(57)【要約】  患者の体に対する体位検知器の較正は、患者が複数の位置をとる際に、患者の体に関係付けて配置された１つ以上のセンサの出力を測定することを含む。変換マトリクスは測定された出力に対応する係数を有するように作成される。変換マトリクスは、１つ以上のセンサの座標系と患者の体の座標系の関係を定義する。身体座標系は参照座標系として体位検知に使用される。傾斜及び／又は傾斜角度を含む体位は、身体座標系に関して定義された第一及び第二の回転角に基づいて決定される。
2009515662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者が複数の体位をとる際に、患者の体に関係付けて配置されると共に重力場に対して反応する１つ以上のセンサの出力を測定することと、
前記測定された出力に対応する係数を有すると共に、前記１つ以上のセンサの座標系と患者の体の座標系の関係を定義する変換マトリクスを作成することと、
身体座標系を参照座標系として使用し、患者の体の体位を決定することと、
を含む体位検知方法。
【請求項２】
前記係数は、重力場の大きさで除算された測定出力を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上のセンサの前記出力を測定することは、１つ以上の加速度計の出力を測定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの加速度計の感度軸は略直交する向きである請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上のセンサの前記出力を測定することは、患者が２つ以上の相互に略垂直の体位をとる際に、前記１つ以上のセンサの出力を測定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
患者が複数の体位をとる際に、前記１つ以上のセンサの前記出力を測定することは、
患者が直立または逆立ちしている間に１つ以上のセンサの出力を測定することと、
患者が右側臥位で横臥しているか、左側臥位で横臥している際に、前記１つ以上のセンサの前記出力を測定することと、
患者が伏臥または仰臥している際に、前記１つ以上のセンサの前記出力を測定することと、
を含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上のセンサの前記出力を測定すること、前記変換マトリクスを作成すること、前記患者の体の体位を決定すること、のうち少なくとも１つは、少なくとも部分的に埋め込み可能に実行される請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記患者の体の体位を決定することは、患者の体の傾斜を決定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記患者の体の体位を決定することは、患者の体の傾斜角度を決定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記傾斜角度を決定することは、平面に対し約５度の範囲内に傾斜角度を決定することを含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記患者の体の体位を決定することは、
前記体位に関連付けられた第一及び第二の回転角を決定することと、
前記第一及び第二の回転角を閾値と比較することと、
前記比較に基づいて前記体位を決定することと、
を含む請求項１記載の方法。
【請求項１２】
各々患者の体に関係付けて配置され、患者の向きに基づいた信号を出力すべく構成された、重力場に対して反応する１つ以上のセンサと、
前記１つ以上のセンサに接続されると共に、前記センサの出力に対応する係数を有する、１つ以上のセンサの座標系と患者の体の座標系の関係を定義する変換マトリクスを作成すべく構成された較正回路と、
前記１つ以上のセンサ及び前記較正回路に接続されると共に、前記身体座標系を参照座標系として使用して、患者の体の前記体位を決定すべく構成された体位プロセッサと、
を含む体位検知器。
【請求項１３】
前記変換マトリクスの係数は、重力場の大きさで除算されたセンサ出力を含む請求項１２記載の体位検知器。
【請求項１４】
前記１つ以上のセンサの感度軸は略直交する向きである請求項１２記載の体位検知器。
【請求項１５】
前記１つ以上のセンサ、前記較正回路及び前記体位プロセッサのうち少なくとも１つは埋込型構成要素を含む請求項１２記載の体位検知器。
【請求項１６】
前記１つ以上のセンサは１つ以上の加速度計を含む請求項１２記載の体位検知器。
【請求項１７】
前記体位プロセッサは患者の体の傾斜を決定すべく構成される請求項１２記載の体位検知器。
【請求項１８】
前記体位プロセッサは患者の体の傾斜角度を決定すべく構成される請求項１２記載の体位検知器。
【請求項１９】
傾斜角度に基づいて心不全の存在を決定すべく構成された診断プロセッサを更に含む請求項１２記載の体位検知器。
【請求項２０】
前記診断プロセッサは前記傾斜角度の変化に基づいて疾病の進行を追跡すべく構成される請求項１２記載の体位検知器。
【請求項２１】
患者が複数の体位をとる際に、患者の体に関係付けて配置された、重力場に対して反応する１つ以上のセンサの出力を測定する手段と、
測定された出力に対応する係数を有すると共に、前記１つ以上のセンサの座標系と患者の体の座標系との間の関係を定義する変換マトリクスを作成する手段と、
身体座標系を参照座標系として使用して、患者の体の体位を決定する手段と、
を含む体位検知システム。
【請求項２２】
患者の体の傾斜角度を決定することを更に含む請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
体位と関連付けられた第一及び第二の回転角を決定することと、
前記第一及び第二の回転角を閾値と比較することと、
前記比較に基づいて前記体位を決定することと、
を含む体位検知方法。
【請求項２４】
前記第一の回転角を決定することは、身体座標系の第一軸に対する極角を決定することを含み、
前記第二の回転角を決定することは、前記身体座標系の前記第二及び第三の軸の面内で方位角を決定することを含む、
請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記身体座標系の前記第一軸は、患者の体の上下軸に概ね沿った向きである請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第一、第二及び第三の軸は相互に略直交し、且つ前記第二又は第三の軸のうちの一方は、患者の体の前後軸に概ね沿った向きである請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記第一及び第二の回転角を決定することは、
前記体位に関連付けられたベクトルを定義することと、
身体座標系に対する前記ベクトルの方位に基づいて体位を決定することと、
を含む請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
患者の体の前記体位を決定することは、患者の体の傾斜を決定することを含む請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
患者の体の前記体位を決定することは、患者の体の傾斜角度を決定することを含む請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
患者の体に関係付けて配置される、重力場に対して反応する１つ以上のセンサであって、各々が患者の向きに基づいた信号を出力すべく構成されたセンサと、
前記１つ以上のセンサに接続されると共に、前記センサ出力から体位に関連付けられた第一及び第二の回転角を決定し、前記第一及び第二の回転角に基づいて体位を決定すべく構成される体位プロセッサと
を含む体位検知器。
【請求項３１】
前記１つ以上のセンサは１つ以上の加速度計を含む請求項３０記載の体位検知器。
【請求項３２】
前記体位プロセッサは、前記第一及び第二の回転角を閾値と比較し、前記比較に基づいて体位を決定すべく構成される請求項３０記載の体位検知器。
【請求項３３】
前記第一の回転角は、身体座標系の第一軸に対する極角を含み、
前記第二の回転角は、前記身体座標系の第二及び第三の軸の面内の方位角を含む、
請求項３０記載の体位検知器。
【請求項３４】
前記身体座標系の前記第一軸は、患者の体の上下軸に概ね沿った向きである請求項３３記載の体位検知器。
【請求項３５】
前記第一、第二及び第三の軸は相互に略直交し、前記第二又は第三の軸のうちの一方は、患者の体の前後軸に概ね沿った向きである請求項３３記載の体位検知器。
【請求項３６】
前記体位プロセッサは、前記体位に関連付けられたベクトルを定義し、身体座標系に対する前記ベクトルの向きに基づいて前記体位を決定すべく構成される請求項３０記載の体位検知器。
【請求項３７】
前記体位プロセッサは患者の体の傾斜角度を決定すべく構成される請求項３０記載の体位検知器。
【請求項３８】
体位に関連付けられた第一及び第二の回転角を決定する手段と、
前記第一及び第二の回転角を閾値と比較する手段と、
前記比較に基づいて体位を決定する手段と、
を含む体位検知システム。
【請求項３９】
身体座標系の第一軸に対する極角を決定する手段と、
前記身体座標系の第二及び第三の軸の面内の方位角を決定する手段と、
を更に含む請求項３８のシステム。
【請求項４０】
前記身体座標系の前記第一軸は、患者の体の上下軸に概ね沿った向きである請求項３８記載のシステム。
【請求項４１】
前記第一、第二及び第三の軸は相互に略直交し、前記第二又は第三の軸のうちの一方は、患者の体の前後軸に概ね沿った向きである請求項３８記載のシステム。
【請求項４２】
前記体位に関連付けられたベクトルを定義する手段と、
身体座標系に対する前記ベクトルの向きに基づいて前記体位を決定する手段と、
を更に含む請求項３８のシステム。
【請求項４３】
患者の体の傾斜角度を決定するための手段を更に含む請求項３８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に体位検知方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の位置又は体位は、心臓疾患及び／又は呼吸系疾患を含む各種病気及び疾患における要因である。特定の疾病過程は、患者が特定の体位をとると悪化する場合がある。例えば、患者が横臥位にあるとき、閉塞性睡眠時無呼吸症状が始まり、あるいは頻度又は重篤性が高まることがある。別の例では、鬱血性心不全（ＣＨＦ）の患者は、肺の鬱血を低減するため胴部を上傾させて眠ることが多い。患者の体位に関する情報は、上記及び他の疾病並びに病気の診断を改善すべく利用できる。
【０００３】
また、体位の検知は、心臓ペーシング治療などの治療の供給を向上させるべく利用できる。例えば、体位の変化により、血圧の突然の低下が生ずる場合がある。患者によっては、特に高齢者及び／又は特定の薬を服用している患者には、血圧神経制御が不十分であると、座位からの起立又は他の突然の体位変化により失神が起こる場合がある。体位の検知は生理学的ペーシングを促進するため、体位変化の際又は体位変化後に心臓ペーシング治療を改善すべく利用できる。
【特許文献１】米国特許第６，２２１，０１１号
【特許文献２】米国特許第６，２７７，０７２号
【特許文献３】米国特許第６，２８０，３８０号
【特許文献４】米国特許第６，３５８，２０３号
【特許文献５】米国特許第６，３６８，２８４号
【特許文献６】米国特許第６，４４０，０６６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、体位検知器を較正及び使用する工程を含む体位検知方法及びシステムを記述し、従来技術に対し各種の利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態は、患者の体位を検知することに関する。本発明の一実施形態は、体位検知方法を含む。患者が複数の体位をとる際に、患者の体に関係付けて配置される１つ以上のセンサの出力が測定される。１つ以上のセンサは重力場に対して反応する。変換マトリクスは測定された出力に対応する係数を含むように作成される。変換マトリクスは、１つ以上のセンサの座標系と患者の体の座標系の関係を定義する。患者の体の体位は、身体座標系を参照座標系として利用して決定される。例えば、変換マトリクスの係数は、重力場の大きさで除算された測定出力を含む。１つ以上のセンサの出力の測定、変換マトリクスの作成、及び患者の体の体位の決定のうち少なくとも１つは、少なくとも部分的に埋込型に実施できる。
【０００６】
実施によっては重力場に対して反応するセンサは加速度計として実施される。そして、１つ以上のセンサの出力の測定は、１つ以上の加速度計の出力を測定することを含む。例えば、少なくとも２つの加速度計の感度角は、略直交方向としてもよい。
【０００７】
実施例によっては、患者が２つ以上の相互に略直交する体位をとる際に１つ以上のセンサの出力が測定される。あるシナリオによれば、患者が直立又は逆立ちしている間、患者が右側臥位又は左側臥位をとる際、及び患者が伏臥位又は仰臥位をとる際に、１つ以上のセンサの出力が測定される。
【０００８】
一態様によれば、患者の体の体位の決定は患者の体の傾斜又は傾斜角度を決定することを含む。例えば、傾斜角度は平面に対し約５〜約１０度の範囲で決定してもよい。
【０００９】
一実施例においては、患者の体の体位は第一及び第二の回転角を用いて決定される。第一及び第二の回転角が決定され、閾値と比較される。患者の体位はこの比較に基づいて決定される。
【００１０】
本発明の別の実施形態は体位検知器を含む。体位検知器は重力場に対して反応する１つ以上のセンサを含む。各センサは患者の体に関係付けて配置され、患者の向きに基づいた信号を出力すべく構成される。体位検知器は、１つ以上のセンサに接続され、センサ出力に対応する係数を有する変換マトリクスを作成すべく構成された較正回路を更に含む。変換マトリクスは、１つ以上のセンサの座標系と患者の体の座標系の関係を定義する。体位プロセッサは１つ以上のセンサ及び較正回路に接続される。体位プロセッサは身体座標系を参照座標系として使用し、患者の体の体位を決定すべく構成される。体位プロセッサは患者の体の傾斜又は傾斜角度を決定すべく構成してもよい。
【００１１】
例えば、変換マトリクスの係数は、重力場の大きさで除算されたセンサ出力を含む。１つ以上のセンサ、較正回路及び体位プロセッサの少なくとも１つは、埋込型構成要素を含んでもよい。
【００１２】
一実施例において、センサは加速度計を含み、この加速度計の感度軸は略直交方向とされる。
【００１３】
体位検知器は、傾斜角度に基づいて心不全の存在を決定すべく構成された診断プロセッサを含んでいてもよい。診断プロセッサは、傾斜角度の変化に基づき疾病の進行を追跡してもよい。
【００１４】
本発明の別の実施形態は体位検知方法に関する。体位に関連付けられた第一及び第一及び第二の回転角が決定される。この第一及び第二の回転角は閾値と比較される。体位は、第一及び第二の回転角と閾値との比較に基づく。
【００１５】
本発明の一態様によれば、第一の回転角は身体座標系の第一軸に対する極角を含み、第二の回転角は、身体座標系の第二及び第三の軸の平面内における方位角を含む。例えば、身体座標系の第一軸は、患者の体の上下軸に概ね沿った向きであってもよい。第一、第二及び第三の軸は相互に略直交してもよく、また、第二又は第三の軸のうちの１つは患者の体の前後軸に概ね沿った向きであってもよい。
【００１６】
一実施例によれば、第一及び第二の回転角を決定することは、体位に関連付けられたベクトルを定義すること、及び身体座標系に対するベクトルの向きに基づいて体位を決定することを含む。
【００１７】
体位検知方法は、患者の体の傾斜及び／又は傾斜角度を決定することを含んでもよい。
【００１８】
本発明の更に別の実施形態は体位検知器に関する。体位検知器は、患者の体に関係付けて配置される、重力場に対して反応する１つ以上のセンサを含む。各センサは、患者の向きに基づいた信号を出力する。体位検知器は、更に１つ以上のセンサに接続された体位プロセッサを含む。体位プロセッサは、センサ出力から体位に関連付けられた第一及び第二の回転角を決定し、第一及び第二の回転角に基づいて体位を決定すべく構成される。例えば、１つ以上のセンサは１つ以上の加速度計を含んでもよい。
【００１９】
本発明の各種態様によれば、体位プロセッサは、第一及び第二の回転角を閾値と比較し、比較に基づいて体位を決定すべく構成される。第一の回転角は、身体座標系の第一軸に対する極角を含んでもよく、第二の回転角は、身体座標系の第二及び第三の軸の平面内における方位角を含んでもよい。
【００２０】
実施例によっては、身体座標系の第一軸は、患者の体の上下軸に概ね沿った向きであってもよい。実施例によっては、第一、第二及び第三の軸は相互に略直交し、また、第二又は第三の軸のうちの１つは患者の体の前後軸に概ね沿った向きである。
【００２１】
体位検知器の体位プロセッサは、体位に関連付けられたベクトルを定義し、身体座標系に対するベクトルの向きに基づいて例えば傾斜又は傾斜角度などの体位を決定すべく構成されてもよい。
【００２２】
本発明の上記要約は、本発明の各実施形態又は全ての実施例を記載することを意図していない。利点及び実現は、本発明に関する更に完全な理解と共に、添付の図面と関連された以下の詳細な説明及び請求項を参照することにより明らかとなり、また理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、変更して各種修正及び変更態様とすることができるが、本発明の詳細は図面において例示され、以下に詳細に記載される。但し、本発明は説明される特定の実施形態に制限されないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は添付の請求項により定義される本発明の範囲内にある全ての変更、等価物、及び代替物をカバーすべく意図されている。
【００２４】
図示された実施形態の以下の説明では、その一部をなす添付の図面を参照する。図面には、本発明を実施可能な各種実施形態が例示される。他の実施形態も利用可能であり、本発明の範囲を逸脱せずに構造的及び機能的変更を行うことができることが理解されるべきである。
【００２５】
患者の体位は特定の病気の診断において重要な要素であり、治療の提供を改善すべく利用できる。体位検知は、患者の体の向きを決定することを含む。例えば、患者が垂直位（直立又は逆立ち）にあるか否かの決定、患者が水平位（仰臥位又は伏臥位、右側臥位又は左側臥位）にあるか否かの決定、あるいは患者の体における右傾、左傾、前傾、後傾の有無の決定を含む。本願明細書中に記載された実施形態に従った体位検知は患者の体の傾斜角度を決定することを更に含んでもよい。体位に関する情報は、ある期間にわたり追跡され、保存され、及び／又は他の医学的事象と相関されうる。
【００２６】
患者の体位と特定の病気の間における関連性の存否を判断するため、各種病気の検知に関連して患者の体位に関する情報が評価され得る。胴上部の傾斜などの患者の体の体位は、呼吸系及び／又は循環系に影響を及ぼす疾患を含む各種内科的疾患に関連付けることができる。ある期間にわたり患者の体位を追跡することは、患者の健康全般を評価するために利用できる。例えば、一定期間にわたり取得された体位情報が、患者が以前よりも長い時間横臥位にあり及び／又は不活発に過ごしていることを示す場合、患者の健康が衰えつつある場合がある。別の例において、患者の体位が横臥位での睡眠から座位での睡眠へ睡眠位置が変化したことを示す場合、この変化は、鬱血性心不全（ＣＨＦ）に関して肺の鬱血が増加したことを示すことがある。更に別の例において、患者の体の横臥位と立位とを識別することは、患者が睡眠又は覚醒しているか否かを判断する際に役立つ。睡眠時無呼吸症などの様々な状態の診断は、患者の睡眠状態についての知識により強化されることがある。従って、患者は、呼吸障害症状における患者の体位により示唆されるように、睡眠中における呼吸の中断が生じる場合、睡眠時呼吸障害を有すると診断できる。
【００２７】
また、患者の体位についての知識は、患者の特定の状況に適切な治療を提供するために利用できる。例えば、心臓ペーシングが血行力学上適切なペーシング速度で供給されるように、体位情報を、患者の活動レベルに関する情報の有無に関わらず心臓律動管理（ＣＲＭ）装置で利用することができる。別の実施例においては、患者の体位において急激な変化が検知された場合に、心臓ペーシングを調節することができる。更に別の実施例において、患者の体位によって少なくとも部分的に決定される患者の睡眠／覚醒周期に適応させるように、心臓治療及び／又は他のタイプの治療を調節できる。例えば、睡眠中に患者の血行力学的要求が減少することを考慮し、心臓ペーシング速度は覚醒時速度からそれよりも低い睡眠時速度へ低下されてもよい。
【００２８】
本願明細書中に記載された方法及びシステムは、本発明の実施形態に従い、重力場に対して反応する１つ以上のセンサを含む多軸体位検知器の較正を提供する。更に別の実施形態では、多軸体位検知器によって測定される第一及び第二の回転角に基づいて患者の体位を決定する方法とシステムが記載される。
【００２９】
一実施例において、本願明細書中に記載された多軸体位検知器は、デバイス座標における重力加速度ベクトルＧの３つの成分を測定するため、埋め込みデバイス中で使用されてもよい。加速度信号の測定に使用されるデバイス座標と、体位の決定に使用される身体座標の間の変換マトリクスは較正工程において取得される。デバイス座標中で測定される加速度成分、及び変換マトリクスを用いて、患者の体位及び動作が推測できる。
【００３０】
図１は、例えば心臓ペースメーカーや細動除去器の典型的な配置などの、患者の体２０の左上胸部に埋め込まれた体位検知器を組み込んだ医療機器１０を図示する。患者の体の位置は身体座標Ｘ、Ｙ及びＺにより表される。身体座標系の参照軸は相互に直交するように選択できるが、非直交参照軸も選択できる。図１に示す実施例では、身体座標系のＸ軸は、概ね身体の前後（ＡＰ）軸に対応する。Ｙ軸は、概ね身体の側部−中央（ＬＭ）軸に対応する。Ｚ軸は、概ね身体の上下（ＳＩ）軸に対応する。
【００３１】
医療機器１０の体位検知器はデバイス座標軸Ｕ、Ｖ及びＷに関連付けられる。体位検知器は、例えば３つの一軸ＤＣ加速度計などの１つ以上の一軸配向センサを含んでいてもよい。各デバイス座標軸、Ｕ、Ｖ又はＷは体位検知器の１つの一軸加速度計の感度軸に対応し、通常相互に直交する方向に配列される。図１からわかるように、一軸加速度計の感度軸Ｕ、Ｖ及びＷは、患者の体２０に作用する重力加速度ベクトルＧに対し完全に位置合わせされていなくてもよい。一般的な埋込型の実施において、デバイス軸は、ベクトルＧに対しわずかに又は著しく傾斜している。更に、デバイス軸Ｕ、Ｖ及びＷは、必ずしも身体座標Ｘ、Ｙ及びＺと位置合わせされていなくてもよい。
【００３２】
３つの一軸加速度計は、表面がマイクロ機械加工された半導体素子などの集積デバイスとして形成されてもよい。一実施例において、一軸加速度計はそれぞれ、重力の作用を受ける対応するスプリングにより懸下された慣性質量を含む。慣性質量偏差の大きさは、周囲のエレクトロニクスによって電気信号に変換され、一軸加速度計のセンサ出力として現われる。加速度計が静止している間、加速度計の感度軸が地球の重力場と位置合わせされる場合、地球の重力の作用を受ける加速度計の出力は、特性ＤＣ出力電圧（例えば最大出力）を提供する。患者の体が動くと、加速度計の感度軸が地球の重力に対して傾斜する角度が変化し、加速度計の出力は傾斜角度と関連付けられる。
【００３３】
重力のベクトルＧは患者の体に作用する重力の方向及び大きさを指定するために使用される。患者の体の位置は、患者の体に作用するベクトル重力Ｇをデバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）から身体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換することにより、身体座標で表すことができる。本発明の実施形態は、デバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を身体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換するための変換マトリクスを直接決定することを含む。
【００３４】
図２は身体座標系Ｘ、Ｙ、Ｚ、デバイス座標系Ｕ、Ｖ、Ｗ、及び本発明の実施形態に従って身体座標からデバイス座標に変換するための方法を示す。デバイス座標と身体座標の間の変換に利用される変換マトリクスは、３つの回転の間に得られる加速度計測から得ることができる。第一の回転について、
【００３５】
【数１】
2009515662.tif 000003
（式１）
【００３６】
式中、ａu1は第一の回転時のＵ方向の力、ａv1は第一の回転時のＶ方向の力、ａw1は第一の回転時のＷ方向の力である。ａxは第一の回転時のＸ方向の力、ａyは第一の回転時のＹ方向の力、ａzは第一の回転時のＺ方向の力である。
【００３７】
第二の回転について、
【００３８】
【数２】
2009515662.tif 000004
（式２）
【００３９】
式中、ａu2は第二の回転時のＵ方向の力、ａv2は第二の回転時のＶ方向の力、ａw2は第二の回転時のＷ方向の力である。
【００４０】
第三の回転について、
【００４１】
【数３】
2009515662.tif 000005
（式３）
【００４２】
式中、ａu3は第二の回転時のＵ方向の力、ａv3は第二の回転時のＶ方向の力、ａw3は第二の回転時のＷ方向の力である。
【００４３】
身体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）からデバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）への変換マトリクスＭは次のように表せる。
【００４４】
【数４】
2009515662.tif 000006
（式４）
【００４５】
式４を展開すると、変換マトリクスは式５のように書くことができる。
【００４６】
【数５】
2009515662.tif 000007
（式５）
【００４７】
式中、
【００４８】
【数６】
2009515662.tif 000008
【００４９】
は、デバイス座標におけるフォースベクトルＧを表し、
【００５０】
【数７】
2009515662.tif 000009
【００５１】
は、身体座標におけるフォースベクトルＧを表し、
【００５２】
【数８】
2009515662.tif 000010
【００５３】
は、変換マトリクスＭを表す。
【００５４】
式４は以下のように書くこともできる。
【００５５】
【数９】
2009515662.tif 000011
（式６）
【００５６】
従って、デバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）と身体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との間の変形は次のように表される。
【００５７】
【数１０】
2009515662.tif 000012
（式７）
【００５８】
式７を展開すると、次式が得られる。
【００５９】
【数１１】
2009515662.tif 000013
（式８）
本発明の実施形態に従う較正工程は、患者が３つの位置をとる際にデバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）における力成分を測定することを必要とする。測定された力成分は変換マトリクスの要素を決定すべく使用される。変換マトリクスの係数は測定された力成分に対応する。本発明の実施形態に従う変換マトリクスの較正は、図３のフローチャートに示されている。この例に示されるように、行列係数は以下の式１２、１４及び１６に示されるように、重力場の大きさで除算された測定された力成分を含む。患者は第一の体位較正位置をとる（３１０）。例えば、患者は仰臥位で横臥する。第一の回転についてデバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の力成分が測定される（３２０）。患者は第二の体位較正位置をとる（３３０）。例えば、患者は右側臥位で横臥する。第二の体位較正位置用にデバイス座標の力成分が測定される（３４０）。患者は第三の体位較正位置をとる（３５０）。例えば、患者は立位をとる。第三の体位較正位置用にデバイス座標の力成分が測定される（３６０）。デバイス座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）で測定された力を身体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における力に関連付ける変換マトリクスを計算する（３７０）ために、第一、第二及び第三の体位位置に関して測定された力成分が用いられる。
【００６０】
図３に関して議論された較正手順に従う変換マトリクス構成要素の直接較正は、式９から開始して代数的に記載できる。
【００６１】
【数１２】
2009515662.tif 000014
（式９）
【００６２】
身体座標をデバイス座標の関数として表すべく式９を書き直すと、次式が得られる。
【００６３】
【数１３】
2009515662.tif 000015
（式１０）
【００６４】
患者は仰臥位で横臥し、身体座標系の−X軸に沿った重力ベクトルと位置合わせされる。第一体位較正操作中に、身体座標において、
［ａx  ａy  ａz］T＝［−ｇ  ０  ０］T                          （式１１）
であり、式中、ｇは重力の大きさに相当する。デバイス座標において測定される３つの力成分は、ａur2、ａvr2及びａwr2として記録される。従って、式９を考慮すると、マトリクスＭの第一カラムは次のように書くことができる。
【００６５】
【数１４】
2009515662.tif 000016
（式１２）
ａur1、ａvr1及びａwr1は第一の回転時にそれぞれ測定されたＵ、Ｖ及びＷ方向の測定された力である。
【００６６】
第二の較正操作中に、患者は右側臥位で横臥し、身体座標系の−Y軸に沿った重力ベクトルと位置合わせされる。身体座標において、
［ａx  ａy  ａz］T＝［０  −ｇ  ０］T                          （式１３）
である。
【００６７】
３つの力成分はデバイス座標で測定され、ａur2、ａvr2及びａwr2として記録される。マトリクスＭの第二のカラムは次のように書くことができる。
【００６８】
【数１５】
2009515662.tif 000017
（式１４）
式中、ａur2、ａvr2及びａwr2は、第二の較正操作の間に測定された、それぞれＵ、Ｖ及びＷ方向における測定された力である。
【００６９】
第三の較正操作中に、患者は立位をとり、身体座標系の−Z軸に沿った重力ベクトルと位置合わせされる。身体座標において、
［ａx  ａy  ａz］T＝［０  ０  −ｇ］T                          （式１５）
である。
【００７０】
３つの力成分はデバイス座標で測定され、ａur3、ａvr3及びａwr3として記録される。マトリクスＭの第三のカラムは次のように書くことができる。
【００７１】
【数１６】
2009515662.tif 000018
（式１６）
【００７２】
式中、ａur2、ａvr2及びａwr2は、第三の回転時に測定される、各々Ｕ、Ｖ及びＷ方向において測定される重力加速度である。
【００７３】
本発明の実施形態に従う較正方法は、変換マトリクスの各要素を直接較正することを可能とし、それにより、３つの回転角、θ1、θ2及びθ3の計算誤差を低減せしめ、体位システム較正及び／又は体位検知の精度及び信頼度を向上させる。更に、３つの回転体位が相互に略直交する場合、相当な測定誤差が存在しても変換マトリクスは可逆的であり、これにより較正の信頼度が向上する。
【００７４】
本願明細書中に記載された本発明の実施形態に従った体位決定は、一般的に極めて垂直に近い「標準」体位に基づいた較正を利用して実施できる。しかし、患者は日々の生活においてそのような極めて垂直に近い体位をとることはめったにない。よって、非垂直である可能性が高い患者の自然な体位に合わせて体位検知システムを較正することは、垂直較正よりも有益でありうる。非垂直較正は、患者の「標準」体位の代わりに自然な体位に基づいて全ての患者に変換マトリクスを提供できる。
【００７５】
本願明細書中に記載された実施形態によって例証された較正工程を利用して、特定の患者に合わせて体位検知システムをカスタマイズすることが可能である。例えば、患者に立位において猫背の傾向があれば、患者が自然に立っている時、猫背のためにわずかに前傾するため、垂直の立位による較正を行うことは困難である。本発明の較正システムは患者の特定の体位にカスタマイズでき、較正のために不自然な体位を患者にとらせるという要求を減ずる。本発明の方法を用いると、変換マトリクスは患者に自然に立ってくれるように依頼することで較正可能である。例えば、患者が猫背ならば、患者は猫背の体位で立つ。その体位のＵ、Ｖ、Ｗ信号が記録され、猫背の角度に合わせて調節されるのではなく、Ｘ、Ｙ、Ｚ信号は
［ａx  ａy  ａz］T＝［０  ０  −ｇ］T
に設定される。
【００７６】
従って、患者が猫背の立位をとる際には、常にシステムはこの体位を患者の標準立位として認識する。
【００７７】
例えば、非垂直較正が有利でありうるのは、患者の自然な立位が約１０度前方向に屈められたときである。対象物が前方へ１０度の既知の傾斜角度で立っているときに重力加速度信号が測定されれば、この時のＸ、Ｙ、Ｚ信号は次のとおりである。
【００７８】
［ａx  ａy  ａz］T＝［ｇｓｉｎ（１０°）  ０  ｇｃｏｓ（１０°）］T
（式１７）
【００７９】
また、下記の測定信号［ａu  ａv  ａw］Tを用いると、変換マトリクスは相互に直交する較正体位を利用して上記と同じ処理により得られる。
【００８０】
この方法で較正されたシステムによって次に測定される体位は、０度として患者の立位を正確に表す。
【００８１】
本発明の実施形態に従う体位検知は、向上した数学的精度を提供する変換マトリクスを使用して、患者の体位を決定することを必要とし、これにより較正の再現性が向上する。この処理は較正中に行われた体位の再現性に基づく。較正完了後に体位が決定できる度合は、対象物が較正工程中にとった対応する体位に十分に類似する体位をとったか否かに左右される。
【００８２】
上記１組の測定値
［ａu  ａv  ａw］T
が、較正中に立位に関して記録されたＵ、Ｖ、Ｗ測定信号に極めて類似している場合、
［ａx  ａy  ａz］T＝［０  ０  −ｇ］T（式１５）
に近似する１組のＸ、Ｙ、Ｚ信号が得られる。
【００８３】
従って、患者によって反復可能な体位を利用する較正により、患者の自然な体位の決定をより高精度で実施できる。
【００８４】
本発明の実施形態に従って、埋め込みデバイスの向きの微調整は、本願明細書中に記載された較正工程に基づいて行うことができる。例えば、較正工程で３つの体位が使用される場合、立位に近い３つの線形独立体位が選択できる。患者が３つの選択された体位をとっている間に得られた測定値は、式９、１２、１４及び１６の変換マトリクスを用いて、直交方程式
［ａx  ａy  ａz］T＝［−ｇ  ０  ０］T    （式１１）
［ａx  ａy  ａz］T＝［０  −ｇ  ０］T    （式１３）
［ａx  ａy  ａz］T＝［０  ０  −ｇ］T    （式１５）
に従った身体座標Ｘ、Ｙ、Ｚにマッピングされる。
【００８５】
この較正によって、３つの選択された体位のための３つの線形独立な重力ベクトルは、小さい球面三角形面を決定する。逆変換マトリクスを適用した後、この小さい表面は１／８球面にマッピングされる。従って、立位の周囲の全ての小さい傾斜角度はＸ、Ｙ、Ｚ座標で拡大される。この処理に従った較正により、立位／座位垂直体位の体位検知感度が著しく向上する。あるいは、同様の処理を他の向きに対する体位検知解像度を向上すべく適用してもよい。
【００８６】
本発明の実施形態は、患者の傾斜角度の決定など患者の体位の決定のためのアプローチを含む。患者の体位を検知するシステムは上述の較正工程を利用して較正されてもよく、他の処理を利用して較正されてもよい。
【００８７】
従来の埋込型体位検知システムは、質的にのみ実証される体位結果を生じる。これらのシステムは、患者が立位にあるか横臥位にあるかなどの体位状態のみを表示する。本発明のアプローチは、上述の質的手法とは対照的に、例えば傾斜角度の点から体位を定量的に報告することができる。
【００８８】
本発明の実施形態に従う体位検知方法は、球状の重力Ｇベクトル表面の使用に基づく。図４に示されるように、身体座標系が参照座標系として選択されると、任意の可能な体位に関する重力加速度ベクトルＧは球面上の一定の点にマッピングされてもよい。半径がＧベクトルの大きさとなる。Ｇベクトルの向きは２つの回転角、Ａｎｇｌｅ１及びＡｎｇｌｅ２によって決定できる。図４に示す例において、Ａｎｇｌｅ１は、ベクトルＧと−Ｚ方向の間の極角として定義される。Ａｎｇｌｅ２は、Ｘ／Ｙ面上に投影されたベクトルＧと＋Ｘ軸の間の方位角として定義される。
【００８９】
Ａｎｇｌｅ１は以下のように数学的に計算できる。
【００９０】
【数１７】
2009515662.tif 000019
（式１８）
【００９１】
Ａｎｇｌｅ２は次のように計算される。
【００９２】
【数１８】
2009515662.tif 000020
（式１９）
【００９３】
及び、
【００９４】
【数１９】
2009515662.tif 000021
（式２０）
【００９５】
Ａｎｇｌｅ１及びＡｎｇｌｅ２は、患者体位に関する詳細情報を提供し、体位分類のための量的出力として定義されてもよい。例えば、Ａｎｇｌｅ１及びＡｎｇｌｅ２に基づいて、体位検知装置は、前傾、後傾、右傾、左傾などの４つ以上の中間傾斜位を報告してもよい。
【００９６】
体位決定は、様々な体位に対応するＧベクトル球面上で閾値領域を設定することにより行われてもよい。例えば、閾値領域は図５Ａ及び５Ｂに示されるように定義されてもよい。図５Ａは、閾値角度、Ａｎｇｌｅ１T1及び球状Ｇベクトル面５２０全体により定義される円錐面の交点に対応する第一閾値領域５１０を示す。Ｇベクトルが閾値領域５１０を指している場合、患者の体位は立位／垂直座位として分類される。
【００９７】
図５Ｂは、Ｘ軸から見たＧベクトル面５２０を示す図である。第二閾値領域５３０は、Ｇベクトルと−Ｚ軸との間の閾値角度Ａｎｇｌｅ１T2-及びＡｎｇｌｅ１T2+によって定義されるＧベクトル面５１０の赤道に沿ったリング部として定義される。Ｇベクトルが閾値領域５３０を指している場合、体位は横臥位として分類される。
【００９８】
図５Ｃは、Ｘ軸から見た立位／垂直座位、横臥位及び傾斜位を含む可能な患者体位を示す。Ｇベクトルが第一閾値領域５１０を指している場合、患者は立位／垂直座位をとっているとして分類される。Ｇベクトルが第二閾値領域５３０を指している場合、患者は横臥位をとっているとして分類される。図５Ｃは、第一閾値領域５１０と第二閾値領域５３０の間の中間傾斜セクション５４０を示す。Ｇベクトルが中間セクションを指している場合、患者は傾斜位をとっているとして分類される。
【００９９】
図５Ｄは、Ｚ軸から見たＧベクトル面を示す図である。図５Ｄに示されるように、横臥領域５３０（図５Ｃ）及び傾斜領域５４０（図５Ｃ）は、４５°ライン５５０及び５６０によって、例えば４つのセクション５５２、５５４、５５６及び５５８に細分できる。あるいは、４５°以外の角度は傾斜領域を細分すべく使用されてもよい。Ｇベクトルが＋Ｘ方向に沿ったセクション５５６を指している場合、患者は伏臥位で横臥しているか前傾している。Ｇベクトルが−Ｘ方向に沿ったセクション５５２を指している場合、患者は仰臥位で横臥しているか後傾している。Ｇベクトルが＋Ｙ方向に沿ったセクション５５４を指している場合、患者は左側臥位で横臥しているか左傾している。Ｇベクトルが−Ｙ方向に沿ったセクション５５８を指している場合、患者は右側臥位で横臥しているか右傾している。
【０１００】
図６は、本発明の実施形態で用いる体位検知アルゴリズムのフローチャートである。患者の体位は、閾値角度Ａｎｇｌｅ１T1、Ａｎｇｌｅ１T2-及びＡｎｇｌｅ１T2+、及び上述のＡｎｇｌｅ２上で４５°閾値を使用して決定される。ＧベクトルとＺ軸の間の角度Ａｎｇｌｅ１が計算され、最初に逆立ち、立位／垂直座位、横臥位又は傾斜位のうちの１つとして体位を決定するために使用される。Ａｎｇｌｅ１がＡｎｇｌｅ１T2+より大きい場合、患者は逆立ちしている。Ａｎｇｌｅ１がＡｎｇｌｅ１T1より小さい場合、患者は立位又は垂直座位である。Ａｎｇｌｅ１がＡｎｇｌｅ１T2より大きく、Ａｎｇｌｅ１T2+より小さい場合、患者は横臥位にある。Ａｎｇｌｅ１＞Ａｎｇｌｅ１ｎ且つＡｎｇｌｅ１＜Ａｎｇｌｅ１T2-である場合、患者は傾斜位にある。
【０１０１】
患者が横臥位にある場合、システムは患者が伏臥位で横臥、仰臥位で横臥、左側臥位で横臥、又は右側臥位で横臥、のいずれであるかを決定すべくＡｎｇｌｅ２を用いる。Ａｎｇｌｅ２が−４５°と４５°の間にある場合、患者は伏臥位で横臥している。Ａｎｇｌｅ２が４５°と１３５°の間にある場合、患者は左側臥位で横臥している。Ａｎｇｌｅ２が−１３５°と−４５°の間にある場合、患者は右側臥位で横臥している。Ａｎｇｌｅ２が１３５°と１８０°の間、又は−１８０°と−１３５°の間にある場合、患者は仰臥位で横臥している。
【０１０２】
同様に、患者が下傾している場合、システムは患者が前方、後方、左側又は右側のいずれへ傾斜しているかを決定すべくＡｎｇｌｅ２を用いる。Ａｎｇｌｅ２が４５°と１３５°の間にある場合、患者は左傾している。Ａｎｇｌｅ２が−１３５°と−４５°の間にある場合、患者は右傾している。Ａｎｇｌｅ２が１３５°と１８０°の間、又は−１８０°と−１３５°の間にある場合、患者は後傾している。
【０１０３】
本願明細書中に記載された較正工程を利用して、Ａｎｇｌｅ１及びＡｎｇｌｅ２を５°よりも細かい解像度で計算することができる。体位検知システムの向上された解像度は、一定の患者体位と関連付けられる各種病状の進行又は後退を研究すべく活用できる。一実施例においては、患者の睡眠中の傾斜角度をある期間にわたり決定し追跡してもよい。患者の体位は、呼吸の乱れ、肺疾患及び／又は鬱血性心不全などの一定の病状と相関することができる。
【０１０４】
一例において、埋込型医療機器は患者体位を決定し、睡眠時無呼吸などの呼吸妨害を更に検知してもよい。睡眠時無呼吸症状の増加又は減少と、特定の傾斜角度との間の相関が決定されてもよい。相関は埋込型デバイスによって確立されてもよい。あるいは、傾斜角度及び呼吸妨害と関連する情報は、更なる分析のためにアドバンスト患者管理（ＡＰＭ）システムなどの遠隔デバイスに対し遠隔測定されてもよい。本願明細書中に記載された各種実施形態は、アドバンスト患者管理に関して使用されてもよい。遠隔の患者／デバイス監視、診断、治療又はアドバンスト患者管理に関連する方法などを含むアドバンスト患者管理に関して本願明細書中に記載された方法、構造及び／又は技術は、以下の参考文献の１つ以上の特徴を組み込むことができる。米国特許第６，２２１、０１１号、第６，２７７，０７２号、第６，２８０，３８０号、第６，３５８，２０３号、第６，３６８，２８４号、及び第６，４４０，０６６号。各文献は参照によって本願明細書中に援用される。
【０１０５】
別の例において、一定期間にわたる傾斜角度の追跡は心不全の進行又は後退を追跡するために利用できる。また、傾斜角度の追跡は、二心室ペーシングなどの心臓再同期療法を含む心不全治療の有効性を評価するために利用できる。一般的に心不全患者は臥位において困難呼吸を伴う。心不全患者は、胴部が伏臥位から上傾するように、複数の枕やその他の支持物を用いて眠るのが一般的である。睡眠時に一定期間にわたり傾斜角度を追跡することは、心不全代償不全の重篤性及び進行に対する洞察を与える。例えば、睡眠中に一定時間にわたり傾斜角度が増大する場合、患者の心不全症状の重篤性が増していることがある。逆に、睡眠中の一定時間にわたり傾斜角度が減少する場合、心不全代償不全は改善していることがある。患者がＣＲＴなどの心不全治療を受けている場合、心不全代償不全における改善はこの治療に貢献することがある。
【０１０６】
本願明細書中に示された体位較正及び体位検知システムの実施形態は、心臓律動管理（ＣＲＭ）回路を含む患者内蔵デバイス中で実施されるものとして一般的に説明されている。ＣＲＭ回路は不整脈治療用のマルチレベル治療を検知し提供すべく作用してもよい。各種１室・多室ＣＲＭデバイスは、ペーシング治療、電気除細動及び／又は細動除去を含む技術で知られているように、多数の電気刺激療法を実施すべく使用できる。ＣＲＭ回路は心臓再同期療法を提供すべく作動し、鬱血性心不全治療のための二心室ペーシング治療を提供できるものであってもよい。
【０１０７】
本開示に記載された構成、特徴、及び特徴の組合せは、広範にわたる埋込型又は外部医療用具において実施でき、このような実施形態及び特徴は本願明細書中に記載される特定のデバイスに制限されないことが理解されるべきである。本願明細書中に記載されたシステム及び方法は、広範にわたる埋込型又は外部診断デバイス及び／又は、細動除去器、電気除細動機、ペースメーカー、心臓モニター及び再シンクロナイザーなどの治療デバイスにおいて実施できる。
【０１０８】
図７を参照すると、本発明の較正及び体位検知方法を実施するために使用できる埋込型デバイスの一実施形態が示される。図６に示された埋込型デバイス１００は、リードシステム１１０に電気的・物理的に接続された心臓パルス発生器（ＰＧ）を含む。本発明の体位較正１０９及び／又は体位検知１９８システムは、多軸加速度計１９１と共に埋込型デバイス１００の缶内に配置されてもよい。
【０１０９】
埋込型デバイス１００のハウジング及び／又はヘッダは、心臓に電気刺激エネルギーを提供し、且つ心臓電気活動を検知すべく使用される１つ以上の電極を組み込んでいてもよい。埋込型装置ハウジングの全て又は一部を缶電極として構成できる。埋込型デバイス１００は、例えば埋込型デバイス１００のヘッダ又はハウジング上に位置する不関電極を含んでいてもよい。
【０１１０】
リードシステム１１０は、不整脈を治療するため、心臓１９０によって発生された電気信号を検知し、且つ所定条件下で心臓１９０に電気エネルギーを提供すべく使用される。リードシステム１１０は、ペーシング、検知及び／又は電気除細動／細動除去に使用される１つ以上の電極を含んでいてもよい。図７に示される実施形態では、リードシステム１１０は心臓内の右心室（ＲＶ）リードシステム１０４、心臓内の右心房（ＲＡ）リードシステム１０５、心臓内の左心室（ＬＶ）リードシステム１０６及び心臓外の左心房（ＬＡ）リードシステム１０８を含んでいる。図７のリードシステム１１０は、本願明細書中に記載されたマルチレベル不整頻拍治療方法に関連して使用できる一実施形態を図示する。他のリード及び／又は電極を使用することもできる。
【０１１１】
リードシステム１１０は、心臓内リード１０４、１０５、１０６の一部が心臓１９０に挿入された状態で人体に埋め込まれる心臓内リード１０４、１０５、１０６を含んでいてもよい。心臓内リード１０４、１０５、１０６は、心臓の電気的活動を検知し、及び例えば心臓の様々な不整脈を治療するペーシングパルス及び／又は除細動ショックなどの電気刺激エネルギーを心臓に供給するために心臓内に位置決め可能な様々な電極を含んでいる。
【０１１２】
図７に示されるように、リードシステム１１０は、１つ以上の心腔を検知及び／又はペーシングするために心臓の外側の位置に配置される、心外膜電極などの電極を有する１つ以上の心臓外リード１０８を含んでいてもよい。
【０１１３】
図６に図示された右心室リードシステム１０４は、ＳＶＣコイル１１６、ＲＶコイル１１４、ＲＶリング電極１１１及びＲＶ先端電極１１２を含む。右心室リードシステム１０４は右心房を通り、右心室内へ延出する。具体的には、ＲＶ先端電極１１２、ＲＶリング電極１１１及びＲＶコイル電極１１４は、心臓への電気刺激パルスを検知し供給するために右心室内の適切な位置に配置される。ＳＶＣコイル１１６は、心臓１９０の右心房室内、あるいは心臓１９０の右心房室に通じる主葉脈内の適切な位置に配置される。
【０１１４】
ある構成において、缶電極を基準としたＲＶ先端電極１１２が、右心室中の単極ペーシング及び／又は検知を実施すべく利用できる。右心室中の双極ペーシング及び／又は検知は、ＲＶチップ１１２及びＲＶリング１１１の電極を使用して実施されてもよい。ＲＶリング１１１電極は必要に応じて省略できる。また、双極ペーシング及び／又は検知は、例えばＲＶ先端電極１１２及びＲＶコイル１１４を使用して実施できる。ＲＶにおける検知はチップ−リングベクトルを含んでいてもよい。また、ＲＶコイルからＳＶＣコイル、又はＲＶコイルからＳＶＣは缶ベクトルに電気的に結合される。右心室リードシステム１０４は統合双極ペーシング／ショックリードとして構成されてもよい。ＲＶコイル１１４及びＳＶＣコイル１１６は細動除去電極である。
【０１１５】
左心室リード１０６は、左心室をペーシング及び／又は検知するために左心室内又は左心室の周囲の適切な位置に配置されるＬＶ遠位電極１１３及びＬＶ近位電極１１７を含む。左心室リード１０６は上大静脈によって心臓の右心房内へ案内されてもよい。左心室リード１０６は、右心房から、冠状静脈洞の開始部である冠静脈洞入口部へ展開されてもよい。リード１０６は冠状静脈洞を通って左心室の冠状静脈１２４に案内されてもよい。この静脈は、リードを心臓の右側から直接アクセスできない左心室の面に到達させるためのアクセス経路として使用される。左心室リード１０６用のリード配置は、鎖骨下静脈アクセス、及び左心室に隣接するＬＶ電極１１３及び１１７の挿入用に事前に形成されたガイドカテーテルによって実施できる。
【０１１６】
左心室内の単極ペーシング及び／又は検知は、例えば缶電極を基準としたＬＶ遠位電極１１３を用いて実施できる。ＬＶ遠位電極１１３及びＬＶ近位電極１１７は、双極検知及び／又はペーシング電極として、共に左心室に使用されてもよい。左心室リード１０６及び右心室リード１０４は、ＰＧ１００と協働し、慢性心不全患者により高い心拍出効率を提供すべく心臓の心室が略同時に、又は段階的なシーケンスでペーシングされるように、心臓再同期療法を供給すべく利用できる。
【０１１７】
右心房リード１０５は右心房の検知及びペーシングのために右心房内の適切な位置に配置されるＲＡ先端電極１５６及びＲＡリング電極１５４を含む。ある構成において、缶電極を基準としたＲＡチップ１５６は、例えば右心房内で単極ペーシング及び／又は検知を実施すべく利用できる。別の構成では、ＲＡ先端電極１５６及びＲＡリング電極１５４は双極ペーシング及び／又は検知を実施すべく利用できる。
【０１１８】
図７は、左心房リードシステム１０８の一実施形態を示す。この例では、左心房リード１０８は、左心房の検知及びペーシングのためのＬＡ遠位電極１１８が心臓１９０の外側の適切な位置に配置された、心臓外リードとして実施される。左心房の単極ペーシング及び／又は検知は、例えば缶ベクトルへのＬＡ遠位電極１１８を使用して実施できる。左心房リード１０８は、左心房の双極ペーシング及び／又は検知を実施するために使用される追加電極を備えてもよい。
【０１１９】
ここで図８を参照すると、本発明の体位較正及び／又は体位検知方法の実施に適した埋込型デバイス２００の一実施形態のブロック図が示されている。図８は、機能的ブロックに分割された埋込型デバイス２００を示す。これらの機能的ブロックを配置できる多くの可能な構成が存在する。図８に示される例は１つの可能な機能的配置である。図８に示される埋込型デバイス２００は、心臓から心臓信号を受け取り、心臓にペースパルス又は電気除細動／細動除去パルスの形態の電気エネルギーを供給するための心臓検知回路を含むＣＲＭ回路を含んでいる。
【０１２０】
埋込型デバイスのハウジングは、例えば３つのＤＣの一軸加速度計２２２、２２４、２２６を含む多軸方位センサ２２０を取り囲む。３つの一軸加速度計の感度軸は上述の如く通常は相互に垂直に位置する。デバイス２００が患者の体内に埋め込まれる場合、加速度計２２２、２２４、２２６は地球の重力に対するデバイスの向きに対応する信号を生成する。加速度計２２２、２２４、２２６の出力は、本発明の方法によって体位較正を行うために使用される較正回路２４０に接続されてもよい。また、加速度計２２２、２２４、２２６及び較正回路２４０の出力は、体位プロセッサ２５０に接続されてもよい。体位プロセッサ２５０は本願明細書中に記載された本発明の体位決定方法に従って傾斜角度を含む患者体位を決定すべく使用されてもよい。
【０１２１】
図８に示された実施形態では、多軸方位センサ２２０、較正回路２４０及び体位プロセッサ２５０含む体位検知器は、ＣＲＭ回路と共に埋込型デバイス２６０のハウジング内に配置される。心臓リードシステム２１０は、図７に関して上述したように、心臓電極が心臓組織に電気接続されるように埋め込まれてもよい。リードシステム２１０の心臓電極は、埋込型デバイスのハウジング内に配置された検知回路２２５と共に、心臓の電気的活動と関連付けられた心臓信号を検知すべく使用される。
【０１２２】
また、心臓電極及びリードシステム２１０は、様々な不整脈を治療するため、心臓治療回路２１５によって生成された電気刺激パルス又はショックを心臓に供給すべく利用できる。治療制御回路２５４、心臓検知回路２２５、心臓治療回路２１５及び心臓電極／リードシステム２１０を含むＣＲＭ回路は、心臓信号を検知し、例えば、左心室及び右心室、及び左心房及び右心房のうちのいずれかに治療的電気刺激を供給できる。実施例によっては、治療制御回路は、患者に供給される治療を変更するために体位情報を使用してもよい。例えば、患者が横臥位にあること及び睡眠中であることを体位情報が示す場合、ペーシングパルスの速度は患者が立位にあるとき又は覚醒時に供給されるペーシング速度と異なる睡眠ペーシング速度として供給されてもよい。
【０１２３】
埋込型デバイス２６０への電力は、埋込型デバイス２６０内に収容される、電気化学的バッテリ２３０により供給される。埋込型デバイス２６０は更にメモリ２４５を含んでいてもよい。メモリ２４５は患者の体位の変化をある期間にわたり追跡するために体位情報を格納すべく使用されてもよい。実施例によっては、埋込型デバイス２６０は、各種内科的疾患の存在を検知し又はその進行を追跡するために他の情報と共にメモリ２４０に格納された体位情報を利用する診断プロセッサ２５５を組み込んでもよい。別の実施例では、診断プロセッサは遠隔の患者外部装置に組み込まれる。体位情報は、所望により、メモリ２４０に格納された他のパラメータ及びデータと共に、外部プログラマ装置２４５又は他の患者外部装置に遠隔測定により送信されてもよい。
【０１２４】
通信回路２３５は、埋込型デバイス２６０の外部プログラマ装置２４５及び／又は他の患者外部システムとの通信を可能とする。一実施形態において、通信回路２３５及びプログラマ装置２４５は、プログラマ２４５と通信回路２３５との間で信号及びデータを送受信するためにワイヤループアンテナ及び無線周波数遠隔測定リンクを使用する。このように、プログラミングコマンド及び／又は他の情報は埋め込みの際及び埋め込み後にプログラマ２４５から埋込型デバイス２６０へ転送されてもよい。
【０１２５】
本願明細書中に示された多数の例は、本発明の実施形態に従って使用される機能的ブロックを示すブロック図を含む。当業者には、これらの機能的ブロックが配置され実施されることが可能な多くの可能な構成が存在することが理解されるべきである。
【０１２６】
本願明細書中に示された例は、本発明のアプローチを実施すべく使用される可能な機能的配置の例を提供する。図中で別個の又は離散的ブロック／素子として示された構成要素及び機能性は、一般的に他の構成要素及び機能性と結合して実施できる。このような構成要素及び機能を個別に又は一体として描写することは説明を明確にする目的で行われるもので、制限する目的ではない。図中に示され、本願明細書中に記載された構成要素及び機能は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組合せにおいて実施できる。
【０１２７】
本発明に従った方法、デバイス及びシステムは、本願明細書中に記載された特徴、構造、方法又はこれらの組合せの１つ以上を組み込むことができる。例えば、医療システムは、本願明細書中に記載された特徴及び／又は処理の１つ以上を含めて実施できる。このような方法、デバイス又はシステムは本願明細書中に記載された特徴の全てを含む必要はなく、独特の構造及び／又は機能を提供する１つ以上の選択された特徴及び機能を含んで実施されてもよいことが意図されている。
【０１２８】
上に議論された好ましい実施形態に対し、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び追加を行うことができる。従って、本発明の範囲は上述した特定の実施形態によって制限されるべきでなく、以下の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施形態に従って患者の体内に埋め込まれた体位検知器を組み込む医療機器を示す図である。
【図２】身体座標系Ｘ、Ｙ、Ｚ及びデバイス座標系Ｕ、Ｖ、Ｗ、及び本発明の実施形態に従って身体座標系からデバイス座標に変換するためのアプローチを概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に従って体位検知器のための較正変換マトリクスを決定する方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に従って体位検知に使用される球状の重力Ｇベクトル表面を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に従って第一閾値角度（Ａｎｇｌｅ１T1）により定義された第一閾値領域を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に従って第二閾値角度（Ａｎｇｌｅ１T2）によって定義された第二閾値領域を示す図である。
【図５Ｃ】立位／垂直座位、横臥位、傾斜位を含む、可能な患者体位を示す図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に従った４つの体位検知領域を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に従った体位検知アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に従った体位検知システムの一部を実施するための回路を含んでもよい埋込型装置の部分図である。
【図８】本発明の実施形態に従った体位検知システムの可能な構成要素を示す埋込型装置のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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