JP2551695B2 - 心拍数で決定される遮断周波数を有する切換え式コンデンサフィルタを組み込んだレート適応型心臓ペーサー - Google Patents

心拍数で決定される遮断周波数を有する切換え式コンデンサフィルタを組み込んだレート適応型心臓ペーサー

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は植込み可能な心臓ペーシ
ング装置に関し、特に、インピーダンス・プレチスモグ
ラフィー技術を用いて測定された心拍出量及び／又は呼
吸数、及び呼吸深さの変化によって確定される生理的要
求でそのペーシングレートが決定されてなるデマンド型
ペースメーカーに関する。
【０００２】
【従来技術の説明】種々の生理的パラメータを測定し
て、植込み可能な心臓ペーサーのペーシングレートを患
者の代謝性要求に適合させるようにした特許技術には、
比較的多数のレート適応型心臓ペースメーカーの設計内
容が開示されている。Ｂｒｉａｎ Ｄ．Ｐｅｄｅｒｓｏ
ｎ他の米国特許明細書５，３９１，１９０の発明は、胸
腔容積及び内圧の変化に関するインピーダンス測定波形
に含まれる信号成分を使用して、レート適応型ペーサー
用の制御信号を生成するように設計されたレート適応型
ペースメーカーを開示している。即ち、呼吸事象に起因
する右心室または右心房内の容積または内圧の変化を検
出し、検出信号を処理してペーサー用のレート制御信号
を得るようにする。この構成では、低域フィルタを利用
することによって、呼吸事象に起因する低周波成分に対
して収縮性事象に固有の比較的高い周波成分を弁別する
ことができる。しかしながら、通常の生理的状態につい
て、収縮性事象信号と呼吸事象信号とがスペクトル的に
相当オーバーラップするため、固定式線形遮断フィルタ
を利用して２つの信号を分離することは困難である。例
示すると、呼吸によって当該信号が構成される心臓内イ
ンピーダンス測定を行う場合には、０．２５Ｈｚ（低
域）の一定の３ｄｂ遮断周波数（ｆ０）を使用すると、
患者が休息しているときには呼吸波形の基本成分は通過
してしまう。しかしながら、患者が運動している際に
は、呼吸レートの基本周波数は１分当り６０呼吸数（１
Ｈｚ）に近付くかまたはこれを上回り得る。このため、
一定の遮断特性を有するフィルタを使用すれば、呼吸成
分、即ち、当該呼吸信号は、収縮性成分と共に減衰して
しまう。
【０００３】従って、本発明の主たる目的は、広範囲の
生理的状態に渡って、呼吸事象による成分を収縮性事象
による成分から分離できる心臓内または胸腔インピーダ
ンス信号を処理する改良式信号処理回路を提供すること
にある。
【０００４】本発明の別の目的は、適応型フィルタを使
用して、このフィルタの遮断周波数を心拍数の関数とし
て変化させることができるようにしたレート適応型ペー
サー用の信号処理回路を提供することにある。
【０００５】
【発明の概要】本発明の上述した目的は、心臓内インピ
ーダンスの変化を検出し、この検出に応じて時変数電圧
信号を生成する手段を組み込んだレート適応型ペースメ
ーカーを提供することによって達成される。この電圧信
号は入力として適応型の切換え式コンデンサフィルタに
加えられる。また、このフィルタの遮断周波数を適宜に
設定して、患者の休息時にインピーダンス波形に現れる
呼吸事象と収縮性事象とを識別するようになす。さら
に、患者の心拍数を測定して、この心拍数を適応型フィ
ルタ用のクロック入力として使用することによって、そ
の遮断周波数が心拍数の増加につれて高域にシフトし、
心拍数が再度降下するにつれて低域にシフトするように
構成された手段を設けている。このようにして、呼吸事
象及び収縮性事象を分離することができ、しかも、植込
み式ペースメーカーのペーシングレートを調節するため
の総合制御信号を生成するのに、独立して利用すること
ができる。
【０００６】
【実施例】図面について説明すると、レート適応型ペー
サー１０において、可変レート型ペーサー用パルス発生
器のレート制御信号を生成するのに、呼吸及び心拍出量
の何れか一方または双方を利用することにより、代謝的
必要性即ち要求の変化に合せてペーシングレートを変化
させている。譲受人に譲渡されたＳａｌｏ他による米国
特許第４，６８６，９８７号には、レート適応型心臓ペ
ーサーが開示されており、このペーサーには、心臓内イ
ンピーダンス波形を利用して、インピーダンス測定波形
のピークピーク振動値から心拍出量関連の情報を引き出
す手段が設けられている。前記米国特許に記載されてい
るように、心臓内リード即ちカテーテル１２を血管組織
を通して植え込むことによって、その端部を右心室内に
位置させるようにしている。導線１４及び１６を用い
て、カテーテル１２の表面に取り付けられた一対の駆動
電極２０及び２２にキャリア発振器１８の出力端を接続
させている。この駆動電極２０及び２２の間には、導線
２８及び３０によってセンスアンプ３２の入力端に接続
された一対の検出電極２４及び２６が設けられている。
また、このセンスアンプの出力端は、インピーダンス波
形発生器３６につながっている。このインピーダンス波
形発生器は、Ｓａｌｏ他による前記米国特許第４，６８
６，９８７号に開示されているようにして、増幅、フィ
ルタリング及び復調回路群を含むことができる。
【０００７】カテーテル１２の駆動及び検出電極が心臓
の右心室に配置されて、高周波発振器１８からの交流信
号が駆動電極２０及び２２の間に加えられると、この高
周波信号は検出電極２４及び２６間における血液のイン
ピーダンスの変化によって変調される。従って、インピ
ーダンス波形発生器３６から送出されて出力点３８に現
れる信号は、心臓内で測定されたインピーダンス（Ｚ）
に対応する時変数信号である。
【０００８】信号線３８に現れるこの時変数（Ｚ ｖ
ｓ． ｔ）信号は、種々の形式のものが技術上周知であ
る切換え式コンデンサフィルタ４０に加えられる。本発
明の実施例で重要な点は、周波数フィルタの諸機能をク
ロックによって切り換えることができ、これによって、
外部印加制御信号によってフィルタの遮断周波数をシフ
トさせることができることである。この点に関して、セ
ンスアンプ３２は患者の心拍数に対応する信号を信号線
４２に出力し、しかる後に、この信号をマイクロプロセ
ッサ制御装置４４に入力として加える。このマイクロプ
ロセッサ制御装置が機能することによって、Ｎ個の拍動
の平均に対応するクロック信号が信号線４６に生成され
る。従って、フィルタ４０の遮断周波数を、患者の心拍
数の関数としてシフトさせていることが了知できる。
【０００９】心拍出量がＺｖｓ．ｔインピーダンス波形
から分離されるべき当該パラメータを構成する場合、遮
断周波数を設定して、呼吸による比較的低い周波数成分
を十分に減衰させるようにした切換え式高域コンデンサ
フィルタを使用する。運動の際に呼吸数が増加して収縮
事象の周波数に近付くにつれて、心拍数関連のクロック
信号が導線４６を介して加えられるため、フィルタ４０
の遮断周波数もまた高域にシフトする。従って、フィル
タは、低周波の呼吸アーチファクトに対して弁別し続け
るように機能する。
【００１０】前述したように、Ｚｖｓ．ｔ波形から呼吸
信号を分離することが所望される場合、切換え式コンデ
ンサフィルタ４０に対して低域動作の実行が選択され、
これによって心拍出量信号を混入させずに、呼吸信号を
フィルタ４０を通して信号線４８に出力することができ
る。切換え式コンデンサ技術に取り入れられた古典フィ
ルタ設計手法において、心拍出量成分及び呼吸信号成分
の双方を個別の出力信号線４７及び４８にそれぞれ出力
させることができる状態変数装置として、フィルタ４０
を使用することができる。
【００１１】切換え式コンデンサフィルタ４０から出力
された呼吸信号及び心拍出量信号の一方または双方を、
レート制御アルゴリズム５０に従って使用して、信号線
５２にレート制御信号を生成することができる。このレ
ート制御信号が、可変レート型ペーサー用パルス発生器
５４に加えられると、リード１２の端部に設けられた刺
激用先端電極２２に、導線５６を通して心臓刺激用パル
スを搬送するレートが変えられる。このようにして、可
変レート型ペーサー用パルス発生器５４を代謝性要求に
追従させることができる。
【００１２】本発明は、換気によって生じる信号成分か
ら収縮性事象によるインピーダンス波形の信号成分を一
層良好に分離できる切換え式コンデンサフィルタの遮断
周波数を設定する動的制御パラメータとして、患者の平
均心拍数を使用することができる手法を提供するもので
あるということを了知できる。切換え式コンデンサフィ
ルタを用いて好ましい実施例を説明したが、フィルタト
ポロジーの面で複数の抵抗器の１つを切り換えてコーナ
ー周波数を調整することによって、前述したフィルタと
しての機能を果たす適応型フィルタを用いることもでき
る。また、本発明の範囲は、心拍数、及びコーナーまた
はセンター周波数ｆ0 をそれぞれ制御パラメータ及びオ
ペランドとして使用することによって、如何なる適応型
線形フィルタの使用をも包含するものであることが思量
されよう。
【００１３】以上、本発明についてかなり詳細に説明す
ることによって、特許法に従うと共に、新規な原理を適
用して所望される特定の構成要素を構成し、かつ、使用
するのに必要な情報を当業者にもたらすようにした。し
かしながら、本発明は特別に異なった機器及び装置によ
って実行することができ、しかも、本発明の範囲にもと
ることなく、機器の詳細部分及び動作手順について種々
の変形例を構成することができることを了知すべきであ
る。
【００１４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例を示す電気的ブロック
図。
【符号の説明】
１０ レート適応型ペーサー ３２ センスアンプ ３６ インピーダンス波形発生器 ４０ 切換え式コンデンサフィルタ ４４ マイクロプロセッサ制御装置

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 休息した患者に対して所定の低レートで
    電気的刺激パルスを供給すべく作動する植込み可能な可
    変レートパルス発生器と、該パルス発生器に接続され
    て、前記刺激パルスを心臓組織に加える刺激用電極及び
    少なくとも１つの心室内の電気的インピーダンス信号を
    検出する複電極を有する心臓内リード手段と、前記複電
    極に接続されて、前記インピーダンス信号に関して前記
    パルス発生器用のレート制御信号を生成する信号処理手
    段と、を備えたレート適応型ペーサーにおいて、 （ａ）前記信号処理手段に設けられて、変更可能な生理
    的パラメータによって決定される可変遮断特性を有する
    適応型フィルタ手段と、 （ｂ）前記リード手段に接続されて、前記生理的パラメ
    ータの変化に関して遮断周波数制御信号を生成する手段
    と、 （ｃ）前記適応型フィルタ手段に前記遮断周波数制御信
    号を加えて、前記生理的パラメータの変化に関して前記
    フィルタ手段の遮断特性を変更するようにした手段と、 を備えたこと、を特徴とする前記レート適応型ペーサ
    ー。
  2. 【請求項２】 休息した患者に対して所定の低レートで
    電気的刺激パルスを供給すべく作動する植込み可能な可
    変レートパルス発生器と、該パルス発生器に接続され
    て、前記刺激パルスを心臓組織に加える刺激用電極及び
    少なくとも１つの心室内の電気的インピーダンス信号を
    検出する複電極を有する心臓内リード手段と、前記複電
    極に接続されて、前記インピーダンス信号に関して前記
    パルス発生器用のレート制御信号を生成する信号処理手
    段と、を備えたレート適応型ペーサーにおいて、 （ａ）前記信号処理手段に設けられて、クロックパルス
    が加えられるレートによって決定される遮断特姓を有す
    る切換え式コンデンサフィルタ手段と、 （ｂ）前記リード手段に接続されて、患者の心拍数に関
    して前記クロックパルスを生成する手段と （ｃ）前記フィルタ手段に前記クロックパルスを加え
    て、心拍数で変わる前記フィルタ手段の遮断特性を変更
    するようにした手段とを備えたこと、を特徴とする前記
    レート適応型ペーサー。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のレート適応型ペーサーに
    おいて、前記インピーダンス信号が収縮性事象及び換気
    性事象によって変調されると共に、前記フィルタ手段の
    前記遮断特性を使用して、前記インピーダンス信号を、
    収縮性事象で変調される成分と換気性事象によって変調
    される成分の２成分に分離してなることを特徴とする前
    記レート適応型ペーサー。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のレート適応型ペーサーに
    おいて、前記クロックパルス生成手段が、前記複電極に
    接続されて、所定の拍動数の平均値である心拍数を算出
    すべくプログラムされたマイクロプロセッサ手段を備え
    て、平均心拍数の頻度で前記クロックパルスを生成して
    なることを特徴とする前記レート適応型ペーサー。
JP3039809A 1990-03-08 1991-03-06 心拍数で決定される遮断周波数を有する切換え式コンデンサフィルタを組み込んだレート適応型心臓ペーサー Expired - Lifetime JP2551695B2 (ja)

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