Имплантируемый кардиостимулятор Советский патент 1982 года по МПК A61N1/36 

(54) ИМПЛАНТИРУЕМЫЙ КАРДИОСТИМУЛЯТОР

1

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской электронике, и касается имплантируемых кардиостимуляторов.

Известен имплантируемый кардиостимулятор, содержащий усилитель биопотенциалов, связанный со схемой подавления помех, 5 RC-генератор, связанный с ключевым устройством и формирователь рефрактерного интервала 1.

Однако нестабильность выходных параметров кардиостимулятора и алгоритм ра- боты при воздействии помех йромышленных частот и проведении магнитного теста влияют на работоспособность кардиостимулятора, снижая безопасность его применения.

Цель изобретения - повышение безопасности применения кардиостимулятора.15

Поставленная цель достигается тем, что в кардиостимулятор введена схема запрета, первый вход которой подключен к схеме подавления помех, а выход - к первому входу RC-генератора, при этом вход формирова- JQ теля рефрактерного интервала подключен к выходу RC-генератора, первый выход связан со вторым входом RC-генератора, а второй выход - со вторым входом схемы запрета, причем в хронирующую цепь RC-reнераторй включен управляемый стабилизатор тока, выход которого соединен с хронирующим конденсатором RC-генератора. Уп- , равляемый стабилизатор тока RC-генератора состоит из двух полевых транзисторов, трех последовательно соединенных резисторов и магнитного переключателя, при этом первый резистор, один конец магнитного переключателя, исток первого полевого транзистора и затвор второго подключен к положительной шине питания, а сток первого и исток второго транзисторов подключены соответственно через второй и третий резисторы ко второму концу магнитного переключателя. Формирователь рефрактерного интервала кардиостимулятора состоит из триггера и устройства задержки, вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к его входу. Устройство задержки кардиостиму: лятора состоит из четырех полевых транзисторов, пяти резисторов и двух конденсаторов, при этом исток первого транзистора связан с его затвором через первый резистор, а сток - с конденсатором, стоком второго транзистора и вторым резистором, соединенным с затвором третьего транзистора и вторым конденсатором, связанным с третьим и

четвертым резисторами, при этом сток третьего транзистора связан с затвором четверо торого транзистора и его истоком через пятый резистор, сток подключенный к положительной шине питания, четвертого транзистора соединен с третьим резистором и затвором второго транзистора, а первый конденсатор, исток второго и третьего транзисторов и четвертый резистор подключены к отрицательной шине.

На фиг. 1 изображена блок-схема имплантируемого кардиостимулятора; на фиг. 2 - управляемый стабилизатор тока RC-генератора; на фиг. 3 - схемы формирователя рефрактерного интервала с устройством задержки.

Имплантируемыйкардиостимулятор

(фиг. 1) содержит усилитель 1 биопотенциалов, схему 2 подавления помех, RC-генератор 3 импульсов, ключевое устройство 4, схему 5 запрета, фррмирователь б рефрактерного интервала, электроды 7, связанные с сердцем 8 пациента, причем вход усилителя 1. биопотенциалов и выход ключевого устройства 4 объединены и соединены с одним из электродов 7, а второй электрод 7 подключен к общей отрицательной шине питания. Выход усилителя 1 биопотенциалов связан со входом схемы 2 подавления помех, выход которой соединен с первым входом схемы 5 запрета, а ее выход - с первым входом RCгенератора 3 импульсов. Выход RC-rfeHepaтора 3 импульсов соединен со входом ключевого устройства 4 и входом формирователя 6 рефрактерного интервала, а первый и второй выходы последнего подсоединены ко вторым входам схемы 5 запрета и RC-генератора 3 импульсов, соответственно.

Управляемый стабилизатор тока (фиг. 2), входяш,ий в хронирующую цепь RC-генератора 3 импульсов и подсоединенный к конденсатору 9, состоит из двух полевых транзисторов 10 и 11, трех последовательно соединенных резисторов 12-14 и магнитного переключателя 15, при этом резистор 12, один конец магнитного переключателя 15, исток транзистора 10 и затвор транзистора 11 подключены к положительной щине питания, а сток транзистора 10 и исток транзистора 11 подключены соответственно через резисторы 13 и 14 ко второму концу магнитного переключателя 15.

Формирователь 6 рефрактерного интервала (фиг. 3) состоит из триггера 16 и устрбйства 17 задержки, вход которого подключен к выходу триггера, а выход к его входу.

Устройство задержки состоит из четырех полевых транзисторов 18-21, пяти резисторов 22-26 и двух конденсаторов 27 и 28, при этом исток транзистора 18 связан с его затвором через резистор 22, а сток - с конденсатором 27, стоком транзистора 19 и резистором 23, соединенным с затвором транзистора 20 и конденсатором 28, связанным с резисторами 24 и 25, при этом сток транзистора 20 связан с затвором транзистора 21 и его истоком через резистор 26, подключенный к положительной шине питания, сток транзистора 21 соединен с резистором 24 и затвором транзистора 19, а конденсатор 27 истоки транзисторов 19 и 20 и резистор 25 подключены к отрицательной шине.

Возможны следующие четыре основных режима работы предлагаемого кардиостимулятора R-.запрещающего типа.

Режим слежения за состоянием проводящей системы сердца.

При наличии спонтанной активности сердца R-зубцы QRS-комплексов сердца усиливаются и с выхода усилителя 1 биопотенциалов, через схему 2 подавления помех, поступают на первый (информационный) вход схемы 5 запрета, с выхода которой поступают далее на первый (запрещающий) вход RC-генератора 3, запрещая подачу управляющих импульсов (соответствующих стимулирующим) с выхода RC-генератора 3 на ключевое устройство 4 и вход формирователя 6 рефрактерного интервала. Формирователь б рефрактерного интервала находится в устойчивом состоянии, когда на его первом выходе поддерживается высокий потенциал, обеспечивающий работу RC-генератора в ритме ожидания FQJ. , а на втором выходе поддерживается низкий потенциал, обеспечивающий прохождение сигнала с информационного входа схемь 5 запрета на ее выход.

При частоте следования R-зубцов больше РОГ стимулирующие импульсы на выходе кардиостимулятора отсутствуют.

Режим асинхронной стимуляции при отсутствии спонтанной активности сердца.

При исчезновении спонтанной активности сердца, через интервал времени ожидания генератора Тог после действия последнего QRS-комплекса сердца, кардиостимулятор выдает первый стимулирующий импульс, который поступает на сердце и вызывает его сокращение с образованием .QRS-комплекса. Соответствующий стимулируюш ему управляющий импульс с выхода RC-генератора 3, поступает на вход формирователя 6 рефрактерного интервала, вызывая инвер- тирование его выходных сигналов на время рефрактерного интервала Треф с момента начала стимулирующего импульса, RC-генерато,ра 3, поэтому усиленные сигналы стимулирующего импульса и R-зубцы не могут пройти через схему 5 запрета, кроме того, сигнал, соответствующий R-зубцу, подавляется схемой 2 подавления помех, так как идет с малой задержкой относительно стимулирующего импульса. Одновременно с этим, изменившийся на противоположный (на время Треф) сигнал на управляющем входе RC-генератора 3 переводит его в режим, когда хронирующий конденсатор 9 RC-генератора 3 (в течение Треф) заряжается несколько большим током, чем ток задавщий режим F. Этим достигается ускоренное появление последующих стимулирующих импульсов в режиме асинхронной стимуляции с частотой FO. I/TU. Величина .рефракторного интервала Треф задается хронирующей цепью формирователя 6 рефрактерного интервала и не зависит от амплитуды входных сигналов. Режим асинхронной стимуляции при действии непрерывных помех промыщленных частот на электродной системе кардиостимулятора. , При наличии на электродной системе кардиостимулятора непрерывных помех промушленных частот последние усиливаются усилителем 1 биопотенциалов и поступают на вход схемы 2 подавления помех. Первый импульс помехи, пройдя через схему 2 подавления помех и схему 5 запрета, поступает на запрещающий вход RC-генератора 3 и заnpeuiaeT подачу стимулирующего импульса на время, равное Тог, остальные импульсы помехи подавляются схемой 2 -подавления помех на все время действия непрерывной помехи. Поэтому дальнейщий алгоритм работы аналогичен работе при отсутствии спонтанных биосигналов. То есть, через интервал времени Тэг подается импульс управления на вход формирователя рефрактерного интервала 6: и ключевого каскада 4, что приводит, к инвертированию выходных сигналов формирователя 6 на время Tpetp и поступлению стимулирующего сигнала на сердце. Сигналы с входа стимулятора не воздействуют на RC-генератор 3, так как схема 2 подавления помех закрыта, начиная с первого сигнала, непрерывной помехи. Изменившиеся на противоположные сигналы jia вторых входах схемы 5 запрета и RC-генератора 3 обеспечивают соответственно рефрактерный интервал Tpeqj и увеличение тока заряда хронирующего конденсатора RC-Генератора 3 в течение времени Треф. Этим достигается ускоренноепоявление последующих стимулирующих импульсов с частотой FO, 1/Та. Режим асинхронной стимуляции при проведении магнитного теста. С целью проверки работоспособности кардиостимулятора при нормальном состоянии проводящей системы сердца в предлагаемом кардиостимуляторе R-запрещающего типа предусмотрена возможность проведения магнитного теста. При поднесении магнита происходит срабатывание магнитного переключателя, который исключает влияние на RCгенератор 3 по управляющему входу 2. и одновременно увеличивает зарядный ток хронирующего конденсатора RC-генератора 3 на столько (на все время воздействия магнита), что RC-генератор 3 переходит в режим генерации стимулирующих импульсов при проведении магнитного теста с повышенной частотой Fa.M 1/Там Fa. При этом кардиостимулятор сохраняет R-запрещающий режим по входу, а ритм ожидания становится равным Fo,HИспользование предлагаемого кардиостимулятора выгодно отличает его от известных, так как позволяет обеспечить стабильность рефрактерного интервала, сохранение асинхронного ритма при воздействии помех промыщленных частот, переход кардиостимулятора на повыщенный ритм с сохранением R-запрещающего режима по входу при проведении магнитного теста на работоспособность имплантируемого кардиостимулятора, а следовательно, позволяет повысить безопасность кардиостимулятора. Формула изобретения 1.Имплантируемый кардиостимулятор, содержащий усилитель биопотенциалов, связанный со схемой подавления помех, RCгенератор, связанный с ключевым устройством, и формирователь рефрактерного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения его безопасности, в кардиостимулятор введена схема запрета, первый вход ко- торой подключен к схеме подавления помех, а выход - к первому входу RC-генератора, при этом вход формирователя рефрактерного интервала подключен к выходу RC-генератора, первый выход связан со вторым входом RC-генератора, а второй выход - со вторым входом схемы запрета, причем в хронирующую цепь RC-генератора включен управляемый стабилизатор тока, выход которого соединен с хронирующим конденсатором RCгенератора. 2.Кардиостимулятор по п. 1, отличающийся тем, что управляемый стабилизатор тока состоит из двух полевых транзисторов, трех последовательно соединенных резисторов и магнитного переключателя, при этом первый резистор, один конец магнитного переключателя, исток первого полевого транзистора и затвор второго подключен к положительной шине питания, а сток первого и исток второго транзисторов подключены соответственно через второй, и третий резисторы ко второму концу магнитного переключателя. 3.Кардиостимулятор по п. 1, отличаю1цийся тем, что формирователь рефрактерного интервала состоит из триггера и устройства задержки, вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к его входу. 4.Кардиостимулятор по п. 3, отличающийся тем, что устройство задержки состоит из четырех полевых транзисторов, пяти резисторов и двух конденсаторов, при этом исток первого транзистора связан с его затвором через первый резистор, а сток - с коненсатором, стоком второго транзистора и вторым резистором, соединенным с затвором ретьего транзистора и вторь1м конденсатором, связанным с третьим и четвертым резис торами, при этом сток третьего транзистора связан с затвором четвертого транзистора и его истоком через пятый резистор, подключенный к положительной шине питания, сток четвертого транзистора соединен с третьим резистором и затвором второго транзистора, а первый конденсатор, исток второго и тре92тьего транзисторов и. четвертый резистор подключены к отрицательной шине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Каталог Medtronic ТМ. Implantable Demand Isotopic Pulse Generator La.urensAlcatel Model 9000, 1973. 0 + En