DE3605915A1 - Control and power supply unit for implanted electromedical measuring, control and regulating systems - Google Patents
Control and power supply unit for implanted electromedical measuring, control and regulating systemsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Leistungsversorgungseinheit für implantierte elektromedizinische Meß-, Steuer- und Regelsysteme zur Messung, Diagnose und Aufrechterhaltung bzw. Unterstützung von Organ- und Körperfunktionen mit einer implantierten Elektronikeinheit.The invention relates to a control and power supply unit for implanted electromedical Measuring, control and regulating systems for measurement, diagnosis and maintaining or supporting organ and body functions with an implanted electronics unit.
Implantierte Meß-, Steuer- und Regelsysteme benötigen für die Versorgung ihrer Elektronikeinheit Akkumulatorzellen oder Batterien mit relativ langer Funktionsdauer.Implanted measurement, control and regulation systems are required for the supply of your electronic unit battery cells or batteries with a relatively long service life.
Bei den heutigen Herzschrittmachersystemen beispielsweise ist in Intervallen von mehreren Jahren ein Auswechseln der Akkumulatorzellen oder Batterien notwendig, was zu einem operativen Eingriff führt. Ferner ist bei modernen Herzschrittmachersystemen die Möglichkeit gegeben, daß die Frequenz der Impulserzeugerstufe zur Kontraktilitätsreizung des Ventrikels den umwelt- und kreislaufbedingten Erfordernissen nur vom Facharzt angepaßt werden kann.With today's pacemaker systems, for example is a replacement at intervals of several years the accumulator cells or batteries necessary, which leads to a surgical intervention. Further is the possibility with modern pacemaker systems given that the frequency of the pulse generator stage to stimulate the contractility of the ventricle environmental and circulatory requirements only from Specialist can be customized.
Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Komponenten für implantierte elektromedizinische Systeme anzugeben, durch die es möglich ist, eine weitgehende Unabhängigkeit von der Lebensdauer der implantierten Versorgungsspannungseinrichtungen zu erreichen und durch die es außerdem möglich wird, daß beispielsweise bei klimatisch bedingten Einflüssen, bei interkontinentalen Flugreisen oder kreislaufbedingten Belastungsänderungen ohne fachärztliche Fachkraft Steuerkommandos in einem eingegrenzten Funktionsbereich selbst abgegeben werden können.Therefore, the object of the present invention based, components for implanted electromedical Specify systems by which it is possible extensive independence from the lifespan of the implanted supply voltage devices to achieve and which also makes it possible that, for example, with climatic influences, for intercontinental air travel or circulation-related Stress changes without specialist Specialist in control commands in a limited functional area can be delivered yourself.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Energiebedarf der implantierten Elektronikeinheit von Solarzellen erzeugt wird, die nicht implantiert und mobil an Körperpartien so angeordnet werden, daß zwischen den Solarzellen und der implantierten Elektronikeinheit keine galvanische Verbindung besteht, daß die Solarzellenenergie über ein Übertragersystem mit einer mobil an Körperpartien anbringbaren Primärwicklung und einer implantierten Sekundärwicklung erfolgt, und daß über das Übertragersystem ein bidirektionaler Datentransfer zwischen einem von den Solarzellen direkt gespeisten Bedienfeld zur Abgabe von Steuerkommandos und dem implantierten Meß-, Steuer- und Regelsystem erfolgt.This object is achieved in that the energy requirement of the implanted electronic unit generated by solar cells that are not implanted and be arranged mobile on parts of the body so that between the solar cells and the implanted electronics unit there is no galvanic connection, that the solar cell energy via a transmitter system with a primary winding that can be attached to parts of the body and there is an implanted secondary winding, and that a bidirectional over the transmitter system Data transfer between one of the solar cells directly fed control panel for dispensing Control commands and the implanted measuring, control and control system.
Die erfindungsgemäße Steuer- und Leistungsversorgungseinheit hat den wesentlichen Vorteil, daß ohne operative Eingriffe beispielsweise kardiologische Meßdaten über eine serielle oder parallele Schnittstelle wie relatives Herzschlagvolumen etc. erfaßt werden können. Der Benutzer eines solchen erfindungsgemäßen Systems kann selbst sehr rasch auf umwelt- oder kreislaufbedingte Veränderungen reagieren und verschiedene Betriebsmoden in einem zulässigen Bereich einstellen, und zwar so, wie er es als optimal angepaßt empfindet. The control and power supply unit according to the invention has the main advantage that without operational Interventions for example cardiological measurement data via a serial or parallel interface like relative heartbeat volume etc. can be recorded. The user of such a system according to the invention can itself very quickly due to environmental or circulatory Respond to changes and different modes of operation set in a permissible range, and that as he feels it is optimally adapted.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention result itself from the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und soll im folgenden näher beschrieben werden:An embodiment of the invention is in the figures shown and will be described in more detail below will:
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: Eine perspektivische Darstellung eines Gesamtsystems für die erfindungsgemäße Steuer- und Leistungsversorgungseinheit ist in einem Armbanduhrengehäuse angeordnet Fig. 1: A perspective view of an overall system according to the invention for the control and power supply unit is disposed in a watch case
Fig. 2: Eine prinzipielle Darstellung für das Übertragersystem Fig. 2: A basic representation for the transmitter system
Fig. 3: Ein elektronisches Blockschaltbild der Steuer- und Leistungsversorgungseinheit Fig. 3: An electronic block diagram of the control and power supply unit
Das in Fig. 1 dargestellte Gesamtsystem besteht aus einer Armbanduhr AU, in deren Vorderseite V an der Peripherie Solarzellen SZ angeordnet sind. Im Zentrum der Vorderseite V ist ein Bedienfeld BF mit den Tastkontakten K angeordnet, das als Display und/oder der Bedienung der Steuer- und Leistungsversorgungseinheit für das implantierte System SYS aber auch für die Armbanduhrenfunktionen dient.The overall system shown in FIG. 1 consists of a wristwatch AU , in the front V of which solar cells SZ are arranged on the periphery. In the center of the front side V there is a control panel BF with the touch contacts K , which serves as a display and / or to operate the control and power supply unit for the implanted system SYS but also for the wristwatch functions.
An einem Gehäuserand der Armbanduhr AU sind Bedienelemente B 1, B 2 angeordnet, durch die verschiedene Bedienfeldfunktionen angewählt werden können; durch fortwährendes Drücken wiederholen sich die Bedienfeldfunktionen zyklisch. Control elements B 1 , B 2 are arranged on a housing edge of the wristwatch AU , through which various control panel functions can be selected; by continuously pressing the control panel functions are repeated cyclically.
Als Bedienfunktionen sind vorhanden:The following operating functions are available:
Modi.:Modes .:
CL (clock)- Funktion als Uhr CAL (calculate)- Funktion als Rechner PR (programming)- Funktion als programmierbarer Herzschrittmacher AL (alarm)- Funktion als Wecker TM (timer)- Funktion als Timer CHR (chronometer)- Funktion als Chronometer CL (clock) - function as clock CAL (calculate) - function as computer PR (programming) - function as programmable pacemaker AL (alarm) - function as alarm clock TM (timer) - function as timer CHR (chronometer) - function as chronometer
An einer der Gehäusewänden der Armbanduhr AU ist eine Steckbuchse S für eine serielle oder parallele Schnittstelle zum Datentransfer mit dem implantieren System vorgesehen.On one of the housing walls of the wristwatch AU , a socket S is provided for a serial or parallel interface for data transfer with the implanted system.
Das in Fig. 2 gezeigte Prinzipbild zeigt das Gehäuse G der Armbanduhr AU schematisch in seinen äußeren Umrissen. An der Vorderseite V sind dabei die Solarzellen an der Peripherie angeordnet und dem Lichteinfall ausgesetzt.The basic diagram shown in FIG. 2 shows the housing G of the wristwatch AU schematically in its outer contours. At the front V , the solar cells are arranged on the periphery and exposed to the incidence of light.
An der Unterseite U befindet sich die Primärwicklung L 1 eines Übertragersystems Ü, dessen Sekundärwicklung L 2 im Gewebe GW im Bereich des Handrückens implantiert ist, so daß sich beim Anlegen der Armbanduhr AU in einem dafür vorgesehenen Bereich eine Übertragerfunktion ergibt. Von der Sekundärwicklung L 2 gehen Zuleitungen D 1 und D 2 ab, die über ein Blutgefäß (z. B. Vene) im Falle eines implantierten Herzschrittmachersystems HS, welches üblicherweise in einem Bereich des Brustkorbes angebracht ist, zugeführt werden. On the underside U there is the primary winding L 1 of a transmitter system U , the secondary winding L 2 of which is implanted in the tissue GW in the area of the back of the hand, so that when the wristwatch AU is put on, a transmitter function results in an area provided for this purpose. From the secondary winding L 2 lead D 1 and D 2 , which are supplied via a blood vessel (eg vein) in the case of an implanted cardiac pacemaker system HS , which is usually attached to a region of the chest.
Die Fig. 3 zeigt ein elektronisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuer- und Leistungsversorgungseinheit. Diese besteht aus mehreren Solarzellen SZ, die zu einer Solarbatterie zusammengeschaltet sind. FIG. 3 shows an electronic block diagram of the control and power supply unit of the invention. This consists of several SZ solar cells, which are interconnected to form a solar battery.
Die Solarzellen SZ bzw. die Solarbatterie ist mit dem Gleichspannungs-Wechselspannungswandler DC/AC verbunden, in dessen Gleichspannungsteil DC stabilisierte Spannungen aufbereitet sind. Damit wird die Steuer- oder Regelelektronik ES/ER und das Bedienfeld BF gespeist. Zwischen Bedienfeld BF und Steuer- und Regelelektronik ES/ER sind bidirektional Steuerleitungen angebracht. Dies trifft auch für den Wechselspannungsteil AC des Gleichspannungs-Wechselspannungswandlers DC/AC zu. Von der Steuer- oder Regelelektronik ES/ER führt eine elektrische Verbindung zu einem Anschluß der Primärwicklung des Übertragersystems Ü. Der andere Anschluß der Primärwicklung L 1 ist mit dem Bezugspotential der erfindungsgemäßen Steuer- und Leistungsversorgungseinheit verbunden. Die Sekundärwicklung L 2 des Übertragersystems Ü ist im Gewebe GW implantiert.The solar cells SZ or the solar battery is connected to the DC-AC converter DC / AC , in whose DC voltage part DC stabilized voltages are processed. This feeds the control electronics ES / ER and the control panel BF . There are bidirectional control cables between the BF control panel and the ES / ER control and regulating electronics. This also applies to the AC voltage part AC of the DC / AC converter . An electrical connection from the control or regulating electronics ES / ER leads to a connection of the primary winding of the transmission system Ü . The other connection of the primary winding L 1 is connected to the reference potential of the control and power supply unit according to the invention. The secondary winding L 2 of the transmission system Ü is implanted in the tissue GW .
Die Steuer- und Regelelektronik erfüllt dabei folgende Funktionen:The control and regulating electronics fulfill the following Functions:
- - Steuerung bzw. Regelung des Wechselspannungsteils AC bezüglich der Parameter der Wechselspannung wie Frequenz und Amplitude.- control of the AC voltage AC part with respect to the parameter of the alternating voltage such as frequency and amplitude.
- - Ansteuerung der Primärwicklung L 1 des Übertragersystems Ü in Abhängigkeit von den über das Bedienfeld BF eingegebenen Kommandos K. - Activation of the primary winding L 1 of the transfer system Ü as a function of the commands K entered via the control panel BF .
- - Dabei wird entweder die Primärwicklung L 1 mit der Wechselspannung des Wechselspannungsteils AC zur Aufladung der implantierten Akkumulatoren oder zur direkten Leistungsversorgung des implantierten Herzschrittmachersystems HS angesteuert.- In this case, either the primary winding L 1 is driven with the AC voltage of the AC voltage part AC for charging the implanted batteries or for the direct power supply of the implanted cardiac pacemaker system HS .
- - Die Primärwicklung L 1 wird von Steuerimpulsen IST angesteuert, um die herzfrequente Impulserzeugerstufe des beispielsweise implantierten Herzschrittmachersystems HS auf verschiedene Betriebsmoden einzustellen.- The primary winding L 1 is controlled by control pulses IST in order to set the heart rate pulse generator stage of the implanted cardiac pacemaker system HS to different operating modes.
Das Bedienfeld BF kann, wie in der Abbildung dargestellt, koordinatenförmig angeordnet sein, wobei in den Kreuzungspunkten der Koordinaten Berührungstaster oder federnde Schaltkontakte angebracht sind.The control panel BF can, as shown in the figure, be arranged in the form of a coordinate, with touch buttons or resilient switching contacts being attached at the crossing points of the coordinates.
Über einen mit der Steuer- oder Regelelektronik ES/ER verbundenen Anschlußkontakt S können zu Diagnosezwecken Meß- und Steuerwerte des implantierten Systems SYS ausgelesen werden. Der Anschlußkontakt kann zu diesem Zweck als serielle oder parallele Schnittstelle ausgeführt sein.For diagnostic purposes, measurement and control values of the implanted system SYS can be read out via a connection contact S connected to the control or regulating electronics ES / ER . For this purpose, the connection contact can be designed as a serial or parallel interface.
Die in der Fig. 3 dargestellten Funktionsblöcke SZ, DC/AC-Wandler, BF, ES, ES/ER und L 1 samt den elektrischen Verbindungsleitungen sind im Gehäuse der Armbanduhr zweckmäßig angeordnet.The function blocks SZ, DC / AC converter, BF, ES, ES / ER and L 1 shown in FIG. 3 together with the electrical connecting lines are expediently arranged in the housing of the wristwatch.
Die Primärwicklung kann spiralförmig und flach oder auch mäanderförmig ausgestaltet sein und ist an der Unterseite U der Armbanduhr AU angeordnet. Die Sekundärwicklung L 2 ist ähnlich wie die Primärwicklung ausgestaltet und in einem Bereich des Handgelenks implantiert, so daß beim Anlegen der Armbanduhr AU eine optimale magnetische Kopplung von Primär- und Sekundärwicklung gegeben ist.The primary winding can be spiral and flat or also meandering and is arranged on the underside U of the wristwatch AU . The secondary winding L 2 is configured similarly to the primary winding and is implanted in an area of the wrist, so that when the wristwatch AU is put on, there is an optimal magnetic coupling of the primary and secondary windings.
Die Solarzellen SZ können bei entsprechender Auslegung und genügender Lichteinstrahlung den Leistungsbedarf des implantierten Systems SYS ganz oder überwiegend decken, und beim Abnehmen der Armbanduhr oder schlechten Lichtverhältnissen übernehmen die implantierten Akkumulatoren oder Batterien diese Funktion der Solarzellen. Die Zuleitungen D 1, D 2 können über ein Blutgefäß wie beispielsweise eine Vene dem beispielsweise implantierten Herzschrittmachersystem zugeführt sein.The SZ solar cells can cover all or most of the power requirements of the implanted SYS system with the appropriate design and sufficient light, and when the wristwatch is removed or the lighting conditions are poor, the implanted accumulators or batteries take over this function of the solar cells. The leads D 1 , D 2 can be fed to the implanted pacemaker system, for example, via a blood vessel such as a vein.
Außer Herzschrittmachern können über die Steuer- und Leistungsversorgungseinheit andere elektromedizinische Geräte wie Insulinregelungssysteme, synaptische Reizleitungssysteme für Muskelkontraktionen etc. betrieben werden.In addition to pacemakers, the control and Power supply unit other electromedical Devices such as insulin control systems, synaptic conduction systems operated for muscle contractions etc. will.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |