DE10117241A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermöglichung einer unmittelbaren Abfrage von Informationen und einer Identifikation von einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten Energiequelle - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Ermöglichung einer unmittelbaren Abfrage von Informationen und einer Identifikation von einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten EnergiequelleInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, welche eine externe Kommunikation über einen externen Programmierer zur korrekten Identifikation der Vorrichtung und zum Abfragen von gespeicherten Vorrichtungs- und Patienteninformationen aus einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer erschöpften Energiequelle ermöglichen. Der externe Programmierer liefert Energie an eine innerhalb der implantierten Vorrichtung angeordnete sekundäre Energiequelle unter Verwendung von RF-Telemetrie, die ausreicht, um die sekundäre Energiequelle, beispielsweise einen kleinen Kondensator, aufzuladen. Der Kondensator lädt unmittelbar innerhalb von Millisekunden auf. Wenn die sekundäre Energiequelle einmal ausreichend aufgeladen ist, kann sie eingesetzt werden, um einen Regler, der die gespeicherten Informationen in der implantierbaren medizinischen Vorrichtung aufweist, mit Energie zu versorgen. Wenn der Regler einmal betriebsbereit ist, überträgt die implantierte Vorrichtung Vorrichtungs- und Patienteninformationen über RF-Telemetrie an den externen Programmierer.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein implantierbare medizinische .
Vorrichtungen. Genauer betrifft die Erfindung implantierbare medizinische
Vorrichtungen, welche in der Lage sind, Identifikationsparameter und
Informationen der Vorrichtung sowie Patienteninformationen zu übermitteln, selbst
wenn die implantierbare medizinische Vorrichtung eine verbrauchte Energiequelle
aufweist.
Implantierbare medizinische Vorrichtungen werden benutzt, um Patienten zu
behandeln, die an verschiedenen Krankheiten leiden. Einige der üblichsten
Formen implantierbarer medizinischer Vorrichtungen sind implantierbare
neurologische Stimulationsvorrichtungen, Schrittmacher, Defibrillatoren und
implantierbare Arzneimittelabgabevorrichtungen. Beispielsweise werden
implantierte neurologische Stimulationsvorrichtungen dazu verwendet, Patienten
zu behandeln, die an solchen Krankheiten wie chronischen Schmerzen,
Bewegungsstörungen und Inkontinenz leiden.
Ein Schrittmacher wird allgemein benutzt, um das Herz richtig zu stimulieren, wenn
der natürliche Schrittmacher des Körpers aufgrund von Alter oder Krankheit nicht
richtig arbeitet. Der Schrittmacher liefert elektrische Impulse an eine Elektrode, die
angrenzend an das Herz des Patienten implantiert ist, um das Herz so zu
stimulieren, daß es mit einer gewünschten Geschwindigkeit schlägt.
Implantierbare Defibrillatoren werden bei Patienten eingesetzt, die an
Herzkammerflimmern leiden. Der implantierbare Defibrillator erfaßt physiologische
Parameter und bestimmt, wann dem Herzen des Patienten ein Defibrillationsstoß
gegeben wird, um die ungewöhnlichen Kontraktionen der einzelnen
Gewebeabschnitte zu beenden und die synchronisierte Kontraktion der
Gesamtmasse des Herzgewebes wieder herzustellen.
Implantierbare Arzneimittelabgabesysteme liefern gelagerte Arzneimittel an
Zielstellen von Patienten. Implantierbare Arzneimittelabgabesysteme arbeiten
gewöhnlich mit Sensoren zum Abtasten physiologischer Parameter, um Signale
auszugeben, die intern verarbeitet werden können, um zu bestimmen, wann und in
welcher Menge eine Arzneimitteldosis zugeführt wird.
Es gibt zahlreiche andere implantierbare medizinische Vorrichtungen, die heute für
Patienten erhältlich sind. Die zuvor erwähnten Vorrichtungen sind nur einige der
üblichsten Vorrichtungen im medizinischen Bereich.
Bestehende implantierbare medizinische Vorrichtungen umfassen typischerweise
einen Regler mit Speicher, Zweiwegkommunikationsfähigkeit, elektrischem
Schaltkreis und Komponenten, einem Therapieprogramm und einer internen
Energiequelle. Die interne Energiequelle kann entweder eine nachladbare oder
eine nicht-nachladbare Energiequelle sein. Bestehende implantierbare
medizinische Vorrichtungen haben typischerweise die Fähigkeit, Daten bezüglich
der physiologischen Parameter des Patienten zu sammeln und zu verarbeiten. Auf
diese Weise kann die implantierte medizinische Vorrichtung bestimmen, wann und
welche Vorgänge durchgeführt werden sollen, um den Bedürfnissen des Patienten
zu entsprechen. Bestehende implantierbare medizinische Vorrichtungen weisen
typischerweise Zweiwegkommunikationen auf, wie eine
Telemetriekommunikationsleitung, um die gesammelten und gespeicherten Daten
der Außenwelt mitzuteilen. Auf diese Weise können Patienteninformationen von
der implantierten medizinischen Vorrichtung wiedergewonnen werden, wodurch
dem medizinischen Personal ermöglicht wird, die Informationen bezüglich des
Zustands eines Patienten auszuwerten. Zusätzlich können Informationen bezüglich
der Identifikation und des Zustands der implantierbaren Vorrichtung selbst von der
implantierbaren Vorrichtung wiedergewonnen werden. Die Zweiwegkommunikation
erlaubt es dem medizinischen Personal auch, auf den neusten Stand gebrachte
Betriebsanweisungen an die implantierbare medizinische Vorrichtung zu
übermitteln oder zu liefern, um auf irgendwelche möglichen Probleme, die von den
gewonnen physiologischen Parametern angezeigt werden, zu reagieren oder die
Parameter der Vorrichtung auf den neuesten Stand zu bringen. Daher ist die
Möglichkeit, mit den implantierbaren medizinischen Vorrichtungen zu
kommunizieren und Informationen zu erhalten oder wiederzugewinnen, und zwar
sowohl für die Vorrichtung spezifische Informationen als auch physiologische .
Informationen des Patienten, zentral für die Festlegung der geeigneten
Behandlung des Patienten.
Bestehende implantierte medizinische Vorrichtungen, wie gerade zuvor
beschrieben, weisen allgemein eine einzige Energiequelle auf. Ein Nachteil der
bestehenden implantierbaren medizinischen Vorrichtungen liegt darin, daß jegliche
Kommunikation mit der Außenwelt verloren geht, wenn die einzige Energiequelle
der Vorrichtung verbraucht ist. Wenn die Energiequelle der Vorrichtung verbraucht
ist, ist das medizinische Personal nicht mehr in der Lage, mit der Vorrichtung zu
kommunizieren. Unter den Umständen, unter denen diese Vorrichtungen
eingesetzt werden, ist es wichtig, daß eine Kommunikation zwischen der
Außenwelt und der Vorrichtung aufrechterhalten und/oder wiederhergestellt wird,
um den physiologischen Zustand des Patienten für eine geeignete
Patientendiagnose und -behandlung zu bestimmen. Zusätzlich sind die
bestehenden Vorrichtungen nicht mehr in der Lage, Identifikationen der
Vorrichtung und Informationen der Vorrichtung an die Außenwelt zu übermitteln,
wenn die Energiequelle einmal verbraucht ist.
Medizinisches Personal muß die Möglichkeit haben zu identifizieren, welche Art
von Vorrichtung in Gebrauch ist, bevor es irgendeine Handlung anstrengt und
irgendeine Behandlungsform für den Patienten einsetzt. Beispielsweise benutzen
einige Vorrichtungen eine wiederaufladbare Hauptenergiequelle, während andere
eine nicht-wiederaufladbare Hauptenergiequelle einsetzen. Somit besteht eine
Notwendigkeit, vor dem Leisten der medizinischen Hilfe zu wissen, welche Art von
Vorrichtung betroffen ist. Derzeit erfordert diese Situation, daß Patientenakten
greifbar sind, Röntgenuntersuchungen zur Identifikation der implantierten
medizinischen Vorrichtung durchgeführt werden, oder im schlimmsten Fall, daß die
Vorrichtung zur Identifikation vor dem Leisten medizinischer Hilfe an dem Patienten
herausgenommen werden muß. Andernfalls könnte die medizinische Hilfe nicht
richtig sein, da es nicht genau bekannt ist, welche Art von Vorrichtung in den
Patienten implantiert ist, wenn keine medizinischen Aufzeichnungen verfügbar
sind. Dieses Vorgehen braucht Zeit, die, abhängig von der Situation, aufgrund des
Zustands des Patienten nicht vorhanden sein kann.
Andere implantierbare medizinische Vorrichtungen benutzen gleichzeitig sowohl
eine wiederaufladbare als auch eine nicht-wiederaufladbare Energiequelle. Bei
diesen Arten von Vorrichtungen wird der nicht-wiederaufladbare Teil der
Energiequelle dafür eingesetzt, den Regler, der die implantierte Vorrichtung
arbeiten läßt, mit Energie zu versorgen, da der Energieverbrauch des Reglers
minimal ist, wodurch ermöglicht wird, daß der Regler über einen langen Zeitraum
arbeitet. Bei diesen Arten von Vorrichtungen wird die wiederaufladbare
Energiequelle als Energiequelle für die elektrischen Stimulationsimpulse benutzt,
die dem Patienten gegeben werden, da die Impulse mehr Energie benötigen als
der Regler. Das Aussenden elektrischer Stimulationsimpulse von einer separaten
wiederaufladbaren Energiequelle führt zu einer längeren Betriebsdauer der
implantierbaren medizinischen Vorrichtung. Die Zeiteinteilung, Stärke und Dauer
der Therapieimpulse werden von dem Regler gesteuert. Wenn jedoch die nicht
wiederaufladbare Energiequelle, welche den Regler versorgt, verbraucht ist,
besteht dasselbe Problem wie oben beschrieben, d. h. daß eine externe
Kommunikation mit der implantierbaren medizinischen Vorrichtung verlorengeht,
ohne unmittelbare Möglichkeit der Identifikation der implantierten Vorrichtung oder
des Zustandes des Patienten ausgehend von der implantierten Vorrichtung.
Noch andere Arten von Vorrichtungen versuchen, das soeben beschriebene
Problem zu vermeiden, indem sie insgesamt einen verbrauchten Energiezustand
vermeiden. Diese Vorrichtungen setzen einen speziellen Schaltkreis ein, der es der
implantierbaren medizinischen Vorrichtung ermöglicht, ein Warnsignal an den
Patienten oder das medizinische Personal abzugeben, wenn ein niedriger,
kritischer Energiezustand bevorsteht, so daß Vorsichtsmaßnahmen getroffen
werden können. Diese Vorrichtungen verlieren jedoch auch die Fähigkeit extern zu
kommunizieren, wenn die Energie verbraucht ist.
Somit stellen konventionelle implantierbare medizinische Vorrichtungen keine
Vorrichtung oder Verfahren bereit, um einen Regler unmittelbar mit Energie zu
versorgen und Informationen über die Vorrichtung und eine Identifikation von einer
implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten Energiequelle
abzufragen.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche eine
externe Kommunikation für eine genaue Identifikation der Vorrichtung und für eine
Abfrage der Informationen über die Vorrichtung und den Patienten von einer
implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten primären oder
Hauptenergiequelle ermöglichen. Die Vorrichtung und das Verfahren der
vorliegenden Erfindung ermöglichen einem externen Programmierer, die
implantierbare medizinische Vorrichtung unmittelbar innerhalb von Milli- oder
Mikrosekunden wieder mit Energie zu versorgen und nachfolgend die
Informationen über die Vorrichtung und den Patienten zu gewinnen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann ein externer
Programmierer, falls die primäre oder Hauptenergiequelle einer implantierbaren
medizinischen Vorrichtung verbraucht ist, einer sekundären oder zusätzlichen
Energiequelle in der implantierbaren medizinischen Vorrichtung unter Verwendung
von Telemetrie und vorzugsweise Radiofrequenz-Telemetrie ("RF") Energie
zuführen. Die über Telemetrie übermittelte Energie reicht aus, um die sekundäre
oder zusätzliche Energiequelle aufzuladen, welche entweder aus einem kleinen
Kondensator, einer wiederaufladbaren Batterie oder einer anderen
wiederaufladbaren Energiespeichervorrichtung besteht. Wenn die sekundäre
Energiequelle ausreichend aufgeladen ist, kann die sekundäre Energiequelle
eingesetzt werden, um den internen Schaltkreis und einen Regler in der
implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit neuer Energie zu speisen.
Wenn der interne Schaltkreis und der Regler einmal betriebsbereit sind, kann die
implantierte Vorrichtung Informationen zurück an den externen Programmierer
über Telemetrie übermitteln, einschließlich Modellidentifikationsinformationen, der
Art der eingesetzten primären oder Hauptenergiequelle, Patienteninformationen
oder irgendwelcher anderer gewünschter Informationen. Die implantierbare
medizinische Vorrichtung kann dann in der Energie gedrosselt werden, da die
sekundäre oder zusätzliche Energiequelle vorzugsweise groß genug ist, um dem
Regler zu ermöglichen zeitweilig zu arbeiten und dann Patienten- und
Vorrichtungsinformationen an das medizinische Personal zu übermitteln. Die
Verwendung der zusätzlichen Energiequelle ist vorzugsweise erforderlich, wenn
die primäre oder Hauptenergiequelle verbraucht ist und eine Abfrage von
Informationen vor dem Leisten medizinischer Behandlung oder Hilfe erforderlich
ist. Ansonsten arbeitet die implantierbare medizinische Vorrichtung normalerweise
mit der primären oder Hauptenergiequelle der implantierbaren medizinischen
Vorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist einsetzbar unabhängig davon, ob die medizinische
Vorrichtung eine wiederaufladbare oder nicht-wiederaufladbare Batterie als ihre
primäre oder Hauptenergiequelle benutzt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der
Verlauf der vorzunehmenden medizinischen Behandlung davon abhängt, ob die
Energiequelle von der wiederaufladbaren oder nicht-wiederaufladbaren Art ist.
Wenn die medizinische Vorrichtung beispielsweise eine wiederaufladbare
Energiequelle aufweist, dann wird die vorliegende Erfindung sie unmittelbar als
solche identifizieren, und die wiederaufladbare Energiequelle kann wieder
aufgeladen werden. Wenn die Vorrichtung auf der anderen Seite als eine solche
identifiziert wird, die nicht wiederaufladbar ist, dann ist das Wiederaufladen keine
Option und ein anderer Behandlungsverlauf kann unternommen werden. Ohne die
vorliegende Erfindung kann die Identifikation der implantierbaren medizinischen
Vorrichtung einen längeren Zeitraum in Anspruch nehmen und/oder zu
Verwechslungen oder Fehlern bezüglich der eingesetzten Art von Energiequelle
führen.
Somit ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein.
Verfahren bereitzustellen zur unmittelbaren Wiederaufladung einer implantierbaren
medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten Energiequelle und zur Abfrage
der Identifikation der Vorrichtung, von Informationen über die Vorrichtung und
Patienteninformationen, und dies ferner innerhalb eines kurzen Zeitraums, d. h.
Milli- oder Mikrosekunden.
Es ist auch ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
bereitzustellen, welche die Abfrage der Identifikation der Vorrichtung, von
Informationen über die Vorrichtung und Patienteninformationen von einer
implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit entweder einer verbrauchten
wiederaufladbaren oder verbrauchten nicht-wiederaufladbaren Hauptenergiequelle
ermöglicht.
Es ist ferner ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
bereitzustellen, welche die Abfrage der Identifikation der Vorrichtung, von
Informationen über die Vorrichtung und Patienteninformationen von einer
implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten
Hauptenergiequelle unter Verwendung von Telemetrie-Kommunikation ermöglicht.
Es ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
bereitzustellen, welche die unmittelbare Abfrage der Identifikation der Vorrichtung,
von Informationen über die Vorrichtung und Patienteninformationen von einer
implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten
Hauptenergiequelle unter Einsatz eines externen RF-Programmierers ermöglicht.
Es ist auch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
bereitzustellen, welche die Speicherung von Energie, die über elektromagnetische
Wellen, wie in RF-Signalen, übertragen wird, ermöglicht. In Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung wird die Energie in den RF-Signalen in einer
Energiespeicherkomponente oder -vorrichtung oder einer zusätzlichen
Energiequelle gespeichert. Auf diese Weise ist die Energiespeichervorrichtung
oder zusätzliche Energiequelle in der Lage, vorübergehend elektrische Energie an
die elektrischen und elektronischen Komponenten der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung zu liefern. Auf diese Weise kann die vorübergehend mit
Energie gespeiste medizinische Vorrichtung gesammelte und gespeicherte Daten
an die Außenwelt übermitteln oder Informationen von der Außenwelt über
Telemetrie, z. B. RF-Signale, empfangen.
Es ist auch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für
die Speicherung von Energie bereitzustellen, die über elektromagnetische Wellen,
wie RF-Signale, übertragen wird. In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wird die über die RF-Signale übertragene Energie in einer
Energiespeicherkomponente oder -vorrichtung gespeichert. Die
Energiespeichervorrichtung ist dann in der Lage, vorübergehend Energie an die
elektrischen und elektronischen Komponenten zu liefern, wenn die
Hauptenergiequelle verbraucht ist. Informationen bezüglich der medizinischen
Vorrichtung können dann von der Vorrichtung gewonnen oder an diese über RF-
Signale übertragen werden.
Die Abb. 1A-1D zeigen implantierbare medizinische Vorrichtungen in
verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers, in welchen Ausführungen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Abb. 2 zeigt ein Blockdiagramm bestimmter Komponenten einer bevorzugten
Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Abb. 3 zeigt ein Ablauf-Fließbild von bestimmten Schritten, welche eine
Energieversorgungsquelle für einen Regler in einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung bestimmen.
Abb. 4 zeigt eine Blockdiagrammdarstellung einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die an eine implantierbare medizinische Vorrichtung
mit einer nicht-wiederaufladbaren Hauptenergiequelle angeschlossen ist.
Abb. 4A zeigt eine Blockdiagrammdarstellung einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die an eine implantierbare medizinische Vorrichtung
mit einer nicht-wiederaufladbaren Hauptenergiequelle und getrennten
Wiederaufladungs- und Telemetriespulen angeschlossen ist.
Abb. 5 zeigt eine Blockdiagrammdarstellung einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die an eine implantierbare medizinische Vorrichtung
mit einer wiederaufladbaren Hauptenergiequelle angeschlossen ist.
Abb. 5A zeigt eine Blockdiagrammdarstellung einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die an eine implantierbare medizinische Vorrichtung
mit einer wiederaufladbaren Hauptenergiequelle und getrennten
Wiederaufladungs- und Telemetriespulen angeschlossen ist.
Abb. 6 zeigt Steuerungsdiagramme bestimmter Komponenten bezüglich einer
horizontalen Zeitachse, die in einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden.
Die Abb. 1A-1D illustrieren sichtbar, wo implantierbare medizinische
Vorrichtungen 5 in dem menschlichen Körper implantiert sein können. Jede
implantierbare medizinische Vorrichtung 5 ist in dem menschlichen Körper zur
Durchführung einer medizinischen Behandlung angeordnet. Typischerweise liefern
solche medizinischen Vorrichtungen 5 elektrische Impulse als Therapie oder sie
können vorbestimmte Dosen eines Medikamentes an den Patienten abgeben. Es
ist vorgesehen, daß solche implantierbaren medizinischen Vorrichtungen 5, sowie
andere Arten von implantierbaren medizinischen Vorrichtungen 5, eine zusätzliche
Energiequelle in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweisen
können.
Abb. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung. In Blockdiagrammform illustriert Abb. 2, daß ein
Telemetriesignal 10 direkt mit einem Ladeschaltkreis 20 und einem Regler 90
zusammenwirkt. Elektromagnetische Energie in dem Telemetriesignal 10
ermöglicht dem Ladeschaltkreis 20, die zusätzliche Energiequelle 25 aufzuladen.
Das Telemetriesignal 10 wirkt auch mit dem Regler 90 zusammen, um Patienten-
und Vorrichtungsdaten zu liefern und zu empfangen. Unter normalen
Betriebsbedingungen weist die Hauptenergiequelle 40 einen höheren
Spannungswert auf als die zusätzliche Energiequelle 25. Somit arbeitet der
Umschaltmechanismus oder Spannungsumsteller 50 unter normalen
Betriebsbedingungen derart, daß die Hauptenergiequelle 40 durch den
Umschaltmechanismus 50 den Regler 90 versorgt. Wenn die Hauptenergiequelle
40 verbraucht ist, ist die implantierbare medizinische Vorrichtung 5 (nicht gezeigt in
Abb. 2) nicht länger betriebsbereit. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung wird die
Hauptenergiequelle 40 als leer betrachtet, wenn die Spannungshöhe der
Hauptenergiequelle 40 unter eine Arbeitsspannungshöhe fällt, welche den
Schaltkreis und die elektrischen Komponenten in der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 5 aktiviert oder arbeiten läßt. Die
Arbeitsspannungshöhe typischer implantierbarer medizinischer Vorrichtungen kann
von 1,0 bis zu 3,0 Volt reichen. Wenn die Hauptenergiequelle 40 verbraucht ist,
kann ein Telemetriesignal 10 der zusätzlichen Energiequelle 25 durch den
Ladeschaltkreis 20 ausreichende Energie zuführen, um die nicht betriebsbereite
implantierbare medizinische Vorrichtung 5 neu zu aktivieren. Unter diesen
Umständen, d. h. bei einer verbrauchten Hauptenergiequelle 40, weist die
zusätzliche Energiequelle 25 einen höheren Spannungswert auf als die
Hauptenergiequelle 40. Genauer ermöglicht der Umschaltmechanismus 50 unter
diesen Bedingungen, daß dem Regler 90 Energie von der zusätzlichen
Energiequelle 25 zugeführt wird. Die zusätzliche Energiequelle 25 weist
ausreichende Energie auf, um den Regler 90 derart zu aktivieren, daß
Informationen oder Daten bezüglich des Patienten und der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 5 innerhalb von Milli- oder Mikrosekunden über
Telemetrie 10 an einen externen Programmierer (in den Abb. 4 und 5
gezeigt) übermittelt werden können. Mit zuverlässigen Informationen in Händen,
kann das medizinische Personal dann die geeigneten Handlungen an einem
bestimmten Patienten durchführen. Wenn der Regler 90 einmal seine Daten
übermittelt hat, kann die implantierbare medizinische Vorrichtung 5
heruntergefahren werden.
Abb. 3 ist ein Ablauf-Fließbild einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden
Erfindung, das illustriert, wann zusätzliche Energie dem Regler 90 zuzuführen ist
(gezeigt in den Abb. 4 und 5), so daß Patienten- und Vorrichtungsdaten an
einen externen Programmierer übermittelt/per Signal gesendet (uplink) werden
können (gezeigt in den Abb. 4 und 5). Zuerst wird ein
Aktivierungsburstsignal an die medizinische Vorrichtung ausgesandt. Ein
Komparator 35 (gezeigt in den Abb. 4 und 5) vergleicht dann die
Spannungswerte der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle.
Wenn die Spannung der zusätzlichen Energiequelle nicht größer ist als die
Spannung der Hauptenergiequelle, wird die Stärke des Aktivierungsburst- oder
Telemetriesignals eingestellt, indem die Signalstärke oder die Länge des
Aktivierungsbursts erhöht wird, und dann wird wiederholt. Wenn die Spannung der
zusätzlichen Energiequelle größer als diejenige der Hauptenergiequelle ist, wählt
ein Spannungsumsteller 50 (gezeigt in den Abb. 4 und 5) die
Energieversorgung von der zusätzlichen Energiequelle aus. Diese Energiezufuhr
dauert an, bis daß das Aktivierungsburstsignal geendet hat. Zu diesem Zeitpunkt
können die Patienten- und Vorrichtungsdaten aufbereitet und an einen externen
Programmierer 1 übermittelt werden (gezeigt in den Abb. 4 und 5), und die
implantierbare medizinische Vorrichtung 5 (gezeigt in den Abb. 1, 4 und 5)
kann dann heruntergefahren werden.
Abb. 4 zeigt in größeren Einzelheiten eine Blockdiagrammdarstellung einer
bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche eine externe
Kommunikation einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5 mit einer nicht-
wiederaufladbaren verbrauchten Hauptenergiequelle 40 mit einem externen
Programmierer 1 zur Abfrage der Identifikation der Vorrichtung, von Informationen
über die Vorrichtung und Patienteninformationen ermöglicht. Die Vorrichtung und
das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglichen einem externen
Programmierer 1, die implantierbare medizinische Vorrichtung 5 unmittelbar
innerhalb von Milli- oder Mikrosekunden wieder zu aktivieren und nachfolgend die
Identifikation der Vorrichtung, Informationen über die Vorrichtung und
Patienteninformationen zu gewinnen. In dieser bevorzugten Ausführung umfaßt die
implantierbare medizinische Vorrichtung 5 eine Antenne 15, einen integrierten
Telemetrieschaltkreis ("IC") 60, einen Regler 90, einen Komparator 35, eine
Hauptenergiequelle 40, einen Spannungsumsteller 50, einen ersten
Spannungsregler 30, einen Bootstrap oder eine zusätzliche Energiequelle 25, eine
Gleichrichterschaltung 20 und einen Filter 16. Fachleute werden leicht erkennen,
daß der Filter 16 ein typisches Niederfrequenz-Hochimpedanz-Element ist, das
ermöglicht, verschiedene Telemetriefrequenzen für verschiedene Anwendungen zu
benutzen. Ein niedrigeres Frequenzsignal könnte für die Energiezufuhr zu der
zusätzlichen Energiequelle verwendet werden, während eine höhere Frequenz zu
Kommunikationszwecken eingesetzt werden könnte, wenn die implantierbare
medizinische Vorrichtung 5 genug, von der Hauptenergiequelle zugeführte
funktionale Energie aufweist.
Wie in Abb. 4 gezeigt, umfaßt die implantierbare medizinische Vorrichtung 5
eine Antenne 15, die elektrisch an eine Gleichrichterschaltung 20 angeschlossen
ist, einen Filter 16 und eine Spulenabstimmung 55, die an einen
Aktivierungsburstdetektor 66 und einen Uplink-Treiber 70 angeschlossen ist. Die
Gleichrichterschaltung 20 ist elektrisch an eine sekundäre oder zusätzliche
Energiequelle 25 angeschlossen. In der gezeigten bevorzugten Ausführung ist die
zusätzliche Energiequelle 25 eine Energiespeichervorrichtung, die aus einem
kleinen Kondensator mit einer vorbestimmten Größe im Mikrofarad-Bereich (µF)
von 5-15 Mikrofarads oder wiederaufladbaren Batterien bestehen kann. Die
zusätzliche Energiequelle 25 ist an einen ersten Spannungsregler 30
angeschlossen, der die Spannung der zusätzlichen Energiequelle 25 innerhalb
einer vorbestimmten Spannung in dem Bereich von ungefähr 2,0-5,0 Volt und
vorzugsweise von 3,0 Volt hält. Der erste Spannungsregler 30 ist elektrisch an
sowohl einen Komparator 35 als auch einen Spannungsumsteller 50
angeschlossen. Wie zuvor erwähnt, weist die implantierte medizinische Vorrichtung
5 auch eine primäre oder Hauptenergiequelle 40 auf. Unter normalen
Betriebsbedingungen betreibt die Hauptenergiequelle 40 die implantierbare
medizinische Vorrichtung 5. Die Hauptenergiequelle 40 ist auch elektrisch an den
Komparator 35 und den Spannungsumsteller 50 angeschlossen. Der
Spannungsumsteller 50, durch welchen Energie zugeführt wird, ist dann elektrisch
mit dem integrierten Telemetrieschaltkreis (IC) 60 und dem Mikroregler 90
verbunden.
Der Mikroregler 90 umfaßt einen Regler 95, einen Speicher, und zwar sowohl
einen Festwertspeicher ("ROM") 100 als auch einen Direktzugriffsspeicher ("RAM")
105, einen elektronisch lösch- und programmierbaren Nur-Lese-Speicher
("EEPROM") 110 und einen universalen synchronen/asynchronen
Receiver/Transmitter ("USART") 115. In der bevorzugten Ausführung kann der in
der vorliegenden Erfindung eingesetzte Regler 90 ein Mikroprozessor, eine
Zustandsmaschine mit einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis
(ASIC), ein logisches "Gate-Array" (ASIC) oder ein anderer logischer Schaltkreis
sein, welcher die gewünschten Funktionen der implantierbaren medizinischen
Vorrichtung in geeigneter Weise durchführen kann. Der Regler 90 steuert und
betreibt die implantierbare medizinische Vorrichtung 5. Wie in Abb. 4 gezeigt,
ist der Regler 95 elektrisch an den Aktivierungsburstdetektor 65, der in dem
Telemetrie-IC 60 angeordnet ist, den ROM 100 und RAM 105, den EEPROM 110
und den USART 115 angeschlossen. Der Regler 95 treibt ferner den
Uplinkrahmen-Abfolgegenerator 75 in dem Telemetrie-IC 60 an.
Ein Telemetrie-IC 60 besteht allgemein aus einem Aktivierungsburstdetektor 65,
einem Uplink-Treiber 70, einem Uplinkrahmen-Abfolgegenerator 75, einem
Ganzwellen-Telemetriedetektor 80 und einem Grundbandbreitefilter 85. In dieser
bevorzugten Ausführung ist die Antenne 15 mit einer Spulenabstimmung 55
verbunden, die elektrisch an den Aktivierungsburstdetektor 65 und den
Ganzwellen-Telemetriedetektor 80 in dem Telemetrie-IC 60 angeschlossen ist. Der
Aktivierungsburstdetektor 65 ist ferner elektrisch an den Regler 95 angeschlossen.
Der Ganzwellen-Telemetriedetektor 80 ist an den Grundbandbreitefilter 85
angeschlossen, der ferner mit dem USART 115 verbunden ist. Der USART 115 ist
wiederum auch elektrisch an den Regler 95 angeschlossen. Der Regler 95 ist an
den Uplinkrahmen-Abfolgegenerator 75 angeschlossen, der wiederum an den
Uplink-Treiber 70 angeschlossen ist. Der Uplink-Treiber ist schließlich zurück an
die Antenne 15 angeschlossen.
Die implantierbare medizinische Vorrichtung 5 der vorliegenden Erfindung arbeitet
normalerweise mit elektrischer Energie von ihrer Hauptenergiequelle 40. Während
des normalen Betriebs der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5, d. h. wenn
die Hauptenergiequelle nicht, wie zuvor erörtert, verbraucht ist, weist die
Hauptenergiequelle 40 einen höheren Spannungswert als die zusätzliche
Energiequelle 25 auf. Der Komparator 35 gibt somit das geeignete elektrische
Signal über die elektrische Verbindung 36 an den Spannungsumsteller 50 aus, der
wiederum die Hauptenergiequelle 40 als Energieversorgung für den Telemetrie-IC
60 und den Mikroregler 90 auswählt. Die implantierbare medizinische Vorrichtung 5
kann durch die Antenne 15 über RF-Telemetriesignale 10 Informationen an einen
RF-Programmierer 1 übermitteln und Informationen von ihm empfangen. Nach
ausgedehntem Gebrauch ist die elektrische Energie der Hauptenergiequelle 40
verbraucht, d. h. sie weist eine Spannungshöhe von weniger als 1,8 Volt auf. An
diesem Punkt hört eine typische implantierbare medizinische Vorrichtung 5 auf zu
arbeiten und verliert ihre Fähigkeit zur externen Kommunikation.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht einem RF-Programmierer 1, Informationen
über die Vorrichtung und den Patienten zu gewinnen, wenn die implantierbare
Vorrichtung 5 eine erschöpfte Hauptenergiequelle 40 aufweist, indem die
implantierbare medizinische Vorrichtung 5 durch Radiofrequenz-(RF)-Kopplungs-
RF-Telemetrie 10 vorübergehend mit Energie versorgt wird, was eine
Kommunikation mit und von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5
ermöglicht. Dies wird durch eine neue Konfiguration einer zusätzlichen
Energiequelle 25, eines ersten Spannungsreglers 30, eines Komparators 35 und
eines Spannungsumstellers 50 ermöglicht. Wie in Abb. 4 gezeigt, übermittelt
der RF-Programmierer 1 ein Aktivierungsburst-RF-Signal 10 über RF-Telemetrie,
um mit der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5 zu kommunizieren.
Elektromagnetische Energie wird als Folge der Übertragung der RF-Signale 10
zugeführt. Somit liefert der RF-Programmierer 1 bei seinem Versuch, mit der
implantierbaren medizinische Vorrichtung 5 zu kommunizieren, zugleich Energie
über die RF-Kommunikationssignale 10 an die implantierbare medizinische
Vorrichtung 5. Die von den Aktivierungsburstsignalen 10 zugeführte oder
übertragene Energie reicht aus, um die zusätzliche Energiequelle 25 aufzuladen,
so daß sie die implantierbare medizinische Vorrichtung 5 in dem Fall
vorübergehend mit Energie versorgen kann, wo die Hauptenergiequelle 40 nicht
genügend elektrische Energie dafür aufweist, so daß Informationen von der
implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5 gewonnen werden können.
In Betrieb dieser bevorzugten Ausführung wird ein RF-Signal oder
Aktivierungsburstsignal 10 von einem RF-Programmierer 1 an die implantierbare
medizinische Vorrichtung 5 übermittelt. In einer bevorzugten Ausführung wird das
Aktivierungsburstsignal für 2,0-4,0 Millisekunden übertragen. Zusätzlich liegen in
einer bevorzugten Ausführung die typischen Frequenzen des
Aktivierungsburstsignals 10 für die Energieübertragung in einem Bereich von
ungefähr 5-200 KHz, obwohl irgendeine Frequenz verwendet werden kann. Das
Aktivierungsburstsignal 10 wird von der Antenne 15 der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 5 empfangen. Dieses Aktivierungsburstsignal 10 wird
von der Gleichrichterschaltung 20 gleichgerichtet und die Energie des
Aktivierungsburstsignals 10 wird von der zusätzlichen Energiequelle 25
gespeichert. In dieser Ausführung kann die zusätzliche Energiequelle 25 ein
kleiner Kondensator mit einem Leistungsvermögen im Mikrofaradbereich oder eine
wiederaufiadbare Batterie sein. Es kann jedoch irgendeine andere
Energiespeichervorrichtung verwendet werden. Die geringe Kapazitätsgröße
ermöglicht, daß die implantierbare medizinische Vorrichtung 5 fast unmittelbar oder
innerhalb von Milli- oder Mikrosekunden von dem Zeitpunkt der Eingabe des RF-
Signals 10 an mit Energie versorgt wird. Dies ermöglicht dem Benutzer, dem
technischen oder medizinischen Personal einen unmittelbaren Rücklauf von der
implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5, ihrem Status und den
Patienteninformationen zu erhalten.
Wenn die zusätzliche Energiequelle 24 einmal ausreichend aufgeladen ist und eine
bestimmte Spannung erreicht, sendet der Spannungsregler 30 eine konstante
Spannung an den Komparator 35 und Spannungsumsteller 50 aus. In dieser
bevorzugten Ausführung kann die Spannung in einem Bereich von ungefähr 2,0-5,0 Volt
liegen, wobei ein bevorzugter Wert bei 3,0 Volt liegt. Der Komparator 35
vergleicht die Spannung von dem ersten Spannungsregler 30 mit der Spannung
der Hauptenergiequelle 40. Der Komparator 35 wird dann eine höhere Spannung
in der zusätzlichen Energiequelle 25 im Vergleich zu der Hauptenergiequelle 40
erfassen, wenn sich die Hauptenergiequelle 40 in einem erschöpften
Energiezustand befindet und nicht mehr in der Lage ist, die implantierbare
medizinische Vorrichtung 5 mit Strom zu versorgen. Der Komparator 35 sendet
dann sein Ausgabesignal 36 an den Spannungsumsteller 50. Der
Spannungsumsteller 50 bestimmt ausgehend von dem Ausgabesignal 36 des
Komparators 35, daß die geeignete Energiequelle für den internen Schaltkreis, d. h.
den Telemetrie-IC 60 und den Mikroregler 90, die zusätzliche Energiequelle 25 ist.
Die Energie von der zusätzlichen Energiequelle 25 wird gleichzeitig durch den
Spannungsumsteller 50 dem Telemetrie-Schaltkreis 60 und dem Mikroregler 90
zugeführt. Der Mikroregler 90 wird in einem Wartezustand mit Energie gespeist, da
der Aktivierungsburst, d. h. das RF-Signal 10 noch immer von dem RF-
Programmierer 1 ausgegeben wird. Wenn einerseits die Hauptenergiequelle 40
nicht erschöpft ist oder einen höheren Spannungswert als die zusätzliche
Energiequelle 25 aufweist, dann arbeitet die implantierbare medizinische
Vorrichtung normal, und die medizinische Vorrichtung wird von der
Hauptenergiequelle 40 gespeist.
Das Aktivierungsburst- oder RF-Signal 10 wird dann von dem
Aktivierungsburstdetektor 65 erfaßt, der einen Unterbrechungsbefehl an den
Regler 95 aussendet. Das Aktivierungsburstsignal 10 wird für ungefähr 2,0-4,0
Millisekunden übertragen. An diesem Punkt geht die Unterbrechungsleitung 66 für
die elektrische Verbindung zu dem Regler 95 aufgrund der RF-Übertragungen 10
von dem RF-Programmierer 1 in einen hohen oder aktiven Zustand über. Wenn
das Aktivierungsburstsignal 10 nicht länger von dem RF-Programmierer 1
ausgesandt wird, geht die Unterbrechungsleitung 66 von dem
Aktivierungsburstdetektor 65 in einen niedrigen oder inaktiven Zustand über. Wenn
der Regler 95 einmal einen hohen oder aktiven Zustand in der Aktivierungsburst-
Unterbrechungsleitung 66 erfaßt hat, sammelt der Regler 95 Vorrichtungs- und
Statusinformationen bezüglich der implantierten medizinischen Vorrichtung 5 und
sendet sie an den Uplinkrahmen-Abfolgegenerator 75. Der Telemetrie-IC 60
sammelt dann die Vorrichtungs- und Statusinformationen und sendet sie über den
Uplinkrahmen-Abfolgegenerator 75 zu dem Uplink-Treiber 70. Der Uplink-Treiber
70 treibt dann die Antenne 15 an, wobei RF-Telemetriesignale 10 zurück zu dem
RF-Programmierer 1 übertragen werden. Diese von der medizinischen Vorrichtung
5 übertragenen RF-Signale 10 übermitteln Vorrichtungs- und Statusinformationen.
Solche Informationen können die Modellnummer der Vorrichtung, den Status der
Hauptenergiequelle 40, den Patientenzustand oder irgendeine andere gewünschte
Information umfassen. Die zusätzliche Energiequelle 25 weist genügend
gespeicherte Energie auf, um die implantierbare medizinische Vorrichtung 5 mit
Energie zu versorgen, bis die Übertragung der Identifikation der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 5 abgeschlossen ist. Die implantierbare medizinische
Vorrichtung 5 kann dann heruntergefahren oder abgeschaltet werden. Dies ist der
Fall, da die zusätzliche Energiequelle 25 dafür bestimmt ist, nur soviel
ausreichende Energie zu liefern, daß der Schaltkreis aus Telemetrie-IC 60 und
Mikroregler 90 in einer gesteuerten Weise so AN- und AUS-geschaltet werden
kann, daß Informationen gewonnen werden können.
Die in Abb. 1 gezeigte Komponentenkonfiguration der vorliegenden Erfindung
weist mehrere Vorteile im Vergleich zu konventionellen Vorrichtungen auf. Die
vorliegende Erfindung ermöglicht eine schnelle Abfrage der Identifikation der
Vorrichtung und der gespeicherten Informationen, und zwar innerhalb von
Millisekunden oder sogar Mikrosekunden von dem Zeitpunkt der Übertragung des
Aktivierungsbursts an. Die vorliegende Ausführung ermöglicht dem Benutzer oder
medizinischen Personal zu bestimmen, ob die in der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 5 verwendete Hauptenergiequelle von der
wiederaufladbaren oder nicht-wiederaufladbaren Art ist, während die Vorrichtung in
einem Patienten implantiert ist, selbst wenn sich die primäre Energiequelle 40 in
einem erschöpften Zustand befindet. Die Möglichkeit, die Art der in der
implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5 verwendeten Energiequelle
herauszufinden, hilft dem medizinischen Personal Verwechslungen oder Irrtümer
bezüglich der medizinischen Vorgehensweisen, die für eine bestimmte Art von
Energiequellen spezifisch sein können, zu vermeiden.
Zusätzlich kann die vorliegende Ausführung mit der geeigneten Stromverbindung
zu dem Spannungsumsteller 50 auch dafür verwendet werden, die implantierbare
medizinische Vorrichtung 5 vorübergehend bis auf eine Höhe der vollständigen
Funktionalität zu speisen. Diese vorteilhafte Eigenschaft ermöglicht es dem
medizinischen Personal, zusätzlich zu der Gewinnung von Informationen und
Daten, auch die Patientenparameter aus einer verbrauchten implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 5 auszuwerten und neu einzustellen. Wenn die
Einstellungsänderungen einmal abgeschlossen und dauerhaft gespeichert sind,
kann der RF-Programmierer 1 entfernt und die implantierbare medizinische
Vorrichtung 5 heruntergefahren werden. Fachleute werden erkennen, daß es sich
bei einer geeigneten Stromverbindung zu dem Spannungsumsteller 50 um
typische Stromverbindungen handeln kann.
Abb. 4A zeigt eine Blockdiagrammdarstellung einer alternativen bevorzugten
Ausführung der vorliegenden Erfindung, die ähnlich der in Abb. 4 gezeigten
Ausführung ist, bis auf die Antennen. Die Ausführung der Abb. 4A zeigt eine
getrennte Wiederaufladungsspule 15 und Telemetriespule 17, im Gegensatz zu
der in Abb. 4 gezeigten Ausführung, die eine kombinierte Wiederaufladungs-
und Telemetriespule 15 aufweist. Das von dem externen Programmierer 1 an die
getrennte Wiederaufladungsspule 15 und Telemetriespule 17 ausgesandte
Telemetriesignal 10 ist dasselbe Signal 10. In dieser Ausführung wird die
Wiederaufladungsspule 15 speziell dafür eingesetzt, die zusätzliche Energiequelle
25 aufzuladen, während die Telemetriespule 17 zu Zwecken der
Telemetriekommunikation eingesetzt wird. Zusätzlich erfordert diese Ausführung
keinen Filter 16, wie in der vorherigen Ausführung von Abb. 4. Diese
Ausführung arbeitet in allen anderen Punkten ähnlich wie diejenige, die bezüglich
Abb. 4 dargelegt wurde.
Abb. 5 zeigt eine Blockdiagrammdarstellung einer alternativen bevorzugten
Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche auch eine externe Kommunikation
einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5 mit einer erschöpften
Hauptenergiequelle 40 mit einem externen RF-Programmierer 1 zur Gewinnung
der Identifikation der Vorrichtung und von Patienteninformationen ermöglicht. In
der Ausführung der Abb. 5 ist die Hauptenergiequelle 41 jedoch eine
wiederaufladbare Energiequelle, im Gegensatz zu der in Abb. 4 gezeigten
nicht-wiederaufladbaren Energiequelle 40. Die alternative Vorrichtung und das
alternative Verfahren der vorliegenden Erfindung, welche die wiederaufladbare
Hauptenergiequelle 41 benutzen, ist sehr ähnlich denjenigen, die soeben bezüglich
einer nicht-wiederaufladbaren Hauptenergiequelle 40 beschrieben wurden. Die
alternative bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch
einem externen RF-Programmierer 1, die implantierbare medizinische Vorrichtung
5 unmittelbar innerhalb von Millisekunden wieder zu aktivieren und nachfolgend
Vorrichtungs- und Patienteninformationen zu gewinnen. In dieser Version der
Erfindung besteht die implantierbare medizinische Vorrichtung 5 allgemein aus
einer Antenne 15, einem Filter 16, einem Telemetrie-IC 60, einem Mikroregler 90,
einem Komparator 35, einer wiederaufladbaren Hauptenergiequelle 41, einem
Spannungsumsteller 50, einem ersten Spannungsregler 30, einem zweiten
Spannungsregler 45, einem Bootstrap oder einer zusätzlichen Energiequelle 25
und einer Gleichrichterschaltung 20.
Die alternative Ausführung der vorliegenden Erfindung ist identisch mit der
bevorzugten Ausführung aus Abb. 4, mit dem Zusatz eines zweiten
Spannungsreglers 45 und der Verwendung einer wiederaufladbaren
Hauptenergiequelle 41 anstelle einer nicht-wiederaufladbaren Energiequelle 40 (in
Abb. 4 gezeigt). Die in Abb. 5 gezeigte implantierte medizinische
Vorrichtung 5 weist eine Antenne 15 auf, die an eine Gleichrichterschaltung 20,
einen Filter 16, eine Spulenabstimmung 55, die an einen Aktivierungsburstdetektor
65 und einen Ganzwellen-Telemetriedetektor 80 angeschlossen ist, und an einen
Uplink-Treiber 70 angeschlossen ist. Die Gleichrichterschaltung 20 ist an einen
Bootstrap oder eine zusätzliche Energiequelle 25 und an einen ersten und zweiten
Spannungsregler 30 und 45 angeschlossen. In dieser Ausführung kann die
zusätzliche Energiequelle 25 wieder aus einem kleinen Kondensator mit einer
vorbestimmten Größe im Mikrofarad-Bereich (µF) oder aus einer
wiederaufladbaren Batterie bestehen, wie in der bezüglich Abb. 1
beschriebenen Ausführung. Die zusätzliche Energiequelle 25 ist an einen ersten
Spannungsregler 30 angeschlossen, der die Spannung der zusätzlichen
Energiequelle 25 innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereiches von
ungefähr 2,0-5,0 Volt und vorzugsweise von 3,0 Volt hält. Der erste
Spannungsregler 30 ist sowohl an einen Komparator 35 als auch einen
Spannungsumsteller 50 angeschlossen. Es gibt auch einen zweiten
Spannungsregler 45, der an einem Punkt an die Gleichrichterschaltung und an
einem anderen Punkt an den Komparator 35, die wiederaufladbare
Hauptenergiequelle 41 und den Spannungsumsteller 50 angeschlossen ist. Der
zweite Spannungsregler 45 stellt sicher, daß die wiederaufladbare
Hauptenergiequelle 41 den Komparator 35 und den Spannungsumsteller 50 mit
einer konstanten Spannung versorgt.
Die in Abb. 5 gezeigte alternative Ausführung ermöglicht eine Kommunikation
mit und aus der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5, wenn die
wiederaufladbare Hauptenergiequelle 41 verbraucht ist, oder wenn die Spannung
der Hauptenergiequelle 41 unter eine vorbestimmte Spannungshöhe
(vorzugsweise 3,0 Volt) während des Aufladens abfällt. Wenn sich die
Hauptenergiequelle 41 unterhalb der vorbestimmten Höhe befindet, sendet der
Komparator 35, wie auch zuvor, sein Ausgabesignal 36 an den
Spannungsumsteller 50, wodurch dem Spannungsumsteller 50 angezeigt wird,
daß die geeignete Energieversorgung für den internen Schaltkreis, d. h. den
Telemetrie-IC 60 und den Mikroregler 90, die zusätzliche Energiequelle 25 ist. Die
Verwendung der wiederaufladbaren Hauptenergiequelle 41 ist ähnlich der
Hauptenergiequelle 40 in Abb. 4, sie weist jedoch zusätzliche Eigenschaften
auf, d. h. primär, daß die Hauptenergiequelle 41 über RF-Telemetriesignale 10
wiederaufgeladen werden kann. In allen anderen Punkten funktioniert die
alternative Ausführung wie die bezüglich Abb. 4 beschriebene Ausführung.
Die Verwendung einer wiederaufladbaren Hauptenergiequelle 41 bietet mehrere
Vorteile, zusätzlich zu denen, die bezüglich der in Abb. 4 gezeigten
Ausführung erörtert wurden. Wie bereits erwähnt, ermöglicht die vorliegende
Erfindung eine schnelle Abfrage der Identifikation der Vorrichtung und der
gespeicherten Informationen von einer erschöpften Vorrichtung 5 unter
Verwendung der Standardtelemetrietechnologie, wie es der Fall bei einer
medizinischen Vorrichtung 5 mit einer nicht-wiederaufladbaren Hauptenergiequelle
40 war. Die vorliegende Erfindung ermöglicht so dem Benutzer oder medizinischen
Personal zu bestimmen, ob die in der Vorrichtung 5 verwendete
Hauptenergiequelle von der wiederaufladbaren 41 (Abb. 5) oder nicht-
wiederaufladbaren Art 40 (Abb. 4) ist, wodurch Verwechslungen oder Irrtümer
bezüglich der medizinischen Vorgehensweisen, die für eine bestimmte Art von
Energiequellen spezifisch sein können, vermieden werden können. Diese
Ausführung kann auch eingesetzt werden, um die implantierbare medizinische
Vorrichtung 5 vorübergehend bis auf eine Höhe der vollständigen Funktionalität zu
speisen. Außerdem hilft die vorliegende Ausführung der Erfindung dem Benutzer
zu bestimmen, ob die wiederaufladbare Hauptenergiequelle 41 der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 5 erschöpft ist und ob ein Wiederaufladen erforderlich
ist, und sie kann auch eingesetzt werden, um die erschöpfte Hauptenergiequelle
41 vollständig neu aufzuladen.
Abb. 5A zeigt eine Blockdiagrammdarstellung einer alternativen bevorzugten
Ausführung der vorliegenden Erfindung, die ähnlich der in Abb. 5 gezeigten
Ausführung ist, bis auf die Antennen. Die Ausführung der Abb. 5A zeigt eine
getrennte Wiederaufladungsspule 15 und Telemetriespule 17, im Gegensatz zu
der in Abb. 5 gezeigten Ausführung, die eine kombinierte Wiederaufladungs-
und Telemetriespule 15 aufweist. Das von dem externen Programmierer 1 an die
getrennte Wiederaufladungsspule 15 und Telemetriespule 17 ausgesandte
Telemetriesignal 10 ist dasselbe Signal 10. In dieser Ausführung wird die
Wiederaufladungsspule 15 speziell dafür eingesetzt, die zusätzliche Energiequelle
25 und die wiederaufladbare Hauptenergiequelle 41 aufzuladen, während die
Telemetriespule 17 zu Zwecken der Telemetriekommunikation eingesetzt wird.
Zusätzlich erfordert diese Ausführung keinen Filter 16, wie in der vorherigen
Ausführung von Abb. 5. Diese Ausführung arbeitet in allen anderen Punkten
ähnlich wie diejenige, die bezüglich Abb. 5 dargelegt wurde.
Abb. 6 illustriert Steuerungsdiagrammgraphen der Zustände bestimmter
Komponenten oder Variablen der vorliegenden Erfindung im Verhältnis zur Zeit,
wenn das Aktivierungsburstsignal einmal initiiert worden ist. Das
Steuerungsdiagramm zeigt eine Zeit t0, welche mit einem Beharrungszustand
einer medizinischen Vorrichtung korreliert. Ein Lesen der Variablen bei Zeit t0
zeigt, daß die medizinische Vorrichtung inaktiv ist, da der Spannungswert der
Hauptenergiequelle unterhalb der Energiekurvenlinie 140 liegt. Bei Zeit t0 gibt es
kein RF-Signal, die Spannung der zusätzlichen Energiequelle 125 ist niedriger als
die Hauptenergiequelle 120 und es gibt keinen Telemetrie-Uplink. Bei Zeit t1 wird
ein RF-Signal oder Aktivierungsburst 135 an die inaktive medizinische Vorrichtung
übertragen. Die zusätzliche Energiequelle 125 beginnt umgehend sich aufzuladen.
Die medizinische Vorrichtung ist noch immer inaktiv, da die Spannung der
zusätzlichen Energiequelle 125 bei Zeit t1 noch immer geringer ist als die
Hauptspannungsquelle 120 ist. Bei Zeit t1 gibt es auch noch immer keine
Telemetrie-Uplinkverbindung.
Bei einer Zeit t2 wird das Aktivierungsburstsignal 135 noch immer übertragen und
es gibt keine Telemetrie-Uplinkverbindung. Die Spannung der zusätzlichen
Energiequelle 125 hat gerade die Spannung der Hauptenergiequelle 120
überschritten. An diesem Punkt der Zeit t2 wird die medizinische Vorrichtung aktiv
und wird jetzt von der zusätzlichen Energiequelle mit Energie versorgt, wie mit der
Energiekurvenlinie 140 gezeigt. Die zusätzliche Energiequelle 125 lädt weiter auf
und erreicht einen höheren Spannungswert. Die Spannungshöhe, die der
medizinischen Vorrichtung von der zusätzlichen Energiequelle zugeführt wird, wird
jedoch von einem Spannungsregler 130 konstant auf einer vorbestimmten
Spannungshöhe gehalten, wie mit der Energiekurvenlinie 140 gezeigt. Dies ist
erforderlich, da die zusätzliche Energiequelle 125 andernfalls hohe
Spannungswerte erreichen würde, welche die Vorrichtung selbst beschädigen
könnten. So zeigt die Energiekurvenlinie 140, daß die Spannung der zusätzlichen
Energiequelle, welche die medizinische Vorrichtung betreibt, eine konstante
Spannungshöhe erreicht, die von einem Spannungsregler bestimmt wird. Die
Kurve der zusätzlichen Energiequelle 125 zeigt auf der anderen Seite an, daß die
Spannungshöhe ohne Spannungsregler 130 während des Aktivierungsburstsignals
135 weiter steigen würde.
Bei Zeit t3 endet das Aktivierungsburstsignal 135. Zu diesem Zeitpunkt hört die
zusätzliche Energiequelle 125 auf sich weiter aufzuladen und beginnt einen
Prozess des Spannungsabbaus. Die zusätzliche Energiequelle 125 ist stärker als
die Hauptenergiequelle 120 und besitzt genügend Energie, um die medizinische
Vorrichtung zu betreiben. Aufgrund der aufgeladenen zusätzlichen Energiequelle,
die von dem Aktivierungsburst herrührt, ist die medizinische Vorrichtung jetzt
betriebsbereit.
Bei Zeit t4 hat der Regler in der medizinischen Vorrichtung Patienten und
Vorrichtungsdaten gesammelt und beginnt, die Daten über Telemetrie an einen
externen Programmierer (nicht gezeigt) zu übertragen 145. Diese
Datenübertragung durch den Regler erhöht den Stromverbrauch aus der
aufgeladenen zusätzlichen Energiequelle. Somit beginnt die Spannung der
zusätzlichen Energiequelle 125, die bereits vor dem Zeitpunkt t4 sank, mit einer
viel größeren Geschwindigkeit abzufallen. Dies ist die Folge der Datenübertragung
an den externen RF-Programmierer. Die erhöhte Geschwindigkeit des
Spannungsabfalls ist in der Kurve der zusätzlichen Energiequelle 125 bei Zeitpunkt
t4 dargestellt. Auch wenn die Daten einmal übertragen sind, fällt die Spannung der
zusätzlichen Energiequelle 125 weiter ab, bis daß sie unter eine Höhe fällt, wo die
medizinische Vorrichtung nicht länger arbeitet. Dies ist auf der Energiekurvenlinie
140 bei Zeitpunkt t5 gezeigt.
Die Zeitlinie der Abb. 6 zeigt somit die Zustände und Aktivität bestimmter
Komponenten einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche
eingesetzt werden, um eine medizinische Vorrichtung mit einer erschöpften
Energiequelle wieder zu aktivieren, Patienten- und Vorrichtungsdaten zu gewinnen
und dann nach der Informationsabfrage herunterzufahren. In dieser bevorzugten
Ausführung liegt die Zeit, die zwischen t0 und t4 vergeht, im Bereich von
Millisekunden oder Mikrosekunden.
Der Datenabfrageprozeß kann wiederholt werden, um größere Mengen an
Informationen von der implantierbaren Vorrichtung 5 abzufragen. Bei einem
Verfahren sendet der externe Programmierer 1 ein weiteres
Aktivierungsburstsignal 10 aus, um die zusätzliche Energiequelle 25 aufzuladen,
bevor die zusätzliche Energiequelle 25 vollständig unterhalb die Energieschwelle
des internen Schaltkreises der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 5 abfällt.
Auf diese Weise erinnert sich der Mikroregler 90 daran, welche Daten er nach dem
vorherigen Aktivierungsburstsignal 10 gesendet hat und sendet den nächsten
Datenblock. Dies könnte fortgesetzt werden, bis der externe Programmierer 1
durch Telemetrie erfährt, daß alle erforderlichen Informationen an den externen
Programmierer 1 übermittelt worden sind.
Ein weiteres Verfahren zum Abfragen größerer Datenmengen besteht darin, einen .
"Pointer" ("Zeiger") (nicht gezeigt), der in einem nicht-flüchtigen Speicher, wie
einem EEPROM, gespeichert ist, jedes Mal zu benutzen, wenn Daten an den
externen Programmierer übertragen werden. Auf diese Weise würde die
implantierbare medizinische Vorrichtung identifizieren, welche Informationen
bereits gesendet worden sind, und welche Daten noch übertragen werden müssen.
Es wäre nicht erforderlich, die sekundäre Energiequelle aufzuladen, bevor die
sekundäre Energiequelle ihre Energie verbraucht hätte, da sie behalten würde,
welche Datenblöcke bereits übertragen wurden. Die Markierungsstelle in dem
EEPROM könnte von dem Programmierer mit einem Telemetriebefehl
zurückgestellt werden, der nach dem Aussenden des Aktivierungsburstsignals
gegeben würde (was die zusätzliche Energiequelle wieder auflädt, so daß die
Elektronik den Telemetriebefehl erfassen kann).
In den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die unter
Bezugnahme auf die Abb. 4 und 5 erörtert wurden, können der
Ganzwellen-Telemetriedetektor 80 und der Grundbandbreitefilter 85 eingesetzt
werden, um andere komplexere RF-Signale 10 von dem RF-Programmierer 1
neben den einfachen Aktivierungsburst- oder RF-Signalen 10 zu erfassen. Die von
dem RF-Programmierer 1 übertragenen komplexeren Signale könnten andere
Informationen von der Vorrichtung abfragen, wie beispielsweise den Batteriestatus
oder Patienteninformationen, oder neue Therapieeinstellungen vornehmen. In
solch einem Fall erfaßt der Ganzwellen-Telemetriedetektor 80 die komplexeren
Telemetriesignale 10 und der Grundbandbreitefilter 85 wandelt die Signale in
digitale Signale um, welche der USART 115 in dem Mikroregler 90 verarbeiten
kann. Der Empfang solcher Signale würde das von dem Mikroregler 90
assemblierte Uplink so verändern, daß die richtigen Informationen an den RF-
Programmierer 1 übertragen werden könnten. Diese und andere Änderungen,
welche zu einer Abfrage detaillierterer Informationen führen, werden von
Fachleuten leicht geschätzt und verstanden werden.
In den Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die unter Bezugnahme auf die
Abb. 4, 4A, 5 und 5A erörtert wurden, werden Spannungsregler benutzt,
um die zusätzliche Energiequelle auf einer vorbestimmten sicheren
Spannungsgrenze zu halten. Es ist jedoch leicht von Fachleuten zu erkennen, daß
die Spannungsregler durch andere Komponenten ersetzt werden können, um die
Spannungshöhe zu begrenzen. Eine Spannungsregelung kann auch durch den
Einsatz von Zenerdioden oder anderen Arten bekannter Vorrichtungen und
Komponenten, welche die Spannung auf einer vorbestimmten Sicherheitshöhe
halten, durchgeführt werden. Beispielsweise würde eine auf fünf Volt eingestellte
Zenerdiode den erforderlichen, von der Gleichrichterschaltung zugeführten Strom
abziehen, um die Spannung der zusätzlichen Energiequelle daran zu hindern fünf
Volt zu überschreiten, und dabei würde sie den elektronischen Schaltkreis in der
medizinischen Vorrichtung schützen.
Außerdem ist die in den Abb. 4, 4A, 5 und 5A gezeigte
Gleichrichterschaltung ein Ganzgleichrichter mit Dioden (nicht gezeigt). Auch hier
können andere Schaltungen, die zu einem Aufladen der zusätzlichen
Energiequelle 25 führen, eingesetzt werden, beispielsweise eine passive
Vorrichtung, welche Dioden zur Ganz- oder Halbwellengleichrichtung einsetzt.
Zusätzlich könnte auch eine aktive Gleichrichterschaltung eingesetzt werden.
Diese und andere Schaltungen und Verfahren sind den Fachleuten in der Technik
gut bekannt.
Es wird den Fachleuten auch deutlich werden, daß die Anordnung und
Konfiguration der elektronischen Komponenten der vorliegenden Erfindung,
insbesondere der übertragenen RF-Signale 10, der Gleichrichterschaltung 20, der
zusätzlichen Energiequelle 25, des ersten Spannungsreglers 30, des Komparators
und des Spannungsumstellers 50 nicht nur in dem Fall implantierbarer
medizinischer Vorrichtungen, sondern in irgendeiner Anzahl von Vorrichtungen,
welche elektronische Komponenten, Mikroregler und eine Hauptenergiequelle
einsetzen, benutzt werden können. Diese Anordnung von Komponenten kann in
irgendeiner elektronischen Vorrichtung eingesetzt werden, welche eine
verbrauchte Hauptenergiequelle aufweist, um eine solche elektronische
Vorrichtung vorübergehend wieder zu aktivieren und aufzuladen. Die Energie in .
den übertragenen RF-Signalen wird in einer Energiespeicherkomponente derart
gespeichert, daß sie in der Lage ist, die elektrischen und elektronischen
Komponenten derart vorübergehend mit Energie zu versorgen, daß die Vorrichtung
vorübergehend arbeiten kann.
Fachleute werden erkennen, daß die bevorzugten Ausführungen verändert oder
ergänzt werden können, ohne den wahren Geist und Rahmen der Erfindung zu
verlassen. Während verschiedene Änderungen und Ergänzungen möglich sind,
wird die Erfindung nur von den nachfolgenden Ansprüchen und Äquivalenten
begrenzt.
Claims (51)
1. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
einer Hauptenergiequelle, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen; und
einer zusätzlichen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern der über Telemetriesignale übertragenen Energie;
wobei die Energiespeichervorrichtung ausreichend Energie speichert, um die implantierbare medizinische Vorrichtung zu aktivieren und eine Kommunikation zwischen der implantierbaren medizinischen Vorrichtung und einem externen Programmierer über ein Telemetriesignal zu ermöglichen, wenn die Hauptenergiequelle verbraucht ist, wodurch die Abfrage von Identifikationen und Informationen bezüglich der implantierbaren medizinischen Vorrichtung und des Patienten ermöglicht wird.
einer Hauptenergiequelle, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen; und
einer zusätzlichen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern der über Telemetriesignale übertragenen Energie;
wobei die Energiespeichervorrichtung ausreichend Energie speichert, um die implantierbare medizinische Vorrichtung zu aktivieren und eine Kommunikation zwischen der implantierbaren medizinischen Vorrichtung und einem externen Programmierer über ein Telemetriesignal zu ermöglichen, wenn die Hauptenergiequelle verbraucht ist, wodurch die Abfrage von Identifikationen und Informationen bezüglich der implantierbaren medizinischen Vorrichtung und des Patienten ermöglicht wird.
2. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
zusätzliche Energiequelle ferner einen Spannungsregler aufweist, der mit der
Energiespeichervorrichtung zusammenwirkt, um die von der zusätzlichen
Energiequelle ausgegebene Spannungshöhe auf ungefähr 2-5 Volt zu halten.
3. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die
Energiespeichervorrichtung die ausreichende Energie in einem Zeitrahmen von
ungefähr einer Mikrosekunde bis zu einer Millisekunde erreicht, wenn das
Telemetriesignal von dem externen Programmierer einmal initiiert worden ist.
4. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die
Energiespeichervorrichtung ein Kondensator ist.
5. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der
Kondensator einen Leistungsbereich von ungefähr 5-15 Mikrofarads aufweist.
6. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die
Energiespeichervorrichtung eine wiederaufladbare Batterie ist.
7. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 6, wobei die
Hauptenergiequelle entweder eine wiederaufladbare Energiequelle oder eine
nicht-wiederaufladbare Energiequelle sein kann.
8. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei das
Telemetriesignal ein Radiofrequenzsignal ist.
9. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die
implantierbare medizinische Vorrichtung ein Schrittmacher, ein Defibrillator oder
eine Arzneimittelabgabevorrichtung sein kann.
10. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
einer Antenne zum Empfang und zur Übertragung von Telemetriesignalen;
einer Gleichrichterschaltung, die an die Antenne angeschlossen ist;
einem an die Antenne angeschlossenen Filter;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen;
einer zusätzlichen, an die Gleichrichterschaltung angeschlossenen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von genügend Energie, um Strom zur Erregung der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu liefern, wobei die Energie von einer externen Quelle über Telemetriesignale empfangen wird;
einem Komparator, um Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
und einem Spannungsumsteller, der dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal des Komparators zu empfangen, wobei der Spannungsumsteller ermöglicht, daß basierend auf dem von dem Komparator empfangenen Signal Strom entweder von der Hauptenergiequelle oder der zusätzlichen Energiequelle fließt, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen, wodurch eine Kommunikation mit einem externen Programmierer über Telemetrieabfrage von Identifikationen und Informationen bezüglich der medizinischen Vorrichtung und des Patienten ermöglicht wird.
einer Antenne zum Empfang und zur Übertragung von Telemetriesignalen;
einer Gleichrichterschaltung, die an die Antenne angeschlossen ist;
einem an die Antenne angeschlossenen Filter;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen;
einer zusätzlichen, an die Gleichrichterschaltung angeschlossenen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von genügend Energie, um Strom zur Erregung der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu liefern, wobei die Energie von einer externen Quelle über Telemetriesignale empfangen wird;
einem Komparator, um Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
und einem Spannungsumsteller, der dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal des Komparators zu empfangen, wobei der Spannungsumsteller ermöglicht, daß basierend auf dem von dem Komparator empfangenen Signal Strom entweder von der Hauptenergiequelle oder der zusätzlichen Energiequelle fließt, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen, wodurch eine Kommunikation mit einem externen Programmierer über Telemetrieabfrage von Identifikationen und Informationen bezüglich der medizinischen Vorrichtung und des Patienten ermöglicht wird.
11. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die
zusätzliche Energiequelle ferner einen Spannungsregler aufweist, der mit der
Energiespeichervorrichtung zusammenwirkt, um die von der zusätzlichen
Energiequelle ausgegebene Spannungshöhe auf ungefähr 2-5 Volt zu halten.
12. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die
Energiespeichervorrichtung die ausreichende Energie in einem Zeitrahmen von
ungefähr einer Mikrosekunde bis zu einer Millisekunde erreicht, wenn das
Telemetriesignal von dem externen Programmierer einmal initiiert worden ist.
13. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die
Energiespeichervorrichtung entweder ein Kondensator oder eine
wiederaufladbare Batterie sein kann.
14. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die
Hauptenergiequelle entweder eine wiederaufladbare Energiequelle oder eine
nicht-wiederaufladbare Energiequelle sein kann.
15. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das .
Telemetriesignal ein Radiofrequenzsignal ist.
16. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die
implantierbare medizinische Vorrichtung ein Schrittmacher, ein Defibrillator oder
eine Arzneimittelabgabevorrichtung sein kann.
17. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
einer Antenne zum Empfang und zur Übertragung von Telemetriesignalen an und von einem Programmierer, wobei der Programmierer extern von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung angeordnet ist;
einer Gleichrichterschaltung, die an die Antenne angeschlossen ist;
einem an die Antenne angeschlossenen Filter;
einer elektrischen Hauptenergiequelle;
einer zusätzlichen, an die Gleichrichterschaltung angeschlossenen Energiequelle, die aus einer Energiespeichervorrichtung besteht, um über Telemetriesignale übertragene Energie zu speichern;
einem Komparator, um Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle eine höhere Spannung aufweist;
und einem Spannungsumsteller, der dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal des Komparators zu empfangen und zu ermöglichen, daß als eine Folge des empfangenen Signals Strom fließt, um die Vorrichtung mit Energie zu versorgen, wenn die Hauptenergiequelle schwächer ist als die zusätzliche Energiequelle, wodurch die Abfrage von Patienten- und Vorrichtungsinformationen von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung ermöglicht wird.
einer Antenne zum Empfang und zur Übertragung von Telemetriesignalen an und von einem Programmierer, wobei der Programmierer extern von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung angeordnet ist;
einer Gleichrichterschaltung, die an die Antenne angeschlossen ist;
einem an die Antenne angeschlossenen Filter;
einer elektrischen Hauptenergiequelle;
einer zusätzlichen, an die Gleichrichterschaltung angeschlossenen Energiequelle, die aus einer Energiespeichervorrichtung besteht, um über Telemetriesignale übertragene Energie zu speichern;
einem Komparator, um Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle eine höhere Spannung aufweist;
und einem Spannungsumsteller, der dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal des Komparators zu empfangen und zu ermöglichen, daß als eine Folge des empfangenen Signals Strom fließt, um die Vorrichtung mit Energie zu versorgen, wenn die Hauptenergiequelle schwächer ist als die zusätzliche Energiequelle, wodurch die Abfrage von Patienten- und Vorrichtungsinformationen von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung ermöglicht wird.
18. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die
Energiespeichervorrichtung die volle Energieleistung innerhalb von
Millisekunden über durch Radiofrequenztelemetrie übertragene Energie
erreichen kann.
19. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die
Energiespeichervorrichtung ein Kondensator ist.
20. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die
Energiespeichervorrichtung eine wiederaufladbare Batterie ist.
21. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 19 oder 20 mit ferner
einem Spannungsregler, der mit der zusätzlichen Energiequelle
zusammenwirkt, um die von der zusätzlichen Energiequelle ausgegebene
Spannungshöhe auf ungefähr 2-5 Volt zu halten.
22. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die
Gleichrichterschaltung eine passive Gleichrichterschaltung ist.
23. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die
Gleichrichterschaltung eine aktive Gleichrichterschaltung ist.
24. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die
Hauptenergiequelle eine wiederaufiadbare Energiequelle oder eine nicht-
wiederaufladbare Energiequelle ist.
25. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
wenigstens einer Leitung, um einem Patienten elektrische Stimulationsimpulse zu geben;
einem Regler, um die elektrischen Stimulationsimpulse für die wenigstens eine Leitung der Vorrichtung zu initiieren und zu steuern;
einer Hauptenergiequelle, um der wenigstens einen Leitung die elektrischen Stimulationsimpulse zuzuführen und den Regler mit elektrischer Energie zu versorgen; und
einer zusätzlichen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von über Telemetriesignale empfangener Energie;
wobei der Regler auf Anfrage von dem externen Programmierer Identifikation und Informationen der implantierbaren medizinischen Vorrichtung oder des Patienten an den externen Programmierer übertragen kann, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist.
wenigstens einer Leitung, um einem Patienten elektrische Stimulationsimpulse zu geben;
einem Regler, um die elektrischen Stimulationsimpulse für die wenigstens eine Leitung der Vorrichtung zu initiieren und zu steuern;
einer Hauptenergiequelle, um der wenigstens einen Leitung die elektrischen Stimulationsimpulse zuzuführen und den Regler mit elektrischer Energie zu versorgen; und
einer zusätzlichen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von über Telemetriesignale empfangener Energie;
wobei der Regler auf Anfrage von dem externen Programmierer Identifikation und Informationen der implantierbaren medizinischen Vorrichtung oder des Patienten an den externen Programmierer übertragen kann, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist.
26. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 25, wobei die
Energiespeichervorrichtung genügend Energie in einem Zeitrahmen von
ungefähr einer Mikrosekunde bis zu einer Millisekunde durch Energie speichert,
die von dem externen Programmierer über die Telemetriesignale empfangen
wird.
27. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 26, wobei die
Telemetrie aus Radiofrequenzsignalen besteht.
28. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 26, wobei die
Energiespeichervorrichtung entweder ein Kondensator oder eine
wiederaufladbare Batterie ist.
29. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei der Regler
Identifikation und Informationen bezüglich der Vorrichtung über Telemetrie an
einen externen Programmierer überträgt.
30. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 29 mit ferner einem
nicht-flüchtigen Speicher, wodurch Statusinformationen der Vorrichtung und
physiologische Patienteninformationen zur Abfrage durch den externen
Programmierer gespeichert und geschützt sind, wenn die primäre Energiequelle
verbraucht ist.
31. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die
Hauptenergiequelle eine nicht-wiederaufladbare Energiequelle ist.
32. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 28, wobei die
Hauptenergiequelle eine wiederaufladbare Energiequelle ist.
33. Verfahren zum Bereitstellen einer Auswahl einer elektrischen Energiezufuhr für
eine implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
Übertragung von Radiofrequenzsignalen an eine Antenne der implantierbaren medizinischen Vorrichtung;
Gleichrichtung der Radiofrequenzsignale durch eine Gleichrichterschaltung;
Speichern von in den übertragenen Radiofrequenzsignalen enthaltener Energie in einer zusätzlichen Energiequelle, welche eine Energiespeichervorrichtung aufweist;
Vergleichen der Spannungshöhen einer elektrischen Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle und Ausgabe eines Signals von einem Komparator, welches anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
Empfang eines Signals von dem Komparator und Auswahl der zusätzlichen Energiequelle als Energieversorgung, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist; und
Halten der Spannungshöhe der zusätzlichen Energiequelle auf einer vorbestimmten Höhe, wenn die zusätzliche Energiequelle als Energieversorgung ausgewählt worden ist, wodurch die Abfrage von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der medizinischen Vorrichtung ermöglicht wird.
Übertragung von Radiofrequenzsignalen an eine Antenne der implantierbaren medizinischen Vorrichtung;
Gleichrichtung der Radiofrequenzsignale durch eine Gleichrichterschaltung;
Speichern von in den übertragenen Radiofrequenzsignalen enthaltener Energie in einer zusätzlichen Energiequelle, welche eine Energiespeichervorrichtung aufweist;
Vergleichen der Spannungshöhen einer elektrischen Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle und Ausgabe eines Signals von einem Komparator, welches anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
Empfang eines Signals von dem Komparator und Auswahl der zusätzlichen Energiequelle als Energieversorgung, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist; und
Halten der Spannungshöhe der zusätzlichen Energiequelle auf einer vorbestimmten Höhe, wenn die zusätzliche Energiequelle als Energieversorgung ausgewählt worden ist, wodurch die Abfrage von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der medizinischen Vorrichtung ermöglicht wird.
34. Verfahren zum Abfragen von Informationen und Identifikationen von einer
implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einer verbrauchten
Hauptenergiequelle mit den Schritten:
Aktivieren einer zusätzlichen Energiequelle in der implantierbaren medizinischen Vorrichtung, wobei die zusätzliche Energiequelle eine ausreichende Energieleistung aufweist, um einen Regler innerhalb der implantierbaren medizinischen Vorrichtung unmittelbar zu erregen;
Versorgung der zusätzlichen Energiequelle mit Energie von einem externen Programmierer über Telemetrie;
Versorgung des Reglers mit Energie von der zusätzlichen Energiequelle; und
Abfragen von Informationen und Identifikation der Vorrichtung von dem erregten Regler über Telemetrie.
Aktivieren einer zusätzlichen Energiequelle in der implantierbaren medizinischen Vorrichtung, wobei die zusätzliche Energiequelle eine ausreichende Energieleistung aufweist, um einen Regler innerhalb der implantierbaren medizinischen Vorrichtung unmittelbar zu erregen;
Versorgung der zusätzlichen Energiequelle mit Energie von einem externen Programmierer über Telemetrie;
Versorgung des Reglers mit Energie von der zusätzlichen Energiequelle; und
Abfragen von Informationen und Identifikation der Vorrichtung von dem erregten Regler über Telemetrie.
35. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
einer Antenne, die dafür bestimmt ist, Telemetriesignale von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu empfangen und zu übertragen;
einer an die Antenne angeschlossenen Ladeschaltung;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, die an einen Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
einer zusätzlichen Energiequelle, die zusammenwirkend an den Ladeschaltkreis angeschlossen ist, um über Telemetriesignale übertragene Energie zu speichern, wobei die zusätzliche Energiequelle auch an den Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
wobei der Umschaltmechanismus einem Regler Strom von der zusätzlichen Energiequelle zuführt, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist, wodurch eine nicht betriebsbereite medizinische Vorrichtung wieder aktiviert und das Abfragen von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung durch den externen Regler über Telemetrie ermöglicht wird.
einer Antenne, die dafür bestimmt ist, Telemetriesignale von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu empfangen und zu übertragen;
einer an die Antenne angeschlossenen Ladeschaltung;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, die an einen Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
einer zusätzlichen Energiequelle, die zusammenwirkend an den Ladeschaltkreis angeschlossen ist, um über Telemetriesignale übertragene Energie zu speichern, wobei die zusätzliche Energiequelle auch an den Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
wobei der Umschaltmechanismus einem Regler Strom von der zusätzlichen Energiequelle zuführt, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist, wodurch eine nicht betriebsbereite medizinische Vorrichtung wieder aktiviert und das Abfragen von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung durch den externen Regler über Telemetrie ermöglicht wird.
36. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei der
Umschaltmechanismus aus einem Komparator und einem Spannungsumsteller
besteht.
37. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 36, wobei der
Komparator dafür bestimmt ist, die Spannungshöhen der Hauptenergiequelle
und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben,
das anzeigt, welche Energiequelle eine höhere Spannung aufweist; und
der Spannungsumsteller dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal von dem
Komparator zu empfangen und zu ermöglichen, daß als eine Folge des von
dem Komparator empfangenen Signals entweder Strom von der
Hauptenergiequelle oder der zusätzlichen Energiequelle fließt, um den Regler
mit Energie zu versorgen, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist.
38. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der
Spannungsregler aus Zenerdioden besteht, welche die von der zusätzlichen
Energiequelle ausgegebene Spannungshöhe auf einer vorbestimmten
Spannungshöhe halten.
39. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der
Spannungsregler aus Zenerdioden besteht, welche die von der zusätzlichen
Energiequelle ausgegebene Spannungshöhe auf einer vorbestimmten
Spannungshöhe halten.
40. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei der
Spannungsregler aus Zenerdioden besteht, welche die von der zusätzlichen
Energiequelle ausgegebene Spannungshöhe auf einer vorbestimmten
Spannungshöhe halten.
41. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
einer ersten Antenne zum Empfangen und Übertragen von Telemetriesignalen;
einer zweiten Antenne zum Empfangen und Übertragen der Telemetriesignale;
einer an die zweite Antenne angeschlossenen Gleichrichterschaltung;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen;
einer zusätzlichen, an die Gleichrichterschaltung angeschlossenen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von genügend Energie, um Strom zur Erregung der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu liefern, wobei die Energie von einer externen Quelle über Telemetriesignale empfangen wird;
einem Komparator, um Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
und einem Spannungsumsteller, der dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal des Komparators zu empfangen, wobei der Spannungsumsteller ermöglicht, daß basierend auf dem von dem Komparator empfangenen Signal Strom entweder von der Hauptenergiequelle oder der zusätzlichen Energiequelle fließt, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen, wodurch eine Kommunikation mit einem externen Programmierer über Telemetrieabfrage von Identifikationen und Informationen bezüglich der medizinischen Vorrichtung und des Patienten ermöglicht wird.
einer ersten Antenne zum Empfangen und Übertragen von Telemetriesignalen;
einer zweiten Antenne zum Empfangen und Übertragen der Telemetriesignale;
einer an die zweite Antenne angeschlossenen Gleichrichterschaltung;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen;
einer zusätzlichen, an die Gleichrichterschaltung angeschlossenen Energiequelle mit einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von genügend Energie, um Strom zur Erregung der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu liefern, wobei die Energie von einer externen Quelle über Telemetriesignale empfangen wird;
einem Komparator, um Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
und einem Spannungsumsteller, der dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal des Komparators zu empfangen, wobei der Spannungsumsteller ermöglicht, daß basierend auf dem von dem Komparator empfangenen Signal Strom entweder von der Hauptenergiequelle oder der zusätzlichen Energiequelle fließt, um die implantierbare medizinische Vorrichtung mit Energie zu versorgen, wodurch eine Kommunikation mit einem externen Programmierer über Telemetrieabfrage von Identifikationen und Informationen bezüglich der medizinischen Vorrichtung und des Patienten ermöglicht wird.
42. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 41, wobei die
zusätzliche Energiequelle ferner einen Spannungsregler aufweist, der mit der
Energiespeichervorrichtung zusammenwirkt, um eine von der zusätzlichen
Energiequelle ausgegebene Spannungshöhe auf ungefähr 2-5 Volt zu halten.
43. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 42, wobei der
Spannungsregler aus Zenerdioden besteht, welche die von der zusätzlichen
Energiequelle ausgegebene Spannungshöhe auf einer vorbestimmten
Spannungshöhe haften.
44. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 42, wobei die
Energiespeichervorrichtung die ausreichende Energie in einem Zeitrahmen von
ungefähr einer Mikrosekunde bis zu einer Millisekunde erreicht, wenn das
Telemetriesignal von dem externen Programmierer einmal initiiert worden ist.
45. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 44, wobei die
Energiespeichervorrichtung entweder ein Kondensator oder eine
wiederaufladbare Batterie sein kann.
46. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die
Hauptenergiequelle entweder eine wiederaufladbare Energiequelle oder eine
nicht-wiederaufladbare Energiequelle sein kann.
47. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 46, wobei das
Telemetriesignal ein Radiofrequenzsignal ist.
48. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 47, wobei die
implantierbare medizinische Vorrichtung ein Schrittmacher, ein Defibrillator oder
eine Arzneimittelabgabevorrichtung sein kann.
49. Verfahren zum Bereitstellen einer Auswahl einer elektrischen Energiezufuhr für
eine implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
Übertragung von Radiofrequenzsignalen an eine erste und zweite Antenne der implantierbaren medizinischen Vorrichtung;
Gleichrichtung der an der zweiten Antenne empfangenen Radiofrequenzsignale durch eine Gleichrichterschaltung;
Speichern von in den übertragenen Radiofrequenzsignalen enthaltener Energie in einer zusätzlichen Energiequelle, welche eine Energiespeichervorrichtung aufweist;
Vergleichen der Spannungshöhen einer elektrischen Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle und Ausgabe eines Signals von einem Komparator, welches anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
Empfang eines Signals von dem Komparator und Auswahl der zusätzlichen Energiequelle als Energieversorgung, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist; und
Halten der Spannungshöhe der zusätzlichen Energiequelle auf einer vorbestimmten Höhe, wenn die zusätzliche Energiequelle als Energieversorgung ausgewählt worden ist, wodurch die Abfrage von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der medizinischen Vorrichtung ermöglicht wird.
Übertragung von Radiofrequenzsignalen an eine erste und zweite Antenne der implantierbaren medizinischen Vorrichtung;
Gleichrichtung der an der zweiten Antenne empfangenen Radiofrequenzsignale durch eine Gleichrichterschaltung;
Speichern von in den übertragenen Radiofrequenzsignalen enthaltener Energie in einer zusätzlichen Energiequelle, welche eine Energiespeichervorrichtung aufweist;
Vergleichen der Spannungshöhen einer elektrischen Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle und Ausgabe eines Signals von einem Komparator, welches anzeigt, welche Energiequelle stärker ist;
Empfang eines Signals von dem Komparator und Auswahl der zusätzlichen Energiequelle als Energieversorgung, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist; und
Halten der Spannungshöhe der zusätzlichen Energiequelle auf einer vorbestimmten Höhe, wenn die zusätzliche Energiequelle als Energieversorgung ausgewählt worden ist, wodurch die Abfrage von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der medizinischen Vorrichtung ermöglicht wird.
50. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit:
einer ersten Antenne, die dafür bestimmt ist, Telemetriesignale von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu empfangen und zu übertragen;
einer zweiten Antenne, die dafür bestimmt ist, Telemetriesignale von einem externen Programmierer zu empfangen;
einer an die zweite Antenne angeschlossenen Ladeschaltung;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, die an einen Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
einer zusätzlichen Energiequelle, die zusammenwirkend an den Ladeschaltkreis angeschlossen ist, um über Telemetriesignale übertragene Energie zu speichern, wobei die zusätzliche Energiequelle auch an den Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
wobei der Umschaltmechanismus einem Regler Strom von der zusätzlichen Energiequelle zuführt, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist, wodurch eine nicht betriebsbereite medizinische Vorrichtung wieder aktiviert und das Abfragen von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung durch den externen Regler über Telemetrie ermöglicht wird.
einer ersten Antenne, die dafür bestimmt ist, Telemetriesignale von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu empfangen und zu übertragen;
einer zweiten Antenne, die dafür bestimmt ist, Telemetriesignale von einem externen Programmierer zu empfangen;
einer an die zweite Antenne angeschlossenen Ladeschaltung;
einer elektrischen Hauptenergiequelle, die an einen Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
einer zusätzlichen Energiequelle, die zusammenwirkend an den Ladeschaltkreis angeschlossen ist, um über Telemetriesignale übertragene Energie zu speichern, wobei die zusätzliche Energiequelle auch an den Umschaltmechanismus angeschlossen ist;
wobei der Umschaltmechanismus einem Regler Strom von der zusätzlichen Energiequelle zuführt, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist, wodurch eine nicht betriebsbereite medizinische Vorrichtung wieder aktiviert und das Abfragen von Patienten- und Vorrichtungsdaten von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung durch den externen Regler über Telemetrie ermöglicht wird.
51. Implantierbare medizinische Vorrichtung gemäß Anspruch 50, wobei der
Umschaltmechanismus aus einem Komparator und einem Spannungsumsteller
besteht;
wobei der Komparator dafür bestimmt ist, die Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle eine höhere Spannung aufweist; und
der Spannungsumsteller dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal von dem Komparator zu empfangen und zu ermöglichen, daß als eine Folge des von dem Komparator empfangenen Signals entweder Strom von der Hauptenergiequelle oder der zusätzlichen Energiequelle fließt, um den Regler mit Energie zu versorgen, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist.
wobei der Komparator dafür bestimmt ist, die Spannungshöhen der Hauptenergiequelle und der zusätzlichen Energiequelle zu vergleichen und ein Signal auszugeben, das anzeigt, welche Energiequelle eine höhere Spannung aufweist; und
der Spannungsumsteller dafür bestimmt ist, das Ausgabesignal von dem Komparator zu empfangen und zu ermöglichen, daß als eine Folge des von dem Komparator empfangenen Signals entweder Strom von der Hauptenergiequelle oder der zusätzlichen Energiequelle fließt, um den Regler mit Energie zu versorgen, wenn die Hauptenergiequelle erschöpft ist.
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