DE102021204402A1

DE102021204402A1 - implant

Info

Publication number: DE102021204402A1
Application number: DE102021204402.6A
Authority: DE
Inventors: David Minzenmay; Samuel Vasconcelos Araujo
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-05-03
Filing date: 2021-05-03
Publication date: 2022-11-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Implantat (1), das einen Sensor (2) und eine Antenneneinrichtung (3) zum Aufnehmen von Funkwellen (6, 15) aus der Umgebung aufweist. Die Antenneneinrichtung (3) ist eingerichtet, elektromagnetische Energie aus den aufgenommenen Funkwellen (6, 15) in elektrische Energie umzuwandeln. Zudem weist das Implantat (1) einen Aufnahmespeicher (11)., einen Spannungswandler (12) und einen Energiespeicher (13) auf. Der Aufnahmespeicher (11) ist eingerichtet, die elektrische Energie von der Antenneneinrichtung (3) aufzunehmen und zwischenzuspeichern. Der Spannungswandler (12) ist eingerichtet, die Spannung und/oder den Strom der aufgenommenen Energie so zu wandeln, dass diese im Energiespeicher (13) speicherbar ist. Der Energiespeicher (13) ist eingerichtet, die umgewandelte Energie zu speichern und zum Betrieb des Implantats (1) freizugeben.The invention relates to an implant (1) which has a sensor (2) and an antenna device (3) for picking up radio waves (6, 15) from the environment. The antenna device (3) is set up to convert electromagnetic energy from the received radio waves (6, 15) into electrical energy. In addition, the implant (1) has a receiving storage device (11), a voltage converter (12) and an energy storage device (13). The receiving memory (11) is set up to receive and temporarily store the electrical energy from the antenna device (3). The voltage converter (12) is set up to convert the voltage and/or the current of the energy consumed in such a way that it can be stored in the energy store (13). The energy store (13) is set up to store the converted energy and release it for operating the implant (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Implantat zur Verwendung in einem Körper eines Menschen oder eines Tiers. Das Implantat ist insbesondere ein Blutdruckimplantat. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Funkwellen in der Umgebung. Schließlich betrifft die Erfindung noch ein entsprechendes Computerprogramm und ein elektronisches Steuergerät.The present invention relates to an implant for use in a human or animal body. The implant is in particular a blood pressure implant. The invention also relates to a method for generating energy from radio waves in the environment. Finally, the invention also relates to a corresponding computer program and an electronic control unit.

Stand der TechnikState of the art

Ein Implantat ist eine Vorrichtung, die in das Innere eines Köpers (intrakorporal) eines Menschen oder eines Tieres eingesetzt wird und dort verschiedene Funktionen übernehmen kann. Hierbei kommen vor allem medizinischen Implantaten besondere Bedeutung zu. Implantate zur Messung von Daten wiesen typischerweise einen Sensor auf, der insbesondere physiologische Daten des Inneren des Köpers, wie z. B. Vitalparameter, aufnimmt. Ein Blutdruckimplantat weist beispielsweise einen Drucksensor auf, der den Blutdruck an der Stelle im Körper, an der das Blutdruckimplantat platziert ist, misst. Die aufgenommenen Daten sollen von außerhalb des Körpers ausgelesen werden können, um auf die Daten zugreifen zu können, ohne das Implantat aus dem Körper entfernen zu müssen. Hierfür weist das Implantat eine Antenneneinrichtung auf, über die das Implantat mit einer externen Einrichtung, wie z. B. einem Lesegerät kommunizieren kann. Die Antenneneinrichtung ist eingerichtet, Daten über Funkwellen aus dem Körper hinaus an das Lesegerät übertragen. Zudem ist die Antenneneinrichtung eingerichtet, Funkwellen von dem Lesegerät, die in den Körper eindringen, zu empfangen und damit übermittelte Daten an ein Steuergerät weiterzugeben, über die das Implantat, allen voran der Sensor, gesteuert wird. Außerdem muss das Implantat bzw. dessen Komponenten mit Energie versorgt werden. Idealerweise ist die Energieversorgung innerhalb des Körpers angeordnet, um das Implantat hierfür nicht aus dem Körper entfernen zu müssen.An implant is a device that is placed inside the body (intracorporeally) of a human or animal and can take on various functions there. Medical implants in particular are of particular importance here. Implants for measuring data typically have a sensor that particularly measures physiological data of the interior of the body, such as e.g. B. vital parameters. A blood pressure implant, for example, has a pressure sensor that measures the blood pressure at the point in the body where the blood pressure implant is placed. The recorded data should be able to be read from outside the body in order to be able to access the data without having to remove the implant from the body. For this purpose, the implant has an antenna device, via which the implant can be connected to an external device, such as, e.g. B. can communicate with a reader. The antenna device is set up to transmit data out of the body via radio waves to the reading device. In addition, the antenna device is set up to receive radio waves from the reading device, which penetrate the body, and to forward data transmitted thereby to a control device, via which the implant, above all the sensor, is controlled. In addition, the implant or its components must be supplied with energy. Ideally, the energy supply is arranged inside the body so that the implant does not have to be removed from the body for this purpose.

Die DE 10 2008 042 312 A1 offenbart ein Sensormodul, das als Implantat zur intrakorporalen Verwendung in einem Organismus verwendet wird. Das Sensormodul nimmt physiologische Daten, wie z. B. Vitalparameter auf und weist eine passive Transpondereinheit mit einer Antenneneinrichtung auf, mit der die Daten an eine externe Einrichtung übertragen werden. „Passiv“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Transpondereinheit bzw. das Sensormodul keine eigene Energieversorgung aufweist, sondern über die externe Einrichtung mit Energie versorgt wird. Die Energieversorgung erfolgt über das elektromagnetische Hochfrequenzfeld der externen Einrichtung, weswegen sich das Sensormodul in Reichweite der externen Einrichtung befinden muss, um Energie zu erhalten.the DE 10 2008 042 312 A1 discloses a sensor module used as an implant for intracorporeal use in an organism. The sensor module takes physiological data such. B. vital parameters and has a passive transponder unit with an antenna device with which the data can be transmitted to an external device. In this context, “passive” means that the transponder unit or the sensor module does not have its own energy supply, but is supplied with energy via the external device. The energy is supplied via the electromagnetic high-frequency field of the external device, which is why the sensor module must be within range of the external device in order to receive energy.

Die Umgebung ist heutzutage von einer Vielzahl von Funkwellen durchdrungen, die von unterschiedlichen Quellen stammen können. Diese umfassen als Beispiele WLAN-Hotspots, Telekommunikationsnetze, Bluetooth von externen Einrichtungen, wie z. B. Mobiltelefonen u.v.m. Es ist an sich bekannt, dass diese Funkwellen einen Energiegehalt aufweisen, der extrahiert werden kann.The environment today is permeated by a variety of radio waves that can originate from different sources. Examples include WLAN hotspots, telecommunications networks, Bluetooth from external devices such as mobile phones, etc. It is well known that these radio waves have an energy content that can be extracted.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Es wird ein Implantat vorgeschlagen, das in einen Körper implantiert werden kann und dort intrakorporal verwendet werden kann. Der Körper kann ein menschlicher Körper oder ein tierischer Körper sein. Das Implantat weist einen Sensor auf, mit dem Daten im Inneren des Körpers gemessen werden können. Generell kann der Sensor jegliche Arten von Daten messen, bevorzugt misst der Sensor allerdings physiologische Daten, wie z. B. Vitalparameter im Inneren des Körpers. Insbesondere kann das Implantat ein Blutdruckimplantat sein, bei dem der Sensor ein Drucksensor ist, der den Blutdruck im Inneren des Körpers misst.An implant is proposed which can be implanted in a body and used there intracorporeally. The body can be a human body or an animal body. The implant has a sensor that can be used to measure data inside the body. In general, the sensor can measure any type of data, but the sensor preferably measures physiological data, such as e.g. B. Vital parameters inside the body. In particular, the implant can be a blood pressure implant, in which the sensor is a pressure sensor that measures the blood pressure inside the body.

Zudem weist das Implantat eine Antenneneinrichtung auf, mittels der typischerweise eine Kommunikation mit einer externen Einrichtung hergestellt werden kann. Die externe Einrichtung ist beispielsweise ein Lesegerät, ein Mobilgerät (z. B. ein Smartphone oder ein Tablet), ein PC (z. B. ein Laptop) oder Ähnliches. Insbesondere können über die Antenneneinrichtung Funkwellen mit Daten, also Datensignale, an die externe Einrichtung zu übertragen und/oder von dieser empfangen werden. Die Antenneneinrichtung ist eingerichtet, Funkwellen aus der Umgebung zu empfangen. Hierfür ist die Antenneneinrichtung auf die entsprechenden Frequenzen abgestimmt. Weiter unten werden bevorzugte Funkwellen und deren Frequenzbereich genannt. Dabei werden nicht nur Funkwellen empfangen, die direkt von der externen Einrichtung ausgesendet werden, sondern vor allem auch Funkwellen, die in der Umgebung im Wesentlichen immer vorhanden sind und aus verschiedenen Quellen stammen können. Diese umfassen als Beispiele WLAN-Hotspots, Telekommunikationsnetze, Bluetooth von anderen externen Einrichtungen, wie z. B. Mobiltelefonen u.v.m. Herkömmlicherweise wird die Energie dieser Funkwellen nicht genutzt und stattdessen in Verluste umgewandelt, vor allem durch Dämpfung. Die Funkwellen können den Körper durchdringen und erreichen somit das Implantat. Zudem können auch Funkwellen verwendet werden, die eingesetzt werden, um Kommunikationskanäle zwischen der externen Einrichtung und dem Implantat aufzubauen. Die Antenneneinrichtung ist eingerichtet, Energie aus den aufgenommenen Funkwellen der Umgebung in elektrische Energie umzuwandeln. Dadurch übernimmt sie die Funktion eines Energiewandlers.In addition, the implant has an antenna device, by means of which communication with an external device can typically be established. The external device is, for example, a reading device, a mobile device (e.g. a smartphone or a tablet), a PC (e.g. a laptop) or the like. In particular, radio waves with data, ie data signals, can be transmitted to and/or received by the external device via the antenna device. The antenna device is set up to receive radio waves from the environment. For this purpose, the antenna device is tuned to the appropriate frequencies. Preferred radio waves and their frequency range are mentioned below. In this case, not only radio waves are received that are emitted directly by the external device, but above all also radio waves that are essentially always present in the environment and can originate from various sources. Examples include WLAN hotspots, telecommunications networks, Bluetooth from other external devices, such as e.g. B. mobile phones and much more. Traditionally, the energy of these radio waves is not used and instead converted into losses, mainly through attenuation. The radio waves can penetrate the body and thus reach the implant. In addition, radio waves can also be used, which are used to set up communication channels between the external device and the implant. The antenna setup is switched on aims to convert energy from the received radio waves of the environment into electrical energy. As a result, it assumes the function of an energy converter.

Das Implantat weist einen Aufnahmespeicher, einen Spannungswandler und einen Energiespeicher auf. Der Aufnahmespeicher dient zur Zwischenspeicherung der umgewandelten elektrischen Energie, um diese zu sammeln. Der Aufnahmespeicher ist eingerichtet, kleinste Mengen von elektrischer Energie, die vor allem von den Funkwellen aus der Umgebung empfangen werden, von der Antenne aufzunehmen und zwischenzuspeichern. Allerdings kann der Aufnahmespeicher nicht wie ein klassischer Energiespeicher (z.B. Batterie, Akkumulator) genutzt werden. Folglich wird mit der Energie aus den Funkwellen, die mittels der Antenneneinrichtung aufgenommen wird, der Aufnahmespeicher aufgeladen. Der Aufnahmespeicher ist beispielsweise ein Kondensator.The implant has a recording memory, a voltage converter and an energy store. The recording memory is used to temporarily store the converted electrical energy in order to collect it. The recording memory is set up to receive and temporarily store the smallest amounts of electrical energy, which are mainly received from the radio waves from the environment. However, the recording memory cannot be used like a classic energy storage device (e.g. battery, accumulator). Consequently, the recording memory is charged with the energy from the radio waves, which is recorded by means of the antenna device. The recording memory is, for example, a capacitor.

Der Spannungswandler ist zwischen dem Aufnahmespeicher und dem Energiespeicher angeordnet und mit diesen verbunden. Der Spannungswandler wandelt die Spannung und/oder den Strom - vorzugsweise beides - aus dem Aufnahmespeicher in für den Energiespeicher geeignete Werte um, um eine korrekte Anbindung zum Energiespeicher zu erreichen. Dadurch wird eine maximale Ausnutzung der aufgenommenen Energie erreicht.The voltage converter is arranged between the receiving storage and the energy storage and connected to them. The voltage converter converts the voltage and/or the current—preferably both—from the receiving store into values suitable for the energy store in order to achieve a correct connection to the energy store. This achieves maximum utilization of the absorbed energy.

Der Energiespeicher ist z. B. eine Batterie oder ein Akkumulator und ist eingerichtet, die umgewandelte Energie zu speichern. Der Energiespeicher dient dazu, die Energie über einen längeren Zeitraum zu speichern. Wird zum Betrieb des Implantats Energie benötigt, kann der Energiespeicher diese freigeben und den Komponenten des Implantats zur Verfügung stellen. Der Energiespeicher kann beispielsweise ein Akkumulator sein. Ein Akkumulator weist eine hohe Energiedichte auf und kann daher eine große Energiemenge speichern. Alternativ kann der Energiespeicher ein Superkondensator sein. Ein Superkondensator weist eine kleinere Energiedichte auf, allerdings kann er schneller geladen werden und erreicht eine deutlich höhere Lebensdauer.The energy storage is z. B. a battery or an accumulator and is set up to store the converted energy. The energy store serves to store the energy over a longer period of time. If energy is required to operate the implant, the energy store can release it and make it available to the components of the implant. The energy store can be an accumulator, for example. An accumulator has a high energy density and can therefore store a large amount of energy. Alternatively, the energy store can be a supercapacitor. A supercapacitor has a lower energy density, but it can be charged faster and has a significantly longer service life.

Dadurch wird erreicht, dass die Energie aus den heutzutage typischerweise in der Umgebung vorhandenen Funkwellen verwendet werden kann, um das Implantat zu versorgen. Da diese Funkwellen weit verbreitet sind und im Wesentlichen jederzeit vorhanden sind, ist eine Dauerversorgung des Implantats möglich. Hierfür wird die Energie im Energiespeicher gespeichert. Es ist daher nicht mehr notwendig, wie bei passiven Implantaten üblich, das Implantat über die externe Einrichtung mit Energie zu versorgen, auch wenn dies weiterhin erfolgen kann. Je nach Ladekapazität und Ladezustand des Energiespeichers kann auch ein kurzzeitiges Unterbrechen der Dauerversorgung überbrückt werden oder Spitzenleistungsbedarfe, zum Beispiel beim Funken nach Außen, gewährleistet werden. Das Implantat wird dauerhaft mit Energie versorgt, sodass es möglich ist, den Sensor im Dauerbetrieb zu betrieben und kontinuierlich Messdaten aufzunehmen und zu speichern. Insbesondere bei einem Blutdruckimplantat kann somit eine kontinuierliche und folglich bessere Überwachung des Blutdrucks erfolgen.This means that the energy from the radio waves that are typically present in the environment today can be used to supply the implant. Since these radio waves are widespread and essentially always present, a permanent supply of the implant is possible. For this purpose, the energy is stored in the energy store. It is therefore no longer necessary, as is usual with passive implants, to supply the implant with energy via the external device, even if this can continue to be done. Depending on the charge capacity and the state of charge of the energy store, a brief interruption in the continuous supply can also be bridged or peak power requirements, for example when there is a spark to the outside, can be guaranteed. The implant is permanently supplied with energy, so that it is possible to operate the sensor continuously and continuously record and store measurement data. In the case of a blood pressure implant in particular, continuous and consequently better monitoring of the blood pressure can thus take place.

Als bevorzugte Art der Funkwellen werden die Frequenzbereiche betrachtet, die den ISM-Bändern (Industrial, Scientific, Medical band) zugeordnet sind und von Hochfrequenzgeräten in Industrie, Wissenschaft, Medizin und häuslichen Umgebungen genutzt werden. Dabei gehören WLAN und Funkfernsteuerungen sowie das Bluetooth Protokoll (im Frequenzbereich von 2,4 GHz) zu den häufig genutzten Funkstandards. Bluetooth wurde für die Kommunikation über kurze Distanzen entwickelt und bietet dadurch einen vergleichsweise geringen Energieverbrauch. Demnach ist die Antenneneinrichtung vorzugsweise eingerichtet, Bluetooth-Signale aufzunehmen. Hierbei ist vor allem Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE) von besonderem Interesse. Dies bietet die Vorteile einer engen räumlichen Anbindung und vor allem eines geringen eigenen Energieverbrauchs.The frequency ranges assigned to the ISM bands (Industrial, Scientific, Medical band) and used by high-frequency devices in industrial, scientific, medical and domestic environments are considered to be the preferred type of radio waves. WLAN and radio remote controls as well as the Bluetooth protocol (in the frequency range of 2.4 GHz) are among the frequently used radio standards. Bluetooth was developed for communication over short distances and thus offers comparatively low energy consumption. Accordingly, the antenna device is preferably set up to pick up Bluetooth signals. Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE) is of particular interest here. This offers the advantages of a close spatial connection and, above all, low own energy consumption.

Das Implantat weist vorzugsweise ein Energiemanagementsystem auf, das den Ladezustand des Energiespeichers überwacht und die Komponenten zur Energiezuführung, also insbesondere den Spannungswandler, und zur Energieentnahme (zur Entladung) ansteuert. Das Energiemanagementsystem kann ein reines Softwareprogramm sein, welches auf einem Steuergerät prozessiert wird.The implant preferably has an energy management system that monitors the state of charge of the energy store and controls the components for supplying energy, ie in particular the voltage converter, and for drawing energy (for discharging). The energy management system can be a pure software program that is processed on a control device.

Alternativ kann das Energiemanagementsystem als eine übergeordnete elektronische Hardware-Einheit ausgebildet sein und elektronische Komponenten aufweisen. Die Steuerung kann hierbei über die elektronischen Komponenten realisiert werden. Optional kann dieses Energiemanagementsystem auch ein Softwareprogramm aufweisen, welches auf der CPU prozessiert wird.Alternatively, the energy management system can be designed as a superordinate electronic hardware unit and have electronic components. The control can be implemented via the electronic components. Optionally, this energy management system can also have a software program that is processed on the CPU.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Funkwellen in der Umgebung vorgeschlagen. Dieses Verfahren ist für ein Implantat geeignet und kann insbesondere für das oben beschriebene Implantat verwendet werden. Funkwellen aus der Umgebung, wie oben beschrieben, werden aufgenommen, insbesondere mittels einer Antenneneinrichtung des Implantats. Die Energie der Funkwellen der Umgebung wird in elektrische Energie umgewandelt insbesondere ebenfalls mittels der Antenneneinrichtung des Implantats. Die umgewandelte Energie wird in einem Aufnahmespeicher zwischengespeichert. Die Spannung und/oder der Strom der elektrischen Energie werden dann, insbesondere durch einen Spannungswandler des Implantats so gewandelt, dass diese im Energiespeicher speicherbar ist. Schließlich wird die gewandelte elektrische Energie in einem Energiespeicher des Implantats gespeichert und kann nach Bedarf den Komponenten des Implantats zur Verfügung gestellt werden. Wie oben bereits beschrieben, wird das Implantat dauerhaft mit Energie versorgt, sodass es möglich ist, den Sensor im Dauerbetrieb zu betrieben und kontinuierlich Messdaten aufzunehmen und zu speichern.In addition, a method for generating energy from radio waves in the environment is proposed. This method is suitable for an implant and can be used in particular for the implant described above. Radio waves from the environment, as described above, are picked up, in particular by means of an antenna device of the implant. The energy of the radio waves in the environment is converted into electrical energy, in particular also by means of the antenna device of the implant. The converted energy is temporarily stored in a recording memory. The voltage and/or the current of the electrical energy is then converted, in particular by a voltage converter of the implant, in such a way that it can be stored in the energy store. Finally, the converted electrical energy is stored in an energy store of the implant and can be made available to the components of the implant as required. As already described above, the implant is permanently supplied with energy, so that it is possible to operate the sensor continuously and continuously record and store measurement data.

Optional kann ein Ladezustand des Energiespeichers überprüft werden. Anhand des Ladezustands können Funktionen des Implantats gesteuert werden. Beispielsweise kann bei einem niedrigen Ladezustand unterhalb eines Schwellenwerts die Messung durch den Sensor pausiert bzw. gestoppt werden, um den Energieverbrauch zu senken. Außerdem kann die Energiegewinnung ausgesetzt werden, wenn der Energiespeicher einen maximalen Ladezustand erreicht hat. Die Überprüfung des Ladezustands sowie die Steuerung kann mittels des oben beschriebenen Energiemanagementsystems durchgeführt werden.Optionally, a state of charge of the energy store can be checked. The functions of the implant can be controlled based on the state of charge. For example, if the state of charge is low below a threshold value, the measurement by the sensor can be paused or stopped in order to reduce energy consumption. In addition, the generation of energy can be suspended when the energy store has reached a maximum state of charge. The state of charge can be checked and controlled using the energy management system described above.

Zusätzlich können weitere, an sich bekannte Formen zur Energiegewinnung (Energy Harvesting) in Kombination mit der Energiegewinnung aus Funkwellen in der Umgebung verwendet werden, um den Energiespeicher zu laden. Insbesondere können hier Verfahren vorgesehen sein, die elektromechanische Energie - beispielsweise aus der Bewegung oder aus Vibrationen - und/oder thermoelektrische Energie - beispielsweise aus der Wärme des Körpers - extrahieren können.In addition, other known forms of energy generation (energy harvesting) can be used in combination with energy generation from radio waves in the area in order to charge the energy store. In particular, methods can be provided here that can extract electromechanical energy--for example from movement or vibrations--and/or thermoelectric energy--for example from the heat of the body.

Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät eines Implantats durchgeführt wird. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät eines Implantats, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, eine Energiegewinnung aus Funkwellen in der Umgebung für das Implantat durchzuführen. Teil des Computerprogramms kann auch das programmierbare Energiemanagementsystem sein, welches durch das Steuergerät prozessiert werden kann.The computer program is set up to carry out each step of the method, in particular when it is carried out on a computing device or control device of an implant. By loading the computer program onto a conventional electronic control device of an implant, the electronic control device is obtained, which is set up to generate energy from radio waves in the environment for the implant. The programmable energy management system, which can be processed by the control unit, can also be part of the computer program.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Implantats.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten und einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Implantats.

Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

the 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the implant according to the invention.
the 2 shows a schematic representation of a second and a third embodiment of the implant according to the invention.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Implantats in Form eines Blutdruckimplantats 1. Das Blutdruckimplantat 1 ist in einem Körper eines Patienten (nicht gezeigt) eingebracht. Zur Messung des Blutdrucks weist das Blutdruckimplantat 1 einen Drucksensor 2 auf. Zudem weist das Blutdruckimplantat 1 eine kompakte Antenne 3 auf, über die eine Kommunikation mit einer externen Einrichtung 4 aufgebaut werden kann. Die externe Einrichtung 4 ist beispielsweise ein Lesegerät, ein Smartphone, ein Tablet, ein PC oder Ähnliches. Zwischen der Antenne 3 und der externen Einrichtung 4 können Funkwellen 5, 6 übertragen werden (siehe unten). In diesem Ausführungsbeispiel basiert die Übertragung auf Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE) und die Funkwellen 5, 6 sind Bluetooth-Signale. Die Antenne 3 ist folglich eingerichtet, Bluetooth-Signale zu empfangen.the 1 and 2 show schematic representations of different embodiments of the implant according to the invention in the form of a blood pressure implant 1. The blood pressure implant 1 is placed in a patient's body (not shown). The blood pressure implant 1 has a pressure sensor 2 for measuring the blood pressure. In addition, the blood pressure implant 1 has a compact antenna 3 via which communication with an external device 4 can be established. The external device 4 is, for example, a reading device, a smartphone, a tablet, a PC or the like. Radio waves 5, 6 can be transmitted between the antenna 3 and the external device 4 (see below). In this exemplary embodiment, the transmission is based on Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE) and the radio waves 5, 6 are Bluetooth signals. The antenna 3 is consequently set up to receive Bluetooth signals.

Ein elektronisches Steuergerät 7 ist mit den Komponenten des Blutdruckimplantats 1 verbunden und steuert diese. Die vom Drucksensor 2 gemessenen Blutdruckdaten werden an das elektronische Steuergerät 7 übermittelt. Steht das Blutdruckimplantat 1 mit der externen Einrichtung 4 in Verbindung, werden die Blutdruckdaten mittels eines Transmitters 8 in ein Datensignal umgewandelt, das von der Antenne 3 in Form von Funkwellen 5 zu der externen Einrichtung 4 übertragen wird. Datensignale, die von der externen Einrichtung 4 in Form von Funkwellen 6 gesendet werden, werden von der Antenne 3 aufgenommen und einem Receiver 9 zugeführt, der die Daten extrahiert und dem elektronischen Steuergerät 7 übermittelt.An electronic control unit 7 is connected to the components of the blood pressure implant 1 and controls them. The blood pressure data measured by the pressure sensor 2 are transmitted to the electronic control unit 7 . If the blood pressure implant 1 is connected to the external device 4 , the blood pressure data is converted into a data signal by means of a transmitter 8 , which is transmitted from the antenna 3 to the external device 4 in the form of radio waves 5 . Data signals that are sent by the external device 4 in the form of radio waves 6 are picked up by the antenna 3 and fed to a receiver 9 that extracts the data and transmits it to the electronic control unit 7 .

Funkwellen weisen generell einen Energiegehalt auf. Bereits beim Aufbau der Kommunikationskanäle zwischen der externen Einrichtung 4 und dem Blutdruckimplantat 1 werden von der externen Einrichtung 4 Funkwellen 6 mit einem Energiegehalt ausgegeben.Radio waves generally have an energy content. As soon as the communication channels are set up between the external device 4 and the blood pressure implant 1, the external device 4 outputs radio waves 6 with an energy content.

In der Umgebung befinden sich typischerweise weitere Funkwellen, die in 1 verallgemeinert mit dem Bezugszeichen 15 gekennzeichnet sind. Diese Funkwellen 15 in der Umgebung stammen aus verschiedenen Quellen, die heutzutage gebräuchlich sind, und weisen ebenfalls einen Energiegehalt auf. Die Quellen umfassen WLAN-Hotspots, Telekommunikationsnetze, Bluetooth von anderen externen Einrichtungen, wie z. B. Mobiltelefonen u.v.m. Die Funkwellen 15 sind in der Umgebung weit verbreitet und im Wesentlichen jederzeit vorhanden.There are typically other radio waves in the area that 1 are generally identified by the reference numeral 15. These ambient radio waves 15 come from various sources that are common today and also have energy content. Sources include WiFi hotspots, telecom networks, Bluetooth from other external institutions, such as B. Mobile phones and much more. The radio waves 15 are widespread in the area and are essentially always available.

Die Antenne 3 nimmt, wie oben beschrieben, die Funkwellen 6 von der externen Einrichtung 4 auf. Zusätzlich nimmt die Antenne 3 auch die weiteren Funkwellen 15 aus der Umgebung auf. Die Antenne 3 wandelt die elektromagnetische Energie aus den eintreffenden Funkwellen 6, 15 in leitungsgebundene elektrische Energie um. Die umgewandelte elektrische Energie wird vorerst von einem Kondensator 11, der als Aufnahmespeicher dient, aufgenommen und zwischengespeichert. Der Aufnahmespeicher ist eingerichtet, die aufgenommene Energie nur kurz zwischenzuspeichern und diese somit zu sammeln. Ein nachgeschalteter Spannungswandler 12 ist als Hochsetzsteller oder als Charge-Pumpe ausgeführt und wandelt die Spannung und den Strom der kapazitiven, elektrischen Energie aus dem Kondensator 11 um. Schließlich wird die elektrische Energie einem Energiespeicher 13 zugeführt, der diese speichert. Der Energiespeicher 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Akkumulator, z. B. als wiederaufladbare Knopfbatterie, ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen ist der Energiespeicher 13 als Superkondensator ausgebildet, der zwar eine geringere Energiemenge aufnehmen kann, dafür aber eine deutlich höhere Lebensdauer erreicht. Der Energiespeicher ist eingerichtet, die Energie über einen langen Zeitraum zu speichern. Über eine Versorgungsleitung 14 werden der Sensor 2, das elektronische Steuergerät 7 und über dieses auch der Transmitter 8 und der Receiver 9 bei Bedarf mit Energie aus dem Energiespeicher 13 versorgt.The antenna 3 receives the radio waves 6 from the external device 4 as described above. In addition, the antenna 3 also picks up the other radio waves 15 from the environment. The antenna 3 converts the electromagnetic energy from the incoming radio waves 6, 15 into wired electrical energy. The converted electrical energy is initially recorded and temporarily stored by a capacitor 11, which serves as a recording memory. The recording memory is set up to temporarily store the recorded energy only briefly and thus to collect it. A downstream voltage converter 12 is designed as a step-up converter or as a charge pump and converts the voltage and the current of the capacitive electrical energy from the capacitor 11 . Finally, the electrical energy is supplied to an energy store 13, which stores it. The energy store 13 is in this embodiment as an accumulator, z. B. as a rechargeable button battery formed. In further exemplary embodiments, the energy store 13 is designed as a supercapacitor, which can absorb a smaller amount of energy but has a significantly longer service life. The energy store is set up to store the energy over a long period of time. The sensor 2, the electronic control unit 7 and, via this, also the transmitter 8 and the receiver 9 are supplied with energy from the energy store 13 via a supply line 14, if required.

Das Blutdruckimplantats 1 weist zudem ein Energiemanagementsystem 10 auf, das als Teil des Steuersystems verstanden werden kann. Gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist das Energiemanagementsystem 10 ein Softwareprogramm, das auf dem Steuergerät 7 prozessiert wird.The blood pressure implant 1 also has an energy management system 10, which can be understood as part of the control system. According to the 1 In the first embodiment illustrated, the energy management system 10 is a software program that is processed on the control device 7 .

In den zweiten und dritten Ausführungsformen, die beide in 2 dargestellt sind, ist das Energiemanagementsystem 10 eine übergeordnete elektronische Einheit, die elektronische Hardware-Komponenten aufweist. Gemäß der zweiten Ausführungsform erfolgt die Steuerung des Energiemanagementsystems 10 durch die elektronischen Komponenten selbst. Das Energiemanagementsystem 10 kann in dieser Ausführungsform unabhängig vom Steuergerät 7 fungieren. Gemäß der dritten Ausführungsform ist zur Steuerung wiederum ein Softwareprogramm auf dem Steuergerät 7 vorgesehen. Unter anderem kann das Energiemanagementsystem 10 den Ladezustand des Energiespeichers 13 überwachen und den Spannungswandler 12 je nach Bedarf ansteuern. Wenn der Energiespeicher 13 einen maximalen Ladezustand erreicht hat, wird die oben beschriebene Energiegewinnung unterbrochen. Wenn der Ladezustand unterhalb eines Schwellenwerts liegt, wird die Messung durch den Sensor 2 pausiert bzw. gestoppt.In the second and third embodiments, both in 2 are shown, the energy management system 10 is a superordinate electronic unit that has electronic hardware components. According to the second embodiment, the energy management system 10 is controlled by the electronic components themselves. In this embodiment, the energy management system 10 can function independently of the control device 7 . According to the third specific embodiment, a software program is again provided on the control device 7 for the purpose of control. Among other things, the energy management system 10 can monitor the state of charge of the energy store 13 and control the voltage converter 12 as required. If the energy store 13 has reached a maximum charge state, the generation of energy described above is interrupted. If the state of charge is below a threshold value, the measurement by the sensor 2 is paused or stopped.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102008042312 A1 [0003]

Claims

Implant (1), in particular blood pressure implant, having - a sensor (2), in particular a blood pressure sensor; - An antenna device (3) for picking up radio waves (6, 15) from the environment, the antenna device (3) being set up to convert electromagnetic energy from the picked-up radio waves (6, 15) into electrical energy, characterized in that the implant (1) has a receiving memory (11), a voltage converter (12) and an energy store (13), the receiving memory (11) being set up to receive and temporarily store the electrical energy from the antenna device (3), the voltage converter (12) is set up to convert the voltage and/or the current of the absorbed energy in such a way that it can be stored in the energy store (13), and wherein the energy store (13) is set up to store the converted energy and to operate the implant (1) to release.

implant (1) after claim 1 , characterized in that the antenna device (3) is set up to receive radio waves (6, 15) in the frequency ranges of the ISM bands.

Implant (1) according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the radio waves (6, 15) are Bluetooth signals, WLAN and/or radio control signals.

Implant (1) according to one of the preceding claims, characterized by an energy management system (10).

Implant (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna device (3) is set up to receive radio waves (6) from an external device (4) and/or radio waves (5) to the external device (4). send.

Method for generating energy from radio waves (6, 15) in the environment for an implant (1), in particular for a blood pressure implant, characterized by - picking up the radio waves (6, 15) from the environment; - converting the energy of the radio waves (6, 15) of the environment into electrical energy; - Intermediate storage of the converted energy in a recording memory (11); - Converting the voltage and / or the current of the electrical energy so that it can be stored in the energy storage device (13); and - storing the converted electrical energy in an energy store (13) of the implant (1).

procedure after claim 6 , characterized in that the electrical energy is temporarily stored before the voltage and / or current is converted.

Procedure according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that a state of charge of the energy store (13) is checked and based on the state of charge functions of the implant (1) are controlled.

Computer program which is set up to carry out each step of the method according to one of Claims 6 until 8th to perform.

Electronic control unit, which is set up to use a method according to one of Claims 6 until 8th to carry out energy production from radio waves (6, 15) in the environment for an implant (1).