DK145036B

DK145036B - HEART PACEMAKER

Info

Publication number: DK145036B
Application number: DK433973AA
Authority: DK
Inventors: W Greatbatch
Original assignee: Greatbatch W Ltd
Priority date: 1972-08-09
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1982-08-09
Also published as: GB1445426A; FR2195423A1; NL7310859A; DE2338540A1; AU5837173A; IL42784A; FR2195423B1; CA1003047A; AU472693B2; IL42784A0; DK145036C; SE391129B

Description

få» (19) DANMARK VR&yfew »(19) DENMARK VR & y

|j| (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT on 145036 B| J | (12) PUBLICATION NOTICE on 145036 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF THE PATENT AND TRADEMARKET SYSTEM

(21) Ansøgning nr. ^339/73 (51) int-Cl.3 A 61 N 1/36 (22) Indleveringsdag 8* aug. 1973 (24) Løbedag 8. aug. 1973 (41) Aim. tilgængelig 10. feb. 197^· (44) Fremlagt 9· aug. 1982 (86) International ansøgning nr.(21) Application No. ^ 339/73 (51) int-Cl.3 A 61 N 1/36 (22) Filing Day 8 * Aug. 1973 (24) Race day 8 Aug. 1973 (41) Aim. available Feb 10 197 ^ · (44) Presented 9 Aug. 1982 (86) International application no.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr.(86) International filing day (85) Continuation day - (62) Stock application no.

(30) Prioritet 9. aug. 1972, 279236, US(30) Priority 9 Aug 1972, 279236, US

(71) Ansøger WILSON GREATBATCH LTD., Clarence, US.(71) Applicant WILSON GREATBATCH LTD., Clarence, US.

(72) Opfinder Wilson Greatbatch, US.(72) Inventor Wilson Greatbatch, US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Giersing & Steninger.(74) Associate Engineer Giersing & Steninger.

(54) HJertepacemaker.(54) Cardiac pacemaker.

Opfindelsen angår en hjertepacemaker af den i indledningen til krav 1 nævnte art.The invention relates to a cardiac pacemaker of the kind mentioned in the preamble of claim 1.

De fleste hjertepacemakere har hidtil benyttet kviksølvbatterier, som har en relativ konstant spænding gennem den udnyttelige del af deres levetid.Most cardiac pacemakers have so far used mercury batteries, which have a relatively constant voltage throughout the exploitable part of their lifespan.

I den nyere tid er der blevet udviklet batterier sisom lithium-jod-batterier og termoelektriske atomare batterier, der er karakteriseret ved, at spændingen under belastning gradvis falder i batteriets levetid. Da imidlertid virkningen af de af hjertepacemakeren afgivne impulser afhænger af disses energi, 3 d.v.s. af produktet af spændingen og impulsernes varighed, har man udviklet ^ hjertepacemakere af den indledningsvis angivne art, som automatisk holder de 3 afgivne impulsers energi tilnærmelsesvis konstant og derved muliggør brugen ^ af de i andre henseender fordelagtige batterier med over deres levetid falden- é m 3 2 145036 de spænding. Dette har på den anden side den ulempe, at man ikke mere har nogen kontrol med pacemakerens sikkerhedsfaktor, og at man følgelig kan komme i den situation, at batterispændingen er faldet så meget, at den trods forlængelse af impulsvarigheden ikke mere kan frembringe den fornødne impulsenergi .In recent times, batteries such as lithium-iodine batteries and thermoelectric atomic batteries have been developed, characterized by the fact that the voltage under load gradually decreases in the life of the battery. However, since the effect of the pulses emitted by the cardiac pacemaker depends on their energy, i.e. of the product of the voltage and duration of the pulses have been developed ^ cardiac pacemakers of the kind initially provided, which automatically hold the energy of the 3 emitted pulses approximately constant, thereby enabling the use of the advantageous batteries in other respects with their lifetime decreases 2 145036 the voltage. This, on the other hand, has the disadvantage that you no longer have any control over the pacemaker's safety factor, and that you can consequently come to the situation that the battery voltage has dropped so much that, despite extending the pulse duration, it can no longer produce the necessary pulse energy. .

Opfindelsen har derfor til formål at tilvejebringe en hjertepacemaker af den omhandlede art, ved hvilken denne ulempe afhjælpes. Dette opnås ved den i den kendetegnende del af krav 1 angivne udformning af pacemakeren.It is therefore an object of the invention to provide a cardiac pacemaker of the kind in which this disadvantage is remedied. This is achieved by the design of the pacemaker as set out in the characterizing part of claim 1.

Ved den ved denne udformning muliggjorte inaktivering af tidsstyreorganerne for impulsvarigheden kan denne midlertidigt føres tilbage til den ved ibrugtagningen af et nyt batteri gældende værdi, hvorved impulsenergien reduceres til en værdi svarende til den aktuelle batterispænding. Hvis brugerens hjerte ikke desto mindre vedbliver at slå i takt med pacemakeren, er der en tilstrækkelig sikkerhedsmargen for fortsat brug af pacemakeren uden udskiftning af batteriet.The inactivation of the pulse duration timer means enabled by this embodiment can temporarily return it to the value in force when a new battery is put into service, thereby reducing the pulse energy to a value corresponding to the current battery voltage. If, however, the user's heart continues to beat with the pacemaker, there is a sufficient margin of safety for continued use of the pacemaker without battery replacement.

Den ifølge opfindelsen anvendte afbryder kan indkobles i det øvrige kredsløb på flere forskelligt måder, alt efter kredsløbets udformning. Hvis pacemakeren er af den art, hvor tidsstyreorganerne omfatter en med oscillatoren forbundet kondensator, som er forbundet med en første modstand, der danner en afladningsvej for kondensatoren, og med en anden modstand, og hvor styreorganerne omfatter halvlederafbryderorganer, som er styrende forbundet med den anden modstand, og zenerdioder, som er forbundet med batteriet og med afbryderorganerne, kan den midlertidige inaktivering af tidsstyreorganerne på enklest måde opnås ved, at afbryderen er forbundet i parallel med zenerdioderne til shuntning af disse ved slutning af afbryderen.The switch used according to the invention can be switched on in the other circuit in several different ways, depending on the design of the circuit. If the pacemaker is of the kind in which the timing controls comprise a capacitor connected to the oscillator connected to a first resistor which forms a discharge path for the capacitor and to a second resistor and wherein the control means comprise semiconductor switching means which are operatively connected to the second resistance, and zener diodes connected to the battery and to the switching means, the temporary inactivation of the timing controls can be most easily achieved by the switch being connected in parallel with the zener diodes to shunt them at the end of the switch.

Opfindelse beskrives i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, som viser et diagram af en impulsgenerator til en hjertepacemaker ifølge opfindelsen.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing which shows a diagram of a pulse generator for a cardiac pacemaker of the invention.

Den på tegningen viste impulsgenerator 70 til tilvejebringelse af udgangsimpulser med konstant energi har to udgangsklemmer 71,72, og under brugen af impulsgeneratoren 70 i en hjertepacemaker er i det mindste én af elektroderne, f.eks. elektroden 72, ved kirurgisk indgreb bragt i kontakt med patientens hjerte, medens elektroden 71, som kan fungere som en indifferent eller referenceelektrode, er implanteret under huden på et andet sted på patientens legeme eller alternativt ved kirurgisk indgreb er bragt i kontakt med patientens hjerte. Elektroderne 71,72 er forbundet til impulsgeneratoren 70 ved hjælp af ledninger eller tråde, som er omgivet af et fugttæt og i forhold 3 145036 til det menneskelige legeme reaktionsfrit materiale, såsom silikone eller egnet formstof. En energikilde i form af et batteri 73 er med sin positive pol forbundet via en ledning 74 til udgangsklemmen 71. Batteriet 73’s negative pol er forbundet til udgangsklemmen 72 via kollektor-emitter-strækningen i en tran-sistorbufferenergiforstærker i form af en transistor 76 med en basis 77, en kollektor 78 og en emitter 79. Kollektoren 78 er via en ledning 80 forbundet med udgangsklemmen 72, og emitteren 79 er ved hjælp af en ledning 82 forbundet til batteriet 73's negative pol.The pulse generator 70 shown in the drawing for providing constant pulse output pulses has two output terminals 71.72, and during use of the pulse generator 70 in a cardiac pacemaker, at least one of the electrodes, e.g. the electrode 72, when surgically contacted with the patient's heart, while the electrode 71, which can act as an inert or reference electrode, is implanted under the skin at another location on the patient's body or alternatively, by surgical intervention, is brought into contact with the patient's heart. The electrodes 71.72 are connected to the pulse generator 70 by means of wires or wires which are surrounded by a moisture-proof and non-reactive material to the human body, such as silicone or suitable plastic. An energy source in the form of a battery 73 is connected to its positive terminal via a line 74 to the output terminal 71. The negative terminal of the battery 73 is connected to the output terminal 72 via the collector-emitter line of a transistor buffer energy amplifier in the form of a transistor 76 with a base 77, a collector 78 and an emitter 79. The collector 78 is connected to the output terminal 72 via a line 80, and the emitter 79 is connected to the negative pole of the battery 73 by means of a line 82.

Impulsgeneratoren 70 omfatter en komplementær positiv tilbagekoblingsoscillator, der består af en NPN-transistor 84 med en basis 85, en kollektor 86 og en emitter 87, og en PNP-transistor 90 med en basis 91, der er direkte forbundet til transistoren 84's kollektor 86, en kollektor 92 og en emitter 93. Transistoren 84's basis 85 er forbundet til en modstand 95, hvis anden ende er forbundet til fællespunktet for to modstande 97,98, der udgør en spændingsdeler, der er forbundet tværs over batteriet 73, idet den er forbundet med ledningerne 74 og 82. Transistoren 84's emitter 87 er ved hjælp af en ledning 100 forbundet til fællespunktet for to serieforbundne modstande 102, 103, der udgør en spændingsdeler, der er forbundet mellem transistoren 90's kollektor 92 og ledningen 82. Transistoren 90's emitter 93 er ved hjælp af en ledning 105 forbundet direkte til ledningen 74. Kollektoren 92 er også forbundet til den ene side af en kondensator 108, hvis anden side er forbundet til transistoren 84's basis 85, og kollektoren 92 er også gennem en modstand 110 forbun det til transistoren 76's basis 77.The pulse generator 70 comprises a complementary positive feedback oscillator consisting of an NPN transistor 84 with a base 85, a collector 86 and an emitter 87, and a PNP transistor 90 with a base 91 directly connected to the collector 86 of the transistor 84. a collector 92 and an emitter 93. The base 85 of the transistor 84 is connected to a resistor 95, the other end of which is connected to the common point of two resistors 97.98, which forms a voltage divider connected across the battery 73, being connected The emitter 87 of the transistor 84 is connected by a line 100 to the common point of two series-connected resistors 102, 103, which form a voltage divider connected between the collector 92 of the transistor 90 and the line 82. The emitter 93 of the transistor 90 is by means of a line 105 connected directly to the line 74. The collector 92 is also connected to one side of a capacitor 108, the other side of which is connected to the transistor 8 4 of base 4, and collector 92 is also connected through resistor 110 to base 77 of transistor 76.

Impulsgeneratoren 70 omfatter endvidere transistorer, der fungerer som afbryderorganer, som bestemmer hvorvidt kondensatoren 108 er i opladende eller afladende tilstand. En første transistor 115, der således fungerer som afbryder, har en basis 116, en kollektor 117 og en emitter 118, og basis eller styreklemmen 116 er via en modstand 120 forbundet til transistoren 90's kollektor 92. Emitteren 118 er forbundet direkte til ledningen 82, og kollektoren 117 er forbundet til katoden i en diode 122, hvis anode via en modstand 124 er forbundet til en kondensator 108 og til transistoren 84's basis 85. Der findes en anden transistor 126, der fungerer som afbryder, med en basis 127, en kollektor 128 og en emitter 129. Emitteren 129 er forbundet direkte til ledningen 82, og kollektoren 128 er forbundet til katoden i en diode 130, hvis anode via en modstand 132 er forbundet til kondensatoren 108 og til transistoren 84's basis 85. Impulsgeneratoren 70 omfatter sluttelig spændingsfølsomme organer forbundet til transistoren 126's styreklemme eller basis 127 og gennem transi- 4 1Λ 5 O 3 6 storen 90 til batteriet 73. Nærmere betegnet er der anbragt et større antal serieforbundne zenerdioder 134, i det foreliggende tilfælde fire zener-dioder, og katoden på dioden i den ene ende af seriekombinationen er ved hjælp af en ledning 136 forbundet til transistoren 126's basis 127. Basis 127 er også via en modstand 137 forbundet til ledningen 82. Anoden på dioden i den modsatte ende af seriekombinationen er via en modstand 138 og en ledning 139 forbundet til transistoren 90's kollektor 92.The pulse generator 70 further comprises transistors which act as switching means which determine whether the capacitor 108 is in the charging or discharging state. A first transistor 115, thus acting as a switch, has a base 116, a collector 117 and an emitter 118, and the base or control terminal 116 is connected via a resistor 120 to the collector 92 of the transistor 90. The emitter 118 is connected directly to the line 82, and the collector 117 is connected to the cathode of a diode 122, the anode of which is connected via a resistor 124 to a capacitor 108 and to the base 85 of the transistor 84. There is another transistor 126 which operates as a switch, with a base 127, a collector 128 and an emitter 129. Emitter 129 is connected directly to line 82, and collector 128 is connected to the cathode of a diode 130, whose anode is connected via a resistor 132 to capacitor 108 and to base 85 of transistor 84. Finally, pulse generator 70 comprises voltage sensitive means connected to the control terminal or base 127 of the transistor 126 and through the transducer 90 to the battery 73. Specifically, a greater number of series are arranged. wired zener diodes 134, in the present case four zener diodes, and the cathode of the diode at one end of the series combination is connected to the base 127 of the transistor 126 by means of a wire 136. The anode of the diode at the opposite end of the series combination is connected via a resistor 138 and a line 139 to the collector 92 of the transistor 90.

Impulsgeneratoren frembringer udgangsimpulser, der hver har en energi, der er proportional med produktet af første og anden impulsparametre i form af impulsenergiamplituden og pulsbredden eller pulsvarigheden, og den første impulsparameter, dvs. impulsenergiamplituden, er proportional med en elektrisk parameter for energikilden, hvilken parameter ifølge det foreliggende eksempel er batteriet 73's spænding. I virkeligheden er impulsenergiamplituden lig med kvadratet på impulsens spænding divideret med størrelsen af belastningsmodstanden, idet impuls spændingen er i det væsentlige lig med batteriet 73's spænding. Kondensatoren 108 og modstandene 124 og 132 udgør et tidsbestemmende organ forbundet med oscillatoren og styrer størrelsen af den anden udgangsimpulsparameter, nemlig impulsbredden. Modstandene 124 og 132 udgør tilsammen en komponent i det tidsbestemmende organ, der har en selektivt variabel størrelse, og den anden udgangsimpulsparameter, dvs. impulsbredden, er proportional med størrelsen af denne komponent. Transistoren 126, der fungerer som afbryder, og zenerdioderne 134 udgør et reguleringsorgan forbundet med energikilden, dvs. til batteriet 73, når transistoren 90 er ledende, og til det tidsbestemmende organ til variation af størrelsen af den nævnte komponent svarende til forandringer i størrelsen af energikildens elektriske parameter, dvs. batteriet 73's spænding. Som et resultat heraf ændres den anden udgangsimpulsparameter, dvs. impulsbredden eller impulsvarigheden, således at udgangsimpulsernes energi holdes konstant.The pulse generator produces output pulses, each having an energy proportional to the product of the first and second pulse parameters in the form of the pulse energy amplitude and pulse width or pulse duration, and the first pulse parameter, i.e. the pulse energy amplitude, is proportional to an electrical parameter of the energy source, which parameter according to the present example is the voltage of the battery 73. In fact, the pulse energy amplitude is equal to the square of the pulse voltage divided by the magnitude of the load resistance, the pulse voltage being substantially equal to the voltage of the battery 73. Capacitor 108 and resistors 124 and 132 constitute a timing means associated with the oscillator and control the magnitude of the second output pulse parameter, namely the pulse width. Resistors 124 and 132 together constitute a component of the timing means having a selectively variable magnitude and the second output pulse parameter, i.e. the pulse width, is proportional to the size of this component. The transistor 126 which acts as a switch and the zener diodes 134 constitute a regulating means connected to the energy source, i.e. to the battery 73 when the transistor 90 is conductive, and to the timing means for varying the size of said component corresponding to changes in the size of the electrical parameter of the energy source, i. the voltage of the battery 73. As a result, the second output pulse parameter, i.e. the pulse width or pulse duration so that the output pulses energy is kept constant.

Virkemåden af det viste kredsløb er som følger. Spændingen mellem udgangsklemmerne 71,72 er enten omkring +3 V, hvilket er batteriet 73's spænding, eller 0 V afhængigt af, om transistoren 76 er i ledende eller ikke-leden-de tilstand. Transistorerne 84 og 90 er af komplementær type, dvs. transistoren 84 er en NPN-transistor, og transistoren 90 er en PNP-transistor, og når således transistoren 84 leder, begynder transistoren 90 også at lede. Antages det, at transistoren 84 til at begynde med er ikke-ledende, er transistoren 76 ikke-ledende, og spændingen mellem udgangsklemmerne 71,72 er 0 V. Kondensatoren 108 begynder at oplades positivt fra batteriet 73 gennem modstanden 5 145036 95 til en værdi, der er lig med basis-emitter-spændingsfaldet over transistoren 84, hvilket spændingsfald, når transistoren 84 er en silicium-transistor, er på omkring 0,5 V, og i en tid i sekunder, der er bestemt af produktet af størrelsen af modstanden 95 og kapaciteten af kondensatoren 108. Når modstanden 95 har en størrelse på omkring 1 MOhm, og kondensatoren 108 har en kapacitet på omkring 0,47 pF, er denne tid på omkring 1 sek. Når værdien 0,5 V er nået, leder transistoren 84 og bringer transistoren 90 til mætning med det resultat, at alle dele af transistoren 90 bringes næsten på batteriet 73's positivspænding, dvs. 3 V, og begge sider af kondensatoren 108 bringes herved på 3 V. Herved bringes transistoren 76 i ikke-ledende tilstand, og spændingen mellem udgangsklemmerne 71,71 stiger til 3 V. Eftersom begge sider af kondensatoren 108 stiger med 3 V, er spændingen på transistoren 84's basis 85 på +3,5 V. Kondensatoren 108 begynder at aflades via en strækning, som styres på følgende mide.The operation of the circuit shown is as follows. The voltage between the output terminals 71.72 is either about +3 V, which is the voltage of the battery 73, or 0 V depending on whether the transistor 76 is in the conductive or non-conducting state. Transistors 84 and 90 are of complementary type, i.e. transistor 84 is an NPN transistor and transistor 90 is a PNP transistor, and thus when transistor 84 conducts, transistor 90 also begins to conduct. Initially, it is assumed that the transistor 84 is non-conductive, the transistor 76 is non-conductive, and the voltage between the output terminals 71.72 is 0 V. The capacitor 108 starts to charge positively from the battery 73 through the resistor 5 to a value. equal to the base-emitter voltage drop across transistor 84, which voltage drop when transistor 84 is a silicon transistor is about 0.5 V, and for a time in seconds determined by the product of the size of the resistor 95 and the capacitance of capacitor 108. When resistor 95 has a magnitude of about 1 MOhm and capacitor 108 has a capacity of about 0.47 pF, this time is about 1 sec. When the value of 0.5 V is reached, the transistor 84 conducts the transistor 90 and saturates with the result that all parts of the transistor 90 are brought almost to the positive voltage of the battery 73, ie. 3 V, and both sides of capacitor 108 are thereby brought to 3 V. This causes transistor 76 to be non-conductive and the voltage between the output terminals 71.71 increases to 3 V. Since both sides of capacitor 108 increase by 3 V, the voltage is on the base 85 of the transistor 84 at +3.5 V. The capacitor 108 begins to discharge via a line which is controlled as follows.

Styreklemmen eller basen 116 på transistoren 115, der fungerer som afbryder, styres via modstanden 120 direkte fra transistoren 90's kollektor 92. Når transistoren 90 er i mættet tilstand, er alle dennes dele ført næsten op på batteriet 73's positivspænding, og derfor vil transistoren 115, der tjener som afbryder, blive mættet for alle værdier ved normal batterispænding.The control terminal or base 116 of the transistor 115 which acts as a switch is controlled via the resistor 120 directly from the transistor 90 of the transistor 90. When the transistor 90 is in saturated state, all of its parts are applied almost to the positive voltage of the battery 73, and therefore the transistor 115, which serves as a switch will be saturated for all values at normal battery voltage.

Når batteriet 73's spænding er høj, dvs. ved eller nær ved maksimumværdien pi 3 V, er begge transistorerne 115 og 126, der tjener som afbryder, begge samtidigt i mættet tilstand, og kondensatoren 108 har to afladningsstrækninger, en gennem modstanden 124 og en anden igennem modstanden 132. Nar således batteriet 73's spænding er høj, er tidskonstanten for afladning af kondensatoren 108 proportional med størrelsen af modstanden af parallelkombinationen af modstandene 124 og 132. Som resultat heraf er udgangsimpulsernes bredde eller varighed proportional med størrelsen af parallelkombinationen af modstandene 124 og 132. Styreklemmen er eller basis 127 på transistoren 126, der fungerer som afbryder, er styret af serieforbindelsen af zener-dioderne 134, som via modstanden 138 er forbundet til transistoren 90's kollektor 92. Dioderne 134 har i det foreliggende tilfælde et samlet zener-spændingsfald på omkring 2 V.When the voltage of the battery 73 is high, ie. at or near the maximum value of 3 V, both transistors 115 and 126 which act as switches are both simultaneously saturated, and capacitor 108 has two discharge lines, one through resistor 124 and another through resistor 132. Thus, the voltage of battery 73 is high, the time constant for discharging capacitor 108 is proportional to the magnitude of the resistance of the parallel combination of resistors 124 and 132. As a result, the width or duration of the output pulses is proportional to the magnitude of the parallel combination of resistors 124 and 132. The control terminal is or base 127 of transistor 126 which acts as a switch is controlled by the series connection of the zener diodes 134, which is connected via the resistor 138 to the collector 92 of the transistor 90. The diodes 134 in the present case have a total zener voltage drop of about 2 V.

Med tilføjelsen af spændingsfaldet over base-emitterstrækningen i transistoren 126, betyder dette, at kun udgangsimpulsspændinger på over 2,5 V vil mætte transistoren 126, der fungerer som afbryder. Når batteriet 73's spænding falder under 2,5 V, bliver transistoren 126 mindre og mindre effektiv som afbryder. Ved en batterispænding pi 2,2 V mættes transistoren 126 aldrig, og kondensatoren 108 vil ikke aflades gennem modstanden 132. Med andre ord, af- . 'i#iÉ 145036 6 ladningsstrækningen gennem modstanden 132 fjernes eller afbrydes ved det af transistoren 126 og zener-dioderne 134 bestående reguleringsorgan. Herefter har kondensatoren 108 kun én afladningsstrækning, som fører gennem modstanden 124. Impulsbredden, der er proportional med størrelsen af modstanden 124, stiger, eftersom størrelsen af parallelkombinationen af modstandene 124, 132 er mindre end størrelsen af den ene eller den anden af modstandene alene. Ligesom modstandskomponenten i det tidsbestemmende organ i det foreliggende eksempel ændres til amidring af impulsbredden, kunne kapacitetskomponenten ændres til ændring af inqpulsbredden.With the addition of the voltage drop across the base-emitter line of transistor 126, this means that only output pulse voltages exceeding 2.5 V will saturate transistor 126 which acts as a switch. When the voltage of the battery 73 drops below 2.5 V, the transistor 126 becomes less and less efficient as a switch. At a battery voltage of 2.2 V, transistor 126 is never saturated and capacitor 108 will not discharge through resistor 132. In other words, off. The charge path through resistor 132 is removed or interrupted by the regulating means of transistor 126 and zener diodes 134. Subsequently, the capacitor 108 has only one discharge line passing through the resistor 124. The pulse width proportional to the magnitude of the resistor 124 increases as the magnitude of the parallel combination of resistors 124, 132 is smaller than the magnitude of one or the other resistors alone. Just as the resistance component of the timing element of the present example is changed to amide the pulse width, so the capacity component could be changed to change the pulse width.

F.eks. kunne ifølge opfindelsen modstanden 124 have en størrelse på 2 kOhm og modstanden 132 en størrelse på 1,5 kOhm. Parallelkombinationen af modstandene 124, 132 er således omkring 850 Ohm. Når kondensatoren 108 har en kapacitet på 0,47 pF, giver dette en tidskonstant og dermed en impulsbredde eller impulsvarighed på omkring 0,42 msek, når kondensatoren 108 aflades gennem begge modstandene 124, 132. Når batteriet 73’s spænding falder til en værdi på 2,2 V med det resultat, at transistoren 126 er ikke-ledende, aflades kondensatoren 108 kun gennem modstanden 124 med en tidskonstant på 1,0 msek.Eg. According to the invention, the resistor 124 could have a size of 2 kOhm and the resistor 132 a size of 1.5 kOhm. Thus, the parallel combination of resistors 124, 132 is about 850 Ohms. When capacitor 108 has a capacity of 0.47 pF, this gives a time constant and thus a pulse width or pulse duration of about 0.42 msec when capacitor 108 is discharged through both resistors 124, 132. When the voltage of the battery 73 drops to a value of 2 2 V with the result that transistor 126 is non-conductive, capacitor 108 is discharged only through resistor 124 with a time constant of 1.0 msec.

Når således batteriet 73's spænding med tiden falder fra sin udgangsværdi til 2,2 V, øges udgangsimpulsernes bredde fra 0,4 msek til 1,0 msek, og energien af impulserne forbliver relativt konstant.Thus, as the voltage of the battery 73 decreases over time from its output value to 2.2 V, the width of the output pulses increases from 0.4 msec to 1.0 msec and the energy of the pulses remains relatively constant.

Impulsenergien svarer til produktet af impulsenergien og tiden, og impulsstyrken svarer til kvadratet på impulsens spænding divideret med størrelsen af belastningsmodstanden. Hvis der antages en konstant belastningsmodstand, falder impulsenergien i forhold til kvadratet på impulsspændingen.The impulse energy corresponds to the product of the impulse energy and time, and the impulse strength corresponds to the square of the impulse voltage divided by the magnitude of the load resistance. Assuming a constant load resistance, the pulse energy decreases relative to the square of the pulse voltage.

Ved således automatisk at forøge impulsens varighed med en størrelse svarende til kvadratet på faldet i impulsspænding kan impulsenergien holdes relativt konstant, selv når batterispændingen aftager.Thus, by automatically increasing the duration of the pulse by a magnitude corresponding to the square of the decrease in pulse voltage, the pulse energy can be kept relatively constant even when the battery voltage decreases.

F.eks. aftager spændingen over en typisk lithium-jodcelle fra 2,8 V til 2,2 V ved nominel afslutning af batteriets levetid. Faldet i spænding på 0,6 V udgør omkring 22%, og til opretholdelse af en konstant energi må impulsbredden forøges omkring 64%. Som yderligere eksemplificering kan det antages, at størrelsen af den tidsbestemmende kondensator 108 og modstandene 124, 132 i kredsløbet vælges således, at bredden af de stimulerende impulser forøges fra 0,8 msek ved begyndelsen af batteriets levetid til 1,3 msek ved slutningen af batteriets levetid. Hvis man antager en belastningsmodstand på 500 Ohm forbundet mellem klemmerne 71, 72 og begynder med yderværdierne 2,8 V og 2,2 V for spændingen på batteriet 73 sammen med de foregående impulsbreddeværdier, 7 145036 kan det beregnes, at impulsenergien ved levetidens begyndelse og impulsenergien ved slutningen af batteriets levetid forbliver relativt konstant pi en værdi af 12,5 pJoule. Impulsgeneratoren tilvejebringer således en næsten konstant udgangsimpulsenergi uafhængigt af faldet i batterispændingen, efterhånden som batteriet aflades. Den sidst resterende kemiske energireserve, der kun er til rådighed ved reduceret spænding, omdannes til en brugelig tilstand i stedet for at efterlades ubrugt og tabt i batteriet. Udover at opretholde impulsenergien relativt konstant gennem hele batteriets levetid, udstrækkes batteriets nyttige levetid til spændingsniveauer, der er omkring 25% lavere, end hvad der ellers kunne være opnået.Eg. the voltage across a typical lithium iodine cell decreases from 2.8 V to 2.2 V at the nominal end of battery life. The drop in voltage of 0.6 V is about 22%, and to maintain a constant energy the pulse width must be increased by about 64%. For further exemplification, it can be assumed that the magnitude of the timing capacitor 108 and resistors 124, 132 in the circuit are chosen such that the width of the stimulating pulses is increased from 0.8 msec at the beginning of the battery life to 1.3 msec at the end of the battery. life. Assuming a load resistance of 500 Ohm connected between terminals 71, 72 and starting with the external values 2.8 V and 2.2 V for the voltage of the battery 73 together with the previous pulse width values, it can be calculated that the pulse energy at the beginning of the lifetime and the impulse energy at the end of the battery life remains relatively constant at a value of 12.5 pJoules. Thus, the pulse generator provides an almost constant output pulse energy independent of the decrease in battery voltage as the battery discharges. The last remaining chemical energy reserve, available only at reduced voltage, is converted into a usable state instead of being left unused and lost in the battery. In addition to maintaining the impulse energy relatively constant throughout the life of the battery, the useful life of the battery is extended to voltage levels that are about 25% lower than what might otherwise have been achieved.

Ifølge den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt organer til kontrol af systemets sikkerhedsfaktor ved, at man midlertidigt afbryder impulsforlængelseskredsen ved hjælp af et fjernbetjent tilsendt udspørgende signal, der således midlertidigt reducerer energien i den frembragte impuls ved at tilbageføre impulsens bredde til den oprindelige smalle værdi. En normalt åben afbryder 142 er ved hjælp af ledninger 144 og 146 forbundet i parallel med kombinationen af zener-dioderne 134. Afbryderen 142 kan være en kendt reed-afbryder, der betjenes magnetisk fra legemets yderside. Når afbryderen 142 er lukket og kortslutter kombinationen af zener-dioderne 134, tjener dette til udspørgelse af systemet. Hvis patientens hjerte fortsætter med at følge pacemakeren præcist, selv når impulsbredden er blevet midlertidig afkortet ved lukning af afbryderen 142, skulle sikkerhedsmarginen for patienten være at betragte som tilfredsstillende, således at patienten med sikkerhed kan bære pacemakeren indtil tidspunktet for næste undersøgelse. Hvis patientens hjerte ikke præcist følger pacemakeren, når impulsbredden er reduceret ved betjening af afbryderen 142, kan denne sikkerhedsmargin betragtes som utilstrækkelig og lav nok til at retfærdiggøre en udskiftning af pacemakeren. Afbryderen 142 kan alternativt omfatte en bi-polar eller felteffekttransistor, som momentant aktiveres på afstand ved hjælp af en radiosender, f.eks. som angivet i USA-patentansøgning S.N. 47,198, der er indleveret 18. juni 1970 og bærer titlen "Rate Controller and Checker For Cardiac Pacemaker", hvilken patentansøgning indehaves af den foreliggende ansøgnings indehaver.According to the present invention, means are provided for controlling the safety factor of the system by temporarily interrupting the pulse extension circuit by means of a remote transmitted interrogating signal, thus temporarily reducing the energy of the generated pulse by returning the pulse width to the original narrow value. A normally open switch 142 is connected by wires 144 and 146 in parallel with the combination of the zener diodes 134. The switch 142 may be a known reed switch that is operated magnetically from the outside of the body. When the switch 142 is closed and short-circuits the combination of the zener diodes 134, this serves to interrogate the system. If the patient's heart continues to follow the pacemaker precisely, even when the pulse width has been temporarily shortened by closing the switch 142, the patient's margin of safety should be considered satisfactory so that the patient can safely carry the pacemaker until the time of the next examination. If the patient's heart does not exactly follow the pacemaker when the pulse width is reduced by operation of the switch 142, this safety margin may be considered insufficient and low enough to warrant a replacement of the pacemaker. Alternatively, the switch 142 may comprise a bi-polar or field-effect transistor which is momentarily activated at a distance by a radio transmitter, e.g. as set forth in U.S. Patent Application S.N. 47,198, filed June 18, 1970, entitled "Rate Controller and Checker For Cardiac Pacemaker," which patent application is filed by the present application holder.

Kredsløbet ifølge den foreliggende opfindelse kan eventuelt omfatte en udgangskoblingskondensator i serie med ledningen 80. Sådanne kondensatorer anvendes almindeligvis i hjertepacemakerkredsløb, men er ikke væsentlige for forståelsen af den foreliggende opfindelse og er derfor for enkelheds skyld udeladt i den nærværende beskrivelse.The circuit of the present invention may optionally comprise an output coupling capacitor in series with line 80. Such capacitors are commonly used in cardiac pacemaker circuits but are not essential to the understanding of the present invention and are therefore omitted in the present disclosure for simplicity.

145036 8145036 8

En hjertepacemaker ifølge den foreliggende opfindelse tilsikrer en relativt konstant systemsikkerhedsfaktor igennem batteriets forventede levetid. I visse patienter kan forskydning af deres hjertekatheter ved et uheld frembringe en unormalt høj fysiologisk elektrodetærskelværdi. En sådan tærskelværdi kan ligge vel indenfor den oprindelige pacemakers kapacitet, men kan være marginal ved et blot moderat fald i batteriets spænding. En sådan patient kræver derfor en gentagelse af operationen længe før den normalt forventede levetid for pacemakeren er udløbet. Med en pacemaker ifølge den foreliggende opfindelse behøver en patient ikke gentagelse af operationen før den normalt beregnede udskiftningsdato. Med andre ord er ifølge den foreliggende opfindelse systemets·sikkerhedsfaktor relativ konstant gennem pacemakerens levetid, hvis man antager en høj, men uforanderlig fysiologisk tærskelværdi .A cardiac pacemaker of the present invention ensures a relatively constant system safety factor throughout the life expectancy of the battery. In some patients, displacement of their cardiac catheter may inadvertently produce an abnormally high physiological electrode threshold. Such a threshold may well be within the capacity of the original pacemaker, but may be marginal by a mere moderate decrease in battery voltage. Such a patient therefore requires a repeat of the surgery long before the normal life expectancy of the pacemaker has expired. With a pacemaker of the present invention, a patient does not need to repeat the surgery until the normally calculated replacement date. In other words, according to the present invention, the system's safety factor is relatively constant throughout the life of the pacemaker, assuming a high but unchanging physiological threshold.