DE2006076C2 - Pacemaker - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Bedarfs-Herzschrittmacher mit einem mit vorgewählter Frequenz schwingenden Oszillator, mit ImpHserzeugungseimrichtungen zum Erzeugen künstlicher Herzstimulationsimpulse und mit Detektoreinrichtungen zum Erfassen natürlicher Herzstimulationsimpulse bzw. einen atrial synchronisierbaren Herzschrittmacher mit einem mit vorgewählter Frequenz schwingenden Oszillator, mit Impulserzeugungseinrichtungen zum Erzeugen künstlicher Ventrikelstimulationsimpulse und mit Detektoreinrichtungen zum Erfassen natürlicher Airiaistiniuiaiiünsiffipuise.The invention relates to an on-demand cardiac pacemaker with one that oscillates at a preselected frequency Oscillator, with pulse generating devices for generating artificial heart stimulation pulses and with Detector devices for detecting natural heart stimulation pulses or an atrial synchronizable one Cardiac pacemaker with an oscillator that oscillates at a preselected frequency, with pulse generating devices for generating artificial ventricular stimulation pulses and with detector devices for capturing natural airiaistiniuiaiiünsiffipuise.
Derartige Bedarfs-Herzschrittmacher und atrial synchronisierbare Herzschrittmacher sind in verschiedenen Ausführungsformen aus der Druckschrift »The Artificial Cardiac Pacemaker«, London, 1969, Seiten 89. 90 bzw. 98 bis 100, von Thalen, H. J, u.a. beichrieben. Dabei arbeiten sämtliche uieser bekannten Herzschrittmacher analog mit einem Oszillator, dessen Eigenfrequenz auf die niedrigste, zulässige Stimulationsimpulsrate abgestimmt ist.Such demand pacemakers and atrial synchronizable pacemakers are different Embodiments from the publication "The Artificial Cardiac Pacemaker", London, 1969, pages 89, 90 or 98 to 100, described by Thalen, H. J, et al. Included All of our known cardiac pacemakers work analogously with an oscillator whose natural frequency is the lowest permissible stimulation pulse rate is matched.
Weiterhin ist in der US-PS 32 53 596 ein atrial synchronisierbarer Herzschrittmacher detailliert beschrieben, der ebenfalls analog arbeitet und die Impulsfolgefrequenz für die Herzstimulationsimpulse in einem vorgegebenen Bereich hält, wobei wieder die Eigenfrequenz eines Oszillators die niedrigste Impulsfolgefrequenz für die Herzstimulationsimpulse bestimmt. Furthermore, in US-PS 32 53 596 an atrial synchronizable pacemaker described in detail, which also works analog and the Pulse repetition rate for the heart stimulation pulses keeps in a predetermined range, again the Natural frequency of an oscillator determines the lowest pulse repetition frequency for the heart stimulation pulses.
Nachteilig an den bekannten HeiTschrittmachern ist es, daß die Signalstärken und die verschiedenen relevanten Zeitabläufe aufgrund von Alterungserscheinungen und dergleichen mit der Zeit von ihren vorgegebenen Werten abweichen können, so daß ein zuverlässiger Betrieb der bekannten Herzschrittmacher über eine längere Betriebszeit hinweg nicht in dem gewünschten Umfang gewährleistet ist.The disadvantage of the known hot pacemakers it that the signal strengths and the various relevant timings due to aging and the like can deviate from their predetermined values over time, so that a reliable operation of the known cardiac pacemaker over a longer period of operation not in that desired scope is guaranteed.
Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bedarfs-Herzschrittmacher bzw. einen atrial synchronisierbaren Herzschrittmacher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 anzugeben, bei dem die zeitlichen ablaufe digital gesteuert sind, so daß auch über lange Betriebszeiten eine hohe Zuverlässigkeit erreichbar ist.Based on the prior art, the invention is based on the object of providing a pacemaker as needed or an atrial synchronizable pacemaker according to the preamble of the claim Specify 1 or 2, in which the time sequences are digitally controlled, so that also over a long period of time Operating times a high reliability can be achieved.
Diese Aufgabe wird bei einem Bedarfs-Herzschrittmacher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Oszillator so ausgebildet ist, daß er mit einem hohen Vielfachen der normalen Herzfrequenz schwingt, und daß ein zyklisch arbeitender, die Oszillatorimpulse zählender Digitalzähler vorgesehen ist, daß die Impulserzeugungseinrichtungen derart ,ausgebildet sind, daß durch sie unter Steuerung durch den Digitalzähier bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes ein Herzstimulationsimpuls erzeugbar ist, und daß der Digitalzähler durch die Dclektoreinrichtungeri bei Auftreten eines natürlichen Herzimpulses auf einen Anfarigszählefstähd rücksetzbar ist, der dem Vorgegebenen Zählerstand um eine Anzahl vonThis task is achieved with a pacemaker on demand according to the preamble of claim 1 solved in that the oscillator is designed so that it operates at a high multiple of the normal heart rate oscillates, and that a cyclically operating digital counter counting the oscillator pulses is provided is that the pulse generating means are so designed that through them under control by the digital counter can generate a cardiac stimulation pulse when a given count is reached, and that the digital counter by the Dclektoreinrichtungeri on occurrence of a natural heart pulse a countdown is resettable, which is the Predefined counter reading by a number of
Zählschritten vorangeht, die bei der vorgewählten Oszillatorfrequenz einem vorgegebenen maximalen Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herzstimulationsimpulsen entspricht.Counting steps preceded by a predetermined maximum at the preselected oscillator frequency Corresponds to the time interval between two successive heart stimulation pulses.
Bei einem atrial synchronisierbaren Herzschrittmacher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daö der Oszillator so ausgebildet ist, daß er mit einem hohen Vielfachen der normalen Herzfrequenz schwingt, und daß ein zyklisch arbeitender, die Oszillatorimpulse zählender Digfitalzähler vorgesehen ist, daß die Impulserzeugungseinrichtungen derart ausgebildet sind, daß durch sie unter Steuerung durch den Digitalzähler bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes ein Ventrikelstimulationsimpuls erzeugbar ist, und daß der Digitalzähler durch die Detektoreinrichtungen bei Auftreten eines natürlichen Atrialimpulses auf einen AnfangS7.ählerstand rücksetzbar ist, der dem vorgegebenen Zählerstand um eine Anzahl von Zählschritten vorangeht, die bei der vorgewählten Oszillatorfrequenz einer normalen Atrium-Ventrikel-Verzögerung entspricht. In the case of an atrial synchronizable cardiac pacemaker according to the preamble of claim 2 the object is achieved in that the oscillator is designed so that it is with a high Multiples of the normal heart rate oscillates, and that a cyclical one, the oscillator pulses counting digital counter is provided that the pulse generating devices are designed such that they enter under control of the digital counter when a predetermined count is reached Ventricular stimulation pulse can be generated, and that the digital counter by the detector devices Occurrence of a natural atrial impulse can be reset to an initial count that corresponds to the specified Counter reading precedes by a number of counting steps that at the preselected oscillator frequency corresponds to a normal atrial-ventricular delay.
Erfindungsgemäß wird also mit DigitalzähL-tnrichtungen gearbeitet, wie sie an sich aus der US-PS 33 84 075 für ein digitales Meßgerät für Herzschlag-Folgefrequenzen bekannt sind und wie sie allgemein, beispielsweise in der Druckschrift »Elektronische Zählschaltungen«. Franck'sche Verlagshandlung, Stuttgart (1967), Seiten 9 und 147 — 149 (Verfasser: Dr. Konstantin Apel), beschrieben sind.According to the invention, digital counting devices are used worked as it is from US-PS 33 84 075 for a digital measuring device for heartbeat repetition frequencies are known and how they are generally, for example in the publication "Electronic Counting Circuits". Franck'sche Verlagshandlung, Stuttgart (1967), pages 9 and 147 - 149 (author: Dr. Konstantin Apel), are described.
Besonders vorteilhaft ist es bei den Herzschrittmachern gemäß der Erfindung, daß sie trotz ihrer relativ komplizierten elektrischen Schaltungen durch die Verwendung von integrierten Schaltkreisen relativ billig hergestellt werden können und bei sehr geringem leistungsverbrauch nur kleine Abmessungen aufweisen, so daß eine lange Lebensdauer der Batterien erreichbar ist und die Probleme bezüglich einer flüssigkeitsdichten Kapselung, die für lmplantierung erforderlich ist, auf ein Minimum reduziert werden.It is particularly advantageous in the pacemaker according to the invention that, despite their relative complicated electrical circuits through the use of integrated circuits relatively can be produced cheaply and have only small dimensions with very low power consumption, so that a long life of the batteries can be achieved and the problems related to a liquid-tight Encapsulation required for implantation on a To be reduced to a minimum.
Vorteilhaiie Ausgestaltungen der beanspruchten Herzschrittmacher sind Gegenstand von Unteransprüchen. Advantageous embodiments of the claimed Pacemakers are the subject of subclaims.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigtPreferred embodiments are explained in more detail below with reference to drawings. It shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Herzschrittmachers mit den beanspruchten Merkmalen;1 shows a block diagram of a cardiac pacemaker with the features claimed;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform eines Herzschrittmachers mi! den beanspruchten Merkmalen undFig. 2 is a block diagram of a modified embodiment of a pacemaker mi! the claimed features and
F i g. 3 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines Herzschrittmachers mit den beanspruchten Merkmalen.F i g. 3 shows a block diagram of a third embodiment of a cardiac pacemaker with the claimed ones Features.
Der in Fig. 1 dargestellte Herzschrittmacher eignet sich sowohl als Bedarfs-Herzschrittmacher als auch als atrial synchronisierbarer Herzschrittmacher, mit dessen Hilfe Herzstimulationsimpulse erzeugbar sind, die beim Vorliegen natürlicher Atrial-Stimulationsimpulse mit diesen synchronisiert sind. Ein atrial svnchronisierter Herzschrittmacher wird nachstehend der Einfachhheit halber auch als Sjnchronschrittmacher bezeichnet.The cardiac pacemaker shown in Fig. 1 is suitable as a demand pacemaker as well as an atrial synchronizable pacemaker, with its Help heart stimulation pulses can be generated, which with the presence of natural atrial stimulation pulses these are synchronized. An atrial synchronized pacemaker is used below for simplicity also referred to as a synchronous pacemaker.
Die zeitliche Abstimmung der verschiedenen, während des Betriebes des Herzschrittmachers auftretenden Ereignisse, wie etwa die Abgabe eines Impulses, erfolgt mittels eines Digifalzahlers 3, der von einem Oszillator 1 angetrieben Wird* der als Zeitbasis dient. Der Zähler 3 ist ein neunstufiger Binäfzählef,- und der Oszillator schwingt mit Zitier Frequenz, die bezüglich der Pulsfrequenz relativ hoch ist. Da der Zähler 3 nur einen sehr kurzen Triggerimpuls benötigt, sind die Zählimpulse des Oszillators 1 vorzugsweise ebenfalls relativ kurz, um die Batteriebelastung klein zu halten. Beim Ausführungsbeispiel werden von den Ausgangssignalen der neun Stufen des Zählers 3 das Ausgangsignal Cl der ersten Stufe und die Ausgangssignale CT, CS und C9 der siebten bis neunten Stufe verwendet. Außerdem werden die zu_d_en Sigrmjen CS und C9The timing of the various events occurring during the operation of the pacemaker, such as the delivery of a pulse, takes place by means of a digital counter 3 which is driven by an oscillator 1 * which serves as a time base. The counter 3 is a nine-stage binary counter - and the oscillator oscillates at a quotation frequency, which is relatively high in relation to the pulse frequency. Since the counter 3 only needs a very short trigger pulse, the counting pulses of the oscillator 1 are preferably also relatively short in order to keep the battery load low. In the exemplary embodiment, of the output signals of the nine stages of the counter 3, the output signal Cl of the first stage and the output signals CT, CS and C9 of the seventh to ninth stages are used. In addition, the zu_d_en Sigrmjen CS and C9
ίο komplementären Signale C8 und C9 der achten und neunten Stufe ausgewertet.ίο complementary signals C8 and C9 of the eighth and ninth stage evaluated.
Der Zähler 3 läuft zyklisch und besitzt 29, d. h. 512 Zählstellungen. Weiterhin besitzt der Zähler 3 einen Rückstelleingang R, mit dessen Hilfe er beim Ausführungsbeispiel auf dem Zählerstand Null geschaltet werden kann, so daß die Zählerstände 0 bis 511 durchlaufen werden können. Beim Zählerstand 0 sind die Ausgangssignale Cl bis C9 niedrig _während die komplementären Ausgangssignale C1 bis C9 hoch bzw.The counter 3 runs cyclically and has 2 9 , ie 512 count positions. Furthermore, the counter 3 has a reset input R, with the aid of which it can be switched to the counter reading zero in the exemplary embodiment, so that the counter readings 0 to 511 can be run through. When the count is 0, the output signals Cl to C9 are low while the complementary output signals C 1 to C9 are high or low.
positiv sind. are positive.
Das Ausgangssignal C9 des T lers 3 liegt am Stcücingang C eines D Multivibrator 16, an dessen Rückstelleingang R das Ausgangssignal Cl liegt. Der Multivibrator 16 besitzt einen Ausgang Q und einen dazu komplementären Ausgang Q. Bei einer positiven Schaltfhnke am Stelleingang C springt der Ausgang Q des Multivibrators 16 auf den Signalpegel, der an seinem Eingang Danliegt. Die Rückstellung des Multivibrators 16 erfolgt durch ein positives Potential an seinem Rückstelleingang R. wobei die Ausgargsspannung am Ausgang Q unabhängig von den Spannungen an den Eingängen D und C niedrig bleibt, solange am Rückstelleingang R ein positives Signal anliegt.The output signal of the C9 T coupler 3 is located at a Stcücingang C D multivibrator 16, the output signal Cl is located at the reset input R. The multivibrator 16 has an output Q and an output Q complementary thereto . In the event of a positive switching flag at the control input C, the output Q of the multivibrator 16 jumps to the signal level which is present at its input Dan. The multivibrator 16 is reset by a positive potential at its reset input R. The output voltage at output Q remains low regardless of the voltages at inputs D and C as long as a positive signal is present at reset input R.
Vom Herzen kommende Signale am Eingang 10 der Schaltung werden mit Hilfe eines Verstärkers 11 verstärkt und in Rechteckimpulse umgeformt, die dem Stelleingang C eines zweiten D-Multivibrators 17 zugeführt werden, dessen Eingang D das Ausgangssig nal C9 zugeführt wird und dessen Rückstdleingang R die Ausgangsimpulse des Oszillators 1 zugeführt werden. Der Ausgang Q des Multivibrators 17 ist mit der. Rückstelleingang R des Zählers 3_yerbunden. während der komplementäre Ausgang Q mit dem Eingang Ddes ersten Multivibrators 16 verbünden ist.Signals coming from the heart at input 10 of the circuit are amplified with the aid of an amplifier 11 and converted into square-wave pulses, which are fed to the control input C of a second D multivibrator 17, whose input D is fed to the output signal C9 and whose return input R is the output pulses of the Oscillator 1 are supplied. The output Q of the multivibrator 17 is with the. Reset input R of counter 3_yerbunden. while the complementary output Q is connected to the input D of the first multivibrator 16.
Die Signale vom Ausgang Q des Multivibrators 16 werden einem Verstärker 21 zugeführt, der bei einem positiven Eingangssignal an seinem Ausgang 6 eine Spannung bzw. ein Potential erzeugt, das zur Herzsti mulation geeignet ist.The signals from the output Q of the multivibrator 16 are fed to an amplifier 21 which, when there is a positive input signal at its output 6, generates a voltage or a potential which is suitable for cardiac stimulation.
Die vorstehend erläuterten Schaltungsteile werden für das Arbeiten als Bedarfsschrittmacher benötigt. Dabei arbeitet das Gerät folgendermaßen: Wenn am Eingang 10 keine vom Herzen kommenden Signc'c eintreffen, bleibt der Multivibrator 17 im zurückgestellten Zustand, sojjaß das Signal an seinem komplementären \usgang Q ein positives Potential aufweist. Der Zähler 3 läuft zyklisch durch seine Zählstellungen, so daß beim Übergang vom Zählerstand 511 auf den Zählerstand 0 das Ausgangssignal C9 auf einen hohen Peg.I springt. Hierdurch wird das am Eingang D des Multivibrators 16 anliegende positive Äusgangssignai des Multivibrators 17 auf den AusgangThe circuit parts explained above are required to work as an on-demand pacemaker. The device works as follows: If no signals coming from the heart arrive at the input 10, the multivibrator 17 remains in the reset state, so that the signal at its complementary output Q has a positive potential. The counter 3 runs cyclically through its counting positions, so that the output signal C9 jumps to a high level I when the counter value 511 changes to the counter value 0. As a result, the positive output signal of the multivibrator 17 present at the input D of the multivibrator 16 is transmitted to the output
r_ Q des Multivibrators 16 übertragen, Brirri nächster! Zählschritt wird jedoch der Multivibrator 16 durch das auf einen positiven Pegel springende Ausgangssignal Cl zurückgesetzt. Fails zwischenzeitlich am Eingang 10 keine vom Herzen kömmenden Signale eintreffen, erzeugt der Herzschrittmacher folglich nach jeweils 512 r _ Q of the multivibrator 16 transmitted, Brirri next! Counting step, however, the multivibrator 16 is reset by the output signal Cl jumping to a positive level. If, in the meantime, no signals coming from the heart arrive at input 10, the pacemaker consequently generates every 512
Oszillatorimpulsen einen Herzstimulationsimpuls, der die Dauer eines Oszillatorimpulses aufweist, so daß bei einer Oszillatorfrequrmz von 590 Hz pro Minute annähernd 70 Herzstimulationsimpulse mit einer Dauer von leweils etwa 1,7 ms erzeugt werden. ΐOscillator pulses a heart stimulation pulse which has the duration of an oscillator pulse, so that at an oscillator frequency of 590 Hz per minute approximately 70 heart stimulation pulses with a duration of about 1.7 ms each can be generated. ΐ
Beim Zählen vom Zählerstand 0 bis zum Zählerstand 225 liegt am Ausgang C9 ein niedriges Signal, so daß der Multivibrator 17 seinen Schaltzustand auch dann nicht ändert, wenn ein vom Herzen kommendes Signal empfangen wird. Dieses Zeitintervall entspricht der refraktorischen Verzögerungszeit des Herzens und verhindert eine Rückkopplung vom Ausgang 6 des Herzschrittmachers auf dessen Eingang 10. Während die Zählerstände 256 bis 511 durchlaufen werden, liegt am Ausgang C9 dagegen ein hohes Potential, so daß der Schaltzustand des Multivibrators 17 beim Empfang eines Herzsignals umgeschaltet wird, wodurch auch der Zähler 3 durch die nunmehr am Ausgang Q des Multivibrators 17 anstehende hohe Spannung über seinen Rückstelleing<ing R auf Null zurückgestellt wird. 2ö Gleichzeitig mit der Rückstellung des Zählers 3 fällt das Sienal am Ausgang Q des Multivibrators 17 auf ein niedriges Potential, obwohl das Rücksetzen des Zählers 3 einen positiven Anstieg der Ausgangsspannung C9 bewirkt, so daß sich der Schaltzustand des Multivibrators 16 nicht ändert. Beim nächsten Zählschritt des Zahlers 3 nach der Rückstellung desselben wird der Multivibrator 17 duich das Ausgangssignal des Oszillators 1 zurückgestellt. Typischerweise weisen vom Herzen ausgehende Signale eine ausreichende Dauer auf. 'im mehr als eine Schwingung des Oszillators 1 zu überbrücken, so daß der Multivibrator 17 beim Eintreffen eines Herzsignals seinen Schaltzustand auf jeden YaW einmal ändert, selbst wenn er bei Beginn des Her/signals /lunächst zurückgestellt ist.When counting from the counter reading 0 to the counter reading 225, there is a low signal at the output C9, so that the multivibrator 17 does not change its switching state even when a signal coming from the heart is received. This time interval corresponds to the refractory delay time of the heart and prevents feedback from output 6 of the pacemaker to its input 10. While the counters 256 to 511 are being run through, there is a high potential at output C9, so that the switching state of the multivibrator 17 when receiving a Cardiac signal is switched, whereby the counter 3 is reset to zero by the high voltage now present at the output Q of the multivibrator 17 via its reset ring R. 2ö Simultaneously with the resetting of the counter 3, the sienal at the output Q of the multivibrator 17 falls to a low potential, although the resetting of the counter 3 causes a positive increase in the output voltage C9, so that the switching state of the multivibrator 16 does not change. In the next counting step of the counter 3 after it has been reset, the multivibrator 17 is reset by the output signal of the oscillator 1. Typically, signals emanating from the heart are of sufficient duration. To bridge more than one oscillation of the oscillator 1 so that the multivibrator 17 changes its switching state once every YaW when a cardiac signal arrives, even if it is initially reset at the beginning of the her / signal /.
Aus der vorstehenden Funktionsheschreibung wird deutlich, daß der Zähler 3 dann, wenn das Herz des Patienten von sich aus normal mit einer Pulsfrequenz von über 70 Schlagen pro Minute schlägt, durch jeden naturlichen Herzschlag auf den Zählerstand Null zurückgestellt wird, ehe er einen Zählerstand von 511 erreicht. Das Herz des Patienten wird also dann nicht stimuliert, wobei vorausgesetzt wird, daß das Herz nicht mit über 140 Schlägen pro Minute schlägt. Wenn jedoch zwischen den Zählschritten 256 und 511 kein spontaner Herzschlag festgestellt werden kann, liefert der Herzschrittmacher am Ende einer vollen Zählperiode einen Herzstimulationsimpuls, wobei das zu diesem Zeitpunkt abgelaufene Zeitintervall einer Pulsfrequenz vor. 70 pro Minute entspricht.The above description of functions becomes clearly that the counter 3 when the heart of the patient is naturally normal with a pulse rate beats at over 70 beats per minute, through everyone natural heartbeat is reset to the count zero before it reaches a count of 511 achieved. The patient's heart is then not stimulated, assuming that the heart is not beats at over 140 beats per minute. But when no spontaneous one between counting steps 256 and 511 Heartbeat can be determined, the pacemaker delivers at the end of a full counting period a heart stimulation pulse, the time interval elapsed at this point in time being a pulse rate before. 70 per minute.
Wenn der Herzschrittmacher als Synchronschrittmacher, d. h. als atrial synchronisierter Schrittmacher arbeitet dann wird ein dritter D-Multivibrator 18 wirksam, dessen Eingang D mit dem Ausgang einer logischen NOR-Schaliung 27 verbunden ist, deren zwei Eingänge die Ausganssignale CS und C9 zugeführt werden, so daß an ihrem Ausgang vom Zählschritt 0 bis zum Zählschritt 127 eine hohe Spannung ansteht. Dem Stelleingang C des dritten Multivibrators 18 wird das Ausgangssignal C7 des Zählers 3 zugeführt, dessen Μ Ausgangssignal Ci am Rückstelleingang R des Multivibrators 18 anliegt Der Ausgang Q des dritten Multivibrators 18 ist über einen Verstärker 33 mit einem Ausgang 9 der Schaltung verbunden. Das Ausgangssignal Γ 7 des Zählers 3 weist bei den Zählschritten 64,192, und 448 jeweils eine positive Schälifianke auf, die zum Triggern des dritten Multivibrators 18 geeignet wäre. Eine Änderung des Schaltzustandes des Multivibrators 18 wird jedoch nur durch die Schaltflanke beim Zählschritt 64 bewirkt, da bei den drei anderen genannten Zählschritten am Eingang D des Multivibrators 18 nur eine niedrige Spannung anliegt Am Ausgang Q des Multivibrators 19 erscheint also jeweils für die Dauer des Zählschrittes 64 ein Impuls, welcher verstärkt und! über den Ausgang 9 der Schaltung als Stimülatiönsimpuls an das Herz angelegt wird.If the pacemaker works as a synchronous pacemaker, ie as an atrial synchronized pacemaker, then a third D multivibrator 18 becomes effective, the input D of which is connected to the output of a logical NOR circuit 27, the two inputs of which are supplied with the output signals CS and C9, so that a high voltage is present at its output from counting step 0 to counting step 127. The output signal C7 of the counter 3 is fed to the control input C of the third multivibrator 18, the output signal Ci of which is present at the reset input R of the multivibrator 18. The output Q of the third multivibrator 18 is connected via an amplifier 33 to an output 9 of the circuit. At counting steps 64, 192 and 448, the output signal Γ 7 of the counter 3 each has a positive peeling which would be suitable for triggering the third multivibrator 18. A change in the switching state of the multivibrator 18 is only caused by the switching edge at the counting step 64, since only a low voltage is applied to the input D of the multivibrator 18 in the three other counting steps mentioned. The output Q of the multivibrator 19 therefore appears for the duration of the counting step 64 an impulse which amplifies and! is applied to the heart as a stimulation pulse via output 9 of the circuit.
Wenn der Herzschrittmacher gemäß Fig. 1 als Syhchronschrittmacher arbeitet, dünn werden an dem Eingang Ii) der Schaltung über eine entsprechend positionierte Herzelektföde Vorkanimersignale empfangen. Die Rück- ellung des Zählers 3 erfolgt in der oben für einen Bedarf-Herzschrittmacher beschriebenen Weise in Abhängigkeit von diesen Vorkammersignalen. Die Vorkammersignale können in dem Zeitintervall wirksam werden, welches vom Zählerstand 256 bis zum Zählerstand 511 reicht. Nach dem Empfang eines Vorkammersignals zählt der Zähler von 0 auf 64 und erzeugt einen Herzstimulationsimpuis. Die zeitliche Verzögerung bis zum Erreichen des Zählerstandes 64 beträgt dabei etwa 108 ms, was auf befriedigende Weise der normalen Vorkammer/Ventrikel-Verzögerung (AV-Verzögerung) entspricht Die Ventrikel-Kontraktion wird folglich mit einer geeigneten zeitlichen Verzögerung gegenüber der Atrium-Kontraktion stimuliertIf the cardiac pacemaker according to FIG. 1 operates as a synchronous pacemaker, be thin on the Input Ii) of the circuit received precanimer signals via a correspondingly positioned cardiac electrolyte. The counter 3 is reset in the manner described above for a pacemaker on demand Way depending on these pre-chamber signals. The atrial signals can be in the time interval become effective, which ranges from counter reading 256 to counter reading 511. After receiving a The counter counts from 0 to 64 due to the atrial signal and generates a cardiac stimulation pulse. The temporal The delay until the counter reading 64 is reached is approximately 108 ms, which is a satisfactory one the normal atrial / ventricular delay (AV delay) corresponds to The ventricular contraction is consequently stimulated with a suitable time delay relative to the atrial contraction
Nach einer Rückstellung reagiert der Zähler 3 bis zum Zählerstand 256 nicht auf Atrium Signale, so daß man zwische» den Zählschritten 64 und 256 eine simulierte refraktorische Verzögerung erreicht, in der der Herzschrittmacher nicht auf Eingangssignale reagiert. Hierdurch wird eine Rückkopplung von Ausgangssignalen auf den Eingang des Herzschrittmachers verhindert. Wenn kein Vorkammer-Signal empfangen wird, läuft der Zähler 3 zyklisch um, wobei jeweils beim Zählerstand 64 ein Herzstimulationsimpuis erzeugt wird.After a reset, the counter 3 does not react to atrium signals up to the counter reading 256, so that one between the counting steps 64 and 256 a simulated refractory delay is achieved in which the Pacemaker does not respond to input signals. This creates a feedback of output signals on the entrance of the pacemaker prevented. If no antechamber signal is received, runs the counter 3 cyclically, with a heart stimulation pulse being generated at each counter reading 64 will.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 werden die Ausgangssignale des Verstärkers 11 zusätzlich einem zweistufigen Binärzähler 35 zugeführt. Der Zähler 35 erzeugt bei jedem vierten Eingangsimpuls ein Ausgangsignal mit positiver Schaltflanke. Der Rückstelleingang R des Zählers 35 ist mit dem Ausgang der logischen NOR-Schaltung 27 verbunden, so daß der zweite Zähler 35 auf dem Zählerstand 0 gehalten wird, während der erste Zähler 3 von 0 bis 128 zähltIn the exemplary embodiment according to FIG. 2, the output signals of the amplifier 11 are additionally fed to a two-stage binary counter 35. The counter 35 generates an output signal with a positive switching edge for every fourth input pulse. The reset input R of the counter 35 is connected to the output of the logical NOR circuit 27, so that the second counter 35 is held at the counter reading 0, while the first counter 3 counts from 0 to 128
Der Ausgang des Zählers 35 ist mit dem Stelleingang C eines vierten D-Multivibrators 38 verbunden, an dessen Eingang D ständig ein hoher Signalpegel anliegt. Der Rücksteüeingang R des Multivibrators 38 ist mit dem Ausgang Q des Multivibrators 16 verbunden Der Ausgang Q des Multivibrators 38 ist mit dem einen Eingang einer logischen NOR-Schaltung 44 verbunden, an deren zweitem Eingang das Ausgangssignal C9 des Zählers 3 anliegt Der Ausgang der logischen NOR-Schaltung 44 ist mit dem Eingang D des Multivibrators 17 verbunden, dem das Ausgangssignal C9 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 direkt zugeführt wird.The output of the counter 35 is connected to the control input C of a fourth D multivibrator 38, at whose input D a high signal level is constantly applied. The return input R of the multivibrator 38 is connected to the output Q of the multivibrator 16. The output Q of the multivibrator 38 is connected to one input of a logical NOR circuit 44, at the second input of which the output signal C9 of the counter 3 is applied. The output of the logical NOR Circuit 44 is connected to the input D of the multivibrator 17, to which the output signal C9 in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is fed directly.
Wenn der Multivibrator 38 zurückgesetzt ist und der Zähler 3 gerade den Zählschritt 128 erreicht hat, so daß der Zähler 35 ebenfalls gerade zurückgestellt wurde, dann arbeitet die Schaltung gemäß Fig.3 wie folgt: Eingangssignale vom Eingang 9 gelangen auf den Zähler 35. Treten mehr als vier Eingangssignale am Zähler 35 auf, ehe der Zähler 3 den Zählerstand 256 erreicht hat dann wird der Multivibrator 38 »eingeschaltet«. In diesem Schaltzustand gelangt von seinemWhen the multivibrator 38 is reset and the counter 3 has just reached the counting step 128, so that the counter 35 has also just been reset, the circuit according to FIG. 3 works as follows: Input signals from input 9 reach the counter 35. Step more as four input signals on the counter 35 before the counter 3 has reached the counter reading 256, then the multivibrator 38 is "switched on". In this switching state his
20 06 Ö7620 06 Ö76
Ausgang Q ein positives Eingangssignal an die logische SlÖR-Schaltung 44. Diese liefert Unabhängig vom Pegel des Ausgangssignals C9 ein Signal niedrigen Pegels an den Eingang D des Multivibrators 17. Folglich wird verhindert, daß empfangene Eingangssignale nach der Verstärkung durch den Verstärker Ii arh Ausgang Q des Multi vibrators 17 zu einem positiven Potential führen, durch welches der Zähler 3 zurückgestellt wird.. Der Zirller 3 läuft also weiter, als ob kein Eingarigsslg' hai empfangen'-worden wäfeVTreffen dagegen zwischen dem Zählschritt 128 und dem Zählschritt 256 des Zählers 3 weniger als vier Eingangssignale ein, darin ändert der Multivibrator 38 seinen Schaltzustand nicht, so daß der Zähler 3 in der oben beschriebenen Weise zurückgestellt werden kann. Es wird also eine Unterdrückung des »Rauschens« bestimmter Schaltkreise erreicht, indem das Auftreten von Eingangssignalen mit einer relativ hohen Wiederholungsrate als Indiz dafür genommen wird, daß ein elektrisches Rauschen Vorhanden ist, woraufhin der Herzschrittmacher auf eine feste Wiederholungsrate geschaltet wird. Es ist in diesem Fall zwar möglich, daß aufgrund einer solchen Arbeitsweise auch echte Atrium-Signale zurückgewiesen werden; die Rückkehr zu einer festen Wiederholungsrate ist jedoch einer zufälligen Stimulierung in Abhängigkeit von elektrischen Störungen auf jeden Fall vorzuziehen.Output Q a positive input signal to the logic SlÖR circuit 44. This provides independent of the level of the output signal C9 a low level signal to the D input of the multivibrator 17. Thus, it is prevented that received input signals after amplification by the amplifier Ii ArH output Q of the multi vibrator 17 lead to a positive potential, by which the counter 3 is reset .. The Zirller 3 continues to run as if no one-time message was received between the counting step 128 and the counting step 256 of the counter 3 less as four input signals, the multivibrator 38 does not change its switching state, so that the counter 3 can be reset in the manner described above. The "noise" of certain circuits is suppressed by taking the occurrence of input signals with a relatively high repetition rate as an indication that electrical noise is present, whereupon the pacemaker is switched to a fixed repetition rate. In this case it is possible that real atrium signals are also rejected due to such a mode of operation; however, returning to a fixed repetition rate is definitely preferable to random stimulation in response to electrical disturbances.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 ist ergänzend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 eine logische NAND-Schaltung 45 vorgesehen, deren zwei Fingängen die Signale von den Ausgängen Q der Multivibratoren 16 und 17 zugeführt werden, und mit deren Ausgang der Verstärker 21 verbunden ist, welcher gemäß F i g. 1 mit dem Ausgang Q des Multivibrators 16 in Verbindung steht. Wenn bei der Schaltung gemäß Fig.3 ein Ventrikel-Signal empfangen wird, welches den Zähler 3 zurückstellt, dann wird folglich aufgrund des Signals am Ausgang Q des Multivibrators 17 unmittelbar ein Ausgangsimpüls arr Ausgang 6 erzeugt, der jedoch wirkungslos bleibt, da sich das Ventrikel bzw; die Herzkammer öhnehir bereits zusammenzuziehen beginnt. Eine solche Afbeits· weise vermeidet mögliche RhythmusstÖfungen bzw Konfklikte iiti Rhythmus, die bei einem mit einer fester Wiederhoiuhgsrate arbeitenden Schrittmacher auftreten können; beispielsweise wenn die ÄtfiürfpVentrikel· Leitung von der Herzvorkammer zur HerzkammeiIn the embodiment according to FIG. 3, in addition to the embodiment according to FIG. 1, a logic NAND circuit 45 is provided, the two finger inputs of which are supplied with the signals from the outputs Q of the multivibrators 16 and 17, and to the output of which the amplifier 21 is connected, which according to FIG. 1 is connected to the output Q of the multivibrator 16. If, in the circuit according to FIG. 3, a ventricle signal is received which resets the counter 3, an output pulse arr output 6 is consequently generated immediately due to the signal at the output Q of the multivibrator 17, but this remains ineffective because the ventricle is closed respectively; the ventricle of the heart is already beginning to contract. Such an operation avoids possible rhythm disturbances or conflicts in the rhythm which can occur with a pacemaker operating at a fixed repetition rate; for example, if the etching pVentricle · conduction from the atrium to the ventricle
ιό wiederhergestellt ist. Gegebenenfalls können aiicl· Schalteinrichtungen vorgesehen werden, die eine Unischaltung von einem Betrieb als BedarfsschriHmaeher gemäß Fig. 1 auf einen Betrieb als sogenannte: synchronisierter Bedarfsschrittmaeher gemäß Fig.; gestatten.ιό is restored. If necessary, aiicl Switching devices are provided, the one Activation of a company as a requirement writer according to FIG. 1 to an operation as so-called: synchronized demand increment according to FIG.; allow.
Ein Betrieb als sogenannter synchronisierter Bedarfs schrittmacher kann, ausgehend von der Schaltung gemäß Fig. 1, auch dadurch erreicht werden, daß dei Ausgang 9 direkt mit dem Eingang 10 bzw. eineiAn operation as a so-called synchronized demand pacemaker can, starting from the circuit according to FIG. 1, also be achieved in that the Output 9 directly to input 10 or eini
2u Venlrikei-Eiektrodr verbunden wird. Druch diese Maßnahme wird ohne weitere Änderung kurze Zei nach dem Empfang eines normalen Ventrikelsignals eir Stimulationsimpuls erzeugt, der jedoch wieder wir kungslos ist, da er Während der refraktorischei Verzögerungszeit auftritt.2u Venlrikei-Eiektrodr is connected. Through this Action is taken without any further change a short time after receipt of a normal ventricle signal Stimulation impulse is generated, which is ineffective again since it is during the refractory period Delay time occurs.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich daß ein besonderer Vorteil der Herzschrittmacher mi den beanspruchten Merkmalen dadurch besteht, daß fü: die Realisierung der verschiedenen zeitabhängige!From the above description it is clear that a particular advantage of the pacemaker mi the claimed features consists in that for: the realization of the various time-dependent!
Μ Funktionen digitale Schaltkreise in Form von handeis üblichen Zählern, logischen Schaltungen und Multivi braloren verwendet werden können, Insbesonden besteht die Möglichkeit, die gesamte Schrittmacher schaltung als integrierte Schaltung auf einem einziger Halbleitersubstrat aufzubauen, wodurch sehr gering! Abmessungen erreichbar sind, die eine hermetisch* Abdichtung erleichtern. Weiterhin entfällt die störanfäl lige Verdrahtung der Schaltungsteile von Hand.Μ Functions digital circuits in the form of handeis usual counters, logic circuits and multivibralors can be used, in particular there is the possibility of the entire pacemaker circuit as an integrated circuit on a single one Build up semiconductor substrate, making very low! Dimensions that are hermetically * Facilitate sealing. Furthermore, there is no need for manual wiring of the circuit components.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |