ISBN 978-3-8439-2520-4

978-3-8439-2520-4, Reihe Kommunikationstechnik

Sebastian Rickers
Entwurf eines sondenlosen Herzschrittmachersystems mit drahtloser, induktiver Energieübertragung

275 Seiten, Dissertation Universität Duisburg-Essen (2016), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Herzschrittmachertherapie stellt seit vielen Jahren einen wichtigen und zuverlässigen Beitrag zur Verlängerung der Lebenserwartung des Menschen dar. Dabei wird heutzutage ein Herzschrittmachersystem in den menschlichen Thorax implantiert, das aus einem Herzschrittmacheraggregat und mindestens einer Sonde besteht. Im Aggregat befindet sich eine Batterie und die Elektronik zur Überwachung der natürlichen Herzfunktion sowie der Generierung von elektrischen Impulsen zur Stimulation des Herzens. Die Sonde stellt die elektrische Verbindung zwischen dem Aggregat und dem Herzen dar. Es ist jedoch in verschiedenen Studien gezeigt worden, dass gerade die Sonden für eine Vielzahl von Komplikationen verantwortlich sind. Mit einem sondenlosen Herzschrittmachersystem können diese Komplikationen eliminiert werden.

Die drahtlose Energieübertragung stellt eine Möglichkeit dar, die zur Generierung eines Impulses benötigte Energie ohne Verwendung von Sonden bereitzustellen. Speziell die induktive Energieübertragung ist eine geeignete Methode zur Übertragung der gewünschten Energiemenge über die vorliegenden Distanzen innerhalb des Körpers. In der vorliegenden Arbeit ist daher ein sondenloses Herzschrittmachersystem mit drahtloser, induktiver Energieübertragung entworfen worden, das aus einer Sender (TX)- und einer Empfänger (RX)-Einheit besteht. Die TX-Einheit stellt dabei den Systemteil dar, der einen zeitlich veränderlichen Strom durch eine TX-Spule erzeugt. In das dadurch generierte Magnetfeld wird in einer weiteren Spule als Teil der RX-Einheit eine Spannung induziert. Diese Spannung wird aufbereitet in das Herz appliziert und zur erfolgreichen Stimulation dessen verwendet.

In der vorliegenden Arbeit sind die nötigen Betrachtungen zum Entwurf eines sondenlosen Herzschrittmachersystems mit drahtloser, induktiver Energieübertragung gelegt worden. Dazu gehören die Definition der Ausgangsgröße, die Wahl der zu verwendenden Systemtopologie sowie die Auswahl der Elemente und deren Verschaltung innerhalb der TX- und RX-Einheit. Maxime dabei ist, eine Optimierung der Effizienz des Gesamtsystems zu erreichen. Dementsprechend ist eine Modellierung des sondenlosen Herzschrittmachersystems mit drahtloser, induktiver Energieübertragung und dessen zeitliches Verhalten vorgenommen worden. Abschließend ist ein Demonstrator-System realisiert, das die Anwendbarkeit der getätigten Überlegungen und die Richtigkeit des entwickelten Models verifiziert.