WO2019211415A2

WO2019211415A2 - Sendeeinheit mit sendespule und temperatursensor

Info

Publication number: WO2019211415A2
Application number: PCT/EP2019/061321
Authority: WO
Inventors: Ingo STOTZ; Samuel Vasconcelos Araujo; Michael JIPTNER
Original assignee: Kardion Gmbh
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2019-11-07
Also published as: US11752354B2; DE102018206754A1; WO2019211415A3; US20230381526A1; US20210339009A1; DE112019002254A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sendeeinheit (12) mit einem Gehäuse (20), mit einer in dem Gehäuse (20) angeordneten Sendespule (18) für das induktive Übertragen von elektrischer Energie auf eine in dem Gewebe (2) des Körpers (1) eines Patienten angeordnete Empfangseinheit (14) mit einer Empfangsspule (16) bei Anlagen des Gehäuses (20) mit einer Kontaktfläche (22) an den Körper (1), und mit einer Steuereinrichtung (30) für das Steuern des Betriebs der Sendespule (18). Erfindungsgemäß gibt es in der Sendeeinheit einen Temperatursensor (26) für das Ermitteln einer durch das induktive Übertragen von elektrischer Energie in die Empfangseinheit (14) hervorgerufenen Erwärmung des Gewebes (2) des Körpers (1). Die Erfindung erstreckt sich auch Verfahren zur Bestimmung der Temperatur (Τ_Korr) des Gewebes (2) eines Körpers (1) an einer Oberfläche (38), durch die induktiv elektrische Energie für das Versorgen eines in dem Gewebe (2) des Körpers (1) angeordneten elektrischen Verbrauchers übertragen wird und auf ein Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie.

Description

Sendeeinheit mit Sendespule und Temperatursensor

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sendeeinheit mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse angeordneten Sendespule für das induktive Übertragen von elektri scher Energie auf eine in einer Partie des Körpers einer Person, insbesonde re eines Patienten, z.B. in dem Gewebe des Körpers eines Patienten ange ordnete Empfangseinheit mit einer Empfangsspule bei Anlagen des Gehäu ses mit einer Kontaktfläche an den Körper, und mit einer Steuereinrichtung für das Steuern des Betriebs der Sendespule.

Die Erfindung erstreck sich auch auf ein Verfahren zur Bestimmung der loka len Temperatur eines Körpers einer Person, insbesondere eines Patienten an einer Oberfläche, z.B. der Temperatur des Gewebes des Körpers an einer Oberfläche, durch die induktiv elektrische Energie für das Versorgen eines in dem Gewebe des Körpers angeordneten elektrischen Verbrauchers übertra gen wird, und auf ein Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur an einer Oberfläche bei einer Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren zur induktiven Energie übertragung im medizinischen Bereich bekannt, bei dem ein innerhalb eines Körpers angeordneter Energiespeicher in Form eines Akkus auf induktivem Wege geladen werden kann (DE 10 201 6 106 683 A1 ). Hierzu ist innerhalb des Körpers eines Patienten in einer Empfangseinheit eine Empfangsspule angeordnet, die mit einer außerhalb des Körpers angeordneten, in einer Sendeeinheit angeordneten Sendespule zusammenwirkt. Zwischen der Emp fangsspule und der Sendespule, die in einem definierten, relativ geringem Abstand zueinander positioniert sind, befindet sich menschliches Gewebe bzw. Haut des Patienten. Beim Betrieb der Sendespule kommt es insbeson dere durch thermische Verluste in der Sende- und in der Empfangseinheit zu einer Erwärmung des zwischen der Empfangseinheit und der Sendeeinheit angeordneten Gewebes des Patienten. Die Höhe der Erwärmung ist aus ge sundheitlichen Gründen limitiert und darf ein gewisses Maß nicht überschrei ten.

Aufgabe der Erfindung ist es, das induktive Übertragen von elektrischer Energie zu einem z. B. in dem Körper eines Patienten angeordneten, leis tungsstarken elektrischen Verbraucher oder elektrischen Energiespeicher zu ermöglichen, ohne dass das Gewebe des Patienten dabei Schaden nimmt.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Sendeeinheit und die in Anspruch 18 und Anspruch 20 angegebenen Verfahren gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen An sprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass ein Überwachen der Tem peratur der Oberfläche eines Patienten im Bereich des Anlagekontakts der Sendeinheit ermöglicht, auf die Erwärmung des Gewebes des Patienten Rückschlüsse zu ziehen.

Dabei ist es eine Erkenntnis der Erfindung, dass die Messsignale eines Temperatursensors, der in möglichst unmittelbarer Nähe der zu messenden Oberfläche angeordnet wird, durch das induktive Übertragen von elektrischer Energie beeinflusst werden. Es zeigt sich nämlich, dass beim Betrieb der Sendespule nicht nur das (menschliche) Gewebe bzw. die Hautoberfläche des Patienten erwärmt wird, sondern durch die von der Sendespule erzeug ten magnetischen Felder zusätzlich eine Erwärmung des Temperatursensors bzw. dessen Leitungen erfolgt, die einen Messfehler generiert. Dies wiede- rum hat zur Folge, dass unter Berücksichtigung einer nicht zu überschreiten den (Grenz-) Temperatur des Gewebes im Übertragungsbereich der Vorrich tung der Betrieb der Sendespule noch nicht optimiert ist bzw. die erfasste Temperatur nicht der tatsächlichen Temperatur an der zu messenden Ober fläche des Patienten entspricht.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass es die vorgesehene (erlaubte) maxima le Temperaturerhöhung des Gewebes des Patienten im Wirkbereich der Sendeeinheit bzw. der Sendespule optimal ausnutzt und es somit ermöglicht, die Energieübertragung in die Empfangsspule zu optimieren bzw. zu maxi mieren. Dies ermöglicht somit beispielsweise kürze Aufladezeiten eines im Körper des Patienten angeordneten elektrischen Energiespeichers z.B. in Form eines Akkus bzw. die Möglichkeit, die Tragedauer der extern angeord neten Sendeeinheit bzw. Sendespule am Körper zu reduzieren.

Eine Idee der Erfindung ist es, dass der durch die Felder der Sendespule der Sendeeinheit verursachte Anteil der Erwärmung des Temperatursensors bei der Erfassung der Temperatur der zu messenden Oberfläche berücksichtigt wird. Durch die Berücksichtigung des Anteils der Erwärmung des Tempera tursensors durch die von der Sendespule ausgestrahlten (magnetischen) Felder wird somit die von dem Temperatursensor ermittelte Temperatur an der Oberfläche reduziert, wodurch sich längere Betriebszeiten ergeben und/oder stärkere Magnetfelder der Sendespule eingestellt werden können, bis ein bestimmter, nicht zu überschreitender Temperaturgrenzwert an der zu messenden Oberfläche tatsächlich erreicht wird.

In einer Variante des soweit beschriebenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Anteil der Erwärmung des Temperatursensors bzw. dessen Zuleitungen als Festwert berücksichtigt wird, der sich unter Berücksichtigung einer vorgegebenen maximalen Betriebsdauer der Vorrichtung und vorgege bener Umweltparameter ergibt. Gemeint ist hierbei, dass man insbesondere anhand von Versuchsreihen ermittelt hat, um welchen Temperaturbetrag der Temperatursensor erwärmt wird, wenn dieser bei einer typischen maximalen Betriebsdauer der Sendespule unter Berücksichtigung beispielsweise einer typischerweise maximalen Außentemperatur ausgesetzt ist. Beträgt dieser Wert beispielsweise 0,8 Kelvin, so wird von dem jeweils aktuell mittels des Temperatursensors erfassten Wert der Temperatur an der Oberfläche dieser maximale Temperaturanstieg des Temperatursensors (0,8 Kelvin) abgezo gen, um dadurch auf die tatsächlich maximal herrschende Temperatur an der Oberfläche zu schließen.

In einer weiteren, gegenüber der vorstehend beschriebenen Variante abge wandelten Variante kann vorgesehen sein, eine tatsächlich vorhandene Er wärmung des Temperatursensors durch den Betrieb der Sendespule zu be rücksichtigen, indem der Anteil der Erwärmung des Temperatursensors unter Berücksichtigung des erfassten Temperaturverlaufs der erfassten Oberfläche nach Stoppen des Betriebs der Sendespule der Vorrichtung ermittelt wird. Gemeint ist hierbei, dass nach einem Stoppen des Betriebs der Sendespule der Vorrichtung der Temperatursensor weiterhin die Temperatur an der zu messenden Oberfläche erfasst und der Steuereinrichtung der Vorrichtung als Eingangswerte zuführt. Anhand des über die Zeit eintretenden Temperatur abfalls, verursacht einerseits durch die nicht mehr stattfindende Wärmeüber tragung in den menschlichen Körper, und andererseits durch die Entwär- mung des Temperatursensors lässt sich daraus auf die tatsächlich vorhan dene Temperatur an der zu messenden Oberfläche zum Zeitpunkt des Stop pens des Betriebs der Sendespule schließen.

In Weiterbildung dieses Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Stoppen des Betriebs der Sendespule periodisch erfolgt. Damit lässt sich während der gesamten Ladephase bzw. der Phase der Energieübertragung von der Sen despule in die Empfangsspule die Temperatur an der zu messenden Ober fläche des Patienten überwachen. Um auf die tatsächliche Temperatur der zu messenden Oberfläche zu schließen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Bei einem ersten, besonders bevorzugten Verfahren wird der Anteil der Erwärmung des Temperatur sensors durch den Betrieb der Sendespule anhand einer mathematischen Funktion unter Berücksichtigung bekannter Parameter des Temperatur sensors und gegebenenfalls von Umweltparametern ermittelt. Unter bekann ten Parametern des Temperatursensors wird dabei insbesondere dessen Wärmespeicherkapazität, dessen Anordnung innerhalb des Gehäuses der Sendeeinheit und somit dessen Entwärmung bzw. Abkühlung verstanden. Unter Umweltparameter werden insbesondere die äußere Umgebungstem peratur im Bereich der Sendeeinheit sowie gegebenenfalls die vorhandene Körpertemperatur des Patienten verstanden. Die angesprochenen Parameter des Temperatursensors sowie der Vorrichtung bzw. des Gehäuses der Vor richtung und die Umgebungstemperatur lassen sich beispielsweise anhand von Versuchsreihen in einen mathematischen Zusammenhang bringen, der art, dass sich beispielsweise bei einer bestimmten Umgebungstemperatur eine bestimmte Abkühlfunktion des Temperatursensors einstellt. Anhand die ser Funktion lässt sich somit die tatsächliche Temperatur an der zu messen den Oberfläche zum Zeitpunkt des Abschaltens der Sendespule extrapolie ren bzw. abschätzen.

In davon alternativer Ausgestaltung des Verfahrens kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der zeitliche Verlauf der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur nach dem Abschalten der Sendespule mit in der Steu ereinrichtung abgespeicherten Kurvenverläufen verglichen wird, und bei Übereinstimmung bzw. Annährung an einen abgespeicherten Kurvenverlauf auf die tatsächliche Temperatur im Bereich der zu messenden Oberfläche zum Zeitpunkt des Abschaltens der Sendespule geschlossen wird.

Eine weitere Optimierung der Energieübertragung zur Verkürzung von Auf ladezeiten bzw. zur Erzielung möglichst hoher Aufladeraten des in dem Pati enten angeordneten elektrischen Energiespeichers wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung anhand der ermittelten Temperatur angesteuert wird, und dass zur Vermeidung zu hoher Tempera turen die Sendespule zeitweise nicht betrieben wird, wobei die Dauer der Betriebspausen der Sendespule anhand der ermittelten Temperatur an der Oberfläche erfolgt. Gemeint ist hierbei, dass die Dauer der Betriebspausen lediglich solange gewählt wird, bis die erfasste Temperatur von dem Grenz wert einen bestimmten Mindestabstand aufweist. Somit wird die Temperatur an der zu messenden Oberfläche immer knapp unterhalb der Grenztempera tur gehalten, was insgesamt gesehen eine Optimierung der Energieübertra gung ermöglicht. Alternativ ist es auch möglich, ohne Betriebspausen eine Drosselung bzw. Anpassung der Sendeleistung zur Konstanthaltung der Temperatur vorzunehmen.

Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur induktiven Energieübertra gung, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Sendespule, wobei das Ge häuse zumindest in mittelbarem Anlagekontakt mit der zu messenden Ober fläche positionierbar ist, und wobei die Vorrichtung nach einem Verfahren betrieben wird, bei der der Anteil der Erwärmung des Temperatursensors unter Berücksichtigung des erfassten Temperaturverlaufs der erfassten Oberfläche nach Stoppen des Betriebs der Sendespule der Vorrichtung er mittelt wird. Erfindungsgemäß weist diese Vorrichtung einen Temperatur sensor auf, der dem elektromagnetischen Feld der Sendespule ausgesetzt sein kann, so dass er in einer Wirkverbindung zu dieser angeordnet ist. Die Vorrichtung kann einen Algorithmus zur Erfassung des Anteils der Erwär mung des Temperatursensors bzw. dessen Zuleitungen durch die Sendespu le aufweisen.

Aus Gründen einer möglichst kompakten Ausbildung der Vorrichtung ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Temperatursensor in SMD-Bauweise aus gebildet ist. Zuletzt umfasst die Erfindung auch die Verwendung eines soweit beschrie benen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der Haut- und/oder Gewebetemperatur bei einem menschlichen Körper bei einer Energieüber tragung in den menschlichen Körper, insbesondere bei einem VAD (Ventricu- lar Assist Device) - System.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Diese sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung mit einer

Sendespule und mit einem Temperatursensor, die für das indukti ve Übertragen von Energie in eine in einem menschlichen Körper angeordnete Empfangseinheit mit einer Empfangsspule in einem VAD - System dient; Fig. 2 ein erstes Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf einer von dem

Temperatursensor in der Vorrichtung zur induktiven Energieüber tragung erfassten Temperatur T und mit einer Grenztemperatur

TGrenzJ U nd Fig. 3 ein zweites Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf einer von dem

T Grenz. Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. In der Fig. 1 sind stark vereinfacht die erfindungswesentlichen Bestandteile einer Vorrichtung 10 zur induktiven Energieübertragung auf eine in dem Kör per 1 eines Patienten angeordnete Empfangseinheit 14 mit einer Empfangs spule 16 dargestellt. Insbesondere ist die Vorrichtung 10 ein Bestandteil ei nes Herzunterstützungssystems in Form eines sogenannten Ventricular As sist Device - Systems (VAD-System) 100. Das VAD-System 100 enthält ins besondere eine in dem Körper 1 des Patienten angeordnete Pumpe, welche dessen Herzfunktion unterstützt. In dem Körper 1 des Patienten wird diese Pumpe mit elektrischer Energie aus einem in der Fig. 1 nicht gezeigten elektrischen Energiespeicher, z.B. einem Akku betrieben, der an die Emp fangseinheit 14 angeschlossen ist. Dieser elektrische Energiespeicher muss aufgrund des Energieverbrauchs der Pumpe geladen werden. Durch indukti ves Übertragen von Energie mittels der Vorrichtung 10 in die Empfangsein heit 14 wird der an die Empfangseinheit 14 angeschlossene elektrische Energiespeicher aufgeladen.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Sendeeinheit 12, die sich außerhalb des Körpers 1 des Patienten befindet, und die in dem Körper 1 des Patienten an geordnete Empfangseinheit 14 mit der Empfangsspule 16. Zu bemerken ist, dass die Empfangseinheit 14 grundsätzlich mehrere Empfangsspulen 16 enthalten kann.

Zwischen der Sendeeinheit 12 und der Empfangseinheit 14 befindet sich menschliches Gewebe 2 bzw. die Haut des Patienten. Die Empfangsspule 16 ist mit dem zu ladenden elektrischen Energiespeicher in Wirkverbindung an geordnet. Die Empfangsspule 16 wirkt mit einer in der Sendeinheit 12 ange ordneten Sendespule 18 zusammen. Die Sendespule 18 ist innerhalb eines Gehäuses 20 der Sendeeinheit 12 angeordnet, wobei das Gehäuse 20 zu mindest in mittelbarem Anlagekontakt mit dem Körper 1 bzw. dem Gewebe 2 im Bereich einer Kontaktfläche 22 des Gehäuses 20 angeordnet ist. Die Sendespule 18 hat eine Spulenwicklung 17, die um eine die Kontaktflä che 22 durchsetzende Spulenachse 19 angeordnete Leiterschleifen hat. Die Spulenwicklung 17 der Sendespule 18 befindet sich auf einem flächig aus gedehnten, von der Spulenachse 19 durchsetzten Sendespulenträger 21 , der eine der Kontaktfläche 22 des Gehäuses 20 zugewandte Trägerfläche für die Spulenwindungen der Sendespule 18 hat.

Weiterhin ist es zum Betrieb der Vorrichtung 10 erforderlich, dass die Emp fangsspule 1 6 und die Sendespule 18 zueinander ausgerichtet sind, um bei einer Bestromung der Sendespule 18 ein Magnetfeld erzeugen zu können, dessen in der Fig. 1 dargestellte Feldlinien 24 zu der Induktion einer elektri schen Spannung und damit zu dem Fließen eines elektrischen Stroms in der Empfangsspule 1 6 führt, der dann für das Aufladen des elektrischen Ener giespeichers genutzt werden kann.

Beim Betrieb der Sendespule 18 wird durch die verlustbedingte Erwärmung der Sendeeinheit 12 sowie der Empfangseinheit 14 das zwischen der Sen deeinheit 12 und der Empfangseinheit 14 befindliche Gewebe 2 des Körpers 1 erwärmt. Diese Erwärmung des Gewebes 2 muss zur Vermeidung von körperlichen Beeinträchtigungen bzw. Schädigungen und/oder aus Gründen der Einhaltung von gesetzlichen Normen begrenzt werden.

Flierzu ist es vorgesehen, dass die Temperatur des Gewebes 2 im Anlagebe reich des Gehäuses 20 der Sendeeinheit 12 an das Gewebe 2 mittels eines Temperatursensors 26 im Bereich einer Messoberfläche 38 an der Oberflä che des Gewebes 2 überwacht wird.

Der Temperatursensor 26 ist in dem Gehäuse 20 der Sendeeinheit 12 auf einer der Kontaktfläche 22 zugewandten Seite 23 der Sendespule 18 ange ordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Temperatursensor 26 aus Grün den eines möglichst kompakten Aufbaus als SMD-Bauteil bzw. SMD- Baugruppe aufgebaut ist. Der Temperatursensor 26 ist über eine elektrische Leitung 28 mit einer Steuereinrichtung 30 der Sendeeinheit 12 verbunden. Die Steuereinrichtung 30 dient auch der Ansteuerung der Sendespule 18 über eine Leitung 32. Eine weitere Leitung 34 verbindet die Steuereinrichtung 30 mit einem weiteren Temperatursensor 36, der dazu ausgebildet ist, die Umgebungstemperatur außerhalb der Sendeeinheit 12 zu erfassen.

Wie anhand der Fig. 1 erkennbar ist, ist sowohl der Temperatursensor 26 als auch gegebenenfalls die Leitung 28 in Wirkverbindung mit den magnetischen Feldlinien 24 der Sendespule 18 angeordnet. Dies hat zur Folge, dass bei einem Betrieb der Sendespule 18 nicht nur das Gewebe 2 insbesondere durch die Verlustwärme der Sendeeinheit 12 und der Empfangseinheit 14 erwärmt wird, sondern auch der Temperatursensor 26 bzw. die Leitung 28 insbesondere durch das Magnetfeld der Sendespule 18, was dazu führen kann, dass sich der Temperatursensor 26 stärker erwärmt als das umliegen de Gewebe 2. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Temperaturerhöhung der besagten Bauteile zu einem Messfehler führt, der sich darin äußert, dass die von dem Temperatursensor 26 im Bereich der Messoberfläche 38 erfass te Temperatur T um den Messfehler verfälscht bzw. erhöht wird.

Zur Erfassung bzw. Berücksichtigung dieses Messfehlers bzw. um die tat sächliche Temperatur T an der Messoberfläche 38 des Körpers 1 zu erfas sen, wird die Sendespule 18 auf eine bestimmte Art und Weise betrieben. Hierzu wird zur Verdeutlichung auf die Fig. 2 verwiesen.

Die Fig. 2 zeigt die mittels des Temperatursensors 26 in der Vorrichtung 10 zu der Zeit t erfasste Temperatur T als einen Kurvenverlauf A. Der Tempera tursensor 26 übermittelt die zu der Zeit t erfasste Temperatur T an die Steu ereinrichtung 30. In dem Zeitraum zwischen to und ti steigt die Temperatur T leicht an. Die Steigerung der Temperatur T lässt sich dadurch erklären, dass während des Betriebs der Sendespule 18 sowohl die Temperatur in dem Gewebe 2, als auch die Temperatur in dem Temperatursensor 26 bzw. der Leitung 28 durch den Einfluss des von der Sendespule 18 erzeugten, zeitlich sich ändernden Magnetfelds, das Wirbelströme hervorruft, erhöht wird. Die Temperatur T liegt jedoch unterhalb einer einzuhaltenden Grenztemperatur Tcrenz. Zum Zeitpunkt ti wird nun durch die Steuereinrichtung 30 der Betrieb der Sen despule 18 gestoppt. Am Kurvenverlauf A erkennt man daraufhin, dass die Temperatur T, die weiterhin von dem Temperatursensor 26 erfasst wird und der Steuereinrichtung 30 als Eingangsgröße zugeführt wird, mit der Abkling kurve 40 abfällt.

Der Kurvenverlauf A nach dem Zeitpunkt ti ergibt sich dabei einerseits aus der nunmehr fehlenden Erwärmung des Gewebes 2 bzw. dessen Abkühlung, als auch aus der Entwärmung bzw. dem Abkühlen des Temperatursensors 26 sowie der Leitung 28.

In der Steuereinrichtung 30 der Sendeeinheit 12 bzw. der Vorrichtung 10 ist ein Algorithmus mit einer mathematischen Funktion abgelegt, die es ermög licht, anhand der Werte der Temperatur T nach dem Zeitpunkt ti auf die tat sächliche Temperatur T im Bereich der Messoberfläche 38 zum Zeitpunkt ti zu schließen, beispielsweise durch Extrapolation aus der Abkühlgeschwin digkeit VK in einem Zeitpunkt t2 nach dem Zeitpunkt ti. Es wird sich dabei zunutze gemacht, dass der Temperatursensor 26 größenbedingt eine deut lich geringere Wärmespeicherkapazität hat als das umliegende Gewebe 2 und die Oberfläche des Gehäuses 20. Dadurch kommt es unmittelbar nach dem Abschalten der Sendespule 18 zum Zeitpunkt ti zu einem dynamischen Abfall der Temperatur T. Ist dieser vorübergehende Ausgleichsvorgang zum Zeitpunkt t2 abgeschlossen, wird von dem Temperatursensor 26 die tatsäch liche Temperatur T des Gewebes 2 erfasst, da die geringe Wärmespeicher kapazität des Temperatursensors 26„entladen“ ist. Durch die angesproche- ne Extrapolation der Abkühlkurve zum Abschaltzeitpunkt ti kann somit auf die tatsächliche Temperatur zum Abschaltzeitpunkt ti geschlossen werden. Dadurch wird die zusätzliche Erwärmung des Temperatursensors 26 berück sichtigt bzw. eliminiert.

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Kurvenverlauf A nach dem Zeitpunkt ti mit in der Steuereinrichtung 30 abgelegten Kurvenverläufen ver glichen wird, und bei einer Übereinstimmung bzw. einer Annäherung an ei nen abgespeicherten Kurvenverlauf auf die entsprechende Temperatur Tkop- an der Messoberfläche 38 des Körpers 1 zum Zeitpunkt ti zu schließen. Die Differenz zwischen der korrigierten Temperatur Tkop- an der Messoberfläche 38 und der erfassten Temperatur T zum Zeitpunkt ti ist dabei der Anteil AW verursacht durch die Erwärmung des Temperatursensors 26 und der Leitung 28.

Sobald die Temperatur T an der Messoberfläche 38, die um den Betrag der Erwärmung des Temperatursensors 26 bzw. der Leitung 28 durch den Be trieb der Sendespule 18 korrigiert wurde ermittelt ist, steuert die Steuerein richtung 30 wiederum die Sendespule 18 an, um eine weitere Energieüber tragung zu ermöglichen. Um eine kontinuierliche Überwachung der (tatsäch lichen) Temperatur T an der Messoberfläche 38 zu ermöglichen, wird das soweit beschriebene Aus- bzw. Einschalten der Sendespule 18 vorzugsweise periodisch, d. h. in gleichmäßigen Abständen durchgeführt.

In der Fig. 3 ist ein Diagramm dargestellt, das ein vereinfachtes Messverfah ren verdeutlicht. Hierbei ist ebenfalls die von dem Temperatursensor 26 er fasste Temperatur T über der Zeit t dargestellt. Es wird dabei von einem kon tinuierlichen, d. h. nicht unterbrochenen Betrieb der Sendespule 18 ausge gangen. Anhand des Kurvenverlaufs A sind die von dem Temperatursensor 26 an die Steuereinrichtung 30 übermittelten Werte der Temperatur T er kennbar. Der Kurvenverlauf AK zeigt einen korrigierten Kurvenverlauf A unter Berücksichtigung eines Festwertes AF als Anteil AW, der als maximal mögli- eher Messfehler aufgrund der Erwärmung des Temperatursensors 26 sowie der Leitung 28 aufgrund der Erwärmung durch den Betrieb der Sendespule 18 angenommen wird. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Steuereinrichtung 30 davon ausgeht, dass höchstens die durch die AK be rechnete Temperatur T an der Messoberfläche 38 vorhanden sein kann.

Selbstverständlich wird bei beiden Verfahren jeweils davon ausgegangen, dass bei Annäherung an eine Grenztemperatur Tcrenz der Betrieb der Vorrich tung 10 bzw. der Sendespule 18 gestoppt wird, beispielsweise bis die ermit telte Temperatur T einen bestimmten Abstand zur Grenztemperatur Tcrenz aufweist.

Die soweit beschriebenen Verfahren können auf vielfältige Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzu weichen. Insbesondere ist zu bemerken, dass die beschriebenen Verfahren nicht auf die Anwendung bei einem VAD-Systems 100 begrenzt sind.

Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten:

Eine Sendeeinheit 12 hat ein Gehäuse 20 und eine in dem Gehäuse 20 an geordnete Sendespule 18 für das induktive Übertragen von elektrischer Energie auf eine in dem Gewebe 2 des Körpers 1 eines Patienten angeord nete Empfangseinheit 14 mit einer Empfangsspule 16 bei Anlagen des Ge häuses 20 mit einer Kontaktfläche 22 an den Körper 1 . In der Sendeeinheit 12 gibt es eine Steuereinrichtung 30 für das Steuern des Betriebs der Sen despule 18. Die Sendeeinheit enthält einen Temperursensor 26 für das Er mitteln einer durch das induktive Übertragen von elektrischer Energie in die Empfangseinheit 14 hervorgerufenen lokale Erwärmung des Körpers 1 . Die Erfindung erstreckt sich auch Verfahren zur Bestimmung der lokalen Tempe ratur (T Korr) eines Körpers 1 an einer Oberfläche 38, durch die induktiv elekt rische Energie für das Versorgen eines in dem Körper 1 angeordneten elektrischen Energiespeichers oder elektrischen Verbrauchers übertragen wird und auf ein Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Ener gie.

Insbesondere betrifft die Erfindung die in den folgenden Klauseln angegebe nen Aspekte:

1. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur (T) an einer Oberfläche (38) bei einer Vorrichtung (10) zur induktiven Energieübertragung, wobei die Vorrichtung (10) eine in einem Gehäuse (20) angeordnete Sendespule (18) aufweist und das Gehäuse (20) zumindest in mittelbarem Anlage kontakt mit der zu messenden Oberfläche (38) angeordnet ist, und mit einem Temperatursensor (26) zur Erfassung der Temperatur (T) der Oberfläche (38), wobei der Temperatursensor (26) und ggf. dessen elektrische Leitung (28) in Wirkverbindung mit der Sendespule (18) an geordnet ist, derart, dass bei einem Betrieb der Sendespule (18) der Temperatursensor (26) und ggf. dessen elektrische Leitung (28) durch die von der Sendespule (18) ausgestrahlten Felder erwärmt wird, so- dass die von dem Temperatursensor (26) erfasste Temperatur (T) ei nen durch die Erwärmung des Temperatursensors(26) und ggf. dessen elektrischer Leitung (28) durch die Sendespule (18) verursachten Anteil (AW) enthält, und wobei der durch die Sendespule (18) verursachte An- teil (AW) bei der Erfassung der Temperatur (T) der Messoberfläche (38) berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Klausel 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass der Anteil (AW) als Festwert (AF) berücksichtigt wird, der sich un- ter Berücksichtigung einer vorgegebenen maximalen Betriebsdauer der Vorrichtung (10) und vorgegebener Umweltparameter ergibt.

3. Verfahren nach Klausel 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil (AW) der Erwärmung unter Berücksichtigung des erfassten Tempera- turverlaufs (A) der erfassten Oberfläche (38) nach Stoppen des Be triebs der Sendespule (18) der Vorrichtung (10) ermittelt wird.

Verfahren nach Klausel 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stop pen des Betriebs der Sendespule (18) periodisch erfolgt.

Verfahren nach Klausel 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

dass der Anteil der Erwärmung (AW) anhand einer mathematischen Funktion unter Berücksichtigung bekannter Parameter des Temperatur sensors (26), wie dessen Wärmespeicherkapazität und ggf. von Um weltparametern ermittelt wird.

Verfahren nach Klausel 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

dass der Anteil der Erwärmung (AW) anhand eines Vergleichs des Temperaturverlaufs (A) an der erfassten Oberfläche (38) mit abgespei cherten Kurvenverläufen erfolgt.

Verfahren nach einem der Klauseln 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zur induktiven Energieübertragung anhand der ermittelten Temperatur (T) angesteuert wird, und dass zur Vermei dung zu hoher Temperaturen (T) die Sendespule (18) zeitweise nicht betrieben wird, wobei die Dauer der Betriebspausen der Sendespule (18) anhand der ermittelten Temperatur (T) an der Oberfläche (38) er folgt.

Vorrichtung (10) zur induktiven Energieübertragung, mit einer in einem Gehäuse (20) angeordneten Sendespule (18), wobei das Gehäuse (20) zumindest in mittelbarem Anlagekontakt mit einer zu messenden Ober fläche (38) positionierbar ist, wobei die Vorrichtung (10) nach einem Verfahren nach einem der Klauseln 3 bis 7 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Wirkverbindung mit der Sendespule (18) ein Temperatursensor (26) angeordnet ist, und dass die Vorrichtung (10) einen Algorithmus zur Erfassung des Anteils (AW) einer Erwärmung des Temperatursensors (26) und ggf. dessen Leitung (28) durch die von der Sendespule (18) ausgestrahlten Felder aufweist. 9. Vorrichtung nach Klausel 8, dadurch gekennzeichnet,

dass der Temperatursensor (26) in SMD-Bauweise ausgebildet ist.

10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Klauseln 1 bis 7 zur Er mittlung der Haut- und/oder Gewebetemperatur bei einem menschli- chen Körper (1 ) bei einer Energieübertragung in den menschlichen

Körper (1 ), insbesondere bei einem VAD-System (100).

Bezuqszeichenliste

1 Körper

2 menschliches Gewebe

10 Vorrichtung

12 Sendeeinheit

14 Empfangseinheit

16 Empfangsspule

17 Spulenwicklung

18 Sendespule

19 Spulenachse

20 Gehäuse

21 Sendespulenträger

22 Kontaktfläche

23 Seite

24 Feldlinie

26 Temperatursensor

28 elektrische Leitung

30 Steuereinrichtung

32 Leitung

34 weitere Leitung

36 weiterer Temperatursensor

38 Messoberfläche

40 Abklingkurve

42 Abschnitt

100 Ventricular Assist Device (VAD) - System

A Kurvenverlauf

AK korrigierter Kurvenverlauf

T Temperatur

T Grenz Grenztemperatur

T Korr korrigierte Temperatur t Zeit

VK Abkühlgeschwindigkeit

A\N Anteil

AF Festwert

Claims

u

- 19 -

Patentansprüche

1. Sendeeinheit (12) mit einem Gehäuse (20), mit einer in dem Gehäuse (20) angeordneten Sendespule (18) für das induktive Übertragen von elektrischer Energie auf eine in einer Partie des Körpers (1 ) eines Patienten angeordnete Empfangseinheit (14) mit einer Empfangsspule (16) bei Anlagen des Gehäuses (20) mit ei ner Kontaktfläche (22) an den Körper (1 ), und mit einer Steuereinrichtung (30) für das Steuern des Betriebs der Sen despule (18), gekennzeichnet durch einen Temperaursensor (26), der für das Ermitteln einer durch das induktive Übertragen von elektrischer Energie in die Empfangseinheit (14) hervorgerufenen lokalen Erwärmung des Körpers (1 ) eingerichtet ist.

2. Sendeeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (26) in dem Gehäuse (20) auf einer der Kontaktflä che (22) zugewandten Seite (23) der Sendespule (18) angeordnet ist. 3. Sendeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Sendespule (18) um eine die Kontaktfläche (22) durchsetzende Spu lenachse (19) angeordnete, die Spulenwicklung (17) bildende Leiter schleifen hat. 4. Sendeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die

Leiterschleifen auf oder in einem flächig ausgedehnten und dabei von der Spulenachse (19) durchsetzten Sendespulenträger (21 ) angeord net sind. 5 Sendeeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendespulenträger eine der Kontaktfläche (22) des Gehäuses (20) zugewandte Trägerfläche hat.

6 Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) für das Steuern der des Be triebs der Sendespule (18) in Abhängigkeit einer ermittelten Erwär mung des Gewebes (2) des Körpers (1 ) ausgelegt ist.

7 Sendeeinheit nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel für das Zuführen von Messignalen des Temperatursensors (26) an die Steu ereinrichtung (30). 8 Sendeeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eine Temperaturbestimmungsroutine für das Bestimmen der lokalen Temperatur (Tkop-) des Körpers (1 ) aus der Steuereinrichtung (30) zugeführten Messsignalen (ST) des Tempera tursensors (26) enthält.

9 Sendeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbestimmungsroutine eine durch Wirbelströme hervorgeru fene Erwärmung des Temperatursensors (26) berücksichtigt.

Sendeeinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbestimmungsroutine den Betriebszustand der Sendespule (18) berücksichtigt.

1 1. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbestimmungsroutine ein Stoppen des Betriebs der Sendespule zu einem ersten Zeitpunkt (ti) bewirkt und einen Algorithmus für das Berechnen der Temperatur (Tkop-) des Ge webes (2) des Körpers (1 ) aus von der Steuereinrichtung (30) zuge- führten, nach dem ersten Zeitpunkt (ti) von dem Temperatursensor (26) erfassten Messsignalen ermittelten Abklingkurve (40) auf den ers ten Zeitpunkt (ti) enthält, der eine durch Wirbelströme hervorgerufene Erwärmung des Temperatursensors (26) berücksichtigt.

12. Sendeeinheit nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus die Temperatur des Gewebes (2) des Körpers (1 ) durch Extrapolieren des Verlaufs der Abklingkurve (40) von einem auf den ersten Zeitpunkt (ti) folgenden zweiten Zeitpunkt (t2) auf den ersten Zeitpunkt (ti) berechnet.

13. Sendeeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus den Verlauf der Abklingkurve (40) von einem auf den ers ten Zeitpunkt (ti) folgenden zweiten Zeitpunkt (t2) linear extrapoliert.

14. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbestimmungsroutine einen Algo rithmus für das Berechnen einer Temperatur (Tkop-) des Gewebes (2) des Körpers (1 ) aus von der Steuereinrichtung (30) zugeführten, von dem Temperatursensor (26) erfassten Messignalen (ST) enthält, der von einem den Messignalen entsprechenden Temperaturwert (T) als Korrekturwert einen Festwert (AF) subtrahiert.

15. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eine Abschaltroutine für das Stoppen des Betriebs der Sendespule (18) enthält, die das induktive Übertragen von elektrischer Energie in die Empfangseinheit (14) un terbindet oder reduziert, wenn die in der Temperaturbestimmungsrou tine bestimmte Temperatur (Tkop-) einen Grenzwert (Tcrenz) überschrei tet.

16. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (26) als ein SMD-Bauteil und/oder als ein temperaturabhängiger Messwiderstand und/oder als ein Thermoelement ausgebildet ist.

Vorrichtung für das induktive Übertragen von Energie mit einer Sen deeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und mit einer Emp fangseinheit (14) mit einer Empfangsspule (16).

Verfahren zur Bestimmung der lokalen Temperatur (Tkop-) eines Kör pers (1 ) an einer Oberfläche (38), durch die induktiv elektrische Ener gie für das Versorgen eines in dem Körper (1 ) angeordneten elektri schen Energiespeichers oder eines elektrischen Verbrauchers über tragen wird, bei dem an der Oberfläche (38) eine Temperatur (T) gemessen wird; und bei dem die Temperatur (Tkop-) des Körpers (1 ) als die um einen sub trahierten Festwert (AF) korrigierte gemessene Temperatur (T) be stimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Festwert (AF) in Abhängigkeit von einer Länge eines vorgegebenen Zeitraums für das induktive Übertragen von elektrischer Energie und/oder in Abhängigkeit wenigstens eines Umweltparameters aus der Gruppe Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Tageszeit bei dem indukti ven Übertragen von elektrischer Energie festgelegt wird.

Verfahren zur Bestimmung der lokalen Temperatur (Tkop-) eines Kör pers (1 ) an einer Oberfläche (38), durch die induktiv elektrische Ener gie für das Versorgen eines in dem Körper (1 ) angeordneten elektri schen Energiespeichers oder eines elektrischen Verbrauchers über tragen wird, bei dem das induktive Übertragen von elektrischer Energie zu einem ersten Zeitpunkt (ti) unterbunden wird; bei dem zu auf den ersten Zeitpunkt (ti) folgenden Zeitpunkten an der Oberfläche (38) eine Temperatur (T) gemessen wird; bei dem aus den zu den auf den ersten Zeitpunkt (ti) folgenden Zeit punkten gemessenen Temperaturen (T) eine Abklingkurve (40) ermit telt wird, und bei dem die zu bestimmende Temperatur (Tkop-) aus der ermittelten Abklingkurve (40) in einem Algorithmus unter Berücksichtigung eines Einflusses des induktiven Übertragens von elektrischer Energie auf den elektrischen Verbraucher berechnet wird.

Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus die zu bestimmende lokale Temperatur (Tkop-) des Kör pers (1 ) durch Extrapolieren des Verlaufs eines Abschnitts (42) der Abklingkurve (40) von einem auf den ersten Zeitpunkt (ti) folgenden zweiten Zeitpunkt (t2) auf den ersten Zeitpunkt (ti) bestimmt.

Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Abklingkurve (40), dessen Verlauf extrapoliert wird, an hand eines Vergleichs der Abklingkurve (40) mit in einem Datenspei cher abgespeicherten Abklingkurvenverläufen erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus den Verlauf der Abklingkurve (40) von einem auf den ersten Zeitpunkt (ti) folgenden zweiten Zeitpunkt (t2) linear extra poliert. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbinden des induktiven Übertragens von elektrischer Energie zu einem ersten Zeitpunkt (ti), das Messen einer Temperatur (T) bei dem zu auf den ersten Zeitpunkt (ti) folgenden Zeitpunkten an der Oberfläche (38), das Ermitteln einer Abklingkurve (40) aus den zu den auf den ersten Zeitpunkt (ti) folgenden Zeitpunkten gemessenen Temperaturen (T); und das Berechnen der zu bestimmenden Temperatur (Tkop-) aus der er mittelten Abklingkurve (40) in einem Algorithmus unter Berücksichti gung eines Einflusses des induktiven Übertragens von elektrischer Energie auf den elektrischen Verbraucher fortlaufend wiederholt wird.

Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie für das Versorgen eines elektrischen Verbrauchers, der in einem Körper (1 ) angeordnet ist, bei dem die lokale Temperatur des Körpers (1 ) an ei ner Oberfläche (38) des Körpers (1 ) in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24 bestimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragen von elektrischer Energie unterbunden oder für einen vor gegebenen Zeitraum unterbunden wird oder reduziert wird, wenn die bestimmte Temperatur (Tkop-) einen Grenzwert (Tcrenz) überschreitet.

Computerprogramm mit Programmcode, welcher, wenn in einem Computersystem geladen und ausgeführt, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgelegt ist.