JP2013173076A - データテレメトリ及び充電器を単一ハウジング内に一体化した、埋め込み型医療装置と通信するための外部装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの独立した外部装置が必要であることは不便と考えられる。
【解決手段】本明細書では、埋め込み型医療装置を充電するための回路、及び医療用インプラントとの間を行き来するデータをテレメトリするための回路の両方を単一ハウジング内に収容した、埋め込み型医療装置システム用の外部装置の改善された実施形態について説明する。１つの実施形態では、外部装置が直交ラジエータを含み、この直交ラジエータでは、両方のラジエータがデータ転送に使用され、ラジエータの少なくとも一方が電力伝達に使用される。充電回路とデータテレメトリ回路を単一の外部装置内に完全に一体化することは、患者及び臨床医の両方にとって便利である。
【選択図】図６

Description

〔関連出願との相互参照〕
本国際（ＰＣＴ）出願は、２００９年２月１０日に出願された米国特許出願第１２／３６８，３８５号に基づくとともに該特許出願に対する優先権を主張するものであり、該特許出願はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。

本発明は、埋め込み型医療装置システムにおけるデータテレメトリ及び電力伝達に関する。

埋め込み型刺激装置は、様々な生物学的障害を治療するために電気刺激を発生して体の神経及び組織へ送出する装置であり、心不整脈を治療するためのペースメーカ、心細動を治療するための除細動器、難聴を治療するための蝸牛刺激装置、失明を治療するための網膜刺激装置、協調四肢運動を生み出すための筋刺激装置、慢性疼痛を治療するための脊髄刺激装置、運動及び精神障害を治療するための脳皮質及び深部刺激装置、及び尿失禁、睡眠時無呼吸症、肩関節亜脱臼などを治療するためのその他の神経刺激装置などがある。本発明は、すべてのこのような用途に適用性を見出すことができるが、以下の説明は、一般に米国特許第６，５１６，２２７号に記載されるような脊髄電気刺激（ＳＣＳ）システム内で本発明を使用することに焦点を合わせる。

脊髄電気刺激法は、特定の患者集団の痛みを軽減するために広く受け入れられている臨床方法である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、通常、ＳＣＳシステムは、チタンなどで形成される生体適合容器３０を備えた埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）１００を含む。
通常、容器３０は、ＩＰＧが機能するのに必要な回路及び電源又はバッテリを保持するが、バッテリを使用せずに、外部ＲＦエネルギーを通じてＩＰＧに給電することもできる。
ＩＰＧ１００は、１又はそれ以上の電極リード（２本のこのようなリード線１０２及び１０４を図示）を介して電極１０６に結合され、電極１０６が電極アレイ１１０を形成するようにする。電極１０６は可撓体１０８上にあり、この可撓体１０８は、個々の電極に結合された個々の信号線１１２及び１１４も収容する。例示の実施形態では、Ｅ１〜Ｅ８のラベルを付けた８つの電極がリード１０２上に存在し、Ｅ９〜Ｅ１６のラベルを付けた８つの電極がリード１０４上に存在するが、リード及び電極の数は用途固有のものであり、従ってこれとは異なってもよい。

図２に示すように、通常、ＩＰＧ１００は、マイクロプロセッサ、集積回路及びコンデンサなどの様々な電子部品２０を装着したプリント基板（ＰＣＢ）１６を含む電子基板アセンブリ１４を備える。一般に、ＩＰＧ１００内には、外部コントローラ１２へ／からデータを送信／受信するために使用するテレメトリラジエータ１３、及び外部充電器５０を使用してＩＰＧの電源又はバッテリ２６を充電又は再充電するための充電ラジエータ１８という２つのラジエータが存在する。

上述したように、ハンドヘルドプログラマ又は臨床医用プログラマなどの外部コントローラ１２を使用して、ＩＰＧ１００との間で無線でデータを送受信する。例えば、外部コントローラ１２は、ＩＰＧ１００へプログラミングデータを送信して、ＩＰＧ１００が患者に施す治療を指示することができる。また、外部コントローラ１２は、ＩＰＧの状態をレポートする様々なデータなどの、ＩＰＧ１００からのデータの受信機として機能することもできる。外部コントローラ１２もまた、ＩＰＧ１００のように、外部コントローラ１２の動作を制御するための電子部品７２載置したＰＣＢ７０を含む。コンピュータ、携帯電話、又はその他のハンドヘルド型電子機器に使用されるものと同様の、例えばタッチ可能ボタン及びディスプレイを含むユーザインターフェイス７４により、患者又は臨床医が外部コントローラ１２を操作できるようになる。外部コントローラ１２との間のデータ通信は、例えばアンテナ又は（図示のように）ラジエータ１７を含むことができるラジエータによって可能になり、これについては以下でさらに説明する。

やはり通常はハンドヘルド型装置である外部充電器５０を使用して、ＩＰＧ１００に無線で電力を伝え、この電力を使用してＩＰＧのバッテリ２６を再充電することができる。
外部充電器５０からの電力の伝達は、ラジエータ１７’を含むことができるラジエータによって可能になり、これについては以下でさらに説明する。本明細書では、基本的な説明を目的として、外部充電器５０が外部コントローラ１２と同様の構成を有するように示しているが、当業者であれば理解するように、実際にはこれらはそれぞれの機能に基づいて異なる。

外部装置１２及び５０とＩＰＧ１００との間の無線データテレメトリ及び電力伝達は、誘導結合、具体的には磁気誘導結合を介して行われる。このような機能を実現するために、及び上記で示唆したように、ＩＰＧ１００、及び外部装置１２及び５０の両方は、ともに対として機能するラジエータを有する。外部コントローラ１２の場合、関連するラジエータの対は、コントローラからのラジエータ１７及びＩＰＧからのラジエータ１３で構成される。一方、外部充電器５０の場合、関連するラジエータの対は、外部充電器からのラジエータ１７’及びＩＰＧからのラジエータ１８で構成される。

例えば、外部コントローラ１２からＩＰＧ１００へデータを送信する場合、ラジエータ１７が交流電流（ＡＣ）で励起される。データを転送するためのこのようなラジエータ１７の励起は、例えば、２００７年７月１９日に出願された米国特許出願第１１／７８０，３６９号に記載されるような周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）プロトコルを使用して行うことができる。ラジエータ１７を励起することにより磁場が生じ、これがさらにＩＰＧのラジエータ１３内に電流を誘導し、その後この電流を復調して元データを回復することができる。

外部充電器５０からＩＰＧ１００へ電力を送る場合、ここでもラジエータ１７’が交流電流で励起される。一般に、このような励起は一定周波数で行われ、データ転送中に使用される振幅より大きくてもよいが、他の物理的性質は類似する。

ラジエータ１７及び１７’を励起するためのエネルギーは外部コントローラ１２内のバッテリ及び外部充電器５０内のバッテリからそれぞれ与えることができ、ＩＰＧのバッテリ２６のようなバッテリは再充電可能であることが好ましい。しかしながら、外部コントローラ１２又は外部充電器５０のプラグを壁のコンセント（図示せず）などに差し込むことによって電力を得ることもできる。

周知のように、データ及び電力の誘導伝達は、経皮的に、すなわち患者の組織２５を介して行うことができ、医療用埋め込み型装置システムではこのことが特に有用となる。データ又は電力の伝達中、ラジエータ１７及び１３、又は１７’及び１８は、平行な共線軸に沿った面内に存在し、ラジエータ同士が互いにできるだけ近接することが好ましい。ラジエータ１７及び１３をこのように配向することで、一般にこれらの間の結合性は向上するが、理想的な配向から逸脱しても、依然として適度に信頼性のあるデータ転送又は電力伝達を行うことができる。

米国特許第６，５１６，２２７号明細書 米国特許出願第１１／７８０，３６９号明細書 米国特許出願第１１／９３５，１１１号明細書 米国特許出願第１１／８５３，６２４号明細書

本発明者らは、典型的な埋め込み型医療装置システムが外部コントローラ１２及び外部充電器５０という２つの外部装置を必要とすることが残念であると考える。一般的な患者は、同時にこれらの両方を必要とすることが頻繁にある。通常、外部充電器５０は、ＩＰＧ１００内のバッテリ２６を定期的に、刺激の設定によってはほぼ毎日再充電する必要がある。外部コントローラ１２も、患者が特定の時に必要に応じて刺激療法を調整するために日常的に必要となり得る。従って、患者は、完全に独立した２つの装置を操作する必要性により負担を負う。すなわち、患者は、両方の装置の使い方を覚え、（移動する場合などには）大きな装置を両方とも持ち運び、必要時には両方の装置のバッテリを交換し、及び／又はこれらを再充電し、両方の装置の代金を払い、などを行わなければならない。全てにおいて、２つの独立した外部装置が必要であることは不便と考えられる。

本開示は、これらの問題点を軽減するための解決法の実施形態を提供する。

従来技術による、埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）、及び電極アレイをＩＰＧに結合する方法を示す図である。 従来技術による、埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）、及び電極アレイをＩＰＧに結合する方法を示す図である。 従来技術による、外部コントローラとＩＰＧの間のデータの無線通信、及び外部充電器からＩＰＧへの電力の無線伝達を示す図である。 単一ハウジング内にデータテレメトリ及び充電回路の両方を含む改善された外部装置の実施形態を示す図である。 ＩＰＧにデータ及び電力の両方を伝える図３の外部装置を示す図である。 図３の外部装置の内部構造を示す図である。 図３の外部装置内の（単複の）ラジエータを駆動するために使用される駆動回路を示す図である。

以下の説明は、本発明を脊髄電気刺激（ＳＣＳ）システム内で使用することに関する。
しかしながら、本発明はこのように限定されるものではない。それどころか、本発明は、あらゆる種類の埋め込み型医療装置システムとともに使用することができる。例えば、埋め込み式センサ、埋め込み式ポンプ、ペースメーカ、除細動器、蝸牛刺激装置、網膜刺激装置、協調四肢運動を生み出すように構成された刺激装置、脳皮質及び深部刺激装置を使用するシステムの一部として、或いは様々な状態のいずれかを治療するように構成された他のあらゆる神経刺激装置において本発明を使用することができる。

本明細書では、埋め込み型医療装置を充電するための回路、及び医療用インプラントとの間を行き来するデータをテレメトリするための回路の両方を単一ハウジング内に収容した、埋め込み型医療装置システム用の外部装置の実施形態について説明する。１つの実施形態では、外部装置が直交ラジエータを含み、この直交ラジエータでは、両方のラジエータがデータ転送に使用され、ラジエータの少なくとも一方が電力伝達に使用される。充電回路とデータテレメトリ回路を単一の外部装置内に完全に一体化することは、患者及び臨床医の両方にとって便利である。

図３は、同じハウジング２１５内に充電回路及びデータテレメトリ回路の両方を含む手持ち式外部装置２００の１つの実施形態を示している。ハウジング２１５は、充電及びデータテレメトリ回路を収容するだけでなく、バッテリ、マイクロコントローラ、プリント基板、（単複の）ラジエータなどのその他の構成部品も含み、これについては以下でさらに説明する。ハウジングの形状は、実質的に矩形であるように示しているが、図３に示す形状に限定されるわけではない。形状は、円形、楕円形などであってもよく、取り扱いの容易さ、ＩＰＧ１００との効果的な結合などを目的として設計することができる。

外部装置２００では、ユーザは、データテレメトリ及び充電機能をユーザインターフェイス２０２を介して制御することができる。一般に、ユーザインターフェイス２０２は、ユーザが外部装置２００からＩＰＧ１００への（新しい治療プログラムなどの）データを送信し、ＩＰＧ１００のバッテリを充電し、或いはＩＰＧ１００からの様々な形の状態フィードバックをモニタできるようにする。ユーザインターフェイス２０２は、例えば携帯電話と類似するものであってもよく、ディスプレイ２６５、入力又は選択ボタン２７０、及びメニューナビゲーションボタン２７２を含む。ソフトキー２７８を使用して様々な機能を選択することができ、これらの機能は、いつでも利用可能なメニューオプションの状態に応じて異なる。ハウジング２１５内には、ユーザにオーディオキューを提供するためのスピーカ（図示せず）も含まれる。或いは、聴覚障害のあるユーザのために、振動モータによってフィードバックを提供することもできる。

ディスプレイ２６５は、テキスト及びグラフィックの両方を最適に表示して、メニューオプション、刺激の設定、ＩＰＧのバッテリ状態、外部装置のバッテリ状態などの必要な情報を患者に伝え、又は刺激がオンであるか又はオフであるかを示し、或いは充電状態を示す。ディスプレイ２６５は、２００７年１１月５日に出願された米国特許出願第１１／９３５，１１１号にさらに記載されるようなツイステッドネマチック（ＴＮ）又はスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）液晶技術を使用したモノクロ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むことができ、該特許出願はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。ディスプレイ２６５は、カラースーパーツイステッドネマチック（ＣＳＴＮ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＬＣＤ、又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイなどのカラーディスプレイを含むこともでき、これらも上記特許出願第１１／９３５，１１１号に記載されている。

図４には、ＩＰＧ１００とやりとりする外部装置２００を示すとともに、双方向のデータテレメトリ及び一方向の電力伝達の両方を示しており、これらの両方は、前述したような磁気結合を介して行われる。１つの実施形態では、外部装置内に２つのラジエータ６２ａ及び６２ｂが提供され、１つの実施形態では、以下でさらに説明するように、テレメトリには両方のラジエータが使用されるのに対し、充電には一方しか使用されない。いずれの場合にも、外部装置２００は、上述した方法と同じ方法でＩＰＧ１００内のテレメトリコイル１３及び充電コイル１８とやりとりする。

ラジエータ６２ａ及び６２ｂを介してＩＰＧに伝達されるのがテレメトリデータであるか又は電力であるかは、外部装置２００がテレメトリモードにあるか又は電力伝達モードにあるかよって決まる。テレメトリモードでは、ラジエータ６２ａ及び／又は６２ｂを励起する交流電流を、上述したようなＦＳＫ変調プロトコルなどを使用したデータで変調されたキャリア信号とすることができる。電力伝達モードでは、ラジエータ６２ａを未変調のキャリア信号で単純に励起することができる。ラジエータ６２ａ及び６２ｂは、ＩＰＧ１００が送信したテレメトリを受信することもできる。

図５には、外部装置２００の内部構造及びラジエータ６２ａ及び６２ｂの物理的配向を他のいくつかの構成部品とともに示している。内部部品を見やすくするために、外部装置２００を、その外部ハウジング２１５を取り除いて正面、背面、及び側面の視点から示している。

正面図では、ユーザインターフェイス２０２を含むディスプレイ２６５及びスイッチ１２２を有するＰＣＢ１２０を開示している。スイッチ１２２は、図３に示すソフトキー２７０〜２７４の底面と結合して、ユーザがソフトキー２７０〜２７４のいずれかを押したときに、対応するスイッチが作動して、ＰＣＢ１２０上の回路にユーザの反応を伝えるようになる。

背面図には、ＰＣＢ１２０の下側にある回路を、ラジエータ６２ａ及び６２ｂ、及びバッテリ１２６を含めて示している。外部装置の充電及びデータ転送機能を実現するために必要な、マイクロコントローラ１５０などの他の内蔵部品及び個別部品１５１も部分的に見える。

背面図及び側面図で分かるように、２つのラジエータ６２ａ及び６２ｂは、直交する軸５４ａ及び５４ｂの周囲にそれぞれ巻き付いている。より具体的には、ラジエータ６２ｂが、レーストラック状の平らな構成でＰＣＢ１２０の背面の周囲に巻き付く一方で、ラジエータ６２ａは、フェライト磁心１２８の周囲に巻き付いて、エポキシによりＰＣＢ１２０に取り付けられる。軸５４ａは、ラジエータ６２ａの平面と垂直である（側面図の方がはっきり分かりやすい）のに対し、軸５４ｂは、ラジエータ６２ｂに巻かれた磁心の長さと平行である。加熱を最低限に押さえるために、内蔵部品及び個別部品１５１、及びバッテリ１２６は、ラジエータによって生じる電磁場からできる限り遠くに配置される。例えば、いずれの内蔵部品及び個別部品１５１もラジエータ６２ａの境界内に入っていない点に留意されたい。また、密度上必要な場合、ＰＣＢ１２０上の構成部品１５１を、図示のように少なくとも部分的にバッテリ１２６の下に配置することができる。しかしながら、当業者であれば、構成部品１５１の異なる配置も可能であることを理解するであろう。

軸５４ａ及び５４ｂは直交することが好ましく、すなわち軸５４ａと５４ｂの角度は９０度であることが好ましい。しかしながら、このことが厳密に必要なわけではなく、いずれかの非ゼロ角度を同様に使用することもできる。とは言うものの、この角度が９０度に近づいたときに、すなわち機械公差が許す限りほぼ９０度に近いときに最大の利点が得られる。

データテレメトリに両方のラジエータ６２ａ及び６２ｂを使用する実施形態では、これらのラジエータが、２００７年９月１１日に出願された米国特許出願第１１／８５３，６２４号に記載されるように、互いに位相が実質的に９０度ずれた交流電流を搬送することができ、該特許出願はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。これにより回転する磁場が生じ、外部装置２００と、ＩＰＧ１００内の受け取り側テレメトリラジエータ１３との間の結合におけるヌルが減少する。デュアルラジエータ６２ａ及び６２ｂを同様に使用して、ＩＰＧ１００からテレメトリを受け取ることもできる。

図６には、データを遠隔測定するため及びＩＰＧ１００に電力を供給するための２つのラジエータ６２ａ及び６２ｂを駆動するために使用する駆動回路２１０を示している。まず、データの転送に関する駆動回路２１０の動作について説明する。

２つのラジエータ６２ａ及び６２ｂの駆動信号８３ａ及び８３ｂの生成は、外部装置のマイクロコントローラ１５０、好ましくはＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の部品番号ＭＳＰ４３０から開始し、ここで一連のデジタルデータビットが出力され、これが最終的にＩＰＧへ無線でブロードキャストされる。これらのビットは周波数変調回路（変調器）９０へ送信され、ここでキャリア信号上で変調される。変調器９０は、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ社製の部品番号ＡＤ９８３４などのダイレクトデジタルシンセサイザで構成することができる。変調器９０により供給されるキャリア信号は、データテレメトリの場合には公称２５０ｋＨｚの、或いは充電の場合には公称１６０ｋＨｚのいずれかを含むことができ、マイクロコントローラ１５０からの出力である信号Ｋ１により選択される。信号Ｋ１は、例えば、データテレメトリ（例えばＫ１＝‘１’）又は充電（例えばＫ１＝‘０’）に適した周波数を生じるように変調器９０を制御することができる単一の２値信号とすることができる。或いは、Ｋ１は、より複雑なマルチ信号バス構造を含むこともできる。

データテレメトリの場合、デジタルデータビットにより、搬送波がその中心周波数のｆ_c＝２５０ｋＨｚ前後に変調され、論理‘０’によって周波数ｆ₀’＝２４２ｋＨｚが生じ、論理‘１’によって周波数ｆ₁’＝２５８ｋＨｚが生じるようになる。次に、当業者であれば理解するように、この変調器９０からのＡＣ出力が、コンパレータ又はリミッタ９２によって同じ周波数の方形波に変換される。図示のように、これらの周波数は、駆動回路２１０の後半でこれらの実際のブロードキャストされる値に二分される。

データテレメトリ中には、マイクロコントローラ１５０の出力Ｋ２によりスイッチ２０８が閉じられ、これにより変調データが、ラジエータ６２ａを駆動するドライバレッグ（ドライバ支脈）８２ａ及びラジエータ６２ｂを駆動するドライバ支脈８２ｂの両方へ流れるようになる。個々の支脈は、Ｄフリップフロップ９６ａ及び９６ｂのクロック入力部（ＣＬＫ）においてリミッタ９２からの方形波出力を受け取るが、支脈８２ｂにおいて受け取ったデータはインバータ９４によって反転される。このインバータは、基本的に方形波データ信号に１８０度の変位をもたらす。個々のフリップフロップ９６ａ及び９６ｂの相補的出力Ｑ’は、対応する入力Ｄに結合される。この構成を所与とし、フリップフロップ９６ａ及び９６ｂが、そのクロック入力の立ち上がりエッジ時にのみデータ状態を変化させることができると理解すれば、フリップフロップ９６ａ及び９６ｂの出力（Ｑ／Ｑ’）、すなわち駆動信号８３ａ及び８３ｂは周波数が半分（すなわち、f₀＝１２１ｋＨｚ及びｆ₁＝１２９ｋＨｚの周波数）の方形波信号を含むが、駆動信号８３ｂは駆動信号８３ａよりも９０度だけ遅れるという効果が得られる。この低い方の周波数（ｆ_c＝１２５ｋＨｚ）信号の約９０度の変位は、高い方の周波数（ｆ_c’＝２５０ｋＨｚ）信号がインバータ９４により約１８０度の変位を受けることに起因する。

さらに、駆動信号８３ａ及び８３ｂを使用してラジエータ６２ａ及び６２ｂを共振させるが、ここでも駆動信号８３ｂは、ラジエータ６２ｂに９０度遅れて到達する。（この位相差は正確に９０度でなくてもよい）。個々のラジエータ６２ａ及び６２ｂを、同調コンデンサ９８ａ又は９８ｂにそれぞれ直列接続することによって共振させることができ、この結果、共振ＬＣ回路又は「タンク」回路が得られるようになる。データテレメトリモードでは、マイクロコントローラ１５０からの出力Ｋ３を使用してスイッチ２０２ａを開き、これにより支脈８２ａ内のタンク回路から追加のコンデンサ２００ａが排除され、従ってこのタンク回路を大体１２５ｋＨｚ、すなわち１２１ｋＨｚ及び１２９ｋＨｚの信号のテレメトリに適した周波数で共振するように同調させる。当業者であれば理解するように、駆動信号８３ａ及び８３ｂによりＮチャネル（ＮＣＨ）及びＰチャネル（ＰＣＨ）のトランジスタをゲート制御して、ラジエータ６２ａ及び６２ｂを励起するのに必要な電圧Ｖｂａｔを印加する。このような電圧Ｖｂａｔは、外部装置２００内のバッテリ１２６（図５）から供給される。当業者であれば、開示する配置では、このタンク回路を横切るバッテリ電圧Ｖｂａｔの極性が（＋Ｖｂａｔの次に−Ｖｂａｔ、その次に＋Ｖｂａｔのように）反転し、これがさらにラジエータを共振させることにより、関心周波数（f₀＝１２５ｋＨｚ、ｆ₁＝１２９ｋＨｚ）でブロードキャストが行われることを理解するであろう。前述したように、このようなブロードキャストは、ＩＰＧ１００内のテレメトリラジエータ１３（図４）において受信される。

２つのラジエータ６２ａ及び６２ｂを、ＩＰＧ１００から受信する（状態データなどの）逆テレメトリのためのアンテナとして使用する場合、外部装置２００が受信機回路をさらに含むようになる。しかしながら、上記で組み入れた米国特許出願第１１／８５３，６２４号に例示的な受信機回路が開示されているため、本明細書ではこのような詳細は繰り返さない。

外部装置２００が充電モードで動作して、ＩＰＧ１００内のバッテリ２６を充電するための磁場を生じた場合、マイクロコントローラ１５０が、駆動回路２１０へ送信される制御信号Ｋ１、Ｋ２及びＫ３の状態を変化させる。現在このモードにあるＫ１は、変調器９０に、より充電に適した、すなわちｆ_charge’＝１６０ｋＨｚの未変調の低周波数を出力するように指示する。データテレメトリモードの場合と同様に、この周波数が、最終的に（単複の）フリップフロップの動作を通じてｆ_charge＝８０ｋＨｚに二分される。

また、充電時には、制御信号Ｋ２及びＫ３が、これらの関連するスイッチ２０８及び２０２ａをそれぞれ開閉する。スイッチ２０８を開くことにより、駆動回路２１０の下位支脈８２ｂが効果的に分断され、上位支脈８２ａ及びその平らなラジエータ６２ａ（図５）のみを使用して充電場が生じるようになる。換言すれば、この実施形態では、充電中にラジエータ６２ｂは使用されない。しかしながら、このことは厳密に必要なわけではなく、充電中にラジエータ６２ｂを励起することもできる。このような場合にはスイッチ２０８を閉じて、テレメトリ中の動作と同様に、生じた充電場を９０度の位相差によって回転させることができる。いずれにせよ、周波数ｆ_charge＝８０ｋＨｚの少なくとも一方の駆動信号８３ａ又は８３ｂがタンク回路の少なくとも一方に提供される。

この低い方の駆動周波数を１２５ｋＨｚ（データテレメトリ）から８０ｋＨｚ（充電）に適合させるために、タンク回路の上位支脈８２ａにおける共振周波数を１２５ｋＨｚから８０ｋＨｚに同調させる。これは制御信号Ｋ３を介して行われ、この制御信号Ｋ３が充電活動中にスイッチ２０２ａを閉じることでタンク回路にコンデンサ２００ａが追加されて共振周波数が低下する。なお、コンデンサ２００ａの値は、コンデンサ２００ａ及び９８ａの並列の組み合わせをラジエータ６２ａにより与えられるインダクタンスと連動させることにより、ＬＣ回路の共振周波数が実質的に８０ｋＨｚに等しくなるように選択される。このように同調させることで、外部装置２００内のラジエータ６２ａが８０ｋＨｚの未変調の充電磁場を生じ、これがＩＰＧ内の充電コイル１８（図４）によって受け取られる。

代替の実施形態では、充電に使用する周波数ｆ_chargeを、データの送信に使用する中心周波数、すなわちｆ_cと同じにすることができる。このような場合、テレメトリモードと充電モードとの間の移行時にタンク回路を同調させる必要がなくなり、スイッチ２０２ａ及びコンデンサ２００ａを使用せずに済ますことができる。

テレメトリ及び充電中に駆動回路２１０により生じる磁場の強度は調整可能にすることができ、これらの２つのモード間で異なることができる。（単複の）タンク回路内の交流電流は、駆動信号８３ａ及び８３ｂの周波数がタンク回路の共振周波数に等しいときに最大レベルになるので、駆動信号の周波数をこの最適値から増減してタンク内の電流、従って生じる場の強度を減少させることができる。このような駆動周波数のトリミングは、変調器９０を同調させるのに使用される（単複の）信号Ｋ１又はその他の信号を介して行うことができる。このような制御を、ＩＰＧ１００からのフィードバックを含むことができるフィードバック制御ループの一部として、最適な電力及びＩＰＧ１００内の受信機回路への最適なデータ転送を達成することもできる。

ラジエータ６２ａ及び６２ｂは同様に作成することができる。或いは、ラジエータ６２ａ及び６２ｂは、これらの優勢な動作モードに基づいて構成が異なってもよい。例えば、図６では、データテレメトリモード中、ラジエータ６２ｂはデータを転送するためにしか使用されないが、ラジエータ６２ａは電力伝達及びデータ送信の両方に使用される。ＡＣ電流を搬送するラジエータを連続動作させると、ラジエータの望ましくない加熱が生じる。従って、ラジエータ６２ａを、加熱を最小にする仕様で設計することができる。例えば、ラジエータ６２を、巻線をリッツ線などの低抵抗材料で作成した空芯ラジエータとすることができる。ラジエータ６２ｂは、データ転送のみに断続的にしか使用されないので、過度の加熱を経験することはないと考えられ、代わりにフェライトロッドコア及び固体銅伝導体で作成することができる。

外部装置２００の加熱を最小化するための追加の対策として、渦電流を最小化することを挙げることができる。例えば、ラジエータを装着したＰＣＢ１２０を、接地面及び電力面の代わりに接地トレース及び電力トレースで設計してＰＣＢ内の渦電流を減少させることができる。ラジエータ６２ａ内から構成部品１５１（図５を参照）を除去すること、又はこれらを最小限に抑えることは、この点に関しても有用である。（実際に行われているところでは、コイル領域の外部に十分な余裕がない場合、いくつかの構成部品１５１をコイル領域の内部に配置する必要が生じ得る。）さらに、外部装置２００内にファンの形の積極的冷却及び閉ループ温度制御システムを採用することもできる。

本発明の特定の実施形態を図示し説明したが、上記の説明は、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではない。当業者には、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正を行えることが明らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲により定められる本発明の思想及び範囲に含まれる変形例、修正例及び同等物を含むことを意図している。

以下に本発明の実施形態を記載する。
（実施形態１）埋め込み型医療装置とともに使用するための外部装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の少なくとも１つのラジエータと、を備え、
前記少なくとも１つのラジエータは、埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするとともに、前記埋め込み型医療装置に電力を供給するのに使用される、ことを特徴とする装置。
（実施形態２）前記少なくとも１つのラジエータは、前記埋め込み型医療装置からのテレメトリされたデータを受信するのに更に使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
（実施形態３）前記データが第１の周波数でテレメトリされ、前記電力が第２の周波数で提供される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
（実施形態４）前記第２の周波数が前記第１の周波数よりも低い、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
（実施形態５）前記第１の周波数は変調されているが、前記第２の周波数は変調されていない、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
（実施形態６）前記供給される電力が変調されていない、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
（実施形態７）２以上のラジエータが前記データをテレメトリするのに使用され、１つのラジエータのみが前記電力を供給するのに使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
（実施形態８）前記ラジエータがコイルを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。

（実施形態９） 埋め込み型医療装置とともに使用するための外部装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の第１及び第２のラジエータと、を備え、
少なくとも前記第１のラジエータが、前記埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするのに使用され、少なくとも前記第２のラジエータが、前記埋め込み型医療装置に電力を供給するのに使用される、ことを特徴とする装置。
（実施形態１０）前記第１及び第２のラジエータが直交する、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
（実施形態１１）前記第１及び第２のラジエータがコイルを含む、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
（実施形態１２）構成部品を含む回路基板を前記ハウジング内にさらに備え、前記第１及び第２のコイルが前記プリント基板に結合され、前記構成部品が前記第２のコイル内に存在しない、ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
（実施形態１３）前記第１及び第２のラジエータが、前記埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするのに使用され、前記第２のラジエータのみが、前記埋め込み型医療装置に電力を供給するのに使用される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
（実施形態１４）前記第１及び第２のラジエータが位相を異にして駆動される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
（実施形態１５）前記第１及び第２のラジエータが、前記埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするとともに、前記埋め込み型医療装置に電力を供給するのに使用される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
（実施形態１６）埋め込み型医療装置とともに使用するための外部装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の少なくとも１つのラジエータを駆動するための、前記ハウジング内の駆動回路と、を備え、
前記駆動回路が、前記埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするための第１のモード、及び前記埋め込み型医療装置に電力を供給するための第２のモードで動作可能である、ことを特徴とする装置。
（実施形態１７）前記データが第１の周波数でテレメトリされ、前記電力が第２の周波数で供給される、ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
（実施形態１８）前記第２の周波数が前記第１の周波数よりも低い、ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
（実施形態１９）前記第１の周波数は変調されているが、前記第２の周波数は変調されていない、ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
（実施形態２０）前記駆動回路が変調器を含み、該変調器の前記周波数が、前記第１及び第２のモード間で調整可能である、ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
（実施形態２１）第１及び第２のラジエータを備え、前記駆動回路が、前記第１及び第２のラジエータを前記第１のモードで駆動し、前記駆動回路が、前記第２のラジエータのみを前記第２のモードで駆動する、ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
（実施形態２２）前記少なくとも１つのラジエータが、共振周波数を有する共振器回路を含む、ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
（実施形態２３）前記共振器回路の前記共振周波数が、前記第１及び第２のモード間で調整可能である、ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
（実施形態２４）前記共振器回路がＬＣタンク回路を含む、ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。

６２ａ、６２ｂ ラジエータ
８２ａ、８２ｂ ドライバ支脈
８３ａ、８３ｂ 駆動信号
９０ 変調器
９２ リミッタ
９４ インバータ
９６ａ、９６ｂ Ｄフリップフロップ
９８ａ、９８ｂ 同調コンデンサ
１５０ マイクロコントローラ
２００ａ コンデンサ
２０２ａ スイッチ
２０８ スイッチ
２１０ 駆動回路

Claims (10)

1. 埋め込み型医療装置とともに使用するための外部装置であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内の複数のラジエータと、を備え、
   前記複数のラジエータのうちの第１のラジエータが、前記複数のラジエータのうちの第２のラジエータに直交し、
   前記複数のラジエータは、前記埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするとともに、前記埋め込み型医療装置に電力を供給するのに使用されることを特徴とする装置。
2. 前記複数のラジエータがコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 構成部品を含む回路基板を前記ハウジング内にさらに備え、前記コイルが前記プリント基板に結合され、前記コイルの少なくとも１つが内部に構成部品を有していないことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするとともに、前記埋め込み型医療装置に電力を供給するために、前記第１のラジエータが、前記第２のラジエータと位相を異にして駆動されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 埋め込み型医療装置とともに使用するための外部装置であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内の第１及び第２のラジエータと、を備え、
   前記第１のラジエータ及び前記第２のラジエータは、前記埋め込み型医療装置へのデータをテレメトリするのに使用され、前記第２のラジエータのみが、前記埋め込み型医療装置に電力を供給するのに使用されることを特徴とする装置。
6. 前記第１及び第２のラジエータが直交することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記第１及び第２のラジエータがコイルを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
8. 構成部品を含む回路基板を前記ハウジング内にさらに備え、第１及び第２のコイルが前記プリント基板に結合され、前記構成部品が前記第２のコイル内に存在しない、
   ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記第１及び第２のラジエータが位相を異にして駆動されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
10. 駆動回路をさらに備え、前記駆動回路は、前記埋め込み型医療装置へデータをテレメトリするときに、前記第１のラジエータと位相をずらして前記第２のラジエータを駆動することを特徴とする請求項５に記載の装置。

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