NL194751C

NL194751C - Implantable system with a defibrillator and a pacemaker.

Info

Publication number: NL194751C
Application number: NL9001791A
Authority: NL
Original assignee: Cardiac Pacemakers Inc
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 2003-02-04
Also published as: DE4026001A1; GB9017108D0; JPH0392178A; GB2234908A; CA2023185A1; FR2650958A1; AU641419B2; GB2234908B; JP2825104B2; NL9001791A; CA2023185C; AU6080190A; NL194751B; FR2650958B1

Description

1 194751 „ Implanteerbaar stelsel met een defibrillator en een hartgangmaker1 194751 "Implantable system with a defibrillator and a pacemaker

De uitvinding heeft betrekking op een implanteerbaar stelsel met een defibrillator en een hartgangmaker omvattende: defibrillatieorganen voor het opwekken van een defibrillatiepuls; een defibrillatie-elektrode, 5 verbonden met de defibrillatieorganen voor het afgeven van de defibrillatiepuls aan het hart van een patiënt; gangmaakorganen voor het opwekken van gangmaakpulsen; een gangmaakelektrode voor het afgeven van de gangmaakpulsen aan het hart van de patiënt; een schakelinrichting verbonden tussen de gangmaak-elektrode en de gangmaakorganen en in staat om in een eerste en in een tweede toestand te verkeren; en schakelaarbesturingsorganen voor het trekkeren van de schakelinrichting om de eerste toestand aan te 10 nemen waardoor een geleidingsbaan wordt verschaft tussen de gangmaakorganen en de gangmaakelektrode voor het afgeven van de gangmaakpulsen aan het hart, en voor het trekkeren van de schakelinrichting om de tweede toestand aan te nemen waardoor geen geleidingsbaan wordt verschaft tussen de gangmaakorganen en de gangmaakelektrode.The invention relates to an implantable system with a defibrillator and a pacemaker comprising: defibrillators for generating a defibrillation pulse; a defibrillation electrode connected to the defibrillation members for delivering the defibrillation pulse to a patient's heart; pacing means for generating pacing pulses; a pacing electrode for delivering the pacing pulses to the patient's heart; a switching device connected between the pacing electrode and the pacing members and capable of being in a first and a second state; and switch controllers for triggering the switching device to assume the first state thereby providing a conductor path between the pacing members and the pacing electrode for outputting the pacing pulses to the heart, and for triggering the switching device to take the second state whereby no conduction path is provided between the pacing members and the pacing electrode.

Een dergelijk implanteerbaar stelsel met een defibrillator en een hartgangmaker is bekend uit het 15 Amerikaanse octrooi US-A-4.787.389.Such an implantable system with a defibrillator and a pacemaker is known from US patent US-A-4,787,389.

Het bekende implanteerbare stelsel omvat een bipolaire gangmaakpuntelektrode die is bevestigd op het hart en twee kussenelektroden die op of nabij het hart zijn gemonteerd om het hart te defibrilleren. De twee kussenelektroden kunnen worden aangeduid als respectievelijk een defibrillatiekussen en een gemeenschappelijk kussen. In een dergelijke opstelling verloopt de gangmaakuitgangsgeleidingsbaan van de 20 bipolaire gangmaakpuntelektrode naar de gemeenschappelijke kussenelektrode. De defibrillatiegeleidings-baan verloopt van de defibrillatiekussenelektrode naar de gemeenschappelijk kussenelektrode. Een ' probleem dat bij deze configuratie optreedt, is dat tijdens de defibrillatie met een hoge spanning de gangmaakpuntelektrode werkt als een sonde en de tijdens defibrillatie afgegeven hoge spanning transporteert naar de ingang van de implanteerbare inrichting. Deze hoge spanning zal normaliter de implanteerbare 25 inrichting vernietigen.The known implantable system comprises a bipolar pacing point electrode mounted on the heart and two pad electrodes mounted on or near the heart to defibrillate the heart. The two pad electrodes can be referred to as a defibrillation pad and a common pad, respectively. In such an arrangement, the pacing output conducting path extends from the bipolar pacing point electrode to the common pad electrode. The defibrillation conduction path extends from the defibrillation pad electrode to the common pad electrode. A problem occurring with this configuration is that during the high-voltage defibrillation, the pacing point electrode acts as a probe and transports the high voltage delivered during defibrillation to the implantable device input. This high voltage will normally destroy the implantable device.

Door middel van schakelaars wordt de verbinding tussen de gangmaakelektrode en de gangmaakorganen tijdens de defibrillatie verbroken, om te voorkomen dat hoge spanningen ten gevolge van defibrillatie de hartgangmaker beschadigen. Indien echter externe defibrillatie wordt toegepast worden de schakelaars niet bekrachtigd, zodat het risico op beschadiging van de hartgangmaker nog steeds aanwezig 30 is.The connection between the pacing electrode and the pacing members is broken by means of switches during defibrillation, in order to prevent high voltages due to defibrillation damaging the pacemaker. However, if external defibrillation is used, the switches are not energized, so that the risk of damaging the pacemaker is still present.

De uitvinding beoogt te voorzien in een implanteerbaar stelsel met een defibrillator en een hartgangmaker, waarbij de bestuurbare schakelinrichting is ingericht om te voorkomen dat de hartgangmaker wordt beschadigd bij externe defibrillatie.The invention has for its object to provide an implantable system with a defibrillator and a pacemaker, wherein the controllable switching device is arranged to prevent the pacemaker from being damaged during external defibrillation.

Daartoe heeft een implanteerbaar stelsel met een defibrillator en hartgangmaker van de in de aanhef 35 beschreven soort volgens de uitvinding het kenmerk, dat de schakelinrichting bestaat uit een MOSFET-transistor omvattende een bron, een afvoer en een poort, waarbij de afvoer is verbonden met de gangmaakelektrode en waarbij de bron en poort aan aarde zijn geklampt.To this end, an implantable system with a defibrillator and pacemaker of the type described in the preamble according to the invention is characterized in that the switching device consists of a MOSFET transistor comprising a source, a drain and a gate, the drain being connected to the pacing electrode and with the source and gate grounded.

Door deze maatregel is het mogelijk om ook bij externe defibrillatie de hartgangmaker te beschermen tegen ongewenst hoge spanningen.This measure makes it possible to protect the pacemaker from undesirably high voltages even with external defibrillation.

4040

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont figuur 1 een schematische weergave van een implanteerbaar stelsel met een defibrillator en een hartgangmaker omvattende een bestuurbare schakelaar in de gangmaakleiding; en figuur 2 een schematisch diagram van de besturingsschakeling voor de schakelaar in de gangmaakpunt-45 leiding.The invention is further elucidated with reference to the drawing. Figure 1 shows a schematic representation of an implantable system with a defibrillator and a pacemaker comprising a controllable switch in the pacing lead; and Figure 2 is a schematic diagram of the control circuit for the switch in the pacing point 45 lead.

Thans wordt verwezen naar figuur 1, waar een implanteerbaar stelsel met een defibrillator en een hartgangmaker wordt getoond dat een defibrillatiesectie 10 omvat die is verbonden met een op of nabij het hart aan te brengen defibrillatie-elektrode 12, en met een op of nabij het hart aan te brengen gemeenschappe-50 lijke kussenelektrode 16. Daarbij is een gangmaaksectie 18 verschaft die is verbonden met een op of nabij het hart aan te brengen gangmaakpuntelektrode 20, via een bestuurbare schakelaar 22. De schakelaar 22 is bestuurbaar door een aantal besturingssignalen, welke in het volgende nader zullen worden beschreven.Reference is now made to Figure 1, where an implantable system with a defibrillator and a pacemaker is shown that comprises a defibrillation section 10 connected to a defibrillation electrode 12 to be applied to or near the heart, and to a heart on or near the heart common pad electrode 16 to be applied. A pacing section 18 is provided which is connected to a pacing point electrode 20 to be arranged on or near the heart via a controllable switch 22. The switch 22 is controllable by a plurality of control signals which the following will be further described.

De defibrillatiesectie 10 en de gangmaaksectie 18 worden bestuurd door een besturingseenheid 24. De besturingseenheid 24 kan een ECG-versterker en andere inrichtingen voor het analyseren van ECG-55 signalen omvatten voor het bepalen welk type behandeling aan het hart moet worden uitgevoerd. De gangmaakpuntelektrode 20 is in staat om de activiteit van het hart af te tasten, en om dergelijke afgetaste informatie te verschaffen aan de besturingseenheid 24.The defibrillation section 10 and the pacing section 18 are controlled by a control unit 24. The control unit 24 may include an ECG amplifier and other devices for analyzing ECG-55 signals for determining what type of treatment is to be performed on the heart. The pacing point electrode 20 is capable of sensing the activity of the heart, and of providing such sensed information to the control unit 24.

194751 2194751 2

De gangmaaksectie 18 is met de gangmaakpuntelektrode 20 verbonden via de leiding 26. De schakelaar 22 is in de leiding 26 gemonteerd tussen de gangmaaksectie 18 en de gangmaakpuntelektrode 20.The pacing section 18 is connected to the pacing point electrode 20 via the lead 26. The switch 22 is mounted in the lead 26 between the pacing section 18 and the pacing point electrode 20.

De schakelaar 22 wordt bestuur door de besturingssignalen om te openen of te sluiten, en aldus selectief een stroombaan te verschaffen van de gangmaakpuntelektrode 20 naar de gangmaaksectie 18.The switch 22 is controlled by opening or closing the control signals, and thus selectively providing a current path from the pacing point electrode 20 to the pacing section 18.

5 Figuur 2 toont een schematisch diagram van de besturingsschakeling voor de schakelaar in de gangmaakleiding waardoor specifieke besturingssignalen woren gebruikt om de schakelaar 22 te besturen. Deze besturingssignalen omvatten GANG MAKEN, HERLADEN, TERM, ONTLADEN, AANDRIJVEN EN ONDERDRUKKEN. Zoals boven opgemerkt moet de schakelaar 22 open zijn wanneer een defibrillatiepuls wordt afgeleverd aan het hart zodat de defibrillatiepuls met hoge energie niet wordt opgevangen door de 10 gangmaakpuntelektrode 20 en wordt overgedragen aan de gangmaaksectie 18. Anderzijds moet de schakelaar 22 gesloten zijn wanneer een gangmaakpuls wordt afgeleverd aan het hart via de gangmaakpuntelektrode 20. In figuur 2 is een MOSFET-transistor Q1 weergegeven, verbonden in de leiding 26 tussen de gangmaakpuntelektrode 20 en de gangmaaksectie 18. De transistor Q1 wordt selectief aan- en uitgeschakeld om respectievelijk de leiding 26 te sluiten en te openen.Figure 2 shows a schematic diagram of the control circuit for the switch in the pacing line whereby specific control signals are used to control the switch 22. These control signals include GUN MAKE, RELOAD, TERM, LOAD, DRIVE, and SUPPRESS. As noted above, the switch 22 must be open when a defibrillation pulse is delivered to the heart so that the high energy defibrillation pulse is not captured by the pacing point electrode 20 and transferred to the pacing section 18. On the other hand, the switch 22 must be closed when a pacing pulse is delivered to the heart via the pacing point electrode 20. Figure 2 shows a MOSFET transistor Q1 connected in the lead 26 between the pacing point electrode 20 and the pacing section 18. The transistor Q1 is selectively turned on and off to close the lead 26 respectively and open.

15 De signalen GANG MAKEN en HERLADEN trekkeren de transistor Q1 om aan te schakelen en aldus een geleidingsbaan te verschaffen tussen de gangmaaksectie 18 en de gangmaakpuntelektrode 20. De transistor Q1 is normaliter uit, en aldus is de leiding 26 normaliter open. De condensator C1, die is verbonden met de poort van de transistor Q1, is door de diode D1 en de weerstand R1 geladen tot 6 Volt. De weestand R1 is verbonden met een vermogensbron voor -6 Volt. Om de transistor Q1 aan te schakelen, 20 wanneer de GANG MAKEN- of HERLADEN-signalen hoog zijn, wordt MOSFET-transistor Q3 getrekkerd door met een p-type kanaal de NOR-poort 30 om de condensator C1 tot 6 Volt ten opzichte van aarde te jagen. Dit forceert een positieve 6 Volt op de poort van de transistor Q1. Tijdens gangmaken is de bron van de transistor Q1 negatief ten opzichte van aarde. Tijdens herladen aan de andere kant is de bron van de transistor Q1 minder dan 3 Volt ten opzichte van aarde. Wanneer dat het geval is, en wanneer de poort van 25 de transistor Q1 door de condensator C1 wordt gehouden bij plus 6 Volt, is de poort/bronspannng van de transistor Q1 boven zijn drempel, waardoor de transistor Q1 wordt aangeschakeld. Wanneer de transistor Q1 aan is, is het mogelijk voor een gangmaak- of herlaadstroom om te stromen door de leiding 26 naar de gangmaakpuntelektrode 20.The signals GUN MAKE AND RELOAD pull the transistor Q1 to turn on and thus provide a conduction path between the pacing section 18 and the pacing point electrode 20. The transistor Q1 is normally off, and thus the lead 26 is normally open. The capacitor C1, which is connected to the gate of the transistor Q1, is charged to 6 volts by the diode D1 and the resistor R1. The resistance R1 is connected to a power source for -6 volts. To turn on the transistor Q1 when the CREATE CREATE or RELOAD signals are high, MOSFET transistor Q3 is triggered by p-type channel the NOR gate 30 around capacitor C1 to 6 volts to ground to hunt. This forces a positive 6 Volt on the gate of the transistor Q1. During pacing, the source of the transistor Q1 is negative with respect to ground. During recharge on the other hand, the source of the transistor Q1 is less than 3 volts relative to ground. When that is the case, and when the gate of the transistor Q1 is held by the capacitor C1 at plus 6 volts, the gate / source voltage of the transistor Q1 is above its threshold, thereby turning on the transistor Q1. When the transistor Q1 is on, it is possible for a pacing or recharging current to flow through the lead 26 to the pacing point electrode 20.

Tijdens defibrillatie wordt de transistor Q1 in zijn uit-toestand gehouden om te voorkomen dat stroom in 30 de leiding 26 stroomt. De signalen AANDRIJVEN en ONDERDRUKKEN zijn hoog tijdens de condensator-laadmodus en defibrillatie. Deze signalen schakelen de MOSFET-transistor Q2 aan na verschillende digitale logische poorten gepasseerd te zijn. In het bijzonder is het AANDRIJVEN-signaal via een invertor 32 verbonden met de kloklngang van een flip-flop 34 van het D-type. Het uitgangssignaal van de flip-flop 34 wordt toegevoerd naar een NAND-poort 36. Het signaal ONDERDRUKKEN wordt ook naar de NAND-poort 35 36 gevoerd via een invertor 38. Het uitgangssignaal van de NAND-poort 36 wordt toegevoerd naar de poort van de transistor Q2 via een invertor 40. Wanneer de signalen AANDRIJVEN en ONDERDRUKKEN gedetecteerd worden, wordt de transistor Q2 aangeschakeld, waardoor de poort van de transistor Q1 één diodeval onder aarde wordt gehouden. Wanneer de puntpotentiaal toeneemt ten opzichte van de gemeenschappelijke potentiaal tijdens defibrillatie, zullen de bron en afvoer van de transistor Q1 positief worden. De 40 bron zal proberen de afvoer te volgen, maar wanneer de bron de diodeval van de zenerdiode Z1 overschrijdt, zal de bron worden geklampt tot één diodeval boven aarde. Omdat de poort van de transistor Q1 geklampt is tot één diodeval onder aarde, is er niet voldoende poort/-bronspanning om de transistor Q1 aan te schakelen. Daarom blijft de transistor uit en vloeit er geen stroom door de leiding 26. De transistor Q1 is ontworpen om typisch ten minste 800 Volt te doorstaan alvorens kapot te gaan.During defibrillation, the transistor Q1 is kept in its off state to prevent current from flowing into the line 26. The signals DRIVE and SUPPRESS are high during capacitor charging mode and defibrillation. These signals turn on the MOSFET transistor Q2 after having passed several digital logic gates. In particular, the DRIVE signal is connected via an inverter 32 to the clock input of a D-type flip-flop 34. The output signal from the flip-flop 34 is supplied to a NAND gate 36. The SIGN-UP signal is also fed to the NAND gate 35 via an inverter 38. The output signal from the NAND gate 36 is supplied to the gate of the transistor Q2 via an inverter 40. When the DRIVES and SUPPRESSIONS signals are detected, the transistor Q2 is turned on, whereby the gate of the transistor Q1 is kept one diode trap under ground. As the point potential increases relative to the common potential during defibrillation, the source and drain of the transistor Q1 will become positive. The source will attempt to follow the drain, but when the source exceeds the diode trap of the zener diode Z1, the source will be clung to one diode trap above earth. Because the gate of the transistor Q1 is clamped to one diode trap under ground, there is not enough gate / source voltage to switch on the transistor Q1. Therefore, the transistor remains off and no current flows through the line 26. The transistor Q1 is designed to typically withstand at least 800 volts before breaking.

45 Om de transistor Q1 terug te stellen naar zijn normaliter uit-toestand, worden de signalen TERM en ONTLADEN gedetecteerd door de NAND-poort 42 die is verbonden met de terugstelingang van de flip-flop 34 via een invertor 44. Het GANGMAKEN-signaal is ook verbonden met een ingang van de NAND-poort 42 via een invertor 46. Wanneer de juiste combinatie van de signalen TERM, GANG MAKEN en ONTLADEN gedetecteerd worden, zal de transistor worden teruggesteld naar zijn normaliter uit-toestand.45 To reset the transistor Q1 to its normally off state, the signals TERM and DISCHARGE are detected by the NAND gate 42 which is connected to the reset input of the flip-flop 34 via an inverter 44. The CREATE signal is also connected to an input of the NAND gate 42 via an inverter 46. When the correct combination of the TERM, CURVE, and DISCHARGE signals are detected, the transistor will be reset to its normally off state.

50 Wanneer een externe defibrillatiepuls wordt toegevoerd aan de patiënt, wordt de bron van de transistor Q1 één diodeval boven de aarde gehouden zodat de transistor Q1 automatisch uitschakelt om dezelfde bovengenoemde redenen. Dat wil zeggen, tijdens externe defibrillatie is de poort van de transistor Q1 één diodeval onder aarde. Wanneer de puntpotentiaal stijgt ten opzichte van de gemeenschappelijke potentiaal tijdens externe defibrillatie, volgt de bron de afvoer. De zenerdiode Z1 houdt de bron van transistor Q1 één 55 diodeval boven aarde en voorkomt daardoor dat transistor Q1 wordt aangeschakeld. Onder de omstandigheden is de poortpotentiaal onder de drempel en bijgevolg is de transistor Q1 uit en vloeit er geen stroom door het gangmaakpunt.When an external defibrillation pulse is applied to the patient, the source of the transistor Q1 is held one diode trap above the ground so that the transistor Q1 automatically turns off for the same reasons mentioned above. That is, during external defibrillation, the gate of the transistor Q1 is one diode trap under ground. When the point potential rises relative to the common potential during external defibrillation, the source follows the drain. Zener diode Z1 keeps the source of transistor Q1 one diode trap above ground and thereby prevents transistor Q1 from being turned on. Under the circumstances, the gate potential is below the threshold, and therefore the transistor Q1 is off and no current flows through the pacing point.

Claims

3 194751. Claim Implantable system with a defibrillator and a pacemaker comprising: defibrillators for generating a defibrillation pulse; 5 a defibrillation electrode connected to the defibrillation members for delivering the defibrillation pulse to a patient's heart; pacing means for generating pacing pulses; a pacing electrode for delivering the pacing pulses to the patient's heart; a switching device connected between the pacing electrode and the pacing members and capable of being in a first and a second state; and switch controllers for triggering the switching device to take the first state as a axis thereby providing a conduction path between the pacing members and the pacing electrode for outputting the pacing pulses to the heart, and for triggering the switching device to assume the second state thereby providing no conductive path between the pacing members and the pacing electrode; characterized in that the switching device consists of a MOSFET transistor comprising a source, a drain and a gate, the drain being connected to the pacing electrode and the source and gate clamped to earth