WO2019185803A1 - Verfahren zum stimulieren einer gewebestruktur mittels einer elektrischen feldstärke, system zum stimulieren einer gewebestruktur und magnetstruktur zum implantieren an eine gewebestruktur - Google Patents

Verfahren zum stimulieren einer gewebestruktur mittels einer elektrischen feldstärke, system zum stimulieren einer gewebestruktur und magnetstruktur zum implantieren an eine gewebestruktur Download PDF

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WO2019185803A1
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Carsten Müller
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    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/3605—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
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    • A61N1/40—Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals

Definitions

  • the present disclosure shows concepts for stimulating tissue structures.
  • Exemplary embodiments concern a method for stimulating a tissue structure by means of an electric field strength.
  • Further exemplary embodiments relate to a system which is designed to stimulate a tissue structure by means of an electric field strength, and to a magnet structure for implantation on a tissue structure.
  • Nerve cells can be artificially stimulated.
  • Nerve cells, nerve cords or muscles can, for example, be stimulated by means of electronic devices of medical technology. Nerve cells can be part of the peripheral nervous system of the human body.
  • Some peripheral nerve stimulation systems use implants, which may consist of complex electronics, an energy storage device and electrodes with connecting cables. Via the electrodes, an electric field can be applied to the tissue structure, which causes the stimulation of the desired nerves or muscles.
  • the implanted energy storage is needed to power the implanted electronics and may have a significant impact on implant volume due to its size. Protection of the electronics and energy storage against moisture that may invade the implanted implant may be necessary.
  • the respective elements are therefore hermetically sealed, for example, in rigid, mostly large and heavy titanium housings.
  • further requirements for technical reliability for example, can be added to guarantee the tightness, which can vary depending on the requirements of the storage capacity. In such systems wear can easily occur, for example due to electrochemical processes in the human body.
  • Ka belmoren between the electronics of the implant and the electrodes at the place of stimulation, such as on the tissue structure are attached, if the electronics can not be placed directly on the stimulation site due to size and weight.
  • a disadvantage of implants with integrated electronics for example, a possible corrosion of stimulation electrodes, the charge input into the human body, for example by a DC load while charging the energy storage or currency end of the stimulation and high technical requirements for hermetically sealed Ge housing with necessary electrical feedthroughs.
  • possible failures of the implant or of parts of the electronics of the implant by moisture action or mechanical effects can occur, which reduce a reliability Kings NEN.
  • Implanting such implants can be expensive and expensive.
  • high equipment costs, limited life of energy storage and ro bustheitsprobleme of feedthroughs, cables and electrodes can be detrimental, as well as high demands on electromagnetic compatibility (EMC) or causing interference.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the object of the invention is to provide an improved method for stimulating tissue structures.
  • a method for stimulating a tissue structure by means of an electric field strength comprises generating an alternating electromagnetic field in an environment of the tissue structure and concentrating the electromagnetic alternating field in the tissue structure.
  • the emergence of a direct current load can be avoided or reduced.
  • Concentrating the electromagnetic See alternating field in the tissue structure by means of an implanted Magnetstruk tur within the environment.
  • an alternating electromagnetic field may be generated so as to surround the tissue structure while also penetrating and within the tissue structure.
  • the environment of the tissue structure may be within a body having the tissue structure.
  • a device for generating the alternating electromagnetic field is positioned within the body.
  • a device such as an electromagnetic coil or an inductive element
  • the electro-magnetic field for example, be a time-dependent alternating field or it can be generated electromagnetic pulses.
  • An electromagnetic coil may, for example, have a main radiation direction of the electromagnetic field, wherein in a Ausfittsform of the method, the main radiation direction can be directed in the direction of the tissue structure.
  • An electromagnetic field may be generated in the tissue structure as well as within the environment of the tissue structure by means of a device that is not implanted or need not be implanted.
  • a required electronics can for example be positioned completely outside the body and does not have to be implanted in the body.
  • the electromagnetic field has an electrical field component that can be used to electrically stimulate or excite the tissue structure.
  • the selected size of the device for example, a size of the electromagnetic coil
  • small, portable electromagnetic coils may cause comparatively weak electromagnetic fields, the electrical field components of which are initially not readily suitable for stimulating the tissue structures in some tissue structures.
  • transcranial stimulation to stimulate gavel areas large stationary magnetic coils can be used outside the body, placed near the skull and subjected to correspondingly high currents, to provide the required high electromagnetic field strength in the skull, the site of stimulation produce.
  • the principle of stimulation is based (like that of the proposed stimulation) that the time-varying magnetic field is ver with an electric field connected, which needed for the stimulation or electrical stimulation electric field and the associated power required within the skull (or within the tissue structure).
  • large electromagnetic coils may be necessary.
  • a large electromagnetic coil must be subjected to a high current. Due to the size of the required coils and the high energy needed for the high currents, it is hardly possible to provide small and / or portable devices to stimulate the tissue structure.
  • the method according to the invention provides for concentrating the electromagnetic alternating field in the tissue structure. Concentration may take place, for example, in part of the tissue structure (e.g., a portion of a nerve cord) to stimulate that portion.
  • the environment of the tissue structure may include an area less than 5 cm (or less than 3 cm) away from the part of the tissue structure to be stimulated.
  • the magnetic structure lies within the environment of the tissue structure.
  • the concentration of the electromagnetic alternating field is effected by means of an implanted th magnetic structure which is positioned within the environment.
  • the magnetic structure may have a high magnetic permeability or magnetic conductivity and thus bundle the field lines of the generated electromagnetic field, so that the field strength in the vicinity of the magnetic structure is higher than in the case in which no magnetic structure would be present.
  • the magnetic structure may comprise a metal or a ferromagnetic material (for example, an alloy).
  • an electromagnetic field can be generated with a first, lower field strength in the vicinity of the tissue structure and by the magnetic structure, the field strength of the electromagnetic field can be locally concentrated and thereby increased.
  • the magnetic structure can be positioned directly next to the tissue structure (for example at a minimum distance of less than 0.5 cm) so that the local field strength increase of the electromagnetic field occurs within the tissue structure. Due to the local concentration of the electromagnetic field, the field strength of the electromagnetic field can be so greatly increased by the magnetic structure within the tissue structure that it can be used to stimulate the tissue structure.
  • An advantage of concentrating the electromagnetic field is that not the entire body with the tissue structure has to be exposed to a high electromagnetic field strength in order to stimulate the tissue structure.
  • electric currents produced by the electric field flow locally in the part of the tissue structure which is to be stimulated.
  • the high electric field strength required for the stimulation can thus be generated selectively.
  • Another advantage of concentrating the electromagnetic field is that in generating the electromagnetic field, large, stationary coils that would need to be boosted with large required current strengths can be avoided, thereby resulting in the possi bility of a portable electronics.
  • the method makes it possible to reduce the implantation effort for stimulating a tissue structure.
  • it may be easier to implant the magnetic structure than implant an implant with electronics, energy storage devices and electrodes, in particular since the magnetic structure can be made comparatively small.
  • the utilized magnetic structure may also be particularly durable and robust due to its low complexity (e.g., including homogeneous solids, e.g., comprising only one material).
  • a magnetic structure which comprises a ferromagnetic and / or ferrimagnetic material in order to increase an electromagnetic field strength at the excitable tissue structure.
  • the ferromagnetic and / or ferrimagnetic material may have non-linear properties (hysteresis, saturation, etc.).
  • the magnetic structure may comprise a ferrite material, such as a soft magnetic ferrite material, such as iron, cobalt, manganese, zinc and / or nickel.
  • the Magnetic structure may include an alloy comprising at least one of iron, cobalt, manganese, zinc and / or nickel.
  • a permeability number m G of the ferrite material or amorphous metal may be greater than 80 (or greater than 200, greater than 500, greater than 1000, greater than 10,000, or greater than 100,000) and / or less than 200,000 (or less than 100,000 or less than 10,000).
  • ferrite materials may include a ferrite powder and / or amorphous metals.
  • a development of the method provides for using a magnetic structure which has a cylindrical shape whose axis points to the tissue structure.
  • the magnet structure may further have a conical shape.
  • the magnetic structure towards the tissue structure decrease towards (rejuvenate) or increase.
  • the shape of the magnetic structure makes it possible to achieve high spatial focusing of the stimulation on a selected tissue structure.
  • a decreasing to the tissue structure magnetic structure cause a stronger concentration of the electro-magnetic field in the tissue structure.
  • the magnetic structure may be positioned to cause an increase in electromagnetic field strength within the tissue structure.
  • the axis of the magnetic structure may be arranged parallel to a main radiation direction of a device that generates the electromagnetic field.
  • two or more magnetic structures may be provided in the vicinity of the tissue structure.
  • the two magnet structures may be positioned approximately on opposite sides of the tissue structure. As a result, it may be possible to particularly focus and / or concentrate the electrical field in the tissue structure between the two magnetic structures.
  • a magnetic structure may be used for the process that includes a biocompatible cladding layer.
  • the biocompatible shell layer comprises at least one material of hermetically dense or non-hermetic.
  • Hermetically sealed may have a higher density than a non-hermetically sealed material.
  • a hermetically sealed material may be gas-tight and watertight, for example, a conclusion preventing exchange of air or water.
  • a non-hermetically sealed material can be about waterproof.
  • Materials of hermetic nature may be, for example, titanium or ceramic.
  • Materials of non-hermetic nature may be, for example, silicone or parylene.
  • a thickness of the biocompatible shell layer may be greater than 0.1 mm (or greater than 0.5 mm, greater than 1 mm or greater than 2 mm) and / or less than 3 mm (or less than 2 mm or less than 1 mm).
  • the biocompatible shell layer can provide high compatibility of the magnetic structure to the body in which it is or will be implanted.
  • materials of the magnetic structure could be unfavorable to the body, but by using the biocompatible shell layer, the magnet structure can still be implanted without incompatibility problems.
  • a magnetic structure is used whose maximum length less than 5 cm (or less than 4 cm, less than 3 cm, less than 2 cm or less than learning) and / or greater than 0.3 mm (or greater than 0.5 cm, greater than 1 cm or greater than 2 cm). Additionally or alternatively, a magnetic structure is used whose maximum width is less than 10 mm (or less than 5 mm or less than 3 mm) and / or greater than 1 mm (or greater than 2 mm or greater than 5 mm).
  • the length may be a length and the width of a diameter of a cylindrical magnet structure.
  • the size of the magnetic structure can be selected, for example, as a function of the size of the tissue structure to be stimulated. For example, in an environment of a first tissue structure, it may be advantageous to use a longer and narrower magnetic structure, whereas in an environment of a second tissue structure it may be advantageous to use a shorter, wider magnetic structure.
  • concentrating the electromagnetic alternating field causes an increase in the field strength of the alternating electromagnetic field within the tissue structure of at least one lactor 5 (or at least one lactor 10, at least one lactor 20 or at least one lactator 50) as compared to a leak in which the magnetic structure is not used or present.
  • This may make it possible to provide an electromagnetic field with a correspondingly lower field strength generate in order to still be able to effect stimulation by means of the concentrated electromagnetic field.
  • power requirements can be reduced to a device for generating the electromagnetic field.
  • a magnetic field strength concentrated within the tissue structure has a value of at least 100 mT (or at least 500 mT, at least 1000 mT or at least 3000 mT) and / or at most 10,000 mT (or at most 5000 mT or at most 3000 mT).
  • the area of the tissue structure in which the electromagnetic field is concentrated may have an area of less than 3 mm 2 square (or less than 2 mm 2 or less than 1 mm 2 ) and / or an area greater than 2.5 mm 2 (or more than 1.5 mm 2 or more than 2.5 mm 2 ).
  • a minimum field strength within the range can be at least 50% of a maximum field strength within the range.
  • the concentrated magnetic field strength can be provided within a distance of at least 0.1 mm (or at least 0.5 mm or at least 1 cm) and / or at most 2 cm (or at most 1 cm).
  • the magnetic structure is removed less than 2 cm (or less than 1 cm, less than 0.5 cm or less than 0.1 cm) from the excitable tissue structure and provided within a body comprising the tissue structure.
  • the distance may represent a maximum distance between an edge of the tissue structure and an edge of the magnetic structure.
  • the providing may include, for example, implanting a magnet structure prefabricated outside the body comprising the tissue structure.
  • implanting a magnet structure prefabricated outside the body comprising the tissue structure.
  • the prefabricated magnetic structure can be secured within the body by means of a biocompatible adhesive in a position in which concentration of the magnetic field in the tissue structure is possible.
  • the advantage of this may be that the magnetic structure outside of the body is easy to manufacture and, for example, a donated certain shape can be made precisely.
  • the provision of the magnetic structure according to an embodiment of the method comprises injecting ferrite particles and / or ferromagnetic particles into the body. The ferrite particles can be injected to a position next to the tissue structure.
  • the ferrite particles are dissolved or suspended when injected into an adhesive (especially with respect to ferrites, ceramics, etc.).
  • the adhesive may be selected to solidify after a predetermined time after injection, thereby keeping the shape and contour of the magnetic structure stable.
  • the ferrite particles dissolved in the adhesive can be injected by means of a syringe and precisely positioned so that an implantation of a prefabricated magnetic structure can be dispensed with.
  • the ferrite particles may be dissolved in a ferrite emulsion or ferrite suspension for injection.
  • a proportion of the ferrite particles in a total mass of the solution with the adhesive is higher than 50% (or higher than 70% or higher than 90%) and / or lower than 95% (or lower than 80%).
  • fibrin glue may be used as an adhesive or other bio-compatible adhesives may be used.
  • the injected ferrite particles are shaped during curing of the adhesive of the injected solution by means of a magnetic field.
  • the magnetic field can be a static or quasi-static magnetic field.
  • the magnetic field may be generated by means of a coil surrounding the body with the tissue structure and the injected ferrite particles.
  • the ferrite particles still dissolved in the adhesive solution react to the generated magnetic field and change their position depending on the magnetic field.
  • By adjusting the magnetic field for example, regulating the magnetic field strength and / or the orientation of the magnetic field, it is possible to form the ferrite particles in such a way that the magnetic structure is formed.
  • the magnetic field can be applied until the adhesive has hardened and the ferrite particles retain the shape caused by the magnetic field even without the applied magnetic field.
  • the magnetic structure can thus be shaped by means of a magnetic field from the solution of the ferrite particles within the body, without animals to implant a prefabricated magnetic structure in the body.
  • the proposed method can be used to stimulate peripheral nerve structures.
  • the tissue structure may be part of a peri-nerve structure.
  • the tissue structure is a nerve in an arm or leg of, for example, a human body.
  • the tissue structure is located in a trunk of a human body.
  • muscle structures can be stimulated or stimulated.
  • the method can be used to stimulate the tissue structure for non-therapeutic purposes, such as muscle stimulation, eg, comparable to electromyostimulation (EMS).
  • EMS electromyostimulation
  • the method for stimulating the tissue structure can be used in sports, for example, to increase muscular performance and to support a systematic training process.
  • muscle power can be used to improve or train a high-speed force of the stimulated muscle that is recruited during voluntary exercise only at maximum loads or speeds of movement.
  • One aspect of the present invention relates to a method of providing a magnetic structure to a tissue structure.
  • the method comprises injecting a mixture comprising at least ferrite particles and bioadhesive into a body comprising the tissue structure.
  • the method further comprises shaping the mixture comprising the ferrite particles and adhesive by means of a magnetic field during curing of the adhesive.
  • the magnetic structure provided according to the method can be used, for example, for concentrating an electromagnetic field within the tissue structure.
  • the ferrite particles and the bioadhesive may be injected into a region that is less than the length of the tissue structure.
  • a cylindrical and / or conical magnetic structure can be formed from the injected ferrite particles and the bioadhesive.
  • the system comprises a portable coil device for generating an alternating electromagnetic field and a magnetic structure implantable on the tissue structure.
  • the magnetic structure may be implanted in a body to concentrate an alternating electro-magnetic field generated by the coil device in the tissue structure.
  • the Coil device can be positioned outside the body with the tissue structure to stimulate the tissue structure by means of the electromagnetic field.
  • the system is designed such that upon stimulation of the tissue structure, electronics needed to generate the electromagnetic field in the portable coil device are positioned outside a body (e.g., completely or wholly outside the body) with the tissue structure.
  • a body e.g., completely or wholly outside the body
  • implanting electronics, electrodes or electrical cables or leads into the body to operate the system as intended and to stimulate the tissue structure.
  • the possibility that the system can be operated as intended, if only (eg exclusively) the magnetic structure is implanted in the body, can (eg in relation to systems in which an implantation of electrical connections, electrodes or cables provided in the body is) a less strong intervention in the body can be achieved (eg reduced invasiveness).
  • the system is formed without direct contact of electronics or an electrical conductor with the implantable magnetic structure.
  • it can be dispensed with, for example, to wind an electrical line around the magnetic structure or to position it on the magnetic structure.
  • the magnetic structure may be passive only, e.g. essentially comprise ferrite material, adhesive and possibly further bonding materials.
  • the coil device comprises all the electronics of the system needed to generate the electromagnetic field.
  • electrical connections to the coil are arranged exclusively within the housing of the coil device.
  • the system may allow tissue stimulation with minimal invasion of the body with the tissue structure.
  • only the small magnetic structure needs to be implanted into the body without the need to implant a connection (eg, electrical cables) into the body.
  • the system's magnetic structure has a maximum length of less than 3 cm and / or a maximum width of less than 1 cm.
  • the magnetic structure has a cylindrical and / or conical shape.
  • the magnet structure is formed as a rigid solid body with a solid shape.
  • the magnetic structure may be formed, for example, rod-shaped or lumpy.
  • the magnetic structure may comprise a ferromagnetic table, a ferrite material or a ferrimagnetic material.
  • concentrating the electromagnetic alternating field causes an increase in field strength of the alternating electromagnetic field of at least a factor of 10 in an environment of the magnetic structure (eg, at a distance of at most 1 cm from the magnetic structure, e.g., in the direction an axis of the magnetic structure).
  • a magnetic field strength concentrated within an environment of the magnetic structure has a value of at least 500 mT.
  • the field strength may be at least 500 mT when the magnetic structure is positioned within a body on a tissue structure.
  • the magnetic structure of the system is designed to be less than that of a tissue structure to be excised and disposed within a body comprising the tissue structure.
  • the portable coil device has a volume less than 3000 cm 3 (or less than 2000 cm 3 , less than 1000 cm 3 , or less than 500 cm 3 ) and / or a weight less than 5 kg (or less than 3 kg low than 1 kg or less than 0.5 kg).
  • the coil device may have an electrical inductance, control electronics for Beauf beat the electrical inductances with a current and an energy storage.
  • the electrical inductance may be a coil with a diameter of less than 10 cm (or less than 7 cm, less than 5 cm or less than 3 cm).
  • the portable coil device may be configured to be attached to a body part having the tissue structure.
  • the portable Spulenvor device have a fastening strap. Due to the portability of the coil device, it is possible, for example, the tissue structure continuously or at any times without a user of the coil device would have to go to a stationary coil device to stimulate the tissue structure.
  • the magnetic structure comprises at least one ferrite material and has a maximum length of less than 2 cm and / or a maximum width of less than 5 mm.
  • the magnetic structure may have a cylindrical and / or conical shape.
  • the magnet structure may, for example, be round and have a diameter of less than 5 mm (or less than 3 mm or less than 1 mm).
  • the magnetic structure may be bean-shaped or lenticular.
  • the magnetic structure has at least a proportion of an adhesive of more than 20%.
  • the adhesive of the magnet structure may serve, for example, to hold ferrite particles comprising the magnetic structure in a predetermined shape of the magnetic structure.
  • the magnetic structure has a conical shape.
  • the magnetic structure may be formed as a rigid solid body.
  • the magnetic structure can be formed without holes or feedthroughs.
  • the solid is e.g. free from imple ments and / or formed free of cavities and / or formed without moving components.
  • the magnetic structure may comprise a homogeneous solid having a solid shape (e.g., no moving parts).
  • the magnetic structure comprises a biocompatible shell layer, wherein the bio-compatible shell layer comprises at least one material of hermetically dense or non-hermetic density.
  • the magnetic structure has an adhesive content of at least 20% and / or a proportion of ferrite material of at least 50%.
  • the magnetic structure for implantation to a tissue structure, eg adjacent to the tissue structure.
  • the magnetic structure comprises at least one ferrite material, wherein the magnetic structure has a maximum length of less than 3 cm and / or a maximum width of less than 1 cm, wherein the Magnetstruk structure is bean-shaped or lenticular.
  • Another aspect relates to a suspension for injecting into a body to fabricate a magnetic structure within the body.
  • the suspension comprises an adhesive and ferrite particles dissolved in the adhesive.
  • the suspension is a solution comprising adhesive, ferrite particles and solvent.
  • the adhesive can be a bioadhesive.
  • the suspension is e.g. designed for injection by means of a syringe.
  • the suspension may be liquid enough to be introduced by means of a syringe, for example, in a body.
  • the suspension may e.g. harden in the body, so that a solid, rigid magnetic structure can be formed.
  • simple geometries e.g. Solid bodies without passages or cavities are formed.
  • the proportion of ferrite particles in the suspension is e.g. at least 50% (or at least 70%).
  • the proportion of the adhesive may be more than 20% (or more than 30%).
  • One aspect relates to a method for generating a stimulation signal for at least partially avoiding a DC load and to reduce a Störstrah ment (EMC) with minimal implant electronics.
  • EMC Störstrah ment
  • FIG. 1 shows an example of a method for stimulating a tissue structure
  • FIG. 2 shows an example of a system for stimulating a tissue structure
  • FIG. 3 shows an exemplary magnetic structure for implantation on a tissue structure
  • FIG. 4 shows an example of a stimulation of a peripheral nerve cord
  • FIG. 6 shows an example of a second stimulation signal.
  • FIG. 1 shows a flow chart of an exemplary method 100 for stimulating a tissue structure.
  • the method 100 includes generating 110 an electromagnetic alternating field in an environment of the tissue structure.
  • the method 100 further comprises concentrating 120 the alternating electromagnetic field in the tissue structure by means of an implanted magnetic structure.
  • the method 100 is suitable, for example, for stimulating a tissue structure within a body, wherein an electronic device outside the body can be used to stimulate.
  • a portable coil device may be used to generate an electromagnetic field outside the body, which is directed toward the body (for example, by suitable positioning of the portable coil device) such that an alternating electromagnetic field is generated in the vicinity of the tissue structure . Since the alternating electromagnetic field that may be caused by a portable coil device may have too low an electric field strength to directly stimulate the tissue structure, according to the method 100, the implanted magnetic structure is used to concentrate 120 the electromagnetic field.
  • the magnetic structure may be implanted in the vicinity of the tissue structure so as to concentrate the electromagnetic field generated by the external coil device within the tissue structure. In other words, the magnetic structure can be described as a magnetic concentrator. By concentrating 120 the electromagnetic field, the field strength of the electric field component within the tissue structure can be increased to a value at which the tissue structure can be electrically stimulated.
  • the implanted magnetic structure makes it possible to use portable coil devices with small size coils to stimulate the tissue structure.
  • the coils of the portable coil device require a power supply that can be provided, for example, by a battery or an energy store of the portable coil device.
  • the magnetic field concentrator is used in the form of the implanted magnetic structure.
  • the magnetic field concentrator allows the energy required for stimulation to be concentrated locally, so that the total energy required can be reduced by the efficient use and thus provided by a portable device (such as battery-powered) can.
  • the method 100 makes it possible to implant or introduce only the magnetic structure into the body for stimulating the tissue structure, whereas all the electronic devices needed to stimulate (for example, to generate the electromagnetic field or the electric field) are outside the body pers can be operated with the fabric structure. An implantation effort can be reduced as a result.
  • FIG. 2 shows an exemplary system 200 for stimulating a tissue structure (not shown).
  • the system 200 includes a portable coil device 210 for generating a alternating electromagnetic field 220.
  • the system 200 further includes a magnetic structure 230 implantable on the tissue structure.
  • the implantable magnetic structure may, for example, be implanted in a body having the tissue structure.
  • Fig. 3 shows an exemplary magnetic structure 300 for implantation to a tissue structure.
  • the magnetic structure 300 has a conical shape.
  • a first diameter 310 on a first side 320 of the magnetic structure 300 is greater than a second diameter 330 on a second side 340 of the magnetic structure 300.
  • the first diameter 310 is more than 20% (or more than 40%, more than 60 %, more than 100% or more than 200%) and / or less than 300% (or less than 200% or less than 100% or less than 50%) greater than the second diameter 330.
  • all edges are of conical shape rounded.
  • FIG. 4 shows an example 400 of stimulation of peripheral nerves.
  • an upper arm 410 is shown with a nerve cord 420 shown in detail.
  • a magnetic structure 430 is provided.
  • the magnetic structure for 130 is provided, for example, by implantation or injection of ferrite particles.
  • a portable coil device 440 (only schematically and not completely shown) generates an electromagnetic alternating field 450, which is directed to the magnet structure 430.
  • the portable coil device 440 includes approximately a housing having a height of at most 5 cm (i.e., the portable coil device is not more than 5 cm from the upper arm), so that it can be worn under a garment, for example.
  • the alternating electromagnetic field 450 is provided by the orientation of the coil of the coil device 440 such that it is present in the vicinity of the nerve string 420 and the magnetic structure 430.
  • the magnetic structure 430 concentrates the alternating electromagnetic field 450 into a concentrated electromagnetic field 460 within the nerve cord 420.
  • the magnetic mesh 430 bundles the field lines of the alternating electromagnetic field 450 to increase the field strength of the electric field for stimulating the nerve cord 420 in the nerve strand 420.
  • FIG. 5 shows an example 500 of a first stimulation signal 510.
  • a current 520 of the first stimulation signal 510 is plotted over a time axis 530.
  • the stimulation Signal 510 may be generated in accordance with a method of generating a pacing signal to avoid DC load and reduce spurious radiation (EMC) with minimal implant electronics.
  • EMC spurious radiation
  • An idealized stimulation pulse 540 (rectangular pulse in FIG. 5 comprising the hatched areas A1 and A2 shown) may, in order to avoid a direct current load (charge input), have equally large areas A1, A2. In the case of conventional implantation, this can be ensured by an electronic system which can generate a profile of the stimulation pulse according to FIG. 5.
  • the pulse shape shown can be generated directly by a magnetic field or also by means of a coil (for example with non-linear inductance), both by the action of the law of induction according to the disclosed invention. If a coil is used in the implant, conventional electrodes can be used.
  • the advantage is the provision of a transitional / intermediate solution between conventional concepts for stimulation and concepts according to the invention for stimulation for the complete electron- and electron-free (with respect to the implant) solution according to the invention.
  • FIG. 6 shows an example 600 of a second stimulation signal 610.
  • the signal form of the stimulation signal 610 can be effected by superposition of two signals 620, 630 with different frequencies. For the lower frequency (kHz range) can advantageously result in a so-called "aperiodic limiting case" of an excited oscillation. The superimposition of these two frequencies then gives a signal waveform of the second stimulation signal 610 corresponding to the dashed line in Fig. 6. This is a way to afford the required for stimulation current slew rate Ai / At as in Fig. 5 to be guaranteed.
  • the superimposition can be accomplished on the one hand by an electronics outside the body (such as in a coil device according to the invention) or by utilization of non-linear properties (hysteresis, saturation) of ferro (or ferri-) magnetic substances in the magnetic structure.
  • the invention enables a wireless, targeted electrical stimulation, which rusts without Elekt, cable, electronics and energy storage.
  • the invasiveness of the proposed concept can be reduced to a minimum by forming implant bodies (eg magnetic structure) in the human body.
  • implant bodies eg magnetic structure
  • portable devices portable in size, weight, power supply
  • Numerous applications can thus at any time by stimulation of tissue structures For example, relief of symptoms of pain, migraine or high blood pressure.
  • a localized stimulation of excitable tissue is made possible.
  • the stimulation of the central nerves and muscles may be possible because the required different electric field strength for the two cases, for example, by the design of the coil device and / or the magnetic structure can be provided.
  • the entire "intelligence" (eg electronic components, energy storage, control) of the stimulation system is provided in an externally funded module, which takes over the energy supply and control for stimulation, while the implant itself is constructed as minimally as possible.
  • Execution examples are based on the application of electromagnetic Fields interact with implanted ferrite particles (eg no nanoparticles) or prefabricated ferrite bodies, which concentrate the externally recorded electromagnetic energy so that locally limited action potentials can be triggered or other mechanisms of action can be exploited.
  • a first example relates to a method for stimulating a tissue structure by means of an electric field strength, comprising: generating an electromagnetic alternating field in one Environment of the tissue structure; and concentrating the alternating electromagnetic field in the tissue structure by means of an implanted magnetic structure within the environment.
  • a second example relates to a method according to Example 1, wherein the magnetic structure comprises a ferromagnetic or ferrimagnetic material in order to increase an electromagnetic field strength at the excitable tissue structure, wherein the material may have non-linear properties.
  • a third example relates to a method according to one of the preceding examples 1 or 2, wherein the magnetic structure has a cylindrical shape whose axis points to a tissue structure.
  • a fourth example relates to a method according to any one of preceding examples 1 to 3, wherein the magnetic structure comprises a biocompatible shell layer, the biocompatible shell layer comprising at least one material of hermetically dense or non-hermetic density.
  • a fifth example relates to a method according to any one of the preceding examples 1 to 4, wherein a maximum length of the magnetic structure is less than 3 cm and / or a maximum width of the magnetic structure is less than 1 cm.
  • a sixth example relates to a method according to any one of preceding examples 1 to 5, wherein concentrating the alternating electromagnetic field causes an increase of a field strength of the alternating electromagnetic field of at least a factor of 10 in the tissue structure.
  • a seventh example relates to a method according to one of the preceding examples 1 to 6, wherein a magnetic field strength concentrated within the tissue structure has a value of at least 500 mT.
  • An eighth example relates to a method according to any one of preceding examples 1 to 7, further comprising:
  • a ninth example relates to a method according to example 8, wherein the providing comprises implanting a magnet structure prefabricated outside the body comprising the tissue structure.
  • a tenth example relates to a method according to Example 8, wherein the providing comprises injecting ferrite particles dissolved in an adhesive into the body.
  • An eleventh example relates to a method according to Example 10, wherein the injected Ferrritparti angle are formed during curing of the injected solution by means of a magnetic field.
  • a twelfth example relates to a method according to any of the preceding examples 1 to 11, wherein the tissue structure is a peripheral nerve structure.
  • a thirteenth example relates to a method of providing a magnetic structure to a tissue structure, the method comprising: injecting a mixture comprising at least ferrite particles and bioadhesive into a body comprising the tissue structure; and shaping the mixture comprising the ferrite particles and adhesive by means of a magnetic field during curing of the adhesive.
  • a fourteenth example relates to a system for stimulating a tissue structure by means of an electric field strength, comprising: a portable coil device for generating an electromagnetic alternating field; and a magnetic structure implantable on the tissue structure.
  • a fifteenth example relates to a system according to Example 14, wherein the portable Spulenvor device has a volume smaller than 2000 cm 3 and / or has a weight less than 3 kg.
  • a sixteenth example relates to a magnetic structure for implantation on a fabric structure, the magnetic structure comprising at least one ferrite material, wherein the magnet structure has a maximum length of less than 3 cm and / or a maximum width of less than 1 cm and wherein the magnetic structure is a cylindrical Form has.
  • Another example relates to a method for generating a stimulation signal for stimulating a tissue structure, wherein due to a waveform of the Stimulationsigna les whose positive maximum value is greater than their negative maximum value and whose absolute value integral less than 5% of its maximum amount, a DC load and an interference be reduced.
  • Examples may further be or relate to a computer program having program code for executing one or more of the above methods
  • Computer program is running on a computer or processor. Steps, operations or processes of various methods described above may be performed by programmed computers or processors. Examples may also cover program storage devices, such as digital data storage media, that are machine, processor, or computer readable and encode machine executable, processor executable, or computer executable program instructions. The instructions perform or cause some or all of the steps of the methods described above.
  • the program storage devices may include or may be, for example, digital storage, magnetic storage media such as magnetic disks and magnetic tapes, hard disk drives or optically readable digital data storage media.
  • a function block referred to as "means for executing a particular function” may refer to a circuit configured to perform a particular function.
  • a “means for something” may be implemented as a “means designed for or suitable for something", e.g. a component or a circuit designed for or suitable for the particular task.
  • Functions of various elements shown in the figures may be in the form of dedicated hardware, eg "a signal provider” Signal processing unit "," a processor ",” a controller “etc. as well as hardware capable of executing software in conjunction with associated software be implemented.
  • the functions may be provided by a single dedicated processor, by a single shared processor, or by a plurality of individual processors, some or all of which may be shared.
  • processor or “controller” is by no means limited to hardware capable of executing software only, but may be Digital Signal Processor (DSP) hardware, network processor, application specific integrated circuit (ASIC) Application Specific Integrated Circuit), field programmable gate array (FPGA), Read Only Memory for storing software, Random Access Memory (RAM), and non-volatile memory storage.
  • DSP Digital Signal Processor
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • RAM Random Access Memory
  • non-volatile memory storage Other hardware, conventional and / or custom, may also be included.
  • a block diagram may represent a rough circuit diagram that implements the principles of the disclosure.
  • a flowchart, a flowchart, a state transition diagram, a pseudocode, and the like may represent various processes, operations, or steps, for example, generally illustrated in computer-readable medium and thus executed by a computer or processor, whether or not such computer or processor is explicitly shown.
  • Methods disclosed in the specification or claims may be implemented by a device having means for performing each of the respective steps of these methods.

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Abstract

Der Gegenstand der Anmeldung umfasst ein Verfahren zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke. Gemäß dem Verfahren wird ein elektromagnetisches Wechselfeld in einer Umgebung der Gewebestruktur erzeugt und das elektromagnetische Wechselfeld in der Gewebestruktur mittels einer implantierten Magnetstruktur innerhalb der Umgebung konzentriert. Weitere Beispiele betreffen ein System zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke mit einer portablen Spulenvorrichtung und einer an der Gewebestruktur implantierbaren Magnetstruktur, sowie eine Magnetstruktur aus einem Ferritmaterial zum Implantieren an eine Gewebestruktur.

Description

Verfahren zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke, System zum Stimulieren einer Gewebestruktur und Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewebestruktur
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung zeigt Konzepte zum Stimulieren von Gewebestrukturen. Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem Verfahren zum Stimulieren einer Gewe- bestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke. Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein System, das zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke ausgebildet ist, sowie eine Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewebestruktur.
Hintergrund
Durch elektrische Stimulation können etwa menschliche Gewebestrukturen wie Nervenzel- len künstlich angeregt werden. Nervenzellen, Nervenstränge oder Muskeln können bei- spielsweise mittels elektronischer Geräte der Medizintechnik angeregt werden. Nervenzel- len können Teil des peripheren Nervensystems des menschlichen Körpers sein.
Einige Systeme zum Stimulieren peripherer Nerven nutzen Implantate, die aus einer kom plexen Elektronik, einem Energiespeicher sowie Elektroden mit Verbindungskabeln beste- hen können. Über die Elektroden kann ein elektrisches Feld an die Gewebestruktur angelegt werden, das die Stimulation der gewünschten Nerven oder Muskeln bewirkt.
Der implantierte Energiespeicher wird benötigt, um die implantierte Elektronik mit Energie zu versorgen und hat unter Umständen durch seine Einbaugröße beträchtlichen Einfluss auf das Volumen des Implantats. Ein Schutz der Elektronik und des Energiespeichers gegen Feuchtigkeit, die in das implantierte Implantat eindringen kann, kann notwendig sein. Die jeweiligen Elemente sind daher z.B. in starre, zumeist große und schwere Titangehäuse hermetisch eingeschweißt. Bezüglich des Energiespeichers können etwa für die Gewährleis- tung der Dichtigkeit weitere Anforderungen an die technische Zuverlässigkeit hinzukom men, die je nach Anforderung an das Speichervermögen variieren können. Bei derartigen Systemen können leicht Abnutzungserscheinungen auftreten, z.B. bedingt durch elektrochemische Vorgänge im menschlichen Körper. Zudem müssen mitunter Ka belverbindungen zwischen der Elektronik des Implantats und den Elektroden am Ort der Stimulation, etwa an der Gewebestruktur, angebracht werden, wenn die Elektronik aufgrund von Größe und Gewicht nicht direkt am Stimulationsort platziert werden kann.
Nachteilig bei Implantaten mit integrierter Elektronik können beispielsweise eine mögliche Korrosion von Stimulationselektroden, der Ladungseintrag in den menschlichen Körper etwa durch eine Gleichstrombelastung während des Ladens des Energiespeichers oder wäh rend der Stimulation und hohe technische Anforderungen an hermetisch geschlossene Ge häuse mit notwendigen elektrischen Durchführungen sein. Weiterhin können möglicher weise Ausfälle des Implantates oder von Teilen der Elektronik des Implantates durch Feuch tigkeit oder mechanische Einwirkungen auftreten, die eine Zuverlässigkeit verringern kön nen. Das Implantieren solcher Implantate kann aufwendig und kostenintensiv sein. Weiter hin können hohe Gerätekosten, begrenzte Lebensdauer von Energiespeichem und Ro bustheitsprobleme von Durchführungen, Kabeln und Elektroden nachteilig sein, ebenso wie hohe Anforderungen an elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) oder Verursachen von Störstrahlung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Stimulieren von Gewe bestrukturen bereitzustellen.
Zusammenfassung
Die Aufgabe wird gelöst gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiter bildungen sind gemäß den abhängigen Patentansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in den Figuren beschrieben.
Es wird ein Verfahren zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke vorgeschlagen, das ein Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes in einer Umgebung der Gewebestruktur sowie ein Konzentrieren des elektromagnetischen Wechselfeldes in der Gewebestruktur umfasst. Dabei kann die Entstehung einer Gleich strombelastung vermieden oder verringert werden. Das Konzentrieren des elektromagneti- sehen Wechselfeldes in der Gewebestruktur erfolgt mittels einer implantierten Magnetstruk tur innerhalb der Umgebung.
Gemäß dem Verfahren kann ein elektromagnetisches Wechselfeld derart erzeugt werden, dass es die Gewebestruktur umgibt und dabei ebenso die Gewebestruktur durchdringt und innerhalb dieser vorliegt. Die Umgebung der Gewebestruktur kann beispielsweise innerhalb eines Körpers mit der Gewebestruktur liegen. Es ist dabei nicht notwendig, dass auch eine Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Wechselfeldes innerhalb des Körpers positioniert ist. Beispielsweise ist es möglich, eine solche Vorrichtung (etwa eine elektro- magnetische Spule oder ein induktives Element) außerhalb des Körpers (etwa auf einer Körperoberfläche direkt oder über eine Zwischenschicht aufliegend) zu positionieren und in einer Weise auf den Körper zu richten, dass ein von der Vorrichtung hervorgerufenes elekt romagnetisches Feld innerhalb der Umgebung der Gewebestruktur vorliegt. Das elektro magnetische Feld kann beispielsweise ein zeitabhängiges Wechselfeld sein oder es können elektromagnetische Impulse erzeugt werden. Eine elektromagnetische Spule kann bei spielsweise eine Hauptabstrahlrichtung des elektromagnetischen Feldes aufweisen, wobei in einer Ausfährungsform des Verfahrens die Hauptabstrahlrichtung in Richtung der Gewe bestruktur gerichtet werden kann.
Ein elektromagnetisches Feld kann in der Gewebestruktur sowie innerhalb der Umgebung der Gewebestruktur mittels einer Vorrichtung, die nicht implantiert ist oder nicht implantiert werden muss, erzeugt werden. Zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes kann eine benötigte Elektronik beispielsweise komplett außerhalb des Körpers positioniert werden und muss nicht im Körper implantiert werden. Das elektromagnetische Feld weist eine elektri sche Feldkomponente auf, die dazu genutzt werden kann, die Gewebestruktur elektrisch zu stimulieren oder anzuregen. Je nach gewählter Größe der Vorrichtung (beispielsweise eine Größe der elektromagnetischen Spule) ist es möglich, eine Feldstärke des elektromagneti schen Feldes und somit des elektrischen Feldes von unterschiedlicher Höhe zu erzeugen. Unter Umständen rufen beispielsweise kleine, portable elektromagnetische Spulen ver gleichsweise schwache elektromagnetische Felder hervor, deren elektrische Feldkomponen te bei manchen Gewebestrukturen zunächst nicht ohne weiteres dazu geeignet ist, die Ge webestrukturen zu stimulieren. Bei der sogenannten transkraniellen Stimulation zum Stimulieren von Gehimarealen können große, stationäre Magnetspulen außerhalb des Körpers benutzt werden, die in der Nähe des Schädels platziert und mit entsprechenden hohen Strömen beaufschlagt werden, um die erforderliche hohe elektromagnetische Feldstärke im Schädel, dem Ort der Stimulation, zu erzeugen. Das Prinzip der Stimulation beruht (wie das der vorgeschlagenen Stimulation) darauf, dass das sich zeitlich stark ändernde Magnetfeld mit einem elektrischen Feld ver bunden ist, welches das für die Stimulation oder Elektrostimulation benötigte elektrische Feld und den damit verbunden benötigten Strom innerhalb des Schädels (bzw. innerhalb der Gewebestruktur) hervorruft. Um gemäß der transkraniellen Stimulation innerhalb des Kör pers elektrische Felder mit Feldstärken zu realisieren, die geeignet sind, Gewebestrukturen zu stimulieren, können große elektromagnetische Spulen notwendig sein. Zum Erzeugen genügend hoher elektrischer Feldstärken muss eine große elektromagnetische Spule mit einer hohen Stromstärke beaufschlagt werden. Aufgrund der Größe der benötigten Spulen und der hohen Energie, die für die hohen Stromstärken benötigt wird, ist es kaum möglich, kleine und/oder portable Geräte zum Stimulieren der Gewebestruktur bereitzustellen.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren kann es ermöglicht werden, auch mit kleinen und/oder portablen Geräten die Gewebestruktur zu stimulieren, ohne dass eine Implantation von Elektronik in den Körper notwendig ist. Dafür sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, das elektromagnetische Wechselfeld in der Gewebestruktur zu konzentrieren. Das Kon zentrieren kann etwa in einem Teil der Gewebestruktur (z.B. einem Bereich eines Nerven stranges) stattfinden, um diesen Teil zu stimulieren. Die Umgebung der Gewebestruktur kann beispielsweise einen Bereich weniger als 5 cm (oder weniger als 3 cm) vom zu stimu lierenden Teil der Gewebestruktur entfernt umfassen. Die Magnetstruktur liegt innerhalb der Umgebung der Gewebestruktur.
Das Konzentrieren des elektromagnetischen Wechselfeldes erfolgt mittels einer implantier ten Magnetstruktur, die innerhalb der Umgebung positioniert ist. Die Magnetstruktur kann eine hohe magnetische Permeabilität oder magnetische Leitfähigkeit aufweisen und somit die Feldlinien des erzeugten elektromagnetischen Feldes bündeln, sodass die Feldstärke in der Umgebung der Magnetstruktur höher ist als in dem Fall, in dem keine Magnetstruktur vorhanden wäre. Beispielsweise kann die Magnetstruktur ein Metall oder einen ferromagne tischen Stoff (beispielsweise eine Legierung) umfassen. Somit kann ein elektromagnetisches Feld mit einer ersten, geringeren Feldstärke in der Umgebung der Gewebestruktur erzeugt werden und durch die Magnetstruktur kann die Feldstärke des elektromagnetischen Feldes lokal konzentriert und dadurch erhöht werden. Die Magnetstruktur kann dabei direkt neben der Gewebestruktur positioniert sein (beispielsweise in einem minimalen Abstand kleiner 0,5 cm), dass die lokale Feldstärkeerhöhung des elektromagnetischen Feldes innerhalb der Gewebestruktur auftritt. Durch die lokale Konzentration des elektromagnetischen Feldes kann die Feldstärke des elektromagnetischen Feldes durch die Magnetstruktur innerhalb der Gewebestruktur so stark erhöht sein, dass sie zur Stimulation der Gewebestruktur genutzt werden kann.
Ein Vorteil am Konzentrieren des elektromagnetischen Feldes liegt darin, dass nicht der gesamte Körper mit der Gewebestruktur einer hohen elektromagnetischen Feldstärke ausge- setzt werden muss, um die Gewebestruktur zu stimulieren. Hingegen ist es möglich, die Feldstärke des zum Stimulieren genutzten elektrischen Feldes genau an der Stelle zu kon zentrieren oder zu erhöhen, an der die Stimulation der Gewebestruktur stattfinden soll. Von dem elektrischen Feld hervorgerufene elektrische Ströme fließen entsprechend lokal be- grenzt in dem Teil der Gewebestruktur, der stimuliert werden soll. Die zur Stimulation benötigte hohe elektrische Feldstärke kann also punktuell erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil am Konzentrieren des elektromagnetischen Feldes liegt darin, dass beim Erzeugen des elektromagnetischen Feldes große, stationäre Spulen, die mit großen benötigten Strom stärken beaufschlagt werden müssten, vermieden werden können, wodurch sich die Mög lichkeit einer tragbaren Elektronik ergibt. Durch das Verfahren ist es möglich, den Implan tationsaufwand für das Stimulieren einer Gewebestruktur zu reduzieren. Insbesondere kann es einfacher sein, die Magnetstruktur zu implantieren als ein Implantat mit Elektronik, Energiespeicher und Elektroden zu implantieren, insbesondere da die Magnetstruktur ver gleichsweise klein ausgeführt werden kann. Die genutzte Magnetstruktur kann weiterhin aufgrund ihrer geringen Komplexität (z.B. homogener Festkörper, z.B. nur ein Material umfassend) besonders langlebig und robust sein.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird eine Magnetstruktur verwendet, die ein Ferromagnetisches und/oder Ferrimagnetisches Material umfasst, um an der erregbaren Gewebestruktur eine elektromagnetische Feldstärke zu erhöhen. Das Ferromagnetische und/oder Ferrimagnetische Material kann nichtlineare Eigenschaften (bezüglich Hysterese, Sättigung, etc.) aufweisen. Die Magnetstruktur kann ein Ferritmaterial, etwa ein weichmag netisches Ferritmaterial, umfassen, etwa Eisen, Kobalt, Mangan, Zink und/oder Nickel. Die Magnetstruktur kann eine Legierung zumindest eines von Eisen, Kobalt, Mangan, Zink und/oder Nickel aufweisend umfassen. Eine Permeabilitätszahl mG des Ferritmaterials oder amorphen Metalls kann beispielsweise größer als 80 (oder größer als 200, größer als 500, größer als 1000, größer als 10.000 oder größer als 100.000) und/oder geringer als 200.000 (oder geringer als 100.000 oder geringer als 10.000) sein. Beispielsweise können Ferritma- terialien ein Ferritpulver und/oder amorphe Metalle umfassen. Durch das Verwenden einer solchen Magnetstruktur kann aufgrund der hohen Permeabilität der Magnetstruktur das elektromagnetische Feld stark konzentriert werden. Dadurch kann es möglich sein, auch mit erzeugten elektromagnetischen Feldern einer geringen Feldstärke in der Gewebestruktur dennoch eine genügend hohe elektrische Feldstärke bereitzustehen, mittels derer die Gewe- bestruktur stimuliert werden kann.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, eine Magnetstruktur zu verwenden, die eine zylindrische Form aufweist, deren Achse auf die Gewebestruktur hinzeigt. Die Magnet struktur kann weiterhin eine konische Form aufweisen. Beispielsweise kann die Magnet struktur zur Gewebestruktur hin abnehmen (sich verjüngen) oder zunehmen. Durch die Form der Magnetstruktur kann ermöglich werden, ein hohe örtliche Fokussierung der Sti mulation an einer ausgewählten Gewebestruktur zu erreichen. Beispielsweise kann eine zur Gewebestruktur hin abnehmende Magnetstruktur eine stärkere Konzentration des elektro magnetischen Feldes in der Gewebestruktur bewirken. Die Magnetstruktur kann derart positioniert werden, dass sie eine Erhöhung der elektromagnetischen Feldstärke innerhalb der Gewebestruktur bewirkt. Beispielsweise kann die Achse der Magnetstruktur parallel zu einer Hauptabstrahlrichtung einer Vorrichtung, die das elektromagnetische Feld erzeugt, angeordnet werden.
Optional können zwei oder mehrere Magnetstrukturen in der Umgebung der Gewebestruk tur bereitgesteht werden. Die zwei Magnetstrukturen können etwa auf gegenüberliegenden Seiten der Gewebestruktur positioniert werden. Dadurch kann es möglich sein, das elektri sche Feld in der Gewebestruktur zwischen den beiden Magnetstrukturen besonders zu fo kussieren und/oder zu konzentrieren.
Optional kann eine Magnetstruktur für das Verfahren verwendet werden, die eine biokom patible Hüllschicht aufweist. Dadurch kann eine medizinische Verträglichkeit der Magnet struktur erreicht werden. Die biokompatible Hüllschicht umfasst zumindest ein Material von hermetisch dichter oder nicht-hermetisch dichter Beschaffenheit. Dabei kann hermetisch dicht eine höhere Dichtheit aufweisen, als ein nicht-hermetisch dichtes Material. Beispiels weise kann ein hermetisch dichtes Material gasdicht und wasserdicht sein, beispielsweise ein einen Austausch von Luft oder Wasser verhindernder Abschluss sein. Ein nicht hermetisch dichtes Material kann etwa wasserdicht sein. Materialien von hermetisch dichter Beschaffenheit können beispielsweise Titan oder Keramik sein. Materialien von nicht hermetisch dichter Beschaffenheit können beispielsweise Silikon oder Parylene sein. Eine Dicke der biokompatiblen Hüllschicht kann beispielsweise größer als 0,1 mm (oder größer als 0,5 mm, größer als 1 mm oder größer als 2 mm) sein und/oder geringer als 3 mm (oder geringer als 2 mm oder geringer als 1 mm) sein. Die biokompatible Hüllschicht kann eine hohe Verträglichkeit der Magnetstruktur für den Körper bewirken, in dem sie implantiert ist oder wird. Beispielsweise könnten Materialien der Magnetstruktur für den Körper unver träglich sein, aber durch die Verwendung der biokompatiblen Hüllschicht kann die Magnet struktur dennoch ohne Unverträglichkeitsprobleme implantiert werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird eine Magnetstruktur verwendet, deren maxima le Länge geringer als 5 cm (oder geringer als 4 cm, geringer als 3 cm, geringer als 2cm oder geringer als lern) und/oder größer als 0,3 mm (oder größer als 0,5 cm, größer als 1 cm oder größer als 2 cm) ist. Zusätzlich oder alternativ wird eine Magnetstruktur verwendet, deren maximale Breite geringer als 10 mm (oder geringer als 5 mm oder geringer als 3 mm) und/oder größer als 1 mm (oder größer als 2 mm oder größer als 5 mm) ist. Beispielsweise kann die Länge eine Länge und die Breite ein Durchmesser einer zylinderförmigen Magnet struktur sein. Die Größe der Magnetstruktur kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Größe der zu stimulierenden Gewebestruktur gewählt werden. Beispielsweise kann es in einer Umgebung einer ersten Gewebestruktur vorteilhaft sein, eine längere und schmalere Magnetstruktur zu verwenden, wohingegen es in einer Umgebung einer zweiten Gewe bestruktur vorteilhaft sein kann, eine kürzere, breitere Magnetstruktur zu verwenden.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens bewirkt das Konzentrieren des elektromagne tischen Wechselfeldes eine Erhöhung einer Leldstärke des elektromagnetischen Wechselfel des innerhalb der Gewebestruktur von mindestens einem Laktor 5 (oder zumindest einem Laktor 10, zumindest einem Laktor 20 oder zumindest einem Laktor 50), verglichen mit einem Lall, in dem die Magnetstruktur nicht verwendet oder vorhanden ist. Dadurch kann es möglich sein, ein elektromagnetisches Leld mit einer entsprechend geringeren Leldstärke zu erzeugen, um mittels des konzentrierten elektromagnetischen Feldes dennoch eine Stimula tion bewirken zu können. Durch einen größeren Faktor können beispielsweise Leistungsan forderungen an eine Vorrichtung zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes reduziert werden.
Beispielsweise weist eine innerhalb der Gewebestruktur konzentrierte Magnetfeldstärke einen Wert von zumindest 100 mT (oder zumindest 500 mT, zumindest 1000 mT oder zumindest 3000 mT) und/oder von höchstens 10.000 mT (oder von höchstens 5.000 mT oder von höchstens 3000 mT) auf. Beispielsweise kann der Bereich der Gewebestruktur, in dem das elektromagnetische Feld konzentriert wird eine Fläche von weniger als 3 mm2 Quadrat (oder weniger als 2 mm2 oder weniger als 1 mm2) und/oder eine Fläche von mehr als 2,5 mm2 (oder von mehr als 1,5 mm2 oder von mehr als 2,5 mm2) aufweisen. Beispiels weise kann eine minimale Feldstärke innerhalb des Bereiches zumindest 50 % einer maxi malen Feldstärke innerhalb des Bereiches aufweisen. Beispielsweise kann die konzentrierte Magnetfeldstärke innerhalb einer Distanz von zumindest 0.1 mm (oder zumindest 0.5 mm oder zumindest 1 cm) und/oder von höchstens 2 cm (oder von höchstens 1 cm) bereitgestellt werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Magnetstruktur weniger als 2 cm (oder weniger als 1 cm, weniger als 0,5 cm oder weniger als 0,1 cm) von der erregbaren Gewebestruktur entfernt und innerhalb eines die Gewebestruktur umfassenden Körpers bereitgestellt. Die Entfernung kann einen maximalen Abstand zwischen einem Rand der Gewebestruktur und einem Rand der Magnetstruktur darstellen.
Das Bereitstellen kann beispielsweise ein Implantieren einer außerhalb des die Gewe bestruktur umfassenden Körpers vorgefertigten Magnetstruktur umfassen. Mit anderen Worten kann es möglich sein, die die Magnetstruktur zunächst außerhalb des Körpers zu fertigen und dann in den Körper in die Umgebung der Gewebestruktur zu implantieren. Beispielsweise kann die vorgefertigte Magnetstruktur innerhalb des Körpers mittels eines biokompatiblen Klebstoffes in einer Position befestigt werden, in der ein Konzentrieren des Magnetfeldes in der Gewebestruktur möglich ist. Der Vorteil dabei kann sein, dass die Magnetstruktur außerhalb des Körpers einfach zu fertigen ist und beispielsweise eine vorbe stimmte Form präzise gefertigt werden kann. Alternativ umfasst das Bereitstellen der Magnetstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens ein Injizieren von Ferritpartikeln und/oder ferromagnetischen Partikeln in den Körper. Die Ferritpartikel können dabei an eine Position neben der Gewebestruktur injiziert werden. Mit anderen Worten ist es möglich, die Magnetstruktur innerhalb des Kör pers an der vorgesehenen Position zu fertigen. Die Ferritpartikel sind beim Injizieren in einem Klebstoff gelöst oder suspendiert (insbesondere bezüglich Ferriten, Keramik, etc.). Der Klebstoff kann derart gewählt sein, dass er sich nach einer vorbestimmten Zeit nach dem Injizieren verfestigt und dadurch die Form und Kontur der Magnetstruktur stabil hält. Beispielsweise können die im Klebstoff gelösten Ferritpartikel mittels einer Spritze injiziert und präzise positioniert werden, sodass auf eine Implantation einer vorgefertigten Magnet- struktur verzichtet werden kann. Die Ferritpartikel können zum Injizieren in einer Ferri temulsion oder Ferritsuspension gelöst sein. Beispielsweise ist ein Anteil der Ferritpartikel an einer Gesamtmasse der Lösung mit dem Klebstoff höher als 50 % (oder höher als 70 % oder höher als 90 %) und/oder geringer als 95 % (oder geringer als 80 %). Beispielsweise kann Fibrinkleber als Klebstoff verwendet werden oder es können andere bio-kompatible Klebstoffe verwendet werden. Durch Injizieren der Ferritpartikel und Formen der Magnet struktur innerhalb des Körpers ist es beispielsweise möglich, an schwer zugänglichen Kör perstellen Magnetstruktur bereitzustellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die injizierten Ferritpartikel während einem Aushärten des Klebstoffes der injizierten Lösung mittels eines Magnetfeldes geformt. Das Magnetfeld kann ein statisches oder quasi-statisches Magnetfeld sein. Bei spielsweise kann das Magnetfeld mittels einer den Körper mit der Gewebestruktur und den injizierten Ferritpartikel umgebenden Spule erzeugt werden. Die noch in der Klebstofflö- sung gelösten Ferritpartikel reagieren auf das erzeugte Magnetfeld und ändern je nach Mag netfeld ihre Position. Durch Einstellen des Magnetfeldes, beispielsweise Regulieren der Magnetfeldstärke und/oder der Ausrichtung des Magnetfeldes, ist es möglich, die Ferritpar tikel so zu formen, dass die Magnetstruktur entsteht. Beispielsweise kann das Magnetfeld so lange angelegt werden, bis der Klebstoff ausgehärtet ist und die Ferritpartikel die durch das Magnetfeld bewirkte Form auch ohne das angelegte Magnetfeld behalten. Die Magnetstruk tur kann also mittels eines Magnetfeldes aus der Lösung der Ferritpartikel innerhalb des Körpers geformt werden, ohne eine vorgefertigte Magnetstruktur in den Körper zu implan tieren. Dadurch kann es möglich sein, die Magnetstruktur unter Vermeidung stark invasiver Körpereingriffe neben der Gewebestruktur bereitzustellen. Beispielsweise kann das vorgeschlagene Verfahren zum Stimulieren peripherer Nerven- strukturen genutzt werden. Mit anderen Worten, die Gewebestruktur kann Teil einer peri pheren Nervenstruktur sein. Beispielsweise ist die Gewebestruktur ein Nerv in einem Arm oder einem Bein eines beispielsweise menschlichen Körpers. Beispielsweise befindet sich die Gewebestruktur in einem Rumpf eines menschlichen Körpers. Alternativ können Mus- kelstrukturen angeregt oder stimuliert werden. Beispielsweise kann das Verfahren zum Stimulieren der Gewebestruktur für nicht-therapeutische Zwecke verwendet werden, etwa zur Muskelstimulation, z.B. vergleichbar der Elektromyostimulation (EMS). Das Verfahren zum Stimulieren der Gewebestruktur kann etwa im Bereich Sport eingesetzt werden, z.B. um muskuläre Leistungsfähigkeit zu steigern und einen systematischen Trainingsprozess zu unterstützen. Beispielsweise kann durch Muskelstimulation eine Schnellkraft des stimulier ten Muskels verbessert oder trainiert, welche bei willkürlichem Training erst bei maximalen Lasten oder Bewegungsgeschwindigkeiten rekrutiert werden.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Mag netstruktur an einer Gewebestruktur. Das Verfahren umfasst ein Injizieren einer zumindest Ferritpartikel und Bioklebstoff aufweisenden Mischung in einen die Gewebestruktur umfas senden Körper. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Formen der die Ferritpartikel und Klebstoff umfassenden Mischung mittels eines Magnetfeldes während eines Aushärtens des Klebstoffes. Die verfahrensgemäß bereitgestellte Magnetstruktur kann beispielsweise zum Konzentrieren eines elektromagnetischen Feldes innerhalb der Gewebestruktur verwendet werden. Beispielsweise können die Ferritpartikel und der Bioklebstoff in eine Region, die weniger als lern von der Gewebestruktur entfernt ist, injiziert werden. Beispielsweise kann mittels des Magnetfeldes während des Aushärtens aus den injizierten Ferritpartikel und dem Bioklebstoff eine zylinderförmige und/oder konische Magnetstruktur gebildet werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke. Das System umfasst eine portable Spulen Vorrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes und eine an der Gewebestruktur implantierbare Magnetstruktur. Beispielsweise kann die Magnetstruktur in einen Körper implantiert werden, um ein von der Spulenvorrichtung erzeugtes elektro magnetisches Wechselfeld in der Gewebestruktur zu konzentrieren. Beispielsweise kann die Spulenvorrichtung außerhalb des Körpers mit der Gewebestruktur positioniert werden, um die Gewebestruktur mittels des elektromagnetischen Feldes zu stimulieren.
Das System ist insbesondere derart ausgebildet, dass beim Stimulieren der Gewebestruktur eine zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes benötigte Elektronik in der portablen Spulenvorrichtung außerhalb eines Körpers (z.B. komplett oder vollständig außerhalb des Körpers) mit der Gewebestruktur positioniert ist. Mit anderen Worten kann bei Verwendung des Systems darauf verzichtet werden, eine Elektronik, Elektroden oder elektrische Kabel oder Leitungen in den Körper zu Implantieren, um das System wie vorgesehen zu betreiben und die Gewebestruktur zu stimulieren. Durch die Möglichkeit, dass das System wie vorge- sehen betrieben werden kann, wenn lediglich (z.B. ausschließlich) die Magnetstruktur in den Körper implantiert wird, kann (z.B. gegenüber Systemen, bei denen eine Implantation von elektrischen Anschlüssen, Elektroden oder Kabeln in den Körper vorgesehen ist) ein weniger starker Eingriff in den Körper erreicht werden (z.B. reduzierte Invasivität).
Zum Beispiel ist das System ohne einen direkten Kontakt einer Elektronik oder eines elektrischen Leiters mit der implantierbaren Magnetstruktur ausgebildet. Insbesondere kann darauf verzichtet werden, eine elektrische Leitung beispielsweise um die Magnetstruktur zu wickeln oder an der Magnetstruktur zu positionieren. Es ist vorgesehen, dass das System keine in den Körper zu implantierende Elektronik aufweist. Die Magnetstruktur kann ledig- lich passiv ausgebildet sein, z.B. im Wesentlichen Ferritmaterial, Kleber und evtl weitere V erbindungsmaterialien aufweisen.
Beispielsweise umfasst die Spulenvorrichtung die gesamte Elektronik des Systems, die zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes benötigt ist. Zum Beispiel weist die Spulenvor richtung ein Gehäuse auf, in dem eine Spule angeordnet ist. Beispielsweise sind elektrische Verbindungen zur Spule ausschließlich innerhalb des Gehäuses der Spulenvorrichtung angeordnet.
Das System kann eine Gewebestimulation mit minimiertem Eingriff in den Körper mit der Gewebestruktur ermöglichen. Beispielsweise muss lediglich die kleine Magnetstruktur in den Körper implantiert werden ohne dass eine Verbindung (z.B. elektrische Kabel) in den Körper implantiert werden müssen. Beispielsweise weist die Magnetstruktur des Systems eine maximale Länge von weniger als 3 cm und/oder eine maximale Breite von weniger als 1 cm auf. Beispielsweise weist die Magnetstruktur eine zylindrische und/oder konische Form auf. Zum Beispiel ist die Magnet struktur als starrer Vollkörper mit fester Form ausgebildet. Die Magnetstruktur kann z.B. stab förmig oder klumpenförmig ausgebildet sein. Die Magnetstruktur kann ein Ferromagne- tisches, ein Ferritmaterial oder ein Ferrimagnetisches Material umfassen.
Zum Beispiel bewirkt in einem Betrieb des Systems ein Konzentrieren des elektromagneti schen Wechselfeldes eine Erhöhung einer Feldstärke des elektromagnetischen Wechselfel des von mindestens einem Faktor 10 in einer Umgebung der Magnetstruktur (z.B. in einem Abstand von höchsten 1 cm von der Magnetstruktur entfernt, zum Beispiel in Richtung einer Achse der Magnetstruktur).
Beispielsweise weist in einem Betrieb des Systems eine innerhalb einer Umgebung der Magnetstruktur konzentrierte Magnetfeldstärke einen Wert von zumindest 500 mT auf. Die Feldstärke kann den Wert von zumindest 500 mT aufweisen, wenn die Magnetstruktur innerhalb eines Körpers an einer Gewebestruktur positioniert ist.
Beispielsweise ist die Magnetstruktur des Systems ausgebildet, weniger als lern einer zu erregenden Gewebestruktur entfernt und innerhalb eines die Gewebestruktur umfassenden Körpers angeordnet zu werden.
Beispielsweise weist die portable Spulenvorrichtung ein Volumen kleiner als 3000 cm3 (oder kleiner als 2000 cm3, kleiner als 1000 cm3, oder kleiner als 500 cm3) auf und/oder ein Gewicht geringer als 5 kg (oder geringer als 3 kg gering als 1 kg oder geringer als 0,5 kg) auf. Die Spulenvorrichtung kann eine elektrische Induktivität, Steuerelektronik zum Beauf schlagen der elektrischen Induktivitäten mit einem Strom sowie einen Energiespeicher aufweisen. Beispielsweise kann die elektrische Induktivität eine Spule mit einem Durch messer von geringer als 10 cm (oder geringer als 7 cm, geringer als 5 cm oder geringer als 3 cm) sein. Die portable Spulenvorrichtung kann dazu ausgestaltet sein, an einem Körperteil mit der Gewebestruktur befestigt zu werden. Beispielsweise kann die portable Spulenvor richtung einen Befestigungsgurt aufweisen. Durch die Tragbarkeit der Spulenvorrichtung ist es möglich, die Gewebestruktur zum Beispiel kontinuierlich oder zu beliebigen Zeiten zu stimulieren, ohne dass ein Benutzer der Spulenvorrichtung zum Stimulieren der Gewe bestruktur zu einer stationären Spulenvorrichtung gehen müsste.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewe bestruktur. Die Magnetstruktur umfasst zumindest ein Ferritmaterial und weist eine maxi male Länge von weniger als 2 cm und/oder eine maximale Breite von weniger als 5 mm auf. Die Magnetstruktur kann eine zylindrische und/oder konische Form aufweisen. Die Magnet struktur kann beispielsweise rund sein und einen Durchmesser von weniger als 5 mm (oder weniger als 3 mm oder weniger als 1 mm) aufweisen. Beispielsweise kann die Magnetstruk tur bohnenförmig oder linsenförmig geformt sein. Beispielsweise weist die Magnetstruktur zumindest einen Anteil eines Klebstoffes von mehr als 20% auf. Der Klebstoff der Magnet struktur kann etwa dazu dienen, Ferritpartikel, die die Magnetstruktur umfasst, in einer vorbestimmten Form der Magnetstruktur zu halten.
Beispielsweise weist die Magnetstruktur eine konische Form auf. Die Magnetstruktur kann als starrer Vollkörper ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Magnetstruktur ohne Löcher oder Durchführungen ausgebildet sein. Der Vollkörper ist z.B. frei von Durchfüh rungen und/oder frei von Hohlräumen ausgebildet und/oder ohne bewegliche Komponenten ausgebildet. Die Magnetstruktur kann einen homogener Festkörper mit einer festen Form (z.B. ohne bewegliche Teile) umfassen.
Zum Beispiel weist die Magnetstruktur eine biokompatible Hüllschicht auf, wobei die bio kompatible Hüllschicht zumindest ein Material von hermetisch dichter oder nicht hermetisch dichter Beschaffenheit umfasst.
Zum Beispiel weist die Magnetstruktur einen Kleberanteil von zumindest 20 % und/oder einen Anteil von Ferritmaterial von zumindest 50 % auf.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewebestruktur, z.B. neben die Gewebestruktur. Die Magnetstruktur umfasst zumin dest ein Ferritmaterial, wobei die Magnetstruktur eine maximale Länge von weniger als 3 cm und/oder eine maximale Breite von weniger als 1 cm aufweist, wobei die Magnetstruk tur bohnenförmig oder linsenförmig ausgebildet ist. Ein weiterer Aspekt betrifft eine Suspension zum Injizieren in einen Körper, um innerhalb des Körpers eine Magnetstruktur zu fertigen. Die Suspension umfasst einen Klebstoff und im Klebstoff gelöste Ferritpartikel. Beispielsweise ist die Suspension eine Lösung umfas- send Klebstoff, Ferritpartikel und Lösungsmittel. Der Klebstoff kann ein Bioklebstoff sein.
Die Suspension ist z.B. zum Injizieren mittels einer Spritze ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Suspension flüssig genug sein, um mittels einer Spritze beispielsweise in einen Körper eingebracht zu werden. Die Suspension kann z.B. im Körper aushärten, sodass eine feste, starre Magnetstruktur geformt werden kann. Beispielsweise können mittels Injizieren der Suspension einfache Geometrien, z.B. Vollkörper ohne Durchführungen oder Hohlräu- me gebildet werden.
Der Anteil der Ferritpartikel in der Suspension ist z.B. zumindest 50% (oder zumindest 70 %). Der Anteil des Klebers kann mehr als 20 % (oder mehr als 30 %) betragen.
Weitere Aspekte des Verfahrens zum Bereitstellen der Magnetstruktur, des Systems zum Stimulieren einer Gewebestruktur sowie der Magnetstruktur betreffen Ausführungsformen, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Stimulieren einer Gewebestruktur gezeigt wurden. Daher wird darauf verzichtet, diese Merkmale des Verfahrens zum Bereit- stellen der Magnetstruktur, des Systems zum Stimulieren einer Gewebestruktur sowie der Magnetstruktur noch einmal gesondert zu zeigen.
Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Stimulationssignales zur zumindest teilweisen Vermeidung einer Gleichstrombelastung und zur Verringerung einer Störstrah lung (EMV) mit minimalistischer Implantatelektronik.
Figurenkurzbeschreibung
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugneh mend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel eines Verfahren zum Stimulieren einer Gewebestruktur;
Fig. 2 ein Beispiel eines Systems zum Stimulieren einer Gewebestruktur; Fig. 3 eine beispielhafte Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewebestruktur;
Fig. 4 ein Beispiel einer Stimulation eines peripheren Nervenstranges;
Fig. 5 ein Beispiel eines ersten Stimulationssignals; und
Fig. 6 ein Beispiel eines zweiten Stimulationssignals.
Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element„verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischen elemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines„oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B. Eine alternative Formulie- rung für die gleichen Kombinationen ist„zumindest eines von A und B“. Das Gleiche gilt für Kombinationen von mehr als 2 Elementen. Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B.„ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralel- emente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nach folgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder„aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vor handensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben aus schließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.
Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 100 zum Stimulieren einer Gewebestruktur. Das Verfahren 100 umfasst ein Erzeugen 110 eines elektromagnetischen Wechselfeldes in einer Umgebung der Gewebestruktur. Das Verfahren 100 umfasst ferner ein Konzentrieren 120 des elektromagnetischen Wechselfeldes in der Gewebestruktur mit tels einer implantierten Magnetstruktur.
Das Verfahren 100 ist beispielsweise dazu geeignet, eine Gewebestruktur innerhalb eines Körpers zu stimulieren, wobei zum Stimulieren eine elektronische Vorrichtung außerhalb des Körpers verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine portable Spulenvorrichtung genutzt werden, um außerhalb des Körpers ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, wel ches derart auf den Körper gerichtet ist (beispielsweise durch eine geeignete Positionierung der portablen Spulenvorrichtung), dass ein elektromagnetisches Wechselfeld in der Umge bung der Gewebestruktur erzeugt 110 wird. Da das elektromagnetische Wechselfeld, das von einer portablen Spulen Vorrichtung hervor gerufen werden kann unter Umständen eine zu geringe elektrische Feldstärke aufweist, um die Gewebestruktur direkt stimulieren zu können, wird gemäß dem Verfahren 100 die im plantierte Magnetstruktur zum Konzentrieren 120 des elektromagnetischen Feldes genutzt. Die Magnetstruktur kann in der Umgebung der Gewebestruktur implantiert sein, sodass sie das von der externen Spulenvorrichtung erzeugte elektromagnetische Feld innerhalb der Gewebestruktur konzentriert. Mit anderen Worten kann die Magnetstruktur als Magnetfeld konzentrator beschrieben werden. Durch das Konzentrieren 120 des elektromagnetischen Feldes kann die Feldstärke der elektrischen Feldkomponente innerhalb der Gewebestruktur auf einen Wert erhöht werden, bei dem die Gewebestruktur elektrisch stimuliert werden kann.
Das Bereitstellen der implantierten Magnetstruktur gemäß dem Verfahren 100 ermöglicht es, portable Spulenvorrichtungen mit Spulen einer geringen Größe zum Stimulieren der Gewebestruktur zu nutzen. Die Spulen der portablen Spulenvorrichtung benötigen eine Energieversorgung, die beispielsweise von einer Batterie oder einem Energiespeicher der portablen Spulenvorrichtung bereitgestellt werden kann. Um trotz der geringen Spulengröße eine elektrische Feldstärke in der Gewebestruktur bereitzustellen, die eine Stimulation der Gewebestruktur ermöglicht, wird der Magnetfeldkonzentrator in Form der implantierten Magnetstruktur genutzt. Im Gegensatz zu anderen Systemen (beispielsweise Systemen mit Elektroden) kann durch den Magnetfeldkonzentrator die zum Stimulieren benötigte Energie gezielt lokal konzentriert werden, sodass eine insgesamt benötigte Energie durch den effi zienten Einsatz verringert werden kann und somit von einer portablen Vorrichtung (etwa batteriebetrieben) bereitgestellt werden kann.
Das Verfahren 100 ermöglicht es, zum Stimulieren der Gewebestruktur lediglich die Mag netstruktur in den Körper implantieren oder einbringen zu müssen, wohingegen sämtliche elektronische Vorrichtungen, die zum Stimulieren (beispielsweise zum Erzeugen des elekt romagnetischen Feldes oder des elektrischen Feldes) benötigt werden, außerhalb des Kör pers mit der Gewebestruktur betrieben werden können. Ein Implantationsaufwand kann dadurch verringert werden.
Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes System 200 zum Stimulieren einer Gewebestruktur (nicht dargestellt). Das System 200 weist eine portable Spulenvorrichtung 210 zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes 220 auf. Das System 200 weist weiterhin eine an der Gewebestruktur implantierbare Magnetstruktur 230 auf Die implantierbare Magnetstruktur kann beispielsweise in einen Körper mit der Gewebestruktur implantiert werden.
Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Magnetstruktur 300 zum Implantieren an eine Gewebestruk tur. Die Magnetstruktur 300 weist eine konische Form auf. Ein erster Durchmesser 310 auf einer ersten Seite 320 der Magnetstruktur 300 ist größer als ein zweiter Durchmesser 330 auf einer zweiten Seite 340 der Magnetstruktur 300. Beispielsweise ist der erste Durchmes- ser 310 mehr als 20 % (oder mehr als 40 %, mehr als 60 %, mehr als 100 % oder mehr als 200 %) und/oder weniger als 300 % (oder weniger als 200 % oder weniger als 100 % oder weniger als 50 %) größer als der zweite Durchmesser 330. Beispielsweise sind alle Kanten der konischen Form abgerundet.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel 400 einer Stimulation von peripheren Nerven. Dabei ist ein Ober arm 410 mit einem ausschnittsweise dargestellten Nervenstrang 420 gezeigt. In der Nähe oder Umgebung neben dem Nervenstrang 420 ist eine Magnetstruktur 430 bereitgestellt. Die Magnetstruktur für 130 ist beispielsweise durch Implantation oder injizieren von Ferrit partikel bereitgestellt. Eine portable Spulenvorrichtung 440 (lediglich schematisch und nicht komplett dargestellt) erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld 450, das auf die Magnet struktur 430 gerichtet ist. Die portable Spulenvorrichtung 440 umfasst etwa ein Gehäuse mit einer Höhe von maximal 5 cm (d.h. die portable Spulenvorrichtung steht nicht mehr als 5 cm vom Oberarm ab), so dass sie beispielsweise unter einem Kleidungsstück getragen werden kann. Das elektromagnetische Wechselfeld 450 ist durch die Ausrichtung der Spule der Spulenvorrichtung 440 derart bereitgestellt, dass es in der Umgebung des Nervenstran ges 420 und der Magnetstruktur 430 vorliegt.
Die Magnetstruktur 430 konzentriert das elektromagnetische Wechselfeld 450 zu einem konzentrierten elektromagnetischen Feld 460 innerhalb des Nervenstranges 420. Die Mag netstruktur 430 bündelt die Feldlinien des elektromagnetischen Wechselfeldes 450, um in dem Nervenstrang 420 die Feldstärke des elektrischen Feldes zum Stimulieren des Nerven stranges 420 zu erhöhen.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel 500 eines ersten Stimulationssignals 510. Eine Stromstärke 520 des ersten Stimulationssignals 510 ist über eine Zeitachse 530 aufgetragen. Das Stimulations- signal 510 kann gemäß eines Verfahrens zur Erzeugung eines Stimulationssignales zur Vermeidung einer Gleichstrombelastung und Verringerung einer Störstrahlung (EMV) mit minimalistischer Implantatelektronik erzeugt werden.
Ein idealisierter Stimulationsimpuls 540 (Rechteckpuls in Fig. 5 umfassend die gezeigten schraffierten Flächen Al und A2) kann, um eine Gleichstrombelastung (Ladungseintrag) zu vermeiden, gleich große Flächen Al, A2 aufweisen. Dies kann bei konventionellen Implan taten durch eine Elektronik gewährleistet werden, die einen Verlauf des Stimulationsimpul- ses nach Fig. 5 erzeugen kann. Die gezeigte Impulsform kann gemäß der offenbarten Erfin dung direkt durch ein Magnetfeld oder auch mittels einer Spule (z.B. mit nichtlinearer In duktivität) erzeugt werden, beides durch Wirkung des Induktionsgesetzes. Wird eine Spule im Implantat verwendet, können herkömmliche Elektroden verwendet werden. Der Vorteil ist das Bereitstellen einer Übergangs-/Zwischenlösung zwischen herkömmlichen Konzepten zur Stimulation und erfindungsgemäßen Konzepten zur Stimulation für die komplette elekt- roden- und elektronikfreie (bezüglich des Implantats) erfindungsgemäße Lösung.
Fig. 6 ein Beispiel 600 eines zweiten Stimulationssignals 610. Die Signalform des Stimula tionssignals 610 kann durch Überlagerung zweier Signale 620, 630 mit unterschiedlicher Frequenz erfolgen. Für die niedrigere Frequenz (kHz-Bereich) kann sich vorteilhafterweise ein sogenannter„aperiodischer Grenzfall“ einer angeregten Schwingung ergeben. Die Über lagerung dieser zwei Frequenzen ergibt dann einen Signalverlauf des zweiten Stimulations signals 610 entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 6. Dies ist eine Möglichkeit, die für eine Stimulation erforderliche Stromanstiegsgeschwindigkeit Ai/At wie in Fig. 5 zu gewähr leisten. Die Überlagerung kann einerseits durch eine Elektronik außerhalb des Körpers bewerkstelligt werden (etwa in einer erfindungsgemäßen Spulenvorrichtung) oder durch Ausnutzung nichtlinearer Eigenschaften (Hysterese, Sättigung) ferro- (oder ferri-)magnetischer Stoffe in der Magnetstruktur.
Die Erfindung ermöglicht eine kabellose, zielgerichtete Elektrostimulation, die ohne Elekt roden, Kabel, Elektronik und Energiespeicher auskommt. Die Invasivität des vorgeschlage nen Konzeptes kann durch das Bilden von Implantatkörpem (z.B. Magnetstruktur) im menschlichen Körper auf ein Minimum reduziert werden. Durch die Erfindung können tragbare Geräte (tragbar bezüglich Größe, Gewicht, Stromversorgung) bereitgestellt werden. Zahlreiche Anwendungen können somit jederzeit mittels Stimulation von Gewebestrukturen durchgeführt werden, z.B. Linderung der Symptome von Schmerzen, Migräne oder Blut hochdruck. In Kombination mit einer kleinen, leicht implantierbaren magnetischen Struktur wird eine lokalisierte Stimulation von erregbarem Gewebe ermöglicht. Darüber hinaus kann die Stimulation der zentralen Nerven und Muskeln möglich sein, da die für die beiden Fälle unterschiedlich hohe benötigte elektrische Feldstärke beispielsweise durch das Design der Spulenvorrichtung und/oder der Magnetstruktur bereitgestellt werden kann.
Gemäß der vorgestellten Konzepte wird z.B. die gesamte„Intelligenz" (z.B. elektronische Komponenten, Energiespeicher, Steuerung) des Stimulationssystems in einem extern getra genen Modul, das die Energieversorgung und Ansteuerung zur Stimulation übernimmt, bereitgestellt, während das Implantat selbst möglichst minimalistisch aufgebaut ist. Ausfüh rungsbeispiele basieren auf der Anwendung elektromagnetischer Felder im Zusammenwir ken mit implantierten Ferritpartikeln (z.B. keine Nanopartikel) bzw. vorgefertigten Ferrit- körpem, welche die extern eingetragene elektromagnetische Energie so konzentrieren, dass lokal begrenzte Aktionspotenziale ausgelöst oder andere Wirkmechanismen genutzt werden können.
Durch Systeme mit außerhalb des Körpers platzierten Magnetspulen und mit implantierten Magnetfeldkonzentratoren innerhalb des Körpers können Vorteile entstehen: Es werden keine Elektroden benötigt, daher kann auch keine Korrosion von Stimulationselektroden auftreten; Ein Ladungseintrag in den menschlichen Körper (Gleichstrombelastung) kann vermieden werden; Keine hermetisch geschlossenen Gehäuse mit notwendigen elektrischen Durchführungen sind notwendig; Da für die beabsichtigte Wirkung die Feldstärke oder magnetische Flussdichte pro durchsetzter Fläche maßgebend ist und zudem eine kleine räumliche Ausdehnung (Nerven) vorhanden ist, lässt sich die gewünschte Wirkung einer Elektrostimulation bei geringerem Energieeinsatz und daher mit kleineren externen Spulen und geringeren Strömen erzielen; Die Magnetfeldkonzentratoren erlauben die örtliche Fo kussierung der Stimulation. Den Ort der gewünschten Stimulation umgebende Gewe bestrukturen können unbeeinflusst belassen werden.
Weitere Beispiele beschreiben weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung. Ein erstes Beispiel betrifft ein Verfahren zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektri schen Feldstärke, umfassend: Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes in einer Umgebung der Gewebestruktur; und Konzentrieren des elektromagnetischen Wechselfeldes in der Gewebestruktur mittels einer implantierten Magnetstruktur innerhalb der Umgebung. Ein zweites Beispiel betrifft ein Verfahren nach Beispiel 1, wobei die Magnetstruktur ein Ferromagnetisches oder Ferrimagnetisches Material umfasst, um an der erregbaren Gewe- bestruktur eine elektromagnetische Feldstärke zu erhöhen, wobei das Material nicht lineare Eigenschaften aufweisen kann.
Ein drittes Beispiel betrifft ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele 1 oder 2, wobei die Magnetstruktur eine zylindrische Form aufweist, deren Achse auf eine Gewe- bestruktur hinzeigt.
Ein viertes Beispiel betrifft ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele 1 bis 3, wobei die Magnetstruktur eine biokompatible Hüllschicht aufweist, die biokompatible Hüllschicht umfassend zumindest ein Material von hermetisch dichter oder nicht-hermetisch dichter Beschaffenheit.
Ein fünftes Beispiel betrifft ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele 1 bis 4, wobei eine maximale Länge der Magnetstruktur geringer als 3 cm ist und/oder eine maxi male Breite der Magnetstruktur geringer als 1 cm ist.
Ein sechstes Beispiel betrifft ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele 1 bis 5, wobei das Konzentrieren des elektromagnetischen Wechselfeldes eine Erhöhung einer Feldstärke des elektromagnetischen Wechselfeldes von mindestens einem Faktor 10 in der Gewebestruktur bewirkt.
Ein siebtes Beispiel betrifft ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele 1 bis 6, wobei eine innerhalb der Gewebestruktur konzentrierte Magnetfeldstärke einen Wert von zumindest 500 mT aufweist.
Ein achtes Beispiel betrifft ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele 1 bis 7, ferner umfassend:
Bereitstellen der Magnetstruktur, weniger als lern von der erregbaren Gewebestruktur entfernt und innerhalb eines die Gewebestruktur umfassenden Körpers.
Ein neuntes Beispiel betrifft ein Verfahren nach Beispiel 8, wobei das Bereitstellen ein Implantieren einer außerhalb des die Gewebestruktur umfassenden Körpers vorgefertigten Magnetstruktur umfasst.
Ein zehntes Beispiel betrifft ein Verfahren nach Beispiel 8, wobei das Bereitstellen ein Injizieren von Ferritpartikeln, die in einem Klebstoff gelöst sind, in den Körper umfasst. Ein elftes Beispiel betrifft ein Verfahren nach Beispiel 10, wobei die injizierten Ferritparti kel während einem Aushärten der injizierten Lösung mittels eines Magnetfeldes geformt werden.
Ein zwölftes Beispiel betrifft ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Beispiele 1 bis 11, wobei die Gewebestruktur eine periphere Nervenstruktur ist.
Ein dreizehntes Beispiel betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Magnetstruktur an einer Gewebestruktur, das Verfahren umfassend: Injizieren einer zumindest Ferritpartikel und Bioklebstoff aufweisenden Mischung in einen die Gewebestruktur umfassenden Kör per; und Formen der die Ferritpartikel und Klebstoff umfassenden Mischung mittels eines Magnetfeldes während eines Aushärtens des Klebstoffes.
Ein vierzehntes Beispiel betrifft ein System zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke, umfassend: Eine portable Spulenvorrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes; und Eine an der Gewebestruktur implantierbare Magnetstruktur.
Ein fünfzehntes Beispiel betrifft ein System nach Beispiel 14, wobei die portable Spulenvor richtung ein Volumen kleiner als 2000 cm3 aufweist und/oder ein Gewicht geringer als 3 kg aufweist.
Ein sechzehntes Beispiel betrifft eine Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewe bestruktur, die Magnetstruktur umfassend zumindest ein Ferritmaterial, wobei die Magnet struktur eine maximale Länge von weniger als 3 cm und/oder eine maximale Breite von weniger als 1 cm aufweist und wobei die Magnetstruktur eine zylindrische Form aufweist. Ein weiteres Beispiel betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Stimulationssignales zum Stimulieren einer Gewebestruktur, wobei aufgrund einer Signalform des Stimulationssigna les, deren positiver Maximalwert betragsmäßig größer ist als deren negativer Maximalwert und deren betragsmäßiger Integralwert weniger als 5 % ihres Maximalbetrags aufweist, eine Gleichstrombelastung und eine Störstrahlung verringert werden.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausfuh ren eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operati onen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch pro- grammierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Pro- grammspeichervorrichtungen, z.B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, Prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z.B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik- Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate- Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenba rung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen.
Ein als„Mittel zum...“ Ausführen einer bestimmten Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Aus führen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein„Mittel für etwas“ als ein„Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z.B. ein Bauelement oder eine Schaltung ausgebildet für oder geeignet für die jeweilige Aufgabe.
Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als„Mit tel“,„Mittel zum Bereitstellen eines Signals“,„Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke kann in Form dedizierter Hardware, z.B.„eines Signalanbie ters“,„einer Signalverarbeitungseinheit“,„eines Prozessors“,„einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff„Prozessor“ oder„Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausfüh rung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor- Hardware (DSP-Hardware; DSP = Digital Signal Processor), Netzprozessor, anwendungs spezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldpro grammierbare Logikanordnung (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein.
Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im We sentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit ander weitig, z.B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offen barung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Pro zess oder Operation mehrere Teilschritte, -fünktionen, -prozesse oder -operationen ein schließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können einge- schlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschrits sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufge- nommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombinati on des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unab- hängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorge- schlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen An spruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstär ke, umfassend:
Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes in einer Umgebung der Gewebestruk tur; und
Konzentrieren des elektromagnetischen Wechselfeldes in der Gewebestruktur mittels einer implantierten Magnetstruktur innerhalb der Umgebung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Magnetstruktur ein Ferromagnetisches oder Ferrimagnetisches Material umfasst, um an der erregbaren Gewebestruktur eine elektro magnetische Feldstärke zu erhöhen, wobei das Material nicht lineare Eigenschaften aufwei sen kann.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei die Magnet struktur eine zylindrische Form aufweist, deren Achse auf eine Gewebestruktur hinzeigt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetstruktur eine biokompatible Hüllschicht aufweist, die biokompatible Hüllschicht umfassend zumin dest ein Material von hermetisch dichter oder nicht-hermetisch dichter Beschaffenheit.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale Fänge der Magnetstruktur geringer als 3 cm ist und/oder eine maximale Breite der Magnetstruktur geringer als 1 cm ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konzentrieren des elektromagnetischen Wechselfeldes eine Erhöhung einer Feldstärke des elektromagneti schen Wechselfeldes von mindestens einem Faktor 10 in der Gewebestruktur bewirkt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine innerhalb der Gewebestruktur konzentrierte Magnetfeldstärke einen Wert von zumindest 500 mT auf weist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
Bereitstellen der Magnetstruktur, weniger als lern von der erregbaren Gewebestruktur entfernt und innerhalb eines die Gewebestruktur umfassenden Körpers.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bereitstellen ein Implantieren einer außer halb des die Gewebestruktur umfassenden Körpers vorgefertigten Magnetstruktur umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bereitstellen ein Injizieren von Ferritparti keln, die in einem Klebstoff gelöst sind, in den Körper umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die injizierten Ferritpartikel während einem Aushärten der injizierten Lösung mittels eines Magnetfeldes geformt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gewebestruktur eine periphere Nervenstruktur ist.
13. System zum Stimulieren einer Gewebestruktur mittels einer elektrischen Feldstärke, umfassend:
Eine portable Spulenvorrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes; und
Eine an der Gewebestruktur implantierbare Magnetstruktur.
14. System gemäß Anspruch 13 ,
wobei das System derart ausgebildet ist, dass beim Stimulieren der Gewebestruktur eine zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes benötigte Elektronik in der portablen Spu- lenvorrichtung vollständig außerhalb eines Körpers mit der Gewebestruktur positioniert ist.
15. System gemäß Anspruch 13 oder 14,
wobei das System zum Stimulieren der Gewebestruktur ohne eine strukturelle Verbindung einer Elektronik oder eines elektrischen Leiters mit der implantierbaren Magnetstruktur ausgebildet ist.
16. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15,
wobei das System keine in den Körper zu implantierende Elektronik, Elektroden oder elektrischen Leitungen aufweist.
17. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16,
wobei die Spulenvorrichtung eine vollständige Elektronik des Systems umfasst, die zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes benötigt ist.
18. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17,
wobei die Magnetstruktur eine maximale Länge von weniger als 3 cm und/oder eine maxi male Breite von weniger als 1 cm aufweist.
19. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18,
wobei die Magnetstruktur eine zylindrische und/oder konische Form aufweist.
20. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19,
wobei die Magnetstruktur als starrer Vollkörper mit fester Form ausgebildet ist.
21. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 20,
wobei die Magnetstruktur ein Ferromagnetisches, ein Ferritmaterial oder ein Ferrimagneti- sches Material umfasst,
22. System gemäß Anspruch 21 , wobei das Material nichtlineare Eigenschaften aufweist
23. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 22,
wobei die Magnetstruktur einen Anteil eines Klebstoffes von mehr als 20% aufweist.
24. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 23,
wobei die Magnetstruktur eine biokompatible Hüllschicht aufweist, die biokompatible Hüllschicht umfassend zumindest ein Material von hermetisch dichter oder nicht-hermetisch dichter Beschaffenheit.
25. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 24,
wobei in einem Betrieb des Systems ein Konzentrieren des elektromagnetischen Wechsel- feldes eine Erhöhung einer Feldstärke des elektromagnetischen Wechselfeldes von mindes- tens einem Faktor 10 in einer Umgebung der Magnetstruktur bewirkt.
26. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 25,
wobei in einem Betrieb des Systems eine innerhalb einer Umgebung der Magnetstruktur konzentrierte Magnetfeldstärke einen Wert von zumindest 500 mT aufweist.
27. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 26,
wobei die Magnetstruktur ausgebildet ist, weniger als lern einer zu erregenden Gewe- bestruktur entfernt und innerhalb eines die Gewebestruktur umfassenden Körpers angeord- net zu werden.
28. System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 27,
wobei die portable Spulenvorrichtung ein Volumen kleiner als 2000 cm3 aufweist und/oder ein Gewicht geringer als 3 kg aufweist.
29. Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewebestruktur, die Magnetstruktur um fassend
zumindest ein Ferritmaterial, wobei die Magnetstruktur eine maximale Fänge von weniger als 3 cm und/oder eine maximale Breite von weniger als 1 cm aufweist und wobei die Mag netstruktur eine zylindrische Form aufweist.
30. Magnetstruktur gemäß Anspruch 29,
wobei die Magnetstruktur eine konische Form aufweist
31. Magnetstruktur gemäß Anspruch 29 oder 30,
wobei die Magnetstruktur als starrer Vollkörper ausgebildet ist.
32. Magnetstruktur gemäß Anspruch 31 ,
wobei der Vollkörper frei von Durchführungen und/oder frei von Hohlräumen ausgebildet ist und/oder ohne bewegliche Komponenten ausgebildet ist.
33. Magnetstruktur gemäß einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei die Magnetstruktur eine biokompatible Hüllschicht aufweist, die biokompatible Hüllschicht umfassend zumindest ein Material von hermetisch dichter oder nicht-hermetisch dichter Beschaffenheit.
34. Magnetstruktur gemäß einem der Ansprüche 29 bis 33,
und wobei die Magnetstruktur einen Anteil eines Klebstoffes von mehr als 20% aufweist.
35. Magnetstruktur zum Implantieren an eine Gewebestruktur, die Magnetstruktur um fassend
zumindest ein Ferritmaterial, wobei die Magnetstruktur eine maximale Länge von weniger als 3 cm und/oder eine maximale Breite von weniger als 1 cm aufweist, wobei die Magnet struktur bohnenförmig oder linsenförmig ausgebildet ist.
36. Verfahren zum Bereitstellen einer Magnetstruktur an einer Gewebestruktur, das Verfahren umfassend:
Injizieren einer zumindest Ferritpartikel und Bioklebstoff aufweisenden Mischung in einen die Gewebestruktur umfassenden Körper; und
Formen der die Ferritpartikel und Klebstoff umfassenden Mischung mittels eines Magnet feldes während eines Aushärtens des Klebstoffes.
37. Suspension zum Injizieren in einen Körper, um innerhalb des Körpers eine Magnet struktur zu fertigen, die Suspension umfassend:
Einen Klebstoff; und
im Klebstoff gelöste Ferritpartikel.
38. Suspension gemäß Anspruch 37,
wobei der Klebstoff ein Bioklebstoff ist.
39. Suspension gemäß Anspruch 37 oder 38,
wobei die Suspension zum Injizieren mittels einer Spritze ausgebildet ist.
40. Suspension gemäß Anspruch 37, 38 oder 39,
wobei der Anteil der Ferritpartikel in der Suspension zumindest 50 % ist und/oder der An teil des Klebstoff in der Suspension zumindest 20 % ist.
41. Verfahren zur Erzeugung eines Stimulationssignales zum Stimulieren einer Gewe bestruktur, wobei aufgrund einer Signalform des Stimulationssignales, deren positiver Ma ximalwert betragsmäßig größer ist als deren negativer Maximalwert und deren betragsmäßi ger Integralwert weniger als 5 % ihres Maximalbetrags aufweist, eine Gleichstrombelastung und eine Störstrahlung verringert werden.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0333381A2 (de) * 1988-03-16 1989-09-20 Metcal Inc. Thermisches Element für die Behandlung von Tumoren
WO1996003112A1 (en) * 1993-05-04 1996-02-08 Syngenix Limited Compositions comprising a tissue glue and therapeutic agents
WO2003022308A2 (en) * 2001-09-13 2003-03-20 Scientific Generics Limited Therapeutic insert and therapeutic method
WO2004016316A1 (ja) * 2002-08-16 2004-02-26 Admetec Co., Ltd. 加熱方法及びそのための加熱装置
DE102005062746A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Friedrich-Schiller-Universität Jena Vorrichtung zur zielgerichteten Erwärmung
WO2007102375A1 (ja) * 2006-03-09 2007-09-13 Ad Me Tech Co., Ltd. 生体加熱材料として用いられるＭｇＦｅ２Ｏ４の製造方法及びこの製造方法により得られたＭｇＦｅ２Ｏ４
US20080319247A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-25 Philadelphia Health & Education Corporation D/B/A Drexel University College Of Medicine Method of local therapy using magnetizable thermoplastic implant

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208391A1 (de) * 2002-02-27 2003-09-25 Fraunhofer Ges Forschung Implantat zur lokalen Stimulierung von Muskel- und Nervenzellen
WO2018071906A1 (en) * 2016-10-16 2018-04-19 Stimaire, Inc. Wireless neural stimulator with injectable

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0333381A2 (de) * 1988-03-16 1989-09-20 Metcal Inc. Thermisches Element für die Behandlung von Tumoren
WO1996003112A1 (en) * 1993-05-04 1996-02-08 Syngenix Limited Compositions comprising a tissue glue and therapeutic agents
WO2003022308A2 (en) * 2001-09-13 2003-03-20 Scientific Generics Limited Therapeutic insert and therapeutic method
WO2004016316A1 (ja) * 2002-08-16 2004-02-26 Admetec Co., Ltd. 加熱方法及びそのための加熱装置
DE102005062746A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Friedrich-Schiller-Universität Jena Vorrichtung zur zielgerichteten Erwärmung
WO2007102375A1 (ja) * 2006-03-09 2007-09-13 Ad Me Tech Co., Ltd. 生体加熱材料として用いられるＭｇＦｅ２Ｏ４の製造方法及びこの製造方法により得られたＭｇＦｅ２Ｏ４
US20080319247A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-25 Philadelphia Health & Education Corporation D/B/A Drexel University College Of Medicine Method of local therapy using magnetizable thermoplastic implant

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