DE2106137C2 - Herzschrittmacher - Google Patents

Description

machertätigkeit weder unterbrochen noch steigt die Herzschrittmacherfolgefrequenz auf einen gefährlichen Wert an. Welche der Batterien versagt oder nachläßt ist auf die Funktion des Herzschrittmachers ohne Einfluß. Das heißt es gibt keine Batterie, deren fortgesetztes Funktionieren für den Betrieb des Herzschrittmachers unbedingt erforderlich ist. Ein Ausfall einer oder mehrerer Batterien bewirkt lediglich, daß die beiden Potentialquellen um den gleichen Betrag abfallen. Die Herzschrittmacher folgefrequenz wird jedoch durch das Verhältnis der beiden Potentiale bestimmt.

Ein Ausfall selbst mehrerer der Batterien bewirkt lediglich, daß das Potentialverhältnis und damit die Herzschrittmacherfolgefrequenz ansteigt jedoch nur in ungefährlicher Weise. Dieses Ansteigen der Herzschrittmacherfolgefrequenz, das selbst beim Ausfall mehrerer Batterien noch ungefährlich ist stellt eine Anzeige für die Anzahl der Batterien, welche versagt haben, dar. Durch dieses ungefährliche Ansteigen der Herzschrittmacherfolgefrequenz beim Ausfall einer oder mehrerer Batterien bleibt somit ausreichend Zeit einem gefährlichen Totalausfall des Herzschrittmachers vorzubeugen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren näh»a- beschrieben. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 einen bereits vorgeschlagenen Herzschrittmacher von der Art, bei welcher das Schwellenpotential für den Ladekreis von einer Abzweigung der hintereinandergeschaiteten Batterien abgeleitet wird (entspricht Fig. ί der DE-OS 19 16 088);

F i g. 2 ein typisches EKG;

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die in bezug auf die Schaltung von F i g. 1 notwendigen Veränderungen dargestellt sind;

F i g. 4 mit größerer Deutlichkeit jenen Teil der Schaltung von F i g. 3, in dem das Ladepotential (V\) und das Schwellenpotential (V₂) erhalten werden;

Fig.5 ein Diagramm, das die Veränderungen der Schrittmacherfolgefrequenz bei Änderungen des Gesamtpotcnials der hintereinandergeschalteten Batterien zeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Herzschrittmacher kann kontinuierlich oder bedarfsweise betrieben werden. Elektroden £1 und £2 sind in das Herz des Patienten eingepflanzt wobei die Elektrode £2 die neutrale Elektrode in und die Elektrode £1 die Herzkammer stimuliert.

Bei der Bedarfsbetriebsweise (bei der der Schaller S geöffnet ist) fließt nur dann Strom zwischen den Elektroden E1 und £2 zir Stimulierung der Herzkammern, wenTi ein elektrischer Reizimpuls erforderlich ist Bei der kontinuierlichen Betriebsweise (wobei der Schalter 5 geschlossen ist) werden Reizimpulse mit einer festen Folgefrequenz erzeugt.

Ein Kondensator 65 dient als Stromquelle, wenn ein Impuls erforderlich ist. Wenn der Transistor Γ9 leitend ist, entlädt sich der Kondensator über die Elektroden. Ein Kondensator 57 lädt sich über Potentiometer 35 und 37 auf, bis die an ihm anliegende Spannung bewirkt, daß die Transistoren Tl und TS leiten. Zu diesem Zeitpunkt entlädt sich der Kondensator 57 über das Potentiometer 37 und die Transistoren Tl und 78, der Transistor Γ9 ist stromleitend, und es wird von dem Kondensator 65 dem Herzen des Patienten ein Impuls zugeführt. Die Einstellung des Potentiometers 37 steuert die Entladezeit des Kondensators 57. d. h. die Breite jedes Impulses. Die Einstellung des "otentiometers 35 (zusammen mit der Einstellung des Potentiometers 37) steuert die Zeit, die der Kondensator 57 braucht um sich auf denjenigen Spannungswert aufzuladen, der eine Stromleitung der Transistoren Tl und Ti bewirkt, d. h. also das Zeitintervall zwischen den Impulsen. Wenn der Transsistor T6 nicht leitet (wenn beispielsweise der Schalter S geschlossen ist), findet ein kontinuierliches Laden und Entladen des Kondensators 57 statt, und dem Herzen des Patienten werden Impulse in vorbestimmten Zeitintervallen zugeführt, welche durch die Einstellung der Potentiometer bestimmt sind

Für die Bedarfsbetriebsweise ist der Schalter 5 geöffnet so daß der Transistor Γ6 leitet Die Elektrode E1 ist über eine Leitung 11 mit der Basis eines Transistors Tl über einen Kondensator 17 verbunden.

F i g. 2 zeigt ein repräsentatives EKG mit P-Wellen. QRS-Komplexen und T-Wellen. Die Transistoren Ti und T2 verstärken das an der Elektrode E1 aufgefangene R-Zackensignal, das von einer Herzkammerkontraktion herrührt. Übergroße Signale werden durch eine Zener-Bxjde 67 begrenzt um eine Beschädigung des Transistors TX zu verhindern. Nfr.ii dem Auftreten einer R-Zacke wird der Basis des Transi'-iors Γ6 ein positiver Impuls zugeführt Der Transistor 7"6 wird leitend, und der Kondensator 57 entlädt sich über ihn. Der Kondensator, der dabei war, sich auf einen Spannungswert aufzi>?aden, der zur Erzeugung eines Impulses geführt hätte, wird auf diese Weise entladen, und es beginnt ein neues ZeittaktintervalL Diese Anordnung gewährleistet, daß kein Impuls erzeugt wird, wenn ein natürlicher Herzschlag aufgetreten ist Das Zehintervall ist derart bemessen, daß das zwischen den erzeugten Impulsen liegende Intervall etwas größer ist als das Intervall zwischen zwei natürlichen Herzschlägen. Ein Reizimpuls v/ird nur erzeugt, wenn kein natürlicher Herzschlag auftritt

Die übrigen Transistoren TZ bis Γ5 der Schaltung dienen dazu, ein Leiten des Transistors Γ6 bei Anwesenheit von Störsignalen zu verhindern. Es wäre sonst bei Anwesenheit von Störsignalen möglich, daß der Transistor T6 leitend wird und die Erzeugung eines Impulses verhindert, obwohl ein solcher benötigt wird. Wenn also der Schrittmacher Störsignale nachweist, wird ein Betrieb des Transistors T6 verhindert, und es werden Impulse mit einer festen Wiederho'ungsrate geliefert.

Wenn der Schalter 5, wie dargestellt, geöffnet ist. arbeitet der Schrittmacher in der gerade beschriebenen Bedarfsbetriebsweise. Wenn der Schalter S aber geschlossen ist, wird die Basis des Transistors T6 auf dem Potential einer Leitung 9 gehalten. In diesem Fall machen über einen Kondensator 53 übertragene Impulse den Transistor Tb nichtleitend. Der Kondensator 57 wird daher nicht über den Transistor Γ6 entladen, und jeoeämal, wenn die Kondensatorspannung auf den Wert ansteigt, bei dem die Transistoren Tl und Γ? leiten, wird ein Reizimpuls erzeugt. Auf diese Weise arbeitet der Schrittmacher in der kontinuierlichen Betriebsweise. Eine vollständige Beschreibung der Betriebsweise der Schaltung von F i g. 1 ist in der oben genannten DE-OS 19 16 088 gegeben.

Der in Fig. 1 dargestellte Schrittmacher weist drei Batterien 3,5 und 7 auf.Typischerweisf; isC die Batterie 3 mit 1,35 V und jede der Batterien 5 und 7 mit 2,70 V bemessen. In der Praxis kann jede der in der Zeichnung dargestellten Barmen 5 und 7 aus zwei hintereinandergeschalleten Batterien bestehen, die jeweils mit 1,35 V bemessen sind. Drei unterschiedliche Gleichspannungen werden in der Schaltung von Fig. 1 benötigt. Für die

ordnungsgemäße Vorspannung der Basis des Transistors 71 wird der Basis eine Spannung von 135 V über einen Widerstand 15 zugeleitet. Diese Spannung wird dadurch erhalten, daß die Spannung am Verbindungspunkt der Batterien 3 und 5 abgegriffen wird. Die Basis des Transistors 77 ist mit 4,05 V vorgespannt; sie ist direkt mit dem Verbindungspunkl der Batterien 5 und 7 verbunden. Das volle Potential von 6,75 V wird zum Vorspannen vieler der Transistoren (73, 79 usw.) verwendet und auch als Ladepotential für den Kondensator 57, wobei der Ladestrom von der 6.75-V-Quelle durch die Widerstände 35 und 37, den Kondensator 57 und Widerstände 61 und 63 fließt.

Die Impulswiederholungsrate wird in erster Linie durch zwei Potentiale bestimmt, nämlich das Schwellenpoteniial an der Basis des Transistors 77 und das Ladepotential am mit der Batterie 7 verbundenen Ende des Potentiometers 35. Nach Erzeueune eines lmDulses und

lichkeit aus zwei 1,35-V-Batterien besteht), kann die Schrittmacherfolgefrequenz auf ein für den Patienten sehr gefährliches Niveau ansteigen. Das Problem einer Batterieanordnung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, besteht darin, daß ein Versagen irgendeiner einzelnen Batterie (und mit Sicherheit ein Versagen von zwei Batterien) kritisch sein kann. Die Schaltung besitzt keine Redundanz — die noch arbeitenden Batterien können nicht für die versagenden Bat- terien einspringen.

Der in F i g. 3 dargestellte Teil eines Schrittmachers (der Rest der Schaltung ist der gleiche wie in Fig. 1) weist die folgenden Veränderungen auf, wobei die Verwendung von zwei Batterien 6,7 anstatt nur einer Batte-

rie 7 und die Verwendung von zwei Batterien 4,5 anstatt nur einer Batterie 5 insofern keine Veränderung darstellt, als der in F i g. 1 dargestellte Schrittmacher bei einer tatsächlich realisierten Ausführungsform normalerweise überall, wo eine 2.70-V-Batterie benötigt wird.

Entladung des Kondensators 57 über die Transistoren 77 und 78 hat die Spannung am Verbindungspunkt des μ jeweils ein Paar von 1,35-V-Batterien aufweise: Kondensators 57 und des Potentiometers 37 einen minimalen Wert. Das Basispotential des Transistors 77 ist 1 größer als dessen Emitterpotential, und der Transistor bleibt nichtleitend. Während der Ladestrom fließt, steigt die Spannung am Kondensator 57, bis der Emitter des 25

Transistors 77 eine ausreichende Spannung hat, so daß der Transistor leitend wird. Bei diesem Betrieb der Zeitschaltung kann nachgewiesen werden, daß ein Versagen einer oder mehrerer Batterien einen gefährlichen Zustand hervorrufen kann.

Es sei beispielsweise angenommen, daß die Batterie 7 versagt, d. h. daß die an ihr anliegende Spannung vernachlässigt wird. In einem solchen Fall ist das Schwellenpotential an der Anode der Batterie 5 (der Basis des

Die Leitung 14 (die in F i g. 1 nicht bezeichnet ist) ist immer noch mit dem Verbindungspunkt der Batterien 5 und 7 verbunden, jedoch nicht mit der Basis des Transistors Γ7.

Dia fünf hintereinandergeschalteten Batterien sind mir Dioden 8 und 10 und einen Widerstand 12 aufweisenden Reihenschaltung in Brücke geschaltet, wobei die Basis des Transistors Γ7 mit der Verbindungsstelle der Diode 10 und des Widerstandes 12 verbunden ist

35. Selbst wenn sich der Kondensator 57 vollständig auflädt, kann das Potential am Emitter des Transistors 77 das Potential an seiner Basis nicht übersteigen: die Transistoren 77 und 78 bleiben nichtleitend, und es werden an der Elektrode EX keine Impulse mehr erzeugt. Selbst wenn die Batterie 7 aus zwei getrennten 135-V-Batterien besteht und nicht aus einer einzigen 2.70-V-Batterie, kann das Versagen einer der beiden

Bevor der Betrieb der Ladeschaltung beschrieben

._..,. , wird, sei darauf hingewiesen, daß das Potential einer

Transistors 77) das gleiche wie das Ladepotential am 35 Leitung 13 immer noch durch Abgreifen der Spannung mit der Batterie verbundenen Ende des Potentiometers am Verbindungspunkt der Batterien 3 und 4 erhalten

wird und daß das Potential der Leitung 14 immer noch durch Abgreifen der Spannung am Verbindungspunkt der Batterien 5 und 7 erhalten wird. Es ist auch möglich, Potentiale für diese beiden Leitungen mit Hilfe von zusätzlichen Diodenverbindungen zu erhalten. Batterieausfälle haben keinen ernstzunehmenden Einfluß auf die Schaltkreise mit Ausnahme der Zeitschaltung (ein-

^₁, „. „„.... „... ...-. _-. schließlich der Transistoren 77 und 78). Aus diesem

Batterien die Impulsfolgefrequenz auf ein gefährliches 45 Grund ist es nicht notwendig. Diodenkreise zum Erhalt Niveau absinken lassen. Da das wirksame Potential, auf der anderen Vorspannungswerte vorzusehen. Es sei beiwelches sich der Kondensator 57 auflädt, nur halb so spielsweise angenommen, daß die Batterie 3 ausfällt In hoch über dem Schwellenwert liegt wie vor dem Versa- einem solchen Fall besteht keine Potentialdifferenz zwigen der Batterie, ist es offensichtlich, daß eine viel länge- sehen den Leitungen 9 und 13, der Transistor 71 ist re Zeit benötig*, wird, bis sich der Kondensator 57 auf 50 nicht in den leitenden Zustend vorgespannt ur Λwird einen Wert auflädt, der ausreicht damit der Transistor daher nicht in ordnungsgemäßer Weise durch jeden 77 leitend wird. nachgewiesenen Herzschlag stromleitend gemacht Der

Es sei nunmehr angenommen, daß eine der Batterien Nutzeffekt eines nichtleitenden Transistors 71 besteht 3 und 5 versagt In einem solchen Fall sinken sowohl das jedoch darin, daß kein Impuls über den Kondensator 53 Schwellenpotential als auch das Ladepotential ab. Da 55 zur Basis des Transistors 76 übertragen wird Dies hat jedoch die Batterie 7 immer noch arbeitet ist der Pro- die gleiche Wirkung wie ein Kurzschließen der Basis des zentsatz der Veränderung des Ladepotentials weit ge- Transistors 76 über den geschlossenen Schalter 5 an ringer als der Prozentsatz der Veränderung im Schwel- die Leitung 9, & h. der Transistor 76 leitet nicht (zum lenpotential. Der Kondensator 57 braucht sonach viel Zweck der Entladung des Kondensators 57), und der weniger Zeit um sich auf einen Wert aufzuladen, bei 60 Schrittmacher arbeitet in der kontinuierlichen Betriebsdem das Emitterpotential des Transistors 77 um einen weise. Obwohl die Bedarfsbetriebsweise im allgemeinen solchen Betrag größer ist als das Basispotential, daß vorgezogen wird, ist eine kontinuierliche Betriebsweise dieser ausreicht, um den Transistor leitend zu machen. nicht gefährlich. Selbst wenn zwei der drei Batterien 3,4 In einem solchen Fall kann sich eine bedeutende Steige- und 5 ausfallen und das Potential auf der Leitung 14 zur rung der Schrittmacherfolgefrequenz einstellen. Wenn 65 Steuerung der beiden Transistoren 74 und 7 5 ui den sich schließlich ein Versagen von zwei der drei Batterien Leitungszustand nicht ausreicht besteht die einzige zwischen der Basis des Transistors 77 und der Leitung 9 Wirkung der Batterieausfälle wiederum darin, daß der ergibt (unter der Annahme, daß die Batterie 5 in Wirk- Transistor 76 bei Auftreten eines Herzschlags nicht

leitend wird.

Es ist zu beachten, daß die in Fig.3 dargestellte Schaltung auch den kompletten Schaltplan eines mit einer festgelegten Impulsfolgefrequenz arbeitenden Schrittmachers darstellt. Die sechs gestrichelt dargestellten Leiter können einfach weggelassen werden. In gleicher Weise kann der Transistor Τβ (zusammen mit eine-n Widerstand 55) weggelassen werden, da sie bei einer Betriebsweise mit einer vorbestimmten Impulswiederholungsrate keine Funktion haben. In einem derartigen Fall sind überhaupt keine Battflrieabzweigungen vorgesehen, und alle Batterien sind einander insofern völlig äquivalent, als ein Wechsel in irgendeiner Batterie die gleiche Wirkung auf den Betrieb des Schrittmachers hat wie der gleiche Wechsel in irgendeiner anderen Batterie.

Die Gefahr bei der Schaltung nach Fig. 1 besteht darin, daß das Verhältnis des Ladepotentials (am mit der Batterie verbundenen Ende des Potentiometers 35) zum Schwellenpotential (an der Basis des Transistors 77) sich in beträchtlichem MaQ verändern kann, wenn auch nur eine Batterie ausfällt. Ein Ausfall einer der beiden 1.35-V-Batterien. aus welchen die Batterie 7 von Fig. I besteht, kann bewirken, daß die Impulsfolgefrequenz bedeutend verringert wird, und ein Versagen beider Batterien bewirkt, daß die Impulsgabe vollständig aufhört. Ein Versagen einer oder mehrerer der Batterien, die zwischen die Basis des Transistors Tl und die Leitung 9 geschaltet sind, kann ein Ansteigen der Impulsfolgefrequenz auf ein gefährliches Niveau bewirken. (D'-se Anmerkungen treffen sowohl auf die kontinuierliche als auch auf die Bedarfsbetriebsweise zu: die den Kondensator 57 enthaltende Zeitschaltung ist in beiden Fällen in Betrieb).

In der Schaltung nach Fig. 3 bewirkt jedes Batterieversagen ein Ansteigen der Impulsfolgefrequenz; die Gefahr einer sich verringernden Folgefrequenz ist nicht gegeben. Außerdem bewirkt ein Versagen von selbst drei der fünf Batterien nur einen Anstieg der Impulsfolgefrequenz von etwa 33%.

F i g. 4 zeigt die Batterieanordnung nach F i g. 3 noch deutlicher. Das Ladepotential Vi ist gleich der Summe der Potentiale der fünf Batterien 3 bis 7. Das Schwellenpotential V₂ wird bestimmt durch den Spannungsabfall am Widerstand IZ Strom fließt von den Batterien durch die beiden Dioden 8 und 10 und den Widerstand 12. Die Anzahl der verwendeten Dioden hängt von der gewünschten Differenz zwischen dem Ladepotential und dem Schwellenpotential ab. Wenn man annimmt, daß sich an jeder Diode ein im wesentlichen konstanter Spannungsabfall von 03 V ergibt, so ist erkennbar, daß das Schwellenpotential V₂ ■= V₁ — 0,60 ist Selbst wenn eine oder mehrere Batterien versagen, während sowohl Vi als auch V₂ sich verringern, differieren die beiden Potentiale V₁ und V₂ immer um 0,60 V.

Der Ladestrom für den Kondensator 57 fließt durch die Potentiometer 35 und 37 und die Widerstände 61 und 63. Wenn man annimmt, daß der Gesamtwiderstand der genannten Widerstände und Potentiometer R und die Kapazität des Kondensators C ist, so ist die Ladezeitkonstante R-C. Unter der weiteren Annahme, daß die Spannungsgefälle an den Widerständen 61 und 63 und den Transistoren Tl und TS klein sind, wenn die Transistoren leiten, so daß sich der Kondensator 57 während jedes Ladezyklus vom Massepotential nach Vi auflädt, so ist die Spannung V am Kondensator als Funktion der Zeit vom Beginn jedes Ladezyklus durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

V₁(I - e-"")·

(I)

Unter der weiteren Annahme, daß die Transistoren 7"7 und 7"8 in den Lcitungs/ustand gesieucrt werden, wenn das Potential am Emitter des Transistors Tl gleich dem Schwellenpotential V; an seiner Basis ist, wird ein Impuls er/eugt, wenn

V₂ = V, (I - c-^r«')

(2)

ist, wobei T die Zeiiperiodc für den Ladekreis ist. Bei einer genügend kleinen Impulsbreite ist T — ///, wobei / die Impulsfolgefrequenz ist. Wenn man in Gleichung (2) Tdurch ///ersetzt, so kann gezeigt werden, daß

n(I - V₁IV₁)

ist. Da V₂ = Vi — 0,60 ist. variiert V₂. wenn V₁ variiert, (da die Batterien altern und schließlich ausfallen). Die Folgefrequenz des Generators ändert sich mit dem Gesamtpotential V₁ wie folgt:

Anfänglich ist V, - 5(1.35) folgefrequenz /o ist

6,75 V, und die Nenn

(5)

Die normalisierte Impulsfolgefrequenz Fs. d. h. das Verhältnis der Istfolgefrequenz zur Nennfolgefrequenz, ist daher F_n - ///ooder

,„ (,- IZj=ML) - ,(,Ii=ML) ·

Fs ist in F i g. 5 als Funktion von V|/6,75 aufgetragen und nicht als Funktion von V₍. Dadurch kann der prozentuale Folgefrequenzanstieg für jedes Verhältnis des Istwertes von Vi zum Anfangswert (6.75) bestimmt werden. Wenn beispielsweise das Ladepotential (Vi) auf 90% seines Anfangswertcs abfällt, so hat man nur einen Folgefrequenzanstieg von 4%. da F\ nur auf ungefähr

1.04 ansteigt.

Es sei angenommen, daß eine Batterie ausfällt, so daß

so V, von 6.75 V auf 5,40 V abfällt. In einem solchen Fall ergibt sich ein Folgefrequenzanstieg von nur etwa 10%.

Wenn zwei Batterien ausfallen und V) von 6.75 V auf

4.05 V abfällt, steigt die Folgefrequenz um nur ungefähr 28% an. Und wenn drei der fünf Batterien ausfallen und V₁ von 6,75 V auf 2,70 V abfällt, steigt die Folgefrequenz um etwa 60% an.

Die letzten drei Beispiele und die graphische Darstellung von Fig.5 beruhen auf theoretischen Überlegungen. Bei einer realisierten Ausführungsform hat sich ge- zeigt daß bei Ausfall einer Batterie die Folgefrequenz um 10%, bei Ausfall von zwei Batterien um 20% und bei Ausfall von drei Batterien um nur 33% ansteigt Die Diskrepanz zwischen den theoretischen und tatsächlichen Werten resultiert daraus, daß die theoretische Analyse die Spannungsgefälle an den Transistoren Tl und TS und den Widerständen 61 und 63 vernachlässigt Außerdem wurde bei der theoretischen Analyse angenommen, daß die Transistoren in ihren Leitungszustand

gesteuert werden, wenn das Potential am Emitter des Transistors T7 gleich dem Potential an seiner Basis ist. Tatsächlich ist es erforderlich, daß das Emitterpotential geringfügig höher ist als das Basispotential, bevor der Transistor leitend wird. Die in der Praxis erhaltenen Ergebnisse sind noch besser als die theoretischen. Der Ausfall von drei der fünf Batterien hat ein Ansteigen der Folgefrequenz von nur 33% zur Folge.

Einer der Vorteile der Schaltung nach F i g. 3 besteht darin, daß sich die Folgefrequenz nur in einer Richtung to ändert. Kein Batterieausfall (oder der Ausfall mehrerer Batterien) kann ein Absinken der Frequenz bewirken; Batterieausfälle haben nur einen Anstieg der Impulsfolgefrequenz zur Folge. Durch Überwachung des Patienten kann der Arzt den Zustand der Batterien feststellen, is Wenn die Impulsfolgefrequenz beispielsweise um 20% angestiegen ist, wird der Arzt daraus schließen können, daß zwei der fünf Batterien ausgefallen sind oder daß sich die gesamte von den Batterien gelieferte Energie um 40% infolge von teilweisen Potentialabfällen in einer Anzahl von Batterien verringert hat. Auf diese Weise wird der Arzt rechtzeitig davon Kenntnis erhalten, daß Korrekturen vorgenommen werden müssen.

Der Hauptvorteil des beanspruchten Herzschrittmachers besteht darin, daß es nicht kritisch ist, ob irgendei- ne bestimmte Batterie ordnungsgemäß arbeitet. Es ist zwar beispielsweise möglich, daß der Ausfall der Batterie 3 ein Umschalten des Schrittmachers von der Bedarfsbetriebsweise in die kontinuierliche Betriebsweise bewirkt, dies ist jedoch kein gefährlicher Zustand. Dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß das Schwellenpotential V: von allen fünf hintereinandergeschalteten Batterien abgeleitet wird. Das Schwellenpotential ist gleich dem gesamten (Lade-)Potential abzüglich einem vorbestimmten Spannungsabfall (0,60 V in der beschriebenen Ausführungsform). Die Energieversorgung ist redundant insofern, als selbst bei Aus'al! von drei Batterien genügend Batterien verbleiben, die Reizimpulse mit einer ungefährlichen Impulsfolgefrequenz liefern. Wenn vier der fünf Batterien ausfallen, so hört die Impulserzeugung auf. Eine übermäßig hohe Impulsfolgefrequenz ist für den Patienten indessen gefährlicher, als wenn die Erzeugung von Impulsen vollständig aufhört. Beim beanspruchten Herzschrittmacher sind mithin Ausfälle von einer oder mehreren Batterien nicht gefährlich, sofern die Impulsfolgefrequenz betroffen ist.

Die Zeitschaltung kann beispielsweise auch einen Lade-Entladekondensator enthalten, dessen Entladung von einem maximalen Niveau auf das Schwellenpotential die Impulsfolgefrequenz bestimmt, wobei in diesem so Fall ein Abfall der Kondensatorspannung auf das Schwellenpotential eine Umkehr vom Entlade- in den Ladezustand bewirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

bO

65

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Herzschrittmacher mit zum Herzen eines Patienten führenden Elektroden (Ei. E2\ die von einer Impulsgeberschaltung (T9,65) mit Reizimpulsen beaufschlagt werden, mit einer ein auf- und entladbares Element (57) sowie eine erste und eine zweite Potentialquelle aufweisenden, die Impulsgeberschaltung (T9, 65) steuernden Zeitschaltung, wobei das Element (57) mit der ersten Potentialquelle verbunden ist. und mit einer Steuerschaltung (T7, TS). die mit einem ersten Eingangsanschluß an das Element (57), mit einem zweiten Eingangsanschluß an die zweite Potentialquelle und mit einem Ausgangsanschluß an einen Steueranschluß der Impulsgeberschaltung (T9,65) angeschlossen ist und die auf diejenige Potentialdifferenz zwischen den beiden Eingangsanschlüssen, welche besieht, wenn das Elcmem (57) einen Au*ijdeschwellenwert überschreitet, durch Entladen des Elements (57) reagiert and dabei die Impulsgeberschaltung (T9, 65) in den Zustand der Impulsabgabe steuert, wobei die erste und die zweite Potentialquelle aus einer Reihe hintereinandergeschalteter Batterien gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß dan zu einer Reihe hintereinandergeschalteten Batterien (3 bis 7) eine Reihenschaltung aus Dioden (8, tO) und einem Widerstand (12) parallelgeschaltet ist und daß die in Reihe geschalteten Dioden (8,10) zwischen der ersten und der zweiten Potentialquelle (positiver Pol einer Batterie 6 bzw. Kathode Her Diod» 10) liegen dergestalt, daß das Potential der zweiten Potentialquelle um eine vorgegebene, dem SpanniK-jsabfall an den Dioden (8, 10) entsprechende Potentialdifferenz niedriger ist als das Potential der ersten Potentialquelle.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Herzschrittmacher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

   Bei einem implantierbaren derartigen Herzschrittmacher gemäß DE-OS 19 16 088. der entweder kontinuierlich oder bedarfsweise betrieben wird, ist eine Anzahl von in Reihe geschalteten Kleinbatterien zur Energieversorgung vorgesehen. Die Schrittmacherfolgefrequenz wird durch das Laden und Entladen eines Kondensators zwischen einem minimalen Potential und einem maximalen Potential bestimmt. Beispielsweise kann sich der Kondensator zu Beginn jedes Taktintervalls entladen und kann sich über das maximal verfügbare Potential aufladen. Wenn sich der Kondensator auf ein Schwellenpotential auflädt, kann ein Reizimpuls erzeugt werden. Das Schwellenpotential ist im allgemeinen niedriger als das maximal verfügbare Potential. Das Ladepotential und das Schwellenpotential werden dadurch erhalten, daß mehrere Batterien mit Abzweigungen nn den Batterieverbindungspunkten in Reihe geschaltet werden. Es ist jedoch eine bekannte Erscheinung, daß die verschiedenen Batterien eines Herzschrittmachers nicht mit gleicher Geschwindigkeit altern. Es ist beispielsweise möglich, daß das Potential einer Batterie auf einen sehr kleinen Wert abfällt, ohne daß sich in den anderen Batterien irgendeine wesentliche Veränderung ergibt. |e nachdem, welche Batterie oder Batterien versagen, ist es bei einem solchen Herzschrittmacher möglich, daß das Versagen selbst einer einzigen Batterie einen völligen Ausfall der Schrittmachertätigkeit zur Folge hat oder daß die Schrittmacherfolgefrequenz auf einen gefährlich hohen Wert ansteigt Aus der GB-PS 11 80449 ist ein Herzschrittmacher bekannt, der einen Sperrschwinger and einen von diesem gesteuerten Schalttransistor aufweist, bei dessen Einschalten ein Kondensator einen Reizimpuls an die zum Herzen eines Patienten führenden EtektroJen abgibt. Bei diesem bekannten Herzschrittmacher sind sowohl ein Transformator als auch ein Kondensator mit einer Kapazität von bis zu 5 μΡ erforderlich, also nicht nur teure, sondern auch sperrige Bauelemente, die bei der Miniaturisierung implantierbarer Herzschrittmaeher hinderlich sind. Die Folgefrequenz des Sperrschwingers ist zwar mittels einer Dioden-Widerstands-Serienschaltung stabilisiert, so daß ein Nachlassen der Batteriespannung nicht zu einer Änderung der Herzschrittmacherfrequenz führt. Dies hat aber den gefährlichen Nachteil, daß ein solches Nachlassen der Versorgungsbaiteriespannung erst dann bemerkt werden kann, wenn die Versorgungsspannung zur Aufrechterhaltung des Herzschrittmacherbetriebes nicht mehr ausreicht Es kommt also ohne Vorwarnung zu einem ziemlich plötzlichen Ausfall des Herzschrittmachers.

   Aus der US-PS 33 49 386 ist ferner eine Schaltung zur Anzeige eines bestir.imten Entladungsgrades von Batterien bekannt, bei dem bereits eine aus mehreren Einzelzellen bestehende Batterie mit ihren Anschlüssen an einen Spannungsteiler angeschlossen ist. Die Schaltung weist außerdem ein aus einem Kondensator und einem Widerstand bestehendes Zeitglied auf, wobei der Kondensator über den Widerstand und eine Lampe an der vollen Batteriespannung liegt. Die Schaltung enthält des weiteren eine Steuerschaltung, die mit einem Eingangsanschluß an den Kondensator, mit einem weiteren Eingangsanschluß über den Spannungsteiler an einer Teilspannung der Batteriespannung liegt und mit einem Alisgangsanschluß an einen Steue. anschluß einer Impulscr/eugerschaltung angeschlossen ist. wobei zwischen den Eingangsanschlüssen eir^e bestimmte Potentialdifferenz besteht, die einer Potentiometereinstellung entspricht. Beim Erreichen eines bestimmten Schwellwerts durch die Spannung am Kondensator wird der Kondensator über einen Transistor entladen, wobei zugleich durch die Impulser/ leerschaltung ein die Lampe passierender Impuls abgegeben wird.

   Die Potentialdifferenz zwischen den Eingängen der Steuerschaltung ändert sich hier mit der Batteriespannung, da die Einzelabschnitte des Spannungsteilers aus ohmschen Widerständen bestehen.

   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Herzschrittmacher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs verfügbar zu machen, bei dem auch ein weitgehendes Absinken der Versorgungsspannung zu einer einerseits nur unschädlichen, andererseits jedoch sicher erkennbaren Erhöhung der Herzschrittmacherfolgefrequenz führt, und zwar unabhängig davon, welche der verwendeten mehreren Batterien in ihrer Spannung abfallen oder ausfallen.

   Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegeben.

   Bei dem beanspruchten Herzschrittmacher wird die Herzschritimacherfolgefrequcnz allein durch die Potential'lifferenz zwischen einer ersten und einer zweiten Potentialquelle bestimmt. Diese Potentialdifferenz wird auf einem feststehenden Wert gehalten. Selbst bei einem Versagen mehrerer Batterien wird die Herzschritt-