JP2009535120A - 埋め込み型医療装置をスリープ状態から起動させるシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

サテライト埋め込み型医療装置（「ＩＭＤ」）による電力消費が本質的にゼロである、サテライトＩＭＤをスリープ状態から起動させるシステム及び方法。サテライトＩＭＤは、１つ以上の指定された測定及び／又は治療機能を実行するように構成されている。サテライトＩＭＤは、一次ＩＭＤ又は外部装置によって発生した起動フィールドの存在又は不存在を感知するように構成された起動センサを含む。起動フィールドは、電磁場、磁場、又は生理的副閾値励磁電流（すなわちＥ−場）であっても良い。起動フィールドを起動センサによって感知すると、コントローラ、感知及び／又は治療モジュール、及び／又は通信モジュールを含んでも良いサテライトＩＭＤの他の部品は、１つ以上の指定された機能を実行するために、起動させられる。

Description

本発明は、一般に埋め込み型医療装置及び／又はセンサに関する。特には、本発明の実施態様は、埋め込み型医療装置を電源切断又は低電力状態から起動させるシステム及び方法に関する。

人体に埋め込まれ、かつ薬物送給、心臓ペーシング、心臓除細動、神経刺激等のような１つ以上の治療機能を実行するように構成された埋め込み型医療装置（「ＩＭＤ」）が、知られている。その上、ＩＭＤは、１つ以上の生理的パラメータを測定するために患者の体内に埋め込めることも知られている。例えば、センサ又はトランスデューサは、体温、血圧、緊張、体液流量、化学的特性、電気的特性、磁気的特性等の種々の特性を監視するために体内に埋め込める。かかるＩＭＤは、人体全体にわたる種々の位置に設置でき、それにより異なった様々な生理的データを混ぜて提供する。かかるシステムを作り上げるＩＭＤは、通常、患者の外部の他のＩＭＤ及び／又は装置へデータを送信し、かつそこからデータを受信することを可能にする双方向無線通信に適した部品を含む。

生理的パラメータを感知するために使用される前述のタイプのＩＭＤは、通常大きさ及び空間が制約され、そのことは次に種々のＩＭＤの部品と回路に電力を提供するための電源（例えば電池）の大きさと容量に制約を加える。従って、かかるＩＭＤは、大部分の間、低電力又は電源切断状態で維持されねばならず、かつ理想的にはその指定された機能を実行するためにだけ活性化され、その後にその電力を落とした状態に戻らねばならない。

このように、最小限の電力及びＩＭＤハウジング内の物理的空間を必要とする、低電力状態又は電源切断状態からＩＭＤを活動化するシステム及び方法の必要性が存在する。

本発明は、一実施態様において、一次埋め込み型医療装置によってスリープ状態から起動させられる、サテライト埋め込み型医療装置によって行われる方法である。本サテライト埋め込み型医療装置は、起動センサと、制御モジュールと、生理的センサと、通信モジュールとを含む。方法は、スリープ状態で待機すること及び、次に一次埋め込み型医療装置によって発生した起動フィールドの存在を起動センサによって検出することを含む。次に、起動フィールドの存在に応答して、方法は、制御モジュールをスリープ状態から活動状態に変化させること及び、通信モジュールに、少なくとも１つの生理的パラメータの測定値を一次埋め込み型医療装置に送信させることを含む。生理的パラメータは、生理的センサによって測定される。

本発明は、もう１つの実施態様において、埋め込み型医療装置を低電力状態から起動させる方法である。方法は、起動フィールド発生器と、第１の通信モジュールとを含む第１の埋め込み医療装置を提供することと、電池と、起動フィールドを検出するために動作可能な起動センサと、生理的センサと、制御モジュールと、第２の通信モジュールとを含む第２の埋め込み医療装置を提供することをも含み、第２の埋め込み装置は、当初、低電力状態にある。方法は、次に起動フィールドの存在を検出することを含む。次に、方法は、起動フィールドの存在に応答して、制御モジュールを低電力状態から活動状態に変化させることと、少なくとも１つの生理的パラメータの測定値が、第２の通信モジュールを介して第１の埋め込み装置に送信されるようにすることとを含む。

本発明は、更にもう１つの実施態様において、埋め込み型医療装置をスリープ状態から起動させるシステムである。システムは、起動フィールドを発生させるために動作可能な起動フィールド発生器と、第１の通信モジュールとを含む一次埋め込み型装置を含む。システムは、制御モジュールと、第２の通信モジュールとを含むサテライト埋め込み型装置を更に含み、制御モジュール及び第２の通信モジュールは、スリープ状態と活動状態との間を変化するように構成される。サテライト埋め込み型装置は、起動フィールドを検出し、かつ制御モジュールをスリープ状態から活動状態に変化させる手段を更に含む。

複数の実施態様が開示されるが、本発明のさらなる他の実施態様が、本発明の例証となる実施態様を示し、かつ記載する以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。従って、図面及び詳細な説明は、性質が例証的と見なされるべきであり、限定的とみなされるべきでない。

本発明は、種々の修正及び代替的形状の可能性があるが、具体的な実施形態が、図中に例として示され、かつ以下で詳細に記載される。しかしながら、意図は、本発明を記載された特定の実施形態に限定することではない。反対に、本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の範囲に入る全ての修正、同等物及び代替案をカバーすることが意図される。

図１は、埋め込み型医療装置のシステム又はネットワーク１００が埋め込まれた、簡略化された人体を例示する。図１に示すように、システム１００は、一次ＩＭＤ１０２と、少なくとも１つのサテライトＩＭＤ１０４とを含む。一次ＩＭＤ１０２とサテライトＩＭＤ１０４は、具体的な位置に埋め込まれて示されるが、実際には、一次と別のサテライトＩＭＤ１０２、１０４のいずれか又は両方は、体内のどこにでも埋め込むことができる。システム１００は、通信チャネル１０８を介して一次ＩＭＤ１０２又はサテライトＩＭＤ１０４と通信できる、外部装置１０６（例えば演算装置及び／又はプログラミング装置）も更に含んでいる。図１は、２つのサテライトＩＭＤ１０４を利用するシステム１００を例示するが、当業者は、１つ又は２つを超えるサテライトＩＭＤ１０４が本発明の範囲内で使用できることを認めるであろう。

サテライトＩＭＤ１０４は、１つ以上の生理的測定を行うこと、及び／又は所望の治療を行うことを含むことができる、１つ以上の指定された機能を実行するように構成できる。サテライトＩＭＤ１０４の埋め込み部位は、患者の特定の治療の必要性に基づき決定される。一実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４は、患者の肺動脈内に埋め込まれ、かつ血圧を測定し、かつ血圧データを保存し、及び／又は一次ＩＭＤ１０２、もう１つのＩＭＤ又は外部装置１０６に送信するように構成される。もう１つの実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４は、所望の治療（例えばペーシング及び／又は除細動刺激）を患者の心臓又は心血管系に施すように構成される。

サテライトＩＭＤ１０４は、上記機能を実行する種々の部品及び／又は回路に電力を提供するために電源部品（例えば電池）を含む。サテライトＩＭＤ１０４は、望ましくはできるだけ小さく作られるが、しかしながらそのことは、電源部品に利用できるＩＭＤ１０４内の空間に制約を加える。かかる空間的制約は、これらの電源部品の容量を限定する。サテライトＩＭＤ１０４の寿命を最大にするよう努力し、その電力消費を最小限に抑え、かつそれ故にサテライトＩＭＤ１０４の平均電力消費を非常に低くすることが望ましい。例えば、一実施形態において、大きさの制約は、サテライトＩＭＤ１０４を１０００マイクロアンペア時の、非充電式電池に限定することがある。かかる場合において、サテライトＩＭＤ１０４の平均電力消費は、１０年の寿命とするために１０．０ｎＡ未満でなければならない。一実施形態において、例えば電池が著しく小さく、及び／又は長い寿命が望ましい場合に、平均電力消費の目標はさらに低くなる。

この低い電力消費を達成するために、サテライトＩＭＤ１０４は通常、本質的にゼロ（すなわち完全に電源が切断された状態）で、最小の回路（例えばタイマ又はコンパレータ）のみが活性化され、かつ電力を消費している低電力状態での電力消費を特徴とする「スリープ」又は「スリーピング」状態にある。サテライトＩＭＤ１０４、又はその具体的な形態は、１つ以上の指定された機能を実行できる活動状態に起動される（すなわち電源を入れられる）。用語「起動する」、「起動」、「起動の」、「起動させ（られ）る」は、起動させられた部分が指定された機能を実行できるように、サテライトＩＭＤ１０４の１つ以上の形態を活動状態に電源を入れる又は活性化する動作に関する。

サテライトＩＭＤ１０４は、例えば一次ＩＭＤ１０２又は外部装置１０６によって起動させられる。本発明の種々の代表的な実施形態に関連して以下で詳細に論じるように、サテライトＩＭＤ１０４内の回路は、一次ＩＭＤ１０２又は外部装置１０６によって発生した起動フィールドを検出し、かつサテライトＩＭＤ１０４が起動させられ、かつその指定された機能を実行させるように構成される。サテライトＩＭＤ１０４は、望ましくはその指定された診断及び／又は治療機能を実行するために必要な範囲でのみ活動状態にあり、その時間の後にそのスリープ状態に戻る。その上、幾つかの実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４の寿命を最大にするために、サテライトＩＭＤ１０４を起動するための種々の回路の電力消費は、望ましくはサテライトＩＭＤ１０４の総電力消費の約１０パーセント未満である。

一次ＩＭＤ１０２は、一実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４をスリープ状態から起動させるために動作し、かつサテライトＩＭＤ１０４が１つ以上の指定された機能を実行することを指示するように更に構成できる。一次ＩＭＤ１０２自体は、治療機能を実行するか、又は生理的測定を行うようにも構成できる。例えば、一次ＩＭＤ１０２は、一実施形態において、心臓ペーシング及び／又は除細動刺激を与えるためのパルス発生器であっても良い。治療機能は、いかなる特定のタイプにも限定されず、かつ例えば薬剤送給治療、又は現在知られているか、後で開発されるＩＭＤによって実施されることが可能な他のいかなる治療も含むことができる。その上、一次ＩＭＤ１０２は、体内の血圧、体温、血液又は体液の流量、緊張、及び電気的、化学的又は磁気的特性のような生理的パラメータを測定するように構成できる。

しかしながら、サテライトＩＭＤ１０４も、一次ＩＭＤ１０２も、いかなる特定のタイプの装置にも限定されないことが強調される。反対に、サテライトＩＭＤ１０４は、電力消費を最小限に抑えるために通常スリープ状態にあり、かつ所望の機能を実行するために必要に応じてのみ起動させられる、いかなるＩＭＤであっても良い。同様に、一次ＩＭＤ１０２は、少なくとも部分的に、サテライトＩＭＤ１０４をスリープ状態から起動させるために動作する、いかなるＩＭＤであっても良い。それ故に、この点において、サテライトＩＭＤ１０４は、所与の実施形態において時には一次ＩＭＤ１０２の役割も果たすことができる。すなわち、そのサテライトＩＭＤ１０４は、その活動状態においてさらにもう１つのサテライトＩＭＤ１０４を起動させ、かつ１つ以上の所望の機能を実行させるように構成されてもよい。

図２は、一次ＩＭＤ１０２の一実施形態を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、一次ＩＭＤ１０２は、一実施形態において、電池１１０と、一次ＩＭＤコントローラ１１６と、感知及び／又は治療モジュール１２２と、通信モジュール１２８と、起動フィールド発生器１３４とを含む。幾つかの実施形態において、一次ＩＭＤ１０２は、感知及び／又は治療モジュール２０８を含まないこともある。用語「モジュール」は、いかなる特定の構造も意味することが意図されない。むしろ、「モジュール」は、単一のユニットに組み込まれた部品及び回路、並びに機能的に関連した単一で、別個の部品及び回路を意味することができる。

電池１１０は、コントローラ１１６、感知及び／又は治療モジュール１２２、通信モジュール１２８、起動フィールド発生器１３４に動作電力を提供するために動作する。コントローラ１１６は、感知及び／又は治療モジュール１２２、通信モジュール１２８、起動フィールド発生器１３４を制御するために動作し、それら全ては、コントローラ１１６に動作可能に結合され、かつそれと通信する。例えばコントローラ１１６は、感知及び／又は治療モジュール１２２に、ペーシング又は除細動刺激のような所望の治療を行うように指令する。その上、コントローラ１１６は、通信モジュール１２８に外部装置１０６又はサテライトＩＭＤ１０４からのデータを送信し及び／又は受信するように指令する。さらに、コントローラ１１６は、起動フィールド発生器１３４に以下で詳細に論じるように、サテライトＩＭＤ１０４内のセンサによって検出できるフィールド（例えば電磁場、磁場、電場）を発生させるように指令できる。

コントローラ１１６は、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含み、そのマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが動作する命令及び／又はソフトウェアを含むメモリ装置に連結されている。その上、又はあるいは、一次ＩＭＤは、種々の活動を実行するために、一次ＩＭＤ１０２をスケジューリングし、誘導し、及び／又は活動化するために動作するタイミング回路を含む。例えば、一実施形態において、タイミング回路は、指定された機能を実行するために、１つ以上のサテライトＩＭＤ１０４を起動すべき適切な時間を決定するために利用される。一実施形態において、タイミング回路は、内部タイマ又は発振器であっても良く、一方、他の実施形態において、タイミングは、ステップを実行するための配線論理を含む特異なハードウェア部品によって、又はプログラムされたコンピュータ部品及び専用のハードウェア部品のいかなる組み合わせによっても実行されても良い。

当業者が認識するであろうように、プロセッサ、メモリ装置、タイミング装置は、周知であり、かつ一次ＩＭＤ１０２内で使用できる、かかる装置の具体的なタイプ及び／又はスタイルは、限定されない。反対に、現在知られているか、後で開発されるいかなる適切な処理、メモリ、タイミング装置も使用できる。

通信モジュール１２８は、一次ＩＭＤ１０２が、外部装置１０６又はサテライトＩＭＤ１０４のような他の装置と通信することを可能にするように構成される。一実施形態において、一次ＩＭＤ１０２は、無線接続を介して他の装置と通信できる。種々のタイプの無線通信回路が、当該技術分野において周知であり、かつ使用できる無線通信の具体的なタイプ及び／又はスタイルは、限定されない。例えば、超音波、音響通信、無線周波数通信等が使用できる。一実施形態において、通信モジュール１２８は、音響遠隔測定のために構成された音響送／受信器を含む。

感知及び／又は治療モジュール１２２は、存在するならば、上記の治療及び／又は診断機能を実行するために動作する。それ故に、一実施形態において、感知及び／又は治療モジュール１２２は、心臓ペーシング及び／又は除細動刺激を与える。この場合も、感知及び／又は治療モジュール１２２は、いかなる特定のタイプの生理的測定又は治療を実行することにも限定されない。

起動フィールド発生器１３４は、サテライトＩＭＤ１０４をスリープ状態から起動させる目的で、サテライトＩＭＤ１０４内の感知モジュールによって検出できるフィールド（すなわち起動フィールド）を発生させるために動作する。以下で詳細に論じるように、種々のタイプの起動フィールド（例えば電磁場、磁場、電場）が、本発明の範囲内で検討される。利用される特定のタイプの起動フィールドは、一次ＩＭＤ１０２とサテライト１０４の利用可能な電源及び埋め込み部位、並びにその互いの近接度のような変数によって決まる。

図３は、サテライトＩＭＤ１０４の一実施形態を例示する機能ブロック図である。図３に示されるように、サテライトＩＭＤ１０４は、電池１５０と、電力制御回路１５８と、起動センサ１６０と、サテライトＩＭＤコントローラ１７２と、生理的センサ１７８と、通信モジュール１８４とを含む。一実施形態において、電池１５０は、充電式であっても良い。電池１５０は、起動センサ１６０、コントローラ１７２、生理的センサ１７８、通信モジュール１８４に電力を供給するために動作する。電力制御回路１５８は、電池１５０と起動センサ１６０に動作可能に接続され、かつ電池１５０から起動センサ１６０、コントローラ１７２、生理的センサ１７８、通信モジュール１８４への電力供給を調節するために動作する。

コントローラ１７２は、一次ＩＭＤ１０２のコントローラ１１６と実質的に同じタイプであるか、又は同一であっても良く、かつマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラの動作命令及び／又はソフトウェアを含むメモリ装置に連結された、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含むことができる。その上、又は代わりに、サテライトＩＭＤ１０４及びなかでもコントローラ１７２は、そのスリープ状態から起動させられた後にサテライトＩＭＤ１０４の活動（例えば、生理的測定を行いかつ保存すること、測定データをアップロードすること）を指示するために動作するタイミング回路を含む。あるいは、サテライトＩＭＤのコントローラ１７２は、そのサテライトＩＭＤ１０４の機能的要求が少ない実施形態では、一次ＩＭＤコントローラ１１６と比較して減少した機能性を有することができる。

生理的センサ１７８は、生理的パラメータの測定に関連する機能を実行し、かついかなる特定のタイプの生理的測定にも限定されない。例えば、生理的センサ１７８は、血管の内圧を測定するように構成された圧力センサであっても良い。１つのかかる実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４は、患者の肺動脈に埋め込まれ、かつ生理的センサ１７８は、内部で血圧を測定するように構成される。幾つかの実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４は、１つ以上の測定機能に加えて、又はその代わりに１つ以上の治療機能（例えば心臓ペーシング、薬剤送給）を実行する能力を有することができる。１つのかかる実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４は、治療実施モジュールを含み、かつ生理的センサ１７８を含まない。

通信モジュール１８４は、サテライトＩＭＤ１０４が、外部装置１０６、一次ＩＭＤ１０２、又は他のサテライトＩＭＤ１０４のような他の装置と通信するために動作する。以上に論じたように、サテライトＩＭＤ１０４は、無線接続を介して他の装置と通信する。一次ＩＭＤ１０２に関するように、使用できる無線通信の具体的なタイプ及び／又はスタイルは限定されない。例えば、超音波、音響通信、無線周波数通信等が、通信回路によって使用できる。一実施形態において、通信モジュール１８４は、音響遠隔測定モジュールであり、かつ一次ＩＭＤ通信モジュール１２８へ／から音響信号を送信し及び受信するように構成された音響送／受信器を含む。１つのかかる実施形態において、送／受信器は、超音波トランスデューサとそれに関連した回路とを含む。

幾つかの実施形態において、コントローラ１７２、生理的センサ１７８、通信モジュール１８４を集積回路に組み込むことができ、他方で他の実施形態において、これらの要素の１つ以上は、別個のハードウェア及び回路であっても良い。

起動センサ１６０は、一次ＩＭＤ１０２の起動フィールド発生器１３４によって発生した起動フィールドの存在を検出し、及び／又はそれに反応するように構成された１つ以上のセンサと回路を含む。起動センサ１６０は、かかる起動フィールドの存在を検出すると、以上に記載されたような、１つ以上の指定された機能を実行するために必要に応じて、電力制御回路１５８を介してコントローラ１７２、生理的センサ１７８、及び／又は通信モジュール１８４が起動するように更に構成される。一実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４は、起動センサ１６０が起動フィールドを検出すると、コントローラ１７２が、当初起動させられるように構成される。その後、コントローラ１７２は、他の機能的部分（例えば通信モジュール１８４及び／又は生理的センサ１７８）のその後の起動及び動作を指示する。

以下で詳細に論じるように、幾つかの実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４がスリープ状態にある間、起動センサ１６０は、起動センサ１６０の感知回路からの出力（すなわち出力電圧）を、もしあれば、検出し、処理するために電源が入れられる最小数の回路（例えばコンパレータ）のみを備え、最小の電力を消費する。他の実施形態において、起動センサ１６０は、前述の平均電力消費及び寿命の目標を達成するために、起動センサ１６０のデューティサイクルに必要とするだけの所要電力を有するタイプ（例えばホール効果センサ）であっても良い。

幾つかの実施形態において、起動フィールドは、サテライトＩＭＤ１０４が、該フィールドを、一次ＩＭＤ１０２からの起動フィールドとして識別できるように変えることができる。このことは、複数の一次ＩＭＤ１０２及びサテライトＩＭＤ１０４を利用するシステム１００において特に好適である。

図４と５は、サテライトＩＭＤ２０４を起動するために、一次ＩＭＤ２０２とサテライトＩＭＤ２０４の誘導結合を利用する本発明の１つの代表的な実施形態による、それぞれ一次ＩＭＤ２０２とサテライトＩＭＤ２０４の機能ブロック図である。従って、図４に示すように、一次ＩＭＤ２０２は、電池２１０と、一次ＩＭＤコントローラ２１６と、感知及び／又は治療モジュール２２２と、通信モジュール２２８と、例示した実施形態では誘導コイル２４０を含む起動フィールド発生器２３４とを含む。図５に示すように、サテライトＩＭＤ２０４は、電池２５０と、電力制御回路２５８と、例示した実施形態では誘導コイル２６６を含む起動センサ２６０と、サテライトＩＭＤコントローラ２７２と、生理的センサ２７８と、通信モジュール２８４とを含む。一般に、電池２１０、２５０、コントローラ２１６、２７２、感知及び／又は治療モジュール２２２、生理的センサ２７８、通信モジュール２２８、２８４は、ＩＭＤ１０２と１０４の対応する要素に対して上記のように構成され、かつ動作する。

図４と５の例示された実施形態において、誘導コイル２４０及び２６６は、誘導結合される。当業者が認識するであろうように、誘導結合されたコイル２４０、２６６に関して、誘導コイル２４０に交流を流すことは、電磁場を発生させ、電磁場は次に、誘導コイル２６６の両端にＡ／Ｃ出力電圧Ｖ_oを発生させる。起動センサ２６０内の回路（例えばコンパレータ）は、出力電圧を検出し、出力電圧は次に増幅され、電力制御回路２５８を介して少なくともサテライトＩＭＤコントローラ２７２、及び必要に応じて生理的センサ２７８、及び／又は通信モジュール２８４を起動させる。

その上、誘導遠隔測定が、一次ＩＭＤ２０２ＩＭＤとサテライトＩＭＤ２０４の間で（すなわち通信モジュール２２８と２８４を介して）一次通信手段として使用される幾つかの実施形態において、同じ誘導コイル２４０、２６６が、好適には通信／遠隔測定にも使用でき、それにより必要な部品の全体数を減少させることができる。

もう１つの実施形態において、起動フィールド発生器２３４は、磁気起動フィールドを発生でき、かつ起動フィールドセンサ２６０は、リードスイッチのような受動的磁場感知装置を含むことができる。かかる実施形態において、ＩＭＤ２０２と２０４は、誘導コイル２４０、２６６を介して誘導結合される必要がない。

図６は、１つ以上の指定された機能の実行のために、図５のサテライトＩＭＤ２０４のようなスリープ中のサテライトＩＭＤを起動する代表的アルゴリズム３００を例示するフローチャートである。この特定の実施形態において、生理的センサ２７８が、肺動脈内の血圧を測定する、指定された測定機能を実行することが想定され、その測定値は、次に通信モジュール２８４を介して一次ＩＭＤ２０２に送信される。サテライトＩＭＤ２０４の起動は、一次ＩＭＤ２０２によって調整され、一次ＩＭＤ２０２は、規定の事象、又はもう１つのＩＭＤ若しくは外部装置からの指令に応答して、サテライトＩＭＤ２０４を予定時間に起動させることができる。この特定の実施形態において、例示のために、一次ＩＭＤ２０２が心臓ペーシング及び／又は除細動刺激を提供するように構成されたパルス発生器（「ＰＧ」）であることが想定される。この実施形態において、サテライトＩＭＤコントローラ２７２は、サテライトＩＭＤ２０４により、データ通信及び指定された機能の実行を調整する。

上述のように、エネルギーを節約するために、サテライトＩＭＤ２０４は、一般にスリープ状態にあり、待機動作３１０を効果的に実行し、かつ最小量の電力を消費する。（規定の事象、時間間隔、外部装置からの指令等によって決定される）適切な場合、一次ＩＭＤ２０４、具体的には起動フィールド発生器２３４が起動フィールドを発生させる。図４と５に例示された実施形態において、この起動フィールドは、誘導コイル２４０によって発生した電磁場の形状である。

起動センサ２６０は、起動フィールドを検出又はそれに反応する（ブロック３３０）。それ故に、図４と５に例示された実施形態において、誘導コイル２４０によって発生した電磁起動フィールドは、誘導コイル２６６の両端に出力電圧を生成し、誘導コイル２６６によって次に、サテライトＩＭＤコントローラ２７２、生理的センサ２７８、及び／又は通信モジュール２８４が活性化され、かつそれによりスリープ状態から起動させられる（ブロック３４０）。生理的センサ２７８は、次に所望の生理的パラメータ、この場合肺動脈血圧を測定し、かつ適切な場合、他の所望の機能を実行する（ブロック３５０）。血圧測定値は、次にメモリに保存され、及び／又は通信モジュール２８４を介して一次ＩＭＤ２０２又は外部装置に送信される（ブロック３６０）。その所望の機能の全部が完了すると、サテライトＩＭＤ２０４は、スリープ状態に戻る。

図７と８は、本発明のもう１つの代表的な実施形態による、それぞれ一次ＩＭＤ４０２及びサテライトＩＭＤ４０４の機能ブロック図である。図７に示すように、一次ＩＭＤ４０２は、電池４１０と、一次ＩＭＤコントローラ４１６と、感知及び／又は治療モジュール４２２と、通信モジュール４２８と、起動フィールド発生器４３４とを含む。図８に示すように、サテライトＩＭＤ４０４は、電池４５０と、起動タイマ４５５と、電力制御回路４５８と、起動センサ４６０と、サテライトＩＭＤコントローラ４７２と、生理的センサ４７８と、通信モジュール４８４とを含む。一般に、電池４１０、４５０、コントローラ４１６、４７２、感知及び／又は治療モジュール４２２、生理的センサ４７８、及び通信モジュール４２８、４８４は、ＩＭＤ１０２、２０２及び１０４、２０４の対応する要素に対して上記のように構成され、かつ動作する。その上、起動センサ４６０、サテライトＩＭＤコントローラ４７２、生理的センサ４７８、及び通信モジュール４８４は通常、スリープ状態にあり、本質的に電池４５０からの電力を消費しない。

図７と８に示す実施形態において、起動センサ４６０は、以上で論じた電力消費及び寿命の目標を達成するために、起動センサ４６０がデューティサイクルされるに必要な十分の電力を有するタイプである。代表的な実施形態において、かかる起動センサ４６０は、ホール効果センサのような磁場センサ、及び電場（「Ｅ−場」）センサを含む。従って、一実施形態において、電力を節約するために起動センサ４６０は通常、スリープ状態にあり、かつ起動フィールド発生器４３４によって発生した起動フィールドを探し、かつ検出するための予定されたサンプリング間隔で活性化される。サンプリング間隔の頻度と持続時間は、起動センサ４６０の所要電力、電池容量、サテライトＩＭＤ４０４の所望の寿命を含むが、それらに限定されない変数に基づき、予め決定される。もう１つの実施形態において、起動センサ４６０は、常に電源が入れられ、かつデューティサイクルされない。

デューティサイクルされる実施形態において、起動タイマ４５５と電力制御回路４５８は、電池４５０に動作可能に接続され、かつ起動センサ４６０への電力供給を調節するために動作する。その上、図３及び５に対して以上に記載された実施形態と同様に、電力制御回路４５８は、サテライトＩＭＤコントローラ４７２、生理的センサ４７８、通信モジュール４８４への電力供給を調節するためにも動作する。起動タイマ４５５は、電池容量と所望の寿命のような変数に基づき選択された電力消費特性を有する、低電力装置、例えば発振器である。タイマ４５５は、起動センサ４６０が起動フィールド発生器４３４によって発生した起動フィールドを感知できるように、電力制御回路４５８を介して起動センサ４６０を活性化させる（すなわちスリープ状態から起動させる）ように動作する。起動タイマ４５５は、かかる起動フィールドが存在しないならば、所定の時間間隔後に起動センサ４６０をそのスリープ状態に戻すように更に構成される。

一実施形態において、起動センサ４６０は、起動フィールド発生器４３４によって発生した磁場を感知するように構成された低デューティサイクルのホール効果センサであっても良い。ホール効果センサの動作原理は、当該技術分野において公知であり、従って、かかる原理の詳細な記載は必要でない。この実施形態において、起動フィールド発生器４３４は、磁気起動フィールドを発生させるように構成され、磁気起動フィールドは、ホール効果センサ４６０に達するために患者の体組織を通して伝播される。ホール効果センサ４６０は、伝播した磁気起動フィールドを感知し、かつ出力電圧を生成するように構成され、出力電圧は次に、サテライトＩＭＤコントローラ４７２、及び生理的センサ４７８及び／又は通信モジュール４８４を、必要に応じて起動させる。

もう１つの実施形態において、起動フィールド発生器４３４は、患者の体組織を通して起動センサ４６０に伝播できる生理的副閾値励磁電流を発生させ、かつ送信するように構成されたＥ−場発生器である。この実施形態において、起動センサ４６０は、励磁電流を感知し、かつサテライトＩＭＤコントローラ４７２、生理的センサ４７８、及び／又は通信モジュール４８４が起動するようにする出力電圧を発生させるように構成される。

前述の代表的なタイプの起動フィールド発生器と起動センサ４３４、４６０が、専用でないことに注意すべきである。例えば、もう１つの実施形態において、起動フィールド発生器４３４は、組織浸透波長で動作するＬＥＤ源を含むことができ、かつ起動センサ４６０は、デューティサイクルされるフォトダイオードを含むことができる。更にもう１つの実施形態において、起動センサ４６０は、低電力、低デューティサイクル加速度計であっても良く、かつ起動フィールド発生器４３４は、外部装置内に設けられ（すなわち一次ＩＭＤ４０２内にない）、かつ適切な時間に起動センサ４６０を機械的に振動させるように構成される。

図９は、サテライトＩＭＤ４０４を起動する代表的アルゴリズム５００を例示するフローチャートである。例示のために、一次ＩＭＤ４０２が、パルス発生器（ＰＧ）であり、かつサテライトＩＭＤ４０４の生理的センサ４７８が、肺動脈内で血圧を測定するように構成されることが想定される。一次ＩＭＤ４０２は、規定の事象、又はもう１つのＩＭＤ若しくは外部装置からの指令に応答して、予定時間に測定を開始する。

図９に示すように、サテライトＩＭＤ４０４は当初、サテライトＩＭＤ４０４がスリープ状態にある、待機動作を実行する（ブロック５１０）。この状態で、図８に例示した実施形態において、起動タイマ４５５は電源を入れられて動作し、起動センサ４６０は、電源を切断される。待機動作５１０は予定時間待つ。所定の予定時間が発生すると、起動タイマ４５５は、起動センサ４６０が、一次ＩＭＤ４０２の起動フィールド発生器４３４によって発生した起動フィールドの存在を検出できるように、電力制御回路４５８を介して、起動センサ４６０を活性化させる（ブロック５２０〜５３０）。

起動センサ４６０は、起動タイマ４５５によって測定された規定の期間中、起動フィールドを検出しないと、起動センサ４６０は、そのスリープ状態に戻される（ブロック５４０）。しかしながら、起動センサ４６０が起動フィールドを検出すると、次にコントローラ４７２、及び適切ならば又は必要に応じて、生理的センサ４７８及び／又は通信モジュール４８４が、電力制御回路５４８を介して起動し（ブロック５５０）、その指定された機能を実行する。例示された実施形態において、生理的センサ４７８は、次に所望の生理的パラメータ、この場合肺動脈内の血圧を測定し、かつ適切な場合、他の所望の機能を実行する（ブロック５６０）。血圧測定値は、次にメモリに保存され、及び／又は通信モジュール４８４を介して一次ＩＭＤ４０２又は外部装置に送信される（ブロック５７０）。その所望の機能の全部が完了すると、サテライトＩＭＤ４０４は、そのスリープ状態に戻る（ブロック５４０）。

それ故に、例示された実施形態において、起動タイマ４５５と最小数の回路（例えば起動センサ４６０内のコンパレータ）のみが、スリープ状態中に活性化される。更に、例示された実施形態の起動センサ４６０と起動タイマ４５５は、起動のために、一次通信／遠隔測定回路を使用する以前の起動方法よりも実質的に低い所要電力を有する。

図７〜図９に例示された実施形態において、起動センサ４６０による起動フィールドの感知は、時限事象であるので、起動センサ４６０の活性化（すなわち起動）のタイミングと、起動フィールド発生器４３４による起動フィールドの発生のタイミングを調整することが好適である。このようにして、起動センサ４６０の全体的起動時間を、減少でき、それにより一次ＩＭＤ４０２によって引き起こされた全ての起動事象を感知する起動センサ４６０の能力に悪影響を及ぼすことなく、電力を節約できる。かかる調整は、例えば、あらゆる目的のために全体が参照によって本明細書に組み込まれる、同時係属の米国特許出願第１１／１８６２４５号、発明の名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｔｉｍｉｎｇ−Ｂａｓｅｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ」に開示されたシステム及び方法を介して達成できる。

上記の起動フィールドのいずれも、外部装置１０６内の起動発生器によって発生させることができることが強調される。すなわち、本発明は、埋め込み型医療装置によって引き起こされた起動動作に限定されない。

その上、幾つかの実施形態において、サテライトＩＭＤ１０４、２０４又は４０４は、全ての状況で完全には起動させられない。むしろ、サテライトＩＭＤは、起動フィールドを感知すると、個別の部品が段階的に起動させられるように構成できる。例えばサテライトＩＭＤコントローラ１７２、２７２又は４７２は、当初、起動させられる唯一の部品であっても良く、かつ他の部品が、その動作命令に基づき必要に応じてのみ起動させられることをその後に指示できる。あるいは、他の実施形態において、通信モジュール１８４、２８４又は４８４のみが、当初起動させられても良く、かつサテライトＩＭＤのその後の作用は、一次ＩＭＤ又は外部装置からの通信モジュールによって受信された指令に基づくことができる。他の構成は、前述の事項に基づき、当業者に明らかになるであろう。

本発明の種々の実施形態によるシステム及び方法が、充電式及び使い捨て両方のＩＭＤによる使用に適応できることが更に認められるであろう。

本発明の範囲から逸脱することなく、種々の修正及び追加を、論じた代表的な実施形態に行うことができる。例えば、上記実施形態は、特定の特徴に言及しているが、本発明の範囲は、異なる特徴の組み合わせを有する実施形態、及び全ての記載された特徴を含まない実施形態も含む。従って、本発明の範囲は、請求項の範囲に入るような、かかる代替案、修正、及び応用例の全部を、その全ての同等物とともに包含することが意図される。

埋め込み型医療装置のシステム又はネットワークが、本発明の一実施形態により埋め込まれた人体の簡略化された描写である。 本発明の一実施形態による一次埋め込み型医療装置を例示する機能ブロック図である。 本発明の一実施形態によるサテライト埋め込み型医療装置を例示する機能ブロック図である。 本発明の一実施形態によりサテライト埋め込み型医療装置をスリープ状態から起動させるための誘導結合を利用する一次埋め込み型医療装置を例示する機能ブロック図である。 本発明の一実施形態によりサテライト埋め込み型医療装置をスリープ状態から起動させるための誘導結合を利用するサテライト埋め込み型医療装置を例示する機能ブロック図である。 本発明の一実施形態によりサテライト埋め込み型装置を起動する代表的アルゴリズムを例示するフローチャートである。 本発明の追加の実施形態による一次埋め込み型医療装置を例示する機能ブロック図である。 本発明の追加の実施形態によるサテライト埋め込み型医療装置を例示する機能ブロック図である。 本発明のもう１つの実施形態によりサテライト埋め込み型装置を起動する代表的アルゴリズムを例示するフローチャートである。

Claims (16)

1. 埋め込み型医療装置を低電力状態から起動させる方法であって、
   起動フィールド発生器と第１の通信モジュールとを含む第１の埋め込み医療装置を提供することと、
   電池と、起動フィールドを検出するために動作可能な起動センサと、生理的センサと、制御モジュールと、第２の通信モジュールとを含む、当初低電力状態である第２の埋め込み医療装置を提供することと、
   前記起動フィールドの存在を検出することと、
   前記起動フィールドの存在に応答して、前記制御モジュールを低電力状態から活動状態に変化させることと、少なくとも１つの生理的パラメータの測定値が、前記第２の通信モジュールを介して前記第１の埋め込み装置に送信されるようにすることとを含む方法。
2. 前記第２の通信モジュールは音響通信に適し、かつ前記生理的センサは圧力センサを含み、かつ前記少なくとも１つの生理的パラメータは肺動脈血圧である請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の埋め込み装置の第１誘導コイルを、前記第２の埋め込み装置の第２誘導コイルに誘導結合することと、
   電磁場を発生させるために、前記第１誘導コイルに交流を流すこととを更に含み、
   前記検出ステップが、前記第２誘導コイルによって電磁場を検出することと、前記２つの誘導コイルの両端に出力電圧を発生させることとを含む請求項２に記載の方法。
4. 前記検出ステップ前の予定時間に、前記起動センサを低電力状態から活動状態に変化させるステップを更に含む請求項２に記載の方法。
5. 起動フィールドが存在しない場合に、所定の時間間隔後に、前記起動センサを低電力状態に戻すステップを更に含む請求項４に記載の方法。
6. 前記起動フィールドが磁場であり、かつ前記検出ステップが前記磁場の存在を感知することを含む請求項５に記載の方法。
7. 前記起動フィールドが電気的励磁電流を特徴とする電場であり、かつ前記検出ステップが前記電気的励磁電流の存在又は不存在を検出することを含む請求項５に記載の方法。
8. 埋め込み型医療装置をスリープ状態から起動させるシステムであって、
   起動フィールドを発生させるために動作可能な起動フィールド発生器と、第１の通信モジュールとを含む一次埋め込み型装置と、
   サテライト埋め込み型装置とを含むシステムであって、そのサテライト埋め込み型装置が、
   制御モジュールと、
   第２の通信モジュールと、
   前記起動フィールドを検出する手段と
   を含み、
   前記制御モジュール及び前記第２の通信モジュールが、スリープ状態と活動状態との間を変化するように構成される、システム。
9. 前記サテライト埋め込み型装置が、少なくとも１つの生理的パラメータを測定するように構成された生理的センサを更に含む請求項８に記載のシステム。
10. 前記第２の通信モジュールは、音響通信に適し、かつ更に前記生理的センサが圧力センサを含み、かつ前記少なくとも１つの生理的パラメータが肺動脈血圧である請求項９に記載のシステム。
11. 前記起動フィールド発生器が第１誘導コイルを含み、かつ前記起動フィールドが電磁場であり、かつ前記起動フィールドを検出する手段が、前記第１誘導コイルに誘導結合された第２誘導コイルを含む請求項８に記載のシステム。
12. 前記起動フィールド発生器が磁場を発生させるように構成され、かつ前記起動フィールドを検出する手段が磁場センサを含む請求項８に記載のシステム。
13. 前記サテライト埋め込み型医療装置は、第１の所定の時間間隔で、適応した前記起動フィールドを検出する手段を、スリープ状態から、前記起動フィールドを検出する手段が前記起動フィールドを検出するために動作可能である活動状態に、変化させるために動作可能なタイマ回路を更に含む請求項８に記載のシステム。
14. 前記タイマ回路が、第２の所定の時間間隔を通過すると、前記起動フィールドを検出する手段をスリープ状態に戻すように更に構成される請求項１３に記載のシステム。
15. 前記起動フィールド発生器が磁場発生器を含み、かつ前記起動フィールドを検出する手段が磁場センサを含む請求項１４に記載のシステム。
16. 前記起動フィールド発生器が生理的副閾値励磁電流を発生させ、かつ前記起動フィールドを検出する手段が前記励磁電流を検出するように構成される電場センサを含む請求項１４に記載のシステム。

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