DE2644793A1 - Herzschrittmacher - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE
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AROO MEDICAL PRODUCTS COICPANY

Herzschrittmacher

Die Erfindung bezieht sich auf Herzschrittmacher und betrifft insbesondere Verbesserungen bei digital arbeitenden Schaltungen zum Erzeugen von Herzstimulationsimpulsen.

In der US-PS 3 345 990 ist ein Herzschrittmacher beschrieben, bei dem zwei Thyratrone die Übertragung eines erzeugten Impulses zum Herzen des Schrittmacherträgers während
derjenigen Zeitspannen verhindern, während welcher die
Schaltung das Vorhandensein einer durch das Herz erzeugten R-Welle nachweist. Bei älteren BedarfsSchrittmachern waren andere Anordnungen verwendet worden, die auf Signale ansprechen, welche auf die normale Eigenaktion des Herzens zurückzuführen sind_e

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In der US-PS 3 447 796 ist ein Bedarfsschrittmacher beschrieben, zu dem ein Taktgeber gehört, ferner eine Zähleinrichtung zum Erzeugen von Impulsen mit einer für Herzstimulationssignale geeigneten Frequenz, eine Schaltungseinrichtung zum Nachweisen von durch das Herz erzeugten Signalen, Geräuschunterscheidungszähler, mit denen die Schaltungseinrichtung zum Nachweisen von Signalen des Herzens versehen ist, sowie eine Kopplungseinrichtung, mittels welcher die Herzstimulationssignale wirkungslos gemacht werden, wenn einwandfreie, auf natürlichem Wege erzeugte Herzsignale nachgewiesen werden.

In der US-Neuerteilungs-PS 28003 ist ein Schrittmacher beschrieben, der dann, wenn er einer elektromagnetischen Störung ausgesetzt wird, mit einer Frequenz arbeitet, die sich von der Frequenz beim normalen Bedarfsbetrieb unterscheidet.

In der US-PS 3 870 050 ist ein Bedarfsschrittmacher beschrieben, zu dem ein Taktgeber gehört, ferner eine Zähleinrichtung sowie eine Einrichtung, welche die Übertragung von Signalen von dem Zähler aus immer dann sperrt, wenn das Vorhandensein einwandfreier Signale festgestellt wird, die auf das normale Arbeiten des Herzens zurückzuführen sind.

Zwar sind bereits digital arbeitende Schrittmacher vorgeschlagen worden, doch werden von den Kardiologen nach wie vor in großem Umfang Schrittmacher anderer Bauarten verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen digital arbeitenden Herzschrittmacher zu schaffen, der für einen Asynchronbetrieb, einen Bedarfsbetrieb und den Betrieb unter dem Einfluß einer Störung (interference) geeignet ist, der beim Betrieb unter dem Einfluß einer Störung mit einer anderen Periodenlänge zwischen aufeinander folgenden Impulsen arbeitet als beim Bedarfsbetrieb, der ein variables Steuer- bzw. Regelintervall liefert, während dessen das Eintreffen einer R-Welle oder eines eine R-Welle simulierenden Signals nicht

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zum Zurücksetzen eines zur Regelung der Stimulationsimpulse dienenden asynchronen Intervallzählers führt, und der danach ein Alarmintervall liefert, während dessen die R-Welle bzw. das sie simulierende Signal den asynchronen Intervallzähler zurücksetzt, wobei das Steuer- bzw. Regelintervall ein Intervall enthält, bei dem das Zählergebnis unmittelbar vor dem Beginn des Alarmintervalls ohne Unterbrechung erreicht werden muß. Ferner soll ein solcher digitaler Schrittmacher geschaffen werden, der in. den Körper des Patienten implantiert oder außerhalb des Körpers verwendet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung ein digitaler Herzschrittmacher geschaffen werden, der einen asynchronen Intervallzähler zum Zählen von durch einen Taktgeber erzeugten Impulsen aufweist. Sobald ein vorbestimmtes Zählergebnis erreicht wird, erzeugt der asynchrone Intervallzähler ein Ausgangssignal, das einem Regler für die Breite der Ausgangsimpulse zugeführt wird, um die Einhaltung einer konstanten Ausgangsimpulsbreite zu gewährleisten. Die Impulse von konstanter Breite werden einem Spannungsvervielfachungsverstärker zugeführt und von diesem aus an dem Herzen zugeordnete Elektroden abgegeben.

Ferner ist ein R-Wellen-Verstärker zum Nachweisen von R-WeI-len-Signalen und solche Signale simulierenden Signalen vorhanden, dessen Ausgang an eine Rücksetzeinrichtung für einen Steuerzähler angeschlossen ist. Der Steuerzähler, dem auch Taktimpulse zugeführt werden, zählt ein Intervall ab, nach dessen Ablauf das Eintreffen eines zum Zurücksetzen dienenden R-Wellen-Signals von dem R-Wellen-Detektor eine Änderung des Ausgangssignals herbeiführt. Bevor das Zählergebnis erreicht wird, bewirkt das Eintreffen eines R-Wellen-Signals von dem R-Wellen-Detektor lediglich, daß der Steuerzähler zurückgesetzt wird, ohne daß eine Änderung seines Ausgangssignals herbeigeführt wird. Somit bestimmt der Steuerzähler vor dem Erreichen des vorbestimmten Zählergebnisses einen

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Steuerzustand, der auf unbestimmte Zeit verlängert werden kann, sowie einen Alarmzustand, nach dessen Eintreten das Eintreffen einer R-Welle zu einer Änderung des Ausgangssignals führt. Dieses geänderte Ausgangssignal wird einer Verzögerungsschaltung zugeführt, die nach dem Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit ein Signal zum Zurücksetzen des asynchronen Intervallzählers erzeugt.

Somit erzeugt die erfindungsgemäße Schaltung Herzstimulationsimpulse mit einer ersten Frequenz für den Bedarfsbetrieb sowie mit einer zweiten höheren Frequenz im Asynchronbetrieb.

Genauer gesagt ist durch die Erfindung ein digitaler Herzschrittmacher geschaffen worden, zu dem ein asynchroner Intervallzähler gehört, mittels dessen Taktimpulse gezählt werden, um ein Stimulationsintervall festzulegen, wenn sich der Schrittmacher im "Asynchron-Betriebszustand" oder in einem "Störunge- bzw. Interferenz-Betriebszustand" befindet, wobei der Schrittmacher am Ende der betreffenden Zeitspanne einen Impuls zum Einleiten eines Stimulations impuls es erzeugt,, Ein Steuerzähler, dem verstärkte, auf natürlichem Wege entstehende Herzimpulse oder Stimulationsimpulse zugeführt werden, legt ein "Steuerintervall¹¹ und ein unmittelbar darauf folgendes "Alarmintervall" fest. Der Steuerzähler dient dazu, die Zufuhr eines Rücksetzimpulses zu dem asynchronen Intervallzähler zu steuern, so daß jeweils ein neuer Zählvorgang eingeleitet wird. ¥ird der Stimulationsimpuls oder der Herzimpuls während des Abzählens einer "refraktären Periode" nachgewiesen, wird der Steuerzähler zurückgesetzt, und es wird erneut mit dem Abzählen der "refraktären Periode" begonnen, wodurch die refraktäre Periode bis auf ein Intervall verlängert wird, das als das "Steuerintervall" bezeichnet wird. Wird während des Steuerintervalls ein Stimulations- oder Herzimpuls nachgewiesen, wird kein Rücksetzimpuls abgegeben, und der asynchrone Intervallzähler setzt seinen normalen ZäMsorgang fort. Wenn während der auf das Steuerintervall

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folgenden Zeitspanne, die hier als das "Alarmintervall" bezeichnet wird, ein Stimulations- oder Herzimpuls eintrifft, erzeugt der Steuerzähler einen Rücksetzimpuls, mittels dessen der asynchrone Intervallzähler zurückgesetzt wird. In jedem Fall bewirkt der Stimulationsimpuls oder der natürliche Herzimpuls, daß der Steuerzähler zurückgesetzt und veranlaßt wird, mit dem Abzählen eines weiteren Steuerintervalls zu beginnen.

Eine elektromagnetische Störung bzw. ein Eingriff, durch den ein Herzsignal simuliert wird, bewirkt ebenfalls, daß der Steuerzähler zurückgesetzt wird, wodurch das Steuerintervall verlängert wird, während das Alarmintervall verkürzt oder sogar zum Verschwinden gebracht wird. Sobald das Alarmintervall verschwindet, wird der Schrittmacher veranlaßt, asynchron in seinem "Störungs-Betriebszustand" zu arbeiten.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig_o 1 ein Blockschaltbild eines digitalen Herzschrittmachers nach der Erfindung;

Fig_e 2 ein ausführlicheres Blockschaltbild des digitalen Herzschrittmachers nach Fig. 1;

Fig. 3 mehrere in senkrechter Fluchtung miteinander stehende graphische Darstellungen zur Veranschaulichung der verschiedenen Impulse und Betriebszustände, die sich an bestimmten Punkten bei der Schaltung nach Fig«, 2 ergeben; und

Fig. 4 ein weiteres Blockschaltbild der Schaltung nach Fig. 2, aus dem die verschiedenen Anschlüsse bestimmter integrierter Schaltkreise bei einem erfindungsgemäßen digitalen Herzschrittmacher ersichtlich sind.

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Der insgesamt mit 10 bezeichnete digitale Schrittmacher nach der Erfindung ist in Fig. 1 und 2 in Blockschaltbildern dargestellt, während Fig. 4 insbesondere eine Ausführungsform mit integrierten Schaltkreisen veranschaulicht. Der als Ausführungsbeispiel dargestellte Schrittmacher ermöglicht es, auf natürlichem Wege erzeugte Signale eines Herzens nachzuweisen und Stimulationssignale zum Zuführen zum Herzen zu erzeugen, wobei die Zufuhr der Signale und ihr Nachweis auf bekannte Weise erfolgt.

Die Erfindung läßt sich nicht nur bei äußeren Schrittmachern und Schalttafelgeräten anwenden, sondern auch bei implantierten Schrittmachern, und daher sei angenommen, daß die Ausgangsklemmenanordnung 51 allgemein an eine beliebige Anordnung anschließbar ist, mittels welcher der Schrittmacher den in Frage kommenden Zonen des Herzens zugeordnet werden kann.

Der erfindungsgemäße Schrittmacher ist geeignet, auf natürlichem Wege entstehende Herzimpulse nachzuweisen, die im folgenden allgemein als Herzimpulse bezeichnet werden, und bei denen es sich um bestimmte Impulse, z.B. R-Wellen, P-WeI-len usw. handeln kann. Es sei bemerkt, daß zwar manche Schrittmacher P-Wellen oder andere durch das Herz erzeugte Signale nachweisen, doch daß die meisten Bedarfsschrittmacher auf R-Wellen ansprechen; der nachstehend als Ausführungsbeispiel beschriebene Schrittmacher spricht auf R-Wellen an, doch bedeutet dies nicht, daß die Möglichkeit, andere Herztätigkeitssignale nachzuweisen, außer Betracht bliebe. Die beschriebene Schaltung ist dazu bestimmt, unter gewissen, nachstehend beschriebenen Bedingungen ein Stimulationssignal zu erzeugen, das hier als Stimulationsimpuls bezeichnet wird. Wie ebenfalls im folgenden erläutert, kann die Schaltung in manchen Fällen auch eine als Interferenzimpulse bezeichnete Interferenz nachweisen, durch die eine R-Welle simuliert wird.

Gemäß Fig. 1 gehört zu dem Schrittmacher 10 ein Taktgeber 20,

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der Taktimpulse liefert, welche im Vergleich zur Frequenz der normalen Herztätigkeit eine relativ hohe Frequenz haben. Die Taktfrequenz kann z.B. zweckmäßig etwa 2688 Hz betragen.

Von dem Taktgeber 20 aus werden die Taktimpulse einem asynchronen Frequenz- oder Intervallzähler 25 zugeführt, der jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Taktirapulsen abzählt und beim Erreichen des vorbestimmten Zählergebnisses ein Ausgangssignal erzeugt, wenn er nicht vorher zurückgesetzt wird. Solange die Schaltung nicht auf eine andere noch zu erläuternde Weise zur Wirkung kommt, erzeugt somit der asynchrone Intervallzähler 25 Impulse zum Einleiten von Stimulationsimpulsen in den gewünschten Intervallen von z.B. etwa 800 ms.

Von dem Taktgeber 20 aus werden die Impulse auch einem Impulsbreitenregler 28 zugeführt, der durch das Ausgangssignal des asynchronen Intervallzähler 25 getriggert wird. Der Impulsbreitenregler 28 gewährleistet, daß die Breite des Ausgangsimpulses ausreicht, um an einen Ausgangsverstärker 30 abgegeben zu werden, damit dieser einen brauchbaren Stimulationsimpuls an die Ausgangsleitung 53 abgibt, von der aus der Impuls zu den Ausgangselektroden 51 gelangt.

Außerdem führt eine Leitung 29 vom Ausgang des Impulsbreitenreglers 28 zu einem Rücksetzeingang des asynchronen Intervallzählers 25, damit dieser nach dem Abgeben eines Stimulationsimpulses veranlaßt werden kann, mit einem neuen Zählvorgang zu beginnen.

Somit erfüllt die Schaltung die Aufgabe eines mit einer festen Frequenz arbeitenden Schrittmachers, der kontinuierlich Stimulationsimpulse mit einer Frequenz liefert, die durch den asynchronen Intervallzähler 25 und die Frequenz des Taktgebers 20 bestimmt wird. Damit der Schrittmacher als Bedarfsschrittmacher arbeiten kann, dient eine Schaltung zum Nachweisen von Herzsignalen dazu, den asynchronen Intervallzähler

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jeweils dann zurückzusetzen, wenn das Herz, dem der Schrittmacher zugeordnet ist, einen Herzimpuls erzeugt. Diese Herzimpulse erscheinen an den Elektroden 51 und werden durch die Leitung 53 einem R-Wellen-Detektor und -Verstärker 54 zugeführt, der Filter und Verstärker enthält, durch welche bestimmte Signale mit der Frequenz der R-Welle unter Ausschluß anderer Signale betont werden.

Das Ausgangssignal des R-Wellen-Detektors und -Verstärkers wird einem Steuerzähler 75 zugeführt, um diesen zurückzusetzen. Dem Steuerzähler 75 werden außerdem Taktimpulse von dem Taktgeber 20 aus über ein NAND-Gatter 74 zugeführt, und der Zähler ist auf bekannte Weise als binärer Welligkeitszähler ausgebildet. Ein Ausgangssignal des Steuerzählers 75 wird über eine Aus gangs leitung Q,- einer Verzögerungsscha-ltung 82 zugeführt. Das bei Q,- erscheinende Ausgangssignal wiederholt sich jeweils nach 2^ Taktimpulsen, solange der Zähler Impulse abzählt. Außerdem werden Ausgangssignale über Ausgangsleitungen Qq und Q₁₀ entnommen und einem NAND-Gatter 76 zugeführt, dessen Ausgangssignal zu dem NAND-Gatter 74 zurückgeleitet wird, um ein Steuersignal zu erzeugen, damit die Taktimpulse durchgelassen werden. Außerdem wird das Ausgangssignal des NAND-Gatters 76 der Verzögerungsschaltung 82 zugeführt.

Kurz gesagt zählt der Steuerzähler 75 Taktimpulse des Taktgebers 20 von einem AusgangsZeitpunkt ab, bis die beiden Ausgangssignale bei Qq und Ο._ΛΓ. einen hohen Wert annehmen, d.h. es werden[2^ + ^j-J Taktimpulse gezählt. Sobald dieses Zählergebnis erreicht ist, ändert sich der elektrische Zustand am Ausgang des NAND-Gatters 76, und die Taktimpulse können nicht mehr durch das NAND-Gatter 74 übertragen werden, so daß der Zählvorgang des Steuerzählers 75 unterbrochen wird. Bei dieser Zeitspanne handelt es sich um das weiter oben bezeichnete "Steuerintervall". Sobald der R-Wellen-Detektor und -Verstärker 54 eine R-Welle oder einen Stimulationsimpuls oder einen Interferenzimpuls nachweist, wird der Steuerz; ähler 75

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zurückgesetzt, so daß ein neuer Zählvorgang beginnt. Gleichzeitig führt die Verzögerungsschaltung 82, der die bei Q^, und Q>|Q erscheinenden Ausgangssignale zugeführt werden, über ihren Ausgang und ein NAND-Gatter 50 dem asynchronen Intervallzähler 25 ein Rücksetzsignal zu.

Somit wird in der bei einem Bedarfsschrittmacher üblichen Weise bewirkt, daß ein R-Welieη-Impuls oder ein Interferenzimpuls eintrifft, bevor der asynchrone Intervallzähler 25 seinen ZählVorgang beendet, so daß der Intervallzähler zurückgesetzt wird, um die nächste Periode zwischen zwei Pulsschlägen abzuzählen. Wenn innerhalb des genannten Intervalls dem asynchronen Intervallzähler kein solches Rücksetzsignal zugeführt wird, wird in der beschriebenen Weise ein Stimulationsimpuls erzeugt und dem Herzen zugeführt.

Gemäß Fig. 1 ist an die Verzögerungsschaltung 82 außerdem ein ßetriebsartenwählschalter 90 angeschlossen, der es zu Prüfzwecken ermöglicht, den zum Nachweisen natürlicher Herzimpulse dienenden Teil der Schaltung außer Betrieb zu setzen.

Weitere Einzelheiten der Schrittmacherschaltung 10 nach Fig. werden im folgenden anhand von Fig* 2 und 4 erläutert.

Der Schaltung 10 wird von einer Speiseschaltung 11 aus Gleichstrom zugeführt. Zu der Speiseschaltung 11 gehören zwei Batterien 12 und 13 und zwei damit in Reihe geschaltete Dioden 14 und 15. Die Batterien und Dioden sind in der aus. Fig. 2 ersichtlichen Weise parallelgeschaltet, so daß an der Klemme 17 eine negative Spannung -V erscheint, die im folgenden auch als schwaches Signal bezeichnet wird, während an der geerdeten Klemme 16 eine im folgenden als starkes Signal bezeichnete Spannung vorhanden ist. Die Speiseschaltung ist an die verschiedenen Kreise des Schrittmachers 10 angeschlossen, doch sind die betreffenden Verbindungen nicht dargestellt, und eine nähere Beschreibung dürfte sich erübrigen.

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Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispie1 ist der Taktgeber 20 als unstabiler Multivibrator ausgebildet und mit Schaltungseinrichtungen versehen, die eine Regelung bzw. ein Einstellen der Frequenz ermöglichen. Zu diesen Einrichtungen zum Einstellen der Frequenz gehört ein mit einem Regelwiderstand 23 in Reihe geschalteter Festwiderstaad 22. Ein Kondensator 21 verbindet den Schleifkontakt des Widerstandes 23 mit dem Taktgeber. Außerdem ist der Schleifkontakt des Widerstandes 23 unmittelbar mit dem Taktgeber verbunden, so daß sich dessen Frequenz genau regeln läßt. Gemäß Fig. 4 kann der Kondensator 21 z.B. zwischen den Stiften 1 und 3 und der Widerstand 22 an den Stift 2 eines digitalen integrierten Schaltkreises, z.B. eines solchen vom Typ CD 4047, angeschlossen sein. Im vorliegenden Fall ist der Taktgeber so ausgebildet, daß in seiner Ausgangsleitung 24 Taktimpulse mit einer Frequenz von 2688 Hz in Form einer einseitigen Rechteckwelle bzw. einer Impulsreihe erscheinen. Somit beträgt die Impulsperiode der Taktimpulse etwa 0,372 ms.

Die Taktimpulse des Taktgebers 20 werden über die Ausgangsleitung 24 dem asynchronen Intervallzähler 25 und einen zugehörigen Eingang zugeführt. Ein Ausgangssignal des asynchronen Intervallzählers 25 wird über eine Ausgangsleitung Q₁ ρ dem Impulsbreitenregler 28 zugeführt. Das in der Leitung CL₂ erscheinende Ausgangssignal geht in etwa 761,9 ms von seinem niedrigen Wert auf seinen hohen Wert über, und diese Zeitspanne bildet von verschiedenen noch zu erläuternden Verzögerungen abgesehen annähernd das asynchrone Intervall.

Zu dem Impulsbreitenregler 28 gehören gemäß Fig. 2 zwei J-K-Haupt- und Folge-Flip-Flops 100 und 101. Am J-Eingang des Flip-Flops 100 erscheint ein starkes Signal, während am K-Eingang ein schwaches Signal erscheint. Die Setzklemmen erhalten ebenso wie die Rücksetzklemme des Flip-Flops 101 ein schwaches Signal. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 100 ist an den J-Eingang des Flip-Flops 101 angeschlossen, und der

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Q-Ausgang des Flip-Flops 100 ist mit dem K-Eingang des Flip-Flops 101 verbunden. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 101 liegt an der Rücksetzklemme des Flip-Flops 100, und der Q-Ausgang des Flip-Flops 101 ist die Ausgangsklemme des Impulsbreitenreglers 28. Die in der Leitung 24 erscheinenden Taktimpulse werden dem Takteingang des Flip-Flops 101 zugeführt, und der Ausgang Q.ρ des asynchronen Intervallzählers 25 ist mit dem Takteingang des Flip-Flops 100 verbunden.

Wenn das Ausgangssignal in der Leitung Q₁₂ ^des asynchronen Intervallzählers 25 beim Betrieb des Impulsbreitenreglers anstelle eines niedrigen Wertes einen hohen Wert annimmt, wird das starke Signal am J-Eingang des Flip-Flops 100 zu dem Q-Ausgang und von dort aus zum J-Eingang des Flip-Flops 101 übertragen. Beim Erscheinen des nächsten Taktimpulses in der Leitung 24 wird das starke Signal am J-Eingang des Flip-Flops 101 zu dessen Q-Ausgang übertragen, wodurch der Flip-Flop 100 in seinen Ausgangszustand zurückgesetzt wird, so daß an seinem Ausgang Q ein schwaches Signal erscheint. Gleichzeitig geht das Signal am Ausgang Q des Flip-Flops von seinem normalen hohen Wert auf einen niedrigen Wert über, um einen Impuls zum Einleiten eines Stimulationsinpulses durch den Verstärker 30 zu erzeugen und in der Leitung 26 einen Impuls zum Zurücksetzen des asynchronen Intervallzählers 25 erscheinen zu lassen. Beim Erscheinen des nächsten Taktimpulses in der Leitung 24 wird das dann am Ausgang Q des Flip-Flops 100 und am Eingang J des Flip-Flops 101 erscheinende schwache Ausgangssignal zum Ausgang Q des Flip-Flops 101 übertragen. Gleichzeitig nimmt das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 100 wieder seinen normalen hohen Wert an, wodurch der Ausgangsimpuls des Impulsbreitenreglers 28 beendet wird.

Der Ausgangsimpuls des Impulsbreitenreglers 28 wird dem Verstärker 30 zugeführt, zu dem npn-Transistoren 32 und 36 gehören. Das Ausgangssignal des Impulsbreitenreglers 28 wird der Basis des Transistors 32 über einen Widerstand 31 zuge-

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führt. Ein Widerstand 33 verbindet den Kollektor des Transistors 32 mit dem Masseanschluß 16, während der Emitter dieses Transistors an eine negative Klemme 17 angeschlossen ist. Zwischen dem Kollektor des Transistors 32 und dem Emitter des Transistors 36 liegt ein Kondensator 34. Der Emitter des Transistors 32 ist über einen Widerstand 37 mit der Basis und über einen Widerstand 35 mit dem Emitter des Transistors 36 verbunden. Ein zweiter Kondensator 39 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 3.6 und den zum Herzen führenden Ausgangsklemmen 51. Zwischen dem Kollektor des Transistors 36 und dem Masseanschluß ist ein Widerstand 41 vorhanden. Zwischen der zum Herzen führenden Ausgangsleitung 53 und dem Masseanschluß 16 liegt eine Zenerdiode 40, um die Schaltung ggf. gegen Defibrillationsimpulse zu schützen.

Der Verstärker 30 arbeitet als Spannungsvervielfachungsschaltung. Zwischen aufeinander folgenden Impulsen wird in den Kondensatoren 34 und 39 eine Spannung aufgebaut. Sobald ein Impuls an die Basis des Transistors 32 angelegt wird, wird der Transistor 32 leitfähig, und hierdurch wird auch der Transistor 36 leitfähig gemacht. Da der Transistor 36 hierbei im wesentlichen gesättigt wird, schaltet er die Kondensatoren 34 und 39 hintereinander, so daß in der Leitung 53 eine erhöhte Spannung zum Abgeben über die Ausgangsklemmen 51 zur Verfügung steht.

Die in der Leitung 53 erscheinenden Signale, bei denen es sich um die durch den Verstärker 30 erzeugten Stimulationsimpulse und die der Schaltung über die Klemmen 51 zugeführten Signale handelt, werden zu dem R-Wellen-Detektor und -Verstärker 54 weitergeleitet. Diesem Verstärker werden die Signale über einen Widerstand 55 und einen Kondensator 61 zugeführt, wodurch ein Teil des niederfrequenten Rauschens ausgefiltert und das Gleichstromrauschen zurückgehalten wird. Eine Diode 56 dient dazu, die Spannung eines durch den Schrittmacher erzeugten Impulses so zu beschneiden, daß der

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Verstärker beim Zurückleiten des Impulses zu dem R-Wellen-Detektor nicht überlastet wird. Der Schleifkontakt 59 eines Regelwiderständes 58 liegt zwischen dem Kondensator 61 und einem Eingang eines linearen Verstärkers 64 mit hoher Verstärkung. Der Regelwiderstand 58 sowie die Widerstände 57 und 60 bilden einen zwischen dem Masseanschluß 16 und der negativen Klemme 17 liegenden Spannungsteiler zum Festlegen der Schwellenspannung des Verstärkers 64. Ein Kondensator 62 und ein Widerstand 63 sind zwischen dem Masseanschluß 16 und dem anderen Eingang des Verstärkers 64 in Reihe geschaltet, um ein Sieb zum Zurückhalten unerwünscht niedriger Frequenzen zu bilden. Ein Widerstand 66 überbrückt die beiden Kontakte 7 und 5 des Verstärkers 64, bei dem es sich z.B. um einen integrierten Schaltkreis vom Typ CA3078 handeln kann. Ein Kondensator 45 überbrückt die Kontakte 1 und 8 des Verstärkers 64. Zwischen dem Ausgang 46 des Verstärkers 64 und seinem Eingang liegt ein Widerstand 65.

Gemäß Fig. 2 ist ein Analog-Digital-Wandler 67 in Form eines integrierten Schaltkreises, z.B. vom Typ CD4007 vorhanden, der mehrere Schaltungselemente aufweist. Ein Feldeffekttransistor 68 dient als Schwellenwertdetektor. Der Ausgang 46 des Verstärkers 64 ist an die Steuerelektrode des Schwellenwertdetektors 68 angeschlossen. Die Quelle des Schwellenwertdetektors 68 ist mit dem Masseanschluß 16 verbunden, und der Abfluß ist über den Widerstand 69 mit der negativen Klemme 17 verbunden. Das an dem Widerstand 69 erzeugte Signal wird durch die Verstärker 70 und 71 verstärkt, um ein Signal zu liefern, das das Eintreffen einer R-Welle oder eines Interferenzimpulses an dem Verstärker 54 anzeigt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 71 wird über eine Leitung 72 einem Rücksetzeingang des Steuerzählers 75 zugeführt. Wie erwähnt, werden die Taktimpulse des Taktgebers 20 über die Leitung 24 über einen Eingang des NAND-Gatters 74 dem Takteingang des Steuerzählers 75 zugeführt. Ausgangssignale

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erscheinen an den logischen Ausgangsklemmen Qc, Qq und Q₁₀* Die Ausgangesignale an den Klemmen Qq und Q₁₀ gelangen zu den Eingängen des NAND-Gatters 76, dessen Ausgangssignal über die Leitung 81 einem weiteren Eingang des NAND-Gatters 74 zugeführt wird, um das Hindurchleiten der Taktimpulse zum Takteingang des Steuerzählers 75 zu steuern. Die Leitung 81 ist ferner mit der Verzögerungsschaltung 82 verbunden, und das bei Q,- erscheinende Aus gangs signal wird der Verzögerungsschaltung ebenfalls in der weiter unten beschriebenen Weise zugeführt. Es ist ersichtlich, daß in der Leitung 81 normalerweise ein starkes Signal vorhanden ist, wie es der Wertetabelle für die Ausgangssignale des NAND-Gatters 76 entspricht, wenn nicht an beiden Ausgängen Qq und Q^₀ starke Ausgangssignale vorhanden sind. Ist dies der Fall, erscheint in der Leitung 81 ein schwaches Signal, so daß für den Takteingang des Steuerzählers 75 über das NAND-Gatter 74 ein sich nicht veränderndes starkes Signal verfügbar ist. Unter diesen Umständen beendet der Steuerzähler seinen Zählvorgang, bis er durch ein eine R-Welle anzeigendes Signal zurückgesetzt wird.

Zu der Verzögerungsschaltung 82 gehören zwei J-K-Haupt- und -Folge-Flip-Flops 102 und 103. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 76 wird dem Takteingang des Flip-Flops 102 zugeführt, während das bei Qc erscheinende Ausgangssignal des Steuerzählers 75 zum Takteingang des zweiten Flip-Flops 103 gelangt. Am J-Eingang des Flip-Flops 102 erscheint ein starkes Signal und am K-Eingang ein schwaches Signal. Auch an den Setzeingängen der beiden Flip-Flops erscheinen schwache Signale. Die Ausgänge Q und Q des Flip-Flops 102 sind mit den Eingängen J und K des Flip-Flops 103 verbunden. Der Ausgang Q des Flip-Flops 103 liegt an der Rücksetzklemme des Flip-Flops 102, und am Ausgang Q des Flip-Flops 103 erscheint das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 82, das zum Zurücksetzen des asynchronen Intervallzählers 25 dient. Die Rücksetzklemme des Flip-Flops 103 ist mit dem Masseanschluß 16 verbunden, an dem ein starkes Signal vorhanden ist, und zwar über einen normalerweise offenen Betriebsartenwählschalter 90. Die Rücksetzklemme

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des Flip-Flops 103 wird normalerweise auf einem negativen Potential, d.h. einem schwachen Signal, gehalten, da sie über einen Widerstand 91 an der Klemme 17 für die negative Spannung liegt.

Der Ausgang Q des Flip-Flops 103 ist durch eine Leitung 83 mit einem Eingang des NAND-Gatters 50 verbunden, dessen anderem Eingang das Ausgangssignal des Impulsbreitenreglers 28 in der beschriebenen Weise über die Leitung 29 zugeführt wird. Der Betriebsartenwählsehalter 90 ist mit der Rücksetzklemme des Flip-Flops 103 verbunden, damit dieser nach Bedarf ein starkes Signal von dem Masseanschluß 16 oder ein schwaches Signal von der negativen Klemme 17 aus über den Widerstand 91 zugeführt werden kann. Wird der normalerweise offene Betriebsartenwählschalter geschlossen, wird ein ununterbrochenes Rücksetzsignal in Form eines starken Signals zugeführt, um den Flip-Flop 103 zu sperren, so daß die Zufuhr von Rücksetzimpulsen von dem Steuerzähler 75 zu dem asynchronen Intervallzähler 25 verhindert und der Schrittmacher 10 gezwungen wird, asynchron zu arbeiten. Bei dem Betriebsartenwählschalter 90 kann es sich um einen magnetisch betätigbaren Zungenschalter bekannter Art handeln.

Im folgenden ist die Wirkungsweise der Herzschrittmacherschaltung 10 anhand von Fig. 3 näher erläutert, die mehrere graphische Darstellungen enthält.

In Figo 3 sind die an den verschiedenen Punkten der Schaltung erscheinenden Spannungen, die als Funktion der Zeit dargestellt sind, genannt, wobei bestimmte Spannungen der Deutlichkeit halber umgekehrt dargestellt sind, was jeweils durch Überstreichen der betreffenden Bezeichnungen angedeutet isto Es sei bemerkt, daß Fig. 3 die zeitlichen Beziehungen zwischen den auftretenden Impulsen darstellen soll, daß jedoch die Größe, die Form und die Proportionen der Impulse zur Verbesserung der Deutlichkeit und zur Erleichterung

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der Beschreibung übertrieben oder verzerrt dargestellt sind.

Es sei zunächst angenommen,daß das Herz in der normalen Weise schlägt, wobei die Pulsintervalle kürzer sind als das durch die Schrittmacherschaltung 10 gemessene asynchrone Intervall. In diesem Fall arbeitet die Schaltung wie folgt: Ein erster Impuls 110 wird durch den R-Wellen-Detektor und -Verstärker 54 nachgewiesen und verstärkt, wodurch der Steuerzähler 75 zurückgesetzt wird, so daß er mit einem Zählvorgang beginnen kann. Wie weiter oben erläutert,.geschieht dies beim Zurücksetzen durch das Erscheinen schwacher Ausgangssignale an den Klemmen Qq und Q^ ₀> wobei in der Leitung 81 ein starkes Signal erscheint, das es den in der Leitung 24 erscheinenden Taktimpulsen ermöglicht, über das NAND-Gatter 74 zum Takteingang des Steuerzählers 75 zu gelangen. Das Ausgangssignal an der Klemme Q,- wiederholt sich dann periodisch nach je 2r Taktimpulsen bzw. in Abständen von etwa 11,9 ms, wie es in Fig. 3 bei Qc dargestellt ist. Dieses sich wiederholende Ausgangssignal erscheint weiter, bis gleichzeitig starke Ausgangssignale an den Klemmen Qq und Q^q erscheinen, wie es in Fig. 3 bei den zugehörigen graphischen Darstellungen durch die gestrichelte Linie 112 angedeutet ist. Dieses gleichzeitige Auftreten der starken Ausgangssignale erfolgt etwa 285,75 ms später als das Erscheinen des Herzimpulses 110. Es sei bemerkt, daß der asynchrone Intervallzähler 25 zusätzlich nach dem Zurücksetzen des Steuerzählers mit einer bestimmten Verzögerung zurückgesetzt wurde, und daß er gleichzeitig Taktimpulse für seinen Ausgang Q^p abzählt. Auf den Ablauf dieses RücksetzVorgangs wird im folgenden näher eingegangen.

Der nächste auf natürlichem Wege erzeugte Herzimpuls 115 wird durch den R-Wellen-Detektor und -Verstärker 54 nachgewiesen, bevor der asynchrone Intervallzähler 25 das für den Ausgang Q^₂ vorgesehene Zählergebnis erreicht; wie im oberen Teil von Fig. 3 dargestellt, geschieht dies nach etwa 761,9 ms

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und einer zusätzlichen Verzögerung um 11,9 ms. In diesem Zeitpunkt wird der Steuerzähler 75 zurückgesetzt, so daß er einen neuen Zählvorgang beginnt. Gleichzeitig erscheint jedoch in der Leitung 81 anstelle eines schwachen Signals ein starkes Signal. Diese Änderung führt zu einer Betätigung des Flip-Flops 102 derart, daß das starke Signal vom J-Eingang zum Q-Ausgang und von dort aus zum J-Eingang des Flip-Flops gelangt. Wenn das in der Leitung 80 erscheinende Ausgangssignal der Klemme Q₁- des Steuerzählers 75 einen hohen Wert annimmt, was etwa 11,9 ms später geschieht, wird das am J-Eingang des Flip-Flops 103 vorhandene starke Signal zum zugehörigen Q-Ausgang übertragen, um den Flip-Flop 102 zurückzusetzen_o Gleichzeitig erscheint in der Leitung 83 aus dem Q-Ausgang des Flip-Flops 103 anstelle des normalerweise vorhandenen starken Signals ein schwaches Signal, das in Fig. 3 in umgekehrter Form bei 83 als Impuls 116 dargestellt ist. Wird der Impuls 116 dem NAND-Gatter 50 zugeführt, erscheint in der Leitung 26 ein Rücksetzimpuls 117 für den asynchronen Intervallzähler 25. Es sei bemerkt, daß der Rücksetzimpuls etwa 11,9 ms nach dem Erscheinen des Herzimpulses 115 auftritt. Somit beginnt der ZählVorgang des asynchronen Intervallzählers 25 gegenüber dem Eintreffen des Herzimpulses 115 mit einer Verzögerung von 11,9 ms.

Nimmt man an, daß innerhalb des Intervalls nach dem vorausgegangenen Herzimpuls 115 kein natürlicher Herzimpuls erscheint, bevor an der Klemme Q>._o das Zählergebnis des asyn-

1 ? chronen Intervallzählers 25 von (2 :2) Taktimpulsen wirksam wird, ändert sich das an der Klemme Q^ vorhandene Signal, d.h. es erscheint gemäß Fig. 3 der bei OUT 25 dargestellte Impuls 120. Wie weiter oben erläutert, führt dies dazu, daß in der Leitung 29 des Impulsbreitenreglers 28 ein Ausgangsimpuls 121 erscheint, der in Fig. 3 bei "2*9 dargestellt ist_o Der Impuls 121 läßt in der Leitung 26 einen Rücksetzimpuls erscheinen, so daß der asynchrone Intervallzähler 25 zurückgesetzt wird. Außerdem wird der in der Leitung 29 erscheinende Impuls 121 über den R-Wellen-Detektor und -Verstärker

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. Vi ·

54 weitergeleitet, um den Steuerzähler 75 zurückzusetzen, nachdem dieser Impuls verstärkt und dem Herzen als Stimulationsimpuls zugeführt worden ist. Nach der Beendigung des Stimulationsimpulses 122 beginnt daher der Steuerzähler 75 mit einem neuen ZählVorgang, so daß mehrere Impulse erzeugt werden, die in Fig. 3 bei Q₁-, Qq und Q^₀ dargestellt sind.

Sobald der Steuerzähler 75, der dann erneut zu zählen begonnen hat, das Zählergebnis erreicht, bei dem die erste Änderung des Aus gangs Signa Is an der Klemme Q₁- erfolgt, wird an die Leitung 26 ein weiterer Rücksetzimpuls 123 abgegeben, der in der gleichen Weise erzeugt wird, wie es weiter oben für den Rücksetzimpuls 117 beschrieben ist, und der wiederum den asynchronen Intervallzähler 25 zurücksetzte Somit ist ersichtlich, daß das BedarfsIntervall gleich der Summe der Zeit, innerhalb welcher sich das Ausgangssignal an der Klemme Q.2 des asynchronen Intervallzählers 25 ändert, und der Zeit ist, nach deren Ablauf sich das Ausgangssignal an der Klemme Qt- des Steuerzählers 75 ändert, d.h. daß die Länge des Bedarfs inte rvalls etwa gleich 761,9 + 11,5 ms zuzüglich etwaiger Verzögerungen ist, die durch die Schaltungselemente selbst, z.B. die Verstärker 54 und 30, hervorgerufen werden.

Nimmt man nunmehr an, daß jetzt mehrere Interferenzimpulse nachgewiesen werden, zwischen denen Perioden von weniger als 285,75 ms vorhanden sind, nach deren Ablauf die bei Qq und Q^₀ erscheinenden Ausgangssignale den Zählvorgang des Steuerzählers 75 beenden, spielen sich die nachstehend beschriebenen Vorgänge ab. Da bei dem vorausgehenden Bedarfszyklus ein Zählergebnis erreicht wurde, bei dem an den Klemmen Qq und Q₁₀ gleichzeitig starke Signale erscheinen, geht der erste Impuls 125 der Impulsreihe, die in der Leitung 81 erscheint, von einem niedrigen Wert in einen hohen Wert über, so daß danach von der Verzögerungsschaltung 82 aus ein Rücksetzimpuls 126 in der Leitung 83 und ein Rücksetzimpuls 127 in der Leitung 26 erscheint. Daher beginnt der asynchrone-Intervallzähler

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25 in diesem Zeitpunkt mit einem weiteren Zählvorgang. Bevor der Steuerzähler 75 das Zählergebnis erreicht, das dem gleichzeitigen Auftreten starker Ausgangssignale an den Klemmen Qq und Q₁₀ entspricht, trifft ein weiterer Interferenzimpuls 128 ein. Dieser Impuls setzt den Steuerzähler 75 zurück, doch da an den Ausgangsklemmen Qq und Q₁ q nicht gleichzeitig starke Signale erschienen sind, ändert sich das der Ausgangsleitung 81 zugeführte Signal nicht. Wenn sich danach das Signal an der Klemme Qc ändert, wird somit durch die Verzögerungsschaltung 82 kein Rücksetzimpuls an die Leitung 83 abgegeben. Infolgedessen kann der asynchrone Intervallzähler 25 seinen Zählvorgang fortsetzen, ohne zurückgesetzt zu werden, solange weitere Interferenzimpulse erscheinen. Sobald sich das Ausgangssignal an der Klemme Q.p ändert, erscheint daher an dieser Klemme ein Ausgangsimpuls 130, der in Fig. 3 bei OUT 25 dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal bewirkt wie zuvor, daß in der Leitung 29 ein Stimulationsimpuls 131 erscheint, der verstärkt und dann den Ausgangselektroden 51 zugeführt wird. Der Stimulationsimpuls 131 erzeugt in der Leitung 26 einen Rücksetzimpuls 132 zum Zurücksetzen des asynchronen Intervallzählers 25. Nimmt man an, daß weitere Interferenzimpulse erzeugt werden, läuft der asynchrone Betrieb weiter, so daß beim Erreichen des nächsten Zählergebnisses des asynchronen Intervallzählers ein Ausgangsimpuls 135 an der Klemme Q₁₂ erscheint. Daher erscheinen wie zuvor Impulse 136 und 137 in den Leitungen 2"9 und 26. Es sei bemerkt, daß bei diesem "Interferenzbetrieb" das Ausgangsimpulsintervall nur durch den asynchronen Intervallzähler bestimmt wird, und etwa 761,9 ms beträgt, da der Steuerzähler 75 und die Verzögerungsschaltung 82 keine Verzögerung bewirken., Daher arbeitet die Schrittmacherschaltung 10 beim Bedarfsbetrieb und beim Interferenz- bzw. Eingriffsbetrieb mit verschiedenen Frequenzen, da Verzögerungen durch den Steuerzähler 75 und die Verzögerungsschaltung 82 herbeigeführt werden»

Ferner ist ersichtlich, daß der Steuerzähler 75 eine refraktäre Periode bestimmt, während welcher das Eintreffen eines

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. U-

Interferenzimpulses nicht bewirkt, daß dem asynchronen Intervallzähler 25 ein Rücksetzimpuls zμgeführt wird; diese refraktäre Periode entspricht der Zeit, die der Steuerzähler 75 benötigt, um einen Zählvorgang bis zum gleichzeitigen Eintreffen starker Ausgangssignale an den Klemmen GU und Q^q durchzuführen. Weiterhin ist zu bemerken, daß die refraktäre Periode verlängerbar ist, wenn solche R-Wellen-Impulse während des ZählVorgangs eintreffen, bevor an den Klemmen Qq und (L·q gleichzeitig starke Signale erscheinen, da der Steuerzähler 75 durch jeden solchen Impuls zurückgesetzt wird. Wenn die entsprechenden Rücksetzimpulse dem Steuerzähler 75 zugeführt werden, ist es somit möglich, die refraktäre Periode auf unbestimmte Zeit zurückzusetzen (reset).

Sobald das Zählergebnis dem gleichzeitigen Auftreten starker Ausgangssignale an den Klemmen Q_q und GLq entspricht, befindet sich jedoch der Schrittmacher in einem "Alarmzustand", da das Eintreffen eines R-Wellen-oder Interferenzimpulses eine Änderung des in der Leitung 81 erscheinenden Signals herbeiführt, um einen Rücksetzimpuls für den asynchronen Intervallzähler 25 zu erzeugen. Dieser Alarmzustand ist in Fig. 3 in dem unmittelbar auf den Herzimpuls 140 folgenden Teil dargestellt. Nachdem der Steuerzähler 75 einen Zählvorgang bis zum gleichzeitigen Erscheinen starker Signale an den Ausgangsklemmen Q_Q und Q₁₀ durchgeführt hat, bewirkt das Eintreffen eines weiteren Impulses 141 eine wenn auch nur kurzzeitige Änderung des in der Leitung 83 vorhandenen Signals, wie es in Fig. 3 bei 8"3 durch den Impuls 142 angedeutet ist_o Der Impuls 142 läßt natürlich einen Rücksetzimpuls 143 für den asynchronen Intervallzähler 25 in der Leitung 26 erscheinen.

Bei der Schaltung nach Fig. 1, 2 und 4 können handelsübliche integrierte Schaltkreise verwendet werden. Vorzugsweise ist die Schaltung aus den nachstehend genannten Schaltungselementen mit den angegebenen elektrischen Eigenschaften aufgebaut.

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Widerstände

22	38, 55	2000 Ohm
23	35	2 Megohm
31,		10 000 Ohm
33,	60, 91	4700 Ohm
37		62 000 Ohm
57,		1 Megohm
65		4,7 Megohm
66	Kondensatoren	10 Megohm
58	0 bis 2 Megohm, regelbar

100 pF 39yuF 50 pF 100 nF 220 nF

Batterien 12,

Li-2-thionylchloridzellen

Dioden

Zenerdiode

in IC vom Typ CA3093

Integrierte Schaltkreise und Gatter

50, 74,

(Taktgeber) CD4047

(Frequenzzähler) CD4040

(Impulsbreitenregler) CD4027

(Verstärker) CA3078

(A/D-Wandler) CD4007

(Invertergatter), Teil des A/D-Wandlers·67

(Steuerzähler) CD4040

(Verzögerungsschaltung) CD4027

(NAND-Gatter , Teile A, B, C) CD4011

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Transistoren

32, 36 2N2222A

Ansprüche;

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Le

e rs e

Claims (10)

1. ANSPRÜCHE

   Bedarfs-Herzschrittmacher zum Anschließen an eine Gleichspannungsquelle, zum Überwachen der Herzleistung und zum Erzeugen eines Bedarfsimpulses beim Ausbleiben eines normalen Pulsschlagsignals während eines Alarmintervalls nach dem Ablauf eines refraktären Intervalls, gekennzeichnet durch einen Taktgeber (20) zur zuverlässigen Erzeugung einer Reihe elektrischer Impulse mit einer auf vorbestimmte Weise geregelten Frequenz, einen Intervallzähler (25) zum Nachweisen einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen, die durch den Taktgeber während eines geregelten Intervalls innerhalb eines zeitlichen Bereichs erzeugt werden, welcher dem normalen Bereich der Intervalle zwischen Pulsschlägen entspricht, wobei der Intervallzähler als Frequenzzähler ein Ausgangssignal immer dann erzeugt, wenn es ihm ermöglicht wird, das Abzählen der vorbestimmten Anzahl von Impulsen zu beenden, bevor der zurückgesetzt wird, und wobei der Intervall- bzw. Frequenzzähler jeweils durch eines von mehreren Signalen rücksetzbar und mindestens an den Taktgeber angeschlossen ist, eine Detektorschaltung (54), die durch ein zur Stimulation des Herzens dienendes elektromagnetisches Interferenzsignal oder ein PulsSchlagsignal des Herzens oder ein durch den Schrittmacher erzeugtes impulsförmiges Herzstimulationssignal betätigbar und mit einem Verstärker versehen ist, wobei die Detektorschaltung bei ihrer Betätigung ein verstärktes, einen Pulsschlag anzeigendes impulsförmiges Signal erzeugt und zum Aufnehmen von Signalen des Herzens mit dem Herzen elektrisch verbunden ist, einen Steuerzähler (75), der eine gewählte Anzahl von Taktimpulsen nachweist, die einem refraktären Intervall entsprechen, während er während eines Steuerintervalls eine Zählung durchführt, wobei der Steuerzähler in einem Alarmzustand während eines Alarmintervalls gehalten wird, das immer dann beginnt, wenn der Steuerzähler aus seinem Zählzustand dadurch in den Alarmzustand umgeschaltet wird, daß er die Zählung der gewählten Anzahl von Taktimpulsen beendet, wobei das Alarmintervall normalerweise eine Länge hat,

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   die einem größeren Teil des genannten Frequenzintervalls gleichwertig ist, wobei der Steuerzähler - wenn überhaupt ein zur Steuerung dienendes Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn er während des Alarmintervalls durch ein einen Pulsschlag anzeigendes Signal betätigt wird, wobei das Ausgangssignal des Steuerzählers bewirkt, daß der Intervallzähler wirkungslos gemacht und zurückgesetzt wird, und wobei der Steuerzähler während eines Steuerintervalls durch jedes einen Pulsschlag anzeigende Signal zurückgesetzt wird, wodurch das Steuerintervall während eines bestimmten möglichen Frequenzintervalls verlängert wird, so daß es möglich ist, das Alarmintervall zu verkürzen oder sogar zum Verschwinden zu bringen, wobei jedes SteuerIntervall als die Summe eines refraktären Intervalls und eines möglicherweise vorhandenen variablen Intervalls zu betrachten ist, und wobei der Steuerzähler elektrisch mindestens mit dem Taktgeber und der Detektorschaltung verbunden ist, einen zur Anregung des Herzens dienenden Verstärker (30), der ein durch den Intervallzähler eingeleitetes Signal in einen Herzstimulationsimpuls von geregeltem Energieinhalt verwandelt, sowie durch eine Ausgangsklemmenanordnung (51) zum Zuführen des Herzstimulationsimpulses von dem Verstärker zu einer zum Herzen führenden Leitung (53)» wobei die Ausgangsklemmenanordnung ferner dazu dient, der Detektorschaltung für die PulsSchlagsignale die elektrischen Signale zuzuführen, welche durch das Herz erzeugt und durch die Leitung vom Herzen aus zu der Ausgangsklemmenanordnung übertragen werden.
2. 2. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsschaltung (82) vorhanden ist, zu der Einrichtungen gehören, die auf eine geregelte Anzahl von Impulsen des Taktgebers (20) ansprechen, welche ein geregeltes Verzögerungsintervall bezeichnen, das einem kleinen Bruchteil des genannten Frequenzintervalls entspricht, daß das Verzögerungsintervall hinreichend verlängert wird, um leicht meßbar zu sein, so daß das beim Bedarfsbetrieb des

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   - 83 -

   " 3.

   Schrittmachers jedem Stimulati ons impuls vorausgehende Intervall gleich der Summe mindestens des VerzögerungsIntervalls und des Frequenzintervalls ist, damit sich beim Bedarfsbetrieb eine niedrige Herzstimulationsfrequenz ergibt als beim Asynchronbetrieb, daß die auf die Taktimpulse ansprechenden Einrichtungen nur durch das gesteuerte Ausgangssignal betätigt werden, daß die Verzögerungsschaltung einen verbreiterten Ausgangsimpuls erzeugt, der beim Bedarfsbetrieb den Intervallzähler (25) wirkungslos macht und ihn zurücksetzt, daß die Verzögerungsschaltung elektrisch mindestens mit dem Ausgang des Steuerzahlers(75) und der Einrichtung zum Zurücksetzen des Intervallzählers verbunden ist, und daß ein Betriebsartenwählschalter (90) vorhanden ist, der es ermöglicht, das Zurücksetzen des Intervallzählers durch den Ausgangsimpuls des Steuerzählers zu verhindern, wenn der Schrittmacher auf den Asynchronbetrieb umgeschaltet wird.
3. 3. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impulsbreitenregeleinrichtung (28) vorhanden ist, die auf eine geregelte Anzahl von durch den Taktgeber (20) erzeugten Impulsen anspricht, wenn sie durch das Ausgangssignal des Steuer- bzw. Frequenzzählers (75) betätigt wird, um ein verbreitertes Impulssignal zu erzeugen, und daß die Impulsbreitenregeleinrichtung elektrisch mindestens mit dem Taktgeber, dem Intervallzähler (25) und dem Verstärker (30) zum Stimulieren des Herzens verbunden ist.
4. 4. Herzschrittmacher zum Erzeugen von Stimulationsimpulsen zum Abgeben an mit einem Herzen zu verbindenden Elektroden, gekennzeichnet durch eine Quelle (20) für Taktimpulse, die in Intervallen erscheinen, welche einem kleinen Bruchteil eines Intervalls innerhalb des Bereichs von Intervallen zwischen normalen Pulsschlägen entsprechen, eine Intervallzähleinrichtung (25) zum Zählen der Taktimpulse und zum Erzeugen eines Ausgangssignals dann, wenn ein Impulszählergebnis erreicht wird, das insgesamt einem vorbestimmten

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   Intervall innerhalb des Bereichs der Intervalle normaler Pulsschläge entspricht, wobei die Intervallzähleinrichtung jeweils durch jedes von mehreren Signalen zurücksetzbar ist, zu denen das Ausgangssignal der Intervallzähleinrichtung gehört, einen Stimulationsimpulsgenerator (30), der durch das Ausgangssignal der Intervallzähleinrichtung betätigt wird, um den Elektroden (51) einen Stimulationsimpuls zuzuführen, eine Detektorschaltung (54) zum Erzeugen eines verstärkten Ausgangssignals aus Pulsschläge anzeigenden Signalen sowie eine Steuerintervallzähleinrichtung (75) zum Abzählen einer vorbestimmten Anzahl der Taktimpulse, die einem vorgewählten refraktären Intervall entsprechen, wobei die Steuerintervallzähleinrichtung durch jedes der einen Pulsschlag anzeigenden Signale zurückgesetzt wird, wobei jedes Steuerintervall der Summe des refraktären Intervalls und eines variablen Intervalls entspricht, das sich aus der Charakteristik der Pulsschläge anzeigenden Signale ergibt, wenn solche vorhanden sind, welche während des Steuerintervalls nachgewiesen werden, wobei die Steuerintervallzähleinrichtung gegebenenfalls während eines auf das Steuerintervall folgenden Alarmintervalls ein Ausgangssignal erzeugt, wenn sie durch irgendeines der einen Pulsschlag anzeigenden Signale betätigt wird, und wobei das Ausgangssignal der Steuerintervallzähleinrichtung die Intervallzähleinrichtung wirkungslos macht und zurücksetzt.
5. 5. Schrittmacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmacher nach einem Interferenzverfahren arbeitet, wenn ein bestimmtes Steuerintervall durch mehrere Pulsschläge anzeigende Signale bis mindestens auf das vorbestimmte Intervall verlängert wird.
6. 6. Schrittmacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen zum Zurücksetzen des Intervallzählers (25) eine Verzögerungsschaltung (82) gehört, die den Intervallzähler während der Dauer des Verzögerungsintervalls

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   wirkungslos macht, und daß das Verzögerungsintervall einem kleinen Bruchteil eines Intervalls innerhalb des Bereichs von Intervallen zwischen normalen Pulsschlägen entspricht.
7. 7. Digitaler Bedarfs-Herzschrittmacher zum Erzeugen von Herzstimulationsimpulsen zum Zuführen zu einem Herzen zugeordneten Elektroden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (20) zum Erzeugen von Taktimpulsen, eine erste Zähleinrichtung (75), der die Taktimpulse zugeführt werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, sobald eine vorbestimmte Anzahl der Taktimpulse abgezählt worden ist, um ein gewünschtes Intervall zwischen Pulsschlägen festzulegen, eine an die Elektroden (51) angeschlossene Einrichtung (30), der das Ausgangesignal zugeführt wird, um in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der ersten Zähleinrichtung Stimulationsimpulse zu erzeugen, eine an die Elektroden angeschlossene Einrichtung (54) zum Nachweisen eines R-Wellen-Signals des Herzens sowie von ein solches R-Wellen-Signal simulierenden Signals und zum Erzeugen Bines Ausgangssignals, sobald solche Signale nachgewiesen werden, eine Verzögerungseinrichtung (82) , der das Ausgangssignal der Einrichtung zum Nachweisen von R-Wellen-Signalen zugeführt wird, und deren Ausgangssignal dazu dient, die erste Zähleinrichtung in einem Zeitpunkt zurückzusetzen, der gegenüber dem Zeitpunkt des Auftretens des R-Wellen-Siignals verzögert ist, so daß eine Bedarfsfrequenz durch die Verzögerungszeit der Verzögerungseinrichtung und diejenige Zeit festgelegt wird, welche die erste Zähleinrichtung benötigt, um die vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen abzuzählen, sowie durch eine Einrichtung (25), die das Zuführen des Ausgangssignals der Einrichtung zum Nachweisen der R-Wellen-Signale verhindert, wenn R-Wellen-Signale in Intervallen eintreffen, von denen jedes kürzer ist als eine refraktäre Periode, so daß eine Interferenz- bzw. Eingriffsfrequenz nur durch die Zeit festgelegt wird, die die erste Zähleinrichtung benötigt, um die vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen abzuzählen.

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8. 8. Schrittmacher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verhindern des Zuführens des Ausgangs signals der Einrichtung zum Nachweisen der R-Wellen-Signale eine zweite Zähleinrichtung (25) ist, der Impulse des Taktgebers (20) zugeführt werden, daß die zweite Zähleinrichtung durch das Ausgangssignal der Einrichtung (54) zum Nachweisen der R-Wellen-Signale zurückgesetzt wird, und daß die zweite Zähleinrichtung ein der Verzögerungseinrichtung (82) zuzuführendes Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn ihr Taktimpuls-Zählvorgang bis zu einem vorbestimmten, einem refraktären Intervall entsprechenden Zählergebnis unmittelbar danach vor dem Ausgangssignal nicht unterbrochen worden ist.
9. 9. Schrittmacher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Verzögerungseinrichtung (82) zwei J-K-Haupt- und -Folge-Flip-Flops (102, 103) gehören, und daß ein durch diese Flip-Flops erzeugtes Rücksetz-Ausgangssignal nacheinander seriell mit Hilfe mindestens zweier Ausgangssignale der zweiten Zähleinrichtung (25) durch die Flip-Flops hindurchgeleitet wird, welche die zugehörigen Zählergebnisse in einer bestimmten Reihenfolge erreichen.
10. 10. Schrittmacher nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine an einen der Flip-Flops angeschlossene Rücksetzeinrichtung zum Verhindern der Betätigung dieses Flip-Flops derart, daß die erste Zähleinrichtung (75) nicht durch Impulse zurückgesetzt wird, die durch das Ausgangssignal der Einrichtung (54) zum Nachweisen von R-Wellen-Signalen getriggert werden.

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