JPS6311171A

JPS6311171A - 心臓ペ−スメ−カ−

Info

Publication number: JPS6311171A
Application number: JP62147802A
Authority: JP
Inventors: アンデルス、レクホルム; デビツト、シー、アムンゾン
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-01-18
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0647022B2; DE3778587D1; EP0249824A1; US4730618A; EP0249824B1

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、たと
えば呼吸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〕

ヨーロッパ特許出願第０．０８９，０１４号明細書には
、インピーダンス測定から得られた信号が２つのしきい
レベルと比較される心臓ペースメーカーが記載されてい
る。２つのしきいレベルの幅の外側に位置する信号部分
はその後の信号処理から除かれる。なぜならば、それら
は特定の一貫性を有しておらず、従ってまた呼吸活動の
可能な発生に寄与し得ないインピーダンス変動とみなさ
れるからである。２つのしきいレベルの幅の内側に位置
する信号部分のみがその後の評価のために利用される。

［発明が解決しようとする問題点〕本発明の目的は、整調レートを制御するための身体活動
信号を得るためにより簡単な信号処理手順を許す改良さ
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）身体活動測定を実現するための手段と、ｄ）身体活
動測定に関係して、身体活動レベルに従って変化する身
体活動信号を得るための手段と、ｅ）身体活動信号を、高いほうの振幅ををする信号部分
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
増幅されるように非線形に増幅するだめの手段と、ｆ）非線形に増幅された身体活動信号を或る時間にわた
り積分するための手段と、ｇ）ｆｉｔ分された信号に関係して、予め定められた整
調レートを変更するための手段とを含んでいることを特徴とする心臓ペースメーカーによ
り達成される。

身体活動信号の非線形増幅および積分により小さい振幅
や高い周波数を有するノイズは自動的に消去される。し
きい評価はもはや必要でない。

好ましい実施例では、身体活動信号を非線形に増幅する
ための手段は身体活動信号を二乗するための手段を含ん
でいる。

他の好ましい実施例では、身体活動信号は呼吸信号であ
る。しかし、身体活動信号は身体加速度計、体内温度セ
ンサ、ｐＨセンサ、ｐ０２センサなどから得られた信号
であってもよい。

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。整調電極
２が人間の心＠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図によれば、インピーダンス式呼吸運動計７は連続
酌交ｆＲ電流を発生するためのＡＣ電源８と、復調器９
と、本発明を含むエネルギー洲１定装置１０と、電圧−
パルスレート変換器１１とを含んでいる。ＡＣ電源８は
導線１２．１３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１３．１４により整言囚リード１泉３
と接続されている。このような構成によってＡＣ電源８
の電流が整調パルス１５と一緒に整調電極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、Ａ
Ｃ電源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
ようにリード線１６を通じて別のインピーダンス測定電
極１７と接続されていなければならない。いずれの場合
にも復調器９の出力信号（身体活動信号）は呼吸レート
および呼吸量の尺度である。

第１図では整調パルス発生Ｓ４、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（金属製）ハウジング１８の中に収容されている。金
属製ハウジング１８は整調のための無関係電極と第１図
中に参照符号１つ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２図ではインピーダンス式呼吸運動計２０は、本発明
を含むエネルギー測定装置１０および電圧−パルスレー
ト変換器１１に追加してサンプル・アンド・ホールド回
路２１および差形成器２２を含んでいる。インピーダン
ス式呼吸運動計２０のサンプル・アンド・ホールド回路
２１は、呼吸信号が整調パルス１５の振幅減衰りの評価
時に整調パルス１５から得られるような仕方で整調パル
ス１５を処理するため導線２３を通して整調パルス発生
器４の整調リード線３と接続されている。振幅減衰りは
呼吸の間に交番する身体インピーダンスに従って変化す
る。測定は電圧および電流の除算により行われてもよい
。第１図の実施例と同じく整調パルス発生器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２
０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（金属製）ハウジング１８の巾に収容されている
。同じく金属製ハウジング１８は整調のための無関係電
極と第２図中に参照符号１つを付して示されているイン
ピーダンス訊す定のための第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２６　（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２５によ
り切換えられ得る出力キャパシタ２４を含んでいる。ス
イッチ位置Ａでは出力キャパシタ２４は電池２６により
電圧ｖ１に充電される。スイッチ位ｔＢでは出力キャパ
シタ２４は整調パルス１５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囲
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１５は■１から■２へ放電する（振幅減衰Ｄ）
。サンプル・アンド・ホールド回路２１は出力キャパシ
タ２４の電圧Ｖ１、■２をサンプル・アンド・ホールド
する。差形成器２２が、再び呼吸レートの尺度である差
Ｖ　１−Ｖ２、すなわち呼吸信号を形成する。

再実施（り１１で各呼吸信号はエネルギー測定装置１０
に供給される。エネルギー測定装ぽ１０は、第３図によ
れば、フィルタ２８、非線形増幅（すなわち二乗）回路
２９および積分器３０を含んでいる。非線形増幅回路２
９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。このよ
うな構成により、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２９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３０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１１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１１は、整調パルプ。

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３１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３２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２０のサンプル・アンド・ホー
ルド回路２１への制御導線である。

第４図によれば、タイムベースユニット５は零デコーダ
３３、ダウンカウンタ３４、タイムベースレジスタ３５
およびアナログ信号−ディジタル制御語変換器３６を含
んでいる。ダウンカウンタ３４はリセット入力端３７を
有する。アナログ信号−ディジタル制御語変換器３６は
電圧−パルスレート変換器１１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。このディジクル制
御語はタイムベースレジスタ３５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３５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３５はダウンカウンタ３４
のカウント速度を、ダウンカウンタ３４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
（ｉｔＪＩのもとに零デコーダ３３がより高いレートで
スイッチング信号を発注し、従って整調パルス発生器４
の出力キャパシタ２４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。

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
ば患者の狗に取付けられ得る。このような可能性はたと
えば米国特許第３，５９３，７１８号明細書に示されて
いる。

【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図の実施例のインピーダンス式呼吸運動
計の本発明を含むエネルギー測定装置を一層詳細に示す
ブロック回路図、第４ＦＸＪは第１図および第２図のタ
イムヘースユニ・７トを一層詳細に示すブロック回路図
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・・・インピーダン
ス式呼吸運動計、８・・・ＡＣ源、９・・・復調器、１
０・・・エネルギー測定装置、１１・・・電圧−パルス
レート変換器、１２〜１４・・・導線、１５・・・整調
パルス、１６・・・追加リード線、１７・・・別のイン
ピーダンス１ｊｌｌＪ定電極、１８・・・金属製ハウジ
ング、１９・・・無関係電極、２０・・・インピーダン
ス式呼吸運動計、２１・・・サンプル・アンド・ホール
ド回路、２２・・・差形成器、２３・・・導線、２４・
・・出力キャパシタ、２５・・・スイッチ、２６・・・
電池、２８・・・フィルタ、２９・・・非線形増幅回路
、３０・・・積分器、３１．３２・・・導線、３３・・
・零デコーダ、３４・・・ダウンカウンタ、３５・・・
タイムベースレジスタ、３６・・・アナログ信号−ディ
ジタル制御語変換器、３７・・・リセット入力端、Ａ、
Ｂ・・・スイッチ（立置、Ｄ・・・整Ｓ周パルスの１辰
＠減衰。Ｌ−ｍ−」ＦＩＧ　４ＦＩＧ　３

Claims

【特許請求の範囲】１）ａ）予め定められた整調レートで整調パルスを発生
するための手段（４）と、ｂ）整調のために整調パルス（１５）を心臓に伝達する
ための手段（２、３）と、ｃ）身体活動測定を実現するための手段（２、８、１９
；１７、８、１９；２、４、１５、１９）と、ｄ）身体活動測定に関係して、身体活動レベルに従って
変化する身体活動信号を得るための手段（９；２１、２２）と、ｅ）身体活動信号を、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非線形に増幅するための手段（２９）と、ｆ）非線形に増幅された身体活動信号を或る時間にわた
り積分するための手段（３０）と、ｇ）積分された信号に関係して、予め定められた整調レ
ートを変更するための手段（５、１１）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）身体活動信号を非線形に増幅するための前記手段（
２９）が身体活動信号を二乗するための手段を含んでい
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）前記積分手段（３０）が５ないし３０ｓの時間にわ
たり前記身体活動信号を積分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。４）前記身体活動信号が呼吸信号であることを特徴とす
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）身体活動測定を実現するための前記手段（２、８、
１９；１７、８、１９）が身体インピーダンス測定を実
現するための手段を含んでいることを特徴とする特許請
求の範囲第４項記載の心臓ペースメーカー。