(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細動除去装置であって、
患者に結合するための１対の電極と、
前記１対の電極に結合されたＨＶスイッチと、
前記ＨＶスイッチを介して前記電極に患者インピーダンス及び所望エネルギーに関して補償された細動除去パルスを送出するためのエネルギー蓄積コンデンサネットワークであり、コンデンサ群の構成を直列接続、並列接続、又は接続されるコンデンサ数によって変更可能である構成可能なエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されたコントローラであり、患者インピーダンス値及び所望エネルギー値を取得し、該患者インピーダンス値及び所望のエネルギー値に基づいて、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークの複数の構成のうちの１つを選択するコントローラと、
を含む、細動除去装置。
【請求項２】
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、コンデンサ数、直列接続、又は並列接続の少なくとも１つにて変更可能な複数の構成に従って配置される複数のコンデンサを含む、請求項１に記載の細動除去装置。
【請求項３】
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記コンデンサのそれぞれを充電するための高電圧充電器を更に含む、請求項２に記載の細動除去装置。
【請求項４】
前記高電圧充電器と前記コンデンサのそれぞれとの間に挿入された１組の充電スイッチを更に含む、請求項３に記載の細動除去装置。
【請求項５】
前記１対の電極に結合されて、患者インピーダンスを供給するフロントエンドと、
前記フロントエンドに結合されて、前記患者インピーダンスを取得し、また前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記複数の構成のうちの１つを選択するコントローラと、
を更に含む、請求項２に記載の細動除去装置。
【請求項６】
前記コントローラが、前記ＨＶスイッチに結合されて、前記補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を制御する、請求項５に記載の細動除去装置。
【請求項７】
前記補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの１つを含む、請求項６に記載の細動除去装置。
【請求項８】
前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定される、請求項５に記載の細動除去装置。
【請求項９】
前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、請求項５に記載の細動除去装置。
【請求項１０】
前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、請求項５に記載の細動除去装置。
【請求項１１】
前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、請求項５に記載の細動除去装置。
【請求項１２】
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記ＨＶスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記複数の構成のうちの１つに従って前記複数のスイッチを設定することによって、前記補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、
請求項２に記載の細動除去装置。
【請求項１３】
細動除去装置であって、
患者に結合するための１対の電極と、
前記１対の電極に結合されて、患者インピーダンスとＥＣＧ信号を送出するフロントエンド回路と、
前記１対の電極に結合されたＨＶスイッチと、
コンデンサ数、直列接続、又は並列接続の少なくとも１つにて変更可能な複数の構成を有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、
前記フロントエンド回路、前記ＨＶスイッチ、及び前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されたコントローラと、
を含み、
前記コントローラが、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記複数の構成のうちの１つを選択し、前記ＥＣＧ信号における衝撃性の律動を検出することに応じて、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーに関して補償された細動除去パルスを、前記ＨＶスイッチを介して前記患者に送出する、
細動除去装置。
【請求項１４】
前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定されている、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項１５】
前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項１６】
前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項１７】
前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項１８】
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電するための高電圧充電器を更に含む、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項１９】
前記コントローラが、前記補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を決定する、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項２０】
前記補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの１つを含む、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項２１】
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、２００ジュールを超える前記選択されるエネルギーレベルを供給する、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項２２】
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記ＨＶスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記複数の構成のうちの前記１つに従って、前記複数のスイッチを設定することによって、前記補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、請求項１３に記載の細動除去装置。
【請求項２３】
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電する高電圧充電器と、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける故障を検出する故障検出抵抗器ネットワークと、
を更に有し、前記故障検出抵抗器ネットワークは：
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおいて直列接続された複数のコンデンサのそれぞれの両端に分路をなすように結合されて、第１のテスト電圧を生じさせる第１の抵抗器ネットワークと、
前記高電圧充電器の両端に結合されて、第２のテスト電圧を生じさせる第２の抵抗器ネットワークと、
前記第１及び第２のテスト電圧に結合されて、前記第１のテスト電圧が所定の限界を超えて前記第２のテスト電圧と異なる場合、故障信号を発生する比較回路と、
を含む、請求項１３に記載の細動除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気療法の回路に関するものであり、とりわけ、複数のコンデンサを用いて、患者に対して細動除去パルスのインピーダンス補償された送出を提供する細動除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
普通、人間の心臓内部における電気化学的活動によって、心筋繊維が同期して収縮及び弛緩し、その結果、血液が、心室から体の生命維持に必要な器官に有効にポンプ作用で送り込まれることになる。心臓内部における異常な電気的活動のために、個々の心筋繊維が、非同期的に、無秩序に収縮する心室細動（ＶＦ）によって、心臓性の突然死を生じる場合が多い。ＶＦに対する唯一の有効な処置は、心臓に電気的衝撃を加えて、心臓の電気化学系がそれ自体で再同期をとることができるようにする、電気的細動除去（カウンターショック）である。整った電気的活動が回復すると、通常、同期のとれた心筋収縮が後続し、心臓の律動が回復することになる。
【０００３】
有効な細動除去に必要な、患者に供給される電流及びエネルギーの最小量は、その振幅、持続時間、形状（正弦、減衰正弦、方形、指数関数形減衰等）を含む、細動除去波形の特定の形状によって、及び、電流波形が単一の極性（単相）と、負と正の両方の極性（二相）と、複数の負と正の極性（多相）のいずれを有しているかによって決まる。同時に、患者に送出される細動除去パルスには、組織に損傷をもたらし、細動除去パルスの効力を低下させることになる、最大電流値が存在する。
【０００４】
ピーク電流は、細動除去パルスの送出中に生じる最高レベルの電流である。ピーク電流を細動除去パルスにおける最大値未満に制限することは、効力と患者の安全の両方にとって望ましい。人間の固体群の胸廓を経由したインピーダンス（「患者インピーダンス」）は、２０〜２００オームにわたる範囲で変動する可能性があるので、患者インピーダンスの範囲で、ピーク電流を最大値よりかなり低い安全レベルに制限して、所望の量のエネルギーを患者に供給する外部の細動除去装置によって、インピーダンス補償された細動除去パルスを供給するのが望ましい。
【０００５】
大部分の外部細動除去装置は、単一の電圧レベルまで充電される、単一のエネルギー蓄積コンデンサまたは固定バンクをなすエネルギー蓄積コンデンサを用いている。患者インピーダンスの範囲にわたって任意の所定の患者に供給されるエネルギー量を制御することは、一般に、エネルギー蓄積コンデンサの初期電圧と最終電圧との間における「傾斜」または差、並びに、細動除去パルスの放電時間を制御することによって解決される問題である。大部分の外部細動除去装置は、一定電圧レベルまで充電される単一のエネルギー蓄積コンデンサを利用しており、その結果、患者インピーダンスの範囲にわたって、可能性のある広範囲の放電時間及び傾斜値が得られることになる。持続時間及び傾斜に関して細動除去パルスの波形を成形する方法については、１９９７年３月４日にGliner他に対して発行された米国特許第５，６０７，４５４号「Electrotherapy Method and Apparatus」に記載がある。単一のコンデンサを用いて、患者インピーダンスの全範囲にわたって十分なエネルギーレベルの細動除去パルスを供給することによって、比較的低インピーダンスの患者に大きいピーク電流を供給することが可能になる。同時に、エネルギー蓄積コンデンサの充電電圧は、高インピーダンスの患者に所望のエネルギー量の細動除去パルスを送出するのに十分でなければならない。
【０００６】
大ピーク電流の問題に対するさまざまな従来技術による解決法が存在する。ある方法では、エネルギー蓄積コンデンサと直列に抵抗器を配置して、低インピーダンスの患者に対する過剰なピーク電流を防止することが含まれる。１９９６年５月７日にKroll他に対して発行された米国特許第５，５１４，１６０号「Implantable Defibrillator For Producing A Rectangular-Shaped Defibrillation Waveform」では、直線形状の第１の位相を備える移植可能な細動除去装置が、エネルギー蓄積コンデンサと直列に、可変抵抗器として機能するＭＯＳＦＥＴを利用して、ピーク電流を制限する。１９９８年３月３１日にLopin他に対して発行された米国特許第５，７３３，３１０号「Electrotherapy Circuit and Method For Producing Therapeutic Discharge Waveform Immediately Following Sensing Pulse」では、電気療法の回路が、患者インピーダンスを検知し、エネルギー蓄積コンデンサと直列をなす１組の直列抵抗器の中から選択して、細動除去パルスの直線形状に近似した鋸歯を生じさせる。従来技術の教示に従って電流制限抵抗器を用いると、結果として、抵抗器においてかなりの量の電力が消費され、このため、細動除去装置のバッテリに対するエネルギー要件が増大する。
【０００７】
ピーク電流を制限するもう１つのアプローチには、複数のコンデンサからの複数の指数関数形切り捨て減衰波形を利用し、移植可能な細動除去装置において直線形状に近似した鋸歯の放電波形を形成することが含まれる。１９９３年４月６日にKroll他に対して発行された米国特許第５，１９９，４２９号「Implantable Defbrillation System Employing Capacitor Switching Networks」では、１組のエネルギー蓄積コンデンサに充電し、次に、第１の位相の間に順次放電させて、鋸歯パターンが形成される。Kroll他の教示によれば、複数のコンデンサは、細動除去波形の形状を自由度の高い度合いで調整するため、細動除去パルスの送出中に、任意に直列、並列、または直列・並列構成に構成されることが可能である。
【０００８】
１９９８年１１月１７日にStendahl他に対して発行された米国特許第５，８３６，９７２号「Parallel Charging of Mixed Capacitors」では、エネルギー蓄積コンデンサの並列バンクを充電するための方法が教示されている。エネルギー蓄積コンデンサのバンクを、さらに、細動除去パルスを送出するために、直列に結合することが可能である。
【０００９】
しかし、Krell他の特許にも、Stendahl他の特許にも、ピーク電流が最大値未満で、患者インピーダンスの範囲にわたって放電時間の変動が少ない、インピーダンス補償された細動除去パルスを得ることの問題が取り扱われていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、エネルギー蓄積コンデンサの構成の中から選択して、インピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出する細動除去装置を提供することが望ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
患者インピーダンス、及びインピーダンス補償された細動除去パルスの送出に対して望ましいエネルギーレベルに従って選択された１組の構成を有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークを有する、細動除去装置が提供される。本発明によるインピーダンス補償は、キャパシタンス及び充電電圧全体が患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに合わせて調整される、エネルギー蓄積コンデンサネットワークを提供することを意味するものである。低インピーダンスの患者の場合、ピーク電流が最大値未満の値に制限され、一方、高インピーダンスの患者の場合、細動除去パルスの放電時間の変動が低減される。
【００１２】
エネルギー蓄積コンデンサネットワークの１組の構成には、多種の全体的なキャパシタンス及び充電電圧を供給するために、患者インピーダンスの関数として選択される、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク内におけるエネルギー蓄積コンデンサのさまざまな直列、並列、及び、直列／並列組み合わせが含まれ得る。拡大したエネルギーレベルの範囲にわたって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出し、その一方で、インピーダンスの低い患者に合わせた構成を利用して、ピーク電流を患者に対して安全なレベルに制限することも可能である。同時に、インピーダンスの高い患者に合わせた選択される構成を利用して、十分な電流レベルを供給する。このエネルギー蓄積コンデンサネットワークには、利用可能なエネルギーレベルの範囲を拡大して、２００ジュールをかなり超えるようにするための他の構成を容易に追加するが可能である。
【００１３】
本発明による細動除去装置は、患者に細動除去パルスを送出するためのエネルギーを蓄積する少なくとも２つのコンデンサを利用したエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いて、構成される。細動除去装置は、一般的に、可搬型であり、エネルギー源として普通のバッテリを利用して動作する。高電圧充電器は、エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおけるコンデンサを所望の電圧レベルまで充電する働きをする。ＨＶスイッチは、所望のパルス持続時間及び極性に従って、患者を横切ってコンデンサを結合する。望ましい実施態様の場合、ＨＶスイッチは、１対の電極を介して、患者に２相細動除去パルスを加えるための４つの整流スイッチから構成される「Ｈブリッジ」を含んでいる。
【００１４】
コントローラは、エネルギー蓄積コンデンサネットワークに対する充電プロセスを制御する。衝撃ボタンの押下に応答し、コントローラは、エネルギー蓄積コンデンサネットワークの構成を選択し、ＨＶスイッチ（高電圧スイッチ）を制御して、インピーダンス補償された細動除去パルスの所望の持続時間及び極性を得ることによって、患者にインピーダンス制御細動除去パルスを送出する。
【００１５】
患者インピーダンスの測定を、細動除去パルスの送出直前に実施することが可能である。患者インピーダンスに基づき、適切なコンデンサ構成を選択して、所望のエネルギーレベルのインピーダンス補償された細動除去パルスを送出し、その一方で、ピーク電流を患者に対して安全なレベルに制限することが可能である。
【００１６】
本発明によれば、インピーダンス補償された細動除去パルスのエネルギーレベルを容易に選択することが可能である。エネルギー蓄積コンデンサネットワークは、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに合わせた１組の構成を有する。コントローラは、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルの決定後に、適切な構成を選択する。２００ジュール（Ｊ）を超える選択可能なエネルギーレベルを含む細動除去装置の用途では、広い範囲の患者インピーダンス及びエネルギーレベルにわたって、ピーク電流を最大値未満に制限することができるので、インピーダンス補償された細動除去パルスを用いることから恩恵を得ることが可能である。
【００１７】
本発明の代替実施態様によれば、スイッチの代わりに阻止ダイオードを利用して、細動除去パルスのためにエネルギーを供給する、コンデンサと抵抗器の並列組み合わせを用いるエネルギー蓄積コンデンサネットワークが提供される。このように、患者インピーダンスを測定し、コンデンサのさまざまな構成を選択するためにコントローラの能動的な介入を伴わずに、インピーダンス整合した細動除去パルスを送出することが可能である。コンポーネントの総数は、第１の実施態様よりも大幅に減少するが、エネルギーレベルを選択するための自由度と能力を犠牲にすることになる。
【００１８】
本発明の特徴の１つは、選択されたエネルギー量を有するインピーダンス補償された細動除去パルスを送出する細動除去装置を提供することである。
【００１９】
本発明のもう１つの特徴は、複数のコンデンサを用いて、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出する細動除去装置を提供することである。
【００２０】
本発明のもう１つの特徴は、１組のエネルギー蓄積コンデンサネットワーク構成の中から選択することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出する方法を提供することである。
【００２１】
本発明のもう１つの特徴は、エネルギーレベルが２００ジュールを超えるインピーダンス補償された細動除去パルスを送出することが可能な、細動除去装置用のエネルギー蓄積コンデンサネットワークを提供することである。
【００２２】
本発明のもう１つの特徴は、ダイオードのスイッチングを利用して、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するエネルギー蓄積コンデンサネットワークを提供することである。
【００２３】
他の特徴、修得、及び利点については、図面に関連して解釈されるなら、下記の説明を読むことによって、当該技術者には明らかになるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による細動除去装置１０の略ブロック図である。患者（図示せず）に結合する１対の電極１２は、フロントエンド１４に接続され、さらに、ＨＶスイッチ１６に接続されている。フロントエンド１４は、患者からのＥＣＧ信号の検出、フィルタリング、及びデジタル化を行う。ＥＣＧ（心電計）信号は、さらに、電気療法による治療に影響されやすい心室細動（ＶＦ）または他の衝撃性の律動を検出することが可能な、衝撃報告アルゴリズム(shock advisory algorithm)を実行するコントローラ１８に供給される。
【００２５】
フロントエンド１４は、低レベルのテスト信号を利用して、電極１２の両端の患者インピーダンスを測定できることが望ましい。患者インピーダンスは、コントローラ１８に患者インピーダンスデータを供給するため、アナログデジタル変換器（図示せず）を用いて、フロントエンド１４で測定されて、デジタル化されることが可能である。患者インピーダンスは、細動除去パルスの送出前に患者に対して低レベルの非治療パルスを送出し、電極１２の両端の電圧降下を測定するといった、さまざまな他の方法を利用して測定することも可能である。
【００２６】
一般に、細動除去装置１０のユーザインターフェイスの一部である衝撃ボタン２０によって、ユーザは、コントローラ１８によるＶＦまたは他の衝撃性律動の検出後、電極１２を介した細動除去パルスの送出を開始することが可能になる。バッテリ２２によって、一般には、細動除去装置１０のために、とりわけ、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６のコンデンサに充電する高電圧充電器２４のために電力が供給される。一般的なバッテリ電圧は、１２ボルト以下であるが、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６のコンデンサは、１５００ボルト以上まで充電されることが可能である。コントローラ１８からの充電電圧制御信号によって、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の各コンデンサにおける充電電圧が決定される。
【００２７】
本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６には、コントローラ１８からの構成制御信号に応答して、直列、並列、または、直列と並列の組み合わせの構成に構成されることが可能な複数のコンデンサが含まれる。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６は、選択された構成によって決まる有効キャパシタンス及び有効充電電圧を有する。例えば、キャパシタンス値がＣで、充電電圧がＶの３つの直列コンデンサからなる構成は、有効キャパシタンスが１／３Ｃで、有効電圧が３Ｖになる。
【００２８】
コントローラ１８は、患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するために、患者インピーダンスと選択されたエネルギーレベルを利用して、１組の構成からエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の構成を選択する。インピーダンス補償された細動除去パルスの送出におけるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の動作については、さらに詳細に後述することにする。
【００２９】
エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６は、コントローラ１８からの極性／持続時間制御信号に応答して所望の極性及び持続時間で、１対の電極１２を介して患者に細動除去パルスを送出する働きをするＨＶスイッチ１６に接続されている。ＨＶスイッチ１６は、望ましい実施態様の場合、Ｈブリッジを利用して、２相細動除去パルスを送出するように構成されるが、単相または多相の細動除去パルスを送出し、さらに本発明の利点を実現するように容易に改変されることが可能である。
【００３０】
図２には、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の単純化された概略図が示されている。高電圧充電器２４は、１組のコンデンサ６０〜６８を所望の電圧レベルまで充電するのが容易になるように、１対の充電スイッチ５０〜５６を介して、コンデンサ６０〜６８のそれぞれに選択的に接続される。各コンデンサ６０〜６８への充電は、必要に応じて、順次または並列にして同時に実施することが可能であり、また、用途の要件に従って、コンデンサ６０〜６８のそれぞれが、同じ電圧レベルまたは異なる電圧レベルに充電されることが可能である。１組のコンデンサ６０〜６８は、用途に応じて、同じキャパシタンス値を有することも、あるいは異なるキャパシタンス値を有することも可能である。望ましい実施態様の場合、コンデンサ６０〜６８のそれぞれは、同じキャパシタンス値を有しており、同じ初期電圧まで充電される。１組の充電スイッチ５０〜５６は、コントローラ１８によって、充電プロセスを容易にするために制御される。１組の充電スイッチ５０〜５６の代わりに、１組の阻止ダイオードを利用して、コンデンサ６０〜６８の充電を容易化することも可能である。スイッチ５０〜５６及び７０〜７８のそれぞれは、スイッチ５０〜５６及び７０〜７８のそれぞれに対する１組の制御ライン（図示せず）を介して、コントローラ１８によって制御されるのが望ましい。
【００３１】
スイッチ６０〜６８とアースとの間に結合された１組のスイッチ７０〜７８によって、所望の直列、並列、または直列・並列回路を形成することが可能になる。コンデンサ６０〜６４は、図示のように、必要なだけの数の直列コンデンサと、またはわずかに１つの直列コンデンサと直列に結合される。同様に、コンデンサ６６〜６８は、図示のように、並列に結合される。並列コンデンサの数は、インピーダンス補償された細動除去パルスで所望のエネルギーレベルを供給するのに必要とされる所望の有効キャパシタンスを得るのに必要なだけの数まで拡大されることが可能である。
【００３２】
選択された直列または並列コンデンサの組み合わせに対して、充電電圧を上昇させずに全有効キャパシタンスを増大させる態様で、並列コンデンサを追加することによって、充電電圧を上昇させることなく、あるいは最大レベルを超える電流レベルに遭遇することなく、細動除去パルスのエネルギーレベルを高めることが可能である。例えば、コンデンサ６２及び６４の直列配列に関して、所定の患者インピーダンスについて所望の電圧レベルを得るための構成が必要とされるが、所望のエネルギーレベルを得るために、さらに高レベルのキャパシタンスが必要とされる場合、追加スイッチを利用して、追加コンデンサ（図示せず）をコンデンサ６２及び６４のそれぞれと並列に配置することが可能である。
【００３３】
２００ジュール（Ｊ）を超えるエネルギーレベルの取得は、このように、１００ｕＦのコンデンサを利用して、２、０００ボルトを超える充電電圧レベルの上昇を伴わずに、実現可能になる。こうしたより高いエネルギーレベルのオプションは、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の構成集合における追加構成として利用可能である。この構成の中から選択することの融通性によって、最大値を超える電流レベルを回避しながら、インピーダンス補償された細動除去パルスによってより高レベルのエネルギーを供給することが可能になる。
【００３４】
コンデンサ６０〜６８は、患者に対するインピーダンス補償された細動除去パルスの極性及び持続時間を決定するコントローラ１８の制御下において、直列、並列、または直列・並列構成の組から選択される構成の１つによって、ＨＶスイッチ１６に結合される。望ましい実施態様の場合、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の選択される構成は、２相細動除去パルスの第１の位相及び第２の位相のような、細動除去パルスの各位相全体を通じて一定のままである。代替案として、例えば、第２の位相中に追加エネルギーの伝達を達成するため、位相間において選択される構成を変更することも可能である。
【００３５】
後続の図３、図４、及び図５には、例示のため、組をなす２つの構成を用いたエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の動作が示されている。直列構成は、直列に結合された２つの１００マイクロファラッド（ｕＦ）コンデンサを用いており、患者インピーダンスが７２オームを超える場合に選択される。並列構成は、並列に結合された２つの１００ｕＦコンデンサを用いており、患者インピーダンスが７２オーム未満の場合に選択される。７２オームの値は、高インピーダンスの患者と低インピーダンスの患者との間の線引きとして任意に選択された。エネルギーレベルは、この例の場合、１５０ジュールに固定されたままであり、コントローラ１８によって、インピーダンスに基づいて選択される、組をなすエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の構成は２つだけになる。
【００３６】
この例に従って、直列構成と並列構成の両方に同じ２つの１００ｕＦコンデンサを用いることもできるし、あるいは、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６内において異なるコンデンサを選択することも可能である。上述のように、患者インピーダンスに関して細動除去パルスのより精密な補償を考慮するために、コンデンサの追加の直列、並列、及び直列・並列構成を容易に追加することが可能である。細動除去パルスによって患者に供給される全電圧またはピーク電流を増大させずに、その等価キャパシタンスを増すために、既存の構成に追加される並列コンデンサに備える構成の追加によって、エネルギーレベルを高めることも可能である。
【００３７】
図３は、初期電流対患者インピーダンスのグラフである。ピーク電流が、細動除去パルスの初期印加時に生じるので、初期電流は、ピーク電流に相当する。グラフに示すように、コントローラ１８が、フロントエンド１４により測定された患者インピーダンスに基づいて、直列構成と並列構成との間で切り替えを行う７２オームにおいて、不連続が生じる。７２オーム未満の領域では、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６において、それぞれ、１３００ボルトまで充電された１００ｕＦコンデンサが並列に結合される、並列構成が選択される。この並列構成は、１３００ボルトまで充電された単一の２００ｕＦコンデンサに相当する。７２オームを超える領域では、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６において、１００ｕＦコンデンサが直列に結合される、直列構成が選択される。この直列構成は、２６００ボルトまで充電された単一の５０ｕＦコンデンサに相当する。
【００３８】
７２オームのカットオフ抵抗未満またはそれを超える患者インピーダンスに対応する直列及び並列構成の利用によって、ピーク電流が、それぞれ、低インピーダンスの患者の場合には、６０アンペアの最大値未満にとどまるようにし、高インピーダンスの患者の場合には、１５アンペアを超えるようにすることが可能でなる。このように、インピーダンス補償された細動除去パルスが、細動除去装置１０によって患者に送出される。
【００３９】
図４のＡ〜Ｃは、それぞれ、２０オーム、５０オーム、及び１２０オームの患者インピーダンスについて細動除去パルスを形成するための患者電流対時間を示す１組のグラフである。この例における細動除去パルスは、それぞれ、２相切り捨て指数関数（ＢＴＥ）タイプのパルスである。本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６は、単相及び多相パルスを含む他のタイプの細動除去パルスにも等しくうまく適用されることが可能である。この例の場合、コンデンサ電圧の低下率である傾斜とパルス持続時間を制御して、細動除去パルスによって患者に供給されるエネルギー量を調整する。各細動除去パルスのピーク電流は、細動除去パルスが最初に加えられる時点０における初期電流である。
【００４０】
図４のＡ〜Ｃを比較すると、時間Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３は、それぞれ、インピーダンスが２０オーム、５０オーム、及び１２０オームの患者に対して細動除去パルスが送出される場合の、細動除去パルスの持続時間である。インピーダンスが５０オームの場合の時間Ｔ２が、インピーダンスが２０オームの場合の時間Ｔ１よりも長いのは、患者インピーダンスが７２オーム未満の場合には、並列構成が選択され、必要なエネルギー量の供給には持続時間を長くする必要があるためである。図４のＣでは、１２０オームのインピーダンスに対して、直列構成が選択されており、このため、患者に必要なエネルギー量を供給するには、時間Ｔ２に対して時間Ｔ３の持続時間を短くすることが必要になる。このように、インピーダンス補償された細動除去パルスは、単一のエネルギー蓄積コンデンサを利用するよりも、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６を利用することにより、パルス持続時間の範囲を縮小して、２０〜２００オームの患者インピーダンスの範囲にわたって送出される。
【００４１】
患者インピーダンスに合わせてより精密に調整されたインピーダンス補償された細動除去パルスを送出し、患者に供給することができるエネルギーレベルの範囲を拡大するために、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６のさらなる構成が、容易に追加可能である。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の可能性のある１組の構成に、さらなる構成が追加されると、患者インピーダンスの範囲にわたる細動除去パルスの持続時間の広がりが狭くなる。
【００４２】
図５は、患者インピーダンスの範囲にわたって供給されるエネルギーのグラフである。患者インピーダンスが高い場合、供給されるエネルギーが減少しないことが望ましい。望ましい実施態様の場合、示されるプロットは、エネルギーが１３０〜１６０ジュールの範囲で供給される選択された用途については、許容できるほどにフラットである。
【００４３】
グラフに示すように、供給されるエネルギー対患者インピーダンスのプロットは、区分的セグメントからなる。区分的セグメントは、コンデンサ素子及び持続時間が有限集合をなす値から選択される、望ましい実施態様における制御アルゴリズムの人為的成分である。区分的セグメントの数は、従って、コンデンサ素子と、持続時間集合の粒状性によって決まる。代替案として、持続時間の連続変化を考慮した制御システムが用いられることになる場合、図５に示すプロットは、区分的セグメントではなく平滑な曲線として描くことが可能になる。
【００４４】
本発明によるインピーダンス補償された細動除去パルスを利用すると、許容可能な正確さのレベルで、２０〜２００オームの範囲内の未知のインピーダンスの患者に対して、所定の限界内のパルス持続時間及びピーク電流で、１５０ジュールといった選択されたエネルギーレベルを供給することが可能になる。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の構成集合に、追加並列コンデンサを考慮した構成を追加することによって、２００ジュールを超える、より高エネルギーレベルのインピーダンス補償された細動除去パルスを達成することが可能になる。
【００４５】
図６は、故障を検出するために、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６において用いることが可能な故障検出回路３００の概略図が示されている。コンデンサ６０〜６４が、１５００ボルトの範囲の比較的高電圧まで充電され、直列接続をなす充電されるコンデンサの電圧が、付加的であるため、コンデンサの任意の１つにおける故障を直接的に検出するのは困難である。高電圧充電器２４によって発生する電圧の変動も、コンデンサ間における電圧差として生じる故障を分離するために、制御されなければならない。故障検出回路３００は、故障を検出するため、比較的単純なコンパレータを用いて比較することが可能な比較的低い第１と第２のテスト電圧を発生することによって、高電圧まで充電されることが可能な直列コンデンサの故障を検出する働きをする。
【００４６】
故障検出回路３００は、抵抗器３０２〜３１０の直列ネットワークからなり、抵抗器３０４〜３０６が、それぞれ、コンデンサ６０〜６４の両端に結合され、さらに、抵抗器３０８〜３１０が、抵抗器３０２〜３０６とアースとの間に直列に結合されて、第１のテスト電圧Ｖ１を生じるためのタップを形成している。第１のテスト電圧Ｖ１は、高電圧充電器１６の両端に接続された、抵抗器３１２と３１４によって形成された分圧器に生じる第２のテスト電圧Ｖ２と後で比較することが可能である。抵抗器３０２〜３１４の抵抗値は、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の通常動作との干渉を防ぐために、一般には約１メグオームを超える比較的高い値になるように選択される。
【００４７】
抵抗器３０２〜３１４の値は、通常動作の場合、所定の限界内においてＶ１＝Ｖ２になるように、また、漏洩コンデンサのような故障状態を検出するためには、Ｖ１が所定の限界を超えてＶ２と異なるように選択することが可能である。テスト電圧Ｖ２を利用することによって、高電圧充電器２４によって発生する電圧の変動を制御することが可能になる。第１と第２のテスト電圧Ｖ１及びＶ２が、比較回路３１６に供給され、比較回路３１６は、Ｖ１が所定の限界を超えてＶ２と異なる状態に応答して、故障信号を発生する。比較回路３１６は、低コストのコンパレータ及び標準的なデジタル論理回路を用いて実施可能である。代替案として、Ｖ１及びＶ２を測定して、デジタルデータを取得し、さらに、マイクロプロセッサを用いてこのデータを比較することによって、故障状態を検出することも可能である。
【００４８】
エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の故障状態は、コンデンサ６０〜６４の少なくとも１つが過剰な漏れ電流を示して、自己放電を開始し、その結果、その充電電圧に変化を生じるようになる時、発生する。故障コンデンサの電圧差は、第１のテスト電圧Ｖ１に変化を生じさせることになるので、故障状態は、故障検出回路３００を利用して容易に検出することが可能である。故障検出回路３００は、故障検出回路３００の直列コンデンサの数に合わせて容易にスケーリングすることが可能である。
【００４９】
図７には、本発明に従って、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに基づいて選択可能な、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の構成集合１５０の説明図が示されている。構成集合１５０は、例証を目的として、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルに基づいて構成を選択するプロセスを明らかにするため、マトリックスとして示されている。縦軸は、低から高にわたる患者インピーダンスの範囲である。横軸は、低から高にわたる所望のエネルギーレベルである。
【００５０】
細動除去パルスによって患者に供給されるエネルギーレベルは、主として、キャパシタンス、電圧、及び波形持続時間によって決まる。細動除去パルスの送出前に、所望のエネルギーレベルに従って構成集合１５０からある構成を選択することによって、最大値を超える患者電流を生じさせることなく、また、細動除去パルスの放電時間が過剰に長くならないようにして、より広範囲にわたるエネルギーレベルの発生が可能になる。
【００５１】
構成集合１５０に示すように、患者インピーダンスが高くなると、一般に、細動除去波形においてより高い電圧が必要になるが、より高い電圧を得るためには、コンデンサを直列に接続すればよい。逆に、患者インピーダンスが低くなると、一般に、最大値を超えるピーク電流を回避するため、より低い電圧が必要になる。例えば、２００Ｊを超える領域で、患者に対するより高いエネルギーの供給を達成するには、患者のインピーダンスの関数として選択された既存の構成に並列コンデンサを追加することにより実現可能である。
【００５２】
構成集合１５０に対する多くの変形は、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の動作を細動除去装置１０の特定の要件に合わせるように構成することが可能である。例えば、所望のエネルギーレベルが、１５０ジュールといったあるエネルギーレベルに固定されるＡＥＤの場合、構成集合１５０に示すマトリックスの単一の行だけしか用いる必要がない。従って、コントローラ１８は、インピーダンス補償された細動除去パルスの送出前に、患者インピーダンスだけに基づいて、構成集合から選択することになる。
【００５３】
図８には、本発明による方法に基づいて、細動除去装置１０によってインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するプロセスの流れ図が示されている。エネルギー蓄積コンデンサネットワークの充電と表示されたステップ２００では、高電圧充電器２４が、細動除去パルスの送出に備えて、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の各コンデンサに充電する働きをする。こうした充電は、細動除去装置１０が起動するとすぐに実施することが可能であり、細動除去パルスが必要とされる場合、エネルギーを節約し、充電時間を節約するために、コンデンサが所望の電圧レベルの所定の割合まで充電される。
【００５４】
エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける故障の検出？と表示されたステップ２０２では、故障検出回路３００を用いて、その充電電圧を所定の限界内に保持することができない漏洩コンデンサのような、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６内における故障を検出することが可能である。故障が検出されると、エラー処理ルーチンと表示されたステップ２０４において、オペレータに故障状態を警告するエラーメッセージが発生する。他の診断回路を起動して、故障を分離し、構成集合１５０の損傷領域を用いている部分を停止することによって、できるかぎり、細動除去装置１０が、機能性を制限された状態で動作し得るようにすることが可能である。
【００５５】
衝撃性律動検出？と表示されたステップ２０６では、コントローラ１８が、衝撃報告アルゴリズムを実行して、心室細動（ＶＦ）のような衝撃性律動を検出する。衝撃性律動が検出されない場合、バックグラウンドモニタリングと表示されたステップ２０８が実行される。すなわち、オペレータに衝撃の報告がないことが伝えられ、細動除去装置１０が、バックグラウンドモニタリングモードに入って、ＥＣＧ情報のモニタ及び解析が続行される。
【００５６】
衝撃性律動が検出されると、患者インピーダンス測定と表示されたステップ２１０が実行される。非治療の事前衝撃の送出または低レベルテスト信号の測定といった、さまざまな方法の任意のいずれかによって、患者インピーダンスが測定され、コントローラ１８に供給される。
【００５７】
所望のエネルギーレベル選択と表示されたステップ２１２において、患者に送出される細動除去パルスのエネルギーレベルが決定される。多くの場合、エネルギーレベルは、ＡＥＤにおけるように、１５０ジュールといった固定レベルにあらかじめ決定される。他の場合、細動除去プロトコルによって、送出される細動除去パルスの数に基づいてエネルギーレベルが決定される。例えば、一般に３つの連続した単相細動除去パルスに用いられるプロトコルでは、２００ジュールのエネルギーレベルが要求され、これに、３００ジュール及び３６０ジュールが後続する。エネルギーレベルは、手動の細動除去装置におけるように手動で決定することも可能であり、オペレータは、ユーザインターフェイスの設定を介して所望のエネルギーレベルを決定することができる。
【００５８】
次に、エネルギー蓄積コンデンサネットワークの構成選択と表示されたステップ２１４では、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６における構成集合１５０から適切な構成を選択する際、コントローラ１８によって、患者インピーダンスと所望のエネルギーレベルがパラメータとして利用される。選択がなされると、コントローラ１８は、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６に構成信号を送り、スイッチを作動させて、所望の構成を実施する。
【００５９】
所望のエネルギーレベルは、患者インピーダンスに基づいて選択することが可能である。例えば、高い患者インピーダンスに対して所望のより高いエネルギーレベルを供給し、低い患者インピーダンスに対して所望のより低いエネルギーレベルを供給することが望ましい場合がある。患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルは、もはや独立変数ではないが、やはり、上述のように、コントローラ１８によって、構成集合１５０から適切な構成を選択するためにパラメータとして用いられることになる。患者インピーダンスが異なれば、より有効な反応をもたらす細動除去パルスのエネルギーレベルも異なることが分かっている場合には、このように、所望のエネルギーレベルを患者インピーダンスの従属変数として、パラメータを結合することによって、より有効な細動除去が可能になる。
【００６０】
患者に対する細動除去パルスの送出と表示されたステップ２１６では、細動除去装置１０が、オペレータに対して、衝撃ボタン２０を押して、患者に対する細動除去パルスの送出を開始するように信号で合図する。コントローラ１８は、所望のエネルギー量及び２相切り捨て指数関数形のような波形を提供するために、波形傾斜のようなパラメータに従って細動除去パルスの極性及び持続時間を決定する。
【００６１】
図９は、上述のエネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６の代わりに用いることが可能な、本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００の概略図である。コンデンサ１０２、１０４、及び１０６は、抵抗器１０８、１１０、及び１１２、及び、ダイオード１１４、１１６、及び１１８に直列に配置される。コンデンサ１０２〜１０６、抵抗器１０８〜１１２、及びダイオード１１４〜１１８の直列の組み合わせは、それぞれ、ＨＶスイッチ１６にエネルギーを供給して、細動除去パルスを発生させるセクションを形成する。各セクションは、並列に接続され、ＨＶスイッチ１６及び１対の電極１２を介して、患者にエネルギーを供給する。ＨＶスイッチ１６を制御することによって、所望通りに単相、２相、または多相の波形が生じるように、所望の極性及び持続時間で細動除去パルスを送出することが可能である。必要に応じて、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００に追加セクションを追加することもできるし、あるいは代替実施態様に従って、わずかに２つだけのセクションを利用することも可能である。
【００６２】
例証のため、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００の３つのセクションが示されている。コンデンサ１０２〜１０６は、所望のエネルギーレベルで、所望の患者インピーダンス範囲にわたってインピーダンス整合した細動除去パルスを送出するため、抵抗器１０８〜１１２の値Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３に関連して選択された、それぞれ、キャパシタンス値Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３、及び、それぞれ、充電電圧レベルＶ１、Ｖ２、及びＶ３を有している。この例の場合、値は、下記のランク順関係に従って選択された：
Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３
Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３
Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３
上記の関係に従って、キャパシタンス値Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３は、同じ値にすることもできるし、あるいは適用要件に従って示されたサイズ順の関係とみなすことも可能である。電圧値Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３、及び、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、３つのセクションの順次放電を保証するために、ランク順になっている。順次放電は、１つのセクションが、ある所定レベル未満で放電すると、もう１つのセクションが放電を開始することを意味している。放電シーケンスのタイミングは、セクションの放電時間によってとられ、コンポーネント値は、患者インピーダンスの範囲にわたって所望の放電時間が得られるように選択される。また、Ｒ１〜Ｒ３、Ｃ１〜Ｃ３、及びＶ１〜Ｖ３の値の大きさは、細動除去パルスによって所望のエネルギーレベルを患者に供給するために選択される。
【００６３】
図１０のＡ及びＢは、図９に示す本発明の代替実施態様に従ってエネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００を利用した、低インピーダンスの患者と高インピーダンスの患者に関する患者電流対時間のグラフである。図１０のＡは、患者インピーダンス範囲の下方端である３０オームの患者インピーダンスに関する細動除去パルスのグラフである。トレース４００によって、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００を用いて可能になる細動除去パルスの患者電流対時間の波形が示されている。トレース４０２は、従来技術による単一のコンデンサを用いて得られる典型的な患者電流の細動除去パルスである。細動除去パルスは、単相タイプとして示されているが、ＨＶスイッチ１６を利用して、２相及び多相の細動除去パルスを発生することも可能である。
【００６４】
トレース４０は、時間Ｔ０〜Ｔ１、Ｔ１〜Ｔ２、及びＴ２〜Ｔ３にわたるセグメントによって示されている。セグメント間隔Ｔ０〜Ｔ１は、コンデンサ１０２、抵抗器１０８、及びダイオード１１４からなる第１のセクションからの放電電流である。キャパシタンスがＣ１のコンデンサ１０２は、最高電圧レベルＶ１まで充電されており、抵抗は最大値のＲ１である。ダイオード１１４に、順バイアスがかけられ、他の２つのセクションの前に、まず、第１のセクションが放電する。第１のセクションが放電して、時間Ｔ１におけるコンデンサ１０４、抵抗器１１０、及びダイオード１１６からなる第２のセクションの充電レベルＶ２未満になると、ダイオード１１６に順バイアスがかかることになり、第２のセクションの放電を開始させる。第２のセクションが放電して、時間Ｔ２におけるコンデンサ１０６、抵抗器１１２、及びダイオード１１８からなる第３のセクションの充電電圧Ｖ３未満になると、ダイオード１１８に順バイアスがかかることになり、時間Ｔ３まで続く第３のセクションの放電を開始させる。時間Ｔ３は、コントローラ１８からの極性／持続時間信号に応答して、ＨＶスイッチが開くと発生する。
【００６５】
トレース４００は、時間Ｔ０におけるピーク電流が３６Ａである。対照的に、トレース４０２は、１８００Ｖまで充電された単一のコンデンサにより、ピーク電流が６０Ａである。トレース４００に従って細動除去パルスを発生するため、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００の第１のセクションは、ピーク電流を３６Ａに制限する働きをする３０オームの値Ｒ１を有する抵抗器１０８と直列をなす、２１６０Ｖまで充電されたコンデンサ１０２を利用して構成される。より小さい抵抗値Ｒ２及びＲ３、並びに、より低い充電電圧Ｖ２及びＶ３を用いた第２及び第３のセクションは、細動除去パルスの残りの部分によって所望の量のエネルギーを供給する働きをする。
【００６６】
図１０のＢは、患者インピーダンス範囲の上方端である１５０オームの患者インピーダンスに関する細動除去パルスのグラフである。トレース４０４によって、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００を用いて可能になる、細動除去パルスの患者電流対時間の波形が示されている。トレース４０６は、従来技術による単一のコンデンサを用いて得られる典型的な患者電流の細動除去パルスである。
【００６７】
トレース４０４は、時間Ｔ０〜Ｔ４、Ｔ４〜Ｔ５、及び、Ｔ５〜Ｔ６にわたるセグメントによって示されている。エネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００は、３つのセグメントに関する低い患者インピーダンスの例について上述のところと同様に機能する。トレース４０４及び４０６は、両方とも、ピーク電流が１２Ａである。Ｔ０〜Ｔ６にわたる時間期間において、トレース４０４は、トレース４０６よりも速い電流減衰を示している。このように、細動除去パルスの持続時間範囲は、患者インピーダンスの範囲にわたってより短くなるように保たれる。
【００６８】
図１０のＡ及びＢには、上述のように、低い患者インピーダンスの場合には、ピーク電流が最大値より小さく、高い患者インピーダンスの場合には、パルス持続時間が制限される、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出する方法が例示されている。必要に応じて、追加セクションを追加することが可能である。高電圧充電器２４は、インピーダンス補償された細動除去パルスの送出に備えて、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク１００を充電するために、コンデンサ１０２〜１０６のそれぞれに、それぞれ、充電電圧Ｖ１〜Ｖ３まで充電するように構成される。
【００６９】
通常の当該技術者には明らかなように、さらに広い態様において、本発明の思想を逸脱することなく、本発明の上述の望ましい実施態様の細部に多くの変更を加えることが可能である。例えば、エネルギー蓄積コンデンサネットワーク２６には、機械式スイッチからさまざまなタイプの半導体スイッチに及ぶ各種スイッチテクノロジを用いることが可能である。エネルギー蓄積コンデンサネットワークの可能性のある構成集合は、インピーダンス補償の精度及び利用可能なエネルギーレベルの所望の範囲を含む適用要件に適合するように、容易に拡大または縮小することが可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって判定されるべきである。
【００７０】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．細動除去装置であって、
患者に結合するための１対の電極と、
前記１対の電極に結合されたＨＶスイッチと、及び
前記ＨＶスイッチを介して、前記患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するためのエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、
を含む、細動除去装置。
２．前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、複数の構成に従って配置される複数のコンデンサを含む、上記１に記載の細動除去装置。
３．前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記コンデンサのそれぞれを充電するための高電圧充電器を更に含む、上記２に記載の細動除去装置。
４．前記高電圧充電器と前記コンデンサのそれぞれとの間に挿入された１組の充電スイッチを更に含む、上記３に記載の細動除去装置。
５．前記１対の電極に結合されて、患者インピーダンスを供給するフロントエンドと、
前記フロントエンドに結合されて、前記患者インピーダンスを取得し、また前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記構成の１つを選択するコントローラと、
を更に含む、上記２に記載の細動除去装置。
６．前記コントローラが、前記ＨＶスイッチに結合されて、前記インピーダンス補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を制御する、上記５に記載の細動除去装置。
７．前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの１つを含む、上記６に記載の細動除去装置。
８．前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定される、上記５に記載の細動除去装置。
９．前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、上記５に記載の細動除去装置。
１０．前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、上記５に記載の細動除去装置。
１１．前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、上記５に記載の細動除去装置。
１２．前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記ＨＶスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、及び
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記構成のうちの１つに従って前記複数のスイッチを設定することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、
上記２に記載の細動除去装置。
１３．前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、最大値より低いピーク電流を有する、上記１に記載の細動除去装置。
１４．前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
複数のセクションであって、そのセクションのそれぞれが、直列に結合されたコンデンサ、抵抗器、及びダイオードを含み、そのセクションのそれぞれが、前記ＨＶスイッチに対して並列に結合されている、複数のセクションを含み、
前記コンデンサのそれぞれが、ランク順に従ってある充電電圧まで充電され、前記抵抗器のそれぞれが、前記ランク順に従って選択される抵抗を有しており、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記セクションのそれぞれを順次放電させることによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、
前記１に記載の細動除去装置。
１５．患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法であって、
前記患者の患者インピーダンスを測定するステップと、
前記患者インピーダンスに応答して、インピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出するために、エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける１組の構成から選択するステップと、及び
前記インピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出するステップと、
を含む方法。
１６．選択されるエネルギーレベルに応答して、前記１組の構成から選択するステップを更に含む、上記１５に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
１７．前記選択されるエネルギーレベルがあるレベルに固定されている、上記１６に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
１８．前記選択されるエネルギーレベルがプロトコルに従って決定される、上記１６に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
１９．前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、上記１６に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
２０．高電圧充電器を利用して、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電するステップを更に含む、上記１５に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
２１．１対の電極を介して、前記患者を前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合するステップを更に含む、上記１５に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
２２．ピーク電流が最大値未満の前記インピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出するステップを更に含む、上記１５に記載の患者にインピーダンス補償された細動除去パルスを送出するための方法。
２３．細動除去装置であって、
患者に結合するための１対の電極と、
前記１対の電極に結合されて、患者インピーダンスとＥＣＧ信号を送出するフロントエンド回路と、
前記１対の電極に結合されたＨＶスイッチと、
複数の構成を有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークと、及び
前記フロントエンド回路、前記ＨＶスイッチ、及び前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されたコントローラと、
を含み、
前記コントローラが、前記患者インピーダンス及び選択されるエネルギーレベルに基づいて前記構成のうちの１つを選択し、前記ＥＣＧ信号における衝撃性の律動を検出することに応じて、前記ＨＶスイッチを介してインピーダンス補償された細動除去パルスを前記患者に送出する、
細動除去装置。
２４．前記選択されるエネルギーレベルが、あるレベルに固定されている、上記２３に記載の細動除去装置。
２５．前記選択されるエネルギーレベルが、プロトコルに従って決定される、上記２３に記載の細動除去装置。
２６．前記選択されるエネルギーレベルが、ユーザによって手動で選択される、上記２３に記載の細動除去装置。
２７．前記選択されるエネルギーレベルが、前記患者インピーダンスの関数として決定される、上記２３に記載の細動除去装置。
２８．前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークに結合されて、前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークを充電するための高電圧充電器を更に含む、上記２３に記載の細動除去装置。
２９．前記コントローラが、前記インピーダンス補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を決定する、上記２３に記載の細動除去装置。
３０．前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの１つを含む、上記２３に記載の細動除去装置。
３１．前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、２００ジュールを超える前記選択されるエネルギーレベルを供給する、上記２３に記載の細動除去装置。
３２．前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、
前記ＨＶスイッチに対して直列及び並列に結合された複数のコンデンサと、
前記コンデンサのそれぞれとアースとの間に結合された複数のスイッチと、
を含み、
前記エネルギー蓄積コンデンサネットワークが、前記構成のうちの前記１つに従って、前記複数のスイッチを設定することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するように構成されている、上記２３に記載の細動除去装置。
３３．前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、最大値未満のピーク電流を有している、上記２３に記載の細動除去装置。
３４．インピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出するための方法であって、
前記患者に結合するための１対の電極を設けるステップと、
前記電極に結合されるＨＶスイッチを設けるステップと、
前記ＨＶスイッチに結合されるエネルギー蓄積コンデンサネットワークに並列に結合された複数のセクションであって、そのセクションのそれぞれが、直列に結合されたコンデンサ、抵抗器、及びダイオードを含む、複数のセクションを設けるステップと、
他のセクションとのランク順に、ある充電電圧まで各コンデンサを充電するステップと、及び
前記セクションのそれぞれを順次放電させることによって、前記ＨＶスイッチ及び前記１対の電極を介して、インピーダンス整合した細動除去パルスを前記患者に送出するステップと、
を含む、方法。
３５．前記ＨＶスイッチに結合されたコントローラを設けるステップを更に含む、上記３４に記載のインピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出するための方法。
３６．前記コントローラが、前記インピーダンス補償された細動除去パルスの持続時間及び極性を決定する、上記３５に記載のインピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出するための方法。
３７．前記インピーダンス補償された細動除去パルスが、単相、二相、及び多相のパルスのうちの１つを含む、上記３６に記載の方法。
３８．直列に結合され、高電圧充電器を用いて充電される複数のコンデンサを有するエネルギー蓄積コンデンサネットワークにおける故障検出抵抗器ネットワークであって、
前記複数のコンデンサのそれぞれの両端に分路をなすように結合されて、第１のテスト電圧を生じさせる第１の抵抗器ネットワークと、
前記高電圧充電器の両端に結合されて、第２のテスト電圧を生じさせる第２の抵抗器ネットワークと、及び
前記第１及び第２のテスト電圧に結合されて、前記第１のテスト電圧が所定の限界を超えて前記第２のテスト電圧と異なる場合、故障信号を発生する比較回路と、
を含む、故障検出抵抗器ネットワーク。
【００７１】
【発明の効果】
本発明により、エネルギー蓄積コンデンサの構成の中から適切な構成を選択することによって、インピーダンス補償された細動除去パルスを患者に送出する細動除去装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを有する細動除去装置の略ブロック図である。
【図２】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークの概略図である。
【図３】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた初期電流対患者インピーダンスのグラフである。
【図４】Ａは、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、患者インピーダンスが２０オームの場合の患者電流対時間のグラフである。
Ｂは、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、患者インピーダンスが５０オームの場合の患者電流対時間のグラフである。
Ｃは、本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、患者インピーダンスが１２０オームの場合の患者電流対時間のグラフである。
【図５】本発明によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを利用した、供給エネルギー対患者インピーダンスのグラフである。
【図６】エネルギー蓄積コンデンサネットワークにおいて適用される故障検出回路の概略図である。
【図７】本発明に従って、患者インピーダンス及び所望のエネルギーレベルにより選択可能な、エネルギー蓄積コンデンサネットワークの構成集合の説明図である。
【図８】本発明による方法に基づいて、インピーダンス補償された細動除去パルスを送出するプロセスの流れ図である。
【図９】本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークの概略図である。
【図１０】Ａは、図９に示す本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、低インピーダンス患者の場合の患者電流対時間のグラフである。
Ｂは、図９に示す本発明の代替実施態様によるエネルギー蓄積コンデンサネットワークを用いた、高インピーダンス患者の場合の患者電流対時間のグラフである。
【符号の説明】
10  細動除去装置
12  電極
14  フロントエンド
16  ＨＶスイッチ
18  コントローラ
20  衝撃ボタン
22  バッテリ
24  高電圧充電器
26，100  エネルギー蓄積コンデンサネットワーク
150  構成集合
300  故障検出回路
316  比較回路
【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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