(57)【要約】【課題】運動やメンタルストレスをセンサによって検出し、迷走神経刺激を制御する事により、致死的不整脈の発生を予防する。【解決手段】交感神経の興奮度を示す信号を発生するための各種生体情報を検知するセンサ手段を備え、このセンサ手段で検知した生体情報に基づいて、迷走神経の刺激を行う心拍数閾値を調整する。また、患者の交感神経の興奮度に応じて迷走神経の刺激の強度を調整するための神経刺激パラメータを調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
迷走神経を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段と、
前記神経刺激手段により前記迷走神経を刺激する際の心拍閾値を設定する心拍閾値制御手段と、
心臓の活動を計測する心拍計測手段と、
前記心拍計測手段の出力と前記心拍閾値とを比較する心拍比較手段と、
生体情報を感知するセンサ手段と、
前記センサ手段の出力に応答して前記心拍閾値制御手段の前記心拍閾値を制御することを特徴とする心臓治療装置。
【請求項２】
前記心臓の活動の計測が、心拍数の計測であることを特徴とする請求項１に記載の心臓治療装置。
【請求項３】
前記心拍計測手段で計測した前記心拍数が、前記心拍閾値を超過する場合に前記神経刺激手段が前記神経刺激信号を発生することを特徴とする請求項２に記載の心臓治療装置。
【請求項４】
前記心臓の活動の計測が、心拍間隔の計測であることを特徴とする請求項１に記載の心臓治療装置。
【請求項５】
前記心拍計測手段で計測した前記心拍間隔が、前記心拍閾値を下回る場合に前記神経刺激手段が前記神経刺激信号を発生することを特徴とする請求項４に記載の心臓治療装置。
【請求項６】
更に前記センサ手段の出力に応答して前記神経刺激信号のパラメータを制御する神経刺激信号制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の心臓治療装置。
【請求項７】
前記神経刺激信号のパラメータが、パルス間周期、パルス幅、パルス数、パルス電圧、パルス電流、ディレイ時間、休止時間、繰返回数の少なくとも１つ、もしくはこれらの中から選ばれる複数の組み合わせであることを特徴とする請求項６に記載の心臓治療装置。
【請求項８】
前記センサ手段が、心室の収縮性を検出するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の心臓治療装置。
【請求項９】
前記心室の収縮性が、ＱＴ時間、心電図面積、前駆出時間、一回拍出量、心室圧力のいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の心臓治療装置。
【請求項１０】
前記センサ手段が、体動をセンシングするものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の心臓治療装置。
【請求項１１】
前記センサ手段が、呼吸をセンシングするものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の心臓治療装置。
【請求項１２】
前記センサ手段が、血液をセンシングするものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の心臓治療装置。
【請求項１３】
迷走神経を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段と、
前記神経刺激手段により前記迷走神経を刺激する際の心拍閾値を設定する心拍閾値制御手段と、
心房の活動を計測する心拍計測手段と、
前記心拍計測手段の出力と前記心拍閾値とを比較する手段と、
心室の収縮性を感知するセンサ手段と、
前記心房の活動に応答して計時を開始する房室遅延時間計測手段と、
前記房室遅延時間計測手段の出力が所定の設定値を超えたときに心室の刺激を行う出力を発する房室遅延時間比較手段と、
前記センサ手段は、前記心室刺激に伴って前記心室の収縮性の検出を行い、該センサ手段の出力に応答して前記心拍閾値制御手段の前記心拍閾値を制御することを特徴とする心臓治療装置。
【請求項１４】
前記心房の活動の計測が、心房の心拍数の計測であることを特徴とする請求項１３に記載の心臓治療装置。
【請求項１５】
前記心拍計測手段で計測した前記心房の心拍数が、前記心拍閾値を超過する場合に前記神経刺激手段が前記神経刺激信号を発生することを特徴とする請求項１４に記載の心臓治療装置。
【請求項１６】
前記心房の活動の計測が、心房の心拍間隔の計測であることを特徴とする請求項１３に記載の心臓治療装置。
【請求項１７】
前記心拍計測手段で計測した前記心房の心拍間隔が、前記心拍閾値を下回る場合に前記神経刺激手段が前記神経刺激信号を発生することを特徴とする請求項１６に記載の心臓治療装置。
【請求項１８】
前記心室の収縮性を感知するセンサ手段が、心電図センサであることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載の心臓治療装置。
【請求項１９】
前記心電図センサが、ＱＴ時間センサ又は心電図面積センサのいずれかであることを特徴とする請求項１８に記載の心臓治療装置。
【請求項２０】
更に前記センサ手段の出力に応答して前記神経刺激信号のパラメータを制御する神経刺激信号制御手段を備えることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれかに記載の心臓治療装置。
【請求項２１】
前記神経刺激信号のパラメータが、パルス間周期、パルス幅、パルス数、パルス電圧、パルス電流、ディレイ時間、休止時間、繰返回数の少なくとも１つ、もしくはこれらの中から選ばれる複数の組み合わせであることを特徴とする請求項２０に記載の心臓治療装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、迷走神経の電気刺激によって致死的不整脈の発生を予防する心臓治療装置に関し、特に運動やストレスに応答して心拍パラメータの許容範囲を制御することが可能な心臓治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０Ａ、Ｂは、心臓の構造図と心電図波形を示したものである。心臓は、二心房二心室で構成されている。心房は返ってきた血液をためる部屋、心室は血液を送り出す部屋である。血液は大静脈からの静脈血が右心房に入り、右心房から右心室を経て肺動脈へ送られる。肺で酸素を取り込んだ動脈血は肺静脈を経て左心房に入り、左心房から左心室を経て大動脈へ送られる。心室は心房に比べて筋肉が厚くなっており、また、血液の逆流を防ぐために、右心房と右心室、右心室と肺動脈、左心房と左心室、左心室と大動脈の間にはそれぞれ弁が設けられている。血液を送り出す心室の働きが悪くなった状態が心不全であり、多くは左心室の状態が悪くなる左心不全である。
【０００３】
心臓の拍動は個人差があるものの一日に約１０万回を数える。そしてその拍動の度毎に微弱な電流を発するのでこの電流を検出することにより、心臓の状態を知ることができる。この心臓の状態の時間的変化を示すものが図２０Ｂに示される心電図である。この心電図は、体表面に電極を付けて測定する通常の検診時のものであるが、基本的に数ミリボルトの振幅を持った複数の波から成り立っている。図示のように、まず、最初に来る波がＰ波であり、これは心房（右心房と左心房）が収縮するときの電流を表している。次に来る大きな波がＱＲＳ波と呼ばれる波で、心室が収縮して血液を全身に押し出すときに現れ、右心室では静脈血が肺動脈に、左心室では動脈血が大動脈に送り出される。Ｔ波は収縮した心室の筋肉が電気的に回復するときの電流であり、この一連の波動推移は、心臓の筋肉が収縮してから、弛緩するまでの課程を電気的に見たものである。
【０００４】
心房が収縮してから心室の収縮が起こるまでの時間をＰＱ間隔といい、心室収縮が起こってから心室が弛緩するまでの時間をＱＴ間隔あるいはＱＴ時間といっている。
【０００５】
突然死の中で特に心臓病に起因するものを心臓突然死といい、その数は国内で年間約５万人にのぼる。心臓突然死の直接的な原因は、致死的不整脈と呼ばれる、血行動態の破綻をきたす心室頻拍や心室細動の発生である。
【０００６】
心室頻拍では心室が発作的に異常に早く拍動し、心室細動では心室を構成する個々の筋繊維が無秩序に興奮を始めて心室全体として小刻みに震えるだけの状態となる。致死的不整脈が発生すると、心臓のポンプ機能が低下あるいは消失し、必要な血液を全身に送り出すことができなくなるため、脳血流の減少に伴う意識消失をきたし、直ちに適切な処置を施さなければ死に至ることもある。
【０００７】
このような心臓突然死のリスクを有する患者に対し、埋め込み型除細動器（ＩＣＤ）を埋め込む治療が行われている。ＩＣＤは、心室頻拍や心室細動の発生を検出すると、心臓に対して電気ショックを与えることで、除細動を行うものである。しかしながら、ＩＣＤは心臓に異常が発生してから動作する、言わば対処療法の治療器であり、また、除細動のための大きな電気ショックが心臓の組織に損傷を与える虞がある。
【０００８】
ところで、心臓活動は、自律神経系の支配を受けるが、自律神経系には交感神経系と副交感神経系があり、心臓の副交感神経系は迷走神経である。交感神経の活動が高まる（緊張する）と心活動（心拍数及び心拍出量）が上昇し、迷走神経の活動が高まると心活動（心拍数）は低下する。交感神経及び迷走神経における活動は、通常拮抗しており、心臓は適切な静止時心拍、約７０拍／分を維持するように安定的に制御されている。すなわち、交感神経が緊張すると心臓に対して興奮的に作用するのに対し、迷走神経が緊張すると心臓に対して抑制的に作用する。
【０００９】
迷走神経の緊張は心拍数を低下させるが、心拍数の低下は、致死的不整脈を誘発する心室性期外収縮の発生を減少させ、また、心拍数低下に伴う心筋の酸素消費量の減少は、心筋の酸欠状態を予防あるいは改善して、心筋虚血や心筋梗塞とこれに伴う致死的不整脈の発生を防止する。
【００１０】
このような作用を利用して、最近、迷走神経の電気刺激を行うことにより心拍数の安定化をはかる心臓治療装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案は、患者の心拍数が、患者の安静時の下限心拍数よりも低い許容範囲内に維持されるように、迷走神経の刺激周波数を制御するものである。
【００１１】
また、致死的不整脈を防ぐために、迷走神経に電気的刺激を加える方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この心臓不整脈を治療する装置は、心臓組織への刺激と迷走神経の刺激を通じて、心臓不整脈の予防あるいは停止と、心臓の適切な機能を維持することを目的としている。この心臓治療装置は、予め設定される頻拍の検出間隔閾値と、患者の拍動を比較するだけでなく、急性の心筋虚血を示唆する心電図のＳＴ部分（電圧）の変化と複雑な心室の頻拍に関連する他の要因も精査し、これに基づいて迷走神経への刺激を行うことによって頻拍を抑制することを可能としている。この心臓不整脈治療装置は、患者の心臓の心電図を連続的に測定する手段、該心電図の頻拍を示す特徴を検出する手段、一連の特性の記憶をイニシャライズする手段、１個ないしそれ以上の電気的刺激を患者の神経システムに供給する手段、該刺激行為の供給に続く心電図の一連の特性をイニシャライズする手段からなっている。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許ＵＳＰ  ６，４７３，６４４号公報
【特許文献２】
国際公開第９３／２１８２４号パンフレット（ＰＣＴ／ＵＳ９３／０００５１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
迷走神経の過度な刺激は、生理的な心臓活動を抑制することによる違和感や不快感、心拍数の増加を小さく抑えることによる息切れ、動悸、易疲労感、心臓以外の臓器への影響として、例えば、胃酸、インスリン、グルカゴン等の過度な分泌による消化不良や悪心、あるいは、咳増加、咽頭炎、喉頭痙攣、知覚麻痺、呼吸困難、喘息既往の患者では喘息発作の誘発の問題があり、逆に迷走神経への刺激が弱いと十分な効果が得られないという問題が相反してあり、状況に応じて心拍数を安定化する許容範囲と迷走神経刺激を制御することが望まれた。
【００１４】
特許文献１に記載のものは、装置の電子回路を動作させるために供給されるクロック信号を利用した簡易的な時計を内蔵し、この時計に基づき、予め設定された時刻、例えば、就寝時間や活動時間に達すると、迷走神経刺激による心拍数安定化の許容範囲を、予め就寝時間や活動時間に対応付けられた範囲に変更することによって、心拍数安定化の許容範囲に日内変動を実現しようとするものである。しかしながら、通常の日常生活においても生活パターンは常に変動しているものであり、特に昼夜が逆転するような海外旅行を行った場合には全く対応できない。
【００１５】
また、特許文献２に記載のものは、心電図情報からＳＴ値（電圧）を検出して、その値が閾値を超えたか否かで神経刺激のトリガーを発し、頻拍や細動を事前に予防することを目的とし、迷走神経への刺激に伴う心拍数低下を克服するために迷走神経を刺激すると共に、患者の心拍数が許容範囲内となるように心臓に対して刺激を与えるものであるが、心拍数の許容範囲を状況に応じて制御することはできなかった。また、ＳＴ値は、心筋の虚血状態や心筋の傷害の程度を示すものであり、更に、虚血の急性期には変化するが、慢性期においては正常レベルに戻るものであるため、ＳＴ値に基づく神経刺激の制御では、日常に経験される様々な状況下での予防を実現することは困難であった。
【００１６】
致死的不整脈は、心筋梗塞や心筋症などの器質的心疾患患者に多く発生する。この致死的不整脈の発現には、自律神経興奮、特に交感神経緊張の亢進が強く関与していることが知られている。交感神経緊張の亢進は、心筋や刺激伝導系の自動能の亢進や、興奮の不応期を短縮させて、不整脈を起きやすくする。交感神経緊張の亢進の関与は、器質的心疾患患者の迷走神経興奮の減弱や日内変動の消失例で心臓突然死が多いとの報告からも示唆されている。
【００１７】
一般的に、交感神経緊張は、運動やメンタルストレスによって亢進する。特に器質的心疾患患者においては、心臓の器質的病変と交感神経緊張の亢進があいまって致死的不整脈発生の可能性を高くしている。
そこで、本発明は、運動やメンタルストレス等をセンサによって検出することによって、交感神経の緊張度を間接的に検出し、検出した運動やメンタルストレス等から交感神経の興奮が激しいと判断された場合には、致死的不整脈の発生を予防するために、心拍数がより狭い範囲内に安定化するように迷走神経刺激を行う自発心拍数の上限レートを低くし、運動やメンタルストレス等から交感神経の興奮が小さく、致死的不整脈発生の可能性が少ないと判断された場合には、患者の違和感や不快感、あるいは、息切れ、動悸、易疲労感、更には、心臓以外の臓器への影響としての副作用を低減、あるいは回避するために、心拍数を収める範囲が広くなるように迷走神経刺激を作動させる自発心拍数の上限レートを高く制御することができる心臓治療装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の心臓治療装置は、迷走神経を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段と、神経刺激手段により迷走神経を刺激する際の心拍閾値を設定する心拍閾値制御手段と、心臓の活動を計測する心拍計測手段と、心拍計測手段の出力と心拍閾値とを比較する心拍比較手段と、生体情報を感知するセンサ手段と、センサ手段の出力に応答して心拍閾値制御手段の心拍閾値を制御することを特徴としている。
ここで、心拍計測手段による心臓の活動の計測は、例えば、心拍数の計測であり、計測した心拍数が、心拍閾値を超過する場合に神経刺激手段が神経刺激信号を発生することを特徴とする。
あるいは、この心拍計測手段による心臓の活動の計測が、例えば、心拍間隔の計測であり、計測した心拍間隔が、心拍閾値を下回る場合に神経刺激手段が神経刺激信号を発生することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の好ましい形態としては、神経刺激信号のパラメータが、パルス間周期、パルス幅、パルス数、パルス電圧、パルス電流、ディレイ時間、休止時間、繰返回数の少なくとも１つ、もしくはこれらの中から選ばれる複数の組み合わせであることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の好ましい形態としては、センサ手段が、心室の収縮性を検出するものであり、ＱＴ時間、心電図面積、前駆出時間、一回拍出量、心室圧力のいずれかを検出するものであることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明の好ましい形態としては、センサ手段が、体動、呼吸、血液のいずれかをセンシングするものであることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の心臓治療装置は、迷走神経を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段と、神経刺激手段により迷走神経を刺激する際の心拍閾値を設定する心拍閾値制御手段と、心房の活動を計測する心拍計測手段と、心拍計測手段の出力と心拍閾値とを比較する手段と、心室の収縮性を感知するセンサ手段と、心房の活動に応答して計時を開始する房室遅延時間計測手段と、房室遅延時間計測手段の出力が所定の設定値を超えたときに心室の刺激を行う出力を発する房室遅延時間比較手段と、センサ手段は、心室刺激に伴って心室の収縮性の検出を行い、該センサ手段の出力に応答して心拍閾値制御手段の心拍閾値を制御することを特徴としている。
そして、この心室の収縮性を感知するセンサ手段は、例えばＱＴ時間センサまたは心電図面積センサ等の心電図センサであり、このセンサ手段の出力に応答して神経刺激信号のパラメータを制御する神経刺激信号制御手段を備えることを特徴としている。
【００２３】
このように、本発明によれば、患者の交感神経の興奮度に応じて、迷走神経の刺激を行う際の、心拍閾値を調整することができるので、致死的不整脈の発生を予防するとともに、より生理的な患者自身の心臓活動を温存することができ、患者の運動耐用能を増加させ、神経刺激の副作用や心拍数が低下しすぎることを回避することができる。すなわち、交感神経の興奮度が高い場合は、心拍数を狭い範囲内に安定化するように、迷走神経刺激を行う自発心拍数の上限レートを低くし、交感神経の興奮度が低く、致死的不整脈発生の可能性が少ない場合には、心拍数を収める範囲が広くなるように迷走神経刺激を作動させる自発心拍数の上限レートを高く制御することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による心臓治療装置の第１の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
本発明の心臓治療装置１は、心臓２７の右心室２８を刺激する心室刺激パルスを発生する心室刺激手段２、右心室２８の収縮を検出する心室収縮検出手段３、心臓２７の右心房２９を刺激する心房刺激パルスを発生する心房刺激手段４、右心房２９の収縮を検出する心房収縮検出手段５、迷走神経３２を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段６、神経刺激の強さとタイミングを制御する制御手段７、心房収縮から心拍数を検出し制御手段７に制御信号を与える心拍モニタ手段８、心房刺激の時間間隔を計数する心房刺激インターバルタイマ９、心房刺激を行う限界インターバル周期を記憶する心房刺激インターバル設定値記憶手段１０、心房刺激インターバルタイマ９の計数値が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０に記憶された設定値を超えたときに出力を発する比較手段１１、心房収縮検出手段５及び比較手段１１の出力が供給されるＯＲ回路１２、ＯＲ回路１２の出力でスタートし心室検出手段３の出力でストップするＡＶＤ（房室遅延）タイマ１３、基準となる房室遅延時間（ＡＶＤ）を記憶するＡＶＤ設定値記憶手段１４、ＡＶＤタイマ１３の計数時間がＡＶＤ設定値記憶手段１４に記憶されている設定値を超えたときに出力を発するＡＶＤ比較手段１５及び体動を検出する体動センサ１６、体動検出のタイミングを計る体動検出タイマ１７、体動検出タイマ１７で計時したタイミングで体動センサ１６からの出力を取り込む体動検出手段１８とから構成される。
【００２５】
一般に、体動センサ１６としては、圧電センサや加速度センサが用いられる。センサは、胸部皮下に埋め込まれる心臓治療装置１のハウジング内部に設置され、ハウジングに直接に、あるいは回路基板上に取り付けられる。圧電センサでは、物理的運動によって圧電性結晶に応力が加わり、結晶が電気的信号を発生する。加速度センサでは、一般的には片持ち梁を持つ構造となっており、加速度によって梁が運動・変位を生じて電気的信号を発生する。この電気的信号の発生する頻度、あるいは強さ、ある一定の周波数内の強さなどから患者の体動を検出することができる。
【００２６】
制御手段７は、体動検出手段１８において検出された体動に応じて心拍数の閾値を変更するための心拍閾値制御手段１９と、心拍モニタ手段８からの信号を受けて神経刺激手段６を制御する神経刺激信号制御手段２０から構成されている。
【００２７】
心拍モニタ手段８は、心房収縮検出手段５の出力で心拍数を計測するとともにその計数をリセットし、比較手段１１の出力、すなわち心房刺激手段４をトリガーする信号で計数をリセットする心拍計測手段２１と、心拍計測手段２１の出力である心拍数と制御手段７の心拍閾値制御手段１９に記憶されている心拍閾値を比較する心拍比較手段２２とから構成される。
【００２８】
心室刺激手段２及び心室収縮検出手段３は、共通の心室電極リード２３により心室刺激／検出電極２４に接続され、心房刺激手段４及び心房収縮検出手段５も同様に心房電極リード２５を介して心房刺激／検出電極２６に接続されている。心室刺激／検出電極２４と心房刺激／検出電極２６は、心臓２７の右心室２８と右心房２９に配置される。
【００２９】
一般に、心臓用の電極としては、心臓の筋肉、いわゆる心筋内に埋め込む心筋電極と、大静脈を経由して心臓まで電極を挿入するカテーテル電極がある。図２に示すものは、カテーテル電極の例であるが、心室電極リード２３及び心房電極リード２５のいずれも最初は大静脈から心臓２７の右心房２９に導かれる。大静脈から右心房２９に挿入された心房電極リード２５は、Ｊ字状に曲げられた先端部を右心房壁から出っ張った袋状の右心耳内に引っ掛けるように挿入し、心房刺激／検出電極２６が右心耳内壁に接触するように配置される。また、同様に大静脈から右心房２９に挿入される心室電極リード２３は、房室弁を通って右心室２８に入り、心室電極リード２３の先端部に設けられる心室刺激／検出電極２４が右心室２８の最下部に接触するように配置される。
【００３０】
また、神経刺激手段６は神経電極リード３０を介して神経刺激電極３１に接続され、神経刺激電極３１は迷走神経３２に巻きつけた状態で固定される。神経刺激電極３１を巻きつける領域としては、頚部領域かあるいは外側頚動脈の右中央位置が好適である。また、神経刺激電極３１は、血管内にカテーテル電極を留置することによって、血管壁に隣接した迷走神経３２を刺激するように配置することも可能である。その場合、配置領域としては、鎖骨下静脈内が好適である。
【００３１】
以下、本発明の心臓治療装置の第１実施形態の作用を説明する。
図１において、まず、心房収縮検出手段５において、右心房２９の収縮が検出されると、心房収縮検出手段５は、その出力を心拍モニタ手段８の心拍計測手段２１とＯＲ回路１２に送る。そして、心拍計測手段２１は心房収縮を検出したときの時間情報を含む計数内容から心拍数を計測し、計測結果を心拍比較手段２２に送る。同時に、心拍計測手段２１は、その計数内容をリセットし、次の心房収縮の検出までの時間間隔の計数を開始する。心拍比較手段２２は、心拍計測手段２１の計測値、すなわち心房収縮検出までの時間間隔から算出した一分間当たりの心拍数に相当する値が、制御手段７の心拍閾値制御手段１９に設定されている閾値を超えると出力を発し、制御手段７の神経刺激信号制御手段２０に供給する。神経刺激信号制御手段２０はこの信号を受けて、神経刺激手段６を制御し、迷走神経３２を刺激する。
【００３２】
また、心房収縮検出手段５の出力は、ＯＲ回路１２を経由して心房刺激インターバルタイマ９にも供給され、心房刺激インターバルタイマ９をリセットする。心房刺激インターバルタイマ９は、心房の自発イベントまたは心房刺激によるイベントが発生する度にＯＲ回路１２を介して供給される出力に基づいてリセットされ、心房のイベント発生間隔の計時を行う。そして、この計時された値が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０に記憶されている設定値に一致すると比較手段１１から出力が発せられ、この出力が心房刺激手段４に供給されて心房刺激が行われる。同時に、比較手段１１の出力は、心房収縮の検出の時と同様に、ＯＲ回路１２を経由して心房刺激インターバルタイマ９に供給され、これをリセットする。心房刺激インターバルタイマ９の計数値が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０に記憶されている設定値に至る前に、心房収縮検出手段５で心房の自発イベントが検出されると、心房刺激インターバルタイマ９はその都度リセットされ、その計数値は心房刺激インターバル設定値記憶手段１０に記憶されている設定値に達することがないので、比較手段１１からの出力は発せられず、心房刺激は行われない。
【００３３】
また、比較手段１１の出力は、心房収縮検出手段５の出力とともに、ＯＲ回路１２を経由してＡＶＤタイマ１３に供給され、ＡＶＤタイマ１３の計数を開始させる。更に、比較手段１１の出力である心房刺激手段４をトリガーする信号は、心拍モニタ手段８の心拍計測手段２１に送られ、心拍計測手段２１をリセットするようにしている。この時、心拍計測手段２１は、心房収縮検出の場合と異なり、その計数内容をリセットするのみで、心拍数の計測とそれに続く計測結果の出力を行わない。これにより、心拍計測手段２１は、自発的な心房収縮があったときのみ、先行した心房イベントと検出した心房収縮の時間間隔から心拍数相当値を割り出し、この心拍数値が制御手段７の心拍閾値制御手段１９に記憶されている閾値を超えると、心拍比較手段２２が出力を発生し、制御手段７の神経刺激信号制御手段２０に供給するようにしている。
【００３４】
また、ＡＶＤタイマ１３は、心房の収縮あるいは刺激が起こってから心室が収縮するまでの時間を計測するものであり、心房の収縮または心房の刺激で計時を開始し、心室収縮検出手段３において心室の収縮を検出すると、その計時をストップする。
しかし、ＡＶＤ設定値記憶手段１４に記憶されている所定の設定値内に心室収縮検出手段３が右心室２８の収縮を検出しない場合は、ＡＶＤタイマ１３の計時値がＡＶＤ設定値記憶手段１４の設定値に達するため、ＡＶＤ比較手段１５から出力が発せられて、心室刺激手段２に送られる。心室刺激手段２はこの信号を受けて、心室電極リード２３、心室刺激電極２４を経て心室刺激を行う。
【００３５】
制御手段７の神経刺激信号制御手段２０は、心拍比較手段２２からの信号を受けると、神経刺激手段６に出力を送り、神経刺激手段６は神経電極リード３０、神経刺激電極３１を介して迷走神経３２の刺激を行うようにする。ここで、体動センサ１６は、身体の加速度や振動を検出することにより交感神経の興奮度を測定することができる。これは、激しい運動を行うと体動の変化（加速度や振動）が大きくなり、同時に交感神経も興奮状態となるからである。そして、体動センサ１６からの出力は、体動検出タイマ１７で計時した適当な時間間隔で体動検出手段１８によって検出され、それぞれの計測時における体動が測定される。この検出された体動により、心拍閾値制御手段１９の閾値を変えることができるので、神経刺激を行うべき心拍数限界を患者の状況に応じて変更することができる。
【００３６】
図３は、本発明の心臓治療装置の第２の実施形態を示すブロック構成図である。図１に示す第１の実施形態と異なる部分は体動センサ１６に代えて呼吸センサを用いている点である。図１のブロック構成図と同じ部分は同一符号を付して、説明も省略する。
【００３７】
呼吸センサは、心房電極リード２５に接続されるインピーダンス計測手段３４と、このインピーダンス計測手段３４の出力が加えられる呼吸検出手段３５と、呼吸検出のタイミングを計る呼吸検出タイマ３３とから構成される。インピーダンス計測手段３４は、心房電極リード２５を介して、胸部皮下に埋め込まれる心臓治療装置１のチタン製ハウジングと心房刺激／検出電極２６との間に心臓が刺激されない強度の定電流の計測波形を重畳・印可し、その両端の電圧を測ることによってインピーダンスを計測する。これにより呼吸センサは、右心房２９と胸部との間のインピーダンス変化から胸郭の拡張や収縮状態が検出できるため、患者の呼吸状態を知ることができる。なお、呼吸センサは、インピーダンス計測手段３４と心室電極リード２３を接続して、右心室２８と胸部との間のインピーダンス変化から患者の呼吸状態を知る構成とすることもできる。
【００３８】
以下、本発明の心臓治療装置の上記第２の実施形態の作用を説明する。運動やストレスにより交感神経の興奮度が高まると、呼吸（呼吸数や呼吸量）が激しくなり、それが心房電極リード２５を介して、呼吸センサのインピーダンス計測手段３４でインピーダンス変化として捉えられる。呼吸検出手段３５は呼吸検出タイマ３３でカウントされる適当な時間ごとに、インピーダンス計測手段３４で計測されるインピーダンス変化を処理し、インピーダンス変化の速度からは呼吸数が、インピーダンス変化の大きさからは呼吸量が検出されて、この呼吸数や呼吸量に応じて、心拍閾値制御手段１９の心拍数閾値を変更する。そして、この選択された心拍数閾値が心拍比較手段２２に供給され、心拍計測手段２１で計測した心拍数と比較される。
【００３９】
この比較の結果、心拍計測手段２１で計測した心拍数が心拍閾値を超えた場合は、心拍比較手段２２より出力が得られ、神経刺激信号制御手段２０を経て神経刺激手段６に加えられ、迷走神経３２の刺激が行われる。
【００４０】
図４は、本発明の心臓治療装置の第３の実施形態を示すブロック構成図である。図１及び図３に示す本発明の第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分は、やはり交感神経の興奮度を検出するセンサ部分の構成である。本例のものは右心室２８内に配置される心室刺激／検出電極２４あるいは心室電極リード２３と一体に形成された血液センサ電極３６が用いられる。図１及び図３のブロック図と同じ部分は同一符号を付している。
本例では、血液センサ３６は心室内に配置されているが、心室電極の代わりに心房電極と一体構成することもできる。
血液センサ３６で検出される生体情報には、中心静脈血液温度、静脈血酸素飽和度、血液ｐＨ、血液中カテコラミン量などがあるが、これらはいずれも運動やストレスによる自律神経（特に交感神経）の興奮度と関係するものである。
【００４１】
以下、本発明の心臓治療装置の第３の実施形態の作用を説明する。ブロック構成図全体の概要説明は図１に示した本発明の第１の実施形態と同じなので省略する。図４においては、わかりやすく図示するため、血液センサ３６は、心室刺激／検出電極２４あるいは心室電極リード２３とは別体のように描いているが、心臓２７内においては一体的に形成されているものである。
【００４２】
この右心室２８内に配置された血液センサ３６からの情報が血液情報検出手段３７に送られ、血液情報検出タイマ３８で計測したタイミングで検出される。そして、血液情報検出手段３７の出力が、制御手段７の心拍閾値制御手段１９に供給される。以下、図３に示す第２の実施形態と同じ動作が実行される。
【００４３】
本発明の第１〜第３の実施形態の作用を図５に示す共通のフロー図を用いて説明する。
まず、心房刺激インターバルタイマ９をスタートさせる（ステップＳ１）。次に、心拍閾値制御手段１９の心拍数の初期値を設定し（ステップＳ２）、更に各種センサに用いられる生体情報検出タイマをスタートさせ（ステップＳ３）、システムの初期化を完了させる。ここで、生体情報は、第１の実施形態では体動であり、第２の実施形態では呼吸であり、第３の実施形態においては血液である。
【００４４】
次に、心房収縮検出手段５において、心房の収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ４）。判断ステップＳ４で心房収縮が検出された場合は心拍計測手段２１において、心拍数の計測が開始されるとともに（ステップＳ５）、心房刺激インターバルタイマ９がリセットされる（ステップＳ６）。
【００４５】
次に、心拍計測手段２１で計測した心拍数が心拍閾値制御手段１９で設定した心拍数閾値に達成したか否かが判断される（ステップＳ７）。心拍数計測値が上記心拍閾値制御手段１９に設定した閾値を超えたと判定した場合は、心拍比較手段２２から出力が得られ、神経刺激信号制御手段２０を経て、神経刺激手段６により迷走神経３２への刺激が為される（ステップＳ８）。
【００４６】
判断ステップＳ７において、心拍計測手段２１の心拍数計測値が上記心拍閾値制御手段１９に設定した閾値を超えない時は、迷走神経３２への刺激は為されず、心房収縮検出手段５の出力がＯＲ回路１２を経てＡＶＤタイマ１３に加わり、ＡＶＤタイマ１３が計時を開始する（ステップＳ９）。
【００４７】
次に、判断ステップＳ４において、心房の収縮が検出されない場合は、生体情報検出タイマがタイムアウトしているか否かが判断される（ステップＳ１０）。生体情報検出タイマがタイムアウトしていると判断されると、検出した生体情報に基づいて心拍閾値制御手段１９の心拍数閾値を所定値に調整するとともに（ステップＳ１１）、生体情報検出タイマをリセットする（ステップＳ１２）。判断ステップＳ１０で生体情報検出タイマがタイムアウトしていないと判断された場合は、心拍閾値制御手段１９の心拍数閾値は調整されず、かつ生体情報検出タイマもリセットされないで、次のステップＳ１３に進む。
【００４８】
判断ステップＳ１３においては、心房刺激インターバルタイマ９がタイムアウトしているか否か、つまり心房刺激インターバルタイマ９の計時時間が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０の設定値を超えたか否かが判断される。心房刺激インターバルタイマ９の計時時間が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０の設定値を超えた場合は、比較手段１１が出力を発し、心房刺激手段４によって右心房２９の刺激が為される（ステップＳ１４）。また、同時に、比較手段１１の出力は、心拍計測手段２１の計数内容をリセットすると共に、ＯＲ回路１２を経て心房刺激インターバルタイマ９をリセットする（ステップＳ１５）。そして、同時にＡＶＤタイマ１３もリセットし、ＡＶＤタイマ１３は計時を開始する（ステップＳ９）。
【００４９】
判断ステップＳ１３において、心房刺激インターバルタイマ９の計時時間が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０の設定値を超えていないと判断された場合は、判断ステップＳ４に戻り、心房収縮の検出を待つ。
【００５０】
続いて、心室収縮検出手段３において、心室収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ１６）。心室収縮が検出された場合には、ＡＶＤタイマ１３の計数を停止させ（ステップＳ１７）、判断ステップＳ４に戻り、次の心房収縮の検出を待つ。判断ステップＳ１６で、心室収縮が検出されない場合は、生体情報検出タイマがタイムアウトしているか否かが判断される（ステップＳ１８）。生体情報検出タイマがタイムアウトしていると判断されると、検出した生体情報に基づいて心拍閾値制御手段１９の心拍数閾値を所定値に調整するとともに（ステップＳ１９）、生体情報検出タイマをリセットする（ステップＳ２０）。判断ステップＳ１８で生体情報検出タイマがタイムアウトしていないと判断された場合は、心拍閾値制御手段１９の心拍数閾値は調整されず、かつ生体情報検出タイマもリセットされないで、次のステップＳ２１に進む。
【００５１】
判断ステップＳ２１においては、ＡＶＤタイマ１３がタイムアウトしているか否かが判断される。すなわち、ＡＶＤタイマ１３の計数値がＡＶＤ設定値記憶手段１４に設定されている基準となる房室遅延時間を超えたかどうかが判定され、超えた場合にはＡＶＤ比較手段１５より出力が発せられて、心室刺激手段２によって右心室２８の刺激が為される（ステップＳ２２）。判断ステップＳ２１でＡＶＤタイマ１３がタイムアウトしていないと判断されたときは、判断ステップＳ１６に戻り、心室収縮の検出を待つ。
【００５２】
以上説明したように、本発明の第１〜第３の実施形態では、体動、呼吸、血液の状態を検出して、これらの生体情報にもとづいて、迷走神経を刺激する上限の心拍数を調整しており、患者にとって最適な状態で、しかも負担が少ない状態で迷走神経の刺激を行うことが可能である。
【００５３】
次に、本発明の第４の実施形態を図６のブロック構成図に基づいて説明する。本発明の第１〜第３の実施形態（図１、図３、図４）と同じ構成部分は同一符号で示す。
図６に示す本発明の第４の実施形態は、生体情報検出センサとして心室収縮性心室圧力センサ４０を用いたところが第１〜第３の実施形態と異なっている。心室収縮性心室圧力センサ４０としては、心室内に配置される圧力センサ４１により検出される心室内圧力の時間変化率（時間微分）ｄｐ／ｄｔを検出する微分回路（ｄｐ／ｄｔ）４２と、この微分回路の出力の最大値を保持する最大値保持回路（ｍａｘ  ｄｐ／ｄｔ）４３から構成される。そして、心室収縮検出手段３の出力と、ＡＶＤ比較手段１５の出力、すなわち心室刺激手段２をトリガーする信号が供給され、その出力を最大値保持回路（ｍａｘ  ｄｐ／ｄｔ）４３に供給するためＯＲ回路３９が新たに付加されている。最大値保持回路（ｍａｘ  ｄｐ／ｄｔ）４３は、このＯＲ回路３９からの出力のタイミングで微分回路４２の出力のモニタを開始してその最大値を保持する。
【００５４】
以下、本発明の第４の実施形態の作用について説明する。圧力センサ４１は、心室が収縮するときの圧力を測定するものであり、通常は心室刺激／検出電極２４あるいは心室電極リード２３中に装備されている。そして、この圧力センサ４１により心室内圧力が計測され、微分回路４２に送られる。微分回路４２はこの圧力センサ４１からの信号を微分し、ｄｐ／ｄｔを得て、最大値保持回路４３に供給する。最大値保持回路４３は、ＯＲ回路３９の出力のタイミング、すなわち、心室収縮の検出もしくは心室への刺激のタイミングから所定の期間内、例えば１００ｍｓｅｃの期間内での微分回路４２の出力の最大値を保持し、微分最大値ｍａｘ  ｄｐ／ｄｔ  を得る。
【００５５】
そして保持されたｍａｘ  ｄｐ／ｄｔは、制御手段７の心拍閾値制御手段１９に送られ、このｍａｘ  ｄｐ／ｄｔの値に応じた、心拍数が神経刺激を行う際の閾値として決定される。このｍａｘ  ｄｐ／ｄｔは、激しい運動やメンタルストレスによって増加するので、このｍａｘ  ｄｐ／ｄｔの値から、運動やメンタルストレスの大小を感知することができる。そして、ｍａｘ  ｄｐ／ｄｔが大きいときと小さいときとで、神経刺激を行う際の上限の心拍数を異ならせるようにしている。
【００５６】
図７は、本発明の心臓治療装置の第５と第６の実施形態を示すブロック構成図である。図６に示す第４の実施形態と異なるところは、生体情報を検出するセンサとして、心室収縮性インピーダンスセンサ５０を用いているところである。それ以外のブロック構成は第４の実施形態と同じであるので、同一のブロック構成は同一符号を付している。
【００５７】
心室収縮性インピーダンスセンサ５０の具体例を図８と図９に示す。図８は心室収縮性インピーダンスセンサ５０として前駆出時間センサ５１を用いたものであり、この実施形態を第５の実施形態とし、心室収縮性インピーダンスセンサ５０として図９に示す一回拍出量センサ５５を用いる実施形態を本発明の第６の実施形態として以下に説明する。
【００５８】
まず、本発明の第５の実施形態の構成及び作用を説明するが、その前に、心室前駆出時間について説明しておく。心室前駆出時間とは、電気的な心室収縮（心室の収縮検出あるいは心室刺激）の開始から実際に心室が血液の駆出を開始するまでの時間である。この心室前駆出時間から、運動やメンタルストレスの多少を感知することができる。
【００５９】
この前駆出時間センサ５１は、心室収縮検出あるいは心室刺激をトリガーとして時間の計測を開始する前駆出時間計時手段５２と、心室の容積変化をモニターするインピーダンス計測手段５３と、インピーダンス計測手段５３の出力を受けて心室容積に所定の減少があったときに血液の駆出が始まったと判断する心室駆出検出手段５４から構成される。
【００６０】
以下、第５の実施形態の作用を説明すると、図７において、心室収縮検出手段３の出力とＡＶＤ比較手段１５の出力はＯＲ回路３９に供給される。したがって、ＯＲ回路３９からは、心室の収縮を検出した場合若しくは心室刺激を行った場合に出力が得られ、この出力が心室前駆出センサ５１（図８）の前駆出時間計時手段５２に供給され、前駆出時間の計測が開始される。そして、心室刺激／検出電極２４は心室電極リード２３を介して図８のインピーダンス計測手段５３に接続されており、インピーダンス計測手段５３は、心室の容積に変動があるとインピーダンスの変化として、その心室の容積変動を検出する。
【００６１】
インピーダンス計測手段５３の出力は、心室駆出検出手段５４に送られ、心室駆出検出手段５４は、インピーダンス計測手段５３からの出力、すなわちインピーダンス変化をモニタして、心室容積に所定の減少があった場合に血液の駆出を開始したと判断し、前駆出時間計時手段５２の計時を停止させる。こうして計測された心室前駆出時間は、図７の制御手段７の心拍閾値制御手段１９に送られ、心室前駆出時間に応じて、神経刺激を行う心拍数の上限レートが制御かつ選択される。
【００６２】
図９は、図７に示す心室収縮性インピーダンスセンサ５０の第２の例である一回拍出量センサ５５の構成を示すブロック図である。
一回拍出量とは、一回の心室収縮において、拡張終期心室容積から収縮終期心室容積を減じた量であり、この一回拍出量からも運動やメンタルストレスの大小を知ることができるものである。
図９の一回拍出量センサ５５を図７の心室収縮性インピーダンスセンサ５０として採用したものが本発明の第６の実施形態である。
【００６３】
図９に示す一回拍出量センサ５５は、心室収縮検出あるいは心室刺激をトリガーとして心室の拡張終期の容積を検出する拡張終期容積検出手段５６と、インピーダンス変化により心室の容積変化をモニタするインピーダンス計測手段５７と、拡張終期容積検出に続いてインピーダンス計測手段５７の出力から心室容積の最小値を収縮終期容積として検出する収縮終期容積検出手段５８と、拡張終期容積検出手段５６の出力から、収縮終期容積検出手段５８の出力を減算して心室の一回拍出量を演算する一回拍出量演算手段５９から構成される。
【００６４】
以下、本発明の第６の実施形態の作用を説明すると、図７において、上述のように、ＯＲ回路３９には、心室の収縮を検出した場合若しくは心室刺激を行った場合に出力が得られ、この出力が一回拍出量センサ５５（図９）の拡張終期容積検出手段５６に供給される。一方、心室刺激／収縮電極２４に接続されているインピーダンス計測手段５７は、計測したインピーダンスから心室の容積を割り出し、これを拡張終期容積検出手段５６と収縮終期容積検出手段５８に送る。拡張終期容積検出手段５６は、インピーダンス計測手段５７からの出力に基づいて心室収縮検出時あるいは心室刺激時の心室容積を検出してこの容積を心室拡張終期容積とする。また、収縮終期容積検出手段５８は、インピーダンス計測手段５７の出力をモニタし、心室容積の最小値を心室収縮終期容積として検出する。
【００６５】
そして、一回拍出量演算手段５９において、拡張終期容積検出手段５６と収縮終期容積検出手段５８との出力差、すなわち拡張終期心室容積と収縮終期心室容積との差が演算され、この演算結果が一回拍出量として図７の制御手段７の心拍閾値制御手段１９に送られる。心拍閾値制御手段１９は、この一回拍出量情報から患者の運動量やメンタルストレスによる交感神経の興奮度を捉え、それに応じて神経刺激を行う心拍数の上限レートを設定するようにする。
【００６６】
次に、図１０のフロー図を用いて、図６〜図９に示す本発明の第４〜第６の実施形態の作用を詳細に説明する。
まず、最初に、心房刺激インターバルタイマ９をスタートさせるとともに（ステップＳ３０）、心拍数閾値の初期値を設定する（ステップＳ３１）。次に、心房収縮検出手段５において、心房収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ３２）。心房収縮が検出されると心拍数計測を開始し（ステップＳ３３）、続いて心房刺激インターバルタイマ９をリセットして計数を開始させる（ステップＳ３４）。
【００６７】
次に、心拍数計測値がステップ３１で設定した心拍数閾値を超えたか否かが判断される（ステップＳ３５）。心拍計測手段２１で計測した心拍数が心拍閾値制御手段１９に設定した心拍数閾値（初期値）を超えた場合は心拍比較手段２２から出力が発せられて、神経刺激信号制御手段２０と神経刺激手段６を経て迷走神経３２への刺激が行われる（ステップＳ３６）。
【００６８】
判断ステップＳ３２で、心房収縮が検出されなかったと判断された場合は、心房刺激インターバルタイマ９がタイムアウトしているかどうか、すなわち心房刺激インターバルタイマ９の計時時間が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０に記憶されている設定値を超えたかどうかが判断される（ステップＳ３７）。そして、タイムアウトしていると判断されると、比較手段１１から心房刺激手段４に出力が発せられ、心房刺激が行われる（ステップＳ３８）。また、心拍計測手段２１の計数内容がリセットされ、同時に（ＯＲ回路１２を介して）心房刺激インターバルタイマ９がリセットされる（ステップＳ３９）。判断ステップＳ３５で心拍数計測値が迷走神経３２を刺激する閾値にいたらないときは迷走神経３２を刺激することなく次のステップＳ４０に進み、判断ステップＳ３７で心房刺激インターバルタイマ９がタイムアウトしていないと判断された場合は、判断ステップＳ３２に戻り心房収縮の検出を待つ。
【００６９】
比較手段１１の出力により心房刺激が行われたとき、及び心房収縮検出手段５において心房の収縮が検出されたときはＡＶＤタイマ１３が計数を開始する（ステップＳ４０）。続いて心室収縮検出手段３において心室の収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ４１）。この判断ステップＳ４１で、心室の収縮が検出されると、ＡＶＤタイマ１３の計数を停止させ（ステップＳ４２）、判断ステップＳ４１で、心室収縮が検出されなかったときは、ＡＶＤタイマ１３がタイムアウトしているかどうか、すなわち、ＡＶＤ設定値記憶手段１４に記憶されている設定値を超えたかどうかが判断される（ステップＳ４３）。判断ステップＳ４３でタイムアウトしていると判断されると、ＡＶＤ比較手段１５から心室刺激手段２に出力を発し、心室刺激が行われる（ステップＳ４４）。
【００７０】
この心室刺激が行われたとき、及び心室の収縮が検出されステップＳ４２でＡＶＤタイマ１３の計時を停止させたときに、各実施形態のセンサ手段によって、心室圧力（第４の実施形態）、前駆出時間（第５の実施形態）及び一回拍出量（第６の実施形態）の検出が行われる（ステップＳ４５）。そして、この各実施形態のセンサ手段により検出した、運動やメンタルストレスに関連した生体情報が制御手段７の心拍閾値制御手段１９に送られ、患者に応じた最適な心拍数閾値に調整される（ステップＳ４６）。
【００７１】
図１１は、本発明の第７及び第８の実施形態を示すブロック構成図である。図１１において、心室収縮性心電図センサ６０として、図１２に示すＱＴ時間センサ７０を採用した形態を第７の実施形態とし、図１３に示す心電図面積センサ７５を採用した形態を第８の実施形態として以下に説明を行う。
【００７２】
図１１における実施形態において、図１、図３〜４、図６〜９に示す第１〜第６の実施形態と異なる構成は心室収縮性心電図センサ６０を用いている点と、ＡＶＤ（房室遅延時間）の設定値を２種類設けて切り換えて用いる点である。すなわち、図１１に示す第７及び第８の実施形態においては、心電図情報から患者の生体情報を検出する心室収縮性心電図センサ６０と、心室刺激手段２及び心室収縮検出手段３に接続される心室収縮検出継続カウンタ６５と、心室収縮検出継続回数設定値記憶手段６４と、心室収縮検出継続カウンタ６５及び心室収縮検出継続回数設定値記憶手段６４の出力が供給される心室収縮検出継続回数比較手段６６と、正常時の房室遅延時間である第１のＡＶＤ設定値を記憶する第１ＡＶＤ記憶手段６１と、正常時の房室遅延時間よりも短い第２のＡＶＤ設定値を記憶する第２ＡＶＤ記憶手段６２と、この第１ＡＶＤ記憶手段６１と第２ＡＶＤ記憶手段６２のいずれかを選択するＡＶＤ選択手段６３が付加されている。
【００７３】
そして、心室収縮性心電図センサ６０の一形態として用いられるＱＴ時間センサ７０は図１２に示されており、その構成は、図１１のＡＶＤ比較手段１５の出力が供給されるＱＴ時間計時手段７１と、心室刺激を行ったときのみ心室検出電極２４から心室内心電図が供給され、この心室内心電図からＴ波を検出するＴ波検出手段７２とから構成される。このＴ波検出手段７２の出力はＱＴ時間計時手段７１に供給され、ＱＴ時間が測定されて、図１１の制御手段７の心拍閾値制御手段１９に供給されるように構成されている。
【００７４】
また、図１３に示される心電図面積センサ７５も心室収縮性心電図センサ６０の一つとして用いられる。この心電図面積センサ７５は、心室検出電極２４からの心室内心電図信号とＡＶＤ比較手段１５の出力が供給される積分手段７６と、この積分手段７６の出力の負の最大値を検出する負最大値検出手段７７とから構成される。
【００７５】
ここで図１４の心室内心電図を用いて、ＱＴ時間の計測について説明しておく。この心室内心電図は図２０Ｂに示す通常の体表面に電極を付けて測定した心電図とは若干異なっている。すなわち、心室内心電図には、心房の収縮を観測するＰ波はほとんど存在せず、心室の刺激から始まるＱＲＳ波と、ＱＲＳ波とは極性の異なるＴ波とから構成されている。Ｔ波は心室の収縮が弛緩するとき、つまり心室の興奮が終了するときに出る波である。
既に説明したように、ＱＴ時間は、右心室を刺激し右心室の筋肉を収縮させた時点から右心室の筋肉が弛緩して元に戻るまでの時間である。心室内心電図を用いてＱＴ時間を測定する場合は、Ｔ波の時間微分をとり、微分値（傾き）が負の最大となる点をＴ点として、ＱＴ時間を測定する。このＱＴ時間は、代表的な心室の収縮性に関係する生体情報であり、通常の状態、すなわち、正常時は４００ｍｓ程度であるが、激しい運動やストレスを感じた場合などで交感神経活動が亢進すると短くなり、正常時の半分以下になることもある。
【００７６】
図１４Ｂに示す波形図は図１４Ａに示される心室内心電図を心電図面積センサ７５（図１３）の積分手段７６で積分した波形図である。図１４Ｂから明らかなように、基準となる規定電位Ｑ点からＱＲＳ波（負極性）を積分すると負の面積値が単調に増加していくが、Ｔ波がＱＲＳ波と反対の極性（正）であるため、Ｔ波を積分する段階で、上記負の積分値は減少方向に転換する。心電図面積が負の最大値であるのは、ＱＲＳ波の積分が終了した点ＳからＴ波の検出が始まる時点（仮に「Ｘ」とする。）に至る直線部分の値である。負最大値検出手段７７は、上記の値を検出し、この負の積分最大値を生体情報として、図１１の制御手段７の心拍閾値制御手段１９に送る。
【００７７】
以下、図１１の心室収縮性心電図センサ６０として図１２に示すＱＴ時間センサ７０を採用した場合の第７の実施形態の作用を説明する。すでに、説明した第１〜第６実施形態の作用の説明と重複するところは省略する。
最初に、心房収縮検出手段５において、右心房２９の収縮が検出されると、心房収縮検出手段５は、その出力をＯＲ回路１２を介してＡＶＤタイマ１３に送り、ＡＶＤタイマ１３の計数をスタートさせる。
【００７８】
ＡＶＤ選択手段６３は、初期状態では第１ＡＶＤ記憶手段６１に記憶されている正常時のＡＶＤ（房室遅延時間）設定値、例えば１５０ｍｓを選択している。正常な心臓活動状態では、ＡＶＤタイマ１３がスタートしてから、第１ＡＶＤ記憶手段６１に記憶されている設定値をカウントする前に、自発的な心室収縮が起こるので、ＡＶＤタイマ１３はその度毎に、心室収縮検出手段３の出力によりリセットされる。このため、ＡＶＤタイマ１３は、ＡＶＤ選択手段６３で選択されている第１ＡＶＤ記憶手段６１に記憶された設定値までカウントしない。したがって、この場合はＡＶＤ比較手段１５からの出力は得られず、心室刺激手段２にはＡＶＤ比較手段１５の出力が供給されず強制的な心室刺激を行うことがない。
【００７９】
第１ＡＶＤ記憶手段６１に記憶されている正常時の房室遅延時間以内に自発的な心室収縮が起こらない場合は、心室収縮検出手段３から出力が得られないので、ＡＶＤタイマ１３は停止することなくカウントを継続する。すなわち、ＡＶＤタイマ１３は、ＡＶＤ選択手段６３で選択されている第１ＡＶＤ記憶手段６１に記憶されている設定値に一致するまでカウントを継続し、一致した時点でＡＶＤ比較手段１５から出力を発生する。
【００８０】
このＡＶＤ比較手段１５の出力は、心室刺激手段２に送られ、心室電極リード２３を経て心室刺激電極２４により右心室２８の刺激を行う。同時に、ＡＶＤ比較手段１５の出力は、心室収縮検出継続カウンタ６５に加えられ、心室収縮検出継続カウンタ６５をリセットする。また、ＡＶＤ比較手段１５の出力は、図１２に示されるＱＴ時間センサ７０のＱＴ時間計時手段７１に供給され、ＱＴ時間計時手段７１をスタートさせる。
【００８１】
一方、ＡＶＤ比較手段１５の出力、すなわち心室刺激手段２をトリガーする信号でリセットされる心室収縮検出継続カウンタ６５は、心室収縮検出手段３で自発的な心室収縮を検出する度毎にインクリメントされ、心室収縮検出継続回数設定値記憶手段６４に記憶されている回数（具体的には３〜１０回程度）だけ、心室の収縮が連続して検出されると、心室収縮検出継続回数比較手段６６から出力が発せられる。この心室収縮検出継続回数比較手段６６の出力はＡＶＤ選択手段６３に供給される。ＡＶＤ選択手段６３はこの心室収縮検出継続回数比較手段６６からの出力により、その設定値を第１ＡＶＤ記憶手段６１の設定値から第２ＡＶＤ記憶手段６２の設定値に切り替える。
【００８２】
この第２ＡＶＤ記憶手段６２に記憶されている設定値は、正常時のＡＶＤ（房室遅延時間）である約１５０ｍｓよりも小さい設定値、例えば１００ｍｓに設定されている。ここで、１００ｍｓのＡＶＤ時間を設定値とすると、ＡＶＤタイマ１３が１００ｍｓを計数する間、心室収縮検出手段３において心室の収縮が検出されないので、常時ＡＶＤタイマ１３は第２ＡＶＤ記憶手段６２に記憶されている設定値を数えるため、ＡＶＤ比較手段１５からその都度出力が得られる。
【００８３】
このＡＶＤ比較手段１５の出力は、心室刺激手段２、心室収縮検出継続カウンタ６５及びＱＴ時間計時手段７１（図１２）に加えられる。そして、交感神経の興奮度をあらわす生体情報としてのＱＴ時間の計測がなされる。ここで、ＡＶＤ選択手段６３において、第１ＡＶＤ記憶手段６１から第２ＡＶＤ記憶手段６２のＡＶＤ時間設定値に切り替えるのは、ＱＴ時間を測定するためには、強制的に心室刺激を行う必要があるからである。
【００８４】
図１２に示されるＱＴ時間センサ７０のＴ波検出手段７２は、強制的に心室刺激手段２にトリガー信号を与え、右心室２８に刺激を行った場合だけ、Ｔ波を検出するようにしており、Ｔ波が検出されると、ＱＴ時間計時手段７１に出力を送り、ＱＴ時間計時手段７１のカウントを停止する。そしてＱＴ時間計時手段７１から、計測したＱＴ時間が図１１の心拍閾値制御手段１９に送られ、患者のＱＴ時間に応じた心拍数閾値に調整される。
【００８５】
このＱＴ時間に応じた心拍数閾値の例を図１５に示す。この図では、ＱＴ時間が通常の場合の９０％以上である場合は、心拍数閾値を１００回／分とし、ＱＴ時間が短くなるにつれて、心拍数閾値を少なくしている。つまり、ＱＴ時間が短い場合は、それだけ、交感神経の興奮度が高いことになるので、迷走神経を刺激する心拍数閾値を下げるようにしている。
【００８６】
次に、図１６のフロー図を用いて、本発明第７の実施形態の作用を詳細に説明する。まず、心房刺激インターバルタイマ９をスタートさせるとともに（ステップＳ５０）、心拍閾値制御手段１９の心拍数閾値の初期値を設定する（ステップＳ５１）。そして、心室収縮検出継続カウンタ６５をリセットして（ステップＳ５２）システム全体の初期化を完了させる。
【００８７】
次に、心房収縮検出手段５において心房収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ５３）。判断ステップＳ５３において心房収縮が検出されると、心拍計測手段２１に心房収縮検出手段５からの信号が供給され、心拍数の計測が行われる（ステップＳ５４）。また、心房収縮検出手段５の出力はＯＲ回路１２を経て心房刺激インターバルタイマ９にも供給され、心房刺激インターバルタイマ９をリセットする（ステップＳ５５）。
【００８８】
続いて、心拍数計測値がステップ５１で設定した心拍数閾値を超えたか否かが判断される（ステップＳ５６）。心拍計測手段２１で計測した心拍数が心拍閾値制御手段１９に設定した心拍数閾値（初期値）を超えた場合は心拍比較手段２２から出力が発せられて、神経刺激信号制御手段２０と神経刺激手段６を経て迷走神経３２への刺激が行われる（ステップＳ５７）。
【００８９】
判断ステップＳ５３で、心房収縮が検出されなかったと判断された場合は、心房刺激インターバルタイマ９がタイムアウトしているかどうか、すなわち心房刺激インターバルタイマ９の計時時間が心房刺激インターバル設定値記憶手段１０に記憶されている設定値を超えたかどうかが判断される（ステップＳ５８）。そして、タイムアウトしていると判断されると、比較手段１１から心房刺激手段４に出力が発せられ、心房刺激が行われ（ステップＳ５９）、かつ心拍計測手段２１がリセットされ、同時に（ＯＲ回路１２を介して）心房刺激インターバルタイマ９もリセットされる（ステップＳ６０）。
【００９０】
判断ステップＳ５６で心拍数計測値が迷走神経３２を刺激する閾値にいたらないときは迷走神経３２を刺激することなく次のステップＳ６１に進み、判断ステップＳ５８で心房刺激インターバルタイマ９がタイムアウトしていないと判断された場合は、判断ステップＳ５３に戻り心房収縮の検出を待つ。そして、比較手段１１の出力により心房刺激が行われたとき、及び心房収縮検出手段５において心房の収縮が検出されたときはＡＶＤタイマ１３が計数を開始する（ステップＳ６１）。
【００９１】
心室収縮検出継続カウンタ６５が心室収縮検出継続回数設定値記憶手段６４に記憶されている設定値に達したか否か、すなわち、心室収縮検出継続回数設定値記憶手段６４に記憶されている３〜１０回という回数だけ、心室の収縮が連続して検出されたかどうかが判断される（ステップＳ６２）。心室収縮検出継続カウンタ６５の計数値が、上記設定値に達した場合には、心室収縮検出継続回数比較手段６６からＡＶＤ選択手段６３に出力が与えられ、ＡＶＤ選択手段６３は第２ＡＶＤ記憶手段６２に記憶されている設定値を選択する（ステップＳ６３）。第２ＡＶＤ記憶手段６２に記憶されているＡＶＤ設定値は通常の値より短く設定されているため、心室収縮検出手段３が自発的な心室の収縮を検出する以前にＡＶＤタイマ１３が上記第２ＡＶＤ記憶手段６２の設定値に達するのでＡＶＤ比較手段１５から出力が得られ、強制的な心室刺激が行われるとともに、心室収縮検出継続カウンタ６５がリセットされる（ステップＳ６４）。判断ステップＳ６２で心室収縮検出継続カウンタ６５の計数値が心室収縮検出継続回数設定値記憶手段６４に記憶されている設定値に達していないと判断されると、第１ＡＶＤ記憶手段６１に記憶されている設定値を保持し（ステップＳ６５）、次のステップに進む。
【００９２】
続いて、心室収縮検出手段３において心室の収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ６６）。この判断ステップＳ６６で、心室の収縮が検出されると、ＡＶＤタイマ１３の計数を停止させるとともに（ステップＳ６７）、心室収縮検出継続カウンタ６５をインクリメントする（ステップＳ６８）。判断ステップＳ６６で心室収縮が検出されなかったと判断された場合は、ＡＶＤタイマ１３がタイムアウトしているかどうか、すなわちＡＶＤタイマ１３の計数値が、ＡＶＤ選択手段６３が選択している第１ＡＶＤ記憶手段６１又は第２ＡＶＤ記憶手段６２の設定値を越えたか否かが判断される（ステップＳ６９）。
【００９３】
判断ステップＳ６９でＡＶＤタイマ１３がタイムアウトしてないと判断された場合は、そのまま心室収縮の検出を待つが、ＡＶＤタイマ１３がタイムアウトした場合には、ＡＶＤ比較手段１５から出力が発せられて、心室刺激手段２からの心室刺激が行われるとともに（ステップＳ７０）、心室収縮検出継続カウンタ６５がリセットされ（ステップＳ７１）、更に、ＱＴ時間計時手段７１の計数が開始される（ステップＳ７２）。
【００９４】
この状態で、ＱＴ時間センサ７０のＴ波検出手段７２において、Ｔ波部分に相当する、予め定められた期間内で心室内心電図の時間微分が行われ、その微分波形から負の傾きが最大となる時点を検出し（ステップＳ７３）、ＱＴ時間計時手段７１の計時を停止させる（ステップＳ７４）。Ｔ波微分の負の最大値が検出され、心電図のＱＴ時間が測定されると、その測定した値が図１１の制御手段７の心拍閾値制御手段１９に送られ、迷走神経３２を刺激するための心拍数閾値の上限レートが調整される（ステップＳ７５）。
【００９５】
次に、図１１の実施形態の心室収縮性心電図センサ６０として図１３に示す心電図面積センサ７５を用いたときの心臓治療装置を本発明の第８の実施形態としてその作用を図１７に基づいて説明する。
図１６におけるステップＳ５０〜ステップＳ７１まで、及びステップＳ７５は、図１６の説明と重複するので同一符号で示し、その説明は省略する。
【００９６】
上述のように、判断ステップＳ６９において、ＡＶＤタイマ１３がタイムアウトして、ＡＶＤ比較手段１５から出力が発せられると、心室刺激手段２からの心室刺激が行われ（判断ステップＳ７０）、かつ心室収縮検出継続カウンタ６５がリセットされる（ステップＳ７１）。
本発明の第８の実施形態では、生体情報の検出手段として心電図面積センサ７５が用いられており、上記心室刺激が行われた後で、心電図面積センサ７５の積分手段７６において、心室内心電図情報の積分演算が行われる（ステップＳ７６）。
このとき、心室内心電図は図１４Ａに示されるように、基底電位からマイナスに触れているので積分演算結果は負の信号出力として検出される。次に負の最大値が検出されたか否かが判断され（ステップＳ７７）、負の最大値が検出されたと判断された場合には、この負の最大値に応じて、図１１の心拍閾値制御手段１９に出力を送り、迷走神経３２を刺激するときの心拍数閾値を調整するようにしている（ステップＳ７７）。
【００９７】
図１８は、本発明の心臓治療装置の第９の実施形態を示すブロック構成図である。図１１〜図１３に示す本発明の第７及び第８の実施形態のブロック構成図と異なるところは、心室収縮性心電図センサ６０の出力が心拍閾値制御手段１９だけでなく神経刺激パラメータテーブル記憶手段８０にも供給されている点である。図１１のブロック図と同一部分は同一符号を付して示してある。
【００９８】
図１８に示す第８の実施形態においても、心室収縮性心電図センサ６０としては、図１２及び図１３に示すＱＴ時間センサ７０や心電図面積センサ７５が用いられる。本例ではＱＴ時間センサ７０を用いた例として説明するが、図１１の場合と同様に、心電図面積センサ７５を用いてもよいことはいうまでもない。
図１８に示されるように、心室収縮性心電図センサ６０の出力は、心拍閾値制御手段１９と神経刺激パラメータテーブル記憶手段８０に供給されている。心室収縮性心電図センサとしてＱＴ時間センサ７０を用いた場合は、心室の収縮の際に測定したＱＴ時間が心拍閾値制御手段１９と神経刺激パラメータテーブル記憶手段８０に送られる。このＱＴ時間はすでに説明したように、患者の交感神経の興奮度と密接な関係を持っているため、このＱＴ時間に応じて神経刺激を行うパラメータ、例えば、パルス間周期、パルス幅、パルス数、パルス電圧、パルス電流、ディレイ時間、休止時間、繰返回数及びこれらの適当な組み合わせを決定するのである。すなわち、測定したＱＴ時間から交感神経の興奮が激しいと判断される場合に、より強い予防効果を期待して、迷走神経の興奮を強める刺激パラメータ値、あるいは組み合わせを選択する構成とする。
本例では上記ＱＴ時間等の生体情報に応じて、神経刺激パラメータを制御するとともに、迷走神経を行う心拍数の閾値を生体情報に応じて調整することができ、患者の状態に応じてよりきめ細かく神経刺激をおこなうことができる。
【００９９】
図１９は、図１８に示す第８の実施形態を説明するためのフロー図である。図１６のフロー図と略同じであり、違いはステップＳ７４（ＱＴ時間タイマストップ）とステップＳ７５（心拍数閾値調整）の間に、神経刺激パラメータ設定のためのステップＳ７８が付加されている点である。
これにより、本発明の第８の実施形態は、患者の生体情報に応じて、迷走神経を刺激する際の心拍数閾値（上限レート）の調整と、神経刺激の際のパルス間周期、パルス幅、パルス数、パルス電圧、パルス電流、ディレイ時間、休止時間、繰返回数などをきめ細かく選定することができることになる。
なお、神経刺激パラメータの制御は、心室収縮性心電図センサを用いたものに限定されず、第１〜第６の実施形態において、本例と同様に、各センサ手段出力を神経刺激パラメータ記憶手段に供給することによって実現可能である。
【０１００】
以上、本発明の心臓治療装置について、第１〜第８の複数の実施形態についてブロック図、フロー図に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態にとどまらず、交感神経の興奮度を示すさまざまな生体情報を検出し、心拍数閾値の調整を行うことが可能であり、また、心拍数閾値の調整と神経刺激パラメータを同時に制御して、患者の状況に応じてきめ細かな迷走神経の刺激を行うことが可能である。
【０１０１】
なお、上述した各実施形態においては、心拍計測手段は、心拍数を計測するものとして説明したが、これを心拍間隔に置き換えることも可能である。すなわち、心拍数とは、１分間当たりの心拍の回数であるが、これは連続する２回の心拍の間隔から算出可能である。具体的には、心拍数（回／分）をＡ、心拍間隔（秒）をＢとすると、両者は以下のような関係となる。
【数１】
Ａ＝６０／Ｂ
なお、Ｂとしては、連続する２回の心拍の間隔だけでなく、３回以上の心拍の間隔の平均値を用いることもできる。数１に示すように心拍数Ａと心拍間隔Ｂとは反比例するため、実施形態における心拍閾値は、心拍数の場合は上限、心拍間隔の場合は下限として扱う。
【０１０２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、運動やストレスによる患者の交感神経の興奮度をさまざまな生体情報によって知り、その興奮度に応じて適切できめ細かに迷走神経の刺激を行うことができるため、神経刺激による副作用や心拍数が低下しすぎることの回避、消費電力節約等の甚大な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の心臓治療装置の構成例を示した図である。
【図２】本発明の心臓治療装置に用いられる電極リード及び刺激電極の心臓への配置図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の心臓治療装置の構成例を示した図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の心臓治療装置の構成例を示した図である。
【図５】図１、図２及び図３に示す本発明の第１〜第３の実施形態の心臓治療装置の作用を示すフロー図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の心臓治療装置の構成例を示した図である。
【図７】本発明の第５及び第６の実施形態の心臓治療装置の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態のセンサ手段として使われる前駆出時間センサのブロック図である。
【図９】本発明の第６の実施形態のセンサ手段として使われる一回拍出量センサのブロック図である。
【図１０】図６、図７及び図８、９に示す本発明の第４〜第６の実施形態の心臓治療装置の作用を示すフロー図である。
【図１１】本発明の第７及び第８の実施形態の心臓治療装置の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態のセンサ手段として使われるＱＴ時間センサのブロック図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態のセンサ手段として使われる心電図面積センサのブロック図である。
【図１４】Ａは心室内心電図とＱＴ時間を示す波形図であり、Ｂは心室内心電図を積分した波形図である。
【図１５】ＱＴ間隔と心拍数閾値を表す図である。
【図１６】図１１及び図１２に示す本発明の第７の実施形態の心臓治療装置の作用を示すフロー図である。
【図１７】図１１及び図１３に示す本発明の第８の実施形態の心臓治療装置の作用を示すフロー図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態の心臓治療装置の構成例を示す図である。
【図１９】図１７に示す本発明の第９の実施形態の心臓治療装置の作用を示すフロー図である。
【図２０】Ａは心臓の構造を示す図であり、Ｂは体表面に電極を置いて測定した心電図の例である。
【符号の説明】
１・・・心臓治療装置、２・・・心室刺激手段、３・・・心室収縮検出手段、４・・・心房刺激手段、５・・・心房収縮検出手段、６・・・神経刺激手段、７・・・制御手段、８・・・心拍モニタ手段、９・・・心房刺激インターバルタイマ、１０・・・心房インターバル設定値記憶手段、１３・・・ＡＶＤタイマ、１４・・・ＡＶＤ設定値記憶手段、１９・・・心拍閾値制御手段、２０・・・神経刺激信号制御手段、２１・・・心拍計測手段、２２・・・心拍比較手段、２３・・・心室電極リード、２４・・・心室刺激／検出電極、２５・・・心房電極リード、２６・・・心房刺激／検出電極、２７・・・心臓、３０・・・神経電極リード、３１・・・神経刺激電極、３２・・・迷走神経
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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