-
Technisches
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches Kommunikationssystem,
einen extrakorporalen Kommunikationsmodul und einen implantierbaren
Kommunikationsmodul gemäß dem Oberbegriff des
unabhängigen
Anspruches.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
Kommunikation zwischen einer implantierten medizinischen Vorrichtung,
wie Schrittmachern, Defibrillatoren und Arzneimittelabgabesystemen,
und einer extrakorporalen Kommunikationsvorrichtung wird, gemäß lang etablierter
Technik oftmals mittels bidirektionaler Radiowellentelemetrie durchgeführt unter
Verwendung von elektromagnetischen Trägerwellen für eine Signalgebung im Radiofrequenzbereich
(von einigen Hertz bis zu einigen Megahertz). Die Basisbandfrequenzen
begrenzen die Datenrate auf einige oder einige zehn Kilobits pro
Sekunde.
-
Die
in Verbindung mit medizinischen Implantaten verwendete Radiowellenkommunikation
neigt unter bestimmten Bedingungen dazu, durch internes Rauschen,
beispielsweise durch Aufladen eines Schockkondensators in einem
implantierbaren Defibrillator sowie externes Rauschen, beispielsweise durch
CRT-Monitore und mobile Telefone gestört zu werden.
-
Die
US-5,476,488 bezieht sich auf eine Senderleistungssteuerung für implantierbare
medizinische Vorrichtungen, wo ein externes Programmiergerät die Stärke der
durch die implantierbare Vorrichtung ausgesandten Telemetriesignale
misst. Ein Leistungssteuersignal wird als Funktion der gemessenen
Signalstärke
erzeugt und das Steuersignal wird zur implantierten Vorrichtung
ausgesandt, die die Senderleistung auf einen durch das Leistungssteuersignal
spezifizierten Leistungspegel einstellt.
-
Durch
Verwendung von Licht zum Austauschen von Informationen zwischen
einer implantierten Vorrichtung und einer extrakorporalen Einheit, wird
verglichen zur Radiowellentelemetrie eine Kommunikationsverbindung
mit höheren Übertragungsraten
erzielt, die unempfindlich gegenüber
oben erwähnten
Störungen
ist.
-
Die
US-4,677,982 beschreibt ein Gerät
für eine
transkutane Kommunikation unter Verwendung von Infrarotlichtsignalen
um bidirektional zwischen einem innerhalb eines lebenden Organismus implantierten
elektronischen Gerät
und einem extern am Körper
angebrachten elektronischen Gerät
zu kommunizieren. Die interne Schaltung verbraucht Energie aus einer
internen Batterie nur dann, wenn das externe Gerät eine Implantataktivierung
anfordert.
-
Wenn
medizinische Vorrichtungen entworfen und bestimmt werden, die für eine Langzeitimplantation
vorgesehen sind, ist der Energieverbrauch der Vorrichtung ein allgemeines
Anliegen. Ein wesentliches Ziel eines Kommunikationsmoduls eines
medizinischen Implantats ist es deshalb, den Energieabfluss der
Batterie der implantierten Vorrichtung zu minimieren oder sogar
zu beseitigen, wenn mit der Vorrichtung kommuniziert wird.
-
Ein
Datenkommunikationssystem zur Steuerung einer transkutanen Energieübertragung
zu einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung ist in der US-5,713,939
beschrieben, die eine implantierbare medizinische Vorrichtung mit
wiederaufladbaren Batterien und eine einzige Spule aufweist, die
sowohl für die
Energieübertragung
als auch die Datentelemetrie eingesetzt wird. Der Energietransfer
wird auf der Grundlage von in der implantierbaren Vorrichtung erzeugten
Signalen gesteuert, die den Batteriezustand der Aufladung oder Entladung
anzeigen.
-
Die
US-4,041,954 beschreibt ein System zum Detektieren von Informationen
in einem künstlichen
Herzschrittmacher unter Verwendung von Energie, die von außerhalb
des Schrittmachers zugeführt wird.
Gemäß dem US-Patent
ist es unerwünscht,
die Batterieenergie im Schrittmacher für die Übertragung von Informationssignalen
aus dem Schrittmacher zu verwenden, weil dies die Lebensdauer der
Batterie und damit die Lebensdauer des Schrittmachers selbst verkürzt. Es
wird der Energieempfangsvorrichtung im implantierten Schrittmacher
Energie von außen
zugeführt.
Diese empfangene Energie wird dazu benutzt, ein Informationsenergiesignal
zu erzeugen, das vom Schrittmacher nach außen gesendet wird. Das Informationsenergiesignal
wird aus Signalen erzeugt, die beispielsweise den Energieverbrauch
der Batterie im Schrittmacher repräsentieren. Die zum und vom
implantierten Schrittmacher übertragenen Signale
sind beispielsweise Lichtsignale.
-
In
der US-5,387,259 ist eine optische transdermale Verbindung zwischen
einem internen Modul, das unmittelbar innerhalb der Haut platziert
ist, und einem externen Modul, das unmittelbar außerhalb der
Haut platziert ist und dem internen Modul gegenüberliegt, beschrieben. Das
interne Modul enthält
ein Photozellen-Array, um vom externen Modul empfangene Energie
sich selbst und anderen Vorrichtungen zuzuführen. Die optische Verbindung
wird auch dazu benutzt, bidi rektional Daten zwischen den Modulen zu übertragen.
Das interne Modul enthält
insbesondere für
eine spezielle Anwendung neurale Interface-Schaltungen.
-
In
der Veröffentlichung
Biotelemetry Patient Monitoring 6, S. 176–185, (1979) O. Y. De Vel: "Controlled Trancutaneous
Powering of a Chronically Implanted Telemetry Device" ist eine transkutane
Energieübertragungssystemsteuerung
beschrieben. Die "Biotelemetrie"-Systemsteuerung wird durch zwei Untereinheiten
in dem externen Energieübertragungsmodul
vorgenommen: (1) einer automatischen Frequenzsteuereinheit (AFC)
und (2) einer automatischen Energiesteuereinheit (AEC). AFC wählt eine optimale
Frequenz aus, wenn der maximale Primärstrom (maximale Energieausgabe)
detektiert wird. Es ist kein Kommunikationssignal aus dem implantierten Modul
involviert. AEC bestimmt die Dauer des Energieausgabezyklus für das externe
Modul, und die Energieausgabe wird beendet in Reaktion auf die Erfassung
eines von dem implantierten Modul empfangenen 2 MHz Kommunikationssignals
in den externen Modul. Das 2 MHz Signal wird abhängig davon ausgesandt, dass
im Implantat ein vorbestimmter Spannungspegel erreicht worden ist.
-
Um
zusammenzufassen, das "Biotelemetrie" wie auch die oben
erwähnten
bekannten Systeme, können
vom Implantat aus ein Kommunikationssignal senden, das durch das
externe Energieübertragungsmodul
empfangen wird, wo das Kommunikationssignal Informationen enthält, die
sich auf einen Parameter (wie dem Ladungszustand der Batterie) im
Implantat beziehen, und wo die Informationen benutzt werden, um
die Energieübertragung
aus dem externen Energieübertragungsmodul
zu steuern. Der Stand der Technik beschreibt jedoch nicht, dass
ein Qualitätsmaß des Kommunikationssignals
als solches, das an einem externen Modul empfangen wird, benützt werden
sollte, um die Energieübertragung
zu einem internen Kommunikationsmodul aus dem externen Modul zu übertragen,
enthaltend eine Energieerzeugungs- und Übertragungsvorrichtung gemäß dem Gegenstand
der vorliegenden Erfindung, wie dies weiter unten erläutert werden
wird.
-
Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes transkutanes
medizinisches Kommunikationssystem mit einer hohen Übertragungsrate
zu erzielen, das gegenüber
Störungen
unempfindlich ist und das die Benutzung der Batterie der implantierten
Vorrichtung eliminiert.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Das
erwähnte
Ziel wird dadurch erreicht, dass ein medizinisches Kommunikationssystem,
ein externes Kommunikationsmodul und ein internes Kommunikationsmodul
gemäß den Oberbegriffen der
beigefügten
unabhängigen
Ansprüche
mit den Merkmalen, die in den kennzeichnenden Teilen der unabhängigen Ansprüche angegeben
sind, versehen werden.
-
Das
erfindungsgemäße medizinische
Kommunikationssystem erzielt eine optimierte Energieübertragung
aus einem externen Kommunikationsmodul zu dem internen Kommunikationsmodul
in Abhängigkeit
von einem vorbestimmten Qualitätsmaß der von
dem internen Modul ausgesandten Informationsdaten.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Kommunikationssignal ein optisches Signal, das
gemäß dem Manchester-Kopier-Algorithmus
ausgesandt wird.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird eine akzeptable Kommunikationsqualität des Kommunikationssignals
erreicht, falls das bestimmte Qualitätsmaß des Kommunikationssignals
in einem Intervall zwischen einem ersten Wert und einem zweiten
Wert liegt. Die untere, durch den ersten Wert definiere Grenze wird
auf einen Pegel eingestellt, der gewährleistet, dass zum implantierten Modul
genügend
Energie übertragen
wird, um die akzeptable Kommunikationsqualität zu erreichen. Die höhere, durch
den zweiten Wert definierte Grenze wird auf einen Pegel eingestellt,
der gewährleistet, dass
zum implantierten Modul nicht zu viel Energie übertragen wird, so dass vermieden
wird, dass die Schaltungen in der implantierten Vorrichtung unnötigerweise
höheren
Strömen
ausgesetzt sind.
-
Kurze Beschreibung
der beigefügten
Zeichnungen
-
1 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung;
-
2 stellt
die Prinzipien der Manchester-Codierung dar; und
-
3 zeigt
ein detailliertes Blockdiagramm gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung
-
1 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm, das ein medizinisches Kommunikationssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschreibt. Das System enthält ein externes Kommunikationsmodul 2,
das außerhalb
des Körpers
eines Patienten angeordnet ist und ein implantierbares internes
Kommunikationsmodul 4. Das interne Kommunikationsmodul 4 ist
so ausgebildet, dass es mit einer implantierbaren medizinischen
Vorrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise einem Schrittmacher,
Defibrillator, Kardioverter oder einem Arzneimittelabgabepumpsystem
verbindbar oder in diesem enthalten ist. Das interne Kommunikationsmodul 4 enthält eine
Energieempfangs- und Versorgungsvorrichtung 6, die ausgelegt
ist, das Kommunikationsmodul 4, die interne Signalsendevorrichtung 8 und
die interne Signalempfangsvorrichtung 10 mit Energie zu
versorgen.
-
Das
externe Kommunikationsmodul 2 ist so ausgebildet, dass
es mit einer externen Programmiervorrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise
einem sogenannten Programmiergerät,
das geeignet ist, die Arbeitsweise des Implantats zu steuern, verbindbar ist
oder in diesem enthalten ist. Das externe Kommunikationsmodul 2 enthält eine
Energieerzeugungs- und Übertragungsvorrichtung 12,
eine Signalanalysiervorrichtung 14, eine Signalempfangsvorrichtung 16,
eine Signaldecodiervorrichtung 18 und eine Signalsendevorrichtung 20.
-
Die
Energieempfangs- und Versorgungsvorrichtung 6 im internen
Kommunikationsmodul 4 kann über die Haut 24 des
Patienten drahtlos Energie 22 aus der Energieerzeugungs-
und Sendevorrichtung 12 im externen Kommunikationsmodul 2 mittels
irgendeiner drahtlosen Vorrichtung, beispielsweise Infrarotlicht
oder RF-Wellen empfangen.
-
In
medizinischen Implantaten der jetzigen Zeit ist es oft möglich, Informationen
zu speichern, die sich auf die durch das Implantat durchgeführte Therapie,
beispielsweise den Stimulationsmodus, die Intervalllängen, detektierte
physikalische Parameter oder die Stimulationsimpulsamplitude in
einem Schrittmacher beziehen. Diese Art der Informationen wird durch
Telemetrie aus dem Implantat zu dem Arzt für dessen Auswertung übertragen.
Der Arzt kann bestimmte Parameter des Implantats verändern, die sich
auf die Therapie beziehen oder weitere Informationen, die spezielle
Angelegenheiten betreffen, anfordern. Diese Befehle oder Datenanforderungen werden
aus einer externen Einheit zum Implantat über Telemetrie übermittelt.
-
Die
aus dem Implantat auszusendenden Informationsdaten werden gemäß der vorliegenden
Erfindung der internen Signalsendevorrichtung 8 zugeführt, wo
sie entsprechend einem bevorzug ten Kodieralgorithmus kodiert werden,
der im folgenden im Detail besprochen werden wird. Die kodierten
Informationsdaten werden als drahtloses Kommunikationssignal 26 durch
die Haut zur Signalempfangsvorrichtung 16 im externen Kommunikationsmodul 2 übertragen.
Das so empfangene Signal wird der Signalanalysiervorrichtung 14 und
der Signaldekodiervorrichtung 18 zugeführt, wo das Signal gemäß dem Kodieralgorithmus
dekodiert wird, und es werden die ursprünglichen Informationsdaten über die
(nicht dargestellte) externe Programmiervorrichtung verfügbar gemacht.
-
Die
Signalanalysiervorrichtung 14 analysiert das empfangene
Signal und bestimmt, ob das Qualitätsmaß des Signals ein vorbestimmtes
Kriterium erfüllt.
Das Kriterium umfasst ein Intervall zwischen einem ersten Wert und
einem zweiten Wert und eine akzeptierbare Kommunikationsqualität wird erreicht, falls
das genannte Qualitätsmaß in dem
Intervall liegt. In Reaktion auf die durch die Signalanalysiervorrichtung
durchgeführte
Analyse wird die Energieerzeugungs- und Übertragungsvorrichtung 12 angewiesen,
die zur Energieempfangs- und Versorgungsvorrichtung 6 übertragene
Energiemenge gemäß Energieübertragungsregeln
zu verändern.
Gemäß diesen
Regeln wird die übertragene
Energiemenge vergrößert, falls
das Qualitätsmaß unterhalb
des genannten ersten Wertes liegt und es wird die übertragene
Energiemenge verringert, falls das Qualitätsmaß oberhalb des genannten zweiten
Wertes liegt.
-
Die
in das Implantat zu sendenden Informationsdaten werden der Signalsendevorrichtung 20 des externen
Kommunikationsmoduls 2 zugeführt, wo sie gemäß einem
bevorzugten Kodieralgorithmus kodiert werden. Die kodierten Informationen
werden dann als Kommunikationssignal 26 zur internen Signalempfangsvorrichtung 10 im
internen Kommunikationsmodul 4 übertragen, wo das empfangene
Kommunikationssignal gemäß dem Kodieralgorithmus dekodiert
wird. Die so dekodierten Informationen werden dann der (nicht dargestellten)
medizinischen Vorrichtung zugeführt.
Das Kommunikationssignal zwischen dem externen und dem internen
Modul könnte
ein optisches Signal sein, wie es im aufgeführten Stand der Technik beschrieben
ist. Das Kommunikationssignal könnte
auch ein Radiowellensignal sein, das allgemein in der Kommunikationstechnik
zur Kommunikation mit einem medizinischen Implantat, beispielsweise
einem Schrittmacher eingesetzt wird, oder es könnte ein anderes geeignetes
Signal, beispielsweise ein Ultraschallsignal sein.
-
2 stellt
die Prinzipien der Manchester-Kodierung dar, welche ein bevorzugter,
in der vorliegenden Erfindung benutzter Kodieralgorithmus ist.
-
Es
soll bemerkt werden, dass irgendein beliebiger Kodieralgorthmus
benutzt werden kann, vorausgesetzt, dass selbst wenn keine Information übertragen
wird oder nur "Nullen" übertragen werden, die Wellenform
trotzdem übertragen
wird. Der Grund hierfür
liegt darin, es zu ermöglichen,
die Qualität
des Kommunikationssignals zu überwachen.
-
Wie
oben in 2 ersichtlich ist, wird das, die
Information tragende Symbol logische 1 als Rechteckimpuls mit "hoch" in der ersten Hälfte und "niedrig" in der zweiten Hälfte kodiert.
Das die Information tragende Symbol logische 0 wird als Rechteckimpuls
mit einer "niedrigen" ersten Hälfte und
einer "hohen" zweiten Hälfte kodiert.
-
Die
auszusendenden Informationsdaten sind in der mit "Daten" bezeichneten Reihe
als eine Anzahl von Bits ersichtlich. Obgleich dies nur ein einfaches
Beispiel ist, um das Prinzip der Manchester-Kodierung zu erläutern, beschreibt
es auch einen weiteren wesentlichen Aspekt der Kommunikation, nämlich das
benutzte Kommunikationsprotokoll, d.h. wie ein Paket von Informationsdaten
umgeben ist von einem Startbit, einem Paritätsbit und einem Stopbit. Bei diesem
Beispiel sind acht Informationsdatenbits von einem Startbit umgeben,
das stets eine logische 1 darstellt und werden durch ein Paritätsbit (dessen Wert
hängt von
den Informationsdaten ab) beendet sowie einem Stopbit, das stets
die logische 0 ist. Die Manchester-Kodierung dieses Datenstromes
ist in der Figur unten dargestellt.
-
In
dem beschriebenen Kodieralgorithmus haben die Darstellung der logischen
1 und die Darstellung der logischen 0 gleiche Längen; es ist natürlich auch
möglich,
verschiedene Längen
zu benutzen. Eine 40/60-Darstellung bedeutet beispielsweise, dass
das die Information tragende Symbol logische 1 als Rechteckimpuls
kodiert wird, der die ersten 40% "hoch" ist
und im Rest des gesamten Intervalls "niedrig" ist. Eine Logische 0 wird dann als
Rechteckimpuls kodiert, der die ersten 60% "niedrig" und im Rest des gesamten Intervalls
ist "hoch".
-
Bei
dem oben beschriebenen Kodieralgorithmus, beispielsweise dem Manchester-Kodieralgorithmus,
wird unabhängig
davon, ob eine logische 0 oder eine logische 1 übertragen wird, eine Wellenform übertragen,
um die Qualität
des Kommunikationssignals zu überwachen.
Gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung wird statt dessen eine konventionelle EIN-AUS-Verschlüsselung
benutzt, d.h. während
des gesamten Intervalls wird eine logische 0 als "niedrig" bzw. eine logische
1 als "hoch" ausgesandt. Um das
Qualitätsmaß der so
kodierten Nachricht zu bestimmen, wird in bekannten Zeitintervallen
eine bekannte Prüfsequenz
von Einsen und Nullen in die Nachricht dazwischengefügt. Das
empfangene Signal wird nur analysiert, und das Qualitätsmaß wird nur
dann bestimmt, wenn die Prüfsequenz erhalten
wird. So wird die Signalanalysiervorrichtung 14 nur in
Reaktion auf eine empfangene Prüfsequenz aktiviert.
-
In 3 ist
ein detailliertes Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
wird die Kommunikation zwischen dem externen und dem internen Modul
mittels eines optischen Signals durchgeführt und vorzugsweise durch
ein Infrarot-(IR)-Signal.
-
Die
beiden Signalsendevorrichtungen 8, 20 im internen
bzw. im externen Modul enthalten jeweils einen Kodierer 28, 30,
vorzugsweise gemäß dem Manchester-Kodieralgorithmus,
einen Trägerwellenoszillator 32, 34,
einen LED-Treiber 36, 38 und eine lichtemittierende
Diode (LED) 40, 42.
-
Die
in die jeweilige Richtung auszusendenden Informationsdaten werden
durch den Kodierer 28, 30 zunächst kodiert und dann mittels
einer Hochfrequenzträgerwelle
moduliert, bevor das Signal dem LED-Treiber 36, 38 zugeführt wird.
In dem modulierten, kodierten Signal ist die Wellenform, die der
logischen 0 entspricht, verglichen zur Wellenform, die der logischen
1 entspricht, um 180° Phasen
verschoben.
-
Die
interne Signalempfangsvorrichtung 10 enthält eine
IR-Photodiode 44, eine Signalverarbeitungsvorrichtung 46,
die das erfasste Signal filtert, demoduliert und verstärkt. Die
Filterung entfernt Grundlinienschwankungen und Störungen infolge von
Hintergrundlicht und der Demodulator entnimmt die ursprüngliche
Wellenform. Es wird eine automatische Verstärkungssteuerung (AGC) benutzt,
um das Ausgangssignal der IR-Photodiode auf einen geeigneten Pegel
für einen
nachfolgenden Dekodierer 48, vorzugsweise einen Manchester-Dekodierer
einzustellen. Die dekodierten Informationsdaten werden dann der
(nicht dargestellten) medizinischen Vorrichtung zugeführt.
-
Die
externe Signalempfangsvorrichtung 16 im externen Kommunikationsmodul 2 enthält eine IR-Photodiode 50 und
eine externe Signalverarbeitungsvorrichtung 52, die das
detektierte Signal filtert, demoduliert und verstärkt. Das
Signal wird dann in zwei Pfade aufgespaltet.
-
Das
Signal in dem einen Pfad wird einer automatischen Verstärkungssteuerung
(AGC) zugeführt,
um das Ausgangssignal der IR-Photodiode auf einen für einen
nachfolgenden Dekodierer 54, vorzugsweise einen Manchester-Dekodierer,
geeigneten Pegel einzustellen. Die dekodierten Informationsdaten
werden dann einer (nicht gezeigten) Vorrichtung, beispielsweise
einem Programmiergerät
oder dem Teil eines Programmiergerätes zur Beurteilung der Information
zugeführt.
-
Das
Signal im anderen Pfad wird der Signalanalysiervorrichtung 14 zugeführt, die
einen Signalprozessor 56, beispielsweise einen AM-Dekodierer/Integrator,
der ein zur Durchschnittsamplitude des Signals, das von der externen
Signalverarbeitungsvorrichtung 52 empfangen worden ist,
proportionales Signal erzeugt, sowie einen Pegeldetektor 58 enthält.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung, wird durch den Signalprozessor 56 stattdessen
ein Signal proportional zum Spitzenamplitudenwert oder dem Mittel
des Spitzenamplitudenwertes des Signals erzeugt, das von der externen
Signalverarbeitungsvorrichtung 52 empfangen worden ist.
-
Wie
oben in Verbindung mit der Beschreibung von 2 angegeben,
wird durch den Signalprozessor 56 ein Qualitätsmaß des empfangenen
Signals ermittelt. Dieses Maß wird
dem Pegeldetektor 58 zugeführt, der mit einem ersten Wert 60 und
einem zweiten Wert 62 versehen ist, welche ein Intervall
definieren, in dem eine akzeptierbare Kommunikation erzielt wird,
falls das Qualitätsmaß in dem
Intervall liegt.
-
Durch
das Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Wert wird ein
Qualitätskriterium
definiert.
-
Das
Ausgangssignal aus dem Pegeldetektor wird der Energieerzeugungsvonichtung 12 zugeführt, die
eine Logik- und Treiber-Schaltung 64 sowie eine Energieerzeugungsspule 66 aufweist.
-
In
Reaktion auf die durch die Signalanalysiervorrichtung durchgeführte Analyse
wird, wie oben angegeben, die Energieerzeugungs- und Übertragungsvorrichtung
angewiesen, die zur Energieempfangs- und Versorgungsvorrichtung 6 transferierte Energiemenge
gemäß den Energieübertragungsregeln
zu ändern.
Gemäß diesen
Regeln wird die übertragene
Energiemenge vergrößert, falls
das Qualitätsmaß unterhalb
des genannten ersten Wertes liegt und es wird die übertragene
Energiemenge verringert, falls das Qualitätsmaß oberhalb des genannten zweiten
Wertes liegt.
-
Die übertragene
Energie wird durch die Energieempfangs- und Versorgungsvorrichtung 6 im
internen Kommunikationsmodul 4 empfangen. Die Energieversorgungsvorrichtung
enthält
eine Spule 68, einen Gleichrichter 70 und einen
Leistungsregler 72. Die empfangene Energie wird durch den
Gleichrichter 70 gleichgerichtet und dem Leistungsregler 72 sowie
dem LED-Treiber 36 zugeführt. Die Ausgangsspannung des
Gleichrichters 70 vergrößert sich
proportional zum Qualitätsmaß des Kommunikationssignals.
Im Falle einer niedrigen Spannung, d.h. bei schwachem Licht, wird
das Ergebnis eine Zunahme in der übertragenen Energiemenge sein,
die zu einer Zunahme in der Ausgangsenergie aus dem Gleichrichter 70 führt, die
dem LED-Treiber 36 zugeführt wird und damit zu einer
stärkeren
Lichtemission aus der LED 40 führt. Dies setzt sich fort,
bis die Spannung den zweiten Wert erreicht und die übertragene Energie
dann so eingestellt wird, dass die Spannung im Intervall zwischen
dem ersten und dem zweiten Wert gehalten wird.
-
Der
Leistungsregler 72 versorgt die übrigen funktionellen Einheiten
des internen Kommunikationsmoduls während der Kommunikationsübertragung
mit einer konstanten, geregelten Spannung.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird das externe bzw. interne Kommunikationsmodul jeweils
mit Sende/Empfangs-Steuersignalen 74, 76 versehen,
um in der Lage zu sein, das externe und das interne Modul zu steuern
und zu synchronisieren. Der Grund hierfür liegt darin, dass das interne
und das externe Modul nicht gleichzeitig senden können, da
für die
IR-Photodioden sonst das Risiko bestünde, Licht von sowohl der eigenen
LED als auch von der LED des anderen Moduls zu detektieren. Die
beiden Module müssen
deshalb im Halb-Duplex-Modus
arbeiten, d.h. es kann in einer bestimmten Zeit immer nur eine Richtung
aktiv sein. Die Steuersignale 74, 76 schalten
die Signalempfangsvorrichtungen 10, 16 aus, wenn
die Signalübertragungsvorrichtungen 8, 20 senden.
Das interne Modul ist das bestimmende Modul, das bestimmt, welches
Modul an der Reihe ist, ein Kommunikationssignal auszusenden. Falls
keine Kommunikationsdaten ausgesandt werden, sendet das interne Modul "Null"-Daten um die Energieübertragungsrückkopplungsschleife
aufrechzuerhalten.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten
Ausführungsformen
beschränkt.
Es können
verschiedene Alternativen, Modifikationen und Äquivalente benutzt wer den. Deshalb
sollen die obigen Ausführungsformen
nicht als Begrenzung des Umfangs der Erfindung angesehen werden,
der Umfang wird durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.