(57)【要約】【課題】生体リードインピーダンスを精度よく測定して、心臓に対して適正な処置を行う。【解決手段】装置本体４と、該装置本体４に着脱可能に接続され先端に電極２を有するリード３とを備え、装置本体４に、リード３の電極２を介して心臓Ａに対し電圧パルスを出力するパルス出力部６と、パルス出力部６における電圧値を測定する電圧測定部７と、電圧測定部７により測定されたパルス出力部６における所定パルス幅の電圧パルスの出力前後における電圧値の比率に基づいて、パルス出力部６から出力する電圧パルスの出力条件を設定する制御部８とを備え、該制御部８が、リード３に代えて既知インピーダンス素子を接続した際の比率を用いて算出したパラメータに基づいて出力条件を設定する心臓治療装置１を提供する。【選択図】図１
2012024388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、該装置本体に着脱可能に接続され先端に電極を有するリードとを備え、
装置本体に、前記リードの電極を介して心臓に対し電圧パルスを出力するパルス出力部と、該パルス出力部における電圧値を測定する電圧測定部と、該電圧測定部により測定された前記パルス出力部における所定パルス幅の電圧パルスの出力前後における電圧値の比率に基づいて、前記パルス出力部から出力する電圧パルスの出力条件を設定する制御部とを備え、
該制御部が、前記リードに代えて既知インピーダンス素子を接続した際の前記比率を用いて算出したパラメータに基づいて前記出力条件を設定する心臓治療装置。
【請求項２】
前記パラメータが、以下の式（１）に示されるａ，ｂ，ｃ，ｄであり、
前記制御部が、式（１）で算出される生体リードインピーダンス値に基づいて前記電圧パルスの出力条件を設定する請求項１に記載の心臓治療装置。
Ｒ＝−ｃｔ／ｌｎ（（Ｖ／Ｖ０−ａ）／ｂ）−ｄ                （１）
ここで、Ｒは生体リードインピーダンス値、ｔは電圧パルスのパルス幅、Ｖはパルス出力部における所定パルス幅の電圧パルス出力後の電圧値、Ｖ０はパルス出力部における電圧パルス出力前の電圧値である。
【請求項３】
前記制御部が、前記電圧値の比率と、前記生体リードインピーダンス値に基づく出力条件とを対応づけて記憶し、前記電圧値の比率が算出されると、該比率に対応づけて記憶されている出力条件を設定する請求項２に記載の心臓治療装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記生体リードインピーダンス値と該生体リードインピーダンス値に基づく出力条件とを対応づけて記憶するとともに、前記式（１）を記憶し、
前記電圧値の比率が算出されると、該比率を用いて式（１）により前記生体リードインピーダンス値を算出し、該生体リードインピーダンス値に対応づけて記憶されている出力条件を設定する請求項２に記載の心臓治療装置。
【請求項５】
請求項１に記載の心臓治療装置と、外部に配置されるコントローラとを備え、
前記心臓治療装置が、前記記憶部に記憶されたパラメータおよび前記電圧値の比率を送信し、前記コントローラから送られてくる出力条件を受信する装置側通信部を備え、
前記コントローラが、前記心臓治療装置から送信されてきたパラメータおよび前記比率を受信し、前記出力条件を送信する外部通信部と、前記心臓治療装置から受信した前記パラメータおよび前記比率に基づいて、前記出力条件を算出する算出部とを備える心臓治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓治療装置および心臓治療システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、体内埋め込み型のリードの接続状態、リードの損傷、断線の確認、リードの経時変化の観察を目的として生体リードインピーダンスを測定することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この装置は、電圧パルスの出力前後における電圧値の比率を測定し、電圧パルス発生回路素子の設計値と回路固有の理論式とを用いて生体リードインピーダンスを計算している。特許文献１の装置では、上記目的のために測定精度は１０％程度が許容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６９０７２９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の治療エネルギの最適化や心臓周辺組織の状態モニタリング等の目的から、生体リードインピーダンスをより高い精度で測定することが求められている。
しかしながら、特許文献１の装置では、回路素子の設計値を用いて生体リードインピーダンスを用いているために、回路素子のばらつきによる誤差（例えば、コンデンサの静電容量値、スイッチング素子周辺の寄生容量、配線抵抗やスイッチング素子の内部抵抗等）の存在によって、高い測定精度で生体リードインピーダンスを測定す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、生体リードインピーダンスを精度よく測定して、心臓に対して適正な処置を行うことができる心臓治療装置および心臓治療システム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。
本発明は、装置本体と、該装置本体に着脱可能に接続され先端に電極を有するリードとを備え、装置本体に、前記リードの電極を介して心臓に対し電圧パルスを出力するパルス出力部と、該パルス出力部における電圧値を測定する電圧測定部と、該電圧測定部により測定された前記パルス出力部における所定パルス幅の電圧パルスの出力前後における電圧値の比率に基づいて、前記パルス出力部から出力する電圧パルスの出力条件を設定する制御部とを備え、該制御部が、前記リードに代えて既知インピーダンス素子を接続した際の前記比率を用いて算出したパラメータに基づいて前記出力条件を設定する心臓治療装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、リードを装置本体に取り付けた状態で、装置本体に設けられた電圧測定部により、パルス出力部における電圧値が測定され、その後、パルス出力部によりリードの電極を介して心臓に対し電圧パルスが出力され、さらにその後、電圧測定部によりパルス出力部における電圧値が測定される。制御部は、パルス出力部から出力する電圧パルスの出力条件を電圧パルスの出力前後において測定された電圧値の比率に基づいて設定する。
【０００８】
この場合において、制御部は、リードに代えて既知インピーダンス素子を接続した際の電圧値の比率を用いて設定したパラメータに基づいて出力条件を設定する。パラメータは、回路素子の設計値を用いずに、実際に測定に使用する回路素子そのものを用いて測定された電圧値に基づいているので、回路素子のばらつきによる誤差が発生せず、正確な生体リードインピーダンスを測定することができる。これにより、精度よく測定された生体リードインピーダンスに基づいて、適正な処置を行うための電圧パルスの出力条件を精度よく設定することができ、心臓に対して適正な処置を施すことができる。
【０００９】
上記発明においては、前記パラメータが、以下の式（１）に示されるａ，ｂ，ｃ，ｄであり、前記制御部が、式（１）で算出される生体リードインピーダンス値に基づいて前記電圧パルスの出力条件を設定してもよい。
Ｒ＝−ｃｔ／ｌｎ（（Ｖ／Ｖ０−ａ）／ｂ）−ｄ                （１）
ここで、Ｒは生体リードインピーダンス値、ｔは電圧パルスのパルス幅、Ｖはパルス出力部における所定パルス幅の電圧パルス出力後の電圧値、Ｖ０はパルス出力部における電圧パルス出力前の電圧値である。
【００１０】
また、上記発明においては、前記制御部が、前記電圧値の比率と、前記生体リードインピーダンス値に基づく出力条件とを対応づけて記憶し、前記電圧値の比率が算出されると、該比率に対応づけて記憶されている出力条件を設定してもよい。
【００１１】
さらに、上記発明においては、前記制御部が、前記生体リードインピーダンス値と該生体リードインピーダンス値に基づく出力条件とを対応づけて記憶するとともに、前記式（１）を記憶し、前記電圧値の比率が算出されると、該比率を用いて式（１）により前記生体リードインピーダンス値を算出し、該生体リードインピーダンス値に対応づけて記憶されている出力条件を設定してもよい。
【００１２】
また、本発明は、上記心臓治療装置と、外部に配置されるコントローラとを備え、前記心臓治療装置が、前記記憶部に記憶されたパラメータおよび前記電圧値の比率を送信し、前記コントローラから送られてくる出力条件を受信する装置側通信部とを備え、前記コントローラが、前記心臓治療装置から送信されてきたパラメータおよび前記比率を受信し、前記出力条件を送信する外部通信部と、前記心臓治療装置から受信した前記パラメータおよび前記比率に基づいて、前記出力条件を算出する算出部とを備える心臓治療システムを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、生体リードインピーダンスを精度よく測定して、心臓に対して適正な処置を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る心臓治療装置を示すブロック図である。
【図２】図１の心臓治療装置のパルス出力部を示すブロック図である。
【図３】図２のパルス出力部により出力される電圧パルスの出力前後の各信号の時間変化を示すグラフである。
【図４】図１の心臓治療装置のパルス出力部の変形例を示すブロック図である。
【図５】図４のパルス出力部により出力される電圧パルスの出力前後の各信号の時間変化を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る心臓治療システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る心臓治療装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る心臓治療装置１は、図１に示されるように、体内埋め込み型の心臓治療装置１であって、心臓Ａに接触させられる電極２を先端に有するリード３と、該リード３を着脱可能に取り付ける装置本体４とを備えている。
【００１６】
装置本体４は、リード３先端の電極２間に現れる心電信号に基づいて、心拍を検出する心拍検出部５と、リード３先端の電極２間に電圧パルスを出力するパルス出力部６と、パルス出力部６における電圧値を測定する電圧測定部７と、これらを制御するＣＰＵ（制御部）８と、該ＣＰＵ８に接続された記憶部９とを備えている。
【００１７】
パルス出力部６は、例えば、単相パルス出力の場合は、図２に示されるような回路構成を有し、２相パルス出力の場合は、図４に示されるような回路構成を有している。
図２に示される単相パルス出力のパルス出力部６は、スイッチＳＷ１を介して電圧発生部１０に接続される充電コンデンサＣと、スイッチＳＷ２を介してリード３に直列に接続される出力抵抗ｒとを備えている。
【００１８】
図３に示されるように、スイッチＳＷ２を開放した状態で、スイッチＳＷ１を閉じることにより、電圧発生部１０からの電荷が充電コンデンサＣに充電され、その後、スイッチＳＷ１を開いた状態でスイッチＳＷ２を閉じることにより、充電コンデンサＣに充電されていた電荷が出力抵抗ｒおよびリード３を介して電圧パルスとして出力されるようになっている。
【００１９】
また、図４に示される２相パルス出力のパルス出力部６は、図２の単相のパルス出力部６に加えて、出力抵抗ｒとリード３との間に配されるカップリングコンデンサＣｓと、出力抵抗ｒとカップリングコンデンサＣｓとの間を接地するためのスイッチＳＷ３とを備えている。
【００２０】
図５に示されるように、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を開放した状態で、スイッチＳＷ１を閉じることにより、電圧発生部１０からの電荷が充電コンデンサＣに充電され、その後、スイッチＳＷ１，ＳＷ３を開いた状態で、スイッチＳＷ２を閉じることにより、充電コンデンサＣに充電されていた電荷が出力抵抗ｒ、カップリングコンデンサＣｓおよびリード３を介して出力されるようになっている。そして、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を開いた状態で、スイッチＳＷ３を閉じることにより、カップリングコンデンサＣｓに充電されていた電荷を開放する際に、リード３に逆相パルスを出力することができるようになっている。
【００２１】
電圧測定部７は、充電コンデンサＣの電圧値Ｖ（ｔ）をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器１１と、該Ａ／Ｄ変換器１１で変換された電圧値を計測する測定器１２とを備えている。
図３および図５に示されるように、電圧パルスの出力前後において、電圧測定部７により測定される電圧値は変化する。電圧測定部７は、電圧パルスの出力前後において充電コンデンサＣの電圧値Ｖ０，Ｖを測定し、ＣＰＵ８に出力するようになっている。
【００２２】
ＣＰＵ８は、心拍検出部５により検出された心拍に応じて心臓Ａの状態を判定し、パルス出力部６を制御するようになっている。また、ＣＰＵ８は、パルス出力部６の制御に際して、記憶部９に記憶しているパラメータａ〜ｄと、電圧測定部７により測定された電圧値ＶＯ，Ｖとを用いて、数１により生体リードインピーダンス値Ｒを算出し、算出された生体リードインピーダンス値Ｒに基づいて、電圧パルスの出力条件を調節するようになっている。電圧パルスの出力条件としては、パルス幅や振幅等が挙げられる。
【００２３】
【数１】
2012024388.tif 000003
【００２４】
ここで、Ｖ０は電圧パルスの出力前に電圧測定部７により測定された電圧値、Ｖは電圧パルスの出力後に電圧測定部７により測定された電圧値、Ｒは生体リードインピーダンス値、ｔは電圧パルスのパルス幅、ａ，ｂ，ｃ，ｄはリード３に代えて既知のインピーダンス値を有する素子を配置して測定されたＶ０，Ｖ，Ｒ，ｔを用いて決定されたパラメータである。
【００２５】
パラメータａ〜ｄの取得は、例えば、リード３に代えて、異なる既知のインピーダンス値を有する複数の既知インピーダンス素子を順次接続し、パルス幅ｔ一定として測定した電圧比Ｖ／Ｖ０とインピーダンス値とをプロットし、関数フィッティングの手法によって、フィッティング関数の電圧値と測定した電圧値との差が最小になるようなパラメータａ〜ｄを取得することにより行われる。
記憶部９には、このようにして取得された生体リードインピーダンス値Ｒを算出するためのパラメータａ〜ｄが記憶されている。
【００２６】
このように構成された本実施形態に係る心臓治療装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る心臓治療装置１を用いて心臓Ａを治療するには、該心臓治療装置１を患者の体内に埋め込んで、リード３の先端に配置された電極２を心臓Ａの側壁に接触した状態に配置する。
【００２７】
心臓Ａが拍動して心電信号が電極２により検出されると、心拍検出部５により心拍が検出される。ＣＰＵ８は心拍検出部５により検出された心拍に応じて、心臓Ａの状態、例えば、不整脈があるか、頻脈状態であるか、細動状態等の判定を行う。不整脈と判定された場合には、ＣＰＵ８はパルス出力部６を制御してペーシングパルスを出力させ、頻脈あるいは細動状態である場合には、刺激パルスを出力させる。
【００２８】
この場合において、電圧測定部７は、電圧パルスの出力前後において充電コンデンサＣの電圧値Ｖ０，Ｖを測定し、ＣＰＵ８に送る。ＣＰＵ８においては、送られてきた電圧パルスの出力前後における電圧値Ｖ０，Ｖおよび記憶部９に記憶されているパラメータａ〜ｄを用いて生体リードインピーダンス値Ｒを算出する。そして、ＣＰＵ８は算出された生体リードインピーダンス値Ｒを用いて次の電圧パルスの出力条件を決定する。
【００２９】
このように、本実施形態に係る心臓治療装置１によれば、ＣＰＵ８が、リード３に代えて既知インピーダンス素子を接続した際の電圧値の比率Ｖ／Ｖ０を用いて設定したパラメータａ〜ｄに基づいて出力条件を設定するので、回路素子の設計値を用いて算出していた従来の方法とは異なり、実際に測定に使用する回路素子そのものを用いて測定された電圧値に基づいて正確な生体リードインピーダンス値Ｒを求めることができる。その結果、精度よく測定された生体リードインピーダンス値Ｒに基づいて、適正な処置を行うための電圧パルスの出力条件を精度よく設定することができ、心臓Ａに対して適正な処置を施すことができるという利点がある。
【００３０】
なお、本実施形態においては、記憶部９にパラメータａ〜ｄを記憶しておくこととしたが、これに限定されるものではなく、パルス出力前後の電圧比Ｖ／Ｖ０と、生体リードインピーダンス値Ｒとを対応づけて記憶しておき、入力されてきた電圧比Ｖ／Ｖ０に対応する生体リードインピーダンス値Ｒを出力することにしてもよい。
【００３１】
また、本発明においては、体内埋め込み式の心臓治療装置１が単独で生体リードインピーダンス値Ｒを測定しつつ電圧パルスの出力条件を設定することとしたが、これに代えて、図６に示されるように、体内に埋め込まれる心臓治療装置１と、体外に配置されるコントローラ１３とを備える心臓治療システム２０により電圧パルスの出力条件を設定することにしてもよい。
【００３２】
この心臓治療システム２０においては、心臓治療装置１は、記憶部９に記憶されているパラメータａ〜ｄおよび電圧測定部７により測定された電圧比Ｖ／Ｖ０を送信する一方、コントローラ１３から送られてくる出力条件を受信する装置側通信部１４とを備えている。一方、コントローラ１３は、心臓治療装置１から送信されてきたパラメータａ〜ｄおよび電圧比Ｖ／Ｖ０を受信し、出力条件を送信する外部通信部１５と、心臓治療装置１から受信したパラメータａ〜ｄおよび電圧比Ｖ／Ｖ０に基づいて、出力条件を算出する算出部１６とを備えている。図中符号１７は算出された出力条件等を表示する表示部である。
【００３３】
このように構成された心臓治療システム２０によれば、心臓治療装置１は、電圧パルスの前後において測定した電圧比Ｖ／Ｖ０と記憶部９に記憶されているパラメータａ〜ｄを装置側通信部１４を介して外部に送信し、コントローラ１３は、外部通信部１５によって心臓治療装置１から送られてきた電圧比Ｖ／Ｖ０とパラメータａ〜ｄを受信する。コントローラ１３は、受信した電圧比Ｖ／Ｖ０とパラメータａ〜ｄとを用いて算出部１６により出力条件を算出し、算出された出力条件を表示部１７に表示するとともに外部通信部１５を介して送信する。
【００３４】
心臓治療装置１においては、装置側通信部１４により、コントローラ１３から送信されてきた出力条件を受信し、受信された出力条件に従ってＣＰＵ８が電圧パルスを出力する。
このように、出力条件の算出を体外のコントローラ１３に行わせることにより、心臓治療装置１自体は出力条件を算出せずに済むので、体内に埋め込まれている心臓治療装置１の消費電力を低減することができる。
【００３５】
また、心臓治療装置１が、自身のパラメータａ〜ｄを電圧比Ｖ／Ｖ０とともに出力するので、コントローラ１３は、各心臓治療装置１のパラメータａ〜ｄを記憶せずに済み、複数の異なる心臓治療装置１に対して、それぞれ適切な電圧パルスの出力条件を算出して送信することができる。
また、本実施形態においては、数１の式により生体リードインピーダンス値Ｒを算出することとしたが、これに代えて、数２の式を用いることにしてもよい。
【００３６】
【数２】
2012024388.tif 000004
【００３７】
ここで、ａ〜ｆはパラメータである。
この数２によれば、多くの種類のリード３を用いた場合の生体リードインピーダンス値Ｒの算出に汎用的に使用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ  心臓
１  心臓治療装置
２  電極
３  リード
４  装置本体
６  パルス出力部
７  電圧測定部
８  ＣＰＵ（制御部）
１３  コントローラ
１４  装置側通信部
１５  外部通信部
２０  心臓治療システム
【図１】
2012024388.tif 000005
【図２】
2012024388.tif 000006
【図３】
2012024388.tif 000007
【図４】
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【図５】
2012024388.tif 000009
【図６】
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