DE2608095A1

DE2608095A1 - Vorrichtung zum erfassen und uebertragen von schrittmacherreizimpulsen

Info

Publication number: DE2608095A1
Application number: DE19762608095
Authority: DE
Inventors: Thomas C Barthel; Brian A Brastad; John D Menken
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1975-03-06
Filing date: 1976-02-27
Publication date: 1976-09-16
Also published as: CA1072185A; DE2608095C2; FR2303419B1; FR2303419A1; US4151513A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

8000 MÜNCHEN 83 · ELFENSTRA5SE 32 2608095

27. Februar 1976

MEDTRONIC, INC.
3055 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn. 5544O/V.St.A.

Vorrichtung zum Erfassen und Übertragen von Schrittmacherreizimpulsen

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer Vorrichtung, die es erlaubt, einen Träger derart mit einer Information, die über ein Übertragungsmedium von verhältnismäßig kleiner Bandbreite übertragen werden soll, zu modulieren, daß sie an einem Empfänger erfaßt werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung dieser Art, die es gestattet, für die Breite eines Schrittmacherreizimpulses kennzeichnende Daten zu einer entfernt angeordneten Stelle zu übermitteln, so daß sich die Impulsbreite genau bestimmen läßt, um auf diese Weise Aussagen über die Energiequelle des Schrittmachers, beispielsweise eine Batterie, zu gewinnen.

Es sind Herzschrittmacher bekannt (US-PS 3 057 356), die dem Herzen elektrische Reizsignale derart zuführen, daß es mit einer gewünschten Rate in der Größenordnung von 72 Schlägen pro Minute kontrahiert. Ein Herzschrittmacher kann in den menschlichen Körper implantiert werden und dort für eine relativ lan-

609838/0842

FERNSPRECHER: 089/6012039 · KABEL: ELECTRtCPATENT MÜNCHEN

ORIGINAL INSPECTED

ge Zeitdauer arbeiten, wobei er Herzreizsignale mit verhältnismäßig geringer Energie abgibt. Bei dem Herzschrittmacher handelt es sich um eine kleine, vollständig implantierte, transistorisierte und aus Batterien gespeiste Einheit, die über flexible Elektrodendrähte unmittelbar mit dem Myokard oder Herzmuskel verbunden ist. Ein solcher Schrittmacher kann elektrische Reizsignale mit relativ fester Rate anliefern.

Implantierbare Herzschrittmacher dieser Art werden in erheblichem' Umfang bei Patienten benutzt, die an einem vollständigen Herzblock leiden. Der Einsatz der Schrittmacher hat die Lebensdauererwartung von Patienten mit Implantat von einer Wahrscheinlichkeit von 50 % für ein Jahr auf nahezu die Lebensdauererwartung von physisch vergleichbaren Menschen erhöht, die nicht an dieser Herzkrankheit leiden.

Normalerweise sind solche Herzschrittmacher in einer Substanz gekapselt, die gegenüber Körpermedien im wesentlichen inert ist. Sie werden im Körper des Patienten durch einen chirurgischen Eingriff implantiert, im Verlaufe dessen in der Brust des Patienten unterhalb der Haut und über denBrustmuskeln oder im abdominalen Bereich ein Einschnitt hergestellt wird, innerhalb dessen der Schrittmacher untergebracht wird. Wegen der Unannehmlichkeiten, der Kosten und des relativen Risikos für den Patienten ist es in hohem Maße erwünscht, die Lebensdauer der Energiequelle oder Batterie zu verlängern und auf diese

603838/0842

Weise die Anzahl derartiger chirurgischer Eingriffe zu begrenzen. Daraus ergibt sich für den behandelnden Arzt das Problem, festzustellen, wann die Batterien ausgetauscht werden müssen, wobei das relative Risiko oder die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls des Schrittmachers auf Grund einer Erschöpfung der Batterie nicht außer acht gelassen werden darf.

Es wurde eine Reihe von Lösungen dieses Problems vorgeschlagen. Eine dieser Lösungen besteht darin, die Batterie in vorbestimmten Abständen auszutauschen, wobei ein empirisch ermitteltes Risiko für einen Ausfall der Schrittmacherbatterien einkalkuliert wird. Ein anderer Vorschlag geht dahin, Schrittmacherkliniken einzurichten, wo fotografische Analysemethoden benutzt werden, um einen drohenden Ausfall festzustellen. Diese Lösungen sind im Hinblick auf ein einfaches und zuverlässiges Ermitteln einer Verschlechterung des Betriebsverhaltens des Schrittmachers nicht ganz zufriedenstellend. Das Risiko eines unentdeckten vorzeitigen Ausfalls, das bei einem periodischen Austausch in vorbestimmten Zeitabständen in Kauf ge-

nommen werden muß, ist aus naheliegenden Gründen unerwünscht. Fotoanalyseverfahren sind kompliziert, hinsichtlich ihrer Aussage nicht unbedingt schlüssig und machen es notwendig, daß sich der Patient selbst in die Praxis des Arztes begibt. Außerdem stehen derartige Verfahren für den Arzt und den Patienten nicht in Kürze zur Verfügung; sie könnten vielmehr nur in Spezialkliniken angewendet werden.

600838/0842

Es ist auch bekannt (US-PS 3 618 615), mittels eines künstlichen Herzschrittmachers in regelmäßigen Abständen eine Folge von Reizimpulsen zu erzeugen, von denen einer eine wesentlich geringere Energie als die anderen Impulse hat. Wenn das Herz auf den Reizimpuls von verminderter Energie anspricht, verbleibt ein angemessener Sicherheitsfaktor. Spricht dagegen das Herz nicht an, wird also beispielsweise im Anschluß an den Prüfimpuls von niedrigerer Energie kein Herzschlag festgestellt, weiß man, daß die Funktion nur noch bedingt zuverlässig ist und ein möglicher Ausfall droht.

Entsprechend einem weiteren bekannten Verfahren zur Ermittlung des drohenden Ausfalls einer Schrittmacherenergiequelle (US-PS 3 713 449) ist der künstliche Herzschrittmacher mit einer Einrichtung ausgestattet, die es erlaubt, die Impulsbreite des Reizimpulses wahlweise zu variieren. Die Verstellung der Impulsbreite erfolgt vorzugsweise durch einen Arzt mit Hilfe eines Mechanismus, der außerhalb des Körpers angewendet wird. Der Arzt ändert mit Hilfe einer"solchen Vorrichtung die Impulsbreite des implantierten Schrittmachers, bis die Mitnahme aussetzt. Aus einem Vergleich mit der früher zum Zeitpunkt der Implantation des Schrittmachers gemessenen Impulsbreite läßt sich der Zustand der Batterie überprüfen; es kann festgestellt werden, ob die Batterie ausgetauscht werden muß. Entsprechend einem weiteren bekannten Versuch (US-PS 3 842 844), die Erschöpfung einer Batterie genau festzustellen, ist eine Anord-

GG9838/0842

nung vorgesehen, die die Impulsbreite des Ausgangssignals vergrößert, wenn die Batterien erschöpft sind, d. h. die Spannungsamplitude abnimmt. Bei einer Erschöpfung der Energiequelle oder Batterie nimmt ferner die Impulsfolgefrequenz derartiger künstlicher Herzschrittmacher ab. Beispielsweise kann ein künstlicher Herzschrittmacher zum Zeitpunkt der Implantation Reizimpulse mit einer Frequenz von 70 Schlagen pro Minute, plus oder minus zwei Schlägen, bei einer Impulsbreite in der Größenordnung von 0,5 ms erzeugen. Nach einer Arbeitsdauer, die beispielsweise in der Größenordnung von 2 bis 4 Jahren liegt, ändert sich die Anzahl der Schläge je Minute um ungefähr 5 % bis 10 %; d. h. es kommt verglichen mit der ursprünglichen Anzahl von Schlägen pro Minute zu einer Verminderung um 5 bis 7 Schlägen. Die Impulsbreite kann auf einen Wert in der Größenordnung von 1 ms ansteigen. In Abhängigkeit von den bekannten Daten derartiger Batterien läßt eine Änderung der Anzahl von Schlägen pro Minute sowie eine Änderung der Impulsbreite erkennen, daß eine von mehreren (beispielsweise 4 oder 5) Zellen ausgefallen ist und daß es Zeit ist, die Batterien des implantierten Schrittmachers auszutauschen, um eine weitere Reizung des Herzens mit ausreichendem Energiepegel sicherzustellen .

Eine Steigerung der Impulsbreite ist erwünscht, damit bei sinkender Amplitude der von der Schrittmacherbatterie angelieferten Spannung die Gesamtenergie des Reizimpulses im wesentlichen

809838/0842

ORIGINAL INSPECTED

konstant bleibt. Es versteht sich aber, daß der Spannungspegel der Schrittmacherbatterie unter einen Wert abfallen kann, bei dem das Herz unabhängig von der Impulsbreite nicht mehr anspricht. Außerdem nimmt, wenn die Impulsbreite ansteigt, um eine Abnahme des Spannungswertes zu kompensieren, die Stromentnahme aus der Batterie zu, wodurch die Geschwindigkeit der Batterieentladung erhöht wird.

Einer der Nachteile der bekannten Versuche, die Erschöpfung der Energiequelle von Schrittmachern zu ermitteln, besteht darin, daß der'Patient sich in die Praxis des Arztes, ein Krankenhaus oder eine Klinik begeben muß. Es stehen jedoch auch Systeme zur Verfügung, um über Elektroden, die am Körper des Patienten angebracht werden, die elektrische Herzaktivität und die Reizimpulse, die dem Herzen von einem künstlichen Herzschrittmacher aus zugeführt werden, zu erfassen und solche Signale über ein leicht verfügbares Übertragungsmedium, beispielsweise Telefonleitungen, zu einer entfernt angeordneten Station, beispielsweise in der Praxis eines Arztes, in einem Krankenhaus oder einer Klinik, zu übermitteln, wo eine geschulte Fachkraft, beispielsweise der Arzt oder eine entsprechend ausgebildete Hilfskraft, die Herzaktivität bequem überwachen kann. Auf diese Weise lassen sich regelmäßige Kontrollen des Herzens des Patienten durchführen, ohne daß der Patient zum Krankenhaus zur Klinik oder zur Praxis des Arztes zu reisen braucht.

609833/0342

Fig. 4 zeigt eine typische grafische Darstellung der elektrischen Aktivität des Herzens eines Patienten, das durch Impulse von einem künstlichen Herzschrittmacher stimuliert wird. Die Herzaktivität oder das Elektrokardiogramm (EKG) des Patienten ist in Fig. 4 mit dem Buchstaben B bezeichnet, während der Reizimpuls bei A dargestellt ist. Die Impulsbreite des Reizimpulses ist mit den Buchstaben PW bezeichnet. Der Schwellwert für die Anregung des Herzens ändert sich von Patient zu Patient. Die minimale Impulsbreite des Reizimpulses liegt in der Größenordnung von 100 /US; die Mindestspannungsamplitude beträgt ungefähr 0,5 V. Typischerweise beträgt die Amplitude des Reizimpulses ungefähr 6 V.

Angesichts der kleinen Bandbreite von Fernmeldeübertragungsleitungen werden niedrige Trägerfrequenzen in der Größenordnung von 15OO Hz benutzt, um derartige Signale zu übermitteln. Infolgedessen ist es nicht möglich, die Breite des Schrittmacherreizimpulses genau zu übertragen. Typischerweise kann die Impulsbreite eines künstlichen Herzschrittmachers zwischen 0,15 ms und ungefähr 3 ms schwanken. Ein wesentlicher Teil eines Impulses derart geringer Breite geht verloren, wenn der Impuls einer niedrigen Trägerfrequenz überlagert wird. Es wäre daher zwar möglich, einen derartigen Impuls unmittelbar zu einer entfernt angeordneten Station zu übermitteln. Die erfaßte Impulsbreite könnte jedoch nicht mit ausreichender Genauigkeit reproduziert werden, um mit der gewünschten Präzision den Zu-

Π 0 3 Pn R / 0 8 £ 2

stand oder die Lebensdauer der Schrittmacherenergiequelle beurteilen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine genaue Anzeige des Zustandes der Energiequelle eines künstlichen Schrittmachers zu sorgen, ohne daß der den implantierten Schrittmacher tragende Patient die Praxis des Arztes, eine Klinik oder ein Krankenhaus aufsuchen muß. Es soll ferner eine Vorrichtung geschaffen werden, die es erlaubt, den künstlichen Schrittmacherreizimpuls nach Erfassung am Patienten mit ausreichender Genauigkeit zu übertragen, so daß die Impulsbreite an einer entfernt angeordneten Station genau bestimmt und wiedergegeben werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Einrichtung vorgesehen wird, die über Elektroden, die am Körper des Patienten angebracht werden, die elektrische Aktivität des Herzens des Patienten sowie die dem Herzen durch einen implantierten Herzschrittmacher zugeführten Reizimpulse erfaßt und diese Signale über ein Übertragungsmedium mit verhältnismäßig kleiner Bandbreite, beispielsweise Telefonleitungen, überträgt, so daß die Signale empfangen und in geeigneter Weise wiedergegeben werden können, um die Breite des Reizimpulses des künstlichen Schrittmachers genau zu bestimmen. Der Reizimpuls wird dabei insbesondere erfaßt und verstärkt sowie anschließend um einen Faktor multipliziert, der angesichts der

609838/0342

relativ niedrigen Trägerfrequenz so gewählt ist, daß bei der anschließenden Erfassung und Wiedergabe keine anderen elektrischen Herzsignale überdeckt werden. Der multiplizierte oder gedehnte Impuls wird der Trägerfrequenz überlagert, ohne daß es zu einem Verlust an ausreichender Genauigkeit bezüglich der Impulsbreite kommt.

Bei der erfindungsgemäßen Gesamtanlage wird das multiplizierte Signal der erfaßten übrigen Herzaktivität, beispielsweise dem Elektrokardiogramm des Patienten, überlagert und mittels eines zweckentsprechenden Wandlers in ein Tonsignal umgesetzt, das auf das Mikrophon eines Fernsprechapparates gerichtet wird. Auf diese Weise können die Herzdaten über Telefonleitungen zu einer entfernt angeordneten Station, beispielsweise in der Praxis eines Arztes, in einem Krankenhaus oder in einer Klinik, übertragen werden. An der entfernt angeordneten Station wandelt ein mit einer Telefonhörkapsel gekoppelter Empfänger das empfangene Tonsignal in elektrische Signale um, die anschließend verarbeitet werden. Dabei wird der vervielfachte Reizimpuls von dem restlichen Teil des übermittelten Herzaktivitätssignals abgetrennt; seine Breite wird gemessen. Die gemessenen Impulsbreitendaten werden auf einer zweckentsprechenden Wiedergabeanordnung, beispielsweise mit Hilfe von lichtemittierenden Dioden, wiedergegeben, so daß der Arzt des Patienten die Lebensdauererwartung der Schrittmacherbatterie genau voraussagen kann.

80 98 38/08 42

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A ein vereinfachtes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Senders,

Fig. 1B ein vereinfachtes Diagramm, das erkennen läßt, wie der Sender gemäß Fig. 1A die elektrische Aktivität des Herzens des Patienten über ein Übertragungsmedium zu einem Empfänger überträgt,

Fig. 2 ein ausführlicheres Blockschaltbild des Empfängers nach Fig. 1A,

Fig. 3A, schematische Schaltbilder des Senders nach den 3B und 3C Fig. 1A und 2,

Fig. 4 eine grafische Darstellung der elektrischen Aktivität des Patienten und die überlagerten Herzschrittmacherreizimpulse, wie sie erfindungsgemäß übermittelt und von dem Empfänger erfaßt werden,

Fig. 5A-5L die verschiedenen Signale, wie sie in dem Blockschaltbild des Senders nach Fig. 2 auftreten,und

6 G 9 838 /OS4 2

Fig. 6A und 6B ein vereinfachtes Blockschaltbild des Empfängers nach Fig. 1B.

Fig. 1B läßt in vereinfachter Form erkennen, wie ein Sender die elektrische Aktivität des Herzens des Patienten, beispielsweise das Elektrokardiogramm des Patienten, dem der erfaßte Reizimpuls, multipliziert mit einem vorbestimmten Faktor, überlagert ist, ermittelt und über ein Übertragungsmedium 50 von verhältnismäßig kleiner Bandbreite zu einem Empfänger 60 überträgt. Der Empfänger 60 trennt den multiplizierten Reizimpuls ab und gibt ihn mit ausreichender Genauigkeit wieder, so daß der Arzt die Breite des Reizimpulses und den Zustand der Energiequelle des Schrittmachers genau beurteilen kann. Es versteht sich, daß der Sender 10 als tragbare Einheit ausgebildet werden kann, die sich mit einem Fernsprechapparat koppeln läßt, so daß die gewünschten Signale über die Telefonleitungen oder das Übertragungsmedium 50 gehen. Am Ende des Übertragungsmediums 50 kann der Empfänger 60 mit einem anderen Fernsprechapparat gekoppelt werden, wodurch das übermittelte Signal innerhalb des Empfängers 60 in elektrische Signale umgewandelt werden kann, die in der im folgenden noch näher erläuterten Art verarbeitet und wiedergegeben werden.

Fig. 1A zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild des Senders 10. Es sind zwei Elektroden 11 vorgesehen, die am. Patienten, beispielsweise an der Innenseite der Unterarme, angebracht wer-

609838/0342

den, um die elektrische Aktivität des Herzens des Patienten . und die Reizimpulse, die von dem implantierten künstlichen Schrittmacher erzeugt und dem Patienten zugeführt werden, zu erfassen und an einen Verstärker 12 anzulegen. Das ermittelte Signal wird von dem Verstärker 12 verstärkt, bevor es auf einen EKG-Kanal geht, der aus einem Filter 13 und einem spannungsgesteuerten Oszillator 18 besteht. Das Filter 13 hat die Aufgabe, den Schrittmacherreizimpuls am Durchlaufen des EKG-Kanals zu hindern. Das verstärkte Signal wird außerdem an einen Impulsdehner 20 angelegt, der den Reizimpuls erfaßt und verstärkt sowie anschließend um einen festen Faktor dehnt, der von dem über das Übertragungsmedium 50 laufenden Trägersignal und der Wiedergabeeinrichtung, beispielsweise einem Streifenschreiber, im Empfänger 60 abhängt und so gewählt ist, daß die wiedergegebene Impulsbreite keine anderen Informationen überdeckt, die für den Arzt des Patienten von Interesse sind. Der Faktor liegt beispielsweise innerhalb eines Bereichs von 30 bis 5O; ein bevorzugter Wert liegt bei ungefähr 40. Durch Wahl eines Multiplikationsfaktors innerhalb des angegebenen Bereiches ist sichergestellt, daß der überlagerte vervielfachte Impuls von ausreichender Dauer mit Bezug auf die Frequenz des Trägersignals ist, so daß kein wesentlicher Teil der Breite des Reizimpulses verlorengeht. Gleichzeitig ist dafür gesorgt, daß selbst bei einem Faktor von 50 ein Impuls von normaler Breite, beispielsweise 1,0 ms, der empfangen und im Empfänger 60 wiedergegeben wird, andere Informationen nicht

609838/0842

unerwünscht überdeckt, die an der entfernt liegenden Station wiedergegeben werden sollen. Wenn ein abnormaler Impuls von erhöhter Breite, beispielsweise 3 ms, vom Empfänger 60 erfaßt und wiedergegeben wird,kann der Fall eintreten, daß der gedehnte Impuls andere interessierende Daten überdeckt. Die Wiedergabe eines solchen breiten Impulses ist jedoch erwünscht, da sie ein Warnsignal dafür darstellt, daß die Schrittmacherbatterie nahezu erschöpft sein kann.

Fig. 2 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des Empfängers 10 gemäß den Fig. 1A und 1B. Die elektrische Aktivität des Herzens, welcher der Reizimpuls überlagert ist, wird von den Elektroden 11 erfaßt und einem EKG-Kanal zugeführt, der aus dem Verstärker 12, einem Begrenzer 14 für die Anstiegsgeschwindigkeit und einem Verstärker 16 besteht. Die erfaßte Herzaktivität geht ferner über eine Leitung 15 an den Impulsvervielfacher oder Impulsdehner 20, der einen Detektorverstärker 23 aufweist, der den in Fig. 5A veranschaulichten Schrittmacherreizimpuls differenziert und verstärkt, so daß für jede empfangene Reizimpulsbreite eine erste und eine zweite Spitze ausgebildet wird. Wie aus Fig. 5B hervorgeht, bewirkt die Vorderflanke des erfaßten Reizimpulses, daß der Detektorverstärker 23 einen positiven Impuls erzeugt, während die Rückflanke des Reizimpulses den Detektorverstärker 23 einen negativen Impuls erzeugen läßt. Entsprechend Fig. 2 wird die Folge aus positiven und negativen Impulsen über eine Leitung 23'

6 0 9838/0042

einem ersten und einem zweiten Monoflop 22 bzw. 24 zugeführt. In Fig. 2 bezeichnen die Buchstaben A, B₁ C usw. die Signale, die an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung auftreten. Entsprechende Signale sind in den Fig. 5A bis 5L veranschaulicht. Die Folge von positiven und negativen Impulsen entsprechend Fig. 5B gelangt zu beiden Monoflops 22 und 24. Der positive Impuls, der der Vorderflanke des Reizimpulses entspricht, triggert das Monoflop 22, so daß ein impulsartiges Signal von fester Dauer, beispielsweise 8 ms, gemäß Fig. 5C erzeugt wird. Der der Rückflanke des Reizimpulses entsprechende negative Impuls bewirkt dagegen, daß das Monoflop 24 einen Impuls von fester Dauer, beispielsweise 8 ms, abgibt (Fig. 5D). Wie ein Vergleich der Fig. 5A, 5C und 5D erkennen läßt, sind die Vorderkanten der von den Monoflops 22, 24 erzeugten Impulse fester Dauer gegeneinander um eine Zeitspanne versetzt, die der Breite des Reizimpulses entspricht.

Gemäß Fig. 2 werden die Impulse fester Dauer der Monoflops 22 und 24 beide einer Differentiationsschaltung 26 zugeführt, deren Ausgang an eine ODER-Schaltung 30 angekoppelt ist, so daß ein Ausgangssignal (Fig. 5E) in Form einer Folge von positiven Impulsen an den Setzeingang eines ersten Flipflops geht. Die Differentiationsschaltung 26 differenziert die impulsartigen Signale, so daß Spitzen erhalten werden, die der Vorderflanke der Signale von fester Impulsbreite entsprechen. Dadurch wird die ODER-Schaltung 30 gegenüber sich ändernden

8 0 9 S 3 8 / 0 8 4 2

Gleichspannungspegeln relativ unempfindlich gemacht; sie spricht jedoch auf die ansteigenden nadelartigen Signale an. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 30 besteht, wie aus Fig. 5E hervorgeht, aus einer Folge von positiven Impulsen, deren gegenseitiger Abstand der Impulsbreite des Reizimpulses entspricht. Ihre Aufgabe ist es, das erste Flipflop 32 zu setzen, dessen Ausgang beim Setzen gemäß Fig. 5F hoch geht.

Die von den Monoflops 22 und 24 erzeugten Signale mit fester Impulsbreite werden ferner beide einer UND-Schaltung 28 zugeführt, die bei Koinzidenz ihrer Eingangssignale ein Ausgangssignal (Fig. 5G) abgibt, welches das erste Flipflop 32 zurückstellt und ein zweites Flipflop 34 setzt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird das Ausgangssignal der UND-Schaltung 28 dem Rückstelleingang des ersten Flipflops 32 über eine Leitung 39 zugeführt, während, es über eine Leitung 41 zum zweiten Flipflop 34 gelangt. Ein Vergleich der Fig. 5A, 5D und 5G läßt erkennen, daß das Ausgangssignal des Monoflops 24 der Rückflanke des Reizimpulses entspricht und über die UND-Schaltung 28 das erste Flipflop 32 zurückstellt. Das Ausgangssignal des ersten Flipflops 32 tritt daher für eine Zeitspanne auf, die der Breite des erfaßten Reizimpulses entspricht.

Die UND-Schaltung 28 dient der Unterscheidung zwischen Reizimpulsen und anderen Signalen, insbesondere Störsignalen, die an den Elektroden 11 auftreten können, da eine Koinzidenz der

Γ5 09838/0842

Signale mit fest vorgegebener Impulsbreite erforderlich ist., bevor das erste Flipflop 32 zurückgestellt wird. Die feste Impulsbreite der von den Monoflops 22 und 24 abgegebenen Signale ist beispielsweise auf 8 ms eingestellt, während die Impulsbreite eines echten Reizimpulses typischerweise kleiner als 8 ms ist. Wenn daher ein Störsignal mit einer Impulsbreite von mehr als 8 ms erfaßt wird, ist an der UND-Schaltung 28 keine Koinzidenzbedingung erfüllt, um das Flipflop 32 zurückzustellen; der Sender 10 übermittelt keinen gedehnten Impuls.

Das Ausgangssignal des Monoflops 24 geht ferner über die Differentiationsschaltung 26 und die ODER-Schaltung 30 und sucht das erste Flipflop 32 zu setzen. Die Differentiationsschaltung 26 liefert jedoch auf Grund der Vorderflanke des Ausgangssignals des Monoflops 24 ein scharfes impulsartiges Signal. Demgegenüber hat der von der UND-Schaltung 28 abgegebene Rückstellimpuls eine verhältnismäßig lange Dauer, die der Gesamtüberdeckung zwischen den Ausgangssignalen der Monoflops 22 und 24 entspricht. Dadurch wird der Versuch, das Flipflop 32 zu setzen, übersteuert; es kommt zu einer Rückstellung des Flipflops 32.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird mit Hilfe des vom ersten Flipflop 32 abgegebenen Ausgangssignals über eine Leitung 47 ein erster Schalter 36 gesteuert. Wenn der Ausgang des Flipflops hoch liegt, beaufschlagt daher der erste Schalter 36 einen In-

609838/0842

tegrator 40 mit einem negativen Bezugssignal -V„. Der Integrator 40 sucht das Bezugssignal in positiver Richtung zu integrieren, wie dies in Fig. 5J dargestellt ist. Wie oben erläutert,, wird das erste Flipflop 32 gesetzt und damit der erste Schalter 36 für eine erste Zeitspanne eingeschaltet, die-der Breite des Reizimpulses entspricht, der gedehnt oder vervielfacht werden soll. Innerhalb der ersten Zeitspanne integriert auf diese Weise der Integrator 40 die negative Bezugsspannung -V_n mit einer ersten, verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit,

so daß die Amplitude des Ausgangssignals des Integrators 4O nach dem Ende der ersten Zeitspanne proportional der Breite des Reizimpulses ist. Die erste Zeitspanne wird beendet, wenn das erste Flipflop 32 zurückgestellt und der erste Schalter geöffnet wird. Dann wird das zweite Flipflop 34 gesetzt, wodurch entsprechend Fig. 5H ein hochliegendes Ausgangssignal einem zweiten Schalter 38 zugeführt wird. Der Schalter 38 wird geschlossen; an den Integrator 40 wird ein positives Bezugspotential +V_ß angelegt. Auf Grund des positiven Bezugspotentials integriert der Integrator 40 in negativer Richtung für eine zweite Zeitspanne mit einer zweiten Geschwindigkeit, die erheblich unter der ersten Geschwindigkeit liegt.

Entsprechend Fig. 2 wind das Ausgangssignal des Integrators 40 einem Vergleicher 42 zugeführt, der das Ausgangssignal des Integrators 40 mit einem Bezugspegel, beispielsweise Massepotential, vergleicht. Wenn das Ausgangssignal des Integrators

60983870842

4O über dem Bezugspegel oder Massepotential liegt, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 42 hoch, wie dies in Fig. 5K dargestellt ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 42 wird über eine Leitung 43 dem zweiten Flipflop 34 zugeführt, um dieses zurückzustellen. Wie aus den Fig. 5K und 5H hervorgeht, dient die Rückflanke des Ausgangssignals des Vergleichers 42 der Rückstellung des zweiten Flipflops 34. Dadurch wird der zweite Schalter 38 stromundurchlässig gemacht. Der Integrator 40 hört auf, das Signal +V_n zu integrieren (Fig. 5J). Fig. 5J läßt erkennen, daß der Integrator 40 während der ersten Zeitspanne das negative Bezugspotential -V_n mit einer ersten, verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit, beispielsweise +2 V/ms integriert, während im Verlauf der zweiten Zeitspanne die Integration des positiven Bezugspotentials +V_n mit einer zweiten,

fc>

verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit erfolgt, zum Beispiel mit -2 V/39 ms. Wenn daher die Breite des Reizimpulses gemäß Fig. 5A gleich "ta" ist, entspricht die Summe der ersten und der zweiten Zeitspanne dem Wert 40 "ta", wodurch der Reizimpuls mit einem vorgewählten Faktor, beispielsweise 40, multipliziert wird. Es versteht sich, daß die Integrationsgeschwindigkeiten während der ersten und der zweiten Zeitspanne auf andere Werte eingestellt werden können, so daß der Multiplikationsfaktor im Bereich zwischen 3O und 50 gewählt werden kann. Das Ausgangssignal des Vergleichers 42, das den multiplizierten Reizimpuls darstellt, geht also entsprechend Fig. 5K für eine Zeitspanne 40 ta hoch; es wird einem Summierungs-

knotenpunkt 17 zugeführt.

Es sei jetzt wieder der EKG-Καηαΐ gemäß Fig. 2 betrachtet. Das die erfaßte elektrische Aktivität des Herzens des Patienten darstellende Signal wird zusammen mit dem überlagerten Schrittmacherreizimpuls dem Verstärker 12 zugeführt, der das Eingangssignal um einen festen Verstärkungsfaktor, beispielsweise 11, verstärkt. Das verstärkte Ausgangssignal gelangt zu dem Begrenzer 14, der die Amplitude der durchlaufenden Signale begrenzt, wodurch die Reizimpulse im EKG-Kanal im wesentlichen unterdrückt werden. Der Begrenzer 14 begrenzt die Anstiegsgeschwindigkeit der Eingangssignale auf einen vorbestimmten Wert, beispielsweise -100 V/s, so daß die EKG-Signale, deren Amplitude im Bereich von 1 bis 5 mV schwankt und deren Frequenz im Bereich zwischen O und 5O oder 70 Hz liegt, passieren, während die Reizimpulse gesperrt werden. Die begrenzten Signale werden mittels des Verstärkers 16 weiter verstärkt, bevor sie zusammen mit dem vervielfachten Reizimpuls, der am Summierungsknotenpunkt 17 eingefügt wird, zu dem spannungsgesteuerten Oszillator 18 gelangen. Der spannungsgesteuerte Oszillator 18 spricht auf die Amplitude des vom Summierungsknotenpunkt 17 kommenden Eingangssignals an und liefert ein Ausgangssignal, dessen Frequenz proportional dem ihm zugeführten Spannungspegel ist. Infolgedessen steuert das vom Verstärker 16 kommende und für die EKG-Aktivität kennzeichnende verstärkte Signal d-en spannungsgesteuerten Oszillator derart, daß ein Ausgangssignal

609838/0842

erhalten wird, dessen Frequenz um eine Nenn- oder Mittenfrequenz in der Größenordnung von 1500 Hz schwankt. Wie aus den Fig. 5K und 5L hervorgeht, steigert das hochliegende Ausgangssignal des Vergleichers 42 die Mittenfrequenz des Oszillators 18 für eine der Dauer des gedehnten Impulses entsprechende Zeitspanne auf ungefähr 21OO Hz. Das Ausgangssignal des Oszillators 18 wird mittels eines Niederfrequenzverstärkers 19 verstärkt. Ein Wandler, beispielsweise in Form eines Lautsprechers 21, erzeugt ein Trägersignal im Tonfrequenzbereich, das über eine Übertragungsleitung von verhältnismäßig kleiner Bandbreite, beispielsweise eine Telefonleitung 5O, übermittelt werden kann. Der Lautsprecher 21 wird, in nicht näher dargestellter Weise, benachbart dem Fernsprechermikrophon angeordnet oder mit diesem gekoppelt, wodurch 'das Tonsignal in elektrische Signale umgesetzt wird, die über die Telefonleitungen übertragen werden.

Wie vorstehend erläutert, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 42 über eine Leitung 45 an den Summierungsknotenpunkt 17. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 42 in der in Fig. 5K veranschaulichten Weise für eine Zeitspanne hoch liegt, die gleich der Breite des Reizimpulses multipliziert mit einem festen"Faktor, z. B. 40, ist, wird das Eingangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 18 durch das Vergleicherausgangssignal festgehalten; das Ausgangssignal, des Verstärkers 16 bleibt im wesentlichen unberücksichtigt; das Aus-

603838/0842

gangssignal des Oszillators 18 nimmt eine Frequenz an, die in erster Linie von dem Ausgangssignal des Vergleichers abhängt, beispielsweise eine Frequenz von 2100 Hz, wie dies in Fig. 5L gezeigt ist. Infolgedessen legt der spannungsgesteuerte Oszillator 18 ein Signal mit einer Frequenz von 21OO Hz an den Lautsprecher 21 an. Über die Telefonleitungen 50 geht ein entsprechendes elektrisches Signal. Dieses Signal wird von dem Empfänger 60 aufgenommen und verarbeitet, um auf einer digitalen, mit Lichtemissionsdioden ausgestatteten Anzeigeeinrichtung die Zeitdauer des 21OO Hz-Tonsignals entsprechend der Impulsbreite des Reizimpulses anzuzeigen.

In den Fig. 3A, 3B und 3C ist ein ausführlicheres schematisches Schaltbild des in Blockform in Fig. 2 veranschaulichten Senders gezeigt, wobei die jeden der Blöcke nach Fig. 2 bildenden Schaltungskomponenten innerhalb eines gestrichelten Rechtecks dargestellt und mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind. Die elektrische Aktivität des Herzens des Patienten wird zusammen mit den überlagerten Reizsignalen über die Elektroden 11 dem Verstärker 12 zugeführt, dessen Ausgang mit dem EKG-Kanal gekoppelt ist, der den Begrenzer 14, den Verstärker 16, den Summierungsknotenpunkt 17 und den spannungsgesteuerten Oszillator 18 umfaßt. Entsprechend Fig. 3A weist der Summierungsknotenpunkt 17 einen Stellwiderstand 150 auf, der es erlaubt, das Ausgangssignal des Vergleichers 42 (Fig. 3B), das über die Leitung 45 angelegt wird, einzu-

609838/0842

stellen, um dem spannungsgesteuerten Oszillator 18 ein Ausgangssignal vorgewählter Frequenz entnehmen zu können. Das Ausgangssignal des Oszillators 18 wird über einen in Fig. 2 nicht veranschaulichten Tiefpaß 25 geleitet, bevor es mittels des Niederfrequenzverstärkers 19 verstärkt wird, um den Lautsprecher 21 entsprechend auszusteuern. Der Tiefpaß 25 beseitigt Störsignale, wodurch das dem Lautsprecher 21 zugeführte Erregersignal stärker sinusförmig gemacht wird; das am Empfänger 60 erscheinende Signal kann auf diese Weise leichter gelesen, beispielsweise auf einem Oszilloskop dargestellt, werden.

Wie im einzelnen aus Fig. 3B hervorgeht, wird die erfaßte elektrische Aktivität des Herzens des Patienten zusammen mit dem dem Herzen zugeführten, erfaßten Reizimpuls auch über die Leitung 15 an den Detektorverstärker 23 angelegt. Das Signal kommt von einem Empfindlichkeitseinstellpotentiometer 152 (Fig. 3A) und geht über die Leitung 15 zu einer ersten Differentiationsschaltung, die von einem Kondensator 156 und einem Widerstand 157 gebildet wird. Das Signal wird auf diese Weise differenziert, bevor es mittels eines Verstärkers 153 verstärkt wird. Anschließend wird das Signal mittels einer D'ifferentiationsschaltung bestehend aus einem Kondensator 158 und einem Widerstand 159 differenziert, bevor eine Verstärkung mittels eines Verstärkers 154 erfolgt. Das Ausgangssigna.1 des Verstärkers 154 wird erneut mittels einer Differentiationsschaltung bestehend aus einem Kondensator 160 und einem Widerstand 161

609838/0842

differenziert, bevor eine Verstärkung mittels eines Verstärkers 155 erfolgt. Das Ausgangssignal des Detektorverstärkers 23, das vom Verstärker 155 abgegeben wird, hat eine ausreichende Verstärkung und Formung erfahren, um die Steuerschaltung des im folgenden näher erläuterten Impulsdehners 20 genau zu triggern. Das Verstärkerausgangssignal gelangt über die Leitung 23' zu den beiden Monoflops 22 und 24. Das Ausgangssignal des Monoflops 22 wird über die RC-Differentiationsschältung 26 der ODER-Schaltung 3O zugeführt, deren Ausgangssignal über eine Leitung 37 an das erste Flipflop 32 geht, um dieses zu setzen. Die Ausgangssignale der Monoflops 22 und 24 werden beide der UND-Schaltung 28 zugeführt, die aus drei Dioden und einem Transistor besteht, dessen Ausgangssignal über die Leitung 39 an eine ODER-Schaltung 31 geht, die das erste Flipflop 32 zurückstellt. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung wird ferner über eine Leitung 51 einer Schaltung 35 zugeführt, um die Zeitgabe für die vorbestimmte Zeitspanne, beispielsweise 5 ms, auszulösen. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 28, das kennzeichnend für das Auftreten der Rückflanke ist, geht über eine Leitung 55 an die Rückflankenüberwachungsschaltung 35, um diese zu sperren. Bei NichtVorhandensein eines Signals von der UND-Schaltung 28 erzeugt die Rückflankenüberwachungsschaltung 35 ein Rückstellsignal, das über eine Leitung 53 an die-ODER-Schaltung 31 geht, wodurch das Flipflop 32 zurückgestellt wird. Bei Vorhandensein von externem Rauschen, bei dem keine defi-· nierte Rückflanke ermittelt wird, dient die Rückflankenüber-

SO'9838/0842

wachungsschaltung 35 also über die zugeordnete ODER-Schaltung

31 der Rückstellung des Flipflops 32, um den Empfang und die Verarbeitung des nächsten ermittelten Reizimpulses vorzubereiten.

Fig. 3C zeigt ein Schaltbild der Schalter 36,38, des Integrators 40 und des Vergleichers 42. Die positive Bezugsspannung +V_D wird an einer Zenerdiode 158' aufgebaut, der eine Spannung von beispielsweise 9 V zugeführt wird, die von einer ungeregelten Spannungsquelle abgegeben wird. In ähnlicher Weise wird die negative Bezugsspannung -V_n, an einer lichtemittierenden Diode 16O¹ aufgebaut. In Abhängigkeit davon, welches der Flipflops

32 oder 34 angesteuert wird, wird einer der Schalter 36 oder 38 betätigt, um seine Bezugsspannung dem Integrator 40 zuzuführen, dessen Ausgangssignal seinerseits an den Vergleicher 42 geht. Wie oben erläutert ist, wird das Ausgangssignal des Vergleichers ausgehend von dem Kollektor eines Transistors 162 über die Leitung 45 zu dem Summierungsknotenpunkt 17 (Fig. 3A) übermittelt.

In den Fig. 6A und 6B ist ein Blockschaltbild des Empfängers 60 nach Fig. 1A veranschaulicht. Der Empfänger 60 ist so ausgelegt, daß er ein frequenzmoduliertes Trägersignal, das über die Übertragungsleitung 50 übermittelt und mittels eines herkömmlichen Telefonmikrophons in ein Tonsignal umgewandelt wird, entschlüsselt und wiedergibt. Der Empfänger 60 sorgt

609338/0342

für eine Wiedergabe der übermittelten EKG-Informationen auf einem (nicht veranschaulichten) Streifenschreiber sowie für eine Wiedergabe der Schrittmacherraten- und -impulsbreiteninformationen auf einer gesonderten, vorzugsweise digitalen Wiedergabeeinrichtung, die gleichfalls nicht dargestellt ist. Der Empfänger 60 soll in der Praxis eines Arztes, in einer Klinik oder einem Krankenhaus benutzt werden, um die EKG- und Reizimpulsparameter eines implantierten künstlichen Schrittmachers aufzunehmen und zu analysieren.

Der Hörer des nicht veranschaulichten Empfängertelefonapparats wird benachbart einem Aufnahmewandler 62 (Fig. 6A) angeordnet, wodurch das erzeugte Tonsignal, dessen Frequenz der Amplitude des Aktivitätssignals des Herzens des Patienten und dem Reizimpuls entspricht, in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Das elektrische Ausgangssignal des Aufnahmewandlers 62 geht an einen Bandpaßverstärker 64, der nur die interessierenden tonfrequenten Signale durchläßt und verstärkt, die typischerweise in dem Bereich von 1OOO bis 25OO Hz liegen. Das Ausgangssignal des Bandpaßverstärkers 64 gelangt an einen Hochpaßverstärker 66, der unerwünschte hochfrequente Signale weiter dämpft. Das Ausgangssignal des Hochpaßverstärkers wird seinerseits einem Verstärker 68 mit hohem Verstärkungsgrad •zugeführt, der das Signal auf einen brauchbaren Pegel weiterverstärkt. Das gefilterte und verstärkte Ausgangssignal des Verstärkers 68 geht an ein Monoflop 7O, das auf Grund der po-

S09B38/0842

sitiven Flanke des Trägersignals einen Impuls von vorbestimmter, relativ kurzer Dauer in der Größenordnung einer Halbperiode des Trägersignals erzeugt. Das Ausgangssignal des Monoflops 70 wird einem Treiber 72 zugeführt, der die Amplitude auf einen gewünschten Signalpegel in der Größenordnung von ^8,O V anhebt.

Das Ausgangssignal des Treibers 72 wird einem EKG-Kanal 80 und einem Artefaktkanal 1OO zugeführt. Der EKG-Kanal umfaßt eine KEIN SIGNAL Klemmschaltung 82, die den EKG-Kanal bei Nichtvorhandensein eines Eingangssignals sperrt, so daß das abgegebene und an den Streifenschreiber angelegte Ausgangssignal nicht verrauscht ist. Das Ausgangssignal der KEIN SIGNAL Klemmschaltung 82 gelangt an einen Demodulator 84, der die Folge von Impulsen integriert-, die dem EKG-Kanal vom Treiber 72 zugeführt werden, um das ursprüngliche Signal zurückzugewinnen, das kennzeichnend für die Herzaktivität des Patienten ist. Die demodulierten Daten gehen an eine EKG-Gatterschaltung 86, die verhindert, daß die Reizimpulse oder Schrittmacherartefakte die EKG-Daten verzerren, die mittels des Streifenschreibers wiedergegeben werden sollen. Während der Zeitdauer, innerhalb deren ein Reizimpuls empfangen wird, wird die EKG- · Gatterschaltung 86 geschlossen; ein EKG-Pegelspeicher 88 speichert das zuletzt empfangene EKG-Datensignal, um für einen stetigen Verlauf vor und nach Eingang des Reizimpulses zu sorgen. Das EKG-Signal kann nacheinander einem 60 Hz-Kerbfilter

609838/0842

und einem Filter mit einem Abfall bei 2 Hz (insgesamt bei 90 veranschaulicht) zugeführt werden, um das Frequenzansprechverhalten des Empfängers 60 nach Wahl des Benutzers zu modifizieren. Ein (nicht veranschaulichter) Schalter sitzt auf der Frontplatte des Empfängers 60 und gestattet es, das Filter 90 wahlweise in die Schaltungsanordnung nach Fig. 6A einzuschalten.

Die impulsförmigen Ausgangssignale des Treibers 72 gehen auch an den Artefaktkanal 1OO., der ein Filter 1O2 aufweist, das unerwünschte hohe Frequenzen abtrennt und einen Gleichspannungspegel erzeugt, der proportional der Rate ist, mit der die Folge von Eingangsimpulsen empfangen wird. Das Gleichspannungspegel-Ausgangssignal des Filters 102 geht an einen Hochpaß 104, der eine Signalspitze erzeugt, wenn sich der Gleichspannungspegel an seinem Eingang plötzlich ändert. Die Ausgangssignalspitzen des Hochpasses 104, die dem Anfang und dem Ende des vervie-lfachten Reizimpulses entsprechen, werden an eine Artefaktdetektorschaltung 106 angelegt, die als Flipflop ausgelegt ist, das mit der Vorderflanke des übermittelten Reizimpulses gesetzt und mit der Rückflanke des übermittelten Reizimpulses zurückgestellt wird, um auf diese Weise einen entsprechenden Impuls zu erzeugen. Das Flipflop weist eine Schwellwertschaltung auf, die das Flipflop auf Rückstellsignale empfindlicher als auf Setzsignale macht. Auf diese Weise wird die Artefaktdetektorschaltung 106 im Zweifelsfall zurückgestellt. Das Ausgangssignal der Artefaktdetektorschaltung 106 geht an eine Ar-

609838/0842

tefakttreiberschaltung 108, die diese Signale verstärkt und dann an einen Verstärker 92 gehen läßt, der das verstärkte Reizimpulssignal und das EKG-Signal wieder miteinander kombiniert. Die kombinierten Signale werden an eine Tiefpaß- und Treiberschaltung 96 angelegt, die Reste des Trägersignals beseitigt und die erfaßten interessierenden Signale verstärkt. Das Ausgangssignal der Tiefpaß- und Treiberschaltung 96 wird einem Ausgangsspannungsteiler 98 zugeführt, der das Ausgangssignal auf eine für die Wiedergabe mittels des Streifenschreibers geeignete Größe (Fig. 4) bringt.

Ein Eichimpulsgenerator 110 und ein Eichimpulstreiber 112 sind vorgesehen, um den Empfänger zu eichen; sie stehen mit dessen grundsätzlichen Demodulations- und Wiedergabefunktionen nicht in Verbindung.

Das Ausgangssignal der Artefaktdetektorschaltung 106 geht über eine Leitung 107 an eine Vorder- und Rückflankentriggerschaltung 114 einer digitalen Verarbeitungs- und Wiedergabeschaltung, die in Fig. 6B dargestellt ist. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 6B ist mit einem stabilen Quarzoszillator 120 ausgestattet, der ein Taktsignal von fester Frequenz, beispielsweise 1OO kHz, an einen Zähler 124 gibt. Damit werden die Impulsbreite und die Schlagfrequenz (Schläge pro Minute) der Reizimpulse bestimmt, um auf einer zweckentsprechenden digitalen Wiedergabeeinrichtung 128, die beispielsweise mit

609838/0842

lichtemittierenden Dioden arbeitet, wiedergegeben zu werden. Die Vorder- und Rückflankentriggerschaltung 114 erzeugt auf das Ausgangssignal der Artefaktdetektorschaltung 106 hin Takt- und Löschbefehle sowohl am Anfang als auch am Ende jedes erfaßten Reizimpulses. Das Ausgangssignal der Triggerschaltung wird über eine Impulsformer- und Verzögerungsschaltung 116 einem Gruppenschalter 118 mit Schalterabschnitten 118a, 118b und 118c zugeführt,.der vom Benutzer in eine von drei Arbeitsstellungen gebracht werden kann. In einer ersten Betriebsart, die der Schalterstellung 1 entspricht, wird das Ausgangssignal der Impulsformer- und Verzögerungsschaltung 116 den Vorwärts-Rückwärts-Zählern 124 zugeführt. Das Ausgangssignal des Quarzoszillators 120 geht an eine Teilerschaltung 122, die ein Taktsignal, dessen Frequenz so gewählt ist, daß die vom Sender 1O bewirkte Vervielfachung kompensiert wird, an den Vorwärtszähleingang der Zähler 124 gibt. Da der Reizimpuls ursprünglich beispielsweise mit dem Faktor 40 vervielfacht wurde, führt eine Steigerung der Zählfrequenz um den Faktor 2,5, bestimmt durch den Quarzoszillator 120 und die Teilerschaltung 122, an den Zählern 124 zu einer Gesamtvervielfachung von 100. Der Zählerstand der Zähler 124 geht an Halteschaltungen 126, um dort gespeichert und anschließend auf der digitalen Wiedergabeeinrichtung 128 wiedergegeben zu werden. Die Wiedergabeeinrichtung ist mit Lichtemissionsdioden ausgestattet. Das Dezimalkomma kann bei der Lichtemissionsdiodenwiedergabe so gesetzt werden, daß die Anzeige der Impulsbreite richtig in ms erfolgt

60 98 3 8/0842

Nach Eingang der Rückflanke legt die Triggerschaltung 114 über die Impulsformer- und Verzögerungsschaltung 116 Takt- und Löschbefehle an die Zähler 124 an, um das Auszählen des Taktsignals zu beenden. Auf diese Weise entspricht das von den Zählern 124 abgegebene Ausgangssignal der Impulsbreite der Reizimpulse in ms. Weil die Zähler 124 Takt- und Löschbefehle sowohl am Anfang als auch am Ende des Reizimpulses empfangen, werden sowohl die Impulsbreite als auch das Impulsintervall abzüglich der Impulsbreite wiedergegeben. Die Wiedergabe des Impulsintervalls abzüglich der Impulsbreite erfolgt nur für die Zeitspanne zwischen der Vorderflanke und der Rückflanke des Schrittmacherreizimpulses; sie leuchtet daher auf der Lichtemissionsdioden-Wiedergabeeinrichtung 128 nur kurzzeitig auf, wodurch im Normalbetrieb nicht von der anschließenden Wiedergabe der Impulsbreiteninformation nach dem Auftritt der Rückflanke abgelenkt wird.

Entsprechend Fig. 6B kann der Schalter 118 in eine zweite Stellung gebracht werden, in welcher die von der Triggerschaltung 114 erzeugten Impulssignale mittels des Schalters 118 dem Löscheingang der Vorwarts-Rückwärts-Zähler 124 zugeführt werden, während das Ausgangssignal des Quarzoszillators 120, dividiert mittels der Teilerschaltung 122 zwecks Bildung eines 1 kHz-Taktsignals, an den Vorwärtszähleingang der Zähler 124 geht. Dadurch wird der Lichtemissionsdioden-Wiedergabeeinrichtung 128 ein Ausgangssignal zugeführt, das kennzeichnend für

609838/0842

das Intervall zwischen den Reizimpulsen, ausgedrückt in ms, ist. In einer dritten Betriebsart wird der Schalter 118 in seine dritte Schaltstellung gebracht. Dabei wird ein für die Rückflanke des von der Triggerschaltung 114 abgegebenen Signals kennzeichnendes Signal einer Rateninterpolationsschaltung 117 zugeführt, die einen Festwertspeicher aufweist, der mit verschiedenen Werten für die Zeitintervalle zwischen dem Auftreten der Reizimpulse programmiert ist. Die Teilerschaltung 122 liefert eine Anzahl von Taktimpulsen, beispielsweise mit 5, 2,5 und 5/16 kHz, an, wodurch ein weiter Bereich von Zeitintervallen genau ausgemessen werden kann, beispielsweise ein sich von 30 bis 15O ms erstreckender Bereich. Die Taktsignale werden nacheinander dem Festwertspeicher zugeführt, um letzteren über jeden seiner Speicherplätze hinweg durchzuschalten, bis von der Impulsformer- und Verzögerungsschaltung 116 ein Ausgangssignal kommt, das für das Auftreten des nächsten Reizimpulssignals kennzeichnend ist. Der entsprechende Speicherplatz des Festwertspeichers wird über den Schalterabschnitt 118b den Vorwärts-Rückwärts-Zählern 124 zugeführt, um für eine Anzeige des Intervalls zwischen den Reizimpulsen zu sorgen. Das Ausgangssignal der Zähler 124 geht zu den Halteschaltungen 126, wodurch eine Intervallanzeige auf der Lichtemissionsdioden-Wiedergabeeinrichtung 128 erfolgt.

Vorliegend wurde also eine Vorrichtung erläutert, mittels deren die von einem implantierten künstlichen Herzschrittmacher

609833/0842

erzeugten Reizimpulssignale ermittelt und entsprechende Signale nach Dehnung um einen vorbestimmten Faktor über ein Übertragungsmedium von verhältnismäßig kleiner Bandbreite zu einer entfernt angeordneten Station übertragen werden. Dort können die Signale empfangen und ausgewertet werden, um eine genaue Anzeige für die Impulsbreiten zu erhalten. Auf diese Weise läßt sich der Zustand und die weitere Lebensdauererwartung der Stromquelle des künstlichen Herzschrittmachers mit hoher Genauigkeit bestimmen. Es ist nicht erforderlich, daß sich der Patient selbst an der entfernten Station, beispielsweise der Praxis des Arztes, der Klinik oder dem Krankenhaus, einfindet. Derartige Überprüfungen der Stromquelle können daher in regelmäßigen Abständen erfolgen, ohne daß dadurch Unannehmlichkeiten für den Arzt oder den Patienten entstehen. Der vorbestimmte Vervielfachungsfaktor wird in Abhängigkeit von der Trägerfrequenz gewählt, mit der das Impulsreizsignal über das Übertragungsmedium von kleiner Bandbreite übermittelt wird.

609838/0842

Claims

- 33 Ansprüche

MJ Schaltungsanordnung zum Beaufschlagen einer Übertragungsleitung mit einem eine Schrittmacherarrhythmie enthaltenden Elektrokardialsignal, mit einer Modulationseinrichtung zum Umwandeln des Elektrokardialsignals in ein frequenzmoduliertes Signal, das eine mit der Übertragungsleitung
kompatible Trägerfrequenz hat, gekennzeichnet durch einen Impulsgeber, der auf das Elektrokardialsignal ansprechend der Modulationseinrichtung zwecks Überlagerung mit dem
Elektrokardialsisnal einen gedehnten Impuls zuführt, dessen Dauer gleich einem festen Vielfachen der Dauer der
Schrittmacherarrhythmie ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber eine Einrichtung zum Erfassen von Vorder- und Rückflanke der Schrittmacherarrhythmie, eine
auf Grund der ermittelten Vorder- und Rückflanken ein Impulssignal an die Modulationseinrichtung liefernde Einrichtung, einen auf die ermittelten Vorder- und Rückflanken ansprechenden Impulsdehner zur Erzeugung eines gedehnten Impulses, dessen Dauer gleich einem festen Vielfachen der
Zeitspanne zwis.chen den ermittelten Vorder- und Rückflanken ist, und eine Einrichtung aufweist, die der Modulationseinrichtung den gedehnten Impuls zuführt.

609838/0842
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsdehner einen Integrator zum Erzeugen eines Signals entsprechend dem Integral eines ihm zugeführten Spannungssignals und einen umschaltbaren Spannungsgeber aufweist, der den Integrator in Abhängigkeit von den ermittelten Vorder- und Rückflanken mit einer ersten und einer zweiten Spannung beaufschlagt, wobei die erste Spannung vom Erfassen der Vorderflanke bis zum Erfassen der Rückflanke und die zweite Spannung vom Erfassen der Rückflanke bis zum Ende der festen vielfachen Zeitspanne zugeführt wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 'die erste Spannung ungefähr gleich 1 minus dem festen Vielfachen mal die zweite Spannung ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsdehner einen auf das Ausgangssignal des Integrators ansprechenden Vergleicher zur Abgabe eines Impulssignals für dia Zeitspanne, während der das Integratorsignal von einer Bezugsspannung abweicht, und eine Einrichtung aufweist, die auf die Rückflanke des Vergleicherimpulssignals hin den umschaltbaren Spannungsgeber sperrt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber einen Detektor zum Erfassen von Vorder- und Rückflanke des Schrittmacherarrhythmiesignals,

609338/0842

einen ersten bistabilen Multivibrator, der in Abhängigkeit von der erfaßten Vorderflanke gesetzt und in Abhängigkeit von der erfaßten Rückflanke zurückgestellt wird, einen zweiten bistabilen Multivibrator, der in Abhängigkeit von der erfaßten Rückflanke gesetzt und in Abhängigkeit von der Rückflanke des gedehnten Impulses zurückgestellt wird, einen Integrator zum Erzeugen eines Signals entsprechend dem Integral eines ihm zugeführten Spannungssignals, eine auf die beiden bistabilen Multivibratoren ansprechende Schalteinrichtung, die bewirkt, daß dem Integrator während der Setzdauer des ersten bistabilen Multivibrators eine erste Spannung und während der Setzdauer des zweiten bistabilen Multivibrators eine zweite Spannung zugeführt wird, wobei die zweite Spannung das negative Äquivalent der ersten Spannung dividiert durch 1 minus dem festen Vielfachen ist, sowie einen Vergleicher aufweist, der auf das Integratorsignal ansprechend das gedehnte Impulssignal liefert, solange das Integratorsignal von einer Bezugsspannung abweicht.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine mit der Schrittmacherarrhythmie beaufschlagte erste Differentiationsschaltung, einen mittels positiver Impulse ansteuerbaren, auf die erste Differentiationsschaltung ansprechenden monostabilen Multivibrator, einen mittels negativer Impulse ansteuerbaren, -auf die erste Differentiationsschaltung ansprechenden monostabilen Multi-

609838/0842

vibrator, eine zweite Differentiationsschaltung, die auf die von dem ersten monostabilen Multivibrator angelieferten Signale hin eine Folge von Impulssignalen erzeugt, die der Vorderflanke der Signale des ersten monostabilen Multivibrators entsprechen, sowie eine UND-Schaltung aufweist, die auf die Signale des ersten .und des zweiten monostabilen Multivibrators anspricht, wobei das Signal der zweiten Differentiationsschaltung den ersten bistabilen Multivibrator setzt, während die Vorderflanke des Signals der UND-Schaltung den ersten bistabilen Multivibrator zurückstellt und den zweiten bistabilen Multivibrator setzt.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des gedehnten Impulses größer als die Amplitude eines beliebigen Teils des Elektrokardialsignals ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Vielfache derart gewählt ist, daß der gedehnte Impuls bei normaler Dauer einen minimalen Teil des QRS-Komplexes des Elektrokardialsignals überlagert.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Vielfache zwischen 30 und 50 beträgt.

609833/0842
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Vielfache gleich 40 ist.

609638/0842