JPS62275471A - 心臓ペ−スメ−カ - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野コ 本発明は心臓ペースメーカ、特に心室細動を起こしにく
い治療を可能にした心臓ペースメーカに関する。

［従来の技術］ 心臓ペースメーカは一般に正常人より心拍数の少ない人
に治療を施すために用いられ、心疾患者の心拍数を正常
人の心拍数に矯正できるが、この様にして矯正された患
者の血液の心拍出量は正常人に比べて２０〜ｂ カから与えられるパルスにて心臓が停止する危険性を宥
する。

第１４図は心電図の説明図であって、Ｒ波は心房の興奮
波、Ｒ波は心室の興奮波、Ｔ波は心室の再分極波である
。Ｒ波の頂点の時期からＳ波の終わり迄の時期は絶対不
応期と言ってどのような強い電流を流しても心室筋は興
奮しない。Ｓ波の終わりからＴ波の終わり迄の時期を相
対不応期と言い、この時期にある程度強い刺激を加える
と、細胞内電位はしきい値を越え心室筋に電気的興奮の
みを起こさせることが出来る。相対不応期の終わりから
次の絶対不応期の始め迄の時期では、電気刺激によって
細胞内電位がしきい値を越え心室を電気的及び機織的に
興奮させることが出来る（このことを心臓を興奮させる
と言っている）。従って、心臓を興奮させるパルスはこ
の時期に発生させ、電気的興奮のみを惹起するパルスは
相対不応期に発生させる。以下、心臓を興奮させる時期
のパルス、電気的興奮のみを惹起する時期のパルスと呼
ぶ。

第１図は従来の心室ペースメーカの刺激パルスを示すも
ので、１つの単発パルス１　（心臓を興奮させる時期の
パルス）の刺激にて心室に１回の興奮収縮を起こすこと
ができるが、この単発パルスを用いる方式では心拍を遅
くすることができない。このため、第２図に示す如く、
前記単発パルス１と同様に心室に１回の興奮収縮を起こ
す第１パルス２（心臓を興奮させる時期のパルス）の後
に、第２パルス３（電気的興奮のみを惹起する時期のパ
ルス）を挿入して結合パルス４を構成し、この結合パル
ス４を用いて心拍を遅くする試みが成されて来たが、こ
の方式は心室細！ｖＩ（いわゆる心停止）を誘発する危
険性が非常に高く、臨床に用いられる迄に至っていない
。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は従来のペースメーカが有する上述の欠点を除去
するもので、複数のパルスから成るパルス群を心臓を興
奮させる時期のパルスとして用いることにより、細動の
誘発が極めて少なく、心拍出量を正常値に近い値に維持
し乍ら心室のベーシングを可能にする心臓ペースメーカ
を提供する。

［問題を解決するための手段及び作用コこの問題を解決
する一手段として、本発明の心臓ペースメーカは、心筋
興奮を示すＲ液検出手段と、Ｒ波の検出に関連してパル
ス群を発生するパルス群発生手段とを備え、心臓を興奮
させる時期に２皿以上の連続したパルス群を発生し、以
後前記動作を繰返す。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面と共に詳細に説明する。

第３図は第２図の第２パルス３（電気的興奮のみを惹起
する時期のパルス）に代えて２個以上のパルスを連続さ
せた第２パルス群５を用いる本発明のペースメーカの刺
激波形図である。即ち、単発の第２パルス３を、これよ
り狭いパルス幅を有する複数の連続した第２パルス群５
に分解し、この第２パルス群５を用いて刺激を行なうも
ので、第２パルス群５を構成する夫々のパルスの幅ある
いは幅と波高値を第２パルス３より小さくして心室細動
を防止すると共に確実に頻脈の抑制を行うものである。

第３図に示す上述した波形を心室に供給すると、まず第
１パルス２にて心室が興奮及び収縮する。然る後、第２
パルス群５が供給されると心室に電気的興奮のみが誘発
される。そして次に起こる筋収縮が抑制されて拍動数が
低減される。更に次の第１パルス２及び第２パルス群５
の組合せを供給することによって心室は上述の動作を繰
返すのである。この時に最初の第１パルス２と次にくる
第１パルス２の間隔を適当に設定することにより、心拍
数を任意に設定することができ、頻脈の抑制が容易に行
なえる。第４図は本発明に係る第１図に示す単発パルス
１の代わりにパルスｕ６（心臓を興奮させる時期のパル
ス）を用いた例示で、この様にパルス群を用いると心室
細動が誘発され難いことが実験で明白となった。即ち、
パルス幅が２０ｍ５ｅｃの時に心室細動を起こす閾値が
竜も低く、パルス幅が狭くなるに従って闇値が上昇し、
心室細動が起き難くなるのである。また、０．１ｍ５ｅ
ｃ程度の幅のパルス群にて心室を充分に興奮させること
ができるので、このバーストパルスを用いる方法は従来
のペースメーカの刺激方法に比して極めて安全且つ確実
な方法と言える。なお、第５図に示すように、第１パル
ス群７（心臓を興奮させる時期のパルス）をと第２パル
ス群８（電気的興奮のみを惹起する時期のパルス）から
成るバーストパルスの組合わせを繰返して心室に供給し
ても頻脈を抑圧することができる。また、第２パルス群
８の後に第３パルス群、第４パルス群（電気的興奮のみ
を惹起する時期のパルス、図示せず）を加えると更に心
筋の機成的収縮を抑制することができる。上述の説明に
はパルスの極性につき特に述べていないが、正極または
負極のパルスのうち一方を用いれば良い。

また正負両極のパルスを用いることもできる。

この様にバースト状のパルスを用いることによって心室
細動を誘発する危険性が少なくなるが、バースト状パル
スの電流量が増大すると心室細動を惹き起こす可能性が
充分に考えられる。

この前兆は動脈圧波形を観察することによって調べるこ
とができる。即ちパルス群の影響にて動脈圧が急激に低
下する場合は、心室細動が誘発される寸前の状態である
。この時に車−パルスあるいはパルス群（心臓を興奮さ
せる時期のパルス）と次のパルス群（電気的興奮のみを
惹起する時期のパルス）の間の時間を長くするか或いは
短くする事によって、細動８発を避けることができる。

この様に車−パルス或いはパルス群と次のパルス群の間
の時間を変化させた場合、本発明の特徴である“心筋の
電気的興奮のみを１回起こさせ且つ機械的な収縮を惹起
させぬ”と言う作用への影害が懸念されるが細動８発を
避けるに必要な程度の掻く僅かな刺激タイミングの変化
では侮辱本発明の特徴を損なわないことが動物実験で明
らかとなっている。これ等のことはパルス群とパルス群
の間の時間についても同様である。更に、公知の単一パ
ルスにより心室の電気的及び機械的興奮、収縮を惹起さ
せ、次の阜−パルスで電気的興奮のみを起こさせる方法
においても、これ等車−パルス間の時間間隔を動脈圧の
変化に基づく情報から僅か変化させることにより、細動
の危険を回避できる事が判明した。

またパルス群−の継続時間は短い程安全であるので、パ
ルス群を発生させている間に心興Ｍ’に位を検出し、興
奮が生じた場合にそれ以後のパルスの発生を中止してパ
ルス群の持続時間を短くする。

興奮電位の検出は、サンプリング方式を用い、この方式
による検出は、公知の回路を用いて容易に行なえる。

次に頻脈抑制用ペースメーカの回路をブロック的に示し
た第６図と共に本発明に係るペースメーカの回路につき
説明する。この回路には３位置型の切換えスイッチ１０
が設けられ、夫々の切換位買１〜３に対応するペースメ
ーカの出力波形が第７図に示される。また２つの発振器
１２．１５が設けられ、こら等の発振器１２．１５にて
単発パルス及びバーストパルスが形成される。更に遅延
回路１６とフリップフロップから成るスイッチ手段１４
．１７が設けられ、上記発振器１２゜１５が形成するパ
ルスの制御が行なわれる。次にこの回路の作用につき説
明する。まず切換えスイッチ１０が切換位置１にある場
合は、第７図（１）の如く心室刺激パルスは与えられて
いない。この状態で心筋興音波即ちＲ彼がＲ液検出回路
１１で検出され、これにて電極が正常に心筋に接続され
ているか確認される。次いで切換えスイッチ１０を切換
位置２に切換えると発振器１２が動作し、心臓を興奮さ
せるパルスを有効な時期（Ｔ波の終わりからＲ波の始め
）に発生させるためにベーシングを行う。このベーシン
グは安全のためにデマンドベーシングでなければならな
い（デマンドベーシングは広く患者に植え込まれている
心臓ペースメーカに使われているので、説明は省く）。

心臓を興奮させるパルスを有効な時期に発生し且つデマ
ンドベーシングを達成するためにＲ液検出回路１１と発
振器１２との間が接続されている。出力回路１３を介し
て第７図（２）に見られるような単発パルス２（心臓を
興奮させる時期のパルス）と単発パルス３（電気的興奮
のみを惹起する時期のパルス）による心室のベーシング
が行なわれる。この状態で次の段階のベーシングレート
を決定し、切換えスイッチ１０を切換位置３に切変える
と、発振器１２がパルスを発生した直後にスイッチ用フ
リップフロップ１４が動作して発振器１２の動作が停止
する。これと共に発振器１５が所定の周期で第１パルス
２（心臓を興奮させる時期のパルス）の発生を開始する
。第１パルス２の発生後、所定の遅延時間が経過すると
遅延回路１６が遅延パルスを発生し、この遅延パルスに
てパルス群発生期間を設定する時間長設定回路１７が動
作する。これにてパルス群発生回路１８から第２パルス
群５（電気的興奮のみを惹起する時期のパルス）が発生
され、第７図（３）に示す刺激波形が得られる。この様
に切換えスイッチ１０を用い、心電図を観察し乍ら段階
的に心室のベーシングを行なうと極めて安全に所定の心
拍数に調整することができる。

又、第１１図に示す様に心興奮電位検出回路２１にて心
筋に供給されるパルス群のパルス休止期間に心興奮電位
を検出し、興奮が生じた時点でパルス群発生回路１８に
パルス開始回路１９から停止信号を送ってパルスの発生
を中断させ、結果としてパルスの持続時間を短くすると
、頻脈及び徐脈の抑制を可能にし且つ心拍出量を正常値
に近い値に維持し乍ら心室のベーシングを行なうと同時
に心室の負担を軽減して、心室細動の発生を未然に防止
することができ、安全性を飛躍的に高めることができる
。

更に、第１２図に示すように動脈圧センス回路２０を設
け、動脈圧を監視すると共に動脈圧が低下した時に（例
えば、正常値の半分に成った場合）、遅延回路１６及び
時間長設定回路１７に動脈圧検出回路２０から制御信号
を供給し、第１パルス（心臓を興奮させる時期のパルス
）と第２パルス群（電気的興奮のみを惹起する時期のパ
ルス）との間隔を、第２パルス群が電気的興奮のみを惹
起する時期を出ない範囲で変えたつ、第２バシス群の時
間長を短くすると、頻脈の抑制を可能にし且つ心拍出量
を正常値に近い値に維持し乍ら心室のベーシングを行な
うと同時に動脈圧の患部な低下に対する応急処置を行う
ことによって心室細動の誘発が未然に防止され、安全性
を高めることが出来る。

ここで、遅延回路１６は公知のＲＣ回路あるいはディレ
ーチップで構成され、時間設定値は電子スイッチ等の作
動により、遅延時間を制御して、第２パルス（電気的興
奮のみを惹起する時期のパルス）の発生時点を制御する
。発生時点を８動させる時間幅は、電気的興奮のみを惹
起する時期から出ることがなければよい。又、早くして
も遅くしても安全効果は同じである。本例では、２０ｍ
５ｅｃ遅くなるようにした。更に、公知のＲＣ回路ある
いはディレーチップで構成された時間長設定回路１７の
時間設定を同様に制御すれば、より大きな効果があげら
れる。この場合は当然時間長を短くするだけでよい。本
例では、２０ｍ５ｅｃ短くなるようにした。尚、時間長
設定回路１７はパルス群発生回路１８に含まれても良い
。

更に動物実験の結果、第１０図が示す如く第１パルス（
心臓を興奮させる時期のパルス）を加える代わりに心室
自発のＲ波を検出し、このＲ波よりある遅延時間の後に
パルス群３ｏを加えても電気的興奮のみを惹起させかつ
心筋の機械的収縮を惹起させない。この場合、パルス群
によって惹起された電気的興奮、即ち話発Ｒ波は検出し
ないように電子回路を構成しておく必要がある。

但し、２回以上連続してパルス群３ｏを加えて機械的収
縮を惹起させないようにする場合は、最後に加えられた
パルス群３０によって誘発されたＲ彼のみ検出しないよ
うにする。この実施応用例を実現するための回路例を第
８図並びに第９図を用いて説明する。

まず、心室自発のＲ波をセンス回路３１で検出した時か
ら所定の時間経過後にパルス群を発生させるための遅延
パルスが遅延回路３２で形成される。この遅延パルスに
てパルス群発生期間を設定する時間長設定回路３３が作
動する。この遅延パルスによってパルス群発生回路３４
からパルス群が発生し、出力回路３５に与えられる。パ
ルス群が心臓に加えられた時に作動し、これによって誘
発される話発Ｒ彼の発生までの時間長に亘ってその動作
状態を維持する遅延回路３６によりセンス回路３１への
人力を禁止しておくことにより、誘発Ｒ波の検出を阻止
できる。心室自発のＲ波の一周期内に最初は心室自発の
Ｒ彼、以降は話発Ｒ波を基準として少なくとも２回以上
に亘ってパルス群を心臓に加える場合は、最後の話発Ｒ
彼のセンス回路３１による検出を阻止する必要がある。

これを実現する回路が第９図に示される。即ち、パルス
群発生回路３４のパルス群発生回数を計数するバースト
回路カウンター３７を設け、バースト回数カウンター３
７は所定のバースト発生回数をカウントアツプすると計
数完了信号を遅延回路３８に与える。これにより、遅延
回路は最後のパルス群が加えられた時から、少なくとも
それによる誘発Ｒ彼が発生する開作動し、Ｒ液検出回路
３１によるパ発Ｒ彼の検出を例えばＲ液検出回路３１の
ゲートを開くことにより阻止する。

前記心室自発のＲ波を使えば、心臓に対する負担は非常
に少ない。一方、症状の重い人には心臓を興奮させるパ
ルスを与えた方が有効である。

［発明の効果］ 本発明は、複数のパルスから成るパルス群を心臓を興奮
させる時期のパルスとして用いることにより、細動の既
発が極めて少なく、心拍出量を正常値に近い値に維持し
乍ら心室のベーシングを可能にする心臓ペースメーカを
提供し、心臓病患者に大きな安心感を与えることができ
、大きな社会的貢献が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の心室ペースメーカの刺激パルスを示す波
形図、 第２図は従来の頻脈用刺激パルス波形を示す図、 第３図は本発明に係る頻脈抑制用刺激パルスを示す波形
図、 第４図はバーストパルスを用いた本発明に係る心室ペー
スメーカの刺激パルスを示す波形図、第５図は複数のパ
ルス群を用いて頻脈を抑制する本発明に係る心臓ペース
メーカの刺激パルスを示す波形図、 第６図、第８図、第９図、第１１図。 第１２図、第１３図は実施例のペースメーカの構成を示
すブロック図、 第７図は第６図の出力を示す波形図、 第１０図は第８図の例を説明するための波形図、 第１４図は心電図の説明図である。 図中、１・・・単発パルス、２・・・第１のパルス、３
・・・第２のパルス、４・・・結合パルス、５．８・・
・第２パルス群、６・・・パルス群、７・・・第１パル
ス群、１０・・・切換スイッチ、１１・・・Ｒ液栓出回
路、１２・・・発振器、１３・・・出力回路、１４・・
・スイッチ用フリップフロップ、１５・・・発振器、１
６・・・遅延回路、１７・・・時間長設定回路、１８・
・・パルス群発生回路、１９・・・パルス停止回路、２
０・・・動脈圧検出回路、２１・・・心興奮電位検出回
路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）心筋興奮を示すＲ波検出手段と、Ｒ波の検出に関
   連してパルス群を発生するパルス群発生手段とを備えた
   心臓ペースメーカであつて、心臓を興奮させる時期に２
   個以上の連続したパルス群を発生し、以後前記動作を繰
   り返すことを特徴とする心臓ペースメーカ。