DE3503854A1

DE3503854A1 - Implantierbares medizinisches geraet

Info

Publication number: DE3503854A1
Application number: DE19853503854
Authority: DE
Inventors: Robert Sittard Leinders
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1984-02-06
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1985-08-08
Also published as: FR2559068B1; FR2559068A1; CA1262563A

Description

- 5 Ger. P-674

Die Erfindung betrifft ein implantierbares medizinisches Gerät, das ausreichende elektrische Energie an Herzgewebe abgibt, um Tachykardien zu beenden (d.h. zu kardiovertieren) und auf diese Weise einen normalen Sinusrhythmus wiederherzustellen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung verhindert eine verbesserte Schutzschaltung, daß Hochspannungs-Kardioversionsimpulse die Wahrnehmungsschaltung des Geräts beschädigen.

Implantierbare medizinische Geräte für die therapeutische Stimulation des Herzens, beispielsweise in Form von Bedarfsschrittmachern, sind bekannt (US-PS 3 478 746). Der Bedarfsschrittmacher gibt elektrische Energie (5 bis 25 mJ) an das Herz ab, um die Depolarisation von Herzgewebe auszulösen. Dieser Stimulationsvorgang wird ausgenutzt, um einen Herzblock zu behandeln, indem für eine elektrische Stimulations in Abwesenheit von natürlich auftretenden spontanen Herzdepolarisationen gesorgt wird.

Eine andere Form eines implantierbaren medizinischen Gerätes für die therapeutische Stimulation des Herzens ist der selbsttätige, implantierbare Defibrillator (US-RE-PS 27 652, US-RE-PS 27 757 und US-PS 4 030 509). Solche Defibrillatoren führen dem Herz Energie (40 J) zu, um eine ventrikuläre Fibrillation des Herzens zu unterbrechen. Im Betrieb ermittelt der automatische implantierbare Defibrillator die ventrikuläre Fibrillation, und er gibt einen asynchronen Hochspannungsimpuls an das Herz über weit auseinanderliegende Elektroden ab, die außerhalb des Herzens sitzen, wodurch eine transthorakale Defibrillation nachgeahmt wird. Bei dem Gerät gemäß der

US-PS 4 030 509 sind sowohl eine begrenzte Brustwanderöffnung zur Implantation einer Elektrode nahe der Herzspitze als auch ein pervenöses Elektrodensystem in der Superior Vena Cava des Herzens erforderlich. In der Praxis haben solche Geräte wegen der Kompliziertheit ihrer Implantation, ihrer relativ großen Abmessungen und kurzen Lebensdauer sowie der geringen Anzahl an Patienten, für die sich solche Geräte eignen, nur eine begrenzte Anwendung gefunden.

Es ist des weiteren ein implantierbarer Kardioverter bekannt (US-PS 4 403 614) , der das Einsetzen einer Tachyarrhythmie ermittelt und bei dem Mittel vorgesehen sind, um das Fortschreiten der Tachyarrhythmie zu überwachen oder festzustellen, so daß dem Herzen zunehmend größere Energiepegel zugeführt werden können, um die Arrhythmie zu unterbrechen.

Ein anderer bekannter, extern sychronisierter Kardioverter ("Clinical Application of Cardioversion" in Cardiovascular Clinics, 1970, No. 2, Seiten 239 bis 260) arbeitet in Synchronismus mit der ventrikulären Depolarisation, um sicherzustellen, daß die Kardioversionsenergie nicht während des vulnerablen T-Wellenabschnitts des Herzzyklus abgegeben wird.

Es ist auch ein implantierbarer Kardioverter bekannt (US-PS 4 384 585), der mit einer Wahrnehmungsschaltung ausgestattet ist, um Depolarisationen von Herzgewebe zu erfassen, und der eine Impulsgeneratorschaltung aufweist, die dem Herzen Reize mit mäßigem Energiepegel (im Bereich von 0,1 bis 10J) in Synchronismus mit der ermittelten Herzaktivität zuführt.

Das Ziel einer derartigen Stimulation ist es, Bereiche des Myokards, die in die Entstehung und Aufrechterhaltung von

sich wiederholenden oder automatischen Tachyarrhythmien einbezogen sind, mit niedrigeren Energiepegeln und mit größerer Sicherheit zu depolarisieren, als dies mit einer asynchronen Kardioversion möglich ist. Bei einer asynchronen Kardioversion besteht immer das Risiko des Herbeiführens von ventrikulärer Fibrillation und plötzlichem Tod. Im Falle einer synchronen Kardioversion wird der Schock zu einem Zeitpunkt abgegeben, zu dem der Großteil des Herzgewebes bereits depolarisiert ist und sich in einem refraktärem Zustand befindet.

Es ist zu erwarten, daß die mit der Anwendung von niedrigeren Energiepegeln verbundene Sicherheit, das verminderte Trauma des Myokards und die geringeren Abmessungen des implantierten Gerätes die Indikationen für den Einsatz eines solchen Gerätes über den Patientenkreis bekannter selbsttätiger implantierbares Defibrillatoren hinaus erweitern wird. Weil in vielen Fällen von Kammerflimmern ventrikuläre (und in einigen Fällen supraventrikuläre) Tachykardien vorausgehen, kann eine prompte Beendigung der Tachykardie ein Kammerflimmern verhindern.

Typischerweise wird die elektrische Energie zur Versorgung eines implantierbaren Herzschrittmachers von einer langlebigen Niederspannungs-Niederstrom-Energiequelle bereitgestellt, beispielsweise einer Lithiumjod-Schrittmacherbatterie, wie sie von der Wilson Greatbatch Ltd. und der Medtronic, Inc. hergestellt wird. Während die Energiedichte dieser Stromquellen relativ hoch ist, sind sie nicht für eine rasche Entladung mit hohem Strom ausgelegt, wie dies für ein unmittelbares Kardiovertieren des Herzens mit Kardioversionsenergien im Bereich von 0,1 bis 10 J erforderlich wäre. Es sind Batterien mit höherer Energiedichte bekannt, die sich rascher

entladen lassen, beispielsweise Lithiumthionylchlorid-Stromquellen. Keine der verfügbaren, implantierbaren, hermetisch abgedichteten Energiequellen ist jedoch in der Lage, direkt die Kardioversionsenergie bereitzustellen, die notwendig ist, um im Anschluß an das Einsetzen einer Tachyarrhythmie dem Herzen einen Impuls der oben genannten Größe zuzuführen.

Allgemein gesagt ist es notwendig, einen Gleichspannungs/ Gleichspannungs-Wandler vorzusehen, um die elektrische Energie einer Niederspannungs-Niederstrom-Energiequelle auf einen Hochspannungsenergiepegel zu bringen, der in einem Hochenergie-Speicherkondensator eingespeichert wird. Eine typische Form des Gleichspannungswandlers wird als Sperrwandler bezeichnet, der einen Transformator aufweist, dessen Primärwicklung in Reihe mit der Primärstromquelle und dessen Sekundärwicklung in Reihe mit dem Hochenergiekondensator liegt. Eine Unterbrechungsschaltung oder ein Schalter liegt in Reihe mit der Primärwicklung und der Batterie. Die Aufladung des Hochenergiekondensators erfolgt dadurch, daß in der Primärwicklung des Transformators eine Spannung induziert wird, die ein magnetisches Feld in der Sekundärwicklung ausbildet. Wenn der Strom in der Primärwicklung unterbrochen wird, verursacht das zusammenbrechende Feld einen Strom in der Sekundärwicklung, der an den Hochenergiekondensator geht und diesen auflädt. Durch wiederholte Unterbrechung des Speisestroms wird der Hochenergiekondensator im Laufe der Zeit auf einen gewünschten Wert aufgeladen.

Die Abgabe des Hochenergie-Kardioversionsimpulses wird durch eine Speicher- und Logikschaltung gesteuert, die auf eine erfaßte Tachykardie entsprechend programmierbaren Erfassungskriterien anspricht. Der Impuls geht über eine Schnittstellen-

_ Q —

schaltung, welche die Schrittmacher- und Kardioversionsleitungselektroden mit der Wahrnehmungsschaltung, der Schrittmacherausgangsschaltung und dem Hochenergiekondensator koppelt. Die Abgabe des Hochenergieimpulses bewirkt eine Belastung des Wahrnehmungsverstärkers sowohl aufgrund der Energie des Impulses als auch der Polarisation nach Potentialen, die entstehen, wenn die Leitungs/Gewebe-Grenzflache im Anschluß an die Entladung repolarisiert wird.

Bei diesem System wird vorzugsweise die aus der US-PS 4 355 bekannte Leitung verwendet, die eine Anodenelektrode von grosser Oberfläche aufweist, die in der Superia Vena Cava angeordnet werden kann und aus mehreren elektrisch untereinander verbundenen Ringelektroden besteht. Eine Ring- und eine Spitzenelektrode befinden sich an dem distalen Teil der Leitung, der in die Spitze der rechten Herzkammer eingebracht werden kann. Während der Kardioversion werden Ring- und Spitzenelektrode elektrisch untereinander verbunden, um eine Kathodenelektrode von großer Oberfläche zu bilden. Zu anderen Zeiten sind die Ring- und die Spitzenelektrode mit einem Wahrnehmungsverstärker oder einer Wahrnehmungsschaltung oder einer Schrittmacherschaltung gekoppelt. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Schaltungsanordnung geschaffen, die für die elektrische Verbindung sorgt, um Beschädigungen der Schaltung zu vermeiden und eine Polarisation nach Potentialen zu beseitigen, welche nach der Kardioversion die Wahrnehmung stört.

Bei dem implantierbaren, synchronen, intrakardialen Kardioverter nach der vorliegenden Erfindung sind vorgesehen eine Wahrnehmungseinrichtung, die auf Herzdepolarisationen anspricht, um ein Wahrnehmungssignal zu erzeugen, das kennzeichnend für natürlich auftretende Herzaktivität, beispielsweise ventriku-

läre R-Wellen ist; eine Erfassungseinrichtung, die auf die Wahrnehmungseinrichtung anspricht, um Herztachyarrhythmien, beispielsweise eine ventrikuläre Tachyarrhythmie, zu ermitteln und ein Triggersignal zu erzeugen; eine Impulsgeneratoreinrichtung, die auf das Ermitteln einer Tachyarrhythmie ansprechend einen Kardioversionsimpuls an Herzgewebe abgibt; eine Spannungswandlereinrichtung, die für eine Hochenergie-Stromversorgung der Impulsgeneratoreinrichtung sorgt; sowie eine Ausgangsschaltungsanordnung zum Schutz der Wahrnehmungseinrichtung gegen Schaden aufgrund des Kardioversionsimpulses.

Zusätzliche Schaltungsstufen können vorgesehen sein, um ausser dem zuvor erläuterten Kardioversionsausgangssignal für eine Bedarfsschrittmacherfunktion zu sorgen. Die abgegebene Energiemenge läßt sich durch eine externe Einheit steuern (programmieren), um den abgegebenen Energiebetrag zu vermindern oder auf einen Wert zu steigern, der ausreicht, um ein Kammerflimmern zu beenden. Das Gerät kann ferner derart programmierbar sein, daß es die Energie selbsttätig nach dem Wahrnehmen von bestimmten Parametern einer Tachykardie abgibt, oder es kann so programmiert werden, daß die Energieabnahme nur erfolgt, wenn ein externer Magnet über den Impulsgenerator gehalten wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den funktionsmäßigen Aufbau des synchronen intrakardialen Kardioverters erkennen läßt,

Fign. 2A und 2B zwei unterschiedliche Zeitdiagramme für

die Tachykardie-Erfassungskriterien,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm für die Abgabe eines

Hochenergie-Kardioversionsimpulses an das Herz,

Fig. 4 ein Schaltbild des bei dem Kardioverter

verwendbaren Gleichspannungswandlers und

Fig. 5 ein Schaltbild der verbesserten Ausgangs

schaltung.

Wie oben ausgeführt/ sind implantierbare Kardioverter zum Behandeln von ventrikulären Tachyarrhythmien bekannt (US-PS 4 384 585). Die vorliegende Erfindung ist in einer Form einer implantierbaren Kardioversionseinrichtung verkörpert, die einen Impulsgenerator und eine Leitung, vorzugsweise eine transvenöse Leitung, aufweist. Der Impulsgenerator umfaßt vorzugsweise diejenigen Komponenten, die benötigt werden, um mindestens für einen ventrikulären Bedarfsschrittmacherbetrieb mit gewöhnlichen Schrittmacherenergien und -raten zu sorgen, sowie eine Schaltungsanordnung zur Bereitstellung der Kardioversionsfunktion. Die Leitung weist vorzugsweise Ring- und Spitzenelektroden auf, die nahe beieinander im distalen Teil der Leitung angeordnet sind, der in die Spitze der rechten Herzkammer eingebracht werden kann, sowie großflächige Ringelektroden, die weiter proximal entlang dem Leitungskörper angeordnet sind und die in oder nahe der Superior Vena Cava positioniert werden können. Sehr allgemein ausgedrückt, erfolgen das Wahrnehmen und die Übermittlung von Bedarfssehrittmacherimpulsen über die ventrikulären Ring- und Spitzenelektro-

den, während die Kardioversion zwischen den Ring- und Spitzenelektroden als einzige indifferente oder Kathodenelektrode und der Superior Vena Cava-Elektrode erfolgt/ die als Anode wirkt.

Der Wahrnehmungsverstärker ist zwischen die Ring- und die Spitzenelektrode geschaltet und kann, mit zweckentsprechender Logik, normale R-Wellen ermitteln, um den Betrieb des Schrittmacherimpulsgenerators zu sperren; über eine zweckentsprechende Detektorlogik ist er ferner in der Lage, R-Wellen mit anormal hoher Rate festzustellen und den Hochenergie-Kardioverter zu betätigen.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 2 der US-PS 4 384 585. Das Herz 10 des Patienten ist an einen synchronen, intrakardialen Kardioverter 12 über eine Leitung 14 der oben erläuterten Art und eine Leitungsschnittstelle 16 angekoppelt. Die Leitungsschnittstelle 16 weist eine Schaltungsanordnung zum Abtrennen eines QRS-Detektors 18 von der Hochspannung auf, die während der Abgabe eines Kardioversionsimpulses vorliegt. Die Ring- und die Spitzenelektrode werden während der Abgabe eines Kardioversionsimpulses mittels der Leitungsschnittstelle 16 zusammengekoppelt.

Depolarisationssignale vom Herzen werden dem Wahrnehmungsverstärker oder QRS-Detektor 18 zugeführt und dort erfaßt. Derartige Wahrnehmungsverstärker sind bekannt (US-PS 4 379 459) Ein anschließender Tachyarrhythmiedetektor 20 ist mit dem QRS-Detektor über eine Verbindung 19 gekoppelt, um Tachyarrhythmien aufgrund von Elektrogramm-Information zu ermitteln, was zur Erzeugung eines Tachyerfassungssignals führt.

Das Tachyerfassungssignal geht einem Synchronisationsdetektor 24 über eine Verbindung 26 zu. Der Ausgang 27 des Synchronisationsdetektors steht mit einer Programmspeicher- und Logikstufe 31 in Verbindung, die eine Kardioversionsimpuls-Generatorschaltung 32 steuert und die Abgabe des Kardioversionsimpulses aufgrund der ermittelten Tachyarrhythmie auslöst. Der Synchronisationsdetektor 24 stellt sicher, daß der Kardioversionsimpuls dem Herzgewebe gleichlaufend mit einer ermittelten ventrikulären Depolarisation des Herzgewebes zugeführt wird. Zu der Schaltungsanordnung 32 gehört ein Hochenergiewandler 36, der die niedrige Batteriespannung in Strom umwandelt und einen Kondensator in einer Hochleistungs-Kardioversionsenergiespeicherstufe 38 auflädt.

Im Betrieb wird die Elektrogramm-Information vom Herzen 10 mittels des Gerätes verarbeitet, das Depolarisationen von Herzgewebe ermittelt und ein dafür kennzeichnendes Wahrnehmungssignal erzeugt. Dieses Wahrnehmungsverstärker-Ausgangssignal wird mittels des Tachyarrhythmiedetektors 20 verarbeitet, um in einer nachstehend erläuterten Weise das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Tachyarrhythmie zu bestimmen .

Wenn eine Tachyarrhythmie ermittelt wird, leitet die Logikstufe 30 eine Entladung der Energiespeicherstufe 38 ein, um ein Kardioversionsausgangssignal zu erzeugen. Der Synchronisationsdetektor 24 stellt sicher, daß die Energie dem Herzen 10 gleichlaufend mit einer ermittelten ventrikulären Depolarisation zugeht. Der Synchronisationsdetektor 24 kann eine kombinatorische Logikstufe aufweisen, um die Kardioversionsimpulsgeneratorschaltung 32 nur zu aktivieren, wenn von der Tachyarrhythmiedetektorschaltung ein Tachyerfassungssignal

erzeugt wurde. Nach der Abgabe der Kardioversionsenergie überwacht das Gerät die Herzaktivität, um festzustellen, ob die Arrhythmie beendet wurde. Falls die Arrhythmie andauert , werden dem Herzen weitere Kardioversionsimpulse zugeführt. Diese können die gleiche oder eine höhere Energie haben.

Der synchrone intrakardiale Kardioverter ist in Kombination mit einer Bedarfsschrittmacherimpuls-Generatorschaltung 34 dargestellt, die an die Leitungsschnittstelle 16 angekoppelt ist. Zu diesem Impulsgenerator gehört ein Niederenergiewandler 37 zum Aufladen einer Schrittmacherenergiespeicherstufe 39 aus der Energiequelle oder Batterie 35. Im Betrieb geht der Logikstufe 31 das Signal von dem QRS-Detektor 18 zu, und sie stellt eine Escapeintervall-Zeitgeberanordnung zurück. Wenn innerhalb des Escapeintervalls keine Herzdepolarisation erfaßt wird, wird das Herz mit einem Schrittmacherimpuls beaufschlagt. Der mit dem synchronen Kardioverter integrierte Bedarfsschrittmacher gestattet es dem Gerät, eine Herzdepolarisation einzuleiten, falls ein zuvor abgegebener Kardioversionsimpuls die Wiederherstellung eines normalen Sinusrhythmus verhindert oder verlangsamt hat.

Die Stromquelle 35 besteht vorzugsweise aus zwei Lithiumthionylchloridzellen, die in Reihe geschaltet sind und die eine Leerlaufspannung von 7,33 V abgeben, um für die Stromversorgung der Kardioversionsimpuls-Generatorschaltung 32 und der zusätzlichen Bedarfsschrittmacherimpuls-Generatorschaltung 34 zu sorgen, sowie aus einer Lithiumjodzelle zur Stromversorgung der restlichen Wahrnehmungs- und Steuerschaltungsanordnungen .

Zusätzlich ist das Gerät vorzugsweise programmierbar und mit einer Telemetrieeinheit versehen, wie dies beispielsweise aus den US-PSn 4 401 120 und 4 324 382 bekannt ist. Zu den programmierbaren Kennwerten gehören die Betriebsart (VOO, VVI und WI mit Kardioversion), die Schrittmacherrate, die Empfindlichkeit, die Impulsbreite, das Tachytriggerintervall, die Anzahl an Intervallen bis zur Triggerung, die Erfassung des Intervalländerungsschwellwertes, die Kardioversionsimpulsenergie, die Patiententherapieaufzeichnung und die Inhibitfunktion. Über eine Empfangsantenne 43, eine Empfängerlogikstufe 44 und eine Decodierlogikstufe 45 erfolgt eine Programmierung von Speicherregistern der Programmspeicher- und Logikstufe 31 in der aus der US-PS 4 401 120 bekannten Weise.

Im Rahmen der Telemetriefunktionen werden auf Befehl digitale Daten, wie die Modellidentifikation des Geräts, programmierte Parametereinstellungen, der Kardioverterbatteriezustand, eine Programmierbestätigung, das Elektrogramm von der bipolaren ventrikulären Leitung, das Markierkanalsignal mit dem Verstärkerwahrnehmungssignal nach der Refraktärperiode, das Verstärkerwahrnehmungssignal innerhalb des Tachytriggerintervalls, der ventrikuläre Schrittmacherimpuls und der Kardioversionsimpuls nach außen übermittelt. Die Markierkanaltelemetrieanordnung kann in bekannter Weise (US-PS 4 374 382) aufgebaut sein und umfaßt eine Markierkanallogikstufe 40, eine Telemetrielogikstufe 41 und eine Sendeantenne 42. In der Praxis kann es sich bei der Sendeantenne 42 und der Empfangsantenne 4 3 um eine einzige Antenne handeln. Die Schrittmacherstufe, einschließlich Telemetrie- und Markierkanalfunktionen, sind vorzugsweise in bekannter Weise (ventrikulärer Impulsgenerator vom Typ Medtronic Spectrax-SXT)ausgelegt. Das Kardioversionssystem kann ferner mit bekannten DDD-Schrittmacherstufen aus-

gestattet sein, um für einen atriellen und/oder ventrikulären Mehrfachschrittmacherbetrieb und/oder Kardioversion zu sorgen.

Bei den zusätzlichen programmierbaren Parametern der vorliegend bevorzugten Geräteausführung, die sich von dem oben geschilderten Stand der Technik unterscheiden, handelt es sich um die zusätzliche Kardioversions-Betriebsart sowie die zusätzlichen Tachyarrhythmie-Erkennungs- und Kardioversionsimpulsenergie-Parameter. Diese Betriebsarten und Parameter werden in der Programmspeicher- und Logikstufe 31 eingespeichert; entsprechende Signale gehen dem Tachyarrhythmiedetektor 20 und der Kardioversionsschaltung 32 zu.

Die Kardioversions-Ausgangsschaltung 32 kann nur aktiviert werden, wenn eine Tachykardie ermittelt wurde. Die Tachykardieerkennung kann auf einem plötzlichen Ansteigen der Herzrate kombiniert mit einer hohen Rate oder auf einer hohen Rate allein beruhen. Im ersten Fall wird von "Beschleunigungs-Plusintervall-Betriebsart", im zweiten Fall von "Intervall-Betriebsart" gesprochen. Bei dem "Tachytriggerintervall" (TTI) handelt es sich um ein in den Impulsgenerator einprogrammiertes Intervall, das erfaßte Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden R-Welle als Anzeige für eine Tachykardie erkennt, wenn die Wahrnehmungsintervalle kürzer als dieses programmierte Tachytriggerintervall sind. Die "Anzahl der Intervalle zum Triggern" (NIT) ist als diejenige Anzahl von aufeinanderfolgenden Intervallen, die kürzer als das Tachytriggerintervall sind, definiert, welche eine Kardioversion auslöst. Der "Intervalländerungsschwellwert" (ICT) ist als die Anzahl von Millisekunden definiert, um die ein Intervall kürzer

als das vorhergehende Intervall sein muß, um das Tachytriggerintervall und die Anzahl von Intervallen für das Triggern von Kriterien für die Tachykardieerkennung zu aktivieren. Um solche Änderungen zu ermitteln, mißt der Impulsgenerator ständig die Differenz zwischen dem letzten und dem vorletzten Intervall. Wenn der Intervalländerungsschwellwert gleich Null programmiert ist, hängt die Tachykardieerkennung nur von dem Tachytriggerintervall und der Anzahl der Intervalle zur Triggerung ab. Jeder dieser Faktoren, d.h. TTI, NIT und ICT, ist programmierbar und wird in der Programmspeicherund Logikstufe 31 eingespeichert.

In der Beschleunigungs-Plusintervall-Betriebsart wird eine Tachykardie erkannt, wenn die Intervalländerung den Intervalländerungsschwellwert überschreitet, während die aufeinanderfolgenden Intervalle außerdem für die zum Triggern gewählte Anzahl von aufeinanderfolgenden Intervallen kürzer als das gewählte Tachytriggerintervall sind. In der Intervall-Betriebsart wird eine Tachykardie erkannt, wenn die ermittelten Intervalle für die zum Triggern gewählte Anzahl von aufeinanderfolgenden Intervallen kürzer als das gewählte Tachytriggerintervall sind.

Der Tachyarrhythmiedetektor 20 umfaßt eine Logikschaltung mit Zählern zum Auszählen der Intervalle zwischen den aufeinanderfolgenden R-Wellen und zum Vergleichen dieser Intervalle mit dem programmierten Tachytriggerintervall, dem Intervalländerungsschwellwert und der Anzahl von Intervallen bis zum Triggern entsprechend der Beschleunigungs-Plusintervall-Betriebsart oder nur der Intervall-Betriebsart.

Fig. 2A zeigt die Zeitsteuerung für eine Folge von R-Wellen wobei das Tachytriggerintervall zu 400 ms gewählt ist₇ die Anzahl der aufeinanderfolgenden Intervalle zum Triggern gleich 4 ist, und der Intervalländerungsschwellwert gleich Null programmiert ist. Wenn daher vier aufeinanderfolgende R-Wellen wahrgenommen werden, von denen jedes einen R-R-Intervallwert von weniger als 400 ms hat, sind die Tachyarrhythmie-Erfassungskriterien erfüllt, und ein Tachyerfassungssignal wird über die Logikstufe 31 dem Energiewandler 36 zugeführt.

Wenn die gewählten Tachykardiekriterien erfüllt sind, wird der Ladezyklus für die Kardioversionsausgangsstufe 32 eingeleitet und durch die Hochenergieladeschaltung nach Fig. 4 gesteuert.

Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm für die Erfassung und die Abgabe eines Kardioversionsimpulses in Synchronismus einer wahrgenommenen R-Welle. Die Refraktärintervalle und die Kardioversions-Wahrnehmungsperiode sind so dargestellt, wie sie im Anschluß an die Abgabe eines Kardioversionsimpulses auftreten .

Nach dem Aufladen auf den programmierten Energiepegel wird die Kardioversionswahrnehmungsperiode eingeleitet, während welcher ein Kardioversionsimpuls in Synchronismus mit einer erfaßten Depolarisation abgegeben wird, wie dies in der US-PS 4 384 585 geschildert ist. Erfolgt die Wahrnehmung nicht innerhalb der Kardioversionswahrnehmungsperiode (1000 ms) im Anschluß an das Ende der Kondensatorladeperiode, wird der Kardioversionsimpuls unterdrückt, und das Gerät kehrt zu dem WI-Schrittmacherbetrieb zurück.

Die WI-Betriebsart und die Tachykardieerfassungsschaltung werden auch 150 ms lang nach der Abgabe eines Kardioversionsimpulses aktiviert. Die Verstärkerrefraktärperiode beträgt 195 ms in der WI-Betriebsart und bei der Tachykardieerfassung, jedoch 320 ms nach der Ladeperiode. Dies ist auf die Einschaltdauer zurückzuführen. Wenn eine R-Welle innerhalb der 3 20 ms langen Refraktärperiode nach Abschluß des Ladevorgangs folgt, wird die Refraktärdauer um zusätzliche 200 ms ausgedehnt. Der Kardioversionsimpuls wird 7,8 ms verzögert bei dem nächsten wahrgenommenen Ereignis noch innerhalb der Kardioversions-Wahrnehmungsperiode abgegeben. Falls die Kardioversion nach fünf Versuchen ohne Erfolg bleibt, bleibt die Kardioversion inaktiv, bis eines der Tachyerfassungskriterien nicht erfüllt ist oder ein unterstützender Schrittmacherimpuls abgegeben wird.

Anhand der Fig. 4 sei nachstehend die Ladeschaltung 34 erläutert. Zwei in Reihe geschaltete Lithiumthionylchloridbatterien 50 und 52 sind an die Primärwicklung 54 eines Transformators 56 und an einen Leistungsfeldeffekttransistorschalter 60 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 58 ist über eine Diode 52 mit einem Kardioversionsenergiespeicherkondensator 64 verbunden. Der Sperrwandler arbeitet im wesentlichen wie folgt: Wenn der Schalter 60 geschlossen wird, steigt der durch die Primärwicklung 54 fließende Strom I entsprechend der Formel V=L dl/dt linear an. Wenn der Feldeffekttransistor 60 öffnet, kann sich der Fluß im Kern des Transformators 56 nicht augenblicklich ändern, so daß ein komplementärer Strom I , der proportional der Anzahl der Windungen der Primär- und Sekundärwicklungen 54 bzw. 58 ist, in der Sekundärwicklung 58 entsprechend dem Ausdruck (Np/N_c)I zu fließen beginnt. Gleichzeitig wird in der Sekundärwicklung eine Spannung entsprechend der Funktion V = L dl /dt aufgebaut. Der Kardio-

S SS

versionsenergiespeicherkondensator 64 wird dadurch auf die programmierte Spannung aufgeladen.

Um die Zeichnung zu vereinfachen, sind in Fig. 4 wahlweise vorhandene Anschlüsse weggelassen, die vorgesehen sind, um die Stromquelle 50, 52 und einen Oszillator 66 auf einen von der Programmspeicher- und Logikstufe 31 kommenden Befehl hin mit der Schaltungsanordnung 32 zu verbinden. Entsprechende Schaltstufen können am Ausgang des Oszillators 66 und in der Verbindungsleitung zwischen einem Kondensator 55 und einem Widerstand 132 in Fig. 4 vorgesehen sein. Auch die Schaltungsanordnung zum Erfassen der Spannung am Kondensator 64, zum Vergleichen dieser Spannung mit dem programmierten Wert sowie zum Abtrennen der Stromquelle 50, 52 und des Oszillators 66 ist nicht dargestellt. Die Spannung am Kondensator 64 macht sich rückwirkend über den Transformator 56 bemerkbar und kann durch Vergleichsschaltungen erfaßt werden, die an die Primärwicklung 54 und die Programmspeicher- und Logikstufe 31 angekoppelt sind, um die Stromquelle 50, 52 und den Oszillator 66 zu trennen.

Jedesmal wenn der Leistungsfeldeffekttransistor 60 in den stromführenden Zustand geschaltet wird, beginnt der Strom in der Primärwicklung 54 entsprechend der oben genannten Formel anzusteigen. In dem Moment, in dem der Leistungsfeldeffekttransistor 60 ausgeschaltet wird, bricht das Feld des Transformators 56 zusammen, und der Sekundärstrom beginnt, den Kondensator 64 zu laden. Wenn der Leistungsfeldeffekttransistor 60 wieder eingeschaltet wird, bevor der Sekundärstrom auf Null abgefallen ist, beginnt der Primärstrom von einem gewissen Wert aus (dem sogenannten Aufnahmestrom) anzusteigen, der durch den Sekundärstrom und das

Windungsverhältnis bestimmt wird. Wenn dies für mehrere aufeinanderfolgende Zyklen geschieht, kann der Primärstrom über den Sättigungsstrom des Transformators 56 hinausgehen. Um dies zu vermeiden, wird der durch den Leistungsfeldeffekttransistor fließende Strom überwacht, indem die Drain-Spannung des Transistors erfaßt (der Einschaltwiderstand des Leistungsfeldeffekttransistors 60 ist relativ konstant) und der Leistungsfeldeffekttransistor 60 ausgeschaltet wird, wenn der Strom einen gewissen Wert erreicht. Um Störungen von dieser Schaltungsanordnung zu unterdrücken, wird der Feldeffekttransistor 60 mit konstanter Frequenz und variablem Tastverhältnis geschaltet. Der Wandler wird mit einer Frequenz von 32 kHz angesteuert, die der von einer Lithiumjodbatterie gespeiste Oszillator 66 abgibt. Der Oszillator 66 wird seinerseits von einem Quarzschwinger 68 gesteuert; er stellt den Basistaktgeber für alle Zeitsteuer- und Logikstufen des Impulsgenerators dar. Der Leistungsfeldeffekttransistor 60 wird mittels eines Flipflops 70 ein- und ausgeschaltet, das bei der Vorderflanke der vom Oszillator 66 abgegebenen Taktimpulse gesetzt und durch ein Ausgangssignal einer ODER-Schaltunger 94 zurückgestellt wird. Das Flipflop 70 weist zwei Ausgangsanschlüsse Q₁, Q„ auf, die hochgehen (nicht auf Masse liegen) wenn das Flipflop gesetzt wird. Das Flipflop 70 ist ferner mit komplementären Ausgängen Q-] / Q^ ausgestattet, die im zurückgestellten Zustand des Flipflops hochgehen. Wenn die Ausgänge Q₁, Q^, Q₁, Q„ niedrig liegen, können sie sich auf Massepotential befinden. Der Leistungsfeldeffekttransistor 60 wird jedesmal stromführend gemacht, wenn das Flipflop 70 über eine Spannungsverdopplerschaltung 72 gesetzt wird. Die Einschaltdauer des Leistungsfeldeffekttransistors 60 wird durch das Zeitintervall zwischen dem Setzen und dem Zurückstellen des Flipflops 70 bestimmt, das seinerseits entweder von dem über die Primärwicklung 54 fließenden

Strom I abhängt oder eine Funktion einer Zeitbegrenzerschaltung ist/ die eine weitere Schaltungsanordnung zum Ändern des Zeitgrenzwertes in Abhängigkeit von der Batterieimpedanz enthält (die schematisch durch einen Widerstand 53 angedeutet ist) .

Die Spannungsverdopplerschaltung 72 weist zwei Treibertransistoren 74 und 76, eine Diode 78, einen Kondensator 80 und Widerstände 82, 84, 86 auf. Nimmt man an, daß das Flipflop 70 gesetzt ist und der Feldeffekttransistor 60 Strom führt, bewirkt das Zurückstellen des Flipflops 70 eine Entladung der Gate-Spannung des Feldeffekttransistors 60 über den Ausgang Q~. Der Kondensator 80 lädt sich über die Diode 78 und den Ausgang Q auf Batteriespannung auf. Wenn das Flipflop 70 wieder gesetzt wird, werden die Batteriespannung und die am Kondensator 80 anliegende Spannung dem Emitter des Transistors 76 additiv zugeführt. Der Transistor 76 wird mittels der Widerstände 82 und 84 in den stromführenden Zustand vorgespannt. Wenn der Transistor einschaltet (wenn das Flipflop 70 gesetzt wird), wird die Spannung 2V .. der Gate-Elektrode des Feldeffekttranistors 60 zugeführt. Der Feldeffekttransistor 60 wird eingeschaltet, bis das Flipflop 70 wieder in der nachstehend erläuterten Weise zurückgestellt wird.

Wäre der Primärstrom das einzige Kriterium für das Ausschalten des Leistungsfeldeffekttransistors 60, würde bei niedriger Batteriespannung (hohem Innenwiderstand 53) der Strom so erschöpft, daß der Sättigungsstrompegel nicht vor dem nächsten Taktimpuls erreicht würde. In diesem Fall würde der Leistungsfeldeffekttransistor 60 niemals ausgeschaltet; der Sperrwandler wurde zu arbeiten aufhören.

Um diesem Problem zu begegnen, werden die Einschaltdauer oder das Tastverhältnis des Leistungsfeldeffekttransistors 60 durch eine ODER-Funktion eines Zeitgrenzwertes und eines Stromgrenzwertes bestimmt. Der Stromgrenzwert wird seinerseits durch einen ersten Komparator 90 bestimmt, der den Spannungsabfall zwischen Source- und Drain-Elektrode des Leistungsfeldeffekttransistors 60 mit einer ersten Bezugsspannung V. vergleicht. Das Signal geht über einen Widerstand 92 dem einen Eingang des Komparators 90 zu. Immer wenn dieses Signal den Bezugswert V₀-^₁ übersteigt, gibt der Komparator 90 ein Ausgangssignal an den einen Eingang der ODER-Schaltung 94 ab. Das der ODER-Schaltung 94 zugeführte Signal geht an den Rückstelleingang des Flipflops 70 das die Ausgänge Q. und Q~ auf niedriges Potential schaltet, wodurch die Transistoren 74 und 76 in der zuvor erläuterten Weise gesperrt werden. Während der Zeitspanne, während deren das Flipflop 70 zurückgestellt ist, liegt der Ausgang Q~ des Flipflops 70 hoch, und ein Transistor 96 wird stromführend gemacht. Wenn daher die Drain-Spannung des Feldeffekttransistors 60 gleich der Bezugsspannung V_RFT?1 ist, stellt der Komparator 90 das Flipflop 70 über die ODER-Schaltung 9 4 zurück, wodurch der Leistungsfeldeffekttransistor 60 ausgeschaltet wird und der positive Eingang des Komparators 90 an Masse gelegt wird. Beim nächsten Setzen des Flipflops 70 durch einen Taktimpuls wird der Leistungsfeldeffekttransistor 60 eingeschaltet; der positive Eingang des Komparators 90 wird von Masse getrennt.

Auf die zuvor beschriebene Weise erfolgt eine Strombegrenzung des Tastverhältnisses des Leistungsfeldeffekttranstors 60, um den Sperrwandler einwandfrei arbeiten zu lassen, solange die Batterien 50 und 52 ausreichend hohe Spannungs- und

Stromwerte bereitstellen. Während jedoch aus den Batterien 50 und 52 Strom gezogen wird, um. den Hochenergiekondensator 64 periodisch nachzuladen, steigt der Innenwiderstand 53 der Batterien an, was zu einem niedrigeren verfügbaren Strom führt. Bei sinkendem Strom sucht sich das Tastverhältnis des Leistungsfeldeffekttransistors 60 zu erhöhen. Die Gefahr, daß die Regulierschaltung 90 bis 96 unfähig wird, das Flipflop 70 zurückzustellen, steigt mit der Zeit an. Die restlichen Schaltungsteile der Anordnung gemäß Fig. 4 bilden eine Reservezeitbegrenzungsschaltung für das Tastverhältnis, während die Batterien 50 und 52 normale Spannungs- und Stromausgangswerte aufweisen, sowie eine weitere Kompensationsanordnung zum Ändern des Zeitgrenzwertes, wenn die Batterien 50 und 52 dem Ende der Lebensdauer entsprechende Spannungsund Impedanzänderungen zeigen.

Der Zeitgrenzwert wird durch eine Monoflopschaltung mit einem Widerstand 102, einem Kondensator 104, einem Komparator 106, einem Flipflop 108 und einem Transistor 110 bestimmt. Der Zeitgrenzwert läßt sich variieren, indem bei der Herstellung der Wert des Widerstandes 102 geändert wird, oder indem für eine entsprechende Programmierung gesorgt wird. Das Zeitgrenzwertinteryall wird durch die Zeit der Aufladung des Kondensators 104 über den Widerstand 102 im Vergleich mit einer zweiten Bezugsspannung V_R„_F„ bestimmt. Wenn die Spannung am Kondensator 104 gleich der Bezugsspannung V₂ wird, gibt der Komparator 106 ein Ausgangssignal an den Rückstelleingang des Flipflops 108, das über einen Koppelkondensator 112 ein hochliegendes Ausgangssignal an einen zweiten Eingang der ODER-Schaltung 94 gelangen läßt. Normalerweise wäre anzunehmen, daß das Zeitgrenzwertintervall länger als das von dem Komparator 90 ermittelte Strompegelintervall ist. Infolgedessen hätte das zweite Eingangssig-

nal, das dem Rückstelleingang des Flipflops 70 von der Zeitgrenzwertintervallschaltung zugeht, keine Auswirkung. Wenn jedoch das Stromgrenzwertintervallsignal verzögert ist, würde das Zeitgrenzwertintervallsignal das Rückstelleingangssignal für das Flipflop 70 bilden.

Wenn das Flipflop 108 zurückgestellt wird, geht sein Ausgang Q hoch, und der Transistor 110 wird durch das über einen Widerstand 111 laufende Signal in den stromführenden Zustand geschaltet, um den Kondensator 104 zu entladen und die Zeitsteuerschaltung für den nächsten Zeitsteuerzyklus bereitzumachen, der beginnt, wenn der nächste Taktimpuls von dem Oszillator 66 an den Setzeingangsanschluß des Flipflops 108 geht. Die das Zeitgrenzwertintervall bestimmende Schaltung bildet infolgedessen ein Hilfssystem, das gewährleistet, daß der Leistungsfeldeffekttransistor 60 vor der Abgabe des nächsten Taktsignals ausgeschaltet wird. Die restlichen Schaltungskomponenten sind vorgesehen, um die Arbeitsweise der Zeitgrenzwertintervallschaltung zu modifizieren, wenn sich die Batterien 50 und 52 dem Ende ihrer Lebensdauer nähern.

Mit der Erschöpfung der Batterien 50 und 52 steigt der Innenwiderstand 53 an. Wenn dann Strom aus den Batterien 50, 52 gezogen wird (d.h., wenn der Leistungsfelc'effekttransistor 60 stromführend gemacht wird), kann die an dem Transformator und dem Leistungsfeldeffekttransistor 60 anliegende Spannung durch den mit dem Spannungsabfall der Batterien verbundenen Innenwiderstand reduziert werden. Die Batteriespannung wird auch zu niedrig, um V auf dem stabilisierten Spannungswert zu halten, und damit zu niedrig, um eine einwandfreie Funktion der Steuerschaltung zu gewährleisten. Bei der Spannung V handelt es sich um eine unterhalb der Batteriespannung lie-

gende geregelte Spannung, die von in Fig. 4 nicht dargestellten Schaltungsstufen bereitgestellt wird, um bestimmte Steuer- und Logikstufen zu speisen.

Solange die Batteriespannung ausreichend über dem Wert V_rr liegt, reicht der Kollektorstrom eines Transistors 126 aus, um an einem Widerstand 134 eine Spannung abfallen zu lassen, die einen Transistor 128 im stromführenden Zustand hält. Die Emitterspannung eines Transistors 124 wird heruntergezogen, wenn der Transistor 128 Strom führt. Ein Transistor 130 und ein Widerstand 136 suchen den Transistor 124 in den stromführenden Zustand vorzuspannen; dies wird jedoch dadurch verhindert, daß der Transistor 128 Strom führt. Der Kondensator 104 wird nur über den Widerstand 102 geladen, und der Zeitgrenzwert wird in der oben erläuterten Weise gebildet.

Wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Batteriespannung und dem Wert V_rr, geringer wird, nimmt der Kollektorstrom des Transistors 126 ab, bis die am Widerstand 134 abfallende Spannung so weit absinkt, daß der Transistor 128 nicht mehr Strom führt. Der Kollektorstrom des Transistors 124 nimmt dann einen von einem Widerstand 122 bestimmten Wert an, mittels dessen der Kondensator 104 gleichfalls aufgeladen wird. Die Aufladung des Kondensators 104 erfolgt jetzt rascher; der Zeitgrenzwert wird vermindert.

Die erläuterte Kompensationsschaltung verkürzt also das Zeitgrenzwertintervall immer dann, wenn die Batteriespannung infolge der Erschöpfung der Batterie abnimmt und der Batterieinnenwiderstand dementsprechend ansteigt. Das verkürzte Intervall vermindert die mittlere Stromentnahme aus der Stromquelle 50, 52, um zu verhindern, daß die Batteriespannung

weiter zusammenbricht. Die Verkürzung des Zeitgrenzwertintervalls stellt sicher, daß das Tastverhältnis bezüglich der Einschaltdauer des Leistungsfeldeffekttransistors 60 kurz genug gehalten wird, um ein Arbeiten des Sperrwandlers zu gewährleisten. Die Schaltungsanordnung sorgt also dafür, daß der Hochenergiekondensator 64 verläßlich geladen werden kann und die für die Kardioversionsfunktion benötigte Energie bereitstellt, solange die Batterien 50, 52 in der Lage sind, die notwendige Energie abzugeben.

In Fig. 5 sind die Schnittstellen- oder Ausgangsschaltung 16, die Schrittmacherenergiespeicherstufe 39, die Kardioversionsenergiespeicherstufe 38 sowie Trigger- und Schutzschaltungen (Komponenten 208, 210, 212, 215 und 217) des Kardioverters im einzelnen dargestellt. Die Superior Vena Cava (SVC)-Elektrode, die Spitzenelektrode und die Ringelektrode können mit Anschlüssen 200, 202 bzw. 204 über die Leitungsanordnung 14 verbunden werden. Die Anschlüsse 202 und 204 für die Ringelektrode und die Spitzenelektrode sind mit dem Wahrnehmungsverstärker 18 und mit der Schrittmacherausgangsschaltung 39, einem Triac 206 und der Markierkanallogikstufe 40 verbunden. Der Hochenergiespeicherkondensator 64 ist über einen Leistungsfeldeffekttransistor 208 an den SVC-Anschluß 200 und die durch Betätigung einer Triacschutzschaltung 210 in Reihe geschalteten Spitzen- und Ringelektrodenanschlüsse angekoppelt. Eine weitere (wahlweise vorgesehene) Schutzschaltung 212 kann benutzt werden, um unter gewissen Bedingungen den Hochenergiekondensator 64 kurzzuschalten.

Der Schutz der Schrittmacherschaltung und des Wahrnehmungsverstärkers 18 gegen Schäden durch energiereiche externe

Störungen, z.B. einen externen Defibrillator, erfolgt mittels der gegensinnig gepolten Zenerdioden oder Zenerdiode 214. Die Kardioversionsschaltung wird durch die Durchbruchsspannung des Triacs 216 (± 500 .V) und, wenn diese Spannung überschritten wird, durch eine Zenerdiode 215 und eine Diode 217 geschützt. Eine positive Spannung lädt nur den Kondensator 64 über die in Sperrichtung gepolte Diode des Leistungsfeldeffekttransistors 208 auf die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 215 auf. Eine negative Spannung wird mittels der Diode 217 kurzgeschlossen.

Im Kardioversionsbetrieb wird der Kondensator 64 während des oben erläuterten Ladezyklus aufgeladen. Der Synchronisationsdetektor 24 löst die Entladung des Kondensators aus, indem er den Feldeffekttransistor 208 in den stromführenden Zustand schaltet. Die Entladung erfolgt über die Schutzschaltung 210.

Zu der Schutzschaltung 210 gehören ein in Reihe geschalteter Triac 216 und der Shunt-Triac 206 zusammen mit einem Vorspannungsnetzwerk (Komponenten 218, 220, 222, 224). Die anfängliche Entladung führt zu einem Spannungsabfall an den Vorspannwiderständen, wodurch die Triacs 216 und 20 6 stromführend gemacht werden. Auf diese Weise werden die Ringelektrode und die Spitzenelektrode elektrisch in Reihe geschaltet, gerade während der Impuls abgegeben wird. Ein RC-Zeitglied bestehend aus einem Kondensator 220 und Widerständen 218, 222 und 224, bewirkt, daß die Triacs 206 und 216 mittels des Spannungsimpulses flankengetriggert werden. Während von dem Kondensator 64 Strom abfließt, klingt die Spannung ab, bis der Leistungsfeldeffekttransistor 208 ausschaltet. Kurz danach sinkt der Strom ab, und die Triacs

206 und 216 schalten aus. Auf diese Weise verhindert die Schutzschaltung, daß sich an den Spitzen- und Ringelektrodenanschlüssen 202, 204, die auch die Eingangsanschlüsse für den Wahrnehmungsverstärker 18 darstellen, ein Ungleichgewicht bezüglich des Nachpotentials oder der Polarisation entwickelt.

Zu der Schrittmacherenergiespeicherstufe 39 gehören ein Schrittmacherenergiespeicherkondensator 226 und ein Lastwiderstand 228, die an die (aus den Batterien 50, 52 gespeiste) V -Versorgung angeschlossen sind, aus welcher der Kondensator 226 geladen wird. Der Kondensator 226 wird über die Anschlüsse 202, 204 entladen, wenn ein Transistor 230 aufgrund eines Schrittmacherbefehls eingeschaltet wird, der von der Programmspeicher- und Logikstufe 31 über Widerstände 232 und 234 angeliefert wird.

Während des Ladezyklus erfolgt eine "Raschnachladung" der aus der US-PS 4 406 286 bekannten Art aufgrund eines Befehls von der Programmspeicher- und Logikstufe 31. Für eine kurze Zeitspanne im Anschluß an die Entladung des Kondensators 226 wird ein Transistor 236 eingeschaltet, um den Lastwiderstand 228 zu überbrücken und die Nachladedauer zu verkürzen. Die Einschaltung des Transistors 236 erfolgt durch das Raschnachladesignal, das der Basis eines Transistors 238 über Widerstände 240, 242 zugeht. Dadurch, daß der Transistor 238 stromführend wird, wird das Vorspannungspotential an der Verbindungsstelle von Widerständen 244, 246 angehoben; der Transistor 236 wird in den stromführenden Zustand geschaltet.

Das an dem Spitzenanschluß 202 auftretende Signal wird auch über einen Widerstand 250 und einen Kondensator 248 der TeIemetrielogikstufe 41 zugeführt, um über die Antenne 42 an eine außerhalb des Körpers des Patienten angeordnete Empfangseinrichtung übermittelt zu werden.

Es kann zweckmäßig sein (in Fig. 5 nicht dargestellt), einen weiteren Widerstand in der Größenordnung von 50 ka'l zwischen die Anschlüsse 202 und 204 zu schalten, um Polarisationseffekte während des Schrittmacherbetriebs herabzusetzen.

Zu der zusätzlichen Schutzschaltung 212 gehören ein Leistungsfeldeffekttransistor 254, eine Diode 256, ein Vorspannwiderstand 258 und ein Kondensator 260. Diese Schaltungsstufe sorgt für einen redundanten Schutz gegen Fehlzündungen verursacht durch einen Defekt des Leistungsfeldeffekttransistors 208 oder des Synchronisationsdetektors 24.

Der Leistungsfeldeffekttransistor 254 wird durch ein über die Diode 256 der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 254 zugeführtes Signal stromführend gehalten, bis der Kondensator 64 aufgeladen ist und der Feldeffekttransistor 60 nicht länger ein- und ausgeschaltet wird. Jedesmal, wenn der Feldeffekttransistor 60 eingeschaltet wird, wird Strom von der Spannungsverdopplerschaltung 72 auch dem Kondensator 260 zugeführt. Der Kondensator 260 schaltet den Feldeffekttransistor 254 ein, nachdem er auf eine gewisse Spannung aufgeladen ist. Wenn die Spannungsverdopplerschaltung 72 keinen Strom mehr anliefert (d.h. wenn der Kondensator 64 aufgeladen ist), entlädt sich der Kondensator 260 über den Widerstand 258, und der Feldeffekttransistor 254 wird in den nichtleitenden Zustand überführt. Wenn infolgedessen der Leistungsfeldeffekttransistor

208 fälschlich vor dem vollständigen Aufladen des Transistors 64 gezündet würde, würde die Energie über den Leistungsfeldeffekttransistor 254 abgeleitet.

Die vorliegend erläuterte Anordnung läßt sich mit Vorteil bei externen Kardiovertern vorsehen, wird jedoch vorzugsweise in implantierbaren Kardiovertern benutzt. Die erläuterte Anordnung läßt sich in Form von beliebigen zweckentsprechenden analogen oder digitalen Schaltungsanordnungen, einschließlich software-gesteuerter, kundenspezifischer oder konventioneller Mikroprozessoren, ausführen.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERhAKD SCHWAN

ELFENSTRASSE 32 ■ D-8000 MQNCHFN 83 3503854

Ger. P-674

Medtronic, Inc.
3055 Old Highway Eight

Minneapolis, Minn.55440, V.St.A.

Implantierbares medizinisches Gerät

Patentansprüche

Λ j. Implantierbares medizinisches Gerät zum elektrischen Beenden von Arrhythmiezuständen des Herzens mit Anschlüssen, ,·"" die an eine mit dem Herzen in Kontakt stehende Elektroden- * anordnung ankoppelbar sind, einer das Gerät mit elektrischer Energie versorgenden Stromquelle, einer an mindestens einen der Anschlüsse angekoppelten Detektoreinrichtung zum Ermitteln einer Arrhythmie des Herzens und zum Anliefern eines Triggersignals aufgrund einer solchen Ermittlung, einer Kardioversionsimpuls-Generatorschaltung zum Bereitstellen eines Kardioversionsenergieimpulses aufgrund eines Triggersignals, und einer Schnittstellenanordnung zum Anlegen des Kardioversionsenergieimpulses an mindestens einen der Anschlüsse, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnittstellenanordnung (16) eine Schutzschaltung (210) aufweist, die, auf die Erzeugung eines Kardioversionsenergieimpulses ansprechend, bei Anlegen des Impulses zwischen einem ersten Anschluß (200), der mit einer mit einem ersten Bereich des Herzens in Kontakt stehenden ersten Elektrodenanordnung koppelbar ist,

FERNSPRECHER: 089/601 2039 · T E LEX : 522589 elpa d ■ KABEL : ELECTRICPATENT MÜNCHEN ί

und einem dritten Anschluß (204), der mit einer mit einem dritten Bereich des Herzens in Kontakt stehenden dritten Elektrodenanordnung koppelbar ist, den dritten Anschluß elektrisch in Reihe mit einem zweiten Anschluß (202) legt, der mit einer mit einem zweiten Bereich des Herzens in Kontakt stehenden zweiten Elektrodenanordnung koppelbar ist und der ebenso wie der dritte Anschluß an die Detektoreinrichtung (20) angekoppelt ist.
2. Implantierbares medizinisches Gerät zum Beaufschlagen von Herzgewebe mit Kardioversionsenergie zwecks Beendigung eines Arrhythmiezustandes des Herzens, gekennzeichnet durch einen ersten Anschluß (200), der an eine in die Superia Vena Cava des Herzens eingeführte Elektrodenanordnung ankoppelbar ist;

zweite und dritte Anschlüsse (202, 204) , die an in der Kammer des Herzens positionierte zweite bzw. Elektroden ankoppelbar sind;

- eine Stromquellenanordnung (35; 50, 52) zur Stromversorgung des Gerätes;

eine mit dem zweiten und dem dritten Anschluß (202,204) gekoppelte Detektoreinrichtung (20) zum Ermitteln einer Arrhyhtmie des Herzens und zum Anliefern eines Triggersignals aufgrund einer solchen Ermittlung; eine Kardioversionsimpuls-Generatorschaltung (32) zum Bereitstellen eines Kardioversionsenergieimpulses aufgrund eines Triggersignals; und

eine Schnittstellenanordnung (16) zum gegenseitigen Koppeln des zweiten und des dritten Anschlusses und zum Anlegen des Kardioversionsenergieimpulses an den ersten Anschluß.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellenanordnung (16) eine Schutzschaltung (210) aufweist, die auf das Erzeugen eines Kardioversionsenergieimpulses ansprechend den zweiten und den dritten Anschluß (202, 204) elektrisch in Reihe schaltet, gerade während der Impuls abgegeben wird.
4. Gerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung (210) versehen ist mit:

einer ersten triggerbaren Einrichtung (216), die elektrisch zwischen den ersten Anschluß (200) und die Kardioversionsenergieimpuls-Generatorschaltung (32) geschaltet ist;

einer zweiten triggerbaren Einrichtung (206), die elektrisch zwischen den zweiten und den dritten Anschluß (202, 204) geschaltet ist;

- einer mit der Kardioversionsenergieimpuls-Generatorschaltung (32) und der ersten sowie der zweiten triggerbaren Einrichtung elektrisch gekoppelten Triggerschaltungsanordnung zum Anlegen eines Triggersignals an die erste und die zweite triggerbare Einrichtung; sowie

einer auf die Arrhythmiedetektoreinrichtung (20) ansprechenden Kardioversionsenergieschaltanordnung zum Anlegen von in der Kardioversionsenergieimpuls-Generatorschaltung gespeicherter Energie an die Triggerschaltung sanordnung und an die erste und die zweite triggerbare Einrichtung, wodurch die Triggerschaltungsanordnung die erste und die zweite triggerbare Einrichtung in den stromführenden Zustand triggert.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als erste und zweite triggerbare Einrichtung jeweils ein Triac (216, 206) vorgesehen ist und die Triggerschaltungsanordnung eine Impedanzanordnung (218, 222, 224) aufweist, mittels deren das Triggersignal den Gate-Elektroden der Triacs zuführbar ist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1,3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wahrnehmungseinrichtung (18) mit an den zweiten und den dritten Anschluß (202, 204) angekoppelten Eingängen zum Erfassen von elektrischen Signalen im Herzen und zum Erzeugen eines Wahrnehmungssignals vorgesehen ist und daß die Schutzschaltung (210) die Eingänge der Wahrnehmungseinrichtung gerade während der Zeitspanne untereinander verbindet, während deren eine Kardioversionsenergieimpuls angeliefert wird und bis der Stromfluß zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluß auf einen niedrigen Pegel abgesunken ist, wodurch das Polarisationspotential an den Eingängen der Wahrnehmungseinrichtung bei Beendigung des Kardioversionsenergieimpulses minimiert wird.