DE2020380A1

DE2020380A1 - Speisevorrichtung fuer einen Herzstimulator innerhalb des Koerpers

Info

Publication number: DE2020380A1
Application number: DE19702020380
Authority: DE
Inventors: Auphan Michel Joseph
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 1969-05-13
Filing date: 1970-04-25
Publication date: 1970-11-19
Also published as: SE360980B; DE2020380C2; US3693625A; JPS502551B1; GB1281646A; FR2044246A5

Description

Dipl.-Ing. ERICH 5. WALTHER '

P.j'-.-r.-.-.vn.'t dJo / WJM.

Akte; PHF- 4249
vom» 24. April 1970

Speisevorrichtung für einen Herzstimulator innerhalb des
Körpers.

Die Erfindung betrifft im Gebiete der medizinischen Prothesen eine Speisevorrichtung für einen Herzstimulator innerhalb des Körpers.

Die für bestimmte Krankheiten verwendeten Herzstimulatoren liefern elektrische Impulse, die auf das Myocardium durch Elektroden übertragen werden, die durch verschiedenartige Energiequellen gespeist werden können.

Die Verwendung einer innerhalb des Körpers angebrachten Batterie ist bekannt, aber sie weist zwei Nachteile auf: an erster Stelle ist die Lebensdauer der Batterien begrenzt und andererseits können die die Batterie mit dem
Stimulator verbindenden, biegsamen Drähte infolge der Herz-

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bewegungen zerbrechen»

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I:. Die Untersuchungen in bezug auf die für solche

Zwecke verwendbaren Energiequellen sind darauf gerichtet, diese Nachteile durch eine autonome, von der Zeit verhältnismässig unabhängige Energiequelle zu beheben.

In dieser Hinsicht hat man versucht, Batterien mit Elektroden herzustellen, die durch biologische Flüssigkeiten aktiviert werden können. Bisher ist es jedoch nicht | möglich, in irgendeiner Weise für die Lebensdauer dieser Elektroden und etwaige toxische Wirkungen auf den Organismus Gewähr zu leisten.

Auch die Verwendung durch Kernreaktion gespeister Wärmequellen weist noch viele Probleme auf in bezug auf die Gefahr des Umlaufs eines radioaktiven Materials, den Wärmeaustausch bei hoher Temperatur und den Gestehungspreis eines nach diesem Prinzip gebauten Gerätes.

Die Verwendung der mechanischen Energie des Herzens, die auf verschiedene Weise Gegenstand der weiteren Untersuchungen bilden kann, müsste eine interessante Lösung herbeiführen. Tatsächlich braucht das Herz, das bei der Kontraktion etwa 15 W leistet, nur einige Hundert von Mikrowatt zu liefern zum Speisen eines Stimulators.

Versuche der Umwandlung mechanischer Energie in elektrischeuEnergie durch piezo-elektrisches Material haben jedoch nicht die verlangten Resultate ergeben. Mit Rücksicht auf die niedrigen Ladungen, die. sich bei jeder mechanischen Verformung der piezo-elektrischen Körper ankaufen, müssen diese Verformungen auf die höchste Frequenz erhöht werden,

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um eine ausreichende Gesamtenergie zu erhalten.

Eine andere Lösung ist von Änmelderin in der

französischen Patentschrift Nr. 1 46o 772 und in der Zusatzanmeldung Nr. 92 782 beschrieben. Das vorgeschlagene Gerät bildet gleichzeitig einen Generator elektrischen Stroms und einen Impulsgenerator zum Stimulieren des Herzens. Es enthält in einem abgeschlossenen Gehäuse einen Magnetkreis, in dessen Spalt ein Rotor zwischen zwei Gelenken schwingen kann. Eine von der Herzbewegung hervorgerufene Schwingung des Gehäuses führt den Rotor von einer unstabilen Lage in eine stabile Lage, bei welcher Bewegung eine Reihe schneller Schwingungen des Rotors im Magnetkreis einen Wechselstrom abnehmender Amplitude induziert. Um die Herzbewegung zu übertragen, ent- · hält das Gehäuse einen Pendel, der mit einem zum Rotor koaxialen drehbaren Teil verbunden und mit einem mit einem Stift des Rotors zusammenwirkenden Kontaktfinger versehen ist. Dieses einfache Gebilde guten Wirkungsgrades ermöglicht jedoch nur Impulse mit einer vorherbestimmten Frequenz, im allgemeinen, von nahezu 1 Hz zu erzeugen. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, ein System mit regelbarer Frequenz zur Verfügung zu haben, so dass das Herz mit veränderlichem Rhythmus Impulse empfangen kann.

Die Erfindung, die sich auf das gleiche Prinzip der mechanisch-elektrisch Xi Umwandlung gründet, schafft eine besondere Speisevorrichtung für einen innerhalb des Körpers angebrachten Herzstimulator, der eines bekannten Typs sein kann.

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Die Speisevorrichtung besteht aits einem Wandler zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrischei" Energie» der einen oszillierenden Rotor im Spalt eines Magnetkreises und Mittel zur Übertragung der Herbewegung auf diesen Rotor enthält, welche Mittel einen zum Rotor koaxialen» drehbaren Teil mit mindestens einem mechanischen Xontakteiement zum Antreiben des Rotors enthalten»

Nach der Erfindung enthalten diese Mittel aussei-dem einen drehbaren Kolben» der mechanisch mit dem drehbaren Teil gekuppelt ist und ein Organ zur Regelung der Verschiebungen dieses Kolbens entsprechend der Herzbewegungen*

Die Erfindung wird nachstehend an Hand beilie» gender Zeichnung näher erläutert« Es zeigen?

Fig» 1 eine Ansicht des offenen Gehäuses mit der Speisevorrichtung nach der Erfindung,

Fig« 2 eine schematische Ansicht des drehbaren Kolbens, der in der Mitte der Fig» I angegeben ist,

Fig« 3 eine Übersicht des Gehäuses und der Übertragung der Herzbewegungen»

Im Innern eines abgeschlossenen Gehäuses 1 befindet sich ein ringförmiger Magnetkreis 2a mit einer Wicklung 2b, in dessen Spalt ein Rotor 3 untergebracht ist» Zwei Hilfsmagnete k nach der vorerwähnten Patentschrift erzeuget ein Magnetfeld senkrecht zur Rotorachse und somit ein Rückdrehmoment für diesen Rotor«

Der Rotor enthält einen Antriebsetift 5» der mit einem Finger 6 eines drehbaren Teiles 7 zusammenwirkt, der

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zum Rotor koaxial ist? der Stift 5 und der Finger 6 bilden die mechanischen Kontaktelemente zum Antrieb des Rotors. Der drehbare Teil hat ein Zahnrad 8, das mit dem Zahnrad 9 in Eingriff steht» das mit einem drehbaren Kolben 11 verbunden ist, der in Richtung der Achse AA¹ des Gehäuses 1 innerhalb des ringförmigen Magnetkreises angebracht ist. Der Raum 12 mit dem Kolben 11 ist in vier Kammern mit paarweise gleichem, veränderlichem Volumen 13a, 13b und i4a» i4b aufgeteilt. Diese Kammern (siehe die Fig. 2 und 3) sind paarweise durch das biegsame Rohr 15 mit einem Kunststoffsack 18 an der Spitze 17 ctes Herzens bzw. durch das biegsame Rohr 16 mit einem elastischen Expansionssack 19 verbunden.

Anfangs ist der Sack 18 mit einer Flüssigkeit gefüll t_t Bei jeder Systole wird der Sack 18 zwischen der Spitze des Herzens und dem Umgebungsgewebe zusammengedrückt? die Flüssigkeit fliesst dann zwangsweise in das biegsame Rohr 15, durchläuft den Raum 12 und tritt durch das Rohr \S wie-Ider in den Sack 19 zurück. Nach der Systole führt die Spannung dieses zweiten elastischen Sacks die Flüssigkeit zum ersten Sack» der ni.öht mehr dem Druck der Spitze des Herzens ausgesetzt ist»

Bei jeder Hin- und Herbewegung der Flüssigkeit wird der drehbare Kolben 11 in einer Wechse!bewegung mitgeftihrt, die nach Übertragung durch die Zahnräder die Schwingung des Rotors unter der Wirkung des von den Magneten 4 hervorgerufenen Drehmomentes hervorruft*

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einem nicht dargestellten Kondensator verbunden, so dass ein Schwingungskreis gebildet wird. Wenn die Frequenz dieses Resonanzkreises der Frequenz der Rotorschwingung entsprießt, wird automatisch. Energie vom Rotor auf den Resonanzkreis übertragen.

Wenn die Energie den Maximurapegel erreicht; hat, wird sie z.B. durch einen elektrischen Schalter auf einen Kondensator oder einen Akkumulator zur Speisung eines Stimulators bekannter Art übertragent

Der Schalter, der Kondensator und der Stimulator sind in der Zeichnung deutlichkeitshalber nicht dargestellt, aber sie lassen sich im Innern des Gehäuses 1 nahe dem drehbaren Kolben anbringen.

Eine der Elektroden zum Übertragen der Impulse vom Stimulator auf das Herz karji durch das Gehäuse 1 gebildet werden, während die andere z.B. am biegsamen Sack 18 befestigt werden kann, wobei die Flüssigkeit leitend ist.

Um eine vollkommene Abdichtung zwischen dem Raum 12 und der ganzen Vorrichtung zu erzielen, wird der Antrieb vorzugsweise durch eine magnetische Kupplung gebildet, so dass eine durch das Gehäuse geführte Welle nicht notwendig ist.

Zu diesem Zweck besteht dsr Kolben 11 aus magnetischem Material und steht mit zwei äusseren, symmetrischen Magneten in Verbindung·

Die Erfindung eignet sich zur Behandlung bestimmter Herzkrankheiten durcli Prothesen.

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Claims

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?ATEIfAISPRÜCHE .

Cl,/ 5peisevo;rrichtung for einen innerhalb des Eör—

per» angebrachten Herzstimulator, welche Vorrichtung aus einea ¥aodier aaor umwandlung mechanischer Energie in elek— •ferisscäie !Energie besteht, der einen schwingenden Ho tor in dem Spali; eioes Magnetifcreises and Mi-fctel zum über-trageai der

auf diesen Botor enthalt, welclie Mittel einen

Kim Botor JtoaJciaJLen drelibaren Teil mil mindestens einem mechaniscfaen Kon talc t element zum Antrieb dieses Rotors enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel awsserdem einen «it des drehbaren Teil mechanisch gekuppelten, drehbaren Xolben und ein Megelorgan für die Verschiebungen dieses Kolbens entsprechend der Herzbewegung enthalten* 2- Speisevorrichtung nach Ansprach 1 dadurch gekenn— zeichnet, dass ein Sondensator mit der Wicklung des Magnet— !kreises verbunden ist, wodurch ein Resonanzkreis für die der mechanischen Energie des Rotors gebildet

3» Speisevorrichtung nach Anspruch 1 dadurch ge-Jcennzeiebnet, dass der Raum des Kolbens vier Kammern enthalt, deren Volumen paarweise dasselbe und entsprechend der Kolbenbewegungen veränderlich ist, wobei ein Paar aufeinanderfolfiender laaaem ,3 ^* ss Paars durch ein biegsames Rohr jF&r ciaeai FlSssiglceitsiainlauf verbunden ist, "wobei ein Rohr ait einest ersten biegsamen, an der Spitze des Herzens anliegenden Sack und das andere Rohr mit einem zweiten elastischen Expansionssack in Verbindung steht»

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BAD ORIG/NAL

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km Speisevorrichtung nach Ansprüchen 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan der Verschiebungen des drehbaren Kolbens ein hydraulisches Organ ist.

5. Speisevorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Rotors parallel und exzentrisch zur Drehachse des Kolbens liegt und die magnetische Kupplung zwischen dem drehbaren Teil und dem Kolben

^ durch zwei miteinander zusammenwirkende Zahnräder gebildet

wird, die mit dem drehbaren Teil bzw. dem Kolben verbunden sind.

6. Speisevorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Magnet in der Nähe des Rotors angeordnet ist, so dass ein Magnetfeld senkrecht zum Rotor erzeugt wird.

φ. Speisevorrichtung nach Ansprüchen 1 bis k dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Magnetkreis im Innern den drehbaren Kolben enthält und das Ganze in einem W abgeschlossenen Gehäuse untergebracht ist.

8. Speisevorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare Kolben um eine Achse des Gehäuses bewegbar und das Gehäuse mit Luft gefüllt ist und der Antrieb in der Nähe des Kolbens durch eine magnetische Kupplung gebildet wird, die durch den Kolben aus magnetischem Material und zwei symmetrisch ausserhalb des Kolbenraums angeordnete Magnete erhalten wird. 9· Speisevorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungskreis

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durch einen Schalter mit einem Energiespeicher verbunden ist, der mit dem Stimulator in Verbindung stellt, der im Innern des Gehäuses untergebracht ist.

10. Speisevorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden des Stimulators durch das Gehäuse gebildet wird und die
andere mit dem biegsamen Sack an der Spitze des Herzens befestigt ist, wobei das Flud durch eine leibfähige Flüssigkeit gebildet wird.

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