DE202010012164U1

DE202010012164U1 - Batteriegehäuse für medizinische Implantate

Info

Publication number: DE202010012164U1
Application number: DE202010012164U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2020-09-04

Abstract

Hermetisch dicht gekapseltes Batteriegehäuse zum Einbau von Batterien zur Energieversorgung medizinischer Implantate, dass eine Vorrichtung zur Aufnahme von Verbindungskabeln mit Steckern vorsieht, sowie elektronische Schaltungen zur Batterie-Überwachung, Steuerung, Messung physiologischer Größen und Abgabe von Stimulations- oder Defibrillationsimpulsen enthält,

Description

Die Erfindung:
Die Erfindung betrifft ein hermetisch dicht gekapseltes Batteriegehäuse zum Einbau von Batterien zur Energieversorgung medizinischer Implantate, das eine Vorrichtung zur Aufnahme von Verbindungskabeln mit Steckern vorsieht, sowie elektronische Schaltungen für Batterie-Überwachung, Steuerung, Messung physiologischer Größen und Abgabe von Defibrillationsimpulsen enthält.
Problem:
Bei den heute auf dem Markt befindlichen implantierbaren Herzschrittmachern (HSM) und Defibrillatoren (ICD) befinden sich Energieversorgung (Batterie) und Elektronik üblicherweise in einem gemeinsamen, hermetisch dicht gekapselten Metallgehäuse. Die Abgabe von Stimulationsimpulsen oder Defibrillationsschocks erfolgt über Elektroden, die innerhalb des Herzens liegen. Die Lebensdauer der heutigen implantierbaren Herzschrittmacher und Defibrillatoren wird durch die Batteriekapazität begrenzt und liegt im Durchschnitt zwischen 3 und 6 Jahren. Bei Erschöpfung der integrierten Batterie wird das gesamte, Titan-gekapselte Herzschrittmacher- und/oder Defibrillator-System ausgetauscht. Das bedeutet, dass etwa 95% des noch voll funktionierenden System-Wertes verloren gehen. Zudem müssen nach dem Austausch, sämtliche Parameter durch neue Programmierung an den Patienten angepasst werden.
Wie wurde das Problem bisher gelöst:
Patienten, die ein derartiges Schrittmachersystem implantiert haben, müssen zu einem notwendigen Austausch stets einen Arzt aufsuchen, der mit dem System kompetent vertraut ist und die notwendige Ausrüstung wie Programmiergerät und Ersatzschrittmacher zu Verfügung hat.
Nach dem Austausch müssen sämtliche Parameter durch neue Programmierung an den Patienten angepasst werden. Diese Aufgabe können nur Ärzte (Kardiologen) durchführen, die für das ausgetauschte Modell die notwendige Erfahrung und die geeigneten Programmiergeräte zur Verfügung haben. Besonders unangenehm ist dies für HSM Patienten, die sich auf Reisen oder im Urlaub in fremden Ländern befinden. Dort steht das notwendige Programmiergerät oft nicht zur Verfügung.
Noch gravierendere Probleme haben Patienten mit einem implantierten Defibrillator, bei denen oft Herz-Kammerflimmern auftritt. Dadurch wird die Batterie des Systems im Vergleich zu einem herkömmlichen Schrittmacher noch schneller entladen und damit auch der Aktionsradius zeitlich und räumlich enger begrenzt.
Lösungsweg/Beschreibung der Erfindung:
Es besteht daher die Aufgabe eine Steuerung und Anordnung von implantierbaren aktiven medizinischen Implantaten, insbesondere Herzschrittmacher (HSM) und Defibrillatoren (ICD) einschließlich deren Elektronik, Spannungsquellen und Elektroden zu schaffen, die es ermöglicht bei einer Batterieerschöpfung, allein die Batterie auszutauschen.
Die gesamte Elektronik und Steuerung der Implantate werden in einer zentralen Steuereinheit (ZSE) integriert, die durch lösbare Kabel mit einer Batterie verbunden ist. Eine neue Programmierung und Anpassung an den Patienten entfällt. Dadurch werden nicht nur die Kosten des Gerätes reduziert, sondern auch der medizinische Austausch von Aggregaten erheblich vereinfachet.
Das Batteriegehäuse sollte wie üblich aus biokompatiblen Material bestehen, vorzugweise Titan, und in den Abmessungen so ausgelegt sein, dass der Energieinhalt der Batterie, den der in den der jetzt üblichen Herzschrittmacher verwendeten, um ein Vielfaches übersteigt. Als Alternative können auch Akkumulatoren in das Gehäuse eingebaut werden, die jeweils von außen über eine Antenne aufgeladen werden können. Für die Verbindung der Batterie zum HSM und zur Weiterleitung von Stimulationsimpulsen ist ein Aufnahmekopf (Header) mit mehreren Buchsen vorgesehen. Hier werden in erster Linie genormte Steckerbuchsen aus der bekannten HSM Technik, wie IS1- und DF1-Stecker zur Anwendung kommen. So können beispielsweise Buchsen für die Weiterleitung von Stimulationsimpulsen für die linksventrikuläre Stimulation vorgesehen werden, die so angeordnet sind, dass sie einerseits die Verbindung zu der Zentralen Steuereinheit (ZSE) ermöglichen, andererseits die Elektroden für den linken Ventrikel aufnehmen.
Im Inneren des Batteriegehäuses kann man elektronische Schaltungen für die Batterieüberwachung unterbringen, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten.
So kann beispielsweise mit Hilfe der bekannten Transpondertechnik der Batteriezustand durch Übertragung bestimmter Frequenzen überwacht werden. Auch andere Kodierungen sind möglich. Mit Hilfe der Telemedizin und Internet lassen sich derartige Überwachungen weltweit einfach durchführen. Auch optische Anzeigen sind möglich. So können Leuchtdioden (LED), die auf dem Gehäuse integriert sind, mit unterschiedlichen Farben und „Lichtblitzen”, durch das Körpergewebe hindurch, z. B. mit einem äußeren Magnet auslösbar, sichtbar wahrgenommen werden. Für die Defibrillatoren kann beispielsweise der Ladekondensator mit der notwendigen Elektronik für den Schockimpuls ebenfalls in dem Gehäuse untergebracht werden. Der Befehl zur Schockabgabe erfolgt von der Zentralen Steuereinheit (ZSE). Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass optional die Stimulation für den linken Ventrikel abschaltbar ist, um so ihre Wirksamkeit durch Messung des Herzschlagvolumens zu kontrollieren.
Vorteile der Erfindung:
Der wichtigste Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass ein Batteriewechsel sehr einfach durch einen Minimaleingriff vorgenommen werden kann und die Zentrale Steuereinheit davon nicht betroffen ist. Der Austausch einer Batterie kann weltweit von jedem Mediziner bzw. Chirurgen vorgenommen werden und es bedarf keiner Erfahrungen über die Funktionsweise des Gerätes. Beim Batteriewechsel wird also das Gehäuse mit der Batterie separat durch Lösen der Fixierschrauben vom Batteriekopf aus dem Körper entnommen und durch ein mit frischer Batterie bestücktes Gehäuse ersetzt. Eine neue Programmierung und Anpassung an den Patienten entfällt somit. Das Batterie Gehäuse kann bei einer internationalen Vereinbarung (Normung) in großen Stückzahlen und damit preisgünstig hergestellt werden.
Durch den modularen Aufbau des Batteriegehäuses können auch ähnliche Gehäuse mit anderen Eigenschaften, wie z. B. Batterieüberwachung oder einem Kondensator für einen Defibrillator mit der notwendigen Elektronik zusammengebaut werden. Bei Bedarf kann man auch die Batterie durch einen baugleichen aufladbaren Akkumulator ersetzen. Es ist leicht vorstellbar, dass die Batterie auch als Energieversorgung für weitere Implantate, wie z. B. solche aus dem Bereich der Telemedizin, zur Impedanzmessung, zur Messung des Herzschlagvolumens, für Blutanalysen, sowie für andere Geräte zur Diagnostik und Therapie genutzt werden kann.
Abbildungen:
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem folgenden Beschreibungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnungen und Ausführungsbeispiele die Erfindung näher erläutert wird.
1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Herzschrittmachers, der mit einer getrennten Batterie verbunden ist.
2 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses im demontierten Zustand. (vorbereitet für den Batteriewechsel)
3 zeigt eine beispielhafte Darstellung des in 1 dargestellten Batteriegehäuses im zusammengebauten Zustand.
4 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses bei dem die Stecker Buchsen baugleich beidseitig angeordnet sind.
5 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, bei dem die Stecker Buchsen so angeordnet sind, dass bis zu 16 Zu- und Abgänge möglich sind.
6 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, bei dem neben der Energieversorgung für die Zentrale Steuer Einheit, zusätzliche Elektroden für die linksventrikuläre Stimulation angeschlossen sind.
7 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, bei dem neben der Energieversorgung für die Zentrale Steuer Einheit zusätzliche Elektroden für die linksventrikuläre Stimulation und für die Defibrillation angeschlossen sind.
8 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines weiteren Batteriegehäuses, das symmetrisch aufgebaut ist. Im oberen Teil ist der Stecker Anschlusskopf sichtbar während im unteren Teil ein Gehäuse, das z. B. elektronische Schaltungen enthält, angeordnet ist.
9 zeigt eine beispielhafte Darstellung des in 8 dargestellten Batteriegehäuses im zusammengebauten Zustand.
10 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer weiteren Variante der Erfindung, bei der die Batterie zwischen zwei baugleichen Stecker Anschlussköpfen, beidseitig angeordnet ist.
11 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, das an der Außenseite Leuchtdioden (LED) mit unterschiedlichen Farben enthält.
Beschreibung der Abbildungen:
1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Herzschrittmachers (1) mit Elektroden (2), der mit einer separaten Batterie (3) verbunden ist. Die Verbindungsleitung (4) enthält neben der Batterieversorgung stets alle Leitungen, die für die von der Zentralen Steuereinheit vorgesehenen Anwendungen notwendig sind.
2 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses im demontierten Zustand als Vorbereitung für den Batterie Austausch. Für die notwendige Abdichtung sorgt eine Silikonplatte (6), die sich auf dem Deckel des Batteriegehäuses (5) befindet.
3 zeigt eine beispielhafte Darstellung des in 1 dargestellten Batteriegehäuses im montierten Zustand. Das Verbindungskabel mit den Stecker Buchsen bleibt bei dieser Prozedur unberührt. Die Möglichkeit das gesamte Batteriegehäuse einschließlich der Stecker Buchsen auszutauschen besteht ebenfalls.
4 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses wobei die Stecker Buchsen beidseitig (7) angeordnet sind. Diese Anordnung ist besonders günstig für Datenleitungen, die aus unterschiedlichen Richtungen, bedingt durch die Lage des Implantats, angeschlossen werden können.
5 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, bei dem die Stecker Buchsen (8) so angeordnet sind, dass bis zu 16 Zu- und Abgänge möglich sind.
Diese Ausführung erlaubt es eine Reihe von anderen Implantaten mit Informationen oder mit Energie zu versorgen.
6 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, bei dem neben der Energieversorgung für die Zentrale Steuer Einheit zusätzliche Elektroden für die linksventrikuläre Stimulation (9) angeschlossen sind. Diese Elektroden kommen ursprünglich von der Zentralen Steuereinheit (1) des Herzschrittmachers und werden durch das Batteriegehäuse (3) nur hindurch geleitet.
7 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, bei dem neben der Energieversorgung zusätzliche Elektroden für die linksventrikuläre Stimulation (9) und für die Defibrillation (10) angeschlossen sind. Derartige Elektroden können mit dieser Erfindung bei Bedarf vorteilhaft auch später implantiert werden. Eine Explantation der Zentralen Steuereinheit, einschließlich der Elektroden ist hierbei nicht mehr notwendig, da die dafür notwendige Elektronik bereits in der Steuereinheit prophylaktisch integriert worden ist und durch ein Programmiergerät einfach zugeschaltet werden kann.
8 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines anderen Batteriegehäuses (11) vor dem Zusammenbau. Neben dem Stecker Anschlusskopf (12) befindet sich im unteren Teil ein Gehäuse (13), das z. B. elektronische Schaltungen enthält. So kann beispielsweise in diesem Gehäuse ein Kondensator mit der notwendigen Elektronik für die Defibrillation des Herzens enthalten sein. Die entsprechenden Steuersignale werden von der Zentralen Steuereinheit geliefert.
9 zeigt eine beispielhafte Darstellung des in 8 dargestellten Batteriegehäuses im zusammengebauten Zustand.
10 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer weiteren Variante der Erfindung, bei welcher das symmetrische Batteriegehäuse (11) jeweils zwischen den baugleichen Stecker Anschlussköpfen (14), angeordnet ist.
11 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Batteriegehäuses, das an der Außenseite Leuchtdioden (LED) (15) mit unterschiedlichen Farben enthält. Leuchtdioden (LED), die „Lichtblitze” abgeben sind durch das Körpergewebe hindurch sichtbar und können z. B. mit einem äußeren Magneten auslösbar, für die Batterieüberwachung vorgesehen werden.

Claims

Hermetisch dicht gekapseltes Batteriegehäuse zum Einbau von Batterien zur Energieversorgung medizinischer Implantate, dass eine Vorrichtung zur Aufnahme von Verbindungskabeln mit Steckern vorsieht, sowie elektronische Schaltungen zur Batterie-Überwachung, Steuerung, Messung physiologischer Größen und Abgabe von Stimulations- oder Defibrillationsimpulsen enthält,
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Metall, vorzugsweise aus Titan besteht.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Batteriewechsel ohne Änderung der liegenden Elektroden durchgeführt werden kann.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mindestens eine hermetisch dichte Durchführung hat.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Durchführungen baugleich auf beiden Seiten des Gehäuses angeordnet sind.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker Anschlusskopf aus Kunststoff, vorzugshalber aus Silikon gefertigt ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine elektronische Schaltung zur Batterieüberwachung enthält.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine elektronische Schaltung zur Messung und Speicherung von physiologischen Daten enthält.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mindestens eine Leuchtdiode (15) zur extrakorporalen Sichtbarmachung, Signalgebung oder Statusanzeige des Implantates enthält.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine elektronische Schaltung zur Abgabe von Stimulations- oder Defibrillationsimpulsen enthält.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Poldurchführungen der Batterie, mindestens eine hohlförmige dichte Durchführung durch das Gehäuse der Batterie, vorhanden ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere hermetisch dichte baugleiche Gehäuse mit unterschiedlichen Aufgaben integriert werden können (16).