JP2014508611A - 医療デバイスにおける無線通信 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数の無線リンクを用いる医療デバイスにおいて、無線リンク間での干渉や通信タイミングのずれの問題を解消することを可能とする。
【解決手段】
第１の無線リンクを介して接続された第１及び第２のコンポーネントと、第２の無線リンクを介して前記第１のコンポーネントに接続された第３のコンポーネントと、を備える医療デバイスである。本デバイスは、前記第１のリンクを介した通信を含む期間に挟まれた時間期間中に前記第２の無線リンクを介した通信が行われるという通信スキームを実行する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、広く医療デバイスに関するものであり、より詳細には、医療デバイスにおける無線通信に関するものである。

本出願は、２０１１年３月１０日に出願した米国特許出願第１３／０４５３２０に基づく優先権を主張するものである。当該米国出願の内容は、本出願における引用により本出願に組み込まれる。

医療デバイスは、ここ数十年にわたって患者（一般的には受容者と称する）に幅広い治療効果を与えてきた。受容者に実質的な効果を与えてきた医療デバイスの一つは、聴覚補綴（ほてつ）（hearing prostheses）である。聴覚補綴は、周囲の音を処理して聴覚障害のある患者に対して聴覚能力を補助し又は付与する。聴覚補綴には、例えば、補聴器、蝸牛インプラント、中耳刺激器、骨伝導デバイス、脳幹インプラント、電気音響デバイス、並びにその他の音響的、機械的、及び又は電気的な刺激を提供する装置が含まれる。

具体的な聴覚補綴の一つは、受容者のそれぞれの耳に一つずつ配される２つの聴覚補綴で構成された両耳式デバイス又は両耳式システムである。両耳式システムでは、補綴のそれぞれが刺激を供給し、音に対する受容者の知覚力を高める。両耳式システムは、また、より良好な信号対雑音比が得られるようにすべく、装着されたいずれかの補綴により受信された音を本質的に受容者が選択して聞き取れるようにすることで、頭影効果（head shadow effect）を減少させるのを助ける。さらに、両耳間での時間遅延（inter aural time delay）とレベル差とが、音源位置を特定する手がかりとなり、所望の音を背景雑音から分離する手助けとなり得る。

両耳式システムは、種々の目的に用いるための複数の無線リンクを備えている。このため、無線リンク間において干渉が発生し得る。本発明の実施形態では、時分割通信や同期通信などの通信スキームを実行し、一の通信リンクが他の通信リンクから干渉を受けることなく動作できるようにする。

また、典型的な両耳式システムでは、補綴はそれぞれ、少なくとも部分的には他の補綴とは独立に動作し、したがって、各補綴は、それぞれに専用の一つ又は二つのクロック発生器を備えている。公知のように、クロック発生器は、補綴内の電気回路その他の電気部品に用いられるクロック信号を発生する。特に、データ処理動作や無線通信等は、クロック信号の制約の下で動作する。理想的な状況においては、両耳式補綴のクロック（複数）は互いに同期するので、２つの補綴における全ての動作は実質的に同時に実行される。しかしながら、実際には、一のシステムのクロックは、両耳式システムのクロックと比較して正確に正しい速度では動作しない。すなわち、ある時間の経過後には、クロックは、他のクロックから「逸脱（drift apart）」してしまう。これらのタイミング差及び又は位相差は、音情報の配信に際して位相及び時間の正確さを損ね、到来する音の発生源の位置を空間的に特定する受容者の能力に悪影響を与えたり、概して両耳式システム１００の利点を損なうこととなり得る。本発明は、両耳インプラント間での時間情報の交換を可能とし、上述のタイミング問題に対処する。

本発明の実施形態によると、移植可能な医療デバイスが提供される。本デバイスは、第１の移植可能なコンポーネントと、第１の無線リンクを介して前記第１の移植可能なコンポーネントに接続された第１の外部コンポーネントと、を備える。前記第１の外部コンポーネントは、第２の無線リンクを介して第２の外部コンポーネントと通信するよう適合され、前記デバイスは、前記第１及び第２の無線リンクが時間期間の異なるセットの間だけ動作するという通信スキームを実行する。

本発明の他の実施形態によると、医療デバイスが提供される。本デバイスは、第１の無線リンクを介して接続された第１及び第２のコンポーネントと、第２の無線リンクを介して前記第１のコンポーネントに接続された第３のコンポーネントと、を備え、前記デバイスは、前記第１のリンクを介した通信を含む期間に挟まれた時間期間中に前記第２の無線リンクを介した通信が行われるという通信スキームを実行する。

本発明の更に他の実施形態は、医療デバイスにおける無線通信の方法であって、前記デバイスは第１の移植可能なコンポーネントと、第１及び第２の外部コンポーネントと、を備え、前記第１の外部コンポーネントは、第１の無線リンクを介して前記第１の移植可能なコンポーネントと通信すると共に、第２の無線通信リンクを介して前記第２の外部コンポーネントと通信するよう構成されている。そして、前記方法は、時間期間の第１のセットの間に前記第１の無線リンクを動作させることと、時間期間の第２のセットの間に前記第２の無線リンクを動作させることと、前記時間期間の第１及び第２のセットを交互に配することと、を有する。

本発明の他の実施形態によると、医療デバイスが提供される。本デバイスは、第１の無線リンクを介して接続された第１及び第２のコンポーネントと、第２の無線リンクを介して前記第１のコンポーネントに接続された第３のコンポーネントと、前記第１の無線リンクが時間期間の第１のセットの間でのみ動作し、前記第２の無線リンクが時間期間の第２のセットの間でのみ動作するように、前記第１及び第２の無線リンクの動作を交互に行わせる手段と、を備える。

本発明の例示的な実施形態は、以下に示す添付図面を参照して説明される。
本発明の実施形態が有利に実装される両耳式蝸牛インプラントシステムの概略図である。 図１Ａに示す両耳式システムを含む、受容者の側面図である。 図１Ａに示す両耳式システムのコンポーネントの側面図である。 図１Ａに示す両耳式システムの一部のコンポーネントの機能ブロック図である。 両耳式システム内で発生し得るタイミング差を例示するタイミング図である。 本発明の実施形態に従う無線通信を例示するタイミング図である。 本発明の実施形態に実装されるコントロールシステムの例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従う、両耳式インプラントが同期しているか否かを判断するためのプロセスを例示するフロー図である。 本発明の実施形態に従う、無線通信を用いた両耳式システムを動作させる方法を例示するフロー図である

特定の医療デバイス、すなわち両耳式蝸牛インプラントシステム（bilateral cochlear implant system）に関連して、本発明の実施形態を説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、複数の無線通信リンクを備える任意の医療デバイス又はシステムにおいて用いることができる。例えば、本発明の実施形態は、他の聴覚補綴（補聴器、中耳用又は内耳用の直接刺激システム、骨伝導デバイス、蝸牛インプラント、脳幹その他の神経用の刺激器、又はハイブリッド電気音響システムなど）において用いることもできる。したがって、以下に示す特定の実施形態は、単なる例示であって本発明の範囲を限定するものではない。

図１Ａ及び１Ｂは、左蝸牛補綴１０２Ｌと右蝸牛補綴１０２Ｒとを装着した受容者を示す概略図であり、左蝸牛補綴１０２Ｌと右蝸牛補綴１０２Ｒとを合わせて両耳式蝸牛インプラントシステム１００と称する。図２は、図１Ａ及び図１Ｂに示す両耳式システムの概略図である。図２に示すように、補綴１０２Ｌは、サウンドプロセッサ２０３Ｌを備えた外部コンポーネント（external component）２５２Ｌを含んでおり、サウンドプロセッサ２０３Ｌは、ケーブル２０２Ｌを介して外部コイル２０１Ｌに電気的に接続されている。また、補綴１０２Ｌは、受容者に移植される移植可能なコンポーネント（移植コンポーネント、implantable component）２６２Ｌを備えている。移植コンポーネント２６２Ｌは、内部コイル２０４Ｌと、刺激器ユニット２０５Ｌと、蝸牛内に移植される電極アレイ２０６Ｌと、を備える。動作時には、補綴１０２Ｌで受信された音は、プロセッサ２０３Ｌにより符号化されたデータ信号に変換され、磁気誘導型高周波リンク（magnetic inductive RE link）を介して外部コイル２０１Ｌから内部コイル２０４Ｌに電磁的に伝送される。このリンクを、ここでは近接接続リンク（ＣＣＬ、Closely Coupled Link）と称する。このリンクは、外部コンポーネント２５２Ｌから移植コンポーネント２６２Ｌへのパワー供給にも用いられる。

図２の構成において、補綴１０２Ｒは、本質的に補綴１０２Ｌと同じである。特に、補綴１０２Ｒは、外部コンポーネント２５２Ｒを含み、外部コンポーネント２５２Ｒは、サウンドプロセッサ２０３Ｒと、ケーブル２０２Ｒと、外部コイル２０１Ｒと、を備えている。また、補綴１０２Ｒは、移植コンポーネント２６２Ｒを含み、移植コンポーネント２６２Ｒは、内部コイル２０４Ｒと、刺激器２０５Ｒと、電極アレイ２０６Ｒと、を備えている。

図３は、両耳式システム１００の一部のコンポーネントと、それらのコンポーネントに設けられた通信リンクと、を機能的に示した概略図である。図示のように、システム１００は、サウンドプロセッサ２０３を備えている。サウンドプロセッサ２０３Ｌは、ＣＣＬ２１０Ｌを介して移植コンポーネント２６２Ｌと通信し、サウンドプロセッサ２０３Ｒは、ＣＣＬ２１０Ｒを介して移植コンポーネント２６２Ｒと通信する。ＣＣＬ２１０は、磁気誘導（ＭＩ、magnetic induction）リンクであるが、代替的に、ＣＣＬ２１０を、既知の又は将来開発されるであろう任意の無線リンクとすることができる。図３に示す例では、ＣＣＬ２１０は、一般に約５〜５０ＭＨｚの範囲の周波数で動作する（例えば目的をもってデータを伝送する）。

図３に示し且つ上述したように、サウンドプロセッサ２０３は、また、別の無線通信リンク（ＷＣＬ、wireless communications link）２２５を介して通信する。図３に示す例では、ＷＣＬ２２５は、約２〜１５ＭＨｚで動作する磁気誘導（ＭＩ）リンクである。両耳式システムの特定の構成においては、ＭＩリンク２２５は、約５ＭＨｚ又は約１３ＭＨｚで動作するものとすることができる。

前述したように、両耳式システムは、種々の目的に用いるための複数の無線リンクを備えている。本発明の実施形態は、システム１００のような両耳式システムが備える無線リンクの制御に広く用いられて、干渉を除去又は十分に低減する。特に、システム１００は、図２及び図３の構成により、時分割通信や同期通信などの通信スキームを実行し、ＷＣＬ２２５が、ＣＣＬ２１０などの他の通信リンクからの干渉を受けることなく動作できるようにする。本発明の実施形態のスキームでは、ＣＣＬ２１０の一方又は双方を介した通信が、時間期間の第１のセットにおいて実行され、ＷＣＬ２２５を介した通信が時間期間の第２のセットにおいて実行される。ＣＣＬ通信とＷＣＬ通信とが同時に実行されないように、時間期間の第１及び第２のセットは、動作中に交互に配置（interleave）される。

典型的な両耳式システムでは、補綴はそれぞれ、少なくとも部分的には他の補綴とは独立に動作し、したがって、各補綴は、それぞれに専用の一つ又は二つのクロック発生器を備えている。公知のように、クロック発生器は、補綴内の電気回路その他の電気部品に用いられるクロック信号を発生する。特に、データ処理動作や無線通信等は、クロック信号の制約の下で動作する。理想的な状況においては、両耳式補綴のクロック（複数）は互いに同期するので、２つの補綴における全ての動作は実質的に同時に実行される。しかしながら、実際には、一のシステムのクロックは、両耳式システムのクロックと比較して正確に正しい速度では動作しない。すなわち、ある時間の経過後には、クロックは、他のクロックから「逸脱（drift apart）」してしまう。これらのタイミング差及び又は位相差は、音情報の配信に際して位相及び時間の正確さを損ね、到来する音の発生源の位置を空間的に特定する受容者の能力に悪影響を与えたり、概して両耳式システム１００の利点を損なうこととなり得る。本発明の実施形態は、両耳インプラント間での時間情報の交換を可能とし、ＷＣＬ２２５を介して上述のタイミング問題を扱うことができるという利点を有している。ただし、ＷＣＬ２２５は、他の目的にも用いることができ、例えば、位置特定やビームフォーミング（beamforming）を改善するためのデータ交換、ユーザ設定や処理ストラテジの交換、ゲイン管理、ノイズ低減、環境分類等の目的にも用いることができる。

図３に示す補綴間の独立動作と、互いに対する近接性は、補綴の動作に悪影響を与え、受容者に対する聴覚改善効果を低減させてしまう。例えば、パワー伝送には比較的高い信号レベルが求められることに起因して、受容者の頭部の一方の側面で動作しているＣＣＬが、対向する他の側面からのテレメトリ信号にアーティファクト（artifact）を発生させてしまう場合がある。この場合、磁気誘導受信機は、ＣＣＬ２１０のパワーレベルが高いことに起因して飽和してしまい、データを喪失しまうこととなる。また、ＣＣＬとＷＣＬとの間で干渉が発生する可能性もある。このような干渉は、両者が同じ周波数で動作していない場合にも発生し、ＣＣＬの動作が帯域外干渉によってＷＣＬ受信機を飽和させてしまうこともある。例えば、ＣＣＬ２１０Ｌが受容者の左側で動作し、テレメトリデータがインプラント２６２Ｒからスピーチプロセッサ２０３Ｒ（受容者の右側）に送信される場合、ＣＣＬ２１０のパワーレベルは、２６２Ｒと２０３Ｒとの間のテレメトリ通信に干渉し得る。この干渉は、サウンドプロセッサ２０３Ｒによるデータ受信の精度を低減させ、信号対雑音比を増加させる。この干渉は、テレメトリデータの経路にも影響を与え得る。また、ＣＣＬ２１０ＬとＣＣＬ２１０Ｒとは、同時に動作した場合にＷＬＣ２２５に対する干渉を発生し得る。本発明の実施形態のスキームを備えることにより、これらの干渉問題は、少なくとも部分的に処理することができる。ＷＣＬ２２５が、ＣＣＬ２１０と同時には動作しないためである。

図４は、本発明の実施形態に従うスキームの、種々の態様を例示する６つのグラフを示している。理解を容易にするため、図４には、左側及び右側の近接接続リンク（ＣＣＬ）と、二つの補綴間を結ぶ無線通信リンク（ＷＣＬ）とを含む、図３に示すシステム１００に関する例が示されている。グラフ４１０は、右側のＣＣＬ２１０と左側のＣＣＬ２１０とにおけるデータ信号（複数）４３６の通信間の相対的なタイミングを示しており、グラフ４３０は、ＣＣＬ（複数）を介して受信されるデータ信号に基づいて生成される刺激信号（複数）４３４Ｌ間の相対的なタイミングを示している。

グラフ４１０Ｌに示すように、ＣＣＬ２１０Ｌは、時刻Ｔ１に第１のデータを送信し、当該データに基づいて生成された第１の刺激パルスが時刻Ｔ２で開始する。矢印４１３は、このことを示している。しかしながら、グラフ４１０Ｒに示すように、ＣＣＬ２１０（複数）を介したデータ伝送間には時間差がある。特に、ＣＣＬ２１０Ｒを介したデータ伝送は時刻Ｔ３まで開始せず、当該データに基づく刺激は、矢印４１５に示すように、時刻Ｔ４まで開始されない。したがって、時刻Ｔ１でのリンク２１０Ｌを介したデータの伝送と、時刻Ｔ３におけるリンク２１０Ｒを介したデータの伝送との間には時間差４４２が発生し、時刻Ｔ２とＴ４における刺激の開始には、これに対応する時間差４４４が発生する。

本発明の実施形態では、刺激パルスのタイミングは、ＣＣＬを介して受信されるデータのタイミングに基づいている。図４は直接的な関係を示しているが、他の、もっと間接的な関係も発生し得る。データ信号タイミングに対する刺激信号タイミングの依存性に起因して、データタイミングにおけるこの差が、受容者が音をどのように知覚するかに影響する。したがって、ＣＣＬ２１０Ｒを介して受信されるデータ間に、ＣＣＬ２１０Ｌとの関連において遅延を与えると、受容者は所望の音を適切に知覚することができなくなる。

上述したように、本発明の実施形態のスキームにおいては、ＣＣＬの動作／通信には時間期間の第１のセットが用いられ、ＷＣＬの動作／通信には時間期間の第２のセットが用いられる。グラフ４５０Ｌは、本システムによってＣＣＬ２１０Ｌに割り当てられた期間（複数）４６０と、それらの期間に挟まれたＷＣＬ用の時間期間４８０Ｌを示している。同様に、グラフ４５０Ｒは、本システムによってＣＣＬ２１０Ｒに割り当てられた期間（複数）４７０と、それらの期間に挟まれたＷＣＬ用の時間期間４８０Ｒを示している。後述するように、本システムは、これら２つのタイプの時間期間を設けるようにして、これらのリンクを動作させる。

図示のように、期間４７０ＡはＷＣＬ期間４８０Ｌと重なっている。同様に、期間４６０ＢはＷＣＬ期間４８０Ｒと重なっている。したがって、ＷＣＬ伝送を実質的に行える期間は、ウィンドウ４９０で示すように、より短くなる。すなわち、グラフ４５０は、ＣＣＬ伝送のタイミングが同時には発生しないため、ＷＣＬ伝送の時間期間は、これらのタイミングが一致するように調整される場合よりも少なくなることを明示している。

図５は、ＣＣＬ伝送に時間期間の第１のセットを用い、ＷＣＬ伝送に時間期間の第２のセットを用いる本発明の実施形態に従うスキームにおける、通信のタイミングの例を示す図である。より詳細には、グラフ５５２は、ＣＣＬ期間５６０とＷＣＬ期間５６２で示される２つの期間が、交互に配される例をしている。グラフ５５０及び５５４に示すように、ＣＣＬ２１０（図３）は期間５６０で動作し、ＷＣＬ２２５（図３）はＷＣＬ期間５６２で動作する。

図５は、全体として交互に配された２つの異なる時間期間を備える例を示している。一つはＣＣＬ伝送用の期間であり、他の一つはＷＣＬ伝送用の期間である。２つの時間期間の使用は単なる例示であり、本発明の他の実施形態として付加的な時間期間を用いることもできる。例えば、システムは、付加的な無線リンクを備え、当該付加的な無線リンクに対して当該リンクのための時間期間を割り当てるものとすることもできる。

図６は、本発明の実施形態のスキームを実現し得る、補綴の構成要素の機能ブロック図である。図６に例示する実施形態は、無線コントローラ６００を備えている。無線コントローラ６００は、ＣＣＬコントローラ６７０と、ＷＣＬコントローラ６７１と、を備える。ＣＣＬコントローラ６７０は、信号６７５により、対応する物理システム（例えば、送信器やコイル）を制御し、ＷＣＬコントローラ６７１は、信号６７４により、対応する物理システム（例えば、アンテナや送受信器）を制御する。コントローラ６７０、６７１は、ハードウェアとファームウェアの任意の組み合わせにより実現することができる。理解を容易にするため、無線コントローラ６００は、図２及び図３に示す補綴１０２Ｌの構成要素であるものとして説明する。したがって、この実施形態の例においては、ＣＣＬコントローラ６７０は、ＣＣＬ２１０Ｌを動作させ、ＷＣＬコントローラ６７１はＷＣＬ２２５を動作させる。無線コントローラ６００は、任意の医療デバイスに実装することができる。

動作の際には、各コントローラ６７０、６７１は、適切な通知や割り込み信号により、他のコントローラのステータスに関する情報が与えられる。一の例では、ＣＣＬ２１０Ｌがパワー／データを伝送可能であるときに、ＣＣＬコントローラ６７０が信号６７７をＷＣＬコントローラ６７１に送って、ＣＣＬ２１０Ｌが動作可能であることを示す。信号６７７は、例えば、ＷＣＬコントローラ６７１にＷＣＬ２２５を停止させ及び又は無効にさせるための個別データか、又は連続的な「ビジー」信号６７７とすることができる。ＣＣＬ伝送のための時間期間が終了すると、ＣＣＬコントローラ６７０は、他の信号６７７をＷＣＬコントローラ６７１に送り、ＣＣＬ伝送が終了したこと、及びＷＣＬ伝送を開始してもよいことを示す。あるいは、連続的な「ビジー」信号６７７が除去されて、ＷＣＬコントローラ６７１が、ＷＣＬ２２５を介した通信を開始するものとしてもよい。ＣＣＬコントローラ６７０は、ＷＣＬ伝送のための時間期間を終了させるべきときを追跡し、ＷＣＬコントローラ６７１にＷＣＬ２２５を停止させ及び又は無効にさせるための他の信号６７７を送信する。本発明の他の実施形態として、ＷＣＬコントローラ６７１は、他の信号６７８をＣＣＬコントローラ６７０に送信するものとしてもよい。

図６を参照して説明したＣＣＬコントローラとＷＣＬコントローラの使用は単なる例示であって、本発明の実施形態を制限するものではない。本発明の実施形態では、ハードウェアとソフトウェアの様々な組合せを用いて、或る無線リンク（複数）が異なる時間期間で動作するスキームを実現することができる。

前述のように、本発明の実施形態は、受容者の頭部の両側に配される２つの補綴１０２を備えた、システム１００のような両耳式システムに実装することができる。上述したように、ある実施形態では、各補綴１０２は、それぞれ専用のクロック発生器を備え、タイミング及び位相における差が、通信問題や知覚上の問題の要因となる。例えば、本発明の実施形態のスキームでは、ＣＣＬ伝送（複数）が実質的に同時に開始又は終了しない場合には、頭部の一の側面における当該通信は、頭部の他の側面におけるＷＣＬ伝送期間内に開始又は終了することとなり、ＷＣＬへの干渉を引き起こす。したがって、本発明の或る実施形態では、無線通信を当該開始又は終了と同期させ又は整合させることによって、本スキームを改善する。この同期調整は、システム１００のサウンドプロセッサ（複数）２０３間でタイミング情報を交換することにより行うことができる。そのような手法の一つは、ＷＣＬ２２５を用いて、左右のＣＣＬコントローラ（複数）間でデータを交換することである。ＷＣＬを介してデータを交換したら、ＷＣＬコントローラによりＣＣＬコントローラに対してトリガ信号を送信する。

図７は、本発明の実施形態に従って補綴１０２のような２つの両耳補綴が同期しているか否かを特定するための方法の一例７００を示すフロー図である。理解を容易にするため、方法７００は図３に示すシステム１００に関するものであるものとして説明する。

図７に示す例では、補綴１０２Ｌがマスタとして機能し、インプラント１０２Ｒがスレーブとして機能する。また、各サウンドプロセッサ２０３は、ＣＣＬコントローラとＷＣＬコントローラを備えている。ブロック７２０において、サウンドプロセッサ２０３Ｌ（マスタサウンドプロセッサ）が備えるＣＣＬコントローラは、ＷＣＬパケットと称するデータのパケットを、ＷＣＬリンクを介してサウンドプロセッサ２０３Ｒへ送信する。このＷＣＬパケットは、ＣＣＬ（ＲＦ）時間期間の終了後の所定のタイミングで送信される。ＣＣＬコントローラがＣＣＬの動作を停止させると、ＣＣＬ時間期間が終了する。

ブロック７２１において、サウンドプロセッサ２０３Ｒ（反対側プロセッサ（contralateral processor））がＷＣＬパケットを受信するのにかかる時間期間が決定される。或る実施形態では、この時間は、サウンドプロセッサ２０３Ｒが備えるＷＣＬコントローラによって決定されるものとすることができ、当該時間はサウンドプロセッサ２０３Ｌに出力される。他の実施形態では、サウンドプロセッサ２０３ＲがＷＣＬパケットを受信したときに、サウンドプロセッサ２０３Ｌに信号が返送されて当該信号を受信したことが示される。そのような実施形態では、サウンドプロセッサ２０３は、この返送信号を用いて当該時間を算出する。

ブロック７２２において、時間が予想と異なるか否かについての判断が行われる。当該時間が予想と異ならないか、又は許容範囲内であるときは、補綴（複数）１０２は実質的に同期しており、方法７００はブロック７２４に処理を進める。本方法は、ブロック７２４において、本システムが同期動作のチェックを再び求めるまで待機する。同期チェックが再び求められると、本方法は、ブロック７２０に戻る。

ブロック７２２において当該時間差が実質的に予想と異なっているときは、本システムは補綴（複数）１０２が同期していないと判断する。この場合、方法７００は、ブロック７２３に進み、ＣＣＬ（複数）を実質的に同期させるための処理が実行される。ＣＣＬ（複数）を同期させるための手法例の詳細は、後述する。同期が完了すると、方法７００は、ブロック７２５において、本システムが同期動作のチェックを再び求めるまで待機する。同期チェックが再び求められると、本方法は、ブロック７２０に戻る。

上述したように、補綴（複数）１０２が同期していないときは、インプラント（複数）を同期させるための他の方法を実行するものとしてもよい。具体的には、ＣＣＬ通信（複数）の一方又は双方の開始時刻に対する調整が行われる。例えば、一つのバリエーションとして、サウンドプロセッサ２０３Ｌがプロセッサ２０３Ｒに信号を送り、計画されている通信時刻の前又は後の或る時刻においてインプラント１０２Ｒでの次のＣＣＬ通信を行うべきことを示すものとすることができる。遅延時間又は先行時間は、ＣＣＬ２１０Ｌ及び２１０Ｒでの次の通信が実質的に同時刻に開始されるように導入される。

ＣＣＬ（複数）２１０での同期通信のための他の方法も、本発明の範囲に含まれる。例えば、代替の処理として、各サウンドプロセッサ２０３により共通の環境信号が検出されることにより、ＣＣＬ（複数）の同期が行われるものとすることができる。具体的には、各サウンドプロセッサ２０３が、特定の信号を受信したときにＣＣＬ通信タイミングをリセット又は調整するように構成されるものとすることができる。そのような信号は、共通の、既知の音響信号又は制御信号、あるいは携帯電話のビーコン信号などの他の信号とすることができる。代替的な実施形態として、マスタであるＣＣＬコントローラが発生した磁界のエンベロープをスレーブであるＣＣＬコントローラが検出することにより同期を行うものとすることもできる。また、両側が調整／同期プロセスに貢献するように動作するものとすることもできる。他の実施形態では、ユーザの入力に応答して、これらの補綴の同期が行われるものとすることができる。ユーザ入力は、音声コマンド、遠隔制御装置その他のデバイスを介して入力されるコマンド、又は本システムにおける制御についての操作又は本システムに対する制御についての操作とすることができる。

上述したように、刺激タイミングは、ＣＣＬを介したデータの受信タイミングに依存する。したがって、ＣＣＬ（複数）２１０を同期させれば、各側における電気刺激の配信も同期され、タイミング情報及び位相情報が良好に保たれる。

前述したように、図７は、補綴（複数）１０２が互いに同期しているか否かを判断する方法のほんの一例を示したものである。他の実施形態では、例えばデバイスの動作異常などの同期の喪失を、インプラントが自ら判断する。そのような構成においては、当該デバイスは、他のインプラントから適切な信号が受信されるまで通信が発生しないような待機モードに戻るよう構成されるものとすることができる。

図８は、本発明の実施形態に従う方法の一例８００を示す図である。ブロック８６０において、例えば上述した手法の一つを用いて、補綴（複数）１０２の同期が行われる。同期が完了すると、両側において、ＣＣＬのパワーとデータパケットとがＣＣＬ（複数）２１０を用いて送信される。図６を参照して説明したように、ＣＣＬ（複数）２１０の動作中にＷＣＬ２２５が動作しないように、ＷＣＬコントローラに対して信号が与えられる。

ＣＣＬパケットが送信された後に、ブロック８６２においてＷＣＬパケットが送信される。ブロック８６３において、ＣＣＬバースト間のギャップにおいてＷＣＬが動作するというこのインターリーブ動作が継続される。このインターリーブ動作は、同期が喪失するか又はブロック８６０において同期の再チェックが求められるまで継続される。

ここでは、主に、ＣＣＬ（複数）とＷＣＬを用いて無線通信を行う両耳式蝸牛インプラントを参照しつつ、本発明の実施形態を説明した。しかしながら、本発明の実施形態は、そのようなリンクを備えるデバイスに限られず、二つ又はそれ以上の無線リンクを備える任意の医療デバイスに用いることができる。また、上記リンク（複数）は、任意の種類のデバイス間、又は一つのデバイスのコンポーネント間を接続するものとすることできる。例えば、刺激デバイスを備えるだけでなく電源やマイクロホンその他のセンサを移植その他の方法で備えるインプラントと外部デバイスとの間を接続するものとすることができる。無線リンクは、例えば遠隔制御デバイスや臨床医用の監視／制御デバイスなどの、聴覚補綴を制御するためのデバイスと通信するために用いることもできる。さらに、実施形態には、異なるチャネル又はデバイスにより使用されるそれぞれ個別の無線リンクの範囲内での、時間細分割の使用が含まれる。

さらに、本発明の実施形態には、周波数チャネルを利用する他のバリエーションも含まれる。例えば、ＣＣＬは、一の方向のリンクに一の周波数を用い、逆方向のリンクに他の周波数を用いることができる。ＷＣＬに適した周波数は、例えば１０．７ＭＨｚ、４３３ＭＨｚ、又は２．４ＧＨｚである。ＷＣＬは、例えば、パルス化された信号波形や、周波数ホッピング、又はその他の既知の通信符号化手法を用いることができる。パケット長は、固定長とすることもできるし、必要に応じて動的に変化するものとすることもできる。

ここに記載され特許が請求された発明の範囲は、ここに開示された特定の好適な実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本発明の種々の態様の例示であって、これらに限定することを意図するものではない。これらと等価な任意の実施形態も、本発明の範囲内に含まれることを意図している。実際に、ここに図示し及び記述したもののほか、本発明の種々の変形は、当業者にとり上述の記載から明らかである。そのような変形も、添付の請求項の範囲に含まれることを意図している。本明細書に引用された全ての文献、特許文献、雑誌論文、及びその他の資料は、参照により本明細書の内容として組み込まれる。

本発明は、広く医療デバイスに関するものであり、より詳細には、医療デバイスにおける無線通信に関するものである。

本出願は、２０１１年３月１０日に出願した米国特許出願第１３／０４５３２０に基づく優先権を主張するものである。当該米国出願の内容は、本出願における引用により本出願に組み込まれる。

医療デバイスは、ここ数十年にわたって患者（一般的には受容者と称する）に幅広い治療効果を与えてきた。受容者に実質的な効果を与えてきた医療デバイスの一つは、聴覚補綴（ほてつ）（hearing prostheses）である。聴覚補綴は、周囲の音を処理して聴覚障害のある患者に対して聴覚能力を補助し又は付与する。聴覚補綴には、例えば、補聴器、蝸牛インプラント、中耳刺激器、骨伝導デバイス、脳幹インプラント、電気音響デバイス、並びにその他の音響的、機械的、及び又は電気的な刺激を提供する装置が含まれる。

具体的な聴覚補綴の一つは、受容者のそれぞれの耳に一つずつ配される２つの聴覚補綴で構成された両耳式デバイス又は両耳式システムである。両耳式システムでは、補綴のそれぞれが刺激を供給し、音に対する受容者の知覚力を高める。両耳式システムは、また、より良好な信号対雑音比が得られるようにすべく、装着されたいずれかの補綴により受信された音を本質的に受容者が選択して聞き取れるようにすることで、頭影効果（head shadow effect）を減少させるのを助ける。さらに、両耳間での時間遅延（inter aural time delay）とレベル差とが、音源位置を特定する手がかりとなり、所望の音を背景雑音から分離する手助けとなり得る。

本発明の実施形態によると、移植可能な医療デバイスが提供される。本デバイスは、第１の移植可能なコンポーネントと、第１の無線リンクを介して前記第１の移植可能なコンポーネントに接続された第１の外部コンポーネントと、を備える。前記第１の外部コンポーネントは、第２の無線リンクを介して第２の外部コンポーネントと通信するよう適合され、前記デバイスは、前記第１及び第２の無線リンクが時間期間の異なるセットの間だけ動作するという通信スキームを実行する。

本発明の他の実施形態によると、医療デバイスが提供される。本デバイスは、第１の無線リンクを介して接続された第１及び第２のコンポーネントと、第２の無線リンクを介して前記第１のコンポーネントに接続された第３のコンポーネントと、を備え、前記デバイスは、前記第１のリンクを介した通信を含む期間に挟まれた時間期間中に前記第２の無線リンクを介した通信が行われるという通信スキームを実行する。

本発明の更に他の実施形態は、医療デバイスにおける無線通信の方法であって、前記デバイスは第１の移植可能なコンポーネントと、第１及び第２の外部コンポーネントと、を備え、前記第１の外部コンポーネントは、第１の無線リンクを介して前記第１の移植可能なコンポーネントと通信すると共に、第２の無線通信リンクを介して前記第２の外部コンポーネントと通信するよう構成されている。そして、前記方法は、時間期間の第１のセットの間に前記第１の無線リンクを動作させることと、時間期間の第２のセットの間に前記第２の無線リンクを動作させることと、前記時間期間の第１及び第２のセットを交互に配することと、を有する。

本発明の他の実施形態によると、医療デバイスが提供される。本デバイスは、第１の無線リンクを介して接続された第１及び第２のコンポーネントと、第２の無線リンクを介して前記第１のコンポーネントに接続された第３のコンポーネントと、前記第１の無線リンクが時間期間の第１のセットの間でのみ動作し、前記第２の無線リンクが時間期間の第２のセットの間でのみ動作するように、前記第１及び第２の無線リンクの動作を交互に行わせる手段と、を備える。

本発明の例示的な実施形態は、以下に示す添付図面を参照して説明される。
本発明の実施形態が有利に実装される両耳式蝸牛インプラントシステムの概略図である。 図１Ａに示す両耳式システムを含む、受容者の側面図である。 図１Ａに示す両耳式システムのコンポーネントの側面図である。 図１Ａに示す両耳式システムの一部のコンポーネントの機能ブロック図である。 両耳式システム内で発生し得るタイミング差を例示するタイミング図である。 本発明の実施形態に従う無線通信を例示するタイミング図である。 本発明の実施形態に実装されるコントロールシステムの例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従う、両耳式インプラントが同期しているか否かを判断するためのプロセスを例示するフロー図である。 本発明の実施形態に従う、無線通信を用いた両耳式システムを動作させる方法を例示するフロー図である

特定の医療デバイス、すなわち両耳式蝸牛インプラントシステム（bilateral cochlear implant system）に関連して、本発明の実施形態を説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、複数の無線通信リンクを備える任意の医療デバイス又はシステムにおいて用いることができる。例えば、本発明の実施形態は、他の聴覚補綴（補聴器、中耳用又は内耳用の直接刺激システム、骨伝導デバイス、蝸牛インプラント、脳幹その他の神経用の刺激器、又はハイブリッド電気音響システムなど）において用いることもできる。したがって、以下に示す特定の実施形態は、単なる例示であって本発明の範囲を限定するものではない。

図１Ａ及び１Ｂは、左蝸牛補綴１０２Ｌと右蝸牛補綴１０２Ｒとを装着した受容者を示す概略図であり、左蝸牛補綴１０２Ｌと右蝸牛補綴１０２Ｒとを合わせて両耳式蝸牛インプラントシステム１００と称する。図２は、図１Ａ及び図１Ｂに示す両耳式システムの概略図である。図２に示すように、補綴１０２Ｌは、サウンドプロセッサ２０３Ｌを備えた外部コンポーネント（external component）２５２Ｌを含んでおり、サウンドプロセッサ２０３Ｌは、ケーブル２０２Ｌを介して外部コイル２０１Ｌに電気的に接続されている。また、補綴１０２Ｌは、受容者に移植される移植可能なコンポーネント（移植コンポーネント、implantable component）２６２Ｌを備えている。移植コンポーネント２６２Ｌは、内部コイル２０４Ｌと、刺激器ユニット２０５Ｌと、蝸牛内に移植される電極アレイ２０６Ｌと、を備える。動作時には、補綴１０２Ｌで受信された音は、プロセッサ２０３Ｌにより符号化されたデータ信号に変換され、磁気誘導型高周波リンク（magnetic inductive RE link）を介して外部コイル２０１Ｌから内部コイル２０４Ｌに電磁的に伝送される。このリンクを、ここでは近接接続リンク（ＣＣＬ、Closely Coupled Link）と称する。このリンクは、外部コンポーネント２５２Ｌから移植コンポーネント２６２Ｌへのパワー供給にも用いられる。

図２の構成において、補綴１０２Ｒは、本質的に補綴１０２Ｌと同じである。特に、補綴１０２Ｒは、外部コンポーネント２５２Ｒを含み、外部コンポーネント２５２Ｒは、サウンドプロセッサ２０３Ｒと、ケーブル２０２Ｒと、外部コイル２０１Ｒと、を備えている。また、補綴１０２Ｒは、移植コンポーネント２６２Ｒを含み、移植コンポーネント２６２Ｒは、内部コイル２０４Ｒと、刺激器２０５Ｒと、電極アレイ２０６Ｒと、を備えている。

図３は、両耳式システム１００の一部のコンポーネントと、それらのコンポーネントに設けられた通信リンクと、を機能的に示した概略図である。図示のように、システム１００は、サウンドプロセッサ２０３を備えている。サウンドプロセッサ２０３Ｌは、ＣＣＬ２１０Ｌを介して移植コンポーネント２６２Ｌと通信し、サウンドプロセッサ２０３Ｒは、ＣＣＬ２１０Ｒを介して移植コンポーネント２６２Ｒと通信する。ＣＣＬ２１０は、磁気誘導（ＭＩ、magnetic induction）リンクであるが、代替的に、ＣＣＬ２１０を、既知の又は将来開発されるであろう任意の無線リンクとすることができる。図３に示す例では、ＣＣＬ２１０は、一般に約５〜５０ＭＨｚの範囲の周波数で動作する（例えば目的をもってデータを伝送する）。

図３に示し且つ上述したように、サウンドプロセッサ２０３は、また、別の無線通信リンク（ＷＣＬ、wireless communications link）２２５を介して通信する。図３に示す例では、ＷＣＬ２２５は、約２〜１５ＭＨｚで動作する磁気誘導（ＭＩ）リンクである。両耳式システムの特定の構成においては、ＭＩリンク２２５は、約５ＭＨｚ又は約１３ＭＨｚで動作するものとすることができる。

前述したように、両耳式システムは、種々の目的に用いるための複数の無線リンクを備えている。本発明の実施形態は、システム１００のような両耳式システムが備える無線リンクの制御に広く用いられて、干渉を除去又は十分に低減する。特に、システム１００は、図２及び図３の構成により、時分割通信や同期通信などの通信スキームを実行し、ＷＣＬ２２５が、ＣＣＬ２１０などの他の通信リンクからの干渉を受けることなく動作できるようにする。本発明の実施形態のスキームでは、ＣＣＬ２１０の一方又は双方を介した通信が、時間期間の第１のセットにおいて実行され、ＷＣＬ２２５を介した通信が時間期間の第２のセットにおいて実行される。ＣＣＬ通信とＷＣＬ通信とが同時に実行されないように、時間期間の第１及び第２のセットは、動作中に交互に配置（interleave）される。

典型的な両耳式システムでは、補綴はそれぞれ、少なくとも部分的には他の補綴とは独立に動作し、したがって、各補綴は、それぞれに専用の一つ又は二つのクロック発生器を備えている。公知のように、クロック発生器は、補綴内の電気回路その他の電気部品に用いられるクロック信号を発生する。特に、データ処理動作や無線通信等は、クロック信号の制約の下で動作する。理想的な状況においては、両耳式補綴のクロック（複数）は互いに同期するので、２つの補綴における全ての動作は実質的に同時に実行される。しかしながら、実際には、一のシステムのクロックは、両耳式システムのクロックと比較して正確に正しい速度では動作しない。すなわち、ある時間の経過後には、クロックは、他のクロックから「逸脱（drift apart）」してしまう。これらのタイミング差及び又は位相差は、音情報の配信に際して位相及び時間の正確さを損ね、到来する音の発生源の位置を空間的に特定する受容者の能力に悪影響を与えたり、概して両耳式システム１００の利点を損なうこととなり得る。本発明の実施形態は、両耳インプラント間での時間情報の交換を可能とし、ＷＣＬ２２５を介して上述のタイミング問題を扱うことができるという利点を有している。ただし、ＷＣＬ２２５は、他の目的にも用いることができ、例えば、位置特定やビームフォーミング（beamforming）を改善するためのデータ交換、ユーザ設定や処理ストラテジの交換、ゲイン管理、ノイズ低減、環境分類等の目的にも用いることができる。

図３に示す補綴間の独立動作と、互いに対する近接性は、補綴の動作に悪影響を与え、受容者に対する聴覚改善効果を低減させてしまう。例えば、パワー伝送には比較的高い信号レベルが求められることに起因して、受容者の頭部の一方の側面で動作しているＣＣＬが、対向する他の側面からのテレメトリ信号にアーティファクト（artifact）を発生させてしまう場合がある。この場合、磁気誘導受信機は、ＣＣＬ２１０のパワーレベルが高いことに起因して飽和してしまい、データを喪失しまうこととなる。また、ＣＣＬとＷＣＬとの間で干渉が発生する可能性もある。このような干渉は、両者が同じ周波数で動作していない場合にも発生し、ＣＣＬの動作が帯域外干渉によってＷＣＬ受信機を飽和させてしまうこともある。例えば、ＣＣＬ２１０Ｌが受容者の左側で動作し、テレメトリデータがインプラント２６２Ｒからスピーチプロセッサ２０３Ｒ（受容者の右側）に送信される場合、ＣＣＬ２１０のパワーレベルは、２６２Ｒと２０３Ｒとの間のテレメトリ通信に干渉し得る。この干渉は、サウンドプロセッサ２０３Ｒによるデータ受信の精度を低減させ、信号対雑音比を増加させる。この干渉は、テレメトリデータの経路にも影響を与え得る。また、ＣＣＬ２１０ＬとＣＣＬ２１０Ｒとは、同時に動作した場合にＷＬＣ２２５に対する干渉を発生し得る。本発明の実施形態のスキームを備えることにより、これらの干渉問題は、少なくとも部分的に処理することができる。ＷＣＬ２２５が、ＣＣＬ２１０と同時には動作しないためである。

図４は、本発明の実施形態に従うスキームの、種々の態様を例示する６つのグラフを示している。理解を容易にするため、図４には、左側及び右側の近接接続リンク（ＣＣＬ）と、二つの補綴間を結ぶ無線通信リンク（ＷＣＬ）とを含む、図３に示すシステム１００に関する例が示されている。グラフ４１０は、右側のＣＣＬ２１０と左側のＣＣＬ２１０とにおけるデータ信号（複数）４３６の通信間の相対的なタイミングを示しており、グラフ４３０は、ＣＣＬ（複数）を介して受信されるデータ信号に基づいて生成される刺激信号（複数）４３４Ｌ間の相対的なタイミングを示している。

グラフ４１０Ｌに示すように、ＣＣＬ２１０Ｌは、時刻Ｔ１に第１のデータを送信し、当該データに基づいて生成された第１の刺激パルスが時刻Ｔ２で開始する。矢印４１３は、このことを示している。しかしながら、グラフ４１０Ｒに示すように、ＣＣＬ２１０（複数）を介したデータ伝送間には時間差がある。特に、ＣＣＬ２１０Ｒを介したデータ伝送は時刻Ｔ３まで開始せず、当該データに基づく刺激は、矢印４１５に示すように、時刻Ｔ４まで開始されない。したがって、時刻Ｔ１でのリンク２１０Ｌを介したデータの伝送と、時刻Ｔ３におけるリンク２１０Ｒを介したデータの伝送との間には時間差４４２が発生し、時刻Ｔ２とＴ４における刺激の開始には、これに対応する時間差４４４が発生する。

本発明の実施形態では、刺激パルスのタイミングは、ＣＣＬを介して受信されるデータのタイミングに基づいている。図４は直接的な関係を示しているが、他の、もっと間接的な関係も発生し得る。データ信号タイミングに対する刺激信号タイミングの依存性に起因して、データタイミングにおけるこの差が、受容者が音をどのように知覚するかに影響する。したがって、ＣＣＬ２１０Ｒを介して受信されるデータ間に、ＣＣＬ２１０Ｌとの関連において遅延を与えると、受容者は所望の音を適切に知覚することができなくなる。

上述したように、本発明の実施形態のスキームにおいては、ＣＣＬの動作／通信には時間期間の第１のセットが用いられ、ＷＣＬの動作／通信には時間期間の第２のセットが用いられる。グラフ４５０Ｌは、本システムによってＣＣＬ２１０Ｌに割り当てられた期間（複数）４６０と、それらの期間に挟まれたＷＣＬ用の時間期間４８０Ｌを示している。同様に、グラフ４５０Ｒは、本システムによってＣＣＬ２１０Ｒに割り当てられた期間（複数）４７０と、それらの期間に挟まれたＷＣＬ用の時間期間４８０Ｒを示している。後述するように、本システムは、これら２つのタイプの時間期間を設けるようにして、これらのリンクを動作させる。

図示のように、期間４７０ＡはＷＣＬ期間４８０Ｌと重なっている。同様に、期間４６０ＢはＷＣＬ期間４８０Ｒと重なっている。したがって、ＷＣＬ伝送を実質的に行える期間は、ウィンドウ４９０で示すように、より短くなる。すなわち、グラフ４５０は、ＣＣＬ伝送のタイミングが同時には発生しないため、ＷＣＬ伝送の時間期間は、これらのタイミングが一致するように調整される場合よりも少なくなることを明示している。

図５は、ＣＣＬ伝送に時間期間の第１のセットを用い、ＷＣＬ伝送に時間期間の第２のセットを用いる本発明の実施形態に従うスキームにおける、通信のタイミングの例を示す図である。より詳細には、グラフ５５２は、ＣＣＬ期間５６０とＷＣＬ期間５６２で示される２つの期間が、交互に配される例をしている。グラフ５５０及び５５４に示すように、ＣＣＬ２１０（図３）は期間５６０で動作し、ＷＣＬ２２５（図３）はＷＣＬ期間５６２で動作する。

図５は、全体として交互に配された２つの異なる時間期間を備える例を示している。一つはＣＣＬ伝送用の期間であり、他の一つはＷＣＬ伝送用の期間である。２つの時間期間の使用は単なる例示であり、本発明の他の実施形態として付加的な時間期間を用いることもできる。例えば、システムは、付加的な無線リンクを備え、当該付加的な無線リンクに対して当該リンクのための時間期間を割り当てるものとすることもできる。

図６は、本発明の実施形態のスキームを実現し得る、補綴の構成要素の機能ブロック図である。図６に例示する実施形態は、無線コントローラ６００を備えている。無線コントローラ６００は、ＣＣＬコントローラ６７０と、ＷＣＬコントローラ６７１と、を備える。ＣＣＬコントローラ６７０は、信号６７５により、対応する物理システム（例えば、送信器やコイル）を制御し、ＷＣＬコントローラ６７１は、信号６７４により、対応する物理システム（例えば、アンテナや送受信器）を制御する。コントローラ６７０、６７１は、ハードウェアとファームウェアの任意の組み合わせにより実現することができる。理解を容易にするため、無線コントローラ６００は、図２及び図３に示す補綴１０２Ｌの構成要素であるものとして説明する。したがって、この実施形態の例においては、ＣＣＬコントローラ６７０は、ＣＣＬ２１０Ｌを動作させ、ＷＣＬコントローラ６７１はＷＣＬ２２５を動作させる。無線コントローラ６００は、任意の医療デバイスに実装することができる。

動作の際には、各コントローラ６７０、６７１は、適切な通知や割り込み信号により、他のコントローラのステータスに関する情報が与えられる。一の例では、ＣＣＬ２１０Ｌがパワー／データを伝送可能であるときに、ＣＣＬコントローラ６７０が信号６７７をＷＣＬコントローラ６７１に送って、ＣＣＬ２１０Ｌが動作可能であることを示す。信号６７７は、例えば、ＷＣＬコントローラ６７１にＷＣＬ２２５を停止させ及び又は無効にさせるための個別データか、又は連続的な「ビジー」信号６７７とすることができる。ＣＣＬ伝送のための時間期間が終了すると、ＣＣＬコントローラ６７０は、他の信号６７７をＷＣＬコントローラ６７１に送り、ＣＣＬ伝送が終了したこと、及びＷＣＬ伝送を開始してもよいことを示す。あるいは、連続的な「ビジー」信号６７７が除去されて、ＷＣＬコントローラ６７１が、ＷＣＬ２２５を介した通信を開始するものとしてもよい。ＣＣＬコントローラ６７０は、ＷＣＬ伝送のための時間期間を終了させるべきときを追跡し、ＷＣＬコントローラ６７１にＷＣＬ２２５を停止させ及び又は無効にさせるための他の信号６７７を送信する。本発明の他の実施形態として、ＷＣＬコントローラ６７１は、他の信号６７８をＣＣＬコントローラ６７０に送信するものとしてもよい。

図６を参照して説明したＣＣＬコントローラとＷＣＬコントローラの使用は単なる例示であって、本発明の実施形態を制限するものではない。本発明の実施形態では、ハードウェアとソフトウェアの様々な組合せを用いて、或る無線リンク（複数）が異なる時間期間で動作するスキームを実現することができる。

前述のように、本発明の実施形態は、受容者の頭部の両側に配される２つの補綴１０２を備えた、システム１００のような両耳式システムに実装することができる。上述したように、ある実施形態では、各補綴１０２は、それぞれ専用のクロック発生器を備え、タイミング及び位相における差が、通信問題や知覚上の問題の要因となる。例えば、本発明の実施形態のスキームでは、ＣＣＬ伝送（複数）が実質的に同時に開始又は終了しない場合には、頭部の一の側面における当該通信は、頭部の他の側面におけるＷＣＬ伝送期間内に開始又は終了することとなり、ＷＣＬへの干渉を引き起こす。したがって、本発明の或る実施形態では、無線通信を当該開始又は終了と同期させ又は整合させることによって、本スキームを改善する。この同期調整は、システム１００のサウンドプロセッサ（複数）２０３間でタイミング情報を交換することにより行うことができる。そのような手法の一つは、ＷＣＬ２２５を用いて、左右のＣＣＬコントローラ（複数）間でデータを交換することである。ＷＣＬを介してデータを交換したら、ＷＣＬコントローラによりＣＣＬコントローラに対してトリガ信号を送信する。

図７は、本発明の実施形態に従って補綴１０２のような２つの両耳補綴が同期しているか否かを特定するための方法の一例７００を示すフロー図である。理解を容易にするため、方法７００は図３に示すシステム１００に関するものであるものとして説明する。

図７に示す例では、補綴１０２Ｌがマスタとして機能し、インプラント１０２Ｒがスレーブとして機能する。また、各サウンドプロセッサ２０３は、ＣＣＬコントローラとＷＣＬコントローラを備えている。ブロック７２０において、サウンドプロセッサ２０３Ｌ（マスタサウンドプロセッサ）が備えるＣＣＬコントローラは、ＷＣＬパケットと称するデータのパケットを、ＷＣＬリンクを介してサウンドプロセッサ２０３Ｒへ送信する。このＷＣＬパケットは、ＣＣＬ（ＲＦ）時間期間の終了後の所定のタイミングで送信される。ＣＣＬコントローラがＣＣＬの動作を停止させると、ＣＣＬ時間期間が終了する。

ブロック７２１において、サウンドプロセッサ２０３Ｒ（反対側プロセッサ（contralateral processor））がＷＣＬパケットを受信するのにかかる時間期間が決定される。或る実施形態では、この時間は、サウンドプロセッサ２０３Ｒが備えるＷＣＬコントローラによって決定されるものとすることができ、当該時間はサウンドプロセッサ２０３Ｌに出力される。他の実施形態では、サウンドプロセッサ２０３ＲがＷＣＬパケットを受信したときに、サウンドプロセッサ２０３Ｌに信号が返送されて当該信号を受信したことが示される。そのような実施形態では、サウンドプロセッサ２０３は、この返送信号を用いて当該時間を算出する。

ブロック７２２において、時間が予想と異なるか否かについての判断が行われる。当該時間が予想と異ならないか、又は許容範囲内であるときは、補綴（複数）１０２は実質的に同期しており、方法７００はブロック７２４に処理を進める。本方法は、ブロック７２４において、本システムが同期動作のチェックを再び求めるまで待機する。同期チェックが再び求められると、本方法は、ブロック７２０に戻る。

ブロック７２２において当該時間差が実質的に予想と異なっているときは、本システムは補綴（複数）１０２が同期していないと判断する。この場合、方法７００は、ブロック７２３に進み、ＣＣＬ（複数）を実質的に同期させるための処理が実行される。ＣＣＬ（複数）を同期させるための手法例の詳細は、後述する。同期が完了すると、方法７００は、ブロック７２５において、本システムが同期動作のチェックを再び求めるまで待機する。同期チェックが再び求められると、本方法は、ブロック７２０に戻る。

上述したように、補綴（複数）１０２が同期していないときは、インプラント（複数）を同期させるための他の方法を実行するものとしてもよい。具体的には、ＣＣＬ通信（複数）の一方又は双方の開始時刻に対する調整が行われる。例えば、一つのバリエーションとして、サウンドプロセッサ２０３Ｌがプロセッサ２０３Ｒに信号を送り、計画されている通信時刻の前又は後の或る時刻においてインプラント１０２Ｒでの次のＣＣＬ通信を行うべきことを示すものとすることができる。遅延時間又は先行時間は、ＣＣＬ２１０Ｌ及び２１０Ｒでの次の通信が実質的に同時刻に開始されるように導入される。

ＣＣＬ（複数）２１０での同期通信のための他の方法も、本発明の範囲に含まれる。例えば、代替の処理として、各サウンドプロセッサ２０３により共通の環境信号が検出されることにより、ＣＣＬ（複数）の同期が行われるものとすることができる。具体的には、各サウンドプロセッサ２０３が、特定の信号を受信したときにＣＣＬ通信タイミングをリセット又は調整するように構成されるものとすることができる。そのような信号は、共通の、既知の音響信号又は制御信号、あるいは携帯電話のビーコン信号などの他の信号とすることができる。代替的な実施形態として、マスタであるＣＣＬコントローラが発生した磁界のエンベロープをスレーブであるＣＣＬコントローラが検出することにより同期を行うものとすることもできる。また、両側が調整／同期プロセスに貢献するように動作するものとすることもできる。他の実施形態では、ユーザの入力に応答して、これらの補綴の同期が行われるものとすることができる。ユーザ入力は、音声コマンド、遠隔制御装置その他のデバイスを介して入力されるコマンド、又は本システムにおける制御についての操作又は本システムに対する制御についての操作とすることができる。

上述したように、刺激タイミングは、ＣＣＬを介したデータの受信タイミングに依存する。したがって、ＣＣＬ（複数）２１０を同期させれば、各側における電気刺激の配信も同期され、タイミング情報及び位相情報が良好に保たれる。

前述したように、図７は、補綴（複数）１０２が互いに同期しているか否かを判断する方法のほんの一例を示したものである。他の実施形態では、例えばデバイスの動作異常などの同期の喪失を、インプラントが自ら判断する。そのような構成においては、当該デバイスは、他のインプラントから適切な信号が受信されるまで通信が発生しないような待機モードに戻るよう構成されるものとすることができる。

図８は、本発明の実施形態に従う方法の一例８００を示す図である。ブロック８６０において、例えば上述した手法の一つを用いて、補綴（複数）１０２の同期が行われる。同期が完了すると、両側において、ＣＣＬのパワーとデータパケットとがＣＣＬ（複数）２１０を用いて送信される。図６を参照して説明したように、ＣＣＬ（複数）２１０の動作中にＷＣＬ２２５が動作しないように、ＷＣＬコントローラに対して信号が与えられる。

ＣＣＬパケットが送信された後に、ブロック８６２においてＷＣＬパケットが送信される。ブロック８６３において、ＣＣＬバースト間のギャップにおいてＷＣＬが動作するというこのインターリーブ動作が継続される。このインターリーブ動作は、同期が喪失するか又はブロック８６０において同期の再チェックが求められるまで継続される。

ここでは、主に、ＣＣＬ（複数）とＷＣＬを用いて無線通信を行う両耳式蝸牛インプラントを参照しつつ、本発明の実施形態を説明した。しかしながら、本発明の実施形態は、そのようなリンクを備えるデバイスに限られず、二つ又はそれ以上の無線リンクを備える任意の医療デバイスに用いることができる。また、上記リンク（複数）は、任意の種類のデバイス間、又は一つのデバイスのコンポーネント間を接続するものとすることできる。例えば、刺激デバイスを備えるだけでなく電源やマイクロホンその他のセンサを移植その他の方法で備えるインプラントと外部デバイスとの間を接続するものとすることができる。無線リンクは、例えば遠隔制御デバイスや臨床医用の監視／制御デバイスなどの、聴覚補綴を制御するためのデバイスと通信するために用いることもできる。さらに、実施形態には、異なるチャネル又はデバイスにより使用されるそれぞれ個別の無線リンクの範囲内での、時間細分割の使用が含まれる。

さらに、本発明の実施形態には、周波数チャネルを利用する他のバリエーションも含まれる。例えば、ＣＣＬは、一の方向のリンクに一の周波数を用い、逆方向のリンクに他の周波数を用いることができる。ＷＣＬに適した周波数は、例えば１０．７ＭＨｚ、４３３ＭＨｚ、又は２．４ＧＨｚである。ＷＣＬは、例えば、パルス化された信号波形や、周波数ホッピング、又はその他の既知の通信符号化手法を用いることができる。パケット長は、固定長とすることもできるし、必要に応じて動的に変化するものとすることもできる。

ここに記載され特許が請求された発明の範囲は、ここに開示された特定の好適な実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本発明の種々の態様の例示であって、これらに限定することを意図するものではない。これらと等価な任意の実施形態も、本発明の範囲内に含まれることを意図している。実際に、ここに図示し及び記述したもののほか、本発明の種々の変形は、当業者にとり上述の記載から明らかである。そのような変形も、添付の請求項の範囲に含まれることを意図している。本明細書に引用された全ての文献、特許文献、雑誌論文、及びその他の資料は、参照により本明細書の内容として組み込まれる。

Claims (30)

1. 移植可能な医療デバイスであって、
   第１の移植可能なコンポーネントと、
   第１の無線リンクを介して前記第１の移植可能なコンポーネントに接続された第１の外部コンポーネントと、
   を備え、
   前記第１の外部コンポーネントは、第２の無線リンクを介して第２の外部コンポーネントと通信するよう適合され、
   前記デバイスは、前記第１及び第２の無線リンクが時間期間の異なるセットの間だけ動作するという通信スキームを実行する、
   デバイス。
2. 第２の移植可能なコンポーネントを更に備え、
   前記第２の外部コンポーネントは、第３の無線リンクを介して前記第２の移植可能なコンポーネントに接続され、
   前記デバイスは、前記スキームにおいて、前記第１及び第３の無線リンクを同じ時間期間中に動作させる、
   請求項１に記載のデバイス。
3. 前記第２の外部コンポーネントは遠隔制御装置を備える、請求項１に記載の聴覚補綴システム。
4. 前記第１の無線リンクは、パワー及びデータの少なくとも一つを伝送するように動作する、請求項１に記載の聴覚補綴システム。
5. 前記第１の無線リンクは近接結合された磁気リンクを含む、請求項１に記載の聴覚補綴システム。
6. 前記第１の無線リンクは時間期間の第１の系列においてのみ動作し、前記第２の無線リンクは時間期間の第２の系列においてのみ動作し、前記スキームは、前記時間期間の第１及び第２の系列を交互に配する、請求項１に記載の聴覚補綴システム。
7. 前記第１及び第２の移植可能なコンポーネントは、それぞれ前記第１及び第３の無線リンクを介して受信されるデータに基づいて生成された刺激を配信するよう構成されている、請求項２に記載の聴覚補綴システム。
8. 前記システムは、前記第１及び第３の無線リンクを、これらのリンクが実質的に同時に通信を開始するように同期させるよう構成されている、請求項２に記載の聴覚補綴システム。
9. 前記第１の外部コンポーネントはマスタコンポーネントとして機能し、前記第２の外部コンポーネントはスレーブコンポーネントとして機能し、前記第３の無線リンクにおける通信のタイミングは、前記第１の無線リンクの通信のタイミングと整合するように調整可能である、請求項８に記載の聴覚補綴システム。
10. 前記システムは、特定の環境信号に応答して、前記第１及び第３の無線リンクを同期させるよう構成されている、請求項８に記載の聴覚補綴システム。
11. 前記環境信号は携帯電話のビーコンである、請求項１０に記載の聴覚補綴システム。
12. 前記システムは、ユーザの入力に応答して、前記第１及び第３の無線リンクを同期させるよう構成されている、請求項８に記載の聴覚補綴システム。
13. 前記第１の無線リンクは第１の周波数で動作し、前記第２の無線リンクは第１の周波数と異なる第２の周波数で動作する、請求項１に記載の聴覚補綴システム。
14. 医療デバイスであって、
    第１の無線リンクを介して接続された第１及び第２のコンポーネントと、
    第２の無線リンクを介して前記第１のコンポーネントに接続された第３のコンポーネントと、を備え、
    前記デバイスは、前記第１のリンクを介した通信を含む期間に挟まれた時間期間中に前記第２の無線リンクを介した通信が行われるという通信スキームを実行する、
    デバイス。
15. 前記第１の無線リンクは、近接結合された磁気リンクを含む、請求項１４に記載のデバイス。
16. 前記第１の移植可能なコンポーネントは、前記第１の無線リンクを介して受信されたデータに基づいて生成される刺激を配信するよう構成されている、請求項２に記載のデバイス。
17. 第３の無線リンクを介して前記第３のコンポーネントに接続された第４のコンポーネントを更に備える、請求項１４に記載のデバイス。
18. 前記デバイスは、前記第１及び第３の無線リンクを、これらのリンクが実質的に同時に通信を開始するように同期させるよう構成されている、請求項１７に記載のデバイス。
19. 前記第１のコンポーネントはマスターコンポーネントとして機能し、前記第３のコンポーネントはスレーブコンポーネントとして機能し、前記第３の無線リンクにおける通信のタイミングは、前記第１の無線リンクの通信のタイミングと整合するように調整可能である、請求項１８に記載のデバイス。
20. 前記デバイスは、特定の環境信号に応答して第１及び第３の無線リンクを同期させるよう構成されている、請求項１８に記載のデバイス。
21. 前記第３のコンポーネントは遠隔制御装置を備える、請求項１４に記載のデバイス。
22. 前記第１の無線リンクは、パワー及びデータの少なくとも一つを伝送するように動作する、請求項１に記載のデバイス。
23. 医療デバイスにおける無線通信の方法であって、前記デバイスは第１の移植可能なコンポーネントと、第１及び第２の外部コンポーネントと、を備え、前記第１の外部コンポーネントは、第１の無線リンクを介して前記第１の移植可能なコンポーネントと通信すると共に、第２の無線通信リンクを介して前記第２の外部コンポーネントと通信するよう構成されており、前記方法は、
    時間期間の第１のセットの間に前記第１の無線リンクを動作させることと、
    時間期間の第２のセットの間に前記第２の無線リンクを動作させることと、
    前記時間期間の第１及び第２のセットを交互に配することと、
    を有する、方法。
24. 前記デバイスは、第３の無線リンクを介して前記第２の外部コンポーネントに接続された第２の移植可能なコンポーネントを備え、前記方法は更に、
    前記時間期間の第１のセットの間に前記第１及び第３の無線リンクの一つ又は複数を動作させること、
    を含む、請求項１４に記載の方法。
25. 前記第１及び第３の無線リンクを、これらのリンク上で実質的に同時に通信が開始するように同期させること、
    を更に含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記第１及び第３の無線リンクを同期させることには、
    前記第３の無線リンク上での通信の開始時刻を、前記第１の無線リンク上での通信の開始時刻と実質的に整合するように調整すること、
    が含まれる、請求項２５に記載の方法。
27. 医療コンポーネントデバイスであって、
    第１の無線リンクを介して接続された第１及び第２のコンポーネントと、
    第２の無線リンクを介して前記第１のコンポーネントに接続された第３のコンポーネントと、
    前記第１の無線リンクが時間期間の第１のセットの間でのみ動作し、前記第２の無線リンクが時間期間の第２のセットの間でのみ動作するように、前記第１及び第２の無線リンクの動作を交互に行わせる手段と、
    を備える、デバイス。
28. 第３の無線リンクを介して前記第３のコンポーネントに接続された第４のコンポーネントと、
    前記第１及び第３の無線リンクを、これらのリンクが実質的に同時に通信を開始するように同期させる手段と、
    を更に備える、請求項２７に記載のデバイス。
29. 前記第１の無線リンクの通信のタイミングと整合するように前記第３の無線リンクにおける通信のタイミングを調整する手段、を更に備える、請求項２８に記載のデバイス。
30. 前記デバイスは、
    特定の環境信号に応答して前記第１及び第３の無線リンクを同期させる手段、
    を備える、請求項２９に記載のデバイス。

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