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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Erfassen eines druckabhängigen Parameters und insbesondere auf
ein Verfahren zur lokalen Bestimmung von Druck und Druckverläufen in
eingebetteten, flexiblen, flüssigkeitsführenden
Leitungen geringer Abmessung bzw. kleiner Durchmesser.
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Bei
medizinischen Anwendungen besteht ein Bedarf nach einer Blutdruckmessung
in Blutgefäßen, die
kontinuierlich auch über
längere
Zeitabschnitte durchgeführt
werden kann und bei der ein entsprechender Drucksensor von dem Blut
getrennt ist – also keinen
Kontakt zum Blut aufweist. Derzeitige, in der klinischen Routine
eingesetzte Messverfahren sind entweder invasiv (mittels eines direkten
Kontaktes zu dem Blut), Drucksensor-basiert oder nicht-invasiv unter
Verwendung von Druckmanschetten.
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Bei
einer invasiven Blutdruckmessung wird über einen arteriellen Zugang
ein schlauchgebundenes Druckmesssystem (Katheter) hydrostatisch
an das arterielle Gefäßsystem
angekoppelt. Somit erfolgt bei diesem Verfahren eine Wanddurchdringung und
eine Leitung wird beispielsweise in ein Blutgefäß in einem Körper eingebettet – einem
sogenannten Kathetermanometer. Damit ist kein direkter bedrahteter
Zugang zum Gefäß möglich und
das einbettende Material leitet die druckabhängige Größe nicht weiter. Es fehlt hierbei
ein Zugang zur Messgröße. Ferner stellt
die Einstichstelle in der Haut eine permanente und klinisch relevante
Infektionsquelle dar. Schlauch- und Kabelsysteme zwischen Messwertaufnehmer und
Druckwandler beeinträchtigen
den Patienten und können
Verletzungen beispielsweise durch ein „Hängenbleiben" verursachen. Der Patient ist dabei
in seiner Mobilisierung mit Hilfe von Pflegepersonal und in seiner
späteren
selbstständigen
Mobilität
deutlich eingeschränkt.
Messfehler bedingt durch eine Dislokation des Druckkatheters machen
das Verfahren darüber
hinaus störanfällig.
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Bei
der nicht-invasiven Blutdruckmessung werden typischerweise mittels
einer um den Oberarm gelegten, aufblasbaren Druckmanschette mit
Manometer indirekt Blutdruck-Eckwerte (systolischer und diastolischer
Blutdruck) ermittelt. Dies ist ein Standardverfahren in der Medizin
zur extraluminalen (nicht-gefäßinvasiven)
Blutdruckmessung und ist auch als Riva-Rocci-Verfahren bekannt und
stellt somit ein indirektes Verfahren zur Blutdruckmessung dar.
Es ist dahingehend nachteilig, da es eine geringe Genauigkeit aufweist,
einen Integralwert über
große Zeitbereiche
liefert und keine Dauermessung (Langzeitmessung) zeitaufgelöst ermöglicht.
Mobile Geräte-Ausführungen
des Verfahrens in einer Langzeit-Überwachung
besitzen überdies
den gravierenden Nachteil, dass das Aufpumpen der Manschette insbesondere
während
Ruhephasen als störend empfunden
wird. Ferner ist das Verfahren beispielsweise in Folge einer verrutschten
Oberarmmanschette störanfällig und
das die Messung intermittierend erfolgt, erlaubt es damit keine
kontinuierliche Druckwerteerfassung.
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Neben
den derzeit im praktischen klinischen Einsatz befindlichen Systemen
gibt es ferner Systeme, die auf ein in ein Gefäßsystem implantierbare Druckmesskapseln
basieren. Bei diesem Verfahren wird systembedingt bei der Implantation
die Gefäßwand durchdrungen,
was wiederum die Gefahr einer Thrombenbildung nach sich zieht und
somit weitere aufwendige Maßnahmen
erforderlich macht.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Druckmessung
mittels einem Sensorelement in einem Medium zu schaffen, bei der
das Sensorelement von dem Medium getrennt angeordnet ist und die
Druckmessung somit einfach handhabbar und risikoarm ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Überwachungssystem
gemäß Anspruch
12 und ein Verfahren gemäß Anspruch
18 oder Anspruch 22 gelöst.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Druck
in einem Medium durch einen druckabhängigen Parameter einer das
Medium umgebenden Leitungswandstruktur ermittelt werden kann, wenn
ein Sensorelement in die Leitungswandstruktur eingebettet ist. Der
druckabhängige
Parameter wird von dem Sensorelement erfasst und von einer Übertragungseinrichtung
drahtlos bereitgestellt. Der druckabhängige Parameter kann beispielsweise eine
mechanische Spannung der Leitungsstruktur sein oder bestimmen und
mittels einer RFID-Technologie (RFID = Radio Frequency Identification)
drahtlos abgerufen werden (mehr Details folgen weiter unten).
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf medizinischen Anwendungen
und insbesondere auf eine Blutdruckmessung in einem Gefäß oder Blutgefäß mit einer
Gefäßwand (Leitungswandstruktur),
wobei das Sensorelement als Druckmessimplantat ausgebildet ist und
in einer Gefäßwand applizierte
ist. Das Druckmessimplantat erfasst drucksensorgestützt die
mechanische Spannung in der Gefäßwand, bzw.
eine Änderung
von Wandeigenschaften der Leitung oder des Gefäßes. Die Wandspannung steht
in einem funktionalen Zusammenhang mit dem im Gefäß vorherrschenden Blutdruck.
Wenn nämlich
der Blutdruck innerhalb des Gefäßes steigt, übt er gleichzeitig
auch einen erhöhten
Druck auf die Gefäßwand aus,
die daraufhin eine erhöhte
mechanische Spannung ausbildet. Ist der funktionale Zusammenhang
zwischen der Gefäßspannung
und dem vorherrschenden Blutdruck bekannt, kann aus der erfassten
Messgröße (Gefäßspannung)
der Blutdruck ermittelt und anschließend drahtlos übertragen
werden. Die Übertragung
kann beispielsweise RFID-basiert geschehen. Dazu gibt es verschiedene
Möglichkeiten,
auf die weiter unter noch detailliert eingegangen wird. Eine Möglichkeit besteht
in der Ausnutzung einer induktiven Kopplung der Übertragungseinrichtung an eine
extrakorporale Empfangsstation (z. B. am Gürtel eines Patienten).
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Die
RFID-Technologie kommt zur Zeit insbesondere in den Bereichen der
automatischen Identifizierung von Waren, Personen, Gütern und
Tieren zum Einsatz. Bei der RFID-Technologie
handelt es sich um ein funkbasiertes, kontaktloses Identifikationsverfahren,
welches ursprünglich
Funkfrequenzen im Radiofrequenzbereich (100 kH bis einige 10 MHz) verwendete,
wobei inzwischen aber auch Frequenzen bis in den Mikrowellenbereich
Anwendung finden. Die RFID-Systeme
sind dahingehend vorteilhaft, da sie hohe Übertragungskapazitäten aufweisen,
unempfindlich gegenüber
Umwelteinflüssen
und Verschmutzungen sind und bei hoher Reichweite die Möglichkeit,
viele Transponder gleichzeitig auszulesen, bereitstellen. Damit
erlaubt diese Technologie beispielsweise eine Blutdruckmessung an
verschiedenen Stellen des Körpers
oder eines Gefäßes parallel
vorzunehmen.
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In
der RFID-Technologie ist ein Transponder das eigentliche Etikett,
welches Informationen trägt und
mit einem stationären
oder mobilen Lesegerät bzw.
einer Sende/Empfangsvorrichtung oder allgemein Kommunikationseinrichtung
kommuniziert. Diese Kommunikation erlaubt je nach Systemaufbau das Lesen
und Beschreiben des Transponders, wodurch eine zusätzliche
Flexibilität
des Systems gegeben ist. Eine nachträgliche Änderung von gespeicherten Daten
ist somit einfach möglich.
Ein besonderer Vorteil von RFID-Systemen
ist die Möglichkeit,
passive Transponder einzusetzen, die ohne eigene Energieversorgung
auskommen und daher entsprechend kompakt aufgebaut werden können. Diese
Möglichkeit
macht die RFID-Technologie für
medizinische Anwendungen besonders attraktiv.
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Bevor
die medizinischen Anwendungen beschrieben werden, soll auf die RFID-Technologie
weiter detailliert eingegangen werden. Ein RFID-System weist typischerweise
zumindest ein Lesegerät
bzw. eine Kommunikationseinrichtung auf und eine oder mehrere Transponder.
Sowohl das Lesegerät
als auch der Transponder besitzen jeweils eine Antenne, die maßgeblich
eine Reichweite der Kommunikation zwischen Lesegerät und Transponder
beeinflusst. Wenn der Transponder in die Nähe der Antenne des Lesegeräts ist,
können
beide Daten austauschen (Transponder und Lesegerät). Das Lesegerät überträgt neben
den Daten auch Energie zum Transponder. Im Inneren des Transponders
befindet sich dafür eine
Antennenspule, die beispielsweise als Rahmen- oder Ferritantenne
ausgeführt
sein kann. Zum Betrieb des Transponders erzeugt das Lesegerät zunächst mittels
seiner Antenne ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld. Die
Antenne umfasst ebenfalls eine Spule mit mehreren Windungen. Damit
erzeugt das Feld des Lesegeräts
eine Induktionsspannung in der Spule des Transponders. Diese Induktionsspannung
wird gleichgerichtet und steht zur Spannungsversorgung des Transponders
bereit. Parallel zu einer Induktivität der Transponderspule ist
im Allgemeinen eine Kapazität
geschaltet, so dass ein Parallelschwingkreis entsteht. Die Resonanzfrequenz
dieses Schwingkreises entspricht der Sendefrequenz des RFID-Systems. Gleichzeitig
wird die Antennenspule des Lesegeräts durch einen zusätzlichen
Kondensator in Reihen- oder Parallelschaltung in eine Resonanz gebracht.
Aus der, in dem Transponder induzierten Wechselspannung wird zusätzlich eine
Taktfrequenz abgeleitet, welche einen Speicherchip oder einen Mikroprozessor
des Transponders als Systemtakt zur Verfügung steht.
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Die
Datenübertragung
vom Lesegerät
zum Transponder erfolgt im einfachsten Fall durch eine sogenannte
Amplitudenabtastung, bei der das hochfrequente magnetische Wechselfeld
ein- und ausgeschaltet wird. Die umgekehrte Datenübertragung vom
Transponder zum Lesegerät
nutzt die Eigenschaft der transformatorischen Kopplung zwischen der
Lesegerätan tenne
und der Transponderantenne aus. Dabei stellt die Lesegerätantenne
eine primäre Spule
und die Transponderantenne eine sekundäre Spule eines aus Lesegerätantenne
und Transponderantenne gebildeten Transformators. Diese transformatorische
Kopplung zwischen der primären
Spule und der sekundären
Spule kann nun dahingehend ausgenutzt werden, Informationen von
dem Transponder (beispielsweise durch Änderung deren Induktivität) auf die
Primärspule
des Lesegeräts
zu übertragen.
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Die
RFID-Technologie ist damit ideal dafür geeignet, einen Messwert
(z. B. Blutdruck oder einen druckabhängigen Parameter) von einem
Implantat mit einem Sensorelement abzufragen bzw. regelmäßig (drahtlos)
zu erfassen und optional regelmäßig an eine
Kommunikationseinrichtung zu übertragen.
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Bei
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung wird somit der Druck in Leitungen gemessen
ohne eine Leitungswand zu durchdringen (medizinisch: extraluminal).
Das ist möglich,
indem ein druckabhängiger
Parameter der Leitungswand gemessen wird, der beispielsweise eine
Wandspannung oder eine andere Wandeigenschaft sein kann und durch
einen in die Wand applizierten Drucksensor gemessen werden kann
(medizinisch: intraluminal). Informationen der Messgröße (beispielsweise des
Drucks) können
einem Transportmedium aufmoduliert werden, dass das einbettende
Medium der Leitung (der menschlicher Körper zum Beispiel) durchdringt.
Beispielsweise kann dazu ein RFID-basiertes System mit einer induktive
Messgrößenübertragung
verwendet werden. Außerhalb
des einbettenden Mediums wird die Messgröße vom Transportmedium abgeleitet
und in eine Druckgröße skaliert. Dies
kann beispielsweise durch eine induktive Ableitung der per Lastmodulation
aufgeprägten
Messgröße sein.
Damit ist eine intelligente Überführung in
einem Druckmesswert möglich.
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Somit
weisen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Sensorelement auf, welches in eine
Leitungswand struktur eingebettet ist und von dem in der Leitung
geführtem
Medium getrennt ist und einen druckabhängigen Parameter erfasst. Ferner
koppelt an das Sensorelement eine Übertragungseinrichtung zum
drahtlosen Bereitstellen des in dem Sensorelement erfassten druckabhängigen Parameters.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen
erfasst das Sensorelement einen mechanischen Druck, eine mechanische
Spannung oder eine Dehnung in der Leitungswandstruktur als druckabhängigen Parameter.
Ferner ist es möglich
eine Temperatur zu erfassen (beispielsweise mittels eines Temperatursensors)
und somit Fieber oder Fieberverläufe zu
erfassen oder zu erkennen und abzufragen. Die Übertragungseinrichtung kann
beispielsweise einen Transponder zum Übermitteln des druckabhängigen Parameters
aufweisen, wobei der Transponder entweder induktiv auslesbar ist
oder aber durch ein Abfragesignal gezielt abgefragt wird, so dass
der Transponder in einem Antwortsignal den druckabhängigen Parameter übermittelt.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
weist die Übertragungseinrichtung
eine Sendeeinrichtung auf, wobei die Sendeeinrichtung den druckabhängigen Parameter übermittelt.
Ferner kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung
ein Energiespeichermedium aufweisen, wobei das Energiespeichermedium eine
Energieversorgung des Sensorelements und/oder der Übertragungseinrichtung
bereitstellt. Das Energiespeichermedium kann beispielsweise eine
Batterie oder einen Akku aufweisen.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind insbesondere anwendbar für Leitungswandstrukturen,
die ein flexibles Material aufweisen und in einem umgebenden Material
eingebettet sind. Die Leitungswandstruktur kann ferner eine Schichtstruktur
mit einer Mehrzahl von Schichten aufweisen, wobei der druckabhängige Parameter
in unterschiedlichen Schichten unterschiedliche Abhängigkeiten
von Druck aufweisen kann, so dass Messungen in verschiedenen Schichten
ausgeführt
werden können.
Das flexible Medium kann beispiels weise ein Blutgefäß in einem
Organismus sein, wobei das Sensorelement in die Wandstruktur des
Blutgefäßes implantierbar
ist.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung umfassen ferner ein Überwachungssystem für eine in
einer Mediumführenden
Leitung mit einer Leitungswandstruktur, wobei das Überwachungssystem
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Erfassen eines druckabhängigen
Parameters aufweist und ferner eine Kommunikationseinrichtung aufweist,
die ausgebildet ist, den von der Übertragungseinrichtung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
bereitgestellten druckabhängigen
Parameter zu empfangen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist die
Kommunikationseinrichtung eine Sendeeinheit zum Senden eines Abfragesignals
auf und das Abfragesignal kann von einem Transponder erfasst und
beantwortet werden, wobei das Antwortsignal den druckabhängigen Parameter
aufweist. Die Kommunikationseinrichtung kann ferner in vorgeschriebenen
zeitlichen Abständen
(fest oder variabel) das Abfragesignal senden, so dass in den vorbestimmten
Zeitabständen
der druckabhängige
Parameter durch den Transponder übermittelt
werden kann. Somit ist eine kontinuierliche Erfassung des Drucks
beispielsweise in einem Blutgefäß möglich und
kann somit für
Langzeitstudien (beispielsweise Blutdruckmesswerte über mehrere
Tage) genutzt werden.
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Der
druckabhängige
Parameter steht in einem bestimmten Zusammenhang zu dem Druck, wobei
der bestimmte Zusammenhang beispielsweise von dem Material der Seitenwandstruktur
abhängt und
sich experimentell bestimmen lässt.
Als Parameter sind auch einzelne von dem Sensor erfasste Messwerte
oder eine Reihe von Messwerten oder auch bereits aufbereitete Messwerte
zu verstehen. Der bestimmte Zusammenhang kann durch eine Auswerteeinheit
ausgenutzt werden, um daraus den Druck zu ermitteln. Die Auswerteeinheit
kann ferner einem Transponder oder eine Kommunikationsvorrichtung
zugeordnet, bzw. in derselben angeordnet sein. Damit weist beispielsweise
ein Sensorsystem als zu implantierende Komponenten einen Drucksensor,
eine Auswerteelektronik und eine RFID-Telemetrieeinheit (eines der oben beschriebenen
RFID-Systeme) mit
Empfangsspule auf. Als externe Komponenten können beispielsweise eine Lesestation
(Lesegerät)
mit Messwertekonstruktions-, Bewertungs- und Aufzeichnungseinheit
vorhanden sein.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung umfassen auch ein Verfahren zum Erfassen eines
druckabhängigen
Parameters in einer Leitungswandstruktur einer Leitung, die ein
Medium führt,
wobei das Verfahren ein Anordnen eines Sensorelements in der Leitungswandstruktur
aufweist und das Sensorelement getrennt von dem Medium angeordnet
ist, ein Erfassen des druckabhängigen Parameters
und ein Bereitstellen des druckabhängigen Parameters für eine drahtlose Übermittlung
umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann ferner ein Anordnen eines Sensorelements in der Wandstruktur
eines Blutgefäßes eines
Organismus umfassen und der druckabhängige Parameter kann auf ein Abfragesignal
hin übermittelt
werden.
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Damit
weisen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Vorteilen auf. Unter anderem
ergeben sich wesentliche therapeutische Fortschritte durch eine
Verwendung eines Blutdruck-Messsystem, das auf Katheter-Infektionsrisiko, Blutdruckmanschette
(Dislokationsrisiko) und Schlauchverbindungen (Immobilität, Verletzungsrisiko)
verzichtet. Damit können
beispielsweise differenzierte radiovaskuläre Therapien auch außerhalb
der kostenträchtigen
Intensivstation unter „Normalbedingungen" und längerfristig
durchgeführt
werden. Letzteres bedingt insbesondere einen Blutdruckmessaufnehmer
mit Verbindung zu einem portablen Monitorgerät, welches beispielsweise an
einem Gürtel
des Patienten angebracht werden kann. Ein weiterer Vorteil für Patienten
besteht darin, dass sich ein einmal implantiertes System im Gegensatz
zu externen Messverfahren, wie die automatisch betätigte Blutdruckmanschette,
nicht bemerkbar macht und daher die Lebensqualität sowie die Mobilität bei der
Langzeitanwendung nicht beeinträchtigt
wird. Zum anderen wird die Gefahr einer Thrombenbildung reduziert, so
dass keine Veranlassung zu präventiver
Gabe von Medikamenten und zu deren Verhütung besteht und somit zusätzliche
Verfahren und der Aufwand für
den Patienten vermieden werden kann. Somit schafft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Sensorsystem, das eine
nicht-gefäßinvasive
(extraluminale) Erfassung des momentanen Blutdrucks auch im mobilen
Langzeiteinsatz erlaubt und somit ist eine Langzeitmessung von Herz-Kreislaufparametern
möglich – wie beispielsweise
die Blutdruckmessung zur Erkennung von intermittierenden und/oder
spontanen Hypertonien.
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Bei
entsprechend hoher Abtastung der Druckwerte (oder Spannungswerte),
was mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
grundsätzlich
möglich ist,
lässt sich
beispielsweise auch eine Pulskurve abbilden, da jeder Pulsschlag
mit erhöhter
Gefäßspannung
(Blutdruck) einhergeht. Somit sind über die Herzfrequenz Rückschlüsse beispielsweise über den Trainingszustand
und über
den Herzrhythmus Rückschlüsse auf
Herzrhythmusstörungen
möglich.
Andererseits lässt
sich aus dem Druckverlauf nicht nur die Qualität einer Hypertonie, sondern
auch einer Hypotonie ableiten. Ebenso ist es möglich bei Abtastungen der Druckwerte/Spannungswerte
beispielsweise im Millisekundenbereich das Elastizitätsmodul
des Blutgefäßes zu bestimmen.
Damit sind Rückschlüsse auf das
Maß der
Vasokompression (Gefäßabschnürung) und
von Wandveränderungen
möglich.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1a, b zwei schematische Schnittansichten
einer Vorrichtung einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung eines Druckmesssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
und
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3 eine
detaillierte Querschnittsansicht eines Druckmesssystems.
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Bezüglich der
nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
gleiche oder gleichwirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen
und somit die Beschreibung dieser Funktionselemente in den verschiedenen,
nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen
untereinander austauschbar sind.
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1a und 1b zeigen
Querschnittsansichten einer medium-führenden
Leitung. 1a zeigt eine Querschnittsansicht
senkrecht zu einer Flussrichtung des Mediums 19 in der
Leitung und 1b zeigt eine Querschnittsansicht
mit einer Schnittebene in Flussrichtung des Mediums in der Leitung.
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1a zeigt die Medium-führende Leitung mit einer Leitungswandstruktur 18,
in der ein Sensorelement 10 implantiert ist und eine Übertragungseinrichtung 14 an
der Leitungswandstruktur 18 angeordnet ist. Das Sensorelement 10 ist
dabei mit der Übertragungseinrichtung 14 verbunden
(Verbindung ist nicht gezeigt in dieser Querschnittsansicht).
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1b zeigt eine weitere Querschnittsansicht,
wobei die Querschnittsebene senkrecht zu der Querschnittsebene aus 1a gelegen ist. Diese Querschnittsansicht
zeigt wiederum die Medium-führende
Leitung mit der Leitungswandstruktur 18 und einem Medium 19 innerhalb
der Leitungswandstruktur 18. In der Leitungswandstruktur 18 ist
das Sensorelement 10 implantiert, das mit der Übertragungseinrichtung 14 verbunden
ist, wobei die Übertragungseinrichtung 14 auf einer
Oberfläche
der Leitungswandstruktur 18 angeordnet ist. Das Sensorelement 10 ist
dabei von dem Medium 19 innerhalb der Leitungswandstruktur 18 getrennt
und kann, sofern die Leitungswandstruktur 18 aus einer
Schichtfolge besteht, in einer oder mehreren der Schichten der Schichtfolge
implantiert sein.
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Das
Sensorelement 10 ist dabei ausgebildet, um eine mechanische
Spannung in der Leitungswandstruktur 18 zu erfassen, wobei
die mechanische Spannung in der Leitungswandstruktur 18 eine
Folge des Drucks des Mediums 19 innerhalb der Leitung ist.
Die mechanische Spannung kann dabei alternativ auch über eine
Dehnung der Leitungswandstruktur 18 erfasst werden. Dazu
kann beispielsweise das Sensorelement 10 ein spannungs-
oder dehnungsabhängiges
Kapazitäts-
oder Widerstandselement aufweisen, das eine elektrische Erfassung
der mechanischen Spannung erlaubt. Ferner kann die Übertragungseinheit
einen Transponder mit einer Spule und einer Antenne beinhalten und
die Spule und Antenne können
beispielsweise an einer Außenwand der
Leitungsstruktur 18 angeordnet sein.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Überwachungssystems 30.
Das Überwachungssystem 30 weist
eine Kommunikationseinrichtung 1, eine Sensoreinrichtung 10,
die in einer Seitenwandstruktur 18 einer Leitung, die ein
Medium 19 führt,
implantiert ist, auf, und ferner eine Übertragungseinrichtung 14,
die an der Leitungswandstruktur 18 angeordnet ist. Wie
unter 1 beschrieben, erfolgt eine Druckmessung des Mediums 19 innerhalb
der Leitungswandstruktur 18 beispielsweise mittels einer
Messung einer mechanischen Spannung der Leitungswandstruktur 18 durch
das Sensorelement 10. Das Sensorelement 10 ist
mit der Übertragungseinrichtung 14 gekoppelt,
die den druckabhängigen
Parameter – die
beispielhafte mechanische Spannung der Leitungswandstruktur 18 – bereitstellt.
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Die Übertragung
des druckabhängigen
Parameters von der Übertragungseinrichtung 14 zur
Kommunikationseinrichtung 1 kann beispielsweise mittels einer
drahtlosen Übertragung
erfolgen, wobei als Ausbreitungsmedium ein elektromagnetisches Signal
genommen werden kann. Dazu sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Zum einen
kann die Übermittlung
des druckabhängigen
Parameters mittels einer induktiven Kopplung geschehen, bei der beispielsweise
eine Spule der Übertragungseinrichtung 14 induktiv
mit einer Spule in der Kommunikationseinrichtung 1 gekoppelt
ist und bei der die Induktivität
der Spule in der Übertragungseinrichtung 14 entsprechend
dem druckabhängigen
Parameter veränderbar
ist. Die induktive Kopplung der Spule in der Übertragungseinrichtung 14 zu
der Spule in der Kommunikationseinrichtung 1 bewirkt nun,
dass in der Kommunikationseinrichtung 1 der druckabhängige Parameter
erfasst werden kann.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, dass die Übertragungseinrichtung 14 einen
Transponder aufweist, so dass auf Abfrage der Kommunikationseinrichtung 1 der
Transponder ein Signal sendet, wobei das Signal den druckabhängigen Parameter enthalten
kann. Das Abfragesignal der Kommunikationseinrichtung 1 kann
bei diesem Ausführungsbeispiel
gleichzeitig zur Strom- bzw. Spannungsversorgung der Übertragungseinrichtung 14 als
auch für eine
elektrische Erfassung des druckabhängigen Parameters in dem Sensorelement 10 genommen
werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, dass die Übertragungseinrichtung 14 eine
Energieversorgung und einen aktiven Sender aufweist, so dass der druckabhängige Parameter
beim Vorliegen eines Abfrageimpulses oder Abfragesignals von der Übertragungseinrichtung 14 oder
auch unabhängig
davon beispielsweise in vorgegebenen Abständen/Intervallen gesendet werden
kann, so dass die Kommunikationseinrichtung 1 lediglich
einen Empfangsteil aufzuweisen braucht, der den druckabhängigen Parameter erfasst.
Die Energieversorgung der Übertragungseinrichtung 14 kann
beispielsweise mittels einer Batterie geschehen oder aber mittels
einer Energieerzeugung, z. B. aus der Umgebung (in Folge der Temperatur,
Bewegung etc.).
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3 zeigt
eine detaillierte Querschnittsansicht mit der gleichen Querschnittsebene
wie in 1a, d. h. der Querschnitt ist
senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Mediums 19 ausgeführt.
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Das
Ausführungsbeispiel
aus 3 zeigt zum einen leitungsferne „äußere" Systemkomponenten
(Kommunikationseinrichtung 1) und leitungsnahe „innere" Systemkomponenten 9.
Die leitungsfernen „äußeren" Systemkomponenten 1 weisen
eine Steuereinheit 2 für
alle Systemkomponenten, eine Messsignal-Demodulations-/Empfangseinheit 3,
eine Messsignalaufbreitungseinheit 4, eine Schnittstelle zur
Bedien- und Anzeigeeinheit 5, eine Ausgabeeinheit 6 (für die Druckmesswerte)
und bedarfsweise oder optional eine Energieversorgungseinheit 7 auf. Die
leitungsnahen „inneren" Systemkomponenten 9 weisen
einen Sensor 10 oder Sensorelement, bzw. gleiche oder unterschiedliche
Sensoren auf, eine Messelektronik 11, eine Zentralelektronik 12,
eine Übertragungseinheit 13 und
eine Energiespeicher-/-Empfangs-/Generatoreinheit 14. Die
leitungsnahen „inneren" Systemkomponenten 9 sind
eingebettet in die Leitungswandung (Leitungswandstruktur) 18 und/oder
in ein leitungseinbettendes Material 20.
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Die
Leitungswandung 18 kann beispielsweise eine Schichtfolge
aufweisen mit einer ersten Schicht 15 mit einem ersten
Material, einer zweiten Schicht 16 mit einem zweiten Material
bis zu einer letzten Schicht 17 mit einem letzten Material.
Somit weist die Leitungswandung 18 n Schichten auf, wobei die
n Schichten Materialen mit unterschiedlichen oder gleichen Materialparametern
aufweisen können.
Das Medium 19 umfasst ein Lumen mit einem druckbeaufschlagtem
Fluid und das einbettende Material 20 kann beispielsweise
biologisches Material sein, in das ein Blutgefäß eingebettet ist.
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Die
Kommunikation zwischen der leitungsfernen „äußeren" Systemkomponente 1 und der
leitungsnahen „inneren" Systemkomponente 9 erfolgt beispielsweise
durch ein Transportmedium 8, das zur Energie- und/oder
Messgrößenübertragung
verwendet wird.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
kann der druckabhängige
Parameter auch ein anderer physikalischer Parameter (z. B. eine
Temperatur), chemischer (z. B. ein pH-Wert) oder ein medizinischer
Parameter (z. B. eine Sauerstoffsättigung im Gewebe oder ein
anderer Herz-Kreislaufparameter) sein. Der Druck kann ferner absolut
oder auch relativ gemessen werden – beispielsweise als Druckänderungen
in Abhängigkeit
der Zeit (in regelmäßigen Zeitintervallen
oder auch kontinuierlich). Ferner kann der Druck auch als Funktion
des Ortes erfasst werden, z. B. unter Verwendung von mehreren Sensorelementen.
Gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist dies leicht zu realisieren, da eine
Kommunikationseinrichtung 1 mehrere Transponder gleichzeitig
oder nacheinander abfragen kann. Damit kann der Blutdruck in verschiedenen Blutgefäßen erfasst
werden oder auch entlang eines Blutgefäßes. Wie zuvor auch können die
Transponder passiv oder aktiv betrieben werden und alternativ kann
die Übertragungseinrichtung 14 einen
Sender aufweisen, so dass Informationen kontinuierlich oder in Zeitintervallen übermittelt
werden kann (ohne dass es eines Abfragesignals bedarf). Der Sender
kann beispielsweise gepulst betrieben werden, so dass eine Übertragung
zu bestimmten Zeitpunkten (Zeitintervallen) erfolgt. Durch eine
Kombination der orts- und
zeitabhängigen
Druckes ist es ferner möglich eine
Flussgeschwindigkeit des Blutes zu ermitteln.
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Bei
weitere Ausführungsbeispiele
erfolgt eine Erfassung des Blutdruckes gesteuert von einem Schwellwert,
d. h. nur bei einem Verletzen eines Schwellwertes (oberen oder unteren)
erfolgt eine Übermittlung
eines Warnsignals und solange der druckabhängige Parameter innerhalb eines
Toleranzbereiches liegt, kann auf die Übermittlung des druckabhängigen Parameters
verzichtet werden.