JPS6311175A

JPS6311175A - 心臓ペ−スメ−カ−

Info

Publication number: JPS6311175A
Application number: JP62147806A
Authority: JP
Inventors: デビツト、シー、アムンゾン
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-01-18
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0647025B2; DE3777253D1; US4722342A; EP0249820B1; EP0249820B2; EP0249820A1

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、心臓、特に人間の心臓を整調するための心臓
ペースメーカーであって、整調レートが身体活動または
患者の身体の測定された整理学的変化に関係する信号に
より制御されている心臓ペースメーカーに関する。

〔従来の技術〕

この種の、特に呼吸レートに応答する形式の従来の心臓
ペースメーカーはたとえば米国特許第３゜５９３．７１
８号明細書ならびにヨーロッパ特許出願第０．０８９，
０１４号明細書に記載されている。加速度計レート応答
心臓ペースメーカーＪよたとえば米国特許第４．４２８
．３７８号明細書に記載されている。

これらのレート応答心臓ペースメーカーの主な問題点の
１つは、このような心臓ペースメーカーを着装する患者
に対する訓練の開始、継続時間および終了のような種々
の訓練段階を正確に定めることが困難なことである。

米国特許第４．５２７，５６８号明細書には既に、整調
レートが検出された心臓信号の関数として定められる心
臓ペースメーカーが記載されている。この心臓ペースメ
ーカーはさらに、少なくとも１つの　　　　　□検出さ
れた身体パラメータの関数として制御される特別センサ
モードを組み入れている。それにもかかわらず、種々の
訓練段階の正確な決定は上記のように不可能である。

（発明が解決しようとする問題点〕本発明の目的は、訓練の開始、継続時間および終了のよ
うな種々の訓練段階を正しく定めるために通したセンサ
配置を含んでいる改良された心臓ペースメーカーを提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は、本発明によれば、ａ）予め定められた基本整調パルスで整調パルスを発生
するための手段と、ｂ）整調のために心臓に整調パルスを伝達するための手
段と、Ｃ）種々の生理学的変数に関係して身体活動を検出しか
つそれらに関係して対応する身体活動出力信号をそれぞ
れ発生するための複数個の身体活動センサ手段と、ｄ）［々の生理学的変数に関係して種々の訓練段階を決
定するべく単一の身体活動出力信号またはその組み合わ
せを選択するための手段と、ｅ）選択された身体活動出
力信号またはその組み合わせに関係して予め定められた
基本整調レートを変更するため整調パルス発生のための
前記手段および身体活動出力信号選択のための前記手段
に接続されている手段とを含んでいる改良された心臓ペースメーカーにより達成
される。

本発明によれば、種々の生理学的変数に対する２つまた
はそれ以上の種々のセンサが訓練周期中の種々の点にお
いて一層良質の情報を提供する。

たとえば、呼吸（またはたとえば温度）センサは訓練の
開始を定めるための非常に良好なセンサではないが、そ
れは訓練が継続したか否かを定めるための非常に良好な
センサである。逆に、加速度計は訓練の開始を定めるた
めには非常に通しているが、訓練の継続時間または終了
を定めるのには信頼性が低い。すなわち本発明は米国特
許第４，５２７．５６８号明細書の開示内容と明白に異
なる。なぜならば、この特許明細書には、患者の種々の
生理学的特性に対応して得られる多数の種々の形式の信
号が記載されてはいるが、患者の種々の訓練段階を定め
るため、また定められた現在の訓練段階に従って基本整
調レートを変更するため、このような信号の１つまたは
組み合わせを選択し、場合によっては重み付けをして使
用することについては開示されていないからである。

本発明の前記および他の目的、特徴および利点は以下に
その好ましい実施例を図面により詳細に説明するなかで
一層明らかである。

〔実施例〕

第１図には、整調されるべき人間の心臓が全体として参
照符号１を付して示されている。整調電極２が人間の心
臓１の中に、心臓を最も効率的に整調し得る仕方および
位置で挿入されている。整ｍ電極２は整調リード線３を
通じて整調パルス発生器４と接続されている。タイムベ
ースユニット５が導線６を通じて整調パルス発生器４の
整調レートを制御する。

第１の生理学的変数に関係する身体活動に対する第１の
センサ７は導線９を通じて第１の身体活動センサ回路８
と接続されている。第２の生理学的変数に関係する身体
活動に対する第２のセンサ１０は導線１２を通じて第２
の身体活動センサ回路１１と接続されている。両センサ
７．１０が患者の身体に植え込まれていることは好まし
い。センサ配置は、所望であれば、導線１５を通じて対
応する第ｎ身体活動センサ回路１４と接続されている第
ｎ生理学的変数に対する第ｎ身体活動センサ１３により
第１図中に破線で示されているように一層多くの身体活
動センサおよびそれらと組み合わされている身体活動セ
ンサ回路により拡張することができる。

種々の身体活動センサ７．１０．１３が種々の生理学的
変数、たとえば加速度、呼吸、温度、ｐＨ，ｐ０２など
に関係して種々の訓練段階、たとえば訓練の開始、継続
時間および終了、で身体活動を検出するべく設計されて
いる。組み合わされている身体活動センサ回路８．１１
．１４が対応する身体活動出力信号を発生する。これら
の信号は導線１６．１７．１８を通じて選択装置１９に
供給される。

選択装置１９はたとえば入力選択器２１〜２４および重
み付は発生器２５と組み合わせてマイクロプロセッサ２
０または任意の種類の適当な選択論理回路を含んでいて
よく、種々の生理学的変数に関係して種々の訓練段階を
決定するべく単一の身体活動出力信号またはその組み合
わせを選択し得るように設計されている。たとえば入力
選択器２１はｌｊｌ＋練サイクサイクル後に予め定めら
れた時間ステップで単一の身体活動出力信号またはその
組み合わせを相続いて選択するために用いられ得る。従
って入力選択器２２．２３および２４はたとえば、予め
定められた整調レートに関係して、変動が最小な身体活
動出力信号に関係して、かつ（または）Ｒ−の身体活動
出力信号またはその組み合わせがしきいの下に属するか
否かに関係して単一の身体活動出力信号またはその組み
合わせを選択し得るように設計されていてよい。

選択器ｆ１９の出力端は導線２６を通じてタイムベース
ユニット５と接続されている。これらの環境のもとにタ
イムベースユニット５は身体活動センサ回路８．１１．
１４の選択された単一の出力信号または選択された単一
の出力信号の組み合わせに関係して予め定められた基本
整調レートを変更し得るように設計されている。

第１図では整調パルス発生器４、タイムベースユニット
５、身体活動センサユニット８．１１．１４および選択
装置１９はすべて、本発明による心臓ペースメーカーの
ハウジングである植え込み可能な導電性（金Ｎ製）ハウ
ジング２６′の中に収容されている。

第２図および第３図には、第１図による本発明の実施例
が示されている。この実施例では、訓練の開始後に予め
定められた時間ステップΔｔ１、Δｔ２、Δｔ３に従っ
て、加速度センサ１０および組み合わされている加速度
センサ回路１１が訓練の開始（第２図中の周期Ａ）を定
めるために利用されており、また呼吸センサ（整調電極
２）および組み合わされている呼吸センサ回路８が訓練
の継続時間および終了（第２図中の周期ＢおよびＣ）を
定めるために使用されている０時間ステップは選択装置
１９の時間ステップ入力選択器２１により予め定められ
得る。これらの時間ステップはたとえばΔｔｌ＝１０〜
６０ｓ、Δｔ２＝３０Ｓ〜２０ｍ１ｎ、Δｔ３賞３０ｓ
〜３ｍ１ｎの範囲内に選択され得る。整調レートのピー
ク値は第２図中にＲｐで示されている。

第３図では呼吸センサ回路８は、呼吸信号が整調パルス
２８の振幅減衰りの評価時に整調パルス２日から得られ
るように整調パルス２８を処理するため導線２７を通じ
て整調パルス発生器４と接続されているインピーダンス
式呼吸運動計である。

振幅減衰りは呼吸中の交番する身体インピーダンスに従
って変化する。

整調パルス発生器４は電池３１　（スイッチ位置ａ）と
整調リード線３　（スイッチ位Ｗｂ）との間をスイッチ
３０により切換えられ得る出力キャパシタ２９を含んで
いる。スイッチ位置ａでは出力キャパシタ２９は電池３
１により電圧ｖ１に充電される。スイッチ位置すでは出
力キャパシタ２９は整調パルス２０として整調リード線
３を通じて放電される。放電の大きさは呼吸中の患者の
胸郭のインピーダンス変化に関係する。第３図によれば
、整調パルス２８はｖｌからＶ２へ放電する（振幅減衰
Ｄ）。導電性ハウジング２６′は整調のための無関係電
極と（参照符号３２を付して示されている）インピーダ
ンス測定のための第２の電極との双方を定める。インピ
ーダンス測定は電圧および電流の除算によっても行われ
得る。

インピーダンス式呼吸運動計７はサンプル・アンド・ホ
ールド回路３３、差形成器３４、フィルタ３５、非線形
増幅（たとえば二乗）回路３６、積分器３７および電圧
−パルスレート変換器３８を含んでいる。サンプル・ア
ンド・ホールド回路３３は出力キャパシタ２９の電圧ｖ
１、ｖ２をサンプル・アンド・ホールドする。差形成器
３４は差Ｖｌ−Ｖ２をフィルタ３５を通じて非線形増幅
回路３６に供給する。非線形増幅回路３６は、フィルタ
３５の出力端信号を、高いほうの振幅を有する信号部分
が低いほうの振幅を有する信号部分よりも大きい利得で
増幅されるように増幅する。

これらの環境のもとに、呼吸信号を含む関係ある信号部
分がその後の処理のために小振幅のノイズに対して高め
られる。この種の非線形増幅回路は当業者によく知られ
ているので、ここで詳細に説明する必要はない。非線形
増幅回路３６の出力信号は成る時間、たとえば５ないし
３０３の時間にわたり積分器３７の中で積分される。積
分により高周波ノイズが有意義に低減される。電圧−パ
ルスレート変換器３８が呼吸レートに従って積分された
信号をパルスレートに変換する。

タイムベースユニット５は零デコーダ３９、リセット入
力＃Ｉ４１を有するダウンカウンタ４０、タイムベース
レジスタ４２およびアナログ信号−ディジタル制御語変
換器４３を含んでいる。アナログ信号−ディジタル制御
語変換器４３は選択装置工９の出力信号をディジタル制
御語に変換する。

このディジタル制御語はタイムバースレジスタ４２に供
給される。ディジタル制御語はタイムベースレジスタ４
２を、基本整調レート、たとえば６０ビ一ト／分が第２
図の周期Ａにおいては加速度レートに関係して、周期日
においては呼吸レートに関係して変更されるように制御
する。加速度または呼吸レートが増大する時、タイムベ
ースレジスタ４２はダウンカウンタ４０のカウント速度
を、ダウンカウンタ４０が基本レートの場合よりも速く
零に到達するように速くする。これらの環境のもとに零
デコーダ３９がより高いレートでスイッチング信号を発
生し、従って整調パルス発生器４の出力キャパシタ２９
はより高いレートで充電かつ放電する。その結果として
、整調レートは、増大する加速度または呼吸レートに関
係して増大する。整調レートは加速度または呼吸レート
が減少している時には減少する。

第３図で加速度センサ１０は、ペースメーカーサイトに
おける振動的エネルギーを検出された加速度信号に変換
するため、たとえばペースメーカーのハウジング２６′
に取付けられた圧電式力センサを含んでいる。検出され
た加速度信号は加速度センサ回路１１に与えられる。加
速度センサ回路１１はたとえば米国特許第４．４２８，
３７８号明８書に従って帯域通過増幅器４４、スロー波
形発生器４５、スロープ制御部４６および電圧−パルス
レート変換器４７を含んでいる。

以上に本発明をその好ましい実施例について説明してき
たが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは
当業者にとって明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を含む心臓ペースメーカーの実施例のブ
ロック回路図、第２図は訓練周期の間の時間ｔの関数と
しての整調レー）Ｒを示す図、第３図は２つのセンサを
含んでおり第２図に続く第１図による心臓ペースメーカ
ーの実施例を一層詳細に示す図である。１・・・人間の心臓、２・・・整調電極、３・・・整調
リード線、４・・・整調パルス発生器、５・・・タイム
ベースユニット、６・・・導線、７．１０．１３・・・
身体活動センサ、８．１１．１４・・・身体活動センサ
回路、１２・・・導線、１４〜１８・・・導線、１９・
・・選択装置、２０・・・マイクロプロセッサ、２１〜
２４・・・入力選択器、２２・・・電池、２５・・・重
み付は係数発生器、２６．２７・・・導線、２８・・・
整調レート、２９・・・出力キャパシタ、３０・・・ス
イッチ、３２・・・無関係電極、３３・・・サンプル・
アンド・ホールド回路、３４・・・差形成器、３５・・
・フィルタ、３６・・・非線形増幅回路、３７・・・積
分器、３８・・・電圧−パルスレート変換器、３９・・
・零デコーダ、４０・・・ダウンカウンタ、４１・・・
リセット入力端、４２・・・タイムバースレジスタ、４
３・・・アナログ信号−ディジタル制御語変倹器、４４
・・・帯域１ｊｉｉＩ！ｉ増幅器、４５・・・スロー波
形発生器、４６・・・スロープ制御部、４７・・・電圧
−パルスレート変換器、ａ、ｂ・・・スイッチ位置、Ｄ
・・・整調パルスの振幅減衰。ＩＧ　２

Claims

【特許請求の範囲】１）ａ）予め定められた基本整調パルスで整調パルス（
２８）を発生するための手段（４）と、ｂ）整調のために心臓（１）に整調パルスを伝達するた
めの手段（２、３）と、ｃ）種々の生理学的変数に関係して身体活動を検出しか
つそれらに関係して対応する身体活動出力信号をそれぞ
れ発生するための複数個の身体活動センサ手段（７、８
、９；１０、１１、１２；１３、１４、１５）と、ｄ）種々の生理学的変数に関係して種々の訓練段階を決
定するべく単一の身体活動出力信号またはその組み合わ
せを選択するための手段（１９）と、ｅ）選択された身体活動出力信号またはその組み合わせ
に関係して予め定められた基本整調レートを変更するた
め整調パルス発生のための前記手段（４）および身体活
動出力信号選択のための前記手段（１９）に接続されて
いる手段（５）とを含んでいることを特徴とする心臓ペ
ースメーカー。２）単一の身体活動出力信号またはその組み合わせを種
々の係数により重み付けるための手段（２０、２５）を
も含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の心臓ペースメーカー。３）身体活動出力信号選択のための前記手段が、訓練サ
イクルの開始後に予め定められた時間ステップで単一の
身体活動出力信号またはその組み合わせを相続いて選択
するための手段（２０、２１）を含んでいることを特徴
とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の心臓ペ
ースメーカー。４）身体活動出力信号選択のための前記手段が、予め定
められた整調レート値に関係して単一の身体活動出力信
号またはその組み合わせを相続いて選択するための手段
（２０、２３）を含んでいることを特徴とする特許請求
の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の心臓
ペースメーカー。５）身体活動出力信号選択のための前記手段が、変動が
最小な身体活動出力信号に関係して単一の活動出力信号
および（または）それらの組み合わせを選択するための
手段（２０、２３）を含んでいることを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の
心臓ペースメーカー。６）身体活動出力信号選択のための前記手段が、単一の
身体活動出力信号またはその組み合わせがしきいの下に
属するか否かに関係して単一の身体活動出力信号または
その組み合わせを相続いて選択するための手段（２０、
２４）を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第５項のいずれか１項に記載の心臓ペースメ
ーカー。７）しきいがプログラム可能であることを特徴とする特
許請求の範囲第６項記載の心臓ペースメーカー。８）少なくとも第１の身体活動出力信号が訓練の開始を
定めることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
７項のいずれか１項に記載の心臓ペースメーカー。９）少なくとも第２の身体活動出力信号が訓練の継続時
間を定めることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第８項のいずれか１項に記載の心臓ペースメーカー。１０）前記第２の身体活動出力信号が訓練の終了を定め
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項
のいずれか１項に記載の心臓ペースメーカー。１１）前記身体活動センサ手段が前記第１の身体活動出
力信号を検出かつ発生するための加速度センサ手段（１
０ないし１２）を含んでいることを特徴とする特許請求
の範囲第８項記載の心臓ペースメーカー。１２）前記身体活動センサ手段が前記第２の身体活動出
力信号を検出かつ発生するための呼吸センサ手段（７な
いし９）を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲
第９項記載の心臓ペースメーカー。