DE1564459C3 - Implantierbarer Herzschrittmacher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Herzschrittmacher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Verwendung von Herzschrittmachern bei bestimmten Erkrankungen ist bekannt. Weiterhin ist es bekannt, die zum Betrieb solcher Vorrichtungen erforderliche Energie einer im menschlichen Körper angebrachten Batterie zu entnehmen. Die Batterie muß infolge der beschränkten Lebensdauer aber von Zeit zu Zeit ersetzt werden, wozu stets ein medizinischer Eingriff notwendig ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese Vorrichtungen im allgemeinen zu umfangreich sind, um in Anlage mit dem Herz angebracht werden zu können, so daß sie in einem gewissen Abstand, z. B. in Höhe des Zwerchfells, untergebracht und durch biegsame Drähte mit den Elektroden am Herzmuskel verbunden werden. Diese durch den Herzschlag bewegten Drähte können brechen, was wiederum den Tod des Patienten herbeiführen kann.

Aus der Zeitschrift »The American Journal of MEDICAL ELECTRONICS«, Bd. 3,1964, Seiten 233 bis ist bereits ein Herzschrittmacher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekannt. Dieser Herzschrittmacher benötigt keine Batterie. Ein Teil der Bewegungsenergie des Herzens wird bei ihm mechanisch in einer Feder gespeichert und — erst kurz bevor sie dem Herzen zugeführt wird — in elektrische Energie umgewandelt und dem Herzen über einen Ausgangstransformator zugeführt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Herzschrittmacher zu schaffen, der ebenfalls keine Batterie benötigt und der geringe Abmessungen aufweist und sehr viel einfacher aufgebaut und daher betriebssicherer ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Herzschrittmacher der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Dieser Herzschrittmacher besitzt also eine Unruh, d. h. ein schwingendes System, das die mechanische Bewegungsenergie in Form von Schwingungsenergie speichert und gleichzeitig auch die periodische Energieabgabe bewirkt. Dieser Herzschrittmacher kann daher wesentlich einfacher aufgebaut werden als der bekannte, zumal er keinen zusätzlichen Ausgangstransformator benötigt

Aus der US-PS 14 54 528 ist bereits eine Vorrichtung zur Behandlung des menschlichen Körpers bekannt, die elektrische Impulse liefert, welche von Elektroden zur Anregung auf den Körper übertragen werden, und die einen Wechselstromgenerator enthält, dessen Rotor aus einem Dauermagneten besteht, wobei der Rotor des Generators über einen zu betätigenden Hebel in Drehbewegung gebracht wird. Der sich bewegende Rotor ist in einer Dose eingeschlossen. Der Antrieb muß hierbei jedoch durch den Daumen erfolgen, weshalb die Vorrichtung nicht zum Anbringen im menschlichen Körper geeignet ist. Der Rotor wird kontinuierlich in einer Richtung bewegt.

Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Herzschrittmacher,

Fig.2 einen Schnitt in einer zur Fläche der Fig. 1 senkrechten, durch die Achse A-A' in der. Fig. 1 gehenden Ebene.

Der Herzschrittmacher ist in einer luftdicht verschlossenen Metalldose 1 untergebracht, die vorzugsweise mit einer dünnen Schicht aus Kunststoff bekleidet ist, der mit menschlichem Gewebe verträglich ist. Damit Verluste infolge der Lufttreibung vermieden werden, wird die Dose luftleer gemacht. Die einander gegenüberliegenden Wände der Dose 1 haben auf der Innenseite zentrale Erhöhungen 2 und 3 mit Stufen 4 und 5, die als Lagerblöcke dienen. Einer der Lagerblöcke endet in einem Plateau 6, dessen Funktion im nachfolgenden näher erklärt werden wird. In den Lagerblöcken sind Aushöhlungen 7 und 8 vorgesehen, welche die Zapfen einer um eine Achse X-X' drehbaren Spindel 9 aufnehmen. Eine innen hohle Unruhe 10 ist auf den Stufen 4 und 5 derart gelagert, daß sie um die Achse

X-X' drehbar ist. Eine in einer Aushöhlung 12 der Unruhe liegende Spiralfeder 11 bewirkt eine Kopplung der Dose 1 mit der Unruhe 10. Der Mittelteil der Unruhe ist innen hohl zwecks Aufnahme des Plateaus 6, das einen Stator 13 eines kleinen Wechselstromgenerators trägt (im vorliegenden Beispiel hat das Plateau eine feste Lage gegenüber der Dose).

Ein Rotor 14 des Wechselstromgenerators wird von einem Zylindermagneten gebildet, der auf der Spindel 9 befestigt, ist. Eine zweite Spiralfeder 15 koppelt die Spindel 9 (und damit den Zylindermagneten) mit der Unruhe 10. Die beiden Spiralfedern und die Masse der

Unruhe sind derart bemessen, daß die Periode der Unruhe der Herzschlagfolge möglichst gleich ist.

Der Stator enthält zwei Spulen 16 und 17 mit Kernen 18 und 19. Mittels eines Ringes 20 aus magnetischem Werkstoff, der auf dem Plateau 6 befestigt ist (F i g. 2), bilden die Kerne einen Teil eines geschlossenen Magnetkreises. Die Spindel 9 trägt einen Anschlagflügel 21, der mit zwei an der Dose fest angebrachten Anschlagstiften 22 und 23 zusammenwirkt. Die Drehbewegung des Magneten wird durch die Stifte auf einen Winkel von 90° begrenzt. Die Lage der Stifte ist derart, daß in einer Anschlaglage der magnetische Fluß durch den Stator minimal ist (unstabile Lage des Magneten) und in der anderen Anschlußlage ein maximaler Fluß auftritt (stabile Lage des Magneten). Es läßt sich auch ein Wechselstromgenerator mit /7-Polpaaren verwenden, wobei die Anschläge die Bewegung des Magneten dann auf einen Winkel von 90°/π beschränken.

Die Lage der Dose im Körper muß derart gewählt werden, daß die Bewegung des Herzens eine Drehbewegung der Anregungsvorrichtung herbeiführt. Es kann z. B. ein am Außenrand der Dose liegender Punkt an einem Streifen aus flexiblem Werkstoff (vorzugsweise Kunststoff) befestigt werden, der in einem festen exzentrischen Punkt an einer Rippe verankert ist. Bei jedem Herzschlag führt die Dose um diesen festen Punkt eine hin- und hergehende Drehbewegung aus, die von der Feder 11 auf die Unruhe übertragen wird. Infolge der Resonanz der Unruhe mit der Herzschlagfolgefrequenz ist die Amplitude ihrer Schwingung verhältnismäßig groß und die Unruhe hat daher ausreichend Energie, um mittels der Kopplung über die Spiralfeder 15 den Rotor 14 zwischen dem Anschlag 23 (maximaler Fluß) und dem Anschlag 22 (minimaler Fluß) um einen Winkel von 90° mitzunehmen. Beispielsweise

wird angenommen, daß eine Drehamplitude von einer halben bis zu einer ganzen Umdrehung für eine Unruhe mit einem Drehmoment von etwa 30 g/cm genügt. Sobald der Anschlagflügel 21 mit dem Anschlag 22 in Berührung kommt, stoppt der Rotor 14 und bleibt stehen, solange der Anschlagflügel 21 von der Spiralfeder 15 gegen den Anschlag gedrückt wird, d. h. während der ganzen ersten Halbperiode, in der die Unruhe 10 nach Umkehrung der Bewegungsrichtung zurückkehrt. Wenn die Unruhe den Rückkehrpunkt erreicht, hält die Feder 15 den Rotor nicht mehr zurück und dieser wird, sowohl von den beiden Spiralfedern als auch durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Stator und dem Rotor angetrieben, sich in Richtung des Anschlags 23 zu drehen anfangen. Dabei wird in den Spulen des Stators 13 ein elektrischer Impuls erzeugt, der dazu verwendet wird, ein Zusammenziehen der Herzmuskeln 24 herbeizuführen, und zwar mittels Elektroden (gewöhnlich aus Platin), die schematisch durch Pfeile 25 und 26 angedeutet sind. Diese Elektroden sind mit der Spule 17 durch Isolierdrähte 27 und 28 verbunden, die durch eine kleine Öffnung in der Wand der Dose ι geführt sind. Da der Herzschrittmacher in der Nähe des Herzens angeordnet wird, können die biegsamen Drähte sehr kurz sein, wodurch die Gefahr eines Drahtbruchs vermindert wird. Unter den beschriebenen Verhältnissen schlägt das Herz mit der Frequenz der Unruhe.

Es können Modifikationen angebracht werden, insbesondere hinsichtlich der Befestigung der Dose (durch Bekleidung der Dose mit einer dünnen Platinschicht kann die Dose selbst z. B. eine der Elektroden bilden) und hinsichtlich der Befestigung der Unruhe (die Lagerblöcke können z. B. durch Kugellager ersetzt werden).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

i vJ Patentansprüche:

1. Implantierbarer Herzschrittmacher, der einen Teil der Bewegungsenergie des Herzens über ein eine Drehbewegung ausführendes Mittel in elektrisehe Impulse umwandelt, die von Elektroden auf den Herzmuskel übertragbar sind, um die Herzwirkung anzuregen, dadurch gekennzeichnet, daß der Herzschrittmacher einen elektromagnetischen Wechselstromgenerator mit Statorspulen (16, 17) und einem aus einem Dauermagneten bestehenden Rotor (14) enthält und daß das Mittel eine von der Bewegung des Herzens in Schwingung versetzte Unruhe (10) ist, die diese Schwingung auf den Rotor (14) überträgt.

2. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruhe (10) um ein und dieselbe Spindel (9) wie der Rotor (14) drehbar ist und durch ein erstes federndes Element (11) mit einem vom Herzen in Bewegung versetzten Teil des Herzschrittmachers und durch ein zweites federndes Element (15) mit dem Rotor (14) gekoppelt ist.

3. Herzschrittmacher nach Anspruch 2, dessen bewegliche Teile in einer Dose eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dose (1) luftleer ist, daß die Wand der Dose (1) den vom Herzen in Bewegung versetzten Teil des Herzschrittmachers bildet und daß die federnden Elemente (11, 15) Spiralfedern sind.

4. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Rotors (14) durch feste Anschläge (22, 23) begrenzt ist und daß der Drehwinkel zwischen den Anschlägen (22, 23) beträchtlich geringer ist als der Drehwinkel der Unruhe (10).

5. Herzschrittmacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosenwand aus Metall besteht und die elektrische Verbindung zwischen einem der Generatorpole und dem Herzmuskel herstellt.