JPH11319119A - 心臓ペースメーカー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運動形態（平地歩行，走行，階段上昇，階段
下降等）が異なっても、心臓を生理的な刺激レートで刺
激可能な心臓ペースメーカーを提供する。 【解決手段】 代謝要求指標算出部３００によって進行
方向加速度と上下方向加速度から歩数WC_XおよびWX_Zを
算出し、運動形態判別部２００によって判別された運動
形態が平地歩行であれば、代謝要求指標選択部４００で
進行方向加速度から得られた歩数WC_Xを選択し、運動形
態が走行、階段上昇、階段下降であれば、代謝要求指標
選択部４００で上下方向加速度から得られた歩数WC_Zを
選択すると共に、運動形態判別部２００によって判別さ
れた運動形態に対応する心臓刺激レート関数を心臓刺激
レート関数選択部６００で選択して、それぞれの運動形
態に合った検出精度の高い歩数を代謝要求指標として用
いて心臓刺激レートを心臓刺激レート算出部７００で算
出することにより、生理的な心臓刺激レートで心臓を刺
激する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は心臓ペースメーカー、特
に運動形態に応じて心臓刺激レートの制御を行う心臓ペ
ースメーカーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】心臓ペースメーカーは、心臓の機能不全
や刺激伝導系障害を有する患者に用いられ、一定時間心
臓活動が起こらない場合に心臓に電気刺激を行って心臓
活動を補うものである。過去においては、電気刺激を行
うレートが一定に固定されていたために、患者の運動が
制限される場合があった。これに対して患者の代謝要求
をセンサによって検出し、自動的に心臓刺激レートを調
整する心臓ペースメーカーが開発されており、この種の
心臓ペースメーカーにおいては、測定が簡便である体振
動を代謝要求の指標として利用したものが最も多い。

【０００３】運動においては、下肢の動きに伴う、足が
地面を蹴りそして着地するといった動作が、体運動とし
て検出される。この検出された動作の頻度（運動時にお
ける歩数）、または体振動を一定時間積分した量が、代
謝量を示す指標とされてきた。

【０００４】体振動を検出するセンサとしては、体振動
に伴って、重りがある空間を往復運動することによって
起こる、重りに接続された機械的スイッチの動作を検出
するもの、磁石がある空間を往復運動することによって
生ずる磁界変化を検出するもの、電気的接点が配置され
た容器内に封入された水銀が移動することによって、そ
の接触を検出するもの、圧電素子の変形による電圧変化
を検出するもの、ピエゾ抵抗素子の変形による抵抗変化
を検出するもの等が一般的である。

【０００５】体振動として歩数を利用したものでは、患
者の前後方向の振動をセンサによって検出し、そのセン
サからの出力信号をフィルタ処理した後にある閾値と比
較し、閾値を越えた回数を一定時間カウントすることに
よって、一種の歩行速度を求め、これによって心臓刺激
レートを調節するものがある。また、体振動として一定
時間の積分量を利用したものでは、前後方向あるいは上
下方向のどちらか一方の振動をセンサによって検出し、
そのセンサの出力信号をフィルタ処理した後に一定時間
積分を行い、この積分値によって心臓刺激レートを調節
するものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、心臓刺
激レートの指標として歩数を利用した心臓ペースメーカ
ーでは、同じ歩行速度であるならば、平地歩行、階段上
昇、階段下降、坂道昇り、坂道下り等といった歩行の状
態が異なっている場合においてもその区別ができずに、
全て同レベルの運動として認識することになる。従っ
て、例えば平地歩行と階段上昇を比較した場合に、明ら
かに階段上昇の方が代謝量は大きいにもかかわらず、歩
数のみの判断では運動の状態に合った代謝量の要求を検
出することができないため、心臓刺激レートを生理的に
制御することができない。

【０００７】また、歩数は加速度がある閾値を越えるこ
とによって運動動作における一歩を検出するので、上下
方向の加速度検出による歩数測定では、平地をゆっくり
と歩行した場合に上下方向の振動が小さく検出精度が劣
る。一方、前後方向の加速度検出による歩数測定では、
階段上昇や階段下降時のように進行方向の振動が小さい
場合に検出精度が劣る。

【０００８】以下、本発明者が歩行時の鎖骨下の進行方
向加速度と上下方向加速度から平均歩行速度を算出した
結果を表１，２に示す。表１は、進行方向加速度を用い
て平地走行，階段上昇，階段下降時の平均歩行速度を求
めた結果である。なお測定に使用する閾値レベルは、平
地歩行時の１歩あたりの進行方向加速度の最大値を、全
運動時間で平均した値の５０％の値とした。表２は、上
下方向加速度を用いて平地歩行時の平均歩行速度を求め
た結果である。なお測定に使用する閾値レベルは、階段
上昇時の１歩あたりの上下方向加速度の最大値を、全運
動時間で平均した値の５０％の値とした。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】表１では、測定不能（70，90歩/分の階段
下降）や、平均歩行速度を少ない方向に誤認識（110歩/
分の階段下降時の平均歩行速度を66.2歩/分、130歩/分
の階段下降時の平均歩行速度を111.8歩/分、130歩/分の
平地走行時の平均歩行速度を103.8歩/分、140歩/分の平
地走行時の平均歩行速度を85.0歩/分と誤認識）する場
合があることがわかった。この結果は、平地歩行時に安
定して平均歩行速度の測定が行われるように閾値を設定
しているので、平地走行，階段上昇，階段下降時は、平
地歩行時と比較して進行方向加速度の振幅が小さいため
に、加速度が設定した閾値を越えない場合が発生するこ
とが原因と考えられる。

【００１２】表２では、平均歩行速度を少ない方向に誤
認識（90歩/分の平均歩行速度を63.3歩/分、110歩/分の
平均歩行速度を95.0歩/分と誤認識）する場合があるこ
とがわかった。この結果は、平地走行，階段上昇，階段
下降時に安定して平均歩行速度の測定が行われるように
閾値を設定しているので、平地歩行時は、平地走行，階
段上昇，階段下降時と比較して上下方向加速度の振幅が
小さいために、加速度が設定した閾値を越えない場合が
発生することが原因と考えられる。

【００１３】また、同じ歩行速度であっても、階段昇降
時の前後方向の体振動は平地歩行時の体振動と比較して
小さく、上下方向の体振動は平地歩行時の体振動と比較
して大きい。したがって、体振動の一定時間積分量は、
前後方向では平地歩行に比較して階段昇降時が小さく、
上下方向では平地歩行に比較して階段昇降時が大きく、
また上下方向では階段下降の方が階段上昇よりも大き
い。よって、心臓刺激レートの指標として一定時間の積
分量を利用した心臓ペースメーカーでは、体振動の一定
時間積分量のみの判断では運動の状態に合った代謝量の
要求を検出することができないため、心臓刺激レートを
生理的に制御することはできない。

【００１４】一定時間内における歩数や体振動の一定時
間積分量を指標として採用している心臓ペースメーカー
においては、階段上昇時に十分な心臓刺激レートの増加
が得られなかったり、階段下降時に過度の心臓刺激レー
トの増加が起こったとの報告がある。（ Markus M，Mic
hel S． Activity Controlled Cardiac Pacemakers Dur
ing Stairwalking． PACE1996，Vol.19，P1036〜104
1）上記課題を解決するための１つの方法として、イン
ターメディックス社が出願した米国特許USP5,360,436や
USP5,447,524には、患者の横方向と上下方向の加速度を
測定し、その大小関係を基に歩行か自転車漕ぎかを判断
し、歩行と自転車漕ぎとで心臓刺激レートを算出するア
ルゴリズムを変えるという技術が開示されている。しか
し、この特許の方法は歩行か自転車漕ぎかという特殊な
形態に適用される技術であって、運動形態が、例えば歩
行形態の違い（平地歩行，坂道歩行，階段上昇，階段下
降等）、歩行と走行の違い、歩行や走行と異なる他の運
動（膝の屈伸，荷物持ち上げ等）と異なった場合に、そ
れらの運動形態を判別するために適用することはでき
ず、心臓刺激レートの生理的制御が十分できているとは
言えない。

【００１５】本発明は、運動形態が平地歩行，走行，階
段上昇，階段下降等のように様々に異なっても、心臓を
生理的な刺激レートで刺激可能な心臓ペースメーカーを
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の心臓ペースメーカーは、患者の運動を検出
する運動検出手段と、前記運動検出手段の出力に基づい
て運動形態を判別する運動形態判別手段と、患者の代謝
要求を反映する物理量を検出する代謝要求検出手段と、
前記代謝要求検出手段の出力から複数の代謝要求指標を
算出する代謝要求指標算出手段と、前記運動形態判別手
段によって判別した運動形態に応じて、前記代謝要求指
標算出手段によって算出した複数の代謝要求指標の中か
ら少なくとも１つの代謝要求指標を選択する代謝要求指
標選択手段と、前記代謝要求指標算出手段によって算出
した複数の代謝要求指標に対応して複数の心臓刺激レー
ト関数が記憶された心臓刺激レート関数記憶手段と、前
記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
て、前記心臓刺激レート関数を選択する心臓刺激レート
関数選択手段と、前記代謝要求指標選択手段で選択され
た代謝要求指標と前記心臓刺激レート関数選択手段で選
択された心臓刺激レート関数とによって、心臓刺激レー
トを算出する心臓刺激レート算出手段と、前記心臓刺激
レート算出手段の算出結果に基づいて、心臓刺激のレー
ト制御を行う心臓刺激レート制御手段と、前記心臓刺激
のレートで心臓を刺激する心臓刺激手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【００１７】また、本発明の心臓ペースメーカーは、患
者の運動を検出する運動検出手段と、前記運動検出手段
の出力に基づいて運動形態を判別する運動形態判別手段
と、患者の代謝要求を反映する物理量を検出する複数の
代謝要求検出手段と、前記運動形態判別手段によって判
別した運動形態に応じて、前記複数の代謝要求検出手段
の中から少なくとも１つの代謝要求検出手段を選択する
代謝要求検出選択手段と、前記代謝要求検出選択手段で
選択された代謝要求検出手段の出力から代謝要求指標を
算出する代謝要求指標算出手段と、前記代謝要求指標算
出手段によって算出した代謝要求指標に対して複数の心
臓刺激レート関数が記憶された心臓刺激レート関数記憶
手段と、前記運動形態判別手段によって判別した運動形
態に応じて、前記心臓刺激レート関数を選択する心臓刺
激レート関数選択手段と、前記代謝要求検出選択手段で
選択された代謝要求検出手段の出力から前記代謝要求指
標算出手段で算出された代謝要求指標と、前記心臓刺激
レート関数選択手段で選択された心臓刺激レート関数と
によって、心臓刺激レートを算出する心臓刺激レート算
出手段と、前記心臓刺激レート算出手段の算出結果に基
づいて、心臓刺激のレート制御を行う心臓刺激レート制
御手段と、前記心臓刺激のレートで心臓を刺激する心臓
刺激手段とを具備することを特徴とする。

【００１８】また、本発明の心臓ペースメーカーは、患
者の運動を検出する運動検出手段と、前記運動検出手段
の出力に基づいて運動形態を判別する運動形態判別手段
と、患者の代謝要求を反映する物理量を検出する複数の
代謝要求検出手段と、前記運動形態判別手段によって判
別した運動形態に応じて、前記複数の代謝要求検出手段
の中から少なくとも１つの代謝要求検出手段を選択する
代謝要求検出選択手段と、前記代謝要求検出選択手段で
選択された代謝要求検出手段の出力から複数の代謝要求
指標を算出する代謝要求指標算出手段と、前記運動形態
判別手段によって判別した運動形態に応じて、前記代謝
要求指標算出手段によって算出した複数の代謝要求指標
の中から少なくとも１つの代謝要求指標を選択する代謝
要求指標選択手段と、前記代謝要求指標算出手段によっ
て算出した代謝要求指標に対して複数の心臓刺激レート
関数が記憶された心臓刺激レート関数記憶手段と、前記
運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じて、
前記心臓刺激レート関数を選択する心臓刺激レート関数
選択手段と、前記代謝要求検出選択手段で選択された代
謝要求検出手段の出力を用いて前記代謝要求指標算出手
段で算出された複数の代謝要求指標から、前記代謝要求
指標選択手段で選択された代謝要求指標と、前記心臓刺
激レート関数選択手段で選択された心臓刺激レート関数
とによって、心臓刺激レートを算出する心臓刺激レート
算出手段と 前記心臓刺激レート算出手段の算出結果に
基づいて心臓刺激のレート制御を行う心臓刺激レート制
御手段と、前記心臓刺激のレートで心臓を刺激する心臓
刺激手段とを具備することを特徴とする。

【００１９】上記心臓ペースメーカーにおいて、前記運
動形態判別手段は、前記運動検出手段の検出結果に基づ
いて運動形態を判別し、運動形態判別手段で判別する運
動形態とは、平地歩行、走行、階段上昇、階段下降であ
り、運動検出手段は直交する２軸もしくは３軸の加速度
を独立に検出可能な加速度センサからなり、代謝要求指
標は加速度センサの２つ以上の異なる方向の加速度から
それぞれ算出されるもので、その一例としては設定時間
内における歩数あるいは平均歩行速度であることが望ま
しい。また２つ以上の異なる方向の加速度として、患者
の運動の進行方向と上下方向の加速度を用いることが望
ましい。

【００２０】上記ペースメーカーにおいて、代謝要求指
標算出手段によって進行方向加速度と上下方向加速度か
ら平均歩行速度を算出し、運動形態判別手段によって判
別された運動形態が平地歩行であれば、代謝要求指標選
択手段で進行方向加速度から得られた平均歩行速度を選
択し、運動形態が走行、階段上昇、階段下降であれば、
代謝要求指標選択手段で上下方向加速度から得られた平
均歩行速度を選択することで、それぞれの運動形態に合
った検出精度の高い平均歩行速度を代謝要求指標として
用いて心臓刺激レートを算出することにより、生理的な
刺激レートで心臓を刺激する。なお代謝要求指標算出手
段の処理は、必ずしも演算に限られるものでなくてもよ
く、代謝要求検出手段の出力そのものを代謝要求指標と
して出力したり、あるいは代謝要求検出手段の出力に対
しフィルタリング、バイアス設定、利得設定等の若干の
操作を加えただけで代謝要求指標として出力する場合等
も含むこととする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って、本発明
の心臓ペースメーカーの実施の形態を詳細に説明する。
尚、本明細書で使用される「代謝要求指標」とは、「患
者の運動により要求される代謝量と相関のある指標であ
り、その指標から計算式（関数、アルゴリズム）によっ
て患者の代謝量が推定可能であるもの」と定義する。

【００２２】本実施の形態では、心臓刺激レートの代謝
要求指標の一例として平均歩行速度を用いて本発明を説
明することとするが、例えば、体動センサを使用した場
合には、体動量（センサ及びセンシング回路から得られ
る出力、あるいはその出力をフィルタ処理した信号を、
検波、絶対値化あるいは２乗し、更に積分処理、平均処
理あるいは加算処理した値等を使用）や、体動強度（セ
ンサ及びセンシング回路から得られる出力、あるいはそ
の出力をフィルタ処理した信号の最大振幅値等を使用）
を代謝要求指標とすることが出来る。更に、他の代謝要
求指標としては、インピーダンス法で測定される、呼吸
数，一回換気量，分時換気量，一回拍出量，拍出量，駆
出前時間等や、温度センサで測定される中心静脈血温
度、酸素飽和度センサで測定される静脈血酸素飽和度や
動脈血酸素飽和度、神経センサで測定される神経インパ
ルス頻度、ホルモンセンサで測定される血中カテコラミ
ン、筋電図で測定される筋電パルス振幅や筋電パルス頻
度、乳酸センサで測定される血中乳酸量、血液ガスセン
サで測定される血中酸素分圧や血中炭素ガス分圧、血圧
センサで測定される血圧値や血圧変化速度、心電図で測
定されるＱＴ間隔、ｐＨセンサで測定される血中ｐＨ等
も使用できる。

【００２３】＜第１の実施の形態＞図１Ａに、第１の実
施の形態による心臓ペースメーカーの例として、３軸加
速度センサを運動検出手段と代謝要求検出手段で共通に
用い、２つの代謝要求指標を算出し、運動形態に応じて
１つの代謝要求指標を選択する場合のブロック図を示
す。

【００２４】運動検出部及び代謝要求検出部１００は、
３軸加速度センサ１ａと、該センサの出力を増幅してデ
ィジタル信号として出力する加速度センシング回路２ａ
とから構成される。運動形態判別部２００は、ＤＳＰ
（Digital Signal Processor）３ａおよび運動形態判別
結果を一時保管するレジスタREG3（６ａ）から構成され
る。本実施の形態では、代謝要求指標は前後方向の加速
度から算出される平均歩行速度と上下方向の加速度から
算出される平均歩行速度との２つを用いており、代謝要
求指標算出部３００は、前記ＤＳＰ３ａおよび代謝要求
指標算出結果を一時保管するレジスタREG1（４ａ），RE
G2（５ａ）とから構成される。代謝要求指標選択部４０
０は、REG3の出力に従ってREG1，REG2の出力を切り換え
るセレクタSEL1（１１ａ）から構成され、レジスタREG3
の運動形態EXERが平地歩行であれば、前後方向の加速度
から算出される平均歩行速度を選択し、運動形態EXERが
走行，階段上昇，階段下降であれば、上下方向の加速度
から算出される平均歩行速度を選択する。

【００２５】又、本実施の形態では、心臓刺激レート関
数としてfwalk（平地走行時），frun（走行時），fupst
（階段上昇時），fdownst（階段下降時）の４つを用い
ており、心臓刺激レート関数記憶部５００は、REG4（７
ａ），REG5（８ａ），REG6（９ａ），REG7（１０ａ）の
４系統のレジスタによって構成される。心臓刺激レート
関数選択部６００は、レジスタREG3の運動形態EXERに応
じてREG4〜7の出力を切り換えるセレクタSEL2（１２
ａ）から構成される。

【００２６】心臓刺激レート算出部７００は演算回路１
３ａから構成され、SEL1，SEL2の出力を用いて心臓刺激
レートを算出する。REG4，REG5，REG6，REG7にはそれぞ
れの心臓刺激レート関数を表現するための係数，定数，
演算子などの情報が含まれる。運動形態情報EXERに基づ
いて選択された情報と平均歩行速度とから、前述の演算
回路１３ａが該当する心臓刺激レート関数による心臓刺
激レート算出を実行する。尚、４つの心臓刺激レート関
数の形式や係数，定数に共通項があれば、それらを演算
回路に含めることは可能である。心臓刺激レート制御部
８００は、ペーシング制御回路１４ａから構成され、演
算回路１３ａで算出された心臓刺激レートに、心電信号
センシング回路１６ａからの自己心拍センシング出力も
含めた条件判定により、適切な刺激レートのペーシング
トリガ出力を心臓刺激部９００に出力する。 心臓刺激
部９００は、ペーシング制御回路１４ａからのトリガ出
力に同期して心臓の拍動に必要な電圧振幅のペーシング
パルスを発生するドライバ回路１５ａから構成され、ペ
ーシングパルス出力はコネクタ部を通して、図示されて
いないペーシングリード線により心腔内まで導かれ、患
者の心臓を刺激し拍動させる。

【００２７】代謝要求指標をWCとした場合の心臓刺激レ
ート関数 f(WC) の一例を以下に示す。

【００２８】 Rt = R_basic （WC ＜ WC_basic）， Rt = fwalk =Awalk×(WC−WC_basic) ＋ Bwalk ＋ R_basic frun =Arun ×(WC−WC_basic) ＋ Brun ＋ R_basic fupst =Aupst×(WC−WC_basic) ＋ Bupst ＋ R_basic fdownst=Adownst×(WC−WC_basic)＋ Bdownst＋ R_basic （WC ≧ WC_basic） …（１式） ここで、WC_basicは基本指標、Awalk（平地歩行時），A
run（走行時），Aupst（階段上昇時），Adownst（階段
下降時）は、それぞれの運動形態における代謝要求指標
WCとターゲットレートRtを結ぶ一次式の係数、Bwalk
（平地歩行時），Brun（走行時），Bupst（階段上昇
時），Bdownst（階段下降時）は、それぞれの運動形態
における代謝要求指標WCが基本指標WC_basicと等しい場
合のターゲットレートRtと基本レートR_basicの差（切
片）である。基本指標とは、運動を行っても検出された
代謝要求指標WCが基本指標以下であれば、心拍数の上昇
が起こらない代謝要求指標値である。

【００２９】また心臓刺激レート算出関数は1式以外の
別の式で表される関数でも良いし、代謝要求指標WCの一
つの値に対し一つのターゲットレートが対応するのであ
れば、心臓刺激レート算出関数が数式によって表される
関数でなくても良い。

【００３０】尚、ＤＳＰ３ａにおける、平地歩行，走
行，階段上昇，階段下降の運動形態判別及び平均歩行速
度の算出は、本出願人でもある（株）カージオペーシン
グリサーチ・ラボラトリーが先に出願した「体動検出方
法及びその装置」（特願平９−１００３０６号）に記載
の処理等により可能である。上記「体動検出方法及びそ
の装置」では、人体に装着あるいは植え込まれ、互いに
直交する２方向もしくは３方向の加速度を独立に検出
し、地面と概ね平行もしくは10度前後上向きな進行方向
加速度の強度と地面と概ね垂直な上下方向加速度の強度
を算出し、２つの加速度強度から運動形態（平地歩行，
走行，階段上昇，階段下降）を判別する装置が提案され
ている。以下に、図５及び図６Ａ，６Ｂを参照して、そ
の概略を説明する。

【００３１】（ＤＳＰ３ａの構成例）図５は、本実施の
形態のＤＳＰを含む運動形態判別部２００及び代謝要求
指標算出部３００の構成例を示す図である。

【００３２】図５の装置は、複数の加速度センサを有す
る加速度センシング部（１）と、加速度センシング部
（１）より出力される加速度情報から、進行方向加速度
と上下方向加速度とを算出する座標変換部（４９）と、
座標変換部（４９）より出力される進行方向加速度と上
下方向加速度とから進行方向加速度の強度と上下方向加
速度の強度とを算出する加速度強度算出部（２）と、座
標変換部（４９）より出力される進行方向加速度と上下
方向加速度とから、平均歩行速度を測定する平均歩行速
度測定部（３）と、加速度強度算出部（２）より出力さ
れる加速度強度から運動形態を判別する運動形態判別部
（４６）と、加速度強度算出部（２）より出力される加
速度強度から運動に起因する体動か外来振動に起因する
体動かを識別する外来振動識別部（４７）と、加速度セ
ンシング部（１）より出力される加速度波形を処理し、
角度補正係数を算出する角度補正係数算出部（４８）と
を有している。特に、座標変換部（４９）と加速度強度
算出部（２）と平均歩行速度測定部（３）には動作アル
ゴリズムが図示されている。

【００３３】加速度センサを含む加速度センシング部
（１）では３軸の加速度を測定し、直流成分を含んだ値
を座標変換部（４９）に入力する。加速度センサはペー
スメーカー内部に固定されており、この時のセンサＸ軸
はペースメーカーケース平面と垂直な向き、すなわち植
え込み時に身体の前後方向を向くように設定する。入力
レンジは任意であるが、本実施の形態ではＸ軸が±1.5
G、Ｙ，Ｚ軸が±3Gとした。発明者によるデータの分析
によれば、進行方向の加速度と上下方向の加速度との交
流成分の振幅の絶対値の比は、平地歩行，階段上昇，下
降時において概ね約１対２であった。従って、Ｘ軸のレ
ンジをＹ，Ｚ軸のレンジの１／２とし、Ｘ軸加速度の精
度を向上させた。

【００３４】次にバンドパスフィルタ（４，５，６）
で、重力加速度と高周波振動とを除去する。バンドパス
フィルタの帯域は、重力加速度と高周波振動とを除去す
るという目的が達成されれば任意である。しかし、発明
者によるデータの分析によれば、運動による体動の周波
数は歩行，走行周期の逆数の２倍として現れ、速い走行
時は6Hz 以上の周波数帯域を持つことがわかっている。
従って、運動による体動の高周波成分を除去しないよう
に、高周波のカットオフ周波数は10Hzとした。低周波の
カットオフ周波数は重力加速度を除去することと、60歩
/ 分程度の遅い歩行の体動を除去しないことを考慮し0.
5Hz とした。バンドパスフィルタ（４，５，６）を通っ
たＸ，Ｙ，Ｚ軸の加速度をAx,Ay,Azとする。

【００３５】万歩計で用いられる体動検出のように、体
表に装着することが可能な場合は直交する２方向の加速
度の測定が可能な加速度センシング部を用い、これら２
軸を水平面に平行な人体の前後方向乃至は水平面に平行
な人体の前後方向より10度前後上向きの方向と重力方向
と概ね平行な方向とに設定することで、進行方向加速度
の強度（XACT）と上下方向加速度の強度（ZACT）とが測
定可能である。しかし、ペースメーカーで用いられる体
動検出のように人体に植え込まれる場合は、加速度の検
出方向が進行方向，上下方向と一致しないため、そのず
れを補正する座標変換機能が必要である。

【００３６】座標変換部（４９）における進行方向加速
度と上下方向加速度との算出は、以下の(1式) ，(2式)
に示すように、３軸の加速度のそれぞれに角度補正係数
Kx1（７），Ky1 （８），Kz1 （９），Kx2(10），Ky2(1
1），Kz2(12）を乗算器（13，14，15，16，17，18）で
乗算して、３軸の加速度のそれぞれの進行方向成分と上
下方向成分とを算出し、加算器（19，20）で３軸の成分
を加算することで行う。

【００３７】 進行方向加速度： AxＸ＝Kx1 ×Ax + Ky1×Ay + Kz1×Az …(２式) 上下方向加速度： AzＺ＝Kx2 ×Ax + Ky2×Ay + Kz2×Az …(３式) 角度補正係数Kx1 〜Kz2 の算出は角度補正係数算出部
（４８）で行う。まず、Kx1 〜Kz2 の算出に必要なペー
スメーカーの仰角とずれ角は、定期検診時に、Ｘ，Ｙ，
Ｚ軸のそれぞれのフィルタ処理を行う前の加速度信号を
テレメトリでペースメーカー内より読み出し、外部でそ
の直流成分を測定するか、もしくは所定の時間毎にＸ，
Ｙ，Ｚ軸のそれぞれのフィルタ処理を行う前の加速度信
号の直流成分を測定することで、以下の(４式) ，(５
式) ，(６式) に従って算出する。

【００３８】ここで、ペースメーカーの仰角とずれ角を
使用し、Kx1 〜Kz2 は、定期検診時に、もしくは所定の
時間毎に、(７式) ，(８式) ，(９式) ，(１０式) ，
(１１式) ，(１２式) のように算出する。この時ペース
メーカーの仰角φは、測定値乃至は測定値より10度前後
小さな値とすることで、進行方向加速度は水平面に平行
な人体の前後方向乃至は水平面に平行な人体の前後方向
より10度前後上向きの方向となる。

【００３９】 ペースメーカーの仰角：φ=sin-1｛ センサーX軸加速度の直流成分／重力加速度｝ …(４式) ペースメーカーのずれ角：θ=sin-1｛センサーY 軸加速度の直流成分／( 重力加速 度×cos φ）｝ …(５式) θ=cos-1｛センサーＺ軸加速度の直流成分／( 重力加速度×cos φ）｝…(６式) 角度補正係数： Kx1 ＝ K/2 ×cos φ …(７式) Ky1 ＝ −K ×sin φ×sin θ …(８式) Kz1 ＝ −K ×sin φ×cos θ …(９式) Kx2 ＝ K/4 ×sin φ …(１０式) Ky2 ＝ K/2 ×cos φ×sin θ …(１１式) Kz2 ＝ K/2 ×cos φ×cos θ …(１２式) 加速度センシング部のＸ軸とＹ，Ｚ軸の入力ダイナミッ
クレンジの違いを考慮し、角度補正係数Kx1 ，Kx2 は１
／２した。また、進行方向加速度と上下方向加速度とで
は加速度強度を算出した時に、同じ振幅でも進行方向よ
り上下方向の方が加速度強度が大きいという性質を考慮
し、角度補正係数Kx2 ，Ky2 ，Kz2 は１／２した。従っ
て、角度補正係数Kx2 は１／４となっている。角度補正
係数Kx1〜Kz2 内の係数Ｋは加速度強度の最大値を調整
するための任意の係数で、患者の体格や活動状況に応じ
て調整されるものである。次に、進行方向加速度と上下
方向加速度を２乗（あるいは絶対値化、あるいは検波）
して、その処理出力の一定時間の平均値（あるいは積分
値、あるいは加算値）を算出して、加速度強度とする。
本実施の形態では、進行方向加速度と上下方向加速度と
を乗算器（21，22）で２乗し、ローパスフィルタ（23，
24）で過去４秒間の平均値を算出する。更に、クリップ
器（25，26）によりクリップし、走行時等の大きな加速
度を処理した場合のオーバーフローを防止し、進行方向
加速度強度（XACT），上下方向加速度強度（ZACT）を算
出する。

【００４０】次に、平均歩行速度測定部（３）のアルゴ
リズムを説明する。平均歩行速度は進行方向加速度と上
下方向加速度とでそれぞれ独立に測定する。上下方向加
速度においては、上方向加速度成分あるいは下方向加速
度成分のいずれの成分からも平均歩行速度の測定が可能
なように、加算器（20）の出力である上下方向加速度に
Kneg（27）、値は１か−１、を乗算器（28）で乗算し、
正負反転可能とする。

【００４１】まず、進行方向と上下方向の加速度信号と
閾値 sthX ，sthZ（29，30）をコンパレータ（31，32）
で比較し、加速度信号が閾値よりも大となった時に信号
を発生する。そのコンパレータ信号に同期してパルス発
生器（33，34）にて300ms 幅のノントリガーのパルスを
発生する。ノントリガー機能は、300ms 以内に再度コン
パレータ信号が来てもパルスを発生せず、一歩あたり２
つのピークが現れる歩行に対処するために付加した。
尚、300ms 幅のノントリガーのパルスを発生する手段
は、コンパレータ信号を検出後、経過時間を測定する手
段を設け、経過時間が300ms 以内に再度コンパレータ信
号を検出してもコンパレータ信号を検出しないようなソ
フト的な手段に置き換え可能である。

【００４２】次に、所定時間（本実施の形態では４秒
間）毎に現れたパルスの数をカウンタ（35，36）でカウ
ントしXWS ，ZWS （一定時間あたりの歩数）とする。ま
た、所定時間の最初のパルスの立ち上がりから次のパル
スの立ち上がりまでの時間をカウンタ（37，38）でカウ
ントし、加算器（39，40）で加算しながらレジスタ（4
1，42）に記録し、更に次のパルスまでの時間をカウン
トしてレジスタ（41，42）に加算し、最終的には４秒間
内の最後のパルスまでの時間を加算し、レジスタ（41，
42）の値をXWTM，ZWTM（歩行時間）とし、レジスタ（4
1，42）、カウンタ（37，38）の値をリセットする。最
後に除算器（43，44）で｛XWS （一定時間あたりの歩
数）−１｝／XWTM（歩行時間）、｛ZWS （一定時間あた
りの歩数）−１｝／ZWTM（歩行時間）を算出し、単位時
間当たりの平均歩行速度とする。

【００４３】表３に発明者が収集した歩行の速さを変え
た平地歩行，平地走行，階段上昇，階段下降時のXACT，
ZACT，ZACT/XACTの平均値，最大値，最小値を表わす。

【００４４】

【表３】

【００４５】この表をグラフ化したものが図６Ａや図６
Ｂである。図６Ａや図６Ｂを基に運動形態判定部（４
６）で運動形態判別が行われる。

【００４６】＜第１の実施の形態の変形例＞図１Ａでは
各構成要素をハードウエアで構成する例を述べたが、本
実施の形態の他の例としてマイクロプロセッサを用いた
例を図１Ｂに示す。

【００４７】本実施の形態においては、図１Ａの構成の
内、代謝要求指標選択部４００、心臓刺激レート関数記
憶部５００、心臓刺激レート関数選択部６００、心臓刺
激レート算出部７００における処理を、ＣＰＵ１０１
０、ＲＯＭ１０２０、ＲＡＭ１０３０を有するマイクロ
プロセッサ１０００を用いたソフト的手法で行う。本実
施の形態においても、運動検出部１００、運動形態判別
部２００、代謝要求指標算出部３００、心臓刺激レート
制御部８００、心臓刺激部９００は、図１Ａと同様にハ
ードウエアで構成する。

【００４８】図１Ｃ及び図１Ｄにマイクロプロセッサ１
０００における処理のアルゴリズムを示す。以下に詳細
に説明する。

【００４９】ステップＳ１００で、マイクロプロセッサ
１０００のＲＡＭ１０２０には、REG3から運動形態EXE
R、REG1からWC_X（進行方向加速度から算出した平均歩
行速度）、REG2からWC_Z（上下方向加速度から算出した
平均歩行速度）が読み込まれ、ＲＯＭ１０１０またはＲ
ＡＭ１０２０には、基本レート（R_basic)、最大レート
（Rmax)、刺激レート（Rpace)、上昇変動レート（dRu
p)、下降変動レート（dRdown)、心臓刺激レート関数fwa
lk（平地歩行時），frun（走行時），fupst（階段上昇
時），fdownst（階段下降時）が用意される。尚、実時
間の刺激レート（Rpace)はＲＡＭ１０２０に記憶される
が、標準の刺激レートや他のパラメータ及び関数は、Ｒ
ＯＭ１０１０に固定データとして格納されていてもよい
し、ＲＡＭ１０２０に書き換え可能にロードされてもよ
い。

【００５０】運動形態EXERが平地歩行WALKであったな
ら、ステップＳ１１０からＳ１１１に進んで、ステップ
Ｓ１１１とＳ１１２で代謝要求指標WC_X（進行方向加速
度から算出した平均歩行速度）と心臓刺激レート関数fw
alkを選択し、ステップＳ１５０でWC_Xを指標として心
臓刺激レート関数fwalkでターゲットレートRtを算出す
る。運動形態EXERが走行RUNであったなら、ステップＳ
１２０からＳ１２１に進んで、ステップＳ１２１とＳ１
２２で代謝要求指標WC_Z（上下方向加速度から算出した
平均歩行速度）と心臓刺激レート関数frunを選択し、ス
テップＳ１５０でWC_Zを指標として心臓刺激レート関数
frunでターゲットレートRtを算出する。運動形態EXERが
階段上昇UPSTであったなら、ステップＳ１３０からＳ１
３１に進んで、ステップＳ１３１とＳ１３２で代謝要求
指標WC_Z（上下方向加速度から算出した平均歩行速度）
と心臓刺激レート関数fupstを選択し、ステップＳ１５
０でWC_Zを指標として心臓刺激レート関数fupstでター
ゲットレートRtを算出する。運動形態EXERが階段下降DO
WNSTであったなら、ステップＳ１４０からＳ１４１に進
んで、ステップＳ１４１とＳ１４２で代謝要求指標WC_Z
（上下方向加速度から算出した平均歩行速度）と心臓刺
激レート関数fdownstを選択し、ステップＳ１５０でWC_
Zを指標として心臓刺激レート関数fdownstでターゲット
レートRtを算出する。

【００５１】このように、運動形態毎に２つ以上の代謝
要求指標から少なくとも１つの代謝要求指標を選択し、
その代謝要求指標を指標としてターゲットレートを算出
するのが本実施の形態の特徴であり、これによって生理
的な心臓刺激レート制御が可能となる。得られたターゲ
ットレートが最大レートRmaxより大きい場合、および基
本レートR_basicより小さい場合は、ステップＳ１７０
〜Ｓ１７３でそれぞれ最大レートRmax、および基本レー
トR_basicでクリップする。

【００５２】尚、ターゲットレートの算出においては、
あらかじめメモリ内部にそのターゲットレートの参照テ
ーブルを記録しておき、代謝要求指標WCに対応するター
ゲットレートの値の記録されているアドレスを、その代
謝要求指標WCを基に検索し、そのアドレスに記録された
ターゲットレートの値を導出するということも可能であ
る。心臓刺激レート関数に関わる係数や参照テーブルと
いったパラメータはプログラマにより外部から変更が可
能である。

【００５３】ターゲットレートRtから心臓刺激レートRp
aceを算出する処理の一例として、ステップＳ１８０〜
Ｓ１８６が実行される。現在の心臓刺激レートRpaceが
ターゲットレートRt以上なら、心臓刺激レートRpaceは
下降変動レートdRdownを減算し（Ｓ１８４）、そうでな
いなら心臓刺激レートRpaceは上昇変動レートdRupを加
算する（Ｓ１８１）。心臓刺激レートが最大レートRmax
より大きい場合、および基本レートR_basicより小さい
場合はそれぞれ最大レートRmax、および基本レートR_ba
sicでクリップする（Ｓ１８２、Ｓ１８３、Ｓ１８５、
Ｓ１８６）。ステップＳ１９０で、実時間の心臓刺激レ
ート（Rpace)は心臓刺激レート制御部８００に出力され
る。

【００５４】尚、本実施の形態では、代謝要求指標選択
部４００、心臓刺激レート関数記憶部５００、心臓刺激
レート関数選択部６００、心臓刺激レート算出部７００
における処理を、マイクロプロセッサを用いたソフト的
手法で行ったが、運動形態判別部２００と代謝要求指標
算出部３００における処理をマイクロプロセッサを用い
たソフト的手法で行ってもよく、心臓ペースメーカーに
おいて、何をハードウエアで実現し、何をソフトウエア
で実現するか、あるいは１つのマイクロプロセッサを用
いるか、複数のマイクロプロセッサを並列または直列に
設けるかは、処理速度と信頼性と小型化とを考慮して決
定されるものである。

【００５５】図７に、制御部全体をソフトウエアで実現
する心臓ペースメーカーの構成例を示す。図７の多くの
部分は集積されたＩＣチップでの実現が可能である。

【００５６】８１はペースメーカー全体の動作を制御す
るＣＰＵ、８２はＣＰＵ８１の処理手順を格納するＲＯ
Ｍであり、処理手順としては運動形態判別プログラム８
２ａや代謝要求指標算出プログラム８２ｂやペースメー
カーの心臓刺激レート算出プログラム８２ｃが格納され
ている。８３は補助記憶用のＲＡＭであり、運動形態判
別プログラム８２ａの実行で判別された運動形態情報８
３ａや代謝要求指標算出プログラム８２ｂで算出された
歩数情報８３ｂ及び角度補正係数等の定数が記憶され
て、ペースメーカーの駆動制御に利用される。８４は種
々の外部情報を入力する入力インタフェースであり、例
えば利用者の心拍等を検出するパルス検知部８４ａや加
速度検出部８４ｂからの情報をインタフェースする。８
５は種々の情報を外部出力する出力インタフェースであ
り、例えば心臓への駆動パルスを出力するパルス発生部
８５ａが接続される。８６は電源である。

【００５７】＜第２の実施の形態＞図２Ａに第２の実施
の形態による心臓ペースメーカーとして、運動検出部を
代謝要求検出部の１つとして用い、運動形態に応じて、
２つの代謝要求検出部から１つの代謝要求検出部を選択
する場合のブロック図を示す。

【００５８】本実施の形態では、運動検出部１００は、
第１センサ１ｃと、該第１センサ１ｃの出力を増幅しデ
ィジタル信号として出力する第１センシング回路２ｃを
含む。運動検出部１００は代謝要求検出部の１つとして
共通に用いられる。代謝要求検出部１０１は、第２セン
サ１０ｃと、該第２センサ１０ｃの出力を増幅しディジ
タル信号として出力する第２センシング回路１１ｃとを
含む。ここで、第１センサ１ｃと第１センシング回路２
ｃには、検出された情報から運動形態が判別できるセン
サ及びセンシング回路が使用される。また検出された運
動形態によって、第１センサ１ｃと第１センシング回路
２ｃより検出した情報から代謝要求指標を算出するか、
第２センサ１０ｃと第２センシング回路１１ｃより検出
した情報から代謝要求指標を算出するかを判断し、それ
ぞれの運動形態に合ったセンサ及びセンシング回路を選
択することで代謝需要に相関の高い心臓刺激が可能とな
る。

【００５９】例えば、第１センサ１ｃに３軸加速度セン
サ等の体動センサを使用した場合を仮定すると、図６Ｂ
に示されるように、乗り物に乗っている場合の外来振動
検出時（体動未検出時を含む）には、体動センサ及びセ
ンシング回路の出力からは、心臓刺激レートを決めるた
めの代謝要求指標が算出できない。従って、運動形態が
外来振動（体動未検出を含む）であった場合、体動セン
サとは異なる第２センサ１０ｃと第２センシング回路１
１ｃから得られた情報で代謝要求指標を算出することが
望まれる。それらのセンサと代謝要求指標の例のいくつ
かが、実施の形態の最初に挙げられている。すなわち、
第１センサ１ｃと第２センサ１０ｃとの組み合わせは、
その検出が相補的なものが選ばれるのが望ましい。尚、
本例では、２種類の異なるセンサを使用する場合を示す
が、大型化が避けられるならば更に多くの種類のセンサ
を使用すれば、より信頼性を高めることが可能である。
この場合には、運動形態の判別を複数種類のセンサの検
出に基づいて行ってもよい。

【００６０】以下、第１センサ１ｃに３軸加速度センサ
を使用した場合を例に説明する。運動形態判別部２００
は、ＤＳＰ１１および運動形態判別結果を一時保管する
レジスタREG3（６ａ）で構成される。運動検出選択部１
１００は、加速度センシング回路２ｃおよび第２センシ
ング回路１１ｃの出力を運動形態EXERに応じて切り換え
るセレクタSEL11（１２ｃ）から構成される。代謝要求
指標算出部３００は、ＤＳＰ１２（１３ｃ）および代謝
要求指標算出結果を一時保管するレジスタREG12（１４
ｃ）で構成される。本実施の形態では、心臓刺激レート
関数としてfwalk（平地歩行時），frun（走行時），fup
st（階段上昇時），fdownst（階段下降時），fnoise
（外来振動検出及び体動未検出時）の５つを用いてお
り、心臓刺激レート関数記憶部５００は、REG4，REG5，
REG6，REG7，REG8の５系統のレジスタによって構成され
る。心臓刺激レート関数選択部６００は、運動形態EXER
に応じてREG4〜8の出力を切り換えるセレクタSEL2で構
成される。心臓刺激レート算出部７００は演算回路１３
ａで構成され、REG12，SEL2の出力を用いて心臓刺激レ
ートを算出する。心臓刺激レート制御部８００は、ペー
シング制御回路１４ａで構成され、演算回路１３ａで算
出された心臓刺激レートに、心電信号センシング回路１
６ａからの自己心拍センシング出力も含めた条件判定に
より、適切な刺激レートのペーシングトリガ出力を心臓
刺激部９００に出力する。心臓刺激部９００はドライバ
回路１５ａで構成され、ドライバ回路１５ａの出力はコ
ネクタ部を通して、図示されていないペーシングリード
線により心腔内まで導かれ、患者の心臓を刺激し拍動さ
せる。

【００６１】尚、本実施の形態におけるＤＳＰ１１は、
例えば図５の座標変換部（４９）と加速度強度算出部
（２）と運動形態判別部（４６）の機能を含み、ＤＳＰ
１２は、座標変換部（４９）と歩数測定部（３）を含
む。尚、図５のＤＳＰが１チップＩＣ化されたものであ
れば、ＤＳＰ１１とＤＳＰ１２は共通のチップを使用す
るものであってもよい。

【００６２】＜第２の実施の形態の変形例＞図２Ａでは
各構成要素をハードウエアで構成する例を述べたが、第
２の実施の形態の変形例としてマイクロプロセッサを用
いた例を図２Ｂに示す。

【００６３】本実施の形態においては、運動検出選択部
１１００、心臓刺激レート関数記憶部５００、心臓刺激
レート関数選択部６００、心臓刺激レート算出部７００
における処理を、ＣＰＵ１２１０とＲＯＭ１２２０とＲ
ＡＭ１２３０からなるマイクロプロセッサ１２００を用
いたソフト的手法で行う。本実施の形態においても、運
動検出部１００、代謝要求検出部１０１、運動形態判別
部２００、代謝要求指標算出部３００、心臓刺激レート
制御部８００、心臓刺激部９００は、図２Ａ同様にハー
ドウエアで構成する。しかし、本実施の形態の代謝要求
指標算出部３００では、処理速度を速くするためＤＳＰ
２１と２２とを設けて、第１センサ１ｃの検出による代
謝要求指標の算出と第２センサ１０ｃの検出による代謝
要求指標の算出とを並列に実行する。

【００６４】図２Ｃ及び図２Ｄにマイクロプロセッサ１
２００における処理のアルゴリズムを示す。以下に詳細
に説明する。

【００６５】ステップＳ２００で、マイクロプロセッサ
１２００のＲＡＭ１２２０には、REG3から運動形態EXE
R、REG21からX_S1（第１センサによる代謝要求指標）、
REG22からX_S2（第２センサによる代謝要求指標）が読
み込まれ、ＲＯＭ１２１０またはＲＡＭ１２２０には、
基本レート（R_basic)、最大レート（Rmax)、心臓刺激
レート（Rpace)、上昇変動レート（dRup)、下降変動レ
ート（dRdown)、心臓刺激レート関数fwalk（平行歩行
時），frun（走行時），fupst（階段上昇時），fdownst
（階段下降時），fnoise（外来振動検出及び体動未検出
時）が用意される。尚、実時間の心臓刺激レート（Rpac
e)はＲＡＭ１２２０に記憶されるが、標準の心臓刺激レ
ートや他のパラメータ及び関数は、ＲＯＭ１２１０に固
定データとして格納されていてもよいし、ＲＡＭ１２２
０に書き換え可能にロードされてもよい。

【００６６】運動形態EXERが平地歩行WALKであったな
ら、ステップＳ２１０からＳ２１１に進んで、ステップ
Ｓ２１１とＳ２１２で代謝要求指標X_Sn（平地歩行にあ
ったセンサn(n=1または2)による代謝要求指標）と心臓
刺激レート関数fwalkを選択し、ステップＳ２５０でX_S
n(n=1または2)を指標として心臓刺激レート関数fwalkで
ターゲットレートRtを算出する。運動形態EXERが走行RU
Nであったなら、ステップＳ２２０からＳ２２１に進ん
で、ステップＳ２２１とＳ２２２で代謝要求指標X_Sn
（走行にあったセンサn(n=1または2)による代謝要求指
標）と心臓刺激レート関数frunを選択し、ステップＳ２
５０でX_Sn(n=1または2)を指標として心臓刺激レート関
数frunでターゲットレートRtを算出する。運動形態EXER
が階段上昇UPSTであったなら、ステップＳ２３０からＳ
２３１に進んで、ステップＳ２３１とＳ２３２で代謝要
求指標X_Sn（階段上昇にあったセンサn(n=1または2)に
よる代謝要求指標）と心臓刺激レート関数fupstを選択
し、ステップＳ２５０でX_Sn(n=1または2)を指標として
心臓刺激レート関数fupstでターゲットレートRtを算出
する。運動形態EXERが階段下降DOWNSTであったなら、ス
テップＳ２４０からＳ２４１に進んで、ステップＳ２４
１とＳ２４２で代謝要求指標X_Sn（階段下降にあったセ
ンサn(n=1または2)による代謝要求指標）と心臓刺激レ
ート関数fdownstを選択し、ステップＳ２５０でX_Sn(n=
1または2)を指標として心臓刺激レート関数fdownstでタ
ーゲットレートRtを算出する。運動形態EXERが外来振動
NOISEであったなら、ステップＳ２６０からＳ２６１に
進んで、ステップＳ２６１とＳ２６２で代謝要求指標X_
Sn（外来振動にあったセンサn(n=1または2)による代謝
要求指標）と心臓刺激レート関数fnoiseを選択し、ステ
ップＳ２５０でX_Sn(n=1または2)を指標として心臓刺激
レート関数fnoiseでターゲットレートRtを算出する。

【００６７】このように、運動形態毎に２つ以上のセン
サから少なくとも１つのセンサを選択し、そのセンサの
データを基に求めた代謝要求指標を指標としてターゲッ
トレートを算出するのが本実施の形態の特徴であり、こ
れによって生理的な刺激レート制御が可能となる。

【００６８】以下のステップＳ２７０からＳ２９０まで
は図１ＣのステップＳ１７０からＳ１９０と同様なの
で、説明は省略する。

【００６９】尚、ターゲットレートの算出においては、
あらかじめメモリ内部にそのターゲットレートの参照テ
ーブルを記録しておき、代謝要求指標に対応するターゲ
ットレートの値の記録されているアドレスを、その代謝
要求指標X_Snを基に検索し、そのアドレスに記録された
ターゲットレートの値を導出するということも可能であ
る。心臓刺激レート関数に関わる係数や参照テーブルと
いったパラメータはプログラマにより外部から変更が可
能である。

【００７０】又、本実施の形態では、心臓刺激レート関
数記憶部５００、心臓刺激レート関数選択部６００、心
臓刺激レート算出部７００における処理を、マイクロプ
ロセッサを用いたソフト的手法で行ったが、第１の実施
の形態と同様に運動形態判別部２００と代謝要求指標算
出部３００における処理をマイクロプロセッサを用いた
ソフト的手法で行ってもよく、心臓ペースメーカーにお
いて、何をハードウエアで実現し、何をソフトウエアで
実現するか、あるいは１つのマイクロプロセッサを用い
るか、複数のマイクロプロセッサを並列または直列に設
けるかは、処理速度と信頼性と小型化とを考慮して決定
されるものである。

【００７１】本実施の形態においても、図７に示したよ
うに、制御部全体をソフトウエアで実現すれば、多くの
部分が集積されたＩＣチップでの実現が可能である。

【００７２】＜第３の実施の形態＞図３Ａに、第３の実
施の形態による心臓ペースメーカーの例として、運動検
出部を代謝要求検出部の１つとして用い、２つの代謝要
求検出部の出力からそれぞれ２つの代謝要求指標を算出
し、運動形態に応じて１つの代謝要求検出部及び１つの
代謝要求指標を選択する場合のブロック図を示す。

【００７３】本実施の形態では、第２の実施の形態と同
様に、運動検出部１００は、第１センサ１ｃと、該第１
センサ１ｃの出力を増幅しディジタル信号として出力す
る第１センシング回路２ｃを含む。運動検出部１００は
代謝要求検出部の１つとして共通に用いられる。代謝要
求検出部１０１は、第２センサ１０ｃと、該第２センサ
１０ｃの出力を増幅しディジタル信号として出力する第
２センシング回路１１ｃとを含む。ここで、第１センサ
１ｃと第１センシング回路２ｃには、検出された情報か
ら運動形態が判別できるセンサ及びセンシング回路が使
用される。また検出された運動形態によって、第１セン
サ１ｃと第１センシング回路２ｃより検出した情報から
代謝要求指標を算出するか、第２センサ１０ｃと第２セ
ンシング回路１１ｃより検出した情報から代謝要求指標
を算出するかを判断し、それぞれの運動形態に合ったセ
ンサ及びセンシング回路を選択することで代謝需要に相
関の高い心臓刺激が可能となる。

【００７４】例えば、第１センサ１ｃに３軸加速度セン
サ等の体動センサを使用した場合を仮定すると、図６Ｂ
に示されるように、乗り物に乗っている場合の外来振動
検出時（体動未検出時を含む）には、体動センサ及びセ
ンシング回路の出力からは、心臓刺激レートを決めるた
めの代謝要求指標が算出できない。従って、運動形態が
外来振動（体動未検出を含む）であった場合、体動セン
サとは異なる第２センサ１０ｃと第２センシング回路１
１ｃから得られた情報で代謝要求指標を算出することが
望まれる。それらのセンサと代謝要求指標の例のいくつ
かが、実施の形態の最初に挙げられている。すなわち、
第１センサ１ｃと第２センサ１０ｃとの組み合わせは、
その検出が相補的なものが選ばれるのが望ましい。尚、
本例では、２種類の異なるセンサを使用する場合を示す
が、大型化が避けられるならば更に多くの種類のセンサ
を使用すれば、より信頼性を高めることが可能である。
この場合には、運動形態の判別を複数種類のセンサの検
出に基づいて行ってもよい。

【００７５】以下、第１センサ１ｃに３軸加速度センサ
を使用した場合を例に説明する。運動形態判別部２００
は、ＤＳＰ１１および運動形態判別結果を一時保管する
レジスタREG3（６ａ）で構成される。運動検出選択部１
１００は、加速度センシング回路２ｃおよび第２センシ
ング回路１１ｃの出力を運動形態EXERに応じて切り換え
るセレクタSEL11（１２ｃ）から構成される。

【００７６】代謝要求指標算出部３００は、ＤＳＰ１２
（１３ｃ）および代謝要求指標算出結果を一時保管する
レジスタREG21（１４ｅ），REG22（１５ｅ）で構成され
る。代謝要求指標選択部４００は、レジスタREG21，REG
22の出力を運動形態EXERに応じて切り換えるセレクタSE
L1で構成される。

【００７７】本実施の形態では、心臓刺激レート関数と
してfwalk（平地歩行時），frun（走行時），fupst（階
段上昇時），fdownst（階段下降時），fnoise（外来振
動検出及び体動未検出時）の５つを用いており、心臓刺
激レート関数記憶部５００は、REG4，REG5，REG6，REG
7，REG8の５系統のレジスタによって構成される。心臓
刺激レート関数選択部６００は、運動形態EXERに応じて
REG4〜8の出力を切り換えるセレクタSEL2で構成され
る。心臓刺激レート算出部７００は演算回路１３ａで構
成され、SEL1，SEL2の出力を用いて心臓刺激レートを算
出する。心臓刺激レート制御部８００は、ペーシング制
御回路１４ａで構成され、演算回路１３ａで算出された
心臓刺激レートに、心電信号センシング回路１６ａから
の自己心拍センシング出力も含めた条件判定により、適
切な刺激レートのペーシングトリガ出力を心臓刺激部９
００に出力する。心臓刺激部９００はドライバ回路１５
ａで構成され、ドライバ回路１５ａの出力はコネクタ部
を通して、図示されていないペーシングリード線により
心腔内まで導かれ、患者の心臓を刺激し拍動させる。

【００７８】尚、本実施の形態におけるＤＳＰ１１は、
例えば図５の座標変換部（４９）と加速度強度算出部
（２）と運動形態判別部（４６）の機能を含み、ＤＳＰ
１２は、座標変換部（４９）と歩数測定部（３）を含
む。尚、図５のＤＳＰが１チップＩＣ化されたものであ
れば、ＤＳＰ１１とＤＳＰ１２は共通のチップを使用す
るものであってもよい。

【００７９】＜第３の実施の形態の変形例＞図３Ａでは
各構成要素としてハードウエアで構成する場合を述べた
が、本実施の形態としてマイクロプロセッサを用いた構
成例を図３Ｂに示す。

【００８０】本実施の形態においては、運動検出選択部
１１００、代謝要求指標選択部４００、心臓刺激レート
関数記憶部５００、心臓刺激レート関数選択部６００、
心臓刺激レート算出部７００における処理を、ＣＰＵ１
３１０とＲＯＭ１３２０とＲＡＭ１３３０からなるマイ
クロプロセッサ１３００を用いたソフト的手法で行う。
本実施の形態においても、運動検出部１００、代謝要求
検出部１０１、運動形態判別部２００、代謝要求指標算
出部３００、心臓刺激レート制御部８００、心臓刺激部
９００は、図３Ａ同様にハードウエアで構成する。しか
し、本実施の形態の代謝要求指標算出部３００では、処
理速度を速くするためＤＳＰ１２１と１２２とを設け
て、第１センサ１ｃの検出による２つの代謝要求指標の
算出と第１センサ１０ｃの検出による２つの代謝要求指
標の算出とを並列に実行する。

【００８１】図３Ｃ及び図３Ｄにマイクロプロセッサ１
３００における処理のアルゴリズムを示す。以下に詳細
に説明する。

【００８２】ステップＳ３００で、マイクロプロセッサ
１３００のＲＡＭ１３２０には、REG3から運動形態EXE
R、REG211からX_S1_1（第１センサによる代謝要求指標
１）、REG221からX_S1_2（第１センサによる代謝要求指
標２）、REG212からX_S2_1（第２センサによる代謝要求
指標１）、REG222からX_S2_2（第２センサによる代謝要
求指標２）が読み込まれ、ＲＯＭ１３１０またはＲＡＭ
１３２０には、基本レート（R_basic)、最大レート（Rm
ax)、心臓刺激レート（Rpace)、上昇変動レート（dRu
p)、下降変動レート（dRdown)、心臓刺激レート関数fwa
lk（平行歩行時），frun（走行時），fupst（階段上昇
時），fdownst（階段下降時），fnoise（外来振動検出
及び体動未検出時）が用意される。尚、実時間の心臓刺
激レート（Rpace)はＲＡＭ１３２０に記憶されるが、標
準の心臓刺激レートや他のパラメータ及び関数は、ＲＯ
Ｍ１３１０に固定データとして格納されていてもよい
し、ＲＡＭ１３２０に書き換え可能にロードされてもよ
い。

【００８３】運動形態EXERが平地歩行WALKであったな
ら、ステップＳ３１０からＳ３１１に進んで、ステップ
Ｓ３１１とＳ３１２で代謝要求指標X_Sn_m（平地歩行に
あったセンサn(n=1または2)による代謝要求指標m(m=1ま
たは2)）と心臓刺激レート関数fwalkを選択し、ステッ
プＳ３５０でX_Sn_m(n=1または2,m=1または2)を指標と
して心臓刺激レート関数fwalkでターゲットレートRtを
算出する。運動形態EXERが走行RUNであったなら、ステ
ップＳ３２０からＳ３２１に進んで、ステップＳ３２１
とＳ３２２で代謝要求指標X_Sn_m（走行にあったセンサ
n(n=1または2)による代謝要求指標m(m=1または2)）と心
臓刺激レート関数frunを選択し、ステップＳ３５０でX_
Sn_m(n=1または2,m=1または2)を指標として心臓刺激レ
ート関数frunでターゲットレートRtを算出する。運動形
態EXERが階段上昇UPSTであったなら、ステップＳ３３０
からＳ３３１に進んで、ステップＳ３３１とＳ３３２で
代謝要求指標X_Sn_m（階段上昇にあったセンサn(n=1ま
たは2)による代謝要求指標m(m=1または2)）と心臓刺激
レート関数fupstを選択し、ステップＳ３５０でX_Sn_m
(n=1または2,m=1または2)を指標として心臓刺激レート
関数fupstでターゲットレートRtを算出する。運動形態E
XERが階段下降DOWNSTであったなら、ステップＳ３４０
からＳ３４１に進んで、ステップＳ３４１とＳ３４２で
代謝要求指標X_Sn_m（階段下降にあったセンサn(n=1ま
たは2)による代謝要求指標m(m=1または2)）と心臓刺激
レート関数fdownstを選択し、ステップＳ３５０でX_Sn_
m(n=1または2,m=1または2)を指標として心臓刺激レート
関数fdownstでターゲットレートRtを算出する。運動形
態EXERが外来振動NOISEであったなら、ステップＳ３６
０からＳ３６１に進んで、ステップＳ３６１とＳ３６２
で代謝要求指標X_Sn_m（外来振動にあったセンサn(n=1
または2)による代謝要求指標m(m=1または2)）と心臓刺
激レート関数fnoiseを選択し、ステップＳ３５０でX_Sn
_m(n=1または2,m=1または2)を指標として心臓刺激レー
ト関数fnoiseでターゲットレートRtを算出する。

【００８４】このように、運動形態毎に２つ以上のセン
サからそれぞれ求めた２つ以上の代謝要求指標から少な
くとも１つの代謝要求指標を指標としてターゲットレー
トを算出するのが本実施の形態の特徴であり、これによ
って生理的な刺激レート制御が可能となる。

【００８５】以下のステップＳ３７０からＳ３９０まで
は図１ＣのステップＳ１７０からＳ１９０と同様なの
で、説明は省略する。

【００８６】尚、ターゲットレートの算出においては、
あらかじめメモリ内部にそのターゲットレートの参照テ
ーブルを記録しておき、代謝要求指標に対応するターゲ
ットレートの値の記録されているアドレスを、その代謝
要求指標X_Sn_mを基に検索し、そのアドレスに記録され
たターゲットレートの値を導出するということも可能で
ある。心臓刺激レート関数に関わる係数や参照テーブル
といったパラメータはプログラマにより外部から変更が
可能である。

【００８７】又、本実施の形態では、代謝要求指標選択
部４００、心臓刺激レート関数記憶部５００、心臓刺激
レート関数選択部６００、心臓刺激レート算出部７００
における処理を、マイクロプロセッサを用いたソフト的
手法で行ったが、第１の実施の形態と同様に運動形態判
別部２００と代謝要求指標算出部３００における処理を
マイクロプロセッサを用いたソフト的手法で行ってもよ
く、心臓ペースメーカーにおいて、何をハードウエアで
実現し、何をソフトウエアで実現するか、あるいは１つ
のマイクロプロセッサを用いるか、複数のマイクロプロ
セッサを並列または直列に設けるかは、処理速度と信頼
性と小型化とを考慮して決定されるものである。

【００８８】本実施の形態においても、図７に示したよ
うに、制御部全体をソフトウエアで実現すれば、多くの
部分が集積されたＩＣチップでの実現が可能である。

【００８９】尚、図２Ａ，図２Ｂ，図３Ａ，図３Ｂにお
いて、それぞれ複数のＤＳＰが用いられているが、運動
検出部に必要とされる周波数帯域（サンプリングレー
ト）としては100Hz以下であるため、それに比べて充分
高速なクロックでＤＳＰを稼働させることにより１つの
ＤＳＰで前述の複数の処理を行わせることも可能であ
る。

【００９０】又、本実施の形態に示したアルゴリズムは
ＲＯＭに記憶してペースメーカーに搭載してもよいし、
外部からテレメトリでペースメーカー内のＲＡＭに書き
込んでも良い。又、本実施の形態に示したアルゴリズム
で使用する各種変数、関数はペースメーカーに搭載した
ＲＯＭにあらかじめ記憶しておいてもよいし、外部から
テレメトリでペースメーカー内のＲＡＭに書き込んでも
良い。

【００９１】更に、以上の実施の形態において、心臓刺
激レートの代謝要求指標として平均歩行速度を用いた
が、平均歩行速度以外にも加速度信号あるいは体動信号
の一定時間積分量、一定時間平均値、一定時間加算値、
最大振幅といった体振動を演算処理することによって求
めることのできる指標や、体温や呼吸量といった生体情
報を指標として用いることも可能である。

【００９２】例えば、運動検出部や代謝要求検出部（セ
ンサ）の例と代謝要求指標の例としては、以下のような
例が挙げられる。

【００９３】・１軸もしくは多軸のピエゾ抵抗型，圧電
型，容量型加速度（体動）センサ，その他の体動セン
サ：歩数（センサ及びセンシング回路から得られる出
力、あるいはその出力をフィルタ処理した信号がある閾
値を超えた回路）、体動量（センサ及びセンシング回路
から得られる出力、あるいはその出力をフィルタ処理し
た信号を、検波、あるいは絶対値化、あるいは２乗し、
更に積分処理、あるいは平均処理、あるいは加算処理し
た値）、体動強度（センサ及びセンシング回路から得ら
れる出力、あるいはその出力をフィルタ処理した信号の
最大振幅値） ・インピーダンス法：呼吸数，一回換気量，分時換気
量，一回拍出量，拍出量，駆出前時間 ・温度センサ： 中心静脈血温度 ・酸素飽和度センサ： 静脈血酸素飽和度，動脈血酸素
飽和度 ・神経センサ： 神経インパルス頻度 ・ホルモンセンサ： 血中カテコラミン ・筋電図： 筋電パルス振幅，筋電パルス頻
度 ・乳酸センサ： 血中乳酸量 ・血液ガスセンサ： 血中酸素分圧，血中炭素ガス分
圧 ・血圧センサ： 血圧値，血圧変化速度 ・心電図： ＱＴ間隔 ・ｐＨセンサ： 血中ｐＨ 又、運動形態の例としては、平地歩行，走行，階段上
昇，階段下降，腕の回転，膝の屈伸，荷物持ち上げ，自
転車こぎ，坂道歩行，坂道走行等が、挙げられる。

【００９４】

【実施例】本発明の実施の形態の１つである、３軸加速
度センサを運動検出手段と代謝要求検出手段で共通に用
い、２つの代謝要求指標を算出し、運動形態に応じて１
つの代謝要求指標を選択する場合の作用効果を以下に示
す。本実施の形態では心臓刺激レートの代謝要求指標と
しては平均歩行速度を用いることとする。発明者が歩行
時の鎖骨下の進行方向加速度を用いて平地歩行時の平均
歩行速度を求めた結果を表４に、上下方向加速度を用い
て平地走行，階段上昇，階段下降時の平均歩行速度を求
めた結果を表５に示す。

【００９５】

【表４】

【００９６】

【表５】

【００９７】表４，表５に示すように、運動形態を判別
し、平地歩行時は進行方向加速度を用いた平均歩行速度
を選択し、平地走行，階段上昇，階段下降時は上下方向
加速度を用いた平均歩行速度を選択することで、±2.3
歩/分以内の標準偏差で平均歩行速度の測定を行うこと
が可能であった。

【００９８】本実施の形態により平地歩行，平地走行，
階段上昇，階段下降時に、生理的な刺激レートで心臓刺
激が可能であることを実証するために、健常人による運
動負荷試験を行い心拍数、体振動（加速度）データを収
集した。運動負荷試験は平地歩行負荷（90歩／分，110
歩／分，130歩／分の速さの各歩行負荷）、平地走行負
荷（130歩／分，140歩／分の速さの各走行負荷）、階段
上昇負荷（90歩／分，110歩／分，130歩／分の速さの各
階段上昇負荷）、階段下降負荷（90歩／分，110歩／
分，130歩／分の速さの各階段下降負荷）の１１のプロ
トコルからなる。階段負荷に使用した階段は、70段の階
段と3歩で通過する5箇所の踊り場からなる。運動負荷試
験は、運動前安静（4分）、運動負荷、運動後安静（8
分）から構成される。運動負荷時間は、平地歩行負荷、
平地走行負荷の場合4分、階段昇降負荷の場合90歩／
分，110歩／分，130歩／分の各速さで、それぞれ約55
秒，約45秒，約40秒である。上記１１のプロトコルの運
動負荷試験を５回ずつ行い、各歩行，走行の終了直前の
心拍数を求め、平均化した。結果を表６に示す。

【００９９】

【表６】

【０１００】本実施の一例として、平地歩行時は進行方
向加速度を用いた平均歩行速度WC_Xを選択し、平地走
行，階段上昇，階段下降時は上下方向加速度を用いた平
均歩行速度WC_Zを選択し、前記1式に示す心臓刺激レー
ト関数のA(一次式の係数)、B(切片)は表７に示す値を採
用し、ターゲットレートを算出した。

【０１０１】

【表７】

【０１０２】算出されたターゲットレートと、運動負荷
試験で得られた歩行，走行負荷の終了直前の心拍数と比
較した結果を図４に示す。四角，丸，三角，菱形の各点
が運動負荷試験で得られた心拍数、直線が選択された平
均歩行速度から心臓刺激レート関数で求めた心拍数であ
る。

【０１０３】相関係数R^2を表８に示す。

【０１０４】

【表８】

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば、
運動形態が平地歩行，走行，階段上昇，階段下降等のよ
うに様々に異なっても、心臓を生理的な刺激レートで刺
激可能な心臓ペースメーカーを提供できる。

【０１０６】すなわち、運動形態を判別し、例えば、平
地歩行時は進行方向加速度を用いた平均歩行速度を選択
し、走行，階段上昇，階段下降時は上下方向加速度を用
いた平均歩行速度を選択し、それぞれの運動形態に合っ
た精度の高い平均歩行速度を用いて心臓刺激レートを算
出することにより、運動負荷試験で得られた心拍数と、
心臓刺激レート算出関数で平均歩行速度から求めた心拍
数とは、すべての運動形態で0.9以上の高い相関係数R^2
で相関させることができた。

【０１０７】よって、運動形態（平地歩行，走行，階段
上昇，階段下降）を判別可能な心臓ペースメーカー
（「体動検出方法及びその装置」（特願平９−１００３
０６号、出願人：（株）カージオペーシングリサーチ・
ラボラトリー）に記載の処理手段を備えた心臓ペースメ
ーカー）であって、判別された運動形態により２つ以上
の代謝要求指標から自動的に１つを選択し、心臓刺激レ
ートを算出することにより、生理的な刺激レートでの心
臓刺激が可能となった。

【０１０８】

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】３軸加速度センサを運動検出手段と代謝要求
検出手段で共通に用い、２つの代謝要求指標を算出し、
運動形態に応じて１つの代謝要求指標を選択する第１の
実施の形態の心臓ペースメーカーを、ハードウエアで構
成したブロック図である。

【図１Ｂ】第１の実施の形態の心臓ペースメーカーを、
ハードウエアおよびマイクロプロセッサで構成したブロ
ック図である。

【図１Ｃ】図１Ｂの心臓ペースメーカーのマイクロプロ
セッサの処理をフローチャートで表した図である。

【図１Ｄ】図１Ｂの心臓ペースメーカーのマイクロプロ
セッサの処理をフローチャートで表した図である。

【図２Ａ】運動検出部を代謝要求検出部の１つとして用
い、運動形態に応じて、２つの代謝要求検出部から１つ
の代謝要求検出部を選択し、代謝要求指標を算出する第
２の実施の形態の心臓ペースメーカーを、ハードウエア
で構成したブロック図である。

【図２Ｂ】第２の実施の形態の心臓ペースメーカーを、
ハードウエアおよびマイクロプロセッサで構成したブロ
ック図である。

【図２Ｃ】図２Ｂの心臓ペースメーカーのマイクロプロ
セッサの処理をフローチャートで表した図である。

【図２Ｄ】図２Ｂの心臓ペースメーカーのマイクロプロ
セッサの処理をフローチャートで表した図である。

【図３Ａ】運動検出部を代謝要求検出部の１つとして用
い、２つの代謝要求検出部の出力からそれぞれ２つの代
謝要求指標を算出し、運動形態に応じて１つの代謝要求
検出部及び１つの代謝要求指標を選択する第３の実施の
形態の心臓ペースメーカーを、ハードウエアで構成した
ブロック図である。

【図３Ｂ】第３の実施の形態の心臓ペースメーカーを、
ハードウエアおよびマイクロプロセッサで構成したブロ
ック図である。

【図３Ｃ】図３Ｂの心臓ペースメーカーのマイクロプロ
セッサの処理をフローチャートで表した図である。

【図３Ｄ】図３Ｂの心臓ペースメーカーのマイクロプロ
セッサの処理をフローチャートで表した図である。

【図４】選択された歩数を代謝要求指標として算出した
ターゲットレートと、運動負荷試験で得られた心拍数と
を比較した結果を表すグラフを示す図である。

【図５】本実施の形態のＤＳＰの構成例を示す図であ
る。

【図６Ａ】歩行の速さを変えた平地歩行，平地走行，階
段上昇，階段下降時の進行方向加速度強度（XACT），加
速度強度比率（ZACT／XACT）の測定値の分布を示した図
である。

【図６Ｂ】歩行の速さを変えた平地歩行，平地走行，階
段上昇，階段下降時およびバス，自動車，電車乗車時の
進行方向加速度強度（XACT），上下方向加速度強度（ZA
CT）の測定値の分布を示した図である。

【図７】本実施の形態のソフトウエアで構成されたペー
スメーカーの構成例を示す図である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 患者の運動を検出する運動検出手段と、 前記運動検出手段の出力に基づいて運動形態を判別する
   運動形態判別手段と、 患者の代謝要求を反映する物理量を検出する代謝要求検
   出手段と、前記代謝要求検出手段の出力から複数の代謝
   要求指標を算出する代謝要求指標算出手段と、 前記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
   て、前記代謝要求指標算出手段によって算出した複数の
   代謝要求指標の中から少なくとも１つの代謝要求指標を
   選択する代謝要求指標選択手段と、 前記代謝要求指標算出手段によって算出した複数の代謝
   要求指標に対応して複数の心臓刺激レート関数が記憶さ
   れた心臓刺激レート関数記憶手段と、 前記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
   て、前記心臓刺激レート関数を選択する心臓刺激レート
   関数選択手段と、 前記代謝要求指標選択手段で選択された代謝要求指標と
   前記心臓刺激レート関数選択手段で選択された心臓刺激
   レート関数とによって、心臓刺激レートを算出する心臓
   刺激レート算出手段と、 前記心臓刺激レート算出手段の算出結果に基づいて、心
   臓刺激のレート制御を行う心臓刺激レート制御手段と、 前記心臓刺激のレートで心臓を刺激する心臓刺激手段と
   を具備することを特徴とする心臓ペースメーカー。
2. 【請求項２】 患者の運動を検出する運動検出手段と、 前記運動検出手段の出力に基づいて運動形態を判別する
   運動形態判別手段と、 患者の代謝要求を反映する物理量を検出する複数の代謝
   要求検出手段と、 前記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
   て、前記複数の代謝要求検出手段の中から少なくとも１
   つの代謝要求検出手段を選択する代謝要求検出選択手段
   と、 前記代謝要求検出選択手段で選択された代謝要求検出手
   段の出力から代謝要求指標を算出する代謝要求指標算出
   手段と、 前記代謝要求指標算出手段によって算出した代謝要求指
   標に対して複数の心臓刺激レート関数が記憶された心臓
   刺激レート関数記憶手段と、 前記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
   て、前記心臓刺激レート関数を選択する心臓刺激レート
   関数選択手段と、 前記代謝要求検出選択手段で選択された代謝要求検出手
   段の出力から前記代謝要求指標算出手段で算出された代
   謝要求指標と、前記心臓刺激レート関数選択手段で選択
   された心臓刺激レート関数とによって、心臓刺激レート
   を算出する心臓刺激レート算出手段と、 前記心臓刺激レート算出手段の算出結果に基づいて、心
   臓刺激のレート制御を行う心臓刺激レート制御手段と、 前記心臓刺激のレートで心臓を刺激する心臓刺激手段と
   を具備することを特徴とする心臓ペースメーカー。
3. 【請求項３】 患者の運動を検出する運動検出手段と、 前記運動検出手段の出力に基づいて運動形態を判別する
   運動形態判別手段と、 患者の代謝要求を反映する物理量を検出する複数の代謝
   要求検出手段と、 前記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
   て、前記複数の代謝要求検出手段の中から少なくとも１
   つの代謝要求検出手段を選択する代謝要求検出選択手段
   と、 前記代謝要求検出選択手段で選択された代謝要求検出手
   段の出力から複数の代謝要求指標を算出する代謝要求指
   標算出手段と、 前記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
   て、前記代謝要求指標算出手段によって算出した複数の
   代謝要求指標の中から少なくとも１つの代謝要求指標を
   選択する代謝要求指標選択手段と、 前記代謝要求指標算出手段によって算出した代謝要求指
   標に対して複数の心臓刺激レート関数が記憶された心臓
   刺激レート関数記憶手段と、 前記運動形態判別手段によって判別した運動形態に応じ
   て前記心臓刺激レート関数を選択する心臓刺激レート関
   数選択手段と、 前記代謝要求検出選択手段で選択された代謝要求検出手
   段の出力を用いて前記代謝要求指標算出手段で算出され
   た複数の代謝要求指標から、前記代謝要求指標選択手段
   で選択された代謝要求指標と、前記心臓刺激レート関数
   選択手段で選択された心臓刺激レート関数とによって、
   心臓刺激レートを算出する心臓刺激レート算出手段と、 前記心臓刺激レート算出手段の算出結果に基づいて心臓
   刺激のレート制御を行う心臓刺激レート制御手段と、 前記心臓刺激のレートで心臓を刺激する心臓刺激手段と
   を具備することを特徴とする心臓ペースメーカー。
4. 【請求項４】 前記代謝要求検出手段もしくはその一部
   が、前記運動検出手段に含まれることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれか１つに記載の心臓ペースメーカ
   ー。
5. 【請求項５】 前記運動形態判別手段で判別する運動形
   態が平地歩行、走行、階段上昇、階段下降を含むことを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の心臓
   ペースメーカー。
6. 【請求項６】 前記運動検出手段は、直交する２軸もし
   くは３軸の加速度を独立に検出可能な加速度センサを有
   することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに
   記載の心臓ペースメーカー。
7. 【請求項７】 前記代謝要求指標算出手段が算出する代
   謝要求指標として、設定時間内における歩数、あるいは
   歩行速度を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れか１つに記載の心臓ペースメーカー。
8. 【請求項８】 前記設定時間内における歩数あるいは歩
   行速度は、患者の運動の進行方向と上下方向の加速度か
   ら算出されたものであることを特徴とする請求項７記載
   の心臓ペースメーカー。
9. 【請求項９】 運動形態に応じて心臓刺激のレート制御
   を行う心臓ペースメーカーであって、 平地歩行、走行、階段上昇、階段下降を含む運動形態を
   判別する運動形態判別手段と、 前記運動形態判別手段の判別結果に対応して代謝要求指
   標から算出された運動刺激レートで心臓を刺激する心臓
   刺激手段とを具備することを特徴とする心臓ペースメー
   カー。
10. 【請求項１０】 直交する２軸もしくは３軸の加速度を
    独立に検出可能な加速度センサを有し、患者の運動を検
    出する運動検出手段を具備し、 前記運動形態判別手段は、前記運動検出手段の検出結果
    に基づいて運動形態を判別することを特徴とする請求項
    ９記載の心臓ペースメーカー。
11. 【請求項１１】 運動形態に応じて心臓刺激のレート制
    御を行う心臓ペースメーカーの制御方法であって、 患者の運動を検出して、その検出結果に基づいて平地歩
    行、走行、階段上昇、階段下降を含む運動形態を判別
    し、 前記判別結果に対応して代謝要求指標から算出された心
    臓刺激レートで心臓を刺激することを特徴とする心臓ペ
    ースメーカーの制御方法。
12. 【請求項１２】 運動形態に応じて心臓刺激のレート制
    御を行う心臓ペースメーカーの制御プログラムをコンピ
    ュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体であって、 前記制御プログラムは、 患者の運動を検出して、その検出結果に基づいて平地歩
    行、走行、階段上昇、階段下降を含む運動形態を判別す
    るモジュールと、 前記検出結果に基づいて代謝要求指標を算出するモジュ
    ールと、 前記判別結果に対応して前記代謝要求指標から心臓刺激
    レートを算出するモジュールとを含むことを特徴とする
    記憶媒体。