JPH0647100A - 生体組織に電気パルスを印加する装置 - Google Patents

生体組織に電気パルスを印加する装置

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JPH0647100A
JPH0647100A JP5144897A JP14489793A JPH0647100A JP H0647100 A JPH0647100 A JP H0647100A JP 5144897 A JP5144897 A JP 5144897A JP 14489793 A JP14489793 A JP 14489793A JP H0647100 A JPH0647100 A JP H0647100A
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JP
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current
electrodes
switching
smoothing
tissue
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JP5144897A
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Brigitte Stroetmann
シュトレートマン ブリギッテ
Michael Lenz
レンツ ミヒャエル
Jakub Hirschberg
ヒルシュベルク ヤークブ
Hans Strandberg
ストランドベルグ ハンス
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Original Assignee
Siemens AG
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
    • A61N1/39—Heart defibrillators
    • A61N1/3956—Implantable devices for applying electric shocks to the heart, e.g. for cardioversion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
    • A61N1/39—Heart defibrillators
    • A61N1/3906—Heart defibrillators characterised by the form of the shockwave
    • A61N1/3912—Output circuitry therefor, e.g. switches

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生体組織に電気パルスを印加する装置におい
て、広い範囲内で任意に設定調整可能な電流経過特性を
有する、生体組織に印加する電流パルスを、できるかぎ
り簡単な手段で発生する。 【構成】 指数関数的に低減する経過特性とは異なる所
定の電流経過特性を電極７、９により得るために、組織
１１へのパルス印加中に切換装置６が可変の切換周波数
で投入および遮断され、電流Ｉが平滑手段１０により平
滑される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、充電コンデンサが設け
られており、該充電コンデンサはその両方の側で、充電
のために充電回路へ投入接続可能であり、かつ放電のた
めに制御可能な切換装置を介して組織の領域に配置され
た少なくとも２つの電極と接続可能であり、制御装置が
設けられており、該制御装置は、これにより制御される
切換装置を所定の切換周波数で投入および遮断する、生
体組織に電気パルスを印加する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願第３７１５８
２２号公報により公知のこの形式の装置は、心臓の除細
動またはカルジオバージョンのために用いられる。公知
の装置の場合、充電回路によりまえもって所定の充電電
圧まで充電された充電コンデンサは、制御可能な切換装
置を介して心臓の領域に配置された２つの電極と接続さ
れる。その際、制御可能な切換装置は、制御装置により
１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内の固定的な所定の周波数
により投入および遮断される。これにより心臓を流れる
除細動電流は、高い繰り返し周波数で順次連続する多数
の個別パルスに分割される。このパルスの大きさは指数
関数的に減衰する。高い周波数のパルスを心臓に印加す
ることにより、心臓組織のインピーダンスの周波数依存
性が除細動エネルギーの心臓全体にわたる分布に利用さ
れるので、効果的な除細動のために僅かなエネルギーし
か必要とされない。
【０００３】アメリカ合衆国特許第８３４１００号公報
により、心臓の除細動のための別の装置が公知である。
この装置の場合、心臓に供給される電流パルスは著しく
減衰された正弦波振動（いわゆる Lown wave）を有して
おり、この振動は心臓の除細動を行うために著しく効果
的であると見なされる。このような電流経過特性は、制
御可能な切換装置を介して心臓の領域における電極と接
続された充電コンデンサの放電電流回路中にインダクタ
ンスを設けることにより実現されている。この充電コン
デンサは高い容量値を有しているので、所望の電流経過
特性を得るためにインダクタンスは相応に高いインダク
タンス値を有していなければならない。しかしこのこと
はインダクタンスの寸法が著しく大きくなることにつな
がり、これはとりわけ埋め込み移植可能なデフィブリレ
ータの場合に欠点とみなすことができる。さらに公知の
デフィブリレータの場合、電流経過特性は選定された容
量値およびインダクタンス値により予め固定的に定めら
れているが、その際、心臓組織のインピーダンスならび
に電極のそのつどの配置が電流経過特性に及ぼす影響は
考慮されていないままである。
【０００４】従来より、たとえば上述の両方のパルス形
式や矩形波パルスまたは指数関数的に低減する電流パル
スのような種々異なる多数のパルス形式が、心臓の除細
動またはカルジオバージョンへのそれらの効果に関して
試されてきた。この場合、試された電流パルスの個々の
形式は、パルスを発生させるための技術的可能性をまず
第１に優先して定められてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、パル
ス印加による所望の効果に関して最適な電流経過特性を
設定調整できるようにするために、広い限界内で任意に
設定調整可能な電流経過特性を有する、生体組織に印加
するための電流パルスを、できるかぎり簡単な手段で発
生できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、切換装置と電極の間に、該電極を流れる電流を平滑
する手段が設けられており、制御装置は、切換周波数を
変化させる手段を有しており、該手段は、組織にパルス
を印加する期間中、前記電極を流れる電流が指数関数的
に減衰する電流経過特性とは異なる所定の経過特性を有
するように、切換周波数を変化させることにより解決さ
れる。
【０００７】
【発明の構成および利点】この場合、ならびに以下の記
載において、電極を流れる電流経過特性は電極間の電圧
経過特性と等価であるとみなすことができる。変化する
切換周波数に応じて充電コンデンサは、種々異なる投入
期間中のパルス印加期間にわたって、つまり時間離散的
に、電荷量を変化させながら放電する。この電荷量は、
電流平滑手段により所定の電流経過特性を有する電流に
変換される。この場合、充電コンデンサを組織に直接放
電させたときに生じるであろう指数関数的に減衰する電
流経過特性の範囲内で、任意の各々の電流経過特性を設
定調整可能である。
【０００８】電流を平滑する手段は、有利には電極間に
位置する平滑コンデンサから成る。この場合、制御可能
な切換装置の種々異なる投入期間中、種々異なる電荷量
が充電コンデンサから平滑コンデンサへ移送される。そ
して平滑コンデンサは、切換装置の遮断期間中、電極間
の組織に放電する。可変の切換周波数を高くすればする
ほど、電極を流れる電流の経過特性を所定量だけ平滑す
るために平滑コンデンサの容量値を小さく選定すること
ができる。小さな平滑コンデンサの利点は、構成寸法が
僅かであることのほかに、充電コンデンサによる充電時
の電荷損失が僅かである点にもある。したがって平滑コ
ンデンサが充電コンデンサの容量値の１／１００であれ
ば、充電コンデンサの充電電圧の９９％まで充電可能で
ある。
【０００９】切換装置の切換周波数が相応に高ければ、
有利には、電極を切換装置および充電コンデンサと接続
する電極線路により平滑コンデンサを構成できる。した
がって平滑コンデンサを構成するために設けられる固有
の構成素子は不要である。
【００１０】平滑コンデンサに対する代案として、電流
を平滑する手段が、充電コンデンサおよび切換装置から
電極への電流経路中に配置された平滑インダクタンスか
ら成り、さらに電極間の平滑インダクタンスとの直列回
路中に電流弁が配置されるように構成できる。この電流
弁により、制御可能な切換装置の遮断期間中に平滑イン
ダクタンスにより引き起こされる減磁電流を流すことが
できる。この電流弁は、フリーホイールダイオードまた
は、制御可能な切換装置と同時にただしこれとは逆に投
入／遮断される制御可能なスイッチにより構成できる。
平滑コンデンサの場合と同様に、可変の切換周波数を高
くすればするほど平滑インダクタンスのインダクタンス
値をいっそう小さく選定可能である。
【００１１】制御可能な切換装置の切換周波数を変化さ
せる手段は、最も簡単な場合にはパルス発生器を有し、
このパルス発生器は、制御可能な切換装置を投入ないし
遮断するために可変のパルス持続時間を有する投入遮断
パルスから成る列を発生する。この場合、投入および遮
断パルスの列は、電極を流れる所定の所望の電流経過特
性と関連づけられて予め固定的に定められている。
【００１２】本発明によるとりわけ有利な実施形態によ
れば以下のように構成されている。すなわち、切換周波
数を変化させる手段は、電極を流れる電流または電極に
おける電圧に相応する測定量を測定する測定装置を有し
ており、さらに所定の電流経過特性に相応する基準量を
発生する装置が設けられている。また、測定量を基準量
を比較する比較装置が設けられている。この場合、比較
装置は制御可能な切換装置のために、基準量が測定量を
上回るたびに投入信号を発生し、基準量が測定量を下回
るたびに遮断信号を発生する。つまり生体組織に電気パ
ルスを印加している間、組織を流れる実際の電流が予め
定められた電流経過特性と継続的に比較され、これに依
存して制御可能な切換装置の切換周波数が、実際の電流
経過特性が予め定められた電流経過特性に整合されるよ
うに調整される。このようにして、たとえば電極のその
つどの配置および心臓の幾何学的形状が電流経過特性に
及ぼす影響が排除される。制御可能な切換装置の切換周
波数を制限するために、制御可能な切換装置のための投
入ないし遮断信号の発生に対して切換ヒステリシスを設
けることができる。
【００１３】本発明による装置の有利な実施形態によれ
ば、所定の測定期間中に電極間の電気インピーダンスを
測定し、測定されたインピーダンスに依存して、切換周
波数を変化させる手段を制御するインピーダンス測定装
置が設けられている。電極間の電気インピーダンスの測
定により、電極の配置および電極間に位置する生体組織
の幾何学的形状に関する情報が得られ、これに依存して
組織に電気パルスを印加するのに適切な電流経過特性が
選定される。このことは、測定されたインピーダンスに
依存して、予め設定された電流経過特性を得るために制
御可能な切換装置に対する投入および遮断パルスから成
る所定の列が直接予め与えられるか、または上述のよう
に電流経過特性を自動的に調整する場合には、測定され
たインピーダンスに依存する基準量が予め与えられる。
【００１４】インピーダンス測定に対する代案として、
電極を流れる電流を測定する上述の測定装置を、電極の
そのつどの配置ならびに電極間の組織の幾何学的形状に
関する情報を得るために利用することもできる。これ
は、測定電圧まで充電コンデンサが充電された後、制御
可能な切換装置のための投入パルスを、または投入およ
び遮断パルスから成る所定の列を発生させて、その際に
生じた電流を電極を介して測定することにより行われ
る。
【００１５】殊に埋め込み移植可能なデフィブリレータ
のような埋め込み移植可能な機器において所望の電流経
過特性をプログラミング可能にするために、本発明の有
利な実施形態によれば次のように構成されている。すな
わち、切換周波数を変化させる手段がパラメータメモリ
と接続されており、このパラメータメモリ内には切換周
波数の変化のためのパラメータ値が記憶されている。さ
らにパラメータメモリは、テレメータ装置とプログラミ
ング装置の間でパラメータ値を伝送するために、このテ
レメータ装置と接続されている。電極配置ならびに組織
の幾何学的形状を求めるための前述のインピーダンス測
定装置またはその他の測定装置が設けられている場合、
相応の情報をテレメータ装置を用いてプログラミング装
置へ伝送することができ、所定の電流経過特性のための
パラメータ値をプログラミングするための指示を操作員
に与えられるように、プログラミング装置において表示
することができる。
【００１６】種々の理由から、組織における均等な電流
分布を得るために電気パルスを印加すべき組織に関して
電極をそれにとって最適な位置に配置できないことが多
い。しかも組織は通常、不均等な質量分布を有する。し
たがって殊に心臓の除細動またはカルジオバージョンに
おいて、心臓の所定の領域に除細動電流が流入せず、ま
たは十分には流入せず、したがって除細動が行われな
い、という問題が生じる。空間的にも時間的にも最適な
電流分布をパルスの印加される組織において得られるよ
うにするために、本発明の枠内で次のように構成されて
いる。すなわち、充電コンデンサまたは少なくとも１つ
の別個に充電可能な別の充電コンデンサがその両方の側
で、制御可能な別の切換装置を介して前述の電極のうち
の１つおよび別の電極と接続されている。さらに上記の
別の切換装置および電極と別の電極との間に、別の電極
を流れる電流を平滑する手段が設けられている。また、
別の制御可能な切換装置を可変の切換周波数で投入およ
び遮断するための別の制御装置が設けられている。これ
により、少なくとも３つの電極を介して時間的に等しい
または互いに時間的に重なり合う種々異なる電流経過特
性を組織に印加することができる。したがって所望の電
流経過特性を設定調整するたびに、種々異なる時点で組
織の種々異なる領域が種々異なる方向で、また種々異な
る電流密度で混在する電流分布が得られる。殊に本発明
による装置のこの実施形態の場合、電極配置および組織
の幾何学的形状を求める前述の測定装置がとりわけ有利
である。それというのはこのようにして得られた情報
は、組織における電流分布を目的に合わせて設定調整す
るために利用できるからである。
【００１７】次に、図面を参照して本発明を説明する。
【００１８】
【実施例の説明】図１には本発明による装置の第１の実
施例が示されている。この場合、有利には埋め込み移植
可能なデフィブリレータまたはカルジオバータを対象と
している。充電コンデンサ１は所定の充電電圧まで充電
するために、制御可能なスイッチ装置２を介して充電回
路３に投入接続可能である。充電コンデンサ１は一方の
側４で、電流制限抵抗５および制御可能な切換装置６を
介して第１の電極７と接続されており、他方の側８で第
２の電極９と直接接続されている。これら両方の電極７
と９の間に平滑コンデンサ１０が配置されている。両電
極７および９は電気パルスを印加すべき生体組織に配置
されており、この生体組織はその電気インピーダンス１
１によって電極７と９の間で示されている。制御可能な
切換装置６は制御装置１２により制御され、この制御装
置は電圧測定装置１３、基準量Ｆを発生する装置１４、
および比較装置１５により構成されている。電圧測定装
置１３は２つの入力線路１６および１７を介して両方の
電極７および９と接続されており、出力側では比較装置
１５の第１の入力側１８と接続されている。基準量Ｆを
発生する装置１４は比較装置１５の第２の入力側１９と
接続されており、この比較装置は出力制御線路２０を介
して制御可能な切換装置６を制御する。基準量Ｆを発生
する装置１４は制御線路２１を介してパラメータメモリ
２２と接続されており、このメモリには基準量Ｆを発生
させるためのパラメータ値が記憶されている。これらの
パラメータ値は、パラメータメモリ２２に接続されたテ
レメータ装置２３を用いることにより、このテレメータ
装置とプログラミング装置２４との間で伝送可能であ
る。このようなテレメータ通信は、図１に示された装置
を埋め込み移植可能な装置に用いる場合にとりわけ有利
である。
【００１９】組織１１にパルスを印加するためにまずは
じめに、図示されていない上位の制御装置を介して制御
可能なスイッチ装置２を閉じ、充電回路３により充電コ
ンデンサ１を所定の充電電圧まで充電する。パラメータ
メモリ２２にはパラメータ値が含まれており、これらの
値は組織１１において発生させるべき所望の電流経過特
性Ｉに相応し、プログラミング装置２４およびテレメー
タ装置２３によってパラメータメモリ２２に読み込まれ
たものである。パラメータメモリ２２に接続されている
装置１４は、組織１１にパルスを印加している間、経過
特性が所望の電流経過特性Ｉに相応する基準量Ｆをパラ
メータ値から生成する。同時に電圧測定装置１３によ
り、組織１１の両端の電圧が、換言すれば組織１１を流
れる電流Ｉも測定され、このようにして測定された測定
量が比較装置１５の第１の入力側１８へ導かれる。比較
装置１５はこの測定量をその第２の入力側１９に加わる
基準量Ｆと比較し、基準量Ｆが測定量を所定の第１の値
だけ越えるたびに、その出力制御線路２０を介して制御
可能な切換装置６のための投入信号を発生する。基準量
Ｆが測定量を所定の第２の値だけ下回ると、比較装置１
５は制御可能な切換装置６のための遮断信号を発生す
る。図２には、このことにより生じる電極７と９を介し
た電流経過特性Ｉが示されている。
【００２０】図２によるダイアグラムには、装置１４か
ら発生する、所望の電流経過特性に相応する基準量が参
照符号Ｆによって時間ｔにわたり示されており、参照符
号Ｉ0 により指数関数的に低減する電流経過特性が示さ
れている。この電流経過特性Ｉ0 は、充電電圧まで充電
された充電コンデンサ１が公知のようにして直接的に組
織１１を介して放電された場合に生じるであろうもので
ある。基準量Ｆの両側で第１の値と第２の値の間隔で経
過する破線の曲線は切換ヒステリシスを表しており、こ
のヒステリシス内において、電極７および９における実
際の電流経過特性Ｉは、図１に示された装置により基準
量Ｆに相応する所望の電流経過特性に適合化される。パ
ルス発生開始時では制御可能な切換装置６はまだ開いて
おり測定量はゼロであるのに対し、基準量Ｆはその所定
の経過特性に応じて上昇する。基準量Ｆが測定量の値を
所定の第１の値だけ上回るとただちに、制御可能な切換
装置６は閉じられ、その際、同時に充電コンデンサ１に
より組織１１を流れる電流Ｉが発生し、平滑コンデンサ
１０が充電される。平滑コンデンサ１０の容量値が充電
コンデンサ１の値の約１／１００に相応する、平滑コン
デンサ１０における電圧は著しく急速に上昇し、制御可
能な切換装置６が閉じられたままである場合には、充電
コンデンサ１における元の充電電圧の９９％まで上昇し
得る。しかし電極７と９を流れる電流Ｉが基準量Ｆを第
２の値だけ上回るとただちに、制御可能な切換装置６は
開放され、充電コンデンサ１による平滑コンデンサ１０
の充電は中止される。そして平滑コンデンサ１０は組織
１１を介して放電し、その際、平滑コンデンサ１０にお
ける電圧ないし組織１１を流れる電流Ｉは、平滑コンデ
ンサ１０および組織のインピーダンス１１により所定の
時定数で低減する。その際、電流Ｉが基準量Ｆを再び第
１の値だけ下回るとただちに、制御可能な切換装置６は
再び閉じられ、平滑コンデンサ１０は再び充電される。
このプロセスは、組織１１へのパルス印加期間全体にわ
たって繰り返され、その際、組織１１を流れる電流Ｉ
は、切換ヒステリシスにより予め定められた範囲内で基
準量Ｆの経過特性に追従する。図２に示されているよう
に、充電コンデンサの従来どおりの放電時に生じる電流
経過特性Ｉ0 は放電開始時にはその最大値を有してお
り、そのため時間が少し経過した後にはじめて、組織の
刺激または除細動に必要な最低電流の大きさよりも低減
することになる。電流経過特性Ｉ0 の初期値はこの最低
電流の大きさよりも著しく大きくなる可能性があり、組
織の除細動の際に組織を損傷するおそれがあるのに対
し、本発明による装置を用いれば、組織を損傷すること
がなく、かつ刺激または除細動には十分な値に電流経過
特性Ｉを制限することができる。
【００２１】図３には、図１による実施例よりも簡略化
された本発明による装置の１つの実施形態が示されてい
る。この場合、図１と同じ装置部分には同じ参照符号が
付されている。充電コンデンサ１は制御可能なスイッチ
装置２を介して、充電コンデンサ１を所定の充電電圧ま
で充電する充電回路３と接続されている。充電コンデン
サ１は、一方の側４で制御可能な切換装置６と第１の電
極線路２５を介して第１の電極７と接続されており、他
方の側８で第２の電極線路２６を介して第２の電極９と
接続されている。図１に示された平滑コンデンサ１０の
ための別個の素子の代わりに、図３の実施例では両方の
電極線路２５および２６が電極７および９とともに平滑
コンデンサ２７を形成している。両電極７および９の間
に、ここではその電気インピーダンス１１として示され
ている刺激すべき組織が位置している。制御可能な切換
装置６を制御するために、この切換装置はパルス発生器
２９の出力制御線路２８と接続されており、さらにこの
パルス発生器は制御線路２１を介してパラメータメモリ
２２と接続されている。パラメータメモリ内にはそのつ
どのパルス開始およびパルス列Ｐのそのつどのパルス持
続時間のためのパラメータ値が記憶されている。これら
のパラメータ値は、パラメータメモリ２２に接続された
テレメータ装置２３を用いてパラメータメモリ２２とプ
ログラミング装置２４の間で伝送できる。
【００２２】図４の上方のダイアグラムには、制御可能
な切換装置６を制御するパルス発生器２９から送出され
るパルス列Ｐの実例が示されており、下方のダイアグラ
ムには、それにより生じる組織１１における電流経過特
性Ｉが示されている。
【００２３】図５には本発明による装置の１つの実施例
が示されている。この場合、充電コンデンサ１はその両
方の側４および８で、制御可能なスイッチ装置２を介し
て充電回路３に投入接続可能である。充電コンデンサ１
は参照番号４の付された側で、制御可能な切換装置６、
電流測定抵抗３０および平滑インダクタンス３１を介し
て第１の電極７と接続されており、他方の側８では第２
の電極９と直接接続されている。電極７および９の間に
は、刺激すべき組織がそのインピーダンス１１として位
置している。制御可能なスイッチの形式である電流弁３
２は、電極７と９の間で電流測定抵抗３０と平滑インダ
クタンス３１と直列に位置するように配置されている。
図５に示されているように、制御可能なスイッチ３２を
フリーホイールダイオードに置き換えることもできる。
制御可能な切換装置６ならびに制御可能なスイッチ３２
の制御は制御装置３３により行われる。この制御装置
は、電流測定装置、比較装置１５、および基準量発生装
置１４により構成されている。電流測定装置は、測定抵
抗３０と、この測定抵抗３０を流れる電流により生じる
電圧降下を検出する電圧測定ユニット３４とにより構成
されており、この電圧測定ユニットは出力側で比較装置
１５の第１の入力側１８と接続されている。基準量発生
装置１４は比較装置１５の第２の入力側１９と接続され
ており、さらに比較装置１５は、基準量が電圧測定ユニ
ット３４から生じた測定量を所定の第１の値だけ上回る
たびに、その出力制御線路２０を介して制御可能な切換
装置６のための投入信号を発生する。これに対し基準量
が測定量を所定の第２の値だけ下回ると、比較装置１５
は制御可能な切換装置６のための遮断信号を発生する。
制御可能なスイッチ３２は制御側で反転段３５を介して
出力制御線路２０と接続されており、これにより制御可
能なスイッチ３２は制御可能な切換装置６とは逆に投入
／遮断される。図５による装置の動作は図１による装置
に相応するが、電流平滑が電流弁３２と共働して平滑イ
ンダクタンス３１により行われる点で異なる。
【００２４】図６に示された本発明による装置の実施例
は、埋め込み移植可能なデフィブリレータを表わしてお
り、この場合、充電回路３６は、制御可能なスイッチ装
置３７を介して直列に配置された充電コンデンサ３８、
３９へ投入接続可能である。充電コンデンサ３８および
３９の直列回路は、３つの異なる接続個所４０、４１、
４２を有しており、これらの接続個所のうち外側の２つ
の接続個所４０および４２は、それぞれ制御可能な切換
装置４３および４４を介して、電極４７ないし４８を接
続するためのそれぞれ１つの出力接続部４５ないし４６
と接続されている。中央の接続個所４１は、第３の電極
５０のための接続部４９と直接接続されている。電極４
７、４８および５０は、ここでは横断面図で示された心
臓５１の領域に配置されている。出力接続部４５および
４９の間と出力接続部４９と４６の間には、それぞれ１
つの平滑コンデンサ５２ないし５３が配置されている。
出力接続部４５と４９の間の電圧を測定する第１の測定
装置５４は、第１の比較装置５６の第１の入力側５５と
接続されており、さらに第１の比較装置の第２の入力側
５７には、第１の基準量を発生する第１の装置５８が接
続されている。比較装置５６は、第１の切換装置４３を
制御する出力制御線路５９を有する。出力接続部４９と
４６の間の電圧を測定する第２の測定装置６０の出力側
は、第２の比較装置６２の第１の制御入力側６１と接続
されており、第２の比較装置の第２の制御入力側６３
は、第２の基準量を発生する第２の装置６４と接続され
ている。第２の比較装置６２は、出力制御線路６５を介
して制御可能な第２の切換装置４を制御する。それぞれ
異なる基準量を発生する両方の装置５８および６４は、
それぞれ制御線路６６および６７を介してパラメータメ
モリ６８と接続されている。このパラメータメモリ内に
は、それぞれ異なる両方の基準量を発生させるための種
々異なるパラメータ値が記憶されている。これらのパラ
メータ値は、パラメータメモリ６８に接続されたテレメ
ータ装置２３を用いて、パラメータメモリ６８とプログ
ラミング装置２４の間で伝送可能である。
【００２５】出力接続部４５、４６および４９にはイン
ピーダンス測定装置６９が接続されており、この装置は
所定の時点において、有利には心臓５１へパルスを印加
する直前に、電極４７、４８および５０の間の心臓組織
５１の電気インピーダンスを測定する。インピーダンス
測定装置６９において評価されたインピーダンス測定信
号は、パラメータ値を測定されたインピーダンスに自動
的に整合するために、制御線路７０を介してパラメータ
メモリ６８へ導かれる。択一的に、パラメータ値をプロ
グラミングするための指示を操作員に与えられるよう
に、テレメータ装置２３を介してインピーダンス測定結
果をプログラミング装置２４へ伝送し、そこにおいて操
作員に表示することができる。このようにして、パラメ
ータ値を決定する際に電極４７、４８および５０の偶然
的な配置ならびに心臓組織５１の質量分布が考慮され
る。
【００２６】制御可能なスイッチ装置３７を閉じること
により両方の充電コンデンサ３８および３９は充電回路
３６によって、それらの容量値の比に依存してそれぞれ
異なる充電電圧まで充電される。これに対する代案とし
て、充電コンデンサ３８および３９をそれらの容量値の
比に依存しない充電電圧まで充電することもできる。こ
のことのために充電回路３６は各充電コンデンサ３８お
よび３９のためにそれぞれ充電電圧を供給し、それぞれ
異なるこれら両方の充電電圧は、ここでは破線で示され
ている接続線路７１の部分だけ拡張されたスイッチ装置
３７を介して、充電コンデンサ３８および３９に供給さ
れる。
【００２７】パラメータメモリ６８にはパラメータ値が
含まれており、これらのパラメータ値は、電極４７と５
０の間でないしは電極５０と４８との間で発生されるべ
き所望の電圧経過特性Ｕ１およびＵ２に相応し、Ｕ１と
Ｕ２は、プログラミング装置２４とテレメータ装置２３
によってパラメータメモリ６８に読み込まれたものであ
る。この場合、電極４７と４８の間の電圧はＵ３＝Ｕ１
＋Ｕ２になる。パラメータメモリ６８に接続された装置
５８および６４は、所望の電圧経過特性Ｕ１およびＵ２
に相応する基準量をパラメータ値から発生させる。これ
らの基準量は比較装置５６および６２において、測定装
置５４および６０により捕捉検出された実際の電圧経過
特性Ｕ１およびＵ２と比較し、制御可能な切換装置４３
および４４を上述のようにたとえば図１に関して説明し
たようにして制御するために利用する。
【００２８】図７には、電圧経過特性Ｕ１、Ｕ２および
Ｕ３、ならびに電極４７、５０および４８を介してそれ
らの電圧経過特性から生じる電流Ｉ１、Ｉ２およびＩ３
の実例が示されている。この場合、図面に示されている
ように、種々異なる電流経過特性が、しかも電流Ｉ２の
場合には意図的に負と正にわたる電流経過特性が得られ
る。その際、所定のように種々異なる時点に種々異なる
電流密度がそれぞれ異なる方向で混在している。このこ
とにより、心臓組織５１の種々異なる領域を順次、所期
のように除細動可能である。
【００２９】図８に示された本発明による装置の実施例
の場合、充電回路７２は制御可能なスイッチ装置７３を
介して１つの充電コンデンサ７４に投入接続可能であ
る。この充電コンデンサは、一方の側７５では制御可能
な２つの切換装置７６および７７を介してそれぞれ２つ
の電極７８および７９と接続されており、他方の側８０
では第３の電極８１と接続されている。これら３つの電
極は、刺激すべきまたはそれ以外のようにして電流パル
スにより治療すべき生体組織８２の領域に配置されてい
る。制御可能な切換装置７６および７７と接続された電
極７８、７９と第３の電極８１の間に、平滑コンデンサ
８３および８４が配置されている。両方の切換装置７６
および７７の制御は２つの制御装置８５および８６によ
り行われ、これらの制御装置はその構成に関して、回路
ブロック５４〜５８および６０〜６４を有する図６に示
された制御装置に相応する。制御装置８５および８６の
出力制御線路８７および８８は遮断回路８９を介して、
制御可能な両方の切換装置７６および７７の制御入力側
９０および９１と接続されている。
【００３０】図８に示された装置の動作は、基本的に図
６による装置の場合と同じである。唯一の相違点は、３
つの電極７８、７９および８１へただ１つの電力源つま
り充電コンデンサ７４から電流が印加されることであ
る。それゆえ遮断回路８９が設けられており、この回路
は制御可能な両方の切換装置７６および７７が同時に閉
じてしまうのを回避する。図９には、基準量Ｆ１および
Ｆ２を追従する電流経過特性Ｉ１およびＩ２からの短い
区間を用いてこのことが示されている。基準量Ｆ１およ
びＦ２の両側の破線は電流制御の切換ヒステリシスを示
しており、これは図１に関して説明したように行われ
る。
【００３１】本発明による装置は一般的に電気パルス印
加に用いられるものであり、特定的には、任意に設定調
整可能なパルス経過特性を用いて生体組織の除細動を行
うために用いられる。正と負を有する位相の電圧経過特
性を、つまり極性の交番する電圧経過特性を電極におい
て発生させようとする場合には、そのまま本発明による
装置の出力側に電圧反転回路を設けることができ、たと
えば図１による装置用として図１０に示されているよう
な制御可能なスイッチを備えたブリッジ回路を設けるこ
とができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明による構成により、広い範囲内で
任意に設定調整可能な電流経過特性を有する、生体組織
に印加する電流パルスを、できるかぎり簡単な手段で発
生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の第１の実施例を示す図であ
る。
【図２】図１による装置により設定調整可能な電流経過
特性の実例を示す図である。
【図３】本発明による装置の第２の実施例を示す図であ
る。
【図４】図３による装置により設定調整可能な電流経過
特性の実例を示す図である。
【図５】本発明による装置の第３の実施例を示す図であ
る。
【図６】本発明による装置の第４の実施例を示す図であ
る。
【図７】図６による装置により設定調整可能な電圧およ
び電流経過特性の実例を示す図である。
【図８】本発明による装置の第５の実施例を示す図であ
る。
【図９】図８による装置により設定調整可能な電流経過
特性の実例を示す図である。
【図１０】負と正にわたるパルスを発生させる回路装置
の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１、３８、３９、７４ 充電コンデンサ ２、３７、７３ スイッチ装置 ３、３６、７２ 充電回路 ６、４３、４４、７７ 切換装置 ７、９、４７、４８、５０、７８、７９、８１ 電極 １０、２７、５２、５３、８３、８４ 平滑コンデンサ １１、５１、８２ 生体組織 １２、３３、８５、８６ 制御装置 １３、３４ 電圧測定装置 １４ 基準量発生装置 １５ 比較装置 ２２ パラメータメモリ ２３ テレメータ装置 ２４ プログラミング装置 ２９ パルス発生器 ３２ 電流弁 ５４ 第１測定装置 ５６ 第１比較装置 ５８ 第２基準量発生装置 ６０ 第２測定装置 ６２ 第２比較装置 ６４ 第１基準量発生装置 ６８ パラメータメモリ ６９ インピーダンス測定装置 ８９ 遮断装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤークブ ヒルシュベルク スウェーデン国 テービー アプリルヴェ ーゲン ３ (72)発明者 ハンス ストランドベルグ スウェーデン国 ズントビーベルグ ラン ツヴェーゲン 51

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 充電コンデンサ（１）が設けられてお
    り、該充電コンデンサはその両方の側（４、８）で、充
    電のために充電回路（３）へ投入接続可能であり、かつ
    放電のために制御可能な切換装置（６）を介して組織
    （１１）の領域に配置された少なくとも２つの電極
    （７，９）と接続可能であり、 制御装置（１２）が設けられており、該制御装置は、こ
    れにより制御される切換装置（６）を所定の切換周波数
    で投入および遮断する、生体組織（１１）に電気パルス
    を印加する装置において、 切換装置（６）と電極（７，９）の間に、該電極（７，
    ９）を流れる電流（Ｉ）を平滑する手段（１０，２７，
    ３１）が設けられており、 制御装置（１２）は、切換周波数を変化させる手段（１
    ３，１４，１５，３０，３４）を有しており、該手段
    は、組織（１１）にパルスを印加する期間中、前記電極
    （７，９）を流れる電流（Ｉ）が指数関数的に減衰する
    電流経過特性とは異なる所定の経過特性を有するよう
    に、切換周波数を変化させることを特徴とする、生体組
    織に電気パルスを印加する装置。
  2. 【請求項２】 電流（Ｉ）を平滑する前記手段は、電極
    （７，９）の間に位置する平滑コンデンサ（１０）から
    成る、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 平滑コンデンサ（２７）は、電極（７，
    ９）を切換装置（６）および充電コンデンサ（１）と接
    続する電極線路（２５，２６）により構成されている、
    請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 電流（Ｉ）を平滑する手段は、充電コン
    デンサ（１）および切換装置（６）から電極（７，９）
    への電流路中に設けられた平滑インダクタンス（３１）
    から成り、電流弁（３２）が電極（７，９）の間に設け
    られ平滑インダクタンス（３１）と直列に接続されてい
    る、請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 切換周波数を変化させる手段はパルス発
    生器（２９）を有しており、該パルス発生器は、制御可
    能な切換装置（６）を投入ないし遮断するために、可変
    のパルス持続時間を有する投入および遮断パルスから成
    る所定のパルス列（Ｐ）を発生する、請求項１から４ま
    でのいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 切換周波数を変化させる手段は、電極
    （７，９）を流れる電流にまたは電極（７，９）におけ
    る電圧に相応する測定量を測定する測定装置（１３，３
    ０，３４）を有しており、所定の電流経過特性に相応す
    る基準量（Ｆ）を発生する装置（１４）が設けられてお
    り、前記測定量を基準量（Ｆ）と比較する比較装置（１
    ５）が設けられており、該比較装置（１５）は制御可能
    な切換装置（６）のために、基準量（Ｆ）が測定量を上
    回るたびに投入信号を発生し、基準量（Ｆ）が測定量を
    下回るたびに遮断信号を発生する、請求項１から４まで
    のいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 所定の測定期間中、電極（４７，４８，
    ５０）間の電気インピーダンスを測定し、切換周波数を
    変化させる手段（５４，５６，５８，６０，６２，６
    ４）を測定されたインピーダンスに依存して制御するイ
    ンピーダンス測定装置（６９）が設けられている、請求
    項１から６までのいずれか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】 切換周波数を変化させる手段（１３，１
    ４，１５）はパラメータメモリ（２２）と接続されてお
    り、該パラメータメモリ内には切換周波数を変化させる
    ためのパラメータ値が記憶されており、該パラメータメ
    モリ（２２）は、テレメータ装置（２３）とプログラミ
    ング装置（２４）との間でパラメータ値を伝送するため
    に、前記テレメータ装置（２３）と接続されている、請
    求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】 充電コンデンサ（７４）または別個に充
    電可能な少なくとも１つの別の充電コンデンサ（３９）
    はその両方の側（４１，４２）で、制御可能な別の切換
    装置（４４）を介して前記電極のうちの１つの電極（５
    ０）および別の電極（４８）と接続されており、前記の
    別の切換装置および前記１つの電極（５０）と前記の別
    の電極（４８）の間に、該別の電極（４８）を流れる電
    流を平滑する手段（５３）が配置されており、前記の制
    御可能な別の切換装置（４４）を可変の切換周波数で投
    入および遮断するための別の制御装置（６０，６２，６
    ４）が設けられている、請求項１から８までのいずれか
    １項記載の装置。
JP5144897A 1992-06-17 1993-06-16 生体組織に電気パルスを印加する装置 Pending JPH0647100A (ja)

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