DE2943583A1

DE2943583A1 - HEART PACER FOR TACHYCARDY TREATMENT

Info

Publication number: DE2943583A1
Application number: DE19792943583
Authority: DE
Inventors: Barouh V Berkovits; Ray S Mcdonald
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1980-05-14
Also published as: JPS5560467A; JPS6214299B2; CA1145408A; AU533445B2; AU5225279A; FR2440201B1; FR2440201A1; NL7907462A

Description

Ger. P-340Ger. P-340

MEDTRONIC, INC. 3055 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn. 5544O/V.St.A.MEDTRONIC, INC. 3055 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn. 5544O / V.St.A.

Herzschrittmacher zur Behandlung von TachykardiePacemakers used to treat tachycardia

Die Erfindung betrifft einen Herzschrittmacher zur Behandlung von Tachykardie.The invention relates to a cardiac pacemaker for treating tachycardia.

Implantierbare Schrittmacher haben bei der Behandlung von Tachykardien gewisse Erfolge erzielt. Weil die Hauptfunktion der meisten Schrittmacher darin besteht, die Herzrate auf oder über einem Mindestwert zu halten, sind für die Behandlung von Tachykardien normalerweise andere Schaltungen oder andere Betriebsarten notwendig. Allgemein wurden zwei Betriebsarten vorgeschlagen: die Verwendung von Hochfrequenzimpulsstößen und die Anwendung eines asynchronen Schrittmacherbetriebs, das heißt eines Schrittmacherbetriebs mit fester Rate.Implantable pacemakers have had some success in treating tachycardia. Because the main function Most pacemakers are designed to keep the heart rate at or above a minimum value Treatment of tachycardias usually requires other circuits or other modes of operation. General were two modes of operation proposed: the use of high frequency bursts and the use of asynchronous pacing, that is, pacing at a fixed rate.

Eine Art, in der Rücklauftachykardien beginnen können, besteht darin, daß ein vorzeitiger Vorhofimpuls, der auf normale Weise zur Kammer übergeleitet wird, dann zu dem supraventrikulären Bereich durch retrograde Überleitung über einen Nebenweg zurücklaufen und eine weitere Vorhofdepolarisation bewirken kann. Eine fortgesetzte WiederholungOne way to begin in the Rücklauftachykardien, is that a premature atrial pulse which is transferred in the normal way to the chamber can then go back to the supraventricular region by retrograde conduction via a side road and cause a further atrial depolarization. One continued repetition

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dieses Zyklus über die Rücklaufschleife führt zu einem reziproken Rhythmus. Eine Unterbrechung dieses Rhythmus kann mittels eines in geeigneter Weise zeitlich abgestimmten frühzeitigen Schlags erreicht werden, der Einfluß auf die Impulsausbreitung in der Rücklaufschleife hat. Der Umlauf des Rücklaufimpulses hört dann auf, weil im Rücklaufweg refraktäres Gewebe angetroffen wird. Falls der Schrittmacher den zeitlich geeignet abgestimmten Impuls über eine Elektrode anlegen kann, die Zugang zu dem Rücklaufkreis hat, kann für ein refraktäres Verhalten des Gewebes vor dem umlaufenden Impuls gesorgt werden, wodurch der Tachykardie-Folgezyklus unterbrochen wird. Für gewöhnlich steht innerhalb jedes Zyklus nur ein kurzes Zeitintervall, das heißt ein schmales Zeitfenster, zur Verfügung, während dessen ein vorzeitiger Schlag in der Lage ist, die Tachykardie zu beenden.this cycle through the return loop results in a reciprocal rhythm. This rhythm can be interrupted by means of a suitably timed early impact can be achieved, the influence on the pulse propagation in the return loop Has. The circulation of the return pulse then stops because Refractory tissue is encountered in the return path. If the pacemaker is timed appropriately Applying a pulse through an electrode that has access to the return circuit can cause refractory behavior of the tissue prior to the orbiting pulse, thereby disrupting the tachycardia follow-up cycle will. Usually there is only one in each cycle short time interval, i.e. a narrow time window, during which a premature strike in able to end the tachycardia.

Ein bekanntes Verfahren besteht darin, einen Schrittmacher vorzusehen, der während eines vorbestimmten Zeitintervalls im Anschluß an einen Schlag eine Folge von Hochfrequenzimpulsen anliefert, um das kritische Zeitfenster abzudecken und auf diese Weise den notwendigen Impuls zur Unterbrechung des Tachykardiezyklus bereitzustellen. Obwohl dieses Vorgehen in vielen Fällen erfolgreich ist, kann es leider bei bestimmten Arten von Patienten nicht angewendet werden, für die die Impulsfolge schädlich sein könnte.One known method is to provide a pacemaker to operate for a predetermined time interval a series of high-frequency pulses following a blow to cover the critical time window and thus provide the necessary impetus for Provide interruption of the tachycardia cycle. Although this approach is successful in many cases, unfortunately it cannot be used in certain types of patients for whom the pulse train is harmful could.

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Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, einen Bedarfsschrittmacher zu verwenden, der zur Behandlung der Tachykardie auf eine feste Rate oder den asynchronen Betrieb geschaltet wird. Im asynchronen Betrieb sorgt die sich ändernde Phasenbeziehung zwischen den Reizimpulsen und den Tachykardieschlägen dafür, daß innerhalb einer kurzen Zeitspanne ein asynchroner Impuls zu dem kritischen Zeitpunkt auftritt, um die Tachykardie zu unterbrechen, worauf der normale Bedarfsschrittmacherbetrieb wieder aufgenommen werden kann.Another known method is to use an on-demand pacemaker used to treat tachycardia at a fixed rate or asynchronous operation is switched. In asynchronous operation, the changing phase relationship between the stimulus pulses ensures and the tachycardia beats for an asynchronous pulse to the critical one within a short period of time Time occurs to interrupt the tachycardia, whereupon normal on-demand pacemaker operation resumes can be included.

Ein Verfahren zur Behandlung von Tachykardien durch asynchronen Schrittmacherbetrieb sieht die Verwendung eines implantierten Bedarfsschrittmachers vor, der auf asynchronen Betrieb geschaltet werden kann, indem ein externer Magnet über die Schrittmachereinheit gelegt wird. Ein solches Vorgehen ist jedoch nur von beschränktem Wert, weil es davon abhängt, daß der Patient die Tachykardie erkennt und die Behandlung einleitet. Es besteht die Gefahr, daß der Patient außer Aktion gesetzt wird, wenn die Tachykardie auftritt. Entsprechend einem anderen Verfahren wird ein implantierter Bedarfsschrittmacher mit Stufen zur Erfassung eines Tachykardierhythmus und zum anschließenden selbsttätigen'Übergang auf einen Schrittmacherbetrieb mit fester Rate für die Dauer der Tachykardie verwendet. Dieses Verfahren erwies sich als brauchbar; verschiedentlich bestehen jedoch immer noch potentielleOne method of treating tachycardia by asynchronous pacing involves the use of an implanted on-demand pacemaker that can be switched to asynchronous operation by placing an external magnet over the pacemaker unit. However, such an approach is of limited value because it depends on the patient recognizing the tachycardia and initiating treatment. There is a risk that the patient will be incapacitated if the tachycardia occurs. According to another method, an implanted demand pacemaker is used with steps for recording a tachycardia rhythm and for the subsequent automatic transition to a pacemaker operation at a fixed rate for the duration of the tachycardia. This procedure was found to be useful; however, there are still potentials in some cases

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Probleme. So kann die Auswahl des Anbringungsortes der Elektroden innerhalb des He'zens in einigen Fällen problematisch sein; auch kann ain unerwünschter Übergang auf einen SchrittmacherbetrLeb mit fester Rate beim Auftreten eines einzelnen vorzeitigen Schlags oder einer kleinen Anzahl solcher Schi ige zu Schwierigkeiten führen.Problems. So the selection of the location of the Electrodes within the heating are problematic in some cases be; also can be an undesirable transition to a fixed rate pacemaker on occurrence a single premature strike or a small number of such skips can lead to trouble.

Mit der Erfindung sollen dis vorstehend geschilderten Schwierigkeiten ausgeräumt werden.The invention is intended to provide those outlined above Difficulties are cleared up.

Erfindungsgemäß wird ein Herzschrittmacher zur Behandlung von Tachykardie geschaffen, der Anschlüsse aufweist, die mit dem Herz des Patienten verbindbar sind, um dem Herzen Vorhof- und Kammerreizimpul.se zuzuführen. Es ist ferner eine Impulsgeneratorstufe zur Beaufschlagung der Anschlüsse mit aufeinanderfolgenden elektrischen Vorhof- und Kammerreizimpulsen in wiederkehrender Folge und in einer asynchronen Betriebsweise vorgesehen. Des weiteren ist eine die Herzschläge des Patienten erfassende Tachykardiedetektor- und -steuerstufe vorhanden, mittels deren eine Entsperrung der Abgabe der Impulse im Asynchronbetrieb erfolgt, wenn die Herzschlagrate einen vorbestimmten Wert übersteigt.According to the invention, a pacemaker is used for treatment created by tachycardia, which has connections that can be connected to the patient's heart in order to deliver atrial and ventricular stimulation pulses to the heart. It is further a pulse generator stage to act on the connections with successive electrical atrial and ventricular stimulation pulses provided in a recurring sequence and in an asynchronous mode of operation. Furthermore is a tachycardia detector that records the heartbeats of the patient and control stage available, by means of which an unlocking of the delivery of the pulses in asynchronous mode occurs when the heart rate exceeds a predetermined value.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung sind Mittel zum Erfassen eines Tachykardiezustands und zum Entsperren des Asynchronbetriebs beim Auftreten einer vor-According to a further feature of the invention Means for detecting a tachycardia state and for unlocking the asynchronous mode when a previous

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bestimmten Anzahl von Herzschlägen vorgesehen, die Schrittintervalle von weniger als einer vorbestimmten Dauer haben.certain number of heartbeats provided, the step intervals of less than a predetermined Have duration.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Tachykardiedetektor- und -steuerstufe mit einer Schalthysterese ausgestattet, so daß ein längeres Schrittintervall erfaßt werden muß, um aus dem Asynchronbetrieb herauszuschalten, als dies für den Übergang in den Asynchronbetrieb notwendig ist. Auf diese Weise soll ein mögliches Maskieren von ermittelten Schlagen auf Grund der Refraktor- oder Unempfindlichkeitsdauer der Filter oder Verstärker kompensiert werden, die zur Erfassung der Herzschläge vorgesehen sind.According to a further feature of the invention, the tachycardia detector and control stage equipped with a switching hysteresis, so that a longer step interval must be detected in order to switch out of asynchronous mode than for the transition to asynchronous mode necessary is. In this way, a possible masking of detected impacts on the basis of the Refractor or insensitivity duration of the filters or Amplifiers are used to compensate for the detection of the heartbeats are provided.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Further features of the invention emerge from the subclaims. The invention is based on a preferred embodiment in connection with explained in more detail in the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den Aufbau desFig. 1 is a block diagram showing the structure of the

Schrittmachers nach tier Erfindung erkennen läßt, undPacemaker according to animal invention can be recognized, and

Fig* 2 ein schematisches Schaltbild der Tachy-Fig * 2 is a schematic circuit diagram of the tachy

kardiedetektor- und -steuerstufe des Schrittmachers nach Fig. 1.card detector and control stage of the Pacemaker according to FIG. 1.

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Fig. 1 veranschaulicht in Form eines Blockschaltbilds einen Zweifachbedarfs-Vorhof/Kammer-Folgeschrittmacher. Mit 10 ist ein Vorhof oszillator und mit 20 ein Kammeroszillator bezeichnet. Diese Oszillatoren oder Impulsgeneratorstufen sind in bekannter Weise ausgelegt. Sie erzeugen in vorgegebener Zeitabfolge elektrische Reizimpulse, um die oberen bzw. unteren Herzkammern (Vorhof und Ventrikel) zu stimulieren. Der Oszillator 10 erzeugt Impulse und gibt diese über einen Übertrager 11 und Koppelkondensatoren 12 an Anschlüsse 13 und 14. Mit Elektroden versehene, nicht gezeigte Leitungen werden in bekannter Weise benutzt, um die Anschlüsse 13 und 14 mit dem Herzvorhof zu verbinden. Dioden 15 sind zum Schutz der Schaltung gegenüber Deribrillationsströmen vorhanden.Fig. 1 illustrates in the form of a block diagram a dual-use atrial / ventricular sequential pacemaker. 10 with an atrial oscillator and 20 with a ventricular oscillator. These oscillators or pulse generator stages are designed in a known manner. They generate electrical stimulation impulses in a given time sequence, to stimulate the upper and lower chambers of the heart (atrium and ventricle). The oscillator 10 generates Pulses and gives them over a transformer 11 and coupling capacitors 12 to connections 13 and 14. Leads, not shown, provided with electrodes are known in FIG Way used to connect the terminals 13 and 14 to the atrium. Diodes 15 are for protection the circuit against deribrillation currents.

Der Oszillator 20 gibt Ausgangsimpulse über Leitungen und Koppelkondensatoren 22 an Anschlüsse 23 und 24. Auch in diesem Fall sind Schutzdioden 25 vorhanden. Bei Anwendung des Schrittmachers sind in bekannter Weise mit Elektroden ausgestattete Leitungen vorhanden, um die Anschlüsse 23 und 24 mit der Herzkammer (Ventrikel) zu verbinden .The oscillator 20 gives output pulses via lines and coupling capacitors 22 at connections 23 and 24. In this case too, protective diodes 25 are present. When applied of the pacemaker, leads equipped with electrodes are provided in a known manner to the connections 23 and 24 to connect with the heart chamber (ventricle).

Der Anschluß 24 wird ferner zur Impulserfassung für Bedarfs- und Tachykardiezwecke benutzt. Er ist über eine Signalleitung 30 mit einem Wellenfilter 31 verbunden. Das Wellenfilter 31 ist so ausgelegt, daß es auf denThe connection 24 is also used for pulse acquisition for demand and used for tachycardia purposes. He's about one Signal line 30 connected to a wave filter 31. The wave filter 31 is designed so that it is on the

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QRS-Komplex des Elektrokardiogramms anspricht, der eine ventrikuläre Depolarisation erkennen läßt, und daß es für diesen Komplex kennzeichnende Signale durchläßt, während es den T-Wellenteil des Elektrokardiogramms unterdrückt. In der Praxis spricht das Wellenfilter auch auf die Kammeroszillatorausgangsimpulse an, obwohl diese außerhalb des normalen Frequenzbandes des Filters liegen, weil diese Impulse 60 db oder mehr stärker als die Herzsignale sein können. Der Ausgang des Filters 31 ist über einen Leiter 32 mit dem Eingang eines QRS-Verstärkers 33 verbunden. Während das Filter 31 und der Verstärker 33 in Fig. 1 der Erläuterung halber als gesonderte Blöcke dargestellt sind, versteht es sich, daß die beiden Funktionen in einer einzigen Stufe mit aktiven Filtern kombiniert werden können. Die Auslegung von QRS-Wellenfiltern und -verstärkern ist bekannt. Die spezielle Schaltungsauslegung ist vorliegend nicht kritisch, solange ein vernünftiger Wirkungsgrad gewährleistet ist und solange die Refraktärperiode des Filters oder Verstärkers bekannt und vorzugsweise verhältnismäßig kurz gehalten ist, wie dies im folgenden noch näher erläutert ist.QRS complex of the electrocardiogram responds, the one reveals ventricular depolarization, and that it is for passes signals characterizing this complex while suppressing the T-wave portion of the electrocardiogram. In practice, the wave filter also speaks to the chamber oscillator output pulses although these are outside the normal frequency band of the filter because these Pulses 60 db or more stronger than the heart's signals can be. The output of the filter 31 is via a Conductor 32 connected to the input of a QRS amplifier 33. While the filter 31 and the amplifier 33 in Fig. 1 are shown as separate blocks for the sake of explanation, it goes without saying that the two functions can be combined with active filters in a single stage. The design of QRS wave filters and amplifiers is known. The special circuit design is not critical here, as long as a reasonable efficiency is guaranteed and as long as the refractory period of the filter or amplifier is known and is preferably kept relatively short, as will be explained in more detail below.

Der Ausgang des Verstärkers 33 ist über einen Leiter 34 mit dem Eingang einer Tachykardiedetektor- und -steuerstufe 5O verbunden. Die tevorzugte Auslegung ur^äi Arbeitsweise der Stufe 5O £ irsd später an Hand der Fig. 2 im einzelnen beschrieben. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, The output of the amplifier 33 is connected via a conductor 34 to the input of a tachycardia detector and control stage 50. The preferred design for the mode of operation of the stage 50 is described in detail later with reference to FIG. As can be seen from Fig. 1,

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geht der Stufe 50 ein weiteres Eingangssignal über einen Leiter 35 zu. Sie gibt ein Ausgangssignal auf einen Leiter 51 . Der Leiter 51 führt sowohl zu dem Vorhofoszillator 1O als auch zu dem Kammeroszillator 20. Er steuert die Rückstellung dieser Oszillatoren im Bedarfsbetrieb. Ein Leiter 26 führt vom Oszillator 20 zum Oszillator 10, um den Vorhofoszillator im Anschluß an die Abgabe eines Kammerreizimpulses zurückzustellen, um in bekannter Weise den geeigneten Synchronismus der A-V-Stimulation aufrechtzuerhalten. the stage 50 is another input signal via a Head 35 to. It gives an output signal on a conductor 51. The conductor 51 leads both to the atrial oscillator 1O as well as to the chamber oscillator 20. It controls the resetting of these oscillators on demand. A conductor 26 leads from the oscillator 20 to the oscillator 10 to the atrial oscillator following the delivery of a Ventricular stimulus to be reset in a known manner in order to maintain the appropriate synchronism of the A-V stimulation.

Fig. 1 zeigt ferner eine Programmsteuerung 40. Die Steuerung 40 weist eine HF-Antenne oder Empfangsspule 41 für den Empfang von externen Programmsignalen auf. Sie liefert eine Reihe von Ausgangssignalen zum Programmieren der Raten, der Taktgabe unü der Betriebsarten der Vorrichtung. Der von der Steuerung 4O abgehende Leiter 35 liefert das Entsperrsignal an die Tachykardiedetektor- und -steuerstufe 50, um die Zweifachbedarfsfunktion zu entsperren oder zu sperren. Leiter 42 und 43 stellen jeweils eine Mehrzahl von Ausgängen zum Programmieren der gewünschten Zeitkonstanten für die Oszillatoren 10 und dar.Fig. 1 also shows a program controller 40. The controller 40 has an RF antenna or receiving coil 41 for reception of external program signals. It provides a number of output signals for programming the rates, the timing and the operating modes of the device. The conductor 35 going out from the controller 4O delivers the unlock signal to the tachycardia detector and control stage 50 to enable or disable the dual demand function. Heads 42 and 43 represent, respectively a plurality of outputs for programming the desired time constants for the oscillators 10 and represent.

Vorzugsweise sind magnetische Zungenschalter 44 und 45 vorhanden, die sich mittels eines externen Magneten betätigen lassen, der in bekannter Weise Über den implan-Magnetic reed switches 44 and 45 are preferably provided, which can be actuated by means of an external magnet, which is operated in a known manner via the implant

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tierten Schrittmacher angeordnet wird. Der Schalter 44 ist normalerweise offen und verbindet einen zum positiven Batterieanschluß führenden Leiter 46 mit der Programmsteuerung 40, um die Programmsteuerung arbeiten zu lassen, während sich der Magnet an Ort und Stelle befindet. Der Zungenschalter 45 ist normalerweise offen; wenn er geschlossen wird, sperrt er den QRS-Verstärker 33 über einen Leiter 47. Durch Betätigen des Schalters 45 mittels des externen Magnetfeldes läßt sich infolgedessen die normale Bedarfsfunktion des Schrittmachers sperren, um den Schrittmacher in bekannter Weise nach dem Implantieren testen zu können. Es versteht sich, daß ferner Leiter vorgesehen sind, um von der Batterie des Schrittmachers aus den anderen Stufen Energie zuzuführen. Diese Leiter sind in Fig. 1 der Deutlichkeit halber weggelassen. ordered pacemaker. The switch 44 is normally open and connects a lead 46 leading to the positive battery terminal to the program control 40 to keep the program control working while the magnet is in place. The reed switch 45 is normally open; if he is closed, it blocks the QRS amplifier 33 a conductor 47. By operating the switch 45 by means of the external magnetic field, the Lock the pacemaker's normal demand function to the pacemaker in a known manner after implantation to be able to test. It will be understood that conductors are also provided to disconnect from the pacemaker's battery to supply energy from the other levels. These conductors are omitted from FIG. 1 for the sake of clarity.

Fig, 2 zeigt die bevorzugte Auslegung der Tachykardiedetektor- und -steuerstufe 50 nach Fig. 1, Der positive Anschluß der Batterie ist mit dem Leiter 46 verbunden, um die Schaltungsanordnung mit Strom zu versorgen. Der negative Anschluß der Batterie steht mit den Teilen der Schaltung in Verbindung, die mittels des Massesymbols 52 angedeutet sind.Figure 2 1 shows the preferred design of the Tachykardiedetektor- -steuerstufe and 50 of FIG., The positive terminal of the battery is connected to the conductor 46 to the circuitry to be supplied with current. The negative connection of the battery is connected to the parts of the circuit which are indicated by means of the ground symbol 52.

Das Eingangssignal für die Steuerstufe 50 läuft über den Leiter 34 ein^ der über in Reihe geschaltete Widerstän-The input signal for the control stage 50 runs through the Conductor 34 a ^ which is connected via series-connected resistors

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de 53 und 54 mit dem zum positiven Batterieanschluß führenden Leiter 46 verbunden ist. Der Koppelpunkt 55 der Widerstände 53 und 54 ist an die Basis eines pnp-Transistors 56 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 56 steht mit einer Abzweigung des zum positiven Batterieanschluß führenden Leiters 46 in Verbindung. Der Kollektor des Transistors 56 ist an einen Leiter 57 angeschlossen, der über in Reihe geschaltete Widerstände 61 und 62 an Masse 52 liegt. Der Koppelpunkt 63 dieser Widerstände ist mit der Basis eines npn-Transistors 60 verbunden, dessen Emitter ebenfalls an Masse liegt. Eine RC-Zeitstufe, bestehend aus einem Widerstand 64 und einem Kondensator 65, ist zwischen den positiven Spannungsversorgungsanschluß und Masse geschaltet. Der Koppelpunkt 66 von Widerstand 64 und Kondensator 66 ist mit dem Kollektor des Transistors 60 sowie mit der Basis eines npn-Transistors 67 verbunden.de 53 and 54 with the one leading to the positive battery connection Conductor 46 is connected. The coupling point 55 of the resistors 53 and 54 is at the base of a pnp transistor 56 connected. The emitter of the transistor 56 is connected to a branch of the to the positive battery connection leading conductor 46 in connection. The collector of transistor 56 is connected to a conductor 57, which is connected to ground 52 via series-connected resistors 61 and 62. The coupling point 63 of these resistors is connected to the base of an npn transistor 60, the emitter of which is also connected to ground. An RC time stage, consisting composed of a resistor 64 and a capacitor 65, is between the positive power supply terminal and connected to ground. The coupling point 66 of resistor 64 and capacitor 66 is with the collector of the transistor 60 and connected to the base of an npn transistor 67.

Der Kollektor des Transistors 67 ist über einen Leiter mit einem Widerstand 71 verbunden, der seinerseits an die positive Seite der Spannungsversorgung angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 67 ist mit dem Emitter eines weiteren npn-Transistors 72 zusammengeschaltet. Beide Emitter stehen über einen Widerstand 73 mit Masse in Verbindung. Der Kollektor des Transistors 72 ist mit der positiven Seite der Spannungsversorgung verbunden.The collector of the transistor 67 is connected via a conductor to a resistor 71, which in turn is connected to the positive side of the power supply is connected. The emitter of transistor 67 is with the emitter a further npn transistor 72 connected together. Both emitters are connected to ground via a resistor 73 Link. The collector of transistor 72 is connected to the positive side of the voltage supply.

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Die Basis des Transistors 72 steht mit der Leitung 46 über in Reihe geschaltete Widerstände 74 und 76 sowie einen Feldeffekttransistor 77 und mit Masse über einen Widerstand 78 in Verbindung. Das Gatt des Feldeffekttransistors 77 ist an die von der Programmsteuerung kommende Leitung 35 angeschlossen. Es ist ein weiterer Feldeffekttransistor 80 vorhanden, der mit Quelle und Abzug parallel zu der Reihenschaltung aus Feldeffekttransistor 77 und Widerstand 76 zwischen dem Leiter 46 und dem Koppelpunkt 75 liegt.The base of the transistor 72 is connected to the line 46 via series-connected resistors 74 and 76 and a field effect transistor 77 and to ground via a resistor 78. The gate of the field effect transistor 77 is connected to the line 35 coming from the program control. There is a further field effect transistor 80 which, with its source and drain, is parallel to the series connection of field effect transistor 77 and resistor 76 between conductor 46 and coupling point 75.

Der Emitter eines pnp-Transistors 81 ist mit dem Leiter 46 verbunden, während die Basis dieses Transistors an den Leiter 70 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 81 steht über einen Leiter 82 und einen Widerstand 83 mit Masse in Verbindung.The emitter of a pnp transistor 81 is connected to the conductor 46 while the base of this transistor is connected to conductor 70. The collector of the transistor 81 is connected to ground via a conductor 82 and a resistor 83.

Es ist ein als integrierte Schaltung ausgebildeter Zähler 84 vorhanden. Der Rückstelleingang dieses Zählers ist mit dem Leiter 82 verbunden, während der Ausgang für den Zählwert 6 an einen Leiter 85 angeschlossen ist, der eine mit dem Gatt des Feldeffekttransistors 8O verbundene Abzweigung und eine weitere Abzweigung hat, die an den Taktentsperreingang CE des Zählers 84 angeschlossen ist. Der Zähler ist ferner mit einer zu der Batterie führenden Verbindung versehen, die jedoch in Fig. 2 der Deutlichkeit halber weggelassen ist.A counter 84 designed as an integrated circuit is provided. The reset input of this counter is connected to the conductor 82, while the output for the count 6 is connected to a conductor 85, the one connected to the gate of the field effect transistor 8O Branch and another branch which is connected to the clock unlock input CE of the counter 84. The meter also has a lead to the battery Provided connection, which is however omitted in Fig. 2 for the sake of clarity.

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Der Leiter 85 führt ferner über einen Widerstand 86 zur Basis eines npn-Transistors 87. Der Emitter dieses Transistors ist an Masse angeschlossen, während der Kollektor des Transistors 87 über einen Leiter 88 zur Basis eines Transistors 90 führt. Der Leiter 57 steht über einen Widerstand 89 mit der Basis des Transistors 9O in Verbindung. Der Emitter des npn-Transistors 90 liegt an Masse; der Kollektor dieses Transistors ist mit dem Leiter 51 verbunden. Eine Abzweigung des Leiters 51 führt zurück zu dem Takteingang des Zählers 84. Der Leiter 51 geht ferner, wie in Fig. 1 veranschaulicht, zu den Rückstelleingängen der Oszillatoren 10 und 20. Bei der bevorzugten Ausführungsform steht der Leiter 51, vorzugsweise über weitere (nicht gezeigte) Schaltelemente, in der in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien dargestellten Weise mit dem Koppelpunkt eines Zeitgliedes in Form eines Widerstands 91 und eines Kondensators 92 in Verbindung, um das Entladen und Wiederaufladen des Kondensators 92 zu beeinflussen.The conductor 85 also leads via a resistor 86 to Base of an npn transistor 87. The emitter of this transistor is connected to ground, while the collector of transistor 87 via a conductor 88 to the base of a Transistor 90 leads. The conductor 57 is connected to the base of the transistor 90 via a resistor 89. The emitter of the npn transistor 90 is connected to ground; the collector of this transistor is connected to conductor 51 tied together. A branch of the conductor 51 leads back to the clock input of the counter 84. The conductor 51 also goes, as illustrated in Figure 1 to the reset inputs of oscillators 10 and 20. In the preferred embodiment the conductor 51, preferably via further switching elements (not shown), is interrupted in FIG. 2 with Lines shown way with the coupling point of a timing element in the form of a resistor 91 and a capacitor 92 in connection in order to influence the discharging and recharging of the capacitor 92.

Im folgenden sei an Hand der Fig. 1 und 2 die Arbeitsweise des Schrittmachers erläutert. Im normalen Betrieb arbeitet der Schrittmacher als konventioneller Vorhof/Kammer-Folgebedarfsschrittmacher. Beim Auftreten entweder eines Reizimpulses oder eines spontanen Herzschlags werden beide Oszillatoren 10 und 20 zurückgestellt, um die vorbestimmten, einprogrammierten Schrittintervalle der Oszillatoren beginnen zu lassen. Erscheint ein spontanerThe operation of the pacemaker is explained below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. Works in normal operation the pacemaker as a conventional atrial / ventricular follow-up demand pacemaker. Be when either a stimulus or a spontaneous heartbeat occurs both oscillators 10 and 20 are reset to the predetermined, programmed step intervals of the Oscillators begin to let go. Appears a spontaneous

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Herzschlag vor dem Ende des Schrittintervalls, wird er mittels des Filters 31 erfaßt und benutzt, um die Oszillatoren 10 und 20 zurückzustellen. Wenn der spontane Herzschlag vor dem Ende des Schrittintervalls der Oszillatoren nicht empfangen wird, was anzeigt, daß die natürliche Herzrate zu langsam ist oder daß natürliche Herzsignale nicht vorhanden sind, sprechen der Vorhof- und der Kammeroszillator nacheinander an, um den Vorhof und die Herzkammer zu stimulieren. Auf diese Weise wird von dem Schrittmacher eine Mindestherzschlagrate vorgegeben. Wenn die spontane Herzschlagrate jedoch rasch genug ist, werden die Oszillatoren ständig zurückgestellt; es werden keine Reizimpulse abgegeben. Das Schrittintervall und die entsprechende Mindestschlagrate pro Minute sowie die Zeitverzögerung zwischen dem Vorhofimpuls und dem Kammerimpuls können vorzugsweise mittels der Programmsteuerung 40 vorgegeben werden, obwohl eine solche Steuerung kein wesentliches Merkmal der Erfindung darstellt.Heartbeat before the end of the step interval, it is detected by means of the filter 31 and used to reset the oscillators 10 and 20. If the spontaneous heartbeat is not received before the end of the oscillator pacing interval, indicating that the natural heart rate is too slow or that natural heart signals are absent, the atrial and ventricular oscillators respond in turn to close the atrium and the ventricle stimulate. In this way, a minimum heart rate is set by the pacemaker. However, when the spontaneous heart rate is fast enough, the oscillators are continually reset; no stimulation impulses are emitted. The step interval and the corresponding minimum beat rate per minute as well as the time delay between the atrial pulse and the ventricular pulse can preferably be predetermined by means of the program control 40, although such control is not an essential feature of the invention.

Ein erfaßtes Herzsignal wird wie folgt zum Rückstellen der Oszillatoren benutzt. Das von dem Herz über die Kammerelektrode aufgenommene Signal wird über die Anschlüsse 23 und 24 sowie die Signalleitung 30 dem Filter 31 und dem Verstärker 33 zugeführt. Nimmt man an, daß der Verstärker 33 anspricht, so stellt sich das Auftreten eines Herzschlags als negativer Impuls auf dem Leiter 34 dar, wie dies mittels der Wellenform 100 in Fig. 2 ange-A detected heart signal becomes reset as follows the oscillators used. That from the heart via the ventricular electrode The recorded signal is sent to the filter 31 via the connections 23 and 24 and the signal line 30 and supplied to the amplifier 33. If one assumes that the Amplifier 33 responds, the occurrence of a heartbeat turns out to be a negative pulse on the conductor 34 as indicated by the waveform 100 in FIG.

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deutet ist. In Abwesenheit eines solchen Impulses ist der Transistor 56 gesperrt, weil die Batteriespannung +V sowohl am Emitter als auch an der Basis des Transistors anliegt. Nach Auftreten des Impulses auf dem Leiter 34 bilden die Widerstände 54 und 53 einen Spannungsteiler, der
einen Spannungsabfall an der Basis bewirkt. Der Transistor 56 wird stromführend. Dies hat zur Folge, daß die
Spannung am Leiter 57 von Massepotential auf nahezu die
positive Versorgungsspannung springt; es wird ein positiver Impuls erzeugt, wie dies durch die Wellenform 101 angedeutet ist. Dieser Impuls macht den Transistor 90 stromführend; der Leiter 51 wird auf Masse gezogen. Dadurch
werden die Taktsteuerstufen der Oszillatoren 10 und 20
in der zuvor erläuterten Weise zurückgestellt.indicates is. In the absence of such a pulse, the transistor 56 is blocked because the battery voltage + V is applied to both the emitter and the base of the transistor. After the pulse appears on the conductor 34, the resistors 54 and 53 form a voltage divider, the
causes a voltage drop at the base. The transistor 56 is energized. As a result, the
Voltage on conductor 57 from ground potential to almost the
positive supply voltage jumps; a positive pulse is generated, as indicated by waveform 101. This pulse renders transistor 90 energized; the conductor 51 is pulled to ground. Through this
become the clock control stages of oscillators 10 and 20
deferred in the manner previously explained.

Die Tachykardieerfassung und -beeinflussung geschehen auf folgende Weise. Zunächst wird bei einem programmierbaren
Schrittmacher der in Fig. 1 gezeigten Art die Tachykardiedetektor- und -steuerstufe 50 entsperrt, indem eine logische 1 oder positive Batteriespannung auf den Leiter 35 geht. Entsprechend Fig. 2 vird dadurch der Feldeffekttransistor 77 stromführend gemacht. Dadurch wird der
Stromkreis zur Basis des Transistors 72 geschlossen. Wenn das Entsperrsignal auf dem Leiter 35 nicht vorhanden ist, wird die· Tachykardiesteuerfunktion gesperrt.The tachycardia detection and influencing are carried out in the following way. First is a programmable
Pacemaker of the type shown in FIG. 1 unlocks the tachycardia detector and control stage 50 by applying a logic 1 or positive battery voltage to conductor 35. According to FIG. 2, the field effect transistor 77 is thereby made live. This will make the
Circuit to the base of transistor 72 closed. If the unlock signal is not present on conductor 35, the tachycardia control function is disabled.

Beim Auftreten eines Impulses 1OO und Erzeugung des Im-When a pulse 1OO occurs and the im-

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pulses 101 wird der Transistor 60 durch den positiven Impuls am Koppelpunkt 63 momentan stromführend gemacht. Dadurch wird ein Entladeweg über den Transistor für das Entladen des Kondensators 65 gebildet. Am Ende des Impulses sperrt der Transistor 60. Der Kondensator 65 beginnt, sich über den Widerstand 64 wieder zu laden. Die Spannung am Koppelpunkt 66 beginnt, nachdem sie auf Null zurückgestellt war, exponentiell anzusteigen, bis beim Auftreten des nächsten Impulses auf dem Leiter 34 ein Rückstellen mittels des Transistors 60 erfolgt. Der Widerstand 64 und der Kondensator 65 bilden zusammen mit einem Spannungsmeßschalter die wesentlichen Zeitsteuerkomponenten für die Tachykardieerfassung.The transistor 60 is pulsed 101 by the positive pulse made live at the coupling point 63 momentarily. This creates a discharge path through the transistor for the Discharge of the capacitor 65 is formed. At the end of the pulse, the transistor 60 blocks. The capacitor 65 begins, to recharge via the resistor 64. The voltage at crosspoint 66, after being reset to zero, begins to increase exponentially until it occurs the next pulse on the conductor 34 is reset by means of the transistor 60. The resistance 64 and the capacitor 65, together with a voltage measuring switch, form the essential timing components for tachycardia detection.

Die Transistoren 67 und 72 übernehmen zusammen mit der zugeordneten Schaltungsanordnung eine Spannungsvergleicher- und Schaltfunktion. Wenn der Feldeffekttransistor 77, wie oben ausgeführt, stromführend ist, wird ein Strompfad über die Widerstände 76, 74 und 78 ausgebildet, um am Leiter 79 eine Bezugsspannung entstehen zu lassen, die an die Basis des Transistors 72 geht. Wenn beide Transistoren 67 und 72 gesperrt sind und von einem Rückstellzustand ausgegangen wird, bei dem am Koppelpunkt 66 im wesentlichen die Spannung Null anliegt, beginnt die Spannung mit ^r Aufladung des Kondensators 65 anzusteigen. Wenrs diese Spannung nicht zurückgestellt wird, überschreitet sie schließlich die Spannung an der Basis desThe transistors 67 and 72, together with the associated circuit arrangement, perform a voltage comparator and switching function. When the field effect transistor 77 is energized, as explained above, a current path is formed via the resistors 76, 74 and 78 in order to create a reference voltage on the conductor 79 which goes to the base of the transistor 72. When both transistors 67 and 72 closed and starting from a reset state, wherein substantially zero voltage is present at the coupling point 66, the voltage having ^ r charging of the capacitor starts to rise 65th If this tension is not reset, it will eventually exceed the tension at the base of the

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23 -23 -

Transistors 72, was bewirkt, daß der Transistor 67 in den stromführenden Zustand umschaltet. Wenn dies der Fall ist, vermindert der Spannungsabfall am Lastwiderstand 71 die Spannung auf dem Leiter 70 so weit, daß der Transistor 81 stromführend wird. Am Kollektor des Transistors 81 erscheint ein über den Leiter 82 laufender positiver Ausgangsimpuls, wie dies durch die Wellenform 103 angedeutet ist. Wenn jedoch aufeinanderfolgende Eingangsimpulse am Leiter 34 in schneller Abfolge auftreten, wird die Spannung am Koppelpunkt 66 zurückgestellt, bevor sie die Spannung am Leiter 79 erreicht. Der Transistor 67 bleibt gesperrt; auf den Leiter 82 geht kein Impuls. Die Widerstände, die die Bezugsspannung am Leiter 79 vorgeben, sowie die Werte des Widerstands 64 und des Kondensators 65, die die Ladekonstante bestimmen, können so gewählt werden, daß das gewünschte Schaltschrittintervall erhalten wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Komponenten so bemessen, daß der Transistor 67 schaltet, wenn das Schrittintervall zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen 400 ms oder länger ist, was einer Herzschlagrate von 150 Schlägen pro Minute oder weniger entspricht.Transistor 72, causing transistor 67 to turn into current-carrying state switches. If this is the case, the voltage drop across load resistor 71 reduces the voltage on conductor 70 to such an extent that transistor 81 becomes live. At the collector of transistor 81, a positive output pulse appears via conductor 82, as indicated by waveform 103. However, if successive input pulses are at Conductor 34 occur in rapid succession, the voltage at coupling point 66 is reset before the Voltage on conductor 79 reached. The transistor 67 remains blocked; there is no pulse on conductor 82. The resistances which specify the reference voltage on conductor 79, as well as the values of resistor 64 and capacitor 65, which determine the charging constant can be selected so that the desired switching step interval is obtained. In the preferred embodiment, the components are dimensioned so that transistor 67 switches when the pacing interval between successive heartbeats 400 ms or longer, which corresponds to a heart rate of 150 beats per minute or less.

Beim normalen Bedarfsschrittmacherbetrieb wird der Zähler 84 bei jedem erfaßten Herzschlag weitergestellt. Dies geschieht, indem das Ausgangssignal des Transistors 90 über eine Abzweigung des Leiters 51 zum Takteingang des Zählers 84 gelangt. Der gleiche Impuls, der den Zähler 84During normal on-demand pacemaker operation, the counter is 84 advanced with each detected heartbeat. It does this by changing the output of transistor 90 reaches the clock input of the counter 84 via a branch of the conductor 51. The same pulse that the counter 84

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weiterschaltet, stellt die Spannung am Kondensator 65 auf Null zurück und leitet einen neuen Ladezyklus des Kondensators ein. Wenn der Herzschlag des Patienten in dem normalen Bereich von weniger als 150 Schlagen pro Minute oder einem beliebigen anderen vorgegebenen Grenzwert liegt, läuft die Zeitkonstante ab, bevor eine Rückstellung durch den nächsten Herzschlag erfolgt. In der zuvor erläuterten Weise geht ein Impuls auf den Leiter 82, um den Zähler 84 zurückzustellen. Bei einem stimulierten oder spontanen Herzschlag mit einer unter der vorbestimmten Rate liegenden Rate wird infolgedessen der Zähler 84 ständig auf 1 gebracht und dann zurückgestellt. Die Zählwertausgänge, die höher als der erste Ausgang liegen, einschließlich des in Fig. 2 veranschaulichten Zählwertausgangs Nr. 6, bleiben auf logisch O.advances, sets the voltage on capacitor 65 back to zero and initiates a new charge cycle of the capacitor a. When the patient's heartbeat is in the normal range of less than 150 beats per minute or any other predetermined limit, the time constant expires before a reset by the next heartbeat. In the manner previously discussed, a pulse is passed on conductor 82 to to reset the counter 84. With a stimulated or spontaneous heartbeat below the predetermined one As a result, the counter 84 is continuously brought to 1 and then reset. The counter value outputs, higher than the first output, including the count output illustrated in FIG. 2 No. 6, stay on logical O.

Wenn aufeinanderfolgende Herzschläge syftrstsn, deren gegenseitiger Abstand kleiner als 400 ms ist, wird der Kondensator 65 so rasch zurückgestellt, daß kein Rückstellimpuls an den Zähler geht Der nächste Herzschlag schaltet daher den Zähler auf den Zählwert 2 weiter. Wenn der nächste Herzschlag wieder ein Schrittirsterva.il von mehr ais 4OO ms hat, was erkennen läßt, daß der vorausgehende Schlag lediglich ein verfrühter Schlag war, wird der Zähler dann auf O zurückgestellte Setzt dagegen ein Tachykardierhythfnus ein, v/ird durch das Auftreten von fünf aufeinanderfolgenden Impulsen jeweils innerhalb einesWhen successive heartbeats syftrstsn, their mutual Distance is less than 400 ms, the capacitor 65 is reset so quickly that no reset pulse goes to the counter The next heartbeat therefore switches the counter to count value 2. If the next heartbeat again a step rsterva.il of more ais 4OO ms, which shows that the preceding If the beat was just a premature beat, the counter is then reset to 0 one, v / ird by the occurrence of five successive pulses each within one

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Zeitintervalls von 400 ms nach dem vorausgehenden Impuls der Zähler 84 auf den Zählwert 6 weitergeschaltet, wodurch auf dem Leiter 85 eine logische 1 erzeugt wird. Jetzt schaltet die Steuerung den Schrittmacher in den Asynchronbetrieb über. Es versteht sich, daß, falls erwünscht, eine kleinere oder größere Anzahl als 5 benutzt werden kann, indem die Erfassung an einem anderen Zählwertausgang des Zählers erfolgt. Wichtig ist, daß der Asynchronbetrieb nicht durch einen einfachen vorzeitigen oder außergewöhnlichen Herzschlag oder zwei solcher Herzschläge ausgelöst wird. Beim Erreichen des Zählwertes 6 macht die logische 1 auf dem Leiter 85, die eine nahezu der positiven Batteriespannung entsprechende Spannung darstellt, den Transistor 87 stromführend, der seinerseits die Spannung auf dem Leiter 88 im wesentlichen auf Massepotential zieht, wodurch der Transistor 90 daran gehindert wird, stromführend zu werden. Gleichzeitig wird die am Leiter 85 anliegende Spannung dem Eingang CE des Zählers 84 zugeführt, um den Zähler daran zu hindern, in Abhängigkeit von weiteren Taktimpulsen weiterzuschalten. Die Spannung auf dem Leiter 85 macht ferner den Feldeffekttransistor 8O stromführend, wodurch der Widerstand 76 überbrückt wird. Dies führt zu der unten erläuterten Schalthysterese.Time interval of 400 ms after the previous pulse the counter 84 is switched to the count value 6, whereby a logical 1 is generated on the conductor 85. The control now switches the pacemaker to asynchronous mode. It goes without saying that, if desired, a smaller or larger number than 5 can be used by recording at a different count output of the counter takes place. It is important that the asynchronous operation is not caused by a simple premature or an abnormal heartbeat or two such heartbeats is triggered. When the count value 6 is reached, the logical 1 on the conductor 85 makes the one almost represents the voltage corresponding to the positive battery voltage, the transistor 87 is energized, which in turn the voltage on conductor 88 pulls substantially to ground potential, thereby preventing transistor 90 from doing so is going to get energized. At the same time, the voltage applied to the conductor 85 is applied to the CE input of the Counter 84 supplied to prevent the counter from switching on in response to further clock pulses. The voltage on the conductor 85 also makes the field effect transistor 8O current, whereby the resistance 76 is bridged. This leads to the one discussed below Switching hysteresis.

Wenn der Transistor 90 gesperrt gehalten wird, werden, bis ein Zurückstellen des Zählers 84 erfolgt, die Vorhof-When transistor 90 is held off, until the counter 84 is reset, the atrial

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und Kammeroszillatoren 10 und 12 daran gehindert, zurückgestellt zu werden. Sie arbeiten daher mit fester Rate oder im asynchronen Betrieb. In diesem Zusammenhang wird unter "asynchron" verstanden, daß keine Synchronisation mit Herzschlägen erfolgt. Es versteht sich jedoch, daß die beiden Oszillatoren entsprechend der zwischen ihnen vorgesehenen, vorbestimmten Zeitverzögerung miteinander synchronisiert bleiben.and chamber oscillators 10 and 12 prevented from being reset. They therefore work at a fixed rate or in asynchronous mode. In this context, will understood by "asynchronous" that there is no synchronization with heartbeats. It is understood, however, that the the two oscillators are synchronized with one another in accordance with the predetermined time delay provided between them stay.

Die asynchrone Stimulation wird fortgesetzt, bis der Tachykardiezyklus unterbrochen ist. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 überwacht weiter das Schrittintervall; sie stellt den Zähler 84 zurück und geht wieder in den normalen Bedarfsbetrieb über, wenn sich das erfaßte Schrittintervall bis zu einem vorbestimmten Wert verlängert. Es erwies sich jedoch als vorteilhaft, als Kriterium für das Verlassen des Asynchronbetriebs ein anderes, längeres Schrittintervall vorzusehen als das Schrittintervall, auf Grund dessen das Umschalten in den Asynchronbetrieb erfolgt. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform verursacht eine Folge von Schrittintervallen von weniger alu 400 ms ein Umschalten in den Asynchronbetrieb. Die Schaltungsanordnung kehrt jedoch nicht in den Bedorfsbetrieb zurück, bevor ein anschließendes Schrittintervall 65O ms übertrifft, Fur diesen Hystereseeffekt wird gesorgt, um die Refraktor- oder Unempfindlichkeitsperiode des QRS-Verstärkers im Anschluß an die Aufnahme eines Impulses zuAsynchronous pacing continues until the tachycardia cycle is interrupted. The circuit arrangement according to FIG. 2 further monitors the step interval; she resets the counter 84 and returns to normal On-demand operation when the detected step interval is extended up to a predetermined value. It However, it turned out to be advantageous, as another, longer criterion for leaving asynchronous mode Step interval to be provided as the step interval Reason why the switchover to asynchronous mode takes place. Caused according to the preferred embodiment a series of step intervals of less alu 400 ms switching to asynchronous mode. However, the circuit arrangement does not return to Bedorf operation before a subsequent step interval exceeds 65O ms. This hysteresis effect is taken care of the refractor or dead period of the QRS amplifier following the reception of an impulse

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kompensieren.compensate.

QRS-Verstärker und Filter haben im Anschluß an die R-WeI-Ie eine Unempfindlichkeitsperiode von etwa 190 bis 320 ms, um die Schaltung während der T-Welle auszutasten. Bei einigen Schrittmachern ist eine spezielle Austastschaltung vorgesehen, während in anderen Fällen für die Refraktärperiode durch die naturgemäß lange Erholdauer der Schaltung gesorgt wird, die auf die niedrigen Vorspannungsstrombedingungen und die Filtercharakteristik zurückzuführen ist, welche die T-Welle nicht durchläßt. Im einen wie im anderen Fall kann der Austasteffekt des Verstärkers, wenn er nicht durch Hysterese kompensiert wird, ein Maskieren von Impulsen und eine vorzeitige Rückkehr des Schrittmachers zum Bedarfsbetrieb bewirken, auch wenn der Tachykardiezyklus noch nicht unterbrochen ist. Um dieses Problem zu erläutern, seien die folgenden Bedingungen angenommen. Der Schrittmacher arbeitet im Asynchronbetrieb, wobei von dem Kammeroszillator Impulse in Intervallen von 850 ms abgegeben werden. Das Herz des Patienten schlägt in einem Tachykardiezyklus, wobei Herzschläge in Abständen von etwas weniger als 4OO ms (entsprechend etwas mehr als 150 Schlägen pro Minute) auftreten. Beim Erscheinen eines Oszillatorausgangssignals erfaßt und übermittelt der QRS-Verstärker dieses Signal. Er ist dann für die folgende, für einen bestimmten Verstärker angenommene Periode von 2OO ms unempfindlich. Wenn dann ein Herzschlag et-QRS amplifiers and filters have following the R-WeI-Ie a dead period of about 190 to 320 ms, to blank the circuit during the T-wave. With some A special blanking circuit is provided for pacemakers, while in other cases for the refractory period by the naturally long recovery time of the circuit, which is due to the low bias current conditions and the filter characteristic is due to which the T-wave does not pass. In one as in the other case, the blanking effect of the amplifier, if not compensated by hysteresis, masking of pulses and premature return of the Cause the pacemaker to operate on demand, even if the tachycardia cycle has not yet been interrupted. To this To explain the problem, assume the following conditions. The pacemaker works in asynchronous mode, whereby the chamber oscillator emits pulses at intervals of 850 ms. The patient's heart is beating in a tachycardia cycle, with heartbeats at intervals of slightly less than 400 ms (correspondingly slightly more than 150 beats per minute). When appearing an oscillator output signal, the QRS amplifier detects and transmits this signal. He is then for the following, for a given amplifier assumed period of 2OO ms insensitive. Then when a heartbeat

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wo 180 ms nach dem Oszillatorausgangsimpuls erscheint, wird die QRS-Welle des Schlages nicht erfaßt. Ein zweiter Herzschlag etwas weniger als 4OO ms später oder etwas weniger als 580 ms im Anschluß an das letzte Oszillatorausgangssignal wird erfaßt und zur Steuerstufe 50 weitergeleitet. In dem obigen Fall hat die Steuerstufe 5O die Oszillatorausgangsimpulse aufgenommen, denen etwa 580 ms später ein ermittelter Herzschlag folgt. Wäre das Schaltkriterium für die Aufnahme des normalen Betriebs auf 4OO ms eingestellt, würde die Schaltung nach Fig. eine Betriebsartumschaltung bewirken, während in dem oben erläuterten Beispiel der Tachykardiezustand noch vorliegt und die Herzrate etwas mehr als 150 Schläge pro Minute beträgt»where appears 180 ms after the oscillator output pulse, the QRS wave of the field is not detected. A second Heartbeat a little less than 400 ms later or a little less than 580 ms after the last oscillator output signal is detected and passed on to control stage 50. In the above case, the control stage has 50 the oscillator output pulses are recorded, which are followed about 580 ms later by a determined heartbeat. Would be that Switching criterion for starting normal operation is set to 400 ms, the circuit according to Fig. cause a mode switch while in the above illustrated example of the tachycardia condition still exists and the heart rate just over 150 beats per minute amounts to"

Um diese Möglichkeit auszuschließen, ist die Schaltsctvwellwerthysterese vorgesehen, so daß das Schrittintervall für das Ausschalten des Asynchronbetriebs eingestellt wird auf das für die Erfassung eines Tachykardiezustandes ausgewählte Schrittintervali plus der Refraktor- oder Austastdauer des QRS-Verstärkers oder -filters plus einer kleinen Sicherheitsspanne* Um die Arbeitsweise zu vereinfachen und die Größe der notwendigen Hysterese zu minifnie- ren, hat vorzugsweise der vorgesehene QRS-Verstärker eine relativ kurze Refraktärperlode* Diese liegt zweckmäßig unter 2OO ms. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform wird mit einem Schrittintervall von etwa 650 ms ge- In order to exclude this possibility, the switching threshold value hysteresis is provided so that the step interval for switching off the asynchronous mode is set to the step interval selected for the detection of a tachycardia condition plus the refractor or blanking period of the QRS amplifier or filter plus a small safety margin * around the To simplify the way of working and to minimize the size of the necessary hysteresis , the provided QRS amplifier preferably has a relatively short refractory period * This is expediently less than 200 ms. According to the preferred embodiment, with a step interval of about 650 ms

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arbeitet, was der 4OO-ms-Schaltdauer plus einer 190-ms-Austastdauer plus einer Sicherheitsspanne von etwa 60 ms entspricht.works what the 400 ms switching period plus a 190 ms blanking period plus corresponds to a safety margin of approx. 60 ms.

Die Hysterese wird erzielt, indem der Feldeffekttransistor 60 stromführend gemacht wird, wenn der Zähler 84 den Zählwert 6 erreicht und den Transistor 90 daran hindert, weitere Rückstellbefehle abzugeben. Der Feldeffekttransistor 80 überbrückt den Widerstand 76, wodurch die Bemessung des mit der Basis des Transistors 72 verbundenen Spannungsteilers geändert wird. Die Spannung am Leiter 79 wird großer. Dies hat zur Folge, daß ein längeres Schrittintervall notwendig ist, bevor durch das Aufladen des Kondensators 65 die neue Bezugsspannung erreicht wird, um den Transistor 67 stromführend machen zu können. Wenn schließlich das längere Schrittintervall erreicht wird, werden die Transistoren 67 und 81 stromführend. Es geht ein Rückstellimpuls an den Zähler 84, der zurückgestellt wird. Der normale Bedarfsbetrieb wird wieder aufgenommen, bis fünf weitere aufeinanderfolgende Schläge erfaßt werden, die jeweils ein Schrittintervall von weniger als 400 ms haben.The hysteresis is achieved by using the field effect transistor 60 is made energized when the counter 84 reaches the count 6 and prevents the transistor 90 from issue further reset commands. The field effect transistor 80 bypasses resistor 76, thereby reducing the rating of the transistor 72 connected to the base Voltage divider is changed. The voltage on conductor 79 increases. This has the consequence that a longer Step interval is necessary before the new reference voltage is reached by charging the capacitor 65, in order to be able to make the transistor 67 live. Finally, when the longer step interval is reached, the transistors 67 and 81 become live. It's going ok a reset pulse to counter 84 which is reset. Normal operation on demand is resumed, until five more successive beats are detected, each with a step interval of less than 400 ms.

Vorliegend wird also eine Tachykardaebehandlung möglich, indem der Schrittmacher von einem Bedarfsbetrieb in einen asynchronen A-V-Folgebetrieb selbsttätig umgeschaltet wird, wenn das Herz in einen Tachykardierhythmus über-In the present case, tachycardia treatment is possible, in that the pacemaker automatically switches from an on-demand operation to an asynchronous A-V follow-up operation when the heart goes into a tachycardia rhythm

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geht. Dies geschieht jedoch nicht, wenn nur wenige vorzeitige oder zusätzliche Herzschläge vorliegen. Die A-V-Folgestimulation optimiert die Wahrscheinlichkeit, die Tachykardie auf rascheste Weise zu beenden. Die Elektrodenplatzierung ist nur wenig kritisch. Die Schalthysterese verhindert eine vorzeitige Rückkehr zum Bedarfsbetrieb auf Grund einer Maskierung von Impulsen.goes. However, this does not happen if only a few are premature or there are extra heartbeats. The A-V follow-up stimulation optimizes the likelihood of ending the tachycardia as quickly as possible. The electrode placement is only slightly critical. The switching hysteresis prevents a premature return to operation on demand due to a masking of impulses.

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e e r s e ι te e r s e ι t

Claims

PATENT Attorney DIPL-ING. 4> ERrtAR; i> "SWAN*'

ELFENSTRASSE32 · D-8000 MÜNCHEN »3ELFENSTRASSE32 · D-8000 MUNICH »3

Ger. P-340

Expectations

M. »Pacemaker for the treatment of tachycardia with Connections that can be connected to the patient's heart for the purpose of supplying atrial and ventricular stimulation pulses are characterized by a pulse generator stage (10, 20) to act on the connections (13, 14, 23, 24) with successive electrical atrial and Ventricular stimulation pulses in a recurring sequence and asynchronous mode of operation, as well as one of the heartbeats of the Patient recording tachycardia detector and control stage (50), which with the pulse generator stage (10, 20) is connected in such a way that an unlocking of the delivery the pulses are carried out in asynchronous mode, when the heart rate exceeds a predetermined value.

2. pacemaker according to claim 1, characterized in that the tachycardia detector and control stage (50) a circuit stage (60, 64, 65, 67, 72, 84, 87) for detecting the pacing interval between heartbeats and to unlock the asynchronous mode of operation Occurrence of a predetermined number of heartbeats, the step intervals with a shorter than

030020/0663030020/0663

FERNSPRECHER: 0«S>/6012039 · KABEL: ELECTlUCPATENT MÜNCHENTELEPHONE: 0 «S> / 6012039 · CABLE: ELECTlUCPATENT MUNICH

have a predetermined duration.

3. pacemaker according to claim 2, characterized in that the tachycardia detector and control stage

(50) a circuit stage (76, 80) for ending the has asynchronous mode of operation when the step interval is detected between successive ones Strike exceeds a second predetermined duration that is longer than the first predetermined duration.

4. Cardiac pacemaker according to one of the preceding claims, characterized by a demand control stage (56, 9O), by means of which the heartbeats of the patient can be detected in the demand operation and which is connected to the pulse generator stage (1O, 2O) in such a way that it emits electrical stimulation pulses blocks if a spontaneous beat occurs within a predetermined, normal step interval following the previous beat.

5. Pacemaker marked for the treatment of tachycardia ^ by

Connections {13, 14, 23, 24) that connect to the patient's heart are connectable for the purpose of supplying atrial and ventricular stimulation pulses;

a pulse generator stage (10, 20) for application of connections with successive electrical

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Atrial and ventricular stimulation pulses in a predetermined repetitive sequence;

a measuring device (31, 33) for detecting the heartbeats of the patient;

a demand control stage (56, 90) connected to the measuring device which, in demand operation, controls the delivery the stimulation pulses blocks if a heartbeat follows within a predetermined time interval occurs from a previous spontaneous or stimulated heartbeat; and a tachycardia detector and control stage (50) to which signals from the measuring device (31, 33) are applied and is connected in such a way that it is the pulse generator stage (1O, 20) for outputting the successive electric atrial and ventricular stimulation pulses unlocked in asynchronous mode when a predetermined number of heartbeats occurs whose step intervals are shorter than a predetermined duration are.

6. pacemaker according to claim 5, characterized in that the tachycardia detector and control stage (50) a switching stage (76, 80) for ending the asynchronous operation and for returning control the impulse output to the demand control stage (56, 90) if the step interval between successive recorded beats a second past

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exceeds a certain duration that is longer than the first predetermined duration.

7. pacemaker according to claim 5 or 6, characterized in that that the tachycardia detector and control stage (50) has a timer (64, 65), a counter (84), an incremental device (51, 90) which advances the counter when an impact occurs, a reset device responding to the timer (64 ^ 65) (67, 72, 81), which resets the counter when the step is full between the relevant Impact and the subsequent impact exceeds a predetermined duration, and an unlocking device (87) which enables the asynchronous operation when a predetermined count value is reached by the counter (84) unlocked.

8. Heart pacemaker according to claim 7, characterized by one connected to the timing element (64, 65) Switching hysteresis stage (76, 80), by means of which for the purpose Avoiding a premature return from the asynchronous Operation by masking pulses due to the refractory period of the heartbeat measuring device (31,33). the predetermined duration when unlocking the asynchronous operation can be extended in order to reset the counter {84) and leaving asynchronous mode

to prevent until the recorded step interval exceeds the extended duration.

9. Pacemaker for the treatment of tachycardia, labeled by

Connections (13, 14, 23, 24) to the patient's heart are connectable for electrical stimulation;

a pulse generator stage (10, 20) for application the connections with electrical stimulation pulses in a recurring sequence and asynchronous mode of operation; a measuring device (31, 33) for detecting the heartbeats of the patient; and

a tachycardia detector and control stage (50), by means of whose the pulse generator stage (1O, 20) for delivery the pulses in asynchronous mode can be unlocked if a predetermined number of consecutive Heartbeats occurs separated by step intervals shorter than a predetermined duration are separated.

1O. Cardiac pacemaker according to claim 9, characterized in that that the tachycardia detector and control stage (50) a timer (64, 65), a counter (84), a Incremental device (51, 90) which advances the counter when an impact occurs, one to the Timing element (64, 65) responsive reset device

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(67, 72, 81), which resets the counter when the step interval between the beat in question and the following blow exceeds a predetermined duration, and an unlocking device (87), which unlocks the asynchronous operation when a predetermined count value is reached by the counter (84).

11. A pacemaker according to claim 10, characterized by a switching hysteresis stage (76, 80) connected to the timing element (64, 65), by means of which, in order to avoid a premature return from asynchronous operation, by masking pulses due to the refractory period of the heartbeat measuring device (31, 33 ) the predetermined duration can be extended when unlocking the asynchronous mode in order to prevent resetting of the counter {84} and leaving the asynchronous mode until the detected step interval exceeds the extended duration.

12, pacemaker according to one of the preceding claims, characterized by a program control connected to the tachycardia detector and control stage (5G) (40), by means of which the tachycardia detector and control stage can optionally be unlocked or is lockable.

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13. Heart pacemaker according to one of the preceding claims, characterized by a magnetically actuated Switch (45), by means of which the asynchronous operation by activating the switch by means of an external applied magnetic field can be unlocked.

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