JP4365048B2 - 活性医療装置、特にペースメーカー、細動除去器、電気的細動除去器および／または多点装置の近傍における永久磁石の存在を検出する回路 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は「活性医療装置」に関し、特にカウンシル・オブ・ヨーロピアン・コミューニテイの指針で９０／３８５／ＣＥに従い１９９０年６月２０日付けで規定された装置のような「活性移植医療装置」に関するものである。この規定は心臓ペースメーカー、細動除去器、電気的細動除去器および／または多点（ｍｕｌｔｉｓｉｔｅ）装置、並びに神経学的装置、医療物質を供給する拡散ポンプ、蝸牛移植体、移植生物学センサなど、さらにｐＨもしくは体内インピーダンスの測定装置（たとえば経肺もしくは心臓内インピーダンス測定のための装置）を包含する。さらに本発明は、たとえばホルター・レコーダーのような患者が長時間にわたり持ち運んで心電図シグナルの中断ない記録を可能にする携帯レコーダーである非移植活性医療装置にも適用しうる。
【０００２】
発明の背景
多くの活性医療装置はこの装置に近接する永久磁石の設置に対し鋭敏となるよう設計され、その作用は装置を所定の操作モードもしくは配置に設置させる。これは、装置（または患者）を試験すべく或いは装置のプログラミングを可能にすべく（たとえば移植体の場合にはテレメトリーによる）行うことができる。
【０００３】
しばしば「磁石モード」と呼ばれるこの特定モードは一時的な操作モードである。何故なら、装置の多く或いは少なくとも或る種の他の確立された操作機能が磁石モードの際に阻止されるからである。典型的にはさらに、装置は磁石モード期間に際し最適操作を示さない。
【０００４】
磁石の存在を確実に検出する（すなわち任意の妨害現象の最良可能な排斥による）と共に、最長可能な寿命を有する必要がある自己（携帯用）医療移植体につき必須因子である電力消費を最小化することが、これら活性装置につき必須である。
【０００５】
永久磁石の存在を検出する最初の公知技術は可撓性シャフトを有するスイッチ（「リードスイッチ」として知られる）を使用する。シャフトは近位磁石に呼応して移動し、装置内の回路を切り換える。
【０００６】
本発明に関する他の技術は米国特許第４，６１１，１２７号により教示され、これはインダクターコイルのインダクタンス値が磁場の存在にて減少するインダクター／キャパシター（「ＬＣ」）振動回路を使用する。この共鳴回路はシグナルパルスにより励起すると共に、回路はＬＣ回路から生ずる振動頻度を測定する。磁石の存在下に、インダクタンス値は減少し、その結果として振動頻度が増大する。従って、所定検知ウインドウ内の共鳴回路における電流のゼロ交差特性を監視することにより、或いはたとえばキャパスチタに蓄えられた電圧をパルス応答の第１サイクルもしくは半サイクルにつきゼロに移動させるのに要する時間を測定することにより、インダクタンス値の減少および従ってインダクタに近位する磁石（ここではコイルとも称される）の存在を推定することができる。
【０００７】
この公知技術の欠点は、磁力もしくは電気干渉に対するその感度である。事実、たとえば盗聴防止装置もしくは電磁波オーブンにより発生するような高強度フィールドは、検出回路により検出しうる大磁場成分を発生することができる。これは、これら装置により発生する磁力干渉成分が典型的には磁石により生ずる擬似連続フィールドと同じ作用をコイルおよびその関連回路に対し有するからである。
【０００８】
活性移植体に特異的なエネルギーを節約する理由から採択される、サンプリングによる測定の原理を用いることにより問題はさらに悪化する。すなわち、たとえばペースメーカーのような装置の場合、磁石存在の決定は各心臓サイクルの後に行われる。しかしながら、インダクタンス値を改変するのに充分な強度を有する交互の磁気干渉フィールドにより惑わされる移植体は、不適切かつ恐らく装置を保持する患者の健康に有害となるよう、磁石モードにて作動するよう変化するという危険性が存在する。
【０００９】
さらに、高強度電場も振動回路のパルス応答に重なる干渉を誘発し、同様にサイクルもしくは半サイクルの時間を測定する回路を惑わせて、その応答に悪影響を与える。
【００１０】
発明の目的および概要
従って本発明の目的は、上記欠点を排除し或いは少なくとも実質的に減少させる、磁石の存在を検出するための回路を提案することにある。
【００１１】
本発明の回路は上記米国特許第４，６１１，１２７号による一般公知の種類であり、すなわち次の部品を含む：磁石の存在下にインダクタンスの減少値を示すよう上記磁石と連携しうるコイル；上記コイルを含む共鳴ＬＣ回路；共鳴回路をパルス励起させる手段；共鳴回路のパルス応答を分析する手段；並びに分析パルス応答からコイルのインダクタンス値を評価しうると共に相関的に磁石の存在もしくは不存在を決定しうる識別手段。上記に適する回路は全て米国特許第第４，６１１，１２７号に記載されている。
【００１２】
本発明によれば、パルス励起手段はＮ個の連続パルスのバースト（ｂｕｒｓｔ）を共鳴回路に供給しうる回路手段を備え、分析手段はＮ個の対応応答を決定しうる回路手段を備え、さらに識別手段はＮ個の分析パルス応答のうち、その個数Ｍがコイルのインダクタンスの減少値に対応すれば磁石の存在を決定しうる手段を備える。好ましくはＭ≦Ｎ、より好ましくはＭ≧Ｎ／２である。
【００１３】
より有利には励起手段は、第１パルスを供給した後にＮ−１個のバーストのその後のパルスを、第１パルスに対する応答に際し分析手段が減少インダクタンス値に対応するパルス応答を検出した場合のみ、供給し続けるよう操作される。
【００１４】
必要に応じ励起手段は、バーストの第１パルスを供給する時点および／または同じバーストの連続パルスを供給する時点の間の間隔を変化させる手段を備えうる。この変化は好ましくはプソイド−ランダム変化であって、干渉を識別するのに役立つ。
【００１５】
活性医療装置が移植可能なペースメーカー、細動除去器、電気的細動除去器および／または多点装置であれば、バーストの連続パルスは好ましくは検出もしくは刺激心臓サイクル（移植装置により決定される）の持続時間よりも短い時間にわたり供給される。
【００１６】
本発明の他の特徴、特性および利点は、添付図面を参照して本発明の好適実施例に関する以下の詳細な説明から当業者に明らかとなろう。
【００１７】
発明の詳細
図１は、キャパシタ１４と連携した（直列（図示せず）または並列）コイル１２を備える共鳴ＬＣ回路（１０）を示す。
【００１８】
コイル１２のインピーダンスは、移植体に近位する永久磁石１６の存在下にインダクタンスの減少方向に変化する。相関的に、このインピーダンスの減少はＬＣ回路（１０）の共鳴頻度を増大させる。この変化は適する回路により、たとえば共鳴変化に対するＬＣ回路の応答を、予め電圧発生器１８により電圧Ｖ_０まで帯電されたＬＣ回路のキャパシター１４の電圧放出に基づき評価して検出することができる。たとえば、回路はキャパシタ電圧が上記米国特許第４，６１１，１２７号により教示されるように第１半サイクルもしくは第１全サイクルにつきゼロまで移行するのに要する時間を評価することができ、前記米国特許を移植体に近位する磁石の存在を検出するため並びに励起、検出および分析を実施すべく使用しうる回路のため、この技術につき一層詳細に参照することができる。
【００１９】
現在まで、磁石の存在の決定は一般に心臓サイクル１回につき試料採取して行われている（移植体の例がたとえばペースメーカー、細動除去器、電気的細動除去器または多点装置のような装置である場合）。
【００２０】
本発明は、同じ心臓サイクルに際し測定値のバーストにより、この試料採取測定を代替することを提案する。従って、一連のＮ回の測定（典型的にはＮ＝６４）を２００μｓの間隔にて操作する。これら測定の各１回につき磁石の存在もしくは不存在の公知決定方法を適用し、或いはコイル１２のインダクタンス値を実質的かつ検出しうる方法で改変するのに充分な強度の磁場の存在もしくは不存在を一層精密に測定する方法を適用する。
【００２１】
これら測定を行った後、磁石はＮ個の試料のうちＭ個の測定値が強度（すなわち顕著に検出しうる）磁場の存在を示す場合には磁石が存在すると宣言される。
【００２２】
Ｎと対比したＭの選択は、磁石検出の特異性と感度との間でなされた妥協である。好ましくはＭ≧Ｎ／２となるようＭの数値を選択する。Ｍの数値がＮに近接して高ければ、検出は一層特異的であるが感度は低いことに注目される。たとえば、同時的な電気ランセットもしくはスカペルおよび磁石の存在下にＭが高過ぎれば、磁石の低磁力成分は検出されないと思われ、干渉はマイナスの結果を与えるのに充分となる。しかしながら、しばしば電気ランセットを使用する場合は磁石モードにて機能する移植体を有することが望ましい。
【００２３】
好適実施例において、第１パルス応答測定がプラスである場合のみ全バーストを始動させる。これは大抵の場合システムのエネルギー消費を最小化させうる。換言すれば、バーストは確認用のバーストとして実際に使用され、最も頻繁な作動モードは１回の心臓サイクル後に行われる隔離パルス応答測定の検査モードである。第１パルス応答測定が充分な強度の磁場の存在を示せば、バーストが放出されて上記技術により磁石の効果的存在または存在なしを決定する。
【００２４】
好ましくはバーストが磁石の効果的存在を確認すれば、全ての続く心臓サイクルのための完全バーストを次の回の試験が失敗するまで系統的に放出する。この場合、装置は隔離されたパルス測定に基づき、プラスであれば可能な確認のためのバーストにより検査モードに復帰する。換言すれば、磁石が存在すると検出される限り、完全バーストはこのバーストの第１測定の結果とは無関係に系統的に送信され、装置は磁石の取外し後にのみ隔離応答の検査に戻る。
【００２５】
バーストにおける測定の頻度と同期しうる或いは反復ビートでありうる干渉から保護するため、有利には同じバーストの２つのパルス間の間隔および／または連続バーストの第１測定の発生期間が変化する、より好ましくはプソイド−ランダム方式で変化する種々のバーストを有利に発生させることができる。
【００２６】
図２は、微小制御器により配線デジタルロジックにて行われる操作の詳細な順序を有利に示す。代案として、この技術はソフトウェアー実施により実現しうるが、移植体および従って装置寿命の電力消費に悪影響を及ぼしうる。
【００２７】
段階２０にてプロセスをこの場合は約１秒間（すなわち静止状態の心臓サイクルの持続時間）の選択間隔にて開始させる。段階２２の後、供給パルスＰの個数およびプラスパルス応答Ｎｂの個数の計数を開始する。次いでバーストを放出させると共に、段階２４でバーストの各パルスにより磁石の存在につき試験を行い、すなわち一層精密にはコイルのインダクタンスを測定可能量にて減少させるのに充分な強度のフィールドを決定する。肯定的である場合、段階２６にてプラス測定値の個数のカウントＮｂが増大する。全ての場合、段階２８にてバーストのカウントＰが増大する。パルスカウントＰの個数がバースト（段階３０）におけるパルスＮの数にまだ等しくなければ、段階２４〜２８を上記したように反復する。バーストの終了後、プラス測定値Ｎｂの個数が所定閾値Ｍに到達したかどうかを決定する（段階３２）。
【００２８】
マイナスの場合（段階３４）、磁石の検出をキャンセルすると共にプロセスを次のバースト（段階２０）の放出時点まで待機させる。肯定的な場合、磁石の検出が確認され（段階３６）、約１秒間の遅延の後（段階３８）カウンタをゼロにリセットし（段階４０）、プロセスは磁石の存在につき試験を反復する。（段階２４およびその後）。次いで装置は、隔離パルス応答の検査モードにおける不履行に続く確認バーストにより残留する。
【００２９】
本発明は、例示の目的であって限定を意味する目的でない上記実施例の他でも実施しうることを当業者は了解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】共鳴回路ＬＣおよびその励起手段の回路図である。
【図２】心臓ペースメーカーの例における本発明の好適実施例の各種プロセス段階を示す流れ図である。

Claims (6)

1. 近位永久磁石の不存在下における第１インダクタンスおよびコイルに近位する永久磁石の存在下におけるインダクタンス減少を有するコイルと；
   前記コイルを含む共鳴ＬＣ回路と；
   前記共鳴回路のパルス励起のためのパルス発生器と；
   前記パルス励起に対する共鳴回路のパルス応答を分析する手段と；
   分析されたパルス応答から生ずるコイルインダクタンスの数値を評価しうると共に、近位永久磁石の存在および不存在を判定しうる識別手段とを備えてなる、能動型医療装置の近傍における永久磁石の存在を検出する回路において、
   パルス発生器はＮ個の連続パルスのバーストを供給しうる手段からなり、分析手段はＮ個の対応パルス応答を判定しうる手段からなり、識別手段が、Ｎ個の判定分析済パルス応答のうちのＭ個の前記判定分析済パルス応答が前記のインダクタンス減少値と一致し、ＭがＮ未満である場合に、永久磁石の存在を検出可能である手段からなることを特徴とする回路。
2. Ｍ≧Ｎ／２である請求項１に記載の回路。
3. 励起手段が第１パルスを供給する第１手段と、前記第１パルスに続きＮ−１個のパルスを供給する第２手段とからなり、前記第２供給手段が前記第１パルスに応答してインダクタンスの減少値に対応したパルス応答を判定した分析手段に応答してのみ作動する請求項１に記載の回路。
4. 励起手段が、疑似乱方式にて各バーストの第１パルスを供給する間の間隔を変化させる手段からなる請求項１に記載の回路。
5. 励起手段が、疑似乱方式にて前記バーストの各パルスを供給する間の間隔を変化させる手段からなる請求項１に記載の回路。
6. 能動型医療装置がペースメーカー、細動除去器、電気的細動除去器および／または多点同時測定装置の１種であって、刺激もしくは検出心臓サイクルの持続時間を判定する手段を備え、さらにパルス発生器が判定心臓サイクル持続時間より短い持続時間にわたりバーストの連続パルスを供給する請求項１に記載の回路。

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