DE2325600A1

DE2325600A1 - Verfahren und vorrichtung zum regeln des ausgangssignals von impulsgeneratoren

Info

Publication number: DE2325600A1
Application number: DE2325600A
Authority: DE
Inventors: Thomas L Jirak; Lawrence M Kane; Pieter M J Mulier
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-19
Publication date: 1973-12-13
Also published as: CA989017A; FR2185797B1; US3857085A; FR2185797A1

Description

PATENTANWALT DiPL.-ING. GERHARD SCHWAN

BÜRO: 8000 MÜNCHEN 83 · EUENSTRASSE 32 λ ~ ~ „ _ _Λ

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Medtronic, Inc.
3Ο55 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn« 55418/V.St.A,

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Ausgangssignals

von Impulsgeneratoren

Impulsgeneratoren, bei denen die Impulsbreite und die Impulsfolgefrequenz von der Belastung und der Speisespannung verhältnismäßig^, unabhängig sind, haben zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten= Eines der Gebiete, auf denen diese vorteilhaften Eigenschaften von entscheidender Bedeutung sind, ist der Einsatz eines Impulsgenerators als Herzschrittmacher, Beispiele für Schaltungen, die die für Herzschrittmacheranwendungen erforderlichen Eigenschaften haben, finden sich in der US-PS 3 508 167. Es handelt sich dabei im wesentlichen um Halbleiterschaltungen, bei denen den Halbleitern Schaltfunktionen zugewiesen sind, wodurch die Taktgabe im wesentlichen unabhängig von den Verstärkungseigenschaften der Transistoren wird,

Trotz der Fortschritte, die hinsichtlich der Auslegung der für den Einsatz bei Herzschrittmachern geeigneten Schaltungen erzielt wurden, war die Brauchbarkeit der gesamten Schrittmachereinheit durch die Eigenschaften der verfügbaren Stromquellen erheblich beschränkt. Bei diesen Stromquellen handelte es sich in der Regel

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FERNSPRECHER: 0811/6012039 - KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN '

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um chemische Batterien, deren Betriebsverhalten über längere Zeiträume hinweg nicht voraussagbar ist. Das heißt, eine chemische Batterie liefert während ihrer nutzbaren Lebensdauer Energie mit im wesentlichen dem gleichen Pegel. Der Ausfall kommt jedoch rasch und zu einem Zeitpunkt, der nicht verläßlich vorausgesagt werden kann, Es wurde daher üblich, die Batterie zu einem gut innerhalb der "normalen" Betriebslebensdauer liegenden Zeitpunkt zu ersetzen, da die Alternative, den Ausfall der Batterie abzuwarten, aus naheliegenden Gründen ausscheidet. Da die gesamte Schrittmachereinheit (einschließlich der Stromquelle) für gewöhnlich im Patienten implantiert ist, stellt der Batterieaustausch aber ein größeres Unterfangen dar=

Ein Prüfverfahren, mit Hilfe dessen ohne chirurgischen Eingriff die Lebensdauer der Batterie des Schrittmachers verläßlich vorausgesagt werden kann, würde unter den geschilderten Umständen einen wesentlichen Schritt vorwärts bedeuten. Ein· solches Vorgehen erfordert jedoch eine Stromquelle, deren Verhalten für sich vorhersehbar ist. Nichtchemische Stromquellen, deren Ausgangswerte sich in voraussehbarer Weise in Abhängigkeit von der Zeit ändern, wurden entwickelt, Ein Beispiel für eine solche Stromquelle ist die sogenannte "Betacel" der Donald W. Douglass Labs, Es handelt, sich dabei um eine Beta-voltaische Brennstoffbatterie, bei der ein Promethium-147-I,sotop vorgesehen ist, Bei Anwendung einer derartigen Stromquelle kann die brauchbare verbleibende Lebensdauer bestimmt werden, wenn die Ausgangsspannung des Im-Pulsgenerators und der Mitnahmeschwellwert des betreffenden Pa-

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tienten (d.. h₇ die niecigste Impuisspannung, die noch zum Stimulieren der Herzaktion fu^rt) gemessen werden. Da der Ausgangswert der Stromquelle in voraussehbarer Weise abnimmt, ist dann nur noch eine einfache Extrapolation er forderlich₉ um festzustellen, wie lange es dauert, bis das Ausgangssignal des Impulsgenerators auf oder unter den Mitnahmeschwellwert abgesunken ist. Die Schwierigkeiten, die mit diesem Vor gehen■verbunden sind, bestehen darin, daß zur Durchführung der erforderlichen Messungen gleichfalls ein chirurgischer Eingriff erforderlich ist.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine vorzugsweise aus Halbleitern aufgebaute Schaltungsanordnung geschaffen, die es erlaubt, im Zusammenwirken mit vorhandenen Impulsgeneratorschaltungen ohne' chirurgischen Eingriff Informationen hinsichtlich des Mitnahmeschwellwertes des betreffenden Patienten sowie des Endes der Lebensdauer einer sich in voraussagbarer Weise verhaltenden Stromquelle zu gewinnen. Fur diesen Zweck wird eine Regel- oder Steuerschaltung vorgesehen, die den Ausgang eines Impulsgenerators in linearer Weise derart absenkt, daß jeder Impuls eine Amplitude erhalt, die um einen bekannten Betrag kleiner als die Amplitude des unmittelbar vorausgehenden Impulses ist. Geht während dieser Absenkung die Mitnahme durch den Schrittmacher verloren, kann der Arzt leicht den Sicherheitsfaktor der Stromquelle bestimmen, indem er einfach die Anzahl der verschiedenen Schritte zählt (zehn Schritte bis zum Ausfall der Mitnahme bei einer Absenkung von 0,25 V je Schritt bedeuten beispielsweise, daß der Schrittmacher eine Ausgangsspannung liefert, die

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2,5 ν über der erforderlichen Spannung liegt). Durch einfache Extrapolation kann der Arzt ermitteln, wie lange die Stromquelle noch Impulse liefert, die über dem Mitnahmeschwellwert oder gegebenenfalls über dem Hitnahmeschwellwert plus einem gewissen Sicherheitsfaktor, liegen. Diese Informationen lassen sich ohne chirurgischen Eingriff verfügbar machen, indem z. B. gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ausgangsregler über einen magnetisch betätigbaren Schalter wirksam gemacht wird. Wird dagegen der Regler nicht benutzt, hat er keinen nennenswerten Einfluß auf den normalen Schrittmacherbetrieb,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben, Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten AusfUhrungsform einer zum Erzeugen von Impulsen geeigneten Vorrichtung.

Bei der dargestellten Anordnung ist ein insgesamt mit 10 bezeichneter. Impulsgenerator mit einer Ausgangsregelschaltung verbunden. Der Impulsgenerator 10 entspricht als solcher dem in Figur 7 der US-PS 3 508 167 offenbarten Impulsgenerator. Obwohl der Impulsgenerator selbst keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, ist im folgenden seine Funktionsweise verhältnismäßig eingehend erläutert, um das Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. In der Figur sind, um einen Vergleich zu erleichtern, fUr entsprechende Schaltungskomponenten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 7 der US-PS 3 508 167 verwendet.

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Zwei Eingangsklemmen 11., 12 für die Speisespannung sind an eine Stromquelle angeschlossen, die vorliegend als Batterie 413 veranschaulicht ist,. Bei der Batterie 413 handelt es sich um einen Energiespeicher, dessen Ausgangswerte in voraussagbarer Weise mit der Zeit abnehmen. Das heißt, wenn die gegenwärtigen Ausgangswerte der Batterie bekannt sind, kann in verläßlicher Weise die Zeitdauer angegeben werden, die verstreicht, bis der Batterieausgang auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Ein nichtchemisches Beispiel einer derartigen Batterie ist die obengenannte Betacel-Stromquelle= Es Versteht sich_B daß auch jede andere Stromquelle benutzt werden kann, die ähnliche Eigenschaften aufweist» Es sind ferner zwei elektronische Schalter vorgesehen, die vorliegend als Transistoren 314 und 315 veranschaulicht sind. Der Transistor 314 weist zwei stromführende Elektroden wie den Kollektor 316 und den Emitter 317 sowie eine Steuerelektrode auf, die vorliegend als Basis 318 dargestellt ist» In entsprechender Weise ist der Transistor 315 mit zwei stromführenden Elektroden, vorliegend als Emitter 32O und Kollektor 321 veranschaulicht, sowie mit einer Steuerelektrode, beispielsweise in Form der Basis 322, versehen. Der Kollektor 316 ist unmittelbar mit der Basis 322 verbunden, während der Emitter 32O unmittelbar an die Eingangsklemme 11 angeschlossen ist»

Der Impulsgenerator umfaßt ferner eine Taktschqltung mit einem Widerstand 23, der in Reihe mit einem Kondensator 24 zwischen der Eingangsklemme 11 und dem Kollektor 321 liegt. Ein zwischen dem Widerstand 23 und dem Kondensator 24 liegender Punkt 25 ist

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über einen Widerstand 60 mit der Basis 318 verbunden.

Ein variabler Bezugsspan.nungsgeber, vorstehend als Spannungsteiler mit Widerständen 26 und 27 veranschaulicht, ist zwischen den Kollektor 321 und die Eingangsklemme 12 geschaltet. Ein zwischen den Widerständen 26 und 27 liegender Punkt 28 ist unmittelbar an den Emitter 317 angeschlossen. Die Überbrückungs- oder Umgehungsstrecke für den Taktkondensator 24 besteht aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes 3O₁ einer Diode 331 und den stromführenden Elektroden eines Transistors 333. Bei diesen stromführenden Elektroden handelt es sich um den Kollektor 334 und den Emitter 335. Die Basis 336 des Transistors 333 ist über einen Widerstand 37 mit dem Kollektor 321 des Transistors 315 verbunden. Der Transistor 333 arbeitet als Schalter, der nur während des Ausgangsimpulses geschlossen wird. Die Verwendung eines Transistors 333 in der Uberbruckungsstrecke ist von Vorteil, wenn die Schaltungsanordnung aus Stromquellen mit sehr niedriger Spannung gespeist wird, da auf dieseWeise der größte -Teil des Spannungsabfalls an einer Diode vermieden wird, die andernfalls erforderlich sein könnte. Ein Transistorschalter 76 ist über einen Widerstand 77 mit dem Kollektor 321 verbunden.

Wenn im Betrieb die Batterie 413 an die Schaltungsanordnung angeschlossen wird* beginnt sich, der Kondensator 24 über die Wi-.derstände 23, 26 und 27 aufzuladen. Die Transistoren 314 und 315 sind beide gesperrt; der Punkt 28 liegt im wesentlichen auf Speisepotential. Wenn der Punkt 25 einen negativen Span-

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nungswert erreicht, der ausreicht, um den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 314 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, beginnt der Transistor 314 Strom zu führen. Die beginnende Aufsteuerung des Transistors 314 läßt einen ausreichend großen Basisstrom zum Transistor 315 gelangen, um diesen Transistor praktisch sofort zu sättigen. Infolge der Sättigung des Transistors 315 geht der Kollektor 321 auf Massepotential über und gelangt ein negativer I.mpuls zum Transistorschalter 76 sowie gleichzeitig über den Kondensator 24 zur Basis 318 des Transistors 314, der bis in die Sättigung ausgesteuert wird. Dieser negative Impuls mächt auch den Transistor 333 stromführend. Während des Impulses fließt Strom von dem in der Figur rechten Be-

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lag des Kondensators 24 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 315, vom negativen zum positiven Pol der Batterie 413 sowie über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 333, die Diode 331 und den Widerstand 3O zum linken Belag des Kondensators 24. Dieser Strom bewirkt, daß der Kondensator 24 vom linken zum rechten Belag kommend, von positiv auf negativ aufgeladen wird. Sobald der Transistor 315 stromführend wird, erscheint außerdem praktisch die volle Speisespannung an den Widerständen 26 und 27, wodurch das Potential am Punkt 28 um einen vorbestimmten Betrag abgesenkt wird.

Der über die Überbrückungsstrecke fließende Ladestrom läßt die Spannung am Punkt 25 ansteigen. Wenn die Spannung am Punkt 25 einen Wert erreicht, der mehr als der Basis-Emitter-Spannungsabfall über der Spannung am Punkt 28 liegt, sperrt der Tran-

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sistor 314i wodurch der Basisstrom des Transistors 315 zu fließen aufhört, so daß der Transistor 315 gleichfalls sperrt. Bei gesperrtem Transistor 315 steigt das Potential am Kollektor 321 sofort auf den Wert der- Speisespannung an, so daß ein positiver Impuls erhalten wird, der an den Transistorschalter sowie gleichzeitig über den Kondensator 24 an die Basis 318 geht. Dadurch wird der Transistor· 314 abrupt gesperrt , indem die Basis 318 auf ein über der Speisespannung liegendes Potential gebracht wird.

Wenn die Transistoren 314 und 315 sperren, entlädt sich der Kondensator 24; der Kondensator 24 beginnt sich dann in umgekehrter Richtung wiederaufzuladen, wobei Strom vom linken Belag über den Widerstand 23, von der negativen zur positiven Klemme der Batterie 413 sowie über die Widerstände 26 und 27 zum rechten Belag fließt. Die Aufladung des Kondensators 24 in der entgegengesetzten Richtung dauert an, bis das Potential am Punkt 25 ausreichend abgefallen ist, um den Transistors 314 erneut zu sperren.

Der Transistorschalter 76 bildet einen Teil einer Spannungserhöhungsstufe, zu der als wesentliche Schaltungskomponenten außerdem ein zweiter Transistorschalter 79 und ein Ausgangskondensator 443 gehören. Der Emitter des Transistors 76 ist unmittelbar mit der Eingangsklemme 12 verbunden, während der Kollektor dieses Transistors über einen Widerstand 78 mit der" Eingangsklemme 11 sowie über einen Widerstand 80 .mit der Basis

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des Transistors 79 in Verbindung steht und unmittelbar an die eine Ausgähgsklemme 441 des ßusgangsklemmenpaares 440, 441 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 79 ist unmittelbar mit der Eingangsklemme ¹I verbunden, während der Kollektor dieses Transistors an den in der Figur unteren Belag des Äusgangskondehsators 443 sowie über die Emitter-Kollektor^StreCke eines Transistors 62 und einen Widerstand 81 an die Eingahgskleffime 12 angeschlossen ist. Die Spähnungserhöhung erfolgt durch Aufladen des Ausgangskondensators- 443 zwischen den Impulsen. Nirnnit man zunächst an,_ daß der Transistor 62 aufgesteuert ist, so däö seih Einfluß auf die Spannungsverdopplerschaltung vernachlässigt wer~ deh kann, wird der untere Belag des Ausgahgskohdensatörs 443 auf ein Potential aufgeladen; das um ungefähr die Speisespannung über dem Potential des oberen Belags liegt. Der öbäre Belag des Ausgängskondehsators 443 und die Ausgangsklemme 441 (die über die Last miteinander verbunden sind) befinden sich auf Mässepotehtial Zu Beginn jedes Impulses geht der Kollektor des Transistors 76 auf ein näherühgsweise der Speisespannung eηtsprechendes Potential., -Wahrehd der Kollektor des Transistors 79 auf täässepötential geht-. Dies hat zur Folge, daß das Potential am oberen Belag so=- fort auf ein- unterhalb des Massepotentials liegendes Potential absinkt^ jährend das Potential an der Ausgangsklernme, 441 auf «ein naherungsweise der Speisespannung entsprechendes Potential geht»

Der Betrag der Spannungserhöhung hängt von der zwischen den sen erfolgenden Aufladung des Ausgangskondensatörs 443 ab. Kann sich der Ausgangskondensator 443 auf ein nahezu der Speisespan*

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hung entsprechendes Potential aufladen; hat die Gesamtausgangsspannung einen nahezu dem doppelten Betrag der Speisespannung
entsprechenden Wert. Erfolgt andererseits zwischen den Impulsen keine Aufladung des Ausgangskondensators 443, ist die Ausgangsspannung nahezu gleich der Speisespannung. Daraus folgt, daß die ©esamtöusgangsspannung zwischen dem Wert der Speisespannung und dem doppelten Wert der Speisespannung geregelt werden kann, indem die Auflädung'des Äusgangskondensators 443 entsprechend geregelt wird» Dies stellt das bei der vorliegenden Anordnung benutzte Prinzip dar. wobei der als Folgestufe arbeitende Transistor 62. benutzt wird, um die Große der Aufladung des Ausgangskondensators 443 vorzugeben, Diese Regelung erfolgt außerdem,
wie im folgenden noch naher erläutert, auf lineare Weise, so
daß jeder Impuls um einen konstanten Betrag niedriger als der
unmittelbar vorausgehende Impuls ist.

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Ausgangs>-egler den Transistor 62 mit zwei stromführenden .Elektroden in Form von Kollektor 63 und Efnitter 64 und einer
Steuerelektrode, beispielsweise in Gestalt der Basis 65. Ein
KOhdensator 42 ist über einen Widerstand 74 mit der Basis 65
des Transistors 62 verbunden; er ist ferner an eine Klemme 39
angeschlossen, Die Klemme 39 ist ihrerseits mit der Eingangsklemme Ii verbunden= Es sind ferner zwei elektronische Schalter vorgesehen, die vorliegend als Feldeffekteinheiten, und zwar insbesondere Feldeffekttransistor-en 66 und 7O, veranschaullchi: sind. Der Feldeffekttransistor 66 weist einen "Quellenanschluß 67 auf,,

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der über einen Widerstand 6" mit einer Klemme 38 verbunden ist, ferner einen unmittelbar mit der Klemme 38 verbundenen Toranschluß 68 und einen Senkenanschluß 69, der mit dem Kondensator 42 sowie über den Widerstand 74 mit der Basis 65 verbunden ist. Der Feldeffekttransistor 70 weist einen mit dem Kondensator 42 verbundenen Quellenan.schluß 71, einen mit der Eingangsklemme 12 verbundenen Senkenanschluß 72 und einen Toränschluß 73 auf, der mit der Klemme 38 in Verbindung steht. Die Klemmen 38 und 39 können mittels eines Schalters 32 wahlweise miteinander verbunden werden.

Bei offenem Schalter 32 sind beide Feldeffekttransistoren 70 und 66 aufgesteuert. Der Kondensator 42 lädt sich über den Feldeffekttransistor 70. Wenn der Kondensator 42 voll aufgeladen ist, ist auch der Transistor 62 voll aufgesteuert, so daß der Impulsgenerator 1O arbeiten kann, wie wenn der Regler nicht vorhanden ware. Bei Schließen des Schalters 32 wird der Feldeffekttransistor 70 gesperrt, während der Feldeffekttransistor 66 stromführend bleibt. Der Feldeffekttransistor 66 und der Widerstand 61 wirken als Konstantstromglied und bestimmen infolgedessen die Entladegeschwindigkeit des Kondensators 42. Wenn sich der Kondensator 42 entlädt, wird der Transistor 62 nach und nach stärker gesperrt, wodurch die Spannungserhöhungsstufe zunehmend unwirksamer gemacht wird, indem ein Grenzwert für" die Aufladung des Ausgangskondensators 443 zwischen den Impulsen vorgegeben wird.

Durch Vorgabe der Entladegeschwindigkeit des Kondensators 42 wird

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infolgedessen m entsprec^enaer weise die Sperrgeschwindigkeit des Transistors 62 bestimmt. Diese gibt ihrerseits den Ladungsaufbau auf dem Ausgangskondensator 443 vor, so daß die Ladung zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen um einen vorbekannten konstanten Wert abgesenkt wird. Wie ausgeführt, ist diese Verringerung des Ladungsaufbaus für die Absenkung der Amplitude von einem Ausgangsimpuls zum nächsten verantwortlich. Wenn der Schalter 32 wieder geöffnet wird, baut sich die Ladung auf dem Kondensator 42 über den Feldeffekttransistor 7O rasch auf; nach nur wenigen Impulsen arbeitet der Impulsgenerator 1O wieder in normaler Weise.

Unter Anwendung der beschriebenen Anordnung kann wie folgt vorgegangen werden: Der Schalter 32 wird geschlossen, um den Ausgangsregler mit dem Arbeiten beginnen zu lassen. Jeder anschließende Impuls hat dann eine um einen im wesentlichen konstanten bekannten Betrag niedrigere Amplitude als der unmittelbar vorausgehende Impuls. Die den Versuch durchfuhrende Person zählt nur die Impulse, die auftreten, bis es zu keiner Mitnahme mehr kommt, und multipliziert dann die Anzahl der Impulse mit der Spannungsabsenkung je Impuls, um auf diese Weise einen Meßwert für den Betrag zu erhalten, um den die normale Ausgangsamplitude den Mitnahmeschwellwert übertrifft. Handelt es sich um eine Stromquelle, deren Entladung in voraussagbarer Weise in Abhängigkeit von der Zeit erfolgt, kann auf einfache Weise an Hand einer Tabelle die Zeitdauer bestimmt werden, die verbleibt, bevor der Impulsgeneratorausgang auf den Mitnahmeschwellwert oder einen vorbestimmten über dem

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Mitnahmeschwellwert liegenden Pegel abfällt. Wird die Spannungs*- erhöhungsstufe vollständig unwirksam gemacht, ohne daß es zu einem Verlust der Mitnahme kommt, kann anstelle des Mitnahmeschwellwertes die nicht erhöhte Impulsgeneratorausgangsspannung als der kritische Wert benutzt werden. Der Widerstand 6Ί wird so ausgewählt, daß er eine geeignete Entladegeschwindigkeit des Kondensators 42 vorgibt, die ihrerseits die Verringerung der Ausggngsspannung von .Impuls zu Impuls bestimmt.

Als Schalter 32 wird vorliegend vorzugsweise ein normalerweise offener, magnetisch betätigbarer Schalter benutzt. Derartige Schalter sind bekannt, beispielsweise in Form von Schutzrohrkontakt- oder Riedschaltern. Bei Verwendung eines solchen Schalters kann der Ausgangsregler extern mittels eines Magneten wirksam gemacht werden. Es braucht nicht auf chirurgischem Wege eine Öffnung hergestellt zu werden. Diese Art von Schalter ermöglicht in Verbindung mit dem beschriebenen Spannungsregler die Hauptvorteile der Erfindung. Das bedeutet jedoch nicht, daß nicht in bestimmten Fällen auch ein Handsehalter benutzt werden kann oder daß die Erfindung auf die Anwendung eines bestimmten Schalters oder Schaltertyps beschränkt ist. Außerdem kann der vorliegend beschriebene Regler bei jedem beliebigen Impulsgenerator angewendet werden, der mit einem Ausgangskondensator arbeitet, unabhängig davon, ob eine Spannungserhohungsstufe vorgesehen ist oder nicht. Durch Regeln der Ladung auf dem Ausgangskondensator wird der Impulsgeneratorausgang in jedem Falle entsprechend beeinflußt. Der Regler nach der Erfindung kann ferner mit Vorteil bei allen

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Schrittmaeheranvvendungen ohne Rücksicht auf die speziellen Eigenschaften der Stromquelle eingesetzt werden, weil die Möglichkeit der Bestimmung des Mitnahmeschwellwertes stets gegeben ist. Handelt es.sich bei der Stromquelle um eine solche, deren Ausgang sich in voraussehbarer Weise mit der Zeit ändert, kann auch die verbleibende nutzbare Lebensdauer bestimmt werden.

Zu im Rahmen der Erfindung möglichen Änderungen gehören eine Umkehr der Polarität und der Austausch der Transistoren gegen komplementäre Transistortypen oder die Verwendung einer Feldeffekteinheit (insbesondere eines Feldeffekttransistors) anstelle des
Transistors 62, wobei dann der Toranschluß an die Stelle der Basis 65, der Senkenanschluß an die Stelle des Kollektors 63 und
der Quellenanschluß an die Stelle des Emitters 64 tritt.

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Claims

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Ansprüche

fiJ Prüfschaltung für einen aus einer Isotopenbatterie gespeisten Impulsgenerator, der mit einer Ausgangsspannungserhöhüngsstufe versehen ist, gekennzeichnet durch eine Steuerstufe (42, 61 bis 74), die bei Schließen einer normalerweise offenen Schalteinrichtung (32) die Ausgangsspannung des Impulsgenerators (1O) in im wesentlichen konstantem Maße_fabsenkt.

2, Prüfschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (42, 61 bis 74) einen Energiespeicher (42), ein die Entladegeschwindigkeit des Energiespeichers vorgebendes Steuerglied (61, 66) und eine Stelleinrichtung (62) aufweist, die in Abhängigkeit von der Entladung des Energie- · Speichers die Spannungserhöhungsstufe (76, 79, 443) zunehmend unwirksamer macht.-

3= Prüfschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen magnetisch betätigbaren Schalter (32) aufweist:

A-. Prüfschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch eine der Aufladung des Energiespeichers (42) dienende Ladestufe (70) , die bei geschlossener Schal.teinrich-. tung (32) aus- und bei offener Schalteinrichtung eingeschal-

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tet ist.

5. Vorrichtung zum Erzeugen von Impulsen mit einem einen Ausgangskondensotoraufweisenden Impulsgenerator und einer den Impulsgenerator speisenden Stromquelle, deren Ausgang mit der Zeit in vo^roussagborer Weise abnimmt, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (32) und eine Steuerstufe (42, 61 bis 74), die in Abhängigkeit von der Schalteinrichtung die Ausgangsspannung des Impulsgenerators (1O) mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit absenkt,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (42, 61 bis 74) einen Energiespeicher (42), ein die Entladegeschwindigkeit des Energiespeichers vorgebendes Steuerglied (61, 66) und eine Stelleinrichtung (62) aufweist, die in Abhängigkeit von der Entladung des Energiespeichers die im A.usgangskondensator (443) gespeicherte Ladung vorgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen magnetisch betätigbaren Schalter (32) aufweist.

8. Ausgängsspannungsregler ^für eine aus einem Impulsgenerator und einer Stromquelle bestehende Einheit, gekennzeichnet durch einen Energiespeicher (42), ein die Entladegeschwindigkeit des Energiespeicher bestimmendes Steuerglied (61, 66) und eine Einrichtung (62), die in Abhängigkeit von der Entladung

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des Energiespeichers die Ausgangsspannung des Impulsgenerators (1O) regelt,

9» Ausgangsspannungsregler nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine den Spannungsregler (42, 61 bis 74) in und außer Betrieb setzende Schalteinrichtung (32).

10. Ausgangsspannungsregler nach Anspruch 9? gekennzeichnet durch eine in Abhängigkeit -von der Schalteinrichtung (32) arbeitende Ladestufe (70) zum Aufladen des Energiespeichers (42),

11.- Ausgangsspannungsregler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen magnetisch betätigbaren, normalerweise offenen Schalter (32) aufweist.

12-. Vorrichtung zum Erzeugen von Impulsen mit einem Eingangsklemmen für die Speisespannung und einen Ausgangskondensator aufweisenden Impulsgenerator sowie mit einem Ausgangsspqnnungsregler, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsspannungsregler (42, 61 bis 74) mit einem Energiespeicher (42), einem die Entladegeschwindigkeit des Energiespeichers bestimmenden Steuerglied (61, 66) und einem Regelglied (62) versehen ist, das
in Abhängigkeit von der Entladung des Energiespeichers die
Ausgangsamplitude des Impulsgenerators (10) regelt,

13, Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Betätigungseinrichtung (32), mittels deren der Ausgangsspannungs-

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regler (42, ..61. bis 74) wahlweise wirksam machbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen magnetisch steuerbaren Schalter (32) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch steuerbare Schalter (32) normalerweise offen und der Ausgangsspannungsregler (42, 61 bis 74) mit einer der Aufladung des Energiespeichers (42) dienenden Ladestufe (70) versehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestufe (7O) durch Schließen des magnetisch steuerbaren Schalters (32) abschaltbar ist „

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestufe eine mit Quellen-, Senken- und Toranschluß versehene Feldeffekteinheit (?O) aufweist, deren Senkenanschluß (72) an eine (12) der Eingangsklemmen (11, 12) für die Speisespannung des Impulsgenerators (10) und deren Quellenanschluß (71 ) an den Energiespeicher (42) angeschlossen ist, sowie daß der magnetisch steuerbare Schalter (32) den Toranschluß (73) mit einer weiteren Eingangsklemme (11) für die Speisespannung des Impulsgenerators verbindet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Energiespeicher einen Kondensator (42) aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (61, 66) eine mit Quellen-, Senken- und Toranschluß versehene Feideffektemheit (66) aufweist, deren Senkenanschluß (69.) mit dem Regelglied (62) und deren Toranschluß mit einer Klemme (38) verbunden ist, die ihrerseits über einen Widerstand (61) mit dem Quellenanschluß (67) in Verbindung steht und über eine Schalteinrichtung (32) wahlweise an eine' Eingangsklemme (11) für die Speisespannung des Impulsgenerators (10) anschließbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, "daß die Schalteinrichtung einen magnetisch betätigbaren Schalter (32) aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied einen Transistor (62) aufweist, dessen Basis (65) mit dem Energiespeicher (42), dessen Kollektor (63) mit einer weiteren Eingangsklemme (12) für die Speisespannung des Impulsgenerators (10) und dessen Emitter (64) mit dem Ausgangskondensator (443) in Verbindung steht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied eine mit Quellen-, Senken- und Toranschluß versehene Feldeffekteinheit aufweist, deren Toranschluß mit dem Energiespeicher (42), deren Senkenanschluß mit ei-

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ner weiteren Eingapgsk'iemme (12) für die Speisespannung des Impulsgenerators {^ΛΟ) und deren Quellenanschluß mit dem Aus- - gangskondensator (443) in Verbindung steht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied eine Konstantstromstufe (61, 66) aufweist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromstufe (61, 66) eine mit Quellen-, Senken- und Toranschluß versehene Feldeffekteinheit (66) aufweist, deren Senkenanschluß (69) mit dem Regelglied (62) und deren Toranschluß (68) mit einer Klemme (38) verbunden ist, die ihrerseits über einen Widerstand (61) mit dem Quellenanschluß (67) in Verbindung steht und über eine Schalteinrichtung (32) wahlweise an eine Eingangsklemme (11 ) für die Speisespannung des Impulsgenerators (1O) anschließbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladestufe (76, 79) zum Aufladen des Ausgangskondensators (443) zwischen den Impulsen vorgesehen ist und das Regelglied eine elektronische Schalteinrichtung (62) aufweist-, die die Größe der zwischen den Impulsen erfolgenden Aufladung bestimmt.

26. Verfahren zum Bestimmen des Endes der Lebensdauer einer Impulsgeneratorstromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß an den Impulsgenerator eine Ausgangsregelschaltung angeschlossen

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wira, das Arbeiten aer Ausgangsregelschaltung derart ausgelöst wird, daß die Spannungsamplitude in im wesentlichen konstanten Schritten von exnem Impuls zum nächsten abnimmt, sowie daß die Wirkung der Absenkung der Spannungsamplitude erfaßt, die Anzahl der Impulse vom Zeitpunkt der Auslösung bis zum Auftritt eines kritischen Ereignisses gezahlt und die verbleibende brauchbare Lebensdauer der Impulsgeneratorstromquelle ermittelt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26_S dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslösen ein normalerweise offener Schalter geschlossen wird=

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslösen ein magnetisch betätigbarer Schalter erregt wird und als Teil der Ausgangsregelschaltung ein Energiespeicher angeschaltet wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher aufgeladen wird.

30= Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß als Teil der Ausgangsregelschaltung eine Konstantstromstufe angeschaltet wird, die den Energiespeicher mit konstanter Geschwindigkeit entlädt.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Teil der Ausgangsregelschaltung eine auf die Entladegeschwin-

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digkeit des Energiespeichers ansprechende Transistorstufe
angeschaltet wird. '

32, Verfahren zum Absenken der Ausgangsspannung eines mit einer
Spannungserhöhungsstufe versehenen Impulsgenerators, dadurch gekennzeichnets daß ein Energiespeicher aufgeladen, die Entladung des Energiespeichers über eine Konstantstromstufe geregelt und die Spannungserhöhungsstufe über eine Transistorstufe, die auf die Entladung des Energiespeichers anspricht, zunehmend unwirksamer gemacht wird.

33'. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der
Energiespeicher über einen Widerstand und eine mit Quellen-, Senken- und Toranschluß versehene Feldeffekteinheit entladen wird, deren Quellenanschluß mit dem Widerstand in Reihe geschaltet ist.

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