JPS58136357A - 電気的心臓刺激を発生する装置 - 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】 本発明は外部からの心誠刺檄に関する。

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
る隙に有効な心臓鼓動をもたらす十分確立された非浸人
的な技術である。しかし、外部か剌 らの電気鑓激によシ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の局部的知覚神経の刺激に
よる激しい苦痛は比改的高いインピーダンスを有する表
「積の大きな非金属製の皮膚接触部材を１情えた電極の
使用により大幅に１策去できることが分った。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
してそれにより心肝；；刺激に２４３　：Ｊを与えるこ
となく骨格筋収縮を生じる高′市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Ｔきるととも分った
。また刺激パルス持１ｉ７ｐ　：ｉ早ｆｆ４１　ｆ　２
ミリ秒Ｃｍ５）から５乃至４０ｍ５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ｔとも４くう
ととηくはｊ・τ３０乃至５０％減少されることも分っ
た。したがって１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！Ｌｖ’、’ｉ刺激の発生と５ミリ秒よ
シ大きな（好適には？０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。

パルス持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ョメータが電極接続
部の近くに設けら冶、皮膚接触部材の直径は前部電極に
対しては６から１０ｃＷＬＯ間、背部電極に対しては８
から１５（１！Ｘｌ＋の間であり、インピーダンスはｉ
、ｏｏｏ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、皮膚接触部材は戸゛さ
が約６．５５　ｔｍ　（１Ｚ４インチ）のセルローズ・
スポンジの薄板であり１円板は電気接続がなされる側が
シリコンゴムｌｌ：緑材料で覆われている。

第１図には、薄いステンレス虜の円板１４の一方の面に
取付けられた６、６５カ７．ｎ　（１／　４　　インチ
）の厚さのセルローズ・スポンジ１２がら作うれた直径
８ｃＩＩＬの前部電極１０が示され１円板１４ば、１ｄ
緑されたｌ！１１ｉ１１６に電気的に接読され、その他
方の面はシリコンゴムの絶縁層１８にょシ神覆されてい
る。絶縁Ｐはまた板１４の縁部をも覆っている。

背部電極２０（第１図には図示されず）は直径が１２Ｃ
：ｒｎｆある点をｆｋいて電ｕｉ１１ｏと同じである。

第２し１では、電極が患者の胸に取付けられ、パルス発
生器２２に電気的に亦続されている。パルス発生Ｂ、′
、？　２にぐ［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）ｆある。巨１期モードでは。

積率の心ｌｊλモニタ２６からの心臓鼓動のＱ、Ｒｅ信
号がトリガ信号を制ケし、非同期モードでは、トリガ信
号は調節ｏＴ６μな均一速度で供給され、スイッチ（１
メ１示されず）Ｋよねオペレータは信号を手ｋｉｌＴト
リガＴき、さらに所望のどのように１復守なタイミング
・パターンででも信号ま７？：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５ＴｎＦ
−なＩ座席制限制御装置は速いＱＲＳ回朋回器信号、激
な刺激を妨げ、また、１つおきあるいは３個以上のＱ、
　ＲＥ３１’Ｌｌ１期信号の後〒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２
２は・岐路的にトリガ増幅器２８、パルス幅単安定バイ
ブレータ３ｏ１発振器６２、増幅器３４、絶縁変圧器３
６％整流器と減衰器とフィルタを備えた出力回路６８か
らｉｉｉる。

第６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（）に使用される０Ｍ
Ｏ８論理素子を表わし、し１９と半分は増幅器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゛、）す。０ＭＯ８論理素子は９
ボルトの電池４０＆こより電力を供給され、出力段は概
・塔的に４１として示されかつ３６ボルトを得るため有
効に接続さＪまた６ａＩのカンテラ用６ボルト電池によ
り′出力を供給される。パルス発生器２２はｃ　ＭＱ　
Ｓ　論理素子および出力段に対してそれぞれ機械的にｉ
、−合さ＋またオン／オフ制拘１スイッチ４２（ａ）お
よびｆ”Ｉｋ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★；１して鋭い転移を与え
るため秩１目され、正帰還）ｂ−ブに接続されたインパ
ータエ１．工２から成る。ワンショット・パルス幅単安
宇マルチバイブレータ３０はＮＯＲゲートＧ１．インバ
ータエろ、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・１唱パルスである。丙ろ図に示される
特定のコンデンサおよび退抗により、４０ｍ５　のパル
スが発生される。漏洩電流や装置−の故啼から患者を保
護するため、患者への出力は変圧器結合になっている。

４０ｍ５のパルスケ変圧葬３６を涌−；Ｊｍさせる１ζ
め、ｒ初それは発振器３２により２ＫＯの方１ｆ＝＜ｅ
［変ゎ、され１次に変圧器を通過希整流され、Ｗｅさｈ
る。マルチバイブレータ３０の出力はインバータ■４を
介して発振器３２に接続される。

’Ａ徹５３２＃ｉゲー）Ｇ２．Ｇ３およびインバータエ
５全備え、さらに互い［１８０度Ｍ相のずれた出力を有
する２つの出力ノード５０．５２’ｅ有する。）〜ド５
２はインバータ■５に接続され、ノード５０ζ：Ｊ、ゲ
ー）Ｇ４を介して発振器６２に接続さ、ｊする。

、哨３　””Ｉの上部に関連して、電池４１．コンデン
サ５８、直圧漕彼器６０．トランジスタＴ１によシ調整
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Ｔ２．Ｔ３．．．Ｔ４
によりノード５０　、５．２にお：・〕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
ポルトの調整された電デ（と共に１０対１逓昇／絶縁変
圧器６６の１次巻、ｊ、、ｒｌに接続される。変圧器３
６の２次巻紗は整流器５９に接続され、整流？５５９は
ポテンショメータ６２（５にオーム、５ｗＬ　コンデン
サおよびｆｈ　博子６６（鉄心全備えた変圧器コイル、
インダクタンス、１／３　Ｈ）から成るフィルタ６４を
介してＨ４１０，２０に接続される。フィルタ６４　（
、−１十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：＊去
する。

次の表は第３図に示す回路に用いられた回請甑成要素を
含む。

購成要素表 １１，１２．Ｉ４．Ｉ５　　　　　　　　　　４０６９
Ｇ１．Ｇ２．Ｇ３．Ｇ４　　　　　　　　　　４００１
ＴＩ、Ｉ３．Ｉ５　　　　　　　　　　２Ｎ　　１７２
４調整器６０　　　　　　　　　　　　　　ＬＭ３４０
Ｔ２．Ｉ４　　　　　　　　　　　　　２Ｎ　　２’１
０８ダイオード４６　　　　　　　　　　チャ丈ス・イ
ンスツルメント５９Ｄ１．Ｄ２　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１Ｎ　　　４０００整流器５９　
　　　　　　　　　モトローラＲＯ８０４１作において
、ス、ノクンジ１２（および電；ｉ−２０七の対１．−
ｐ；するスポンジ）は尤ずタップ水で湿らせる。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。

湿気またはゲルは一極の世抗τ大：、＠Ｖこ減少し過さ
゛ることなく広い面積に反って思考の皮膚と良好な市気
酌接触全もたらす。電極１０，２．０は筋肉刺激を、′
友少するため、患者の胸（心１臓の近く、左側胸骨の絹
４または第５誓目のすき闇に）と背中（１ｇ甲骨の下）
　Ｖｃそれぞれ位置される。心室停止力、らの緊橡、ｉ
、ぷ生または徐脈が与えられるとき、タイミング回路２
４は非同期モードになり、刺激が１分当シろ０乃至２０
０の調節５Ｔ訃な均一速度で与えられる。回路２４０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ＱＲ８同期信号に続いて均一な
調節酊訃な遅れで刺激が発生される。タイミンク゛回２
洛２４がどちらのモードにあるかに拘らず、ノζルス発
生器２２は入力される各トリガ信号に対して同シ一定パ
ルスを発生する。

ポテンショメータ６２は調節可能な振幅市１１釘装置と
して働き１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オームのノース・インピーダ
ンスで、２，０００オームに７１して１４０ミリアンペ
アである。

２０ｍθより大きなパルス幅は心臓刺゛χにｌｔ、ｉす
る電流をもっと安楽なレベルまで減少するために用いら
れる。

抵抗４８はパルスｔｌＩｉｇ’ｉ例えば２−４０　ｍｓ
のｒａｉｌで変化するためポテンショメータで置（呉メ
ることかできる。例えばガーゼのような他の非金、５七
部「イ全スポンジ１２０代りに用いることができる。

また、′厄給にとって８ｃｍおよび１２函の直径が平均
、１Ｊ　Ｅ＋’ｉ人にりＦしてｂ適であると（１７１ｊ
（八え、それらは異なる用者の倖洛や神経刺激およびｒ
’ｆ６ｉ肉収縮に対する相：：＋　（δ・”に適応する
ため、６および１Ｑｃｒｎと８し・よび１５Ｃｒｎの曲
でそれぞｈ恋えることができる。（電極ｒ自−径の増大
は神１嘩刺激を減少するが収縮され与る筋肉の′″＋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（極を用いる代
りに、心臓鼓１１１信号はｊｕｌｌ激電ン１謳１０゜２
０からイ１払得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

８１１１図は本発明による電・１函の一部波断した斜視
ρ、 第２図は電優に接続されたパルス発生器、・心臓モニタ
おＪ二びタイミング（ロ）路を示すブロック図。 第６１ヅ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：絶緘層 ２２：パルス発生器　　２４：タイミ゛／り゛［「１１
ンｈ２６：６膿モニタ 特許出願人　ロス−ホルマン噌ソ１ル 代理人弁理士湯浅恭主、−（ （外２名） 手　　続　　補　　正　　書 昭和５８年３月λζ日 特許庁長官　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第２１５９４０＠ ２、発明の名称 電気的心臓刺激を発生する装置および方法３補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住所 氏名　　　ロス・ホルマン・ゾル ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の〔特許請求の範囲〕の欄 （別紙） 明細書の〔畳許績求の範■〕を次の通り補正する。 （１）　　局部の暮裏濃！９．□！！！惠−才−し轡み
を綽少するために低電ｍｓ度を供給する高インピーダン
スの非金属製皮膚接触部材を有する一対の′−極と、 前記電ｆｉＫ電気的Ｋｉｌ続されたパルス発生器と、 イイ！をともなうことなく一定の電流パルスを供給する
手段を含み、 とを特徴とする外部非侵入蓋電気式心−刺諷装置。 （２）前記発生器区域極上の電荷から過渡的な電気スパ
イクを除去するためインダクタンスを含むことを特徴と
する特許−求の範囲＠（１３項記載の装置ｍ。 （３）前記パルスの持続時間を父える装置をさらに設け
たことを特徴とする特許請求の範囲１＠４２）項記載の
装置。 （４Ｊ　　８ｉＪ記パルス持続時間が２０乃Ｊ１ｉ４０
ミリ秒の間であることを特徴とする特許請求の範囲第（
３）横配械の装置。 （５）前記パルスの振幅を変える装置をさらに設けたこ
とを特徴とする特許−求のｍ＃ＭＡ第（４）項記載の装
置。 （６）　　前記電極は円形であり、一方の前記電極は６
乃至１００ｍの間の直径を有し、他方の前記電極は８乃
至１５ｃｍの閾の直径を有することをＩ／＃黴とする脅
許−求の範囲Ｍ（１）、！Ｊ起−の装置。 （７）前記インピーダンスは１，０００オームより大き
いことを特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載の装
置。 （６）前記各電極は前記部材の皮膚と接触しない向に取
付けられた金属板をさらに備えこの金属板のＪＩＩＩ出
された表両および縁部は絶縁物質で破装置。 （鴫　前記金属円板はステンレス鋼から作られることｔ
−＊＊とする譬許−求の範１１１第（８）狽紀幀の装置
。 ａ−前記部材はセルローズ・スポンジ材から作られるこ
とを特徴とする特許−求の範！Ｉ！ｉ纂（９）項記載の
装置。 １　前記絶縁物質はシリコンゴムである特許請求の範５
ｒｓ−項記載の装置ふ ａａ　　ｍ配素性化する手段は心細モニタを含みそして
１１６１心−モニタの電気出力に応じて前記パルス発生
器に対するトリガを供給し、前記十段は心Ｓ鼓麺と所望
の位相関係で発生する同期トリガと適合されるトリガな
供給する特許請求の範囲銀（１）項記載の装置。 （１４＠紀′＃Ｉｉ極は前記心臓モニタに入力を供給す
ることを特徴とする特許請求の範囲１８１４項記載の装
置。 ｕ４１　　前記被数の部材はガーゼから作られることを
特徴とする特許請求の範囲第（９）項紀−の装置。 ること、 の非侵人的電気心臓刺歇を発生する方法。 ｔ＆ｅ　　前記パルス持続時間は２０乃至４９１り秒の
閏であることを特徴とする特許−求の範囲第一項記載の
方法。 ■　前記パルスはその振幅を変えるための装置を有する
パルス発生暮により発生され、繭配込る工Ｉ！に先立っ
て前記患者の身体的Ｖｉ歓に応じてパルスの振ＩＩＩＡ
な所菫のレベルに′ｗ４節することをさらに含むことを
特徴とする特許請求の軛囲菖ａ＄項記載の方法。 ｎ　　ｍ記部材はタップ水で湿らされたスポンジである
ことを特徴とする特許請求の範囲第−項記載の方法。 （！Ｊ　前記部材はガーゼから作られることを特徴とす
る特許請求の範１ｉｊｌＱ最積記載の方法。 （７）一方の前記電極は患者の胸の前部に取付けられ、
他方の前記電１には患者の胸の恢部に取付けられること
を特徴とする特許−求の範囲＆４ｕｉ項記載の方法。 ０薯　　前記一方の電極は６乃至１０３の間のＩｌｌ径
な有し、前記他方の電極は８乃至１５（＋１１の間の直
径を有することを特徴とする特許−求の範囲銀（２）現
記−の方法。 （２１前記部材は弱い電解液で湿らされたスポンジであ
ることを特徴とする特許請求の範囲ｇａ！９項紀械現記
法。 （２）　前記スポンジはゲルで被覆されることを特徴と
する特許−求の範囲銀Ｑω項記載の方法。 ３１５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　高インピーダンスの非金属製皮膚接触部材を有す
   る一対の電極と、前記電極に電気的に接続さ−ｔしたパ
   ルス発生器ｐら或シ、前記発生器は５ミリ秒より大きい
   持続時間のパルスを連して、スパイクをともなうことな
   く一定の電流パルスを供給し、前記発生器は付凱装置ｔ
   ヲ備えたことを特徴とする外部非侵入型戒気式心龜刺激
   装置。 ２、′岨唖りの電荷から過渡的な電気スパイクを１”ｉ
   、去する／こめインダクタンスが付与されることをＶｃ
   ￥’けｆ７／′とを特徴とする第２項記載の装置。 ４、前記パルス持続時口１］が２０乃主４０ミリ秒、ｌ
   ）間であることを特徴とする第６項記ｊｉ１“ノの装置
   。 ５、前日己パルスの振１罷を齋オる装置紫さらに設けた
   ことを％黴とする第４項記載の装置。 ６、前記電極は円形で−あシ、一方の前記電極は６乃至
   １０ｃＩＬの間の直径を有し、他方の前記電極は８乃至
   １５ｃｍの間の直径を肩することを特徴とする第１項記
   かの装置。 Ｚ　前記インピーダンスは１，０００オームよシ大きい
   ことを特徴とする第６項記載の装置。 ８、前記電極は前記部材の皮Ｎと辛触しない面に取付け
   られた金ν円板をさらにｉＰ訝、前記金属円板の露出さ
   れた面および吸部は徳に材で′４覆され、前記金属円板
   は電融に電気的に接続されたことを特徴とする第７項記
   載９の装置。 ９　前記金属円板はステンレス鋼から作られることを特
   徴とする第８項紀、ＪＩＪの装置。 １０、前記部材はセルローズ・スポンジ材から作られる
   ことを特徴とする第９項記載の装置。 １１、＠配給縁材はシリコンゴムであることを特徴とす
   る第１０項記載の装置。 １２、前記付勢装置は心臓モニタの電気出力に応じて前
   記パルス発生器に対するトリガ、を供給し、前記トリ力
   は心臓鼓動と所望の位相関係で発生するため同期される
   ことを特徴とする第１項記１の装置。 １３、前記電極は前記心臓モニタに入力を供給すること
   を特徴とする第１２項記載の装置。 １４、前記部材はガーゼから作られることを特徴とする
   第９項２針の装置。 １５、高インピーダンスの非金属製皮膚接触部材を有す
   る２つの電極を患者の胸にｗノ付けること。 スパイクをともなわずかつ５ミリ秒より大きい持続時間
   の一定市流を苓する電気パルスを前記電極間に送ること
   η・ら成る外部からの非侵人的電気心パ・”２刺：敢を
   ′発生する方ｆＦ：。 １６、前記パルス持続時開ｌ１２０乃至４０ミリ秒の＋
   Ｌ’ｌ−（”あるこ−１−を特徴とする第１５項記載の
   方法。 １Ｚ　　・１訂６己パルスはそのｉ、ｆ：９畠企変′２
   ろための装置を有するパルス発生器により発生され、前
   記送や工程に先立って前記患卓、の冴体的特徹に応じて
   パルスのｉ＝に所望のレベルに一１節することをさらＶ
   （含むことを特、：！ｉ！とする第１５項記載の方法。 １８　　前記部材はタップ水で湿らされたスポンジであ
   ることを特徴とする第１５項記載の方法。 １９　　前記部材はガーゼから作られることを特徴とす
   る第１５項記載の方法。 ２０、一方の前記電惧は患者の胸の前部に取付けられ、
   他方の前記電極は患者の胸の後部に耶付けられることを
   特徴とする第１５項記載の方法。 ２１、前記一方の電極に６乃至１０αの０“の直径を有
   し％前記住方の電画は８乃至１５ｃＩｎの間の直径を有
   することを特徴とする第２０項記ｉＮＯ方ｆＪ：。 刀、前記部材は弱いポ解液で湿らされたスポンジである
   ことを特・救とする第１５項記載・夕の方法。 ２３、前記スポンジはゲルで破覆されることを特徴とす
   る第１２項記ｌ；Ｊの方法。