DE2712617A1

DE2712617A1 - Heart pacemaker pulse shaping circuit - incorporates monostable and astable multivibrators in trigger stages for safe operation

Info

Publication number: DE2712617A1
Application number: DE19772712617
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Ing Blaser
Original assignee: Biotronik Mess und Therapiegeraete GmbH and Co
Current assignee: Biotronik SE and Co KG
Priority date: 1977-03-19
Filing date: 1977-03-19
Publication date: 1978-09-21

Abstract

The battery operated heart pacemaker has a control circuit with two branches forming two different paths to obtain pulses of determined shape and/or recurrence frequency to give a safe signal of favourable time length and amplitude. the electrode is connected by a preamplifier to a trigger stage and a monostable multivibrator. This is followed by a second trigger stage and then an astable multivibrator. At the input of the astable multivibrator is a capacitor which blocks successive pulses. The multivibrator arrangement is triggered by an input signal so as to actuate the output pulses independently of the input. Also, the repetition of the pulses is related to the last triggered input signal.

Description

Herzschrittmacherschaltung für unterschiedlichePacemaker circuit for different

Betriebsweisen Die Erfindung betrifft eine Schaltung für einen künstlichen, insbesondere implantierbaren, Herzschrittmacher, der für unterschiedliche Betriebsweisen geeignet ist. Modes of operation The invention relates to a circuit for an artificial, in particular implantable, cardiac pacemaker that is used for different modes of operation is suitable.

Es sind künstliche Herzschrittmacher bekannt, die in Fällen von Herzschwäche oder von Herzrhythmusstörungen die Anregung des Herzens übernehmen und dafür sorgen, daß trotz Vorliegens eines pathologischen Defektes im Bereich der natürlichen Funktionssteuerung des Herzens, dieses seine lebenserhaltende Aufgabe erfüllen kann.Artificial pacemakers are known to be used in cases of cardiac insufficiency or take over the stimulation of the heart from cardiac arrhythmias and ensure that that despite the presence of a pathological defect in the area of natural function control of the heart, this can fulfill its life-sustaining task.

Das Leben des Patienten hängt in entscheidendem Maße vom ordnungsgemäßen Funktionieren des Herzschrittmachers ab. Es muß gewährleistet sein, daß das Gerät unter allen Bedingungen über möglichst lange Zeiträume hinweg ohne äußeren Eingriff kontinuierlich betriebsfähig ist.The patient's life depends to a large extent on the proper Functioning of the pacemaker. It must be guaranteed that the device under all conditions for as long periods of time as possible without external intervention is continuously operational.

Eine Unterbrechung des Betriebs eines Herzschrittmachers kann grundsätzlich auf zwei unterschiedliche Arten eintreten: 1. durch eine Störung infolge eines unvorhersehbaren Versagens irgendeines Bauelements 2. durch Erschöpfung der Energiequelle.An interruption in the operation of a pacemaker can in principle occur in two different ways: 1. by a disruption caused by an unpredictable one Failure of any component 2. by exhaustion of the energy source.

Die erstgenannte Art der Betriebsunterbrechung tritt unvermutet auf, so daß sie für den Patienten zu einer Gefahrensituation führt, die unter allen Umständen vermieden werden muß. Man ist deshalb bemüht, die Zuverlässigkeit der in Herzschrittmachern verwendeten Schaltungen derart groß zu machen, daß das Risiko eines unverhofften Versagens praktisch auf Null herabgesetzt wird. Es sind dabei Zuverlässigkeitsfaktoren erreicht worden, welche die in der Weltraumtechnik geforderten Werte übertreffen.The former type of business interruption occurs unexpectedly, so that it leads to a dangerous situation for the patient under all circumstances must be avoided. Efforts are therefore made to ensure the reliability of the pacemakers used to make circuits so large that the risk of unexpected Failure is reduced to practically zero. There are reliability factors which exceed the values required in space technology.

Um das Ausfallrisiko noch weiter zu vermindern, wird versucht, die verwendeten Schaltungen so auszulegen, daß das Versagen eines einzelnen Bauelements nicht zu einem völligen Ausfall des Gerätes führen kann, bzw. daß das drohende Versagen eines Bauelements sich durch eine Änderung der Betriebsdaten des Gerätes rechtzeitig bemerkbar macht.To further reduce the risk of failure, tries, to design the circuits used so that the failure of a single component cannot lead to a complete failure of the device or that the impending failure of a component is timely due to a change in the operating data of the device makes noticeable.

Mit der Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit, d.h. einer großen Sicherheit gegen unvermutete Betriebsstörungen, ist ein erheblicher Kostenaufwand verbunden, da die Auswahl der Bauelemente und die Kontrolle bei den verschiedenen Fertigungsstufen außerordentlich sorgfältig erfolgen muß.With the achievement of high reliability, i.e. great security against unexpected operational disruptions, considerable costs are involved, because the selection of the components and the control of the various production stages must be done extremely carefully.

Die Möglichkeit einer unvorhersehbaren Störung des Betriebes steigt in der Regel mit zunehmender Einsatzzeit des Gerätes an. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist die Betriebssicherheit des Schrittmachers soweit herabgesetzt, daß die geforderte Zuverlässigkeit nicht mehr erreicht wird. Damit ist das Ende der Einsatzzeit des Gerätes gekommen. Dieser Zeitpunkt hängt nicht nur von der Zunahme der statistischen Ausfallrate ab, sondern auch von einer Reihe vorhersehbarer Ereignisse, wie dem Angriff des Gehäuses durch Körperflüssigkeiten und der Verschlechterung seiner Eigenschaften durch Alterung der Bauteile. Durch die Verwendung hochwertiger Werkstoffe und Bauelemente lassen sich heute viele Jahre ungestörten Betriebes eines künstlichen Herzschrittmachers erreichen. Es zeigt sich dabei, daß die Vergrößerung der Betriebssicherheit eines Schrittmachers in der Regel auch zur Vergrößerung seiner erwarteten Lebensdauer und damit zur möglichen Einsatzzeit führt, da beide Größen miteinander verknüpft sind.The possibility of an unpredictable disruption to operations increases usually with increasing usage time of the device. At some point the operational safety of the pacemaker has been reduced to such an extent that the required Reliability is no longer achieved. This marks the end of the Device. This point in time not only depends on the increase in statistical Failure rate, but also a number of predictable events, such as Attack of the housing by body fluids and the deterioration of its properties due to aging of the components. Through the use of high quality materials and components Today, an artificial pacemaker can be operated without interruption for many years reach. It shows that the increase in the operational safety of a Pacemaker also usually increases its expected lifespan and thus leads to the possible deployment time, since both parameters are linked are.

Die zweite Gruppe von Betriebsunterbrechungen ist für den Patienten weniger risikoreich, da die Erschöpfung der Energiequellen in regelmäßigen Zeitabständen erfolgt und sich diese durch entsprechende Meßeinrichtungen rechtzeitig feststellen läßt. Auch eine außerplanmäßige vorzeitige Erschöpfung der Energiequellen kann bei in größeren Abständen stattfindenden Kontrolluntersuchungen ermittelt werden, da der Zeitraum zwischen dem ersten Anzeichen des Nachlassens ihrer Leistungsfähigkeit bis zu ihrem endgültigen Versagen in der Regel ausreichend groß ist. Es wird angestrebt, bei implantierbaren Schrittmachern die Betriebsdauer der Energiequellen so groß wie möglich zu machen, da für den Wechsel stets eine mit einem operativen Eingriff verbundene Explantation erforderlich ist, die man jeweils solange wie möglich hinausschieben möchte.The second group of business interruptions is for the patient less risky because of exhaustion of energy sources on a regular basis Time intervals takes place and these are timely by appropriate measuring devices can be determined. Also an unscheduled premature exhaustion of the energy sources can be determined when check-ups take place at longer intervals, because the period between the first signs of deterioration in their performance is usually sufficiently large until it finally fails. The aim is to with implantable pacemakers, the operating time of the energy sources is so long to do as possible, since the change is always one with a surgical procedure connected explantation is required, each of which can be pushed out for as long as possible would like to.

Heute werden als Energiequellen für implantierbare, künstliche Herzschrittmacher vorzugsweise chemische Primärelemente verwendet, deren vom Stromverbrauch der benutzten elektrischen Schrittmacherschaltung abhängige Lebensdauer mindestens einige Jahre beträgt. Bei den neuerdings auch benutzten Lithium-Silberchromat-Elementen beträgt die zu erwartende Betriebszeit bereits ca. 8 bis 9 Jahre.Today used as energy sources for implantable, artificial cardiac pacemakers Preferably chemical primary elements are used, which depend on the electricity consumption of the used electrical pacemaker circuit dependent service life at least a few years amounts to. In the case of the recently used lithium silver chromate elements the expected operating time already approx. 8 to 9 years.

Aus ökonomischen Gründen sollte die mögliche Einsatzzeit des Schrittmachers mindestens genauso groß - wünschenswerterweise aber größer - als die maximale Funktionsdauer der Batterien sein.For economic reasons, the possible operating time of the pacemaker should at least as large - but preferably greater - than the maximum functional duration of the batteries.

Es ist also ersichtlich, daß die gestellten Anforderungen bei der Herzschrittmachertechnik zu der Entwicklung von Geräten geführt haben, die in bezug auf die zu erwartende Betriebszeit und Zuverlässigkeit den höchsten Anforderungen entsprechen, wofür allerdings ein erheblicher Kostenaufwand in Kauf genommen werden muß.It can therefore be seen that the requirements in the Pacemaker technology has led to the development of devices related to the expected uptime and reliability to meet the highest requirements correspond, for which, however, considerable costs are accepted got to.

Im Rahmen der Bestrebung, Herzschrittmacher, die gegenüber medikamentöser Behandlung entscheidende Vorteile aufweisen, einer noch breiteren Anwendung zugänglich zu machen, besteht die Notwendigkeit, eine Kostensenkung bei der Herstellung bzw. Verwendung ohne Abstriche hinsichtlich der Erfüllung der gestellten Anforderungen zu erreichen.As part of the endeavor to make pacemakers opposed to drug use Treatment decisive advantages have an even broader one To make application accessible, there is a need to reduce costs the production or use without compromising on the fulfillment of the requirements Requirements to achieve.

Eine Entwicklung in die Richtung, diese Kostensenkung bei der Anwendung von Herzschrittmachern zu bewirken, besteht darin, daß man Schrittmacher wiederverwendbar macht. Erfahrungsgemäß werden nämlich Herzschrittmacher vorwiegend Patienten implantiert, die bereits in einem vorgerückten Lebensalter stehen, oder solchen, deren Herzschädigung mit weiteren organischen Schäden einhergeht. So kommt es vor, daß die wahrscheinliche Betriebszeit des Schrittmachers die restliche Lebenserwartung des Patienten übertrifft. Man hat deshalb grundsätzlich die Möglichkeit vorgesehen, Schrittmacher nach einem Batteriewechsel und einer Deinfektion wiederzuverwenden, d.h. einem weiteren Patienten zu implantieren. Da die mit Herzrhythmusstörungen verbundenen Krankheitsbilder unterschiedlich sind, besteht dabei vielfach die Notwendigkeit, einen Schrittmacher vor der erneuten Implantation an die speziellen Bedürfnisse eines neuen Trägers anzupassen, wenn man nicht die Lagerhaltung einer großen Zahl von Geräten, die den verschiedensten, unterschiedlichen Krankheitsbildern angepaßt sind, in Kauf nehmen will.A development in the direction of this cost reduction in the application Effect of cardiac pacemakers consists in making pacemakers reusable power. Experience has shown that pacemakers are mainly implanted in patients, who are already of an advanced age, or those whose heart is damaged associated with further organic damage. So it happens that the probable The operating time of the pacemaker exceeds the remaining life expectancy of the patient. One has therefore basically provided the possibility of a pacemaker after one Battery change and a disinfection, i.e. another patient to implant. Because the clinical pictures associated with cardiac arrhythmias are different are, there is often the need to have a pacemaker before renewed Adapt implantation to the specific needs of a new wearer, though you do not have to keep a large number of devices in stock, different clinical pictures are adapted, wants to accept.

Es kommt auch vor, daß sich das pathologische Verhalten des Herzens ein und desselben Patienten im Laufe der Zeit ändert, so daß eine Anpassung der Betriebsparameter des Schrittmachers erforderlich ist. So kann sich zum Beispiel der Schwellenwert des Herzens im Laufe der Zeit verändern. Daß eine derartige Änderung auftritt und eine Anpassung des Schrittmachers vorgenommen werden muß, ist um so wahrscheinlicher, je länger ein Gerät zur Herzstimulation eines Patienten implantiert ist. Gerade mit der Steigerung der Betriebszeit der Schrittmacher wird also die Notwendigkeit einer Änderung irgendwelcher Parameter immer häufiger auftreten. Eine solche Neuanpassung der Betriebsdaten des Schrittmachers an den Patienten kann beispielsweise zusammen mit einer zum Batteriewechsel ohnehin erforderlichen Explantation vorgenommen werden. Es ist aber auch möglich, daß der Schrittmacher in implantierten Zustand mittels einer Fernsteuerung von außen her in seiner Betriebsweise verändert wird.It also happens that the pathological behavior of the heart one and the same patient changes over time, so that an adjustment of the Operating parameters of the pacemaker is required. So can for example the threshold of the heart change over time. That such a change occurs and an adjustment of the pacemaker has to be made, is so more likely, the longer a cardiac stimulation device is implanted in a patient is. Especially with the increase in the operating time the pacemaker becomes the The need to change any parameters is becoming more and more common. One such readjustment of the operating data of the pacemaker to the patient can, for example carried out together with an explantation that is already required to change the battery will. But it is also possible that the pacemaker is in the implanted state is changed in its mode of operation by means of a remote control from the outside.

Sind Mittel zur nachträglichen Variation der Betriebsparameter eines Herzschrittmachers nicht vorgesehen, so wird im Falle eines Krankheitsbildes für den Patienten die Neuanschaffung eines solchen Gerätes notwendig bevor seine maximale Funktionsdauer ausgenutzt ist.Are means for the subsequent variation of the operating parameters of a Pacemaker is not provided, so in the case of a clinical picture for the patient needs to purchase such a device before its maximum Functional life is exhausted.

Die Fertigung einheitlicher Schrittmachertypen, die sich an verschiedene Arten von Herzrhythmusstörungen anpassen lassen, anstelle einer Vielzahl unterschiedlicher Gerätetypen, gestattet darüberhinaus eine wirtschaftlichere Fertigung, senkt die Betriebskosten und verbilligt die Lagerhaltung. Gerade der Herabsetzung der Herstellungskosten kommt aber wegen ihres durch den insgesamt großen Aufwand bedingten hohen Anteils an den Gesamtkosten, bei dem Versuch, den pro Schrittmacher-Patienten erforderlichen Aufwand zu senken, ein entscheidendes Gewicht zu.The production of uniform types of pacemakers that can be adapted to different Customize types of cardiac arrhythmias, rather than a variety of different ones Device types, also allows a more economical production, lowers the Operating costs and cheaper storage. Especially the lowering of the manufacturing costs but comes because of their high proportion due to the overall great effort in the total cost of trying that required per pacemaker patient Reducing effort becomes a crucial factor.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift Nur. 2 163 482 ist eine Schaltung für einen Herzschrittmacher bekannt, die einen Festlegung des Schwellenwertes des Herzens ohne operative Eingriffe ermöglicht. Eine Umschaltung der Betriebsweise ist in der Art vorgesehen, daß Schaltmechanismen zur ferngesteuerten Einstellung der Ausgangsamplitude in Abhängigkeit von dem durch den Arzt ermittelten Schwellenwert des Herzens vorgesehen sind. Bei der in der genannten Druckschrift beschriebenen Herzschrittmacherschaltung ist zwar die nachträgliche Anpassung des Gerätes an einen sich ändernden Schwellenwert eines Patienten möglich, ausgeschlossen ist dagegen die nachträgliche Anpassung an eine grundsätzliche Änderung des Krankheitsbildes, die beispielsweise den pbergang von einer negativen R-Wellen-Steuerung zu einer positiven R-Wellen-Steuerung erforderlich macht. Auch läßt sich mit einer dort angegebenen Schaltung keine Verbilligung der Produktionskosten erreichen, da eine mit der Xnderung der Schwellenspannung des Herzens erforderliche Variation der Ausgangsspannung des Schrittmachers bereits durch die Variation einiger Widerstandswerte erreicht werden kann, so daß ein vollständig veranderes Schaltungskonzept nicht erforderlich ist.From the German Offenlegungsschrift Nur. 2 163 482 is a circuit known for a cardiac pacemaker, which defines the threshold value of the Made possible without surgical intervention. A changeover of the operating mode is provided in the way that switching mechanisms for remote control adjustment the output amplitude as a function of the threshold value determined by the doctor of the heart are provided. In the case of the one described in the cited publication Pacemaker circuit is the subsequent adjustment of Device to a changing threshold value of a patient possible, excluded on the other hand is the subsequent adjustment to a fundamental change in the clinical picture, For example, the transition from a negative R-wave control to a makes positive R-wave control necessary. It can also be used with one specified there Circuit does not achieve a reduction in production costs, as one with the change the threshold voltage of the heart required variation of the output voltage of the Pacemaker can already be achieved by varying some resistance values can, so that a completely different circuit concept is not required.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Herzschrittmacher anzugeben, die auf verschiedene Betriebsweisen zur Behandlung unterschiedlicher Arten von Herzrhythmusstörungen umgestellt werden kann. Dabei soll bei allen Betriebsweisen die Arbeitsweise des Gerätes möglichst optimal aufeinander abgestimmt sein. Weiterhin müssen die an eine Schrittmacherschaltung zu stellenden Anforderungen für jede Betriebsart einzeln erfüllt sein. Zusätzlich wurde angestrebt, daß möglichst alle Baugruppen der Schaltung bei jeder Betriebsweise benutzt werden, d.h. daß die Änderung der Betriebsweise durch Änderung von Schaltverbindungen erfolgen kann, wobei jedoch alle einzelnen Baugruppen weiterhin zur Erzeugung bestimmter Betriebszustände in Betrieb bleiben.The invention is accordingly based on the object of a circuit for a pacemaker to indicate that different modes of operation for treatment different types of cardiac arrhythmias can be switched. Included the operation of the device should be as optimal as possible in all modes of operation be coordinated. Furthermore, they must be connected to a pacemaker circuit Requirements for each operating mode must be met individually. In addition, the aim was that as far as possible all components of the circuit are used in every operating mode, that is, the change in the mode of operation is made by changing circuit connections can, however, all individual assemblies continue to generate certain Operating states remain in operation.

Es kommt zusätzlich in entscheidendem Maße darauf an, daß ein Schaltungskonzept möglich ist, welches bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise wechselnden Versorgungsspannungen, zuverlässig arbeitet.It is also crucial that a circuit concept is possible, which at different operating conditions, such as changing supply voltages, works reliably.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mittel gelöst.This task is carried out by the characterizing part of the main claim specified Means solved.

Bei der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß eine Herzschrittmacherschaltung für eine breite Anwendbarkeit auch für verschiedene Betriebsweisen ein einheitliches Schaltungskonzept zugrunde liegen müsse. Die Entwicklung einer Herzschrittmacherschaltung ist wegen der zu stellenden extremen Anforderungen ein höchst komplexer Vorgang. Da es vorkommen kann, daß eine einer Hinsicht optimale Lösung nicht in der Lage ist, eine andere Anforderung vollständig zu erfüllen, sind stets umfangreiche Untersuchungen notwendig. Die Forderung nach großer Betriebssicherheit trifft zusammen mit den Bestrebungen, den Stromverbrauch so niedrig wie möglich zu halten, um die Betriebsdauer der Energiequelle zu vergrößern. Daneben ist das Bedürfnis nach höchster Konstanz der Betriebsdaten zu erfüllen. Da die einzelnen Bauelemente und Baugruppen aufeinander zurückwirken, ist es nicht möglich, die einzelnen Funktionsblöcke einer Herzschrittmacherschaltung unabhängig voneinander zu entwerfen. Die Betriebsart, die Betriebssicherheit und der Stromverbrauch hängen in einer Weise voneinander ab, die es vielfach nicht gestattet, daß absolut beste Ergebnis zu erzielen. Vielfach ist man darauf angewiesen, ein erreichbares, relatives Optimum zu verwirklichen. Bei dem Bemühen, eine für verschiedene Betriebsarten verwendbare Schaltung zu schaffen, tritt noch die zusätzliche Schwierigkeit hinzu, die geforderten Bedingungen bei jeder dieser Betriebsarten und bei unterschiedlich eingestellten Schaltungsparametern einzuhalten. Unter diesem Gesichtspunkt betrachtet, weist die Schaltung gemäß der Erfindung einschließlich ihrer Weiterbildungen beträchtliche Vorteile auf: Die Umstellung für die verschiedenen Betriebsarten läßt sich durch einfache Umschaltungen bzw. Änderungen von Leitungsverbindungen erzielen.In the invention it was assumed that a pacemaker circuit a uniform one for broad applicability, also for different modes of operation Circuit concept must be based. The development of a pacemaker circuit is a highly complex process because of the extreme demands that must be made. Since it can happen that a solution that is optimal in one respect is not in a position is to fully meet another requirement, extensive investigations are always required necessary. The requirement for high operational safety coincides with the Efforts to keep power consumption as low as possible in order to increase the operating time to enlarge the energy source. In addition, there is the need for the highest degree of constancy to meet the operating data. Because the individual components and assemblies are on top of each other it is not possible to reactivate the individual function blocks of a pacemaker circuit to design independently. The operating mode, operational safety and the power consumption depend on each other in a way that in many cases does not allow to achieve the absolute best result. In many cases, one is dependent on a to realize achievable, relative optimum. In an effort to find one for different The additional difficulty arises in creating a circuit that can be used for operating modes in addition, the required conditions for each of these operating modes and for different adhere to the set circuit parameters. From this point of view, the circuit according to the invention including its developments has considerable Advantages on: The changeover for the different operating modes can be carried out simple switchovers or changes from Line connections achieve.

Durch die Möglichkeit der konsequenten Trennung von Baugruppen, die die Impulsfrequenz bestimmen, von denen, die eine Impulsformung bewirken und die Impulsbreite festlegen, läßt sich eine große Stabilität der Arbeitsweise der Schaltung gegenüber Änderungen der äußeren Betriebsbedingungen erzielen. Derartige Schaltungen arbeiten auch beim Absinken der Betriebsspannung bzw. bei niedrigen Betriebsspannungen stabil.Due to the possibility of consistent separation of assemblies that determine the pulse frequency, of those that cause pulse shaping and the Determine the pulse width, a great stability of the operation of the circuit can be against changes in external operating conditions. Such circuits also work when the operating voltage drops or at low operating voltages stable.

Eine der wesentlichsten Gesichtspunkte bei der Erfindung ist der, daß Mittel zur Impulsformung, d.h. zur Erzielung einer ausreichenden Impulsbreite bei allen Betriebsweisen Verwendung finden. Diese Mittel werden aber bei verschiedenen Betriebsarten mehrfach ausgenutzt, so daß durch die Dauer des Impulses noch eine logische Funktion ausgeübt werden kann.One of the most essential aspects of the invention is that that means for pulse shaping, i.e. for obtaining a sufficient pulse width can be used in all modes of operation. However, these funds are used in different cases Operating modes used several times, so that one more logical function can be exercised.

In ähnlicher Weise läßt sich auch die Breite der Impulse, welche von einer Schaltung zur Abgabe einer bestimmten Impulsrate erzeugt werden, bei bestimmten Betriebsarten zusätzlich ausnutzen.In a similar way, the width of the pulses, which from a circuit for outputting a certain pulse rate can be generated at certain Make additional use of the operating modes.

Dadurch, daß auch in Betriebsweisen, bei denen eine bestimmte Zeitdauer der erzeugten Impulse nicht erforderlich ist, eine genügende Impulsbreite eingehalten wird, arbeitet die Schaltung besonders stabil und es tritt eine gute Entkopplung der Stufen untereinander ein.In that also in modes of operation in which a certain period of time of the generated pulses is not required, a sufficient pulse width is maintained the circuit is particularly stable and there is good decoupling of the levels one below the other.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auch in vorteilhafter Weise die Aufgabe noch besser gelöst, ein stromsparendes Schaltungskonzept dadurch zu ermöglichen, daß bei einer Impulsausgangsstufe, in der die Zeitdauer der Impulse durch eine monostabile Multivibratorschaltung gesteuert wird, Mittel vorgesehen sind, um eine möglichst steile Abschaltflanke der Impulse zu bewirken.In a further preferred embodiment of the invention The object is also advantageously solved even better, a power-saving circuit concept thereby to enable that at a pulse output stage in which the duration the pulses are controlled by a monostable multivibrator circuit, middle are provided in order to bring about the steepest possible cut-off edge for the pulses.

Durch besondere Schaltungsmittel ist es weiterhin möglich die getrennten Mittel zur Frequenzerzeugung günstigerweise so zu gestalten, daß sich beim Unterschreiten einer vorgegebenen Betriebsspannung ein definierter Abfall der erzeugten Frequenz ergibt, so daß eine Kontrolle des Alterungszustands der Batterie auch von außen her möglich ist.By means of special circuit means, it is still possible to separate the Means for frequency generation to be designed favorably so that when falling below a given operating voltage, a defined drop in the generated frequency results, so that the aging of the battery can also be checked from the outside is possible.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Herzschrittmacherschaltung gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Schaltbild derselben Herzschrittmacherschaltung, aus der die Anordnung der einzelnen Bauelemente zu entnehmen ist und Fig. 3 eine Darstellung des Signalverlaufs bei den verschiedenen Betriebsweisen.Other advantageous developments of the invention are set out in the subclaims specified. A preferred embodiment is shown in the drawing and is explained in more detail below. 1 shows a block diagram of a preferred one Embodiment of a cardiac pacemaker circuit according to the invention, FIG Circuit diagram of the same pacemaker circuit from which the arrangement of the individual Components can be seen and FIG. 3 shows a representation of the signal curve the different modes of operation.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Herzschrittmacherschaltung wird ein Eingangssignal von einer nicht dargestellten, chirurgisch im Herzen des Patienten angebrachten Elektrode über eine Anschlußklemme 1 einem Vorverstärker 2 zugeführt. In diesem Vorverstärker erfolgt eine Pegelanhebung des Eingangssignals und gegebenenfalls eine Formung des Frquenzgangs. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 2 wird einer Triggerstufe 3 zugeführt.In the block diagram of an exemplary embodiment shown in FIG the pacemaker circuit according to the invention is an input signal from a electrode, not shown, surgically placed in the patient's heart A preamplifier 2 is supplied via a connection terminal 1. In this preamp there is a level increase of the input signal and, if necessary, a shaping of the Frequency response. The output signal of the preamplifier 2 is sent to a trigger stage 3 fed.

Eine Besonderheit dieser Triggerstufe liegt darin, daß sie auf Wechselspannungsimpulse beider Polaritäten hin ein Ausgangssignal abgibt. Dieses Ausgangssignal ist gleichzeitig das Eingangssignal eines monostabilen Multivibrators 4, welcher der Impulsformung dient, und auf einen Impuls der Triggerstufe 3 hin rechteckige Ausgangsimpulse vorgegebener Dauer und entgegengesetzter Polarität abgibt. Die Impulse entgegengesetzter Polarität erscheinen an zwei verschiedenen Ausgängen. Einer dieser Impulse wird einer weiteren Triggerstufe 5 zugeführt, die gleichzeitig eine Begrenzung der obereren Grenzfrequenz der Triggerimpulse bewirkt. Am Ausgang der Triggerstufe 5 ist außerdem eine Schaltung vorgesehen, die verhindert, daß ein Triggerimpuls vor Ablauf einer vorgegebenen Refraktärzeit auf einen vorhergehenden Impuls folgend abgegeben werden kann.A special feature of this trigger stage is that it responds to alternating voltage pulses of both polarities emits an output signal. This output signal is at the same time the input signal of a monostable multivibrator 4, which the pulse shaping is used, and a pulse of the trigger stage 3 is rectangular Emits output pulses of specified duration and opposite polarity. The impulses opposite polarity appear at two different outputs. One of these Pulses are fed to a further trigger stage 5, which is also a limitation the upper limit frequency of the trigger pulses. At the output of the trigger stage 5 a circuit is also provided which prevents a trigger pulse following a previous pulse before a given refractory period has elapsed can be delivered.

Die von der Triggerstufe 5 abgegebenen Signale synchronisieren einen astabilen Multivibrator 6. Dieser Multivibrator gibt, wenn er nicht getriggert wird, Impulse in der asynchronen Grundrate der Herzschrittmacherschaltung ab. Die Wiederholungszeit wird im wesentlichen durch eines der beiden in der astabilen Multivibratorschaltung enthaltenen Zeitglieder bestimmt. Bei der Ansteuerung der nachfolgenden Stufen kos t es nicht auf die Form der von dieser Multivibratorstufe abgegebenen Impulse an. Wichtig sind dabei vielmehr die Zeitpunkte der Impulsflanken , so daß eine Ansteuerung nachfolgender Stufen zu genau definierten Zeitpunkten präzise erfolgen kann. Die Breite - also die zeitliche Dauer - des von der astabilen Multivibratorstufe 6 ausgegebenen Impulses, dient vielmehr - je nach Betriebsweise der Schaltung -zur direkten oder verzögerten Ansteuerung nachfolgender Schaltgruppen. Es ist damit die Möglichkeit gegeben, bei vorhofgesteuerten Herzschrittmachern die Verzögerungszeit, welche der Dauer der physiologischen Reiz leitung vom Vorhof zur Kammer des Herzens entspricht, in der Schaltung zu erzeugen, welche als frequenzbestimmendes Element für die asynchrone Grundrate dient. Damit wird also eine in der Schaltung enthaltene Baugruppe, die grundsätzlich bei jeder Betriebsweise vorhanden sein muß, bei einer oder mehreren weiteren Betriebsweisen für eine zusätzliche Funktion ausgenutzt. Hiermit ist die Möglichkeit eröffnet, eine einheitliche Produktionslinie von Herzschrittmacherschaltungen zu schaffen, bei denen bestimmte Schaltungsteile bei einzelnen Betriebsweisen nicht überflüssig sind. Sie erfüllen in jeder Betriebsweise mindestens eine Grundfunktion und können bei anderen Betriebsweisen mit zusätzlichen Funktionen belegt werden, wobei bei solchen Betriebsweisen, in der nur die Grundfunktion ausgenutzt wird, die Schaltung so ausgelegt ist, daß alle Baugruppen diese Funktionen optimal, d.h. mit größter Stabilität auch bei der Schwankung von Parametern erfüllen. Bei einzelnen Betriebsweisen nicht vollständig ausgenutzte Schaltungsteile tragen daher stets zur Gesamtfunktion der Schaltung bei, wenn auch mit einer vergrößerten Redundanz, die eine zusätzliche Sicherheit gegen Betriebsstörungen bildet.The signals emitted by the trigger stage 5 synchronize one astable multivibrator 6. This multivibrator gives, if it is not triggered, Pulses in the asynchronous basic rate of the pacemaker circuit. The repetition time is essentially by one of the two in the astable multivibrator circuit contained timers determined. When controlling the following levels kos It does not depend on the shape of the pulses emitted by this multivibrator stage. Rather, the points in time of the pulse edges are important so that triggering subsequent stages can take place precisely at precisely defined times. the Width - that is, the duration in time - of the output from the astable multivibrator stage 6 Pulse, rather serves - depending on the operating mode of the circuit - for direct or delayed control of the following vector groups. So it is the possibility given, in the case of atrial-controlled pacemakers, the delay time which the Corresponds to the duration of the physiological conduction of stimuli from the atrium to the ventricle of the heart, in the circuit to generate which as a frequency-determining element is used for the asynchronous basic rate. This means that one is included in the circuit Assembly, which must be present in every mode of operation, in a or several other modes of operation are used for an additional function. This opens up the possibility of a uniform production line for pacemaker circuits to create, in which certain circuit parts in individual modes of operation not are superfluous. They fulfill at least one basic function in every operating mode and can be assigned additional functions in other modes of operation, where in such modes of operation in which only the basic function is used, the circuit is designed in such a way that all components optimally perform these functions, i. with the greatest stability even with the fluctuation of parameters. With individual Operating modes that are not fully utilized therefore always wear circuit parts to the overall function of the circuit, albeit with increased redundancy, which provides additional security against operational disruptions.

Der astabile Multivibrator 6 gibt also auf ein Eingangssignal unmittelbar ein Ausgangssignal ab, wenn der Herzschrittmacher im kammergesteuerten Betrieb arbeitet. Ist er dagegen vorhofgesteuert, so erfolgt die Impulsabgabe erst nach Ablauf einer festgelegten Verzögerungszeit.The astable multivibrator 6 therefore responds directly to an input signal an output signal from when the pacemaker is working in chamber-controlled mode. If, on the other hand, it is controlled by the atrium, the impulse is only released after a specified delay time.

Die astabile Multivibratorschaltung 6 wird durch ein vom Herzen empfangenes Signal also stets zur Abgabe eines Impulses veranlaßt, wobei diese Impulsabgabe im zeitlichen Abstand der Grundrate fortgesetzt wird, wenn vom Herzen keine weiteren Impulse mehr empfangen werden, die ausreichen, die Triggerstufe 3 zu aktivieren. Das unverzögerte und das verzögerte Signal des astabilen Multivibrators 6 werden über getrennte Ausgangsleitungen den Anschlußpunkten 7 bzw. 8 zugeführt. Je nach der Betriebsweise der Herzschrittmacherschaltung wird einer dieser Anschlußpunkte mit dem Anschlußpunkt 9 verbunden, so daß das betreffende Signal einer Triggerstufe 10 zugeführt wird, in derem Eingang eine noch zu erläuternde logische Schaltung angeordnet ist. Die Anschlußpunkte 7 bzw. 8 können mit dem Anschlußpunkt 9 schon auf der Produktionsstufe fest verbunden sein, es kennen jedoch auch Schaltmittel vorgesehen werden, welche es ermöglichen, die Betriebsweise des Herzschrittmachers durch Umschalten der Leitungsverbindung entweder in ex- oder implantierten Zustand zu verändern. Derartige Umschaltmittel, die gegebenenfalls durch das Gehäuse bzw. durch das Gehäuse und den Körper des Patienten hindurch mittels Fernsteuerung betätigbar sind, sind dem Fachmann bekannt.The astable multivibrator circuit 6 is received by a heart Signal always causes a pulse to be emitted, this emitting pulse is continued at a time interval from the basic rate, if no more from the heart More pulses are received that are sufficient to activate trigger level 3. The instantaneous and delayed signals of the astable multivibrator 6 become The connection points 7 and 8 are supplied via separate output lines. Depending on the mode of operation of the Pacemaker circuit becomes one of these Connection points connected to the connection point 9, so that the signal in question a trigger stage 10 is fed, in whose input a yet to be explained logic circuit is arranged. The connection points 7 and 8 can be connected to the connection point 9 can already be firmly connected at the production stage, but they also have switching devices be provided, which allow the operation of the pacemaker by switching the line connection to either ex- or implanted state to change. Such switching means, which may be provided by the housing or operable by remote control through the housing and the patient's body are known to the person skilled in the art.

Das gewählte Ausgangssignal gelangt also vom Anschlußpunkt 9 zum Eingang der Triggerstufe 10. Im Falle der synchronen Betriebsweise der Herzschrittmacherschaltung löst diese Triggerstufe, wenn sie angesteuert wird, ohne weiteres einen Ausgangsimpuls der Schrittmacherschaltung zur Stimulation des Herzens aus. Wird der Schrittmacher jedoch im Demand-Betrieb benutzt, so wird beim Auftreten einer natürlichen Herzreaktion die Abgabe eines Ausgangsimpulses unterbunden. Diese Funktion wird durch logische Schaltungsmittel über einen zweiten Eingang von einem Anschlußpunkt 11 her gesteuert. Der Anschlußpunkt 11 wird im Demand-Betrieb mit einem Anschlußpunkt 12 verbunden, wobei dieselben Grundsätze wie bei den Anschlußpunkten 7 bis 9 gelten. Der monostabile Multivibrator, der bei synchronem Betrieb des Herzschrittmachers nur dazu dient, einen Impuls definierter Breite und Amplitude zu erzeugen, wird erst zusätzlich dazu herangezogen, für eine bestimmte Zeit den Eingang der Triggerstufe 10 zu sperren, d.h. für ein vom astabilen Multivibrator 6 kommendes Signal unempfindlich zu machen. Während der monostabile Multivibrator also bei synchronem Betrieb des Schrittmachers allgemein zur Erhöhung der Stabilität des Betriebs beiträgt,indem er eine sichere Ansteuerung der nachfolgenden Stufen bewirkt, wird im Demand-Betrieb die Zeitkonstante bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung zusätzlich ausgenutzt. Bei dem Entwurf einer derartigen Schaltung geht es zunächst darum, daß die jeweils härtere der durch die unterschiedlichen Bedingungen an die Schaltung gestellte Anforderung erfüllt wird.The selected output signal comes from connection point 9 to the input the trigger level 10. In the case of synchronous operation of the pacemaker circuit this trigger stage releases an output pulse without further ado when it is activated the pacemaker circuit to stimulate the heart. Becomes the pacemaker but used in demand mode, it is used when a natural heart reaction occurs the delivery of an output pulse is prevented. This function is made by logical Circuit means controlled from a connection point 11 via a second input. The connection point 11 is connected to a connection point 12 in demand mode, The same principles apply as for connection points 7 to 9. The monostable Multivibrator which, when the pacemaker is operating synchronously, only serves to Generating a pulse of a defined width and amplitude is only necessary in addition used to block the input of trigger stage 10 for a certain time, i.e. to make it insensitive to a signal coming from the astable multivibrator 6. While the monostable multivibrator means that the pacemaker is operating synchronously generally contributes to increasing the stability of the operation by providing safe control of the following stages, the time constant for the Embodiment of the circuit according to the invention additionally exploited. In which Designing such a circuit is first about that the harder the requirements placed on the circuit by the different conditions is fulfilled.

Das kann dann bei den verschiedenen Betriebsweisen der Schaltung im äußersten Fall nur dazu führen, daß die Möglichkeiten einzelner Schaltungsteile nicht voll ausgenutzt werden, dafür aber die Sicherheit gegen Störungen in vielen Fällen erhöht wird. Im vorliegenden Fall wird man also die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 4 so wählen, daß sie sowohl hinreichend ist, einen Impuls genügend langer Dauer zur Ansteuerung des astabilen Multivibrators 6 über die Triggerstufe 5 zu ermöglichen, als auch eine ausreichend lange Inhibierung des Eingangs der Triggerstufe 10 zu bewirken.This can then be done with the various operating modes of the circuit in the extreme case only lead to the possibility of individual circuit parts can not be fully exploited, but the security against disturbances in many Cases is increased. In the present case, one becomes the time constant of the monostable Select multivibrators 4 so that they are both sufficient and one pulse sufficient long duration for controlling the astable multivibrator 6 via the trigger stage 5, as well as a sufficiently long inhibition of the input of the trigger stage 10 to effect.

Das Ausgangssignal der Triggerstufe 10 dient zur Ansteuerung eines weiteren monostabilen Multivibrators 13, der eine Impulsformung in Bezug auf das Ausgangssignal der Schrittmacherschaltung bewirkt. Durch die Trennung der Mittel zur Bestimmung der Form der Ausgangsimpulse von denen zur Festlegung des Zeitpunkts derselben läßt sich die Stabilität der gesamten Schaltungsanordnung weiter erhöhen. Dazu kommt die Möglichkeit, bei verschiedenen Betriebsweisen der Schaltung diese voneinander getrennten Stufen jeweils auch getrennt zu beeinflussen.The output signal of the trigger stage 10 is used to control a further monostable multivibrator 13, which a pulse shaping in relation to the Output signal of the pacemaker circuit causes. By separating the means to determine the shape of the output pulses from which to determine the point in time the same can further increase the stability of the entire circuit arrangement. In addition, there is the possibility of using the circuit in different modes of operation to influence separate stages in each case also separately.

Das kann geschehen durch das Verändern des Wertes einzelner Bauelemente, gegebenenfalls durch Parallelschalten von zusätzlichen Bauteilen, oder durch das Zuführen elektrischer Signale. Auf jeden Fall ist der durch Veränderung oder Beeinflussung zu erzielende Variationsbereich der Schaltungsparameter so weitaus größer, als wenn die beiden Funktionen Impulsfrequenz und Impulsdauer durch eine Baugruppe bestimmt würden. Die erhöhte Sicherheit der Schaltung zeigt sich beispielsweise durch ihre heraufgesetzte Resistenz gegen Betriebsspannungsänderungen. Am Ausgang des monostabilen Multivibrators 13 sind zusätzliche Mittel vorgesehen, um die Steigung der Rückflanke des von dieser Stufe abgegebenen Impulses noch zu vergrößern. Die Einzelheiten aller dieser Schaltungen sind weiter unten beschrieben.This can be done by changing the value of individual components, possibly by connecting additional components in parallel, or by the Supply of electrical signals. In any case, it is through change or influence The range of variation of the circuit parameters to be achieved is so much greater than if the two Functions pulse frequency and pulse duration by a Assembly would be determined. The increased safety of the circuit can be seen, for example due to their increased resistance to changes in operating voltage. At the exit of the monostable multivibrator 13, additional means are provided to the slope to increase the trailing edge of the pulse emitted by this stage. the Details of each of these circuits are described below.

Das Ausgangssignal der Triggerstufe 13 gelangt zu einer Impulsverstärkerstufe 14, in der eine Spannungsverdopplung des Ausgangssignals bewirkt wird. Das verstärkte Signal wird über eine Ausgangsklemme 15, von wo es einer - ebenfalls nicht dargestellten - in die Herzkammer des Patienten eingeführten Elektrode zugeführt wird. Im Falle des kammergesteuerten Betriebs der Herzschrittmacherschaltung werden die Ausgangsklemmen 1 und 15 miteinander verbunden und an eine gemeinsame Elektrode angeschlossen. An dieser Elektrode wird eine Spannung erzeugt gegenüber einer weiteren auf Massepotential der Herzschrittmacherschaltung befindlichen, indifferenten Elektrode, die beispielsweise durch das Gehäuse des Schrittmachers gebildet werden kann.The output signal of the trigger stage 13 reaches a pulse amplifier stage 14, in which a voltage doubling of the output signal is effected. That amplified Signal is via an output terminal 15, from where there is one - also not shown - Electrode introduced into the patient's heart chamber is fed. In the event of of the chamber-controlled operation of the pacemaker circuit become the output terminals 1 and 15 connected to each other and connected to a common electrode. At this electrode generates a voltage compared to another at ground potential the pacemaker circuit located, indifferent electrode, for example can be formed by the housing of the pacemaker.

Eine weiterhin vorgesehene Stromversorgungsschaltung 16 enthält einen Spannungsregler, der die Stufen 2 bis 6 der Schrittmacherschaltung mit einer festen, gegenüber der Batteriespannung herabgesetzten Spannung versorgt.A further provided power supply circuit 16 includes a Voltage regulator that controls stages 2 to 6 of the pacemaker circuit with a fixed, voltage reduced compared to the battery voltage.

Die Ausgangsstufen 10 bis 14 erhalten die volle Batteriespannung.The output stages 10 to 14 receive the full battery voltage.

Aus Fig. 2 ist die Innenschaltung der in Fig. 1 dargestellten Funktionsblöcke im einzelnen zu entnehmen. Der Vorverstärker 2 enthält gleichstrommäßig gekoppelte Transistoren T 1 bis T 3. Die Gesamtspannungsverstärkung wird über Widerstände R 8 und R 9 sowie R 5 und R 10 eingestellt. Kondensatoren C 2 und C 4 bestimmen die untere bzw. obere Grenzfrequenz der Verstärkerschaltung. Mittels eines Schalters S 1 kann der Eingang des Verstärkers kurzgeschlossen werden, um eine Triggerung des Herzschrittmachers durch Eingangsimpulse zu unterbinden.FIG. 2 shows the internal circuit of the functional blocks shown in FIG. 1 can be found in detail. The preamplifier 2 contains DC-coupled Transistors T 1 to T 3. The total voltage gain is about Resistors R 8 and R 9 and R 5 and R 10 are set. Capacitors C 2 and C 4 determine the lower or upper limit frequency of the amplifier circuit. Means a switch S 1 can be short-circuited to the input of the amplifier to prevent the pacemaker from being triggered by input pulses.

Die Triggerstufe 3 erhält das Ausgangssignal von dem Transistor T 3 des Vorverstärkers 2 über Kondensatoren C 5 und C 6 zugeführt. Mittels eines Transistors T 4 wird das Signal von C 5 invertiert und über einen Widerstand R 13 mit dem Signal von C 6, das über einen Widerstand R 11 zugeführt wird, an einem Widerstand R 14 zur Ansteuerung eines Transistors T 5 überlagert. Bei entsprechender Dimensionierung der Bauelemente (Widerstände R 11/R 13 groß gegenüber den Ausgangswiderständen der Transistorstufen T 3/T 4) erfolgt eine Ansteuerung der Impulsverstärkerstufe mit dem Transistor T 5 bei beiden Polaritäten des Eingangssignals am Anschluß 1.The trigger stage 3 receives the output signal from the transistor T. 3 of the preamplifier 2 via capacitors C 5 and C 6. By means of a transistor T 4, the signal from C 5 is inverted and via a resistor R 13 with the signal from C 6, which is fed through a resistor R 11, to a resistor R 14 to control a transistor T 5 superimposed. With appropriate dimensioning of the components (resistors R 11 / R 13 large compared to the output resistances of the Transistor stages T 3 / T 4) are used to control the pulse amplifier stage the transistor T 5 for both polarities of the input signal at terminal 1.

Dadurch ist einerseits gewährleistet, daß beide Polaritäten der Änderungen der Potentialspannung an der Elektrode verarbeitet werden, andererseits erfolgt die Triggerung für beide Polaritäten gleichzeitig, d.h. ohne Verzögerung der einen Polarität gegenüber der anderen.This ensures, on the one hand, that both polarities of the changes the potential voltage at the electrode are processed, on the other hand takes place triggering for both polarities at the same time, i.e. without delaying one Polarity versus the other.

Änderungen der Betriebsparameter infolge von Änderungen der Schaltungsparameter bei nach Polaritäten unterschiedlichen Signalwegen sind damit ausgeschlossen.Changes in the operating parameters as a result of changes in the circuit parameters signal paths with different polarities are therefore excluded.

Der Transistor T 5 steuert die monostabile Multivibratorschaltung 4 über einen anstelle eines Lastwiderstandes im Kollektorzweig eines Transistors T 8 befindlichen Transistor T 9 an. Auch im Kollektorzweig eines weiteren Transistors T 7, der#'#usanuwen mit dem Transistor T 8 die eigentliche Multivibratorschaltung bildet, ist ein Transistor T 6 anstelle eines Kollektorwiderstandes angeordnet. Derartige Schaltungen haben den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs, da ein Transistor anstelle eines ohmschen Arbeitswiderstandes einen nahezu unendlich großen Widerstandswert annehmen kann. Die Komplementärtransistorpaare T 8 und T 9 sowie T 7 und T 6 bilden jeweils ein Gegentaktsystem, das abwechselnd stromführend und -sperrend ist. Die Zeitkonstante der monostabilen Multivibratorschaltung wird festgelegt durch einen Kondensator C 7 und einen Widerstand R 18.The transistor T 5 controls the monostable multivibrator circuit 4 via a instead of a load resistor in the collector branch of a transistor T 8 located transistor T 9 on. Also in the collector branch of another transistor T 7, the # '# usanuwen with the transistor T 8 the actual multivibrator circuit forms is a transistor T 6 instead of a collector resistor arranged. Such circuits have the advantage of low power consumption, because a transistor, instead of an ohmic working resistance, has an almost infinite number can assume a large resistance value. The complementary transistor pairs T 8 and T 9 as well as T 7 and T 6 each form a push-pull system that alternately carries current and is blocking. The time constant of the monostable multivibrator circuit becomes determined by a capacitor C 7 and a resistor R 18.

Der durch den monostabilen Multivibrator erzeugte Impuls definierter Amplitude und Zeitdauer, welcher aus dem undefinierten biologischen Signal gewonnen wurde, gelangt über einen Kondensator C 9 an den Eingang eines Transistors T 10, der einen Schaltverstärker in der Triggerstufe 5 bildet. Der Koppelkondensator C 9 ist so bemessen, daß er nur die Übertragung von Impulsen vom Ausgang der Stufe 4 mit einer maximalen Impulsrate ermöglicht. Die maximale Rate der von der Triggerstufe 5 noch verarbeiteten Impulse liegt bei 3 bis 5 Hz. Erscheinen Impulse am Ausgang der Stufe 4 in einer schnelleren Folge, so ist die Zeit zwischen den Impulsen nicht mehr groß genug , um den Kondensator C 9 hinreichend zu entladen, so daß die übertragenen Impulse nicht ausreichen, um den Transistor T 10 durchzuschalten.The pulse generated by the monostable multivibrator is more defined Amplitude and duration obtained from the undefined biological signal reaches the input of a transistor T 10 via a capacitor C 9, which forms a switching amplifier in trigger stage 5. The coupling capacitor C 9 is sized so that it can only transmit pulses from the output of the stage 4 with a maximum pulse rate. The maximum rate of the trigger stage 5 impulses still processed lies at 3 to 5 Hz. Impulses appear at the output of level 4 in a faster sequence, the time between pulses is not more large enough to discharge the capacitor C 9 sufficiently so that the transferred The pulses are not sufficient to turn on the transistor T 10.

Übersteigt die Rate der durch den monostabilen Multivibrator 4 erzeugten Impulse die vorgegebene Grenzrate, so geht die Schrittmacherschaltung auf die Abgabe von für den Patienten sicheren Impulse der asynchronen Grundrate über, was im Ergebnis dem Betrieb entspricht, der eingeleitet wird, wenn überhaupt keine Impulse durch den Vorverstärker 2 verstärkt werden.Exceeds the rate generated by the monostable multivibrator 4 If pulses exceed the predetermined limit rate, the pacemaker circuit goes to delivery of impulses of the asynchronous basic rate which are safe for the patient over what is the result corresponds to the operation that is initiated, if no pulses at all the preamplifier 2 are amplified.

Während der Kondensator die Verarbeitung von Impulsen von einer bestimmten oberen Wiederholungsfrequenz ab unterbindet, sind im Kollektorzweig des Transistors T 10 weitere Mittel vorgesehen, um beim Auftreten von in kurzem Zeitabstand hintereinander vorkommendenlDoppel-) impulsen eine Signalabgabe beim Auftreten des jeweils zweiten Impulses zu verhindern. Die Herzschrittmacherschaltung ist also nach dem Auftreten eines Eingangsimpulses für eine bestimmte Zeit, die beispielsweise zwischen 230 und 400 ms liegen kann, für Signale unempfindlich, d.h. refraktär. Diese Refraktärzeit wird dadurch erzeugt, daß beim Triggern des nachfolgenden astabilen Multivibrators 6 von diesem ein Signal auf einen Kondensator C 11 zurückgekoppelt wird, wodurch dieser aufgeladen und dadurch der Eingang des Multivibrators für eine bestimmte Zeit gesperrt wird. Dieser Vorgang läuft im einzelnen wie folgt ab: Auf einen Impuls hin wird der Transistor T 10 durchgeschaltet, wodurch ein Transistor T 13 des Multivibrators ebenfalls angesteuert wird. Dadurch wird ein Transistor T 12 gesperrt und ein Transistor T 11 ebenfalls durchgeschaltet. Der Kondensator C 11 wird dadurch aufgeladen. Kippt die astabile Multivibratorschaltung nach einiger Zeit wieder in ihren Anfangszustand zurück, so wird der Transistor T 12 wieder leitend, während der Transistor T 11 sperrt. Das Potential des Kondensators an seinem mit der Diode D 2 verbundenen Anschluß wird jetzt über das Pluspotential hinaus angehoben. Der Kondensator muß sich jetzt über den Widerstand R 30 entladen, da die Diode D 2 sperrt. Bei entsprechender Dimensionierung der Widerstände R 22 und R 23 läßt sich jetzt der Transistor T 13 über den Transistor T 10 für die Refraktärzeit nicht ansteuern, da selbst wenn der Transistor T 10 durchgeschaltet ist, das Potential an der Basis des Transistors T 13 gegenüber seiner Emitterspannung nicht ausreichend negativ ist, um eine Ansteuerung zu ermöglichen. Die Refraktärzeit selbst kann durch Variation des Widerstandes R 30 verändert werden. Bei der dargestellten Schrittmacherschaltung ist es von besonderer Bedeutung, daß diejenigen Bauelemente, deren Wert bei unterschiedlichen Betriebsweisen (Einstellung der Empfindlichkeit, von Impulsbreiten und dergleichen) so angeordnet ist, daß sie mit einem Anschluß entweder auf Massepotential oder auf Plus-Potential liegen. Dadurch ist eine Veränderung der Werte durch Parallel- oder Reihenschaltung, gegebenenfalls auch über eine Fernsteuerung auf besonders einfache Weise möglich, da die Zahl der aus einer abgekapselten Schaltung herauszuführenden Anschlüsse ein Minimum ist.During the capacitor processing pulses from a given upper repetition frequency ab prevents, are in the collector branch of the transistor T 10 further means are provided to prevent the occurrence of in a short time Double) impulses occurring one after the other give a signal at the To prevent the occurrence of the second pulse. The pacemaker circuit is therefore after the occurrence of an input pulse for a certain time, the for example between 230 and 400 ms, insensitive to signals, i.e. refractory. This refractory period is generated when the next one is triggered astable multivibrator 6 fed back a signal from this to a capacitor C 11 is, whereby it is charged and thereby the input of the multivibrator for a blocked for a certain period of time. This process takes place in detail as follows: On a pulse towards the transistor T 10 is switched through, whereby a transistor T 13 of the multivibrator is also controlled. This makes a transistor T 12 blocked and a transistor T 11 also switched through. The condenser This will charge the C 11. The astable multivibrator circuit tips over after a while Time back to its initial state, the transistor T 12 becomes conductive again, while the transistor T 11 blocks. The potential of the capacitor at its with the connection connected to the diode D 2 is now raised above the positive potential. The capacitor must now discharge through the resistor R 30, since the diode D 2 blocks. With appropriate dimensioning of the resistors R 22 and R 23 can Now the transistor T 13 via the transistor T 10 for the refractory period is not control, since even if the transistor T 10 is turned on, the potential at the base of the transistor T 13 is insufficient with respect to its emitter voltage is negative to enable control. The refractory period itself can go through Variation of the resistance R 30 can be changed. With the pacemaker circuit shown is it of particular importance that those components whose Value for different operating modes (setting of the sensitivity, from Pulse widths and the like) is arranged to connect to either are at ground potential or at plus potential. This is a change the values through parallel or series connection, if necessary also via a remote control possible in a particularly simple way, since the number of from an encapsulated circuit connections to be brought out is a minimum.

Die Schaltung zur Begrenzung der oberen Frequenzrate der zu verarbeitenden Impulse und zur Unterdrückung von Doppelimpulsen zeigt besonders deutlich die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltung. Dadurch, daß in jeder Betriebsweise eine exakte Impulsformung hinsichtlich Impulsbreite und -amplitude gewährleistet ist, treten in der Schaltung um den Transistor T 10 definierte Kondensatorumladungen auf, so daß auch die Entladezeiten konstant sind. Letztere können also direkt für Zeitbestimmungen, Steuerungen und dergleichen in der Schaltung herangezogen werden, ohne daß noch einmal zusätzliche monostabile Multivibratorschaltungen oder ähnliche erforderlich wären. Gleichzeitig können - wie dargelegt -die impuls formenden Elemente bei anderen Betriebsweisen zusätzlich die Steuerung von Baugruppen durch definierte Abgabe von Signalen zu bestimmten Zeitpunkten, Zeitdauern etc. übernehmen.The circuit to limit the upper frequency rate of the to be processed Impulse and the suppression of double impulses shows the advantages particularly clearly the circuit according to the invention. The fact that in each operating mode an exact Pulse shaping is guaranteed in terms of pulse width and amplitude Defined capacitor charge reversals in the circuit around the transistor T 10, see above that the discharge times are also constant. The latter can therefore be used directly for time determinations, Controls and the like are used in the circuit without yet once additional monostable multivibrator circuits or similar are required would be. At the same time - as explained - the impulse-forming elements can be used in others Operating modes also control assemblies through defined delivery of Accept signals at certain times, durations, etc.

Die astabile Multivibratorschaltung 6 enthält ähnlich wie die monostabile Multivibratorschaltung 4 in den Kollektorleitungen der Transistoren T 11 und T 14 zusätzliche Komplementärtransistoren T 12 und T 13 anstelle von Kollektorwiderständen. Die Zeitkonstanten der Schaltung werden bestimmt durch die Widerstand - Kondensator-Kombinationen R 36/C 10 und R 35/C 12. Die Zeitkonstante, die zu der KombinationR35/Ci2gehört, ist viel kleiner als die der Kombination R 36/C 10. Die Wiederholrate der Impulse wird damit in erster Linie durch R 36/C 10 bestimmt. R 35/C 12 dienen in der vorliegenden Schrittmacherschaltung vorzugsweise der Impulsformung, d.h. es sollen Impulse abgegeben werden, die nach Amplitude und Dauer bei allen Betriebszuständen ausreichend sind, um nachfolgende Stufen zu aktivieren und einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Die Zeitdifferenz zwischen Anstiegs- und Rückflanke des erzeugten Impulses wird erst bei einer weiteren Betriebsweise des Gerätes - im vorhofgesteuerten Betrieb - dazu benutzt, um eine Zeitverzögerung zwischen Triggerung der Multivibratorschaltung und der Auslösung eines Signals zu bewirken. Da die nachfolgenden Stufen durch die Impulsflanke getriggert werden, bedarf es nur - wie dargestellt - einer Umschaltung zwischen den Anschlußpunkten 7 und 8, um eine verzögerte Signalabgabe zu erreichen. Der astabile Multivibrator wird bei jeder Triggerung durch die Triggerstufe 5 wieder in seinen Anfangszustand versetzt. Dabei erfolgt eine sofortige Signalabgabe am Anschlußpunkt 8 und eine um die Sperrzeit von T 14 infolge der Zeitkonstanten C 12/R 35 verzögerte Signalabgabe am Anschlußpunkt 7, wobei als "Signal" hier eine Impulsflanke gleicher Polarität verstanden wird. Wird der astabile Multivibrator nicht getriggert, so erfolgt eine regelmäßige Impulsabgabe im Takte der Grundfrequenz, die, wie erwähnt, im wesentlichen durch die Zeitkonstante C 10/R 36 bestimmt wird. Die Impulswiederholzeit ist über einen breiten Versorgungsspannungsbereich konstant. Um einen weiteren Spannungsabfall der Betriebsspannung im Bereich eines Minimalwertes bei einem implantierten Herzschrittmacher von außen feststellbar zu machen, sind Mittel vorgesehen, damit sich dieser Spannungsabfall in Form eines Frequenzabfalls bei der asynchronen Grundrate bemerkbar macht. Durch eine (Silizium-) Diode D 1, deren Schleusenspannung zwischen 0,4 und 0,7 V liegt, wird die Spannung am Emitter des Transistors T 11 zusätzlich angehoben, so daß hinsichtlich der Zeitkonstanten R 36/C 10 bereits eine Veränderung eintritt, wenn alle anderen in den Multivibratorstufen vorkommenden Zeitkonstanten noch unbeeinflußt sind und einen konstanten Betrieb gewährleisten. Die Spannungs-Frequenz-Charakteristik kann durch entsprechende Dimensionierung der Bauelemente in weiten Grenzen frei eingestellt werden. Besondere Bedeutung hat dabei die Tatsache, daß eine Einstellung der Frequenz für zwei verschiedene Spannungswerte definiert festgelegt werden kann: einerseits durch die Wahl der Zeitkonstanten für den Arbeitsbereich bei der normalen, nahezu gleichbleibenden Arbeitsspannung und andererseits durch die Wahl der Schleusenspannung der Diode D 1, im Bereich des Steilabfalls der Spannung im Bereich des Endes der Lebensdauer der Batterie, nachdem die Stromversorgungsschaltung 16 keine regelnde Wirkung mehr hat.The astable multivibrator circuit 6 contains similar to the monostable Multivibrator circuit 4 in the collector lines of transistors T 11 and T 14 additional complementary transistors T 12 and T 13 instead of collector resistors. The time constants of the circuit are determined by the resistor - capacitor combinations R 36 / C 10 and R 35 / C 12. The time constant belonging to the combination R35 / Ci2, is much smaller than that of the combination R 36 / C 10. The repetition rate the impulse is thus primarily determined by R 36 / C 10. R 35 / C 12 serve in the present pacemaker circuit preferably the pulse shaping, i. impulses are to be emitted, according to amplitude and duration in all operating states are sufficient to activate subsequent stages and ensure stable operation to ensure. The time difference between the rising and falling edges of the generated The pulse is only activated when the device is operated again - in the atrial controlled mode Operation - used to provide a time delay between triggering the multivibrator circuit and to cause a signal to be triggered. Since the subsequent stages are replaced by the If the pulse edge is triggered, all that is required is a switchover, as shown between the connection points 7 and 8 in order to achieve a delayed signal output. The astable multivibrator is activated again with each trigger by trigger level 5 returned to its initial state. An immediate signal is emitted on the Connection point 8 and one around the blocking time of T 14 due to the time constant C. 12 / R 35 delayed signal output at connection point 7, the "signal" here being a Pulse edge of the same polarity is understood. Becomes the astable multivibrator not triggered, there is a regular pulse output in the cycle of the basic frequency, which, as mentioned, is essentially determined by the time constant C 10 / R 36. The pulse repetition time is constant over a wide supply voltage range. A further voltage drop in the operating voltage in the range of a minimum value can be made externally detectable with an implanted pacemaker Means are provided so that this voltage drop takes the form of a frequency drop noticeable at the asynchronous base rate. Through a (silicon) diode D 1, whose lock voltage is between 0.4 and 0.7 V, the voltage at the Emitter of transistor T 11 also raised, so that in terms of time constants R 36 / C 10 a change occurs when all others are in the multivibrator levels occurring time constants are still unaffected and a constant operation guarantee. The voltage-frequency characteristic can be determined by appropriate dimensioning the components can be freely adjusted within wide limits. Has special meaning thereby the fact that an adjustment of the frequency for two different voltage values can be defined: on the one hand by choosing the time constants for the working range at the normal, almost constant working voltage and on the other hand by the choice of the lock voltage of the diode D 1, in the range of Steep drop in voltage near the end of battery life after the power supply circuit 16 no longer has a regulating effect.

Das Ausgangssignal des astabilen Multivibrators 6 wird der Triggerstufe 10 zugeführt - eine Ansteuerung eines Transistors T 18 erfolgt durch positive Eingangssignale, d.h., dann, wenn das Basispotential nicht über eine Diode D 3 oder D 4 in der Nähe des Massepotentials gehalten wird. Damit ist über die Diode D 3 die genannte Inhibierung der Ansteuerung der Ausgangsstufe möglich. Sind bei Demand-Betrieb die Anschlußpunkte 11 und 12 verbunden, so wird bei Auftreten eines herzeigenen Aktionspotentials durch den monostabilen Multivibrator 4 der Eingang der Triggerstufe 10 für die Zeitdauer des vom monostabilen Multivibrator abgegebenen Impulses gesperrt. Diese Sperrung der Triggerstufe 10 ist eine zusätzliche Funktion der Multvibratorstufe, die nur bei einigen Betriebsweisen ausgenutzt wird und sich in vorteilhafterweise aus der Eigenschaft der Schaltung herleitet, daß am Ausgang der Multivibratorstufe 4 ohnehin Impulse vorgegebener Breite und Amplitude, die zur Erzeugung definierter Betriebszustände notwendig sind, vorhanden sind.The output signal of the astable multivibrator 6 becomes the trigger stage 10 - a transistor T 18 is controlled by positive input signals, i.e., when the base potential does not have a diode D 3 or D 4 in the vicinity of the ground potential is held. The above-mentioned inhibition is thus via the diode D 3 the control of the output stage possible. Are the connection points in demand mode 11 and 12 are connected, when an intrinsic action potential occurs, through the monostable multivibrator 4 the input of the trigger stage 10 for the duration of the impulse emitted by the monostable multivibrator is blocked. This blocking the trigger stage 10 is an additional function of the multi-vibrator stage, which is only is exploited in some modes of operation and is advantageously derived from the Property of the circuit derives that at the output of the multivibrator stage 4 anyway Impulses specified width and amplitude, which are used to generate defined operating states are necessary are available.

Der Ausgang des Transistors T 18 triggert über einen Kondensator C 15 den monostabilen Multivibrator 13, der in üblicher Weise aufgebaut ist, wobei - im Gegensatz zu den Multivibratorschaltungen 4 oder 6 - allein im Kollektorzweig eines Transistors T 21 ein komplementärer Schalttransistor T 20 angeordnet ist, da lediglich dieser Zweig der Schaltung leistungsmäßig belastet ist.The output of transistor T 18 triggers via a capacitor C. 15 the monostable multivibrator 13, which is constructed in the usual way, wherein - in contrast to the multivibrator circuits 4 or 6 - only in the collector branch a transistor T 21 a complementary switching transistor T 20 is arranged, since only this branch of the circuit is loaded in terms of power.

Der Kollektor eines Transistors T 19 ist mit einem Widerstand R 45 mit dem Pluspotential verbunden. Die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 13 wird durch einen Kondensator C 16 und einen Widerstand R 47 bestimmt. Beim Ausgang der monostabilen Multivibratorschaltung 13 sind noch besondere Maßnahmen getroffen, um die Ansteuerung der nachfolgenden Endstufe des Impulsverstärkers 14 zu verbessern. Um nämlich einen minimalen Stromverbrauch der Schaltung sicherzustellen, kommt es darauf an, bei der Leistungsstufe mittels steiler Impulsflanken ein schnelles Durchsteuern aus dem gesperrten in den durchgeschalteten Zustand und umgekehrt zu erreichen. Bei normalen monostabilen Multivibratoren weist die Abschaltflanke jedoch nicht die genügende Steigung auf. Bei der dargestellten Schaltung hat das zur Folge, daß der Transistor T 20 noch geringfügig länger leitend bleibt, wenn der Transistor T 21 schon gesperrt ist. Während für die Durchschaltung des Transistors T 22 in der Endstufe beim Durchschalten des Transistors T 20 des monostabilen Multivibrators die über R 50 sowie R 48 und C 18 in die Basis von T 22 fließenden Ströme in gleicher Weise zur Ansteuerung dieses Transistors beitragen, beschleunigt der Koppelkondensator C 18 den Ausschaltvorgang des Transistors T 22, so daß dieser gesperrt wird, wenn T 21 durchschaltet, auch wenn der Transistor T 20 noch leitend ist. Das geschieht durch eine Dimensionierung von R 48, R 50 und C 18 in der Weise, daß der Strom über R 50 beim Durchschalten von T 21 in erster Linie in den Kondensator C 18 fließt, um diesen aufzuladen und damit kein ausreichender Strom mehr in die Basis von T 22 fließen kann, um diesen Transistor im leitfähigen Zustand zu halten.The collector of a transistor T 19 is connected to a resistor R 45 connected to the positive potential. The time constant of the monostable multivibrator 13 is determined by a capacitor C 16 and a resistor R 47. At the exit the monostable multivibrator circuit 13 special measures are still taken, in order to improve the control of the subsequent output stage of the pulse amplifier 14. Namely, to ensure a minimum power consumption of the circuit, it comes on a fast through-steering at the power level by means of steep pulse edges from the blocked to the switched state and vice versa. In normal monostable multivibrators, however, the switch-off edge does not have the sufficient slope. In the circuit shown, this has the consequence that the transistor T 20 remains conductive a little longer when the transistor T 21 is already blocked. While for the switching of the transistor T 22 in the output stage when switching through the transistor T 20 of the monostable multivibrator the currents flowing into the base of T 22 via R 50 as well as R 48 and C 18 are equal Way to control this transistor, the coupling capacitor accelerates C 18 the switching off of the transistor T 22, so that it is blocked when T 21 switches through, even if the transistor T 20 is still conductive is. This is done by dimensioning R 48, R 50 and C 18 in such a way that that the current through R 50 when switching through T 21 primarily into the capacitor C 18 flows in order to charge it and thus no more current into the Base of T 22 can flow to keep this transistor in the conductive state.

Der Impulsverstärker 14 enthält den Transistor T 22 und einen Transistor T 23. Der Transistor T 23 wird in Basisschaltung betrieben und über seinen Emitter mittels eines Koppelkondensators C 19 angesteuert. Ist C 19 über den Widerstand R 51 auf das positive Potential der Versorgungsspannung aufgeladen und schaltet der Transistor T 22 durch, so verschiebt sich das Potential am Emitter des Transistors T 23 in negativer Richtung über das Massepotential der Schaltung hinaus. Da der Basisanschluß des Transistors T 23 über den Widerstand R 52 mit dem Massepotential verbunden ist, wird dieser Transistor durchgeschaltet und erzeugt am Ausgang über den Kondensator C 20 einen Impuls, dessen Amplitude nahezu den doppelten Wert der Versorgungsspannung erreicht. Die Schwankungen des Ausgangspotentials an der Anschlußklemme 15 werden begrenzt durch eine Zenerdiode D 5. Die Stromversorgung 16 enthält eine Schaltung zur Regelung der Versorgungsspannung für die Stufen 2 bis 6. Ein Transistor T 15 bildet in üblicher Weise einen regelbaren Widerstand und wird über Transistoren T 16 und T 17 angesteuert. Die Basisimitter-Spannung des Transistors T 17 dient als Bezugswert für die Regelung, indem durch den Transistor T 17 ein Vergleich mit der durch den aus den Widerständen R 39 und R 40 gebildeten Spannungsteiler herabgesetzten Spannung erfolgt. Die geregelte Versorgungsspannung wird auf einen so niedrigen Wert eingestellt, daß sie unterhalb der Arbeitsspannung der üblichen in Herzschrittmachern verwendeten Batterietypen liegt Die als Energiequelle dienende Batterie ist in Fig. 2 nicht dargestellt, angeschlossen ist sie an Schaltungspunkte 17 und 18.The pulse amplifier 14 contains the transistor T 22 and a transistor T 23. The transistor T 23 is operated in a base circuit and via its emitter controlled by means of a coupling capacitor C 19. Is C 19 about the resistance R 51 is charged to the positive potential of the supply voltage and switches the transistor T 22 through, the potential at the emitter of the transistor shifts T 23 in the negative direction beyond the ground potential of the circuit. Since the Base connection of the transistor T 23 via the resistor R 52 to the ground potential is connected, this transistor is switched through and generates at the output via the capacitor C 20 a pulse whose amplitude is almost twice the value of the Supply voltage reached. The fluctuations in the output potential at the terminal 15 are limited by a Zener diode D 5. The power supply 16 contains a Circuit for regulating the supply voltage for stages 2 to 6. A transistor T 15 forms a controllable resistor in the usual way and is via transistors T 16 and T 17 activated. The base-emitter voltage of the transistor T 17 is used as a reference value for the regulation, by the transistor T 17 a comparison with that is reduced by the voltage divider formed by the resistors R 39 and R 40 Tension takes place. The regulated supply voltage is at such a low level Value set that it is below the working voltage of the usual in pacemakers battery types used The one serving as an energy source Battery is not shown in Fig. 2, it is connected to circuit points 17 and 18.

Schließlich sollen noch in Verbindung mit Fig. 2 die Möglichkeiten zusammengestellt werden, bei bevorzugten Ausführungsbeispielen von Herzschrittmacherschaltunqen gemäß der Erfindung das Betriebsverhalten zu verändern -ohne daß die einzelnen Schaltungsteile ihre prinzipißlle Betriebsweise wechseln müssen. Diese Änderungen des Betriebsverhaltens sollen wie die Änderungen der Betriebsweisen entweder bereits während der Produktion, oder aber vor der Implantation, im inplantierten Zustand bzw.Finally, in connection with FIG. 2, the possibilities are compiled, in preferred embodiments of pacemaker circuits according to the invention to change the operating behavior -without that the individual circuit parts have to change their principal mode of operation. These changes in operating behavior like the changes in the operating modes should either already occur during production, or before the implantation, in the implanted state or

vor der Reimplatation ausführbar sein, wozu gegebenenfalls Zusatzschaltmittel wie Fernsteuerungseinrichtungen und dergl. vorzusehen sind.be executable before the reimplatation, including additional switching means if necessary how to provide remote control devices and the like.

Eine günstige ~Programmierbarkeit" der Schaltkreise wird dann erreicht, wenn die Schaltungen so konzipiert sind, daß Bauelemente zwischen einem zusätzlich herausgeführten, auch bei Verkapselung der Schaltung zugänglichen Anschlußpunkt und einem ohnehin zugänglichen Schaltungspunkt, wie + -Betriebsspannung oder einem Masseanschluß zu- oder abschaltbar sind.A favorable "programmability" of the circuits is then achieved if the circuits are designed so that components between an additional lead out, also accessible with encapsulation of the circuit connection point and an already accessible circuit point, such as + operating voltage or a Ground connection can be switched on or off.

Zusammengefaßt dargestellt sind bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung die in der nachfolgenden Übersicht dargestellten Änderungen des Betriebsverhaltens durch Variation von Widerständen möglich. (Die betreffenden Widerstände sind in der Schaltung gemäß Fig. 2 geschwärzt dargestellt).In summary, are shown in the described embodiment the circuit according to the invention shown in the following overview Changes to the operating behavior by varying the resistances are possible. (The relevant resistors are shown blackened in the circuit according to FIG. 2).

In einigen Fällen sind auch die zusätzlich herauszuführenden Schaltungspunkte bezeichnet.In some cases there are also the additional circuit points to be brought out designated.

Betriebsgröße: Veränderung über Anschluß-Widerstand: punkt: Eingangsempfindlichkeit R 10 19 minimaler Impulsabstand R 30 20 der Eingangssignale Refraktärzeit R 35 22 asynchrone Grundrate R 36 21 bei Normalbetrieb asynchrone Grundrate gegen Ende der Betriebs- R 31 zeit der Batterie Breite der Stimulations- R 47 impulse am Ausgang geregelte Versorgungs- R 40 spannung Durch die angeführten Widerstandsänderungen werden entweder spannungsbestimmende Widerstandsverhältnisse (R 10, R 40), Zeitkonstanten von RC-Kombinationen (R 30, R 35, R 36, R 47) oder aber der Spannungsabfall an einer Diode in Flußrichtung (R 31 in Bezug auf D 1) verändert. Diese zahlreichen Variationsmöglichkeiten sind bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ebenfalls durch die gezielte Trennung von Funktionen der einzelnen Baugruppen möglich geworden, die die gegenseitige Beeinflussung von Schaltungsteilen herabsetzen, so daß Veränderungen ohne Rückwirkungen ohne weiteres durchführbar sind.Operational variable: change via connection resistance: point: input sensitivity R 10 19 minimum pulse spacing R 30 20 of the input signals refractory period R 35 22 asynchronous basic rate R 36 21 in normal operation, asynchronous basic rate towards the end of R 31 operating time of the battery Width of the stimulation R 47 pulses at the output Regulated supply R 40 voltage Through the listed changes in resistance either voltage-determining resistance ratios (R 10, R 40), time constants of RC combinations (R 30, R 35, R 36, R 47) or the voltage drop on one Diode changed in forward direction (R 31 in relation to D 1). These numerous possible variations are also targeted in the circuit arrangement according to the invention Separation of functions of the individual assemblies has become possible, the mutual Reduce the influence of circuit parts, so that changes without repercussions are easily feasible.

Als weitere Folge dieser gleichzeitig die Betriebssicherheit und die Vielseitigkeit der Schaltung erhöhenden Funktionstrennung ergibt sich beispielsweise auch, daß diese mit Standardhalbleitern bestückt werden können, da die Anforderungen nicht in erhöhtem Maße kritisch sind.As a further consequence of this at the same time the operational safety and The functional separation increasing the versatility of the circuit results, for example also that these can be equipped with standard semiconductors, since the requirements are not particularly critical.

In Fig. 3 wird mit den Kurven a bis e eine Übersicht über einige Betriebsarten der Herzschrittmacherschaltung in ihrem zeitlichen Ablauf gegeben. Die Diagramme a bis c betreffen den R-Wellen-gesteuerten und die Diagramme d und e den P-Wellen-gesteuerten Betrieb. Die Kurvenverläufe a und b zeigen den üblichen Verlauf der Herzsignale, wie sie mit einem Elektrokardiographen erfaßt werden können. In den Diagrammen b und e sind die bei synchronem Betrieb sich ergebenen Stimu lati oii s impulse dargestellt, während in Fig. c der Verlauf der Stimulationsimpulse bei Demand-Betrieb wiedergegeben ist.In Fig. 3 with the curves a to e is an overview of some operating modes given to the pacemaker circuit in its timing. The diagrams a to c relate to the R-wave controlled and the diagrams d and e to the P-wave controlled Operation. The curves a and b show the usual course of the heart signals, how they can be detected with an electrocardiograph. In the diagrams b and e the stimuli oii s impulses that result in synchronous operation are shown, while FIG. c shows the course of the stimulation pulses in demand mode is.

Bei der gewählten Darstellung wurde zur Vereinfachung davon ausgegangen, daß den dargestellten Herz impulsen eine natürliche Herzaktivität vorangegangen ist und anschließend - im Bereich des Diagramms - eine derartige Herzaktivität ausbleibt. Bei der Darstellung der verschiedenen Betriebsweisen wurden die Zeitpunkte, zu denen ein Eingangsimpuls durch den Schrittmacher verarbeitet wird, im linken Bereich der Diagramme durch eine vertikale durchgehende Linie verbunden. Beim synchronen, R-Wellengesteuerten Betrieb wird durch den im Diagramm a dargestellten R-Zacken über den Vorverstärker 2 und die Triggerstufe 3 beim monostabilen Multivibrator 4 ein Impuls ausgelöst, der den astabilen Multivibrator 6 in einen Anfangszustand versetzt, dem eine Impulsabgabe unmittelbar folgt (Diagramm b). Durch die Wirkung des Kondensators C 11 im Ausgang der Triggerstufe 5 wird der Eingang des Multivibrators 6 für dem R-Zacken innerhalb der Refraktärzeit (im Diagramm Trefr) unmittelbar nachfolgende Impulse gesperrt. Treffen am Eingang des Vorverstärkers 2 in regelmäßiger Folge Impulse einer derartigen Amplitude ein, daß sie durch die Triggerstufe 3 erfaßt werden, so wird durch den Kondensator C 9 in der Triggerstufe 5 der Eingang des Multivibrators 6 bereits für Impulse gesperrt, die in einer schnelleren zeitlichen Folge als 1'#max eintreffen. Aus dem Diagramm b ergibt sich, daß auch wenn keine weiteren Eingangsimpulse mehr eintreffen, der Herzschrittmacher weiterhin durch den astabilen Multivibrator 6 ausgelöste Impulse im Takte der asynchronen Grundrate abgibt.For the sake of simplicity, the selected representation was based on the assumption that that the heart impulses shown were preceded by a natural heart activity and then - in the area of the diagram - there is no such cardiac activity. When describing the various modes of operation, the times at which an input pulse is processed by the pacemaker, in the left-hand area of the Diagrams connected by a vertical solid line. With the synchronous, R-wave controlled Operation is through the R wave shown in diagram a via the preamplifier 2 and trigger level 3 in the monostable multivibrator 4, a pulse is triggered, which puts the astable multivibrator 6 in an initial state, which is a pulse output immediately follows (diagram b). By the action of the capacitor C 11 in the output the trigger stage 5 becomes the input of the multivibrator 6 for the R-wave within the refractory period (in the Trefr diagram) immediately following pulses are blocked. Meet at the input of the preamplifier 2 in a regular sequence pulses of such amplitude that they are detected by trigger level 3, so the input of the multivibrator becomes through the capacitor C 9 in the trigger stage 5 6 already blocked for pulses that occur in a faster time sequence than 1 '# max arrive. From diagram b it can be seen that even if there are no further input pulses more arrive, the pacemaker continues through the astable multivibrator Emits 6 triggered pulses in the cycle of the asynchronous basic rate.

Beim Demand-Betrieb gemäß Diagramm c erfolgt keine Impulsabgabe bei einer natürlichen Herzaktivität. Trotzdem wird bei jedem Feststellen einer derartigen Aktivität der astabile Multivibrator 6 in seinen Anfangszustand zurückgesetzt, so daß die Zeitdauer der asynchronen Grundrate jedesmal neu zu laufen beginnt. Der von dieser Multivibratorschaltung bei jedem Zurücksetzen in den Anfangszustand ausgelöste Impuls wird - wie beschrieben - durch die logische Schaltung in der Triggerstufe 10 unterdrückt.In demand mode according to diagram c, there is no pulse output at natural heart activity. Nevertheless, each time such a Activity of the astable multivibrator 6 is reset to its initial state, so that the duration of the asynchronous basic rate starts anew each time. Of the triggered by this multivibrator circuit at each reset to the initial state Impulse is - as described - by the logic circuit in the trigger stage 10 suppressed.

Im vorhofgesteuerten Betrieb, gemäß den Diagrammen d und e wird der astabile Multivibrator genauso in seinen Anfangszustand versetzt wie beim kammergesteuerten Betrieb. Als Eingangssignale erscheinen am Eingang des Vorverstärkers 2 jedoch die von der Vorhofelektrode aufgenommenen Herzsignale. Auf dieses Signal hin wird, entsprechend dieser Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schaltung, ein Stimulationsimpuls jedoch erst nach einer Verzögerungszeit v abgegeben, so daß dieser zum physiologisch richtigen Zeitpunkt in der Herzkammer erscheint. Die Refraktärzeit Trefr und die maximale Impulsfrequenz fmax beziehen sich bei der Signalverarbeitung in dieser Betriebsweise entsprechend auf die Vorhof signale. Die Refraktärzeit muß in diesem Fall beispielsweise so bemessen sein, daß der Herzschrittmacher nicht auf den eigenen Stimulationsimpuls reagiert, auch nachdem dieser mit einer weiteren Zeitverzögerung den Weg zur Vorhofelektrode durchlaufen hat.In atrial controlled mode, according to diagrams d and e, the The astable multivibrator is returned to its initial state in the same way as the chamber-controlled one Operation. However, the input signals appear at the input of the preamplifier 2 cardiac signals picked up by the atrial electrode. In response to this signal, accordingly this mode of operation of the circuit according to the invention, but a stimulation pulse released only after a delay time v, so that this is physiologically correct Time appears in the heart chamber. The refractory period Trefr and the maximum Pulse frequency fmax refer to signal processing in this operating mode accordingly on the atrium signals. The refractory period must in this case, for example Be dimensioned so that the pacemaker does not respond to its own stimulation pulse reacts, even after the latter with a further time delay path to the atrial electrode.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel stellt nur eine Lösung der vielen Realisierungsmöglichkeiten einer Schrittmacherschaltung gemäß der Erfindung dar. So sind weitere Schaltungen möglich, die zusätzlich auch eine P-Wellen inhibiert te Betriebsweise gestatten. Andererseits können auch mittels einiger zusätzlicher elektronischer Bauelemente Schaltungen realisiert werden, die je nach den Betriebserfordernissen selbsttätig vom kammergesteuerten auf den vorhofgesteuerten Betrieb und umgekehrt übergehen. Aber schon eine Umschaltmöglichkeit von außen über ein Reedrelais oder dergleichen eröffnet die Möglichkeit, beispielsweise im Falle einer Deplazierung der Vorhofelektrode ohne Explantation des Schrittmachers auf den kammergesteuerten Betrieb überzugehen, um dadurch eine weitere sichere Stimulation des Herzens des Patienten zu gewährleisten. Die erzielte universelle Anwendbarkeit der Schrittmacherschaltung eröffnet dazu die Möglichkeit, die Schaltung - je nach Anwendung - zusammen mit unterschiedlichen Batterietypen bei unterschiedlichen Betriebsspannungen zu betreiben. Diese Eigenschaft der Schaltung wird durch die Tatsache begründet, daß durch die in jeder der Betriebsweisen verwendeten Impulsformungsmittel eine sichere Arbeitsweise bei allen Betriebsbedingungen gewährleistet ist. Da die einzelnen Baugruppen weitgehend voneinander entkoppelt sind, ist zum Beispiel die Refraktärzeit unabhängig von der Form des Eingangssignals und dergleichen. Die durch den zusätzlichen Aufwand von Bauelementen zunächst entstehenden scheinbaren Mehraufwendungen werden also durch die Fülle der mit der Erfindung erzielten Vorteile mehr als aufgewogen, so daß die erfindungsgemäße Schaltung bei nahezu allen Anwendungen - wie dargestellt - Vorteile erbringt und somit die auch kostengünstigere Lösung darstellt.The illustrated embodiment is only one solution of the many Possibilities for realizing a pacemaker circuit according to the invention. This means that further switching operations are possible, which also inhibit a P-wave Allow te operating mode. On the other hand, you can also use some additional electronic components circuits can be realized depending on the operating requirements automatically from chamber-controlled to atrial-controlled operation and vice versa pass over. But a switchover option from the outside via a reed relay or the like opens up the possibility, for example in the event of a displacement the atrial electrode without explanting the pacemaker on the ventricular Operation, thereby further safe stimulation of the heart of the Ensure patient. The achieved universal applicability of the pacemaker circuit opens up the possibility of the circuit - depending on the application - together with to operate different battery types at different operating voltages. This property of the circuit is justified by the fact that by the Pulse shaping means used in each of the operating modes ensure safe operation is guaranteed under all operating conditions. Because the individual assemblies largely are decoupled from each other, for example, the refractory period is independent of the Shape of the input signal and the like. Due to the additional effort of Components initially arising apparent additional expenses are therefore due the abundance of advantages achieved by the invention more than outweighed, so that the Circuit according to the invention in almost all applications - as shown - advantages and thus also represents the more cost-effective solution.

Claims

Claims 1) Circuit for an artificial, in particular implantable, cardiac pacemaker that is suitable for different modes of operation is, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t, that to achieve at least one second operating mode means which differ from a first operating mode for generating various signal paths are provided that further means are available that can deliver pulses of a predetermined shape and / or repetition rate, which have a time and amplitude that are favorable for reliable signal triggering and in that means are also provided as in the first or first and second Operating mode on the occurrence of the impulses trigger signals and means that only with the second operating mode towards the end of these pulses and / or for the time trigger or suppress signals if they persist.

2. A circuit according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the pulse-emitting means from a multivibrator circuit (4, 6) exist.

3. A circuit according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the multivibrator circuit (4, 6) by an input signal in the manner it can be triggered that the pulse is emitted in response to this input signal.

4. A circuit according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that with an astable multivibrator circuit (6) the Repetition of the delivery of pulses at a given rate each related takes place on the last triggering input signal.

5. Circuit according to one of the preceding claims, d a d u r c h notices that in addition to means to determine the time of the Delivery of stimulation pulses therefrom separate means for establishing a specific temporal duration of these pulses are provided.

6. A circuit according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that to determine the time of the delivery of stimulation pulses a astable multivibrator (6) and / or to define a certain time Duration of the pulses a monostable multivibrator (13) is provided.

7. Circuit according to one of the preceding claims, d a d u r c h it is noted that a second mode of operation is controlled by the atrium Pacemaker is provided and means are provided to put on the end of one of one astable which can be triggered by a signal picked up by an atrial electrode Multivibrator (6) generated pulse towards an output signal of the pacemaker circuit trigger.

8. A circuit according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the duration of the pulse is essentially the delay time between P and R wave with the natural conduction of stimuli in the human Heart equals.

9. Circuit according to one of the preceding claims, d a d u r c h it is noted that a second mode of operation is operation as a demand pacemaker and means are provided to pass one of one through one during the period Signal picked up by an electrode triggerable monostable multivibrator (4) generated pulse to lower an output signal of the pacemaker circuit r press.

10. Circuit according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n n e i c h n e t that means are provided to the input of the astable Multivibrator circuit (6) for a trigger pulse at a short time interval to block the following further pulse that during the time of delivery of a Pulse a capacitor (C 11) is charged, and after the end of the pulse discharges during a period corresponding to the input of the multivibrator circuit (6) is connected such that the input of the multivibrator circuit (6) for one Period of discharge of the capacitor (C 11) is blocked.

11. The circuit of claim 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the charge is preferably connected to a fixed potential via a Diode (D 2) takes place in the direction of flow and / or the discharge preferably takes place about one with one fixed potential connected resistance (R 30) runs.

12. The circuit of claim 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c It should be noted that the resistance (R30) can be varied to vary the discharge time.

13. Circuit according to one of claims 10 to 12, d a -d u r c h g e k e n n n n z e i c h n e t that a connection of the capacitor (C 11) via a Resistor (R 23) connected to the input of the astable multivibrator circuit (6) is.

14. Circuit according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that in a one containing a push-pull output stage Output of a multivibrator circuit (13) in which the two use the push-pull stage forming active components (transistors T 20 and T 21) at least briefly at the same time conductive and their outputs are not directly connected to each other, the output of the conductive when the next stage (transistor T 22) is activated active component (T 20) is connected to this via a resistor, while the output of the active component that is conductive when the next stage is blocked (T 21) is connected to this via a capacitor (C 18).

15. The circuit of claim 14, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the outputs of the two active components forming the push-pull stage (T 20 and T 21) are connected to one another via a resistor (R 48).