DD140203A5

DD140203A5 - TRANSMITTER SYSTEM FOR TRANSMITTING A CONTROL SIGNAL TO A PACEMAKER

Info

Publication number: DD140203A5
Application number: DD78209279A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Blaser; Werner Teichert
Original assignee: Biotronik Mess & Therapieg
Priority date: 1977-11-26
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 1980-02-20
Also published as: DE2862242D1; EP0002213B1; EP0002213A2; EP0002213A3

Description

Erf indungsbeschre ibung Explanatory Memorandum

J^er ErfindunJ ^ he r e fin dun

Die Erfindung betrifft ein Sender-Empfänger-System zur Übertragung eines Steuersignals zu einem Herzschrittmacher zwecks Einschaltung eines ausgewählten Betriebszustandes mittels eines für den Betriebszustand charakteristischen digital codierten Steuersignals.durch einen außerhalb des Körpers des Patienten befindlichen Sender.The invention relates to a transceiver system for transmitting a control signal to a pacemaker for the purpose of switching a selected operating state by means of a digitally coded control signal characteristic of the operating state by a transmitter located outside the patient's body.

Bei implantierten Herzschrittmachern kann es erforderlich werden, eine oder mehrere Betriebseigenschaften des Geräts nach einiger.Zeit dem veränderten Krankheitsbild des Trägers anzupassen«. Derartige Veränderungen können beispielsweise darin bestehen, daß die Reizschwelle des Herzens sich verändert hat und eine Einstellung auf andere Aktionspotentiale erfolgen muß oder daß,, möglicherweise auch bedingt durch veränderte Lebensgewohnheiten des Patienten, die Impulsfrequenz des Schrittmachers bzw. deren Abhängigkeit von anderen Parametern oder auch die Betriebsart des Schittmachers verändert werden muß»For implanted cardiac pacemakers, it may be necessary to adapt one or more operating characteristics of the device after some time to the changed clinical picture of the wearer ". Such changes may be, for example, that the stimulus threshold of the heart has changed and must be adjusted to other action potentials or that, possibly due to changes in lifestyle habits of the patient, the pulse frequency of the pacemaker or its dependence on other parameters or the Operating mode of the Schittmachers must be changed »

Eine derartige Beeinflussung der Betriebsdaten oder der Betriebsart des Herzschrittmachers sollte im implantierten Zustand vorgenommen v/erden können, da ein operativer Eingriff stets eine beträchtliche Belastung für den PatientenSuch an influence on the operating data or the mode of operation of the cardiac pacemaker should be able to be carried out in the implanted state since an operative procedure always puts a considerable burden on the patient

darstellt. Die Möglichkeit, Betriebsparameter des Schritt-. machers ferngesteuert zu verändern, ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil die derzeitige Funktionsdauer von Herzschrittmachern, bedingt durch die Lebensdauer der Batterien, bereits in der Größenordnung von zehn Jahren liegt. In einem derartig langen Zeitraum ist aber die Wahrscheinlichkeit, daß eine Änderung der Betriebsparameter zur Anpassung an Veränderungen^ des Krankheitsbildes des Patienten mindestens einmal erfolgen muß, relativ groß.represents. The possibility of operating parameters of the step. It is of particular importance to remodel machers remotely because the current service life of cardiac pacemakers is already on the order of ten years due to the life of the batteries. In such a long period, however, the probability that a change in the operating parameters to adapt to changes in the clinical picture of the patient must be made at least once, is relatively large.

Die ferngesteuerte Veränderung von Parametern des Schrittmachers wird mittels durch den Körper des Patienten hindurchgelangender Energie, beispielsweise über ein magnetisches Feld über in die Schaltung des Schrittmachers eingefügte Reed-Schalter, vorgenommen, wobei Reed-Schalter den Vorteil haben, daß sie im stationären Zustand keinen Strom verbrauchen und damit die Energiequelle des Schrittmachers nicht zusätzlich belasten. Durch derartige Reed-Schalter, die direkt in die Schaltung so eingefügt sind, daß sie die gewünschte Funktion'elektrisch ohne Zwischenschaltung zusätzlicher Decodierungselemente umschalten, können wegen deren nicht unabhängiger Beeinflußbarkeit und auch aus Raumgründen nur wenige verschiedene Betriebszustände ausgelöst werden.Remote control of parameters of the pacemaker is accomplished by passing energy through the body of the patient, such as via a magnetic field via reed switches inserted into the pacemaker circuit, with reed switches having the advantage of not having current in the steady state consume and thus not burden the energy source of the pacemaker additionally. By such reed switch, which are inserted directly into the circuit so that they switch the desired function 'electrically without the interposition of additional decoding elements, only a few different operating conditions can be triggered because of their non-independent influenceability and also for reasons of space.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Sender-Empfänger-System der vorgenannten Gattung anzugeben, das der folgenden Konzeption entspricht:The object of the invention is to provide a transceiver system of the aforementioned type, which corresponds to the following conception:

An ein Sender-Empfänger-System zum Einstellen eines bestimmten Betriebszustandes bei einem implantierten Herz-To a transceiver system for setting a particular operating condition in an implanted cardiac

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schrittmacher werden eine Reihe von Anforderungen gestellt, die sich von denjenigen bei üblichen technischen Fernste.uerschaltungen unterscheiden. So wird zunächst einmal eine sehr große Betriebssicherheit gefordert, da keine unkontrollierten Veränderungen der eingestellten Schaltzustände durch Fehler in der Schaltung oder durch magnetische Störfelder hervorgerufen werden dürfen=, Daneben muß der Stromverbrauch niedrig sein, damit durch die Empfängerschaltung keine wesentliche Vergrößerung der Energie-IC quellen des Schrittmachers bedingt wird» Weiterhin soll die Schaltung auch technisch einfach sein, da zusätzliche Schaltelemente ebenfalls zu einer unerwünschten Vergrößerung des Schrittmachervolumens führen/pacemakers are subject to a number of requirements that differ from those of standard remote control circuits. Thus, first of all, a very high level of operational safety is required, since no uncontrolled changes in the set switching states may be caused by faults in the circuit or magnetic interference fields. In addition, the power consumption must be low, so that no substantial increase in the energy IC will be generated by the receiver circuit Furthermore, the circuit should also be technically simple, since additional switching elements also lead to an undesirable increase in the pacemaker volume /

Schließlich soll auch die Übertragungsdauer für das Steuersignal klein sein, damit keine unnötigen Wartezeiten für den den Senderteil betätigenden Arzt und den zu betreuen-. den Patienten entstehen. Eine zu große übertragungsdauer hätte außerdem zur Folge, daß während der Übertragung die Lage des Senderteils verändert werden und durch die damit einhergehenden Änderungen der auf den Empfänger einwirkenden Feldenergie Störungen hervorgerufen werden könnten.» Auf der anderen Seite müssen die übertragenen Informationen ausreichend sein, um eine größere Zahl unterschiedli-.Finally, the transmission duration for the control signal should be small, so that no unnecessary waiting times for the transmitter part operating doctor and the supervised. to the patient. Too large a transmission time would also result in that during the transmission, the position of the transmitter part are changed and could be caused by the associated changes in the field acting on the receiver field interference. »On the other hand, the transmitted information must be sufficient to one larger number different.

eher Schaltzustände beim Herzschrittmacher auslösen zu können und somit 'eine möglichst genaue Anpassung an die Bedürfnisse des Patienten zu ermöglichen.rather, be able to trigger switching states in the pacemaker and thus' to allow the most accurate adaptation to the needs of the patient.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Aus der US-PS 3 945 387 ist ein Sender-Empfänger-System der obengenannten Gattung bekannt, bei dem über durch den. Körper des Patienten hindurch übertragene Taktimpulse ein im Herzschrittmacher befindlicher Ringzähler weiterge- CHARACTERISTIC DEFINITIONS OF THE SAME TECHNICAL SOLUTION US Pat. No. 3,945,387 discloses a transceiver system of the abovementioned type, in which, via the. Pulses transmitted through the patient's body are passed on to a ring counter in the pacemaker.

schaltet wird, der nacheinander jeweils ein für einen einzuschaltenden Betriebszustand charakteristisches digital codiertes Steuersignal abgibt, das den gewünschten Zustand auslöstis switched, which one after another in each case emits a characteristic for an operating state to be switched digitally coded control signal, which triggers the desired state

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Dieses System hat den Nachteil, daß ein bestimmter Betriebszustand nicht direkt angewählt werden kann, so daß" in den meisten Fällen ein langwieriges Durchlaufen verschiedener Zählerstände abgewartet werden muß. Dabei kann leicht die Kontrolle darüber verloren gehen, welcher Betriebszustand augenblicklich tatsächlich ausgewählt ist. Da insbesondere eine Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger fehlt, kann es bei zu schneller Auslösung von Taktimpulsen vorkommen, daß der Empfänger nicht in demThis system has the disadvantage that a certain operating state can not be selected directly, so that "in most cases it is necessary to wait a long time for various counter readings, which can easily lose control over which operating state is actually selected a synchronization between transmitter and receiver is missing, it may happen that the receiver is not in the too fast triggering of clock pulses

erwarteten Maße folgt, oder aber es werden Fehlsteuerungen dadurch hervorgerufen, daß einzelne Taktimpulse aus anderen Gründen den Empfänger nicht erreichen.expected meassures, or else mismatches are caused by individual clock pulses not reaching the receiver for other reasons.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Sender-Empfänger-System der obengenannten Gattung zu schaffen, das in besonderer Weise an die erwähnten Anforderungen der Herzschrittmachertechnik angepaßt ist, wobei außerdem zu berücksichtigen ist, daß die erzielten Signal-Übertragungseigenschaften des Systems über einen Zeitraum von mehreren Jahren uneingeschränkt erhalten bleiben müssen.The invention is therefore an object of the invention to provide a transceiver system of the type mentioned above, which is particularly adapted to the mentioned requirements of pacemaker technology, and it should also be noted that the achieved signal transmission characteristics of the system over a period of time have to be fully retained for several years.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.This object is achieved by a system with the features specified in the characterizing part of the main claim.

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Bei einem derartigen System ist insbesondere vorteilhaft, daß keine hochgenauen Zeitgebermittel in der Empfängerschaltung vorhanden zu sein brauchen, welche aus der zeitlichen Verteilung von Impulsen für den Bereich der gesamten Übertragungsdauer eine Zuordnung vorzunehmen in der Lage sind, um die Dekodierung zu ermöglichen.In such a system is particularly advantageous that no high-precision timing means need be present in the receiver circuit, which are able to make an allocation of the temporal distribution of pulses for the range of the entire transmission period in order to allow the decoding.

Zeitgebermittel sind nämlich insofern kritisch, als die zeitbestimmenden Bauelemente - und dabei insbesondere die meist verwendeten Kapazitäten - im.Laufe der Zeit Veränderungen zeigen, welche die Zeitgeberfunktionen beeinträchtigen. Derartige Veränderungen können bei vielen anderen Anwendungen zwar außer Betracht gelassen werden, bei den bei Herzschrittmachern erforderlichen Zeiten ungestörten Betriebs spielen sie jedoch eine beträchtliche Rolle.Namely, timing means are critical insofar as the time-determining components - and in particular the most frequently used capacitances - show changes in the course of time which adversely affect the timer functions. While such changes can be disregarded in many other applications, they do play a significant role in the periods of undisturbed operation required of cardiac pacemakers.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Anforderungen an die Genauigkeit und zeitliche Konstanz der zeitbestimmenden Elemente wesentlich herabgesetzt werden, wenn die jeweils bei der Signalerkennung im Empfänger auszuwertenden Zeiten in der Weise, verkürzt.werden _r daß in das zu übertragende Signal Referenzsignale eingefügt werden. Die Einfügung dieser Referenzsignale erfolgt dabei bei vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung so, daß letztere in den zu übertragenden Impulsen selbst enthalten sind, so daß letztlich die Genauigkeit der zeitlichen Auswertung lediglich für die Dauer der einzelnen Impulse bzw. deren zeitliche Abstände gewährleistet sein muß»The invention is based on the finding that the demands on the accuracy and temporal constancy of the time-determining elements are substantially reduced if the times to be evaluated in the receiver in the receiver in such a way, verkürzt.werden _r that reference signals are inserted into the signal to be transmitted , The insertion of these reference signals is carried out in advantageous developments of the invention so that the latter are contained in the pulses to be transmitted itself, so that ultimately the accuracy of the temporal evaluation must be ensured only for the duration of the individual pulses or their time intervals.

Obgleich der konstruktive Aufwand dafür, daß das vorliegende digital codierte -Steuersignal, das an sich bereits in dieser Form, umgesetzt in zeitliche Änderungen eines Magnetfeldes, zur übertragung von Funktionsbefehlen anAlthough the design effort for the fact that the present digitally coded control signal, which in itself already in this form, implemented in temporal changes of a magnetic field, for the transmission of function commands to

einen Herzschrittmacher herangezogen werden könnte, erneut codiert wird, auf den ersten Blick hin vergrößert erscheinen mag, ergibt sich .im Endeffekt durch die erzielte Verbesserung hinsichtlich der Störsicherheit der Übertragung eine Anzahl von Vorteilen, die mit herkömmlichen Methoden zur Verbesserung des Störabstandes einen weitaus größeren Aufwand erfordern würden.a pacemaker could be recoded, re-encoded, may appear magnified at first glance, results in the end effect of the achieved improvement in noise immunity of the transmission a number of advantages, with conventional methods for improving the signal to noise ratio much greater effort would require.

Eine vorteilhafte Ausführung resultiert für binär codierte Steuersignale dann, wenn die binären Einzelsignale einzeln in die das Referenzsignal enthaltenden, zu übertragenden Signalanteile umgesetzt werden. Dadurch, daß die zu übertragenden Impulse durch ihre Flanken bereits selbst ein zeitliches Referenzsignal beinhalten, entfallen zusätzli-15' ehe Sychronisisationsbits, welche zu ihrer Erzeugung, Übertragung und Auswertung erhebliche zusätzliche Mittel notwendig machen würden.An advantageous embodiment results for binary-coded control signals when the binary individual signals are individually converted into the signal portions containing the reference signal to be transmitted. The fact that the pulses to be transmitted by their flanks themselves already contain a time reference signal, eliminating addi 15 'she synchronization bits, which would make necessary for their generation, transmission and evaluation considerable additional funds.

Hervorzuheben sind weiterhin noch diejenigen Maßnahmen, die umfassen, daß die in gewissen Grenzen vorhersehbare Auswirkung der Alterung von zeitbestimmenden Bauelementen im Empfänger nicht durch aufwendige Maßnahmen kompensiert, sondern, wenn die Richtung der Veränderung bekannt ist, in beschränktem Maße gezielt in Kauf genommen wird, wobei der Arzt mit einem Senderteil Betriebsparametereinstellungen an allen hergestellten in Betrieb befindlichen Schrittmachern, die einen Empfänger des erfindungsgemäßen Typs aufweisen, vornehmen kann.To emphasize are still those measures that include that the predictable within certain limits impact of aging of time-determining components in the receiver is not compensated by costly measures, but when the direction of change is known to a limited extent deliberately accepted, the doctor with a transmitter part operating parameter settings on all manufactured in-service pacemaker having a receiver of the type according to the invention can make.

Andererseits kann vorteilhafterweise zusätzlich die Möglichkeit vorgesehen werden, einer ausnahmsweise noch größeren Variation der zeitbestimmenden Bauelemente im Empfänger dadurch zu begegnen, daß auch die Rate der durchOn the other hand, the possibility can advantageously be additionally provided to counteract an exceptionally even greater variation of the time-determining components in the receiver in that the rate of

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den Senderteil abgegebenen Impulse variierbar gemacht wird."made the transmitter part pulses is varied. "

Die Zeitschranken bildenden Signale werden in der Empfängerschaltung in bevorzugter Weise mittels eines Zählers erzeugt, der durch- die empfangenden Referenzsignale jeweils auf Mull zurückgesetzt wird. Eine solche-Zählerschaltung ist hinsichtlich des Stromverbrauchs günstiger als eine sonst üblicherweise als Zeitgeberschaltung verwendete Monoflop-Schaltung. Ein derartiger rücksetzbarer Zähler erweist sich auch deshalb als besonders günstig, weil er, bei geeigneter Auslegung, falls kein RESET-Impuls erscheint, bis zu höheren Zählerständen weiterzählt, bei denen gegebenenfalls zusätzliche Funktionen ausgelöst werden können, wie beispielsweise das Rücksetzen der Logikschaltungen im Empfänger in einen Anfangszustand, falls kein vollständiges, ausführbares Steuersignal empfangen wurde.The time-barrier signals are preferably generated in the receiver circuit by means of a counter, which is reset to zero by the receiving reference signals. Such a counter circuit is cheaper in terms of power consumption than a monostable circuit otherwise commonly used as a timer circuit. Such a resettable counter also proves to be particularly favorable because it, with a suitable design, if no RESET pulse appears, continues to count up to higher counter readings, which may be triggered additional functions, such as resetting the logic circuits in the receiver in an initial state if no complete, executable control signal was received.

Um die Störsicherheit der Steuersignalübertragung weiter zu verbessern, ist es von Vorteil, zusätzliche redundante Signale einzuführen, die sich von den Signalen, die sich bei fehlerhafter Signalübertragung mit großer Wahrscheinlichkeit einstellen, unterscheiden, wobei es eine besonders günstige Lösung darstellt, wenn diese redundanten Signalanteile die' relevanten Signalteile zeitlich umrahmen. Fallen infolge von Störungen Signalfceile aus oderwerden zusätzliche Impulse eingeschoben, so verschieben sich die redundanten Signalanteile innerhalb der üb.ertragenen Zeichenfolge. Durch eine geeignete Wahl der redundanten Signalanteile kann es erreicht werden, daß, wenn eine derartige Verschiebung im empfangenen Signal auftritt, mit großer Wahrscheinlichkeit .nicht eine solcheIn order to further improve the interference immunity of the control signal transmission, it is advantageous to introduce additional redundant signals which differ from the signals that are likely to occur in the event of faulty signal transmission, and it represents a particularly favorable solution if these redundant signal components are the redundant signal components Time frame relevant signal parts. If signals fall out due to disturbances or if additional pulses are inserted, the redundant signal components within the transferred character sequence shift. By a suitable choice of the redundant signal components it can be achieved that, if such a shift occurs in the received signal, it is very likely not to be such

Signalkonfiguration erscheint, die vom Empfänger als Steuersignal akzeptiert wird. Insofern ergibt s'ich also durch die Verwendung der redundanten Signalanteile im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sender-Empfänger-System eine hinsichtlich Störsicherheit und Sicherheit gegen Anderungen zeitbestimmender Elemente der Empfängerschaltung besonders vorteilhafte Ausführungsform. Die zeitbestimmenden Eigenschaften der Empfängerschaltung betreffende Änderungen können dabei nicht nur durch altersbedingte Veränderungen der Bauelemente, sondern auch durch ein Nachlassen der Batteriespannung infolge zunehmender Erschöpfung der Energiequellen hervorgerufen werden.Signal configuration appears, which is accepted by the receiver as a control signal. In this respect, therefore, the use of the redundant signal components in conjunction with the transmitter-receiver system according to the invention results in a particularly advantageous embodiment with regard to interference immunity and security against changes in time-determining elements of the receiver circuit. The changes relating to the time-determining characteristics of the receiver circuit can be caused not only by age-related changes in the components, but also by a decrease in the battery voltage as a result of increasing depletion of the energy sources.

Weiterhin besteht bei programmierbaren Schrittmachern der Wunsch, zusätzlich kurzfristig eine charakteristische Impulsfrequenz einzustellen, um durch Ausmessung der sich tatsächlich einstellenden Anregungsfrequenz Aufschluß über den Zustand der Batterie und damit auch die voraussichtliche restliche Betriebszeit des Schrittmachers zu gewinnen.Furthermore, there is a desire in programmable pacemakers to additionally set a characteristic pulse frequency at short notice, in order to gain information about the state of the battery and thus also the estimated remaining operating time of the pacemaker by measuring the actually setting excitation frequency.

Es ist bei nicht programmierbaren Schrittmachern bekannt, den Batteriezustand nach der Implantation dadurch festzustellen, daß ein Dauermagnet in die Nähe des Schrittmachers gebracht wird. Das Magnetfeld des Dauermagneten beeinflußt einen in dem Schrittmachergehäuse eingebauten Reed-Schalter, welcher seinerseits die Anregungsrate des Schrittmachers über entsprechende elektrische Schaltungs-^ mittel auf einen festen Wert einstellt, der jedoch von der Batteriespannung abhängig ist. Durch Auszählen der sich auf diese Weise einstellenden Betriebsfrequenz des Schrittmachers ist es - wie erwähnt - möglich, anhand eines die Spannungs-Frequenzcharakteristik wiedergebenden Diagramms den Zustand der Batterie zu bestimmen.It is known in non-programmable pacemakers to determine the battery condition after implantation by placing a permanent magnet near the pacemaker. The magnetic field of the permanent magnet affects a reed switch incorporated in the pacemaker housing, which in turn adjusts the pacing rate of the pacemaker to a fixed value via appropriate electrical circuit means, but which is dependent on the battery voltage. By counting the operating frequency of the pacemaker thus adjusted, it is possible, as mentioned, to determine the state of the battery based on a graph representing the voltage-frequency characteristic.

Bei programmierbaren Schrittmachern bisheriger Bauart ist eine einfache Möglichkeit der Batterieüberprüfung anhand einer einzigen Spannungs-Frequenz-Kennlinie in dieser direkten Weise nicht gegeben, weil die Schrittmacherfrequenz auf verschiedene Werte eingestellt werden kann. Zwar wäre es denkbar, für jede einzelne der programmierbaren Frequenzen eine besondere Spannungs-Frequenz-Kennlinie anzugeben» Hierdurch könnten aber einerseits Irrtümer hervorgerufen werden und zum anderen ergibt sich eine zusatzliehe Schwierigkeit daraus, daß die aus dem zunehmenden Abfall der Batteriespannung im Verlaufe der Batterielebensdauer resultierende Frequenzänderung im Extremfall fünf bis sechs Impulse betragen kann. Damit ist die Aussage anhand einer solchen Kennlinie nicht eindeutig, vor allem,In programmable pacemakers of the previous type, a simple possibility of battery check based on a single voltage-frequency characteristic in this direct manner is not given, because the pacemaker frequency can be set to different values. Although it would be conceivable to specify a particular voltage-frequency characteristic for each of the programmable frequencies, this could cause errors on the one hand and an additional difficulty, on the other, resulting from the increasing drop in battery voltage over the course of battery life Frequency change in extreme cases may be five to six pulses. Thus, the statement is not clear on the basis of such a characteristic, above all,

15' wenn die durch Programmierung einstellbaren Frequenzwerte einander dicht benachbart sind.15 'when the programmable frequency values are close to each other.

Es wäre zwar auch grundsätzlich möglich, eine Linie aus der Schar der sich für alle durch Programmierung einstell-It would also be possible, in principle, to draw a line from the crowd

.20 baren Frequenzen ergebenden Spannungs-Frequenz-Kennlinien als charakteristische Kennlinie des Schrittmachers bei der Prüfung zu definieren und für diese Kennlinie die notwendigen Beziehungen anzugeben, welche Rückschlüsse auf den Zustand der Batterie des Schrittmachers, zulassen. Damit. 20 baren frequencies resulting voltage-frequency characteristics as a characteristic characteristic of the pacemaker in the test to define and specify for this characteristic the necessary relationships, which allow conclusions about the state of the battery of the pacemaker. In order to

könnte der Schrittmacher zu Prüfungszwecken auf diese Frequenz in üblicher/ Weise durch Fernsteuerung programmiert werden. Umständlich wäre dabei, daß zunächst die charakteristische Frequenz mittels des Senderteils'der fernsteuerung eingestellt werden muß«. Dieser Senderteil steht möglicherweise für einfache Routineuntersuchungen oder in dringenden Fällen nicht zur Verfügung.For example, the pacemaker could be programmed to test for this frequency in a conventional manner by remote control. It would be cumbersome here that first the characteristic frequency must be set by means of the transmitter part of the remote control. This transmitter section may be unavailable for routine or in urgent cases.

Es besteht demnach gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Aufgabe, eine Schaltung anzugeben, die auch ohne Benutzung des zur Programmierung erforderlichen Senderteils bei programmierbaren künstlichen Herzschrittmachern er- läubt, eine charakteristische Anregungsfrequenz über ein Dauerstrichsignal von derjenigen Art, wie es zum Auswählen der Betriebszustände verwendet wird, vorübergehend einzustellen und unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile ohne größeren zusätzlichen Aufwand einem derartigen Schrittmacher hinzugefügt werden kann, wobei sich auch keine nennenswerte Vergrößerung der Bauform ergeben soll. Weiterhin muß auch hier eine sehr hohe Betriebssicherheit gewährleistet sein, damit bei der Überprüfung eines mit einer derartigen Schaltung ausgestatteten Herzschrittmachers nicht ein im Prüfsystem selbst liegender Fehler ein falsches, für den Patienten gefährliches Ergebnis vortäuschen kann.According to one development of the invention, there is therefore the object of specifying a circuit which, even without the use of the transmitter part required for programming in programmable artificial cardiac pacemakers, has a characteristic excitation frequency via a continuous wave signal of the type used for selecting the operating states , Temporarily set and while avoiding the aforementioned disadvantages without much additional effort such a pacemaker can be added, with no appreciable increase in the design should result. Furthermore, a very high level of operational reliability must also be ensured here, so that when checking a cardiac pacemaker equipped with such a circuit, it is not possible for a fault lying in the test system itself to simulate a false result that is dangerous for the patient.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System mit den im Kennzeichen des ünteranspruchs 20 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by a system with the features specified in the characterizing part of claim 20.

Die das kurzfristige Umschalten der Anregungsrate auf eine charakteristische Frequenz betreffende Lösung entsprechend der Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, daß der Schrittmacher nicht während der Überprüfung bezüglich seiner eingespeicherten, programmierten Frequenz verändert wird. Durch die Beibehaltung des ursprünglich programmierten Schaltungszustände im Steuerteil des Schrittmachers während des Ausführens der Überprüfung sind Irrtümer und Fehler bei der Rückkehr in den permanenten Betriebszustand ausgeschlossen.The short-term switching of the excitation rate to a characteristic frequency concerning solution according to the embodiment of the invention has the advantage that the pacemaker is not changed during the review with respect to its stored, programmed frequency. Retaining the originally programmed circuit states in the control section of the pacemaker during the execution of the check eliminates errors and errors in returning to the permanent operating state.

Für die Realisierung dieser Ausführungsform bestehen prinzipiell zwei verschiedene Möglichkeiten, wobei die an zweiter Stelle genannte auch dann anwendbar ist_f wenn die ' charakteristische Frequenz nicht im Vorrat der. programmierbaren Frequenzwerte enthalten ist:For the realization of this embodiment, in principle, there are two different possibilities, the second mentioned also being applicable _f if the 'characteristic frequency is not in the supply of the. Programmable frequency values are included:

It Das insbesondere durch einen aufgelegten Magneten erzeugte ein Dauerstrichsignal bildendes Dauermagnetfeld bewirkt, daß die (digitalen) Ansteuerungsrnittel für die frequenzbestimmenden Elemente von dem das codierte Steuersignal für die Programmierung enthaltenden .Speicher getrennt und statt dessen mit Ansteuerungsmitteln verbunden werden, die die frequenzbestimmenden Elemente zur Erzeugung der charakteristischen Frequenz veranlassen.Generated IT particular by an on-hook magnet is a continuous wave signal forming permanent magnetic field causes the (digital) Ansteuerungsrnittel for the frequency-determining elements, separated by the coded control signal for programming containing .Speicher and are instead connected to drive means, the frequency-determining elements for generating to cause the characteristic frequency.

2. Das Dauerstrichsignal bewirkt, daß die die Stimulationsimpulse erzeugende Ausgangsstufe des Herzschrittmachers von den frequenzbestiinmenden Elementen im Empfänger abgetrennt und mit anderen, die charakteristische Frequenz festlegenden Elementen verbunden wird.2. The continuous wave signal causes the pacemaker output stage generating the stimulation pulses to be disconnected from the frequency-determining elements in the receiver and connected to other elements defining the characteristic frequency.

Gemeinsam ist diesen beiden Ausführungsformen, daß durch das für den Zeitraum der Prüfung beständig erzeugte Signal die übrige Programmierung des Schrittmachers nicht beeinflußt wird. Auch kann, wenn bei Programmiermöglichkeit über ein Magnetfeld der Schrittmacherträger sich unbeabsichtigt in den Bereich eines starken Dauermagnetfeldes begibt, keine Gefahr für diesen eintreten, da sich der Schrittmacher höchstens für den Zeitraum des Verbleibens im Magnetfeld auf die Prüffrequenz umstellt, welche im Rahmen der üblichen Anregungsraten liegt und bei ihrem Auftreten ein Signal für den Schrittmacherträger sein kann, den Bereich des starken Magnetfelds zu verlassen».Common to these two embodiments is that the rest of the programming of the pacemaker is not affected by the signal consistently generated for the duration of the test. Also, if the pacemaker carrier is inadvertently in the range of a strong permanent magnetic field when programming via a magnetic field, no risk for this occur because the pacemaker at most for the period of remaining in the magnetic field to the test frequency changes, which within the usual excitation rates and when it occurs can be a signal for the pacemaker to leave the area of the strong magnetic field ».

embodiment

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: .The invention will be explained with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show:.

··

Fig. 1 eine Darstellung des prinzipiellen Impulsverlaufes des zu übertragenden Signals bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung,1 is a representation of the basic pulse curve of the signal to be transmitted in the described embodiment of the invention,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels,2 is a block diagram of the embodiment,

Fig. 3 eine detaillierte Schaltung des Senders des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems,3 shows a detailed circuit of the transmitter of the embodiment of the system according to the invention,

15· Fig. 4 eine detaillierte Schaltung des Empfängers des selben Systems, bei dem die erste Ausführungsform einer Weiterbildung der Erfindung realisiert ist,FIG. 4 shows a detailed circuit of the receiver of the same system in which the first embodiment of a development of the invention is realized, FIG.

Fig. 4a eine Variante eines Teils der Schaltung gemäß Fig. 4, wobei dieser Schaltungsteil mit der übrigen Schaltung nach Fig. 4 eine Schaltung entsprechend der zweiten Ausführungsform einer Weiterbildung der Erfindung bildet,4a shows a variant of a part of the circuit according to FIG. 4, this circuit part with the rest of the circuit according to FIG. 4 forming a circuit according to the second embodiment of a development of the invention, FIG.

Fig. 5 eine Darstellung des impulsförmigen Spannungsverlaufs an verschiedenen Punkten der in den Fign. 3, 4 und 4a dargestellten Schaltungen,Fig. 5 is an illustration of the pulse-shaped voltage waveform at various points in the Fign. 3, 4 and 4a illustrated circuits,

Fig. 6 ein Blockschaltbild der ersten Ausführungsform der Weiterbildung der Erfindung undFig. 6 is a block diagram of the first embodiment of the embodiment of the invention and

Fig. 6a ein Blockschaltbild der zweiten Ausführungsform der Weiterbildung der Erfindung.6a is a block diagram of the second embodiment of the invention.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Verlauf der Impulse des vom Senderteil seriell auszusendenden Signals dargestellt« Es handelt sich dabei um Impulse, die bei einer mit besonders geringem konstruktiven Aufwand ausführbaren Systemkonfiguration erzeugt werden können, die zur Erleichterung des Verständnisses in einem idealisierten Verlauf der nachfolgenden Beschreibung zugrundegelegt werden soll. Dem dargestellten Signalverlauf liegt ein binär codiertes Steuersignal zugrunde, das insgesamt 8 Bits aufweist und in Fig. 5 oben (2. Zeile) geschlossen dargestellt ist« Drei für das Signal relevante Bits sind mit "X" bezeichnet. Da das zugrundeliegende Steuersignal binär codiert ist, kann erfindungsgemäß das v/eitere Signal in Bezug auf das Referenzsignal zwei verschiedene zeitliche Lagen ein-In Fig. 1, the basic course of the pulses of the transmitter part serially transmitted signal is shown «These are pulses that can be generated at a executable with very little design effort system configuration, to facilitate understanding in an idealized course of the following Description should be used. The signal waveform shown is based on a binary coded control signal having a total of 8 bits and shown in Fig. 5 above (2nd line) is closed "Three relevant to the signal bits are denoted by" X ". Since the underlying control signal is binary-coded, according to the invention, the v / eitere signal with respect to the reference signal two different temporal positions a

15- nehmen. Es ist ersichtlich, daß bei entsprechend komplizierten Systemen komplexere Informationsanfeile durch eine' feinere zeitliche Stufung übertragen werden können.15- take. It can be seen that in more complicated systems more complex information arrows can be transmitted through a finer graduation.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Signalverlauf, der einen Ausschnitt aus einem seriell zu übertragenden Signal darstellt, bilden die Vorderflanken 1 und 2 der Impulse die Referenzsignalec während die weiteren Signale, deren zeitliche Lage von der Empfängerschaltung ausgewertet wird, durch die Rückflanken der Signale 3 und 4 gebildet werden. Der durchgezogen dargestellte Signalverlauf im Bereich A wird durch ein binäres "1"-Signal erzeugt, während zu dem Signalverlauf im Bereich B das binäre Signal "0^l! gehört. Bei der Signalübertragung braucht der Abstand der die Referenzsignale bildenden Vorderflanken 1, 2 usw. der Impulse untereinander nicht konstant zu sein. Will man eine zeitliche Kompression der Übertragung erreichen, so kann die Vorderflanke 2 auch nahezu unmittelbar auf die Rückflanke 3 folgen, was allerdings mit dem Nachteil behaftetIn the waveform shown in FIG. 1, which represents a section of a signal to be transmitted serially, the leading edges 1 and 2 of the pulses form the reference signals c while the further signals whose timing is evaluated by the receiver circuit through the trailing edges of the signals 3 and 4 are formed. The waveform shown in solid line in the area A is generated by a binary "1" signal, while the binary signal "0 ^l" belongs to the waveform in the area B. In the signal transmission, the distance of the leading edges 1, 2 forming the reference signals, etc. If one wants to achieve a temporal compression of the transmission, then the leading edge 2 can also follow almost directly on the trailing edge 3, which, however, has the disadvantage

ist, daß die Ausgabe der Impulse senderseitig nicht nach einem festen Taktschema erfolgen kann. Im Bereich A der Darstellung in Fig. 1 ist bei 4¹ zusätzlich der Signalverlauf für ein "O"-Signal dargestellt. Als strichpunktierte Linien ist einer Zeitschranke 5 wiedergegeben, die empfängerseitig zur Entschlüsselung des empfangenden Steuersignals gebildet wird. Diese Zeitschranke wird - in Form, von entsprechenden logischen Signalen - im Empfänger auf das Erscheinen des zeitlichen Referenzsignals (hier der Vorderflanken 1 oder 2) hin. in einem festen zeitlichen Abstand erzeugt.is that the output of the pulses can not be done on the transmitter side according to a fixed timing scheme. In region A of the illustration in FIG. 1, the signal curve for an "O" signal is also shown at 4 ¹ . As a dotted lines a time limit is reproduced 5, which is formed on the receiver side for decoding the receiving control signal. This time limit is - in the form of corresponding logical signals - in the receiver to the appearance of the temporal reference signal (here the leading edge 1 or 2) out. generated at a fixed time interval.

Dadurch, daß bei dem System gemäß der Erfindung die Lage der Zeitschranken jeweils auf ein Referenzsignal, wie hierCharacterized in that in the system according to the invention, the position of the time gates each to a reference signal, as here

15. die Vorderflanken 1, 2 der Impulse bezogen ist, werden die Anforderungen an die Konstanz der zeitbestimmenden Glieder in der Empfängerschaltung verringert. Beim dargestellten Beispiel, wenn acht Impulse in einem Signal übertragen werden, entspricht die Verbesserung etwa einem Faktor von acht gegenüber einer Signalübertragung, bei der eine Synchronisation nur zu Beginn der Signalübertragung stattfindet.15. the leading edges 1, 2 of the pulses is related, the requirements for the constancy of the time-determining elements in the receiver circuit are reduced. In the illustrated example, when eight pulses are transmitted in one signal, the improvement is about a factor of eight over a signal transmission in which synchronization occurs only at the beginning of the signal transmission.

Ist die Veränderung der Lage der Zeitschranke relativ zum festen zeitlichen Verlauf der Sendersignale vorherzusehen, ergibt sich also während der Betriebszeit der Schrittmacherschaltung eine stets fallende oder stets steigende Tendenz, so kann durch die Maßnahmen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung den Auswirkungen in weiten Grenzen entgegengewirkt werden. Werden Elektrolytkondensatoren als zeitbestimmende Elemente verwendet, so ergibt sich für die damit festgelegten Zeitdauern bei der Decodierung wegen deren alterungsbedingter Kapazitätsabnahme eine fallendeIf the change in the position of the time barrier can be predicted relative to the fixed time profile of the transmitter signals, ie during the operating time of the pacemaker circuit is always a decreasing or increasing tendency, can be counteracted by the measures according to an embodiment of the invention, the effects within wide limits. If electrolytic capacitors are used as time-determining elements, then there is a falling decoding time due to their age-related capacity decrease

- is - 20t 27- is - 20t 27

9-9-

Tendenz. Wird damit bei angenommener fallender Tendenz die Zeitschranke 5 bei Beginn des Betriebs des Empfängers in die Nähe der Zeit gelegt, zu der die Rückflanke 4' auftritt, so kann sie sich im Verlaufe der Betriebszeit über einen weiten Bereich in die Nähe der Rückflanke 3 bewegen (Richtungen des Doppelpfeils 7), ohne daß eine Beeinträchtigung der Signalauswertung auftritt. Damit ist eine weitere vorteilhafte Möglichkeit gegeben, Veränderungen der zeitbestimmenden Elemente im Empfänger auszugleichen, Bei dem erfindungsgemäßen Konzept können damit empfangerseitige Veränderungen der zeitlichen Auswertung bei der Signaldecodierung ohne Stabilisierungsmaßnahraen hingenommen werden.Tendency. If, assuming a falling tendency, the time limit 5 is placed close to the time at which the trailing edge 4 'occurs at the beginning of the operation of the receiver, it can move over a wide range in the vicinity of the trailing edge 3 in the course of the operating time ( Directions of the double arrow 7), without any impairment of the signal evaluation occurs. Thus, a further advantageous possibility is given to compensate for changes in the time-determining elements in the receiver, In the inventive concept can thus receivers side changes in the temporal evaluation in the signal decoding without stabilization measures are accepted.

Bei Sonderfällen, wenn sich infolge besonderer Umstände beim Empfänger eine ausnehmend große Abweichung bei der Erzeugung der Zeitschranken ergeben haben sollte, kann der Zeittakt des Senderteils zusätzlich manuell derartig veränderbar gestaltet werden, daß die Anpassung auch noch an sehr große Zeitfehler bei der Decodierung in der Empfängerschaltung möglich ist, bei der dann entweder durch den Arzt oder automatische Mittel festgestellt werden kann, wann die erwünschte Änderung der Betriebseigenschaften des Schrittmachers erreicht werden konnte. Bei den.In special cases, if due to special circumstances at the receiver an exceptionally large deviation in the generation of the time limits should have arisen, the timing of the transmitter part can also be made manually changeable such that the adaptation also to very large time errors in the decoding in the receiver circuit is possible, at which then either by the physician or automatic means can be determined when the desired change in the operating characteristics of the pacemaker could be achieved. Both.

üblichen Anwendungen ist es zwar gerade die zeitlich, feste zeitliche Steuerung der Sender, welche keine zusätzlichen Eingriffe oder Betätigungen erforderlich macht, die einen Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Systems bildet,, In diesem Rahmen ist es aber zusätzlicher Vorteil, anzusehen, daß außerhalb von Routinefällen noch eine zusätzliche Möglichkeit der Beeinflussung gegeben ist.Although it is just the time, fixed timing of the transmitter, which makes no additional interventions or operations required, which forms a major advantage of the system according to the invention ,, in this context, it is additional advantage to look at that outside of routine cases additional possibility of influencing is given.

- 209 27- 209 27

Bei der Darstellung des allgemeinen Signalverlaufs anhand eines.Ausführungsbeispiels zeigt sich besonders deutlich, welche Vorteile eine zusätzliche Codierung des bereits einmal codierten Steuersignals bei dem System gemäß der Erfindung bringt. Es soll dabei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß das zugrundeliegende codierte Steuersignal, insbesondere wenn es binär codiert ist·, bereits in dieser Form seriell zur Signalübertragung mittels eines Magnetfeldes zu einem Reed-Kontakt verwendet werden könnte, ohne daß jedoch dann die mit dem erfindungsgemäßen System verbundenen Vorteile erreichbar wären.In the illustration of the general signal profile with reference to an embodiment, it is particularly clear which advantages an additional coding of the already coded control signal brings in the system according to the invention. It should be expressly pointed out at this point that the underlying coded control signal, especially if it is binary coded ·, even in this form could be used serially for signal transmission by means of a magnetic field to a reed contact, but without the then The advantages associated with the system according to the invention could be achieved.

in Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Sender-Empfänger-System zur seriellen übertragung von Steuersignalen zu einemin Fig. 2 is the inventive transmitter-receiver system for the serial transmission of control signals to a

15. Herzschrittmacher schematisch dargestellt. Im oberen Teil der Figur finden sich die Baugruppen des Senders, während im unteren Teil derselben die im.Gehäuse des Herzschrittmachers vorhandenen Baugruppen in Blockdarstellung wiedergegeben sind. In einer Codierschaltung 9 werden die an die Schrittmacherschaltung 15 zu übertragenden Signale eingegeben (durch Pfeil angedeutet). Die Einstellmittel der Codierschaltung geben dem Benutzer dabei beispielsweise im Klartext an, welche Werte die Parameter der Schrittmacherschaltung annehmen können. Bei einer entsprechenden Position der Einstellmittel werden über die eigentliche Codierschaltung die relevanten Bits des Steuersignals bei der Übermittlung so eingestellt, daß in der Schrittmacherschaltung 15 nach Empfang des Signals die erforderlichen Umstellungen vorgenommen werden.15th pacemaker shown schematically. In the upper part of the figure are the modules of the transmitter, while in the lower part of the same im.Gehäuse the pacemaker assemblies are shown in block diagram. In a coding circuit 9, the signals to be transmitted to the pacing circuit 15 are inputted (indicated by arrow). The setting means of the coding circuit indicate to the user in plain text, for example, which values the parameters of the pacemaker circuit can assume. In the case of a corresponding position of the setting means, the relevant bits of the control signal are adjusted during the transmission via the actual coding circuit in such a way that the necessary changes are made in the pacemaker circuit 15 after the signal has been received.

Eine Logikstufe 10 formt dabei das digital codierte Steuersignal in das seriell auszusendende Signal um. Ein Verstärker 11 setzt die Stromstärke der Impulse auf einen zurA logic stage 10 converts the digitally coded control signal into the signal to be serially transmitted. An amplifier 11 sets the current strength of the pulses to one

Ansteuerung der Spule 12 notwendigen Wert herauf« Durch die Spule 12 wird ein magnetisches Feld erzeugt, das ausreichend ist, um einen Reed-Kontakt 13 innerhalb des im- · plant.ierten Schrittmachers aus einer Entfernung von ca.. 5 cm durch den Körper des Patienten hindurch zu betätigen» (Die Einwirkung des magnetischen Feldes ist durch die gestrichelten Pfeile angedeutet). Der Reed-Kontakt 13 schließt, wenn er sich in einem Magnetfeld hinreichender Intensität befindet. Die durch den Senderteil in Form eines zeitweise erzeugten Magnetfeldes ausgesendeten Impulse werden durch den Reed-Kontakt in elektrische Impulse umgeformt und der Auswertungslogik 14 zugeführt«, Letztere decodiert die empfangene Impulsfolge wie es im einzelnen anhand der nachfolgend beschriebenen Schaltungen noch dargestellt werden wird. In der Schrittmacherschaltung 15 werden, nachdem ein vollständiges Steuersignal eigegangen ist, die diesem Steuersignal zugeordneten Einstellungen über Schalter, beispielsweise durch Änderung der Werte von Widerständen vorgenommen.Driving the coil 12 up necessary value. Through the coil 12 a magnetic field is generated which is sufficient to cause a reed contact 13 within the implanted pacemaker from a distance of approx Patients through "(The influence of the magnetic field is indicated by the dashed arrows). The reed contact 13 closes when it is in a magnetic field of sufficient intensity. The emitted by the transmitter part in the form of a temporarily generated magnetic field pulses are converted by the reed contact into electrical pulses and the evaluation logic 14 fed, the latter decodes the received pulse train as it will be shown in detail with reference to the circuits described below. In the pacemaker circuit 15, after a complete control signal has been issued, the settings associated with this control signal are made via switches, for example by changing the values of resistors.

In Fig. 3 ist ein Schaltbild dqs Senderteils wiedergegeben, welches in seiner Funktion zusammen mit den Fig. 5 dargestellten Impulsfolgen erläutert werden soll.. Das zu übertragende digital codierte Steuersignal hat bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Länge von 8 bit* Sollen acht verschiedene Informationen übertrager, werden, so werden drei Bits für die Nutzsignale benötigt, während die restlichen fünf Bits als redundante Signale zur Erkennung von Störungen bei der Signalübertragung zur Verfügung stehen. (Eine 8-Bit-Konfiguration ist schaltungstechnisch besonders günstig, da hierfür eine Anzahl von geeigneten integrierten Bausteinen zur Verfügung steht.)In Fig. 3 is a circuit diagram dqs transmitter part reproduced, which is to be explained in its function together with Fig. 5 illustrated pulse sequences .. The digitally coded control signal to be transmitted in the described embodiment has a length of 8 bits * Are eight different information transfer , three bits are needed for the payloads, while the remaining five bits are available as redundant signals to detect signal transmission interference. (An 8-bit configuration is particularly favorable in terms of circuitry, since a number of suitable integrated components are available for this purpose.)

Aus den bereits genannten Gründen ist es vorteilhaft/ wenn die Nutzinformationen von den redundanten Bits eingeschlossen ist. Im dargestellten Beispiel lautet das Steuersignal 101XXX01, wobei X jeweils für ein binäres Nutzsignal steht. Die Verwendung von Redundanz-Bits zur Störerkennung und -beseitigung ist bei einem System zur Fernsteuerung eines Herzschrittmachers deswegen besonders günstig, weil eine direkte Möglichkeit, zu erkennen, ob die durchgeführte Signalübertragung zu dem gewünschten Resultat führte, nicht gegeben ist. Bei der Änderung bestimmter Betriebsparameter des implantierten Herzschrittmachers müßte nämlich das Herzverhalten des Patienten über einen gewissen Zeitraum beobachtet werden, um entscheiden zu können, ob die Signalübertragung die erwünschte Veränderung bewirkt hat. Dazu wäre die Aufnahme eines Elektrokardiogramms erforderlich. Dadurch, daß die redundanten Bits eine Konfiguration aufweisen, bei der jeweils die logischen Signale "1" und "0" aufeinanderfolgen, ist es dem Empfänger selbst möglich, zu erkennen, ob bei der übertragung infolge von Störungen zusätzliche Signale eingeschoben wurden oder aber Signale unterdrückt wurden, denn hierdurch würde eine Verschiebung entweder der Anfangsoder der Endsignale in Bezug auf das vorgeschriebene Signalschema bewirkt und im Empfänger keine Signalfolge entstehen, die eine Steuerfunktion auslöst.For the reasons already mentioned, it is advantageous / if the payload is included by the redundant bits. In the example shown, the control signal is 101XXX01, where X stands for a binary useful signal. The use of redundancy bits for fault detection and elimination is particularly advantageous in a system for remote control of a cardiac pacemaker because a direct way to detect whether the performed signal transmission led to the desired result, is not given. When changing certain operating parameters of the implanted cardiac pacemaker namely the heart behavior of the patient should be observed over a period of time to decide whether the signal transmission has caused the desired change. This would require the recording of an electrocardiogram. Characterized in that the redundant bits have a configuration in which the logic signals "1" and "0" follow each other, it is possible for the receiver itself to detect whether additional signals have been inserted in the transmission due to interference or suppressed signals because this would cause a shift of either the initial or the end signals in relation to the prescribed signal scheme, and no signal sequence will arise in the receiver which triggers a control function.

Über die Codierschaltung 9 werden die drei für die Signalübertragung relevanten Bits eingestellt. Die Codierschaltung kann beispielsweise aus einem BCD-Schalter bestehen, bei dem die dezimalen Ziffern 1 bis 8 mit den über diese Schalterstellungen einstellbaren Betriebszuständen des Herzschrittmachers bezeichnet sind. Die mit Hilfe von weiteren Widerständen R 9, R 10 und R 11 erzeugten binärenAbout the coding circuit 9, the three relevant for the signal transmission bits are set. The coding circuit can consist, for example, of a BCD switch, in which the decimal numbers 1 to 8 are designated by the operating states of the cardiac pacemaker that can be set via these switch positions. The binary generated by means of further resistors R 9, R 10 and R 11

fl"ifl "i

Signale werden den der Position der Nutzbits entsprechenden Eingängen eines Schieberegisters 16 zugeführt, wobei die den redundanten Bits zugeordneten Eingänge auf festen Potentialen (+ bzw. Masse) liegen. Es sei angenommen, daß sich durch die Einstellung der Codierschaltung 9 an den Eingängen des Schieberegisters die Bit-Folge lOliOlOl ergibt, wie es in Zeile 2 der Fig. 5 angegeben ist.Signals are fed to the inputs of a shift register 16 corresponding to the position of the useful bits, the inputs assigned to the redundant bits being at fixed potentials (+ or ground). Let it be assumed that the setting of the coding circuit 9 at the inputs of the shift register results in the bit sequence lOlOlOl, as indicated in line 2 of FIG.

Durch Betätigung der' "START"-Taste gelangt ein L~Impuls über ein Differenzierglied R 1/C 1 an einen Eingang eines NAND-Gatters 17, der au erdem über einen Widerstand R 2 mit dem dem logischen H~Zustand entsprechenden +-Potential verbunden ist. (In der hier gegebenen Darstellung entspricht das Massepotential ungefähr dem logischen L- Zustand sowie dem Signal "0", während das +-Potential, entsprechend dem Signal "1", dem logischen Η-Zustand zugeordnet ist.) Das NAND-Gatter 17 bildet mit einem weiteren NAND-Gatter 18 eine bistabile Anordnung, so daß der Ausgang des NAND-Gatters 17 auf den Eingangsimpuls hin seinen Η-Zustand beibehält. Durch die Anstiegsflanke am Ausgang des NAND-Gatters 17 wird über einen Kondensator C 2 an einem Widerstand R 3 und einem weiteren Eingang des Schieberegisters 16 sowie am RESET-Eingang eines Zählers 19 ein H-Impuls hervorgerufen. Der Zähler wird dadurch auf den binären Wert 1000 zurückgegesetz.t während das Schieberegister zur Übernahme der an den Dateneingängen anliegenden Information veranlaßt wird.By actuation of the START key, an L pulse is fed via a differentiating element R 1 / C 1 to an input of a NAND gate 17, which also has a resistance R 2 with the + potential corresponding to the logical H state connected is. (In the illustration given here, the ground potential corresponds approximately to the logical L state and the signal "0", while the + potential, corresponding to the signal "1", is assigned to the logic Η state.) The NAND gate 17 forms with another NAND gate 18 is a bistable arrangement, so that the output of the NAND gate 17 maintains its Η state in response to the input pulse. Due to the rising edge at the output of the NAND gate 17, an H pulse is produced via a capacitor C 2 at a resistor R 3 and a further input of the shift register 16 and at the RESET input of a counter 19. The counter is thereby reset to the binary value 1000.t, while the shift register is caused to take over the information present at the data inputs.

Durch den Η-Pegel am Ausgang des NAND-Gatters 17 wird auch der aus den NAND-Gattern 20 und 21 sowie den Widerständen R 4 und R 5 und dem Kondensator C 3 bestehende Oszillator freigegeben. Die Frequenz des Oszillators kann über den Widerstand R 5 verändert v/erden. Da der Oszillator dieBy the Η level at the output of the NAND gate 17 and the existing of the NAND gates 20 and 21 and the resistors R 4 and R 5 and the capacitor C 3 oscillator is released. The frequency of the oscillator can be changed via the resistor R 5. Since the oscillator the

Zeitbasis für die gesamte Signalerzeugung im Senderteil bildet, kann über den Widerstand R 5 die Impulsrate desForms time base for the entire signal generation in the transmitter part, can via the resistor R 5, the pulse rate of

. ausgesendeten Steuersignals zusätzlich variiert werden, wenn in den obengenannten Sonderfällen die zeitliche Synchronisation unter Ausnutzung der übrigen Merkmale der Erfindung nicht ausreichend sein sollte., emitted control signal are additionally varied if in the above-mentioned special cases, the time synchronization using the other features of the invention should not be sufficient.

Mittels der Flip-Flops 22 und 23 wird die Oszillatorfrequenz zweimal halbiert, wobei das Flip-Flop 22 dazu dient, ein Taktverhältnis von 1 : 1 zu erzeugen. Das Signal von Ausgang Q des Flip-Flop 23 taktet das Schieberegister 16, so daß die darin enthaltene Information seriell an den Ausgang "OUT" gelangt.By means of the flip-flops 22 and 23, the oscillator frequency is halved twice, the flip-flop 22 serving to produce a clock ratio of 1: 1. The signal of output Q of the flip-flop 23 clocks the shift register 16, so that the information contained therein passes serially to the output "OUT".

In Fig. 5 ist in der dritten Zeile das Signal wiedergegeben, welches durch die START-Taste erzeugt wird, in der folgenden Zeile das Ausgangssignal des NAND-Gatters 17, welches den Oszillator (NAND-Gatter 20 und 21) freigibt, in der vierten Zeile das durch den Oszillator erzeugte Taktsignal und in den Zeilen 5 und 6 die Ausgangssignale Q der Flip-Flops 22 und 23.In Fig. 5, in the third line, the signal produced by the START key is reproduced in the following line, the output of the NAND gate 17, which releases the oscillator (NAND gates 20 and 21), in the fourth Line the clock signal generated by the oscillator and in lines 5 and 6, the output signals Q of the flip-flops 22 and 23rd

Am Ausgang "OUT" des Schieberegisters 16 erscheint, gesteuert durch die am Eingang "CLOCK" anliegenden Taktsignale des Zählers 19, ein zeitlicher Signalverlauf, wie er in der achten Zeile von Fig. 5 dargestellt ist. Die Ausgangssignale Q der Flip-Flops 22 und 23 und das Ausgangssignal "OUT" des Schieberegisters 16 werden durch NAND-Gatter 24 bis 28 zu einem Signal zusammengesetzt, wie es in seinem zeitlichen Verlauf von dem Senderteil abgegeben wird. Liegt der Ausgang des Schieberegisters auf H-Potential, entsprechend einer logischen "1", so gelangt der erste Ausgangsimpuls des Flip-Flops 23 über einen aus demAt the output "OUT" of the shift register 16, a time waveform, as shown in the eighth line of FIG. 5, appears, controlled by the clock signals of the counter 19 present at the input "CLOCK". The output signals Q of the flip-flops 22 and 23 and the output signal "OUT" of the shift register 16 are composed by NAND gates 24 to 28 to a signal as it is delivered in its time course from the transmitter part. If the output of the shift register to H potential, corresponding to a logic "1", the first output pulse of the flip-flop 23 passes through a from the

- 21 - 909 279 - 21 - 909 279

Widerstand R 8 und dem Kondensator C 5 gebildeten Tiefpaß und einem Inverter 29 zum Verstärker 11. Liegt der Ausgang "OUT" des Schieberegisters 16 während einer Taktperiode des Piip-Flops 23 auf L-Potential (logische "0"), so gelangen die Η-Pegel der Ausgänge Q der Flip-Flops 22 und durch ein logisches "oder" verknüpft an den Eingang des Verstärkers 11, so daß sich insgesamt für den ausgesen- deten Signalverlauf das in der achten Zeile von Fig. 5 dargestellte Bild ergibt. .Resistor R 8 and the capacitor C 5 formed low-pass filter and an inverter 29 to the amplifier 11. If the output "OUT" of the shift register 16 during a clock period of the flip-flop 23 to L potential (logic "0"), so get the Η Level of the outputs Q of the flip-flops 22 and by a logical "or" linked to the input of the amplifier 11, so that the total results for the emitted waveform the image shown in the eighth row of Fig. 5. ,

··

Nach acht Impulsen des Flip-Flops 23 erreicht der durch positive Flanken getriggerte abwärtszählende Zähler 19 sein Minimum und über den Ausgang "CARRY OUT" gelangt ein L-Impuls an das NAND-Gatter 18, so daß der Oszillator (NAND-Gatter 20 und 21) gestoppt wird, Ein mittels des NAND-Gatters 30 und der durch den Widerstand R 7 und den Kondensator C 5 gebildeten Impulsformstufe erzeugter Impuls setzt die beiden Flip-Flops 22.und 23 in ihre Ausgangslage zurück.After eight pulses of the flip-flop 23, the positive edge-triggered down-counter 19 reaches its minimum and via the output "CARRY OUT" an L-pulse is applied to the NAND gate 18, so that the oscillator (NAND gates 20 and 21 A pulse generated by means of the NAND gate 30 and the pulse shaping stage formed by the resistor R 7 and the capacitor C 5 sets the two flip-flops 22 and 23 back to their initial position.

An einem weiteren Eingang des NAND-Gatters 30 ist eine Schaltung angeschlossen, die nach dem Einschalten der Versorgungsspannung die Flip-Flops 22 und 23 ebenfalls in. ihre Ausgangslage zurücksetzt (Ausgänge auf L-Pegel).At a further input of the NAND gate 30, a circuit is connected, the flip-flops 22 and 23 also in its initial position resets after switching on the supply voltage (outputs to L level).

In Fig. 4 ist die Schaltung des Empfängerteils dargestellt. Tritt ein Magnetfeld ausreichender Intensität im Bereich des Reed-Kontaktes 13 auf, so schließt dieser und verbindet den Eingang eines Inverters 31, der während der übrigen Zeit über einen Widerstand R 12 mit dem H-Potential (+) verbunden ist, mit dem L-Potential, so daß der Ausgang des Inverters auf L geht. Ein Kondensator C 6 dient zur Beseitigung von bei einem eventuellen Prellen4, the circuit of the receiver part is shown. If a magnetic field of sufficient intensity occurs in the region of the reed contact 13, it closes and connects the input of an inverter 31, which is connected to the H potential (+) during the rest of the time via a resistor R 12, to the input terminal of the inverter. Potential so that the output of the inverter goes low. A capacitor C 6 is used to eliminate any bouncing

des Kontaktes auftretenden Störimpulsen. Aus der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Inverters 31 wird mittels des aus einem Kondensator C 7 und einem Widerstand R 13 bestehenden Differenziergliedes ein Η-Impuls gebildet, der einen Zähler 32 über seinen "RESET"-Eingang zurücksetzt. Der selbe Impuls wird mittels eines zusätzlichen Inverters 33 negiert und setzt den Ausgang eines NAND-Gatters 34 auf H/ woraufhin der aus einem NAND-Gatter 35, einem Inverter 36, sowie Widerständen R 14, R 15 und einem Kondensator C 8 gebildete Oszillator startet. Das NAND-Gatter 34 stellt zusammen mit einem NAND-Gatter 37 eine bistabile Schaltung dar, so daß sein Ausgang weiterhin auf dem Η-Pegel verbleibt. Die Frequenz des Oszillators wird durch die angeschlossenen passiven Bauelementethe contact occurring interference pulses. From the rising edge of the output signal of the inverter 31, a Η pulse is formed by means of the consisting of a capacitor C 7 and a resistor R 13 differentiator, which resets a counter 32 via its "RESET" input. The same pulse is negated by an additional inverter 33 and sets the output of a NAND gate 34 to H / whereupon the oscillator formed of a NAND gate 35, an inverter 36, and resistors R 14, R 15 and a capacitor C 8 starts , The NAND gate 34 together with a NAND gate 37 is a bistable circuit so that its output remains at the Η level. The frequency of the oscillator is determined by the connected passive components

15. und die Versorgungsspannung der Energiequelle festgelegt. Eine Nachstimmung eines derartigen, die Auswertung der empfangenden Signale bestimmenden Oszillators ist mit einem relativ großen technischen Aufwand verbunden und erfordert zusätzliche Vergleichs- und Regelmittel. Die Regelung auf eine Sollfrequenz nimmt stets einen gewissen Zeitraum in Anspruch, währenddessen noch keine Signalübertragung erfolgen kann und es besteht die Gefahr der Ausbildung von Regelschwingungen.15. and the supply voltage of the power source set. A Nachstimmung of such, the evaluation of the receiving signals determining oscillator is associated with a relatively large technical effort and requires additional comparison and control means. The control to a nominal frequency always takes a certain period of time, during which no signal transmission can take place and there is the danger of the formation of control oscillations.

Die Taktfrequenz des Oszillators ist um den Faktor höher als die Taktfrequenz bei der Signalübertragung. Die Oszillatorfrequenz wird deshalb einem Binär-Zähler 32 zugeführt, der einen Frequenzteiler bildet und an dessen Ausgängen Rechteck-Signale anliegen, deren Frequenz gegenüber der Eingangsfrequenz um eine Potenz von 2 herabgesetzt ist und die ein Taktverhältnis von 1 : 1 aufweisen. Am Ausgang Q 10 des Zählers ergibt sich ein Signal, welches demjenigen am Ausgang des Flip-Flops 23 in Fig. 3,The clock frequency of the oscillator is higher by a factor than the clock frequency during signal transmission. The oscillator frequency is therefore fed to a binary counter 32, which forms a frequency divider and applied to the outputs of rectangular signals whose frequency is reduced relative to the input frequency by a power of 2 and which have a duty cycle of 1: 1. At the output Q 10 of the counter results in a signal which corresponds to that at the output of the flip-flop 23 in Fig. 3,

allerdings in negierter Form, entspricht, wobei die Synchronität von Sender- und Empfängertaktsignal vorausgesetzt ist. Da diese Synchronität aber aus den genannten Gründen nicht von vornherein gegeben ist, wird der Zähler 32 beim Eintreffen der vorderen Flanke eines Informations-Bits des übertragenen Steuersignals au*f null zurückgesetzt. Der .freilaufende.Oszillatortakt bewirkt, daß der Zähler 32 jedesmal jeweils wieder von null beginnend aufwärts· zählt. Nach 512 Impulsen geht das Ausgangssignal Q 10 des Zählers 32 in den anderen logischen Zustand über, so daß sich bei der Signalauswertung der andere Abfragezustand einstellt vorher festgestellte Rückflanken des Eingangssignals wurden als "1" gewertet, während von jetzt ab auftretende Rückflanken als "0" ausgewertet werden.however, in negated form, assuming the synchronicity of the transmitter and receiver clock signals. Since, however, this synchronicity is not given in advance for the reasons stated, the counter 32 is reset to zero when the leading edge of an information bit of the transmitted control signal arrives. The freewheeling oscillator clock causes the counter 32 to count up from zero each time. After 512 pulses, the output signal Q 10 of the counter 32 is in the other logical state, so that sets in the signal evaluation, the other query state previously detected trailing edges of the input signal were evaluated as "1", while now occurring from the trailing edges as "0" be evaluated.

Nach weiteren 512 Impulsen· oder nach einem durch den Reed-Kontakt 13 ausgelösten RESET, geht der Ausgang Q 10 wieder in seinen Anfangszustand zurück. Auf diese Weise ist auch bei größeren Abweichungen des Oszillatortaktes im Empfän-After a further 512 pulses or after a RESET triggered by the reed contact 13, the output Q 10 returns to its initial state. In this way, even with larger deviations of the oscillator cycle in the receiver

' gerteil von demjenigen im Senderteil eine Synchronität bei der Signalauswertung gewährleistet.'Gerteil of that in the transmitter part ensures a synchronicity in the signal evaluation.

Das Ausgangssignal an Q 10 des Zählers 32 wird mittels eines invertierenden Gatters, hier des NOR-Gatters 38, negiert und dem seriellen Dateneingang eines Schieberegisters 39 zugeführt. Das resultierende Empfängertaktsignal ist in Zeile 12 der Impulsdarstellungen in Fig. 5 wiedergegeben. Die vorhergehenden Zeilen 10 und 11 zeigen die Impulse, welche von der Vorder- bzw. Rückflanke der über den Reed-Schalter 13 aufgenommenen Signale bilden* Die den Rückflanken zugeordneten Impulse werden mittels eines Inverters 40 und eines aus einem Kondensator C- 9 und einem Widerstand R 16 bestehenden Differenzierglied erzeugt. Diese Impulse "takten" das Schieberegister 39.The output signal to Q 10 of the counter 32 is negated by means of an inverting gate, here the NOR gate 38, and the serial data input of a shift register 39 is supplied. The resulting receiver clock signal is shown in line 12 of the pulse representations in FIG. The preceding lines 10 and 11 show the pulses which form from the leading and trailing edges of the signals picked up via the reed switch 13. The pulses associated with the trailing edges are detected by means of an inverter 40 and one of a capacitor C-9 and a resistor R 16 existing differentiator generated. These pulses "clock" the shift register 39.

_ ₂₄ __ ₂₄ _

Hierdurch wird eine gut funktionierende und einfach zu realisierende Decodierungsschaltung für das empfangene Signal geschaffen, da jeweils auf der Rückflanke der Eingangsimpulse hin die am Eingang "DATA IN" des Schieberegisters 39 vorhandene Information in dieses eingespeichert und die bereits vorhandenen Informationen um eine Position weitergerückt werden.As a result, a well-functioning and easy-to-implement decoding circuit for the received signal is created, since in each case on the trailing edge of the input pulses stored at the input "DATA IN" of the shift register 39 information stored in this and the already existing information is advanced by one position.

Da der weitere Eingang des NOR-Gatters 38 mit dem Ausgang Q 11 einer weiteren nachgeschalteten Frequenzteilerstufe des Zählers 32 verbunden ist, verzögert sich die Rückkehr in "den Abfragezustand "1" für die Rückflanken bei der Signalauswertung. Das hat die vorteilhafte Folge, daß, auch wenn die Zeitkonstanten der zeitbestimmenden Elemente des Empfängers stark verkleinert sind, der volle Zeitraum bis zum Erscheinen des nächsten Referenz-Signals zur Auswertung zur Verfügung steht.Since the further input of the NOR gate 38 is connected to the output Q 11 of a further downstream frequency divider stage of the counter 32, the return to "the query state" 1 "for the trailing edges in the signal evaluation is delayed. even if the time constants of the time-determining elements of the receiver are greatly reduced, the full period until the appearance of the next reference signal is available for evaluation.

Für die Decodierung des aufgenommenen Signals ist es im wesentlichen gleichbedeutend, wenn die Eingangssignale an den Eingängen "DATA IN" und "CLOCK" vertauscht sind. In einem Fall wird die zeitliche Lage der das weitere Signal bildenden Rückflanke im Empfänger dadurch ermittelt, daß beim Auftreten der Rückflanke der logische Zustand des Empfängertakt-Signals festgehalten wird. Im anderen Fall wird zum Zeitpunkt des Wechsels des logischen Zustands des Empfängertaktes der Zustand des Sendertaktes eingespeichert. In beiden Fällen enthält das Empfängertakt-Signal die zur Auswertung notwendigen Zeitschranken. 30For the decoding of the recorded signal it is essentially equivalent if the input signals at the inputs "DATA IN" and "CLOCK" are reversed. In one case, the timing of the further signal forming trailing edge in the receiver is determined by the fact that the logical state of the receiver clock signal is held when the trailing edge occurs. In the other case, the state of the transmitter clock is stored at the time of change of the logical state of the receiver clock. In both cases, the receiver clock signal contains the time limits necessary for the evaluation. 30

An den Ausgängen Q 1 bis Q 8 des Schieberegisters entsteht beim Eintakten des Signals der in den unteren Zeilen von Fig. 5 dargestellte Signalverlauf. Es liegt - nachdem dasAt the outputs Q 1 to Q 8 of the shift register is formed when clocking the signal of the waveform shown in the lower lines of FIG. It lies - after that

~ 25~ 25

vollständige Signal eingegeben wurde - eine Anzahl von logischen Signalen an, welche in ihrer Folge dem ursprünglichen* codierten Steuersignal entsprechen. Mittels der aus den NAND-Gattern 41 und 42, dem Inverter 43 und den NOR-Gliedern 44 bis 46 bestehenden logischen Schaltung wird festgestellt, ob die redundanten, im Steuersignal mit übertragenen Bits die zum Auslösen des Steuervorgangs"erforderliche Konfiguration-aufweist. Ist das der Fall, so geht der Ausgang des NOR-Gatters 46 in den logischen H-Zustand. Mittels eines Kondensators C 10 und eines Widerstandes R 17 wird daraus ein Impuls geformt, der bewirkt, daß die an den Ausgängen Q 3 bis Q 5 anliegenden Signale in einen Speicher 47 übertragen v/erden. Diese Gatter können in vorteilhafter Weise in einer logischen Schaltung . zusammengefaßt sein, die ein bestimmtes Ausgangssignal abgibt, wenn ein vorgegebenes logisches Eingangssignal in Kombination an den Eingängen vorhanden ist. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die zusammengefaßten, mit dem Ausgang des Inverters 31 verbundenen Eingänge der NOR-Gatter 51 bis 53 den L-Zustand einnehmen. Mittels eines Decoders wird in Abhängigkeit von den im Speicher festgehaltenen Signalzuständen einer der Widerstände R 18 bis R 25 mit dem Ausgang "COMMON" des Decoders verbunden. Dieser Ausgang ist wie die zusammengefaßten anderen Anschlüsse der Widerstände R 18 bis R 25 mit der Schaltung des Schrittmachers verbunden, dessen Betriebsparameter verändert werden sollen (Pfeile 49 und 50). Die Widerstände können dabei beispielsweise als frequenzbestimmende Glieder für einen die Stimulationsimpulse des Schrittmachers erzeugenden Oszillator dienen.full signal input - a number of logical signals corresponding in sequence to the original * coded control signal. By means of the logic circuit consisting of the NAND gates 41 and 42, the inverter 43 and the NOR gates 44 to 46, it is determined whether the redundant bits transmitted in the control signal have the configuration required to initiate the control process In this case, the output of the NOR gate 46 goes to the logical high state, and a pulse is formed therefrom by means of a capacitor C 10 and a resistor R 17, which causes the signals applied to the outputs Q 3 to Q 5 to be formed These gates may advantageously be combined in a logic circuit which outputs a particular output signal when a predetermined logical input signal is present in combination at the inputs. Inputs of the NOR gates 51 to 53 connected to the output of the inverter 31 take the low state by means of a decoder ngigkeit of the latched in memory signal states of one of the resistors R 18 to R 25 connected to the output "COMMON" of the decoder. This output, like the combined other terminals of the resistors R 18 to R 25, is connected to the circuit of the pacemaker whose operating parameters are to be changed (arrows 49 and 50). The resistors can serve, for example, as frequency-determining elements for an oscillator generating the stimulation pulses of the pacemaker.

Wird kein Impuls mehr empfangen - sei es daß das vollständige Signal eingetroffen ist oder daß ein fehlerhaftesIf no pulse is received any more - be it that the complete signal has arrived or that a faulty

- 26 - - 26 -

bzw. unvollständiges Signal empfangen wurde - so zählt der Zähler 32 solange weiter bis der Ausgang Q 12 den H-Zustand einnimmt und damit 2^1 Impulse gezählt wurden. Mittels eines Kondensators C 11 und eines Widerstandes R 26 wird aus dem Signal am Ausgang Q 12 ein Impuls geformt, welcher das Schieberegister 39 zurücksetzt und, negiert durch einen Inverter 51, über das NAND-Gatter den aus den NAND-Gattern 35 und 36 bestehenden Oszillator stoppt.or incomplete signal was received - so counts the counter 32 until the output Q 12 assumes the H state and thus 2 ^ 1 pulses were counted. By means of a capacitor C 11 and a resistor R 26, a pulse is formed from the signal at the output Q 12, which resets the shift register 39 and, negated by an inverter 51, via the NAND gate consisting of the NAND gates 35 and 36 existing Oscillator stops.

.,

Durch die Position der redundanten Bits am Anfang und Ende des zu übertragenden Steuersignls werden Fehlsteuerungen verhindert, falls durch Störsignale Impulse wegfallen oder durch entstehende Einbrüche in Impulse das Vorhandensein zusätzlicher Impulse vorgetäuscht wird, da nämlich ein Zurücksetzen des Zählers 32 jedesmal erfolgt, wenn eine Vorderflanke ermittelt wird. Durch fehlende oder vorgetäuschte zusätzliche Impulse, die durch äußere Störeinflüsse auch vor Beginn bzw, anschließend an die eigentliehe übertragung des Steuersignals entstehen können, verschiebt sich stets die Position der redundanten Bits im empfangenden und decodierten Signalverlauf, der an den Ausgängen Q 1 bis Q 8 des Schieberegisters 39 anliegt. "Wenn die redundanten Bits - wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - eine Folge von aufeinanderfolgend unterschiedlichen logischen Signalen bilden, bewirkt das Fehlen eines oder das Entstehen eines zusätzlichen Impulses bei der Signalübertragung stets eine Veränderung in den Positionen der redundanten Bits. Vorausgesetzt ist eine Signalverschiebung um eine Position, was für die weitaus meisten Störungsfälle zutreffend sein wird. Ist die Signalübertragung stärker gestört, so besteht die Gefahr, daß zufällig Störsignale oder Anteile des Nutzsig-By the position of the redundant bits at the beginning and end of the control signal to be transmitted erroneous controls are prevented if omitted by interference pulses or simulated by incursions into pulses the presence of additional pulses, namely a reset of the counter 32 takes place each time a leading edge detected becomes. Missing or simulated additional impulses, which may also be caused by external disturbances before or after the actual transmission of the control signal, always shifts the position of the redundant bits in the received and decoded signal waveform, which are present at the outputs Q 1 to Q 8 of the Shift register 39 is applied. When the redundant bits - as in the illustrated embodiment - form a sequence of successively different logical signals, the absence or generation of an additional pulse in the signal transmission always causes a change in the positions of the redundant bits Position, which will be the case for most of the incidents, and if the signal transmission is more disturbed, there is a risk

nals, die in die Position der redundanten Bits gelangen, genau deren Konfiguration haben, was allein zu einer Fehlsteuemjng führen würde - die Wahrscheinlichkeit dafür ist jedoch sehr gering. Dadurch, daß die redundanten Bits bei der Signalübertragung eine das Nutzsignal umgebende Stellung einnehmen, ist auch eine große Wahrscheinlichkeit dafür gegeben, daß, .wenn diese ungestört blieben, auch die Nutzsignale nicht von einer Störung betroffen sind.nals that are in the position of the redundant bits, have exactly their configuration, which alone would lead to a Fehlsteuemjng - the probability for this is very low. Because the redundant bits occupy a position surrounding the useful signal during signal transmission, there is also a high probability that, if these remain undisturbed, the useful signals are not affected by a disturbance.

Bevor die zur kurzfristigen Umschalten des Schrittmachers auf eine charakteristische Frequenz zu Prüfzwecken dienenden Schaltungsteile im einzelnen beschrieben werden, soll zunächst deren grundsätzliche Funktion anhand der in den Fign«, 6 und 6a wiedergegebenen Blockdarstellungen näher erläutert werden.Before the circuit parts serving for short-term switching of the pacemaker to a characteristic frequency for testing purposes will be described in detail, their fundamental function will first be explained in more detail with reference to the block diagrams reproduced in FIGS. 6 and 6a.

In Fig. 6 ist ein Blockdiagramm der ersten Ausführungsform der Schaltung wiedergegeben. Ein programmierbarer Datenspeicher 61 (der in seiner Funktion dem Schiebegister 39 entsprechen kann) wird durch nicht dargestellte Mittel für die Einstellung der jeweiligen, permanenten Betriebsweise des Herzschrittmachers von außen über ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld mit einem zur Ausgabe von die Impulsrate des Herzschrittmachers beeinflussenden codierten Sig~ nal angesteuert, wie es durch den Eingangspfeil angedeutet ist. Ein Bauelement 62 enthält diejenigen -Schaltzustände gespeichert, welche zum Umschalten des frequenzbestimmenden Elementes 63 auf die charakteristische Frequenz des Herzschrittmachers erforderlich sind. Durch Anlegen eines Permanentmagnetfeldes wird ein Umschaltelement 64 für Logiksignale so gesteuert, daß das frequenzbestimmende Element für den Zeitraum des Vorhandenseins des Permanentmagnetfelds nicht mehr mit dem programmierbaren DatenspeicherFig. 6 is a block diagram of the first embodiment of the circuit. A programmable data memory 61 (which may correspond in function to the shift register 39) is provided by unillustrated means for adjusting the respective permanent operation of the pacemaker from the outside via a time-varying magnetic field having a coded sig to affect the pulse rate of the pacemaker ~ nal driven, as indicated by the input arrow. A device 62 stores those switching states which are required for switching the frequency-determining element 63 to the characteristic frequency of the cardiac pacemaker. By applying a permanent magnetic field, a switching element 64 is controlled for logic signals so that the frequency-determining element for the period of the presence of the permanent magnetic field is no longer with the programmable data memory

. - 28 -, - 28 -

61, sondern mit dem Bauelement 62 verbunden ist. Wichtig ist dabei, daß durch das Permanentmagnetfeld der Inhalt des Datenspeichers 61 nicht verändert wird. Das frequenzbestimmende Element 63 (Pfeil) steuert in Abhängigkeit von den ihm zugeführten logischen Schaltzuständen die Rate der Anregungsimpulse des Schrittmachers.61, but is connected to the device 62. It is important that the content of the data memory 61 is not changed by the permanent magnetic field. The frequency-determining element 63 (arrow) controls the rate of the excitation pulses of the pacemaker in dependence on the logic switching states supplied to it.

In-Fig. 6a ist ein Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung wiedergegeben. Hier- bei sind durch ein digitales Signal auswählbare, jeweils durch Verbinden mit einem die Stimulationsimpulse erzeugenden Oszillator 69 die Herzschrittmacherfrequenz bestimmende Elemente 65 an einen programmierbaren Datenspeicher 66 angeschlossen, wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der programmierbare Datenspeicher 61, durch das Steuersignal beeinflußbar ist, wodurch er jeweils eines der frequenzbestimmenden Elemente 65 auswählt. Ein Umschalter 67, der entsprechend dem Umschalter 64 in Fig. 2 durch ein zeitweise anliegendes permantes Magnetfeld betätigt wird, verbindet für die Zeitdauer des Vorhandenseins dieses Feldes ein frequenzbestimmendes Element 68 mit den Impulserzeugermitteln des Herzschrittmachers, d.h. dem Oszillator 69. Hierbei bleibt ebenfalls der Inhalt des Datenspeichers 66 unverändert.In FIG. FIG. 6a shows a block diagram of the second embodiment of the circuit according to the invention. In this case, the pacemaker frequency-determining elements 65 are connected to a programmable data memory 66 by a digital signal selectable, each by connecting to a stimulator generating oscillator 69, as in the embodiment shown in FIG. 2, the programmable data memory 61, influenced by the control signal is, thereby selecting one of the frequency-determining elements 65, respectively. A change-over switch 67, which is actuated by a temporary permanent magnetic field according to the switch 64 in Fig. 2, connects a rate-determining element 68 to the pulse generating means of the cardiac pacemaker for the period of time of this field. the oscillator 69. Here, too, the contents of the data memory 66 remains unchanged.

Es folgt jetzt die Fortsetzung der Beschreibung von Fig. 4. Für diejenigen Zeiten, zu denen der Ausgang des Inverters 31 sich im Η-Zustand befindet, der Reed-Schalter also infolge eines vorhandenen Magnetfeldes geschlossen ist, nehmen die Ausgänge der NOR-Gatter 51a bis 53 den L-Zustand ein. Hierdurch wird der übrige Programmiervorgang nicht gestört.Da bei impulsförmigem äußeren Magnetfeld dieser Zustand nur kurzzeitig eintritt, wird einerseitsThe description of FIG. 4 will now be continued. For those times when the output of the inverter 31 is in the Η-state, that is, the reed switch is closed due to an existing magnetic field, the outputs of the NOR gates 51a take to 53 the L state. As a result, the rest of the programming process is not disturbed. Since this state occurs only briefly with pulsed external magnetic field, on the one hand

die Impulsabgabe des Schrittmachers kaum und andererseits der Einspeichervorgang des Schieberegisters 39 überhaupt nicht beeinflußt. Wird kein Impuls mehr empfangen^ d.h. ist die Programmierung abgeschlossen und das äußere Magnetfeld abgeschaltet oder wird, zwecks Einstellung der charakteristischen Frequenz, ein Dauermagnetfeld-aufrechterhalten, so zählt der Zähler 32 solange weiter bis der Aus'gang Q 12 den Η-Zustand einnimmt und damit 2^' Impulse empfangen wurden. Mittels eines Kondensators C 11 und eines Widerstandes R 26 wird aus dem Signal am Ausgang ' Q 12 ein Impuls geformt, welcher das Schieberegister 39 zurücksetzt und, negiert durch einen Inverter 51, über das NAND-Gatter 37 den aus den NAND-Gattern 35 und 36 bestehenden Oszillator stoppt. Eine Veränderung des Inhalts des Speichers 47 erfolgt nicht, da die redundanten Bits nicht vorhanden sind bzw. in einer ausschließlich Nullen aufweisenden Konfiguration ausgegeben werden.the pulse output of the pacemaker hardly and on the other hand, the Einspeichervorgang the shift register 39 is not affected at all. If no pulse is received anymore ^. if the programming is completed and the external magnetic field is switched off or a permanent magnetic field is maintained for the purpose of setting the characteristic frequency, the counter 32 continues counting until the output Q 12 assumes the Η state and thus 2 ^ 'pulses have been received , By means of a capacitor C 11 and a resistor R 26 is formed from the signal at the output 'Q 12 a pulse which resets the shift register 39 and, negated by an inverter 51, via the NAND gate 37 from the NAND gates 35 and 36 existing oscillator stops. A change in the content of the memory 47 does not take place because the redundant bits are not present or are output in a configuration having all zeros.

Beim Einschalten der charakteristischen Frequenz des Schrittmachers zu Prüfzwecken durch Annäherung eines Dauermagneten an den implantieren Schrittmacher wird das äußere Dauermagnetfeld über den zur Prüfung erforderlichen Zeltraum aufrechterhalten, wobei die Ausgänge der NOR-Gatter 51a bis 53 den L-Zustand beibehalten. Über den Decoder 48 wird dieses die Konfiguration "000" darstellende Signal in der Weise ausgewertet, daß die frequenzbestimmende Elemente bildende Widerstände R 18 bis R 25 so geschaltet werden, daß der Schrittmacher mit der charakteristischen Frequenz arbeitet. Voraussetzung bei dieser Schaltung ist, daß - wie dargelegt - auch bei der Frequenzbeeinflussung durch Programmierung die für Prüfzwecke gewählte charakteristische Frequenz mittels eines Signals mit einer Zeichenfolge einstellbar ist, wie sie durch logische Schal-When the characteristic frequency of the pacemaker is turned on for testing purposes by approaching a permanent magnet to the implanted pacemaker, the outer permanent magnetic field is maintained over the tent space required for the test, with the outputs of the NOR gates 51a to 53 maintaining the L state. Via the decoder 48, this signal representing the configuration "000" is evaluated in such a way that the resistors R 18 to R 25 forming the frequency-determining elements are switched such that the pacemaker operates at the characteristic frequency. A precondition for this circuit is that, as has already been explained, the characteristic frequency selected for testing purposes can also be set by means of a signal with a character string, as is the case with the frequency influencing by programming.

tungen (NOR-Gatter 51a bis 53) beim Auftreten des Dauermagnetfeldes bestimmt wird. (Beim hier beschriebenen Beispiel _eist das die Ziffernfolge "000"). 'tions (NOR gate 51a to 53) is determined upon the occurrence of the permanent magnetic field. (In example _e described here, this is the digit sequence "000"). '

Bei der in Fig. 4a dargestellten Ausführungsform der Erfindung, die der in Fig. 6a prinzipiell dargestellten entspricht, brauchen im Vergleich zu der Schaltung gemäß Fig. 4 nur wenige Bauelemente geändert zu werden. Anstelle der NOR-Gatter 51 bis 53 ist ein Umschalter 64 eingefügt, der statt der mit der Decodierschaltung 48 verbundenen die Frequenz bestimmenden Elemente bildende Widerstände R 18 bis R 25 einen weiteren Widerstand R 26 einschaltet, der den Oszillator des Schrittmachers auf die zu Prüfzwecken erforderliche Impulsrate umschaltet. Der Umschalter 54 kann dabei aus bekannten elektronischen Schaltern aufgebaut sein, die bezüglich ihrer Technologie den übrigen verwendeten Bauelementen entsprechend ausgewählt sind.In the embodiment of the invention illustrated in FIG. 4a, which corresponds in principle to that illustrated in FIG. 6a, only a few components need to be changed in comparison to the circuit according to FIG. Instead of the NOR gates 51 to 53, a changeover switch 64 is inserted, which instead of connected to the decoding circuit 48, the frequency-determining elements forming resistors R 18 to R 25 another resistor R 26 turns on, which requires the oscillator of the pacemaker to the required for testing purposes Pulse rate switches. The switch 54 may be constructed of known electronic switches, which are selected according to their technology, the other components used accordingly.

Bei dieser zuletzt dargestellten Ausführungsform wird die Decodierungsvorrichtung 48 umgangen und es ist nicht erforderlich, daß die charakteristische Frequenz in den programmierbaren Frequenzen enthalten ist.In this last illustrated embodiment, the decoder 48 is bypassed and it is not necessary for the characteristic frequency to be included in the programmable frequencies.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele stellen nur einige der Realisierungsmöglichkeiten der Erfindung dar. Es ist eine große Anzahl Varianten denkbar, die insbesondere durch die Art der durch die Programmierung zu beeinflussenden Schrittmacherfunktionen und die zur Verwendung gelangenden Bauelemente bedingt sind. 30The illustrated embodiments represent only some of the implementation possibilities of the invention. A large number of variants are conceivable, which are in particular due to the type of pacemaker functions to be influenced by the programming and the components used for the purpose of use. 30

Unterschiedliche Vorteile ergeben sich in Abhängigkeit von dem bei der Signalübertragung zur Anwendung gelangenden Prinzip. So bringt die Verwendung von bei der Signalüber-Different advantages result depending on the principle used in signal transmission. So the use of

tragung eine große Impulsbreite hervorrufenden Redundanzbits" im Zusammenhang mit einem Verfahren bei dem ein magnetisches Feld zur Ansteuerung eines Reed-Schalters mit Impulsen unterschiedlicher Breite benutzt wird, beträchtliehe Vorteile, da der Aufbau des zur Übertragung verwendeten impulsförmigen Magnetfeldes jeweils eine gewisse von der Induktivität der das Feld erzeugenden Spule abhängige Zeit braucht, so daß bei mit zunehmender Entfernung von der Spule.abnehmender Feldintensität die sich am Ausgang des Reed-Schalters ergebende Impulsbreite entfernungsabhängig ist. Durch die bei zu großer Entfernung zwischen Sender und Empfänger zu klein werdende Impulsbreite der Redundanzbits - die hierdurch als fehlerhafte Signale erkannt werden - werden Fehlsteuerungen verhindert.In the context of a method in which a magnetic field is used to drive a reed switch with pulses of different widths, there are considerable advantages in that the structure of the pulse-shaped magnetic field used for transmission has some of the inductance of the pulse generator The pulse width that results at the output of the reed switch is distance-dependent as the field intensity of the coil increases, so that the pulse width of the redundancy bits becomes too small if the distance between the transmitter and receiver is too long As a result, faulty signals are detected.

Claims

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E rfi η d υ η gs demanding

A transmitter-receiver system for transmitting a control signal to a pacemaker for the purpose of switching a selected operating state by means of a characteristic for the operating condition digitally encoded control signal by a transmitter located outside the body of the patient, characterized in that the digitally coded control signal in serial form from Transmitter is transmitted to the receiver and that in the transmitter means are provided for converting the digitally coded control signal into a signal to be transmitted in such a way that in a series of reference signals (leading edges 1, 2) in each case to such a reference signal out with respect to in his temporal position variable further signal (trailing 3, 4, 4 ') follows, whose temporal position is influenced by a portion of the information contained in the digitally coded control signal, and in that the receiver for recovering the control signal means for evaluating the rec contains positive signals in such a way that in each case the temporal position of the further signal (3, 4, 4 ¹ ) with respect to min-

), a signal forming a time limit (5, 6) is determined, which follows the received reference signal (1, 2) in a time interval defined by the timer means of the receiver. ,

2. System according to item 1, characterized in that the control signal is binary coded and that one of two temporal positions of the further signal (3, 4, 4 ¹ ) is determined in each case by a bit of the control signal.

3. System according to one of the items 1 or 2, characterized in that the digital

encoded signal in serial form has a number of reference and / or further signals and a switching to the selected operating condition determined by the control signal recovered from these signals takes place as soon as the receiver has reached the number of signals after an initial state.

...

4. System according to any one of items 1 to 3, characterized in that a logic signal generated in the receiver changes its state in the time defined by the time limit and that logic means (shift register 39) are provided, which on the received by the receiver further signal ( 3, 4, 4 ¹ ) hold the instantaneous state of the logic signal generated in the receiver.

5. System according to one of the items 1 to 3, characterized in that the further signal consists of a change over time of the logic state of the transmitted signal.

6. System according to items 1, 2 and 5 ,. characterized in that provided in the receiver means for holding the logical state in the time defined by the time limit.

- 34- 2

7. System according to one of the preceding points, characterized in that the time interval of the time-barrier-forming signal from the received reference signals (1, 2) is selected so that at a change by the time-determining elements (C 8, R 14, R 15) of the receiver as a result of foreseeable aging-related change of this time interval, the signal forming the time limit does not coincide with the received further signal (3, 4, 4 ¹ ) during the intended operating time of the pacemaker.

8. System according to item 7, characterized in that, with a substantially similar tendency, the change in the time interval of the signal forming the time limit from the received reference signal is due to the change of the time-determining elements (C 8, R 14, R 15) of the receiver (1, 2) the time-determining elements of the receiver are dimensioned so that the time limit at start-up of the pacemaker of the received further signal (3, 4, 4 ¹ ) has a small time interval, of which it is with the aging of the time-determining elements away.

9. System according to one of the preceding points, characterized in that means are provided for resetting the receiver in an initial state when the further signal (3, 4, 4 ') does not appear before a subsequent reference signal (2).

A system according to any one of the preceding claims, characterized in that means are provided to reset the receiver to an initial state when a subsequent reference signal (2) does not appear within a time period determined by time determining elements of the receiver.

11. System according to one of the preceding points, characterized by the fact that reference signals respectively the front (1, 2) and the further signals each form the trailing edge (3, 4, 4 ¹ ) of pulses which are included in the transmitted signal , or vice versa.

12. System according to one of the preceding points, characterized in that the degree of influencing the timing of the further signal (3, 4 ') of a portion of the information contained in the digitally coded control signal in the transmitter to compensate for changes in time-determining elements of the receiver is variable.

13. System according to one of the preceding points, characterized in that in the receiver is provided at at least one predetermined counter time-representing signals triggering counter (32) which is reset in each case by the occurrence of a subsequent reference signal (2) in an initial state.

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14. System according to item 13, characterized in that the counter (32) consists of an oscillator (35, 3.6) and a frequency divider, wherein for distinguishing two different temporal positions of the further signal (3, 4, 4 ¹ ) a time limit is formed by the change of the logic state of the output signal of the frequency divider.

15. System according to the points 14 and 4, characterized in that the output of the frequency divider to the data input (DATA IN) of a shift register (39) is connected, wherein the occurrence of the further signal (3, 4, 4 ¹ ) each have a pulse at the clock input (CLOCK) arrives.

16. System according to the items 14 and 6, characterized ichnet characterized in that the output of the frequency divider to the clock input (CLOCK) of a shift register (39) is connected, wherein the occurrence of the further signals (3, 4, 4 ¹ ) each have a pulse to its data input (DATA IN) arrives.

17. System according to one of the items 18 or 19, characterized in that in the digitally coded control signal redundant signal components are included in such a way that an operating state is only turned on when the control signal appears in the shift register in a predetermined position.

18. System according to item 17, characterized in that redundant signal components in the digitally coded control signal are at leading and / or last place.

19. The system according to item 10, characterized by the fact that the reset takes place by a signal which is triggered by the counter (32) at a predetermined counter reading.

20. System according to one of the preceding points, characterized in that means are provided for temporarily setting a pulse frequency for measurement purposes in an external magnetic field via a built-in magnetic switch (13) programmable artificial pacemaker, wherein the actually adjusting pulse frequency for at least one operating value , which is characteristic of, for example, the supply voltage, and means controlled by the magnetic switch (13) to switch the pulse frequency of the pacemaker to the pulse frequency for measurement purposes while the external magnetic field is maintained at that set by the programmer permanent operating state of the pacemaker associated control signal is saved.

21. The system according to item 20, characterized 'in that means are provided for the duration of the maintenance of the magnetic field signal

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an at least one frequency-determining element (resistors R 18 to R 25) driving, otherwise influenced by the digital control signal decoding circuit (48) supply a signal which causes the decoding circuit (48) to set the pulse frequency for measurement purposes temporarily.

22. System according to item 21, characterized in that means are provided for temporarily switching on the pulse frequency for measuring purposes in that at least one frequency-determining element (resistors R 18 to R 25) changes in value and / or another element ( Resistor R 26) is turned on at its Stel-Ie.

For this, ilSeiien drawings