DE19535566A1 - Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie in lebenden Organismen - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie in lebenden Organismen

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/378—Electrical supply
    • A61N1/3785—Electrical supply generated by biological activity or substance, e.g. body movement
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents

Description

Die Induktion ist ein seit langem in vielen elektrischen Generatoren genutztes Prinzip zur Umwandlung mechanischer Arbeit in elektrische Energie.
Die Besonderheit in lebenden Organismen besteht darin, daß bei der Umwandlung der hohen Empfindlichkeit, der die mechanische Energie erzeugenden und übertragenden Systeme (Kreislaufsystem: Herz, Gefäße, Blutstrom; Atmungssystem: Brustkorb, Zwerchfell) Rechnung getragen werden muß.
Dieses Problem wird gelöst, indem die vom Herzen oder den Brustmuskeln zyklisch erzeugte mechanische Energie in Form einer pulsatilen, zyklischen Verformungsarbeit auf ein bekanntes Induktionssystem, bestehend aus Magnetfeld und elektrischem Leiter, übertragen wird.
  • - Der Vorteil gegenüber den bislang genutzten Batterien zur Stromversorgung intrakorporaler Geräte besteht in der kontinuierlichen Energiebereitstellung und in dem geringeren Platzbedarf und der geringeren Masse.
  • - Der Vorteil gegenüber anderen Generatoren besteht in einer geringen Beeinträchtigung der ausgenutzten biologischen Systeme. Da diese meist für eine pulsatile zyklische Verformungsarbeit ausgelegt sind, tolerieren sie eine solche Arbeit gut. Andere mechanische Einflüsse wie z. B. Kompressions- und Scherkräfte kommen nicht in solch schädigendem Maße zur Wirkung.
  • - Der Vorteil in blutdurchströmten Künstlichen Organen besteht in der einfachen und kompakten Unterbringungsmöglichkeit des Generators innerhalb diese Organes, was eine zusätzliche Belastung des lebenden Körpers durch den Einbau weiterer energiebereitstellender Vorrichtungen verhindern hilft.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Aus der durch die die Induktion erzeugten Stromkurve lassen sich Informationen über den Zu- und Abstrom ermitteln, die nicht nur für die Steuerung des Ein- und Ausstromdruckregulators zur optimalen Energieausbeute verwendet werden können, sondern die auch wertvolle Informationen über die Kreislaufverhältnisse des Körpers insgesamt z. B. für die Steuerung des künstlichen Organes bereitstellen könnte.
Ausführungsbeispiel
(Ausnutzung des pulsatilen Blutstromes in einem arterio-venösen Kurzschluß z. B. innerhalb eines künstlichen Organ es beruhend auf der Bewegung eines elastischen Leiter in einem konstanten Magnetfeld.)
Die Abbildung zeigt einen Windkessel im arteriell-venösen Kurzschluß, der durch den Blutstrom rhythmisch gefüllt wird, und sich in den Phasen verminderten Druckes durch die Eigenelastizität entleert. Durch die Wandbewegung wird der Querschnitt der elastischen Leiterschleifen verändert. Abb. 1-3.
Durch die Steuerung des Ein- und Ausstromes mit Hilfe des Einstrom- (EDR) und Ausstromdruckregulators (ADR) soll Wechselstrom mit möglichst großer Amplitude erreicht werden.
Dabei sind folgende Möglichkeiten ineffektiver Stromerzeugung zu erkennen und gegenzuregulieren:
1. Ein- und Ausstrom sind zu schwach dh. EDR und ADR sind zu eng gestellt.
Stromkurve: zeigt eine nur geringe Amplitude
Reaktion des Systems: bei Erweiterung des EDR kräftiger Impuls der Stromkurve
bei Erweiterung des ADR kaum eine Reaktion
bei Verengung des EDR kaum eine Reaktion
bei Verengung des ADR kaum eine Reaktion
erforderliche Steuerung Öffnung des EDR und des ADR
2. Ausstrom ist zu schwach dh. ADR ist zu eng gestellt.
Stromkurve: zeigt eine nur geringe Amplitude
Reaktion des Systems: bei Erweiterung des EDR kaum eine Reaktion
bei Erweiterung des ADR konstante Amplitudenzunahme
bei Verengung des EDR kaum eine Reaktion
bei Verengung des ADR weitere Amplitudenabnahme erforderliche Steuerung Öffnung des ADR
3. Einstrom ist zu schwach dh. EDR ist zu eng gestellt.
Stromkurve: zeigt eine nur geringe Amplitude
Reaktion des Systems: bei Erweiterung des EDR konstante Amplitudenzunahme
bei Erweiterung des ADR kaum eine Reaktion
bei Verengung des EDR weitere Amplitudenabnahme
bei Verengung des ADR kaum eine Reaktion erforderliche Steuerung Öffnung des EDR
4. Ein- und Ausstrom sind zu stark dh. EDR und ADR sind zu weit gestellt.
Stromkurve: zeigt eine deutliche Amplitude, jedoch arbeitet das System mit einem schlechten Wirkungsgrad.
Reaktion des Systems: bei Erweiterung des EDR keine Amplitudenzunahme
bei Erweiterung des ADR keine Amplitudenzunahme
bei Verengung des EDR keine Amplitudenabnahme
bei Verengung des ADR keine Amplitudenabnahme erforderliche Steuerung Verengung des EDR und des ADR.
Die Komplexität dieser Steuerungsvorgänge kann mit einer Mikroprozessorsteuerung vorgenommen werden.
Dieser Mikroprozessor muß auch erkennen, wenn äußere Magnetfelder die Stromkurve beeinflussen. In der Regel sind diese durch eine Überlagerung mit anderer Frequenz leicht zu erkennen. Um bei sehr heftigen Magnetfeldern ein Schaden durch die Kraftwirkung auf das System abzuwenden, sind ADR und EDR möglichst eng zu stellen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie in lebenden Organismen, gekennzeichnet dadurch, daß unter Ausnutzung der Induktion, durch die Übertragung der pulsatilen vom Herzen erbrachten mechanischen Verformungsarbeit auf einen im Magnetfeld bewegten elektrischen Leiter übertragen wird, und dort einen elektrischen Strom erzeugt.
2. Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie in lebenden Organismen nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch Steuerung des Zu- und Ausstromes eine optimale Energieausnutzung und Materialschonung erreicht wird.
DE1995135566 1995-09-12 1995-09-12 Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie in lebenden Organismen Withdrawn DE19535566A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1309960A1 (de) * 2000-06-30 2003-05-14 Digital Angel Corporation System und verfahren zur fernüberwachung
EP1556132A2 (de) * 2002-10-09 2005-07-27 Sirius Implantable Systems Ltd. Mikrogenerator-implantat

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