DE2616297C2 - Aufladbarer elektrischer Körpergewebestimulator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aufladbarcn elektrischen Körpergewebestimulator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Stimulator der genannten An in Form eines Herzschrittmachers ist aus der DE-OS 23 31 499 bekannt.

Aus der US-PS 38 67 950 ist ein Stimulator oder

Herzschrittmacher mit einem externen und einem implantierbaren Teil mit einer Batterie bekannt bei dem im implantierbaren Teil ein Schalter vorgesehen ist der durch ein externes Steuersignal steuerbar ist und durch den ein ohmscher Widerstand einer Batteriezuleitung bestimmt wird (vgl. dort die Fig. 3 nebst Beschreibung).

Ein ähnlicher Herzschrittmacher ist aus der US-PS 3837 348 bekannt bei dem im implantierbaren Teil ein extern betätigbarer magr.etsicher Reed-Schalter vorgesehen ist Im geöffneten Zustand dieses Schalters arbei tet der Herzschrittmacher normal, während er im geschlossenen Zustand des Schalters in einem Testmodus arbeitet bei dem reduzierte Reizimpulse erzeugt werden.

Aus der DE-OS 16 39 447 ist ein Herzschrittmacher aus einem externen und einem implantierbaren Teil bekannt, der zwei Reizimpulsgeneratoren und zwei Batterien aufweist Die Verwendung einer Reserve-Batterie bei einem Stimulator ist aus der US-PS 38 71 383 bekannt.

Der Erfindung Siegt die Aufgabe zugrunde, einen aufladbaren elektrischen Körpergewebestimulator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Batterie gegen ein Überladen geschützt ist und bei dem der Überladungsschutz zugleich dazu führt, daß die Energieübertragung vom externen zum implantierbaren Teil beendet wird, sobald die Batterie einen vorbestimmten Ladezustand erreicht

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei dem erfindungsgemäßen Stimulator kann die aufladbare Batterie im implantierbaren Teil in einem relativ kürzeren Zeitraum ohne irgendeine Gefahr wesentlichen Übcrladens wieder geladen werden. Der Ladezu stand der aufladbaren Batterie kann während des Wiederaufladens durch Abfühl- oder Anzeigeglieder festgestellt werden, die anzeigen, wann die Batterie ihre volle Ladung erreicht hat.

Zur Vermeidung einer übermäßigen Erwärmung des Reizimpulsgenerators und seiner Kreise während des relativ kurzen Ladeintervalls ist ein erfindungsgemäßer Stimulator bevorzugterweise so ausgebildet wie es im Anspruch 2 angegeben ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung dieses Stimulators nach Anspruch 2 geht aus dem Anspruch 3 hervor.

Weitere Ausbildungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigt Fig. 1 schematisch einen Schaltkreis einer Ausführungsform des vorgeschlagenen implantierbaren Gewebestimulators, bei welchem der Ladezustand der Batterie angezeigt wird durch einen druckauswertenden Schalter,

Fig.2 in einer graphischen Kurve, wie der Sauerstoffdruck als Funktion des Ladezustandes bei einer Nickel-Cadmiumzelle variiert, wie sie für eine aufladbare Batterie innerhalb des vorgeschlagenen implantierbaren Gewebestimulators verwendbar ist, bo Fig.3 schematisch einen Schaltkreis einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 4 den mechanischen Aufbau des vorgeschlagenen implantierbaren Gewebestimulators mit einem Empfängeraufbau zur Aufnahme oder zum Empfang b5 der Aufladeenergic von einer externen Energiequelle, welcher räumlich abgesetzt und getrennt von den verbleibenden Teilen der Stimulatoreinheit angeordnet ist, Fig.5 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausfüh-

•ungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine Ersatz- oder redundante Stromquelle und ein Impulsgenerator in Verbindung mit einem logischen Steuerkreis vorgesehen sind und

F i g. 6 in einem detaillierterem Bloekdiagramm den Logiksteuerkreis, wie er in der Ausführungsform nach F i g. 5 angewendet wird.

Ein Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Körpergewebestimu!«iors, insbesondere des implantierbaren Teils zeigt Fig. 1. Der implantierbare Teil enthält einen geeigneten, in seinem Aufbau an sich bekannten Reizimpulsgenerator 10, wie er im allgemeinen für die vorliegenden Zwecke verwendet wird. Der Reizimpulsgenerator 10 kann Schaltglieder umfassen, die beispielsweise Impulse von variabler Impulsdauer, Impulsamplitude, Impulsfrequenz und Impulsform erzeugen, ebenso wie Schaltglieder zum automatischen Steuern der Sequenz, in welcher variable Parameterimpulse erzeugt werden. In jedem Fall werden die vom Reizimpulsgenerator 10 erzeugten Ausgangsimpulse auf das ausgewählte Korps: gewebe des Patienter, über einen Übertrager 11 gegeben, welcher den Ausgang des Reizimp· !sgenerators 10 mit geeigneten Elektroden 12 verknüpft oder verbindet, die zu dem Herzen, Gehirn oder anderen Körpergeweben führen, die elektrisch angeregt werden sollen.

Der Reizimpulsgenerator 10 empfängt seine Energie bzw. seinen Strom aus der aufladbaren Batterie 13, weiche vorzugsweise eine Nickel-Cadmium-Batterie ist. Die aufladbare Batterie 13 wird bei Bedarf über eine Wicklung 14 auf einem geeigneten Ferritkern 15, beispielsweise dadurch aufgeladen, daß sie induktiv durch die Haut 16 des Patienten Aufladeenergie in Form eines magnetischen Wechselfeldes von einer induktiven Empfangseinrichtung 17 des externen Teils aufnimmt und zwar vorzugsweise mit 25 kHz. Ausführlicher gesagt, wird das magnetische Ladefeld, welches von der Wicklung 14 aufgenommen wird, über eine Doppelweggleichrichtung durch die Dioden 18 und 19 gleichgerichtet und mittel* des Kondensators 20 gefiltert und dann an die Batterie 13 über einen Strombegrenzungswiderstand 21 und den druckabhängigen Schalter 22, welcher in Einzelheiten später noch beschrieben wird, gegeben. Ein zweites Schaltglied 23, wie z. B. ein magnetisches Reed-Relais, ist parallel zum Schalter 22 angeordnet und dient durch ein äußeres magnetisches Feld als fernsteuerbarer Schalter, wobei das magnetische Feld durch einen äußeren Magneten 24 erzeugt wird, sofern dieser auf die Haut des Patienten in der Nähe des Schalters 23 gebracht wird. Der Schauer 23 liegt parallel zu dem Schalter 22 und erlaubt, die Batterie 13 zu überladen wenn gewünscht oder wenn der druckbetätigte Schalter 22 nicht richtigt funktioniert.

Ein Fernanzeigesystem 25 ist in dem implantierbaren Teil des Körpergewebestimulators enthalten und überwacht, wie noch beschrieben wird, den Ladezustand der Batterie 13, um über eine Wicklung 26 auf dem Ferritkern 15 ein Signal über den Ladezustand der Batterie 13 zu übertragen. Die externe Empfangseinrichtung 17 besitzt eine Empfangswicklung 27, um die Fernanzeigesignale, welche von der Wicklung 26 übertragen werden, zu empfangen und abhängig davon die induktive Empfangseinrichtung 17 in Form eines Ladegeräts zu steuern, um sie abzuschalten oder auf einen kleinen Abgabewert der Ladeenergi» zu reduzieren, welche induktiv auf die Wicklung 14 gekoppelt wird.

Der Ladezustand der tiatterie 13 wird während der Aufladeoperation abgefühlt und angezeigt durch den Schalter 22, welcher auf diesen anspricht und beispielsweise betätigt wird durch die Erhöhung des Druckes in der Zelle, der immer dann auftritt, wenn Sauerstoff am Anfang des Überladens in der wiederaufladbaren Nikkel-Cadmium-Batterie frei wird. Die Abhängigkeit des Schalters 22 vom Zellendruck ist in F i g. 1 durch die gestrichelte Linie P angedeutet. Damit reagiert also der Schalter 22 beim Aufladevorgang, sobald die Batterie 13 wieder geladen ist, auf den vollen Ladezustand über den anwachsenden Sauerstoffdruck innerhalb der Zelle und schließt seinen unteren Kontakt, so daß die Batterie Ϊ3 nunmehr von der Wicklung 14 abgetrennt ist und das Fernanzeigesystem 25 in Übereinstimmung mit dem Stromzufluß durch den Widerstand 28 wirksam gemacht wird, um ein geeignetes Fernmeßsignal zu erzeugen, das induktiv über die Wicklungen 26,27 ausgekuppelt wird, um anzuzeigen, daß die Batterie 13 wieder ihren vollen Ladezustand erreicht hat Innerhalb der induktiven Empfangseinrichtung 17 wird, wenn das Anzeigesignal von der Wicklung 27 aufgenommen wird, ein geeigneter Steuerschaltkreis, d. h. ein Äelais oder ein Transistorschaltkreis, wirksam, um entweder die Empfangseinrichtung 17 abzuschalten oder die Ladeenergie, welche über die Wicklung 14 eingekoppelt wird, auf einen vorbestimmten und geeigneten niederen Wert umzuschauen.

Die F i g. 2 zeigt, wie vorstehend erwähnt, eine typische Kurve des Sauerstoffdruckzustandes beim Laden einer Nickel-Cadmium-Batterie. Bei Verwendung eines druckbetätigten Schalters 22, welcher eingeschaltet wird bei einem Überdruck von etwa 0 oder geringfügig darüber, ist es möglich, die Zuführung der Ladeenergie zu der Batterie bei etwa 130% der zurückgewonnenen Kapazität abzuschalten. Dies würde die Nickel-Cadmium-Batterie vor einer mechanischen Verformung schützen und ebenso vor jeder Verformung des Körpergewebestimulatorgehäuses (nicht dargestellt). Hierbei sei erwähnt, daß die gesamte Körpergewebestirrulatoreinheit einschließlich der Nickel-Cadmium-Batterie 13 vorzugsweise in ein hermetisch geschlossenes Gehäuse eingescl !ossen wird, um das Eindringen von korrosiven Körperflüssigkeiten zu verhindern und vorteilhafterweise sollten solche Gehäuse auch so ausgebildet und aufgebaut sein, daß sie als Abschirmung gegen unerwünschte elektromagnetische Wellen dieuen, mit Ausnahme derjenigen für den Ferritkern 15 und seine Wicklungen 14 und 26, welche vorzugsweise von einem nichtpermeablen, nichtleitenden, hermetisch abgeschlossenen Gehäuse umgeben werden, um das Eindringen von

so Körperflüssigkeiten zu verhindern, während gleichzeitig eine Übertragung über die induktiven Kopplungskreise der Ladeenergie und dem Fernanzeigesignal zu und von dem implantierten Teil des Körpergewebestimulators ermöglicht wird.

Die Fig.3 der Zeichnung zeigt eine zwewe Ausführungsform des vorgeschlagenen Körpergewebestimulaiors mit implantierbarem Teil. Die Bauteile in Fig.3, welche mit den Bauteilen des Körpergewebestimulators nach F i g. 1 übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist der druckabhängige Schalter 22 von F i g. 1 ersetzt durch einen temperaturabhängigen Schalter 30, welcher die interne Temperatur der Nickel-Cadmium-Batterie 13 erfaßt, mit der Voraussetzung,

es daß, sobald die Batter'fo 13 die volle oder fast volle Ladung erreicht hat, abhängig von der Ladeenergie, welche von der induktiven Empfangseinrichtung 17 des externen Teils über die Wicklung 14 eingekoppelt wird,

die Batterie 13 nicht länger die Ladeenergie in chemische Energie umwandelt, sondern diese in Wärmeenergie umformt, was zur Folge hat, daß die Temperatur in der Batterie 13 ansteigt. Als Ergebnis wird der Schalter 30 geschlossen und er veranlaßt den Schalttransistor 31. einen Strom über den Widerstand 28 zu leiten und damit das Fernanzeigesystem 25 der Fig.3 wirksam zu machen. Das Fernanzeigesystem 25 gibt seinerseits ein Signal an die Wicklung 26 zur induktiven Auskopplung an die Wicklung 27 und zur automatischen Abschaltung oder Reduzierung der Aufladeoperation durch die induktive Empfangseinrichtung 17 des externen Teils.

In mehr Einzelheiten ausgedrückt wird mit dem temperaturabhängigen Schalter 30 in seiner dargestellten Stellung, d. h. wenn die Temperatur der aufladbaren Batterie 13 niedriger ist als beispielsweise 42°C, der gesamte gleichgerichtete Ladestrom, welcher aus dem Ladefeld durch die Wicklung 14 aufgenommen wird, ühpr c!i? Dioden 3? »iir Batterie 1.1 und den Begrenzungswiderstand 21 geleitet. Dieser Stromwert ist entsprechend gewählt, um ein geeignetes Wiederaufladen einer einzelnen Zelle der Nickel-Cadmium-Batteric 13 mit einer sehr hohen Rate zu erreichen, d. h. eine volle Aufladung in etwa einer Stunde zu bekommen. Während dieses Aufladeintervalls tritt keine Erhitzung der Batterie 13 auf bis angenähert die volle Ladung erreicht wird. Es ist eine Tatsache, daß sich eine Zelle einer Nikkel-Cadmium-Batterie endotherm während des Ladeprozesses bis zum Erreichen der vollen Ladung verhält, so daß eine Abkühlung der Batterie 13 beobachtet werden kann. Wenn jedoch die Batterie 13 ihre volle oder fast volle Ladung erreicht, tritt eine Umwandlung der Ladeenergie in Wärme auf und die Temperatur der Batterie 13 steigt an. Ein Kennzeichen der vollen Ladung ist deshalb das Ansteigen der Temperatur in der Batterie 13. Beispielsweise ergibt bei einer 1,0 Ampere-Stunden-Batterie in einem einstündigen Ladezeitraum, d. h. einem Ladestrom von 1 Ampere, einen Wärmewert 0 oder tatsächliche Kühlung, solang geladen wird und nachdem die Batterie geladen ist. werden in etwa 1,45 Watt Wärme erzeugt bei einer vollen Ladespannung von 1,45 Volt und einem Ladestrom von 1,0 Ampere. Die Erwärmung wächst deshalb während des Überladens der Batterie 13 über die Körpertemperatur auf einen vorbestimmten Wert, d. h. auf eine Temperatur von 47°C. wenn die 1,45 Watt der Überladeenergie aufrechterhalten werden. Bei einer Temperatur von angenähert 42°C schließt der temperaturabhängige Schalter 30 und leitet den Ladestrom vollständig von der Batterie 13 ab.

Gemäß einer Weiterbildung des vorgeschlagenen Körpergewebestimulators wird die Ladewertumsteuerung durch das Fernanzeigesystem 25 wirksam gemacht, um die Energiezufuhr zu begrenzen und nicht größer werden zu lassen als eine Einstundenrate, um die volle Ladung zu erhalten. Sofern der Schalter 30 geöffnet ist, ist beispielsweise die Spannung an dem rechten Ende des Transistors 28 durch den Ladestrom bestimmt, welcher durch den Widerstand 21 fließt und sie ist negativ im Vergleich zur Masse, während, wenn der Schalter 30 geschlossen ist, die Spannung an diesem Schaltungspunkt positiv ist im Vergleich zur Masse. Dieser Spannungswechsel kann zur Steuerung des Fernanzeigesystems verwendet werden, um dessen Ausgangssignal zu verändern, d. h. die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators im Fernarizeigesystem 25 abzustimmen, um anzuzeigen, ob die Batterie 13 vollgcladen ist oder nicht Extern kann das Fernanzeigesignal dazu verwendet werden, eine Lampe einzuschalten, um den vollständigen Abschluß des Ladevorgangs anzuzeigen. Es kann aber auch dazu verwendet werden, das magnetische Feld auf einen sehr niedrigen Wert zu reduzieren

■> und/oder es vollständig nach einer kurzen Zeit abzuschalten.

Da der menschliche Körper grundsätzlich eine konstante Temperatur aufweist, die als Vergleichstemperatur für den Schalter 30 zur Feststellung des Ladezustan- des der Batterie 13 verwendet werden kann und die durch die gestrichelte Linie Γ in Fig. 3 dargestellt ist, arbeitet dieser ausreichend genau. Auf der anderen Seite ist, um bei Auftreten von Fieber mit einer Temperaturannäherung an 42°C eine falsche Arbeitsweise des implantierten Teils des Körpergewebestimulators zu verhindern, die Diode 32 vorgesehen. Die Diode 32 verhindert eine Entladung der Batterie 13, bei geschlossenem Schalter 30. sofern sich dieser infolge des hohen Fiebers schließt, oder durch einen Leckstrom, z. B. in dem die Ladeenergic aufnehmenden Teil des implantierten Stromkreises.

In der Ausführungsform nach F i g. 3 des vorgeschlagenen Körpergewebestimulators kann ein magnetisch bciätigbarer Steuerschalter 33, welche von außen durch einen Magnet 24 gesteuert wird, verwendet werden, um den Stimulator gegebenenfalls abzuschalten, und in der offenen, beispielsweise rechten Lage des Schalters 33 entladt si :h die Batterie 13 über den Widerstand 34. welcher vorzugsweise nicht mehr verbrauchen sollte, als

ju beispielsweise ein Watt, so daß keine übermäßige Erwärmung erreicht wird. Der Vorteil des Steuerschalters 33 mit seiner Entladungslage bestellt in der Möglichkeit, die Batterie 13 voll über den Widerstand 34 zu entladen und dann die Batterie 13 wieder voll aufladen zu kön ncn, mit einer Schaltstellung des Steuerschalters 33 in der linken Lage. Eine mehrfache Wiederholung dieses Entladezyklus kann nämlich die Wirksamkeit der in Form einer Nickel-Cadmiumzelle ausgebildeten Batterie O erhalten, was auf den sogenannten »Speicheref- fckt« zurückzuführen ist. d. h. Kapazitätsverlust unter der gemeinsamen Wirkung von ausgedehnten Entlastungs- und schleichenden niedrigen Zyklen. Es sei angemerkt, daß mit dem Steuerschalter 33 in seiner rechten Lage der Körpergewebestimulator funktionsunfä- hig gehalten werden könnte bei kontinuierlicher Ladung. Wie aus F i g. 3 zu ersehen, sind Dioden 35 in Serie über die obere halbe Wicklung der Wicklung 14 geschaltet, welche als Zchnerdiode arbeiten und eine Spannungsbegrenzung erzeugen, wenn der Steuerschal ter 33 sich in der rechten Lage befindet.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß in Fig.3 eine Folgeschaltung 35 üblicher Ausführung dargestellt ist. welche in Wirkverbindung mit dem Reizimpulsgenerator 10 steht, um beispielsweise die Sequenz zu steuern, in welcher die Ausgangsimpulse auf die Elektroden 12 geschaltet werden, ebenso wie eine Auswahl der Impulsbreite, Impulsamplitude. Impulsfrequenz und Impulsform, sofern dies gewünscht ist Wie schon vorstehend bemerkt, ist es vorteilhaft, die Wicdcraufladezeit der implantierten aufladbaren Batterie 13 zu vermindern. Zu diesem Zweck ist es besonders wünschenswert, die die Energie aufnehmenden Teile der implantierten Einrichtung entfernt von dem Reizimpulsgenerator 10 und seinen Steuerkreisen anzuordnen.

b5 Wie beispielsweise in F i g. 3 gezeigt, wird der Teil der implantierten Stromkreise, welcher die Aufiadeenergic aufnimmt, in einem abgeschlossenen Gehäuse 36 und der Reizimpulsgenerator 10 und die mit ihm verbünde-

nen Sieuerkreise werden in dem abgeschlossenen Gehäuse 37 untergebracht.

In der Fig.4 ist der energieaufnehmende Teil des implantierten Teils wiederum mit 36 und das den Rcizimpulsgenerator 10 und die dazugehörigen Sieuerkreise aufnehmende Gehäuse mit 37 bezeichnet. Wie vorstehend erwähnt, ist das Gehäuse 36 vorzugsweise als hermetisch geschlossene Kapsel aus einem Material gebildet, waches unmagnetisch und elektrisch nichtleitend ist, um jegliche Beeinflussung und Dämpfung der Energieaufnahme durch den energieaufnehmenden Teil 36 zu vermeiden und um die Ladeenergie induktiv koppeln zu können. Andererseits ist das Gehäuse 37 für den Reizimpulsgenerator und die mit ihm verbundenen Steuerkreise vorzugsweise zwar als hermetisch abgeschlossene Kapsel ausgebildet, jedoch unter Verwendung eines Materials, welches eine gute elektromagnetische Abschirmung gegen die Aufladeenergie und irgendwelche anderen äußeren elektromagnetischen Felder garantiert, welche die Arbeitsweise des Reizimpulsgenerators 10 und seiner Stromkreise nachteilig beeinflussen könnten. Vorzugsweise ist. wie aus Fig.4 zu ersehen, der energieaufnehmende Teil 36 örtlich in einem Abstand von den übrigen Teilen der implantierten Teile, wobei ein Minimumabstand d von 5—10 cm für eine praktische Aus^rührungsform der Erfindung bevorzugt wird, angeordnet, um eine übermäßige Erwärmung des Reizimpulsgenerators 10 und seiner Kreise während des relativ kurzen, beispielsweise einstündigen Ladeintervalls zu vermeiden. Wird dies nicht vorgesehen, würde de" Patient einige Unannehmlichkeiten erfahren und im schlimmsten Fall könnte das Gewebe des Patienten während des Aufladeprozesses überhitzt werden.

Wie aus F i g. 4 der Zeichnung zu ersehen ist, kann der energieaufnehmende Teil 36 des vorgeschlagenen Körpergewebestimulators beispielsweise in Form eines länglichen Zylinders ausgebildet sein mit einem Ferritkern (Bezugszeichen 15 in Fi g. 3), weicher ais mit der zum Aufladen dienenden Wicklung 14 und der zum Anzeigen dienenden Wicklung 26(siehe F i g. 3) versehener Stab ausgebildet ist Die dargestellten Leitungsführungen von dem energieaufweisenden Teil 36 zu dem Reizimpulsgenerator und den Steuerkreisen in dem Gehäuse 37 sind vorzugsweise in eine nachgiebige, gepreßte Silicongummi-Einführung eingebettet, welche mit einem verdickten Ende an der Einführung zu dem Gehäuse 37 dargestellt ist. Beispielsweise können die Verbindungen zu dem Reizimpulsgenerator 10 nebst Steuerkreisen, welche im Gehäuse 37 untergebracht sind, von den Leitungen des energieaufnehmenden Teils 36 und mit den Elektrodenleitungen 12, welche zu dem Herz des Patienten führen, über eine Abschlußschraubverbindung 38, welche in eine geeignete zentrale Öffnung an der Oberseite des Gehäuses 37 geschraubt wird, geführt sein. Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den F i g. 5 und 6 gezeigt ist, ist darauf hinzuweisen, daß eine Nickel-Cadmium-Batterie 13 als Hauptstromquelle für den dargestellten Körpergewebestimulator dient und die Wiederaufladeenergie über einen induktiv gekoppelten Eingang bestehend aus dem Ferritkern 15, der Wicklung 14, den Dioden 18 und 19 und einem Ladesteuerkreis 40 besteht.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist angenommen, daß es sich bei dem Körpergewebestimulator mit implantierbarem Teil um einen Herzschrittmacher des »Änforderungstyps« handelt Dementsprechend weist der in F i g. 5 dargestellte Körpergewebestimulator einen geeigneten Unterbrechungs- oder Refraktärzeit- und AKühlstromkreis 41 auf. welcher (a)d\e Herzschläge des Patienten durch Abfühlung der K-WeIIe überwacht und (^ die Funktion des Reizimpulsgenerators 42 unterbindet, wenn das Herz des Patienten in

ι einem zugelassenen Zeilraum schlägt, während gleichzeitig garantiert ist, daß der Schrittmacher nicht gesperrt ist durch cine T-WeIIe mit großer Amplitude, welche auftreten kann in dem Ausgangssignal des Herzens nahegelegen zu dem Spannungspcgel zu der vor-

lü hergehenden /?-Welle. Der Reizimpulsgenerator 42 kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß er eine Impulsrate von 72 Impulsen pro Minute abgibt, sofern er nicht gesperrt wird.
In Übereinstimmung mit einer Weiterbildung der

r> vorliegenden Erfindung ist eine zweite Stromversorgungsqucllc oder Batterie in Form einer Lithiumjodidzellc 43 parallel zu der Nickel-Cadmium-Batterie 13 vorgesehen, welche wegen ihres sehr großen inneren Widerstandes eine sehr große Lebensdauer hat Diese Zeile wird jeweils wirksam, wenn der dargestellte Steuerkreis 44 feststellt, daß die Ausgangsspannung der Batterie 13 in Form einer Nickel-Cadmiumzelle unter einen vorgegebenen Wert absinkt, beispielsweise unter 1,OVoIt. Auf diese Weise erhält die Nickel-Cadmium-Batterie 13 eine Lebensdauer (d. h. Beibehaltung ihrer Kapazität) zwischen ein und zwei Jahren und eine praktisch unbegrenzte Wirksamkeit, wenn sie aufgeladen wird. Die Lithiumjodid-Zelle 43 auf der anderen Seite hat eine Lebensdauer von wenigstens 10 Jahren und im

jo allgemeinen von mehr als 30 Jahren. Deshalb und wie erwähnt ist die Lithiumjodid-Zelle 43 als Ersatzstromquclle geeignet Fehler der aufladbaren Zelle auszugleichen. Entsprechend der tatsächlichen Lebensdauer der Ersatzteile ist diese geeignet, die implantierte Stimula-

J5 tionseinheit jederzeit während eines vorbestimmten Intervalls zu speisen, nach dem Implantieren, sofern notwendig, beispielsweise für eine Periode von mindestens i0 jähren. Weiterhin ist ein Hilfsgcncrator 45 in dem vorgeschlagenen Herzschrittmacher oder Körpergewebestimulator vorgesehen und, obwohl er im Prinzip denselben Aufbau wie der Reizimpulsgenerator 42 hat kann er für eine niedrigere Impulsfolgefrequenz ausgelegt sein, beispielsweise für 50 Impulse per Minute gegenüber 72 Impulse per Minute des Reizimpulsgenerators 42.

Wenn die Stcuerlogik 44 feststellt, daß der Spannungspegel der Nickel-Cadmium-Batterie 13 unter einen Wert von 1,0 Volt abgesunken ist, werden die dargestellten Schalter 46a und 466 aus ihrer dargestellten Lage zu der jeweils unteren Lage betätigt, wodurch (a) die Lithiumjodid-Zelle 43 mit der Stromzuführung für de,i Hilfsimpulsgenerator 45 verbunden und (b) der Ausgang des Hilfsimpulsgenerators 45 anstelle des Ausganges des Reizimpulsgenerators 42 angeschlossen wird, um seine Ausgangsimpulse an das Herz des Patienten über den Ausgangsübertrager 11 und die Verbindungsleitungen 12 abzugeben, wie in weiteren Details kurz beschrieben. Anhand der F i g. 6 ist der Logikkreis 44 bestimmt die Schalter 46a und 46b in ihre un-

M tere Lage zu schalten, um hierbei die Ersatzstromquelle in Form der Lithiumjodid-Zelle 43 und den Hilfsimpulsgeneraior 45 anzuschließen, wenn der Reizimpulsgenerator 42 keine Ausgangsimpulse zeitrichtig erzeugt sofern er nicht gesperrt ist durch Auftreten einer R-Welle.

Aus Fig.5 ist auch zu ersehen, daß ein von Hand zu betätigender geeigneter Korrektursteuerkreis 47, sofern notwendig, vorgesehen werden kann, um von Hand die Schalter 46a und 466 zu betätigen, um zwischen der

Haupt- und Ersatzbatterie bzw. dem Haupt- und Impulsgenerator umschalten zu können.

Die F i g. 6 der Zeichnung zeigt in einigen Details eine Realisieriingsmöglichkeil der Steuerlogik 44. Im einzelnen ermittelt eine NOR-Schaltung 48 die vom Kreis 41 und 42 abgeleiteten Sperrimpulse bzw. Schrittmacherausgangsimpulse (artifakt) und sein Ausgangspotential bleibt niedrig, solange einer der Impulse empfangen wird. Die Sperrimpuise vom Stromkreis 41 können beispielsweise von dem Kollektor einer Transistorstufe 81 in dem Impulssperrteil des beanspruchten Sperrschrittkreises abgenommen oder angezeigt werden, dargestellt ist, wobei die Schrittmacherausgangsimpulse abgeleitet werden können vom Kollektor der Transistorstufe 41.

Die Steuerlogtk nach F i g. 6 enthält weiterhin einen Schwellwertkreis 49, welcher dauerhaft die Spannung der Nickel-Cadmium-Batterie 13 hinsichtlich eines vorbestimmten Spannungswertes von beispielsweise 1,5VoIt vergleicht, eine ODER-Schaltung 50. welche mit den Ausgängen der NOR-Schaltung 58 und des Schwellwertkreises 49 verbunden ist, sowie außerdem einen geeigneten monostabilen Kippkreis 51. Der Steuereingang des Kippkreises ist mit dem Ausgang der ODER-Schaltung 50 derart verbunden, daß der Kippkreis 5t dauerhaft in einer instabilen Lage sich befindet ((^-Ausgang liegt niedrig) und zwar durch die hohe Ausgangsbedingung an der ODER-Schaltung 50 solange beide Eingänge der Schaltung 50 auf niedrigen Wert gehalten werden, d. h. die NOR-Schaltung 48 feststellt. daß der Reizimpulsgenerator 42 entweder gesperrt wird durch den Kreis 41 (siehe F i g. 5) oder einen Ausgangsanregungsimpuls erzeugt, und der Schwellwertkreis 49 feststellt, daß die Spannung der Batterie 13 über den benötigten 1,0 Volt liegt. Der monostabile Kippkreis 51 ist in der dargestellten Ausführungsform so ausgelegt, daß sein 0-Ausgang hohes Potential (B+) 2 Sekunden später annimmt, nachdem einer der Eingangsimpulse an der ODER-Schaltung 50 hohes Potential annimmt, d. h. wenn der Reizimpulsgenerator 42 keine Ausgangsimpulse mehr erzeugt zu einer Zeit, zu der er nicht durch den Kreis 41 gesperrt is*, oder wenn die Spannung der Zelle 13 zu niedrig ist. An den Ausgang φ des Kippkreises 51 ist eine Relaiswicklung 52 angeschaltet, welche, sofern sie erregt wird, die dargestellten Schalter 46a und 466 in ihre untere Lage umschaltet, wodurch die Ersatzbatterie 43 und der Hilfsimpulsgenerator 45 wirksam werden (siehe F i g. 5). Wie schon vorher erwähnt, ist in F i g. 5 auch ein durch Hand zu steuernder Umschalter 47 vorhanden, um die Einschaltung des Ersatzsystems zu erlauben, um es von Zeit zu Zeit zu checken, beispielsweise durch einen magnetischen Reed-Schaltcr (siehe F i g. 6), welcher durch ein extern erzeugtes magnetisches Feld geschlossen werden kann, sofern es gewünscht wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

60

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aufladbarer elektrischer Körpergewebestimulator, insbesondere Herzschrittmacher, mit einem externen und einem implantierbarcn Teil, bei dem der externe Teil eine Energiequelle, eine induktive Übertragungseinrichtung zum Obertragen von Energie aus der Energiequelle zum implantierbaren Teil sowie eine induktive Empfangseinrichtung für den Empfang von Informationen aus dem implantierbaren Teil enthält und bei dem der implantierbare Teil einen Reizimpulsgenerator mit aufladbarer Batterie sowie induktive Empfangsmittel zur Aufnahme der von der induktiven Übertragungseinrichtung des externen Teils übertragenen Energie, Mittel zur Steuerung des Batterie-Ladestromes und eine induktive Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Informationen ober den Batterie-Ladevorgang an die induktive Empfangseinrichtung des externen Tctis aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die im implantierbaren Teil enthaltenen Mittel zur Steuerung des Batterie-Ladestromes aus einem druck- oder temperaturabhängigen Schalter (22 oder 30) bestehen, der durch den Innendruck oder die Temperatur der Batterie (13) betätigt wird, wenn die Batterie (13) einen vorbestimmten Ladezustand und damit einen bestimmten Innendruck oder eine bestimmte Temperatur erreicht, daß durch die Betätigung des druck- oder temperaturabhängigen Scr liters (22 oder 30) die Information gebildet wird, die von der induktiven Übertragungseinrichtung (25,26) des implantieroaren Teils zur induktiven Empfangseinrichtung (17. 27) des externen Teils übertragen wird, und daß aurch diese Information im externen Teil die Energieübertragung zum implantierbaren Teil unterbunden wird.

2. Stimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Empfangsmittcl (14,15) des implantierbaren Teils in einem Abstand in der Größenordnung von 5 bis 10 cm von dem Reizimpulsgenerator (10) angeordnet sind.

3. Stimulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Empfangsmittel (14,15) des implantierbaren Teils in einem ersten hermetisch geschlossenen Gehäuse (36) angeordnet sind, das im wesentlichen widerstandsfähig gegen Körperflüssigkeit ist und aus einem Material besteht, das keinerlei Verminderung der von der induktiven Übertragungseinrichtung des externen Teils übertragenen Energie verursacht, und daß der Reizimpulsgenerator (10) des implantierbaren Teils in einem zweiten hermetisch geschlossenen Gehäuse (37) enthalten ist, das ebenfalls widerstandsfähig gegen Körperflüssigkeit ist und aus einem Material besteht, welches eine gute elektromagnetische Abschirmung des Reizimpulsgenerators (10) garantiert.