DD145497A1

DD145497A1 - ARRANGEMENT FOR THE PHYSIOLOGICAL SYNCHRONOUS CONTROL OF A PACEMAKER

Info

Publication number: DD145497A1
Application number: DD21500079A
Authority: DD
Inventors: Rudolf Richwien
Original assignee: Rudolf Richwien
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1980-12-17

Abstract

Der -p« We llen« und -R-Nellen-synchrone 'Herzschrittmacher nin von Vcrhof und Ventrikel ßfceuerpotentiale differentiell auf, indem eine Kat&eterelektrode ira Lernen des oberen Vorhofdrittels liegt und eine Ventrikeleleirtrode rait einer Schaltungsgrundlinie verbunden ist Diese triggern eine Zeit-Stenerschaltung mit zwei Schaltphasen, von denen die erste (AsxssclilieSungszeit) die Grundfrequenz eines 'Impulsgenerators auf eine Stelafrequenz, die zweite (Schaltzeit) auf eine Haximaifrequenz -umschalten, wobei unabhängig von der Art der Realisierung der Subfrequens, Refraktärzeit, Ausschließungszeit . und Sehaiizeit zusammen den lia::imalfrequenz--Jtapulsabstand ergeben,The Vcrhof pacemaker and ventricular P-wave synchronous pacemakers differ differentially by having a catheter electrode in the upper third atrium learning and a ventricular pacing lead is connected to a circuit baseline. These trigger a time-steal circuit with two Switching phases, of which the first (AsxssclilieSungszeit) the fundamental frequency of a 'pulse generator to a Stelafrequenz, the second (switching time) to a Haximaif- frequency, switching, regardless of the nature of the realization of the Subfrequens, refractory period, exclusion time. and Sehaiizeit together the lia :: imalfrequenz - Jtapulsabstand,

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Anordnung zur physiologischen Synchronsteuerung eines Herzschrittmachers.Arrangement for the physiological synchronous control of a cardiac pacemaker.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abgriff von Steuerpotentialen zur P-Wellen- und R-Wellen-Synchronisation der.artefiziellen Herzreizung samt zugehöriger Elektrode, und elektronischen Herzschrittmacher-St.euersystem.The invention relates to an arrangement for tapping control potentials for P-wave and R-wave synchronization der.artefiziellen cardiac irritation, including associated electrode, and electronic pacemaker control system.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei gesteuerten Herzschrittmachers handelt es sich um elektromedizinische Geräte zur künstlichen Stimulation des Hersens, bei denen vom Herzen abgegriffene Aktionspotentiale die Wirksamkeit der elektronischen Punktionsgruppen modifizieren. Sie werden sowohl als externe Herzschrittmacher zur temporären artefiziellen Herzstimulation als auch als implantierte interne Herzschrittmacher zur Dauerbehandlung bestimmter Herzerkrankungen eingesetzt. Bei einem vorhofgesteuerten Herzschrittmacher (Synonyma: P-Wellen-gesteuerter Herzschrittmacher, "physiologischer Herzschrittmacher",' P-Wellen- oder Vorhof-synchroner Herzschrittmacher) wird die künstliche Ventrikelstimulation so von der natürlichen Vorhoftätigkeit koordiniert, dai3 die physiologischen Verhältnisse und Regulationen weitgehend wiederhergestellt werden. Dazu besitzt ein vorhofgesteuerter Herzschrittmacher typischerweise eine indifferente Elektrode, die bei implan™Controlled cardiac pacemakers are electromedical devices for artificial stimulation of the heart, where action potentials picked up by the heart modify the effectiveness of the electronic puncture groups. They are used both as external pacemakers for temporary artificial heart stimulation as well as implanted internal pacemakers for the long-term treatment of certain heart diseases. In an atrial pacemaker (synonym: p-wave pacemaker, "physiological pacemaker", p-wave or atrial-synchronous pacemaker), artificial ventricular pacing is coordinated by the natural atrial activity to largely restore physiological relationships and regulation , An atrial pacemaker typically has an indifferent electrode that is used by implan ™

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tieften Schrittmachern durch das Gehäuse dargestellt wird, eine Stimulationselektrode an oder in der Herzkammer sowie eine Aufnehmerelektrode am oder im Vorhof, durch welche das Aktionspotential der Vorhofaktivität, die P-WeIle, nachgewiesen wird. Diese P-WeILe wird verstärkt und triggert einen . nachfolgenden Monovibrator, der die normalerweise im Atrioventrikularknoten stattfindende Verzögerung der Erregungsüberleitung '(Überleitungszeit), vom Vorhof auf den Ventrikel nachbildet. Durch den Monovibrator wird über ein Totzeitglied schließlich ein freiscfewingender Impulsgenerator getriggert, wobei das Totzeitglied -die höchste Triggerfrequenz festlegt und die Eigenfrequenz des Impulsgenerators die langsamste asynchrone Stimulationsfrequenz. Tiach dem derzeitigen Erkenntnisstand wäre dieser Herzschrittmachertyp beim isolierten AV-Block, das sind laut Literaturangaben etwa 60 % der Herzschrittmacherfälle, ideal. Sein Vorteil ist vor allem darin zu sehen, daß sowohl die physiologische Pulsfrequenzregulation als auch die Koordination zwischen Vorhof- und Kammerkontraktion erhalten bleibt. Der vorhofgesteuerte Herzschrittmacher wird desh£.lb im englischen Schrifttum als "physiologischer Herzschrittmacher'" bezeichnet. Daß er trotzdem kaum angewendet wird, liegt an der Schwierigkeit der Elektrodentechnik und an systemischen Komplikationsmöglichkeiten.deep pacemakers are represented by the housing, a stimulation electrode on or in the ventricle and a Aufnehmerelektrode on or in the atria, through which the action potential of the atrial activity, the P-WeIle detected. This P-WeILe is amplified and triggers one. subsequent monovibrator, which replicates the delay in the conduction of excitation (conduction time), which normally takes place in the atrioventricular node, from the atrium to the ventricle. Finally, a free-sweeping pulse generator is triggered by the monovibrator via a dead-time element, the dead-time element determining the highest trigger frequency and the natural frequency of the pulse generator setting the slowest asynchronous pacing frequency. According to the current state of knowledge, this type of pacemaker would be ideal for the isolated AV block, which according to the literature is about 60 % of cardiac pacemaker cases. Its main advantage is that both physiological pulse rate regulation and coordination between atrial and ventricular contraction are maintained. The atrial pacemaker is described in English literature as "physiological pacemaker". The fact that it is still hardly used is due to the difficulty of the electrode technology and systemic complications.

Zur Zeit konzentrieren sich die Bemühungen darauf, zuverlässige Katheterelektrodes für den Vorhof zu entwickeln, die durch Andruck gebogener* Elektroden oder durch Verankerung mittels Widerhaken. oder> Schrauben eine sichere Kontaktnahme mit der Vorhofmuskulatua? erzielen sollen, mit der Gefahr, diese dünnen Wände zu traumatisieren. In jedem Fall sind aber neben dem erhöhten Aufwand auch die Anforderungen an die technische Versiert heil; des Operateurs nach v/ie vor wesentlich größer, als dies beim Einsetzen normaler .Ventrikelelektroden der Fall ist. Bekannt sind auch Katheter mit bipolaren Vorhofelektroden, die sowohl zur Abtastung von Vorhofpotential en als auch zur sequentiellen Vorhofstimulation verwendetEfforts are currently focused on developing reliable catheter electrodes for the atrium, pressure applied by bent electrodes, or barbed anchoring. or> screws secure contact with the atrial musculature? with the risk of traumatising these thin walls. In any case, but in addition to the increased effort and the requirements of the technical versed heal; after the surgeon is much larger than is the case with the insertion of normal ventricular electrodes. Also known are catheters with bipolar atrial electrodes, which are used both for scanning atrial potentials and for sequential atrial stimulation

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wurden, aber letztlich nur dann zuverlässig arbeiteten; wenn der Katheter Kontakt mit der Vorhofwand hatte, wozu er in die obere Wölbung des Vorhofes gelegt wurde» Weiterhin ist es schwierig, über längere Zeit eine zuverlässige Vorhof-Triggerung aufrecht zu erhalten. Der Vorhof-gesteuerte Schrittmacher arbeitet dann als, asynchroner Schrittmacher mit seinen bekannten Nachteilen, die schließlich zur Entwicklung der ventrikelgesteuerten Schrittmacher führten. Um diesen Nachteil zu umgehen, wurde auch schon vorgeschlagen, den Steuereingoiig durch einen (von außen zu betätigenden) Magnetschalter von der Vorhofelektrode auf die Ventrikelelektrode umzuschalten (DE-OS 1 589 600). Das ist jedoch ari Kontrolle und Eingreifen durch den Arst gebunden und erfolgt nicht im Augenblick des Bedarfes.but only then worked reliably; if the catheter had contact with the atrial wall, for which it was placed in the upper vault of the atrium. "Furthermore, it is difficult to maintain a reliable atrial triggering for a long time. The atrial-controlled pacemaker then works as an asynchronous pacemaker with its known drawbacks that eventually led to the development of the ventricular pacemakers. To circumvent this disadvantage, it has also been proposed to switch the Steuereingoiig by a (to be operated from the outside) magnetic switch from the atrial electrode to the ventricular electrode (DE-OS 1 589 600). However, this is tied to control and intervention by the Arst and does not occur at the moment of need.

Ziel der Erfindung „Object of the invention "

Es ist das Ziel der Erfindung, eine breitere Anwendungsmöglichkeit der Vorhofsteuerung und eine Verbesserung der therapeutischen Wirksamkeit der Schrittmacherbehandlung so v/o hl bei der permanenten als auch bei der externen temporären Stimulation zu erreichen.It is the object of the invention to achieve a broader application of atrial control and an improvement in the therapeutic efficacy of pacing so as to achieve permanent as well as external temporary pacing.

Darlegung des Wesens de:r ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung besteht darin, mit einer Anordnung aus Elektrodensystem und elektronischen Mitteln zur Synchronsteuerung eines Herzschrittmachers bei vereinfachter Applikation eine funktionssichere Vorhofsteuerung, eine gleichzeitige Ventrikelsteuerung und ein optimales dynamisches Verhalten des Herzschrittmachers zu erzielen. Erfindungsgemäß·, werden die Steuersignale des physiologischen Herzschrittmachers zwischen einer Vorhofelektrode und einer Ventrikelelektrode abgegriffen. Der differentielle Abgriff ist erfindungsgeraäß dadurch gegeben, daß die Yentrikel-Aufnehmerelektrode mit einer Schaltungsgrundlinie der* Schrittma'cherelektronik verbunden ist.The object of the invention is to achieve a functionally reliable atrial control, a simultaneous ventricular control and an optimal dynamic behavior of the cardiac pacemaker with an arrangement of electrode system and electronic means for synchronous control of a pacemaker with simplified application. According to the invention, the control signals of the physiological pacemaker are tapped between an atrial electrode and a ventricular electrode. The differential tap is erfindungsgeraäß given by the fact that the Yentrikel-pickup electrode is connected to a circuit baseline of the * Schrittma'cherelektronik.

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Das erfindungsgemäße bipolare Aufnehmersystem ist eine Katheterelektrode, deren Vorhofelektrode frei im Lumen des Vorhofes liegt, und zwar in dessen oberem Drittel von der Einmündung der oberen Hohlvene an gerechnet, d.h. in Abhängigkeit von der Herzgröße etwa 10-16 cm von der Katheterspitze entferntangeordnet ist. Es wurde gefunden, daß mit dieser Anordnung sehr konstante Steuerpotentiale erhalten wurden. Pur den Abgriff der Steuerpotentiale zwischen der Vorhofelektrode und einer an der Katheterspitze gelegenen (negativen) Jentrikel-Stimulationselektrode ist letztere demgemäß mit der negativen Schaltungsgrundlinie verbunden und die positive Stimulationselektrode wird impulsweise hinzugestaltet. Die positive Gegenelektrode ist in Lage und Ausgestaltung dabei frei disponierbar* und wird im Falle des internen Schrittmachers von der Schrittmacher-Einkapselung dargestellt, im Falle des externen Schrittmachers durch einen dritten Elektrodenring der Katheterelektrode. Bevorzugt ist dabei eine erfindungsgemaße Ausführungsform mit zwei Ventrikelelektroden nach der Art einer bekannten bipolaren Stimuiationselektrode samt der zusätzlichen Vorhofelektrode in genannter Position.The bipolar transducer system according to the invention is a catheter electrode whose atrial electrode lies freely in the lumen of the atrium, in the upper third of which is calculated from the junction of the superior vena cava, i. 10-16 cm away from the catheter tip, depending on the size of the heart. It was found that with this arrangement very constant control potentials were obtained. Thus, the tap of the control potentials between the atrial electrode and a catheter-tip (negative) jentricular pacing electrode is connected to the negative circuit baseline and the positive stimulation electrode is formed in a pulse fashion. In the case of the internal pacemaker, the positive counterelectrode is freely disposable in the position and configuration * and is represented by the pacemaker encapsulation, in the case of the external pacemaker by a third electrode ring of the catheter electrode. An embodiment according to the invention with two ventricular electrodes in the manner of a known bipolar stimulation electrode together with the additional atrial electrode in the aforementioned position is preferred.

In seinem weiteren Aufbau besteht der erfindungsgemäße Herzschrittmacher aus einer Zeit-Steuerschaltung, die von einem Aktionspotentialverstärker getriggert wird, und einem Impulsgenerator samt nachfolgender Ausgangsstufe. Der Impulsgenerator verfügt über drei Xrapulsfrequenz-Zustände, eine Grundfre« quena und, auf Grund von Steuersignalen schaltbar, eine Subfrequenz und eine Maximalfrequenz. Die Zeit-Steuerschaltung besitzt zwei Schaltphasen, von denen die erste, die "Ausschließungszeit", die in ihrer Dauer der regulären Überleitungszeit Vorhof - Ventrikel entspricht, die Subfrequenz einschaltet, die zweite, die "Schaltzeit", die Maximalfrequenz. Die erste Phase ist nicht unbedingt zeitlich aber immer funktionell vorrangig und bewirkt in jedem Fall, daß im Zu-In its further construction, the pacemaker according to the invention consists of a time control circuit which is triggered by an action potential amplifier and a pulse generator together with a subsequent output stage. The pulse generator has three X-pulse frequency states, a fundamental frequency and, based on control signals, a subfrequency and a maximum frequency. The timing control circuit has two switching phases of which the first one, the "exclusion time" corresponding in duration to the regular conduction time atrial ventricle, turns on the subfrequency, the second, the "switching time", the maximum frequency. The first phase is not necessarily time-definite but always functionally paramount and in any case

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samrnenwirken rait der Umschaltung auf die Subfrequenz während ihrer Dauer,kein Impuls abgegeben werden kann, auch dann, wenn aus. konstruktiven Gründen die erste und zweite Schaltphase parallel laufen» Die Zeit-Steuerschaltung besitzt entweder eine selbständige Zeitmessung oder nutzt für eine Schaltphase, beispielsweise wenn Ausschließungszeit und Subfrequenz gemeinsam durch Rückstellen des Impulsgenerators realisiert werden, oder für beide Schaltphasen die Zeitmessung im Impulsgenerator aus.When switching to the sub-frequency during its duration, no pulse can be delivered, even if off. The time control circuit either has an independent time measurement or uses the time measurement in the pulse generator for a switching phase, for example if exclusion time and subfrequency are realized jointly by resetting the pulse generator, or for both switching phases.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden folgende Wirkungen erzielt:With the arrangement according to the invention the following effects are achieved:

Durch den Abgriff der Steuerpotentiale zwischen Vorhof- und -Ventrikelelektrode reagiert der Schrittmacher in gleicher Weise auf Vorhofpotentiale wie auf Ventrikelpotentiale. Ein Vorhofpötential genügender Höhe und Frequenz übernimmt die Synchronisation von Schrittmacher und Herzkammer unabhängig davon, ob Überleitungsstörungen vorhanden sind oder nicht, da die "'Überleitungszeit" des Schrittmachers kürzer ist als diejenige des Herzens. Ein gemäß der Erfindung ausgeführter Schrittmacher reagiert bei funktionierender P-Wellen~Steuerung und beim Ausfall dieser auf Ventrikelpotentiale wie ein R-WcI-len-synchroner Schrittmacher. Diese Punktion ist im Falle vent'rikulärer Extrasystolen besonders wichtig, weil diese bei konventionellen Geräten eine Schrittmacher-induzierte Arrhythmie irerursachen können, indem die vulnerable Phase der Extra™ systole von einem regulären vorhofsynchronisierten Schrittma™ cheriinpuls stimuliert wird. Dieser Störfall wird mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise mit Sicherheit vermieden, da eine ventrikuläre Extrasystole den Schrittmacher zwangsläufig synchronisiert«. Der 100-ins nach der R-Zacke einfallende Schrittmacherimpuls liegt in der Refraktärphase der Ventrikelmuskulatur und ist somit in Hinblick auf. diese wirkungslos» Es entfällt somit der wichtigste Grund, dessentwegen man eine P-Weilen-Bynchronisation mit einer R-WeIlen»Inhibition beiBy tapping the control potentials between the atrial and ventricular electrodes, the pacemaker responds in the same way to atrial potentials as to ventricular potentials. An atrial potency of sufficient altitude and frequency takes over the synchronization of pacemaker and ventricle regardless of whether conduction disorders are present or not, since the pacing time of the pacemaker is shorter than that of the heart. A pacer designed in accordance with the invention responds to ventricular potentials, such as an R-cell synchronous pacemaker, when p-wave control is in order and if it fails. This puncture is particularly important in the case of venticular extrasystoles because they can cause pacemaker-induced arrhythmia in conventional devices by stimulating the vulnerable phase of extra systole by a regular, atrial-synchronized pacemaker pulse. This incident is avoided with the procedure according to the invention with certainty, since a ventricular extrasystole inevitably synchronizes the pacemaker. The 100-ins after the R-wave incident pacemaker pulse is in the refractory phase of the ventricular muscles and is thus in terms of. these are ineffective. "Thus, the most important reason that eliminates P-time B synchronization with R-wave inhibition is eliminated

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entsprechendem elektronischen Mehraufwand kombiniert. Der erfindungsgemäße Abgriff" der Steuerpotentiale ist besonders vorteilhaft mit dem angegebenen Elektrodensystem au realisieren und ergibt sich auch selbst zwangsläufig aus dessen Anwendung. Durch dieses wird der ,Summenvektor der Vorhoferregung von seinem Ursprang bzw. der Äquipotentialfläche Null in Richtung der größten Potentialdifferenzen abgetastet. Neben der bekannten geringeren Empfindlichkeit bipolarer Ableitungen gegen äußere Störfelder ergibt sich weiterhin eine Minimierung der Einflüsse von wechselndem Elektrodenkontakt und Traumatisierung der Vorhofmuskulatur sowie atmungsabhängiger Lageänderung des Herzens und Lungen-Impedanzänderungen gegenüber unipolaren Potentialableitungen. Die spezielle Ausführungsform der Katheterelektrode für die temporäre externe Stimulation mit zwei Ventrikelelektroden veranlaßt auch jeden beliebigen externen vorliofgesteuerten Schrittmacher zur erfindungsgemäßen P-und R—Wellen-Steuerung, da unabhängig von der Art der inneren und äußeren Beschaltung dabei, immer eine Ventrikelelektrode mit einer Schaltungsgrundlinie verbunden ist.corresponding additional electronic effort combined. The "tap potential" of the control potentials is particularly advantageous with the specified electrode system and necessarily results from its application itself, as a result of which the sum vector of the atrial excitation is scanned from its original jump or the equipotential surface zero in the direction of the greatest potential differences In addition, the known lower sensitivity of bipolar leads to external interfering fields minimizes the effects of alternating electrode contact and traumatization of the atrial musculature as well as respiration-dependent changes in heart position and pulmonary impedance changes over unipolar potential leads Any external pre-fidelity-controlled pacemaker for P- and R-wave control according to the invention, as regardless of the type of pens ren and external circuitry, there is always a ventricular electrode connected to a circuit baseline.

Zur Erläuterung des durch die weiteren erfindungsgemäßen Anordnungen erzielten dynamischen Verhaltens sei allen folgenden Ausführungen zugrunde gelegt₉ ohne daß es sich um eine einschränkende Festlegung handelt, daß immer die Grundfrequenz 70/min, die Maximalfrequenz 120/min (entsprechend einem impulsabstand von 857 ms bzw. 500 ms), die Ausschließungszeit und die anschließende Seiialtzeit je 100 ms betragen soll und der Schrittmacherimpuls den Beginn einer Zählperiode markiert«To explain the dynamic behavior achieved by the further arrangements according to the invention, all following statements are based on ₉ without being a restrictive definition that always the fundamental frequency 70 / min, the maximum frequency 120 / min (corresponding to a pulse spacing of 857 ms or 500 ms), the exclusion time and the subsequent secondary time per 100 ms, and the pacemaker pulse marks the beginning of a counting period. "

Auf.ein Steuersignal vor 300 ms nach Periodenbeginn laufen die 200 ms Ausschließuixgszeit plus Schaltzeit ohne Wirkung . ab, da der Impulsgenerator erst nach 500 ms reagieren kann. Das entspricht funktionell einer Refraktarzeit, Bei festgelegter Ausschließungszeit ist von Schaltzeit und RefraktarzeitA control signal 300 ms after the beginning of the period causes the 200 ms exclusion time plus switching time to have no effect. since the pulse generator can only react after 500 ms. This corresponds functionally to a refractory period. For a defined exclusion time, this is the switching time and refractory time

Cf f If ·' > ACf f If · '> A

Bur eine als unabhängige Variable frei disponierbar, die andere ,ergibt sich als abhängige Variable, da alle drei zusammen den Maximalfrequenz-Impulsabstand ergeben müssen. Bei einem Steuersignal zwischen 300 ras bis 400 ms antwortet er iirnnex¹ nach 500 ms, d,h. dann, wenn der Zündzeitpunkt entsprechend der Maximalfrequenz erreicht ist. In dieser Situation ist erkennbar, daß es sich überhaupt nicht um eine Triggerung im eigentlichen Sinne, sondern um eine Automatie des Impulsgenerators entsprechend seiner eingestellten Frequent handelt. Bei eines Steuersignal von 400 ms bis 857 antwortet der Schrittmacher, wenn von der Ausschließungszeit auf die Schaltzeit umgestellt wird, d.h„ nach 100 rns. In diesem Fall entspricht die Ausschließungszeit der "Überleitungszeit'⁵* Vorhof-Ventrikel«Bur one freely disposable as an independent variable, the other, results as a dependent variable, since all three together must give the maximum frequency pulse spacing. With a control signal between 300 ras to 400 ms he answers iirnnex ¹ after 500 ms, d, h. when the ignition timing corresponding to the maximum frequency has been reached. In this situation, it can be seen that it is not at all a triggering in the true sense, but an automatic pulse generator according to its set Frequent. With a control signal of 400 ms to 857, the pacemaker responds when switching from the exclusion time to the switching time, ie "after 100 rns. In this case, the exclusion time corresponds to the "Transition time ⁵ * Atrial ventricle"

Der'größte Fangbereich„der Triggerung ergibt sich aus dem Gruiaöfrequenz-Impulsabstand plus Ausschließungszeit gleich einer* Frequenz von etwa 63/min» Bis zu dieser Triggerfrequenz bleibt somit die atrio-ventrikuläre Sequenz voll erhalten« Die Subfrequenz des Impulsgenerators muß also diesen Wert unterschreiten; auf das dynamische Verhalten selbst hat sie aber genau so wenig einen Einfluß wie die Art ihrer Realisierung, Umschalten auf eine tiefere Frequenz bis zur Frequenz Null., im Falle des Abschaltens oder Blockierens des Impulsgenerator oder durch Rückstellen,,The 'largest capture range' of the triggering results from the Gruiaöfrequenz pulse interval plus exclusion time equal to a * frequency of about 63 / min »Up to this trigger frequency thus the atrio-ventricular sequence is fully maintained« The sub-frequency of the pulse generator must therefore fall below this value; However, it has as little influence on the dynamic behavior as the nature of its realization, switching to a lower frequency up to the frequency zero., In the case of switching off or blocking the pulse generator or by resetting,

Durch die systemimmanente ;Refraktär?:eit von 300 ms wird a.uch der kürzeste Fangbereich entsprechend einer Frequenz von 180/min festgelegt. Bei Triggerfrequenzen, die die Maximalfrequenz überschreiten, werden einzelne Triggerimpulse ausgelassen, indem sie in die Refraktärzeit.fallen, und die Überleittmgszeit schwankt zwischen 100. bis bis zu 200 ms. Im Falle eines Atrioventrikularblock.es ist diese wechselnde Überleitungszeit ohne Bedeutung in Bezug auf die Förderleistung des Herzens; sie verhindert jedoch plötzliche Frequenzsprünge,The system-immanent, refractory: of 300 ms a.uch the shortest capture range is set according to a frequency of 180 / min. At trigger frequencies exceeding the maximum frequency, individual trigger pulses are dropped by falling into refractory time, and the transition time varies from 100 to 200 ms. In the case of an atrioventricular block, this changing transition time is of no significance with regard to the delivery rate of the heart; but it prevents sudden frequency jumps,

wie sie durch !frequenzteilung bei bekannten Systemen auftreten, wenn die Triggerfrequenz die Maximalfrequenz überschreitet. Im Falle einer ventrikulären Tachycardie antwortet der Schrittmacher ebenfalls mit einem Stimulationsimpuls in Abständen zwischen 100-200 ms ; das ist aber bereits ein Bereich, der durch Eingriff in die Erregungsrückbildungsvorgänge auch bei der Koppelstimulation, einem bekannten Verfahren zur Elektrotherapie der Tachyarrhythmie des Herzens, ausgenutzt wird. Eine automatische Behandlung der Tachyarrhythmie ist sonst nur mit ungleich komplizierteren Schrittmachersystemen zu erzielen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung sind also nicht nur die bekannten Wirkungen wie durch eine Kombination von Vorhof-synchronisierten mit Ventrikel-inhibierten Systemen zu erzielen, sondern darüber hinaus noch ein erweitertem Fangbereich der-Triggerung und eine automatische Therapie der Tachyarrhythmie, wobei der elektronische Aufwand nur dem eines gewöhnlichen vorhofgesteuerten Schrittmachers entspricht.as they occur by! frequency division in known systems, when the trigger frequency exceeds the maximum frequency. In the case of ventricular tachycardia, the pacemaker also responds with a pacing pulse at intervals between 100-200 ms; but this is already an area that is exploited by engaging in the excitation regression processes in the coupling stimulation, a known method for the electrotherapy of tachyarrhythmia of the heart. An automatic treatment of tachyarrhythmia is otherwise only to achieve with much more complicated pacemaker systems. Thus, with the arrangement according to the invention not only the known effects as by a combination of atrial-synchronized be achieved with ventricle-inhibited systems, but also an extended catch range of the triggering and automatic therapy of tachyarrhythmia, the electronic effort only the of an ordinary atrial pacemaker.

Bei einem Aufbau des erfindungsgemäßen physiologischen Herzschrittmachers in diskreter Schaltungstechnik werden die einzelnen Funktionsgruppen erfindungsgemäß in folgender Y/eise ausgeführt:In a construction of the physiological cardiac pacemaker according to the invention in discrete circuit technology, the individual functional groups are carried out according to the invention in the following way:

Der Aktionspotentialverstärker erhält zwei Ausgänge mit getrennter Verstärkungsregelung und gegenphasigen Ausgangssignalen, die über Dioden zum Triggerpunkt der Zeit-Steuerschaltung geführt werden.The action potential amplifier receives two outputs with separate gain control and out of phase output signals, which are fed via diodes to the trigger point of the timing control circuit.

Die Zeit-Steuerschaltung arbeitet als Monovibrator und enthält zwei Systeme, die zueinander in einem bistabilem Verhältnis stehen, von denen das eine einen zeitbestimmenden Kondensator entladt, das andere auflädt und das getriggerte Ansprechen des ersten Systems anschließend eine nachfolgende Aktion des zweiten Systems auslöst..The time control circuit operates as a monostable and includes two systems in bistable relationship, one discharging a time determining capacitor, the other charging and the triggered response of the first system subsequently triggering a subsequent action of the second system.

'-: i OK: -iü ίο ;-. υ '-: i OK: -iü ίο ; -. υ

Der Impulsgenerator ist ein komplementärer Kippengenerator·» bei dem die Frequenzumschaltung auf die Subfrequenz bzw. Maximalfrequenz bei unveränderter Zeitfunktion der frequenzbestimmenden Kondensatoraufladung durch Verstellen des Zündzeitpunktes am Spannungsteiler der Basisvorspannung des Eingangstransistors erfolgt. Die Impulsdauer-bestimmende Kondensatorentladung erfolgt über zwei unabhängige Ent'ladungswege, von denen der erste, beispielsweise ein Emitterfolger, der durch, einen Spannungsteiler im Arbeitswiderstand angesteuert wird, den ersten Abschnitt der Kondensatorentladung sehr schnell entlädt und dann unwirksam wird, während der zweite Entladungsweg die eigentliche Impulsdauer bestimmt und über die volle Arbeitsspannung hinweg' wirksam ist, .wobei hingegen die innere Rückkopplung des Impulsgenerators durch eine weitere Spannungsteilung im Arbeitswiderstand demgegenüber in., ihrer Amplitude eingeengt worden ist. Der Impulsbreiten-bestimmende Widerstand des zweiten Entladungsweges liegt dabei in Serie mit dem Impulspausen-bestinimenden Aufladewiderstand des zeitbestimmenden Kondensators.The pulse generator is a complementary tilting generator in which the frequency is switched to the subfrequency or maximum frequency with the time function of the frequency-determining capacitor charging unchanged by adjusting the ignition timing at the voltage divider of the base bias of the input transistor. The pulse duration determining capacitor discharge via two independent Ent'ladungswege, of which the first, for example, an emitter follower, which is driven by a voltage divider in the load resistor, the first portion of the capacitor discharge discharges very quickly and then ineffective, while the second discharge path the actual pulse duration determined and over the full working voltage away 'is effective, while the internal feedback of the pulse generator by contrast has been narrowed by a further voltage division in the load resistance in contrast, in their amplitude. The pulse width-determining resistor of the second discharge path is in series with the pulse pause-bestinimenden charging the time-determining capacitor.

Weiterhin.werden im erfindungsgemäßen Schrittmacher :eine·Zener-diode in Sperrichtung von der negativen Schaltungsgrundlinie zur positiven Stimulationselektrode und von dort eine zweite in entgegengesetzter .Polung zur Vorhofelektrode geführt ♦Furthermore, in the pacemaker according to the invention: a Zener diode in the reverse direction from the negative circuit baseline to the positive stimulation electrode and from there a second one in opposite polarity to the atrial electrode is guided

Bezüglich der Wirkungen dieser speziellen Anordnungen beim diskreten Schaltungsaufbau ist zu bemerken, daß bei gegenphasigen Ausgangssignalen des Aktionspotentialverstärkers eines von ihnen immer die zur Triggerung geeignete Richtung hat und es die getrennte Verstärkungsregelung erlaubt, eine gleiche Empfindlichkeit für positive wie negative Eingangssignale einzustellen, was sonst schwierig zu erreichen ist, weil' diese stromarmen Verstärker stark nichtlinear arbeiten.With respect to the effects of these particular arrangements in discrete circuit design, it should be noted that in antiphase output signals of the action potential amplifier, one of them always has the direction suitable for triggering and the separate gain control allows equal sensitivity to be set for positive and negative input signals, which is otherwise difficult because these low-power amplifiers are highly nonlinear.

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Der Aufbau der Steuerstufe stellt funktionell zwei Monovibratoren dar_s die so ineinandergeschachtelt sind, daß nur ein zeitbestiBxmender Kondensator mit dessen einmaligem Ladungsverbrauch benötigt wird. Auch der Aufbau des speziellen lapulsgenerators stellt eine Kombination dar, wie sie routinenäßig durch einen Impulsgenerator mit nachfolgendem Monovibrator als Impulsformerstufe realisiert wird, indem das Zusemmenwirken des ersten und zweiten Entladungsweges gleichlau g*e Ausgangsimpulse ergibt, unabhängig von der Kondensatoraufladung, d.h. der Triggerfrequenz. (Andernfalls würden die breiteren Ausgangsimpulse der langsameren Betriebsfrequenzen eine .Stromverschwendung bedeuten, da auch beim schmälsten Impuls, der Maximalfrequenz noch die uberschwellige Herzreizung gewährleistet sein muß) . Daß die Arbeitsamplitude der iimeAn Rückkopplung des Impulsgenerators kleiner gehalten wira als die des zweiten Entladungsweges bewirkt, daß über diecen im Ausschaltzeitpunkt noch ein v/esentlicher Entladestrom fließt, d.h.. der Ausschaltpunkt wird deshalb kaum von Transistordaten beeinflußt. Durch die Serienschaltung vom - · ' Impulsbreiten-bestimmenden Entladungswiderstand und Impuls- \,· .pauBen-bestimcienden Aufladewiderstand und die Anklammerung ..':;', des Verbindungspunktes beider von der vollen Arbeitsspannung " . -geht .der Impulsgenerator auch im Störungsfalle sicher in den ::.' / Aue-Zu st ana j and wenn der Verbindungspunkt Mittelabgriff eignes Impulsbreiten-bestimmenden Potentiometers ist, hat die Impulsbreitenregelung keinerlei Rückwirkungen auf die Impulspause,The structure of the control stage is operatively two mono vibrators is _s which are interleaved so that only one capacitor is needed zeitbestiBxmender with its unique charge consumption. The structure of the special lapulsgenerators represents a combination as routinely realized by a pulse generator with subsequent monovibrator as Impulsformerstufe by the Zusemmenwirken the first and second discharge path equal output results g * e, regardless of the capacitor charging, ie the trigger frequency. (Otherwise, the wider output pulses of the slower operating frequencies would mean a .Stromverschwendung, as even at the narrowest pulse, the maximum frequency still the suprathreshold cardiac irritation must be ensured). That keeps the working amplitude of the iimeAn feedback of the pulse generator smaller than that of the second discharge path, that on dc in the switch-off even a v / erentlicher discharge current flows, ie. the switch-off point is therefore hardly influenced by transistor data. By the series connection of the pulse width-determining discharge resistance and impulse, ppB-determining charging resistance and the clamp .., the connecting point of both of the full working voltage, the impulse generator also safely travels in the event of a fault in the ::.' If the connection point is the center tap of its own pulse-width-determining potentiometer, the pulse width control has no effects on the pulse break,

Es Ist notwendig, den Schrittmacher-Eingang und -Ausgang durch Zenerdioden gegen Defibx-illationsimpulse zu schützen. Da aber eine Zener-Diode in Durchlaßrichtung wie eine gewöhnliche Diode, wirkt, können an ihi? durch Gleichrichtung von HP-Spannun- gen, insbesondere ist an die mit 100 Hz modulierten Störstra.h-It is necessary to protect the pacemaker input and output by zener diodes against defibrillation pulses. But since a Zener diode acts in the forward direction like a common diode, can ihi? by rectification of HP voltages, in particular to the 100 Hz modulated Störstrahh-

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lung von Kurzwelien-Therspiegeräten zu denken, Störsignale entstehen. V/erden in der beschriebenen Anordnung mit der Ventrikelelektrode als Schaltungsbasis die Zenerdioden zur indifferenten Elektrode geführt, so liegen zwischen Vorhof- und Ventrikelelektrode, d.h. am Verstärkereingang, zwei gegeneinandergeschaltete Diodenstrecken, an denen keine Richtspannungen auftreten können«thinking of short-wave ther- In the described arrangement, with the ventricular electrode as the circuit base, if the zener diodes are passed to the indifferent electrode, then between the atrial and ventricular electrodes, i. at the amplifier input, two diode sections connected in series, at which no straightening voltages can occur «

In einer Variante des diskreten Schaltungsaufbaues werden Aus-Schließungszeit und Subfrequenz dadurch realisiert, daß in der ersten kurzen Schaltphase der Zeitsteuerschaltung über einen Emitterfolger der seitbestimmende.Kondensator bis auf die Spannungshöhe entsprechend des Maximalfrequenz-Impulsab- Standes minus der Ausschließungszeit (d*h. entsprechend 400ms) entladen wird und in der nachfolgenden zweiten Phase von 200 ms, (d.i. Kaximalfrequenz minus Refraktärzeit),- der Schaltzeit regulär auf die Maximalfrequenz umgeschaltet wird.. Bei dieser Variante ergeben sich automatisch gleichlange Impulsbreiten im Impulsgenerator. Ein Ausfall der Steuer-Elektronik grenzt sich dabei durch eine Impulsverbreiterung von einer Schrittmacherautomatie durch Ausfall der Steuerpotentiale ab.In a variant of the discrete circuit construction, the off-closing time and the subfrequency are realized in that in the first short switching phase of the timing circuit via an emitter follower the side-determining capacitor down to the voltage level corresponding to the maximum frequency pulse interval minus the exclusion time (d * h 400ms) and in the subsequent second phase of 200 ms (ie maximum frequency minus refractory time), the switching time is regularly switched to the maximum frequency. In this variant, pulse widths equal to those in the pulse generator automatically result. A failure of the control electronics is distinguished by a pulse broadening of a pacemaker automatic by failure of the control potentials.

Die bisherige Beschreibung der Anordnung zur Durchführung der Methode ist an einem konkreten Schaltungsaufbau orientiert. Bei der Anwendung hochintegrierter Techniken ist e3 zum Zwecke der -Miniaturisierung wichtig, die Anzahl der Kondensatoren einzuschränken, das ist sowohl beim analogen als auch beim digitalen Schaltungsaufbau, möglich. Da es sich um die Anwendung von Standardbaugruppen v/ie Komparatoren, logischen Schaltungen, Torschaltungen, Zählschaltungen usw. handelt, ist nach dem Stande der Technik bei vorgegebenem Punktionsplan die spezielle-Konstruktion eines solchen Schaltkreises bereits durch ein rein fachmännisches Wirken mögliche In einer analogen Ausführoingsforrn. der Erfindung sind alle Zeitfunktionen durch die Aufladung und Entladung eines einzigen RC-Gliedes gesteuert, durch das jeweils zugehörige Spannungsniveau des Kondensators analog abgebildet und durch, au-The previous description of the arrangement for carrying out the method is based on a concrete circuit structure. In the application of highly integrated techniques, e3 is important for the purpose of miniaturization to limit the number of capacitors, this is possible in both analog and digital circuitry. Since it is the application of standard assemblies v / ie comparators, logic circuits, gate circuits, counting circuits, etc., the special construction of such a circuit is already possible by a purely expert action in an analog Ausführoingsforrn according to the prior art for a given puncture plan , In accordance with the invention, all the time functions are controlled by the charging and discharging of a single RC element, represented analogously by the associated respective voltage level of the capacitor, and by,

ßere Kontrollspannungen abfragbar bzw. einstellbar. Das Ausgangsniveau Null stellt den Beginn eines neuen Zyklus dar, nachdem ein Generatorimpuls den Kondensator entladen hat. Markiert sind im obigen Sinne die Niveaus bei 300, 400, 500 und 857 ms, die letzten beiden als Zündpunkte des Generators entsprechend einer Grundfrequenz von 70/min. und einer Maximalfrequenz von 120/min_s das erste als Refraktärzeit, das zweite als Maximalfrequezizimpulsabstand minus Ausschließungszeit. -Ein äußeres Steuersignal, normalerweise ein Biopotential, liefert ein Signal 1 und zweckmäßigerweise gleichzeitig auch die äußere Vergleichsspannung, auf Grund derer geprüft wird, ob die Aufladung schon das Niveau 300 ms (Signal 2) oder bereits das Miveau 400 ms (Signal 3) erreicht hat. Signal 3 blockiert Signal 2 und löst einen Entladungsvorgang aus, der den zeitbestimmenden Kondensator bis knapp unter das 400 ms - Niveau entladet, womit das Signal 3 verschwindet und das nun freie Signal 2 blockiert die Entladeschaltung und stellt den Impulsgenerator bistabil auf die Maxi- -malfrequenz um. "Unabhängig von der ursprünglichen Höhe der Kondensatorauf ladung dauert es jetzt 100 ms, ehe die Kondensatoraufladung die Zündspannung der Maximalfrequenz erreicht hat, auch wenn einen Augenblick später die Grundfrequenz-Impulspause abgelaufen wäre, womit die Ausschließungszeit bzv/. Überleitungszeit gewährleistet ist. Bei einem Triggersignal 1 nach 300 - 400 ms ist von vornherein nur Signal 2 vorhanden, das gleich die Impulsau-slösung nach der Minimalpause, das ist nach 500 ms, bewirkt. Die Entladung des Kondensators von diesem'· Niveau bestimmt die Impulsbreite. Auf dieses Niveau wird der Kondensator schnell entladen, wenn bei einem fehlenden Steuersignal 1 der Impulsgenerator mit seiner Grundfrequenz antwortet, so daß die Impulsbreite unabhängig von der Auslö- < sungszeit gleichbleibt. Ein abgegebener Impuls setzt alle Schaltstufen in die Ausgangsstellung zurück. Selbstredend läßt sich dasselbe Punktioneschema auch digital mit einem Taktgenerator und einer Zählschaltung.Punkt für Punkt unverändert realisieren,,ßere control voltages queried or adjustable. The zero output level represents the beginning of a new cycle after a generator pulse has discharged the capacitor. Marked in the above sense, the levels at 300, 400, 500 and 857 ms, the last two as ignition points of the generator corresponding to a fundamental frequency of 70 / min. and a maximum frequency of 120 / min _s, the first as the refractory period, the second as the maximum freqzz pulse distance minus the exclusion time. - An external control signal, usually a biopotential, provides a signal 1 and expediently at the same time also the external reference voltage, on the basis of which it is checked whether the charging already reaches the level 300 ms (signal 2) or already the level 400 ms (signal 3) Has. Signal 3 blocks signal 2 and triggers a discharge process that discharges the time-determining capacitor to just below the 400 ms level, whereby the signal 3 disappears and the now free signal 2 blocks the discharge circuit and sets the pulse generator bistable to the maximum frequency around. "Irrespective of the initial charge level of the capacitor, it now takes 100 ms before the capacitor charge reaches the maximum frequency of the ignition voltage, even if the fundamental frequency pulse pause expires a moment later, thus guaranteeing the exclusion time bz / transfer time 1 after 300-400 ms, only signal 2 is present from the outset, which immediately effects the pulse relaxation after the minimum pause, ie after 500 ms The discharging of the capacitor from this level determines the pulse width Capacitor discharged quickly when the pulse generator responds with its fundamental frequency in the absence of a control signal 1, so that the pulse width remains the same regardless of the triggering time A pulse delivered resets all switching stages to the initial position Clock generator and a Zählsch old.point by point unchanged,

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anschließend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment.

In der Schrittmacherschaltung Fig. 1 ist die Ventrikelelektrode mit der negativen Sammelleitung verbunden. Die Vorhofelektrode führt zum Eingang eines dreistufigen Verstärkers, zum Bnitter von Transistor T 1, der jedoch auf Grund einer die Gesamtverstärkung regelnden Gegenkopplung mittels Widerstand^R 4 hochohmig ist. Die Ausgangsstufe T 3 ist erfinduBgsgemäß als Phasenumkehrstufe ausgeführt, und. die>Arbeitswiderstände R 7 und R 8 geben gegenphasige Ausgangssignale ab, von denen das zur Triggerung des nachfolgenden Monovibrators geeignete durch die Dioden D 3 oder D 4 weitergeleitet" wird. Durch das Widerstandsverhältnis R 7 : R 8 läßt sich eine gleiche Empfindlichkeit für positive wie für negative Eingangssignale einstellen* Dadurch, daß der Widerstand R 10 kleiner ist als die beiden identischen. Widerstände R. 9> Ia-. den sich bei Wechselstrominterferena die Koppelkondensatoren C 3 und C 4 soweit auf, daß der nachfolgende Monovibrator . nicht mehr getriggert wird»In the pacemaker circuit of Fig. 1, the ventricular electrode is connected to the negative bus. The atrial electrode leads to the input of a three-stage amplifier, to Bnitter of transistor T 1, which, however, due to a total gain-regulating negative feedback by means of resistor ^ R 4 is high impedance. The output stage T 3 is inventively designed as a phase inversion stage, and. the> load resistors R 7 and R 8 output opposite-phase output signals, of which the signal suitable for triggering the subsequent monovibrator is passed through the diodes D 3 or D 4. By the resistance ratio R 7: R 8 can be the same sensitivity for positive as For negative input signals * Due to the fact that the resistor R 10 is smaller than the two identical resistors R. 9> Ia-, the coupling capacitors C 3 and C 4 are so far open in the case of alternating current interferences that the following monovibrator is no longer triggered »

Der zeitbestimmende Kondensator C 5 des Monovibrators wird im stabilen Zustand über'den Transistor T 4 aufgeladen, der sum komplementären Transistor T 5 ein bistabiles Verhalten zeigtj weil Basis und Emitter miteinander verbunden sind* Während des metastabilen Zustandes des Monovibrators ist damit T 4 geschlossen; es fließt keine Ladung mehr in den Kondensator, und nach der* durch den. Widerstand R 4 einstellbaren Zeit geht der Monovibrator in den Aus-Zustand. Da auch die Aufladung über R 4 erfolgt, sind beide Schalttakte praktisch gleichlang und werden auf 100 ms eingestellt« Im nachfolgenden freischv/ingenden Impulsgenerator mit dem Impulspausen-bestimmendeii RC-Glied C 6 ; R 18 bestimmt der Spannungsteiler R 15; R 16 den Zündzeitpunkt, Während der metastcibilen Phase des Monovibrators wird über die Diode D 5The time-determining capacitor C 5 of the monovibrator is charged in the steady state via the transistor T 4, the sum-complementary transistor T 5 shows a bistable behaviorj because the base and emitter are connected to each other * During the metastable state of the monovibrator T 4 is closed; no charge flows into the capacitor, and after * by the. Resistance R 4 adjustable time, the monovibrator goes into the off state. Since charging also takes place via R 4, both switching cycles are practically equally long and are set to 100 ms. In the following free-running pulse generator with the pulse pause-determining end RC element C 6; R 18 determines the voltage divider R 15; R 16 the ignition point, During the metastable phase of the monovibrator via the diode D 5

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die Basis von T 8 an der positiven Spannung angeklammert, so daS eine Subfrequenz HuIi geschaltet wird. In der nachfolgenden Aufladungsphase des Kondensators C 5 über T 4 öffnet dessen Kollektorstrom den Transistor T 7, der den Widerstand R 14 parallel zu R 15 schaltet und somit den Zündzeitpunkt des Impulsgenerators vorverlegt und zwar von 857 auf 500 ms Impulsabstand. · _: clipped the base of T 8 to the positive voltage so that a subfrequency HuIi is switched. In the subsequent charging phase of the capacitor C 5 via T 4 whose collector current opens the transistor T 7, which switches the resistor R 14 parallel to R 15 and thus the ignition timing of the pulse generator advanced and indeed from 857 to 500 ms pulse interval. · _:

BeIs Erreichen des Zündzeltpunktes fließt der Aufladestrom über den großen Widerstand R 18 und den kleinen R 17 über den Transistor T 8 und als Basisstrom über Transistor T 9» dessen an dem Arbeitswiderstand S 20 und R 21 entstehender Ausgangsimp-Jtls über den Spannungsteiler R 16; R 15 auf die Transistorbasis von T 8 rückkoppelt.. Der Widerstand R 19 engt die Amplitude der Rückkopplung ein., wodurch der Aus-Punkt der Schaltung VgTverlegt wird. Di"e'impulsbreitenbestimmende Entladung des Kondensators C 6 über-r R 17, D 6 und T 9 ist dadurch im Aus-Zeltpunkt noch voll wirksam, wodurch das Ausschalten von der Stromverstärkung der Transistoren T 8 und T 9 praktisch unabhängig wird, indem es sich noch in einem steileren Teil der Kondensator-Entladungskurve abspielt. Der Emitterfolger T 10 entladet, durch die Spannungsteilung der Ausgangsspannung von T 9 festgelegty den ersten Abschnitt der Kondensatorspannung von C 6 sehr schnell, und zwar denjenigen Bereich, r'.er den Zündzeitpunkt bei. der Maximalfrequenz überschreitet. Die restliche Kondensatox'spannung bestimmt dann die Impulsbreite, womit diese'unabhängig vom Zündzeitpunkt wird.BeIs reaching the Zündzeltpunktes the charging current flows through the large resistor R 18 and the small R 17 via the transistor T 8 and as a base current through transistor T 9 »whose originating at the load resistance S 20 and R 21 Ausgangsimp Jtls via the voltage divider R 16; The resistor R 19 narrows the amplitude of the feedback., Thereby shifting the off point of the circuit VgT. The 'e' pulse width determining discharge of the capacitor C 6 over-R R 17, D 6 and T 9 is thereby still fully effective in Aus-time point, whereby the switching off of the current gain of the transistors T 8 and T 9 is practically independent by The emitter follower T 10 discharges, by the voltage division of the output voltage of T 9, the first portion of the capacitor voltage of C 6 very quickly, namely the range, r'.er the ignition timing at The remaining condensate voltage then determines the pulse width, which makes it independent of the ignition time.

Die Ausgangsstufe T 11 schaltet impulsweise die indifferente Elektrode an die positive .Spannungsquelle, d.h_M daß der Ventrikel mit einem negatives Impuls stimuliert wird.The output stage T 11, in turn, switches the indifferent electrode to the positive voltage source, ie _M that the ventricle is stimulated with a negative pulse.

Eingang und Ausgang der Schrittmacherschaltung müssen gegen Überspannungen durch Defibrillationsimpulse geschützt werden, v/as "durch die Zenerdioden D 1 und D 7 geschieht» Als Besonderiielt der Schaltung sind sie gegeneinander und in Reihe geschaltet, indem die Zeiaerdiode für den Vorhof-Eingang zurThe input and output of the pacemaker circuit must be protected against overvoltages by defibrillation pulses, as done by zener diodes D 1 and D 7. As a particular feature of the circuit, they are connected against each other and in series by connecting the aortic diode to the atrial input

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indifferenten Elektrode geführt wird-« Am Verstärker eingang liegen damit zwei gegeneinander geschaltete Diodenstrecken. Dadurch können an ihm keine Riehtspannungen durch Gleichrichtung von Hochfrequenz-Einstrahlungen entstehen, die als Störimpulse auf den Verstärker einwirken. Die relativ große Kapazität von Zenerdioden wirkt, gleichzeitig mit dem Vorwiderstand R 1 als Filter, so daß sich die HV-Spannungen auf den Eingang T 1 vermindern.indifferent electrode is guided- "At the amplifier input are thus two mutually connected diode sections. As a result, it can no Riehtspannungen caused by rectification of high-frequency radiation, which act as glitches on the amplifier. The relatively large capacitance of Zener diodes acts simultaneously with the series resistor R 1 as a filter, so that the HV voltages on the input T 1 reduce.

Obwohl die Schaltung kein Totzeitglied im engeren Sinne aufweist, ergeben sich Totzeiten dadurch, daß während der metastabilen Phase des Monovibrator die Schaltung r.efraktär wird, und daß die Gesamt-Schaltzeit des Monovibrator, Entladungs- und Wiederaufladungsphase des Kondensators.C 5, 200 ms beträgt und in die Zeit ab 500 ms Impulspause hineinreichen muß, damit ein synchronisierter Ausgangsimpuls abgegeben werden kann» Auch in ungünstigen Fällen, Triggerung durch !'-Wellen oder P auf T, kann dadurch nie eine ventrikuläre Extrasystole oder eine Pacemaker-indiizierte Systole in der vulnerablen Phase stimuliert werden.Although the circuit has no deadband in the strict sense, dead times result from the fact that during the metastable phase of the monovibrator, the circuit r.efraktär, and that the total switching time of the monovibrator, discharge and recharge phase of the capacitor .C 5, 200 ms and in the time from 500 ms pulse interval must extend, so that a synchronized output pulse can be delivered "even in unfavorable cases, triggering by! '- waves or P on T, can never ventricular extrasystole or a pacemaker-induced systole in the vulnerable phase are stimulated.

Interessanterweise ändert sich das dynamische Verhalten der Gesamtschaltung kaum, wenn sie in der Schaltungsvariante Fig. 2 durch die getrennten zeitbestimmenden Widerstände R 11.1 und R 11.2 die beiden Schaltphasen des Monovibrators unsymmetrisch gemacht werden, so daß die Ausschließungszeit 100 ms und die Schaltzeit 300 ms beträgt und während letzterer durch die zusätzliche Diode DR der Monovibrator refraktär -gemacht wird. Der Widerstand R 13«1 verhindert einen überflüssigen Stromverbrauch, wenn während der Refraktärzeit der Tran-, sistox" T 6 getriggert wird. Zweck dieser Variante ist, die Triggerung des Monovibrators während der dynamischen Refraktärzeit, d_sh. einen überflüssigen Stromverbrauch durch Ent-·· ladung des Kondensators C 5 zu verhindern. Wenn der Schrittmacher ungesteuert läuft, vergrößert sich die Totzeit auf 400 ms j weil durch die Schrit.tniacherautomatie beide Schalt™ phasen des Monovibrators aufeinander folgend'ausgelöst.werden.Interestingly, the dynamic behavior of the overall circuit hardly changes when they are made unbalanced in the circuit variant Fig. 2 by the separate time-determining resistors R 11.1 and R 11.2, the two switching phases of the monovibrator, so that the exclusion time is 100 ms and the switching time is 300 ms and while the latter is made refractory by the additional diode DR, the monovibrator. The resistance R 13 '1 prevents an unnecessary power consumption when, sistox "T is triggered 6 during the refractory period of transit. The purpose of this variant, the triggering of the monostable vibrator during the dynamic refractory period d _s h. An unnecessary power consumption by unloading ·· Charge the capacitor C 5. If the pacemaker is running uncontrolled, the dead time increases to 400 ms j because the pacing automaton will cause both switching phases of the monovibrator to be triggered consecutively.

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Claims

16 claim of invention

1. Arrangement for the physiological synchronous control of a cardiac pacemaker, characterized by a differential pickup of the control potentials between an atrial electrode, in particular a catheter electrode located in the upper third of the atrial lumen, and a ventricular electrode, a differential tap, preferably by connecting the latter to a circuit baseline Pacemaker electronics, and by the evaluation of the control potentials thus obtained by means of an arrangement of time control circuit (including associated action potential amplifier and trigger device) and pulse generator (including associated output stage), in which the pulse generator has three frequency states, a fundamental frequency, which is applied without control signal, and 'a switchable sub-frequency and maximum frequency and the time control switch over two switching phases, a functional or temporally priority exclusion time, the pulse generator to the Subfre frequency switches »and a switching time that switches on the maximum frequency.

Fig. 2 shows a physiologic synchronous control of a pacemaker according to item 1, characterized by a tri-polar catheter electrode for external stimulation with the negative stimulation electrode at the catheter tip, an atrial sensing electrode corresponding to a position in the lumen of the upper atrial fuseter, usually in 10 - 16 cm distance from the catheter tip, and a third positive counter electrode, preferably as a second ventricle electrode between both in the caching shaft of the tip electrode *

3. Arrangement for the physiological synchronous control of a cardiac pacemaker according to item 1, characterized by a discrete circuit structure consisting of an action potential.

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17

stronger (T 1; T 2; T 3) with two out-of-phase outputs (R 1; C 4 -E 8; .0 3) and isolation (D 3; B 4) of the trigger signal of a time control circuit of two monostable systems, the are bistable to each other, of which the one (T 5 s T 6) of the discharge of a time-determining capacitor (G 5) during the exclusion time and switching to the sub-frequency (D 5), the other (T 4; T 7) of the charge of the capacitor and the switching time associated with the switching of the Impulsgen.erators to the maximum frequency, by a pulse generator (T 8; T 9) ^ i ^ a voltage division (R 19 -'21) of its Arbeitssspanne for a fast-acting first, limited discharge path ( E 21; T 10) and for the internal feedback of the pulse generator (R 15; R 16) whose working amplitude (R 20; R 21) is also narrowed (R 19), while a second pulse width determining discharge path (D 6; R 17) acts over the full working amplitude, this pulse length en-determining discharge resistor (R 17) in series with the pulse pause determiner. Charging resistor (R 18) and the connection point of both, in the external pacemaker center tap a pulse width-determining potentiometer, is clamped by the full working voltage and by the connection of the ventricular electrode (V) with the atrial electrode (A) by two against each other and. in the reverse direction to the connection point of both from positive stimulation output (G 7) connected Zener diodes (D 1, D 7).

4. Arrangement for the physiological synchronous control of a cardiac pacemaker according to item 1, characterized in that the time control circuit and pulse generator der.gleichen time measurement, RC element or clock generator are controlled by counting circuit in this by the time intervals of refractory period (eg. and fundamental frequency pulsed band (eg 857 ms) are marked by analogue comparison voltages or bistable memories.

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