JPS6018419B2 - デマンド形ペ−スメ−カ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は心臓信号識別装置に関する。

デマンド形心臓べーサは当業者にはよく知られている。

このようなべーサは自然の心樽が消失したときだけ心臓
刺激パルスを患者のＤ臓に与える。もし、ただ１個の自
然の心棒が消失すれば、ただ１個の刺激パルスを与える
。１個以上の自然心棒が消失すればそれと同数の刺激パ
ルスが与えられる。

典型的なデマンド形Ｄ臓べーサは、自然心棒の速度と近
似の時間間隔の刺激パルスを発生する。

自然心特を検出すれば、これを検出しない場合に発生す
べき次の刺激パルスは禁止される。刺激パルスを禁止す
れば、ベーサのタイミングサイクルを、次の刺激パルス
（もし必要ならば）が期待される自然心痔とほぼ同時に
発生するように、再スタートさせる。刺激パルスの発生
数とは関係なく、あたかも総てが心博であるかのように
、その相互の間および自然心棒との間が本質的に同一時
間間隔で生起するようなタイミングサイクルで、刺激パ
ルスの発生が再スタートする。実際において、他の信号
が自然心棒と丁度同じように刺激パルスの発生を禁止す
る可能性があることが判明している。

例えば、漂遊する６０（５０）ヘルツ電力のような、普
通の環境において遭遇する強い電気信号は、あたかも自
然心棒が検出されたように刺激パルスを禁止するような
ことをする。この種の外部雑音の例としては、電気カミ
ソリ、電動ドリル、自動車の点火等から放射される雑音
がある。外部雑音による刺激パルスの禁止を防止するた
め、典型的な先行技術のよるデマンド形心臓べーサは雑
音阻止回路を有していた。

実際にこの回路は雑音の繰返し性を検知し、このような
雑音の存在するときはパルス発生機への禁止信号を総て
阻止した。換言すれば、外部雑音から生ずる禁止信号と
自然心棒の感知はパルス発生機において阻止され、ベー
サを非同期モードの動作に戻す原因となる。非同期モー
ドでは、刺激パルスは心臓の自然電位と競合し、心臓に
おける機能の不規則性の原因となる。さらに、非同期動
作になると、デマンド形モードの動作に使用される電池
の電力の保護ができなくなる。本発明は繰返し形外部雑
音の存在下において心臓の自然の活動を検知することの
できるデマンド形心臓べーサを提供するものである。

この機能を実行する回路はまた振中が予定値以下の非繰
返し信号を阻止する。整流回路がキャパシタの電荷を制
御し、感知した繰返し形外部雑音を表わす規準レベルお
よび感知した心臓活動を表わす第２のレベルに電荷を設
定する。検知回路は規準レベルと第２のレベルとの差に
応動し、上記の差が予定値より大きくなるとパルス発生
機リセット信号を発する。非繰返し形信号によって設定
される第２のレベルが予定値より少なければ、これは阻
止され、また回路はリセット信号の繰返し速度を制限す
るための不活性な期間を有している。このように、本発
明により動作を行なうデマンド形心脇べーサは、心臓の
活動が繰返し形外部雑音によってマスクされた時でさえ
も、心臓の自然活動によって禁止されるであろう。非繰
返し形および低い周波数の雑音によって刺激パルスが禁
止されることは、振中があらかじめ定めた値より大きい
信号でなければ刺激パルスを禁止できないように回路パ
ラメータを定めることにより、大中に制限される。また
、ベーサのパルス発生機に与えるリセット信号の頻度（
周波数）を制限するための不活性期間が与えられている
。次に本発明の実施例を図面について説明する。

本発明は第１図および第２図を参照することによりよく
理解される。第１図は、増中器１０、妨害阻止装置１１
、パルス発生機１２および心臓の活動を感知するためお
よび刺激パルスを心臓に与えるための心臓への接続用の
出力装置１３および１４を有する従来技術によるデマン
ド形心臓べーサを示す。外部雑音がなければ、出力装置
１３および１４において感知された心臓の活動を示す信
号は、増中器１０‘こおいて増中され、妨害阻止装置１
１を通過し、リセット信号としてパルス発生機１２に達
する。出力装置１３および１４で感知される信号は、総
て、増中器１０によって、ベーサの電力によって可能な
限りの最大値まで増中される。上述のように、出力装置
１３および１４は心臓の活動を感知するのみならず、外
部雑音をも感知する。

これ等の雑音信号は増中器１川こよって心臓活動信号と
同じく最大レベルまで増中ごれ、もし妨害阻止装置１１
で阻止されなければパルス発生機１２のリセットを行な
うこととなる。妨害阻止装置１１が受ける信号はほぼ同
一の振中であるため、妨害阻止装置１１は増中された信
号の繰返し特性のみに応答して繰返し信号の存在により
パルス発生機１２への全信号を阻止する。従って、妨害
阻止装置１１に与えられる信号が心臓の活動を感知した
ことを示す成分を含んでいても、この成分は何らかの繰
返し形の妨害の存在によりマスクされ、妨害阻止装置１
１によりパルス発生機１２に入らないよう阻止される。
これに反して、妨害阻止装置１１に与えられる非繰返し
形の信号は、心臓の活動を感知したことを示す信号とし
て現れ、妨害阻止装置を通過しパルス発生機１２のリセ
ットを行なうことになる。上記より明らかなように、第
１図に示す原理によって動作するデマンド形心糠べーサ
は、繰返し形の雑音の存在によって非同期動作に転じ、
また自然の心臓活動のないときでさえも繰返し形雑音信
号によってリセットされるのである。勿論、心臓の活動
と外部雑音とを区別する試みとして、第１図のべ−サに
対して当業者に知られている炉波技術を使用することが
可能であろう。しかし、外部雑音の望ましくない影響特
に普通に遭遇する６０ヘルツから生ずる影響を全部除去
するための十分な識別能力をもつ炉波器を設けることは
非常に困難である。第２図は本発明装置を使用したデマ
ンド形心臓べーサを示すものである。

パルス発生機１２と出力装置１３および１４は第１図の
装置のものと全く同様である。例えば、パルス発生機１
２はリセットし得るタイミング回路を有する公知の形式
のものでよい。電極のような共通出力装置１３は、心臓
の自然活動を感知するためおよびパルス発生機１２から
の刺激パルスを与えるため心臓との接続を作るのに適す
るものである。また電極のような、別の出力装置１４も
公知のように設けられている。本発明装置を使用した心
臓べーサは、第２図に示すように前層増中器１５を有し
、これは、自然の心臓活動から発生したものか外部雑音
かを問わず、出力装置１３および１４に現れる信号を、
本発明による妨害識別装置１６を構成する種々のコンポ
ーネントを切換え得るに足りるレベルまで増中する。

このように、妨害識別装置１６に与えられる信号は、出
力装置１３および１４で感知された信号の繰返し速度を
示す繰返し速度を有し、また感知した信号の振中を表わ
す振中を有することとなる。妨害識別装置は、感知した
信号の繰返し速度と振中に応答して繰返し信号を表わす
規準レベルと感知した心臓活動を表わす第２のレベルを
設定する。この規準および第２のレベルの差が予定値よ
り大きいときは、妨害識別装置１６はパルス発生機リセ
ット信号を発生し、この信号は、増中器１７によってこ
のべーサの電源によって得られる最大値まで増中される
。この増中されたリセット信号によりパルス発生機１２
はリセットされ刺激パルスが禁止される。妨害識別装置
には、公知の理由から、リセット信号の周波数を制限す
るため不活性期間が設けられている。次に、第３図には
、第２図に示すデマンド形Ｄ豚べーサに使用されている
本発鯛Ｄ臓信号識別装置の実施例の回路図が示されてい
る。

この図示部分は増中器部１５と、整流器部２０および検
出器部２１とから構成される妨害識別装置１６である。
増中器部１５は、キャパシタンス２２と抵抗２３とから
構成された高城通過炉波器、反転増中器２４、および、
抵抗２５とキャパシタンス２６とからなる低域通過炉波
器から構成されている。増中器２４の利得は従釆装置に
使用されている増中器１０（第１図参照）の利得より少
なく、この増中器２４は、妨害識別装置を構成している
トランジスタの切宅奥機能を実行するに十分な信号を供
給するよう設計されている。すなわち、増中器２４から
の信号は、このべーサの電源により設定される最大の振
中よりも小さし、振中を有する。増中器２４の反転機能
は、感知されたＲ波を示す信号の極性を本発明による妨
害識別装置を構成しているトランジスタの極性に合わせ
るためのものであるキャパシタンス２２と抵抗２３とか
ら構成された高域通過炉波器は以下詳細に述べる理由に
より受動微分回路として動作する。

あるいはこのかわりに、増中器２４をこの高域および低
域通過炉波器とともに、あるいはこれ等の炉波器なしで
能動微分回路として動作させてもよい。高城通過炉波器
によって実行される微分機能を除けば、この高城および
低域通過炉波器は、公知の炉波技術が本発明の妨害識別
装置に使用し得られることを説明するためだけに示した
。能動回路、受動回路のいずれかによる微分によって、
接続点２７に現れる信号は、出力装置１３および１４に
おいて感知された振中の時間に伴う変化を表わすもので
ある。

この微分機能は、当業者にはよく知られている。例えば
、出力装置１３および１４に加えられる繰返し信号は、
接続点２７におけるェンベロープ、すなわち、繰返し信
号の継続時間と繰返し信号の振中を示す振中を有するェ
ンベロープ、を定めることとなる。図において、信号２
８は後続点２７に現れた６０ヘルツの繰返し形信号の微
分された信号で、この信号の上下の部分の境界となる直
線はこのェンベローブを定めるものである。出力装置１
３および１４に現れる感知されたＲ波のような単一のパ
ルスは接続点２７においてパルス信号となる。このよう
なパルス信号を２９で示す。当業者によく知られている
ように、繰返し形信号と感知されたＲ波とが出力装置１
３および１４に現れると、それは接続点２７において３
０で示すような一つの信号となる。この信号３０‘ま、
繰返し形信号の継続時間に等しい継続時間および主とし
て繰返し形信号の振中によって設定される振中を有する
ェンベロープである。信号３０の振中のピーク３１は繰
返し信号と感知したＲ波とを同時に微分した結果である
。接続点２７はトランジスタ３６のベース３５に接続さ
れている。トランジスタ３６のコレクタ３７は抵抗３９
経て十電源へ、ェミッタは抵抗４１を経て−電源に接続
されている。第２トランジスタ４２のベース４３は抵抗
３９とトランジスタ３６のコレクタ３７との間の接続点
４４に接続されている。トランジスタ４２のヱミッタ４
５は十電源へ、そしてそのコレクタは接続点４６に接続
されている。接続点４６はトランジスタ４８のベース電
極４７に接続され、そのェミッタ電極４９は抵抗４１を
介して一電源に接続されている。トランジスタ４８のコ
レクタ電極は十電源３８に接続されている。接続点４６
はキャパシタンス５１を介して−電源に接続されている
。トランジスタ３６および４８によって差鰯増中器が構
成され、トランジスタ４２とともに接続点２７に現れる
微分された信号を整流する。

例えば、２８で示すような微分された６０ヘルツ信号は
トランジスタ３６を継続的にオン・オフする。トランジ
スタ３６がオンのとき、接続点４４は負となり、これに
よりトランジスタ４２がオンとなる。キヤパシタ５１は
トランジスタ４２がオンの間充電され、トランジスタ４
２がオフのとき抵抗５３および５４を経て放電する。抵
抗５３，５４との合成抵抗は、キャパシタンス５１がト
ランジスタ４２のオフの間に極めて緩慢に放電するよう
に、キャパシタンス５１とともに大きい時定数を与える
よう選定する。このように、出力装置１３および１４に
おいて繰返し形信号を感知すると、出力装置１３および
１４において感知された繰返し形信号を表わす規準レベ
ルまでキャパシタ５１が充電されることとなる。非繰返
し形信号あるいは、キヤパシタ５１がトランジスタ４２
のオフの時間の間に放電するような十分に低い周波数の
繰返し形信号に対しては、キャパシタ５１に設定される
規準レベルは零である。出力装置１３および１４が繰返
し形信号と、Ｒ波のような心臓活動とを感知するときは
、３０にて示すようなピーク３１を有する信号が接続点
２７に現れる。

心臓の活動を感知した信号の現れる前に、キャパシタン
ス５１は繰返し形信号により設定される規準レベルに充
電される。この規準レベルは第３図において３０′で示
される。接続点２７にピーク３１が現れると、キヤノン
シタ５１は、規準レベル３０′の上に第２のレベルに充
電される。第２のレベルは第３図３１′で示す。このこ
とから、妨害識別装置１６の整流器部２０は接続点２７
に現れる微分された信号をとり、接続点４６において、
感知された繰返し形外部雑音を表わす規準レベルと感知
された心臓の活動を表めす第２のレベルを有する直流電
圧に変換する。接続点４６は抵抗５６により接続点５５
に接続されている。接続点５５は、キャパシタ５７によ
り−電源に接続され、またトランジスタ５９のベース電
極５８に接続されている。トランジスタ５９のコレクタ
電極６０は十電源３８に、またェミッタ電極６１は抵抗
６２を経て−電源に接続されている。抵抗５３と５４と
は分圧器を構成し、その中間接続点６３はトランジスタ
６５のベース電極６４に接続されている。トランジスタ
６５のコレクタ電極６６は接続点６７に接続され、その
ェミッタは抵抗６２を経て−電源に接続されている。接
続点６７は抵抗６９を経て＋電源３８に接続され、また
トランジスタ７１のベース電極７０に接続されている。
トランジスタ７１のェミツ夕霞極７２は十電源３８に、
そのコレクタ電極７３はリセット信号発生機７４に接続
されている。トランジスタ５９および６５は差動増中器
を構成し、トランジスタ６５のベース電極６４に印加さ
れる電圧がトランジスタ５９のベース電極に印加される
電圧より大きいときトランジスタ７１をオンにする。ト
ランジスタ７１がオンとなると、不活性期間を内蔵して
いる単安定マルチパイプレータからなるリセット信号発
生機７４に起動信号を与える。このリセット信号発生機
７４の出力は、希望によって、このべーサの電源によっ
て設定し得る最大レベルまで増中し、この増中された信
号でパルス発生機１２（第２図参照〉をリセットし、出
力装置１３および１４に現れる刺激パルスを禁止するよ
うにすることができる。リセット信号発生機７４の不活
性期間中は、出力接続部１３および１４によって感知さ
れた非繰返し形または低周波信号は阻止され、パルス発
生機１２を禁止することは防止される。この不活性期間
を有するリセット信号発生機は当業者にはよく知られて
いる。接続点４６に現れる信号は、抵抗５６を経てトラ
ンジスタ５９のベース電極に、また抵抗５３を経てトラ
ンジスタ６５のベース電極６４に達する。

しかし、キャパシタ５７は接続点５５、従ってトランジ
スタ５９のベース電極５８を以前のしベルに保つよう作
用し、薮箱杉点４６における電位変化がベース電極５８
に印加されるのが遅延される。純粋の繰返し形信号が感
知されるときは、接続点４６は規準レベルにあり、そし
てこの電圧は、ベース電極６４にこの規準レベルより予
定値だけ少ない電圧が印加されているうちは、ベース電
極５８に印加される。この状態では、トランジスタ６５
はオフ状態を維持する。俵箱弦点２７にピーク３１が現
れると、このピークは整流され、ピーク３１′として接
続点４６に現れる。この整流されたピークはベース電極
６４に印加され、またベース電極５８へはキャパシタ５
７によって遅延して印加される。もし、ピーク３１′と
規準レベル３０′との差が抵抗５３による電圧降下より
大きければ、トランジスタ６５はオンとなり、接続点６
７を一に駆動する。接続点６７が−となればトランジス
タ７１がオンとなり、リセツト信号発生機７４に起動信
号を与え、パルス発生機リセット信号を送出してパルス
発生機１２からの刺激パルスを禁止する。上記から判明
するように、本発明は、繰返し形の外部雑音を表わす第
１の電圧レベルと心臓活動を表わす第２の電圧レベルと
を設定する整流器部を有する妨害識別装置を具える。

この電圧レベルは感知された信号の微分で動作する整流
回路によって設定される。検出器部は整流された電圧レ
ベルに応答して心臓活動を感知したことを表わす電圧レ
ベルが発生したときリセット信号発生機に起動パルスを
送る。このように、本発明によって動作しているデマン
ド形べーサは、キヤパシタ５１が電源３８のレベルとな
るような大きい外部雑音を除き、繰返し形の外弊雑音が
存在するときでもデマンド・モードで動作を継続する。
さらに、非繰返し形の、あるいは低い周波数の雑音は、
妨害識別装置の整流器部によって設定される電圧レベル
が規準電圧レベルよりも抵抗５３による電圧降下以上上
昇したときだけ、刺激パルスを禁止するが、それはリセ
ット信号発生機７４の不活性期間以外において起動パル
スを送出したときに限られる。本発明の主な利点は、出
力装置１３および１４によって感知された総ての信号を
べーサ電源により可能な最大レベルよりも低いレベルに
増中し、本発明の妨害識別装置をこの増中された信号の
振中と繰返し速度で動作させることによって得られる。
上記の説明に照らして本発明の多くの修正や変形が可能
なことは明らかである。

このような明らかな修正の一例は、図示説明した種々の
回路素子の極性の変更である。また抵抗５３を変えるこ
とによりこの妨害識別装置の感度を変えることができる
。すなわち、抵抗５３を大きくすれば、リセツト信号発
生機７４を起動するのに、Ｒ波、非繰返し形雑音信号あ
るいは低周波の繰返し形信号を大きくする必要がある。
本発明の雑音識別装置はほぼ５ヘルツ以上の繰返し雑音
信号を効果的に阻止し、Ｒ波自身の数倍も大きな繰返し
外部雑音にマスクされているＲ波に応答して心臓刺激パ
ルスの発生を禁止する。特許請求の範囲に記載された範
囲において、本発明は上に特記された以外に実施し得る
ことは明らかである。本発明の実施の態様は次の通りで
ある。

｛１１ 第１の回路は整流器装置を有することを特徴と
する特許請求の範囲記載の装置。

｛２１ 第２の回路は心臓の活動を感知したことを示す
信号の発生速度を制限する不活性手段を有することを特
徴とする特許請求の範囲記載の装置。

‘３｝ 第１の回路は、キャパシタ手段および該キャパ
シタ手段を繰返し形外部雑音に応答して前記規準レベル
に、また感知した心臓活動に応答して第２のレベルに充
電する手段を有することを特徴とする特許請求の範囲記
載の装置。

■ 上記のキャパシタンス手段の充電手段は、微分手段
および該微分手段に応答して上記キャパシタ手段の充電
レベルを制御する手段を有することを特徴とする前記第
３項記載の装置。

‘５｝ 前記の充電制御手段は差動増中器手段を有する
ことを特徴とする前記第４項記載の装置。

■ 前記の充電制御手段は整流器手段を有することを特
徴とする前記第４項記載の装置。‘７｝ 第２の回路は
心臓の活動を感知したことを示す信号の発生速度を制限
する不活性手段を有することを特徴とする前記第６項記
載の装置。

■ 前記第２の回路は差動増中器手段を有することを特
徴とする特許請求の範囲記載の装置。｛９１ 前記第２
の回路はさらに上記差動増中器手段に応答して心臓の活
動を示す信号を発生する手段を有し、該信号発生手段は
該信号の速度を制限する不活性手段を有することを特徴
とする前記第８項記載の装置。‘１■ 前記感知手段に
接続され、該感知手段によって感知された信号の繰返し
速度および振中に応答して心臓活動を感知したことを示
す信号を発生する第１の手段と、該第１の手段に接続さ
れ上記心臓活動信号に応答してパルス発生機リセット信
号を発生する第２の手段とを有することを特徴とする、
リセットし得るパルス発生機および心臓活動を感知する
ため心臓に接続するのに適当な手段を有するデマンド形
心臓べ一の改良。

（１１）前記リセット信号発生手段は該リセット信号の
繰返し速度を制限する不活性手段を有することを特徴と
する前記第１０頁記載の装置。

（１２）前記の第１の手段は、キャパシタンス手段と、
該キャパシタンス手段を感知した繰返し形雑音を表わす
第１のレベルおよび感知された心臓活動を表わす第２の
レベルに充電する手段とを有することを特徴とする前記
第１０頁記載の装置。（１３）前記第２の手段は前記の
第１および第２のレベルの差に応答する手段を有するこ
とを特徴とする前記第ＩＺ負託戦の装置。

（１心前記第２の手段は、さらに、リセット信号繰返し
速度を制限する不活性手段を有することを特徴とする前
記第１２項記載の装置。

（１５）前記第２の手段は、前記第１および第２のレベ
ルの差が予定値を超えたとき制御信号を出す差動増中器
を有することを特徴とする前記第ＩＺ貢言己戦の装置。

（１６）さらに、前記制御信号に応答してリセット信号
を発生する手段を有し、このリセット信号発生手段は該
リセット信号の繰返し速度を制限する不活性手段を有す
ることを特徴とする前記第１８負託教の装置。０７）前
記キャパシタンス手段充電手段は整流手段を有すること
を特徴とする前記第１２頁記載の装置。

（１８）前記のキャパシタンス手段充電手段は、微分手
段と、該微分手段に応答して上記キャパシタ手段の充電
レベルを制御する手段とを有することを特徴とする前記
第１２項記載の装置。

（１９）前記の充電制御手段は差動増中器手段を有する
ことを特徴とする前記第１８頁記載の装置。（２０）前
記の第２の手段はさらにリセット信号の繰返し速度を制
限する不活性手段を有することを特徴とする前記第１９
頁記載の装置。（２１）感知手段によって感知された信
号を表わす振中および繰返し速度を有する信号を発生す
るための、上記感知手段に接続された微分手段と、キヤ
パシタンス手段と、上記微分手段に接続され上記キャパ
シタンス手段を繰返し形外部雑音を表わす第１のレベル
にまた感知された心臓活性敷を表わす第２のレベルに充
電する手段と、上記キャパシタンス充電手段に接続され
上記第１および第２のレベルの差に応答してパルス発生
機リセット信号を発生する手段とを有し、なお、上記リ
セット信号発生手段はリセット信号の繰返し速度を制限
する不活性手段を含むことを特徴とする、リセットし得
るパルス発生機およびＤ臓活動を感知するために心臓に
接続するのに適する手段とを有する形式のデマンド形心
機べーサの改良。

（２２）前記の充電手段は整流器手段を有することを特
徴とする前記第２１項記載の装置。

（２３）前記充電手段およびリセット信号発生手段は差
動増中手段を有することを特徴とする前記第２１項記載
の装置。

（２り 前記の微分手段は能動回路手段を有することを
特徴とする前記第２１項記載の装置。

（２５）前記の微分手段は受動回路手段を有することを
特徴とする前記第２１項記載の装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知のデマンド形心脇べーサのブロック図、第
２図は本発明による心臓信号識別装置を使用したデマン
ド形心臓べーサのブロック図、第３図は本発明の一実施
例の回路図である。 図において、１０，１５，１７は増中器、１２はパルス
発生機、１３および１４は出力装置、２５は反転増中器
、２２，２６，５１，５７はキャパシタ、２３，２５，
３９，４１，５３，５４，５６，６２，６９は抵抗、３
６，４２，４８，５９，６５，７１はトランジスタであ
る。 】１１ 彬９２ 対９３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リセツト可能なパルス発生器及び心臓に接続するの
   に適合した手段を具え心臓活動を感知する型のデマンド
   形心臓ペースメーカにおいて、前記感知手段に接続され
   、前記感知手段により感知された信号を表わす振幅及び
   繰返し速度を有する信号を発生する微分手段 キヤパシ
   タンス手段、 前記微分手段に接続され、前記キヤパシタンス手段を
   感知された繰返し形外部雑音を表わす第１の規準レベル
   にまた感知された心臓活動を表わす第２レベルに充電す
   る手段、 前記キヤパシタンス充電手段に接続され、前
   記第１の規準レベルおよび第２のレベルの差に応答して
   その差が所定値を超えた場合にパルス発生器リセツト信
   号を発生する手段、を具え、 前記リセツト信号発生手
   段は、前記リセツト信号の繰返し速度を制限する不活性
   手段を具備することを特徴とするデマンド形心臓ペース
   メーカ。