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 m _G 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 mm ² Quadrat (oder weniger als 2 mm ² oder weniger als 1 mm ² ) und/oder eine Fläche von mehr als 2,5 mm ² (oder von mehr als 1,5 mm ² oder von mehr als 2,5 mm ² ) 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 cm ³ (oder kleiner als 2000 cm ³ , kleiner als 1000 cm ³ , oder kleiner als 500 cm ³ ) 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 cm ³ 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.