DE3311508C2 - Implantierbarer Herzschrittmacher mit einer Anordnung zur Überwachung physiologischer Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen implantierbaren Herzschrittmacher mit einer Anordnung zur Überwachung physiologischer Signale, einem Delta-Modulator zum Ableiten einer kontinuierlichen Folge von Bitmustern aus einem abgetasteten physiologischen Signal, wobei ein Überwiegen eines der zwei Zustände der Bitmuster eine Veränderung in einer entsprechenden Richtung in dem abgetaste­ ten Signal aufzeigt.

Dieser Stand der Technik entspricht der WO 81/01659, wobei ein Delta-Modulator vorgesehen ist, der eine Reihe Nullen und Einser erzeugt, wobei eine Eins ein sich vergrößerndes und eine Null ein sich verkleinerndes Signal darstellen kann. Wenn das Sig­ nal konstant ist, werden die Nullen und Einser alternierend erzeugt. Der Delta-Modulator wird zur Überwachung eines sich gegebenenfalls verändernden Eingangssignals angewandt.

Obgleich der Delta-Modulator eine Anzahl Vorteile bezüglich des Überwachens analoger Signale bietet, ist es ebenfalls wichtig, DC-Potentiale an verschiedenen Stellen in der Schal­ tung eines implantierbaren Herzschrittmachers zu überwachen. Vorzugsweise sollten Daten, die die überwachten Potentialpegel darstellen, nach außerhalb des Patienten übertragen werden, so daß die verschiedenen Potentialpegel durch einen äußerlichen Monitor betätigt werden können. Der Arzt kann in Abhängigkeit von z. B. den Schrittmachereigenschaften, das Schrittmacherprogramm in geeigneter Weise programmieren. Bisher waren jedoch in dem Aus­ maß, in dem Potentialpegel in einem Herzschrittmacher über­ wacht werden konnte, sowie äußerlich übertragen, getrennte Schal­ tungen für diesen Zweck erforderlich.

Ein Nachteil bei der Anwendung eines Delta-Modulators zum Über­ wachen analoger Signale besteht darin, daß die Genauigkeit der Vorrichtung proportional der Amplitude jeglicher Änderungen in dem Eingangssignal ist. Es ist oft zweckmäßig, ein geringfügig sich veränderndes Signal zu überwachen, das auf einem großen Signal überlagert ist. Bei einem Herzschrittmacher ist es z. B. sehr vorteilhaft, eine Abnahme in der Impulsamplitude zwischen der Führungs- und Anstiegskante des Schrittmacherimpulses zu überwachen; die Neigung oder Abfall der abnehmenden Amplitude stellt ein Maß für die Elektrodenimpedanz dar. Ein herkömmlicher Delta-Modulator kann jedoch keine Bitreihe erzeugen, durch die das sich geringfügig verändernde Signal, das auf einem Schritt­ macherimpuls großer Amplitude überlagert ist, rekonstruiert werden kann, da die Genauigkeit des Modulators eine Funktion der Gesamt-Impulsamplitude ist. Wenn z. B. ein Schrittmacher­ impuls eine Amplitude von etwa 8 V besitzt und die Genauigkeit des Delta-Modulators 2% beträgt, ist die Genauigkeit jedes re­ konstruierten Schrittmacherimpulssignals auf etwa 0.16 V be­ grenzt. Die gesamte Änderung in der Schrittmacherimpuls-Ampli­ tude zwischen der Führungs- und Anstiegskante kann in der Größenordnung von 100 Millivolt liegen. Somit ergibt sich, daß die Rekonstruktion der Schrittmacherimpuls-Wellenform von der Bitmusterreihe, die durch den Delta-Modulator erzeugt wird, kein Feststellen des Abfalls des Impulses mit einem zweckmäßigen Genauigkeitsgrad ermöglicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einem implantierbaren Herzschrittmacher der eingangs angegebe­ nen Art, einen Delta-Modulator vorzusehen, der eine Bitmuster­ folge erzeugen kann, aus der genau geringfügig wechselnde Signalkomponenten rekonstruiert werden können, die große Signal­ komponenten überlagern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Delta- Modulator auch zur Messung von DC-Potentialen verwendet wird, wo­ bei durch eine Schaltanordnung zunächst ein Referenzpotential an den Eingang des Delta-Modulators gelegt wird, um ein Gleich­ gewicht mit einem Bitmuster alternierender Werte herzustellen und dann das zu messende Potential an den Eingang des Delta- Modulators gelegt wird und der Pegel des zu messenden Potentials somit aus der Anzahl an Bitmustern des gleichen Zustands abge­ leitet werden kann, die nach Anlegen des zu messenden Potentials auftreten.

Erfindungsgemäß kann der zum Überwachen eines analogen physio­ logischen Signals angewandte Delta-Modulator ebenfalls zum Steuern der Messung eines DC-Potentials Verwendung finden. Das zu messende DC-Potential wird zunächst abgetastet. Das abge­ tastete Potential wird sodann dem Eingang eines Delta-Modulators zugeführt. Vor dem Zuführen des abgetasteten Potentials zu dem Eingang des Modulators, läßt man den Modulator ins Gleichgewicht kommen, so daß er Bitmuster alternierender Werte erzeugt. Sobald das abgetastete Potential dem Eingang zugeführt worden ist, wird eine Folge Bitmuster gleichen Wertes erzeugt, bis der Modulator wieder ins Gleichgewicht kommt, und zu diesem Zeitpunkt weisen die Muster alternierende Werte auf. Somit stellt die Anzahl der in Reihe erzeugten Muster gleichen Wertes eine Messung des DC-Potentials dar.

Der Modulator wird zunächst durch Beaufschlagen eines Bezugs­ potentials auf seinen Eingang ins Gleichgewicht gebracht. Wenn sodann das abgetastete DC-Potential beaufschlagt wird, führt die Stufenänderung an dem Eingang zur Erzeugung einer Anzahl Bitmuster gleichen Wertes, die proportional der Differenz zwi­ schen dem Bezugspotential, das zum Herstellen des Gleichge­ wichts diente, und dem abgetasteten Potential sind. Wenn das abgetastete Potential anfänglich relativ zu dem gleichen Bezugs­ pegel genommen wird, ergibt die Messung den Potentialpegel von Interesse relativ zu dem Bezugspotential.

Diese Verfahrensweise des Erstellens des Gleichgewichts des Delta-Modulators vor dem Durchführen einer DC-Pegelmessung ist der Schlüssel für das Überwachen eines sich geringfügig verändernden analogen Signals, das auf einem großen Signal überlagert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers;

Fig. 2 einen Zusatzschaltkreis für das System nach Fig. 1, der das Feststellen des Feuchtigkeitsgehalts in dem Schritt­ machergehäuse gestattet;

Fig. 3 symbolisch die Prinzipien des Delta-Modulators gemäß DE 32 37 199 A1;

Fig. 4 symbolisch die Art, in der der logische Auswahlblock 70 gemäß Fig. 1 gesteuert werden kann;

Fig. 5 einen typischen Herzschrittmacher-Impuls.

Insoweit als sich die vorliegende Erfindung darauf bezieht, wie ein abgetastetes physiologisches Signal überwacht und wie die gleiche, dies bewirkende Schaltung zum Überwachen von DC und anderen Signalen angewandt werden kann, sind Ein­ zelheiten eines speziellen implantierbaren Herzschrittmachers zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Aus diesem Grund zeigt die Fig. 1 beispielsweise einen Herz­ schrittmacher im allgemeinsten Sinn; die Betonung wird auf typische Signale gelegt, die überwacht und gemessen werden.

Der Herzschrittmacher weist eine Batterie 10 auf, deren posi­ tiver Pol mit dem metallischen Schrittmachergehäuse verbunden ist und als Bezugspotential VDD dient. Der negative Pol der Batterie weist ein Potential von -VBAT auf. Der Schalter SW9 ist gewöhnlich geschlossen und ein negatives Potential -VSS dient zum Betreiben der drei Untersysteme des Schrittmachers, wobei diese Untersysteme durch die Bezugszeichen 14, 16 und 22 gekennzeichnet sind. Die Größe des -VSS Potentials liegt nur geringfügig unter demjenigen des -VBAT Potentials aufgrund des Abfalls über dem Schalter SW9. (Alle Schalter gemäß Fig. 1 sind CMOS Analog-Schalter, die geringe Verzerrung einführen).

Eine atriale Stimulierungselektrode 48 ist über einen Leiter 44 mit einem Eingangsverstärker 14 gekoppelt, und die ven­ trikulare Stimulierungselektrode 50 ist über den Leiter 46 mit dem anderen Eingangsverstärker gekoppelt. Die Eingangsverstär­ ker verstärkten die abgetasteten physiologischen Signale unter Entwickeln von zwei verstärkten Signalen AAMP und VAMP, wie in der Zeichnung gezeigt. Die verstärkten abgetasteten Sig­ nale werden den Eingängen des Zeitgeber- und Steuerkreises 16 zugeführt. Dieser Kreis vergleicht die verstärkten, abgetasteten Signale mit den Schwellenwerten und ist für den Schrittmacher- Takt und das Auslösen der Stimulierungsimpulse verantwortlich. Wenn ein atrialer Stimulierungsimpuls benötigt wird, erscheint ein Triggersignal auf dem Leiter 18; wenn ein ventrikularer Stimulierungsimpuls erforderlich ist, erscheint ein Trigger­ signal auf dem Leiter 20.

Jede der zwei Ausgangsstufen in dem Block 22 dient zwei Funk­ tionen. Zunächst steuert sie die Speicherung der Ladung auf einem entsprechenden der Kondensatoren 28, 30. Zweitens steuert sie das Schließen eines entsprechenden der Schalter 60, 62, so daß die gespeicherte Ladung durch einen entsprechenden Standard-Kopplungskondensator 40, 42 einer der Stimulierungs­ elektroden zugeführt werden kann. Im Anschluß an das Erzeugen eines atrialen Stimulierungsimpulses, wenn der Schalter 62 offen ist, steuert die dem Kondensator 30 zugeordnete Aus­ gangsstufe einen Stromfluß durch den Kondensator, der Konden­ sator lädt sich mit der gezeigten Polarität. Das Potential an dem Knotenpunkt CA, relativ zu dem Bezugspotential VDD, stellt die Größe der Spannung über dem Kondensator 30 dar. Wenn ein atrialer Stimulierungsimpuls benötigt wird und der Leiter 24 erregt wird, schließt sich der Schalter 62 und die Ladung von dem Kondensator 30 fließt durch den Schalter, den Kopplungs­ kondensator 42, die atriale Stimulierungselektrode und das Körper­ gewebe zu dem geerdeten Schrittmachergehäuse. Nachdem sich der Schalter zu Ende des Schrittmacherimpulses erneut öffnet, wird der Kondensator 42 durch den Widerstand 43 wieder aufgeladen, wie es allgemeiner Stand der Technik ist. Ähnliche Betrach­ tungen gelten für die Kondensatoren 28 und 40, den Schalter 60, Leiter 26, Widerstand 45 und Knotenpunkt CV.

Die Signale an den Knotenpunkten AO und VO, wenn sie überwacht werden, gestatten ein Bestimmen jeder Art des Stimulierungs­ impulses. In ähnlicher Weisen bei Kondensatoren 40, 42 hoher Kapazität, stellen die AO und VO Signale die physiologischen Signale auf den atrialen und ventrikularen Elektroden dar, die von Interesse sind. (Die Signale werden hier als "ECG" Signale bezeichnet im Gegensatz zu den gewöhnlich elektrocardiographische Signale bezeichneten).

Die Fig. 5 zeigt die Form eines typischen ventrikularen Schritt­ macherimpulses. Der VO Knotenpunkt liegt anfänglich an dem Bezugspotential VDD. Wenn sich der Schalter 60 schließt und sich das negative Potential CV durch den Schalter 60 ausdehnt, fällt das VO Potential scharf ab. (Der Abfall ist gleich der Größe des Potentials CV minus dem kleinen Abfall über dem Schalter 60). Typischerweise fällt der VO Knotenpunkt bei etwa 8 V zu Beginn des Schrittmacherimpulses ab. Wenn sich der Kondensator 28 dann durch den Kondensator 40 und die ventrikulare Stimulierungselektrode entlädt, nimmt das Potential an dem VO Knotenpunkt in seiner Größe ab. Das Segment 96 des gesamten Schrittmacherimpulses 95 nach Fig. 5 entspricht der Entladung des Kondensators 28. Die Größe der Abnahme des Potentials an dem VO Knotenpunkt während der Entladung liegt in der Größenordnung von 300 Millivolt, wie in der Zeichnung gezeigt. Nachdem sich der Schalter 60 zu Ende des Impulses öffnet, steigt das Potential an dem Knotenpunkt VO schnell gegen das Bezugspotential VDD an.

Eine wichtige Charakteristik des Schrittmacherimpulses ist der Abfall des Leitungssegments 96. Die Rate, bei der sich der Kondensator 28 während des Erzeugens des Impulses entlädt, ist eine Funktion der Elektrodenimpedanz. Somit verändert sich das Potential von dem Beginn des Impulses bis zu seiner Beendigung typischer Weise in der Größenordnung von 300 Milli­ volt und stellt somit ein wichtiges zu messendes Faktum dar. Eine der Schwierigkeiten bei der Überwachung eines Signals, wie desjenigen an den Knotenpunkten VO oder AO unter Anwenden z. B. eines Delta-Modulators ist die Genauigkeit der Messung als Prozentsatz der gesamten Amplitude der Veränderung an dem Eingang des Modulators. Man nehme an, daß die Genauigkeit 2% und die Amplitude des Impulses 8 Volt beträgt, wie gezeigt. Messungen sind damit bei nur 160 Millivolt genau und der Fehler ist tatsächlich größer als die gesamte Amplitude des gering­ fügig wechselnden Signals von Interesse. Somit kann ein direktes Überwachen des VO Signals keine genaue Anzeige des Potentialabfalls längs dem Leitungssegments 96 liefern, von dem die Elektrodenimpedanz abgeleitet werden könnte.

Ein weiterer interessierender Parameter ist die Batterieimpe­ danz. Ein Weg zum Bestimmen der Batterieimpedanz ist das Öff­ nen des Schalters SW9 und Schließen des Schalters SW8 über einen kurzen Intervall. Wenn die beiden Schalter in dieser Weise betrieben werden, fließt der Strom von der konstanten Stromquelle 12 durch die Batterie 10 und das -VBAT Potential nimmt in seiner Größe ab. Die Änderung in dem -VBAT Potential sobald die Schalter geschaltet sind, ist eine Anzeige dem Batterieimpedanz.

Alle Messungen werden durch den logischen Wähler 70 gemäß Fig. 1 gesteuert. Der logische Wähler dehnt Steuersignale auf zahlreiche Schalter in dem Schrittmacher aus, um dieselben in spezieller Reihenfolge zu öffnen und zu schließen. Die Ausgänge SW8 und SW9 von dem logischen Wähler steuern die zwei gleich bezeichneten Schalter. Gewöhnlich ist der Schalter SW8 offen und der Schalter SW9 geschlossen. Bei Ändern der Zustände der zwei Schalter, wie weiter oben beschrieben, und durch Messen der Veränderung in dem -VBAT Potential kann die Batterieimpedanz bestimmt werden. (Jeder Ausgang des logischen Wählers schließt den entsprechenden Schalter, wenn er sich bei einem negativen -VBAT Pegel befindet. Der Schalter ist offen, wenn der entsprechende Ausgang des logischen Wählers sich bei einem Bezugspegel VDD befindet).

Die fünf Schalter SW1-1 bis SW1-5 sind mit entsprechenden fünf Signalen an ihrem Eingang verbunden, die überwacht werden können. Wie in der Fig. 1 gezeigt, sind diese fünf Signale -VBAT, CA, AO, CV und VO. Die AO und VO Signale stellen ebenfalls die atrialen und ventrikularen "ECG" Signale dar, die zwei abgefühlten physiologischen Signale von Interesse, wie oben beschrieben. Der Auswahlschalter SW1 ist lediglich symbolisch gezeigt, wie er das -VBAT Potential mit einem der sechs möglichen Ausgänge des logischen Wählers verbindet. Wenn sich der Schalter in der Lage 1 befindet, ist der Schalter SW1-1 geschlossen, wenn sich der Schalter in der Lage 2 be­ findet, ist der Schalter SW1-2 geschlossen usw. Wenn sich der Auswahlschalter SW1 in der Lage 6 befindet, ist keiner der Schalter SW1-1 bis SW1-5 geschlossen. Ein einzelner Auswahlschalter SW1-1 zeigt an, daß zumindest nur einer der Schalter SW1-1 bis SW1-5 zu einem gegebenen Zeitpunkt ge­ schlossen ist.

In ähnlicher Weise kann der Auswahlschalter SW2 einen der Schalter SW2-1 bis SW2-3 schließen. Zu jeder gegebenen Zeit ist zumindest einer dieser Schalter geschlossen; alle sind offen, wenn sich der Auswahlschalter SW2 in seiner "Außer Betrieb" Lage befindet.

Die Ausgänge SW3 bis SW7 des logischen Wählers steuern die entsprechenden Schalter SW3 bis SW7. Die Funktion jedes die­ ser Ausgänge wird weiter unten beschrieben.

Mit den Eingängen der Schalter SW6 und SW7 sind entsprechende Signale AAMP und VAMP geschaltet, die letzten beiden intere­ ssierenden Signale, die in dem dargestellten System überwacht werden können.

Die Überwachungsschaltung weist drei Kondensatoren 64, 66 und 68 auf. Jeder dieser Kondensatoren weist eine unterschied­ liche Größe auf (0,03; 0,01 und 0,001 Mikrofarad) aus Gründen, die weiter unten erläutert werden. Der Delta-Modulator 72 erzeugt eine kontinuierliche Folge von Bitmustern an dessen Ausgang, wobei die beiden Zustände eine Veränderung in ent­ sprechend entgegengesetzten Richtungen in dem Signal an dem Eingang der Vorrichtung anzeigen. Der Delta-Modulator selbst kann verschiedene Formen aufweisen und eine bevorzugte ist diejenige, wie sie in der oben genannten deutschen Patentan­ meldung beschrieben ist. Für das Verständnis der Erfindung sind jedoch die Einzelheiten des Delta-Modulators nicht von Bedeutung, so daß lediglich gewisse Aspekte seiner Betriebs­ weise erläutert werden. Der Ausgang des Delta-Modulators erstreckt sich zu dem Telemetrie-Sendeempfänger 74. Der Telemetrie-Sendeempfänger erzeugt ein Signal über die Spule 76, das auf einen äußeren Monitor übertragen wird. Das über­ tragene Signal stellt die Bitreihe an dem Ausgang des Delta- Modulators dar. Der Telemetrie-Sendempfänger dient ebenfalls zum Abtasten von außen gesteuerter Signale, die über der Spule zum Steuern des Betriebs des logischen Wählers 70 er­ scheinen. Die abgefühlten Signale werden über den Leiter 78 auf den logischen Wähler zum Steuern des Betriebs der ent­ sprechenden Schalter beaufschlagt.

Die Einzelheiten des Telemetrie-Sendeempfängers und die zugeordneten äußeren Überwachungs/Steuerorgane sind ebenfalls für das Verständnis der Erfindung nicht von Wichtigkeit, diese Systeme sind Stand der Technik. Das Blockdiagramm gemäß Fig. 4 zeigt die Art, in der die Ausgänge des logischen Wählers durch eine Bitreihe gesteuert werden können, die von einem äußeren Steuersystem übertragen wird. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ergibt sich, daß der logische Wähler fünfzehn Ausgänge besitzt. Der Telemetrie-Sendeempfänger kann somit auf den Eingang des logischen Wählers fünfzehn Bitreihen beaufschlagen, wie in der Fig. 4 wiedergegeben. Der logische Wähler weist ein Verschieberegister 90 auf, in das die fünfzehn Bits eingegeben werden. Ein Sync-Detektor 92 bestimmt, wenn eine fünfzehn Bitreihe empfangen worden ist. (Obgleich nicht gezeigt, können ebenfalls gewisse Prüfbits vorliegen, so daß der logische Wähler bestimmt, daß eine gültige Reihe empfangen worden ist, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist). Sobald der Sync-Detektor feststellt, daß eine fünfzehn Bit Kontrollreihe in dem Verschieberegister 90 erscheint, taktet er den Verbrauchereingang des Registers 91. Zu diesem Zeitpunkt werden alle in dem Verschieberegister gespeicherten Bits in ent­ sprechenden Stufen des Registers 91 geladen. Die Ausgänge 93 des Registers stellen die fünfzehn Kontrollsignale dar, die an dem Ausgängen des logischen Wählers 70 in Fig. 1 gezeigt sind. Das Blockdiagramm gemäß Fig. 4 ist lediglich zum Erläutern einer möglichen allgemeinen Form des Steuerns vorgesehen. Für das Verständnis der Erfindung ist von Wichtigkeit die Reihe oder Aufeinanderfolge, in der die verschiedenen Schalter geöffnet und geschlossen werden, wie weiter unten beschrieben.

Für das Verständnis der Erfindung ist es wichtig zu verstehen, wie ein Delta-Modulator arbeitet und diesbezüglich wird auf das symbolische Blockdiagramm gemäß Fig. 3 bezug genommen. Es erscheint ein analoges Eingangssignal an dem Terminal 80 und eine Bitreihen-Abgabe an dem Terminal 85. Das Eingangs­ signal ist durch den Kondensator 81 an den Minuseingang des Komparators 86 gekoppelt. Ein Bezugspotential VREF wird auf den Pulseingang des Komparators beaufschlagt. Es sei z. B. angenommen, daß das Eingangssignal abzunehmen beginnt vom einem ruhigen Pegel. Dies führt dazu, daß das Potential an dem Minuseingang des Komparators abzufallen neigt und der Ausgang des Komparators hoch geht, um einen Bitwert von 1 anzuzeigen. Dies bedingt andererseits, daß die Stromquelle 82 einen Stromfluß von rechts nach links durch den Kondensator 81 steuert, wodurch das Potential an dem Minuseingang des Komparators auf das Bezugs­ signal sich erholt. In ähnlicher Weise wird die Stromquelle 83 betrieben unter Steuern eines links nach rechts Stromflusses durch den Kondensator 81, wenn das Eingangssignal von einem ruhigen Pegel zunimmt. Die Steuerung der Stromquellen ist sym­ bolisch durch den Flip-Flop 84 gezeigt. Der Ausgang des Kompa­ rators ist mit dem D-Eingang verbunden. Der Takteingang wird periodisch getaktet, um den Zustand des Flip-Flop in Übereinstimmung mit dem Bitmuster zu steuern. Da die beiden Ausgänge des Flip-Flop Vorgänge der entsprechenden Stromquellen steuern, ist es offensichtlich, daß der Ausgang des Kompara­ tors nicht nur ein Bitmuster darstellt, das kennzeichnend für die Art ist, in der das Eingangssignal wechselt, sondern ebenfalls erforderlichenfalls die Stromquellen steuert. Im Fall eines Konstanten Eingangs erscheinen an dem Ausgang alternierende 0 und 1 Bitwerte.

Der Delta-Modulator arbeitet nicht so, daß das Potential an dem Minuseingang des Komparators das an dem Eingangsterminal 80 verfolgt. Der Komparatoreingang ist geerdet. Was geschieht ist, daß der Kondensator geladen und entladen wird und zwar durch die Stromquellen, so daß das Potential an dem Eingangs­ terminal 80 ein Kondensatorpotential, hinzugezählt oder abge­ zogen bekommen, so daß der sich an dem Minuseingang des Kompa­ rators ergebende Pegel gleich dem Bezugspotential ist.

Wenn ein eingeschwungener Zustand erreicht ist, wobei die alternierenden 0 und 1 Bitmuster an dem Ausgangsterminal 85 erscheinen, und sodann eine plötzliche Veränderung in dem Potential am Eingangsterminal 80 auftritt, wird eine Anzahl Bitmuster gleichen Werts erzeugt, bis sich der Kondensator 81 geladen oder entladen hat, und zwar zu einem Maß, das die Veränderung am Eingangsterminal 80 kompensiert. Die Anzahl der Bitmuster mit konstantem Wert an dem Ausgang des Delta- Modulators stellt somit die Größe der Veränderung an dem Eingangsterminal 80 dar, wobei der Wert der Ausgangsbits die Änderungsrichtung aufzeigt.

Wenn an dem Terminal 80 ein kontinuierlich sich veränderndes Eingangssignal überwacht wird, gestattet die Bitreihe an dem Ausgang des Delta-Modulators ein Rekonstruieren des Eingangs­ signals. Wenn jedoch ein DC-Potential zu messen ist, sollte der Delta-Modulator zunächst ins Gleichgewicht gebracht werden; das Potential am Eingangsterminal sollte konstant sein, wobei sich der Kondensator 81 bis zu einer Stelle auf- oder entlädt, an der alternierende Bitmusterwerte an dem Ausgang erscheinen. Wenn der zu messende DC-Pegel sodann auf den Eingangsterminal beaufschlagt wird, haben die Bitmuster an dem Ausgang konstan­ ten Wert, bis sich der Kondensator 81 erneut zu einem Punkt auf- oder entladen hat, an dem die Ausgangs-Bitmuster wiederum alternierende Werte aufweisen. Die Anzahl der Bitmuster konstan­ ten Werts, die im Anschluß auf das Beaufschlagen eines zu messenden Potentials auf den Eingangsterminal erzeugt werden, stellen die Differenz zwischen dem Potential am Terminal 80 gerade vor der Messung und dem Potential am Terminal zu Beginn der Messung dar. Unter dem Potential eines Knotenpunkts ist das Potential relativ zu dem anderen Potential gemeint. Somit sollten Anstrengungen unternommen werden, sicherzustellen, daß vor Beginn des Meßvorgangs auf den Eingangsterminal 80 ein Bezugspotential beaufschlagt wird und sich der Delta-Modulator im Gleichgewicht befindet. Wenn das interessierende Potential sodann plötzlich auf den Eingangsterminal gegeben wird, geben die an dem Ausgang erzeugten Bits konstanten Werts das zu messende Potential am Knotenpunkt relativ zu dem ursprünglich beaufschlagten speziellen Bezugspotential wieder.

Der Kondensator 81 gemäß Fig. 3 ist ein Eingangskondensator zu dem Delta-Modulator. Bei dem System nach Fig. 1 weist der Delta-Modulator 72 keinen Eingangskondensator auf. Vielmehr dient einer der Kondensatoren 64, 66 oder 68 als der Eingangs­ kondensator. Es werden Kondensatoren unterschiedlicher Größe angewandt, um sich verändernde Signale unterschiedlicher Größe zu messen. Es sei z. B. angenommen, daß der Delta-Modulator 72 bei einer 16 kHz Rate arbeitet, und daß der Eingangskondensator eine derartige Größe aufweist, daß während jeder Taktperiode des Delta-Modulators eine der zwei Stromquellen eine Stufen­ änderung über dem Kondensator von 0,3 Millivolt steuert. Dies bedeutet, daß das System in seiner Anstiegszeit begrenzt ist auf (16 kHz) (0,3 Millivolt) oder 4,8 Volt pro Sekunde. Da sich ein ECG Signal bei einer Rate ändert, die geringer als drei Volt pro Sekunde ist, kann die Delta-Modulator Bitausgangs- Reihe einem sich verändernden Eingangssignal folgen. Da der gleiche Strom beaufschlagt wird auf den Eingangskondensator während jedes Betriebszyklus des Delta-Modulators, verändert sich jede Spannungsänderung über dem Kondensator reziprok zu der Kondensatorgröße. Um so größer der Kondensator, um so größer ist die Empfindlichkeit, da kleine Veränderungen in dem Eingangssignal erkannt und verfolgt werden können.

Der Kondensator 64 ist der größte von den drei Kondensatoren und wird deshalb als der Eingangskondensator des Delta-Modu­ lators angewandt, wenn analoge Signale (atriale) kleinster Amplitude überwacht werden; der Kondensator ist so ausgelegt, daß eine Stufenänderung von 0,1 Millivolt während jeder Takt­ periode des Delta-Modulators erfolgen kann. Der Kondensator 66 wird zum Überwachen der Signale (ventrikular) mit Zwischen­ amplituden angewandt und der Kondensator 68 wird zum Überwachen von Signalen größerer Amplituden (der verstärkten Eingaben AAMP und VAMP) angewandt.

Es ist zu beachten, daß der Telemetrie-Sendeempfänger 74 nicht notwendigerweise die von dem Delta-Modulator bei der 16 kHz Rate abgeleiteten Bitmuster an die Außenwelt übertragen muß. Es kann schwierig sein, bei einer derartig hohen Frequenz durch ein Metallgehäuse zu übertragen aufgrund von Wirbelstrom­ effekten. Vielmehr ist es möglich eine laufende Summe über 4 Millisekunden der 64 Bitmuster an dem Ausgang des Delta- Modulators auszubilden und lediglich einen 6-Bit Datenwert zu übermitteln, der die Summe von 64 Bits darstellt. (Es sind 6 Bits zum Darstellen eines dezimalen Wertes im Bereich von 0-63 erforderlich). Dieses führt zu einer bemerkenswerten Verringerung der Übertragungsrate. Obgleich die Auflösung des durch den äußeren Monitor rekonstruierten Signals theoretisch beeinflußt würde, ist die Datenrate immer noch ausreichend, um überwachte Signale mit adäquater Auflösung zu rekonstruieren. Da das Niveau der Herzschrittmacher-Chipintegration ansteigen wird, erwartet man, daß Schaltungen in dem Schrittmacher den Delta-Modulator Bitstromausgang analysieren und Signale an die Außenwelt übertragen werden, die die Ergeb­ nisse anzeigen. Es versteht sich, daß der Erfindungsgegenstand sich darauf bezieht, wie der Delta-Modulator eine Bitreihe ableitet, die DC Potentiale, die zu messen sind, als auch analoge zu verfolgende Signale darstellt und die Bitreihe selbst entweder über einen inneren oder äußeren Monitor betrieben werben kann.

Bei Überwachen dem an dem Knotenpunkt AO gemäß Fig. 1 auf­ tretenden atrialen physiologischen Signals schließt der Auswahlschalter SW1 den Schalter SW1-3 und der logische Wähler 70 schließt ebenfalls den Auswahlschalter SW4. Somit wird das an dem Knotenpunkt AO auftretende Signal an der Elektrode 48 durch die Schalter SW1-3 und SW4 mit dem Eingang des Delta- Modulators gekoppelt, wobei der größte Kondensator 64 als ein Eingangskondensator dient. Dies wird für das atriale Signal niedriger, Größe benötigt. Die Lage des Auswahlschalters SW2 ist ohne Bedeutung, da alle Ausgänge der Schalter SW2-1 bis SW2-3 durch den Kondensator 66 mit dem Eingang des Schalters SW5 verbunden sind und dieser letztere Schalter offen gehalten wird. (Die Schalter SW6 und SW7 werden ebenfalls offen gehal­ ten). Das atriale Signal kann somit, wie in der weiter oben genannten deutschen Patentanmeldung überwacht werden. Bei Über­ wachen des an dem Knotenpunkt VO auftretenden ventrikularen Signals wählt der Auswahlschalter SW1 keinen der Schalter SW1-1 bis SW1-5 für den Betrieb aus und der Auswahlschalter SW2 wählt den Schalter SW2-2. Zu diesem Zeitpunkt ist nur der Schalter SW5 von den Schalter SW3-SW7 geschlossen. Es ergibt sich somit, daß das ventrikulare ECG Signal durch den Schalter SW2-2, den Kondensator 66 und Schalter SW5 auf den, Eingang des Delta-Modulators übertragen wird. Der Kondensator mit Zwischengröße ist vorgesehen, da das ventrikulare Signal größer als das atriale Signal ist und somit weniger Empfind­ lichkeit erforderlich ist.

Es werden somit zwei Kondensatoren 64, 66 nicht nur einfach deswegen angewandt, weil unterschiedliche Empfindlichkeiten erforderlich sind. Die Anwendung von zwei Kondensatoren ge­ stattet ein gleichzeitiges Überwachen der atrialen und ventri­ kularen Signale und dies stellt einen beachtlichen diagnosti­ schen Wert dar. Bei alternierenden Viermillisekunden Intervallen z. B. kann eine Kontrollreihe von dem äußeren Monitor zu dem Schrittmacher übertragen werden, um zu bewirken, daß der logische Wähler einen unterschiedlichen der beiden Sätze der gerade beschriebenen Eingänge erregt. Wenn nicht jeder Konden­ sator zum Koppeln dessen entsprechenden Eingangssignals mit dem Delta-Modulator angewandt wird, dient er als Speicherele­ ment, wobei die zuvor gespeicherte Ladung nicht verschwindet. Wenn er somit erneut mit dem Eingang des Delta-Modulators verbunden wird, ergibt sich ein Verfolgen der entsprechenden Signale. Während der vorausgehenden vier Millisekunden hat sich das dem nun eingeschalteten Kondensator zugeordnete Eingangs­ signal verändert und der Delta-Modulator muß "aufgreifen". Wenn jedoch die Taktrate des Delta-Modulators so schnell relativ zu der Rate, mit der sich die Eingangssignale verändern, ist, zeigt der Modulatorausgang eine vernachlässigbare Verzöge­ rung. Ein Schalten der Kondensatoren bei 4 Millisekunden Inter­ vallen entspricht einer Rate von 125 Hz für jeden Kanal. Die interessierenden Frequenzkomponenten in den atrialen und ven­ trikularen Signalen liegen vorwiegend in einem 20-30 Hz Be­ reich. Somit ist das Schalten der Kondensatoren schnell genug, um kein bemerkenswertes Problem bei der Rekonstruktion zu ergeben. Die Anwendung von zwei geschalteten Kondensatoren gestattet auf diese Weise das gleichzeitige Überwachen beider Signale (unabhängig von einer kontinuierlichen Schrittmacher- Betriebsweise). Dort, wo nur ein einziger Kondensator angewandt wird, können nicht gleichzeitig zwei Signale überwacht werden, da das Potential über dem Kondensator zu Beginn des Überwachens eines der Signale den Pegel des anderen Signals reflektieren würde.

Jedes der verstärkten atrialen und ventrikularen Signale AAMP und VAMP kann kontinuierlich durch einfaches Schließen eines Schalters SW6 oder SW7 überwacht werden, wobei der Kon­ densator 68 als Eingangskondensator zu dem Delta-Modulator dient. Wie weiter oben erwähnt, wird bei Überwachen der ver­ stärkten atrialen oder ventrikularen Signale ein Kondensator kleinster Größe angewandt, da die zwei Signale die größten Amplituden und die kleinsten Empfindlichkeiten aufweisen.

Ein weiteres kontinuierliches interessierendes Signal ist -VBAT; das Überwachen des Batteriepotentials auf kontinuierlicher Ebene führt zu einer Information über die Zuleitungswellung. Um das Batteriepotential zu überwachen, sind die Schalter SW1-1 und SW4 geschlossen, wobei der Kondensator 64 als Eingangskonden­ sator des Delta-Modulators dient.

Als Beispiel für eine DC-Messung, soll erneut das Überwachen des -VBAT Potentials betrachtet werden. In diesem Ball ist es jedoch nicht notwendig, das Batteriepotential kontinuier­ lich zu überwachen, so daß die Zuleitungswellung verfolgt werden kann; die Größe der offenen Schaltung des Batterie­ potentials relativ zu dem Bezugspotential VDD wird in einigen Fällen benötigt. Wie weiter oben erwähnt, muß zum Messen irgendeines DC-Potentials relativ zu dem Bezugspotential, der Delta-Modulator zunächst ins Gleichgewicht kommen durch Koppeln des Bezugspegels mit dem Eingang des Modulators. Zu Ende dieses Vorgangs werden die Schalter SW2-3 und SW5 zuerst geschlossen. Sodann wird das VDD Bezugspotential auf den Eingang des Kondensators 66 beaufschlagt und es ist dieser Kondensator, der zum Messen des offenen Kreises -VBAT Potential angewandt wird. Nachdem sich der Delta-Modulator im Gleichge­ wicht befindet, wird der Schalter SW9 geöffnet und die Schal­ ter SW1-1 und SW3 geschlossen. Der Schalter SW9 ist geöffnet, so daß das gemessene Potential dasjenige der Batterie ohne das Potential ist, das durch den durch die Batterie fließenden Strom verringert wird (d. h. was gemessen wird, ist das Poten­ tial des offenen Stromkreises). Bei Schließen der Schalter SW1-1 und SW3 wird das VDD Bezugspotential auf die rechte Seite des Kondensators 64 und das -VBAT Potential auf die linke Seite des Kondensators gegeben; somit ist das Potential über dem Kondensator gleich dem zu messenden Potential relativ zu dem Bezug. Das interessierende Potential wird vermittels des Kondensators 64 getastet, da der Schalter SW9 nicht offenge­ halten werden kann für die Sekunden, die der Delta-Modulator benötigt, um die Messung auszuführen, da der Schrittmacher während dieser Zeit funktionsunfähig wäre. Die zum Durchführen der Messung erforderliche Zeit ist umgekehrt bezüglich der Auf­ lösung der Messung. Somit ist der Schalter SW9 lediglich über eine Millisekunde offen, eine Zeit, die ausreichend ist, um eine Probe des Potentials von Intresse über dem Kondensator 64 zu speichern, jedoch eine ausreichend kurze Zeit, so daß ein Abschalten des Schrittmachers toleriert werden kann. Ein anderer Grund für die Probenahme besteht darin, daß die DC- Betriebspegel nicht konstant sein müssen. Wenn sich die Konden­ satoren 28 und 30 aufladen, kann der Stromabzug von der Batte­ rie den -VBAT Pegel bemerkenswert beeinflussen. Da einige Sekunden für eine Messung benötigt werden können bis sich der Modulator wieder im Gleichgewicht befindet, mag eine direkte Messung nicht möglich sein, wenn sich das interessierende Potential während der Messung verändert. Sowohl der Kondensator 64 als auch 66 werden vorteilhaft angewandt - einerseits zum Steuern des anfänglichen Gleichgewichts und andererseits zum Speichern des Musters.

Nach dieser Stufe ist der Schalter SW1-1 offen, während der Schalter SW9 geschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt öffnet sich der zuvor geschlossene Schalter SW2-3 erneut (im geschlossenen Zustand wurde das Gleichgewicht hergestellt) und nun schließt sich der Schalter SW2-1. Hierdurch ergibt sich, daß das Poten­ tial an der linken Seite des Kondensators 66 plötzlich von dem ursprünglichen VDD Pegel zu dem Potential auf der linken Seite des Kondensators 64 zunimmt, wobei dieses letztere Potential gleich dem -VBAT ist (relativ zu dem VDD Bezugs­ pegel). Während der nächsten paar Sekunden erzeugt der Delta- Modulator eine Reihe von Bitmustern konstanten Werts. Die Anzahl dieser Muster, bis der Delta-Modulator beginnt, Muster mit alternierenden Werten zu erzeugen, dient der Messung des -VBAT Potentials. Zu Ende der Messung können die Schalter SW3, SW2-1 und SW5 offen sein. Es ergibt sich somit, daß die Anwendung der Mustertechnik eine Bestimmung des Batteriepotentials des offenen Stromkreises gestatten, ohne tatsächlich den Betrieb des Schrittmachers zu inhibieren (durch Offenhalten des Schalters SW9) für wenige Sekunden, die tatsächlich für das Ausführen der Messung erforderlich sind. (Es ist zu beachten, daß bei Schalten der Kondensatoren 64 und 66 in Reihe während des Meßvorgangs das Kapazitätsventil verringert ist). Somit muß das Meßergebnis aufgetragen werden.

Es kann die gesamte Sequenz zum Messen des -VSS Potentialpegels (des Batteriepotentials des geschlossenen Stromkreises weniger eines kleinen Abfalls über dem Schalter SW9) einfach durch Nichtöffnen des Schalters SW9 während des 1 Millisekunden Inter­ valls angewandt werden. Das äußere Kontrollsystem kann bestimmen, wann eine Abtastung erfolgt, und zwar durch Überwachen der kontinuierlichen ECG Signale, wie weiter oben beschrieben. Durch Überwachen der kontinuierlichen Signale kann z. B. be­ stimmt werden, wann Schrittmacherimpulse nicht erzeugt werden und zu dieser Zeit, kann das -VSS Potential zur Messung abge­ tastet werden.

Um die CA und CV Potentialpegel zu messen, ist die Reihenfolge ähnlich derjenigen, wie sie zum Messen des -VBAT Pegels ange­ wandt (obgleich der Schalter SW9 geschlossen bleibt). Der einzige Unterschied besteht darin, daß während des Abtastens einer der Schalter SW1-2 oder SW1-4 geschlossen ist, anstelle des Schalters SW1-1.

Um die Impedanz der Batterie 10 zu messen, wie weiter oben beschrieben, fließt der Strom von der Quelle 12 durch die Batterie, so daß die Größe des -VBAT Potentials abnimmt. Der Abfall in dem -VBAT Potential ist direkt proportional zu der Batterieimpedanz. Wenn jedoch beide -VBAT Messungen relativ zu dem Bezugspegel genommen werden, da der Systemfehler eine Funktion einer Stufenänderung an dem Eingang des Delta- Modulators ist, ist eine genaue Messung der Potentialänderung nicht möglich; der Meßfehler kann tatsächlich die Potential­ differenz überschreiten. Aus diesem Grunde läßt man den Modulator ins Gleichgewicht kommen für einen -VBAT Eingang zu einer Zeit, wenn der Schalter SW8 offen ist. Nachdem sich der Delta- Modulator im Gleichgewicht befindet, wird der Schalter SW8 geschlossen und der Schalter SW9 geöffnet, so daß ein Abtasten des -VBAT Potentialpegels erfolgen kann, wenn er durch den Ab­ fall über der Batterie, verursacht durch die Stromquelle 12, verringert ist. Dieses Abtasten wird sodann als Stufeneingang dem Delta-Modulator zugeführt. Da die Stufenveränderung nun gleich der Differenz zwischen dem -VBAT-Pegel, mit oder ohne eine Beeinflussung des Batteriepotentials durch die Strom­ quelle 12 ist, kann die relativ kleine Änderung im Batterie­ potentials genau gemessen werden. Es ist die Änderung im Potential, die direkt proportional der Batterieimpedanz ist und von der eine genaue Bestimmung der Batterieimpedanz ab­ geleitet werden kann.

Zu Beginn der Folge sind die Schalter SW1-1 und SW2-1 geschlos­ sen, so daß das -VBAT Potential (wobei der Schalter SW8 geöff­ net ist) auf die linke Seite des Kondensators 66 gegeben werden kann. Man läßt sich den Delta-Modulator ins Gleichgewicht kommen, d. h. der äußere Monitor wartet, bis Bitmuster alternierender Werte festgestellt werden. Zu dieser Zeit bewegt sich der Auswahlschalter SW2 in seine "funktionsunfähige" Lage und die linke Seite des Kondensators 66 bleibt strömend bzw. schwebend während des gesamten schnellen Abtastens. Der Schalter SW1-1 bleibt geschlossen, nun jedoch wird der Schalter SW9 geöffnet und die Schalter SW8 und SW3 sind geschlossen. Wenn der Schalter SW9 offen und der Schalter SW8 geschlossen ist, ist das -VBAT Potential gleich dem ursprünglichen Pegel, weniger des Abfalls bedingt durch die Größe der Stromquelle und die Batterieimpedanz. Der neue -VBAT-Pegel, als VDD bezeichnet, wird abgetastet und über dem Kondensator 64 gespeichert. Sodann wird der Schalter SW8 in seinen ursprünglich offenen Zustand zurückgeführt und der Schalter SW9 in seinen normalerweise geschlossenen Zustand. Wenn nun der Schalter SW1-1 geöffnet und der Schalter SW2-1 geschlossen wird, ergibt sich, daß die linke Seite des Kondensators 66 plötzlich ihr Potential in Übereinstimmung mit der im Kondensator 64 gespeicherten Ladung ändert; die plötzliche Potentialänderung hängt von den zwei -VBAT Pegeln ab und ist relativ gering. Eine gewöhnliche Delta-Modulator Messung besteht somit aus der Veränderung in dem -VBAT Pegel, die ihrerseits ein Bestimmen der Batterieimpe­ danz gestattet. (Sobald die Batterieimpedanz bekannt ist und nachdem Messungen des -VBAT ausgeführt worden sind, wobei der Schalter SW9 sowohl offen als auch geschlossen ist, kann der Speisestrom berechnet werden).

Wenn somit die Batterieimpedanz, wie gerade beschrieben, gemessen wird, wird das Steuerpotential auf den -VBAT-Pegel bezogen. Da das anfängliche, Gleichgewicht jedoch stattfindet, während der Schalter SW9 geschlossen ist, tritt das Gleichgewicht dann auf, wenn die Batterie die Schrittmacherschaltung speist. Somit ist die Messung geringfügig ungenau, insofern, als das Bezugspotential keine Spannung eines offenen Kreises darstellt, wenn der Schalter SW8 geschlossen und der Schalter SW9 geöff­ net ist. Eine Alternative besteht allerdings darin, den Schalter SW9 während des Gleichgewichtsherstellens offen zu halten. Dies mag einige Sekunden benötigen und der Abfall in dem -VSS Potential, sogar bei Vorsehen eines herkömmlichen Speicher­ kondensators 9 über der Batterie, mag in dem Feststellen eines "Ende des Lebens" Zustandes resultieren, was zu einer Verände­ rung des Schrittmacherbetriebs führt, wenn der Schrittmacher so ausgelegt ist, daß er seinen Betrieb verändert gegen Ende der Lebensdauer der Batterie.

Diese grundlegende Verfahrensweise Delta-Modulator-Messungen auf verschiedene Potentiale zu beziehen, so daß Stufeneingänge kleiner sind, gestattet Messungen von Potentialdifferenzen ohne daß inhärente Fehler übermäßig sind, und kann ebenfalls zum Messen von Schrittmacherimpuls-Charakteristika angewandt werden. Diese sehr wichtige Art der Messung wird im folgenden unter Bezugnahme auf den ventrikularen Schrittmacherimpuls gemäß Fig. 5 beschrieben.

Die Meßfolge sieht zunächst das Schließen der Schalter SW1-4 und SW2-1 vor, so daß der CV Potentialpegel an dem Eingang des Kondensators 66 erscheint; gleichzeitig ist der Schalter SW5 geschlossen, so daß sich der Delta-Modulator für ein CV- Eingangspotential ausbalanciert. Kurz vor dem Erzeugen eines Schrittmacherimpulses, wird der Auswahlschalter SW2 in seine Funktionslagen bewegt, so daß sich der Schalter SW2-1 öffnet; die linke Seite des Kondensators 66 bleibt schwebend. An­ schließend an den Schrittmacherimpuls ist die CV Spannung auf einen Werte bezogen auf die der Elektrode 50 zugeführte Ladung abgefallen. Der neue Wert wird nun an dem Kondensator 64 abgetastet, wobei der Schalter SW3 geschlossen ist. Dieses Abtasten dauert einige Millisekunden. Der Schalter SW1-4 ist nun geöffnet und die Schalter SW2-1 und SW5 geschlossen. Somit wird die Veränderung der CV-Spannung auf den Delta-Modu­ lator beaufschlagt.

Wenn zwei Kondensatoren 28 und 40 in dem ventrikularen Ausgangs­ abschnitt vorliegen, beträgt der in der Fig. 5 als 300 mV gezeig­ te Spannungsabfall das Zweifache des berechneten Wertes, wenn beide Kondensatoren gleiche Größe aufweisen. Wenn die Schritt­ macherspannung bekannt ist, kann die Elektrodenimpedanz berech­ net werden.

Die Schrittmacherimpulsamplitude kann wie folgt gemessen werden. Wenn der Schalter SW3 geschlossen ist, ist der Schalter SW2-3 geschlossen und der Schalter SW2-1 offen, der Delta-Modulator befindet sich im Gleichgewicht zu dem Potential VDD. Es wird sodann ein Schrittmacherimpuls auf dem Kondensator 64 durch den Schalter SW1-5 abgetastet. Nachdem der Schalter SW1-5 geöff­ net ist, werden die Kondensatoren 64 und 66 sodann in herkömm­ licher Weise durch Öffnen des Schalter- SW2-3 und Schließen des Schalters SW2-1 verbunden.

Ähnliches gilt für die atrialen Kanal-Messungen.

Es gibt eine weitere Modifizierung des in der Fig. 2 gezeigten Systems. Weitere zwei Schalter sind an jeder Seite des Konden­ sators 64 verbunden und diese beiden Schalter werden durch den zusätzliche Ausgang SW10/1 des logischen Wählers 70 ge­ steuert. Ein zusätzlicher Kondensator 64′ ist ebenfalls gezeigt und dieser Kondensator besitzt ebenfalls ein zusätzliches Paar Schalter an jeder Seite, wobei diese beiden Schalter durch einen zusätzlichen logischen Auswählausgang SW10/2 gesteuert werden. Normalerweise wird der Ausgang SW10/1 erregt und der Ausgang SW10/2 nichts so daß der Kondensator 64 in dem Schalt­ kreis verbleibt und wie weiter oben beschrieben arbeitet. Wenn jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt der Ausgang SW10/1 aberregt und der Ausgang SW10/2 erregt wird, wird der Kondensator 64′ anstelle des Kondensators 64 in den Kreis eingesetzt. Der Kondensator 64′ ist ein feuchtigkeitsempfindlicher Kondensator. Es wird zunächst eine -VBAT Messung mit dem Kondensator 64 in dem Kreis ausgeführt und sodann eine weitere -VBAT Messung mit dem Kondensator 64′ in dem Kreis. In Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsgehalt in dem Schrittmachergehäuse ändert sich die des Kondensators 64′ und dies bedeutet anderer­ seits, daß die Größe der Spannungsstufe über dem Kondensator 64′ während jedes Betriebszyklus des Delta-Modulators eine Funktion des Feuchtigkeitsgehaltes darstellt. Durch Vergleich der Anzahl an Ausgangsbitmustern das gleichen Wertes, wie sie für die Messung des -VBAT Potentials in den zwei Fällen erfor­ derlich sind, können die relativen Stufengrößen bestimmt werden. Dies ist andererseits eine Anzeige der relativen Kapazitäts­ größen, aus denen der Feuchtigkeitsgehalt bestimmt werden kann. (Anstelle des Messens des -VBAT-Pegels, können auf ver­ gleichbare Weise andere Pegel gemessen werden; wichtig ist die Anzahl der Bitmuster gleichen Wertes, die für vollständige Messungen erforderlich sind, wenn die Kondensatoren 64 und 64′ in dem Schaltkreis vorliegen, wobei die relativen Zahlen an­ zeigen, wieweit sich der Kondensator 64′ von seinem Nominal­ wert von 0,03 Mikrofarad, ein Zeichen für den Feuchtigkeits­ gehalt, verändert hat).

Claims (8)

1. Implantierbarer Herzschrittmacher mit einer Anordnung zur Überwachung physiologischer Signale, einem Delta-Modulator (72) zum Ableiten einer kontinuierlichen Folge von Bitmustern aus einem abge­ tasteten physiologischen Signal, wobei ein Überwiegen eines der zwei Zustände der Bitmuster eine Veränderung in einer entsprechenden Rich­ tung in dem abgetasteten Signal aufzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Delta-Modulator (72) auch zur Messung von DC-Potentialen ver­ wendet wird, wobei durch eine Schaltanordnung (70; SW2-3; SW5) zunächst ein Referenzpotential (V_DD) an den Eingang des Delta-Modu­ lators (72) gelegt wird, um ein Gleichgewicht mit einem Bitmuster alternierender Werte herzustellen und dann das zu messende Potential (z. B. V_BAT) an den Eingang des Delta-Modulators (72) gelegt wird und der Pegel des zu messenden Potentials somit aus der Anzahl an Bit­ mustern des gleichen Zustands abgeleitet werden kann, die nach Anlegen des zu messenden Potentials auftreten.

2. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kondensator (64) zum Bereitstellen des zu messenden DC- Potentials und ein zweiter Kondensator (66) zum Anlegen des Referenzpotentials (V_DD) an den Delta-Modulator vorgesehen sind, und die Schaltanordnung (SW2-1) den ersten und den zweiten Kondensator (64, 66) verbindet.

3. Herzschrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung (SW1-1; SW3) das zu messende DC-Potentials auf eine Seite des ersten Kondensators (64) gibt, während sie das Re­ ferenzpotential auf die andere Seite des ersten Kondensators (64) gibt.

4. Herzschrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Batterie (10) enthält sowie eine Vorrichtung (12, SW2), die selektiv einen konstanten Strom durch die Batterie fließen läßt, während sie gleichzeitig eine Stromversorgung durch die Batterie für den Schrittmacher sperrt, wodurch zum Messen der Batterieimpedanz die Herstellung des Gleichgewichts durch das Versorgungspotential (V_BAT) der Batterie und das anschließende Abtasten des Batteriepotentials, während konstanter Strom durch die Batterie (10) fließt, erfolgen, gefolgt von einer Messung des abgetasteten Batteriepotentials relativ zu dem zur Herstellung des Gleichgewichts verwendeten Potential.

5. Herzschrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das physiologische Signal von einer Herzelektronik (48, 50) abgetastet wird, und daß das an den Delta-Modulator (72) zur Herstellung des Gleichgewichts gelegte Referenzpotential der Amplitude der Vorderflanke des Schrittmacherimpulses entspricht.

6. Herzschrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er als Zweikammer-Herzschrittmacher ausgebildet ist und eine erste Anordnung zum Abfühlen atrialer zu überwachender Signale und eine zweite Anordnung zum Abfühlen ventrikularer zu überwachender Signale aufweist, die erste und die zweite Abfühlvor­ richtung jeweils einen Kondensator (64, 66) zum Koppeln des ent­ sprechenden abgefühlten Signals (AO, VO) mit dem Eingang des Delta- Modulators (72) aufweist, wobei durch wechselweises Koppeln der Kondensatoren (64, 66) mit dem Delta-Modulator (72) ein gleichzeitiges Überwachen beider abgefühlter Signale ermöglicht wird.

7. Herzschrittmacher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (64) in der atrialen Abfühlvorrichtung eine größere Kapazität als der Kondensator (66) in der ventrikularen Abfühlvorrich­ tung besitzt.

8. Herzschrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Schalten eines ersten (64) und eines zweiten (64′) Kondensators an den Eingang des Delta-Modula­ tors (72) vorgesehen ist, daß einer (64′) dieser beiden Kondensatoren (64, 64′) eine Kapazität besitzt, die sich mit dem Feuchtigkeitsgehalt ändert, und daß der Delta-Modulator (72) zum Bestimmen des in dem Herzschrittmacher befindlichen Feuchtigkeitsgehaltes betrieben wird.