Имплантируемый электрокардиостимулятор

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (И) 3(51) А 61 М 1/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ДВЧ ЮРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2i) 2966205/28-13 (22) 18. 07,80 (46) 15.11.83. Бюл, 942 (72) С С. Григоров, Л.Е, Смольников, В.А. Атопков, (0.И. Абащиев, В.В. Дудин, Н.М. Егорова и B.E. Смольникова (71) Всесоюзный кардиологический научный центр AMH СССР (53) 615.645 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

)) 736985, кл, A 61 )(1/Зб, 1980.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 277174, кл. А 61 и 1/Зб, 1970 (прототип) . (54) (57) ИМПЛАНТИРУЕМЫЙ ЗЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОР, 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, .о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения срока службы, он снабжен диодом и схемой заде: :ки, связанной с источником питания, блоком управления и вторым транзистором, при этом диод включен параллельно первому резистору.

1053836 е, новившемся режиме в отсутствие импульсов с блока 2 управления первый транзистор б выключен, а ключ 3 находится в положении Разомкнуто", т е. цепь питания схемы 4 задержки разорвана и второй транзистор 7 коммутирующего моста 5 закрыт. Пиод 8 также закрыт. В это время — в паузе между импульсами у с блока 2 управления - происходит

10 дозаряд конденсатора 9 через резисторы 10 и 11 до напряжения источника 1 питания

При появлении имПульса с выхода блока 2 управления >1ервый 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 Ьвы, форма которого представлена на фиг, 2, характеризуется следующими параметрами: ч- О, Т вЂ” амплитуда и длительность первой ступени соответственно; д 0, T> - амплитуда и длительность второй ступени соответственно;

Ти = T + Т вЂ” длительность стимула;

T — период следования стимулов> текущее время. Первая ступень стимула с амплитудой 3л, приблизительно равной напря>кению Е источника

1 питания, формируется на нагрузк

40 12 В момент Т времени открывается второй транзистор 7. Диод 8 при этом закрывается, так как отрицательный полюс источника 1 питания через насыщенный второй транзистор 7 подклю-.

45 чается к аноду этого диода. Подраз-ряд конденсатора 9 при этом продолжается уже по другому контуру, а именно 12-7-1-б, причем источник 1 питания оказывается соединенным последовательно с конденсатором 9, что обеспечивает формирование в нагрузке 12 второй ступени стимула с амплитудой 0 2Е.

В.момент =. Ти блок 2 управления размыкает цепь питания схемы 4 задержки и выключает транзисторы б и 7. Далее в течение интервала времени T-Ти, соответствующего

"Паузе", эти транзисторы остаются закрытыми. Затем весь цикл работы

60 стимулятора повторяется.

Изобретение относится к медицин а именно к имплантируемым электрокардиостимуляторам.

Известны имплантируемые электрокардиостимуляторй, содержащие источник питания, блок управления и вйходной каскад (1), Недостатки известных устройств большие габариты и вес.

Наиболее близким к предлагаемом является имплантируемый электрокардиостимулятор, содержащий источник питания, блок управления, коммутирующий мост из двух резисторов и двух транзисторов, конденсатор и нагрузку (2) .

Недостаток известного устройства — непродолжительный срок службы.

Цель изобретения — увеличение срока службы

Поставленйая цель достигается тем,что имплантируемый электрокардиостимулятор, содержащий источник питания, связанные с ним блок управления и коммутирующий мост: из двух резисторов и двух транзисторов, первый .иэ которых подключен к блоку управЛения, и последователь но соединенные .конденсатор и нагрузку, включенные в диагональ коммутирующего моста, снабжен диодом и схемой задержки, связанной с исто ником питания, блоком управления и вторым транзистором, при этом дио включен параллельно:первому резисJ тору

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — форма выходного напряжения стимулятора; на фиг. 3 — принципиальная схема имплантируе>лого электрокардиостимулятора.

Устройство содержит источник 1 питания, блок 2 управления, ключ 3, схему 4 задержки, коммутирующий мост 5, первый 6 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 работягой ключа 3, и обеспечивает переключение первого транзистора б коммутирующего моста 5. Схема 4 задержки подключается к источнику 1 питания или отключается от него с помощью ключа 3, расположенного в цепи питания схемы 4 задержки. Переключением 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 устаПримером реализации рассмотрен.ной выше структурной схемы стимулятора является принципиальная схема, представленная на фиг. 3.

1053836

Подключенный к источнику 1 питания блок управления содержит следующие элементы: транзисторы 13 и

14, конденсатор 15, резисторы ..1620, диод 21. При этом транзистор

14 является одновременно управляемым ключом в цели питания схемы задержки.

Схема задержки представляет собой одновибратор, элементами которого являются транзисторы 22 и 23, 1Î 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 15 помимо элементов, укаэанных на фиг. 1, входят нагрузка 38, резисторы 39 и 40, стабилитрон 41.

В установившемся режиме схема работает следующим образом, 20

В паузе между стимулирующими импульсами транзистор 13 закрыт, так как напряжение на его база-эмиттерном переходе меньше порога отпиРания. Потенциал базы траизнстоРа - р5

13 определяется резисторным дели-. телем 16-.17-18, причем сопротивле ния резисторов 16 и 17 по крайней мере на два порядка превышают сопротивление резистора 18, а потенциал эмиттер-.. определяется напряжением на конденсаторе 15, который в паузе между стимулами заряжается, Поскольку транзистор 13 закрыт, то закрыты также транзистор 14 и диод 21. При этом одновибратор можно считать эашуитированным по цепи питания : резистором 18 в силу укаэанных выше особенностей реэисторного делителя, 16-17-18 (например, при напряжении питания схемы, равным 2,6 В, паде- 40 ние напряжения на резисторе 18 не выходит за пределы 5-,20 мВ).. Саепо. вательно, транзистор 23 закрыт, а это значит, что закрыты и тран- зисторы ключей 33-и 34. Транзксто- 45 ры 6 и 7 коммутирующего моста так-, же закрыты. В паузе между стимулами конденсатор 24 заряжается до напряжения источника 1 питания через высокоомный резистоР 31 и яр база-эмиттерный переход транзис-. тора 22. После окончания заряда конденсатора 24 до. конца указанной паузы ток через этот переход равен нулю. Наличие диода 32 предот" вращает во время паузы разряд конденсатора 24 через резисторы 29 н

30. Диод 8 также выключен, поскольку его катод соединен с положительным полюсом источника 1 питания. Поэтому в паузе между стимулами конденсатор 9 дозаряжается до напряжения источника 1 питания по контуру: 9-11-1-10-38-9.

В процессе заряда конденсатора 15 напряжение между базой и эмиттером 65 транзи<.тора 13 в некоторый момент времени становится равным порогу отпирания последнего. В этот момент, соответствующий началу формирования стимула, транзисторы 13 и 14 открываются, что обусловливает открывание диода 21, так как его анод оказывается подключенным через от:крытый транзистор 14 к положительной обкладке конденсатора 15. Диод 21 шунтирует резистор 16, что вызывает возрастание отлирающего тока базы транзистора 13 Начинается процесс разряда конденсатора 15 через транзисторы 13 и 14, диод ?1 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 литания 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 резис.тор 40 поступает отпирающий сигнал

Одновибратор переходит в состояние квазиустойчивого равновесия, длительность которого равна длительности

Т 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 — c помощью резистора 30 и диода

32, а 34 — с помощью резисторов

36 и 37, что, в свою очередь, не позволяет на это время открываться транзистору.7, так как его база-эмиттерный переход зашунтирован открытым транзистором 34 . Диод 8 открывается, поскольку его катод. оказывается подключенным через открытый транзистор

6 к отрицательной обкладке заряженного конденсатора 9 . Начинается подраэряд конденсатора 9 по контуруг 38-8-6-9-38,. во время которого в нагрузке 38 формируется первая ступень стимулирующего импульса с ,амплитуддй, равной напряжению ис- точника 1 питания. В одновибраторе также начинается лерезаряд конденсатора 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 резйстор 35, насы,ценный транзистор 23, конденсатор

24. В конце интервала, т.е. в момент Т,напряжение на переходе база:эмиттер транзистора 22 становится ,.равным порогу отпирания, что обес1053836

1О печивает регенеративное переключение транзисторов 22 и 23, при этом транзистор 22 включается, а тран-зистор 23 выключается. После чего начйФается формирование второй ступени.

Выключение транзистора 23 вызывает запирание транзисторов ключей 33 и 34, что позволяет открыться транзистору 7. После чего диод

8 закрывается так как его анод оказывается подключенным через от крытый транзистор 7 к отрицательному полюсу источника 1 питания. Так как транзистор 6 по-прежнему открыт, конденсатор 9 продолжает подразряжаться, но уже по другому контуру: нагрузка 38, транзистор 7, источ" ник питания 1, транзистор 6, нагрузка 38,.причем источник 1 питания оказывается включенным последовательно с конденсатором 9, что позволяет сформировать в нагрузке 38 вторую ступень стимулирующего импульса с амплитудой, приблизительно равной удвоенному напряжению источника 1 питайия. В конце действия стимула транзисторы 13 и 14 блока управления закрываются, одновиб" ратор обесточивается, транзисторы

6 и 7 закрываются и.начинается следующий цикл.

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

Так как емкость конденсатора 9 является хотя и большой, .но конечной величины 7порядка нескольких микрофарад)» то вершины ступеней реального стимула,не являются строго горизонтальными, q характеризуются некоторыми спадами (тем меньшими, чем больше величина укàзанной 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 сопр тивлением (литиевые батареи, то

nàðàëëåëüíî этим источникам целесообразно подключать дополнительный конденсатор емкостью несколько микрофарад.

Использование двухступенчатого импульса вместо прямоугольного позволяет снизить расход энергии на стимуляцию, а следовательно, увеличить срок службы имплантируеМого электрокардиостимулятора.

1053836.

Составитель Б. Попов

Редактор A. Гулько Техред М.Костик Корректор A. Дзятко

Аю

Заказ 8961/4 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственнрго комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал .ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4