DE202021100444U1 - 5G implant - Google Patents

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Abstract

Medizinisches Gerät (110, 210), insbesondere in Form eines aktiven elektronischen Implantats zur temporären oder dauerhaften Implantation im menschlichen oder tierischen Körper, aufweisend:
- eine Einheit die zur Ausführung zumindest einer der folgenden Funktionen ausgelegt ist: Auswertung von Signalen, Therapieabgabe, und
- eine Schnittstelle zu einem Netzwerk, insbesondere zu einem 5G-Netzwerk, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, unmittelbar oder mittelbar mit dem 5G-Netzwerk bei Bedarf zu kommunizieren, und wobei das medizinische Gerät (110, 210) so ausgelegt ist, dass über die Netzwerkkommunikation direkt oder indirekt Einfluss auf zumindest eine der besagten Funktionen genommen werden kann.

Figure DE202021100444U1_0000
Medical device (110, 210), in particular in the form of an active electronic implant for temporary or permanent implantation in the human or animal body, comprising:
- A unit that is designed to perform at least one of the following functions: evaluation of signals, therapy delivery, and
- An interface to a network, in particular to a 5G network, wherein the interface is configured to communicate directly or indirectly with the 5G network if necessary, and wherein the medical device (110, 210) is designed so that via the network communication can directly or indirectly influence at least one of the said functions.
Figure DE202021100444U1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät, insbesondere ein aktives medizinisches Implantat.The present invention relates to a medical device, in particular an active medical implant.

Aktuelle aktive elektronische medizinische Geräte, wie z.B. aktive Implantate, sind hinsichtlich der verfügbaren Systemressourcen (Rechenleistung, Energiebedarf) sehr stark eingeschränkt, so dass insbesondere für alle Funktionen, die eine zeitnahe Regelung, Auswertung oder Steuerung bedürfen, nur sehr eingeschränkte Algorithmen verwendet werden können.Current active electronic medical devices, such as active implants, are very limited in terms of the available system resources (computing power, energy requirement), so that only very limited algorithms can be used, especially for all functions that require real-time regulation, evaluation or control.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Gerät bereitzustellen, dass hinsichtlich der vorgenannten Problematik verbessert ist, so dass insbesondere Echtzeitauswertungen, -regelungen und -steuerungen mit limitierten Systemressourcen ohne Limitationen hinsichtlich der Komplexität realisierbar sind.The present invention is therefore based on the object of providing a medical device that is improved with regard to the aforementioned problems, so that in particular real-time evaluations, regulations and controls can be implemented with limited system resources without limitations with regard to complexity.

Diese Aufgabe wird durch ein medizinisches Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.This object is achieved by a medical device with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described below.

Gemäß Anspruch 1 wird ein medizinisches Gerät offenbart, insbesondere mit limitierten Systemressourcen, z. B. in Form eines aktiven elektronischen Implantats zur temporären oder dauerhaften Implantation im menschlichen oder tierischen Körper, aufweisend: mindestens eine Funktion zur Auswertung von Signalen und/oder mindestens eine Funktion zur Therapieabgabe, wobei insbesondere mindestens eine dieser Funktionen einer zeitnahen Regelung oder Steuerung oder Auswertung für die korrekte Funktion bedarf, wobei das medizinische Gerät weiterhin eine Schnittstelle zu einem Netzwerk, insbesondere einem 5G-Netzwerk oder einem vergleichbaren Netzwerk aufweist, wobei die Schnittstelle unmittelbar oder mittelbar mit dem Netzwerk (z. B. 5G-Netzwerk) bei Bedarf kommunizieren kann und über die Netzwerkkommunikation (z. B. 5G-Netzwerk-kommunikation) direkt oder indirekt Einfluss auf mindestens eine der besagten Funktionen genommen werden kann.According to claim 1, a medical device is disclosed, in particular with limited system resources, e.g. B. in the form of an active electronic implant for temporary or permanent implantation in the human or animal body, having: at least one function for evaluating signals and / or at least one function for delivering therapy, in particular at least one of these functions of real-time regulation or control or evaluation required for correct function, the medical device also having an interface to a network, in particular a 5G network or a comparable network, the interface being able to communicate directly or indirectly with the network (e.g. 5G network) if necessary and the network communication (e.g. 5G network communication) can be used to directly or indirectly influence at least one of the said functions.

Die Erfindung gestattet somit mit anderen Worten die Einbindung von aktiven Implantaten und Implantatsystemen oder vergleichbaren Medizinprodukten in 5G-basierte Netzwerke und nachfolgende Netzwerkgenerationen, wobei mindestens eine der Implantat- oder Gerätefunktionen mittelbar oder unmittelbar über das 5G-Netzwerk in Echtzeit oder nahe Echtzeit beeinflusst, gesteuert und/oder ausgewertet wird. Die Erfindung löst somit die Aufgabe, insbesondere aktive elektronische medizinische Geräte, insbesondere aktive Implantate, mit wesentlich komplexeren Algorithmen und Steuerungsprinzipien betreiben zu können, derart, dass hinsichtlich der Komplexität von Steuer- und Auswertealgorithmen keinerlei Beschränkungen durch die limitierten Systemressourcen des betreffenden medizinischen Gerätes mehr bestehen.In other words, the invention allows the integration of active implants and implant systems or comparable medical products in 5G-based networks and subsequent network generations, with at least one of the implant or device functions directly or indirectly influencing and controlled via the 5G network in real time or near real time and / or is evaluated. The invention thus solves the problem of being able to operate in particular active electronic medical devices, in particular active implants, with much more complex algorithms and control principles, in such a way that there are no longer any restrictions with regard to the complexity of control and evaluation algorithms due to the limited system resources of the medical device in question .

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk zumindest eine Bandbreite von größer 100 Mbit/sec aufweist.According to one embodiment of the invention, it is provided that the network, in particular the 5G network, has at least a bandwidth of greater than 100 Mbit / sec.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, zumindest eine typische Latenzzeit von kleiner 10ms aufweist.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the network, in particular the 5G network, has at least a typical latency time of less than 10 ms.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät ein aktives elektronisches Implantat zur dauerhaften Implantation ist.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the medical device is an active electronic implant for permanent implantation.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät ein aktives elektronisches Implantat zur temporären Implantation ist.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the medical device is an active electronic implant for temporary implantation.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das medizinische Gerät ein batteriebetriebenes elektronisches Gerät zur zeitweisen oder dauerhaften Anbringung am Körper ist.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the medical device is a battery-operated electronic device for temporary or permanent attachment to the body.

Das medizinische Gerät kann weiterhin insbesondere eines der folgenden Geräte sein:

  • • Ein Herzschrittmacher
  • • Ein kabelloser Herzschrittmacher
  • • Ein implantierbarer Defibrillator, transvenös oder nicht-transvenös
  • • Ein Neurostimulator, jedweder Bauart
  • • Ein Herzrhythmusmonitor
  • • Ein implantierbarer Sensor für physiologische Parameter
  • • Ein implantierbares Kommunikationssystem, z.B. als Relaisstation für die Kommunikation mit einem oder mehreren weiteren Implantaten
  • • Ein Implantat zur Überwachung medizinischer Prothesen
  • • Ein Implantat zur Überwachung der Patientenaktivität- oder Compliance
  • • Ein Implantat zur Überwachung der Medikamenteneinnahme des Patienten
The medical device can also be in particular one of the following devices:
  • • A pacemaker
  • • A cordless pacemaker
  • • An implantable defibrillator, transvenous or non-transvenous
  • • A neurostimulator of any type
  • • A heart rhythm monitor
  • • An implantable sensor for physiological parameters
  • • An implantable communication system, eg as a relay station for communication with one or more other implants
  • • An implant for monitoring medical prostheses
  • • An implant to monitor patient activity or compliance
  • • An implant to monitor the patient's medication intake

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die besagte Schnittstelle des medizinischen Geräts durch eine erste Kommunikationsschnittstelle gebildet ist, die der Kommunikation zwischen dem medizinischen Gerät und einem weiteren Kommunikationsgerät dient, sowie durch das weitere Kommunikationsgerät, das über eine zweite Kommunikationsschnittstelle mit dem Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, verbunden ist.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that said interface of the medical device is formed by a first communication interface, which is used for communication between the medical device and a further communication device, and by the further communication device, which is connected to the network via a second communication interface , especially the 5G network.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Schnittstelle des medizinischen Geräts direkt mit dem Netzwerk, insbesondere 5G-Netzwerk, verbunden ist bzw. verbindbar ist.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the interface of the medical device is or can be connected directly to the network, in particular the 5G network.

Im Folgenden sollen Ausführungsformen der Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, und
  • 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
In the following, embodiments of the invention and further features and advantages of the invention are to be explained with reference to the figures. Show it:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of the invention, and
  • 2 a schematic representation of a further embodiment of the invention,

Netzwerktechnologien wie die 5G-Netzwerktechnologie zeichnen sich durch eine deutlich höhere Datenrate und vor allem eine deutlich kleinere Latenzzeit (~1 ms) aus. Ebenso wird erwartet, dass die räumliche Verfügbarkeit dieser Netzwerktechnologie signifikant gegenüber der jetzigen Netzabdeckung verbessern wird.Network technologies such as 5G network technology are characterized by a significantly higher data rate and, above all, a significantly lower latency period (~ 1 ms). It is also expected that the spatial availability of this network technology will improve significantly compared to the current network coverage.

Neben den etablierten Anwendungen für die Datenfernübertragung werden mit der 5G-Technologie erstmals Echtzeitanwendungen unterstützt, wie z. B. autonomes Fahren.In addition to the established applications for remote data transmission, real-time applications are supported for the first time with 5G technology, such as B. autonomous driving.

Die Erfindung nutzt hier insbesondere die Tatsache einer sehr kurzen Latenzzeit dieser Netzwerktechnologie, um die Echtzeitsteuerung von medizinischen Geräten und insbesondere elektronischen Implantaten mit deutlich komplexeren Algorithmen und Prinzipien realisieren zu können.The invention uses the fact of a very short latency of this network technology in order to be able to implement the real-time control of medical devices and in particular electronic implants with significantly more complex algorithms and principles.

In der 1 ist ein 5G-netzwerkgesteuertes elektronisches Implantat 110 dargestellt. Dieses überträgt zunächst an eine patienteneigene Relaisstation 120 Sensordaten, die das Implantat 110 aufgezeichnet hat. Diese erste Übertragungsstrecke wird aus energetischen Gründen benötigt, da die Energieversorgung und die Antennenanordnung (Körperdämpfung) dieses Implantates 110 nicht für eine direkte Kommunikation mit einem 5G-Netzwerk ausgelegt sind. Die Sensordaten werden dann über ein 5G-Netzwerk via Base-Station 130 und einen 5G-Satelliten 140 an ein Cloud-basiertes Echtzeitauswertesystem 150 übertragen, dort ausgewertet und in Echtzeit daraus abgeleitete Steuersignale über das genannte Kommunikationssystem zurück zum Implantat 110 übertragen, so dass hier eine Funktion des Implantats, wie z.B. eine Therapieabgabe oder Therapieanpassung direkt erfolgen kann. Der Unterschied zu einer automatisierten Fernprogrammierung eines Implantates 110 besteht darin, dass die Einflussnahme auf die Steuerfunktion nahezu in Echtzeit erfolgt und damit wesentliche Implantatalgorithmen zur Implantatssteuerung in das Cloud-basierte Auswertesystem 150 verlagert werden können.In the 1 is a 5G network controlled electronic implant 110 shown. This first transmits to a patient's own relay station 120 Sensor data that the implant 110 recorded. This first transmission path is required for energetic reasons, as the energy supply and the antenna arrangement (body damping) of this implant 110 are not designed for direct communication with a 5G network. The sensor data is then sent over a 5G network via a base station 130 and a 5G satellite 140 to a cloud-based real-time evaluation system 150 transmitted, evaluated there and control signals derived therefrom in real time via the communication system mentioned back to the implant 110 transmitted, so that a function of the implant, such as a therapy delivery or therapy adaptation, can take place directly here. The difference to automated remote programming of an implant 110 consists in influencing the control function almost in real time and thus essential implant algorithms for implant control in the cloud-based evaluation system 150 can be relocated.

In der 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In diesem Beispiel ist das medizinische Gerät ein Langzeit-Rhythmus-Monitor 210, der auf dem Körper des Patienten angebracht ist (Patch) und daher auch direkt mit einem 5G-Netzwerk kommunizieren kann. Hier wird die Signalqualität des Monitors 210 in Echtzeit vom Cloudbasierten System 150 ausgewertet und entsprechende Regelparameter des Monitors 210 werden zur Verbesserung der Signalqualität gesteuert. Die Sensordaten werden dann gemäß der zu 1 beschriebenen Ausführungsform weiter übertragen und verarbeitet.In the 2 a further embodiment of the invention is shown. In this example, the medical device is a long-term rhythm monitor 210 that is attached to the patient's body (patch) and can therefore also communicate directly with a 5G network. This is the signal quality of the monitor 210 in real time from the cloud-based system 150 evaluated and corresponding control parameters of the monitor 210 are controlled to improve the signal quality. The sensor data are then sent according to the 1 described embodiment further transmitted and processed.

Als weiteres konkretes Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Geräts (nicht dargestellt) wird ein nicht-transvenöser Defibrillator offenbart. Bei einem solchen System besteht die Herausforderung, einen Defibrillationstherapieentscheidung auf einem den Oberflächen-EKG sehr vergleichbarem Signal durchführen zu müssen. Diese Signale sind von vielen Faktoren, wie z. B. extern eingekoppelte Störungen, Muskelpotentialen, Lageänderungen des Patienten, Bewegungsartefakten etc. beeinflusst, so dass aktuelle Systeme nur eine eingeschränkte Sensitivität und Spezifität hinsichtlich der Defibrillationstherapie aufweisen. Wird ein solcher Defibrillator erfindungsgemäß realisiert, so wird vor einer Therapieentscheidung bei hinreichendem Verdacht auf eine Therapienotwendigkeit das oder die EKG-Signale an das Cloud-basierte Auswertesystem gesendet, werden diese Signale mit erheblich komplexeren Algorithmen bewertet und innerhalb kürzester Zeit wird die Therapieentscheidung des Implantates bestätigt oder widerrufen.A non-transvenous defibrillator is disclosed as a further specific application example of a medical device according to the invention (not shown). With such a system there is the challenge of having to make a defibrillation therapy decision on a signal that is very comparable to the surface EKG. These signals are dependent on many factors such as: B. externally coupled disturbances, muscle potentials, changes in position of the patient, movement artifacts, etc. so that current systems have only a limited sensitivity and specificity with regard to defibrillation therapy. If such a defibrillator is implemented according to the invention, the ECG signal or signals are sent to the cloud-based evaluation system before a therapy decision is made if there is sufficient suspicion of a need for therapy, these signals are evaluated using significantly more complex algorithms and the therapy decision of the implant is confirmed within a very short time or revoke.

Die Erfindung ermöglicht mit Vorteil vollkommen neue, komplexere Möglichkeiten der Steuerung und Auswertung von medizinischen Geräten, insbesondere aktiven Implantaten.The invention advantageously enables completely new, more complex possibilities for the control and evaluation of medical devices, in particular active implants.

Claims (1)

Medizinisches Gerät (110, 210), insbesondere in Form eines aktiven elektronischen Implantats zur temporären oder dauerhaften Implantation im menschlichen oder tierischen Körper, aufweisend: - eine Einheit die zur Ausführung zumindest einer der folgenden Funktionen ausgelegt ist: Auswertung von Signalen, Therapieabgabe, und - eine Schnittstelle zu einem Netzwerk, insbesondere zu einem 5G-Netzwerk, wobei die Schnittstelle dazu konfiguriert ist, unmittelbar oder mittelbar mit dem 5G-Netzwerk bei Bedarf zu kommunizieren, und wobei das medizinische Gerät (110, 210) so ausgelegt ist, dass über die Netzwerkkommunikation direkt oder indirekt Einfluss auf zumindest eine der besagten Funktionen genommen werden kann.Medical device (110, 210), in particular in the form of an active electronic implant for temporary or permanent implantation in the human or animal body, comprising: - a unit which is designed to carry out at least one of the following functions: evaluation of signals, therapy delivery, and - an interface to a network, in particular to a 5G network, wherein the interface is configured to communicate directly or indirectly with the 5G network if necessary, and wherein the medical device (110, 210) is designed so that via the Network communication can directly or indirectly influence at least one of the said functions.
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