JP2011183044A

JP2011183044A - 除細動装置

Info

Publication number: JP2011183044A
Application number: JP2010053121A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mori; 健森
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】除細動に必要十分なエネルギを確保しつつ、充電時間を短縮して迅速な除細動を行う。
【解決手段】電源に接続される入力端子２と、心臓に配される電極に電圧を出力する出力端子３と、直列に接続される複数のコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３と、入力端子２に直列に接続されるコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の数を切り替える充電回路５と、出力端子３に直列に接続される前記コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の数を切り替える放電回路５と、患者の状態に応じてコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の数を切り替えるように充電回路５および放電回路５を制御する制御部６とを備える除細動装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、除細動装置に関するものである。

従来、複数のコンデンサを備え、出力時に、コンデンサを直列と並列とに切り替えて除細動パルスを出力可能な除細動装置が知られている。
この除細動装置では、複数のコンデンサに同時に充電することとしており、充電作業は静電容量の大きな単一のコンデンサに充電する場合と同様に行われている。

特開平５−３４５０３４号公報

しかしながら、心臓の細動を除去するための除細動パルスに必要なエネルギは、患者毎に異なり、また、患者の状態によっても異なるため、特許文献１の除細動装置では、除細動に必要なエネルギが少なくて済む患者や、少ないエネルギで対処可能な患者の状態においても、複数のコンデンサ全てに充電する充電作業が必要であり、充電終了までに長時間を要するという不都合がある。そして、緊急性の高い除細動パルスの出力の場合に、充電に長時間を要すると除細動を迅速に行うことが困難であるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、除細動に必要十分なエネルギを確保しつつ、充電時間を短縮して迅速な除細動を行うことができる除細動装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、電源に接続される入力端子と、心臓に配される電極に電圧を出力する出力端子と、直列に接続される複数のコンデンサと、前記入力端子に直列に接続される前記コンデンサの数を切り替える充電回路と、前記出力端子に直列に接続される前記コンデンサの数を切り替える放電回路と、患者の状態に応じて前記コンデンサの数を切り替えるように前記充電回路および前記放電回路を制御する制御部とを備える除細動装置を提供する。

本発明によれば、制御部が患者の状態を判定し、患者の状態に応じて充電回路および放電回路を制御することにより、入力端子に直列に接続するコンデンサの数および出力端子に直列に接続するコンデンサの数がそれぞれ切り替えられる。充電回路によって入力端子に直列に接続されるコンデンサの数が多くなるほど、コンデンサに蓄えられる電圧値が増大する。そして、放電回路によって出力端子に直列に接続されるコンデンサの数が多くなるほど、電極に対して出力される電圧値を増大させることができる。すなわち、患者の状態に応じて必要数のコンデンサに充電し、必要数のコンデンサから放電するので、全てのコンデンサに充電する場合と比較して、充電作業に要する時間を短縮して、除細動刺激を迅速に行うことができる。

上記発明においては、前記制御部は、患者の心臓が細動状態であるときに、前記充電回路を制御して充電した前記コンデンサの第１の数より少ない第２の数の前記コンデンサを前記出力端子に直列に接続して放電するよう前記放電回路を制御してもよい。
このようにすることで、制御部が患者の状態を判定して、必要数である第２の数より多い第１の数のコンデンサに充電しておき、必要数である第２の数のコンデンサを放電することにより、電極を介して心臓に対し除細動刺激を与えることができる。この場合に、放電後にも充電された状態のコンデンサが残されるので、次回の放電における必要数のコンデンサの充電作業に要する時間を短縮して、次回の除細動刺激を迅速に行うことができる。

また、上記発明においては、前記制御部は、前記放電回路による放電後に、心臓の細動状態が継続しているときには、前記充電回路を制御して、放電されていない前記コンデンサを含めて前記第２の数より多い数の前記コンデンサを前記入力端子に直列に接続して再充電した後、前記第２の数より多い数の前記コンデンサを前記出力端子に直列に接続して放電するよう前記放電回路を制御してもよい。

このようにすることで、１回目の除細動刺激によっても細動状態が解消しない場合には、次回の除細動刺激としては、より高い電圧を与えることが必要となるが、１回目の除細動刺激の終了後に、一部のコンデンサが未放電のまま残るので、２回目の除細動刺激に際して、１回目より多いコンデンサに充電しても充電に要する時間を短縮でき、２回目の除細動刺激を迅速に行うことができる。

また、上記発明においては、各前記コンデンサの充電電圧を測定する電圧モニタを備え、前記制御部が、前記電圧モニタにより測定された充電電圧が所定の閾値を超えた時点で該電圧モニタにより測定している前記コンデンサへの充電を終了するよう前記充電回路を制御してもよい。
このようにすることで、充電の終了時を正確に測定して、充電作業の完了後にも充電作業が行われ続けることを防止して、充電作業に要する時間を短縮することができる。

本発明によれば、除細動に必要十分なエネルギを確保しつつ、充電時間を短縮して迅速な除細動を行うことができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る除細動装置を示す図である。図１の除細動装置の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）１個のコンデンサに充電する場合、（ｂ）２個のコンデンサに充電する場合、および（ｃ）３個のコンデンサに充電する場合をそれぞれ示している。本発明の第２の実施形態に係る除細動装置を示す図である。図３の除細動装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態に係る除細動装置を示す図である。

本発明の第１の実施形態に係る除細動装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る除細動装置１は、図１に示されるように、例えば、体内埋め込み型の除細動装置１であって、図示しないバッテリ（電源）に接続される入力端子２と、心臓に配置される電極（図示略）に接続される出力端子３と、これら端子２，３間に接続されるパルス発生回路４とを備えている。

パルス発生回路４は、図１に示される例では、直列に接続された３個のコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３と、これらコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の入力端子２への接続数を切り替えるとともに、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の出力端子３への接続数を切り替える充放電回路５と、これらを制御する制御部６とを備えている。

充放電回路５は、入力端子２に入力されるバッテリの電圧を昇圧するトランス７と、該トランス７とコンデンサＣ_１との間に配置されたスイッチＳＷ_１と、トランス７とコンデンサＣ_３との間に配置されたスイッチＳＷ_２と、コンデンサＣ_２，Ｃ_３間に配置されたスイッチＳＷ_３と、コンデンサＣ_２とグランドＧとの間に配置されたスイッチＳＷ_４と、コンデンサＣ_３と出力端子３との間に配置されたスイッチＳＷ_５とを備えている。

制御部６は、外部から患者の状態を判定するためのデータを受信して、患者の状態を判定し、判定結果に基づいて、充放電するコンデンサの数を切り替えるように充放電回路５を制御するようになっている。
患者の状態を判定するためのデータとしては、例えば、図示しない電極を介して検出した心電データあるいはインピーダンス値を用いることができる。

心電データによって、心臓の状態が正常状態であるか、頻脈状態であるか、細動状態であるか等を判定することができる。また、インピーダンス値が入力されることにより、除細動に必要な除細動パルスの電圧値の判定に使用することができる。

除細動パルスの電圧値として、コンデンサ１個分の電圧で十分であると判定された場合には、制御部６は、図２（ａ）に示されるように、充放電回路５のスイッチＳＷ_２を閉じ（ＯＮし）、他のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_３〜ＳＷ_５を開く（ＯＦＦする）ようになっている。これにより、入力端子を介してバッテリから入力され、トランス７によって昇圧された電圧がコンデンサＣ_３に加えられ、コンデンサＣ_３のみが充電されるようになっている。

また、この場合の放電時には、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_５のみを閉じ、他のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_４を開くようになっている。これにより、充電されたコンデンサＣ_３が出力端子に接続され、コンデンサＣ_３に充電された電荷が出力端子３に放電されるようになっている。

除細動パルスの電圧値として、コンデンサ２個分の電圧が必要であると判定された場合には、制御部６は、図２（ｂ）に示されるように、充放電回路５のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_４を閉じ、他のスイッチＳＷ_２，ＳＷ_３，ＳＷ_５を開くようになっている。これにより、入力端子２を介してバッテリから入力され、トランス７によって昇圧された電圧が直列接続された２つのコンデンサＣ_１，Ｃ_２に加えられ、コンデンサＣ_１，Ｃ_２のみが充電されるようになっている。

また、この場合の放電時には、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_４のみを閉じた状態に維持し、他のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_３，ＳＷ_５を開くようになっている。これにより、充電されたコンデンサＣ_１，Ｃ_２が出力端子３に接続され、コンデンサＣ_１，Ｃ_２に充電された電荷が出力端子３に放電されるようになっている。

除細動パルスの電圧値として、コンデンサ３個分の電圧が必要であると判定された場合には、制御部６は、図２（ｃ）に示されるように、充放電回路５のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_３を閉じ、他のスイッチＳＷ_２，ＳＷ_４，ＳＷ_５を開くようになっている。これにより、入力端子２を介してバッテリから入力され、トランス７によって昇圧された電圧が直列接続された３つのコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に加えられ、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３全てが充電されるようになっている。

また、この場合の放電時には、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_３のみを閉じた状態に維持し、他のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_２，ＳＷ_４，ＳＷ_５を開くようになっている。これにより、充電されたコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３が出力端子３に接続され、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に充電された電荷が出力端子３に放電されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る除細動装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る除細動装置１を用いて患者の心臓の除細動を行うには、心臓から得られた心電データやインピーダンス値が制御部６に入力されると、制御部６において患者の心臓の状態が判定され、除細動刺激を行う必要があると判定された場合には、インピーダンス値や初期設定値等に基づいて、必要とされる除細動パルスの電圧値が算出される。

算出された必要な電圧値が、コンデンサ１個分で足りる場合には、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_２を閉じ、他のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_３〜ＳＷ_５を開く。これにより、入力端子２を介してバッテリから入力され、トランス７によって昇圧された電圧がコンデンサＣ_３に加えられ、コンデンサＣ_３のみが充電される。

そして、コンデンサＣ_３が十分に充電されるのに必要な所定時間経過後に、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_５のみを閉じ、他のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_４を開く。これにより、コンデンサＣ_３に充電された電荷が出力端子３に放電され、除細動パルスが心臓に対して出力される。

また、算出された必要な電圧値が、コンデンサ１個分より大きく２個分以下であると判定された場合には、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_４を閉じ、他のスイッチＳＷ_２，ＳＷ_３，ＳＷ_５を開く。これにより、入力端子２を介してバッテリから入力され、トランス７によって昇圧された電圧が直列接続された２つのコンデンサＣ_１，Ｃ_２に加えられ、コンデンサＣ_１，Ｃ_２のみが充電される。

そして、コンデンサＣ_１，Ｃ_２が十分に充電されるのに必要な所定時間経過後に、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_４のみを閉じた状態に維持し、他のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_３，ＳＷ_５を開く。これにより、コンデンサＣ_１，Ｃ_２に充電された電荷が出力端子３に放電され、除細動パルスが心臓に対して出力される。

さらに、除細動パルスの電圧値として、コンデンサ２個分より大きい電圧が必要であると判定された場合には、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_３を閉じ、他のスイッチＳＷ_２，ＳＷ_４，ＳＷ_５を開く。これにより、入力端子２を介してバッテリから入力され、トランス７によって昇圧された電圧が直列接続された３つのコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に加えられ、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３全てが充電される。

そして、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３が十分に充電されるのに必要な所定時間経過後に、制御部６は、充放電回路５のスイッチＳＷ_３のみを閉じた状態に維持し、他のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_２，ＳＷ_４，ＳＷ_５を開く。これにより、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に充電された電荷が出力端子３に放電され、除細動パルスが心臓に対して出力される。

この場合において、本実施形態に係る除細動装置１によれば、除細動刺激に先立って、用意された全てのコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に画一的に充電するのではなく、患者の状態を判定して、充電すべきコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の数を切り替えるので、患者の状態が、除細動に必要なエネルギが少なくて済む状態にある場合には充電時間を短縮することができるという利点がある。また、より大きなエネルギが必要な場合には、そのエネルギを確保することができる。

なお、本実施形態においては、３個のコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３を有する場合を例示して説明したが、これに代えて、２個あるいは４個以上のコンデンサを有することとしてもよい。
また、充電回路と放電回路とを共通の充放電回路によって構成したが、これに代えて、別個に設けることにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る除細動装置１１について、図面を参照して以下に説明する。本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る除細動装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る除細動装置１１は、図３に示されるように、図１に示される除細動装置１におけるスイッチＳＷ_５を有しない点、および制御部６の動作において相違している。

本実施形態に係る除細動装置１１は、制御部６が、図４に示されるように、患者の状態に応じて２個のコンデンサＣ_１，Ｃ_２に充電することが必要であると判定し、かつ、心臓が細動状態であると判定した場合に、スイッチＳＷ_１，ＳＷ_４を閉じてコンデンサＣ_１，Ｃ_２に充電するとともに、スイッチＳＷ_２を閉じてコンデンサＣ_３にも充電するようになっている。このとき、スイッチＳＷ_３については開かれている。

そして、制御部６は、コンデンサＣ_１，Ｃ_２が十分に充電されるのに必要な所定時間経過後に、充放電回路５のスイッチＳＷ_４のみを閉じた状態に維持し、他のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_３を開くようになっている。これにより、コンデンサＣ_１，Ｃ_２に充電された電荷が出力端子３に放電され、除細動パルスが心臓に対して出力されるようになっている。

さらに、制御部６は、その時点で検出した患者の心臓の状態を判定し、心臓の細動状態が継続していると判定した場合には、スイッチＳＷ_１，ＳＷ_３を閉じ、スイッチＳＷ_２，ＳＷ_４を開いて直列接続されたコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に充電するようになっている。

そして、制御部６は、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３が十分に充電されるのに必要な所定時間経過後に、充放電回路５のスイッチＳＷ_３のみを閉じた状態に維持し、他のスイッチＳＷ_１，ＳＷ_２，ＳＷ_４を開くようになっている。これにより、コンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に充電された電荷が出力端子３に放電され、除細動パルスが心臓に対して出力されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る除細動装置１１によれば、１回目の除細動刺激の結果、心臓の細動状態が継続していると判定された場合には、さらに高電圧の２回目の除細動刺激を行うことができる。この場合に、１回目の充電時に、患者の状態に応じて必要とされる電圧を確保可能なコンデンサＣ_１，Ｃ_２の数より多くのコンデンサＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に充電を行って、必要な数のコンデンサＣ_１，Ｃ_２からの放電によって１回目の除細動を行うので、２回目の充電時には、放電されずに残ったコンデンサＣ_３の電荷に補充する形で充電を行うことができる。その結果、２回目の充電に要する時間を短縮して、迅速に２回目の除細動刺激を行うことができるという利点を有する。

次に、本発明の第３の実施形態に係る除細動装置２０について、図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る除細動装置２０は、図５に示されるように、図３に示される第２の実施形態に係る除細動装置１１に、スイッチＳＷ_１とコンデンサＣ_１との間の電位を測定するアッテネータ２１と、スイッチＳＷ_２とコンデンサＣ_３との間の電位を測定するアッテネータ２２とを追加したものである。

各アッテネータ２１，２２により測定された電位は制御部６に送られるようになっている。これにより、制御部６においては、送られてきた電位が所定の閾値を超えた時点で、充電終了のタイミングを正確に判定することができ、充電時間のさらなる短縮を図ることができるという利点がある。

Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３コンデンサ
１，１１，２０除細動装置
２入力端子
３出力端子
５充放電回路（充電回路、放電回路）
６制御部
２１，２２アッテネータ（電圧モニタ）

Claims

電源に接続される入力端子と、
心臓に配される電極に電圧を出力する出力端子と、
直列に接続される複数のコンデンサと、
前記入力端子に直列に接続される前記コンデンサの数を切り替える充電回路と、
前記出力端子に直列に接続される前記コンデンサの数を切り替える放電回路と、
患者の状態に応じて前記コンデンサの数を切り替えるように前記充電回路および前記放電回路を制御する制御部とを備える除細動装置。
前記制御部は、患者の心臓が細動状態であるときに、前記充電回路を制御して充電した前記コンデンサの第１の数より少ない第２の数の前記コンデンサを前記出力端子に直列に接続して放電するよう前記放電回路を制御する請求項１に記載の除細動装置。
前記制御部は、前記放電回路による放電後に、心臓の細動状態が継続しているときには、前記充電回路を制御して、放電されていない前記コンデンサを含めて前記第２の数より多い数の前記コンデンサを前記入力端子に直列に接続して再充電した後、前記第２の数より多い数の前記コンデンサを前記出力端子に直列に接続して放電するよう前記放電回路を制御する請求項２に記載の除細動装置。
各前記コンデンサの充電電圧を測定する電圧モニタを備え、
前記制御部が、前記電圧モニタにより測定された充電電圧が所定の閾値を超えた時点で該電圧モニタにより測定している前記コンデンサへの充電を終了するよう前記充電回路を制御する請求項１または請求項２に記載の除細動装置。