DE60319106T2

DE60319106T2 - Harmlose drahtlose energieübertragung an ein implantat

Info

Publication number: DE60319106T2
Application number: DE60319106T
Authority: DE
Inventors: Peter Forsell
Original assignee: Potencia Medical AG
Current assignee: Prosthesica Ag Baar Ch
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: DE60319106D1; US20040138725A1; MXPA05002819A; ATE385831T1; AU2003263710A1; EP1545702B1; WO2004026399A1; CA2497906C; US20060155347A1; CA2497906A1; AU2003263710B2; EP1545702A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Energie von außerhalb eines Körpers eines Menschen oder eines Tiers zu einer Energie verbrauchenden medizinischen Vorrichtung, die in den Körper des Menschen oder des Tiers implantiert ist. Die Vorrichtung enthält eine Sendevorrichtung, die von außerhalb des Körpers des Menschen oder des Tiers betreibbar ist, für die Aussendung eines Wechselmagnetfeldes an einen Empfänger, der in den Körper des Menschen oder des Tiers implantierbar ist, um Energie aus dem Wechselmagnetfeld zu empfangen und zu entnehmen, die der die Energie verbrauchenden implantierten medizinischen Vorrichtung zuzuführen ist.
Eine solche Sendevorrichtung enthält typischerweise eine Spule, die drahtlos mit einer Spule des implantierten Empfängers zusammenwirkt. Es hat sich jedoch erwiesen, dass es für eine Person sehr unerfreulich ist, eine handgehaltene Sendevorrichtung zu bedienen, weil in der Hand der Person ein unangenehmes Gefühl auftritt, während die Sendevorrichtung das magnetische Wechselfeld aussendet. Dieses unangenehme Gefühl wurde nicht merklich verhindert, wenn die Sendevorrichtung in einem Kunststoffgehäuse mit einer gewissen Distanz zwischen der Hand und der Spule eingeschlossen war. Möglicherweise beeinflusst das Wechselmagnetfeld irgendwie die Nerven der Hand in unvorteilhafter Weise. Es ist nicht möglich, die Hand gegen das Magnetfeld dadurch abzuschirmen, dass man eine Stahlabschirmung zwischen der Hand und der Spule vorsieht, weil eine solche Stahlabschirmung das Magnetfeld einschränken würde. Wegen der o. g. Probleme haben sich frühere handgehaltene Sendevorrichtungen vom Typ Spule-zu-Spule im Verkehr nicht durchgesetzt.
US 6 389 318 B1 beschreibt eine magnetische Abschirmung in Form eines kreisförmigen, magnetisierbaren flachen Gehäuses, das dazu eingerichtet ist, die Umgebung gegen ein Wechselmagnetfeld abzuschirmen, das von einer Primärspule zum Übertragen von Energie durch die Haut eines Patienten zu einer implantierten medizinischen Vorrichtung erzeugt wird. Das flache Gehäuse umgibt das hintere Ende der Primärspule.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Energie mit einer Magnetfeld-Sendevorrichtung anzugeben, die das unangenehme Gefühl in der Hand einer Person beim manuellen Betrieb der Sendevorrichtung merklich vermindert oder sogar verhindert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Energie mit einer Magnetfeld-Sendevorrichtung anzugeben, die Umgebungsstörungen während des Betriebs der Sendevorrichtung merklich vermindert oder sogar verhindert.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verwendung der neuen Vorrichtung anzugeben.
Dementsprechend wird eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Energie von außerhalb eines Körpers eines Menschen oder eines Tiers zu einer Energie verbrauchenden medizinischen Vorrichtung angegeben, die in den Körper des Menschen oder des Tiers implantiert ist, enthaltend eine Sendevorrichtung, die von außerhalb des Körpers des Menschen oder des Tiers zum Aussenden eines Wechselmagnetfeldes betreibbar ist, einen Empfänger, der in den Körper des Menschen oder des Tiers implantierbar ist, zum Empfangen und Entnehmen von Energie aus dem Wechselmagnetfeld, die zu der Energie verbrauchenden implantierten medizinischen Vorrichtung geliefert werden soll, wobei die Sendevorrichtung wenigstens eine Spule zum Erzeugen des Wechselmagnetfeldes in einer gewünschten Richtung zum Empfänger hin enthält, wobei die Spule eine Längsausdehnung, ein in Richtung des Empfängers zu richtendes Vorderende und ein vom Empfänger weg zu richtendes Hinterende aufweist, und mindestens eine Abschirmung umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Umgebung von dem von der Spule erzeugten Wechselmagnetfeld abzuschirmen, wobei die Abschirmung ein magnetisierbares Gehäuse umfasst, das das Hinterende der Spule umgibt. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung einen magnetisierbaren Kern umfasst, der sich in der Spule erstreckt, und dass das magnetisierbare Gehäuse mit dem Kern integriert ist und den Umfang der Spule entlang wenigstens eines Teils der Längsausdehnung der Spule umgibt.
Die Abschirmung vermindert die Spitzen oder Störgrößen des Wechselmagnetfeldes und das Magnetfeld selbst in Richtung beispielsweise der Hand der Bedienperson, während die Sendeleistung der Sendevorrichtung in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in der Richtung gegen den implantierten Empfänger, aufrechterhalten wird. Als Folge werden die unangenehmen Handgefühle, die von Bedienpersonen früher wahrgenommen wurden, die frühere handgehaltene Sendevorrichtungen testeten, durch die Sendevorrichtung der Erfindung praktisch beseitigt. Diese Verbesserung der Sendevorrichtung der Erfindung ist von großer Bedeutung, weil die Sendevorrichtung durch eine Bedienperson, wie beispielsweise einen Arzt oder eine Krankenschwester, täglich benutzt werden soll, um verschiedene Patienten, die mit Energie verbrauchenden Implantaten ausgerüstet sind, zu behandeln, und ein Arzt oder eine Krankenschwester eine Sendevorrichtung, die die oben beschriebenen unerwünschten Handgefühle erzeugt, nur widerwillig benutzen würde.
Das Gehäuse kann die Spule vollständig umgeben, mit Ausnahme ihres vorderen Endes, und der Kern kann sich vollständig längs der Längserstreckung der Spule erstrecken.
Alternativ kann das Gehäuse den Umfang der Spule längs eines Abschnitts der Längserstreckung der Spule umgeben, und der Kern und/oder die Spule können sich über das Gehäuse hinaus längs der Längserstreckung der Spule, gesehen in Richtung auf das vordere Ende der Spule, erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Gehäuse eine kreisförmige, zylindrische Wand und eine kreisförmige Giebelwand, und die Spule ist an dem Kern so angebracht, dass das hintere Ende der Spule der Giebelwand gegenübersteht. Die zylindrische Wand kann mit Ausschnitten versehen sein, um das wirksame Magnetfeld nicht zu stark zu verringern. Alternativ kann die zylindrische Wand kürzer als der Kern sein. Beispielsweise kann sich die zylindrische Wand axial von der Giebelwand längs der Hälfte der Länge des Kerns oder eines Drittels der Längs des Kerns erstrecken. In Abhängigkeit von der Stärke des ausgesendeten Magnetfeldes kann die Länge der zylindrischen Wand mehr vermindert oder sogar eliminiert sein. Die Spule kann kürzer oder länger als der Kern und/oder die zylindrische Wand sein.
In allen Ausführungsformen der Erfindung besteht die Abschirmung vorzugsweise aus Ferrit oder einem ähnlichen magnetisierbaren Material.
Die Sendevorrichtung enthält in geeigneter Weise einen Kunststoffkasten, in dem die Spule und die Abschirmung so angeordnet sind, dass sie in einem Abstand in der Größenordnung von Zentimetern zur Hand der Bedienperson liegen, wenn die Bedienperson die Sendevorrichtung hält.
Alternativ kann die Sendevorrichtung zwei identische Sender enthalten, die an unterschiedlichen Seiten des implantierten Empfängers, beispielsweise am Abdomen und dem Rücken des Menschen angeordnet werden sollen. Die zwei Sender können auch an einem Ständer relativ zum Körper des Menschen oder des Tieres angeordnet werden, so dass die zwei Sender in den gewünschten Positionen sind, um die Wechselmagnetfelder in Richtung auf den implantierten Empfänger auszusenden.
Die Vorrichtung kann dazu verwendet werden, implantierten medizinischen Vorrichtungen Energie zuzuführen, wie beispielsweise einstellbaren Drosselvorrichtungen zum Behandeln von Fettsucht, Sodbrennen und Rückflussbeschwerden, Harn- und Anal-Inkontinenz, Infusionspumpen, Muskelstimulatoren, Impotenz oder bei anderen drahtlosen Übertragungen von Energie zu Implantaten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben beschriebene Vorrichtung zum Aussenden des Wechselmagnetfeldes an einen Empfänger verwendet, der in den Körper eines Menschen oder eines Tiers implantiert ist, wobei der implantierte Empfänger in der Lage ist, Energie aus dem Wechselmagnetfeld zu entnehmen, die einer Energie verbrauchenden medizinischen Vorrichtung, die im Körper des Menschen oder des Tiers implantiert ist, zugeführt werden soll.
Die vorliegende Erfindung wird im größeren Detail nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine Vorderansicht einer Spule und einer Abschirmung einer handgehaltenen Sendevorrichtung der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 ist eine Schnittansicht längs der Linie III-III in 2,
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Spule und einer Abschirmung einer handgehaltenen Sendevorrichtung der Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
5 ist eine Schnittansicht der in 4 gezeigten Abschirmung,
6 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung, die zum Übertragen von Energie an einen künstlichen Schließmuskel verwendet wird, der am Rektum eines anal-inkontinenten Menschen angebracht ist, und
7 ist eine Modifikation der Ausführungsform nach 6.
1 zeigt die manuelle Betätigung einer Vorrichtung der Erfindung, die eine Wechselmagnetfeld-Sendevorrichtung 1 enthält, die von der Hand 2 einer Bedienperson gehalten wird, und einen Empfänger 3, der subkutan in den Körper 4 eines Menschen implantiert ist. Der implantierte Empfänger 3 ist in der Lage, das von der Sendevorrichtung 1 ausgesendete Wechselmagnetfeld zu empfangen und Energie aus dem Wechselmagnetfeld zu entnehmen, die einer Energie verbrauchenden, in den Körper 4 implantierten medizinischen Vorrichtung zuzuführen ist. Die Sendevorrichtung 1 umfasst einen Plastikkasten 5, der eine Spule 6 enthält, die dazu eingerichtet ist, ein Wechselmagnetfeld in der Richtung von der Hand 2 weg auf den implantierten Empfänger 3 hin zu erzeugen. Die Spule 6 befindet sich im unteren Teil des Kastens 5 einige Zentimeter von der Hand 2 entfernt.
Die 2 und 3 zeigen eine Abschirmung 7 der Vorrichtung zum Abschirmen der Hand 2 gegen das Wechselmagnetfeld, umfassend einen Ferritkern 8, der sich in der Spule 6 längs deren gesamter Längserstreckung erstreckt (Alternativ kann die Spule 6 kürzer als der Kern 8 sein.). Ein Ferritgehäuse 9 ist mit dem Kern 8 integriert und umgibt das obere hintere ende der Spule 6 und den Umfang der Spule 6 längs der gesamten Längserstreckung der Spule 6. Das Gehäuse 9 enthält eine kreisförmige, zylindrische Wand 10, die die Spule 6 umgibt, und eine kreisförmige Giebelwand 11, die mit der zylindrischen Wand 10 verbunden ist.
In 1 hat die Abschirmung 7 eine etwas modifizierte Gestalt, wobei die Position der Abschirmung 7 in gestrichelten Linien angezeigt ist. Die zylindrische Wand 10 erstreckt sich somit nur zur Hälfte längs der Spule 6.
Die 4 und 5 zeigen eine modifizierte Abschirmung 12, die das Wechselmagnetfeld nicht so stark dämpft, wie die Abschirmung 7 der 2 und 3. Die zylindrische Wand 13 der Abschirmung 12 ist daher mit mehreren Ausschnitten 14 versehen, die gleichmäßig um den Umfang der zylindrischen Wand 13 verteilt sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule 6 kürzer als der Kern 8.
6 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, die für einen anal-inkontinenten Menschen verwendet wird. Die Vorrichtung enthält die Sendevorrichtung 1 und einen subkutan in den menschlichen Körper implantierten Empfänger 15. Der Empfänger 15 liefert Energie an eine implantierte Betriebsvorrichtung 16, die eine künstlichen Schließmuskel 17 betreibt, der ab Rektum 18 des Menschen angebracht ist. Die Sendevorrichtung 1 wird von der Hand einer Bedienperson gehalten, die sie auf die Haut des Menschen im Wesentlichen vor den implantierten Empfänger 15 setzt, um eine wirksame Energieübertragung von der Sendevorrichtung 1 auf den Empfänger 15 zu schaffen.
Die in 7 gezeigte Ausführungsform ist identisch zu der in 6 gezeigten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass die Sendevorrichtung 1 zwei drahtlose Energiesender 19 und 20 enthält und der Empfänger und die Betriebsvorrichtung in einer einzigen Empfänger/Betriebseinheit 21 integriert sind, die dicht beim künstlichen Schließmuskel 17 liegt. Jeder Sender 19, 20 kann wie die oben im Zusammenhang mit den 1 bis 5 beschriebene Sendevorrichtung 1 gestaltet sein. In dieser Ausführungsform werden die Sender 19 und 20 an unterschiedlichen Seiten der implantierten Empfänger/Betriebseinheit 21 positioniert, vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten, wie in 7 gezeigt, um drahtlose Energie an die Empfänger/Betriebseinheit 21 zu übertragen.
Selbstverständlich können zwei drahtlose Energiesender auch dazu verwendet werden, Energie an dem Empfänger 15 der in 6 gezeigten Ausführungsform zu senden.

Claims

Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Energie von außerhalb eines Körpers eines Menschen oder eines Tiers zu einer Energie verbrauchenden medizinischen Vorrichtung (17), die in den Körper des Menschen oder des Tiers implantiert ist, mit einer Übertragungsvorrichtung (1; 19, 20), die von außerhalb des Körpers des Menschen oder des Tiers zur Übertragung eines Wechselmagnetfeldes betreibbar ist, einem Empfänger (3; 15; 21), der in den Körper des Menschen oder des Tiers implantierbar ist, zum Empfangen und Entnehmen von Energie aus dem Wechselmagnetfeld, die zur Energie verbrauchenden implantierten medizinischen Vorrichtung (17) geliefert werden soll, wobei die Übertragungsvorrichtung mindestens eine Spule (6) zum Erzeugen des Wechselmagnetfeldes in einer gewünschten Richtung zum Empfänger hin, wobei die Spule eine Längsausdehnung, ein in Richtung des Empfängers zu richtendes Vorderende und ein vom Empfänger weg zu richtendes Hinterende aufweist, und mindestens eine Abschirmung (7; 12) umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Umgebung vor dem von der Spule (6) erzeugten Wechselmagnetfeld abzuschirmen, wobei die Abschirmung ein magnetisierbares Gehäuse (9) umfasst, das das Hinterende der Spule umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung einen magnetisierbaren Kern (8) umfasst, der sich in die Spule (6) erstreckt, und dass das magnetisierbare Gehäuse (9) mit dem Kern integriert ist und den Umfang der Spule entlang mindestens eines Teils der Längsausdehnung der Spule umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungsvorrichtung einen ersten Sender (19) und einen zweiten Sender (20) umfasst, wobei der erste und der zweite Sender eine erste bzw. eine zweite Spule (6) zum Erzeugen von jeweiligen Wechselmagnetfeldern in zwei verschiedenen Richtungen zum Empfänger (21) hin umfassen, wobei jede der ersten und der zweiten Spule eine Längsausdehnung, ein in Richtung des Empfängers zu richtendes Vorderende und ein vom Empfänger weg zu richtendes Hinterende aufweist, und der erste und der zweite Sender eine erste und eine zweite Abschirmung (9) umfassen, die dazu ausgelegt sind, die Umgebung vor den Wechselmagnetfeldern abzuschirmen, wobei jede der ersten und der zweiten Abschirmung einen magnetisierbaren Kern (8), der sich in die Spule erstreckt, und ein magnetisierbares Gehäuse (9) umfasst, das mit dem Kern integriert ist und das Hinterende der Spule und den Umfang der Spule entlang zumindest eines Teils der Längsausdehnung der Spule umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (9) die Spule (6) abgesehen von deren Vorderende vollständig umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich der Kern (8) vollständig entlang der Längsausdehnung der Spule (6) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (9) den Umfang der Spule (6) entlang eines Teils der Längsausdehnung der Spule umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei sich der Kern (8) und/oder die Spule (6) am Gehäuse (9) vorbei entlang der Längsausdehnung der Spule in der Richtung zum Vorderende der Spule hin gesehen erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3–6, wobei das Gehäuse (9) eine kreisförmige, zylindrische Wand (10; 13) und eine kreisförmige Giebelwand (11), die mit der zylindrischen Wand verbunden ist, umfasst, der Kern (8) sich zentral in der zylindrischen Wand von der Giebelwand erstreckt und die Spule auf den Kern aufgebracht ist, wobei das Hinterende der Spule der Giebelwand zugewandt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zylindrische Wand (13) mit Ausschnitten (14) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3–8, wobei die Abschirmung (7) aus Ferrit besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3–9, welche ferner einen Kunststoffkasten (5) umfasst, in dem die Spule (6) und die Abschirmung (7) derart angeordnet sind, dass sie in einem Abstand in der Größenordnung von Zentimetern von der Hand einer Bedienperson liegen, wenn die Bedienperson die Übertragungsvorrichtung (1; 19, 20) während der Bedienung hält.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10 zur Übertragung des Wechselmagnetfeldes zu einem in einen Körper eines Menschen oder eines Tiers implantierten Empfänger, wobei der implantierte Empfänger (3; 15; 21) in der Lage ist, Energie aus dem Wechselmagnetfeld zu entnehmen, die zu einer Energie verbrauchenden medizinischen Vorrichtung geliefert werden soll, die in den Körper des Menschen oder des Tiers implantiert ist.