DE2061182A1 - Bifunctional demand-driven pacemaker - Google Patents

Description

Priorität; 15. Dez. 1969; V. St. A.; Hr. 884 825 Priority; Dec 15, 1969; V. St. A .; Mr. 884 825

Die Erfindung bezieht sieh auf Herzschrittmacher und insbesondere auf bedarfsgesteuerte Herzschrittmacher für solche Patienten, die an Vorhofbradykardie und an unvorhersehbarer AV-Blockierung (Atrium-Ventrikel-Blockierung) leiden.The invention relates to cardiac pacemakers, and more particularly on demand-controlled pacemakers for those patients suffering from atrial bradycardia and unpredictable Atrial ventricular obstruction (AV obstruction).

Die elektrische Aktivität eines normalen Herzens beginnt mit einem Nervenimpuls, der durch ein in dem Sinusknoten befindliches Faserbündel erzeugt wird. Der Impuls breitet sich über die beiden Vorhöfe aus, während diese sich zusammenziehen und den Blutfluß in die unter ihnen befindlichen Herzkammern beschleunigen. Die Vorhofaktivität des Herzens entspricht der P-Zacke des EKG. Der elektrische Impuls breitet sich weiter aus bis zu dem Vorhofknoten, der seinerseits die linke und rechte Herzkammer stimuliert. Üblicherweise verstreicht eine Zeitspanne von 120-160 msek zwischen der Vorhofstimulation und der Herzkammerstimulation. Die Herz-The electrical activity of a normal heart begins with a nerve impulse going through one in the sinus node located fiber bundle is generated. The impulse spreads through the two atria as they contract and accelerate the flow of blood into the heart chambers below them. The atrial activity of the heart corresponds to the P wave of the ECG. The electrical impulse spreads extends to the atrial node, which in turn stimulates the left and right ventricles. Usually a period of 120-160 msec elapses between the atrial stimulation and the ventricular stimulation. The heart-

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kammeraktivität entspricht dem QRS-Signal des EKG und hat üblicherweise eine Dauer von 80 msek. Gegen Ende jedes Herzschlages repolarisieren die Herzkammermuskeln, und dieser Teil der elektrischen Aktivität des Herzens entspricht der T-Zacke des EKG.chamber activity corresponds to the QRS signal of the ECG and has usually a duration of 80 msec. Towards the end of each heartbeat, the ventricular muscles repolarize, and this one Part of the heart's electrical activity corresponds to the T-wave of the EKG.

Von den beiden Kontraktionsarten ist die Herzkammerkontraktion wesentlich wichtiger als die Vorhofkontraktion. Die Vorhofkontraktion bewirkt, daß die Herzkammerkontraktionen wirksamer sind; die Herzkammerkontraktionen sind nämlich dann wirksamer, wenn die Herzkammern anfänglich mit Blut gefüllt werden. Ein Patient kann zwar ohne richtige Vorhofaktivität überleben; er kann aber ohne Herzkammerkontraktionen nicht überleben. Bei einer AV-Blockierung, d. h. bei elektrisch gelöstem Vorhofknoten, kann das Leben nicht aufrecht erhalten werden, es sei denn, die Herzkammern schlagen selbständig ohne AV-Stimulierung; selbst in einem solchen Fall ist aber die Herzschlaghäufigkeit üblicherweise bei weitem zu gering. Bei richtigen Herzkammerkontraktionen kann ein Patient sogar mit Fibrillationen des Vorhofes leben. Aus diesem Grund wurden dem Stand der Technik entsprechende Schrittmacher allgemein dazu verwendet, gegen einen Ausfall der Herzkammerkontraktionen zu schützen. Diese Schrittmacher stimulierten die Herzkammern kontinuierlich mit einer vorgegebenen Impulsrate, um ihre Kontraktionen zu steuern.Of the two types of contraction, the ventricular contraction is much more important than the atrial contraction. the Atrial contraction causes the ventricular contractions are more effective; the ventricular contractions are more effective when the ventricles are initially filled with blood be filled. A patient can do without proper atrial activity survive; but it cannot survive without ventricular contractions. In the presence of atrioventricular block, i. H. with electrically loosened atrial nodes, life cannot be sustained unless the ventricles are active beat independently without AV stimulation; even in one In such a case, however, the heart rate is usually far too low. With proper ventricular contractions a patient can even live with atrial fibrillation. Because of this they became the state of the art Corresponding pacemakers are generally used to protect against failure of the ventricular contractions. These pacemakers stimulated the heart chambers continuously at a predetermined pulse rate to initiate their contractions to control.

Nachdem diese Schrittmacherart viele Jahre verwendet worden war, wurde der Bedarfsschrittmacher eingeführt. Bei einem Bedarfsschrittmacher werden die das Herz stimulierenden elektrischen Impulse nur dann erzeugt, wenn die natürlichen Herzschläge ausbleiben. Wenn nur ein einzelner natürlicher Herzschlag ausbleibt, wird nur ein einziger elektrischerAfter this type of pacemaker had been used for many years, the on-demand pacemaker was introduced. At a On-demand pacemakers will only generate the electrical impulses that stimulate the heart when the natural ones No heartbeats. If only a single natural heartbeat is absent, only one becomes electrical

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Impuls erzeugt. Wenn mehr als ein natürlicher Herzschlag ausbleibt, stellt der Schrittmacher mit der Schrittmacherwiederholungsrate Reizimpulse so lange bereit, wie die natürlichen Herzschläge ausbleiben. Unabhängig davon, wie viele elektrische Reizimpulse erzeugt werden, erscheinen diese im wesentlichen mit demselben zeitlichen Abstand voneinander und von vorhergehenden natürlichen Herzschlägen, wie das auch der Fall sein würde, wenn es sich sämtlich um natürliche Herzschläge handelte. Das Ergebnis ist eine "integrierte" Betriebsweise, d. h_e eine wechselseitig aus- \ schließende Zusammenarbeit von natürlichen Herzschlägen und Reizimpulsen. Ein Bedarfsschrittmacher dieser Art wird in dem am 10. Oktober 1967 veröffentlichten US-Patent 3 345 beschrieben·Impulse generated. If more than one natural heartbeat is absent, the pacemaker will provide stimulation pulses at the pacemaker repetition rate for as long as the natural heartbeats are absent. Regardless of how many electrical stimulus pulses are generated, these appear essentially at the same time interval from one another and from previous natural heartbeats, as would be the case if all natural heartbeats were involved. The result is an "integrated" mode of operation; h _e a mutually exclusive \ cooperation of natural heartbeats and stimulation impulses. A consumer pacemaker of this type is described in U.S. Patent 3,345 published October 10, 1967.

Üblicherweise ist ein Bedarfsschrittmacher so angelegt, daß er nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem letzten natürlichen Herzschlag einen Impuls erzeugt. Wenn ein weiterer natürlicher Herzschlag innerhalb dieser Zeitspanne des Schrittmachers auftritt, wird kein Impuls erzeugt, und die Taktperiode des Schrittmachers beginnt von neuem. Wenn andererseits ein natürlicher Herzschlag bis zum Ende der ge- g nannten Zeitspanne nicht auftritt, wird ein Stimulationsimpuls erzeugt. Für die ordnungsgemäße Betriebsweise eines Bedarf sschrittmachers muß die Schaltungsanordnung des Schrittmachers bestimmen, ob ein natürlicher Herzschlag aufgetreten ist. Das elektrische Signal größter Amplitude, das bei der Herzaktivität entsteht, ist das QRS-Signal, welches der Herzkammerkontraktion entspricht. Um zu bestimmen, ob ein natürlicher Herzschlag aufgetreten ist, wird üblicherweise eine Elektrode mit einer Herzkammer gekoppelt. Da in den meisten Fällen eine Herzkammerstimulierung erwünscht ist, kann dieselbe Elektrode sowohl zur Stimulierung der Herz- -Typically, an on-demand pacemaker is designed to generate a pulse a predetermined time after the last natural heartbeat. If another natural heartbeat occurs within this period of the pacemaker, no pulse is generated and the pacemaker's clocking period begins again. Alternatively, if a natural heartbeat called until the end of the overall period of time g does not occur, a stimulation pulse is generated. For a convenience pacemaker to operate properly, the circuitry of the pacemaker must determine whether a natural heartbeat has occurred. The electrical signal of the greatest amplitude that arises during cardiac activity is the QRS signal, which corresponds to the ventricular contraction. To determine whether a natural heartbeat has occurred, an electrode is typically coupled to a heart chamber. Since ventricular stimulation is desired in most cases, the same electrode can be used to stimulate the cardiac -

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kammern als auch zum Registrieren eines natürlichen Herzschlages verwendet werden, wie in dem obengenannten US-Patent beschrieben ist.chambers as well as for registering a natural heartbeat can be used, as in the above-mentioned US patent is described.

Wenn Störsignale auftreten, kann eine fehlerhafte Arbeitsweise eines Bedarfsschrittmachers dieser Art vorkommen. Das Störsignal kann die Erzeugung eines elektrischen Signals an der Herzkammerelektrode zur Folge haben, und die Schaltungsanordnung des Schrittmachers kann dieses Störsignal als natürlichen Herzschlag auffassen und die Erzeugung eines Stimulationsimpulses verhindern, auch wenn ein solcher in Wirklichkeit benötigt wird. In der schwebenden US-Patentanmeldung Nr. 727 129 vom 11. April 1968 wird ein verbesserter Bedarf sschrittmacher beschrieben. Bei diesem verbesserten Bedarf sschrittmacher wird bei Anwesenheit eines Störsignals die Taktperiode des Schrittmachers nicht unterbrochen. Es werden kontinuierliche Stimulationsimpulse erzeugt, auch wenn diese nicht benötigt werden. Es ist nämlich eher in Kauf zu nehmen, einen Impuls zu erzeugen, auch wenn dieser nicht benötigt wird, als keinen Impuls zu erzeugen, wenn ein solcher benötigt wird.When interfering signals occur, this type of utility pacemaker may malfunction. The interfering signal can result in the generation of an electrical signal at the ventricular electrode, and the circuit arrangement of the pacemaker can interpret this interfering signal as a natural heartbeat and prevent the generation of a stimulation pulse, even if such a stimulus is actually required. An improved demand pacemaker is described in copending US patent application Ser. No. 727,129 filed April 11, 1968. With this improved need pacemaker, the pacemaker's clock period is not interrupted in the presence of an interfering signal. Continuous stimulation pulses are generated even when they are not needed. It is more likely to generate a pulse, even if it is not needed, than to not generate a pulse when one is needed.

Es gibt viele Patienten mit Vorhofbradykardie, und zwar auch solche mit normaler AV-Leitung (Atrium-Ventrikel-Leitung). Für einen solchen Patienten bringt die langsame Vorhofschlagfrequenz eine Verringerung der Herzkammerschlagfrequenz mit sich. Die Stimulation der Herzkammer durch den Schrittmacher ist bisher dazu verwendet worden, diesen Mangel zu beheben. Für solche Patienten wäre es jedoch besser, eine Vorhofstimulation vorzusehen, um so sowohl die Vorhofschlagfrequenz als- auch die Herzkammerschlagfrequenz zu steuern, wobei sich zusätzlich der Vorteil der natürlichenThere are many patients with atrial bradycardia, and that too those with normal AV conduction (atrium-ventricle conduction). For such a patient, the slow atrial beat rate is beneficial a decrease in the heart rate. The stimulation of the ventricle by the Pacemaker has heretofore been used to remedy this deficiency. For such patients, however, it would be better provide atrial stimulation so as to increase both the atrial beat rate and the ventricular beat rate control, additionally taking advantage of the natural

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Zeitfolge zwischen Vorhoftätigkeit und Herzkammertätigkeit ergehen würde. Eine solche Vorhofstimulation würde jedoch den Patienten nicht vor unvorhersehbarer AV-Blockierung schützen. Es muß also auch dafür Sorge getragen werden, daß eine Herzkammerstimulation erfolgt, wenn dies notwendig ist.Time sequence between atrial activity and ventricular activity would fare. However, such atrial stimulation would do not protect the patient from unpredictable atrioventricular blockage. Care must therefore also be taken that ventricular stimulation is given if necessary.

Beide Arten von Stimulierung könnten durch Verwendung von zwei einzelnen Schrittmachern erreicht werden. Doch selbst wenn diese in einem einzigen Gehäuse kombiniert werden könn- λ ten, müßten viele Probleme überwunden werden, besonders wenn eine bedarfsgesteuerte Betriebsart erwünscht ist. Eine offensichtliche Schwierigkeit ist z. B. die zeitliche Aufeinanderfolge des Arbeitsablaufes der beiden Schrittmacher. Ein bifunktioneller bedarfsgesteuerter Schrittmacher sowohl zur Vorhofstimulation als auch zur Herzkaimnerstimulation wird in der eigenen schwebenden Patentanmeldung P 20 10 724.8, eingereicht am 6. März 1970, beschrieben. Die erste Punktion des Schrittmachers besteht darin, einen Vorhofstimulationsimpuls zu erzeugen. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne bewirkt der Schrittmacher, daß ein Kammerstimulationsimpuls erzeugt wird. Es sind drei Elektroden vorgesehen, eine neutrale Elektrode, eine Elektrode zur Vorhofstimulation und eine Elektrode zur Herzkammerstimulation. Die Herzkammerelektrode dient auch dazu, das Auftreten einer Herzkammerkontraktion zu registrierenoBoth types of pacing could be achieved using two separate pacemakers. However, even if these are combined in a single housing könn- λ th, many problems must be overcome, especially when an on-demand mode is desired. An obvious difficulty is e.g. B. the chronological sequence of the workflow of the two pacemakers. A bifunctional demand-driven pacemaker for both atrial stimulation and cardiac stimulation is described in our own pending patent application P 20 10 724.8, filed on March 6, 1970. The first puncture of the pacemaker is to generate an atrial stimulation pulse. After a predetermined period of time, the pacemaker causes a ventricular pacing pulse to be generated. Three electrodes are provided, a neutral electrode, an electrode for atrial stimulation and an electrode for ventricular stimulation. The ventricular electrode also serves to register the occurrence of a ventricular contraction

Der Schrittmacher weist zwei Taktintervalle auf. Das Herzkammertaktintervall ist 160-250 msek langer als das Vorhoftaktintervall. Das Herzkammertaktintervall ist größer als die normale Zeitspanne zwischen zwei Herzschlägen, wie in einem üblichen Bedarfsschrittmacher. Das VorhoftaktintervalHAst größer als der normale zeitliche Abstand zwischen Herzkammer- und Vorhofschlägen (von R bis P), aber geringerThe pacemaker has two heartbeat intervals. The ventricular heart rate interval is 160-250 msec longer than the atrial beat interval. The ventricular heart rate interval is greater than the normal length of time between two heartbeats, as in a standard on-demand pacemaker. The forecourt interval HAst greater than the normal time interval between ventricular and atrial beats (from R to P), but shorter

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als die normale Herzpause (von R bis R). Beide Taktintervalle beginnen mit der Erzeugung des letzten Herzschlages (natürlich oder stimuliert). Wenn eine weitere Kammerkontraktion nicht innerhalb des VorhoftaktIntervalls auftritt, d. h. bei Abwesenheit einer vorzeitigen Herzkammerkontraktion, wird der VorhofStimulationsimpuls erzeugt. Die Vorhöfe ziehen sich zusammen und füllen die Herzkammern mit Blut an. In dem Fall, daß die Herzkammern sich zusammenziehen, d. h. daß keine AV-Blockierung vorhanden ist, löscht das von der Herzkammerelektrode empfangene EKG-Signal beide Taktschaltungen, und der Herzkammerreizimpuls wird nicht erzeugt. In dem Fall, daß die Herzkammerkontraktion nicht auftritt, wird ein Herzkammerreizimpuls am Ende des Kammertaktintervalls erzeugt.than the normal cardiac pause (from R to R). Both clock intervals begin with the generation of the last heartbeat (natural or stimulated). If another ventricular contraction does not occur within the atrial stroke interval, d. H. in the absence of premature ventricular contraction, the atrial stimulation pulse is generated. The atria contract and fill the heart chambers with blood. In the event that the ventricles contract, d. H. that there is no AV blockage, the EKG signal received from the ventricular electrode cancels both of them Clock circuits, and the ventricular pace will not generated. In the event that ventricular contraction does not occur, a ventricular stimulus is provided at the end of the ventricular pacing interval generated.

Der VorhofStimulationsimpuls hat eine relativ große Amplitude in der Größenordnung von 5 V und bewirkt das Erscheinen eines elektrischen Signals an der Herzkammerelektrode. Wenn dieses Signal so behandelt wird, als wenn es von einer Herzkammerkontraktion herrührte, würde die Herzkammertaktschaltung gelöscht werden, und es würde kein Kammerstimulationsimpuls erzeugt werden, auch wenn eine Herzkammerkontraktion nach der Vorhofkontraktion nicht aufträte. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Schrittmacher daran zu hindern, ein Signal, welches an der Herzkammerelektrode zur Zeit einer elektrischen Stimulation des Vorhofes erscheint, fälschlich als Herzkammerkontraktion zu interpretieren. Bei dem in der schwebenden deutschen Patentanmeldung P 20 10 724.8 beschriebenen bifunktionellen Schrittmacher wird der Detektorkreis zur Registrierung des Herzschlages während einer kurzenThe atrial stimulation pulse has a relatively large amplitude of the order of 5 V and causes an electrical signal to appear on the ventricular electrode. if treating this signal as if it resulted from a ventricular contraction would the ventricular clock circuit will be cleared, and no ventricular stimulation pulse would be generated, even if a ventricular contraction occurs did not occur after the atrial contraction. For this reason it is necessary to prevent the pacemaker from receiving a signal which is present on the ventricular electrode at the time of a Electrical stimulation of the atrium appears to be misinterpreted as ventricular contraction. The one in the pending German patent application P 20 10 724.8 described bifunctional pacemaker is the detector circuit to register the heartbeat during a short

unempfänglichen Zeitspanne, die auf die Erzeugung jedes VorhofStimulationsimpulses folgt, gesperrt. Üblicherweiseunresponsive time period following the generation of each atrial stimulation pulse. Usually

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hat der VorhofStimulationsimpuls eine Dauer von 2 msek, und der Detektorkreis zur Registrierung des Herzschlages wird für 8 msek gesperrt, die mit dem Anfang des Vorhofstimulationsimpulses beginnen. Auf diese Weise kann die Herzkammertaktschaltung nicht gelöscht werden, wenn der Vorhofstimulationsimpuls erzeugt wird. Die Herzkammertaktschaltung setzt ihre übliche Arbeitsweise fort, und wenn die Herzkammerkontraktion nicht planmäßig auftritt, wird ein Kammerstimulationsimpuls erzeugt.the atrial stimulation pulse has a duration of 2 msec, and the detector circuit for registering the heartbeat is blocked for 8 msec, which begins with the start of the atrial stimulation pulse kick off. In this way, the ventricular heart rate circuit cannot be cleared when the atrial stimulation pulse is produced. The ventricular clock circuit sets their usual functioning continues, and when the ventricular contraction does not occur as planned, a ventricular stimulation pulse is generated.

Jedoch kommt es manchmal vor, daß eine Herzkammerkontraktion mit einer Vorhofkontraktion zeitlich zusammenfällt oder auf diese innerhalb von 8 msek folgt. Bei dem in der obengenannten deutschen Patentanmeldung beschriebenen bifunktionellen Bedarfsschrittmacher kann eine solche Kammerkontraktion nicht registriert werden, weil der Detektorkreis zur Registrierung der Kammerkontraktionen während der Erzeugung jedes VorhofStimulationsimpulses und unmittelbar danach gesperrt ist. Wenn eine Kammerkontraktion während der unempfänglichen Zeitspanne auftritt, wird die Kammertaktschaltung nicht gelöscht, und es wird am Ende der Taktperiode ein Kammerstimulationsimpuls erzeugt, obwohl eine Kontrak- A tion der Herzkammer bereits stattgefunden hat.However, it sometimes happens that a ventricular contraction coincides with or follows an atrial contraction within 8 msec. In the case of the bifunctional demand pacemaker described in the above-mentioned German patent application, such a ventricular contraction cannot be registered because the detector circuit for registering the ventricular contractions is blocked during the generation of each atrial stimulation pulse and immediately thereafter. If a ventricular contraction during the unresponsive period occurs, the chamber clock circuit is not deleted, and it will generate a ventricular pacing pulse at the end of the clock period, although a contraction A tion of the ventricle has already taken place.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen bifunktionellen bedarf sgesteuerten Schrittmacher zu schaffen, bei dem ein elektrisches Signal an der Herzkammerelektrode, welches von der Erzeugung eines Vorhofstimulationsimpulses herrührt, nicht als Herzkammerkontraktion interpretiert wird, so daß eine unempfängliche Zeitspanne des Schrittmachers nach der Vorhofstimulation nicht erforderlich ist und eine Kammerkontraktion, welche während der VorhofStimulierung oder unmittelbar danach auftritt, registriert werden kann.The object of the invention is to provide a bifunctional need s-controlled pacemaker, in which an electrical signal is sent to the ventricular electrode, which is transmitted by originates from the generation of an atrial stimulation pulse, is not interpreted as a ventricular contraction, so that an unresponsive period of the pacemaker is not required after the atrial stimulation and a ventricular contraction, which during atrial stimulation or immediately occurs thereafter, can be registered.

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©er erfindungsgemäße bifunktioneile Schrittmacher beruht auf einer Analyse der Signalfrequenzen, die in den verschiedenen Wellenformen, einschließlich des Vorhofstimulationsimpulses und der QRS-Gkruppe, enthalten sind. Die Vorhoftaktschaltung und die Herzkammertaktschaltung sind voneinander isoliert durch Verwendung eines verschiedenen Elektrodenpaares für jede der beiden Punktionen anstelle der Verwendung von insgesamt drei Elektroden für die beiden Punktionen, wobei eine der Elektroden beiden Punktionen gemeinsam zugeordnet ist. Diese Isolierung setzt die Größe des elektrischen Signals, welches aufgrund der Erzeugung einer Vorhofstimulation an der Herzkammerelektrode erscheint, herab. Jedoch ist die Signalamplitude nicht genügend klein, um den Detektorkreis des Schrittmachers davon abzuhalten, das Signal als Anzeichen für eine Herzkammerkontrakt ion anzusehen. Es werden zusätzliche Kreise vorgesehen, um zwischen den beiden Pällen zu unterscheiden, wobei die Verschiedenheit der Prequenzen der beiden Signale, die an der Herzkammerelektrode erscheinen, herangezogen wird. Auf diese Weise besteht keine Notwendigkeit, den Detektorkreis nach der Erzeugung eines VorhofStimulationsimpulses zu sperren, und wenn eine Herzkammerkontraktion tatsächlich während einer Vorhofstimulation oder unmittelbar danach auftritt, kann dieses Ereignis registriert werden.© he bifunctional pacemaker according to the invention is based based on an analysis of the signal frequencies used in the various Waveforms, including the atrial stimulation pulse and the QRS group. The atrial clock circuit and the ventricular clock circuit are from each other isolated by using a different pair of electrodes for each of the two punctures instead of using of a total of three electrodes for the two punctures, one of the electrodes being assigned to both punctures in common is. This isolation sets the magnitude of the electrical signal that is generated due to the generation of atrial stimulation appears on the ventricular electrode. However, the signal amplitude is not small enough to allow the detector circuit of the pacemaker from viewing the signal as an indication of ventricular contraction. It will additional circles are provided to distinguish between the two palls, with the difference of the prequences of the two signals that appear on the ventricular electrode is used. This way there is none Need to disable the detector circuit after generating an atrial stimulation pulse and when there is a ventricular contraction actually occurs during or immediately after atrial stimulation, this event can occur be registered.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also darin, daß getrennte und voneinander isolierte Vorhof- und Herzkammerelektroden in dem bifunktioneilen Bedarfsschrittmacher vorgesehen werden, wobei gleichzeitig ein Detektorkreis zur Registrierung der Herzkammerkontraktion vorgesehen wird, der dazu imstande ist, die von einer VorhofStimulierung herrührenden Signale zu unterdrücken.An essential feature of the invention is that separate and isolated atrial and ventricular electrodes in the bifunctional demand pacemaker are provided, with a detector circuit for registering the ventricular contraction being provided at the same time capable of doing so, that of atrial stimulation to suppress originating signals.

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Ein bifunktioneller künstlicher Herzschrittmacher kennzeichnet sich gemäß der Erfindung durch ein erstes Elektrodenpaar zur Verbindung mit dem menschlichen Herzen zwecks Vorhofstimulierung, ein zweites Elektrodenpaar zur Verbindung mit dem menschlichen Herzen zwecks Herzkammerstimulierung, einen Detektorkreis, der mit dem zweiten Elektrodenpaar gekoppelt ist und elektrische Signale abtastet, die auf dem Herzschlag des Patienten beruhen, eine Impulsgeneratorschaltung zur Erzeugung elektrischer Stimulationsim__pulse an den genannten g Elektrodenpaaren nach Maßgabe des Zeitpunktes, an dem die genannten Herzschlagsignale abgetastet werden, und elektrische Sperreinrichtungen zur Verhinderung des Ansprechens des genannten Detektorkreises auf das Auftreten eines elektrischen Signals an dem zweiten Elektrodenpaar, welches von der Erzeugung eines Stimulationsimpulses an dem ersten Elektrodenpaar herrührt.A bifunctional artificial cardiac pacemaker is characterized according to the invention by a first pair of electrodes for connection to the human heart for the purpose of atrial stimulation, a second pair of electrodes for connection to the human heart for the purpose of ventricular stimulation, a detector circuit which is coupled to the second pair of electrodes and scans electrical signals that based on the heartbeat of the patient, a pulse generator circuit for generating electrical Stimulationsim__pulse on the said g electrode pairs in accordance with the time at which the said heartbeat signals are sampled, and electrical blocking devices to prevent the response of the said detector circuit to the occurrence of an electrical signal on the second Pair of electrodes resulting from the generation of a stimulation pulse on the first pair of electrodes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below in connection with the drawings. In the Drawings show:

Figur 1 den bifunktionellen bedarfsgesteuerten Herz- fFigure 1 shows the bifunctional demand-controlled heart f

schrittmacher gemäß der älteren Patentanmeldung P 20 10 724.8;pacemaker according to the earlier patent application P 20 10 724.8;

Figur 2 den Verlauf eines typischen EKG;FIG. 2 shows the course of a typical EKG;

Figur 3 ein Zeitfolgediagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Schrittmachers von Fig. Ij undFigure 3 is a timing diagram for illustration the operation of the pacemaker of FIGS

4 das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 shows the preferred embodiment of the invention.

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Bei dem in Pig. 1 gezeigten Schrittmacher ist die Elektrode E2 neutral - der Leiter 9 ist geerdet -, die Elektrode El ist die die Herzkammer stimulierende Elektrode, und die Elektrode E3 ist die den Vorhof stimulierende Elektrode. Die Taktschaltung zur Stimulierung der Herzkammer befindet sich in der Zeichnung zwischen dem Schalter S und den Elektroden El und E2. Der Kondensator 65 wird zunächst durch einen Strom aufgeladen, der von den Batterien 3, 5 und 7 über den Widerstand 59, die Elektroden El und E2 und das Herz des Patienten in einer Zeitspanne fließt, die viel kürzer ist als das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen. Der Wert des Widerstandes 59 ist niedrig genug gewählt, um eine schnelle Aufladung des Kondensators 65 zu ermöglichen, und gleichzeitig hoch genug, um eine wesentliche Schwächung des an den Elektroden El und E2 empfangenen Signals zu verhindern, wobei die Elektroden El und E2 implantiert sind. Wenn der Transistor T9 in seinen leitenden Zustand versetzt wird, entlädt sich der Kondensator über ihn, wobei der Strom von dem Kondensator durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors, über ein Kabel zu der Elektrode E2, über das Herz, über die Elektrode El und ein weiteres Kabel zum Kondensator fließt. Die Entladung des Kondensators 65 über die Elektroden bewirkt den zur Stimulierung der Herzkammer gegebenenfalls erforderlichen Reizimpuls. Sobald der Transistor T9 abschaltet, lädt sich der Kondensator 65 noch einmal auf, um für den nächsten Zyklus vorbereitet zu sein. Der Kondensator dient also einfach als Stromquelle für den Moment, in dem ein Impuls benötigt wird. Der Kondensator 65 ist nicht an den verschiedenen Taktvorgängen beteiligt, die zur Steuerung der selektiven Erzeugung von Impulsen verwendet werden.The one in Pig. 1, the electrode E2 is neutral - the conductor 9 is grounded -, the electrode El is the ventricular stimulating electrode and electrode E3 is the atrial stimulating electrode. The clock circuit for stimulating the ventricle is located between the switch S and the electrodes in the drawing El and E2. The capacitor 65 is initially charged by a current drawn from the batteries 3, 5 and 7 Flows through the resistor 59, the electrodes E1 and E2 and the patient's heart in a period of time that is much is shorter than the interval between successive ones Heartbeats. The value of the resistor 59 is chosen to be low enough to allow the capacitor to be charged quickly 65 to allow, and at the same time high enough to significantly weaken the at the electrodes E1 and E2 To prevent received signal, the electrodes E1 and E2 are implanted. When the transistor T9 in When its conductive state is set, the capacitor discharges through it, taking the current from the capacitor through the collector-emitter path of the transistor, via a cable to the electrode E2, via the heart, via the electrode E1 and another cable to the capacitor flows. The discharge of the capacitor 65 via the electrodes causes the stimulation of the heart chamber if necessary required stimulus. As soon as the transistor T9 switches off, the capacitor 65 charges up again in order to be prepared for the next cycle. The condenser So it simply serves as a power source for the moment when a pulse is needed. The capacitor 65 is not involved in the various clocking operations used to control the selective generation of pulses will.

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Der Kondensator lädt sich immer auf die maximale Batterie-, spannung auf. Da er sich über einen im wesentlichen kurssgeschlossenen Transistor entlädt, tritt keine Variation der Größe der Impulse mit anwachsendem Widerstand der Batterie aufgrund von Alterungserscheinungen auf. Ferner wird auch keine Energie zwischen Herstellung und Implantation verschwendet; solange die Elektroden nicht zu einem Stromkreis geschlossen sind, kann sich der Kondensator 65 nicht entladen, auch wenn der Transistor T9 während jedes Zyklus in seinen leitenden Zustand geschaltet wird. ™The capacitor always charges to the maximum battery voltage. Since he is about an essentially closed course When the transistor discharges, there is no variation in the size of the pulses with increasing resistance of the battery due to signs of aging. Furthermore, no energy is wasted between manufacture and implantation; as long as the electrodes are not closed in a circuit, the capacitor 65 cannot discharge, even if the transistor T9 is switched to its conductive state during each cycle. ™

Die Ladung und Entladung des Kondensators findet über das Herz statt, so daß der über die Elektroden von dem Schrittmacher her fließende Gesamtgleichstrom gleich null ist. Andernfalls könnten elektrolytische Prozesse in den Herzzellen die Elektroden auflösen»The charging and discharging of the capacitor takes place via the Heart instead of so that the total direct current flowing through the electrodes from the pacemaker is equal to zero. Otherwise electrolytic processes in the heart cells could dissolve the electrodes »

Die Transistoren T7 und T8, die gemäß Fig. 1 geschaltet sind, stellen das Äquivalent eines üblichen siliciumgesteuerten Gleichrichters dar. Beide sind im Normalzustand nichtleitend. Wenn die Emitterelektrode des Transistors T7 ausreichend positiv wird, leiten die Transistoren, und es fließt ein Strom durch den Emitterkreis des Transistors T8. Der Stromfluß setzt sich so lange fort, bis das Potential am Emitter des Transistors T7 unter einen vorbestimmten Vert fällt.The transistors T7 and T8, which are connected according to FIG. 1, represent the equivalent of a standard silicon-controlled rectifier. Both are normally non-conductive. When the emitter electrode of the transistor T7 becomes sufficiently positive, the transistors conduct and a current flows through the emitter circuit of transistor T8. The current flow continues until the potential at the emitter of the Transistor T7 falls below a predetermined vert.

Der Transistor T9 ist ein einfacher Stromverstärker, der normalerweise nichtleitend ist. Wenn der Transistor T8 leitend ist, bewirkt der durch die Widerstände 61 und 63 fließende Strom ein Anwachsen des Potentials an der Basis des Transistors T9. Zu dieser Zeit ist der Transistor T9 in seinem leitenden Zustand, und der Kondensator 65 kann sich in der oben beschriebenen Weise über ihn entladen.The transistor T9 is a simple current amplifier that is normally non-conductive. When the transistor T8 is conductive the current flowing through the resistors 61 and 63 causes the potential at the base of the to increase Transistor T9. At this time, the transistor T9 is in its conductive state and the capacitor 65 can turn discharged over him in the manner described above.

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Die Anordnung kann in der freilaufenden Betriebsart verwendet werden, d. h. es kann z. B₀ ein Impuls, mit einer Impulsrate von 72 Impulsen pro Minute unabhängig von dem Auftreten von natürlichen Herzschlägen erzeugt werden. In einem solchen Fall ist der Schalter S geschlossen, und die Basis des Transistors T6 ist mit der negativen Klemme der Batterie 3 verbunden. Der Transistor T6 bleibt daher in seinem abgeschalteten Zustand. Die über den Kondensator 53 übermittelten Impulse, die noch beschrieben werden, werden über den Schalter kurzgeschlossen, so daß sie den Transistor nicht erreichen. Anfänglich ist der Kondensator 57 entladen, und die Transistoren T7 und T8 sind nichtleitend. Der Strom fließt von den Batterien 3, 5 und 7 über die Widerstände und 37, den Kondensator 57 und die Widerstände 61 und 63« Der Strom über die Widerstände 61 und 63 reicht nicht aus, um den Transistor T9 einzuschalten. Wenn sich der Kondensator auflädt, erhöht sich das Potential an der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator und dem Widerstand 37. Dadurch erhöht sich das Potential des Transistors T7. Schließlich ist das Potential ausreichend, um die Relaxation des aus den Transistoren T7 und T8 bestehenden Oszillators auszulösen. Der Kondensator 57 entlädt sich über den Widerstand 37 und über diese zwei Transistoren. Zur selben Zeit fließt Strom von den Batterien 3 und 5 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T8 und die Widerstände 61 und 63. Der Transistor T9 wird leitend, und der Kondensator 65 entlädt sich über ihn, so daß ein Impuls an die Herzkammern gegeben wird. So_bald der Kondensator 57 sich ausreichend entladen hat und das Potential des Emitters des Transistors T7 auf einen ausreichend geringen Wert gefallen ist, schalten die Transistoren T7, T8 und T9 ab, und der Impuls ist beendet. Der Kondensator 65 lädt sich sofort wieder auf, und der Kondensator 57 beginnt wieder seine Aufladung zwecks Vorbereitung des nächsten Impulses.The arrangement can be used in the free-running mode, that is, it can e.g. B ₀ a pulse with a pulse rate of 72 pulses per minute regardless of the occurrence of natural heartbeats. In such a case the switch S is closed and the base of the transistor T6 is connected to the negative terminal of the battery 3. The transistor T6 therefore remains in its switched-off state. The pulses transmitted via the capacitor 53, which will be described later, are short-circuited via the switch so that they do not reach the transistor. Initially, the capacitor 57 is discharged and the transistors T7 and T8 are non-conductive. The current flows from the batteries 3, 5 and 7 via the resistors 37 and 37, the capacitor 57 and the resistors 61 and 63 «The current via the resistors 61 and 63 is not sufficient to switch on the transistor T9. When the capacitor charges, the potential at the junction between the capacitor and the resistor 37 increases. This increases the potential of the transistor T7. Finally, the potential is sufficient to trigger the relaxation of the oscillator consisting of transistors T7 and T8. The capacitor 57 discharges through the resistor 37 and through these two transistors. At the same time, current flows from the batteries 3 and 5 via the collector-emitter path of the transistor T8 and the resistors 61 and 63. The transistor T9 becomes conductive and the capacitor 65 discharges through it, so that a pulse is sent to the ventricles is given. As soon as the capacitor 57 has discharged sufficiently and the potential of the emitter of the transistor T7 has fallen to a sufficiently low value, the transistors T7, T8 and T9 switch off and the pulse is ended. The capacitor 65 will immediately recharge and the capacitor 57 will begin charging again in preparation for the next pulse.

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BADBATH

ίο 2818 -I₃-ίο 2818 -I ₃ -

Die Aufladeperiode des Kondensator 57, d. h. das Zeitintervall zwischen den Impulsen, wird von der Dimensionierung des Kondensators und der Widerstände 35» 37, 61 und 63 bestimmt. Die Widerstände 37, 61 und 63 sind im Verhältnis zur Größe des Widerstandes 35 sehr klein. Daher wird die Größe der Impulspause im wesentlichen durch den Widerstand 35 bestimmt. Durch Einstellung der Größe des Widerstandes 35 kann die Wiederholungsrate der Impulse eingestellt werden«,The charging period of the capacitor 57, i. H. the time interval between the pulses is determined by the dimensioning of the capacitor and the resistors 35 »37, 61 and 63. The resistors 37, 61 and 63 are very small in relation to the size of the resistor 35. Hence the size of the Pulse pause essentially determined by resistor 35. By adjusting the size of the resistor 35 can the repetition rate of the impulses can be set «,

Ferner kann es auch erwünscht sein, die Breite jedes an das ^ Herz gelieferten Impulses einzustellen. Der Kondensator entlädt sich über den Widerstand 37 und die Transistoren T7 und T8. Die Breite des τοη dem Kondensator 65 gelieferten Impulses wird durch die Entladezeit des Kondensators 57 bestimmt, d. ho durch die Zeitspanne, während der die Transistoren T7 und T8 leiten und daher den Transistor T9 einschalten. Durch Variieren der Größe des Widerstandes 37 kann die Breite jedes Impulses eingestellt werden. Im Fall eines implantierbaren Schrittmachers können die Werte der Widerstände 35 und 37 vor dem Implantieren des Gerätes in den Körper eingestellt werden«,Furthermore, it may also be desirable to adapt the width of each to the ^ The heart delivered impulse. The capacitor discharges through the resistor 37 and the transistors T7 and T8. The width of the pulse supplied to the capacitor 65 is determined by the discharge time of the capacitor 57, d. ho by the period of time during which the transistors T7 and T8 conduct and therefore turn on transistor T9. By varying the size of the resistor 37 the width of each pulse can be adjusted. In the case of an implantable pacemaker, the values of the Resistances 35 and 37 are adjusted before the device is implanted in the body «,

Wenn der Schalter S geöffnet ist, d. h. im Falle einer Bedarf sbetriebsart des Schrittmachers, wurden sich die gleichen Vorgänge wie bei der freilaufenden Betriebsart abspielen, wenn kein Eingangssignal zu der Basis des Transistors T6 über den Kondensator 53 gelangte. Der Transistor T6 würde im nichtleitenden Zustand bleiben und würde die Aufladung des Kondensators 57 nicht beeinflussen. Jedoch werden bei geöffnetem Schalter S die über den Kondensator 53 übermittelten Impulse nicht vor der Basis-Emitter-Strecke des Vranaistors T6 über den Schalter kurzgeschlossen. Bei geöffnetem Schalter wird vielmehr jeder Impuls über den Kon-When the switch S is open, i. H. in the case of an on-demand pacemaker mode, they became the same Play processes as in the free-running operating mode, when no input signal was made to the base of transistor T6 via capacitor 53. The transistor T6 would remain in the non-conductive state and would not affect the charging of the capacitor 57. However, at open switch S transmitted via the capacitor 53 Impulse not short-circuited in front of the base-emitter path of the Vranaistor T6 via the switch. When the Rather, every pulse via the switch is

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206118?206118?

AO 2818 - 14 - -WfiW-.AO 2818 - 14 - -WfiW-.

densator 53 zu der Basis des Transistors T6 übertragen und versetzt den Transistor in seinen leitenden Zustand. Der Kondensator 57 entlädt sich über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors. In diesem Fall wird der Taktzyklus unterbrochen, und.das Potential der Verbindungsstelle des Kondensators 57 und des Widerstandes 37 erhöht sich nicht bis zu dem Punkt, an dem die Transistoren T7 und T8 in ihren leitenden Zustand versetzt werden. Wenn die Anordnung als Bedarfsschrittmacher arbeitet, bewirkt jede Kontraktion der Herzkammer eine Übermittlung eines Impulses über den Kondensator 53 zwecks Einschaltung des Transistors T6. Der Transistor T6 wird unter Entladung des Kondensators 57 leitend, und zwar gerade vor dem Zeitpunkt, in dem der Kondensator 57 durch Entladung über die Transistoren T7 und T8 die Erzeugung eines Impulses auslösen würde. Nachdem sich der Kondensator 57 über den Transistor T6 entladen hat, schaltet sich der Transistor ab. Der Kondensator beginnt dann wieder mit seiner Aufladung. Der neue Zyklus beginnt unmittelbar nach dem Auftreten der letzten Herzkammerkontraktion, so daß der nächste Impuls, falls er benötigt wird, unmittelbar nachdem der nächste natürliche Herzschlag im Falle eines richtig arbeitenden Herzens registriert wird, erzeugt wird»capacitor 53 transferred to the base of transistor T6 and puts the transistor in its conductive state. The capacitor 57 discharges through the collector-emitter path of the transistor. In this case, the clock cycle is interrupted, und.das the potential of the junction of the capacitor 57 and the resistor 37 does not increase to the point where transistors T7 and T8 are put into their conductive state. When the arrangement works as an on-demand pacemaker, each contraction of the heart chamber causes a pulse to be transmitted through the Capacitor 53 for the purpose of switching on the transistor T6. The transistor T6 is discharged while the capacitor 57 conductive, just before the point in time when the capacitor 57 is discharged through the transistors T7 and T8 would trigger the generation of a pulse. After the capacitor 57 has discharged through the transistor T6, the transistor switches off. The capacitor then starts charging again. The new cycle begins immediately after the last ventricular contraction occurred, so that the next pulse, if needed, immediately after the next natural heartbeat is registered in the case of a properly functioning heart, is produced"

Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist zur Erzeugung eines den Vorhof stimulierenden Impulses vorgesehen. Die verschiedenen Schaltungskomponenten rechts von den Elektroden El und E2 sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie die ihnen äquivalenten Schaltungskomponenten in der Taktschaltung für die Herzkammern, wobei lediglich Striche angehängt sind. Abgesehen von der Dimensionierung der Schaltungskomponenten ist die Taktschaltung für die Vorhöfe dieselbe wie die für die Herzkammern.Similar circuitry is provided for generating an atrial stimulating pulse. The different Circuit components to the right of the electrodes E1 and E2 are provided with the same reference numerals as circuit components equivalent to them in the clock circuit for the ventricles, with only dashes appended are. Except for the sizing of the circuit components, the timing circuit for the atria is the same as those for the ventricles.

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2818 -15- 20611822818 -15- 2061182

Die Elektrode E3 "wird in das Herz des Patienten implantiert, um seine Vorhöfe zu stimulieren. Der Kondensator 57' entlädt sich über die Potentiometer 35' und 37'. Nach einem vorbestimmten Zeitintervall, wenn nämlich die Kondensatorspannung den zur Einschaltung der Transistoren T7¹ und T8' erforderlichen Wert erreicht hat, werden die beiden Transistoren leitend und spannen den Basis-Emitter-Übergang des Transistors T9' in Durchlaßrichtung vor. Die Ladung am Kondensator 65' fließt über den Transistor T9' und die Elektroden E2 und E3. Die Breite jedes Impulses wird durch die Einstellung des Potentiometers 37' bestimmt, welches die Zeit bestimmt, die der Kondensator 57' benötigt, um sich über die Transistoren T7' und T8' zu entladen. Die Länge der Impulspausen wird durch die Einstellung des Potentiometers 35' bestimmt, welches die Zeit bestimmt, die von dem Kondensator 57' benötigt wird, um sich auf den Wert aufzuladen, der den Leitungszustand der Transistoren T7^f und T8' bewirkt.The electrode E3 "is implanted in the patient's heart in order to stimulate its atria. The capacitor 57 'is discharged via the potentiometers 35' and 37 '. After a predetermined time interval, namely, when the capacitor voltage to the switching on of transistors T7 ¹ and T8 'has reached the required value, the two transistors become conductive and bias the base-emitter junction of the transistor T9' in the forward direction. The charge on the capacitor 65 'flows through the transistor T9' and the electrodes E2 and E3. The width of each The pulse is determined by the setting of the potentiometer 37 ', which determines the time that the capacitor 57' needs to discharge through the transistors T7 'and T8'. The length of the pulse pauses is determined by the setting of the potentiometer 35 ', the 'is required in order to charge to the value ^f the conduction state of the transistors T7 and T8' of the capacitor 57 causes which determines the time.

Jeder über den Kondensator 53 als Ergebnis der Registrierung einer R-Welle gelief-erte Impuls hat zur Folge, daß der Transistor T6' ebenso wie der Transistor T6 leitend wird. Zur gleichen Zeit, zu der sich der Kondensator 57 über den Transistor T6 entlädt, entlädt sich der Kondensator 57' über den Transistor T6'. In diesem Fall wird die Taktperiode der Schaltung von Fig· 3 nicht beendet, und es wird kein Impuls zur Stimulierung der Yorhöfe erzeugt. Stattdessen beginnt eine weitere Taktjoeriode.Any pulse delivered through the capacitor 53 as a result of the registration of an R-wave causes the Transistor T6 'as well as transistor T6 becomes conductive. At the same time that the capacitor 57 is across the Transistor T6 discharges, the capacitor 57 'discharges through the transistor T6'. In this case the clock period becomes of the circuit of Fig. 3 is not completed, and no pulse is generated to stimulate the courts. Instead of this Another clock period begins.

Fig. 3 veranschaulicht den zeitlichen Ablauf und dient zum Verständnis der Betriebsweise des Schrittmachers. Es werden zwei R-Zacken gezeigt, die zwei aufeinanderfolgende Herzschläge (Herzkammerkontraktionen) darstellen. Üblicherweise beträgt das Zeitintervall zwischen diesen weniger alsFig. 3 illustrates the timing and is used to understand the operation of the pacemaker. It will two R waves shown representing two consecutive heartbeats (Ventricular contractions). Usually the time interval between these is less than

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AO 2818 - 16 -AO 2818 - 16 -

760 msek. Die P-Zacke, die der zweiten R-Zacke zugeordnet ist, tritt, wie gezeigt, vor dieser auf.760 msec. The P wave assigned to the second R wave occurs before this, as shown.

Das Potentiometer 35' ist so dimensioniert, daß der Kondensator 57* sich auf den Wert auflädt, der zur Leitfähigkeit der Transistoren T7' und T8¹ erforderlich ist, nachdem 600 msek seit der letzten Kondensatorentladung verstrichen sind. Der Impuls E3 zur Stimulierung der Vorhöfe tritt, wie gezeigt, 600 msek nach der ersten R-Zacke auf. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem normalen Herzschlag die Vorhöfe nach Auftreten der P-Zacke stimuliert werden. In der Tat ist die Tatsache, daß eine P-Zacke erzeugt worden ist, ein Zeichen dafür, daß eine Kontraktion der Vorhöfe stattgefunden hat und ein Impuls zur Stimulierung der Vorhöfe an der Elektrode E3 nicht benötigt wird. Wenn jedoch ein solcher Impuls nach der Vorhofkontraktion erzeugt wird, d. h. während der nichtempfänglichen Zeit der Vorhöfe, hat dies keinen Einfluß auf den Herzschlag des Patienten. Die Erzeugung eines VorhofStimulationsimpulses vor der natürlichen Vorhofkontraktion kann eine vorzeitige Vorhoftätigkeit auslösen, was nicht erwünscht ist.The potentiometer 35 'is dimensioned so that the capacitor 57 * is charged to the value which ^{is necessary for the conductivity of the transistors T7' and T8 1} after 600 msec have passed since the last capacitor discharge. The pulse E3 for stimulating the atria occurs, as shown, 600 msec after the first R wave. It should be noted that with a normal heartbeat, the atria are stimulated after the P wave occurs. Indeed, the fact that a P-wave has been generated is an indication that a contraction of the atria has occurred and an impulse to stimulate the atria at electrode E3 is not needed. However, if such a pulse is generated after the atrial contraction, that is, during the non-receptive period of the atria, it has no effect on the patient's heartbeat. The generation of an atrial stimulation pulse prior to natural atrial contraction can trigger premature atrial activity, which is undesirable.

Das Potentiometer 35 in Fig. 1 ist so dimensioniert, daß das Zeitintervall bis zur Herzkammerstimulierung 800 msek beträgt. Der in Fig. 3 mit El bezeichnete Impuls tritt, wie gezeigt, 800 msek nach der ersten R-Zacke auf, d. h. etwas nach der zweiten R-Zacke, falls diese auftritt. Wenn die zweite R-Zacke an der Elektrode El registriert wird, werden beide Taktschaltungen gelöscht, und es wird kein Impuls an der Elektrode El erzeugt. Dies ist die erwünschte Bedarfsbetriebsart. Wenn ein natürlicher Herzschlag nicht innerhalb von 800 msek nach dem letzten Herzschlag auftritt, wird ein Impuls an der Elektrode El erzeugt, um die Herzkammer-The potentiometer 35 in FIG. 1 is dimensioned so that the time interval up to the ventricular stimulation is 800 msec amounts to. The pulse labeled E1 in FIG. 3 occurs, as shown, 800 msec after the first R-wave; H. some after the second R wave, if this occurs. If the second R-wave is registered on the electrode El, will be both clock circuits are cleared and no pulse is applied generated by the electrode El. This is the desired on-demand mode. When a natural heartbeat is not within occurs from 800 msec after the last heartbeat, a pulse is generated at the electrode El to activate the ventricular

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AO 2818 - 17 -AO 2818 - 17 -

kontraktion zu stimulieren. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei natürlichem Herzschlag keine HerzkammerStimulierung durch den Schrittmacher stattfindet. Jedoch erfolgt eine Vorhofstimulierung, weil das Vorhoftaktintervall von 600 msek geringer ist als die natürliche Pausenlänge. Falls aber eine natürliche Vorhofkontraktion nicht stattfindet, wird die VorhofStimulierung zu dem Zweck benötigt, daß eine effektvollere Herztätigkeit erreicht wird. Die Kammerstimulation wird natürlich vorgesehen, um eine Vorhof-Kammer-Blockierung zu korrigieren. Eine normale Vorhofkontraktion kann ungefähr 120-160 msek nach der Vorhofstimulierung auftreten. Die Kammertaktperiode ist 200 msek langer als die Vorhoftaktperiode; es ist daher genügend Zeit für eine natürliche Kammerkontraktion vorhanden, bevor ein Kammerstimulationsimpuls erzeugt wird. Im allgemeinen sollte die Kammertaktperiode um 160-250 msek größer sein als die Vorhoftaktperiode. to stimulate contraction. It should be noted that with a natural heartbeat, no ventricular stimulation occurs the pacemaker takes place. However, an atrial stimulation occurs because the atrial pacing interval of 600 msec is shorter is than the natural length of the pause. If, however, a natural atrial contraction does not take place, the Atrial stimulation is needed for the purpose of being more effective Cardiac activity is achieved. Ventricular stimulation is of course provided to prevent atrial ventricular blockage to correct. A normal atrial contraction can be approximately Occur 120-160 msec after atrial stimulation. The chamber cycle period is 200 msec longer than the atrial cycle period; there is therefore sufficient time for natural ventricular contraction before a ventricular stimulation pulse is produced. In general, the chamber cycle period should be 160-250 msec longer than the atrial cycle period.

Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die Arbeitsweise der Vorhoftaktschaltung von der Registrierung einer Kammerkontraktion an der Elektrode El abhängt. Es ist höchst erwünscht, die Vorhoftaktschaltung mit dem Herzschlag des Pa- j tienten in Verbindung zu bringen; würde man einen frei- - ™ laufenden Generator zur Stimulierung der Vorhöfe vorsehen, so würde der Zeitablauf des Herzschlages des Patienten ernstlich in Mitleidenschaft gezogen werden. Während nämlich der Zeitablauf der natürlichen Herztätigkeit sich ändern kann, würde der Zeitablauf der Schaltung unverändert bleiben. Aus diesem Grund entlädt sich der Kondensator 57^f nach jedem Herzschlag des Patienten. Theoretisch ist es möglich, eine Vorhofkontraktion zu registrieren, d. he die P-Zacke zu registrieren, und den Kondensator 57' zu entladen, bevor er seine Taktperiode beendet, so daß kein Vor-It should also be pointed out that the operation of the atrial clock circuit depends on the registration of a ventricular contraction at the electrode E1. It is highly desirable to relate the atrial pacing circuit to the patient's heartbeat; if a free-running generator were provided to stimulate the atria, the timing of the patient's heartbeat would be seriously affected. Namely, while the timing of the natural heart activity can change, the timing of the circuit would remain unchanged. For this reason, the capacitor 57 ^f discharges after each heartbeat of the patient. Theoretically it is possible to register an atrial contraction, i. to register the P-wave, and to discharge the capacitor 57 'before it ends its clock period, so that no advance

1 0 9 Π ι Π / 1 0 8 61 0 9 Π ι Π / 1 0 8 6

20611872061187

AO 2818 - 18 - 'AO 2818 - 18 - '

hof stimulationsimpuls erzeugt wird, wenn dieser nicht benötigt wird. Es ist jedoch extrem schwierig, die P-Zacke aufgrund ihrer geringen Größe zu registrieren im Vergleich zu der R-Zacke. Aus diesem Grund dient bei dem Schrittmacher gemäß Pig. 1 die Registrierung der R-Zacke dazu, auch die Vorhoftaktschaltung zu löschen. Natürlich hat dies eine kontinuierliche Erzeugung von Impulsen an der Elektrode E3 zur Folge, wenn das Herz normal schlägt - auch wenn an der Elektrode El keine Impulse erzeugt werden -, weil jede R-Zacke registriert wird, nachdem der Impuls an der Elektrode E3 erzeugt worden ist. Jedoch hat es sich erwiesen, daß die Erzeugung eines VorhofStimulationsimpulses während der unempfindlichen Periode des Vorhofes den normalen Herzschlag des Patienten nicht stört. Dies gilt jedoch nicht für die Erzeugung eines Kammerstimulationsimpulses, der einer Kammerkontraktion folgt, und dies ist primär der Grund dafür, daß Bedarfsschrittmacher verwendet werden.Hof stimulation pulse is generated when this is not required will. However, it is extremely difficult to register the P wave because of its small size in comparison to the R wave. For this reason, the Pig pacemaker is used. 1 the registration of the R wave to it, too to delete the atrial clock circuit. Of course this has one Continuous generation of pulses at electrode E3 when the heart beats normally - even when at the Electrode El no pulses are generated - because every R-wave is registered after the pulse at the electrode E3 has been generated. However, it has been found that the generation of an atrial stimulation pulse during the insensitive period of the atrium the normal heartbeat does not bother the patient. However, this does not apply to the generation of a ventricular stimulation pulse which follows ventricular contraction, and this is the primary reason that demand pacemakers are used.

Die Punktion des Schaltungsteiles links von dem Schalter S ist es, einen natürlichen Herzschlag (Herzkammerkontraktion) zu registrieren, wobei andere unerwünschte Signale ausgeschlossen werden sollen, und daraufhin einen positiven Impuls an die Basis des Transistors T6 zwecks Unterbrechung des Aufladezyklus der Kondensatoren 57 und 57' zu legen.The puncture of the circuit part to the left of the switch S. is to register a natural heartbeat (ventricular contraction), excluding other unwanted signals should be, and then a positive pulse to the base of transistor T6 for the purpose of interruption of the charging cycle of the capacitors 57 and 57 '.

Der natürliche Herzschlag erzeugt elektrische Signale, die für die Aufeinanderfolge von bestimmten Vorgängen während jedes Herzschlages charakteristisch sind. Ein im normalen Rhythmus (Sinusrhythmus) schlagendes Herz erzeugt elektrische Signale, die üblicherweise als P-, Q-, R-, S- und T-Zacken gemäß Pig. 2 bezeichnet werden·The natural heartbeat generates electrical signals necessary for the sequence of certain processes during characteristic of each heartbeat. A heart beating in a normal rhythm (sinus rhythm) produces electrical ones Signals, commonly called P, Q, R, S, and T waves according to Pig. 2 are designated

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AO 2818 - 19 -AO 2818 - 19 -

Es wird allgemein anerkannt, daß es vorzuziehen ist, den Teil QRS eines EKG zwecks Registrierung eines natürlichen Herzschlages τοη den P- und T-Zacken zu unterscheiden. Bei xmplantierbaren Schrittmachern ist in der Tat das Elektrogramm der Zellen in der Hähe der Elektroden wichtig und nicht das Haut-EKG, da der Schrittmacher auf die von den Zellen in der Hähe der Elektroden erzeugten elektrischen Signale anspricht. Das von diesen Zellen herrührende Elektrogramm ist im allgemeinen von dem Haut-EKG beträchtlich verschieden. Das letztere ist nämlich das Integral über samtliehe Zellenelektrogramme, die durch den Herzschlag erzeugt werden. Weil die verschiedenen Zellen ihre Signale während jedes Herzschlages zu verschiedenen Zeiten erzeugen, ist das Integral, d. h. das EKG, in mancher Hinsicht von einem einzelnen Zellenelektrogramm verschieden. Jedoch ebenso, wie das BKG eine scharf ansteigende R-Zacke zeigt, ist dies auch bei den Zellenelektrogrammen der Fall. Diese scharf ansteigende Zacke des Elektrogramms ist die zuverlässigste Anzeige eines natürlichen Herzschlages. Wenn auch unten auf den QRS-Komplex eines EKG Bezug genommen wird, sollte man dabei im Auge behalten, daß für die in das Herz des Patienten implantierten Elektroden der scharf ansteigende Impuls des Zellenelektrogramms von Wichtigkeit ist. Es ist üblich geworden, sich auf den QRS-Komplex des EKG zu konzentrieren anstatt auf die einzelnen Zellenelektrogramme, und zwar hauptsächlich deshalb, weil die R-Zacke in dem EKG überwiegend dem scharf ansteigenden Impuls des Zellenelektrograams entspricht.It is generally accepted that it is preferable to record the QRS portion of an EKG for the purpose of registering a natural one Heartbeat τοη to distinguish the P- and T-waves. at ximplantable pacemaker is indeed the electrogram of the cells in the area of the electrodes is important and not the skin ECG, as the pacemaker is based on the Electrical signals generated by cells at the level of the electrodes. The electrogram from these cells is generally considerably different from the skin EKG. The latter is namely the integral over the total Cell electrograms generated by the heartbeat will. Because the different cells generate their signals at different times during each heartbeat the integral, d. H. the EKG, different in some ways from a single cell electrogram. However as well as the BKG shows a sharply rising R-wave, this is also the case with the cell electrograms. These sharply rising point of the electrogram is the most reliable indication of a natural heartbeat. If also the QRS complex of an EKG is referred to below, one should keep in mind that for the electrodes implanted in the patient's heart the sharply rising The momentum of the cell electrogram is important. It has become common to focus on the QRS complex of the EKG to concentrate instead on the individual cell electrograms, mainly because the R-wave in the EKG is predominantly the sharply rising impulse of the Cell electrograams.

Unter Verwendung der Frequenzanalyse kann gezeigt werden, daß die R-Zacke Frequenskomponenten enthält, die überwiegend in den Bereich von 20-30 Hz fallen. Die P- und T-Zacken enthalten überwiegend geringere Frequenzen. Um eine Aus-Using frequency analysis, it can be shown that the R-wave contains frequency components that are predominantly fall in the range of 20-30 Hz. The P and T waves contain mostly lower frequencies. To get an

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AO 2818 - 20 -AO 2818 - 20 -

lösung des Transistors T6 durch die P- und die T-Zacken zu vermeiden, sind verschiedene Filter in der Anordnung vorgesehen, um die Frequenzen unter 20 Hz herauszufiltern. Es ist natürlich vorteilhaft, zusätzliche Filter vorzusehen, um die Frequenzen über 30 Hz herauszuf iltern, und insbesondere Signale mit 60 Hz. Derartige Filter sind in dem in Fig. 1 gezeigten Schrittmacher vorgesehen} es hat sich jedoch herausgestellt, daß solche Filter bei der Verhinderung der Auslösung des Transistors T6 durch 60 Hz-Streusignale nicht voll wirksam sind. Aus diesem Grund sind nicht nur verschiedene Filter in den Verstärkerstufen Tl und T2 vorgesehen, sondern es ist auch ein Impulsratenfilterkreis, bestehend aus den Transistoren T3, T4 und T5, den Widerständen 45 und 47 und den Kondensatoren 49 und 53, vorgesehen, um eine Auslösung des Transistors T6 durch 60 Hz-Streusignale zu verhindern. Dieser Impulsratenfilterkreis wird weiter unten beschrieben, nachdem zunächst der Frequenzfilterkreis betrachtet wird.Solution of the transistor T6 by the P- and T-waves To avoid this, various filters are provided in the arrangement in order to filter out the frequencies below 20 Hz. It is of course advantageous to provide additional filters to filter out the frequencies above 30 Hz, and in particular signals at 60 Hz. Such filters are provided in the pacemaker shown in FIG. 1 However, it has been found that such filters are effective in preventing the transistor T6 from being triggered by 60 Hz stray signals are not fully effective. For this reason there are not only different filters in the amplifier stages T1 and T2 are provided, but there is also a pulse rate filter circuit, consisting of the transistors T3, T4 and T5, the resistors 45 and 47 and the capacitors 49 and 53, provided in order to prevent the transistor T6 from being triggered by 60 Hz stray signals. This pulse rate filter circuit is described further below after first considering the frequency filter circuit.

Der Transistor Tl ist normalerweise leitend, wobei die Emitterelektrode des Transistors über den Widerstand 19 und den Leiter 9 mit der negativen Klemme der Batterie 3 verbunden ist und die Basis des Transistors über den Widerstand 15 und den Leiter 13 mit der positiven Klemme der Batterie verbunden ist. Die von den in das Herz implantierten Elektroden aufgenommenen elektrischen Signale werden über den Kondensator 17 und einen Widerstand 15 in den Basiskreis des Transistors Tl eingekoppelt. Es können Signale beider PoIa-The transistor Tl is normally conductive, the emitter electrode of the transistor via the resistor 19 and the conductor 9 is connected to the negative terminal of the battery 3 and the base of the transistor via the resistor 15 and conductor 13 is connected to the positive terminal of the battery. The electrodes implanted in the heart recorded electrical signals are via the capacitor 17 and a resistor 15 in the base circuit of the Coupled transistor Tl. Signals from both poles can be

vonfrom

ritäten «et dem Transistor Tl verstärkt werden. Der Transistor ist so vorgespannt, daß er in der Betriebsart A arbeitet, weil die empfangenen Signale von jeder Polarität sein können, je nach der Art, in der die Elektroden implantiert sind.ritäten «et the transistor Tl are amplified. The transistor is biased so that it is in mode A works because the received signals can be of either polarity depending on the way in which the electrodes are implanted are.

10 9 8 2 6/100610 9 8 2 6/1006

AO 2818 - 21 -AO 2818 - 21 -

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zener-Dioden 67 und 67* die Elektroden El und-E2 bzw. E3 und E2 überbrücken. Es ist möglich, daß sehr hohe Spannungen an den Elektroden auftreten.' Wenn z. B, eine Defibrillationseinrichtung verwendet wird, kann eine sehr hohe Spannung an das Herz des Patienten angelegt werden. Um eine Beschädigung der Schrittmacherschaltung zu verhindern, werden große Spannungssignale durch die Zener-Dioden kurzgeschlossen. Jede Mode leitet in ihrer Durchlaßrichtung bei Spannungen etwas ober- Λ halb von einigen Zehntel Volt sowie in der Sperrichtung bei Spannungen, die oberhalb der Durchbruchsspannung von 10 V liegen.It should be noted that the Zener diodes 67 and 67 * bridge the electrodes E1 and E2 or E3 and E2. It is possible that very high voltages will appear on the electrodes. ' If z. B, a defibrillation device is used, a very high voltage can be applied to the patient's heart. To prevent damage to the pacemaker circuit, large voltage signals are short-circuited through the Zener diodes. Each mode conducts in its forward direction at voltages slightly above Λ a few tenths of a volt and in the reverse direction at voltages above the breakdown voltage of 10 V.

Der Kondensator 17 und der Widerstand 15 heben die Stufe in dem Zellenelektrogramm stärker hervor. Diese beiden Schaltungskomponenten bilden ein Differenzierglied, welches die Frequenzkomponenten oberhalb von etwa 20 Hz betont. Für solche Signale entsteht ein beträchtlicher Spannungsabfall am Widerstand 15, und das Eingangssignal zum Transistor Tl ist relativ groß. Für Signale geringerer Frequenz ist jedoch der Spannungsabfall am Kondensator 17 viel größer, und es wird an den Basis-Emitter-Übergang des Transistors "The capacitor 17 and the resistor 15 emphasize the step in the cell electrogram. These two circuit components form a differentiator which emphasizes the frequency components above about 20 Hz. For such signals creates a significant voltage drop across resistor 15, and the input signal to the transistor Tl is relatively large. For signals of lower frequency, however, the voltage drop across capacitor 17 is much greater, and it is connected to the base-emitter junction of the transistor "

Tl ein kleineres Eingangssignal gelegt,,Tl placed a smaller input signal,

Der Widerstand 19 und der Kondensator 21 in dem Emitterkreis des Transistors Tl haben eine ähnliche Funktion. Die Impedanz der Parallelschaltung wächst mit abfallender Frequenz. Die Emitterimpedanz bewirkt eine, negative Rückkopplung des Transistors, und die Gesamtverstärkung des Transistors fällt daher mit abfallender Frequenz.The resistor 19 and the capacitor 21 in the emitter circuit of the transistor Tl have a similar function. The impedance the parallel connection grows with decreasing frequency. The emitter impedance causes negative feedback of the Transistor, and the overall gain of the transistor drops therefore with decreasing frequency.

Das verstärkte Signal am Kollektor des Transistors Tl wird an den Basis-Emitter-Übergang des Transistors T2 gelegt,The amplified signal at the collector of the transistor Tl is applied to the base-emitter junction of the transistor T2,

1 o 9 π; r, /1 α 8 61 o 9 π ; r, / 1 α 8 6

wobei dieser Transistor ebenfalls so vorgespannt ist, daß er in der Betriebsart A arbeitet. Der Transistor T2 bewirkt eine weitere Verstärkung der empfangenen Signale. Der Kondensator 25 und der Widerstand 27 in dem Emitterkreis des Transistors T2 haben dieselbe Funktion wie der Widerstand 19 und der Kondensator 21 in dem Emitterkreis des Transistors Tl. Dieses dritte Differenzierglied bewirkt eine weitere Begrenzung der Ansprechempfindlichkeit des Detektorkreises auf niedrige Frequenzen, so daß die P- und T-Zacken und andere Frequenzen unter 20 Hz unterdrückt werden,,this transistor also being biased to operate in A mode. The transistor T2 causes a further amplification of the received signals. The capacitor 25 and the resistor 27 in the emitter circuit of the transistor T2 have the same function as the resistor 19 and the capacitor 21 in the emitter circuit of the transistor Tl. This third differentiating element causes a further limitation of the response sensitivity of the detector circuit to low frequencies, so that the P- and T-waves and other frequencies below 20 Hz are suppressed will,,

Der Widerstand 29 und der Kondensator 23 dienen als Integrator, um die Rauschkomponenten hoher Frequenz, die über 30 Hz liegen, herabzusetzen. Je höher die Frequenz ist, desto geringer ist die Impedanz des Kondensators 23_} und desto geringer ist die gesamte Kollektorimpedanz des Transistors Tl, und desto geringer ist die Verstärkung der Stufe. Der Widerstand 31 und der Kondensator 43 in dem Kollektorkreis des Transistors T2 haben dieselbe Funktion. In der Tat dienen diese vier Elemente dazu, die Frequenzen oberhalb von 60 Hz zu schwächen, und haben kaum Einfluß auf Signale von 60 Hz. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sondert der Impulsratenfilterkreis die Streusignale von 60 Hz von den erwünschten Signalen ab.The resistor 29 and the capacitor 23 serve as an integrator to reduce the high frequency noise components which are above 30 Hz. The higher the frequency, the lower the impedance of the capacitor 23 _} and the lower the total collector impedance of the transistor Tl, and the lower the gain of the stage. The resistor 31 and the capacitor 43 in the collector circuit of the transistor T2 have the same function. Indeed, these four elements serve to attenuate frequencies above 60 Hz and have little effect on 60 Hz signals. In the embodiment shown, the pulse rate filter circuit separates the 60 Hz stray signals from the desired signals.

Wechselstromsignale am Kollektor des Transistors T2 werden über den Kondensator 41 zu der Basis des Transistors T3 und zu der Basis des Transistors T4 gekoppelt. Die Gesamtverstärkung der Stufen Tl und T2 von den Elektroden El und E2 zum Kollektor des Transistors T2 und zu dem Leiter 9 ist derart, daß Signale im Bereich von 20-30 Hz in stärkstem Maß verstärkt werden. Die Verstärkungskurve fällt unterhalbAC signals at the collector of transistor T2 become the base of transistor T3 via capacitor 41 and coupled to the base of transistor T4. The overall gain of the stages T1 and T2 from the electrodes E1 and E2 to the collector of the transistor T2 and to the conductor 9 is such that signals in the range of 20-30 Hz are strongest Degree to be reinforced. The gain curve falls below

1 0 9 <? 2 Π / 1 ^r! 8 61 0 9 <? 2 Π / 1 ^r ! 8 6

AO 2818 - 23 -AO 2818 - 23 -

von 20 Hz sehr schnell ab, so daß die Frequenzkomponenten der P- und T-Zacken nicht genügend verstärkt werden, um die Transistoren T3 und T4 in ihren leitenden Zustand zu steuern. Für Frequenzkomponenten oberhalb von 30 Hz, etwa für 60 Hz-Signale, ist die Verstärkung nur wenig geringer als die Maximalverstärkung. Für Signale von wesentlich höherer Frequenz, z. B. über 150 Hz, ist die Verstärkung gering genug, um eine falsche Aktivierung der Transistoren T3 und T4 zu verhindern.of 20 Hz decreases very quickly, so that the frequency components the P and T waves are not amplified enough to put the transistors T3 and T4 in their conductive state steer. For frequency components above 30 Hz, for example for 60 Hz signals, the gain is only slightly lower than the maximum gain. For signals of much higher frequency, e.g. B. over 150 Hz, is the gain low enough to prevent incorrect activation of transistors T3 and T4.

Wenn die Transistoren T3 und T4 ein Signal von ungefähr 1 V benötigen, um leitend zu werden, und die maximale Verstärkung der Stufen Tl und T2 oberhalb von 50 liegt, ist es offensichtlich, daß Signale von 20 mV in dem Bereich von 20-30 Hz an den Elektroden die Transistoren T3 und T4 in ihren leitenden Zustand steuern können. Die von dem Herzschlag in der Nähe der Elektroden erzeugten elektrischen Signale enthalten üblicherweise Komponenten von 20-30 Hz oberhalb von 20 mV. Die für die P- und die T-Zacken charakteristischen Frequenzkomponenten haben nicht nur eine zwei- bis dreimal geringere Amplitude als die für die R-Zacken charakteristischen Komponenten; die Verstärkung der Stufen Tl und T2 in dem Bereich um 5 Hz ist zudem nur ein Bruchteil der maximalen Verstärkung, so daß diese Signale die Transistoren T3 und T4 nicht in ihren Leitungszustand steuern»When transistors T3 and T4 need a signal of about 1V to turn on and the maximum gain of stages T1 and T2 is above 50, it is evident that signals of 20 mV are in the range of 20-30 Hz at the electrodes can control the transistors T3 and T4 in their conductive state. The one from the heartbeat Electrical signals generated in the vicinity of the electrodes usually contain components of 20-30 Hz above 20 mV. The frequency components characteristic of the P and T waves do not have just one two to three times lower amplitude than that for the R-waves characteristic components; the reinforcement of the stages T1 and T2 in the range around 5 Hz is also only a fraction of the maximum gain, so that these signals do not put the transistors T3 and T4 in their conduction state steer"

Der Impulsratenfilterkreis enthält drei Transistoren T3> T4 und T5, die gemeinsam einen zweiphasigen Schalter bilden, der zwei Funktionen hat. Erstens dient der Schalter dazu, unipolare Stromimpulse zur Aufladung des Kondensators 49 bereitzustellen. Jedoch ist der Schalter wegen seiner zweiten Funktion kein wirklicher Gleichrichter. Diese zweiteThe pulse rate filter circuit contains three transistors T3> T4 and T5, which together form a two-phase switch that has two functions. First, the switch serves to provide unipolar current pulses for charging the capacitor 49. However, the switch is because of it second function no real rectifier. This second

109826/ 1086109826/1086

2061t Si 2061t Si

AO 2818 - 24 -AO 2818 - 24 -

Funktion besteht darin, unipolare Impulse konstanter Größe, und zwar unabhängig von der Größe der oberhalb eines Grenzwertes liegenden Eingangssignale, bereitzustellen. Jedes Signal durch den Kondensator 41» sei es negativ oder positiv, das einen Grenzwert übersteigt (üblicherweise 1 V), hat einen unipolaren Stromimpuls vorbestimmter Größe zur Folge, der über den Widerstand 45 den Kondensator 49 auflädt.Function is to generate unipolar pulses of constant size, regardless of the size of the above a limit value lying input signals. Every signal through the capacitor 41 "be it negative or positive, that exceeds a limit value (usually 1 V) results in a unipolar current pulse of a predetermined size, which charges the capacitor 49 via the resistor 45.

Der Emitter des Transistors T4 ist mit der positiven Klemme der Batterie 5 verbunden, während die Basis des Transistors über den Vorspannungswiderstand 39 mit demselben Potential verbunden ist. Der Transistor T4 ist normalerweise nichtleitend. Wenn jedoch ein negatives Signal über den Kondensator 41 übermittelt wird, wird der Transistor leitend, und es fließt ein Strom von der Batterie 5 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors, über den Widerstand 45 und über die Parallelschaltung des Widerstandes 47 und des Kondensators 49. Der Kondensator lädt sich dadurch auf eine maximale Spannung auf, die durch die Batterien 3 und 5, den Spannungsabfall am Transistor T4 und die Widerstände 45 und 47 bestimmt wird. Wenn die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors als Leiter vernachlässigbarer Impedanz angesehen wird, wird der Aufladestrom allein durch die Größe der Batterien und die Dimensionierung der Elemente 45, 47 und 49 bestimmt. Die Größe des negativen Eingangssignals hat keinen Einfluß. Solange dieses sich oberhalb des Grenzwertes befindet, der zur Steuerung des Transistors T4 in seinen Leitungszustand erforderlich ist, wird ein Stromimpuls vorbestimmter Größe zur Aufladung des Kondensators 49 bereitgestellt.The emitter of the transistor T4 is connected to the positive terminal of the battery 5, while the base of the transistor is connected via the bias resistor 39 to the same potential. The transistor T4 is normally non-conductive. If, however, a negative signal is transmitted via the capacitor 41, the transistor becomes conductive and a current flows from the battery 5 via the emitter-collector path of the transistor, via the resistor 45 and via the parallel connection of the resistor 47 and the capacitor 49. As a result, the capacitor charges to a maximum voltage that is determined by batteries 3 and 5, the voltage drop across transistor T4 and resistors 45 and 47. If the emitter-collector path of the transistor is viewed as a conductor of negligible impedance, the charging current is determined solely by the size of the batteries and the dimensions of the elements 45, 47 and 49. The size of the negative input signal has no influence. As long as this is above the limit value that is required to control the transistor T4 in its conduction state, a current pulse of a predetermined size is provided to charge the capacitor 49.

Ein über den Kondensator 41 erscheinendes positives Signal hat andererseits keine Wirkung auf den Transistor T4. JedochA positive signal appearing across capacitor 41 on the other hand has no effect on transistor T4. However

10 9 8 2 6/108610 9 8 2 6/1086

AO 2818 - 25 -AO 2818 - 25 -

steuert dieses Signal den Transistor T3 in seinen Leitungszustand, so daß ein Strom von der Batterie 7 über den Widerstand 33 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T3 fließt. Es ist notwendig, daß das positive Signal, welches am Kondensator 41 erscheint, ebenfalls einen unipolaren Impuls derselben Polarität zur Aufladung des Kondensators 49 zur Folge hat. Der Kollektorausgang des Transistors T3 kann für diesen Zweck nicht verwendet werden, weil sein Potential bei Stromleitung des Transistors T3 abfällt. Aus diesem Grund ist der Transistor T5 als Phasenumkehrer vorgesehen. Während der Emitter dieses Transistors mit der negativen Klemme der Batterie 7 verbunden ist, ist die Basis des Transistors mit der Verbindungsstelle der Widerstände 51 und 69 verbunden. Normalerweise ist der Transistor nichtleitend. Wenn jedoch der Transistor T3 leitend wird und seine Kollektorspannung abfällt, so fällt auch das Basispotential des Transistors T5 ab. Dann wird der Transistor T5 leitend, und es fließt ein Strom von der positiven Klemme der Batterie 5 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T5 zu dem Widerstand 45. Man sieht also, daß jedes über den Kondensator 41 übermitteltes sich änderndes Signal oberhalb eines Grenzwertes einen zu dem Aufladekreis gelieferten unipolaren Impuls zur Folge hat.this signal controls the transistor T3 in its conduction state, so that a current from the battery 7 through the resistor 33 and the collector-emitter path of the transistor T3 flows. It is necessary that the positive signal appearing on capacitor 41 also be unipolar Pulse of the same polarity to charge the capacitor 49 results. The collector output of the transistor T3 cannot be used for this purpose because its potential drops when the transistor T3 conducts current. For this reason, the transistor T5 is provided as a phase inverter. While the emitter of this transistor with the negative terminal of the battery 7 is connected, the base of the transistor is connected to the junction of the resistors 51 and 69 connected. Usually the transistor is non-conductive. However, if the transistor T3 is conductive and its collector voltage drops, so also falls the base potential of the transistor T5. Then the transistor T5 becomes conductive and a current flows from the positive one Terminal of the battery 5 via the emitter-collector path of the transistor T5 to the resistor 45. One can see so that each transmitted through the capacitor 41 is changing signal above a limit value results in a unipolar pulse delivered to the charging circuit.

Betrachtet man nun die von dem Transistor T4 oder dem Transistor T5 oder von beiden gelieferten unipolaren Impulse, die mit einer sehr langsamen Wiederholungsrate auftreten, so bewirkt jeder derartige Impuls eine Aufladung des Kondensators 49> wobei der Strom durch den Widerstand 45 und den Kondensator fließt. Ein Teil des Stroms fließt dabei durch den Widerstand 47} aber der Kondensator 49 wird trotzdem währenddessen aufgeladen,und die an ihm anliegende Spannung wächst an. Am Ende des Impulses beginnt der Kondensator 49jIf we now consider the unipolar pulses supplied by transistor T4 or transistor T5 or by both, which occur with a very slow repetition rate, each such pulse causes the capacitor to charge 49> whereby the current flows through the resistor 45 and the capacitor. Part of the current flows through it the resistor 47} but the capacitor 49 is charged in the meantime, and the voltage applied to it grows. At the end of the pulse, capacitor 49j begins

10 9 3 2 6/103610 9 3 2 6/1036

sich über den Widerstand 47 zu entladen. Nimmt man an, daß jeder Aufladeim_puls ausreicht, um den Kondensator 49 vollständig aufzuladen, so ist die Kondensatorspannung gleich der Summe der Spannungen der Batterien 3 und 5 multipliziert mit dem Spannungsteilerverhältnis der Widerstände 47 und 45 abzüglich eines Spannungsabfalls am Transistor T4. Der Ausnahmefall schmaler Hochfrequenz-Eingangsimpulse wird weiter unten beschrieben. Am Ende jedes unipolaren Impulses beginnt der Kondensator 49, sich durch den Widerstand 47 zu entladen. Wenn der Kondensator sich zu dem Zeitpunkt vollständig entladen hat, wenn der nächste Aufladeimpuls geliefert wird, wird sich der Kondensator dann auf die maximale Spannung wieder aufladen, wonach er sich wieder vollständig entladen wird. Die Spannung am Kondensator 49 wird über den Kondensator 53 an die Basis des Transistors T6 und an die Basis des Transistors T6¹ wechselstrommäßig angekoppelt. Jeder Aufladeimpuls erhöht die Spannung am Kondensator 49 von null auf den Maximalwert. Dieser positive Schritt ist ausreichend, um die Transistoren T6 und T6' in ihren Leitungszustand zu steuern, wodurch sich die Kondensatoren 57 und 57' entladen und dadurch die Erzeugung der nächsten Reizimpulse verhindern.to discharge through resistor 47. Assuming that each charging pulse is sufficient to fully charge capacitor 49, the capacitor voltage is equal to the sum of the voltages of batteries 3 and 5 multiplied by the voltage divider ratio of resistors 47 and 45 minus a voltage drop at transistor T4. The exceptional case of narrow high-frequency input pulses is described below. At the end of each unipolar pulse, capacitor 49 begins to discharge through resistor 47. If the capacitor is completely discharged by the time the next charge pulse is delivered, the capacitor will then recharge to the maximum voltage, after which it will completely discharge again. The voltage across the capacitor 49 is coupled in terms of alternating current via the capacitor 53 to the base of the transistor T6 and to the base of the transistor T6 ^1. Each charging pulse increases the voltage on capacitor 49 from zero to the maximum value. This positive step is sufficient to switch the transistors T6 and T6 'into their conduction state, as a result of which the capacitors 57 and 57' discharge and thereby prevent the generation of the next stimulus pulses.

Es seien nun Aufladeimpulse betrachtet, die mit einer höheren Wiederholungsrate auftreten, z. B. mit einer Rate von 72 pro Minute, was bei natürlichen Herzschlägen erwartet werden kann. Jeder Aufladeimpuls ladt den Kondensator 49 auf seine maximale Spannung auf. Der Kondensator beginnt dann, sich über den Widerstand 47 zu entladen; jedoch bevor diese Entladung vollendet ist, tritt ein anderer Aufladeimpuls auf. Der Kondensator lädt sich unmittelbar auf die Maximalspannung auf und beginnt dann wieder, sich zu entladen. Der Kondensator entlädt sich nie vollständig; aber die an ihm anliegende minimale Spannung, nämlich am Ende des Entladungszyklus,Let us now consider charging pulses that occur with a higher repetition rate, e.g. B. at a rate of 72 per minute, which can be expected with natural heartbeats. Each charging pulse charges the capacitor 49 to its own maximum tension. The capacitor then begins to discharge through resistor 47; however, before this discharge is completed, another charging pulse occurs. The capacitor charges immediately to the maximum voltage and then begins to discharge again. The capacitor never fully discharges; but the one attached to him minimum voltage, namely at the end of the discharge cycle,

1 09826/ 1 0861 09826/1 086

AO 2818 ~ 27 -AO 2818 ~ 27 -

wenn der nächste Aufladeimpuls erreicht wird, ist niedrig genug, so daß der Anstieg der Kondensatorspannung beim Auftreten jedes Aufladeimpulses noch ausreicht, um die Transistoren T6 und T6' in ihren Leitungszustand zu steuern.Demzufolge bewirkt jeder Aufladeimpuls, der von einem natürlichen Herzschlag herrührt, eine Löschung beider Taktschaltungen. when the next charge pulse is reached is low enough so that the increase in capacitor voltage when occurring each charging pulse is still sufficient to control the transistors T6 and T6 'in their conduction state every charging impulse, which comes from a natural heartbeat, causes a cancellation of both clock circuits.

Es sei nun die Einwirkung von Signalen von 60 Hz auf die Schaltung betrachtet. Wenn ein Streusignal von 60 Hz der Basis des Transistors T3 und der Basis des Transistors T4 zugeführt wird, leitet jeder dieser Transistoren während jeder Viechseistromperiode, nämlich der Transistor T3 leitet eine gewisse Zeit während der positiven Halbperiode, und der Transistor T4 leitet eine gewisse Zeit während der negativen Halbperiode. Demzufolge werden dem Kondensator 49 Aufladeimpulse mit einer Eate von 120 pro Sekunde zugeführt. Diese Rate ist beträchtlich größer als 72 pro Minute. Jeder Impuls lädt den Kondensator 49 vollständig auf, und der nächste Impuls wird geliefert, bevor der Kondensator Gelegenheit gehabt hat, sieh in merklichem Ausmaß zu entladen. Obwohl jeder Impuls den Kondensator vollständig auflädt, ist der daraus resultierende Anstieg der Kondensatorspannung vernachlässigbar, weil die Kondensatοrsρannung nie wesentlich unter die maximale Spannung abfällt. Demzufolge werden Spannungsschritte vernachlässigbarer Amplitude über den Kondensator 53 zu der Basis des Transistors T6 und der Basis des Transistors T6¹ geführt. Jeder Transistor erfordert für seinen Leitungszustand ein Signal von ungefähr 0,5 V, und die über den Kondensator 53 gelieferten Spannungssohritte sind wesentlich unterhalb dieses Wertes aufgrund der Tatsache, daß die unipolaren Impulse mit einer Impulsrate von 120 pro Sekunde auftreten.Consider the effect of 60 Hz signals on the circuit. If a stray signal of 60 Hz is fed to the base of the transistor T3 and the base of the transistor T4, each of these transistors conducts during each Viechseistromperiode, namely the transistor T3 conducts for a certain time during the positive half cycle, and the transistor T4 conducts for a certain time the negative half-period. As a result, the capacitor 49 charge pulses are supplied at an rate of 120 per second. This rate is considerably greater than 72 per minute. Each pulse fully charges capacitor 49 and the next pulse is delivered before the capacitor has had an opportunity to discharge it to any appreciable extent. Although each pulse fully charges the capacitor, the resulting increase in capacitor voltage is negligible because the capacitor voltage never drops significantly below the maximum voltage. As a result, voltage steps of negligible amplitude are fed via the capacitor 53 to the base of the transistor T6 and the base of the transistor T6 ¹ . Each transistor requires a signal of approximately 0.5 volts for its conduction state, and the voltage steps provided across capacitor 53 are well below this value due to the fact that the unipolar pulses occur at a rate of 120 per second.

10982G/ 1 08610982G / 1 086

AO 2818 - 28 -AO 2818 - 28 -

Eine Aktivierung der Transistoren T3 oder T4 mit einer Wiederholungsrate von 40 pro Sekunde entsprechend einem Impulsabstand von 25 msek ist ausreichend, um eine merkliche Entladung des Kondensators 49 und ein Auslösen des Transistors T6 zu verhindern. Es ist offensichtlich, daß in dem Fall, in dem Signale von 60 Hz oder Signale einer höheren Frequenz auftreten, Spannungsschritte durch den Kondensator 53 geschickt werden, deren Größe nicht mehr dazu ausreicht, die Transistoren T6 und T6' in den leitungszustand zu steuern. Die Transistoren T6 und T6' bleiben nichtleitend, und der Schrittmacher arbeitet dann in seiner freilaufenden Betriebsart. Selbst wenn zu dieser Zeit natürliche Herzschläge auftreten, haben diese keine Wirkung. Jeder natürliche Herzschlag hat einen dem Kondensator 49 zugeführten Aufladeimpuls zur Folge; dieser bleibt aber ohne Wirkung, da der Kondensator sich ständig fast auf einem Maximalwert befindet. Nur bei Abwesenheit von unerwünschten hochfrequenten Signalen hat der Kondensator ausreichend Gelegenheit, sich vor der Lieferung eines von einem natürlichen Herzschlag herrührenden Stromimpulses zu entladen. Nur dann hat jeder natürliche Herzschlag eine Leitung der Transistoren T6 und T6' und eine Löschung der Taktschaltungen zur Folge. Hinsichtlich ihrer Wirkungsweise können die Widerstände 45 und 47 und der Kondensator 49 als ein Schalter großer Trägheit gedacht werden. Dieser Schalter kann nicht auf Steuersignale oberhalb einer Impulsrate von 40 pro Sekunde ansprechen. Jedes Signal mit einer Wiederholungsrate von mehr als 40 pro Sekunde ist nicht dazu in der Lage, die Schaltungen zur Erzeugung der Reizimpulse zu sperren.Activation of the transistors T3 or T4 with a repetition rate of 40 per second corresponding to a pulse spacing of 25 msec is sufficient for a noticeable discharge of capacitor 49 and triggering of the transistor T6 to prevent. It is obvious that in the case in which signals of 60 Hz or signals of a higher frequency occur, voltage steps are sent through the capacitor 53 whose size is no longer sufficient to control the transistors T6 and T6 'in the conduction state. The transistors T6 and T6 'remain non-conductive and the pacemaker then operates in its free-running mode. Even if natural heartbeats occur at this time, they will have no effect. Every natural heartbeat results in a charge pulse applied to capacitor 49; but this has no effect, since the Capacitor is constantly almost at a maximum value. Only in the absence of undesired high-frequency signals the capacitor has ample opportunity to unwind prior to delivering one resulting from a natural heartbeat Discharge current pulse. Only then does every natural heartbeat have a line of transistors T6 and T6 ' and result in an erasure of the clock circuits. With regard to their mode of operation, the resistors 45 and 47 and capacitor 49 can be thought of as a large inertia switch. This switch cannot respond to control signals respond above a pulse rate of 40 per second. Any signal with a repetition rate greater than 40 per second is not able to block the circuits for generating the stimulus pulses.

Natürlich arbeitet während der Zeit, während der 60 Hz-Signale oder andere unerwünschte Signale auftreten, der Schrittmacher in seiner freilaufenden Betriebsart zusammenOf course, during the time when 60 Hz signals or other unwanted signals occur, the Pacemaker in its free-running mode together

10 9 8 2 6/108610 9 8 2 6/1086

mit dem natürlichen Herzschlag des Patienten. Dies kann nachteilig sein, ist jedoch wesentlich gün3tiger,als wenn der Schrittmacher vollständig ausfallen würde, was dann eine tödliche Gefahr bedeutet, wenn gerade zu dieser Zeit das Herz des Patienten aufhört zu arbeiten.with the patient's natural heartbeat. This can be disadvantageous, but it is much cheaper than if the pacemaker would fail completely, what then deadly danger if at that time the patient's heart stops working.

Während sehr hochfrequente Signale auf den Kondensator 49 dieselbe Wirkung haben wie Signale von 60 Hz, gibt es eine Signalart, die durch die fehlende Entladung des Kondensa- _Λ While very high-frequency signals have the same effect on the capacitor 49 as signals of 60 Hz, there is one type of signal which, due to the lack of discharge of the capacitor _Λ

tors 49 nicht daran gehindert werden kann, die Transistoren ™ T6, T6' in falscher Weise zu steuern. Genau gesagt können einzelne Impulse sehr geringer Breite einen der Transistoren T3 oder T4 in den Leitungszustand steuern und bewirken, daß ein Aufladeimpuls zu dem Kondensator 49 geliefert wird. Wenn der Kondensator 49 zu dieser Zeit entladen ist, wie das normalerweise am Ende jedes Zyklus der Fall ist, kann der positive Spannungsschritt am Kondensator 49 eine fälschliche Auslösung der Transistoren T6 und T6¹ bewirken,. Um diese Möglichkeit auszuschließen, ist der Widerstand 45 vorgesehen. Jeder Aufladeimpuls erzeugt zwar einen schnellen Anstieg der Spannung am Kondensator 49, dieser Anstieg ist jedoch keine genaue Treppenfunktion, da der Widerstand 45 |gate 49 cannot be prevented from incorrectly controlling the transistors ™ T6, T6 '. More precisely, individual pulses of very small width can drive one of the transistors T3 or T4 into the conduction state and cause a charging pulse to be supplied to the capacitor 49. If capacitor 49 is discharged at this time, as is normally the case at the end of each cycle, the positive voltage step across capacitor 49 can cause ^{transistors T6 and T6 1 to falsely trip.} In order to rule out this possibility, the resistor 45 is provided. Each charging pulse generates a rapid rise in the voltage on capacitor 49, but this rise is not an exact step function, since resistor 45 |

eine Erhöhung der Zeitkonstante der Aufladung bewirkt. Bei einem sehr schmalen Impuls endet der Impuls zu der Zeit, in der der Kondensator 49 gerade merklich begonnen hat, sich aufzuladen. Der Kondensator 49 lädt sich demzufolge nicht in ausreichendem Maß auf, um die Transistoren T6 und T6* auszulösen, d. h. in ihren Leitungszustand zu steuern·causes an increase in the time constant of charging. In the case of a very narrow pulse, the pulse ends at the time in which the capacitor 49 has just started noticeably to charge. The capacitor 49 therefore does not charge sufficient to trigger transistors T6 and T6 *, i.e. H. to control in their conduction state

Die Transistoren Tl und T2 haben eine andere Funktion als die Transistoren T5, T4, T5. Die ersten beiden Transistoren dienen zusammen mit den mit ihnen verbundenen Differenzier- und Integriergliedern als Frequenzfilterkreis. Höhere Fre-The transistors T1 and T2 have a different function than the transistors T5, T4, T5. The first two transistors are used together with the differentiation associated with them and integrators as a frequency filter circuit. Higher fre-

1 0 9 B 2 fi / 1 0 Ü 61 0 9 B 2 fi / 1 0 Ü 6

AO 2818 - 30 -AO 2818 - 30 -

quenzen werden zwar etwas geschwächt; wichtig ist jedoch vor allem die Schwächung der niedrigeren Frequenzen unter 20 Hz. Durch die Abschwächung dieser Signalfrequenzen und durch die Absonderung bestimmter Zacken des Herzmuskelsignals ist es möglich, einen EinfluiS der P- und T-Zacken auf die Steuerung der Transistoren T6 und T6¹ auszuschalten. Der Frequenzfilterkreis schwächt zwar Signale unter 20 Hz, dies darf jedoch nicht mit Herzschlägen einer Wiederholungsrate von 72 pro Minute durcheinandergebracht werden. Es ist gerade die Hervorhebung der Signalfrequenzen in dem Bereich von 20-30 Hz, die sicherstellt, daß Herzschläge mit einer Wiederholungsrate von 72 pro Minute an der Basis des Transistors T3 und an der Basis des Transistors T4 erscheinen, nämlich aufgrund der R-Zacken unter Ausschluß der übrigen Signale. Soweit die durch den Kondensator 41 gesendeten Signale betroffen sind, ist es bequemer, die Wirkungsweise des Schrittmachers unter Betrachtung der Anregungsraten zu analysieren. Die Frequenzkomponenten irgendeines Signals sind, sobald das Signal durch den Kondensator 41 gelangt ist, nicht bestimmend. Von diesem Zeitpunkt an liegt die wesentliche Bedeutung in der Anzahl der Anregungen des Transistors T3 oder T4 während einer vorgegebenen Zeitspanne. Da bei jedem Signal der zweiphasige Schalter einen Stromimpuls vorbestimmter Größe an den den Kondensator aufladenden Kreis liefert, ist es der Impulsratenfilterkreis, der eine Ausschaltung des Schrittmachers durch auftretende Sinusstörsignale oder durch irgendwelche anderen Störsignale verhindert, die mit einer Wiederholungsrate auftreten, die größer als der Minimalwert ist. Bei dem Schrittmacher von Fig. 1 wird eine Störung durch alle Signale verhindert, die mit einer Wiederholungsrate auftreten, die größer ist als 40 pro Sekunde.sequences are weakened somewhat; What is particularly important, however, is the weakening of the lower frequencies below 20 Hz. By weakening these signal frequencies and by secreting certain peaks in the heart muscle signal, it is possible to switch off any influence of the P and T peaks on the control of the transistors T6 and T6 ¹ . The frequency filter circuit attenuates signals below 20 Hz, but this must not be confused with heartbeats with a repetition rate of 72 per minute. It is precisely the emphasis on the signal frequencies in the range of 20-30 Hz that ensures that heartbeats appear at a repetition rate of 72 per minute at the base of transistor T3 and at the base of transistor T4, namely due to the R waves below Exclusion of the other signals. As far as the signals sent by capacitor 41 are concerned, it is more convenient to analyze the operation of the pacemaker by considering the pacing rates. Once the signal has passed through capacitor 41, the frequency components of any signal are not determinative. From this point on, the essential importance lies in the number of excitations of the transistor T3 or T4 during a predetermined period of time. Since the two-phase switch delivers a current pulse of a predetermined size to the circuit charging the capacitor for every signal, it is the pulse rate filter circuit that prevents the pacemaker from being switched off by sinusoidal interference signals or by any other interfering signals that occur with a repetition rate that is greater than the minimum value is. The pacemaker of Figure 1 prevents interference from any signals occurring at a repetition rate greater than 40 per second.

109 8 28/1086109 8 28/1086

AO 2818 - 31 -AO 2818 - 31 -

Es ist in einigen Fällen möglich, daß der Vorhofstimulationsimpuls ein elektrisches Signal an der Elektrode El erzeugt, welches nach Verstärkung eine !löschung der beiden Taktschaltungen zur Folge hat. Aus diesem Grund ist der FET-Schalter 92 in den Leiter 11 zwischen die Elektrode El und den Kondensator 17 und damit in den Basiskreis des Transistors Tl geschaltet. Der Schalter ist normalerweise aufgrund seiner Verbindung über den Widerstand 94 mit dem Erdungsleiter 9 leitend. Der an der Elektrode E3 erzeugte negative Impuls wird über den Leiter 84 und über die Diode " 95 zu dem Kondensator 93 gebracht. Der Kondensator lädt sich auf und schaltet den FET-Schalter ab. Wenn der Vorhofstimulationsimpuls zu Ende ist - nach einer üblichen Dauer von 2 msek -, entlädt sich der Kondensator 93 über den Widerstand 94. Die Zeitkonstante der Kondensator-Widerstands-Schaltung ist derart, daß der FET-Schalter für etwa 6 zusätzliche msek ausgeschaltet bleibt und damit eine fehlerhafte Registrierung einer Herzkammerkontraktion während einer zusätzlicher Millisekunden verhindert, bis alle Spannungsspitzen abgeklungen sind. Auf diese Weise wird der Kreis zur Registrierung des Herzschlags während jeder Vorhof stimulation und für eine kurze Zeitspanne danach un- ä empfänglich gemacht. Der Kondensator 91 ist dabei dafür vorgesehen, hochfrequente Spannungsspitzen, die aus der Umschaltung des FET-Schalters resultieren können, zu dem Leiter 9 kurzzuschließen.In some cases it is possible that the atrial stimulation pulse generates an electrical signal at the electrode E1 which, after amplification, results in the two clock circuits being deleted. For this reason, the FET switch 92 is connected in the conductor 11 between the electrode El and the capacitor 17 and thus in the base circuit of the transistor Tl. The switch is normally conductive due to its connection through resistor 94 to ground conductor 9. The negative pulse generated at electrode E3 is brought to capacitor 93 via conductor 84 and diode 95. The capacitor charges and turns off the FET switch 2 msec -, the capacitor 93 discharges through the resistor 94. The time constant of the capacitor-resistor circuit is such that the FET switch remains switched off for about 6 additional msec, thus preventing an incorrect registration of a ventricular contraction for an additional millisecond. until all voltage spikes decayed. in this way, the circle is stimulation for the registration of the heartbeat during each atrium and un- for a short period of time thereafter ä receptive made. the capacitor 91 is provided for high-frequency voltage spikes from the switching of the FET Switch can result to short-circuit to the conductor 9.

Es ist jedoch möglich, daß eine wiÄliche Herzkammerkontraktion innerhalb der von dem FET-Schalter 92 gesteuerten Unempfindlichkeitsperiode von 8 msek erfolgt. Bei dem Schrittmacher von Fig. 1 wird eine solche Herzkammerkon-It is possible, however, that there is a possible ventricular contraction occurs within the deadline period of 8 msec controlled by the FET switch 92. In which Pacemaker of Fig. 1, such a ventricular con-

109826/1086109826/1086

AO 2818 - 32 -AO 2818 - 32 -

traktion nicht entdeckt, weil das Signal an der Elektrode El nicht über den Schalter und den Kondensator 17 zu der Basis des Transistors Tl gelangt. Es ist erwünscht, daß die Herzkammerkontraktion registriert wird, damit die Herzkammertaktschaltung gelöscht wird. Die Vorhoftaktschaltung beginnt von neuem, soweit der Kondensator 57' sich entlädt, um zuerst den Vorhofimpuls zu erzeugen. Aber der Kondensator 57 setzt seine Aufladung fort, wenn der Transistor T6 nicht beim Auftreten der Herzkammerkontraktion eingeschaltet wird.traction not discovered because the signal at the electrode E1 does not pass through the switch and the capacitor 17 to the The base of the transistor Tl arrives. It is desirable that the ventricular contraction be registered in order for the ventricular clock circuit to be registered is deleted. The atrial clock circuit starts again, as long as the capacitor 57 'discharges, to generate the atrial pulse first. But the capacitor 57 continues to charge when the transistor T6 not turned on when ventricular contraction occurs will.

Der Schrittmacher von Pig. 4 ist ähnlich dem von Pig. I, außer daß der den FET-Schalter 92 enthaltende Sperrkreis weggelassen ist. Die Kammertaktschaltung des Schrittmachers von Fig. 4 kann gelöscht werden, wenn eine Kammerkontraktion während oder unmittelbar nach der Erzeugung eines VorhofStimulationsimpulses auftritt. Gleichzeitig kann bei Abwesenheit einer solchen Kammerkontraktion der Vorhofstimulationsimpuls keine Einschaltung des Transistors T6 und damit eine löschung der Kammertaktschaltung bewirken»Pig's pacemaker. 4 is similar to Pig. I, except that the trap circuit including FET switch 92 is omitted. The pacemaker's chamber clock circuit of Fig. 4 can be erased if a ventricular contraction occurs during or immediately after generation an atrial stimulation pulse occurs. Simultaneously In the absence of such a ventricular contraction, the atrial stimulation pulse cannot turn on the transistor T6 and thus a deletion of the chamber clock circuit cause"

Die Schaltungsanordnung von Fig. 4 weist gegenüber der von Fig· 1 eine Anzahl von Unterschieden auf. Zunächst sind anstelle einer einzelnen Vorhofstimulations elektrode E3> die die Erdungselektrode E2 mit der Kammerstimulationselektrode El gemeinsam hat, zwei getrennte Vorhofstimulationselektroden E3 und E4 vorgesehen. Der Kollektorkreis des Transistors T9' in Fig. 4 ist also verschieden von dem von Fig. 1« Zweitens enthält die Schaltungsanordnung von Fig. 4 anstatt des FET-Schalters 92 von Fig. 1 Filterkreise zum Abschwächen des Signals an der Elektrode El, welches von derThe circuit arrangement of FIG. 4 has a number of differences from that of FIG. 1. First are in place a single atrial stimulation electrode E3> the ground electrode E2 with the ventricular stimulation electrode El has in common two separate atrial stimulation electrodes E3 and E4 provided. The collector circuit of the transistor T9 'in FIG. 4 is therefore different from that of FIG. Second, instead of the FET switch 92 of FIG. 1, the circuitry of FIG. 4 includes filter circuits for attenuating of the signal at the electrode El, which is from the

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AO 2818 - 33 -AO 2818 - 33 -

Erzeugung des VorhofStimulationsimpulses herrührt. Drittens ist anstelle einer direkten Verbindung zwischen den oberen Anschlußklemmen des Widerstandes 47 und des Kondensators von Pig. 1 eine Parallelschaltung des Widerstandes 38 und der Diode 42 in der Schaltungsanordnung von Figo 4 vorgesehen. Viertens ist die Anordnung des Schalters S bei der Schaltungsanordnung von Fig. 4 etwas unterschiedlich, und es sind zwei getrennte Kondensatoren 53 und 54 anstelle des einzigen Kondensators 53 von Fig. 1 vorgesehen. ä Generation of the atrial stimulation pulse results. Third, instead of a direct connection between the top terminals of the resistor 47 and the capacitor, Pig. 1 a parallel connection of the resistor 38 and the diode 42 is provided in the circuit arrangement of FIG. Fourth, the arrangement of the switch S is somewhat different in the circuit arrangement of FIG. 4, and two separate capacitors 53 and 54 are provided in place of the single capacitor 53 of FIG. Ä

Bei dem Schrittmacher von Fig. 1 kann der Vorhofstimulationsimpuls an der Elektrode E3 ein beträchtliches Signal an der Elektrode El, welche die Kammerkontraktion registrieren soll, bewirken. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Erdungselektrode E2 den beiden anderen Elektroden gemeinsam ist. Jede der Elektroden El und E3 ist über das Herz mit der Elektrode E2 verbunden. Die Elektrode E2 hat eine gewisse Impedanz, und es ist offensichtlich, daß bei Erzeugung eines Vorhofstimulationsimpulses und eines Stromflusses zwischen den Elektroden E3 und E2 das Potential an der Elektrode E2 aufgrund eines an dieser Elektrode stattfindenden Spannungsabfalls ansteigt. Das angestiegene Po- " tential wird wiederum über das Herz der Elektrode El zugeführt. In the pacemaker of Fig. 1, the atrial stimulation pulse can at the electrode E3 a considerable signal at the electrode E1, which register the ventricular contraction should cause. This is due to the fact that the ground electrode E2 is common to the other two electrodes is. Each of the electrodes E1 and E3 is connected to the electrode E2 via the heart. The electrode E2 has a certain Impedance, and it is evident that when an atrial stimulation pulse and current flow are generated between the electrodes E3 and E2 the potential at the electrode E2 due to a occurring at this electrode Voltage drop increases. The risen Po- " potential is in turn supplied via the heart of the electrode E1.

Um die Unempfindlichkeitsperiode des Schrittmachers nach dem VorhofStimulationsimpuls zu eliminieren, ist es zunächst erforderlich, das an der Elektrode El auftretende Signal, welches von der Erzeugung eines Vorhofstimulationsimpulses herrührt, abzuschwächen. Das wird bei den Schrittmacher von Figo 4 dadurch erreicht, daß ein getrenntes Paar von Elektroden E3 und E4 für den Vorhofstimulationskreis vorgesehen wird. \'lenn ein Vorhof Stimulationsimpuls erzeugt wird, fließtIn order to eliminate the insensitivity period of the pacemaker after the atrial stimulation pulse, it is first necessary to attenuate the signal which occurs at the electrode E1 and which originates from the generation of an atrial stimulation pulse. This is accomplished in the pacemaker of Figure 4 by providing a separate pair of electrodes E3 and E4 for the atrial stimulation circuit. When an atrial stimulation pulse is generated, flows

1 0 9 S 2 B / 1 C 'o 61 0 9 S 2 B / 1 C 'o 6

^20612061

ein Strom zwischen den Elektroden E3 und E4. Weil die Elektrode E2 den Elektroden El und E3 nicht gemeinsam zugeordnet ist, wird der Elektrode El kein merklicher Anstieg des Potentials mitgeteilt.a current between electrodes E3 and E4. Because the electrode E2 is not assigned to the electrodes E1 and E3 together is, the electrode E1 is not communicated any noticeable increase in potential.

Der Kondensator 65' wird nicht mehr dazu verwendet, Ladung zu speichern, um die Erzeugung jedes Vorhofstimulationsimpulses vorzubereiten. Stattdessen bewirkt die Stromleitung des Transistors T9¹, daß ein Impuls über den Transformator 44 an die Elektroden E3 und E4 geliefert wird. Wenn der Transistor leitend wird, fließt ein Strom von den Batterien 3, 5 und 7 über die Primärwicklung des Transformators 44 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T9¹ zum Srdleiter 9· Der Stromimpuls durch die Primärwicklung des Transformators 44 bewirkt, daß ein Spannungsimpuls an der Sekundärwicklung des Transformators erscheint. Dieser Impuls geht durch den Kondensator 48. Die Elektrode E3 wird positiv bezüglich der Elektrode E4, und es fließt ein Strom durch den Vorhof, mit dem die Elektroden verbunden sind.The capacitor 65 'is no longer used to store charge in preparation for the generation of each atrial stimulation pulse. Instead, the current conduction of transistor T9 ¹ causes a pulse to be delivered via transformer 44 to electrodes E3 and E4. When the transistor becomes conductive, a current flows from the batteries 3, 5 and 7 via the primary winding of the transformer 44 and the collector-emitter path of the transistor T9 ¹ to the Srdleiter 9. The current pulse through the primary winding of the transformer 44 causes a Voltage pulse appears on the secondary winding of the transformer. This pulse passes through capacitor 48. Electrode E3 goes positive with respect to electrode E4 and a current flows through the atrium to which the electrodes are connected.

Der Kondensator 48 ist dazu vorgesehen, einen Gleichstromfluß in dem Fall zu verhindern, daß die Elektroden polarisiert werden. Die Zener-Diode 52 ist anstelle der Zener-Diode 67' in Pig. 1 vorgesehen. Die Diode ist so gepolt, daß sie in Sperrichtung vorgespannt ist, wenn der stimulierende Stromimpuls erzeugt wird. Im Fall einer übermäßigen Signalamplitude an den Elektroden, die von einer externen Quelle herrührt, leitet die Diode in ihrer Durchlaßrichtung, wenn das Signal einige Zehntel Volt überschreitet, und sie leitet in ihrer Sperrichtung, wenn das Signal 10 V überschreitet. In beiden Fällen kann die Größe des in umgekehrter Richtung durch den Transformator 44 zuThe capacitor 48 is provided to prevent a direct current flow in the event that the electrodes polarize will. The Zener diode 52 is in Pig instead of the Zener diode 67 '. 1 provided. The diode is polarized that it is reverse biased when the stimulating current pulse is generated. In the case of excessive Signal amplitude at the electrodes, which comes from an external source, conducts the diode in its forward direction, when the signal exceeds a few tenths of a volt, and it conducts in its reverse direction when that Signal exceeds 10 V. In either case, the size of the can in reverse through the transformer 44 too

1 09826/ 1 0861 09826/1 086

AO 2818 - 35 -AO 2818 - 35 -

dem Kollektorkreis des Transistors T9¹ gelangenden Impulse keinen Schaden anrichten.The impulses reaching the collector circuit of the transistor T9 ¹ do not cause any damage.

Die Diode 46 ist dafür vorgesehen, daß der Strom durch die Primärwicklung des Transformators vernichtet wird, wenn der Transistor T9^! am Ende jedes Impulses abschaltet. Der Strom fließt dann weiter in derselben Richtung durch die Primärwicklung; er fließt dann jedoch durch die Diode 46 anstatt durch den Transistor 19'. Die Diode ist bei leitendem Tran- ^ sistor T9¹ in Sperrichtung gepolt, so daß sie während der Erzeugung des Reizimpulses keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der Schaltung hat. Die Verwendung der Diode in dieser Weise ermöglicht ein schnelles Verschwinden des von dem Stromfluß durch die Primärwicklung erzeugten Magnetfeldes am Ende des Yorhofstimulationsimpulses.The diode 46 is provided so that the current through the primary winding of the transformer is destroyed when the transistor T9 ^! switches off at the end of each pulse. The current then continues to flow in the same direction through the primary winding; however, it then flows through the diode 46 instead of through the transistor 19 '. ^{When the transistor T9 1} is conducting, the diode is polarized in the reverse direction, so that it has no influence on the operation of the circuit during the generation of the stimulus pulse. The use of the diode in this way enables the magnetic field generated by the current flow through the primary winding to disappear rapidly at the end of the Yorhof stimulation pulse.

Da der Strompfad für den Vorhofstimulationsimpuls durch das Herzgewebe zwischen den Elektroden E3 und E4 verläuft und die Elektroden El und Ξ2 oder das Herzgewebe, in denen diese eingepflanzt sind, -nicht einschließt, ist das Potential an der Elektrode E2 und das Potential an der Elektrode El, -Since the current path for the atrial stimulation pulse runs through the heart tissue between electrodes E3 and E4 and the electrodes El and Ξ2 or the heart tissue in which these are planted, - does not include, the potential at the electrode E2 and the potential at the electrode El, -

welches durch das Herzgewebe zwischen den Elektroden El und ™ E2 reflektiert wird, wesentlich geringer als das Potential, das an derselben Elektrode bei dem Schrittmacher von Figo 1 entwickelt wird. In der Praxis jedoch kann das Potential anwhich through the heart tissue between the electrodes El and ™ E2 is reflected, much less than the potential that is applied to the same electrode in the pacemaker of FIG is being developed. In practice, however, the potential can

noch
der Elektrode El/ausreichend sein,nach Verstärkung durch die Transistoren Tl und T2 eine Löschung der Kammertaktschaltung zu bewirken. Aus diesem Grund enthält der Schrittmacher von Fig. 4 zusätzliche Schaltungskomponenten, um eine Löschung der Kammertaktschaltung zu verhindern.still
of the electrode El / be sufficient to cause a deletion of the chamber clock circuit after amplification by the transistors Tl and T2. For this reason, the pacemaker of Figure 4 contains additional circuit components to prevent deletion of the chamber clock circuit.

Der Vorhofstimulationsimpuls hat üblicherweise eine Dauerron 2 msek. Aufgrund seiner geringen Breite ist der ImpulsThe atrial stimulation pulse usually has a permanentron 2 msec. Due to its narrow width, the impulse is

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AO 2818 - 36 -AO 2818 - 36 -

in erster Linie durch relativ hochfrequente Komponenten "bestimmt. Bei dem Schrittmacher von Figo 1 ist die Elektrode El über den FET-Schalter 92 direkt mit dem Kondensator 17 verbunden. Wenn der FET-Schalter weggelassen wird, ist es offensichtlich, daß die Elektrode El direkt mit der Basis des Transistors Tl über den Kondensator gekoppelt wird. Bei dem Schrittmacher von Fig. 4 wird die Elektrode El über den Widerstand 32 mit dem Kondensator 17 gekoppelt. Ein Ende des Widerstandes ist über den Kondensator 91 mit der Erdungsleitung 9 verbunden. Der Kondensator 91 bei dem Schrittmacher von Fig. 1 dient dazu, hochfrequente Umschaltspannungsspitzen des FET-Schalters 92 nach Erde kurzzuschließen. Bei dem Schrittmacher von Fig. 4 bilden der Widerstand 32 und der Kondensator 91 ein Tiefpaßfilter, welches die Spannungsspitze schwächt, die durch den Kondensator 17 zu der Basis des Transistors Tl gelangt, wenn ein Vorhofstimulationsimpuls erzeugt wird. Ein typischer Wert für die Grenzfrequenz des aus dem Widerstand 32 und dem Kondensator 91 bestehenden Tiefpaßfilters ist 15 Hz. Das Tiefpaßfilter hat nur einen geringen Einfluß auf das QRS-Signal, das an der Elektrode El empfangen wird, weil die QRS-Welle überwiegend durch Frequenzen oberhalb von 15 Hz bestimmt ist. Das Tiefpaßfilter schwächt jedoch die relativ hochfrequenten Signale auf der Leitung 11, die beim Erzeugen eines Vorhofstimulationsimpulses erscheinen.determined primarily by relatively high-frequency components ". In the pacemaker of FIG. 1, the electrode E1 is connected directly to the capacitor 17 via the FET switch 92. If the FET switch is omitted, it is obvious that the electrode El is directly connected to the base of the transistor Tl is coupled via the capacitor. In the pacemaker of Fig. 4, the electrode El is on the Resistor 32 coupled to capacitor 17. An end to the Resistor is connected to ground line 9 via capacitor 91. The capacitor 91 in the pacemaker of Fig. 1 is used to high-frequency switching voltage peaks of the FET switch 92 to short to ground. at In the pacemaker of FIG. 4, resistor 32 and capacitor 91 form a low-pass filter which controls the voltage spike weakens, which passes through the capacitor 17 to the base of the transistor Tl when an atrial stimulation pulse is produced. A typical value for the cut-off frequency of the resistor 32 and the capacitor 91 The low-pass filter is 15 Hz. The low-pass filter has only a small influence on the QRS signal that is sent to the electrode El is received because the QRS wave is predominantly through Frequencies above 15 Hz is determined. The low-pass filter, however, weakens the relatively high-frequency signals on line 11, when generating an atrial stimulation pulse appear.

Bei dem Schrittmacher von Fig. 1 wird das Potential zur Vorspannung der Basis des Transistors Tl aus der Verbindung der Leitung 13 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Batterien 3 und 5 und mit dem Widerstand 15 hergeleitet. Im Idealfall haben Batterien zwar keinen Innenwiderstand; in der Praxis macht sich jedoch stets ein Innenwiderstand der Batterien bemerkbar. Menn der VorhofStimulationsimpuls erzeugt wird,In the pacemaker of FIG. 1, the potential for biasing the base of the transistor T1 is derived from the connection of the line 13 to the connection point between the batteries 3 and 5 and to the resistor 15. In the ideal case, batteries have no internal resistance; in practice, however, an internal resistance of the batteries is always noticeable. Is generated Menn the atrial stimulation pulse,

10982 6 /108610982 6/1086

20G11S220G11S2

AO 2818 - 37 -AO 2818 - 37 -

verursacht der Strom, der durch die Batterie fließt, eine Änderung der an jeder Batterie anliegenden Spannung. Obwohl also die Verwendung eines gesonderten Elektrodenpaares in dem Vorhofstimulationskreis und die Einbeziehung eines zusätzlichen Tiefpaßfilters die Größe der durch den Kondensator 17 an die Basis des Transistors Tl bei der Erzeugung eines VorhofStimulationsimpulses gelangenden Spannungsspitze herabsetzt, kann die Änderung der Spannung der Batterie während des Fließens des Vorhofstimulationsstromes bewirken, ä daß sich das Basispotential des Transistors Tl ändert. Diese Änderung des Basispotentials hat den gleichen Effekt zur Folge wie die Übermittlung einer Spannungsspitze durch den Kondensator 17; das verstärkte Signal kann nämlich eine Löschung der Herzkammertaktschaltung bewirken. Um Änderungen des Basispotentials des Transistors Tl aufgrund des Innenwiderstandes der Batterie minimal zu halten, sind der Widerstand 36 und der Kondensator 34 vorgesehen«the current flowing through the battery causes the voltage across each battery to change. So although the use of a separate pair of electrodes in the atrial stimulation circuit and the inclusion of an additional low-pass filter reduces the size of the voltage peak reaching the base of the transistor Tl through the capacitor 17 when an atrial stimulation pulse is generated, the change in the voltage of the battery during the flow of the atrial stimulation current can cause ä that the base potential of the transistor Tl changes. This change in the base potential has the same effect as the transmission of a voltage peak through the capacitor 17; namely, the amplified signal can cause a deletion of the ventricular clock circuit. In order to keep changes in the base potential of the transistor Tl due to the internal resistance of the battery to a minimum, the resistor 36 and the capacitor 34 are provided «

Diese beiden Schaltungskomponenten bilden nämlich ein weiteres Tiefpaßfilter. Der VorhofStimulationsimpuls, der durch die Batterie 3 fließt, hat zur Folge, daß eine Span- nungsspitze von 2 msek Dauer an den Batterieklemmen er- ™This is because these two circuit components form a further low-pass filter. The atrial stimulation pulse, the flows through the battery 3, the result is that a voltage peak of 2 msec duration is generated at the battery terminals

scheint. Dieser Impuls ist durch relativ hohe Frequenzen charakterisiert, und diese werden durch das Tiefpaßfilter abgeschwächt, so daß der noch resultierende und über den Widerstand 15 zu der Basis des Transistors Tl gelangende Spannungsstoß minimal ist. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters, das aus dem Widerstand 36 und dem Kondensator 34 besteht, kann viel höher sein als die Grenzfrequenz des aus dem Widerstand 32 und dem Kondensator 91 bestehenden Tiefpaßfilters, die 15 Hz beträgt. Das letztgenannte Filter soll nämlich nicht diejenigen Frequenzen schwächen, die fürappears. This pulse is characterized by relatively high frequencies, and these are determined by the low-pass filter weakened, so that the still resulting and reached through the resistor 15 to the base of the transistor Tl Voltage surge is minimal. The cutoff frequency of the low-pass filter, which consists of the resistor 36 and the capacitor 34 can be much higher than the cutoff frequency of the resistor 32 and capacitor 91 Low-pass filter, which is 15 Hz. The latter filter should not weaken the frequencies that are used for

109826/1086109826/1086

die QRS-Wellenform charakteristisch sind, und aus diesem Grund ist die Grenzfrequenz dieses Filters nur 15 Hz. Da iedoch keine Notwendigkeit dafür besteht, dso QRS-Signal über den Widerstand 15 zu der Basis des Transistors Tl zu senden, können der Widerstand 36 und der Kondensator 34 noch höhere Frequenzen abschwächen, die für die QRS-Wellenform charakteristisch sind. Aus diesem Grund kann diethe QRS waveform are characteristic, and from this The reason is the cutoff frequency of this filter is only 15 Hz. Since there is no need for the QRS signal To send via the resistor 15 to the base of the transistor Tl, the resistor 36 and the capacitor 34 can Attenuate even higher frequencies that are characteristic of the QRS waveform. Because of this, the

desof

Grenzfrequenz/in die Leitung 13 eingeschalteten Tiefpaßfilters um Größenordnungen höher sein als die Grenzfrequenz des in die Leitung 11 eingeschalteten Tiefpaßfilters.Cutoff frequency / low-pass filter switched into line 13 be orders of magnitude higher than the cutoff frequency of the low-pass filter switched into line 11.

Selbst mit diesen Änderungen gegenüber der Anordnung von Fig. 1 ist es jedoch möglich, daß das Signal an der Elektrode El, das von der Erzeugung eines Vorhofstimulationsimpulses herrührt, groß genug ist, so daß nach Verstärkung einer der Transistoren T4 und T5 leitend wird. In einem solchen Fall würde der Spannungsanstieg am Kondensator 49 bewirken, daß der Transistor T6 leitend wird und die Kammertaktschaltung gelöscht wird. Aus diesem Grund wird gegenüber dem Schrittmacher von Fig. 1 noch eine weitere Änderung vorgenommen, um die Wahrscheinlichkeit einer falschen Auslösung des Transistors T6 herabzusetzen.However, even with these changes from the arrangement of FIG. 1, it is possible that the signal at the electrode El, that of the generation of an atrial stimulation pulse arises, is large enough that after amplification one of the transistors T4 and T5 becomes conductive. In such a In this case, the increase in voltage across capacitor 49 would cause transistor T6 to become conductive and the chamber clock circuit is deleted. For this reason a further change is made from the pacemaker of FIG made to reduce the likelihood of false triggering of transistor T6.

Der kurz dauernde VorhofStimulationsimpuls (2 msek) bewirkt zwar, daß einer der Transistoren T4 und T5 leitend wird, bewirkt die Leitfähigkeit dieses Transistors aber nur für 2 msek. Dieser kurz dauernde Impuls ist ähnlich einer RF-Spannungsspitze, für deren Abschwächung die Schaltungsanordnung den Widerstand 45, den V/iderstand 47 und den Kondensator 49 enthält. Der Widerstand 45 bewirkt, daß sich der Kondensator 49 im Vergleich zu der Breite einer RF-Spannungsspitze langsam auflädt. Nur eine relativ breite Spannungsspitze, so wie die, welche beim Empfang eines QRS-The brief atrial stimulation pulse (2 msec) causes Although one of the transistors T4 and T5 becomes conductive, the conductivity of this transistor only causes 2 msec. This brief impulse is similar to an RF voltage spike, for their attenuation, the circuit arrangement includes the resistor 45, the V / resistor 47 and the capacitor 49 contains. Resistor 45 causes capacitor 49 to be compared to the width of an RF voltage spike charges slowly. Only a relatively broad voltage spike, such as that which occurs when receiving a QRS

10982 6/108610982 6/1086

AO .2818 . - 39 -AO .2818. - 39 -

Signals an der Elektro-de El auftritt, hat eine Aufladung des Kondensators 49 auf einen zur Auslösung des Transistors T6 ausreichenden Wert zur Folge. Um die Wahrscheinlichkeit -weiter herabzusetzen, daß eine bei der Erzeugung eines VorhofStimulationsimpulses auftretende Spannungsspitze den Kondensator 49 auf einen zur Auslösung des Transistors T6 ausreichenden Wert auflädt, kann der Widerstandswert des Widerstandes 45 vergrößert werden. Mit einem ausreichend großen Widerstand kann verhindert werden, daß der Kondensator 49 sich durch eine Spannungsspitze von ä Signal at the Elektro-de El occurs, the capacitor 49 is charged to a value sufficient to trigger the transistor T6. In order to further reduce the probability that a voltage spike occurring during the generation of an atrial stimulation pulse charges the capacitor 49 to a value sufficient to trigger the transistor T6, the resistance value of the resistor 45 can be increased. With a sufficiently large resistance, the capacitor 49 can be prevented from being caused by a voltage spike of

2 msek in einem zur Auslösung des Transistors ausreichenden Maß auflädt. Wenn jedoch der Widerstandswert des Widerstandes 45 vergrößert wird, reicht möglicherweise die von dem Empfang eines QRS-Signals herrührende Spannungsspitze nicht dazu aus, den Kondensator 49 in einem zur Auslösung des Transistors T6 ausreichendem Maß aufzuladen. Dies beruht auf der Tatsache, daß der Widerstand 45 und der Widerstand 47 einen Spannungsteiler bilden und daß die zur Aufladung des Kondensators 49 verfügbare Spannung umso kleiner ist, je größer der Widerstand 45 ist. Selbst eine von dem Auftreten eines QRS-Signals herrührende Spannungsspitze kann dann möglicherweise den Kondensator 49 nicht in einem zur Auslösung des Transistors T6 ausreichenden Maß aufladen, " wenn der Widerstandswert des Widerstandes 45 stark angehoben wird. 2 msec to a sufficient amount to trigger the transistor. However, if the resistance of resistor 45 is increased, the voltage spike resulting from the receipt of a QRS signal may not be sufficient to charge capacitor 49 to an extent sufficient to trip transistor T6. This is based on the fact that the resistor 45 and the resistor 47 form a voltage divider and that the voltage available for charging the capacitor 49 is smaller, the larger the resistor 45 is. Even a voltage spike resulting from the occurrence of a QRS signal may then possibly not be able to charge the capacitor 49 to an extent sufficient to trigger the transistor T6 "if the resistance value of the resistor 45 is increased significantly.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 ist anstelle der direkten Verbindung des Kondensators 49 mit der Verbindungsstelle der Widerstände 45 und 47 der Kondensator mit der genannten Verbindungsstelle über die den Widerstand 38 und die Diode 42 enthaltende Parallelschaltung verbunden. Der Strom, der von dem Kollektor eines der Transistoren T4 und T5 kommt, fließt durch den Widerstand 45 und den WiderstandIn the circuit arrangement according to FIG. 4, instead of the direct connection of the capacitor 49 to the connection point of the resistors 45 and 47 of the capacitor with said junction via the resistor 38 and the parallel circuit containing diode 42 is connected. The current flowing from the collector of one of the transistors T4 and T5 comes, flows through resistor 45 and resistor

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BAD ORKSiNAl,BAD ORKSiNAl,

58 in der Aufladestrecke zur Aufladung des Kondensators. Die Einbeziehung des Widerstandes 38 in die Schaltungsanordnung ist gleichbedeutend mit einer Erhöhung des Widerstandes 45, soweit die Verzögerung der Aufladung des Kondensators 49 betroffen ist. Jedoch wird durch die Maßnahme, den Widerstand 38 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 45 und 47 zu verbinden, anstatt die Größe des Widerstandes 45 zu erhöhen, die maximale Aufladung des Kondensators 49 nicht in so großem Maß beeinflußt. Demzufolge verzögert zwar der Widerstand 38 die Aufladung des Kondensators 49, so daß die relativ schmale Spannungsspitze, welche von der Erzeugung eines Vorhof Stimulationsimpulses herrührt, den Kondensator 49 nicht in einem zur Auslösung des Transistors T6 ausreichenden Maß auflädt; die relativ breite Spannungsspitze, die von der Registrierung einer Herzkammerkontraktion herrührt, lädt aber den Kondensator 49 in einem zur Auslösung des Transistors ausreichendem Maß auf.58 in the charging section for charging the capacitor. the Inclusion of the resistor 38 in the circuit arrangement is equivalent to an increase in the resistance 45, as far as the delay in the charging of the capacitor 49 is affected. However, as a result of the measure, the resistor 38 with the connection point of the resistors 45 and 47 increases instead of increasing the size of the resistor 45, the maximum charge of the capacitor 49 will not be so great Measure affects. Accordingly, although the resistor 38 delays the charging of the capacitor 49, so that the relative narrow voltage spike resulting from the generation of an atrium Stimulation pulse originates, the capacitor 49 is not sufficient to trigger the transistor T6 charges; the relatively broad voltage spike caused by the Registration of a ventricular contraction originates, but charges the capacitor 49 in one to trigger the transistor sufficient measure.

Die Verwendung des Widerstandes 38 beeinflußt die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung jedoch auch in einer anderen Weise. Es sei daran erinnert, daß die von jedem QRS-Signal herrührende Spannungsspitze den Kondensator 49 von Figo 1 auflädt und sich der Kondensator danach über den Widerstand 47 entlädt. Der Kondensator muß sich während der Herzschlagpause ausreichend entladen, damit die von jedem QRS-Signal herrührende Spannungsspitze dazu imstande ist, die Spannung am Kondensator zu erhöhen. Wenn der Kondensator sich nicht ausreichend entlädt, ist der Spannungsanstieg am Kondensator aufgrund der Leitung der Transistoren T4 oder T5 nicht ausreichend, um den Transistor T6 in seinen Leitungszustand zu steuern. In der Tat arbeitet der Impulsratenfilterkreis in solcher Weise, daß Impulse mit einer zu hohen Wiederholungsrate keine ausreichende Entladung des Kondensators gestatten, so daß jeder Impuls den Kondensator nur leicht auf-The use of the resistor 38 influences the operation of the circuit arrangement, however, also in another Way. Recall that the voltage spike resulting from each QRS signal drives capacitor 49 of FIG charges and the capacitor then discharges through resistor 47. The capacitor must be on during the pause in the heartbeat sufficiently discharged for the voltage spike resulting from each QRS signal to be able to lower the voltage to increase on the capacitor. If the capacitor does not discharge sufficiently, the voltage rise is across the capacitor due to the conduction of the transistors T4 or T5 not sufficient to bring the transistor T6 into its conduction state to control. Indeed, the pulse rate filter circuit works in such a way that pulses with too high a repetition rate do not allow the capacitor to discharge sufficiently, so that each pulse only slightly charges the capacitor.

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lädt und der Transistor T6 nicht ausgelöst wird. Bei Einbeziehung des Widerstandes 38 in die Schaltungsanordnung von Fig. 4 ist es offensichtlich, daß die Entladestrecke diesen Widerstand ebenso wie den Widerstand 47 enthält. Die angewachsene Zeitkonstante der Entladestrecke kann möglicherweise dazu führen, daß sich der Kondensator 49 zwischen den Herzschlägen nicht in ausreichendem Maß entlädt. Der Tran sistor T6 wird dann beim Empfang eines QRS-Signals nicht leitend werden.loads and the transistor T6 is not triggered. When including the resistor 38 in the circuit arrangement from Fig. 4 it is evident that the unloading path this resistor as well as the resistor 47 contains. the Increased time constant of the discharge path can possibly lead to the capacitor 49 between does not discharge the heartbeats sufficiently. The Tran sistor T6 will not be activated when receiving a QRS signal become a leader.

Aus diesem Grund ist die Diode 42 in der Schaltung vorgesehen. Die Diode wird nur dann stromleitend, wenn der Kondensator 49 sich entlädt und der Strom in der Durchlaßrichtung durch die Diode fließt. In einem solchen Fall ist der Widerstand 38 praktisch durch die Diode kurzgeschlossen, deren Impedanz vernachlässigbar ist. Demzufolge ist die Entladestrecke des Schrittmachers von Fig. 4 grundsätzlich die gleiche wie die von Fig. 1, da der Widerstand 38 praktisch aus der Entladestrecke eliminiert ist. Der Widerstand ist nur während des Aufladezyklus des Kondensators 49 wirksam, da bei Stromfluß von einem der Transistoren T4 und T5 dieser Strom durch den Widerstand 38 von links nach rechts fließt und die Diode 42 dann in Sperrichtung gepolt ist. Die Einbeziehung der Diode 42 in die Schaltung ermöglicht die Verwendung des Widerstandes 38 zur Erhöhung der Aufladezeitkonstante des Impulsratenfilterkreises ohne gleichzeitige Beeinflussung der Entladezeitkonstante. Die Schaltung kann z. B. so eingestellt werden, daß einer der Transistoren T4 und T5 mindestens 10 msek lang leiten muß, und zwar in Intervallen, die einem normalen Herzschlag entsprechen, damit der Spannungsanstieg am Kondensator 49 ausreicht, den Transistor T6 auszulösen. Der VorhofStimulationsimpuls, der nur 2 msek lan."; irst, wird, selbst wenn er einen der Tran-For this reason, the diode 42 is provided in the circuit. The diode is only conductive when the capacitor 49 discharges and the current flows in the forward direction through the diode. In such a case the resistor 38 is practically short-circuited by the diode, the impedance of which is negligible. Accordingly, the pacemaker's discharge path of FIG. 4 is basically the same as that of FIG. 1, since resistor 38 is virtually eliminated from the discharge path. The resistor is only effective during the charging cycle of the capacitor 49, since when current flows from one of the transistors T4 and T5, this current flows through the resistor 38 from left to right and the diode 42 is then polarized in the reverse direction. The inclusion of the diode 42 in the circuit enables the resistor 38 to be used to increase the charge time constant of the pulse rate filter circuit without at the same time influencing the discharge time constant. The circuit can e.g. B. be set so that one of the transistors T4 and T5 must conduct at least 10 msec at intervals that correspond to a normal heartbeat, so that the voltage rise across the capacitor 49 is sufficient to trigger the transistor T6. The atrial stimulation pulse, which is only 2 msec.

1 0 9 °. ■' Π / i " 8 6 BAD ORIGINAL1 0 9 °. ■ 'Π / i "8 6 BATH ORIGINAL

206118?206118?

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sistoren T4 und T5 in seinen Leitungszustand versetzt, keine zur Auslösung des Transistors T6 ausreichende Aufladung ermöglichen. transistors T4 and T5 put in its conduction state, none enable sufficient charging to trigger the transistor T6.

Es sei daran erinnert, daß bei dem Schrittmacher von Fig. 1 am Ende der Vorhoftaktperiode, wenn die Transistoren T7' und T8¹ leiten, der Spannungsabfall an den Widerständen 61' und 63* ansteigt. Lieser Spannungsanstieg wird über den Widerstand 55' zu der Leitung 82 rückgekoppelt. Natürlich ist es nötig, daß die erhöhte Spannung an der Leitung 82, die mit der Basis des Transistors T6 verbunden ist, nicht dazu ausreicht, den Transistor T6 leitend zu machen, was wiederum die Löschung der Herzkammertaktschaltung zur Folge haben würde. Bei der Schaltung von Fig. 1 wird der Transistor T6 deswegen nicht leitend, weil der Widerstand 55' und die Kondensatoren 53 und 49 einen Integrierkreis bilden. Das Potential am Verbindungspunkt des Kondensators 53 und des Widerstandes 55', d„ h. an der Basis des Transistors T6, kann nicht plötzlich ansteigen, wenn das Potential am Verbindungspunkt der Widerstände 55' und 61' bei der Erzeugung eines VorhofStimulationsimpulses ansteigt. Der Vorhofstimulationsimpuls ist genügend kurz, so daß die Spannung an der Basis des Transistors T6 nicht in einem Haß ansteigt, das ausreicht, den Transistor in dem Zeitpunkt, in dem der Vorhof Stimulationsimpuls zu Ende ist, in seine Leitfähigkeit zu steuern.Recall that in the pacemaker of Figure 1, at the end of the atrial clock period, when transistors T7 'and T8 ¹ conduct, the voltage drop across resistors 61' and 63 * increases. This voltage rise is fed back to line 82 via resistor 55 ′. Of course, it is necessary that the increased voltage on the line 82, which is connected to the base of the transistor T6, is not sufficient to make the transistor T6 conductive, which in turn would result in the deletion of the ventricular clock circuit. In the circuit of FIG. 1, the transistor T6 does not become conductive because the resistor 55 'and the capacitors 53 and 49 form an integrating circuit. The potential at the connection point of the capacitor 53 and the resistor 55 ', i.e. at the base of the transistor T6, cannot suddenly rise if the potential at the junction of the resistors 55 'and 61' rises when an atrial stimulation pulse is generated. The atrial stimulation pulse is sufficiently short that the voltage at the base of the transistor T6 does not rise in a hatred sufficient to control the conductivity of the transistor at the point in time at which the atrial stimulation pulse has ended.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß es möglich ist, eine bessere Isolation zwischen den beiden Takt se hai tun/¹: en vorzusehen, und dies wird bei der Schaltung von Fig. 4 durch Verwendung eines zusätzlichen Kondensators 54 erreicht. Die Leitung 82 wird über dienen zusätzlichen Kondensator mit der Verbindungsstelle des Kondensators 53 und des Kondensators 49 ge-It has, however, been shown that it is possible to obtain a better insulation between the two clock se do hai / ^1: provide s, and this is achieved by using an additional capacitor 54 in the circuit of Fig. 4. The line 82 is used additional capacitor connected to the junction of the capacitor 53 and the capacitor 49 overall

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koppelt. Der Spannungsanstieg am Kondensator 49 bei Leitung eines der Transistoren T4 und T 5 hat nun zur Folge, daß ein Impuls über den Kondensator 53 bei geschlossenem Schalter S zu der Basis des Transistors T6 gelangt und ein Impuls über den Kondensator 54 zu der Basis des Transistors T6' gelangt. Jeder Transistor leitet in· der erforderlichen Weise, wenn ein QRS-Signal empfangen wird. Wenn jedoch der Vorhofstimulations impuls erzeugt wird, wird der entlang der Leitung 82 reflektierte Impuls nun durch den Kondensator 54 zu der g Verbindungsstelle der Kondensatoren 59 und 53 gegeben, anstatt direkt zu der Basis des Transistors T6 wie bei der Schaltungsanordnung gemäß Mg. 1 gekoppelt zu werden. Der Kondensator 49 hat eine größere Kapazität als der Kondensator 53j so daß der durch den Kondensator 53 zu der Basis des Transistors T6 gesandte Impuls noch stärker in seiner Amplitude reduziert wird zwecks Verhinderung einer Leitung des Transistors T6. Die Verwendung eines zusätzlichen Kondensators 54 in dieser Weise isoliert die beiden Taktschaltungen voneinander.couples. The increase in voltage on capacitor 49 when one of the transistors T4 and T 5 is conducting now has the consequence that a pulse passes through the capacitor 53 when the switch S is closed to the base of the transistor T6 and a pulse passes through the capacitor 54 to the base of the transistor T6 'arrived. Each transistor conducts as required when a QRS signal is received. However, if the atrial pacing impulse is generated, the reflected along the line 82 pulse is now given by the capacitor 54 to the g junction of capacitors 59 and 53, instead of directly coupled to the base of transistor T6 as in the circuit arrangement according to Mg. 1 to will. The capacitor 49 has a larger capacitance than the capacitor 53j so that the pulse sent by the capacitor 53 to the base of the transistor T6 is reduced even more in its amplitude in order to prevent conduction of the transistor T6. Using an additional capacitor 54 in this way isolates the two clock circuits from one another.

Es ist zu beachten, daß der Schalter S in dem Schrittmacher von Pig. 4 mit der Basis des Transistors T6 in Serie liegt, f anstatt mit dieser parallel zu liegen, wie das bei der Schaltungsanordnung von Fig. 1 der Fall ist. Bei der Schaltungsanordnung von Fig. 1 werden, wenn der Schalter S geschlossen ist, die Basis des Transistors T6 und die Basis des Transistors T6¹ nach Erde kurzgeschlossen, und beide Taktschaltungen arbeiten in ihrer kontinuierlichen Betriebsart. Wenn der Schalter S geöffnet ist, arbeiten beide Taktschaltungen in der Bedarfsbetriebsart. Bei der Schaltungsanordnung von Fig. 4 wird eine etwas andere Anordnung verwendet, wobei der Schalter S mit der Basis des Transistors T6 in Serie liegt. Wenn der Schalter geöffnet ist, arbeitetNote that switch S in the Pig. 4 is in series with the base of the transistor T6, instead of being in parallel therewith, as is the case with the circuit arrangement of FIG. In the circuit arrangement of FIG. 1, when the switch S is closed, the base of the transistor T6 and the base of the transistor T6 ^{1 are} short-circuited to ground, and both clock circuits operate in their continuous mode of operation. When the switch S is open, both clock circuits operate in the demand mode. A somewhat different arrangement is used in the circuit arrangement of FIG. 4, the switch S being in series with the base of the transistor T6. When the switch is open, works

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die Herzkammertaktschaltung in der kontinuierlichen Betriebsart, da keine Impulse über den Kondensator 53 gelangen, um den Transistor T6 auszulösen und den Kondensator 57 zu entladen. Wenn der Schalter andererseits geschlossen ist, arbeitet die Herzkammertaktschaltung in der Bedarfsbetriebsart. Was die Vorhoftaktschaltung anbelangt, so arbeitet diese ständig in der Bedarfsbetriebsart. Selbst wenn der Schalter S geöffnet ist und die Herzkammertaktschaltung in der kontinuierlichen Betriebsart arbeitet, wird jede Herzkammerkontraktion registriert und bewirkt, daß ein Impuls durch den Kondensator 54 gelangt und den Transistor T6' leitend macht. Me Vorhoftaktperiode beginnt daher bei jeder Herzkammerkontraktion von neuem. Diese Anordnung ist sehr zweckmäßig, weil sie eine Synchronisierung der beiden Taktschaltungen miteinander ermöglicht, selbst wenn die Herzkammertaktschaltung in der kontinuierlichen Betriebsart arbeitet.the ventricular clock circuit in the continuous operating mode, since no pulses pass through the capacitor 53 in order to trigger the transistor T6 and to discharge the capacitor 57. On the other hand, when the switch is closed, the ventricular clock circuit operates in the demand mode. As far as the atrial clock circuit is concerned, it works constantly in the on-demand mode. Even when switch S is open and the ventricular clock circuit is operating in continuous mode, every ventricular contraction is registered and causes a pulse to pass through capacitor 54 and render transistor T6 'conductive. The atrial cycle period therefore begins anew with each ventricular contraction. This arrangement is very useful because it enables the two clock circuits to be synchronized with one another, even when the ventricular clock circuit is operating in the continuous mode.

Patentansprüche;Claims;

1 0 9 G λ' ■ / ι ::: 8 61 0 9 G λ '■ / ι ::: 8 6

Claims (11)

PatentansprücheClaims ly'Bifunktioneller künstlicher Herzschrittmacher, gekennzeichnet durch ein erstes Elektrodenpaar (E'3, E4) zur Verbindung mit dem menschlichen Herzen zwecks VorhofStimulierung, ein zweites Elektrodenpaar (El, E2) zur Verbindung mit dem menschlichen Herzen zwecks Herzkammerstimulierung, einen Detektorkreis (Tl bis T5, 41, 49, " 53), der mit dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) gekoppelt ist und elektrische Signale abtastet, die auf dem Herzschlag des Patienten beruhen, eine Impulsgeneratorschaltung (57, T7, T8, 65, 57', T7¹, T8¹, 65») zur Erzeugung elektrischer Stimulationsimpulse an den genannten Elektrodenpaaren nach Maßgabe des Zeitpunktes, an dem die genannten Herzschlagsignale abgetastet werden, und elektrische Sperreinrichtungen (32, 91; 34, 36; 38, 42) zur Verhinderung des Ansprechens des genannten Detektorkreises auf das Auftreten eines elektrischen Signals an dem zweiten Slektrodenpaar (El, E2), welches von der Erzeugung eines Stimulationsimpulses an dem ersten Elektrodenpaar (E3, E4) herrührt. ä ly'Bifunctional artificial cardiac pacemaker, characterized by a first pair of electrodes (E'3, E4) for connection to the human heart for the purpose of atrial stimulation, a second pair of electrodes (El, E2) for connection to the human heart for the purpose of ventricular stimulation, a detector circuit (Tl to T5 , 41, 49, "53), which is coupled to the second pair of electrodes (El, E2) and scans electrical signals based on the heartbeat of the patient, a pulse generator circuit (57, T7, T8, 65, 57 ', T7 ¹ , T8 ¹ , 65 ») for generating electrical stimulation pulses at the said pairs of electrodes in accordance with the point in time at which the said heartbeat signals are sampled, and electrical blocking devices (32, 91; 34, 36; 38, 42) to prevent the aforementioned from responding Detector circuit to the occurrence of an electrical signal at the second Slectrodenpaa (El, E2), which from the generation of a stimulation pulse on the first electrode pair r (E3, E4). Ä 2. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimulationsimpulse an dem ersten Elektrodenpaar (E3, E4) nach ZeitIntervallen erzeugt werden, die kürzer sind als der normale zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden R-Zacken des EKG und die länger sind als der normale zeitliche Abstand zwischen einer R-Zacke und der nächstfolgenden P-Zacke in dem EKG, und daß an dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) Stimulationsimpulse in Zeitintervallen erzeugt werden, die länger sind als der normale zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden R-Zacken des EKG.2. pacemaker according to claim 1, characterized in that the stimulation pulses on the first pair of electrodes (E3, E4) generated after time intervals that are shorter than the normal time interval between successive R-waves of the EKG and which are longer than the normal time between an R-wave and the next following P-wave in the EKG, and that at the second pair of electrodes (E1, E2) stimulation pulses are generated at time intervals which are longer than the normal time interval between successive ones R waves of the EKG. 10 9 8 7 8/108610 9 8 7 8/1086 AO 2818 -^jT- AO 2818 - ^ jT- HfcHfc 3. Schrittmacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Erzeugung der Stimulationsimpulse für das erste Elektrodenpaar (E3, E4) einen Impulsgenerator (57', T7¹, T8^! , T9¹) und einen Transformator (44) zur Ankopplung des Impul3generators an das erste Elektrodenpaar enthalten.3. A pacemaker according to claim 1 or 2, characterized in that the means for generating the stimulation pulses for the first pair of electrodes (E3, E4) have a pulse generator (57 ', T7 ¹ , T8 ^!, T9 ¹ ) and a transformer (44) for Coupling of the pulse generator to the first pair of electrodes included. 4. Schrittmacher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Stimulationsimpulse, die an dem ersten Elektrodenpaar (E3, £4) erzeugt werden, viel schmaler sind als ein übliches QRS-Signal, und daß die genannten Sperreinrichtungen ein Tiefpaßfilter (32, 91) zur Abschwächung der relativ hochfrequenten Signalkomponenten enthalten, die in dem an dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) erscheinenden elektrischen Signal enthalten sind, welches von der Erzeugung eines elektrischen Stimulations impulses an dem ersten Elektrodenpaar (E3, E4) herrührt.4. Pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical stimulation pulses applied to the first pair of electrodes (E3, £ 4) are much narrower than a common QRS signal, and that the aforementioned blocking devices a low-pass filter (32, 91) for attenuating the Contain relatively high-frequency signal components that are in that appearing on the second pair of electrodes (El, E2) electrical signal are included, which is from the generation of an electrical stimulation pulse to the first Electrode pair (E3, E4) originates. 5. Schrittmacher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerstufe vorgesehen ist, die auf den oberhalb einer vorgegebenen Impulsrate erfolgenden Betrieb des Detektorkreises anspricht und die Erzeugung von Stimulationsimpulsen an dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) mit einer Impulsrate steuert, welche von der Abtastung der Herzschläge des Patienten unabhängig ist, und daß die Steuerstufe einen Kondensator (49), einen ersten in Serie mit dem Kondensator (49) liegenden Widerstand (45), eine auf den Betrieb des Detektorkreises ansprechende Schaltstufe (T3, 24, T5) zur Zuführung eines Stromimpulses zu dem ersten Widerstand (45) zwecks Aufladung des Kondensators (49), einen zweiten Widerstand (38), der zwischen den ersten Widerstand (45) und den5. Pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that a Control stage is provided, which takes place above a predetermined pulse rate operation of the detector circuit responds and the generation of stimulation pulses on the second pair of electrodes (E1, E2) with a pulse rate controls which of the sampling of the patient's heartbeats is independent, and that the control stage has a capacitor (49), a first resistor (45) in series with the capacitor (49), one on the operation of the Detector circuit responsive switching stage (T3, 24, T5) for Feeding a current pulse to the first resistor (45) for the purpose of charging the capacitor (49), a second resistor (38) between the first resistor (45) and the 1 0 9 S 7 6 / 1Ü G 61 0 9 S 7 6 / 1Ü G 6 206118?206118? AO 2818 -Jb-- AO 2818 -Jb-- HVHV Kondensator (49) geschaltet ist, um den Kondensator in den Pausen zwischen den aufeinanderfolgenden Stromimpulsen zu entladen, wobei die Im pulsgeneratorschaltung auf einen Spannungsanstieg an dem Kondensator (49) bei Zuführung eines der Stromimpulse anspricht, wenn der Spannungsanstieg größer ist als ein vorbestimmter Wert, und Mittel (42) zur Reduzierung der Entladezeitkonstante des Kondensators (49) enthält.Capacitor (49) is connected to the capacitor in the pauses between the successive current pulses discharged, with the pulse generator circuit in a Voltage rise across the capacitor (49) responds when one of the current pulses is supplied if the voltage rise is greater is as a predetermined value, and means (42) for reducing the discharge time constant of the capacitor (49) contains. 6. Schrittmacher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zur Reduzierung der Entladezeitkonstante aus einer Diode (42) bestehen, die parallel zu dem genannten zweiten Widerstand (38) geschaltet ist und deren Durchlaßrichtung in der Richtung des von dem Kondensator (49) kommenden Entladestroms liegt.6. pacemaker according to claim 5, characterized in that that said means for reducing the discharge time constant from a diode (42) exist, which is connected in parallel to said second resistor (38) and whose forward direction in the direction of the discharge current coming from the capacitor (49). 7. Schrittmacher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeneratorschaltung eine erste Taktschaltung (57¹, T7', T8¹, T9') zur Erzeugung des dem ersten Elektrodenpaar (E3, E4) zuzuführenden Stimulationsimpulses und eine zweite Takt- f schaltung (57, T7, T8, T9) zur Erzeugung des dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) zuzuführenden Stimulationsimpulses enthält und daß der Detektorkreis auf ein von dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) abgetastetes, eine Herzkammerkontraktion anzeigendes Signal anspricht und daraufhin eine Löschung der zweiten Taktschaltung bewirkt und daß die genannten Sperreinrichtungen die Löschung der zweiten Taktschaltung verhindern, wenn an dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) ein von der Erzeugung eines Vorhofstimulationsimpulses herrührendes Signal erscheint.7. Pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse generator circuit has a first clock circuit (57 ¹ , T7 ', T8 ¹ , T9') for generating the stimulation pulse to be supplied to the first pair of electrodes (E3, E4) and a second clock f circuit (57, T7, T8, T9) for generating the stimulation pulse to be supplied to the second pair of electrodes (E1, E2) and that the detector circuit responds to a signal that is scanned by the second pair of electrodes (E1, E2) and indicates a ventricular contraction, and then deletes it causes the second clock circuit and that said blocking devices prevent the deletion of the second clock circuit when a signal resulting from the generation of an atrial stimulation pulse appears on the second pair of electrodes (E1, E2). 109&2R/1GÖ6109 & 2R / 1GÖ6 AO 2818AO 2818 H*H* 8. Schrittmacher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte zweite Widerstand (38) sowohl in der Aufladestrecke (45, 38) als auch in der Entladestrecke (38, 42) des Kondensators (49) liegt und daß die Mittel zur Herabsetzung der Entladezeitkonstante des Kondensators (49) den Widerstand der Entladestrecke herabsetzen.8. pacemaker according to claim 5, characterized that said second resistor (38) both in the charging section (45, 38) and in the discharge path (38, 42) of the capacitor (49) and that the means for reducing the discharge time constant of the capacitor (49) reduce the resistance of the discharge path. 9. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von der genannten Schaltstufe (T3, T4, T5) erzeugten und dem Kondensator (49) zugeführten Stromimpulse eine Dauer aufweisen, die gleich der Dauer des an dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) empfangenen Signals ist, und daß der der Aufladestrecke und der Entladestrecke des Kondensators (49) gemeinsame Widerstand (38) groß genug ist, um einen über einem vorbestimmten Wert liegenden Potentialanstieg am Kondensator (49) zu verhindern, wenn der zugeführte Stromimpuls eine unter einem vorbestimmten Wert liegende Länge aufweist.9. Pacemaker according to one of claims 5 to 8, characterized characterized in that the switching stage (T3, T4, T5) generated and the capacitor (49) have a duration which is equal to the duration of the current pulses applied to the second pair of electrodes (El, E2) received signal, and that the charging path and the discharging path of the capacitor (49) in common Resistor (38) is large enough to cause a potential increase across the capacitor that is above a predetermined value (49) to prevent when the supplied current pulse has a length below a predetermined value. 10. Schrittmacher nach Anspruch 9, dadurch g e kennzeichnet, daß der Entladewiderstand durch Eliminierung des der Aufladestrecke und der Entladestrecke gemeinsamen Widerstandes (38) einen so geringen Wert hat, daß eine Entladung des Kondensators (49) auf einen ausreichend geringen Wert ermöglicht wird, so daß der nächste zugeführte Stromimpuls einen oberhalb des genannten vorbestimmten Wertes liegenden Spannungsanstieg am Kondensator zur Folge hat, wenn der nächste Stromimpuls eine vorgegebene Zeitspanne nach dem vorangehenden Stromimpuls auftritt, wobei die vorgegebene Zeitspanne das Reziproke der zu unterdrückenden Impulsrate ist.10. pacemaker according to claim 9, characterized in that the discharge resistance through Elimination of the resistance (38) common to the charging path and the discharging path has such a low value, that a discharge of the capacitor (49) is enabled to a sufficiently low value so that the next supplied Current pulse causes a voltage rise on the capacitor which is above said predetermined value has the consequence, if the next current pulse occurs a specified time span after the previous current pulse, wherein the predetermined period of time is the reciprocal of the pulse rate to be suppressed. 1 0 9 8 2 6 / 1 :e 61 0 9 8 2 6/1 : e 6 AO 2818AO 2818 11. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeneratorschaltung eine erste Taktschaltung (57', T7^f , T8', 19') zur Erzeugung eines dem ersten Elektrodenpaar (E3, E4) zuzuführenden Stimulationsimpulses und eine zweite Taktschaltung (57, T7, T8, Τ9) zur Erzeugung eines dem zweiten Elektrodenpaar (El, E2) zuzuführenden Sitimulationsimpulses enthält und daß der Detektorkreis auf die Herzkammerkontraktion des Patienten anspricht und daraufhin die erste Taktschaltung und die zweite Taktschaltung löscht und daß ein Schalter (S) vorgesehen ist, um die Löschung nur der zweiten Taktschaltung zu verhindern.11. Pacemaker according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pulse generator circuit has a first clock circuit (57 ', T7 ^f , T8', 19 ') for generating a stimulation pulse to be supplied to the first pair of electrodes (E3, E4) and a second clock circuit (57, T7, T8, Τ9) for generating a simulation pulse to be supplied to the second pair of electrodes (El, E2) and that the detector circuit responds to the ventricular contraction of the patient and then clears the first clock circuit and the second clock circuit and that a switch (S) is provided to prevent the deletion of only the second clock circuit. 109 S26/1086109 S26 / 1086