NL194661C

NL194661C - Hartslagfrequentiedetector-inrichting.

Info

Publication number: NL194661C
Application number: NL8220240A
Authority: NL
Original assignee: Mirowski Mieczyslaw
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 2002-11-04
Also published as: JPS59500895A; DE3249490T1; GB2130101A; GB8400719D0; NL194661B; CA1193325A; GB2130101B; DE3249490C2; JPH0428370B2; NL8220240A; WO1983004171A1; DE3249966C2

Description

1 194661

Hartslagfrequentiedetector-inrichting

De uitvinding heeft betrekking op een hartslagfrequentiedetector-inrichting, omvattende een detector-schakeling met een differentiator voor het uit de ECG-signalen detecteren van een golfvorm met een vooraf 5 bepaalde karakteristiek voor het verschaffen van een aantal eerste detectorsignalen, en van een uitgangs-keten die gekoppeld is aan de eerste detectorschakeling voor het verschaffen van een hartslagfrequentie-uitgangssignaal.

Een dergelijke hartslagfrequentiedetector-inrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8103696, die ter inzage is gelegd op 1 maart 1982. Hartslagfrequentiedetector-inrichtingen zijn ingerïcht 10 voor het bewaken van de hartwerkzaamheid en kunnen in samenhang met een implanteerbare defibrillator worden toegepast om de defibrillator zonder tussenkomst in werking te stellen als afwijkende ECG-patronen, die worden veroorzaakt door het optillen van een het leven bedreigende aritmia van het hart.

Hierbij wordt naar aanleiding van een uit het waargenomen ECG-signaalpatroon van een hart verkregen detectiesignaal vastgesteld of de defibrillator moet worden ingeschakeld om een defibrillatiepuls toe te 15 voeren aan het hart. Is deze puls te vroeg of overbodig door verkeerde interpretatie van het ECG-signaal dan is dat voor het hart een onnodige belasting en bovendien raakt de voedingsbatterij te snel leeg waardoor een vroegtijdige operatie nodig is om de geïmplanteerde defibrillator te vervangen. Is deze puls te laat dan kan dat ernstige gevolgen en eventueel de dood van de patiënt tengevolge hebben.

De uitvinding beoogt te voorzien in een hartslagfrequentiedetector-inrichting, waarmee nauwkeurig kan 20 worden vastgesteld dat een defibrillatiepuls aan het hart moet worden toegevoerd.

Daartoe heeft een hartslagfrequentiedetector-inrichting van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding het kenmerk dat de eerste detectorschakeling is voorzien van een drempelketen voor het verschaffen van de eerste detectorsignalen die een representatie is van de ECG-signalen waarvan de helling van de flanken boven een vooraf bepaalde drempelwaarde ligt, van een tweede detectorschakeling 25 voor het verschaffen van tweede detectorsignalen die een representatie is van de nuldoorgangen van de vooraf bepaalde golfvormkarakteristiek uit de ECG-signalen, en van een koppelschakeling voor het daaraan koppelen van de eerste en tweede detectorschakeling teneinde de eerste of de tweede detectorsignalen selectief over te dragen aan de uitgangsketen.

30 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: figuur 1 een blokschema van een hartslagfrequentiedetector-inrichting voor een nauwkeurige sturing van een defibrillator; en figuur 2 een blokschema van de in figuur 1 afgebeelde vertragingsschakeling voor het selectief overdragen van de detectorsignalen.

35

De hartslagfrequentiedetector-inrichting 2 reageert op versterkte binnenkomende ECG-golfvormen en omvat een hellingsdetector 4 en een amplitudedrempeldetector 6, die elk zijn gekoppeld met een ingangsketen 8, welke de versterkte ECG-golfvormen levert. De ene of de andere van deze detectoren 4 en 6 wordt via een koppelketen 10 gekoppeld met een digitale frequentievergelijkingsketen 12 in afhankelijkheid van de 40 karakteristieken van de ECG-golfvormen. De vergelijkingsuitgangsketen 12 verwerkt de uit de heliings-detector 4 en de amplitudedrempeldetector 6 ontvangen signalen voor het aantal hartslagen en levert een detectoruitgangssignaal (op de lijn 14) wanneer de hartfrequentie een vooraf bepaalde of vooraf geprogrammeerde frequentie over een vooraf bepaalde periode overschrijdt.

De hartslagfrequentiedetector-inrichting 2 kan in een groot gebied van toepassingen worden gebruikt, 45 zoals bij implanteerbare defibrillatoren of hartstimulatoren, of bij een uitwendige controle-uitrusting. Een hartslagfrequentiedetector bij een defibrillatorketen is voorzien van een keten 16 voor het onderzoeken van de waarschijnlijkheidsdichtheidsfunctie van het versterkte en gedifferentieerde ECG-signaal. Een schakeling 18 verbindt de uitgang van de keten 16 met de uitgang van de hartslagfrequentiedetector en wel zodanig, dat de keten 16 met de (niet afgebeelde) defibrillatiepulsgenerator slechts wordt gekoppeld bij het optreden 50 van een detectoruitgangssignaal, dat een aanwijzing vormt voor het optreden van hoogfrequente tachycardia.

De ECG-ingangsklem 20 is via een (niet afgebeelde) koppelinrichting gekoppeld met geschikte (niet aangegeven) hartelektroden voor het ontvangen van een ECG-ingangssignaal. De hartelektroden kunnen een bovenste vena cava (of basis-)elektrode en een komvormige topelektrode omvatten, die met het hart 55 van een patiënt samenwerken.

Het binnenkomende ECG-signaal omvat een reeks golf pakketten, die hartslagen weergeven, waarbij elk golfpakket P-, Q-, R-, S- en P-golven omvat, en een zogenaamde hartcyclus bepaalt.

194661 2

De ingangsklem 20 is verbonden met een normale ECG-versterker 22 met een automatische versterkingsbesturingsketen 24.

Met de ECG-versterker 22 zijn de twee detectorketens 4 en 6 verbonden. De hellingsdetector 4 omvat een differentiatorketen 26, welke de waarde van de eerste afgeleide van het binnenkomende versterkte 5 ECG-signaal bepaalt. Deze waarde van de eerste afgeleide wordt gedefinieerd als de helling, welke de mate van spanningsverandering per eenheid van tijd is. De helling kan op een geschikte wijze worden gemeten in microvolt per milliseconde.

De hellingswaarde uit de differentiator 26 wordt als een ingangssignaal aan een normale drempel-vergelijkingsin richting 28 toegevoerd. De helling wordt vergeleken met een vooraf bepaalde hellingsdrempel-10 waarde. Wanneer de helling de hellingsdrempelwaarde overschrijdt, wordt op de uitgangslijn 30 van de vergelijkingsinrichting een hellingsuitgangssignaal geleverd. De hellingsdrempelwaarde wordt voordat de inrichting wordt geïmplanteerd vooraf bepaald en ingesteld door de variabele weerstand 32, die met de negatieve ingangsklem 34 van de vergelijkingsinrichting 28 is verbonden, in te stellen. De drempelwaarde van de helling kan ook van buiten het lichaam worden ingesteld of geprogrammeerd door telemetrie of 15 andere geschikte methoden. De hellingsdrempelwaarde kan in afhankelijkheid van de ECG-karakteristieken van de bepaalde patiënt worden ingesteld doch wordt meer in het bijzonder zodanig ingesteld, dat slechts bij relatief grote hellingen een hellingsuitgangssignaal wordt verschaft d.w.z. bij hellingen, welke een gevolg zijn van ECG-signalen met een betrekkelijk piekachtig verloop of verloop met grote hellingen.

De hellingsuitgangssignalen worden over de lijn 30 toegevoerd aan de ingang van een monostabiele 20 multivibrator 36 met een variabele herstelperiode. De monostabiele multivibrator 36 levert, zoals bekend, een uniforme uitgangspuls op de lijn 38. Deze uitgangspuls wordt hier gedefinieerd als het uitgangssignaal of de uitgangspuls van de hellingsdetector.

Het is voor een juiste werking van de hartslagfrequentiedetector-inrichting gewenst, dat bij een enkele hartperiode slechts één golfdetectoruitgangssignaal wordt geleverd opdat het golfdetectoruitgangssignaal op 25 de juiste wijze het aantal hartslagen voorstelt. Elke hartperiode omvat een golfpakket van P-, Q-, R-, S- en T-golven. In het algemeen zal slechts de R-golfhelling voldoende groot zijn om uit de vergelijkingsinrichting 28 aan de monostabiele multivibrator 36 een hellingsuitgangssignaal toe te voeren. Bij bepaalde patiënten evenwel, kan een van de andere golfvormen in het golfpakket, meer in het bijzonder de P- of T-golven, eveneens een zo grote helling hebben, dat de hellingsdrempelwaarde, die met de variabele weerstand 32 is 30 ingesteld, wordt overschreden. Derhalve kan het zijn, dat per hartperiode meer dan een hellingsuitgangssignaal als ingangssignaal aan de monostabiele multivibrator wordt toegevoerd, hetgeen leidt tot de aanwezigheid van een aantal golfdetectoruitgangssignalen op de lijn 38 bij slechts een enkele hartslag.

Teneinde het bovenstaande probleem te vermijden, wordt de herstelperiode van de monostabiele multivibrator 36 via de ingangsklemmen 40 zodanig ingesteld, dat wanneer een hellingsuitgangssignaal uit 35 de vergelijkingsinrichting 28 de monostabiele multivibrator 36 trekt, daarop volgende hellingsuitgangssignalen, die binnen een vooraf bepaalde herstelperiode optreden, de multivibrator niet verder trekken. De herstelperiode wordt zodanig ingesteld, dat slechts één hellingsuitgangssignaal in een golfpakket of hartperiode de multivibrator 36 zal trekken. Wanneer de multivibrator eenmaal is getrokken, wordt het multivibratortrekkerpunt gedurende een bepaalde herstelperiode, meer in het bijzonder tussen 100 en 200 40 milliseconde belemmerd. De duur van de herstelperiode kan worden ingesteld in afhankelijkheid van een normale hartfrequentie van de patiënt. Indien die patiënt een betrekkelijk lage hartfrequentie heeft, dient de herstelperiode groter te worden ingesteld dan het geval zou zijn bij een patiënt met een hoge hartfrequentie. Op een soortgelijke wijze wordt, indien de patiënt een hoge hartfrequentie heeft, dat elk hellingsuitgangssignaal uit de hellingsdrempelvergelijkingsinrichting 28 wordt ingesteld.

45 In het algemeen wordt de herstelperiode voor een bepaalde patiënt vóór implantatie vooraf ingesteld. Er kan evenwel een automatisch variabel herstelperiode-instelmechanisme aanwezig zijn of worden ingepiant om de herstelperiode afhankelijk van hartfrequentieveranderingen te variëren.

De monostabiele multivibrator 36 bestaat uit een keten van bekende opbouw. De multivibrator 36 levert op de lijn 38 een uniforme uitgangspuls (het golfdetectoruitgangssignaal of de golfdetectoruitgangspuls). De 50 breedte van de uitgangspuls dient niet zo groot te zijn, dat de monostabiele multivibrator 36 niet op tijd wordt teruggesteld voor het ontvangen van daaropvolgende hellingsuitgangssignalen uit de vergelijkingsinrichting 28, die een aanwijzing vormen voor daaropvolgende hartslagen. Op een soortgelijke wijze dient de pulsbreedte niet zó klein te zijn, dat de multivibrator bij ontvangst van een volgend hellingsuitgangssignaal binnen hetzelfde golfpakket opnieuw wordt getrokken.

55 Het golfdetectoruitgangssignaal uit de monostabiele multivibrator 36 treedt op op de uitgangslijn 38 vein de monostabiele multivibrator, welke lijn 38 is gekoppeld met een EN-poort 42 van de koppelketen 10.

De tweede detectorketen is de amplitudedrempeldetector 6. Deze drempeldetector 6 omvat een normale 3 194661 versterker 44 met grote versterking, voorzien van één ingang 46, welke is geaard, en een andere ingang 48, die via een laagdoorlaatfilter 47 met de ECG-versterker is verbonden. Het laagdoorlaatfilter 47 filtert ECG-golfvormen met "piekvormige” karakteristieken uit en laat slechts de meer sinusvormige ECG-golfvormen door. De versterker 44 reageert op versterkte ECG-signalen met een R-golf, die groter is dan 5 een vooraf bepaalde waarde. Wanneer het versterkte ECG-signaal de drempelwaarde overschrijdt, welke drempelwaarde op een willekeurige wijze als aarde wordt gekozen, levert de versterker 44 een nul-doorgangsuitgangssignaal, dat aan de EN-poort 50 van de koppelketen 10 wordt toegevoerd. De drempel-detector 6, waarvan de negatieve ingang van de versterker 44 is geaard, werkt derhalve als een nul-doorgangsdetector.

10 De koppelketen 10 wordt hierin gedefinieerd als de logische keten voorzien van de EN-poorten 42 en 50, de OF-poorten 52 en 54, een vertragingsketen 56 en de omkeerinrichtingen 58 en 60. Deze ketenelementen zijn op een zodanige wijze met elkaar verbonden, dat de uitgangssignalen van de hellingsdetectorketen 4 en de amplitudedrempel- of nuldoorgangsdetector 6 aan de ingang van de digitale frequentievergelijkings-keten 12 worden toegevoerd. De EN-poort 42 ontvangt het golfdetectoruitgangssignaal over de lijn 38. De 15 uitgangslijn 62 van de EN-poort 42 is verbonden met een ingang van de OF-poort 54. Op een soortgelijke wijze is de uitgang van de amplitudedrempel- of nuldoorgangsdetector 6 via de lijn .64 met een ingang van de EN-poort 50 verbonden. De uitgangslijn 66 van de EN-poort 50 is gekoppeld met de andere ingang van de OF-poort 54. Slechts één van de EN-poorten 42 en 50 wordt op een bepaald tijdstip in werking gesteld en derhalve ontvangt de OF-poort 54 of de nuldoorgangsuitgangssignalen (over de lijn 66) of de golf-20 detectoruitgangssignalen (over de lijn 62) afhankelijk van het feit welke van de EN-poorten 52 en 50 in werking is. Het uitgangssignaal van de OF-poort 54 wordt over de lijn 68 toegevoerd aan de digitale frequentievergelijkingsketen 12. De signalen aan de uitgang van de OF-poort 54 vormen een aanwijzing voor het aantal gedetecteerde hartslagen.

De EN-poort 42 bezit drie ingangen 70, 72, 74. Eén van de ingangen, 72, is verbonden met de 25 uitgangslijn 38 van de monostabiele multivibrator 36 en ontvangt de golf- of hellingsdetectoruitgangssig-nalen. De ingang 70 en de EN-poort 42 is verbonden met een hellingsdetector-belemmeringslijn 76. Indien het onder bepaalde omstandigheden gewenst is ECG-signalen uitsluitend onder gebruik van de nuldoorgangsdetector 6 te controleren, kan een nulingangssignaal over de lijn 76 naar de EN-poort 42 worden gevoerd, waardoor de EN-poort 42 buiten werking wordt gesteld. Een dergelijke belemmering van de 30 hellingsdetector kan in afhankelijkheid van de ECG-golfvormen van een bepaalde patiënt gerechtvaardigd zijn. Indien de hellingsdetectorketen 4 moet worden gehouden, bevindt de ingangsklem 70 van de EN-poort 42 zich in een hoge of ”1’’-toestand. De derde ingangsklem 74 van de EN-poort 42 is via een omkeerinrich-ting 60 met de uitgang van de vertragingsketen 56 gekoppeld.

De vertragingsketen 56 is zodanig ontworpen, dat de uitgang 80 daarvan zich normaal in een hoge of 35 ”1’’-toestand bevindt. De ”1’’-toestand wordt door de omkeerinrichting 60 omgekeerd, zodat de EN-poort-aansluiting 74 een lage of ”0”-toestand bezit en de EN-poort 42 buiten werking wordt gesteld. Het uitgangssignaal van de vertragingsketen 56 wordt ook toegevoerd aan de OF-poort 52, welke is voorzien van een uitgangslijn 78, die met een ingang van de EN-poort 50 is gekoppeld. Wanneer de uitgang 80 van de vertragingsketen 56 zich in een hoge of ”1’’-toestand bevindt, wordt het ”1 ’’-signaal via de OF-poort 52 40 over de lijn 78 naar de ingangsklem 82 van de EN-poort 50 overgedragen, waardoor de EN-poort 50 in werking wordt gesteld voor het doorlaten van nuldoorgangsuitgangssignalen uit de nuldoorgangsdetector 6 naar de OF-poort 54 en vervolgens naar de digitale frequentievergeiijkingsinrichting 12. Wanneer daarentegen de uitgang 80 van de vertragingsketen 56 zich in de lage of ”nul”-toestand bevindt, wordt de derde klem 74 van de EN-poort 42 in werking gesteld en wordt de klem 82 van de EN-poort 50 buiten werking 45 gesteld. Hellingsdetectoruitgangssignalen uit de monostabiele multivibrator 36 worden derhalve via de EN-poort 42 aan de OF-poort 54 en vervolgens aan de digitale frequentievergelijkingsketen 12 toegevoerd. Het blijkt derhalve, dat de vertragingsketen 56 afwisselend een van de EN-poorten 42 en 50 in werking stelt, zodat öf de nuldoorgangsdetector 6 öf de hellingsdetector 4 met de digitale frequentievergelijkingsketen 12 wordt gekoppeld.

50 De vertragingsketen 56 is weergegeven in figuur 2. De keten omvat een ingang 84, welke met de uitgangslijn 38 van de monostabiele multivibrator 36 is gekoppeld en derhalve golfdetectoruitgangssignalen uit de hellingsdetectorketen 4 ontvangt. Deze golfdetectoruitgangspulsen worden aan de ingang 202 van een digitale teller 200 toegevoerd. De teller 200 bezit een tweede ingang 204, welke klokpulsen, zoals een kloksignaal van 32 Hz ontvangt. De teller 200 telt de klokpulsen en indien een vooraf bepaald aantal 55 klokpulsen achtereenvolgens wordt geteld, levert de teller 200 een hoog of ”1’’-signaal aan de teller-uitgangslijn 206. Indien de aan de ingang 204 aanwezige klokpulsen bijvoorbeeld gedurende een vooraf bepaalde periode van bijvoorbeeld 2 seconden worden geteld, komt de uitgang van de teller 200 in de hoge 194661 4 of ”1’’-toestand daarvan. De teller 200 wordt evenwel bij ontvangst van elke golfdetectoruitgangspuls, die aan de ingang 202 wordt toegevoerd, teruggesteld.1 Bij terugstelling is de uitgang van de teller in de lage of ”0”-toestand. Het blijkt derhalve, dat zolang als golfdetectoruitgangssignalen uit de hellingsdetectorketen 4 binnen een vooraf bepaalde periode, zoals 2 seconden, optreden, de uitgang van de teller 200 gelijk is aan 5 ”0”; indien gedurende een dergelijk interval van 2 seconden geen golfdetectoruitgangssignaal optreedt, is de uitgang van de teller 200 gelijk aan ”1”.

De telleruitgangslijn 206 is verbonden met de ingang 206 van een bekende flipflop 210 van het tril- en terugsteltype. De flipflop 210 bezit een tweede ingang 212 en een uitgang 80. De uitgang 80 is gekoppeld met de ingangen van de omkeerinrichting 60 en de OF-poort 52.

10 De flipflop 210 heeft de volgende eigenschappen. Wanneer een hoog of "1 ’’-signaal op de ingang 208 aanwezig is, bevindt de uitgang 80 zich in de hoge of de ”1’’-toestand daarvan. Wanneer op de ingang 212 een hoog of ”1 ’’-signaal aanwezig is, verkeert de uitgang 80 in de lage of in de ’’0”-toestand daarvan. De flipflop 210 wordt uitsluitend door ”1’’-signalen, die aan één van de ingangen 208 en 212 worden toegevoerd, bestuurd en van toestand omgeschakeld.

15 De uitgangslijn 80 is verder gekoppeld met de ingang 214 van de EN-poort 216. De andere ingang 218 van de EN-poort 216 is met de ingang 84 verbonden voor het ontvangen van pulsen uit de hellingsdetectorketen 4. Wanneer derhalve de uitgang 80 zich in de "1 "-toestand daarvan bevindt, wordt de EN-poort 216 in werking gesteld om golfdetectoruitgangspulsen uit de hellingsdetectorketen 4 door te laten. Deze golf-detectoruitgangspulsen worden door de EN-poort 216 naar een RC-keten 220 doorgelaten.

20 De RC-keten 220 omvat een condensator 222 en een weerstand 224, die parallel zijn verbonden. De uitgang van de RC-keten 220 is verbonden met een omkeerinrichting 226. De uitgang van de omkeerinrichting 226 is verbonden met een instelklem 228 van een teller 230, waarvan de werking in hoofdzaak overeenkomt met die van de eerder beschreven teller 200, en welke is voorzien van een tweede ingang 232, welke is gekoppeld met een klokbron, die een vooraf bepaald kloksignaal van bijvoorbeeld 32 Hz 25 levert.

Wanneer een golfdetectoruitgangspuls uit de hellingsdetectorketen 4 door de EN-poort 216 naar de RC-keten 220 wordt doorgelaten, wordt de condensator 222 onmiddellijk geladen en begint een geleidelijke exponentiële ontlading. De RC-karakteristieken zijn zodanig, dat bij ontvangst van een golfdetectoruitgangspuls de condensator 222 in hoofdzaak onmiddellijk wordt geladen tot een spanningsniveau, dat de 30 drempelwaarde, welke de omkeerinrichting 226 nodig heeft om van toestand te veranderen, overschrijdt. De condensator ontlaadt zich dan geleidelijk totdat de spanning onder de drempelwaarde voor de omkeerinrichting daalt. Indien door de RC-keten een tweede golfdetectoruitgangspuls wordt ontvangen voordat de spanning onder de drempelwaarde is gedaald, blijft de omkeerinrichting 226 in de gewijzigde toestand daarvan totdat de spanning onder de drempelwaarde daalt. Het blijkt derhalve, dat indien een vooraf 35 bepaald aantal golfdetectoruitgangspulsen door de RC-keten 220 wordt ontvangen en indien deze uitgangssignalen een voorafbepaalde tijd van elkaar af liggen, het drempelspanningsniveau, waarbij de omkeerinrichting 226 werkzaam is, continu zal worden overschreden. De RC-karakteristiek is gecorreleerd met de vooraf bepaalde periode van de teller 230, zoals later zal worden toegelicht.

Verondersteld wordt, dat de uitgang 80 zich in de ”1 ’’-toestand daarvan bevindt. Zoals onder verwijzing 40 naar figuur 1 is beschreven, is wanneer de uitgang 80 zich in de ”1’’-toestand daarvan bevindt, de nuldoorgangsdetedor 6 met de digitale frequentievergelijkingsinrichting 12 gekoppeld. De EN-poort 216 wordt derhalve in werking gesteld om eventuele golfdetectoruitgangspulsen, die uit de hellingsdetector-uitgangspulsen worden ontvangen (hetgeen erop wijst, dat het ingangs-ECG een te geringe helling heeft) wordt aan de omkeerinrichting 226 geen spanning aangelegd. De ingang van de omkeerinrichting 226 is 45 derhalve laag (onder de drempelwaarde) of gelijk aan ”0”. Het ”0”-signaal wordt omgekeerd om een ”1’’-signaal aan de uitgang van de omkeerinrichting 226 te verschaffen en derhalve aan de terugstelklem 228 van de teller 230 toe te voeren. Het uitgangssignaal van de teller 230 is derhalve ”0”, welk signaal optreedt aan de ingang 212 van de flipflop 210. Een ”0”-signaal op de ingang 212 verandert de toestand van de flipflop niet.

50 Thans wordt verondersteld, dat door de hartslagfrequentiedetector-inrichting een signaal met grote helling wordt gedetecteerd, zodat een golfdetectoruitgangspuls door de multivibrator 36 (figuur 1) aan de ingang 84 wordt toegevoerd. Dit signaal wordt door de EN-poort 216 naar de RC-keten 220 doorgelaten en wordt ook toegevoerd aan de terugstelingang 202 van de teller 200, welke op zijn beurt aan de lijn 206 naar de flipflop-ingangsklem 208 een ”0”-signaal verschaft. Zoals boven is besproken, verandert echter een 55 ”0”-signaal op de ingang 208 de toestand van de flipflop 210 niet en de uitgang 80 zal in de ”1 ’’-toestand daarvan blijven). De condensator 222 wordt onmiddellijk boven het drempelspanningsniveau van de omkeerinrichting geladen en de omkeerinrichting 226 ’’ziet” nu een "1’’-ingangssignaal. Het ”1”- 5 194661 ingangssignaal van de omkeerinrichting 226 wordt omgekeerd in een ”0”-uitgangssignaal, dat aan de terugstelklem 228 van de teller 230 wordt toegevoerd. De teller 230 wordt derhalve in werking gesteld en begint de signalen van 32 Hz, die op de andere ingang 232 daarvan aanwezig zijn, te tellen.

Verondersteld wordt, dat het golfdetectoruitgangssignaal op de klem 84 een anomalie was en dat binnen 5 de periode voordat de condensator 222 onder het drempelspanningsniveau wordt ontladen (van de orde van 2 seconden) geen volgend uitgangssignaal wordt geleverd. D.w.z., dat aan de RC-keten 220 via de EN-poort 216 geen volgende puls wordt toegevoerd voordat de condensator 222 is ontladen tot een niveau onder het drempelniveau. Onder deze omstandigheden zal de ingangsspanning van de omkeerinrichting 226 onder de drempelwaarde dalen, d.w.z. naar een ”0”-toestand, zal de uitgang van de omkeerinrichting 10 226 worden teruggeschakeld naar een ”1 "-toestand, en derhalve zal de teller (bij de klem 228) worden teruggesteld. Dit terugstellen zal plaatsvinden voordat de teller 230 het vooraf bepaalde aantal klokpulsen daarvan heeft geteld, d.w.z. dat het terugstellen zal plaatsvinden vóór een vooraf bepaald interval (2 sec.). Derhalve zal de toestand van de uitgang van de teller 230 niet zijn gewijzigd naar een ”1’’-uitgang; in plaats daarvan blijft de teller 230 in de ”0”-toestand en wordt de flipflop 210 niet teruggesteld. De flipflop 80 blijft in 15 de ”1 "-toestand daarvan.

Thans zal de toestand worden beschouwd, waarbij een tweede puls uit de hellingsdetectorketen 4 door de EN-poort 216 wordt ontvangen voordat de condensator 222 onder het drempelspanningsniveau is ontladen. Deze tweede puls herlaadt de condensator 222 tot de geladen toestand, zodat de condensator een spanning boven het drempelniveau van de omkeerinrichting behoudt gedurende een tijd, welke groter is 20 dan het vooraf bepaalde interval van de teller 230, waardoor de teller 230 in de inschakeltoestand wordt gehouden en een voldoend aantal klokpulsen telt, zodat de uitgang van de teller 230 naar de ”1 ’’-toestand wordt omgeschakeld. Zoals men zich zal herinneren, wijzigt dit ”1 ’’-signaal uit de teller 230, dat op de ingang 212 van de flipflop 210 aanwezig is, de toestand van de flipflop 80 naar een ”0”-toestand. De EN-poort 216 wordt nu uitgeschakeld. Op een soortgelijke wijze wordt aangezien de uitgang 80 gelijk is aan 25 "0” de hellingsdetectorketen 4 met de digitale frequentievergelijkingsinrichting 12 (figuur 1) gekoppeld.

Zolang als verdere signalen met grote helling ten minste elke 2 seconden aan de klem 84 worden toegevoerd, blijft de uitgang 80 in de ”0”-toestand daarvan.

Uit de bovenstaande toelichting blijkt, dat om de ingangsspanning van de omkeerinrichting 226 boven het drempelniveau te houden en derhalve de teller 230 in de hoge toestand daarvan te houden (zodat de 30 nul-doorgangsdetector 6 is ontkoppeld ten opzichte van en de hellingsdetectorketen 4 is gekoppeld met de digitale frequentievergelijkingsinrichting 12) de golfdetectoruitgangspulsen uit de hellingsdetectorketen 4 boven een bepaalde frequentie moeten optreden en tevens met in hoofdzaak gelijke afstanden moeten optreden. Bij wijze van voorbeeld wordt aangenomen, dat de voorafbepaalde periode van de teller 230 2 seconden is en wordt verder aangenomen, dat het gewenst is naar de hellingsdetectorketen 4 ”om te 35 schakelen” wanneer twee opeenvolgende golfdetectoruitgangspulsen worden ontvangen. Bij ontvangst van de eerste golfdetectoruitgangspuls door de RC-keten 220 wordt de condensator geladen, wordt praktisch onmiddellijk de drempelspanning van de omkeerinrichting 226 overschreden en begint daarna de condensator zich te ontladen. Indien de tweede opvolgende golfdetectoruitgangspuls een halve seconde later optreedt en geen verdere puls binnen het venster van 2 seconden wordt ontvangen, zal de spanning van de 40 omkeerinrichting 226 onder het drempelniveau dalen voordat de periode van 2 seconden van de teller 230 is voltooid. De teller 230 zal worden teruggesteld op het ’’moment”, dat de condensatorspanning onder de drempelwaarde van de omkeerinrichting 226 daalt en zal derhalve niet van de ”0”-toestand daarvan afwijken, waarbij de uitgang 80 in de ”1’’-toestand daarvan wordt gehouden; er vindt geen ’’omschakeling” naar de hellingsdetectorketen 4 plaats.

45 Op een soortgelijke wijze zal indien de tweede golfdetectoruitgangspuls 1,5 seconden na de eerste optreedt, de spanning van de omkeerinrichting 226 onder de drempelwaarde zijn afgenomen voordat de tweede puls wordt ontvangen. Zelfs ofschoon de teller 230 door de eerste puls in werking is gesteld, zal de teller weer worden teruggesteld op het ’’moment”, dat de condensatorspanning onder de drempelwaarde van de omkeerinrichting 226 daalt (d.w.z. niet continu overschrijdt tijdens het venster van 2 seconden van 50 de teller 230); derhalve zal de toestand van de teller 230 niet veranderen ten opzichte van de ”0”-toestand daarvan.

Onder verwijzing naar figuur 1 werkt de vertragingsketen 56 als volgt. Als uitgangspunt wordt aangenomen, dat de nul-doorgangsdetector 6 met de digitale frequentievergelijkingsketen 12 is gekoppeld. De uitgang 80 van de vertragingsketen 56 bevindt zich in de ”1’’-toestand daarvan. Golfdetectoruitgangs-55 signalen uit de hellingsdetectorketen 4 worden nu ontvangen. De vertragingsketen 56 telt gedurende een eerste vooraf bepaalde periode het aantal golfdetectoruitgangssignaalpulsen, die een relatief constante frequentie hebben. Indien het aantal pulsen met constante frequentie, d.w.z. in hoofdzaak uniform- 194661 6 gescheiden pulsen een voorafbepaald aantal binnen de eerste voorafbepaalde periode overschrijdt, wordt de vertragingsuitgangslijn 80 vanuit een normaal hoge naar een lage of "0"-toestand verschoven. De lijn blijft in deze "0”-toestand gedurende ten minste een tweede vooraf bepaalde periode. De tweede vooraf bepaalde periode kan dezelfde lengte hebben als de eerste vooraf bepaalde periode. Indien daaropvol-5 gende golfdetectoruitgangspulsen binnen de tweede vooraf bepaalde periode optreden, blijft de uitgang 80 van de vertragingsketen in de ”0”-toestand daarvan. Indien de periode tussen opeenvolgende golfdetector-uitgangssignaalpulsen evenwel toeneemt d.w.z. indien geen golfdetectoruitgangssignaalpulsen binnen de tweede vooraf bepaalde periode optreden, wordt de uitgang 80 van de vertragingsketen 56 vanuit de ”0”-toestand daarvan naar de hoge of 'T’-toestand omgeschakeld.

10 Het blijkt derhalve, dat zolang als de uitgangspulsen met grote helling met een vooraf bepaald aantal en een vooraf bepaalde frequentie door de vertragingsketen 56 worden ontvangen, de nul-doorgangsdetector 6 wordt ontkoppeld ten opzichte van en de hellingsdetector 4 wordt gekoppeld met de digitale frequentie-vergelijkingsketen 12. Indien evenwel het aantal uitgangssignalen met grote helling in een voorafbepaalde periode onder een voorafbepaalde waarde afneemt, koppelt de koppelketen 10 de nul-doorgangsdetector 6 15 met de digitale vergelijkingsuitgangsketen 12. De nul-doorgangsdetector 6 blijft met de uitgangsketen 12 gekoppeld totdat de vertragingsketen 56 weer van toestand verandert.

De koppelketen 10 zorgt er derhalve voor, dat wanneer het ECG-signaal ’’piekachtige’ golfvormen of golfvormen met grote helling bevat, de hellingsdetector 4 wordt gebruikt voor het controleren van de ECG-signalen. Indien daarentegen de helling van het binnenkomende ECG-signaal meer sinusvormig is, 20 koppelt de koppelketen 10 de nul-doorgangsdetector 6 met de uitgangsketen 12. Deze afwisselende omschakeling tussen de detectoren 4 en 6 zorgt voor een betrouwbare en nauwkeurige telling van de hartslagen.

Het is duidelijk, dat sommige hartslagen zullen worden gemist. Zo zullen de initiële golfdetectoruitgangs-signalen uit de multivibrator 36, die aan de vertragingsketen 56 worden toegevoerd, door de EN-poort 42 25 niet naar de OF-poort 54 worden doorgelaten aangezien de EN-poort 42 pas in werking wordt gesteld na een eerste vooraf bepaalde periode. In het algemeen wordt de eerste vooraf bepaalde periode ingesteld tussen 1 en 5 seconden, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan 2-5 seconden. (Ofschoon dergelijke signalen met grote helling door de hellingsdetectorketen 4 niet kunnen worden geteld, is het nog steeds mogelijk, dat zij door de nul-doorgangsdetector 6 kunnen worden geteld indien zij toevallig door het 30 laagdoorlaatfilter 47 worden doorgelaten.) Op een soortgelijke wijze zal indien de EN-poort 42 na een eerste voorafbepaalde periode in werking wordt gesteld en daarna geen verdere signalen met grote helling worden ontvangen, de nul-doorgangsdetector gedurende ten minste een tweede voorafbepaalde periode buiten werking worden gesteld en zullen eventuele hartslagen met geringe helling worden gemist. In de praktijk evenwel zal het aantal hartslagen, dat door de hartfrequentiedetectorketen 2 zal worden gemist, betrekkelijk 35 gering zijn aangezien de vertragingsketen 56 zodanig is ontworpen, dat de eerste en tweede vooraf- bepaalde perioden niet zó groot zijn, dat de gemiste hartslagen een kritisch effect zullen hebben. Bovendien is het onwaarschijnlijk, dat de ECG-golfvorm van een patiënt op een zodanige wijze drastisch tussen grote en kleine hellingen wisselt, Dat een kritiek aantal hartslagen zal worden gemist.

De uitgangsketen 12 omvat een digitalè frequentievergelijkingsinrichting 86. De digitale frequentievergelij-40 kingsinrichting is van bekende opbouw en bezit een ingang 88, die met de uitgangslijn 69 van de OF-poort 54 uit de koppelketen 10 is gekoppeld. De signalen op de ingang 88 reflecteren het aantal hartslagen uit óf de nul-doorgangsdetector 6 óf de hellingsdetector 4. De digitale frequentievergelijkingsinrichting 86 omvat programmafrequentie-ingangsklemmen 90 om in de digitale frequentievergelijkingsinrichting een vooraf bepaalde of vooraf geprogrammeerde frequentie in te lezen. De digitale frequentievergelijkingsinrichting 86 45 ontvangt de hartslagsignalen en bepaalt op een slag-voor-slagbasis de werkelijke hartfrequentie. Deze hartfrequentie wordt vergeleken met de geprogrammeerde frequentie en wanneer de hartfrequentie de geprogrammeerde frequentie overschrijdt, treedt op de uitgangslijn 92 van de vergelijkingsinrichting een vergelijkingsinrichtingsuitgangssignaal op. De vertragingsketen 93, welke een integrator kan zijn, integreert de uitgangssignalen van de vergelijkingsinrichting over een voorafbepaalde tijd en levert een detector-50 uitgangssignaal op de lijn 14 indien het aantal vergelijkingsinrichtingsuitgangsfrequentiesignalen een voorafbepaald aantal in een vooraf bepaalde tijd overschrijdt. In het algemeen voorziet de vertragingsketen 93 in een beveiliging teneinde te beletten, dat storende signalen de werking van de defibrillatiepulsgenerator inleiden. De vertragingsketen 93 kan een uitgangssignaal leveren indien twee vergelijkingsinrichtingsuit-gangssignalen binnen een interval van 4 seconden worden ontvangen.

55 De digitale frequentievergelijkingsinrichting 86 omvat ook uitleesklemmen 94 voor het uitlezen van de werkelijke hartfrequentie. Deze werkelijke hartfrequentieuitlezing is niet nodig voor defibrillator- of hartstimulatorwerkingen, doch er kunnen zich omstandigheden voordoen waarbij de werkelijke frequentie

Claims

7 194661 gewenst is. Indien de inrichting in een menselijk lichaam wordt geïmplanteerd, kan het uitlezen door telemetrie of dergelijke plaatsvinden. Wanneer de hartfrequentiedetector 2 wordt toegepast in een defibrillatorketen, als aangegeven in figuur 1, wordt het detectoruitgangssignaal op de lijn 14 aan de ingangen van twee EN-poorten 96 en 98 5 toegevoerd. De EN-poort 96 ontvangt aan de andere ingang daarvan het uitgangssignaal uit de waarschijn-lijkheidsdichtheidsfunctieketen 16. Het uitgangssignaal van de EN-poort 96 wordt toegevoerd aan een OF-poort 100, welke met een defibrillatorpulsgenerator (niet afgebeeld) is gekoppeld voor het inleiden van een defibrillatieschok. Wanneer derhalve aan de karakteristieken van de waarschijnlijkheidsdicht-heidsfunctieketen 16 wordt voldaan en het hartfrequentie-uitgangssignaal een vooraf bepaalde waarde 10 overschrijdt, wordt de EN-poort 96 in werking gesteld en wordt de keten 16 met de defibrillatiepulsgenerator gekoppeld. Onder bepaalde omstandigheden kan het gewenst zijn, dat een defibrillatieschok uitsluitend afhankelijk is van een abnormale hartfrequentie. Onder deze omstandigheden bezit de EN-poort 98 bij de klem 102 een hoog of ”1 ’’-ingangssignaal om het mogelijk te maken, dat de defibrillatiepulsgenerator uitsluitend door de 15 uitgang 14 van de digitale frequentievergelijkingsketen 12 wordt geactiveerd. Indien dit niet is gewenst, bezit de klem 102 van de EN-poort 98 een belemmerings- of ”0”-ingangssignaal. 20

1. Hartslagfrequentiedetector-inrichting, omvattende een detectorschakeling met een differentiator voor het uit de ECG-signalen detecteren van een golfvorm met een voorafbepaalde karakteristiek voor het verschaffen van een aantal eerste detectorsignalen, en van een uitgangsketen die gekoppeld is aan de eerste detectorschakeling voor het verschaffen van een hartslagfrequentie-uitgangssignaal, met het kenmerk, dat 25 de eerste detectorschakeling voorzien is van een drempelketen voor het verschaffen van de eerste detectorsignalen die een representatie is van de ECG-signalen waarvan de helling van de flanken boven een vooraf bepaalde drempelwaarde ligt, van een tweede detectorschakeling voor het verschaffen vein tweede detectorsignalen die een representatie is van de nuldoorgangen van de vooraf bepaalde golfvorm-karakteristiek uit de ECG-signalen, en van een koppelschakeling voor het daaraan koppelen van de eerste 30 en tweede detectorschakeling teneinde de eerste of de tweede detectorsignalen selectief over te dragen aan de uitgangsketen.

2. Hartslagfrequentiedetector-inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste detectorschakeling voorzien is van een multivibrator voor het daaraan toevoeren van de door de drempelketen geleverde eerste detectorsignalen en die, in responsie op de aan deze multivibrator toegevoerde hartslag- 35 frequentie, in afhankelijkheid van een vooraf bepaalde herstelperiode, per hartslagfrequentie één uit het aantal van de daaraan toegevoerde eerste detectorsignalen doorlaat.

3. Hartslagfrequentiedetector-inrichting volgens een der conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat de koppelschakeling de eerste detectorschakeling aan de uitgangsketen koppelt wanneer het aantal van de eerste detectorsignalen gedurende een eerste vooraf bepaalde periode een vooraf bepaalde waarde 40 overschrijdt en de afstand tussen het aantal van deze eerste detectorsignalen in hoofdzaak constant is, en deze koppeling gedurende ten minste een tweede vooraf bepaalde periode in stand houdt totdat binnen ten minste deze tweede vooraf bepaalde periode geen eerste detectorsignalen worden ontvangen.

4. Hartslagfrequentiedetector-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de uitgangsketen is voorzien van vergelijkingsorganen voor het uitvoeren van een vergelijking ten opzichte van een vooraf bepaalde 45 frequentie, met het kenmerk, dat het aantal van de eerste detectorsignalen en het aantal van de tweede detectorsignalen dat per eenheid van tijd wordt ontvangen, wordt bepaald en het samengestelde aantal per eenheid van tijd wordt vergeleken met de vooraf bepaalde frequentie, en wanneer het samengestelde aantal per eenheid van tijd een vooraf bepaald aantal overschrijdt een uitgangssignaal wordt geleverd. Hierbij 2 bladen tekening