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.
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
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
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
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
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:
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.
In dem in
Wird der Linearaktor
In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung eines Kraftübertragungssystems in Verbindung mit einem Hydrozephalus-Ventil, wie sie in
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Permanentmagnete
Auch bei dem Beispiel der
Eine Variante der in
Bei beiden Ausgestaltungen lässt sich zur präzisen Einstellung des Ventilöffnungsdruckes auch eine Kraftmesseinrichtung einsetzen, die zwischen Linearaktor
Bei dem dritten Beispiel der
Das Schließen des Ventils wird hierbei durch ein elastisches Federelement
Zum Schließen des Ventils wird durch den ersten Formgedächtnis-Draht
Zum Öffnen des Ventils wird der zweite Formgedächtnis-Draht
Es versteht sich von selbst, dass der innere Magnet
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
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