NO763620L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår hjertetaktgivere og nærmere

bestemt forbedringer i digitalkretser for frembringelse av hjerte-stimuleringspulser.

Den kjente teknikk på dette området vil fremgå av følgende publikasjoner.

US patentskrift nr. 3.343.999 angir anvendelse av et par tyratroner for å sperre overføringen av en frembragt puls til hjertet under perioder når taktgiverkretsen påviser en R-bØ]ge frembragt av hjertet. Tidligere kretser av behovstypen har benyttet seg av andre metoder for å reggere på signaler frembragt ved normal hjertevirksomhet.

US patentskrift nr. 3.447.796 beskrives en hjsrtetaktgiver av behovstypen og som omfatter en klokke, en teller som frembringer pulser i en passende takt for hjertestimuleringssignaler, kretser innfettet for påvisning av signaler fra hjertet, støybegrensende tellere i sådanne detekteringskretser for hjertesignaler, samt koblingsorganer for avsperring av sådanne hjertestimulerende signaler når tilstrekkelige naturlige hjertesignaler påvises.

US patentskrift nr. Re. 28003 beskriver en taktgiver som, når den utsettes for elektromagnetisk påvirkning, drives i en takt som er forskjellig fra dens normale behovstakt.

US patentskrift nr. 3.870.050 beskriver en hjertetaktgiver av behovstype og som omfatter en klokke, en teller samt utstyr for avsperring av signaloverføringen fra telleren hver gang et tilstrekkelig normalt hjertesignal påvises.

Skjønt digitale hjertetaktgivere således har blitt foreslått/

har hjertespesialister likevel fortsatt å gjøre mer omfattende bruk av andre typer av taktgivere.

På bakgrunn av det som er angitt ovenfor, er det derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en hensiktsmessig digital hjertetaktgiver.

Det er et annet formål for oppfinnelsen å fremskaffe en digital hjertetaktgiver som er i stand til å bli drevet i asynkron modus såvel som behovmodus eller interferensmodus.

Det er et ytterligere formål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en hjertetaktgiver som kan drives i en interferensmodus og i en behovsmodus med innbyrdes forskjellig periode mellom pulsene.

Videre er det ennå et ytterligere formål for oppfinnelsen å fremskaffe en digital hjertetaktgiver som muliggjør et variabelt styreintervall hvorunder mottagelse av en R-bølge eller et signal som stimulerer en sådan R-bølge, ikke tilbakestiller en asynkron intervallteller som styrer frembringelse av stimuleringspulser, samtj.^ig som taktgiveren er innrettet for å frembringe et påfølgende beredskapsintervall hvorunder en sådan R-bølge eller et bølge-simulerende signal tilbakestiller den asynkrone intervallteller idet nevnte styreintervall omfatter et underintervall hvis klokke-telling må oppnås uten avbrytelse umiddelbart før innledningen av nevnte beredskapsperiode.

Det er et ytterligere formål for oppfinnelsen å fremskaffe en digital hjertetaktgiver som kan implanteres i kroppen eller anvendes utenfor en pasient.

De ovenfor angitte og andre formål, trekk og fordeler vil klart fremgå for fagfolk på området ut fra følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger og i betraktning av de etterfølgende.patentkrav.

For å oppnå de ovenfor angitte formål omfatter den digitale takt giver i henhold til oppfinnelsen en asynkron intervallteller for opptelling av avgitte pulser fra en klokkepulskilde» Ved oppnåelse av et forut bestemt opptelt pulstall frembringer den asynkrone intervallteller et utgangssignal som påtrykkes en pulsbredde-regulator for å sikre konstant pulsbredde for nevnte utgangspulser. Sådanne pulser med konstant bredde påtrykkes en spenningsforsterker for avgivelse av stimuleringspulser til tilordnede hjerteelektroder.

En R-bølge-forsterker er anordnet for påvisning av R-bølge-signaler samt signaler som simulerer sådanne R-bølger, idet denne forsterker er forsynt med en utgang tilsluttet en tilbakestillingsinngang for en styreteller. Denne styreteller er også anordnet for å motta

klokkepulser og teller opp et intervall hvoretter mottagelse av et tilbakestillende R-bølgesignal fra R-bølgedetektoren frembringer en tilstandsforandring på utgangssiden. Før dette opptelte pulsantall oppnås vil mottagelse av et R-bølgesignal fra vedkommende R-bølgedetektor bare bevirke tilbakestilling av styretelleren uten å frembringe en tilstandsforandring på dens utgangsside. Styretelleren vil derved definere en styretilstand før den når sitt forut bestemte opptelte pulstall, som imidlertid kan forlenges i ubestemt utstrekning, samt en beredskapstilstand hvorunder mottagelse av en R-bølge frembringer en .forandring av tellerens utgangstilstand. Denne forandring i utgangstilstanden påtrykkes en forsinkelseskrets, som etter en forut bestemt tid, avgir et tilbakestillingssignal til den asynkrone intervallteller.

Den således beskrevede krets vil dermed være i stand til å frembringe hjertestimulerende pulser i en første behovmodus-takt og en annen kortere asynkronmodusrtakt.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere anskueliggjort under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er et blokkskjerna av en digital hjertetaktgiver i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et mer detaljerteblokkskjerna av den digitale hjertetaktgiver i fig. 1. Fig. 3 viser en rekke vertikalt overensstemmende grafiske fremstillinger som angir de forskjellige pulser og elektriske tilstander i utvalgte punkter i den krets som er vist i fig. 2, og Fig. 4 er et blokkskjerna av kretsen i fig. 2 med nærmere angivelse av de forskjellige elektriske forbindelser mellom spesifiserte intergrerte kretspakker, for en anskuelig utførelse av den digitale hjertetaktgiver i henhold til oppfinnelsen.

I de forskjellige figurer på tegningene angir samme hanvisningstall tilsvarende deler.

En digital taktgiver 10 i henhold til oppfinnelsen er vist i form av blokkskjerna i fig. 1 og 2 samt i spesiell utførelse i form av integrerte kretser i fig. 4. Den viste utførelse av hjertetaktgiveren detekterer naturlig frembragte signaler fra hjertet og frembringer stimuleringssignaler for tilførsel til hjertet, og sådan deteksjon og slgnaltilførsel vil være vel kjent på dette fagområdet.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes såvel for ytre taktgiver-systerner. Som for implanterbare taktgivere, således at utgangsklemmene 51 i sin alminnelighet kan anses å kunne tilsluttes et hvilket som helst kontaktsystem beregnet på å forbinde taktgiveren med hensiktsmessige områder av hjertet.

Taktgiveren i henhold til oppfinnelsen er innrettet for å

detektere naturlig opptredende ^jertepuls.er, som i det følgende generelt vil bli betegnet som hjertepulser, og spesielt som nærmere bestemte spesielle pulser, slik som R-bølger, P-bølger,

etc. Det bør bemerkes at skjønt visse taktgivere detekterer P-bølger eller andre signaler som frembringes i hjertet, er de fleste taktgivere av behovtypen innrettet for å reagere på R-bølger, og det viste utførelsesekserapél angir spesielt følsomhet for R-bølger, uten at det derfor uteeluttes muligheter for eventuell påvirkning fra andre hjerteslagjsignaler. Den foreliggende krets er beregnet på under visse betingelser å frembringe et stimulerings-signal, som i det følgende vil bli kalt en stimuleringspuls, på

den måte som earir beskrevet nedenfor. Også interferenspulser som

simulerer en R-bølge og i det følgende bil bli betegnet som interferenspul3er, kan i visse tilfeller detekteres av foreliggende krets, slik som forklart nedenfor.

I fig. 1 er det vist at hjertetaktgiveren 10 omfatter en klokke

20 som frembringer klokkepulser med forholdsvis høy frekvens

sammenlignet med freJavensen av normale hjerteslag. Denne klokke-frekvens kan f.eks. hensiktsmessig være omtrent 2688 Hertz.

En intervallteller 25 med asynkron tellertakt mottar pulser fra klokken 20, teller opp et forut bestemt antall av disse pulser, og frembringer, hvis den ikke tilbakestilles, et utgangssignal etter opptelling av det forut bestemte pulstall. Så sant det ikke foreligger andre krets-prosesser, slik som forklart mer detaljert nedenfor, vil den asynkrone intervallteller 25 således frembringe en utgangspuls for utløsning av en stimuleringspuls med ønskede mellomrom tilsvarende hjerteslagene, f.eks. mellomrom

på omkring 800 millisekunder..

En pulsbredde-regulator 28 mottar pulser fra klokken 20, og utløses av utgangssignalet fra den asynkrone intervallteller 25. Pulsbredde-regulatoren 28 sikrer at utgangspulsens bredde er tilstrekkelig for ved overføring til en utgangsforsterker 30 å frembringe en tilfredsstillende stimuleringspuls på utgangsledningen 53 for avgivelse til utgangselektrodene 51.

I tillegg er en ledning 29 ført fra utgangssiden av pulsbredde-regulatoren gjennom en port til en tilbakestillingsinngang for den asynkrone intervalteller 33 for å igangsette tellerens telleprosess på nytt ved avgivelse av en stimuleringspuls fra regulatoren.

Den således beskrevne krets utfører således arbeidsfunksjonen for enttaktgiver med fast taktfrekvens og som kontinuerlig avgir stimuleringspulser i den takt som er bestemt «v den asynkrone intervalteller 25 og taktfrekvensen for klokken 20. For å sette taktgiveren i stand til å virke som en behovsgiver, anvendes en krets som detekterer hjertesignal, til å tilbakestille den asynkrone intervalteller ved påvisning av en hjertepuls fra det hjerte som taktgiveren står i forbindelse med. Sådanne hjerte-

pulser mottas fra elektrodene 51 og ledes langs en ledning 53

til en R-bølgedetektor og forsterker 54. Detektoren og forsterkeren 54 inneholder filtere og forsterkertrinn for å fremheve signaler med R-bølgefrekvens samtidig som andre signaler utésluttes.

På sin utgangsside er R-bølgedetektoren og forsterkeren 54 tilsluttet en styreteller 75 for tilbakestiIling av tellerens telleprosess. Styretelleren 75 mottar klokkepulser fra klokken 20 gjennom NOG-porten 74, og er utført for å virke som en velkjent binær rippel-teller. Et utgangssignal tas ut fra utgangen Q5og føres til en forsinkelseskrets 82. Dette utgangssignal avgis.regelmessig fra Q5etter hver opptelling av klokkepulser, så lenge telleprosessen er i gang. I tillegg tas utgangssignalet ut over utgangsledningene Q9og Q1Q, og rettes til en NOG-port 76. Utgangssignalet fra NOG-porten 76 føres tilbake til NOG-porten 74 for å frembringe et åpningssignal som tillater klokkepulsene å passere. Utgangssignalet fra NOG-porten 76 rettes også til forsinkelseskretsen 82.

Kort fortalt, teller styretelleren 75 de mottatte pulser fra klokken 20 fra et begynnelsestidspunkt og inntil utgangene QQog Q1Qsamtidig befinner seg på "høyt" nivå (29 + 29/2 klokkepulser). Ved dette tidspunkt forandrer utgangssignalet fra NOG-porten 76 tilstand, og klokkepulsene vil da ikke lenger være i stand til å overføres gjennom NOG-porten 74, således at telleprosessen i styretelleren 75 innstilles. Denne tidsperiode utgjør det ovenfor definerte "styreintervall". Etter deteksjon av en R-bølge, en stimuleringspuls eller en interferenspuls i R-bølgedetektoren og forsterkeren 54, tilbakestilles styretelleren for igangsetting av en ny telleprosess. Samtidig foverfører den forsinkelseskrets 82 som utgangene Q^, Q g og Q10er tilsluttet, et tilbakes.tillings-signal på sin utgangsside gjennom en NOG-port 50 for tllbake-stiIling av den asynkrone intervalteller 25.

Hvis således en R-bølge eller interferenspuls mottas før avslutningen av telleprosessen i den asynkrooa intervalteller 25, vil denne intervalteller 25 bli tilbakestilt for å begynne nedtelling av dfet neste mellomrom mellom hjerteslagene, på den måte som finner sted 1 en taktglver av behovstypen. Hvis intet sådant tilbakestillingssignal opptrer innenfor det asynkrone intervall, vil en stimulerings puls bli frembragt for avgivelse til hjertet, slik som beskrevet ovenfor.

I tillegg er en modusomkobler 90 tilsluttet forsinkelseskretsen

for utkobling av den del av kretsen som sørger for deteksjon av naturlige hjerteslag, for prøveformål.

Hjertetaktkretsen 10 i ifig. 1 er vist mer detaljert i fig. 2 og 4, som det nå skal henvises til.

Elektrisk likestrømseffekt tilføres til kretsen 10 fra en effekt-kilde 11. Kraftkilden 11 omfatter to batterier 12 og 13 samt to dioder 14 og 15 i serie med hvert sitt batteri.. De to serie-koblinger av batteri og diode er forbundet i parallell, slik som vist, for å frembringe en negativ spenning -V ved klemmen 17

(1 det følgende betegnet som en "lav" tilstand) i forhold til jordpotensialet på klemmen 16 (i det følgende betegnet som en "høy" tilstand). Effektkllden er tilsluttet hver av de forskjellige kretser i taktgiveren 10, og disse forbindelser,er vist, men vil ikke bli nærmere forklart i det følgende.

Klokken 10 er i det foreliggende utførelseseksempel av astabil multivibratortype, og omfatter kretskomponenter for innstillbar regulering av klokkefrekvensen. Organene for innstilling av klokkefrekvensen omfatter en fast motstand 22 i serie med en variabel motstand 23. En kapasitet 21 forbinder den forskyvbare arm eller glidekontakt for motstanden 23 Kied klokken. Den forskyvbare arm eller glidekontakt for motstanden 23 er i tillegg direkte forbundet med klokken, hvorved frekvensinætillingen kan utføres meget nøyaktig. Kapasiteten 21 kan f.eks. være koblet mellom pinnene 1 og 3 mens motstanden 22 er tilsluttet,pinne 2 for en digital integrert krets slik som CD 4047, tsqm er vist i fig. 4. I den viste utførelse, er klokken innrettet for å avgi til linjen 24 et utgangssignal ved en frekvens på 2688 Hertz som et tog av firkantpulser med samme polaritet. Pulsperioden for klokkepulsene er således omkring 0.372 millisekunder..

Pulsene fra klokken 20 avgis fra utgangslinjen 24 til den asynkrone intervalteller 25 gjennom dens klokkeinngang. Et utgangs signal fra den asynkrone intervalteller 25 tas ut fra utgangslihjen<Q>^2°9 føres til pulsbredde-regulatoren 28. Utgangssignalet fra

Q12vil forandres fra lavt til høyt nivå etter omkring 761.9 millisekunder, idet dette omtrent tilsvarer det asynkrone intervall (bortsett fra forskjellige forsinkelser som vil bli beskrevet nedenfor).

Pulsbredde-regulatoren 28 omfatter to J-K mester/slave-multivibratorer 100 og 101. J-inngangen for multivibratbren 100 er forbundet til høyt nivå, mens K-inrigangen er forbundet med lavt nivå. Iniftillingsklemmene er forbundet til lavt nivå liksom innstillings-klemmen for multivibratoren 101. Q-utgangen for multivibratoren 100 er forbundet med J-inngangen for multivibratoren .101, og Q- inngangen for multivibratoren 100 er forbundet med K-inngangen

for multivibratoren 101. Q-inngangen for multivibratoren 101 er tilsluttet tilbateestilllngsklemmen for multivibratoren 100, mens utgangen Q-for multivibratoren 101 er tilkoblet utgangssiden av pulsbredde-regulatoren 128. Klokkepulsene på linjen 24 tilføres klokkeinngangen for multivibratoren 101, og utgangen f°r ^en asynkrone intervalteller 25 er forbundet med klokkeinngangen for multivibratoren 100.

Når under drift av pulsbredderegulatoren 28 utgangssignaler. på

linjen Q 12 fra den asynkrone intervalteller 25 veksler fra lavt til høyt nivå, vil det høye nivå på J-lnngangen for multivibratoren 100 bli overført til denne multivibrators Q-utgang, og derfra til J-inngangen for multivibratbren 101. Når den neste klokkepuls foreligger på linjen 24, vil det høye nivå på J-inngangen for multivibratoren 101 bli overført til multivibratorens Q-utgang, hvorved multivibratoren 100 tilbakestilles til sin utgangstilstand med sin utgang Q på lavt nivå. Samtidig er utgangen Q-for multi-, vibratoren 101 gjenstand for forandring fra sitt normale høye til et lavt nivå, for å frembringe en puls for utløsning av en stimulerings puls f tea forsterkeren 30 samt å frembringe en tilbakestillingspuls på linjen 26 for tilbakestilling av den asynkrone intervalteller 25. Når den neste klokkepuls foreligger på linjen 24, vil det lave utgangsnivå som da foreligger på utgangen Q fra multivibratoren 100, opptre på inngengen J for multivibratoren 101 og bli forskjøvet gjennom denne til Q-utgangen for multivibratoren 101. Samtidicr vil

Q -utgangen for multivibratoren 100 vende tilbake til sitt normale høye nivå, hvorved utgangspulsen fra pulsbredderegulatoren 28 avsluttes.

Denne utgangspuls fra pulsbredderegulatoren 28 avgis til forsterkeren 30, som omfatter to npn-transistorer 32 og 36. Det avgitte utgangssignal fra pulsbredderegulatoren 28 føres gjennom en motstand 31 til basis for transistoren 32. En motstand 33 forbinder kollektoren for transistoren 32 med jord 16, og transistorens emitter er forbundet med en negativ klemme 17. En kapasitet 34

er koblet mellom kollektoren for transistoren 32 og emitteren for transistoren 36. Emitteren for transistoren 32 er ved hjelp av en motstand 37 forbundet med basis og ved hjelp av en motstand

35 med emitteren for transistoren 36. En annen kapasitet 39 er koblet mellom kollektoren for transistoren 36 og utgangsklemmene for hjertesignalet. En motstand 41 er forbundet mellom kollektoren for transistoren 36 og jord. En zener-diode 40 er koblet mellom utgangslinjen for hjertesignalet og jord 16 for beskyttelse av kretsen mot eventuelle defibrillerings-pulser som kan opptre. I drift fungerer forsterkeren 30 som en spenningsforsterker. Mellom de tilførte pulser bygges en spenning opp på kapasitetene 34 og 39. Ved tilførsel av en puls til basis for transistoren 32, vil denne transistor 32 og følgelig også transistoren 36 bli forspent til ledende tilstand. Transistoren 36, som hovedsakelig er mettet, forbinder kapasitetene 34 og 39 i serie, hvorved det frembringes en økende spenning på linjen 53 for avgivelse til utgangsklemmene 51.

Signalene på linjen 53, som utgjøres av de .stimuleringspulser som frembringes av forsterkeren 30, og de signaler som tilføres kretsen gjennom klemmene 51, overføres til R-bølgedetektoren og forsterkeren 54. Disse signaler kobles inn i forsterkeren overeen motstand 55 og en kapasitet 61, som sørger for utfiltrering av en viss lav-frekvensstøy og blokkering av likestrømstøy.. En diode 56 sørper for avklipping åv en puls frembragt i taktgiveren, således at forsterkeren ikke overbelastes ved pulsens tilbakekobling gjennom R-bølgedetektoren. Den forskyvbare arm 59 på en variabel motstand 58 ér forbundet med kapasiteten 61 og en inngang for en lineær forsterker 64 med høy forsterkning. Den variable motstand 58 og motstandene 57 og 60 utgjør en spenningsdeler mellom jord 16 og den negative klemme 17 for å opprette terskelspenning på forsterkeren 64, en kapasitet 62 og en motstand 63 er koblet i serie mellom jordkleramen 16 og den annen inngangsklemme til forsterkeren 64

for dannelse av et filter for å utelukke uønskede lave frekvenser. En motstand 66 danner bro mellom de to kontakter som er angitt

som 7 og 5 i forsterkeren 64, som f.eks. kan utgjøres av en integrert krets av type CA3078. En kapasitet 45 danner bro mellom to kontakter som er angitt som 1 og 8 i forsterkeren 64. En motstand 65 forbinder utgangen 46 for forsterkeren 64 med.forsterkerens inngang.

En analog/digital-omformer 67 utgjøres av en integrert krets, f.eks. av type CD4007, og omfatter flere komponenter. En felteffekt-transistor 68 tjener som terskeldetektor. Utgangen 46 fra forsterkeren 64 er forbundet med portelektroden for terskeldetektoren 68. Kildeelektroden for terskeldetektoren 68 er forbundet med jord 16, og slukelektroden er gjennom motstanden 69 forbundet med den negative klemme 17. Det signal som dannes tvers over motstanden 69 forsterkes i forsterkerne 70 og 71 for frembringelse av et signal som angir m&fctagelse av en R-bølge eller en interferenspuls på inngangssiden av forsterkeren 64.

Utgangssignalet fra forsterkeren 71 overføres over en linje 72 til en tilbakestillingsinngang for styretelleren 75,. Som angitt ovenfor, overføres pulsene fra klokken 20 over linjen 24 og gjennom en inngang for NOG-porten 74 til klokkeinngangen for styretelleren 75. Utgangssignaler fra denne teller kan tas ut fra .de logiske utgangs-ksLemmer Q^ t Q9og Q10« Utgangene over klemmene Qg og ,Q10 er forbundet med inngangene for NOG-porten 76, hvis utgang føres tilbake langs linjen 81 til en annen inngang for NOG-porten 74 for å styre klokkepulsenes passasje gjennom denne port til klokkeinngangen for styretelleren 75. Linjen 81 er også forbundet med forsinkeleeskretsen 82, som også er tilsluttet utgangen Qg, slik som beskrevet nedenfor. Det vil innses at nivået få. linjen 81 normalt er høyt (hvilket fremgår av sannhetstabellen for utgangen fra NOG-porten 76), bortsett fra det tilfelle når både Q9og Q1Qbefinner seg på høyt nivå. I dette tilfelle vil linjen 81 befinne seg på lavt nivå, hvorved det påtrykkes et uforanderlig høyt inngangsnivå på

klokkeinngangen til styretelleren 75 gjennom NOG-porten 74. I

dette tilfelle vil styretelleren opphøre å telle inntil den tilbakestilles av et signal snoa indikerer en R-bølge.

Forsinkelseskretsen 32 omfatter to J-K mester/slave-multivibratorer 102 og 103. Utgangen fra NOG-jftretsen 76 er forbundet med klokkeinngangen for den første multivibrator 102. Utgangen fra Qg-klemmen for styretelleren 75 er forbundet med klokkeinngangen

for den annen multivibrator 103. J-inngangen for multivibratoren 102 er forbundet med høyt potensial, mens K-inngangen er forbundet med lavt potensial. Innstillingsklemmene for begge multivibratorer er forbundettmed lavt potensial. Utgangene Q og Q fra multivibratoren 102 er forbundet med henhv. inngangen J og inngangen K for multivibratoren 103. Q-utgangen fra multivibratoren 103 er forbundet med tilbakestillingsklemmen for multivibratoren 102, og Q-utgangen for multivibatoren 103 frembringer utgangssignalet

fra forsinkelseskretsen 82, for avgivelse til og tilbakestilling av den asynkrone intervalteller 25. Tilbakestillingsklemmen for multivibratoren 103 er forbundet med jord 16 (høyt nivå) gjennom en normalt åpen modusomkpbler 90. Tilbakestillingsklemmen for multivibratoren 103 bibeholdes normalt på et negativt potensial (lavt nivå) ved tilkobling til én negativ klemme 17 gjennom en motstand 91.

Utgangssignalet fra utgangen Q for multivibratoren 103 overføres over linjen 83 til en inngang for NOG-porten 50, mens det annet inngangssignal utgjøres av utgangssignalet fra pulsbredde-regulatoren 28 til linjen 29, slik det er beskrevet ovenfor. En modusomkobler 90 er forbundet med tilbakestillingsklemmen for multivibratoren 103 for selektiv påtrykning av et høyt nivå fra jordklemmen 16 eller et lavt nivå fra en .nagativ klemme 17 over motstanden 91. Lukkingen av modusomkobleren fra sin normalt åpne stilling medfører kontinuerlig påtrykking av høyt nivå for utkobling av multivibratoren 103, således at tilførsel av tilbakestillingspulser fra styretellecen 75 til den asynkrone intervalteller 25 forhindres, hvorved taktgiveren 10 begrenses til en asynktam modus. Modusomkobleren 90 kan utgjøres av en magnetisk aktivert xeaS-bryter, som vil være vel kpnt for fagfalk på området.

Virkemåten for taktgiverkretsen 10 vil bli forklart under

henvisning til de forskjellige grafiske fremstillttrager som er angitt i fig. 3.

I fig. 3 er de forskjellige punkter hvis potensialer er inntegnet, angitt langs venstre side av figuren.„ Noen .av disse spenninger er invertert, hvilket er angitt ved en strd&over vedkommende punktbetegnelse, og alle spenninger er angitt som funksjon av tiden. Det bør bemerkes at de viste pulser er angitt for å vise tiden for pulsenes opptreden, og at pulsenes størrelse, form og gjensidige forhold har blitt overdrevet eller deformert for anskuelighetens skyld og for å lette beskrivelsen.

Det antas at hjertet har arbeidet 1 en normal pulstakt med puls-mellomrora mindre enn det asynkrone intervall som måles av taktgiverkretsen 10, og virkemåten er da innledningsvis som følger.

En første puls 110 detekteres og forsterkes av R-bølgedetektoren

og forsterkeren 54, som tilbakestiller styretelleren 75, således at den kan innlede sin telleprosess. Dette oppnås, som angitt ovenfor, ved at telleren tilbakestilles ved samtidig opptreden av lave utgangsnivåer på klemmene Qg og Q-^r som i sinntur frembringer et høyt nivå på linjen 81. Dette høye nivå på linjen 81 tillater klokkepulser påålinjen 24 å passere gjennom NOG-porten 74 til tlokkeinngangen for styretelleren 75. Utgangssignalet fra klemmen Q-5 opptrer da for hver 2 5. klokkepuls, eller med mellomrom på

omkring 11.9 millisekunder, slik som angitt i diagrammet for Qg. Dette gjentatte utgangssignal vil bli frembragt inntil det samtidig oppstår utgangsspenninger med høyt nivå på klemmene Qg og Q1q, slik som antydet ved den stiplede linje 112 og de grafiske fremstillinger av utgangs signalene på Qg og Qj_q. Denne samtidighet inntreffer ved et tidspunkt omtrent 285.75 millisekunder etter frembringelsen av hjertepulsen 110. Man bør være klar over at dan asynkrone intervalteller ble tilbakestilt en viss tidsforsinkelse etter tilbakestUlingen av styretelleren, og at den samtidig teller klokkepulser mot sin utgang Q12• Mekanismen ved denne tilbakestiIling vil bli omtalt nedenfor.

Den neste naturlig frembragte hjertepuls 115 detekteres av R-bølge-detektoren og forsterkeren 54 før telleprosessen i den asynkrone intervalteller når frem til utgangen Q12(etter omtrent 7635.9 millisekunder pluss forsinkelsen på 11.9 millisekunder, som vist langs tidsskalaen på oversiden av de grafiske fremstillinger). Ved dette tidspunkt er styretelleren 75 tilbakestilt og er i gang med en ny opptelling. Samtidig forandres imidlertid tilstanden på linjen 81 fra lavt til høyt nivå. Denne forandring aktiverer multivibratoren 102, således at det høye nivå på J-inngangen forskyves til Q-utgangen samt J-inngangen for multivibratoren 1#3. Når utgangssignalet på linjen 80 fra klemmen Q^for styretelleren 75 forandres til høy tilstand, omtrent 11.9 millisekunder senere, overføres det høye nivå på J-inngangen for multivibratoren 103 til multivibratorens Q-utgang, for å tilbakestille multivibratoren 102. Samtidig forandres nivået på Q-utgangen for multivibratoren 103 fra sin normale høye tilstand til en lav tilstand på linjen $ 3 vist som en puls 116 i en invertert grafisk fremstilling TTC. Når denne puls 116 påtrykkes gjennom NOG-porten 50, frembringes en tilbakestillingspuls 117 på linjen 26 til den asynkrone intervalteller 25. Det bør bemerkes at denne tilbakestillingspuls opptrer omtrent 11.9 millisekunder etter tilførslen av hjertepulsen 115. Telleprosessen i den asynkrone intervalteller 25 begynner således en viss tidsperiode forsinket etter mottagelsen av hjertepulsen 115.

Det skal derpå antas at ingen naturlig hjertepuls frembringes innenfor det interval som innledes etter den forutgående hjertepuls 115 og varer inntil klokkepulsopptellingen i den asynkrone intervalteller har nådd frem til klemmen Q^2 ^2 12:2)klokkepulser). og dénne klemme for den asynkrone intervalteller 25 vil da forandre tilstand, slik som vist ved pulsen 120 i diagrammet langs linjen but 25. Denne nivåforandring vil som angitt ovenfor frembringe en utgangspuls 121 på linjen 29 fra pulsbredderegulatoren 28, sl&k som antydet langs diagramlinjen 29. Pulsen 121 frembringer en tilbakestillingspuls 122 på linjen 26, og tilbakestiller derved telleprosessen i den asynkrone intervalteller 25. I tillegg overføres pulsen 121 på linjen 29, etter forsterkning og avgivelse til hjertet som en stimuleringspuls, gjennom R-bølgedetektoren og forsterkeren 54 for tilbakestilling av styretelleren 75. Etter avslutning av den stimulerlngsfrembringende puls 122, begynner således styrétel-leren atter å telle, for frembringelse av det

pulsantall som er angitt langs diagramlinjene Qj., Qg og Q^q*;Når styretelleren 75, som atter har beijynt å telle, når det telletrinn som frembringer den første niyåforandring på utgangen Qg, frembringes en annen tilbakestillingspuls 123 på linjen 126. Denne puls er frembragt på samme måte som tilbakestillingspulsen 117 ifølge forklartngen ovenfor, og sørger atter for tilbakestilling av den asynkrone intervalteller 25. Det vil detfor innses at behovsintervallet er lik summen av den tid det tar for den asynkrone intervalteller å forandre nivå på utgangen Q^' ;og den tid det fiar for styretelleren å forandre tilstanden på;sin utgang Qg, nemlig omkring 761.9 pluss 11.5 millisekunder i tillegg til de eventuelle forsinkelsestider som oppstår i selve kretselementene, slik som f.eks. forsinkelsene i forsterkerne 54 og 30. ;Det antas så at det detekteres et antall interferenspulser med pulslnteryal mindre enn 285.75 millisekunder (tidsintervalet til utgangssignalene over Q9og Q1Qavslutter telleprosessen i styretelleren 75), og de følgende prosesser vil da #inne sted. Da samtidig høyt nivå for utgangene Q9og Q1Qble nådd under den forutgående behovcyklus, vil den første puls 125 i pulstoget forandre tilstanden for linjen 81 fra lavt til høyt nivå, for deretter å frembringe en tilbakestillingspuls 126 på linjen 83 ;fra forsinkelseskretsen 82 samt en tilbakestillingsp&ls 127 på linjen 26. Telleprosessen i den asynkrone intervalteller igangsettes således på nytt fra dette tidspunkt. Før styretelleren 75 når frem til det telletrinn som tilsvarer samtidig høyt nivå på utgangene Qg og Q^ q, mottas en ytterligere interferenspuls 128. Denne vil tilbakestille styretelleren 75, men idet ikke samtidige høye nivåer oppnås på utgangsklemmene Qg og Q1Q, vil ingen tilstandsforandring bli frembragt på utgangslinjen 81. Når således den påfølgende tilstandsforandring på utgangen Q5oppnås, frembringes ingen tilbakestillingspuls av forsinkeleeskretsen 82 på linjen 83. Den asynkrone intervalteller 25 tillates derfor å fortsette sin telling uten å tilbakestilles, så lenge interferenspulsene fortsetter. Når det således oppnås en tilstandsforandring på utgangsklemmen Q^' fiet frembringes en utgangspuls 130 på denne klemme, slik som vist langs diagramlinjen out 25. Dette utgangssignal vil som tidligere frembringe en stimuleringspuls 131 ;på linjen 29 for forsterkning og avgivelse over utgahgselektroden 51. Denne stimuleringspuls 131 vil frembringe en tilbakestillingspuls 132 på linjen 26 for tilbakestilling av den asynkrone . intervalteller 25. Forutsatt at interferenspulsene fortsetter vil den asynkrone arbeidsoperasjon også fortsette, hvorved det frembringes en utgangspuls 135 på klemmen Q12etter opptelling av det neste asynkrone telleintervall. Dette vil, som tidligere, frembringe pulser 136 og 137 langs diagramlinjene henhv. "59" og 26. Det bør bemerkes at ved denne "interferensmodus" i taktgiverens ;drift, er utgangspuls-intervallet bare det intervall som bestemmes av den asynkrone intervalteller (omkring 761.9 millisekunder), idet ingen forsinkelse frembringes av styretelleren 75 og forsinkelseskretsen 82. Taktgiveren 10 har derfor forskjellig pulstakt i ;henhv. behovsmodus og i interferensmodus, på grunn av den frembragte forsinkelse ved hjelp av styretelleren 75 og forsinkelseskretsen 82. ;Det kan videre innses at styeetelleren 75 definerer en avventende periode hvorunder mottagelse av en interferenspuls ikke vil frembringe en tilbakestillingspuls for den asynkrone intervalteller 25, idet denne periode vil utgjøres av den tid det tar for styretelleren å telle frem til samtidige høye utgangsniyåer på klemmene Qg og Q^q« Det bør videre bemerkes at denne avvendende periode kan forlenges hvis sådanne©Rrbølgepulser mottas under telleprosessen før denne når frem tii telletrinnet med samtidig høyt nivå på klemmene Qg og Q10#idet styretelleren 75 tilbakestilles ved hver oppnåelse av sådanne samtidige høye nivåer. ;Den avventende periode kan således tilbakestilles i det uendelige hvis passende tilbakestillingspulser tilføres styretelleren 75. ;Så snart telleprosessen har nådd samtidige høye utgangsnivåer på Q9og Q10'vil imidlertid taktgiveren befinne seg i en "beredskapstilstand" , idet mottagelse av en R-bølge eller en interferenspuls da vil frembringe en forandring 1 tilstanden på linjen 81, således at det avgis en tilbakestillingspuls til den asynkrone intervalteller 25. Denne beredskapstilstand er anskueliggjort Ævden del av fig. 33om umiddelbart etterfølger hjertepulsen 140. Etter at styretelleren 75 har nådd de samtidige høye nivåer på utgangsklemmene Qg og Q10*selv om dette bare skjer under en kort periode slik som vist, vil mottagelse av en puls 141 frembringe en forandring av tilstanden på linjen 83, slik som angitt ved pulsen 142 på diagramlinjen 83.- Denne puls 142 vil naturligvis frambringe en tilbakestillingspuls 143 på linjen 26 til den asynkrone intervalteller 25.

Blokkskjemaene i fig. 1, 2 og 4 antyder anvendelse av integrerte kretskomponenter som kan kjøpes ferdig tilvirket og anvendes direkte. I en foretrukket utførelse ar følgende komponenter valgt:

Transistorer

32, 36 2K2222A

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet og vist i forbindelse

med en spesiell utførelse, vil det forstås at denne bare utgjør et eksempel på de tallrike mulige utførelser, og at mange forandringer med hensyn til konstruksjonsdetaljer samt kombinasjon og anordning av deler kan finne sted uten at dppfinnelsens ramme overskrides, slik den er definert 1 de etterfølgende patentkray.

Claims (10)

1. Hjertetaktgiver av behovstype for tilslutning i& l en like-strømkilde og innrettet for å overvåke hjertets virksomhet og frembringe en behovspuls i fravær av et normalt hjerteslag-signal under et beredskapsintervall som etterfølger et avventende intervall, karakterisert ved en kombinasjon ay følgende komponenter: en klokkekrets for å frembringe et tog av elektriske pulser ved en js^fcvens som kan styres på forut bestemt måte, en intervalteller innrettet for å detektere et forut bestemt antall pulser fra nevnte klokke under et intervall med styrt pulstakt innenfor det tiSsomfeåde som tilsvarer det normale mellom- rora mellom hjerteslag, idet nevnte intervalteller frembringer et utgangssignal hver gang den tillates å fullføre opptellingen av nevnte forut bestemte antall pulser før den tilbakestilles, er anordnet for å kunne tilbakestilles av et hvilket som helst av flere signaler, og er i det minste tilkoblet nevnte klokkekrets, en detektorkréts som påvirkes av et hvilket som helst av følgende signaler: (a) elektromagnetisk interferens som simulerer hjerteslag, (b) hjerteslag-signaler fra hjertet, og (c) hjertestimulerende pulssignaler frembragt i taktgiveren,idet nevnte detektorkréts omfatter en forsterker for frembringelse av et forsterket hjerteslag—indikerende pulssignal når kretsen påvirkes på angitt måte, samt er elektrisk koblet for å motta signaler fra hjertet, en styreteller innrettet for å detektere et forut valgt antall klokkepulser tilsvarende et avventende interval, mens den befinner seg i.tellende tilstand under et styre-intervall, idet nevnte styreteller bibeholdes i beredskapstilstand under et bepedskapsintervall som begynner hver gang styretelleren kobles om fra nevnte telletilstand til beredskapstilstand etter fullført opptelling av nevnte forut bestemte antall klokkepulser, nevnte beredskapsintervall normalt er fastlagt til å ha en varighet tilsvarende størstedelen av nevnte talet-intervall, og stjrételleren bare frembringer et eventuelt styresignal når den påvirkes av et hjertetaktindikerende signal under beredfeteapsintervallet, hvorved dette styresignal frembringer en deaktivering og tilbakestilling av nevnte intervalteller, og styretelleren under et styreintervall kan tilbakestilles av hvilke som helst av nevnte hjertetaktindikerende signaler, således.at ét sådant styre-intervall forlenges iløpet av et spesielt forut fastlagt taktintervall, hvorved beredskapsintervallet kan forkortes til utslettelse, og hvert styreintervall fastlegges eom summen av et awentningsintervall og et eventuelt variabelt intervall, idet styretelleren er elektrisk koblet i det minste til klokkekretsen og nevnte.detektorkréts, en hjertestimuleringsforsterker innrettet for å omforme et signal frembragt av nevnte intervalteller til et hjertestimulerende pulssignal med regulert effekt, et system av utgangskleramer anordnet for overføring av nevnte hj ertes timuleréside pulssignal fra nevnte forsterker til en leder som overfører det hjertestimulerende signal til hjertet, samtidig som nevnte system av utgangsklemmer også er anordnet for mottagelse av elektriske signaler frembragt av hjertet og overføring av sådanne signaler over nevnte leder til nevnte detektorkréts for hjerteslag.

2. Hjertetaktgiver som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter en forsinkelseskrets innrettet for som reaksjon på et styrt antall pulser fra nevnte klokkekrets å frembringe et styrt forsinkelees-intervall tilsvarende en mindre brøkdel av nevnte taktintervall men likevel av tilstrekkelig varighet til å kunne måles på enkel måte, hvorunder det intervall som går forut for hver stimulerings- . puls i behovsmodus er summen av minst nevnte forsinkelses-intervall og nevnte taktintervall for derved å opprette en langsommere hjertestimuleringstakt i behovsmodus enn i asynkronmodus, idet forsinkelseskretsens reaksjon på klokkepulsen bare frembringes av nevnte styresignal og forsinkelseskretsen er innrettet for å frembringe en forlenget utgangspuls som mer éffektivt kan avbryte intervallellerens telleprosess og tilbakestille denne til behovsmodus, hvorunder forsinkelseskretsen er elektrisk, forbundet med i det minste utgangssiden av styretelleren og tilbakestillings-inngangen for nevnte intervalteller, og en modusomkobler er anordnet for å hindre forsinkelseskretsens utgangspuls fra å tilbakestille nevnte intervalteller, når taktgiveren er innstilt for drift i asynkron modus.

3. Hjertetaktgiver som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter en pulsbredderegulator som reagerer på et regulert antall pulser frembragt av klokkekretsen, når den påvirkes av utgangssignalet fra intervaltelleren, for å frembringe et utvidet pulssignal, hvorunder nevnte pulsbredderegulator er elektrisk forbundet med i det minste nevnte klokkekrets, intervaltelleren og forsterkeren for hjertestimulerende signaler.

4. Hj ertetaktgiver for avgivelse av stiiauleringspulser til elektroder innrettet for å forbindes med et hjerte, karakterisert ved at den omfatter: en kilde for klokkepulser med innbyrdes mellomrom som utgjør en liten andel av et intervall innenfor det område av intervaller som kan forløpe mellom normale hjerteslag, en intervalteller for opptelling av nevnte klokkepulser med det formål å frembringe et utgangssignal #ed oppnåelse av et samlet pulsantall tilsvarende et forut bestemt intervall innenfor nevnte intervallområde for normale hjerteslag, idet nevnte intervall teller er innrettet for å tilbakestilles av et hvilket som helst av flere signaler som omfatter utgangssignalet fra intervaltelleren, en stimuleringspuls-generator som påvirkes av utgangssignalet fra nevnte intervalteller til å avgi en stimuleringspuls til nevnte elektroder, en detektorkréts med en forsterket utgang av hjerteslagindikarende signaler, og en styreteller for opptelling av et forut valgt antall nevnte klokkepulser tilsvarende et forut valgt avventende intervall, idet nevnte styreteller tilbakestilles av et hvilket som helst av nevnte hjerteslag-indikerende signaler, hvert styreintervall utgjøres av summen av nevnte avventende intervall og et variabelt intervall som er avhengig av mønsteret av eventuelle hjerteslag-indikerende signaler som detekteres under nevnte styreintervall, og styretelleren er innrettet for i såfall å frembringe et utgangssignal under et beredskapsintervall som etterfølger nevnte styreintervall, når denne teller påvirkes av et hviltket som helst av nevnte hjerteslagyindikerende signaler, hvorved dette utgangssignal sørger for avbrytelse og tilbakestilling av telleprosessen i nevnte intervalteller.

5. Hjertetaktgiver som angitt i krav 4, karakterisert ved at taktgiveren arbeider i interferensmodus når et spesielt styreintervall forlenges av en rekke tilførte hjerteslag-indikerende signaler, til en varighet minst lik nevnte forut bestemte intervall.

6. Hjertetaktgiver som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte utstyr for tilbakestilling av intervaltelleren omfatter en forsinkelseskrets innrettet for avbrytelse av intervaltellerens telleprosess under varigheten av forsinkelsesintervaller, som utgjør en liten del av et intervall innenfor området av intervaller mellom normale hjerteslag.

7. Digital hjertetaktgiver av behovstypen for frembringelse av hjertestimulerende pulser for avgivelse til elektroder innrettet for tilslutning til et hjerte, karakterisert ved at den omfatter: utstyr for frembringelse av klokkepulser, en første telleinnretning som tilføres nevnte klokkepulser for frembringelse av et utgangssignal etter opptelling av et forut bestemt antall sådanne klokkepulser for å opprette et ønsket intervall mellom hjerteslag, organer forbundet med nevnte elektroder for mottagelse av nevnee utgangssignal for frembringelse av stimuleringspulser som reaksjon på nevnte utgangssignal fra den første teller, organer forbundet med nevnte elektroder for detektering av en R-bølge fra hjertet samt signaler som simulerer et sådant R-bølge-slgnal samt for frembringelse av et utgangssignal ved detektering av sådanne signaler, en forsinkelsesinnrétning som tilfø res nevnte utgangssignal fra detektorinnretningen, og som er anordnet for å overføre sitt utgangssignal for tilbakestilling av nevnte første teller ved et ti Ort.» tidspunkt forsinket i forhold til tidspunktets nevnte R-bølge-signal opptrer, hvorved en behovstakt opprettes på grunnlag av forsinkelsestiden for nevnte forsinkeleesinnretning og opptellings- . tiden i nevnte første teller for nevnte forut bestemte antall klokkepulser, organer for å hindre tilførsel av nevnte utgang fra détektor-innretningén for R-bølgesignaler når stådanne signaler mottas med mellomrom kortere enn en avventende periode, således at det opprettes en interferenstakt utelukkende på grunnlag av den tid det tar for nevnte første telleinnretning å telle opp nevnte forut bestemte antall klokkepulser.

8. Taktgiver som angitt i krav 7, karakterisert ved at nevnte organer for å hindre overføringen av utgangspuls utgjøres av en annen teller som tilføres nevnte klokkepulser og tilbakestilles av utgangssignalet fra nevnte detektorinnretning for R-bølgeslgnaler, idet nevnte annen teller frembringes et utgangssignal for overføring til forsinkelsesinnretningen bare når dens klokkepulstelling har forløpt uavbrudt over et forut bestemt avventende intervall umiddelbart forut for det nærmest påfølgende utgangssignal.

9. Taktgiver som angitt i krav 8, karakterisert ved at forsinkelsesinnretningen omfatter et par J-K mestér/slave-multivibratorer, idet en tilbakestillende utgangspuls for dette par i rekkefølge klokke-forskyves gjennom multivibratorene ved hjelp av minst et par utganger for nevnte annen teller, og som nås i en bestemt tellerekkefølge.

10. Taktgiver som angitt 1 krav 9, karakterisert ved at cen videre omfatter tilbakestillingsorganer forbundet med den ene av i?.evnte multivibratorer for å avbryte dens drift, således at nevnte første telleinnretning ikke tilbakestilles av pulser som utløses av utgangssignaler fra nevnte detektorinnretning for R-bølger.