JPH0235585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は外部からの心臓刺激に関する。

外部からの電気刺激は心室停止から患者を緊急
蘇生させる際に有効な心臓鼓動をもたらす十分確
立された非侵入的な技術である。しかし、外部か
らの電気刺激により引起される意識のある患者の
苦痛は一時的心臓刺激におけるその広範な使用を
妨げてきた。

外部からの電気心臓刺激の間に局部的知覚神経
の刺激による激しい苦痛は比較的高いインピーダ
ンスを有する表面積の大きな非金属製の皮膚接触
部材を備えた電極の使用により大幅に除去できる
ことが分つた。電極近くの骨格筋の強い収縮によ
る苦痛は一定の電流出力を発生してそれにより心
臓刺激に影響を与えることなく骨格筋収縮を生じ
る高電流スパイクを除去する電気パルス発生器の
使用により減少できることも分つた。また刺激パ
ルス持続時間を２ミリ秒（ｍｓ）から５乃至40ｍ
ｓに増加することにより、心臓刺激に要する電流
は骨格筋収縮をともなうことなくほぼ30乃至50％
減少されることも分つた。したがつて、本発明は
表面積が大きく、非金属製の高インピーダンス皮
膚接触部材を備えた電極による外部からの電気的
心臓刺激の発生と５ミリ秒より大きな（好適には
20乃至40ミリ秒）持続時間の一定電流パルスを電
極に供給するパルス発生器を特徴とする。好適な
実施例では、過渡電流スパイクを除去するためイ
ンダクタンスが電極の近くに設けられ、パルス時
続時間の変化を許容する手段が設けられ、パルス
の振幅を変えるためポテンシヨンメータが電極接
続部の近くに設けられ、皮膚接触部材の直径は前
部電極に対して６から10cmの間、背部電極に対し
て８から15cmの間であり、インピーダンスは1000
オームより大きく、電極は一方の側が非金属の皮
膚接触部材に取付けられ、他方の側がリード線に
接続された薄い金属円板から作られ、皮膚接触部
材は厚さが約6.35mm（1/4インチ）のセルロー
ズ・スポンジの薄板であり、円板は電気接続がな
される側がシリコンゴム絶縁材料で覆われてい
る。

第１図には、薄いステンレス鋼の円板１４の一
方の面に取付けられた6.35mm（1/4インチ）の厚
さのセルローズ・スポンジ１２から作られた直径
８cmの前部電極１０が示され、円板１４は絶縁さ
れた線１６に電気的に接続され、その他方の面は
シリコンゴムの絶縁層１８により被覆されてい
る。絶縁層はまた板１４の縁部をも覆つている。
背部電極２０（第１図には図示されず）は直径が
12cmである点を除いて電極１０と同じである。

第２図では、電極が患者の胸に取付けられ、パ
ルス発生器２２に電気的に接続されている。パル
ス発生器２２に対する入力は当該技術では周知の
型のタイミング回路２４により供給されるトリガ
信号（約10ボルト）である。同期モードでは、標
準の心臓モニタ２６からの心臓鼓動のQRS信号
がトリガ信号を制御し、非同期モードでは、トリ
ガ信号は調節可能な均一速度で供給され、スイツ
チ（図示されず）によりオペレータは信号を手動
でトリガでき、さらに所望のどのように複雑なタ
イミング・パターンででも信号または多重信号を
発生する手段が設けられている。同期モードにお
ける調節可能な速度制限制御装置は速いQRS同
期信号の急激な刺激を妨げ、また、１つおきある
いは３個以上のQRS同期信号の後でのみ刺激を
発生することを許容する。以下に詳述するよう
に、パルス発生器２２は概略的にトリガ増幅器２
８、パルス幅単安定バイブレータ３０、発振器３
２、増幅器３４、絶縁変圧器３６、整流器と減衰
器とフイルタを備えた出力回路３８から成る。

第３図にパルス発生器２２に対する回路が示さ
れている。図の下半分は出力段を制御するのに使
用されるCMOS論理素子を表わし、図の上半分
は増幅器３４、変圧器３６および出力回路３８と
それらの調整された電圧源から成る出力段を表わ
す。CMOS論理素子は９ボルトの電池４０によ
り電力を供給され、出力段は概略的に４１として
示されかつ36ボルトを得るため直列に接続された
６個のカンテラ用６ボルト電池により電力を供給
される。パルス発生器２２はCMOS論理素子お
よび出力段に対してそれぞれ機械的に結合された
オン／オフ制御スイツチ４２ａおよびｂを有す
る。

第３図の下部に関連して、トリガ信号はノード
４４に入力する。ダイオード４６はトリガ入力を
保護する。トリガ増幅器２８はトリガ信号に対し
て鋭い転移を与えるため使用され、正帰還ループ
に接続されたインバータＩ１，Ｉ２から成る。ワ
ンシヨツト・パルス幅単安定マルチバイブレータ
３０はNORゲートＧ１、インバータＩ３、抵抗
４８およびコンデンサから成る。その出力は均一
な固定幅パルスである。第３図に示される特定の
コンデンサおよび抵抗により、40ｍｓのパルスが
発生される。漏洩電流や装置の故障から患者を保
護するため、患者への出力は変圧器結合になつて
いる。40ｍｓのパルスを変圧器３６を通過させる
ため、最初それは発振器３２により2KCの方形波
に変換され、次に変圧器を通過後整流され、波
される。マルチバイブレータ３０の出力はインバ
ータＩ４を介して発振器３２に接続される。発振
器３２はゲートＧ２，Ｇ３およびインバータＩ５
を備え、さらに互いに180度位相のずれた出力を
有する２つの出力ノード５０，５２を有する。ノ
ード５２はインバータＩ５に接続され、ノード５
０はゲートＧ４を介して発振器３２に接続され
る。

第３図の上部に関連して、電池４１、コンデン
サ５８、電圧調整器６０、トランジスタＴ１によ
り調整された24ボルト電源がノード５４と５６の
間に設けられる。増幅器３４はトランジスタＴ
２，Ｔ３，Ｔ４によりノード５０，５２における
位相のずれた信号に同じ増幅を施す。これらの増
幅された信号は24ボルトの調整された電源と共に
10対１逓昇／絶縁変圧器３６の１次巻線に接続さ
れる。変圧器３６の２次巻線は整流器５９に接続
され、整流器５９はポテンシヨンメータ６２
（5Kオーム、5w）、コンデンサおよび誘導子６６
（鉄心を備えた変圧器コイル、インダクタンス1/3
Ｈ）から成るフイルタ６４を介して電極１０，２
０に接続される。フイルタ６４は十分に均一な振
幅の滑かな電流パルスを発生するよう作用し、そ
のインダクタンスは電極１０，２０の静電容量に
より生じる初期の過渡電流スパイクを除去する。

次の表は第３図に示す回路に用いられた回路構
成要素を含む。

構成要素表 Ｉ１，Ｉ２，Ｉ４，Ｉ５ 4069 Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４ 4001 Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５ 2N1724 調整器６０ LM340 Ｔ２，Ｔ４ 2N2108 ダイオード４６ テキサス・インスツルメント59 Ｄ１，Ｄ２ 1N4000 整流器５９ モトローラR0804 動作において、スポンジ１２（および電極２０
上の対応するスポンジ）は先ずタツプ水で湿らせ
る。代りに、炭酸水素ナトリウムのような弱い電
解液またはゲルをスポンジに対して用いてもよ
い。湿気またはゲルは電極の抵抗を大幅に減少し
過ぎることなく広い面積に渡つて患者の皮膚と良
好な電気的接触をもたらす。電極１０，２０は筋
肉刺激を減少するため、患者の胸（心臓の近く、
左副胸骨の第４または第５番目のすき間に）と背
中（骨甲の下）にそれぞれ位置される。心室停止
からの緊急蘇生または徐脈が与えられるとき、タ
イミング回路２４は非同期モードになり、刺激が
１分当り30乃至200の調節可能な均一速度で与え
られる。回路２４の同期モードが用いられるとき
（例えば、心理テストの間）、心臓モニタ２６から
のQRS同期信号に続いて均一な調節可能な遅れ
て刺激が発生される。タイミング回路２４がどち
らかのモードにあるかに拘らず、パルス発生器２
２は入力される各トリガ信号に対して同じ一定パ
ルスを発生する。

ポテンシヨンメータ６２は調節可能な振幅制御
装置として働き、個々の患者の種々の臨界に適応
する。患者への最大出力パルスは500オームのソ
ース・インピーダンスで、2000オームに対して
140ミリアンペアである。

20ｍｓより大きなパルス幅は心臓刺激に要する
電流をもつと安楽なレベルまで減少するために用
いられる。

抵抗４８はバルス幅は例えば２−40ｍｓの間で
変化するためポテンシヨンメータで置換えること
ができる。例えばガーゼのような他の非金属部材
をスポンジ１２の代りに用いることができる。

また、電極にとつて８cmおよび12cmの直径が平
均的成人に対して最適であるとはいえ、それらは
異なる患者の体格や神経刺激および筋肉収縮に対
する相対感度に適応するため、６および10cmと８
および15cmの間でそれぞれ変えることができる。
（電極直径の増大は神経刺激を減少するが収縮さ
れ得る筋肉の量を増加させ、逆もまた同様であ
る。） 最後に、心臓モニタ２６に対して別々の電極を
用いる代りに、心臓鼓動信号は刺激電極１０，２
０から直接得ることができる。

本発明は、体外型電気式心臓ペースメーカにお
いて長年望まれ、未だに解決され得なかつた患者
の通電時の痛みを著しく軽減できると言う優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電極の一部破断した斜視
図、第２図は電極に接続されたパルス発生器、心
臓モニタおよびタイミング回路を示すブロツク
図、第３図はパルス発生器回路の概略図である。 １０，２０：電極、１２：スポンジ、１４：円
板、１８：絶縁層、２２：パルス発生器、２４：
タイミング回路、２６：心臓モニタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １組みの皮膚接触電極と、 前記皮膚接触電極に電気的に接続されたパルス
   発生器と、 患者へ心臓刺激パルスを加えるために前記パル
   ス発生器を動作させる手段と を備えた体外型電気式心臓ペースメーカであつ
   て、 前記パルス発生器が、大きな電流スパイクなし
   に５ミリ秒以上の幅を有するパルスを発生する回
   路を含み、 前記電極が、非金属皮膚接触部材を備えるこ
   と、 を特徴とする体外型電気式心臓ペースメーカ。 ２ 前記皮膚接触部材が拡張された皮膚接触エリ
   ヤ全体に延在された特許請求の範囲第１項に記載
   の体外型電気式心臓ペースメーカ。 ３ 前記電極は更に、前記皮膚接触部材の皮膚接
   触表面から一定距離隔たされた金属層を備え、こ
   の金属層は前記部材と電気的に接触し、前記パル
   ス発生器は前記金属層に電気的に接続されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の体外
   型電気式心臓ペースメーカ。 ４ 前記皮膚接触部材はゲルを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項または第３項に記載の
   体外型電気式心臓ペースメーカ。 ５ 前記皮膚接触部材が前記ゲルを浸み込ませた
   スポンジを備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の体外型電気式心臓ペースメー
   カ。 ６ 前記各電極が更に、前記金属層の露出した表
   面及び縁を覆う絶縁物を備え、前記ペースメーカ
   は更に、各々が前記金属層の１つに接続され、前
   記パルス発生器からの前記パルスを転送する１組
   みの電気的ワイヤを備えとことを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の体外型電気式心臓ペー
   スメーカ。 ７ 前記電極の前記皮膚接触部材の皮膚接触表面
   が25平方センチメータ以上である特許請求の範囲
   第１項乃至第６項いずれかに記載の体外型電気式
   心臓ペースメーカ。 ８ 前記電極の１つが胸の前部に取り付けられ、
   他の１つが胸の後部に取り付けられる特許請求の
   範囲第１項乃至第７項いずれかに記載の体外型電
   気式心臓ペースメーカ。 ９ 前記前部に取り付けられる電極は25平方セン
   チメータ以上の皮膚接触表面エリアを有し、前記
   後部に取り付けられる電極は50平方センチメータ
   以上の皮膚接触表面エリアを有することを特徴と
   する特許請求の範囲第８項に記載の体外型電気式
   心臓ペースメーカ。 １０ 前記前部に取り付けられる電極は25から80
   平方センチメータの皮膚接触表面エリアを有し、
   前記後部に取り付けられる電極は50から175平方
   センチメータの皮膚接触表面エリアを有する特許
   請求の範囲第９項に記載の体外型電気式心臓ペー
   スメーカ。 １１ 前記パルス持続時間が20から40ミリ秒であ
   る特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか
   に記載の体外型電気式心臓ペースメーカ。