DE2554933C2

DE2554933C2 - Synchronous pacemaker

Info

Publication number: DE2554933C2
Application number: DE19752554933
Authority: DE
Inventors: John M. Anoka Minn. Adams
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1974-12-09
Filing date: 1975-12-06
Publication date: 1982-06-09
Also published as: GB1520671A; IT1047835B; JPS5533347B2; NL7512530A; FR2293915A1; JPS5178595A; SE7513783L; AU497527B2; CA1067960A; FR2293915B1; SE412850B; AU8724775A; BR7507064A; DE2554933A1

Description

höchsten oberen Rate reicht Jede natürliche P-Weilen-Rate, die die obere Rate überschreitet, führt zu einer plötzlichen Änderung des Herzschlages des Patienten und damit zu einem plötzlichen Absinken des Minutenvolumens des Herzens. Vermutlich hat dabei die Vorhofrate des Patienten auf Grund einer Anstrengung oder einer Streß-Situation, die ein erhöhtes Minutenvoiumen erfordern, den oberen Grenzwert erreicht Die plötzliche Änderung des Minutenvoluinens des Herzens konnte dazu führen, daß der Patient plötzlich ohnmäch- ι ο tig wurde und angesichts der den Anstieg der Vorhofrate verursachenden Umstände möglicherweise in Gefahr kam.highest upper rate is sufficient Any natural P-period rate, exceeding the upper rate results in a sudden change in the patient's heartbeat and with it a sudden drop in the minute volume of the heart. Presumably the Patient atrial rate due to exertion or stress that has an increased minute volume require the upper limit reached The sudden change in the minute volume of the heart could lead to the patient suddenly passing out ι ο and possibly given the circumstances causing the increase in the atrial rate came in danger.

Dieses besondere Merkmal des synchronen Schrittmachers wurde bewußt vorgesehen, weil ein physiologischer Zustand des Herzmuskels diesen gegenüber einer Reizung durch externe elektrische Stimuli während einer vorbestimmten Zeitdauer im Anschluß an eine vollständige Depolarisierung des Herzmuskels vulnerabel macht Wird beispielsweise die Depolaniierung des Herzens durch einen Schrittmacherreizimpuls verursacht, der auf eine erfaßte Vorhofdepolarisierung synchron folgt, muß eine Repolarisierung des Herzmuskels innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer eintreten, die als das Γ-Wellen-Intervall bezeichnet wird. Wird eine zweite Vorhofdepolarisierung zu früh im Anschluß an die erste Depolarisierung erfaßt, kann der Schrittmacherstimulus, wenn er dem Herzen während der vulnerablen Periode zugeführt wird, unter Umständen zu Stoßen von Tachykardie oder Herzflimmern führen, 3» die unerwünscht sind und die sogar eine tödliche Folge von Rhythmusstörungen heraufbeschwören können.This particular feature of the synchronous pacemaker was intentionally provided because it is physiological Condition of the heart muscle during this against irritation by external electrical stimuli a predetermined period of time following complete depolarization of the heart muscle power Is, for example, the depolarization of the heart caused by a pacemaker stimulus, which synchronously follows a detected atrial depolarization, a repolarization of the heart muscle must occur within a predetermined period of time referred to as the Γ-wave interval. Will detects a second atrial depolarization too early following the first depolarization, the pacemaker stimulus, if it is delivered to the heart during the vulnerable period, under certain circumstances lead to bumps of tachycardia or cardiac fibrillation, 3 »which are undesirable and which are even fatal can conjure up arrhythmias.

Es ist bekannt, angesichts der vorstehend erläuterten Gefahren bei einem Herzschrittmacher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 (US-PS 36 48 707) den Umstand auszunutzen, daß der P-Wellendetektor eine bewußt vorgesehene Refraktärdauer hat, innerhalb deren er gegenüber jedem ankommenden Signal unempfindlich ist, das einem zuvor erfaßten Signal zu dicht folgt. Damit wird verhindert, daß der /'-Wellendetektor den eigenen Reizimpuls des Schrittmachers erfaßt. Diese Refraktärperiode des P-Wellendetektors bestimmt bei dem bekannten synchronen Schrittmacher die maximal zulässige Rate, mit der der Schrittmacher den Vorhofdepolarisierungen synchron folgen kann. Beispielsweise ist bei dem bekannten Herzschrittmacher die Refraktärperiode des P-Wellendetektors auf 500 ms eingestellt, was einer maximalen synchronen Rate von 120 Schlägen je Minute entspricht, während die PÄ-Zeitverzögerungsstufe stets für einen konstanten PR-Abstand von 120 ms unabhängig davon sorgt, in welchem zeitlichen Abstand natürliche AWellen auftreten, denen keine spontane Kammeraktion folgt. Wenn die Vorhofdepolarisationen daher in weniger air 500 ms aufeinanderfolgen und an dem P-Wellendetektor ein zweites AWellen-Signal ankommt, während der P-Wellendetektor noch refraktär ist, wird nur jede zweite Vorhofdepolarisation erfaßt Nur jeweils die erste /'-Welle kann den Impulsgenerator aktivieren; die anschließende zweite P-Welle wird auf Grund der Refraktärperiode des P-Wellendetektors ausgeblendet. Die Schrittmacherrate ist dann halb so groß wie die Vorhofrate. Das bedeutet, daß im Vorhofsynchronbetrieb bei steigender p-Wellenfrequenz die Folgefrequenz der Kammerreizimpulse bis zu einer Höchstfrequenz von 120 Schillgen/min folgt und dann bei weiterer Zunahme der Vorhofrate plötzlich auf den halben Wert der Vorhoffrequenz absinkt Steigt die Vorhofrate noch weiter an und treten innerhalb von 500 ms mehrere, beispielsweise drei, Vorhofdepolarisieningen auf, wird von diesen nur eine erfaßt; der Schrittmacher arbeitet beispielsweise mit einem Drittel der Vorhofrate. Der plötzliche Übergang von einer hohen auf eine niedrige Schrittmacherrate ist zwar physiologisch insofern von Vorteil, als eine Herzanregung während der vulnerablen Periode vermieden wird. Es kommt jedoch zu einer plötzlichen symptomatischen Absenkung des Minutenvolumens des Herzens, wodurch der Patient mittelbar Schaden erleiden kann.It is known, in view of the above-mentioned dangers in a pacemaker with the features of the preamble of claim 1 (US Pat. No. 3,648,707) to take advantage of the fact that the P-wave detector has a deliberately intended refractory period within which it can react to any incoming signal is insensitive that follows a previously detected signal too closely. This prevents the / 'wave detector from detecting the pacemaker's own stimulus pulse. In the known synchronous pacemaker, this refractory period of the P-wave detector determines the maximum permissible rate at which the pacemaker can synchronously follow the atrial depolarizations. For example, in the known cardiac pacemaker, the refractory period of the P-wave detector is set to 500 ms, which corresponds to a maximum synchronous rate of 120 beats per minute, while the PÄ time delay stage always ensures a constant PR interval of 120 ms regardless of which one natural waves occur at a time interval, which are not followed by any spontaneous chamber action. If the atrial depolarizations follow each other in less than 500 ms and a second A-wave signal arrives at the P-wave detector while the P-wave detector is still refractory, only every second atrial depolarization is detected. Only the first / 'wave can activate the pulse generator ; the subsequent second P-wave is masked out due to the refractory period of the P- wave detector. The pacemaker rate is then half the atrial rate. This means that in atrial synchronous operation with increasing p-wave frequency the repetition frequency of the ventricular stimulation pulses follows up to a maximum frequency of 120 Schillgen / min and then suddenly drops to half the atrial frequency when the atrial rate increases further 500 ms several, for example three, atrial depolarizations, only one of these is detected; for example, the pacemaker works at a third of the atrial rate. The sudden transition from a high to a low pacemaker rate is physiologically advantageous in that it avoids cardiac stimulation during the vulnerable period. However, there is a sudden symptomatic decrease in the minute volume of the heart, which can indirectly damage the patient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Herzschrittmacher zu schaffen, der nicht nur eine Beaufschlagung des Herzens mit externen elektrischen Reizsignalen während der vulnerablen Phase, sondern auch eine plötzliche Absenkung der Schrittmacherrate verhindert wenn die P-Wellen-Rate den oberen Grenzwert überschreitetThe invention is based on the object of creating a cardiac pacemaker that is not just one Exposure of the heart to external electrical stimulus signals during the vulnerable phase, rather a sudden decrease in the pacemaker rate also prevents if the P-wave rate is the upper one Exceeds limit

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem synchronen Herzschrittmacher der eingangs genannten An erfindungsgemäß dadurch gelöst daß eine Maximalratenbegrenzerschaltung zur Vorgabe eines mit der Erzeugung eines Schrittmacherausgangsimpulses beginnenden RatenbegrenzungsintervaHs und zum Sperren der Erzeugung eines nachfolgenden Schrittmacherausgangsimpulses während des Ratenbegrenzungsintervalls vorgesehen ist, und daß die PÄ-Zeitverzögerungsstufe mit einem mittels einer P-Welle setzbaren und durch das Erzeugen eines nachfolgenden Schrittmacherausgangsimpulses zurückstellbaren Speicher zum Verlängern des Pfl-Zeitverzögerungsintervalls zwischen dem Erfassen einer P-Welle und dem Triggern des Impulsgenerators im Falle eines Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden P-Wellen, das kürzer als das Ratenbegrenzungsintervall ist, ausgestattet istThis task is based on a synchronous cardiac pacemaker of the type mentioned at the beginning according to the invention achieved in that a maximum rate limiter circuit for specifying one with the Generation of a pacemaker output pulse starting rate limiting interval and locking the generation of a subsequent pacemaker output pulse during the rate limit interval is provided, and that the PÄ time delay stage with a settable by means of a P-wave and memory resettable by generating a subsequent pacemaker output pulse to lengthen the Pfl time delay interval between the detection of a P-wave and the triggering of the pulse generator in the case of a time interval between successive P-waves shorter than the rate limiting interval

Der Herzschrittmacher nach der Erfindung liefert auf Grund einer elektrischen Vorhofaktivität, die nicht von einer natürlichen Kammeraktivität begleitet wird, ventrikuläre Reizimpulse, die zweckentsprechend verzögert und synchron mit der Vorhofaktivität sind. Wenn die Vorhofaktität einen oberen Grenzwert für die künstliche Anregung überschreitet, gibt der Schrittmacher weiterhin ventrikuläre Reizimpulse mit einer Rate ab, die sich dem oberen Grenzwert annähert. Der Schrittmacher liefert die ventrikulären Reizimpulse in Teilsynchronismus mit der Vorhofaktivität.The pacemaker of the invention delivers due to atrial electrical activity that is not from a natural ventricular activity is accompanied, ventricular stimulation impulses, which are appropriately delayed and are in sync with atrial activity. When the atrial activity has an upper limit for the exceeds artificial stimulation, the pacemaker continues to deliver ventricular stimulation pulses at a rate which approaches the upper limit value. The pacemaker delivers the ventricular stimulus pulses in Partial synchronism with the atrial activity.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung versorgt der künstliche Herzschrittmacher das Herz mit elektrischen Reizimpulsen, die bei Fehlen irgendwelcher natürlicher elektrischer Herzaktivität eine vorbestimmte Rate haben. Bei Auftreten eines Kammerschlages, der entweder ektopisch auftreten oder durch eine Reizleitung von einer beliebigen Quelle veranlaßt sein kann, sperrt sich der Schrittmacher selbst; er geht für eine geeignete Zeitspanne vollständig in den Ruhezustand über. Auf Grund einer elektrischen Vorhofaktivität, die nicht von einer natürlichen Kammeraktivität begleitet wird, gibt der Schrittmacher Reizimpulse ab, die entsprechend verzögert und in Synchronismus mit den Vorhofschiägen sind.According to a preferred embodiment of the invention, the artificial cardiac pacemaker supplies power the heart with electrical stimulation impulses in the absence of any natural electrical activity of the heart have a predetermined rate. When a blow in the chamber occurs, which either occurs ectopically or caused by conduction from any source, the pacemaker locks itself self; it goes completely idle for an appropriate period of time. Due to an electric Atrial activity that is not accompanied by natural ventricular activity is provided by the pacemaker Stimulation impulses that are delayed accordingly and in synchronism with the atrial shocks.

Für den Patienten ist von besonderem Vorteil, daß der erfindungsgemäße künstliche Herzschrittmacher nicht plötzlich auf eine niedrigere Anregungsrate übergeht, wenn die Vorhofaktivität einen oberen Grenzwert überschreitet, wodurch die Herzleistung (das Minutenvolumen des Herzens) abgesenkt wird, wenn der Patient diese möglicherweise am meistenIt is of particular advantage for the patient that the artificial cardiac pacemaker according to the invention does not suddenly transition to a lower stimulation rate when the atrial activity is higher Exceeds the limit value, as a result of which the cardiac output (the minute volume of the heart) is reduced, when the patient may have this the most

benötigt.needed.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den ileichnungen zeigtThe invention is explained in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment. In the drawings shows

F i g. 1 das vom Herzen während eines vollständigen Herzschlags erzeugte Spannungssignal,F i g. 1 the voltage signal generated by the heart during a full heartbeat,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungüform eines künstlichen Schrittmachers mit den beanspruchten Merkmalen,F i g. 2 is a block diagram of a preferred embodiment an artificial pacemaker with the claimed features,

Fig.3 eine Blockdarstellung, die erkennen läßt, wie die F i g. 3a und 3b zusammenzulegen sind,3 shows a block diagram that shows how the F i g. 3a and 3b are to be merged,

F i g. 3a und 3b ein schematisches Schaltbild der Schaltungsanordnung gemäß dem Blockschaltbild der Fig. 2,F i g. 3a and 3b a schematic circuit diagram of the circuit arrangement according to the block diagram of FIG Fig. 2,

Fig.4 eine Darstellung, die erkennen läßt, wie die F i g. 4a und 4b nebeneinander zu legen sind, und4 shows a representation that shows how the F i g. 4a and 4b are to be placed next to each other, and

Fig.4a und 4b die Signale, die an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung während verschiedener Betriebsarten erfaßt werden oder auftreten.Fig.4a and 4b the signals that are at different Places of the circuit arrangement are detected or occur during different operating modes.

Der menschliche Herzschlag läßt sich elektrisch als eine komplexe Welle darstellen, die entsprechend F i g. 1 aus verschiedenen Teilen besteht, die als P-, Q-, R-, S- und r-Wellen bezeichnet sind. Die P-WeIIe stellt elektrisch einen Vorhofschlag mit zugeordneter Vorhofdepolarisierung dar. Dieser Schlag gibt die Herzrate als Funktion von Körpersignalen an, die kennzeichnend für das erforderliche Minutenvolumen des Herzens sind. Der hauptsächliche und am stärksten ausgeprägte elektrische Impuls des Herzsignals ist die R-Welle, die in der Herzkammer normalerweise eine Größe zwischen 2 und 20 mV hat. Die R-Welle, die die Kammerkontraktion anregt und darstellt, hat typischerweise ein Amplitudenverhältnis zur P-Welle von mindestens 3:1. Die R-Welle wird normalerweise durch Depolarisation der Kammer erzeugt. Kommt es aber auf Grund einer Fehlfunktion des Herzens nicht zur Ausbildung dieser Welle, hat der künstliche Schrittmacher die Aufgabe, dem Herzen periodisch elektronische Impulse zuzuführen, um auf diese Weise für eine fehlende R-Welle zu sorgen. Liefern jedoch sowohl der natürliche als auch der künstliche Schrittmacher eine QÄ-Welle, kommt es zu einer Konkurrenz bezüglich der Steuerung des Herzens. Es kann zu gefährlichen Situationen kommen, wenn der elektronische Schrittmacherimpuls in einem Γ-Wellenbereich auftritt. Der Γ-Wellenbereich jedes vollständigen Herzschlages folgt nach ungefähr 0,3 s auf die R- Welle oder den Hauptschlagimpuls. Innerhalb der T-WeIIe liegt ein kritisches Intervall vor, das als vulnerable Periode oder vulnerable Phase bezeichnet wird. Im Falle eines hochgradig anomalen Herzens kann ein Schrittmacherimpuls, der in dieser Periode fällt, möglicherweise Stöße von Tachykardie oder Kammerflimmern auslösen, die unerwünscht sind und sogar zu einer tödlichen Folge von Rhythmusstörungen führen können.The human heartbeat can be represented electrically as a complex wave which, according to FIG. 1 consists of different parts called P-, Q-, R-, S- and r-waves. The P-wave electrically represents an atrial beat with an associated atrial depolarization. This beat indicates the heart rate as a function of body signals which are characteristic of the required minute volume of the heart. The main and most pronounced electrical impulse of the heart signal is the R- wave, which is normally between 2 and 20 mV in size in the heart chamber. The R- wave, which excites and represents the ventricular contraction, typically has an amplitude ratio to the P-wave of at least 3: 1. The R- wave is usually created by depolarizing the chamber. However, if this wave does not develop due to a malfunction of the heart, the task of the artificial pacemaker is to periodically supply the heart with electronic impulses in order to ensure that there is no R wave. However, if both the natural and the artificial pacemaker deliver a QE wave, there is competition over the control of the heart. Dangerous situations can arise if the electronic pacemaker pulse occurs in a Γ wave range. The Γ-wave range of each complete heartbeat follows the R- wave or the main beat pulse after approximately 0.3 s. Within the T-wave there is a critical interval, which is referred to as the vulnerable period or vulnerable phase. In the case of a highly abnormal heart, a pacemaker pulse that falls during this period can potentially trigger bursts of tachycardia or ventricular fibrillation, which are undesirable and can even lead to fatal arrhythmias.

Die in F i g. 1 veranschaulichten Signale können mittels einer EKG-Einrichtung erfaßt und aufgezeichnet oder wiedergegeben werden. Findet sich in einer EKG-Aufzeichnung oder -Wiedergabe ein künstlicher Herzschrittmacherimpuls, kann dieser Impuls als Schrittmacherartefakt oder als Spitze bezeichnet werden. In F i g. 1 ist eine solche Spitze bei A dargestelltThe in F i g. Signals illustrated in FIG. 1 can be acquired and recorded or reproduced by means of an EKG device. If an artificial pacemaker pulse is found in an EKG recording or playback, this pulse can be referred to as a pacemaker artifact or a spike. In Fig. Such a peak is shown at A in FIG

Fig.2 zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen künstlichen Herzschrittmachers. Der Schrittmacher weist einen Impulsgenerator 10 auf, der dem Herzen Reizimpulse unter bestimmten Bedingungen und mit einer vorbestimmten Rate zuführt, die von einem Oszillatorzeitglied 12 vorgegeben wird. Eine2 shows the block diagram of an inventive artificial pacemaker. The pacemaker has a pulse generator 10, the Heart delivers stimulus pulses under certain conditions and at a predetermined rate that is determined by an oscillator timer 12 is specified. One

erste Elektrode 14 ist an den Impulsgenerator 10 angekoppelt; diese Elektrode läßt sich mit dem Herzen des Patienten an oder in der Herzkammer verbinden. Eine indifferente Elektrode 16, die als neutrale Elektrode oder Bezugselektrode wirkt, kann mit einem anderen Teil des Körpers des Patienten oder einem vorbestimmten Teil des Herzens in Kontakt gebracht werden. Die indifferente Elektrode 16 ist scheibenförmig dargestellt, da solche indifferenten Elektroden im Falle von Schrittmachern häufig von leitenden Scheiben oder Gittern auf der Oberfläche des implantierten Impulsgenerators gebildet werden. Der Schrittmacher ist mit einer zweiten Elektrode 18 versehen, die mit dem Herzen des Patienten am oder im Vorhof verbunden werden kann. Die Vorhofelektrode 18 ist in der im folgenden näher erläuterten Weise an einen anderen Teil des Schrittmachers angekoppelt.first electrode 14 is coupled to pulse generator 10; this electrode connects to the heart of the patient to or in the ventricle. An indifferent electrode 16, which as a neutral Electrode or reference electrode may act with another part of the patient's body or with a predetermined part of the heart to be brought into contact. The indifferent electrode 16 is disk-shaped shown, since such indifferent electrodes in the case of pacemakers are often made of conductive discs or grids are formed on the surface of the implanted pulse generator. The pacemaker is provided with a second electrode 18 which is connected to the patient's heart on or in the atrium can be. The atrial electrode 18 is connected to another in the manner explained in more detail below Part of the pacemaker attached.

Die veranschaulichte Elektrodenanordnung wird vorzugsweise verwendet, obwohl im Rahmen der Erfindung auch andere Elektrodenanordnungen benutzt werden können. Es ist nur eine Kammerelektrode erforderlich; diese wird auf chirurgischem Wege an der Kammer angebracht oder in diese hineingeführt. Die indifferente Elektrode 16 kann subkutan implantiert werden. Die Elektrode 14 wirkt als Meß- und Reizelektrode; es kann jedoch auch eine gesonderte Elektrodenanordnung vorgesehen sein, um die elektrischen Kammersignale zu erfassen. Die Elektrode 18 wird auf chirurgischem Wege am Vorhof des Herzens des Patienten angebracht oder in diesen eingeführt.The illustrated electrode arrangement is preferably used, although within the scope of FIG In accordance with the invention, other electrode arrangements can also be used. It's just a chamber electrode necessary; this is surgically attached to or inserted into the chamber. the indifferent electrode 16 can be implanted subcutaneously. The electrode 14 acts as a measuring and Stimulus electrode; however, a separate electrode arrangement can also be provided in order to generate the electrical To capture chamber signals. Electrode 18 is surgically placed on the atrium of the heart attached to or inserted into the patient.

Die indifferente Elektrode 16 ist über eine Leitung 20 und eine damit verbundene Masseleitung 22 an den Impulsgenerator 10 angeschlossen. Die Elektrode 16 dient als Masse für den Impulsgenerator 10 und andere Schaltungskomponenten des Schrittmachers.The indifferent electrode 16 is via a line 20 and a ground line 22 connected to the Pulse generator 10 connected. The electrode 16 serves as a ground for the pulse generator 10 and others Circuit components of the pacemaker.

Der Schrittmacher weist ferner einen ersten Signalaufnehmer 24 auf, der auf elektrische Kammersignale des Herzens anspricht und infolge dessen vorliegend als R-Wellen-Detektor bezeichnet wird. Der Ä-Wellen-Detektor 24 steht mit der Kammerelektrode 14 über Leitungen 26 und 28 in Verbindung. Die Kammerelektrode 14 ist ferner über die Leitung 26 und eine Leitung 30 an den Ausgang des Impulsgenerators 10 angekoppelt. The pacemaker also has a first signal pick-up 24 which responds to electrical chamber signals of the heart and is therefore referred to here as an R- wave detector. The λ-wave detector 24 is connected to the chamber electrode 14 via lines 26 and 28. The chamber electrode 14 is also coupled to the output of the pulse generator 10 via the line 26 and a line 30.

Der R- Wellen-Detektor 24 steht über eine Leitung 39 mit einem Rückstellanschluß des Impulsgenerators 10 in Verbindung. Ein ventrikuläres Signal, beispielsweise eine R-Welle, das im Herzen erzeugt wird, wird vom Detektor 24 erfaßt und dort mittels eines Meßverstärkers 25 verstärkt; der Impulsgenerator 10 wird daraufhin zurückgestellt, so daß der Schrittmacher keinen Reizimpuls an das Herz gibt Der McSversiärker 25 des R-Wellen-Detektors 24 wird gegenüber jedem auf der Leitung 28 eingehenden Signal für eine Zeitspanne unempfindlich gemacht, die als Refraktärperiode bezeichnet und mittels einer Refraktärschaltung 34 vorgegeben wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Refraktärperiode von 300 ms vorgesehen. Zur Sperrung des Meßverstärkers 25 wird die Refraktärschaltung 34 durch eine verstärkte R-Welle, die über eine Diode 37 und Leitungen 36,38 zugeführt wird, oder durch eis Oszillatorausgangssignal wirksam gemacht das vom Oszillator 12 über eine Leitung 40 und eine Diode 42 einläuftThe R- wave detector 24 is connected to a reset connection of the pulse generator 10 via a line 39. A ventricular signal, for example an R- wave, which is generated in the heart, is detected by the detector 24 and amplified there by means of a measuring amplifier 25; the pulse generator 10 is then reset so that the pacemaker does not give a stimulus to the heart.The McSversiärker 25 of the R- wave detector 24 is made insensitive to any incoming signal on the line 28 for a period of time called the refractory period and by means of a refractory circuit 34 is specified. In the present exemplary embodiment, a refractory period of 300 ms is provided. To block the measuring amplifier 25, the refractory circuit 34 is activated by an amplified R- wave, which is fed in via a diode 37 and lines 36, 38, or by an oscillator output signal that comes in from the oscillator 12 via a line 40 and a diode 42

Der Oszillator 12 des Impulsgenerators 10 schwingt frei mit einer voreingestellten Frequenz von beispielsweise 60 Schlagen pro Minute (entsprechend einem Impulsintervall von 1000 ms), solange am Rückstellen!-The oscillator 12 of the pulse generator 10 freely oscillates at a preset frequency of, for example 60 beats per minute (corresponding to a pulse interval of 1000 ms) as long as it is reset! -

gang des Oszillators kein verstärktes R-Wellensignal oder am Trigger-Eingang kein Ausgangssignal einer Speicherschaltung 44 für eine obere Rate anliegt. Die von dem Oszillator 12 vorgegebenen 60 Schläge pro Minute stellen die untere Schrittmacherrate des Schrittmachers dar. Das von dem Oszillator 12 erzeugte Oszillatorausgangssignal geht über eine Leitung 46 an einen Impulsverstärker 48', der das Ausgangssignal auf einen ausreichenden Spannungs- und Strompegel verstärkt, um die Herzkammern des Patienten anzuregen. Dieser Schrittmacherreizimpuls wird der Kammerelektrode 14 über die Leitungen 30 und 26 zugeführt. Der Schrittmacherreizimpuls ist in den Zeichnungen mit A bezeichnet. Der Oszillator 12 hat einen oberen Grenzwert, oberhalb dessen er an einem freien Schwingen im Falle einer Fehlfunktinn der Schaltung oder der Batterie gesperrt wird; über diesen oberen Grenzwert kann der Oszillator 12 auch nicht durch einen zweiten Signalaufnehmer 48 hinausgetrieben werden. Dieser obere Grenzwert wird von einer Ratenbegrenzerschaltung 50 vorgegeben, die den Oszillator 12 für eine vorbestimmte Zeitdauer im Anschluß an die Aufnahme eines Oszillatorausgangssignals über die Leitungen 46 und 40 sowie eine Leitung 52 sperrt. Der obere Grenzwert kann beispielsweise bei 120 Schlägen pro Minute liegen, was einem Zeitintervall zwischen den Oszillatorausgangssignalen von 500 ms entspricht.output of the oscillator no amplified R- wave signal or no output signal of a memory circuit 44 for an upper rate is present at the trigger input. The 60 beats per minute given by the oscillator 12 represents the lower pacemaker rate of the pacemaker. The oscillator output signal generated by the oscillator 12 goes via a line 46 to a pulse amplifier 48 ', which amplifies the output signal to a sufficient voltage and current level to achieve the Stimulate the patient's chambers of the heart. This pacemaker stimulus is supplied to the ventricular electrode 14 via leads 30 and 26. The pacemaker stimulus is denoted by A in the drawings. The oscillator 12 has an upper limit value, above which it is blocked from free oscillation in the event of a malfunction of the circuit or the battery; The oscillator 12 cannot be driven beyond this upper limit value by a second signal pickup 48 either. This upper limit value is specified by a rate limiter circuit 50 which blocks the oscillator 12 for a predetermined period of time following the reception of an oscillator output signal via the lines 46 and 40 and a line 52. The upper limit value can be, for example, 120 beats per minute, which corresponds to a time interval between the oscillator output signals of 500 ms.

Der zweite Signalaufnehmer 48 entspricht auf natürliche Vorhofschläge des Herzens an, die von der Vorhofelektrode 18 aufgenommen und einem Meßverstärker 54 über eine Leitung 56 zugeführt werden. Der Signalaufnehmer 48 ist daher vorliegend als P-Wellen-Detektor bezeichnet. Der Meßverstärker 54 wird gleichfalls für eine Refraktärperiode (beispielsweise 150 ms) refraktär oder unempfindlich gemacht. Diese Refraktärperiode wird von einer Refraktärschaltung 58 vorgegeben, die über die Diode 37, eine weitere Diode 60, die Leitungen 36, 39, 40 sowie Leitungen 61, 62 und 64 wirksam gemacht wird, wenn der R-Wellen-Detektor 24 eine /?-Welle verstärkt. Auf diese Weise wird der PWellen-Detektor 48 daran gehindert, auf dieselbe y?-Welle anzusprechen, wenn diese anschließend von der Vorhofelektrode 18 aufgenommen wird, nachdem sie von der Kammer zum Vorhof gelaufen ist. Die Refraktärschaltung 58 macht über die Dioden 42 und 60 sowie die Leitungen 40, 61, 62 und 64 auch den Meßverstärker 54 gegenüber vom Impulsgenerator 10 erzeugten Oszillatorausgangssignalen und zugehörigen Herzsignalen für eine Zeitspanne von 150 ms refraktär. Schließlich macht die Refraktärschaltung 58 über die Leitungen 62 und 64 den Meßverstärker 54 für 150 ms unempfindlich, nachdem der Meß verstärker ein P- Wellensignal erfaßt und verstärkt hat The second signal pick-up 48 corresponds to natural atrial beats of the heart, which are picked up by the atrial electrode 18 and fed to a measuring amplifier 54 via a line 56. The signal pickup 48 is therefore referred to here as a P-wave detector. The measuring amplifier 54 is also made refractory or insensitive for a refractory period (for example 150 ms). This refractory period is specified by a refractory circuit 58, which is made effective via the diode 37, another diode 60, the lines 36, 39, 40 and lines 61, 62 and 64 when the R- wave detector 24 has a /? - Reinforced shaft. In this way, the Pwave detector 48 is prevented from responding to the same y? Wave when it is subsequently picked up by the atrial electrode 18 after traveling from the ventricle to the atrium. The refractory circuit 58 also makes the measuring amplifier 54 refractory to the oscillator output signals generated by the pulse generator 10 and the associated cardiac signals for a period of 150 ms via the diodes 42 and 60 and the lines 40, 61, 62 and 64. Finally, the refractory circuit 58 makes the measuring amplifier 54 insensitive for 150 ms via the lines 62 and 64 after the measuring amplifier has detected and amplified a P-wave signal

Der Ausgang des P-Wellen-Detektors 48 ist mit der Speicherschaltung 44 verbunden, die beim normalen Arbeiten des Schrittmachers (d. h, bei einem Arbeiten unterhalb des oberen Grenzwertes im P-Wellen-Synchronbetrieb) für eine P-R-Verzögerung von ungefähr 100 ms zwischen dem Erfassen einer P-WeIIe und der Abgabe eines Schrittmacherimpulses A durch den Impulsgenerator 10 sorgt Die Speicherschaltung 44 für die obere Rate weist einen Spei.-her 66 auf, der durch die verstärkte P-Welle gesetzt werden kann, die über die Leitung 62 seinem Setzeingang zugeführt wird. Das Löschen des Speichers 66 erfolgt entweder durch ein verstanttts R-Wellen-Signal, das der K-Weilen-Detektor 24 abgibt (Diode 37 und Leitungen 36, 39,40), oderThe output of the P-wave detector 48 is connected to the memory circuit 44 which, when the pacemaker is operating normally (i.e., operating below the upper limit in P-wave synchronous mode), provides a PR delay of approximately 100 ms between the detection of a P-wave and the delivery of a pacemaker pulse A by the pulse generator 10 is fed to its set input. The memory 66 is erased either by a constant R- wave signal which the K-wave detector 24 emits (diode 37 and lines 36, 39, 40), or

durch ein Oszillalorausgangssignai des Oszillators 12 (über die Leitungen 40 und 61 sowie die Dioden 42 und 60). Diese Signale werden jeweils gleichzeitig sowohl dem Setz- als auch dem Löscheingang des Speichers 66 zugeführt.by an oscillator output signal of the oscillator 12 (via the lines 40 and 61 and the diodes 42 and 60). These signals are applied to both the set and clear inputs of memory 66 at the same time fed.

Wenn der Speicher 66 durch ein verstärktes P-Wellen-Signal an seinem Setzeingang gesetzt wird, gibt er ein Speicherausgangssignal auf eine Leitung 68. Beim Löschen des Speichers 66 entweder durch ein verstärktes R-Wellen-Signal oder das Oszillatorausgangssignal verschwindet das Speicherausgangssignal auf der Leitung 68. Bei dem Speicher 66 kann es sich um einen bistabilen Multivibrator oder ein Flip-Flop beliebiger bekannter Ausführung handeln, der bzw. das bistabile Betriebszustände hat.When the memory 66 is set by an amplified P-wave signal at its set input, it gives a memory output signal on a line 68. When the memory 66 is cleared by either an amplified R- wave signal or the oscillator output signal, the memory output signal on the line disappears 68. The memory 66 can be a bistable multivibrator or a flip-flop of any known design that has bistable operating states.

Das Speicherausgangssignal geht über die Leitung 68 zu einer P-P-Intervall-Zeitverzögerungsschaltung 70. Bei der Schaltung 70 kann es sich um eine beliebige herkömmliche Zeitverzögerungsschaltungsanordnung handeln, die auf ein Speicherausgangssignal anspricht und ein voreingestelltes Zeitverzögerungsintervall von 80 bis 150 ms hat. Dieses Intervall ist so gewählt, daß es dem mittleren Intervall zwischen der natürlich auftretenden P-WeIIe und der anschließenden R-Welle eines normalen Herzens entspricht, das innerhalb eines normalen Bereichs schlägt. Vorzugsweise ist das />-/?-Intervall auf 100 ms eingestellt. Die Schaltung 70 spricht nicht auf ein Speicherausgangssignal an, dessen Dauer nicht mindestens der Dauer des voreingestellten Intervalls entspricht.The memory output goes on line 68 to a PP interval time delay circuit 70. Circuit 70 can be any conventional time delay circuitry that is responsive to a memory output and has a preset time delay interval of 80 to 150 ms. This interval is chosen to correspond to the mean interval between the naturally occurring P wave and the subsequent R wave of a normal heart beating within a normal range. The /> - /? Interval is preferably set to 100 ms. Circuit 70 is not responsive to a memory output signal whose duration is not at least equal to the duration of the preset interval.

Aufgrund des Speicherausgangssigr.als erzeugt die /'-/Mntervall-Zeitverzögerungsschaltung 70 ein Triggersignal, das über eine Leitung 72 zu dem Triggereingang des Oszillators 12 geht. Der Oszillator 12 gibt daraufhin sofort das Oszillatorausgangssignal auf die Leitung 46. Dieses Signal wird verstärkt und dem Ventrikel des Patienten zugeführt Das Oszillatorausgangssignal stellt ferner den Oszillator 12 zurück, löscht den Speicher 66 und macht den R-Wellen- sowie den P-Wellen-Detektor refraktär. Das gesamte Zeitintervall zwischen der Erfassung der P-WeIIe und der Anregung der Kammer beträgt auf diese Weise ungefähr 80 bis 150 ms; die Schrittmacherschaltung spricht auf ein anschließendes R- Wellensignal mindestens 300 ms lang nicht an.On the basis of the memory output signal, the / '- / Minterval time delay circuit 70 generates a trigger signal which goes via a line 72 to the trigger input of the oscillator 12. The oscillator 12 then immediately puts the oscillator output signal on line 46. This signal is amplified and fed to the patient's ventricle. The oscillator output signal also resets the oscillator 12, clears the memory 66 and makes the R- wave and P-wave detectors refractory. The total time interval between the detection of the P-wave and the excitation of the chamber is approximately 80 to 150 ms in this way; the pacemaker circuit does not respond to a subsequent R- wave signal for at least 300 ms.

Die Fig. 3a und 3b zeigen entsprechend Fig. 3 nebeneinandergelegt schematisch ein vollständiges Schaltbild einer Ausführungsform einer Herzschrittmacher-lmpulsgeneratorschaltung, die entsprechend Fig.2 arbeitet. Die Schaltungsstufen 10, 24, 44 und 48 und die zugehörigen Verbindungsleitungen können innerhalb einer Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen, die beispielsweise die indifferente Elektrode 16 bilden kann, gekapselt oder hermetisch abgedichtet sein. Die Schaltungsstufen 10,24,44 und 48 werden von einer gemeinsamen Stromquelle gespeist, die mehrere nicht veranschaulichte Batterien B+ aufweist die untereinander in Serie geschaltet sind und parallel zu einem nicht veranschaulichten Kondensator und jeder der Schaltungsstufen liegen. 3a and 3b show a complete circuit diagram of an embodiment of a cardiac pacemaker pulse generator circuit which operates in accordance with FIG. The circuit stages 10, 24, 44 and 48 and the associated connecting lines can be encapsulated or hermetically sealed within a shield against electromagnetic interference, which can form the indifferent electrode 16, for example. The circuit stages 10, 24, 44 and 48 are fed by a common current source which has a plurality of batteries B + (not shown ) which are connected in series with one another and are in parallel with a capacitor (not shown) and each of the circuit stages.

Die R-Wellen und -P-Wellen-Detektoren 24 und 48 stimmen bis auf die Zeitkonstanten der Refraktärteüe überein. Daher ist nur die Schaltungsauslegung des Ä-Wellen-Detektors 24 im einzelnen dargestellt und beschrieben. Bei der Anordnung nach F i g. 3a wird die R-Welle der Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors Qi über eine Filterschaltung zugeführt, die aus Kondensatoren CX und C2 sowie Widerständen Ri The R- wave and -P-wave detectors 24 and 48 agree except for the time constants of the refractory part. Therefore, only the circuit configuration of the λ-wave detector 24 is shown and described in detail. G In the arrangement according to F i. 3a, the R wave is fed to the gate electrode of a field effect transistor Qi via a filter circuit, which consists of capacitors CX and C2 and resistors Ri

und R 14 besteht. Das verstärkte Ausgangssignal des Feldeffekttransistors CI geht an die Basis eines Transistors Q 2, der eine zweite Verstärkerslufe bildet. Ein Kondensator CS, der in Reihe mit einem Widerstand R 5 und einer Diode CR 1 zwischen einer positiven Sammelleitung 72' und einer Masseleitung 74 liegt, wird normalerweise aulgeladen. Wenn der Transistor Q 2 entsprechend einem größeren oder kleineren Stromfluß über den Feldeffekttransistor Qi mehr oder weniger Strom führt, ändert sich die Spannung am Kondensator C6 entsprechend. Liegt die erfaßte Amplitude der R-WeIIe über einem vorbestimmten Pegel, beispielsweise ±3 mV, ist die Ladespannung des Kondensators C6 hinreichend groß, um einen normalerweise gesperrten Transistor ζ) 3 stromführend zu machen. Die Meß- und Verstärkerschaltung gemäß Fig. 3a spricht auf positive und negative /?-Wellen-Signale an. Liegt ein Herzsignal von solcher Polarität vor, daß ein negatives Potential am Kollektor des Transistors Q 2 erscheint, wird über die Emitter-Basis-Slrecke des Transistors Q 3 und den Kondensator C6 ein Strom gezogen, wodurch der Transistor Q3 aufgesteuert wird. Liegt dagegen ein Herzsignal von entgegengesetzter Polarität am Eingang der Meß- und Verstärkerschaltung an, erscheint am Kollektor des Transistors Q2 ein positives Potential, das den Transistor C* 3 zu sperren sucht. Wenn jedoch das positive Potential am Kollektor des Transistors Q 2 verschwindet, lädt sich der über die Diode CR1 entladene Kondensator C6 über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q3 auf, wodurch der Transistor Q 3 stromführend gemacht wird.and R 14 consists. The amplified output signal of the field effect transistor CI goes to the base of a transistor Q 2, which forms a second amplifier run. A capacitor CS connected in series with a resistor R 5 and a diode CR 1 between a positive bus 72 'and a ground line 74 is normally charged. If the transistor Q 2 carries more or less current corresponding to a larger or smaller current flow via the field effect transistor Qi , the voltage on the capacitor C6 changes accordingly. If the detected amplitude of the R wave is above a predetermined level, for example ± 3 mV, the charging voltage of the capacitor C6 is high enough to make a normally blocked transistor ζ) 3 current. The measuring and amplifier circuit according to FIG. 3a responds to positive and negative /? - wave signals. If there is a cardiac signal of such polarity that a negative potential appears at the collector of transistor Q 2 , a current is drawn across the emitter-base junction of transistor Q 3 and capacitor C6, whereby transistor Q3 is turned on. If, on the other hand, a heart signal of opposite polarity is present at the input of the measuring and amplifier circuit, a positive potential appears at the collector of transistor Q2 , which seeks to block transistor C * 3. If, however, the positive potential at the collector of the transistor Q 2 disappears, the capacitor C6, which has been discharged via the diode CR 1, charges up via the base-emitter path of the transistor Q3 , whereby the transistor Q 3 is made current-carrying.

Ein magnetisch betätigter Schalter S 1 liegt über eine Diode CT? 5 zwischen dem Kollektor des Transistors Q3 und der Masseleitung 74. In entsprechender Weise ist der Schalter 51 mit derselben Stelle im P-Wellen-Detektor 48 verbunden. Er hat die Aufgabe, beide Meßverstärkerschaltungen zu sperren, wenn er auf magnetischem Wege geschlossen wird. Der Schalter 5 1 ist vorgesehen, damit der Arzt die Meß- und Verstärkerschaltung durch Betätigen des Schalters 51 mit Hilfe eines zweckentsprechenden Magnetfeldes sperren kann. Dabei wird der Kollektor des Transistors Q 3 auf die Durchlaßspannung der Diode CR 5 gelegt. Wenn die Meßverstärkerschaltungen auf diese Weise blockiert sind, schwingt der Oszillator 12 (F i g. 2) frei; er erzeugt Reizsignale mit einer von der Batteriespannung abhängigen Rate. Der Arzt kann daher die Funktionsfähigkeit des Impulsgenerators und den Zustand der Batterien kontrollieren, indem er die Freilaufrate überwacht und die jeweils gemessene Rate mit der Rate vergleicht, die zum Zeitpunkt der Implantation vorlag.A magnetically operated switch S 1 is across a diode CT? 5 between the collector of transistor Q3 and the ground line 74. Similarly, switch 51 is connected to the same location in P- wave detector 48. Its task is to block both measuring amplifier circuits when it is closed magnetically. The switch 5 1 is provided so that the doctor can block the measuring and amplifier circuit by actuating the switch 51 with the aid of an appropriate magnetic field. The collector of the transistor Q 3 is connected to the forward voltage of the diode CR 5. When the sense amplifier circuits are blocked in this way, the oscillator 12 (FIG. 2) oscillates freely; it generates stimulus signals at a rate that depends on the battery voltage. The doctor can therefore check the functionality of the pulse generator and the condition of the batteries by monitoring the freewheeling rate and comparing the rate measured in each case with the rate that was present at the time of implantation.

Der Kollektor des Transistors (93 steht seinerseits über einen Kondensator Cl und eine Diode CR 2 mit der Basis eines Transistors Q 4 in Verbindung. Liegt die Amplitude des Herzsignals über dem vorbestimmten Wert, wird der Transistor Q 3 aufgesteuert, wodurch die über den Kondensator C 7 an die Basis des Transistors Q 4 angelegte Spannung in Richtung auf das Potential B+ ansteigt; der Transistor Q 4 wird aufgesteuert Das Herzsignal wird also erfaßt und verstärkt; übersteigt es den vorbestimmten Pegel, wird der Transistor Q 4 entsperrt. The collector of the transistor (93 in turn communicates via a capacitor Cl and a diode CR 2 with the base of a transistor Q 4 in connection. If the amplitude of the cardiac signal over the predetermined value, the transistor Q is turned on 3, whereby the via capacitor C 7 applied to the base of the transistor Q 4 increases in the direction of the potential B + ; the transistor Q 4 is turned on The heart signal is detected and amplified; if it exceeds the predetermined level, the transistor Q 4 is unlocked.

Wenn der normalerweise keinen Strom führende Transistor Q 4 entsperrt wird, wird auch der Transistor QS auf gesteuert, da an seine Basis über einen Widerstand R 9 Spannung in Durchlaßrichtung angelegt wird Die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors QS liegt mit der Emitter-Kollektor-Strecke desWhen the normally no current carrying transistor Q 4 is unlocked, and the transistor QA is controlled as to its base through a resistor R9 voltage is applied in the forward direction, the emitter-collector path of transistor QA is connected to the emitter-collector Stretch of the

Transistors (?4 und Widerständen WIl und R 12 in Reihe zwischen der positiven Sammelleitung 72' und der Masseleitung 74. Wenn die Transistoren ζ) 4 und Q 5 Strom führen, fällt die Spannung an der Verbindungsstelle der Widerstände R 11 und R 12 steil ab, wodurch ein Kondensator CS veranlaßt wird, sich auf den Spannungsabfall am Widerstand RW aufzuladen. Der Ladestrom für den Kondensator CS wird von ß+ über die Emitter-Basis-Strecke eines Transistors Q6 gezogen, was diesen Transistor stromführend zu machen sucht. Der Kondensator CS kann sich auf die am Widerstand /?11 abfallende Spannung abzüglich des Emitter-Basis-Durchlaßspannungsabfalls des Transistors ζ) 6 aufladen.Transistor (? 4 and resistors WIl and R 12 in series between the positive bus 72 'and the ground line 74. When the transistors ζ) 4 and Q 5 conduct current, the voltage at the junction of the resistors R 11 and R 12 drops sharply thereby causing a capacitor CS to charge to the voltage drop across resistor RW. The charging current for the capacitor CS is drawn from β + via the emitter-base path of a transistor Q6 , which tries to make this transistor live. The capacitor CS can be charged to the voltage drop across the resistor 11 minus the emitter-base forward voltage drop of the transistor ζ) 6.

Obwohl das verstärkte ß-Wellen-Signal an der Basis des Transistors O 4 von verhältnismäßig kurzer Dauer ist, während deren die Transistoren Q4, QS und Q6 aufgesteuert werden, sucht eine über den Transistor Q 6, einen Widerstand R13 und eine Diode CR13 anliegende Spannung den Transistor QA leitend zu halten. So lange sich daher der Kondensator CS auflädt und der Transistor ζ>6 stromführend bleibt, bleiben auch die Transistoren Q4 und Q 5 aufgesteuert. Dadurch, daß über den Transistor Q 6 Strom fließt, sucht sich ein mit der Basis des Transistors Q 5 verbundener Transistor C9 auf die Batteriespannung aufzuladen. Während der Kondensator C9 aufgeladen wird, bleibt der Transistor Q 5 stromführend. Wenn der Kondensator CS jedoch voll aufgeladen ist, sperrt der Transistor Q 6; der Kondensator C9 beginnt, sich zu entladen. Die Ladedauer des Kondensators CS bestimmt die verhältnismäßig kurze Impulsdauer des verstärkten /?-Wellensignals auf der Leitung 39. Während sich der Kondensator C9 entlädt, wird die Basisspannung des Transistors Q 5 auf einen Wert abgesenkt, der zur Stromführung des Transistors nicht mehr ausreicht; der Transistor Q 5 sperrt. Die Entladedauer des Kondensators C9 ist so gewählt, daß sie bei ungefähr 300 ms liegt. Während dieser Zeitspanne kann die Schaltungsanordnung auf ein ankommendes R-Wellensignal nicht ansprechen. Wenn der Transistor Q 5 sperrt, wird der Kondensator C 8 in umgekehrter Richtung vorgespannt; der Transistor Q 6 wird weiter zugesteuert; der Kondensator CS entlädt sich. Obwohl also der Transistor Q 6 nur für eine kurze Zeitspanne Strom führt, um das Signal (b) auf der Leitung 39 zu erzeugen, ist die Schaltungsanordnung für eine Zeitdauer refraktär, die von der Bemessung der Kondensatoren C9 und ClO sowie der Bemessung des Widerstandes R 9 abhängt.Although the amplified β-wave signal at the base of the transistor O 4 is of a relatively short duration, during which the transistors Q4, QS and Q6 are turned on, one looks for the transistor Q 6, a resistor R 13 and a diode CR 13 applied voltage to keep the transistor QA conductive. As long as the capacitor CS is charged and the transistor ζ> 6 remains live, the transistors Q 4 and Q 5 also remain open. Because current flows through the transistor Q 6, a transistor C9 connected to the base of the transistor Q 5 seeks to charge the battery voltage. While the capacitor C9 is charging, the transistor Q 5 remains energized. However, when the capacitor CS is fully charged, the transistor Q 6 blocks; the capacitor C9 begins to discharge. The charging time of the capacitor CS determines the relatively short pulse duration of the amplified /? - wave signal on the line 39. While the capacitor C9 discharges, the base voltage of the transistor Q 5 is lowered to a value that is no longer sufficient to conduct the current of the transistor; the transistor Q 5 blocks. The discharge duration of the capacitor C9 is chosen so that it is approximately 300 ms. During this period of time, the circuit arrangement cannot respond to an incoming R-wave signal. When the transistor Q 5 blocks, the capacitor C 8 is biased in the reverse direction; the transistor Q 6 is further closed; the capacitor CS discharges. Although the transistor Q 6 only carries current for a short period of time in order to generate the signal (b) on the line 39, the circuit arrangement is refractory for a period of time that depends on the rating of the capacitors C9 and ClO and the rating of the resistor R. 9 depends.

Aus F i g. 3a geht hervor, daß die Refraktärschaltung 34 einen integralen Bestandteil des Meßverstärkers 25 bildet; die beiden Schaltungsanordnungen nutzen gemeinsam die Leitung 40 aus, um abgehende verstärkte Ä-Wellensignale zu übermitteln und ankommende Oszillatorrückstellsignale aufzunehmen. Ein einlaufendes Oszillatorrückstellsignal gelangt über den Widerstand R13 und eine Diode CR 3 zur Basis des Transistors Q 4, wodurch dieser Transistor in der zuvor beschriebenen Weise aufgesteuert wird. Die Transistoren QS und Q 6 werden gleichfalls stromführend gemacht Der Kondensator C 9 wird aufgeladen und sorgt erneut für die Refraktärperiode, während er sich entlädt Bei dem Kondensator ClO handelt es sich um einen verhältnismäßig kleinen Kondensator, der als Filter wirkt, um zu verhindern, daß hochfrequente Störsignale eine Stromführung durch den Transistor Q 4 auslösen. From Fig. 3a shows that the refractory circuit 34 forms an integral part of the measuring amplifier 25 ; the two circuits share line 40 to convey outgoing amplified λ-wave signals and to receive incoming oscillator reset signals. An incoming oscillator reset signal reaches the base of the transistor Q 4 via the resistor R 13 and a diode CR 3, as a result of which this transistor is turned on in the manner described above. The transistors QS and Q 6 are also made live. The capacitor C 9 is charged and provides the refractory period again while it discharges. The capacitor C10 is a relatively small capacitor that acts as a filter to prevent that high-frequency interference signals trigger a current flow through transistor Q 4.

IlIl

Der in Fig. 3b veranschaulichte Impulsgenerator 10 umfaßt den Oszillator 12 mit Transistoren Q7, Q8, ζ>9 und Q 10, die Ratenbegrenzerschaltung 50 mit einem Transistor Q 12 sowie den Impulsverstärker 48', zu dem Transistoren Q 11, Q 13 und Q 14 gehören.The pulse generator 10 illustrated in Fig. 3b comprises the oscillator 12 with transistors Q7, Q 8, ζ> 9 and Q 10, the rate limiter circuit 50 with a transistor Q 12 and the pulse amplifier 48 ', to the transistors Q 11, Q 13 and Q. 14 belong.

Was den Oszillator anbelangt, wird beim Ausbleiben der normalen Herztätigkeit, zu erkennen durch das verstärkte R- Wellen- oder P- Wellensignal, ein Taktkondensator CIl über einen Taktwiderstand R14' mit einer Geschwindigkeit aufgeladen, die durch die /?C-Zeitkonstante des Serienzeitgliedes bestimmt ist. Die Ladegeschwindigkeit des Kondensators CIl auf einen Bezugsspannungswert bestimmt die Grundrate, mit der Reizimpulse von dem künstlichen Herzschrittmacher an die Herzkammer des Patienten angelegt werden. Die am Kondensator CIl aufgebaute Ladespannung gelangt über Widerstände R 15 und R 16 zum Emitter des Transistors QiO. Witd ein vorbestimmter Wert oberhalb der Bezugsspannung erreicht, die von der Verbindungsstelle von Widerständen R 17 und R 18 aus an die Basis des Transistors angelegt wird, führt der Transistor Q 10 Strom. Nach Aufsteuern des Transistors Q 10 steigt die der Basis des Transistors Q9 zugeführte Spannung an, wodurch auch dieser Transistor entsperrt wird. Wie aus F i g. 3b hervorgeht, ist der Kollektor des Transistors ζ) 10 unmittelbar an die Basis des Transistors ζ)9 angeschlossen. Führt der Transistor ζ) 10 Strom, steigt die an der Basis des Transistors (?9 anliegende Spannung, wodurch der Transistor Q 9 aufgesteuert wird. Nach Entsperrung des Transistors Q9 wird über Widerstände R 20 und R 21 Potential an die Basis des ersten Ausgangstransistors Q 11 angelegt; der Transistor ζ) 11 wird für eine Impulsdauer aufgesteuert, die in der im folgenden näher erläuterten Weise vorgegeben wird.As far as the oscillator is concerned, if the heart does not function normally, as can be recognized by the amplified R- wave or P- wave signal, a clock capacitor CIl is charged via a clock resistor R 14 'at a rate that is determined by the /? C time constant of the series timer is determined. The charging speed of the capacitor CIl to a reference voltage value determines the basic rate at which the stimulus pulses from the artificial pacemaker are applied to the heart chamber of the patient. The charging voltage built up at the capacitor CIl reaches the emitter of the transistor QiO via resistors R 15 and R 16. When it reaches a predetermined value above the reference voltage applied to the base of the transistor from the junction of resistors R 17 and R 18, transistor Q 10 conducts current. After the transistor Q 10 has been turned on, the voltage applied to the base of the transistor Q9 rises, as a result of which this transistor is also unlocked. As shown in FIG. 3b, the collector of the transistor ζ) 10 is connected directly to the base of the transistor ζ) 9. Leads the transistor ζ) 10 current, the? At the base of the transistor (9 applied voltage rises, whereby the transistor Q is turned on. 9 After unblocking of the transistor Q9 is connected through resistors R 20 and R 21 potential at the base of the first output transistor Q 11 is applied; the transistor ζ) 11 is turned on for a pulse duration which is specified in the manner explained in more detail below.

Die Entsperrung der Transistoren Q 9 und Q 10 des Oszillators und die anschließende Entsperrung des ersten Ausgangstransistors QH sind dadurch bedingt, daß der Ratenbegrenzertransistor ζ) 12 gleichfalls Strom führt, weil die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Q12 in Reihe mit dem von den Widerständen /717 und R 18 gebildeten Bezugsspannungsteiler liegt. Zunächst sei angenommen, daß der Transistor Q 12 aufgesteuert ist.The unlocking of the transistors Q 9 and Q 10 of the oscillator and the subsequent unlocking of the first output transistor QH are due to the fact that the rate limiter transistor ζ) 12 also carries current because the emitter-collector path of the transistor Q 12 in series with that of the Resistors / 717 and R 18 formed reference voltage divider lies. Assume first that transistor Q 12 is turned on.

Die Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Ausgangstransistors QU liegt ferner in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors ζ) 12 und Widerständen R 22 und R 23. Wird beim Aufsteuern der Transistoren Q 9 und QlO positive Spannung an die Basis des Transistors Q11 gelegt, führt dieser Transistor Strom; die Spannung an der Verbindungsstelle der Widerstände R 22 und Λ 23, die mit der Basis des zweiten Ausgangstransistors Q13 in Verbindung steht, wird abgesenkt Die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Ausgangstransistors Q13 liegt in Reihe mit einem Widerstand R 24, einer Diode CR 9 und einem Widerstand R 25. Der Transistor Q13 wird durch die niedrigere Spannung an seiner Basis aufgesteuert.The emitter-collector path of the first output transistor QU is also in series with the emitter-collector path of the transistor ζ) 12 and resistors R 22 and R 23. When the transistors Q 9 and Q10 are turned on, positive voltage is applied to the base of the transistor When Q 11 is placed, this transistor carries current; the voltage at the junction of resistors R 22 and Λ 23, which is connected to the base of the second output transistor Q 13, is lowered. The emitter-collector path of the second output transistor Q 13 is in series with a resistor R 24, a diode CR 9 and a resistor R 25. The transistor Q13 is turned on by the lower voltage at its base.

Wenn die Spannung am Kollektor des Transistors Q13 ansteigt, gelangt eine stärker positive Spannung über einen Widerstand Ä28, eine Diode CA 6 (42 in Fig.2) und Widerstände J?37 und R38 zur Basis des Rückstelltransistors Q 7, wodurch dieser Transistor stromführend gemacht wird. Der Taktkondensator CIl wird über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Q 7 entladen, wodurch das nächste Arbeitsspiel des den Widerstand R14' und den Kondensator C¹Il umfassenden ÄC-Zeitgliedes vorbereitet wird. DasWhen the voltage at the collector of transistor Q 13 increases, a more positive voltage passes through a resistor A28, a diode CA 6 (42 in Fig.2) and resistors J? 37 and R 38 to the base of the reset transistor Q 7, whereby this transistor is made live. The clock capacitor CIl is discharged via the collector-emitter path of the transistor Q 7, whereby the next working cycle of the AC timing element comprising the resistor R 14 'and the capacitor C ^{1 II is prepared.} That

Rückstellsignal gelangt über die Diode CR 6 und die Leitungen 40 und 39 auch zu der Refraktärschaltung des /?-Wellen-Detektors 24, zum Löscheingang des Speichers 66 sowie über die weitere Diode 60 zu der Refraktärschaltung des P-Wellen-Detektors 48 und zum Setzeingang des Speichers 66.The reset signal also reaches the refractory circuit of the /? - wave detector 24 via the diode CR 6 and the lines 40 and 39, to the erase input of the memory 66 and via the further diode 60 to the refractory circuit of the P-wave detector 48 and to the set input of memory 66.

Wie vorstehend erläutert, beruht das Refraktärhalten der Meßverstärker im wesentlichen auf der Aufrechterhaltung einer niedrigen Spannung an der Basis des Transistors Q5. Während sich-der Kondensator ClO von der Batteriespannung auf einen Spannungswert entlädt, der nicht ausreicht, um den Transistor ζ) 5 in Sperrichtung vorzuspannen, kann ein erfaßtes Signal an der Basis des Transistors ζ) 4 diesen Transistor nicht aufsteuern und damit ein verstärktes R-Wellensignal auf der Leitung 39 erscheinen lassen. Entsprechendes gilt für den P-Wellen-Detektor.As discussed above, keeping the sense amplifiers refractory relies essentially on maintaining a low voltage at the base of transistor Q5. While the capacitor ClO discharges from the battery voltage to a voltage value that is insufficient to bias the transistor ζ) 5 in the reverse direction, a detected signal at the base of the transistor ζ) 4 cannot open this transistor and thus an amplified R- Let the wave signal appear on line 39. The same applies to the P-wave detector.

Bei Aufsteuerung des Transistors Q 13 kann Batteriestrom über den Widerstand R2A, die Diode CR 9 und den Widerstand R 25 fließen; die am Widerstand Ä25 anstehende Spannung gelangt auf die Basis des Leistungsausgangstransistors Q 14, der auf diese Weise stromführend gemacht wird. Die Entsperrung des Transistors ζ) 14 pat zur Folge, daß sich ein Ausgangskondensator C13 rasch über die Kammerelektrode 14, das Herz des Patienten und die indifferente Elektrode 16 entlädt. Der Kondensator C13 wird in der Zeitspanne zwischen den Schrittmacherausgangsimpulsen von der Batterie ß+ über einen Widerstand /?29 und die vorstehend genannten Elektroden wiederaufgeladen. Der Kondensator C13 entlädt sich rasch, und die Amplitude sowie die Impulsbreite des Schrittmacherausgangssignals sind so gewählt, daß sie über der Reizschwelle des Herzens liegen. Die Wiederaufladung des Kondensators C13 erfolgt jedoch wegen des hohen Widerstandswerte.s des Widerstandes R 29 langsam; der Wiederaufladestvom wird unter der Reizschwelle des Herzens g-'halten.When the transistor Q 13 is turned on, battery current can flow through the resistor R2A, the diode CR 9 and the resistor R 25; the voltage present at the resistor Ä25 reaches the base of the power output transistor Q 14, which is made live in this way. The unlocking of the transistor ζ) 14 pat means that an output capacitor C13 is rapidly discharged via the chamber electrode 14, the patient's heart and the indifferent electrode 16. The capacitor C13 is recharged in the period between the pacemaker output pulses from the battery β + through a resistor / 29 and the aforementioned electrodes. Capacitor C13 discharges rapidly, and the amplitude and pulse width of the pacemaker output signal are chosen to be above the heart's pacing threshold. The recharging of the capacitor C 13 takes place slowly because of the high resistance values of the resistor R 29; the recharge rate is kept below the heart's pace threshold.

Ein Kondensator C14 und eine Zener-Diode CR 10 schützen die Schrittmacherschaltung gegen elektrische Signale hoher Amplitude, die die Elektrode 14 von externen Quellen aus aufnehmen kann.A capacitor C14 and a Zener diode CR 10 protect the pacemaker circuit from high amplitude electrical signals that the electrode 14 may receive from external sources.

Zur Vorgabe der Impulsbreite der Schriumacherausgangsimpulse ist eine Impulsbreitensteuerschaltung vorgesehen, die den Transistor ζ>8 und einen Kondensator C12 umfaßt. Wenn die Transistoren Q9 und Q 10 gesperrt sind, sucht sich der Kondensator C12 zusammen mit dem Kondensator CIl über eine Reihenschaltung aufzuladen, zu der die Widerstände R 14, R 15, R 16 der Kondensator C12, die Diode CR 5 und der Widerstand Ä25 gehören. Die Spannung am Kondensator C12 folgt der Spannung am Kondensator Cii.To specify the pulse width of the Schriumacher output pulses, a pulse width control circuit is provided which comprises the transistor ζ> 8 and a capacitor C12. When the transistors Q9 and Q 10 are blocked, the capacitor C12 tries to charge together with the capacitor CIl via a series circuit to which the resistors R 14, R 15, R 16, the capacitor C 12, the diode CR 5 and the resistor Ä25 belong. The voltage on capacitor C12 follows the voltage on capacitor Cii.

Wenn der Transistor Q 13 jedoch leitet, wird eine Spannung an dem damit in Reihe liegenden, von Widerständen R 26 und R 27 gebildeten Spannungsteiler aufgebaut Die Verbindungsstelle der Widerstände Λ 26 und /?27 ist mit der Basis des normalerweise gesperrten Impulsbreitensteuertransistors Q 8 verbunden, dessen Emitter-Kollektor-Strecke an die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R 15 und R 16 angeschlossen ist Der Transistor Q 8 wird durch die Spannung am Widerstand R 27 leitend gemacht, die auf aufgesteuertem Transistor Q13 entwickelt wird, so lange die von der Stromversorgungsbatterie B+ abgegebene Spannung ihren Normalwert hat Die Spannung am Kondensator C12 wird in diesem Falle über die Widerstände RXS und RlS <;oarie denWhen the transistor Q 13, however, passes, a voltage is applied to the thus connected in series, built 27 voltage divider formed by resistors R 26 and R The junction of the resistors Λ 26 and /? 27 is connected to the base of the normally locked pulse width control transistor Q 8 is connected, whose emitter-collector path is connected to the junction between the resistors R 15 and R 16. The transistor Q 8 is made conductive by the voltage at the resistor R 27, which is developed on the open transistor Q 13 as long as that of the power supply battery B + voltage delivered their normal value has the voltage across capacitor C12 is in this case through the resistors RXS and RIS '; oarie the

Transistor QS entladen. Gleichzeitig wird der über den Transistor Qi3 und den Widerstand V? 24 fließende Strom der anderen Seite des Kondensators C12 zugeführt, so daß sich der Kondensator C12 in entgegengesetzte Richtung zu laden suchtDischarge transistor QS . At the same time, the transistor Qi3 and the resistor V? 24 flowing current is fed to the other side of the capacitor C12, so that the capacitor C12 tries to charge in the opposite direction

Wenn die Transistoren Ql und Q8 aufgesteuert werden, fällt die Spannung am Emitter des Transistors ζ>10 in Richtung auf das Massepotential, was den Transistor Q 10 zu sperren sucht Die Ladespannung vom Transistor Q13 über den Widerstand R 24 und der. Kondensator C12 sucht dagegen, dsn Transistor Q 10 für eine Zeitspanne stromführend zu halten, die von der Ladegeschwindigkeit des Kondensators C12 abhängt. Durch sorgfältige Auswahl der Bemessung der vorstehend genannten Widerstände, des Widerstandes R 16 und des Kondensators C12 kann diese Zeitspanne, die ihrerseits die Entsperrdauer des Transistors Q14 und damit die Impulsbreite des Schrittmacherausgangsimpulses bestimmt, voreingestelit werden. Wird zusätzlich ein ferneinstellbarer Widerstand vorgesehen, kann die Impulsbreite entsprechend den physiologischen Gegebenheiten des Patienten geändert werden. Der Schrittmacherimpuls hat typischerweise eine Impulsbreite zwischen 0,5 und 1,2ms, worauf der Transistor QiO gesperrt wird. Infolge dessen werden auch die Transistoren Q9, QW, Q13 und Q14 gesperrt, wodurch der vom Transistor Q 14 angelieferte Ausgangsimpuls des Impulsgenerators 10 beendet wird. Wenn der Transistor Q13 sperrt, wird der Rückstellimpuls an der Basis des Transistors Q7 beendet, so daß sich der Kondensator C11 wiederaufladen kann, um den nächsten Arbeitszyklus in der oben erläuterten Weise einzuleiten. Außerdem beginnt die Wiederaufladung des Kondensators C12, wenn die Transistoren Q7 und Q8 gesperrt werden. Die Impulsbreite des künstlichen Schrittmacherimpulses wird selbsttätig vergrößert, wenn die Batteriespannung B+ infolge einer Erschöpfung der Batterie absinkt, um zu gewährleisten, daß der Schrittmacherreizimpuls eine ausreichende Energie hat, um das Herz weiterhin ansprechen zu lassen, d. h., den Herzmuskel zu depolarisieren. Der Impulsbreitensteuertransistor QS bewirkt dies dadurch, daß er keinen Strom führt, wenn an seiner Basis und an dem Widerstand R 27 eine niedrige* e Spannung anliegt. Daraufhin muß sich der Kondensator C12 über den zusätzlichen Widerstand R 15 und den Rückstelltransistor Q 7 entladen. Durch den zusätzlichen Widerstand im Entladestromkreis werden die Entladedauer und die Entsperrzeit des Transistors QiO verlängert; die Impulsbreite des Schrittmacherimpulses wird erhöht.When the transistors Ql and Q are turned on 8, the voltage at the emitter of transistor ζ> 10 toward the ground potential, which seeks to turn off the transistor Q 10, the charging voltage of the transistor Q13 via the resistor R 24 and the. Capacitor C12, on the other hand, seeks to keep transistor Q 10 energized for a period of time which depends on the charging speed of capacitor C12. By carefully selecting the dimensions of the aforementioned resistors, the resistor R 16 and the capacitor C12, this period of time, which in turn determines the unlocking duration of the transistor Q 14 and thus the pulse width of the pacemaker output pulse, can be preset. If a remote-adjustable resistor is also provided, the pulse width can be changed according to the physiological conditions of the patient. The pacemaker pulse typically has a pulse width between 0.5 and 1.2 ms, whereupon the transistor QiO is blocked. As a result, the transistors Q9, QW, Q 13 and Q 14 are also blocked, whereby the output pulse of the pulse generator 10 supplied by the transistor Q 14 is terminated. When the transistor Q 13 blocks, the reset pulse at the base of the transistor Q7 is terminated, so that the capacitor C11 can recharge in order to initiate the next duty cycle in the manner explained above. In addition, the capacitor C12 begins to recharge when the transistors Q7 and Q 8 are turned off. The pulse width of the artificial pacemaker pulse is automatically increased when the battery voltage B + drops as a result of exhaustion of the battery, in order to ensure that the pacemaker stimulus has sufficient energy to keep the heart responding, ie to depolarize the heart muscle. The pulse width control transistor QS does this in that it conducts no current when a low voltage is applied to its base and to the resistor R 27. The capacitor C12 must then discharge via the additional resistor R 15 and the reset transistor Q 7 . Due to the additional resistance in the discharge circuit, the discharge duration and the unlocking time of the transistor QiO are extended; the pulse width of the pacemaker pulse is increased.

Der insoweit beschriebene Impulsgenerator 10 arbeitet also in einem als Betriebsart I bezeichneten Sperrbetrieb und einem als Betriebsart II bezeichneten Bedarfsbetrieb, wenn zu einem geeigneten Zeitpunkt ein Rückstellsignal eingehl, das den Transistor Q 7 stromführend macht, um den Kondensator CIl zu entladen und das Taktintervall zurückzustellen. Der Impulsgenerator 10 arbeitet ferner in einem als Betriebsart III bezeichneten Asynchronbetrieb, wenn das /?C-Zeitglied voll auslaufen kann, worauf sich der Oszillator zurückstellt. Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach den F i g. 2, 3a und 3b in dem mit Betriebsart IV und V bezeichneten Synchronbetrieb erfordert eine Erläuterung der Ratenbegrenzerschaltung des Impulsgenerators 10 und der Speicherschaltung 44 für die obere Rate.The pulse generator 10 described so far works in a blocking mode called mode I and a required mode called mode II if a reset signal is received at a suitable time, which makes transistor Q 7 current to discharge the capacitor CIl and reset the clock interval. The pulse generator 10 also operates in an asynchronous mode, referred to as operating mode III, when the /? C timer can fully expire, whereupon the oscillator resets itself. The mode of operation of the circuit arrangement according to FIGS. 2, 3a and 3b in the synchronous operation designated by modes IV and V requires an explanation of the rate limiter circuit of the pulse generator 10 and the storage circuit 44 for the upper rate.

Wie aus F i g. 3b hervorgeht, weist der Impulsgenerator den normalerweise leitenden Ratenbegrenzertransistör ζ) 12 auf, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors Q10 über den Widerstand R 18 verbunden ist und dessen Emitter an die Masseleitung 74 angeschlossen ist Die Basis des Ratenbegrenzertransistors ζ) 12 steht über einen Widerstand /?30 mit der Spannungsversorgung sowie über einen Kondensator C15 und einen Widerstand R3\ mit dem Kollektor des normalerweise gesperrten zweiten Ausgangstransistors Q13 in Verbindung. Der Transistor Q12 hat bei bekannten Oszillatorschaltungen die Aufgabe, zu verhindern, daß der Oszillator das Herz des Patienten mit einer zu hohen Rate anregt, falls eines der Oszillatortaktglieder ausfällt oder schadhaft wird. Wenn beispielsweise der Stromkreis am Widerstand R\7 unterbrochen wird, würde der Transistor Q 10 vorzeitig entsperrt, so daß eine sehr rasche, möglicherweise gefährliche Folge von Reizimpulsen zum Herz des Patienten gehen würde. Im Betrieb ist der Transistor Q 12 durch die Batteriespannung über den Widerstand R 30 normalerweise in Durchlaßrichtung vorgespannt. Um einen künstlichen Reizimpuls zu beenden, wird der Transistor Q10 in der vorstehend erläuterten Weise gesperrt, wodurch auch die Transistoren Q9, QW und Q13 gesperrt werden. Während der Transistor Q13 Strom führt, ädt sich jedoch der mit der Basis des Transistors ζ) 12 verbundene Kondensator C15 auf. Wenn der Transistor Q 13 gesperrt wird, bewirkt die negative Ladung des Kondensators C15 eine Vorspannung des Transistors Q 12 in Sperrichtung, wodurch der Transistor ζ) 12 am erneuten Entsperren Tür eine Zeitdauer gehindert wird, die von der Entladedauer des Kondensators C15 abhängt. Wie aus Fig. 3b hervorgeht, entlädt sich der Kondensator C15 in erster Linie über die Widerstände R 30, R3i, R 26, R 27 und R 24, die Diode CR 9 und den Widerstand R 25. Die Entladedauer liegt in der Größenordnung von 500 ms. Während der Transistor Q12 gesperrt ist, können der Transistor QiQ und damit auch die Transistoren Q9, QW, Q13 und Q 14 nicht aufgesteuert werden. Wenn daher eines der Bauteile der Oszillatorschaltung schadhaft wird und den Transistor C? 10 vorzeitig zu entsperren sucht, übernimmt der Transistor Q12 eine Schutzfunktion, indem er die vorzeitige Aufsteuerung der genannten Transistoren verhindert und damit die Rate, mit der Reizimpulse an das Herz des Patienten angelegt werden können, auf einen Wert in der Größenordnung von 120 Schlagen pro Minute begrenzt.As shown in FIG. 3b, the pulse generator has the normally conductive rate limiter transistor ζ) 12, whose collector is connected to the base of transistor Q 10 via resistor R 18 and whose emitter is connected to ground line 74. The base of rate limiter transistor ζ) 12 is connected to a Resistor /? 30 with the voltage supply and via a capacitor C15 and a resistor R3 \ with the collector of the normally blocked second output transistor Q 13 in connection. In known oscillator circuits, the transistor Q 12 has the task of preventing the oscillator from stimulating the patient's heart at too high a rate if one of the oscillator clock elements fails or becomes defective. If, for example, the circuit at the resistor R \ 7 is interrupted, the transistor Q 10 would be unlocked prematurely, so that a very rapid, possibly dangerous sequence of stimulus pulses would go to the patient's heart. In operation, transistor Q 12 is normally forward biased by the battery voltage through resistor R 30. In order to terminate an artificial stimulus pulse, the transistor Q 10 is blocked in the manner explained above, whereby the transistors Q 9, QW and Q 13 are also blocked. While the transistor Q 13 conducts current, however, the capacitor C15 connected to the base of the transistor ζ) 12 charges up. When the transistor Q 13 is blocked, the negative charge on the capacitor C15 causes the transistor Q 12 to be biased in the reverse direction, whereby the transistor ζ) 12 is prevented from re-unlocking the door for a period of time which depends on the discharge duration of the capacitor C15. As can be seen from FIG. 3b, the capacitor C15 discharges primarily via the resistors R 30, R3i, R 26, R 27 and R 24, the diode CR 9 and the resistor R 25 ms. While the transistor Q 12 is blocked, the transistor QiQ and thus also the transistors Q 9, QW, Q 13 and Q 14 cannot be turned on. Therefore, if one of the components of the oscillator circuit becomes defective and the transistor C? 10 seeks to unlock prematurely, the transistor Q 12 assumes a protective function by preventing the aforementioned transistors from being turned on prematurely and thus the rate at which stimulation pulses can be applied to the patient's heart to a value in the order of 120 beats per Minute.

Die Ratenbegrenzerschaltung verhindert auf diese Weise ein Weglaufen des Schrittmachers in den Betriebsarten I bis III. Bei der vorliegend bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ratenbegrenzerschaltung auch für den /'-Wellen-Synchronbetrieb der Betriebsarten IV und V ausgenutzt. Im Synchronbetrieb erzeugen verstärkte P-Wellen-Signale, welche den Speicher der Speicherschaltung 44 für die obere Rate setzen, ein Triggersignal, das unmittelbar an den Taktkondensator CIl angelegt wird und die dort aufgebaute Spannung sehr rasch auf den Wert erhöht, der erforderlich ist, um den Transistor Q 10 leitend zu machen und in der vorstehend erläuterten Weise einen ventrikulären Reizimpuls zu erzeugen. Wenn jedoch die Ratenbegrenzung noch nicht ausgelaufen ist, bleibt das Impulssignal unwirksam, bis die Ratenbegrenzerschaltung abgelaufen ist. Infolge dessen kann der Schrittmacher nicht in Synchronismus mit Herz-P-Wellen getrieben werden, deren Rate 120 Schläge pro Minute überschreitet.In this way, the rate limiter circuit prevents the pacemaker from running away in modes I to III. In the presently preferred embodiment of the invention, the rate limiter circuit is also used for the / '- wave synchronous operation of the IV and V modes. In synchronous operation, amplified P- wave signals, which set the memory of the storage circuit 44 for the upper rate, generate a trigger signal which is applied directly to the clock capacitor CIl and which increases the voltage built up there very quickly to the value required by to make the transistor Q 10 conductive and to generate a ventricular stimulus pulse in the manner explained above. However, if the rate limit has not expired, the pulse signal will remain ineffective until the rate limit circuit has expired. As a result, the pacemaker cannot be driven into synchronism with cardiac P-waves that are rate exceeding 120 beats per minute.

Die Speicherschaltung 44 für die obere Rate weistThe upper rate storage circuit 44 has

entsprechend Fig.3a einen Speicher (66 in Fig. 2) mit einem Inverter 82 sowie NOR-Schaltungen 84, 86 und 88, und eine Zeitverzögerungsschaltung (70 in Fig.2) mit einem Widerstand R 32, einer Diode CT? 7, einem Kondensator C17 und einem Transistor Q15 auf. Es versteht sich, daß der Inverter 82 und die NOR-Schaltungen 84, 86 und 88 auch als Festkörperschaltungen ausgebildet sein können, die an sich bekannt und infolge dessen vorliegend nicht näher dargestellt sind. Ein Inverter spricht auf ein Eingangssignal von positiver oder negativer Polarität an seinem Eingang in der Weise an, daß er die Polarität des Signals umkehrt und am Ausgang ein invertiertes Signal abgibt. Eine NOR-Schaltung, beispielsweise die NOR-Schaltung 84, invertiert die Polarität und läßt Signale an ihren beiden Eingängen (beispielsweise 90 und 92) in der folgenden Weise durch, bzw. sperrt diese Signale:corresponding to Fig.3a a memory (66 in Fig. 2) with an inverter 82 and NOR circuits 84, 86 and 88, and a time delay circuit (70 in Fig.2) with a resistor R 32, a diode CT? 7, a capacitor C17 and a transistor Q15 . It goes without saying that the inverter 82 and the NOR circuits 84, 86 and 88 can also be designed as solid-state circuits which are known per se and are therefore not shown in detail here. An inverter responds to an input signal of positive or negative polarity at its input in such a way that it reverses the polarity of the signal and emits an inverted signal at the output. A NOR circuit, for example the NOR circuit 84, inverts the polarity and allows signals at its two inputs (for example 90 and 92) through or blocks these signals in the following manner:

Ausgang (94)Exit (94)

niedrig
hoch
niedrig
hochlow
high
low
high

niedrig
niedrig
hoch
hochlow
low
high
high

hoch
niedrig
niedrig
niedrighigh
low
low
low

In Fig.3a hegt der Eingang 92 in Abwesenheit eines Setzsignals normalerweise hoch, weil der Inverter die normalerweise niedrige Eingangsspannung invertiert. Wird das Vorliegen eines Rückslellsignals vom Impulsgenerator 10 oder einer verstärkten /?-Welle vom R-Wellen-Detektor durch ein hochlicgcndes Signal am Löscheingang (Eingang 90) gekennzeichnet, während das Vorliegen eines der zuvor genannten Eingangssignale am Setzeingang dazu führt, daß der Inverter 82 am Eingang 92 ein niedrig liegendes Signal anliefert, reagieren die drei entsprechend I' i g. 3a miteinander verbundenen NOR-Schaluingcn wie folgt:In Figure 3a, input 92 is normally high in the absence of a set signal because the inverter is inverting the normally low input voltage. Is the presence of a return signal from the pulse generator 10 or an amplified /? - wave from the R- wave detector indicated by a high-quality signal at the reset input (input 90), while the presence of one of the aforementioned input signals at the set input causes the inverter 82 delivers a low signal at input 92, the three respond according to I 'i g. 3a interconnected NOR circuitry as follows:

niedrig (normal)
hoch (Eingang)
hoch (Eingang)
niedrig (normal)low (normal)
high (entrance)
high (entrance)
low (normal)

hoch (normal)
hoch (normal)
niedrig (Eingang)
niedrig (Eingang)high (normal)
high (normal)
low (input)
low (input)

niedrig
niedrig
niedrig 4-, hochlow
low
low 4-, high

Aus der l.ogiktabelle ist zu ersehen, daß der Speichcraiisgaiig normalerweise niedrig liegt oder niedrig gemacht wird. Dies gilt für alle möglichen Fälle, ίο mit der Ausnahme, daß nur ein Eingangssignal am Setzeingang erscheint. Der Speicher ist bistabil, d. h., er verharrt an seinem Ausgang % in einem stabilen Hochoder Niedrigzustand, bis eine Kombination von Hoch- und Niedrig-Signalen, die seinen Zustand zu ändern vermag, am Setz- oder Löscheingang erscheint.From the logic table it can be seen that the memory risk is normally low or is made low. This applies to all possible cases, ίο with the exception that only one input signal appears at the set input. The memory is bistable, i.e. h., he remains at its output% in a stable high or low state until a combination of high- and low signals, which can change its state, appear at the set or clear input.

Zwischen den Setzeingang und den Inverter 82 ist eine Differentiationsschaltung gelegt, die Widerstände R33 und /?34 sowie einen Kondensator C18 umfaßt und die so ausgelegt ist, daß ein hochliegendes t>o Löschsignal länger dauert, als das momentane, niedrig liegende Setzsignal am Eingang 92.A differentiation circuit is placed between the set input and the inverter 82, which comprises resistors R33 and /? 34 as well as a capacitor C18 and which is designed so that a high t> o cancellation signal lasts longer than the instantaneous, low set signal at input 92 .

Bei der P/Mntervall-ZeitveTogerungsschaltung ist der Transistor Q 15 in Emitterfolgeschaltung angeordnet. Seinem Kollektor wird die positive Balteriespan- h> nung zugeführt; sein Emitter steht mit dem Taktkondensator Ci! über die Leitung 72 in Verbindung; seine Basis ist an den Kondensator Γ17 angeschlossen. Wenn die Spannung an der Basis die Emitterspannung überschreitet, wird der Transistor ζ) 15 ausreichend leitend gemacht, um seine Emitterspannung auf die Basisspaniiung abzüglich des Basis-Emitter-Durchlaßspannungsabfalls des Transistors anzuheben.In the case of the P / M interval time delay circuit, the transistor Q 15 is arranged in an emitter follower circuit. The positive battery voltage is fed to its collector; its emitter is connected to the clock capacitor Ci! in communication via line 72; its base is connected to the capacitor Γ17. If the voltage at the base exceeds the emitter voltage, the transistor ζ) 15 is made sufficiently conductive to raise its emitter voltage to the base voltage minus the base-emitter forward voltage drop of the transistor.

Die zwischen den Ausgang 96 und die Leitung 72 geschaltete Verzögerungsschaltung führt in ihrem normalen Ruhezustand keinen Strom; sie gibt dabei kein Triggersignal an den Taktkondensator CIl. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei einem niedrig liegenden Ausgangssignal am Ausgang 96 der Kondensator C17 über die Diode CR 7 entladen wird und den Trarsistor Q15 nicht bis zur Entsperrung vorspannen kann. Der logische Zustand »niedrig« kann dem Massepotential oder einer negativen Spannung entsprechen, das bzw. die an der Basis des Transistors Q15 erscheint Wenn jedoch der Speicher gesetzt wird, sucht eine hochliegende positive Spannung am Ausgang 96 den Kondensator C17 über den Widerstand R 32 mit einer Geschwindigkeit aufzuladen, die von der /?C-Zeitkonstante von Widerstand R32 und Kondensator C17 abhängt. Die Werte für die hochliegende positive Spannung, den Widerstand R32 und den Kondensator C17 können beispielsweise so gewählt sein, daß sich der Kondensator C17 innerhalb einer Zeitdauer von 100 ms auf die Bezugsspannung an der Basis des Transistors Q10 (Fig. 3b) auflädt, um den Transistor Q 15 aufzusteuern (falls die Spannung am Kondensator CIl nicht bereits den Bezugsspannungswert erreicht hat), sobald die Spannung am Kondensator C17 die dann am Kondensator CIl anliegende Spannung plus den Basis-Emitter-Durchlaßspannungsabfall überschreitet. Unabhängig von der Spannung am Kondensator CIl zu dem Zeitpunkt während des 100 ms-Intervalls, zu welchem der Transistor Q15 leitet, lädt sich der Kondensator CIl dann mit der /?C-Zeitkonst£nte von Widerstand R 32 und Kondensator C17 auf, so daß er am Ende der 100 ms die Bezugsspannung (abzüglich des Emitter-Kollektor-Spannungsabfalls des Transistors Q15) erreicht hat.The delay circuit connected between the output 96 and the line 72 carries no current in its normal idle state; it does not give a trigger signal to the clock capacitor CIl. This is due to the fact that when the output signal at the output 96 is low, the capacitor C17 is discharged via the diode CR 7 and cannot bias the Trarsistor Q 15 until it is unlocked. The logic state "low" can correspond to ground potential or a negative voltage that appears at the base of transistor Q 15, but when the memory is set, a high positive voltage at output 96 seeks capacitor C17 through resistor R 32 charge at a rate that depends on the /? C time constant of resistor R32 and capacitor C17. The values for the high-lying positive voltage, the resistor R32 and the capacitor C17 can be chosen, for example, so that the capacitor C17 charges to the reference voltage at the base of the transistor Q 10 (FIG. 3b) within a period of 100 ms to control transistor Q 15 (if the voltage on capacitor CIl has not already reached the reference voltage value) as soon as the voltage on capacitor C17 exceeds the voltage then applied to capacitor CIl plus the base-emitter forward voltage drop. Regardless of the voltage on the capacitor CIl at the point in time during the 100 ms interval at which the transistor Q 15 conducts, the capacitor CIl then charges with the /? C-Zeitkonst £ nte of resistor R 32 and capacitor C17, see above that at the end of 100 ms it has reached the reference voltage (minus the emitter-collector voltage drop of transistor Q 15).

Wenn die Ratenbegrenzerschaltung des Impulsgenerators 10 im Anschluß an die Zeitverzögerung von 100 ms noch nicht ausgelaufen ist, lädt sich der Kondensator CIl weiterhin auf Batteriespannung auf; er macht die Transistoren Q9 und Q 10 leitend, wenn das Ratenbegrenzungsintervall verstrichen ist und der Ratenbegrenzertransistor Q12 wieder Strom führt. Wenn die Ratenbegrenzerschaltung abläuft und die Transistoren Q13 und (?14 dann ebenfalls entsperrt werden, wird ein Schrittmacherimpuls an die Kammerelektrode 14 angelegt. Ein Rückstellsignal geht vom Impulsgenerator 10 über die Leitung 40 zum Löscheingang sowie über eine Diode CR 8 zum Setzeingang. Das Rückstellsignal liegt gleichzeitig am Eingang 90 hoch und am Eingang 92 (infolge der Wirkung des Inverters 82) niedrig, wodurch der Ausgang % des Speichers auf den logischen Zustand »niedrig« gelegt wird. Die Spannung am Kondensator C17 entlädt sich rasch über die Diode CR 7 und den Ausgang 96, wodurch der Transistor (?15 an einer Stromführung gehindert wird. Gleichzeitig wird der Kondensator C11 entladen.If the rate limiter circuit of the pulse generator 10 has not yet expired following the time delay of 100 ms, the capacitor CIl continues to charge to battery voltage; it makes the transistors Q9 and Q 10 conductive when the rate limiting interval has elapsed and the rate limiter transistor Q 12 is again conducting. When the rate limiter circuit expires and the transistors Q 13 and (? 14 are also unlocked, a pacemaker pulse is applied to the chamber electrode 14. A reset signal goes from the pulse generator 10 via the line 40 to the reset input and via a diode CR 8 to the set input is simultaneously high at input 90 and low at input 92 (as a result of the action of inverter 82), whereby the output% of the memory is set to the logic state "low." The voltage on capacitor C17 discharges rapidly through diode CR 7 and the output 96, whereby the transistor (? 15 is prevented from conducting a current. At the same time, the capacitor C11 is discharged.

Wird der Speicherausgang innerhalb einer Zeitspanne von 100 ms nach dem Setzen auf den Zustand »hoch« zurück auf »niedrig« gesetzt, kann sich der Kondensator Cl7 auf einen Wert aufgeladen haben, der ausreicht, um den Transistor ζ) 15 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, so daß sich der Kondensator CIl auf einen entsprechenden Wert auflädt. Diese Arbeitsweise ergibt sichIf the memory output is set to the "high" state within a period of 100 ms after setting set back to "low", the capacitor Cl7 may have charged to a value that is sufficient to bias the transistor ζ) 15 in the forward direction, so that the capacitor CIl on a corresponding Worth charging. This way of working arises

aus dem Betrieb der Schaltungsanordnung entsprechend der Betriebsart I nach F i g. 4a. Wenn jedoch die Speicherschaltung gelöscht wird, bedeutet dies, daß ein Rückstellsignal innerhalb der Schaltung erzeugt wurde und daß das Rückstellsignal gleichzeitig dem Rückstell- ■-, transistor Q 7 zugeführt wird, um den Kondensator CIl zu entladen. Auf diese Weise wird der Impulsgenerator 10 daran gehindert, einen Schrittmacherreizimpuls zu erzeugen.from the operation of the circuit arrangement in accordance with the operating mode I according to FIG. 4a. If, however, the memory circuit is cleared, this means that a reset signal has been generated within the circuit and that the reset signal is simultaneously supplied to the reset transistor Q 7 in order to discharge the capacitor CIl. In this way, the pulse generator 10 is prevented from generating a pacemaker stimulus pulse.

Anhand der Fig.4a und 4b seien verschiedene κι Betriebsarten des künstlichen Herzschrittmachers erläutert In diesen Figuren sind die P-Wellen und die /?-Wellen, die vom Herzen erzeugt und von den Elektroden 18 bzw. 14 aufgenommen werden, der Schrittmacherimpuls A, die Sägezahnspannung der π einstellbaren Taktschaltung des Oszillators und die an den Stellen (a bis h) der Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 erzeugten Signale zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten veranschaulicht. Der künstliche Schrittmacherimpuls A ist in gestrichelten Linien den P-Wellen und /?-Wellen überlagert dargestellt, um anzudeuten, daß er von den betreffenden Detektoren nicht aufgenommen wird. Bei der Darstellung der P-WeIIe ist die R-Welle gestrichelt angedeutet; umgekehrt ist bei der /?-Welle die P-WeIIe mit gestrichelten Linien veranschaulicht, um erkennen zu lassen, daß diese Wellen von den betreffenden Detektoren nicht erfaßt werden. Die auf diese Weise gebildete, bei der Darstellung der P-Welle gestrichelt veranschaulichte R-Welle ist zeitlich verzögert, um anzudeuten, daß diese yj Signale die Vorhofelektrode nach einem eine Zeitverzögerung bewirkenden Durchlaufen des Herzens erreichen würden. Die Sägezahnwelle der /?C-Oszillatorspannung tritt an der Verbindungsstelle von Widerstand R 14' und Kondensator C17 des Oszillators 12 gemäß j-, F i g. 3b auf. Alle in den F i g. 4a und 4b wiedergegebenen Wellenformen sind stilisiert, um das Arbeitsprinzip des Schrittmachers leichter veranschaulichen zu können; sie geben nicht unbediwgt die tatsächliche Amplitude, Polarität oder Form der betreffenden Signale wieder.With the aid of FIGS. 4a and 4b, different operating modes of the artificial cardiac pacemaker are explained. In these figures, the P waves and the /? Waves that are generated by the heart and picked up by the electrodes 18 and 14, respectively, are the pacemaker pulse A, the The sawtooth voltage of the π adjustable clock circuit of the oscillator and the signals generated at points (a to h) of the circuit arrangement according to FIG. 2 are illustrated at successive times. The artificial pacemaker pulse A is shown in dashed lines superimposed on the P waves and /? Waves to indicate that it is not picked up by the detectors concerned. In the representation of the P-wave, the R- wave is indicated by dashed lines; conversely, in the case of the /? wave, the P-wave is illustrated with dashed lines in order to show that these waves are not detected by the detectors in question. The R- wave formed in this way, shown in dashed lines in the representation of the P-wave, is delayed in time to indicate that these yj signals would reach the atrial electrode after a time-delayed passage through the heart. The sawtooth wave of the /? C oscillator voltage occurs at the junction of resistor R 14 'and capacitor C 17 of the oscillator 12 according to FIGS. 3b on. All in the fig. The waveforms shown in FIGS. 4a and 4b are stylized in order to be able to more easily illustrate the working principle of the pacemaker; they do not necessarily reflect the actual amplitude, polarity or shape of the signals concerned.

Es werden fünf Betriebsarten der Schaltungsanordnungen nach den F i g. 2, 3a und 3b diskutiert, wie dies über den betreffenden Diagrammen der F i g. 4a und 4b angedeutet ist. Die Betriebsart I stellt den Sperrbetrieb bei Vorhandensein von normaler Herzaktivität dar. In der Betriebsart I wird entsprechend Fig.2 das P-Wellen-Signal von der Vorhofelektrode 18 aufgenommen. Dieses Signal wird von dem P-Wellen-Detektor 48 verstärkt; es tritt als Signal a an der Leitung 62 auf. Das verstärkte P-Wellen-Signal (a) wird dem Setzeingang des Speichers 66 zugeführt, der daraufhin das in F i g. 4 bei c) dargestellte Speicherausgangssignal auf die Leitung 68 gibt Das Speicherausgangssignal (c) wird der PÄ-Intervall-Zeitverzögerungsschaltung 70 gemäß Fig.2 zugeleitet, die nach einer Zeitdauer von 100ms den Oszillator 12 triggert, falls der Speicher 66 nicht vor Ablauf der 100 ms gelöscht wird. Das verstärkte P-Wellen-Signal (a) geht außerdem an die Refraktärschaltung 58, die das Refraktärsignal (g) erzeugt, das dem Meßverstärker 54 zugeführt wird. Das Refraktärsignal (g) hat eine unveränderliche Impulsbreite von 150 ms. Die Refraktärdauer kann jedoch während des 150 ms-Intervalls von neuem gestartet werden.There are five modes of operation of the circuit arrangements according to FIGS. 2, 3a and 3b discussed how this can be done via the respective diagrams of FIGS. 4a and 4b is indicated. The operating mode I represents the blocking mode in the presence of normal cardiac activity. In the operating mode I, the P-wave signal is recorded by the atrial electrode 18 as shown in FIG. This signal is amplified by the P-wave detector 48; it appears as signal a on line 62. The amplified P-wave signal (a) is fed to the set input of the memory 66, which thereupon the in FIG. 4 at c) illustrated memory output signal on line 68 outputs the memory output signal (c) of the PAE-interval time delay circuit 70 is supplied in accordance with Figure 2, the triggers after a period of 100 ms the oscillator 12, if the memory 66 is not before the expiration of the 100 ms is deleted. The amplified P-wave signal (a) also goes to the refractory circuit 58, which generates the refractory signal (g) which is fed to the measuring amplifier 54. The refractory signal (g) has an invariable pulse width of 150 ms. However, the refractory period can be restarted during the 150 ms interval.

Im Falle der Betriebsart I kontrahiert die Herzkammer auf Grund der Kontraktion des Vorhofes. Die 100 ms der Zeitverzögerungsschaltung 70 verstreichen. Das natürliche R-Wellen-Signal wird von der Kammerelektrode 14 aufgenommen und mittels des R-Wellen-Detektors 24 verstärkt um das verstärkte R-Wellen-Signal gemäß der Darstellung (b) zu erzeugen. Das verstärkte R-Wellen-Signal (b) wird an den Löscheingang des Speichers 66 angelegt um den Speicher zu löschen und auf diese Weise das Speicherausgangssignal (c) zu beenden. Nimmt man an, daß die Zeitspanne zwischen der Erzeugung der Signale (a und b) 80 ms beträgt, löst die PÄ-Intervall-Zeitverzögerungsschaltung 70 den Oszillator 12 nicht aus, was sich in der Signaldarstellung (d) bemerkbar machen würde. Das verstärkte R-Wellen-Signal (b) wird dem Rückstelleingang des Oszillators 12 zugeführt wodurch die Spannung auf oder nahezu auf das Massepotential zurückgestellt und damit die Taktgabe für den Oszillator 12 erneut gestartet wird. Es ist infolge dessen zu erkennen, daß in der Betriebsart I der künstliche Herzschrittmacher gemäß den F i g. 2, 3a und 3b daran gehindert wird, Reizimpulse zu erzeugen, weil die Kammer auf die Vorhofdepolarisation auf natürliche Weise rechtzeitig anspricht.In the case of mode I, the heart chamber contracts due to the contraction of the atrium. The 100 msec of the time delay circuit 70 elapse. The natural R- wave signal is picked up by the chamber electrode 14 and amplified by means of the R- wave detector 24 in order to generate the amplified R- wave signal according to the illustration (b) . The amplified R- wave signal (b) is applied to the clear input of memory 66 to clear the memory and thereby terminate the memory output signal (c). Assuming that the time between the generation of signals (a and b) is 80 ms, the PA interval time delay circuit 70 does not trigger the oscillator 12, which would be noticeable in the signal representation (d). The amplified R- wave signal (b) is fed to the reset input of the oscillator 12, whereby the voltage is reset to or almost to the ground potential and the clocking for the oscillator 12 is restarted. As a result, it can be seen that in operating mode I the artificial cardiac pacemaker according to FIGS. 2, 3a and 3b is prevented from generating stimulus pulses because the ventricle responds naturally to timely atrial depolarization.

Zu der Betriebsart II des Schrittmachers nach den Fig.2, 3a und 3b kommt es, wenn eine spontane Depolarisation der Kammer des Patienten stattfindet, ohne daß dem eine Depolarisation des Vorhofes oder die Zuführung eines elektrischen Reizsignals vorausgeht. Wenn eine derartige isoliert auftretende oder ektopischc R-Welle erscheint, bevor das Zeitglied des Oszillators 12 voll abgelaufen ist, setzt sie das Zeitglied des Oszillators zurück, wodurch verhindert wird, daß dem Herzen ein künstlicher Reizimpuls zugeführt wird. Diese Betriebsart des Schrittmachers nach Fig.2 wird als Ventrikelsperrbetrieb bezeichnet. Wird eine ektopische R-Welle von der Kammerelektrode 14 erfaßt und im /i-Wellen-Detektor 24 verstärkt, gelangt sie über die Leitung 39 zum Rückstelleingang des Oszillators 12, zur Refraktärschaltung 34 des Ä-Wellen-Meßverstärkers 25, zur Refraktärschaltung 58 des P-Wellen-Meßverstärkers 54 und zum Löscheingang des Speichers 66. Wie aus Fig.4 hervorgeht, fällt die Spannung am Kondensator CH in dem Augenblick wieder auf Null oder Masse zurück, in dem das verstärkte R-Wellen-Signal (b) zum Rückstelleingang des Oszillators 12 gelangt. Obwohl der P-Wellen-Detektor 48 so abgestimmt ist, daß er alle einlaufenden Signale mit Ausnahme der p-Welle abweist, ist für eine zusätzliche Sicherung dadurch gesorgt, daß die Refraktärschaltung 58 ausgelöst wird, so daß der Meßverstärker 54 für eine Zeitspanne von 150 ms kein ankommendes Signal erfassen kann. Da die Kammerelektrode 14 der ektopischen Depolarisationswelle in der Herzkammer näherliegt als die Vorhofelektrode 18, erreicht die K-WeIIe die in der Darstellung der p-Welle gemäß F i g. 4a gestrichelt wiedergegeben ist, die Vorhofelektrode nach einer gewissen Zeitverzögerung. Falls infolge der speziellen Form der ektopischen Λ-Welle der Meßverstärker 54 diese möglicherweise verstärkt haben könnte, wird dies dadurch verhindert, daß die Refraktärschaltung 58 während dieser Zeitspanne ausgelöst wird.Operation mode II of the pacemaker according to FIGS. 2, 3a and 3b occurs when a spontaneous depolarization of the patient's chamber takes place without being preceded by a depolarization of the atrium or the supply of an electrical stimulus signal. If such an isolated or ectopic R- wave appears before the timer of the oscillator 12 has fully expired, it will reset the timer of the oscillator, thereby preventing an artificial stimulus from being delivered to the heart. This mode of operation of the pacemaker according to FIG. 2 is referred to as ventricular lock mode. If an ectopic R- wave is detected by the chamber electrode 14 and amplified in the / i-wave detector 24, it arrives via the line 39 to the reset input of the oscillator 12, to the refractory circuit 34 of the λ-wave measuring amplifier 25, to the refractory circuit 58 of the P. -Wave measuring amplifier 54 and to the clear input of the memory 66. As can be seen from Fig.4, the voltage across the capacitor CH drops back to zero or ground at the moment when the amplified R- wave signal (b) to the reset input of the Oscillator 12 arrives. Although the P-wave detector 48 is tuned so that it rejects all incoming signals with the exception of the p- wave, an additional safeguard is provided by the fact that the refractory circuit 58 is triggered, so that the measuring amplifier 54 for a period of 150 ms cannot detect an incoming signal. Since the chamber electrode 14 is closer to the ectopic depolarization wave in the heart chamber than the atrial electrode 18, the K wave reaches that in the illustration of the p wave according to FIG. 4a is shown in dashed lines, the atrial electrode after a certain time delay. If, as a result of the special shape of the ectopic Λ wave, the measuring amplifier 54 could possibly have amplified it, this is prevented by the refractory circuit 58 being triggered during this period of time.

Die dritte Betriebsart des künstlichen Herzschrittmachers nach den F i g. 2,3a und 3b geht davon aus, daß es weder im Vorhof noch in der Herzkammer zu einer Depolarisation innerhalb eines bestimmten, voreingestellten Intervalls des Impulsgeneratorzeitgliedes im Oszillator 12 kommt. Dieses Intervall wird vorangestellt; es kann einer Zeitspanne von 1000 ms, bzw. einer Herzschlagrate von 60 Schlagen pro Minute entspre-The third operating mode of the artificial cardiac pacemaker according to FIGS. 2,3a and 3b assumes that it neither in the atrium nor in the ventricle to a depolarization within a certain, preset Interval of the pulse generator timing element in the oscillator 12 comes. This interval is prepended; it can correspond to a time span of 1000 ms or a heartbeat rate of 60 beats per minute.

chen. Wenn die Herzschlagrate von Vorhof und Kammer des Patienten unter 60 Schläge pro Minute abfällt, sorgt der künstliche Herzschrittmacher für eine asynchrone Anregung des Herzens. Diese Betriebsart kann als Bedarfsbetrieb bezeichnet werden; sie ist in F i g. 4a in dem der ektopischen Ä-Welle der Betriebsart II folgenden Zeitbereich veranschaulicht Aus der Darstellung der ÄC-Oszillator-Spannung ist zu erkennen, daß bei der Betriebsart II die Spannung auf Null vermindert wurde und entsprechend dem dargestellten Sägezahnverlauf ständig ansteigt, bis eine vorbestimmte Bezugsspannung ( + ReQ erreicht wird, worauf der Oszillator das Oszillatorausgangssigna! (c) abgibt. Das Oszillatorausgangssignal (e) wird zurückgeführt, um den Oszillator 12 zurückzustellen und die Spannung von dem positiven Bezugsspannungspegel wieder auf den Spannungspegel Null zurückzubringen, wie dies in F i g. 4a veranschaulicht ist. Gleichzeitig wird das Signal (e) den Refraktärschaltungen 34 und 58 sowie dem Löscheingang des Speichers 66 zugeführt. Entsprechend der Darstellung der R-Welle in Fig.4a wird das Oszillatorausgangssignal (e) mittels des Impulsverstärkers 48' verstärkt, um den Schrittmacherimpuls A zu erzeugen. Dieser wird über die Kammerelektrode 14 angelegt; die Herzkammer wird depolarisiert; die R-Welle wird ausgebildet. Weil das Oszillatorausgangssignal (e) an die Refraktärschaltungen 34 und 58 angelegt wird, kann weder der R-Wellen-Detektor 24 noch der P-Wellen-Detektor 48 den Schrittmacherimpuls oder die induzierte R- Welle aufnehmen.chen. If the heartbeat rate of the patient's atrium and ventricle falls below 60 beats per minute, the artificial pacemaker ensures an asynchronous stimulation of the heart. This operating mode can be referred to as on-demand operation; it is in FIG. 4a illustrates in the time range following the ectopic λ wave of mode II. From the representation of the λC oscillator voltage, it can be seen that in mode II the voltage was reduced to zero and steadily rises in accordance with the sawtooth curve shown until a predetermined reference voltage (+ ReQ is reached, whereupon the oscillator emits the oscillator output signal (c) . The oscillator output signal (e) is fed back to reset the oscillator 12 and to bring the voltage back from the positive reference voltage level to the voltage level zero, as shown in FIG . is illustrated 4a. at the same time, the signal (e) is the Refraktärschaltungen fed 34 and 58 and the clear input of the RAM 66. As shown, the R-wave in 4a is amplified the oscillator output signal (e) by means of the pulse amplifier 48 'to generate pacing pulse A. This is applied across ventricular electrode 14; the ventricle is depolarized; the R- wave is formed. Because the oscillator output (e) is applied to the refractory circuits 34 and 58, neither the R- wave detector 24 nor the P-wave detector 48 can pick up the pacing pulse or the induced R-wave.

Bei der Betriebsart III spricht im Anschluß an die Erzeugung des Oszillatorausgangssignals (e) die Ratenbegrenzerschaltung 50 an, um den Oszillator 12 für 500 ms zu sperren, wie dies durch das Sperrsignal (f) angedeutet ist.In operating mode III, following the generation of the oscillator output signal (e), the rate limiter circuit 50 responds to block the oscillator 12 for 500 ms, as indicated by the blocking signal (f) .

Im Falle der Betriebsart IV der Schrittmacherschaltung nach den Fig. 2, 3a und 3b arbeitet die Schaltungsanordnung im P-Wellen-Synchronbetrieb. Dabei treten Vorhofdepolarisationen oder P-Wellen mit einer die Grundrate des Oszillators 12 überschreitenden Rate auf; wegen einer Störung des natürlichen Reizleitungssystems des Herzens sind sie jedoch nicht in der Lage, die Depolarisation der Herzkammer innerhalb des normalen Ρ-Λ-Intervalls auszulösen, für das in diesem Falle 100 ms gewählt sind. Bei der Erläuterung dieser Betriebsart sei ferner angenommen, daß die Vorhofrate unter dem Ratengrenzwert von 120 Schlägen pro Minute liegt, d. h., eine mittlere Dauer von mehr als 500 ms, den von der Ratenbegrenzerschaltung 50 vorgegebenen Wert, hat.In the case of mode IV of the pacemaker circuit According to FIGS. 2, 3a and 3b, the circuit arrangement operates in P-wave synchronous mode. Atrial depolarizations or P waves occur with a rate that exceeds the basic rate of the oscillator 12 Rate on; however, because of a disruption of the heart's natural conduction system, they are not in able to trigger the depolarization of the heart chamber within the normal Ρ-Λ interval for the in in this case 100 ms are selected. In explaining this mode of operation, it is also assumed that the Atrial rate is below the rate limit of 120 beats per minute; i.e. i.e., a mean duration of has more than 500 ms, the value given by the rate limiter circuit 50.

Entsprechend F i g. 2 wird zu Beginn der Betriebsart IV das P-Wellen-Signal erfaßt und im P-Wellen-Detektor 48 verstärkt. Das verstärkte P-Wellen-Signal (a) setzt den Speicher 66 der Speicherschaltung 44. Der Setzzustand des Speichers 66 ergibt sich aus dem Signalverlauf (c in Fig.4a). Die P-Welle trat nach Beendigung der Refraktärperiode des Meßverstärkers 54 auf, die auf das unmittelbar vorhergehende Ä-Wellen-Signal in der Betriebsart III zurückzuführen war. Das Speicherausgangssignal (c) wird der PÄ-lntervall-Zeitverzögerungsschaltung 70 zugeführt; diese löst nach einer Zeitdauer von 100 ms (Kurvenverlauf (d))d\z Erzeugung eines OszilUtorausgangssignals (e) durch den Oszillator 12 aus. Aus dem in Fig.4a wiedergegebenen Verlauf der flC-Oszillatorspannung folgt, daß in dem Augenblick, in dem das Signal (d) erscheint, volle Spannung an das Zeitglied angelegt wird; die Form des Kurvenverlaufs ändert sich sofort. Bei Anlegen derAccording to FIG. 2, the P-wave signal is detected at the beginning of the operating mode IV and amplified in the P-wave detector 48. The amplified P-wave signal (a) sets the memory 66 of the memory circuit 44. The set state of the memory 66 results from the signal curve (c in FIG. 4a). The P-wave occurred after the end of the refractory period of the measuring amplifier 54, which was due to the immediately preceding λ-wave signal in mode III. The memory output (c) is applied to the PA interval time delay circuit 70; this triggers after a period of 100 ms (curve (d)) d \ z generation of an oscilloscope output signal (e) by the oscillator 12. From the curve of the FLC oscillator voltage shown in FIG. 4a, it follows that at the moment when the signal (d) appears, full voltage is applied to the timing element; the shape of the curve changes immediately. When creating the

vollen Spannung (B+) an das Zeitglied wird der Bezugsspannungspegel rasch erreicht und überschritten, was bewirkt, daß der Oszillator f2 das Oszillatorausgangssignal (e) abgibt Das Oszillatorausgangssignal (e) ste'lt in der zuvor beschriebenen Weise den Oszillator 12 zurück und löscht den Speicher 66, wodurch das Oszillatorausgangssignal (e) und das Speicherausgangssignal (c) beendet werden. Das Osziilatorausgangssignal (e) wird mittels deö Impulsverstärkers 48' verstärkt und als Schrittmacherimpuls A der Kammerelektrode 14 zugeführt; es regt die dem Schrittmacherimpuls A folgende Ä-Welle an. In der zuvor erläuterten Weise wird der Meßverstärker 54 durch das verstärkte P-Wellen-Signal (a) für seine Refraktärperiode unempfindlich gemacht Nach !00 ms innerhalb der 150 ms andauernden Refraktärperiode wird das Oszillatorausgangssignal (e) der Refraktärschaltung 58 zugeführt, um die Refraktärperiode des Meßverstärkers 54 entsprechend dem Kurvenverlauf fei erneut zu starten. Nach Erzeugung des Oszillatorausgangssignals (e) sperrt die Ratenbegrenzerschaltung 50 den Oszillator 12 wiederum für 500 ms: der Meßverstärker 25 wird für 300 ms refraktär gemacht.full voltage (B +) of the timing element is quickly reached the reference voltage level and exceeded, which causes the oscillator f2 the oscillator output signal (e) delivering the oscillator output signal (e) ste'lt in the manner described above, the oscillator 12 and clears the memory 66, whereby the oscillator output signal (e) and the memory output signal (c) are terminated. The oscillator output signal (e) is amplified by means of the pulse amplifier 48 'and supplied as a pacemaker pulse A to the chamber electrode 14; it excites the λ-wave following the pacemaker pulse A. In the above-explained manner, the sense amplifier is made insensitive by the amplified P-wave signal (a) for its refractory period 54 After? 00 ms, the oscillator output signal (e) of the refractory circuit 58 is supplied within 150 ms prolonged refractory period to the refractory period of the Measurement amplifier 54 can be restarted according to the curve shape. After the oscillator output signal (e) has been generated, the rate limiter circuit 50 blocks the oscillator 12 again for 500 ms: the measuring amplifier 25 is made refractory for 300 ms.

Die vorstehend erläuterten Betriebsarten sind an sich bekannt. Erfindungsgemäß arbeitet der Schrittmacher in einer fünften Betriebsart, die in vorteilhafter Weise den Betrieb eines Synchronschrittmachers mit einem stabilen oberen Ratengrenzwert erlaubt.The operating modes explained above are known per se. The pacemaker works according to the invention in a fifth operating mode, which advantageously allows the operation of a synchronous pacemaker with a stable upper rate limit allowed.

Für die in Fig.4b veranschaulichte Betriebsart V sei angenommen, daß die Vorhof- oder P-Wellenrate über 120 Schläge pro Minute ansteigt. Entsprechend F i g. 4b bedeutet dies, daß das Intervall zwischen den P-Wellen unter 500 ms absink;. Zur einfacheren Darstellung ist davon ausgeganger., daß das P-Wellen-Intervall von gerade oberhalb 500 ms an der linken Seite der Darstellung auf ungefähr 450 ms (133 Schläge pro Minute) für die restlichen dargestellten Intervalle übergeht Ls ist ferner angenommen, daß das Ratenbegrenzungssigp.al (f) der Betriebsart IV gerade auslauf!, wenn die erste P-Welle (gezählt von links) erfaßt wird. Wie im Falle der Betriebsart IV wird wiederum ein Schrittmacherimpuls A 100 ms nach dem Erfassen und Verstärken der P-Welle erzeugt. Die Ratenbegrenzerschaltung wird erneut gestartet, um den Oszillator für 500 ms zu sperren; die Spannung des Oszillatorzeitgliedes fängt wieder zu steigen an.For mode V illustrated in FIG. 4b, it is assumed that the atrial or P-wave rate increases above 120 beats per minute. According to FIG. 4b this means that the interval between the P-waves falls below 500 ms. For ease of illustration, it is assumed that the P-wave interval goes from just above 500 ms on the left side of the illustration to approximately 450 ms (133 beats per minute) for the remaining intervals shown. Ls is also assumed to be the rate limit sigp .al (f) of mode IV just run out! when the first P-wave (counting from the left) is detected. As in the case of mode IV, a pacemaker pulse A is again generated 100 ms after the detection and amplification of the P-wave. The rate limiter circuit is restarted to disable the oscillator for 500 ms; the voltage of the oscillator timer begins to rise again.

Die zweite P-Welle erscheint ungefähr 450 ms nach der ersten P-Welle. Der P-Wellen-Detektor 48 erzeugt daraufhin das verstärkte P-Wellen-Signal (a), weil die Refraktärschaltung 58 bereits ausgelaufen ist. Das Signal (a) setzt den Speicher 66, so daß das Speicherausgangssignal (c) erscheint. Nach 100 ms wird Oszillator 12 getriggert Der Oszillator kann jedoch 50 ms lang nicht ansprechen; wie aus dem Kurvenverlauf für die Spannung des Zeitgliedes hervorgeht, bleibt die Zeitgliedspannung nahe B+, bis die volle Zeitspanne von 500 ms für den Betrieb der Ratenbegrenzerschaltung 50 abgelaufen ist. Sobald der Oszillator 12 nicht länger gesperrt wird, wird er veranlaßt, das Oszillatorausgangssignal (e) und den Schrittmacherimpuls A zu erzeugen. Gemäß F i g. 4b ist zu dem Zeitpunkt, zu dem das Oszillatorausgangssignal (e) erzeugt wird, die P-Wellen-Refraktärschaltung 58 voll ausgelaufen; infolge dessen wird sie jetzt erneut gestartet.The second P-wave appears approximately 450 ms after the first P-wave. The P-wave detector 48 then generates the amplified P-wave signal (a) because the refractory circuit 58 has already expired. Signal (a) sets memory 66 so that memory output signal (c) appears. Oscillator 12 is triggered after 100 ms. However, the oscillator cannot respond for 50 ms; As can be seen from the curve for the voltage of the timer, the timer voltage remains close to B + until the full time span of 500 ms for the operation of the rate limiter circuit 50 has expired. As soon as the oscillator 12 is no longer locked, it is caused to generate the oscillator output signal (e) and the pacing pulse A. According to FIG. 4b, by the time the oscillator output signal (e) is generated, the P-wave refractory circuit 58 has fully leaked; as a result, it will now be started again.

Lie dritte und die vierte P-Welle lassen die Schrittmacherschaltung nach den F i g. 2, 3a und 3b in ähnlicher Weise ansprechen. Es ist jedoch festzustellen, daß die P/?-IntervaIle breiter werden, bis die vierteLie third and fourth P-waves leave the Pacemaker circuit according to FIGS. 2, 3a and 3b respond in a similar manner. It should be noted, however, that the P /? intervals widen until the fourth

/?-Welle zeitlich fast der fünften P-WeIIe entspricht. Weil der Fall eintreten könnte, daß die natürliche P-WeIIe und die ausgelöste /?-Welle gleichzeitig erscheinen, und weil der P-Wellen-Detektor 48 unter Umständen nicht zwischen diesen beiden Wellen "> unterscheiden kann, es sei denn, die Detektorfilterkreise könnten kundenseitig für jeden Patienten abgestimmt werden, wird der P-Wellen-Detektor 48 sowohl durch die verstärkte P-WeIIe (a) als auch durch das Oszillatorausgangssignal (e) refraktär gemacht. in/? - wave almost corresponds in time to the fifth P wave. Because it could happen that the natural P-wave and the triggered /? -Wave appear at the same time, and because the P-wave detector 48 may not be able to distinguish between these two waves unless the detector filter circuits can If customized for each patient, the P-wave detector 48 is made refractory by both the amplified P-wave (a) and the oscillator output signal (e)

Wenn folglich die fünfte P-Welie auftritt, ist der P-Wellen-Detektor 48 auf Grund des vorausgegangenen Oszillatorausgangssignals (e) refraktär. Daher wird die Speicherschaltung 44 durch die fünfte P-WeIIe nicht gesetzt; der Schrittmacher wird gesperrt, bis die sechste ι". P-Welie erscheint. Wie die F i g. 4b erkennen läßt, hai der Schrittmacher künstliche Reizimpulse A in konstanten Abständen von 500 ms bis zur vierten P-WeIIe geliefert. Das Intervall zwischen dem vierten Schrittmacherimpuls A und dem nächsten Schrittmacherim- _>o puls A ist jedoch auf Grund der übersprungenen P-WeIIe größer; es dauert ungefähr 650 ms. Bei der sechsten P-WeIIe befinden sich jedoch sämtliche Refratärschaltungen und die Ratenbegrenzerschaltung im Ruhezustand; die R-Welle folgt in dem 100 ms-Inter- r> vall, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ansprechverhalten der Schrittmacherschaltung auf die erste dargestellte P-Welle.Thus, when the fifth P-wave occurs, the P-wave detector 48 is refractory due to the previous oscillator output signal (e). Therefore, the memory circuit 44 is not set by the fifth P-wave; the pacemaker is disabled until the sixth ι ". P-Welie. As will appear, the F i g. leaves 4b recognize the pacemaker artificial stimulus pulses A hai at constant intervals of 500 ms to the fourth P wave delivered. The interval between the However, the fourth pacemaker pulse A and the next pacemaker pulse A are larger due to the skipped P-wave; it takes about 650 ms. In the sixth P-wave, however, all refractory circuits and the rate limiter circuit are in the idle state; the R- Wave follows in the 100 ms interval, in accordance with the response behavior of the pacemaker circuit to the first illustrated P-wave.

Fig.4b läßt also erkennen, daß die erläuterte Schrittmacherschaltung in der fünften Betriebsart auf κ ι eine P-Wellenrate, die einen vorbestimmten oberen Grenzwert, beispielsweise 120 Schläge pro Minute, überschreitet, in der Weise reagiert, daß die Rate auf näherungsweise den oberen Grenzwert stabilisiert wird.4b shows that the explained pacemaker circuit in the fifth mode of operation on κ ι a P-wave rate that is a predetermined upper limit, for example 120 beats per minute, exceeds, reacts in such a way that the rate is stabilized approximately at the upper limit value.

Die Rate fällt periodisch für einen Schlag auf eine r. niedrigere Rate ab, die jedoch noch immer die Grundrate der Oszillatorschaltung oder die Hälfte der talsächlichen P-Wellenrate erheblich übertrifft. Die mittlere Schrittmacherrate ist gleich dem oberen Ratengrenzwert, wenn sie der P-Wellenrate entspricht: -to sie sinkt dann allmählich geringfügig ab. wenn die P-Wellenrate weiter ansteigt.The rate drops periodically for one beat to a r. lower rate, but still the The base rate of the oscillator circuit or half of the valley's P-wave rate is significantly exceeded. the mean pacing rate is equal to the upper rate limit when it is equal to the P-wave rate: -to it then gradually decreases slightly. as the P-wave rate continues to increase.

In physiologischer Hinsicht hat die erzielte obere Ratenstabilisierung im synchronen Schrittmacherbetrieb den Vorteil, daß das Minulenvolumen des Herzens des Patienten nicht plötzlich halbiert wird. Obwohl sich die mittlere Schrittmacherrate nahe der oberen Rate stabilisiert, wenn die natürliche P-Wellenrate ansteigt sucht die damit verbundene Stabilisierung der Herzleistung die P-Wellenrate relativ langsam zurückzubringen, wenn der Patient seine Aktivität verringert. Der für einen bestimmten Patienten vorgesehene obere Ratengrenzwert kann so gewählt werden, daß er sich dem erwarteten physikalischen Aktivitätsgrad anpaßt. Das Funktionsverhalten des Schrittmachers steigert das Wohlbefinden des Patienten; es wird eine zusätzliche Sicherheit gegen physikalische Schäden während Perioden anstrengender Aktivität öder physischen Stresses erzielt, auf Grund deren der Herzleistungsbedarf erhöht wird.In physiological terms, the upper rate stabilization achieved in synchronous pacemaker mode the advantage that the minulene volume of the patient's heart is not suddenly halved. Though the mean pacing rate stabilizes near the upper rate as the natural P-wave rate increases seeks the stabilization of cardiac output associated with it to bring the P-wave rate back relatively slowly, when the patient decreases their activity. The upper rate limit designated for a particular patient can be chosen to match the expected level of physical activity. That Functional behavior of the pacemaker increases the patient's well-being; there will be an additional Security against physical damage during periods of strenuous activity or physical activity Stress achieved, due to which the cardiac output requirement is increased.

Was die Verläßlichkeit und physiologische Gesichtspunkte anbelangt, wird es durch die periodische Wiederherstellung des zeitlichen Synchronismus (die 100 ms-Verzögerung) zwischen dem künstlichen Schrittmacherimpuls und den selektiv erfaßten P-Wellen, in Fällen, in denen die Vorhofrate des Herzens die maximale Schrittmacherrate übertrifft, für den Arzt möglich, sind anhand eines EKG-Streifens davon zu überzeugen, daß der implantierte Schrittmacher einwandfrei arbeitet und nicht nur asynchron mit der oberen Schrittmacherrate läuft. In technischer Hinsichi wird bei dem oben erläuterten Schrittmacherbetrieb dadurch, daß der P-Wellen-Detektor im Anschluß an eine erfaßte P-Welle, eine erfaßte /?-Welle und ein Impulsgeneratorausgangs- oder Rückstellsignal refraktär gemacht wird, berücksichtigt, daß es der P-Wellen-Detektormeßschaltung schwer fallen würde, zwischen einer natürlichen P-Welle und einer vom Schrittmacher verursachten Λ-Welle zu unterscheiden, die mit der natürlichen P-Welle zeitlich eng zusammenfällt, eine Erscheinung, zu der es in der Betriebsart V notwendigerweise kommt, wenn die natürliche Vorhofrate die obere Schrittmacherrate übersteigt.As for the reliability and physiological point of view, it is made by the periodic Restoration of temporal synchronism (the 100 ms delay) between the artificial Pacing pulse and the selectively sensed P-waves, in cases where the atrial rate of the heart is the Exceeds maximum pacemaker rate, possible for the doctor, are based on an EKG strip of it convince that the implanted pacemaker is working properly and not just asynchronously with the upper pacemaker rate is running. In technical terms is in the pacemaker mode explained above in that the P-wave detector following a detected P-wave, a detected /? -wave and a Pulse generator output or reset signal is made refractory, taking into account that it is the P-wave detector measuring circuit would be difficult to distinguish between a natural P-wave and one from the pacemaker to distinguish caused Λ-wave that with the natural P-wave coincides closely in time, a phenomenon that necessarily occurs in V mode comes when the natural atrial rate exceeds the upper pacing rate.

Hierzu 6 Blatt ZeichnuncenFor this 6 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1.Synchronous pacemaker with a pulse generator that can be connected to a chamber electrode on the output side and has a rate limiter for specifying a certain upper pacemaker pulse frequency, an λ-wave detector that can be connected to the chamber electrode on the input side, by means of which the pulse generator can be blocked when natural R- waves occur, and a A P-wave detector having a refractory period and connectable on the input side to an atrial electrode, by means of which the pulse generator can be triggered via a PK time delay stage as a function of detected natural / "waves, characterized in that a maximum rate limiter (50) for specifying one with the Generation of a pacemaker output pulse (A) starting rate limit interval (f) and for blocking the generation of a subsequent pacemaker output pulse (A) during the rate limit interval is provided, and that the PÄ time delay stage (66, 70) having a means of a P-wave (P); settable ■> and resettable by the generation of a subsequent pacing output pulse (A) memory (66) for extending the PAE time delay interval between the sensing of a P-wave and the triggering of the pulse generator ( 10) in the case of a time interval between successive P- waves that is shorter than the rate limiting interval.

2. Synchronous pacemaker according to claim 1, characterized in that the refractory period start input (64) of the P-wave detector (48) to both the output of the P-wave detector as well as to an output (46) of the pulse generator (10).

3. Synchronous pacemaker according to claim 2, characterized in that the refractory period start input (64) of the P-wave detector (48) is additionally connected to the output (39) of the R- wave detector (24).

4. Synchronous pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that that the memory (66) between the output (62) of the P-wave detector (48) and the input a time delay element (70) of the PÄ time delay stage which specifies a fixed delay time (66,70) is switched.

5. Synchronous pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that that the memory (66) is provided as a bistable stage with a set and a clear input is trained.

6. Synchronous pacemaker according to one of claims 3 or 5, characterized in that the set input of the bistable stage with the output signal (a) of the P-wave detector (48), the output signal (b) of the P.-wave detector (24) and a Output signal (e) of the pulse generator (10) and the reset input of the bistable stage with the output signal (b) of the R wave detector (24) and the output signal (e) of the pulse generator (10) b ^r . can be acted upon.

The invention relates to a synchronous cardiac pacemaker according to the preamble of claim 1.

It is known (US-PS 30 57 356), for a safe, painless long-term stimulation of the heating to ensure low power levels by using a small, fully implanted, transistorized, battery-operated pacemaker is used, which is connected directly to the Heart muscle is connected. Such an asynchronous pacemaker only allows stimulation fixed stimulation rate that does not change automatically according to the needs of the body; nonetheless, it was found to be useful in countering the symptoms of complete heart block. An asynchronous pacemaker, however, has the disadvantage that it is normal in the meantime Sinus stimulation comes into competition with the natural, physiological pacemaker

They are also synchronous or P-wave pacemakers known (US-PS 32 53 596), which generate a stimulus signal following each P-wave or atrial beat. When the body signals a need for an increased heart rate, which leads to an increased Atrial thrust can be recognized, the synchronous pacemaker reacts to this with an increased ventricular stimulation rate. However, the function of the known synchronous pacemaker does not respond to an irregular ventricular ectopic activity on; he can compete against such blows. While So the synchronous pacemaker does not compete with normally performed beats, it can lead to a There is competition with ectopic or abnormal strokes. Any competition between that Natural and artificial pacemakers, however, may be undesirable because it may cause it tachycardia or even fibrillation can occur.

Also known is a ventricularly blocked pacemaker or demand pacemaker (US-PS 34 78 746), in which the artificial stimulus signals are only triggered when necessary and are then suppressed when the heart reverts to a sinus rhythm above a predetermined base rate. The on-demand pacemaker eliminates the problem associated with asynchronous pacemakers by itself locks itself when there is ventricular activity, but "starts up" and missing heartbeats when absent of chamber activity after a base period. When the demand pacemaker "starts up", it works as an asynchronous pacemaker, the rate of which is unresponsive to atrial activity.

Given the problems associated with a synchronous pacemaker, a pacemaker was also made developed (US-PS 36 48 707), the heart in the absence of electrical heart activity of any kind asynchronously, which in the presence of a single ventricular beat, the can be triggered ectopically or by conduction of stimuli from the atrium, for an appropriate Period of time completely in a state of rest, and which the heart in the presence of atrial activity, which is not accompanied by an arrhythmic chamber activity, stimulates synchronously.

In all known atrial synchronous pacemakers a synchronous one occurs Stimulation of the heart when atrial activity is sensed in a certain area defined by the lower asynchronous rate of the pacemaker down to one