WO2003011133A1

WO2003011133A1 - Medical implant system

Info

Publication number: WO2003011133A1
Application number: PCT/EP2002/007927
Authority: WO
Inventors: Thomas Grupp; Josef Kozak
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2001-07-28
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2004-01-28
Also published as: DE10137011C2; DE10137011A1; DE20112482U1

Abstract

The invention relates to a medical implant system comprising an implant made of a composite material and in which glass fibres are embedded. In order to obtain information on physical states of the implant in the environment thereof, a sensor element is embedded into said implant, comprising at least one glass fibre, and is connected to a measuring device which determines a physical property of the sensor element or the environment thereof and a modification thereof.

Description

MEDIZINISCH ES IMPLANTATSYSTEM MEDICAL IT IMPLANT SYSTEM

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Implantatsystem mit einem Implantat aus einem Verbundwerkstoff, in welchen Glasfasern eingebettet sind.The invention relates to a medical implant system with an implant made of a composite material, in which glass fibers are embedded.

Medizinische Implantate, beispielsweise Knochenplatten, Marknägel, Endoprothesen, Osteosynthesesysteme für die Wirbelsäule etc. werden üblicherweise aus metallischen Werkstoffen hergestellt, es sind aber auch Implantate bekannt, die aus einem Verbundwerkstoff bestehen, in welchen zur Verstärkung Glasfasern eingebettet sind, insbesondere bestehen derartige medizinische Implantate aus sterilisierbaren, ausgesuchten Kunststoffen wie Polyetheretherketon, Polyamiden etc.Medical implants, for example bone plates, intramedullary nails, endoprostheses, osteosynthesis systems for the spine, etc. are usually made of metallic materials, but implants are also known which consist of a composite material in which glass fibers are embedded for reinforcement, in particular such medical implants consist of sterilizable, selected plastics such as polyether ether ketone, polyamides etc.

Wenn diese Implantate in den Körper eingesetzt sind, sind sie unterschiedlichen Einflüssen ausgesetzt, beispielsweise unterschiedlichen Dehnungen und Spannungen, Temperaturentwicklungen oder chemischen Umgebungen. Es wäre für den behandelnden Art von Interesse, diese unterschiedlichen Parameter zu erfahren, da sie Auskunft geben über den Heilungsverlauf oder über möglicherweise auftretende Probleme.When these implants are inserted into the body, they are exposed to different influences, for example different strains and stresses, temperature developments or chemical environments. It would be of interest to the treating type to experience these different parameters, since they provide information about the healing process or about any problems that may arise.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes medizinisches Implantatsystem so zu verbessern, daß man Information über physikalische Eigenschaften im Implantat und in seiner Umgebung erhalten kann. Diese Aufgabe wird bei einem medizinischen Implantat der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in das Implantat eingebettetes, mindestens eine der Glasfasern umfassendes Sensorelement mit einer Meßeinrichtung verbunden ist, die eine physikalische Eigenschaft des Sensorelementes oder dessen Umgebung und deren Änderung bestimmt.The object of the invention is to improve a generic medical implant system in such a way that information about physical properties in the implant and in its surroundings can be obtained. This object is achieved according to the invention in a medical implant of the type described in the introduction in that a sensor element embedded in the implant and comprising at least one of the glass fibers is connected to a measuring device which determines a physical property of the sensor element or its environment and its change.

Es wird also mindestens eine in den Verbundwerkstoff des Implantates eingebettete Glasfaser zur Übertragung von Signalen verwendet, die Auskunft über die physikalischen Eigenschaften des Implantates oder der Umgebung des Implantates geben.At least one glass fiber embedded in the composite material of the implant is therefore used for the transmission of signals which provide information about the physical properties of the implant or the surroundings of the implant.

Dabei werden unter dem Begriff „Glasfaser" alle faserförmigen, in den Verbundwerkstoff einbettbaren Substanzen verstanden, die in der Lage sind elektromagnetische Strahlung zu führen und zu übertragen, vorzugsweise bestehen diese Fasern aus Quarzglas, es können aber auch andere Substanzen Verwendung finden, beispielsweise Fasern aus Kunststoff, sogenannte Plastic Optical Fibres (POF).The term “glass fiber” is understood to mean all fibrous substances which can be embedded in the composite material and are capable of carrying and transmitting electromagnetic radiation, these fibers preferably being made of quartz glass, but other substances can also be used, for example fibers Plastic, so-called plastic optical fibers (POF).

Es ist vorteilhaft, wenn die Glasfasern als mechanische Verstärkung in den Verbundwerkstoff eingebettet sind.It is advantageous if the glass fibers are embedded in the composite material as mechanical reinforcement.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Glasfasern in Form eines Gewebes, eines Gewirkes oder eines Vlieses angeordnet sind, also ein Netzwerk ausbilden, das insgesamt in den Verbundwerkstoff eingebettet ist und diesen dadurch verstärkt. Je nach den mechanischen Anforderungen können die Glasfasern dabei in bestimmten Bereichen des Implantates konzentriert oder aber über die gesamte Ausdehnung des Implantates verteilt sein.In particular, it can be provided that the glass fibers are arranged in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a fleece, that is to say form a network which is embedded overall in the composite material and thereby reinforces it. Depending on the mechanical requirements, the glass fibers can be concentrated in certain areas of the implant or distributed over the entire extent of the implant.

Vorzugsweise ist die Meßeinrichtung so ausgebildet, daß sie elektromagnetische Strahlung in das Sensorelement einspeist und aus der Art der durchgehenden und/oder reflektierten Strahlung physikalische Eigenschaften des Sensorelementes oder von dessen Umgebung bestimmt.The measuring device is preferably designed in such a way that it feeds electromagnetic radiation into the sensor element and determines physical properties of the sensor element or its surroundings from the type of continuous and / or reflected radiation.

Die Glasfaser des Sensorelementes ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Strahlungsreflektierenden Beschichtung versehen.According to a preferred embodiment, the glass fiber of the sensor element is provided with a radiation-reflecting coating.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform besteht das Sensorelement im wesentlichen aus der eine Sensorfaser ausbildenden Glasfaser. Bei dieser Ausführungsform ist also die in den Verbundwerkstoff eingebettete Glasfaser gleichzeitig Sensor und Übertragungselement für die elektromagnetische Strahlung.In a first preferred embodiment, the sensor element essentially consists of the glass fiber that forms a sensor fiber. In this embodiment, the glass fiber embedded in the composite material is simultaneously a sensor and a transmission element for the electromagnetic radiation.

Es sind eine größere Anzahl von unterschiedlichen Ausgestaltungen möglich, bei denen die Glasfaser als Sensorfaser wirkt, beispielsweise kann in die Sensorfaser mindestens ein als Bragg-Gitter wirkender Bereich eingearbeitet sein. In einem solchen Bereich, der periodische Änderungen des Brechungsindex in Längsrichtung der Sensorfaser aufweist, wird Strahlung reflektiert, die sich bei der Reflexion überlagert und sich nur für ganz bestimmte Wellenlängen in Rückrichtung verstärkt. Diese Wellenlänge hängt von der Periodizität des Bragg- Gitterbereiches ab und ändert sich mit dieser Periodizität. Jede Länge- nänderung der Sensorfaser oder jede Änderung der Periodizität des Bragg-Gitters, die aufgrund von äußeren Einflüssen eintritt, kann auf diese Weise in Form einer Wellenlängenverschiebung festgestellt werden.A larger number of different configurations are possible in which the glass fiber acts as a sensor fiber; for example, at least one region acting as a Bragg grating can be incorporated into the sensor fiber. In such a region, which has periodic changes in the refractive index in the longitudinal direction of the sensor fiber, radiation is reflected which is superimposed on reflection and is only amplified in the reverse direction for very specific wavelengths. This wavelength depends on the periodicity of the Bragg grating region and changes with this periodicity. Any length Changes in the sensor fiber or any change in the periodicity of the Bragg grating that occurs due to external influences can be determined in this way in the form of a wavelength shift.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß in die Sensorfaser eine durch die eingespeiste elektromagnetische Strahlung zu Fluoreszenz angeregte Substanz eingebettet ist, deren Fluoreszenzeigenschaften unter Einwirkung der Umgebung außerhalb der Sensorfaser Änderungen erfahren. Diese Änderungen können mechanische Änderungen sein, insbesondere kann jedoch die Fluoreszenzeigenschaft der eingebetteten Substanz durch die chemische Umgebung der Sensorfaser beeinflußt werden, beispielsweise kann die Fluoreszenz durch bestimmte Substanzen in der Umgebung gelöscht werden.In another preferred embodiment it can be provided that a substance which is excited to fluorescence by the electromagnetic radiation fed in and whose fluorescence properties undergo changes under the influence of the environment outside the sensor fiber is embedded in the sensor fiber. These changes can be mechanical changes, but in particular the fluorescence property of the embedded substance can be influenced by the chemical environment of the sensor fiber, for example the fluorescence can be quenched by certain substances in the environment.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Strahlungsreflektierende Beschichtung aus einer Substanz besteht, die unter Einwirkung der Umgebung außerhalb der Sensorfaser das Reflexionsverhalten für die elektromagnetische Strahlung in der Sensorfaser verändert. Dadurch wird die durch die Sensorfaser hindurchtretende und reflektierte Strahlungsmenge verändert, und dies läßt sich feststellen.In a further preferred embodiment it is provided that the radiation-reflecting coating consists of a substance which, under the influence of the surroundings outside the sensor fiber, changes the reflection behavior for the electromagnetic radiation in the sensor fiber. This alters the amount of radiation reflected and reflected through the sensor fiber, and this can be determined.

Jede Änderung der Eigenschaften in der Strahlung kann detektiert werden, es kann sich dabei um Änderungen der Wellenlänge, der Phasenlage, der Polarisation etc. handeln, wesentlich ist lediglich, daß diese Änderungen in klar erkennbarem Zusammenhang mit Änderungen der Eigenschaften in der Umgebung der Sensorfaser stehen, also bei- spielsweise mit Änderungen der mechanischen Spannung, der Temperatur oder der stofflichen Zusammensetzung.Any change in the properties of the radiation can be detected; these can be changes in the wavelength, the phase position, the polarization, etc. It is only essential that these changes are clearly recognizable in connection with changes in the properties in the vicinity of the sensor fiber , so- for example with changes in mechanical tension, temperature or material composition.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß das Sensorelement die Glasfaser umfaßt und ein weiteres Sensorglied, welches über die Glasfaser mit der Meßeinrichtung verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung wirkt die Glasfaser im wesentlichen als Übertragungselement zwischen dem Sensorglied und der Meßeinrichtung.In a further preferred embodiment it can be provided that the sensor element comprises the glass fiber and a further sensor element which is connected to the measuring device via the glass fiber. In this embodiment, the glass fiber essentially acts as a transmission element between the sensor element and the measuring device.

Beispielsweise kann das Sensorglied ein Drucksensor mit einer flexiblen Membran und einem von dieser bewegbaren Spiegelelement sein, welches die in die Glasfaser eingespeiste elektromagnetische Strahlung je nach Stellung unterschiedlich reflektiert.For example, the sensor element can be a pressure sensor with a flexible membrane and a mirror element which can be moved by it and which reflects the electromagnetic radiation fed into the glass fiber differently depending on the position.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Sensorglied ein Fabry- Perot-Interferometer sein.In a further embodiment, the sensor element can be a Fabry-Perot interferometer.

Beispielsweise kann dabei vorgesehen sein, daß das Fabry-Perot-Inter- ferometer als auf das Ende der Glasfaser aufkontaktiertes Dünn- schicht-Interferometer ausgebildet ist, dessen aktive Schicht unter dem Einfluß der Umgebung Dimensionsänderungen erfährt. Eine solche aktive Schicht kann beispielsweise porös ausgebildet sein und quellen, wenn sie mit einer Flüssigkeit in Verbindung kommt, auf diese Weise ist zum Beispiel feststellbar, ob ein Implantat noch abgedichtet ist oder eine erwünschte oder unerwünschte Öffnung zur Umgebung aufweist.For example, it can be provided that the Fabry-Perot interferometer is designed as a thin-layer interferometer which is contacted on the end of the glass fiber and whose active layer experiences dimensional changes under the influence of the environment. Such an active layer can, for example, be porous and swell when it comes into contact with a liquid, in this way it can be determined, for example, whether an implant is still sealed or has a desired or undesired opening to the surroundings.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Fabry- Perot-Interferometer zwei Glasfasern mit polierten Endflächen umfaßt, deren Abstand durch Umgebungseinflüsse veränderbar ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann günstig, wenn Dehnungen oder Verschiebungen innerhalb eines Implantates festgestellt werden sollen.In another embodiment it is provided that the Fabry-Perot interferometer comprises two glass fibers with polished end faces, whose distance can be changed by environmental influences. This configuration is particularly advantageous when strains or displacements are to be determined within an implant.

Die Glasfaser des Sensorelementes kann direkt mit der Meßeinrichtung verbunden sein, wobei die Meßeinrichtung im Innern des Körpers getragen werden kann, aber auch außerhalb. Im letzteren Fall wird die Glasfaser aus dem Implantat durch das Körpergewebe nach außen geführt, so daß dort eine Verbindung zu der Meßeinrichtung hergestellt werden kann.The glass fiber of the sensor element can be connected directly to the measuring device, wherein the measuring device can be worn inside the body, but also outside. In the latter case, the glass fiber is guided out of the implant through the body tissue to the outside, so that a connection to the measuring device can be made there.

Besonders günstig ist es, wenn die Meßeinrichtung ein in den Körper implantierbarer Mikrocontroller ist.It is particularly favorable if the measuring device is a microcontroller that can be implanted in the body.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Glasfaser mit einem Übertrager verbunden, der ohne körperliche Verbindung Signale mit der Meßeinrichtung austauscht.In a particularly preferred embodiment, the glass fiber is connected to a transmitter which exchanges signals with the measuring device without a physical connection.

Dieser Übertrager kann insbesondere in den Körper implantierbar sein, beispielsweise kann es sich dabei um einen Transponder handeln.This transmitter can in particular be implantable in the body, for example it can be a transponder.

Bei einer besonders günstigen Ausführungsform ist der Übertrager eine Lichtquelle, der ein Lichtempfänger zugeordnet ist. Es hat sich herausgestellt, daß Licht unterschiedlicher Wellenlänge Körpergewebe in gewissem Umfange durchdringen kann, so daß zwischen einem Lichtempfänger und einer Lichtquelle, von denen ein Teil im Körper und ein Teil außerhalb angeordnet sind, durch Licht eine Übertragung von Strahlungsenergie möglich ist, insbesondere dann, wenn die Lichtquelle elektromagnetische Strahlung im Bereich zwischen 650 und 1000 nm aussendet.In a particularly favorable embodiment, the transmitter is a light source to which a light receiver is assigned. It has been found that light of different wavelengths can penetrate body tissue to a certain extent, so that light can transmit radiation energy between a light receiver and a light source, part of which are arranged in the body and part outside, in particular if if the light source emits electromagnetic radiation in the range between 650 and 1000 nm.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Meßeinrichtung ein Strahlungssender zugeordnet, der über eine Glasfaser im Implantat Strahlung in das Innere des Implantates transportiert. Ein solcher Strahlungssender kann dazu verwendet werden, zusätzlich zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Implantates durch die eingekoppelte Strahlung auf das Implantat einzuwirken und dieses zu verändern, beispielsweise durch Erwärmung in bestimmten Bereichen oder dergleichen.In a particularly preferred embodiment, the measuring device is assigned a radiation transmitter which transports radiation into the interior of the implant via a glass fiber in the implant. Such a radiation transmitter can be used to act on the implant in addition to determining the physical properties of the implant by means of the injected radiation and to change the implant, for example by heating in certain areas or the like.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß der Transport der Strahlung über eine Glasfaser erfolgt, die zusätzlich zu der Glasfaser eines Sensorelementes in das Implantat eingebettet ist, es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Transport der Strahlung über die Glasfaser eines Sensorelementes erfolgt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn entsprechende Schaltelemente Verwendung finden, welche die Glasfaser wahlweise mit der Meßeinrichtung und mit dem Strahlungssender verbinden.It can be provided that the radiation is transported via a glass fiber which is embedded in the implant in addition to the glass fiber of a sensor element, but it can also be provided that the radiation is transported via the glass fiber of a sensor element. In this case, it is advantageous if appropriate switching elements are used which optionally connect the glass fiber to the measuring device and to the radiation transmitter.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der Wellenlänge und Intensität der transportierten Strahlung so gewählt sind, daß die Strahlung in dem Verbundwerkstoff des Implantates mechanische und/oder stoffliche Veränderungen hervorruft. Beispielsweise ist es dadurch möglich, eine zusätzliche Aushärtung eines polymeren Verbundwerkstoffes in bestimmten Bereichen vorzunehmen oder umgekehrt eine Schwächung durch Zerstörung des Verbundwerkstoffes, so daß auf diese Weise die mechanischen Eigenschaften des Implantates in größeren Bereichen oder aber auch lokal geändert werden können. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, daß der Meßeinrichtung und dem Strahlungssender eine Steuerung zugeordnet ist, die den Strahlungssender in Abhängigkeit von den Meßgrößen der Meßeinrichtung aktiviert. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, die physikalischen Daten des Implantates laufend zu bestimmen, beispielsweise die auf das Implantat übertragenen mechanischen Spannungen, die zum Beispiel ein Maß für den Heilungsprozeß sind, diese Spannungen nehmen mit zunehmender Stabilität an der Knochenverbindung ab, da ein Teil der Belastungen durch den Knochen übernommen wird. Es ist dann günstig, entsprechend dieser Regeneration der Knochenverbindung die Festigkeit des Implantates herabzusetzen, so daß die Kraftübertragungsfunktion zunehmend von dem heilenden Knochen übernommen wird.A particularly advantageous embodiment is one in which the wavelength and intensity of the transported radiation are selected such that the radiation in the composite material of the implant causes mechanical and / or material changes. For example, this makes it possible to carry out an additional curing of a polymer composite in certain areas or, conversely, to weaken it by destroying the composite, so that the mechanical properties of the implant can be changed in larger areas or else locally. In a particularly preferred embodiment it is provided that a control is assigned to the measuring device and the radiation transmitter, which activates the radiation transmitter as a function of the measured variables of the measuring device. With this configuration, it is possible to continuously determine the physical data of the implant, for example the mechanical stresses transmitted to the implant, which, for example, are a measure of the healing process, these stresses decrease with increasing stability at the bone connection, as part of the Bone loads are taken over. It is then advantageous to reduce the strength of the implant in accordance with this regeneration of the bone connection, so that the force transmission function is increasingly taken over by the healing bone.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention serves in conjunction with the drawing for a more detailed explanation. Show it:

Figur 1: eine schematische Ansicht eines Implantats in Form einer Knochenplatte mit einer drahtlosen Verbindung zu einer Meßeinrichtung;Figure 1 is a schematic view of an implant in the form of a bone plate with a wireless connection to a measuring device;

Figur 2: eine schematische Ansicht eines plattenförmigenFigure 2 is a schematic view of a plate-shaped

Implantates mit einer netzförmigen Glasfaserverstärkung;Implants with a mesh-shaped glass fiber reinforcement;

Figur 3: eine schematische Ansicht eines Implantats in Form einer Knochenplatte mit einer an mehrere Glasfa- sern angeschlossenen Meßeinrichtung und mit einer Strahlungsquelle zur Einführung von Strahlung in eine nicht mit der Meßeinrichtung verbundene Glasfaser;FIG. 3: a schematic view of an implant in the form of a bone plate with one of several glass fibers tern connected measuring device and with a radiation source for introducing radiation into a glass fiber not connected to the measuring device;

Figur 4: eine Ansicht ähnlich Figur 3 mit einer Schalteinrichtung zur wahlweisen Verbindung von Glasfasern im Implantat mit der Meßeinrichtung oder mit der Strahlungsquelle;Figure 4: a view similar to Figure 3 with a switching device for the optional connection of glass fibers in the implant with the measuring device or with the radiation source;

Figur 5: eine schematische Seitenansicht einer Glasfaser mitFigure 5: a schematic side view of an optical fiber with

Bragg-Gitter-Bereichen unterschiedlicher Periodizität;Bragg grating areas of different periodicity;

Figur 6: eine schematische Seitenansicht einer Glasfaser mit eingebetteten fluoreszierenden Farbstoffpartikeln;FIG. 6: a schematic side view of a glass fiber with embedded fluorescent dye particles;

Figur 7: eine schematische Seitenansicht einer Glasfaser mit einer Ummantelung mit veränderlichen Transmissionseigenschaften;FIG. 7: a schematic side view of a glass fiber with a sheathing with variable transmission properties;

Figur 8: eine schematische Seitenansicht eines mit einerFigure 8 is a schematic side view of one with a

Glasfaser verbundenen Fabry-Perot-Interferometers mit zwei gegeneinander bewegten Glasfaserstük- ken;Glass fiber-connected Fabry-Perot interferometer with two pieces of glass fiber moved against each other;

Figur 9: eine Ansicht ähnlich Figur 8 mit einer dimensionsveränderlichen aktiven Schicht und Figur 10: eine schematische Seitenansicht einer Glasfaser mit einem Membrandrucksensor.Figure 9: a view similar to Figure 8 with a dimensionally variable active layer and Figure 10: a schematic side view of a glass fiber with a membrane pressure sensor.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Knochenplatte erläutert, es versteht sich aber, daß die Erfindung allgemein für in den Körper einsetzbare medizinische Implantate verwendbar ist und nicht auf Knochenplatten beschränkt ist.The invention is explained below using the example of a bone plate, but it goes without saying that the invention can generally be used for medical implants that can be inserted into the body and is not restricted to bone plates.

Ein Implantat 1 in Form einer Knochenplatte mit Öffnungen 2 zur Aufnahme von Knochenschrauben ist in an sich bekannter Weise mittels Knochenschrauben so mit zwei Knochenfragmenten 3, 4 verbunden, daß diese in einer bestimmten Relativposition zueinander fixiert sind, so daß beispielsweise eine Bruchstelle 5 verheilen kann (Figur 1). Das Implantat 1 besteht aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem resorbierbaren Kunststoff wie Polylactid (PLLA, PL DLLA), Poly- glycolit (PGA) oder Trimethylencarbonat (TMC), und in dieses Kunststoffmaterial 6 sind Glasfasern 7 eingebettet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind schematisch nur zwei einzelne Glasfasern 7 dargestellt, die sich in Längsrichtung des plattenförmigen Implantates 1 erstrecken, im Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind eine Vielzahl von Glasfasern 7 in Form eines Netzes angedeutet, welches insgesamt in das Kunststoffmaterial 6 eingebettet ist, hier sind die unterschiedlichsten Anordnungen und Konzentrationen von Glasfasern in dem Kunst- stoffmaterial 6 möglich. Die Glasfasern verstärken durch diese Einbettung das Kunststoffmaterial 6, und dementsprechend werden unterschiedliche Verteilungen im Implantat gewählt, je nach den mechanischen Festigkeitsanforderungen. Die Glasfasern 7 im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind mit einem Übertragungselement 8 verbunden, beispielsweise einem üblichen Transponder, der am Implantat 1 selbst oder im Abstand vom Implantat 1 im Innern des Körpers des Patienten oder aber auch auf der Oberfläche des Körpers des Patienten angeordnet werden kann, es kann sich dabei auch um ein optisches Element handeln, welches Licht empfangen und aussenden kann, beispielsweise ein kleiner Parabolspiegel, eine Linse oder dergleichen. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind alle im Implantat 1 angeordneten Glasfasern 7 mit dem Übertragungselement 8 verbunden, im Ausführungsbeispiel der Figur 2 nur einige, während andere Glasfasern ausschließlich der Verstärkung des Implantates 1 dienen. Dies kann von Fall zu Fall unterschiedlich gewählt werden, im Extremfall genügt es, eine einzige Glasfaser 7 im Implantat 1 mit einem solchen Übertragungselement 8 zu verbinden.An implant 1 in the form of a bone plate with openings 2 for receiving bone screws is connected in a known manner by means of bone screws to two bone fragments 3, 4 in such a way that they are fixed in a certain relative position to one another, so that, for example, a fracture point 5 can heal ( Figure 1). The implant 1 consists of a plastic material, for example a resorbable plastic such as polylactide (PLLA, PL DLLA), polyglycolite (PGA) or trimethylene carbonate (TMC), and glass fibers 7 are embedded in this plastic material 6. In the exemplary embodiment in FIG. 1, only two individual glass fibers 7 are shown schematically, which extend in the longitudinal direction of the plate-shaped implant 1; in the exemplary embodiment in FIG. 2, a large number of glass fibers 7 are indicated in the form of a network which is embedded overall in the plastic material 6, The most varied arrangements and concentrations of glass fibers in the plastic material 6 are possible here. The glass fibers reinforce the plastic material 6 through this embedding, and accordingly different distributions in the implant are selected, depending on the mechanical strength requirements. The glass fibers 7 in the exemplary embodiment in FIG. 1 are connected to a transmission element 8, for example a conventional transponder, which can be arranged on the implant 1 itself or at a distance from the implant 1 inside the patient's body or else on the surface of the patient's body , It can also be an optical element that can receive and emit light, for example a small parabolic mirror, a lens or the like. In the exemplary embodiment in FIG. 1, all the glass fibers 7 arranged in the implant 1 are connected to the transmission element 8, in the exemplary embodiment in FIG. 2 only a few, while other glass fibers serve exclusively to reinforce the implant 1. This can be selected differently from case to case, in extreme cases it is sufficient to connect a single glass fiber 7 in the implant 1 to such a transmission element 8.

Dem Übertragungselement 8 ist ein entsprechendes Übertragungselement 9 zugeordnet, welches über eine Leitung 10 mit einer Meßeinrichtung 11 verbunden ist. Zwischen den Übertragungselementen 8 und 9 können Signale ausgetauscht werden, es kann sich dabei um elektrische Signale, um optische Signale, um mechanische Signale (Ultraschall) handeln, wesentlich ist lediglich, daß von dem Übertragungselement 8 in die Glasfaser und gegebenenfalls von der Glasfaser in das Übertragungselement 8 elektromagnetische Energie übertragen wird, die im Übertragungselement 8 in Signale umgesetzt wird, die dann in beliebiger Weise zum Übertragungselement 9 und damit zur Meßeinrichtung 11 geleitet werden können. Insbesondere können die Übertragungselement 8 und 9 bei einer Anordnung des Übertragungselements 8 im Innern des Körpers zwischen sich eine eiektromagneti- sehe Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 650 und 1000 Nano- meter austauschen, diese elektromagnetische Strahlung kann das Körpergewebe bis zu einer bestimmten Tiefe durchdringen und kann somit eine Signalverbindung zwischen den beiden Übertragungselementen 8 und 9 herstellen, und zwar sowohl in Einstrahlrichtung als auch in Ausstrahlrichtung.A corresponding transmission element 9 is assigned to the transmission element 8 and is connected to a measuring device 11 via a line 10. Signals can be exchanged between the transmission elements 8 and 9, it can be electrical signals, optical signals, mechanical signals (ultrasound), it is only essential that from the transmission element 8 into the glass fiber and possibly from the glass fiber into the Transmission element 8 is transmitted electromagnetic energy, which is converted into signals in the transmission element 8, which can then be passed in any way to the transmission element 9 and thus to the measuring device 11. In particular, when the transmission element 8 is arranged in the interior of the body, the transmission elements 8 and 9 can have an electromagnetic see exchanging radiation with a wavelength between 650 and 1000 nanometers, this electromagnetic radiation can penetrate the body tissue to a certain depth and can therefore establish a signal connection between the two transmission elements 8 and 9, both in the direction of radiation and in the direction of radiation.

Die auf diese Weise in die Glasfaser 7 eingekoppelte Strahlung wird in der Glasfaser 7 geführt und durch diese selbst oder durch ein mit ihr verbundenes Sensorglied 12 verändert, und zwar abhängig von den physikalischen Zustandsdaten der Glasfaser 7, des Sensorgliedes 12 oder der Umgebung derselben. Die daraufhin aus der Glasfaser 7 dem Übertragungselement 8 in Rückrichtung zugeführte Strahlung ist dementsprechend verändert, und diese Veränderung läßt sich von der Meßeinrichtung 11 feststellen, die damit eine Rückmeldung über Änderungen des physikalischen Zustands der Glasfaser, des Sensorgliedes 12 und/oder der Umgebung derselben erhält.The radiation thus coupled into the glass fiber 7 is guided in the glass fiber 7 and changed by the latter itself or by a sensor element 12 connected to it, depending on the physical status data of the glass fiber 7, the sensor element 12 or the surroundings thereof. The radiation then supplied from the glass fiber 7 to the transmission element 8 in the reverse direction is changed accordingly, and this change can be determined by the measuring device 11, which thus receives feedback about changes in the physical state of the glass fiber, the sensor element 12 and / or the environment thereof ,

Die Möglichkeiten zur Einwirkung auf die in die Glasfaser 7 eingespeiste elektromagnetische Strahlung sind vielfältig, es lassen sich auf diese Weise Längenänderungen, Verformungen, mechanische Zugspannungen, Kräfte, Schwingungen, Drücke, Drehwinkel, elektrische oder magnetische Feldstärken, Ströme, Temperaturen, Feuchte, ionisierende Strahlungen oder Konzentration oder Anwesenheit von chemischen Substanzen bestimmen, dies ist lediglich eine Auswahl der möglichen physikalischen Zustände, die auf diese Weise feststellbar sind. Anhand der Figuren 5 bis 10 werden nachstehend einige Beispiele der Beeinflussung der elektromagnetischen Strahlung in einer Glasfaser erörtert. In Figur 5 ist ein Ausschnitt einer Glasfaser 7 dargestellt, in dieser Glasfaser sind in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet verschiedene Bereiche 13, 14, 15 vorgesehen, bei denen in Längsrichtung der Faser periodische Änderungen des Brechungsindex auftreten. Diese lassen sich zum Beispiel dadurch erzeugen, daß eine beispielsweise mit Germaniumdioxid dotierte Quarzglasfaser über eine mikrolithographische Maske mit Ultraviolettlicht von 240 nm Wellenlänge bestrahlt wird. Es entsteht dadurch in jedem Bereich 13, 14, 15 eine Anordnung eines Bragg-Gitters, wobei die Periodizität und damit die Gitterkonstante in verschiedenen Bereichen 13, 14, 15 unterschiedlich gewählt werden.The possibilities for influencing the electromagnetic radiation fed into the glass fiber 7 are numerous, in this way length changes, deformations, mechanical tensile stresses, forces, vibrations, pressures, angles of rotation, electric or magnetic field strengths, currents, temperatures, humidity, ionizing radiation or determine the concentration or presence of chemical substances, this is just a selection of the possible physical states that can be determined in this way. Some examples of influencing the electromagnetic radiation in a glass fiber are discussed below with reference to FIGS. 5 to 10. A section of a glass fiber 7 is shown in FIG. 5, different regions 13, 14, 15 are provided in this glass fiber in the longitudinal direction at a distance from one another, in which periodic changes in the refractive index occur in the longitudinal direction of the fiber. These can be produced, for example, by irradiating a quartz glass fiber, for example doped with germanium dioxide, through a microlithographic mask with ultraviolet light of a wavelength of 240 nm. This creates an arrangement of a Bragg grating in each area 13, 14, 15, the periodicity and thus the grating constant being selected differently in different areas 13, 14, 15.

An jedem dieser Bragg-Gitter wird durch Interferenzstrahlung eine ganz bestimmte Wellenlänge reflektiert, diese Wellenlänge ist abhängig von der Periodizität des Gitters und ändert sich damit auch, wenn dieses die Periodizität ändert. Eine solche Änderung der Periodizität oder Gitterkonstante kann durch äußere Einflüsse erfolgen, beispielsweise durch Dehnung der Glasfaser, durch Biegung der Glasfaser, durch Erwärmung etc. Da in jedem Bereich 13, 14, 15 nur Strahlung einer bestimmten Wellenlänge reflektiert wird, kann man an der Wellenlänge der reflektierten Strahlung sofort ablesen, an welchem Bereich eine Reflexion erfolgt ist, außerdem gibt die Verschiebung der Wellenlänge Auskunft über Änderungen der Gitterabstände in diesen Bereichen, also zum Beispiel über die Dehnung der Glasfaser in bestimmten Bereichen. Diese kann in den Bereichen 13, 14, 15 unterschiedlich sein, die Meßeinrichtung kann aus der reflektierten Strahlung Aussagen darüber machen, wie groß eine Dehnung in jedem der Bereiche 13, 14, 15 ist. Damit erhält man insbesondere bei der Verwendung von mehreren derartigen Glasfasern eine genaue Auskunft über die Verformung des Implantates 1 im Körper und damit zum Beispiel über den Heilungsfortgang beim Zusammenwachsen von Knochenfragmenten. Die Dehnung aufgrund der ausgeübten Kräfte wird am größten sein, wenn die Knochenfragmente noch nicht zusammengewachsen sind, und sie wird mit dem Heilungsfortgang laufend abnehmen.A very specific wavelength is reflected on each of these Bragg gratings by interference radiation, this wavelength depends on the periodicity of the grating and therefore also changes when the latter changes the periodicity. Such a change in the periodicity or lattice constant can be caused by external influences, for example by stretching the glass fiber, by bending the glass fiber, by heating etc. Since only radiation of a certain wavelength is reflected in each area 13, 14, 15, one can use the wavelength The reflected radiation can be read off immediately at which area a reflection has occurred. In addition, the shift in the wavelength provides information about changes in the grating spacing in these areas, for example about the elongation of the glass fiber in certain areas. This can be different in the areas 13, 14, 15; the measuring device can use the reflected radiation to make statements about how great an expansion is in each of the areas 13, 14, 15. This gives you especially when using several Such glass fibers provide precise information about the deformation of the implant 1 in the body and thus, for example, about the progress of healing when bone fragments grow together. The stretch due to the forces exerted will be greatest when the bone fragments have not yet grown together, and will decrease continuously as the healing progresses.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind in die Glasfaser 7 in einem bestimmten Bereich 16 Farbstoffpartikel 17 eingebettet, die durch in die Glasfaser 7 eintretende elektromagnetische Strahlung zur Fluoreszenz angeregt werden. Die auf diese Weise abgegebene Strahlung kann von der Meßeinrichtung bestimmt werden. Umgebungseinflüsse, beispielsweise bestimmte chemische Substanzen in der Umgebung des Bereiches 16, können die Fluoreszenz beeinflussen, beispielsweise kann die Fluoreszenzintensität herabgesetzt oder aber die Fluoreszenz ganz gelöscht werden. Die Meßeinrichtung erhält auf diese Weise Information über die Anwesenheit bestimmter chemischer Substanzen in der Umgebung des Bereiches 16.In the exemplary embodiment in FIG. 6, 16 dye particles 17 are embedded in the glass fiber 7 in a specific region and are excited to fluorescence by electromagnetic radiation entering the glass fiber 7. The radiation emitted in this way can be determined by the measuring device. Environmental influences, for example certain chemical substances in the vicinity of the area 16, can influence the fluorescence, for example the fluorescence intensity can be reduced or the fluorescence can be completely extinguished. In this way, the measuring device receives information about the presence of certain chemical substances in the vicinity of area 16.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist die Glasfaser 7 mit einer Beschichtung 18 umhüllt, die einen Austritt der durch die Glasfaser 7 geführten elektromagnetischen Strahlung verhindert. Diese Beschichtung kann mit chemischen Stoffen 19 in der Umgebung reagieren und sich dabei so umsetzen, daß die Austrittseigenschaften der elektromagnetischen Strahlung in dem Bereich geändert werden, in dem sich der chemische Stoff 19 befindet, und auf diese Weise erhält man wieder eine Änderung der reflektierten Strahlung in Abhängigkeit von bestimmten chemischen Stoffen 19 in der Umgebung der Glasfaser 7. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 steht das plangeschliffene Ende 20 der Glasfaser 7 einem ebenfalls plangeschliffenen Ende 21 eines Glasfaserstückes 22 gegenüber, wobei zwischen den Enden 20 und 21 ein sehr schmaler Spalt 23 entsteht, die Spaltbreite A kann beispielsweise in der Größenordnung von 50 mm liegen. Diese Anordnung bildet ein Fabry-Perot-Interferometer aus und reflektiert Strahlung einer ganz bestimmten Wellenlänge, diese ist abhängig von der Spaltbreite A. Verschieben sich die beiden Enden 20 und 21 relativ zueinander, ergibt sich also auch eine Verschiebung der Wellenlänge der reflektierten Strahlung, und dies läßt sich sehr empfindlich feststellen. Auch auf diese Weise lassen sich zum Beispiel Dehnungen des Implantates, die auf die Glasfaser 7 und das Glasfaserstück 22 übertragen werden, ohne weiteres feststellen.In the exemplary embodiment in FIG. 7, the glass fiber 7 is coated with a coating 18 which prevents the electromagnetic radiation guided through the glass fiber 7 from escaping. This coating can react with chemical substances 19 in the environment and thereby react in such a way that the exit properties of the electromagnetic radiation are changed in the area in which the chemical substance 19 is located, and in this way a change in the reflected radiation is obtained again depending on certain chemical substances 19 in the vicinity of the glass fiber 7. In the exemplary embodiment in FIG. 8, the flat-ground end 20 of the glass fiber 7 is opposite a likewise flat-ground end 21 of a glass fiber piece 22, a very narrow gap 23 being formed between the ends 20 and 21, the gap width A being, for example, of the order of 50 mm. This arrangement forms a Fabry-Perot interferometer and reflects radiation of a very specific wavelength, this depends on the gap width A. If the two ends 20 and 21 move relative to one another, there is also a shift in the wavelength of the reflected radiation, and this can be determined very sensitively. In this way too, for example, stretching of the implant, which is transmitted to the glass fiber 7 and the glass fiber piece 22, can be determined without further notice.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 ist eine ähnliche Anordnung gewählt, jedoch ist in den Spalt 23 eine aktive Lage 24 eingesetzt, die ihre Dimension, beispielsweise ihr Volumen, in Abhängigkeit von Umgebungseinflüssen ändert. Es kann sich dabei beispielsweise um eine poröse Struktur handeln, die beim Eintritt von Flüssigkeit in die Poren aufquillt. Die Spaltbreite B verändert sich dadurch, und dies führt zu einer Veränderung der Wellenlänge der an der Fabry-Perot-Anordnung reflektierten Strahlung.In the exemplary embodiment in FIG. 9, a similar arrangement is selected, but an active layer 24 is inserted in the gap 23, which changes its dimension, for example its volume, as a function of environmental influences. For example, it can be a porous structure that swells when liquid enters the pores. The gap width B changes as a result, and this leads to a change in the wavelength of the radiation reflected at the Fabry-Perot arrangement.

Die Fabry-Perot-Anordnungen der Figuren 8 und 9 bilden somit ein Sensorglied 12 aus, das über die Glasfaser 7 mit der Meßeinrichtung 11 in Verbindung steht, bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 5 bis 7 dagegen ist die Glasfaser 7 selbst ein Sensorelement, es handelt sich hier also um Glasfasern, die selbst Sensorfasern sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 10 ist der Glasfaser 7 ein Sensorglied 12 in Form eines Drucksensors 25 zugeordnet. Dieser umfaßt eine flexible Membran 26, die einseitig mit einer Spiegelschicht 27 versehen ist. Ordnet man diesen Drucksensor 25 am Ende einer Glasfaser 7 an, so ändert sich mit der Verformung der Membran 26, die druckabhängig erfolgt, die in die Glasfaser 7 zurückgeworfene elektromagnetische Strahlung, und damit erhält man wieder ein Maß für den Druck am Ende der Glasfaser 7.The Fabry-Perot arrangements of FIGS. 8 and 9 thus form a sensor element 12, which is connected to the measuring device 11 via the glass fiber 7, whereas in the exemplary embodiments of FIGS. 5 to 7 the glass fiber 7 itself is a sensor element So here are glass fibers that are themselves sensor fibers. In the exemplary embodiment in FIG. 10, a sensor element 12 in the form of a pressure sensor 25 is assigned to the glass fiber 7. This comprises a flexible membrane 26, which is provided on one side with a mirror layer 27. If this pressure sensor 25 is arranged at the end of a glass fiber 7, the electromagnetic radiation reflected back into the glass fiber 7 changes with the deformation of the membrane 26, which takes place as a function of pressure, and this again gives a measure of the pressure at the end of the glass fiber 7 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 sind Glasfasern 7, die aus dem Implantat 1 herausgeführt sind, direkt oder indirekt mit der Meßeinrichtung 11 verbunden.In the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, glass fibers 7 which are led out of the implant 1 are connected directly or indirectly to the measuring device 11.

Dies ist bei der Ausführung gemäß Figur 3, die ähnlich aufgebaut ist wie die der Figur 1 und bei der gleiche Teile entsprechende Bezugszeichen tragen, ähnlich gelöst, die Verbindung des Übertragungselementes 8 mit der Meßeinrichtung 11 ist bei dem Ausführungsbeispiel in der Figur 3 durch eine Leitung 10 symbolisiert, es kann sich dabei um eine körperliche Leitung oder um eine leitungslose Übertragungsstrecke handeln.This is similarly solved in the embodiment according to FIG. 3, which is constructed similarly to that of FIG. 1 and has the same reference numerals for the same parts, in the exemplary embodiment in FIG. 3 the connection of the transmission element 8 to the measuring device 11 is via a line 10 symbolizes, it can be a physical line or a wireless transmission link.

Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform eine Strahlungsquelle 29 vorgesehen, die mit einer oder mehreren Glasfasern 30 in Verbindung stehen, die in das Kunststoffmaterial 6 des Implantates 1 eingebettet sind. Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist nur eine derartige Glasfaser 30 dargestellt, die direkt mit der Strahlungsquelle 29 verbunden ist, dies ist lediglich als schematische Darstellung aufzufassen. Auch hier können mehrere Glasfasern 30 vorgesehen sein, die in ähnlicher Weise, wie die Glasfasern 7 mit der Meßeinrichtung verbunden sind, ihrerseits mit der Strahlungsquelle 29 verbunden sind, also über Übertragungselemente, die im Körper oder außerhalb angeordnet sein könnten, etc.In addition, in this embodiment, a radiation source 29 is provided which is connected to one or more glass fibers 30 which are embedded in the plastic material 6 of the implant 1. In the exemplary embodiment in FIG. 3, only one such glass fiber 30 is shown, which is connected directly to the radiation source 29; this is only to be understood as a schematic representation. Here too, several glass fibers 30 can be provided, which are similar How the glass fibers 7 are connected to the measuring device, in turn are connected to the radiation source 29, that is to say via transmission elements which could be arranged inside or outside, etc.

Die Strahlungsquelle 29 kann in die Glasfasern 30 eine elektromagnetische Strahlung einspeisen, die im Innern des Implantates 1 austritt und dort eine direkte Beeinflussung der Umgebung erzeugt, beispielsweise eine Aufwärmung des umgebenden Kunststoffmaterials 6 oder aber eine zusätzliche Aushärtung durch erhöhte Polymerisation oder aber eine Auflösung von Polymerisationsverbindungen etc. Hier sind eine Vielzahl von Wirkungen denkbar, die abhängen von der Natur des verwendeten Kunststoffmaterials 6 und von der Natur der eingespeisten elektromagnetischen Strahlung. Die Wirkung dieser eingespeisten elektromagnetischen Strahlung ist in jedem Falle eine Beeinflussung der physikalischen Daten des Kunststoffmaterials 6 und eventuell der Umgebung des Implantates 1, beispielsweise kann die Festigkeit des Implantates lokal oder flächendeckend erhöht oder erniedrigt werden. Den Ort der Einwirkung kann man durch entsprechende Anordnung der Glasfasern 30 im Implantat 1 bestimmen, die Art der Einwirkung durch eine entsprechende Auswahl einer bestimmten Strahlung.The radiation source 29 can feed an electromagnetic radiation into the glass fibers 30, which emerges in the interior of the implant 1 and there has a direct influence on the environment, for example a warming-up of the surrounding plastic material 6 or an additional hardening by increased polymerization or a dissolution of polymerization compounds etc. A variety of effects are conceivable here, which depend on the nature of the plastic material 6 used and on the nature of the electromagnetic radiation fed in. The effect of this fed-in electromagnetic radiation is in any case an influencing of the physical data of the plastic material 6 and possibly the surroundings of the implant 1, for example the strength of the implant can be increased or decreased locally or across the board. The location of the action can be determined by appropriate arrangement of the glass fibers 30 in the implant 1, the type of action by a corresponding selection of a specific radiation.

Die Strahlungsquelle 29 kann völlig unabhängig von der Meßeinrichtung 13 aktiviert werden, es ist aber besonders vorteilhaft, wenn, wie in Figur 3 dargestellt, der Strahlungsquelle 29 eine Steuerung 31 zugeordnet ist, die die Strahlungsquelle 29 in Abhängigkeit von den Meßdaten der Meßeinrichtung 11 ein- und ausschaltet. Zu diesem Zweck ist die Meßeinrichtung 11 über eine Leitung 28 mit der Steuerung 31 verbunden. Stellt beispielsweise die Meßeinrichtung 11 fest, daß die Dehnung des Implantates 1 in einem bestimmten Bereich abnimmt, so ist dies ein Zeichen dafür, daß ein Teil der Kraftübertragung durch verheilende Knochenfragmente übernommen worden ist, es kann dann durch Einspeisen von elektromagnetischer Strahlung in Glasfasern 30 die Festigkeit des Implantates 1 durch Auflösen eines Teils des Kunststoffmaterials 6 herabgesetzt werden, so daß die Stützfunktion des Implantates 1 entsprechend der Zunahme der Stabilität der Knochenverbindung abnimmt. Damit ist eine optimale Anpassung dieser Größen aneinander möglich, außerdem ist es für die Heilung förderlich, wenn die Knochenverbindung entsprechend dem Heilvorgang zunehmend belastet wird.The radiation source 29 can be activated completely independently of the measuring device 13, but it is particularly advantageous if, as shown in FIG. 3, a control 31 is assigned to the radiation source 29, which controls the radiation source 29 depending on the measurement data of the measuring device 11. and turns off. For this purpose, the measuring device 11 is connected to the controller 31 via a line 28. If, for example, the measuring device 11 detects that the stretch of the implant 1 decreases in a certain area, this is a sign that part of the force transmission has been taken over by healing bone fragments, it can then be fed into the glass fibers 30 by feeding electromagnetic radiation Strength of the implant 1 can be reduced by dissolving part of the plastic material 6, so that the supporting function of the implant 1 decreases in accordance with the increase in the stability of the bone connection. This makes it possible to optimally adapt these sizes to one another, and it is also conducive to healing if the bone connection is increasingly stressed in accordance with the healing process.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 erfolgt die Einführung der von der Strahlungsquelle 29 erzeugten Strahlung über Glasfasern 30, die von den Glasfasern 7 der Meßeinrichtung verschieden sind.In the exemplary embodiment in FIG. 3, the radiation generated by the radiation source 29 is introduced via glass fibers 30, which are different from the glass fibers 7 of the measuring device.

Es ist auch möglich, sowohl die Messung der physikalischen Zustands- daten als auch die Einspeisung von elektromagnetischer Strahlung über dieselben Glasfasern 7 vorzunehmen, dies ist in Figur 4 schematisch dargestellt. Zu diesem Zweck ist zwischen das Übertragungselement 8 einerseits und die Meßeinrichtung 11 und die Strahlungsquelle 29 andererseits ein optischer Schalter 33 eingeschaltet, der wahlweise eine Verbindung der Glasfasern 7 mit der Meßeinrichtung 11 oder der Strahlungsquelle 29 ermöglicht. In Figur 4 ist dies durch den Doppelpfeil C symbolisch angedeutet. Schalter dieser Art stehen in verschiedener Weise zur Verfügung, es kann sich dabei um mechanische Schalter handeln, die beispielsweise ein Glasfaser zwischen zwei Einkoppelstellen verschieben, oder aber auch um Schalter, die elektro- magnetisch, piezoelektrisch oder thermisch arbeiten, hier sind dem Fachmann eine große Anzahl unterschiedlicher Schalter bekannt, die zu diesem Zweck eingesetzt werden können.It is also possible to carry out both the measurement of the physical state data and the feeding of electromagnetic radiation via the same glass fibers 7, this is shown schematically in FIG. For this purpose, between the transmission element 8 on the one hand and the measuring device 11 and the radiation source 29 on the other hand an optical switch 33 is switched on, which optionally enables a connection of the glass fibers 7 to the measuring device 11 or the radiation source 29. In Figure 4, this is symbolically indicated by the double arrow C. Switches of this type are available in various ways. These can be mechanical switches that, for example, move an optical fiber between two coupling points, or also switches that are electrically work magnetically, piezoelectrically or thermally, a large number of different switches are known to the person skilled in the art which can be used for this purpose.

Der optische Schalter 33 kann gegebenenfalls auch automatisch betätigt werden, so daß sichergestellt ist, daß beispielsweise abwechselnd über die Glasfaser 7 eine Messung des physikalischen Zusandes vorgenommen wird und Strahlungsenergie zur Beeinflussung der Glasfaserumgebung eingestrahlt wird. The optical switch 33 can optionally also be actuated automatically, so that it is ensured that, for example, measurement of the physical condition is carried out alternately via the glass fiber 7 and radiation energy is irradiated to influence the glass fiber environment.

Claims

PATENT CLAIMS

Medical implant system with an implant (1) made of a composite material, in which glass fibers (7) are embedded, characterized in that a sensor element, embedded in the implant (1) and comprising at least one of the glass fibers (7), is connected to a measuring device (11) is that determines a physical property of the sensor element or its environment and its change.

Implant system according to claim, characterized in that the glass fibers (7) are embedded in the composite material as mechanical reinforcement.

3. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the glass fibers (7) are arranged in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a fleece.

Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the glass fibers (7) in the composite material are distributed over the entire extent of the implant (1). Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (11) feeds electromagnetic radiation into the sensor element and determines physical properties of the sensor element or its surroundings from the type of continuous and / or reflecting radiation.

Implant system according to claim 5, characterized in that the glass fiber (7) of the sensor element is provided with a radiation-reflecting coating (18).

7. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element consists essentially of the glass fiber (7) forming a sensor fiber.

8. Implant system according to claim 7, characterized in that at least one region acting as a Bragg grating region (13, 14, 15) is incorporated into the sensor fiber.

9. Implant system according to claim 7, characterized in that a substance (17) excited by the electromagnetic radiation fed into the substance (17) is embedded in the sensor fiber, the fluorescence properties of which under the influence of chemical environment outside the sensor fiber experience changes.

10. Implant system according to claim 6 and 7, characterized in that the radiation-reflecting coating (18) consists of a substance which changes the reflection behavior for the electromagnetic radiation in the sensor fiber under the influence of the chemical environment (19) outside the sensor fiber.

11. Implant system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sensor element comprises the glass fiber (7) and a further sensor element (12) which is connected to the measuring device (11) via the glass fiber (7).

12. Implant system according to claim 11, characterized in that the sensor member (12) is a pressure sensor (25) with a flexible membrane (26) and a movable by this mirror element (27), which in each case the electromagnetic radiation fed into the glass fiber (7) reflected differently according to position.

13. Implant system according to claim 11, characterized in that the sensor element (12) is a Fabry-Perot interferometer.

14. Implant system according to claim 13, characterized in that the Fabry-Perot interferometer is designed as a thin-film interferometer (21, 22, 24) contacted on the end (20) of the glass fiber (7), the active layer (24) below changes in dimension due to the influence of the environment.

15. Implant system according to claim 13, characterized in that the Fabry-Perot interferometer comprises two glass fibers (7, 22) with polished end faces (20, 21), the distance (B) of which can be changed by environmental influences.

16. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the glass fiber (7) of the sensor element is connected directly to the measuring device (11).

17. Implant system according to claim 16, characterized in that the measuring device is a microcontroller that can be implanted in the body.

18. Implant system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the glass fiber (7) is connected to a transmitter (8) which exchanges signals with the measuring device (11) without a physical connection.

19. Implant system according to claim 18, characterized in that the transmitter (8) is implantable in the body.

20. Implant system according to claim 18 or 19, characterized in that the transmitter (8) is a transponder.

21. Implant system according to claim 18 or 19, characterized in that the transmitter is a light source to which a light receiver is assigned.

22. Implant system according to claim 21, characterized in that the light source emits electromagnetic radiation in the range between 650 and 1000 nm.

23. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (11) is assigned a radiation transmitter (29) which transports radiation into the interior of the implant (1) via a glass fiber (7; 30) in the implant (1) ,

24. Implant system according to claim 23, characterized in that the radiation is transported via the glass fiber (7) of a sensor element.

25. Implant system according to claim 23, characterized in that the transport of the radiation takes place via a glass fiber (30) which is embedded in addition to the glass fiber (7) of a sensor element in the implant (1).

26. Implant system according to one of claims 23 to 25, characterized in that the wavelength and intensity of the transported radiation are chosen so that the radiation in the composite material of the implant causes mechanical and / or material changes.

27. Implant system according to one of claims 23 to 26, characterized in that the measuring device (11) and the radiation transmitter (29) is assigned a controller (31) which activates the radiation transmitter as a function of the measured variables of the measuring device (11).