JPS6311174A - 心臓ペ−スメ−カ− - Google Patents

心臓ペ−スメ−カ−

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JPS6311174A
JPS6311174A JP62147805A JP14780587A JPS6311174A JP S6311174 A JPS6311174 A JP S6311174A JP 62147805 A JP62147805 A JP 62147805A JP 14780587 A JP14780587 A JP 14780587A JP S6311174 A JPS6311174 A JP S6311174A
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rate
pacing
cardiac pacemaker
signal
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/362—Heart stimulators
    • A61N1/365—Heart stimulators controlled by a physiological parameter, e.g. heart potential
    • A61N1/36514—Heart stimulators controlled by a physiological parameter, e.g. heart potential controlled by a physiological quantity other than heart potential, e.g. blood pressure
    • A61N1/36521—Heart stimulators controlled by a physiological parameter, e.g. heart potential controlled by a physiological quantity other than heart potential, e.g. blood pressure the parameter being derived from measurement of an electrical impedance

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、心臓、特に人間の心臓を整調するための心臓
ペースメーカーであって、整調レートが身体活動または
患者の身体の測定された生理学的変化に関係する信号に
より制御されている心臓ペースメーカーに関する。
〔従来の技術〕
この種の、特に呼吸レートに応答する形式の従来の心臓
ペースメーカーはたとえば米国特許第３゜５９３．７１
８号および第４．２９８．００７号明細書ならびにヨー
ロッパ特許出願第０．０５９，８６８号および第０．０
８９、０１４号明細書に記載されている。
従来の心臓ペースメーカーは、センサ自体の不安定さま
たはドリフトに起因して、または干渉の検出に起因して
、または検出された変数と心臓出力に対する対応する生
理学的ニーズとの間の不完金な結び付きに起因して、誤
ったレート増大を生ずる可能性がある。レートに応答す
るペースメーカーシステムを植え込まれている年老いた
患者の多くは長時間の高められた心臓レートの緊張に十
分に耐えることができないので、これらの条件は患者に
とって潜在的に苛酷な条件となる。
米国特許第３．５９３．７１８号およびヨーロッパ特許
出願箱０．０８９，０１４号明細書には、あまりに高い
緊張から保護する可能性が述べられていない。
米国特許第４，２９８．００７号明ｍ書によれば、ペー
スメーカーの整調レートは約３０分の時間間隔で周期的
に最低の許容可能なレートに戻される。従って、心臓レ
ートの上昇は、身体活動が完了されるまで但しその活動
が苛酷な疲労点を越えて継続するのを許さない限度内に
身体活動を持続するのに十分に長い。それにもかかわら
ず、比較的長い周期での最低の許容可能なレートへの復
帰は、たとえば復帰の直後に患者の心臓レートが危険な
レートを超過して、低いほうのレートへの後続の復帰に
先立つ崩壊までこの危険なレートに留まる割線状況で、
特に年老いた患者が危険にさらされるのを保護しない。
ヨーロッパ特許出願箱０．０５９，８６８号（＝米国特
許第４．３９９．８２０号）明細書には、整調レートが
最低および最高許容可能な心臓レートの限度内で血液酸
素信号に関係して高いほうの値または低いほうの値に制
御される心臓ペースメーカーが記載されている。血液酸
素信号が最大レベルを超過する場合には、整調レートが
一定の危険でない周波数に切り換えられる。
ヨーロッパ特許出願箱０．１４０，４７２号明細書には
、整調レートが行程体積により制御される心臓ペースメ
ーカーが記載されている。心臓レートに対する更新され
る値は最小心臓レート値と最大心臓レート値との間にわ
たることを許される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、危険で誤りのあるレート増大のおそれ
のない改良された心臓ペースメーカーを提供することで
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は、本発明によれば、 ａ）予め定められた基本整調レートで整調パルスを発生
するための手段と、 ｂ）整調のために整調パルスを心臓に伝達するための手
段と、 Ｃ）身体活動を検出しかつそれに関係して制御信号を発
生するための手段と、 ｄ）制御信号に関係して、予め定められた基本整調レー
トを変更するための手段と、 ｅ）整調レートが予め定められた時間にわたり少なくと
も予め定められた高いレートで走る時を監視し、且つも
し前記の高いレートに達しているならば出力信号を発生
するための手段と、ｆ）前記出力信号に関係して前記整
調レートを低いほうのレートに復帰させるための手段と
を含んでいる改良された心臓ペースメーカーにより達成
される。
従来の心臓ペースメーカーと対照的に、整調レートが予
め定められた時間、たとえば数秒間にわたり少なくとも
予め定められた高いレートで走る時を監視するための手
段が設けられている。これらの手段の出力信号に関係し
て整調レートがもはや苛酷でない低いほうのレートに復
帰させられる。
予め定められた高いレートまたはそれよりも高いレート
での比較的短時間の訓練は、年老いた患者の場合にも、
患者に危険を及ぼさない。
本発明の前記および他の目的、特徴および利点は以下に
その好ましい実施例を図面により詳細に説明するなかで
一層明らかである。
〔実施例〕
第１図および第２図には、整調されるべき人間の心臓が
全体として参照符号１を付して示されている。整１１１
ｉ１＊極２が人間の心臓ｌの中に、心臓を最も効率的に
整関し得る仕方および位置で挿入されている。整調電極
２は整調リード線３を通じて整調パルス発生器４と接続
されている。タイムベ−スユニット５が導線６を通じて
整調パルス発生器４の整調レートを制御する。
第１図によれば、インピーダンス式呼吸運動計７は連続
的交流電流を発生するためのＡＣ電源８と、復調器９と
、フィルタ１０と、非線形増幅回路１１と、積分器１２
と、電圧−パルスレート変換器１３とを含んでいる。
ＡＣ電源８は導線１４．１５により整調リード線３と接
続されている。復調器９は導線１５．１６により整調リ
ード線３と接続されている。これらの環境のもとにＡＣ
ＮＣ電源８流が整調パルス１７と一緒に整ｉｌ！電極２
に供給される。それにもかかわらずこの実施例は、整調
電極２を利用する代わりに別の電極がインピーダンス測
定のために設けられているように変形することができる
。この場合、ＡＣ１ｉ源８および復調器９は整調リード
線３との接続を断たれ、その代わりに第１図中に破線に
より示されているように追加的なリード線１日を通じて
別のインピーダンス測定電極１９と接続されていなけれ
ばならない。いずれの場合にも復ＩＩ器９の出力信号は
呼吸レート、すなわち呼吸信号の尺度である。
第１図では整調パルス発生器４、タイムベースユニット
５およびインピーダンス式呼吸運動計７はすべて、心臓
ペースメーカーのハウジングである植え込み可能な導電
性（金Ｋｍ）ハウジング２０の中に収容されている。導
電性ハウジング２０は整調のための無関係電極と第１Ｔ
Ｉ！Ｊ中に参照符号２１を付して示されているインピー
ダンス測定のための第２の電極との双方を定める。
第１図および第２図中に示されているように、整調パル
ス発生器４は電池２日　（スイッチ位ｆＡ）と整調リー
ド線３　（スイッチ位置Ｂ）との間をスイッチ２７によ
り切換えられ得る出力キャパシタ２６を含んでいる。ス
イッチ位置Ａでは出力キャパシタ２６は電池２８により
電圧■１に充電される。スイッチ位置Ｂでは出力キャパ
シタ２６は整調パルス１７として整調リード線３を通じ
て放電される。
第２図の実施例では放電の大きさは呼吸中の患者の胸郭
のインピーダンス変化に関係する。第２図によれば、整
調パルス１７はｖｌからｖ２へ放電する（振幅減衰Ｄ）
。サンプル・アンド・ホールド回路２３は出力キャパシ
タ２６の電圧Ｖ１、■２をサンプル・アンド・ホールド
する。差形成器２４が、再び呼吸レートの尺度である差
Ｖｌ−Ｖ２、すなわち呼吸信号を形成する。
第１図および第２図の両実施例で非線形増幅回路１１は
フィルタリングされた呼吸信号を、高いほうの振幅を有
する信号部分が低いほうの振幅を有する信号部分よりも
大きい利得で増幅されるように増幅する。これらの環境
のもとに呼吸信号を含む関係ある信号部分はその後の処
理のために低い振幅のノイズにくらべて高められる。こ
の種の非線形増幅回路は当業者によく知られているので
、ここで詳細に説明する必要はない。非線形増幅回路１
１の出力信号は成る時間、たとえば５ないし３０ｇの時
間にわたり積分器１２の中で積分される。積分により高
周波ノイズが有意義に低減される。第１図および第２図
中の電圧−パルスレート変換器１３は呼吸レートに従っ
て積分された信号をパルスレートに変換する。
電圧−パルスレート変換器１３は、整調パルス発生器４
の予め定められた（たとえばプログラム可能な）基本整
調レートが呼吸信号に関係して変更されるように導線２
９を通じてタイムベースユニット５を制御する。第２図
で導線３０はタイムベースユニット５からインピーダン
ス式呼吸運動計２２のサンプル・アンド・ホールド回路
２３への制御導線である。
本発明によれば第３図中に一層詳細に示されているよう
に、タイムベースユニット５は零デコーダ３１、リセッ
ト入力端３３を有するダウンカウンタ３２、タイムベー
スレジスタ３４、ゲート３５、アナログ信号−ディジタ
ル制御語変換器３６、タイムベースレジスタ３４の出力
および高レート値発生器３日の予め定められた高レート
値、たとえば１２０ビ一ト／分に対する高レート比較器
３７、積分器３９、しきい弁別器４０、しきい弁別器４
０と接続されている時間／しきい選定器４１、単安定マ
ルチバイブレータ４２および単安定マルチパイプレーク
４２と接続されている時間／パルス幅選定器４３を含ん
でいる。
アナログ信号−ディジタル制御語変換Ｂ３６は電圧−パ
ルスレート変換器１３のアナログパルスレート信号をデ
ィジタル制御語に変換する。このディジタル制御語はオ
ープンゲート３５を通してタイムベースレジスタ３４に
供給される。ディジタル制御語はタイムベースレジスタ
３４を、基本整調レート、たとえば６０ビ一ト／分が呼
吸レートに関係して変更されるように制御する。呼吸レ
ートが増大する時、タイムベースレジスタ３４はダウン
カウンタ３２のカウント速度を、ダウンカウンタ３２が
基本レートの場合よりも速く零に到達するように速くす
る。これらの環境のもとに零デコーダ３１がより高いレ
ートでスイッチング信号を発生し、従って整調パルス発
生器４の出力キャパシタ２６はより高いレートで充電か
つ放電する。その結果として、整調レートが所望のよう
に、増大する呼吸レートに関係して増大する。
しかし、タイムベースレジスタ３４の出力が高レート値
発生器３８の予め定められた高いレートまたはそれより
も高いレートに達すると直ちに、またそのレートで走る
間は、高レート比較器３７が出力信号、たとえば直流信
号を発生し、この信号が積分器３９により積分される。
しきい弁別器４０における予め定められるしきいの予選
窓を通じて時間／しきい選定器４１により予め選定可能
な特定の周期の後に、積分器３９の出力信号がしきい弁
別器４０の予め選定されたしきいを超過する。それに応
答してしきい弁別器４０が単安定マルチバイブレータ４
２をトリガし、この単安定マルチバイブレータが、時間
／パルス幅選定器４３によりプログラム可能な幅の出力
パルスを発生する。単安定マルチパイプレーク４２のこ
の出力パルスは、出力パルスの端まで閉じる。
その結果、タイムベースレジスタ３４はアナログ信号−
ディジタル制御語変換器３６の出力端から切り離される
。タイムベースレジスタ３４は整調レートを基本整調レ
ート、たとえば６０ビ一ト／分に復帰させる。
これらの環境のもとに本発明は、長時間にわたり高めら
れた心臓レートの緊張に対して患者、特に年老いた患者
の安全を守る。もし心臓ペースメーカーが予め定められ
た時間にわたり予め定められた高いレートまたはそれよ
りも高いレートで走るならば、心臓ペースメーカーは、
あたかも身体信号に関係する制御信号（いまの例では呼
吸信号）が消滅したかのように反応し、従って心臓ペー
スメーカーは自動的にその基本整調レートに復帰する。
心臓ペースメーカーがその基本整調レートへの復帰後に
基本整調レートで走る時間はプログラム可能である。追
加的な規範は、制御信号センサ入力が、心臓ペースメー
カーが再び制御信号を追跡し始める以前に予め定められ
た高いレートよりも低いほうの値に復帰しなければなら
ないことである。
類似の機能を得るものとして、一定の検出器出力が休止
中の非能動伏態に徐々に復帰する検出器出力とみなされ
るように検出器応答に長い時定数を追加することが既に
説明されている。この方法は、典型的に分のオーダーま
たは場合によっては１時間までの時定数よりも長い活動
に対して患者の訓練キャパシティを制限する意味で、本
発明の方法にくらべて欠点を有する。本発明の方法によ
れば、心臓レートは正常な身体活動の間に何時間にもわ
たり高められ得る。レート制限は、ペースメーカーが長
剣いた商量にわたり高いレートにとどまるときにのみ行
われる。
本発明の他の変形によれば、心臓ペースメーカーの基本
レートと高いレートとの間の予め定められたレートにお
ける復帰が許される。
以上に本発明をその好ましい実施例について説明してき
たが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは
当業者にとって明らかである。たとえば、インピーダン
ス測定電極は植え込まれている必要はなく、所望であれ
ば患者の胸に取付けることができる。このような可能性
は、たとえば米国特許第３．５９３．７１８号明８！Ｉ
？書に示されている。また、呼吸信号の代わりに心臓出
力の増大に対する生理学的ニーズの任意の他の信号、た
とえば温度、ｐｏ２信号などが心臓ペースメーカーのレ
ートを制御するのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を含む心臓ペースメーカーの第１の実施
例のブロック回路図、第２図は本発明を含む心臓ペース
メーカーの第２の実施例のブロック回路図、第３図は第
１図および第２図のタイムベースユニットを一層詳細に
示すブロック回路図である。 １・・・入閣の心臓、２・・・整調電極、３・・・整調
リード線、４・・・整調パルス発生器、５・・・タイム
ベースユニット、６・・・導線、７・・・インピーダン
ス式呼吸運動計、８・・・ＡＣ源、９・・・復調器、１
０・・・フィルタ、１１・・・非線形増幅回路、１２・
・・積分器、１３・・・電圧−パルスレート変換器、１
４〜１６・・・導線、１７・・・整調パルス、１８・・
・追加リード線、１９・・・別のインピーダンス測定電
極、２０・・・金属製ハウジング、２１・・・無関係電
極、２２・・・インピーダンス式呼吸運動計、２３・・
・サンプル・アンド・ホールド回路、２４・・・差形成
器、２５・・・導線、２６・・・出力キャパシタ、２７
・・・スイッチ、２８・・・電池、２９．３０・・・導
線、３１・・・零デコーダ、３２・・・ダウンカウンタ
、３３・・・リセット入力端、３４・・・タイムベース
レジスタ、３５・・・ゲート、３Ｇ・・・アナログ信号
−ディジタル制御語変換器、３７・・・高レート比較器
、３８・・・高レート値発生器、３９・・・積分器、４
０・・・しきい弁別器、４１・・・時間／しきい選定器
、４２・・・単安定マルチパイプレーク、４３・・・時
間／パルス幅選定器、Ａ、Ｂ・・・スイッチ位置、Ｄ・
・・整調パルスの振幅減衰。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）ａ）予め定められた基本整調レートで整調パルス（
    １７）を発生するための手段（４）と、 ｂ）整調のために整調パルス（１７）を心臓（１）に伝
    達するための手段（２、３）と、ｃ）身体活動を検出し
    かつそれに関係して制御信号を発生するための手段（２
    、８、２１；１９、８、２１；２、２３、２４）と、 ｄ）制御信号に関係して、予め定められた基本整調レー
    トを変更するための手段（１３、３１、３２、３４、３
    ６）と、 ｅ）整調レートが予め定められた時間にわたり少なくと
    も予め定められた高いレートで走る時を監視し、且つも
    し前記の高いレートに達しているならば出力信号を発生
    するための手段（３７〜４３）と、 ｆ）前記出力信号に関係して前記整調レートを低いほう
    のレートに復帰させるための手段（３４、３５）とを含
    んでいることを特徴とする心臓ペースメーカー。 ２）低いほうのレートが予め定められた基本整調レート
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の心
    臓ペースメーカー。 ３）整調パルス発生手段（４）が、身体活動を検出する
    ための手段（２、８、２１；１９、８、２１；２、２３
    、２４）により発生される制御信号に関係する制御への
    復帰以前に予め定められた、たとえばプログラム可能な
    時間にわたり低いほうのレートで走ることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項または第２項記載の心臓ペースメ
    ーカー。 ４）整調パルス発生手段（４）が、制御信号が予め定め
    られた高いレートよりも下に下がる時点まで、低いほう
    のレートで走り、上記時点で制御信号が整調レートの整
    調を再開することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項記載の心臓ペースメーカー。 ５）予め定められた整調レートを変更するための前記手
    段が制御信号に対する電圧−パルスレート変換器（１３
    ）と、制御信号の電圧−パルスレート変換器（１３）の
    出力信号に対するアナログ信号−ディジタル制御語変換
    器（３６）と、アナログ信号−ディジタル制御語変換器
    （３６）の出力信号に対するタイムベースレジスタ（３
    ４）と、呼吸レートの増大時により高い零カウント速度
    に設定されるダウンカウンタ（３２）と、ダウンカウン
    タ（３２）の出力端における零デコーダ（３１）とを含
    んでおり、前記零デコーダ（３１）が整調パルス発生器
    （４）と接続されており、整調パルスが各零カウントに
    おいて発生されるように整調パルス発生器（４）を制御
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
    項のいずれか１項に記載の心臓ペースメーカー。 ６）整調レートを低いほうのレートに復帰させるための
    前記手段（３４、３５）が、タイムベースレジスタ（３
    ４）とアナログ信号−ディジタル制御語変換器（３６）
    との間に接続されているゲート（３５）を含んでおり、
    前記ゲート（３５）が、もし整調レートが予め定められ
    た高いレートで、またはそれよりも高いレートで走り、
    従ってタイムベースレジスタ（３４）が予め定められた
    基本整調レートに復帰するならば、アナログ信号−ディ
    ジタル制御語変換器からタイムベースレジスタ（３４）
    を切り離すべく構成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第５項記載の心臓ペースメーカー。 ７）監視のための前記手段（３７〜４３）がタイムベー
    スレジスタ（３４）の出力信号および高レート値発生器
    （３８）の予め定められた高レート信号に対する高レー
    ト比較器（３７）を含んでおり、前記高レート比較器（
    ３７）が前記ゲート（３５）を比較器出力信号およびプ
    ログラム可能な時間に関係して、ゲート（３５）が前記
    プログラム可能な時間ににわたりアナログ信号−ディジ
    タル制御語変換器（３６）の出力に対して閉じられてい
    るように制御することを特徴とする特許請求の範囲第６
    項記載の心臓ペースメーカー。 ８）監視のための前記手段（３７〜４３）が、さらに、
    前記高レート比較器（３７）の出力に対する積分器（３
    ９）と、前記積分器（３９）の出力に対するしきい弁別
    器であって前記の予め定められた高レート時間に従って
    変更され得るしきいを有するしきい弁別器（４０）と、
    前記積分器の出力がしきいを超過する時にゲート（３５
    ）を閉じるべくしきい弁別器（４０）によりトリガされ
    る単安定マルチバイブレータ（４２）とを含んでいるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の心臓ペース
    メーカー。 ９）単安定マルチバイブレータ（４２）のパルス幅がプ
    ログラム可能な時間に従って予め選定可能であることを
    特徴とする特許請求の範囲第８項記載の心臓ペースメー
    カー。
JP62147805A 1986-06-16 1987-06-12 心臓ペ−スメ−カ− Expired - Lifetime JPH0647024B2 (ja)

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US06/874,596 US4776338A (en) 1986-06-16 1986-06-16 Cardiac pacer for pacing a human heart and pacing method

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JPS6311174A true JPS6311174A (ja) 1988-01-18
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