DE2216193A1

DE2216193A1 - Herzschrittmacher

Info

Publication number: DE2216193A1
Application number: DE2216193A
Authority: DE
Inventors: Bengt Svensson
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-04
Filing date: 1972-04-04
Publication date: 1973-10-11
Also published as: US3866614A; JPS4992884A; NL7217089A; FR2179042B1; GB1400325A; FR2179042A1; SE390111B

Description

Herzschrittmacher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herzschrittmacher, ins.be- ■ sondere einen implantierbaren Herzschrittmacher, mit minde- , stens zwei einander parallelzuschaltender Spannungsquellen, wie Batterien oder Akkumulatoren, für die Energieversorgung der Schrittmacherschaltung.

Bei Herzschrittmachern dieser Art ist es bekannt, die einzelnen Spannungsquellen über Dioden mit der Schrittmacherschaltung zu verbinden. Auf diese Weise wird erreicht, daß jeweils diejenige Spannungsquelle, die die höchste Spannung aufweist, die Energie-, Versorgung der Schrittmacherschaltung übernimmt. Nachteilig i dabei ist, daß die Stromversorgung über eine relativ lange Zeit jeweils nur aus einer der Spannungsquellen erfolgt. Dies hat zur Folge, daß eine der Spannungsquellen ziemlich rasch entladen wird und erst dann auf die andere Spannungsquelle umgeschaltet wird, die sich dann ebenfalls relativ rasch entlädt. Dadurch ist die Gefahr gegeben, daß bei entladener erster Spannungsquelle keine Sicherheit mehr für den Schrittmacher insofern besteht, als über die lebensdauer der zweiten Spannimgsquelle " ,

keine sicheren Aussagen gemacht werden können. Außerdem ent- \ steht ein Energieverlüst an den Dioden aufgrund deren Durchlaßspannungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Herzschrittmacher der
eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß die einzelnen Span-

nungsquellen weitgehend gleichmäßig belastet werden, d.h. in I gleicher Weise zur Energieversorgung herangezogen, also mög- j liehst gleich langsam entladen werden; außerdem soll dafür j

ι gesorgt sein, daß möglichst die gesamte Spannung der Span- | nungsquellen für die Schrittmacherschaltung zur Verfügung ' gestellt wird, also Spannungsabfälle vermieden werden, wie ; sie bei dem Einsatz von Dioden bei der bekannten Schaltung : auftreten. |

ι Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Herzschrittmacher ^;

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mit mindestens zwei einander parallelzuschaltenden Spannungsquellen für die Energieversorgung der Schrittmacherschaltung ; durch eine Umschaltvorrichtung gelöst, welche für die ab- \ wechselnde und separate Anschaltung der einzelnen Spannungs- ! quellen an die Schrittmacherschaltung sorgt. Durch die Er- j findung ist erreicht, daß die einzelnen Spannungsquellen
gleichmäßig belastet werden und die Anschaltung der Spannungsquellen an die Schrittmacherschaltung - die vorzugsweise mit- ; tels elektronischer Schalter (Transistoren) erfolgt - keine ^! Spannungseinbußen mit sich bringt. ;

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
zwei separate Spannungsquellen benutzt, die normalerweise
durch zwei Gruppen von Batterien gebildet werden. Bei der _; Verwendung von zwei Spannungsquellen kann die Umschaltvorrichtung in Weiterbildung der Erfindung besonders einfach
ausgebildet werden, nämlich in der Weise, deQ je ein Aus-

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und Einschalter (Transistor) zwischen jeder Spannungsquelle und der Schrittmacherschaltung vorhanden und eine bistabile Kippstufe als Steuereinrichtung für die Umschaltung dieser Umschalter verwendet ist. Die Steuerung der bistabilen» Kippstufe erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines astabilen Multi-, vibrators, der gleichzeitig in der Schrittmacherschaltung die zeitgerechte Abgabe von Schrittmacherimpulsen steuern kann.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Häufigkeit der Umschaltung von einer auf die andere Spannungsquelle in weiten Grenzen frei zu wählen. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, zur Steuerung der bistabilen Kippstufe die vom Herzschrittmacher für die Stimulierung des Herzens selbst erzeugten Reizimpulse zu verwenden. Bei dieser Ausbildungsform wird also nach jedem erzeugten bzw. abgegebenen Reizimpuls die Umschaltung von der ■einen auf die andere Spannungsquelle vorgenommen. Es ist jedoch auch möglich, einen Frequenzgeber mit geringerer Frequenz für die Umschaltung zu benutzen. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, einen Impulsgeber für die Steuerung der Umschaltung zu verwenden, der im Rahmen der Schrittmacherschaltung bereits vorhanden ist.

Bei Verwendung von mehr als zwei Spannungsquellen ist die Erfindung ebenfalls sinnvoll einzusetzen; für die Umschaltung wird in einem solchen Fall - die Erfindung weiterbildend eine Zählschaltung verwendet, die die einzelnen Spannungsquellen der Reihe nach zyklisch an die Schrittmacherschaltung über steuerbare Schaltglieder (Transistoren) anschaltet.

Die Stromversorgung der Umschaltvorrichtung erfolgt ebenfalls aus den vorhandenen Sjjiannungsquellen, vorzugsweise jedoch in der Weise, daß der Umschaltvorrichtung die Spannung über Dioden zugeführt wird. Dabei 1st dem Umstand Rechnung ρtragen, daß

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die Umschaltvorrichtung einerseits mit geringer Spannung auskommt, andererseits einen geringen Stromverbrauch hat, so daß der Spannungsabfall über den Dioden vernachlässigbar ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, einen Spannungsmeßkreis mit einem Signalgeber zu verwenden, der bei einem eingestellten Grenzwert der jeweils angeschalteten Spannungsquelle ein Signal zur Verhinderung der weiteren Anschaltung dieser Spannungsquelle an die Schrittmacherschaltung abgibt. Bei Verwendung von zwei Spannungsquellen kann das Grenzwertsignal auf die bistabile Kippstufe im Sinne einer bleibenden Umschaltung dieser Stufe in die andere Schaltstellung gegeben werden; sie kann auch zur Abschaltung des astabilen Multivibrators benutzt werden. Bei Verwendung von mehr als zwei Spannungsquellen dient das Grenzwertsignal dazu, die Zählschaltung in der Weise zu beeinflussen, daß je- ! weils diejenige Spannungsquelle, die zur Auslösung des Grenzwertsignales geführt hat, nicht mehr bei der zyklischen Abtastung der Spannungsquellen berücksichtigt wird. Der Spannungsmeßkreis kann durch eine bekannte Komparatorschaltung realisiert und so ausgebildet sein, daß bei Unterschreiten der angeschalteten Spannung die Umschaltung auf die entsprechende Spannungsquelle nicht mehr erfolgt.

Im Rahmen der Erfindung kann das Grenzwertsignal auch dazu benutzt werden, auf den frequenzbestimmenden Teil des Herzschritt-f machers einzuwirken, daß eine bestimmte, vorzugsweise niedrige, jedenfalls von der vorher eingestellten Frequenz abweichende, Impulsfolge von z.B. 60 Imp/min vom Herzschrittmacher zur Stimulierung des Herzens abgegeben wird. Auf diese Weise ist ohne Prüfung des implantierten Herzschrittmachers eine Kontrollmöglichkeit seiner Spannungsquellen gegeben.

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Nachfolgend wird anhand von zwei Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es zeigen *

Fig. 1 ein Blockschaltbild für einen erfindungsgemäßen Herzschrittmacher bei Verwendung von zwei Spannungsquellen und

Fig. 2 dieselbe Schaltung ergänzt durch einen Spannungsmeßkreis zur überprüfung des Spannungszustandes der einzelnen Spannungsquellen.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei parallelgeschaltete Batteriegruppen bezeichnet, die über die Dioden 3 und 4 den astabilen Multivibrator 5 und die bistabile Kippstufe 6 speisen» Die beiden Batteriegruppen 1 und 2 speisen einzeln über die elektronischen Schalter 7 und 8 die Schrittmacherschaltung 9, deren Ausgang mit 10 bezeichnet ist« Die elektronischen Schalter 7 und 8 können Transistoren sein und sie bilden zusammen mit den Stufen 5 und 6 die Umschaltvorrichtung für die abwechselnde und separate Anschaltung der Spannungsquellen 1 und 2 an die Schrittmacherschaltung. Der astabile Multivibrator 5 kann gleichzeitig einen funktioneilen Teil der Schrittmacherschaltung darstellen (durch eine Verbindungslinie zwischen 5 und 9 angedeutet) und zur Erzeugung der Frequenz dienen, mit welcher Reizimpulse vom Schrittmacher abgegeben v/erden.

Die bistabile Kippstufe sorgt (beim Ausführungsbeispiel) dafür, daß im Rhythmus der Impulsabgabe jeweils abwechselnd die Spannungsquellen 1 und 2 zur Speisung der Schrittmacherschaltung (also auch zur Lieferung der Rei^impulsenergie) herangezogen werden, indem sie abwechselnd die Säaalter 7 und 8 ansteuert. "

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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 2, die weitgehend mit Fig. 1 übereinstimmt. Bei dieser Ausbildung ist lediglich ein zusätzlicher Spannungsmeßkreis 11 vorgesehen, welcher als Komparator ausgebildet ist und die von derf Schaltern 7 und 8 an die Schrittmacherschaltung 9 gegebenen Spannungen daraufhin überprüft, ob sie über einem vorgegebenen Wert liegen oder nicht. Im zweiten Fall verhindert der Spannungsmeßkreis (über die Leitung 12), daß die bistabile Kippstufe 6 den zur verbrauchten Spannungsquelle gehörenden Schalter ansteuert und bewirkt weiterhin, daß die Frequenz der Schrittmacherimpulse auf einen vorher festgelegten niedrigen Wert herabgesetzt wird. Aus diesem Grunde steht der Spannungsmeßkreis 11 über die Leitung 13 mit dem astabilen Multivibrator in Verbindung.

Selbstverständlich können statt zweier Spannungsquellen mehrere· vorhanden und statt der beschriebenen Umschaltvorrichtung eine von einem Rechner (Binärzähler) gesteuerte Schaltvorrichtung verwendet werden'. Die dazu erforderlichen handwerklichen Maßnahmen sind dem Fachmann geläufig, so daß eine Beschreibung s.ich erübrigt.

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Claims

Patentansprüche

(M-/Herzschrittmacher, insbesondere implantierbarer Herzschrittmacher, mit mindestens zwei einander parallelzuschaltender Spannungsquellen, wie Batterien oder Akkumutatoren, für die Energieversorgung der Schrittmacherschaltung, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung (5 bis 8) für die abwechselnde und separate Anschaltung der einzelnen Spannungsquellen (1, 2) an die Schrittmacherschaltung (9).
2. Herzschrittmacher nach Angruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Batterien, bzw. zwei Gruppen von Batterien, als Spannungsquellen vorhanden sind.
3. Herzschrittmacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung außer einem Umschalter (7, 8) eine Steuereinrichtung für den Umschalter aufweist.
4. Herzschrittmacher nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß als Umschalter je ein Aus-Ein-Schalter, vorzugsweise Transistor, zwischen ^eder Spannungsquelle und der Schrittmacherschaltung vorhanden ist.
5. Herzschrittmacher nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine bistabile Kippstufe (6) als Steuereinrichtung für die Umschaltung verwendet ist.
6. Herzschrittmacher nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der bistabilen Kippstufe ein astabiler Multivibrator (5) verwendet ist.

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7. Herzschrittmacher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der bistabilen Kippstufe die vom Herzschrittmacher für die Stimulierung des Herzens erzeugten Reizimpulse der Kippstufe zugeführt werden. ,
8. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehr als zwei Spannungsquellen eine Zählschaltung vorhanden ist, die die einzelnen Spannungsquellen der Reihe nach zyklisch an die Schrittmacherschaltung über steuerbare Schaltglieder anschaltet.
9· Herzschrittmacher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltglieder Transistoren verwendet sind.
10. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung bzw. die Zählschaltung über Dioden an die Spannungsquellen angeschlossen sind.
11. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, gekennzeichnet durch einen Spannungsmeßkreis mit einem Signalgeber, der bei einem eingestellten Grenzwert der Jeweils angeschalteten Spannungsquelle ein.Signal zur Verhinderung der weiteren Anschaltung dieser Spannungsquelle an die Schrittmacherschaltung abgibt. ^:
12. Herzschrittmacher nach Anspruch 2, 5 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Grenzwertsignal der bistabilen Kippstufe im Sinne einer bleibenden Umschaltung dieser Stufe in die andere Schaltstellung zugeführt wird.
13. Herzschrittmacher nach Anspruch 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Grenzwertsignal dem astabilen Multivibrator zwecks Abschaltung zugeführt wird.

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14. Herzschrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen als Komparatorschaltung ausgebildeten Spannungsmeßkreis für die Spannungsquellen, welcher bei Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes eine» Umschaltung der Umschaltvorrichtung auf die Spannungsquelle mit der zu geringen Spannung verhindert.
15. Herzschrittmacher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsmeßkreis mit Signalgeber an die Schrittmacherschaltung in der Weise angeschlossen ist, daß bei Auftreten des Grenzwertsignals eine bestimmte, vorzugsweise von der Basisfrequenz abweichende, Frequenz der Schrittmacherimpulse, vorzugsweise 60 Imp/min, eingeschaltet wird.
16. Herzschrittmacher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Schrittmacher ein Frequenzgeber vorhanden ist zur Steuerung der Zählschaltung.
17. Herzschrittmacher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgeber eine zusätzliche Funktion in der Schrittmacherschaltung im Sinne der zeitgerechten Erzeugung der Reizimpulse besitzt.

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