DE2065013B2 - On demand pacemaker - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Bedarfsherzschrittmacher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to an on-demand cardiac pacemaker according to the preamble of the patent claim.
Bedarfsherzschrittmacher sind Schrittmacher, die elektrische Impulse zur Stimulation des Herzens nur dann liefern, wenn normale Herzschläge nicht vorhanden sind. Die Reizstromimpulse werden unterdrückt, falls während des Intervalls zwischen zwei Reizstromimpulsen ein natürlicher Herzschlag auftritt. Der das Herz überwachende Schrittmacher darf jedoch unter keinen Umständen die Herzschlagfolgefrequenz unter einem vorbestimmten unteren Frequenzwert absinken lassen. Dazu kann es aber kommen, wenn der Schrittmacher periodischen externen elektrischen Störsignalen ausgesetzt wird. Solche Signale können nämlich, wenn ihre Folgefrequenz größer als der obere Grenzwert der normalen Herzschlagfolgefrequenz ist, eine dauernde Sperrung des Schrittmachers auch innerhalb von Zeiträumen bewirken, in eichen keine natürlichen Herzschläge vorkommen.On-demand pacemakers are pacemakers that use electrical impulses to stimulate the heart only then deliver when normal heartbeats are absent. The stimulation current impulses are suppressed, if a natural heartbeat occurs during the interval between two electrical stimulation pulses. The that Heart-monitoring pacemakers must, however, under no circumstances reduce the heart rate let fall a predetermined lower frequency value. But this can happen if the Pacemaker is exposed to periodic external electrical noise. Such signals can namely, if their repetition rate is higher than the upper limit of the normal heartbeat rate, permanent blocking of the pacemaker as well cause within periods of time no natural heartbeats occur in oaks.
Kin Herzschrittmacher der eingangs genannten Art ist Gegenstand des alteren Rechts gemäß DE-PS 16 088. Hei diesem Bedarfsherzschrittmacher mit einem Impulsgenerator, einer auf natürliche QKS-Komplexe ansprechenden und die Abgabe von Impulsen des Impulsgenerator an die Schrittmaclvrclcktroden verhindernden Sperrvorrichtung sowie einem der Sperrvorrichtung vorgeschalteten, auf das Ircqucnzspcktrurr des QRS Komplexes abgestimmten Bandpaß ist /wischen den Bandpaß und die Sperrvorrichtung ein als Störunterdrückungsstufe wirkender Frequenzdiskriminator Zwischengeschäft, der die Sperrvorrichtung beim Auftreten von Signalen mit höherer als der • Herzschlagfolgefrequenz unwirksam macht, so daß der Impulsgenerator während der Dauer dieser Signale die Schrittmacherelektroden unabhängig von der natürlichen Herztätigkeit mit Impulsen beaufschlagt. Dieser Frequenzdiskriminator besteht aber aus einem mindestens zwei Transistoren aufweisenden, als Amplitudenbegrenzer dienenden Zweiphasenschalter und einem Kondensator, der parallel zum Eingang der Sperrvorrichtung liegt, also kein Koppelkondensator ist, und der von dem Zweiphasenschalter über einen Serienwiderstand aufladbar sowie über einen Parallelwidcrstand entladbar isLKin pacemaker of the type mentioned is the subject of the earlier law according to DE-PS 16 088. Hei this on-demand pacemaker with a pulse generator, one based on natural QKS complexes responding and preventing the impulse generator from delivering pulses to the pacemaker electrodes Locking device and one upstream of the locking device on the Ircqucnzspcktrurr of the QRS complex tuned bandpass is / interferes with the bandpass and locking device as Interference suppression stage acting frequency discriminator intermediate business, which the locking device when signals with a higher than the • heartbeat rate occur, so that the Pulse generator during the duration of these signals the pacemaker electrodes independently of the natural Heart activity acted upon with impulses. This frequency discriminator consists of at least one having two transistors, serving as an amplitude limiter, two-phase switch and one Capacitor, which is parallel to the input of the locking device, so is not a coupling capacitor, and the can be charged by the two-phase switch via a series resistor and via a parallel resistor unloadable isL
Aus der FR-PS 15 09 350 ist ein Bedarfsherzschrittmacher bekannt, der sich von demjenigen nach dem älteren Recht gemäß DE-PS 19 16 088 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß bei ihm eine dem Frequenzdiskriminator vergleichbare Einrichtung fehlt, so daß bei ihm der Einfluß von Störsignalen, deren Frequenz oberhalb des Frequenzspektrums des QRS- - Komplexes liegt, insbesondere der Einfluß von 60 Hz-•25 Störsignalen, nur vermittels des Bandpasses und damit nur unvollständig ausgeschaltet werden kann.From FR-PS 15 09 350 a pacemaker is known, which differs from the one after older right according to DE-PS 19 16 088 essentially only differs in that one of the Frequency discriminator comparable device is missing, so that with him the influence of interfering signals, their Frequency above the frequency spectrum of the QRS- complex, especially the influence of 60 Hz- • 25 Interfering signals can only be switched off by means of the bandpass and thus only incompletely.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bedarfsherzschrittmacher zu schaffen, der auf eine besonders einfache Weise zuverlässig gegen eine Dauersperrung der vom Schrittmacher abgegebenen Reizstromimpulse infolge von sich wiederholenden Störsignalen mit einer über dem oberen Grenzwert der normalen Herzschlagfolgefrequenz liegenden Frequenz gesichert ist.The invention has for its object to provide an on-demand pacemaker that is based on a a particularly simple and reliable way of preventing the pacemaker from being permanently blocked Stimulation current impulses as a result of repetitive interference signals with a value above the upper limit of the normal heart rate is secured.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Bedarfsherzschrittmacher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kondensator zugleich als Koppelkondensator zwischen der Störunterdrückungsstufe und der Sperrschaltung dient und daß der Kondensator zwei Entladestrecken mit unterschiedlicher Zeitkonstante aufweist, von denen diejenige r.lic kleinerer Zeitkonstante nur für Signale einer Polarität durchlässig ist und deren Zeitkonstanten derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Kondensptor von Störsignalen, die sich mit einer über dem Bereich normaler Herzschlagfolgefrequenzen liegenden Frequenz wiederholen, unter Blockierung des Durchgangs weiterer Rauschsignale aufgeladen wird, während er sich zwischen aufeinanderfolgenden Signalen im w Bereich normaler Herzschlagfolgefrequenzen unter Freigabe des Signaldurchgangs auf die Sperrschaltung rechtzeitig entlädt. Based on a pacemaker of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the capacitor also serves as a coupling capacitor between the interference suppression stage and the blocking circuit and that the capacitor has two discharge paths with different time constants, of which the smaller time constant is only for signals one polarity is permeable and their time constants are coordinated in such a way that the condenser of interfering signals, which repeat with a frequency above the range of normal heartbeat repetition frequencies, is charged while blocking the passage of further noise signals, while it becomes more normal between successive signals in the w range Heartbeat repetition frequencies with the release of the signal passage on the blocking circuit discharges in time.
Diese Störunterdrückungsslufe kommt mit besonders wenigen Schaltungskomponenten aus. Ohne nennens-Γ'ΐ werten zusätzlichen Schaltungsaufwand ist sichergestellt, daß der Schrittmacher beim Auftreten von Störsignalen in einen Asynchronbetrieb übergeht, bei dem dem Herzen Reizstromimpulse mit einer festen Frequenz zugeführt werden, bis der Koppclkondensator mi nach Abklingen der Störsignalc den Signalweg von der Schaltung zum Erfassen von natürlichen Herzschlägen zum Impulsgenerator wieder freigibt und der Sehrittmacher zum Bedarf*betrieb zurückkehrt.This interference suppression run gets by with a particularly small number of circuit components. 'Ϊ́ without significant Γ evaluate additional circuitry ensures that the pacemaker upon the occurrence of spurious signals in an asynchronous mode transitions, in which the heart stimulation current pulses are applied at a fixed frequency until the Koppclkondensator mi after resolution of Störsignalc the signal path from the circuit for Detection of natural heartbeats to the pulse generator releases again and the chip maker returns to the demand * operation.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines h'' Ausführungsbcispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein sehcmatisches Schaltbild eines Herzschrittmachers. The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment. The only figure shows a visual circuit diagram of a pacemaker.
In der Figur ist ein aus Batterien Il bestehendeIn the figure there is one consisting of batteries II
Stromquelle dargestellt. Der Pluspol der Stromquelle ist mit einer Sammelleitung 12 verbunden, während der Minuspol der Stromquelle an eine Sammelleitung 13 angeschlossen ist. Ein Kondensator 14 ist zwischen die Sammelleitungen 12 und 13 geschaltet, um Speisespan- r> nungsschwankungen zu dämpfen. Der Emitter eines Transistors i5 ist mit der Sammelleitung 13 verbunden, während sein Kollektor über einen Widerstand 16 an die Sammelleitung 12 angeschlossen ist.Power source shown. The positive pole of the power source is connected to a collecting line 12, while the negative pole of the current source is connected to a collecting line 13. A capacitor 14 is connected between the manifolds 12 and 13, voltage fluctuations to Speisespan- r> to attenuate. The emitter of a transistor i5 is connected to the bus line 13, while its collector is connected to the bus line 12 via a resistor 16.
Die Emitter zweier weiterer Transistoren 19, 20 in stehen über einen Widerstand 23 mit der Sammelleitung 13 in Verbindung. Der Kollektor des Transistors 19 ist an die Sammelleitung 12 angeschlossen, während die Basis des Transistors 19 über einen Widerstand 21 mit der Sammelleitung 12 und über einen Widerstand 22 mit der Sammelleitung 13 in Verbindung steht. Der Kollektor des Transistors 20 ist über einen Widerstand 24 an die Sammelleitung 12 angeschlossen und steht über einen Kondensator 25 mit der Sammelleitung 12 in Verbindung.The emitters of two further transistors 19, 20 in are connected to the bus line 13 via a resistor 23. The collector of transistor 19 is connected to the bus line 12, while the base of the transistor 19 via a resistor 21 with the collecting line 12 and is connected to the collecting line 13 via a resistor 22. Of the The collector of the transistor 20 is connected to the bus line 12 via a resistor 24 and is available Via a condenser 25 with the collecting line 12 in connection.
Der Emitter eines Transistors 26 ist unmittelbar mit der Sammelleitung 12 verbunden, während die Basis an den Kollektor des Transistors 20 angeschlossen ist und der Kollektor mit einem Anschlußpunkt 10 in. Verbindung steht. Der Anschlußpunkt 10 ist über einen. Widerstand 27 und einen damit in Reihe liegenden Kondensator 28 an die Basis des Transistors 20 angeschlossen.The emitter of a transistor 26 is directly connected to the bus line 12, while the base is connected to the collector of transistor 20 is connected and the collector with a connection point 10 in. Connection. The connection point 10 is via a. Resistor 27 and a capacitor 28 connected in series therewith to the base of transistor 20 connected.
Der Emitter eines Transistors 30 ist mit der Sammelleitung 13 verbunden, während der Kollektor dieses Transistors über einen Widerstand 31 an die Basis des Transistors 20 angeschlossen ist und die Basis über einen Widerstand 33 und eine damit in Reihe geschaltete Diode 32 an den Anschlußpunkt 10 angekoppelt ist. Der Anschlußpunkt 10 steht ferner über einen Widerstand 29 mit der Basis des Transistors 15 in Verbindung. Der Kollektor des Transistors 30 ist ferner an einen Stellwiderstand 36 angeschlossen. Der Schleifer des Stellwiderstandes 36 ist über einen Widerstand 37 mit der Sammelleitung Yl verbunden. *o Der Kollektor des Transistors 30 ist außerdem über zwei Kondensatoren 34, 35 an die Sammelleitung 13 angekoppelt. Der Emitter eines Transistors 40 ist mit der Sammelleitung 13 verbunden, während der Kollektor des Transistors über eine Diode 38 mit dem Kollektor des Transistors 30 und die Basis über eine Diode 41 und einen damit in Reihe liegenden Widerstand 42 mit der Sammelleitung 13 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 40 ist ferner über einen Kondensator 39 an die Sammelleitung 13 angekoppelt, während die Basis des Transistors 40 außerdem über einen Widerstand 43 mit der Sammelleitung 13 in Verbindung steht.The emitter of a transistor 30 is connected to the bus 13, while the collector of this transistor is connected to the base of the transistor 20 via a resistor 31 and the base is coupled to the connection point 10 via a resistor 33 and a diode 32 connected in series therewith . The connection point 10 is also connected to the base of the transistor 15 via a resistor 29. The collector of transistor 30 is also connected to a variable resistor 36. The wiper of the variable resistor 36 is connected via a resistor 37 to the collecting line Y1. * o The collector of transistor 30 is also coupled to bus line 13 via two capacitors 34, 35. The emitter of a transistor 40 is connected to the bus line 13, while the collector of the transistor is connected via a diode 38 to the collector of the transistor 30 and the base via a diode 41 and a resistor 42 connected therewith to the bus line 13. The collector of transistor 40 is also coupled to bus line 13 via a capacitor 39, while the base of transistor 40 is also connected to bus line 13 via a resistor 43.
Der Emitter eines Transistors 48 ist mit der Sammelleitung 12 verbunden, während der Kollektor des Transistors über einen Widers'and 46 mit der Sammelleitung 13 in Verbindung steht. Der Kollektor des Transistors 48 ist ferner über einen Kondensator 45 an die Sammelleitung 13 angekoppelt und mit der Basis des Transistors 40 über einen Kondensator 44 μ verbunden. Ein Widerstand 51, ein Kondensator 52 und ein Widerstand 53 liegen in Reihe zwischen der Sammelleitung 12 und der Sammelleitung 13. Die Tor-Elektrode eines Feldeffekttransistors 55 ist mit einem Anschluüpunk. zwischen dem Kondensator 52 < >5 und dem Widerstand 53 verbunden, während die Qucllc-Elektrodc an die Sammelleitung 12 und die Senke-Elektrode an Jie Basis des Transistors 48 angeschlossen ist. Eine Diode 57 liegt zwischen Quelle und Senke des Feldeffekttransistors 55.The emitter of a transistor 48 is connected to the bus 12, while the collector of the transistor is connected to the bus 13 via a resistor 46. The collector of the transistor 48 is also coupled to the bus 13 via a capacitor 45 and to the base of the transistor 40 connected via a capacitor 44 μ. A resistor 51, a capacitor 52 and a resistor 53 are in series between the manifold 12 and the manifold 13. The The gate electrode of a field effect transistor 55 is connected to a terminal. between the capacitor 52 < > 5 and the resistor 53 connected, while the Qucllc-Elektrodc to the bus 12 and the Drain electrode at the base of transistor 48 connected. A diode 57 is located between the source and drain of the field effect transistor 55.
Der Emitter eines Transistors 60 ist über einen Widerstand 61 und einen dazu parallel liegenden Kondensator 62 mit der Sammelleitung 12 verbunden. Der Kollektor des Transistors 60 ist über einen Widerstand 63 an die Sammelleitung 13 angeschlossen und über einen Kondensator 58 an die Basis des Transistors 48 angekoppelt. Die Basis des Transistors 60 ist über einen Widerstand 66 an die Sammelleitung 12 angeschlossen.The emitter of a transistor 60 is connected to a resistor 61 and a parallel to it Capacitor 62 connected to manifold 12. The collector of transistor 60 is via a Resistor 63 is connected to the bus 13 and via a capacitor 58 to the base of the Transistor 48 coupled. The base of the transistor 60 is connected to the bus 12 via a resistor 66 connected.
Die Senke-Elektrode eines Feldeffekttransistors 65 ist mit der Basis des Transistors 60 verbunden, während die Quelle-Elektrode des Feldeffekttransistors 65 über einen Widerstand 67 und einen dazu parallel liegenden Kondensator 68 mit der Sammelleitung 13 in Verbindung stshL Die Tor-Elektrode des Feldeffekttransistors 65 ist über zwei parallel geschirre te, entgegengesetzt gepolte Dioden 71, 72 mit der Sammelleitung 13 verbunden.The drain electrode of a field effect transistor 65 is connected to the base of transistor 60 while the source electrode of the field effect transistor 65 via a resistor 67 and a parallel thereto Capacitor 68 with the bus 13 in connection stshL The gate electrode of the field effect transistor 65 is about two parallel harnesses, opposite polarized diodes 71, 72 connected to the bus 13.
Der Kollektor des Transistors 15 ist über einen Kondensator 74 an eine Elektrode 75 angekoppelt. Die EIek 'rode 75 steht über einen Kondensator 76 und einen damit in Reihe liegenden Widerstand 78 mit der Tor-Elektrode des Feldeffekttransistors 65 in Verbindung. Ein Widerstand 77 führt von einem zwischen dem Kondensator 76 und dem Widerstand 78 liegenden Punkt aus zur Sammelleitung 13. Eine weitere Elektrode SO ist an die Sammelleitung 13 angeschlossen. Der Anschlußpunkt 10 ist über eine Diode 79 an die Verbindung zwischen dem Kondensator 52 und dem Widerstand 53 angekoppelt. Zur Erläuterung der Arbeitsweise sei anginommen, daß keine natürlichen Herzschläge vorliegen, daß der die Transistoren 19, 20, 26 und 30 umfassende Impulsgenerator des Schrittmachers mit der normalen Folgefrequenz arbeitet und daß ein Ausgangsimpuls gerade beendet worden ist.The collector of transistor 15 is coupled to an electrode 75 via a capacitor 74. the EIek 'rode 75 is connected to a capacitor 76 and a resistor 78 thus lying in series with the gate electrode of field effect transistor 65 in connection. A resistor 77 leads from one lying between the capacitor 76 and the resistor 78 Point off to the collecting line 13. Another electrode SO is connected to the collecting line 13. Of the Connection point 10 is via a diode 79 to the connection between the capacitor 52 and the Resistor 53 coupled. To explain the method of operation, it is assumed that no natural Heartbeats are present that the pulse generator of the pacemaker comprising the transistors 19, 20, 26 and 30 operates at the normal repetition rate and that an output pulse has just ended.
Während dieses Ausgangsimpulses ist der Kondensator 74 für eine durch den Impulsgenerator bestimmte Zeitspanne entladen worden. Während der Impulspausen ist der Impulsgenerator ausgeschaltet. Der Transistor 15 ist gesperrt. Der Kondensator 74 lädt sich erneut auf. Dadurch wird der mit dem Kollektor des Transistors 15 verbundene Belag des Kondensators 74 positiv gegenüber dem anderen Belag.During this output pulse, the capacitor 74 is for one determined by the pulse generator Period of time has been discharged. The pulse generator is switched off during the pulse pauses. The transistor 15 is blocked. The capacitor 74 charges again. This causes the one with the collector of the Transistor 15 connected coating of the capacitor 74 positive compared to the other coating.
Während sich der Kondensator 74 auflädt, wird auch der Kondensator 35 über den Stellwiderstand 36 und den Widerstand 37 aufgeladen. Dabei hat der zu einem früheren Zeitpunkt aufgeladene Kondensator 39 auf die Ladezeit des Kondensators 35 keinen wesentlichen Ehf'uß. Der Kondensator 34 ist ein Hochfrequenz-Ableitkondensator, der wesentlich kleiner als der Kondensator 35 ist und, «vas die Taktsteuerung des Impulsgenerators anbelangt, im wesentlichen vernachlässigt werden kann.While the capacitor 74 is charging, the capacitor 35 is also via the variable resistor 36 and the resistor 37 is charged. In this case, the capacitor 39 charged at an earlier point in time has to Charging time of the capacitor 35 does not have any significant impact. The capacitor 34 is a high frequency bypass capacitor, which is much smaller than the capacitor 35 and what the timing control of the pulse generator as far as it is concerned, can essentially be neglected.
Wenn der Kondensator 35 ausreichend aufgelader, ist. werden die Transistoren 20 und 26 aufgesteuert. Am Anschluöpunkt 10 erscheint ein positives Potential von der Sammelleitung 12. Dieses Potential wird über den Kondensator 28 zur Basis des Transistors 20 zurückgeführt, um diesen in stromführendem Zustand zu halten. Dieser Potential steuert ferner über die Piode 32 und den Widerstand iZ den Transistor 30 auf. so daß der Kondensator 35 entladen wird. Über den Widerstand 29 wird der Ausgangstransistor 15 atifgesteuert. Der Kondensator 74 entlädt sich über das Herz. Schließlich wird das positive Potential vom Anr.chlußpunkt 10 über die Diode 79 als Sperrsignal übertragen, ^ιτ, /uWhen the capacitor 35 is sufficiently charged, is. the transistors 20 and 26 are turned on. At the connection point 10, a positive potential appears from the bus line 12. This potential is fed back via the capacitor 28 to the base of the transistor 20 in order to keep the latter in a current-carrying state. This potential also controls transistor 30 via diode 32 and resistor iZ. so that the capacitor 35 is discharged. The output transistor 15 is atif controlled via the resistor 29. The capacitor 74 discharges through the heart. Finally, the positive potential is transmitted from the connection point 10 via the diode 79 as a blocking signal, ^ ιτ, / u
verhindern, daß ein Vorverstärker den Schrittmacherinipuls so erfaßt, als sei es ein natürlicher Herzschlag.prevent a preamplifier from pacing the pacemaker pulse captured as if it were a natural heartbeat.
Die Ladezeit des Kondensators 28 gibt die Einschalldaiicr des Impulsgenerators vor; sie bestimmt damit die fjnschaltzeitdauer des Ausgangstransistors 15 und die Breite des Ausgangsimpulses. Ist der Kondensator 28 so weit geladen, daß das Potential an der Basis des Transistors 20 nicht mehr ausreicht, um den Transistor stromführend zu halten, sperren die Transistoren 20, 26, 30 und 15. Die Kondensatoren 74 und 35 beginnen sich in der oben beschriebenen Weise von neuem zu laden.The charging time of the capacitor 28 gives the acoustic signal the pulse generator before; it thus determines the switching time of the output transistor 15 and the Width of the output pulse. Is the capacitor 28 so Far charged that the potential at the base of the transistor 20 is no longer sufficient to the transistor keep current, the transistors 20, 26 block, 30 and 15. The capacitors 74 and 35 start charging again in the manner described above.
Die Schaltung zum Erfassen von naturlichen Herzschlägen umfaßt den Feldeffekttransistor 65 und die Transistoren 60 und 48.The circuit for recording natural heartbeats comprises field effect transistor 65 and transistors 60 and 48.
Der Feldeffekttransistor 65 und der Transistor 60 sind derart vorgespannt, daß sie im 4-Betrieb arbeiten und F.ingangssignaie beliebiger Polarität verstärken. Wenn ein Impuls beliebiger Polarität an der Elektrode 75 auftritt, wird er über den Kondensator 76 und den Widerstand 78 an der Parallelschaltung der beiden Dioden 71, 72 wirksam. Die Transistoren 65 und 60 verstärken diesen durch die Dioden 71, 72 sowie den Widerstand 78 begrenzten Impuls. Die Potentialänderung am Kollektor des Transistors 60 wird differenziert und über den Kondensator 58 zur Basis des als Verstärker geschalteten Transistors 48 weitergeleitet, der aufgesteuert wird, wenn der negative Teil des differenzierten Signals die Basis des Transistors 48 erreicht.The field effect transistor 65 and the transistor 60 are biased such that they operate in 4 mode and Amplify input signals of any polarity. If a pulse of any polarity is applied to electrode 75 occurs, it is connected to the parallel circuit of the two via the capacitor 76 and the resistor 78 Diodes 71, 72 effective. The transistors 65 and 60 amplify this through the diodes 71, 72 and the Resistor 78 limited pulse. The change in potential at the collector of transistor 60 is differentiated and passed through the capacitor 58 to the base of the transistor 48, which is connected as an amplifier, which is turned on when the negative portion of the differentiated signal hits the base of transistor 48 achieved.
Das positive Signal am Kollektor des Transistors 48 gelangt über den Kondensator 44 zur Basis des Transistors 40 und steuert diesen auf. Der normale l.adezyklus des Kondensators 35 wird unterbrochen.The positive signal at the collector of transistor 48 passes through capacitor 44 to the base of the Transistor 40 and controls this on. The normal charging cycle of the capacitor 35 is interrupted.
Die Schaltung zum Erfassen von natürlichen Herzschlägen hat eine Refraktärperiode oder Erholzeit, die in erster Linie durch die Ableitkondensatoren 62 und 68 gegeben ist. Die Kapazitätswerte dieser Kondensatoren si rid derart gewählt, daß sich die Kondensatoren bei Vorhandensein eines über die Schaltung laufenden Eingangssignals aufladen, während die Entladezeit der Kondensatoren 62 und 68 die Refraktärperiode bildet.The circuit for sensing natural heartbeats has a refractory period or recovery time that is primarily given by the bypass capacitors 62 and 68. The capacitance values of these capacitors Si rid chosen so that the capacitors at Presence of an input signal running through the circuit during the discharge time of the Capacitors 62 and 68 form the refractory period.
Um zu verhindern, daß die normale Impulsgeneratorfrequenz dadurch beeinflußt wird, daß die Schaltung zuTi Erfassen von natürlichen Herzschlägen den Generatorausgangsimpuls erfaßt, wird das am Anschlußpunkt 10 auftretende positive Potential, das den Ausgangstransistor 15 aufsteuert, über die Diode 79 als Sperrsignal dem Feldeffekttransistor 55 zugeführt; letzterer wird -ufgesteuert und hält den Transistor 48 gesperrt. Die Schaltung zum Erfassen von natürlichen Herzschlägen gibt einen kleinen Erholungsimpuls ab, der im Anschluß an die Refraktärperiode, verursacht durch die Ladung und Entladung der Kondensatoren 62, 68, an der Basis des Transistors 48 erscheint. Dieser Erholungsimpuls hat jedoch keine ausreichende Größe, um die Transistoren 48 und 40 aufzusteuern. Der Kondensator 52 hält den Feldeffekttransistor 55 für eine Zeitspanne entsperrt die ausreicht, um zu verhindern, daß der Schrittmacherimpuls den Transistor 48 aufsteuert, die jedoch so bemessen ist, daß der Erholungsimpuls zur Basis des Transistors 48 gelangen k2nn.In order to prevent the normal pulse generator frequency from being influenced by the circuit zuTi Detecting natural heartbeats Detected generator output pulse, the positive potential occurring at connection point 10, which is the Output transistor 15 turns on, fed via the diode 79 as a blocking signal to the field effect transistor 55; the latter is turned up and holds transistor 48 locked. The circuit for detecting natural heartbeats emits a small recovery pulse, that following the refractory period, caused by the charging and discharging of the capacitors 62, 68, appears at the base of transistor 48. This However, the recovery pulse is not of sufficient magnitude to turn transistors 48 and 40 on. Of the Capacitor 52 keeps field effect transistor 55 unlocked for a period of time that is sufficient to prevent that the pacing pulse drives transistor 48 opens, which is, however, dimensioned so that the recovery pulse reaches the base of transistor 48 k2nn.
Wenn aufgrund eines natürlichen Herzschlag? der Transistor 40 über den Transistor 48 aufgesteuert wird bildet er eine Entladestrecke für den Kondensator 39. der sich während des Normalbetriebs des Impulsgenerators über die Widerstände 36, 37 und die Diode 38 aufgeladen hat. Wenn der Transistor 30 aufgesteuertWhen due to a natural heartbeat? the When transistor 40 is turned on via transistor 48, it forms a discharge path for capacitor 39. which during normal operation of the pulse generator via the resistors 36, 37 and the diode 38 has charged. When transistor 30 is turned on
wird, um den Kondensator 35 zu entladen, verhindert die Diode 38 eine Entladung des Kondensators 39. Im Normalbetricb halt also praktisch nur der Kondensator 35 Einfluß auf die Taktstcuerung des Impulsgencrators. Wenn jedoch der Transistors 40 aufgesteuert wird und der Kondensator 39 sich entlädt, erfolgt eine Entladung des Kondensators 35 über die Diode 38 und den Transistors 40. Dadurch wird der Takt/.yklus des Impulsgenerators vollständig zurückgestellt. Außerdem wird der über die Widerstände 36, 37 fließende Strom nunmehr zwischen den Kondensatoren 35 und 39 aufgeteilt, bis die Diode 38 durch die Ladung auf dem Kondensator 39 in Sperrichtung vorgespannt wird. F.s vergeht eine längere Zeit, bis der Kondensator 35 auf das Potential aufgeladen ist, bei dem der Transistor 20 des Impulsgenerators aufgesleuert wird. Der nächste Taktzyklus erfolgt mit einer Wartetaktfolgefrequenz, die eine längere Periode als die normale Impulsgeneratorfrequenz besitzt. Wenn eine Wartetaktfrequenzperiode abgeschlossen ist, ohne daß ein natürlicher Herzschlag aufgetreten ist, gibt der Schrittmacher einen Reizimpuls ab und kehrt sofort zu der normalen Schrittmacherfrequenz zurück, vorausgesetzt, daß keine weiteren natürlichen Herzschläge festgestellt werden.is prevented to discharge the capacitor 35 the diode 38 discharges the capacitor 39. In normal operation, practically only the capacitor stops 35 Influence on the clock control of the pulse generator. However, if the transistor 40 is turned on and the capacitor 39 discharges, the capacitor 35 is discharged via the diode 38 and the Transistor 40. This completely resets the clock / cycle of the pulse generator. aside from that the current flowing through the resistors 36, 37 is now between the capacitors 35 and 39 split until diode 38 is reverse biased by the charge on capacitor 39. F.s It takes a longer time until the capacitor 35 is charged to the potential at which the transistor 20 of the pulse generator is thrown up. The next clock cycle takes place with a waiting clock rate, which has a longer period than the normal pulse generator frequency. When a waiting clock frequency period completes without a natural heartbeat occurring, the pacemaker will give one Pacing pulse and immediately reverts to normal pacing rate provided none more natural heartbeats can be detected.
Die die Diode 41, den Widerstand 42, den Widerstand 43 und den Koppelkondensator 44 umfassende Stufe bewirkt, daß der Impulsgenerator selbsttätig in einen Asynchronbetrieb mit einer dritten Frequenz übergeht, die sich sowohl von der normalen Impulsgeneratorfrequenz als auch von der Wartetaktfolgefrequenz unterscheidet, wenn der Schrittmacher sich wiederholenden externen Störsignalen ausgesetzt wird. Um diese Stufe ansprechen zu lassen, sind sich wiederholende Störsignale erforderlich, deren Folgefrequenz um einen vorgegebenen Mindestbetrag größer als der obere Grenzwert normaler Herzschlagfolgefrequenzen ist. Bei der Vorgabe der Impulsgeneratorfrequenz bei Vorhandensein derartiger Störsignale spielt die Refraktärperiode des Verstärkers eine Rolle.The stage comprising the diode 41, the resistor 42, the resistor 43 and the coupling capacitor 44 causes the pulse generator to automatically switch to asynchronous operation with a third frequency, which differs from both the normal pulse generator frequency and the waiting clock rate differs when the pacemaker is exposed to repetitive external noise. Around To let the stage respond, repetitive interference signals are required, their repetition frequency by one predetermined minimum amount is greater than the upper limit of normal heart rate rates. When specifying the pulse generator frequency in the presence of such interference signals, the refractory period plays a role of the amplifier plays a role.
Es sei beispielsweise angenommen, daß die Vorrichtung einem externen elektrischen Störsignal mit periodischem Verhalten, beispielsweise einer Sinuswelle, ausgesetzt wird und daß die Sinuswelle nach der Refraktärperiode in die Schaltung zum Erfassen von natürlichen Herzschlägen gelangt und sich infolgedessen am Kollektor des Transistors 48 bemerkbar macht. In einem solchen Falle würde, wenn keine Störschutz schaltung vorhanden wäre, die Sinuswelle Ql-ir den Koppelkondensator 44 übertragen und würde der Transistor 40 aufgesteuert; dadurch würde der Impulsgenerator ständig zurückgestellt, was natürlich nicht erwünscht ist. Um dieses ständige Rückstellen des Impulsgenerators und die damit verbundene Sperrung des Schrittmachers ohne Rücksicht auf die Herztätigkeit infolge von externen Störsignalen zu verhindern, läßt die Diode 41 den positiven Teil der Sinuswelle über den Widerstand 42 nach Masse durch. Der negative Teil dieser Sinuswelle erscheint am Widerstand 43, der einen wesentlich größeren Widerstandswert als der Widerstand 42 hat Wenn infolgedessen eine Folge von Sinuswellen über den Kondensator 44 läuft, lädt sich der Kondensator 44 auf, wobei der mit dem Kollektor des Transistors 48 verbundene Belag positiv und der andere Belag negativ wird. Diese positive Ladung mit Bezug auf die Sinuswellenquelle blockiert schließlich weitere positive Teile der Sinuswelle und verhindert dann das Aufsteuern des Transistors 40. Wenn jedoch die Zeitspanne zwischen positiven Impulsen große genugIt is assumed, for example, that the device has an external electrical interference signal periodic behavior, for example a sine wave, is exposed and that the sine wave after the Refractory period gets into the circuit for detecting natural heartbeats and, as a result, itself at the collector of transistor 48 makes noticeable. In such a case, if there is no interference protection circuit would be present, the sine wave Ql-ir den Coupling capacitor 44 would be transmitted and transistor 40 would be turned on; this would make the pulse generator constantly postponed, which of course is not desired. To this constant resetting of the Pulse generator and the associated blocking of the pacemaker regardless of the heart's activity To prevent interference due to external signals, the diode 41 leaves the positive part of the sine wave the resistor 42 to ground. The negative part of this sine wave appears at resistor 43, the one substantially greater resistance than the resistor 42 has If as a result, a sequence of Sine waves runs through the capacitor 44, the charges Capacitor 44, the plate connected to the collector of transistor 48 being positive and the other Coating becomes negative. This positive charge with respect to the sine wave source eventually blocks others positive parts of the sine wave and then prevents transistor 40 from turning on. However, if the Time span between positive impulses large enough
isl. wie beispielsweise innerhalb des Bereiches normaler Her/schlagfrequenzen oder während der Refraktärpcriode des Verstärkers, hat der Kondensator 44 ausreichend Zeit, um sich über den Widerstand 43 zu ent^den, wodurch das Blockieren des nächsten antretenden Impulses und nachfolgender Herzschlagimpulsc mit normalem Abstand vermieden wird.isl. such as within the normal range Beat frequencies or during the refractory period of the amplifier, the capacitor 44 has sufficient time to pass through the resistor 43 ent ^ den, whereby the blocking of the next occurring impulse and subsequent heartbeat impulsesc is avoided with a normal distance.
Wenn also ein Störsignal, beispielsweise ein 60 Hz-Wechselspannungssignal, aufgenommen wird, wird der Impulsgenerator sofort in die Wartestellung zurückgesetzt. Der Ladevorgang beginnt. Sobald der Kondensator 35 praktisch voll geladen ist, wird ein Impuls abgegeben. Der vom Impulsgenerator gelieferte Impuls wird von der Schaltung zum Erfassen von natürlichen Herzschlägen erfaßt, aufgrund des Aufsteuerns des Feldeffekttransistors 55 jedoch nicht durchgelassen. Die Erfassung des Schrittmacherimpulses bewirkt, daß die Schaltung zum Erfassen natürlicher Herzschläge weitere Signale für die Dauer der Refraktärperiode blockiert, während sich die Kondensatoren 35, 39 mit der Wartegeschwindigkeit zu laden beginnen und der Kondensator 44 entladen wird. Wenn am Ende der Refraktärperiode noch immer sich wiederholende Störsignale vorhanden sind, werden diese dem Erholungsimpuls überlagert, so daß Teile des Impulses eine ausreichende Größe besitzen, um die Transistoren 48 und 40 rasch wiederholt aufzusteuern, bis der Kondensator 44 voll geladen ist. Bei jedem Aufsteuern der Transistoren 48, 40 wird der Impulsgenerator wieder in seine Wartestellung zurückgesetzt; da sich jedoch der Kondensator 44 rasch auflädt und weitere Störimpulse blockiert, beginnt der Taktsteuerzyklus fast augenblicklich. Die Rückstellung bei Vorhandensein von sich wiederholenden Störsignalen (einmal bei der ErzeugungSo if an interfering signal, for example a 60 Hz AC voltage signal, is recorded, the pulse generator is immediately reset to the waiting position. The charging process begins. As soon as the capacitor 35 is practically fully charged, there is a pulse submitted. The pulse supplied by the pulse generator is used by the circuit for detecting natural Heartbeats detected, but not allowed to pass due to the activation of the field effect transistor 55. the Detection of the pacemaker pulse causes the natural heartbeat detection circuit to continue Signals blocked for the duration of the refractory period, while the capacitors 35, 39 with the Waiting speed to start charging and the capacitor 44 is discharged. If at the end of the During the refractory period, repetitive interfering signals are still present, these become the recovery impulse superimposed so that parts of the pulse have a sufficient size to the transistors 48 and 40 rapidly repeatedly until the capacitor 44 is fully charged. Every time the Transistors 48, 40, the pulse generator is reset to its waiting position; however, since the When capacitor 44 charges quickly and blocks further glitches, the clock cycle begins almost instantly. Resetting in the presence of repetitive interfering signals (once when generating
eines Ausgangsimpulses und möglicherweise mehrere Male rasch hintereinander bei Abschluß der Refraktärperiode) kann einfach als »doppelte Rückstellung« bezeichnet werden.of an output pulse and possibly several times in quick succession at the end of the refractory period) can simply be referred to as "double provision".
Die Impulsabgabc und die doppelte Rückstellung wiederholen sich, solange Störsignale vorhanden sind. In Gegenwart von sich wiederholenden Störsignalcn läuft der Schrittmacher infolgedessen mit einer Impulsfolgcfrequenz, die unter der Normalfolgcfrequenz und unter der Wartefolgefrcquenz liegt; er ist dabei mit natürlichen Herzschlägen nicht synchronisiert. Die Schrittmacherimpulsfolgeperiode bei Vorhandensein von sich wiederholenden Störsignalen stellt näherungsweise die Summe aus der Warteperiode und der Refraktärperiode der Schaltung zum Erfassen natürlicher Herzschläge dar. Wenn bp.isnip.kwpUp Hjp Warteperiode 1000 ms und die Refraktärperiode 150 ms beträgt, liegt die Schrittmacherperiode bei Vorhandensein von sich wiederholenden Störsignalen bei ungefähr 1150 ms, was einer Taktgeschwindigkeit von ungefähr 52 Schlägen pro Minute entspricht. Diese Verlangsamung der Schrittmacherfolgefrequenz in Verbindung mit dem Übergang zum Asynchronbetrieb bei Gegenwart von sich wiederholenden Störsignalen eignet sich hervorragend für eine Überprüfung der Funktionsweise der Einheit nach der Implantation.The pulse delivery and the double reset are repeated as long as interfering signals are present. As a result, in the presence of repetitive interfering signals, the pacemaker will run with a Pulse rate which is below the normal rate and below the waiting rate; he is not synchronized with natural heartbeats. The pacemaker pulse train period, if present of repetitive interfering signals represents approximately the sum of the waiting period and represents the refractory period of the natural heartbeat detection circuit. If bp.isnip.kwpUp Hjp Waiting period 1000 ms and the refractory period 150 ms the pacing period in the presence of repetitive interference signals is approximately 1150 ms, which corresponds to a clock speed of approximately 52 beats per minute. This slowdown the pacemaker rate in connection with the transition to asynchronous operation in the presence repetitive interference signals is ideal for checking the functionality of the unit after implantation.
Es versteht sich, daß die geschilderte Verlangsamung in Verbindung mit dem Übergang zum Asynchronbetrieb bei einem Bedarfsherzschrittmacher ohne das oben geschilderte Merkmal der Wartetaktfolgefrequenz in ähnlicher Weise erfolgen kann, indem die bei derartigen Anordnungen vorgesehene einfachere Zeilsteuerschaltung doppelt zurückgestellt wird.It goes without saying that the deceleration described in connection with the transition to asynchronous operation in the case of a demand pacemaker without the characteristic of the waiting cycle rate described above can be done in a similar manner by the simpler cell control circuit provided in such arrangements is reset twice.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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