专利名称：用于皮下传输能量或数据的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于皮下传输能量和/或数据的装置。
已知用于能量-和数据无线传输的装置。其中线圈系统被电感耦合，所述线圈系统在相应设计的情况下可以传递大量的能量。就磁场最佳的设计而言，线圈系统的磁芯系统最好由非导电的材料制成或采用铁素体材料。由于所谓的软铁材料的磁滞较小，所以采用软铁材料是特别有利的。在医疗技术领域中应用时这种耦合系统的结构必须满足特殊的要求。与已知的技术系统的主要区别是除了有待传输的功率较低外，在传输范围内，即在身体组织的范围内对场强的限制。在此仅允许实现几个毫斯特拉(mT)。同样也不允许对周围的组织范围进行辐射。另外系统的最大的允许加热同样构成对系统设计的限制。因此必须制作一个面积大薄型的尽可能易于制作的线圈系统。
由于直接在皮肤上的应用条件，因而产生另一个要求，即线圈系统的设计必须柔韧。鉴于通常采用的烧结的铁素体非常坚硬并且易脆裂，所以用铁素体是不可能满足这些要求的，另外小批量生产也是非常不经济的。
在WO 00/01442中披露了一种用于穿透皮肤的能量传输的装置，所述装置同样采用作为磁芯材料的铁素体烧结材料。所述材料仅有条件地适用于所要求的目的。
本发明的目的在于在以感应方式工作的用于皮下能量或数据传输的耦合系统中对磁芯材料的应用，所述磁芯材料在提高效率的同时具有线圈系统高的柔韧性。
所述目的采用权利要求1特征部分中的特征得以实现。
在从属权利要求中披露了本发明有益的进一步设计。
用于通过感应耦合皮下传输能量和/或数据的装置由一初级线圈系统和一次级线圈系统构成，所述初级线圈系统与次级线圈系统与磁芯材料结合，其特征在于，在至少一个线圈系统中设置有作为磁芯材料的一种柔韧的凝胶状或液体材料，在其中分散有磁性的纳米粒子。液体磁芯材料是一种磁性液体。在磁芯材料中的磁性纳米颗粒的粒度大小为3-100nm。纳米颗粒的液体分散剂是有机和/或无机的溶剂，其中磁性的纳米颗粒的表面具有稳定层，所述稳定层在很大程度上可以避免聚集。所述稳定剂包含有表面活性的物质。
本发明在磁芯内包含的磁性纳米颗粒由磁赤铁矿、磁铁矿或诸如铁酸钴或铁酸锰锌等混合氧化物以及金属铁和钴构成。
根据本发明的进一步设计在溶剂内添加有用于调节粘稠度的添加剂，从而采用此方式可以产生凝胶状的材料特性。
经验证聚合物是调节粘稠度的添加剂。
磁芯材料包含有达35容积％的磁性纳米颗粒。为确保实现最大的效果，对非形状不变的凝胶状和液体的材料进行形状固定的封闭。
密封的柔韧的膜片适用于作为封闭材料。
本发明采用的柔韧的凝胶状的或液体的分散有纳米颗粒的材料。在应用时其工作场强很小具有几乎最佳的特性。其在导电率为零时具有很高的导磁率(μr＝500-800)并且作为磁性液体可以实现任何一种粘稠度。最好采用对这种液体密封的柔韧的膜片实现对磁性液体的封闭。因而可以实现装置高的柔韧性和适配性。
磁性液体是稳定的具有超级顺磁特性的分散液体。在这种分散液体中作为分散相包含的固体颗粒在地球重力场或磁场中不会沉淀。所述磁性液体主要由三种成分构成。分散的磁性成分，磁性颗粒是由铁磁或亚铁磁的材料构成的，所述材料具有大约3-100nm的粒度。磁性颗粒在这种粒度的情况下仅因其尺寸大小已经具有软磁特性，即具有很小的磁滞。采用表面活性的材料对作为纳米磁性颗粒的分散相进行稳定。纳米颗粒均匀并稳定地分布在此作为溶剂的分散剂内。采用的起着稳定作用的表面活性的材料具有亲两性的、亲水的以及亲脂肪的特性，因而溶剂既具有极性的又具有无极性的特性。
除了磁性的液体外也可以采用凝胶状的或弹性的诸如经作为隆胸植入物经验证的硅胶或聚氨酯作为基本材料。重要的是必须实现磁性纳米颗粒的达35容积％高的密度。
作为磁性颗粒通常采用磁赤铁矿、磁铁矿或诸如铁酸钴或铁酸锰锌等混合氧化物。为实现对粘稠度的调整液体相可以附加包含有改变粘稠度的诸如聚合物的材料。
采用本发明的方式通常至少建立线圈系统，所述线圈系统用于皮下植入，其中两个线圈系统的结构不必非得相互对称。
下面将对照附图中所示的实施例对本发明做进一步的说明。图中示出
图1为开放式的耦合系统的基本结构示意图和图2为密闭式的耦合系统的基本结构示意图。
图1所示的耦合系统由两个线圈系统1和2构成，所述线圈系统分别具有一个线圈3，所述线圈分别被一个机壳4封装。将线圈系统1植入患者的体内，使线圈系统位于皮肤5的下面。线圈磁芯由磁性液体6构成，所述磁性液体由一采用相应的身体可以承受的材料构成的膜片环包。
而图2示出的线圈系统1和2中线圈完全嵌入罐型磁芯内，所述罐型磁芯也是由磁性液体6构成的。磁性液体8装在由柔韧的身体可以承受的材料支承的中空的成型体8内。
图2中示出的实施方式是一个密闭的与罐型磁芯类似的系统。在此可以满足所有有益的条件，即本发明的装置是具有高效率的和低露泄磁场的柔韧的大面积的和薄的系统。
仅采用本发明由磁微粒构成的液相即可以实现本发明的作为柔韧的非常扁平的枕垫形的结构设计。
附图标记对照表1线圈系统2线圈系统3线圈4机壳5皮肤6磁性液体7膜片8成型体
权利要求
1.一种装置，用于通过感应耦合皮下传输能量和/或数据，由一第一初级线圈系统和一第二次级线圈系统构成，所述第一初级线圈系统和第二次级线圈系统与磁芯材料结合在一起，其特征在于，在至少一个线圈系统中设置有一个作为磁芯材料的柔韧的凝胶状的或液体的材料，在所述材料内分散有磁性的纳米颗粒。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，液相是一种磁性的液体。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，磁性纳米颗粒的粒度为5-100nm。
4.按照权利要求2或3所述的装置，其特征在于，液体分散剂是有机的和/或无机的溶剂。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，磁性纳米颗粒的表面具有稳定层。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，稳定层包含有表面活性的材料。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，磁性纳米颗粒由磁赤铁矿、磁铁矿或诸如铁酸钴或铁酸锰锌等混合氧化物以及金属铁和钴构成。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，溶剂包含有调节粘稠度的添加剂。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，调节粘稠度的添加剂是聚合物。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，磁芯材料包含有达35容积％的磁性纳米颗粒。
11.按照权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，非形状不变的凝胶状和液体的材料被形状固定地封闭。
12.按照权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，封闭材料是一种密封的柔韧的膜片。
全文摘要
本发明的目的在于在以感应方式工作的用于皮下能量或数据传输的耦合系统中对磁芯材料的应用，所述磁芯材料在提高效率的同时具有线圈系统的柔韧性。本发明目的通过感应耦合得以实现，所述感应耦合由一第一初级线圈系统和一第二次级线圈系统构成，所述第一初级线圈系统和第二次级线圈系统与磁芯材料结合在一起，其特征在于，在至少一个线圈系统中设置有一个作为磁芯材料的柔韧的、凝胶状的或液体的材料，在所述材料内分散有磁性的纳米颗粒。
文档编号H01F38/14GK1462455SQ02801482
公开日2003年12月17日 申请日期2002年5月3日 优先权日2001年5月3日
发明者亨德里克·海因茨, 托比亚斯·默克尔 申请人:柏林心脏公开股份有限公司