DE1813040A1

DE1813040A1 - Pacemaker with an electrical clock

Info

Publication number: DE1813040A1
Application number: DE19681813040
Authority: DE
Inventors: Weil Dipl-Ing Gerhard; Engl Dr Rer Nat Walter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-12-06
Filing date: 1968-12-06
Publication date: 1970-07-02

Description

18130A018130A0

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, k. Dez. I968Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, k. December 1968

Henkestrasse I27Henkestrasse I27

EPA 21g24/553EPA 21g24 / 553

Pacemaker with an electrical clock

Es ist bekannt, dass ein menschliches Herz, welches die Tätigkeit autonomer Reizbildung verloren hat, durch kurze elektrische Stimulationsimpulse zu rhythmischen Schlagen gezwungen werden kann. Diese Stimulationsimpulse können beispielsweise von Herzschrittmachern geliefert werden. Es ist weiterhin bekannt, dass derartige Herzschrittmacher aus einem Elektronik- und einem Batterieteil bestehen, in Kunststoff vergossen und im Körper implantiert werden können. Die Lebensdauer eines derartigen Schrittmachers ist abhängig von der Zuverlässigkeit des Elektronikteils einerseits und der Batteriekapazität andererseits.It is known that a human heart which does the activity has lost autonomic stimulation, short electrical stimulation impulses can be used to force rhythmic beats. These stimulation pulses can, for example, from cardiac pacemakers to be delivered. It is also known that such cardiac pacemakers consist of an electronic part and a battery part exist, encapsulated in plastic and implanted in the body. The life of such a pacemaker is depending on the reliability of the electronic part on the one hand and the battery capacity on the other.

Die Zuverlässigkeit und damit die Lebensdauer des Elektronikteils kann durch Anwendung einer geeigneten Herstellungstechnologie, beispielsweise der Technologie der monolithischen integrierten Halbleiterschaltungen auf ein zufriedenstellendes Mass erhöht werden. Die Lebensdauer der Batterie kann durch einen guten Wirkungsgrad des Gerätes hochgehalten werden. Das bedeutet aber, dass der Wirkungsgrad des Elektronikteils einerseits und des Reizpulses andererseits möglichst hoch gehalten wird. PUr den Elektronikteil heisst dies, dass der Eigenenergiebedarf des Pulsgenerators klein sein sollte gegenüber der Energie des Ausgangspulses. PUr den Reizpuls heisst·diese, dass die Energie des Reizpulses mögliohst nur in einem dem Sioherheitsbedürfnis entsprechenden Mass über der Schwellreizenergie liegen darf. Das bedeutet, dass normalerweise die Energie des Aus gangs impulses genau kontrolliert wanden muss, um eine siohere Stimulation einerseits und eine befriedigende Lebensdauer andererseits zu erzielen* The reliability and thus the service life of the electronic part can be increased to a satisfactory level by using a suitable manufacturing technology, for example the technology of monolithic integrated semiconductor circuits. The service life of the battery can be kept high by a good efficiency of the device . However, this means that the efficiency of the electronic part on the one hand and the stimulus pulse on the other hand are kept as high as possible . PUr the electronics part, this means that the energy requirements of the pulse generator should be small transition pulses relative to the energy of the corner. For the stimulus pulse, this means that the energy of the stimulus pulse may only be above the threshold stimulus energy to an extent that corresponds to the need for safety . This means that normally the energy of the output pulse has to be precisely controlled in order to achieve a higher level of stimulation on the one hand and a satisfactory lifespan on the other *

Bekanntlioh erfolgt die Kontrolle der Energie des Ausgangsimpulses der bisher verwendeten Sohrittromoher Über die P_ulsdauer, wo- Bekanntlioh the checks are carried the energy of the output pulse of the Sohrittromoher previously used via the P _u lsdauer, WO

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bei die Ausgangs spannung einerseits und der Myokardwiderstand andererseits als konstant angesehen werden. Bei einigen Schaltungen wird zusätzlich noch die Stromamplitude des Pulses geregelt. Alle diese Schaltungen erfordern Steuerpulse genau definier ter Breite für die Endstufe.at the output voltage on the one hand and the myocardial resistance on the other hand, can be regarded as constant. In some circuits, the current amplitude of the pulse is also regulated. All of these circuits require control pulses of a precisely defined width for the output stage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die es gestattet, die Energie des Ausgangsimpulses eines Herzschrittmachers zu dosieren, ohne dass ein Ansteuerpuls definierter Breite und Amplitude benötigt wird.The invention is based on the object of specifying a circuit which allows the energy of the output pulse of a To dose the pacemaker without the need for a control pulse of a defined width and amplitude.

Der Gleichstrommittelwert des Stromes durch den Körper sollte gleich Null sein, um Polarisationserscheinungen an den Reizelektroden auszusohliessen. Daher muss der Ausgangspuls des Schrittmachers über einen Kondensator ausgekoppelt werden.The mean direct current value of the current through the body should be zero to avoid polarization phenomena on the stimulation electrodes to shoot out. Therefore the output pulse of the pacemaker has to be decoupled via a capacitor.

Erfindungsgemäss soll dieser Kondensator dazu dienen, die Energie des Ausgangspulses zu dosieren. Anhand von Zeichnungen wird die Wirkungsweise der Schaltung näher beschrieben. Der Kondensator C (Bild 1) soll in der Pause über den hochohmigen Widerstand R_L auf die Batteriespannung aufgeladen werden. Während des Impulses ist der Schalter S geschlossen und der Kondensator kann sich über den Myokardwiderstand R_M vollständig entladen. Die Dosierung der Ener gie des Ausgangspulses erfolgt nun dadurch, dass der Kondensator nur eine bestimmte Kapazität C_K besitzen soll, die zusammen mit der Batteriespannung UV, eine pro Stimulationspuls abgegebene-Energie According to the invention, this capacitor should serve to meter the energy of the output pulse. The mode of operation of the circuit is described in more detail with the aid of drawings. The capacitor C (Fig. 1) should be charged to the battery voltage _{via the high-resistance resistor R L during the break.} During the pulse, the switch S is closed and the capacitor can discharge completely _{through the myocardial resistance R M.} The energy of the output pulse is now metered in that the capacitor should only have a certain capacity C _K , which, together with the battery voltage UV, is an energy output per stimulation pulse

E . I C_KU_B ² E. IC _K U _B ²

ergibt. Duron Wahl der Kapazität kann man die Energie beliebig einstellen. results. Duron choice of capacity one can adjust the energy arbitrarily.

Bei den bisher übli.ohen Sohrittmaohern wird der Kondensator nioht ',vollständig entladen, es wird ihm nur ein Teil der Energie entzogen. Die Doslserung der Energie erfolgt über die vom Oszillator/The condenser is not used in the so far common Sohrittmaohern ', completely discharged, only part of the energy is withdrawn from it. The energy is released via the oscillator /

00982 7/071000982 7/0710

vorgegebene Pulsbreite.specified pulse width.

Erfindungsgemäss soll als Schalter ein Thyristor T Verwendung finden (Bild 2). Thyristoren haben die Eigenschaft, dass sie, einmal eingeschaltet, so lange leitend bleiben können, als der Strom durch das Element den sog. Haltestrom nicht unterschreitet.According to the invention, a thyristor T is to be used as a switch find (picture 2). Thyristors have the property that, once switched on, they can remain conductive as long as the Current through the element does not fall below the so-called holding current.

Zum Einschalten des Thyristors genügt ein schwacher Steuerpuls, der vom Oszillator geliefert wird. Der Kondensator C entlädt sich dann über den Myokardwiderstand und den Thyristor. Der Widerstand FL muss dann so gross gewählt werden, dass der durch ihn gelieferte Strom klein ist gegenüber dem Haltestrom. Dann wird der Thyristor erlöschen, sobald der Entladestrom des Kondensators kleiner geworden ist als der Thyristorhaltestrom. In der Impulspause wird der Kondensator C über den Widerstand R_L und den Myokardwiderstand R_M aufgeladen.A weak control pulse supplied by the oscillator is sufficient to switch on the thyristor. The capacitor C then discharges through the myocardial resistor and the thyristor. The resistor FL must then be selected to be so large that the current supplied by it is small compared to the holding current. Then the thyristor will go out as soon as the discharge current of the capacitor has become smaller than the thyristor holding current. In the pulse pause, the capacitor C is charged via the resistor R _L and the myocardial resistor R _M.

Die Pulsbreite der Schrittmacheroszillatoren ist in starkem MasseThe pulse width of the pacemaker oscillators is large

abhängig vom Innenwiderstand der Batterien. Bei der unvermeidlichen Alterung der Batterien vergrössert sich jedoch deren Innenwiderstand, so dass sich in den meisten Fällen eine Verbreiterung des Ausgangspulses und damit eine ungewollte Vergrösserung der pro Puls abgegebenen Energie ergibt. Damit sinkt aber die Lebensdauer des Schrittmachers. Das oben angegebene Schaltungskonzept vermeidet diesen Nachteil, indem die Energie pro Puls nur durch den Auskoppelkondensator dosiert wird.depending on the internal resistance of the batteries. With the inevitable However, the aging of the batteries increases their internal resistance, so that in most cases it is widened of the output pulse and thus an undesired increase in the energy emitted per pulse. However, this reduces the service life of the pacemaker. The circuit concept specified above avoids this disadvantage by only reducing the energy per pulse the decoupling capacitor is metered.

Bild 5 zeigt eine vollständige Schrittmacherschaltung. Sie besteht aus einem Relaxationsoszillator R, einer Einströmung E sowie der Thyristorenendstufe T. Ober die Einströmung E wird der Kondensator Cj_ bis auf die Endspannung des Thyristors Tl aufgeladen. Ist dessen Zündspannung erreicht, dann entlädt sich Or über Rg und zündet gleichzeitig der Thyristor T 2. Hierdurch wird der Kondensator über R_M und T 2 entladen.Figure 5 shows a complete pacemaker circuit. It consists of a relaxation oscillator R, an inflow E and the thyristor output stage T. Via the inflow E, the capacitor Cj_ is charged up to the final voltage of the thyristor Tl. When its ignition voltage is reached, Or is discharged via Rg and at the same time the thyristor T 2 ignites. As a result, the capacitor is discharged via R _M and T 2.

μ y μ y

- 4 -009827/0710- 4 -009827/0710

Claims

1. Cardiac pacemaker with an electrical clock for
the frequency of the stimulation pulses, characterized in that the clock controls a switch which alternately connects a capacitor to a direct current source until it is completely charged and to the stimulation current electrodes until it is completely discharged.

2. Cardiac pacemaker according to claim 1, characterized in that the switch is an on-off switch which is in its open position a series connection of a battery, a high-resistance resistor, the capacitor and the stimulation current electrodes and in its closed position the battery over the high resistance Resistor short-circuits and at the same time connects the capacitor directly to the stimulation current electrodes.

J. cardiac pacemaker according to claim 1 or 2, characterized in that that a thyristor is used as a switch.

4. Heart pacemaker according to claim J _1, characterized in that a relaxation generator which controls the thyristor is used as a clock generator.

5, cardiac pacemaker according to claim 4, characterized in that the capacitor of the relaxation generator can be charged via a transistor in emitter circuit.

0 0 9 8 2 7/0710