special structure with the additional spring element decreases.

1 zeigt hierzu ein Beispiel für die Ausgestaltung des Kraftübertragungssystems, bei dem die Einstellung des Ventil-Öffnungsdruckes durch Variation einer abstoßenden Kraft zwischen den beiden Permanentmagneten erreicht wird. Die abstoßende Kraft zwischen den beiden Magneten wirkt ähnlich wie eine mechanische Feder bei konventionellen Differenzdruckventilen mit dem Unterschied, dass diese Kraftwirkung nun im Gegensatz zur mechanischen Lösung durch eine geschlossene Wand hindurch übertragen werden kann. 1 shows an example of the embodiment of the power transmission system, in which the adjustment of the valve opening pressure is achieved by varying a repulsive force between the two permanent magnets. The repulsive force between the two magnets acts much like a mechanical spring in conventional differential pressure valves with the difference that this force effect can now be transmitted through a closed wall in contrast to the mechanical solution.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Hydrozephalus-Ventils mit dem vorgeschlagenen Kraftübertragungssystem bewirkt ein Linearaktor 2, der zusammen mit dem inneren Magneten 3 in einem hermetischen Gehäuse 1 gekapselt ist, eine lineare Bewegung des inneren Magneten 3. Der äußere Magnet 5 wird in einer Führung 7 außerhalb des hermetischen Gehäuses 1 geführt, die durch eine entsprechende äußere Gestaltung des hermetischen Gehäuses 1 gebildet wird. Durch den Linearaktor 2 wird somit eine lineare Relativbewegung des inneren Magneten 3 zum äußeren Magneten 5 erzeugt, der zum Verschließen der Ventilöffnung wiederum gegen einen kugelförmigen Verschlusskörper 8 gedrückt wird, der auf dem Ventilsitz 9 des Ventils aufliegt. Beide Magnete sind derart in Führungskörpern 4, 6 integriert bzw. gekapselt, dass gleichnamige Pole stets einander zugewandt sind und die Magnete sich nicht gegeneinander verdrehen können. Eine Betätigung des Linearaktors 2 verschiebt den inneren Magneten 3 relativ zum äußeren Magneten 5, wodurch sich die abstoßende Kraft 11 und damit die Kraft auf den Verschlusskörper 8 verändert.In the in 1 illustrated embodiment of a hydrocephalus valve with the proposed power transmission system causes a linear actuator 2 that together with the inner magnet 3 in a hermetic housing 1 is encapsulated, a linear movement of the inner magnet 3 , The outer magnet 5 will be in a leadership 7 outside the hermetic enclosure 1 guided by a corresponding external design of the hermetic housing 1 is formed. Through the linear actuator 2 thus becomes a linear relative movement of the inner magnet 3 to the outside magnet 5 in turn, for closing the valve opening against a spherical closure body 8th is pressed on the valve seat 9 of the valve rests. Both magnets are in such a way in guide bodies 4 . 6 integrated or encapsulated that poles of the same name are always facing each other and the magnets can not rotate against each other. An actuation of the linear actuator 2 shifts the inner magnet 3 relative to the outer magnet 5 , which causes the repulsive force 11 and thus the force on the closure body 8th changed.

Wird der Linearaktor 2 durch eine intelligente Elektronik, die zusammen mit einer Energieversorgung ebenfalls im hermetischen Gehäuse 1 integriert sein kann, angesteuert, so lässt sich auf diese Weise kontinuierlich und autark der minimal erforderliche Öffnungsdruck des Ventils einstellen. Unterhalb dieses Druckes bleibt das Ventil verschlossen, oberhalb dieses Druckes beginnt es zu öffnen, so dass ein Liquorfluss 10 durch die Kanäle des Ventils einsetzen kann.Becomes the linear actuator 2 through intelligent electronics, which together with a power supply also in the hermetic housing 1 can be integrated, driven, so can be adjusted in this way continuously and independently the minimum required opening pressure of the valve. Below this pressure, the valve remains closed, above this pressure it begins to open, causing a cerebrospinal fluid flow 10 through the channels of the valve can use.

In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung eines Kraftübertragungssystems in Verbindung mit einem Hydrozephalus-Ventil, wie sie in 2 dargestellt ist, wird die anziehende Kraft 12 zwischen zwei Permanentmagneten zur Einstellung des Ventilöffnungsdruckes genutzt. In diesem Fall befinden sich Verschlusskörper 8 und Ventilsitz 9 zwischen dem inneren 3 und dem äußeren Permanentmagneten 5. Die Magneten 3, 5 sind so ausgerichtet, dass deren ungleichnamige Pole einander zugewandt sind.In a further exemplary embodiment of a power transmission system in conjunction with a hydrocephalus valve, as in 2 is shown, the attractive force 12 used between two permanent magnets for adjusting the valve opening pressure. In this case there are closure bodies 8th and valve seat 9 between the inner 3 and the outer permanent magnet 5 , The magnets 3 . 5 are aligned so that their unlike poles are facing each other.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Permanentmagnete 3, 5 nicht verdrehsicher gelagert sein müssen, da sich ungleichnamige Pole selbständig gegeneinander ausrichten. Dadurch wird ein eventuelles Verkanten der Führungskörper 4, 6 verhindert. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Ausgestaltung besteht darin, dass die Magnete 3, 5 so gelagert werden können, dass sie sich rotatorisch in beliebige Richtungen bewegen können. Dies kann bspw. durch Integration in eine frei bewegliche Kugel oder durch Verwendung frei beweglicher Magnetkugeln erreicht werden. Sie können sich damit in jedem extern angelegten Magnetfeld entsprechend ihrer Polarisationsrichtung ausrichten. Eine Depolarisation durch sehr starke Magnetfelder, wie sie bspw. in Kernspintomographen zur Diagnose und Therapiekontrolle bspw. von Hydrozephalus auftreten können, kann dadurch im Gegensatz zur Ausgestaltung des Beispiels der 1 sicher ausgeschlossen werden. Sobald kein starkes externes Feld mehr vorhanden ist, richten sich die drehbar gelagerten Magnete wieder in gewünschter Weise zueinander aus und üben eine anziehende Kraft aufeinander aus. An advantage of this embodiment is that the permanent magnets 3 . 5 must not be stored against rotation, since unlike poles align themselves against each other. This will cause a possible tilting of the guide body 4 . 6 prevented. Another advantage of such an embodiment is that the magnets 3 . 5 can be stored so that they can rotate in any direction. This can be achieved, for example, by integration into a freely movable ball or by using freely movable magnetic balls. You can thus align themselves in any externally applied magnetic field according to their polarization direction. A depolarization by very strong magnetic fields, as they can occur, for example, in magnetic resonance imaging for diagnosis and therapy control, for example. Hydrocephalus, characterized in contrast to the embodiment of the example 1 be safely excluded. As soon as no strong external field is present, the rotatably mounted magnets align themselves again in the desired manner and exert an attractive force on each other.

Auch bei dem Beispiel der 2 wird eine Variation des Ventilöffnungsdruckes durch eine Veränderung des Abstandes zwischen innerem 3 und äußerem Magneten 5 bewirkt. Auch hier verringert sich die Wirkkraft und damit der Ventilöffnungsdruck, wenn die beiden Magneten durch Einwirkung des Linearaktors 2 voneinander weg bewegt werden, und erhöht sich bei Annäherung. Auch hier kann der Linearaktor 2 durch eine intelligente Elektronik angesteuert werden, die zusammen mit einer Energieversorgung ebenfalls im hermetischen Gehäuse 1 integriert sein kann.Also in the example of 2 is a variation of the valve opening pressure by a change in the distance between the inner 3 and outer magnet 5 causes. Again, the effective force and thus the valve opening pressure decreases when the two magnets by the action of the linear actuator 2 moved away from each other, and increases when approaching. Again, the linear actuator 2 be controlled by an intelligent electronics, which together with a power supply also in the hermetic housing 1 can be integrated.

Eine Variante der in 2 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass einer der beiden Permanentmagnete (3) bzw. (5) durch einen weichmagnetischen Körper ersetzt wird. Damit wird dann die anziehende Kraft zwischen einem Permanentmagneten und einem weichmagnetischen Körper genutzt, die ebenfalls durch Veränderung des Abstandes kontrolliert werden kann.A variant of in 2 illustrated embodiment is that one of the two permanent magnets ( 3 ) respectively. ( 5 ) is replaced by a soft magnetic body. Thus, the attractive force between a permanent magnet and a soft magnetic body is then used, which can also be controlled by changing the distance.

Bei beiden Ausgestaltungen lässt sich zur präzisen Einstellung des Ventilöffnungsdruckes auch eine Kraftmesseinrichtung einsetzen, die zwischen Linearaktor 2 und innerem Magneten 3 angeordnet wird. Mit ihr lässt sich die Kraft genau ermitteln und auslesen, die zwischen den beiden Magneten und damit auf den Verschlusskörper wirkt.In both embodiments can be used for precise adjustment of the valve opening pressure and a force measuring device between the linear actuator 2 and inner magnet 3 is arranged. With it, the force can be accurately determined and read, which acts between the two magnets and thus on the closure body.

Bei dem dritten Beispiel der 3 wird das Hydrozephalus-Ventil in der linken Teilabbildung in geöffnetem und in der rechten Teilabbildung in geschlossenem Zustand dargestellt. Der innere Magnet 3 ist hierbei wiederum zusammen mit dem Aktor in einem hermetischen Gehäuse 1 angeordnet. Der Aktor wird in diesem Beispiel durch zwei Formgedächtnis-Drähte 13, 14 realisiert, die in Verschieberichtung des inneren Magneten 3 zum äußeren Magneten 5 vor und hinter dem inneren Magneten 3 angeordnet sind. Die beiden Formgedächtnis-Drähte 13, 14 sind jeweils an ihren Enden fixiert. Der äußere Magnet 5 wird in einer Führung 7 außerhalb des hermetischen Gehäuses 1 geführt, so dass er bei Verschiebung auf einen Verschlusskörper 8 wirkt, der zum Schließen und Öffnen des Ventils auf einen Ventilsitz am Ventileinlass 15 gedrückt wird bzw. sich von diesem wieder abheben kann, um den Durchfluss zwischen Ventileinlass 15 und Ventilauslass 16 zu sperren oder freizugeben.In the third example of the 3 The Hydrocephalus Valve is shown in the left part picture in the open and in the right part picture in the closed state. The inner magnet 3 Here, in turn, together with the actuator in a hermetic housing 1 arranged. The actuator is in this example by two shape memory wires 13 . 14 realized in the direction of displacement of the inner magnet 3 to the outside magnet 5 in front of and behind the inner magnet 3 are arranged. The two shape memory wires 13 . 14 are each fixed at their ends. The outer magnet 5 will be in a leadership 7 outside the hermetic enclosure 1 guided, so that when moving on a closure body 8th acts to close and open the valve on a valve seat on the valve inlet 15 is pressed or can stand out from it again to the flow between the valve inlet 15 and valve outlet 16 to block or release.

Das Schließen des Ventils wird hierbei durch ein elastisches Federelement 17 unterstützt, das den äußeren Magneten 5 in Richtung des Verschlusskörpers 8 drückt. Ist die Anziehungskraft zwischen innerem Magneten 3 und äußerem Magneten 5 ausreichend gering, so überwiegt diese Federkraft, so dass der Verschlusskörper 8 mit der Differenzkraft zwischen Federkraft und magnetischer Anziehung zwischen innerem und äußerem Magneten gegen den Ventilsitz gedrückt wird.The closing of the valve is in this case by an elastic spring element 17 that supports the outer magnet 5 in the direction of the closure body 8th suppressed. Is the attraction between inner magnet 3 and outer magnet 5 sufficiently small, so outweighs this spring force, so that the closure body 8th is pressed against the valve seat with the differential force between spring force and magnetic attraction between the inner and outer magnets.

Zum Schließen des Ventils wird durch den ersten Formgedächtnis-Draht 13 ein Strompuls geleitet, so dass er sich verkürzt und den inneren Magneten 3 in Richtung eines im Gehäuse 1 fixierten zusätzlichen Magneten 18 verschiebt. In dieser Position erreicht der innere Magnet 3 aufgrund der nun vorherrschenden Anziehungskraft zwischen den beiden Magneten 3, 18 einen stabilen Zustand. Der zusätzliche Magnet 18 ist hierbei in Verschieberichtung des inneren zum äußeren Magneten hinter dem inneren Magneten 3 so im Gehäuse fixiert, dass er eine anziehende Kraft auf den inneren Magneten 3 ausübt. Der zusätzliche Magnet 18 dient lediglich dem Erreichen einer stabilen Position des inneren Magneten 3 bei geschlossenem Zustand des Ventils. Durch die Verschiebung des inneren Magneten 3 in Richtung des zusätzlichen Magneten 18, bei der sich der zweite Formgedächtnis-Draht 14, der zu diesem Zeitpunkt stromlos ist, entsprechend ausdehnt (vgl. rechte Teilabbildung der 3), verringert sich die Anziehungskraft zwischen dem inneren Magneten 3 und dem äußeren Magneten 5 rapide, so dass das elastische Federelement 17 kaum noch komprimiert wird. Dieses drückt dann die Kapselung des äußeren Magneten 5 gegen den Verschlusskörper 8 und diesen gegen den Ventilsitz.To close the valve is through the first shape memory wire 13 a current pulse passed so that it shortens and the inner magnet 3 in the direction of one in the housing 1 fixed additional magnets 18 shifts. In this position reaches the inner magnet 3 due to the now prevailing attraction between the two magnets 3 . 18 a stable condition. The additional magnet 18 is here in the direction of displacement of the inner to the outer magnet behind the inner magnet 3 so fixed in the case that he has an attractive force on the inner magnet 3 exercises. The additional magnet 18 only serves to achieve a stable position of the inner magnet 3 when the valve is closed. By the displacement of the inner magnet 3 in the direction of the additional magnet 18 in which the second shape memory wire 14 , which is de-energized at this time, correspondingly expands (see right partial illustration of 3 ), the attraction between the inner magnet decreases 3 and the outer magnet 5 rapidly, leaving the elastic spring element 17 barely compressed. This then presses the encapsulation of the outer magnet 5 against the closure body 8th and this against the valve seat.

Zum Öffnen des Ventils wird der zweite Formgedächtnis-Draht 14 mit einem Strompuls beaufschlagt. Dadurch verkürzt sich dieser Draht und bewegt den inneren Magneten 3 in Richtung des äußeren Magneten 5. Der erste Formgedächtnis-Draht 13, der zu diesem Zeitpunkt nicht bestromt wird, dehnt sich dabei entsprechend aus (vgl. 3, linke Teilabbildung). Durch die Annäherung zwischen innerem und äußerem Magneten 3, 5 überwiegt die anziehende Magnetkraft zwischen diesen Magneten gegenüber der Rückstellkraft des elastischen Federelementes 17, so dass der äußere Magnet 5 in Richtung des inneren Magneten 3 bewegt wird. Ein stabiler Zustand ist erreicht, wenn die Anziehungskraft zwischen beiden Magneten 3, 5 der Rückstellkraft des elastischen Federelementes 17 entspricht. Dieses drückt in diesem Zustand nun nicht mehr den äußeren Magneten 5 gegen den Verschlusskörper 8 und somit den Verschlusskörper 8 gegen den Ventilsitz, so dass das Ventil geöffnet ist.To open the valve, the second shape memory wire 14 subjected to a current pulse. This shortens this wire and moves the inner magnet 3 in the direction of the outer magnet 5 , The first shape memory wire 13 , which is not energized at this time, it expands accordingly (see. 3 , left part illustration). By the approach between inner and outer magnet 3 . 5 outweighs the attractive magnetic force between these magnets against the restoring force of the elastic spring element 17 so that the outer magnet 5 in the direction of the inner magnet 3 is moved. A stable state is reached when the attraction between both magnets 3 . 5 the restoring force of the elastic spring element 17 equivalent. In this state, this no longer presses the outer magnet 5 against the closure body 8th and thus the closure body 8th against the valve seat so that the valve is open.

Es versteht sich von selbst, dass der innere Magnet 3 bzw. dessen Umhüllung so im hermetisch dichten Gehäuse 1 geführt ist, dass er bei einer Verschiebung nicht verkippen kann.It goes without saying that the inner magnet 3 or its envelope so in a hermetically sealed housing 1 is led that he can not tilt during a shift.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
hermetisches Gehäusehermetic housing
22
LinearaktorLinear Actuator
33
Innerer MagnetInner magnet
44
Führungskörperguide body
55
Äußerer MagnetOuter magnet
66
Führungskörperguide body
77
Führungguide
88th
Verschlusskörperclosure body
99
Ventilsitzvalve seat
1010
LiquorflussCSF flow
1111
Abstoßende KraftRepulsive force
1212
Anziehende KraftAttractive force
1313
erster Formgedächtnis-Drahtfirst shape memory wire
1414
zweiter Formgedächtnis-Drahtsecond shape memory wire
1515
Ventileinlassvalve inlet
1616
Ventilauslassvalve outlet
1717
Federelementspring element
1818
zusätzlicher Magnetadditional magnet

Claims (19)

Implantierbares Kraftübertragungssystem, insbesondere zur Einstellung eines Ventils, mit einem Aktor (2), der zusammen mit mindestens einem ersten Permanentmagneten (3) oder Körper aus weichmagnetischem Material in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) den ersten, Permanentmagneten (3) oder Körper in einer Linearführung im Gehäuse (1) kontrolliert verschieben kann, dass mindestens ein gekapselter zweiter Permanentmagnet (5) in einer Führung (7) außerhalb des Gehäuses (1) in einem Abstand vom ersten Permanentmagneten (3) oder Körper angeordnet ist, und dass eine magnetische Kraft zwischen dem ersten Permanentmagneten (3) oder Körper und dem zweiten Permanentmagneten (5) wirkt.Implantable force transmission system, in particular for adjusting a valve, with an actuator ( 2 ), which together with at least one first permanent magnet ( 3 ) or body of soft magnetic material in a hermetically sealed housing ( 1 ), characterized in that the actuator ( 2 ) the first, permanent magnet ( 3 ) or body in a linear guide in the housing ( 1 ) at least one encapsulated second permanent magnet ( 5 ) in a guided tour ( 7 ) outside the housing ( 1 ) at a distance from the first permanent magnet ( 3 ) or body is arranged, and that a magnetic force between the first permanent magnet ( 3 ) or body and the second permanent magnet ( 5 ) acts. Implantierbares Kraftübertragungssystem, insbesondere zur Einstellung eines Ventils, mit einem Aktor (2), der zusammen mit mindestens einem ersten Permanentmagneten (3) in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) den ersten Permanentmagneten (3) in einer Linearführung im Gehäuse (1) kontrolliert verschieben kann, dass mindestens ein gekapselter Körper aus weichmagnetischem Material in einer Führung (7) außerhalb des Gehäuses (1) in einem Abstand vom ersten Permanentmagneten (3) angeordnet ist, und dass eine magnetische Kraft zwischen dem ersten Permanentmagneten (3) und dem Körper wirkt.Implantable force transmission system, in particular for adjusting a valve, with an actuator ( 2 ), which together with at least one first permanent magnet ( 3 ) in a hermetically sealed housing ( 1 ), characterized in that the actuator ( 2 ) the first permanent magnet ( 3 ) in a linear guide in the housing ( 1 ) in a controlled manner that at least one encapsulated body of soft magnetic material in a guide ( 7 ) outside the housing ( 1 ) at a distance from the first permanent magnet ( 3 ) is arranged, and that a magnetic force between the first permanent magnet ( 3 ) and the body works. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) durch mindestens zwei Formgedächtnis-Elemente (13, 14) gebildet ist, die in einer Verschieberichtung des ersten Permanentmagneten (3) oder Körpers zum zweiten Permanentmagneten (5) vor und hinter dem ersten Permanentmagneten (3) oder Körper angeordnet sind.Power transmission system according to claim 1, characterized in that the actuator ( 2 ) by at least two shape memory elements ( 13 . 14 ) is formed in a direction of displacement of the first permanent magnet ( 3 ) or body to the second permanent magnet ( 5 ) in front of and behind the first permanent magnet ( 3 ) or body are arranged. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) durch mindestens zwei Formgedächtnis-Elemente (13, 14) gebildet ist, die in einer Verschieberichtung des ersten Permanentmagneten (3) zum gekapselten Körper aus weichmagnetischem Material vor und hinter dem ersten Permanentmagneten (3) angeordnet sind.Power transmission system according to claim 2, characterized in that the actuator ( 2 ) by at least two shape memory elements ( 13 . 14 ) is formed in a direction of displacement of the first permanent magnet ( 3 ) to the encapsulated body of soft magnetic material in front of and behind the first permanent magnet ( 3 ) are arranged. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Formgedächtnis-Elemente (13, 14) senkrecht zur Verschieberichtung erstrecken und jeweils beidseitig an ihren Enden fixiert sind.Power transmission system according to claim 3 or 4, characterized in that the two shape memory elements ( 13 . 14 ) extend perpendicular to the direction of displacement and are fixed on both sides at their ends. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formgedächtnis-Elemente (13, 14) so angeordnet sind, dass sich der erste Permanentmagnet (3) oder Körper in gestrecktem Zustand des einen Elementes (13) in einer ersten Position in Verschieberichtung und in gestrecktem Zustand des anderen Elementes (14) in einer zweiten Position befindet.Power transmission system according to claim 5, characterized in that the two shape memory elements ( 13 . 14 ) are arranged so that the first permanent magnet ( 3 ) or body in the stretched state of the one element ( 13 ) in a first position in the direction of displacement and in the extended state of the other element ( 14 ) is in a second position. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formgedächtnis-Elemente (13, 14) Formgedächtnis-Drähte sind.Power transmission system according to one of claims 3 to 6, characterized in that the two shape memory elements ( 13 . 14 ) Are shape memory wires. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Verschieberichtung hinter dem ersten Permanentmagneten (3) oder Körper ein weiterer Permanentmagnet (18) fixiert ist, der auf den ersten Permanentmagneten (3) oder Körper eine anziehende Kraft ausübt. Power transmission system according to one of claims 3 to 7, characterized in that in the direction of displacement behind the first permanent magnet ( 3 ) or body another permanent magnet ( 18 ) fixed on the first permanent magnet ( 3 ) or body exerts an attractive force. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (7) für den zweiten Permanentmagneten (5) oder Körper eine Linearführung ist.Power transmission system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the guide ( 7 ) for the second permanent magnet ( 5 ) or body is a linear guide. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Linearführungen auf der gleichen Achse liegen.Power transmission system according to claim 9, characterized in that the two linear guides lie on the same axis. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (3) oder Körper und/oder der zweite Permanentmagnet (5) oder Körper in einen Führungskörper (4, 6) fest eingebettet ist, der in der Linearführung geführt wird.Power transmission system according to claim 9 or 10, characterized in that the first permanent magnet ( 3 ) or body and / or the second permanent magnet ( 5 ) or body in a guide body ( 4 . 6 ) is firmly embedded, which is guided in the linear guide. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (3) oder Körper und der zweite Permanentmagnet (5) oder Körper in der Linearführung oder in einem Führungskörper (4, 6) frei drehbar angeordnet sind, der in der Linearführung geführt wird.Power transmission system according to claim 9 or 10, characterized in that the first permanent magnet ( 3 ) or body and the second permanent magnet ( 5 ) or body in the linear guide or in a guide body ( 4 . 6 ) are freely rotatably arranged, which is guided in the linear guide. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) starr mit der Führung (7) für den zweiten Permanentmagneten (5) oder Körper verbunden ist.Power transmission system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the housing ( 1 ) rigid with the guide ( 7 ) for the second permanent magnet ( 5 ) or body is connected. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktor (2) und dem ersten Permanentmagneten (3) oder Körper eine Kraftmesseinrichtung angeordnet ist.Power transmission system according to one of claims 1 to 13, characterized in that between the actuator ( 2 ) and the first permanent magnet ( 3 ) or body is arranged a force measuring device. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) mit einer Steuerelektronik verbunden ist, durch die der Aktor (2) zur Bewegung des ersten Permanentmagneten (3) oder Körpers ansteuerbar ist.Power transmission system according to one of claims 1 to 14, characterized in that the actuator ( 2 ) is connected to control electronics through which the actuator ( 2 ) for moving the first permanent magnet ( 3 ) or body is controllable. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik programmierbar ist.Power transmission system according to claim 15, characterized in that the control electronics is programmable. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik mit einer Telemetrieeinrichtung verbunden ist, über die die Steuerelektronik von einer externen Programmiereinrichtung drahtlos programmiert werden kann.Power transmission system according to claim 16, characterized in that the control electronics are connected to a telemetry device, via which the control electronics can be programmed wirelessly by an external programming device. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, das zusätzlich ein Ventil mit einem Ventilsitz (9) und einem Ventilkörper (8) aufweist, wobei die Führung (7) und das Ventil so angeordnet sind, dass der zweite Permanentmagnet (5) oder Körper durch die magnetische Kraft des ersten Permanentmagneten (3) oder Körpers den Verschlusskörper (8) unmittelbar oder mittelbar gegen den Ventilsitz (9) drückt.Power transmission system according to one of claims 1 to 17, which additionally has a valve with a valve seat ( 9 ) and a valve body ( 8th ), the leadership ( 7 ) and the valve are arranged so that the second permanent magnet ( 5 ) or body by the magnetic force of the first permanent magnet ( 3 ) or body the closure body ( 8th ) directly or indirectly against the valve seat ( 9 ) presses. Kraftübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, das zusätzlich ein Ventil mit einem Ventilsitz (9) und einem Ventilkörper (8) sowie ein Federelement (17) aufweist, das auf den zweiten Permanentmagneten (5) oder Körper eine entgegen der magnetischen Kraft wirkende Federkraft ausübt, wobei die Führung (7) und das Ventil so angeordnet sind, dass in Abhängigkeit von einer Differenzkraft zwischen der magnetischen Kraft und der Federkraft der Verschlusskörper (8) durch den zweiten Permanentmagneten (5) oder Körper unmittelbar oder mittelbar gegen den Ventilsitz (9) gedrückt oder durch den zweiten Permanentmagneten (5) oder Körper keine Kraft auf den Ventilkörper (8) ausgeübt wird.Power transmission system according to one of claims 1 to 17, which additionally has a valve with a valve seat ( 9 ) and a valve body ( 8th ) and a spring element ( 17 ), which on the second permanent magnet ( 5 ) or body exerts a force acting against the magnetic force spring force, wherein the guide ( 7 ) and the valve are arranged so that in dependence on a differential force between the magnetic force and the spring force of the closure body ( 8th ) by the second permanent magnet ( 5 ) or body directly or indirectly against the valve seat ( 9 ) or by the second permanent magnet ( 5 ) or body no force on the valve body ( 8th ) is exercised.
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