JPH0647025B2 - 心臓ペ−スメ−カ− - Google Patents

心臓ペ−スメ−カ−

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JPH0647025B2
JPH0647025B2 JP62147806A JP14780687A JPH0647025B2 JP H0647025 B2 JPH0647025 B2 JP H0647025B2 JP 62147806 A JP62147806 A JP 62147806A JP 14780687 A JP14780687 A JP 14780687A JP H0647025 B2 JPH0647025 B2 JP H0647025B2
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    • 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
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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整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3,593,718 号明細
書ならびにヨーロッパ特許出願第0,089,014 号明細書に
記載されている。加速度計レート応答心臓ペースメーカ
ーはたとえば米国特許第4,428,378 号明細書に記載され
ている。
これらのレート応答心臓ペースメーカーの主な問題点の
１つは、このような心臓ペースメーカーを着装する患者
に対する訓練の開始、継続時間および終了のような種々
の訓練段階を正確に定めることが困難なことである。
米国特許第4,527,568 号明細書には既に、整調レートが
検出された心臓信号の関数として定められる心臓ペース
メーカーが記載されている。この心臓ペースメーカーは
さらに、少なくとも１つの検出された身体パラメータの
関数として制御される特別センサモードを組み入れてい
る。それにもかかわらず、種々の訓練段階の正確な決定
は上記のように不可能である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、訓練の開始、継続時間および終了のよ
うな種々の訓練段階を正しく定めるために適したセンサ
配置を含んでいる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パルスで整調パルスを発生
するための手段と、 ｂ）整調のために心臓に整調パルスを伝達するための手
段と、 ｃ）種々の生理学的変数に関係して身体活動を検出しか
つそれらに関係して対応する身体活動出力信号をそれぞ
れ発生するための複数個の身体活動センサ手段と、 ｄ）種々の生理学的変数に関係して種々の訓練段階を決
定するべく単一の身体活動出力信号またはその組み合わ
せを選択するための手段と、 ｅ）選択された身体活動出力信号またはその組み合わせ
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
め整調パルス発生のための前記手段および身体活動出力
信号選択のための前記手段に接続されている手段と 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。
本発明によれば、種々の生理学的変数に対する２つまた
はそれ以上の種々のセンサが訓練周期中の種々の点にお
いて一層良質の情報を提供する。たとえば、呼吸（また
はたとえば温度）センサは訓練の開始を定めるための非
常に良好なセンサではないが、それは訓練が継続したか
否かを定めるための非常に良好なセンサである。逆に、
加速度計は訓練の開始を定めるためには非常に適してい
るが、訓練の継続時間または終了を定めるのには信頼性
が低い。すなわち本発明は米国特許第4,527,568 号明細
書の開示内容と明白に異なる。なぜならば、この特許明
細書には、患者の種々の生理学的特性に対応して得られ
る多数の種々の形式の信号が記載されてはいるが、患者
の種々の訓練段階を定めるため、また定められた現在の
訓練段階に従って基本整調レートを変更するため、この
ような信号の１つまたは組み合わせを選択し、場合によ
っては重み付けをして使用することについては開示され
ていないからである。
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。整調電極２が人間の心
臓１の中に、心臓を最も効率的に整調し得る仕方および
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
ースユニット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の生理学的変数に関係する身体活動に対する第１の
センサ７は導線９を通じて第１の身体活動センサ回路８
と接続されている。第２の生理学的変数に関係する身体
活動に対する第２のセンサ１０は導線１２を通じて第２
の身体活動センサ回路１１と接続されている。両センサ
７、１０が患者の身体に植え込まれていることは好まし
い。センサ配置は、所望であれば、導線１５を通じて対
応する第ｎ身体活動センサ回路１４と接続されている第
ｎ生理学的変数に対する第ｎ身体活動センサ１３により
第１図中に破線で示されているように一層多くの身体活
動センサおよびそれらと組み合わされている身体活動セ
ンサ回路により拡張することができる。
種々の身体活動センサ７、１０、１３が種々の生理学的
変数、たとえば加速度、呼吸、温度、ｐＨ、ＰＯ２など
に関係して種々の訓練段階、たとえば訓練の開始、継続
時間および終了、で身体活動を検出するべく設計されて
いる。組み合わされている身体活動センサ回路８、１
１、１４が対応する身体活動出力信号を発生する。これ
らの信号は導線１６、１７、１８を通じて選択装置１９
に供給される。
選択装置１９はたとえば入力選択器２１〜２４および重
み付け発生器２５と組み合わせてマイクロプロセッサ２
０または任意の種類の適当な選択論理回路を含んでいて
よく、種々の生理学的変数に関係して種々の訓練段階を
決定するべく単一の身体活動出力信号またはその組み合
わせを選択し得るように設計されている。たとえば入力
選択器２１は訓練サイクルの開始後に予め定められた時
間ステップで単一の身体活動出力信号またはその組み合
わせを相続いて選択するために用いられ得る。従って入
力選択器２２、２３および２４はたとえば、予め定めら
れた整調レートに関係して、変動が最小な身体活動出力
信号に関係して、かつ（または）単一の身体活動出力信
号またはその組み合わせがしきいの下に属するか否かに
関係して単一の身体活動出力信号またはその組み合わせ
を選択し得るように設計されていてよい。
選択装置１９の出力端は導線２６を通じてタイムベース
ユニット５と接続されている。これらの環境のもとにタ
イムベースユニット５は身体活動センサ回路８、１１、
１４の選択された単一の出力信号または選択された単一
の出力信号の組み合わせに関係して予め定められた基本
整調レートを変更し得るように設計されている。
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、身体活動センサユニット８、１１、１４および選択
装置１９はすべて、本発明による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（金属製）ハウ
ジング２６′の中に収容されている。
第２図および第３図には、第１図による本発明の実施例
が示されている。この実施例では、訓練の開始後に予め
定められた時間ステップΔｔ１、Δｔ２、Δｔ３に従っ
て、加速度センサ１０および組み合わされている加速度
センサ回路１１が訓練の開始（第２図中の周期Ａ）を定
めるために利用されており、また呼吸センサ（整調電極
２）および組み合わされている呼吸センサ回路８が訓練
の継続時間および終了（第２図中の周期ＢおよびＣ）を
定めるために使用されている。時間ステップは選択装置
１９の時間ステップ入力選択器２１により予め定められ
得る。これらの時間ステップはたとえばΔｔ１＝１０〜
６０ｓ、Δｔ２＝３０ｓ〜２０ｍｉｎ、Δｔ３＝３０ｓ
〜３ｍｉｎの範囲内に選択され得る。整調レートのピー
ク値は第２図中にＲｐで示されている。
第３図では呼吸センサ回路８は、呼吸信号が整調パルス
２８の振幅減衰Ｄの評価時に整調パルス２８から得られ
るように整調パルス２８を処理するため導線２７を通じ
て整調パルス発生器４と接続されているインピーダンス
式呼吸運動計である。振幅減衰Ｄは呼吸中の交番する身
体インピーダンスに従って変化する。
整調パルス発生器４は電池３１（スイッチ位置ａ）と整
調リード線３（スイッチ位置ｂ）との間をスイッチ３０
により切換えられ得る出力キャパシタ２９を含んでい
る。スイッチ位置ａでは出力キャパシタ２９は電池３１
により電圧Ｖ１に充電される。スイッチ位置ｂでは出力
キャパシタ２９は整調パルス２０として整調リード線３
を通じて放電される。放電の大きさは呼吸中の患者の胸
廓のインピーダンス変化に関係する。第３図によれば、
整調パルス２８はＶ１からＶ２へ放電する（振幅減衰
Ｄ）。導電性ハウジング２６′は整調のための無関係電
極と（参照符号３２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。インピ
ーダンス測定は電圧および電流の除算によっても行われ
得る。
インピーダンス式呼吸運動計７はサンプル・アンド・ホ
ールド回路３３、差形成器３４、フィルタ３５、非線形
増幅（たとえば二乗）回路３６、積分器３７および電圧
−パルスレート変換器３８を含んでいる。サンプル・ア
ンド・ホールド回路３３は出力キャパシタ２９の電圧Ｖ
１、Ｖ２をサンプル・アンド・ホールドする。差形成器
３４は差Ｖ１−Ｖ２をフィルタ３５を通じて非線形増幅
回路３６に供給する。非線形増幅回路３６は、フィルタ
３５の出力端信号を、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がその後の処理のために
小振幅のノイズに対して高められる。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３６の出力信号は
或る時間、たとえば５ないし３０ｓの時間にわたり積分
器３７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。電圧−パルスレート変換器３８が呼
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。
タイムベースユニット５は零デコーダ３９、リセット入
力端４１を有するダウンカウンタ４０、タイムベースレ
ジスタ４２およびアナログ信号−ディジタル制御語変換
器４３を含んでいる。アナログ信号−ディジタル制御語
変換器４３は選択装置１９の出力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タイムベースレ
ジスタ４２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４２を、基本整調レート、たとえば６０ビ
ート／分が第２図の周期Ａにおいては加速度レートに関
係して、周期Ｂにおいては呼吸レートに関係して変更さ
れるように制御する。加速度または呼吸レートが増大す
る時、タイムベースレジスタ４２はダウンカウンタ４０
のカウント速度を、ダウンカウンタ４０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３９がより高いレートでスイツ
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２９はより高いレートで充電かつ放電する。
その結果として、整調レートは、増大する加速度または
呼吸レートに関係して増大する。整調レートは加速度ま
たは呼吸レートが減少している時には減少する。
第３図で加速度センサ１０は、ペースメーカーサイトに
おける振動的エネルギーを検出された加速度信号に変換
するため、たとえばペースメーカーのハウジング２６′
に取付けられた圧電式力センサを含んでいる。検出され
た加速度信号は加速度センサ回路１１に与えられる。加
速度センサ回路１１はたとえば米国特許第4,428,378 号
明細書に従って帯域通過増幅器４４、スロー波形発生器
４５、スロープ制御部４６および電圧−パルスレート変
換器４７を含んでいる。
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。
【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実施例のブ
ロック回路図、第２図は訓練周期の間の時間ｔの関数と
しての整調レートＲを示す図、第３図は２つのセンサを
含んでおり第２図に続く第１図による心臓ペースメーカ
ーの実施例を一層詳細に示す図である。 １……人間の心臓、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、１０、１３……身体活動セン
サ、８、１１、１４……身体活動センサ回路、１２……
導線、１４〜１８……導線、１９……選択装置、２０…
…マイクロプロセッサ、２１〜２４……入力選択器、２
２……電池、２５……重み付け係数発生器、２６、２７
……導線、２８……整調レート、２９……出力キャパシ
タ、３０……スイッチ、３２……無関係電極、３３……
サンプル・アンド・ホールド回路、３４……差形成器、
３５……フィルタ、３６……非線形増幅回路、３７……
積分器、３８……電圧−パルスレート変換器、３９……
零デコーダ、４０……ダウンカウンタ、４１……リセッ
ト入力端、４２……タイムベースレジスタ、４３……ア
ナログ信号−ディジタル制御語変換器、４４……帯域通
過増幅器、４５……スロー波形発生器、４６……スロー
プ制御部、４７……電圧−パルスレート変換器、ａ、ｂ
……スイッチ位置、Ｄ……整調パルスの振幅減衰。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）予め定められた基本整調パルスで整調
    パルス（２８）を発生するための手段（４）と、 ｂ）整調のために心臓（１）に整調パルスを伝達するた
    めの手段（２、３）と、 ｃ）種々の生理学的変数に関係して身体活動を検出しか
    つそれらに関係して対応する身体活動出力信号をそれぞ
    れ発生するための複数個の身体活動センサ手段（７、
    ８、９；１０、１１、１２；１３、１４、１５）と、 ｄ）種々の生理学的変数に関係して種々の訓練段階を決
    定するべく単一の身体活動出力信号またはその組み合わ
    せを選択するための手段（１９）と、 ｅ）選択された身体活動出力信号またはその組み合わせ
    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
    め整調パルス発生のための前記手段（４）および身体活
    動出力信号選択のための前記手段（１９）に接続されて
    いる手段（５）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. 【請求項２】単一の身体活動出力信号またはその組み合
    わせを種々の係数により重み付けるための手段（２０、
    ２５）をも含んでい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. 【請求項３】身体活動出力信号選択のための前記手段
    が、訓練サイクルの開始後に予め定められた時間ステッ
    プで単一の身体活動出力信号またはその組み合わせを相
    続いて選択するための手段（２０、２１）を含んでいる
    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. 【請求項４】身体活動出力信号選択のための前記手段
    が、予め定められた整調レート値に関係して単一の身体
    活動出力信号またはその組み合わせを相続いて選択する
    ための手段（２０、２３）を含んでいることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に
    記載の心臓ペースメーカー。
  5. 【請求項５】身体活動出力信号選択のための前記手段
    が、変動が最小な身体活動出力信号に関係して単一の活
    動出力信号および（または）それらの組み合わせを選択
    するための手段（２０、２３）を含んでいることを特徴
    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. 【請求項６】身体活動出力信号選択のための前記手段
    が、単一の身体活動出力信号またはその組み合わせがし
    きいの下に属するか否かに関係して単一の身体活動出力
    信号またはその組み合わせを相続いて選択するための手
    段（２０、２４）を含んでいることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の心
    臓ペースメーカー。
  7. 【請求項７】しきいがプログラム可能であることを特徴
    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. 【請求項８】少なくとも第１の身体活動出力信号が訓練
    の開始を定めることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    ないし第７項のいずれか１項に記載の心臓ペースメーカ
    ー。
  9. 【請求項９】少なくとも第２の身体活動出力信号が訓練
    の継続時間を定めることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項ないし第８項のいずれか１項に記載の心臓ペースメ
    ーカー。
  10. 【請求項１０】前記第２の身体活動出力信号が訓練の終
    了を定めることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
    し第９項のいずれか１項に記載の心臓ペースメーカー。
  11. 【請求項１１】前記身体活動センサ手段が前記第１の身
    体活動出力信号を検出かつ発生するための加速度センサ
    手段（１０ないし１２）を含んでい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。
  12. 【請求項１２】前記身体活動センサ手段が前記第２の身
    体活動出力信号を検出かつ発生するための呼吸センサ手
    段（７ないし９）を含んでいることを特徴とする特許請
    求の範囲第９項記載の心臓ペースメーカー。
JP62147806A 1986-06-16 1987-06-12 心臓ペ−スメ−カ− Expired - Lifetime JPH0647025B2 (ja)

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US06/874,588 US4722342A (en) 1986-06-16 1986-06-16 Cardiac pacer for pacing a human heart and pacing method
US874588 1992-04-24

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JPS6311175A JPS6311175A (ja) 1988-01-18
JPH0647025B2 true JPH0647025B2 (ja) 1994-06-22

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JP62147806A Expired - Lifetime JPH0647025B2 (ja) 1986-06-16 1987-06-12 心臓ペ−スメ−カ−

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EP (1) EP0249820B2 (ja)
JP (1) JPH0647025B2 (ja)
DE (1) DE3777253D1 (ja)

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