DE2702517A1

DE2702517A1 - Schrittmacher

Info

Publication number: DE2702517A1
Application number: DE19772702517
Authority: DE
Inventors: Alexis C M Renirie
Original assignee: Vitatron Medical BV
Current assignee: Vitatron Medical BV
Priority date: 1976-01-22
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1977-08-04
Also published as: NL172513C; DE2702517B2; NL7700597A; NL172513B; GB1575975A; US4031899A

Description

Schrittmacher

Die Erfindung betrifft Schrittmacher, insbesondere in sich abgeschlossene Schrittmacher oder Herzschrittmacher sowie Gleichspannungs-Verbindungsschaltungen und insbesondere Umschaltstufen, um mehrere Schaltungen umschaltbar mit Energie von einer Versorgungsquelle mit niederer Energie oder niederer Spannung zu versorgen, so dass die einzelnen Schaltungserfordernisse jeweils gut an die Eigenschaften der Versorgungsquelle angepasst werden. Bei eine niedere Spannung abgebenden Gleichspannungsquellen kann die Energie-Bereitstellungsschaltung auch einen oder mehrere Umsetzerstufen zum Anheben des bereitgestellten Spannungswertes umfassen.

Herzschittmacher sind seit über 10 Jahren bekannt und es wurden grosse Fortschritte bei der Verbesserung der Eigenschaften und der Zuverlässigkeit von Herzschrittmachern gemacht, die ständig im Patienten eingepflanzt bleiben. Die Verbesserungen bei Herzschrittmachern sind sowohl auf verbesserte Schaltungsbauelemente, die bei Herzschrittmachern verwendet werden können, beispielsweise auf die CMOS-Bausätze und andere Formen der Mikroelektronik, als auch

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auf verbesserte Schaltungsanordnungen selbst zurückzuführen, so dass die Erzeugung der Schrittmacher-Reizungssignale besser und zuverlässiger ist. Bis jetzt sind die grössten, auffälligsten Verbesserungen, die zu einer längeren Lebensdauer eines eingepflanzten Schrittmachers geführt haben, auf Grund von Schaltungsverbesserungen möglich geworden, die zu einer geringeren Leistungs- und Energieaufnahme sowie zur Verbesserung der Elektroden geführt haben, so dass dadurch eine effektive Stimulierung des Herzens mit kleineren Ausgangsimpulsen möglich geworden ist. Bei der Entwicklung von Herzschrittmachern der Vergangenheit wurden relativ geringe Verbesserungen an den Batterie-Versorgungsquellen selbst erzielt, so dass die Lebensdauer bei den meisten Schrittmachermodellen etwa zwischen 18 Monaten und 36 Monaten lag. Auch bei Einsatz der modernsten, besten Hybrid-Schaltungen war die Stromaufnahme so gross, dass mit herkömmlichen Zellen keine längere Lebensdauer als 3 Jahre für die meisten Schrittmachermodelle erreicht wurde. Bern Mediziner ist auch diese Lebensdauer jedoch noch zu kurz.

In letzter Zeit sind jedoch neue Batterien entwickelt worden und sind, was noch wichtiger ist, bereits soweit ausgetestet worden, dass sie als zuverlässig gelten können. Beispielsweise werden Lithium-Jodid-Batteriezellen bereits von verschiedenen Herstellern angeboten, und solche Zellen weisen eine Lebensdauer von langer als 5 Jahre auf, wobei die Lebensdauer natürlich von der Leistungsaufnahme des Schrittmachers, der von der Zelle gespeist wird, abhängt. Barüberhinaus sind auch andere Versorgungsquellen, beispielsweise auch Versorgungsquellen, in denen Kernenergie erzeugt wird, verfügbar geworden und werden auch immer mehr angewendet. Diese neuen Energie-Versorgungsquellen verbessern die Möglichkeit, zuverlässige und relativ leichte Schrittmacher herzustellen, die nicht wesentlich teuerer als die bereits vorhandenen Schrittmacher sind, wobei die Lebensdauer dieser neuen Schrittmacher in der Grössenordnung der statistisch erwarteten Lebensdauer der Patienten liegt, denen die

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Schrittmacher eingepflanzt werden. Untersuchungen lassen annehmen, dass die mittlere Lebensdauer eines Patienten von

dem Zeitpunkt an, zu dem ein erstes Mal einnen Schrittmacher eingepflanzt bekommt, etwa 5 Jahre beträgt. Im Hinblick darauf ist festzustellen, dass ein Schrittmacher mit einer Batterie-Versorgungsquelle, beispielsweise einer Lithium-Jodid-Zelle, mit der eine zuverlässige Lebensdauer von 5 bis 10 Jahren erreicht werden kann, ein sehr wichtiger Fortschritt und ein unschätzbarer Vorzug für einen Patienten wäre, der mit solchen Herzschrittmacher leben muss.

Von mit Kernenergie gespeisten Herzschrittmachern wird erwartet, dass sie leicht Lebensdauern in der Grössenordnung von 30 Jahren erreichen können. Solche Herzschrittmacher sind jedoch um Grössenordnungen teurer und nur für eine kleinere Zahl von Patienten geeignet, bei denen die Implantation in einem noch relativ jungen Alter erforderlich wird, so dass die statistisch zu erwartende Lebensdauer etwa so gross wie die Lebensdauer der Schrittmacher-Versorgungsquelle ist. Für den grösseren Prozentsatz des zu erwartenden Schrittmachers-Marktes, d. h. für mehr als 90 %, des Marktes, wird im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und Einfachheit ein Schrittmacher betrachtet, der eine zuverlässige Lebensdauer von 8 oder mehr Jahren aufweist. Wenn die Eigenschaften der neuen Batteriezellen jedoch an die elektrischen Erfordernisse der Herzschrittmacher angepasst werden, ergibt sich, dass für die meisten Herzschrittmacher die volle Spannung, die die neuen Zellen bereitstellen, einfach nicht realistisch ist, hauptsächlich deshalb, weil nach etwa 5 Jahren sich die Eigenschaften und Kennwerte der Zellen ändern und damit auch eine geänderte Schrittmacher-Arbeitsweise verursachen. Wenn sich die Arbeitsweise des Schrittmachers stärker als in einem bestimmten, zulässigen Masse ändert, muss der Schrittmacher auch dann ausgetauscht werden, wenn noch relativ viel Energie vorhanden ist.

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Eine erste wichtige Eigenschaft der Lithium-Jodid-Zelle ist darin zu sehen, dass ihre maximale Ausgangsspannung 2,8 V beträgt. Der chemische Aufbau bzw. die chemischen Voraussetzungen einer solchen Zelle stellen sicher, dass im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften und Kennwerte eine ideale 2,8 Volt-Versorgungsquelle im Zusammenhang mit einem Innenwiderstand geschaffen werden kann. Die von der 2,8-Volt-Versorgungsquelle bereitgestellte Spannung bleibt auf Grund der chemischen Eigenschaften der Zelle auf einem konstanten, festen Vert. Der Innenwiderstand kann sich in Abhängigkeit der von der Batterie abgegebenen Energie, d. h. in Abhängigkeit der Energieabnahme der Zelle ändern, und dies ist tatsächlich auch der Fall. Kurz ausgedrückt, steigt der Innenwiderstand mit zunehmender Energieabnahme linear an, bis ein Knick in der Kurve erreicht ist, wo der Innenwiderstand plötzlich sehr stark ansteigt. Bei Erreichen dieses Kurvenknicks kann die Versorgungsquelle in den meisten Fällen nicht weiter verwendet werden und ihre Lebensdauer ist damit beendet. Wenn die Zelle dagegen über die gesamte Länge des linearen Bereichs mit relativ niederem Innenwiderstand verwendet werden kann und auch über die gesamte Länge ihres Bereichs hinweg eingesetzt wird, dann kann die Lebensdauer vergrössert werden. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird die Lithium-Jodid-Zelle als Beispiel genannt. Unter dem der Kurse halber verwendeten Ausdruck Lithium-Zelle oder Lithium-Batterie sind auch Lithium-Jodid-, Lithium-Silberchromat - oder andere Zellen dieser Art gemeint. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung können auch andere Zellen- oder Batteriearten verwendet werden; obgleich sie unterschiedliche Eigenschaften, Kennwerte und Kennlinien aufweisen, so stimmen die grundsätzlichen Eigenschaften dieser Zellen im wesentlichen soweit überein, dass der Erfindungsgedanke auch im Zusammenhang mit diesen Zellen annehmbar ist. Für die Lithium-Jodid-Zelle bedeutet eine Spitzen spannung oder eine obere Spannung von 2,8 V, dass ein Spannungsumsetzer oder ein Spannungsumrichter beim praktischen Einsatz erforderlich ist, um die vorliegende Spannung auf einen Spannungswert anzuheben, der

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für die Arbeitsweise der Schaltung eine sichere, zuverlässige Spannung darstellt. Viele moderne elektronische Schaltungen können so aufgebaut sein, dass sie mit kleineren Spannungen als 2,8 V betrieben werden. Jedoch sind dafür erhebliche, schwerwiegende Einschränkungen bei der Ausbildung der Schaltung erforderlich. Durch diese Einschränkungen und begrenzten Möglichkeiten wird aber der erforderliche Aufwand für die Schrittmacherschaltung und die erforderliche Komplexität der Schrittmacherschaltung stark vergrössert und daher wird dementsprechend auch seine Zuverlässigkeit kleiner. Einige Schaltungen erfordern tatsächlich nur eine kleine Spannung, beispielsweise erfordern einige Bauteile, die in CMOS-Technik ausgebildet sind, höchstens eine Betriebsspannung von 2,4 V. Auch wenn solche Schaltungen in der Praxis eingesetzt werden können, läge kein Sicherheitsbereich bei der Betriebsweise vor, so dass bei einem relativ kleinen Prozentsatz einer Energieabnähme der Batterie-Versorgungsquelle dieSpannung auf einen Wert absinken würde, bei dem ein zuverlässiger Schaltungsbetrieb nicht mehr erwartet werden kann.

Eine weitere, nicht zu ändernde Tatsache bei der heutigen Schrittmacher-Technik ist die, dass der Impulsgenerator oder der Oszillator, der die Beizimpulse bereitstellt, eine empfindlich auf Spannung ansprechende Schaltung ist. Damit ist gemeint, dass die Frequenz und/oder die Impulsbreite der vom Oszillator bereitgestellten Signale sich in Abhängigkeit der Versorgungsspannung'ändert. Dies ist einmal deshalb der Fall, weil die Oszillatorschaltungen, die bei Herzschrittmachern zuverlässig arbeiten, diese Eigenschaft aufweisen und weil der Oszillator ganz bewusst spannungsempfindlich sein soll, um eine Anzeige oder einen Hinweis auf den Zustand der Batterie zu erhalten. Auf Grund dieser Tatsache kann man die meisten Schrittmacher von aussen, beispielsweise mit einer magnetgekoppelten Einrichtung überprüfen, mit der der Patient oder ein Mediziner die Impulswiederholungsfolge bzw. die Impulsfrequenz feststellt und aus dieser Information lässt sich der Zustand der Batterie bzw. die Abnahme des Energie-

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gehalts in der Batterie ablesen. Dieses Schaltungsmerkmal wird sehr häufig angewandt und es kann festgestellt werden, dass die empfindlich auf Spannung reagierende Oszillatorschaltung momentan ein fester Bestandteil bei der Schrittmacher-Entwicklung und -Herstellung ist.

Im Hinblick auf die zuvor genannten Faktoren, die den Aufbau eines Schrittmachers beeinflussen und einen Schaltungsaufbau zum Ziele haben, um eine Lithium-Batterie in der bestmöglichsten Weise zu verwenden, sei bemerkt, dass die Schrittmacherschaltung vom Konzept her in eine erste Schaltung, nämlich in eine Schaltung, die empfindlich auf die Versorgungsspannung oder auf eine Spannung anspricht, und die im Schrittmacher-Oszillator enthalten ist, und in eine zweite Schaltung aufgeteilt werden kann, die nicht kritisch auf die Ausgangsspannung der Versorgungsquelle oder auf den Zustand der Versorgungsquelle anspricht. Ein solcher zweiter Schaltungsteil ist in der Impulsausgangsstufe enthalten. Bei einem typischen Beispiel beträgt die ständige Stromaufnahme für den gesamten Schrittmacher etwa 25 Mikroampere. Von dieser Stromaufnahme entfällt etwa 5 Mikroampere auf den Verstärker, die logische Schaltung und den Oszillatorteil der Schrittmacherschaltung und etwa 20 Mikroampere auf die Ausgangsstufe für die Reizimpulse. Die Ausgangsstufe stellt daher eine relativ hohe Energiebeanspruchung für die Batterie dar und wenn diese Ausgangsstufe Strom zieht, tritt über den Innenwiderstand der Versorgungsquelle ein Spannungsabfall auf, der seinerseits einen entsprechenden Spannungsabfall der Spannung verursacht, die am spannungsempfindlichen, einen kleinen Strom ziehenden Schaltungsteil des Schrittmachers anl.iegt. Die Schwierigkeit liegt nun darin, dass die durch die Ausgangsstufe verursachte Belastung der Versorgungsquelle einen Spannungsabfall erzeugt, der für die spannungsempfindliche Schaltung praktisch nicht hingenommen werden kann. Bei herkömmlichen Schaltungen ist die der Ausgangsstufe angelegte Spannung die gleiche, wie die Spannung, die an der Oszillatorschaltung anliegt ,und es ist ein Spannungsabfall auf einen

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bestimmten Spannungswert möglich, ohne dass dadurch die Arbeitsweise des Schrittmachers gefährlich beeinflusst wird. In der Tat werden viele Schaltungen im Zusammenhang mit Schrittmachern verwendet, um die Impulsbreite der Reihenausgangsimpulse zu verlängern, um einer Verringerung des Impulsstromes entgegen zu wirken. Jedoch wird der Einfluss der Belastung der Reizimpulse auf die vom Oszillator bereitgestellte Spannung mit Abnahme des Batterie-Energieinhalts immer schwerwiegender und es ist klar, dass ein noch zu tolerierender Abfall der Oszillatorfrequenz natürlich Grenzen hat. Daher ist bei herkömmlichen Schaltungsanordnungen die Oszillatorfrequenz die steuerbare oder einstellbare Variable und der Schrittmacher wird als nicht mehr verwendbar bzw. am Ende seiner Lebensdauer angesehen, wenn seine Frequenz um einen bestimmten Wert abgefallen ist. In der Batterie verbleibt jedoch dann auch noch eine relativ grosse Energiemenge und insbesondere ist die Energiemenge noch so gross, dass die Schrittmacherschaltung noch wesentlich langer betrieben werden könnte. Der Nachteil der augenblicklich verwendeten Schaltungen besteht darin, dass diese Restenergiemenge nicht ausgenutzt werden kann, und dass dadurch der Schrittmacher relativ früh ausgetauscht werden muss.

Es wurde bereits versucht, das zuvor genannte Problem dadurch zu lösen, dass die vorliegende Gleichspannung in einen Gleichspannungswert umgesetzt wird, der ausreichend hoch ist, so dass er auf einen etwas kleineren Spannungswert eingestellt werden kann, wobei die Differenz zwischen dem höheren, bei der Umsetzung erhaltenen Spannungswert und dem eingestellten Wert einen Sicherheitsbereich darstellt, der ermöglicht, dass die Batterie leer werden kann und trotzdem die der Schaltung bereitgestellte Spannung stabil ist. Bei Anwendung dieses Vorschlages beispielsweise im Zusammenhang mit einer Versorgungsquelle, die eine Anfangsspannung von 2,8 V bereitstellt, kann der Spannungspegel etwa um einen Faktor 3 auf etwa 8,4 V angehoben werden und dann wieder auf etwa 6 oder 6,5 V verringert oder stabilisiert werden.

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Dadurch tritt solange keine Spannungsänderung an der Schrittmacherschaltung auf, bis die effektive Batterie-Ausgangsspannung auf die eingestellte Spannung absinkt. Mit dieser Möglichkeit ist jedoch der wesentliche Nachteil verbunden, dass der Regulator oder der Einsteller einen wesentlichen Teil der Batterie-Energie verbraucht, um die Spannung auf den stabilisierten Spannungswert zu verringern. Insbesondere würden zu Beginn der Lebensdauer des Schrittmachers etwa 25 bis 30 % der Energie, die von der Batterie bereitgestellt würde, im Regulator verbraucht.Da es die AuTfgäbe bei der Herstellung von Schaltungen für Schrittmacher ist, die Lebensdauer des Schrittmachers zu verlängern, ist es natürlich sehr unvernünftig, diese Energiemenge einfach zu verschwenden. Darüberhinaus haftet dieser Anordnung der Nachteil an, dass man keinen Hinweis auf eine Änderung des Batteriezustandes erhält, solang der Regulator eine feste Spannung bereitstellt, und nur dann, wenn die in der Versorgungsquelle gespeicherte Energie soweit abgenommen hat, dass die anliegende Spannung unter die Regulatorspannung abfällt, lässt sich ein Hinweis oder eine Anzeige erhalten. Zum Zeitpunkt dieser Anzeige ist die Situation für den Patienten natürlich schon sehr kritisch, da der neue Schrittmacher recht schnell eingesetzt werden nuss.

Im Hinblick auf das zuvor Gesagte, wird deutlich, dass es erforderlich ist, die vpn den neueren, eine längere Lebensdauer aufweisenden, jetzt angebotenen Batteriezellen bereitgestellte Energie optimal zu nutzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für einen Schrittmacher zu schaffen, der eine optimale Schnittstelle oder eine optimale Zwischenstufe zwischen den Betriebsteilen der Schrittmacherschaltung und der Batterie aufweist, wobei die Schnittstelle oder die Zwischenstufe so ausgebildet ist, dass den verschiedenen Schaltungsteilen Energie in einer Weise bereitgestellt wird,durch die die Gesamtarbeitsweise des Schrittmachers verbessert und optimiert wird.

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Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1, 5, 11, 17, 23, 28 und 30 angegebenen Schrittmacher erfindungsgemäss gelöst.

Ein in Anspruch 26 angegebenes Verfahren löst ebenfalls die gestellte Aufgabe.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Schrittmacher und des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäss wird also eine Schaltungsanordnung oder ein Gerät mit einer Versorgungsquelle geschaffen, die Eigenschaften und Kennwerte aufweist, welche sich in Abhängigkeit der Leistung oder der Energie ändern, die von der Versorgungsquelle abgegeben wurde, sowie mit wenigstens zwei Efchaltungsteilen. Ein erster Schaltungsteil, der eine auf Spannung empfindlich ansprechende Schaltung darstellt, arbeitet in der Weise, dass dieser Schaltungsteil von dem von der Versorgungsquelle bereitgestellten Spannungspegel abhängt und einen relativ niederen Strom aufnimmt. Der zweite Schaltungsteil ist eine einen relativ hohen Strom aufnehmende Last. Darüberhinaus weist die erfindungsgemässe Schaltung noch eine Energie-Bereitstellungsschaltung auf, die von der Versorgungsquelle gespeist wird und Energie von der Versorgungsquelle jeweils der spannungsempfindlichen Schaltung und der einen relativ hohen Strom aufnehmenden Last bereitstellt. Die Energie-Bereitstellungsschaltung liefert den Schaltungsteilen jeweils unabhängig voneinander Energie in der Weise, dass die Belastung, die die einen hohen Strom ziehende Schaltung auf die Versorgungsquelle ausübt, den Spannungswert der Spannung nur sehr gering oder gar nicht beeinflusst, die der spannungsempfindlichen Schaltung bereitgestellt wird. Die Energie-Bereitstellungsschaltung kann eine Umrichter- bzw. Umsetzerstufe zum Umsetzen der Ausgangs Gleichspannung der Versorgungsquelle auf einen höheren Gleichspannungswert aufweisen, wobei der Umsetzungsfaktor vom Energieinhalt oder

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Energiezustand der Versorgungsquelle abhängt.

Die Erfindung schafft also einen verbesserten Schrittmacher, bei dem eine Versorgungsquelle mit relativ kleiner Spannung verwendet wird, wobei die Versorgungsquelle Kennwerte aufweist, die sich in Abhängigkeit ihrer Energieabnahme ändern, wobei der erfindungsgemässe Schrittmacher eine zuverlässige Schaltungsstufe zum Bereitstellen der Energie an den Schrittmacher mit Spannungspegeln ermöglicht, die die Arbeitsweise des Schrittmachers und insbesondere die Lebensdauer des Schrittmachers verbessern bzw. verlängern.

Erfindungsgemäss wird ein einpflanzbarer Herzschrittmacher geschaffen, bei dem Einrichtungen vorgesehen sind, die die von einer Versorgungsquelle niederer Spannung bereitgestellte Energie den jeweiligen Schaltungsteilen des Schrittmachers in der Veise getrennt übertragen, dass die vorhandene Energie der Versorgungsquelle bestmöglich ausgenutzt wird.

Erfindungsgemäss wird eine Energie-Bereitstellungsstufe geschaffen, die Energie von einer oder mehreren Versorgungsquellen mehreren Schaltungen bereitstellt, wobei die Energie-Bereitstellungsstufe die unterschiedlichen Energiebedürfnisse der einzelnen Schaltungen an die eine oder an mehrere Versorgungsquellen anpasst.

Der erfindungsgemässe, einpflanzbare Herzschrittmacher benutzt eine Batterie-Versorgungsquelle, deren Kennwerte und Kennlinien sich in Abhängigkeit der von der Versorgungsquelle bereitgestellten Energie ändert, wobei die Schrittmacherschaltung optimal an die Versorgungsquelle angeschlossen oder angepasst ist, um die ausnutzbare Lebensdauer des Schrittmachers zu verlängern.

Der erfindungsgemässe Herzschrittmacher besitzt einen Schaltungsteil, der empfindlich auf eine angelegte Spannung anspricht und ermöglicht, dass eine Versorgungsspannung mit einem programmierten, vorgegebenen Spannungswert angelegt wird,

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um den spannungsempfindlichen Teil zu speisen.

Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Gerät mit langer Lebensdauer, bei dem eine Gleichspannungs-Versorgungsquelle mit niederer Spannung und eine Schaltung verwendet wird, die Ausgangssignale bei einer vorgegebenen Art und Form bereitstellt. Diese Schaltungsanordnung umfasst eine Umsetzer- bzw. Umrichterstufe zum Umrichten oder Umsetzen des Gleichspannungswertes der Versorgungsquelle auf einen höheren Gleichspannungswert, wobei die Umsetzungseigenschaft des Umsetzers so festgelegt ist, dass sie sich in Abhängig der Energieabnahme der Versorgungsquelle ändert.

Erfindungsgemäss wird weiterhin ein Herzschrittmacher geschaffen, der für Schrittmacherzwecke einem Patienten Reizimpulse bereitstellt. Eine Versorgungsquelle, Schaltungsteile, die durch unterschiedliche Stromaufnahme die Versorgungsquelle belasten und Schaltungsstufen sind vorgesehen, um die Versorgungsquelle mit den jeweiligen Schaltungsteilen so zu verbinden, dass die effektive Energie der Versorgungsquelle jeweils getrennt voneinander den jeweiligen Schaltungsteilen angelegt wird, wobei die Versorgungsquelle zu getrennten Zeiträumen mit den jeweiligen Schaltungsteilen verbunden wird. Dadurch belasten die einen relativ hohen Strom aufnehmenden Schaltungsteile der Schrittmacherschaltung die Versorgungsquelle während der Zeiträume praktisch nicht, während der die Vercorgungsquelle den einen relativ niederen Strom ziehenden Schaltungsteilen der Schrittmacherschaltung Energie bereitstellt.

Ein Gleichspannungs-Umrichter, der eine Gleichspannung in eine Gleichspannung mit anderen Spannungswerten umsetzt, wird im Zusammenhang mit einer eine relativ kleine Spannung bereitstellenden Versorgungsquelle verwendet. Der Gleichspannungs-Umric-hter liefert eine erhöhte Versorgungsspannung einer Last mit einem ersten Schaltungsteil, der spannungsempfindlich ist und einen kleinen Strom aufnimmt, und mit einem zweiten

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Schaltungsteil, der einen hohen Strom aufnimmt und gegenüber Schwankungen der Versorgungsspannung relativ unempfindlich ist. Weiterhin ist eine Umschaltstufe vorgesehen, die die jeweiligen Schaltungsteile abwechselnd über entsprechende Umrichter mit der Versorgungsquelle verbindet, so dass die spannungsempfindliche Schaltung nicht durch die Belastung der Versorgungsquelle durch die einen hohen Strom aufnehmende Schaltung beeinflusst wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in einem Herzschrittmacher einUmrichter vorgesehen, um die Ausgangsstufe, die die Reizimpulse bereitstellt, getrennt von der übrigen Schrittmacherschaltung zu versorgen. Das Tastverhältnis der Umschaltstufe kann so eingestellt oder so gewählt werden, dass die Schnittstelle bzw. die Zwischenstufe zwischen den jeweiligen Schaltungsteilen und der Batterie verbessert und optimiert wird.

Sie Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das die grundsätzliche Umschaltanordnung der erfindungsgemässen Einrichtung wiedergibt,

Fig. 2 ein Blockschaltbild mit der in Fig. 1 dargestellten Umschaltanordnung im Zusammenhang mit Umrichtern, um umgerichtete Spannungspegel den jeweiligen, .unterschiedlichen Schaltungsteilen bereitzustellen,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung eines bevorzugten, erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die den Spannungspegel am Ausgang der Versorgungsquelle für die in Fig. 3 dargestellte Schaltung wiedergibt,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Herzschrittmachers mit der Umrichter-/Umschalt-Stufe von Fig. 3,

Fig. 6 eine erste Gruppe von Kurven, die die typischen Kennlinien einer Versorgungsquelle wiedergibt, wie die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird,

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Fig. 7 eine zweite Gruppe von Kurven, die typische Kennlinien einer Versorgungsquelle, wie sie im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wiedergibt,

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Frequenzverlaufes des Reizungsgenerators bei dem erfindungsgemässen Schrittmacher,

Fig.9A ein vereinfachtes Blockschaltbild mit einer Schaltung, um ein gewünschtes Tastverhältnis für den Schaltoszillator von Fig. 3 zu erzielen,

Fig.9B Schwingungsformen, die in der in Fig. 9A dargestellten Schaltung auftreten,

Fig.10 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig.11 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Umschalt-Energiebereitstellungsstufe.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der grundsätzlichen Umschaltanordnung gemäss einem bevorzugten, erfindungsgemässen Ausführung sb ei spiel dargestellt. Eine in Fig. 1 enthaltene Versorgungsquelle habe eine ideale Spannung V und einen Innenwiderstand S-;_nt·^⁶ bereits erwähnt, ist für eine Lithium-Zelle die Spannung V auf einen Spannungswert von 2,8 V festgelegt. Der Innenwiderstand R^_n*. kann zwischen etwa 0 Ohm bei neuer, unverbrauchter Zelle und einen Widerstandwert von grosser als 100 k JD. schwanken, wie dies in Fig. dargestellt ist. Die Batterie kann auch über den Batterieanschlüssen eine sehr kleine Effektivkapazität aufweisen, die zum Innenwiderstand beitragen würde. Für das weitere sei jedoch angenommen, dass eine solche Kapazität vernachlässigbar klein ist, so dass sie nicht in Betracht gezogen zu werden braucht. Mit dem Ausdruck Innenwiderstand sollen jedoch auch Blind-Widerstands-Komponenten umfasst werden. Der Ausgang der Versorgungsquelle steht mit einem Kästchen 50 in Verbindung, das in Fig. 1 als idealisierter Schalter dargestellt ist. Der Schalter hat zwei Ausgänge, wovon ein erster Ausgang die Versorgungsquelle mit einer geringen Strom

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aufnehmenden spannungsempfindlichen Schaltung 51 und der zweite Ausgang die Versorgungsquelle mit einer einen relativ hohen Strom aufnehmenden Schaltung 52 verbindet. Wenn die erfindungsgemässe Einrichtung als Schrittmacher verwendet wird, umfasst die Schaltung 51 den Erregersignal-Oszillator, dessen Frequenz sich in Abhängigkeit der ihm angelegten Versorgungsspannung ändert. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann die einen kleinen Strom aufnehmende Schaltung auch den Verstärker und die logische Schaltung umfassen. Der Verstärker 64 und die logische Schaltung 66 können im wesentlichen gegenüber Spannungsschwankungen unempfindlich sein, wie dies beispielsweise bei der in der US-Anmeldung Ser. Nr. 608 465 vom 28. August 1975 beschriebenen Einrichtung vom selben Anmelder wie die vorliegende Erfindung der Fall ist, wobei auf diese Einrichtung im vorliegenden Falle Bezug genommen wird. Aus diesem Grunde wird die spannungsempfindliche Schaltung oder die empfindlich auf die Versorgungsquelle ansprechende Schaltung als eine Schaltung definiert, die wenigstens teilweise einen spannungsempfindlichen Schaltungsteil, beispielsweise den Oszillator eines Schrittmachers enthält. Entsprechend kann die einen hohen Strom aufnehmende Schaltung 52 Schaltungsteile enthalten, die einen relativ kleinen Strom aufnehmen, aber die einen hohen Strom aufnehmende Schaltung 52 enthält auch einen einen hohen Strom aufnehmenden Schaltungsteil, beispielsweise die Ausgangsschaltung für die Stimulierungsimpulse eines Schrittmachers. Bei dem in Fig. 1 dargestellten idealen System wird die Umschaltstufe 50, kurz Umschalter 50 genannt, von der Versorgungsquelle beaufschlagt und verbindet die Versorgungsquelle zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur dem einen oder dem anderen Schaltungsteil. Da die den kleinen Strom aufnehmende Schaltung 51 our Strom bzw. Leistung zieht, wenn die einen hohen Strom aufnehmende Schaltung nicht mit der Versorgungsquelle verbunden ist, ist die von der Versorgungsquelle bereitgestellte Spannung V_Q praktisch konstant der Spannung V auf Grund des sehr geringen durch den Innenwiderstand R_int fliessenden Stromes. Bei dieser Anordnung muss jede der Schaltungen 51 und 52 während

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des Zeitraumes, während dem diese Schaltungen jeweils mit der Versorgungsquelle verbunden sind, die Versorgungsenergie oder die benötigte Leistung aufnehmen. Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oder Augenblick jedoch, wenn die spannungsempfindliche, den geringen Strom ziehende Schaltung Strom aufnimmt, beeinflusst die den hohen Strom aufnehmende Schaltung die Versorgungsquelle nicht, so dass eine Veränderung bzw. eine Erschöpfung der Versorgungsquelle durch die den hohen Strom ziehende Schaltung praktisch nicht von.der den kleinen Strom aufnehmenden Schaltung bemerkt wird. Wenn die den kleinen Strom aufnehmende Schaltung beispielsweise während der Lebensdauer der Versorgungsquelle einen Strom von weniger als 5 Mikroampere zieht und der Innenwiderstand R^_n-*. der Versorgungsquelle von etwa 0 auf 2OkH ansteigt, fällt die effektive Ausgangsspannung V_Q der Versorgungsquelle, die von der Schaltung 51 bemerkt wird, nur von 2,8 V auf 2,7 Volt ab.

Dagegen fällt die Ausgangsspannung bis zum 4fachen des Wertes, oder bis zu 2,4- V ab, wenn die den höheren Strom aufnehmende Schaltung einen Strom von 20 Mikroampere zieht, vorausgesetzt, es handelt sich um einen Gleichstrom.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild dargestellt, das sich von vom Blockschaltbild der Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass Umsetzer bzw. Umrichter 56 und 58 zwischen der Umschalterstufe 55 und der einen geringen Strom aufnehmenden Schaltung 57 bzw. der einen hohen Strom aufnehmenden Schaltung 59 liegt. Bei dieser Anordnung arbeitet die Umschalterstufe in derselben Weise und zusätzlich stellen die Umsetzer bzw. Umrichter den jeweiligen Schaltungen eine erhöhte Gleichspannung bereit. Wie im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung der Schaltung von Fig. 3 zu ersehen ist, umfassen die Umrichter Schaltungsteile, die zeitweilig Energie speichern, welche von der Versorgungsquelle über die Umschaltstufe bereitgestellt wird. Jeder der Umrichter 56 und 58 erhält in geeigneter Weise Energie von der Versorgungsquelle periodisch in einem Tastverhältnis zugeführt, das von der Umschaltstufe 55 festgelegt wird, setzt die Energie in einen höheren Gleich strom- bzw. Gleichspannungspegel um und stellt diesen dann der jewei-

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ligen Schaltung bereit. Die vom Umrichter 56 aufgenommene Spannung ist im wesentlichen unabhängig vom Strom der von der Schaltung 59 gezeogen wird, so dass die der spannungsempfindlichen Schaltung 57 bereitgestellte Spannung über den weitaus grössten Teil der Lebensdauer des Systems praktisch nicht von der Belastung der Schaltung 59 abhängt. Es sei bemerkt, dass für beide Schaltungsanordnungen sowohl der Fig. als auch der Fig. 2 die Grenze der Lebensdauer hauptsächlich durch die von der Belastung der den hohen Strom ziehenden Energieabnahme oder -verringerung bestimmt wird. Wenn die Energieabnähme bis zu einem Punkt vorangeschritten ist, bei dem der Innenwiderstand Ri_n*. so gross geworden ist, dass nicht genug Strom mehr der den hohen Strom ziehenden Schaltung bereitgestellt werden kann, dann ist die Lebensdauer des Systems für die Verwendung beendet.

Fig. 3 zeigt eine ins einzelne gehende Schaltungsanordnung einer Schaltung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung darstellt. Die Umschalter/ Umrichter-Stufe 60 von Fig. 3 ist Teil eines gesamten Schrittmachers, der beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Die Versorgungsquelle 62 wird als Spannungsquelle dargestellt, die bei einer typischen Lithium-Zelle eine Spannung von 2,8 V bereitstellt. Der Innenwiderstand ist eine Funktion der Energieabnahme der Zelle, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. In der vorliegenden Beschreibung werden die Ausdrücke Energieabnahme bzw. Energieverringerung und Leistungsabnahme bzw. Leistungsverringerung synonym verwendet und geben den Zustand an, bei dem Energie oder Leistung von der Batterie übertragen wird, wobei dabei die Energie oder die Leistung, die für die ^z zukünftige Übertragung von der Versorgungsquelle zur Schaltung, welche mit Leistung versorgt werden soll, vorhanden ist, abnimmt oder sich verringert. Die Energieabnahme ist natürlich eine Funktion der mittleren Stromaufnahme und die Kurven sowohl von Fig. 6 als auch von Fig. 7 gegen die Änderungen der Versorgungsquellen-Kennlinien bzw. -Kennwerte in Abhängigkeit der Zeit wieder, wobei unterschiedliche Grossen der mittleren

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der Stromaufnähme als Parameter verwendet werden.

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Die Quelle 62 steht über eine Diode 73 und einen Feldeffekt-Transistor FET 7^ nit einem ersten Spannungserhöhungs- oder Booster-Kondensator 75 in Verbindung. Der nicht an Masse liegende Anschluss des Kondensators 75 ist über vier Paare von CMOS-Transistören mit Masse verbunden, wobei die vier Paare aus FET-Teilen 76A-76B, 78A-78B, 79A-79B und 83A-83B zusammengesetzt sind. Die Gate-Elektroden der Transistoren 76A und · 76B sind miteinander und über einen Kondensator 82 mit Masse verbunden. Die Drain-Elektrode des Transistors 76A ist über einen hohen Widerstand 77 mit der Drain-Elektrode des Transistors 76B verbunden, wobei die Drain-Elektrode des Transitors 76A mit der Gate-Elektrode des Transistors 78A und die Drain-Elektrode des Transisotrs 76B mit der Gate-Elektrode des Transistors 78B verbunden ist. Die Drain-Elektroden der Transistoren 78A und 78B sind zusammen mit den Gate-Elektroden der Transistoren 79A und 79B und die Drain-Elektroden der Transistoren 79A und 79B sind zusammen mit den Gate-Elektroden der Transistoren 83A und 83B am Schaltungspunkt S1 verbunden. Die Drain-Elektroden der Transistoren 83A und 83B liegen gemeinsam am Schaltungspunkt S2. Der Schaltungspunkt S1 liegt über einen Widerstand 81 und einen Kondensator 82 an Masse, wodurch ein Zeitsteuerweg für die Zeitsteuerung des Oszillators gebildet wird, der aus den ersten drei CMOS-Transistorpaaren besteht. Der Schaltungspunkt S1 steht auch mit der Gate-Elektrode FET des Transistors 74- in Verbindung. Der Verbindungspunkt des Kondensators 75 und des Feldeffekt-Transistors 74 ist mit dem Feldeffekt-Transistor 84 verbunden, dessen Gate-Elektrode am Schaltungspunkt S1 liegt. Das Ausgangssignal des Feldeffekt-Transistors 84 gelangt über den Kondensator 85 an den Schaltungspunkt S2 und über die Diode 86 und den Speicherkondensator 87 an Masse. Der Anschluss 101, an dem die über dem Kondensator 87 liegende Spannung auftritt, ist der Ausgangsanschluss des Umrichters vom unteren Stromweg in Fig. 3.

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Der obere Stromweg in Fig. 3 umfasst die Feldeffekt-Transistoren 90 und 93, deren Gate-Elektroden mit dem Schaltungspunkt S2 verbunden sind, und die in Abhängigkeit von dem am Schaltungspunkt S2 anliegenden Signalpegel in den leitenden Zustand oder in den nicht-leitenden Zustand gebracht werden. Zwischen dem Feldeffekt-Transistor 90 und Massen liegt ein erster Spannungserhöhungs-Kondensator 91 und ein Feldeffekttransistorpaar 92A-92B, deren Gate-Elektroden gemeinsam mit dem Schaltungspunkt S2 verbunden sind. Die Drain-Elektroden der Transistoren 92A und 92B liegen zusammen über einem zweiten Spannungserhöhungs-Kondensator 94· am Ausgang des Feldeffekt-Transistors 93· Der Verbindungspunkt zwischen dem Feldeffekt-Transistor 93 und dem Kondensator 94- liegt über eine Diode 98 und einem Speicherkondensator 95 an Masse. Die Spannung über dem Kondensator 95 gelangt über einen Widerstand 96 an den Kollektor des Ausgangs-Treibertransistors 98 (vgl. Fig. 5), der die den hohen Strom ziehende Schaltung bildet.

Beim Betrieb wird beim Einschalten der Zeitsteuer-Kondensator 82 entladen, so dass an der Gate-Elektrode MOS-FeIdeffekt-Transistor 76A ein niederer Pegel auftritt, der diesen Transistor in den leitenden Zustand versetzt. Ein Anfangsstrom wird über die Diode 73 bereitgestellt. Wenn der Kondensator 82 aufgeladen ist, wird der MOS-Feldeffekt-Transistor 78A in den nicht leitenden Zustand versetzt, da an der Drain-Elektrode des Transistors 76A ein hoher Pegel auftritt, und der MOS-Feldeffekt-Transistor 78B wird in den leitenden Zustand versetzt, so dass an den Gate-Elektroden der Transistoren 79A und 79B ein kleiner Spannungspegel vorliegt. In diesem Falle liegt am Schaltungspunkt S1 ein hoher und am Schaltungspunkt S2 ein niederer Pegel an, so dass die im unteren Stromweg liegenden Feldeffekt-Transistoren 74 und 84 leiten und die im oberen Stromweg liegenden Feldeffekt-Transistoren 90 und 93 nicht leiten. Unter diesen Voraussetzungen wird der Kondensator 75 über den Feldeffekt-Transistor 74 und der Kondensator 75 über die Feldeffekt-Transistoren 74 und 84 und über den MOS-Feldeffekt-Transistor 83B aufgeladen. Der Kondensator 82

7 0 9*31/ π ·\ 6 8

- ar- 27η?5 1 7

lädt sich weiter über den MOS-Feldeffekt-Transistor 79A und den Widerstand 81 auf, bis eine Spannung erreicht ist, die hoch genug ist, das erste CMOS-Transistorpaar 76A-76B zu schalten. Wenn dies eintritt, wird jeder der nachfolgenden CMOS-Transistorpaare umgeschaltet, so dass sich ein Zustand ergibt, bei dem am Schaltungspunkt S1 ein niederer Spannungspegel und am Schaltungspunkt S2 ein hoher Spannungspegel auftritt, so dass die im oberen Stromweg liegenden Feldeffekt-Transistoren leiten und die im unteren Stromweg liegenden Feldeffekt-Transistoren nicht leiten. Im Augenblick des Umschaltens wird der durch das CMOS-Transistorpaar 76A-76B fliessende Strom durch den grossen Widerstand 77 begrenzt. Da dieses erste CMOS-Transistorpaar das Umschaltsignal, das am Kondensator 82 auftritt, zugeführt erhält und das langsamste Umschaitpaar ist, ist der hohe Widerstand für die Begrenzung des Stroms während des Umschaltens signifikant und verringert die Leitungsaufnahme des Umschalt-Oszillators. Zu diesem Zeitpunkt sind auch die Schaltkondensatoren 75 und 85 praktisch auf die von der Versorgungsquelle bereitgestellte Spannung, d. h. auf der Spannung von V aufgeladen. Die Feldeffekt-Transistoren 74- und 84 gehen in den nicht leitenden Zustand über, wenn der Zeitkondensator 82 soweit über den Widerstand 81 und dem MOS-Feldeffekt-Transistor 79B aufgeladen worden ist, wenn die Transistoren 76A und76B in ihrem Leitungszustand umgeschaltet werden.

Zum Zeitpunkt des Schaltens des Oszillators wird ein aus einer Reihenschaltung gebildeter Strompfad gebildet, der aus dem Kondensator 75, dem MOS-Feldeffekt-Transistor 83A, dem Spannungserhöhungs-Kondensator 85, der Diode 86 und dem Speicherkondensator 87 besteht. Die beiden Spannungserhöhungs-Kondensator en, die jeweils auf die Spannung V aufgeladen worden sind, liegen in Reihe und über dem Speicherkondensator 87, so dass sie den Kondensator 87 auf einen Wert aufladen, der doppelt so gross wie der Spannungswert V ist. Daher stellen die beiden Spannungserhöhungs- (oder

MM -s 1 /

? 7 η ? 5 1

Booster-) Kondensatoren jeweils bei dem Zyklus der Oszillatorfrequenz einen zusätzlichen erhöhenden Energiebetrag über den Speicherkondensator 87 bereit, wobei sich der Vorgang solang wiederholt, bis der Kondensator 87 eine Spannung vom zweifachen Wert der Spannung V erreicht.

Im oberen Stromweg wird der untere MOS-Feldeffekt-Transistor 92B leitend, wenn sich die Feldeffekt-Transistoren 90 und im leitenden Zustand befinden, so dass sowohl der Kondensator

94 als auch der Kondensator 91 zwischen der Versorgungsquelle und Masse liegt. Bei einer Spannungsumschaltung am Schaltungspunkt S2 wird ein Stromweg gebildet, der aus einer Reihenschaltung des Kondensators 91, des MOS-Feldeffekt-Transistors 92A, des Kondensators 94-, der Diode 98 und des Kondensators

95 besteht. In entsprechender Weise liegen die beiden Booster-Kondensatoren im unteren Stromweg in Reihe und laden den Speicherkondensator 95 auf etwas den zweifachen Spannungswert der Spannung V auf. Der Ausgang des Kondensators 95 ist über einen Widerstand 96 mit dem Kollektor des Ausgangstransistors 98 verbunden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

Der Zyklus wird jedesmal dann wiederholt, wenn der Kondensator 82 bis zu einem Spannungswert aufgeladen oder entladen ist, bei dem die CMOS-Transistorpaare im unteren Schaltungsteil umgeschaltet sind. Daher werden sowohl der untere Stromweg 6OL als auch der obere Stromweg 6OU hin- und hergeschaltet und in abwechselnde Zustände versetzt, derart, dass dann, wenn ein Stromweg von der Versorgungsquelle 82 Strom zieht, der andere die in seinem Speicherkondensator gespeicherte Energie abgibt und umgekehrt.

In der nachfolgenden Tabelle sind typische Zahlenwerte für die in Fig. 3 dargestellten Schaltungselemente angegeben. Selbstverständlich sind diese Zahlenwerte lediglich Beispiele; es können auch Schaltungselemente mit anderen Werten verwendet werden. Insbesondere die Zahlenwerte derjenigen Schaltungselemente, die die Umrichter, Kennwerte und Kennlinien,

7 0 ><·■·:■: ι/.-■ 6 8

2 7 η ? 517 \\.

d. h.das Vielfache beeinflusst, um die der Umrichter den Gleichstrom- oder Gleichspannungspegel in Abhängigkeit des Versorgungsquellen-Zustandes annimmt, können entsprechend den gewünschten, erforderlichen Kennwerten und Eigenschaften gewählt werden.

	C91,	98:	C94:	Tabelle I	33 :	χ 10¹²f	Λ£ϊ-
C75, C85,				4,7	χ 10~⁶f	ca
C87, C95:	81:				1 MiI	2N4358
Widerstand	77:			10 I	1N5711
Widerstand	96:		27 I	1N35gs
Widerstand	FETs 74, 84, 90	, 93:	Typ	CD4007A
	Dioden 86,		Typ
Diode 73:		Typ
CMOS:	■	Typ

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung dargestellt. Diese Schaltungsanordnung kann verändert werden, um unterschiedeliche Arbeitskennwerte und Arbeitskennlinien zu erhalten, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Insbesondere können Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, die nachfolgend im Zusammenhang von Änderungen und Modifikationen der Arbeitsweise der Schaltung beschrieben werden, die die Schalt-Oszillatorfrequenz und das Tastverhältnis verändern.

Anhand der Fig. 4 und 5 wird der Einsatz oder die Verwendungsweise der Erfindung für das Abschirmen der durch die Belastung der die Reizungsimpulse bereitstellenden Schaltung verursachten Beeinflussung während der Arbeitsweise des Reizungsimpuls-Oszillators beschrieben. Fig. 4 zeigt die Aussenspannung an den Klemmen der Versorgungsquelle 62, wenn die Versorgungsquelle zum Betreiben des in Fig. 5 dargestellten Schrittmachers verwendet wird. Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines

7 0 ' < - < ■' / ■'■ β 8

2 7 η 7 5 1 7

Schrittmachers, der in der bereits zuvor erwähnten US-Patentanmeldung Ser. Nr. 608,465 beschrieben ist. Bei dieser Schaltungsanordnung ist der untere Ausgang 101 des Umrichters mit dem Verstärker, der logischen Schaltung und dem Reizungsimpuls-Oszillators verbunden, wobei alle diese Schaltungsteile einen relativ kleinen Strom ziehen. Der Schaltungspunkt 102, d. h. also der Ausgang des oberen Umrichter-Stromweges, ist über einen Widerstand 96 in dem Kollektor eines Ausgangstransistors 108 und mit einem Ausgangskondensator 97 verbunden. Wenn der Transistor 108 durch den Reizungsoszillator 68 in den leitenden Zustand versetzt wird, ergibt sich ein Entladungsweg über den Kondensator 97» so dass ein Impuls über der Reizungs- oder Erregungselektrode auftritt, die in Fig. 5 als Lastwiderstand R^ dargestellt ist. Die Diode 99 begrenzt den Reizungsimpuls auf einen vorgegebenen Wert. Es sei erwähnt, dass die genaue Verbindung bzw. Schaltung der den geringen Strom und den hohen Strom ziehenden Umrichter auch anders ausgebildet sein kann. Wichtig ist dabei lediglich, dass die spannungsempfindliche Oszillatorschaltung 68 von einem Umrichter betrieben wird, der abwechselnd zu dem Umrichter, der eine Spannung der den hohen Strom ziehenden Schaltung bereitstellt, mit der Versorgungsquelle verbunden wird. Die den hohen Strom aufnehmende Schaltung umfasst wenigstens die Ausgangsstufe zur Bereitstellung der Reizungsimpulse mit hohem Strom, sie kann jedoch auch andere Schaltungsteile enthalten. Eine wichtige Aufgabe der Umschaltstufe besteht darin, die spannungsempfindliche Schaltung unabhängig oder unbeeinflusst von der stark belasteten Schaltung zu machen bzw. zu halten. Unter dem Ausdruck "unbeeinflusst" ist gemeint, dass die Stromentnahme der den hohen Strom ziehenden Schaltung keinen Einfluss auf die Versorgungsquelle hat, wenn Energie von der Versorgungsquelle der spannungsempfindlichen Schaltung bereitgestellt wird. Natürlich verursacht die Stromentnahme der einen hohen Strom ziehenden Schaltung bei einem langen Einsatz der Einrichtung eine Energieabnahme, die schliesslich zu einer Betriebsänderung der spannungsempfindlichen Schaltung führt. Wie gross auch der Zustand der Energieabnahme der Versorgungs-

/'M-,68

27075

quelle ist, so ist die Spannung, die der spannungsempfindlichen Schaltung bereitgestellt wird, jedoch nur abhängig von der Versorgungsquelle und der Stromentnahme der einen niederen Strom aufnehmenden Schaltung und unabhängig von der momentanen Stromaufnahme der einen grossen Strom ziehenden Schaltung. Da die Stromentnahme der einen niederen Strom ziehenden Schaltung typischerweise 5 mA oder kleiner ist, kann tatsächlich gesagt werden, dass die Belastung oder die Stromentnahme der Schaltung mit hoher Stromentnahme keine praktische Auswirkung auf die Arbeitsweise des Erregeroszillators ausübt, solang die Batterie im linearen Bereich ihrer Kennlinien Strom bereitstellt.

In Fig. 4 sind die Spannungsschwankungen, d. h. die Schwankungen der Spannung V am Ausgang der Versorgungsquelle 62 aufgetragen. Die Zeiträume, während denen der einen geringen Strom ziehende Umrichter arbeitet, sind mit dem Buchstaben L und die Zeiträume, während denen der einen hohen Strom ziehende Umrichter arbeitet, sind mit dem Buchstaben H versehen. Bei dem dargestellten Spannungsverlauf sei angenommen, dass ein Reizungsimpuls gerade bereitgestellt worden ist, und dass der Speicherkondensator 95 wieder aufgeladen ist. Wenn der Umschaltvorgang nicht vorhanden wäre, würde dieser Kondensator grob entsprechend der Zeitkonstante, die durch den Wert des Kondensators und den Wert des inneren Widerstandes vorgegeben ist, exponentiell aufgeladen. Die mit dem Buchstabon H bezeichneten Spannungsabfälle stellen die über den Innenwiderstand abfallenden Spannungsabfälle dar, die vom Aufladestrom verursacht werden. Wenn der Innenwiderstand der Versorgungsquelle im Lauf der Zeit grosser wird, wird auch der Belastungseffekt grosser und die Impulse fallen ab. Während des Zeitraums, während dem der einen geringen Strom aufnehmende Umrichter Strom zieht, ist die Stromentnahme praktisch vernachlässigbar, so dass die Spannung auf etwa 2,8 V bleibt. Die Frequenz der in Fig. 4 dargestellten Impulse wird durch den Oszillator der Schaltung 60 festgelegt. Da die Wiederholungsfolge oder das Verhältnis des Erregungsoszillators 68 von der

7OiJM 3 1 / Ji 63

27Π7517 3Γ

Spannungsquelle, die die dem Oszillator 68 die Energie bereitstellt, bestimmt wird, ist es klar, dass bei Nichtvorhandensein des Schaltvorganges die Wiederholungsfolge oder Frequenz von der Belastung der Ausgangsschaltung beeinflusst werden würde. Bei dem erfindungsgemässen Schrittmacher zieht der Oszillator 68 die Versorgungsquelle nur während der Zeiträume L und daher wird der Oszillator 68 auch nicht von der Hochstrombelastung mit Ausnahme eines äusserst kleinen sekundären Effektes beeinflusst. Dies wird durch die nachfolgend in Tabelle II angegebenen Testergebnisse noch deutlicher zum Ausdruck gebracht.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsstufe 60 sind die Werte der Booster-Kondensatoren 75 und 85 und die Frequenz des Schaltoszillators im Zusammenhang mit den Eigenschaften und Kennlinien der Versorgungsquelle 62 wichtige Parameter bei der Ausbildung der Schaltung. Um am Speicherkondensator 87 eine im wesentlichen konstante Spannung aufrecht zu erhalten, müssen die Booster-Kondensatoren 75 und 85 während jedes Aufladezyklus im wesentlichen auf die Spannung V aufgeladen werden. Dies wird erreicht, solange die RC-Zeitkonstante, die durch den Innenwiderstand der Versorgungsquelle und durch den Booster-Kondensator festgelegt wird, im Vergleich zum Aufladezeitpunkt ausreichend klein ist, wobei der Aufladezeitraum durch die Oszillatorfrequenz festgelegt ist. Natürlich könnte der Aufladezeitraum entweder durch Ändern der Kombination aus dem Widerstand 81 und dem Kondensator 82, oder durch Ändern des Tastverhältnisses des Oszillators geändert werden. In jedem Falle fällt am Speicherkondensator 87 eine Spannung ab, wenn die Kombination so gewählt ist, dass die Booster-Kondensatoren während des Aufladezeitraumes nicht voll aufgeladen werden. Wenn die Batterie weiter entladen wird und dadurch der Innenwiderstand grosser wird, wird die Aufladung von Zyklus zu Zyklus kleiner, so dass sich ein Abfall der vom Umrichter bereitgestellten Spannung ergibt. Wenn die Batterie weiter leerer und der Innenwiderstand höher wird, wird die Aufladung immer kleiner, so dass sich ein Abfall der vom Umrichter bereitgestellten Spannung ergibt.

70" ■■■> '' /■' G8

7 7 η 7 5 1

Mit den in Tabelle I angegebenen, typischen Parameterwerten wurde festgestellt, dass ein Schrittmacher, wie er beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, der beispielsweise die in Fig. 3 dargestellte Umschaltstufe 60 aufweist, Ausgangs-Frequenzcharakteristiken aufweist, wie sie etwa in Fig. 8 dargestellt sind. Die in Fig. 8 dargestellte Kurve beruht auf einer mittleren Stromentnahme des Schrittmachers von 25 mA, wie dies im Vergleich zu Fig. 6 zu ersehen ist. Für irgendeine gegebene mittlere Stromentnahme sind die Versorgungsquellen-Kennlinien bzw. -Kennwerte praktisch linear, bis ein Knick auftritt, bei dem sich die Kennlinien und Kennwerte auf Grund der Energieabnahme mit der Versorgungsquelle drastisch ändern. Beispielsweise steigt bei einer mittleren Stromentnahme von 25 mA und nach etwa 8 Jahren Lebensdauer der Innenwiderstand Rj~_t stark an und die Ausgangsspannung fällt praktisch vertikal ab. Bei der Erfindung wird natürlich angestrebt, den linearen Bereich der Kurve vor dem Knie möglichst voll auszunützen, wo die Batteriekennlinien und Batteriekennwerte sich relativ wenig ändern.

Bei den mit dem in Fig. 3 dargestellten Schrittmacher vorgenommenen Untersuchungen hat sich herausgestellt, dass an dem Punkt, wo der Innenwiderstand auf einen Wert ansteigt, bei dem eine Spannung kleiner als 2,4- V bereitgestellt wird, die Frequenz-Ansprechkurve für einen Abschnitt oder für ein Segment (vgl. den Abschnitt F in Fig. 8) flach verläuft. Untersuchungen der Schaltungen zeigten, dass der Oszillator eine Frequenzspitze bei einer Versorgungsspannung von 2 χ V (etwa 2,6 V) aufweist und bei Spannungen bis herab zu etwa 1,5 V ohne eine Frequenzabnähme arbeitet.

Dieser Einfluss der Umrichter-Schaltfrequenz auf die Umrichtungs- bzw. Umsetzungskennlinien und damit auf die Folgefrequenz des Erregergenerators wurden untersucht und die Ergebnisse in Tabelle II zusammengestellt. Bei den angegebenen Ergebnissen war R, Λ Ts.XL ♦

7 0 H H '\ ι / π :, 6 8

Für die untersuchten Bereiche des Innenwiderstands R^_n*. waren die Schwankungen der Erregerfolge bzw. der Erregerfrequenz relativ begrenzt. Dies unterstreicht die Verwendbarkeit oder Anwendbarkeit der Schaltung bei der Durchführung programmierter, zuverlässiger Erregererzeugung bis zum Knick der Versorgungsquellen-Kennlinien.

	O 10 20 27	Tabelle II	Impulsbreite (me)
	^Eint <^kß)	Schaltfrequenz, 500 Hz	0,996 1,007 1,028 1,044
mi/	0 10 . 20	Erregungszeit (ms)	Impulsbreite (ms)
R^ „4. (ka) int	868,2 871,3 878,3 883,6 Schaltfrequenz, 1,1 KHz	1,003 1,024 1,054 1,078
0 10 20 27	Erregungszeit (ms)	Impulsbreite (ms)
867,5 876,1 886,1 893,6 Schaltfrequenz, 2,5 KHz	0,998 1,026 1,061 1,090
Erregungszeit (ms)
864,7 876,5 888,0 896,6

7 0 9 >n ] / 11 -., 6 8

Ef wurden auch Untersuchungen durchgeführt, um die Eigenschaften der Schaltung zu ermitteln, wenn die Impedanz der Batterie eine kapazitive Komponente aufweist. Pur eine Kapazität von 10 kpf über den Anschlüssen der Versorgungsquelle, wurden nur eine geringe Änderung der Arbeitsweise der Schaltung gemessen. Die beobachtete Änderung der Erregungszeit (stimulus rate) in Abhängigkeit der Schaltfrequenz gibt die Tatsache wieder, dass das Umrichtungs- bzw. Umrichtungs-Viel fache eine Charakteristik bzw. eine Eigenschaft aufweist, die programmierbar oder vorgebbar ist. Angenommen, die Erregungszeit ändert sich linear mit der vom Umrichter bereitgestellten Spannung, dann gibt die in Fig. 8 dargestellte Kurve näherungsweise die Änderung des Umrichter-Vielfachen in Abhängigkeit der Energieabnahme der Versorgungsquelle wieder. Das Umrichtungs-Vielfache kann für die in Fig. 3 dargestellte Schaltung durch Wahl und Ausbildung der Schaltfrequenz oder der Booster-Kondensatoren programmiert und vorgegeben werden. Die Booster-Kondensatoren könnten für die beiden Umrichterschaltungen unterschiedliche Werte aufweisen, so dass eine unterschiedliche Umrichter- bzw. Umsetzerkennlinie für jeden Umrichter geschaffen wird. Zusätzliche Schaltungsabwandlungen zur Programmierung oder Festlegung der Umrichtungskennlinie sind Sache des Fachmannes und liegen innerhalb der Erfindungsgedankens. Bei Verwendung der Schaltung in einem Herzschrittmacher ist die Umrichter- bzw. Umsetzcharakteristik oder -kennlinie vorzugsweise kontinuierlich, bzw. gerade, so dass keine scharfe Verringerung der Schrittmacher-Frequenz (pacer rate ) an irgendeiner Stelle der Batterieabnahme auftritt.

Anhand der Fig. 9A und 9B wird eine Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Schaltung gezeigt, die der verbesserten Anpassung der Schaltungsteile der Schaltungseinrichtung an die Versorgungsquelle dient. Statt nur eines Schaltoszillators wird ein Schaltoszillator 120 zusammen mit einer monostabilen Stufe 121 herkömmlicher Bauart verwendet. Die Stufe 121 besitzt zwei mit Q und Q bezeichnete Ausgänge, die an die jeweiligen Schaltungsteile, d. h. an einen eine hohe Leistung

7 0 9 H Ί 1 / 0 1.63

2 7 η ? 517

aufnehmenden Schaltungsteil und einen eine kleine Leistung aufnehmenden Schaltungsteil angeschlossen sind. Der Zweck des monostabilen Multivibrators oder irgendeines anderen, äquivalenten logischen Schaltungsteil, der auch verwendet werden kann, liegt darin, ein Ausgangssignal mit einem Tastverhältnis zu schaffen, das so vorgegeben undpprogrammiert ist, um die jeweiligen SchaltungsteiIe besser an die Versorgungsquelle anzupassen. Wie in Fig. 9B dargestellt ist, kann der Schaltoszillator 120 ein symmetrisches Signal erzeugen, wie es Kurve (i) zeigt. Das Ausgangssignal des Oszillators 120 wird dem monostabilen Multivibrator 121 zugeleitet, der in geeigneter Weise durch ein ansteigendes Eingangssignal getriggert wird und wenn er einmal getriggert ist, eine geänderten Schaltungszustand während eines vorgegebenen Zeitraumes, beispielsweise während des Zeitraumes T in der Kurve (ii) beibehält. Wie die Kurven (ii) und (iii) zeigen, liegt am Ausgang Q für einen Zeitraum ein hohes Signal an, der in der dargestellten Weise 9mal langer ist als der Zeitraum, während dem am Ausgang Q ein Signal mit hohem Pegel auftritt. Durch Einstellen des monostabilen Multivibrators kann dieses Verhältnis in jeder beliebigen Weise eingestellt werden. Venn diese Schaltungsanordnung bei einem Schrittmacher verwendet wird, ist der Ausgang Q in geeigneter Weise mit der einen hohen Strom ziehenden Schaltung und der Ausgang Q mit der einen kleinen Strom ziehenden oder spannungsempfindlichen Schaltung verbunden. Auf diese Weise kann die einen hohen Strom ziehende Schaltung besser auf den gewünschten Energie- oder Spannungswert aufgeladen werden, wogegen die einen kleineren Strom ziehende Schaltung den erforderlichen Strom während des kürzeren Zeitintervalls zugeführt erhalten kann. Durch einfaches Einstellen der Zeitdauer des monostabilen Multivibrators oder einer äquivalenten logischen Schaltungsstufe kann das Tastverhältnis entsprechend den getesteten relativen Leistungserfordernissen der unterschiedlichen Schaltungsteile verändert werden.

7 0 9 f; 'n / 0 i, 8 8

27Π7517 HO

AIf Beispiel einer Ersatzschaltung zum Einstellen des Tastrerhältnisses ist eine aus einer Diode und einem Widerstand bestehende Reihenschaltung zum Widerstand 81 parallel gelegt (vgl. Fig. 3). Durch Wählen des Wertes des zugefügten Widerstandes in Bezug zum Wert des Widerstandes 81 kann das Tastverhältnis leicht eingestellt werden. Der effektive Innenwiderstand des Umrichters, der von den beiden Umrichterkanal-Ausgängen gesehen wird, ändert sich mit dem Tastverhältnis derart, dass die Einstellung oder Programmierung des Tastverhältnisses die Einstellung oder Programmierung eines optimalen Anschlusses oder einer optimalen Schnittstelle zwischen der Batterie und jedem der getrennten bzw. isolierten Schaltungen ermöglicht, die von der Batterie gespeist werden.

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei dieses Blockschaltbild eine Abwandlung der in Fig. 5 dargestellten Schaltung wiedergibt. Die Versorgungsquelle 62 ist mit einem Umrichter 65 verbunden, der von der Versorgungsquelle 62 gespeist wird und seinerseits eine Last 1, die mit dem Bezugszeichen 67 versehen ist, speist. Eine zweite Last 69 kann direkt von der Versorgungsquelle ohne einen Umrichter gespeist werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Ausgang der Quelle 62 in Fig. 5 direkt mit einem Widerstand 96 ohne Verwendung irgendeiner Umsetzung oder Umrichtung verbunden ist. Oder der Umrichterausgang 101 kann umgekehrt direkt mit einem Widerstand 96 verbunden werden, um den Ausgang für eine hohe Last zu speisen, und der Batterieausgang kann direkt mit der übrigen Schaltung verbunden sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Änderung der Umsetzungsbzw. Umrichtungscharakteristik, die eine Funktion des Zustandes der Versorgungsquelle 62 ist, durch das Steuerkästchen 63 dargestellt. Die Ujnrichtungssteuerung .kann beispielsweise durch Ändern einer der Booster-Kondensatoren 75 oder 85* der Frequenz des Oszillators, des Tastverhältnisses des Oszillators oder irgendeiner Kombination dieser Möglichkeiten programmiert bzw. eingestellt werden. Darüberhinaus kann die Steuerstufe 63 Einrichtungen enthalten, um direkt den Zustand der Versorgungs-

7 0 9 ίί 3 1 / ,ι

-y*- ? 7 η ? 517

quelle anzuzeigen, wie dies durch den Schaltungspunkt 61 dargestellt ist. Wenn die Last 2 weiterhin einen einen hohen Strom ziehenden Schaltungsteil erfasst, kann zwischen die Versorgung squel Ie 62 und die Last ein Regulator oder ein Regler 104 eingeschaltet werden.

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform, bei der ein Schaltnetzwerk verwendet wird, um mehrere Versorgungsquellen an die jeweiligen unterschiedlichen Schaltungsteile anzuschalten. Zwei Versorgungsquellen 131 und 132 sind mit dem Schalternetzwerk 140 verbunden, das in geeigneter Weise eine oder mehrere Umschaltstufen umfassen kann, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Obwohl nur zwei Versorgungsquellen dargestellt sind, kann auch irgendeine Anzahl Versorgungsquellen mit dem Schaltnetzwerk verbunden werden. Das Schaltnetzwerk 140 weist eine geeignete Anzahl von Schaltwegen auf, die von einer Schalt steuerung 144 durchgeschaltet oder unterbrochen werden, so dass an die Ausgänge der Schaltwege irgendeine der Eingangs-Versorgungsquellen gelegt wird. Sas Schaltnetzwerk 140 kann auch aus herkömmlichen logischen Bauteilen aufgebaut sein, um zwei oder mehr der Eingangs-Versorgungsquellen zu zeitmultiplexen, so dass au irgendeinem vorgegebenen Arbeitszeitraum 2 oder mehr der Eingangs-Versorgungsquellen den Ausgangsstufen Energie bereitstellen können. Die Ausgänge des Netzwerkes 140 sind mit mehreren Schaltungsteilen, beispielsweise mit drei Schaltungsteilen, wie in Fig. 11 dargestellt ist, verbunden. Der Schaltungsteil 141 ist beispielsweise ein Schaltungsteil mit hoher Leistungsaufnahme und über das Netzwerk 140 mit einer Versorgungsquelle oder mit mehreren Versorgungsquellen während eines Bruchteiles der Zeit verbunden, der so festgelegt ist, um eine maximale Energie- oder Leistungsübertraung zu ermöglichen. Der Schaltungsteil 141 wird als ein Schaltungsteil bezeichnet, der empfindlich auf die Versorgungsquelle anspricht und über das Schaltnetzwerk 140 mit einer Versorgungsquelle oder mit mehreren Versorgungsquellen für einen Bruchteil der Zeit verbunden wird, der so gewählt ist, dass der vorhandene Versor-

7 O 9 8 3 1 / υ b 6 8

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guDgsquellenstrom oder die vorhandene Versorgungsquellenspannung in der bestmöglichsten Weise an die Strom- und Spannungserfordernisse angepasst ist. Der Schaltungsteil 143 wird als Testschaltung bezeichnet und kann periodisch mit einer oder mehreren Versorgungsquellen verbunden werden, um den Zustand einer solchen Quelle oder mehrerer Quellen festzustellen. Beispielsweise kann die Test- oder Prüfschaltung die Spannungspegel, den einer bestimmten Last bereitgestellten Strom, usw. prüfen. Die Prüfschaltung ist so ausgebildet, dass sie dem Schaltsteuer-Netzwerk 144 Steuersignale bereitstellt, das seinerseits so ausgebildet und eingestellt ist, um das Schaltnetzwerk 140 zu steuern, so dass es die entsprechende Verbindung der gewünschten Quelle oder der gewünschten Quellen vornimmt. Bei einem Schrittmacher kann die Versorgungsquelle 1 beispielsweise eine Primärbatterie sein, die während der Hauptzeit der Schrittmacher-Lebensdauer verwendet wird, wogegen die Versorgungsquelle 2 eine wenig Energie enthaltene Zusatzoder Sicherheitsbatterie ist, die angeschaltet wird, wenn festgestellt wurde, dass die Primär-Versorgungsquelle unter einem vorgegebenen, zulässigen Wert in ihrer Leistungsabgabe abgefallen ist. Bei einem solchen Zeitpunkt kann die Versorgungsquelle 1 abgeschaltet oder ausser Funktion gesetzt und die Versorgungsquelle 2 eingeschaltet oder in Funktion gesetzt werden, oder die Versorgungsquellen selbst können in Form eines Zeitmultiplex-Betriebes durch das Schaltnetzwerk 140 mit den verschiedenen Schaltungsteil en verbunden werden. Wenn irgendeiner oder alle Schaltungsteile darüberhinaus eine höhere Spannung oder einen höheren Strom erfordern,als von der verwendeten Versorgungsquelle oder den verwendeten Versorgungsquelle direkt bereitgestellt wird, können entsprechende Umrichter oder Umsetzer bei dieser Ausführungsform zusätzlich verwendet werden.

Die beschriebene Erfindung ist daher zusammengefasst äusserst vielseitig und anpassungsfähig bei der Anpassung der gewünschten elektrodischen Schaltungsteile einer Schaltungsanordnung, beispielsweise einer Herzschrittmachers an die Kennlinien und

7098 31/Ub68

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Eigenschaften der Versorgungsquelle. Das schaltbare, die Leistung bereitstellende Netzwerk ist dafür vorgesehen, die unterschiedlichen Leistungs-, Spannungs- oder Stromerfordernisse der verschiedenen Schaltungsteile an die vorhandenen Quelle oder an die vorhandenen Quellen anzupassen. Durch diese Einrichtung können die empfindlich auf die Versorgungsspannung oder auf Änderungen der Versorgungsspannung ansprechenden Schaltungsteile von dem gleichzeitig auftretenden Effekt durch die Belastung der anderen Schaltungsteile abgeschirmt werden, so dass die Schaltung optimal arbeitet. Mit der erfindungsgemässen Schaltung wird der Gleichstrom- bzw. Gleichspannungspegel der Versorgungsquelle auf einen Strom- bzw. Spannungswert oder auf Strom- bzw. Spannungswerte umgerichtet oder umgesetzt, die zum Speisen der gesamten Schaltung oder bestimmter Teile der Schaltung geeignet sind. Darüberhinaus ist der Umricht- bzw." Umsetzungsfaktor oder die Spannungs- bzw. Stromvervielfachung, um die die Spannung der Versorgungsquelle angehoben wird, einstellbar, um die benötigte Spannung in Abhängigkeit von einer Änderung der Kennlinien und Kennwerte der Versorgungsquelle in vorgegebener Weise zu verändern. Bei dem hier beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird diese Einstellung oder Programmierung durch Schaltungskomponenten erzielt, die mit einer Änderung des Innenwiderstands der Versorgungsquelle in Beziehung stehen. Bei einer Versorgungsquelle, bei der der Innenwiderstand im wesentlichen konstant ist, und der ideale Spannungswert einer Änderung unterliegt, kann die Schaltung auch so abgewandelt werden, dass ein unterschiedliches Umsetz- bzw. Umrichtvielfaches in Abhängigkeit der eich ändernden Spannung geschaffen wird. Die dargestellte Schaltung umfasst eine spannungsempfindliche Schaltung. Die Erfindung kann jedoch auch im Zusammenhang und in Verwendung mit stromempfindlichen Schaltungen eingesetzt werden und daher kann im Zusammenhang mit der empfindlichen Schaltung auch von einer Schaltung gesprochen werden, die empfindlich auf die Versorgungsquelle anspricht oder empfindlich von der Versorgungsquelle abhängt. Die spannungsempfindliche Schaltung kann Arbeitskennlinien und Arbeitskennwerte aufweise, die in Abhängigkeit der bereitge-

7 0 9 Γ "^ 1 > μ ι; R 8

2 7 η ? 5 1 7

stellten Spannung schwanken, wie dies bei den Änderungen oder Schwankungen der Reizungsimpulse-Folgefrequenz bzw. der Reizungsimpuls-Rate des Oszillators eines Herzschrittmachers der Fall ist. Unter dem Begriff "spannungsempfindliche Schaltung" ist jedoch jede Schaltung zu verstehen, die entweder so aufgebaut ist, dass sie eine sich ändernde Spannung entweder feststellt oder in Abhängigkeit einer sich ändernden Spannung arbeitet, wobei diese spannungsempfindliche Schaltung entweder eine direkte oder eine indirekte Anzeige der sich ändernden Spannung liefert bzw. einen direkten oder indirekten Hinweis auf die sich ändernde Spannung gibt.

Unter den Begriffen "Batterie" oder "Batterie-Versorgungsquelle" ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine elektrische Versorgungsquelle mit einem begrenzten Energievorrat bzw. einer begrenzten Energieversorgung gemeint. Die gewöhnlichste" Art eines Batterie-Versorgungsquelle besitzt einen Anfangs-Energiegehalt, der, wenn er verbraucht ist, nicht von einer anderen Versorgungsquelle ausgefüllt oder erneuert wird. Darüberhinaus kann eine Batterie-Versorgungsquelle beispielsweise in Form einer biogalvanischen Zelle vorliegen, die einen Teil der verbrauchten oder abgegebenen Energie erneuert. In all diesen Fällen besitzt die Batterie-Versorgungsquelle eine begrenzte Lebensdauer oder weist Kennlinien oder Kennwerte auf, die sich in Abhängigkeit ihrer Anwendung und ihrer Lebensdauer oder in Abhängigkeit von,beiden Grossen ändert.

Die bevorzugten, beschriebenen Ausführungsformen erfüllen die gestellten, zuvor genannten Aufgaben der Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Herzschrittmacher-Geräte oder Einrichtungen geeignet. Sie ist jedoch auch für andere Systeme und Schaltungen geeignet, die eine Optimierung der Schnittstelle oder der Anschlussstufe zwischen einer Gleichstrom- bzw. Gleichspannungs-Versorgungsquelle und der elektrischen Last erfordert, die von der Versorgungsquelle gespeist wird. Im Zusammenhang mit der Erfindung können die verschiedensten Arten von Versorgungsquellen und die verschie-

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densten Arten von Lasten oder Belastungen verwendet und eingesetzt werden. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist auch vorteilhaft bei allen Arten von Schrittmacher-Systemen, beispielsweise bei Synchron-Schrittmacher-Systemen, bei Systemen, die nach Bedarf arbeiten usw. einsetzbar, wo alle Arten von Katheter oder Elektroden verwendet werden können. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist gleichfalls auch insbesondere für andere sich selbst überlassene, eine geringe Leistung aufnehmenden Einrichtungen oder Geräten, beispielsweise im Zusammenhang mit Digitaluhren, verwendbar, wodurch die einzelnen, unterschiedlichen Schaltungsteile besser an die Versorgungsquelle oder an die Versorgungsquellen angepasst werden können. Bei dem Schrittmacher gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Umrichter bzw. ein Umsetzer verwendet. Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, bei denen kein Umrichter oder Umsetzer verwendet wird, nämlich immer dann, wenn keine Umrichtung oder Umsetzung erforderlich ist. Beispielsweise können bei zukünftigen Schrittmacher-Schaltungen auch die sogenannte Injektionslogik-Technik (IIL) oder andere Techniken angewandt und verwendet werden, die den Betrieb der Schaltung auch unter 2,8 V erlauben.

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Claims

Patentansprüche

'1. In sich abgeschlossener Schrittmacher zum Bereitstellen von Reizungsimpulsen, gekennzeichnet durch eine Batterie-Versorgungsquelle (62), die eine sich mit der Belastung der Versorgungsquelle (62) ändernde Ausgangsspannung bereitstellt und deren Kennwerte sich in Abhängigkeit ihrer Energieabnahme ändern, eine auf die Versorgungsquelle empfindlich ansprechende, Reizungsimpulse erzeugende Schaltung (51» 57)» eine vom Ausgangssignal der auf die Versorgungsquelle (62) empfindlich ansprechendenSchaltung (51» 57) gesteuerte Reizungsimpuls-Ausgangsschaltung (52, 59)» die die Reizungsimpulse bereitstellt und eine Verbindungsstufe (50, 55» 60), die den Ausgang der Versorgungsquelle (62) jeweils mit der auf die Versorgungsquelle (62) empfindlich ansprechenden Schaltung (51, 57) und mit der Reizungsimpuls-Ausgangsschaltung (52, 59) verbindet, so dass die Belastung durch jede der Schaltungen (51, 57» 52, 59) sich nicht auf die Ausgangsspannung der Versorgungsquelle (62) auswirkt, wenn diese mit der anderen Schaltung (51, 57; 52, 59) verbunden ist.
2. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstufe (50, 55, 60) eine Umschaltstufe aufweist, die Energie zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur an eine der Schaltungen (51, 57» 52, 59) bereitstellt.
3. Schrittmacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich^ net, dass die Umschaltstufe einen Oszillator aufweis
4-, Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsquelle (62) einen Innenwiderstand (^R^_nt) aufweist, der sich in Abhängigkeit mit der Energieabnähme verändert, und dass die Verbindungsstufe (50, 51, 60) Umsetzereinrichtungen (56, 58) zum Umsetzen des Spannungswerts der Versorgungsquelle (62)

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ORIGINAL

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auf eine höhere Spannung enthält, wobei sich die Umsetzung in Abhängigkeit des Innenwiderstands (Κ^_η^) ändert.
5. In sich abgeschlossener Schrittmacher zur Erzeugung von Reizungsimpulsen, gekennzeichnet durch eine Versorgungsquelle (62) mit Kennwerten, die sich in Abhängigkeit der Energieabnahme der Versorgungsquelle (62) ändern, eine erste,Energie zeitweilig speichernde Speicherstufe (87)» die die ihr von der Versorgungsquelle (62) zugeführte Energie speichert, eine zweite, Energie zeitweilig speichernde Speicherstufe (95)1 die die ihr von der Versorgungsquelle (62) zugeführte Energie speichert, Übertragungseinrichtungen, die die Energieübertragung von der Versorgungsquelle (62) zur ersten bzw. zweiten Speicherstufe (871 95) steuern, so dass die Energieübertragung pro Zeiteinheit nur an eine der Speicherstufen (87» 95) durchgeführt wird und eine die Reizungsimpulse erzeugende Schrittmacherschaltung mit einem ersten, mit der ersten Speicherstufe (87) verbundenen Schaltungsteil (51» 57) und einem zweiten, mit der zweiten Speicherstufe (95) verbundenen Schaltungstei'l (52, 59)·
6. Schrittmacher nach Anspruch 5»dadurch gekennzeichnet, dass die Ubertragungseinrichtungen Schaltungsstufen zum Unterbinden der Übertragung zur zweiten Speicherstufe (95) aufweisen, wenn eine Übertragung zur ersten Speicherstufe (87) durchgeführt wird.
7. Schrittmacher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Speicherstufen (87, 95) Einrichtungen (75, 85; 91, 94) zum Anheben des Gleichspannungswertes der übertragenen Energie aufweist.

8. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsteil (51» 57)

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eine Schaltung zum Erzeugen von Reizungssignalen mit einer festgelegten Wiederholungsfolge und der zweite Schaltungsteil (52, 59) eine Schaltung zum Bereitstellen der Reizungsimpulse aufweist.

9· Schrittmacher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtungen (50, 55, 60) mit jeder der Speicherstufen (87, 95) zusammenwirken, so dass der umgesetzte Spannungswert am Ausgang der jeweiligen Speicherstufe (87, 95) von einer vorgegebenen entsprechenden Umsetzungskennlinie abhängt.

10. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzungs-Kennlinie von der Energieabnahme abhängt und eine kontinuierliche Kennlinie ist.

11. Herzschrittmacher, der im Zusammenhang mit einer Elektrode arbeitet und dem Herzen eines Patienten Reizungsimpulse bereitstellt, gekennzeichnet durch eine Versorgungsquelle (62) mit Kennwerten, die sich in Abhängigkeit der Energieabnähme der Versorgungsquelle (62) ändern, eine spannungsempfindliche Schaltung (51» 57) nit einen Reizungssignal-Generator, eine einen hohen Strom aufnehmende Schaltung (52, 59) mit einer Reizungssignal-Ausgangsstufe, wobei die einen hohen Strom aufnehmende Schaltung (52, 59) vom Reizsignal-Generator gesteuert wird, einen ersten Umsetzer (56), der abschaltbar mit der Versorgungsquelle (62) verbunden ist, einen zweiten Umsetzer (58), der abschaltbar mit der Versorgungsquelle (62) verbunden ist, einen Schaltoszillator, umschaltbare Verbindungseinrichtungen (50, 55, 60), die die Ausgangssignale des Oszillators als Eingangssignale zugeführt erhalten und die Versorgungsquelle (62) mit den Umsetzern(56, 58) umschaltbar verbinden, so dass der zweite Umsetzer (58) von der Versorgungsquelle (62) keine Energie zugeführt erhält, wenn der erste Umsetzer (56) von der Versorgungs-

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quelle (62) Energie zugeführt erhält, und der erste Umsetzer (56) von der Versorgungsquelle (62) keine Energiezugeführt erhält, wenn der zweite Umsetzer (58) von der Versorgungsquelle (62) Energie zugeführt erhält, und zweite Verbindungsstufen, um den ersten Umsetzer (56) mit der spannungsempfindlichen Schaltung (57) und den zweiten Umsetzer (58) mit der einen hohen Strom aufnehmenden Schaltung (59) zu verbinden, wobei die relativ hohe Stromaufnahme der einen hohen Strom aufnehmenden Schaltung (59) die Versorgungsquelle (62) nicht belastet, wenn Energie von der Versorgungsquelle (62) dem ersten Umsetzer (57) übertragen wird.

12. Schrittmacher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltoszillator CMOS-Schaltungselemente umfasst.

13. Schrittmacher nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der CMOS-Oszillator ein CMOS-Schaltungselementenpaar (76A, 76B) aufweist, deren Gate-Elektroden miteinander verbunden sind und bei dem zwischen den Drain-Elektroden der beiden CMOS-Schaltungselemente (76A, 76B) ein hoher Widerstand (77) liegt.

14. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 11 bis 13i dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsquelle (62) einen Innenwiderstand (Ri_n*-) aufweist, der sich in Abhängigkeit der Energieabnähme ändert und der erste Umsetzer (56) zwei Spannungserhöhungs-Kondensatoren (75» 85) aufweist, wobei die Kapazität von wenigstens einem der Spannungserhöhungs-Kondensatoren (75, 85) und die Frequenz des Schaltoszillators so gewählt sind, dass die Umsetzungs-Kennlinien des ersten Umsetzers (56) in Abhängigkeit des Versorgungsquellen-Innenwiderstands (R_int) festgelegt sind.

15. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Umsetzer (58) zwei

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Spannungserhöhungs-Kondensatoren (91» 9*0 aufweist und die Kapazität von wenigstens einem der Spannungserhöhungs-Kondensatoren (91, 9*0, sowie die Frequenz des Schaltoszillators so gewählt sind, dass die Umsetzungskennlinien des zweiten Umsetzers (58) in Abhängigkeit des Versorgungsquellen-Innenwiderstandes (R. ^) festgelegt sind.

16. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 11 bis 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalt-Verbindungsstufen (50, 55» 60) entsprechende Feldeffekt-Transistoren uefasst, die mit den entgegengesetzte Polarität aufweisenden Ausgängen des Schaltoszillators verbunden sind.

17· Einpflanzbarer Herzschrittmacher zum BereüBtellen von Heizungsimpulsen für das Heizen des Herzes eines Patienten» dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmacher, der die Reizungsimpulse mit einer Impulsfolge erzeugt, welche sich in Abhängigkeit des Zustandes der Versorgungsquelle (62) ändert, folgende Schaltungsteile aufweist: Eine Gleichspannungs-Versorgungsquelle (62) mit Kennwerten, die einer Änderung in Abhängigkeit der Energieabnahme der Versorgungsquelle (62) unterliegen, programmierbare Umsetzerstufen (56, 58), die die Ausgangs-Gleichspannung der Versorgungsquelle (62) in eine höhere Gleichspannung umsetzen, von der Versorgungsquelle (62) gespeist werden und eine Umsetzung durchführen, die eine programmierte Funktion der Versorgungsquellen-Kennwerte ist, Impulserzeugungsstufen (57, 59), von denen wenigstens ein Teil mit den Umsetzerstufen (56, 58) verbunden ist, um Reizungsimpulse mit einer Impulsfolge zu erzeugen, die von einer vorgegebenen, programmierten Funktion des von den Umsetzerstufen (56, 58) bereitgestellten Gleichspannungswerts ist, wobei die Impulserzeugungsstufen (57, 59) und die Umsetzerstufen (56, 58) so festgelegt sind, dass die Impulserzeugungsrate eine vorgegebene Funktion der Versorgungsquellen-Kennwerte ist.

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18. Schrittmacher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsquelle (62) einen Innenwiderstand (R. .) aufweist, der sich in Abhängigkeit der Energieabnahme ändert und die Umsetzerstufen (56, 58) so ausgebildet sind, dass sie eine Gleichspannungs-Umsetzung durch führen, die vom Innenwiderstand (Ri_n+-) abhängt.

19· Schrittmacher nach Anspruch 1? oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzerstufen (56, 58) einen Gleichspannungs-Ausgangswert bereitstellen, der ein veränderliches Vielfaches des Versorgungsquellen-Gleichspannungswertes ist und die Umsetzerstufen (56, 58) Einrichtungen aufweisen, um dieses Vielfache in Abhängigkeit der Versorgungsquellen-Kennwerte zu verändern.

20. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1? bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulserzeugungsstufen (57, 59) einen Reizsignal-Generatorteil (57) und einen Reizsignal-Bereitstellungsteil (59) umfassen und die Umsetzerstufen (56, 58) eine erste Umsetzerstufe (56), die den Generatorteil speist, sowie eine zweite Umsetzerstufe (58) aufweist, die von der Versorgungsquelle (62) gespeist wird und eine zweite Umsetzung der von der Versorgungsquelle (62) bereitgestellten Gleichspannung auf einen höheren Gleichspannungswert vornimmt, wobei die zweite Umsetzung auch in Abhängigkeit der Versorgungsquelle-Kennwexte programmiert ist und die zweite Umsetzerstufe (58) den Reizsignal-Bereitstellungsteil (59) speist.

21. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzerstufen (56, 58) eine Umschalteinrichtung (50, 55, 60) aufweisen, um die erste und zweite Umsetzerstufe (56, 58) abwechselnd mit der Versorgungsquelle (62) zu verbinden.

22. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzerstufen (56, 58) eine Um-

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schaltstufe (50, 55, 60) aufweisen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt nur jeweils eine der ersten und zweiten Umsetzer stuf en (56, 58) umschaltbar mit der Versorgungsquelle (62) verbindet.

23. Elektromediziniscb.es Gerät mit einem Reizungsgenerator zur Verwendung im Zusammenhang mit einer Elektrode, der Reizungsimpulse erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reizungsgenerator folgende Schaltungsteile aufweist: Eine Gleichspannungsquelle (62), die eine Ausgangsspannung bereitstellt, welche sich in Abhängigkeit der von der Gleichspannungsquelle (62) gespeisten Last ändert, mehrere von der Versorgungsquelle (62) gespeiste Schaltungen (51» 52; 56, 58; 571 59) mit einer auf die Versorgungsquelle (62) empfindlich ansprechenden Schaltung (51» 57)» die normalerweise einen ersten vorgegebenen Strom aufnimmt und einer zweiten Schaltung (52, 59)» die die Reizungsimpulse erzeugt und normalerweise einen zweiten vorgegebenen Strom aufnimmt,.und eine Einrichtung (50, 55, 60), die jedem der Schaltungen (51, 52; 56, 58; 57» 59) Energie von der Versorgungsquelle (62) in der Weise bereitstellt, dass die Ausgangsspannung der Versorgungsquelle (62) nicht von der Belastung der zweiten Schaltung (52, 59) beeinflusst wird, wenn die Versorgungsquelle (62) der empfindlich auf die Versorgungsquelle (62) ansprechenden Schaltung (51, 57) Energie liefert.

24-. Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bereitstellung von Energie (50, 55» 60) weiterhin Einrichtungen (56, 58) umfasst, um den Gleichspannungswert der Versorgungsquelle (62) in einen höheren Wert umzusetzen und die Energie mit höheren Gleichspannungswert wenigstens einer der Schaltungen (51» 52; 57» 59) bereitzustellen.

25* Gerät nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bereitstellen von Energie (50» 55»

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60) jeder der Schaltungen (51, 52; 57, 59) Energie periodisch in einem vorgegebenen Tastverhältnis bereitstellt.

26. Verfahren für ein biomedizinisches Reizsystein mit einer Gleichspannungs-Versorgungsquelle, einer einen relativ geringen Strom aufnehmenden Schaltung und einer einen relativ hohen Strom aufnehmenden Schaltung zum Erzeugen und Bereitstellen von Reizsignalen, gekennzeichnet durch abwechselndes Übertragen von der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten Energie und Speichern der übertragenen Energie in Jeweiligen ersten und zweiten Speicherstufen des Systems, abwechselndes Übertragen der gespeicherten Energie an die einen kleinen Strom aufnehmende bzw. an die einen grossen Strom aufnehmende Schaltung, wobei die der einen relativ kleinen Strom aufnehmenden Schaltung zugeführte Energie unabhängig von der der einen hohen Strom aufnehmenden Schaltung zugeführten Energie ist, Erzeugen von Reizungssignalen und Bereitstellen der erzeugten Signale durch die einen hohen Strom aufnehmende Schaltung.

27· Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein einpflanzbares Herzschrittmachersystem und die Versorgungsquelle eine Batterie-Versorgungsquelle ist, und dass der Spannungswert der Energie, die der einen kleinen Strom aufnehmenden Schaltung bereitgestellt wird, erhöht wird.

28. In sich abgeschlossener Schrittmacher zum Bereistellen von Reihungsimpulsen, gekennzeichnet durch eine Batterie (62), einen ersten,Reizungsimpulse bereitstellenden Schaltungsteil (52, 59) und einen zweiten Schaltungsteil (511 57), der dem ersten Schaltungsteil (52, 59) Signale bereitstellt,und Einrichtungen (50, 55, 60), die mit der Batterie (62) in Verbindung stehen und dem ersten und dem zweiten Schaltungsteil (52, 59; 51, 57) umschaltbar

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Energie von der Batterie (62) bereitstellen, wobei jeder der Schaltungsteile (51, 57; 52, 59) abwechselnd während unterschiedlicher Zeiträume periodisch Energie zugeführt erhält.

'29. Schrittmacher nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (50, 55, 60) zur Bereitstellung von Energie einen Oszillator aufweisen, um ein periodisches Signal mit einem vorgegebenen Tastverhältnis zu erzeugen.

30. Schrittmacher nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (50, 55» 60) zum Bereitstellen von Energie eine mit dem Oszillator verbundene Umsetzerschaltung (56, 58) aufweisen, um den Spannungewert der Energie, der wenigstens einer der Schaltungsteile (51, 57 bzw. 52, 59) bereitgestellt wird, umzusetzen, wobei die Umsetzerschaltung (56, 58) eine Umsetzungs-Kennlinie aufweist, die abhängig vom vorgegebenen Tastverhältnis ist.

31. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator mehrere miteinander verbundene CMOS-Schaltungselementenpaare (76A, 76B; 78A, 78B; 79A, 70B; 83A, 83B; 92A, 92B) als aktive Schaltungselemente und ZeitSteuereinrichtungen (81, 82) aufweist, um ein Schaltsignal bei vorgegebenen Zeitintervallen zu erzeugen, wobei der Ausgang der Zeitsteuereinrichtung (81, 82) mit dem Eingang eines (76A, 76B) der CMOS-Schaltungselementenpaare verbunden ist und das eine CMOS- Schaltungselementenpaar (76A, 76B) einen hohen Widerstand (77) aufweist, der zwischen den beiden aktiven Schaltungselementen liegt.

32. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator eine Einstell schaltung aufweist, um das periodische Signal entsprechend dem

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vorgegebenen Tastverhältnis asymmetrisch einzustellen.

33. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (50, 55, 60) die Schaltungen (51» 52; 56, 58; 57, 59) mit der Versorgungsquelle (62) so verbinden, dass nur eine der beiden Schaltungen (51» 52; 56, 58; 57, 59) die Versorgungsquelle (62) zu einem gegebenen Zeitpunkt belastet.

34. In sich abgeschlossener Schrittmacher zur Bereitstellung von Reizungsimpulsen, gekennzeichnet durch eine Batterie (62), einen ersten, Reizungsimpulse bereitstellenden Schaltungsteil (52, 59), einen zweiten Schaltungsteil (51» 57)» der dem ersten Schaltungsteil (52, 59) Steuersignale bereitstellt und eine Umschaltstufe (50, 55» 60) mit zwei Schaltwegen, wobei der Eingang des ersten Schaltweges mit der Batterie (62), der Ausgang des ersten Schaltweges mit dem ersten Schaltungsteil (52, 59) und einem ersten Umschaltelement, der Eingang des zweiten Schaltweges mit der Batterie (62) und der Ausgang des zweiten Schaltweges mit dem zweiten Schaltungsteil (51» 57) und einem zweiten Schaltelement verbunden ist, die Umschaltstufe (50, 55, 60) einen Oszillator umfasst, der periodische Umschaltsignale entgegengesetzter Polarität erzeugt, eine Verbindungsschaltung ein erstes Umschaltsignal mit dem ersten Schaltelement zum abwechselnden Schliessen und Öffnen des Schaltelementes und ein zweites Schaltsignal mit dem zweiten Schaltelement zum abwechselnden öffnen und Schliessen des Schaltelementes verbindet, so dass Energie von der Batterie (62) abwechselnd dem ersten und zweiten Schaltungsteil (52, 59; 51» 57) bereitgestellt wird.

35· Schrittmacher nach Anspruch 3^·, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um das Tastverhältnis der periodischen Schaltsignale einzustellen.

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36. Schrittmacher nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung so festgelegt ist, dass das erste und zweite Schaltelement während unterschiedlicher, periodischer Zeiträume geschlossen werden.

37· Schrittmacher nach einem der Ansprüche JA bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (62) einen Innenwiderstand (Rjn+) aufweist, der sich in Abhängigkeit des Zustande der Energieabnahme ändert, und dass die Einrichtung zur Festlegung des Tastverhältnisses so eingestellt wird, dass die Energiebereitstellungeinrichtung (50, 55, 60) und der erste und zweite Schaltungsteil (52, 59; 51, 57) so zusammenwirken, dass die Wiederholungsfolge der Heizungsimpulse den Wert des Innenwiderstandes (%»+) wiedergeben.

38. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 34 bis 37« dadurch gekennzeichnet, dass die die Energie bereitstellende Einrichtung (50, 55, 60) eine ümsetzerstufe (56, 58) in wenigstens einem der Stromwege aufweist, um den Spannungepegel der Batterie (62) mit einem Faktor zu verändern, der vom Innenwiderstand (H. J abhängt.

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