DE2753249A1 - Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher - Google Patents

Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher

Info

Publication number
DE2753249A1
DE2753249A1 DE19772753249 DE2753249A DE2753249A1 DE 2753249 A1 DE2753249 A1 DE 2753249A1 DE 19772753249 DE19772753249 DE 19772753249 DE 2753249 A DE2753249 A DE 2753249A DE 2753249 A1 DE2753249 A1 DE 2753249A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
signals
time
receiver
received
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19772753249
Other languages
English (en)
Inventor
Reinhard Dr Ing Blaser
Werner Dipl Ing Teichert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Biotronik SE and Co KG
Original Assignee
Biotronik Mess und Therapiegeraete GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biotronik Mess und Therapiegeraete GmbH and Co filed Critical Biotronik Mess und Therapiegeraete GmbH and Co
Priority to DE19772753249 priority Critical patent/DE2753249A1/de
Priority to EP78101392A priority patent/EP0002213B1/de
Priority to DE7878101392T priority patent/DE2862242D1/de
Priority to DD78209279A priority patent/DD140203A5/de
Publication of DE2753249A1 publication Critical patent/DE2753249A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/362Heart stimulators
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/37211Means for communicating with stimulators
    • A61N1/37252Details of algorithms or data aspects of communication system, e.g. handshaking, transmitting specific data or segmenting data
    • A61N1/37254Pacemaker or defibrillator security, e.g. to prevent or inhibit programming alterations by hackers or unauthorised individuals
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/16Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses
    • G08C19/22Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses by varying the duration of individual pulses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Description

  • Sender-Empfänger-System zur Übertragung eines Steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher 19 Patentansprüche 22 Seiten BeschreShung Die Erfindung betrifft ein Sender-Empfänger-System zur seriellen Ubertragung eines digital codierten Steuersignals von einem außerhalb des Körpers befindlichen Senderteil zu einem implantierten Herzschrittmacher Bei implantierten Herzschrittmachern kann es erforderlich sein, eine oder mehrere Betriebseigenschaften des Gerätes nach einiger Zeit einem veränderten Krankheitsbild anzupassen. Derartige Veränderungen können beispielsweise darin bestehen, daß die Reizschwelle des Herzens sich verändert hat und eine Einstellung auf andere Aktionspotentiale erfolgen muß, oder daß - möglicherweise auch bedingt durch veränderte Lebensgewohnheiten des Patienten - die Impulsfrequenz des Schrittmachers bzw.
  • deren Mhängigkeit von anderen Parametern verändert werden muß.
  • Eine derartige Beeinflussung der Betriebsdaten des Schrittmachers sollte im implantierten Zustand vorgenommen werden, da ein operativer Eingriff stets eine beträchtliche Belastung für den Patienten darstellt. Die Möglichkeit, Betriebsparameter des Schrittmachers ferngesteuert zu verändern, ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil die derzeitige Funktionsdauer von Herzschrittmachern, bedingt durch die Lebensdauer der Batterien, bereits in der Größenordnung von zehn Jahren liegt. In einem derartig langen Zeitraum ist aber die Wahrscheinlichkeit, daß eine Veränderung der Betriebsparameter zur Anpassung an Veränderungen des Krankheitsbildes des Patienten mindestens einmal erfolgen muß, relativ groß.
  • Die ferngesteuerte Veränderung von Parametern des Schrittmachers wird meist mittels in die Schaltung des Schrittmachers eingefügter Reed-Schalter durch magnetische Beeinflussung von außen vorgenommen, wobei Reed-Schalter den Vorteil haben, daß sie im stationären Zustand keinen Strom verbrauchen und damit die Energiequelle des Schrittmachers nicht belasten. Durch derartige Reed-Schalter, die direkt in die Schaltung so eingefügt sind, daß sie die gewünschte Funktion elektrisch ohne Zwischenschaltung zusätzlicher DekodierungseleInente umschalten, können nzr wenige verschiedene Bet:riebszustände ausgelöst werden, da - bauformbcdingt - zil dicht benachhrtc Reed-Scbalter durch ein äußeres Magnetfeld gleichzeitig betätigt würden.
  • Eine Übertragung von Steuersignalen mittels elektromagnetischer Wellen kommt deshalb nicht in Betracht, weil ein lierzschrittmacher insbesondere gegen hochfrequente Störungen dicht gekapselt sein muß, um seinen Träger in der Umgebung starker elektromagnetischer Felder nicht zu gefährden. Da damit die zur drahtlosen Auslösung verschiedener Fun]tionen meist verwendeten Funkfernsteuerungen ausscheiden, wird angestrebt, komplexere Steuerungen dadurch auszuführen, daß mittels eines Magnetfeldes, dem ein codiertes Signal aufgeprägt ist, im Herzschrittmancher ein Reed-Schalter betätigt wird, wobei nach einer Dekodierung des übertragenen Steuersignals in der Schrittmacherschaltung die gewünschte Funktion ausgeführt wird.
  • An eine derartige Schaltung wird eine Reihe von Anforderungen gestellt, die sie von üblichen technischen Fernsteuerschaltungen unterscheidet. So ist zunächst einmal ein sehr große Betriebssicherheit gefordert, da keine unkontrollierte Veränderung der eingestellten Schaltungszustände durch Fehler in der Schaltung oder durch magnetische Störfelder erfolgen darf.
  • Daneben muß der Stromverbrauch niedrig sein, damit durch die Fernsteuerungsempfänqerschaltung keine wesentliche Vergrö-Berung der Energiequellen des Schrittmachers bedingt wird.
  • Weiterhin soll die Schaltung auch technisch einfach sein, da zusätzliche Schaltelemente ebenfalls zu einer unerwünschten Vergrößerung des Schrittmachervolumens führen. Schließlich soll auch die Ubertragungsdauer für das Steuersignal klein sein, damit keine unnötigen Wartezeiten für den den Senderteil betätigenden Arzt und den zu betreuenden Patienten entstehen. Eine zu große Ubertragungsdauer hätte außerdem zur Folge, daß während der Übertragung die Lage des Senderteils verändert werden und durch die damit einhergehenden Änderungen der Intensität des Magnetfeldes Störungen bei der Übertragung hervorgerufen werden könnten. Auf der anderen Seite muß die übertragene Information aber ausreichend groß sein, damit eine größere Zahl unterschiedlicher Schaltzustände beim Herzschrittmacher ausgelöst werden kann und somit eine möglichst genaue Anpassung an die Bedürfnisse des Patienten möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sender-Empfäncjer-System der obengenannten Gattung zu schaffen, das in besonderer Weise an die erwähnten Anforderungen der Herzschrittmachertechnik angepaßt ist, wobei außerdem zu berücksichtigen ist, daß die erzielten Eigenschaften des Systems über einen Zeitraum von mindestens zehn Jahren uneingeschränkt erhalten bleiben müssen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptpatentanspruchs angegebenen Mittel gelöst.
  • Bei einem derartigen System ist insbesondere vorteilhaft, daß keine hochgenauen Zeitgebermittel in der Empfängerschaltung vorhanden zu sein brauchen, welche aus der zeitlichen Verteilung von Impulsen im Bereich der gesamten übertragungsdauer eine Zuordnung vornehmen müssen, um die Dekodierung zu ermöglichen.
  • Wird nämlich ein seriell übertragenes, digital codiertes Steuersignal empfangen, so ist eine Auswertung auf der Empfängerseite nur dann möglich, wenn dort eine genaue "Uhr" vorhanden ist, damit aus der zeitlichen Zuordnung der Impulse auf ihre Bedeutung geschlossen werden kann. Zeitgebermittel sind aber insofern kritisch, als die zeitbestimmenden Bauelemente - und dabei insbesondere die meist notwendigen Kapazitäten - im Laufe der Zeit Veränderungen zeigen, welche die Zeitgeberfunktion beeint-rächt:igen. Derartige Veränderungen können bei vielen anderen Anwendungen zwar außer Betracht gelassen werden, bei den bei Herzschrittmachern erforderlichen Betriebsdauern können sie jedoch eine beträchtliche Rolle spielen. Geeignete Kompensationsrnittel, weiche derartigen Veränderungen entgegenwirken, könnten zwar ebenfalls vorgesehen werden, würden aber eine Vergrößerung des Bauvolumens und des Stromverbrauchs bedingen Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Anforderungen an die Genauigkeit und zeitliche Konstanz der zeitbestimmenden Elemente wesentlich herabgesetzt werden können, wenn die jeweils auszuwertenden Zeiten in der Weise verkürzt werden, daß in das zu übertragende Signal Bezugssignale eingefügt werden. Die Einfügung dieser Referenzsignale erfolgt dabei bei vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung so, daß letztere in den zu übertragenden Impulsen selbst enthalten sind, so daß letztlich eine genaue zeitliche Auswertung lediglich über die Dauer der Impulse bzw. deren zeitliche Abstände erfolgen muß.
  • Obgleich der konstruktive Aufwand dadurch, daß das digital codierte Steuersignal, das an sich bereits in dieser Form, umgesetzt in zeitliche Änderungen eines Magnetfeldes, zur Übertragung von Funktionsbefehlen an einen Herzschrittmacher herangezogen werden könnte, erneut codiert wird, auf den ersten Blick hin größer zu sein scheint, ergibt sich im Endeffekt durch die erzielte Verbesserung hinsichtlich der Störsicherheit der Übertragung eine Anzahl von Vorteilen, die mit herkömmlichen Methoden zur Verbesserung des Störabstandes insbesonderte empfängerseitig einen weitaus größeren Aufwand erfordern würden.
  • Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich für binär codierte Steuersignale dann, wenn die binären Einzelsignale einzeln in die zu übertragenden, das Referenzsignal enthaltenden zu übertragenden Signalanteile umgesetzt werden. Dadurch, daß die zu übertragenden Impulse bereits selbst ein zeitliches Referenzsignal beinhalten, entfallen zusätzliche Synchronisierungsbits, welche in ihrer Erzeugung, Übertragung und Auswertung einen erheblichen zusätzlichen Aufwand erfordern würden.
  • hervorzuheben sind weiterhin diejenigen Maßnahmen, die beinhalten, daß die in gewissen Grenzen vorhersehbare Auswirkung der Alterung von zeitbestimmenden Bauelementen im Empfänger nicht durch aufwendige Maßnahmen kompensiert, sondern gezielt in Kauf genommen wird, wobei dafür Sorge getragen wird, daß Sender und Empfänger derartig aufeinander abgestimmt sind, daß die durch Alterung der Bauelemente bedingte Variation der zeitlichen Auswertung im Empfänger für alle Exemplare, bezogen auf eine feste senderseitige Impulsrate, für die vorgesehene Betriebs zeit der Herzschrittmacher innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt, so daß ein Arzt mit einem Senderteil Betriebsparametereinstellungen an allen hergestellten in Betrieb befindlichen Schrittmachern, die einen Empfänger des erfindungsgemäßen Typs aufweisen, vornehmen kann.
  • Andererseits kann zusätzlich noch die Möglichkeit vorgesehen werden, eine noch größere Variation der zeitbestimmenden Bauelemente im Empfänger dadurch zuzulassen, daß auch die Rate der durch den Senderteil abgegebenen Impulse veränderbar gemacht wird. Hat die Veränderung des Zeitverhaltens des Empfängers infolge Alterung der Bauelemente nämlich einen bestimmten in gewissen Grenzen reproduzierbaren Verlauf, so kann dabei die Impulsrate des Senderteils mittels einer geeichten Skala so festgelegt werden, wie es am günstigsten für den Empfänger in seinem derzeitigen Zustand ist, d.h. der Arzt müßte dazu auf einer Skala einstellen, wie lange der Schrittmacher, dessen Parameter verändert werden sollen, bereits ungefähr implantiert ist. Der Arzt kann aber auch nacheinander verschiedene, jeweils in ihrer Impulsrate geänderte Steuersignale auslösen, bis er, beispielsweise mittels eines Elektrocardiographen eine Veränderung der Herzfrequenz des Patienten als Zeichen für die erfolgte Xthaltung der Parameter des Schrittmachers erkennt. Die Variation der Sendeimpulsrate kann dabei - in den in Betracht kommenden Grenzen - automatisch erfolgen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann hierbei auch mittels einer Rückkopplung vom elektrocardiographen zur Steuerung des Senderteils die Abgabe von Steuersignalen mit gegebenenfalls variierter Ausgaberate dann beendet werden, wenn sich eine gewünschte Herzfrequenz eingestellt at, die anzeigt, daß die beabsichtigte Veränderung der Betriobsparameter des Schrittmachers vollzogen wurde.
  • Bei diesen Weiterbildungen wird es sich aber in der Regel um Sonderflle handel n, da die erfindungsgemäße Lösung in der Regel gerade dann besondere Vorteile bringt, wenn auf eine unkomplizierte Anwendbarkeit verbunden mit einem kleinen apparativen Aufwand Wert gelegt wird Die Zeitschran1en bildenden Signale werden in der Empfängerschaltung in bovorzugter Weise mittels eines Zählers erzeugt, der durch die empfangenen Referenzsignale jeweils auf null zurückgesetzt wird. Imine solche Zählerschaltung ist hinsichtlich des Stromverbrauchs günstiger als eine sonst üblicherweise als Zeitgeberschaltung verwendete Monoflop-Schaltung. Ein derartiger rücksetzbarer Zähler erweist sich auch deshalb als besonders günstig, weil er, bei geeigneter Auslegung, falls kein RESET-Impuis erscheint, bis zu höheren Zählerständen weiterztihlt, bei denen gegebenenfalls zusätzliche Funktionen ausgelöst werden können, wie beispielsweise das Rücksetzen der Logikschaltungen im Empfänger in einen Anfangszustand, falls kein vollständiges, ausführbares Steuersignal empfangen wurde.
  • Um die Störsicherheit der Steuersignalübertraqung weiter zu verbessern, ist es von Vorteil, zusätzliche redundante Signale einzuführen, wobei es eine besonders günstige Lösung ist, wenn diese redundanten Signalanteile die relevanten Signalteile zeitlich umrahmen. hallen infolge von Störungen Sia,nalteile aus oder werden zusätzliche Impulse eingeschoben, so verschieben sich die redundanten Signalanteile innerhalb der übertragenen Zeichenfolge. Durch eine geeignetE'. Wahl der redund.lnten Signalanteile kann es erreicht werden, daß, wenn eine derax:ige Verschiebung im empfangenen Signal auftritt, mit großer Wanrscheinlichkeit nicht eine solche Signalkonfiguration erscheint, welche vom Empfänger als Steuersignal akzeptiert wird. Eine derartige Sicherung mittels Redundanzbits zst bei dem erfindungsgemäßen System deswegen von besondercr Bedeutung, weil innerhalb der relevanten Signalanteile auftretende Störimpulse als Referenz signale interpretiert werden könnten und damit zusätzliche auszuwertende Impulse vortäuschen, während unterdrückte Referenzsignale zu Ausfällen in der Übertragung führen. Insofern ergibt sich also durch die Verwendung der redundanten Signalanteile im Zusanimenhang mit dem erfindungsgemäßen Sender-Empfänger-System eine hinsichtlich Störsicherheit und Sicherheit gegen Änderungen zeitbestirrunender Elemente der Empfängerschaltung besonders vorteilhafte Ausführungsform. Änderungen der zeitbestimmenden Elemente in der Empfängerschaltung können dabei nicht nur in alterungsbedingte Veränderungen der Bauelemente, sondern auch in einem Nachlassen der Batteriespannung infolge zunehmender Erschöpfung der Energiequellen bestehen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung des prinzipiellen Impulsverlaufs bei dem Ausführungsbeispiel, Fig. 2 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels, Fig. 3 die Schaltung des Senderteils bei dom Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems, Fig. 4 die Schaltung des Empfängerteils des selben Systems und Fig. 5 eine Darstellung des impulsförmigen Spannungsverlaufs an verschiedenen Punkten der in den Fign. 3 und 4 dargestellten Schaltungen.
  • In Fig. 1 iit der prinzipielle Verlauf der Impulse des vom Senderteil auszusendenden Signals dargestel lt.. Es hande t sich dabei wn Inpulse, die bei einer mit besonders geringem konstruktiven Aufwand ausführbaren Systemkonfiguration erzeugt werden können, die zur Erleichterung des Verständnisses in einem idealisierten Verlauf der nachfolgenden Beschreibung zugrundegelegt werden soll. Dem dargestellten Signalverlauf liegt ein billär codiertes Steuersignal zugrunde, das insgesamt 8 bits aufweist: und in Fig. 5 oben geschlossen dargestellt ist. Da das zugrundeliegende Steuersignal binär codiert ist, kann erfindungsgemäß das weitere Signal in Bezug auf das Referenzsignal zwei zeitliche Lagen einnehlnen. Es ist ersichtlich, daß bei entsprechend komplizierteren Systemen komplexere Informationsanteile durch eine feinere zeitliche Stufung übertragen werden können. Bei dem dargestellten Signalverlauf bilden die Vorderf)ankt 1 uld 2 der Impulse die Referenzsignale, während die weiteren Signale, deren zeitliche lage von der Empfängerschaltung ausgewertet wird, durch die Pückflanken der Signale 3 und 4 gebildet werden. Der Signalverlauf im Bereich A wird durch ein binäres "1"-Signal erzeugt, während zu dem Signalverlauf im Bereich B das binäre Signal "O" gehört. Bei der Signalübertragung braucht der Abstand der die Referenzsignale bildenden Vorderflanken 1 und 2 der Impulse nicht konstant zu sein. Will man eine zeitliche Kompression der Ubertragung erreichten, so kann die Vorderflanke 2 nahezu unmittelbar auf die Rückflanke 3 folgen, was aber auf der anderen Seite den Nachteil hat, daß die Ausgabe der Impulse senderseitig nicht nach einem festen Taktschema erfolgen kann. Im Bereich A der Darstellung in Fig. 1 ist bei 4' zusätzlich der Signalverlauf für ein "O"-Signal dargestellt.
  • Als strichpunktierte Linien sind zwei Zeitschranken 5 und 6 wiedergegtben, die empfängerseitig zur Entschlüsselung des empfangenen Steuersignals gebildet werden. Diese Zeitschranken werden - in Form von entsprechenden logischen Signalen - im Empfanger auf das Erscheinen des zeitlichen lleferenzsignals (hier der Vorderflanken 1 oder 2) hin in einem festen zeitlichen Abstand erzeugt. Die zeitliche Lage der Rückflanken 3, 4 bzw. 4' zu den Zeitsehranken 5 und 6 wird so ausgewertet, daß, wenn die Rückflanke zwischen derer Vorderflanke und der Zeitschrallke 5 erscheint, dem Signal eine 1" zugeordnet wird, während, falls die Rückflanke zwischen den Zeitschranken 5 und 6 erscheint, eine "O" ausgegeben wird. Da die zeitliche Lage der die Zeitsehranken darstellenden Signale durch im Empfänger vorhandene eigene zeitbestimmende Elemente festgelegt wird, verändert sie sich durch Variation der zeit-h»1Lmm3nden Elemente in Bezug auf die empfangenen Impulse, wie es durch die Pfeile 7 und 8 angedeutet ist. Die Zeitdauer der Impulse soll bei diesen Betrachtungen zunächst als fest - entsprechend dem festgelegten Übertragungsschema - angesehen werden, da es senderseitig durch entsprechendfn Aufwand möglich ist, eine nahezu absolute zeitliche Stabilität zu erzielen. Bei der vorgesehenen Anwendung des Sender-Empfänger-Systems in der Herzschrittmachertechnik ist es nämlich günstig, technisch aufwendige Schaltungen in den Senderteil zu verlegen, da dort keine Begrenzung durch die Stromversorgung und die räumlichen Abmessungen auferlegt ist. Außerdem werden die Senderteile in geringerer Stückzahl gefertigt als die im Schrittmacher befindlichen Empfängerteile, so daß auch aus dieser Sicht die hier dargestellte Lösung ökonomische Vorteile aufweist.
  • Würde nun die zeitliche Lage der die Zeitschranken 5 und 6 bildenden Signale im Empfänger über die Dauer der gesamten Übertragung des Steuersignals durch eine eigene nicht mit dem Sendersignal synchronisierte Zeitgeberschaltung erzeugt, so würden sich die Abweichungen von Impuls zu Impuls ständig vergrößern, wobei davon ausgegangen wird, daß beim ersten Impuls Synchronismus besteht. Ergeben sich nun empfängerseitig infolge Alterung der Bauelemente oder einer zunehmenden Erschöpfung der Energiequelle während einer bereits jahrelangen Bet:riebidcluer, so ist nicht mehr gesähLleistet, daß die im Empfängei gebildeten Zeitschran];cn auch beim letzten innerhalb eines Steuersignals empfangenen Impuls noch in den Bereich der zu diskriminierenden Impulsdauern fallen. Fällt die Zeitschranke 5 mit den Rückflanken 3 oder 4' zusammen, so ist eine Unterscheidung der zeitliche Lage der Rückflanken nicht mehr möglich.
  • Wird dagegen - wie bei. dem System gemäß der Erfindung - die Lage der Zeitschranken jeweils auf ein Referenz signal, wie hier die Vorderflanken 1, 2 der Impulse bezogen, so so wird die Anforderung an die Konstanz der zeitbestimmenden Glieder in der Empfängerschaltung weiter verringert. Beim dargestellten Beispiel, wenn acht Impulse in einem Siqnal übertraeen werden, entspricht das einem Faktor von acht. Bei Betrachtung zeigt sich aber, daß, wenn - wie dargestellt - nur zwischen zwei Signalzuständen unterschiedci werden soll, es bei der Decodierung des Signals in wesentlichen auf den zeitlichen Abstand der Zeitschranke 5 vom vorangehenden Referenzsignal ankommt. Da die Zeitschranke ungefähr in der J4i.tte des Ye-reichs A liegt, entsprechend also der Hälfte der für die Übertragung eines Bits erforderlichen Zeit, werden die Anforderungen an die Zeitgenauigkeit wiederum halbiert, so daß sich im hier dargestellten Beispiel insgesamt ein Faktor von 16 ergibt. Die Lage der weiteren Zeitschranke 6 ist durch die im Empfängerteil verwendete Auswertungsschaltung bedingt. Bei der Benutzung eines rücksetzbaren Zählers, der in Form einer sogenannten Frequenzteilerschaltung in integrierter Bau form günstig verwendet werden kann, erhält man ein Rechtecksignal mit dem Taktverhältnis 1:1. Wie aus der weiter unten beschriebenen Beschreibung der Schaltung des Ausführungsbeispiels im einzelnen hervorgeht, wird zum Zeitpunkt der Zeitschranke 6 der decodierende Zähler wieder in seinen Anfangszustand zurückgesetzt, so daß eine Auswertung einer später erscheinenden Rückflanke 4' nicht mehr erfolgen kann. Diese Zeitschranke 6 kann dann von Bedeutung sein, wenn keine weiteren Referenzsignale mehr folgen, die Ubertragung des Steuersignals also beendet ist, oder falls ein nachfolgendes Referenzsignal infei2e ciner Störung ausfallen sollte. In diesem Fall ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, daß trotz Ausfalls eines Referenzsignals ein nach der Zeitschranke 6 erscheinendes weiteres Signal in gleicher Weise auszuwerten ist, wobei sich bestehende zeitliche Abs ichungen zwischen der Zeitsteuerung von Sender- und Empfeinyertcil dann allerdings über zwei Impulsperioden aufaddieren. Weiterhin ist aber auch die Möglichkeit gegeben, die Zeitschranke 6 durch logische Verknüpfungen in der Empfängerschaltung auswirkungsmäßig zu unterdrücken, so daß eine Änderung bezüglich der Auswertung der empfangenen Signal flanke erst mit der nachfolgenden Vorderflanke 2 eintritt, d.h., daß eine zwischen der Zeitschranke 5 und der folgenden Vorderflanke 2 erscheinende Rückflanke 4' als Signal "O" ausgewertet würde. Damit ist sichergestellt, daß bei der signalauswertung tatsächlich nur die Lage der Zeitschranke 5 auch bei der Verwendung einer Frequenzteilerschaltung bei der Decodierung Einfluß ausübt und in ihrer zeitlichen Lage bei der Veränderung von Eigenschaften des Empfängerteils berücksichtigt werden muß.
  • Ist die Veränderung der Lage der Zeitschranke relativ zum festen zeitlichen Verlauf der Sendersignale vorherzusehen, ergibt sich also über die Betriebsdauer der Schrittmacherschaltung eine stets fallende oder stets steigende Tendenz (werden Elektrolytkondensatoren als zeitbestimmende Glieder verwendet, so ergibt sich für die damit festgelegten Zeitdauern bei der Decodierung beispielsweise eine fallende Tendenz). Wird damit bei beispielsweise fallender Tendenz die Zeitschranke 5 bei Beginn des Betriebs des Empfängers in die Nähe der Zeit gelegt, zu der die Rückflanke 4' auftritt, so kann sie sich im Verle W der Betriebszeit über einen weiten Bereich in die Nähe Rückflanke 3 bewegen, ohne daß eine Beeinträchtigung der Signalübertragung auftritt. Damit ist eine weitere vorteilhafte Möglichkeit gegeben, Schwankungen der zeitbestimmenden Elemente im rjmpEcingerteil auszugleichen. Bei dem erfindungsgemäßen Konzept werden also empfängerseitige Schwankungen von Bezugszeiten bei der Signaldecodierunq hingenommen, da Gegellmanllalln,ell im Empfängerteil den größten Aufwand bedingen und wegen der daraus resultierenden Vergrößerung des Stromverbrauchs und des Bauvolumens des Schrittmachers dessen Träger am wenigsten zugemutet werden können. Stattdessen werden alle Maßnahmen zum Ausgleich von Schwankungen in den Eigenschaften der zeitbestimmenden Elemente im Empfängerteil auf die Senderseite verlegt, wenn man einmal von der erforderlichen keinen besonderen Aufwand erfordernden Anfangseinstellunq des Empfängers absieht.
  • Bei Sonderfällen der Anwendung, wenn sich infolge besonderer Umstände beim Empfängerteil eine aufnehmend große Abweichung bei der Erzeugung der Zeitschranken ergeben haben sollte, kann der Zeittakt des Senders zusätzlich manuell derartig veränderbar gestaltet werden, daß eine Anpassung auch noch an sehr große Zeitfehler bei der Decodierung in der Empfängerschaltung möglich ist, wobei dann entweder durch den Arzt oder automatische Mittel festgestellt werden kann, wann die erwünschte Änderung der Betriebseigenschaften des Schrittmachers erreicht werden konnte. Bei üblichen Anwendungen ist es aber gerade die zeitlich feste zeitliche Steuerung der Sender, welche keine zusätzlichen Eingriffe oder Betätigungen erforderlich macht, die einen Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Systems bildet. In diesem Rahmen ist es aber als zusätzlicher Vorteil anzusehen, daß außerhalb von Routinefällen noch die zusätzliche Möglichkeit der Beeinflussung gegeben ist.
  • Bei der Darstellung des allgemeinen Signalverlaufs anhand eines Ausführungsbeispiels zeigt sich besonders deutlich, welche Vorteile eine zusätzliche Codierung des bereits einmal codierten Steuersignals bei dem System gemäß der Erfindung Lrrinyt. Es soll dabei an dieser Stelle ausdrücklich darauf llincgewicEen werden, daß das zugrundeliegende codierte Steuersignal, insbesondere wenn es binär codiert ist, bereits in dic-ser Eorl;1 zur Signalübertragung mittels eines Magnetfeldes zu einem Raed-Kontakt verwendet werden könnte, ohne daß jedoch dani die mit dem erfindungsgemäßen System verbundenen VorLeile erreichbar wären.
  • In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Sender-Empfänger-System zur seriellen Übertragung von Steuersignalen zu einem Herzschrittmacher schematisch dargestellt. Im oberen Teil der Figur finden sich die Baugruppen des Senderteils, während im unteren Teil derselben die im Gehäuse des Herzschrittmachers vorhandenen Baugruppen in Blockdarstellung wiedergegeben sind.
  • In eine Codierschaltung 9 werden die an die Schrittmacherschaltung 15 zu übertragenden Signale eingegeben (durch Pfeil angegeben). Die Einstellmittel der Codierschaltung geben dem Benutzer dabei im Klartext an, welche Werte die Parameter der Schrittmacherschaltung annehmen können. Bei einer entsprechenden Position der Einstellmittel werden über die eigentliche Codierschaltung die relevanten Bits des Steuersignals bei der Ubermittlung so eingestellt, daß in der Schrittmacherschaltung 15 nach Empfang des Signals die erforderlichen Umstellungen vorgenommen werden. Eine Logikstufe 10 formt dabei das digital codierte Steuersignal entsprechend der Erfindung in das auszuendende Signal um. Ein Verstärker 11 setzt die Stromstärke der Impulse auf einen zur Ansteuerung der Spule 12 notwendigen Wore herauf. Durch die Spule 12 wird ein magnetisches Feld erzeugt, das ausreichend ist, um einen Reed-Kontakt 13 innerhalb des implantierten Schrittmachers aus einer Entfernung von ca.
  • 5 cm durch den Körper des Patienten hindurch zu betätigen.
  • (Die Einwirkung des magnetischen Feldes ist durch die gestrichelten Pfeile angedeutet.) Der Reed-Kontakt 13 schließt, wenn er sich in einem Magnetfeld hipreichender Intensität befindet.
  • Die durch den Sendertci 1 in Form eines zeitweise erzeugten Maglletfel('es ausgesandten Impulse werden durch den ltoedw ntakt in elektrische lipulse umgeformt und der Auswertiingslogik 1 4 zugeführt. Letztere decodiert die empfangene Impulsfolcje entsprechend der Erfindung, wie es im einzelnen anhand der nachfolgend besch!iebenen Schaltungen noch dargestellt werden wird. In der Schri ttmacherschaltung 1 5 werden, nachdem ein vollständiges Seuersignal eingegangen ist, die diesem Steuersignal zugeordneten Einstellungen über Schalter, beispielsweise durch Änderung der Werte von Widerständen vorgenot nen.
  • In Fig. 3 ist ein Schaltbild des Senderteils wiedergegeben, welches in seiner Funktion zusammen mit den in Fig. 5 dargestellten Impulsfolgen erläutert werden soll. Das zu tibertragende digital codierte Steuersignal hat bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Länge von 8 bits. Sollen acht verschiedene Informationen übertragen werden, so werden drei Bits für die Nutzsignale benötigt, während die restlichen fünf Bits als redundante Signale zur Erkennung von Störungen bei der Signalübertragung zur Verfügung stehen. (Eine 8-bit-Konfiguration ist schaltungstechnisch besonders günstig, da hierfür eine Anzahl von geeigneten integrierten Bausteinen zur Verfügung steht.) Aus den bereits genannten Gründen ist es vorteilh2ft,*7enn die Nutzinformation von den redundanten Bits eingeschlossen ist.
  • Im dargestellten Beispiel lautet das Steuersignal 101XXX01, wobei X jeweils für ein binäres Nutzsignal steht. Die Verwendung von Redundanz-Bits zur Störerkennung ist bei einem System zur Fernsteuerung eines Herzschrittmachers deswegen besonders günstig, weil eine direkte Möglichkeit, zu erkennen, ob die durchgeführte Signalübertragung zu dem gewünschten Resultat führte, nicht gegeben ist. Bei der Änderung bestimmter Betriebsparameter des imE)lantierten Herz schrittmachers müßte das Herzverhalten des Patienten über einen gewissen Zeitraum beobachtet werden, um entscheiden zu können, ob die Signalübertracjung die erwünschte Veränderung bewirkt hat. Dazu ist die Aufnahnc eines Elektrocardiogramms erforderlich. Dadurch, daß die redundanten Bits eine Isonfiguration aufweisen, bei der jeweils die logischen Signale 1" und 0" aufeinanderfolgen, ist es in besonders günstiger Weise möglich, zu erkennen, ob bei der Übertragung infolge von Störungen zusätzliche Signale eingeschoben wurden oder aber Signale unterdrückt wurden, denn hierdurch wird eine Verschiebung entweder der Anfangs- oder der Endsignale in Bezug auf das vorgeschriebene Signalschema bewirkt, so daß im Empfänger keine Signalfolge entsteht, die eine Steuerfunktion auslöst.
  • Über die Codierschaltung 9 werden die drei für die Signalübertragung relevanten Bits eingestellt. Die Codierscllaltung kann beispielsweise aus einem BCD-Schalter bestehen, bei dem die dezimalen Ziffern 1 bis 8 mit den über diese Schalterstellungen einstellbaren Betriebszuständen des Herzschrittmachers bezeichnet sind. Die mit Hilfe von weiteren Widerständen R 9, R 10 und R 11 erzeugten binären Signale werden den der Position der Nutzbits entsprechenden Eingängen eines Schieberegisters 16 zugeführt, wobei die den redundanten Bits zugeordneten Eingänge auf festen Potentialen (+ bzw. Masse) liegen. Es sei angenommen, daß sich durch die Einstellung der Codierschaltung 9 an den Eingängen des Schieberegisters die Bit-Folge 10110101 ergibt, wie es in Zeile 2 der Fig. 5 angegeben ist.
  • Durch Betätigung der START" -Taste gelangt ein L-Impuls über ein Differenzierglied R 1/C 1 an einen Eingang eines Nand-Gatters 17, der über einen Widerstand R 2 mit dem H-Potential (+) verbunden ist. Das Nand-Gatter 17 bildet mit einem weiteren Nand-Gatter 18 eine bistabile Anordnung, so daß der Ausgang des Nand-Gatters 17 auf den Eingangsirnpuls hin seinen H-Z.istand beibehält. Durch die Anstiegsflanke am Ausgang des Nand-Gatters 17 wird über einen Kondensator C 2 an einem Widerstand R 3 und eilleln weiteren Eingang des Schieberegisters 16 sowie an Reset-Eingang eines Zählers 19 ein 11-Impuls hervorqerufen. Der Zähler 19 wird dadurch auf den bintiren Wert 1000 zurSickyes(tzt, während das Schieberweg ster zur Übernahme der an den Dateneingängen anli legenden Information veranlaßt wird.
  • Durch den H-Pegel am Ausgang des Nand-Gatters 17 wird auch der aus clen Nand-Gattern 20 und 21 sowie den Widerständen R 4 und R 5 und dem Kondensator C 3 bestehende Oszillator freigegeb,cn.
  • Die Frequenz des Oszillators kann über den Widerstand R 5 verändert werden. Da der Oszillator die Zeithasis für die gesamte Signalerzeugung im Senderteil bildet, kann über den Widerstand R 5 die Impulsrate des ausgesandten Steuersignals zusätzlich variiert werden, wenn in den obengenannten Sonderfällen die zeitliche Synchronisation unter Ausnutzung der übrigen Merkmale der Erfindung nicht ausreicl1end sein sollte.
  • Mittels der Flipflops 22 und 23 wird die Oszillatorfrequenz zweimal halbiert, wobei das Flipflop 22 dazu dient, ein Taktverhältnis von 1:1 zu erzeugen. Der Ausgang Q des Flipflop 23 taktet das Schieberegister 16, so daß die darin enthaltene Information seriell an den Ausgang "OUT" gelangt.
  • In Fig. 5 ist in der dritten Zeile das Signal wiedergegeben, welches durch die START-Taste erzeugt wird, in der folgenden Zeile das Ausgangssignal des Nand-Gatters 17, welches den Oszillator (Nand-Gatter 20 und 21) freigibt, in der vierten Zeile das durch den Oszillator erzeugte Taktsignal und in den Zeilen 5 und 6 die Ausgangssignale Q der Flipflops 22 und 23.
  • Am Ausgang "OUT" des Schieberegisters 16 erscheint, gesteuert durch die am Eingang "CLOCK" anliegenden Taktsignale des Zählers 19,ein zeitlicher Signalverlauf, wie er in der achten Zeile von Fig. 5 dargestellt ist. Die Ausgangssignale Q der Flipflops 22 und 23 und das Ausgangssignal "ORT" des Schieberegisters 16 werden durch Nand-Gatter 24 bis 28 zu einem Signal zusammengesetzt, wie es in seinem zeitlichen Verlauf von dein Senderteil abgegeben wird. Liegt der Ausgang des Schieberegisters auf H-Ivotential, entsprechend einer logischen 1", so gelangt der erste Ausgangsimpuls des Flipflops 22 innerhalb einer volle'j Periode des Ausgangssignals am Ausgang Q des Flipflops 23 über einen aus dem Widerstand R 8 und dem Kondensator C 6 gebildeten Tiefpaß und einen Inverter 29 zum Verstärker 11. Liegt der Ausgang "ORT" des Schieberegisters 16 während einer Taktperiode des Flipflops 23 auf L-Potential (logische 0"), so gelangen die II-Pegel der Ausgänge Q der Flipflops 22 und 23 durch ein logisches oder" verknüpft an den Eingang des Verstärkers 11, so daß sich insgesamt für den ausgesendeten Signalverlauf das in der achten Zeile von Fig. 5 dargestellte Bild ergibt.
  • Nach acht Impulsen des Flipflops 23 erreicht der durch positive Flanken getriggerte abwärtszählende Zähler 19 sein Minimum und über den Ausgang "CARRY OUT" gelangt ein L-Impuls an das Nand-Gatter 18, so daß der Oszillator (Nand-Gatter 20 und 21) gestoppt wird. Ein mittels des Nand-Gatters 30 und der durch den Widerstand R 7 und den Kondensator C 5 gebildeten Impulsformstufe erzeugter Impuls setzt die beiden Flipflops 22 und 23 in ihre Ausgangslage zurück.
  • An einen weiteren Eingang des Nand-Gatters 30 ist eine Schaltung angeschlossen, die nach dem Einschalten der Versorgungsspannung die Flipflops 22 und 23 ebenfalls in ihre Ausgangslage zurücksetzt (Ausgänge auf L-Pegel).
  • In Fig. 4 ist die Schaltung des Empfängerteils dargestellt.
  • Tritt ein Sende impuls in Form eines Magnetfeldes im Bereich des Reed-Kontaktes 13 auf, so schließt dieser und verbindet den Eingang eines Inverters 31, der im übrigen über einen Widerstand R 12 mit H-Potential (+) verbunden ist, mit dem L-Potential, so daß der Ausgang des Inverters auf L geht.
  • bin Kondensator C 6 dient zur Entprellung des Kontaktes.
  • Aus der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Inverters 31 wird mittels des aus einem Kondensator C 7 und einem Widerstand R 13 bestehenden Differenziergliedes ein H-Impuls gebildet, der einen Zähler 32 über seinen RESET"-Eingang zurücksetzt. Der selbe Impuls wird mittels eines zusätzlichen Inverters 33 negiert und setzt den Ausgang eines Nand-Gatters 34 auf H, woraufhin der aus einem Nand-Gatter 35, einem Inverter 36, sowie Widerständen R 14, R 15 und einem Kondensator C 8 gebildete Oszil-lator startet. Das Nand-Gatter 34 bildet zusammen mit einem Nand-Gatter 37 eine bistabile Schaltung, so daß sein Ausgang weiterhin auf dem H-Pegel verbleibt.
  • Die Frequenz des Oszillators wird durch die angeschlossenen passiven Bauelemente und die Versorgungsspannung der Er,ergiequelle bestimmt. Eine direkte Nachstimmung eines derartigen, die Auswertung der empfangenen Signale bestimmenden Oszillators ist mit einem relativ groBen technischen Aufwand verbunden und erfordert zusätzliche Vergleichs- und Abgleichmittel. Der Abgleich auf eine Sollfrequenz nimmt stets einen gewissen Zeitraum in Anspruch, währenddessen noch keine Signalübertragung erfolgen kann und es besteht die Gefahr der Ausbildung von Regelschwingungen.
  • Die Taktfrequenz des Oszillators ist um den Faktor 210 höher als die Taktfrequenz bei der Signalübertragung. Die Oszillatorfrequenz wird deshalb einem Binär-Zähler 32 zugeführt, der durch einen Frequenzteiler gebildet wird, an dessen Ausgängen Rechteck-Signale anliegen, deren Frequenz gegenüber der Eingangsfrcquenz um eine Potenz von 2 herabgesetzt ist und die ein Taktverhältnis von 1:1 aufweisen. Am Ausgang Q 10 des Zählers 32 ergibt sich ein Signal, welches demjenigen am Ausgang des Flipflops 23 in Fig. 3, allerdings in negierter Form, entspricht, wobei die Synchronität von Sender- und Empfängertaktsignal vorausgesetzt ist. Da diese Synchronisation aber aus den genannten Gründen nicht von vornherein gegeben ist, wird der Zähler 32 beim Eintreffen der vorderen Flanke eines Informations-Bits des übertragenen Steuersignals auf null zurücwkyesetzt. Der freilaufende Oszillatortakt bewirkt, daß der Zähler 32 jedesmal jeweils wieder von null beginnciid aufwärts zählt. Nach 512 Impulsen geht das Ausgangssignal Q 10 des Zählers 32 in den anderen logischen Zustand über, so daß sich bei der Signalauswertung der andere Abfragozustand cinstellt - vorher festgestellte Rückflanken des Eingancjssignals wurden als 1" gewertet, während von jetzt ab auftretende Rückflanken als n 0@ ausgewertet werden. Nach weiteren 512 Impulsen oder nach einem durch den Reed-Kontakt 13 ausgelösten RESET, geht der Ausgang Q 10 wieder in seinen Anfangszustand zurück. Auf diese Weise ist auch bei größeren Abweichungen des Oszillatortaktes im Empfängerteil von demjenigen im Senderteil eine Synchronität bei der Signalauswertung gewährleistet.
  • Das Ausgangssignal an Q 10 des Zählers 32 wird mittels eines Inverters 38 negiert und dem seriellen Dateneingang eines Schieberegisters 39 zugeführt. Das resultierende Empfängertaktsignal ist in Zeile 12 der Impulsdarstellungen in Fig. 5 wiedergegeben. Die vorhergehenden Zeilen 10 und 11 zeigen die Impulse, welche von der Vorder- bzw. Rückflanke der über den Reed-Schalter 13 aufgenommenen Signale bilden. Die den Rückflanken zugeordneten Impulse werden mittels eines Inverters 40 und eines aus einem Kondensator C 9 und einem Widerstand R 16 bestehenden Differenzierglied erzeugt. Diese Impulse takten" das Schieberegister 39. Hierdurch wird eine gut funktionierende und einfach zu realisierende Decodierungsschaltung für das empfangene Signal realisiert, da jeweils auf die Rückflanke der Eingangsimpulse hin die am Eingang "DATA IN" des Schieberegisters 39 vorhandene Information in dieses eingespeichert: und die bereits vorhandenon Informationen um eine Position wci Lergerückt werden.
  • An den ausgängen des Schieberegisters Q 1 bis Q 8 entsteht beim Eintakten des Signals der in dan unteren Zeilen von Fig.
  • 5 dargestellte Signalverlauf. An den Ausgängen liegt - nachdem das vollständige Signal eingegeben wurde - eine Anzahl von logischen ->ignalen an, welche in ihrer Folge dem ursprünglichen codiel-ten Steuersignal entsprechen. Mittels der aus den Nand-Gattern 41 und 42, dem Inverter 43 und den Nor-Gliedern 44 bis 46 bestehenden logischen Schaltung wird festgestellt, ob die redundanien, im Steuersignal mit übertragenen Bits die zum Auslösen des Steuervorgangs erforderliche Konfiguration aufweisen. Ist das der Fall, so geht der Ausgang des Nor-Gatters 46 in den logischen lI-Zustand. Mittels eines Kondensators C 10 und eines Widerstands R 1 7 wird daraus ein Impuls geformt, der bewirkt, daß die an den Ausgängen Q 3 bis Q 5 anliegenden Signale in einen Speicher 47 übertragen werden. Mittels eines Decoders 48 wird in Abhängigkeit von den im Speicher 47 festgehaltenen Signal zuständen einer der Widerstände R 18 bis R 25 mit dem Ausgang COMMON" Decoders verbunden. Dieser Ausgang ist wie die zusammengefaßten anderen Anschlüsse der Widerstände R 18 bis R 25 mit der Schaltung des Schrittmachers verbunden, dessen Betriebsparameter verändert werden sollen (Pfeile 49 und 50). Die Widerstäncle können dabei beispielsweise als frequenzbestimmende Glieder für die Impulsrate des Schrittmachers dienen.
  • Wird kein Impuls mehr empfangen - sei es weil das vollständige Signal eingetroffen ist oder daß ein fehlerhaftes bzw. unvollständiges Signal empfangen wurde - so zählt der Zähler 32 solange weiter bis der Ausgang Q 12 den H-Zustand einnimmt und damit 211 Impulse empfangen wurden. Mittels eines Kondensators C 11 und eines Widerstands fl 26 wird aus dem Signal am Ausgang Q 12 ein Impuls geformt, welcher das Schieberegister 39 zurücksetzt und, negiert durch einen Inverter 51, über das Nand-Gatter 37 den aus den Nand-Gattern 35 und 36 bestehenden Oszillator stoppt.
  • Durch die Position der redundanten Bits am Anfang und Ende des zu übertragenden Steuersignals werden Fehl steuerungen verhind~rt, falls durch Störsignale Impulse wegfallen oder durch entstehende Einbrüche in Impulse das Vorhandensein zusatzlichor Impulse vorgetäuscht wird, da nämlich ein Zurücksetzen des Zählers 32 jedesmal erfolgt, wenn eine Vorderflanke ermittelt wird. Durch fehlende oder vorgetäuschte zusätzliche Impulse, die durch äußere Störeinflfisse auch vor Beginn bzw. anschließend an die eigentliche Übertragung des Steuersignals entstehen können, verschiebt sich stets die Position der redundanten Bits im empfangenen und decodierten Signalverlauf, der an den Ausgängen Q 1 bis Q 8 des Schieberegisters 39 anliegt. Wenn die redundanten Bits - wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - eine Folge von aufeinanderfolgend unterschiedlichen logischen Signalen bilden, bewirkt das Fehlen eines oder das Entstehen eines zusätzlichen Pulses bei der Signalübertragung stets eine Veränderung in den Positionen der redundanten Bits. Vorausgesetzt ist eine Signalverschiebung um eine Position, was für die weitaus meisten Störungsfälle zutreffend sein wird. Ist die Signalübertragung stärker gestört, so ist die Gefahr, die darin besteht, daß zufällig Störsignale oder Anteile des Nutzsignals, die in die Position der redundanten Bits gelangen, genau deren Konfiguration haben, was allein zu einer Fehlsteuelmnc} führonnwirde.
  • Dadurch, daß die redundanten Bits bei der Signalübertragung eine führende und eine die Signalübertragung abschließende Stellung einnehmen, ist auch eine große Wahrscheinlichkeit dafür gegeben, daß, wenn Anfang und Ende der Signalübertragung ungestört blieben, auch die redundanten Signale nicht von einer Störung betroffen sind.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel stellt nur eine mögliche Form der Realisierung der Erfindung dar. Es ist daneben noch eine große Anzahl anderer Varianten denkbar, deren Auswahl von den gestellten Anforderungen und weiteren, beispielsweise durch die zur Verfügung stehenden rJauelemente gegebenen, Randbedingungen, bestimmt wird. So wird beispielsweise bei der dargestellten Ausführungsform die zeitliche Lage der das weitere Signal bildenden Rückflanke im Empfänger dadurch ermittelt, daß beim Auftreten der Rückflanke der logische Zustand des Empfängertakt-Signals festgehalten wird. Entsprechend ist es auch möglich, zum Zeitpunkt des Wechsels des logischen Zustands des Empfängertaktes den Zustand des Sendertaktes einzuspeichern. In beiden Fällen enthält das Empfängertakt-Signal die zur Auswertung notwendigen Zeitschranken.
  • Weitere Varianten von Ausführungsformen ergeben sich dadurch, daß verschiedene Baugruppen jeweils in einzelnen Bauelementen zusammengefaßt werden können, wobei diese Bauelemente - je nach Integrationsgrad der Schaltung - auch komplexere Funktionen, wie den gleichzeitigen Vergleich aller übertragenen Redundanz-Bits mit einem vorgegebenen Soll-Signal ausführen können.
  • Leerseite

Claims (19)

  1. Patentansprüche Sender-Emplänger-System zur seriellen Übertragung eines digital codierten Steuersignals von einem außerhalb des Körpers befindlichen Senderteil zu einem implantierten Herzschrittmscher, d a d d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in, Senderteil Mittel zur Umwandlung des digital codierten Steuersignale in ein auszusendendes Signal in der Weise vorgeschen sind, daß in einer Folge von Referenzsigialen (Vor derflanken 1, 2) jeweils auf ein derartiges Referenzsignal ein in Bezug dazu in seiner zeitlichen Lage veränderbares weiteres Signal (Rüickflanken 3, 4, 4') folgt, dessen zeitliche Lage jeweils VON eineni Anteil der in dem digital codierten Steuersignal enthaltenden Information beeinflußt ist, und daß der Empfängerteil zur Wiedergewinnung der in dem Steuersignal enthaltenen Information Mittel zur Auswertung des empfangenen Signals in der Weise enthält, daß die zeitliche Lage der weiteren Signale (3, 4, 4') in Bezug auf Zeitschranken (5, 6) bildende Signale ermittelt wird, die in einem festen zeitlichen Abstand auf die empfangenen Referenzsignale (1, 2) folgen und durch diese ausgelöst erzeugt. werden.
  2. 2. System nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß das digital codierte Steuersignal binär codiert ist und die zeitliche Lage des weiteren Signals (3, 4, 4') jeweils von mindestens einem Bit des Steuersignals becinflußt ist.
  3. 3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch e o k ]t e ii @ z e i C ii n e t , daß die Zeitschranken durch ein logisches Signal gebildet werden, das zu den den Zeitschranken zugeordneten Zeiten seinen ZurLaiid ändert, wobei logische Mittel (Schieberegister 39) vorgesehen sind, die den augenblicklichen logischen Signalzustand festhalten, wenn das weitere Signal (3, 4, 4') vom Empfängerteil aufgenommen wird.
  4. 4. Sysl, nacìl einem dar vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e 1 e n n z e i c h n e t , daß der zeitliche Abstand der die ZetscI.ranIen bildenden Signale von den empfangenen Refcrenzsignalen (1, 2) so gewählt ist, daß bei einer durch Änderung der zeiLbestimmenden Elemente (C 8, R 14, R 15) des Fmpf;ingerteils bedingten Veränderung dieses zeitlichen Abstandes die eine Zeitschranke bildenden Signale während der vorgsehenen Betriebsdauer des Herzschrittmachers nicht mit den empfangenen weiteren Signalen (3, 4, 4') zusammenfallen.
  5. 5. System nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß bei einer im wescntlichen gleichen Tendenz der durch Änderung der zeitbestimmenden Elemente (C 8, R 14, R 15) des Empfängerteils bedingten Veränderung des zeitlichen Abstands der die Zeitschranken bildenden Signale von den empfangenen Referenzsignalen (1, 2) die zeitbestimmenden Elemente des Empfängerteils so dimensioniert sind, daß die Zeitschranken zu Beginn des Betriebs des Herzschrittmachers von denjenigen empfangenen weiteren Signalen (3, 4, 4') einen kleinen zeitlichen Abstand aufweisen, von denen sie sich mit der Änderung der zeitbesti.,ìmenden Elemente entfernen.
  6. 6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n r. z e i c h n e t , daß das Ermitteln der zeitlicl.ün Lage der weiteren Signale (3, 4) in Bezug auf Zeitsciiranken bildende Signale (5, 6) jeweils durch das Auftreten eines nachfolgenden Referenzsignals (2) beendet wird.
  7. 7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche. dadurch g e k e n n z e i. c h n e t , daß das Ermitteln der zeitlichen Lage der weiteren Signale (3, 4) in Bezug auf Zeitsehranken bildende Signale (5, 6) nach einem durch zeitbestimmende Elemci t- e (C 8 iz 14, R 15) des Empfängers festgelegten Zeitraum beendet wird.
  8. 8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Referenzsignale (1, 2) in einer konstanten Zeitfolge ausgesandt werden.
  9. 9. Syst nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k n n z e i c h n e t , daß die Referenzsignale jeweils die Vorder- (1, 2) und die weiteren Signale jeweils die Rückflanke (3, 4, 4') der Impulse bilden, aus denen das ausgesandte Signal besteht, oder umgekehrt.
  10. 10. System nach einem der vorangehenden ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Maß der Beeinflussung der zeitlichen Lage des weiteren Signals (3, 4') von einem Anteil der in dem digital codierten Steuersignal enthaltenen Information im Senderteil zum Ausgleich von Veränderungen zeitbestimmender Elemente des Ernpfängerteils veränderbar ist.
  11. 11. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Empfängerteil ein die Zeitschranken bildenden Signale erzeugender Zähler (32) vor banden ist, der jeweils durch das Auftreten eines nachfolgenden Referenzsignals (2) in eine Ausgangslage zurückgesetzt wird.
  12. 12. System nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Zähler (32) aus einem Oszillator (35, 36) und einem Frequenzteiler besteht, wobei zur Unterscheidung von zwei verschiedenen zeitlichen Lagen der weiteren Signale (3, 4, 4') eine Zeitschranke durch die Änderung des logischen Pegels des Ausgangssignals des Frequenzteilers gebildet wird.
  13. 13. System nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß logische Schaltungsmittel vorgesehen sind, welche das Ausgangssignal des Esrequenzteilers erst dann in seinen Ausgangszustand zurückgelangen lassen, wenn ein nachfolgendes Referenzsignal (2) empfangen wurde.
  14. 14. System nach einem der Ansprüche 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ausgang des Frequenzteilers mit dem Dateneingang eines Schieberegisters (39) verbunden ist, während beim Auftreten der weiteren Signale (3, A, 4') jeweils ein Impuls an dessen Takteingang gelangt.
  15. 15. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das digital codierte Steuersignal zur Herabsetzung der Störempfindlichkeit bei der übertragung mit redundanten Signalanteilen versehen ist.
  16. 16. System nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die redundanten Signalanteile im digital codierten Steuersignal an führender und/oder an letzter Stelle stehen.
  17. 17. System nach den Ansprüchen 7 und 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Empfängerteil nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer seit dem Eintreffen des letzten Referenzsignals (1, 2) in einen Ausgangszustand zurückgesetzt wird.
  18. 18. System nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Zurücksetzen durch ein Signal erfolgt, das durch den Zähler (32) bei einem vorgegebenen Zählerstand ausgelöst wird.
  19. 19. System nach den Ansprüchen 12 und 18, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Signal durch weitere dem Frequenzteiler nachgeschaltete zusätzliche Frequenzteilerstufen ausgelöst wird.
    !3eschreibuIlc3:
DE19772753249 1977-11-26 1977-11-26 Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher Withdrawn DE2753249A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772753249 DE2753249A1 (de) 1977-11-26 1977-11-26 Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher
EP78101392A EP0002213B1 (de) 1977-11-26 1978-11-18 Sender-Empfänger-System zur Übertragung eines Steuersignals zu einem implantierten Herzschrittmacher
DE7878101392T DE2862242D1 (en) 1977-11-26 1978-11-18 Transmitter-receiver system for transmitting a control signal to an implanted heart pacemaker
DD78209279A DD140203A5 (de) 1977-11-26 1978-11-23 Senderempfaengersystem zur uebertragung eines steuersignals zu einem herzschrittmacher

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772753249 DE2753249A1 (de) 1977-11-26 1977-11-26 Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2753249A1 true DE2753249A1 (de) 1979-05-31

Family

ID=6024905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772753249 Withdrawn DE2753249A1 (de) 1977-11-26 1977-11-26 Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2753249A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0026478A2 (de) * 1979-09-27 1981-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Signalverarbeitungsvorrichtung, insbesondere für Herzschrittmacher

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0026478A2 (de) * 1979-09-27 1981-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Signalverarbeitungsvorrichtung, insbesondere für Herzschrittmacher
EP0026478A3 (de) * 1979-09-27 1982-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Signalverarbeitungsvorrichtung, insbesondere für Herzschrittmacher

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2823804C2 (de) Programmierbarer, einpflanzbarer Herzschrittmacher
DE2803366C2 (de)
DE3315513C2 (de) Programmierbare Schaltungsanordnung (insb. für einen inplantierbaren Gewebestimulator) zum Anliefern von elektrischen Gewebereizimpulsen
DE69529616T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur begrenzung der steuerung von parametern eines elektrischen nervengewebsstimulators
DE2800472C2 (de)
DE69425055T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur hochgeschwindigkeits-datenkommunikation zwischen einer äusserlichen medizinischen vorrichtung und einer einpflanzbaren medizinischen vorrichtung
EP0012709B1 (de) Schaltungsanordnung für ein elektrokardiographisches Signal
DE2006076A1 (de) Herzschrittmacher
DE2707052C2 (de)
DE2400394B2 (de) Schaltungsanordnung zur digitalen Frequenzteilung
DE2653802C2 (de) Fernsteuersystem
DE2643250B2 (de) Zentralgesteuerte Uhr
DE2944572C2 (de) Digitaler Herzschrittmacher
EP0002213B1 (de) Sender-Empfänger-System zur Übertragung eines Steuersignals zu einem implantierten Herzschrittmacher
DE2220781C2 (de) Steuereinrichtung für ein implantierbares elektrisches Reizimpulsgerät, insbesondere einen Herzschrittmacher
DE2826330A1 (de) Einpflanzbarer schrittmacher mit selektiv veraenderbaren merkmalen
DE3139452C2 (de)
DE2753249A1 (de) Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher
EP0026478A2 (de) Signalverarbeitungsvorrichtung, insbesondere für Herzschrittmacher
DE2804054A1 (de) Sender-empfaenger-system zur uebertragung eines steuersignals zu einem implantierten herzschrittmacher
DE2944637C2 (de)
DE2944543C2 (de)
DE2251332A1 (de) Schaltsteueranordnung
DE4230531C1 (de) Funkuhr
WO1982003783A1 (en) Pacemaker

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
8130 Withdrawal