JPH0336546B2 - - Google Patents
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- JPH0336546B2 JPH0336546B2 JP58070860A JP7086083A JPH0336546B2 JP H0336546 B2 JPH0336546 B2 JP H0336546B2 JP 58070860 A JP58070860 A JP 58070860A JP 7086083 A JP7086083 A JP 7086083A JP H0336546 B2 JPH0336546 B2 JP H0336546B2
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- defibrillation
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
Description
技術分野
本発明は、患者の心臓に対して除細動を行なう
植え込み式の除細動器に係り、特に、心臓機能の
異常をより確実に検出する改良された不整脈検出
手段と、植え込まれた除細動器の状態及び動作を
表わす情報を伝送するテレメトリー手段とを用い
た除細動装置に係る。
背景技術
最近、心臓の種々の機能不良や不整脈に対して
効果的に除細動を行なう除細動技術の開発が相当
に進んでいる。これまでの努力により、植え込み
式スタンバイ型の電子除細動器が開発されている
が、この除細動器は、心臓の鼓動リズムに異常が
検出されるのみ応答して、心臓に接続されている
電極を介して心臓に充分なエネルギを与え、心臓
に対して消極作用を与えて心臓を正常な鼓動リズ
ムに復帰させる。
又、除細動が必要であるかどうかを決定するた
めに心臓の活動を確実に監視するという技術の開
発に多くの研究努力が向けられてきた。このよう
な技術は、確率密度関数(PDF)に基いて細動
の存在を決定したり或いは心室の活動速度を監視
したりすることを含む。このPDF技術を用いた
システムは、心臓波形の各点の位置を正常波形の
各点の予想位置と統計学的に比較する。波形が不
規則になつたことが確率密度関数によつて測定さ
れた時には、心臓機能の異常が示唆される。この
技術は、Langer氏等の共有米国特許第4184493号
及び第4202340号に開示されている。
1980年8月5日に出願されたLanger氏等の共
有特許出願第175670号に開示されたように、最近
のシステムは、PDF技術を用いて鼓動リズムの
異常の有無を決定すると共に、心拍数感知回路を
用いて、心室細動及び高速頻脈(この後者は所定
の最小スレツシユホールドより高い心拍数によつ
て指示される)と、正常の鼓動リズム又は低速頻
脈(これは心拍数が所定の最小スレツシユホール
ドより下がることによつて指示される)とを区別
するものである。
更に、この分野での研究により、種々様々の
色々な形状の心電図(ECG)信号に対して心拍
数を正確に測定する心拍数検出システムが開発さ
れた。このようなシステムの1つが、1981年5月
15日に出願されたImran氏等の共有特許出願第
263910号に開示されている。
これらのこれまでの努力や、公知装置の中で達
成されている技術レベルにも拘わらず、このよう
な装置には潜在的に問題や欠点がある。このよう
な問題には次のものが含まれる。(1)植え込み式の
除細動器を適切に且つ効率的に作動させるために
は、最大限の精度でR波を検出できることが重要
であるので、R波の検出を改善することがなおも
必要である。(2)心臓の活動を監視する感知電極は
時々ずれることがあり、従つて感知された心室鼓
動信号の質を悪くしたりこの信号を完全に減衰し
たりし、これにより除細動器の作動サイクルが不
規則なものにされたりその信頼性が悪くなつたり
する。(3)いつたん植え込まれると、植え込まれた
除細動器の状態(作動するか否か)やその他の動
作状態又は機能を判断する手段が現在のところな
い。(4)除細動器は必要に応じて自動的に動作する
ようにされているので、除細動器によつて発生さ
れた除細動パルスの数の継続カウントを保持する
と共に、質問された際に、侵襲的な手術を行なう
必要なく、記憶されたカウント情報及びその他の
状態情報を送信する手段を設けることが便利であ
る。(5)除細動器にはそれらの外部高圧電極が分路
された時に重大な問題が生じるので、このような
植え込み式の除細動器には、敏感な内部回路や電
極を保護する短絡防止回路(分路防止回路)機能
を設けるのが便利であると考えられる。(6)速度の
増す不整脈に対してR波と非同期で衝撃を与える
一般の除細動装置を用いた時には危険があるの
で、R波に同期した除細動を行なうのが好まし
い。
以上の説明に鑑み、本発明の目的は、異常な鼓
動リズムの発生を検出すると共に、これに応じて
除細動パルスを自動的に発生する改良された感知
手段を有する植え込み式除細動器即ちカルジオバ
ータを提供することである。
本発明の別の目的は、侵襲的な手術を行なわず
に、心拍数感知電極が適切に配置されているかど
うかを確かめることのできる改良された除細動装
置即ちカルジオバージヨンシステムを提供するこ
とである。
本発明の更に別の目的は、体外の手段によつて
質問された際に、心臓に対して電極が適切に位置
されているかそして電極の作動状態はどのようで
あるかを表わす色々な状態情報を送信できるよう
な植え込み式の除細動器即ちカルジオバータを提
供することである。
本発明の更に別の目的は、患者の体外に送信さ
れるテレメトリー情報を植え込み式装置内の回路
素子によつてエンコードし送信するような植え込
み式除細動装置即ちカルジオバージヨンシステム
を提供することである。
本発明の更に別の目的は、体外からの除細動パ
ルスが除細動電極間で短絡されるのを防止できる
ような植え込み式の除細動装置即ちカルジオバー
ジヨンシステムを提供することである。
本発明の更に別の目的は、カルジオバージヨン
を行なう際に患者の不整脈が加速されるおそれを
少なくする手段を備えた植え込み式除細動装置即
ちカルジオバージヨンシステムを提供することで
ある。
発明の開示
上記及び他の目的を達成する本発明の実施例に
よれば、除細動装置は、植え込み式の除細動器
と、植え込まれた除細動器の状態を変えたり及
び/又は状態情報を検索したりする体外の非侵襲
的な制御器/モニタとを備えている。植え込み式
の除細動器は、分路防止手段をもつた高電圧イン
バータ回路と、心臓の異常なリズムを各々検出す
ると共に上記高電圧インバータ回路を一緒に作動
させるPDF回路及び心拍数分析回路の組合せ体
と、心臓に接続された一連の電極であつて、心室
の鼓動信号を感知するように上記心拍数分析回路
に接続された双極性の感知電極、及び大エネルギ
の除細動パルスとPDF情報信号とを各々与える
ように上記高電圧インバータ回路及びPDF回路
に接続された高電圧パルス付与電極とを含む一連
の電極と、上記インバータ回路によつて発せられ
た除細動パルスの数をカウントし記憶するパルス
カウンタ/メモリと、除細動回路を包囲するケー
スの壁に接続されていて、除細動器の状態を表わ
す可聴音を発生する圧電式スピーカと、体外の磁
石に応答して除細動器の状態を変え(作動又は不
作動)、除細動器と、除細動器のエンコードされ
た状態情報(パルスカウントやキヤパシタ充電時
間情報のような)を送信するテレメトリー手段と
の内部テスト機能を実行できるようにし、そして
上記圧電式スピーカによつて可聴音を発生できる
ようにし、双極性感知電極の適切な配置および除
細動器の状態をこの可聴音で非侵襲的に指示させ
るような手段とを備えている。
体外の制御器/モニタは、植え込まれた除細動
器内部のリードスイツチに対して適切に配置する
ことにより上記の機能を開始させる手持ち式の磁
石と、植え込まれた除細動器から電磁波として送
信された或る状態情報をデコードして表示装置に
表示させる復調器を含むR.F.受信回路とを備えて
いる。
本発明は、特許請求の範囲に特に指摘する。本
発明の上記及び更に別の目的並びに効果は添付図
面を参照した本発明の解説のための実施例の以下
の説明より理解されよう。
発明を実施する最良の態様
第1図は本発明の除細動システムの体内及び体
外部品を機能的なブロツク図の形態で示してい
る。植え込まれた部品は金属ケース(図示せず)
内に収容され、鼓動リズムの異常を検出するスタ
ンバイ式の除細動器を構成する。このような鼓動
リズムの異常が検出されるのに応答して、除細動
器は患者の心臓10に一連の除細動パルス(25〜
30ジユール)を与え、その後、この与えられた除
細動パルスの累積数をメモリ(例えば、カウン
タ)に記録する。好ましい実施例では、除細動器
は、25ジユールの除細動パルスを3個発生し、そ
の後もし必要があれば30ジユールのパルスを発生
することができる。最初のパルスの後に再び検出
を行ない、まだ不整脈があれば、充電を開始し、
充電サイクルの終りに第2のパルスを与える。こ
のパターンは、必要に応じて、第4番目の大エネ
ルギのシヨツクを与えるまで続けられる。その
後、少なくとも35秒の正常な洞リズムが検出され
るまではそれ以上のパルスを与えることができな
い。次いで、装置は、更に別の一連の4個のシヨ
ツクを与ける用意が整う。
本発明においては、患者の心臓及び除細動回路
に多数の電極が接続される。これらの電極は、心
臓から除細動器へ感知情報を送ると共に、除細動
器から心臓へ大エネルギの除細動パルスを与え
る。これらの電極は、右心室に配置されて心室の
収縮から電気的な活動性を感知するようにされた
双極性の感知電極18と、電気的な活動性を感知
しそして除細動パルスを与えるための心臓間感知
及び高圧付与電極20及び22とを含んでいる。
電極20は上大静脈に配置され、そしてパツチ電
極22は心臓の先端付与の心筋に接続される。電
極の構造及び回路接続については以下で詳細に説
明するが、双極性の感知電極18は本発明の要旨
の1部を構成するのでこれについては特に詳細に
説明する。
一方、本システムの体外部品は復調器・デコー
ダ回路12を備え、これはRF信号(高周波信号)
を検出し、そして好ましい実施例では植え込まれ
た除細動回路の通電導体により電磁波として送信
されるテレメトリーデコーダをデコードする。更
に、表示装置14は、除細動器に設けられた高電
圧エネルギ蓄積キヤパシタを充電するのに必要な
充電時間と、植え込まれた除細動器に記憶された
累積パルスカウント情報とを表示する。後述する
ように、充電時間は、インバータが作動している
時にインバータ内の高圧インバータコイルから発
せられるRF信号を検出することによつて導出さ
れ、一方、パルスカウント情報は、インバータが
作動している時に高圧インバータにより発生され
る同じRF信号の変調された送信信号をデコード
することによつて導出される。
除細動器が皮下に植え込まれた状態では、リー
ドスイツチ24(除細動器のケースに収容され
た)に接近して患者の皮膚にリング状の磁石21
を配置することにより次の3つのうちの1つが生
じる。先ず第1に、除細動器が働いている場合に
は心臓の鼓動と同期して、そして除細動器が不作
動である場合には連続的に、音声発振器50が音
を発生できるようにする。第2に、所定時間(例
えば30秒)以上磁石をその位置に保持した場合に
は状態フリツプ−フロツプ26の状態が変わる。
第3に、除細動器が作動状態にある時に、磁石2
1を一時的に当てると、除細動器はパルスカウン
ト情報及びキヤパシタ充電時間情報のテレメトリ
ーデータを受信し始める。これらの作動について
も以下で詳細に述べる。
前記したように、植え込み式除細動器の別の特
徴は、心臓不整脈を検出する信頼性が高く、然も
除細動パルスの不当付与を防止する信頼性が高い
ことである。これを達成するため、植え込み式除
細動器は、前記の米国特許出願第175670号、米国
特許第4184493号、及び米国特許第4202340号に開
示されたような確率密度関数(PDF)分析回路
28を備えている。更に、植え込み式の除細動器
は、心臓10の心室収縮を表わす心拍数信号を感
知し、分析しそして平均化する心拍数分析・平均
化回路30を備えている。回路28及び30が鼓
動リズムの異常を検出した時には、これらの各回
路が作動可能化信号を発生し、この信号はアンド
ゲート32を作動させて信号INVSTを発生さ
せ、この信号は次いで高圧インバータ・制御回路
34の作動を開始させ、患者の心臓に除細動パル
スを与える用意を整える。このようなパルスの
各々は電極20及び22にまたがつて心臓へ送ら
れる。
回路34が作動状態になつていない限り、除細
動パルスの付与は生じない。回路34を作動状態
に入れるためには、リング状の磁石21を用いて
状態フリツプ−フロツプ26をトグルし、このフ
リツプ−フロツプがそのQ出力にEN信号を発生
しそしてこの信号を回路34に送つてインバー
タ・制御回路34を作動可能にさせるようにす
る。更に、心臓10の心室収縮信号の発生と同期
して心拍数回路30から導体35を経て送られる
信号は、回路34のタイミング信号を果たし、除
細動パルスの発生は心室の収縮と同期される。こ
のように同期がとられた時には、除細動パルスは
最も効率的に心臓10の除細動を行ない、不整脈
が加速されるおそれを少なくする。
与えられた除細動パルスの数を追跡するため
に、回路34はこれが除細動パルスを発生するた
びにCTパルス信号を発生する。このCTパルス信
号は後述のパルスカウント回路によつて使用され
る。
更に第1図を説明すれば、心拍数回路30に組
合わされた比較器36は心拍数スレツシユホール
ドを例えば160鼓動/分にセツトし、この心拍数
においては、回路30はアンドゲート32を経て
送られるPDF出力に関連して、高圧インバータ
回路34の作動を開始する作動可能化信号を発生
する。心拍数分析・平均化回路30は心室心拍数
を表わす大きさを有したアナログ信号RATEを
導体31に発生し、この信号を比較器36の一方
の端子に供給する。比較器36の他方の端子には
信号RATE THRESHOLDが送られる。除細動
器の製造中に、信号RATE THRESHOLDの電
圧レベルは、RATE信号によつて指示される心
室心拍数が例えば160鼓動/分という所定のトリ
ガレベルに達した時に比較器36がアンドゲート
32を付勢するようにセツトされる。
心臓に実際に細動が生じそしてインバータが除
細動パルスを発生するとすれば、レジスタ38よ
り成るデジタルパルスカウンタが、インバータ回
路34により発生されたCTパルス信号に応答す
る。従つて、このカウンタは与えられた除細動パ
ルスの数の継続カウントを保持する。このカウン
ト情報は、要求があつた際に、後述の“磁石によ
るテスト”の間に電磁波として送信することがで
きる。装置が作動状態にある時には、リードスイ
ツチ24に対してリング状の磁石21を瞬間的に
配置しそしてこの磁石を取り去ることにより磁石
によるテストが開始される。これに応答して、イ
ンバータは作動を開始し、磁石によるテスト論理
回路40からのテレメトリー制御信号がコンバー
タ39を作動可能にして、デジタルカウント情報
を直列化し、この直列のデータビツトをパルス巾
変調回路90へ送り、この回路90は周波数変調
器92を介して高圧インバータの周波数を周波数
変調する。インバータが作動している時は、イン
バータコイルによつてRF信号が発生され、これ
は復調器12により身体の外部で検出される。
RF信号を復調してRF周波数を検出することによ
り、蓄積キヤパシタの充電時間(RF信号が存在
する最大時間に相当する)が検出されると共に、
患者に与えられた除細動パルスの合計数が検出さ
れる。復調回路12は一般のFM復調器及び検出
器である。これは好ましくは患者から数インチの
範囲内に配置される。復調が済むと、回路12
は、植え込まれたバツテリの状態を指示するキヤ
パシタ充電時間を表示すると共に、除細動器によ
つて与えられたパルスの累積数を表示する。
状態の指示及び変更
音声発振器50及び圧電トランスジユーサ52
によつて発生される幾つかの音声は、植え込み式
除細動器の状態を指示する。作動状態において
は、第1図の状態フリツプ−フロツプ26はアン
ドゲート44の一方の入力を作動可動化状態に保
持し、該アンドゲートの他方の入力は心拍数回路
30からの心室鼓動信号によつて周期的に作動可
能にされる。従つて、リードスイツチ24の付近
に磁石21を配置した時には、心拍数回路30か
らの各各の心室鼓動パルスの発生によつてアンド
ゲート48及び音声発振器50が瞬間的に付勢さ
れる。(リードスイツチ24が磁石21によつて
閉じると、低状態即ち“0”状態信号がインバー
タ46に与えられ、そして“1”入力がアンドゲ
ート48に与えられる。)この時、発振器50は、
植え込み式除細動器のケースに直結された音声ス
ピーカ(圧電トランスジユーサ)52を駆動す
る。従つて、作動状態に留まつていて、例えば状
態フリツプ−フロツプ26がそのQ出力を与える
時には、心臓の鼓動と同期した音が周期的に発生
される。好ましい実施例においては、圧電トラン
スジユーサ52が約3000Hzに共振し、これはトラ
ンスジユーサにより発生される音の届く範囲内に
いる者により耳で検出される。従つて、心臓鼓動
と同期して圧電結晶52によつて発生されるパル
ス音は、双極性電極18が患者の心臓内に適切に
配置されていることを指示する。
一方、状態フリツプ−フロツプ26が不作動で
あり、例えばEN信号が発生されない場合には、
アンドゲート44が作動不能にされ、フリツプ−
フロツプ26はその出力を経て、連続的な作動
可動化信号をアンドゲート48の一方の入力に与
える。不作動状態においては、リードスイツチ2
4付近に磁石21を配置すると、インバータ46
を介して連続的な作動可能化信号がアンドゲート
48の他方の入力に与えられる。その結果、発振
器50は連続的に駆動されて、約3000Hzの定常可
聴音を圧電トランスジユーサ52から発生させ
る。
従つて、パルス音は除細動器が作動しているこ
とを指示し、そして連続音は除細動器が不作動で
あることを指示する。
装置が作動状態にある時に、双極性の感知プロ
ーブ18が右心室内に適切に配置されていない場
合には、心室信号が感知されないので、全く音が
発生されない。従つて、可聴音の有無は、プロー
ブ18が右心室に対して適切に配置されているか
どうかを指示する。
発振器50及び圧電トランスジユーサ52の作
動周波数は、トランスジユーサ52が所与のレベ
ルの発生音に対して最少量のエネルギしか消費し
ないように、除細動回路を包囲する堅固なケース
の固有共振動数に実質的に等しく選択される。
植え込まれたケースの内壁51に対する圧電結
晶の取り付けが第7図に示されている。ケースの
壁51を効果的に共振させるために、エコボンド
(Eccobond)24という接着剤のようなエポキシ
セメントの固体層53が絶縁テープ55を介して
壁51の面と結晶52の面との間の接着剤として
働く。可聴音を発生するためには結晶と壁との間
に空洞が存在しないのが好ましい。むしろ、壁5
1自体は音を発生するように振動する。
除細動器の状態の切換え(状態フリツプ−フロ
ツプ26による)は、所定時間−好ましい実施例
では30秒−以上リードスイツチ上に磁石を位置保
持することによつて行なわれる。状態を切換える
ために、30秒タイマ回路54はCK信号を発生し、
この信号は磁石21が30秒以上位置保持された
(リードスイツチ24閉成)時に状態フリツプ−
フロツプ26をトグルする。タイマ54は、CK
信号を発生するようにトリガ回路にR−C充電回
路網を備えているのが好ましい。リードスイツチ
に応答するデジタルタイマのような適当なタイマ
を遅延タイマとして用いることができる。又、不
作動状態の時には、状態フリツプ−フロツプ26
は除細動器の重要でない全ての部品に対して電源
回路を切り、バツテリ(図示せず)からの電流の
導出量を少なくする。不作動状態の間に電力を必
要とするのは状態切換回路と音声指示回路だけで
ある。同様に作動状態の時には、EN信号が電子
スイツチ(図示せず)を作動可能にし、心拍数回
路30及びPDF回路28に電力を与える。
心拍数分析・平均化回路30
第2図は、第1図の心拍数分析・平均化回路3
0の回路図である。前記したように、この回路3
0は、右心室の減極作用を感知し、これに応答し
て、平均心室心拍数に比例する電圧レベルを有し
たアナログ信号を発生する。回路30において、
1対の導体56及び57は双極性の感知プローブ
18から心室信号を受け取る。心室鼓動信号は高
域フイルタ58へ通され、このフイルタは30Hzの
周波数より低い信号成分を減衰する。その後、前
置増巾器59は高域フイルタからの信号を増巾す
る。電極18と高域フイルタ58との間には高電
圧保護回路55が挿入されており、この回路は除
細動パルスによつて生じる高電圧から回路を保護
する。
前置増巾器59は、フイードバツク回路に自動
利得制御器(AGC)を有する増巾器66に接続
されている。このAGCは入力信号レベルが変化
しても出力の振巾を一定に保持しようとする。
ECG入力信号は振巾が急激に変化することが知
られている。
比較器76より成るパルス整形回路は、利得制
御された心室鼓動信号を受け取り、これに応答し
て一連の方形波パルスを発生する。便利にも、心
室鼓動信号の正及び負の両方の振れによつてトリ
ガパルスが発生され、従つて回路30は、心室信
号が正方向又は負方向のいずれかに強いような患
者に関連した種々の特性心室信号にも、或いは双
極性の感知プローブ18が配置される心室の種々
の位置から導出された特性信号にも、等しく応答
する。このため及び他の理由で、回路30は非常
に信頼性が高い。
比較器76からの方形波パルスはワンシヨツト
マルチバイブレータ78をトリガし、このマルチ
バイブレータは好ましくは約150ミリ秒という一
定時間巾の別の方形波パルスを発生する。この時
間巾は装置の不応時間を表わしている。この150
ミリ秒の不応時間中、マルチバイブレータ78
は、この時間が経過するまで、T波等のような他
の信号によつて再トリガされることはない。マル
チバイブレータ78からの均一巾の不応パルスよ
り成る信号REFRACは平均化回路80及びアン
ドゲート44(第1図)へ送られる。更に、R波
出力信号はライン35を経て高電圧インバータ制
御回路34へ送られ、除細動パルスをR波出力と
同期させる(第1図及び第3図参照)。抵抗82
及びキヤパシタ84より成る心拍数平均化回路8
0はマルチバイブレータ78からの信号
REFRACを積分する。回路80はその動作が周
波数−電圧コンバータに類似している。例えば、
60鼓動/分において、信号REFRACのデユーテ
イサイクルは15%である。回路80は、積分即ち
平均化を行なうと、所定の大きさをもつ上記の
RATE信号を発生する。心拍数が増加する時に
は、一定巾のパルスが頻繁に生じるので、
REFRAC信号のデユーテイサイクルも増加し、
回路80は、これを積分すると、それに対応した
大きさのRATE信号を発生する。このRATE信
号は比較器36(第1図にも示す)によつて
RATE THRESHOLD信号と比較され、この比
較器はアンドゲート32を付勢する作動可能化信
号を発生する。比較器36のRATE
THRESHOLD信号は、この比較器が所定の割合
で作動可能化信号を発生するように選択される。
第1図には示されていないが、遅延回路86は
2秒の遅延を導入し、遅延回路86への入力が2
秒以上維持された場合にのみアンドゲート32へ
信号を通す。この遅延は、自ら終りとなる短時間
の不整脈を検出するおそれを少なくする。
高圧インバータ・制御回路
高圧インバータ・制御回路34が磁石によるテ
スト論理回路40と共に第3図、第4図及び第6
図に詳細に示されている。先ず第4図を説明すれ
ば、直流−直流コンバータとしても知られている
高圧インバータ200は、植え込み式除細動器の
分野で良く知られている一般の素子である。例え
ば、直流−直流コンバータについて述べた米国特
許第4164946号を参照されたい(この特許の素子
30)。高圧インバータ200は体内のエネルギ
蓄積キヤパシタ202を充電し、このキヤパシタ
は所定レベルまで充電され、そしてSVC電極2
0及びパツチ電極22を経て患者の心臓に放電す
るか、或いは後述の状態の下でテスト負荷抵抗器
212を通して放電する。高圧インバータ200
は植え込まれたコイル(図示せず)を備えてお
り、このコイルはインバータの作動中即ちキヤパ
シタ202の充電時間中にRF信号を放射する。
後述するように患者の体外で検出できるのはこの
RF放射である。
前記の状態フリツプ−フロツプ26からのEN
信号によつて高圧インバータが作動可能にされた
時には、インバータ200が作動する状態にあ
る。高圧インバータ200は、INVERTER
START信号を受けた際に作動を開始し、この信
号は第3図に示されたようにアンドゲート32か
らのINVST信号か又は磁石によるテスト論理回
路40(第1図及び第3図に示された)からの
MGTST信号かのいずれかを受信することによ
つて開始される。高圧インバータは作動を開始
し、後述するように、磁石によるテスト論理回路
40へINV RUNNING信号を与える。高圧イン
バータは、エネルギ蓄積キヤパシタ202がその
所定レベルに充電されるまで作動を続ける。高圧
インバータが作動する時間、即ち高圧インバータ
がキヤパシタ202を充電するに要する時間は、
除細動器のバツテリの強さの指示であることが明
らかであろう。(米国特許第4164946号の説明を参
照されたい)。更に、高圧インバータの充電時間
中には、インバータコイルのRF放射が、電極2
0,22間でのインバータ放電回数を表わすよう
に周波数変調され、この情報は復調器兼デコーダ
12によつて患者の体外で検出することができ
る。
キヤパシタ202は、ライン206を経てテス
ト負荷SCR204にトリガパルスが受け取られ
るか或いは患者SCR210を作動可能にするト
リガ信号がリード208間に受け取られるかに基
いて、テスト負荷212を介して放電されるか、
或いは患者電極20及び22間で放電される。ラ
イン206及びリード208は第3図について以
下に述べる制御回路によつて作動される。ライン
206上のパルスによつてSCR204がトリガ
された時には、キヤパシタ202がテスト負荷抵
抗器212にまたがつて放電し、リード208上
の信号によつて患者SCR210が作動された時
には、キヤパシタ202が患者電極20,22に
またがつて放電する。キヤパシタが患者電極にま
たがつて放電する時には、CTにカウント信号が
与えられ、この信号は、第1図に示されたよう
に、患者の心臓に対する放電の回数を表わすカウ
ンタ38を増加させる。同様に、第4図に示され
たように、パルスフイードバツク信号が与えら
れ、これは第3図に示されたように制御回路に送
られて、後述のように切断SCR214をトリガ
する。
患者SCR210は、リード208及び分路防
止回路を経て送られる信号によりトリガされる。
分路防止回路は、リード208にまたがるトリガ
入力に応答して患者SCR210をトリガするよ
うにこのSCRに接続された小型のパルス変成器
216を備えている。トリガ入力信号はこの変成
器216の1次巻線に送られ、この変成器の2次
巻線は患者SCR210を作動し、高圧の除細動
パルスをSVC及びパツチ電極20,22へ送れ
るようにする。このような回路は、植え込まれた
装置が接続されている患者の心臓に体外から除細
動電圧がかけられた時に、この体外からの除細動
電圧が植え込まれた装置に送られず、特に高圧イ
ンバータに送られないという欠点を回避する。変
成器によるカツプリングは、アースへの低インピ
ーダンス路を排除する。
切断SCR214は、第3図及び第4図に示さ
れたように、ライン216上の信号によつて作動
される。切断SCRの目的は次の通りである。キ
ヤパシタ202が植え込まれた電極にまたがつて
放電する時には、放電が指数関数的に減衰する波
形となる。波形が或る電圧まで減衰すると、切断
SCR214が点弧して、この減衰するパルスを
切断する。この所定の減衰点は、完全減衰パルス
がとるであろう点の約2/3であるのが好ましい。
第4図の回路へのトリガ信号は、第3図に示さ
れたように、磁石によるテスト論理回路40に関
連したインバータ制御回路によつて与えられる。
第3図に示されたように、アンドゲート32から
受けたINVST信号又は磁石によるテスト論理回
路40から受けたMGTST信号はオアゲート2
18へ送られ、このオアゲートは、充電キヤパシ
タ202を充電させるようにした高圧インバータ
の作動を開始させるINVERTER START信号
を発生する。除細動の必要性が生じてアンドゲー
ト32からINVST信号が生じたと仮定すれば、
このような信号はオアゲート218を経てインバ
ータの作動を開始し、患者フリツプ−フロツプ2
20をセツトする。患者フリツプ−フロツプの出
力はアンドゲート222に送られる。アンドゲー
ト222への第2入力には、第1図に示された心
拍数分析回路30からのR波検出出力信号が送ら
れる(ライン35を経て)。アンドゲート222
の第3入力は、インバータ論理素子224を経て
INV RUNNING信号を受け取るように高圧イン
バータに接続される。インバータが作動する時間
中には、アンドゲート222の第3入力が低レベ
ルでありそしてアンドゲート222の出力が低レ
ベルである。インバータが作動を停止した時、即
ち除細動器のキヤパシタの充電が完了した時に
は、インバータ論理素子224の出力が高レベル
となる。従つて、アンドゲート222へ次のR波
入力が送られると、適当なRCパルス整形回路網
226及びバツフア228を経てトランジスタ2
30へパルスが発生される。トランジスタ230
は作動され、患者トリガパルスがリード208に
送られる。前記したように、リード208を経て
患者トリガパルスを受け取ると、第4図に示され
たように患者SCR210が点弧され、キヤパシ
タ202は患者の心臓に接続された電極にまたが
つて放電する。この放電によりカウントCTパル
スが与えられ、これはオアゲート232を経て患
者フリツプ−フロツプ220をリセツトする。
患者SCR210がトリガされると、キヤパシ
タ202が放電して、患者の心臓に接続された電
極間に、指数関数的に減衰する高圧パルスを与え
る。この指数関数的に減衰するパルスはパルスフ
イードバツク端子を経てスレツシユホールド比較
器234へフイードバツクされる。この指数関数
的に減衰するパルスフイードバツク信号が、比較
器234の負の入力端子に与えられる所定基準レ
ベルまで下がると、比較器は出力を発生し、これ
はインバータ236によつて反転され、パルス整
形回路網238によつて整形されて、リード21
6にパルスが与えられ、第4図に示すように、切
断SCR214が点弧される。切断SCR214が
点弧されると、電極20,22にまたがる指数関
数的に減衰するパルスが切断される。これを行な
うのは、パルス指数関数的にゼロレベルまで減衰
させることを必要とするのが望ましくないからで
ある。
磁石によるテスト論理回路40の作動及びテス
ト負荷SCR204のトリガ作動について以下に
述べる。磁石によるテスト論理回路は、アンドゲ
ート240が付勢された時に作動が開始される。
アンドゲート240は除細動器が作動可能にされ
た時即ち状態フリツプ−フロツプ26からEN信
号を受けた時に付勢され、磁石21をリードスイ
ツチ24から取り去ると、正の高レベル信号がア
ンドゲート240に与えられる。即ち、磁石21
がリードスイツチ24の付近にもつていかれる
と、これによつてリードスイツチの接点が閉じ、
アンドゲート240には負のゼロ入力が与えられ
る。磁石を取り去り、これによりリードスイツチ
24が開くと、リードスイツチからアンドゲート
240へ送られる入力が高レベルとなり、アンド
ゲート240が付勢される。磁石によるテストを
開始させるためには、30秒以内に磁石21をリー
ドスイツチ24の付近から取り除かねばならない
ことに注意されたい。もし磁石21を30秒以上リ
ードスイツチ24の付近に置いた場合には、状態
フリツプ−フロツプ26が作動不能にされ、状態
フリツプ−フロツプ26からアンドゲート240
へ送られる入力が低レベルになり、従つてアンド
ゲート240の付勢を阻止する。
アンドゲート240が付勢されると、遅延フリ
ツプ−フロツプ242がセツトされ、これはオア
ゲート218を経てインバータ・制御回路34へ
MGTST信号を与え、これによりインバータの
作動が開始される。更に、フリツプ−フロツプ2
42の出力は磁石によるテストフリツプ−フロツ
プ244をセツトする。磁石によるテストフリツ
プ−フロツプ244がセツトされると、遅延素子
246による短時間の遅延の後にアンドゲート2
48へ入力信号が発せられる。アンドゲート24
8への第2の入力はインバータ論理素子224を
経てINV RUNNINGラインに接続される。イン
バータの作動が終わり、内部キヤパシタ202が
完全に充電されたことが示されると、アンドゲー
ト248への第2入力が高レベルになり、アンド
ゲート248が付勢される。アンドゲート248
からの出力パルスはパルス整形・バツフア回路を
経てテスト負荷SCRトリガライン206に与え
られ、テスト負荷SCR204が点弧される。次
いでキヤパシタはテスト負荷抵抗器212にまた
がつて放電する。
磁石によるテストフリツプ−フロツプ244が
セツトされ、そのQ出力が高レベルになると、こ
のQ出力はオアゲート232に送られて、患者フ
リツプ−フロツプ220をリセツト状態に保持す
る。従つて、磁石によるテスト状態中には、患者
フリツプ−フロツプの作動が阻止され、患者の心
臓に除細動パルスを与えることはできない。
磁石によるテスト中に、磁石によるテストフリ
ツプ−フロツプ244がセツトされた時には、イ
ンバータが作動している時間中にテレメトリー制
御アンドゲート250が作動可能にされる。これ
により、磁石によるテスト論理回路40からテレ
メトリー制御信号が送られ、この信号は第1図に
示されたように8ビツトの並列−直列コンバータ
39に送られる。
前記したように、患者に与えられた除細動シヨ
ツクの回数はCT信号で表わされ、これらの信号
は第1図に示されたようにカウンタ38へ送られ
る。磁石によるテスト論理回路40からテレメト
リー制御信号が与えられた時には、カウンタ38
の内容が8ビツト並列−直列コンバータ39へ送
られる。コンバータ39からの直列データビツト
はパルス巾変調回路90へ送られ、この回路はパ
ルス巾変調された信号をインバータ周波数変調器
92へ与える。このインバータ周波数変調器92
は、インバータが作動している時間中にインバー
タコイルによつて放射されたRF信号を周波数変
調する。この周波数変調された情報は体外の復調
器・デコーダ12によつて患者の体外で検出で
き、上記の復調器・デコーダは周波数変調された
信号を復調して、カウントされた除細動パルスの
数を表示する。更に、インバータコイルが高周波
を発生する時間を検出することにより、除細動器
のキヤパシタの充電時間が測定される。テレメト
リー情報をカウンタ38から読み取り、変換し、
パルス巾変調し、そしてインバータ周波数で変調
するのに要する時間は約2秒であるが、高圧イン
バータ・制御回路内に含まれた高圧キヤパシタを
充電するのに要する時間は5〜6秒である。
復調器・デコーダ12及び表示装置14は、送
信された情報を復調、デコード及び表示するのに
適した体外装置である。
さて第6図を参照し、4カウント保持回路につ
いて述べる。前記したように、4カウント保持回
路は、4個の除細動パルスが患者に与えられた
後、35秒の正常の洞リズムが検出されるまで、イ
ンバータを禁止する。4カウント保持回路は4段
シフトレジスタを備え、その後第4段Q3にイン
バータ禁止ラインが接続される。CT入力を経て
除細動パルスが検出されると、除細動シヨツクを
表わす各々のCTパルスがカウントされる。4カ
ウントを受けると、インバータ禁止出力が与えら
れ、高圧インバータを禁止する。各々のCTパル
スはオアゲート302を経て35秒遅延タイマ30
4へも送られる。各々のCT入力を受けると、35
秒遅延タイマの作動が開始される。4個のCTパ
ルスの後に、オアゲート302へなおもINVST
入力が送られて、患者に除細動の必要性がなおも
あることを示す場合には、35秒遅延タイマは作動
を続ける。INVST信号が現われないことによつ
て正常の洞リズムが検出された時だけ、35秒遅延
タイマはシフトレジスタ300をリセツトし、高
圧インバータを作動できるようにする。
双極性の感知電極18
第5図は第1図に示された双極性の感知電極1
8を詳細に示している。この電極18は右心室に
植え込まれ、前記したように、心室の収縮によつ
て発生される比較的弱い電気信号を感知する。R
波として知られているこの信号は、次いで、第1
図の心拍数分析・平均化回路30へ供給される。
電極18は、第1のワイヤリード301と、こ
のリード301から離間された第2のワイヤリー
ド302とを備えている。リード301はこれの
周りに圧縮された導電性の遠方端チツプ303に
電気的に通じており、一方、リード302はこれ
に接触する導電性のリング電極304に電気的に
通じており、この電極304は可撓性絶縁エラス
トマ306を包囲している。好ましい実施例にお
いては、導電性の素子303と304との間隔が
約1cmである。
リードコイル307及び308はワイヤリード
301及び302に巻かれてこれらを取り巻く。
リードコイル307,308は2内腔管305内
に個々に包囲され、植え込み式装置へ差し込まれ
るプラグ素子310へと延びる。リードコイル3
08は、更に、その遠方端付近にメデイカルグレ
ードシリコーンの包囲管を備えている。
双極性電極18の構造は厳密には、上記したも
のと異なり、その重要な特徴は遠方端チツプ電極
303とリング電極304との間の離間距離であ
る。更に、これら2つの電極は、一体構造体の1
部を構成しないコルク抜き又はニードル型の電極
のような別個の電極でもよい。チツプ電極303
とリング電極304との間の距離を、公知のペー
サの電極により通常与えられる2.5cm以上の距離
ではなくて、0.5ないし1.5cm、好ましくは1.0cmに
限定することにより、多形性の心室頻脈や心室細
動のような特に混乱した心臓不整脈中に心拍数を
カウントするのに有用な立ち上り時間の速い信号
が得られることが分つた。
ここで用いた“細動”、“カルジオバージヨン”、
“除細動”、“除細動器”及び“カルジオバータ”
という語は、高電圧のシヨツクを与えることによ
り正常の鼓動リズムに復帰させることのできるよ
うな致命的なあらゆる不整脈、並びにこのような
不整脈を正常なリズムに復帰させることを指すも
のであり、例えば心拍数の高い致命的な頻脈はこ
こで用いた“細動”と等価であるとみなされた
い。
前記の目的を達成する本発明の解説のための実
施例を以上に説明した。特許請求の範囲から逸脱
せずに多数の変更及び修正がなされ得ることが理
解されよう。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an implantable defibrillator that defibrillates a patient's heart, and more particularly, the present invention relates to an implantable defibrillator that defibrillates a patient's heart, and in particular, to an implantable defibrillator that defibrillates a patient's heart. The present invention relates to a defibrillator using telemetry means for transmitting information representing the status and operation of the defibrillator. BACKGROUND ART In recent years, considerable progress has been made in the development of defibrillation techniques that effectively defibrillate various malfunctions and arrhythmias of the heart. Efforts have led to the development of implantable standby electronic defibrillators, which are connected to the heart and only respond when an abnormal heart rhythm is detected. Sufficient energy is applied to the heart through the electrodes in the body, providing a negative effect on the heart and allowing it to return to its normal heart rhythm. Additionally, much research effort has been directed toward developing techniques to reliably monitor cardiac activity to determine whether defibrillation is necessary. Such techniques include determining the presence of fibrillation or monitoring ventricular activity rate based on a probability density function (PDF). A system using this PDF technology statistically compares the location of each point on a cardiac waveform with the expected location of each point on a normal waveform. When the waveform becomes irregular, as measured by the probability density function, abnormality in cardiac function is suggested. This technique is disclosed in co-owned US Pat. Nos. 4,184,493 and 4,202,340 to Langer et al. As disclosed in co-owned Patent Application No. 175670 filed by Langer et al. on August 5, 1980, recent systems use PDF technology to determine the presence or absence of heart rhythm abnormalities, as well as to determine heart rate. Sensing circuitry is used to detect ventricular fibrillation and fast tachycardia (the latter indicated by a heart rate above a predetermined minimum threshold) and normal heart rhythm or slow tachycardia (the latter indicated by a heart rate above a predetermined minimum threshold). (indicated by falling below a predetermined minimum threshold). Further, research in this field has led to the development of heart rate detection systems that accurately measure heart rate for a wide variety of different shapes of electrocardiogram (ECG) signals. One such system was introduced in May 1981.
Joint patent application filed by Imran et al. on the 15th
Disclosed in No. 263910. Despite these efforts and the level of technology achieved in known devices, there are potential problems and drawbacks to such devices. Such issues include: (1) Since it is important to be able to detect R-waves with maximum accuracy for the proper and efficient operation of implantable defibrillators, there is a continuing need to improve R-wave detection. is necessary. (2) Sensing electrodes that monitor cardiac activity can sometimes become misaligned, thus impairing or completely attenuating the sensed ventricular beat signal, thereby triggering defibrillator activation. The cycle becomes irregular or unreliable. (3) Once implanted, there is currently no means to determine the status (operating or not) or other operational status or functionality of an implanted defibrillator. (4) Since the defibrillator is configured to operate automatically when necessary, it maintains a running count of the number of defibrillation pulses generated by the defibrillator and is It would be advantageous to provide a means for transmitting stored count information and other status information without the need for invasive surgery. (5) Defibrillators have serious problems when their external high-voltage electrodes are shunted, so these implantable defibrillators have short circuits to protect sensitive internal circuits and electrodes. It is considered convenient to provide a prevention circuit (shunt prevention circuit) function. (6) Since there is a danger in using a general defibrillation device that applies a shock asynchronously to the R wave in response to an increasingly rapid arrhythmia, it is preferable to perform defibrillation in synchronization with the R wave. In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide an implantable defibrillator having improved sensing means for detecting the occurrence of abnormal heart rhythms and automatically generating defibrillation pulses in response thereto. That is, to provide cardioverter. Another object of the present invention is to provide an improved defibrillator or cardioversion system that can determine whether heart rate sensing electrodes are properly placed without invasive surgery. It is. Yet another object of the present invention is to provide various status information, when interrogated by extracorporeal means, indicating whether the electrodes are properly positioned relative to the heart and what the operating status of the electrodes is. An object of the present invention is to provide an implantable defibrillator or cardioverter capable of transmitting the following information. Yet another object of the present invention is to provide an implantable cardioverter defibrillation device or cardioversion system in which telemetry information transmitted outside the patient's body is encoded and transmitted by circuitry within the implanted device. It is. Yet another object of the present invention is to provide an implantable cardioversion device or cardioversion system that prevents external defibrillation pulses from being shorted between the defibrillation electrodes. . Yet another object of the present invention is to provide an implantable defibrillator or cardioversion system with means for reducing the risk of accelerated arrhythmia in a patient during cardioversion. DISCLOSURE OF THE INVENTION In accordance with embodiments of the present invention that achieve the above and other objects, a defibrillation device includes an implantable defibrillator and an implantable defibrillator that changes the state of the implanted defibrillator and/or or an extracorporeal non-invasive controller/monitor for retrieving status information. The implantable defibrillator consists of a high-voltage inverter circuit with shunt prevention means, a PDF circuit and a heart rate analysis circuit that each detect abnormal heart rhythms and actuate the high-voltage inverter circuit together. a combination body, a series of electrodes connected to the heart, a bipolar sensing electrode connected to the heart rate analysis circuit to sense ventricular beat signals, and a high-energy defibrillation pulse and a PDF. a series of electrodes including a high voltage pulsing electrode connected to the high voltage inverter circuit and the PDF circuit to respectively provide an information signal; and counting the number of defibrillation pulses emitted by the inverter circuit. a piezoelectric speaker connected to the wall of the case surrounding the defibrillator circuit that generates an audible sound indicating the status of the defibrillator, and a piezoelectric speaker that responds to an external magnet. telemetry means for changing the state of the defibrillator (activated or inactive) and transmitting encoded status information of the defibrillator (such as pulse count and capacitor charge time information); Enables internal test functions to be performed and enables the piezoelectric speaker to generate an audible tone that non-invasively indicates proper placement of bipolar sensing electrodes and defibrillator status. It is equipped with means to enable The external controller/monitor is connected to a hand-held magnet that initiates the above functions when properly positioned relative to a reed switch inside the implanted defibrillator. The device includes an RF receiving circuit including a demodulator that decodes certain status information transmitted as electromagnetic waves and displays it on a display device. The invention is particularly pointed out in the claims. The above and further objects and advantages of the present invention will be understood from the following description of illustrative embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 depicts in functional block diagram form the intracorporeal and extracorporeal components of the defibrillation system of the present invention. The implanted parts are in a metal case (not shown)
It constitutes a standby defibrillator that detects abnormalities in heart rhythm. In response to the detection of such heart rhythm abnormalities, the defibrillator delivers a series of defibrillation pulses (25 to 25) to the patient's heart 10.
30 joules) and then record the cumulative number of defibrillation pulses given in memory (eg, a counter). In the preferred embodiment, the defibrillator generates three 25 joule defibrillation pulses, followed by a 30 joule pulse if needed. After the first pulse, detect again and if there is still an arrhythmia, start charging,
A second pulse is applied at the end of the charging cycle. This pattern continues, if necessary, until a fourth high energy shot is applied. Thereafter, no further pulses can be given until at least 35 seconds of normal sinus rhythm is detected. The device is then ready to deliver yet another series of four shots. In the present invention, multiple electrodes are connected to the patient's heart and the defibrillation circuit. These electrodes transmit sensing information from the heart to the defibrillator and provide high energy defibrillation pulses from the defibrillator to the heart. These electrodes include a bipolar sensing electrode 18 placed in the right ventricle to sense electrical activity from ventricular contractions and a bipolar sensing electrode 18 adapted to sense electrical activity and provide a defibrillation pulse. It includes intercardiac sensing and high voltage application electrodes 20 and 22 for.
Electrode 20 is placed in the superior vena cava and patch electrode 22 is connected to the myocardium at the distal end of the heart. Electrode construction and circuit connections will be described in detail below, with particular reference to bipolar sensing electrodes 18 as they form part of the subject matter of the present invention. On the other hand, the external parts of this system include a demodulator/decoder circuit 12, which receives RF signals (high frequency signals).
and, in the preferred embodiment, decode the telemetry decoder transmitted as electromagnetic waves by the current-carrying conductors of the implanted defibrillation circuit. In addition, the display device 14 displays the charging time required to charge the high voltage energy storage capacitor in the defibrillator and cumulative pulse count information stored in the implanted defibrillator. do. As discussed below, the charging time is derived by detecting the RF signal emitted from the high voltage inverter coil within the inverter when the inverter is operating, while the pulse count information is It is derived by decoding the modulated transmission signal of the same RF signal, which is sometimes generated by a high voltage inverter. When the defibrillator is implanted subcutaneously, the reed switch 24 (housed in the defibrillator case) is approached and the ring-shaped magnet 21 is attached to the patient's skin.
By placing , one of the following three things will occur. First, the audio oscillator 50 is enabled to generate sound synchronously with the heartbeat when the defibrillator is activated, and continuously when the defibrillator is inactive. Make it. Second, the state flip-flop 26 changes state if the magnet is held in that position for more than a predetermined period of time (eg, 30 seconds).
Thirdly, when the defibrillator is in operation, the magnet 2
1, the defibrillator begins to receive telemetry data of pulse count information and capacitor charge time information. These operations will also be discussed in detail below. As mentioned above, another feature of implantable defibrillators is that they are reliable in detecting cardiac arrhythmias and are reliable in preventing inappropriate delivery of defibrillation pulses. To accomplish this, the implantable defibrillator uses a probability density function (PDF) analysis circuit 28 such as that disclosed in the aforementioned U.S. Patent Application No. 175,670, U.S. Patent No. 4,184,493, and U.S. Patent No. 4,202,340. It is equipped with Additionally, the implantable defibrillator includes a heart rate analysis and averaging circuit 30 that senses, analyzes and averages heart rate signals representative of ventricular contractions of the heart 10. When circuits 28 and 30 detect a heart rhythm abnormality, each of these circuits generates an enable signal that activates AND gate 32 to generate signal INVST, which is then output to the high voltage inverter. The control circuit 34 is activated and ready to deliver defibrillation pulses to the patient's heart. Each such pulse is delivered to the heart across electrodes 20 and 22. The application of defibrillation pulses will not occur unless circuit 34 is activated. To put circuit 34 into operation, ring magnet 21 is used to toggle state flip-flop 26, which generates an EN signal at its Q output and sends this signal to circuit 34. Then, the inverter/control circuit 34 is enabled. Additionally, a signal sent from heart rate circuit 30 via conductor 35 in synchronization with the generation of the ventricular contraction signal of heart 10 serves as a timing signal for circuit 34 such that the generation of defibrillation pulses is synchronized with the contraction of the ventricles. . When synchronized in this manner, the defibrillation pulses most efficiently defibrillate the heart 10, reducing the risk of accelerated arrhythmias. To track the number of defibrillation pulses applied, circuit 34 generates a CT pulse signal each time it generates a defibrillation pulse. This CT pulse signal is used by a pulse count circuit described later. Still referring to FIG. 1, a comparator 36 associated with heart rate circuit 30 sets a heart rate threshold at, for example, 160 beats/minute, at which heart rate circuit 30 passes through AND gate 32. In conjunction with the transmitted PDF output, an enable signal is generated that initiates operation of the high voltage inverter circuit 34. Heart rate analysis and averaging circuit 30 generates an analog signal RATE on conductor 31 having a magnitude representative of the ventricular heart rate and supplies this signal to one terminal of comparator 36. A signal RATE THRESHOLD is sent to the other terminal of comparator 36. During defibrillator manufacturing, the voltage level of signal RATE THRESHOLD is determined by comparator 36 and gate 32 when the ventricular heart rate, as indicated by the RATE signal, reaches a predetermined trigger level, such as 160 beats/minute. is set to energize. A digital pulse counter comprising a register 38 is responsive to the CT pulse signal generated by the inverter circuit 34, assuming that the heart is actually fibrillating and the inverter generates a defibrillation pulse. This counter therefore maintains a running count of the number of defibrillation pulses delivered. This count information can be transmitted as electromagnetic waves during a "magnetic test" to be described later, when requested. When the device is in operation, a magnetic test is initiated by momentarily placing ring-shaped magnet 21 against reed switch 24 and removing the magnet. In response, the inverter begins operation and a telemetry control signal from magnetic test logic 40 enables converter 39 to serialize the digital count information and transfer this series of data bits to the pulse width modulation circuit. 90, which frequency modulates the frequency of the high voltage inverter via a frequency modulator 92. When the inverter is in operation, an RF signal is generated by the inverter coil, which is detected external to the body by demodulator 12.
By demodulating the RF signal and detecting the RF frequency, the charging time of the storage capacitor (corresponding to the maximum time that the RF signal is present) is detected, and
A total number of defibrillation pulses delivered to the patient is detected. Demodulation circuit 12 is a general FM demodulator and detector. It is preferably placed within a few inches of the patient. After demodulation, circuit 12
displays the capacitor charge time, which indicates the status of the implanted battery, and displays the cumulative number of pulses delivered by the defibrillator. State indication and change Audio oscillator 50 and piezoelectric transducer 52
Several sounds generated by the device indicate the status of the implantable defibrillator. In the activated state, the state flip-flop 26 of FIG. and is periodically enabled. Thus, when magnet 21 is placed near reed switch 24, the generation of each ventricular beat pulse from heart rate circuit 30 momentarily energizes AND gate 48 and audio oscillator 50. (When reed switch 24 is closed by magnet 21, a low or "0" state signal is provided to inverter 46 and a "1" input is provided to AND gate 48.) At this time, oscillator 50
An audio speaker (piezoelectric transducer) 52 directly connected to the case of the implantable defibrillator is driven. Thus, while remaining activated, for example when the state flip-flop 26 provides its Q output, a sound synchronized with the heartbeat will be generated periodically. In the preferred embodiment, piezoelectric transducer 52 resonates at approximately 3000 Hz, which is audibly detected by a person within range of the sound produced by the transducer. Thus, the pulsed sound produced by the piezoelectric crystal 52 in synchronization with the heartbeat indicates that the bipolar electrode 18 is properly positioned within the patient's heart. On the other hand, if the state flip-flop 26 is inactive and, for example, no EN signal is generated, then
AND gate 44 is disabled and the flip-flop
Flop 26, via its output, provides a continuous activation enable signal to one input of AND gate 48. In the inactive state, reed switch 2
When the magnet 21 is placed near 4, the inverter 46
A continuous enable signal is provided to the other input of AND gate 48 via. As a result, oscillator 50 is driven continuously to generate a steady audible sound from piezoelectric transducer 52 at approximately 3000 Hz. Thus, a pulsed tone indicates that the defibrillator is activated and a continuous tone indicates that the defibrillator is not activated. If the bipolar sensing probe 18 is not properly positioned within the right ventricle when the device is in operation, no ventricular signal will be sensed and no sound will be generated. Therefore, the presence or absence of an audible tone indicates whether probe 18 is properly positioned relative to the right ventricle. The operating frequencies of the oscillator 50 and the piezoelectric transducer 52 are determined by the characteristics of the rigid case surrounding the defibrillation circuit so that the transducer 52 dissipates the least amount of energy for a given level of generated sound. selected substantially equal to the resonant frequency. The attachment of the piezoelectric crystal to the inner wall 51 of the implanted case is shown in FIG. In order to make the wall 51 of the case resonate effectively, a solid layer 53 of epoxy cement, such as an adhesive called Eccobond 24, is inserted between the surface of the wall 51 and the surface of the crystal 52 via an insulating tape 55. Works as an adhesive. Preferably, there are no cavities between the crystal and the wall in order to generate audible sound. Rather, wall 5
1 itself vibrates to produce sound. Switching the state of the defibrillator (via the state flip-flop 26) is accomplished by holding the magnet in position over the reed switch for a predetermined period of time - 30 seconds in the preferred embodiment. To switch states, the 30 second timer circuit 54 generates a CK signal;
This signal is activated when the magnet 21 is held in position for more than 30 seconds (reed switch 24 closed).
Toggle flop 26. Timer 54 is CK
Preferably, the trigger circuit includes an R-C charging network to generate the signal. Any suitable timer, such as a digital timer responsive to a reed switch, can be used as the delay timer. Also, when inactive, the status flip-flop 26
de-energizes all non-critical components of the defibrillator, reducing the amount of current drawn from the battery (not shown). Only the state switching circuit and the voice prompt circuit require power during the inactive state. Similarly, when activated, the EN signal enables an electronic switch (not shown) to power heart rate circuit 30 and PDF circuit 28. Heart rate analysis/averaging circuit 30 Figure 2 shows the heart rate analysis/averaging circuit 3 in Figure 1.
0 is a circuit diagram. As mentioned above, this circuit 3
0 senses right ventricular depolarization and in response generates an analog signal with a voltage level proportional to the average ventricular heart rate. In the circuit 30,
A pair of conductors 56 and 57 receive ventricular signals from bipolar sensing probe 18 . The ventricular beat signal is passed to a high pass filter 58, which attenuates signal components below a frequency of 30 Hz. Preamplifier 59 then amplifies the signal from the high pass filter. A high voltage protection circuit 55 is inserted between the electrode 18 and the high pass filter 58, which protects the circuit from the high voltages produced by the defibrillation pulse. Preamplifier 59 is connected to amplifier 66 which has an automatic gain controller (AGC) in its feedback circuit. This AGC attempts to maintain a constant output amplitude even if the input signal level changes.
It is known that the amplitude of the ECG input signal changes rapidly. A pulse shaping circuit comprising comparator 76 receives the gain controlled ventricular beat signal and generates a series of square wave pulses in response. Conveniently, the trigger pulse is generated by both positive and negative swings in the ventricular beat signal, so that the circuit 30 can be used for various patient-related events in which the ventricular signal is strong in either the positive or negative direction. or to characteristic signals derived from various locations in the ventricle where the bipolar sensing probe 18 is placed. For this and other reasons, circuit 30 is very reliable. The square wave pulse from comparator 76 triggers a one shot multivibrator 78 which generates another square wave pulse of fixed duration, preferably about 150 milliseconds. This time span represents the refractory time of the device. This 150
During the millisecond refractory time, the multivibrator 78
cannot be retriggered by other signals, such as T-waves, etc., until this time has elapsed. A signal REFRAC consisting of uniform width refractory pulses from multivibrator 78 is sent to averaging circuit 80 and AND gate 44 (FIG. 1). Additionally, the R-wave output signal is sent via line 35 to high voltage inverter control circuit 34 to synchronize the defibrillation pulses with the R-wave output (see FIGS. 1 and 3). resistance 82
and a capacitor 84.
0 is the signal from multivibrator 78
Integrate REFRAC. Circuit 80 is similar in its operation to a frequency-to-voltage converter. for example,
At 60 beats/min, the duty cycle of signal REFRAC is 15%. When integrated or averaged, circuit 80 calculates the
Generate RATE signal. When the heart rate increases, pulses of constant width occur frequently, so
The duty cycle of the REFRAC signal also increases,
When the circuit 80 integrates this, it generates a RATE signal of a corresponding magnitude. This RATE signal is output by comparator 36 (also shown in Figure 1).
Compared to the RATE THRESHOLD signal, this comparator generates an enable signal that activates AND gate 32. RATE of comparator 36
The THRESHOLD signal is selected such that the comparator generates an enable signal at a predetermined rate. Although not shown in FIG. 1, delay circuit 86 introduces a two second delay such that the input to delay circuit 86 is
The signal is passed to the AND gate 32 only when it is maintained for more than a second. This delay reduces the risk of detecting self-limiting short-lived arrhythmias. High-voltage inverter/control circuit The high-voltage inverter/control circuit 34 is shown in FIGS. 3, 4, and 6 together with the magnetic test logic circuit 40.
This is shown in detail in the figure. Referring first to FIG. 4, a high voltage inverter 200, also known as a DC-DC converter, is a common component well known in the field of implantable defibrillators. See, for example, US Pat. No. 4,164,946, which describes a DC-DC converter (device 30 of that patent). The high voltage inverter 200 charges an energy storage capacitor 202 within the body, which is charged to a predetermined level, and the SVC electrode 202 is charged to a predetermined level.
0 and patch electrode 22 to the patient's heart, or through test load resistor 212 under conditions described below. High voltage inverter 200
has an implanted coil (not shown) that emits an RF signal during operation of the inverter, ie, during charging time of the capacitor 202.
As explained below, this can be detected outside the patient's body.
It is RF radiation. EN from the above state flip-flop 26
When the high voltage inverter is enabled by the signal, the inverter 200 is ready to operate. The high voltage inverter 200 is an INVERTER
It starts operating when it receives a START signal, which can be either the INVST signal from the AND gate 32 as shown in FIG. 3 or the magnetic test logic circuit 40 (as shown in FIGS. 1 and 3). from)
It is initiated by receiving either the MGTST signal. The high voltage inverter begins operation and provides an INV RUNNING signal to the magnetic test logic circuit 40, as described below. The high voltage inverter continues to operate until the energy storage capacitor 202 is charged to its predetermined level. The time the high voltage inverter operates, that is, the time required for the high voltage inverter to charge the capacitor 202 is:
It is clear that this is an indication of the defibrillator's battery strength. (See discussion in US Pat. No. 4,164,946). Furthermore, during the charging time of the high voltage inverter, the RF radiation of the inverter coil is
It is frequency modulated to represent the number of inverter discharges between 0 and 22, and this information can be detected outside the patient's body by demodulator/decoder 12. Capacitor 202 is discharged through test load 212 based on whether a trigger pulse is received on test load SCR 204 via line 206 or a trigger signal is received between leads 208 to enable patient SCR 210. ,
Alternatively, a discharge occurs between patient electrodes 20 and 22. Line 206 and lead 208 are operated by a control circuit described below with respect to FIG. When SCR 204 is triggered by a pulse on line 206, capacitor 202 discharges across test load resistor 212, and when patient SCR 210 is activated by a signal on lead 208, capacitor 202 discharges across test load resistor 212. Discharge occurs across electrodes 20 and 22. When the capacitor discharges across the patient electrode, a count signal is provided to the CT which increments a counter 38 representing the number of discharges to the patient's heart, as shown in FIG. Similarly, as shown in FIG. 4, a pulse feedback signal is provided which is sent to the control circuitry shown in FIG. 3 to trigger the disconnect SCR 214 as described below. Patient SCR 210 is triggered by a signal sent through lead 208 and the shunt prevention circuit.
The shunt prevention circuit includes a miniature pulse transformer 216 connected to a patient SCR 210 to trigger the patient SCR 210 in response to a trigger input across lead 208. The trigger input signal is routed to the primary winding of this transformer 216, which actuates the patient SCR 210 so that high voltage defibrillation pulses can be delivered to the SVC and patch electrodes 20, 22. do. Such circuits ensure that when an external defibrillation voltage is applied to the patient's heart to which the implanted device is connected, the external defibrillation voltage is not sent to the implanted device. , especially avoiding the disadvantage of not being fed to a high voltage inverter. Coupling through the transformer eliminates a low impedance path to ground. Cut SCR 214 is activated by a signal on line 216, as shown in FIGS. 3 and 4. The purpose of cutting SCR is as follows. When the capacitor 202 discharges across the implanted electrode, the discharge has an exponentially decaying waveform. When the waveform decays to a certain voltage, the disconnection occurs.
SCR 214 fires and cuts this decaying pulse. Preferably, this predetermined decay point is approximately 2/3 of the point that a fully damped pulse would take. The trigger signal to the circuit of FIG. 4 is provided by an inverter control circuit associated with magnetic test logic 40, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the INVST signal received from the AND gate 32 or the MGTST signal received from the magnetic test logic circuit 40 is applied to the OR gate 32.
18, this OR gate generates an INVERTER START signal that initiates operation of the high voltage inverter that causes charging capacitor 202 to charge. Assuming that the need for defibrillation arises and the INVST signal is generated from the AND gate 32,
Such a signal initiates operation of the inverter via OR gate 218, which initiates operation of the patient flip-flop 2.
Set 20. The output of the patient flip-flop is sent to AND gate 222. A second input to AND gate 222 receives the R-wave detection output signal from heart rate analysis circuit 30 shown in FIG. 1 (via line 35). and gate 222
The third input of
Connected to the high voltage inverter to receive the INV RUNNING signal. During times when the inverter is operating, the third input of AND gate 222 is low and the output of AND gate 222 is low. When the inverter stops operating, ie, when the defibrillator capacitor is fully charged, the output of the inverter logic element 224 goes high. Therefore, when the next R-wave input is sent to AND gate 222, it passes through appropriate RC pulse shaping network 226 and buffer 228 to transistor 2.
A pulse is generated to 30. transistor 230
is activated and a patient trigger pulse is sent to lead 208. As previously discussed, upon receipt of a patient trigger pulse via lead 208, patient SCR 210 is fired, as shown in FIG. 4, and capacitor 202 is discharged across the electrodes connected to the patient's heart. This discharge provides a count CT pulse, which via OR gate 232 resets patient flip-flop 220. When patient SCR 210 is triggered, capacitor 202 discharges to provide an exponentially decaying high voltage pulse between electrodes connected to the patient's heart. This exponentially decaying pulse is fed back to threshold comparator 234 via a pulse feedback terminal. When this exponentially decaying pulse feedback signal falls to a predetermined reference level applied to the negative input terminal of comparator 234, the comparator produces an output, which is inverted by inverter 236. The lead 21 is shaped by the pulse shaping circuitry 238.
A pulse is applied to 6 to fire the disconnect SCR 214 as shown in FIG. When the cut SCR 214 is fired, the exponentially decaying pulse across the electrodes 20, 22 is cut. This is done because it is undesirable to require the pulse to decay exponentially to a zero level. The operation of the test logic circuit 40 by the magnet and the triggering of the test load SCR 204 will be described below. The magnetic test logic circuit is activated when AND gate 240 is energized.
AND gate 240 is energized when the defibrillator is enabled, ie, when it receives the EN signal from status flip-flop 26, and when magnet 21 is removed from reed switch 24, a positive high level signal is applied to the AND gate. 240. That is, the magnet 21
When the reed switch 24 is brought near the reed switch 24, this closes the reed switch contact.
AND gate 240 is provided with a negative zero input. When the magnet is removed, thereby opening reed switch 24, the input from the reed switch to AND gate 240 goes high, energizing AND gate 240. Note that magnet 21 must be removed from the vicinity of reed switch 24 within 30 seconds in order to begin the magnetic test. If the magnet 21 is placed near the reed switch 24 for more than 30 seconds, the state flip-flop 26 will be disabled and the AND gate 240 will be removed from the state flip-flop 26.
The input sent to is low, thus preventing AND gate 240 from energizing. When AND gate 240 is activated, delay flip-flop 242 is set, which is passed through OR gate 218 to inverter and control circuit 34.
The MGTST signal is applied, which starts the operation of the inverter. Furthermore, flip-flop 2
The output of 42 sets a magnetic test flip-flop 244. Once magnetic test flip-flop 244 is set, AND gate 2 is turned on after a short delay by delay element 246.
An input signal is issued to 48. and gate 24
The second input to 8 is connected to the INV RUNNING line via an inverter logic element 224. Once the inverter has finished operating, indicating that internal capacitor 202 is fully charged, the second input to AND gate 248 goes high, energizing AND gate 248. and gate 248
The output pulse from the test load SCR 204 is applied to the test load SCR trigger line 206 through a pulse shaping/buffer circuit, and the test load SCR 204 is fired. The capacitor then discharges across the test load resistor 212. When magnetic test flip-flop 244 is set and its Q output goes high, the Q output is sent to OR gate 232 to hold patient flip-flop 220 in reset. Therefore, during the magnetic test condition, the patient flip-flop is inhibited from operating and no defibrillation pulses can be delivered to the patient's heart. During magnetic testing, when magnetic test flip-flop 244 is set, telemetry control AND gate 250 is enabled during times when the inverter is operating. This sends a telemetry control signal from magnetic test logic 40, which is sent to an 8-bit parallel-to-serial converter 39 as shown in FIG. As mentioned above, the number of defibrillation shots administered to the patient is represented by CT signals, and these signals are sent to counter 38 as shown in FIG. When the telemetry control signal is applied from the magnetic test logic circuit 40, the counter 38
The contents of are sent to an 8-bit parallel-to-serial converter 39. The serial data bits from converter 39 are sent to pulse width modulation circuit 90 which provides a pulse width modulated signal to inverter frequency modulator 92. This inverter frequency modulator 92
frequency modulates the RF signal emitted by the inverter coil during the time the inverter is operating. This frequency modulated information can be detected outside the patient's body by an external demodulator/decoder 12, which demodulates the frequency modulated signal to determine the number of defibrillation pulses counted. Display. Furthermore, by detecting the time during which the inverter coil generates the high frequency, the charging time of the capacitor of the defibrillator is measured. reading and converting telemetry information from the counter 38;
The time required to pulse width modulate and modulate at the inverter frequency is approximately 2 seconds, while the time required to charge the high voltage capacitor contained within the high voltage inverter and control circuit is 5 to 6 seconds. Demodulator/decoder 12 and display device 14 are external devices suitable for demodulating, decoding and displaying the transmitted information. Now, referring to FIG. 6, the 4 count holding circuit will be described. As mentioned above, the 4 count hold circuit inhibits the inverter until 35 seconds of normal sinus rhythm is detected after 4 defibrillation pulses have been delivered to the patient. The 4-count holding circuit includes a 4-stage shift register, after which an inverter inhibit line is connected to the fourth stage Q3. When defibrillation pulses are detected via the CT input, each CT pulse representing a defibrillation shot is counted. When 4 counts are received, an inverter inhibit output is given, inhibiting the high voltage inverter. Each CT pulse passes through an OR gate 302 and a 35 second delay timer 30.
It is also sent to 4. Upon receiving each CT input, 35
A second delay timer is started. After 4 CT pulses, still INVST to OR gate 302
If an input is sent indicating that the patient still requires defibrillation, the 35 second delay timer continues to run. Only when normal sinus rhythm is detected by the absence of the INVST signal does the 35 second delay timer reset the shift register 300 and allow the high voltage inverter to operate. Bipolar Sensing Electrode 18 FIG. 5 shows the bipolar sensing electrode 1 shown in FIG.
8 is shown in detail. This electrode 18 is implanted in the right ventricle and senses the relatively weak electrical signals generated by ventricular contraction, as described above. R
This signal, known as a wave, then
It is supplied to the heart rate analysis/averaging circuit 30 shown in the figure. The electrode 18 includes a first wire lead 301 and a second wire lead 302 spaced apart from the lead 301. Lead 301 is in electrical communication with a conductive distal tip 303 compressed around it, while lead 302 is in electrical communication with a conductive ring electrode 304 in contact therewith. 304 surrounds a flexible insulating elastomer 306. In a preferred embodiment, the spacing between conductive elements 303 and 304 is about 1 cm. Lead coils 307 and 308 are wound around wire leads 301 and 302 to surround them.
Lead coils 307, 308 are individually enclosed within a two-lumen tube 305 and extend to a plug element 310 that is inserted into an implantable device. Lead coil 3
08 further includes a medical grade silicone surrounding tube near its distal end. Strictly speaking, the structure of the bipolar electrode 18 is different from that described above, the important feature of which is the spacing between the far end tip electrode 303 and the ring electrode 304. Furthermore, these two electrodes are connected to one part of the integral structure.
It may also be a separate electrode, such as a corkscrew or needle type electrode that does not form a part. Chip electrode 303
Polymorphic ventricular frequency It has been found that a signal with a fast rise time is obtained which is useful for counting heart rate during particularly disruptive cardiac arrhythmias such as pulse and ventricular fibrillation. “Fibrillation”, “cardioversion” used here,
“Defibrillation”, “defibrillator” and “cardioverta”
The term refers to any fatal arrhythmia that can be restored to its normal rhythm by applying a high voltage shock, as well as to restoring such an arrhythmia to its normal rhythm, e.g. Fatal tachycardia with high heart rate should be considered equivalent to "fibrillation" as used herein. Illustrative embodiments of the invention have been described above that accomplish the foregoing objects. It will be understood that many changes and modifications may be made without departing from the scope of the claims.
第1図は本発明による除細動システムの体内部
品及び体外部品を示す簡単なブロツク図、第2図
は第1図の心拍数分析・平均化回路の詳細な回路
図、第3図は第1図の磁石によるテスト論理及び
インバータ制御回路の詳細な回路図、第4図は第
1図のインバータ制御回路の部分回路図、第5図
は患者の心臓の電気信号を感知する第1図の双極
性感知プローブの構造細部を示す図、第6図は第
1図の4カウント保持回路を示す図、第7図は第
1図の植え込み部品を包囲するケースの壁に対す
る圧電結晶の取り付け構成体を示す図である。
12……復調器・デコーダ、14……表示装
置、18……双極性の感知電極、20,22……
電極、21……磁石、24……リードスイツチ、
26……状態フリツプ−フロツプ、28……
PDF分析回路、30……心拍数分析・平均化回
路、34……高圧インバータ・制御回路、36…
…比較器、38……レジスタ、39……コンバー
タ、40……磁石によるテスト論理回路、50…
…音声発振器、90……パルス巾変調回路、92
……周波数変調器。
FIG. 1 is a simple block diagram showing the internal and external components of the defibrillation system according to the present invention, FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the heart rate analysis/averaging circuit of FIG. 1, and FIG. Figure 1 is a detailed circuit diagram of the magnetic test logic and inverter control circuit, Figure 4 is a partial circuit diagram of the inverter control circuit of Figure 1, and Figure 5 is a detailed circuit diagram of the inverter control circuit of Figure 1 that senses electrical signals from the patient's heart. 6 shows the four-count holding circuit of FIG. 1; and FIG. 7 shows the attachment arrangement of the piezoelectric crystal to the wall of the case surrounding the implant of FIG. 1. FIG. 12... Demodulator/decoder, 14... Display device, 18... Bipolar sensing electrode, 20, 22...
Electrode, 21... Magnet, 24... Reed switch,
26...state flip-flop, 28...
PDF analysis circuit, 30... Heart rate analysis/averaging circuit, 34... High voltage inverter/control circuit, 36...
...Comparator, 38...Register, 39...Converter, 40...Test logic circuit using magnet, 50...
...Audio oscillator, 90...Pulse width modulation circuit, 92
...Frequency modulator.
Claims (1)
植込み式除細動装置において、 心臓の細動を検出する検出手段と、 該検出手段に応答して少なくとも1つの高エネ
ルギー除細動パルスを発生し、これを心臓へ加え
る除細動手段と、 該除細動手段に応答してパルスカウント情報を
保持するカウント手段と、 該カウント手段に接続されていて、テレメトリ
ー制御信号に応答して上記パルスカウント情報を
表す情報信号を患者の体外へ送信するテレメトリ
ー手段と、 患者の体外で発生させた作動信号に応答して上
記テレメトリー制御信号を発生する制御手段とを
備えており、 上記除細動手段は、蓄積キヤパシタと、該蓄積
キヤパシタを充電する高圧インバータ手段とを備
え、該高圧インバータ手段は、上記蓄積キヤパシ
タの充電中に患者の体外で検出可能な高周波
(RF)信号を放射することができ、上記テレメト
リー手段は、上記高圧インバータ手段によつて放
射された高周波信号を、上記カウント手段に保持
されたパルスカウント情報に従つて周波数変調す
る周波数変調手段を備えていることを特徴とする
装置。 2 上記カウント手段は、患者の心臓に与えられ
た除細動パルスの数をカウントするレジスタ手段
を備え、上記テレメトリー手段は、上記レジスタ
手段に保持されたパルスの数を一連のパルスへ変
換するため上記レジスタ手段に接続された直列変
換手段を備え、上記テレメトリー手段は、さら
に、上記直列変換手段からの一連のパルスをパル
ス幅変調するパルス幅変調手段を備え、上記パル
ス幅変調手段は、上記周波数変調手段に接続さ
れ、上記周波数変調手段は、上記パルス幅変調手
段からのパルス幅変調信号に基づいて高周波信号
を周波数変調するような特許請求の範囲第1項記
載の装置。 3 上記直列変換手段は、上記制御手段からテレ
メトリー制御信号を受けた際に作動するような特
許請求の範囲第2項記載の装置。 4 上記制御手段は、さらに、上記作動信号に応
答して上記高圧インバータ手段へこの高圧インバ
ータ手段の作動を開始させるテスト信号を与え、
上記制御手段は、さらに、テスト負荷抵抗器と、
上記高圧インバータ手段の作動が終了した際に上
記テスト負荷抵抗器をまたいで上記蓄積キヤパシ
タを放電させる手段を備えている特許請求の範囲
第1項記載の装置。 5 上記制御手段は、磁界による作動信号に応答
するリードスイツチを備える特許請求の範囲第1
項記載の装置。 6 上記検出手段は、R波を検出するため患者の
心臓の心室に設置可能な電極で構成されており、
上記除細動手段は、さらに、患者の体外から耳で
感知できる音声を発生する植え込み可能な音声発
振手段と、上記高圧インバータ手段を作動可能に
したり、作動不能にしたりするように上記高圧イ
ンバータ手段に接続された作動可能/不能状態出
力を有する作動可能化回路手段と、患者の心臓の
R波を検出するため上記電極に接続されたR波検
出手段と、上記音声発振手段および上記各作動可
能化回路手段および上記R波検出手段に接続され
ていて、患者の心臓に電極が適切に配置されてい
ることを表す制御信号および上記高圧インバータ
手段の作動可能/不能状態を表す制御信号を上記
音声発振手段へ与える論理手段と、前記可能化回
路手段および上記論理手段に接続されていて、患
者の体外で発生した作動信号に応答して上記高圧
インバータ手段を選択的に作動可能にしたり作動
不能にしたりするほか、上記音声発振手段が発生
した音声を上記論理手段からの制御信号で制御で
きるようにするスイツチ手段とを備える特許請求
の範囲第1項記載の装置。 7 上記論理手段は、(a)上記作動可能化回路手段
が作動不能状態にあるときは、上記音声発振手段
へ連続的な制御信号を与え、(b)上記作動可能化回
路手段が作動可能状態にあり、かつ電極が患者の
心臓に適切に設置されているときは、上記R波検
出手段のR波出力に同期して上記音声発振手段へ
周期的な制御信号を与え、(c)作動可能化回路手段
が作動可能状態にあり、かつ電極が患者の心臓に
適切に設置されていないときは、前記音声発振手
段へ無制御信号を送り、これにより音声発振手段
は、上記各制御信号(a)、(b)、(c)に応答して、連続
音、周期音および無声音を発生するような特許請
求の範囲第6項記載の装置。 8 上記スイツチ手段は、所定の時間以上維持さ
れた作動信号に応答して作動可能状態と作動不能
状態との間で上記作動可能化回路手段の状態を変
える特許請求の範囲第6項記載の装置。 9 上記音声発振手段は、植込み式除細動手段の
ケースに直接固定された圧電トランスジユーサを
備える特許請求の範囲第6項記載の装置。 10 前記除細動手段は、さらに、矯正高圧パル
スを与える植込み式除細動回路手段と、患者の心
臓に取り付けて心臓をはさんで高圧パルスを与え
る一対の電極と、上記除細動回路手段と上記一対
の電極の間に接続されていて、上記一対の電極に
外部から高電圧が加えられたとき上部除細動回路
手段へエネルギーが分路するのを防止する分路防
止手段とを備える特許請求の範囲第1項記載の装
置。 11 上記分路防止手段は、上記一対の電極に直
列に接続された電子スイツチと、上記植込み式除
細動回路手段からの除細動信号を受けた際に上記
電子スイツチを作動させる作動化手段を備えてお
り、該作動化手段は、上記除細動回路手段に接続
された一次巻線と、上記電子スイツチに接続され
た二次巻線とを有する変成器を備える特許請求の
範囲第10項記載の装置。 12 上記検出手段は、患者の心臓の心拍数を検
出するため0.5〜1.5cmの距離だけ離して配置され
た一対の電極からなる双極性電極手段と、該双極
性電極手段に接続されていて上記双極性電極手段
によつて検出された心拍数に応じて出力信号を発
生する心拍数検出手段とを備えており、上記除細
動手段は、上記心拍数検出手段に接続されていて
上記心拍数検出手段によつて検出された上記出力
信号に応じて患者の心臓へ矯正シヨツクを与える
特許請求の範囲第1項記載の装置。 13 上記一対の電極は、1cmだけ離れている特
許請求の範囲第12項記載の装置。 14 上記一対の電極は、細長いプローブに取り
付けられており、一方の電極は、このプローブの
遠方端チツプに取り付けられ、他方の電極は、上
記遠方端チツプから間隔をおいてプローブの周囲
を取り巻くリング状電極からなる特許請求の範囲
第13項記載の装置。 15 上記心拍数検出手段は、入つてくるECG
信号に応答する心拍数検出器であつて、ECG信
号を受信する入力手段と、ECG信号を心臓の鼓
動に対応する一連の均一パルスに変換する処理手
段と、単位時間当たりの均一パルスの数を平均化
し、この値に比例する大きさのアナログ出力信号
を発生する平均化手段と、該平均化手段のアナロ
グ信号を基準信号と比較し、上記アナログ出力信
号が上記基準信号のレベルより上に保たれるとき
心拍数検出出力信号を発生するスレツシヨルド手
段とからなる特許請求の範囲第12項記載の装
置。 16 上記処理手段は、自動利得制御増幅器を備
えている特許請求の範囲第15項記載の装置。 17 上記平均化手段は、上記均一パルスの周波
数を電圧出力信号に変換する特許請求の範囲第1
5項記載の装置。 18 上記検出手段は、ECG波形を受信する入
力手段と、該入力手段に接続されていて、確立密
度関数に基づいてECG波形を処理し、確立密度
関数出力信号を発生するPDF処理手段と、上記
入力手段に接続されていて、心臓鼓動の頻度を平
均化し、この頻度をアナログ出力信号に変換し、
このアナログ出力信号を基準信号と比較し、アナ
ログ出力信号が基準信号を越えたとき心拍数検出
信号を発生する心拍数検出手段からなつており、
上記除細動手段は、前記PDF処理手段および上
記心拍数検出手段に接続されていて、上記確立密
度関数出力信号および上記心拍数検出出力信号を
受信すると除細動シヨツクを開始する特許請求の
範囲第1項記載の装置。[Scope of Claims] 1. An implantable defibrillation device for automatically removing cardiac fibrillation in a patient, comprising: detection means for detecting cardiac fibrillation; and at least one device responsive to the detection means. defibrillation means for generating and applying high-energy defibrillation pulses to the heart; counting means for maintaining pulse count information in response to the defibrillation means; and a telemetry device connected to the counting means. Telemetry means for transmitting an information signal representing the pulse count information outside the patient's body in response to a control signal, and control means for generating the telemetry control signal in response to an actuation signal generated outside the patient's body. The defibrillation means comprises a storage capacitor and high voltage inverter means for charging the storage capacitor, the high voltage inverter means configured to generate a radio frequency (RF) signal detectable outside the patient's body while charging the storage capacitor. ) the telemetry means comprises frequency modulation means for frequency modulating the high frequency signal emitted by the high voltage inverter means according to pulse count information held in the counting means. A device characterized by: 2. The counting means comprises register means for counting the number of defibrillation pulses applied to the patient's heart, and the telemetry means is for converting the number of pulses held in the register means into a series of pulses. serial conversion means connected to said register means, said telemetry means further comprising pulse width modulation means for pulse width modulating a series of pulses from said serial conversion means, said pulse width modulation means being connected to said frequency 2. The apparatus of claim 1, wherein the frequency modulation means is connected to modulation means, and wherein the frequency modulation means frequency modulates the high frequency signal based on a pulse width modulation signal from the pulse width modulation means. 3. The apparatus according to claim 2, wherein the serial conversion means is activated upon receiving a telemetry control signal from the control means. 4. The control means further provides a test signal to the high voltage inverter means to initiate operation of the high voltage inverter means in response to the activation signal;
The control means further includes a test load resistor;
2. The apparatus of claim 1, further comprising means for discharging said storage capacitor across said test load resistor upon termination of operation of said high voltage inverter means. 5. The control means comprises a reed switch responsive to an actuation signal generated by a magnetic field.
Apparatus described in section. 6. The detection means comprises an electrode that can be placed in the ventricle of the patient's heart to detect R waves,
The defibrillation means further includes an implantable sound emitting means for generating aurally perceptible sounds from outside the patient's body, and a high voltage inverter means for activating and disabling the high voltage inverter means. an enabling circuit means having an enable/disable status output connected to the R-wave detection means connected to the electrodes for detecting R-waves of the patient's heart; the high-voltage inverter means and the R-wave detection means, the audio signal is connected to the R-wave detection means to transmit a control signal representing proper placement of the electrodes on the patient's heart and a control signal representing the operable/disabled state of the high voltage inverter means. logic means for providing an oscillator means and connected to said enabling circuit means and said logic means for selectively enabling and disabling said high voltage inverter means in response to an actuation signal generated outside the patient's body; 2. The apparatus according to claim 1, further comprising switch means for controlling the sound generated by said sound oscillation means with a control signal from said logic means. 7. Said logic means (a) provides a continuous control signal to said audio oscillation means when said enabling circuit means is in an inoperative state; and (b) when said enabling circuit means is in an enabled state. and when the electrode is properly placed on the patient's heart, a periodic control signal is given to the sound oscillation means in synchronization with the R-wave output of the R-wave detection means, and (c) it is operable. When the control circuit means is operational and the electrodes are not properly placed on the patient's heart, it sends an uncontrolled signal to the sound oscillation means, which causes the sound oscillation means to respond to each of the control signals (a). 7. The apparatus according to claim 6, wherein the apparatus generates continuous tones, periodic tones and unvoiced tones in response to (a), (b) and (c). 8. The apparatus of claim 6, wherein said switch means changes the state of said enabling circuit means between an enabled state and a disabled state in response to an actuation signal maintained for a predetermined period of time or more. . 9. The device of claim 6, wherein the sound emitting means comprises a piezoelectric transducer fixed directly to the case of the implantable defibrillation means. 10 The defibrillation means further comprises an implantable defibrillation circuit means for applying corrective high-voltage pulses, a pair of electrodes attached to the patient's heart and applying high-voltage pulses across the heart, and the above-mentioned defibrillation circuit means. and a shunt prevention means connected between the pair of electrodes to prevent energy from being shunted to the upper defibrillation circuit means when a high voltage is externally applied to the pair of electrodes. An apparatus according to claim 1. 11 The shunt prevention means includes an electronic switch connected in series to the pair of electrodes, and activation means for activating the electronic switch when receiving a defibrillation signal from the implantable defibrillation circuit means. Claim 10, wherein said activation means comprises a transformer having a primary winding connected to said defibrillation circuit means and a secondary winding connected to said electronic switch. Apparatus described in section. 12 The detection means includes a bipolar electrode means consisting of a pair of electrodes arranged at a distance of 0.5 to 1.5 cm to detect the heart rate of the patient's heart, and a bipolar electrode means connected to the bipolar electrode means, heart rate detection means for generating an output signal in response to the heart rate detected by the bipolar electrode means, the defibrillation means being connected to the heart rate detection means and configured to detect the heart rate; 2. The apparatus of claim 1, wherein a corrective shock is applied to the patient's heart in response to said output signal detected by said detection means. 13. The device of claim 12, wherein the pair of electrodes are separated by 1 cm. 14 The pair of electrodes are attached to an elongated probe, one electrode attached to the distal tip of the probe and the other electrode attached to a ring circumferentially surrounding the probe spaced from the distal tip. 14. The device according to claim 13, comprising a shaped electrode. 15 The heart rate detection means is based on the incoming ECG
A signal-responsive heart rate detector comprising input means for receiving an ECG signal, processing means for converting the ECG signal into a series of uniform pulses corresponding to heartbeats, and a number of uniform pulses per unit time. averaging means for averaging and generating an analog output signal of a magnitude proportional to this value; and comparing the analog signal of the averaging means with a reference signal, the analog output signal being maintained above the level of the reference signal. 13. The apparatus of claim 12, further comprising threshold means for generating a heart rate detection output signal when the heart rate decreases. 16. The apparatus of claim 15, wherein said processing means comprises an automatic gain control amplifier. 17 The averaging means converts the frequency of the uniform pulse into a voltage output signal.
The device according to item 5. 18 The detection means includes an input means for receiving an ECG waveform; a PDF processing means connected to the input means for processing the ECG waveform based on a probability density function and generating a probability density function output signal; connected to the input means for averaging the frequency of heart beats and converting this frequency into an analog output signal;
The heart rate detection means compares the analog output signal with a reference signal and generates a heart rate detection signal when the analog output signal exceeds the reference signal,
The defibrillation means is connected to the PDF processing means and the heart rate detection means, and starts a defibrillation shock upon receiving the probability density function output signal and the heart rate detection output signal. The device according to paragraph 1.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US37019182A | 1982-04-21 | 1982-04-21 | |
US370191 | 1982-04-21 | ||
US478038 | 1983-03-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5917360A JPS5917360A (en) | 1984-01-28 |
JPH0336546B2 true JPH0336546B2 (en) | 1991-05-31 |
Family
ID=23458611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58070860A Granted JPS5917360A (en) | 1982-04-21 | 1983-04-21 | Implantable cardiac minute movement removing device using bipolar sensor means and telemetry means |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5917360A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61271078A (en) * | 1985-05-24 | 1986-12-01 | 株式会社コ−ケン | Method of polishing and cleaning inner surface of pipe |
JPH0321264A (en) * | 1989-06-16 | 1991-01-30 | Inter Noba Kk | External heart pace maker electrode |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4295474A (en) * | 1979-10-02 | 1981-10-20 | The Johns Hopkins University | Recorder with patient alarm and service request systems suitable for use with automatic implantable defibrillator |
JPS5759556A (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-09 | Mirowski Mieczyslaw | Recorder for arrhythmia |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070860A patent/JPS5917360A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5917360A (en) | 1984-01-28 |
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