DE4002187C2 - Schutzschaltung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Beseitigung
des Einflusses von kontinuierlichen, gepulsten oder
modulierten Störsignalen für therapeutisch und/oder
diagnostisch wirksame Geräte.
Herzschrittmacher erkennen über eine angeschlossene
Elektrode Herzeigenaktionen. Diese elektrischen Signale
liegen im Niederfrequenzbereich (bis max. 1 kHz) und haben
eine Amplitude von 1 bis 10 mV. Herzschrittmacher dürfen
durch Einwirkung einer Vielfalt von Störsignalen in ihrer
bestimmungsgemäß therapeutischen Tätigkeit nicht beeinflußt
werden.
Es sind eine Vielzahl von Schutzschaltungen bekannt, um den
Einfluß von Störsignalen bei einem Herzschrittmacher zu
reduzieren. Eine Lösung besteht darin, am Anschlußklemmen
paar eines Herzschrittmachers einen Kondensator anzuordnen,
der die höher frequenten Störsignale dämpft. Bei einer
anderen Lösung ist bei einem Herzschrittmacher nach dem
Eingangsfilter und -verstärker eine elektronische Schaltung
vorgesehen, die die Umschaltung auf eine 100%-ige
Herzstimulation bewirkt, wenn ein kontinuierlich vorhandenes
Störsignal vorliegt. Dabei geht aber die Wahrnehmung von
Herzeigenaktionen verloren.
Eine weiterführende Schaltungsvariante ermöglicht die
Wahrnehmung von Herzeigenaktionen und vermeidet die
Umschaltung auf 100%-ige Stimulation bei kontinuierlichen
Störungen.
Die heute vorhandenen Herzschrittmacher werden durch die
vorstehend beschriebenen Schaltungsvarianten nicht
ausreichend vor vorhandenen gepulsten oder modulierten
Störsignalen geschützt. Derartige Störsignale können daher
zu einer Unterdrückung therapeutisch notwendiger
Herzschrittmacherstimulationsimpulse führen. Diese
Störsignale werden durch die bekannten Schaltungen lediglich
durch den Eingangkondensator und mögliche weitere interne
Filter gedämpft.
Das Institut für Rundfunktechnik GmbH, München, berichtet in
EMV ′88, 545-554 über die "Beeinflussung von
Herzschrittmachern durch leistungsstarke Funksender". Darin
wird eine Störbeeinflussung an 34 verschiedenen
Schrittmachertypen veröffentlicht. Die Ergebnisse zeigen
z. B. eine Schrittmacherbeeinflussung bei einer Störspannung
von 0,05 V bis 2 V bei 30 kHz und bei einer Störspannung von
0,2 V bis 17 V bei 500 kHz.
Die Anforderungen an zeitgemäße Schrittmacher, was den
Störschutz betrifft, werden immer höher. Dies zeigt sich
auch in den Diskussionen bei den DIN/VDE- und CENELEC
Normungsarbeiten. Das IRT München fordert beispielsweise
eine Herzschrittmacher-Störspannungsfestigkeit von
mindestens 16 V, auch für modulierte und gepulste
Störsignale im Frequenzbereich von 30 kHz bis 30 MHz.
Aus der US-PS 4,320,763 ist bereits eine Strombegrenzungseinrichtung
bekannt, die in einer seriellen Schaltung zwischen dem Herzschrittmacher und
dem proximalen Ende einer Elektrode angeordnet ist, um Gewebeschäden im
Bereich des distralen Endes der Elektrode zu vermeiden.
Aus der DE-OS 21 33 743 ist ein elektrischer Organstimulator bekannt,
welcher zwei steuerbare Bauelemente aufweist. Das eine steuerbare Bauelement
dient zur Organstimulanz. Das zweite Bauelement dient zur Schnellwiederaufladung
eines Koppelkondensators.
Weiterhin ist aus der DE 38 07 503 A1 ein Herzschrittmacher bekannt, bei
welchem zwischen Schrittmacherschaltung und den Anschlußelementen eine
Schutzschaltung vorgesehen ist. Die Schutzschaltung weist eine Spannungsdurchbruchanordnung
und einen Kondensator auf, welcher parallel zu der
Spannungsdurchbruchanordnung angeordnet ist. Der Kondensator hat eine
Kapazität, die eine relativ niedrige Impedanz in bezug auf die bei der Elektrochirugie verwendeten Frequenzen hat und eine relativ hohe Impedanz bezüglich
der kardialen Myopotentialfrequenzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Herzschrittmacher
mit einer Schutzschaltung zu versehen, so daß diese nicht nur den
Patienten sondern den Herzschrittmacher selbst vor Beschädigung schützt.
Diese Aufgabe wird durch eine Schutzschaltung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Bei dieser Schutzschaltung wird der Herzschrittmacher in seiner therapeutischen
Anwendung während der Einwirkung von Störsignalen aller Art nicht
gestört, d. h. es wird eine generelle Störspannungs-Festigkeit im Frequenzbereich
von 30 kHz bis 30 MHz erreicht. Dies bedeutet, daß der Herzschrittmacher
trotz vorhandener Störsignale weiterhin Herzsignale wahrnimmt und
bei Bedarf stimuliert.
Die Erfindung beruht darauf, daß der unsymmetrisch
begrenzende, normalerweise im Chip integrierte Ausgangskreis
eines Herzschrittmachers durch die Aufnahme einer
symmetrisch begrenzenden Schaltung von dem
Anschlußklemmenpaar des Herzschrittmachers abgekoppelt wird.
Diese komplette Abkopplung des unsymmetrisch begrenzenden
Ausgangskreises erfolgt immer, und zwar unabhängig von evtl.
vorhandenen Störsignalen, für die gesamte Impuls
periodendauer. Die symmetrisch begrenzende
Abkopplungsschaltung ermöglicht die Weitergabe von Impulsen
des Ausgangskreises und bewirkt die Entladung des
Koppelkondensators und die der möglichen Belastungs
kapazitäten innerhalb einer kurzen Zeitspanne nach dem
Impuls. Die Abkopplungsschaltung wird in keinster Weise über
evtl. vorhandene Störsignale gesteuert. Die Störsignale
gelangen somit nicht zum unsymmetrisch begrenzenden
Ausgangskreis und können an der symmetrisch begrenzenden
Abkopplungsschaltung nicht demoduliert werden. Eine Dämpfung
dieser höherfrequenten Störsignale an dem
Schrittmacher-Anschlußklemmenpaar mittels eines Kondensators
zur Reduzierung dieser Demodulation am unsymmetrisch
begrenzenden Ausgangskreis ist daher nicht notwendig. Die
anliegenden höherfrequenten kontinuierlichen oder auch
gepulsten und modulierten Störsignale von mehr als 1 kHz
werden nun im Eingangskreis ordnungsgemäß stark gedämpft, so
daß sie den Schrittmacher in seiner bestimmungsgemäßen
therapeutischen Tätigkeit nicht beeinflussen.
Bei einer geeigneten Wahl der Schaltungselemente der
Abkopplungsschaltung und des übrigen Schrittmachers kann
jetzt ebenfalls auf eine Spannungsbegrenzung am
Schrittmacher-Anschlußklemmenpaar verzichtet werden.
Wenn auf eine Spannungsbegrenzung am Schrittmacher-
Anschlußklemmenpaar nicht verzichtet werden kann, kann eine
symmetrische Eingangsspannungsbegrenzung in Form einer
doppelseitigen Zenerdiode vorgenommen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die dem
Transistor vorgeschaltete Diode bezüglich ihrer
Durchlaßrichtung entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der
Kollektordiode des mit ihr verbundenen Transistors
angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dient eine
Anschlußklemme als Impulsausgang für den negativen Impuls,
die Anode einer ersten Diode und die Kathode einer zweiten
Diode sind an der Impulsausgangsklemme angeschlossen, die
Kathode der ersten Diode ist mit dem Kollektor eines ersten
Transistors verbunden, dessen Emitter an den Impulsausgang
des Ausgangskreises angeschlossen ist und dessen Basis über
einen ersten Basiswiderstand mit der anderen Anschlußklemme
verbunden ist, die Anode der zweiten Diode ist mit dem
Kollektor eines zweiten Transistors verbunden, dessen
Emitter mit der anderen Anschlußklemme verbunden ist und
dessen Basis über einen zweiten Basiswiderstand mit dem
Ausgang eines Monoflops verbunden ist, das eingangsseitig
mit dem Impulsausgang des Ausgangskreises in Verbindung
steht, und der erste Transistor ist als npn-Transistor und
der zweite Transistor als pnp-Transistor ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Abkopplungsschaltung an der
Impulsausgangsklemme mittels eines Koppelkondensators
gleichspannungsmäßig abgekoppelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dioden
Schottky-Dioden mit niedriger Vorwärtsspannung und die
Transistoren haben einen hohen Stromverstärkungsfaktor.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die
Transistoren FET-Transitoren.
Die erfindungsgemäße Schutzschaltung ist insbesondere für
Herzschrittmacher aller Arten geeignet, d. h. für unipolare,
bipolare und multipolare Herzschrittmacher sowie für
Mehrfachkammersysteme. Die erfindungsgemäße Schutzschaltung
ist insbesondere auch anwendbar bei programmierbaren,
sensor- oder sensorengesteuerten und adaptiven
Herzschrittmachersystemen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an
Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Schaltungsschema eines
Herzschrittmachers,
Fig. 2 das Schaltbild einer
Abkopplungsschaltung, und
Fig. 3 eine graphische Darstellung der
Störfestigkeit bei einem
Herzschrittmacher mit
Abkopplungsschaltung.
Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung eines Herzschrittmachers
weist einen Eingangskreis 10 und einen Ausgangskreis 12 auf.
Der Eingangskreis 10 ist über eine Leitung 14 mit einem
nicht gezeigten Detektor verbunden. Zwischen dem
Ausgangskreis 12 und einem Anschlußklemmenpaar 16, 18 ist
eine Abkopplungsschaltung 20 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt die Einzelheiten der Abkopplungsschaltung 20.
Die Anschlußklemme 16 dient als Stimulationsimpulsausgang
für negative Stimulationsimpulse. Die Anode einer ersten
Diode D1 und die Kathode einer zweiten Diode D2 sind an die
Impulsausgangsklemme 16 angeschlossen. Die Kathode der
ersten Diode D1 ist mit dem Kollektor eines ersten
Transistors T1 verbunden, dessen Emitter an den
Stimulationsimpulsausgang des Ausgangskreises 12
angeschlossen ist und dessen Basis über einen ersten
Basiswiderstand R1 mit der anderen Anschlußklemme (18)
verbunden ist. Die Anode der zweiten Diode D2 ist mit dem
Kollektor eines zweiten Transistors T2 verbunden, dessen
Emitter mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist
und dessen Basis über einen zweiten Basiswiderstand R2 mit
dem Ausgang eines Monoflops 24 verbunden ist. Das Monoflop
24 steht eingangsseitig mit dem Stimulationsimpulsausgang
des Ausgangskreises 12 in Verbindung. Der erste Transistor
T1 ist als npn-Transistor und der zweite Transistor T2 als
pnp-Transistor ausgebildet.
Die Abkopplungsschaltung weist die zwei Dioden D1 und D2
auf, die jeweils mit einem Transistor T1 bzw. T2 in Serie
geschaltet sind. Diese Schaltungen aus den Dioden und den
Transistoren bewirken die vollständige Abblockung von
externen Signalen jeder Art. Dies wird in jedem Zweig durch
die gesperrte Kollektordiode des Transistors und durch die
in Gegenrichtung vorgeschaltete Diode bewirkt. Die
Kondensatoren C1 und C2 sorgen für die AC-Entkopplung der
Basis der Transistoren T1 und T2. Die Aufsteuerung der
beiden Transistoren über die unvermeidbaren parasitären
Kapazitäten werden bei höheren Störsignalfrequenzen somit
verhindert. Dadurch wird gewährleistet, daß auch
höherfrequente Störsignale den asymmetrisch begrenzenden
Ausgangskreis nicht erreichen. Diese werden über die
parasitären Kapazitäten der beiden Dioden D1, D2, die
Kollektorbasiskapazitäten der beiden Transistoren T1 und T2
und über die Kondensatoren C1 und C2 abgeführt. Dabei ist
die Belastung dieser höherfrequenten Störsignale durch den
Herzschrittmacher um ein Vielfaches geringer als bei den
heutigen Schrittmacherschaltungen mit einem Kondensator
(CEMI) am Schrittmacher-Anschlußklemmenpaar. Die
Eingangskapazität der Abkopplungsschaltung beträgt max. 30
pF, im Gegensatz zu einem gebräuchlichen CEMI-Wert von 1 bis
10 nF.
Der negative Stimulationsimpuls des Ausgangskreises 12 wird
durch den dann leitenden Transistor T1 und durch die dann in
Vorwärtsrichtung betriebene Diode D1 zur Anschlußklemme 16
des Schrittmachers geführt. Dabei öffnet dieser Impuls
selbst den Transistor T1. Ist der Stimulationsimpuls mit der
vom Schrittmacher bestimmten Impulsdauer zu Ende, wird durch
den sofort schließenden Transistor T1 die Verbindung
zwischen Anschlußklemme 16 des Schrittmachers und dem
Ausgangskreis 12 wieder unterbrochen.
Die Ausgangsamplitude wird lediglich durch den
Spannungsabfall an dem geöffneten Transistor T1 und dem
Spannungsabfall an der in Vorwärtsrichtung betriebenen Diode
D1 reduziert. Wenn als Diode D1 eine Schottky-Diode mit
niedriger Vorwärtsspannung und ein Transistor (T1) mit hohem
Stromverstärkungsfaktor verwendet wird, läßt sich diese
Ausgangsspannungsreduzierung bei einem zusätzlichen
Stromverbrauch von weniger als 0,1 µA (bei 5 V Amplitude,
0,5 ms Impulsdauer, 833 ms Stimulationsperiodendauer und
einem Widerstand R₁ von 34 kOhm) auf ca. 0,3 V begrenzen.
Direkt nach Beendigung des Stimulationsimpulses erfolgt die
Entladung des Koppelkondensators CK und die Entladung der
möglichen Belastungskapazitäten über den Transistor T2 und
die Diode D2. Der Transitor T2 wird im Anschluß an den
Stimulationsimpuls für eine gewisse Entladungszeit
(normalerweise weniger als 100 ms) geöffnet, so daß der
notwendige Entladungsstrom über T2 und der nun in
Vorwärtsrichtung betriebenen Diode D2 fließen kann. Wenn für
die Diode D2 eine Schottky-Diode mit niedriger
Vorwärtsspannung verwendet wird und der Transistor T2 einen
hohen Stromverstärkungs
faktor aufweist, ist die Entladung der Kapazitäten auch bei
Stimulationsimpulsen mit hoher Energie bei einem
zusätzlichen Stromverbrauch von ca. 0,2 µA (bei 833 ms
Stimulationsperiodendauer, 64 ms Entladungszeit und einem
Widerstand R2 von 680 kOhm) gewährleistet. Die während
dieser Zeit (Stimulationsimpulsdauer und Entladungszeit)
mögliche Demodulation von Störsignalen ist ohne Bedeutung,
da der Herzschrittmacher auf jeden Fall eine absolute
Refraktärzeit von mindestens 100 ms nach einem abgegebenen
Stimulationsimpuls hat, während der evtl. anliegende
Signale im Eingangskreis 10 nicht bewertet werden. Ein der
Diode D2 und dem Transistor T2 parallel geschalteter
Widerstand R₃ von 220 kOhm bewirkt, sofern erforderlich,
eine langsame Restentladung der Kapazitäten und bestimmt die
Eingangsimpedanz des Schrittmachers maßgeblich im
Niederfrequenzbereich (weniger als 1 kHz).
Die Eingangssignale werden im Eingangskreis 10 ordnungsgemäß
gefiltert, bevor sie zu einem Verstärker 22 im Eingangskreis
gelangen. Höherfrequente Störsignale (von mehr als 1 kHz)
werden durch zwei aufeinanderfolgende RC-Tiefpaßfilter
stark gedämpft. Die Herzsignale dagegen erreichen den
Eingangsverstärker 22 fast ungedämpft.
Eine entsprechende Abkopplungsschaltung 20 kann ebenfalls
mit FET-Transistoren aufgebaut werden. Dazu wird
beispielsweise der Transistor T1 durch einen N-Kanal MOSFET
(Source am Ausgangskreis 12, Drain an Diode D1) und der
Transistor T2 durch einen P-Kanal MOSFET ersetzt (Source an
Anschlußklemme 18, Drain an Diode D2). Der Widerstand R1 und
der Kondensator C1 können dabei entfallen, da das Gate von
dem Transistor T1 direkt an der Anschlußklemme 18 gelegt
werden kann. Ebenso wäre es möglich, den Widerstand R2 und
den Kondensator C2 entfallen zu lassen, da das Gate des
Transistors T₂ direkt am Ausgang des Monoflops 24
angeschlossen werden kann. Zudem hat diese Schaltung den
Vorteil eines weitaus geringeren Stromverbrauchs, da die
Basisströme der bipolaren
Transistoren T1 und T2 entfallen.
Die Abkopplungsschaltung 20 kann insgesamt oder teilweise
auf einem Schrittmacher-IC monolithisch integriert oder in
den bestehenden Ausgangskreis mit aufgenommen werden, und
zwar entweder diskret aufgebaut oder insgesamt bzw.
teilweise monolithisch integriert.
Wenn auf eine Spannungsbegrenzung am Schrittmacher-Anschluß
klemmenpaar 16, 18 nicht verzichtet werden kann, wird eine
svmmetrische Eingangsspannungsbegrenzung in Form einer
doppelseitigen Zenerdiode 26 vorgesehen.
Messungen mit kontinuierlichen, gepulsten, modulierten und
gepulst-modulierten (beispielsweise mit 100%-iger
Amplitudenmodulation) Störsignalen an einem modernen
vollintegrierten multiprogrammierbaren Herzschrittmacher
(mit Telemetrie) und Abkopplungsschaltung/Eingangsschaltung,
wie vorstehend beschrieben, die in Fig. 3 dargestellt sind,
zeigen:
- a) Eine Demodulation am Herzschrittmacher- Anschlußklemmenpaar ist über den gesamten Frequenzbereich nicht vorhanden.
- b) Sämtliche höherfrequente Störsignale (auch gepulste, modulierte und gepulst-modulierte Signale) führen zu keiner Beeinflussung des Herzschrittmachers in seiner bestimmungsgemäßen therapeutischen Tätigkeit (die Beeinflussungsschwelle liegt bei mehr als 16 V für sämtliche Störsignale im Frequenzbereich von 30 kHz bis 30 MHz, ansteigend mit ca. 12 dB/Oktav von 300 Hz bis 30 kHz).
- c) Die Eingangsimpedanz des Herzschrittmachers über die Frequenz bleibt relativ hochohmig und beträgt ca. 200 kOhm im Herzsignalfrequenzbereich (<1 kHz), ca. 50 kOhm bei 10 kHz, ca. 22 kOhm bei 100 kHz und ca. 500 Ohm bei 10 MHz.
Ein Vergleich mit Herzschrittmachern ohne Abkopplungs
schaltung ergibt:
- a) Das niederfrequente Demodulationsprodukt am Herzschrittmacher-Anschlußklemmenpaar wird von ca. 1 V auf weniger als 1 mV reduziert (Trägerfrequenz 500 kHz, Amplitude 20 V Spitze - Spitze, Modulationsfrequenz 50 Hz, Modulationsgrad 100% AM, Generator mit 50 Ohm Ausgangsimpedanz über 100 Ohm mit Herzschrittmacher verbunden).
- b) Die Störfestigkeit wird erheblich verbessert. Sie ist z. B. bei gepulsten 100% Amplituden-modulierten Störsignalen um einen Faktor 20 besser (Trägerfrequenz zwischen 30 und 100 kHz).
- c) Die Eingangsimpedanz liegt bei dem Schrittmacher mit
Abkopplungsschaltung generell höher:
bei 100 Hz um einen Faktor 4 höher,
bei 10 kHz um einen Faktor 30 höher,
bei 100 kHz um einen Faktor 100 höher,
bei 10 MHz um einen Faktor 250 höher.
Die erfindungsgemäße Abkopplungsschaltung eröffnet
nachstehende Möglichkeiten:
- 1) Mit einer erfindungsgemäßen Abkopplungsschaltung wird ein Herzschrittmacher in seiner Störfestigkeit bezüglich Störsignalen aller Art mit Frequenzen von mehr als 1 kHz deutlich verbessert. Die Abkopplungsschaltung eignet sich auch zur Nachrüstung vorhandener Herzschrittmacher.
- 2) Ein Herzschrittmacher wird durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Abkopplungsschaltung in seiner bestimmungsgemäßen therapeutischen Tätigkeit durch die heute maximal zulässigen elektrischen und magnetischen Dauerfeldstärken ab 30 kHz nicht beeinflußt (DIN/VDE 0848, Teil 2, Entwurf August 1986).
- 3) Die Beeinflussungsschwelle eines Herzschrittmachers für kontinuierliche und für gepulste, modulierte und gepulst-modulierte Störsignale wird um ein Vielfaches erhöht. Durch die fehlende Demodulation am Ausgangskreis und die ordnungsgemäße starke Dämpfung dieser Störsignale gegenüber dem Herzsignal im Eingangskreis arbeitet ein mit der Abkopplungsschaltung versehener Herzschrittmacher auch bei Vorhandensein von kontinuierlichen, gepulsten, modulierten und gepulst-modulierten Störsignalen unbeeinflußt (siehe Fig. 3).
- 4) Eine Demodulation von Störsignalen aller Art ist an dem Anschlußklemmenpaar eines Herzschrittmachers mit Abkopplungsschaltung über den gesamten Frequenzbereich ausgeschlossen.
- 5) Das durch die Demodulation von Störsignalen am Herzschrittmacher-Anschlußklemmenpaar induzierbare Herzflimmern ist somit ausgeschlossen.
- 6) Die Eingangsimpedanz (als Funktion der Frequenz) eines Herzschrittmachers kann durch das Entfallen oder die Reduzierung der Kapazität direkt am Herzschrittmacher-Anschlußklemmenpaar drastisch erhöht werden.
- 7) Die Größe des am Herzschrittmacher-Anschlußklemmenpaar fließenden Störstroms wird durch die Erhöhung der Eingangsimpedanz drastisch reduziert.
- 8) Die Gefahr einer Gewebsverbrennung ist durch diese drastische Reduzierung des Störstroms ausgeschlossen.
- 9) Alle vorstehend angeführten Punkte gelten für Implantate, die einen Ausgangskreis und einen Eingangskreis für die Aufnahme von therapeutisch und/oder diagnostisch bedeutsamen niederfrequenten Herzsignalen besitzen.
- 10) Abgesehen von der unter Punkt 5 getroffenen Aussage gelten vorstehend angeführte Punkte für Implantate, die einen Ausgangskreis und einen Eingangskreis für die Aufnahme von therapeutisch und/oder diagnostisch bedeutsamen niederfrequenten Signalen besitzen.
- 11) Die unter Punkt 4) und 5) getroffenen Aussagen gelten für Implantate, die einen Ausgangskreis besitzen und mit dem Herzen verbunden sind.
- 12) Die unter Punkt 4) getroffene Aussage ist aufrechtzuerhalten bei Implantaten, die einen Ausgangskreis besitzen.
- 13) Die Punkte 1) bis 8) gelten für externe therapeutisch und/oder diagnostisch wirksame Geräte, die einen mit dem Herzen verbundenen Ausgangs- und Eingangskreis für die Aufnahme von therapeutisch und/oder diagnostisch bedeutsamen niederfrequenten Herzsignalen besitzen.
- 14) Mit Ausnahme des unter Punkt 5) Genannten, gelten die Aussagen der Punkte 1) bis 8) für externe therapeutisch und/oder diagnostisch wirksame Geräte, die einen mit dem Körper verbundenen Ausgangs- und Eingangskreis für die Aufnahme von therapeutisch und/oder diagnostisch bedeutsamen niederfrequenten Signalen besitzen.
- 15) Die unter Punkt 4) und 5) getroffenen Aussagen gelten für externe therapeutisch und/oder diagnostisch wirksame Geräte, die einen mit dem Herzen verbundenen Ausgangskreis besitzen.
- 16) Eine Demodulation von Störsignalen aller Art ist an dem Anschlußklemmenpaar eines externen therapeutisch und/oder diagnostisch wirksamen Gerätes, das einen mit dem Körper verbundenen Ausgangskreis mit Abkopplungs schaltung besitzt, über den gesamten Frequenzbereich ausgeschlossen.
Claims (13)
1. Schutzschaltung zur Beseitigung des Einflusses von kontinuierlichen,
gepulsten oder modulierten Störsignalen
für therapeutisch und/oder diagnostisch wirksame Geräte,
insbesondere für Herzschrittmacher, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einem Ausgangskreis (12) und einem Anschlußklemmenpaar (16, 18) eine Abkopplungsschaltung (20) angeordnet ist, die eine erste Serienschaltung aus einer Diode (D1) und der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors (T1) zwischen dem Ausgangskreis (12) und einer Anschlußklemme (16) aufweist, wobei die Basis des Transistors (T1) über einen Basiswiderstand (R1) mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist,
daß zwischen den beiden Anschlußklemmen (16, 18) eine zweite Serienschaltung aus einer Diode (D2) und der Kollektor-Emitterstrecke eines zweiten Transistors (T2) angeordnet ist, wobei die Basis des zweiten Transistors (T2) von einer monostabilen Kippstufe (24) angesteuert wird, die von am Ausgangskreis (12) abgegebenen Impulsen aktiviert wird,
daß die Basen der Transistoren (T1, T2) jeweils durch einen Kondensatoren (C1; C2) mit der Anschlußklemme (18) verbunden sind so daß sie hochfrequenzmäßig auf konstantem Potential liegen,
und daß die zweite Serienschaltung die Entladung eines Koppelkondensators (CK) und möglicher Belastungskapazitäten ermöglicht.
daß zwischen einem Ausgangskreis (12) und einem Anschlußklemmenpaar (16, 18) eine Abkopplungsschaltung (20) angeordnet ist, die eine erste Serienschaltung aus einer Diode (D1) und der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors (T1) zwischen dem Ausgangskreis (12) und einer Anschlußklemme (16) aufweist, wobei die Basis des Transistors (T1) über einen Basiswiderstand (R1) mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist,
daß zwischen den beiden Anschlußklemmen (16, 18) eine zweite Serienschaltung aus einer Diode (D2) und der Kollektor-Emitterstrecke eines zweiten Transistors (T2) angeordnet ist, wobei die Basis des zweiten Transistors (T2) von einer monostabilen Kippstufe (24) angesteuert wird, die von am Ausgangskreis (12) abgegebenen Impulsen aktiviert wird,
daß die Basen der Transistoren (T1, T2) jeweils durch einen Kondensatoren (C1; C2) mit der Anschlußklemme (18) verbunden sind so daß sie hochfrequenzmäßig auf konstantem Potential liegen,
und daß die zweite Serienschaltung die Entladung eines Koppelkondensators (CK) und möglicher Belastungskapazitäten ermöglicht.
2. Schutzschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem
Transistor (T₁) vorgeschaltete Diode (D₁) bezüglich ihrer
Durchlaßrichtung entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der
Kollektordiode des mit ihr verbundenen Transistors
angeordnet ist.
3. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußklemme (16) als Impulsausgang für einen negativen Impuls dient,
daß die Anode der ersten Diode (D1) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Kathode der ersten Diode (D1) mit dem Kollektor des ersten Transistors (T1) verbunden ist, dessen Emitter an den Impulsausgang des Ausgangskreises (12) angeschlossen ist und dessen Basis über einen ersten Basiswiderstand (R1) mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist,
und daß der erste Transistor (T1) als npn-Transistor ausgebildet ist.
daß die Anschlußklemme (16) als Impulsausgang für einen negativen Impuls dient,
daß die Anode der ersten Diode (D1) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Kathode der ersten Diode (D1) mit dem Kollektor des ersten Transistors (T1) verbunden ist, dessen Emitter an den Impulsausgang des Ausgangskreises (12) angeschlossen ist und dessen Basis über einen ersten Basiswiderstand (R1) mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist,
und daß der erste Transistor (T1) als npn-Transistor ausgebildet ist.
4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Kathode der zweiten Diode (D2) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Anode dieser zweiten Diode (D2) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (T2) verbunden ist, dessen Emitter mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist und dessen Basis über einen zweiten Basiswiderstand (R2) mit dem Ausgang des Monoflops (24) verbunden ist, das eingangsseitig mit dem Impulsausgang des Ausgangskreises (12) in Verbindung steht,
und daß der zweite Transistor (T2) als pnp-Transistor ausgebildet ist.
daß die Kathode der zweiten Diode (D2) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Anode dieser zweiten Diode (D2) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (T2) verbunden ist, dessen Emitter mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist und dessen Basis über einen zweiten Basiswiderstand (R2) mit dem Ausgang des Monoflops (24) verbunden ist, das eingangsseitig mit dem Impulsausgang des Ausgangskreises (12) in Verbindung steht,
und daß der zweite Transistor (T2) als pnp-Transistor ausgebildet ist.
5. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschluß klemme (16) als Impulsausgang für einen positiven Impuls dient,
daß die Kathode der ersten Diode (D1) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Anode der ersten Diode (D1) mit dem Kollektor des ersten Transistors (T1) verbunden ist, dessen Emitter an den Impulsausgang des Ausgangskreises (12) angeschlossen ist und dessen Basis über einen ersten Basiswiderstand (R1) mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist,
und daß der erste Transistor (T1) als pnp-Transistor ausgebildet ist.
daß die Anschluß klemme (16) als Impulsausgang für einen positiven Impuls dient,
daß die Kathode der ersten Diode (D1) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Anode der ersten Diode (D1) mit dem Kollektor des ersten Transistors (T1) verbunden ist, dessen Emitter an den Impulsausgang des Ausgangskreises (12) angeschlossen ist und dessen Basis über einen ersten Basiswiderstand (R1) mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist,
und daß der erste Transistor (T1) als pnp-Transistor ausgebildet ist.
6. Schutzschaltung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Anode der zweiten Diode (D2) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Kathode dieser zweiten Diode (D2) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (T2) verbunden ist, dessen Emitter mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist und dessen Basis über einen zweiten Basiswiderstand (R2) mit dem Ausgang des Monoflops (24) verbunden ist, das eingangsseitig mit dem Impulsausgang des Ausgangskreises (12) in Verbindung steht,
und daß der zweite Transistor (T2) als npn-Transistor ausgebildet ist.
daß die Anode der zweiten Diode (D2) an der Impulsausgangsklemme (16) angeschlossen ist,
daß die Kathode dieser zweiten Diode (D2) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (T2) verbunden ist, dessen Emitter mit der anderen Anschlußklemme (18) verbunden ist und dessen Basis über einen zweiten Basiswiderstand (R2) mit dem Ausgang des Monoflops (24) verbunden ist, das eingangsseitig mit dem Impulsausgang des Ausgangskreises (12) in Verbindung steht,
und daß der zweite Transistor (T2) als npn-Transistor ausgebildet ist.
7. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abkopplungsschaltung (20) an der Anschlußklemme (16)
mittels des Koppelkondensators (Ck)
gleichspannungsmäßig abgekoppelt ist.
8. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden
(D1, D2) Schottky-Dioden mit niedriger Vorwärtsspannung
sind und die Transistoren (T1, T2) einen hohen Strom
verstärkungsfaktor haben.
9. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Transistoren FET-Transistoren sind.
10. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Anschlußklemmenpaar (16, 18) eine symmetrische
Eingangsspannungsbegrenzung (26) vorhanden ist.
11. Schutzschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Eingangsspannungsbegrenzung in
Form einer doppelseitigen Zenerdiode (26) ausgebildet
ist.
12. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung
insgesamt oder teilweise monolithisch integriert ist.
13. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung
in dem Ausgangskreis (12) mitaufgenommen ist, und zwar
entweder diskret aufgebaut oder insgesamt bzw. teilweise
monolithisch integriert.
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EP19900117254 EP0426969A3 (en) | 1989-11-10 | 1990-09-07 | Protecting circuit |
US07/611,914 US5170806A (en) | 1989-11-10 | 1990-11-09 | Protective circuit |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US4320763A (en) * | 1979-10-10 | 1982-03-23 | Telectronics Pty. Limited | Protection device for pacemaker implantees |
US4768512A (en) * | 1986-05-13 | 1988-09-06 | Mieczyslaw Mirowski | Cardioverting system and method with high-frequency pulse delivery |
US4796630A (en) * | 1987-03-23 | 1989-01-10 | Telectronics N.V. | Cardiac pacemaker with combined defibrillation and electrosurgery protection |
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1990
- 1990-01-25 DE DE4002187A patent/DE4002187C2/de not_active Expired - Fee Related
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