DE2048612A1 - Pacemaker - Google Patents

Description

Dr. phlL G. B. HAGEN /Dr. phlL G. B. HAGEN /

MÜNCHEN 71 Eranx-Hab-StraBe 21 Telefon 796213MUNICH 71 Eranx-Hab-Strasse 21 Telephone 796213

AO 2769 München, den 15- Sept. 1970AO 2769 Munich, September 15, 1970

Dr. Ε./Έ./ίτ Dr. Ε. / Έ. / Ίτ

American Optical Corporation 14 Mechanic Street
Southbridge, Mass., U.S.A.American Optical Corporation 14 Mechanic Street
Southbridge, Mass., USA

SchrittmacherPacemaker

Priorität: 27. Oktober 1969» U.S.A.; Ser. Ho. 869 463Priority: October 27, 1969 »U.S.A .; Ser. Ho. 869 463

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrittmacher, speziell auf einen variablen Schrittmacher, dessen Betrieb nach der Einpflanzung in einen Patienten angepaßt werden kann.The invention relates to a pacemaker, more particularly to a variable pacemaker, the operation of which according to the Implantation in a patient can be adapted.

Frühere Schrittmacher arbeiteten im allgemeinen kontinuierlich mit einer festen Schrittzahl. Nachdem viele Jahre ein derartiger Schrittmacher verwendet wurde, wurde der Bedarfsschrittjnacher eingeführt. In einem Bedarfsschrittmacher werden elektrische herzsimulierende Impulse nur erzeugt, wenn die natürlichen Herzschläge ausfallen. Tritt nur ein einziger natürlicher Herzschlag nidit auf, wird nur ein einziger elektrischer Impuls erzeugt. Beim Ausfallen mehrerer natürlicher Herzschläge ersetzt der Schrittmacher diese Schläge so lange, wie die natürlichen Herzschläge ausfallen. Es spielt keine Holle, wie viele elektrische Stimulationen erzeugt werden eie treten im wesentlichen zur gleichen Zeit auf , einen Abstand voneinander und von den vorhergehenden natürlichen Herzschlägen aufweisend. Das Ergebnis ist ein gesamtintegrierter Betrieb, d. h. ein gegenseitiges exklusives ZusammenwirkenPrevious pacemakers generally operated continuously with a fixed number of steps. After many years of this Pacemaker was used, the pacemaker became the demand pacemaker introduced. In an on-demand pacemaker, electrical heart-simulating pulses are only generated when the natural heartbeats fail. If only one natural heartbeat does not occur, only one becomes electrical Impulse generated. If several natural heartbeats fail, the pacemaker replaces these beats for as long as how the natural heartbeats turn out. It doesn't matter how much electrical stimulation is generated eie occur essentially at the same time, a distance from each other and from the preceding natural ones Having heartbeats. The result is a fully integrated operation, i. H. a mutual exclusive cooperation

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Beywisd» V«rcinebank München 850993Beywisd "V" rcinebank Munich 850993

τοπ natürlichen Herzschlägen und stimulierenden Impulsen. Ein solcher Bedarfsschrittmacher ist in der U.S.-Patentschrift 3 345 990 vom 10. Oktober 1967 von Barouh V. Berkovits beschrieben. τοπ natural heartbeats and stimulating impulses. One such on-demand pacemaker is described in U.S. Patent 3,345,990 issued October 10, 1967 to Barouh V. Berkovits.

Im allgemeinen iat ein Bedarfsschrittmacher so ausgelegt, daS er einen Impuls eine vorbestimmte Zeit nach Auftreten . des letzten natürlichen Herzschlages erzeugt. Tritt ein anderer natürlicher Herzschlag während des ZeitIntervalles dos Schrittmachers auf, dann wird der Impuls nicht erzeugt, und die Taktperiode beginnt wieder von neuem. Tritt auf der anderen Seite kein natürlicher Herzschlag bis zum Ende der Periode auf, wird ein stimulierender Impuls erzeugt. Für den richtigen Betrieb eines Bedarfsschrittmachers muß die Schrittmacher schaltung feststellen, ob ein natürlicher Herzschlag aufgetreten ist. Sas durch die Herztätigkeit erzeugte elektrische Signal mit der größten Amplitude ist der QRS-Komplex, der einer Ventricularkontraktion entspricht. Zur Bestimmung dafür, ob ein natürlicher Herzschlag aufgetreten ist, wird eine Blektrode im allgemeinen an eine Herzkammer angeschlossen. Da in den meisten Fällen Ventricularstimulation benötigt wird, kann die-selbe Elektrode sowohl zur Stimulierung der Herzkammern wie zum Anzeigen eines natürlichen Herzschlages verwendet werden, wie es in der bereits erwähnten Patentschrift von Berkovits beschrieben ist.In general, a reliever pacemaker is designed to deliver a pulse a predetermined time after it occurs. of the last natural heartbeat. If an other natural heartbeat during the time interval dos pacemaker, the pulse is not generated, and the clock period begins anew. On the other hand, if a natural heartbeat does not occur by the end of the period, a stimulating impulse is generated. For the proper operation of an on-demand pacemaker, the pacemaker circuit must determine whether a natural heartbeat has occurred. The electrical signal produced by the heart with the greatest amplitude is the QRS complex, which corresponds to a ventricular contraction. In order to determine whether a natural heartbeat has occurred, a lead electrode is generally connected to a heart chamber. Since ventricular stimulation is required in most cases, the same electrode can be used both to stimulate the chambers of the heart and to display a natural heartbeat, as described in the Berkovits patent mentioned above.

Beim Vorhandensein von Rauschen kann ein fehlerhafter Betrieb eines solchen Bedarfκschrittmachers eintreten. Dieses Rauschen kann von der Erzeugung eines elektrischen Signales an der Ventricularelektrode herrühren, und die Schrittmacherschaltung kann dieses Rauschen als Anzeige eines natürlichen Herzschlages behandeln und die Erzeugung eines stimulierenden Impulses verhindern, auch dann, wenn ein solcher benötigt wird. In derThe presence of noise can result in incorrect operation of such a demand pacemaker. This noise may result from the generation of an electrical signal at the ventricular electrode, and the pacemaker circuit can treat this noise as an indication of a natural heartbeat and prevent the generation of a stimulating impulse, even if one is needed. In the

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amerikanischen Patentanmeldung von Barough Y. Berkovits, Serial-Ho. 727 129, angemeldet am 11. April 1968, wird ein verbesserter Bedarfsschrittmacher beschrieben. Bei diesem Bedarfsschrittmacher wird beim Auftreten von Hauschen die Schrittmachertaktperiode nicht unterbrochen. Portgesetzte stimulierende Impulse werden auch dann erzeugt, wenn sie nicht benötigt werden. Es ist besser, einen stimulierenden Impuls auch dann zu erzeugen, wenn er nicht benötigt wird, als einen solchen nicht zu erzeugen, wenn er benötigt wird. g American patent application by Barough Y. Berkovits, Serial-Ho. 727 129, filed April 11, 1968, describes an improved on-demand pacemaker. With this on-demand pacemaker, the pacemaker pacing period is not interrupted when houses appear. Ported stimulating impulses are generated even when they are not needed. It is better to generate a stimulating impulse even when it is not needed than to not generate one when it is needed. G

In dem in der Patentanmeldung von Berkovits beschriebenen Schrittmacher sind ein einzelner Schalter und zwei Potentiometer vorgesehen, die von Hand eingestellt werden können zur Änderung des Betriebes des Schrittmachers. Abhängig von der Stellung des Schalters arbeitet der Schrittmacher entweder kontinuierlich oder als Bedarfsschrittmacher. Das erste Potentiometer steuert die Breite jedes erzeugten Impulses, das zweite Potentiometer das Zwischenimpulsintervall (Inter-Puls-Iiitervall). Da der Schalter und die Potentiometer nach dem Einpflanzen in den Patienten nicht mehr betätigt werden können, ist es offensichtlich, daß der Schrittmacher nur als eine der beiden möglichen Formen und mit nur einer Impulsbreite und nur einem λ einzigen Zwischenimpulsintervall arbeiten kann.In the pacemaker described in the Berkovits patent application, a single switch and two potentiometers are provided which can be manually adjusted to alter the operation of the pacemaker. Depending on the position of the switch, the pacemaker works either continuously or as an on-demand pacemaker. The first potentiometer controls the width of each generated pulse, the second potentiometer the interpulse interval (Inter-Pulse-Iiitervall). Since the switches and the potentiometer after planting in the patient can no longer be actuated, it is apparent that the pacemaker can only operate as one of the two possible forms and with only one pulse width and only one λ single inter-pulse interval.

Bei einigen der in den vergangenen Jahren auf den Harkt gekommenen Bedarfsschrittmacher ist eine Umschaltung zwischen kontinuierlicher und Bedarfsbetriebsweise ohne Zugang zum Schrittmacher nach dem Einpflanzen vorgesehen. Ein solcher Umschalter besteht aus einem monostabilen magnetischen Zungenschalter. ¥ird ein magnetischer Pol einer der beiden Polaritäten neben der Brust des Patienten angeordnet, dann wird der Zungenschalter geschlossen, und der Schrittmacher arbeitet kontinuierlich. Wird der Magnet entfernt,Some of those who have come across in the past few years Demand pacemaker is a switch between continuous and demand mode without access to the Post-implant pacemaker provided. Such a Changeover switch consists of a monostable magnetic reed switch. ¥ ¥ becomes a magnetic pole one of the both polarities next to the patient's chest, then the reed switch is closed and the pacemaker is closed works continuously. If the magnet is removed,

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Teich dann öffnet/der Zungenschalter, und der Schrittmacherpond then the reed switch opens, and the pacemaker arbeitet als Bedarfsschrittmacher. Einer der wichtigsten Gründe IUr das Umschalten in die kontinuierliche Arbeitsweise besteht darin, daß der Arzt auf diese Weise den Betrieb des Schrittmachers kontrollieren kann. Schlägt das Hers des Patienten normal, dann werden keine Impulse Ton dem Schrittmacher erzeugt. Selbst wenn der Patient durch ein elektrokardiographisches Gerät abgehört wird, besteht keine Möglichkeit, festzustellen, ob der Schrittmacher noch funktioniert - wenn das Herz des Patienten normal schlägt, dann erscheinen keine Schrittmacherimpulse in dem EKG-Signal. Steuert dagegen der Magnet das Schließen des Zungenschalters, dann treten die Schrittmacherimpulse in dem EKG-Signal auf, und der Arzt kann feststellen, daß der Schrittmacher noch in Betrieb ist und Impulse richtig liefert, wenn und wann er dieses tun soll.works as a demand pacemaker. One of the most important The reasons for switching to the continuous mode of operation are that the doctor can use the Control the operation of the pacemaker. If the patient's heart beats normally, there are no impulses Sound generated by the pacemaker. Even if the patient is monitored by an electrocardiographic device, there is no way to tell if the pacemaker is still working - if the patient's heart beats normally, then no pacemaker pulses appear in the EKG signal. If, on the other hand, the magnet controls the closing of the reed switch, then the pacemaker impulses occur in the EKG signal and the doctor can determine that the pacemaker is still operating and that the pulses are correct delivers when and when to do this.

Sowohl bei einem Bedarfsschrittmacher als auch bei einem kontinuierlich arbeitenden Schrittmacher ist es oft nötig, die Rate des Betriebes nach der Einpflanzung anzupassen. Es Jet natürlich wünschenswert, einen Wechsel in der Rate ohne körperlichen Zugang zum Schrittmacher duehfuhren zu können. Zu einem solchen Zweck können magnetische Zungenschalter verwendet werden. Ein solches Beispiel, die Verwendung eines magnetischen Zungenschalters zur Steuerung der Rate eines Bedarfsschrittmachers ist in einer laufenden U.S.Patentanmeldung von Barouh Y. Berkovits aus dem Jahre 1969 beschrieben.With both an on-demand pacemaker and a continuously operating pacemaker, it is often necessary to adjust the rate of operation after planting. It jet, of course, desirable to have a change in rate without physical access to the pacemaker can. Magnetic reed switches can be used for such a purpose. One such example, the use a magnetic reed switch for controlling the rate of a demand pacemaker is disclosed in a pending U.S. patent application filed by Barouh Y. Berkovits in 1969 described.

Die bei den bekannten Ausführungen verwendeten magnetischen Zungenschalter zur Steuerung der Rate der Schrittmacher waren tob bistabilen Typ. Der magnetische Zungenschalter wird in einem der beiden Zustände geschaltet, abhängig von der Polarität desjfcie lachbarschaft der Brust des Patienten gebrachten magnetischen Feldes. Jeder Zustand des Zungenschalters steuert •ine unterschiedliche Rate. Beispielsweise ist in der vonThe magnetic reed switches used in the prior art to control the rate of pacemakers were tob bistable type. The magnetic reed switch is switched in one of the two states, depending on the polarity desjfcie lachbarschaft the patient's chest brought magnetic field. Each state of the reed switch controls • a different rate. For example, in the

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Berkovits vorgeschlagenen Patentanmeldung ein Widerstand In der Schrittmacher takt schaltung kurzgeschlossen bei geschlossener Stellung des Zungenschalters und befindet SiOh in der Schaltung zur Verringerung der Baten bei geöffneter Stellung des Zungenschalters. Bei der Verwendung solcher bistabiler magnetischer Zungenschalter oder anderer mechanischer Schalter tritt jedoch immer das Problem der Betriebssicherheit auf. Es wurde herausgefunden, daß Stoß und Vibration einen versehentlichen Wechsel bei einem mechanischen Kontakt, der zur Auf recht erhaltung einer bestimmten Bate dient, eintreten kann. Das ist der Fall nicht nur bei bistabilen magnetischen Zungenschaltern, sondern auch bei vielen anderen mechanischen Kontaktschaltern, die für diese Zwecke verwendet werden. Es ist natürlich höchst unerwünscht, daß die Schrittmacherrate zufällig geändert wird nach der Einstellung durch den Arzt.Berkovits proposed patent application for a resistor In the pacemaker clock circuit shorted at closed position of the reed switch and is SiOh in the circuit to reduce the Baten open position of the reed switch. When using such bistable magnetic reed switches or others mechanical switch, however, always arises the problem of operational safety. It was found that push and vibration an accidental change in mechanical contact necessary to maintain a serves certain bate, can occur. This is the case not only with bistable magnetic reed switches, but also with many other mechanical contact switches, which are used for these purposes. It is of course highly undesirable for the pacemaker rate to be changed accidentally after the setting by the doctor.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schrittmacher mit •variabler Bate (mit Bedarfs- oder kontinuierlicher Arbeitsweise, obwohl in den Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung nur ein Bedarfsschrittmacher gezeigt ist) zu schaffen, dessen Betriebsrate geändert werden kann, wobei die gewählte Bate unabhängig vom Zustand eines mechanischen Kontaktes ist.It is the object of the invention to provide a pacemaker with • variable rate (with on-demand or continuous operation, although only one on-demand pacemaker is shown in the drawings and the associated description) create whose operating rate can be changed, the selected bate regardless of the state of a mechanical Contact is.

Bine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schrittmachers mit variabler Bate, dessen Betrieberate nicht durch mechanischen Stoß oder Vibration beeinflußt wird und dessen Bate ohne körperlichen Zugang zum Schrittmacher erstellt werden kann.Another object of the invention is to provide one A variable rate pacemaker whose rate of operation is not affected by mechanical shock or vibration and whose rate can be created without physical access to the pacemaker.

In den meisten Schrittmachern wird das Zwischenimpujβ Intervall durch ein BC-Zeitglied bestimmt. Eine Kapazität w*r. d von einer Spannungsquelle über einen Widerstand aufsieden, wobei die ladegeschwindigkeit von der Größe dee Widerstands abhängt.In most pacemakers, the interim pulse interval is determined by a BC timer. A capacity w * r. d simmer from a voltage source via a resistor, the charging speed depending on the size of the resistor.

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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Kapazität direkt von einer konstanten Spannungsquelle geladen, wobei die Größe des von dieser Spannungsquelle kommenden konstanten Stromeβ abhängig ist von dem Zustand eines Zwei-Bitzählers. Der Zähler kann in einen von vier Zuständen geschaltet werden, wodurch vier verschiedene Schrittmacherraten möglich werden. Der Zähler ist aus bistabilen elektronischen Schaltungen aufgebaut, die nicht auf ms chanischen Kontakt reagieren, wcon sie einmal eingestellt sind.In the embodiment shown, the capacitance charged directly from a constant voltage source, the size of the constant coming from this voltage source Currentβ depends on the state of a two-bit counter. The counter can be switched to one of four states, thus allowing four different pacemaker rates. The counter is made up of bistable electronic circuits that do not react to ms mechanical contact, wcon they are set once.

Angekoppelt an den Zähler ist ein monostabiler magnetischer Zungenschalter. Der Schalter ist normalerweise geöffnet. Wird ein magnetisches Feld in die Nähe der Brust des Patienten gebracht, dann wird der Schalter geschlossen. Das Schließen des Schalters bewirkt ein Portechriten des Zählers zu seinem nächsten Zustand. Das wiederum hat eine Änderung der Schrittmacherrate zur Folge. Ist der Zähler einmal in einen speziellen Zustand eingestellt, dann wird dieser Zustand unabhängig vom Zustand des magnetischen Zungenschalters aufrechterhalten. Wird das magnetische Feld entfernt, dann öffnet sich der magnetische Zungenschalter, aber der Zählerzustand und das Stromniveau bleiben dasselbe. Da die Schrittmacherrate nicht durch den magnetischen Zungenschalter aufrechterhalten wird (der Zungenschalter bleibt offen), wird die Rate des Schritte machers nicht durch magnetischen Stoß oder Vibration beeinflußt. Iatürlich können andere Typen von Vorrichtungen zum Steuern der elektronischen Schaltung zur Änderung von deren Zuständen in der gewünschten Weise verwendeter den. Es wurde jedoch gefunden, daß ein monostabiler magnetischer Zungenschalter besonders vorteilhaft für die Verwendung in einem seine Raten wechselnden Steuermechanismus ist.Coupled to the counter is a monostable magnetic one Reed switch. The switch is normally open. Creates a magnetic field near the patient's chest brought, then the switch is closed. Closing the switch causes the meter to portchrite to his next state. This in turn changes the pacemaker rate. Is the meter once in a special State set, then this state is maintained regardless of the state of the magnetic reed switch. If the magnetic field is removed, then the magnetic reed switch opens, but the counter status and that Current levels remain the same. Because the pacemaker rate is not is maintained by the magnetic reed switch (the reed switch remains open) the rate of steps becomes machers not affected by magnetic shock or vibration. Of course, other types of devices can be used to control the electronic circuit used to change their states in the desired manner. It was, however found a monostable magnetic reed switch is particularly advantageous for use in a rate-changing control mechanism.

Be isfmöglich, zwei monostabile magnetische Zungenschalter in einem Schrittmacher zu verwenden, den einen zur SteuerungIf possible, two monostable magnetic reed switches to use in a pacemaker, one for control

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der änderung der Schrittmacherrate und den anderen zur Steuerung des kontinuierlichen Betriebes, wie ss in den zwei oben erwähnten Patentanmeldungen von Berkovits beschrieben ist. Sind in diesem Falle beide Zungenschalter unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes geschlossen, dann geht der Schrittmacher in seine kontinuierliche Arbeiteweise über, und gleichzeitig wird seine Hate geändert. In den meisten Fällen ist das nicht von Wichtigkeit, weil, sobald die richtige Rate eingestellt ist, der Schrittmacher zurück in die Bedarfsarbeitsweise schaltet. Es ist jedoch auch BOgIiCh, das Schließen nur eines der beiden Schalter zu jedem Zeitpunkt durch Anordnung in senkrechter Orientierung % in dem Schrittmacher zu steuern. In einem solchen Falle schließt ein magnetisches Feld in einer Richtung nur einen der Zungenschalter und ein magnetisches Feld in der anderen Richtung nur den anderen.the change in the pacemaker rate and the other for controlling the continuous operation, as described in the two above-mentioned patent applications by Berkovits. If in this case both reed switches are closed under the influence of a magnetic field, then the pacemaker goes into its continuous mode of operation and at the same time its hat is changed. In most cases this does not matter because once the correct rate is set the pacemaker will switch back to the demand mode. However, it is also to control BOgIiCh, closing only one of the two switches at any time by arrangement in a vertical orientation% in the pacemaker. In such a case, a magnetic field in one direction only closes one of the reed switches and a magnetic field in the other direction only closes the other.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung zu schaffen, die mehrere Zustände einnehmen kann und die in jedem ausgewählten Zustand unabhängig von mechanischen Kontakten but Steuerung der Schrittmacherrate gehalten werden kann.It is the object of the invention to create an electronic circuit which can assume several states and which held in any selected state regardless of mechanical contacts but control of pacemaker rate can be.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Impulsgeber zu schaffen, der ohne direkten Zugang betrieben " werden kann zur Änderung des Zustandes der elektronischen Schaltung.It is another object of the invention to provide a pulse generator to create that can be operated without direct access to change the state of the electronic Circuit.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines monostabilen magnetischen Zungenschalters für den Impulsgeber. Another object of the invention is to provide a monostable magnetic reed switch for the pulser.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Zusammenhang mit den Figuren aus der Beschreibung eines Ausffthrungsbeiepieles. Yon den Figuren zeigen:Further features and usefulnesses of the invention emerge in connection with the figures from the description of an execution example. Yon the figures show:

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.'figur 1 einen Bedarfaschrittmacher (die Figur stimmt »it der Figur 1 in der U.S.-Patentanmeldung Ton Barouh Y. Berkovits, Ser. No. 727 129 üb«rein);.'figur 1 a needs pacemaker (the figure is correct It is shown in Figure 1 in the U.S. patent application Ton Barouh Y. Berkovits, Ser. No. 727 129 over «in);

figur 2 ain typisches EKG-Signal und figur 3 eine Ausführungsform der Erfindung.FIG. 2 shows a typical EKG signal and FIG. 3 shows an embodiment of the invention.

Die Elektroden El und E2 des in Figur 1 gezeigten Schrittmachere sind in das Herz des Patienten eingepflanzt. Die Elektrode E2 ist die neutrale Elektrode und die Elektrode El die die Herzkammern stimulierende Elektrode. Ist der Schalter S geöffnet, fließt Strom zwischen den Elektroden El und E2 zur Stimulierung der Herzkammern nur dann, wenn eine elektrische Stimulierung benötigt wird.The electrodes E1 and E2 of the pacemaker shown in FIG are implanted in the patient's heart. The electrode E2 is the neutral electrode and the electrode El the electrode that stimulates the ventricles. If the switch S is open, current flows between the electrodes E1 and E2 to stimulate the ventricles only when electrical stimulation is required.

Der Kondensator 65 dient zur Schaffung einer Stromquelle für den Fall, daß ein Impuls benötigt wird. In diesem Fall ist der Transistor T9 leitend, und der Kondensator entlädt sich über die Elektroden. Ein Kondensator 57 wird über Potentiometer 35 und 37eufgeladen, bis die an ihm liegende Spannung die Transistoren T7 und T8 leitend macht. In dem Moment wird der Kondensator 57 über das Potentiometer 37 und die Transistoren T7 und T8 entladen, der Transistor T9 leitet, und ein Impuls wird von dem Kondensator 65 zum Herzen des Patienten geliefert. Die Stellung des Potentiometers 37 steuert die Zeit, die der Kondensator 57 zur Aufladung benötigt, und damit die Breite jedes Impulses. Die Stellung des Potentiometers 35 (zusammen mit der Stellung des Potentiometers 37) steuert die Zeit, die für die Aufladung des Kondensators 57 auf ein solches Niveau nötig ist, welche die Transistoren T7 und T8 leitend macht, was dem Zwiechenimpulsintervall entspricht. Wäre der Transistor TG nicht leitend, würde sich der Kondensator 57 kontinuierlich aufladen und entladen, und Impulse würden dem Herzen des Patienten in durch die Stellung der Potentiometer festgesetzten Intervallen zugeführt.The capacitor 65 is used to create a power source in case a pulse is needed. In this case the transistor T9 is conductive and the capacitor discharges over the electrodes. A capacitor 57 is over Potentiometers 35 and 37echarged until the one lying on it Voltage makes the transistors T7 and T8 conductive. At that moment the capacitor 57 is controlled by the potentiometer 37 and the transistors T7 and T8 discharge, the transistor T9 conducts, and a pulse is from the capacitor 65 to Heart of the patient delivered. The position of the potentiometer 37 controls the time that the capacitor 57 to Charging required, and with it the width of each pulse. The position of the potentiometer 35 (together with the position of the potentiometer 37) controls the time it takes to charge the capacitor 57 to such a level, which makes the transistors T7 and T8 conductive, which corresponds to the interpulse interval. If the transistor were TG not conducting, the capacitor 57 would continuously charge and discharge, and pulses would hit the heart of the Patients are fed at intervals set by the position of the potentiometer.

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Die Elektrode El ist über einen Leiter L mit der Basis •ines Transistors Tl über einen Kondensator 17 verbunden Ein repräsentatives EKG-Signal ist in Figur 2 gezeigt. Di· Transistoren Tl und T2 verstärken das R-Wellensignal der Elektrode El, das von einer ventricularen Kontraktion herrührt. (Übergroße Signale werden durch eine Zejinerdiode 67 gedämpft, um eine Zerstörung des Transistors Tl zu verhindern.) Auf die Anzeige eines R-Signales folgend wird ein positiver: Impuls der Basis des Transistors . T€ geliefert. Der Transistor T6 schaltet an, und derThe electrode El is connected via a conductor L to the base of a transistor Tl via a capacitor 17. A representative EKG signal is shown in FIG. The transistors T1 and T2 amplify the R-wave signal of the electrode E1, which results from a ventricular contraction. (Oversized signals are attenuated by a Zejiner diode 67 in order to prevent destruction of the transistor T1.) Following the display of an R signal, a positive pulse becomes the base of the transistor. T € delivered. The transistor T6 turns on, and the

Kondensator 57 entlädt sich über ihn. Auf diese Weise % Capacitor 57 discharges through it. This way %

wird, obwohl der Kondensator vorher auf ein Niveau geladen war, das die Erzeugung eines Impulses zur Folge haben würde, dieser entladen, und ein neues Zeitintervall beginnt. Diese Anordnung stellt sicher, daß ein Impuls nicht erzeugt wird, wenn ein natürlicher Herzschlag auftritt. Das Zeitintervall ist so gewählt, daß Impulse erzeugt werden mit einem Zwischenimpulsintervall, das ein wenig größer ist als das gewünschte natürliche SchlagfolgeIntervall. Nur wenn ein natürlicher Herzschlag nicht auftritt, wird ein ■timulierender Impuls erzeugt.although the capacitor was previously charged to a level that would result in the generation of a pulse would discharge it, and a new time interval begins. This arrangement ensures that a pulse will not be generated when a natural heartbeat occurs. The time interval is chosen so that pulses are generated with an interpulse interval that is a little larger than the desired natural stroke sequence interval. Just when a natural heartbeat does not occur, a stimulating pulse is generated.

Die verbleibenden Transistoren in der Schaltung dienen zur Verhinderung der Leitung des Transistors T6 bei Vorhanden- ™ ■ein von Rauschen. Tritt Rauschen auf, dann ist es auf andere Weise für den Transistor T6 möglich, zu leiten und die Erzeugung eines Impulses zu verhindern, auch wenn ein solcher gewünscht wird. AUs diesem Grunde ist der Transistor T6, wenn der Schrittmacher Nebengeräusche anzeigt, an seinem Betrieb gehindert, und Impulse werden in einer festen Rate geliefert. Eine vollständigere Beschreibung des Betriebes der in Figur 1 gezeigten Schaltung ist in der oben genannten U.S.-Patentanmeldung von Berkovits, Ser. No. 727 129_f gegeben.The remaining transistors in the circuit are used to prevent the conduction of the transistor T6 in the presence of noise. If noise occurs, there is another way for transistor T6 to conduct and prevent the generation of a pulse, even if such a pulse is desired. For this reason, when the pacemaker indicates extraneous noise, transistor T6 is prevented from operating and pulses are delivered at a fixed rate. A more complete description of the operation of the circuit shown in Figure 1 can be found in the aforementioned US patent application by Berkovits, Ser. No. 727 129 _f .

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let der Schalter S geöffnet, dann arbeitet der Schritt-Bacher in der gerade beschriebenen Weise als Bedarfsechrittmacher. Ist der Schalter S jedoch geschlossen, dann liegt die Basis des Transistors T6 auf dem Potential des Leiters 9. In diesem Fall schalten die von dem Kondensator 53 kommenden Impulse den Transistor nicht an. Der Kondensator 57 wird nicht über den Transistor T6 entladen, und jedesmal, wenn die Kondensatorspannung den Funkt erreicht, in dem die Transistoren T7 und ΤΘ leitend werden, wird ein stimulierender Impuls erzeugt. Per Schrittmacher arbeitet so in der kontinuierlichen Betriebsform.Let the switch S open, then the pacemaker works in the manner just described as an on-demand pacemaker. However, if switch S is closed, then the base of the transistor T6 is at the potential of the conductor 9. In this case, the pulses coming from the capacitor 53 do not switch the transistor on. The capacitor 57 is not discharged through the transistor T6, and every time the capacitor voltage reaches the point in which the transistors T7 and ΤΘ are conductive, a stimulating pulse is generated. Per pacemaker works in the continuous operating mode.

In Figur 3 ist eine AusfUhrungsform der Erfindung gezeigt. Die Schaltung ist identisch mit der in Figur 1 gezeigten, außer den Elementen, die in dem dickumrandeten Kasten enthalten sind, dem Schalter S und dem Kasten 35*· Die linke Hälfte der in Figur 1 gezeigten Schaltung ist in Figur 3 nicht wiederholt, es ist jedoch darunter zu verstehen, daß die Schaltungen links von den Transistoren T3 und T5 identisch sind. Der Schalter S ist als monostabiler magnetischer Zungenschalter gezeigt. Der Schalter weist zwei Zungen auf, die in einem Glasgehäuse eingeschlossen sind. Ein solcher monostabiler magnetischer Zungenschalter wird in Schrittmachern bereits seit mehreren Jahren verwendet. Legt man einen Magneten in die Nähe des monostabilen magnetischen Zungenschalters, dann berühren sich die beiden Zungen, wenn der magnetische Fluß parallel zu ihnen ist. Solange ier Magnet in seiner Stellung gehalten wird, ist die Basis des Transietors T6 mit dem Leiter 9 kurzgeschlossen, und der Schrittmacher arbeitet in seiner kontinuierlichen Betriebsweise. Sobald der Magnet entfernt wird, öffnet sich der Sehalter, und der Schrittmacher kehrt zu seiner Bedarfsarbeitsweiee zurück.In Figure 3, an embodiment of the invention is shown. The circuit is identical to that shown in Figure 1, except for the elements contained in the thick-edged box, the switch S and the box 35 * · Die The left half of the circuit shown in FIG. 1 is not repeated in FIG. 3, but it is to be understood that the circuits to the left of the transistors T3 and T5 are identical. The switch S is shown as a monostable magnetic reed switch. The switch points two tongues that are enclosed in a glass case. Such a monostable magnetic reed switch has been used in pacemakers for several years. If you put a magnet near the monostable magnetic reed switch, then the two reeds touch when the magnetic flux is parallel to them. As long as the magnet is held in its position, the base of the transit gate T6 is short-circuited with the conductor 9, and the pacemaker operates in its continuous mode. As soon as the magnet is removed, it opens the Sehalter, and the pacemaker returns to his work as required.

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Eine Abweichung gegenüber der in Figur 1 dargestellten Schaltung besteht im Bree-tzen des Potentiometers 35 in Figur 1 durch den schwarz umrandeten Kasten 35'. In Figur 1 ist das Potentiometer 35 auf der einen Seite über eine Zuführung mit dem Widerstand 33 und der Batterie 7 verbunden und auf der anderen Seite mit dem Potentiometer und dem Emitter des Transistors T7. Der Kasten 35^f in Figur weist drei Eingangsleitungen auf, von deneiyzwei mit den beiden Polen des Widerstandes 35 in Figur 1 übereinstimmen.A deviation from the circuit shown in FIG. 1 consists in the breaking of the potentiometer 35 in FIG. 1 by the box 35 'with a black border. In FIG. 1, the potentiometer 35 is connected on one side via a lead to the resistor 33 and the battery 7 and on the other side to the potentiometer and the emitter of the transistor T7. The box 35 ^f in FIG. 1 has three input lines, two of which correspond to the two poles of the resistor 35 in FIG.

Der dritte Eingang des Kastens verbindet die Basis des Transistors TH mit den Batterien 5 und 7. In der in FigurThe third input of the box connects the base of the transistor TH to the batteries 5 and 7. In the in figure

dargestellten Schaltung dient das Potentiometer 35 zur d The circuit shown serves the potentiometer 35 for d

Steuerung des Stromes (exponentielie Wellenform), der von der Batt e rie 7 zum Kondensator 57 fließt. In der in Figur dargestellten Schaltung dient der Kasten 35' als konstante Stromquelle, die über das Potentiometer 37 zum Kondensator Strom liefert. (Es kann auch der Kollektor des Transistors TH direkt mit dem Kondensator 57 verbunden werden, so daß das Potentiometer 37 sich nicht im Ladestromweg befindet.)Control of the current (exponential waveform) flowing from the battery 7 flows to the capacitor 57. In the circuit shown in Figure, box 35 'serves as a constant Power source that supplies power to the capacitor via potentiometer 37. (It can also be the collector of transistor TH be connected directly to the capacitor 57, so that the potentiometer 37 is not in the charging current path.)

Der konstante Strom wird über das Potentiometer 37 vom Kollektor des Transistors TH zum Kondensator 57 geführt. Der Strom fließt über das lotentiometer und den- Kondensator durch die Widerstände 61 und 63 zum geerdeten Leiter 9· -Der Ladestrom ist klein, so daß die an dem Widerstand 63 anliegende M Spannung klein genug ist, um eine Leitung des Transistors T9 zu verhindern. Nur wenn der Kondensator 57 sich, über die Transistoren T7 und T8 entlädt, ist der Strom durch den Widerstand groß genug, um den Transistor T9 anzuschalten.The constant current is fed from the collector of the transistor TH to the capacitor 57 via the potentiometer 37. The current flows via the lotentiometer and the capacitor through the resistors 61 and 63 to the grounded conductor 9. The charging current is small, so that the M voltage applied to the resistor 63 is small enough to prevent the transistor T9 from conducting. Only when the capacitor 57 discharges via the transistors T7 and T8 is the current through the resistor large enough to switch the transistor T9 on.

Sb bestehen zwei Anforderungen an die durch den Kasten 35' dargestellte Stromquelle. Die erste ist die, daß die Stromquelle über den ganzen Spannungsbereich des Kondensators 57 arbeitet. Die maximale Spannung an dem Kondensator ist diejenige, die die Transistoren T7 und T8 in Betrieb setzt. Der KondensatorSb there are two requirements to be met by the box 35 ' power source shown. The first is that the current source operates over the entire voltage range of the capacitor 57. The maximum voltage on the capacitor is that which puts the transistors T7 and T8 into operation. The condenser

109818/1^1 *>109818/1 ^ 1 *>

^v ■ - BAD ORIGINAL ^v ■ - BAD ORIGINAL

AO 2765 - 12 -AO 2765 - 12 -

ist mit seinem einen Pol über die Widerstände 61 und 63 »it der geerdeten Leitung 9 verbunden. Die an den Widerständen 61 und 63 während der Ladung des Kondensators anliegende Spannung ist vernachlässigbar, so daß ein Pol des Kondensators als während der Ladung geerdet betrachtet werden kann. Die Basis des Transistors T7 wird auf einem Potential V_fet gehalten, das durch die Batt erien 3 und 5 bestimmt ist.Der Transistor T7 leitet, wenn seine Basisemitter spannung 0,4 V beträgt. Polglich ist die Maximalspannung an dem Kondensator 57 = V, , + 0,4 ^v. Die konstante Stromquelle muß über einen Spannungsbereich von 0 bis V,, +0,4 V arbeiten.is connected with its one pole via the resistors 61 and 63 »it to the grounded line 9. The voltage across resistors 61 and 63 while the capacitor is charging is negligible, so that one pole of the capacitor can be considered to be grounded during charging. The base of the transistor T7 is held at a potential V _fet , which is determined by the batteries 3 and 5. The transistor T7 conducts when its base-emitter voltage is 0.4 V. In terms of polarity, the maximum voltage across the capacitor 57 = V,, + 0.4 ^v . The constant current source must operate over a voltage range of 0 to V ,, +0.4 V.

Die zweite Anforderung an die konstante Stromquelle ist die, daß die Spannung an dem Emitter des Transistors T14 sich nicht ändert, wenn die Transistoren T7 und T8 leiten. Ändert sich die Spannung, dann ist es für die bistabilen Schaltungen in dem Kasten 35' möglich, geschaltet zu werden. TJm eine Änderung in dem Ladestromniveau zu verhindern, soll die Spannung am Emitter des Transistors T14 sich nicht ändern, sogar wenn der Kondensator 57 sich über die Transistoren T7 und T8 entlädt.The second requirement of the constant current source is that the voltage at the emitter of the transistor T14 is does not change when transistors T7 and T8 conduct. If the voltage changes, then it is for the bistable circuits in the box 35 'possible to be switched. TJm to prevent a change in the charging current level, the Voltage at the emitter of transistor T14 does not change even when capacitor 57 is across the transistors T7 and T8 discharges.

Die Basisspannung des Transistors T14 wird durch Batterien 3 und 5 konstant gehalten und ist gleich der Basisspannung des Transistors T7» V^, · Der Transistor T14 beginnt zu leiten, wenn seine Emitterspannung ungefähr um 0,4 V größer ist als seine Basisspannung. Obwohl eine Emitterbasisvorspannung von 0,4 V hinreichend ist, um den Transistor leitend zu machen, ist der "Emitterbasisspannungsabfall 0,5 V, wenn der Transistor linear arbeitet und den Ladestrom leitet. Wird die Basis des Transistors T14 auf einem konstanten Potential der Spannung V₁- und auch der Emitter des Transistors T14 auf der konstantenThe base voltage of the transistor T14 is kept constant by batteries 3 and 5 and is equal to the base voltage of the transistor T7 »V ^, · The transistor T14 begins to conduct when its emitter voltage is approximately 0.4 V higher than its base voltage. Although an emitter base bias of 0.4 V is sufficient to make the transistor conductive, the "emitter base voltage drop" is 0.5 V when the transistor operates linearly and conducts the charging current ₁ - and also the emitter of transistor T14 on the constant

Spannung V_feb V gehalten, so liegt der Emitter des Transistors T14 auf einem Potential von 0,5 V über dem Basispotential ^Voltage V _feb V held, the emitter of the transistor T14 is at a potential of 0.5 V above the base potential ^

109818/ 1312109818/1312

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20A861220A8612

AO 2765 - 13 -AO 2765 - 13 -

das im wesentlichen unabhängig von der Größe des Emitterst ro me s ist. Der Kollektorstrom ist gleich dem Emitteratrom multipliziert mit einem Parameter** des Transistors (typisch ein Wert van 0,99). Der Transistor T14 arbeitet als Stromquelle mit/ίer Emitterspannung, die um 0,5 V größer ist als die Basisspannung, nur wenn der Emitterkollektorspannungsabfall größer als ungefähr 1 Y ist, d. h. nur wenn di kollektor spannung nicht den Wert V_fct) + 0,4 V erreicht.which is essentially independent of the size of the emitter current. The collector current is equal to the emitter current multiplied by a parameter ** of the transistor (typically a value of 0.99). The transistor T14 works as a current source with an emitter voltage, which is 0.5 V higher than the base voltage, only if the emitter collector voltage _{drop is greater than approximately 1 Y, i.e. only if the collector voltage does not have the value V fct)} + 0.4 V reached.

(Obwohl der Transistor T14 als konstante Stromquelle unabhängig Ton dem Emitterkollektorspannungsabfall arbeitet, ist es nötig, * daß ein Spannungsabfall vorhanden ist.)(Although the transistor T14 operates as a constant current source independent of the sound emitter-collector voltage drop, it is necessary * that a voltage drop is present.)

Da die Transistoren T7 und T8 anschalten zur Entladung des Kondensators 57» wenn die Emitterspannung des Transistors T7 den Wert V^ + 0,4- V erreicht, ist es offensichtlich, daß die Kollektorspannung des Transistors T14 einen solchen Wert nicht übersteigen kann, der vermeiden würde, daß der Transistor als konstante Stromquelle arbeitet. Auf diese Weise arbeitet der Transistor T14 über den ganzen Spannungsbereich des Kondensators 57 als konstante Stromquelle. Der Emitterwiderstand des Transistors T14 ist relativ klein, verglichen mit den Widerständen 70 - 73, die, wie noch beschrieben werden wird, den Emitterstrom des T_ransistors T14 bestimmen. Der Emitter J dee Transistors T14 wirkt so als Spannungsquelle für die Zählerschaltung in dem Kasten 35^f, d. h. der Transistor leitet jeden der vier möglichen Ströme ohne eine Änderung in seiner Emitterspannung. Auf diese Weise verhindert der Transistor T14 eine ungewollte Schaltung der bistabilen Schaltung in dem Kasten 35· als Ergebnis des Betriebes der Taktschaltung.Since the transistors T7 and T8 switch on to discharge the capacitor 57 'when the emitter voltage of the transistor T7 reaches the value V ^ + 0.4- V, it is obvious that the collector voltage of the transistor T14 cannot exceed such a value, which should be avoided would make the transistor work as a constant current source. In this way, the transistor T14 operates over the entire voltage range of the capacitor 57 as a constant current source. The emitter resistance of the transistor T14 is relatively small as compared with the resistors 70-73 which, as will be described later, determine the emitter current of T _r ansistors T14. The emitter J of the transistor T14 thus acts as a voltage source for the counter circuit in the box 35 ^f , ie the transistor conducts each of the four possible currents without a change in its emitter voltage. In this way, transistor T14 prevents inadvertent switching of the bistable circuit in box 35 as a result of the operation of the clock circuit.

Der Transistor T14 arbeitet als Stromoberschwelle; der Emitterstrom ist die Summe des in den Hauptweg 97 von den Zuleitungen der Transietoren TlO - T13 fließenden Stromes. Alle Emitterklemmen dieser Transistoren sind mit dem EmitterThe transistor T14 works as a current upper threshold; the Emitter current is the sum of the in the main path 97 of the Supply lines of the transit gates TlO - T13 flowing current. All of the emitter terminals of these transistors are with the emitter

18/1312 ^{ßAD 0RiGlNAL} 18/1312 ^{ßAD 0RiGlNAL}

des Traneistors T14 verbunden. Die Transistoren TlO und TIl bilden ein erste» Flip-Flop und die Transistoren T12 und T13 ein zweites Flip-Flop. Die vier Kollektorwiderstände 70 - 73 sind mit den entsprechenden Transistoren verbunden. Der Kollektor des Tranaistors TlO ist mit der Basis des Transistors TIl über den Widerstand 78 und der Kollektor den Transistors TIl mit der Basis des Transistors TlO über den Widerstand 79 verbunden. Viderstände 80 und 81 wirken bei dem gekreuzten Paar Transistoren T12 und T13 in ähnlicher Weise. Kondensatoren 74 - 77 Bind Beschleunigungskondensatoren, die in bekannter Weise die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Flipflop-Schaltung erhöhen. of the transistor T14 connected. The transistors T10 and TII form a first flip-flop and the transistors T12 and T13 form a second flip-flop. The four collector resistors 70-73 are connected to the corresponding transistors. The collector of the transistor TlO is connected to the base of the transistor TIl via the resistor 78 and the collector of the transistor TIl is connected to the base of the transistor TlO via the resistor 79. Resistors 80 and 81 act in a similar manner on the crossed pair of transistors T12 and T13. Capacitors 74 - 77 are speed-up capacitors which, in a known manner, increase the speed and reliability of the flip-flop circuit.

Ee sei angenommen, daß in der die Transistoren.TlO und TIl aufweisenden Flip-Elop-Schaltung der Transistor TlO leitend und der Transistor TIl gesperrt ist. Bei einem Spannungsabfall von 0,1 V am Kollektor und Emitter des Transistors TlO und ohne Stromfluß durch den Widerstand 78 ist der Basisemitterabfall am Transistor TIl in etwa 0,1 V. Da ein Spannungsabfall von 0,4- V nötig ist, um den Transistor leitend zu machen, bleibt der Transistor gesperrt. Es fließt ein Strom von der Batterie 7 über die Widerstände 71 und 79 zur Basis des Transistors TlO, um den Transistor leitend zu halten.Ee it is assumed that in the the Transistoren.TlO and TIl having flip-elop circuit of the transistor TlO conductive and the transistor TIl is blocked. In the event of a voltage drop of 0.1 V at the collector and emitter of the transistor T10 and without current flow through the resistor 78 is the base-emitter drop at the transistor TIl in about 0.1 V. There is a voltage drop 0.4V is necessary to make the transistor conductive, the transistor remains blocked. A current flows from the Battery 7 through the resistors 71 and 79 to the base of the transistor T10 in order to keep the transistor conductive.

Mit dem Tranaistor TlO in leitender Stellung und einer Spannung eeines Kollektors von 0,1 V gegenüber dem Potential der Haupt-Mtung 97 befindet sich die Kathode der Diode 86 auf dem gleichen Potential. Der Basisemitterabfall des Transistors TlO beträgt 0,5 V, und folglich befindet sich die Kathode der Diode 84 auf einem Potential, das 0,5 V gegenüber dem Potential der Hauptleitung 97 beträgt. Das Auftreten eines negativen Impulses an der Anode einer der Dioden hat keine Wirkung, da die Diode nicht leitet, wenn der Anoden-Kathoden-Abfall negativ iet. Damit die Dioden leiten, muß die entsprechende Anode umWith the transistor T10 in the conductive position and a voltage of a collector of 0.1 V with respect to the potential of the main circuit 97, the cathode of the diode 86 is at the same potential. The base-emitter drop of the transistor T10 is 0.5 V, and consequently the cathode of the diode 84 is at a potential which is 0.5 V with respect to the potential of the main line 97. The appearance of a negative pulse at the anode of one of the diodes has no effect since the diode does not conduct if the anode-cathode drop is negative . In order for the diodes to conduct, the corresponding anode must be switched

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AO 2765 - 15 -AO 2765 - 15 -

0*5 V höher liegen als die entsprechende Kathode. (Beide Anoden liegen auf dem Potential der Hauptleitung 97 wegen ihrer Verbindung zu der Hauptleitung über den Widerstand 85.) Sa die Gegenspannung an der Diode 84 0,5 V beträgt, leitet die Diode 84 nicht, bis ein positiver Impuls an der Anode anliegt, der größer als 1 V ist. Da die Gegenspann ung an der Diode 86 nur O₄I 7 beträgt, leitet diese Diode schon, wenn ein positirer Impuls von mehr als 0,6 V an diese Anode angelegt wird. Folglich wird ein positiver Impuls, der über den Kondensator 83 »it einer Amplitude von 0,6 V - 1 V übertragen wird, ä 0 * 5 V higher than the corresponding cathode. (Both anodes are at the potential of the main line 97 because of their connection to the main line via the resistor 85.) If the counter voltage at the diode 84 is 0.5 V, the diode 84 does not conduct until a positive pulse is applied to the anode, which is greater than 1 V. Since the counter voltage at the diode 86 is only O ₄ I 7, this diode is already conducting when a positive pulse of more than 0.6 V is applied to this anode. As a result, a positive pulse which is transmitted via the capacitor 83 with an amplitude of 0.6 V - 1 V, the like

zwar Ton der Diode 86, aber nicht von der Diode 84 gesteuert. Ein über die Diode 86 übertragener positiver Impuls schaltet den Transistor TIl an, wodurch wiederum der Transistor TlO abgeschaltet und damit der Zustand der Flip-Flop-Schaltung geschaltet wird.the tone of the diode 86, but not controlled by the diode 84. A positive pulse transmitted via the diode 86 switches on the transistor TIl, which in turn turns the transistor TlO switched off and thus the state of the flip-flop circuit is switched.

Ist der magnetische Zungenschalter S* geschlossen, dann liegt die positive Spannung der Spannungequelle 7 an dem Kondensator 83. Der Kondensator und einWiderstand 85 bilden eine differenzierende Schaltung, und auf diese Weise wird eine positive Spitze den Anoden der Dioden 84 und 86 zugeführt. Die Teilwerte sind derart, daß der positive Impuls eine Amplitude von über 0,6 V, aber unter 1 V, hat, so daß das Flip-Flop seinen Zustand in ^j der beschriebenen Weise ändert. Wenn der magnetische Zungenschalter sich öffnet, wird den Anoden der beiden Dioden über den Kondensator 83 ein negativer Impuls zugeführt. Der negative Impuls hat jedoch keine Einwirkung, da er die beiden Dioden weiter umgekehrt vorspannt. Dem Schließen und öffnen der Kontakte folgend entlädt sich der Kondensator 83 über die Widerstände 85 und 82.If the magnetic reed switch S * is closed, then it is the positive voltage of the voltage source 7 across the capacitor 83. The capacitor and a resistor 85 form a differentiating one Circuit, and in this way a positive spike is applied to the anodes of diodes 84 and 86. The partial values are such that the positive pulse has an amplitude greater than 0.6 V but less than 1 V, so that the flip-flop has its state in ^ j changes in the manner described. When the magnetic reed switch opens, the anodes of the two diodes will be over the capacitor 83 is supplied with a negative pulse. However, the negative pulse has no effect as it has the two diodes further reverse bias. Following the closing and opening of the contacts, the capacitor 83 discharges through the resistors 85 and 82.

Befindet eich das Flip-Flop in dem Zustand, in dem der Transistor TIl leitet und der Transistor TlO gesperrt ist, dann hat die Kathode der Diode 84 eine Spannung von 0,17 und die KathodeIs the flip-flop in the same state as the transistor TIl conducts and the transistor TlO is blocked, then the cathode of the diode 84 has a voltage of 0.17 and the cathode

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der Diode 86 eine Spannung von 0,5 V. Der nächste durch da8 Schließen der Zungenkontakte erzeugte positive Impuls wird durch die Diode 84 gesteuert, um zu bewirken, daß der Transistor TlO leitend und der Transistor TIl gesperrt wird. Durch das Schließen des Schalters S¹ erzeugte aufeinanderfolgende positive Impulse schalten so den Zustand des Flip-Flops. the diode 86 has a voltage of 0.5 V. The next positive pulse generated by the closing of the tongue contacts is controlled by the diode 84 in order to cause the transistor T10 to conduct and the transistor TI1 to be blocked . Successive positive pulses generated by closing switch S ¹ thus switch the state of the flip-flop.

Die Elemente 88 - 92 entsprechen den Elementen 82 - 86 und dienen zum Schalten des Zustandes des Flip-Flops, das de Transistoren T12 und T13 umfaßt, wenn eine positive Spannung an der Verbindung von Widerstand 88 und Kondensator 89 liegt. Die positive Spannung wird abgeleitet, wenn der Transistor TIl sperrt und sein Kollektor eine höhere Spannung annimmt. In diesem Moment wird ein positiver Impuls über den Kondensator 87 übertragen. Der Kondensator dient zur Isolation der Verbindung des Widerstandes 71 mit dem KoILektor des Transistors TIl von dem zweiten Flip-Flop, damit das zweite Flip-Flop nicht auf die Vorspannungen des ersten Flip-Flops einwirkt. Das zweite Flip-Flop ändert seinen Schaltzustand nur, wenn der Transistor TIl von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand umschaltet. Schaltet der Transistor von dem nichtleitenden in den leitenden Zustand um, dann wird ein negativer Spannungsimpuls durch den Kondensator 87 übertragen, und der daraus resultierende negative Impuls, der über den Kondensator 89 ausgeht, spannt einfach die Dioden 90 und 92 umgekehrt vor und hat keine Einwirkung auf das zweite Flip-Flop. Es ist für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, daß die beiden Flip-Flops als ein Vier-Zustandszähler arbeiten.The elements 88 - 92 correspond to the elements 82 - 86 and are used to switch the state of the flip-flop, which comprises the transistors T12 and T13, when a positive voltage is applied to the connection of resistor 88 and capacitor 89. The positive voltage is derived when the transistor TIl blocks and its collector assumes a higher voltage. At this moment a positive pulse is transmitted through the capacitor 87. The capacitor serves to isolate the connection of the resistor 71 with the KoILektor of the transistor TIl from the second flip-flop, so that the second flip-flop does not act on the bias voltages of the first flip-flop. The second flip-flop only changes its switching state when the transistor TIl switches from the conductive to the non-conductive state. When the transistor switches from the non-conductive to the conductive state, then a negative voltage pulse is transmitted through the capacitor 87, and the resulting negative pulse that emanates from the capacitor 89 simply biases the diodes 90 and 92 in reverse and has no effect on the second flip-flop. It is obvious to those skilled in the art that the two flip-flops operate as a four-state counter.

Die vier Zustände können durch die folgenden Leitbedingungen der Transistoren zusammengefaßt werden:The four states can be summarized by the following conduction conditions of the transistors:

109818/ 1 3 1 ο109818/1 3 1 ο

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Zustand Nr.Condition no. TlOTlO TIl .TIl. Tl 2Tl 2 T13T13 11 austhe end anat anat «■■■ii«■■■ ii
austhe end 22 anat austhe end austhe end anat 33 austhe end anat austhe end anat 44th anat austhe end anat austhe end

Jedes Schließen des monostabilen Zungenschalters S¹ bewirkt ein Weiterschalten des Zählerzustandes von Zustand bis zum Zustand 4. Der Zungenschalter ist geschlossen, wennEach closing of the monostable ^{reed switch S 1} causes the counter status to switch from state to state 4. The reed switch is closed when

ein magnetisches Feld in der Nähe der Brust des Patienten ä a magnetic field near the patient's chest ;

erzeugt wird.is produced.

Der durch den Emitter des Transistors T14 fließende Strom ist gleich der Summe der an die Hauptleitung 97 abgegebenen Ströme, und sein Wert hängt ab vom Zuiand der beiden Flipflops. Vier verschiedene Ströme können durch den Emitter des Transistors T14 fließen. Die Ströme werden hauptsächlich durch die Größen der Widerstände 70 - 73 bestimmt. Solange drei dieser Widerstände unterschiedliche Werte haben, resultieren verschiedene Ströme. Wie bereits gesagt wurde, beträgt das Emitterpotential des Transistors T14 V^ + 0,5 V, während die Basisspannung des Transistors T14 V, , V beträgt. Der Einbau der Batterie 7 in die Schaltung erhöht die Spannung an den oberen Enden der Widerstände 70 - 73 auf V₀₀^)B ,wobei V größer ist als V^ · Polglich beträgt der Spannungsabfall an einem leitenden Transistor der Transistoren TlO - T13 in Serie mit seinem Kollektorwiderstand V - (Vvu + 0,5) V. Nimmt man einen Kollektoremitterabfall von 0,1 V an, dann beträgt der Abfall an einem der Widerstände 70 - 73, der in Reihe mit einem leitenden Transistor geschaltet ist, V_cc - V^ - 0,6 V, Es werde angenommen, daß dieser Abfall 2 V beträgt. Es werde ferner angenommen, daß der Widerstand 70 10⁶ 0hm, die Widerstände 71 und 72 beideThe current flowing through the emitter of the transistor T14 is equal to the sum of the currents delivered to the main line 97, and its value depends on the state of the two flip-flops. Four different currents can flow through the emitter of transistor T14. The currents are mainly determined by the sizes of the resistors 70-73. As long as three of these resistances have different values, different currents result. As has already been said, the emitter potential of the transistor T14 is V ^ + 0.5 V, while the base voltage of the transistor T14 is V,, V. The installation of the battery 7 in the circuit increases the voltage at the upper ends of the resistors 70 - 73 to V ₀₀ ^) B, where V is greater than V ^ · The voltage drop across a conducting transistor is the transistors T10 - T13 in series with its collector resistance V - (Vvu + 0.5) V. Assuming a collector emitter drop of 0.1 V, then the drop across one of the resistors 70 - 73, which is connected in series with a conducting transistor, is V _cc - V ^ - 0.6 V, Assume that this drop is 2 V. It is also assumed that the resistor 70 10 ⁶ ohms, the resistors 71 and 72 both

BADORlGiNALBADORLGiNAL

2765 . _₁₈. 20485122765. _ ₁₈ . 2048512

2 · 10 0ha und der Wideretand 73 4- 10⁶ Ohm beträgt. Ib einen solchen Pail und bei Vernachlässigung der durch die Widerstände 7β — 81 fließenden Ströme fließen 2 Mikroampere durch den Translator TlO, wenn er leitend ist, 1 Mikroampere fließt durch jeden der Tranaistoren 111 und T12 bei leitendem Zustand und 0,5 Mikroampere durch den Widerstand TI}, wenn dieser leitend ist. Da der zu den Emitter des Iranaistors T14 fließende Strom die Sunae der Tier Traneis t or β trö me ist, beträgt, wie aus der obigen Tabelle zu entnehmen ist, für den Zustand 1 des Zählers der gesamte Strom 2 Mikroampere, für den Zustand 2 des Zählers der gesamte Strom 2,5 Mikroampere, für den Zustand 3 des Zählers der gesamte Strom 1,5 Mikroampere und für den Zustand 4 des Zählers der gesamte Strom 3 Mikroampere.2 · 10 0ha and the resistance is 73 4-10 ⁶ ohms. Ib such a Pail and neglecting the currents flowing through the resistors 7β-81, 2 microamps flow through the translator T10 when it is conductive, 1 microampere flows through each of the transistors 111 and T12 when it is conductive and 0.5 microampere through the resistor TI} if this is conductive. Since the current flowing to the emitter of the Iranaistor T14 is the sun of the Tier Traneis t or β trö me, as can be seen from the table above, the total current for state 1 of the meter is 2 microamps and for state 2 des The total current for the counter is 2.5 microamps, for state 3 of the counter the total current is 1.5 microamps and for state 4 of the counter the total current is 3 microamps.

Tatsächlich ist die obige Betrachtung nur eine angenäherte, weil die Auswirkung der Widerstände 78 - 81 vernachlässigt worden ist. Beispielsweise fließt bei leitendem Zustand des Transistors TlO ein Strom von 2 Mikroampere durch den Widerstand 70 und den Transistor zur Hauptleitung 97· Aber es fließt auch ein Stnm durch die Widerstände 71 und 79 und die Basisemitterverbindung des Transistors TlO zur gemeinsamen Hauptleitung. Der Widerstand 79 und die anderen drei kreuzgeschalteten Widerstände sind jedoch sehr groß, verglichen mit den vier Kollektorwiderständen und beeinflussen das Stromniveau nicht, wie es bereits beschrieben worden ist. Auf jeden Pail sind nur die vier Stromniveaue selbst wesentlich, nicht aber die Art und Weise, in der sie abgeleitet werden. Die Werte der kollektor- und kreuzgeschalteten Widerstände können so auegewählt werden, daß die vier möglichen Emitterströme des Transistors T14 gewünschte Werte annehmen.In fact, the above consideration is only approximate because the effect of the resistors 78-81 is neglected has been. For example, when the transistor T10 is conductive, a current of 2 microamps flows through the resistor 70 and the transistor to the main line 97 · But it a Stnm also flows through the resistors 71 and 79 and the Base-emitter connection of the transistor TlO to the common main line. Resistor 79 and the other three cross-connected resistors, however, are very large when compared with the four collector resistances and do not influence the current level, as has already been described. on only the four current levels themselves are essential for each pail, but not the way in which they are derived. The values of the collector and cross-connected resistors can be selected so that the four possible emitter currents of the transistor T14 assume the desired values.

'Es soll darauf hingewiesen werden, daß der bekannte monostabile Zungenschalter S noch in der bekannten Art verwendet werden kann. Der Arzt kann verifizieren, daß der Schrittmacher nochIt should be noted that the well-known monostable Reed switch S can still be used in the known manner. The doctor can verify that the pacemaker is still working

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in Betrieb ist, wenn das Elektrokardiogramm des Patienten zeigt, daß der Schrittmacher in die kontinuierliche Arbeitsweise umgeschaltet hat, wenn ein Magnet in die Nähe der Brust des P_atienten gebracht worden ist. Der zusätzliche Schalter S* kann so angeordnet werden, daß derselbe Magnet einen Wechsel in der Schrittmacherrate steuert. Schließt dasselbe magnetische Feld beide Zungenschalter, dann arbeitet der Schrittmacher in der kontinuierlichen Weise zuygleichen Zeit, da seine Rate geändert wird.Wird das magnetische Feld entfernt, dann schaltet der Schrittmacher in die Bedarfsarbeitsweise und fährt fort, mit der neuen Rate zu arbeiten. Ee ist jedoch vorzuziehen, die beiden Zungenschalter unab- λ hängig voneinander zu betätigen. Wie es in Figur 3 gezeigt ist, sind die beiden monostabilen magnetischen Zungenschalter senkrecht zueinander orientiert. In einem solchen Fall schließt ein magnetisches Feld in einer Richtung einen der Schalter und ein magnetisches Feld in einer Richtung senkrecht dazu den anderen. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, einen unabhängigen Betrieb der beiden Schalter voneinander vorzusehen. Natürlich ist für einen kontinuierlichen Schrittmacher ein Zungenschalter S an der ersten Stelle nicht nötig, und das Problem der unabhängigen Schaltoperation existiert nicht.is in operation, when the electrocardiogram of the patient indicates that the pacemaker has switched over to the continuous mode of operation, when a magnet in the vicinity of the chest of _a P has been brought tienten. The additional switch S * can be arranged so that the same magnet controls a change in the pacemaker rate. When the same magnetic field closes both reed switches, the pacemaker operates in the continuous fashion at the same time as its rate is changed. When the magnetic field is removed, the pacemaker switches to the on-demand mode and continues to operate at the new rate. Ee is, however, preferable to actuate the reed switch two inde- pendently λ. As shown in Figure 3, the two monostable magnetic reed switches are oriented perpendicular to each other. In such a case, a magnetic field in one direction closes one of the switches and a magnetic field in a direction perpendicular to it closes the other. In some cases it may be desirable to have the two switches operate independently of one another. Of course, for a continuous pacemaker, a reed switch S is not necessary in the first place, and the problem of the independent switching operation does not exist.

Da die Flip-Flops stabil und selbsttragend sind , Λ Since the flip-flops are stable and self-supporting, Λ

wird kein äußerer Übertrager zum Aufrechterhalten der ausgewählten Rate benötigt. Der mechanische Zungenschalter ist nicht nötig für die Aufrechterhaltung der ausgewählten Rate; er dient nur zur Steuerung der Schaltung von einer Rate in die andere. Da der menschliche Körper für magnetischen Fluß durchlässig ist, kann eine Rateneinstellung allein durch Balten eines Magneten gegen die menschliche Brust vorgenommen werden. Es können jedoch auch andere Techniken zur Einstellung des Zählers verwendet werden. Beispielsweise kann der Schrittmacher einen RF-Detektor aufweisen, mit dem der Zähler jedesmal weitergeschaltet wird, wenn ein RF-Sender in der Nähe iific, Brust des Patienten in Betrieb gesetztdoes not become an external transmitter to maintain the selected ones Rate needed. The mechanical reed switch is not necessary for maintaining the selected Rate; it is only used to control the shift from one rate to the other. Because the human body for magnetic If the river is permeable, the rate can be adjusted simply by holding a magnet against the human chest be made. However, other techniques can be used to set the counter. For example the pacemaker may have an RF detector with which the counter is incremented every time an RF transmitter close iific, patient's chest operated

IU a 8 1S/ 1 1 1 ->
wird. Ähnlich können anstelle Von" PIi ρ-Fl ο pe andereIU a 8 1S / 1 1 1 ->
will. Similarly, instead of "PIi ρ-Fl ο pe other

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AO 2765 - 20 -AO 2765 - 20 -

elektronische Schaltungen mit mehreren Zuständen verwendet werden,wie etwa solche mit Tunneldioden, Vier-Schic ht- Dioden usw. Es ist dem Fachmann auch offensichtlich, daß der Zähler eo gebaut werden kann, daß er jede beliebige Anzahl von Zuständen aufweist. Ein einzelnes Flip-Flop Icann für nur zwei Zustände verwendet werden, also für den Fall, daß nur zwei Stromniveaus gewünscht sind. Werden mehr als Tier Zustände benötigt, dann können mehr als zwei Flip-Flops verwendet werden. Electronic circuits are used with multiple states, such as those having tunnel diodes, four-Schic ht- diodes, etc. It is also obvious to the skilled person that the counter eo can be constructed to have any number of states. A single flip-flop I can be used for only two states, that is, in the event that only two current levels are desired. If more than animal states are required, then more than two flip-flops can be used.

Patentansprüche:Patent claims:

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Claims (8)

AO 2765 - V-AO 2765 - V- Patent an epr ti c h e Patent to epr ti che Schrittmacher mit Kontakten zum Anschließen an das Herz eines Patienten und mit einem Impulsgenerator zur Lieferung periodischer Impulse an die Kontakte, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsgenerator eine mehrere Schalt zustände einnehmende elektronische Schaltung (35¹) zur Darstellung vonPacemaker with contacts for connection to the heart of a patient and with a pulse generator for supplying periodic pulses to the contacts, characterized in that the pulse generator has an electronic circuit (35 ¹ ) which assumes several switching states for displaying wenigstens zwei Zuständen, fat least two states, f normalerweise in Ruhe befindliche Impulsgebermittel, die auf den Nachweis eines äußeren Signals zur Änderung des Zustandes der elektronischen. Schaltung antworten, und auf den Zustand der elektronischen Schaltung (35*) antwortende Mittel zur Auf recht erhaltung einer entsprechenden Betriebsrate des Impulsgenerators, wenn der Impulsgeber sich in Ruhe befindet, aufweist.pulse generator means normally at rest, based on the detection of an external signal to change the state of the electronic. Answer circuit, and the state of the electronic circuit (35 *) responsive means to maintain a corresponding Operating rate of the pulse generator when the Pulse generator is at rest, has. 2. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator eine einen Kondensator ladende Taktschaltung, eine konstante Stromquelle für den Ladestrom für die Taktschaltung einer Mehrzahl individueller den Strom bestimmender Quellen, ™2. Pacemaker according to claim 1, characterized in that that the pulse generator is a capacitor charging clock circuit, a constant Current source for the charging current for the clock circuit of a Plurality of individual current determining sources, ™ die parallel zu dieser geschaltet sind, zur Zuführung des konstanten Stromes zu derselben, und Mittel zur Steuerung des Betriebes der entsprechenden Gruppen der individuellen den Strom bestimmenden Quellen als Antwort auf die durch die elektronische Schaltung (35') dargestellten entsprechenden Schalt zustände vorgesehen sind.which are connected in parallel to this, for supplying the constant current to the same, and means for controlling the operation of the respective groups of the individual the current determining sources in response to the respective ones represented by the electronic circuit (35 ') Switching states are provided. 3· Schrittmacher nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeich net, daß die konstante Stromquelle3 · Pacemaker according to Claim 2, characterized in that it is characterized net that the constant current source 109818/1312· 6ad original109818/1312 6ad original AO 2765 - *._AO 2765 - * ._ Kittel zum Summieren der Ströme von den individuellen den Strom bestimmenden Quellen und zur Isolation der Taktschaltung in der mehrere Zustände aufweisenden elektronischen Schaltung sur Verhinderung einer ungewollten Umschaltung aufweisen.Gowns for summing the currents from the individual den Current determining sources and for isolating the clock circuit in the multi-state electronic circuit sur prevent an unintentional switchover. 4. Schrittmacher nach Anspruch 3» dadurch gekennzeich net, daß die elektronische Schaltung (35') ein Zähler ist und die Impulsgebermittel einen monostabilen magnetischen Zungenschalter (S*) zum Weiterschalten des Zustande 8 des Zählers als Folge des SchiieBens dieses Schalters (8») aufweiet.4. pacemaker according to claim 3 »marked thereby net that the electronic circuit (35 ') is a counter and the pulse generator means a monostable magnetic reed switch (S *) to switch the state 8 of the counter as a result of this switch being closed (8 »). 5· Schrittmacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Nachweis des natürlichen Herzschlages des Patienten und als Antwort darauf zum Hemmen der Erzeugung des nächsten Impulses, der sonst durch den Impulsgenerator erzeugt werden würde, und einen zusätzlichen mono-■tabilen magnetischen Zungenschalter (S) zur wahlweisen Ausschaltung der Hemmung des Betriebes des Impulsgenerators vorgesehen sind und daß der monostabile magnetische Zungenschalter (S·) und der zusätzliche monostabile magnetische Zungenschalter (S) in dem Schrittmacher so angeordnet sind, daU jeder Schalter unabhängig von dem anderen auf das Anlegen eines magnetischen Feldes in der entsprechenden Richtung antwortet.5 pacemaker according to claim 4, characterized in that that means for detecting the patient's natural heartbeat and for inhibiting in response the generation of the next pulse that would otherwise be generated by the pulse generator would be generated, and an additional monostable magnetic reed switch (S) for optional switching off the inhibition of the operation of the pulse generator are provided and that the monostable magnetic reed switch (S ·) and the additional monostable magnetic reed switch (S) are arranged in the pacemaker so that each switch responds independently of the other to the application of a magnetic field in the corresponding direction. 6· Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgebermittel mechanische Kontakte aufweisen.6 pacemaker according to claim 1, characterized in that that the pulse generator means are mechanical Have contacts. 7· Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daU die Impulsgebermittel durch einen monostabilen magnetischen Zungenschalter realisiert werden.7. Pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse generator means can be realized by a monostable magnetic reed switch. 109818/1312109818/1312 JLO 2765 *JLO 2765 * 8. Schrittmacher nach Anspruch !,dadurch g e - kennzeich net, daß die elektronische Schaltung (35 ^f) ein Zähler ist.8. pacemaker according to claim!, Characterized g e - indicates that the electronic circuit (35 ^f ) is a counter. 109818/131?109818/131? BAD ORIGINALBATH ORIGINAL