JPS6150629B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は心臓ペースメーカ、特に心室細動を起
こさずに頻脈の治療を可能にした心臓ペースメー
カに関する。

［従来の技術］ 心臓ペースメーカは一般に正常人より心拍数の
少ない人に治療を施すために用いられ、心疾患者
の心拍数を正常人の心拍数に矯正できるが、この
様にして矯正された患者の血液の心拍出量は正常
人に比べて20〜30％少なく、またペースメーカか
ら与えられるパルスにて心臓が停止する危険性を
有する。加えて心拍数が正常より多くなる頻脈の
治療を行うことはできない。

第１４図は心電図の説明図であつて、Ｐ波は心
房の興奮波、Ｒ波は心室の興奮波、Ｔ波は心室の
再分極波である。Ｒ波の頂点の時期からＳ波の終
わり迄の時期は絶対不応期と言つてどのような強
い電流を流しても心室筋は興奮しない。Ｓ波の終
わりからＴ波の終わり迄の時期を相対不応期と言
い、この時期にある程度強い刺激を加えると、細
胞内電位はしきい値を越え心室筋に電気的興奮の
みを起こさせることが出来る。相対不応期の終わ
りから次の絶対不応期の始め迄の時期では、電気
刺激によつて細胞内電位がしきい値を越え心室を
電気的及び機械的に興奮させることが出来る（こ
のことを心臓を興奮させると言つている）。従つ
て、心臓を興奮させるパルスはこの時期に発生さ
せ、電気的興奮のみを惹起するパルスは相対不応
期に発生させる。以下、心臓を興奮させる時期の
パルス、電気的興奮のみを惹起する時期のパルス
と呼ぶ。

第１図は従来の心室ペースメーカの刺激パルス
を示すもので、１つの単発パルス１（心臓を興奮
させる時期のパルス）の刺激にて心室に１回の興
奮収縮を起こすことができるが、この単発パルス
を用いる方式では心拍を遅くすることができな
い。このため、第２図に示す如く、前記単発パル
ス１と同様に心室に１回の興奮収縮を起こす第１
パルス２（心臓を興奮させる時期のパルス）の後
に、第２パルス３（電気的興奮のみを惹起する時
期のパルス）を挿入して結合パルス４を構成し、
この結合パルス４を用いて心拍を遅くする試みが
成されて来たが、この方式は心室細動（いわゆる
心停止）を誘発する危険性が非常に高く、臨床に
用いられる迄に至つていない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は従来のペースメーカが有する上述の欠
点を除去するもので、複数のパルスから成るパル
ス群を電気的興奮のみを惹起する時期のパルスと
して用いることにより、簡異な構成にて頻脈の抑
制を可能にし且つ心拍出量を正常値に近い値に維
持し乍ら心室細動を起こさずに心室のペーシング
を行なう心臓ペースメーカを提供する。

更に心室細動を起こす要因である心興奮電位の
上昇、動脈圧の低下に対する応急処置によつて細
動誘発の未然防止を実現する心臓ペースメーカを
提供する。

［問題を解決するための手段及び作用］ この問題を解決する一手段として、本発明の心
臓ペースメーカは、心筋興奮を示すＲ波検出手段
と、Ｒ波の検出に関連した少なくとも１つのパル
スを発生する手段と、遅延手段と、前記遅延手段
による所定の時間長後に少なくとも１群のパルス
群を発生する手段とを備え、心臓を興奮させる時
期に少なくとも１つのパルスを発生した後、次の
興奮が起こる以前の電気的興奮のみを惹起する時
期に、２個以上の連続したパルス群を少なくとも
１群発生し、以後前記動作を繰返す。

又、心筋興奮を示すＲ波検出手段と、Ｒ波の検
出に関連して少なくとも１つのパルスを発生する
手段と、遅延手段と、前記遅延手段による所定の
時間長後に少なくとも１群のパルス群を発生する
手段と、さらに動脈圧を検出して遅延時間とパル
ス群の時間長を制御する手段とを備え、心臓を興
奮させる時期に少なくとも１つのパルスを発生し
た後、次に興奮が起こる以前の電気的興奮のみを
惹起する時期に、２個以上の連続したパルス群を
少なくとも１群発生し、以後前記動作を繰返す
が、動脈圧の急激な低下を検出した場合には、前
記２個以上の連続したパルス群を発生する時点と
発生する時間長とを、電気的興奮のみを惹起する
時期内の範囲で変化させる。

又、心筋興奮を示すＲ波検出手段と、Ｒ波の検
出に関連した少なくとも１つのパルスを発生する
手段と、遅延手段と、前記遅延手段による所定の
時間長後に少なくとも１群のパルス群を発生する
手段と、さらに心興奮電位を検出できる手段と、
所定の心興奮電位を越えると前記所定時間長後の
パルス群の発生を停止する手段とを備え、心臓を
興奮させる時期に少なくとも１つのパルスを発生
した後、次の興奮が起こる以前の電気的興奮のみ
を惹起する時期に、心興奮電位が所定の値を越え
ない間、２個以上の連続したパルス群を少なくと
も１群発生し、以後前記動作を繰返す。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面と共に詳細に説明す
る。

第３図は第２図の第２パルス３（電気的興奮の
みを惹起する時期のパルス）に代えて２個以上の
パルスを連続させた第２パルス群５を用いる本発
明のペースメーカの刺激波形図である。即ち、単
発の第２パルス３を、これより狭いパルス幅を有
する複数の連続した第２パルス群５に分解し、こ
の第２パルス群５を用いて刺激を行なうもので、
第２パルス群５を構成する夫々のパルスの幅ある
いは幅と波高値を第２パルス３より小さくして心
室細動を防止すると共に確実に頻脈の抑制を行う
ものである。第３図に示す上述した波形を心室に
供給すると、まず第１パルス２にて心室が興奮及
び収縮する。然る後、第２パルス群５が供給され
ると心室に電気的興奮のみが誘発される。そして
次に起こる筋収縮が抑制されて拍動数が低減され
る。更に次の第１パルス２及び第２パルス群５の
組合せを供給することによつて心室は上述の動作
を繰返すのである。この時に最初の第１パルス２
と次にくる第１パルス２の間隔を適当に設定する
ことにより、心拍数を任意に設定することがで
き、頻脈の抑制が容易に行なえる。第４図は本発
明に係る第１図に示す単発パルス１の代わりにパ
ルス群６（心臓を興奮させる時期のパルス）を用
いた例示で、この様にパルス群を用いると心室細
動が誘発され難いことが実験で明白となつた。即
ち、パルス幅が20ｍsecの時に心室細動を起こす
閾値が最も低く、パルス幅が狭くなるに従つて閾
値が上昇し、心室細動が起き難くなるのである。
また、0.1ｍsec程度の幅のパルス群にて心室を充
分に興奮させることができるので、このバースト
パルスを用いる方法は従来のペースメーカの刺激
方法に比して極めて安全且つ確実な方法と言え
る。なお、第５図に示すように、第１パルス群７
（心臓を興奮させる時期のパルス）をと第２パル
ス群８（電気的興奮のみを惹起する時期のパル
ス）から成るバーストパルスの組合わせを繰返し
て心室に供給しても頻脈を抑圧することができ
る。また、第２パルス群８の後に第３パルス群、
第４パルス群（電気的興奮のみを惹起する時期の
パルス、図示せず）を加えると更に心筋の機械的
収縮を抑制することができる。上述の説明にはパ
ルスの極性につき特に述べていないが、正極また
は負極のパルスのうち一方を用いれば良い。また
正負両極のパルスを用いることもできる。

この様にバースト状のパルスを用いることによ
つて心室細動を誘発する危険性が少なくなるが、
バースト状パルスの電流量が増大すると心室細動
を惹き起こす可能性が充分に考えられる。

この前兆は動脈圧波形を観察することによつて
調べることができる。即ちパルス群の影響にて動
脈圧が急激に低下する場合は、心室細動が誘発さ
れる寸前の状態である。この時に単一パルスある
いはパルス群（心臓を興奮させる時期のパルス）
と次のパルス群（電気的興奮のみを惹起する時期
のパルス）の間の時間を長くするか或いは短くす
る事によつて、細動誘発を避けることができる。
この様に単一パルス或いはパルス群と次のパルス
群の間の時間を変化させた場合、本発明の特徴で
ある“心筋の電気的興奮のみを１回起こさせ且つ
機械的な収縮を惹起させぬ”と言う作用への影響
が懸念されるが細動誘発を避けるに必要な程度の
極く僅かな刺激タイミングの変化では何等本発明
の特徴を損なわないことが動物実験で明らかとな
つている。これ等のことはパルス群とパルス群の
間の時間についても同様である。更に、公知の単
一パルスにより心室の電気的及び機械的興奮、収
縮を惹起させ、次の単一パルスで電気的興奮のみ
を起こさせる方法においても、これ等単一パルス
間の時間間隔を動脈圧の変化に基づく情報から僅
か変化させることにより、細動の危険を回避でき
る事が判明した。

またパルス群の継続時間は短い程安全であるの
で、パルス群を発生させている間に心興奮電位を
検出し、興奮が生じた場合にそれ以後のパルスの
発生を中止してパルス群の持続時間を短くする。
興奮電位の検出は、サンプリング方式を用い、こ
の方式による検出は、公知の回路を用いて容易に
行なえる。

次に頻脈抑制用ペースメーカの回路をブロツク
的に示した第６図と共に本発明に係るペースメー
カの回路につき説明する。この回路には３位置型
の切換えスイツチ１０が設けられ、夫々の切換位
置１〜３に対応するペースメーカの出力波形が第
７図に示される。また２つの発振器１２，１５が
設けられ、これ等の発振器１２，１５にて単発パ
ルス及びバーストパルスが形成される。更に遅延
回路１６とフリツプフロツプから成るスイツチ手
段１４、時間長設定回路１７が設けられ、上記発
振器１２，１５が形成するパルスの制御が行なわ
れる。次にこの回路の作用につき説明する。まず
切換えスイツチ１０が切換位置１にある場合は、
第７図１の如く心室刺激パルスは与えられていな
い。この状態で心筋興奮波即ちＲ波がＲ波検出回
路１１で検出され、これにて電極が正常に心筋に
接続されているか確認される。次いで切換えスイ
ツチ１０を切換位置２に切換えると発振器１２が
動作し、心臓を興奮させるパルスを有効な時期
（Ｔ波の終わりからＲ波の始め）に発生させるた
めにペーシングを行う。このペーシングは安全の
ためにデマンドペーシングでなければならない
（デマンドペーシングは広く患者に植え込まれて
いる心臓ペースメーカに使われているので、説明
は省く）。心臓を興奮させるパルスを有効な時期
に発生し且つデマンドペーシングを達成するため
にＲ波検出回路１１と発振器１２との間が接続さ
れている。出力回路１３を介して第７図２に見ら
れるような単発パルス２（心臓を興奮させる時期
のパルス）と単発パルス３（電気的興奮のみを惹
起する時期のパルス）による心室のペーシングが
行なわれる。この状態で次の段階のペーシングレ
ートを決定し、切換えスイツチ１０を切換位置３
に切変えると、発振器１２がパルスを発生した直
後にスイツチ用フリツプフロツプ１４が動作して
発振器１２の動作が停止する。これと共に発振器
１５が所定の周期で第１パルス２（心臓を興奮さ
せる時期のパルス）の発生を開始する。第１パル
ス２の発生後、所定の遅延時間が経過すると遅延
回路１６が遅延パルスを発生し、この遅延パルス
にてパルス群発生期間を設定する時間長設定回路
１７が動作する。これにてパルス群発生回路１８
から第２パルス群５（電気的興奮のみを惹起する
時期のパルス）が発生され、第７図３に示す刺激
波形が得られる。この様に切換えスイツチ１０を
用い、心電図を観察し乍ら段階的に心室のペーシ
ングを行なうと極めて安全に所定の心拍数に調整
することができる。

又、第１１図に示す様に心興奮電位検出回路２
１にて心筋に供給されるパルス群のパルス休止期
間に心興奮電位を検出し、興奮が生じた時点でパ
ルス群発生回路１８にパルス開始回路１９から停
止信号を送つてパルスの発生を中断させ、結果と
してパルスの持続時間を短くすると、頻脈及び徐
脈の抑制を可能にし且つ心拍出量を正常値に近い
値に維持し乍ら心室のペーシングを行なうと同時
に心室の負担を軽減して、心室細動の発生を未然
に防止することができ、安全性を飛躍的に高める
ことができる。

更に、第１２図に示すように動脈圧センス回路
２０を設け、動脈圧を監視すると共に動脈圧が低
下した時に、（例えば、正常値の半分に成つた場
合）、遅延回路１６及び時間長設定回路１７に動
脈圧検出回路２０から制御信号を供給し、第１パ
ルス（心臓を興奮させる時期のパルス）と第２パ
ルス群（電気的興奮のみを惹起する時期のパル
ス）との間隔を、第２パルス群が電気的興奮のみ
を惹起する時期を出ない範囲で変えたり、第２パ
ルス群の時間長を短くすると、頻脈の抑制を可能
にし且つ心拍出量を正常値に近い値に維持し乍ら
心室のペーシングを行なうと同時に動脈圧の急激
な低下に対する応急処置を行うことによつて心室
細動の誘発が未然に防止され、安全性を高めるこ
とが出来る。

ここで、遅延回路１６は公知のRC回路あるい
はデイレーチツプで構成され、時間設定値は電子
スイツチ等の作動により、遅延時間を制御して、
第２パルス（電気的興奮のみを惹起する時期のパ
ルス）の発生時点を制御する。発生時点を移動さ
せる時間幅は、電気的興奮のみを惹起する時期か
ら出ることがなければよい。又、早くしても遅く
しても安全効果は同じである。本例では、20ｍ
sec遅くなるようにした。更に、公知のRC回路あ
るいはデイレーチツプで構成された時間長設定回
路１７の時間設定を同様に制御すれば、より大き
な効果があげられる。この場合は当然時間長を短
くするだけでよい。本例では、20ｍsec短くなる
ようにした。尚、時間長設定回路１７はパルス群
発生回路１８に含まれても良い。

更に動物実験の結果、第１０図が示す如く第１
パルス（心臓を興奮させる時期のパルス）を加え
る代わりに心室自発のＲ波を検出し、このＲ波よ
りある遅延時間の後にパルス群３０を加えても電
気的興奮のみを惹起させかつ心筋の機械的収縮を
惹起させない。この場合、パルス群によつて惹起
された電気的興奮、即ち誘発Ｒ波は検出しないよ
うに電子回路を構成しておく必要がある。

但し、２回以上連続してパルス群３０を加えて
機械的収縮を惹起させないようにする場合は、最
後に加えられたパルス群３０によつて誘発された
Ｒ波のみ検出しないようにする。この実施応用例
を実現するための回路例を第８図並びに第９図を
用いて説明する。

まず、心室自発のＲ波をセンス回路３１で検出
した時から所定の時間経過後にパルス群を発生さ
せるための遅延パルスが遅延回路３２が形成され
る。この遅延パルスにてパルス群発生期間を設定
する時間長設定回路３３が作動する。この遅延パ
ルスによつてパルス群発生回路３４からパルス群
が発生し、出力回路３５に与えられる。パルス群
が心臓に加えられた時に作動し、これによつて誘
発される誘発Ｒ波の発生までの時間長に亘つてそ
の動作状態を維持する遅延回路３６によりセンス
回路３１への入力を禁止しておくことにより、誘
発Ｒ波の検出を阻止できる。心室自発のＲ波の一
周期内に最初は心室自発のＲ波、以降は誘発Ｒ波
を基準として少なくとも２回以上に亘つてパルス
群を心臓に加える場合は、最後の誘発Ｒ波のセン
ス回路３１による検出を阻止する必要がある。こ
れを実現する回路が第９図に示される。即ち、パ
ルス群発生回路３４のパルス群発生回数を計数す
るバースト回路カウンター３７を設け、バースト
回数カウンター３７は所定のバースト発生回数を
カウントアツプすると計数完了信号を遅延回路３
８に与える。これにより、遅延回路は最後のパル
ス群が加えられた時から、少なくともそれによる
誘発Ｒ波が発生する間作動し、Ｒ波検出回路３１
による誘発Ｒ波の検出を例えばＲ波検出回路３１
のゲートを開くことにより阻止する。

前記心室自発のＲ波を使えば、心臓に対する負
担は非常に少ない。一方、症状の重い人には心臓
を興奮させるパルスを与えた方が有効である。

第１３図に第４図のように第１パルス（心臓を
興奮させる時期のパルス）をパルス群とした心臓
ペースメーカの実施例を示す。第２パルス（電気
的興奮のみを惹起する時期のパルス）は出力しな
いため、第６図の心臓ペースメーカから遅延回路
１６と時間長設定回路１７とパルス群発生回路１
８を取り除くことにより、第６図の心臓ペースメ
ーカと同様の操作により第１パルス（心臓を興奮
させる時期のパルス）をパルス群とした心臓ペー
スメーカが達成される。

［発明の効果］ 上述の様に本発明は、複数のパルスから成るパ
ルス群を電気的興奮のみを惹起する時期のパルス
として用いることにより、細動の誘発が極めて少
なく、心拍出量が正常値に近い値に維持し乍ら従
来のペースメーカでは不可能であつた頻脈の抑制
を可能にするペースメーカを提供し、更に心室細
動を起こす要因である心興奮電位の上昇、動脈圧
の低下に対する応急処置によつて細動誘発の未然
防止を実現したもので、心臓病患者に大きな安心
感を与えることができ、大きな社会的貢献が期待
されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の心室ペースメーカの刺激パルス
を示す波形図、第２図は従来の頻脈用刺激パルス
波形を示す図、第３図は本発明に係る頻脈抑制用
刺激パルスを示す波形図、第４図はバーストパル
スを用いた本発明に係る心室ペースメーカの刺激
パルスを示す波形図、第５図は複数のパルス群を
用いて頻脈を抑制する本発明に係る心臓ペースメ
ーカの刺激パルスを示す波形図、第６図、第８
図、第９図、第１１図、第１２図、第１３図は実
施例のペースメーカの構成を示すブロツク図、第
７図は第６図の出力を示す波形図、第１０図は第
８図の例を説明するための波形図、第１４図は心
電図の説明図である。 図中、１……単発パルス、２……第１のパル
ス、３……第２のパルス、４……結合パルス、
５，８……第２パルス群、６……パルス群、７…
…第１パルス群、１０……切換スイツチ、１１…
…Ｒ波検出回路、１２……発振器、１３……出力
回路、１４……スイツチ用フリツプフロツプ、１
５……発振器、１６……遅延回路、１７……時間
長設定回路、１８……パルス群発生回路、１９…
…パルス停止回路、２０……動脈圧検出回路、２
１……心興奮電位検出回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 心筋興奮を示すＲ波検出手段と、Ｒ波の検出
   に関連して少なくとも１つのパルスを発生する手
   段と、遅延手段と、前記遅延手段による所定の時
   間長後に少なくとも１群のパルス群を発生する手
   段とを備えた心臓ペースメーカであつて、心臓を
   興奮させる時期に少なくとも１つのパルスを発生
   した後、次の興奮が起こる以前の電気的興奮のみ
   を惹起する時期に、２個以上の連続したパルス群
   を少なくとも１群発生し、以後前記動作を繰返す
   ことを特徴とする心臓ペースメーカ。 ２ 心筋興奮を示すＲ波検出手段と、Ｒ波の検出
   に関連して少なくとも１つのパルスを発生する手
   段と、遅延手段と、前記遅延手段による所定の時
   間長後に少なくとも１群のパルス群を発生する手
   段と、さらに動脈圧を検出して遅延時間とパルス
   群の時間長を制御する手段とを備える心臓ペース
   メーカであつて、心臓を興奮させる時期に少なく
   とも１つのパルスを発生した後、次の興奮が起こ
   る以前の電気的興奮のみを惹起する時期に、２個
   以上の連続したパルス群を少なくとも１群発生
   し、以後前記動作を繰返すが、動脈圧の急激な低
   下を検出した場合には、前記２個以上の連続した
   パルス群を発生する時点と発生する時間長とを、
   電気的興奮のみを惹起する時期内の範囲で変化さ
   せることを特徴とする心臓ペースメーカ。 ３ 心筋興奮を示すＲ波検出手段と、Ｒ波の検出
   に関連した少なくとも１つのパルスを発生する手
   段と、遅延手段と、前記遅延手段による所定の時
   間長後に少なくとも１群のパルス群を発生する手
   段と、さらに心興奮電位を検出できる手段と、所
   定の心興奮電位を越えると前記所定時間長後のパ
   ルス群の発生を停止する手段とを備える心臓ペー
   スメーカであつて、心臓を興奮させる時期に少な
   くとも１つのパルスを発生した後、次の興奮が起
   こる以前の電気的興奮のみを惹起する時期に、心
   興奮電位が所定の値を越えない間、２個以上の連
   続したパルス群を少なくとも１群発生し、以後前
   記動作を繰返すことを特徴とする心臓ペースメー
   カ。