DE3536111C2

DE3536111C2 - Testvorrichtung und Testverfahren zum Feststellen der verbleibenden Lebensdauer einer Batterie

Info

Publication number: DE3536111C2
Application number: DE3536111A
Authority: DE
Inventors: John G Frost
Original assignee: Telectronics NV
Current assignee: Telectronics NV
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1985-10-07
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2005-10-08
Also published as: AU4924385A; JPS61131760A; DE3536111A1; US4606350A; GB2167869A; IT8522856A0; GB2167869B; IT1186084B; AU575762B2; JPH0345662B2; FR2573874A1; FR2573874B1; GB8524052D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung und ein Verfahren zum Feststellen der verbleibenden Lebensdauer der Batterien einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, insbesondere eines Herzschrittmachers.

Seit der Implantation des ersten Herzschrittmachers ist die verbleibende Lebensdauer der Batterie ein kritischer Faktor gewesen. Die US-PS 44 48 196 zeigt einen Herzschrittmacher mit einer elektronischen Schaltung und einer Batterie. Ein Potential wird mit Hilfe eines Deltamodulators gemessen. Es besteht ein großes Bedürfnis für ein System, das eine genaue Vorhersage der verbleibenden Lebensdauer einer Schrittmacherbatterie ermöglicht, während die Batterie weiterhin den Herzschrittmacher antreibt.

Die allgemein verwendete Stromquelle für implantierbare Herzschrittmacher sind Zellen auf der Grundlage von Lithiumjodid und anderen Lithiumverbindungen. Die innere Impedanz einer derartigen Zelle kann als Hinweis der verbleibenden Lebensdauer angewandt werden. Die innere Impedanz (Widerstand) einer neuen Zelle beläuft sich auf weniger als 100 Ohm. Der Widerstand nimmt während der Lebensdauer der Batterie auf mehrere Kiloom zu. Es ist von Bedeutung, daß der offene Stromkreis einer Lithiumiodidzelle während der Lebensdauer derselben konstant bleibt. Erfindungsgemäß werden diese Batteriecharakteristika dazu angewandt, um einen Hinweis auf die verbleibende Lebensdauer zu erhalten.

Aus der DE-34 07 409 A1 ist ein Prüfverfahren für Gleichstromquellen bekannt, bei dem der Gleichstrom-Innenwiderstand der Gleichstromquelle durch Überwachung eines Gleichstroms beurteilt wird. Hierzu wird die Gleichstromquelle stark belastet, und anschließend wird die Leerlaufspannung der Gleichstromquelle gemessen. Außerdem wird der Gleichstrominnenwiderstand ermittelt, und es wird das Verhältnis dieses Innenwiderstands zu dem bekannten Innenwiderstand einer frischen Gleichstromquelle gebildet. Dieses Prüfverfahren ist für implantierbare medizinische Vorrichtung zu aufwendig.

Aus der DE 31 08 844 A1 ist ein Verfahren zum Feststellen des Erhaltungszustands von Bleiakkumulatoren bekannt. Hierzu wird der Bleiakkumulator kurzzeitig stark belastet, und der Verlauf der Klemmenspannung wird ausgewertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Testvorrichtung bzw. ein Testverfahren zum Feststellen der verbleibenden Lebensdauer der Batterie einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, insbesondere eines Herzschrittmachers, anzugeben, bei der bzw. dem auf einfache Weise Information über den Batteriezustand erhalten werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Im Anspruch 4 ist ein Testverfahren angegeben.

Der Ladestrom des Testkondensators wird überwacht, indem das sich am Testkondensator durch den Ladestrom aufbauende Potential mit einem Bezugspotential verglichen wird. Die Information über die verbleibende Lebensdauer der Batterie kommt zum Ausdruck in der Zeit, die das Potential am Testkondensator benötigt, den Bezugswert zu erreichen.

Wie oben erwähnt, nimmt bei erhöhter Lebensdauer der Batterie der Innenwiderstand der Batterie stark zu. Dementsprechend verringert sich der Strom, mit dem der Testkondensator aufgeladen wird. Dies hat zur Folge, daß sich das Zeitintervall verlängert, welches das Potential am Kondensator benötigt, um den Bezugswert zu erreichen.

Der Erfindungsgegenstand wird weiterhin beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform und dient der Erläuterung der funktionellen Aspekte des Erfindungsgegenstandes im Gegensatz zu einer ins Einzelne gehenden logischen Darstellung.

Fig. 2 zwei Wellenformen als eine Funktion der Zeit und dient einer Analyse der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1.

Fig. 3 eine ins Einzelne gehende logische Schaltung für das Durchführen der Steuerfunktion gemäß der gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 4 Wellenformen, die die Arbeitsweise der logischen Schaltung nach Fig. 3 kennzeichnen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist dort ein implantierbarer Herzschrittmacher 10 zusammen mit der Schrittmacherschaltung 12 wiedergegeben. Das einzige in der Fig. 1 gezeigte funktionale Element ist der Komparator 14. Die den Herzschrittmacher antreibende Batterie ist durch deren Thevenin'sches Äquivalent wiedergegeben, und zwar eine Spannungsquelle mit Nullwiderstand der Größe V_C und ein innerer Widerstand mit der Größe R. Die Batterie liegt an zwei Anschlußklemmen, deren Potentiale V_DD und V_BAT sind. Während eines normalen Betriebes ist der Schalter S1 geschlossen und ein Potential V_SS liegt an der rechten Seite des Schalters vor. Ein Überbrückungskondensator C_B weist das Potential V_DD-V_SS auf und es ist dieses Potential, das die Schrittmacherschaltung speist. Der Kondensator C_B ist ein herkömmliches Bauelement, das sich in jedem implantierbaren Schrittmacher als ein Teil des Leistungsfilters findet.

Der erfindungsgemäße Impedanztest der Zelle erfordert einen zusätzlichen Kondensator C_T sowie Schalter S1, S2 und S3. Diese Bauelemente sind in der Fig. 1 gezeigt. Die Arbeitsweise der Schaltung läßt sich insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutern, wobei die letztere Figur das Potential an der V_BAT Anschlußklemme und an dem Ausgang des Komparators 14 als Funktion der Zeit wiedergibt.

Während eines normalen Betriebs, wie an der linken Seite der Fig. 2 gezeigt, ist der Schalter S2 offen, und die Schalter S1 und S3 sind geschlossen. Wenn der Schalter S2 offen ist, ist der Kondensator C_T nach Fig. 1 aus der Schaltung ausgeschaltet. Bei geschlossenem Schalter S1 tritt die Potentialdifferenz von V_DD-V_SS an dem Überbrückungskondensator C_B auf. Nimmt man das Potential V_DD als Bezugsgröße, wird das Potential V_SS der Zelle für den Betrieb des Schrittmachers zugeführt.

Da der Schalter S2 normalerweise offen ist, ist es praktisch unerheblich, ob der Schalter S3 offen oder geschlossen ist und der Schalter S2 verhindert einen Stromfluß durch den Komparator C_T und den Schalter S3. Zu Beginn des Impedanztests wird jedoch der Schalter S3 geschlossen (auch bei einer Ausführungsform, bei der derselbe zuvor offen war), und zwar ausreichend lange, um sicherzustellen, daß der Kondensator C_T entladen wird, z. B. 2 Millisekunden. Dieser Zustand ist auf der linken Seite der Fig. 2 gezeigt.

Die Schalter S3 und S1 öffnen sich dann und hieran schließt sich praktisch sofot ein Schließen des Schalters S2 an. Mit dem Öffnen des Schalters S1 wird der Schrittmacher lediglich durch die in dem Kondensator C_B gespeicherte Ladung betrieben. Wenn der Schalter S3 offen und der Schalter S2 geschlossen ist, fließt der Strom nun in Uhrzeigerrichtung gemäß Fig. 1 durch die Zelle (V_C und R), den Kondensator C_T und den Schalter S2. Der entladene Kondensator C_T liegt nunmehr parallel zu der Zelle mit dem inneren Widerstand R.

Die Wellenform für die Spannung an V_BAT zeigt eine momentane Zunahme im negativen Potential zwischen dem Öffnen der Schalter S1 und S3 und dem Schließen des Schalters S2. Der Grund hierfür besteht darin, daß sobald sich der Schalter S1 öffnet und während der Schalter S2 noch offen ist, kein Strom durch die Zelle fließt, und das Potential V_BAT relativ zu dem Potential V_DD ist sodann das Potential der Zelle bei offener Schaltung. Es liegt kein IR-Abfall mehr parallel zu dem inneren Widerstand vor, und hierdurch ergibt sich die Neigung, die Größe des V_BAT Potentials zu verringern.

Sobald sich der Schalter S2 schließt, steigt das V_BAT Potential auf V_DD an, siehe die Fig. 2, da das Potential parallel zu dem Kondensator Null ist (bei der idealisierten Schaltung nach Fig. 1 wird angenommen, daß das Potential parallel zu dem Schalter S2 ebenfalls Null ist).

Während des normalen Betriebes ist das V_BAT Potential negativer als das V_REF Potential gemäß Fig. 2. Da das V_BAT Potential dem Pluseingang einer Überwachungseinrichtung 14 (Komparator) zugeführt wird, ist der Pluseingang negativer als der Minuseingang, und der Komparatorausgang ist negativ, siehe die Fig. 2. Sobald jedoch das V_BAT Potential auf V_DD ansteigt, wird die V_REF Schwelle überschritten und der Komparatorausgang wird positiv, da der Pluseingang nun weniger negativ als der Minuseingang ist. Der ansteigende Ausgang des Komparators ist ein Hinweis darauf, daß das Aufladen des Kondensators C_T begonnen hat.

Während nun Strom durch den Kondensator C_T und den Schalter S2 fließt, nimmt die Spannung parallel zu dem Kondensator exponentiell auf die Batteriespannung der offenen Schaltung mit einer Zeitkonstante gleich (RC_T) zu, wobei C_T die Größe der Betriebskapazität wiedergibt. Das V_BAT Potential als Funktion der Zeit ist in der Fig. 2 wiedergegeben. Wenn das V_BAT Potential negativer als das V_REF Potential wird (das letztere beläuft sich beispielsweise auf -0,9 Volt bezüglich V_DD, ein bestimmtes Potential ist leicht ableitbar in einer typischen integrierten Schaltung) sinkt das Ausgangssignal des Komparators wiederum ab. Die Zeitdauer, während der sich das Ausgangssignal des Komparators auf einem hohen Wert befindet, ist eine Funktion des Zellenwiderstandes R und läßt sich wie folgt berechnen:

V_BAT = -V_C {1-exp(-t/RC_T)}

wobei die Zeit t von dem Schließen des Schalters S2 an gerechnet wird.

Die Gleichung läßt sich wie folgt umformulieren:

R = -t/{C_T ln(l + V_BAT/V_C)}

Bei einem Zeitpunkt t = T sinkt das Ausgangssignal des Komparators wiederum ab, wenn V_BAT = V_REF. Zu diesem Zeitpunkt ist

R = -T/{C_T ln (l + V_REF/V_T)} und

in typischer Weise V_C = 2,8 Volt und V_REF = -0,9 Volt. Wenn der Testkondensator C_T = 0,1 µF, sei angenommen, daß das Ausgangssignal des Komparators wiederum absinkt, wenn T = 200 µs. Das Einsetzen dieser Werte in die Gleichung für R ergibt R = 5,2 Kilo-Ohm.

Nachdem das Ausgangssignal des Komparators abgesunken ist, oder nachdem ein vorherbestimmtes Zeitintervall verstrichen ist, wird der Schalter S1 wiederum geschlossen, so daß die Zelle den Schrittmacher betreiben kann. Zum gleichen Zeitpunkt wird der Schalter S2 geöffnet, so daß der Kondensator C_T aus der Schaltung ausgeschaltet ist. Der Schalter S3 kann offen bleiben oder derselbe kann geschlossen werden, solange derselbe zu Beginn des nächsten Testzyklus geschlossen ist, um somit sicherzustellen, daß der Kondensator C_T vor dem Schließen des Schalters S2 vollständig entladen ist. Der Kondensator muß vollständig entladen sein, damit die Messung des Zeitintervalls aussagekräftig ist. (Wie in der Fig. 2 gezeigt, öffnet sich der Schalter S2, und der Schalter S1 schließt sich relativ spät bei dem Testzyklus - nachdem der Kondensator C_T soweit aufgeladen ist, daß das an demselben liegende Potential größer als das Betreibungspotential V_SS während eines normalen Betriebes ist. Dies ist der Grund, warum ein kleiner Abfall der Größe von V_BAT erfolgt, wenn ein normaler Betrieb erneut aufgenommen wird. Sollte der Testzyklus enden bevor der Kondensator C_T auf ein derartiges Maß aufgeladen worden ist, würde das V_BAT Potential in der Fig. 2 einen Abfall und nicht einen Anstieg anzeigen).

Die Schaltung nach Fig. 3 ist eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform für die Durchführung des Impedanztests. Die Wellenformen nach der Fig. 4 kennzeichnen die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 3. An der oberen linken Seite der Fig. 3 sind die V_DD und V_BAT Anschlußklemmen gezeigt zusammen mit dem Überbrückungskondensator C_B, der parallel zu V_DD und V_SS vorliegt. Die eigentliche Batterie ist in dieser Zeichnung nicht wiedergegeben, die an der linken Seite zwischen den V_DD und V_BAT Anschlußklemmen vorliegt. Der Komparator 14 ist ebenfalls gezeigt zusammen mit dem V_REF Potential, das auf den Minuseingang beaufschlagt wird.

Wie in der oberen linken Ecke der Fig. 3 gezeigt, liegt der Testkondensator C_T, die drei Schalter S1, S2 und S3 und die V_SS Anschlußklemme vor. Die Schalter S1 und S2 sind N-Kanal-MOSFET-Vorrichtungen, während der Schalter S3 eine P-Kanal-MOSFET-Vorrichtung ist. Die logische Schaltung 12 nach Fig. 1 erzeugt ebenfalls verschiedene andere Signale, wie an der linken Seite der Fig. 3 gezeigt. Zwei derselben sind herkömmliche Taktsignale mit 256 Hz und 32 768 kHz. Die anderen von der logischen Schaltung erzeugten Signale sind CLEAR, LOAD, CTR, POR und SYNC.

Das POR-Signal ist ein herkömmliches Rückstellsignal und wird dazu angewandt, die Schaltung auf anfänglichen Leistungsanstieg zu bringen. Wie anhand der Fig. 4 gezeigt, ist das POR-Signal ein kurzer positiver Impuls, der einmal während der Lebensdauer des Schrittmachers erzeugt wird, wenn die Zelle zum ersten Mal mit der Schaltung in Verbindung kommt. (Obgleich die anderen Signale in der Fig. 4 mit ihren entsprechenden Werten gezeigt sind, versteht es sich, daß vor dem Beaufschlagen der Leistung und dem Erzeugen des POR-Impulses die Signalwerte bedeutungslos sind. Der Inverter 18 nach Fig. 3 invertiert den POR-Impuls und erzeugt das -Signal. Beide POR und -Signale sind in der Fig. 4 gezeigt.

Der -Impuls wird auf den Eingang eines NAND-Tors 20 beaufschlagt, dessen RTEST-Ausgangssignal während der Einleitung der Volleistungs-Rückstellung ansteigt. Der Flip-Flop 28 wird somit zurückgestellt. Der -Impuls führt ebenfalls dazu, daß die Ausgangssignale der NAND-Tore 30 und 38 ansteigen unter Zurückstellen der Flip-Flops 22 und 32. Das POR-Signal stellt direkt die Flip-Flops 24 und 26 zurück.

Das CTR-Eingangssignal (Zellentest-Ersuchen") wird in der Fig. 4 gezeigten Weise getastet. Der D-Eingang des Flip-Flop 32 wird bei einem hohen Wert gehalten und somit wird der Flip-Flop gestellt, sobald das CTR-Signal zum ersten Mal ansteigt. Der -Ausgang des Flip-Flop, die -Leitung liegen üblicherweise bei einem hohen Wert vor, sinken jedoch ab, wenn der Flip-Flop zum ersten Mal gesetzt wird, wie in der Fig. 4 wiedergegeben. Der Testzyklus wird jedoch nicht inganggesetzt, indem die CTR-Leitung auf einen hohen Wert ansteigt. Es muß ein weiterer SYNC-Impuls erzeugt werden. Dieser positive Impuls wird durch den Inverter 34 invertiert. Nachdem nunmehr das -Signal genau so wie der Ausgang des Inverters 34 bei einem niedrigen Wert liegen, liegen beide Eingänge des NOR-Tors 36 bei einem niedrigen Wert und der Ausgang des Tors steigt an. In dieser Weise wird der Flip-Flop 22 getaktet. Dessen D-Eingang ist mit dem -Ausgang des Flip-Flop 26 verbunden, der ursprünglich bei einem hohen Wert liegt. Somit wird der Flip-Flop 22 gesetzt und dessen Q-Ausgang geht auf einen hohen Wert. Dieses Ausgangssignal ist das Q1-Signal gemäß Fig. 3. Wie in der Fig. 4 gezeigt, steigt das Q1-Signal an der vorderen Kante des SYNC-Impulses, es ist dieses Setzen des Flip-Flop 22, das den Testzyklus inganggesetzt. (Bei der hier gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der CTR-Impuls nicht ausreichend, um einen Testzyklus auszulösen, der CTR-Impuls bereitet die Schaltung vor, es ist jedoch der SYNC-Impuls, der den Zyklus auslöst. Diese doppelte Steuerung ermöglicht ein Synchronisieren der Testschaltung mit anderen in der Schrittmacherschaltung erfolgenden Vorgängen, wenn dies gewünscht ist. Wesentlich für den Erfindungsgegenstand ist lediglich, daß zu Beginn des Testzyklus ein Signal erzeugt wird für das Steuern der Einstellung des Flip-Flop 22).

Wie in der Fig. 4 gezeigt, wird der Flip-Flop 24 sodann an der nächsten aufsteigenden Kante des 256 Hz Taktes getaktet. Da dessen D-Eingang mit der Q1-Leitung verbunden ist, wird der Flip-Flop 24 gesetzt. Der Q-Ausgang dieses Flip-Flop geht auf einen hohen Wert, dies ist das CELLT-Signal ("Zellentest") gemäß Fig. 4. Der weiter oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschriebene Testzyklus beginnt, indem das CELLT-Signal ansteigt, d. h. bei Setzen des Flip-Flop 24. Das -Ausgangssignal des Flip-Flop geht sodann auf einen niedrigen Wert, wenn der Flip-Flop gesetzt ist und somit geht der Ausgang des NAND-Tors 30 auf einen hohen Wert unter Zurückstellen des Flip-Flop 22. Dies ist in der Fig. 4 gezeigt, wobei das Q1-Signal auf einen niedrigen Wert geht an der ersten ansteigenden Kante der 256 Hz Wellenform nach dem CTR-Impuls. In ähnlicher Weise liegt nun einer der Eingänge des NAND-Tors 38 bei einem niedrigen Wert, so daß dessen Ausgang auf einen hohen Wert geht unter Zurückstellen des Flip-Flop 32. In der Fig. 4 ist das -Signal so gezeigt, daß dasselbe auf einen hohen Wert zu diesem Zeitpunkt geht. Der Ausgang des Tors 36 wird nun bei einem niedrigen Wert gehalten, so daß dieser Flip-Flop 22 nicht wieder gesetzt werden kann bis ein neuer Testzyklus mit der Impulsgebung des CTR-Eingangs inganggesetzt wird.

Wenn der Flip-Flop 24 zum ersten Mal gesetzt wird und dessen -Ausgang auf einen niedrigen Wert absinkt unter Zurückstellen der Flip-Flops 22 und 32, geht der Eingang des NOR-Tors 40, das zuvor bei einem hohen Wert war, nun auf einen niedrigen Wert. Der andere Eingang des Tors ist mit dem Q-Ausgang des Flip-Flop 26 verbunden, der sich noch bei einem niedrigen Wert befindet. Somit führt das Ausgangssignal des Tors 40 dazu, daß der Leiter DCAP (Kondensator-Entladung") auf einen hohen Wert geht. Das Ausgangssignal des Inverters 42 zwingt nun das DCAP-Ausgangssignal auf einen niedrigen Wert unter Schließen des Schalters S3. Dies ist der Schalter, der, siehe die Fig. 1, dazu angewandt wird, den Testkondensator C_T zu entladen. Es ist dieser Schalter, der unmittelbar vor dem Öffnen des Schalters S1 geschlossen werden muß, um sicherzustellen, daß der Testkondensator vollständig entladen wird.

An der nächsten abfallenden Kante des 256 Hz Taktsignals geht der Ausgang des Inverters 44 auf einen hohen Wert unter Takten des Flip-Flop 26. Da der D-Eingang dieses Flip-Flops mit der CELLT-Leitung, die nun auf einen hohen Wert geht, verbunden ist, wird der Flip-Flop gesetzt und die Q2-Leitung geht auf einen hohen Wert, wie in der Fig. 4 gezeigt. Wenn die Q2-Leitung auf einen hohen Wert geht, führt dies zur Ausbildung von drei Vorgängen. Der erste besteht darin, daß der Ausgang des Tors 40 nun auf einen niedrigen Wert geht. Dies ist in der Fig. 4 gezeigt mit dem DCAP-Signal auf einen niedrigen Wert gehend und dies wiederum führt dazu, daß der Schalter S3 geöffnet wird. Wie in der Fig. 2 gezeigt, öffnet sich zur gleichen Zeit Schalter S1, nachdem der Kondensator CT entladen worden ist und der Schalter S3 wird geöffnet, so daß der Ladungsteststrom nun zu fließen beginnen kann. Der Schalter S1 muß geöffnet werden, so daß der fließende Strom lediglich durch den Testkondensator und den inneren Widerstand der Batterie bestimmt und nicht durch einen Strom beeinflußt wird, der sich ansonsten durch den restlichen Anteil der Schrittmacherschaltung ergeben würde. Nachdem der -Ausgang des Flip-Flop 26 sich nun bei einem niedrigen Wert befindet, befinden sich beide Eingänge des Tors 50 bei einem niedrigen Wert, und der Ausgang des Tors geht auf einen hohen Wert. Dieses Ausgangssignal wird der OCB-Leitung (offene Schaltungsbatterie") zugeführt und die Fig. 4 zeigt, daß das OCB-Signal auf einen hohen Wert geht. Der Inverter 52 invertiert das Signal und das negative -Signal führt zu einem Öffnen des Schalters S1.

Wenn der Ausgang des Tors 50 auf einen hohen Wert geht, wird das positive Potential durch die Inverter 54 und 56 dem Takt-Flip-Flop 28 zugeführt. Da der D-Eingang des Flip-Flop mit einem positiven Potential in Verbindung steht, geht der Q-Ausgang des Flip-Flop auf einen hohen Wert. Der Q-Ausgang des Flip-Flop, die TEST-Leitung steht in Verbindung mit dem Tor des Schalters S2, so daß dieser Schalter nun geschlossen wird. Die zwei Inverter 54 und 56 sind vorgesehen, so daß eine kurze Verzögerung zwischen dem Öffnen der Schalter S1 und S3 und dem Schließen des Schalters S2 vorliegt, siehe die Fig. 2. Nach der Fig. 4 geht das Testsignal auf einen hohen Wert zusammen mit dem OCB-Signal, das auf einen hohen Wert geht und das DCAP-Signal geht auf einen niedrigen Wert. Tatsächlich wird das TEST-Signal geringfügig verzögert, wie durch die übertriebene Form in der Fig. 2 gezeigt. Der Grund hierfür besteht darin, daß es wichtig ist, daß der gesamte Stromfluß zu der Schrittmacherschaltung von der Zelle aus aufhört, bevor der TEST-Strom tatsächlich zu fließen beginnt. Wenn dem nicht so wäre, würde das V_BAT-Potential und das Aufladen des Kondensators C_T eine Funktion des Stromes sein, der durch den Schrittmacher gezogen wird sowie der inneren Impedanz der Zelle. Indem sichergestellt wird, daß der gesamte Stromfluß von der Zelle aufhört, bevor sich der Schalter S2 schließt, ist es sicher, daß der einzige den Kondensator C_T ladende Strom der Strom ist, dessen Fluß lediglich durch die Zeitkonstante RC_T bestimmt wird.

An der nächsten aufsteigenden Kante des 256-Hz-Taktes wird der Flip-Flop 24 wiederum getaktet. Da sich der Q1-Leiter nun bei einem niedrigen Wert befindet, wird der Flip-Flop zurückgestellt und das CELLT-Signal geht auf einen niedrigen Wert, siehe die Fig. 4. Sobald der -Ausgang des Flip-Flop 24 wieder auf einen hohen Wert geht, geht der Ausgang des Tors 50 auf einen niedrigen Wert. Das OCB-Signal geht somit auf einen niedrigen Wert, siehe die Fig. 4 und der Schalter S1 schließt sich, so daß der normale Antrieb des Schrittmachers durch die Zelle wieder aufgenommen werden kann. Beide Eingänge des Tors 60 befinden sich nun bei einem hohen Wert und der Ausgang dieses Tors geht auf einen niedrigen Wert. Dies führt nun wiederum dazu, daß der Ausgang des Tors 20, das RTEST-Signal auf einen hohen Wert geht und der Flip-Flop 28 zurückgestellt wird. Wenn somit das RTEST-Signal auf einen hohen Wert geht, siehe die Fig. 4, geht das TEST-Signal auf einen niedrigen Wert zwecks Öffnen des Schalters S2. Wie in der Fig. 2 gezeigt, schließt sich der Schalter S1 und der Schalter S2 öffnet sich zu Ende des Testzyklus. Das Arbeiten des Komparators 14 hat nichts mit dem späteren Öffnen des Schalters S2 und Schließen des Schalters S1 zu tun.

Soweit es sich um die Steuerungsschaltung handelt, liegen alle Signale nun in deren ursprünglichen Zuständen mit Ausnahme des Q2-Signals vor, das sich noch bei einem hohen Wert befindet, und das RTEST-Signal befindet sich auch noch bei einem hohen Wert, siehe die Fig. 4. An der nächsten fallenden Kante der 256-Hz-Taktwellenform geht das Ausgangssignal des Inverters 44 auf einen hohen Wert unter Takten des Flip-Flop 26. Da sich die CELLT-Leitung nun bei einem niedrigen Wert befindet, wird der Flip-Flop 26 zurückgestellt. Somit geht das Q2-Signal auf einen niedrigen Wert. Da das Q2-Signal ein Eingangssignal für das Tor 60 ist, wird das Ausgangssignal des Tors 60 auf einen hohen Wert gebracht. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich beide Eingänge des Tors 20 bei einem hohen Wert, so daß das RTEST-Signal auf einen niedrigen Wert geht. Die gesamte Schaltung wird auf den ursprünglichen Zustand gebracht und es kann sich ein weiterer Zyklus anschließen unter Erzeugen der CTR- und SYNC-Steuerimpulse.

Wie anhand der Fig. 3 gezeigt, werden das V_BAT-Signal und die Bezugsspannung auf die entsprechenden Eingänge des Komparators 14 beaufschlagt. Das 32 768-KHz-Taktsignal wird auf einen Eingang des NAND-Tors 80 beaufschlagt, und das Ausgangssignal des Komparators wird auf den anderen Eingang beaufschlagt. Die CLEAR-Leitung wird auf einen hohen Wert getastet unter Zurückstellen aller Flip-Flops RFF1-RFF6 vor dem Beginn des Tests. Der Ausgang des Inverters 82 geht auf einen hohen Wert unter Erregen des Taktimpulses des Flip-Flop RFF1 immer dann, wenn der Ausgang des NAND-Tors 80 auf einen niedrigen Wert geht und der Ausgang dieses Tors geht nur auf einen niedrigen Wert, wenn das 32 768-KHz-Taktsignal auf einen hohen Wert geht und der Ausgang des Komparators sich bei einem hohen Wert befindet. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 befindet sich der Ausgang des Komparators bei einem hohen Wert nur, während V_BAT übersteigt V_REF. Die sechs Flip-Flops sind als ein sechsstufiger Zähler angeordnet, da der -Ausgang jeder Stufe mit dem Takteingang der nachfolgenden Stufe verbunden ist. Somit ist die durch den Zähler wiedergegebene Zählung direkt proportional dem Zeitintervall innerhalb dessen sich der Ausgang des Komparators 14 bei einem hohen Wert befindet. Ein 32 768-KHz-Taktsignal entspricht einer Zeitspanne von etwa 30 Mikrosekunden. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 4 befindet sich das OCB-Signal bei einem hohen Wert, d. h. der Schalter S1 ist kürzer als 2 Millisekunden offen. Selbst wenn der Komperatorausgang sich für nur einige wenige Zehntelmillisekunden, d. h. immer noch etliche 100 Mikrosekunden, bei einem hohen Wert befindet, ist eine Auflösung von etwa 30 Mikrosekunden ausreichend.

Sobald die Flip-Flops RFF1-RFF6 ein Zeitintervall (Zellimpedanz) wiedergeben, kann der gespeicherte Wert aus dem Schrittmacher heraus telemetriert werden, so daß der gemessene Zellwiderstand bestimmt werden kann. Die LOAD-Leitung kann mit Impulsen versehen werden unter Takten der Flip-Flops RLAT1-RLAT6, so daß der gemessene Wert gesperrt werden kann. Der sich ergebende 6-Bit-Wert an den Anschlußklemmen RQ1-RQ6 kann durch die Telemetrieschaltung des Schrittmachers für die Übertragung an einen Monitor angewandt werden.

Claims

1. Testvorrichtung zum Feststellen der verbleibenden Lebensdauer einer Batterie einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, die eine Batterie, eine Schaltung (12) und eine Anordnung zum Anschließen der Batterie parallel zu der Schaltung (12) aufweist, wozu die Testvorrichtung einen Testkondensator (CT), einen ersten Schalter (51) zum Unterbrechen der Verbindung zwischen Batterie und Schaltung (12), einen zweiten Schalter (52) zum Schalten der Batterie parallel zu dem Testkondensator (CT), eine Anordnung zum Betätigen beider Schalter zusammen, und eine Überwachungsanordnung zum Bestimmen der inneren Impedanz der Batterie durch Überwachen des Stroms, der den Testkondensator (CT) auflädt, aufweist, wenn der erste und zweite Schalter (S1, S2) betätigt werden, wobei die Überwachungsanordnung (14) das Potential an dem Testkondensator (CT) mit einem Bezugswert vergleicht und das Zeitintervall mißt, das das Potential an dem Testkondensator benötigt, um diesen Bezugswert zu erreichen.

2. Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritter Schalter (S3) zum Entladen des Testkondensators (CT) vor Betätigung des zweiten Schalters vorgesehen ist.

3. Testvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bypass-Kondensator (C_B) parallel zu der Schaltung (12) liegt, um diese zu speisen, wenn der erste Schalter betätigt wird.

4. Testverfahren zum Feststellen der verbleibenden Lebensdauer einer Batterie einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, die eine Batterie parallel zu einer Schaltung (12) und einen Testkondensator (C_r) aufweist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Trennen der Batterie von der Schaltung und gleichzeitig Verbinden der Batterie mit dem Testkondensator, und Bestimmen der inneren Impedanz der Batterie durch Überwachen des Stroms, der den Testkondensator (C_r) auflädt, wozu das Potential an dem Testkondensator (C_r) mit einem Bezugswert (V_ref) verglichen und das Zeitintervall gemessen wird, den das Potential benötigt, um den Bezugswert (V_ref) zu erreichen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Testkondensator (C_r) vor dem Verbinden mit der Batterie entladen wird.