JPS6394165A - 患者の心臓を刺激するために患者の中に植え込まれるペースメーカ - Google Patents

患者の心臓を刺激するために患者の中に植え込まれるペースメーカ

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JPS6394165A
JPS6394165A JP62174586A JP17458687A JPS6394165A JP S6394165 A JPS6394165 A JP S6394165A JP 62174586 A JP62174586 A JP 62174586A JP 17458687 A JP17458687 A JP 17458687A JP S6394165 A JPS6394165 A JP S6394165A
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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〕 本発明は対象物または生物、特に人間の慣性および（ま
たは）回転運動を検出するためのセンサに関する。
〔従来の技術〕
たとえば、生理学的に制御される心臓ペースメーカーに
対して、患者の生理的活動度を簡単な仕方で測定して、
心臓ペースメーカーの周波数に対する制御パラメータと
して利用したい場合がある。
センサとしてたとえばマイクロホンを使用するこのよう
な心臓ペースメーカーは既に米国特許第４゜４２８．３
７８号明細書から公知である。しかし、それにより所望
の活動度とならんで、たとえば呼吸および心臓ノイズま
たは患者の外部に端を発するノイズも一緒に検出される
。その際に、センサにより検出されるノイズは患者の状
態、すなわち肥満性または筋肉性にも関係し、従って費
用がかかり、また患者ごとに異なる感度関節およびノイ
ズ抑制が行われなければならない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、汎用的に使用可能であり、簡単な変更
により種々の応用分野に適合可能であり、構造が簡単で
あり、またできるかぎりノイズに関係しないセンサを提
供することである。本発明の偽の目的は、植え込まれた
心臓ペースメーカーに応用するのに特に通したセンサを
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、センサが、少なくとも１
つの物体が自由に運動可能に入れられている１つの中空
物体から成っており、またこの中空物体に隣接して、ま
たはそのすぐ近傍に、中空物体と物体との間の相対運動
を検出し、また検出すべき運動に少なくとも部分的に比
例している電気的信号に変換する伝達装置が配置されて
いることにより達成される。
それによれば、センサは、少なくとも１つの好ましくは
規則的な物体が自由に連動可能に入れられている１つの
中空物体から成っている。すなわち、たとえば物体は１
つの硬い材料から成る１つの規則的な多面体から成って
いる０代替的に、物体が球状に構成されており、他方に
おいて中空物体の内側がファセット化されていてもよい
。
このセンサの作用の仕方を説明するため、たとえば中空
物体が内側を球状に構成されており、また物体として１
つの２０面体または１２面体が使用されるものと仮定す
る。慣性または回転運動を測定されるべき対象物または
生物が静止しているならば、物体はその面の１つで中空
物体の床の上に位置する。中空物体が加速またはゆっく
りした回転を受けると、物体は、その重心が表面の縁に
到達する位置まで中空物体と一緒に運動し、その位置で
静止する。その後の回転は、物体が次の段階に転勤し、
そこで新しい平衡状態に達することに通ずる。新しい面
へのこの転勤の際に機械的な衝撃が発生される。この衝
撃はクリック音として聞かれ、伝達装置により検出され
得る。そのための伝達装置は典型的にマイクロホンであ
ってよい。
代替的に、物体を永久磁石材料により構成し、また伝達
装置として１つまたはそれ以上のコイルを設け、物体が
中空物体の内部で運動する時にコイルのなかに電流を発
生させることも考えられる。
物体の運動はその形状及び中空物体の形状に基づいて“
量子化”されている、物体が中空物体に対して相対的に
運動するならば、物体の滑り運動に起因するノイズと物
体の転がり運動に起因するクリックノイズとから成る信
号の組み合わせが発生される。伝達装置により相応に検
出された信号はたとえば増幅の後にしきい値回路および
パルス形成回路により処理され、それにより同一の振幅
および幅を有する一定のパルスが発生され、その際に各
パルスは１つの面から他の面への物体の移動に相当する
。こうして発生された信号、すなわちこれらのパルスの
周波数は、センサが受けている加速または回転運動の強
さの尺度として用いられ得る。
中空物体の内壁が弾性的であれば、物体の衝撃は機械的
減衰撮動を生ずる。この撮動の振動数は機械的特性、す
なわち中空物体の内壁の弾性により決定される。狭帯域
増幅器によるこの振動の検出はノイズ信号の高い抑制度
に通ずる。
センサの感度が、測定の相対的な正しさを失うことなく
、簡単に構造の変更により変更され得ることは有利であ
る。
本発明の有利な実施例では、センサの感度が種々の方向
および（または）位置で異なっているように構成される
。このことは、たとえば中空物体の形状を球状（等方性
感度）からエリプソイド状に変更することにより達成さ
れ得る。中空物体の成る部分を他の部分よりも軟らかい
材料から製造することも同じく簡単である。１つの別の
可能性は、球状の物体を使用し、中空物体の特定の内側
表面を平らな表面として、また他の内側表面をファセッ
ト化した表面として形成することである。
それにより、惹起される信号振幅を、前記の信号処理用
電子回路が物体の運動を中空物体の特定の位置または特
定の方向では抑制するように、異なった振幅とすること
ができる。このことは、このｗＪ単な仕方でセンサが特
定の位置または特定の方向の運動に対して感じないよう
にされ得ることを意味する。
さらに、センサの感度は中空物体の大きさに対して相対
的な物体の大きさの変更またはこの物体の形状の変更に
より変えることができる。ここでは例として、２０面体
がさいころよりも簡単に転勤することに言及するにとど
める。最高の感度は限界的な場合として、大きい球状の
中空物体のなかに小さい球を入れておくことにより得ら
れる。
この場合には機械的振動が非常に小さく、または理想的
な条件では零でさえあるので、この実施例に対しては磁
気的伝達装置および永久磁石から成る物体を使用する必
要がある。
さらに、中空物体のなかの物体の運動は、選定可能な粘
性を有する液体および（または）複数の粒子で中空空間
が満たされ、追加的に検出可能な圧力波または信号が中
空物体の内壁に対する運動または相互運動により発生さ
れることにより意図に沿って影響され得る。
本発明によるセンサが、周波数可変の刺激パルスを発生
するための１つのパルス発生器を有する植込み可能な心
臓ペースメーカに使用され、その際に、センサにより患
者の生理的活動度が検出され、またセンサの出力信号が
パルス発生器の周波数を制御する役割をすることは有利
である。このようなセンサを植込み可能な心臓ペースメ
ーカの周波数制御のために使用することにより、公知の
装置にくらべて多くの利点が得られる。すなわち、セン
サは、心臓ペースメーカーの外部に追加的な検出器また
は導線を必要としない心臓ペースメーカーの内部の完全
に閉じられた系を形成する。さらに、センサは患者の正
常な活動度に相当する範囲内の加速底は回転運動に対し
て絶対較正され得る。従って、センサは個々に各患者に
対して適合される必要はない、場合によっては必要な唯
一の適合は、特定の活動度により各患者に対して最適な
シミュレーション周波数が得られるように、パルス発生
器に対する１つの周波数制御信号に伝達関数を調節する
ことである。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
第１図ではセンサｌとしてたとえばガラスから成る１つ
の中空球２が設けられており、そのなかにたとえばカッ
トされた石から成る１つの規則的な多面体４が位置して
いる。中空球２の外壁に隣接して、中空球と物体（多面
体）との間の相対運動により生ずるノイズを検出する１
つのマイクロホン５が位置している。マイクロホンの電
気的出力信号は増幅器６及びしきい回路７を経てパルス
形成回路８に到達する。
第２図には時間軸上で左から右へマイクロホン５、増幅
器６、しきい回路７および最後にパルス形成回路８の出
力端における信号が示されている。
その際に時間ベースは信号ごとに異なり、４つの信号に
対して共通ではない。第２図かられかるように、パルス
形成回路の出力端には、一定の振幅およびパルス幅を有
するセン号パルスが現れる。
１つの多面体面から隣の多面体面へ物体４が倒れる際の
“クリック”音のみが出力端に指示される。
第３図には、マイクロホン５とこの図にはブロック１０
のなかに一括されている増幅回路、しきい値回路および
パルス形成回路とを有するセンサ１の応用例が示されて
いる。ブロック１０の出力信号はパルスレート／電圧変
換器１１に与えられ、またそこからスイッチング回路１
２に与えられる。
スイッチング回路１２は与えられた活動度信号（変化す
る電圧）をアルゴリズムに従って、心臓ペースメーカー
のパルス発生器１３を駆動する制御信号に変換する。そ
の際にスイッチング回路１２のアルゴリズムは線形また
は非線形であってよい。
この回路のすべての部分は、制御信号が個々に各患者に
対してその生理学的条件に相応して適合され得るように
プログラム可能であってよい。パルス発生器１３の出力
信号は１つまたはそれ以上の導線１４を経て心臓に与え
られる。
心臓ペースメーカーに対する制御信号は、ここに説明さ
れるアナログ信号処理の代わりに、ディジタル信号処理
によっても発生され得る。ディジタル信号処理はマイク
ロプロセッサにより行われてよい。プログラミングは心
臓ペースメーカーと外部のプログラミング装置との間の
テレメトリ接続を介して行われ得る。
第４図ないし第６図には、エリプソイド状に構成された
中空物体が示されており、第４図は立体図、第５図およ
び第６図は２つの互いに垂直な平面内の概略断面図であ
る。この中空物体のなかの物体としてたとえば１つの多
面体を考えると、この多面体は同一の身体活動度におい
て異なった容易さで、すなわちエリプソイドの曲率が大
きいほど容易に１つの段階から他の段階へ転勤する。
第７図には、１つの球状の中空物体１５が２つの半球状
の殻１６および１７から構成される装置がたとえばガラ
スから成り、殻１６が平らな内面を有し、また殻１７が
破線１８により示されているようにストラクチュア化さ
れた内面を有することにより、方向により異なったセン
サの感度が得られることが示されている。殻１６および
１７は各１つのカラー１６０および１７０を設けられて
おり、それにより両殻の密な接合が簡単化される。
物体としては同じく、ここには図示されていない１つの
多面体が使用され得る。さらに、第７図によれば、中空
物体１５はその内部での多面体の相対運動を減衰させる
液体１９で満たされている。
第８図には、センサに方向により異なる感度を持たせる
ための別の実施例が断面図で示されている。センサ２０
は同じく２つの半殻２１および２２から構成されており
、半殻２１は同じくガラスから、しかし他方の半殻２２
は比較的軟らかいゴムから成っている。
第４図ないし第８図には、それぞれセンサの中空物体の
みが示されており、中空物体のなかの物体の相対運動を
検出するための伝達装置は示されていない。伝達装置は
たとえば第１図中に示されているように、中空物体に隣
接してまたはその付近に配置されている１つのマイクロ
ホンカラ成っていてよい。
第９図には、他の伝達装置を有する実施例が示されてい
る。簡単のために再び１つの球状センサ２５が選ばれて
おり、その周囲の上に３つの互いに直交するコイル２６
．２７および２８が配置されている。物体として１つの
磁気双極子２９が用いられる。磁石２９の相対運動の際
にコイルに電圧が誘起される。
第１０図ないし第１２図には、本発明によるセンサの１
つの別の実施例が示されている。第１０図には、ｙｚ平
面内に位置する内面に各１つの電極３１または３２を設
けられている１つの中空立方体から成るセンサ３０が立
体図で示されている。
この立方体の内部は少な（とも部分的に導電性の粒子、
特に炭素粒子で緩く満たされている。第１０図の立体図
中には粒子は示されていない。方向を示すため、また第
１１図および第１２図を説明するため、立方体とならん
で座標系も示されている。
第１１図には、Ｘ軸を垂直に向けたｘｙ平面に沿うこの
立方体の１つの断面が示されている。この立方体の電極
は炭素マイクロホンと同様に、図示されていない電圧源
に接続されている。患者の運動によりこのセンサに力が
及ぼされると、炭素粒子３３は方向を転換し、このこと
は電極３１と３２との間の抵抗変化に通ずる。
第１２図には、Ｘ軸を垂直に向けたｘｙ平面に沿うこの
立方体の１つの断面が示されている。炭素粒子３３と上
側の電極３１との間に第１２図のように、炭素粒子３３
が存在せず、従って電気絶縁性の屓が生じ、電流回路は
実際にセンサのこの位置では遮断されている。それによ
っでセンサは、患者の横臥状態で小さい力作用が検出さ
れ得ないように、心臓ペースメーカーのなかに配置され
得る。
こうして、第１０図ないし第１２図に示されているセン
サの感度は方向に関係する。力作用（炭素マイクロホン
の場合には音波）により膜が変形し、それによって炭素
粒子で満たされている中空空間の大きさが変化する通常
の炭素マイクロホンと異なり、いまの場合には、単に力
作用により炭素粒子が動いて方向を転換する。
第１３図には、等方性の感度を有するセンサが示されて
いる。中空物体４０は球状に構成されており、内側に２
つのほぼＣ字形の電極４１および４２を設けられている
。中空物体４０は同じく導電性の粒子（図示せず）で緩
く満たされている。
第１４図ないし第１７図には、誘導形センサの１つの別
の例と、周波数制御される心臓ペースメーカー内のこの
センサの配置例とが示されている。
第１４図には、センサを内蔵した心臓ペースメーカーの
概略側面図が、また第１５図にはその正面図が示されて
いる。第１４図および第１５図中のｘｙ平面は、心命ペ
ースメーカー５０が患者のなかに植え込まれている平面
に相当する。第１６図には、第１４図に合わせて、セン
サの概略断面図が、また第１７図には、第１４図に合わ
せて、センサのｔｉｌｌ略正而図が面されている。球状
の中空物体５２の上に、絶縁された銀／銅線から成るリ
ング状のコイル５１が配置されている。中空物体５２の
壁は２方向に２つのキャビティ５３を有する。
磁気双極子は１つの球５４の形態を有する。
センサはｘｙ平面内で対称であり、従ってその機能は身
体内で生し得る心臓ペースメーカー５０の回転により影
響されない。２つのキャビティ５３は球５４に対する休
止位置である。すなわち、患者が横臥位置にあると、キ
ャビティ５３は、センサが心臓ペースメーカーに周波数
上昇を生じさせる以前に球５４の位置変化に対するしき
い値が超過されなければならないようにする。
磁気双極子は１つの磁化された鋼球５４または１つの焼
結された球状の粉末磁石から成っている。
１つの球のなかに鋳込まれた非球状の磁気双極子も同じ
く良好に使用され得る。球は、たとえば中空物体内壁と
球との間の摩擦を長時間にわたり安定に保つ外層（たと
えばニッケル）を設けられ得る。焼結材料の場合には、
この外層は、さもなければ生じ得る磨滅を防止する役割
をもする。
中空物体はたとえばガラス、セラミックス、プレキシガ
ラス、サーモプラスト、硬化可能な合成樹脂、金属、ゴ
ム（たとえばシリコンゴム）などから成っていてよい。
球の代わりに、２方向に円錐状の終端カバーを設けられ
た先端を切られた球または円筒が使用されてもよい。
第１８図には、信号処理用電子回路の種々の段およびそ
れらの入出力端における信号波形が示されている。入力
端は符号６０を付されている。そこに現れる信号は約ｌ
θ〜１５Ｈ２の共撮周／ｉ数を有する。センサ信号は先
ず帯域通過フィルタ６１　（５〜２５Ｈｚ）に供給され
、その後に非線形増幅回路６２に供給される。その次の
段は平均値形成回路６３　（コンデンサ）であり、その
出力端はコンパレータ６４の一方の入力端に接続されて
いる。このコンパレータ６４の他方の入力端にはのこぎ
り波電圧発生器６５が接続されている。のこぎり波電圧
は、平均値形成回路６３の電圧変化を相応のパルス幅に
変換する役割をする。出力端６６におけるパルス幅変調
された信号は次いで心臓ペースメーカーの周波数を制御
するために利用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は伝達装置および信号前処理のための基本回路を
有するセンサの第１の実施例を示す図、第２図は第１図
に合わせた位置で種々の信号波形を示す図、第３図は周
波数制御される心臓ペースメーカーに対する本発明によ
るセンサの応用例を示す図、第４図ないし第１３図はセ
ンサの別の実施例を示す図、第１４図ないし第１７図は
誘導原理によるセンサの好ましい実施例を、応用例とし
ての周波数制御される心臓ペースメーカーと共に示す図
、第１８図はセンサの電子回路を第１４図ないし第１７
図に示されているセンサに合わせた信号波形と共に示す
図である。 １・・・センサ、２・・・中空球（中空物体）、４・・
・多面体（物体）、５・・・マイクロホン（伝達装置）
、６・・・増幅器、７・・・しきい値回路、８・・・パ
ルス形成回路、１１・・・パルスレート／電圧変換器、
１２・・・スイッチング回路、１３・・・パルス発生器
、１４・・・導線、１５・・・球状中空物体（中空空間
）、１６．１７・・・殻、１９・・・液体、２０・・・
センサ、２１．２２・・・半殻、２５・・・球状センサ
（中空物体）、２６〜２８・・・コイル、２９・・・磁
気双極子（物体）、３０・・・センサ、３１．３２・・
・電極、３３・・・炭素粒子、４０・・・中空物体、４
１．４２・・・電極、５０・・・心臓ペースメーカー、
５１・・・コイル、５２・・・中空物体、５３・・・キ
ャビテＡ１５４・・・球（物体）、６０・・・入力端、
６１・・・帯域通過フィルタ、６２・・・増幅回路、６
３・・・平均値形成回路（コンデンサ）、６４・・・コ
ンパレータ、６５・・・のこぎり波発生器、６６・・・
出力端、１６０．１７０・・・カラー。 ＦＩＧ４ ＦＩＧ５　　　　　　　　　　ＦＩＧ６ＩＧ８ ＦＩＧ９ ＦＩＧ１３ ＦＩＧ１４　　　　　　　　ＦＩＧ１５ＦＩＧ　１６　
　　　　　　　ＦＩＧ　１７Ｉ０１８

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも１つの物体（４）が自由に運動可能に入
    れられている１つの中空物体（２）から成っており、こ
    の中空物体（２）に隣接して、またはそのすぐ近傍に、
    中空物体（２）と物体（４）との間の相対運動を検出し
    、検出すべき運動に少なくとも部分的に比例している電
    気的信号に変換する伝達装置が配置されていることを特
    徴とする慣性・回転運動検出センサ。 ２）物体（２９、５４）が１つの磁気双極子を含んでお
    り、また伝達装置として１個または複数個のコイル（２
    ６〜２８、５１）が設けられており、そのなかに物体（
    ２９、５４）と中空物体（２５、５２）との間の相対運
    動の際に電流が誘導されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載のセンサ。 ３）物体が硬い材料から成って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項記載のセンサ。 ４）物体（２９、５４）が複数の材料から成っているこ
    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
    のセンサ。 ５）材料が永久磁石であることを特徴とする特許請求の
    範囲第３項記載のセンサ。 ６）物体（４、５４）が１つの表面構造を有することを
    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項に記載のセンサ。 ７）物体（５４）が１つの平らな面を有することを特徴
    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
    項に記載のセンサ。 ８）表面が外側の層材料により形成されていることを特
    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項に記載のセンサ。 ９）物体（２９、５４）および（または）中空物体が球
    状に構成されてい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項に記載のセンサ。 １０）物体（４）および（または）中空物体が１つの規
    則的な多面体から成ってい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項に記載のセン
    サ。 １１）センサ（２０、３０）の感度が種々の方向および
    （または）位置で異なっていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか１項に記載の
    センサ。 １２）中空物体（１５、３２）の内壁が、少なくとも部
    分的に構造化、特にファセット化されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれか
    １項に記載のセンサ。 １３）構造化された部分が少なくとも１つのキャビティ
    （５３）から成っていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１２項記載のセンサ。 １４）中空空間の内壁が異なった範囲（２１、２２）で
    異なった硬度の材料から形成されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第１３項のいずれか１項
    に記載のセンサ。 １５）中空空間（１５）が特定の密度及び粘性の流れる
    媒体（１９）で満たされていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第１４項のいずれか１項に記載の
    センサ。 １６）中空空間が多くの粒子で満たされていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１５項のいずれ
    か１項に記載のセンサ。 １７）粒子（３３）が導電性であり、また中空空間の内
    壁の部分（３１、３２）が導電性に構成されかつ１つの
    電圧源に接続されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１６項記載のセンサ。 １８）伝達装置として１つのマイクロホン（５）が設け
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のセンサ。
JP62174586A 1986-07-15 1987-07-13 患者の心臓を刺激するために患者の中に植え込まれるペースメーカ Expired - Lifetime JPH07112493B2 (ja)

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