(57)【要約】【課題】心臓が除細動状態にあるときに適正な除細動パルスを出力して心臓を適正に除細動して心臓組織の同期的な収縮を回復させる。【解決手段】心臓に配置される一対の電極２ａ，２ｂと、一対の該電極２ａ，２ｂ間に定電流を供給する定電流回路８と、該定電流回路８からの定電流の供給をパルス状に切り替える供給切替部ＳＷ５と、一対の電極２ａ，２ｂ間の電位差を検出する電位差検出部９と、供給切替部ＳＷ５により一対の電極２ａ，２ｂ間にパルス状の定電流が供給されているときに電位差検出部９により検出された電位差に基づいて、定電流回路８から供給される定電流の値を調節する制御部７とを備える除細動装置１を提供する。【選択図】図１
2014200313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓に配置される一対の電極と、
一対の該電極間に定電流を供給する定電流回路と、
該定電流回路からの定電流の供給をパルス状に切り替える供給切替部と、
一対の前記電極間の電位差を検出する電位差検出部と、
前記供給切替部により一対の前記電極間にパルス状の定電流が供給されているときに前記電位差検出部により検出された電位差に基づいて、前記定電流回路から供給される定電流の値を調節する制御部とを備える除細動装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記供給切替部による一対の前記電極間への最初のパルス状の定電流の出力期間の初期に、前記電位差検出部により検出された電位差に基づいて前記定電流の値を調節する請求項１に記載の除細動装置。
【請求項３】
前記供給切替部による所定期間にわたる１回以上のパルス状の定電流の供給後に、該定電流よりも高い電流の除細動パルスを出力する除細動パルス発生部を備える請求項１または請求項２に記載の除細動装置。
【請求項４】
前記除細動パルス発生部が、電荷を蓄積するコンデンサと、該コンデンサに充電する充電部と、前記コンデンサから放電する放電部と、前記コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出部とを備え、
前記制御部が、前記電位差検出部により検出された電位差と加えた定電流の値とに基づいて心臓のインピーダンスを算出し、前記電圧検出部により検出された端子電圧と前記インピーダンスとに基づいて、前記コンデンサから所望のエネルギが出力されるように前記充電部および前記放電部の少なくとも一方を制御する請求項３に記載の除細動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除細動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、心臓が細動状態にあるときに、高エネルギの除細動刺激を心臓に加えて、個々の組織区域の無秩序な収縮を鎮め、心筋において細胞管に組織的に広がる活動電位を再構築し、心臓組織の同期的な収縮を回復させる除細動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この除細動装置では、単一相の補助パルスを含む電気的除細動パルスの連続を送出し、次いで、２相除細動パルスを送出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５１４５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、心臓のインピーダンスは心臓の状態によって変化するので、異なる状態の心臓に対して同一の電圧の除細動パルスを出力しても、心臓に与える影響は大きく相違し、必ずしも適正な除細動刺激を与えることができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、心臓が除細動状態にあるときに適正な除細動パルスを出力して心臓を適正に除細動して心臓組織の同期的な収縮を回復させることができる除細動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、心臓に配置される一対の電極と、一対の該電極間に定電流を供給する定電流回路と、該定電流回路からの定電流の供給をパルス状に切り替える供給切替部と、一対の前記電極間の電位差を検出する電位差検出部と、前記供給切替部により一対の前記電極間にパルス状の定電流が供給されているときに前記電位差検出部により検出された電位差に基づいて、前記定電流回路から供給される定電流の値を調節する制御部とを備える除細動装置を提供する。
【０００７】
本態様によれば、心臓に配置された一対の電極間に、供給切替部の作動によりパルス状の定電流が供給されると、電位差検出部により一対の電極間の電位差が検出される。これにより、心臓のインピーダンスが検出されるので、所望の電圧の刺激パルスを供給するための定電流の値を算出することが可能となる。したがって、制御部が電位差に基づいて定電流の値を調節することで、所望の電圧を一対の電極間に印加することができ、効率的に心臓を刺激することができる。
【０００８】
上記態様においては、前記制御部が、前記供給切替部による一対の前記電極間への最初のパルス状の定電流の出力期間の初期に、前記電位差検出部により検出された電位差に基づいて前記定電流の値を調節してもよい。
このようにすることで、一連のパルス状の定電流の出力期間の初期において、残りの出力期間に適正な電圧を一対の電極間に印加可能な定電流の値を設定できる。
【０００９】
また、上記態様においては、前記供給切替部による所定期間にわたる１回以上のパルス状の定電流の供給後に、該定電流よりも高い電流の除細動パルスを出力する除細動パルス発生部を備えていてもよい。
このようにすることで、最初に除細動パルスを出力する場合と比較して、一対の電極間に印加する電圧値を十分に低減することができ、心臓に係る負担を軽減することができる。除細動パルスに先立つ定電流パルスの値を正確に設定することで、より効率的に除細動を行うことができる。
【００１０】
また、上記態様においては、前記除細動パルス発生部が、電荷を蓄積するコンデンサと、該コンデンサに充電する充電部と、前記コンデンサから放電する放電部と、前記コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記制御部が、前記電位差検出部により検出された電位差と加えた定電流の値とに基づいて心臓のインピーダンスを算出し、前記電圧検出部により検出された端子電圧と前記インピーダンスとに基づいて、前記コンデンサから所望のエネルギが出力されるように前記充電部および前記放電部の少なくとも一方を制御してもよい。
【００１１】
このようにすることで、定電流パルスの出力前あるいは出力中からコンデンサに充電して、定電流パルスの出力後に除細動パルスを出力する場合に、定電流パルスの出力期間が変動等してコンデンサの端子電圧が変動しても、制御部が充電部および放電部の少なくとも一方を制御してコンデンサの端子電圧を所定の値に調節でき、所望のエネルギを有する除細動パルスを一対の電極間に供給して、適正な除細動を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、心臓が除細動状態にあるときに適正な除細動パルスを出力して心臓を適正に除細動して心臓組織の同期的な収縮を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る除細動装置を示すブロック図である。
【図２】図１の除細動装置の制御部による動作を説明するフローチャートである。
【図３】図１の除細動装置の制御部による第１，第２のコンデンサの端子電圧の時間変化および電極間に出力されるパルス波形の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る除細動装置を示すブロック図である。
【図５】図４の除細動装置の制御部による動作を説明するフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおけるステップＳ３’の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態に係る除細動装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る除細動装置１は、図１に示されるように、心臓に配置される一対の電極２ａ，２ｂと、電圧を供給する電源３と、該電源３から供給される電圧を昇圧するトランス４と、該トランス４と電極２ａ，２ｂとの間に配置され、定電流パルスを発生させる定電流パルス発生部５および除細動パルスを発生させる除細動パルス発生部６と、これらを制御する制御部７とを備えている。
【００１５】
定電流パルス発生部５は、電荷を蓄積する第１のコンデンサＣ１と、該第１のコンデンサＣ１に蓄積された電荷を設定された値の定電流に変換して一方の電極２ａに出力する定電流回路８と、第１のコンデンサＣ１への電圧の供給をオンオフするスイッチＳＷ１と、定電流回路８の出力を、電極を介して接地するか否かを切り替えるスイッチ（供給切替部）ＳＷ６と、電極２ａ，２ｂ間の電位差を検出する電位差検出部９とを備えている。
【００１６】
また、除細動パルス発生部６は、電荷を蓄積する第２のコンデンサＣ２と、該第２のコンデンサＣ２への電圧の供給をオンオフするスイッチＳＷ２と、第２のコンデンサＣ２の端子の一対の電極２ａ，２ｂとの接続を切り替えるスイッチＳＷ３，ＳＷ４とを備えている。
制御部７は、電位差検出部９により検出された電極２ａ，２ｂ間の電位差と、定電流回路８から出力した電流値とに基づいて電極２ａ，２ｂ間のインピーダンスを測定し、所望の電位差が電極２ａ，２ｂ間に印加されるように、定電流回路８を調節するようになっている。
【００１７】
また、制御部７は、図示しない心電信号検出部により検出された心電信号に基づいて心臓が細動状態になったか否かを判定し、細動状態であると判定された場合にはトランス４を駆動して電源３の電圧を昇圧するとともに、スイッチＳＷ１を閉じて第１のコンデンサＣ１への電荷の蓄積を開始させるようになっている。スイッチＳＷ１は、第１のコンデンサＣ１の端子電圧が所定の電圧値になった時点で開かれるようになっている。
【００１８】
また、制御部７は、スイッチＳＷ１が開かれるタイミングでスイッチＳＷ２を閉じて第２のコンデンサＣ２への電荷の蓄積を開始させるようになっている。スイッチＳＷ２も、第２のコンデンサＣ２の端子電圧が所定の電圧値になった時点で開かれるようになっている。
【００１９】
制御部７は、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２が図示しない電圧検出部にて所定の電圧値に達したか否かを確認し、達した後のタイミングで、定電流回路８を作動させ、設定された値の定電流を出力させるようになっている。そして、制御部７は、定電流が出力された直後に電位差検出部９により検出された電極２ａ，２ｂ間の電位差と、出力された定電流の値とに基づいて心臓のインピーダンスを算出し、電極２ａ，２ｂ間に所定の電圧が印加されるように定電流の値を補正すべく、定電流回路８を調節するようになっている。
【００２０】
定電流の値が調節された後の制御部７は、調節された定電流の値で、所定の時間にわたってパルス状の定電流を出力させるように、スイッチＳＷ６を制御するようになっている。
そして、予め定められた定電流パルスの出力期間が経過した後には、制御部７は、定電流回路８を停止させるとともに、第２のコンデンサＣ２の端子電圧が一対の電極２ａ，２ｂのいずれかに交互に印加されるように、スイッチＳＷ３〜ＳＷ６のオンオフを切り替える制御を行うようになっている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る除細動装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る除細動装置１により心臓に除細動刺激を与えるには、心電信号に応じて心臓が細動状態にあると判定された場合には、制御部７が、図２に示されるように、予め設定されている電極２ａ，２ｂ間のインピーダンス（心臓の任意の状態で測定されたもの、あるいは、前回の細動状態で測定されたもの）を参照し（ステップＳ１）、電極２ａ，２ｂ間に所望の電圧が印加されるように、定電流回路８を調節する（ステップＳ２）。
【００２２】
次いで、制御部７はトランス４に指令して電源３の電圧から昇圧させるとともに、まず、スイッチＳＷ１を閉じて第１のコンデンサＣ１に電荷を蓄積させる。次いで、第１のコンデンサＣ１に十分な電荷が蓄積され、スイッチＳＷ１が開かれるタイミングで、制御部７は、スイッチＳＷ２を閉じて第２のコンデンサＣ２に電荷を蓄積させる（ステップＳ３）。
【００２３】
そして、フラグＮを初期化した後（ステップＳ４）、第２のコンデンサＣ２に十分な電荷が蓄積され、スイッチＳＷ２が開かれるタイミングで、制御部７は、定電流回路８を作動させ、ステップＳ２において調節された定電流の値でパルス状の定電流の供給と停止とを所定の周期で複数回繰り返すようスイッチＳＷ５のオンオフを制御する（ステップＳ５）。
【００２４】
この場合において、制御部７は、図３に示されるように、定電流の最初の供給のための出力期間のうちの初期、例えば、出力期間が１００ｍｓｅｃの場合、最初の数ｍｓｅｃの期間（図３に定電流パルス電圧補正期間として表記。）であるか否かを判定し（ステップＳ６）、定電流パルス電圧補正期間である場合には、電位差検出部９により検出された一対の電極２ａ，２ｂ間の電位差を受け取り（ステップＳ７）、受け取った電位差の値が所定の閾値範囲であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００２５】
そして、制御部７は、検出された電位差が閾値範囲外である場合に、受け取った電位差の値を供給した定電流の値によって除算することによるインピーダンスを算出し（ステップＳ９）、算出されたインピーダンスにより所望の電圧を除算することによる定電流の値を算出し（ステップＳ１０）、算出された定電流の値を出力するよう定電流回路８を調節する（ステップＳ１１）とともに，フラグＮを書き換える（ステップＳ１２）ようになっている。
【００２６】
この後に、制御部７は除細動パルスの出力タイミングであるか否かを判定し（ステップＳ１３）、出力タイミングではない場合には、ステップＳ５からの工程を繰り返す。出力タイミングである場合には、定電流パルスの出力を停止し（ステップＳ１４）、除細動パルスを出力する（ステップＳ１５）。
【００２７】
定電流パルスの出力停止（ステップＳ１４）は、スイッチＳＷ６を開くことにより行われる。除細動パルスの出力（ステップＳ１５）は、スイッチＳＷ３，ＳＷ６を閉じて、スイッチＳＷ４，SW５を開くことにより行われる。すなわち、これらの工程は、まず、スイッチＳＷ４，ＳＷ５を開いてスイッチＳＷ３，ＳＷ６を閉じることにより、第２のコンデンサＣ２の出力端子をプラス電極２ａに接続し、マイナス電極２ｂを接地することにより行われる。
【００２８】
次いで、所定期間経過後に、制御部７は、ＳＷ３，ＳＷ６を開いて、ＳＷ４，ＳＷ５を閉じることにより、第２のコンデンサＣ２の出力端子をマイナス電極２ｂに接続し、プラス電極２ａを接地する。これにより、定電流パルスより高い電圧の極性の異なる一往復の除細動パルスを一対の電極２ａ，２ｂ間に出力することができる。
【００２９】
このように、本実施形態に係る除細動装置１によれば、定電流パルスの出力期間の初期に心臓のインピーダンスを測定し、所望の電圧が印加されるように定電流回路８を調節するので、心臓の状態に合わせて正確な定電流パルスを供給し、効果的に除細動を行うことができるという効果を奏する。
また、定電流パルスの出力後に除細動パルスを出力することで、除細動パルスの電圧を低く抑えつつ効率的に除細動を行うことができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、定電流パルスの出力時に、予め測定されているインピーダンスに基づいて定電流の値を決定したが、これに代えて、想定される最大のインピーダンスに合わせた定電流の値を採用してもよい。このようにすることで、インピーダンスを予め測定するステップが不要となり制御部７の処理を軽減することができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る除細動装置１０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る除細動装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施形態に係る除細動装置１０は、図４に示されるように、第２のコンデンサＣ２を放電するためのスイッチＳＷ７（放電部）を備えている点で第１の実施形態に係る除細動装置１と相違している。
【００３３】
制御部７は、図５に示されるように、ステップＳ７において算出したインピーダンスと、電圧検出部１１により検出された第２のコンデンサＣ２の端子電圧に基づいて算出されるエネルギが、所望のエネルギに満たないときには，スイッチＳＷ２（充電部）を閉じて第２のコンデンサＣ２を充電し、所望の電圧値を超えているときには、スイッチＳＷ７を閉じて第２のコンデンサＣ２を放電するようになっている。
【００３４】
このように構成された本実施形態に係る除細動装置１０によれば、定電流パルスの出力期間の初期に算出されたインピーダンスを用いて、除細動パルスにより心臓に供給されるエネルギが所望のエネルギとなるように第２のコンデンサＣ２の端子電圧が調節されるので、細動時の心臓の状態に合わせて適正なエネルギの除細動パルスを供給し、確実に除細動を行うことができるという利点がある。
【００３５】
また、第１のコンデンサＣ１からの定電流パルスの出力期間中、充電されて待機状態となっている第２のコンデンサＣ２の端子電圧は低下していく。また、端子電圧の低下を見込んで予め十分な電荷を第２のコンデンサＣ２に供給しておくだけの場合、定電流パルスの出力期間後に端子電圧が所望の電圧より高過ぎたり低すぎたりする場合がある。本実施形態によれば、そのような不都合はない。
【００３６】
本実施形態の除細動装置１０によれば、第１、第２のコンデンサＣ１，Ｃ２の充電ステップＳ３’が、図６に示されるように、第１のコンデンサＣ１の充電を開始し（ステップＳ３１）、電圧検出部１１により第１のコンデンサＣ１の端子電圧を検出し（ステップＳ３２）、検出された端子電圧が設定電圧であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。端子電圧が設定電圧となるまでステップＳ３２、Ｓ３３の工程が繰り返され、設定電圧となった後に、第２のコンデンサＣ２の充電が開始される（ステップＳ３４）。
【００３７】
同様にして、電圧検出部１２により第２のコンデンサＣ２の端子電圧を検出し（ステップＳ３５）、検出された端子電圧が設定電圧であるか否かを判定する（ステップＳ３６）。端子電圧が設定電圧となるまでステップＳ３５、Ｓ３６の工程が繰り返され、設定電圧となった後に、ステップＳ４の工程に復帰する。
【００３８】
そして、定電流パルスの出力期間中に、電圧検出部１２により第２のコンデンサＣ２の端子電圧が検出され（ステップＳ１６）、制御部７は、端子電圧が高すぎる場合（ステップＳ１７，Ｓ１８）には、スイッチ（放電部）ＳＷ７を閉じて第２のコンデンサＣ２から放電し（ステップＳ１９）、電圧が低すぎる場合にはトランス４を作動させスイッチ（充電部）ＳＷ２を閉じて第２のコンデンサＣ２に充電する（ステップＳ２０）。
これにより、除細動パルスの電圧を所望のエネルギを供給し得る電圧範囲により確実に設定することができるという利点がある。
【符号の説明】
【００３９】
Ｃ２  コンデンサ（第２のコンデンサ）
ＳＷ２  スイッチ（充電部）
ＳＷ５  スイッチ（供給切替部）
ＳＷ７  スイッチ（放電部）
１，１０  除細動装置
２ａ，２ｂ  電極
４  トランス（充電部）
６  除細動パルス発生部
７  制御部
８  定電流回路
９  電位差検出部
１２  電圧検出部
【図１】
2014200313.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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