Имплантируемый электрокардиостимулятор Советский патент 1983 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медици а именно к имплантируемым электро кардиостимуляторам. Известны имплантируемые электрокардиостймуляУоры, содержащие источник питания, блок управления и выходной каскад Ч , Недостатки известныхустройств большие габариты и вес. Наиболее близким к предлагаемо является имплантируемый электрокардиостимулятор, содержащий исто ник питания, блок управления, ком мутирующий мост из двух резисторо и двух транзисторов, конденсатор нагрузку 2 . Недостаток известного устройст ва - непродолжительный срок служб Цель изобретения - увеличение срока службы Поставленная цель достигается тем,что имплантируемый электро. кардиостимулятор, содержащий исто ник питания, связанные с ним блок управления и коммутирующий мост: из двух резисторов и двух транзис торов , первый .из которых подключ к блоку управления, и последовател но соединенные .конденсатор и нагрузку, включенные в д-иагональ ком мутирующего моста, снабжен диодом и схемой задержки, связанной с ис ником питания, блоком управления и вторым тра нзистором, при этом д включен параллельно .-первому резис тору. . . На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - форм выходного напряжения стимулятора; на фиг. 3 - принципиальная, схема имплантируемого электрокардиостимулятора . Устройство содержит источник 1 питания, блок 2 управления, ключ 3 схему 4 задержки, коммутирующий мост 5, первый б и второй 7 транзисторы коммутирующего моста 5, диод 8, конденсатор 9, первый 10 и второй 11 резисторы коммутирующего моста 5, нагрузку 12. Подключенный непосредственно к источнику 1 питания блок 2 управления задает частоту следования стимулов, формирует прямоугольные импульсы, управляющие рабйсгой ключа 3, и Ьбеспечивает переключение первого, транзистора б коммутирующего Mocta 5. Схема 4 задержки под ключается к источнику 1 питания ил отключается от него с помощью ключа 3, расположенного в (цепи питания схемы 4.задержки. Переключение второго транзистора 7 коммутирующего моста 5 управляет схема 4 задержки, выход которой соединен с базой второго транзистора 7. Устройство работает при подключении к нему нагрузки 12. В установившемся режиме в отсутствие импульсов с блока 2 управления первый транзистор 6 выключен, а ключ 3 находится в положении,Разомкнуто, т.е. цепь питания схеми 4 задержки разорвана и второй транзистор 7 коммутирующего моста 5 закрыт. Циод 8 также закрыт. В это время - в Yiayse между импульЬами с блока 2 управления - происходит дозаряд конденсатора 9 через резисторы 10 и 11,до напряжения источника 1 питания При появлении имtтyльca с выхода блока 2 управленияпервый транзистор 6 открывается, а ключ 3 переходит в положение Замкнуто. На выходе схемы 4 задержки появляется сигнал длительностью Т, запрещающий отпирание второго транзистора 7. Поскольку конденсатор 9 заряжен до напряжения питания, а первый транзистор б открыт и насыщен, то отрицательная обкладка конденсатора 9 оказывается подключенной через насыщенный первый транзистор б к катоду диода 8, который открывается и шунтирует первый резистор 10. Импульс U.g(,t , форма которого представлена на фиг, 2, характеризуется следующими параметрами: (J, T;f - а)/1плитуда и длительность первой ступени соответственно; а t Tj - амплитуда и длительность второй ступени соответственно; Ти Т,( + Т - длительность стимула; Т - период следования стимуловj t - текущее время. Первая ступень стимула с амплитудой 0 , приблизительно равной напряжению Е источника 1 питания, формируется на нагрузк4 12 В момент Тд времени открывается второй транзистор 7. Диод 8 при этом закрывается, так как отрицательный полюс источника 1 питания через насыщеннЕлй второй транзистор 7 подклют чается к анолу этого диода. Подравряд конденсатора 9 при этом продолжается уже по другому контуру, а именно 12-7-1-6, причем источник 1 питания оказывается соединенным последовательно с конденсатором 9, что обеспечивает формирование в нагрузке 12 второй ступени стимула с амплитудой . В.момент i; .Ти блок 2 управления размыкает цепь питания схемы 4 задержки и выключает транзисторы б и 7. Далее в течение интервала времени Т-Ти, соответствующего Паузе, эти транзисторы остаются закрытыми. Затем весь цикл работы стимулятора повторяется.Примером реализации рассмотренной выше структурной схемы стимулятора является принципиальная схема, представленная на фиг. 3. Подключенный к источнику 1 питания блок управления содержит сле дующие элементы: транзисторы 13 и 14, конденсатор 15, резисторы ..1620, диод 21, При этом транзистор 14 является одновременно управляемым ключом в цепи питания схемы задержки. Схема задержки представляет собой одновибратор, элементами котор го являются транзисторы 22 и .23, конденсаторы 24 и 25, резисторы 26-31, диод 32 - диод и два ключа, образованные транзисторами 33 и 34 и резисторами 35-37 В состав коммутирующего моста помимо элементов, указанных на фиг. 1, входят нагрузка 38, резисторы 39 и 40, стабилитрон 41. В установивгкемс.ч режимеСхема работает следующим образом. В паузе между стимулирующими импульсами транзистор 13 закрыт, так как напряжение на его база-эми терном переходе меньше порога отпи рания, потенциал, базы транзистора 13 определяется рези6то{)ным дели телем 16-17-18, причем сопротивлё ния резисторов 16 и 17 по крайней мере на два порядка превышают сопр тивление резистора 18, а потенциал эмиттера определяется напряжением на конденсаторе 15, который в пауз атимулами заряжается4 Поско ку транзистор 13 закрыт, то закрыт также ТЕ анзистор 14 и диод 21. При этом одновибратор можно считать зашуитированным по цепи питания : резистором 18 в силу указанных выш особенностей резисторного делителя 16-17-18 (например, при напряжении питания схемы, равным 2,6 В, падение напряжения на резисторе 18 не 1ВыходиТ за пределы 5720 мВ).. Слеяо вательно, транзистор 23 закрыт, а это значит, что закрыты и транзисторы ключей 33 и 34. Транзисторы 6 и 7 коммутирующего моста также закрыты. 3 паузе меиаду стимулами конденсатор 24 заряжается до напряжения источника 1 питания через высокоомный резистор 31 и база-эмиттерный переход транзистора 2;2, После окончания заряда конденсатора 24 до. конца указанной паузы -ТОК через этот переход равен нулю. Наличие диода 32-предотвращает во время паузы разряд конденсатора 24 через резисторы 29 и 30. Диод 8 также выключен, посколь ку его катод соединен с положи.тельным полюсом источника 1 питания. Поэтому э паузе между стимула ми конденсатор 9 дозаряжается до напряжения источника 1 питания по контуру: 9-11-1-10-38-9. В процессе заряда конденсатора напряжение между базой и эмиттером транзис;тора 13 в некоторый момент времени становится равным порогу отпирания последнего. В этот момент, соответствугощий началу Формирования стимула, транзисторы 13 и 14 открываются, что обусловливает открывание диода 21, так как,его анод оказывается подключенным через открытый транзистор 14 к положительной обкладке конденсатора 15. Диод 21 шунтирует резистор 16, что вызывает возрастание отпирающего тока базы транзистора 13, Начинается процесс разряда конденсатора 15 через транзисторы 13 и 14, диод 21 и резистор 20, Этот процесс продолжается до тех пор, пока транзисторы 13 и 14 снова не закрываются, что соответствует окончанию стимула. При включении транзистора 14 -происходит- подключение одновибратора ПО цепи питания к источнику 1 и включение транзистора 23. с помощью дифференцирующей цепи, состоящей из конденсатора 25 и резистора 28., Одновременно включается транзистор 6, так как в его базу через резистор 40 поступает отпирающий сигнал, Одновибратор переходит в состояние квазиустойчивого равновесия, длительность которого равна длительности Tj первой ступени, В этом состоянии работа транзистора 23 в режиме насыщения обеспечивается за счет то-, ка, поступающего в его базу через резисторы 26 и 27. Включаясь, транзистор 23 открывает на время Т транзисторы ключей 33-и 34, .причем 33 - с помощью резистора 30 и диоЛа 32, а 34 - с помощью резисторов 36 и 37, что, в свою очередь, не позволяет на это время открываться транзистору.7, так как его баэа-эмиттерный переход зашунтирован открытым транзистором 34 . Диод 8 открывается, поскольку его като,т-оозывается подключенным через открытый транзистор 6 к отрицательной обкладке заряженного конденсатора 9 . Начинается подр.азряд конденсатора 9 по контуру: 38-8-6-9-38,. во время которого в нагрузке 38 формируется первая ступень стимулирующе го импульса с амплитуддй, равной напряжению источника 1 питания. В рдновибраторе также начинается перезаряд кон енсатора 24, обеспечивающий на интервале Т запирание транзистора 22, по контурам: конденсатор 24, (Резистор 29, транзистор 14, источник 1 питания, параллельно соеди.ненные переход база-эмиттер транзистора 33 и резистор 35, насы:щен ный транзистор 23, конденсатор 4. В конце интервала, т.е. в момент Т,напряжение на переходе базаэмиттер транзистора 22 становится .равным порогу отпирания, что обес- ,

печивает регенеративное переключен ние транзисторов 22 и 23, при этом транзистор 22 включается, а гран- зистор 23 выключается. После чего начинается формирование второй ступени.

Выключение транзистора 23 вызывает запирание транзисторов ключей 33 и 34, что позволяет открыться транзистору 1 После чего диод 8 закрывается, таК как его анод оказывается подключенным через открытый транзистор 7 к отрицательному полюсу источника 1 питания. Так как транзистор б по-прежнему открыт комденсатор 9 продолжает подразряжаться, но уже по другому контуру: нагрузка 38, транзистор 7, источник питания 1, транзистор 6, нагрузка 38, .Причем источник 1 питания оказывается включенным последовательно с конденсатором 9, что позволяет сформировать в нагрузке 38 вторуюступень стимулирующего импульса с амплитудой, приблизительно равной удвоенному напряжению источника 1 питаМия. В конце действия стимула транзисторы 13 и 14 блока управления закрывзются, одновибратор обесточивается, транзисторы б и 7 закрываются и начинается следующий цикл.

Стабилитрон 41 во врекя работы стимулятора всегда обеспечен и предназначен для защиты схемы отг повреждения при возможном воздействии на больного высоковольтным дефибриллятором во время самой операции по имплантации стимулятора.

Так как емкость конденсатора 9 явл;fётcя -хотя и брлыаой, .но-конечной величины 7порядка нескольких микрофарад то вершины ступеней реального стимула Д1е являются строго горизонтальными, характеризуются некоторыми спадами (тем меньЬшми, чем болыпе величина указанной емкости.). Допустимый спад плоской вершины не должен превышать 10-20% от амплитуды соответствующей ступени. Следует также отметить, что если для питания стимулятора используются источники с высоким внутренним сопротивлением (литиевые батареи, j то .параллельно этим источникам целесообразно подключать дополнительный конденсатор емкостью несколько микрофарад.

Использование двухступенчатого и шульса вместо прямоугольного позволяет снизить расход энергии на стимуляцию, а следовательно, увеличить срок службы имплантируемого электрокардиостимулятора.

ИМПЛАНТИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОР, содержащий источник питания, связанные с ним блок управления и коммутирующий мост из , двух резисторов и двух транзисто.ров, первый из которых подключен к блоку управления, и последовательно соединенные конденсатор и -нагрузку, включенные в диагональ коммутирующего моста, отличающий с я тем, что, с целью увеличения срока , он снабжен диодом и схемой задержки, CBff3aHHofl с источником питания, блоком управления и вторым транзистором, при этом диод включен параллельно перв ому резистору. ел со Об со