WO2019211416A1 - Vorrichtung zur induktiven energieübertragung in einen z.b. menschlichen körper und verwendung der vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur induktiven energieübertragung in einen z.b. menschlichen körper und verwendung der vorrichtung Download PDF

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WO2019211416A1
WO2019211416A1 PCT/EP2019/061322 EP2019061322W WO2019211416A1 WO 2019211416 A1 WO2019211416 A1 WO 2019211416A1 EP 2019061322 W EP2019061322 W EP 2019061322W WO 2019211416 A1 WO2019211416 A1 WO 2019211416A1
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coil
carrier element
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coil winding
sub
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PCT/EP2019/061322
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Leon WENNING
Marius-Ovidiu Popescu
Samuel Vasconcelos Araujo
Michael JIPTNER
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Kardion Gmbh
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    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/366—Electric or magnetic shields or screens made of ferromagnetic material

Definitions

  • the invention relates to a device for inductive energy transmission in a z.b. human body having a transmitting unit having a transmitting coil, wherein the transmitting coil (25) has a coil winding.
  • a device of the aforementioned type is known from DE 10 2016 106 683 A1.
  • the device described there serves as part of a VAD (Ventricular Assist Device) system for charging a rechargeable battery arranged within the body of a person. It comprises a transmitting coil with a coil winding and a magnetic core interacting with the coil winding and a carrier element, in the region of which the coil winding and the magnet core are arranged.
  • the carrier element is usually designed in the form of a rigid housing made of plastic. For a good or optimal energy transfer, it is important here that the transmitter coil with the support member rests as closely as possible on the human body. Due to the rigid construction of the carrier element or housing, the wearing comfort of the device described in DE 10 2016 106 683 A1 is restricted. For a person, therefore, it is cumbersome to transmit electrical energy into the body over long periods of time with this device.
  • transmitting devices for inducing energy transmission are known from the prior art, which are formed instead of a magnetic core for the purpose of field guidance and the shield as an air coil (without magnetic core). In the latter embodiment as an air coil, however, problems due to the lack of shielding may occur.
  • the object of the invention is to provide a device for inductive energy transmission into a human body, which has an improved wearing comfort.
  • the invention is based on the idea to form a mechanically flexible solution for the transmitting coil and the carrier element, which thus optimally adapts to the body shape and thereby makes a very high wearing comfort possible.
  • the carrier element is designed as a flexible element.
  • the coil winding is connected to this flexible element.
  • a shielding element or a magnetic core may be connected to the carrier element.
  • a shielding element in a device for inductive energy transmission enables shielding and / or guiding of the magnetic field generated by means of the transmitting coil.
  • the coil winding, the shielding element or the magnetic core can be designed to be flexible at least in some areas.
  • the flexible design of the carrier element and of the shielding element or of the magnetic core allows a desired adaptation to the anatomy of the human body at the contact area therewith.
  • the carrier element is formed from a textile material, and that the coil winding is sewn to the textile fabric.
  • the carrier element by training as a textile material particularly good wearing properties.
  • the carrier element is a flat expanded structure from the group nonwoven fabric, fabric, knitted fabric, braid, Nähgewirke, body containing or consisting of silicone rubber, body containing an elastomer, in particular containing a silicone elastomer, or containing silicone rubber or consisting of an elastomer, in particular best- made of a silicone elastomer, or consisting of silicone rubber.
  • the transmitting coil may be sewn to the support member.
  • One idea of the invention is that mutually adjacent sections of the coil conductor forming the coil windings are alternately looped around on their side facing the carrier element and on their side remote from the carrier element by a thread guided through the carrier element.
  • the coil winding of the transmitting coil can also be glued to the carrier element.
  • the magnetic core may include a soft magnetic ferrite material. It is advantageous if the magnetic core is at least partially flexible.
  • the shielding element is arranged on a side of the coil windings of the transmitting coil facing away from the carrier element. It has the technical function of shielding a magnetic field of the transmitting coil.
  • the shielding is possible at least partially flexible. It is advantageous if the shielding is extended flat. In this way, a flat design of the device for the inductive Transmission of electrical energy can be achieved.
  • the shielding element may have at least one layer with a ferrite foil.
  • the shielding element can be connected by an adhesive connection at least indirectly with the carrier element.
  • the shielding element covers the coil windings of the transmitting coil.
  • each individual wire of the coil winding can be connected to the carrier element individually and without influencing the coil wire arranged next to it, as a result of which a particularly high level of flexibility is achieved.
  • the shielding element consists of at least one layer of a ferrite foil. It is also conceivable to arrange or use a plurality of ferrite films (one above the other). As a special requirement, the material values of the ferrite films, such as the initial permeability (about 2000 measured at 10 kFlz and a magnetic field strength B of less than 0.25 mT at 25 ° C.) and the specific losses (approx mW per cm 3 for 100 mT peak to peak at 100 kFIz) do not deviate from a rigid magnetic core, otherwise the required field guidance or the maximum specific heating will not be met.
  • the shielding element can be connected to the carrier element by an adhesive connection in a particularly simple manner, at least indirectly.
  • the desired flexibility of the shielding element to the carrier element or to the coil winding can be ensured in particular by a suitable choice of the adhesive.
  • the design of the magnetic core it is particularly provided for its flexible design that the (disk-shaped) magnetic core consists of several, each rigid, at least substantially planar part elements between which gaps are formed, and that the sub-elements movable to each other are arranged.
  • the individual sub-elements can be moved relative to one another via the gaps in order to allow adaptation to the contact area to the human body.
  • the size of the (air) gap between the sub-elements of the magnetic core is a maximum of 5 mm. This minimizes possible stray fields.
  • a further preferred constructional embodiment of the individual subelements of the magnetic core provides that recesses for guiding flexible fixing threads are formed in the subelements, the fixing threads serving to fix the subelements and possibly the coil winding on the carrier element.
  • the cutouts can be formed, in particular, on the remote side of the coil winding in the form of groove-like depressions.
  • a further preferred geometric embodiment provides that the coil winding at least substantially concentric with each other and parallel to the plane of the support member and the shielding member or the magnetic core arranged wire windings.
  • the invention also encompasses the use of a device according to the invention for transmitting energy into the human body as far as described, in particular as part of a VAD system.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the device according to Fig. 1 in
  • FIG. 3 shows a perspective view of a coil winding fastened to the carrier element
  • FIG. 4 shows a plan view of a segmented magnetic core, as used in the device according to FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the connection of a partial element of the magnetic core with a textile carrier element in a perspective view
  • FIG. 6 shows a section through the connecting region between magnetic core, coil winding and carrier element.
  • the same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
  • a VAD system 100 for inductive energy transmission in a human body 1 is shown greatly simplified.
  • the system 100 comprises, outside the body 1, a device 10 according to the invention which interacts with a device 20 arranged inside the body 1.
  • the device 20 serves in particular the at least indirect (Charging) a battery inside the body 1, which is used to operate a patient's heart function pump.
  • the device 20 comprises a receiver coil 22, which is shown only schematically. This receiver coil 22 cooperates with a transmitter unit 23 arranged in the apparatus 10 with a transmitter coil 25, via which by means of a temporally changing, generated by the transmitter coil 25, not here shown magnetic field in the receiving coil 22 induces an electrical voltage and thus electrical energy is transmitted from the transmitting coil 25 into the receiving coil 22.
  • the transmitting coil 25, which is connected to a power source, not shown, has a coil winding 26 with at least substantially concentrically around a coil or longitudinal axis 28 of the coil winding 26 arranged in a longitudinal direction electrical winding conductor in the form of a winding wire 30.
  • the wire windings of the winding wire 30 and the coil winding 26 are connected to a carrier element 32.
  • the carrier element 32 is a flat extensible structure adaptable to a body contour of the body 1. In the present case, it consists of a single-layer or multi-layered textile.
  • the areally expanded structure can in principle also be a nonwoven fabric, a woven fabric, a knitted fabric, a braid, a knitted fabric, a body with or made of silicone rubber or elastomer, in particular silicone elastomer.
  • the coil axis 28 passes through the support element 32 for the coil winding 26.
  • the support element 32 is in use in contact with the skin 2 of the body 1 and adapts by its flexibility to the shape of the body 1 in the contact area.
  • connection between the side facing away from the body 1 of the carrier element 32 arranged coil winding 26 and the carrier element 32 takes place either by a material connection in the form of a glue connection or by sewing in the context of FIG. 2 explained. It is essential that only a flexibility of the coil winding 26 to the carrier element 32 is ensured by the connection.
  • a shielding element 34 in the form of two layers 36, 37 is arranged a ferrite foil.
  • the shielding element 34 is also flexible, wherein the connection between the shielding element 34 and the coil winding 26 is exemplified by a (flexible) adhesive bond 38, e.g. via an adhesive bond with silicone.
  • the device 10 instead of the shielding element 34, the device 10 has a disk-shaped magnet core 40 with partial elements 42 which is designed to be flexible at least in some regions and which are arranged at a distance from one another.
  • the at least substantially planar sub-elements 42 are connected to the coil winding 26 by means of adhesive bonds 44.
  • the wire windings 30 of the coil winding 26 are sewn to the carrier element 32 by a thread 45 or the like.
  • the magnetic core 40 or the shielding element 34 and the coil winding 26 arranged parallel thereto are at least approximately circular in plan view, as should be illustrated by the example of the coil winding 26 with reference to FIG. Due to its flexibility or the adaptation to the shape of the body 1 in the contact area, however, deviations from the circular shape necessarily arise.
  • FIG. 4 shows the magnetic core 40 with its cake segment-like sub-elements 42.
  • 46 are formed between the individual sub-elements 42 which are arranged radially about the longitudinal axis, which are in the plane of the sub-elements 42 a maximum of 5 mm wide.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate the case in which the subelements 42 of the magnetic core 40 are connected to the carrier element 32 by means of fixing threads 48 with the interposition of the coil winding 26.
  • Flierzu have the part elements 42 on the side facing away from the coil winding 26 radially around the longitudinal axis 28 encircling, groove-like recesses 50 in which the fixing threads 48 are guided.
  • the invention relates to a device 10 for inductive energy transmission in a human body 1 with a transmitting unit 23, which has a transmitter coil 25, wherein the transmitting coil 25 has a coil winding 26.
  • the carrier element 32 is a flat, expanded, flexible structure that can be adapted to a body contour, and the coil winding 26 of the transmitting coil 25 is fixed to the carrier element 32.
  • Device (10) for inductive energy transmission in a human body (1) with a transmitting unit (23) with a transmitting coil (25), wherein the transmitting coil (25) has a wire windings (30) having coil winding (26) and a with the coil winding (26) cooperating shielding element (34) or a magnetic core (40), and with a carrier element (32), in whose area the coil winding (26) and the shielding element (34) or the magnetic core (40 ) are arranged, characterized in that the carrier element (32) is designed as a flexible element, that the coil winding (26) and the shielding element (34) or the magnet core (40) are connected to the carrier element (32), and that the coil winding (26 ), the shielding element (34) or the magnetic core (40) are at least partially flexible.
  • the carrier element (32) is formed from a textile material, and that the coil winding (26) is sewn to the textile fabric.
  • a device characterized in that the sewing of the coil winding (26) with the textile material by a separate from the coil winding (26) thread (45) o.
  • the magnetic core (40) consists of several, each rigid, at least substantially planar sub-elements (42), between which gaps (46) are formed, and that the sub-elements ( 42) are arranged movably to each other.
  • the size of the gap (46) between two sub-elements (42) is a maximum of 5 mm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur induktiven Energieübertragung in einen menschlichen Körper (1) mit einer Sendeeinheit (23), die eine Sendespule (25) aufweist, wobei die Sendespule (25) eine Spulenwicklung (26) hat. Erfindungsgemäß ist das Trägerelement (32) ein an eine Körperkontur anpassbares flächig ausgedehntes flexibles Gebilde und die Spulenwicklung (26) der Sendespule (25) ist an dem Trägerelement (32) fixiert.

Description

Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung in einen z.B. menschlichen Körper und Verwendung der Vorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung in einen z.b. menschlichen Körper mit einer Sendeeinheit, die eine Sendespule aufweist, wobei die Sendespule (25) eine Spulenwicklung hat.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2016 106 683 A1 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung dient als Bestandteil eines VAD (Ventricular Assist Device) - Systems zum Laden ei- nes innerhalb des Körpers einer Person angeordneten Akkus. Sie umfasst eine Sendespule mit einer Spulenwicklung und einen mit der Spulenwicklung zusammenwirkenden Magnetkern sowie ein Trägerelement, in dessen Be- reich die Spulenwicklung und der Magnetkern angeordnet sind. Das Trä- gerelement ist dabei üblicherweise in Form eines aus Kunststoff bestehen- den, starren Gehäuses ausgebildet. Für eine gute bzw. optimale Energie- Übertragung ist es hier wichtig, dass die Sendespule mit dem Trägerelement möglichst eng an dem menschlichen Körper anliegt. Aufgrund der starren Ausbildung des Trägerelements bzw. Gehäuses ist der Tragekomfort der in der DE 10 2016 106 683 A1 beschriebenen Vorrichtung eingeschränkt. Für eine Person ist es deshalb beschwerlich, mit dieser Vorrichtung über längere Zeiträume elektrische Energie in den Körper zu übertragen.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Sendeeinrichtungen zur indukti ven Energieübertragung bekannt, die anstelle eines Magnetkerns zum Zwe- cke der Feldführung und der Abschirmung als Luftspule (ohne Magnetkern) ausgebildet sind. Bei der letztgenannten Ausführung als Luftspule können jedoch Probleme aufgrund der fehlenden Abschirmung auftreten. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu induktiven Energieübertra- gung in einen menschlichen Körper bereitzustellen, die einen verbesserten Tragekomfort hat.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen An- sprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine mechanisch flexible Lösung für die Sendespule und das Trägerelement auszubilden, die sich somit optimal der Körperform anpasst und dadurch einen sehr hohen Tragekomfort ermög- licht.
Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, dass das Trägerelement als ein flexibles Element ausgebildet ist. Mit diesem flexiblen Element ist die Spu- lenwicklung verbunden. Auch ein Abschirmelement oder ein Magnetkern kann mit dem Trägerelement verbunden sein.
Ein Abschirmelement in einer Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung ermöglicht ein Abschirmen und/oder Führen des mittels der Sendespule er- zeugen Magnetfelds.
Zu bemerken ist, dass die Spulenwicklung, das Abschirmelement oder der Magnetkern zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet sein können. Ins- besondere ist zu bemerken, dass durch die flexible Ausbildung des Trä- gerelements und des Abschirmelements oder des Magnetkerns eine ge- wünschte Anpassung an die Anatomie des menschlichen Körpers am Kon- taktbereich zu diesem ermöglicht wird.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung des Trägerelements und der Verbindung der Spulenwicklung mit dem Trägerelement ist es vorgese- hen, dass das Trägerelement aus einem textilen Stoff ausgebildet ist, und dass die Spulenwicklung mit dem textilen Stoff vernäht ist. Eine derartige Lösung ermöglicht es insbesondere, eine flexible Baugruppe aus Spulen- wicklung und Trägerelement auszubilden, die in der Höhe besonders kom- pakt ausgebildet ist. Weiterhin weist das Trägerelement durch die Ausbildung als textiler Stoff besonders gute Trageeigenschaften auf.
Bevorzugt ist das Trägerelement ein flächig ausgedehntes Gebilde aus der Gruppe Vliesstoff, Gewebe, Maschenware, Geflecht, Nähgewirke, Körper enthaltend oder bestehend aus Silikonkautschuk, Körper enthaltend ein Elastomer, insbesondere enthaltend ein Silikonelastomer, oder enthaltend Silikonkautschuk oder bestehend aus einem Elastomer, insbesondere beste- hend aus einem Silikonelastomer, oder bestehend aus Silikonkautschuk.
Von Vorteil ist es, wenn die Spulenwicklung in dem Trägerelement aufge- nommen ist. Die Sendespule kann an dem Trägerelement festgenäht sein.
Eine Idee der Erfindung besteht darin, dass zueinander benachbart angeord- nete Abschnitte des die Spulenwicklungen bildenden Wicklungsleiters ab- wechselnd auf ihrer dem Trägerelement zugewandten Seite und auf ihrer dem Trägerelement abgewandten Seite von einem durch das Trägerelement geführten Faden umschlungen sind. Die Spulenwicklung der Sendespule kann auch mit dem Trägerelement verklebt sein.
Der Magnetkern kann ein weichmagnetisches Ferritmaterial enthalten. Von Vorteil ist es, wenn der Magnetkern zumindest bereichsweise flexibel ist.
Das Abschirmelement ist möglichst auf einer dem Trägerelement abgewand- ten Seite der Spulenwicklungen der Sendespule angeordnet. Es hat die technische Funktion des Abschirmens eines Magnetfelds der Sendespule. Auch das Abschirmelement ist möglichst zumindest bereichsweise flexibel. Von Vorteil ist es, wenn das Abschirmelement flächig ausgedehnt ist. Auf diese Weise kann eine flache Bauform der Vorrichtung für das induktive Übertragen von elektrischer Energie erreicht werden. Das Abschirmelement kann wenigstens eine Schicht mit einer Ferritfolie aufweisen.
Das Abschirmelement kann durch eine Klebeverbindung zumindest mittelbar mit dem Trägerelement verbunden sein. Für das Abschirmen des mittels der Sendespule erzeugten Magnetfelds ist es von Vorteil, wenn das Abschirm- element die Spulenwicklungen der Sendespule abdeckt.
Bevorzugt ist es bei letztgenannter Variante, dass das Vernähen der Spu- lenwicklung mit dem textilen Stoff durch einen von der Spulenwicklung sepa- raten Faden o. ä. erfolgt. Dadurch lässt sich jeder einzelne Draht der Spu- lenwicklung individuell und ohne Beeinflussung des neben ihr angeordneten Spulendrahts mit dem Trägerelement verbinden, wodurch eine besonders hohe Flexibilität erzielt wird.
Zur Ausbildung eines flexiblen Abschirmelements, das sich besonders gut der Form des Körpers anpasst, ist es vorgesehen, dass das Abschirmele- ment aus wenigstens einer Schicht einer Ferritfolie besteht. Es ist auch denkbar, mehrere Ferritfolien (übereinander) anzuordnen bzw. zu verwen- den. Als besondere Anforderung sollten dabei die Materialwerte der Ferritfo- lien, wie die Anfangspermeabilität (ca. 2000 gemessen bei 10 kFIz und einer magnetischen Feldstärke B von weniger als 0,25 mT bei 25°C) und die spezi- fischen Verluste (ca. 55 mW pro cm3 für 100 mT peak to peak bei 100 kFIz) von einem starren Magnetkern nicht abweichen, da sonst die erforderliche Feldführung oder die maximale spezifische Erwärmung nicht erfüllt werden.
Das Abschirmelement lässt sich besonders einfach zumindest mittelbar mit dem Trägerelement durch eine Klebeverbindung verbinden. Hierbei kann insbesondere durch eine geeignete Wahl des Klebstoffs die gewünschte Fle- xibilität des Abschirmelements zum Trägerelement bzw. zur Spulenwicklung gewährleistet werden. Hinsichtlich der Ausbildung des Magnetkerns ist es zu dessen flexibler Aus- gestaltung insbesondere vorgesehen, dass der (scheibenförmige) Magnet- kern aus mehreren, jeweils starren, zumindest im Wesentlichen ebenen Teil elementen besteht, zwischen denen Spalte ausgebildet sind, und dass die Teilelemente beweglich zueinander angeordnet sind. Über die Spalte lassen sich somit die einzelnen Teilelemente relativ zueinander bewegen, um eine Anpassung am Kontaktbereich zum menschlichen Körper zu ermöglichen.
Weiterhin ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Größe der (Luft-) Spalte zwischen den Teilelementen des Magnetkerns maximal 5 mm beträgt. Dadurch werden mögliche Streufelder minimiert.
Eine weitere bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der einzelnen Teilele- mente des Magnetkerns sieht vor, dass in den Teilelementen Aussparungen zur Führung von flexiblen Fixierfäden ausgebildet sind, wobei die Fixierfäden der Fixierung der Teilelemente und ggf. der Spulenwicklung am Trägerele- ment dienen. Die Aussparungen können dabei insbesondere auf der abge- wandten Seite der Spulenwicklung in Form von nutartigen Vertiefungen aus- gebildet sind.
Eine weitere bevorzugte geometrische Ausgestaltung sieht vor, dass die Spulenwicklung zumindest im Wesentlichen konzentrisch zueinander und parallel zur Ebene des Trägerelements und des Abschirmelements oder des Magnetkerns angeordnete Drahtwicklungen aufweist.
Die Erfindung umfasst auch die Verwendung einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Energieübertragung in den menschli- chen Körper, insbesondere als Bestandteil eines VAD-Systems.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die wesentlichen Bestandteile einer
Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung in einen menschli- chen Körper unter Verwendung mehrerer Abschirmfolien,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im
Anlagebereich zum menschlichen Körper bei Verwendung eines teilweise flexiblen Magnetkerns,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf eine an dem Trägerelement be- festigte Spulenwicklung, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen segmentierten Magnetkern, wie er bei der Vorrichtung gemäß der Fig. 2 verwendet wird,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Verbindung eines Teilelements des Magnetkerns mit einem textilen Trägerelement in einer per- spektivischen Darstellung und
Fig. 6 einen Schnitt durch den Verbindungsbereich zwischen Magnet- kern, Spulenwicklung und Trägerelement. Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Fig. 1 ist ein VAD-System 100 zur induktiven Energieübertragung in einen menschlichen Körper 1 stark vereinfacht dargestellt. Das System 100 umfasst außerhalb des Körpers 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10, die mit einer innerhalb des Körpers 1 angeordneten Einrichtung 20 zusammen- wirkt. Die Einrichtung 20 dient insbesondere dem zumindest mittelbaren (Auf-) Laden eines Akkus innerhalb des Körpers 1 , der zum Betreiben einer die Herzfunktion eines Patienten dienenden Pumpe dient. Hierzu umfasst die Einrichtung 20 insbesondere eine lediglich schematisch dargestellte Emp- fangsspule 22. Diese Empfangsspule 22 wirkt mit einer in der Vorrichtung 10 angeordneten Sendeeinheit 23 mit einer Sendespule 25 zusammen, über die mittels eines zeitlich sich ändernden, von der Sendespule 25 erzeugten, hier nicht dargestellten Magnetfelds in der Empfangsspule 22 eine elektrische Spannung induziert und damit elektrische Energie aus von der Sendespule 25 in die Empfangsspule 22 übertragen wird.
Die mit einer nicht dargestellten Energiequelle verbundene Sendespule 25 weist eine Spulenwicklung 26 mit zumindest im Wesentlichen konzentrisch um eine in eine Längsrichtung erstreckte Spulen- bzw. Längsachse 28 der Spulenwicklung 26 angeordneten elektrischen Wicklungsleiter in Form eines Wicklungsdrahts 30 auf.
Die Drahtwicklungen des Wicklungsdrahts 30 bzw. die Spulenwicklung 26 sind mit einem Trägerelement 32 verbunden. Das Trägerelement 32 ist ein an eine Körperkontur des Körpers 1 anpassbares flächig ausgedehntes fle xibles Gebilde. Es besteht vorliegend aus einem ein- oder mehrlagig ausge- bildeten Textil. Das flächig ausgedehnte Gebilde kann grundsätzlich auch ein Vliesstoff, ein Gewebe, Maschenware, ein Geflecht, Nähgewirke, ein Körper mit oder aus Silikonkautschuk oder Elastomer, insbesondere Silikonelasto- mer sein.
Die Spulenachse 28 durchsetzt das Trägerelement 32 für die Spulenwick- lung 26. Das Trägerelement 32 ist im Anwendungsfall in Kontakt zur Haut 2 des Körpers 1 angeordnet und passt sich durch dessen Flexibilität an die Form des Körpers 1 im Anlagebereich an.
Die Verbindung zwischen der auf dem Körper 1 abgewandten Seite des Trä- gerelements 32 angeordneten Spulenwicklung 26 und dem Trägerelement 32 erfolgt entweder durch eine stoffschlüssige Verbindung in Form einer Kle- beverbindung oder durch im Rahmen der Fig. 2 erläutertes Vernähen. We- sentlich dabei ist nur, dass durch die Verbindung auch eine Flexibilität der Spulenwicklung 26 zum Trägerelement 32 gewährleistet ist.
Auf der dem Trägerelement 32 abgewandten Seite der Spulenwicklung 26 ist ein Abschirmelement 34 in Form zweier Schichten 36, 37 eine Ferritfolie an- geordnet. Auch das Abschirmelement 34 ist flexibel ausgebildet, wobei die Verbindung zwischen dem Abschirmelement 34 und der Spulenwicklung 26 beispielhaft über eine (flexible) Klebeverbindung 38, z.B. über eine Klebever- bindung mit Silikon erfolgt.
In der Fig. 2 weist die Vorrichtung 10 anstelle des Abschirmelements 34 ei- nen zumindest bereichsweise flexibel ausgebildeten, scheibenförmigen Mag- netkern 40 mit Teilelementen 42 auf, die beabstandet zueinander angeordnet sind. Beispielhaft sind die zumindest im Wesentlichen ebenen Teilelemente 42 mittels Klebeverbindungen 44 mit der Spulenwicklung 26 verbunden. Wei- terhin ist erkennbar, dass die Drahtwicklungen 30 der Spulenwicklung 26 durch einen Faden 45 o. ä. Element mit dem Trägerelement 32 vernäht sind.
Der Magnetkern 40 bzw. das Abschirmelement 34 und die parallel hierzu angeordnete Spulenwicklung 26 sind in Draufsicht zumindest näherungswei- se kreisförmig ausgebildet, wie die anhand der Fig. 3 am Beispiel der Spu- lenwicklung 26 dargestellt sein soll. Aufgrund er Flexibilität bzw. der Anpas- sung an die Form des Körpers 1 im Anlagebereich ergeben sich jedoch ggf. zwangsläufig Abweichungen von der Kreisform.
In der Fig. 4 ist der Magnetkern 40 mit seinen kuchensegmentartigen Teil- elementen 42 gezeigt. Dabei sind zwischen den einzelnen Teilelementen 42, die radial um die Längsachse 28 angeordnet sind, Spalte 46 ausgebildet, die in der Ebene der Teilelemente 42 maximal 5 mm breit sind. ln den Fig. 5 und 6 ist der Fall dargestellt, bei dem die Teilelemente 42 des Magnetkerns 40 mittels Fixierfäden 48 unter Zwischenlage der Spulenwick- lung 26 mit dem Trägerelement 32 verbunden sind. Flierzu weisen die Teil elemente 42 auf der der Spulenwicklung 26 abgewandten Seite radial um die Längsachse 28 umlaufende, nutartige Aussparungen 50 auf, in denen die Fixierfäden 48 geführt sind.
Die soweit beschriebene Vorrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzu- weichen.
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 zur induktiven Energieübertragung in einen menschlichen Körper 1 mit einer Sendeeinheit 23, die eine Sen- despule 25 aufweist, wobei die Sendespule 25 eine Spulenwicklung 26 hat. Das Trägerelement 32 ist ein an eine Körperkontur anpassbares flächig aus- gedehntes flexibles Gebilde und die Spulenwicklung 26 der Sendespule 25 ist an dem Trägerelement 32 fixiert.
Insbesondere betrifft die Erfindung die in den folgenden Klauseln angegebe- nen Aspekte:
1. Vorrichtung (10) zur induktiven Energieübertragung in einen menschli- chen Körper (1 ), mit einer Sendeeinheit (23) mit einer Sendespule (25), wobei die Sendespule (25) eine Drahtwicklungen (30) aufweisende Spulenwicklung (26) und ein mit der Spulenwicklung (26) zusammen- wirkendes Abschirmelement (34) oder einen Magnetkern (40) aufweist, und mit einem Trägerelement (32), in dessen Bereich die Spulenwick- lung (26) und das Abschirmelement (34) oder der Magnetkern (40) an- geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (32) als flexibles Element ausgebildet ist, dass die Spulenwicklung (26) und das Abschirmelement (34) oder der Mag- netkern (40) mit dem Trägerelement (32) verbunden sind, und dass die Spulenwicklung (26), das Abschirmelement (34) oder der Magnetkern (40) zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet sind. 2. Vorrichtung nach Klausel 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trä- gerelement (32) aus einem textilen Stoff ausgebildet ist, und dass die Spulenwicklung (26) mit dem textilen Stoff vernäht ist.
3. Vorrichtung nach Klausel 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver- nähen der Spulenwicklung (26) mit dem textilen Stoff durch einen von der Spulenwicklung (26) separaten Faden (45) o. ä. erfolgt.
4. Vorrichtung nach einer der Klauseln 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (34) aus wenigstens einer Schicht (36, 37) einer Ferritfolie ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Klauseln 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (34) durch eine Klebeverbindung (38) zumindest mittelbar mit dem Trägerelement (32) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einer der Klauseln 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (40) aus mehreren, jeweils starren, zumindest im Wesentlichen ebenen Teilelementen (42) besteht, zwischen denen Spalte (46) ausgebildet sind, und dass die Teilelemente (42) beweglich zueinander angeordnet sind. 7. Vorrichtung nach Klausel 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Spalte (46) zwischen zwei Teilelementen (42) maximal 5 mm be- trägt.
8. Vorrichtung nach Klausel 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilelementen (42) Aussparungen (50) zur Führung von Fixierfäden (48) ausgebildet sind, wobei die Fixierfäden (48) der Fixierung der Teil elemente (42) und ggf. der Spulenwicklung (26) am Trägerelement (32) dienen.
9. Vorrichtung nach einer der Klauseln 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtwicklungen (30) der Spulenwicklung (26) zumindest im Wesentlichen konzentrisch zu einer Längsachse (28) und parallel zur Ebene des Trägerelements (32) und des Abschirmelements (34) oder des Magnetkerns (40) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einer der Klauseln 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung (26) und das Abschirmelement (34) oder der Magnetkern (40) zumindest im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet und in gegenseitiger Überdeckung zueinander angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einer der Klauseln 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung (26) und das Abschirmelement (34) oder der Magnetkern (40) auf derselben Seite des Trägerelements (34) an- geordnet sind, wobei die Spulenwicklung (26) zwischen dem Trä- gerelement (32) und dem Abschirmelement (34) oder dem Magnetkern (40) angeordnet ist.
12. Verwendung einer Vorrichtung (10), die nach einer der Klauseln 1 bis 11 ausgebildet ist, zur Energieübertragung in den menschlichen Körper, insbesondere als Bestandteil eines VAD-Systems (100). Bezuqszeichenliste
1 Körper
2 Haut
10 Vorrichtung
20 Einrichtung
22 Empfangsspule
23 Sendeeinheit
25 Sendespule
26 Spulenwicklung
28 Spulen- bzw. Längsachse 30 Wicklungsleiter
32 Trägerelement
34 Abschirmelement 36 Schicht
37 Schicht
38 Klebeverbindung
40 Magnetkern
42 Teilelement
44 Klebeverbindung
45 Faden
46 Spalt
48 Fixierfaden
50 Aussparung
100 VAD-System

Claims

p - re - 13 - Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zur induktiven Energieübertragung in einen z.B. menschlichen Körper (1 ), mit einer Sendeeinheit (23), die eine Sendespule (25) aufweist, wobei die Sendespule (25) eine Spulenwicklung (26) hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (32) ein an eine Körperkontur anpassbares flächig ausgedehntes flexibles Gebilde ist und die Spulenwicklung (26) der Sendespule (25) an dem Trägerelement (32) fixiert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flä- chig ausgedehnte flexible Gebilde ein Gebilde aus der Gruppe Vliesstoff, Gewebe, Maschenware, Geflecht, Nähgewirke, Körper ent- haltend oder bestehend aus Silikonkautschuk, Körper enthaltend ein Elastomer, insbesondere enthaltend ein Silikonelastomer, oder enthal- tend Silikonkautschuk oder bestehend aus einem Elastomer, insbeson- dere bestehend aus einem Silikonelastomer, oder bestehend aus Sili konkautschuk ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Spulenwicklung (26) in dem Trägerelement (32) aufgenommen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespule (25) an dem Trägerelement (32) festgenäht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zuei- nander benachbart angeordnete Abschnitte eines die Spulenwicklung (26) bildenden Wicklungsleiters abwechselnd auf ihrer dem Trägerele- ment (32) zugewandten Seite und auf ihrer dem Trägerelement (32) abgewandten Seite von einem durch das Trägerelement (32) geführten Faden (45) umschlungen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung (26) der Sendespule (25) mit dem Trägerelement (32) verklebt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen an dem Trägerelement (32) und/oder an einem die Spulenwick- lung (26) bildenden Wicklungsleiter festgelegten Magnetkern (40).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (40) mehrere, jeweils starre, zumindest im Wesentlichen ebenen Teilelemente (42) aufweist, zwischen denen Spalte (46) ausge- bildet sind, wobei die Teilelemente (42) zueinander beweglich sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Spalte (46) zwischen zwei Teilelementen (42) maximal 5 mm beträgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilelementen (42) Aussparungen (50) zur Führung von Fixierfä den (48) ausgebildet sind, wobei die Fixierfäden (48) der Fixierung der Teilelemente (42) an dem Trägerelement (32) dienen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilelementen (42) Aussparungen (50) zur Führung von Fixierfä den (48) ausgebildet sind, wobei die Fixierfäden (48) der Fixierung der Teilelemente (42) an den Spulenwicklungen (26) der Sendespule (25) dienen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilelementen (42) Aussparungen (50) zur Führung von Fixierfä den (48) ausgebildet sind, wobei die Fixierfäden (48) der Fixierung der Teilelemente (42) und der Spulenwicklung (26) der Sendespule (25) an dem Trägerelement (32) dienen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (40) ein weichmagnetisches Ferritmate- rial enthält.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (40) zumindest bereichsweise flexibel ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (40) ein an eine Körperkontur anpass- bares flächig ausgedehntes flexibles Gebilde ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch ein auf der dem Trägerelement (32) abgewandten Seite der Spu- lenwicklung (26) der Sendespule (25) angeordnetes Abschirmelement (34) für das Abschirmen eines Magnetfelds der Sendespule (25).
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Abschirmelement (34) zumindest bereichsweise flexibel ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (34) flächig ausgedehnt ist und wenigstens eine Schicht mit (36, 37) mit einer Ferritfolie aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (34) ein an eine Körperkontur an- passbares flächig ausgedehntes flexibles Gebilde ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (34) durch eine Klebeverbindung (38) zumindest mittelbar mit dem Trägerelement (32) verbunden ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Abschirmelement (34) die Spulenwicklung (26) der
Sendespule (25) abdeckt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespule (25) zu einer Spulenachse (28) kon- zentrische Spulenwicklungen (26) mit einem elektrischen Wicklungslei- ter (30) hat, wobei die Spulenachse (28) das Trägerelement (32) für die Spulenwicklung (26) durchsetzt.
23. Verwendung einer Vorrichtung (10), die nach einem der Ansprüche 1 bis 22 ausgebildet ist, zur Energieübertragung in einen menschlichen Körper, insbesondere als ein Bestandteil eines VAD-Systems (100).
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