DE69634068T2 - Implantierbarer Vorhof-Defibrillator mit Begrenzung der Kardiovertierungsausgangsspannung zur Simulation von grösseren Speicherkapazitäten - Google Patents

Implantierbarer Vorhof-Defibrillator mit Begrenzung der Kardiovertierungsausgangsspannung zur Simulation von grösseren Speicherkapazitäten Download PDF

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    • A61N1/39Heart defibrillators
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein einen selbsttätigen implantierbaren Vorhof-Defibrillator zum Zuführen von Kardioversions- oder Defibrillationsspannung zu den Vorhöfen eines Patienten, der geeignet ist, eine effektive Kardioversion mit verringertem Unbehagen für den Patienten bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf einen solchen Vorhof-Defibrillator gerichtet, der einen Kardioversionsausgangsspannungs-Begrenzer zum Simulieren von Ausgangsspannungswellenformen enthält, die von Speicherkondensatoren größerer Kapazität als denjenigen geliefert werden, die die Kardioversionsspannung tatsächlich liefern.
  • Vorhof-Fibrillation ist wahrscheinlich die häufigste Herzrythmusstörung. Obwohl sie gewöhnlich nicht eine lebensbedrohliche Arrhythmie ist, steht sie mit Schlaganfällen in Zusammenhang, von denen man annimmt, dass sie durch Blutgerinnsel verursacht werden, die sich in Bereichen stagnierenden Blutflusses als ein Ergebnis anhaltender Vorhof-Fibrillation bilden. Patienten, die an Vorhof-Fibrillation leiden, nehmen im Allgemeinen Herzklopfen und eine verringerte Herzleistung wahr. Dies führt häufig zu Benommenheit oder, in Extremfällen, zu Bewusstlosigkeit.
  • Vorhof-Fibrillation wird häufig durch externe Defibrillation von der Art korrigiert, die im Stand der Technik wohl bekannt ist. Diese Behandlung umfasst das Zuführen einer relativ großen Menge elektrischer Energie zu dem Herzen mit externen Hautoberflächenelektroden. Diese Energie wird synchron mit einer erkannten R-Welle (elektrische Aktivierung) des Herzens zugeführt. Die Behandlung ist sehr schmerzhaft und kann eine Krankenhauseinweisung für bis zu ein paar Tagen erforderlich machen. Unglücklicherweise verschafft sie meist lediglich eine vorübergehende Besserung, die nur ein paar Wochen dauert.
  • Es stehen Medikamente zur Verfügung, um die Fälle von Vorhof-Fibrillation zu verringern. Jedoch haben solche Drogen viele Nebenwirkungen. Darüber hinaus sind viele Patienten ihnen gegenüber resistent, was ihren therapeutischen Effekt erheblich reduziert.
  • Um dem Erfordernis einer externen Defibrillation und einer medikamentösen Therapie entgegen zu treten, sind implantierbare Vorhof-Defibrillatoren vorgeschlagen worden, um eine Besserung für Patienten bereitzustellen, die an dieser Herzrythmusstörung leiten. Zwei solcher Defibrillatoren waren, obwohl als implantierbar dargestellt, nicht vollständig selbsttätig und erforderten einen menschlichen Eingriff zum Kardiovertieren oder Defibrillieren des Herzens. Diese beiden Defibrillatoren erforderten, dass der Patient die Symptome einer Vorhof-Fibrillation erkennt. Ein Defibrillator erforderte einen Besuch bei einem Arzt zum Aktivieren des Defibrillators. Der andere Defibrillator erforderte, dass der Patient den Defibrillator mit einem Magneten von außerhalb der Haut des Patienten aktiviert.
  • Es ist bevorzugt, dass eine implantierbare Herzeinrichtung, wie etwa ein Vorhof-Defibrillator, wirklich selbsttätig ist. Damit ein implantierbarer Vorhof-Defibrillator wirklich selbsttätig ist, muss er in der Lage sein, eine Vorhof-Fibrillation präzise zu erkennen und dann den Vorhöfen eine Kardioversionsspannung sicher zuzuführen, um diese in einen normalen Sinusrythmus (NSR) zu konvertieren.
  • Das Erkennen einer Vorhof-Fibrillation ist ein zweiteiliger Prozess. Zunächst muss ein Vorhof-Defibrillator in der Lage sein, eine Aktivität des Herzens, wie etwa die Vorhof-Aktivität, zu erfassen. Nachdem die Herzaktivität, wie etwa die Vorhof-Aktivität, erfasst worden ist, muss ein Vorhof-Fibrillations-Detektor dann feststellen, ob die erfasste Herzaktivität ein Fibrillations-Kriterium erfüllt.
  • Sobald Vorhof-Fibrillation erkannt worden ist, ist es dann notwendig, den Vorhöfen einen kardiovertierenden Spannungsimpuls zuzuführen, um das Herz in NSR zurückzuführen. Diesbezüglich wird ein Speicherkondensator auf eine Spannung aufgeladen und dann entladen, um dem Herzen die Kardioversionsspannung zuzuführen. Um sicherzustellen, dass die Kardioversionsspannung den Vorhöfen sicher zugeführt wird, ist es bevorzugt, dass der Kondensator synchron mit einer erkannten R-Welle entladen wird. Ein Synchronisationssystem enthält bevorzugt zwei ventrikuläre Erfassungskanäle und erfordert, dass eine R-Welle in beiden Kanälen erfasst wird, bevor die Spannung zugeführt werden kann. Darüber hinaus kann die Erfüllung anderer Synchronisationskriterien erforderlich sein, wie etwa ein Minimalintervallkriterium, wie es z. B. in Adams et al. US-Patent Nr. 5,207,219 beschrieben ist, das am 4. Mai 1993 für ATRIAL DEFIBRILLATOR AND METHOD FOR PROVIDING INTERVAL TIMING PRIOR TO CARDIOVERSION erteilt wurde und dessen Inhaber der Inhaber der vorliegenden Erfindung ist.
  • Somit muss ein selbsttätiger Vorhof-Defibrillator, wie aus dem Vorangegangenen ersichtlich ist, Herzaktivität verlässlich erfassen, die Notwendigkeit einer Kardioversion verlässlich erkennen und Kardioversionsspannung den Vorhöfen des Herzens eines Patienten sicher zuführen. Um eine vernünftige Gewähr dafür zu bieten, dass die Kardioversionsspannung die Vorhöfe tatsächlich erfolgreich kardiovertiert, sollte die zugeführte Spannung einen Spitzenwert über einem vorbestimmten minimalen Spitzenwert haben, der erforderlich ist, um die Vorhöfe effektiv zu kardiovertieren. Dieser Spannungspegel wird gewöhnlich als die Defibrillationsschwelle bezeichnet.
  • Die Spitzenspannung, die erforderlich ist, um effektiv zu kardiovertieren, steigt an, wenn die Kondensatorentladungszeit oder die Impulsbreite abnimmt. Die Kondensatorentladungsgeschwindigkeit steigt an (was kürzere Kondensatorentladungszeiten zur Folge hat), wenn die Kondensatorkapazität abnimmt. Somit können größere Kapazitäten über längere Zeiträume entladen als kleinere Kapazitäten. Als eine Folge erfordern größere Kapazitäten auch eine niedrigere Spitzenspannung, um effektiv zu kardiovertieren.
  • Da Patienten, die an Vorhof-Fibrillation leiden, während der Kardioversion bei Bewusstsein sind (anders als Patienten, die an Kammerflimmern leiden), wird ein durch die Kardioversion verursachtes Unbehagen oder ein durch die Kardioversion verursachter Schmerz zu einem Problem. Offensichtlich ist es um so besser, je weniger Unbehagen ein Patient als ein Ergebnis der Kardioversion verspürt.
  • Unbehagen oder Schmerz, die sich aus der Kardioversion ergeben, sind eine Nervensystemreaktion auf die abgegebene Spannung. Die physiologische Basis für dieses besteht darin, dass Nervengewebe eine viel schnellere Membranzeitkonstante als der Herzmuskel hat. Daher erzeugen Entladungen kürzerer und höherer Spitzenspannung mehr Schmerzen oder Unbehagen als es Entladungen längerer und niedrigerer Spitzenspannung tun.
  • Die logische Folgerung aus dem Vorangegangenen würde darin bestehen, eine so große Kapazität wie möglich zu verwenden, um die Vorhöfe zu kardiovertieren. Dies würde die längste Entladungszeit, die niedrigste erforderliche Spitzenspannung und das wenigste Unbehagen für eine erfolgreiche Kardioversion zur Folge haben. Unglücklicherweise ist auch die Größe einer implantierbaren Vorrichtung von Bedeutung. Höhere Kapazitätswerte erfordern Kondensatoren größerer Abmessungen. Offensichtlich wird ein Punkt erreicht, an dem die Kondensatorgröße unzweckmäßig wird.
  • Für eine Vorhof-Defibrillation ist festgestellt worden, dass für viele Patienten ein Kondensator mit einer Kapazität in dem Bereich von 70 bis 100 Mikrofarad (μF) und insbesondere 80 μF mit einer Gesamt-Entladungszeit von 6 ms in Hinblick auf die Spannungsschwelle und die Kondensatorgröße eine geeignete Wahl darstellt. Einige Patienten können jedoch an ihrer Spannungsschwelle Unbehagen verspüren. Für diese Patienten wäre eine längere Entladungszeit und eine niedrigere Spannungsschwelle erstrebenswerter. Unglücklicherweise würde dieses einen höheren Speicherkapazitätswert und somit einen Kondensator größerer Abmessungen erfordern, was unzweckmäßig sein kann.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine elegante Lösung für dieses Problem. Gemäß ihren weiteren Zielen gestattet es die vorliegende Erfindung, dass ein Kondensator für eine Zeitdauer entladen wird, die länger ist, als er normalerweise entladen würde. Sie gestattet gleichzeitig, dass dem Herzens eines Patienten eine niedrigere Spannung zugeführt wird, um eine erfolgreiche Kardioversion zu erreichen. Auf diese Weise muss der Kapazitätswert und somit die Kapazitätsgröße nicht erhöht werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen implantierbaren Vorhof-Defibrillator bereit, der einen Speicherkondensator zum Speichern elektrischer Energie, Schaltermittel zum Abgeben von zumindest einem Teil der gespeicherten Energie in das Herz eines Patienten als eine Entladungsspannung und Lademittel zum Laden des Speicherkondensators mit der gespeicherten Energie auf eine Spitzenspannung enthält, gekennzeichnet durch einen Begrenzer zum Verhindern, dass die Entladungsspannung einen Spannungsgrenzwert überschreitet, wobei der Spannungsgrenzwert ein im Wesentlichen konstanter Bruchteil der Spitzenspannung ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines die vorliegende Erfindung verkörpernden vollständig implantierbaren Vorhof-Defibrillators zum Zuführen einer Defibrillationsspannung zu den Vorhöfen eines menschlichen Herzens, der in Verbindung mit einem menschlichen Herzen gezeigt ist, das eine Vorhof-Fibrillations-Überwachung und potentiell eine Kardioversion der Vorhöfe benötigt.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt überlagerte Defibrillationsspannungswellenformen in einer Auftragung von Spannung gegen Zeit zur Darstellung von Hauptaspekten der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Nun auf 1 Bezug nehmend, zeigt sie einen die vorliegende Erfindung verkörpernden vollständig implantierbaren Vorhof-Defibrillator 30, der in Verbindung mit einem schematisch dargestellten menschlichen Herzen 10 gezeigt ist, das einer Vorhof-Fibrillations-Überwachung und potentiell einer Kardioversion der Vorhöfe bedarf. Die in 1 dargestellten Teile des Herzens 10 sind die rechte Herzkammer 12, die linke Herzkammer 14, der rechte Vorhof 16, der linke Vorhof 18, die obere Hohlvene 20, der Koronarsinuskanal 21, der, wie er hierin verwendet wird, den Koronarsinus 22 und die große Herzvene 23 bezeichnet, das Koronarsinusostium oder die Koronarsinusöffnung 24, die freie Wand 26 der linken Herzkammer und die untere Hohlvene 27. Darüber hinaus bezeichnet der Begriff "elektrische Aktivierungen", wie er hierin verwendet wird, R-Wellen des Herzzyklus des Herzens, die Depolarisierungen der Herzkammern 12 und 14 sind.
  • Der Vorhof-Defibrillator 30 enthält allgemein ein Gehäuse 32 zum hermetischen Abdichten der im Folgenden zu beschreiben den inneren Schaltungselemente des Vorhof-Defibrillators, eine endokardiale erste Leitung 34 und eine intravaskuläre zweite Leitung 36. Das Gehäuse 32 und die ersten und zweiten Leitungen 34 und 36 sind angeordnet, um unter die Haut eines Patienten implantiert zu werden, um den Vorhof-Defibrillator 30 vollständig implantierbar zu machen.
  • Die endokardiale erste Leitung 34 weist bevorzugt eine endokardiale zweipolige Leitung mit Elektroden 38 und 40 auf, die zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes mit der rechten Herzkammer 12 des Herzens 10 angeordnet sind. Die Elektroden 38 und 40 erlauben eine zweipolige Erfassung der ventrikulären Aktivierungen in der rechten Herzkammer. Wie dargestellt ist, wird die Leitung 34 bevorzugt durch die obere Hohlvene 20 in den rechten Vorhof 16 und dann in die rechte Herzkammer 12 geführt.
  • Die zweite Leitung 36 enthält allgemein eine erste oder Spitzenelektrode 44 und eine zweite oder proximale Elektrode 46. Wie dargestellt ist, ist die zweite Leitung 36 flexibel und angeordnet, um die obere Hohlvene 20 herunter in den rechten Vorhof 16, in das koronare Sinusostium 24 und weiter in den koronaren Sinuskanal 21 des Herzens nahe seiner linken Seite geführt zu werden, sodass die erste oder Spitzenelektrode 44 sich innerhalb des koronaren Sinuskanals 21 entweder in dem Herzsinus 22 benachbart zu der linken Herzkammer 14 und unter dem linken Vorhof 18 oder am meisten bevorzugt in der großen Herzvene 23 benachbart. zu der linken Herzkammer 14 und unter dem linken Vorhof 18 befindet. Die Elektronen 44 und 46 sind so voneinander beabstandet, dass sich die zweite Elektro de 46 in dem rechten Vorhof 16 befindet, wenn die erste Elektrode 44 wie oben beschrieben angeordnet ist.
  • Die erste Elektrode 44 stellt zusammen mit der zweiten Elektrode 46 eine zweipolige Erfassung der Herzaktivität in den Vorhöfen 16 und 18 bereit. Die erste Elektrode 44 und die zweite Elektrode 46 ermöglichen ferner die Zufuhr defibrillierender elektrischer Energie oder Spannung zu den Vorhöfen. Weil die erste Elektrode 44 unter dem linken Vorhof 18 nahe der linken Herzkammer 14 angeordnet ist und die zweite Elektrode 46 sich in dem rechten Vorhof 16 befindet, ist die zwischen diesen Elektroden zugeführte elektrische Energie im Wesentlichen auf die Vorhöfe 16 und 18 des Herzens 10 beschränkt.
  • Innerhalb des Gehäuses 32 enthält der Vorhof-Defibrillator 30 einen ersten Erfassungsverstärker 50, einen zweiten Erfassungsverstärker 52 und einen R-Wellen-Detektor 54. Der erste Erfassungsverstärker 50 bildet ein erstes Erfassungsmittel, das zusammen mit der ersten Elektrode 44 und der zweiten Elektrode 46 der zweiten Leitung 36, mit der er gekoppelt ist, eine Vorhof-Aktivität des Herzens erkennt. Der zweite Erfassungsverstärker 52 und der R-Wellen-Detektor 54 bilden ein zweites Erfassungsmittel, das zusammen mit der ersten Leitung 34, mit der der Erfassungsverstärker 52 gekoppelt ist, ventrikuläre Aktivierungen der rechten Herzkammer 12 erfasst.
  • Der Ausgang des ersten Erfassungsverstärkers 50 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 60 gekoppelt, der die für die erfasste Vorhof-Aktivität des Herzens charakteristischen analogen Signale in digitale Abtastungen zur weiteren Verarbeitung in einer im Folgenden beschriebenen Weise wandelt. Der Ausgang des zweiten Erfassungsverstärkers ist mit dem R-Wellen-Detektor 54 gekoppelt. Der R-Wellen-Detektor 54 ist von der im Stand der Technik wohl bekannten Art, die auf das Ereignis der Erfassung einer R-Welle während eines Herzzyklus des Herzens hin einen Ausgangsimpuls liefert.
  • Das Gehäuse 32 des Vorhof-Defibrillators 30 enthält ferner einen Mikroprozessor 62. Der Mikroprozessor 62 ist bevorzugt implementiert, um einen Vorhof-Fibrillations-Detektor 70 zu bilden und um eine Ladungsabgabe- und Energiesteuerstufe 72 zu bilden.
  • Der Mikroprozessor 62 ist angeordnet, um in Verbindung mit einem Speicher (nicht gezeigt) zu arbeiten, der mit dem Mikroprozessor 62 durch einen Mehrbit-Adressbus (nicht gezeigt) und einen bidirektionalen Mehrbit-Datenbus (nicht gezeigt) gekoppelt sein kann. Dies gestattet es dem Mikroprozessor 62, gewünschte Speicherstellen in dem Speicher zum Ausführen von Schreib- oder Leseoperationen zu adressieren. Während einer Schreiboperation speichert der Mikroprozessor Daten, wie etwa Zeitintervalle oder Betriebsparameter, in dem Speicher an den durch Mehrbit-Adressen, die über den Adressbus übertragen werden, definierten Adressen und überträgt das Datum über den Mehrbit-Datenbus an den Speicher. Während einer Leseoperation erhält der Mikroprozessor 62 Daten aus dem Speicher an den durch die Mehrbit-Adressen, die über den Adressbus bereitgestellt werden, identifizierten Speicherstellen und empfängt die Daten aus dem Speicher über den bidirektionalen Datenbus.
  • Zum Eingeben von Betriebsparametern in den Mikroprozessor 62, wie etwa vom Defibrillations-Spitzenspannungspegel in die Stufe 72, oder zum Empfangen von Betriebsbefehlen empfängt der Mikroprozessor 62 die programmierbaren Betriebsparameter und Betriebsbefehle von einer externen Steuereinrichtung 100, welche außerhalb der Haut des Patienten angeordnet ist und der Steuerung einer Bedienungsperson unterliegt, wie etwa eines Arztes. Die externe Steuereinrichtung 100 ist angeordnet, um mit einem Empfänger/Sender 102 zu kommunizieren, der mit dem Mikroprozessor 62 über einen bidirektionalen Bus 104 gekoppelt ist. Der Empfänger/Sender 102 kann von der im Stand der Technik wohl bekannten Art zum Übertragen verschiedener Informationen, die er von dem Mikroprozessor 62 erhält, an die externe Steuereinrichtung 100 oder zum Empfangen von Programmierparametern und Betriebsbefehlen von der externen Steuereinrichtung 100 sein, die der Empfänger/Sender 102 dann an den Mikroprozessor 62 zur Speicherung in einem Intervallspeicher überträgt.
  • Der Empfänger/Sender 102 enthält eine Sendespule, sodass der Empfänger/Sender 102 und die Spule 106 ein Kommunikationsmittel bilden. Solche Kommunikationsmittel sind im Stand der Technik wohl bekannt und können wie oben angegeben zum Empfangen von Befehlen von außerhalb des implantierbaren Gehäuses 32 und zum Übertragen von Daten an die externe Steuereinrichtung 100 aus dem implantierbaren Gehäuse 32 eingesetzt werden. Ein solches Kommunikationssystem ist z. B. im US-Patent Nr. 5,342,408 offenbart.
  • Um die Bezeichnung der verschiedenen strukturellen Elemente innerhalb des Gehäuses 32 zu vervollständigen, enthält der Vorhof-Defibrillator 30 ferner eine Ladeeinrichtungs- und Speicherkondensatorschaltung 74, die eine Ladeeinrichtung 80 zum Laden eines Speicherkondensators 82 mit Energie auf eine Spitzenspannung enthält. Der Vorhof-Defibrillator 30 enthält ferner eine Entladungsschaltung 76. Die Entladungsschaltung 76 enthält eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Serienpassierschaltung (series-pass circuit) 84 und einen Kreuzungspunktschalter (crosspoint switch) 86, wie es in US-Patent Nr. 5,251,624 offenbart ist, zum Entladen des Speicherkondensators 82 in der Schaltung 74 gemäß der vorliegenden Erfindung, um eine gesteuerte Spannungsabgabe von reduzierter Spannung und erhöhter Impulsbreite bereitzustellen, um das Unbehagen des Patienten während einer Kardioversion der Vorhöfe des Herzens zu verringern. Die Entladungsschaltung 76 ist mit der ersten Elektrode 44 und der zweiten Elektrode 46 der zweiten Leitung 36 zum Zuführen der Kardioversions- oder Defibrillationsspannung zu den Vorhöfen gekoppelt. Schließlich enthält der Defibrillator 30 eine erschöpfbare Energiequelle 78, wie etwa eine Lithiumbatterie, zum Liefern von Energie an die elektrischen Komponenten des Vorhof-Defibrillators 30.
  • Wenn der Vorhof-Defibrillator 30 in seiner normalen Betriebsart arbeitet, werden der Vorhof-Fibrillations-Detektor 70, der Erfassungsverstärker 50 und der Analog-Digital-Wandler 60 bevorzugt zu vorbestimmten Zeiten aktiviert. Wenn der Vorhof-Fibrillations-Detektor 70 feststellt, dass die Vorhöfe 16 und 18 sich in einer Fibrillation befinden und somit eine Kardioversion benötigen, veranlasst die Ladungsabgabesteuerung 72, dass die Ladeeinrichtung 80 den Speicherkondensator 82 mit Energie auf einen Spitzenspannungspegel über der Schwelle des Patienten auflädt. Wenn dann die Synchronisationskriterien er füllt sind, veranlasst die Ladungsabgabesteuerung 72, dass die Entladungsschaltung 76 etwas der Spannung an dem Kondensator 82 in die Elektroden 44 und 46 zum Kardiovertieren der Vorhöfe abgibt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Entladungsimpulsbreite länger als es normalerweise für den Kapazitätswert des Kondensators 82 der Fall wäre. Dies wird durch die Serienpassierschaltung 84 möglich gemacht, die verhindert, dass die Entladungsspannung einen Spannungsgrenzwert überschreitet, der ein im Wesentlichen konstanter Bruchteil der Spitzenspannung ist. Genauer und als ein Beispiel wird der Kondensator 82, der eine Kapazität von 80 μF haben kann, auf eine Spitzenspannung aufgeladen, die notwendig ist, um die Schwelle für eine 3 Millisekunden und 3 Millisekunden Zweiphasen-Entladungswellenform zu erfüllen. Jedoch wird der Kondensator 82 bevorzugt mit einer 6 Millisekunden und 6 Millisekunden Zweiphasen-Wellenform entladen, während die Serienpassierschaltung 84 verhindert, dass die Entladungsspannung einen Spannungsgrenzwert überschreitet, der drei Viertel der Spitzenspannung beträgt. Auf diese Weise kardiovertiert eine ausreichende aber niedrigere Spannung die Vorhöfe mit der doppelten Impulsbreite. Als ein Ergebnis empfindet der Patient ein verringertes Unbehagen als ob eine Kapazität von 160 μF verwendet worden wäre.
  • 3 stellt die Unterschiede in den zwei Entladungsspannungs-Wellenformen dar, wenn ein Speicherkondensator von 80 μF verwendet wird. Die Wellenform 90 ist eine 3 Millisekunden (3ms) und 3 Millisekunden (3 ms) Zweiphasen-Wellenform, die normalerweise unter Verwendung eines 80 μF-Kondensators erzeugt wird. Somit sind die beiden Zeitintervalle oder -phasen t1 und t2 3 Millisekunden. Die Spitzenspannung Vp ist die Spitzenentladungsspannung, die notwendig ist, um die Schwelle des Patienten unter Verwendung eines 80 μF-Kondensators und einer 3 ms und 3 ms Zweiphasen-Entladungs-Wellenform zu überschreiten.
  • Die Wellenform 92 ergibt sich, wenn die Serienpassierschaltung 84 verwendet wird, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Der Kondensator 82 wird nach wie vor auf Vp aufgeladen. Jedoch verhindert die Serienpassierschaltung, dass die Entladungsspannung einen Spannungsgrenzwert Vsp überschreitet, der ein Bruchteil von Vp und ausreichend ist, um die Schwelle eines Patienten zu überschreiten, wenn eine Zweiphasen-Entladungs-Wellenform verwendet wird, die länger als 3 ms und 3 ms ist. Zum Beispiel ist, wie in 3 dargestellt, die Wellenform 92 eine 6 ms und 6 ms Zweiphasen-Wellenform. Als eine Folge sind die Zeitintervalle oder -phasen t3 und t4 6 Millisekunden und möglich gemacht, weil die Serienpassierschaltung veranlasst, dass der Kondensator langsamer entladen wird. Genauer beträgt Vsp mit einer 6 ms und 6 ms Zweiphasen-Entladungs-Wellenform 92 bevorzugt drei Viertel von Vp. Diese (Vsp) ist eine ausreichende Spannung, um die Schwelle eines Patienten mit einer 6 ms und 6 ms Zweiphasen-Entladungs-Wellenform zu überschreiten.
  • Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass die Serienpassierschaltung 84 einen Spannungsbegrenzer bildet, der es dem Speicherkondensator 82 erlaubt, so zu erscheinen, als ob er eine größere Kapazität wäre. In dem obigen Beispiel kann erreicht werden, dass der 80 μF-Kondensator als ein 160 μF-Kondensator erscheint. Dies verringert die Defibrillations- Schwellenspannung des Patienten, indem eine Kondensatorentladung über eine längere Entladungszeit zugelassen wird.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend, stellt diese ein detaillierteres schematisches Diagramm eines Spannungsbegrenzers 110 in der Form einer Serienpassierschaltung 84 dar, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Die Serienpassierschaltung 84 ist zwischen den Speicherkondensator 82 und den Kreuzungspunktschalter 86 gekoppelt. Die Serienpassierschaltung enthält einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOS FET) 112, einen Kondensator 114, eine Diode 116, Widerstände 118 und 120 und Zener-Dioden 122 und 124.
  • Der Kondensator 114 lädt durch die Diode 116 auf den Spannungspegel (Vp) an dem Speicherkondensator 82 auf. Die Widerstände 118 und 120 stellen den Bruchteil von Vp ein, um die Entladungsspannung auf unter Vsp zu begrenzen. Die Widerstände 118 und 120 weisen bevorzugt einen hohen Widerstand auf, von denen jeder größer als 1 MΩ ist. Der Kondensator 114 hat bevorzugt eine Kapazität von zwischen 0,01 und 0,10 μF. Diese Kombination stellt eine genügend lange Zeitkonstante bereit, die ausreichend ist, um den gewünschten Bruchteil von Vp während der Kondensatorentladungszeit konstant zu halten. Die hohe Impedanz wirkt auch mit der internen Kapazität des FET 112 zusammen, um die zugeführte Spannungswellenform zu glätten.
  • Die Spannung an der Quelle (source) des FET 112 wird bei einem Pegel gehalten, der gleich der Torspannung (gate voltage) minus der Tor-zu-Quellen-Spannung ist. Die Quellenspannung wird aufrechterhalten, bis der Spannungspegel an der Senke (drain) unter die Torspannung fällt. An diesem Punkt beendet die Serienpassierschaltung das Begrenzen, und die Ausgangswellenform folgt ihrer normalen Zeitkonstantenform. Die Zener-Dioden 122 und 124 werden eingesetzt, um das Tor des FET 112 vor übermäßigen Spannungspegeln zu schützen.

Claims (4)

  1. Implantierbarer Vorhof-Defibrillator (30), der einen Speicherkondensator (82) zum Speichern elektrischer Energie, einen Schalter (86) zur Abgabe von zumindest einem Teil der gespeicherten Energie in das Herz eines Patienten als eine Entladungsspannung und eine Ladeeinrichtung (80) zum Aufladen des Speicherkondensators mit der gespeicherten Energie auf eine Spitzenspannung aufweist, wobei der Defibrillator durch einen Begrenzer (84) zum Verhindern, dass die Entladungsspannung einen Spannungsgrenzwert überschreitet, gekennzeichnet ist, wobei der Spannungsgrenzwert ein im Wesentlichen konstanter Bruchteil der Spitzenspannung ist.
  2. Defibrillator nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer eine Serienpassierschaltung (110) ist.
  3. Defibrillator nach Anspruch 1 oder 2, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der im Wesentlichen konstante Bruchteil ungefähr drei Viertel beträgt.
  4. Defibrillator nach Anspruch 1, 2 oder 3, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der Begrenzer zwischen den Speicherkondensator (82) und den Schalter (86) gekoppelt ist.
DE69634068T 1995-10-10 1996-10-01 Implantierbarer Vorhof-Defibrillator mit Begrenzung der Kardiovertierungsausgangsspannung zur Simulation von grösseren Speicherkapazitäten Expired - Lifetime DE69634068T2 (de)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69634068T Expired - Lifetime DE69634068T2 (de) 1995-10-10 1996-10-01 Implantierbarer Vorhof-Defibrillator mit Begrenzung der Kardiovertierungsausgangsspannung zur Simulation von grösseren Speicherkapazitäten

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US (1) US5620467A (de)
EP (1) EP0770410B1 (de)
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