JPH01314574A - 心臓ペースメーカー - Google Patents

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、全体として人工心臓ペースメーカーに関する
ものであり、更に詳しくいえば、心臓の活動を検出する
こと、その検出に関連して電圧基準を供給すること、お
よび電圧調整を行うことを含めた種々の機能のための切
換えられるコンデンサ増幅器回路を有する埋込み可能な
徐脈ペースメーカーに関するものである。

（従来の技術） 人の正常な心臓においては、洞房（Ｓ−Ａ）結節が律動
的な電気的励振を生じさせる主な自然のペースメーカー
である。Ｓ−Ａ結節において発生された心臓インパルス
が、心臓の右側および左側における心房へ伝えられる。

それに応答して心房が収縮してそれらの心房から血液を
ポンプのようにそれぞれの心室へ送り込む。インパルス
は遅延を行う房室性（Ａ　−Ｖ）結節と、ヒズ（ＩＩＩ
ｓ　）の束と、右および左のバンドル・ブランチ（ｂｕ
ｎｄ　Ｉ　ｅｂｒａｎｃｈ　）と、プルキニエ繊維とを
含む伝導系（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　）
を通じて心室へ送られる。

それに応答して心室は収縮して右心室が酸素で処理され
ていない（ｕｎｏｘｙｇｅｎａｔｃｄ）血液を肺動脈を
通って肺へ送り、左心室が酸素で処理された（ＯＸｙｇ
ｅｎａｔｃａ）血液を大動脈と、より細い動脈を通って
身体へ送る。

右心房は身体の左上部分（頭、首および胸）から静脈（
酸素で処理されていない（ｕｎｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ）
　）血を上部大静脈、または上部大静脈（ｕｐｐｅｒ　
ｇｒｅａｔ　ｖｅｉｎ）を通して受け、身体の下部（腹
部および脚部）から下部大静脈（ｉｎｌ’ｅｒｌｏ　ｖ
ｅｎａ　ｃａｖａ）、または下部大静脈（ｌｏｗｅｒ　
ｇｒｅａｔ　ｖｅｉｎ）を通じて受ける。肺により酸素
を供給された血液肺静脈を通って左心房へ運ばれる。

この動作は、心房および心室が収縮および送り出しと、
膨脂および充満を交互に繰返えす律動的な心臓サイクル
で繰返えされる。心臓の左側および右側の心房と心室の
間の静脈に沿う一方弁（それぞれ三尖弁および僧帽弁）
および右心室と左心室の出口における一方弁（肺動脈弁
および大動脈弁）とが、心臓および循環系を流れる血液
の逆流を阻止する。

Ｓ−Ａ結節は自然に律動し、その律動から生ずる心臓の
律動のことを洞調律と呼ぶ。老化および病気により自然
の拍動および伝達系（ｐｒｏｐａｇａｔ　ｉ。

ｎ　５ｙｓｔｅ１１）の中断（ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ）
が起る。それは人工心臓拍動により一般的に処理される
。人工ペースメーカーは埋込まれて、必要に応じて律動
的な電気を心臓へ供給して、希望の速さで刺激を加える
。正常な洞レート（ｓｌｎｕｓ　ｒａｔｅ）範囲より低
いレートで心臓の活動を検出し、そのレートをその範囲
内の選択された値へ戻すために徐脈ペースメーカーが構
成されている。それの最も簡単な形態においては、ペー
スメーカーは、内蔵されている電池パックから電力を供
給されるパルス発生器と、このパルス発生器へ接続され
る少くとも１個の刺激電極を含むリードとで構成される
。リードは典型的には、患者の心臓の右側における適切
な室内の励起可能な心筋組織へ電気的インパルスを供給
するために刺激電極を位置させるために静脈内挿入のた
めのカテーテル型のものである。通常は、パルス発生器
は患者の胸部の皮下パウチ（ｐ。

ｕｃｈ　）内に埋込まれる。動作時には、刺激電極と、
基準電極と、身体組織と、流体とを含む電気回路を介し
て電気刺激が励起可能な心臓組織へ供給される。

典型的には、ペースメーカーは３種類の応答モード、す
なわち、非同期（一定レート）モード、楚止（指定され
た心臓活動が（ｊ在しない時に刺激が発生される）モー
ド、またはトリが（指定された心臓活動に応じて刺激が
供給される）モードと、のうちの１つのモードで動作す
るように構成される。デマンド心室ペースメーカー（ｄ
ｅｍａｎｄ　ｖｅｎｔｒｊｃｕｌａｒ　ｐａｃｅｍａｋ
ｅｒ）は最も広く用いられている種類のペースメーカー
であって、患者の自然の心臓拍動数を検出し、その拍動
数が予め定められている拍動数以下になった時だけ刺激
を供給する。

ペースメーカーは、検出機能を持たずに拍動だけを行わ
せる簡単な一定拍動数装置から、検出機能を持ち、完全
自動の二室（ｄｕａｌ　ｃｈａＩＩｂｅｒ）拍動を行う
非常に複雑な埋込み型ペースメーカーまで多くの種類が
ある。後者のペースメーカーは、生理学的拍動へ向かう
進歩のうちの最新のもの、すなわち、自然拍動へできる
だけ向かう心臓機能を回復する人工拍動モードで動作す
るものである。

「インブランクプル・カーブイアツク・ステイミュレー
タ・ウィズ・オートマチック・ゲイン・コントロールψ
アンド・バンドパス番フィルタリング・イン・フィード
バック・ループ（ＩｍｐｌａｎｔａｂｌｃＣａｒｄｌａ
ｃ　　５ｔｉａｕｌａｔｏｒ　　ｗｉｔｈ　　Ａｕｔｏ
ｍａｔｉｃ　　Ｇａ１ｎ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　
Ｂａｎｄｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　Ｉｎ　Ｆｅｅ
ｄｂａｃｋ　Ｌｏｏｐ）Ｊという名称の、ベーカー（１
３ａｋｅｒ　）他により出願され、本願出願人へ譲渡さ
れた未決の米国特許出願第　　　号には、検出された心
臓活動を表す電気信号が自動利得制御および帯域ろ波さ
れる。その結果として得られた信号が処理されてから、
内部ターゲットレベルおよび外部ターゲットレベルまた
は基準レベルと比較されて心臓活動の性質を判定し、最
終的にその活動の異常を修正する。前記ベーカー他によ
る米国特許出願明細書に記載されている装置は、心臓の
室（ｃｈａｍｂｅｒ　）の組織全体が統合された収縮を
行うのではなくて、個々の組織部分がばらばらに収縮す
る現象である。細動に一般的に関連する種類の迅速に変
化する信号のトラッキングに主として関するものである
。その装置は信号にロックされ、心臓を正常な心臓活動
へ戻すために適当な治療を行う向きに信号に追従するた
めに必要に応じて信号利得を変化する。ろ波されて、増
幅された信号は内部ターゲットレベルおよび外部ターゲ
ットレベルと比較され、ターゲットの交差に従って利得
が変えられる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の主な［１的は、異常な心臓活動を検出し、それ
に従って心臓に与える切換えられるコンデンサ増幅器お
よび比較器装置を利用する徐脈ペースメーカーを得るこ
とである。

本発明の別の目的は、切換えられるコンデンサ増幅器を
用いて、心臓信号のレベルと比較するためのターゲット
として非常に安定な電圧基準レベルを得ることである。

本発明の更に別の目的は、切換えられるコンデンサ増幅
器を用いてペースメーカー用の電源電圧を安定に調節す
ることである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、引出された電位を検出するために、従
来のペースメーカー検出増幅器とは異なる検出増幅器が
用いられる。とくに、検出増幅器は、増幅器の通過帯域
周波数と利得を選択的に調節できるようにする切換えら
れるコンデンサ増幅器と、デュアル比較器コンデンサ増
幅器装置とを有する。そのデュアル比較器コンデンサ増
幅器装置においては、心臓の活動を表す利得および周波
数が選択された検出された信号と比較するたびに２つの
ターゲット基準レベルを供給するために各比較器が多重
化される。選択されたターゲットレベルをこえる入力信
号レベルの結果として、比較器が引外されたとすると、
ペースメーカーパルス発生器がパルスを発生することを
指令される。ターゲットレベルが入力信号レベルをこえ
た場合には、パルス発生器の動作が禁止される。

比較器のターゲットレベルを取出す電圧基準が本発明に
従って切換えられるコンデンサ増幅器も利用する。検出
器は温度に対する感度が増幅と、その後の標本化および
保持動作において打消されるように、逆向きに温度に関
係する人力レベルを検出および増幅するようにして増幅
器は切換えられる。その結果として得られた電圧基準レ
ベルが、電源電圧および他の回路部品とは独立の基準電
流へ変換されて出力電圧基準を一層安定させる。

本発明の別の面によれば、ペースメーカーの出力拍動コ
ンデンサが充電されるレベルをペースメーカーの電池の
電圧が白−効電圧以下に低下した時に選択されたレベル
を選択的に比較し、それによりその充電レベルを制御す
るために多重化された多重ターゲット単一比較器も用い
る電圧４ｉ器が設けられる。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず第１図を参照して、心臓ペースメーカー１０が出力
回路１４と、マイクロプロセッサ制御器１７と、検出増
幅器２０とを有する。たとえば双極性動作では、一対の
電極をリード組立体２４を介して出力回路１４と検出増
幅器２０へ結合して、心臓に拍動を行わせる機能と検出
機能を行わせる。出力回路１４は、リード組立体２４の
刺激陰極電極と、身体組織の戻り経路と、流体と、通常
の陽極電極とを通じて患者の心臓へ（固定パルス繰返え
し串型、禁止型またはトリが型のようなペースメーカー
の性質に応じて）選択的に供給される刺激パルスを発生
する通常の任意の種類のものとすることができる。出力
回路１４は、マイクロプロセッサ１７により制御される
ように従来通りに構成することもできる。たとえば、各
刺激パルスの振幅および幅と、ペースメーカーの電池ま
たは多数の電池出力から直接希望のエネルギーレベルま
で出力回路の出力コンデンサが充電された後で行われる
そのコンデンサの放電のタイミングとを制御するために
マイクロプロセッサを使用できる。

本発明に従って、いくつかの段を含む検出増幅′Ｓｉ２
０が、切換えられるコンデンサ増幅器により自動利得制
御および電圧比較を行う。本発明の自動利得制御は、過
渡応答特性の良い小電流、低電圧の切換えられるコンデ
ンサ増幅器を用いて行われる。第２図を参照して、増幅
器Ａ１は、ペースメーカーが埋込まれている患者の心臓
の活動を表す（５号を増幅および濾波する通常の入力段
である。

４８号が、埋込まれて、拍動リード３２の検出電極へ電
気的に接続されているパルス発生器部３０のチップおよ
びリング入力端子３０において得られる。拍動中にブラ
ンキングスイッチが入力を切離す。増幅器段Ａ１の出力
信号が、切換えられるコンデンサ高域増幅器３５と、重
なり合わないクロック相により駆動される複数のスイッ
チとを有する可変利得段Ａ２へ加えられる。コンデンサ
Ｃｐが増幅器の帰還ループに接続される。スイッチが組
合わされている別のコンデンサが抵抗の等価回路である
。

並列コンデンサのアレイ４０に含まれているコンデンサ
を選択的に並列接続するために、そのアレイに組ａわさ
れているスイッチをマイクロプロセッサがプログラムす
る。実効容量がＣＴ　（Ｃｔｏｔａｃ）であるように、
アレイ４０に含まれるコンデンサの容量が、コンデンサ
４１の容量が０１コンデンサ４２の容量が２０．コンデ
ンサ４３の容量が４Ｃ等というように、各コンデンサの
容量比が２進重みづけされる。この段の平らな帯域利得
はＣｔｏｔａｅ／　ＣＰ（ＣＴ／ＣＦ）に等しい。これ
は利得制御を行う。

この効果は、希望の容量値を、およびそれにより（り得
を供給するために、マイクロプロセッサにより書込むこ
とができる可変利得段である。段Ａ２の出力信号は心臓
信号の更に濾波および増幅されたものである。希望によ
っては、更に利得を供給するために次の増幅器段Ａ３を
使用できる。

増幅器３５の帰還路中に選択的に接続されるようになっ
ている単位コンデンサＣｕの容量は、可変利得段Ａ２の
利得対周波数特性（第３図）の決定を支援する。とくに
、Ｃ７とＣＰの比および単位コンデンサと、スイッチを
セットするために用いられるクロックとが利得−周波数
特性カーブの隅５０を決定する。増幅段Ａ２は直流を阻
止し、選択された周波数においてその増幅段は信号を増
幅する。増幅器の平らな帯域（Ｆ　Ｂ）の高い周波数に
おけるｆ≦号利得ＡＰＢはＣＴ／ＣＰと比較的一定であ
る。。

再び第２図を参照して、増幅段Ａ２（または、用いるな
らばＡ３）の出力信号が比較器段５５へ送られる。その
比較器段は入来信号の振幅を調べ、それを換算された電
圧信号と比較する。可変利得段Ａ２からの入来信号の振
幅が電圧基準のレベルより大きいとすると、比較器は論
理出力を発生する。このことは、信号の振幅が十分に大
きくて、それが検出され、動作の論理の残りを行うこと
を知らせる。

本発明の装置は、前記ベーカー他による未決の米国特許
出願に開示されている心臓刺激器のＡＧＣ／帯域通過お
よび比較器装置とは、利得変化が行われ、比較器が順次
動作させられ、入来信号と比較するためのターゲットが
形成される点で異なる。本発明においては、切換えられ
るコンデンサを用いることにより時分割を行うことがで
きる。

とくに、マルチターゲットデュアル比較器段５５におい
ては、２つの比較１５１１．５９が多重化されて４つの
ターゲットまたは電圧基準レベルを生ずる。

各ターゲットは２つのターゲットを生ずる。比較器５９
は、それがアナログアースレベルより低いレベルの信号
電圧およびターゲットの設定および測定を行うのに、比
較器５８がアナログアースレベルより高いレベルの信号
電圧とターゲットを設定および測定することを除き、比
較器５８と同じである。

次に第４図に示すタイミング図も参照して、基本比較器
５８は、自動界（ＡＺ）相と測定（Ｍ）相より成る２つ
の相で動作する。各比較器に組合わされているスイッチ
の動作用が記号ＡＺとＭにより示されている。１つの動
作槽においては、増幅器は自動的に零にされて比較器５
８のコンデンサＣ１と０２を充電する。コンデンサＣ２
はＶＤＤへ接続され、コンデンサＣ１は比較器段の入力
端子へ接続される。次に、次の動作を目である測定相の
直前に、一方のコンデンサがアナログアース電位に充電
され、他方のコンデンサがアナログアース電位より高い
入力電圧に充電されるようにして、それらのコンデンサ
は充電される。また、それらのコンデンサにはオフセッ
ト電圧も格納される。測定相においては、コンデンサは
アナログアース点（ＶＡＧ）へ切換えられ、コンデンサ
Ｃ２はＶ　ＲＥＰへ切換えられるから、アナログアース
点に対して、比較器へ加えられる入力信号電圧がアナロ
グアース電位より十分に高い（または低い）と、その入
力信号電圧は比較器の動作を停止させる。比較器段５５
は、比ＣＩ／（Ｃ１＋Ｃ２）により換算された、アナロ
グアース電位を中心とする信号レベルを調べる。

各自動零相においては、コンデンサＣ１は電圧ＶＩ、、
まで充電され、コンデンサＣ２は電圧ＶＤＤまで充電さ
れるとともに、オフセット電圧を格納する。以後の相に
おいては、コンデンサＣ２は電圧ＶＨｐへ切換えられ、
コンデンサＣ１はｉｉ圧ｖＡｃへ切換えられる。コンデ
ンサＣ１の電圧が変化しないとすると、比較器により見
られる電圧は比Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）に等しい量だけ低
下する。コンデンサＣ２の電圧が変化しないとすると、
比較器が見る信号レベルは上昇する。要するに、比較器
は電圧Ｖｉａを電圧ＶＤＤに対して読取り、電圧ＶＲＥ
Ｆを電圧ＶＡＧに対して読取り、それら２つの読取り値
の差を求める。零点を作成し、全ての電圧オフセットを
格納するために比較器が利用される。

電圧Ｖ　ＲＥＰからＶＯＯへの移行は常に同じであり、
コンデンサの比（ここではＣＩ／Ｃ２）を基にして、し
きい値を構成するターゲット（この例では内側ターゲッ
トすなわち下側ターゲット）をセットする。測定相にお
いて電圧Ｖ　ｌｎ　ｈ’　Ｖ　Ａ　Ｇまで変化させられ
ると、測定されている回路点における電圧がその電圧移
行へ等しくなるように戻ったとすると、比較器は動作を
停止させられる。

上側（または外側）ターゲットが設定され、コンデンサ
Ｃ２の代りにコンデンサＣ３を用いて同様のやり方で、
入力端子（信号レベル）がその上側ターゲットと比較さ
れる。自動零相中にコンデンサＣ３がタイミング図に示
すようにスイッチ選択によりＶＯＯへ接続され、それと
同時にコンデンサＣ１は比較器段入力回路点へ接続され
る。それから、以後のｎノ定段階においては、コンデン
サＣ１はアナログアース電位へ切換えられ、コンデンサ
Ｃ３は電圧２Ｊ、準へ切換えられる。したがって、上側
ターゲットは比ＣＩ／Ｃ３に従って設定される。種々の
電圧と、信号レベルと、比較器段５５におけるターゲッ
トレベルとの関係が第５図に示されている。

次に第４図のタイミング図を参照する。この図には自動
界（ＡＺ）相と４Ｐ１定（Ｍ）相との２つのクロック相
が示されている。選択（ＳＥＬ）クロックか）目を選択
して多重化を行う。Ｍ相は、第４図に矢印で示されてい
るように、７１Ｐ１定サイクル上に示されている点に保
持すべき値を実際にストローブして、サイクル中の特定
の点においてどのターゲット（上側または下側）をしき
い値レベルとして用いるかを選択する。

１つの自動界／ｆＪ＋定サイクルにおいては、ＳＥＬお
よびＭ、ＣＭ上側）クロックにより発生されるスイッチ
ングの結果として、コンデンサＣ３が入れられる。次の
自動界／瀾定サイクルにおいては、ＳＥＬおよびＭＬ　
（Ｍ下側）クロックにより生じさせられるスイッチング
の結果としてコンデンサＣ３が外され、コンデンサＣ２
が入れられる。

第４図にＭで示されているクロックは、Ｍ上側クロック
およびＭ下側クロックの単なる複合である。

その効果として、上側ターゲットと下側ターゲットが交
番し、上側ターゲットは１つの自動零／　Ａｐｌ定サイ
すル中に保持され、下側ターゲットが次のサイクル中に
保持される。したがって１つの比較器が多重化されて２
種類のターゲットを供給する。

人力信号の大きさに応じてターゲットは引外され、また
は引外されない。比較器５８は入力信号と、アナログア
ース電位より高い内側ターゲットおよび外側ターゲット
との相対的な大きさを決定し、第５図に示すように、比
較器５９は入力信号と、アナログアース電位より低いタ
ーゲットとに対して同じ操作を行う。２つの比較器の動
作は重なり合わない、すなわち、２つの比較器が同時に
高くなったり、低くなったりすることは決してない。１
つのサイクルにおいては、増幅器が自動零にされるよう
にクロック信号がスイッチへ加えられる。

それから、コンデンサに充電されている電圧が測定され
、基準電圧に対する充電電圧の大きさに応じてターゲッ
トは引外され、または引外されない。

次のサイクルでは、増幅器は自動零にされ、充電されて
いる電圧対電圧基準の１ｌ１１定が行われ、スイッチは
開かれたままにされる。

そうすると、１つおきのサイクルでコンデンサＣ３が回
路に接続される。コンデンサＣ３が接続されているサイ
クルでは、別のターゲットが供給される。コンデンサＣ
１に対して同じ比が提供されるが、１つの相ではコンデ
ンサＣ３が回路に接続され、次の相ではコンデンサＣ３
は回路から切離される。その結果として２つの異なるタ
ーゲットが供給されるが、それら２つのターゲットが同
時に供給されることはない。この動作は１つのコンデン
サの自動零、３１１定、それから第２のコンデンサの自
動零、測定、の順序で行われる。長期間を見越して、実
効的に２つのターゲットがある。

実際には、２つのターゲットを供給するために同じ増幅
器が多重化される。この多重化はコンデンサＣ３および
関連するスイッチを付加することにより行われる。

論理回路６３は、各測定サイクルが終った時に情報を保
持するラッチを含む。比較的簡単なオアゲート回路で十
分である。クロックのＭ上側用とＭ上側用（第４図）の
適用を基にした保持が、それぞれのオアゲートからの出
力に一致する。増幅器が自動零にされてどのようなオフ
セット７株圧も除去し、コンデンサが充電され、増幅器
は安定にされ、情報が固定される。その時には、比較器
への入力端子がターゲットを引外すのに十分な大きさで
あったかどうかに応じて、この比較器は高状態または低
状態である。その時点において、答は保持され、論理回
路へ供給される。２つの比較器の多重化の結果として、
４つのターゲットが供給される。出力ビットがＶ、（上
側）およびＶＬ（下側）として示され、上側ターゲット
または下側ターゲットのいずれが引外れたか（すなわち
、二重比較器段に入力された信号の大きさをこえたこと
）を示し、もしそうであればとくにどのターゲットであ
るかを示す。本発明の詳細な説明している好適な実施例
においては、２つのターゲットは２対１の割合にされる
。もっとも、その割合は重要ではなく、希望によっては
異なる割合を使用できる。

次に第６図を参照する。各種のターゲットを取出すため
に用いられる電圧基弗を供給するために採用される回路
は３つの主な部品を有する。第１の部品８０１は、自動
零相および測定相を持つ切換えられるコンデンサ増幅器
とともに用いられるダイオードアレイである。少くとも
第−義的には温度とは独立している電圧基準を構成する
信号を形成するために、ダイオード電圧の違いが増幅器
とともに利用される。第２の主な部品は最終結果を保持
するサンプル・ホールド回路８５である。このサンプル
・ホールド回路は自動零相を無現し、標本を供給し、最
終の答を保持し、かつ外部の使用をバッファする。増幅
器８８の出力回路において電圧基準信号を利用できる。

最後の答が可能な範囲まで他の回路部品に感じないよう
にするために、電圧基準から電流が形成されて、ダイオ
ードを駆動するために、電源とは独立の電流基準を形成
すする。

切換えられるコンデンサ増幅器は初めは自動零モードに
ある。それによりコンデンサＣ５が、スイッチ９４の作
動により、増幅器の入力端子の間に接続されて、オフセ
ット電圧を充電することにより、増幅器の利得を１にす
る。全部で１０個のダイオードＤ１が並列に結合され、
スイッチ９がオンにされた時に導通状態にされて全ての
ダイオードを電流が流れることができるようにする。各
ダイオードＤ１のエミッタの面積はみな同じである。

任意のダイオードにおいて、それの端子間電圧はそれを
流れる電流の関数である。たとえば、与えられた電流レ
ベルにおいては直流電圧降下値は約０．５ボルトのこと
がある。しかし、２個のダイオードのエミッタ面積が同
じで、同じ一定の電流がそれらのダイオードを流れると
すると、先の例における全電圧は１８ミリボルトだけ低
くなる。これはエミッタの面積およびそれを流れる電流
の関数であり、すなわち装置の面積の関数である。した
がって、電圧はダイオードを流れる電流および装置の面
積の関数である。

比をとる目的のために１０例のダイオードは全く同じで
ある。そのダイオードより１０倍大きい１個のダイオー
ドを製造する代りに、ダイオードＤ２に対して割合を定
められた１０個の同一のダイオードＤ１を用いることに
より、−層良い割合を定めることができる。自動零相の
最中は、ダイオードＤ１とＤ２を流れる電流により発生
される電圧は約ＶＢＥ　（ベース・エミッタ間）である
。その電圧はたとえば約０．５ボルトとすることができ
る。

それらのダイオードは、好ましいＣＰｖｌｏＳで製造さ
れた装置に対しては、適切に接続されたトランジスタで
あることに注目すべきである。しかし、この点において
は、増幅器９９も自動零相であって、スイッチ９４と９
８が閉じられ、コンデンサＣ５と０６がオフセット電圧
まで充電される。したがって、増幅器９９はＶＢＥを入
力電圧としては見ない。

次の…すなわちＡｎ）電相の間は、自動零スィッチが開
かれ、スイッチ１０１が閉じられてコンデンサＣ５を増
幅器の帰還回路中へ戻し、オフセット電圧に充電させる
。そうすると増幅器９９はそれの入力端子に現われる信
号を再び増幅できることになる。その増幅はそれらのコ
ンデンサの比Ｃ６／Ｃ５に従って行われる。増幅器９９
への段階的に増大する入力電圧はいまはデルタＶＢＥで
ある。その理由は、ダイオードが電流路から除去され、
どのような電流もダイオードＤ２を流れるからである。

したがって、ダイオードＤ１の電流路を大きい電流が流
れた時に増幅器への入力電圧が０．５ボルトであるとす
ると、いまは電圧はそれ（デルタＶＢＥ）よりかなり低
く、増幅される。したがって、最後の電圧はｖＢＥ＋［
（Ｃ６／Ｃ３）ＸデルタＶＢＥ］である。それは、測定
相が終ってスイッチ１０４が閉じられた時にサンプル・
ホールド回路により格納される答である。

全てのダイオードＤ１とＤ２を流れる電流で得られる電
圧ＶＢＥは温度とともに低下するが、電流をダイオード
Ｄ１とＤ２の比で得たデルタＶＢＥは温度とともに上昇
する。後者の電圧の上昇は、与えられた任意の温度上昇
に対して、前者の電圧の低下より小さいから、はぼ零温
度係数の電圧を生じさせるためには、差温度係数を増幅
する必要がある。電圧基準回路のここで示している実施
例においては、その電圧はシリコンの禁止帯の幅であり
、この回路は電圧基準を提供するためのほぼ禁止帯の線
電圧増幅器である。

先に述べたように、電圧基準は温度のみでなく、電源電
圧にも独立させることが重要である。そのために、サン
プル・ホールド動作から得た電圧ＶＲｇＰが帰還されて
回路９２により電流基準を供給する。抵抗！０７（Ｒ，
１，、）を流れる電流ハＶ　Ｒ１！Ｐ　／　Ｒ５１０，
である。この電流はトランジスタ１０９と１１０にある
比で分配されて、ダイオードアレイを流れる電流を制御
し、希望通りに安定させる。

次に第７図を３照する。検出増幅器のために適当な電圧
調整器回路が切換えられるコンデンサ２人力比較３＋２
５を有する。この比較器は、１個のコンデンサではなく
てアレイ１２９中に５個の余分のコンデンサを有するこ
とを除き、第２図に示されている検出増幅器中の１個の
比較器について述べた動作と同様にして動作する。マイ
クロプロセッサからプログラムできる値に応じて３２種
類の引外し点を提供するために、アレイ１２９中のコン
デンサの値は２進重みづけされる。

第２図を参照して説明した比較器におけるように、比較
器１２５は多重化によりマルチターゲットにされる。こ
の実施例においては、第７図の回路は、拍動リードおよ
び電極へ拍動出力を供給するコンデンサ１３２の電圧の
振幅を安定化するために用いられる。この電圧１４整回
路はＶｓｓを測定し、電源電圧が寿命の終り（ＥＤＳ）
　、または、初期追従インジケータ（ＩＦＩ）あるいは
選択的交換インジケータ（ＥＲＩ）としばしば呼ばれる
点にきた時を確認するために、電圧基準と比較する。

基本的には、このモニタおよびＪｌ定により得られる指
示は、ペースメーカーの電池が交換を必要とするまで十
分に使いつくされたことを示す。

この電圧調整機は、一対のボンピングコンデンサ１３ｇ
を有する従来の掛算器および論理回路も用いる。これは
ＤＣ−ＤＣ変換を行って、電池の電圧を、拍動出力コン
デンサ１３２を充電するための電圧まで増倍させる。拍
動出力を発生している間はコンデンサ１３２は放電させ
られ、次に求められる拍動出力のために放電後は再び充
電せねばならない。その動作サイクル中は、論理回路は
、比較器が監視できるようにするために、比較器に関連
するスイッチのスイッチング動作を論理回路が選択する
。（選択された基準電圧との比較により決定された）希
望のターゲット電圧に達すると、比較器は引外されて出
力コンデンサ＋３２の充電は停止トさせられる。

ＥＤＳを指示させるために、比較器は、患者の医師によ
るパルス発生器（電池の選択的交換の指示に適切なター
ゲット電圧を用いる。選択されたＥＤＳ電圧のために回
路部分１４３をレーザーで調整できる。マイクロプロセ
ッサによるスイッチのプログラミングに応じて、ＥＤＳ
のため、および出力コンデンサの充電レベルの、２２整
のためにアレイの広い、２Ｊ整された出力を利用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、マイクロプロセッサにより制御される本発明
の検出増幅器を含む心臓ペースメーカーの全体の簡略化
したブロック図、第２図は第１図の検出増幅器の好適な
実施例の回路図、第３図は第２図に示す回路の可変利得
段の利得−周波数特性を示すグラフ、第４図は第２図に
示す増幅器回路の比較器段のタイミング図、第５図は心
臓信号の一例の部分の電圧基準ターゲットを示す波形図
、第６図は第２図に示す回路のための電圧基準を供給す
るために用いられる本発明の好適な実施例の回路図、第
７図は本発明の好適な実施例によるペースメーカーのた
めの電圧調整器の実施例の回路図である。 ＩＯ・・・心臓ペースメーカー １４・・・パルス発生／出力回路 １７・・・マイクロプロセッサ制御器 ２０・・・検出増幅器　　　　２４・・・リード組立体
３２・・・拍動リード ３５・・・切換えられるコンデンサ高域増幅器４０・・
・コンデンサアレイ ５５・・・マルチターゲットデュアル比較器５８．５９
．１２５・・・比較器　　６３・・・論理回路８５・・
・サンプル・ホールド回路 ９２・・・電源とは独立の電流基準 １３５・・・掛算器および論理回路 ＦＩＧ　Ｉ ＦＩＧ、３　　　　　−−−−−−−−−−−−−−Ｆ
ＩＧ、５

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）心臓の活動を表す信号を発生する手段と、検出さ
   れた信号に応答してそれの利得を選択的に変化する手段
   と、 検出された信号に更に応答して、選択的に変化できる通
   過帯域内にある前記信号の周波数成分を通過させる手段
   と、 心臓拍動数と、その拍動数を変化させる必要とを判定す
   るために、濾波されて、利得を調節された信号に応答し
   て、それの大きさを所定のターゲットレベルと比較する
   手段と、 を備え、 この比較手段は、一対の信号比較器と、検出された信号
   のレベルと比較するために、各前記比較器に対して少く
   とも２つのターゲットレベルを発生する手段とを含むこ
   とを特徴とする心臓ペースメーカー。
2. （２）各前記比較器は切換えられるコンデンサ増幅器を
   備えることを特徴とする請求項１記載の発明。
3. （３）前記ターゲットレベルを選択的に変化させるため
   に前記発生手段をプログラミングするマイクロプロセッ
   サ手段を更に含むことを特徴とする請求項２記載の発明
   。
4. （４）選択されたターゲットレベルをこえた前記信号レ
   ベルに応答して前記ペースメーカーによる拍動を開始さ
   せる手段を更に含むことを特徴とする請求項３記載の発
   明。
5. （５）前記信号レベルをこえた選択されたターゲットレ
   ベルに応答して前記ペースメーカーによる拍動を禁止す
   る手段を更に含むことを特徴とする請求項４記載の発明
   。
6. （６）前記比較手段は、 前記ターゲットレベルをそれから得るための安定な電圧
   基準を設定する手段、 を更に含むことを特徴とする請求項１記載の発明。
7. （７）前記電圧基準設定手段は、 温度とともに１つの向きに変化する電圧レベルを検出す
   る切換えられるコンデンサ増幅器手段と、前記切換えら
   れるコンデンサ増幅器をスイッチングして、前記１つの
   向きとは逆の向きに温度とともに変化する電圧レベルに
   従って前記検出されたレベルを変化させることにより、
   温度感度を打消す手段と、 前記切換えられるコンデンサ増幅器手段の温度に感じな
   い出力レベルを標本化および保持する手段と、 この標本化および保持手段に応答して、前記電圧基準設
   定手段の回路部品とは独立の電流を前記切換えられるコ
   ンデンサ増幅器手段の入力端子へ供給する電流基準帰還
   手段と、 を備えることを特徴とする発明。
8. （８）前記切換えられるコンデンサ増幅器をスイッチン
   グして、前記１つの向きとは逆の向きに温度とともに変
   化する電圧レベルに従って前記検出されたレベルを変化
   させることにより、温度感度を打消す手段と、 前記切換えられるコンデンサ増幅器手段の温度に感じな
   い出力レベルを標本化および保持する手段と、 この標本化および保持手段に応答して、前記電圧基準設
   定手段の回路部品とは独立の電流を前記切換えられるコ
   ンデンサ増幅器手段の入力端子へ供給する電流基準帰還
   手段と、 を備えることを特徴とする心臓ペースメーカー用の電圧
   基準回路。
9. （９）温度に感じない前記出力レベルを複数のターゲッ
   トレベルへ変換する手段と、 前記ペースメーカーによる拍動出力の供給を制御するた
   めに、心臓の活動を表す信号を前記ターゲットレベルと
   比較する手段と、 を更に含むことを特徴とする請求項８記載の発明。
10. （１０）比較の結果に応答して心臓へ供給する拍動刺激
    を供給する手段と、 ターゲットレベルに従って拍動刺激のレベルを調整する
    ためにターゲットレベルを発生する別の切換えられるコ
    ンデンサ増幅器比較器手段と、を更に含むことを特徴と
    する請求項１記載の発明。
11. （１１）前記別の比較器手段は、 それを多重化して、ペースメーカーを交換することを必
    要とする点を表すものとして、前記ペースメーカーの供
    給電圧レベルと比較する第２のターゲットレベルを発生
    する手段、を含むことを特徴とする請求項１０記載の発
    明。
12. （１２）複数のターゲット電圧レベルのいずれかを選択
    的に設定するために、選択された電圧レベルを選択的に
    セットされたターゲットレベルと比較する手段を含む切
    換えられるコンデンサ増幅器手段と、 前記比較に応答して、選択的にセットされたターゲット
    レベルに対する選択された電圧レベルの値を決定する手
    段と、 を備えることを特徴とする心臓ペースメーカー用の電圧
    調整器。
13. （１３）前記決定手段は、選択的にセットされたターゲ
    ットレベルの値に対する選択された電圧レベルを調整す
    る手段を含むことを特徴とする請求項１２記載の発明。
14. （１４）前記決定手段は、ペースメーカーの電源の電圧
    レベルが選択的にセットされたターゲットレベル以下に
    低下した時を検出する手段を更に含むことを特徴とする
    請求項１３記載の発明。