JPH0751389A

JPH0751389A - 心刺激装置

Info

Publication number: JPH0751389A
Application number: JP6156209A
Authority: JP
Inventors: Hans Strandberg; ストランドベリハンス; Kurt Hoegnelid; ヘグネリドクート
Original assignee: Siemens Elema AB
Current assignee: Siemens Elema AB
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 1995-02-28
Also published as: EP0634192B1; EP0634192A1; SE9302358D0; DE69430155T2; US5500005A; DE69430155D1

Abstract

(57)【要約】【目的】心拍出量を最適化にするレートアダプティブ
心刺激装置を提供すること。【構成】測定装置と制御装置とを有し、測定装置は、
心臓へ戻される血液の流量を測定し、制御装置は、測定
された心臓へ戻される血液の流量変化に基づいて機能ユ
ニットを制御する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、心刺激装置の変化する
機能を調整する少なくとも１つの機能ユニットと、活動
に伴う生理的変量を測定する測定装置と、生理的変量に
基づいて機能ユニットの機能の調整を制御する制御装置
とを有する心刺激装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】心刺激装置の役目は、疾患があり、また
は機能障害のある心臓を刺激することである。患者に最
善の生活環境を提供するために、心刺激装置は、疾患の
ある心臓に、できる限り健康な心臓の機能に似た心機能
をもたらす治療を施さなくてはならない。このことを達
成するために、心刺激装置は、刺激パルスの振幅や持続
時間と、刺激パルスが放出されるインターバルと、心房
と心室を共に刺激すべきか否かと、心房の刺激パルスと
心室の刺激パルスとの間のインターバル等を決定する複
数の機能を実行しなければならない。

【０００３】刺激インターバルは、心刺激装置にとって
特に重要なパラメーターである。刺激インターバルを変
えることにより、心拍数を変化させ、たとえば活動中や
ストレスを受けている期間中に健康な心臓に起こる心拍
数の変動をシュミレートさせることができる。周知であ
る複数の心刺激装置は、活動時の健康な心臓の反応をシ
ュミレートするように構成されてきた。

【０００４】そのような先技術の心刺激装置は、心臓へ
の血液の流量を測定するか、または心臓のインピーダン
スを測定するかのいずれかにより心臓の拍出量が求めら
れる米国特許第４，５３５，７７４号明細書に記載され
ている。求められた拍出量は、可及的に最も最適な心機
能を達成する。すなわち、毎分心臓から送り出される血
液の総量が、心拍数が過度に早くなることなく体の要求
を満足する場合、拍出量が心拍数の増加にともなって増
加するという、拍出量と心拍数との間の関係を用いるこ
とができる。

【０００５】このように、周知の心刺激装置は、心臓に
適用される最適な刺激レートを決定するために、実際に
心臓の拍出量を測定し、このパラメーターの変化を利用
している。

【０００６】しかし、拍出量を利用することは、心臓の
生理作用と心周期の正常な進行のために、心拍数を制御
する特別に適切な方法ではない。

【０００７】人間の血液は２つの循環系に分配されてい
る。肺循環は、低酸素濃度の血液を酸素飽和させるため
に、心臓の右半分の部分から肺まで運搬させ、次に心臓
の左半分の部分へ運搬させる。大循環は酸素飽和させた
血液を心臓の左半分の部分から運搬させ、特に体組織に
酸素を有する血液を供給するために酸素飽和された血液
を体組織に分配し、各部にも循環し、血液を心臓の右半
分の部分へ戻す。大循環において、血液を心臓まで戻す
静脈は、血液のためのリザーバを構成し、大部分の体の
血液（体の休息状態で約６０％）を保持している。各循
環系に毎分送り出される血液の量は、心拍出量と呼ばれ
ている。ストレス等を与えられている期間中、心拍出量
は増加し、したがって動脈や静脈を流れる血液の流量も
増加する。動脈での血液の流量の増加は、血圧を上昇さ
せる結果となる。しかし、静脈壁は、大量の血液が流れ
る場合、膨張し、伸長するので、静脈の血圧はあまり変
化しない。反面、実際の流速は変化する。

【０００８】原理的に、心周期は、血液を満たすフェー
ズ（拡張期）と血液を空にするフェーズ（収縮期）との
２つのフェーズを有している。拡張期は心房の心組織の
弛緩から始まる。血液は心房へ流れ込み、心房はここで
一時的な血液リザーバとして作用する。心室の筋組織は
弛緩され、心臓の心房と心室との間の弁は開放され、血
液を心室へ送り込む。心室が血液で満たされると、収縮
期は、さらに血液を心室に供給する心房の収縮から始ま
り、供給される血液は、健康な人において心室の全容量
の約１／３に達する。心房から心室への血液の流れが止
むと、心臓の弁は閉鎖され、心室は収縮し、血液を各循
環系に送り出す。心房の拡張期は心室の収縮フェーズの
期間中に再開される。

【０００９】一般に、心室は所定の最大容積容量を有し
ている。拍出量は、いかに強く心室が収縮したか、すな
わち収縮期の末期に心室に残留する血液の量に依存して
変化する。したがって、心拍出量は、激しい活動中、す
なわち拍出量と心拍数がともに増加している期間中に増
加する。大部分の心拍出量の増加は、心拍数の増加を介
して起こる。しかし、過度に早い心拍数の場合、心臓へ
戻される血液の流量は、血液を満たすフェーズを実現す
るのに十分な時間を得られないので、心拍出量は減少す
ることがある。

【００１０】心臓に疾患があり、または損傷を受けてい
る場合、拍動する速度が極めて低くなることがある。ま
た、心房と心室の収縮が非同期の場合、心臓へ戻される
血液の流れが阻害されることがある。前述のとおり、心
房は各心周期の心室の血液の容量の約１／３に寄与して
いる。そのため、心房と心室が正確に同期していない場
合、拍出量は著しい悪影響を受ける。したがって、周知
の心刺激装置において述べられているように拍出量の変
化に基づいて刺激レートを設定する制御機能は、疾患の
ある心機能を有する人々に対し不適切である。

【００１１】ヨーロッパ特許第５９１６４２号明細書
に、刺激時点の適切な決定に心臓への血液充満の度を利
用するレートアダプティブ心刺激装置が記載されてい
る。血液充満の度は、血液の流量の測定、または心臓の
インピーダンスを測定することにより求めることができ
る。心室への血液の流れは、血液を満たすフェーズの末
期に止まり、適切な血液充満の度と相応するしきい値を
設定することができる。同様に、インピーダンスは心臓
への充満の度を表す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、心刺
激装置の変化する機能を効果的に最適化する心刺激装置
を提供することである。特に、本発明は心拍出量を最適
化する心刺激装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によるとそのよう
な１つの心刺激装置は、測定装置が心臓へ戻される血液
の流量を測定し、制御装置が、測定された心臓へ戻され
る血液の流量変化に基づいて、機能装置の機能の調整を
制御することにより達成される。

【００１４】本発明によると、心臓へ戻される血液の流
量を測定する１つの方法は、測定装置が、第１電極と第
２電極とに接続され、電圧源は、電極間に定電圧を供給
するために接続され、測定装置からの電流は心臓へ戻さ
れる血液の流量と対応する方法により達成される。

【００１５】ヨーロッパ特許出願第９４１００１３０．
７号明細書において、前述ように動作し、本発明と関連
して用いるのに適切な流量計が記載されている。

【００１６】前述のとおり、本発明の課題は、心拍出量
を最適化するレートアダプティブ心刺激装置を提供する
ことである。このことは、機能装置が変化する刺激イン
ターバルで心臓への刺激パルスを発生し、送出するパル
スジェネレーターを有することにより達成される。

【００１７】静脈を介して心臓へ戻される血液の流量
は、組織から静脈へ戻される血液の流量に依存する。こ
のことは、体の要求を満足させるための、すなわち組織
で消費された血液を交換するための活動的な血液の循環
であると考えることができる。したがって、この観点か
ら、心機能は、必要な血液の量を循環系を介して効果的
にポンプ作用により送り出し、動脈と静脈との圧力差を
保持するものである。心臓へ戻される血液の流量は、酸
素に対する体の要求に左右されるので、心臓が、心臓へ
戻される血液の流れを妨げることなく、心臓へ戻される
血液の流量をポンプ作用により送り出しさえすれば、最
適な刺激レートと心拍出量を得ることができる。心房は
心室にポンプ作用により送りこまれる血液のリザーバと
して作用するので、心臓へ戻される血液の流量は、大静
脈で測定することができる。

【００１８】本発明の実施例において、心刺激装置は、
さらに測定装置で測定された心臓へ戻される血液の流量
の平均値を求めるための平均化装置を有し、制御装置
は、求められた平均値に基づいてパルスジェネレーター
の刺激インターバルを制御している。

【００１９】心周期の期間中と、心周期と心周期との間
に、心臓へ戻される血液の流量が変動するので、心臓へ
戻される血液の流量の平均値の変化に基いて刺激インタ
ーバルを制御すると有利である。また、このことは刺激
インターバルが急激に変化するのを防止している。

【００２０】平均値を求める１つの方法は、平均化装置
が各心周期での心臓へ戻される血液の流量の測定値の所
定の数をサンプリングする手段を有し、サンプリングさ
れた測定値に基づいて、前の所定の時間間隔、または所
定の数の先行する心周期に対して心臓へ戻される血液の
流量の平均値を求める方法により達成される。一般に、
サンプリングされた測定値の数は、１サンプルから心周
期あたり任意のサンプル数までの範囲にすることができ
る。

【００２１】平均値を求める１つの別の方法は、平均化
装置が各心周期の心臓へ戻される血液の流量の最大値と
最小値を求める手段を有し、求められた最大値と最小値
とに基づいて所定の数の先行する心周期に対する平均値
を求めることにより達成される。

【００２２】第３番目の方法は、平均化装置は先行する
所定の時間間隔、または先行する所定の数の心周期に対
して心臓へ戻される血液の流量の連続測定信号の平均値
を求めることにより達成される。測定信号を連続して平
均化する１つの方法は、前の心周期の所定の数に対する
測定信号にローパスフィルタリングを施すことにより達
成される。

【００２３】本発明により制御される心刺激装置の実施
例において、心房の刺激パルスと心室の刺激パルスをそ
れぞれ心臓に供給するために、心刺激装置は第１チップ
電極が心臓の心房に配設され、第２チップ電極が心臓の
心室に配設されるように構成され、機能ユニットは、心
房の刺激パルスの供給と心室の刺激パルスの供給との間
の変化する時間インターバルを調整するためのタイマー
を有し、制御装置はタイマーのタイミングインターバル
を制御している。

【００２４】心房と心室の両方を心刺激装置により刺激
する場合、心房の刺激パルスと心室の刺激パルスとの間
の経過時間、すなわちＡ−Ｖインターバルは、心機能の
能力に影響する。前述のとおり、非同期で動作している
心臓は、心室の最大容量の約１／３を失うことがある。
Ａ−Ｖインターバルを測定された心臓へ戻される血液の
流量に基づいて調整すると、最適なＡ−Ｖインターバル
を設定することができ、そのＡ−Ｖインターバルは心臓
に最も有効なポンプ作用を惹起させる。

【００２５】測定された心臓へ戻される血液の流量に基
づいて同様に制御することのできる別の心刺激装置の機
能は、不感期と、刺激インターバルの別のセンサーの影
響に対するものである。たとえば、別のセンサーで、血
液の温度や血中酸素含有量等の体の促進パラメータや新
陳代謝のパラメーターを検出することができる。

【００２６】心刺激装置が測定装置により測定された心
臓へ戻される血液の流量変化をモニターする手段を有す
ると有利であり、所定の時間間隔内で発生する血液の流
量の瞬間的な変化が所定のしきい値を越えると異常と解
釈され、機能ユニットの機能の調整の制御期間中、制御
装置によりその瞬間的な変化は無視される。

【００２７】たとえば、このことは非同期の心房の収縮
が刺激インターバルの測定に影響するのを防止する。心
室の収縮と同時に起こる心房の収縮は、心臓の弁が閉鎖
されるので、心房の血液が心室にポンプ作用で送り込ま
れるのを妨げる。したがって、血液は循環系にポンプ作
用により戻され、静脈を介して戻る血液に影響し、キャ
ノンウエーブ（ｃａｎｎｏｎｗａｖｅ）と呼ばれる現
象を引き起こす。

【００２８】本発明による心刺激装置の別の実施例にお
いて、心刺激装置はさらに、所定期間、好ましくは少な
くとも２４時間にわたって心臓へ戻される血液の流量を
表す値を記憶する記憶ユニットを有している。

【００２９】心臓へ戻される血液の流量の値が、流量の
平均値の形で、すなわち少なくとも２４時間程度の長い
時間間隔にわたる血流の実際の流量、または流動変動の
いずれかの形で記憶されると、測定装置は測定期間中に
おける長期の素子のドリフトを補償することができる。
また、他の補正係数を、記憶された心臓へ戻される血液
の流量に関する統計量に基づいて設定することができ
る。記憶ユニットは、補正係数を技術的に求めるため
に、所定の時間間隔の最小値と最大値を記憶するように
構成することができる。

【００３０】記憶ユニットがさらに所定の時間インター
バルに対する刺激インターバルを示す値を記憶するよう
に構成されていると有利である。ここで、制御装置は、
心臓へ戻される血液の流量を表す記憶された値と、記憶
された刺激インターバル値とに基づいて、刺激インター
バルの変化によって心臓へ戻される血液の流量の変化を
計算し、それらの記憶された値に基づいて刺激インター
バルを、心臓へ戻される血液の流量変化に応じてどのよ
うに変化すべきかを求めることができる。

【００３１】前述のように、心臓へ戻される血液の流れ
は、酸素に対する体の要求に影響される活動的な機能で
あるが、心拍数等にも影響されることがある。心臓へ戻
される血液の流量が変化した後で、新しく刺激レートを
設定する場合、この刺激レートの変化自体が心臓へ戻さ
れる血液の流量にも影響することがある。この作用が求
められれば、心刺激装置を、刺激インターバルの制御が
心臓へ戻される血液の流量変化に自動的に適応されるよ
うに構成することができる。

【００３２】本発明による心刺激装置の実施例におい
て、制御装置は、刺激インターバルを最小刺激インター
バルと最大刺激インターバルとの間の所定の範囲内でだ
け変化するように制御している。この結果、刺激レート
は最小レートを下回ったり、最大レートを上回ることは
ない。

【００３３】

【実施例】次に、本発明を添付図面を参照して詳細に記
述する。

【００３４】図１は、種々の活動レベルにおける心拍出
量を示し、また横軸が心拍数（ＨＲ）を示し、縦軸は心
拍出量（ＣＯ）を示す線図である。図の３つの曲線１
Ａ、１Ｂ、１Ｃは、３つの異なる活動レベルでの心拍数
に対する心拍出量の変化を示している。曲線１Ａは休息
時の心拍出量を示す。図に示すように、心拍出量は、し
きい値のレートで平坦になるまで、最初はほとんど直線
的に増加する。それから心拍出量は、たとえ心拍数が増
加しようとも、平坦域でほとんど一定値に留まる。この
ことは、拍動量の減少により惹起される。心臓はもはや
各心拍動の後で血液を完全に再供給されるだけの十分な
時間を有しないのである。心拍数がさらに早くなると、
心臓への血液の供給はいよいよ厳しく妨げられるので、
心拍出量は急激に降下する。曲線１Ｂは第１活動レベル
での心拍出量を示す。図に示すように、平坦域は、心拍
出量が増大し、心拍数が早くなる方にシフトしている。
曲線１Ｃは活動レベルがさらに上がると、平坦域が付加
的にシフトしているのを示している。心拍数が平坦域で
早くなるとき心拍出量は増加しないので、理想の心拍数
は平坦域への推移期の心拍数である。この心拍数で心臓
は、心拍数が遅く、関連する活動レベルに対する最大心
拍出量を供給するので、心臓の負荷は軽減される。曲線
１Ａ、１Ｂ、１Ｃの平坦域への推移期は、生理学的にち
ょうど心臓が静脈を介して心臓に戻された血液を送り出
すことのできる状況に相応する。換言すると、心臓は非
常にゆっくり拍動することにより心臓へ戻される流れを
妨げることはなく、非常に早く拍動することにより心臓
に供給される血液を妨げることはない。休息していた人
が活動すると、心臓へ流れる血液は増加する。早い心拍
数が、増加した流量に適応させるのに必要である。心拍
数が非常に急激に増加すると、すなわち過度の速さにな
ると、血液の流量は減少し、心拍数は遅くさせる。人が
活動を止めると、心臓へ戻される血液は減少し、心拍数
を遅くさせる。人の心拍数がかなり急激にかなりの幅で
遅くなると、血液の流量は増加し、心拍数を増加させる
結果となる。したがって、本発明によると、心臓は個人
の酸素の要求に応じた理想的なレートで刺激される。

【００３５】図２の心刺激装置２は、心臓４に接続され
ている。右心室の先端に配設されたチップ電極６は、第
１電極導体８により心刺激装置２の電子回路部分に接続
され、上大静脈に配設された不関電極１０は、第２電極
導体１２により心刺激装置２の電子回路部分に接続され
ている。心刺激装置２は、チップ電極６を介して刺激パ
ルスを放出し、不関電極１０とチップ電極６との間で、
心臓４へ戻される血液を測定する。

【００３６】図３に心刺激装置２のブロック図を示す。
チップ電極６は、第１電極導体８により、出力側のコン
デンサ１６と第１スイッチ１８を介して、パルスジェネ
レータ１４に接続されている。第１スイッチ１８が閉成
されると、出力側のコンデンサ１６は、電極６から心組
織を経て放電し、心収縮を惹起させる。

【００３７】パルスジェネレータ１４は、第１スイッチ
１８が開放され、第２スイッチ２０が閉成されている場
合に、出力側のコンデンサ１６を充電する。スイッチ１
８、２０を用いて、出力側のコンデンサ１６を、心刺激
装置２の他の機能に妨害を与えることなく充放電するこ
とができる。また、フィルタ２２と検出器２４は、心組
織の電気信号を検出するために、第１電極導体８に接続
されている。検出器の信号は心刺激装置２のロジック部
分２６に送出される。ロジック部分２６はスイッチ１
８、２０を制御するだけでなく、出力側のコンデンサ１
６のパルスジェネレータ１４による充電も制御してい
る。

【００３８】ロジック部分２６は、マイクロプロセッサ
２８と通信し、マイクロプロセッサ２８を介してＲＡＭ
３０に接続されている。

【００３９】測定装置３２は、心臓４への血液の流量を
測定するために、第３スイッチ３４を介して第１電極導
体８に接続されている。第３スイッチ３４は、心臓へ戻
される血液の流量を測定するために、任意の数の時間間
隔において、測定装置３２を作動にするようにしてい
る。測定装置３２は、非反転入力端子が基準電位Ｕref
に接続され、反転入力端子がスイッチ３４に接続された
増幅器３６を有している。第１抵抗３８は増幅器３６の
出力端子に接続され、第２抵抗４０は反転入力端子と第
１抵抗３８との間に並列接続されている。

【００４０】測定装置３２は、Ａ／Ｄコンバータ４２に
接続され、次にＡ／Ｄコンバータ４２はマイクロプロセ
ッサ２８に接続されている。心臓へ戻される血液の流量
を測定して得られた電圧値が、マイクロプロセッサ２８
で生成され、Ｄ／Ａコンバータ４４に送られる。前記測
定電圧値は、第２電極導体１２を介して、不関電極１０
に伝送される。

【００４１】不関電極１０とチップ電極６との間に電圧
が供給されると、測定装置３２は、出力信号として、不
関電極１０とチップ電極６との間の電圧を一定に保つの
に必要な補償電流を出力する。電圧は電流の直接の測度
であるので、測度となる電圧は測定装置からＡ／Ｄ変換
器４２を介して得られ、心臓へ戻される血液の流量を求
めるマイクロプロセッサ２８に送られる。

【００４２】マイクロプロセッサ２８は、心臓へ戻され
る血液の流量の変化に応じて心刺激装置２をチェックし
制御するのに必要な全ての演算を実行する。たとえば、
測定値を、前記の２４時間以上の期間での前記の記憶さ
れた最大値、および最小値に対して補正することができ
る。測定値はＲＡＭ３０に記憶され、連続的に新しい最
大値と最小値に更新される。また、マイクロプロセッサ
２８は、多くの心拍動にわたっての刺激間隔と心臓へ戻
される血液の流量の変化するトレンドを求めることがで
きる。この求めた値は、以後の刺激間隔を広げ、または
縮める制御に用いることができる。ほかに、マイクロプ
ロセッサ２８は、最小値に基づいて、不関電極１０とチ
ップ電極６との間に定電圧を設定する零点を求めること
ができる。零点の設定調整は、たとえば２４時間毎に行
うことができる。

【００４３】心刺激装置２の電子回路を、心臓４へ供給
される除細動パルスから保護するために、第１除細動保
護回路４６が第１電極導体８に接続され、第２除細動保
護回路４８が第２電極導体１２に接続されている。

【００４４】また、心刺激装置２は、ロジック部分２６
と通信するテレメータユニット５０を有し、テレメータ
ユニット５０は、体外のプログラムユニット５２へ情報
を遠隔伝送することができる。さらに、テレメータユニ
ットはプログラムユニットからの情報を受信し、プログ
ラムを変更する。

【００４５】図４は、マイクロプロセッサ２８が心刺激
装置２の調整原理を示す線図である。縦軸は測定された
心臓へ戻される血液の流量の変化（ΔΦ）を示し、横軸
は刺激インターバル（ΔＩ）の変化を示す。図から、次
の刺激インターバルの変化を図から読み取ることができ
る。刺激インターバルを縮めることは、マイナスの符号
で示され、広げることはプラスの符号で示されている。
プラスの符号とマイナスの符号の数は、それぞれ広げた
り縮めたりする程度を示している。ゼロは変化が起こら
ないことを示している。

【００４６】ここで、刺激インターバルで起こる変化
は、ＲＡＭ３０に記憶することができ、変量に対する各
値はマイクロプロセッサによりアドレス指定される。ま
た、その変化はアルゴリズムの形で表すことができ、マ
イクロプロセッサ２８は刺激インターバルで起こる変化
を計算する。さらに、心刺激装置２を、マイクロプロセ
ッサ２８が、長い時間間隔にわたって得られた統計上の
データに基づいて、心臓へ戻される血液の流量の検出さ
れた変化、すなわち各刺激インターバルで起こる変化に
応じた必要な変化を自動的に起こすことができるように
構成することができる。

【００４７】×で示される標本が図４に図示されてい
る。５３で示された×では、前記の刺激インターバルの
変化を起こすことなく血液の流量が増加している。した
がって、次の刺激インターバルは縮められ、つまり刺激
レートは早くなる。図の×５５に示すように、刺激イン
ターバルを縮めたにも係わらず心臓へ戻される血液の流
量が増え続ける場合、このことは、心臓の心拍出量が体
の要求に対し十分でないことを示しており、刺激インタ
ーバルは再び縮められる。他方で、×５７に示すよう
に、刺激インターバルが縮められたとき、心臓へ戻され
る血液の流量が減少した場合、次の刺激インターバルは
広げられる。×５９に示すように、血液の流量が一定の
場合、刺激インターバルは変化しない。

【００４８】第２実施例を図５に示す。心刺激装置５４
は、右心房に配設された第１チップ電極５８と、右心室
の先端に配された第２チップ電極６２によって心臓５６
に接続されている。第１チップ電極５８は、第１電極導
体６０を介して心刺激装置５４に接続され、第２チップ
電極６２は、第２電極導体６４を介して心刺激装置５４
に接続されている。不関電極６６は大静脈に配され、第
３電極導体６８を介して心刺激装置５４に接続されてい
る。測定電極７０は心刺激装置５４上に配設され、第４
電極導体７２を介して、心刺激装置５４の電子回路に接
続されている。図６のブロック図は心刺激装置５４の構
造の詳細を示す。心刺激装置５４において、刺激パルス
を心房へ送出するために、心房のパルスジェネレータ７
４は、第１の出力側のコンデンサ７６と、第１スイッチ
７８と、第１電極導体６０とを介して、第１チップ電極
５８に接続されている。第１スイッチ７８が閉成される
と、第１の出力側のコンデンサ７６は心房の心組織を経
て放電する。第１の出力側のコンデンサ７６を充電する
場合、第１スイッチ７８は開放され、第２スイッチ８０
は閉成される。また、第１フィルタ８２と心房の検出器
８４は第１電極導体６０に接続され、心房の心組織の電
気信号を検出する。同様に、心室のパルスジェネレータ
８６は、刺激パルスを心室の心組織に送出するために、
第２の出力側のコンデンサ８８と、第３スイッチ９０
と、第２電極導体６４とを介して、第２チップ電極６２
に接続されている。第４スイッチ９２は、第２の出力側
のコンデンサ８８が充電される場合、同様にオンされ
る。また、第２フィルタ９４と心室の検出器９６は第２
電極導体６４に接続され、心室の心組織の電気信号を検
出する。

【００４９】制御装置１００は、パルスジェネレータ７
４、８６とスイッチ７８、８０、９０、９２の機能を制
御する。

【００５０】測定装置９８は、第５スイッチ１０２と第
４電極導体７２とを介して、測定電極７０に接続されて
いる。測定装置９８は、図２および図３による第１実施
例の記述と同様の方法で、大静脈の血液の流量を測定す
る。平均化装置１０４は測定装置９８と制御装置１００
との間に接続され、測定された血液の流量の平均値を形
成する。電圧源１０６は、不関電極６６と測定電極７０
との間に、定電圧を供給する。

【００５１】前記の実施例のように、ペースメーカー５
４は、制御装置１００と通信するテレメータユニット１
０８を有し、テレメータユニットは、体外のプログラム
ユニット１１０へ情報と命令を遠隔伝送し、かつプログ
ラムユニット１１０からの情報および命令を受信するこ
とができる。

【００５２】原理的に、ペースメーカー５４の機能は第
１実施例と同様である。しかし、ここでは、心房も刺激
されるので、心刺激装置５４は、全く異なった方法で、
心房の刺激パルスと心室の刺激パルスとの間で経過する
時間（Ａ−Ｖインターバル）さえも制御することにより
心臓のポンプ作用と同期し、心臓５６のポンプ機能をさ
らに最適の状態にすることができる。この実施例におい
て、刺激インターバルとＡ−Ｖインターバルは共に、測
定された心臓へ戻される血液の流量に対する平均値の変
化により制御される。また、制御装置１００は、測定さ
れた心臓へ戻される血液の流量の平均値の変化に基づい
て、不感期を設定することができる。

【００５３】本発明は、前述の実施例の範囲に限定され
ない。本発明は、脈拍調整機能等を備えた除細動器やカ
ルジオバータ内の、心房や心室のいずれか一方、または
心房と心室の両方を刺激する単極、双極、多極の心刺激
装置において実施することができる。さらに、本発明の
基本思想、すなわち心臓へ戻される血液の流量変化に基
づいて刺激インターバルを制御することから逸脱するこ
となく、制御方式を変更することができる。ここでは、
心臓へ戻される血液の流量を、たとえば大静脈ではなく
他の位置で測定することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明により、心拍出量を最適化するレ
ートアダプティブ心刺激装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々の活動レベルにおける心拍出量を示す線
図。

【図２】本発明による心刺激装置の第１実施例を示す概
略図である。

【図３】第１実施例による心刺激装置の構造を示すブロ
ック図である。

【図４】心刺激装置を調整する１つの基本原理を説明す
る図である。

【図５】本発明による心刺激装置の第２実施例を示す概
略図である。

【図６】第２実施例による心刺激装置の構造を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

６チップ電極１０不関電極１４パルスジェネレータ２８マイクロプロセッサ３２測定装置６６不関電極７０測定電極７４心房のパルスジェネレータ８６心室のパルスジェネレータ９８測定装置１００制御装置１０４平均化装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】心刺激装置（２；５４）において変化す
る機能を調整する少なくとも１つの機能ユニット（１
４、１６；７４、７６、８６、８８）と、生理的変量を
測定する測定装置（３２；９８）と、生理的変量に基づ
いて機能ユニット（１４、１６；７４、７６、８６、８
８）の機能の調整を制御する制御装置（２６、２８、３
０；１００）とを有する心刺激装置（２；５４）におい
て、測定装置（３２；９８）は、心臓（４；５６）へ戻
される血液の流量を測定し、制御装置（２６、２８、３
０；１００）は、測定された心臓へ戻される血液の流量
変化に基づいて機能ユニット（１４、１６；７４、７
６、８６、８８）の機能の調整を制御することを特徴と
する心刺激装置。
【請求項２】測定装置（３２；９８）は、第１電極
（６；７０）と第２電極（１０；６６）とに接続され、
電圧源（４４；１０６）は、電極（６、１０；６６、７
０）間に定電圧を供給するために接続され、測定装置
（３２）からの電流は、心臓へ戻される血液の流量と対
応することを特徴とする請求項１記載の心刺激装置。
【請求項３】機能ユニット（１４、１６；７４、７
６、８６、８８）は、変化する刺激インターバルで心臓
（４、５６）への刺激パルスを発生し、送出するパルス
ジェネレーターを有することを特徴とする請求項１また
は２記載の心刺激装置。
【請求項４】測定装置（３２）で測定された心臓へ戻
される血液の流量の平均値を求めるための平均化装置
（１０４）を有し、制御装置（２６、２８、３０）は、
求められた平均値に基づいて機能ユニット（１４、１
６；７４、７６、８６、８８）の機能調整を制御するこ
とを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載
の心刺激装置。
【請求項５】平均化装置（１０４）は、各心周期での
心臓へ戻される血液の流量の測定値の所定の数をサンプ
リングする手段を有し、サンプリングされた測定値に基
づいて、前の所定の時間間隔、または先行する所定の数
の心周期に対して心臓へ戻される血液の流量の平均値を
求めることを特徴とする請求項４記載の心刺激装置。
【請求項６】平均化装置（１０４）は、各心周期の心
臓へ戻される血液の流量の最大値と最小値を求める手段
を有し、求めた最大値と最小値とに基づいて所定の数の
先行する心周期に対する平均値を求めることを特徴とす
る請求項４記載の心刺激装置。
【請求項７】平均化装置（１０４）は、所定の先行す
る時間間隔、または先行する所定の数の心周期に対して
心臓へ戻される血液の流量の連続測定信号の平均値を求
めることを特徴とする請求項４記載の心刺激装置。
【請求項８】心房の刺激パルスと心室の刺激パルスを
それぞれ心臓（５６）に供給するために、心臓（５６）
の心房に配設された第１チップ電極（５８）と、心臓
（５６）の心室に配設された第２チップ電極（６２）と
を有し、機能ユニットは、心房の刺激パルスの供給と心
室の刺激パルスの供給との間の変化する時間インターバ
ルを調整するためのタイマーを有し、制御装置（１０
０）はタイマーのタイミングインターバルを制御してい
ることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項
記載の心刺激装置。
【請求項９】測定装置により測定された心臓へ戻され
る血液の流量変化をモニターする手段を有し、血液の流
量の瞬間的な変化が所定のしきい値を越えると異常と解
釈し、機能ユニットの機能の調整の制御期間中、制御装
置により瞬間的な変化が無視されることを特徴とする請
求項１から８までのいずれか１項記載の心刺激装置。
【請求項１０】少なくとも１つの付加的な生理的変量
を測定する少なくとも１つの付加測定装置を有し、制御
装置は、付加的な生理的変量に基づいて機能ユニットの
機能調整を制御することを特徴とする請求項１から９ま
でのいずれか１項記載の心刺激装置。
【請求項１１】所定期間、好ましくは少なくとも２４
時間にわたって心臓へ戻される血液の流量を表す値を記
憶する記憶ユニット（３０）を有していることを特徴と
する請求項１から１０までのいずれか１項記載の心刺激
装置。
【請求項１２】記憶ユニット（３０）は、所定の時間
間隔に対する最小値と最大値とを記憶することを特徴と
する請求項１から１１までのいずれか１項記載の心刺激
装置。
【請求項１３】記憶ユニット（３０）は、さらに所定
の時間間隔に対する刺激インターバルを示す値を記憶す
るように構成されていることを特徴とする請求項１１ま
たは１２記載の心刺激装置。
【請求項１４】制御装置（２６、２８、３０）は、心
臓へ戻される血液の流量を表す記憶された値と、記憶さ
れた刺激インターバル値とに基づいて、刺激インターバ
ルの変化によって心臓へ戻される血液の流量の変化を計
算し、それらの記憶された値に基づいて刺激インターバ
ルを、心臓へ戻される血液の流量変化に応じてどのよう
に変化するべきかを求めることを特徴とする請求項１３
記載の心刺激装置。
【請求項１５】制御装置（２６、２８、３０）は、刺
激インターバルを最小刺激インターバルと最大刺激イン
ターバルとの間の所定のインターバル内でだけ変化する
ように制御することを特徴とする請求項１から１４まで
のいずれか１項記載の心刺激装置。