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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul zur Erfassung von
physiologischen Daten mit einer Sensoreinheit und einer Transpondereinheit. Weiterhin
betrifft die Erfindung ein entsprechendes Messsystem sowie ein Verfahren
zur Erfassung von physiologischen Daten.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise
erfolgt die Erfassung von physiologischen Daten und insbesondere
die Messung von Vitalparametern, wie beispielsweise Blutdruck oder
Augeninnendruck, mit Hilfe von Messgeräten, die entsprechende
Sensoren aufweisen und die dem Patienten zur Messung angelegt werden.
So wird zur Messung des Blutdrucks beispielsweise dem Patienten
eine Manschette am Oberarm angelegt und hiermit der Blutdruck gemessen.
Die Messung von Herzdaten kann durch aufgeklebte Elektroden erfolgen.
Beispielsweise beschreibt die US-Patentanmeldung US 2003/0032993
A1 entsprechende Sensoren, die mit Remote-Stationen assoziiert sind, welche
mit einer Basisstation kommunizieren. Insbesondere im Bereich der
Intensivmedizin kann eine Messung von Vitalparametern auch durch
invasive Methoden erfolgen. Beispielsweise kann in diesem Bereich
der Blutdruck gemessen werden, indem ein Katheter in eine Arterie
gelegt und nach außen geführt wird. An diesem
Katheter wird der eigentliche Drucksensor zur Erfassung des Blutdrucks
angeschlossen. Mit solchen invasiven Methoden lassen sich physiologische
Daten wesentlich genauer erfassen.
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Sowohl
im Bereich der Intensivmedizin als auch in anderen Bereichen wird
bereits eine telemetrische Übertragung von physiologischen
Daten durchgeführt, so dass beispielsweise Daten zu Vitalparametern,
die durch Anlegen entsprechender Sensoren am Patienten erfasst werden,
an eine zentrale Empfangsstation übertragen werden. Dort
werden die Daten von medizinisch ausgebildetem Personal entsprechend
beobachtet und ausgewertet. Beispiele hierfür sind die Übertragung
von Daten zur Herzüberwachung, Blutdrucküberwachung
oder Atmungsüberwachung. Eine zentrale Überwachung
der Daten ermöglicht eine Arbeitserleichterung für
das medizinische Personal.
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Bei
einer derartigen Fernüberwachung sind sehr große
Anforderungen an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Überwachungssystems
zu stellen, da eine direkte und unmittelbare Beobachtung des Patienten
durch das medizinische Personal möglicherweise kaum noch
stattfindet. So muss beispielsweise sichergestellt sein, dass der
entsprechende Sensor bzw. das Messgerät zur Erfassung der
physiologischen Daten korrekt am Patienten sitzt, so dass es nicht
bereits aus diesem Grund zu Messfehlern kommen kann.
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Um
die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Erfassung von physiologischen
Daten zu erhöhen, wurden bereits verschiedene Sensoren
beschrieben, die für eine intrakorporale Verwendung bzw.
für eine invasive Messung vorgesehen sind. Beispielsweise beschreibt
die deutsche Offenlegungsschrift
DE 103 05 537 A1 einen Katheter zur Diagnose
von Hohlorganen, wie sie im Gastrointestinaltrakt, Utreatrakt oder
im Blutkreislauf vorkommen. Der Katheter aus Kunststoff ist an der
Oberfläche mit mehreren in Längsrichtung verteilten
Elektrodenmesspaaren ausgestattet und kann in ein Hohlorgan eingeführt
werden. Der Katheter ist über entsprechende Leitungen mit
einem Mess- und Auswertegerät außerhalb des Körpers
verbunden, so dass entsprechende Daten außerhalb des Körpers
des Patienten abgelesen werden können. Eine derartige Vorrichtung
erlaubt jedoch keine längerfristige Beobachtung und Überwachung
eines Patienten, da ein derartiger intrakorporaler Sensor mit den
entsprechenden Leitungen einen nicht unerheblichen Eingriff und
eine Einschränkung des Patienten darstellt.
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Die
europäische Patentschrift
EP 1 345 653 B1 beschreibt eine drahtlose,
vollautomatische Schrittmachernachlaufsteuerungsvorrichtung, die implantierbare
medizinische Ein richtungen umfasst, die EKG-Daten sowohl innerhalb
des Körpers als auch nach außen übertragen
können.
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Problematisch
bei derartigen implantierbaren Vorrichtungen ist die Energieversorgung.
Herkömmlicherweise sind zur Energieversorgung derartiger
Sensoren Batterien oder Akkumulatoren vorgesehen. Da eine Energieversorgung
dieser Batterien oder Akkumulatoren auf eine bestimmte Zeitdauer begrenzt
ist, macht dies einen Austausch oder eine Wiederaufladung der Batterien
bzw. Akkumulatoren erforderlich. Dies ist bei einer implantierten
Vorrichtung sehr problematisch, wenn nicht sogar unmöglich.
Darüber hinaus erfordern Batterien oder Akkumulatoren ein
bestimmtes Volumen der zu implantierenden Vorrichtung. Auch dies
ist medizinisch für die Implantierung problematisch.
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Die
Erfindung setzt sich daher das Ziel, ein Sensormodul zur Erfassung
von physiologischen Daten bereitzustellen, das eine sehr genaue,
zuverlässige und auch längerfristige Beobachtung
und Überwachung von Vitalparametern eines Patienten erlaubt,
wobei diese Überwachung weitestgehend ohne Beeinträchtigung
für den Patienten durchgeführt werden soll. Gegebenenfalls
soll eine derartige Überwachung sogar im alltäglichen
Umfeld des Patienten möglich sein. Das Sensormodul soll
eine telemetrische Übertragung der physiologischen Daten an
beispielsweise ein medizinisches Zentrum ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Dieses
Ziel wird durch die Bereitstellung eines Sensormoduls erreicht,
wie es im Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsformen
dieses Sensormoduls sowie ein entsprechendes Messsystem und ein
Verfahren zur Erfassung von physiologischen Daten sind in den weiteren
Ansprüchen dargestellt.
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Das
erfindungsgemäße Sensormodul umfasst wenigstens
eine Sensoreinheit zur Erfassung von physiologischen Daten und wenigstens
eine RFID-Transpondereinheit zur elektronischen und berührungslosen Übertragung
der Daten an eine externe Einrichtung. Das Sensormodul ist dadurch
gekennzeichnet, dass es zur intrakorporalen Verwendung in einem
Organismus vorgesehen ist. Mit dem erfindungsgemäßen
Sensormodul ist es möglich, einen Sensor in einem Organismus,
beispielsweise in einem Patienten, zu platzieren und hiermit die
Möglichkeit zu schaffen, physiologische Daten zu erfassen,
ohne den Patienten in seiner Mobilität und/oder in seiner
Lebensqualität zu beeinträchtigen. Durch die berührungslose Übertragung
der Daten an eine externe Einrichtung können die Daten
sehr bequem und einfach ausgelesen werden. Es ist keine Verkabelung
oder ein Anlegen von Geräten am Körper des Patienten
notwendig, so dass damit verbundene Fehlerquellen ausgeschlossen
sind.
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Vorzugsweise
ist es vorgesehen, dass die physiologischen Daten von der externen
Einrichtung telemetrisch weitergeleitet werden, so dass das erfindungsgemäße
Sensormodul beispielsweise für eine telemedizinische Überwachung
bzw. ein Telemonitoring im häuslichen Bereich eingesetzt
werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sensormodul implantierbar.
Dies hat den Vorteil, dass das Modul mit einem Eingriff platziert
wird und dann langfristig für die Erfassung von physiologischen
Daten zur Verfügung steht, ohne dass weitere Eingriffe
erforderlich sind.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei den physiologischen Daten um Vitalparameter
eines Tieres oder eines Menschen, die beispielsweise aus medizinischen
Gründen zu überwachen sind. Beispiele hierfür
sind der Blutdruck, der Augeninnendruck, Herzdaten oder Blutwerte
wie beispielsweise Blutzucker. Je nach den zu erfassenden Daten
ist das Sensormodul mit einem oder mehreren entsprechenden Sensoren
ausgestattet, beispielsweise einem Augeninnendrucksensor oder einem
Blutdrucksensor. Mit Vorteil können auch verschiedene Sensortypen
auf einem Sensormodul kombiniert werden. Beispielsweise kann ein
Sensormodul mit einer Sensoreinheit zur Blutdruckmessung und mit
einer Sensoreinheit zur Blutzuckermessung bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß handelt
es sich bei der Transpondereinheit um eine RFID-Transpondereinheit.
Die Abkürzung RFID steht für den englischen Bergriff „Radio
Frequency Identification”. Diese Technik wurde herkömmlicherweise
zur automatischen Identifizierung von Gegenständen und
Lebewesen eingesetzt. In der Zwischenzeit ist mit dieser Technik auch
eine automatische Erfassung und Speicherung von Daten möglich.
Herkömmlicherweise umfasst ein RFID-System eine Transpondereinheit
und eine externe Einrichtung, insbesondere ein Lesegerät.
Das Lesegerät erzeugt ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld, über
das eine Datenübertragung stattfindet. Erfindungsgemäß wird
diese Technik ausgenutzt, um ein Sensormodul bereitstellen zu können, das über
eine Sensoreinheit physiologische Daten erfassen kann und diese
Daten über eine RFID-Transpondereinheit elektronisch und
berührungslos auf die externe Einrichtung übertragen kann.
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Das
Lesegerät kann ein Handgerät sein, das beispielsweise
vom Patienten bereitgehalten wird und je nach Bedarf eingesetzt
wird. In anderen Ausführungsformen kann das Lesegerät
ein stationäres Gerät sein, beispielsweise ein
Computer, Laptop oder vergleichbares. Besonders bevorzugt ist ein
Lesegerät in Form einer am Körper, beispielsweise
als Gurtsystem, oder an der Kleidung angebrachten Vorrichtung, die
der Patient immer bei sich trägt, so dass die Übertragung
der Daten prinzipiell zu jedem Zeitpunkt möglich ist. Hierdurch
ist eine kontinuierliche Überwachung der Vitalparameter
möglich. Weiterhin kann eine regelmäßige
Benutzung des Lesegerätes bevorzugt sein, z. B. einmal
täglich, da eine kontinuierliche Überwachung der
Vitalparameter oft nicht erforderlich ist.
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In
besonders bevorzugter Weise werden die physiologischen Daten über
die externe Einrichtung telemetrisch weitergeleitet, so dass sie
beispielsweise an einer zentralen Empfangsstation empfangen werden
können, wo sie von medizinisch ausgebildetem Personal entsprechend
beobachtet und ausgewertet werden können. Eine derartige
Empfangsstation kann sich beispielsweise in der Praxis des behandelnden
Arztes befinden, der damit prinzipiell jederzeit Zugriff auf die
entsprechenden physiologischen Daten bzw. die Vitalparameter des
Patienten hat. Auf diese Weise kann eine medizinische Beobachtung
des Patienten im Alltag vorgenommen werden. Darüber hinaus
ist auch die Beobachtung der Auswirkungen einer Therapie oder eine
Therapieoptimierung ohne Weiteres möglich. Es ist nicht
erforderlich, dass der Patient die Praxis aufsucht, um entsprechende
Daten, zum Beispiel Blutdruckdaten oder Herzdaten, aufnehmen zu
lassen. Vielmehr ist eine längerfristige Beobachtung des
Patienten möglich, wobei die Daten ohne Beeinträchtigung
des Patienten aufgenommen werden können und die Verläufe
der Daten im natürlichen Umfeld des Patienten beobachtet
und berücksichtigt werden können.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sensormoduls handelt es sich bei der RFID-Transpondereinheit um eine
sogenannte passive Transpondereinheit. Eine passive Transpondereinheit
zeichnet sich dadurch aus, dass sie keine eigene Energieversorgung,
das heißt also beispielsweise keine Batterie oder keinen Akkumulator
aufweist. Die Versorgungsspannung zum Betrieb der Transpondereinheit
selbst und auch für den Betrieb der Sensoreinheit erfolgt
durch eine Induktion aus den elektromagnetischen Signalen der externen
Einrichtung, beispielsweise des Lesegerätes. Diese Energieversorgung
kann erfolgen, sobald sich der Transponder bzw. das Sensormodul
im Sendebereich der externen Einrichtung befindet. Dieser Sendebereich
bzw. die Reichweite der externen Einrichtung hängt von
deren Art und Gestaltung ab, und kann wenige Millimeter bis einige
Meter betragen. Bevorzugt ist eine Reichweite zwischen einigen Zentimetern
bis circa 1 m, um eine Strahlenbelastung für den Patienten
gering zu halten. Der Einsatz einer passiven RFID-Transpondereinheit
im erfindungsgemäßen Sensormodul hat den Vorteil,
dass innerhalb des Sensormoduls keine Batterie oder andere Art von
Energieversorgung vorgesehen sein muss. Dies ist zum Einen aus Platzgründen
sehr vorteilhaft, da vor allem ein implantierbares Sensormodul aus
medizinischen Gründen so klein wie möglich sein
sollte. Zum Anderen entfällt die Problematik der Entladung von
Batterien oder anderen Energieversorgungseinheiten, die beispielsweise
einen Austausch von Batterien erforderlich machen würden.
Darüber hinaus hat diese Ausführungsform den Vorteil,
dass der Vorgang der Energieversorgung nur dann stattfinden muss,
wenn Energie zum Betrieb des erfindungsgemäßen
Sensormoduls erforderlich ist. Beispielsweise kann bei einer zeitlich
begrenzten Erfassung der physiologischen Daten, beispielsweise bei
einer Erfassung der Daten zu bestimmten Uhrzeiten, die Energieversorgung
genau zu diesen Zeitpunkten stattfinden, indem der Patient mit dem
implantierten Sensormodul den entsprechenden Körperteil
in die Reichweite der externen Einrichtung, beispielsweise in die Nähe
des Lesegerätes, bringt. Bei eingeschaltetem Lesegerät
kann dann eine Energieversorgung des Sensormoduls stattfinden, so
dass die Sensoreinheit und die Transpondereinheit die notwendige
Energie zur Erfassung und zur Übertragung der Daten an
die externe Einrichtung erhält. Der Körper des
Patienten wird zudem nicht mit Batterien oder vergleichbaren Komponenten
belastet, die beispielsweise giftige Chemikalien enthalten können.
Insbesondere bei einer zeitlich begrenzten Erfassung der Daten wird
die Belastung des Patienten durch elektromagnetische Strahlen erheblich
reduziert, da eine Strahlung im Zusammenhang mit der Energieversorgung
nur zu den ganz konkreten Zeitpunkten der Erfassung der Daten stattfindet.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das
erfindungsgemäße Sensormodul wenigstens eine Identifizierungseinheit,
die eine sensorindividuelle Kennung erlaubt. Bei der Identifizierungseinheit
kann es sich vorzugsweise um elektrisch programmierbare Speichereinheiten
handeln. Derartige Speichereinheiten sind einfach zu handhaben und
stellen eine kostengünstige Methode dar, elektronische
Module zu individualisieren. In anderen Ausführungsformen
können als Identifizierungseinheiten Lasermarkierungen
am Sensormodul oder vergleichbares eingesetzt werden. Die Identifizierungseinheit
kann beispielsweise als Bauteilkennung eingesetzt werden, um ein
bereits implantiertes Sensormodul identifizieren zu können
und/oder eine eindeutige Patientenidentifizierung bzw. Zuordnung zu
ermöglichen. Eine Patientenidentifizierung anhand der Identifizierungseinheit
ist insbesondere in solchen Fällen vorteilhaft, wenn mehrere
Patienten mit vergleichbaren Sensormodulen an gleicher Stelle ausgewertet
werden. Durch eine Patientenidentifizierung wird eine Verwechslung
der Patientendaten vermieden. Eine sensorindividuelle Identifizierung
kann auch für einen Plagiatschutz oder als Verwendungsnachweis
für beispielsweise den Hersteller oder den behandelnden
Arzt vorteilhaft sein. Mittels einer sensorindividuellen Identifizierung
lässt sich beispielsweise eine nicht erlaubte Wiederverwendung
des Sensors verhindern bzw. nachweisen.
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Als
Trägersubstrat für das Sensormodul kann beispielsweise
eine Leiterplatte, insbesondere eine Folienleiterplatte oder vergleichbares
eingesetzt werden. Weiterhin kann das Trägersubstrat eine
Trägermatrix sein, die die Transpondereinheit trägt
und in die mit besonderem Vorteil die Sensoreinheit eingebettet
ist. Auf diese Weise lässt sich das erfindungsgemäße
Sensormodul sehr klein und kompakt herstellen, so dass es den medizinischen
Vorgaben bei der Bereitstellung einer implantierbaren Vorrichtung
entgegenkommt.
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Ein
erfindungsgemäßes Sensormodul, das zur Implantation
vorgesehen ist, ist vorzugsweise mit entsprechenden Komponenten
ausgestattet, die für die Implantation vorteilhaft bzw.
erforderlich sind. Beispielsweise kann ein Sensormodul, das zur
Erfassung des Augeninnendrucks vorgesehen ist, neben dem eigentlichen
Sensor zur Messung des Augen innendrucks eine Intraokularlinse umfassen.
Mittels dieser Intraokularlinse lässt sich das Sensormodul
im Auge des Patienten platzieren, um an dieser Stelle die Daten
bzw. den Augeninnendruck erfassen zu können.
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In
einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße
Sensormodul zur Erfassung des Blutdrucks vorgesehen. Hierbei umfasst
das Sensormodul vorzugsweise einen Stent, der sich zusammen mit
der eigentlichen Sensoreinheit, das heißt insbesondere
dem Blutdrucksensor und der Transpondereinheit, in einem Blutgefäß des
Patienten platzieren lässt.
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Die
Messung des Blutdrucks als Standardmesswert in der Medizintechnik
erfolgt herkömmlicherweise nicht-invasiv und extrakorporal.
In der Regel wird eine indirekte arterielle Druckmessung vorgenommen,
indem mit Hilfe einer am Arm des Patienten angelegten Manschette
der arterielle Druck bestimmt wird. Eine derartige Messung des Blutdrucks ist
zwar sehr schnell und leicht durchzuführen, ist aber mit
nicht unerheblichen Ungenauigkeiten behaftet. Daher erfolgt vor
allem im Bereich der Intensivmedizin eine direkte Messung des Blutdrucks.
Im Allgemeinen wird eine solche Messung invasiv extrakorporal durchgeführt,
indem ein Katheter in eine Arterie gelegt und nach außen
geführt wird. Die Erfindung sieht demgegenüber
vor, einen implantierbaren Blutdrucksensor bereitzustellen, der
intrakorporal verwendet wird. Im Sensormodul ist eine RFID-Transpondereinheit
vorgesehen, die zur elektronischen und berührungslosen Übertragung
der Daten an eine externe Einrichtung dient. Das erfindungsgemäße
Sensormodul umfasst vorzugsweise einen Stent, mit dem die Sensoreinheit
und die RFID-Transpondereinheit im Körper bzw. in einer Blutbahn
des Patienten platziert wird. In dem erfindungsgemäßen
Sensormodul zur Blutdruckmessung wird in dem Stent der Blutdrucksensor
und die RFID-Transpondereinheit, insbesondere ein RFID-Chip, vorzugsweise
mit einer Antenne integriert. Der RFID-Chip übernimmt die
Funktion, eine oder mehrere Druckmessungen durchzuführen,
die Messwerte zu verarbeiten und beispielsweise eine Kennlinienkorrektur
vorzunehmen. Darüber hinaus überwacht und regelt
der RFID-Chip die Energieversorgung und überträgt
die Daten an die externe Einrichtung. Dies erfolgt vorzugsweise
durch Modulation eines Stroms in einer Empfängerantenne
der externen Einrichtung, insbesondere des Lesegeräts.
Der Drucksensor kann beispielsweise auf dem RFID-Chip integriert
sein. Daneben sind andere Partitionierungen möglich, die
die RFID-Funktionen und die Messung sicherstellen. Dieses erfindungsgemäße
Sensormodul kann beispielsweise bei einer ohnehin durchgeführten
Stentoperation in den Körper des Patienten eingeführt
werden, so dass während und nach der Operation der Blutdruck
ohne weitere Beeinträchtigung für den Patienten
in sehr genauer und zuverlässiger Weise kontinuierlich
oder regelmäßig überwacht werden kann.
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Hierdurch
wird insbesondere bei telemetrischer Weiterleitung der Daten eine
intrakorporale Blutdruckmessung möglich, die ein kontinuierliches oder
regelmäßiges Monitoring des Blutdrucks eines Patienten
in dessen normalem Umfeld erlaubt. Die Messung kann sehr schnell
und einfach bei gleichzeitig sehr hoher Genauigkeit durchgeführt
werden. Verschiedene Effekte, die bei einer herkömmlichen
Messung des Blutdrucks beispielsweise durch Aufregung des Patienten
in der Arztpraxis oder im Krankenhaus auftreten und die auf die
besondere Messsituation zurückzuführen sind, treten
bei Verwendung des erfindungsgemäßen Sensormoduls
nicht auf, so dass der Blutdruck sehr zuverlässig und störungsfrei
erfasst werden kann. Diese Erfassung des Blutdrucks ist insbesondere
bei Risikogruppen von Patienten mit besonderem Vorteil einsetzbar,
z. B. bei Diabetikern oder Hypertonikern.
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Mit
Vorteil kann es vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit oder die
Sensoreinheiten des erfindungsgemäßen Sensormoduls
neben beispielsweise einer Blutdruckmessung oder einer Augeninnendruckmessung
auch zur Erfassung weiterer physiologischen Daten bzw. Vitalparameter
vorgesehen sind. Beispielsweise kann zusätzlich vorgesehen
sein, dass die Körpertemperatur, Blutzuckerwerte oder andere
physiologische Daten erfasst werden.
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Mittels
der weiteren Komponenten des Sensormoduls, die im Sensormodul für
die Implantation vorgesehen sind, lassen sich auch weitere therapeutische
Maßnahmen koppeln. Beispielsweise kann ein derartiger Stent
neben der diagnostischen Funktion auch eine therapeutische Funktion,
beispielsweise die Erweiterung oder Stabilisierung von Blutgefäßen, erfüllen.
Das erfindungsgemäße Sensormodul ist daher insbesondere
für solche Anwendungsfälle geeignet, bei denen
der Patient aus therapeutischen Gründen ein Implantat erhält,
das mit einem erfindungsgemäßen Sensormodul kombiniert
wird, um die entsprechenden physiologischen Daten, beispielsweise Blutdruck
oder Augeninnendruck, ohne weitere Beeinträchtigung für
den Patienten längerfristig überwachen bzw. erfassen
zu können.
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Die
Erfindung umfasst weiterhin ein Messsystem zur Erfassung von physiologischen
Daten. Dieses Messsystem umfasst wenigstens ein Sensormodul und
wenigstens eine externe Einrichtung, beispielsweise ein Lesegerät.
Das Sensormodul umfasst wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung von
physiologischen Daten und wenigstens eine RFID-Transpondereinheit
zur elektronischen und berührungslosen Übertragung
der Daten an die externe Einrichtung. Hierbei ist das Sensormodul
zur intrakorporalen Verwendung in einem Organismus, insbesondere
zur Implantation in einem Patienten, vorgesehen.
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Die
externe Einrichtung des erfindungsgemäßen Messsystems
ist vorzugsweise ein Handgerät, ein stationäres
Gerät oder ein Gerät, das dazu vorgesehen ist,
am Körper oder an der Kleidung des Patienten angebracht
zu werden, so dass der Patient das Lesegerät vorzugsweise
immer oder zumindest regelmäßig bei sich trägt.
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Mit
besonderem Vorteil ist es vorgesehen, dass die physiologischen Daten über
die externe Einrichtung telemetrisch z. B. an eine zentrale Empfangsstation
weitergeleitet werden, um dort vorzugsweise von medizinischem Personal
beobachtet und ausgewertet werden zu können. Bezüglich
weiterer Merkmale des erfindungsgemäßen Messsystems wird
auf die obige Beschreibung verwiesen.
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Weiterhin
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung von physiologischen
Daten, bei dem ein Sensormodul und/oder ein Messsystem gemäß der
obigen Beschreibung verwendet wird. Mit besonderem Vorteil werden
die von der externen Einrichtung ausgelesenen Daten telemetrisch
weitergeleitet, so dass das erfindungsgemäße Verfahren
zur Erfassung von physiologischen Daten beispielsweise im häuslichen
Umfeld des Patienten ohne Beeinträchtigung oder Unannehmlichkeiten
für den Patienten durchgeführt werden kann. Weiterhin
kann hierdurch die medizinische Qualität eines Therapiemanagements
erheblich verbessert werden.
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Schließlich
umfasst die Erfindung die Verwendung eines Sensormoduls gemäß der
obigen Beschreibung zur Erfassung von physiologischen Daten eines
Organismus. Bei die sen physiologischen Daten handelt es sich insbesondere
um Daten zu Vitalparametern eines Patienten. Die Erfassung dieser Daten
dient vorzugsweise humanmedizinischen oder tiermedizinischen Zwecken.
Mit besonderem Vorteil können diese Daten für
ein Therapiemanagement und/oder eine Therapieoptimierung eingesetzt
werden. Beispielsweise kann hiermit über einen längeren
Zeitraum der Blutdruck eines Patienten überwacht werden.
Diese Daten können dahingehend ausgewertet werden, dass
die Einstellung des Patienten beispielsweise mit blutdrucksenkenden
Mitteln optimiert wird.
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Die
Art und Weise der Erfassung der physiologischen Daten kann an den
jeweiligen Zweck der Erfassung der Daten angepasst werden. Beispielsweise
kann die Erfassung der Daten auf bestimmte Zeitpunkte beschränkt
werden, beispielsweise stündlich oder einmal täglich.
Andererseits ist es auch möglich, die Daten kontinuierlich
zu erfassen. Hierfür kann es vorgesehen sein, dass der
Patient die externe Einrichtung, insbesondere das Lesegerät,
ununterbrochen am Körper trägt, beispielsweise
an einem Gürtel oder innerhalb der Kleidung, so dass ständig die
Erfassung der physiologischen Daten und deren Übertragung
an die externe Einrichtung sowie gegebenenfalls eine Energieversorgung
des Sensormoduls möglich ist.
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Bei
telemetrischen Anwendungen des erfindungsgemäßen
Messsystems ist es möglich, die Zeitpunkte der Erfassung
der Daten von extern zu steuern, indem beispielsweise das Lesegerät
entsprechende Impulse von einer zentralen Stelle, insbesondere der
Empfangsstation der telemetrisch übermittelten Daten, erhält,
so dass die Messzeitpunkte von außen vorgegeben werden
und gegebenenfalls von außen direkt gesteuert werden. Dies
ist vorzugsweise in den Anwendungen möglich, bei denen
der Patient das Lesegerät in seiner Nähe hat.
In anderen Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, dass
das Lesegerät zu diesen Zeitpunkten für den Patienten
erkennbare Signale aussendet, so dass der Patient das Lesegerät
bzw. seinen Körper in die entsprechende Reichweite des
Lesegeräts zur Messung und Auslesung der Daten bringen
kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Figuren in Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen
und den Unteransprüchen. Hierbei können die verschiedenen
Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander
verwirklicht sein.
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Kurze Figurenbeschreibung
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In
den Figuren zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Messsystems;
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2 ein
erfindungsgemäßes Sensormodul im Querschnitt;
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3 ein
erfindungsgemäßes Sensormodul zur Erfassung des
Augeninnendrucks in Aufsicht;
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4a ein
erfindungsgemäßes Sensormodul zur Erfassung des
Blutdrucks im Querschnitt und
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4b ein
erfindungsgemäßes Sensormodul zur Erfassung des
Blutdrucks in Seitenansicht.
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Die
in 1 gezeigte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Messsystems umfasst ein Sensormodul 1. Dieses Sensormodul
umfasst eine Sensoreinheit 2 zur Erfassung von physiologischen
Daten sowie eine RFID-Transpondereinheit 3 zur elektronischen
und berührungslosen Übertragung der Daten an eine
externe Einrichtung 4. Darüber hinaus umfasst
das Sensormodul eine Identifizierungseinheit 5, die zur
Kennung des Sensorsmoduls 1 geeignet ist, insbesondere
wenn das Sensormodul sich im Körper eines Patienten befindet, insbesondere
wenn es implantiert wurde. Die Sensoreinheit 2, die RFID-Transpondereinheit 3 und
die Identifizierungseinheit 5 können beispielsweise
diskret oder in anderen Ausführungsformen in monolithischer
integrierter Form realisiert sein. Die externe Einrichtung 4 ist
beispielsweise ein Lesegerät in Form eines Handlesegerätes.
In anderen Ausführungsformen kann die externe Einrichtung
als stationäre Einrichtung ausgeführt sein. Besonders
bevorzugt ist eine externe Einrichtung, die in Form eines mobilen
Gerätes gestaltet ist, das der Patient am Körper
tragen kann. Die Übertragung der Daten erfolgt mittels
eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes, das von der externen
Einrichtung 4 erzeugt wird. Zur Datenübertragung
muss sich das Sensormo dul 1 in dem Reichweitenbereich des
elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes der externen Einrichtung 4 befinden
oder dorthin gebracht werden bzw. die externe Einrichtung 4 muss
in der Nähe des Patienten mit dem implantierten Sensormodul 1 positioniert
werden.
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Bei
der RFID-Transpondereinheit 3 handelt es sich vorzugsweise
um einen passiven Transponder, der keine eigene Energieversorgung
aufweist, sondern über die externe Einrichtung 4 mit
Energie versorgt wird. Die Energieversorgung erfolgt über das
elektromagnetische Hochfrequenzfeld der externen Einrichtung 4.
Auch hierfür muss sich das Sensormodul 1 in der
Reichweite der externen Einrichtung 4 befinden. Die physiologischen
Daten werden von der externen Einrichtung 4, gegebenenfalls
in bereits aufbereiteter oder ausgewerteter Form, telemetrisch an
eine Empfangsstation 6 weitergeleitet. Die telemetrische Übertragung
kann über herkömmliche Telekommunikationsmittel
erfolgen. Die telemetrische Übertragung der Daten kann
kabellos, z. B. durch Funkübertragung, erfolgen. In anderen
Ausführungsformen kann die telemetrische Übertragung drahtgebunden,
z. B. über übliche Telefonleitungen, erfolgen.
Bei der Empfangseinheit 6 kann es sich beispielsweise um
einen Computer in einer Arztpraxis oder in einem Krankenhaus handeln.
Die physiologischen Daten werden über diese Empfangseinheit 6 von
entsprechendem Personal, beispielsweise medizinischem Personal,
ausgewertet und gegebenenfalls verarbeitet. Beispielsweise können
diese Daten im humanmedizinischen oder tiermedizinischen Bereich
eingesetzt werden und einem Therapiemanagement und/oder einer Therapieoptimierung
dienen.
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Bei
Verwendung des erfindungsgemäßen Messsystems kann
die Erfassung und Verarbeitung von physiologischen Daten, insbesondere
von Vitalparametern eines Patienten, sehr vorteilhaft durchgeführt
werden, da durch das implantierbare Sensormodul für den
Patienten die Erfassung der Daten ohne wesentliche Beeinträchtigung
beispielsweise auch im häuslichen Umfeld stattfinden kann.
Nach dem einmaligen invasiven Eingriff zur Implantation des Sensormoduls,
das neben den diagnostischen Zwecken auch therapeutische Zwecke
erfüllen kann, ist die Erfassung der Daten für
den Patienten mit keinem weiteren Eingriff mehr verbunden. Zur Erfassung
und Weiterleitung der Daten ist es für den Patienten lediglich
erforderlich, das Sensormodul bzw. seinen Körper und die
externe Einrichtung, insbesondere das Lesegerät, in räumliche
Nähe zueinander zu bringen, um die Datenübertragung
und gegebenenfalls die Energieversorgung des Sensormoduls zu ermöglichen.
Die weitere Verarbeitung der physiologischen Daten kann dadurch
erfolgen, dass das Lesegerät in einer Arztpraxis oder im
Krankenhaus ausgelesen wird, indem ein entsprechender Kontakt von Lesegerät
und der entsprechenden Empfangseinheit hergestellt wird. In anderen
Ausführungsformen kann das Lesegerät mit einem
Computer o. ä. des Patienten in dessen häuslichen
Bereich in Kontakt gebracht werden, um die Daten auf den Computer
und von dort auf üblichen Wegen an die Empfangseinheit, beispielsweise
einen Computer in einer Arztpraxis oder im Krankenhaus weiterzugeben.
Diese Weiterleitung der Daten kann auch automatisch erfolgen. Hierfür
kann es vorgesehen sein, dass die externe Einrichtung 4 selbst
ein Laptop, Computer oder ein vergleichbares Gerät ist,
das eine unmittelbare Weiterleitung der Daten an ein Empfangsgerät
ermöglicht. Durch entsprechende Schnittstellen zu verschiedenen
EDV-Systemen und/oder -Datenbanken ist dieses System sehr variabel
einsetzbar.
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Über
das zentrale Empfangsgerät 6 ist es weiterhin
möglich, die externe Einrichtung 4 direkt oder
indirekt anzusteuern, um Signale zur Steuerung der Datenaufnahme
zu senden. Hierbei kann beispielsweise vorgegeben werden, wann eine
Erfassung und Übertragung der Daten mittels des Sensormoduls
an die externe Einrichtung 4 erfolgen soll. So kann über
das Empfangsgerät 6 der zeitliche Rhythmus der
Datenerfassung für den Patienten vorgegeben werden. Beispielsweise
kann die externe Einrichtung 4 über die Empfangseinrichtung 6 ein-
und ausgeschaltet werden, so dass die Erfassung der Daten zu den
vorgegebenen Zeitpunkten erfolgt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn die externe Einrichtung 4 am Körper des Patienten
getragen wird, so dass sich das Sensormodul 1 immer in
der Reichweite der externen Einrichtung 4 befindet.
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2 zeigt
eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Sensormoduls 20 im Querschnitt. Das Sensormodul 20 umfasst
eine Sensoreinheit 21, beispielsweise einen Blutdrucksensor oder
einen Augeninnendrucksensor. Weiterhin umfasst das Sensormodul 20 eine
RFID-Transpondereinheit 22. Die RFID-Transpondereinheit 22 ist
mit einer Antenne (hier nicht dargestellt) ausgestattet, die zum
Senden und zum Empfangen von Daten bzw. Signalen und zur Energieversorgung
der Transpondereinheit bzw. des Sensormoduls 20 über
eine externe Einrichtung vorgesehen ist. Die Sensoreinheit 21 und die
Transpondereinheit 22 sind auf einem Trägersubstrat 23 angeordnet.
Hierbei kann es sich um eine Leiterplatte handeln, insbesondere
um eine Folienleiterplatte. Vorzugsweise wird hierfür eine
biokompatible Flexfolie eingesetzt, beispielsweise eine Polyimidflexfolie.
Die Sensoreinheit 21 ist über eine Verdrahtung 24,
insbesondere einen Gold-Bonddraht, mit der RFID-Transpondereinheit 22 verbunden.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Sensormodul 20 eine
Identifizierungseinheit 25, die beispielsweise aus fotolithografisch
definierten Goldspuren besteht. Auch die Identifizierungseinheit 25 ist über
eine Verdrahtung 26, vorzugsweise einen Gold-Bonddraht, mit
der RFID-Transpondereinheit 22 verbunden. Die Einheiten 21, 22 und 25 sowie
die Verdrahtungen 24 und 26 sind auf dem Trägersubstrat 23 mittels
eines biokompatiblen Materials 27 aufgebracht und fixiert und
sind hiermit zumindest teilweise beschichtet, so dass eine biokompatible
Kapselung des Sensormoduls 20 erreicht wird.
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3 zeigt
ein erfindungsgemäßes Sensormodul 30 zur
Erfassung des Augeninnendrucks, das bei Augenerkrankungen eingesetzt
werden kann, die mit einem veränderten Augeninnendruck
einhergehen, beispielsweise einem Glaukom. Das Glaukom, auch Grüner
Star genannt, ist eine der häufigsten Erblindungsursachen,
als dessen wichtigster Risikofaktor ein zu hoher Augeninnendruck
angegeben wird. Eine therapeutische Behandlung des Glaukoms zielt in
der Regel auf eine dauerhafte Senkung des Augeninnendrucks, die
in vielen Fällen durch Verabreichung geeigneter Augentropfen
zu erreichen ist. Allerdings ist hierfür ständig
eine Kontrolle des Augeninnendrucks erforderlich, um die Behandlung
optimal einstellen zu können. Kommt es allerdings zur Unverträglichkeit
der Augentropfen oder kann mit Augentropfen keine ausreichende Augeninnendrucksenkung
mehr herbeigeführt werden, können verschiedene
augendrucksenkende Operationen durchgeführt werden. Insbesondere
im Zusammenhang mit einer solchen Operation kann das erfindungsgemäße
Sensormodul mit Vorteil implantiert werden, um die Kontrolle des
Augeninnendrucks wesentlich zu verbessern und zu vereinfachen.
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Das
Sensormodul 30 umfasst eine künstliche okulare
Linse 31, die an einer ringförmigen Folie 32 aufgehängt
ist. Das Sensormodul 30 ist zur Implantation im Auge des
Patienten vorgesehen. Die ringförmige Folie 32 des
Sensormoduls 30 weist einen Drucksensor 33 als
Sensoreinheit zur Erfassung des Augeninnendrucks auf. Weiterhin
umfasst das Sensormodul 30 eine RFID-Transpondereinheit 34, die
beispielsweise als monolithisch integrierte anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC), als ASIC-Modul oder diskret aus z.
B. Standardbauelementen (Halbleiterbausteine, passive elektrische Bauelemente)
ausgeführt sein kann. Die RFID-Transpondereinheit 34 umfasst
auch eine Sende/Empfangsantenne (hier nicht dargestellt). Die ringförmige
Folie 32 ist vorzugsweise eine Polyimidflexfolie. Auf bzw.
in dieser Folie ist der Sensor 33 und der Transponder 34 beispielsweise
aufgeklebt oder eingebettet. Darüber hinaus ist auf oder
in der Folie 32 vorzugsweise eine Identifizierungseinheit 35 vorgesehen,
die beispielsweise aus fotolithografisch definierten Goldspuren
bestehen kann und eine Identifizierung bzw. Kennung des Sensormoduls 30 ermöglicht.
Dies ist insbesondere im implantierten Zustand vorteilhaft.
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4a zeigt
ein erfindungsgemäßes Sensormodul 40 zur
Erfassung des Blutdrucks im Querschnitt. Hierbei ist im Bereich
der Innenwand eines Stents 41, der zur Implantation vorgesehen
ist, ein Trägersubstrat 42, insbesondere eine
Folienleiterplatte, mit den darauf angeordneten Einheiten des Sensormoduls
vorgesehen. In dieser Querschnittsansicht ist auf der Folienleiterplatte 42 ein
Blutdrucksensor 43 erkennbar. Die Folienleiterplatte 42 mit
den darauf befindlichen Einheiten des Sensormoduls, insbesondere
des hier dargestellten Blutdrucksensors 43 sowie einer
hier nicht erkennbaren RFID-Transpondereinheit, ist von einer biokompatiblen
Kapselung 44 umgeben, die eine Fixierung der Einheiten
des Sensormoduls innerhalb des Stents sowie eine biokompatible Ummantelung
der Einheiten ermöglicht. Hierdurch wird der Blutfluss
durch den Stent 41 nur minimal oder gar nicht behindert,
so dass der Stent 41 seine therapeutische Funktion in der
Blutbahn eines Patienten vollständig erfüllen kann.
Aus 4b geht eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Sensormoduls hervor, das einen Stent 41 sowie die verschiedenen
Komponenten des eigentlichen Sensormoduls umfasst. Sichtbar ist
hier das Trägersubstrat 42, das insbesondere die RFID-Transpondereinheit
und den Blutdrucksensor trägt. Über die Antenne 45 erfolgt
der Austausch von Daten und Signalen zwischen der RFID-Transpondereinheit
und einer externen Einrichtung, insbesondere einem Lesegerät,
sowie die Energieversorgung des Sensormoduls.
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Das
Sensormodul 40 kann bei einer erforderlichen Implantation
eines Stents in einer Arterie eines Patienten platziert werden.
Das Einsetzen von Stents in Arterien ist heute bei koronaren und
arteriellen Erkrankungen bereits zum Standard geworden. Im Zuge
einer solchen Operation kann das erfindungsgemäße
Sensormodul platziert werden, so dass während und nach
der Operation der Blutdruck ohne weitere Beeinträchtigungen
und Unannehmlichkeiten für den Patienten kontinuierlich
oder regelmäßig erfasst und nach telemetrischer Übertragung
der Daten ausgewertet und bei einer Therapie entsprechend berücksichtigt
werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10305537
A1 [0005]
- - EP 1345653 B1 [0006]