JPH0663161A - 人体に埋込可能な電気医療装置の電力消費を低減するための装置 - Google Patents

人体に埋込可能な電気医療装置の電力消費を低減するための装置

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JPH0663161A
JPH0663161A JP5119467A JP11946793A JPH0663161A JP H0663161 A JPH0663161 A JP H0663161A JP 5119467 A JP5119467 A JP 5119467A JP 11946793 A JP11946793 A JP 11946793A JP H0663161 A JPH0663161 A JP H0663161A
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sensor
sensor element
signal
power consumption
comparator
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ヘーグネリド クルト
Goran-Sven Budgifvars
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Siemens Elema AB
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力消費を低減し、バッテリーの寿命を延長
し、および/または比較的に小型のバッテリーを使用す
ることができるようにする。 【構成】 コンパレータ(6)は、センサ電子回路(1
0、12)を低電力消費のパッシブモードから高電力消
費のアクティブモードへまたはその反対に、前記閾値に
関連したセンサ素子(2)信号の大きさに依存して切り
換えるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、センサ素子およびセン
サ電子回路からなり、電気医療装置を装着した患者にて
当該医療装置の動作に関連したパラメータを検知するた
めのセンサと、前記センサ素子の出力信号を所定の閾値
と比較するためのコンパレータとを有する、人体に埋込
可能な電気医療装置の電力消費を低減するための装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】最近、人体に埋込可能な電気装置による
電力消費を格段に低減させることができた。例えばペー
スメーカの場合、刺激電流は5〜10μAから0.5〜
2μAに低減され、ペースメーカ電子回路の内部消費電
流は、典型的には10μAから3.5μAに低減され
た。
【0003】欧州特許公開公報第0191404号明細
書には、ペースメーカ制御用の二重センサ装置が記載さ
れている。この装置は、物理的活動を検知するためのセ
ンサと、患者の生理学的パラメータ(例えば酸素分圧)
を検知するためのセンサを有している。活動センサは受
動素子であり、動作のために電力を必要としない。給電
される生理学的センサは、活動センサが所定の閾値を越
える患者の身体的活動を検知したときにのみ作動され
る。従って、給電される生理学的センサは関連する生理
学的パラメータが重要であるときだけ動作される。これ
によりエネルギーが節約される。
【0004】“スリープモード”と“アウェイクモー
ド”との間で自動的に切り換えられる演算増幅器は、M
otorola Semiconductor Tec
hnical Data Sheet MC33102
“Sleep−Mode Two−State,Mic
ropower Operational Ampli
fier”、Motorola Literature
Distribution,Arizona,199
1年米国に記載されている。“スリープモード”には入
力信号が所定の閾値以下の際に切り換えられ、“アウェ
イクモード”には入力信号が閾値を越える際に切り換え
られる。しかし消費電流は、スリープモードにおいても
まだ約50μAで高い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、人体
に埋込可能な電子装置、例えばペースメーカおよびポン
プ装置の電子回路による内部電力消費をさらに低減する
装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、コンパレータは、センサ電子回路を低電力消費のパ
ッシブモードから高電力消費のアクティブモードへまた
はその反対に、閾値に関連したセンサ素子信号の大きさ
に依存して切り換えるように構成されているようにして
解決される。
【0007】本発明によれば、増幅器および他のセンサ
電子回路は、装置動作に関連するパラメータが所定の閾
値を越えるときだけ“アクティブ”モードになる。本発
明の装置により電力消費は格段に低減される。患者は通
常、全時間の約80%は完全に安静にしている。すなわ
ち、活動センサは全時間の約20%で出力信号を送出す
る。本発明の装置により達成される電力節約により、バ
ッテリー寿命が延長され、および/または比較的に小さ
いバッテリーを装置動作に対して使用することができ
る。
【0008】本発明の装置の実施例では、センサは1k
Hzまでの所定の周波数でサンプリングされる。すなわ
ち、センサは少なくとも1msの間隔で検知する。この
ことは、少なくとも1msを後続のセンサ電子回路の動
作に対して使用し得ることを意味する。この回路は通
常、複数の増幅器リンク(各リンクはフィルタと増幅器
を有する)に構成されているから、少なくとも1msを
第1の増幅器リンクのスタートに使用し、2msを第2
の増幅器リンクのスタートに使用することができる。
【0009】本発明の装置の別の実施例では、入力増幅
器が、センサ信号を増幅するためにセンサとコンパレー
タの間に設けられる。この入力増幅器はセンサ電子回路
の第1増幅器リンクを形成し、サンプリングすることも
できるしまたはアナログで構成することもできる。
【0010】センサ信号の経過中の異なる時点でサンプ
リングを行い得る場合、出力信号はサンプリング操作自
体に関連する信号と、エイリアス現象またはサンプリン
グ中のエイリアス妨害に起因する信号を含むことにな
る。従って、本発明の装置の1実施例によれば、ローパ
スフィルタがセンサとコンパレータの間に、センサ信号
の急速な変動を瀘波除去するために設けられる。これに
より変動が誤ってサンプリングされることはなく、緩慢
な信号として解釈される。
【0011】本発明の装置の別の実施例では、ローレベ
ル電流、例えば約10nAが各増幅器、またはセンサ電
子回路の下位要素、例えばA/D変換器、コンパレータ
等にその“休止”または“パッシブモード”で供給され
る。この実施例では、コンパレータの出力信号が、信号
処理を行うセンサ電子回路用の給電ユニットを制御する
ように構成されている。この場合電流はセンサ信号が閾
値を越えた場合に、典型的にはセンサ電子回路の増幅器
あたりまたは下位要素あたり約100nAまで上昇され
る。
【0012】しかし本発明の装置はまた、コンパレータ
がセンサ電子回路を単にオンまたはオフに、センサ信号
の大きさに依存して切り換えるように構成することもで
きる。
【0013】本発明の装置の別の実施例によれば、高電
力消費モードから低電力消費モードへのセンサ電子回路
の切換を、センサ信号が所定の閾値を下回った後所定の
期間遅延するために遅延回路が設けられている。これに
より、センサ電子回路および他の装置が、センサ信号の
急速な変動のためその動作モード間で常に切り換えられ
るようなことから保護される。
【0014】本発明の装置は心臓信号検知器に使用する
と有利である。というのは、心臓信号は通常、その周期
の大部分で一定の“ゼロ”レベルにあるからである。こ
の実施例では、センサ素子自体は心臓電気信号を検知す
るための素子からなる。
【0015】本発明の装置の活動センサでの適用では、
センサ素子は有利には圧力または運動を検知する、例え
ば圧電センサ素子である。しかし身体の他のパラメータ
を検知するための別のセンサ素子形式を使用することも
できる。
【0016】
【実施例】以下本発明の装置の実施例を、ペースメーカ
に適用された図面に基づき説明する。
【0017】装置は、患者の活動を検知するセンサ素子
2を有する。装置の最も簡単な実施例では、センサ素子
2からの出力信号は線路4を介してコンパレータ6に所
定の閾値との比較のために供給される。コンパレータ6
は線路8を介して給電ユニット10を、センサ電子回路
12の信号処理装置のために制御する。センサ電子回路
12はペースメーカ内の論理回路14に接続されてい
る。その他のペースメーカの詳細はここでは説明しな
い。というのはペースメーカは本発明の一部ではないか
らである。
【0018】従ってセンサ信号はコンパレータ6にて閾
値と比較される。信号処理装置12は通常A/D変換器
を有し、給電ユニット10により低電流(典型的には増
幅器毎、またはセンサ電子回路のいくつかのサブ素子毎
に約10nA)が、センサ信号が所定閾値よりも低い場
合、“休止”モードで給電される。しかしセンサ信号が
閾値を越えると、コンパレータ6により給電ユニット1
0は大電流(典型的には増幅器毎、またはセンサ電子回
路のいくつかのサブ素子毎に約100nA)を信号処理
装置12に供給する。従って信号処理装置はアクティブ
動作モードに切り換えられる。
【0019】患者の活動が検知された際のセンサ信号に
対する典型値は100mVである。またコンパレータの
所定閾値は30から40mVとすることができる。
【0020】センサ信号が再び閾値以下に低下すると、
信号処理装置は低電力消費のその休止モードに切り換え
られる。この切換は有利には、センサ信号が急速に変動
する場合に信号処理装置が連続的に動作モード間で切り
替わるのを防止するため、所定の遅延を伴って行われ
る。従って、信号処理装置はここでは遅延回路を有して
いる。
【0021】フィルタ16は、センサ信号が線路18を
介してコンパレータ6に到達する前にこのセンサ信号を
瀘波するために設けられる。センサ信号が本発明の装置
の実施例において、1kHzを越えない所定の周波数で
サンプリングされる場合、このサンプリングによりエイ
リアス現象またはエイリアス障害がコンパレータに供給
される信号に発生することがある。なぜなら、サンプリ
ングがセンサ信号の経過中の異なる時点で行われるから
である。そのため急速な信号変動は有利にはフィルタ1
6により、信号が線路18を介してコンパレータ6に供
給される前に瀘波除去される。このフィルタ16はロー
パスフィルタ、例えばアンチエイリアスフィルタからな
る。
【0022】入力増幅器20はバンドパスフィルタを有
することができる。入力増幅器20も、信号が線路22
を介してコンパレータ6に供給される前に増幅するため
設けることができる。この実施例では入力増幅器20は
持続的にイネーブルされている。
【0023】本発明を、上ではペースメーカ用の活動セ
ンサと関連して説明した。しかし本発明は、センサが心
内心電図(IECG)を記録するように構成され、セン
サ素子が、通常は心電極によりピックアップされる心内
電気信号に対する検知素子として使用される心臓信号検
知器に使用することもできる。
【0024】本発明のでバイスは格段に電力を節約す
る。
【0025】圧電センサ素子と付属のセンサ電子回路を
備えたぺースメーカ用の活動センサは約1μAの電流を
消費する。センサ電子回路の第1増幅器段はその電流の
約1/3、すなわち約300nAを消費する。残りの7
00nAはセンサ電子回路の他の部分により使用され
る。本発明の装置によりこのような活動センサを使用し
ても、前記の第1増幅器段が持続的にイネーブルされて
おり、患者は全時間の約80%で安静状態であると仮定
すれば(これは妥当な仮定である)、センサの全消費電
流は約440nAである。すなわち電力消費は半分以下
になる。
【0026】心臓信号検知器は現在のところ、約1μA
の電流を消費する。このような信号信号検知器に同様の
手法で本発明を適用することにより、入力増幅器のこの
例においても第1の増幅器段が持続的にイネーブルされ
ており、検知器電子回路が半分の時間ディスエーブルさ
れていると仮定すれば(これは妥当な仮定である)、全
消費電流は650nAになる。すなわち節約される電流
は350nAである。
【0027】従って、活動センサおよび心臓信号検知で
節約される全電流は約900nAになる。これは控え目
な見積であることを述べておく。というのはこの見積
は、例えば入力増幅器が持続的にイネーブルされている
ことが要求されると仮定しているからである。
【0028】
【発明の効果】本発明による電力消費の低減により、バ
ッテリーの寿命が延長され、および/または比較的に小
型のバッテリーを使用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック回路図である。
【符号の説明】
2 センサ素子 6 コンパレータ 10 給電ユニット 12 センサ電子回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサ素子(2)およびセンサ電子回路
    (12)からなり、電気医療装置を装着した患者にて当
    該医療装置の動作に関連したパラメータを検知するため
    のセンサと、 前記センサ素子(2)の出力信号を所定の閾値と比較す
    るためのコンパレータ(6)とを有する、人体に埋込可
    能な電気医療装置の電力消費を低減するための装置にお
    いて、 前記コンパレータ(6)は、センサ電子回路(10、1
    2)を低電力消費のパッシブモードから高電力消費のア
    クティブモードへまたはその反対に、前記閾値に関連し
    たセンサ素子(2)信号の大きさに依存して切り換える
    ように構成されていることを特徴とする、人体に埋込可
    能な電気医療装置の電力消費を低減するための装置。
  2. 【請求項2】 前記センサ素子(2)は所定の周波数で
    サンプリングされるよう構成されている請求項1記載の
    装置。
  3. 【請求項3】 ローパスフィルタ(16)が、センサ素
    子(2)からの信号の急速な変動を除去するために、セ
    ンサ素子(2)とコンパレータ(6)の間の接続されて
    いる請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 入力増幅器(20)が、センサ素子
    (2)からの信号を増幅するためにセンサ素子(2)と
    コンパレータ(6)の間に設けられている請求項1から
    3までのいずれか1記載の装置。
  5. 【請求項5】 コンパレータ(6)の出力信号により、
    センサ電子回路(12)用の電力供給ユニット(10)
    が制御される請求項1から4までのいずれか1記載の装
    置。
  6. 【請求項6】 高電力消費モードから低電力消費モード
    へのセンサ電子回路(12)の切換を、センサ信号が所
    定の閾値を下回った後所定の期間遅延するために遅延回
    路が設けられている請求項1から5までのいずれか1記
    載の装置。
  7. 【請求項7】 コンパレータ(6)は、センサ信号が所
    定の閾値を上回るかまたは下回るときに、センサ電子回
    路(12)を作動または遮断するように構成されている
    請求項1から6までのいずれか1記載の装置。
  8. 【請求項8】 センサ素子(2)とセンサ電子回路(1
    2)は心電図を記録するための心臓信号検知器を形成
    し、センサ素子は心内電気信号を検知するための素子か
    らなる請求項1から7までのいずれか1記載の装置。
  9. 【請求項9】 センサ素子(2)は、圧力または運動を
    検知する活動センサ素子である請求項1から7までのい
    ずれか1記載の装置。
  10. 【請求項10】 センサ素子(2)は圧電素子である請求
    項9記載の装置。
JP5119467A 1992-05-21 1993-05-21 人体に埋込可能な電気医療装置の電力消費を低減するための装置 Pending JPH0663161A (ja)

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SE9201602A SE9201602D0 (sv) 1992-05-21 1992-05-21 Anordning foer att minska stroemfoerbrukningen hos medicinsk, i maenniskokroppen implanterbar, elektrisk utrustning

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EP (1) EP0570674B1 (ja)
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DE (1) DE69310433T2 (ja)
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