EA045972B1

EA045972B1 - RETAINING MAGNETS AND MAGNETIC SYSTEM FOR MRI-OPTIMIZED IMPLANTABLE SYSTEMS

Info

Publication number: EA045972B1
Application number: EA202192120
Authority: EA
Inventors: Мартин ЦИММЕРЛИНГ
Original assignee: Мед-Эл Электромедицинише Герете Гмбх
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2024-01-24

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к по меньшей мере частично имплантируемым устройствам, таким как частично имплантируемые слуховые аппараты, например к кохлеарным имплантатам, и, в частности, к имплантируемым магнитам для взаимодействия с внешними магнитами в таких устройствах.The present invention relates to at least partially implantable devices, such as partially implantable hearing aids, such as cochlear implants, and in particular to implantable magnets for interacting with external magnets in such devices.

Уровень техникиState of the art

Некоторые слуховые имплантаты, такие как имплантаты среднего уха (MEI) и кохлеарные имплантаты (CI), используют взаимодействующие прикрепляющиеся магниты, расположенные в имплантате и внешней части, чтобы магнитным полем удерживать внешнюю часть на месте над имплантатом. Например, как показано на фиг. 1, типичная система кохлеарного имплантата может включать внешнее передающее устройство 101, содержащее передающую катушку 102 и внешний прикрепляющийся магнит 103. Внешний прикрепляющийся магнит 103 имеет обычную цилиндрическую форму в виде диска и магнитный диполь север-юг, имеющий ось, перпендикулярную коже пациента, для создания линий 104 внешнего магнитного поля, как показано. Под кожу пациента имплантирован соответствующий узел 105 приемника, имеющий аналогичную приемную катушку 106 и магнит 107 имплантата. Магнит 107 имплантата также имеет цилиндрическую форму в виде диска и магнитный диполь север-юг, имеющий магнитную ось, перпендикулярную коже пациента, для создания линий 108 внутреннего магнитного поля, как показано. Внутреннее приемное устройство 105 хирургическим путем имплантируется и фиксируется на месте внутри тела пациента. Внешнее передающее устройство 101 размещается в надлежащем положении над кожей, закрывающей внутренний узел 105 приемника, и удерживается на месте за счет взаимодействия между линиями 108 внутреннего магнитного поля и линиями 104 внешнего магнитного поля. Радиочастотные сигналы от передающей катушки 102 передают данные и/или электропитание к приемной катушке 106, которая связана с имплантированным модулем процессора (не показан).Some hearing implants, such as middle ear implants (MEI) and cochlear implants (CI), use interacting attachment magnets located in the implant and the outer portion to magnetically hold the outer portion in place over the implant. For example, as shown in FIG. 1, a typical cochlear implant system may include an external transmission device 101 containing a transmission coil 102 and an external attachment magnet 103. The external attachment magnet 103 has a conventional cylindrical disk shape and a north-south magnetic dipole having an axis perpendicular to the patient's skin to create external magnetic field lines 104 as shown. A corresponding receiver assembly 105 is implanted under the patient's skin, having a similar receiver coil 106 and an implant magnet 107. The implant magnet 107 also has a cylindrical disk shape and a north-south magnetic dipole having a magnetic axis perpendicular to the patient's skin to create internal magnetic field lines 108 as shown. The internal receiving device 105 is surgically implanted and secured in place within the patient's body. The external transmitting device 101 is positioned in an appropriate position over the skin covering the internal receiver assembly 105 and is held in place by the interaction between the internal magnetic field lines 108 and the external magnetic field lines 104. RF signals from transmit coil 102 transmit data and/or power to receive coil 106, which is coupled to an implanted processor module (not shown).

Когда пациент проходит обследование с использованием магнитно-резонансной томографии (МРТ) возникает одна проблема. Между магнитом имплантата и приложенным внешним магнитным полем от МРТ происходит взаимодействие. Как показано на фиг. 2, направление намагничивания магнита 202 имплантата по существу перпендикулярно коже пациента. В этом примере сильное статическое магнитное поле В от МРТ создает крутящий момент на внутреннем магните 202, который может сместить внутренний магнит 202 или все имплантируемое устройство 201 из правильного положения. Помимо прочего, это может повредить прилегающие ткани пациента. Кроме того, внешнее магнитное поле ® от МРТ может снизить или убрать намагниченность магнита 202 имплантата так, что он больше не сможет быть достаточно сильным, чтобы удерживать внешнее передающее устройство в надлежащем положении. Магнит 202 имплантата также может вызывать артефакты визуализации на МРТ-изображении, и могут возникать наведенное напряжение в приемной катушке и слуховые артефакты из-за взаимодействия внешнего магнитного поля В МРТ с имплантированным устройством. Крутящий момент и силы, действующие на магнит имплантата, и размагничивание магнита имплантата являются особенно серьезной проблемой при напряженности магнитного поля МРТ в 1,5 Тл и выше.When a patient undergoes a magnetic resonance imaging (MRI) scan, one problem arises. An interaction occurs between the implant magnet and the applied external magnetic field from the MRI. As shown in FIG. 2, the direction of magnetization of the implant magnet 202 is substantially perpendicular to the patient's skin. In this example, the strong static magnetic field B from the MRI creates a torque on the internal magnet 202, which can dislodge the internal magnet 202 or the entire implantable device 201 from the correct position. Among other things, this can damage the patient's adjacent tissues. In addition, the external magnetic field ® from the MRI may reduce or remove the magnetization of the implant magnet 202 such that it may no longer be strong enough to hold the external transmitting device in proper position. The implant magnet 202 may also cause imaging artifacts in the MRI image, and induced coil voltage and auditory artifacts may occur due to the interaction of the external magnetic field B in the MRI with the implanted device. Torque and forces acting on the implant magnet and demagnetization of the implant magnet are especially serious problems at MRI magnetic field strengths of 1.5 Tesla and higher.

Таким образом, многие существующие системы имплантатов с магнитными конструкциями обычно либо не используют с МРТ, либо ограничивают их использование с МРТ для снижения напряженности магнитного поля. Другие существующие решения включают использование удаляемых хирургическим путем магнитов, сферических магнитов имплантата (например, документ US 7,566,296, полностью включенный в настоящий документ путем ссылки) и различных конструкций кольцевых магнитов (например, публикация документа US 2011/0022120, полностью включенная в настоящий документ путем ссылки).Thus, many existing implant systems with magnetic designs are typically either not used with MRI or limit their use with MRI to reduce magnetic field strength. Other existing solutions include the use of surgically removable magnets, spherical implant magnets (eg, US 7,566,296, incorporated herein by reference in its entirety), and various ring magnet designs (eg, US 2011/0022120, incorporated herein by reference in its entirety). ).

В документе US 8,634,909 (полностью включенном в настоящий документ путем ссылки) описан магнит имплантата, имеющий направление магнитного дипольного момента, параллельное торцевым поверхностям магнита имплантата в форме диска, то есть перпендикулярно направлению обычного магнитного дипольного момента магнита имплантата в форме диска. Затем магнит удерживается в гнезде магнита, которое позволяет магниту вращаться вокруг своей центральной оси в ответ на внешнее магнитное поле, например, от МРТ, чтобы перестроить и минимизировать создаваемый крутящий момент. Но это вращение возможно только вокруг единственной оси.US 8,634,909 (incorporated herein by reference in its entirety) discloses an implant magnet having a magnetic dipole moment direction parallel to the end surfaces of the disc implant magnet, that is, perpendicular to the conventional magnetic dipole moment direction of the disc implant magnet. The magnet is then held in a magnet socket, which allows the magnet to rotate about its central axis in response to an external magnetic field, such as from an MRI, to realign and minimize the torque produced. But this rotation is only possible around a single axis.

Также было предложено использовать набор из множества цилиндрических магнитов, намагниченных перпендикулярно оси цилиндра, вращающихся вокруг своей оси цилиндра и встроенных в рамку магнита, и корпус, который может вращаться вокруг центральной оси корпуса (см., например, документ WO 2017/105510, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки). При таком подходе два или более диаметрально намагниченных цилиндрических магнитов всегда выстраиваются в конфигурацию, в которой один северный полюс ориентирован рядом с соседним южным полюсом и наоборот. Одним из недостатков такой конфигурации является то, что вместе цилиндрические магниты ведут себя как магнит в форме единого диска, как описано в документе '909, с направлением намагничивания, параллельным поверхности кожи, если не применяется очень сильное внешнее магнитное поле, но из-за относительно низкого коэффициента заполнения они создают только небольшой общий объем магнита, поэтому требуется очень большой или сверхсильный внешний магнит. С другой стороны, использованиеIt has also been proposed to use a set of multiple cylindrical magnets, magnetized perpendicular to the cylinder axis, rotating around its cylinder axis and built into a magnet frame, and a housing that can rotate around the central axis of the housing (see, for example, document WO 2017/105510, which is completely incorporated herein by reference). In this approach, two or more diametrically magnetized cylindrical magnets are always arranged in a configuration in which one north pole is oriented adjacent to an adjacent south pole and vice versa. One disadvantage of this configuration is that together the cylindrical magnets behave like a single disk magnet as described in the '909 document, with the direction of magnetization parallel to the skin surface unless a very strong external magnetic field is applied, but due to the relatively Low fill factor they create only a small total magnet volume, so a very large or super strong external magnet is required. On the other hand, using

- 1 045972 двух или более цилиндрических магнитов позволяет получить относительно тонкую конструкцию с магнитом для имплантата.- 1 045972 two or more cylindrical magnets allows for a relatively thin magnet design for the implant.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к конструкции с магнитом для устройства слухового имплантата. Устройство имплантата содержит схему обработки сигнала, выполненную с возможностью приема сигнала связи имплантата, передаваемого от внешней передающей катушки через поверхлежащую кожу имплантируемого пациента, и устройство имплантата включает внешнюю поверхность, адаптированную для нахождения между поверхлежащей кожей и нижележащей костью черепа имплантируемого пациента. Внутри устройства имплантата имеется корпус магнита, и корпус для магнита выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения корпуса, которая по меньшей мере приблизительно перпендикулярна указанной внешней поверхности устройства имплантата. Конструкция с магнитом для имплантата расположена внутри корпуса для магнита и выполнена с возможностью взаимодействия с соответствующим внешним удерживающим магнитом во внешнем устройстве, размещенном над поверхлежащей кожей, чтобы магнитным полем удерживать внешнее устройство на поверхлежащей коже. Конструкция с магнитом для имплантата включает один или множество цилиндрических магнитов, каждый из которых имеет центральную ось цилиндра, перпендикулярную оси корпуса, и каждый цилиндрический магнит выполнен с возможностью вращения вокруг своей центральной оси цилиндра. Каждый цилиндрический магнит имеет внешнюю цилиндрическую поверхность с северным магнитным полюсом и южным магнитным полюсом, а северное магнитное направление задано радиальным вектором, проходящим от центральной оси цилиндра к северному магнитному полюсу, а южное магнитное направление задано радиальным вектором, проходящим от южного магнитного полюса к центральной оси цилиндра. Северный магнитный полюс и южный магнитный полюс расположены относительно друг друга так, чтобы они не лежали на общем диаметре через центральную ось цилиндра так, что северное магнитное направление и южное магнитное направление образуют магнитный угол менее 180 градусов с вершиной на центральной оси цилиндра.Embodiments of the present invention relate to a magnetic structure for an auditory implant device. The implant device includes signal processing circuitry configured to receive an implant communication signal transmitted from an external transmission coil through the overlying skin of the implanted patient, and the implant device includes an external surface adapted to be located between the overlying skin and the underlying skull bone of the implanted patient. A magnet housing is provided within the implant device, and the magnet housing is rotatable about an axis of rotation of the housing that is at least approximately perpendicular to said outer surface of the implant device. The implant magnet structure is located within the magnet housing and is configured to interact with a corresponding external holding magnet in the external device located over the overlying skin to magnetically hold the external device to the overlying skin. The implant magnet structure includes one or a plurality of cylindrical magnets, each having a central cylinder axis perpendicular to the housing axis, and each cylindrical magnet rotatable about its central cylinder axis. Each cylindrical magnet has an outer cylindrical surface with a north magnetic pole and a south magnetic pole, and the north magnetic direction is given by a radial vector extending from the central axis of the cylinder to the north magnetic pole, and the south magnetic direction is given by a radial vector passing from the south magnetic pole to the central axis cylinder. The north magnetic pole and the south magnetic pole are positioned relative to each other so that they do not lie on a common diameter across the central axis of the cylinder so that the north magnetic direction and the south magnetic direction form a magnetic angle of less than 180 degrees with the apex on the central axis of the cylinder.

В дополнительных конкретных вариантах осуществления, конструкция с магнитом для имплантата может быть выполнена так, чтобы множество цилиндрических магнитов было выровнено магнитным полем относительно друг друга, с тем, чтобы создать общую линию магнитного потока через цилиндрические магниты, корпус для магнита и поверхлежащую кожу для взаимодействия с внешним удерживающим магнитом. Также может быть один или более диаметрально намагниченных дополнительных цилиндрических магнитов, расположенных между цилиндрическими магнитами и выполненных с возможностью соединения общей линии магнитного потока между цилиндрическими магнитами. В дополнение или в качестве альтернативы, между цилиндрическими магнитами может быть расположен магнитомягкий материал, выполненный с возможностью соединения общей линии магнитного потока между множеством цилиндрических магнитов.In additional specific embodiments, the implant magnet design may be configured such that a plurality of cylindrical magnets are magnetically aligned with each other so as to create a common line of magnetic flux through the cylindrical magnets, the magnet housing, and the overlying skin to interact with external holding magnet. There may also be one or more diametrically magnetized additional cylindrical magnets located between the cylindrical magnets and configured to connect a common magnetic flux line between the cylindrical magnets. In addition or alternatively, a soft magnetic material may be disposed between the cylindrical magnets and configured to connect a common magnetic flux line between the plurality of cylindrical magnets.

Конструкция с магнитом для имплантата может быть выполнена с возможностью реагирования на сильное внешнее магнитное поле путем вращения корпуса для магнита вокруг оси вращения корпуса и путем вращения цилиндрических магнитов вокруг их соответствующих центральных осей цилиндра так, чтобы минимизировать чистый крутящий момент, сообщаемый устройству имплантата. Магнитный угол может лежать в диапазоне от 90 до 140 градусов. Каждый цилиндрический магнит может быть выполнен с возможностью полного вращения вокруг центральной оси цилиндра с полным диапазоном вращения в 360 градусов. Или каждый цилиндрический магнит может быть выполнен с возможностью ограниченного вращения вокруг центральной оси цилиндра с ограниченным диапазоном вращения менее 180 градусов. Например, ограниченный диапазон вращения может составлять 90 градусов.The implant magnet structure may be configured to respond to a strong external magnetic field by rotating the magnet housing about an axis of rotation of the housing and by rotating the cylindrical magnets about their respective central cylinder axes so as to minimize the net torque imparted to the implant device. The magnetic angle can range from 90 to 140 degrees. Each cylindrical magnet can be configured to rotate completely about the central axis of the cylinder with a full range of rotation of 360 degrees. Or, each cylindrical magnet may be configured to be limited in rotation about the central axis of the cylinder, with a limited range of rotation of less than 180 degrees. For example, the limited rotation range may be 90 degrees.

Второй аспект изобретения относится к устройству имплантата, содержащему схему обработки сигнала, выполненную с возможностью приема сигнала связи имплантата, передаваемого (например, от внешней передающей катушки) через поверхлежащую кожу имплантируемого пациента, при этом устройство имплантата включает внешнюю поверхность, адаптированную для нахождения между поверхлежащей кожей и нижележащей костью черепа и по меньшей мере приблизительно параллельно коже имплантируемого пациента; и магнит имплантата, выполненный с возможностью взаимодействия с внешним удерживающим магнитом во внешнем устройстве, подлежащем размещению над поверхлежащей кожей, чтобы магнитным полем удерживать внешнее устройство на поверхлежащей коже. Согласно второму аспекту изобретения указанный магнит имплантата имеет северный магнитный полюс, южный магнитный полюс и в целом имеет общий магнитный дипольный момент, который параллелен или направлен под углом 30° или менее, предпочтительно 20° или менее, относительно указанной внешней поверхности. Кроме того, указанный магнит имплантата имеет северную оконечную часть, включающую указанный северный магнитный полюс, и южную оконечную часть, включающую указанный южный магнитный полюс, причем указанные северная и южная оконечные части изготовлены из материала для постоянных магнитов и имеют индивидуальный магнитный дипольный момент, который отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента, при этом указанный индивидуальный магнитный дипольный момент в указанной северной оконечной части отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента так, что появляется составляющая, направленная к указаннойA second aspect of the invention relates to an implant device comprising signal processing circuitry configured to receive an implant communication signal transmitted (for example, from an external transmission coil) through the overlying skin of an implanted patient, wherein the implant device includes an outer surface adapted to be located between the overlying skin and the underlying skull bone and at least approximately parallel to the skin of the implanted patient; and an implant magnet configured to interact with an external retention magnet in the external device to be placed over the overlying skin to magnetically hold the external device to the overlying skin. According to a second aspect of the invention, said implant magnet has a north magnetic pole, a south magnetic pole, and generally has an overall magnetic dipole moment that is parallel to or directed at an angle of 30° or less, preferably 20° or less, with respect to said outer surface. In addition, said implant magnet has a north end portion including said north magnetic pole and a south end portion including said south magnetic pole, said north and south end portions being made of permanent magnet material and having an individual magnetic dipole moment that is deflected relative to said overall magnetic dipole moment, wherein said individual magnetic dipole moment at said northern end portion is deflected relative to said overall magnetic dipole moment so that a component appears directed toward said

- 2 045972 внешней поверхности, и указанный индивидуальный магнитный дипольный момент в указанной южной оконечной части отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента так, что появляется составляющая, направленная от указанной внешней поверхности.- 2 045972 outer surface, and said individual magnetic dipole moment at said southern end portion is deflected relative to said overall magnetic dipole moment so that a component directed away from said outer surface appears.

Северная и южная оконечные части магнита имплантата могут быть жестко прикреплены непосредственно друг к другу или каждая часть может быть жестко прикреплена к промежуточной части указанного магнита имплантата.The north and south end portions of the implant magnet may be rigidly attached directly to each other, or each portion may be rigidly attached to an intermediate portion of said implant magnet.

Согласно второму аспекту изобретения, магнит имплантата в целом имеет общий магнитный дипольный момент, который по меньшей мере приблизительно параллелен внешней поверхности или, другими словами, приблизительно параллелен коже в имплантированном состоянии. Как понятно специалисту в данной области техники, магнитный дипольный момент m магнитного тела в целом является макроскопической величиной, определяющей силу магнитного диполя. При размещении во внешнем магнитном поле, имеющем плотность потока В, создается крутящий момент т, который соответствует векторному произведению магнитного дипольного момента m и плотности потока В, т.е. т = m х В. Соответственно, общий магнитный дипольный момент m магнита имплантата может быть легко определен, когда имплантат помещен во внешнее магнитное поле: магнит имплантата будет ориентироваться так, чтобы выровнять дипольный момент m с плотностью потока В внешнего магнитного поля, тем самым указывая направление магнитного дипольного момента m, в то время как его величина определяется величиной крутящего момента, необходимого для поворота магнита имплантата из этого выровненного положения. Магнитный дипольный момент магнита имплантата в целом определяет, как внутренний магнит реагирует на внешнее магнитное поле устройства МРТ.According to a second aspect of the invention, the implant magnet as a whole has an overall magnetic dipole moment that is at least approximately parallel to the outer surface or, in other words, approximately parallel to the skin in the implanted state. As will be understood by one skilled in the art, the magnetic dipole moment m of a magnetic body as a whole is a macroscopic quantity that determines the strength of the magnetic dipole. When placed in an external magnetic field having a flux density B, a torque m is created, which corresponds to the vector product of the magnetic dipole moment m and the flux density B, i.e. m = m x V. Accordingly, the overall magnetic dipole moment m of the implant magnet can be easily determined when the implant is placed in an external magnetic field: the implant magnet will be oriented to align the dipole moment m with the flux density B of the external magnetic field, thereby indicating the direction of the magnetic dipole moment m, while its magnitude is determined by the amount of torque required to rotate the implant magnet from this aligned position. The magnetic dipole moment of the implant magnet generally determines how the internal magnet responds to the external magnetic field of the MRI device.

Однако согласно изобретению, магнит имплантата имеет северную и южную оконечные части, включающие северный и южный магнитные полюса, соответственно, причем каждая из частей имеет индивидуальный магнитный дипольный момент, который отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента. В этих северной и южной оконечных частях соответствующие намагниченности, следовательно, в целом не совпадают с общим магнитным дипольным моментом магнита имплантата. Намагниченность материала обозначается как векторное поле М, которое выражает плотность магнитных дипольных моментов в магнитном материале, т.е.However, according to the invention, the implant magnet has north and south end portions including north and south magnetic poles, respectively, each of the portions having an individual magnetic dipole moment that is deviated from said overall magnetic dipole moment. In these northern and southern end parts, the corresponding magnetizations are therefore generally not the same as the overall magnetic dipole moment of the implant magnet. The magnetization of a material is denoted as a vector field M, which expresses the density of magnetic dipole moments in a magnetic material, i.e.

„„ d-^m „„ d- ^m

М = —, dV где dm - элементарный магнитный момент, a dV - соответствующий элемент объема. Другими словами, магнитный момент m, связанный с магнитом, является пространственным интегралом намагниченности М по объему магнита, т.е.M = —, dV where dm is the elementary magnetic moment, and dV is the corresponding volume element. In other words, the magnetic moment m associated with a magnet is the spatial integral of the magnetization M over the volume of the magnet, i.e.

т = fffMdVt = fffMdV

Используемый здесь термин вектор просто понимается как физический объект, который имеет величину и направление. Здесь не делаются различия между векторами и псевдовекторами по их свойствам преобразования. Векторы обычно выделяются жирным шрифтом.The term vector as used here is simply understood as a physical object that has magnitude and direction. No distinction is made here between vectors and pseudovectors based on their transformation properties. Vectors are usually shown in bold.

В изобретении северная и южная оконечные части изготовлены из материала для постоянных магнитов. Термин материал для постоянных магнитов, как здесь понимается, имеет широкое значение, но в любом случае он отличается от магнитомягких материалов, таких как мягкое железо, которое используется на существующем уровне техники для полюсных наконечников и т.п. В частности, материал для постоянных магнитов в северной и южной оконечных частях должен иметь собственную магнитную коэрцитивную силу H_C1 более 200 А/м, предпочтительно более 500 А/м, более предпочтительно более 800 А/м и наиболее предпочтительно более 1000 А/м. Индивидуальный магнитный дипольный момент в указанной северной оконечной части имеет составляющую, направленную к указанной внешней поверхности, а индивидуальный магнитный дипольный момент в указанной южной оконечной части имеет составляющую, направленную от указанной внешней поверхности. Заявитель обнаружил, что таким образом магнитное притяжение или удерживающая сила, прикладываемая к внешнему магниту внешнего устройства, может быть значительно увеличена по сравнению с магнитом имплантата существующего уровня техники того же размера и материала, который однородно намагничен в направлении, параллельном коже, по всему своему объему, при этом учитывая общий магнитный момент, параллельный коже.In the invention, the north and south end portions are made of permanent magnet material. The term permanent magnet material as understood herein has a broad meaning, but in any case it is different from soft magnetic materials such as soft iron which are used in the prior art for pole pieces and the like. In particular, the material for the permanent magnets in the north and south end portions should have an intrinsic magnetic coercivity H _C1 of more than 200 A/m, preferably more than 500 A/m, more preferably more than 800 A/m, and most preferably more than 1000 A/m. The individual magnetic dipole moment at said northern end portion has a component directed toward said outer surface, and the individual magnetic dipole moment at said southern end portion has a component directed away from said outer surface. Applicant has discovered that in this way, the magnetic attraction or holding force applied to the external magnet of the external device can be significantly increased compared to a prior art implant magnet of the same size and material that is uniformly magnetized in a direction parallel to the skin throughout its entire volume. , while taking into account the overall magnetic moment parallel to the skin.

В предпочтительных вариантах осуществления магнит имплантата вращается вокруг оси вращения, которая перпендикулярна указанной внешней поверхности, или отклонена от перпендикуляра на угол меньший 30°, предпочтительно на угол меньший 20°, причем в каждой доступной позиции вращения указанного магнита имплантата при вращении вокруг своей оси вращения указанный общий магнитный дипольный момент параллелен или направлен под углом 30° или меньше, предпочтительно 20° или меньше, относительно указанной внешней поверхности.In preferred embodiments, the implant magnet rotates about an axis of rotation that is perpendicular to said outer surface, or is deviated from perpendicular by an angle of less than 30°, preferably by an angle of less than 20°, and at each available rotation position of said implant magnet while rotating about its axis of rotation, said the total magnetic dipole moment is parallel to or directed at an angle of 30° or less, preferably 20° or less, with respect to said outer surface.

Предпочтительно, чтобы указанный магнит имплантата имел форму, которая является осесимметричной относительно указанной оси вращения. В предпочтительном варианте осуществления указанный магнит имплантата имеет внешнюю оконечную поверхность, обращенную к указанной внешней поверхности указанного устройства имплантата, и внутреннюю оконечную поверхность, обращенную от указанной внешней поверхности, при этом одна или обе указанные внутренняя и внешняя оконечные поPreferably, said implant magnet has a shape that is axisymmetric about said axis of rotation. In a preferred embodiment, said implant magnet has an outer end surface facing said outer surface of said implant device and an inner end surface facing away from said outer surface, wherein one or both of said inner and outer ends

- 3 045972 верхности перпендикулярны указанной оси вращения. Например, магнит имплантата может иметь форму диска.- 3 045972 surfaces are perpendicular to the specified axis of rotation. For example, the implant magnet may be disc-shaped.

В предпочтительных вариантах осуществления указанный магнит имплантата имеет плоскую внешнюю оконечную поверхность, чтобы оптимально использовать ограниченное пространство в устройстве имплантата.In preferred embodiments, said implant magnet has a flat outer end surface to make optimal use of limited space in the implant device.

В предпочтительном варианте осуществления угол отклонения между каждым индивидуальным магнитным дипольным моментом в указанных северной и южной оконечных частях относительно общего магнитного дипольного момента составляет <50°. Это позволит безопасно избежать ситуации, в которой магнит имплантата может быть непреднамеренно ослаблен или размагничен в сильном внешнем поле МРТ в случае, если пациент держит голову не прямо во время процедуры МРТ, а, например, наклоняет ее в бок, например, до 30°.In a preferred embodiment, the angle of deviation between each individual magnetic dipole moment at said north and south end portions relative to the overall magnetic dipole moment is <50°. This will safely avoid a situation in which the implant magnet may be inadvertently weakened or demagnetized in the strong external MRI field if the patient does not hold his head straight during the MRI procedure, but, for example, tilts it to the side, for example, up to 30°.

В предпочтительном варианте осуществления указанный магнит имплантата имеет средний диаметр dI в направлении параллельном общему магнитному дипольному моменту и среднюю толщину hI в направлении перпендикулярном указанной внешней поверхности, при этом в одной или обеих указанных северной и южной оконечных частях указанный индивидуальный магнитный дипольный момент отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента на угол α, при этом arctg (hI / (dI /2)) -15° < а < arctg (hI / (dI /2)) + 7°, предпочтительно arctg (hI / (dI /2)) -10° < а < arctg (hI / (dI /2)) + 5°.In a preferred embodiment, said implant magnet has an average diameter dI in a direction parallel to the overall magnetic dipole moment and an average thickness hI in a direction perpendicular to said outer surface, wherein at one or both of said northern and southern end portions, said individual magnetic dipole moment is deflected relative to said overall magnetic dipole moment by angle α, with arctg (hI / (dI /2)) -15° < a < arctg (hI / (dI /2)) + 7°, preferably arctg (hI / (dI /2)) -10° < a < arctan (hI / (dI /2)) + 5°.

Здесь угол α измеряется в плоскости, перпендикулярной внешней поверхности. Было найдено, что этот угловой диапазон позволяет особенно хорошо увеличить силу соединения. Для больших углов α расстояние между северным и южным полюсами будет уменьшаться, что, в свою очередь, приведет к чрезмерному уменьшению удерживающей силы по мере удаления от магнита имплантата.Here the angle α is measured in a plane perpendicular to the outer surface. It has been found that this angular range makes it possible to increase the connection strength particularly well. For large angles α, the distance between the north and south poles will decrease, which in turn will cause the holding force to decrease excessively as the distance from the implant magnet increases.

В некоторых вариантах осуществления указанные северная и южная оконечные части непосредственно примыкают друг к другу и, в частности, каждая образует одну из двух половин указанного магнита имплантата. Этот вариант осуществления обеспечивает очень хорошие удерживающие силы и в то же время позволяет сравнительно легко производить магнит имплантата.In some embodiments, said north and south end portions are directly adjacent to each other and, in particular, each forms one of two halves of said implant magnet. This embodiment provides very good holding forces and at the same time allows the implant magnet to be produced relatively easily.

Однако в альтернативных вариантах осуществления указанные северная и южная оконечные части указанного магнита имплантата могут быть отделены друг от друга промежуточной частью, имеющей индивидуальный магнитный дипольный момент, который направлен параллельно указанному общему магнитному дипольному моменту или отклонен от параллели меньше чем на 10°, предпочтительно меньше чем на 5°. Этот вариант осуществления допускает сравнительно большие отклонения намагниченности в северной и южной оконечных частях, в то же время избегая магнитных коротких замыканий на внешней поверхности, что приводит к очень хорошим удерживающим силам.However, in alternative embodiments, said north and south end portions of said implant magnet may be separated from each other by an intermediate portion having an individual magnetic dipole moment that is parallel to or deviated from parallel by less than 10°, preferably less than by 5°. This embodiment allows relatively large magnetization deviations in the north and south end portions while avoiding magnetic short circuits on the outer surface, resulting in very good holding forces.

В дополнение или альтернативно, одна или обе указанные северная и южная оконечные части указанного магнита имплантата могут иметь внешнюю секцию ближе к указанной внешней поверхности и внутреннюю секцию дальше от указанной внешней поверхности, при этом угол отклонения индивидуального магнитного дипольного момента относительно общего магнитного дипольного момента в указанной внешней секции меньше, чем в указанной внутренней секции. Этот вариант осуществления позволяет улучшить магнитный поток внутри магнита имплантата, избегая при этом уменьшения расстояния между северным и южным полюсами.In addition or alternatively, one or both of said north and south end portions of said implant magnet may have an outer section closer to said outer surface and an inner section further from said outer surface, wherein the angle of deviation of the individual magnetic dipole moment relative to the overall magnetic dipole moment at said outer section is less than in the specified inner section. This embodiment improves the magnetic flux within the implant magnet while avoiding reducing the distance between the north and south poles.

В предпочтительном варианте осуществления указанный магнит имплантата имеет внешнюю оконечную поверхность, обращенную к указанной внешней поверхности указанного устройства имплантата, и внутреннюю оконечную поверхность, обращенную от указанной внешней поверхности. Кроме того, средняя плоскость задана так, чтобы она была расположена на равном расстоянии от указанных внешней и внутренней оконечных поверхностей, и указанный магнит имплантата предпочтительно удовлетворяет одному или обоим из следующих критериев (i) и (ii):In a preferred embodiment, said implant magnet has an outer end surface facing said outer surface of said implant device and an inner end surface facing away from said outer surface. In addition, the middle plane is set to be equally spaced from said outer and inner end surfaces, and said implant magnet preferably satisfies one or both of the following criteria (i) and (ii):

(i) по меньшей мере 55%, предпочтительно по меньшей мере 65%, полного магнитного потока магнитного поля, генерируемого вне магнита имплантата, при его размещении изолированно на воздухе или в вакууме, находится по ту сторону указанной средней плоскости, в которой указанная внешняя поверхность расположена в собранном состоянии, (ii) более 50%, предпочтительно более 55%, массы магнита располагается по ту сторону указанной средней плоскости, в которой расположена указанная внешняя поверхность, при этом, в частности, края магнита на внутренней оконечной поверхности скошены.(i) at least 55%, preferably at least 65%, of the total magnetic flux of the magnetic field generated outside the implant magnet, when placed in isolation in air or vacuum, is on the other side of said median plane in which said outer surface located in the assembled state, (ii) more than 50%, preferably more than 55%, of the mass of the magnet is located on the other side of said middle plane in which said outer surface is located, wherein, in particular, the edges of the magnet on the inner end surface are beveled.

Критерий (i) определяет распределение магнитного потока, генерируемого самим магнитом имплантата, т.е. при его размещении изолированно на воздухе или в вакууме. Согласно этому критерию, большая часть магнитного потока находится по одну сторону средней плоскости, и эта сторона является той стороной, в которой в собранном состоянии, т.е. когда магнит имплантата установлен в устройстве имплантата, будет находиться внешняя поверхность устройства имплантата. Другими словами, магнит имплантата разработан так, что сам по себе он уже генерирует большую часть своего потока в той области, где он необходим для создания притягивающей удерживающей силы с внешним устройством, т.е. больше снаружи, чем внутри тела.Criterion (i) determines the distribution of the magnetic flux generated by the implant magnet itself, i.e. when placed in isolation in air or vacuum. According to this criterion, most of the magnetic flux is on one side of the middle plane, and this side is the side in which, in the assembled state, i.e. When the implant magnet is installed in the implant device, the outer surface of the implant device will be located. In other words, the implant magnet is designed so that by itself it already generates most of its flux in the area where it is needed to create an attractive holding force with the external device, i.e. more outside than inside the body.

- 4 045972- 4 045972

Второй критерий (ii) конкретизирует, что более половины массы магнита имплантата расположена на той стороне средней плоскости, в которой расположена внешняя поверхность. Это снова помогает генерировать магнитный поток ближе к внешней области, чем к внутренней области относительно магнита имплантата. Одним из способов снижения массы магнита имплантата по направлению к внутренней части средней плоскости является обеспечение скошенных краев на внутренней оконечной поверхности магнита имплантата. Эта форма также обеспечивает более благоприятный магнитный поток.The second criterion (ii) specifies that more than half the mass of the implant magnet is located on the side of the midplane in which the outer surface is located. This again helps generate magnetic flux closer to the outer region than the inner region relative to the implant magnet. One way to reduce the mass of an implant magnet toward the inner portion of the midplane is to provide beveled edges on the inner end surface of the implant magnet. This shape also provides more favorable magnetic flux.

В предпочтительном варианте осуществления указанные северная и южная оконечные части изготовлены из анизотропных магнитных элементов, каждый из которых имеет предпочтительное направление намагничивания, при этом указанные анизотропные магнитные элементы прикреплены друг к другу или к промежуточной части, расположенной между ними. Указанные предпочтительные направления намагничивания расположены в целом под углом относительно общего дипольного момента магнита имплантата. Анизотропные магнитные элементы могут, например, быть получены путем приложения внешнего магнитного поля во время формирования магнита, что может, например, включать спекание. Анизотропные магниты имеют преимущество, заключающееся в том, что они допускают более высокие намагниченности в их конечном состоянии. Анизотропные магниты не будут иметь конечной магнитной силы после изготовления, но приобретут ее после окончательного намагничивания с использованием сильного магнитного импульса. В то время как изотропный магнит может быть намагничен сильным магнитным импульсом в любом направлении, анизотропные магниты могут быть намагничены только в их предпочтительных направлениях намагничивания, установленных при производстве. На самом деле это является преимуществом в процессе производства магнита в целом, поскольку магнит может быть собран из анизотропных магнитных элементов с предпочтительными направлениями намагничивания в северной и южной оконечных частях, отклоненными относительно общего направления намагничивания, но до того, как анизотропные магнитные элементы будут полностью намагничены. Это значительно упрощает обращение с анизотропными магнитными элементами перед сборкой, а также прикрепление магнитных элементов. Затем можно полностью намагнитить анизотропные магнитные элементы в скрепленном состоянии путем приложения внешнего магнитного импульса, совпадающего с направлением возможного общего магнитного дипольного момента. Во время этого процесса намагничивания направления намагничивания анизотропных магнитных элементов как части всего магнита имплантата будут сохранены, в то время как их сила будет увеличена.In a preferred embodiment, said north and south end portions are made of anisotropic magnetic elements, each of which has a preferred magnetization direction, said anisotropic magnetic elements being attached to each other or to an intermediate portion located between them. Said preferred magnetization directions are generally at an angle relative to the overall dipole moment of the implant magnet. Anisotropic magnetic elements may, for example, be produced by applying an external magnetic field during magnet formation, which may, for example, involve sintering. Anisotropic magnets have the advantage that they allow higher magnetizations in their final state. Anisotropic magnets will not have a finite magnetic strength after manufacture, but will acquire it after final magnetization using a strong magnetic pulse. While an isotropic magnet can be magnetized by a strong magnetic pulse in any direction, anisotropic magnets can only be magnetized in their preferred magnetization directions established at manufacture. This is actually an advantage in the overall magnet manufacturing process, since the magnet can be assembled from anisotropic magnetic elements with preferred magnetization directions in the north and south end portions deviated from the general magnetization direction, but before the anisotropic magnetic elements are fully magnetized . This greatly simplifies the handling of anisotropic magnetic elements before assembly, as well as the attachment of magnetic elements. The anisotropic magnetic elements in the bonded state can then be fully magnetized by applying an external magnetic pulse coinciding with the direction of the possible net magnetic dipole moment. During this magnetization process, the magnetization directions of the anisotropic magnetic elements as part of the entire implant magnet will be maintained while their strength will be increased.

В предпочтительных вариантах осуществления указанный магнит имплантата может иметь слой магнитномягкого материала на по меньшей мере части внутренней оконечной поверхности (913), такого как, например, мягкое железо. Это может помочь экранировать магнитное поле, генерируемое самим магнитом имплантата, по направлению к внутренней части тела и, таким образом, может снизить количество артефактов во время МРТ-сканирования.In preferred embodiments, said implant magnet may have a layer of soft magnetic material on at least a portion of the inner end surface (913), such as, for example, soft iron. This may help shield the magnetic field generated by the implant magnet itself towards the inside of the body and thus may reduce artifacts during MRI scans.

В предпочтительных вариантах осуществления указанный магнит имплантата представляет собой редкоземельный магнит, в частности, редкоземельный магнит, содержащий неодим, самарий, тербий, диспрозий или гольмий.In preferred embodiments, said implant magnet is a rare earth magnet, in particular a rare earth magnet containing neodymium, samarium, terbium, dysprosium or holmium.

Дополнительный вариант осуществления изобретения относится к системе имплантата, содержащей устройство имплантата или конструкцию с магнитом согласно одному из предыдущих вариантов осуществления и внешнее устройство, содержащее схему обработки сигнала, выполненную с возможностью передачи сигнала связи имплантата в указанное устройство имплантата, причем указанное внешнее устройство содержит внутреннюю поверхность, адаптированную для прилегания к указанной коже, и внешний магнит или узел магнита в указанном внешнем устройстве, подлежащем размещению над поверхлежащей кожей и выполненный с возможностью взаимодействия магнитным полем с магнитом имплантата или конструкцией магнита, как определено в любом из предыдущих вариантов осуществления, например, чтобы удерживать внешнее устройство на коже.A further embodiment of the invention relates to an implant system comprising an implant device or magnetic structure according to one of the previous embodiments and an external device comprising signal processing circuitry configured to transmit an implant communication signal to said implant device, wherein said external device comprises an internal surface , adapted to adhere to said skin, and an external magnet or magnet assembly in said external device to be positioned over the overlying skin and configured to interact with a magnetic field with an implant magnet or magnet structure as defined in any of the previous embodiments, for example, so that hold the external device on the skin.

Внешний магнит может быть подобен магниту имплантата, но может иметь другую конструкцию. В частности, поскольку внешнее устройство можно снять перед процедурой МРТ, внешний магнит может не иметь возможность работы с сильными внешними магнитными полями МРТ. Соответственно, внешний магнит может иметь конструкцию из двух магнитов, имеющих магнитные дипольные моменты, направленные перпендикулярно внутренней поверхности внешнего устройства и, следовательно, коже, с их северным и южным полюсами, расположенными рядом с южным и северным полюсами магнита имплантата, соответственно.The external magnet may be similar to the implant magnet, but may be of a different design. In particular, since the external device can be removed before the MRI procedure, the external magnet may not be able to handle the strong external magnetic fields of the MRI. Accordingly, the external magnet may be constructed of two magnets having magnetic dipole moments directed perpendicular to the internal surface of the external device and therefore the skin, with their north and south poles located adjacent to the south and north poles of the implant magnet, respectively.

Однако в некоторых вариантах осуществления системы имплантата указанный внешний магнит или конструкция с магнитом может иметь северный магнитный полюс, южный магнитный полюс и, кроме того, в целом может иметь общий магнитный дипольный момент, который направлен параллельно или под углом 30° или менее относительно указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства.However, in some embodiments of the implant system, said outer magnet or magnet structure may have a north magnetic pole, a south magnetic pole, and may also generally have an overall magnetic dipole moment that is parallel to or at an angle of 30° or less with respect to said inner surface of the specified external device.

Более того, внешний магнит может иметь конструкцию, аналогичную конструкции внутреннего магнита, описанной выше в одном из вариантов осуществления. В частности, внешний магнит может иметь северную оконечную часть, включающую указанный северный магнитный полюс, и южную оконечную часть, включающую указанный южный магнитный полюс, причем указанные северная и южнаяMoreover, the outer magnet may have a design similar to the inner magnet described above in one embodiment. In particular, the outer magnet may have a north end portion including said north magnetic pole and a south end portion including said south magnetic pole, said north and south magnetic poles

- 5 045972 оконечные части изготовлены из материала для постоянных магнитов и имеют индивидуальный магнитный дипольный момент, который отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента указанного внешнего магнита, при этом указанный индивидуальный магнитный дипольный момент в указанной северной оконечной части имеет составляющую, направленную к указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства, а указанный индивидуальный магнитный дипольный момент в указанной южной оконечной части имеет составляющую, направленную от указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства.- 5 045972 the end portions are made of permanent magnet material and have an individual magnetic dipole moment that is deflected from said overall magnetic dipole moment of said outer magnet, wherein said individual magnetic dipole moment in said northern end portion has a component directed toward said inner surface of said external device, and said individual magnetic dipole moment at said southern end portion has a component directed away from said inner surface of said external device.

В предпочтительном варианте осуществления указанной системы имплантата указанный внешний магнит вращается вокруг оси вращения, которая перпендикулярна указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства или отклонена от перпендикуляра на угол меньший 30°, при этом в каждой доступной позиции вращения указанного внешнего магнита при вращении вокруг своей оси вращения указанный общий магнитный дипольный момент направлен параллельно или под углом 30° или меньше относительно указанной внутренней поверхности, при этом указанный внешний магнит предпочтительно имеет форму, которая осесимметрична относительно его оси вращения.In a preferred embodiment of said implant system, said outer magnet rotates about an axis of rotation that is perpendicular to said inner surface of said outer device or deviated from perpendicular by an angle of less than 30°, wherein at each available rotation position of said outer magnet while rotating about its axis of rotation, said the overall magnetic dipole moment is directed parallel to or at an angle of 30° or less with respect to said inner surface, said outer magnet preferably having a shape that is axisymmetric with respect to its axis of rotation.

В предпочтительных вариантах осуществления указанный внешний магнит имеет плоскую внутреннюю оконечную поверхность, обращенную к указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства.In preferred embodiments, said outer magnet has a flat inner end surface facing said inner surface of said outer device.

В предпочтительном варианте осуществления системы имплантата указанный внешний магнит имеет средний диаметр d_F в направлении параллельном общему магнитному дипольному моменту и среднюю толщину h_F в направлении перпендикулярном указанной внутренней поверхности внешнего устройства, причем в одной или обеих указанных северной и южной оконечных частях указанный индивидуальный магнитный дипольный момент отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента на угол α, причем arctg (h_E / (d_E /2)) -15° < α < arctg (h_E / (d_E /2)) + 7°, предпочтительно arctg (h_E / (dI /2)) -10° < α < arctg (h_E / (d_E /2)) + 5°.In a preferred embodiment of the implant system, said outer magnet has an average diameter d _F in a direction parallel to the overall magnetic dipole moment and an average thickness h _F in a direction perpendicular to said inner surface of the outer device, wherein at one or both of said northern and southern end portions said individual magnetic dipole the moment is deviated relative to the specified total magnetic dipole moment by an angle α, with arctg (h _E / (d _E /2)) -15° < α < arctg (h _E / (d _E /2)) + 7°, preferably arctan ( h _E / (dI /2)) -10° < α < arctan (h _E / (d _E /2)) + 5°.

Преимущества этих угловых диапазонов аналогичны преимуществам, описанным выше в отношении магнита имплантата. Как и в случае магнита имплантата, угол α измеряется в плоскости, которая перпендикулярна внутренней поверхности внешнего устройства, или другими словами, в плоскости, которая по меньшей мере приблизительно перпендикулярна коже.The benefits of these angular ranges are similar to those described above for the implant magnet. As with the implant magnet, the angle α is measured in a plane that is perpendicular to the inner surface of the external device, or in other words, in a plane that is at least approximately perpendicular to the skin.

В некоторых вариантах осуществления указанные северная и южная оконечные части указанного внешнего магнита непосредственно примыкают друг к другу и, в частности, каждая образует одну из двух половин указанного внешнего магнита. В альтернативных вариантах осуществления указанные северная и южная оконечные части указанного внешнего магнита отделены друг от друга промежуточной частью, имеющей индивидуальный магнитный дипольный момент, который направлен параллельно указанному общему магнитному дипольному моменту указанного внешнего магнита или отклонен от параллели меньше чем на 10°, предпочтительно меньше чем на 5°.In some embodiments, said north and south end portions of said outer magnet are directly adjacent to each other and, in particular, each forms one of two halves of said outer magnet. In alternative embodiments, said north and south end portions of said outer magnet are separated from each other by an intermediate portion having an individual magnetic dipole moment that is parallel to or deviated from parallel by less than 10°, preferably less than by 5°.

В предпочтительном варианте осуществления системы имплантата одна или обе указанные северная и южная оконечные части указанного магнита имплантата имеют внутреннюю секцию ближе к указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства и внешнюю секцию дальше от указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства, причем угол отклонения индивидуального магнитного дипольного момента относительно общего магнитного дипольного момента в указанной внутренней секции меньше, чем в указанной внешней секции.In a preferred embodiment of the implant system, one or both of said north and south end portions of said implant magnet have an inner section closer to said inner surface of said outer device and an outer section further from said inner surface of said outer device, wherein the angle of deflection of the individual magnetic dipole moment relative to the overall the magnetic dipole moment in said inner section is less than in said outer section.

В предпочтительном варианте осуществления указанный внешний магнит имеет внутреннюю оконечную поверхность, обращенную к указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства, и внешнюю оконечную поверхность, обращенную от указанной внутренней поверхности указанного внешнего устройства, причем средняя плоскость задана так, чтобы она была расположена на равном расстоянии от указанных внешней и внутренней оконечных поверхностей указанного внешнего устройства, и при этом указанный внешний магнит удовлетворяет одному или обоим из следующих критериев (i) и (ii):In a preferred embodiment, said outer magnet has an inner end surface facing said inner surface of said outer device and an outer end surface facing away from said inner surface of said outer device, the middle plane being defined to be equidistant from said outer and inner end surfaces of said outer device, and wherein said outer magnet satisfies one or both of the following criteria (i) and (ii):

(i) по меньшей мере 55%, предпочтительно по меньшей мере 65%, полного магнитного потока магнитного поля, генерируемого вне внешнего магнита, при его размещении изолированно на воздухе или в вакууме, находится по ту сторону указанной средней плоскости, в которой указанная внутренняя поверхность внешнего устройства расположена в собранном состоянии, (ii) более 50%, предпочтительно более 55%, массы внешнего магнита (950) располагается по ту сторону указанной средней плоскости, в которой расположена указанная внутренняя поверхность (958), причем, в частности, края магнита на внутренней оконечной поверхности скошены.(i) at least 55%, preferably at least 65%, of the total magnetic flux of the magnetic field generated outside the external magnet, when placed isolated in air or vacuum, is on the other side of said median plane in which said inner surface of the external device is located in the assembled state, (ii) more than 50%, preferably more than 55%, of the mass of the external magnet (950) is located on the other side of the specified middle plane in which the specified internal surface (958) is located, and in particular the edges of the magnet chamfered on the inner end surface.

В предпочтительном варианте осуществления указанные северная и южная оконечные части указанного внешнего магнита изготовлены из анизотропных магнитных элементов, каждый из которых имеет предпочтительное направление намагничивания, причем указанные анизотропные магнитные элементы прикреплены друг к другу или к промежуточной части, расположенной между ними, при этом указанные предпочтительные направления намагничивания расположены в целом под углом относительноIn a preferred embodiment, said north and south end portions of said outer magnet are made of anisotropic magnetic elements, each of which has a preferred direction of magnetization, and said anisotropic magnetic elements are attached to each other or to an intermediate portion located between them, with said preferred directions magnetizations are generally located at an angle relative to

- 6 045972 общего дипольного момента внешнего магнита.- 6 045972 total dipole moment of the external magnet.

В предпочтительном варианте осуществления указанный внешний магнит представляет собой редкоземельный магнит, в частности редкоземельный магнит, содержащий неодим, такие как неодим-ионборные магниты, или содержащий самарий, такие как самарий-кобальтовые магниты, или содержащий тербий, или диспрозий, или гольмий или их комбинации.In a preferred embodiment, said external magnet is a rare earth magnet, in particular a rare earth magnet containing neodymium, such as neodymium ion boron magnets, or containing samarium, such as samarium cobalt magnets, or containing terbium, or dysprosium, or holmium or combinations thereof .

Варианты осуществления настоящего изобретения также включают систему слухового имплантата, содержащую конструкцию с магнитом согласно любому из вышеизложенного.Embodiments of the present invention also include an auditory implant system comprising a magnet structure according to any of the foregoing.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 показаны части типичной системы кохлеарного имплантата и магнитное взаимодействие между магнитом имплантата и внешним магнитом имплантата.In fig. Figure 1 shows the parts of a typical cochlear implant system and the magnetic interaction between the implant magnet and the external implant magnet.

На фиг. 2 показаны силовые взаимодействия, которые могут происходить между магнитом имплантата и приложенным внешним магнитным полем системы МРТ.In fig. Figure 2 shows the force interactions that can occur between the implant magnet and the applied external magnetic field of the MRI system.

На фиг. 3А показан пример цилиндрического магнита имплантата с V-образным магнитным углом согласно варианту осуществления настоящего изобретения.In fig. 3A shows an example of a cylindrical implant magnet with a V-shaped magnetic angle according to an embodiment of the present invention.

На фиг. 3В показан пример устройства кохлеарного имплантата с двумя магнитами имплантата такого же типа, как показан на фиг. 3А.In fig. 3B shows an example of a cochlear implant device with two implant magnets of the same type as shown in FIG. 3A.

На фиг. 4А и 4В показано, как магнитные поля магнитов имплантата выравниваются при взаимодействии с внешним удерживающим магнитом.In fig. 4A and 4B show how the magnetic fields of the implant magnets align when interacting with an external holding magnet.

На фиг. 5А и 5В показано, как магнитные поля магнитов имплантата выравниваются в присутствии магнитного поля МРТ.In fig. 5A and 5B show how the magnetic fields of the implant magnets align in the presence of an MRI magnetic field.

На фиг. 6А и 6В показан пример варианта осуществления с диаметрально намагниченным дополнительным цилиндрическим магнитом, расположенным между цилиндрическими магнитами.In fig. 6A and 6B show an example embodiment with a diametrically magnetized additional cylindrical magnet located between the cylindrical magnets.

На фиг. 7А и 7В показан пример варианта осуществления, в котором магнитомягкий материал расположен между цилиндрическими магнитами.In fig. 7A and 7B show an example of an embodiment in which soft magnetic material is disposed between cylindrical magnets.

На фиг. 8 показан вариант осуществления цилиндрических магнитов имплантата, которые выполнены с возможностью ограниченного вращения в ограниченном диапазоне вращения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.In fig. 8 shows an embodiment of cylindrical implant magnets that are configured to be limited in rotation over a limited range of rotation according to an embodiment of the present invention.

На фиг. 9А-9С показаны ориентации цилиндрических магнитов имплантата при различных ориентациях внешнего магнитного поля МРТ.In fig. 9A-9C show the orientations of the cylindrical implant magnets at various orientations of the external magnetic field MRI.

На фиг. 10А-10С показаны ориентации цилиндрических магнитов имплантата при обратной намагниченности в варианте осуществления настоящего изобретения с пониженной вращательной способностью.In fig. 10A-10C show the orientations of the cylindrical implant magnets under reverse magnetization in the reduced rotational capability embodiment of the present invention.

На фиг. 11 показан еще один пример устройства кохлеарного имплантата, использующего магнит имплантата, с северной и южной оконечными частями, имеющими индивидуальные магнитные дипольные моменты, которые отклонены относительно общего магнитного поля момента магнита имплантата.In fig. 11 shows another example of a cochlear implant device using an implant magnet with north and south end portions having individual magnetic dipole moments that are deflected relative to the overall magnetic field of the implant magnet moment.

На фиг. 12 показан вид в перспективе магнита имплантата того типа, который используется в устройстве, показанном на фиг. 11.In fig. 12 is a perspective view of an implant magnet of the type used in the device shown in FIG. eleven.

На фиг. 13 показан вид сбоку устройства на фиг. 11.In fig. 13 is a side view of the device of FIG. eleven.

Фиг. 14 представляет собой схематический вид в разрезе, показывающий устройство имплантата и внешнее устройство с соответствующими магнитами.Fig. 14 is a schematic sectional view showing an implant device and an external device with corresponding magnets.

Фиг. 15 представляет собой схематический вид в разрезе, показывающий магниты имплантата и внешнего устройства.Fig. 15 is a schematic sectional view showing the magnets of the implant and the external device.

На фиг. 16 показано направление магнитного потока, генерируемого обычным магнитом имплантата, который намагничен однородно.In fig. 16 shows the direction of magnetic flux generated by a conventional implant magnet that is uniformly magnetized.

На фиг. 17 показано направление магнитного потока, генерируемого магнитом имплантата согласно изобретению, имеющим северную и южную оконечные части, имеющие индивидуальные магнитные дипольные моменты, которые отклонены относительно общего магнитного дипольного момента магнита имплантата.In fig. 17 shows the direction of magnetic flux generated by an implant magnet according to the invention having north and south end portions having individual magnetic dipole moments that are deviated from the overall magnetic dipole moment of the implant magnet.

На фиг. 18 показана плотность потока обычного магнита имплантата, показанного на фиг. 16.In fig. 18 shows the flux density of the conventional implant magnet shown in FIG. 16.

На фиг. 19 показана плотность потока магнита имплантата согласно изобретению и фиг. 17.In fig. 19 shows the flux density of an implant magnet according to the invention and FIG. 17.

На фиг. 20 показана плотность магнитного потока, генерируемая при взаимодействии однородно намагниченного внешнего магнита и обычного магнита имплантата, показанного на фиг. 16.In fig. 20 shows the magnetic flux density generated by the interaction of a uniformly magnetized external magnet and a conventional implant magnet shown in FIG. 16.

На фиг. 21 показана плотность магнитного потока, генерируемая при взаимодействии однородно намагниченного внешнего магнита и магнита имплантата согласно изобретению и фиг. 17.In fig. 21 shows the magnetic flux density generated by the interaction of a uniformly magnetized external magnet and an implant magnet according to the invention; and FIG. 17.

Фиг. 22 представляет собой схематический вид в разрезе магнита имплантата и внешнего магнита согласно дополнительному варианту осуществления изобретения.Fig. 22 is a schematic cross-sectional view of an implant magnet and an external magnet according to a further embodiment of the invention.

Фиг. 23 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий крутящий момент, прикладываемый к обычному магниту имплантата и магниту имплантата согласно настоящему изобретению посредством внешнего магнитного поля.Fig. 23 is a schematic view illustrating a torque applied to a conventional implant magnet and an implant magnet according to the present invention by an external magnetic field.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Большее расстояние между двумя магнитными полюсами имеет преимущество, которое заключается в том, что сила магнитного притяжения внешнего магнита не уменьшается так резко с увеличениемA larger distance between the two magnetic poles has the advantage that the magnetic attraction force of the external magnet does not decrease as sharply with increasing

- 7 045972 расстояния между магнитами. Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на усовершенствование конструкции магнита имплантата, в которой используются два цилиндрических магнита имплантата с направлением намагничивания, имеющим V-образный магнитный угол. Эти магниты устанавливаются в устройстве имплантата таким образом, что сильная сторона (т.е. сторона с высоким магнитным потоком) обращена по меньшей мере частично к поверхлежащей коже. Оба магнита установлены внутри корпуса магнита, в котором они также могут вращаться вокруг оси вращения корпуса.- 7 045972 distances between magnets. Embodiments of the present invention are directed to improving an implant magnet design that uses two cylindrical implant magnets with a magnetization direction having a V-shaped magnetic angle. These magnets are positioned in the implant device such that the strong side (ie, the high magnetic flux side) faces at least partially toward the overlying skin. Both magnets are installed inside the magnet housing, in which they can also rotate around the rotation axis of the housing.

На фиг. 3А показан пример цилиндрического магнита 300 имплантата с V-образным магнитным углом а согласно варианту осуществления настоящего изобретения, а на фиг. 3В показан пример устройства 305 кохлеарного имплантата с двумя магнитами 300 имплантата такого же типа, как показано на фиг. 3А. Устройство 305 кохлеарного имплантата содержит схему обработки сигнала (не показана), выполненную с возможностью приема сигнала связи имплантата, передаваемого от внешней передающей катушки через поверхлежащую кожу имплантируемого пациента, и внешнюю поверхность 308, адаптированную для нахождения между поверхлежащей кожей и нижележащей костью черепа имплантируемого пациента.In fig. 3A shows an example of a cylindrical implant magnet 300 with a V-shaped magnetic angle a according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B shows an example of a cochlear implant device 305 with two implant magnets 300 of the same type as shown in FIG. 3A. The cochlear implant device 305 includes signal processing circuitry (not shown) configured to receive an implant communication signal transmitted from an external transmission coil through the overlying skin of the implant patient, and an outer surface 308 adapted to be located between the overlying skin and the underlying skull bone of the implant patient.

В устройстве 305 имплантата имеется корпус 306 для магнита с осью 307 вращения корпуса, которая перпендикулярна внешней поверхности 308 устройства 305 имплантата. Корпус 306 для магнита выполнен с возможностью вращения вокруг оси 307 вращения корпуса. Обычно, корпус 306 для магнита окружен приемной катушкой устройства 305 имплантата. Корпус 306 для магнита может быть металлическим (например, из титана) или он может быть изготовлен из биосовместимого неметаллического материала (например, полиэфирэфиркетон (PEEK), фторированный этилен пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), полисульфон (PSU) и т.д.) и может иметь покрытие (например, париленовое (Parylene)). Корпус 306 для магнита может быть приспособлен для облегчения долговременной герметичной инкапсуляции, и/или он может быть приспособлен для хирургического удаления для минимизации восприимчивости к артефактам при МРТ.The implant device 305 includes a housing 306 for a magnet with an axis of rotation of the housing 307 that is perpendicular to the outer surface 308 of the implant device 305. The magnet housing 306 is rotatable about the housing rotation axis 307 . Typically, the magnet housing 306 is surrounded by the receiving coil of the implant device 305. The magnet housing 306 may be metallic (eg, titanium) or it may be made of a biocompatible non-metallic material (eg, polyetheretherketone (PEEK), fluorinated ethylene propylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polysulfone (PSU), etc. .) and may be coated (for example, Parylene). The magnet housing 306 may be adapted to facilitate long-term sealed encapsulation, and/or it may be adapted to be surgically removed to minimize susceptibility to MRI artifacts.

Конструкция с магнитом для имплантата включает в себя один или множество цилиндрических магнитов 300, расположенных внутри корпуса 306 для магнита и выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующим внешним удерживающим магнитом во внешнем устройстве, размещенном над поверхлежащей кожей, чтобы магнитным полем удерживать внешнее устройство на поверхлежащей коже. Каждый цилиндрический магнит 300 имплантата имеет центральную ось 301 цилиндра, которая перпендикулярна оси 307 вращения корпуса, и каждый цилиндрический магнит 300 выполнен с возможностью вращения вокруг центральной оси 301 цилиндра.The implant magnet structure includes one or a plurality of cylindrical magnets 300 located within the magnet housing 306 and configured to interact with a corresponding external retention magnet in an external device positioned over the overlying skin to magnetically hold the external device to the overlying skin. Each cylindrical implant magnet 300 has a central cylinder axis 301 that is perpendicular to the housing rotation axis 307, and each cylindrical magnet 300 is rotatable about the central cylinder axis 301.

Каждый цилиндрический магнит 300 имеет внешнюю цилиндрическую поверхность 302 с северным магнитным полюсом и южным магнитным полюсом. В самом общем смысле цилиндрическая поверхность это поверхность, состоящая из всех точек на всех прямых, которые параллельны эталонной прямой и которые проходят через фиксированную планарную кривую в плоскости, не параллельной данной прямой. В настоящем изобретении цилиндр представляет собой так называемый правый круговой цилиндр, в котором фиксированная планарная кривая представляет собой круг, а эталонная прямая является прямой, которая перпендикулярна плоскости круга, например, центральная ось 301 цилиндра. Северное магнитное направление 303 задано радиальным вектором, проходящим от центральной оси 301 цилиндра к северному магнитному полюсу. Аналогичное южное магнитное направление 304 задано радиальным вектором, проходящим от южного магнитного полюса к центральной оси 301 цилиндра. Северный магнитный полюс и южный магнитный полюс расположены относительно друг друга так, чтобы они не лежали на общем диаметре через центральную ось 301 цилиндра так, что северное магнитное направление 303 и южное магнитное направление 304 образуют магнитный угол а, который составляет величину менее 180 градусов с вершиной на центральной оси 301 цилиндра. Например, магнитный угол а может лежать в диапазоне от 90° до 140° (или в некотором другом определенном диапазоне). Такой магнитный угол а может быть установлен, например, путем формирования цилиндрического магнита 300 из двух предварительно сформованных частей 309 и 310, которые намагничены в соответствии с вышеуказанными северным и южным магнитными направлениями 303, 304, способом, который будет объяснен более подробно ниже со ссылкой на дальнейшие варианты осуществления. В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, каждая предварительно сформованная часть 309, 310 соответствует продольной половине полностью цилиндрического магнита 300, которые прикреплены друг к другу вдоль поверхности раздела, обозначенной пунктирной линией 311 на фиг. 3А.Each cylindrical magnet 300 has an outer cylindrical surface 302 with a north magnetic pole and a south magnetic pole. In the most general sense, a cylindrical surface is a surface consisting of all points on all lines that are parallel to a reference line and that pass through a fixed planar curve in a plane not parallel to that line. In the present invention, the cylinder is a so-called right circular cylinder, in which the fixed planar curve is a circle and the reference straight line is a straight line that is perpendicular to the plane of the circle, such as the central axis 301 of the cylinder. The north magnetic direction 303 is defined by a radial vector extending from the central axis 301 of the cylinder to the north magnetic pole. A similar south magnetic direction 304 is defined by a radial vector extending from the south magnetic pole to the central axis 301 of the cylinder. The north magnetic pole and the south magnetic pole are positioned relative to each other so that they do not lie on a common diameter through the central axis 301 of the cylinder so that the north magnetic direction 303 and the south magnetic direction 304 form a magnetic angle a that is less than 180 degrees with the apex There are 301 cylinders on the central axis. For example, the magnetic angle a may lie in the range from 90° to 140° (or some other specified range). Such magnetic angle a can be set, for example, by forming a cylindrical magnet 300 from two preformed parts 309 and 310 that are magnetized in accordance with the above-mentioned north and south magnetic directions 303, 304, in a manner that will be explained in more detail below with reference to further embodiments. In the embodiment shown in FIG. 3, each preformed portion 309, 310 corresponds to a longitudinal half of a fully cylindrical magnet 300, which are attached to each other along the interface indicated by the dotted line 311 in FIG. 3A.

На фиг. 4А и 4В показано, как магнитные поля цилиндрических магнитов 300 выравниваются, чтобы взаимодействовать с одним или более внешними удерживающими магнитами 403 во внешнем устройстве 402, при этом цилиндрические магниты 300 выравниваются магнитным полем относительно друг друга для создания общей линии магнитного потока через магниты, корпус для магнита и поверхлежащую кожу для взаимодействия с внешним удерживающим магнитом 403. Поскольку два цилиндрических магнита 300 расположены близко друг к другу (например, на расстоянии менее 2 мм между их внешними цилиндрическими поверхностями 302), два соседних магнитных полюса образуют привлекательное магнитное соединение с общим магнитным направлением, которое параллельно внешней поIn fig. 4A and 4B show how the magnetic fields of the cylindrical magnets 300 are aligned to interact with one or more external holding magnets 403 in the external device 402, wherein the cylindrical magnets 300 are magnetically aligned with each other to create a common line of magnetic flux through the magnets housing for magnet and the overlying skin to interact with the outer holding magnet 403. Because the two cylindrical magnets 300 are located close to each other (for example, less than 2 mm between their outer cylindrical surfaces 302), the two adjacent magnetic poles form an attractive magnetic connection with a common magnetic direction , which is parallel to the external

- 8 045972 верхности 308 устройства 305 имплантата и поверхлежащей коже 401. Из-за V-образного магнитного угла магнитное направление не соседних половин двух цилиндрических магнитов 300 направляет магнитный поток к внешней поверхности 308 устройства 305 имплантации и к поверхлежащей коже 401, тем самым обеспечивая сильное магнитное притяжение к внешнему удерживающему магниту 403, которое почти такое же сильное, как и в случае с осевым намагничиванием магнитов имплантата старого типа, которые имеют направление намагничивания, которое также перпендикулярно коже 401.- 8 045972 surface 308 of the implant device 305 and the overlying skin 401. Due to the V-shaped magnetic angle, the magnetic direction of the non-adjacent halves of the two cylindrical magnets 300 directs magnetic flux to the outer surface 308 of the implant device 305 and to the overlying skin 401, thereby providing a strong a magnetic attraction to the outer holding magnet 403 that is almost as strong as the axial magnetization of older type implant magnets, which have a magnetization direction that is also perpendicular to the skin 401.

На фиг. 5А и 5В показано, как цилиндрические магниты 300 выравниваются в присутствии магнитного поля 501 МРТ. Как можно видеть, два цилиндрических магнита 300 сразу выравниваются относительно внешнего магнитного поля 501 так, что крутящий момент, создаваемый соответствующими намагничиваниями различных половин каждого магнита 300, взаимодействующими с внешним магнитным полем 501, компенсируется. На фиг. 5В-7В намагниченность схематично представлена штриховыми линиями.In fig. 5A and 5B show how the cylindrical magnets 300 align in the presence of the MRI magnetic field 501. As can be seen, the two cylindrical magnets 300 are immediately aligned with respect to the external magnetic field 501 so that the torque created by the respective magnetizations of the different halves of each magnet 300 interacting with the external magnetic field 501 is canceled out. In fig. 5V-7V magnetization is schematically represented by dashed lines.

На фиг. 6А и 6В показан пример варианта осуществления с диаметрально намагниченным дополнительным цилиндрическим магнитом 601, который расположен между цилиндрическими магнитами 300. Дополнительный цилиндрический магнит 601 выполнен с возможностью соединения общей линии магнитного потока между цилиндрическими магнитами 300. Это обеспечивает увеличенное расстояние между двумя локальными максимумами магнитного потока через кожу 401, таким образом улучшая магнитное притяжение к внешнему магниту 403.In fig. 6A and 6B show an example embodiment with a diametrically magnetized additional cylindrical magnet 601, which is located between the cylindrical magnets 300. The additional cylindrical magnet 601 is configured to connect a common magnetic flux line between the cylindrical magnets 300. This provides an increased distance between two local magnetic flux maxima across skin 401, thereby improving the magnetic attraction to the outer magnet 403.

На фиг. 7А и 7В показан пример варианта осуществления с магнитомягким материалом 701, который расположен между цилиндрическими магнитами 300 для соединения общей линии магнитного потока между цилиндрическими магнитами 300.In fig. 7A and 7B show an example embodiment with a soft magnetic material 701 that is positioned between the cylindrical magnets 300 to connect a common magnetic flux line between the cylindrical magnets 300.

В вариантах осуществления, описанных выше, цилиндрические магниты 300 выполнены с возможностью полного вращения вокруг центральной оси 301 цилиндра с полным диапазоном вращения в 360 градусов, и так, чтобы корпус 306 магнита, содержащий цилиндрические магниты 300, мог вращаться вокруг своей оси 307 корпуса. В противном случае, когда центральная ось 301 цилиндра была зафиксирована и сильное внешнее магнитное поле 501 ориентировано антипараллельно цилиндрическим магнитам 300, магниты перевернулись бы на 180°, и тогда магнитосильная сторона магнитов была бы обращена к нижележащему черепу в медиальном направлении, а не к коже в латеральном направлении. Следует отметить, что ориентация внешнего магнитного поля 501 в конкретном сканере МРТ отличается, когда имплантированного пользователя сканируют головой вперед по сравнению с ногами. Соответственно, предпочтительно, если конструкция с магнитом может учитывать обе эти ориентации внешнего магнитного поля 501. Кроме того, нет общего соглашения об ориентации внешнего магнитного поля 501 в сканерах МРТ, а в некоторых случаях, когда два сканера МРТ расположены рядом друг с другом в одном помещении, ориентации соответствующих внешних магнитных полей 501 даже намеренно выбирают с противоположной ориентацией.In the embodiments described above, the cylindrical magnets 300 are configured to be fully rotatable about the central cylinder axis 301 through a full 360 degree rotation range, and such that the magnet housing 306 containing the cylindrical magnets 300 is rotatable about its housing axis 307. Otherwise, when the central axis 301 of the cylinder was fixed and the strong external magnetic field 501 was oriented antiparallel to the cylindrical magnets 300, the magnets would flip 180°, and then the magnetic side of the magnets would face the underlying skull in the medial direction, rather than the skin in the medial direction. lateral direction. It should be noted that the orientation of the external magnetic field 501 in a particular MRI scanner is different when the implanted user is scanned head first versus feet first. Accordingly, it is preferable if the magnet design can accommodate both of these orientations of the external magnetic field 501. Additionally, there is no general agreement on the orientation of the external magnetic field 501 in MRI scanners, and in some cases where two MRI scanners are located adjacent to each other in one indoors, the orientations of the corresponding external magnetic fields 501 are even deliberately chosen to be in the opposite direction.

Тем не менее, дополнительный вариант с двумя цилиндрическими магнитами с V-образной намагниченностью также работает, когда магниты имеют только одну степень свободы и угол поворота ограничен только примерно в 90°. На фиг. 8 показан вариант осуществления цилиндрических магнитов 800 имплантата, которые выполнены с возможностью ограниченного вращения с ограниченным диапазоном 801 вращения менее 180 градусов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Например, цилиндрические магниты имплантата могут иметь V-образную намагниченность с магнитным углом в диапазоне от 100° до 140°, а ограниченный диапазон 801 вращения может составлять 90°.However, an additional option with two cylindrical magnets with V-shaped magnetization also works when the magnets have only one degree of freedom and the rotation angle is limited to only about 90°. In fig. 8 shows an embodiment of cylindrical implant magnets 800 that are configured to be limited in rotation with a limited rotation range 801 of less than 180 degrees, according to another embodiment of the present invention. For example, cylindrical implant magnets may have a V-shaped magnetization with a magnetic angle ranging from 100° to 140°, and the limited rotation range 801 may be 90°.

На фиг. 9А-9С показаны ориентации цилиндрических магнитов 800 имплантата с ограниченным диапазоном вращения для различных ориентации внешнего магнитного поля 501 МРТ. Пока сильное внешнее магнитное поле 501 имеет компонент, ориентированный параллельно общей намагниченности цилиндрических магнитов 800 имплантата, магниты ведут себя так же, как и в других вариантах осуществления, описанных выше.In fig. 9A-9C show the orientations of the cylindrical implant magnets 800 with a limited range of rotation for various orientations of the external magnetic field 501 MRI. As long as the strong external magnetic field 501 has a component oriented parallel to the overall magnetization of the cylindrical implant magnets 800, the magnets behave in the same way as in the other embodiments described above.

На фиг. 10А-10С показана ориентация цилиндрических магнитов имплантата с ограниченным диапазоном для обратной намагниченности в варианте осуществления настоящего изобретения с пониженной вращательной способностью. Когда сильное внешнее магнитное поле ориентировано антипараллельно общей намагниченности цилиндрических магнитов 800 имплантата, они не могут повернуться примерно на 180° для выравнивания так, чтобы быть параллельными внешнему магнитному полю. Вместо этого каждый магнит 800 имплантата меняет свою магнитную полярность.In fig. 10A-10C show the orientation of the cylindrical magnets of the limited range implant for reverse magnetization in the reduced rotational capability embodiment of the present invention. When a strong external magnetic field is oriented antiparallel to the overall magnetization of the cylindrical implant magnets 800, they cannot rotate approximately 180° to align so as to be parallel to the external magnetic field. Instead, each implant magnet 800 reverses its magnetic polarity.

В вариантах осуществления, описанных выше, несмотря на то, что некоторые индивидуальные части магнита имплантата ориентированы перпендикулярно поверхности кожи, магниты не ослабевают в среде МРТ, поскольку они немедленно принимают безопасную ориентацию относительно сильного статического магнитного поля сканера МРТ. У каждого индивидуального магнита всегда есть компонент, параллельный сильному статическому магнитному полю сканера МРТ. Таким образом, каждый индивидуальный магнит всегда выравнивается таким образом, чтобы не было крутящего момента снаружи. Магнитный поток направляется в сторону кожи и уменьшается в медиальном направлении. Следовательно, артефакт МРТ становится меньше в медиального направления и становится больше ориентироIn the embodiments described above, although some individual portions of the implant magnet are oriented perpendicular to the skin surface, the magnets do not weaken in the MRI environment because they immediately assume a safe orientation relative to the strong static magnetic field of the MRI scanner. Each individual magnet always has a component parallel to the strong static magnetic field of the MRI scanner. In this way, each individual magnet is always aligned in such a way that there is no external torque. The magnetic flux is directed towards the skin and decreases in the medial direction. Consequently, the MRI artifact becomes smaller in the medial direction and becomes larger in the oriental direction.

- 9 045972 ван в сторону кожи.- 9 045972 van towards the skin.

На фиг. 11 показан пример дополнительного устройства имплантата, в конкретном варианте осуществления это устройство 905 кохлеарного имплантата, которое в целом аналогично устройству 305 кохлеарного имплантата на фиг. 3В. Устройство 905 кохлеарного имплантата содержит схему обработки сигнала (не показана), выполненную с возможностью приема сигнала связи имплантата, передаваемого от внешнего устройства, такого как внешнее устройство, показанное под ссылочной позицией 402 на фиг. 4В и 6А, через поверхлежащую кожу 401 имплантируемого пациента.In fig. 11 shows an example of an additional implant device, in a particular embodiment a cochlear implant device 905, which is generally similar to the cochlear implant device 305 in FIG. 3B. Cochlear implant device 905 includes signal processing circuitry (not shown) configured to receive an implant communication signal transmitted from an external device, such as the external device shown at 402 in FIG. 4B and 6A, through the overlying skin 401 of the implanted patient.

Устройство 905 имплантата включает внешнюю поверхность 908, адаптированную для нахождения между поверхлежащей кожей 401 и нижележащей костью черепа и по меньшей мере приблизительно параллельно коже 401 имплантируемого пациента. Устройство 905 имплантата также содержит магнит 900 имплантата, выполненный с возможностью взаимодействия с внешним удерживающим магнитом во внешнем устройстве 402, размещенном над поверхлежащей кожей 401, чтобы магнитным полем удерживать внешнее устройство на поверхлежащей коже 401.The implant device 905 includes an outer surface 908 adapted to be between the overlying skin 401 and the underlying skull bone and at least approximately parallel to the skin 401 of the implanted patient. The implant device 905 also includes an implant magnet 900 configured to interact with an external retention magnet in the external device 402 positioned over the overlying skin 401 to magnetically hold the external device to the overlying skin 401.

Как показано на фиг. 11-13, магнит 900 имплантата имеет северный магнитный полюс, южный магнитный полюс и в целом имеет общий магнитный дипольный момент m, который параллелен внешней поверхности 908 и, следовательно, параллелен коже 401 (не показано на фиг. 11-13). Общий магнитный дипольный момент m не обязательно должен быть точно параллелен внешней поверхности 908 (коже 401), но должен быть по меньшей мере приблизительно параллелен ей, например, образовывать угол 30° или меньше, предпочтительно 20° или меньше относительно указанной внешней поверхности 908.As shown in FIG. 11-13, implant magnet 900 has a magnetic north pole, a magnetic south pole, and an overall magnetic dipole moment m that is parallel to the outer surface 908 and therefore parallel to the skin 401 (not shown in FIGS. 11-13). The overall magnetic dipole moment m need not be exactly parallel to the outer surface 908 (skin 401), but must be at least approximately parallel thereto, for example forming an angle of 30° or less, preferably 20° or less, with respect to said outer surface 908.

Магнит 900 имплантата вращается вокруг оси 907 вращения, которая в показанном варианте осуществления перпендикулярна указанной внешней поверхности 908 так, что в каждой доступной позиции вращения указанного магнита 900 имплантата, при вращении вокруг своей оси 907 вращения, общий магнитный дипольный момент m параллелен указанной внешней поверхности 908.The implant magnet 900 rotates about an axis of rotation 907, which in the illustrated embodiment is perpendicular to said outer surface 908 such that at each available rotation position of said implant magnet 900, when rotating about its axis of rotation 907, the total magnetic dipole moment m is parallel to said outer surface 908 .

Как видно на фиг. 12 и 13, магнит 900 имплантата имеет внешнюю оконечную поверхность 912, обращенную к указанной внешней поверхности 908 указанного устройства 905 имплантата (т.е. к коже 401 в имплантированном состоянии), и внутреннюю оконечную поверхность 913, обращенную от указанной внешней поверхности 908 (т.е. к внутренней части головы пациента в имплантированном состоянии). Как внешняя, так и внутренняя оконечные поверхности 912, 913 являются плоскими поверхностями и перпендикулярны указанной оси 907 вращения. Например, магнит 900 имплантата может иметь цилиндрическую форму в виде диска, в котором боковая сторона образована цилиндрической поверхностью, как показано на фиг. 12. Однако боковая сторона не обязательно должна быть точно цилиндрической, она может иметь слегка коническую форму, как показано на фиг. 13. Однако предпочтительно, чтобы указанный магнит 900 имплантата имел форму, которая осесимметрична относительно указанной оси 907 вращения.As can be seen in FIG. 12 and 13, the implant magnet 900 has an outer end surface 912 facing said outer surface 908 of said implant device 905 (i.e., the skin 401 in the implanted state), and an inner end surface 913 facing away from said outer surface 908 (i.e., the skin 401 in the implanted state). i.e. to the inside of the patient’s head in the implanted state). Both the outer and inner end surfaces 912, 913 are planar surfaces and are perpendicular to said axis of rotation 907. For example, the implant magnet 900 may have a cylindrical disk shape in which the side is formed by a cylindrical surface, as shown in FIG. 12. However, the side does not have to be exactly cylindrical, but may have a slightly conical shape, as shown in FIG. 13. However, it is preferable that said implant magnet 900 have a shape that is axisymmetric with respect to said axis of rotation 907.

Кроме того, магнит 900 имплантата имеет северную оконечную часть 914, включающую указанный северный магнитный полюс, и южную оконечную часть 915, включающую указанный южный магнитный полюс. Как северная, так и южная оконечные части 914, 915 изготовлены из материала для постоянных магнитов, и каждая имеет индивидуальный магнитный дипольный момент 916, 917, который отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента m, как будет более подробно объяснено со ссылкой на фиг. 14.In addition, the implant magnet 900 has a north end portion 914 including a north magnetic pole and a south end portion 915 including a south magnetic pole. Both the north and south end portions 914, 915 are made of permanent magnet material and each has an individual magnetic dipole moment 916, 917 that is deflected with respect to said overall magnetic dipole moment m, as will be explained in more detail with reference to FIG. 14.

На фиг. 14 снова схематично показано устройство 905 имплантата в разрезе, включающее магнит 900 имплантата, а также внешнее устройство 955, содержащее внешний магнит 950. За счет магнитного взаимодействия между внутренним и внешним магнитами 905, 950 внешнее устройство 955 может быть прикреплено к коже 401 пациента. Внутренний магнит 900 состоит из двух половин, одна из которых образована северной оконечной частью 914, а другая образована южной оконечной частью 915. Штриховые линии со стрелками указывают местное намагничивание М. Видно, что локальные намагниченности в северной и южной оконечных частях 914, 915 имеют отклоняющиеся направления, что приводит к тому, что упоминается магнитный угол в отношении первого аспекта изобретения, приведенного выше. Каждая из северной и южной оконечных частей 914, 915 имеет индивидуальный магнитный дипольный момент 916, 917, который соответствует пространственному интегралу по намагниченности М в соответствующей части. Видно, что, хотя общий дипольный момент m магнита 900 имплантата в целом направлен параллельно внешней поверхности 908 устройства 905 имплантата, каждый из индивидуальных магнитных дипольных моментов 916, 917 отклонен относительно общего дипольного момента m.In fig. 14 again shows a schematic cross-sectional view of the implant device 905 including an implant magnet 900 as well as an external device 955 including an external magnet 950. By magnetic interaction between the inner and outer magnets 905, 950, the external device 955 can be attached to the skin 401 of a patient. The internal magnet 900 consists of two halves, one of which is formed by the north end portion 914 and the other is formed by the south end portion 915. The dashed lines with arrows indicate the local magnetization M. It can be seen that the local magnetizations in the north and south end portions 914, 915 have deviating direction, which leads to reference to the magnetic angle in relation to the first aspect of the invention above. Each of the northern and southern end portions 914, 915 has an individual magnetic dipole moment 916, 917, which corresponds to the spatial integral of the magnetization M in the corresponding portion. It can be seen that although the overall dipole moment m of the implant magnet 900 is generally parallel to the outer surface 908 of the implant device 905, each of the individual magnetic dipole moments 916, 917 is deflected relative to the overall dipole moment m.

Точнее, видно, что магнитный дипольный момент 916 в указанной северной оконечной части 914 отклонен в плоскости, перпендикулярной внешней поверхности 908/коже 401 так, что появляется составляющая, направленная к указанной внешней поверхности 908, а указанный индивидуальный магнитный дипольный момент в указанной южной оконечной части 915 отклонен так, что появляется составляющая, направленная от указанной внешней поверхности. Это приводит к ситуации, когда большая часть магнитного потока В, генерируемого указанным магнитом 901 имплантата, располагается снаружи, где это необходимо для создания силы, удерживающей внешний магнит 950.More precisely, it is seen that the magnetic dipole moment 916 in the specified northern end portion 914 is deflected in a plane perpendicular to the outer surface 908/skin 401 so that a component appears directed towards the specified outer surface 908, and the specified individual magnetic dipole moment in the specified southern end portion 915 is deflected such that a component directed away from said outer surface appears. This results in a situation where most of the magnetic flux B generated by said implant magnet 901 is located on the outside where it is needed to create a force to hold the outer magnet 950.

В частности, в предпочтительных вариантах осуществления, когда просто рассматривают внутренParticularly in preferred embodiments, when simply considering the internal

- 10 045972 ний магнит 900 изолированно, т.е. без присутствия внешнего магнита 950, и когда его помещают на воздух или в вакуум, по меньшей мере 55%, предпочтительно по меньшей мере 65% или даже 70% или более, полного магнитного потока В магнитного поля, генерируемого вне магнита 900 имплантата, находится вне средней плоскости, расположенной на равных расстояниях от внешней и внутренней оконечных поверхностей 912, 913. Здесь вне средней плоскости означает ту сторону, в которой указанная внешняя поверхность 908 расположена в собранном состоянии. Таким образом, удерживающая сила может быть значительно увеличена по сравнению с магнитом имплантата того же размера и из материала, который был бы однородно намагничен параллельно коже 401.- 10 045972 niy magnet 900 in isolation, i.e. without the presence of an external magnet 950, and when placed in air or vacuum, at least 55%, preferably at least 65% or even 70% or more, of the total magnetic flux B of the magnetic field generated outside the implant magnet 900 is outside a middle plane located at equal distances from the outer and inner end surfaces 912, 913. Here, outside the middle plane means the side in which the outer surface 908 is located in the assembled state. Thus, the holding force can be significantly increased compared to an implant magnet of the same size and material that would be uniformly magnetized parallel to the skin 401.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 14, магнит 900 имплантата имеет диаметр dI в направлении параллельном общему магнитному дипольному моменту и толщину hI в направлении перпендикулярном указанной внешней поверхности. Принимая во внимание эту геометрию, как в указанной северной, так и в южной оконечных частях 914, 915, указанный индивидуальный магнитный дипольный момент 916, 917 отклонен относительно указанного общего магнитного дипольного момента m на угол α = arctg (hI/ (dI/2)). Здесь угол α измеряется в плоскости, которая перпендикулярна внешней поверхности 908. Этот выбор угла α достаточно велик для обеспечения значительного увеличения силы притяжения с внешним магнитом 950 по сравнению с магнитом имплантата предшествующего уровня техники того же размера и материала, который был бы однородно намагничен параллельно коже 401. Было обнаружено, что значительно больший угол α менее предпочтителен по двум причинам. Во-первых, для больших углов α расстояние между северным и южным полюсами будет уменьшаться, что, в свою очередь, приведет к чрезмерному уменьшению удерживающей силы с увеличением расстояния от магнита 900 имплантата. Во-вторых, угол отклонения а между каждым индивидуальным магнитным дипольным моментом 916, 917 в указанных северной и южной оконечных частях 914 и 915 относительно общего магнитного дипольного момента m обычно должен быть не более 60° и с определенным запасом прочности, предпочтительно не более 50°, например, чтобы избежать ситуации, в которой магнит 900 имплантата может быть непреднамеренно ослаблен или размагничен в сильном внешнем поле МРТ в случае, если пациент держит голову не прямо во время процедуры МРТ, а, например, наклоняет ее в одну сторону, например, до 30°. Предпочтительными диапазонами для угла α являются arctg (hI / (dI /2)) -15° < α < arctg (hI / (dI /2)) + 7°, более предпочтительно arctg (hI / (dI /2)) -10° < α < arctg (hI / (dI /2)) + 5°, при условии, что в каждом случае предпочтительно α < 50°.In the embodiment shown in FIG. 14, the implant magnet 900 has a diameter dI in a direction parallel to the overall magnetic dipole moment and a thickness hI in a direction perpendicular to said outer surface. Taking this geometry into account, in both said northern and southern end portions 914, 915, said individual magnetic dipole moment 916, 917 is deflected relative to said total magnetic dipole moment m by an angle α = arctan (hI/(dI/2) ). Here, the angle α is measured in a plane that is perpendicular to the outer surface 908. This choice of angle α is large enough to provide a significant increase in the force of attraction with the external magnet 950 compared to a prior art implant magnet of the same size and material that would be uniformly magnetized parallel to the skin 401. It has been found that a much larger angle α is less preferable for two reasons. First, for large angles α, the distance between the north and south poles will decrease, which in turn will cause the holding force to decrease excessively as the distance from the implant magnet 900 increases. Secondly, the deviation angle a between each individual magnetic dipole moment 916, 917 in said northern and southern end portions 914 and 915 relative to the total magnetic dipole moment m should generally be no more than 60° and with a certain safety margin, preferably no more than 50° , for example, to avoid a situation in which the implant magnet 900 may be inadvertently weakened or demagnetized in the strong external MRI field in the event that the patient does not hold his head straight during the MRI procedure, but, for example, tilts it to one side, e.g. 30°. Preferred ranges for angle α are arctan (hI / (dI /2)) -15° < α < arctan (hI / (dI /2)) + 7°, more preferably arctan (hI / (dI /2)) -10 ° < α < arctan (hI / (dI /2)) + 5°, provided that α < 50° is preferred in each case.

Обратите внимание, что внешний магнит 950 во внешнем устройстве 955 варианта осуществления на фиг. 14 имеет структуру, аналогичную структуре внутреннего магнита 905. То есть внешний магнит 950 имеет общий магнитный дипольный момент m, который параллелен внутренней поверхности 958 внешнего устройства 955, которое прилегает к коже 401. Внешний магнит 950 также имеет северную оконечную часть 964 и южную оконечную часть 965, в которых соответствующий индивидуальный магнитный дипольный момент 966, 967 отклонен относительно общего дипольного момента m так, что индивидуальный магнитный дипольный момент 966 в указанной северной оконечной части 964 имеет составляющую, направленную к внутренней поверхности 958 внешнего устройства 955, и так, что индивидуальный магнитный дипольный момент 967 в указанной южной оконечной части 965 имеет составляющую, направленную от указанной внутренней поверхности 958 внешнего устройства 955. Однако, хотя магнит 905 имплантата был специально разработан для совместимости с внешним магнитным полем МРТ, внешнее устройство 955 может быть снято с пользователя кохлеарного имплантата до процедуры МРТ, так что нет необходимости использовать аналогичную конструкцию. В частности, внешний магнит 950 не обязательно должен вращаться, а также необязательно, чтобы его общий магнитный дипольный момент m был параллелен внутренней поверхности 958 (коже 401). Тем не менее, в предпочтительных вариантах осуществления конструкция внешнего магнита 950 аналогична конструкции внутреннего магнита 905, включая некоторые или все особенности, которые были описаны в приведенном выше описании изобретения.Note that the external magnet 950 in the external device 955 of the embodiment in FIG. 14 has a structure similar to that of the inner magnet 905. That is, the outer magnet 950 has a common magnetic dipole moment m that is parallel to the inner surface 958 of the outer device 955 that is adjacent to the skin 401. The outer magnet 950 also has a north end portion 964 and a south end portion 965, wherein the corresponding individual magnetic dipole moment 966, 967 is deflected with respect to the overall dipole moment m such that the individual magnetic dipole moment 966 at said north end portion 964 has a component directed toward the inner surface 958 of the outer device 955, and such that the individual magnetic the dipole moment 967 at said southern end portion 965 has a component directed away from said inner surface 958 of the outer device 955. However, although the implant magnet 905 was specifically designed to be compatible with the external magnetic field of the MRI, the outer device 955 may be removed from the cochlear implant user prior to MRI procedures, so there is no need to use a similar design. In particular, the outer magnet 950 need not rotate, nor does its overall magnetic dipole moment m need to be parallel to the inner surface 958 (skin 401). However, in preferred embodiments, the design of the outer magnet 950 is similar to the design of the inner magnet 905, including some or all of the features that were described in the above description of the invention.

На фиг. 15 показан вариант осуществления, который аналогичен варианту на фиг. 14, с тем основным отличием, что края магнита 905 имплантата на внутренней оконечной поверхности 913 скошены. Это обеспечивает улучшенный магнитный поток и, кроме того, позволяет располагать более половины массы магнита по внешнюю сторону средней плоскости, т.е. по ту сторону указанной средней плоскости, в которой расположена указанная внешняя поверхность 908.In fig. 15 shows an embodiment that is similar to the embodiment in FIG. 14, with the main difference being that the edges of the implant magnet 905 on the inner end surface 913 are beveled. This provides improved magnetic flux and, in addition, allows more than half of the magnet mass to be located on the outer side of the middle plane, i.e. on the other side of said median plane in which said outer surface 908 is located.

На фиг. 16 показано направление магнитного потока, генерируемого обычным магнитом имплантата, который намагничен однородно. В отличие от этого, фиг. 17 показывает направление магнитного потока, генерируемого магнитом 900 имплантата того же типа, который показан на фиг. 11-14, имеющим северную и южную оконечные части 914, 915 с индивидуальными магнитными дипольными моментами 916, 917, которые отклонены относительно общего магнитного дипольного момента магнита 900 имплантата.In fig. 16 shows the direction of magnetic flux generated by a conventional implant magnet that is uniformly magnetized. In contrast, FIG. 17 shows the direction of magnetic flux generated by an implant magnet 900 of the same type as shown in FIG. 11-14 having north and south end portions 914, 915 with individual magnetic dipole moments 916, 917 that are deflected relative to the overall magnetic dipole moment of the implant magnet 900.

На фиг. 18 показана плотность потока обычного магнита имплантата, показанного на фиг. 16. Другими словами, на фиг. 16 показано только направление магнитного потока, а на фиг. 18 показана плотность потока, которая представлена размером стрелок, изображенных на диаграмме. Видно, что как наIn fig. 18 shows the flux density of the conventional implant magnet shown in FIG. 16. In other words, in FIG. 16 shows only the direction of magnetic flux, and FIG. Figure 18 shows the flux density, which is represented by the size of the arrows shown in the diagram. It is clear that as

- 11 045972 правление магнитного потока, так и плотность магнитного потока зеркально симметричны относительно вышеуказанной средней плоскости магнита, что является следствием однородной намагниченности. На фиг. 19 показана плотность потока магнита 900 имплантата согласно изобретению, показанному на фиг. 17. Видно, что в магните 900 имплантата согласно изобретению, полюса смещены вверх, как показано на фиг. 19, так, что они расположены выше средней плоскости. Действительно, как будет понятно специалисту в данной области техники, полюса соответствуют областям, где плотность потока на поверхности магнита 900 имплантата является самой высокой, и эти области находятся в верхнем левом и правом углах, как представлено на фиг. 19, что, следовательно, согласуется с тем, что схематично показано на фиг. 14 и 15. Кроме того, видно, что из полного магнитного потока магнитного поля, генерируемого вне магнита 900 имплантата, когда он размещен изолированно, большая часть расположена над средней плоскостью. Соответственно, магнитное поле, генерируемое магнитом 900 имплантата согласно изобретению, действительно подходит для создания более высоких сил притяжения при взаимодействии с внешним магнитом.- 11 045972 the direction of the magnetic flux and the magnetic flux density are mirror symmetrical with respect to the above average plane of the magnet, which is a consequence of uniform magnetization. In fig. 19 shows the flux density of an implant magnet 900 according to the invention shown in FIG. 17. It can be seen that in the implant magnet 900 according to the invention, the poles are shifted upward, as shown in FIG. 19, so that they are located above the middle plane. Indeed, as one skilled in the art will appreciate, the poles correspond to areas where the flux density on the surface of the implant magnet 900 is highest, and these areas are in the upper left and right corners, as shown in FIG. 19, which is therefore consistent with what is schematically shown in FIG. 14 and 15. In addition, it can be seen that of the total magnetic field flux generated outside the implant magnet 900 when placed in isolation, the majority is located above the midplane. Accordingly, the magnetic field generated by the implant magnet 900 of the invention is indeed suitable for generating higher attractive forces when interacting with an external magnet.

На фиг. 20 показана плотность магнитного потока, генерируемая при взаимодействии однородно намагниченного внешнего магнита и обычного магнита имплантата на фиг. 16 и 18. Для сравнения на фиг. 21 показана плотность магнитного потока, генерируемая при взаимодействии одного и того же однородно намагниченного внешнего магнита, как на фиг. 20, и магнита 900 имплантата на фиг. 17 и 19. Видно, что при использовании магнита 900 имплантата согласно изобретению, сила притяжения на единицу объема магнита 900 имплантата может быть увеличена на 15%. Этот выигрыш в силе притяжения можно еще больше увеличить, если использовать внешний магнит такого же типа, как показан ссылочной позицией 950 на фиг. 14 и 15.In fig. 20 shows the magnetic flux density generated by the interaction of the uniformly magnetized external magnet and the conventional implant magnet of FIG. 16 and 18. For comparison, in Fig. 21 shows the magnetic flux density generated by the interaction of the same uniformly magnetized external magnet as in FIG. 20, and implant magnet 900 in FIG. 17 and 19. It can be seen that by using the implant magnet 900 according to the invention, the attractive force per unit volume of the implant magnet 900 can be increased by 15%. This gain in attractive force can be further increased by using an external magnet of the same type as shown at 950 in FIG. 14 and 15.

В показанном варианте осуществления, как магнит 900 имплантата, так и внешний магнит 950 изготовлены из двух отдельных анизотропных магнитных частей, которые образуют северную и южную оконечные части 914, 915; 964, 965 в готовом магните 900, 950. Каждая часть анизотропного магнита имеет предпочтительное направление намагничивания, которое соответствует направлению индивидуального магнитного дипольного момента 916, 917; 966, 967 в готовом магните 900, 950. Предпочтительное направление намагничивания может быть зафиксировано в материале магнита путем приложения соответствующего магнитного поля при его изготовлении, например, во время соответствующего процесса спекания. Соответствующие части магнита можно скрепить, например, склеив их вместе, и только после их прикрепления конечная намагниченность устанавливается путем приложения сильного импульса намагничивания, параллельного направлению общего дипольного момента готового магнита 900, 950. Из-за анизотропного характера частей магнита этот импульс намагничивания не намагнитит обе части в направлении магнитного поля сильного импульса намагничивания, а намагнитит их в соответствии с их предпочтительными направлениями намагничивания. В предпочтительных вариантах осуществления магнит 900 имплантата и/или внешний магнит 950 представляют собой редкоземельный магнит, в частности редкоземельный магнит, содержащий неодим, самарий, тербий, диспрозий или гольмий.In the illustrated embodiment, both the implant magnet 900 and the external magnet 950 are made of two separate anisotropic magnetic parts that form the north and south end parts 914, 915; 964, 965 in the finished magnet 900, 950. Each part of the anisotropic magnet has a preferred magnetization direction that corresponds to the direction of the individual magnetic dipole moment 916, 917; 966, 967 in the finished magnet 900, 950. The preferred direction of magnetization can be fixed in the magnet material by applying an appropriate magnetic field during its manufacture, for example, during an appropriate sintering process. The corresponding magnet parts can be secured, for example by gluing them together, and only after they are attached, the final magnetization is established by applying a strong magnetization pulse parallel to the direction of the overall dipole moment of the finished magnet 900, 950. Due to the anisotropic nature of the magnet parts, this magnetization pulse will not magnetize both parts in the direction of the magnetic field of the strong magnetization pulse, and will magnetize them according to their preferred magnetization directions. In preferred embodiments, the implant magnet 900 and/or the external magnet 950 is a rare earth magnet, particularly a rare earth magnet containing neodymium, samarium, terbium, dysprosium, or holmium.

В вариантах осуществления на фиг. 14 и 15, северная и южная оконечные части 914, 915; 964, 965 непосредственно примыкают друг к другу, и каждая из них образует одну из двух половин магнита 900 имплантата и внешнего магнита 950, соответственно.In the embodiments of FIGS. 14 and 15, northern and southern ends of 914, 915; 964, 965 are directly adjacent to each other, and each forms one of the two halves of the implant magnet 900 and the external magnet 950, respectively.

Однако в альтернативных вариантах осуществления северная и южная оконечные части указанного магнита имплантата могут быть отделены друг от друга промежуточной частью, имеющей индивидуальный магнитный дипольный момент, который (по меньшей мере приблизительно) параллелен указанному общему магнитному дипольному моменту. Пример этого показан относительно внешнего магнита 950 на фиг. 22, где такая промежуточная часть обозначена ссылочной позицией 970. Эта промежуточная часть 970 допускает сравнительно большие отклонения вектора намагниченности в северной и южной оконечных частях 964, 965, в то же время избегая магнитных коротких замыканий на внешней поверхности, что приводит к очень хорошим удерживающим силам.However, in alternative embodiments, the north and south end portions of said implant magnet may be separated from each other by an intermediate portion having an individual magnetic dipole moment that is (at least approximately) parallel to said overall magnetic dipole moment. An example of this is shown with respect to external magnet 950 in FIG. 22, where such an intermediate portion is designated by reference numeral 970. This intermediate portion 970 allows for relatively large variations in the magnetization vector in the north and south end portions 964, 965 while avoiding magnetic short circuits on the outer surface, resulting in very good holding forces. .

В дополнение или альтернативно, одна или обе указанные северная и южная оконечные части 914, 915 указанного магнита 900 имплантата могут иметь внешнюю секцию 914а, 915а ближе к внешней поверхности 908 (не показана на фиг. 22, см. фиг. 14) и внутреннюю секцию 914b, 915b дальше от указанной внешней поверхности 908, а угол отклонения индивидуального магнитного дипольного момента (обозначенный намагниченностью на фиг. 22) относительно общего магнитного дипольного момента в указанной внешней секции 914а, 915а меньше, чем в указанной внутренней секции 914b, 915b. Этот вариант осуществления позволяет улучшить магнитный поток внутри магнита 900 имплантата, избегая при этом уменьшения расстояния между северным и южным полюсами. Аналогичная конструкция также показана для внешнего магнита 950 на фиг. 22.In addition or alternatively, one or both of said north and south end portions 914, 915 of said implant magnet 900 may have an outer section 914a, 915a proximal to the outer surface 908 (not shown in FIG. 22, see FIG. 14) and an inner section 914b, 915b are further away from said outer surface 908, and the angle of deviation of the individual magnetic dipole moment (indicated by magnetization in FIG. 22) relative to the total magnetic dipole moment in said outer section 914a, 915a is less than in said inner section 914b, 915b. This embodiment improves the magnetic flux within the implant magnet 900 while avoiding reducing the distance between the north and south poles. A similar design is also shown for the outer magnet 950 in FIG. 22.

На фиг. 23 внизу показан обычный магнит имплантата, имеющий однородную намагниченность и дипольный момент m, который параллелен коже 401 и который может вращаться вокруг оси, перпендикулярной коже 401. Когда имплантированного человека помещают во внешнее магнитное поле В аппарата МРТ, обычно предполагается, что магнитное поле В параллельно коже 401, и при этом предположении, магнит имплантата может вращаться так, чтобы выровнять его дипольный момент m в соответствие с внешним магнитным полем В, без крутящего момента, действующего на магнит имплантата. ОднакоIn fig. 23 below shows a conventional implant magnet having a uniform magnetization and a dipole moment m that is parallel to the skin 401 and which can rotate about an axis perpendicular to the skin 401. When an implanted person is placed in the external magnetic field B of an MRI machine, it is generally assumed that the magnetic field B is parallel skin 401, and under this assumption, the implant magnet can be rotated to align its dipole moment m with the external magnetic field B, without torque acting on the implant magnet. However

--

Claims

this is an idealized assumption since the implanted magnet may not be perfectly parallel to the skin overlying the magnet, and in practice the skin overlying the magnet will not be exactly parallel to the external magnetic field B due to the individual patient's anatomy and the fact that the patient may tilt their head sideways Accordingly, in practice, a situation arises as shown at the top of FIG. 23, in which the magnetic dipole moment m of a conventional implant magnet will be deflected relative to the external magnetic field B by an angle ε. In this situation, a torque t having a value of |t| is applied to the implant magnet. = |m| · |B| · sin (ε).

Above fig. 23 shows the same situation for an implant magnet 900 according to an embodiment of the invention having north and south end portions 914, 915 forming halves of the implant magnet 900 and having corresponding individual magnetic dipole moments 916, 917, each of which is deflected with respect to the overall magnetic dipole moment. magnet 900 of the implant at angle α. This means that a local torque will be applied to each of the two halves forming the north and south end portions 914, 915 even if the external magnetic field B is parallel to the overall magnetic dipole moment of the implant magnet 900, but the two local torques cancel each other out. . Assuming that the magnitude of the individual dipole moment 916, 917 in each of the north and south end portions 914, 916 is equal to m0, the magnitude of the total torque in the case of a deflected external magnetic field B, as shown at the bottom of FIG. 23 can be calculated as follows:

|t| = m ₀ · |B| · sin(a + ε) - m ₀ · |B| · sin(a - ε) = 2 · m0 · |B| · sin^) · cos(a).

Comparing this torque with the torque experienced by a conventional uniformly magnetized implant magnet of the same dimensions, it can be assumed that 2 · m0 « |m|, where |m| this is again the magnitude of the magnetic dipole moment of a conventional uniformly magnetized implant magnet. Thus, it can be seen that the torque experienced by the implant magnet 900 in accordance with the present invention in a deflected external magnetic field B is actually reduced by a factor cos (α) compared to a conventional magnet of the same size, which makes the implant magnet 900 according to the invention less sensitive to deviations from the idealized assumption that the external magnetic field is parallel to the skin.

Although various exemplary embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made to achieve some of the advantages of the invention without departing from the true scope of the invention.

CLAIM

1. An implant device (305) optimized for magnetic resonance imaging, comprising signal processing circuitry configured to receive an implant communication signal transmitted from an external transmission coil through the overlying skin (401) of an implanted patient, wherein the implant device (305) includes: itself an outer surface (308) adapted to be located between the overlying skin (401) and the underlying bone of the skull of the implanted patient;

a housing (306) for a magnet within the implant device (305), the magnet housing (306) being rotatable about a housing rotation axis (307) that is at least approximately perpendicular to said outer surface (308) of the implant device (305); and an implant magnet structure within a magnet housing (306) configured to interact with an external holding magnet (403) in an external device (402) to be positioned over the overlying skin (401) to magnetically hold the external device (402) on overlying skin (401);

wherein the implant magnet structure comprises one or a plurality of cylindrical magnets (300), each of which has a central cylinder axis (301) perpendicular to the axis of rotation of the housing, and each cylindrical magnet (300) is rotatable about the central axis of the cylinder;

each cylindrical magnet has an outer cylindrical surface with a north magnetic pole and a south magnetic pole;

wherein the north magnetic direction (304) is specified by a radial vector passing from the central axis of the cylinder to the north magnetic pole;

wherein the south magnetic direction (304) is specified by a radial vector passing from the south magnetic pole to the central axis (301) of the cylinder; and wherein the north magnetic pole and the south magnetic pole are located relative to each other so that they do not lie on a common diameter through the central axis (301) of the cylinder so that the north magnetic direction (303) and the south magnetic direction (304) form a magnetic angle less than 180 degrees with the apex on the central axis (301) of the cylinder.

2. The implant device according to claim 1, in which the structure with a magnet for the implant for a plurality

- 13 045972 cylindrical magnets (300) are configured to align them with a magnetic field relative to each other in order to create a common line of magnetic flux through the cylindrical magnets (300), the housing (306) for the magnet and the overlying skin (401) for interaction with the external holding magnet (403), the magnet structure preferably also comprising:

between the plurality of cylindrical magnets (300) one or more diametrically magnetized additional cylindrical magnets (601) configured to connect a common magnetic flux line between the plurality of cylindrical magnets (300), and/or the magnet structure preferably also includes between the plurality of cylindrical magnets (300 ) a soft magnetic material (701) configured to connect a common magnetic flux line between a plurality of cylindrical magnets (300), and/or in which the implant device (305) is an auditory implant, in particular a cochlear implant.

3. The implant device as claimed in one of the preceding claims, wherein the implant magnet structure is configured to respond to a strong external magnetic field by rotating the magnet housing (306) about the housing rotation axis (307) and by rotating the cylindrical magnets (300) around their respective central cylinder axes (301) so as to minimize the net torque imparted to the implant device (305), and/or in which the magnetic angle lies in the range between 90 degrees and 140 degrees, and/or in which each cylindrical magnet (300 ) is configured for full rotation about the central axis (301) of the cylinder with a full range of rotation of 360 degrees, and/or in which each cylindrical magnet (300) is configured for limited rotation about the central axis (301) of the cylinder with a limited range of rotation less than 180 degrees, with the limited rotation range preferably being 90 degrees.

4. An implant device (905) optimized for magnetic resonance imaging, comprising signal processing circuitry configured to receive an implant communication signal transmitted through the overlying skin (401) of an implanted patient, wherein the implant device (905) includes an outer surface ( 908) adapted to be located between the overlying skin (401) and the underlying skull bone and at least approximately parallel to the skin (401) of the implanted patient; and an implant magnet (900) configured to interact with an external holding magnet (950) in an external device (955) to be placed over the overlying skin (401) to magnetically hold the external device (955) to the overlying skin (401) ;

wherein said implant magnet (900) has a north magnetic pole, a south magnetic pole, and generally has an overall magnetic dipole moment that is directed parallel to or at an angle of 30° or less relative to said outer surface (908), wherein said magnet (900 ) for an implant has a north end portion (914) including said north magnetic pole and a south end portion (915) including said south magnetic pole, each of said north and south end portions (914, 915) being manufactured of a permanent magnet material and has an individual magnetic dipole moment (916, 917) that is deflected relative to said overall magnetic dipole moment, wherein said individual magnetic dipole moment (916) at said northern end portion (914) is deflected relative to said overall magnetic dipole moment moment so that a component directed toward said outer surface (908) appears, and said individual magnetic dipole moment (917) at said southern end portion (915) is deflected relative to said overall magnetic dipole moment so that a component directed away from said outer surface appears. surfaces (908).

5. The implant device (905) of claim 4, wherein said implant magnet (900) is rotatable about an axis (907) of rotation that is perpendicular to said outer surface (908) or deviated from perpendicular by an angle of less than 30° wherein at each available rotation position of said implant magnet (900) when rotating about said axis of rotation (907), said total magnetic dipole moment is directed parallel to or at an angle of 30° or less relative to said outer surface (908), and/or in which the implant device (305) is an auditory implant, in particular a cochlear implant.

6. The implant device (905) of claim 5, wherein said implant magnet (900) has a shape that is axisymmetric about said axis of rotation (907), and/or wherein said implant magnet (900) has an outer end surface (912) facing said outer surface (908) of said implant device (905), and an inner end surface (913) facing away from said outer surface (908), wherein

- 14 045972 one or both of said inner and outer end surfaces (912, 913) are perpendicular to said axis of rotation (907).

7. The implant device (905) according to one of claims 4 to 6, wherein said implant magnet (900) has a flat outer end surface (912), and/or in which the deflection angle between each individual magnetic dipole moment (916, 917) in said north and south end portions (914, 915) relative to the overall magnetic dipole moment is <50°, and/or wherein said implant magnet (900) has an average diameter dI in a direction parallel to the overall magnetic dipole moment, and average thickness hI in a direction perpendicular to said outer surface (908), wherein in one or both of said northern and southern end portions (914, 915) said individual magnetic dipole moment (916, 917) is deviated relative to said total magnetic dipole moment by an angle α , and arctg (hI / (dI /2)) -15° < α < arctg (hI / (dI /2)) + 7°, preferably arctg (hI / (dI /2)) -10° < α < arctg (hI / (dI /2)) + 5°.

8. An implant device (905) according to one of claims 4 to 7, wherein said northern and southern end portions (914, 915) are directly adjacent to each other and, in particular, each forms one of the two halves of said magnet (900) for an implant, and/or wherein said north and south end portions (914, 915) of said implant magnet (900) are separated from each other by an intermediate portion having an individual magnetic dipole moment that is directed parallel to or deviated from said common magnetic dipole moment parallel by less than 10°, preferably less than 5°, and/or wherein one or both of said north and south end portions (914, 915) of said implant magnet (900) has an outer section (914a, 915a) closer to said outer surface (908) and an inner section (914b, 915b) further from said outer surface (908), wherein the angle of deviation of the individual magnetic dipole moment relative to the total magnetic dipole moment in said outer section (914a, 915a) is less than in said inner sections (914b, 915b).

9. An implant device (905) according to one of claims 4 to 8, wherein said implant magnet (900) has an outer end surface (912) facing said outer surface (908) of said implant device (905), and an inner an end surface (913) facing away from said outer surface (908), the middle plane being defined to be equidistant from said outer and inner end surfaces (912, 913), and wherein said magnet (900) for implant satisfies one or both of the following criteria (i) and (ii):

(i) at least 55%, preferably at least 65%, of the total magnetic flux of the magnetic field generated outside the magnet (900) for the implant, when placed in isolation in air or vacuum, is located on the other side of the specified average plane, in in which said outer surface (908) is located in the assembled state, (ii) more than 50%, preferably more than 55%, of the mass of the magnet (900) for the implant is located on the other side of the specified middle plane in which the specified outer surface (908) is located, and in particular, the edges of the implant magnet (900) on the inner end surface (913) are beveled, and/or in which said north and south end portions (914, 915) are made of anisotropic magnetic elements, each of which has a preferred magnetization direction, wherein said anisotropic magnetic elements are attached to each other or to an intermediate portion located between them, with said preferred magnetization directions being generally angled relative to the overall dipole moment of the magnet (900) for the implant.

10. The implant device (905) according to one of claims 4 to 9, wherein at least a portion of the inner end surface (913) is coated with a layer of soft magnetic material, such as, for example, soft iron, and/or wherein said magnet ( 900) for an implant is a rare earth magnet, in particular a rare earth magnet containing neodymium, samarium, terbium, dysprosium or holmium.

11. An implant system comprising an implant device (305), (905) according to one of the previous paragraphs and an external device (402), (955), wherein said external device (402), (955) contains a signal processing circuit configured to transmitting an implant communication signal to said implant device (305), (905), wherein said outer device (402), (955) comprises an inner surface (958) adapted to fit adjacent to said skin (401), and an outer holding magnet (403), (950) or a magnet assembly in said external device (402), (955) to be placed over the overlying skin (401) and configured to interact with a magnetic field with a magnet (900) for implanting said device (905) implant or from uka

- 15 045972 designed with a magnet for the implant device (305) of the implant so as to hold the external device (402), (955) to the skin (401).

12. The implant system of claim 11, wherein said external retaining magnet (403), (950) or said magnet structure has a north magnetic pole, a south magnetic pole, and generally has an overall magnetic dipole moment that is directed parallel or at an angle 30° or less relative to said inner surface (958) of said outer device (402), (955).

13. The implant system of claim 12, wherein said outer retaining magnet (950) has a north end portion (964) including said north magnetic pole and a south end portion (965) including said south magnetic pole, wherein each of said north and south end portions (964, 965) is made of permanent magnet material and has an individual magnetic dipole moment that is deflected relative to said overall magnetic dipole moment of said outer holding magnet (950), wherein said individual magnetic dipole moment (966) in said northern end portion (964) has a component directed toward said inner surface (958) of said outer device (955), and said individual magnetic dipole moment (967) in said southern end portion (965) has a component directed from said inner surface (958) of said outer device (955).

14. The implant system according to one of claims 11-13, in which the specified external holding magnet (950) is configured to rotate around an axis of rotation that is perpendicular to the specified internal surface (958) of the specified external device (955) or deviated from perpendicular by an angle , less than 30°, wherein at each available rotation position of said outer holding magnet (950) while rotating about said axis of rotation, said total magnetic dipole moment is directed parallel to or at an angle of 30° or less relative to said inner surface (958), wherein said outer the holding magnet (950) preferably has a shape that is axisymmetric about its axis of rotation, and/or in which said northern and southern end portions (964, 965) of said outer holding magnet (950) are directly adjacent to each other and, in particular, each forms one of two halves of said outer holding magnet (950), and/or in which said outer holding magnet (403), (950) is a rare earth magnet, in particular a rare earth magnet containing neodymium, samarium, terbium, dysprosium or holmium, and/or wherein said outer holding magnet (403), (950) has a flat inner end surface (962) facing said inner surface (958) of said outer device (402), (955).

15. The implant system according to one of claims 13, 14, wherein said outer retaining magnet (950) has an average diameter d _F in a direction parallel to the overall magnetic dipole moment and an average thickness h _F in a direction perpendicular to said inner surface (958 ) of the specified external device (955), and in one or both of the specified northern and southern end parts (964, 965) the specified individual magnetic dipole moment (966, 967) is deviated relative to the specified general magnetic dipole moment by an angle α, and arctg (hE/ (dE/2)) -15° < α < arctg (h _E / (dE/2)) + 7°, preferably arctg (hE/ (dI /2)) -10° < α < arctg (hE/ (dE) /2)) + 5°, and/or wherein said northern and southern end portions (964, 965) of said outer holding magnet (950) are separated from each other by an intermediate portion (970) having an individual magnetic dipole moment that is directed parallel said overall magnetic dipole moment of said outer holding magnet (950) or is deviated from parallel by less than 10°, preferably less than 5°, and/or in which one or both of said north and south end portions (964, 965) of said outer holding magnet (950) have an inner section (964a, 965a) closer to said inner surface (958) of said outer device (955) and an outer section (964b, 965b) further from said inner surface (958) of said outer device (955), wherein the angle of deflection of the individual magnetic dipole moment relative to the total magnetic dipole moment in said inner section (964a, 965a) is less than in said outer section (964b, 965b), and/or wherein said outer holding magnet (950) has an inner end surface (962) facing said inner surface (958) of said outer device (955), and an outer end surface (963) facing away from said inner surface (958) of said outer device (955), the middle plane being defined so that it was located at equal distances from said outer and inner end surfaces (962, 963) of said external device

-