DE2018091A1 - - Google Patents

Description

PATH ΚΤΛΝΊΤΑΙΙ

. ing. R. HOLSEB

9 AuGSBUJiG

WUMHi »187«

N. I92

Augsburg, den 14. April 1970

National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London, S.W.I, England

Herzschrittmacher mit bedarfsweiser Blockierung

Die Erfindung betrifft Herzschrittmacher und insbe- . sondere solche Schrittmacher, welche man als Herzschrittmacher mit bedarfsweiser Blockierung bezeichnen kann, die eine Generatorschaltung zur Erzeugung von Impulsen für das Anregen von Herzschlägen sowie eine Schaltung zur Über-

009843/T3U

wachung der natürlichen Herzschläge durch Peststellen -.- ■ -elektrischer Impulse aufweisen.

Herzschrittmacher werden Herzkranken eingesetzt, bei welchen das Nervenbündel, welches den Vorhof und die Herzkammer verbindet, derart erkrankt ist, daß natürliche, spontane Signale aus dem Vorhof, welche normalerweise die Pumptätigkeit der Herzkammer anregen, nicht bzw. nur mit zeitweiligen Unterbrechungen empfangen werden. Ein Herzschrittmacher besteht aus einer elektronischen Schaltung, welche gewöhnlich in den Körper eingepflanzt ist ; und als Ersatz für die spontanen Signale aus dem Vorhof elektrische Änregungsimpulse an die Herzkammer liefert. Die erforderlichen Schaltungsverbindungen werden üblicher-; weise durch endokardiale Verfahren hergestellt, indem beispielsweise eine Elektrode mit der rechten Herzkammer und über die Jugularvene bzw...eine andere Vene mit der Hohlvene und mit dem rechten Vorhof verbunden ist, während eine weitere ("Erdrückleitungs"-) Elektrode, welche als

- ■■■■"- - -

indifferente Elektrode bekannt ist, an beliebiger Stelle mit dem Körpergewebe verbunden ist. ■ --■ - '

Bei bekannten Herzschrittmachern mit bedarfsweiser-

Blockierung werden Anregungsimpulse nur dann erzeugt,

009843/1314

wenn keine spontanen Signale vorhanden sind, so daß das unerwünschte Zusammentreffen von spontanen Signalen und herzschrittmachererzeugten Anregungsimpulsen vermieden wird. Die obengenannte eine Elektrode dient sowohl als Schaltungseingang als auch als Schaltungsausgang. Der Herzschrittmacher empfängt das elektrische Eingangssignal, welches bei jeder Herzkammerkontraktion durch das Herz erzeugt wird", und erzeugt seinerseits nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne, beispielsweise 850 ms, d.h. wenn •kein weiteres spontanes Signal folgt, entsprechend der normalen Herztätigkeit von 70 Schlägen/min einen Anregungsimpuls. Wird jedoch aufgrund der natürlichen Herztätigkeit vor Ablauf dieser Zeitspanne ein spontanes Signal empfangen, so bedarf es keines Anregungsimpulses und es wird deshalb kein Anregungsimpuls erzeugt, d.h. der Anregungsimpuls wird"blockiert". Der Herzschrittmacher erzeugt jeweils 850 ms nach einer derartigen Blockierung dann einen Anregungsimpuls, wenn kein weiteres spontanes Signal innerhalb dieser Zeitspanne empfangen wird usw.

Ein Nachteil derartiger bekannter Herzschrittmacher mit bedarfsweiser Blockierung ist darin zu sehen, daß von diesen elektrische Störungen aus der Umgebung aufgenommen werden können und diese darauf so reagieren, als handele es sich bei diesen Störsignalen um spontane,

■ 0098A3/13U

;.;■■ * ,:;,■ ■■ ; ■;.■,

natürliche Herzsignale* Unter diesen Umständen, kann es vorkommen, daß derartige Herzschrittmacher keine* Anregungsimpulse erzeugen, obwohl spontane Herzsignäle nicht vorhanden sind» - ' .

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Herzschrittmacher derart zu verbessern, daß die lebensgefährliche Möglichkeit ausgeschlossen ist, daß dieser in Abhängigkeit von äußeren elektrischen Störungen arbeitet.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung einen Herzschrittmacher mit bedarfsweiser Blockierung, welcher eine Generatorschaltung zur Erzeugung von Impulsen für das Anregen von Herzschlägen sowie eine Schaltung zur Überwachungder natürlichen Herzschläge durch Feststellen elektrischer Impulse aufweist und welcher gemäß der Erfindung durch eine Blockierschaltung zum Sperren der Generatorschaltung während des Peststeilens elektrischer Impulse gekennzeichnet ist, deren Frequenz oberhalb einer bestimmten Schwellenfrequenz und unterhalb einer weiteren bestimmten Schwellenfrequenz liegt.

QO9843/ 13 14

20T8091

Der Herzschrittmacher nach der Erfindung ist derart ■ ausgelegt^ daß er Anregungsimpulse mit normaler Anr.egungsfrequenz dann erzeugt, wenn Eingangsignale mit einer Frequenz, welche kleiner oder gleich der einen bestimmten Schwellenfrequenz ist; nicht vorhanden sind, und welcher weiter dann Anregungsimpulse mit einer höheren Warnfrequenz erzeugt, wenn Eingangsignale mit einer Frequenz empfangen werden, welche oberhalb der v/eiteren bestimmten Schwellenfrequenz liegt, bei welcher die Blockierung aufhört. Die Generatorschaltung des Herzschrittmachers nach der Erfindung erzeugt demzufolge einerseits Anregungsimpulse mit bestimmter normaler Anregungsfrequenz dann, wenn keine elektrischen Impulse mit Frequenzen oberhalb der einen bestimmten Schwellenfrequenz festgestellt werden, und erzeugt andererseits Anregungsimpulse mit einer weiteren bestimmten Anregungsfrequenz, welche größer ist als die bestimmte normale Anregungsfrequenz, in Abhängigkeit von den durch die Überwachungsschaltung festgestellten elektrischen Impulsen, deren Frequenzen oberhalb der weiteren bestimmten Schwellenfrequenz liegen.

Dieser Übergang auf eine, verglichen mit der normalen Frequenz von 70 Impulse/min, höhere festgelegte

009843/1314

Frequenz, beispielsweise auf lOO Impulse/min, welcher dann erfolgt, wenn die Blockierung.'"aufhöbt, verhindert, daß Impulse in Konkurrenz zur natürlichen Herztätigkeit erzeugt werden und warnt den Benutzer dahingehend, daß er sich in einem elektrischen Störfeld befindet.

Günstigerweise liegt die weitere bestimmte Schwellenfrequenz,bei welcher die. Blockierung aufhört, in dem Bereich zwischen 200 Impulsen/min und 400 Impulsen/min und beträgt vorzugsweise 300 Impulse/min, da nur sehr wenige elektrische Störungen nennenswerte Komponenten unterhalb dieser Frequenz aufweisen und da es unwahrscheinlich ist, daß die natürliche Herzfrequenz diesen Wert überschreitet. Die eine bestimmte Schwellenfrequenz liegt vorzugsweise in dem Bereich zwischen 55 Impulsen/min und 75 Impulsen/min, während die normale Anregungsfrequenz einen Wert in dem Bereich zwischen 65 Impulsen/min und 75 Impulsen/min und die Warnanregungsfrequenz einen Wert in dem Bereich zwischen 95 Impulsen/min und 110 Impulsen/min aufweist. Die eine bestimmte Schwellenfrequenz kann gleich der normalen Anregungsfrequenz sein.

Gemäß einem, weiteren Merkmal der Erfindung weist die überwachungseinrichtung einen Verstärker, welcher nur ein bestimmtes Frequenzband der natürlichen elektrischen

. 6 9&43/1314

Herzschlagschwingung durchläßt, sowie eine Triggerschaltung auf, welche die Blockierschaltung in Abhängigkeit von der Peststellung eines bestimmten Merkmales der .Herzschlagschwingung triggert.

Die Generatorschaltung des Herzschrittmachers nach der Erfindung, weist einen, eine periodische Schwingung ausführenden Oszillator auf. Jeweils atn Ende dieser periodischen Schwingung wird ein Anregungsimpuls erzeugt, wobei gemäß der Erfindung die Blockierschaltung mit einer Schaltung zur Rückstellung des Oszillators auf den Anfangswert seiner periodischen Schwingung versehen ist, wodurch die Erzeugung eines weiteren Anregungsimpulses verhindert wird. . .

Erfindungsgemäß weist die Blockierschaltung einen monostabilen Multivibrator auf, welcher durch einen von der Überwachungseinrichtung festgestellten elektrischen Impuls von seinem Ruhezustand in seinen EIN-Zustand umgeschaltet wird, wobei das Ausgangssignal des Multivibrators jeweils beim Umschalten des Multivibrators von einem Zustand zum anderen Zustand die Rückstellschaltung betätigt und wobei der Multivibrator derart aufgebaut ist und derart periodisch arbeitet,.

009843/13U

daß die Feststellung eines elektrischen Impulses mit einer Frequenz oberhalb der weiteren bestimmten Schwellenfrequenz durch die Überwachungsschaltung bewirkt, daß der Multivibrator seinen'EIN-Zustand beibehält und damit eine Betätigung der Rückstellschaltung.vorläufig verhindert,

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Blockierschaltung ein Schaltungselement auf, welches abhängig davon arbeitet, ob der monostabile Multivibrator seinen EIN-Zustand länger als eine bestimmte Zeitspanne beibehält und welches dann, wenn das der Fall ist, an die Generatorschaltung ein Frequenzverschiebungssignal abgibt, welche daraufhin Anregungsimpulse mit der höheren Anregungsfrequenz erzeugt.

Die Generatorschaltung des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers weist vorzugsweise zwei kapazitive Bauelemente, weiter Schaltungselemente zur Übertragung von Ladungen auf die kapazitiven Bauelemente mit im _; wesentlichen konstanter Geschwindigkeit bzw* zur Entladung dieser kapazitiven Bauelemente, ferner zwei Schaltungselemente zur sofortigen Weiterleitung der Ladung zu diesen kapazitiven Bauelementen bzw. zur Ableitung von Ladungen von diesen kapazitiven.Bauelementen jeweils in

0 0-9843/1 314

Abhängigkeit von der durch die Übertragungsschaltungselemente festgelegton Richtung und schließlich ein " Schaltungsteil für das Isolieren eines der beiden kapazitiven Bauelemente auf, wobei eines der beiden zur sofor tigen Weiterleitung der Ladung dienenden Schaltungselemente dann leitet und die Erzeugung eines Anregungsimpulses bewirkt, wenn seine Ladung einen bestimmten Wert erreicht, während das andere der beiden zur sofortigen Ladungsweiterleitung dienenden Schaltungselemente das Ausgangssignal der Rückstellschaltung empfängt und auf dieses Signal hin leitend wird, und wobei schließlich das Schaltungsteil zur Isolation eines der kapazitiven Bauelemente während der Feststellung von Impulsen oberhalb der weiteren bestimmten Schwellenfrequenz durch die Überwachungseinrichtung erregt ist und eine Entladung des nichtisolierten kapazitiven Bauelementes mit der höheren Warnfrequenz vornimmt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert, welche als Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, die im einzelnen zeigen:

009843/13U

Pig. 1 _# in einer Tabelle unterschiedliche

Betriebsbedingungen für einen Herzschrittmacher mit bedarfsweiser Blockierung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm des erfindungs

gemäßen Herzschrittmachers,

Pig. 3> Kurvendiagramme zur Erläuterung

des Betriebes des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers gemäß der Darstellung in Pig. 2, wobei a) den natürlichen Fall (Zustand B), b) den Fall einer Herzstockung (Zustand D) und c) den Fall der Störung (Zustand A) veranschaulichen.

Fig. 4 ein Schaltbild einer bevorzugten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers, und

Fig. 5 ein Schaltbild einer weiteren

bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers .

0Q91&4.3/13U

In Pig. 1 der Zeichnungen eind in einer Tabelle vier mögliche Bedingungen angegeben» unter welchen ein Herzschrittmacher mit bedatffsweiser Blockierung arbeiten muß. Diese Tabelle zeigt außerdem, wie die vier demzufolge erforderlichen Betriebszustände mit dem Herzschrittmacher nach der Erfindung erzielbar sind. Im Zustand D treten keine natürlichen Herzschläge auf und das Herz muß deshalb mit normaler Anregungsfrequenz von beispielsweise 70 Impulsen/min angeregt werden. Im Zustand C sind, wenn keine künstliche Anregung stattfindet, niederfrequente Herzschläge vorhanden und es ist deshalb eine Anregung mit normaler Frequenz erforderlich. Durch diese Anregung wird den langsamen, natürlichen Herzschlägen die Frequenz der Anregungsimpulse aufgeprägt. Im Zustand B sind natürliche Herzschläge feststellbar, deren Frequenz oberhalb einer bestimmten Schwellenfrequenz von beispielsweise 70 Impulsen/min und unterhalb einer weiteren bestimmten Schwellenfrequenz von beispielsweise 300 Impulsen/min liegt. In diesem Fall ist keine künstliche Anregung erforderlich. Im Zustand A sind hochfrequente Störimpulse feststellbar, deren Frequenz oberhalb der weiteren bestimmten Schwellenfrequenz liegt, und eine künstliche Anregung ist erforderlich. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Anregungsfrequenz im Zustand A über die normale Frequenz gesteigert werden, so daß eine Konkurrenz zwischen den natürlichen Herzschlägen und den Anregungsimpulsen vermieden und außerdem eine

0098U/"i3U

/ft

Warnung für das Vorhandensein von Störfrequenzen gegeben wird. In den Zuständen D, C und A ist ein Herzschrittmacher nach der Erfindung nicht blockiert, während er im Zustand B blockiert ist.

In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers dargestellt, welches die Wirkungsweise der beiden alternativen Ausfuhrungsformen versinnbildlicht, welche in den Pig. ¹I und 5 dargestellt sind. In Fig. 3 ist in schematischer Form die zeitliche Beziehung zwischen natürlichen Herzschlägen und künstlichen Anregungsimpulsen in verschiedenen Situationen dargestellt«

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist eine Anschlußklemme 11 mit einer in die rechte Herzkammer eingeführten Elektrode verbunden und dient sowohl als Eingangsklemme für die Überwachung der natürlichen Herzschläge als auch als Ausgangsklemme für das Weitergeben der Anregungsimpulse an das Herz. Die an der Klemme 11 empfangene Impulse werden zu einem Verstärker 12 geleitet,, dessen Ausgangssignal auf einen Triggerschaltkreis 13 gegeben wird. Der Verstärker und der Triggerschaltkreis 13 sind Teil einer überwachungsschaltung 14, mittels welcher die natürlichen Herzschläge überwacht werden.

- 12 009843/ 13U

Das Ausgangssignal des Triggerschaltkreises gelangt zu einem monostabilen Multivibrator 15, welcher über einen Kondensator mit einer Rückstellschaltung 17 verbunden ist. Die Schaltungsteile 15, 16 und 17 bilden eine Blockierschaltung 18, mittels welcher die Erzeugung von Anregungsimpulsen blockierbar ist. Die Rückstellschaltung 17 ist mit einem Oszillator 19 verbunden, welcher eine periodische Schwingung ausführt, an deren Ende jeweils ein Triggerimpuls auf einen Impulsgenerator 20 gegeben wird, welcher Impulse zur Anregung der Herztätigkeit erzeugt. Der Oszillator und der Impulsgenerator 20 bilden gemeinsam eine Generatorschaltung 21 „

Die Gesamtwirkungsweise des Herzschrittmachers ist folgende: Im Zustand D, d.h. bei NichtVorhandensein natürlicher Herzschläge arbeitet der Oszillator 19 frei mit einer normalen Frequenz von 70 Impulsen/min und diese Impulse triggern den Impulsgenerator 20 derart, daß dieser Anregungsimpulse an die Klemme 11 abgibt. Im Zustand C, in welchem bei NichtVorhandensein einer Anregung niederfrequente natürliche Herzschläge auftreten, arbeitet der Oszillator 19 weiterhin frei und synchronisiert die natürlichen Herzschläge mit der normalen Anregungsfrequenz von 70 Impulsen/min, Im Zustand B wird die EKG-Schwingung des natürlichen Herzschlages durch den Verstärker 12 verstärkt,

- 13 00984 3/1314

welcher die R-Zacke dieser Schwingung zu dem Triggerschaltkreis 13 leitet, der wiederum den Multivibrator 15 triggert. Der Übergang des Multivibrators auf den EIN-Zustand triggert die Rückstellschaltung 17 mittels des Kondensators 16 und die Rückstellschaltung 17 stellt den Oszillator 19 auf den Anfangswert seiner periodischen Schwingung zurück und hebt damit die Triggerung des Impulsgenerators 20 auf.

Im Zustand A wird an der Klemme 11 eine Serie hochfrequenter Störimpulse empfangen. Diese bewirken» daß der Triggerschaltkreis 13 den Multivibrator 15 derart schnell triggert, daß dieser seinen EIN-Zustand fortwährend beibehält, über die Wechselspannungsverbindung des Kondensators 16 werden keine Signale weitergeleitet, so daß die Rückstellschaltung 17 den Oszillator 19 nicht zurückstellt und damit vom Impulsgenerator 20 Anregungsimpulse erzeugt werden. Nachdem der Multivibrator 15 während einer bestimmten Zeitspanne, welche vorzugsweise kürzer ist als die Periodendauer des Oszillators 19» in seinem EIN-Zustand gehalten worden ist, wird über eine Verbindungslextung 22 ein Frequenzverschiebungssignal in den Oszillator 19 eingespeist. Dieses Signal bewirkt, daß der Oszillator 19 den Impulsgenerator mit einer höheren Frequenz von beispielsweise 100 Impulsen/min während der Dauer der Zeitspanne, während welcher der

009843/13U

Zustand A andauert, triggert.

Pig. 3a zeigt eine typische EKG-Schwingung für einen natürlichen Herzschlag. Die überwachungsschaltung ist dabei derart eingestellt, daß sie die R-Zacke dieser Schwingung feststellt. Fig. 3b zeigt eine EKG-Schwingung, bei welcher eine Herzstockung vorhanden ist bzw. kein natürlicher Herzschlag auftritt und bei welcher ein künstlicher Anregungsimpuls wie bei bekannten Herzschrittmachern mit bedarfsweiser Blockierung angelegt wird. Nachdem die Periode bzw. Zeitspanne von 850 ms eines natürlichen Herzschlages vergangen ist, ohne daß eine natürliche Anregung erfolgt, erzeugt der Herzschrittmacher einen Impuls, welcher eine normale EKG-Schwingung anregt. Bei einem Herzschrittmacher bisheriger Bauart wäre dieser Anregungsimpuls dann blockiert, wenn ein elektrischer Impuls innerhalb von 85O ms des vorangegangenen Impulses festgestellt würde.

In Fig. 3c ist der Zustand A dargestellt, bei welchem im Anschluß an einen natürlichen Herzschlag hochfrequente Störimpulse beginnen. Bei einem Herzschrittmacher mit bedarfsweiser Blockierung herkömmlicher Bauart würde ein derartiger Zustand eine Blockierung der Erzeugung eines Anregungsimpulses bewirken. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers jedoch¹ werden in diesem

- 15 009843/1314

Falle Anregungsimpulse mit einer erhöhten Frequenz erzeugt.

In den Fig. ¹J und 5 sind jeweils den in Fig. 2 dargestellten Schaltungselementen entsprechende Schaltungselemente mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Anschlußklemme 11, welche bei Verwendung des Herzschrittmachers mit einer in die rechte Herzkammer eingeführten Elektrode verbunden ist, ist über einen Sperrwiderstand 22 mit einem Verstärker 12 verbunden. Dieser Verstärker ist von herkömmlicher Bauart und weist einen Frequenzgang von -18 dB/Oktave unterhalb 15 Hz und von -18 dB/Oktave oberhalb 150 Hz sowie einen Spannungsverstärkungsfaktor von 600 auf. Dieser Frequenzgang hat zur Folge, daß der Verstärker das Eingangssignal der R-Zacke eines EKG-Herzsignales aufnimmt, dessen Komponenten eine relativ hohe Frequenz (20 Hz bis 100 Hz) aufweisen, und daß der Verstärker das von der darauffolgenden T-Zacke des Herzsignales herrührende Eingangssignal, dessen Komponenten eine relativ niedrige Frequenz von etwa 2,5 Hz aufweisen, zurückweist. Es ist aus Gründen, die dem Mediziner bekannt sind, unerwünscht, daß Anregungsimpulse durch die T-Zacke ausgelöst werden. '

Das R-Zackensignal und damit das Ausgangssignal des Verstärkers 12 kann ein Impuls beliebiger Polarität sein, welcher den monostabilen Multivibrator triggert, der durch

- 16 - BAD ORIGINAL

009843/13U

komplementäre Transistoren 23 (pnp) und 24 (npn) gebildet ist. Im Ruhezustand sind beide Transistoren durch eine Vorspannung gesperrt, wodurch Batteriestrom gespart wird. Wenn die Impulse aus dem Verstärker 12 negativ sind, so wird der Multivibrator über einen Transistor getriggert, welcher normalerweise über eine Vorspannung gesperrt ist. Der letztgenannte Transistor schaltet bei Anliegen eines negativen Eingangsimpulses durch und sein Kollektor wird positiv und schaltet den Transistor 24 mittels eines Widerstandes 28, eines Kondensators 26 sowie eines Widerstandes 27 ein. Die Basis des Transistors 23 wird dadurch negativ und dieser Transistor schaltet stark ein, indem er seinen Kollektor an das Potential der -2,7 V Leitung anlegt. Ein Widerstand 28 verhindert ein länger ausgedehntes Eingangssignal, welches die Triggertatigkeit stört. Der Kondensator 26, welcher anfangs ungeladen war, lädt sich nun über Widerstände 29 und 27 so lange auf, bis der Strom durch den Widerstand 29 unterhalb einen bestimmten Wert abfällt, welcher einen ausreichenden Spannungsabfall an dem Widerstand 29 erzeugt und damit den Transistor 24 in leitendem Zustand hält (etwa 0,5 V). Wenn der Strom des Transistors 24 abzusinken beginnt, so fällt der Strom in dem Transistor 23 ebenfalls ab und beide Transistoren kehren durch kumulative Wirkung in ihren Ruhezustand zurück.

- 17 009843/ 1314

/ι

Bei Nichtvorhandensein eines Kondensators 31» dessen Wirkung im folgenden noch beschrieben wird, bleibt der Kollektor des Transistors 23 während einer bestimmten Zeitspanne, welche durch die Aufladungszeit des Kondensators 26 bestimmt ist und welche mit den im folgenden angegebenen Werten etwa 15 ms beträgt, auf -2,7 V. Der Kondensator 26 wird daran anschließend durch einen Transistor 32 schnell entladen (in etwa 1 ms), welcher dann stark eingeschaltet ist, wenn sein Emitter über den Kondensator 26 durch die Hinterflanke der Signalschwingung des Kollektors des Transistors 23 negativ gemacht wird.

Wenn die Impulse aus dem Verstärker 12 positiv sind, so wird der Multivibrator über einen Transistor 33 getriggert, welcher durchschaltet und die Basis des Transistors 23 negativ macht und somit den Transistor 23 einschaltet.

Ein zu einem Widerstand 35 in Reihe und zu einem Entladungselementtransistor 37 parallel geschalteter Kondensator ~5k bilden gemeinsam einen Sägezahnoszillator Ein weiterer Entladungselementtransistor 36 bildet für den Oszillator 19 eine Rückstellschaltung 17. Die Transistoren und 37 sind gesteuerte Siliziumschalter, welche auch als Einwegtransistoren bezeichenbar sind bzw. als ünijunction-Transistoren bekannt sind.und welche jeweils Anode, Kathode

- 18 009843/13U

und Torelektrode aufweisen. Der Kondensator J>k lädt sich über den Widerstand 35 auf diejenige Spannung auf, bei welcher einer der beiden Transistoren 36 bzw. 37 von selbst leitet und welche dann erreicht ist, wenn die Anode eines Transistors um etwa 0,6 V positiver ist als seine Torelektrode und welche sich anschließend schnell über den Anoden-Kathodenpfad entlädt. Auf diese Weise wird an dem Kondensator 3*1 eine Sägezahnschwingung erzeugt. Die Entladung des Kondensators J>k entweder über den Transistor 36 oder über den Transistor 37 ist davon abhängig, welche der -beiden Torelektroden negativer ist.

Im Leerlauf wird der Kondensator 3^ durch den Transistor 37 entladen, da dessen Torelektrode über einen Widerstand 38 und einen Widerstand 39 auf -3,¹I V gehalten wird, während die Torelektrode des Transistors 36 durch einen Widerstand Ί0 und einen Widerstand Al auf -2,1 V gehalten wird. Damit ergibt sich eine Sägezahnimpulsdauer von etwa 85Ο ms entsprechend 70 Impulsen/min. Der Spannungs anstieg an dem Kondensator 3^ beträgt etwa zwischen -2,8 V und -6,2 V. Jeweils am Ende eines Sägezahnimpulses erzeugt der Entladungsstrom des Kondensators 3¹* einen Impuls an einem Widerstand 42, welcher einen Impulsgenerator 20 triggert. Das Ausgangssignal dieses Impulsgenerators wird zu der Anschlußklemme 11 und damit zu der Herzelektrode

- 19 00 98 A 3 / 1 3U

weitergeleitet, welche die Herzkammerkontraktion anregt. Demzufolge werden bei NichtVorhandensein von Eingangsimpulsen aus dem Verstärker 3 bzw. wenn diese Impulse zwar vorhanden sind, jedoch eine Frequenz von weniger als 70 Impulsen/min aufweisen (d.h. im Zustand C bzw. D), Ausgangsimpulse mit einer Frequenz von 70 Impulsen/min erzeugt.

Wenn während der Dauer eines Sägezahnimpulses ein Eingangsimpuls empfangen wird, welcher den Multivibrator triggert, wird der Kollektor des Transistors 24 um etwa 4 V negativ und treibt damit die Torelektrode des Transistors vorübergehend über den Differenzierschaltkreis des Kondensators 16 und .des Widerstandes 40 von -2,1 V auf etwa -6 V. Der Kondensator 34 entlädt sich deshalb über den Transistor 36» bevor der Leerlaufsägezahnimpuls beendet ist und es wird an dem Widerstand 42 kein Impuls zur Triggerung des Impulsgenerators 20 erzeugt. Der Ausgang des Herzschrittmachers ist damit dann blockiert, wenn spontane Herzanregungsimpulse mit einer Frequenz von 70 Impulsen/min bzw. mit einer größeren Frequenz erzeugt werden. Der Widerstand 41 verbindet die Torelektrode des Transistors. 36 mit der positivsten Leitung (0 V), so daß sichergestellt ist, daß bei Ausfall einer der drei zwischen die -6,75 V und -2,7 V-Leitungen geschalteten Batterien der Transistor 37 weiterhin die Ausgangsimpulsfrequenz bei NichtVorhandensein von Eingangs-

- 20 009843/1 3U

impulsen steuert.

Wenn die Eingangsimpulsfrequenz gleich bzw. größer als 2OC Impulse/min (Zustand A) ist, so arbeitet die Schaltung folgendermaßen. Im Ruhezustand ist der Transistor 24 nichtleitend und der Kondensator 31 ist auf 4 V zwischen den -2,7 V und -6,75 V Leitungen aufgeladen. Wenn angenommen wird, daß an dem Transistor 33 ein positiver Eingangsimpuls anliegt, so entlädt sich der Kondensator 31 über diesen Transistor in etwa 2,5 ms, d.h. in einer viel kürzeren Zeit als die Dauer der R-Zacke beträgt. Das Vorhandensein des Kondensators 31 bewirkt damit keinen Triggervorgang. Der Kondensator 31 bleibt während der 15 ms, während welchen der Transistor 24 leitend ist, entladen. Anschließend lädt sich der Kondensator 31 wieder über den Widerstand 44, einen Widerstand 43 und den Widerstand 30 sowie den Basisstrom des Transistors 23 auf und der Transistor 23 bleibt deshalb während einer Zeitspanne von etwa 285 ms nach dem Ausschalten des Transistors 24 leitend. Der Kollektor des Transistors 23 bleibt demgemäß während etwa 300 ms auf -2,7 V und liefert ein Oszillatorsteuersignal·

Ein negativer Eingangsimpuls wirkt in gleicher Weise. Der Transistor 24 leitet in der vorher bereits beschriebenen

- 21 0.0 98 43/ 1314

Weise und beginnt den Kondensator 31 über einen Widerstand zu entladen® Der Kondensator 31 wird weiterhin entladen, wenn der Transistor 33 durch die negative hintere Flanke der R-Zacke eingeschaltet ist. Der Kondensator 31 entlädt sich anschließend in der bereits beschriebenen Weise.

Der Kollektor des Transistors 23 ist über einen Widerstand 46 mit der Basis eines Transistors 45 verbunden. Der Transistor 45 ist normalerweise durch eine Vorspannung gesperrt, er wird jedoch während derjenigen 300 ms eingeschaltet, während welchen sich der Kollektor des Transistors auf -2,7 V befindet. Während der Transistor 45 eingeschaltet ist, ist ein Widerstand 47 wirksam ^u dem Widerstand 38 parallelgeschaltet und die Torelektrode des Transistors wird deshalb auf einer Spannung von etwa -4,1 V gehalten, welche negativer ist, als ihre üblichen -3,4 V. Dadurch wird die Sägezahnperiodendauer von 850 ms auf 600 ms entsprechend 100 Ausgangsimpulsen/min vermindert; ausgenommen, daß der Transistor 37 nach 300 ms auf -3,4 V zurückkehrt, so daß die 850 ms-Periode vorherrschend bleibt. Wenn jedoch innerhalb der 300 ms-Zeitspanne (15 ms + 285 ms), während welcher der Transistor 23 eingeschaltet bleibt, ein weiterer Impuls erscheintj so bleibt der Transistor 23 während ' weiterer 285 ms (gerechnet ab dem Zeitpunkt des Erscheinens

• - 22 009843/1314

dieses weiteren Impulses) eingeschaltet. Der Transistor bleibt demgemäß dann eingeschaltet, wenn nachfolgende Impulse eine Periode von weniger als 285 ms aufweisen (etwa 200 Impulse/min). Während der Transistor 23 eingeschaltet (d.h. durchgeschaltet) bleibt, verbleibt die Torelektrode des Transistors 37 auf -4,1 V und der Impulsgenerator erzeugt Ausgangsimpulse mit einer Frequenz von 100 Impulsen/min.

Ein Kondensator 48 und der Widerstand 46 bilden gemeinsam eine Verzögerungsschaltung, welche verhindert, daß der Transistor 37 schon leitet bevor der Transistor sich in einem derartigen Zustand befindet, in welchem beide Transistoren gemeinsam leiten können. Das könnte zur Erzeugung eines nicht gewünschten Ausgangsimpulses am Impulsgenerator 20 führen, wenn das Herz spontan mit der normalen Frequenz von etwa 70 Schlägen/min arbeitete.

Der Einweg-Transistor 36 kann beispielsweise durch ein komplementäres Transistorpaar ersetzt werden, da es nicht erforderlich ist, daß dieses bei einer bestimmten Spannung an dem Kondensator 34 von sich aus spontan leitet. Ein Einweg- bzw, Unijunction-Transistor wird jedoch bevorzugt, weil er einen niedrigen Leckstrom aufweist.

- 23 0 09843/1314

Der Impulsgenerator 20 weist eine wirtschaftliche, komplementäre .monostabile Multivibratorschaltung auf, welche ebenso wie die Grundschaltung aus den Transistoren und 2²I aufgebaut ist und welche über eine mit dem Widerstand 42 und der Basis eines npn-Transistors (entsprechend dem Transistor 24) verbunden ist. Sein Ausgangsimpuls, welcher eine Impulsdauer von etwa 1 ms aufweist, wird über einen Transistorstromverstärker zu einem Transistorschalter geleitet, welcher seinerseits einen Impuls von etwa 25 Mikrojoule an die Anschlußklemme 11 abgibt. Es können jedoch auch anders aufgebaute Impulsgeneratoren verwendet werden.

Eine Anschlußklemme 49 bildet die eingangs erwähnte indifferente Elektrode, welche an beliebiger Stelle mit dem Gewebe des Körpers in Verbindung steht.

Es ist bemerkenswert, daß die Verzögerung, welche durch den Kondensator 31 hervorgerufen wird, eine Blockierung des Ausgangsimpulses während der ersten 300 ms der 850 ms Periode verhindert j welche jeweils auf eine angeregte oder

spontane Kontraktion der Herzkammer folgt. Das ist jedoch vom medizinischen Standpunkt aus zulässig.

Weitere Schaltungselemente, wie beispielsweise die Vorspannungselemente, tragen die Bezugsziffern 49 bis

009843/1314

Or

Die Werte für die Dimensionierung der bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltung verwendeten Schaltungselemente

sind als Beispiel in der folgenden Tabelle angegeben.

Bezugszahl Wert bzw. Type

16 0,001 Mikrofarad

23 2N3962 pnp-Transistor niedriger Ordnung

24 2N2484 npn-Transistor niedriger Ordnung

25 2N3962 pnp-Transistor niedriger Ordnung

26 0,0068 Mikrofarad

27 1 M.ohm

28 1 M.ohm

29 1,2 M.ohm

30 680 K.ohm

31 0,18 Mikrofarad

32 2N2484 npn-Transistor niedriger Ordnung

33 2N2484 npn-Transistor niedriger Ordnung

34 0,1 Mikrofarad

35 10 M.ohm

36 D13T2 gesteuerter pnpn-Siliziumschalter

37 D13T2 gesteuerter pnpn-Siliziumschalter

38 2,2 M.ohm

39 2,2 M.ohm

40 1 M.ohm

41 3,3 M.ohm

42 1 K.ohm

	U
Bezugszahl	Wert bzw. Type
	650 K.ohm
44	1,5 M.ohm
45	gesteuerter Siliziumschalter
46	3,3 M.ohm
47	3,9 M.ohm
48	0,01 Mikrofarad
50	"2,7 M.ohm
51	0,01 Mikrofarad
52	0,01 Mikrofarad
53	2,7 M.ohm
54	560 K.ohm
55	820 K.ohm

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Darstellung in Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben, welche besonders für die Herstellung durch
Dickschichtverfahren geeignet ist. Das erreicht man durch die Vermeidung hochohmiger Widerstandskomponenten,, Schaltungselemente, welche den Darstellungen in den Fig. 2 und 5
sowie 4 und 5 gemeinsam sind, sind jeweils mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Das R-Zackensignal und damit das Äusgangssignal des Verstärkers 12 kann ein Impuls beliebiger Polarität sein,

- 26 00984 3/13 U

welcher den monostabilen Multivibrator 15, welcher von zwei komplementären Transistoren 56 (npn) und 57 (pnp) gebildet ist, mittels der Triggersehaltung 13 triggert, welche mit Transistoren 58, 59 und 60 versehen ist. Im Ruhezustand sind die beiden Transistoren 56 und 57 jeweils durch eine Vorspannung gesperrt, wodurch Batteriestrom gespart wird. Wenn die Impulse aus dem Verstärker 12 negativ sind, so wird der Multivibrator durch den Transistor. 58 getriggert, welcher normalerweise durch eine Vorspannung gesperrt ist.

Der Transistor 58 schaltet bei Anliegen eines negativen Eingangsxmpulses durch, der Transistor 56 leitet bzw. schaltet ebenfalls durch und zieht einen Strom durch einen Widerstand 61 und durch die Basis des Transistors Das bewirkt einen Stromfluß in dem Kollektor des Transistors und dieser Transistor schaltet ebenfalls durch. Die beiden Transistoren 56 und 57 des Multivibrators sind durch einen Kondensator 62 miteinander gekoppelt, welcher zu einem Transistor 63 parallel liegt. Während das negative Eingangssignal aus dem Verstärker 12 anliegt, bleibt die Ladung des Kondensators 62 im wesentlichen gleich Null, da dieser mit den Kollektoren der durchsesehalteten Transistoren 58 und 57 verbunden ist. Bei Beendigung des Signales aus dem Verstärker 12 schaltet der Transistor 58 ab und der Kondensator 62 beginnt sich über einen Widerstand 64 aufzuladen und bewirkt, daft das Basis- und damit das Emitter-

- 27 009843/1.3 U.

potential des Transistors 56 stetig negativ abfällt. Ein bestimmter Zeitpunkt ist dann erreicht, wenn das Emitterpotential des Transistors 56 sich demjenigen Potential nähert, welches durch eine Potentiometerschaltung eingestellt ist, die von einem Widerstand 65 und einem Widerstand 66 gebildet ist, wenn der vorherrschend durch den Widerstand 66 hindurchfließende Strom von dem immer noch durchgeschalteten Transistors 57 bewirkt wird. In diesem Zeitpunkt fällt nun der Strom des Transistors 56

P schnell ab, so wie sich der Kondensator 62 weiterhin auflädt, und ein.ungenügender· Strom wird durch einen Vorspannungswiderstand 78 und die Basis des Transistors 57 aufrechterhalten, damit der Transistor 57 durchgeschaltet bleibt. Der Kollektor des Transistors 57 beginnt negativ zu werden ■ und bewirkt damit, daß die Basis des Transistors 56 wegen der Kopplung über den- Kondensator 62 weiterhin negativ bleibt« Das, erzeugt eine kumulative Wirkung und beide Transistoren 56 und 57 kehren zu ihrem ursprünglichen

^ Ruhezustand zurück.

Die Zeitspanne, während welcher .die Transistoren 56

ί . —

und 57 in leitendem Zustand gehalten werden, ist gleich der Zeitdauer des Signales aus dem Verstärker 12 (typisch sind 20 ms) plus einer Zeitspanne, welche durch die Aufladung des Kondensators 62 festgelegt ist und welche bei den im folgenden

" ²⁸ - ■ BAD

009843/131 4

angegebenen Werten der Schaltungselemente etwa 80 ms beträgt. Der Kondensator 62 wird nach Beendigung des Verstärkersignals über den Transistor 63 schnell entladen (in etwa 1 ms). Dieser Transistor wird dann stark eingeschaltet, wenn seine Basis bei Abschalten der Transistoren und 57 infolge der Wirkung der Potentiometerschaltung 65, 66 und 64 positiv ist.

Wenn die Impulse aus dem Verstärker 12 positiv sind, so wird der Multivibrator 15 durch den Transistor 59 und den als Phasenumkehrer arbeitenden Transistor 60 getriggert. Diese beiden Transistoren 59 und 60 bewirken die Durchschaltung bzw. das Umschalten des Transistors 56 in seinen leitenden Zustand.

Die Rückstellschaltung 17 weist einen Transistor 70 auf, welcher durch den Kondensator 16· am Kollektor des Transistors 57 mit dem Multivibrator 15 gekoppelt ist. ■ Eine Frequenzve.rschiebungsleitung 22 verbindet in dem Oszillator 19 einen Transistor 67 mit einem Feldeffekttransistor 71. Der Oszillator 19 weist zwei kapazitive Bauelemente 72 und 73, einen Konstantstromgenerator 74, welcher zur Entladung der Kondensatoren 72 und 73 dient, sowie ein Schnelladungsschaltungselement 76 zur Aufladung

- 29 -

009843/1314

der Kondensatoren 72 und 75 auf.

Während die Transistoren 56 und 57 im Ruhezustand bleiben, bleibt der Transistor 67 nichtleitend. Der Transistor 71 verhält sich deshalb zwischen Senke .und Quelle wie ein niedriger Widerstand (typischerweise 200 Ohm), wobei die Torelektrode über einen Widerstand 77 mit der Senkenelektrode verbunden ist. In diesem Zustand ist demzufolge der Kondensator 72 wirksam zu dem Kondensator 73 und dem Konstantstromgenerator 74 parallelgeschaltet. Diese Bauelemente sind jeweils mit dem Schnelladungsschaltungselement 76 und mit der Reihenschaltung des Transistors 70 und einer Diode 83 in Reihe geschaltet. Die Diode 83 dient als Konstantspannungsquelle, welche dafür erforderlich ist, daß die Spannung, auf welche die Kondensatoren 72 und 73 bei Beginn der Oszillatorschwingung, welche im folgenden noch ausführlicher beschrieben ist, aufgeladen werden, jeweils gleich ist, gleichgültig, ob die Ladung über den Transistor 70 oder aber über das Schnelladungsschaltungselement 76 erfolgt.

Das Ladungsschaltungselement 76 ist ein gesteuerter Siliziumschalter, welcher manchmal auch als programmierbarer Einweg- bzw. Unijunction-Transistor bezeichnet wird,

- 30 - .

009843/1314

3Λ

der Anode, Torelektrode und Kathode aufweist. Die Kondensatoren 72 und 73 entladen sich über den Transistor "Jk des Stromgenerators bis auf die Spannung, bei welcher das Ladungsschaltungselement 76 von selbst leitend wird_e Diese Spannung ist dann erreicht, wenn dessen Anode um etwa 0,5 V positiver ist als dessen Torelektrode. Der Schalter 76 entlädt dann schnell die Kondensatoren 72 und 73 über den Anoden-Torelektroden-Pfad, welcher einen in Reihe geschalteten Widerstand 79 aufweist. Auf diese Weise wird an den Kondensatoren 72 und 73 eine Sägezahnschwingung erzeugt. Wenn der Transistor 57 eingeschaltet wird, bevor die Kondensatoren 72 und 73 derart ausreichend entladen sind, daß der Schalter 76 leitet, so wird die Basis des Transistors 70 durch die Differenzierschaltung des Kondensators und zweier, zu diesem Kondensator in Reihe geschalteter Widerstände 80 und 81 positiv gemacht, wodurch bewirkt wird, daß der Transistor 70 leitet und die Kondensatoren 72 und 73 über die Diode 83 schnell auflädt. Der Transistor 70 bleibt lange genug in leitendem Zustand (beispielsweise 4 ms) und stellt damit sicher, daß die Kondensatoren 72 und 73 innerhalb diaser Zeit bis auf etwa 0,5 V auf die Versorgungsspannung aufgeladen werden.

Im, Leerlauf entladen sich die Kondensatoren 72 und 73

- 31 -

3/131/,

über den Transistor 76. Die Sägezahnspannung an den Kondensatoren 72 und 73 weist eine Dauer von etwa 850 ms auf, was einer Impulsfrequenz von 70 Impulsen/min entspricht. Der Spannungsanstieg an. den Kondensatoren 72 und liegt zwischen -4,9 V und -1,7 V. Jeweils am Ende eines jeden Sägezahnimpulses erzeugt der Ladestrom der Kondensatoren 72 und 73 einen Impuls an dem Widerstand 79₃ welcher den Impulsgenerator 20 triggert. Das Ausgangssignal des letztgenannten wird zu der Anschlußklemme 11 und damit zur Herzelektrode weitergeleitet, welche die Herzkammer- ■ kontraktion anregt. Wenn demgemäß Eingangsimpulse aus dem Verstärker 12 nicht vorhanden sind bzw. wenn diese Impulse eine Frequenz von weniger als 70 Impulsen/min aufweisen, so werden Anregungsimpulse mit einer, Frequenz von 70 Impulsen/min erzeugt. -■ ' '.

Wenn ein Anregungsimpuls aus dem Impulsgenerator 20 zu der Anschlußklemme 11 gelangt^ so wird dieser von dem Verstärker 12 festgestellt, welcher ein Umschalten des Multivibrators 15 mittels der Triggerschaltung 13 bewirkt. Es ist deshalb erforderlich zu.verhindern, daß dieser künstliche Impuls die Rückstellschaltung 17 erregt bzw. betätigt. Das wird durch einen Schalter verhindert, welcher einen zwischen die Basis des Transistors 70 und die -5,4 V Leitung geschalteten Transistor 100 aufweist. Die Basis

-32 - ' ■". ;_'" -.- ■' -009843/1314

/ ^:: ;■■/ ..;:■. ■■■■ 33 ' ■ : ■■·■; dieses Transistors. 100 ist mittels einer RC-Schaltung 97, 98 und 99 in geeigneter Weise mit dem Impulsgenerator 20 verbunden, beispielsweise als Emitterfolger,welcher während der Erzeugung eines Anregungsimpulses einen positiven Spannungsimpuls erzeugt. Dieser positive Spannungsimpuls lädt den Kondensator 99 auf und bewirkt, daß der Transistor während der Dauer des Anregungsimpulses und'für etwa ^O ms danach leitend ist, während sich der Kondensator 99 über die Widerstände 97 und 98 entlädt.: '

Wenn während eines Sägezahnimpulses ein Eingangsimpuls empfangen wird, welcher den Multivibrator triggert, so werden die Kondensatoren 72 und 73 über den Transistor 70 und die Diode 83 aufgeladen und an dem. Widerstand 79 wird kein Ausgangsimpuls erzeugt. Der Herzschrittmacherausgang ist damit 'blockiert. : ^v

Der Transistor 67 wird 4 ms nach dem Einschalten des jyiultivibrators leitend gemacht und so lange in leitendem Zustand gehalten, wie der Multivibrator eingeschaltet ist * . Der Kollektorstrom des Transistors 67 fließt durch den -.'■.*. Widerstand 77 und bewirkt, daß die Torelektrode des Transistors 71 auf einen Spannungswert kommt, welcher innerhalb 100 mV der -5,4 V Leitung liegt. Die Quelle des

0 09843/13T4

Transistors 71 wird am Anfang wegen des Kondensators 72 auf 0 V gehalten, da der Kondensator genau vor diesem Betriebsspiel aufgeladen worden ist» Der Transist.or 71 ist demzufolge ausgeschaltet und der Kondensator 72 kann sich nicht länger in den Stromgenerator 7¹* entladen. Die Sägezahnspannungsschwingung welche an dem Kondensator 73 auftritt, geht nun auf eine höhere Frequenz über, während der Strom in dem Transistor 7^ konstant bleibt. Wenn der Multivibrator abschaltet, bevor das zur Leitung erforderliche Spannungsniveau des Ladungsschaltungselementes 76 erreicht worden ist, so kehrt der Transistor 71 zu einem niedrigen Widerstand zwischen Senke und Quelle zurück, wenn der Transistor 67 aufhört zu leiten. Die auf dem Kondensator aufrechterhaltene Ladung wird nun teilweise zu dem Kondensator 73 weitergeleitet und die Sägezahnschwingung fällt so lange scharf negativ ab, bis die Ladungsweiterleitung vollständig ausgeführt ist. Wenn dieser Fall eintritt, so beginnt die Sägezahnschwingung von neuem, jedoch mit einer niedrigeren Anstiegsgesehwindigkeit,.da die Kondensatoren 72 und 73 nunmehr beide über den Transistor 7^ entladen sind. .

Wenn die Eingangsimpulsfrequenz etwa 36O Impulse/min überschreitet (Zustand A), so arbeitet die Schaltung folgender-

009843/1314

maßen. Bei Empfang eines positiven bzw. negativen Impulses wird der ■ Multivibrator "-.1S- eingeschaltet». Wenn der Impuls vollständig angekommen ist, beginnt der Kondensator 62 sieh negativ auf -4,9 V aufzuladen und bewirkt dadurch,' daß der Strom in dem Transistor 56 langsam abnimmt, während der Transistor 57 weiterhin durchgeschaltet bleibt. Wenn ein weiterer Impuls aus dem Verstärker 12 empfangen wird, bevor die Transistoren 56 und 57 gemeinsam abgeschaltet sind,, werden abhängig davon, ob der Eingangsimpuls negativ bzw. positiv ist, die Basis des Transistors 56 und eine Seite -des Kondensators 62 auf etwa -0,1 V durch die Schaltwirkung des durchgeschalteten.-'Transistors'■ 58 bzw. des Transistors 60 zurückgestellt· Da der Kondensator62mit einer Ladung versehen ist, beginnt er nun sich schnell entweder über den Transistor 58 oder über den Transistor 60 und die Diode 82 zu entladen. Um zu yermeiden, daß die Spannung an dem Kollektor des Transistors 57 zu weit positiv überschwingt (durch den geladenen Kondensator 62^ welcher den Kollektor schnell positiv macht), begrenzt eine Diode 82 den positiven Spannungsanstieg auf etwa 0,75 V. Auf diese Weise wird für die Entladung des Kondensators 62 ein niedriger Impedanzweg aufrechterhalten. Wegen des ursprünglichen · Eihgangsimpülses ist die Kollektorspannung des Transistors auf etwa -0,1 V geblieben und der Transistor 57 war weiterhin durchgeschaltet..Es standen'deshalb keine weiteren

009843/1314

positiven Impulse zur Umschaltung des Transistors 70 über die Wechselspannungskopplung des Kondensators 16 und des Widerstandes 80 zur Verfügung und es ist nicht möglich, den Oszillator mittels eines weiteren Eingangsimpulses zurückzustellen. Da ebenso der Multivibrator eingeschaltet geblieben ist, bleibt der Transistor 67 in seinem leitenden Zustand und bewirkt so, daß der Transistor 71 nichtleitend ist und den Kondensator 72 von der 0 V Leitung isoliert bzw. trennt. Die Oszillatorfrequenz wird demzufolge nur durch den Kondensator 73 gesteuert, welcher sich in den Transistor 74 entlädt. Wenn die Frequenz der Eingangsimpulse aufrechterhalten wird, kann der Oszillator nicht zurückgestellt werden und das Ladungsschaltungselement 76 wird etwa 6OQ ms nach Empfang des ersten Eingangsimpulses leitend. Wenn deshalb eine hohe Eingangsfrequenz aufrechterhalten wird, so regt der Herζschrittmacher das Herz mit einer bestimmten hohen Frequenz von etwa 100 Impulsen/min an. ·

Der Wechselspannungskopplungszweig, welcher aus dem Kondensator 16, dem Widerstand 80 und dem Widerstand 81 besteht, weist einen Transistor 84 auf, so daß dann, wenn der Multivibrator endgültig abschaltet, der Kondensator 16 schnell entladen wird. Ohne den Transistor 84 würde die Entladung des Kondensators 16 über die Widerstände 80, 81, 69,

- 36 00 9 8 A3/ 1 3U

und 65.erfolgen. Wenn der Transistor 57 nichtleitend wird, wird die Basis des Transistors 84 mit Bezug auf seinen Emitter positiv und der Kollektorstrom entlädt den Kondensator 16. . '.;"■'" ·■'-"■ '"'

Der Kondensator 73ist gemäß der Beschreibung zwischen die Anode des Ladungsschaltungselementes 76 und die 0 V Leitung geschaltet. Alternativ dazu kann es von Vorteil sein, den Kondensator 73 zwischen die Anode des Ladungsschaltungselementes 76 und die -5,4 V Leitung zu schalten, so daß die Entnahme eines starken Spitzenstromimpulses aus der Spannungsversorgung vermieden wird. Die Wirkungsweise der Schaltung bleibt dabei gleich.

Eine Vielzahl von Vorspannungs- und anderen Schaltungselementen trägt, die Bezugszahlen 85 bis 96; diese sind im einzelnen nicht beschrieben. Die für die verschiedenen ' Schaltungselemente gewählten Werte sind in der folgenden Tabelle als Beispiel angegeben:

BeZugszahl Wert bzw. Type

16 0,022 Mikrofarad '

5β npn-Transistor niedriger Ordnung

- 57 pnp-Transistor niedriger Ordnung

58 pnp-Transistor niedriger Ordnung

- -37 -' .■■■■'■ ,-, - . . ,' ■■■ "^: -

'00984371314

-	38
Bezugszahl	Wert bzw. Type
59	npn-Tranöistor niedriger Ordnung
60	pnp-Transistor niedriger Ordnung
61	470 K.ohm
62	0,047 Mikrofarad
63	npn-Transistor niedriger Ordnung '
64	2,2 M.ohm
65	1 M.ohm . ·
66	470 K.ohm
67	npn-Transistor niedriger Ordnung
68	0,047 Mikrofarad
69	470 K.ohm
70	npn-Transistor niedriger Ordnung
71	Feldeffekttransistor
72	0,1 Mikrofarad
73	0,22 Mikrofarad
74	pnp-Transistor niedriger Ordnung
75	pnp-Transistor niedriger Ordnung
76	gesteuerter pnpn-Siliziumschalter
77	1 M.ohm
78	470 K.ohm
79	220 K.ohm
80	100 K.ohm
81	100 K.ohm
82	Signal-Siliziumdiode

- 38 -

009843/1314

Bezugszahl	Wert bzw. Type
83	Signal^Siliziumdiode
8H	npn-Transistor niedriger Ordnung
85	2,2 M.ohm
86	0,0068 Mikrofarad
87	0,0068 Mikrofarad
88	2,2 M.ohm
89	470 K.ohm
90	500 K.ohm
- 91	330 K.ohm
'92	220 K.ohm
93	470 K.ohm
91»	100 K.ohm
95	2,2 M.ohm
96	1 Mikrofarad
97	270 K.ohm
98	470 K.ohm
99	0,1 Mikrofarad
100	npn-Transistor niedriger Ordnung

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Diode 85 weggelassen sein, was dazu führt, daß die Kondensatoren 72 und 73nach Anregung durch einen künstlichen Impuls durch den Transistor 70 auf eine negative Spannung

- 39 -

009 843/1314

aufgeladen werden, welche größer ist als diejenige Spannung, welche sich bei Aufladung durch das Ladungsschaltungselement J6 nach Anregung durch einen natürlichen Herzschlag ergibt. Das führt zu dem Ergebnis, daß die Wartezeit vor Beginn der Anregung durch den Herzschrittmacher auf eine Zeitspanne erhöht wird, welche einem natürlichen Sinusrhythmus von etwa 57 Impulsen/min entspricht.

009 843/ 13 1

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   • Γ 1 .^ftierzsGhrittmacher mit bedarfsweiser Blockierung;, welcher eine Generatorschaltung zur Erzeugung von Impulsen für das Anregen von Herzschlägen sowie eine Schaltung zur Überwachung der natürlichen Herzschläge durch Feststellen elektrischer Impulse aufweist/ gekennzeichne't durch eine Blockferschaltung (18) zum Sperren der Generatorschaltung während des Peststeilens elektrischer Impulse, deren ■ Frequenz oberhalb einer bestimmten Sohwellenfrequenz und unterhalb einer weiteren bestimmten Schwellenfrequenz liegt;"

   2. Schrittmacher nach Anspruch 1, dessen Generatorschaltung Anregungsimpulse mit bestimmter normaler Anregungsfrequenz dann erzeugt, wenn keine elektrischen Impulse mit/Frequenzen oberhalb der einen bestimmten Schwellenfreqüenz festgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung (21) in Abhängigkeit von den durch die Überwachungsschaltung (I²O festgestellten elektrischen Impulsen, deren Frequenzen oberhalb der weiteren bestimmten Schwellenfrequenz liegen, Anregungsimpulse mit einer weiteren bestimmten Anregungsfrequenz erzeugt, welche · größer ist als die bestimmte normale Anregungsfrequenz.

   ■_■ -'41. - .". :■'■■■■■ ■ ■■/: : ·■■..-.■ ■■:

   00 984 3/1314

   J5. Schrittmacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generätorschaltung (21) einen, eine periodische Schwingung ausführenden Oszillator (19) aufweist, daß weiter jeweils am Ende dieser periodischen

   Schwingung ein Anregungsimpuls erzeugt wird und daß schließlich die Blockierschaltung (18)'mit einer Schaltung (17) zur Rückstellung des Oszillators auf den Anfangswert seiner periodischen Schwingung versehen ist, wodurch P die Erzeugung eines weiteren Anregungsimpulses verhindert wird. '

   4. Schrittmacher nach Anspruch 4·, dessen Blockierschaltung einen monostabilen Multivibrator aufweist;, welcher durch einen von .der Überwachungseinrichtung festgestellten elektrischen Impuls von seinem Ruhezustand . in seinen EIN-Zustand umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Multivibrators (I5) ^ jeweils bei Umschalten des Multivibrators von einem Zustand

   W-■ -

   zum anderen Zustand die Rückstellschaltung (17) betätigt und daß der Multivibrator derart aufgebaut ist, und derart periodisch arbeitet, daß die Feststellung eines elektrischen Impulses mit einer Frequenz oberhalb der weiteren bestimmten Schwellenfrequenz durch die Überwachungsschaltung (l4) bewirkt, daß der Multivibrator seinen EIN-Zustand

   -. 42 -

   009843/13U

   beibehält und damit eine Betätigung der Rückstellschaltung vorläufig verhindert.

   5· Schrittmacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierschaltung (18) ein Schaltungselement (67) aufweist, welches abhängig davon arbeitet, ob der monostabile Multivibrator (15) seinen EIN-Zustand länger als eine bestimmte Zeitspanne beibehält, und welches dann, wenn das der Fall ist, an die Generatorschaltung (21) ein Frequenzverschiebungssignal abgibt, I welche- daraufhin Anregungsimpulse mit der höheren Anregungsfrequenz erzeugt.

   6. Schrittmacher nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung (21) zwei kapazitive Bauelemente (72, 73)* weiter Schaltungselemente (74), (90) zur Übertragung von Ladungen auf die kapazitiven Bauelemente (72, 73) mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit bzw. zur Entladung dieser kapazitiven λ Bauelemente, ferner zwei Schaltungselemente (76, 70) zur sofortigen We'iterleitung der Ladung zu diesen, kapazitiven Bauelementen bzw. zur Ableitung von Ladungen von diesen kapazitiven Bauelementen jeweils in Abhängigkeit von der ■ durch die Übertragungsschaltungselemente (74, 90) festge-

   OR(GJNAL 009843/1314

   legten Richtung und schließlich ein Schaltungsteil (71) für das Isolieren eines der beiden kapazitiven Bauelemente (72) aufweist, wobei eines (76) der beiden zur sofortigen Weiterleitung der Ladung dienenden Schaltungselemente dann leitet und die Erzeugung eines Anregungsimpulses bewirkt, wenn seine Ladung einen bestimmten Wert erreicht, während das andere (70) der beiden zur sofortigen Ladungsweiterleitung dienenden Schaltungselemente das Ausgangssignal der Rückstellschaltung (17) empfängt und auf dieses Signal hin leitend wird, und wobei schließlich das Schaltungsteil (71) zur Isolation eines. (72) der kapazitiven Bauelemente während der Peststellung von Impulsen oberhalb der weiteren bestimmten Schwellenfrequenz durch die Überwachungseinrichtung (14) erregt ist und eine Entladung des nichtisolierten kapa-

   zitiven Bauelementes (73) mit der höheren Warnfrequenz vornimmt. ; .

   7. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet., daß die eine bestimmte Schwellenfrequenz einen Wert in dem Bereich von 55 Impulsen/min

   t
   bis 75 Impulsen/min aufweist.

   8. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

   - 44 -

   009843/1314

   tff

   dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte weitere Schwellenfrequenz einen Wert in dem Bereich von 200 Impulsen/min bis 400 Impulsen/min aufweist. .

   9· Schrittmacher nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die normale Anregungsfrequenz einen Wert im Bereich zwischen 65 Impulsen/min und . 75 Impulsen/min aufweist. „ '

   10. Schrittmacher nach einem der Ansprüche.2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnanregungsfrequenz einen Wert in dem Bereich zwischen 90 Impulsen/min und 110 Impulsen/min aufweist.

   11. Schrittmacher nach einem der Ansprüche2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere bestimmte Schwellenfrequenz einen Wert von 300 Impulsen/min, die normale ■ Anregungsfrequenz einen Wert von 70 Impulsen/min und die Warnanregungsfrequenz einen Wert von 100 Impulsen/min hat.

   12. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 2 bis. 10, dadurch gekennzeichnet,, daß die eine bestimmte Schwellenfrequenz gleich der normalen Anregungsfrequenz ist.

   0098A3/1314