DE3501169A1

DE3501169A1 - Heart pacemaker having means for recording signals from the heart

Info

Publication number: DE3501169A1
Application number: DE19853501169
Authority: DE
Inventors: Max Prof. Dr.-Ing. 8520 Erlangen Schaldach
Original assignee: Biotronik Mess und Therapiegeraete GmbH and Co
Current assignee: Biotronik SE and Co KG
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1986-07-17
Anticipated expiration: 2005-01-12
Also published as: DE3501169C2

Abstract

A heart pacemaker having means for recording signals from the heart and having a circuit for compensating at least partially for the influence of a preceding stimulation pulse on the output capacitor, by means of a directly subsequent pulse of opposite polarity, the subsequent opposite pulse having a larger maximum voltage amplitude, and the stimulation pulse being variable with respect to its time duration and/or its amplitude with the corresponding parameters of the stimulation pulse, by means of common adjusting means, and the opposite pulse being ended when its current integral corresponds to the current integral of the preceding stimulation pulse, related to one of the supply leads of the output capacitor.

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft einen künstlichen Herzschrittmacher mit Mitteln zur Aufnahme von Signalen aus dem Herzen, wobei der Nachwirkung eines vorangehenden Stimulationsimpulses bezüglich der Ladung des Ausgangskondensators durch einen unmittelbar nachfolgenden Impuls von entgegengesetzter Polarität entgegengewirkt wird, um die anschließende Signalaufnahme nicht durch die der Restladung entsprechende Spannung und die resultierenden Ausgleichsvorgänge zu beeinträchtigen.The invention relates to an artificial cardiac pacemaker with means for receiving signals from the heart, with the aftereffect of a preceding one Stimulation pulse with respect to the charge of the output capacitor by a direct subsequent pulse of opposite polarity is counteracted to the subsequent signal pick-up not due to the voltage corresponding to the remaining charge and affect the resulting balancing operations.

Ein derartiger Herzschrittmacher ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP-Bl-00 989 bekannt. Bei der bekannten Schrittmacherschaltung wird nach dem Ende eines Stimulationsimpulses für einen vorgegebenen Zeitraum ein Ausgangsimpuls entgegengesetzter Stromrichtung erzeugt, der für einen vorgegebenen festen Zeitraum andauert und den Ausgangskondensator von derjenigen Ladung befreien soll, die er während der Zeitdauer des Stimulationsimpulses durch den resultierenden Strom aufgenommen hat.Such a pacemaker is, for example, from the European Patent EP-B1-00 989 known. In the known pacemaker circuit after the end of a stimulation pulse, an output pulse for a predetermined period of time opposite direction of current generated for a predetermined fixed period of time lasts and is supposed to free the output capacitor of the charge that it absorbed by the resulting current during the duration of the stimulation pulse Has.

Je nach Ausgangsschaltung des Schrittmachers lädt sich der Ausgangskondensator im Ruhezustand zwischen zwei Stimulationsimpulsen auf ein Potential auf, wobei der zu übertragende Stimulationsimpuls vom entsprechenden Ausgangselement des Schrittmachers mit der am Kondensator entstehenden Spannungsdifferenz auf das Herzgewebe weitergegeben wird und sich der Kondensator infolge des über das Gewebe fließenden Stroms geringfügig umlädt. Diese Umladung soll somit rückgängig gemacht werden, wenn in diesem Zusammenhang nachfolgend vom Anstreben des Ausgangszustands des Kondensators vor Abgabe des Stimulationsimpulses die Rede ist.Depending on the output circuit of the pacemaker, the output capacitor charges in the resting state between two stimulation pulses to a potential, the The stimulation pulse to be transmitted from the corresponding output element of the pacemaker passed on to the heart tissue with the voltage difference arising at the capacitor and the capacitor changes slightly as a result of the current flowing through the tissue reloads. This transshipment is supposed to thus be undone if in this context, in the following, from striving for the initial state of the capacitor before the stimulation pulse is delivered.

Nachteilig bei der bekannten Schaltung ist, daß das aktive Element, welches den Kondensator in Richtung auf seinen Ausgangszustand umlädt - also im Gegensatz zu dem den Stimulationsimpuls auslösenden Ausgangselement eine Verbindung mit dem entgegengesetzten Spannungspol der Versorgungsspannung herstellt - lediglich einen Spannungssprung erzeugen kann, der amplitudenmäßig der treibenden Spannung im Stimulationsfall entspricht.The disadvantage of the known circuit is that the active element, which recharges the capacitor in the direction of its initial state - i.e. in In contrast to the output element that triggers the stimulation pulse, a connection with the opposite voltage pole of the supply voltage - only can generate a voltage jump, the amplitude of the driving voltage in the case of stimulation.

Da die Umladung über den Widerstand des Gewebes, das von der Schrittmacherelektrode erreicht wird, stattfindet, erfolgt die Rückladung mit im wesentlichen derselben Zeitkonstanten wie der Stimulationsimpuls. Es erfordert daher einen gewissen Mindestzeitraum bis die Spannung am Kondensator - entsprechend dem Verlauf der Funktion des natürlichen Logarithmus - sich wieder genügend dem vor der Stimulation bestehenden Ausgangszustand angenähert hat, um eine ungestörte Aufnahme eines nachfolgenden herzeigenen Signals durch die Signalaufnahme mittels des Schrittmachers zu ermöglichen.Because the charge reversal occurs via the resistance of the tissue from the pacemaker electrode is reached, takes place, the reloading takes place with essentially the same Time constants such as the stimulation pulse. It therefore requires a certain minimum period until the voltage on the capacitor - according to the course of the function of the natural Logarithm - is back to the original state before the stimulation has approximated to an undisturbed recording of a subsequent intrinsic signal by signal recording by means of the pacemaker.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schrittmacher der eingangs genannten Gattung die Möglichkeit zu schaffen, den Koppelkondensator für die Schrittmacherelektrode in einer gegenüber den bekannten Lösungen verkürzten Zeit möglichst präzise in denjenigen Zustand umzuladen, den er vor Abgabe des letzten Stimulationsimpulses aufwies.The invention is based on the object of a pacemaker of the type mentioned to create the possibility of the coupling capacitor for the pacemaker electrode in a shortened compared to the known solutions Time as precisely as possible in that state reload that he is in front of Delivery of the last stimulation pulse.

Mit den Maßnahmen gemäß Anspruch 1 und 5 ergeben sich zwei voneinander unabhängige Lösungsrichtungen, welche aber auch geeignet sind, sich in kombinierter Anwendung gegenseitig zu fördern.The measures according to claims 1 and 5 result in two of each other independent solution directions, which are also suitable to be combined in Application to encourage each other.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß einerseits aufgrund der vorhandenen Kenntnisse über die Form des programmierten Stimulationsimpulses der entsprechende Gegenimpuls direkt anpassbar ist, wobei bei einem programmierbaren Herzschrittmacher die die Impulsbreite und Amplitude bestimmenden Größen direkt zur Verfügung stehen, während gegebenenfalls über eine zusätzliche Konstante als Eichmöglichkeit körperindividuelle Daten des Patienten berücksichtigt werden können. Bei der anderen Lösungsvariante wird der Ladestrom des Kondensators während der Dauer des Stimulationsimpulses integriert und dieses Integral mit dem Stromintegral verglichen, welches bei Stromfluß in entgegengesetzter Richtung während des Rückladeimpulses entsteht. Sind die beiden Integrale gleich bzw. hat der Integrator, welcher zu Beginn des Stimulationsimpulses gestartet wurde, wieder seinen Ausgangszustand erreicht, so wird der Rückladeimpuls gestoppt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Ausgangskondensator eine Ladung enthält, wie sie derjenigen vor dem Stimulationsimpuls exakt entspricht, so daß sich auch entsprechende Spannungsverhältnisse einstellen.The invention is based on the knowledge that on the one hand due to the existing knowledge of the form of the programmed stimulation impulse of the corresponding counter pulse is directly adaptable, with a programmable Cardiac pacemakers directly determine the pulse width and amplitude are available, while possibly using an additional constant as Body-specific data of the patient can be taken into account. In the other variant of the solution, the charging current of the capacitor is during the Integrated duration of the stimulation pulse and this integral with the current integral compared, which with current flow in the opposite direction during the recharge pulse arises. Are the two integrals the same or does the integrator have which one at the beginning the stimulation pulse has been started, has reached its initial state again, so the recharge pulse is stopped. This ensures that the Output capacitor contains a charge similar to that of the one before the stimulation pulse corresponds exactly, so that the corresponding tension conditions also arise.

Insbesondere wird dabei verhindert, daß bei Ruckladung des Ausgangskondensators mit einer treibenden Spannung, die größer ist als die Amplitude des Stimulationsimpulses, die Rückladung über die Wirkung einer Kompensation hinausgeht und ihrerseits den Kondensator auf einen Spannungswert umlädt, der den Ausgangszustand in negativer Richtung übertrifft.In particular, this prevents the output capacitor from being charged back with a driving tension that is greater than the amplitude of the stimulation pulse, the return charge goes beyond the effect of a compensation and in turn recharges the capacitor to a voltage value that corresponds to the initial state exceeds in the negative direction.

Obgleich der Rückladeimpuls wegen des durch den Patientenkörper gebildeten Widerstand R logarithmisch abklingt, besteht die günstige Möglichkeit, im Bedarfsfall das Abklingverhalten durch eine entsprechende Formung des treibenden Impulses so zu gestalten, daß das Körpergewebe durch den Rückladeimpuls möglichst wenig beeinflußt wird.Although the recharging pulse is due to that generated by the patient's body Resistance R decays logarithmically, there is the favorable possibility, if necessary the decay behavior by a corresponding shaping of the driving impulse so to design that the body tissue is influenced as little as possible by the recharge pulse will.

Dazu gehört, daß die Impulsspitze durch ein langsames Ansteigen des treibenden Spannungsimpulses begrenzt und nur soweit angehoben wird, daß die physiologischen und elektrochemischen Auswirkungen auf den Stimulationsort beschränkt bleiben, worauf hin eine nachfolgende Aufnahme eines Impulses aus dem Herzen ohne Verzögerung erfolgen kann. Auf diese Weise soll versucht werden, die elektrochemischen Verhältnisse durch den Rückladeimpuls ungestört zu lassen, wobei der Stromimpuls der Rückladung auf eine möglichst große Zeitdauer verteilt wird, dann aber zügig abklingt, damit sich vor dem aufzunehmenden Signal aus dem Herzen im Gewebe ein "Ruhezustand" einstellen kann.This means that the pulse peak is caused by a slow increase in the driving voltage pulse is limited and only raised to the extent that the physiological and electrochemical effects on the stimulation site remain limited to what a subsequent uptake of an impulse from the heart can take place without delay can. In this way an attempt should be made to establish the electrochemical conditions to leave the recharge pulse undisturbed, with the current pulse of the recharge on as long as possible is distributed, but then quickly subsides so that Set a "resting state" in the tissue before the signal to be recorded from the heart can.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeipiels der Erfindung und Figur 2 verschiedene Spannungsverläufe, wie sie sich bei der erfindungsgemäßen Schaltung einstellen.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims are identified below along with the description of the preferred Embodiment of the invention shown in more detail with reference to the figures. They show: figure 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the invention and figure 2 different voltage curves, as they are in the circuit according to the invention to adjust.

In Figur 1 ist ein Blockschaltbild des mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen versehenen Herzschrittmachers dargestellt. Dabei stellt Block 1 die bekannte Zeitsteuerung eines implantierbaren Schrittmachers dar, welche die Zeitpunkte der Stimulationsimpulse festlegt. Die Impulsform wird dabei durch einen Impulserzeuger 2 bestimmt, wobei die Impulsamplitude und Impulsdauer mittels einer extern zu beeinflussenden Programmierschaltung 3 festgelegt wird.In Figure 1 is a block diagram of the measures according to the invention provided pacemaker is shown. Block 1 provides the known time control of an implantable pacemaker, which shows the times of the stimulation pulses specifies. The pulse shape is determined by a pulse generator 2, wherein the pulse amplitude and pulse duration by means of a programming circuit that can be influenced externally 3 is established.

Ausgangssignale des Impulsformers 2 gelangen zu einem Analogschalter 4, welcher den Ausgangskondensator C impulsweise mit einem Bezugssignal verbindet, wobei der Ausgangskondensator ursprünglich über ein Widerstand R auf das Potential "+" aufgeladen ist. An eine Ausgangsklemme 5 ist die (nicht dargestellte) Stimulationselektrode angeschlossen, welche den Ausgang des Kondensators C mit der durch das Körpergewebe gebildeten Last RL verbindet. Das Potential "+" des Schrittmachers ist mit der indifferenten Elektrode verbunden.Output signals from the pulse shaper 2 go to an analog switch 4, which connects the output capacitor C in pulses to a reference signal, wherein the output capacitor is originally at the potential via a resistor R "+" is charged. The stimulation electrode (not shown) is connected to an output terminal 5 connected, which the output of the capacitor C with that through the body tissue formed load RL connects. The potential "+" of the pacemaker is indifferent to the Electrode connected.

Wenn der Analogschalter 5 zur Abgabe eines Stimulationsimpulses durch ein Signal 2.1 durchgeschaltet wird, entsteht am Ausgang des Schrittmachers ein negativer Spannungssprung, wie er im Diagramm 2.5 links sichtbar ist. (Die in Figur 2 dargestellten Spannungsverläufe 2.1 bis 2.5 sind an den entsprechenden Schaltungsteilen von Figur 1, an denen sie auftreten, bezeichnet.) Eine Impulsformerschaltung 7 zum Erkennen des Endes des Stimualtionsimpulses bildet aus dessen Rückflanke einen Steuerimpuls her, der dem Eingang ~Start" einer Impulserzeugerschaltung 8 zugeführt wird. Diese Impulserzeugerschaltung 8 bestimmt in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Eingangssignalen die Zeitdauer und Amplitude des eine Rückladung des Ausgangskondensators C bewirkenden Gegenimpulses. Die Ansteuerung erfolgt dabei durch dieselben Programmschaltungsmittel 3, welche auch die Amplitude und Dauer des Stmulationsimpulses festlegen. Der Gegenimpuls wird in einer der Impulsformerschaltung 9 gegebenenfalls um einen Amplitudenfaktor bzw. einen festen Amplitudenwert verändert, um gegebenenfalls eine patientenindividuelle bzw. elektrodenbezogene Anpassung vornehmen zu können. Außerdem kann er einer Verformung unter Beibehaltung des Amplitudenintegrals unterzogen werden, die ebenfalls in Abhängigkeit von der Programmierschaltung 3 vorgenommen wird. Diese vorgegebene Verformung des Impulsverlaufs schließt die Erzeugung eines linearen Abfalls ein - wie es aus 2.2 ersichtlich ist.When the analog switch 5 to deliver a stimulation pulse through When a signal 2.1 is switched through, a is produced at the output of the pacemaker negative voltage jump, as can be seen in diagram 2.5 on the left. (The one in Figure 2 voltage curves 2.1 to 2.5 shown are on the corresponding circuit parts of Figure 1, at which they occur.) A pulse shaper circuit 7 for Detection of the end of the stimulation pulse forms a control pulse from its trailing edge here, the dem Input ~ Start "of a pulse generator circuit 8 is supplied will. This pulse generator circuit 8 determines as a function of the supplied to it Input signals the duration and amplitude of a back charge of the output capacitor C causing counter pulse. The control takes place by the same program circuit means 3, which also determine the amplitude and duration of the stimulation pulse. The counter impulse is possibly in one of the pulse shaping circuit 9 by an amplitude factor or a fixed amplitude value is changed, possibly by a patient-specific one or to be able to make electrode-related adjustments. It can also deform while maintaining the amplitude integral, which is also a function is made by the programming circuit 3. This predetermined deformation of the The pulse waveform includes the generation of a linear decay - as shown in 2.2 can be seen.

Das Ausgangssignal der Impulsformungsschaltung 9 wird einem Analogschalter 10 zugeführt, welcher während der Rückladezeit den Ausgangskondensator C mit einer Spannungsquelle n++n verbindet, die gegenüber der zur normalen Versorgung der Ausgangsstufe verwendeten Spannungsquelle "+w eine erhöhte Spannung abgibt.The output of the pulse shaping circuit 9 becomes an analog switch 10 supplied, which during the recharge time the output capacitor C with a Voltage source n ++ n connects the opposite to the normal supply of the output stage voltage source used "+ w emits an increased voltage.

Durch den am Kondensator C erzeugten Spannungsimpuls entgegengesetzter Stimulationsspannung wird ein Rückstrom durch den Lastwiderstand RL erzeugt, der den Kondensator C entlädt, wie es aus 2.5 für den an die Stimulation anschließenden Zeitraum ersichtlich ist. Dadurch, daß die treibende Spannung für den Rückstrom größer ist als die Stimulationsspannung, erfolgt der wesentliche Teil der Rückladung in kürzerer Zeit, so daß der restliche Stromfluß, der außerhalb der Spannungsspitze fließt, die Folge des logarithmischen Verhaltens - und gegebenenfalls durch das Analogglied 10 erzeugten linearen Spannungsabfalls sich der Nullinie sehr stark annähert, so daß die durch den Stimulationsimpuls und den Rückladeimpuls erzeugte Störung in Bezug auf den Ruhezustand des zu stimulierenden Gewebes alsbald abklingt und ein die Effektivität der Stimulation kennzeichnendes herzeigenes Signal weitgehend ohne die Uberlagerung von durch die Stimulation bedingten Effekten über die Eingangsschaltung 4 aufgenommen werden kann.Opposite due to the voltage pulse generated at capacitor C. Stimulation voltage, a reverse current is generated through the load resistor RL, the the capacitor C discharges as it is from 2.5 for the one following the stimulation Period can be seen. Because the driving tension for the return current is greater than the stimulation voltage, the main part takes place the recharging in a shorter time, so that the remaining current flow that is outside the Voltage peak flows, the consequence of the logarithmic behavior - and possibly the linear voltage drop generated by the analog element 10 is very close to the zero line closely approximates, so that the generated by the stimulation pulse and the recharge pulse Disturbance in relation to the resting state of the tissue to be stimulated soon subsides and to a large extent an intrinsic signal indicative of the effectiveness of the stimulation without the superimposition of effects caused by the stimulation via the input circuit 4 can be included.

Der Rückladeimpuls wird in Abhängigkeit von der Programmierung der Impulsamplitude und -breite der Stimulationsimpulse verändert, wobei der Zusammenhang vorzugsweise derart gewählt wird, daß das Produkt von Amplitude und Breite des Gegenimpulses linear mit der Amplitude und Breite des Stimulationsimpulses abhängt. Ein die individuellen Verhältnisse bei der Implantation, wie beispielsweise die verwendete Elektrode und den Einfluß der entstehenden Polarisationsspannung auf die Rückladung kompensierende Konstante kann für den jeweiligen Patienten eingestellt und über die Programmiermittel 3 von außerhalb des Körpers vorgegeben werden. Die Einstellung der Amplitudenkonstante für den Impulsformer 9 erfolgt dabei zweckmäßigerweise derart, daß die Effektivität der Stimulation des Schrittmachers durch ein externes EKG-Gerät überwacht und mit den durch den mittels Signalübertragung aus dem Schrittmacher aufgenommenen Informationen über die Eingangsschaltung 4 aufgenommenen herzeigenen Signale abgeglichen wird.The recharge pulse is depending on the programming of the Pulse amplitude and width of the stimulation pulses changed, with the relationship is preferably chosen such that the product of the amplitude and width of the counter pulse linearly depends on the amplitude and width of the stimulation pulse. One the individual Conditions during the implantation, such as the electrode used and compensating for the influence of the resulting polarization voltage on the return charge Constant can be set for the respective patient and via the programming means 3 can be given from outside the body. The setting of the amplitude constant for the pulse shaper 9 is expediently carried out in such a way that the effectiveness the stimulation of the pacemaker is monitored by an external EKG device and with by the means of signal transmission from the Pacemaker recorded Adjusted information about the input circuit 4 recorded own signals will.

Der Widerstand R stellt in der dargestellten Schaltung eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme dar, da durch dieses Schaltelement einerseits die Entladung des Kondensators C unabhängig vom Analogglied 10 in einen Ausgangszustand sichergestellt wird, zum anderen stellt sich hierüber ein geringfügiger Ausgleichsstrom ein, der den Kondensator C entlädt, wenn der Schrittmacher außer Funktion ist, so daß sich eine geringfügige Fehlbemessung des Gegenimpulses ausgleicht. Bei der Bemessung des Gegenimpulses ist der durch den Widerstand R fließende Strom in der Weise in Rechnung zu stellen, daß die Summe der beiden Ströme den notwendigen Rückladeimpuls bildet. Der Stromfluß durch den Rückladeimpuls wird nach einer maximalen Zeitdauer gesperrt, wobei vom Ausgang des Impulsformers 7 ein Zeitglied 11 gesteuert wird, welches eine Zeitverzögerung des Impulses um 20 Millisekunden bewirkt. Das Zeitglied kann beispielswiese mittels eines monostabilen Multivibrators aufgebaut sein. Das Ausgangssignal des Zeitglieds 11 gelangt zu einem ODER-Gatter 12, welches die Impulserzeugerschaltung 8 über den Eingang "Stop" zurücksetzt.The resistor R represents an additional one in the circuit shown This is a safety measure because this switching element, on the one hand, causes the discharge of the capacitor C ensured independently of the analog element 10 in an initial state is, on the other hand, a slight equalizing current occurs over this, the the capacitor C discharges when the pacemaker is inoperative, so that compensates for a slight incorrect measurement of the counter pulse. When dimensioning of the counter pulse is the current flowing through the resistor R in the manner in To take into account that the sum of the two currents provides the necessary recharge pulse forms. The current flow through the recharge pulse is after a maximum period of time locked, whereby a timer 11 is controlled from the output of the pulse shaper 7, which causes the pulse to be delayed by 20 milliseconds. The timer can be constructed, for example, by means of a monostable multivibrator. That The output signal of the timer 11 goes to an OR gate 12, which is the pulse generator circuit 8 is reset via the "Stop" input.

Um die Rückladung des Kondensators C exakt kontrollieren zu können, ist in der hier beschriebenen Schaltung eine zusätzliche Vorrichtung vorgesehen, welche eine exakte Kontrolle des Umladevorganges gestattet. Diese Vorrichtung stellt unabhängig von der Einstellbarkeit des Rückladeimpulses eine Möglichkeit dar, um die Rückladung des Konden- sators C nach einem Stimulationsimpuls exakt steuern zu können. Diese Lösung ist von der Beeinflussung des Amplitudenverlaufs des Rückladeimpulses unabhängig. Im Interesse eines baldigen Abklingens der durch den Rückladeimpuls hervorgerufenen Störung des elektrochemischen Verhaltens des gereizten Gewebes beschränkt bleibt. In diesem Zusammenhang kann es bei Verwendung niedriger Stimulationsamplituden ausreichend sein, auch den Gegenimpuls entsprechend geringer zu bemessen, wobei trotzdem eine Rückladung des Kondensators C in der notwendigen kurzen Zeit erfolgt, wenn die Ausgangsamplitude des Rückladeimpulses größer ist als die Stimulationsamplitude.In order to be able to control the recharging of the capacitor C exactly, an additional device is provided in the circuit described here, which allows an exact control of the reloading process. This device represents regardless of the adjustability of the recharge pulse is a possibility to the recharging of the condensate sators C after a stimulation pulse to be able to control exactly. This solution is based on influencing the amplitude curve independent of the recharge pulse. In the interest of an early subsidence of the through disturbance of the electrochemical behavior of the irritated tissue remains limited. In this context it can be used when lower stimulation amplitudes may be sufficient, also corresponding to the counter impulse to be dimensioned lower, although a recharging of the capacitor C in the necessary short time if the output amplitude of the recharge pulse is greater than the stimulation amplitude.

Zu diesem Zweck ist ein Stromintegrator 13 vorgesehen, dem das Ausgangssignal einer Strommeßstufe 14 zugeführt wird, welche ein Ausgangssignal abgibt, welches ein Maß für den Lade- bzw. Entladestrom des Kondensators C ist. Ein übliches Bauelement zur Ermittlung des Stroms ist ein geeichter Widerstand, an dem eine nach dem Ohmschen Gesetz dem Strom proportionale Spannung abfällt.For this purpose, a current integrator 13 is provided to which the output signal a current measuring stage 14 is fed, which emits an output signal which is a measure of the charging or discharging current of the capacitor C. A common component to determine the current is a calibrated resistor, on which one after the ohmic Law of the voltage proportional to the current drops.

Der Integrator 13 wird jeweils zu Beginn eines Stimulationsimpulses zurückgesetzt, wofür in der hier dargestellten Schaltung eine Schaltung 13a verantwortlich ist, welche die Anstiegsflanke des Stimulationsimpulses in einen Impuls umformt, der den Integrator zurücksetzt. Bei praktischen Ausführungen eines Herzschrittmachers wird dieses Zurücksetzen jedenfalls durch die Schaltung 1 zur allgemeinen Steuerung des zeitlichen Ablaufs des Stimulationsvorgangs erfolgen können. Der Integrator 13 beginnt sich entsprechend dem über den Lastwiderstand RL fließenden Strom aufzuladen, wenn er - wie üblich - in Form eines Kondensators oder einer einen Kondensator enthaltenden Operationsverstärkerschaltung (aktiver Integrator) ausgebildet ist. Der Rückladeimpuls läßt durch die Schaltung 14 einen Strom in umgekehrter Richtung fließen, welche den Integrator 13 wieder zunehmend entlädt, so daß er, wenn der Ausgangskondensator C entladen ist, ebenfalls wieder seinen Nullzustand einnimmt. Sobald der Integrator 13 seinen Nullzustand erreicht hat, gibt eine nachgeschaltete Null-Diskriminatorschaltung 15 ein Ausgangssignal ab, welches über das ODER-Gatter 12 die Abgabe des Rückladeimpulses über den "Stop"-Eingang des Blocks 8 unterbricht. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Ladung des Kondensators C, die er durch den Stimulationsimpuls abgehalten hat, durch den Rückladeimpuls wieder aufgehoben wurde.The integrator 13 is in each case at the beginning of a stimulation pulse reset, for which a circuit 13a is responsible in the circuit shown here which converts the leading edge of the stimulation pulse into a pulse, which resets the integrator. For practical versions of a pacemaker this resetting is in any case made by the circuit 1 for general control the timing of the stimulation process can take place. The integrator 13 begins according to the flowing across the load resistor RL current to charge, if - as usual - in the form of a capacitor or a capacitor containing operational amplifier circuit (active integrator) is formed. The recharge pulse passes through the circuit 14 a current in the opposite direction flow, which the integrator 13 again increasingly discharges, so that if the Output capacitor C is discharged, also resumes its zero state. As soon as the integrator 13 has reached its zero state, there is a downstream one Zero discriminator circuit 15 from an output signal, which via the OR gate 12 interrupts the delivery of the recharge pulse via the "Stop" input of block 8. In this way it is ensured that the charge on capacitor C, which it carries stopped the stimulation pulse, canceled by the recharge pulse became.

Wenn der Null-Zustand des Integrators 13 nach 20 Millisekunden nicht erreicht ist,# wird der Rückladeimpuls zusätzlich unabhängig durch das Zeitglied 11 unterbrochen. Dadurch, daß über den weiteren Widerstand R minimale Ladungsfehlbeträge des Ausgangskondensators C noch ausgeglichen werden, kann beispielsweise durch einen geringfügigen Null-Fehler des Diskriminators 15 keine Restladung auf dem Kondensator C aufsummiert werden. Die Bezugsgröße für den Ladungsvergleich ist stets der Zustand unmittelbar vor dem Stimulationsimpuls, der durch die dargestellte Kontrolle der Rückladung zum Ende des Rückladeimpulses erneut hergestellt wird. Die Schaltung ist damit unabhängig von stimulationsbedingten zeitlichen Änderungen des Lastwiderstandes RL und entsprechenden zeitlichen Änderungen der Polarisationsspannung an der Schrittmacherelektrode, so daß der elektrochemisch ungestörte Zustand des Gewebes frühzeitig wieder hergestellt werden kann. Auch bei der aktiven Begrenzung des Rückladeimpulses mittels Kontrolle durch einen Integrator kann durch die Formung des Spannungsverlaufs des Rückladeimpulses (linearer oder ähnlicher Abfall) ein möglichst zügiger Übergang in den ungestörten elektrochemischen Gewebezustand erfolgen.If the zero state of the integrator 13 is not after 20 milliseconds is reached, # the recharge pulse is also independent by the timer 11 interrupted. The fact that through the further resistor R minimal charge deficits of the output capacitor C can still be compensated, for example by a minor zero error of the discriminator 15 no residual charge on the capacitor C. The reference variable for the charge comparison is always the state immediately before the stimulation pulse generated by the illustrated control of the Recharge is restored at the end of the recharge pulse. The circuit is therefore independent of changes in the load resistance over time due to the stimulation RL and corresponding changes in the polarization voltage at the pacemaker electrode over time, so that the electrochemically undisturbed condition of the tissue at an early stage can be restored. Even with the active limitation of the recharge pulse by means of control by an integrator, the voltage curve can be shaped of the recharge pulse (linear or similar drop), a transition as quickly as possible take place in the undisturbed electrochemical tissue state.

Bei einer weiteren in Figur 1 durch einen gestrichelten Pfeil zum Block 9 angedeuteten Lösung erfolgt die Impulsformung unter Heranziehung der Strommessung (Block 14) derart, daß der Rückladeimpuls einen vorgebenen Stromverlauf erhält. Dabei ist im Block 9 eine sogenannte "Konstantstromquellen vorzusehen, welche den dem Ausgangskondensator während des Rückladeimpulses einzuprägenden Strom durch den über die bisher dargestellten Mittel erfolgten Spannungsverlauf vorgegeben erhält. Eine derartige Konstantstromquelle ist beispielsweise mittels eines Operationsverstärkers realisierbar, an dessen Eingang die der gewünschten Signalform entsprechende Steuerspannung mit der stromproportionalen Spannung des Blocks 14 verglichen wird.In another in Figure 1 by a dashed arrow to Block 9 indicated solution, the pulse shaping takes place using the current measurement (Block 14) in such a way that the recharge pulse receives a predetermined current curve. In this case, a so-called "constant current source" is to be provided in block 9, which the current to be impressed on the output capacitor during the recharge pulse the voltage curve that has taken place via the means shown so far is given. Such a constant current source is for example by means of an operational amplifier feasible, at the input of which the control voltage corresponding to the desired signal form is compared with the voltage of block 14, which is proportional to the current.

Claims

Cardiac pacemakers with means for receiving signals from the heart A n p r ü c h e cardiac pacemaker with means for receiving signals from the Hearts, and a circuit to at least partially compensate for the effect a previous stimulation pulse on the output capacitor by means of a immediately following pulse of opposite polarity, through this it is noted that the subsequent counter pulse has a greater maximum Has voltage amplitude and the stimulation pulse with respect to its duration and / or its amplitude with the corresponding parameters of the stimulation pulse is variable by common adjustment means.

2. pacemaker according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z E i c h n e t that the common setting means by the circuit for programming from pacemaker parameters via external switching means.

3. Cardiac pacemaker according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the counter impulse has additional setting means is variable by a compensation factor and / or an additive constant.

4. pacemaker according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n n z e i c h n e t that the counter pulse has a decaying voltage amplitude having.

5. Pacemaker with means for receiving signals from the Hearts and a circuit at least partial compensation the effect of a previous stimulation pulse on the output capacitor by means of an immediately following pulse of opposite polarity, by the fact that the following counter pulse is greater has maximum voltage amplitude than the stimulation pulse and that the counter pulse is ended when its current integral corresponds to the current integral of the previous stimulation pulse, with respect to one of the leads of the output capacitor (C).

6. pacemaker according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z E i c h n e t that the switching off of the counter pulse by a zero discriminator takes place, which is controlled by the integrator, with means for resetting of the integrator in an initial state immediately before delivery a stimulation pulse are provided.

7. pacemaker according to one of claims 5 or 6, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the integrator has one in that of the output capacitor (C) inserted current / voltage converter takes place.

8. pacemaker according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n n z e i c h n e t that the switching off of the counter pulse takes place after a predetermined maximum period of time.

9. pacemaker according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n n z i c h n e t that the maximum duration is essentially twenty Milliseconds.