JP2010522616A - 埋込型医療デバイスのためのバイアスされた音響スイッチ - Google Patents

Abstract

医療デバイスを選択的に作動させるためのデバイス、システム、および方法を開示する。例証的実施形態による医療デバイスは、エネルギー貯蔵デバイスと、音響信号を電気信号に変換するように構成される、音響トランスデューサと、電気信号がバイアス要素によって確立された特定の閾値を超えるとトリガ信号を生成するように構成される、信号検出器と、制御回路と、トリガ信号に応答して医療デバイスを非動作状態と動作状態との間で切り替えるように構成される、作動／動作停止スイッチとを含む。

Description

（関連出願の引用）
本願は、「ＢＩＡＳＥＤ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＳＷＩＴＣＨ ＦＯＲ ＩＭＰＬＡＮＴＡＢＬＥ ＭＥＤＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の２００７年３月２６日に出願された米国仮出願第６０／９０８，１７１号に対して、米国特許法第１１９条の下に優先権を主張し、この仮出願は、本明細書においてその全体が参照により援用される。

（技術分野）
本開示は、埋込型医療デバイスに関する。より具体的には、本開示は、埋込型医療デバイスを選択的に作動させるためのデバイス、システム、および方法に関する。

（背景）
ペースメーカーおよび埋込型心臓除細動器等の埋込型医療デバイス（ＩＭＤ）は、体内の種々の状態を監視および調節する際に利用される。埋込型心臓除細動器は、例えば、心拍数および心律動を監視するための心調律管理用途で、ならびに心臓ペーシング、心臓細動除去、および／または心臓治療等の種々の治療を送達するために、利用されてもよい。埋込型医療デバイスは、体内で発生する種々の生理的パラメータを感知する責任がある、体内に埋め込まれる他の医療デバイスと通信することができる。例えば、温度、圧力、ひずみ、流量、化学的性質、電気的性質、磁気的性質、および均等物等のパラメータを監視するために、１つ以上の遠隔センサが体内の深部に位置してもよい。次いで、遠隔センサから受信される測定値に基づいて、埋込型医療デバイスは、患者に適切な処置を送達してもよい。

埋込型医療デバイスと遠隔センサとの間の通信は、音響テレメトリリンクを介して達成されることがある。遠隔デバイス上の音響トランスデューサは、体内に挿入された別のデバイスから、または患者の身体の外側に位置する外部デバイスから、埋込型医療デバイスによって伝送された音響信号を受信するように構成することができる。信号からの音響エネルギーは、遠隔デバイスにエネルギー供給または電力供給する、または両方を行うように、デバイス間で通信するために使用することができる、音響テレメトリリンクを確立するように構成することができる。

いくつかのシステムでは、遠隔デバイスを非動作の低電力状態から動作状態に移行させるために、音響ウェークアップ回路を使用することができる。音響ウェークアップ回路は、音響トランスデューサに接続することができ、それは、受信された音響ウェークアップ信号を、ウェークアップ回路に沿って送ることができる電気信号に変換する。そのようなシステムで使用することができる、一例の音響ウェークアップスイッチは、その全体が参照により本明細書に援用される「Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｓ Ｗｉｔｈｉｎ Ａ Ｂｏｄｙ」と題された特許文献１に記載されている。

米国特許第６，６２８，９８９号明細書

（概要）
本開示は、埋込型医療デバイスを選択的に作動させるためのデバイスおよび方法に関する。例証的実施形態による医療デバイスは、エネルギー貯蔵デバイスと、音響信号を電気信号に変換するように構成される、音響トランスデューサと、電気信号がバイアス要素によって確立された特定の閾値を超えるとトリガ信号を生成するように構成される、信号検出器と、制御回路と、医療デバイスを非動作状態と動作状態との間で切り替えるように構成される、作動／動作停止スイッチとを含む。

複数の実施形態が開示される一方で、本発明の例証的実施形態を示し、記載する、以下の発明を実施するための形態から、本発明のさらに他の実施形態が当業者にとって明白となるであろう。したがって、図面および発明を実施するための形態は、制限的ではなく例証的な性質として見なされるものである。

図１は、患者の体内で１つ以上の遠隔デバイスと通信する、および／またはそれに電力供給するための例証的システムを示す、概略図である。 図２は、音響ウェークアップ回路に音響ウェークアップ信号を伝送する例証的方法を示す、概略図である。 図３は、例証的音響ウェークアップ回路を示す概略図である。 図４は、例証的実施形態による埋込型システムを示す概略図である。 図５は、図４の埋込型システムで使用することができる音響スイッチの一実施形態を示す、回路図である。 図６は、図４の埋込型システムで使用することができる音響スイッチの別の実施形態を示す、回路図である。 図７は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための例証的信号検出器を示す、回路図である。 図８は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図９は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１０は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１１は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１２は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１３は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１４は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１５は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１６は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１７は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図１８は、図１７の信号検出器内の種々の点における信号波形を図示する図である。 図１９は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図２０は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための信号検出器の別の実施形態を示す、回路図である。 図２１は、作動信号および確認信号を使用して埋込型デバイスを作動させる例証的方法を示す、フロー図である。 図２２は、図４のシステムとともに使用するための制御／処理回路を示す、ブロック図である。 図２３は、埋込型デバイスのウェークアップ感度を動的に調整する例証的方法を示す、フロー図である。 図２４は、埋込型デバイスのウェークアップ感度を動的に調整する例証的方法を示す、フロー図である。

本発明は、種々の改良および代替形態に従うが、具体的実施形態が図面で一例として示されており、以下で詳細に記載される。しかしながら、本意向は、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。対照的に、本発明は、添付の請求項によって定義されるような本発明の範囲内である、全ての改良、均等物、および代替案を網羅することを目的とする。

（詳細な説明）
図１は、患者の体内で１つ以上の遠隔デバイスと通信する、および／またはそれに電力供給するための例証的システム１０を示す、概略図である。図１の実施形態では、システム１０は、患者の皮膚下の場所で体内に埋め込まれるパルス発生器１２と、図示されるように、患者の心臓１６の動脈または心室のうちの１つの中、または主肺動脈１８等の肺動脈のうちの１つの中等、患者の体内の深部に埋め込まれる、遠隔センサ１４とを含む、心調律管理システムである。心臓１６は、右心房２０、右心室２２、左心房２４、および左心室２６を含む。右心室２２は、主肺動脈１８につながる流出路２８を含む。図１の例証的実施形態が、遠隔センサ１４と通信しているパルス発生器１２を含む一方で、他の実施形態では、システム１０は、センサ１４と通信するために、患者の身体の内側または外側に位置する他の医療デバイスを採用してもよい。

パルス発生器１２は、典型的には患者の胸部または腹部の中等の場所において、体内で皮下に埋め込むことができるが、他の埋込場所が可能である。描かれた例証的システム１０では、パルス発生器１２は、患者の心臓１６の中に配備されたリード３０に連結される。リード３０の近位部分３２は、パルス発生器１２に連結するか、またはそれと一体的に形成することができる。順に、リード３０の遠位部分３４は、図示されるように、右心室２２等の、心臓１６の中または付近の所望の場所で埋め込むことができる。使用時、リード３０の遠位部分３４上の露出電極３６は、心臓１６への電流の形で患者に治療を提供してもよい。

例証的システム１０は、患者の心臓１６に挿入された単一リード３０のみを描写しているが、システム１０は、心臓１６の他の領域を電気的に刺激するよう、複数のリードを含んでもよい。いくつかの実施形態では、例えば、心房２０に電気刺激を提供するために、第２のリード（図示せず）の遠位部分が右心房２０に埋め込まれてもよい。加えて、またはその代わり、心臓１６左側を刺激するために、別のリードが心臓１６の左側またはその付近（例えば、冠状静脈）に埋め込まれてもよい。図１に描かれたリード３０に加えて、またはその代わりに、心外膜リード等の他の種類のリードもまた、利用されてもよい。

稼働中、リード３０は、パルス発生器１２と心臓１６との間で電気信号を伝達するように構成することができる。例えば、パルス発生器１２がペースメーカーである実施形態では、リード３０は、心臓１６のペーシングを行うための電気治療刺激を送達するために利用することができる。パルス発生器１２が埋込型細動除去器である実施形態では、リード３０は、頻脈または徐脈等の事象に応じて心臓１６に電気ショックを提供するために利用することができる。いくつかの実施形態では、パルス発生器１２は、ペーシング能力および除細動能力の両方を含む。

遠隔センサ１４は、体内の生理学的パラメータの感知を含む、１つ以上の指定機能を果たすように構成することができる。センサ１４を使用して測定することができる生理学的パラメータの例は、血圧、血流、温度、およびひずみを含むが、それらに限定されない。種々の電気、化学、および／または磁気的性質もまた、センサ１４を介して体内で感知されてもよい。センサ１４の具体的構成および機能は、典型的には、患者の特定の治療必要性に応じて変動する。１つの例証的実施形態では、例えば、センサ１４は、主肺動脈１８または主肺動脈１８の枝（例えば、右または左肺動脈の中）等の、体内深部の場所で埋め込むことができる、圧力センサである。体内の機械的活動を感知する際の使用に適した例証的圧力センサは、例えば、その全体が参照により本明細書に援用される「Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｅｍ」と題された米国特許第６，７６４，４４６号に記載されている。しかしながら、他の実施形態では、センサ１４は、体内の他の場所で埋め込むことができ、他のパラメータを測定するように構成することができる。他の埋込場所の例は、右心房２０、右心室２２、左心房２４、左心室２６、または冠状動脈（図示せず）を含むことができるが、それらに限定されない。体内で固着することができる一例のセンサは、その全体が参照により本明細書に援用される「Ａｎｃｈｏｒ Ｆｏｒ Ａｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｓｅｎｓｏｒ」と題された米国特許出願第１１／８５５，７２５号に記載されている。

遠隔センサ１４は、ペーシングおよび／または除細動治療を最適化するため、心不全患者の代償不全を予測するため、または他の監視および／または治療機能を提供するために、パルス発生器１２および／または他の医療デバイスと併用することができる。ある実施形態では、例えば、センサ１４は、必要に応じて患者に心臓細動除去を提供するために、ＩＣＤと併用することができる。肺音センサ、衛星ペーシングデバイス、または他のそのような感知および／または治療送達デバイス等の、他のデバイスもまた、パルス発生器１２およびセンサ１４と併用されてもよい。

いくつかの実施形態では、パルス発生器１２とセンサ１４との間の無線通信を可能にするように、音響テレメトリリンクが確立されてもよい。図１の例証的システム１０では、例えば、パルス発生器１２は、体内で音波４０を伝送するように適合される音響トランスデューサ３８を含む。いくつかの実施形態では、音響トランスデューサ３８は、パルス発生器１２の種々の構成要素を封入する缶４２の内部に連結される。他の実施形態では、音響トランスデューサ３８は、缶４２の外側に位置し、または、缶４２の上に提供されるフィードスルーを通してパルス発生器１２に連結される。埋込型デバイスで使用することができる一例の音響トランスデューサは、その全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」と題された米国特許第６，１４０，７４０号に記載されている。

センサ１４の筐体４６に連結される音響トランスデューサ４４は、本明細書で詳細に論じられるように、センサ１４を低電力の非動作状態から動作中の励起状態に作動させるために使用される、音波４０を受信するように構成される。一実施形態では、例えば、音波４０は、センサ１４を初期低電力状態から動作状態に起動して、体内の１つ以上の測定値を取得し、次いで、それらの測定値をパルス発生器１２に、別の埋込医療デバイスに、および／または外部医療デバイスまたは介護者サーバに伝送するために、使用することができる。いくつかの実施形態では、音波４０は、センサ１４に電力を供給するために、および／または再充電可能バッテリまたは電力用コンデンサ等の、センサ１４内のエネルギー源を再充電するために使用される。いくつかの実施形態では、音響信号４０は、所望であれば、患者に治療を提供するように治療エネルギーに変換することができる、音響エネルギーを提供する。

図２は、図１の遠隔センサ１４を、非動作中の休止状態と動作中の励起状態とを切り替えて、センサ１４とパルス発生器１２との間を往復する通信を開始するように、音響ウェークアップ信号を提供するための例証的方法４８を示す、概略図である。図２に示されるように、パルス発生器１２は、音響トランスデューサ３８を駆動するために音響ウェークアップ信号５０を生成する。ある実施形態では、音響ウェークアップ信号５０は、遠隔センサ１４を低電力の非動作状態から動作中の励起状態に作動させて、センサ１４とパルス発生器１２および／または患者の身体の内側または外側に位置する１つ以上の他のデバイスとの間を往復する通信を開始するために使用することができる。センサ１４が心臓またはその付近に埋め込まれる圧力センサを含む実施形態では、例えば、音響ウェークアップ信号５０は、センサ１４を作動させ、患者体内の心臓代償不全を予測するためにセンサ１４と通信しているパルス発生器１２または別のデバイスによって使用することができる圧力測定値を取得するために、使用することができる。しかしながら、他の用途が可能である。

ウェークアップ信号５０からの励起時に、パルス発生器１２用の音響トランスデューサ３８は、身体を通して音響パルス４０または一連のパルス４０を伝送する。センサ１４用の音響トランスデューサ４４は、これらの音響パルス４０を受信し、次いで、それらはセンサ１４によって電気信号に変換される。次いで、音響トランスデューサ４４によって生成される電気信号は、センサ１４内の音響ウェークアップ回路５２に供給され、それは、本明細書で詳細に論じられるように、センサ１４の作動または動作停止のいずれかを行うために使用することができる。

身体を通した音響パルス４０の伝達中、身体組織内の音響エネルギーの吸収および拡散は、センサ１４によって受信される音響エネルギーの減衰をもたらす。減衰は、大部分は、身体容量内で分注する音響エネルギーに起因する拡散損失、ならびに体内媒体中の吸収損失、および音響インピーダンスの急激な変化となる場合がある、異なる組織型の間（例えば、軟組織と骨との間）の接合面等の体内媒体の境界における反射損失によるものである。体内で発生する減衰損失の量は、パルス発生器１２とセンサ１４との間の物理的生体構造、音響伝送の周波数、音響トランスデューサ３８、４４の考えられる指向性、ならびに他の要因を含む、いくつかの要因に依存している。

体内媒体の中、および媒体接合面において発生する音響損失の結果として、音響トランスデューサ４４によって受信される音響エネルギーは、伝送音響トランスデューサ３８によって放出されるものよりも有意に低い。このことは、高感度受信トランスデューサ４４を使用することによって部分的に相殺されてもよいが、受信音響トランスデューサ４４によって産生される電気信号の電圧は、典型的には、伝送音響トランスデューサ３８に印加される電圧信号５０よりも小さい。限定ではなく一例として、パルス発生器１２用の圧電トランスデューサ３８は、伝送器から約２５ｃｍ離れて、印加圧力の１ボルトにつき１００Ｐａの音圧を産生することが可能であってもよい。したがって、音響トランスデューサ３８に印可される１２Ｖの方形波励起信号５０は、２５ｃｍ離れて１２００Ｐａの圧力を有する音響パルス４０を産生する。したがって、体内の音響パルス４０の考えられる付加的な減衰による、２０ｄＢの損失は、遠隔センサトランスデューサ４４によって受信される１２０Ｐａの音響信号をもたらす。センサ１４に対する１．５ｍＶ／Ｐａの感度を想定すると、変換から産生される、得られる電圧は、１８０ｍＶである。

図３は、例証的実施形態による音響ウェークアップ回路５２を示す概略図である。図３に示されるように、音響ウェークアップ回路５２は、信号検出器５６と、ラッチ等の作動／動作停止スイッチ５８とを含む。信号検出器５６は、トランスデューサ４４の感度の関数である、トランスデューサ４４によって産生される入力電気信号の振幅に基づいて、電気信号６０を出力する。圧電トランスデューサについては、トランスデューサ４４の感度は、トランスデューサ４４のサイズ、その共振特性、ならびに他の電気および機械的性質に依存している。

いくつかの用途では、音響ウェークアップ回路５２が低ウェークアップ閾値および低電力消費量を有することが望ましい。大振幅ウェークアップパルスと比較して、より少ないエネルギーで低振幅ウェークアップパルスを生成することができ、パルス発生器トランスデューサ４２による低電力消費量をもたらすため、低ウェークアップ閾値が所望される。また、低振幅ウェークアップパルスは、より単純な回路およびトランスデューサ構成を使用して生成することができる。音響ウェークアップ回路５２を作動させるために必要とされる最小閾値は、典型的には、周囲音響雑音、ならびにＲＦエネルギーまたはトランスデューサ４４によって受信される他のエネルギーの受信時に、回路５２がセンサ１４を不注意に誘起することを防止するように選択される。

入力音響信号４０が信号検出器５６の最小閾値を超える場合、信号検出器５６は、作動／動作停止スイッチ５８にその状態を切り替えさせる、電気信号６０を出力する。利用することができる作動／動作停止スイッチの例は、ＳＲラッチ（例えば、交差連結ＮＯＲゲート、交差連結ＮＡＮＤゲート）、Ｄ-ラッチ、およびフリップフロップ（例えば、マスタ・スレーブフリップフロップ、ＪＫフリップフロップ）を含むが、それらに限定されない。作動／動作停止スイッチ５８によって設定された以前の状態に応じて、作動／動作停止スイッチ５８は、センサ１４の制御／処理回路にウェークアップ信号６２（または代替として、パワーダウン信号）を出力し、センサ１４に、非活動中の低電力状態または活動中の励起状態のいずれかに状態を切り替えさせてもよい。例えば、作動／動作停止スイッチ５８が以前に非活動または休止状態に設定されていた場合、信号検出器５６によって出力される電気信号６０の受信は、作動／動作停止スイッチ５８に、その状態を切り替えさせ、センサ１４を作動させて、体内のセンサ測定値を取得する、および／またはパルス発生器１２あるいは他の内部または外部医療デバイスにセンサ測定値を返信する、ウェークアップ信号６２を伝送させる。作動／動作停止スイッチ５８は、その非活動中の低電力状態に戻る直前にシステムが作動／動作停止スイッチ５８をリセットするまで、ウェークアップ信号６２をそのアサート状態で保持する。

図４は、例証的実施形態による埋込型システム６４を示す概略図である。図４の実施形態では、システム６４は、患者から生理学的情報を獲得する、および／または患者に治療を提供するために構成される、埋込型医療デバイス６６と、無線リンク７０を介して埋込型デバイス６６と相互作用するために構成される、外部取付可能デバイス６８とを含む。例えば、外部デバイス６８は、埋込型デバイス６６から生理学的情報を無線で受信してもよく、および／または埋込型デバイス６６に治療コマンドを無線で伝送してもよい。いくつかの実施形態では、別の埋込型医療デバイス（図示せず）は、その全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ｂｏｄｙ Ａｔｔａｃｈａｂｌｅ Ｕｎｉｔ Ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された米国特許出願第１１／３７３，００５号に記載されている方式で、直接または外部デバイス６８を介して間接的のいずれかで、埋込型デバイス６６と無線で相互作用してもよい。いくつかの実施形態では、埋込型システム６４は、外部補助計算デバイス、例えば、デスクトップまたは携帯用コンピュータ、および／または介護者サーバあるいはデータベース（図示せず）を備えてもよい。

埋込型デバイス６６は、その間に埋込型デバイス６６がエネルギーを消費して埋込型デバイス６６の意図された医療機能を果たす、動作状態と、その間に埋込型デバイス６６がその意図された医療機能を現在のところ果たしておらず、エネルギー消費回路の大部分または全体の電源が切れている、スタンバイ状態との間で、選択的に設置される。埋込型デバイス６６は、外部デバイス６８によって動作状態に起動されるまで、スタンバイ状態のままである。いくつかの実施形態では、前述のように、外部デバイス６８は、埋込型デバイス６６を作動させるように作動またはウェークアップコマンドまたは信号を伝送することが可能である。外部デバイス６８はまた、埋込型デバイス６６を動作停止する、休止コマンドまたは信号を伝送するように構成することもできる。いくつかの実施形態では、埋込型デバイス６６は、ある期間が経過した後、または特定の医療機能が果たされた後に、自動的に動作停止してもよい。

いくつかの実施形態では、埋込型デバイス６６は、患者の組織内の深部、例えば、心臓または隣接する解剖学的構造の中または付近での埋込のために構成される。外部デバイス６８は、（例えば、４０ｋＨｚの比較的低い周波数における）音響エネルギーを使用して、特に、組織を通して音響エネルギーを伝送および受信することによって、埋込型デバイス６６と無線で通信してもよい。いくつかの実施形態では、外部デバイス６８は、音響エネルギーを使用して埋込型デバイス６６から生理学的情報を無線で受信してもよく、および／または埋込型デバイス６６を制御または稼働するように音響エネルギーを伝送してもよい。外部デバイス６８はまた、埋込型デバイス６６を充電するように音響エネルギーを伝送してもよい。

埋込型デバイス６６と外部デバイス６８との間の音響無線リンク７０に信頼性があることを確実にするために、外部デバイス６８は、患者の皮膚と密接に接触して配置される。ある実施形態では、例えば、外部デバイス６８は、リストバンド型取付機構を使用して、患者の手首に取り付けられる。代替として、他の実施形態では、外部デバイス６８は、患者の腕、首、胸、大腿、または膝等の患者身体の他の部分に取付可能である。外部デバイス６８は、ストラップ、パッチ、または外部デバイス６８の音響的活性構成要素の少なくとも一部と患者の身体との間の接触を確保するための任意の他の手段等の、任意の種類の取付機構を使用することができる。制御デバイスを患者にしっかりと固定する種々の手段に関する、さらなる詳細は、その全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌｌｙ Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」と題された米国特許第７，２８３，８７４号で提供されている。

代替として、医療デバイス６６の埋込は表在性であり（例えば、皮膚の直下）、無線リンク７０は、無線周波数（ＲＦ）または誘導リンクを介する等、非音響的である。この場合、無線通信用の標準ＲＦ技術を医療デバイス６６および外部デバイス６８に組み込むことができる（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^(R)ＲＦ技術）。

図１を参照して、埋込型デバイス６６の構造をさらに説明する。診断デバイス６６は、ケーシング７２と、稼働要素７４と、制御／処理回路７６と、エネルギー貯蔵デバイス７８と、音響トランスデューサ８２、信号検出器８４、および動作停止／作動スイッチ構成要素８６を含む音響スイッチ８０を含む。

ケーシング７２は、埋込型デバイス６６の内部構成要素の全てを収容し、好適な生体適合性材料から成り、診断デバイス６６の外側の環境から構成要素を単離するように密閉されている。埋込型デバイス用のケーシングの構造に関する、さらなる詳細は、その全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｅｍ」と題された、米国特許第６，７６４，４４６号に記載されている。

稼働要素７４は、測定された生理学的パラメータに関連する信号を生成する、任意の所望のバイオセンサであってもよい。そのような生理学的パラメータは、圧力、温度、電気インピーダンス、位置、ひずみ、ｐＨ、血流、放射線レベル、グルコースレベル、および均等物を含んでもよいが、それらに限定されない。所望であれば、付加的なセンサが他の生理学的パラメータの測定のために提供されてもよい。稼働要素７４または付加的な稼働要素はまた、患者に治療、例えば、薬剤送達または神経刺激を提供する、任意の所望のバイオアクチュエータであってもよい。

制御／処理回路７６は、稼働要素７４を作動させる、または制御するための回路を含む。例えば、稼働要素７４がバイオセンサである場合、制御／処理回路７６の制御下で、稼働要素７４によって感知される生理学的パラメータが測定されてもよく、得られる生理学的情報は、当業者によって理解されるように、埋込型デバイス６６が動作停止されるまで、または固定された所定時間にわたって、継続的または周期的のいずれかで、埋込型デバイス６６から音響トランスデューサ８２を介して無線で伝送されてもよい。稼働要素７４が制御／処理回路７６の制御下にある場合、事前にプログラムされたプロトコルを使用して、稼働要素７４によって治療が提供されてもよい。

制御／処理回路７６はまた、内部で使用するために、稼働要素７４から受信されるデータおよび／またはコマンド等の情報を記憶するためのメモリを含んでもよい。制御／処理回路７６は、音響トランスデューサ８２を介して患者取付可能デバイス６８に音響信号を無線で伝送するための発振器または他の回路、音響トランスデューサ８２を介して患者取付可能デバイス６８から音響信号を無線で受信するための信号検出回路、および／または、受信した信号を分析、解釈、および／または処理するためのプロセッサを含んでもよい。制御／処理回路７６は、稼働要素７４および外部デバイス６８によって受信される信号を分析、解釈、および／または処理するためのプロセッサを含んでもよい。制御／処理回路７６は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、Ｘｅｍｉｃｓから入手可能なＣｏｏｌＲＩＳＣプロセッサまたは他のプログラム可能デバイス等の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）互換デバイス、および／または、データを収集、分析、記憶するため、および埋込型デバイス６６の稼働を制御するための任意の他のハードウェアコンポーネントまたはソフトウェアモジュールとして構成することができる。

エネルギー貯蔵デバイス７８は、バッテリおよび／またはコンデンサ等の種々の公知のデバイスのうちのいずれかであってもよい。図１の図示した実施形態では、エネルギー貯蔵デバイス７８は、コンデンサおよび一次再充電不可バッテリの両方を含む。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵デバイス７８は、活発に放電されない限り、電気エネルギーを実質的に無限に貯蔵することが可能である。加えて、エネルギー貯蔵デバイス７８は、外部源から、特に、外部デバイス６８から、または別の外部デバイスから誘導的に埋込型デバイス６６に伝送された音響エネルギーから、充電されることが可能であってもよい。

外部で生成された音響作動またはウェークアップ信号に応答して、音響スイッチ８０は、埋込型デバイス６６を、エネルギー貯蔵デバイス７８から制御／処理回路７６または稼働するために電流を必要とする任意の他の回路への電流の伝達が実質的に防止される、スタンバイ状態から、エネルギー貯蔵デバイス７８から制御／処理回路７６または稼働するために電流を必要とする任意の他の回路への電流の伝達が許容される、動作状態に設置するように構成される。とりわけ、埋込型デバイス６６がスタンバイ状態である時、エネルギー貯蔵デバイス７８からの電流消費は実質的になく、典型的には約５０ｎＡ未満、好ましくは２０ｎＡ未満であり、その結果として、埋込型デバイス６６は、作動されるまで事実上無限にスタンバイ状態のままであってもよい。したがって、埋込型デバイス６６は、よりエネルギー効率が良く、したがって、能動幅器、検出器、および制御回路を維持するように、「受動」状態において少なくとも少量の電流を継続的に引き出す埋込型デバイスよりも小さい、エネルギー貯蔵デバイスを必要とする。

いくつかの実施形態では、音響スイッチ８０は、音響スイッチ８０を閉鎖するために必要とされる作動信号の大きさが減少されるように、ＤＣ電圧でバイアスをかけられる。音響作動信号に応答して、音響スイッチ８０は、時変電気信号を内部生成し、いくつかの実施形態では、ＡＣ電気信号を内部生成する。ある実施形態では、音響スイッチ８０を閉鎖するようにＤＣ電圧バイアスが付加され、それにより、埋込型デバイス６６のウェークアップ感度を強化する。信頼性のある切替を達成するために、ＡＣ電気信号は、ＤＣ電圧バイアスと組み合わせられると音響スイッチ８０を閉鎖するのに十分である電圧において生成される。

ある実施形態では、音響トランスデューサ８２は、音響信号を伝送および受信するために構成される、１つ以上の圧電トランスデューサ要素を含む。いくつかの実施形態では、音響トランスデューサ８２は、外部デバイス６８から無線で受信される音響信号の大きさに比例する電気信号を生成し、次いで、それは埋込型デバイス６６が動作状態である時に制御／処理回路７６に伝達される。同様に、音響トランスデューサ８２は、埋込型デバイス６６が動作状態である時に制御／処理回路７６から伝達される電気信号の大きさに比例する音響信号を生成し、次いで、それは外部デバイス６８に無線で伝送される。

動作状態中に、音響スイッチ８０が閉鎖され、電気信号は、信号検出器８４および動作停止／作動スイッチ構成要素８６からの妨害なしで、音響トランスデューサ８２と制御／処理回路７６との間を双方向に通過する。いくつかの実施形態では、音響トランスデューサ８２は、信号検出器８６および動作停止／作動スイッチ構成要素８６と並列して制御／処理回路７６に連結される。他の実施形態では、音響トランスデューサ８２は、信号検出器８４および動作停止／作動スイッチ構成要素８６と直列して制御／処理回路７６に連結される。前述のように、音響作動またはウェークアップ信号は、埋込型デバイス６６がスタンバイ状態である時に埋込型デバイス６６を作動させるために使用することができる。スタンバイ状態である時に、電気信号は、制御／処理回路７６に送られないが、むしろ音響スイッチ８０を閉鎖するように単独で作用する。

代替実施形態では、テレメトリリンクを確立するために、音響トランスデューサの代わりに電磁または磁気トランスデューサ（例えば、アンテナ）が使用される。アンテナは、無線周波数（ＲＦ）スペクトル内の電磁エネルギーまたはパルス磁気エネルギーを伝送および受信するための標準的アンテナという形をとってもよい。特に、アンテナは、外部デバイス６８から無線で受信される電磁／磁気信号の大きさに比例する電気信号を生成し、次いで、それは埋込型デバイス６６が動作状態である時に制御／処理回路７６に伝達される。同様に、アンテナは、制御／処理回路７６から伝達される電気信号の大きさに比例する電磁／磁気信号を生成し、次いで、それは埋込型デバイス６６が動作状態である時に外部デバイス６８に無線で伝送される。アンテナによって生成される電気信号は、上記のような音響トランスデューサ８２によって生成される電気信号と同じ方式で、埋込型デバイス６６を作動させるために使用されてもよい。

信号検出器８４は、動作停止／作動スイッチ構成要素８６を介して埋込型デバイス６６をさせるように、作動トリガ信号をさせるために構成される。作動トリガ信号は、音響トランスデューサ８２によって生成されるＡＣ電気信号が特定の電圧閾値を超えると、特に、ＤＣバイアス電圧レベルと組み合わせたＡＣ電気信号の電圧レベルが信号検出器８４の電圧閾値を超えると、信号検出器８４によって生成される。

動作停止／作動スイッチ構成要素８６は、作動されると、それを通って電流がエネルギー貯蔵デバイス７８から制御／処理回路７６に送達される、構成要素である。信号検出器８４による作動トリガ信号の生成に応答して、電流が制御／処理回路７６へと流れることを可能にするようにスイッチ構成要素８６が作動され、それにより、埋込型デバイス６６を動作状態に設置する。スイッチ構成要素８６はまた、電流が制御／処理回路７６へと流れることを防止するように作動することもでき（例えば、制御／処理回路７６からの制御信号によって）、それにより、埋込型デバイス６６をスタンバイ状態に設置する。

いくつかの実施形態では、スイッチ構成要素８６は、埋込型デバイス６６内の他の回路を制御して、調節電源を有効化するため、および動作状態とスタンバイ状態との間でデバイス６６を移行させるため等に、さらに使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、信号検出器８４による作動信号は、常に存在している電源上のスイッチと直列である回路７６の代わりに、制御／処理回路７６に電力供給する調節電源を有効化するために使用される。

埋込型デバイス６６を作動させるためには、信号が音響トランスデューサ８２によって受信されるまで、外部デバイス６８から患者の身体の中へ（例えば、埋込型デバイス６６の場所に向かった方向で）、１つ以上の作動音響エネルギー波または信号を伝送することができる。音波による励起時に、音響トランスデューサ８２は、スイッチ構成要素８６を閉鎖、開放、あるいは作動させるために使用されるトリガ信号を信号検出器８４に生成させる、電気信号を生成する。音響スイッチの一般的な構造および機能に関する、さらなる詳細は、その全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｓ Ｗｉｔｈｉｎ Ｔｈｅ Ｂｏｄｙ」と題された、米国特許第６，６２８，９８９号で開示されている。

ある実施形態では、外部デバイス６８は、小型で携帯用のバッテリ稼働式デバイスである。図４の例証的実施形態では、外部デバイス６８は、ケーシング８８と、オンボードセンサ９０と、音響トランスデューサ９２と、制御／処理ユニット９４と、音声／視覚ユーザフィードバックデバイス９６と、エネルギー貯蔵デバイス９８とを含む。

ケーシング８８は、外部デバイス６８の構成要素を収容し、プラスチック等の好適な材料から成る。いくつかの実施形態では、ケーシング８８は、患者によって快適に保持または装着されるようにサイズ決定され、成形される。センサ９０は、気圧センサ等の、測定されたパラメータに比例する信号を生成する、任意の所望のセンサであってもよい。外部デバイス６８は、ＥＣＧ電極センサ、全身血圧センサ、姿勢センサ、グローバルポジショニングセンサ（ＧＰＳ）、活動センサ、温度センサ、タイマ、および／または酸素濃度計等の、１つ以上の付加的なセンサ（図示せず）を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、音響トランスデューサ９２は、音響信号の伝送および受信の両方を行うために構成される。音響トランスデューサ９２は、音響トランスデューサ９２によって受信される音響エネルギーの大きさに比例する電気信号を生成し、次いで、それは制御／処理回路９４に伝達される。同様に、制御／処理回路９４から音響トランスデューサ９２に伝達される電気エネルギーの大きさに比例する音響信号を生成する。小型外形の外部ユニットで使用することができる音響トランスデューサの一例は、その全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」と題された、米国特許第１１／２８７，５５７号で開示されている。代替として、埋込型デバイス６６との通信が電磁または磁気テレメトリリンクを介して達成される場合、外部デバイス６８は、代替として、音響トランスデューサの代わりにアンテナを含んでもよい。

制御／処理回路９４は、センサ９０を作動させる、または制御するため、およびセンサ９０から信号を受信するための回路を含む。いくつかの実施形態では、制御／処理回路９４は、音響トランスデューサ９２を介して埋込型デバイス６６に音響信号を無線で伝送するための発振器または他の回路を含む。制御／処理回路９４はまた、いくつかの実施形態では、音響トランスデューサ９２を介して埋込型デバイス６６から、または外部デバイス６８に連結される別の音響トランスデューサから、音響信号を無線で受信するための信号検出回路も含むことができる。

いくつかの実施形態では、制御／処理回路９４は、受信した信号を分析、解釈、および／または処理するためのプロセッサと、内部で使用するために処理された情報および／またはコマンドを記憶するためのメモリとを含む。制御／処理回路９４は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、Ｘｅｍｉｃｓから入手可能なＣｏｏｌＲＩＳＣプロセッサまたは他のプログラム可能デバイス等の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）互換デバイス、および／または、データを収集、分析、記憶し、外部型デバイス６８の稼働を制御するための任意の他のハードウェアコンポーネントまたはソフトウェアモジュールとして構成することができる。

ユーザフィードバックデバイス９６は、埋込型デバイス６６またはオンボードセンサ９０からの測定値を患者に提示するため（例えば、圧力測定値を表示するため）の画面、スピーカ、および／または触覚フィードバック手段を含むことができる。エネルギー貯蔵デバイス９８は、バッテリおよび／またはコンデンサ等の種々の公知のデバイスのいずれかであってもよい。いくつかの実施形態では、外部デバイス６８は、情報およびプログラム、デバッギングデータおよびアップグレードをダウンロードまたはアップロードするために、インターネット、携帯電話、および／または他の有線あるいは無線手段に接続するためのインターフェースを含む。いくつかの実施形態では、この接続はまた、エネルギー貯蔵デバイス９８を充電するために使用されてもよい。

図５は、図４の埋込型システムで使用することができる音響スイッチの例証的実施形態を示す、回路図である。図５に示されるように、音響トランスデューサ８２は、音響信号によって励起される時に、音響トランスデューサ８２によって生成されるＡＣ電気信号を表す小型信号正弦波電源Ｓ１、およびトランスデューサ８２への固有静電容量を表すコンデンサＣ１として、モデル化することができる。信号検出器８４は、ＡＣ電気信号を受信するために音響トランスデューサ８２の出力に連結される入力端子ＩＮと、作動トリガ信号を印加するために動作停止／作動スイッチ構成要素８４の入力に連結される出力端子ＯＵＴとを備える。信号検出器８４は、エネルギー貯蔵デバイス７８に由来する供給電圧Ｖｃｃによって電力供給される。信号検出器８４は、ＡＣ電気信号に応答して作動トリガ信号を生成するトリガ要素１００、および入力端子ＩＮにＤＣ電圧バイアスを提供するＤＣバイアス要素１０２に、機能的に分けることができる。

ＤＣバイアス要素１０２は、信号検出器８４の入力においてＤＣバイアス電圧を印加することによって、ＤＣ電圧レベルでトリガ要素１００にバイアスをかけ、それにより、ＡＣ電気信号が信号検出器８４に作動トリガ信号を生成させる、特定の電圧閾値を設定する。以下でさらに詳細に記載されるように、ＤＣバイアス要素１０２は、トリガ要素１００自体の内側に組み込まれてもよく、またはトリガ要素１００の周辺にあってもよく、直接または間接的のいずれかで信号検出器８４の入力に作用してもよい。使用時、ＤＣバイアス要素１０２は、音響トランスデューサ８２によって生成されるＡＣ電気信号に付加されるＤＣバイアス電圧を提供し、したがって、作動トリガ信号を生成するために必要なエネルギーレベルを低減する。

信号検出器８４は、電圧バイアス要素１０２がない場合に必要とされる音響信号レベルと比較して、より低い音響信号レベルに応答して、作動トリガ信号を生成するように構成される。図５の図示した実施形態では、ＤＣバイアス要素１０２は、作動トリガ信号を生成するために必要なレベルのすぐ下のレベルまで、信号検出器１００にバイアスをかける。下記のように、ＤＣバイアス要素１０２によって生成されるＤＣ電圧は、静的であってもよく、エネルギー貯蔵デバイス８０からいくらかの電流を消費することによって産生されてもよく、または、動的に外部作動信号に由来してもよい。

図５の例証的実施形態では、動作停止／作動スイッチ構成要素８６は、信号検出器８４と負荷（制御／処理回路７６のインピーダンスを表す）との間に連結されて示され、３つのＭＯＳＦＥＴトランジスタＱ１−Ｑ３と、２つの抵抗器Ｒ１およびＲ２と、スイッチＳ１とを含む。トランジスタＱ１は、Ｐ型トランジスタであり、トランジスタＱ２およびＱ３は、Ｎ型トランジスタである。埋込型デバイス６６がスタンバイ状態である時、トランジスタＱ１−Ｑ３の全てはオフとなる。このオフ状態を維持するために、トランジスタＱ１−Ｑ３のゲートは、プルダウン抵抗器Ｒ１およびプルアップ抵抗器Ｒ２によってバイアスをかけられる。Ｐ型トランジスタＱ１のゲートは、供給電圧Ｖｃｃにバイアスをかけられ、Ｎ型トランジスタＱ２およびＱ３のゲートは、接地にバイアスをかけられる。この静止期中に、スイッチＳ１が閉鎖され、電流が制御／処理回路７６に流れない。したがって、エネルギー貯蔵デバイスが供給電圧Ｖｃｃに連結され、接地がスイッチ構成要素８６に接続されるが、非常に少量の電流しかエネルギー貯蔵デバイスから引き出されない。

音響トランスデューサ８２が外部音響作動信号（例えば、トランスデューサの共振周波数等の特定の周波数を有する信号）を検出すると、音響トランスデューサ８２は、信号検出器８４の閾値電圧を超えるようにＤＣバイアス電圧と組み合わせられる、ＡＣ信号を生成する。結果として、作動トリガ信号（Ｖｃｃからより小さい値への電圧の降下によって表される）が信号検出器８４によって出力される。この電圧の降下は、Ｐ型トランジスタＱ１のスイッチをオンにし、トランジスタＱ１およびプルダウン抵抗器Ｒ１を通って伝導し始める。トランジスタＱ１を通って流れる電流の結果として、トランジスタＱ１のドレインならびにトランジスタＱ２およびＱ３のゲート上の電圧が、実質的にゼロからトランジスタＱ２およびＱ３をオンにするのに十分な量まで増加する。

この電圧の増加は、トランジスタＱ２およびＱ３のスイッチをオンにする。結果として、トランジスタＱ２が抵抗器Ｒ２を通って伝導し始め、トランジスタＱ３が負荷を通って伝導し始め、それにより、制御／処理回路７６へ電流を伝導し、埋込型デバイス６６を作動させる。トランジスタＱ２を通って流れる電流の結果として、信号検出器８４が作動トリガ信号を現在出力しているか否かに関係なく、トランジスタＱ１のゲートが、トランジスタＱ２を通して接地に接続される。この段階で、たとえ音響トランスデューサ８２によって生成される電圧が実質的にゼロまで低減され、信号検出器８４が作動トリガ信号の生成を停止しても、トランジスタＱ１−Ｑ３は、伝導状態にラッチされる。したがって、電流は、スイッチＳ１が開放されるまで制御／処理回路７６に流れ続ける。

スイッチ構成要素８６を動作停止または開放するためには、スイッチＳ１が開放されなければならない（例えば、制御／プロセッサ回路７６によって）。これが発生した場合、トランジスタＱ１のゲートがＶｃｃまで増加する。次いで、トランジスタＱ１のスイッチがオフとなり、それにより、トランジスタＱ２およびＱ３のスイッチをオフにする。この状態で、電流が制御／処理回路７６へと流れることを停止し、それにより、たとえスイッチＳ１が再び閉鎖されても、埋込型デバイス６６をそのスタンバイ状態に戻す。スイッチ構成要素８６は、音響トランスデューサ８２から音響作動信号を受信すると、その動作状態に戻るのみである。

いくつかの実施形態では、図５に示されるものに加えて、他の種類のスイッチ構成要素を使用することができる。例えば、スイッチがオンになると少ない電流を引き出してもよい、セット・リセットフリップフロップ等の相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）回路、電気機械スイッチ、または、作動トリガ信号に応答してエネルギー貯蔵デバイス７８から制御／処理回路７６への電流の流れを選択的に許容／防止することができる、任意の他のスイッチを使用して、切替操作が行われてもよい。利用することができる他の切替構成要素の例は、ＳＲラッチ（例えば、交差連結ＮＯＲゲート、交差連結ＮＡＮＤゲート）、Ｄ-ラッチ、およびフリップフロップ（例えば、マスタ・スレーブフリップフロップ、ＪＫフリップフロップ）を含むが、それらに限定されない。

図６は、図４の埋込型システムで使用することができる音響スイッチ１０４の別の例証的実施形態を示す、回路図である。音響スイッチ１０４は、埋込型デバイス６６のウェークアップ感度をさらに強化するように、信号検出器８４が２つの音響トランスデューサ１０６、１０８に連結されることを除いて、図４に図示された音響スイッチ８０と同様である。例えば、トリガ要素１００がトランジスタという形をとる場合、第１のトランスデューサ１０６をトランジスタのゲートまたはベースに連結することができ、第２のトランスデューサ１０８をトランジスタの電源またはエミッタに連結することができる。こうして、ゲート・電源電圧またはベース・エミッタ電圧が増加され、それにより、ドレインまたはコレクタプルダウン電圧を増加させる。作動トリガ信号を生成するために必要とされる、得られる電圧閾値は、図５に図示された単一トランスデューサの実施形態の約半分となる。場合によっては、この配設は、２つのトランスデューサ１０６、１０８が単純に直列に接続された場合に見られる、強化された寄生効果を回避してもよい。

図６に図示されたトランスデューサ配設は、ＤＣバイアス要素１０２と組み合わせて示されているが、他の実施形態では、トランスデューサ配設は、信号検出器８４にＤＣバイアスをかけることなく実装され得る。さらに、いくつかの実施形態では、作動トリガ信号を生成するために必要とされる電圧閾値をさらに低減するために、３つ以上の音響トランスデューサが使用される。いくつかの実施形態では、例えば、電圧閾値を低減するために、一連のトランスデューサ要素が使用される。

信号検出器８４およびＤＣバイアス要素１０２は、種々の方法のうちのいずれか１つによって実装することができる。図７に図示された一実施形態では、例えば、信号検出器１１０は、入力端子ＩＮに容量的に連結された制御ゲートｇを有するＮ型ランジスタＱ１と、負荷Ｒ１を介して供給電圧Ｖｃｃに連結されたドレインｄと、接地に連結された電源ｓとを含む。入力端子ＩＮにおける電圧がトランジスタＱ１の電圧閾値を超えない（すなわち、信号検出器１１０が信号を検出しない）と、出力端子ＯＵＴ上の電圧がＶｃｃと等しくなるように電流が抵抗器Ｒ１を通って流れない。入力端子ＩＮにおける電圧がトランジスタＱ１の電圧閾値を超える（すなわち、信号検出器１１０が信号を検出する）と、出力端子ＯＵＴにおける電圧が降下するように、電流が負荷抵抗器Ｒ１を通って流れ、それにより、作動トリガ信号を産生する。

いくつかの実施形態では、トランジスタＱ１は、標準ＭＯＳＦＥＴ構造と、制御ゲートｇの下の酸化物に埋設された付加的な導電性板ｆｇ（フローティングゲートとして知られる）とを備える、フローティングゲートＭＯＳＦＥＴ（ＦＧＦＥＴ）である。この場合、標準ＭＯＳＦＥＴ構造は、トリガ要素１００としての機能を果たし、フローティングゲートｆｇは、ＤＣバイアス要素１０２としての機能を果たす。ＦＧＦＥＴは、当技術分野で周知であり、電気的消去可能・プログラム可能読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）およびフラッシュメモリ等の構成要素で一般的に使用されている。メモリに関して、ＦＧＦＥＴは、得られるＦＥＴの電圧閾値に対する捕獲電荷の効果を利用することによって稼働する。特に、電荷は、フローティングゲートｆｇを往復して移動され、メモリビットの状態として回路によって検出することができる、閾値変化をもたらす。

トランジスタＱ１の制御電圧は、フローティングゲートｆｇで捕獲された電荷に起因するＤＣバイアス電圧に加えて、制御ゲートｇ（標準ＭＯＳＦＥＴにあるような）上の電圧から成る。したがって、フローティングゲートｆｇ上に貯蔵される正電荷は、トランジスタＱ１がより高い実効ゲート電圧を有するように、音響トランスデューサ８２によって入力端子ＩＮに印加されるＡＣ電圧を増大させる。図示した実施形態では、作動トリガ信号を産生するために信号検出器１１０用の入力端子ＩＮにおいて必要とされるＡＣ電圧を最小限化するように、トランジスタＱ１の閾値電圧を可能な限り低下させる一方で、容認可能に低い割合の誤作動を依然として確実にする方式で、正電荷がフローティングゲートｆｇ上に貯蔵される。言い換えれば、トランジスタＱ１は、プロセス変動の存在下でさえ、埋込型デバイス６６の作動感度を最大限化するように、伝導の閾値付近にバイアスをかけられる。フローティングゲートｆｇ上の正電荷は、埋込型デバイス６６の製造中に設定することができる。代替として、または加えて、電荷は、埋込型デバイス６６の動作状態中に、オンボード電子回路によってフローティングゲートへ移動されてもよい。

図８は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１１２を示す、回路図である。図８に示されるように、信号検出器１１２が、ＦＧＦＥＴの埋設フローティングゲートの上方に溶着された複数の制御ゲートｇ１、ｇ２を持つ標準ＭＯＳＦＥＴ構造を含む、多重入力フローティングゲートＭＯＳＦＥＴ（ＭＩＦＧＦＥＴ）を備えるＮ型トランジスタＱ１を含むことを除いて、信号検出器１１２は、図７の信号検出器１１０と同様である。再度、標準ＭＯＳＦＥＴ構造は、トリガ要素１００としての機能を果たし、フローティングゲートｆｇは、ＤＣバイアス要素１０２としての機能を果たす。制御ゲートｇ１、ｇ２は、フローティングゲートｆｇに容量的に連結され、一方の制御ゲートｇ１が入力端子ＩＮに連結され、他方の制御ゲートｇ２が供給電圧Ｖｃｃに連結される。

各制御ゲート静電容量は、フローティングゲートｆｇにわたった制御ゲートｇ１、ｇ２の重複の物理的面積に比例する。フローティングゲートｆｇ上に貯蔵された電荷がない場合、実効ゲート電圧は、静電容量によって付与されている重み付けによる（すなわち、２つの制御ゲートｇ１、ｇ２の面積の比による）、２つの制御ゲート電圧の加重和である。供給電圧Ｖｃｃに連結される制御ゲートｇ２は、フローティングゲートｆｇに電荷を供給し、それにより、そうでなければ製造工程中に行われる、絶縁酸化物を通して電荷を注入する必要性を排除する。電位がフローティングゲートｆｇに継続的に印加されるため、ＭＩＦＧＦＥＴの使用は電化漏洩に対して感度が低いが、供給電圧Ｖｃｃが安定していなければ、図７の単一ゲートＦＧＦＥＴの使用が採用されてもよい。代替として、制御ゲートｇ２がＤＣバイアスの一部を供給してもよく、ＤＣバイアスの残りの部分は、フローティングゲートｆｇに貯蔵された電荷によって供給される。このことは、例えば、制御ゲートｇ２がＤＣバイアスの大部分を提供する一方で、貯蔵された電荷が埋込型デバイス６６の製造および／または操作中に微調整を可能にする時に、有用となる。

別の実施形態では、図７に図示されたトランジスタＱ１は、強誘電体ＦＥＴの形をとることができる。ＦＥＴ上のバイアス電位は、強誘電体材料中に存在する永久電気双極子によって供給されてもよい。この場合、ＦＥＴは、Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｉｓｈｉｗａｒａ， Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＦＥＴ-Ｔｙｐｅ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅｍｏｒｉｅｓ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｖｏｌ．１， Ｎｏ．１， Ｍａｒｃｈ ２００１、およびその全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｓｉｎｇｌｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｎｏｎ-ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ」と題された米国特許第６，９６０，８０１号に記載されているもの等の、金属・強誘電体・絶縁体・半導体（ＭＦＩＳ）構造を備える。その中に記載されているように、通常のＦＥＴゲート酸化物は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ）、またはストロンチウムビスマスタンタライト酸化物（ＳＢＴ）等の材料を含む、薄い強誘電体層（ＤＣバイアス要素としての機能を果たす）に置換される。

強誘電体ＦＥＴの電圧閾値は、強誘電体ゲート材料の永久分極を誘導することによって、上昇または低下させることができる。こうして、図７および８に図示されたトランジスタＱ１と同様に、ゲート上に貯蔵される正電荷は、トランジスタＱ１のゲートがより高い実効ゲート電圧を得るように、音響トランスデューサ８２によって入力端子ＩＮに印加されるＡＣ電圧を増大させ、それにより、作動トリガ信号を産生するために信号検出器８４用の入力端子ＩＮにおいて必要とされるＡＣ電圧を最小限化する。

図９は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１１４を示す、回路図である。図９に示されるように、Ｎ型トランジスタＱ１が、トリガ要素１００としての機能を果たす標準ＭＯＳＦＥＴを備えることを除いて、信号検出器１１４は、図７の信号検出器１１０と同様である。フローティングゲートの代わりに、信号検出器１１４は、上記のように、正弦波電源Ｓ１およびコンデンサＣ１としてモデル化することができる、音響トランスデューサ８２の固有静電容量に、ＤＣ電荷を印加することによって、トランジスタＱ１のゲートにバイアスをかける、ＤＣバイアス要素を含む。代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ（図示せず）（または、電磁あるいは磁気通信手段の場合、アンテナ）を充電することができる。

コンデンサＣ１を通る接地へのＤＣ経路がないため、このＤＣ電圧は、音響トランスデューサ８２を通して電流を流れさせない。音響トランスデューサ８２に印加されるＤＣ電圧は、典型的には、トランジスタＱ１の電圧閾値のすぐ下のレベルである。したがって、以前の実施形態のように、音響トランスデューサ８２上に貯蔵される正電荷は、トランジスタＱ１のゲートがより高い実効ゲート電圧を有するように、音響トランスデューサ８２によって入力端子ＩＮに印加されるＡＣ電圧を増大させ、それにより、作動トリガ信号を産生するために信号検出器１１４用の入力端子ＩＮにおいて必要とされるＡＣ電圧を最小限化する。

図９の実施形態では、音響トランスデューサ８２に電圧を印加するＤＣバイアス要素は、内蔵バッテリＢ１を含む。バッテリＢ１の電圧は、陰極および陽極材料の適切な選択によって、所望の電圧に設計されてもよい。例えば、金陰極およびニッケル陽極の使用は、低電圧ＦＥＴならびに低電流双極デバイスにとって適切なバイアス電圧である、約３００ｍＶのバッテリ電圧をもたらしてもよい。とりわけ、バッテリＢ１から接地までのＤＣ電流経路がなく、その結果として、バッテリＢ１から電流が引き出されない。トランスデューサ８２によって生成される時変電気信号がバッテリＢ１を通して接地に短絡されず、したがってトランジスタＱ１のゲートに印加されるように、音響トランスデューサ８２を低インピーダンスバッテリＢ１から分断するために抵抗器Ｒ２が提供される。バッテリＢ１から抽出される唯一の電流は、時変電気信号自体に起因し、時変電気信号の生成中に、抵抗器Ｒ１を通していくらかの電流を流れさせる。しかしながら、この電流漏洩はごくわずかであり、したがって、バッテリＢ１の寿命は、その自己放電率のみによって制限される。

図１０は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１１６を示す、回路図である。図１０に示されるように、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）の固有静電容量Ｃ１に印加されるＤＣバイアス電位が、エネルギー貯蔵デバイス７８に由来することを除いて、信号検出器１１６は、図９に図示された信号検出器１１４と同様である。いくつかの実施形態では、ＤＣバイアス要素は、供給電圧ＶｃｃとトランジスタＱ１のゲートとの間に連結される抵抗器Ｒ２と、トランジスタＱ１のゲートと接地との間に連結される抵抗器Ｒ３とを含む、分圧器を備え、それにより、トランスデューサ８２にわたってＤＣバイアス電圧を提供する。ある実施形態では、分圧器は、抵抗器分配器であり、それは以下の式に基づく信号と同等のＤＣバイアスを付加する。

抵抗器Ｒ２およびＲ３の値は、典型的には、比較的高くなるように（例えば、１０数メガオームまたは数ギガオーム）選択されるため、ごくわずかな電流が分圧器にわたって流れる。トランスデューサ８２およびトランジスタＱ１のゲートのＤＣインピーダンスが相当に大きくなる（例えば、テラオーム範囲またはそれ以上）傾向があるため、分圧器を通る電流は、無視できるほど小さくすることもできる。例えば、いくつかの実施形態では、約２０ｐＡ〜２０ｎＡの範囲の電流を使用することができ、それは、低すぎて電子機器を稼働できないが、十分な期間が経過した後にトランスデューサ８２の固有静電容量Ｃ１を充電するのに十分である、典型的な半導体漏洩電流と同様である。

ごくわずかな量の電流を使用して、エネルギー貯蔵デバイス７８からＤＣバイアスを導出する、種々の付加的な方法がある。例えば、抵抗器Ｒ３は、伝導の直前にダイオード電圧と等しい電圧を産生することができる、トランジスタまたはダイオードに置換することができる。これには、供給電圧Ｖｃｃに対して比較的無感度であるという利点がある。同様に、抵抗器Ｒ３は、その領域が電流ミラー構成のＭＯＳＦＥＴＱ１の領域と明確な関係を有する、ダイオード接続ＭＯＳＦＥＴに置換されてもよい。こうして、Ｒ１を通って流れる静止電流は、Ｒ２を通る電流と所望の関係となるように正確に制御されてもよい。このことは、静止電流が所望の作動閾値について最小限化される、回路の最適稼働点を達成してもよい。他の実施形態では、抵抗器Ｒ２は、逆バイアス漏洩ダイオードまたは漏洩トランジスタ、または非常に長いチャネルを持つＭＯＳＦＥＴトランジスタ等の、超高インピーダンスデバイスに置換することができる。非常に高い抵抗器の値は、シリコン型では産生しにくいため、これは、モノリシック超大規模集積（ＶＬＳＩ）実装において有用であってもよい。

図１１は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１１８を示す、回路図である。図１１に示されるように、保持コンデンサを使用して、ＤＣバイアス電位が音響トランスデューサ８２に印加されることを除いて、信号検出器１１８は、図９に図示された信号検出器１１４と同様である。いくつかの実施形態では、ＤＣバイアス要素は、抵抗器Ｒ２を介してトランジスタＱ１のゲートに連結される、コンデンサＣ２を備える。コンデンサＣ２は、充電器端子ＣＴを介して所望のバイアス電圧に充電されてもよく、それにより、埋込型デバイス６６が動作状態である時に、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）の固有静電容量Ｃ１に電圧バイアスを印加する。コンデンサＣ２は、制御／処理回路７６を含む、任意の能動回路によって充電されてもよい。次いで、信号検出器１１８がＤＣバイアスをかけられたままとなるように、埋込型デバイス６６がスタンバイ状態に設置された後、コンデンサＣ２上の電圧が留保される。したがって、埋込型デバイス６６がスタンバイ状態である時に発生する、平均電力消費量は、非常に小さくすることができる、単にコンデンサ漏洩である。コンデンサＣ２上の電荷は、漏洩し、経時的に埋込型デバイス６６のウェークアップ感度の低下を潜在的に引き起こす場合があるものの、埋込型デバイス６６が、毎時間または毎日の稼働のため等に周期的に作動される場合、いずれの漏洩にも有害効果があってはならない。

図１２は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１２０を示す、回路図である。図１２に示されるように、音響トランスデューサ８２によって生成されるＡＣ電気信号を整流することによって、ＤＣバイアス電位が音響トランスデューサ８２に印加されることを除いて、信号検出器１２０は、図９に図示された信号検出器１１４と同様である。いくつかの実施形態では、ＤＣバイアス要素は、トランジスタＱ１のゲートと設置との間に連結される、ショットキーダイオードＤ１を備える。ショットキーダイオードは、低順電圧降下および高速切替時間によって特徴付けられる。

使用時、ショットキーダイオードＤ１は、ＡＣ電気信号の負の部分を短絡させ、それにより、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）上に正のＤＣ電位を蓄積するように、音響トランスデューサ８２の固有静電容量Ｃ１に電流を流入させる。代替として、回路は、その電源がＶｃｃに連結され、そのドレインが負荷抵抗器Ｒ１を介して接地に連結される、Ｐ型トランジスタに置換される、Ｎ型トランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のゲートとＶｃｃとの間に接続されるショットキーダイオードＤ１とを伴う、フリップ構成で実装されてもよい。そのような構成では、ショットキーダイオードＤ１は、ＡＣ電気信号の正の部分を短絡させ、それにより、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）上でＶｃｃに対する負のＤＣ電位を蓄積するように、音響トランスデューサ８２の固有静電容量Ｃ１に電流を流入させる。次いで、Ｖｃｃ以下に十分に降下するトランジスタＱ１のゲート電圧によって、信号検出器が作動される。

電気信号の電圧レベルがトランジスタＱ１の電圧閾値未満である時に、電荷が音響トランスデューサ８２上に蓄積することができるように、ショットキーダイオードＤ１の閾値電圧は、トランジスタＱ１の電圧閾値よりも低い。ショットキーダイオードの場合、非常に低い電圧閾値が非常に低い電流に対して達成されてもよいように、ダイオードの作用は、バイポーラトランジスタ等の半導体・半導体接合点よりもむしろ、金属・半導体接合点に起因する。別の実施形態では、ダイオードＤ１は、ゲルマニウム等の低バンドギャップ半導体材料を含む。

図１３は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１２２を示す、回路図である。図１３に示されるように、音響トランスデューサ８２によって生成されるＡＣ電気信号を整流することによって、信号検出器１２２は、図１０に関して上記の抵抗器分配器回路と同様に機能するが、ＤＣバイアスを提供するために少ない電流を必要とし、音響トランスデューサ８２とトランジスタＮ１のゲートとの間の信号経路内で少ない寄生静電容量を産生する、いくつかの逆バイアスダイオードＤ１、Ｄ２に連結される、低閾値ＮＭＯＳトランジスタＮ１（または代替として、逆の低閾値ＰＭＯＳトランジスタ）を含む。このことは、例えば、信号経路内の寄生静電容量がトランジスタＮ１のゲートに到達する信号のレベルを低減することができるため、音響トランスデューサ８２の固有静電容量Ｃ１が小さい時に有用である。

抵抗器分配器回路と同様に、ダイオードＤ１、Ｄ２のそれぞれは、作動トリガ信号を産生するためにトランジスタＮ１において必要とされるＡＣ電圧を最小限化するように、所望の電圧バイアスが生成されるように構成することができる。第１の逆バイアスダイオードＤ１は、ＶｃｃおよびトランジスタＮ１のゲートに接続される。順に、第２の逆バイアスダイオードＤ２は、トランジスタＮ１のゲートおよび接地に接続される。いくつかの実施形態では、ダイオードＤ１、Ｄ２のそれぞれは、ショットキーダイオードを備える。他の実施形態では、他の種類のダイオードを実装することができる。

ある実施形態では、ダイオードＤ１、Ｄ２のそれぞれは、作動トリガ信号を産生するためにトランジスタＮ１において必要とされるＡＣ電圧をさらに低減するために、カスケード様式で配設された複数のダイオードに置換することができる。いくつかの実施形態では、例えば、図１３に示されたダイオードＤ１は、それぞれ互いと直列に接続された、複数の順方向バイアスダイオードと交換することができる。同様に、図１３に示されたダイオードＤ２は、それぞれ互いと直列に接続された、複数の順方向バイアスダイオードと交換することができる。

図１４は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１２４を示す、回路図である。図１４に示されるように、信号検出器１２４は、逆バイアスダイオードＤ１に連結される、ＮＭＯＳトランジスタＮ１を含む。ダイオードＤ１は、トランジスタＮ１用のコレクタにおける電圧を引き上げることによって、図７の実施形態で使用される抵抗器Ｒ１と同様に機能するように構成することができ、抵抗器と同様にトランジスタＮ１を作動させるために必要とされる作動閾値を減少させるが、寄生静電容量を有意に増加させることがない。いくつかの実施形態で使用することができる、一例のダイオードＤ１は、トランジスタＮ１上の寄生静電容量を有意に増加させることなく、プルアップのために抵抗を増加させる、ショットキーダイオード等の「漏洩」ダイオードである。

図１５は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１２６を示す、回路図である。図１５に示されるように、ダイオードの代わりにダイオード接続された低閾値ＰＭＯＳトランジスタＰ１が「漏出」デバイスとして使用されることを除いて、信号検出器１２６は、図１４に図示された信号検出器１２４と同様である。使用時、ＰＭＯＳトランジスタＰ１は、トランジスタＮ１のドレインにおける電圧を引き上げることによって機能し、したがって、ＮＭＯＳトランジスタＮ１を作動させるために必要とされる閾値電圧を低減する。ダイオード接続ＰＭＯＳトランジスタＰ１は、概して、Ｖｃｃに接続された抵抗器よりもはるかに高い抵抗を有する。

本明細書で論じられる例証的信号検出回路の特徴の多くは、音響スイッチを作動させるために必要とされる閾値電圧を低減するために有用な信号検出回路の変化例を形成するように、共に組み合わせることができる。図１６に描かれた１つの例証的信号検出器１２８では、例えば、図１２の実施形態で提供されたレベル変移ダイオードは、図１４の実施形態で提供されたダイオード等のプルアップデバイスと組み合わせられ、両実施形態に共通する特徴を呈する信号検出器１２８を形成する。例えば、図５に示されるような、単一音響トランスデューサ、または、例えば、図５に示されるような、複数の音響トランスデューサのいずれかとともに使用するために、他の回路の変化例も検討される。

図１７は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１３０を示す、回路図である。図１７の例証的実施形態では、信号検出器１３０は、入力端子ＩＮにＤＣバイアス電圧を印加し、正のフィードバックをさらに印加して、作動トリガ信号を産生するレベルまで入力端子ＩＮにおけるＤＣバイアス電圧を上昇させる。この実施形態では、信号検出器１３０は、バイポーラトランジスタＱ１と、トランジスタＱ２、抵抗器Ｒ２、Ｒ３、および連結コンデンサＣ２、Ｃ３から成る正のフィードバック回路とを備える。代替として、他の実施形態では、ＭＯＳＦＥＴトランジスタが使用されてもよい。トランジスタＱ１は、Ｑ３のコレクタにおいて正のフィードバック回路の出力に連結されるベースと、負荷抵抗器Ｒ１を介して供給電圧Ｖｃｃに連結されるコレクタと、接地に連結されるエミッタとを有する。正のフィードバック回路の出力における電圧がトランジスタＱ１の電圧閾値を超えない（すなわち、信号検出器３０が信号を検出しない）と、出力端子ＯＵＴ上の電圧がＶｃｃと等しくなるように電流が抵抗器Ｒ１を通って流れない。正のフィードバック回路の出力における電圧がトランジスタＱ１の電圧閾値を超える（すなわち、信号検出器が信号を検出する）と、出力端子ＯＵＴにおける電圧が降下するように、電流が負荷抵抗器Ｒ１を通って流れ、それにより、作動トリガ信号を産生する。

信号検出器１３０は、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）のコンデンサＣ１を充電する正のフィードバックを提供する、２段階ＤＣバイアス回路を備える。いくつかの実施形態では、信号検出器１３０は、第１段階バイポーラトランジスタＱ２と第２段階バイポーラトランジスタＱ３とを備え、第１段階トランジスタＱ２のベースがＡＣ連結コンデンサＣ２を介して第２段階トランジスタＱ３のエミッタに連結され、第２段階トランジスタＱ３のベースがＡＣ連結コンデンサＣ３を介して第１のトランジスタＱ２に連結されている。第１段階トランジスタＱ２のコレクタは、抵抗器Ｒ２を介して供給電圧Ｖｃｃに連結され、第２段階のトランジスタＱ３のコレクタは、抵抗器Ｒ３を介して接地に連結される。第１段階トランジスタＱ２のベースはまた、入力端子ＩＮにも連結される。

図示した実施形態では、トランジスタＱ２およびＱ３のベースは、信号検出器１３０の非線形利得をプログラムするように、電流ミラーを使用してバイアスをかけられる。いくつかの実施形態では、信号検出器１３０は、そのエミッタが接地に連結され、そのコレクタおよびベースが、ＤＣバイアスからＡＣ信号を単離する抵抗器Ｒ４を介して第１段階トランジスタＱ２に連結される、バイポーラトランジスタＱ４と、そのコレクタが供給電圧Ｖｃｃに連結され、そのエミッタおよびベースが、ＤＣバイアスからＡＣ信号を単離する抵抗器Ｒ５を介して第２段階トランジスタＱ３に連結される、バイポーラトランジスタＱ５を含む。トランジスタＱ４のコレクタは、トランジスタＱ４およびＱ５のコレクタを通り、したがってトランジスタＱ２およびＱ３のコレクタも通って流れるバイアス電流を設定するように選択することができる、電流プログラミング抵抗器Ｒ６を介してトランジスタＱ５のエミッタに連結される。バイアス電圧は、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）の音響トランスデューサ８２の固有静電容量Ｃ１のＤＣバイアスとして現れる。トランジスタＱ２およびＱ３にバイアスをかけるための多くの他の可能な方法がある。いくつかの実施形態では、例えば、トランジスタＱ４、Ｑ５、および抵抗器Ｒ６は、当技術分野で公知の他の電流源回路と交換することができる。

回路に振動を開始させる利得である、その臨界利得の直下で信号検出器１３０を保持するために、電流ミラーが使用される。特に、電流ミラーを介してトランジスタＱ２、Ｑ３に印加されるバイアス電圧は、信号検出器１３０を振動させることなく、信号検出器１３０の利得および感度を最大限化するように増加される。この状態で、信号検出器１３０は静止しており、音響トランスデューサ８２にＤＣバイアスをかけるために必要とされる最小電流のみを引き出す。音響トランスデューサ８２に由来する小ＡＣ電圧を静止電流に付加すると、信号検出器１３０をその臨界点以上に瞬間的に押し進め、より大きい反応、特に、出力端子ＯＵＴにおける作動トリガ信号の生成をもたらす。

特に、音響作動信号に応答して、音響トランスデューサ８２がＡＣ電気信号を生成すると、第１段階トランジスタＱ２のベース電圧が増加し、それがトランジスタＱ２のコレクタ電流を増加させ、それにより、コレクタ抵抗器Ｒ２にわたる電圧降下を増加させ、トランジスタＱ２のコレクタ電圧を減少させる。結果として、第２段階トランジスタＱ３のベース電圧が減少し、それがトランジスタＱ３のコレクタ電流を増加させ、それにより、コレクタ抵抗器Ｒ３にわたる電圧降下を増加させ、トランジスタＱ３のコレクタ電圧を減少させる。順に、トランジスタＱ３のコレクタ電圧の増加は、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）の固有静電容量Ｃ１を充電する、連結コンデンサＣ２を介して入力端子ＩＮに電流を注入し、入力端子ＩＮにおけるＤＣバイアス、さらに、Ｑ２およびＱ３のコレクタ電流を徐々に増加させる。最終的に、Ｑ３のコレクタ電流は、コレクタ抵抗器Ｒ３にわたる電圧がトランジスタＱ１に作動トリガ信号を生成させるほどに高いレベルまで増加する。

図１８は、図１７の信号検出器１３０内の種々の点におけるいくつかのシミュレーション激波形１３４、１３６、１３８を示す図１３２である。このシミュレーションでは、信号検出器１３０用の抵抗器Ｒ１−Ｒ６は、１Ｍオーム、ｌ００Ｍオーム、ｌ００Ｍオーム、２０Ｍオーム、ｌ００Ｍオーム、および１Ｇオームとなるように選択され、コンデンサＣ１−Ｃ３は、５ｐＦ、５ｐＦ、および２２ｐＦとなるように選択され、供給電圧Ｖｃｃは、３Ｖとなるように選択され、ＡＣ作動信号の振幅および周波数は、それぞれ１９ｍＶおよび４０ｋＨｚとなるように選択された。各電流ミラーによって生成されたバイアス電流は、約１．３ｎＡであり、３．４ｎＡの信号検出器１３０に対する合計静止電流消費量をもたらした。

図１８に示されるように、最上部の波形１３４は、音響トランスデューサ８２によって生成された入力ＡＣ信号を示し、中央の波形１３６は、入力端子ＩＮにおいて得られた信号を示し、最下部の波形１３８は、出力端子ＯＵＴにおける信号を示す。理解することができるように、入力ＡＣ信号は、入力端子ＩＮにおいて得られる信号（中央の波形１３６）を生成するようにＤＣバイアス信号に重ね合わせられ、得られる信号は、正のフィードバックに応答して増加するＤＣバイアス信号により、経時的に徐々に増加する。ある時点で、信号検出器１３０は、急上昇する正のフィードバックにより入力端子ＩＮにおける信号が急速に上昇する臨界点１４０に到達し、それにより、トランジスタＱ１に出力端子ＯＵＴにおいて作動トリガ信号（最下部の波形１３８）を生成させる。

図１９は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器１４２を示す、回路図である。図１９に示されるように、第１段階トランジスタとともに電流プログラミング分岐を結合させることによって、電流消費量が低減されることを除いて、信号検出器１４２は、図１７に図示された信号検出器１３０と同様である。特に、電流ミラートランジスタＱ４が排除されており、したがって、トランジスタＱ５および抵抗器Ｒ６は、信号検出器１４２の非線形利得をプログラムし、トランジスタＱ２およびＱ３のベースにバイアスをかける。

上記の信号検出器１３０と同様に、音響作動信号に応答して、音響トランスデューサ８２がＡＣ電気信号を生成すると、第１段階トランジスタＱ２のベース電圧が増加し、それがトランジスタＱ２のコレクタ電流を増加させ、それにより、抵抗器Ｒ６にわたる電圧降下を増加させ、トランジスタＱ２のコレクタ電圧を減少させる。結果として、第２段階トランジスタＱ３のベース電圧が減少し、それがトランジスタＱ３のコレクタ電流を増加させ、それにより、コレクタ抵抗器Ｒ３にわたる電圧降下を増加させ、トランジスタＱ３のコレクタ電圧を減少させる。順に、トランジスタＱ３のコレクタ電圧の増加は、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）の固有静電容量Ｃ１を充電する、連結コンデンサＣ２を介して入力端子ＩＮに電流を注入し、入力端子ＩＮにおけるＤＣバイアス、およびそれとともにＱ３のコレクタ電流を徐々に増加させる。最終的に、Ｑ３のコレクタ電流は、コレクタ抵抗器Ｒ３にわたる電圧がトランジスタＱ１に作動トリガ信号を生成させるほどに高いレベルまで増加する。

図２０は、図５および６の音響スイッチとともに使用するための別の例証的信号検出器を示す、回路図である。図２０に示されるように、検出器機能性の全てを単一の電流搬送分岐に接合することによって、電流消費量がさらに低減されることを除いて、信号検出器１４４は、図１９に図示された信号検出器１４２と同様である。特に、残りの電流ミラートランジスタＱ５は排除されている。したがって、この場合、抵抗器Ｒ６は、信号検出器１４４の非線形利得をプログラムし、トランジスタＱ２およびＱ３のベースにバイアスをかける。図２０にも示されるように、いくつかの実施形態では、トランジスタＱ２、Ｑ３は、バイポーラトランジスタよりもむしろＭＯＳＦＥＴを含むことができるが、他の実施形態では、バイポーラトランジスタもまた、使用されてもよい。トランジスタＱ１はまた、ＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタという形をとってもよい。

上記の信号検出器１３０と同様に、音響作動信号に応答して、音響トランスデューサ８２がＡＣ電気信号を生成すると、第１段階トランジスタＱ２のゲート電圧が増加し、それがトランジスタＱ２のドレイン電流を増加させ、それにより、トランジスタＱ２のドレイン電圧を減少させる。結果として、第２段階トランジスタＱ３のゲート電圧が減少し、それがトランジスタＱ３のドレイン電流を増加させる。コンデンサＣ２、Ｃ３のインピーダンスが電流設定抵抗器Ｒ６のインピーダンス（典型的には非常に大きい）よりも低いため、電圧変化のための電荷は、コレクタまたはドレイン付加抵抗器からよりもむしろ、連結コンデンサＣ２、Ｃ３から引き出される。順に、トランジスタＱ３のドレイン電圧の増加は、音響トランスデューサ８２（または代替として、音響トランスデューサ８２と直列の離散コンデンサ）の固有静電容量Ｃ１を充電する、連結コンデンサＣ２を介して入力端子ＩＮに電流を注入し、入力端子ＩＮにおけるＤＣバイアスを徐々に増加させ、最終的に、トランジスタＱ１に作動トリガ信号を生成させる。とりわけ、トランジスタＱ３のドレイン電圧の静止値が、典型的にはトランジスタＱ１の閾値電圧以上となる、トランジスタＱ３の閾値を引いたＶｃｃに等しいため、この実施形態におけるトランジスタＱ１は、トランジスタＱ３のドレインに直接接続することができない。その代わり、本実施形態では、トランジスタＱ３のドレインのＤＣ電圧によってではないが、代わりに、受信した信号によって引き起こされる電圧上昇のみによって、トランジスタＱ１が誘起されることを確実にするように、トランジスタＱ１のベースは、コンデンサＣ４を介してトランジスタＱ３のドレインにＡＣ連結される。ＭＯＳＦＥＴについては、電圧上昇は、典型的にはバイポーラトランジスタとして実装された時のトランジスタＱ１の閾値電圧よりも高くなる、トランジスタＱ３の閾値電圧に等しい。

図７−１７および１９−２０に描かれた実施形態の全ては、図６で概説された方式で増加される感度を有してもよいことを留意されたい。つまり、これらの場合の全てにおいて、感度をほぼ２倍にするように、２つのトランスデューサを検出器に接続してもよく、第１のトランスデューサは、図に描かれるように、適切なトランジスタのゲートまたはベースに接続され、第２のトランスデューサは、入力トランジスタの電源またはエミッタと接地との間に接続される。結果として、所与の音響励起に応じたゲート・電源またはベース・エミッタ電圧振幅が、約２という因数によって増加され、したがって、信号検出回路の感度を強化する。ＭＯＳＦＥＴトランジスタの場合、その電源電位が低下されるにつれてトランジスタ閾値を減少させる、人体効果によって、効果が強化される。

本明細書に記載されている信号検出器のうちのいくつかは、ショック、振動、または雑音等の意図的ではない励起に敏感となる場合があり、そのいくつかは、患者自身の身体によって、あるいは機械心臓弁または埋込型等の他の埋め込み医療デバイスによって、生成される場合がある。加えて、信号検出器のうちのいくつかの感度および安定性は、構成要素間のわずかな変動に、または温度変化および加齢等の環境要因に依存する場合がある。例えば、正のフィードバック信号検出器１３０、１４２、１４４は、特定の温度において良好な安定性および感度を示す場合があるが、異なる温度で望ましくない振動を開始する場合がある。別の例では、異なる製造バッチ間で構成要素値の有意な広がりが存在する場合があり、それは製造工程を複雑にする。安定性および感度に影響を及ぼす付加的な要因は、バッテリの減損に起因する、バッテリ電圧Ｖｃｃの変動となり得る。

先述の内容の結果として、信号機が組み込まれる音響スイッチは、バッテリの寿命を短縮し得る、誤作動の影響を受け易くなる場合がある。異なる環境的音響条件もまた、誤作動を引き起こし得る。例えば、保管および輸送中の音響および他の環境条件は、多数の誤作動を引き起こす場合がある。別の例では、埋込型デバイスは、インプラントの誤作動を引き起こす場合がある、手術等の医療処置を受けようとしている患者の中に存在する場合がある。

誤判定（誤作動または動作停止のいずれか）を低減するために、いくつかの実施形態では、埋込型デバイス６６は、確認信号が後続する作動信号の受信時にしか完全に作動されないように構成することができる。確認信号の使用は、作動信号を使用し、次いで、埋込型デバイスを完全に作動させるために異なる確認信号を使用して、特定の埋込型デバイスまたは一群の埋込型デバイスを選択する時に、特に有用であってもよい。作動信号に加えて、埋込型デバイス６６は、動作停止音響信号（作動信号と同じであるか、または異なってもよい）に応答して動作停止される（すなわち、スタンバイ状態に設置される）ように構成することができる。例えば、いったん埋込型デバイス６６が作動されると、音響スイッチ８０は無限に閉鎖されたままでもよい（例えば、エネルギー貯蔵デバイス７８が減損されるまで、または動作停止信号が音響スイッチ８０によって受信されるまで）。代替として、音響スイッチ８０は、スイッチが所定の時間のみにわたって閉鎖されたままとなるように、タイマ（図示せず）を含んでもよく、所定の時間になるとすぐ、スイッチ８０は、自動的に開放して埋込型デバイス６６をそのスタンバイ状態に戻す。

図２１は、作動信号および確認信号を使用して埋込型デバイスを作動させる例証的方法１４６を示す、フロー図である。まず、埋込型デバイス６６は、そのスタンバイ状態にある間（ブロック１４８）、作動信号を受信し（ブロック１５０）、その後、制御／処理回路７６の最小部分を作動させるように音響スイッチ８０が閉鎖される（ブロック１５２）。次いで、埋込型デバイス６６は、確認信号を待つ（ブロック１５４）。所定の期間内に埋込型デバイス６６によって確認信号が受信されない場合（ブロック１５６）、制御／処理回路７６はタイムアウトし、埋込型デバイス６６をそのスタンバイ状態に戻すように音響スイッチ８０が開放される（ブロック１４８）。所定の期間内に埋込型デバイス６６によって確認信号が受信された場合（ブロック１５８）、埋込型デバイス６６は完全に作動される（ブロック１６０）。医療機能が完了する（ブロック１６２）、または動作停止信号が埋込型デバイス６６によって受信される（ブロック１６４）と、埋込型デバイス６６をそのスタンバイ状態に戻すように音響スイッチ８０が開放される（ブロック１４８）。

インプラントの誤作動を引き起こす場合がある条件にさらに対抗するために、図４に図示された制御／処理回路７６は、信号検出器８４のＤＣバイアスを調整することによって、音響トランスデューサ８２によって生成されるＡＣ電気信号が信号検出器８４に作動トリガ信号を生成させる、特定の電圧閾値を動的に調整してもよい。

一実施形態では、制御／処理回路７６は、誤作動の発生に基づいて、このことを達成する。いくつかの実施形態では、制御／処理回路７６は、誤作動を検出および計測する手段を含む。例えば、前述のように、埋込型デバイス６６は、作動またはウェークアップ信号に加えて、確認信号を受信してもよい。したがって、制御／処理回路７６は、埋込型デバイス６６が作動信号または不慮の雑音によって作動されている間に、受信した確認信号またはその欠如を分析することによって誤作動を識別してもよい。これらの誤作動は、例えば、図２２に示されるように、制御／処理回路７６内のカウンタ１６６または不揮発性メモリ１６８で計測および記憶することができる。絶対数として、または所定期間中のいずれかで、いったんある数の誤作動を超えると、制御／処理回路７６は、埋込型デバイス６６の動作状態中に信号検出器８４のＤＣバイアスを調整することによって、ＡＣ電圧閾値を上昇させることで反応してもよい。閾値は、例えば、あらゆる作動の成功および確認セッションの後、または外部デバイスからコマンドを受信すると、埋込型デバイス６６によって、さらに感受性が高いレベルに自動的にリセットされてもよい。

別の実施形態では、制御／処理回路７６は、誤作動の確率を間接的に推測してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、制御／処理回路７６は、音響周囲雑音レベル（雑音源は患者の身体の内部または外部にあってもよい）、温度、加速、および均等物等の環境条件を感知するためのセンサ１７０を含むことができる。センサ１７０は、専用センサ、バイオセンサ９０、または音響トランスデューサ８２でさえあってもよい。センサ１７０の出力に基づいて、制御／処理回路７６は、埋込型デバイス６６の動作状態中に信号検出器８４のＤＣバイアスを調整することによって、ＡＣ電圧閾値を調整してもよい。例えば、ＡＣ電圧閾値は、信号検出器８４の予期された温度依存性に適合するように、感知した温度に従って調整されてもよい。別の例として、ＡＣ電圧閾値は、高周囲雑音の存在下で増加されてもよい。

上記の信号検出器の多くは、制御／処理回路７６がＡＣ電圧閾値を電気的に制御することを好都合に可能にする。例えば、図７に図示された信号検出器１１０のＡＣ電圧閾値は、フローティングゲートｆｇ上の電荷を修正することによって調整することができる。このことは、例えば、その全体が参照により本明細書に明示的に援用される「Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｎａｌｏｇ Ｂｉａｓ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｆｌｏａｔｉｎｇ-Ｇａｔｅ ＣＭＯＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」と題された米国特許第６，９７０，０３７号に記載されているもの等のプログラミング回路を使用して、達成することができる。図８に図示された信号検出器１１２のＡＣ電圧閾値は、異なるゲートとゲート静電容量との間で切り替えることによって調整することができる。例えば、制御ゲートｇのバンクを提供することができ、所与の静電容量を提供するように、それを任意の数で並列に接続することができる。強誘電体ＦＥＴを使用する信号検出器のＡＣ電圧閾値は、強誘電体の分極度を変動させることによって調整することができる。図１０に図示された信号検出器１１６のＡＣ電圧閾値は、分圧器の抵抗器の一方または両方の値を変更することによって調整することができる。このことは、デジタル可変抵抗器、例えば、バイナリ抵抗器直列ラダーと、任意の所望の抵抗器を短絡させることができるトランジスタとを備える、デジタル可変抵抗器を使用して、達成することができる。トランジスタゲート上のバイナリ「ワード」は、電流を消費することなく、対応するラダー抵抗を付与してもよい。図１１に図示された信号検出器１１８のＡＣ電圧閾値は、保持コンデンサＣ２上の電荷を変動させることによって調整することができる。図１７、１９、および２０に図示された信号検出器１３０、１４２、１４４のＡＣ電圧閾値は、バイアス電流、構成要素（抵抗器またはコンデンサ）の値、または回路の利得を変動させることによって調整することができる。上記の信号検出器のＡＣ電圧閾値を変動させるために、多くの他の方法が採用されてもよいことが理解できる。

図２３は、図４の埋込型デバイス６６等の、埋込型医療デバイスのウェークアップ感度を動的に調整する例証的方法１７４を示す、フロー図である。まず、埋込型デバイス６６は、そのスタンバイ状態にある間（ブロック１７６）、作動信号を受信し、いくつかの実施形態では確認信号を受信し（ブロック１７８）、その後、埋込型デバイス６６を完全に作動させるように音響スイッチ８０が閉鎖される（ブロック１８０）。埋込型デバイス６６は、誤作動の数を判定し、あるいは、感知した環境条件に基づいて誤作動発生の確率を推定すし（ブロック１８２）、埋込型デバイス６６の作動感度が、必要な、または所望の感度とは異なると判定された場合、それに応答して、信号検出器８４のＡＣ電圧閾値を調整する（ブロック１８４）。

いくつかの実施形態では、制御／処理回路７６は、外部デバイス６８から伝送されるオンデマンド外部コマンドまたは信号に応答して、ＡＣ電圧閾値を調整してもよい。この特徴が必要とされてもよい、１つの一般的な状況は、埋め込みの前の埋込型デバイス６６の輸送および保管中である。別の例では、いくつかの外科的処置中に、埋込型心臓除細動器（ＩＣＤ）等の動作中の医療デバイスは、オフとなるべきである。ＩＣＤ操作が音響スイッチによって制御される場合、スイッチの感度を抑制するための手段が必要とされてもよい。

図２４は、図４の埋込型デバイス６６等の、埋込型医療デバイスのウェークアップ感度を動的に調整する例証的方法を示す、フロー図である。まず、埋込型デバイス６６は、そのスタンバイ状態にある間（ブロック１８８）、作動信号を受信し、いくつかの実施形態では確認信号を受信し（ブロック１９０）、その後、埋込型デバイス６６を完全に作動させるように音響スイッチ８０が閉鎖される（ブロック１９２）。次に、埋込型デバイス６６によって外部感度抑制信号が受信され（ブロック１９４）、その後、信号検出器８４のＡＣ電圧閾値が比較的高いレベルに設定される（ブロック１９６）。比較的高いＡＣ電圧閾値は、保存、出荷、または外科的処置中に埋込型デバイス６６の誤作動を防止するが、十分な作動信号を使用して、埋込型デバイス６６の作動を可能にする。動作停止信号を受信した後、あるいは所定の期間後（ステップ１９８）、音響スイッチ８０を開放することによって埋込型デバイス６６が動作停止される（ブロック２００）。埋込型デバイス６６が通常の使用のために準備ができた後、高強度の作動信号が、およびいくつかの実施形態では確認信号も、埋込型デバイス６６によって受信され（ブロック２０２）その後、音響スイッチ８０を閉鎖することによって埋込型デバイス６６が作動される（ブロック２０４）。次に、正常ＡＣ電圧閾値を要求する外部生成信号が埋込型デバイス６６によって受信され（ブロック２０６）、その後、信号検出器８４のＡＣ電圧閾値がその正常レベルに設定される（ブロック２０８）。

上記の感度抑制手順はまた、埋込型デバイス６６内に実装される、一連の異なる信号検出器から選択することによって達成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、埋込型デバイス６６は、ＤＣバイアスをかけられた高感度信号検出器、および低感度でバイアスをかけられてない信号検出器の両方を含んでもよい。制御／処理回路７６は、増感状態と感度抑制状態との間で選択するように、２つの信号検出器を切り替えてもよい。

先述のＤＣバイアスおよび動的閾値の方法論は、埋込型医療デバイスに良く役立つが、これらの方法論は、非医療プラットフォームに組み込まれ得ることを理解されたい。例えば、これらの方法論は、壁の背後またはパイプの内側に見出されるもの等の、内部機械類または非アクセス可能感知デバイス等の、医療用稼働要素または生体適合性ケーシングを含まない。

本発明の範囲から逸脱することなく、論じられている例示的実施形態に種々の修正および追加を行うことができる。例えば、上記の実施形態は、特定の特徴を参照しているが、本発明の範囲はまた、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態、および記載された特徴の全てを含むわけではない実施形態も含む。したがって、本発明の範囲は、その全ての均等物とともに、特許請求の範囲内に入るような、全てのそのような代替案、修正、および変化例を包含することを目的とする。

Claims (24)

1. エネルギー貯蔵デバイスと、
   音響信号を交流（ＡＣ）電気信号に変換するように構成される、少なくとも１つの音響トランスデューサと、
   該少なくとも１つの音響トランスデューサに連結され、該ＡＣ電気信号が特定の閾値を超えるときに、作動トリガ信号を生成するように構成される少なくとも１つの信号検出器であって、該信号検出器は、該特定の閾値を設定するバイアス要素を含む、信号検出器と、
   制御回路と、
   該トリガ信号に応答して医療デバイスを非動作状態と動作状態との間で切り替えるように構成される、動作停止／作動スイッチと
   を備える、医療デバイス。
2. 前記少なくとも１つの音響トランスデューサは複数の音響トランスデューサを含む、請求項１に記載の医療デバイス。
3. 前記信号検出器は低閾値トランジスタを含む、請求項１に記載の医療デバイス。
4. 前記バイアス要素は電圧バイアス要素であり、前記特定の閾値は電圧閾値である、請求項１に記載の医療デバイス。
5. 前記信号検出器はフローティングゲート電界効果トランジスタ（ＦＧＦＥＴ）を含み、前記バイアス要素は該ＦＧＦＥＴ内のフローティングゲートを含む、請求項１に記載の医療デバイス。
6. 前記ＦＧＦＥＴは前記フローティングゲートに電気的に連結される複数の制御ゲートを含み、該複数の制御ゲートのうちの１つは前記少なくとも１つの音響トランスデューサから前記ＡＣ電気信号を受信するように構成され、該複数の制御ゲートのうちのもう１つは直流（ＤＣ）電源に連結される、請求項５に記載の医療デバイス。
7. 前記信号検出器は強誘電体電界効果トランジスタ（ＦＥＦＥＴ）を含み、前記バイアス要素は該ＦＥＦＥＴ内の強誘電体層を含む、請求項１に記載の医療デバイス。
8. 前記信号検出器は分圧器回路を含む、請求項１に記載の医療デバイス。
9. 前記バイアス要素は少なくとも１つのプルアップインピーダンスデバイスを含む、請求項１に記載の医療デバイス。
10. 前記バイアス要素は、少なくとも１つの逆バイアスダイオードを含む、請求項１に記載の医療デバイス。
11. 前記少なくとも１つの音響トランスデューサと直列に連結される容量性要素をさらに含む、請求項１に記載の医療デバイス。
12. 前記バイアス要素は前記エネルギー貯蔵デバイスとは別のバッテリを含み、該バッテリは前記容量性要素を充電するために前記少なくとも１つの音響トランスデューサと並列に連結される、請求項１１に記載の医療デバイス。
13. 前記バイアス要素は前記少なくとも１つの音響トランスデューサに連結される１つ以上の抵抗器を含み、前記エネルギー貯蔵デバイスは前記容量性要素を充電するように該１つ以上の抵抗器に連結される、請求項１１に記載の医療デバイス。
14. 前記バイアス要素は前記少なくとも１つのトランスデューサと並列に連結されるコンデンサを含み、前記制御回路は前記容量性要素を充電するように該コンデンサに動作可能に連結される、請求項１１に記載の医療デバイス。
15. 前記バイアス要素は前記少なくとも１つの音響トランスデューサと並列に連結されるショットキーダイオードを含み、該ショットキーダイオードは、前記容量性要素を充電するために前記ＡＣ電気信号の一部を整流するように構成される、請求項１１に記載の医療デバイス。
16. 前記バイアス要素は、回路の不安定性の閾値未満で前記容量性要素を充電するように前記少なくとも１つの音響トランスデューサに連結される回路を含み、該回路は、前記ＡＣ電気信号に応答して該不安定性閾値を超えて駆動されるように構成される、請求項１１に記載の医療デバイス。
17. 前記制御回路は、前記バイアス要素を変動させて前記特定の閾値を調整するように構成される、請求項１に記載の医療デバイス。
18. 前記制御回路は、作動トリガ信号が生成された後の所定の期間内に確認信号が受信されない場合に、前記動作停止／作動スイッチの状態を変更するように構成される、請求項１に記載の医療デバイス。
19. 前記少なくとも１つの信号検出器はそれぞれ異なる閾値を有する複数の信号検出器を含み、前記制御回路は作動トリガ信号を生成するように該複数の信号検出器のうちの１つを選択することによって、前記特定の閾値を動的に調整するように構成される、請求項１に記載の医療デバイス。
20. 前記制御回路は、環境条件を感知するためのセンサを含み、該制御回路は、該感知された環境条件に基づいて前記特定の閾値を調整するように構成される、請求項１に記載の医療デバイス。
21. 前記動作停止／作動スイッチは、埋込型医療デバイスを、前記エネルギー貯蔵デバイスから前記制御回路への電流のフローを実質的に制限する第１の状態から、該エネルギー貯蔵デバイスから該制御回路への電流フローを許容する第２の状態に切り替えるように構成される、請求項１に記載の医療デバイス。
22. 前記医療デバイスは、１つ以上の医療機能を行うように構成される稼働要素をさらに含む、請求項１に記載の医療デバイス。
23. 医療デバイスであって、
    エネルギー貯蔵デバイスと、
    音響信号を交流（ＡＣ）電気信号に変換するように構成される少なくとも１つの音響トランスデューサと、
    該ＡＣ電気信号が特定の閾値を超えると作動トリガ信号を生成するように構成される少なくとも１つの信号検出器と、
    該特定の閾値を動的に調整するために構成される制御回路と、
    １つ以上の医療機能を行うように構成される稼働要素と、
    該エネルギー貯蔵デバイスおよび該制御回路に連結される動作停止／作動スイッチであって、該動作停止／作動スイッチは、該作動トリガ信号に応答して、該エネルギー貯蔵デバイスから該制御回路への電流フローを防ぐ第１の状態から、該エネルギー貯蔵デバイスから該制御回路への電流フローを許容する第２の状態に変更する、動作停止／作動スイッチと
    を備える、医療デバイス。
24. 音響信号を伝送するように構成される第１のデバイスと、
    該第１のデバイスと無線通信している第２のデバイスであって、該第２のデバイスは、
    エネルギー貯蔵デバイスと、
    該第１のデバイスから受信される音響信号を交流（ＡＣ）電気信号に変換するように構成される少なくとも１つの音響トランスデューサと、
    該少なくとも１つの音響トランスデューサに連結され、該ＡＣ電気信号が特定の閾値を超えると作動トリガ信号を生成するように構成される少なくとも１つの信号検出器であって、該特定の閾値を設定するバイアス要素を含む、信号検出器と、
    制御回路と、
    該トリガ信号に応答して該第２のデバイスを非動作状態と動作状態との間で切り替えるように構成される動作停止／作動スイッチと
    を備える、第２のデバイスと
    を備える、デバイスを音響的に作動させるためのシステム。

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