WO1996011036A1 - Process and device for providing implanted measuring, control and regulating systems with power and bidirectional data transfer - Google Patents

Process and device for providing implanted measuring, control and regulating systems with power and bidirectional data transfer Download PDF

Info

Publication number
WO1996011036A1
WO1996011036A1 PCT/DE1995/001382 DE9501382W WO9611036A1 WO 1996011036 A1 WO1996011036 A1 WO 1996011036A1 DE 9501382 W DE9501382 W DE 9501382W WO 9611036 A1 WO9611036 A1 WO 9611036A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
control
immission
solar cells
evaluation
Prior art date
Application number
PCT/DE1995/001382
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gunter Preiss
Original Assignee
Vtv Verfahrenstechnik Verwaltung Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vtv Verfahrenstechnik Verwaltung Gmbh filed Critical Vtv Verfahrenstechnik Verwaltung Gmbh
Priority to AU35614/95A priority Critical patent/AU3561495A/en
Publication of WO1996011036A1 publication Critical patent/WO1996011036A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/378Electrical supply
    • A61N1/3787Electrical supply from an external energy source
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2250/00Special features of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2250/0001Means for transferring electromagnetic energy to implants

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for carrying out the method for supplying measurement, control and regulation systems, in particular cardiac pacemakers, implanted in human body tissue with photovoltaic energy and the bidirectional data transfer between them and an exogenous evaluation and control module with an encoder-receiver display , for the maintenance and support as well as measurement and diagnosis of organ and body functions.
  • Systems of the type described are used in various implanted electromedical devices, such as tissue stimulators, insulin control systems and others.
  • Such devices are assigned an ever increasing number of complex functions in order to make them more effective in their therapeutic and diagnostic efficacy as well as simple and tolerable use.
  • the quality of life of their wearers is influenced by these devices to a not inconsiderable extent, or their life is extended.
  • the duration of the functionality of the systems implanted by surgery alone is of considerable importance to the patient and, as a result, essentially depends on the possible energy supply of the systems.
  • a lithium battery for example, it is possible to secure the energy supply for a simple pacemaker without an extended functional range for about 15 years.
  • Such a pacemaker correlatively adjusts the heartbeat rate according to a fixed, predetermined pattern via the blood oxygen value determined and thus no longer meets the latest requirements, which, for example, enable input of control commands in the case of changes in the stress caused by the circulatory system or diagnosis of physical functions via data feedback .
  • DE-OS 36 05915 describes a control and power supply unit for implanted electromedical measuring, control and regulating systems with an electronic unit, the energy requirement of which is generated photovoltaically by solar cells. These are not implanted, but rather are arranged on preferred parts of the body so that there is no galvanic connection between them and the implanted electronic unit. Rather, the solar cell energy is transmitted inductively via a transmission system with a primary winding that can be attached to parts of the body and an implanted secondary winding, and is supplied to the implanted electronic unit via lines inserted into blood vessels. The transmission system also provides a bidirectional data transfer between a control panel fed directly by the solar cells for issuing control commands and the implanted measuring, control and regulating system with the electronic unit.
  • the problem which is to be solved by the invention is to demonstrate a method and a device for supplying implanted MeR, control and regulating systems with photovoltaic energy and the bidirectional transfer of oats between these and exogenous evaluation and control modules which show the impairments of the Minimize patients with regard to implantation and during use, reduce the expenditure on equipment and surgery, reduce the susceptibility to electromagnetic fields and the transmission losses.
  • the solar cells implanted in the body tissue are irradiated with light in the visible and / or infrared spectral range, which strikes the skin surface in the area of a light immission skin zone and this and the further translucent body tissue penetrates on the way to the solar cells with absorption losses and the bidirectional oate transfer takes place in the same way by means of control-modulated light in the wavelength ranges 800 to 900 nm or 1250 to 1350 nm or 1450
  • the invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment.
  • Fig. 3 Evaluation and control module with encoder-receiver display, in
  • Fig. 4 Block diagram.
  • Fig. 1 in a schematic representation of the energy supply and data transfer of a pacemaker 2 according to Fig. 2 is based on the knowledge that the all-available energy carrier light in the visible and / or infrared spectral range, with certain absorption losses, basically without problems the body tissue 16, ie skin, husk, connective tissue, etc., must be penetrated and then photovoltaic energy must be generated, as the results shown below prove both with sunlight and with artificial light tests.
  • the tests were carried out using a commercially available thin-film solar cell with an effective area of 48.5 ⁇ 52.5 mm and a thickness of 1.4 mm, 95% of which being glass cover as transparent protection and mechanical support of the light-sensitive energy-generating layer, carried out.
  • 16 coarse-fiber, lean pork cut across the muscle fiber in various layers was used as the "replacement medium”.
  • Cloud cover Large Cumulus congestus, a large Comulus nimbus (60%) from the sun.
  • the method according to the invention also provides for the light incident in the area of the light immission skin zone 18 to be amplified.
  • this light is partially decoupled with regard to the infrared wavelengths and entirely with respect to the ultraviolet.
  • the choice of appropriate material for the optical fiber ends 10, 11 and the control light guide 12 already allows a determined decoupling of certain wavelength ranges. This material opposes the wavelengths with a high attenuation value. This eliminates the need for technically complex filter attachments.
  • the bidirectional data transfer is basically based on the same principle as the energy transfer.
  • the device shown in Fig. 1 for supplying the implanted pacemaker 2 with energy and data transfer describe themselves as follows with regard to their structure and mode of operation.
  • the segment 19 is arranged directly on the capsule 6, preferably made of ceramic, of the pacemaker 2 under the highly transparent casing 14, which is permeable to light waves in the visible and infrared range.
  • the solar cells 2 arranged directly on the capsule 6 provide sufficient energy for the supply of supply voltage for the permanent charging of the battery 15, on the one hand, with control dominance, for optoelectronic control of the pacemaker 2 via the light receiving element 3, a photodetector, which is positioned centrally in the segment 19, instead.
  • the galvanic connections from the solar cells 5 and the light receiving element 3 to the control and regulating unit 17, which is also located inside the capsule 6, and from this to the accumulator 15 are only a few millimeters long. In this way, the direct current generated reaches the control and regulating unit 17 without conversion and with very little loss.
  • the accumulator 15 has a number of charging cycles of over 2000.
  • lithium secondary elements are special as accumulators suitable.
  • cell voltages 3 volts for solid electrolytes 1.5 to 1.9 volts per cell and energy densities of 0.6 to 1.7 Wh per cm / 3.
  • Asynchronous AC charging enables charging cycles to be further increased. This results in a capacity expansion of approx. 300 per 1000 charging cycles.
  • the luminous surface 7 serves to amplify the incoming light. That can be done by consisting of light-emitting diodes shining in the appropriate wave range, which receive their energy from external accumulators, batteries or solar cells.
  • Fig. 1 shows another solution.
  • Glass heads 9 of light fiber ends 10, 11 are arranged in the illuminated area 7.
  • the bundled light fiber ends 10 are connected to a daylight plane, not shown, and the light fiber ends 11 are connected to an artificial light plane by optical fibers, which are arranged two-dimensionally in textile or other suitable partial areas of clothing in light entry areas.
  • the light emitting element 4, which is adjusted to the light receiving element 3, is preferably arranged centrally in the luminous area 7. It is connected via the control light guide 12 to the laser transmission module 20, the structure of which is shown in FIG. 3. It comprises the light guide plug connection 26, the laser module 25, the database scanning display 24 with the control panel 23 and the energy connection socket 21 and the connection contact 22, which is designed as a serial or parallel interface, via which the data of the implanted pacemaker 2 can be diagnosed .
  • the control panel 23 allows the active input of control commands to the pacemaker 2 in adaptation to the human circulation and the current external conditions.
  • the control light guide 12 is flooded with control-modulated light in the wavelength ranges 1250 to 1350 nm or 1450 to 1550 nm and emerges in the light transmission element 4.
  • a transmitter module of an LED transmitter with a luminous diode can be used instead of the laser transmitter module 20 .
  • the wavelength can be selected to which the data can be modulated.
  • the light pulses emerging from the light-emitting element 4 and penetrating the body tissue 16 on the way to the light-receiving element 3 have control dominance over the uniform light emission serving to supply energy to the solar cells 5.
  • the light receiving element 3 designed as a photodetector receives the light pulses, converts these into electrical and forwards them to the control and regulating unit 17 of the pacemaker 2 via short conduction paths.
  • the control unit 17 For the response from the control unit 17 to the evaluation and control module with transmitter-receiver display 13, in the present case to the laser transmitter module 20, the function of the light receiving element 3 and the light emitting element 4 is reversed.
  • a galvanic return line can be parallelized to the control light guide 12, in the event that the energy level of an optical feedback should appear too low considering the length of the control light guide 12.
  • Another possibility of feedback is the use of modulated radio frequency via the radio frequency transmission term 1 and the radio frequency receiving antenna 27.
  • control unit 17 control unit

Abstract

The adverse effects on the patient on implantation and in use are to be minimised and the extent and operative effort, the sensitivity to electromagnetic fields and the transmission losses reduced. Implanted solar cells (5) are irradiated with light in the visible and/or i/r range which impinges in the region of a light immission skin region (18) on the skin surface and penetrates the latter and the bodily tissues (16) on the way to the solar cells (5) with absorption losses. The bi-directional data transfer takes place on the same route via control-modulated light in the wavelength ranges 800 to 900 nm or 1250 to 1350 nm or 1450 to 1550 nm by means of light-guide technology between an exogenous opto-electronic light transmission component (4) flexibly fitted above the light immission skin region (18) and an implanted opto-electronic light receiving component (3) with a possible reversal of operations between the two. Implanted electromedical devices for maintaining and supporting and measuring and diagnosing organ and bodily functions, like tissue stimulators, insulin control systems and especially cardiac pacemakers (2).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung implantierter Meß-, Steuerund Regelsvsteme mit Energie und des bidirektionalen Patentransfers Method and device for supplying implanted measuring, control and regulating systems with energy and bidirectional patient transfer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Versorgung von in menschliches Körpergewebe implantierten Meß-,Steuer- und Regelsystemen, insbesondere Herzschrittmachern, mit photovoltaischer Energie und des bidirektionalen Datentransfers zwischen diesen und einem exogenen Auswerteund Steuermodul mit Geber-Empfänger-Display, zur Aufrechterhaltung und Unterstützung sowie Messung und Diagnose von Organ- und Körperfunktionen. The invention relates to a method and an apparatus for carrying out the method for supplying measurement, control and regulation systems, in particular cardiac pacemakers, implanted in human body tissue with photovoltaic energy and the bidirectional data transfer between them and an exogenous evaluation and control module with an encoder-receiver display , for the maintenance and support as well as measurement and diagnosis of organ and body functions.
Systeme der geschilderten Art werden bei verschiedenen implantierten elektromedizinischen Geräten, wie Gewebestimulatoren, Insulinregelsystemen und anderen, eingesetzt. Derartigen Geräten wird eine immer größere Anzahl komplexer Funktionen zugeordnet, um sie in ihrer therapeutischen und diagnostischen Wirksamkeit sowie einfachen und verträglichen Benutzung effektiver zu gestalten. Systems of the type described are used in various implanted electromedical devices, such as tissue stimulators, insulin control systems and others. Such devices are assigned an ever increasing number of complex functions in order to make them more effective in their therapeutic and diagnostic efficacy as well as simple and tolerable use.
In nicht geringem Maße wird von diesen Geräten die Lebensqualität ihrer Träger beeinflußt bzw. deren Lebenszeit verlängert.  The quality of life of their wearers is influenced by these devices to a not inconsiderable extent, or their life is extended.
Allein schon die Dauer der Funktionsfähigkeit der auf operativem Wege implantierten Systeme ist für die Patienten von erheblicher Bedeutung und, im Ergebnis, im Wesentlichen abhängig von der möglichen Energieversorgung der Systeme. Mit einer Lithiumbatterie ist es beispielsweise möglich die Energielieferung für einen einfachen Herzschrittmacher ohne erweiterten Funktionsbereich für etwa 15 Jahre zu sichern. Ein derartiger Herzschrittmacher paßt über den ermittelten Blutsauerstoffwert korrelativ die Herzschlagfrequenz nach fest vorgegebenem Schema an und entspricht damit nicht mehr neuesten Anforderungen, die beispielsweise bei kreislaufbedingten Belastungsänderungen die Eingabe von Steuerkommandos oder über Datenrückmeldung Diagnosen körperli¬ cher Funktionen ermöglichen. Die stete Erweiterung der Meß-,Steuerund Regelfunktionen ist aber mit anwachsendem Energiebedarf verbun¬ den. Dadurch wird die Einsatzzeit der implantierten teuren elektroni- sehen Geräte, die ansich lebenslang funktionfähig wären, auf die Zeit der Funtionsfähigkeit ihrer Energielieferanten, Batterien oder Akkumulatoren, begrenzt. Deren Ersatz ist nur im Zuge eines teuren und für den Patienten mit mancherlei Beschwernissen verbundenen operativen Eingriffs möglich. The duration of the functionality of the systems implanted by surgery alone is of considerable importance to the patient and, as a result, essentially depends on the possible energy supply of the systems. With a lithium battery, for example, it is possible to secure the energy supply for a simple pacemaker without an extended functional range for about 15 years. Such a pacemaker correlatively adjusts the heartbeat rate according to a fixed, predetermined pattern via the blood oxygen value determined and thus no longer meets the latest requirements, which, for example, enable input of control commands in the case of changes in the stress caused by the circulatory system or diagnosis of physical functions via data feedback . The constant expansion of the measuring, control and regulation functions, but with increasing energy demand verbun ¬. As a result, the operating time of the implanted expensive electronic see devices that would otherwise function lifelong, limited to the time the functionality of their energy suppliers, batteries or accumulators. They can only be replaced in the course of an expensive surgical procedure that is associated with various difficulties for the patient.
Deshalb hat man versucht die Verwendung implantierter Energieversorger, die nach Verbrauch ihres Energievorrates auf operativem Wege ausgewechselt werden müssen, zu umgehen.  For this reason, attempts have been made to circumvent the use of implanted energy suppliers, which have to be replaced by surgery after their energy reserves have been used up.
In der DE-OS 36 05915 ist eine Steuer- und LeistungsVersorgungseinheit für implantierte elektromedizinische Meß-,Steuer- und Regelsysteme mit einer Elektronikeinheit beschrieben, deren Energiebedarf photovoltaisch von Solarzellen erzeugt wird. Diese sind nicht implantiert, sondern an bevorzugten Körperpartien so angeordnet, daß zwischen ihnen und der implantierten Elektronikeinheit keine galvanische Verbindung besteht. Vielmehr wird die Solarzellenenergie über ein übertragungssystein mit einer mobil an Körperpartien anbringbaren Primärwicklung und einer implantierten Sekundärwicklung induktiv übertragen und über in Blutgefäßen eingeführte Leitungen der implantierten Elektronikeinheit zugeführt. Über das Übertragungssystem erfolgt auch ein bidirektionaler Datentransfer zwischen einem von den Solarzellen direkt gespeisten Bedienfeld zur Abgabe von Steuerkommandos und dem implantierten Meß-,Steuer- und Regelsystem mit der Elektronikeinheit.  DE-OS 36 05915 describes a control and power supply unit for implanted electromedical measuring, control and regulating systems with an electronic unit, the energy requirement of which is generated photovoltaically by solar cells. These are not implanted, but rather are arranged on preferred parts of the body so that there is no galvanic connection between them and the implanted electronic unit. Rather, the solar cell energy is transmitted inductively via a transmission system with a primary winding that can be attached to parts of the body and an implanted secondary winding, and is supplied to the implanted electronic unit via lines inserted into blood vessels. The transmission system also provides a bidirectional data transfer between a control panel fed directly by the solar cells for issuing control commands and the implanted measuring, control and regulating system with the electronic unit.
Diese Lösung ist in verschiedener Hinsicht nachteilig.  This solution is disadvantageous in several ways.
Außer der unabdingbaren einmaligen Implantation des Meß-,Steuer-und Regelsystems mit den wiederaufladbaren Akkumulatorzellen selbst sind aufwendige und den Patienten zusätzlich belastende operative Eingriffe zur Einbringung des Übertragungssystems, insbesondere der Sekundärwicklung und der Zuleitungen, erforderlich. In addition to the indispensable one-time implantation of the measuring, control and regulating system with the rechargeable battery cells themselves, complex surgical interventions, which are additionally burdensome for the patient, are necessary for introducing the transmission system, in particular the secondary winding and the leads.
In einer Vielzahl von Anwendungsfällen sind Verträglichkeitsprobleme hinsichtlich der in den Blutgefäßen verlaufenden Zuleitungen sowie der Sekundärwicklung zu erwarten, zumal diese, im Gegensatz zu dem Meß-, Steuer- und Regelsystem, im Arm, d.h. in einem in Dauerbewegung /und unter Belastung befindlichen menschlichen Glied positioniert sind. Schmerzbedingte Benutzungseinschränkungen sind zu erwarten. Ein weiterer Nachteil besteht in der Störanfälligkeit des Systems gegenüber elektromagnetischen Wechselfeldern. Das Auftreten energieproportionaler elektromagnetischer Wechselfelder setzt, insbesondere bei Herzschrittmachern, der Übertragung bestimmte Grenzen bzw. ist eine zusätzlichen Abschirmung der Steuerelektronik notwendig. In a large number of applications, compatibility problems are to be expected with regard to the supply lines running in the blood vessels and the secondary winding, especially since, in contrast to the measuring, control and regulating system, these are in the arm, i.e. in a human limb that is in constant motion / and under stress are positioned. Pain-related restrictions on use are to be expected. Another disadvantage is that the system is susceptible to faults against alternating electromagnetic fields. The occurrence of energy-proportional electromagnetic alternating fields, particularly with pacemakers, places certain limits on the transmission or additional shielding of the control electronics is necessary.
Eine erhöhte Gefährdung der Patienten geht vor allem von äußeren, unberechenbaren elektromagnetischen Feldern aus, weil das System einen mehrfach höheren Eingangsquerschnitt für diese aufweist wie beispielsweise Herzschrittmacher mit herkömmlichen Akkumulatorenzellen oder Batterien. An increased risk to the patient arises above all from external, unpredictable electromagnetic fields, because the system has an input cross-section several times higher for them, such as pacemakers with conventional accumulator cells or batteries.
Zu der begrenzten Übertragungsintensität kommen WirkungsgradVerluste des Systems hinzu. Das sind einmal die Wandlungs- bzw. Gleichrichtungsverluste des primären Solarstromes, zum anderen infolge der induktiven Übertragung über ein sehr offenes Streufeld. Weitere Verluste treten bei der Hinleitung in den Zuleitungen auf.  In addition to the limited transmission intensity, there are efficiency losses in the system. These are on the one hand the conversion and rectification losses of the primary solar power, on the other hand due to the inductive transmission over a very open stray field. Further losses occur in the feed line in the feed lines.
Das Problem, welches durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung implantierten MeR- , Steuer- und Regelsysteme mit photovoltaischer Energie und des bidirektionalen Oatentransfers zwischen diesen und exogenen Auswerte- und Steuermodulen nachzuweisen, die die Beeinträchtigungen der Patienten hinsichtlich der Implantation und während der Benutzung minimieren, den apparativen und operativen Aufwand reduzieren, die Störanfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern sowie die ubertragungsverluste verringern. The problem which is to be solved by the invention is to demonstrate a method and a device for supplying implanted MeR, control and regulating systems with photovoltaic energy and the bidirectional transfer of oats between these and exogenous evaluation and control modules which show the impairments of the Minimize patients with regard to implantation and during use, reduce the expenditure on equipment and surgery, reduce the susceptibility to electromagnetic fields and the transmission losses.
Das genannte Problem wird durch die in den Ansprüchen 1 und 5 beschriebene Erfindung gelöst. The stated problem is solved by the invention described in claims 1 and 5.
Nach dem erfinderischen Verfahren werden die, wie die elektromedizinischen Meß- .Steuer- und Regelsysteme, in das Körpergewebe implantierten Solarzellen mit Licht im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich bestrahlt, welches im Bereich einer Lichtimmissionshautzone auf die Hautoberfläche auftrifft und diese sowie das weitere durchscheinende Körpergewebe auf dem Wege zu den Solarzellen unter Absorptionsverlusten durchdringt und der bidirektionale Oatentransfei erfolgt auf gleichem Wege mittels steuermodulierten Lichtes der Wellenlängenbereiche 800 bis 900 nm oder 1250 bis 1350 nm oder 1450
Figure imgf000006_0001
Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
According to the inventive method, like the electromedical measuring, control and regulating systems, the solar cells implanted in the body tissue are irradiated with light in the visible and / or infrared spectral range, which strikes the skin surface in the area of a light immission skin zone and this and the further translucent body tissue penetrates on the way to the solar cells with absorption losses and the bidirectional oate transfer takes place in the same way by means of control-modulated light in the wavelength ranges 800 to 900 nm or 1250 to 1350 nm or 1450
Figure imgf000006_0001
The invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment.
In der zugehörigen Zeichnung stellen dar:  In the accompanying drawing:
Fig. 1: Energieversorgung und Datentransfer für einen Herzschrittmacher, in schematischer Darstellung,  1: energy supply and data transfer for a pacemaker, in a schematic representation,
Fig. 2: Herzschrittmacher, in Seitensicht, 2: pacemaker, in side view,
Fig. 3: Auswerte- und Steuermodul mit Geber-Empfänger-Display,in Fig. 3: Evaluation and control module with encoder-receiver display, in
perspektivischer Darstellung,  perspective view,
Fig. 4: Blockschaltbild. Fig. 4: Block diagram.
Das in Fig. 1 in schematischer Darstellung gezeigte Prinzip der Energieversorgung und des Datentransfers eines Herzschrittmachers 2 gemäß Fig. 2 geht von der Erkenntnis aus, daß der allverfügbare Energieträger Licht im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich, mit gewissen AbsorptionsVerlusten, grundsätzlich problemlos in der Lage ist das Körpergewebe 16, d.h. Haut-, Huskel-, Bindegewebe usw., zu durchdringen und danach photovoltaische Energie zu erzeugen, wie nachfolgend angeführte Ergebnisse sowohl mit Sonnenlicht als auch mit Kunstlicht durchgeführter Versuche beweisen. Die Versuche wurden mit einer handelsüblichen Dünnfilm- Solarzelle mit einer wirksamen Fläche von 48,5 × 52,5 mm und einer Dicke von 1,4 mm, wobei davon 95 % auf eine Glasabdeckung als transparenter Schutz und mechanischer Träger der lichtempfindlichen energieerzeugenden Schicht entfallen, durchgeführt. Als "Ersatzmedium" wurde statt menschlichen Körpergewebes 16 grobfaseriges, mageres, quer zur Muskelfaser geschnittenes Schweinefleisch in verschiedener Schichtdicke verwendet. The principle shown in Fig. 1 in a schematic representation of the energy supply and data transfer of a pacemaker 2 according to Fig. 2 is based on the knowledge that the all-available energy carrier light in the visible and / or infrared spectral range, with certain absorption losses, basically without problems the body tissue 16, ie skin, husk, connective tissue, etc., must be penetrated and then photovoltaic energy must be generated, as the results shown below prove both with sunlight and with artificial light tests. The tests were carried out using a commercially available thin-film solar cell with an effective area of 48.5 × 52.5 mm and a thickness of 1.4 mm, 95% of which being glass cover as transparent protection and mechanical support of the light-sensitive energy-generating layer, carried out. Instead of human body tissue, 16 coarse-fiber, lean pork cut across the muscle fiber in various layers was used as the "replacement medium".
Versuch Nr. 1. : Sonnenlicht . Experiment No. 1.: Sunlight.
Tagesbedingter Einstrahlwinkel zur Erdoberfläche : 40º wolkenloser Himmel .  Daily angle of incidence to the earth's surface: 40º cloudless sky.
Figure imgf000008_0003
Figure imgf000008_0003
Versuch Nr. 2.: Sonnenlicht. Experiment No. 2 .: Sunlight.
Tagesbedingter Einstrahlwinkel zur Erdoberfläche: 55°, wolkenloser Himmel.  Daily angle of incidence to the earth's surface: 55 °, cloudless sky.
Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002
Versuch Nr. 3.: Sonnenlicht.  Experiment No. 3 .: Sunlight.
Tagesbedingter Einstrahlwinkel zur Erdoberfläche: 50%, geschlossene Cirrusstratus-Wolkendecke  Daily angle of incidence to the earth's surface: 50%, closed cirrus stratus cloud cover
Figure imgf000008_0001
Versuch Nr. 4.: Sonnenlicht.
Figure imgf000008_0001
Experiment No. 4 .: Sunlight.
Tagesbedingter Einstrahlwinkel zur Erdoberfläche: 50º, geschlossene Bewölkung mit kleinen Cumulus congestus  Daily angle of incidence to the earth's surface: 50º, closed clouds with small Cumulus congestus
Figure imgf000009_0003
Figure imgf000009_0003
Versuch Nr. 5.: Sonnenlicht. Experiment No. 5 .: Sunlight.
Tagesbedingter Einstrahlwinkel zur Erdoberfläche: 45º,  Daily angle of incidence to the earth's surface: 45º,
Bewölkung: Große Cumulus congestus, eine große Comulus nimbus (60%) vor der Sonne.  Cloud cover: Large Cumulus congestus, a large Comulus nimbus (60%) from the sun.
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000009_0002
Versuch Nr. 6.: Kunstlicht. Experiment No. 6 .: artificial light.
Halogenstrahler 80 Watt, Parabolspiegel mit 167 mm Durchmesser, Halogen spotlight 80 watts, parabolic mirror with a diameter of 167 mm,
Gesamtlichtstärke: 750 cd, Total light intensity: 750 cd,
senkrechter Abstand zur Gewebeschicht im Fokussierpunkt: 1200 mm  vertical distance to the tissue layer at the focal point: 1200 mm
Figure imgf000009_0001
Die durchgeführten Versuche haben ergeben, daß die gelben, orangen und hellroten Spektralanteile des sichtbaren Lichtes nach dem Durchtritt durch relativ geringe Gewebedicken in der Lage waren einen hohen Anteil an der Solarenergie zu erzeugen. Mit wachsender Gewebedicke wird ein steigender Anteil des Lichtes kürzerer Wellenlänge absorbiert und leistet im Gewebe thermische Arbeit. Diese war aber gering und gewebeverträglich.
Figure imgf000009_0001
The tests carried out have shown that the yellow, orange and bright red spectral components of the visible light were able to generate a high proportion of the solar energy after passing through relatively small tissue thicknesses. With increasing tissue thickness, an increasing proportion of the light of shorter wavelength is absorbed and does thermal work in the tissue. However, this was low and compatible with tissue.
Bei weiterer Erhöhung der Gewebedicke verlief der Abfall der erzeugten Solarenergie nichtlinear, da die langwelligeren roten und infraroten Spektralanteile in der Lage waren das Gewebe fast ohne Absorption zu durchdringen. In gleicher Weise sind die Versuche Nr. 3 bis 5 mit durch Wolken gedämpftem Sonnenlicht zu bewerten, in deren Ergebnis selbst bei größter Gewebedicke immer noch akzeptable Leistungen der Solarzelle erzielt wurden.  With a further increase in the tissue thickness, the drop in the generated solar energy was non-linear, since the longer-wave red and infrared spectral components were able to penetrate the tissue with almost no absorption. In the same way, tests No. 3 to 5 are to be evaluated with sunlight damped by clouds, in the result of which acceptable performances of the solar cell were still achieved even with the greatest tissue thickness.
Bei dem Versuch Nr.6 wurde Kunstlicht mit der Lichtkastentherapie vergleichbaren Helligkeitswerten verwendet. Die Ergebnisse waren gleichfalls völlig befriedigend. In experiment no. 6, artificial light was used with brightness values comparable to light box therapy. The results were also completely satisfactory.
Die hieraus ersichtliche mögliche hohe Ladeleistung für den Akkumulator 15 des Herzschrittmachers 2 war bei diesem Versuch Nr. 6 mit einer vergleichsweise geringen thermischen Belastung des der Solarzelle 5 vorgelagerten Körpergewebes 16 verbunden. Sie war nicht störend, sondern verträglich. Selbst stark pigmentierte Haut stellt für rote und infrarote Lichtstrahlen bei permanenter oder intervallmäßiger Ladung des Akkumulators 15 implantierter, elektromedizinischer Meß-, Steuer- und Regelsysteme keine Barriere dar.  The evidently possible high charging capacity for the accumulator 15 of the pacemaker 2 was associated with a comparatively low thermal load on the body tissue 16 upstream of the solar cell 5 in this experiment No. 6. It was not disturbing, but tolerable. Even heavily pigmented skin does not represent a barrier to red and infrared light rays with permanent or intermittent charging of the rechargeable battery 15 of implanted, electro-medical measuring, control and regulating systems.
Im einfachsten Falle, nämlich dann, wenn die Lichtimmissionshautzone 18 direkter Bestrahlung durch Sonnenlicht ausgesetzt ist, genügt die durch verfügbare Minisolarzellen mit einem breiten Leistungsspektrum bis in den infraroten Spektralbereich des Lichtes erzielbaren Ergebnisse völlig für den vorgesehenen Zweck aus. In the simplest case, namely when the light immission skin zone 18 is exposed to direct radiation from sunlight, the results that can be achieved by available minisolar cells with a wide power spectrum down to the infrared spectral range of the light are entirely sufficient for the intended purpose.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht jedoch außerdem vor, das im Bereich der Lichtimmissionshautzone 18 auftreffende Licht zu verstärken. Zur Verbesserung der Gewebeverträglichkeit wird dieses Licht hinsichtlich der infraroten Wellenlängen teilweise und der ultravioletten gänzlich entkoppelt. Die Wahl entsprechenden Materials für die Lichtleitfaserenden 10;11 und den Steuerungslichtleiter 12 gestattet bereits eine determinierte Entkopplung bestimmter Wellenlängenbereiche. Dieses Material setzt den Wellenlängen einen hohen Dämpfungswert entgegen. Auf diese Weise entfallen technisch aufwendige Filtervorsätze. However, the method according to the invention also provides for the light incident in the area of the light immission skin zone 18 to be amplified. To improve tissue compatibility, this light is partially decoupled with regard to the infrared wavelengths and entirely with respect to the ultraviolet. The choice of appropriate material for the optical fiber ends 10, 11 and the control light guide 12 already allows a determined decoupling of certain wavelength ranges. This material opposes the wavelengths with a high attenuation value. This eliminates the need for technically complex filter attachments.
Der bidirektionale Datentransfer beruht grundsätzlich auf dem gleichen Prinzip wie der Energietransfer. Für die Rückantwort kann auch über die Hochfrequenzsendeantenne 1 abgestrahlte und über die Hochfrequenzempfangsantenne 27 empfangene modulierte Hochfrequenz benutzt werden, für den Fall, daß das Energieniveau einer optischen Rückmeldung zu niedrig ist. Dafür ist die Benutzung störungs- und einstreufreier Frequenzbänder erforderlich.  The bidirectional data transfer is basically based on the same principle as the energy transfer. For the response, it is also possible to use the modulated radio frequency emitted via the radio-frequency transmission antenna 1 and received via the radio-frequency reception antenna 27, in the event that the energy level of an optical feedback is too low. This requires the use of interference and litter-free frequency bands.
Die Anwendung von Leuchtdioden und hochempfindlichen HalbleiterStrahlungsempfängern im sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich mit zuverlässig hoher Lebensdauer von mehreren tausend Stunden ermöglichen jedoch eine rein optoelektronische Logikschaltung über den Steuerungslichtleiter 12 und den Auswerte- und Steuermodul mit Geber- Empfänger- Display 13, in diesem Falle den Laser- SendeModul 20, für die bidirektionale Steuerung des implantierten Herzschrittmachers 2. Diese weist sehr gute Isolationswerte auf und eine Rückkoppelung ist nahezu ausgeschlossen, wodurch Fehlerfreiheit garantiert ist.  However, the use of light-emitting diodes and highly sensitive semiconductor radiation receivers in the visible and near infrared spectral range with a reliably long lifespan of several thousand hours enables purely optoelectronic logic circuitry via the control light guide 12 and the evaluation and control module with transmitter-receiver display 13, in this case the laser - Transmitter module 20, for the bidirectional control of the implanted pacemaker 2. This has very good insulation values and feedback is almost impossible, which guarantees freedom from errors.
In dem Blockschaltbild nach Fig. 4 ist das Prinzip des Energie- und Datentransfers übersichtlich dargestellt.Aus der Leuchtfläche 7 austretendes Licht ist gegebenenfalls über Lichtleitfaserenden 10; 11 gebündelt und verstärkt worden.Es durchdringt das Körpergewebe 16 unter Absorptionsverlusten und trifft auf die Solarzellen 5,die über die Steuer- und Regeleinheit 17 die Ladeenergie für den Akkumulator 15 kontinuierlich oder zeitweise bereitstellen.über den Steuerungslichtleiter 12 erfolgt nach dem gleichen Prinzip der bidirektionale Datentransfer zwischen der Steuer- und Regeleinheit 17 des Herzschrittmachers 2 und dem Auswerte- und Steuermodul mit Geber-Empfänger-Display 13 mit der Möglichkeit der Eingabe von Steuerbefehlen und der Ausgabe von Diagnosedaten.  The principle of energy and data transfer is clearly shown in the block diagram according to FIG. 4. Light emerging from the luminous surface 7 is optionally via optical fiber ends 10; 11, it penetrates the body tissue 16 with absorption losses and strikes the solar cells 5, which provide the charging energy for the battery 15 continuously or temporarily via the control and regulating unit 17. Via the control light guide 12, the same principle of bidirectional is used Data transfer between the control and regulating unit 17 of the pacemaker 2 and the evaluation and control module with transmitter-receiver display 13 with the possibility of entering control commands and outputting diagnostic data.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Versorgung des implantierten Herzschrittmachers 2 mit Energie sowie des Datentransfers läßt sich hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Funktionsweise wie folgt beschreiben. The device shown in Fig. 1 for supplying the implanted pacemaker 2 with energy and data transfer describe themselves as follows with regard to their structure and mode of operation.
Das Licht tritt im Bereich der Lichtimmisionshautzone 18 in den Körper ein, durchdringt unter gewissen Absorptionsverlusten das Körpergewebe 16 und trifft auf die Solarzellen 5. Diese sind in einem Segment 19, welches definiert auf die Lichtimmissionshautzone 18 ausgerichtet ist, zusammenfaßt und in dem Körpergewebe 16 befestigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Segment 19 direkt auf der Kapsel 6, vorzugsweise aus Keramik, des Herzschrittmachers 2 unter der hochtransparenten, für Lichtwellen im sichtbaren und infraroten Bereich durchlässigen Hülle 14 angeordnet. Selbst bei einer extremen Dicke des Körpergewebes 16 von ca. 5 cm findet durch die direkt auf der Kapsel 6 angeordneten Solarzellen 2 eine ausreichende Energieerzeugung für die Speisespannungsbereitstellung zur ständigen Ladung des Akkumulators 15 einerseits, zum anderen , mit Steuerdominanz, zur optoelektronischen Aussteuerung des Herzschrittmachers 2 über das Lichtempfangselement 3, einen Photodetektor, welches zentral in dem Segment 19 positioniert ist, statt. Die galvanischen Verbindungen von den Solarzellen 5 und dem Lichtempfangselement 3 zu der gleichfalls innerhalb der Kapsel 6 befindlichen Steuer- und Regeleinheit 17 und von dieser zu dem Akkumulator 15 sind nur wenige Millimeter lang. Auf diesem Wege gelangt der erzeugte Gleichstrom umwandlungsfrei und unter sehr geringen Verlusten zu der Steuer- und Regeleinheit 17. Der Akkumulator 15 hat eine Ladezyklenzahl von über 2000. Bei einer Energiedichte von 700 mWh/g sowie speziellen Ladeverfahren sind als Akkumulatoren 15 Lithium- Sekundärelemente besonders geeignet. Es gibt Zellenspannungen mit 3 Volt bei Festelektrolyten 1,5 bis 1,9 Volt pro Zelle und Energiedichten von 0,6 bis 1,7 Wh pro cm/3. Der fast völlige Wegfall der Selbstentladung im weiten Temperaturbereich macht eine Lebensdauer über Jahrzehnte möglich. Asynchrone Wechselstromladung ermöglicht eine weitere Erhöhung der Ladezyklen. Damit ergibt sich eine Kapazitätserweiterung um ca. 300 pro 1000 Ladezyklen. Außerhalb des Körpers kann die Leuchflache 7, in Halterungen, Bandagen oder Kleidungsstücken flexibel befestigt, auf die Lichtimmissionshautzone 18 ausgerichtet sein. Die Leuchtfläche 7 dient der Verstärkung des eintretenden Lichtes. Das kann erfolgen, indem sie aus im geeigneten Wellenbereich strahlenden Leuchtdioden besteht, die ihre Energie von äußernen Akkumulatoren, Batterien oder Solarzellen erhalten. The light enters the body in the area of the light immission skin zone 18, penetrates the body tissue 16 with certain absorption losses and strikes the solar cells 5. These are combined in a segment 19, which is aligned with the light immission skin zone 18, and fastened in the body tissue 16 . In the exemplary embodiment shown, the segment 19 is arranged directly on the capsule 6, preferably made of ceramic, of the pacemaker 2 under the highly transparent casing 14, which is permeable to light waves in the visible and infrared range. Even with an extreme thickness of the body tissue 16 of approximately 5 cm, the solar cells 2 arranged directly on the capsule 6 provide sufficient energy for the supply of supply voltage for the permanent charging of the battery 15, on the one hand, with control dominance, for optoelectronic control of the pacemaker 2 via the light receiving element 3, a photodetector, which is positioned centrally in the segment 19, instead. The galvanic connections from the solar cells 5 and the light receiving element 3 to the control and regulating unit 17, which is also located inside the capsule 6, and from this to the accumulator 15 are only a few millimeters long. In this way, the direct current generated reaches the control and regulating unit 17 without conversion and with very little loss. The accumulator 15 has a number of charging cycles of over 2000. With an energy density of 700 mWh / g and special charging processes, 15 lithium secondary elements are special as accumulators suitable. There are cell voltages of 3 volts for solid electrolytes 1.5 to 1.9 volts per cell and energy densities of 0.6 to 1.7 Wh per cm / 3. The almost complete elimination of self-discharge in the wide temperature range makes a lifespan of decades possible. Asynchronous AC charging enables charging cycles to be further increased. This results in a capacity expansion of approx. 300 per 1000 charging cycles. Outside of the body, the luminous surface 7, flexibly fastened in holders, bandages or items of clothing, can be aligned with the light immission skin zone 18. The luminous surface 7 serves to amplify the incoming light. That can be done by consisting of light-emitting diodes shining in the appropriate wave range, which receive their energy from external accumulators, batteries or solar cells.
Fig. 1 zeigt jedoch eine andere Lösung. In der Leuchflache 7 sind Glasköpfe 9 von Lichtfaserenden 10;11 angeordnet. Die in Bündeln zusammengefaßten Lichtfaserenden 10 sind mit einer nicht dargestellten Tagesauflichtebene und die Lichtfaserenden 11 mit einer Kunstauflichtebene durch Lichtleitfasern verbunden, welche in textilen oder anderen geeigneten Teilflächen von Kleidungsstücken in Lichteintrittsflächen zweidimensional angeordnet sind.  However, Fig. 1 shows another solution. Glass heads 9 of light fiber ends 10, 11 are arranged in the illuminated area 7. The bundled light fiber ends 10 are connected to a daylight plane, not shown, and the light fiber ends 11 are connected to an artificial light plane by optical fibers, which are arranged two-dimensionally in textile or other suitable partial areas of clothing in light entry areas.
Für den bidirektionalen Datentransfer ist vorzugsweise in der Leuchtfläche 7 zentral das auf das Lichtempfangselement 3 justierte Lichtsendeelement 4 angeordnet. Es ist über den Steuerungslichtleiter 12 mit dem Laser-Sende-Modul 20 verbunden, dessen Aufbau in Fig. 3 dargestellt ist. Er umfaßt die Lichtleitsteckverbindung 26 den Laser-Modul 25, das Datenbank-Scanning-Display 24 mit dem Bedienfeld 23 sowie die Energieanschlußbuchse 21 und den Anschlußkontakt 22, welcher als serielle oder parallele Schnittstelle ausgebildet ist, über die Daten des implantierten Herzschrittmachers 2 diagnostiziert werden können. Das Bedienfeld 23 erlaubt die aktive Eingabe von Steuerbefehlen an den Herzschrittmacher 2 in Anpassung an den menschlichen Kreislauf und die augenblicklichen äußeren Bedingungen. Zur Steuerung des Herzschrittmachers 2 wird der Steuerungslichtleiter 12 von steuermoduliertem Licht der Wellenlängenbereiche 1250 bis 1350 nm oder 1450 bis 1550 nm durchflutet und tritt aus in dem Lichtsendeelement 4.  For the bidirectional data transfer, the light emitting element 4, which is adjusted to the light receiving element 3, is preferably arranged centrally in the luminous area 7. It is connected via the control light guide 12 to the laser transmission module 20, the structure of which is shown in FIG. 3. It comprises the light guide plug connection 26, the laser module 25, the database scanning display 24 with the control panel 23 and the energy connection socket 21 and the connection contact 22, which is designed as a serial or parallel interface, via which the data of the implanted pacemaker 2 can be diagnosed . The control panel 23 allows the active input of control commands to the pacemaker 2 in adaptation to the human circulation and the current external conditions. To control the pacemaker 2, the control light guide 12 is flooded with control-modulated light in the wavelength ranges 1250 to 1350 nm or 1450 to 1550 nm and emerges in the light transmission element 4.
Statt des Laser- Sende- Moduls 20 kann ein Sendemodul eines LED-Senders mit einer Luminiszenzdiode verwendet werden. Je nach Wahl des Materials und seines Mischungsverhältnisses, beispielsweise Indium / Gallium und Arsen / Phosphor, ist die Wellenlänge wählbar, auf welche die Daten aufmoduliert werden können.  Instead of the laser transmitter module 20, a transmitter module of an LED transmitter with a luminous diode can be used. Depending on the choice of material and its mixing ratio, for example indium / gallium and arsenic / phosphorus, the wavelength can be selected to which the data can be modulated.
Die aus dem Lichtsendelement 4 austretenden, das Körpergewebe 16 auf dem Wege zu dem Lichtempfangselement 3 durchdringenden Lichtimpulse besitzen Steuerdominanz gegenüber der gleichförmigen, der Energieversorgung der Solarzellen 5 dienenden Lichtemmission. Das als Photodetektor ausgebildete Lichtempfangselement 3 empfängt die Lichtimpulse, wandelt diese in elektrische und gibt diese auf kurzem Leitungswege an die Steuer- und Regeleinheit 17 des Herzschrittmachers 2 weiter. Für die Rückantwort von der Steuer- und Regeleinheit 17 an das Auswerte- und Steuermodul mit Geber- Empfänger- Display 13, im vorliegenden Falle an den Laser-Sender-Modul 20, ist die Funktion des Lichtempfangselementes 3 und des Lichtsendeelementes 4 umgekehrt. Als zusätzliche Sicherungsvorkehrung kann dem Steuerungslichtleiter 12 eine galvanische Rückleitung parallelisiert sein, für den Fall, daß das Energieniveau einer optischen Rückmeldung unter Berücksichtigung der Länge des Steuerungslichtleiters 12 zu niedrig erscheinen sollte. Eine andere Möglichkeit der Rückmeldung besteht in der Anwendung modulierter Hochfrequenz über die Hochfrequenzsendeanterme 1 und die Hochfrequenzempfangsantenne 27. The light pulses emerging from the light-emitting element 4 and penetrating the body tissue 16 on the way to the light-receiving element 3 have control dominance over the uniform light emission serving to supply energy to the solar cells 5. The light receiving element 3 designed as a photodetector receives the light pulses, converts these into electrical and forwards them to the control and regulating unit 17 of the pacemaker 2 via short conduction paths. For the response from the control unit 17 to the evaluation and control module with transmitter-receiver display 13, in the present case to the laser transmitter module 20, the function of the light receiving element 3 and the light emitting element 4 is reversed. As an additional safety precaution, a galvanic return line can be parallelized to the control light guide 12, in the event that the energy level of an optical feedback should appear too low considering the length of the control light guide 12. Another possibility of feedback is the use of modulated radio frequency via the radio frequency transmission term 1 and the radio frequency receiving antenna 27.
Aufstellung der Bezugszeichen List of reference numbers
1 ... Hochfrequenzsendeantenne 1 ... high frequency transmission antenna
2 ... Herzschrittmacher  2 ... pacemakers
3 ... Lichtempfangselement  3 ... light receiving element
4 ... Lichtsendeelement  4 ... light emitting element
5 ... Solarzelle  5 ... solar cell
6 . . . Kapsel  6. . . capsule
7 ... Leuchtfläche  7 ... illuminated area
8 ... Lichtleitfaser  8 ... optical fiber
9 ... Glaskopf  9 ... glass head
10 ... Lichtleitfaserende  10 ... optical fiber end
11 ... Lichtleitfaserende  11 ... optical fiber end
12 ... Steuerungslichtleiter  12 ... control light guide
13 ... Auswerte- und Steuermodul mit Geber- Empfänger- Display 13 ... evaluation and control module with encoder-receiver display
14 ... transparente Hülle 14 ... transparent cover
15 ... Akkumulator  15 ... accumulator
16 ... Körpergewebe  16 ... body tissues
17 ... Steuer- und Regeleinheit  17 ... control unit
18 ... Lichtimmisionshautzone  18 ... light immission skin zone
19 ... Segment  19 ... segment
20 ... Laser- Sende- Modul  20 ... laser transmitter module
21 ... Energieanschlußbuchse  21 ... power connection socket
22 ... Anschlußkontakt  22 ... connector
23 ... Bedienfeld  23 ... control panel
24 ... Datenbank- Scanning- Display  24 ... database scanning display
25 .... Laser- Modul  25 .... laser module
26 ... LichtleitsteckVerbindung  26 ... fiber optic connector
27 ... Hochfrequenzempfangsantenne  27 ... radio frequency receiving antenna

Claims

Patentansp rüche Claims
1. Verfahren zur Versorgung von in menschliches Körpergewebe implantierten elektromedizinische Meß-, Steuer- und Regelsystemen, insbesondere Herzschrittmachern, mit photovoltaischer Energie und des bidirektionalen Datentransfers zwischen diesen und einem exogenen Auswerte- und Steuermodul mit Geber-Empfänger-Display, zur Aufrechterhaltung und Unterstützung sowie Messung und Diagnose von 1.Procedure for supplying electromedical measuring, control and regulating systems, in particular cardiac pacemakers, with photovoltaic energy and the bidirectional data transfer between them and an exogenous evaluation and control module with donor-receiver display, for maintenance and support as well as for the implantation in human body tissue Measurement and diagnosis of
Organ- und Körperfunktionen,  Organ and body functions,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
gleichfalls in das menschliche Körpergewebe (16) implantierte, ansich bekannte, Solarzellen (5) mit Licht im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich bestrahlt werden, welches im Bereich einer Lichtimmissionshautzone (18) auf die Hautoberfläche auftrifft und diese sowie das durchscheinende Körpergewebe (16) auf dem Wege zu den Solarzellen (5) unter Absorptions Verlusten durchdringt und daß der bidirektionale Datentransfer auf gleichem Wege mittels steuermodulierten Lichtes der Wellenlängenbereiche 800 bis 900 nm oder 1250 bis 1350 nm oder 1450 bis 1550 nm durch Lichtleittechnik zwischen einem exogenen über der Lichtimmissionshautzone (18) flexibel befestigten optoelektronischen Lichtsendeelement (4) und einem implantierten optoelektronischen Lichtempfangselement (3), bei möglicher Funktionsumkehr zwischen beiden, erfolgt.  Also known in the human body tissue (16), known solar cells (5) are irradiated with light in the visible and / or infrared spectral range, which strikes the skin surface in the area of a light immission skin zone (18) and this and the translucent body tissue (16) penetrates on the way to the solar cells (5) with absorption losses and that the bidirectional data transfer in the same way by means of control-modulated light of the wavelength ranges 800 to 900 nm or 1250 to 1350 nm or 1450 to 1550 nm by light guide technology between an exogenous over the light immission skin zone (18 ) flexibly attached optoelectronic light emitting element (4) and an implanted optoelectronic light receiving element (3), with possible reversal of function between the two.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
das das im Bereich der Lichtimmissionshautzone (18) auftreffende that in the area of the light immission skin zone (18)
Licht verstärkt ist. Light is amplified.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
das Licht hinsichtlich seines infraroten Spektralanteiles teilweise gefiltert und von seinem ultravioletten Spektralanteil gänzlich entkoppelt ist. the light is partially filtered with regard to its infrared spectral component and completely decoupled from its ultraviolet spectral component.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 4. The method according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
die Rückantwort des Datentransfers durch das Körpergewebe (16) alternativ durch Sendung und Empfang modulierter Hochfrequenz erfolgt.  the response of the data transfer through the body tissue (16) is alternatively carried out by sending and receiving modulated radio frequency.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 5. Device for performing the method according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
- die Solarzellen (5) in einem in definierter, auf die Lichtimmissionshautzone (18) ausgerichteten, Lage positionierten  - The solar cells (5) positioned in a defined, aligned with the light immission skin zone (18)
Segment (19) zusammengefaßt und  Segment (19) summarized and
- über eine elektronische Steuer- und Regeleinheit (17) mit einem Akkumulator (15) galvanisch verbunden sind,  - Are electrically connected to an accumulator (15) via an electronic control and regulating unit (17),
- flächig innerhalb des Segmentes (19) das Lichtempfangselement (3), vorzugsweise ein Photodetektor, angeordnet ist, welches mit der elektronischen Steuer- und Regeleinheit (17) in galvanischer Verbindung steht,  - The light-receiving element (3), preferably a photodetector, is arranged flat within the segment (19) and is in galvanic connection with the electronic control and regulating unit (17),
- exogenen über der Lichtimmissionshautzone (18), flexibel  - Exogenous over the light immission skin zone (18), flexible
befestigt, das auf das Lichtempfangselement (3) ausgerichtetes Lichtsendeelement (4), bei möglicher Funkt ionsumkehr beider, angeordnet ist, welches  attached, which is arranged on the light receiving element (3) aligned light emitting element (4), with possible function reversal of both, which
- vorzugsweise über einen Steuerungslichtleiter (12) mit dem Auswerte- und Steuermodul mit Geber-Empfänger-Display (13) verbunden ist.  - Is preferably connected via a control light guide (12) to the evaluation and control module with encoder-receiver display (13).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6. The device according to claim 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
das Segment (19) mit den Solarzellen (5) und dem Lichtempfangselement (3) auf einer Kapsel (6) des als Herzschrittmacher (2) ausgebildeten Meß-, Steuer- und Regelsystems, von einer gemeinsamen transparenten Hülle (14) eingeschlossen, angeordnet ist. the segment (19) with the solar cells (5) and the light receiving element (3) is arranged on a capsule (6) of the measuring, control and regulating system designed as a pacemaker (2), enclosed by a common transparent sheath (14) .
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, 7. Device according to claims 5 and 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
das Lichtsendeelement (4) zentrisch innerhalb einer auf die Lichtimmissionshautzone (18) ausgerichteten, flexibel befestigbaren, Leuchtfläche (7) angeordnet ist.  the light-emitting element (4) is arranged centrally within a light-emitting surface (7) that is flexibly attachable to the light-imitation skin zone (18).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8. The device according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
die Leuchtfläche (7) auf in besonderer Weise dem jeweiligen Körperteil angepaßten Halte rungen, Bandagen oder Kleidungsstücken befestigt ist.  the luminous surface (7) is attached to stanchions, bandages or items of clothing adapted in a special way to the respective body part.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, 9. The device according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
die Leuchtfläche (7) aus im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich strahlenden Leuchtdioden, mit Energieversorgung in ansich bekannter Weise durch Akkumulatoren, Batterien oder auf photovoltaischer Basis, besteht.  the luminous surface (7) consists of light-emitting diodes radiating in the visible and / or infrared spectral range, with energy supply in a manner known per se by means of accumulators, batteries or on a photovoltaic basis.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 10. The device according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
die Leuchtfläche (7) aus Glasköpfen (9) besteht, die über in einem Gruppenbündel zusammengefaßte Lichtleitfasern (8) mit Lichtleitfaserenden (10; 11) verbunden sind, die in mindestens einer textilen oder anderen geeigneten Teilfläche von Kleidungsstücken in einer Lichteintrittsf lache enden.  the luminous surface (7) consists of glass heads (9) which are connected via optical fibers (8) combined in a group to optical fiber ends (10; 11) which end in at least one textile or other suitable partial area of clothing in a light entry area.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11. The device according to claim 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
die Lichtleitfase renden (10) in einer als Tageslichtauflichtebene ausgebildeten Lichteintrittsfläche enden.  the optical fibers end (10) end in a light entry surface designed as a daylight illumination plane.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, 12. The device according to claim 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
die Lichtleitfaserenden (11) in einer als Kunstlichtauflichtebene ausgebildeten Lichteintrittsf lache enden. the optical fiber ends (11) end in a light entry area designed as an artificial light plane.
13. Vorrichtung nach Anspruch 5, 13. The apparatus of claim 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
der Auswerte- und Steuermodul mit Geber-Empfänger-Display (13) als Laser-Sende-Modul (20) mit den Arbeitsbreiten in den Wellenlängenbereichen von 1250 bis 1350 nm oder 1450 bis 1550 nm ausgebildet ist.  the evaluation and control module with transmitter-receiver display (13) is designed as a laser transmitter module (20) with the working widths in the wavelength ranges from 1250 to 1350 nm or 1450 to 1550 nm.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14. The apparatus according to claim 13,
d a d u c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
der Laser-Sende-Modul (20) eine Energieanschlußladebuchse (21), einen als serielle oder parallele Schnittstelle ausgebildeten  the laser transmitter module (20) has an energy connection charging socket (21), one designed as a serial or parallel interface
Anschlußkontakt (22), ein Bedienfeld (23), ein Datenbank-ScanningDisplay (24), einen Laser-Modul (25) und eine Lichtleitsteckver- bindung (26) umfaßt.  Connection contact (22), a control panel (23), a database scanning display (24), a laser module (25) and an optical fiber connector (26).
15. Vorrichtung nach Anspruch 5, 15. The apparatus according to claim 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
der Auswerte- und Steuermodul mit Geber- Empfänger- Display (13) als Sendemodul eines LED- Senders mit Lumineszenzdiode mit der Arbeitsbreite in dem Wellenlängenbereich von 800 bis 1550 nm ausgebildet ist.  the evaluation and control module with transmitter-receiver display (13) is designed as a transmitter module of an LED transmitter with a luminescent diode with a working width in the wavelength range from 800 to 1550 nm.
16. Vorrichtung nach Anspruch 5, 16. The apparatus according to claim 5,
d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t, d a ß
das Lichtsendeelement (4) mit dem Auswerte- und Steuermodul mit Geber-Empfänger-Display (13) in galvanischer Verbindung steht.  the light emitting element (4) is in galvanic connection with the evaluation and control module with transmitter-receiver display (13).
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 16, 17. The device according to claims 5 and 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
für die Rückantwort alternativ einsetzbar sowohl der Steuerungslichtleiter (12) als auch eine galvanische Verbindung zwischen dem Lichtsendeelementes) und dem Auswerte- und Steuermodul mit GeberEmpfänger-Display (13) vorhanden ist. alternatively, the control light guide (12) and a galvanic connection between the light-emitting element) and the evaluation and control module with encoder-receiver display (13) can be used for the response.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 16 und 17, 8. Device according to claims 5, 16 and 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
an dem Hetzschrittmacher (2) eine mit der elektronischen Steuer- und Regeleinheit (17) galvanisch verbundene Hochf requenzsendeantenne (1) und an dem Lichtsendeelement (4) eine Hochfrequenzempfangsantenne (27) angeordnet ist.  a high-frequency transmission antenna (1), which is galvanically connected to the electronic control and regulating unit (17), and a high-frequency reception antenna (27) are arranged on the light transmission element (4) on the pacemaker (2).
PCT/DE1995/001382 1994-10-05 1995-10-03 Process and device for providing implanted measuring, control and regulating systems with power and bidirectional data transfer WO1996011036A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU35614/95A AU3561495A (en) 1994-10-05 1995-10-03 Process and device for providing implanted measuring, control and regulating systems with power and bidirectional data transfer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944435602 DE4435602C2 (en) 1994-10-05 1994-10-05 Method and device for supplying implanted measuring, control and regulating systems with energy and for bidirectional data transfer
DEP4435602.1 1994-10-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996011036A1 true WO1996011036A1 (en) 1996-04-18

Family

ID=6530028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1995/001382 WO1996011036A1 (en) 1994-10-05 1995-10-03 Process and device for providing implanted measuring, control and regulating systems with power and bidirectional data transfer

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU3561495A (en)
DE (1) DE4435602C2 (en)
WO (1) WO1996011036A1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2370509A (en) * 2000-08-29 2002-07-03 Don Edward Casey Subcutaneously implanted photovoltaic power supply
US8874215B2 (en) 2008-10-10 2014-10-28 Peter Forsell System, an apparatus, and a method for treating a sexual dysfunctional female patient
US8961448B2 (en) 2008-01-28 2015-02-24 Peter Forsell Implantable drainage device
US9060771B2 (en) 2008-01-29 2015-06-23 Peter Forsell Method and instrument for treating obesity
US9072907B2 (en) 2008-10-10 2015-07-07 Peter Forsell Heart help device, system, and method
US9278158B2 (en) 2002-07-29 2016-03-08 Peter Forsell Multi-material incontinence treatment construction device
US9427301B2 (en) 2002-07-29 2016-08-30 Peter Forsell Durable implant
US9655724B2 (en) 2000-02-11 2017-05-23 Peter Forsell Controlled impotence treatment
US9949812B2 (en) 2009-07-17 2018-04-24 Peter Forsell Vaginal operation method for the treatment of anal incontinence in women
US10219898B2 (en) 2008-10-10 2019-03-05 Peter Forsell Artificial valve
US10583234B2 (en) 2008-10-10 2020-03-10 Peter Forsell Heart help device, system and method
US10952836B2 (en) 2009-07-17 2021-03-23 Peter Forsell Vaginal operation method for the treatment of urinary incontinence in women
US11123171B2 (en) 2008-10-10 2021-09-21 Peter Forsell Fastening means for implantable medical control assembly

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19617251C2 (en) * 1996-04-30 1998-05-28 Telefunken Microelectron Data transmission system
DE19930241A1 (en) * 1999-06-25 2000-12-28 Biotronik Mess & Therapieg Procedure for data transmission in implant monitoring
WO2001012108A1 (en) * 1999-08-12 2001-02-22 Potencia Medical Ag Medical implant apparatus with wireless energy transmission
DE10002932A1 (en) 2000-01-25 2001-07-26 Biotronik Mess & Therapieg Medical device implant
CN1400888A (en) * 2000-02-11 2003-03-05 波滕西亚医疗公司 Impotence treatment apparatus with energy transforming means
DE102006033318A1 (en) * 2006-07-17 2008-01-24 Ziehl Industrie-Elektronik Gmbh + Co Device for temperature detection in environments with strong alternating electromagnetic fields and / or on rotating parts
FR3002692B1 (en) * 2013-02-25 2015-04-10 Commissariat Energie Atomique DEVICE AND SYSTEM FOR PHOTOVOLTAIC GENERATION AND ITS APPLICATION TO AN IMPLANTABLE MEDICAL DEVICE.
US10088358B1 (en) * 2016-08-11 2018-10-02 Verily Life Sciences Llc Implantable systems and methods for UV dose monitoring

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361153A (en) * 1980-05-27 1982-11-30 Cordis Corporation Implant telemetry system
US4432363A (en) * 1980-01-31 1984-02-21 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for transmitting energy to a device implanted in a living body
EP0515059A1 (en) * 1991-05-23 1992-11-25 Angemed, Inc. Implantable defibrillator system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3605915A1 (en) * 1986-02-25 1987-08-27 Telefunken Electronic Gmbh Control and power supply unit for implanted electromedical measuring, control and regulating systems
GB8716395D0 (en) * 1987-07-11 1987-08-19 Barr & Stroud Ltd Cardiac pacemakers
US5304209A (en) * 1991-09-24 1994-04-19 Angeion Corporation Remote-control temporary pacemaker
US5342408A (en) * 1993-01-07 1994-08-30 Incontrol, Inc. Telemetry system for an implantable cardiac device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432363A (en) * 1980-01-31 1984-02-21 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for transmitting energy to a device implanted in a living body
US4361153A (en) * 1980-05-27 1982-11-30 Cordis Corporation Implant telemetry system
EP0515059A1 (en) * 1991-05-23 1992-11-25 Angemed, Inc. Implantable defibrillator system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9655724B2 (en) 2000-02-11 2017-05-23 Peter Forsell Controlled impotence treatment
GB2370509A (en) * 2000-08-29 2002-07-03 Don Edward Casey Subcutaneously implanted photovoltaic power supply
US9278158B2 (en) 2002-07-29 2016-03-08 Peter Forsell Multi-material incontinence treatment construction device
US9427301B2 (en) 2002-07-29 2016-08-30 Peter Forsell Durable implant
US8961448B2 (en) 2008-01-28 2015-02-24 Peter Forsell Implantable drainage device
US9060771B2 (en) 2008-01-29 2015-06-23 Peter Forsell Method and instrument for treating obesity
US9370656B2 (en) 2008-10-10 2016-06-21 Peter Forsell System, an apparatus, and a method for treating a sexual dysfunctional female patient
US9072907B2 (en) 2008-10-10 2015-07-07 Peter Forsell Heart help device, system, and method
US9526649B2 (en) 2008-10-10 2016-12-27 Peter Forsell Method and instrument for treating obesity
US8874215B2 (en) 2008-10-10 2014-10-28 Peter Forsell System, an apparatus, and a method for treating a sexual dysfunctional female patient
US10219898B2 (en) 2008-10-10 2019-03-05 Peter Forsell Artificial valve
US10583234B2 (en) 2008-10-10 2020-03-10 Peter Forsell Heart help device, system and method
US11123171B2 (en) 2008-10-10 2021-09-21 Peter Forsell Fastening means for implantable medical control assembly
US9949812B2 (en) 2009-07-17 2018-04-24 Peter Forsell Vaginal operation method for the treatment of anal incontinence in women
US10952836B2 (en) 2009-07-17 2021-03-23 Peter Forsell Vaginal operation method for the treatment of urinary incontinence in women

Also Published As

Publication number Publication date
DE4435602C2 (en) 1998-07-16
AU3561495A (en) 1996-05-02
DE4435602A1 (en) 1996-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4435602C2 (en) Method and device for supplying implanted measuring, control and regulating systems with energy and for bidirectional data transfer
DE19705988C2 (en) Retinal implant
DE69737478T2 (en) MINIATURE SPECTROMETER
US6711440B2 (en) MRI-compatible medical device with passive generation of optical sensing signals
DE69433277T2 (en) DEVICE FOR LIGHT-ACTIVATED THERAPY
DE102009061008B4 (en) Use of a test device and method for testing cells, cell cultures and / or organotypic cell aggregates
Goto et al. An implantable power supply with an optically rechargeable lithium battery
DE109935T1 (en) DEVICE FOR THE THERAPEUTIC TREATMENT OF LIVING TISSUE BY STIMULATION WITH ELECTRICAL ELECTRIC IMPULSES AND / OR ELECTROMAGNETIC WAVES.
DE2515697A1 (en) PHOTOCHEMICAL STIMULATION OF NERVES
DE3210593A1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE OXIDO REDUCTION STATE OF AN ORGAN ON A LIVING OBJECT
Abdo et al. Floating light-activated microelectrical stimulators tested in the rat spinal cord
EP0263193A1 (en) Method and apparatus for increasing the well-being of a living being
WO2004067088A1 (en) Retina implant for stimulating a retina according to incident light
EP1638648A2 (en) Acupuncture device using a laser beam
DE102006047118A1 (en) Implantable device
US20030130701A1 (en) Opto-electric coupling device for photonic pacemakers and other opto-electric medical stimulation equipment
DE8226546U1 (en) DEVICE FOR IMPACTING THE TISSUE OF A PATIENT WITH A HIGH-FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELD TO PROMOTE HEALING
DE2609365A1 (en) Heart pacemaker with frequency increasing with body's demands - is controlled by changes in blood temp. measured at heart region
DE112013001957T5 (en) Eye implant device and update system for the same
DE3711272A1 (en) Device for measuring the gas content of blood flowing through a body region of a living creature (organism)
CH671339A5 (en)
DE102016105174A1 (en) Active retina implant
DE202010016399U1 (en) Device for the action of light on the body of a living being
Song et al. A microscale photovoltaic neurostimulator for fiber optic delivery of functional electrical stimulation
EP1531901A2 (en) Transmission device for introducing light into an ear

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AM AT AT AU BB BG BR BY CA CN CZ CZ DE DK DK EE EE FI FI GE HU IS JP KG KP KR KZ LK LR LT LV MD MG MK MN MX NO NZ PL RO RU SG SI SK SK TJ TM TT UA US UZ VN

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): KE MW SD SZ UG AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA