DE69923989T2

DE69923989T2 - Schaltkreis für implantierbare medizinische elektrodenleitung mit zwei sensoren

Info

Publication number: DE69923989T2
Application number: DE69923989T
Authority: DE
Inventors: P. Jonathan ROBERTS; M. Glenn ROLINE; B. Brian LEE
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2019-10-23
Also published as: WO2000023146A1; US6163723A; EP1123132B1; DE69923989D1; EP1123132A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf implantierbare physiologische Sensoren. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine implantierbare duale Wandleranordnung.
Verschiedene medizinische Vorrichtungen wurden entwickelt, um Informationen von einem oder mehreren physiologischen Sensoren oder Wandlern zu empfangen. Ein typischer physiologischer Sensor konvertiert einen meßbaren Parameter des menschlichen Körpers, wie Blutdruck, Temperatur oder Sauerstoffsättigung, in entsprechende elektrische Signale. Ein konventioneller Ansatz zum Befestigen eines physiologischen Sensors an einer Mehrleiterableitung, die sich von einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung aus erstreckt, bringt das Verbinden des Sensors mit zumindest zwei in der Ableitung bereit gestellten Leitern mit sich.
Das Verbinden von zwei physiologischen Sensoren mit einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung bringt in einer konventionellen Weise typischerweise das Verbinden der medizinischen Vorrichtung mit zwei Mehrleiterableitungen mit sich, wobei eine ausgewiesene Ableitung mit jedem der zwei Sensoren verbunden ist. Die zusätzliche Anzahl von Ableitungen und zugeordneter Verbindungshardware verkompliziert im allgemeinen die Entwicklung von Ableitungen und Medizinvorrichtungselektronik, erhöht den Energieverbrauch und die Kosten der Vorrichtung und reduziert die Gesamtvorrichtungszuverlässigkeit.
Ein verbesserter Ansatz zum Verbinden einer medizinischen Vorrichtung mit zwei oder mehreren physiologischen Sensoren ist offenbart im U.S. Patent Nr. 5,593,430, erteilt an Renger. Der offenbarte Ansatz bringt das Verbinden von jedem der Sensoren an einer Zwei-Leiter-Ableitung in paralleler Weise mit sich. Obwohl die Anzahl der Leiterableitungen minimiert werden kann auf zwei Leiter für eine Mehrsensorimplementierung, erfordert der im U.S. Pa tent Nr.5,593,430 offenbarte Ansatz den Einsatz eines relativ komplexen Busprotokolls, wie eines, das Zeitmultiplexen, Frequenzmultiplexen oder ein Sensoradressierungsschema für die Koordination der Buszuweisung erfordert. Darüber hinaus erfordert der in U.S. Patent Nr. 5,593,430 offenbarte Ansatz auch, dass Leistung allen Sensoren gleichzeitig zugeführt oder von allen Sensoren gleichzeitig entfernt wird, obwohl nur einer der Sensoren während einer gegebenen Zeitperiode aktiv oder inaktiv sein muss. Der Argumentierung wegen annehmend, dass ein Mikroprozessor-Bussteuerungssystem, wie das in U.S. Patent Nr. 5,593,430 offenbarte, benutzt werden könnte, um einen ausgewählten physiologischen Sensor zu deaktivieren, würde ein derartiger Ansatz eine ununterbrochene Energieversorgung zum Sensor erfordern, um den Bus auf Steuerungssignale zu überwachen, die von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung ausgesendet werden. Die Strommenge, die vom Sensor zur Überwachung des Busses aufgewendet wird, würde typischerweise in der Größenordnung von einigen Mikroampere liegen und damit den durchschnittlichen Energieverbrauch verdoppeln, um den Sensor in einer typischen Anwendung zu betreiben.
US-A-4,903,701 offenbart eine körperimplantierbare duale Wandlervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.
Verschiedene Implementierungen von Systemen zum Verbinden von einem oder mehreren physiologischen Sensoren mit einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung sind im Stand der Technik bekannt, von denen einige Beispiele in den erteilten U.S. Patenten gefunden werden können, die in der folgenden Tabelle 1 aufgelistet sind.
TABELLE 1
Die vorliegende Erfindung stellt eine körperimplantierbare duale Wandlervorrichtung bereit, umfassend:
einen ersten Sensor, der einen ersten physiologischen Parameter erfaßt;
einen zweiten Sensor, der einen zweiten physiologischen Parameter erfaßt;
ein Paar von Leitern, an den ersten und den zweiten Sensor gekoppelt und
eine Steuereinheit, die selektiv eine Versorgungsspannung von entweder einer ersten Polarität oder einer zweiten Polarität über das Paar von Leitern anlegt; gekennzeichnet durch
eine Schaltelektronik, die in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der ersten Polarität den ersten Sensor zur Erzeugung eines ersten Sensorsignals mit Versorgungsspannung versorgt und die Versorgungsspannung am zweiten Sensor beseitigt, und in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der zweiten Polarität die Versorgungsspannung am ersten Sensor beseitigt und den zweiten Sensor zur Erzeugung eines zweiten Sensorsignals mit Versorgungsspannung versorgt, wobei das erste und das zweite Sensorsignal an die Steuereinheit unter Benutzung des Paars von Leitern übermittelt werden, wenn der erste bzw. zweite Sensor mit Versorgungsspannung versorgt wird.
Die vorliegende Erfindung hat gewisse Zielsetzungen. Das heißt, dass verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Lösungen bereitstellen für ein oder mehrere Probleme, die im Stand der Technik bestehen bezüglich implantierbarer physiologischer Sensoren und des Verbindens solcher Sensoren mit implantierbaren medizinischen Vorrichtungen. Solche Probleme schließen beispielsweise das Erfordernis zahlreicher Ableitungsleiter zum Verbinden eines Paars von physiologischen Sensoren ein, komplexe Techniken, die benötigt werden, um Steuerung und Kommunikation zwischen einem Paar von physiologischen Sensoren und einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu leisten, herabgesetzte Zuverlässigkeit, die aus erhöhter Komplexität von mehr Sensorkommunikationen, -steuerung und -schnittstellentechniken resultiert, und hoher Energieverbrauch, der mit dem gleichzeitigen Betrieb von mehreren miteinander verbundenen Sensoren einhergeht. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten den Gegenstand, zumindest eines der vorangehenden Probleme zu lösen. Obwohl manche Systeme in der Lage waren, das allgemeine Problem des Verbindens mehrerer physiologischer Sensoren mit einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung unter Benutzung eines Paars von Ableitungsleitern zu lösen, führten solche Ansätze im allgemeinen zu Implementierungen, die den Energieverbrauch erhöhen und den Einsatz von komplexen Adressierungsschemata und/oder Zeit- oder Frequenz-Multiplex/Dimultiplex-Kommunikationsschemata erfordern. Somit ist ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anordnung zum Verbinden und Steuern zweier physiologischer Sensoren bereitzustellen, unter der Benutzung eines Paares von Ableitungsleitern, die zumindest eine der vorangehenden Zielsetzungen erfüllt.
Im Vergleich zu bekannten Implementierungen von implantierbaren Mehr-Sensor-Anordnungen können verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen oder mehrere der folgenden Vorteile bereitstellen: Herabsetzung der Leistung, die von einem Paar von physiologischen Sensoren benötigt wird, die Leistung aus einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung ableiten; Erhöhen der Zuverlässigkeit eines implantierbaren medizinischen Vorrichtungssystems, welches ein Paar von physiologischen Sensoren verwendet; Ansprechen über Schnittstellen verschiedener Sensortypen, die in einer dualen Sensoranordnung mit einer breiten Vielfalt von implantierbaren medizinischen Vorrichtungen einbezogen sind; Erhöhen der Integrität von Sensordaten und Steuerungsinformationen, die zwischen einem Paar von physiologischen Sensoren und einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung kommuniziert werden; Vereinfachen der Ableitungskonstruktion.
Einige Ausführungsformen der Erfindung schließen eines oder mehrere der folgenden Merkmale ein: einen Leistungsschalter, gekoppelt an ein Paar von physiologischen Sensoren, um die zwei Sensoren selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren; zwei Leistungsschalter, jeweils verbunden mit jeweils einem aus dem Paar von physiologischen Sensoren, um die zwei Sensoren selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren; zwei n-Kanal MOSFET-Leistungsschalter, jeder verbunden mit jeweils einem aus einem Paar von physiologischen Sensoren, um die zwei Sensoren selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren; zwei p-Kanal MOSFET-Leistungschalter, jeder verbunden mit jeweils einem aus einem Paar von physiologischen Sensoren, um die zwei Sensoren selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren; einen n-Kanal MOSFET-Leistungsschalter und einen p-Kanal MOSFET-Leistungsschalter, verbunden mit jeweils einem eines Paares von physiologischen Sensoren, um die zwei Sensoren selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren; zwei Dioden mit entgegengesetzter Polarität, jede verbunden in paralleler Weise mit jeweils einem physiologischen Sensor, so dass jede Diode als ein Shunt bezüglich ihres jeweiligen Sensors agiert, in Erwiderung auf eine von einer positiven oder negativen Versorgungsspannung; eine Zwei-Leiter-Ableitung, zwei steuerbare physiologische Sensoreinheiten in Reihe verbindend; eine Zwei-Leiter-Ableitung, zwei steuerbare physiologische Sensoreinheiten parallel verbindend; eine Schnittstellen-Elektronik zum Ansprechen einer dualen Wandleranordnung mit einer Steuerungseinheit oder Wiederherstellungseinheit einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung.
Die obige Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung ist nicht dafür gedacht, jede Ausführungsform oder jede Implementierung der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Vorteile und Errungenschaften, zusammen mit einem vollständigeren Verständnis der Erfindung, werden klar und gewürdigt werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Ansprüche, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
1 zeigt eine implantierbare medizinische Vorrichtung, gekoppelt an eine duale Wandleranordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, implantiert in einem menschlichen Körper;
2A zeigt eine implantierbare Schrittmachervorrichtung, gekoppelt an eine duale Wandleranordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2B zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform einer Schrittmacher-/Kardioverter-/Defibrillatoreinheit, gekoppelt an eine duale Wandleranordnung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine implantierbare medizinische Vorrichtung, einschließlich einer Sensor-Überwachungseinheit, gekoppelt an eine duale Wandleranordnung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine Schaltarchitektur zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren von jedem der zwei Sensoren, die gekoppelt sind an ein Paar von Ableitungsleitern, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Schaltarchitektur zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren von jedem der zwei Sensoren, die in Reihe angeschlossen sind an ein Paar von Ableitungsleitern, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine Schaltarchitektur zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren von jedem von zwei Sensoren, angeschlossen in Parallelschaltung an einem Paar von Ableitungsleitern, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine Schemazeichnung eines Schaltkreises, n-Kanal Transistoren verwendend, zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren von jedem von zwei Sensoren, die in Reihe angeschlossen sind an ein Paar von Ableitungsleitern, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8A zeigt eine Schemazeichnung eines Leistungsschalters, einen oder mehrere n-Kanal Transistoren verwendend, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8B zeigt eine Schemazeichnung eines Leistungsschalters, einen oder mehrere p-Kanal Transistoren verwendend, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt eine Schemazeichnung eines Schaltkreises, n-Kanal Transistoren verwendend, zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren von jedem von zwei Sensoren, die in Parallelschaltung angeschlossen sind an ein Paar von Ableitungsleitern, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt eine Schemazeichnung eines Schaltkreises, n-Kanal und p-Kanal Transistoren verwendend, zum selektiven Aktivieren und Reaktivieren von jedem von zwei Sensoren, an geschlossen in Parallelschaltung an ein Paar von Ableitungsleitern, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11 zeigt eine Schemazeichnung einer Schnittstellen-Schaltung zum Ansprechen über eine Schnittstelle einer dualen Wandleranordnung mit einer Steuereinheit oder Wiederherstellungseinheit einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die Erfindung empfänglich ist für verschiedene Modifikationen und alternative Formen, sind genaue Angaben davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden weiter unten hierin im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass es nicht die Absicht ist, die Erfindung auf die beschriebenen bestimmten Ausführungsformen zu beschränken, sondern durch die angehängten Ansprüche zu definieren.
In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil davon bilden und in welchen auf dem Wege der Darstellung verschiedene Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es sollte verstanden werden, dass andere Ausführungsformen benutzt werden können und strukturelle und funktionelle Änderungen gemacht werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Das U.S. Patent Nr. 6,163,723, angemeldet am 22. Oktober 1998, für „Circuit and Method For Implantable Dual Sensor Medical Electrical Lead" an Miesel u.a., offenbart ein Dualwandlergehäuse und entsprechende Untergehäuse dafür, die eine besonders wirksame Anwendung in Verbindung mit der unten beschriebenen Erfindung finden.
1 ist eine vereinfachte Schemaansicht einer medizinischen Vorrichtung 21, implantiert in einen menschlichen Körper 10. Eine duale Wandleranordnung 17 gemäß der vorliegenden Erfindung ist implantiert in einem menschlichen Herz 16 und gekoppelt an die medizinische Vorrichtung 21 gezeigt. Die duale Wandleranordnung 17, wie gezeigt in 3, schließt zwei Sensoren 19, 20 ein, von denen jeder einen oder mehrere physiologische Parameter erfaßt, die dem menschlichen Herz 16 zugeordnet sind. Die Ableitung 14 schließt zwei Leiter 13, 15 ein. Jeder der zwei Sensoren 19, 20, die innerhalb der dualen Wandleranordnung 17 inbegriffen sind, ist gekoppelt an einen oder beide der zwei Leiter 13, 15, entweder in Serien- oder Parallelkonfiguration.
Die zwei Sensoren 19, 20 der dualen Wandleranordnung 17 werden selektiv und abwechselnd aktiviert und deaktiviert in einer Weise, die angebracht ist für einen bestimmten physiologischen Sensor und eine Überwachungsanwendung. In einer Ausführungsform wird Leistung selektiv zugeführt zu einem der beiden Sensoren 19, 20 der dualen Wandleranordnung 17 und gleichzeitig von dem anderen der beiden Sensoren 19, 20 entfernt, was die Leistungsaufnahme bzw. den Energieverbrauch vorteilhafterweise reduziert.
Das Steuern der Beaufschlagung und der Entfernung von Leistung auf und von den ausgewählten Sensoren 19, 20 der dualen Wandleranordnung 17 in dieser Weise kann die Gesamtleistungsanforderungen der medizinischen Vorrichtung 21 signifikant reduzieren und die Batterielebensdauer verlängern. Ein konventioneller Leistungssteueransatz ist dagegen im allgemeinen unfähig, Leistung auf ausgewählte Sensoren, die an eine Zwei-Leiter-Ableitung gekoppelt sind, zu beaufschlagen und von diesen zu entfernen. Vielmehr erfordern derartige Schemata des Standes der Technik typischerweise, dass Leistung beaufschlagt wird auf alle Sensoren gleichzeitig und von allen Sensoren gleichzeitig entfernt wird, selbst wenn nur einer der Sensoren aktiv oder inaktiv während einer gegebenen Zeitperiode sein muss. Ein System, welches die duale Wandleranordnung 17 und die Steuerungsmethodologie gemäß der vorliegenden Erfindung einbezieht, kann einen ausgewählten von zwei Sensoren 19, 20 vollständig außer Betrieb setzen, ohne dass ein Bedarf besteht, die Zwei-Leiter-Ableitung oder den Bus zu überwachen. In einer solchen Konfiguration wird kein Ansteigen der Leistungsaufnahme, bezogen auf das Aktivieren und Deaktivieren des ausgewählten Sensors, festgestellt.
Signale, die von jedem der Sensoren 19, 20 produziert werden, werden übertragen an die medizinische Vorrichtung 21 während der Zeit, in der ein ausgewählter Sensor betriebsbereit ist. Somit wird jedem Sensor 19, 20 exklusive Benutzung der Ableitungsleiter 13, 15 ermöglicht, um Kommunikationen mit der medizinischen Vorrichtung 21 durchzuführen. Diese Art der Steuerung der dualen Wandleranordnung 17 vermeidet das Erfordernis der Verwendung komplexer Adressierung und Zeit- oder Frequenzmodulations-/-demodulationstechniken, die mit Schemata des Standes der Technik zusammenhängen, die die Benutzung eines gemeinsamen Paares von Ableitungsleitern erfordern. Die einfache, jedoch elegante Methodologie zum Steuern einer dualen Wandleranordnung 17, in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, sorgt für erhöhte Zuverlässigkeit und herabgesetzte Leistungsaufnahme, zwei Vorteile, die von besonderer Wichtigkeit in medizinischen Vorrichtungsanwendungen sind.
Im allgemeinen sind implantierbare physiologische Sensoren so ausgelegt, dass sie bei geringstmöglicher Leistungsmenge für eine gegebene Anwendung betrieben werden, während sie die Fähigkeit beibehalten, die gemessene Information zuverlässig zu detektieren und zu übermitteln. Ein physiologischer Sensor, der in solch einer Niedrigleistungsanwendung implementiert ist, wird typischerweise einen durchschnittlichen Strom von bis zu einigen Mikro-Ampere aufnehmen. Manche Sensoren, wie optische Sauerstoffsättigungssensoren, haben eine momentane Stromaufnahme, die sehr viel höher ist, wie z.B. bis zu einigen Milli-Ampere. Dieser Sensortyp ist jedoch dafür ausgelegt, für kurze Zeitspannen betrieben zu werden, wie 5 Milli-Sekunden, und bei relativ breiten Intervallen, wie z.B. 5 Sekunden. Mit einer durchschnittlichen Stromaufnahme von 2 Milli-Ampere im Betrieb und unter den obigen Zeitablaufspezifikationen, würde die durchschnittliche Stromaufnahme eines derartigen Sensors 2 Mikro-Ampere sein. Für den Fachmann ist es ohne weiteres einsehbar, dass selektives Außerbetriebsetzen der hohen Stromaufnahme eines solchen Sensors notwendig ist, um eine duale Sensorimplementierung geringer Leistung zu erreichen.
In einer Ausführungsform werden die zwei Sensoren 19, 20 der dualen Wandleranordnung 17 selektiv aktiviert und deaktiviert für den Betrieb in Erwiderung auf Variationen in der Polarität der Versorgungsspannung, die von der medizinischen Vorrichtung 21 erzeugt und an das Paar von Leitern 13, 15 angelegt wird. Einer der beiden Sensoren 19, 20 der dualen Wandleranordnung 17 kann betrieben werden für eine Zeitperiode, die ähnlich oder unterschiedlich ist von dem anderen Sensor 19, 20. Als Beispiel und unter der Annahme, dass ein Drucksensor und ein Sauerstoffsättigungssensor die zwei Sensoren 19, 20 der dualen Wandleranordnung 17 bilden, kann der Drucksensor 20 betrieben werden für eine Zeitperiode während jedem Depolarisations-/Repolarisationszyklus des Herzens 16. Der Sauerstoffsättigungssensor kann im Gegensatz dazu betrieben werden für eine Zeitperiode während jedem dritten Depolarisations-/Repolarisationszyklus des Herzens 16.
Aus diesem veranschaulichenden Beispiel heraus kann ohne weiteres gewürdigt werden, dass die Leistungsversorgung des Sauerstoffsensors, nur wenn erfordert (d.h. einmal in jedem dritten Depolarisations-/Repolarisationszyklus), die Leistungsanforderung für den Sauerstoffsensor um bis zu 66 Prozent im Vergleich zu einem Schema, welches gleichzeitige Lieferung von Leistung an den Druck- und Sauerstoffsättigungssensoren erfordert, reduzieren kann. Eine duale Wandleranordnung und Steuerungsmethodologie, implementiert in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, stellt in vorteilhafter Weise einen eleganten, wenig Leistung erfordernden und zuverlässigen Ansatz bereit, um selektiv zwei oder mehrere physiologische Parameter zu überwachen, die einem menschlichen Herz 16 oder anderen Organ zugeordnet sind, nur zwei Leiter 13, 15 einer Ableitung 14 benutzend.
Es wird gewürdigt werden, dass eine duale Wandleranordnung 17 gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert sein kann, um in einer unipolaren Betriebsart oder einer bipolaren Betriebsart zu funktionieren, eine Zwei-Leiter-Ableitung 14 in Zusammenwirkung mit einer breiten Vielfalt von implantierbaren medizinischen Vorrichtungen benutzend. In dem Fall, in dem die implantierte medizinische Vorrichtung 21 in 1 als ein Schrittmacher gezeigt ist, ist einer der beiden Leiter 13, 15 von Ableitung 14 typischerweise angeschlossen an das Herz 16, ausgehend von der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 21. Die Ableitung 14, welche typischerweise eine Zackenelektrode einschließt, erfasst elektrische Signale, begleitend zu der Depolarisation und Repolarisation des Herzens 16 und übermittelt Schrittgebungsimpulse zum Veranlassen von Depolarisation von Herzgewebe in der Nachbarschaft des distalen Endes davon. Die medizinische Vorrichtung 21 kann ein implantierbarer Herzschrittmacher sein, wie jene offenbart in U.S. Patent Nr. 5,158,078 an Bennett u.a., U.S. Patent Nr. 5,312,453 an Shelton u.a. oder U.S. Patent Nr. 5,144,949 an Olson.
Die implantierbare medizinische Vorrichtung 21 kann auch ein Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator (PCD) sein, von dem eine Ausführungsform unten weiter beschrieben wird. Die vorliegende Erfindung kann ausgeführt sein in Verbindung mit PCDs, wie jenem offenbart in U.S. Patent Nr. 5,545,186 an Olson u.a., U.S. Patent Nr. 5,354,316 an Keimel, U.S. Patent Nr. 5,314,430 an Bardy, U.S. Patent Nr. 5,131,388 an Pless oder U.S. Patent Nr. 4,821,723 an Baker u.a. Diese Vorrichtungen können verwendet werden in Verbindung mit der dualen Wandleranordnung 17 der vorliegenden Erfindung. Alternativ kann die medizinische Vorrichtung 21 ein implantierbarer Nervenstimulator oder Muskelstimulator sein, wie jene offenbart in U.S. Patent Nr. 5,199,428 an Obel u.a., U.S. Patent Nr. 5,207,218 an Carpentier u.a. oder U.S. Patent Nr. 5,330,507 an Schwartz, oder eine implantierbare Überwachungsvorrichtung, wie jene offenbart in U.S. Patent Nr. 5,331,966, erteilt an Bennet u.a. Es wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung breite Anwendung findet auf jegliche Form von implantierbarer elektrischer Vorrichtung, welche Informationen, die von zwei physiologischen Sensoren abgeleitet werden, erfordert, und die vorliegende Erfindung wird angenommen als besonders vorteilhaft in solchen Zusammenhängen, wo eine Auslegung mit geringem Leistungsverbrauch verwendet wird und erwünscht ist.
Im allgemeinen schließt die implantierbare medizinische Vorrichtung 21, gezeigt in 1, eine hermetisch versiegelte Kapselung ein, die verschiedene Elemente einschließen kann, wie eine elektrochemische Zelle (z.B. eine Lithium-Batterie), Elektronik, die Vorrichtungsaktivitäten steuert und arrhythmische EGM-Episoden aufzeichnet, Telemetrie-Sende-/Empfangsantennen und Schaltung, die auf der Abwärtsstrecke Telemetrie-Befehle empfängt und gespeicherte Daten in einer Telemetrie-Aufwärtsstrecke an einen externen Programmierer überträgt, zusätzlich zu anderen Elementen.
2A ist ein Blockdiagramm, das verschiedene Komponenten eines Schrittmachers 11 darstellt, welcher eine von den vielen implantierbaren medizinischen Vorrichtungen repräsentiert, die physiologische Informationen von einer dualen Wandleranordnung 17 der vorliegenden Erfindung ableiten können. In einer Ausführungsform ist der Schrittmacher 11 programmierbar durch Mittel einer externen Programmiereinheit (nicht gezeigt). Ein solcher Programmierer, der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist der handelsübliche Programmierer Medtronic Model 9790. Der Programmierer ist eine Mikroprozessor-Vorrichtung, welche eine Reihe von codierten Signalen an einen Schrittmacher 11 bereitstellt mittels eines Programmierkopfes, welcher Radiofrequenz (RF) codierte Signale an Schrittmacher 11 überträgt gemäß einem Telemetrie-System, wie dem, welches beschrieben ist in U.S. Patent Nr. 5,312,453 an Wyborny u.a. Es sollte jedoch auch verstanden werden, dass die Programmiermethodologie, offenbart in dem Wyborny u.a. Patent, hierin identifiziert ist für lediglich veranschaulichende Zwecke und dass jegliche Programmiermethodologie verwendet werden kann, solange die erwünschte Information an den und vom Schrittmacher 11 übermittelt wird. Ein Fachmann kann eine beliebige aus einer Anzahl von verfügbaren Programmiertechniken wählen, um diese Aufgabe zu erfüllen.
Schrittmacher 11, veranschaulichend gezeigt in 2A, ist elektrisch gekoppelt an das Herz 16 des Patienten durch Ableitung 14. Ableitung 14, welche 2 Leiter einschließt, ist gekoppelt an einen Knoten 52 in der Elektronik von Schrittmacher 11 durch Eingangskondensator 50. In der vorliegend offenbarten Ausführungsform stellt ein Aktivitätssensor 62 eine Sensorausgabe an eine Verarbeitungs-/Verstärkungsaktivitätsschaltung 36 der Eingangs-/Ausgangsschaltung 32 bereit. Eingangs-/Auggangsschaltung 32 enthält auch Schaltungen zum Kommunizieren über eine Schnittstelle mit Herz 16, Antenne 56 und Schaltungen 44 zur Anwendung von Stimulanz-Impulsen auf das Herz 16, um dessen Rate unter der Steuerung von Software implementierten Algorithmen in Mikrocomputer-Einheit 18 zu moderieren.
Mikrocomputer-Einheit 18 umfasst on-board Schaltung 25, welche Mikroprozessor 20, Systemuhr 22, und on-board RAM 24 und ROM 26 einschließt. In dieser veranschaulichenden Ausführungsform umfasst off-board Schaltung 28 eine RAM-/ROM-Einheit. On-board Schaltung 25 und off-board Schaltung 28 sind beide gekoppelt über einen Datenkommunikationsbus 30 an die digitale Steuerungs-/Timerschaltung 34.
Die in 2A gezeigten elektrischen Bauteile werden versorgt durch eine geeignete implantierbare Batterieenergiequelle 64, in Übereinstimmung mit in der Technik gebräuchlicher Praxis. Aus Zwecken der Klarheit ist die Koppelung von Batterieenergie an die verschiedenen Bauteile von Schrittmacher 11 in den Figuren nicht gezeigt.
Antenne 56 ist angeschlossen an Eingangs-/Ausgangsschaltung 32, um Aufwärtsstrecken-/Abwärtsstrecken-Telemetrie durch RF-Sende- und Empfangseinheit 54 zu erlauben. Einheit 54 kann der Telemetrie- und Programmlogik entsprechen, die in U.S. Patent Nr. 4,556,063, erteilt an Thompson u.a., offenbart ist, oder jener, die in den oben erwähnten Wyborny u.a. Patent offenbart ist.
Referenzspannung (VREF) und Vorspannungsschaltung bzw. Bias-Schaltung 60 erzeugt eine stabile Spannungsreferenz und Ruhestrom für die analogen Schaltungen von Eingangs-/Ausgangsschaltung 32. Analog-digital-Umsetzer-(ADC) und Multiplexer-Einheit 58 digitalisiert analoge Signale und Spannungen, um intracardiale „Echtzeit"-Telemetriesignale und Austauschfunktionen bei Batterielebenszeitende (end-of-life, EOL) bereitzustellen.
Betriebsbefehle zum Steuern des Zeitablaufs von Schrittmacher 11 werden durch Datenbus 30 an die digitale Steuerungs-/Zeitablaufschaltung 34 gekoppelt, wo digitale Timer und Zähler das Gesamt-Escape-Intervall des Schrittmachers sowie verschiedene refraktäre, austastende und andere Zeitsteuerungsfenster zum Steuern des Betriebs der peripheren Komponenten etablieren, die innerhalb von Eingangs-/Ausgangsschaltung 32 angeordnet sind. Digitale Steuerungs-/Timerschaltung 34 ist vorzugsweise gekoppelt an Erfassungselektronik 38, einschließlich Erfassungsverstärker 42, Spitzenwerterfassungs- und Schwellenwertmeßeinheit 41 und Komparator/Schwellenwertdetektor 40. Erfassungsverstärker 42 verstärkt erfasste elektrokardiale Signale und stellt ein verstärktes Signal für die Spitzenwerterfassungs- und Schwellenwertmeßelektronik 41 bereit. Elektronik 41 wiederum stellt eine Indikation von erfassten Spitzenwertspannungen und gemessenen Erfassungsverstärker-Schwellenwertspannungen auf Pfad 43 zur digitalen Steuerungs-/Timerschaltung 34 bereit. Ein verstärktes Erfassungsverstärkersignal wird dann zum Komparator/Schwellenwertdetektor 40 bereitgestellt. Erfassungsverstärker 42 kann dem entsprechen, der offenbart ist in U.S. Patent Nr. 4,379,459 an Stein.
Schaltung 34 ist weiterhin vorzugsweise gekoppelt an Elektrogramm(EGM)-Verstärker 46 zum Empfangen verstärkter und verarbeiteter Signale, die von einer an Ableitung 14 angebrachten Elektrode erfasst werden. Das Elektrogrammsignal, das von EGM-Verstärker 46 bereitgestellt wird, wird verwendet, wenn die implantierte Vorrichtung an einem externen Progammierer (nicht gezeigt) abgefragt wird, um mittels Aufwärtsstrecken-Telemetrie eine Repräsentation eines analogen Elektrogramms der elektrischen Herzaktivität des Patienten zu übertragen. Eine derartige Funktionalität ist beispielsweise in dem zuvor erwähnten U.S. Patent Nr. 4,556,063 gezeigt.
Ausgangspulsgenerator 44 stellt Schrittgebungsstimuli für das Patientenherz 16 durch Koppelungskondensator 48 bereit, in Erwiderung auf ein Schrittgebungstriggersignal, das von der digitalen Steuerungs-/Timerschaltung 34 bereitgestellt wird. Zum Beispiel wird jedesmal, wenn das Espace-Intervall abläuft, ein extern übermittelter Schrittgebungsbefehl empfangen, oder derartige Befehle werden in Erwiderung auf andere gespeicherte Befehle empfangen, wie es in der Schrittmachertechnik wohl bekannt ist. Ausgangsverstärker 44 kann beispiels weise allgemein dem Ausgangsverstärker entsprechen, der in U.S. Patent Nr. 4,476,868 an Thompson offenbart ist.
2B ist ein funktionales, schematisches Diagramm von U.S. Patent Nr. 5,447,519 an Peterson, welches einen implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator (PCD) 70 zeigt, welcher eine andere der vielen implantierbaren medizinischen Vorrichtungen repräsentiert, die physiologische Informationen von einer dualen Wandleranordnung der vorliegenden Erfindung ableiten können. Dieses Diagramm ist als eine Darstellung eines beispielhaften Vorrichtungstyps zu verstehen, in welchem die Erfindung Anwendung finden kann, und ist nicht dazu gedacht, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Andere implantierbare medizinische Vorrichtungen, wie solche, die zuvor beschrieben wurden, die funktionale Organisationen haben, in denen die vorliegende Erfindung nützlich sein kann, können auch modifiziert werden, um eine duale Wandleranordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einzubeziehen. Beispielsweise wird die vorliegende Erfindung auch als nützlich angenommen in Verbindung mit implantierbaren Schrittmachern/Kardiovertern/Defibrillatoren, wie sie offenbart sind in U.S. Patent Nr. 4,548,209 an Wielders u.a.; U.S. Patent Nr. 4,693,253 an Adams u.a.; U.S. Patent Nr. 4,830,006 an Haluska u.a.; und U.S. Patent Nr. 4,949,730 an Pless u.a.
Die PCD-Vorrichtung 70 ist versehen mit sechs Elektroden 101, 102, 104, 106, 108 und 110. Beispielsweise können Elektroden 101 und 102 ein Paar von nahe beieinander liegenden, im Ventrikel befindlichen Elektroden sein. Elektrode 104 kann einer entfernten indifferenten Elektrode entsprechen, die befindlich ist am Gehäuse des implantierbaren PCD 70. Elektroden 106, 108 und 110 können großflächigen, an Vorrichtungsableitungen befindlichen Defibrillationselektroden oder epikardialen Elektroden entsprechen.
Elektroden 101 und 102 sind angeschlossen an Detektorschaltung 109, welche einschließt einen Bandpass-gefilterten Verstärker 111, Auto-Schwellenwertschaltung 112, welche einen anpassbaren Erfassungsschwellenwert bereitstellt, und Komparator 113. Ein Signal wird erzeugt durch den Komparator 113 immer dann, wenn das zwischen den Elektroden 101 und 102 erfasste Signal den Erfassungsschwellenwert, definiert durch Auto-Schwellenwertschaltung 112, überschreitet. Weiterhin wird die Verstärkung von Verstärker 111 angepasst durch Schrittgebungszeitsteuerungs- und Steuerungsschaltung 114. Das Erfassungssig nal wird beispielsweise benutzt, um die Zeitsteuerungsfenster einzustellen und um aufeinander folgende Wellenformdaten auszurichten für Morphologie-Detektionszwecke. Zum Beispiel kann das Erfassungsereignissignal durch die Schrittmacher-/Zeitablaufsteuerungsschaltung 114 auf Datenbus 115 zu Prozessor 124 geführt werden und kann als ein Interrupt für Prozessor 124 wirken, so dass eine bestimmte Routine von Operationen von Prozessor 124 angegangen wird.
Switchmatrix 116 wird benutzt, um verfügbare Elektroden unter der Steuerung von Prozessor 124 mittels Daten-/Adressenbus 115 auszuwählen, so dass die Auswahl zwei Elektroden einschließt, die als ein Fernfeldelektrodenpaar in Verbindung mit einer Tachykardie-(Herzbeschleunigungs-)/Fibrillieren-Unterscheidungsfunktion verwendet werden. Fernfeld-EGM-Signale von den ausgewählten Elektroden werden durch den Bandpassverstärker 117 und in Multiplexer 118 hineingeführt, wo sie in multi-bit Digitaldatensignale von A/D-Umsetzer 119 konvertiert werden zur Speicherung in Direktzugriffsspeicher 126, unter der Steuerung von Direktzugriffsspeicher-Elektronik 128.
Der Prozessor 124 kann verschiedene Morphologie-Detektionsfunktionen ausführen. Zum Beispiel können solche Detektionsfunktionen indikativ sein für Tachykardie oder Fibrillation, oder verschiedene andere Funktionen können ausgeführt werden, wie dargelegt in zahlreichen Verweisen, einschließlich eines beliebigen der Verweise, die hierin mit inbegriffen sind als Referenz, und anderer im Hinblick auf implantierbare PCDs.
Der Rest von Vorrichtung 70 von 2B ist der Bereitstellung von Herzschrittgebung, Kardioversion und Defibrillatonstherapien gewidmet. Die Schrittgebungszeitablaufs-/Steuerungsschaltung 114 schließt programmierbare digitale Zähler ein, die die grundlegenden Zeitablaufintervalle steuern, die Herzschrittgebung zugeordnet sind. Weiterhin bestimmt unter der Steuerung von Prozessor 124 die Schrittgebungszeitablaufs-/Steuerungsschaltung 114 auch die Amplitude von derartigen Herzschrittgebungspulsen.
In dem Fall, dass eine Tachyarrythmie detektiert wird und eine Antitachyarrythmie-Schrittgebungstherapie erwünscht ist, werden geeignete Zeitablaufintervalle zum Steuern der Erzeugung von Schrittgebungstherapien aus dem Prozessor 124 in die Schrittgebungszeitablauf- und Steuerungselektronik 114 geladen. Gleichermaßen verwendet der Prozessor 124, in dem Fall, dass die Erzeugung eines Kardioversions- oder Defibrillationspulses erforderlich ist, die Zeitablauf- und Steuerungselektronik 114, um den Zeitablauf solcher Kardioversions- und Defibrillationspulse zu steuern.
In Erwiderung auf die Detektion von Fibrillationen oder einer Tachykardie, die einen Kardioversionspuls erfordern, aktiviert der Prozessor 124 die Kardioversions-/Defibrillationssteuerungselektronik 129, welche das Laden der Hochspannungskondensatoren 131–134 mittels Ladeschaltung 135 unter der Steuerung der Hochspannungsladeleitung 136 initiiert. Danach wird die Auslieferung und der Zeitablauf des Defibrillations- oder Kardioversionspulses gesteuert durch Schrittgebungszeitablaufs-/Steuerungselektronik 114. Eine Ausführungsform eines geeigneten Systems zum Ausliefern und Synchronisieren von Kardioversions- und Defibrillationspulsen und zum Steuern der damit verbundenen Zeitablauffunktionen ist offenbart in größerem Detail in U.S. Patent Nr. 5,188,105 an Keimel. Andere Elektronik zum Steuern des Zeitablaufs und der Erzeugung von Kardioversions- und Defibrillationspulsen ist offenbart in U.S. Patent Nr. 4,384,585 an Zipes; U.S. Patent Nr. 4,949,719 an Pless u.a.; und in U.S. Patent Nr. 4,374,817 an Engle u.a. Weiterhin wird bekannte Elektronik zum Steuern des Zeitablaufs und der Erzeugung von Anti-Tachykardie-Schrittgebungspulsen beschrieben in U.S. Patent Nr. 4,577,633 an Berkovitz u.a.; U.S. Patent Nr. 4,880,005 an Pless u.a.; U.S. Patent Nr. 4,726,380 an Vollmann u.a.; und U.S. Patent Nr. 4,587,970 an Holley u.a., von denen alle hierin als Referenz in ihren jeweiligen Gesamtheiten mit inbegriffen sind.
Auswahl einer bestimmten Elektrodenkonfiguration zum Ausliefern von Kardioversions- oder Defibrillationspulsen wird gesteuert mittels Ausgangsschaltung 139 unter der Steuerung von Kardioversions-/Defibrillationssteuerungsschaltung 129 mittels Steuerungsbus 140. Ausgangsschaltung 139 bestimmt, welche der Hochspannungselektroden 106, 108 und 110 zu verwenden ist beim Ausliefern der Defibrillations- oder Kardioversionspulstherapie.
3 ist ein Blockdiagramm eines implantierbaren, programmierbaren Überwachungs- und Ableitungssystems, welches eine weitere implantierbare medizinische Vorrichtung repräsentiert, die physiologische Informationen aus einer dualen Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ableiten kann. Der Überwacher 200 kann als ein eigenständiges System verkörpert werden oder kann als Teil des Schrittmachers, PCD, Nervenstimulators oder einer anderen implantierbaren medizinischen Vorrichtung verkörpert werden. 3 stellt ein Pa tientenherz 16 in Relation zu einer Ableitung 14 dar, an die eine duale Wandleranordnung 17 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gekoppelt ist. Die Ableitung 14 schließt erste und zweite Ableitungsleiter 13 und 15 ein, die sich von einem proximalen Anschlussende 18 zur dualen Wandleranordnung 17 erstrecken, welche nahe der distalen Zackenanordnung 27 angeordnet ist. Die Zackenanordnung 27 schließt weiche, biegsame Zacken ein, die geeignet sind, sich in Herzgewebe zu verfangen, um die Ableitung zu stabilisieren in einer in der Schrittmachertechnik wohl bekannten Weise.
Monitor 200 ist allgemein aufgeteilt in Eingangs-/Ausgangsschaltkreis 212, gekoppelt an Batterie 208, einen optionalen Aktivitätssensor 206, eine Telemetrieantenne 234, die Ableitungsleiter 13, 15, einen Kristall 210 und einen Mikrocomputer-Schaltkreis 214. Der Eingangs-/Ausgangsschaltkreis 212 schließt den digitalen Controller-/Timerschaltkreis 232 und die dazugehörigen Bauteile, einschließlich des Kristall-Oszillators 238, Einschaltrücksetzungsschaltkreis (power-on-reset, POR) 248, Vref/BIAS-Schaltkreis 240, ADC/MUX-Schaltkreis 242, RF-Transmitter-/Empfängerschaltkreis 236, optionalen Aktivitätsschaltkreis 252 und Sensorsignal-Demodulierer 250.
Kristall-Oszillator-Schaltkreis 238 und Kristall 210 stellen die grundlegenden Zeitsteuerungstaktsignale für den digitalen Controller/Timerschaltkreis 232 bereit. Referenzspannung (Vref)/BIAS-Schaltkreis 240 erzeugt stabile Referenzspannung Vref und Stromlevel von Batterie 208 für die Schaltkreise innerhalb des digitalen Controller/Timerschaltkreises 232 und die anderen identifizierten Schaltkreise einschließlich Mikrocomputerschaltkreis 214 und Demodulator 250. Einschaltrücksetzungsschaltkreis 248 reagiert auf initiale Verbindung der Elektronik mit der Batterie 208 zum Definieren einer initialen Betriebsbedingung und setzt die Betriebsbedingung auch in Erwiderung auf die Detektion einer Bedingung Niedrige-Batteriespannung zurück. Analog-digital-Umsetzer (ADC)- und Multiplexschaltkreis 142 digitalisiert analoge Sensorsignale, die durch den digitalen Controller/Timerschaltkreis 232 von Demodulator 250 empfangen werden, zur Speicherung durch Mikrocomputerschaltkreis 214.
Datensignale, die nach außen über den RF-Transmitter-/Empfängerschaltkreis 236 übermittelt werden, während Telemetrie, werden durch ADC/MUX-Schaltkreis 242 multiplexiert. Referenzspannungs- und Biasschaltkreis 240, ADC/MUX-Schaltkreis 242, POR-Schaltkreis 248, Kristall-Oszillator-Schaltkreis 238 und optionaler Aktivitätsschaltkreis 252 können beliebigen der hierin zuvor beschriebenen oder gegenwärtig in aktuell vermarkteten implantierbaren Herzschrittmachern benutzten entsprechen.
Digitale Steuerungs-/Zeitablaufschaltung 232 schließt einen Satz von Timern und zugeordneten Logik-Schaltkreisen ein, die mit der Mikrocomputerschaltung 214 durch den Datenkommunikationsbus 230 verbunden sind. Die Mikrocomputerschaltung 214 schließt einen on-board-Chip einschließlich Mikroprozessor 220, zugeordneter Systemuhr 222 und on-board-RAM- und ROM-Chips 224 bzw. 226 ein. Zusätzlich schließt die Mikrocomputerschaltung 214 eine off-board-Schaltung 218 ein, einschließlich separatem RAM-/ROM-Chip 228, um zusätzliche Speicherfähigkeit bereitzustellen. Mikroprozessor 220 ist Interrupt-betrieben, normalerweise in einem reduzierten Energieverbrauchsmodus ablaufend und erwachend in Erwiderung auf definierte Interrupt-Ereignisse, welche das periodische Zeitablaufen von Datenabtastintervallen zur Speicherung von überwachten Daten, den Transfer von auslösenden und Datensignalen auf Bus 230, und den Empfang von Programmiersignalen einschließen können. Eine Echtzeituhr- und Kalenderfunktion kann auch eingeschlossen sein, um gespeicherte Daten mit Zeit und Datum zu korrelieren.
In einer weiteren Variation kann für den Patienten bereitgestellt werden, die Speicherung von überwachten Daten durch einen externen Programmierer oder Schließen eines Reed-Schalters zu initiieren, wenn ein ungewöhnliches Ereignis oder Symptom erfahren wird. Die überwachten Daten können bezogen werden auf einen Ereignismerker bei späterer Telemetrie-Ausgabe und Untersuchung durch einen Mediziner.
Mikrocomputerschaltung 214 steuert die Betriebsfunktionen von digitaler Steuerung/Timer 232, spezifizierend, welche Zeitablaufintervalle verwendet werden und die Dauer der verschiedenen Zeitablaufintervalle steuernd mittels des Busses 230. Die spezifischen aktuellen Betriebsarten und Intervallwerte sind programmierbar. Die einprogrammierten Parameterwerte und Betriebsarten werden empfangen durch die Antenne 234, demoduliert in RF-Sende-/Empfangsschaltkreis 236 und gespeichert in RAM 224.
Datenübertragung zum und vom externen Programmierer (nicht gezeigt) wird bewerkstelligt mittels der Telemetrieantenne 234 und des zugeordneten RF-Senders und -Empfängers 236, welcher sowohl dazu dient, empfangene Abwärtsstrecken-Telemetrie zu demodulieren und Aufwärtsstrecken-Telemetrie zu übertragen. Zum Beispiel kann die Schaltung zum Demodulieren und Decodieren von Abwärtsstrecken-Telemetrie jener entsprechen, die offenbart ist in den zuvor erwähnten U.S. Patent Nr. 4,556,063 und U.S. Patent Nr. 4,257,423, erteilt an McDonald u.a., wohingegen Aufwärtsstrecken-Telemetriefunktionen bereitgestellt sein können gemäß U.S. Patent Nr. 5,127,404, erteilt an Wyborny u.a. Aufwärtsstrecken-Telemetriefähigkeiten schließen typischerweise die Fähigkeit ein, gespeicherte digitale Informationen sowie echtzeitphysiologische Sensorsignale, wie beispielsweise Blutdrucksignale, zu übermitteln.
Eine Anzahl von Energieversorgungs-, Zeitablauf- und Steuerungssignalen werden von der digitalen Steuerungs-/Timerschaltung 232 auf den Demodulator 250 angewendet, um selektiv den Betrieb von jedem der zwei unabhängigen physiologischen Sensoren 19, 20 zu initiieren und mit Energie zu versorgen, die innerhalb der dualen Wandleranordnung 17 eingeschlossen sind, und um selektiv die anwendbaren Signale auszulösen, die von den Sensoren 19, 20 der dualen Wandleranordnung erzeugt werden. Der Monitor 200 speichert periodisch digitalisierte Daten, die mit den verschiedenen physiologischen Parametern zusammenhängen, die von der dualen Wandleranordnung 17 bei einer nominalen Abtastfrequenz erfasst werden, welche bezogen sein kann auf das Patientenaktivitätslevel, optional korreliert zu sowohl Zeit und Datum als auch patienteninitiierten Ereignismerkern. Abhängig von der gegebenen Konfiguration der dualen Wandleranordnung 17 können einschlägige physiologische Parameter, wie Parameter, die sich auf Patientenaktivität, Blutdruck und/oder Temperatur, Blutsauerstoff oder andere Gassättigungspegel und Elektrogramm(EGM)-Status beziehen, kontinuierlich überwacht werden.
4 ist ein Blockdiagramm, das nützlich ist zum Beschreiben verschiedener struktureller und funktioneller Merkmale einer Ausführungsform einer dualen Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Übereinstimmung mit dieser veranschaulichenden Ausführungsform schließt die duale Wandleranordnung 317 zwei Sensoren ein, Sensor #1 319 und Sensor #2 320, von denen jeder einen oder mehrere physiologische Parameter erfasst, die dem menschlichen Herz oder einem anderen Organ zugeordnet sind. Sensoren #1 319 und #2 320 repräsentieren zwei Sensoren, welche als diskrete oder alternativ als eingebaute bzw. integrale IC-Bauteile hergestellt werden können. Ein Schalter 306 ist gekoppelt an Sensoren #1 319 und #2 320 und zu einem Leiter 313 der Zwei-Leiter-Ableitung 312. Die Sensoren #1 319 und #2 320 sind auch gekoppelt an einen zweiten Leiter 315 der Ableitung 312. Die Konstruktion und Konfiguration der Leiter 313, 315 und Befestigungen sind vom konventionellen Typ, wie er im Gebiet der Schrittgebungsableitungstechnologie bekannt ist.
Leiter 313, 315 sind gekoppelt an eine Steuereinheit 304. Steuereinheit 304 ist dazu vorgesehen, eine Komponente oder einen Satz von Komponenten zu repräsentieren, die die allgemeinen Funktionen des Steuerns des Zustands der zwei Leiter 313, 315 und des Koordinierens der Übertragung und des Empfangens von Signalen über das Leiterpaar 313, 315 ausführen. Steuereinheit 304 kann beispielsweise eine Steuerschaltung, wie eine digitale Steuer-/Timerschaltung 232, gezeigt in 3, oder eine Steuerschaltung, die die Funktionalität einer Decoderschaltung beinhaltet, wie die des auch in 3 gezeigten Demodulators 250, repräsentieren. Steuereinheit 304 kann weiterhin repräsentativ sein für einen Mikroprozessor, wie eine Mikrocomputerschaltung 214, gezeigt in 3, alleine oder in Kombination mit anderen in 3 gezeigten Bauteilen. Verschiedene Signale, die zwischen den Sensoren #1 319 und #2 320 und der Steuereinheit 304 übermittelt werden, können verarbeitet oder produziert werden durch andere solcher Bauteile mittels Signalleiter 323, 325.
Wie weiterhin in 4 gezeigt, ist eine Zackenelektrode, TIP 327, typischerweise verbunden mit geeignetem Herz- oder anderem Organgewebe, wie zuvor diskutiert. Elektrische Signale, die die Depolarisation und Repolarisation des Herzens begleiten, werden übermittelt von TIP-Elektrode 327 an Steuereinheit 304. In einer typischen Weise des Betriebs legt die Steuereinheit 304 in Erwiderung auf elektrische Signale, die von der TIP-Elektrode 327 empfangen werden, eine Versorgungsspannung, VSUPP, über das Paar von Leitern 313, 315 einer vorher etablierten Polarität an, um so selektiv und abwechselnd Sensoren #1 319 und #2 320 mittels Schalter 306 zu aktivieren und zu deaktivieren. Schalter 306 erfasst die Anwesenheit und Polarität der Versorgungsspannung, VSUPP.
In Erwiderung auf eine Versorgungsspannung, VSUPP, einer positiven Polarität, die an die Leiter 313, 315 angelegt wird von der Steuereinheit 304, beispielsweise, liefert der Schalter 306 die Versorgungsspannung, VSUPP, an Sensor #1 319, um Sensor #1 319 für den Betrieb zu aktivieren. Schalter 306 entfernt gleichzeitig die Versorgungsspannung, VSUPP, von Sensor #2 320, wenn der Sensor #1 319 aktiviert ist. In Erwiderung auf eine Versorgungsspan nung, VSUPP, einer positiven Polarität, die von der Steuereinheit 304 erzeugt und an die Leiter 313, 315 angelegt wird, liefert Schalter 306 die Versorgungsspannung, VSUPP, an Sensor #2 320, um Sensor #2 320 für den Betrieb zu aktivieren und entfernt gleichzeitig die Versorgungsspannung, VSUPP, von Sensor #1 319. In dieser Ausführungsform wird Schalter 306 verwendet, um die Sensoren #1 319 und #2 320 für den Betrieb auszuwählen und abzuwählen durch Bereitstellen von Leistung bzw. Energie bzw. Spannung für nur einen ausgewählten der beiden Sensoren #1 319 und #2 320.
Diese Energieschaltmethodologie reduziert vorteilhafterweise die Menge von Energie, die von Sensoren #1 319 und #2 320 über die Zeit verbraucht wird und reduziert die zusammengenommenen Leistungsanforderungen der medizinischen Vorrichtung, die an die duale Wandleranordnung 317 gekoppelt ist. Es ist zu bemerken, dass verschiedene Bauteile der Steuereinheit 304, wie der Demodulator 250, gezeigt in 3, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, auch aktiviert und deaktiviert werden können während Perioden, in denen keiner der beiden Sensoren #1 319 und #2 320 aktiv ist.
Jeder der Sensoren #1 319 und #2 320 hat exklusive Verfügung bzw. Benutzung des Paares von Leitern 313, 315 zum Kommunizieren seiner jeweiligen physiologischen Daten an Steuereinheit 304, wenn er für den Betrieb durch Schalter 306 ausgewählt ist. Das Erfordernis, zwischen ungleichen Sensorsignalen zu schlichten, die alle in Wettbewerb stehen für den Zugriff auf das Leiterpaar 312, wird somit umgangen unter Benutzung einer Energieschaltmethodologie in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Erhöhte Zuverlässigkeit und Datenintegrität können realisiert werden durch Verwendung dieser einfachen, jedoch eleganten Schaltarchitektur.
5 ist ein Blockdiagramm einer dualen Wandleranordnung, konfiguriert in einem Serienarrangement bezüglich des Leiterpaars 312 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser veranschaulichenden Ausführungsform ist Sensor #1 319 parallel mit Schalter #1 308, welcher die Diode 327 einschließt, um Sensoreinheit #1 329 zu definieren. Sensor #2 320 ist parallel verbunden mit Schalter #2 310, welcher die Diode 328 einschließt, um Sensoreinheit #2 330 zu definieren. Die Polarität von Diode 327 in Sensoreinheit #1 329 ist entgegengesetzt zu der von Diode 328 in Sensoreinheit #2 330. Sensoreinheit #1 329 ist in Reihe verbunden mit Sensoreinheit #2 330 und mit Leitern 313 und 315.
In einer Ausführungsform sind die Dioden 327, 328 parasitäre Substratdioden. In einer anderen Ausführungsform sind die Dioden 327, 328 diskrete Bauteile.
In dieser Konfiguration aktiviert die Steuereinheit 304 Sensor #2 320 durch Anlegen einer Versorgungsspannung, VSUPP, mit einer positiven Polarität an den Leitern 313, 315. Eine Versorgungsspannung, VSUPP, einer positiven Polarität sperrt Diode 328 von Schalter #2 310 und veranlasst Diode 327 von Schalter #1 308, zu leiten. Diode 327 von Schalter #1 308 agiert, wenn sie leitet, als ein Shunt über Sensor #1 319, was in der Reaktivierung von Sensor #1 319 und der Aktivierung von Sensor #2 320 resultiert. In dieser Weise wird von Sensor #1 319 während des Betriebs von Sensor #2 320 keine Energie verbraucht.
Steuereinheit 304 deaktiviert Sensor #2 320 und aktiviert Sensor #1 319 durch Anlegen einer Versorgungsspannung, VSUPP, mit einer negativen Polarität an den Leitern 313, 315. Eine negative Versorgungsspannung, VSUPP, sperrt Diode 327 von Schalter #1 308 und veranlasst Diode 328 von Schalter #2 310, zu leiten. Während eines in Vorwärtsrichtung betriebenen Modus agiert Diode 328 von Schalter #2 310 als ein Shunt über Sensor #2 320, in der Reaktivierung von Sensor #2 320 und der Aktivierung von Sensor #1 319 resultierend. Es kann gesehen werden, dass keine Energie verbraucht wird von Sensor #2 320 während des Betriebs von Sensor #1 319.
6 ist ein Blockdiagramm einer alternativen dualen Wandleranordnungskonfiguration in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Konfiguration ist Sensor #1 319 in Reihe verbunden mit Diode 327 von Schalter #1 308, um Sensoreinheit #1 329 zu definieren. Sensor #2 320 ist in Reihe verbunden mit Diode 328 von Schalter #2 310, um Sensoreinheit #1 330 zu definieren. Sensoreinheiten #1 329 und #2 330 sind parallel verbunden an die Leiter 313 und 315.
Sensor #2 320 ist aktiviert durch Steuereinheit 304 durch Anlegen einer positiven Versorgungsspannung, VSUPP, an Leitern 313, 315. Die positive Versorgungsspannung, VSUPP, betreibt Diode 327 von Schalter #1 308 in Vorwärts- bzw. Durchlassrichtung und betreibt Diode 328 von Schalter #2 310 in Sperrrichtung. In einer zuvor mit Bezug auf die Ausführungsform von 4 beschriebenen Weise agiert die in Durchlassrichtung betriebene Diode 327 von Schalter #1 308 als ein Shunt an Sensor #1 319, was in der Reaktivierung von Sensor #1 319 resultiert. Die in Sperrrichtung betriebene Diode 328 von Schalter 310 sorgt für die Aktivierung von Sensor #2 320. Steuereinheit 304 deaktiviert Sensor #2 320 und aktiviert Sensor #1 319 durch Anlegen einer negativen Versorgungsspannung, VSUPP, an Leitern 313, 315. Die negative Versorgungsspannung, VSUPP, veranlasst Diode 328 von Schalter #2 310, zu leiten und betreibt Diode 327 von Schalter #1 308 in Sperrrichtung. Diode 328 von Schalter #2 310 agiert als ein Shunt an Sensor #2 320, was in der Reaktivierung von Sensor #2 320 und der Aktivierung von Sensor #1 319 resultiert. Es kann in den 4 und 5 gesehen werden, dass die duale Wandleranordnung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann sowohl in Reihen- als auch Parallelkonfigurationen.
7 ist ein schematisches Diagramm einer dualen Wandleranordnung in Übereinstimmung mit einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform werden n-Kanal MOSFET-Transistoren verwendet in jedem der Schalter #1 425 und #2 435, welche parallel verbunden sind mit entsprechenden Sensoren #1 419 bzw. #2 420. Ein vergrößertes schematisches Diagramm von Schalter #1 425 ist gezeigt in 8A. Sensoreinheit #1 429, welche Sensor #1 419 und Schalter #1 425 einschließt, ist in Reihe verbunden mit Sensoreinheit #2 430, welche Sensor #2 420 und Schalter #2 435 einschließt.
Schalter #1 425 steuert die Aktivierung und Reaktivierung von Sensor #1 419 durch n-Kanal-Leistungstransistor 440 und n-Kanal-Leistungstransistoren 442 und 444. Schalter #2 435 steuert Aktivierung und Reaktivierung von Sensor #2 420 durch n-Kanal-Leistungstransistor 450 und n-Kanal-Schalttransistoren 446 und 448. Ableitungsleiter 413 ist gekoppelt an den positiven Energieversorgungskontakt von Sensor #1 419 und Schalter #1 425. Ableitungsleiter 415 ist gekoppelt an den positiven Energieversorgungskontakt von Sensor #2 420 und Schalter #2 435. Leiter 414 verbindet Ableitungsleiter 413 mit dem Gate von n-Kanal-Leistungstransistor 450 von Schalter #2 435.
Leiter 416 ist angeschlossen an den negativen Energieversorgungskontakt von Sensor #1 419 und ist gekoppelt an Ableitungsleiter 413 mittels der Source von n-Kanal-Leistungstransistor 440 von Schalter #1 425. Leiter 416 ist auch angeschlossen an den negativen Energieversorgungskontakt von Sensor #2 420 und ist gekoppelt an Ableitungsleiter 415 mittels der Source von n-Kanal-Leistungstransistor 450 von Schalter #2 435. Leiter 417 verbindet Ableitungs leiter 415 mit der Source von Schalttransistor 444 und den Gates von Leistungstransistor 440 bzw. Schalttransistor 442. Andere Verbindungen von Interesse zwischen den verschiedenen Bauteilen sind gezeigt in dem schematischen Diagramm von 7.
Es kann in 7 gesehen werden, dass das Variieren der Polarität der Versorgungsspannung, VSUPP, die an den Ableitungsleitern 413 und 415 angelegt wird, selektiv die Leistungstransistoren 440 und 450 von Schaltern #1 419 und #2 420 aktiviert und deaktiviert, was wiederum Sensoren #1 419 bzw. #2 420 deaktiviert und aktiviert. Es ist anzumerken, dass p-Kanal-Leistungstransistoren anstelle von n-Kanal-Leistungstransistoren 440 und 450 benutzt werden können, unter der Annahme, dass die geeignete Umkehrung der Sensorenergieversorgungskontaktpolaritäten gemacht wird. Es ist weiterhin anzumerken, dass andere Typen von Transistoren, wie z. B. bipolare Transistoren, JFETs, MESFETS oder DFETS, in der Konstruktion von Schaltern #1 425 und #2 435 in dieser und anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen benutzt werden können, wobei deren Implementierung unmittelbar von einem Fachmann durchgeführt werden kann. Weiterhin können Substrat-, Diskret- oder Hybridtransistorimplementierungen verwendet werden, so wie es für eine gegebene Anwendung geeignet ist.
9 ist ein schematisches Diagramm einer dualen Wandleranordnung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform werden n-Kanal-MOSFET-Transistoren verwendet in jedem der Schalter #1 525 und #2 535, welche in Reihe verbunden sind mit Sensoren #1 519 bzw. #2 520. Sensoreinheit #1 529, welche Sensor #1 519 und Schalter #1 525 einschließt, ist parallel verbunden mit Sensoreinheit #2 530, welche Sensor #2 520 und Schalter #2 535 einschließt.
Schalter #1 525 steuert die Aktivierung und Deaktivierung von Sensor #1 519 durch n-Kanal-Leistungstransistor 540 und n-Kanal-Schalttransistoren 542 und 544. Schalter #2 535 steuert die Aktivierung und Deaktivierung von Sensor #2 520 durch n-Kanal-Leistungstransistor 550 und n-Kanal-Schalttransistoren 546 und 548. Die Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten sind unmittelbar wahrnehmbar für einen Fachmann durch Bezugnahme auf die in 9 gezeigte schematische Zeichnung.
In 9 kann gesehen werden, dass ein Variieren der Polarität der Versorgungsspannung, VSUPP, die an den Ableitungsleitern 513 und 515 angelegt wird, die Leistungstransistoren 540 und 550 von Schaltern #1 519 und #2 520 selektiv aktiviert und deaktiviert, was wiederum Sensoren #1 519 und #2 520 deaktiviert und aktiviert. Wie bei der Reihenschaltungsausführungsform, gezeigt in 7, können p-Kanal-Leistungstransistoren anstelle der n-Kanal-Leistungstransistoren 540 und 550 benutzt werden, unter der Annahme, dass die geeignete Umkehrung der Sensorenergieversorgungskontaktpolaritäten gemacht wird.
10 ist eine schematische Zeichnung von noch einer weiteren Ausführungsform einer dualen Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der in 10 gezeigte duale Wandler schließt Sensoren #1 619 und #2 620 ein, die parallel zu den Ableitungsleitern 613 und 615 verbunden sind. In dieser Ausführungsform schließt Schalter #1 615 n-Kanal-MOSFET-Transistoren ein, und Schalter #2 635 schließt p-Kanal-MOSFET-Transistoren ein. Die Schaltfunktionalität der in 10 gezeigten dualen Wandleranordnung ist ähnlich zu der, die zuvor mit Bezug auf die in 7 und 9 gezeigten Ausführungsformen beschrieben wurde. Ein vergrößertes schematisches Diagramm von p-Kanal-Leistungsschalter #2 650 ist gezeigt in 8B. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen aktiviert und deaktiviert ein Variieren der Polarität der Versorgungsspannung, VSUPP, angelegt an den Ableitungsleitern 613 und 615, selektiv die Leistungstransistoren 640 und 650 von Schaltern #1 619 und #2 620, was wiederum Sensoren #1 619 bzw. #2 620 deaktiviert und aktiviert.
Eine Anzahl von Faktoren sollte berücksichtigt werden, wenn die n-Kanal- oder p-Kanal-Leistungs-MOSFET-Transistoren, wie die in 10 gezeigten Transistoren 640 bzw. 650, ausgelegt oder ausgewählt werden. Diese Faktoren schließen Stromaufnahme der Sensorelektronik, den akzeptablen Spannungsabfall vom Leistungstransistor zum Sensor und die Vor- bzw. Ruhespannung des Sensors ein. Allgemein schließen die wünschenswerten Eigenschaften eines Leistungs-MOSFET-Transistors, der für die Benutzung in einer dualen Wandleranordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gut geeignet ist, eine breitere und kürzere Kanallänge für höhere Stromaufnahme, einen geringeren akzeptablen Spannungsabfall und eine geringere Sensor-Ruhespannung ein. Diese allgemeinen Eigenschaften sind auch wünschenswert, wenn Schalt-MOSFETs ausgelegt oder ausgewählt werden, die in die Sensorsteuerungselektronik aufzunehmen sind, die in der Steuereinheit 304 oder anderen steuernden medizinischen Vorrichtungen verwendet wird.
11 ist ein schematisches Diagamm einer Schnittstellenelektronik 700, welche nützlich sein kann, wenn eine duale Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Steuereinheit oder Wiederherstellungseinheit, wie die zutreffenden Bauteile von Schrittmacher 11 oder Überwacher 200, gezeigt in 2 bzw. 3, über eine Schnittstelle verbunden ist. Die Schnittstellenelektronik 700 ist typischerweise mit inbegriffen als Teil der Eingangs-/Ausgangselektronik der Steuer- oder Wiederherstellungseinheit.
In dieser Ausführungsform ist der Leiter #2 715 der Zwei-Leiter-Ableitung 712 an einen TIP-Leiter (nicht gezeigt) gekoppelt, der beispielsweise in einem menschlichen Herz implantiert ist. Der TIP-Leiter erfasst elektrische Aktivierung des myocardialen Gewebes des Herzens. Der Eingangs-/Ausgangskontakt 716 von Sensor #2 ist typischerweise gekoppelt an einen Elektrogamm(EGM)-Verstärker, wie den in 2A gezeigten EGM-Verstärker 46. Der Erfassungsverstärkerreferenzkontakt 716 ist typischerweise gekoppelt an einen Erfassungsverstärker, wie Erfassungsverstärker 42, gezeigt in 2A. Leiter #1 715 ist gekoppelt an Ausgangsverstärker, wie den in 2A gezeigten Ausgangsverstärker 44. In einer Ausführungsform ist Ausgangsverstärker 44 ein Ausgangspulsgenerator, der Schrittgebungsstimuli an das Herz bereitstellt, in Erwiderung auf ein Schrittgebungsauslösesignal, das von einer digitalen Steuer-/Timerschaltung bereitgestellt wird, wie der in 2A gezeigten Schaltung 34.
Die Schnittstellenelektronik 700, gezeigt in 11, schließt weiterhin Treiber 706 ein, welcher gekoppelt ist an Leiter #1 713 und Inverter 720, welcher wiederum verbunden ist mit Eingangs-/Ausgangskontakt 704 von Sensor #1. In dieser Ausführungsform ist Treiber 706 ein CMOS-Schalter, welcher einen NMOS-Treibertransistor 709 und einen PMOS-Lasttransistor 707 einschließt. Treiber 708 ist gekoppelt an Leiter #2 715 und sowohl den Erfassungsverstärkerreferenzkontakt 716 als auch den Eingangs-/Ausgangskontakt 714 von Sensor #2 durch Inverter 718. Treiber 708 stellt auch einen CMOS-Schalter dar, welcher einen NMOS-Treibertransistor 703 und einen PMOS-Lasttransistor 701 einschließt. Es ist anzumerken, dass in Schrittgebungsanwendungen Leiter #2 715 als der Schrittgebungsleiter benutzt wird. Der Betrieb der Schnittstellenelektronik 700 in Erwiderung auf verschiedene Spannungssignale, die auf Leitern #1 713 und #2 715 entwickelt sind, und auf Signale, die an Kontakte 710, 704, 714 und 716 angewendet werden, kann unmittelbar von einem Fachmann verstanden werden.
Die hier zuvor mit Bezug auf 4–11 diskutierten Sensoren wurden allgemein beschrieben in einer generischen Weise, da es beabsichtigt ist, dass jeder geeignete implantierbare physiologische Sensor als Teil einer dualen Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden kann. Die folgende Liste von Sensortypen wird bereitgestellt, um verschiedene bekannte implantierbare physiologische Sensoren zu veranschaulichen, die gut geeignet sind zur Aufnahme in einer dualen Wandleranordnung der vorliegenden Erfindung. Es sollte verstanden werden, dass diese nicht abschließende Liste von Sensortypen nur für Anschaulichkeitszwecke angegeben wird und es nicht beabsichtigt ist, den Sensortyp, der in einer dualen Wandleranordnung verwendet werden kann, einzuschränken. Diese Sensoren schließen ein kapazitive Absolutdrucksensoren; Sauerstoffsättigungssensoren auf optischer Basis, piezo-resistive Absolutdrucksensoren; Relativdrucksensoren; Beschleunigungs- oder Aktivitätssensoren; elektrochemische Sensoren, wie Sauerstoffsensoren und Glukosesensoren; Dopplereffektdurchflusssensoren; Dehnmessstreifensensoren; und elektronische Thermo-Verdünnungssensoren.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt die in 3 gezeigte duale Wandleranordnung 17 einen Drucksensor 20 und einen Sauerstoffsättigungssensor 19 ein. Ein beispielhafter kapazitiver Absolutdrucksensor, der für die Benutzung in der dualen Wandleranordnung 17 gut geeignet ist, ist beschrieben in U.S. Patent Nr. 5,535,752 und 5,564,434, beide erteilt an Halperin u.a. Es ist anzumerken, dass der in U.S. Patent Nr. 5,535,752 und 5,564,434 offenbarte kapazitive Absolutdrucksensor einen einzelnen Sensor repräsentiert, der zwei unterschiedliche physiologische Parameter überwacht, nämlich einen Absolutblutdruckparameter und einen Bluttemperaturparameter.
Zusätzlich zu einem kapazitiven Absolutdrucksensor schließt die duale Wandleranordnung 17 in Übereinstimmung mit dieser veranschaulichenden Ausführungsform einen Sauerstoffsättigungssensor 19 ein. Ein beispielhafter Sauerstoffsättigungssensor, der zur Benutzung in der dualen Wandleranordnung 17 gut geeignet ist, ist beschrieben in U.S. Patent Nr. 4,750,495 und 4,903,701, beide erteilt an Moore u.a.
Die vorausgehenden spezifischen Ausführungsformen sind veranschaulichend für die Ausführung der Erfindung. Es sollte verstanden werden, dass andere Zweckmäßigkeiten, die den Fachleuten bekannt sind oder hierin offenbart sind, verwendet werden können, ohne von der Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Benutzung einer dualen Wandleranordnung in Verbindung mit einer bestimmten implantierbaren medizinischen Vorrichtung, wie einem Schrittmacher, beschränkt, sondern kann auch benutzt werden in Verbindung mit anderen medizinischen Vorrichtungen. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht beschränkt auf spezifische Datenakquisitions- und Kommunikationstechniken, wie die hierin vorgestellten, sondern derartige Funktionen können ausgerichtet sein auf die Benutzung anderer ähnlicher Techniken. Die vorliegende Erfindung schließt weiterhin in ihrem Schutzbereich die hier zuvor beschriebenen strukturellen Einzelheiten ein.

Claims

Körperimplantierbare, duale Wandlervorrichtung (17), umfassend: einen ersten Sensor (319), der einen ersten physiologischen Parameter erfasst; einen zweiten Sensor (320), der einen zweiten physiologischen Parameter erfasst; ein Paar von Leitern (13, 15), an den ersten und den zweiten Sensor gekoppelt; und eine Steuereinheit (304), die selektiv eine Versorgungsspannung von entweder einer ersten Polarität oder einer zweiten Polarität über das Paar von Leitern anlegt; gekennzeichnet durch eine Schaltelektronik (306), die in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der ersten Polarität den ersten Sensor (319) zur Erzeugung eines ersten Sensorsignals mit Versorgungsspannung versorgt und die Versorgungsspannung am zweiten Sensor (320) beseitigt, und in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der zweiten Polarität die Versorgungsspannung am ersten Sensor (319) beseitigt und den zweiten Sensor (320) zur Erzeugung eines zweiten Sensorsignals mit Versorgungsspannung versorgt, wobei das erste und das zweite Sensorsignal an die Steuereinheit (304) unter Benutzung eines Paars von Leitern übermittelt werden, wenn der erste bzw. zweite Sensor mit Versorgungsspannung versorgt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Sensor (319, 320) am Paar von Leitern parallelgeschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schaltelektronik weiterhin umfasst: einen mit dem ersten Sensor in Reihe geschalteten ersten Schalter (308) und einen mit dem zweiten Sensor in Reihe geschalteten zweiten Schalter (310), wobei der erste und zweite Schalter in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der ersten Polarität zusammenwirkend agieren, um den zweiten Sensor mit Versorgungsspannung zu versorgen und die Versorgungsspannung am ersten Sensor zu beseitigen, und der erste und zweite Schalter in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der zweiten Polarität zusammenwirkend agieren, um den ersten Sensor mit Versorgungsspannung zu versorgen und die Versorgungsspannung am zweiten Sensor zu beseitigen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Sensor (319, 320) am Paar von Leitern in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schaltelektronik weiterhin umfasst: einen parallel zum ersten Sensor geschalteten ersten Schalter (308), wobei der erste Schalter in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der ersten Polarität einen Versorgungsstrom zum zweiten Sensor leitet, um so die Versorgungsspannung vom ersten Sensor zu beseitigen und den zweiten Sensor mit Versorgungsspannung zu versorgen; und einen parallel zum zweiten Sensor geschalteten zweiten Schalter (310), wobei der zweite Schalter in Erwiderung auf die Versorgungsspannung der zweiten Polarität den Versorgungsstrom zum ersten Sensor leitet, um so die Versorgungsspannung vom zweiten Sensor zu beseitigen und den ersten Sensor mit Versorgungsspannung zu versorgen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei jeder vom ersten und zweiten Schalter zumindest einen n-Kanal FET-Transistor (425, 435) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei jeder vom ersten und zweiten Schalter zumindest einen p-Kanal FET-Transistor oder einen npn BJT-Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei der erste Schalter zumindest einen n-Kanal Transistor umfasst und der zweite Schalter zumindest einen p-Kanal Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei jeder vom ersten und zweiten Schalter einen Substratschalter umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei jeder vom ersten und zweiten Schalter eine Diode (327, 328) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei jeder vom ersten und zweiten Schalter eine Substratdiode umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei einer oder beide vom ersten und zweiten Sensor eine Vielzahl von physiologischen Parametern erfasst.
Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit eine implantierbare medizinische Einrichtung umfasst.