JP2019130303A - 電気ペースメーカー - Google Patents

Abstract

【課題】生物の身体への植え込みのための、及び身体機能の制御のための電気ペースメーカーに関する。【解決手段】身体部に取り付けられる電極部２、電圧インパルスを生成し、電圧インパルスを電極部を経由して身体部に放ち身体機能を制御するように構成される、電極部に接続される電子アセンブリ３、放電の後に電気エネルギーで充電することができ、電子アセンブリに電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵器４、及び充電インパルスをエネルギー貯蔵器に放ちエネルギー貯蔵器を充電することができるように構成される、エネルギー貯蔵器に電気的に接続される充電インパルス生成部５を備える。充電インパルス生成部は、非接触で変化する磁場の影響を受けて、ある場の強さに到達した際に、連続的に反転する磁区により引き起こされ磁化部を横切る再磁化波が発生し、充電インパルスの生成をもたらす、配向した磁区を有する磁化部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、生物の身体への植え込みのための電気ペースメーカーに関する。

意図されたように人の身体に完全に植え込まれるペースメーカーは、先行技術において一般的に知られ、様々な異なる医療適用のために用いられる。

ペースメーカーは、例えば、心臓病のためのいわゆる心臓ペースメーカーとして用いられる。心臓ペースメーカーの主要な構成要素は、患者の病気にかかった心臓に取り付けられる電極、及び心臓機能不全を検出した際に刺激インパルスを前記電極を経由して心臓に放つ電子アセンブリを形成する。現在は、長期心臓ペースメーカーが人の身体に完全に植え込まれる。

ペースメーカーの他の型は、例えば、対応する電子アセンブリが刺激インパルスをそれを経由して脳又は神経路に放つ電極も備える膀胱ペースメーカー又は脳ペースメーカーである。

ペースメーカーの全ての型が共通して有することは、電子アセンブリに電気エネルギーを供給する電池をそれらが備えることである。これらの電池は、しかし、公知のペースメーカーの弱点である。なぜならば、限られた利用することができる空間のために、電池の利用することができるエネルギーの量がそれらの耐用年数を制限するためである。しかし、特に、そのようなペースメーカーは、一生動作しなければならない。自己放電及び大きな電力需要は、電池が交換されることを要求する。電池の交換は、しかし、外科手術を伴い、したがって好ましくないと考えられなければならない。

電極を通して心室のひとつを刺激する最新世代のシングルチャンバ心臓ペースメーカーは、その大きさのために、対応する心室に直接的に滑り込まされ、そこでその多腕電極を用いて心筋に直接的に固定されてもよい。このシングルチャンバ心臓ペースメーカーにおいて電池が空になった際には、要求される刺激を引き継ぐ他のものが心臓に挿入される。最初のシングルチャンバ心臓ペースメーカーは、心臓にくいこんだままであり、再び除去されることもないし、再び除去することもできない。

ペースメーカーの電池を誘導により無線で充電することは、困難及び／又はほとんど不可能である。なぜならば、充電に要求される電力伝送を有する電磁場の侵入深さは、高い周波数においては小さすぎるからである。特に、これらの場が、例えばＥＭＣの理由のために必要である金属ケースを突き抜けなければならない場合は、そうである。

上述した背景に抗って、本発明の目的は、改善されたエネルギー供給を有する電気ペースメーカーを提供することである。

この目的は、請求項１の電気ペースメーカーにより達成される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明のひとつの局面によれば、意図された使用法にしたがって、生物の身体への植え込み、及び身体機能の制御のために、電気ペースメーカーが提供される。

本発明の電気ペースメーカーは、例えば、心臓ペースメーカー（シングルチャンバ心臓ペースメーカー、デュアルチャンバ心臓ペースメーカー及びトリプルチャンバ心臓ペースメーカー）、脳ペースメーカー又は腸ペースメーカーであってもよい。本発明の電気ペースメーカーは、生物の身体、特に人の身体に完全に植え込まれる。

本発明の電気ペースメーカーは、意図された使用法にしたがって、電気伝導的に身体部に取り付けられるべき電極部を備える。電極部は、電気ペースメーカーの目的及び／又はそれが刺激すべき身体機能に依存する、いくつかの数の電極を備える。電極は、意図された使用法にしたがって、刺激されるべき身体部、例えば心臓又は脳に接続される。

本発明の電気ペースメーカーが、例えば、シングルチャンバ心臓ペースメーカーである場合は、それは、刺激されるべき心臓の半分、例えば心房又は心室に接続されるひとつの電極を備える。本発明の電気ペースメーカーが、しかし、デュアルチャンバ心臓ペースメーカーである場合は、それは、刺激されるべき心臓の半分、例えば心房又は心室に接続されるふたつの電極を備える。電極は、例えば、その端に、心筋にからませられ、そしてそれに固定されるらせん部分を備える。

一般的に、本発明の電気ペースメーカーは、任意のＮＢＧコードの心臓ペースメーカーであってもよい。

一般的に、言及された電極は、例えば、ケーブル電極であってもよい。特に、ペースメーカーは、好ましくは、この文脈において、ケーブル電極についてある長さのひとつのケーブルを備える。そのケーブルは、意図された目的にしたがって、身体内で身体部の望まれる領域に導かれてもよい。ケーブル電極を身体部の領域に固定するために使用される好ましいらせん部分は、ケーブルの端に形成される。

代替的に、ペースメーカー及び／又は電極部は、ケーブル電極をなしですますこともできる。この場合は、前記電極は、ペースメーカーの外面上に形成される。ペースメーカーは、電極が身体部の領域に接触する及び／又はそこに固定されることができるように植え込まれる。ペースメーカーが外面上に形成される複数の電極を備える場合は、ペースメーカーは、外面上に形成される電極が身体部のそれぞれの領域に接触する及び／又はそこに固定されることができるように、対応する寸法を有する。

さらなる代替においては、電極部は、少なくともひとつのケーブル電極、及び外面上に形成される少なくともひとつの電極の組み合わせにより構成されてもよい。この場合は、ペースメーカーは、好ましくは、外面上に形成される電極が身体部の対応する領域に接触する及び／又はそこに固定されるように、身体部に配置される。他の電極、すなわち、ケーブル電極は、身体部の他の領域に導かれ、そこで固定又は取り付けられる。

一般的に言って、本発明の電気ペースメーカーの電極部は、医療適用に必要な複数の電極を備える。さらに、本発明の電気ペースメーカーは、電極部に接続される電子アセンブリを備える。電子アセンブリは、取得された身体データにしたがってインパルス（刺激インパルス又は電圧インパルス）を生成し、身体機能を制御するためにそれを電極部を経由して身体部に放つように構成される。

本発明の電気ペースメーカーの電子アセンブリは、好ましくは、刺激又は制御されるべき身体機能を監視して身体データを取得し、必要である場合はインパルス（刺激インパルス又は電圧インパルス）を電極部を経由して身体部に放つように構成される。

本発明の電気ペースメーカーの目的及び型に依存して、電子アセンブリは、身体の不調が検出された際に連続的に又は必要に応じてインパルスを生成し、それを電極部を経由して放ってもよい。

本発明の電気ペースメーカーが心臓ペースメーカーである場合は、電子アセンブリは、好ましくは、ＮＢＣペースメーカコードにしたがうひとつ以上の機能（動作モード及び／又は周波数順応）を備えるように構成されてもよい。

さらに、本発明の電気ペースメーカーは、電子アセンブリに電気エネルギーを供給し、放電の後に電気エネルギーで充電することができるエネルギー貯蔵器、例えば蓄電池又はキャパシタ（例えば、電気二重層キャパシタ）を備える。

本発明の電気ペースメーカーのエネルギー貯蔵器の型は、自在に選択されてもよい。エネルギー貯蔵器は、例えば、蓄電池であってよく、好ましくは、充電可能なリチウムイオン蓄電池であってもよい。代替的に、エネルギー貯蔵器は、好ましくは低い自己放電を有するキャパシタであってもよい。エネルギー貯蔵器は、好ましくは、それが生物の身体に危険をもたらさないように、密閉カプセル化されてもよい。

本発明によれば、電気ペースメーカーは、エネルギー貯蔵器に電気的に接続され、充電インパルスを放ちエネルギー貯蔵器を充電することができるように構成される充電インパルス生成部を備える。充電インパルス生成部は、配向した磁区を有し、ある場の強度（振幅）に到達した場合に、連続的に反転する磁区により引き起こされる再磁化波が、磁化部を横切って磁化部に発生し、充電インパルスの生成をもたらすように、変化する（外部）磁場の影響を非接触で受けうる磁化部を備える。

言及された外部又は外部生成磁場は、好ましくは、下で説明される、本発明の充電装置により生成される。

充電インパルス生成部の磁化部は、変化する外部生成磁場の影響を一緒に受けうる、等しく配向した磁区磁区を備える。外部生成磁場が、磁化部のある領域において、数ミリテスラ（１０ｍＴ以下）の範囲内のある振幅又は場の強さに到達した際には、ドメインは、この領域において、その磁化極性を反転する（いわゆるワイスドメインの反転）。それにより、再磁化波は、例えば下でさらに言及されるウィーガント又はインパルスワイヤ中の場合と同様に、磁化部を横切り始める。

磁化部の型は、任意である。

外部生成磁場の強度が、例えば、磁化部の一端において、ある振幅又は強度に到達した際には、再磁化波が、磁化部のこの一端において、それが磁化部の他端に達するまで走ることを始める。物理的観点からは、このようにして発生するこの再磁化波は、本質的に磁化部を横切るブロッホ壁である。

磁化部の再磁化は、例えば誘導により、充電インパルスを生成するために用いられる。

ここで特に言及されるべきことは、再磁化波の大きさ（振幅）及び速さは、変化する外部生成磁場の周波数に、依存しないか、又は取るに足らない程度しか依存しないが、磁化部の材料データに主に依存することである。再磁化波の起点は、変化する外部生成磁場が言及された振幅又は場の強度にいつ到達したかに依存する。磁場の変化の勾配及び対応する周波数は、それぞれ、役割を果たさない。磁場の必要な強さ（振幅）に到達した際には、ブロッホ壁及び再磁化波が、それぞれ、走り始める。

磁場の変化の転換（コミュテーション）周波数は、従属する役割であるが、ひとつの役割しか果たさない。なぜならば、それは、再磁化波の開始の数についての情報を提供するにすぎないか、又は再磁化波がどの程度しばしば開始されるか、及びしたがって充電インパルスがどの程度しばしば生成されるかを、それぞれ、示すにすぎないからである。

本発明の電気ペースメーカーは、好ましくは、充電インパルス生成部が少なくともひとつのコイルを備えるように構成される。少なくともひとつのコイルは、それが充電インパルスをもたらす電圧インパルスを再磁化波が発生した際に生成するように磁化部に空間的に配置される。

空間配置は、コイルが磁化部に巻かれるようなもの、特に、それが軸方向に磁化部を囲むようなものであってもよい。

電気伝導性材料からなるコイルがインダクタンスであることは、常識である。再磁化波は、コイルに、その誘導性により、充電インパルスをもたらす電圧インパルスを生成させる。

交流磁場の各転換に対して、コイルは、したがって、（どの程度速く又はどの周波数で磁場が変化するのかに依存しない）ある強度の電圧インパルスを生成する。磁化部及びコイルは、例えば、充電インパルスをもたらす電圧インパルスの振幅が１０Ｖ以上であるように寸法を与えられていてもよい。

コイルにより生成される電圧インパルスは、交互に反転する極性を有する。すべての電圧インパルスを使用するために、充電インパルス生成部は、好ましくは整流器を用いて電圧インパルスを整流する、及び／又はそれらをキャパシタに一時的に貯蔵する充電電子装置を備える。

一般的には、本発明の利点は、交流磁場の磁気エネルギーの一部が、まず、磁化部に集まり、次に、動く再磁化波の形でごく瞬間的に放たれることである。誘導、及びしたがって電気的な電圧の生成は、結果として、最初は、この瞬間にあわせて、コイル上／コイル内で発生する。このことは、非接触エネルギー伝送が、交流磁場がコイルにおける電圧誘導のために直ちに使用されることに依拠せず、磁場の対応するエネルギーが、一時的に磁化部に貯蔵され、そして再磁化波が開始された際にごく瞬間的に放たれることを意味する。この理由のために、転換周波数は、エネルギーが金属からなるケース又はスリーブを通して問題なく伝送されるように採用されてもよい。本発明によれば、それは、間接的な誘導方法である。すなわち、直接的な誘導の場合のように１次コイルの電流により生成される磁束の変化が２次コイルに電圧をもたらすだけでなく、この磁束の一部がまず磁化部に一時的に貯蔵される。ある場の強度で、磁束は、次に磁化部を刺激して、ある極性の磁気インパルス波（再磁化波）、及びしたがって間接的に２次コイルに著しく大きな振幅を有するある極性の電圧インパルスを生成する。充電インパルス生成部のコイルは、ここで、再磁化波が発生した際に電圧インパルスを生成する前記２次コイルとしてふるまう。前記１次コイルは、例えば下で説明される充電装置内に位置する。

この点において、本発明は、エネルギーの伝送のために交流電磁場を使用する、蓄電池のための公知の非接触充電プロセスと著しく相違する。高い周波数を有するそのような交流電磁場は、植え込まれるべきペースメーカーにおいて使用することは、ほとんどできないか、又は少なくとも著しく困難である。なぜならば、生物の身体への、特に金属ケースへの交流電磁場の侵入深さは、表皮効果のような、発生する効果のために、著しく小さいためである。

本発明の電気ペースメーカーの磁化部は、好ましくは、特別な、例えば機械的な加工により、磁化部の磁区が等しく配向するように構成される。

本発明の電気ペースメーカーの磁化部は、好ましくは、磁気的にソフトなコア領域を包む磁気的にハードなシェル領域を備える。

磁気的にハードなシェルは、例えば、磁化部が加工され製造される際に生成される。磁化部の望ましい材料は、例えば磁区を配向させるために冷間加工において加工されるバイカロイである。

好ましくは、磁化部は、少なくともひとつのインパルスワイヤ又はウィーガントワイヤである。磁化部は、また、複数のインパルスワイヤ若しくは複数のウィーガントワイヤ、又は少なくともひとつのインパルスワイヤ及びウィーガントワイヤの組み合わせを備えてもよい。

コイルの数は、単一のコイルにも制限されない。ワイヤの各々は、それ自身のひとつのコイルに割り当てられてもよい。又は、代替的に、複数のワイヤが、ひとつ以上のコイルに囲まれてもよい。好ましくは、ひとつのコイルは、又は複数のコイルは、ひとつ以上のワイヤに巻かれる。

この場合は、複数のコイルの各々が、上で説明された間接的な誘導方法の２次コイルを形成する。当該２次コイルには、磁化部を経由して１次コイルからエネルギーが間接的に伝送される。１次コイルは、好ましくは、さらに説明される充電装置内に位置する。

好ましくは、本発明の電気ペースメーカーは、電子アセンブリがエネルギー貯蔵器及び充電インパルス生成部とともに生物の身体に拒絶されない材料からなるスリーブ又はケースに完全に囲まれるように形成される。材料は、好ましくは、非強磁性材料であり、特にチタン、又は特にチタンを含む合金である。代替の金属は、ステンレス鋼である。これらの材料の電気伝導性は、ペースメーカー、例えば心臓ペースメーカーの機能を損なう高い周波数の干渉場を弱めるために重要である。

電気伝導性のケースは、また、電極を経由して電流回路を閉じるために、全体（マス）接触として要求されてもよいし、全体接触の役割を果たしてもよい。全体接触は、代替的に、全体が電気伝導性であるとは限らないケースの外面上に露出する電気伝導性部により形成されてもよい。さらに、全体接触は、分離された全体（ケーブル）電極であってもよい。

電極部及び／又は全体接触は、例えば、それぞれ、スリーブ又はケースから着脱可能であり、それを突き抜け、スリーブ／ケースの内部の電子アセンブリに接続される。

上で記述されたように、電極及び／又は全体接触は、ケーブル電極又は外面上に形成された電極であってもよい。外面は、特に、スリーブ／ケースの外面である。

全体的には、スリーブ／ケースは、収容された要素、対応する電極部及び全体接触とともに、ペースメーカーが、例えば心臓ペースメーカーの形態においては、心臓に、例えば心筋に直接的に植え込まれ、又は心臓の外側に取り付けられることができるように、小さく形成することができる。

先行技術と比較されるこの著しい小型化の可能性は、既に説明された、ペースメーカーのエネルギー貯蔵器が、数年の耐用年数のために構成される又は寸法を与えられる必要がないが、それを充電することが容易であるために、ずっと小さくすることができることによる。これは、同時に、リスクの可能性、例えば、エネルギー貯蔵器において短絡が発生するリスクの可能性を減らす。

既に言及された、磁化部が、スリーブ及びケースの内部において、磁気エネルギーを貯蔵し、再磁化波の形でのその放出のみが誘導された電圧及び電圧インパルスの生成をそれぞれもたらすことは、それぞれ前記スリーブ及びケースの好ましい非強磁性材料の選択の自由を生み出す。なぜならば、伝送周波数についての直接的な要求が満たされる必要はないからである。

好ましくは、本発明のペースメーカーの充電インパルス生成部は、少なくともひとつのコイルが巻かれる、又は複数のコイルが巻かれる方向において、磁化部の少なくとも一端に、変化する外部生成磁場を磁化部に束ね合わせ導く磁気収集レンズを備える。

前記方向は、コイル又は複数のコイルの縦方向に相当する。コイル又は複数のコイルは、その縦方向に巻かれる。好ましくは、少なくともひとつの磁気収集レンズは、磁化部の両方の一端に配置される。磁気収集レンズは、変化する外部生成磁場を磁化部に束ね合わせ、及び／又は、それを磁化部に導く。

独立したひとつの収集レンズ／複数の収集レンズの使用に代替して、スリーブ及びケースが、それぞれ、部分的に又は断片的に強磁性材料により形成され、又は部分的に又は断片的にそのような材料により被覆され、例えばふたつの分離された半分への分離により、直接的に磁気収集レンズの機能を引き受けるように構成される可能性もある。収集レンズがさらに大きく構成されることにより、充電装置により生成されるべき磁場は、さらに減らされる。

電気ペースメーカーの少なくともひとつの磁気収集レンズは、好ましくは、外部生成磁場を磁化部に束ね合わせる強磁性材料により形成される。

磁気収集レンズは、例えば、フェライトからなり、例えば、中空円筒の形状を有する。中空円筒の軸は、磁化部のそれぞれの端部の方向を示す。

磁化部は、好ましくは、中空円筒に挿入される。

磁気収集レンズの使用は、例えば、さらに下で説明される充電装置がより低い磁場を生成することができるようにすることを可能にする。

本発明の電気ペースメーカーの電子アセンブリは、好ましくは、強磁性材料からなる要素を全く備えず、及び／又は、本発明の電気ペースメーカーの充電インパルス生成部は、磁化部、及び好ましくは設けられる際には少なくともひとつの収集レンズを除いて、強磁性材料からなる要素を全く備えない。

本発明の電気ペースメーカーのこの構成は、非強磁性材料により形成される要素が外部生成磁場により害されない又は干渉されない点で、好ましい。

本発明の電気ペースメーカーの電子アセンブリが充電インパルスの品質を示す信号を送出するように構成されることは、さらに好ましい。

前記信号は、例えば、生物の身体、及びそれぞれのアンテナが設けられない場合は本発明のペースメーカーのスリーブ又はケースを突き抜ける低周波信号であってもよい。

充電インパルスの品質は、例えば、充電インパルスがどの程度の強度であるかにより決定される。充電インパルスの品質を示す信号は、二値信号であってもよい。二値信号は、例えば、充電インパルスが閾値を超えた場合は、ＯＫ状態をとり、充電インパルスが閾値を超えない場合は、ＮＧ状態をとる。代替的に、前記信号は、また、充電インパルスの正確な強度を示してもよい。

本発明は、また、電気ペースメーカーのための充電装置に関する。充電装置は、ある転換周波数及び振幅で変化する磁場を生成するように構成される。意図されたように使用される場合は、充電装置は、磁場が身体及び本発明の植え込まれた電気ペースメーカーを突き抜けて充電インパルス生成部に影響するように、一時的に、生物の身体表面に配置される、又は生物の身体表面に近づけられる。

転換周波数は、好ましくは、Ｘから１０ｋＨｚにわたる。ここで、Ｘ＞０及びＸ≧０．１ｋＨｚ，０．２ｋＨｚ，０．３ｋＨｚ，・・・，４．９ｋＨｚ，・・・，９．９ｋＨｚである。充電装置は、例えば、上で述べられた間接的な誘導方法において１次コイルとしてふるまうひとつ又は複数のコイルを備える。例えばフェライトからなるコアがコイルに挿入されることが好ましい。

意図されたとおりに、充電装置は、言及された転換周波数で転換する変化する電磁場を発現させる、コイルを通る電気の流れを生成する。充電装置が身体表面上に及びその周辺に配置される場合は、それぞれ、交流場が生物の身体、及びその中に配置される本発明のペースメーカー、例えば心臓ペースメーカーを突き抜けることができる。変化する電磁場の磁気部分は、磁化部による再磁化波の開始に影響する、上で説明された外部磁場を形成する。

交流電磁場の強度及び／又は転換周波数は、好ましくは、充電装置において制御することができる。これは、それぞれ身体の内部のペースメーカーの位置、及び必要な侵入深さに依存して充電装置が調整されうる点で好ましい。

好ましくは、本発明の充電装置は、変化する磁場の生成のための複数のコイルを備える。複数のコイルは、充電インパルスの最適化のために、充電インパルスの品質を示す信号に基づいて制御することができる。

複数のコイルのうちの複数のコイルは、好ましくは、充電装置が、コイルを制御することにより、生成される磁場の方位を調整することができるように空間的に配置される。これは、充電装置が、充電インパルスの品質を示す信号を考慮して、充電インパルスの品質を向上又は最適化するように、磁場の方位を調整することができるという利点を有する。

充電装置は、好ましくは、磁場の方位決めのためにコイルを自動的に制御するように構成される。

以下では、図を参照しながら本発明の好ましい形態を説明する。

図１は、本発明の植え込みペースメーカーの模式図を示す。 図２は、対応する充電装置の模式図を示す。 図３は、複数のコイルを備える図２に示される充電装置の代替的な構成を示す。

図１は、本発明の電気ペースメーカー１の模式的な構成を示す。

電気ペースメーカー１は、この好ましい形態の心臓ペースメーカーである。心臓ペースメーカーは、意図されたとおりに、人の身体に完全に植え込まれる。本発明は、しかし、心臓ペースメーカーに限定されない。電気ペースメーカー１は、例えば、脳ペースメーカー又は腸ペースメーカーであってもよい。

心臓ペースメーカー１は、電極部２を備える。電極部２は、この好ましい形態においては、ふたつの電極２０，２１を備える。心臓ペースメーカー１は、したがって、電極２０，２１を用いて心臓のひとつの側の心房及び心室を刺激するように構成されるデュアルチャンバ心臓ペースメーカーである。この目的にとって、電極の一方は、心房に接続され、電極の他方は、対応する心室に接続される。

デュアルチャンバ心臓ペースメーカーの構成は、好ましい構成にすぎない。代替的に、心臓ペースメーカーは、また、シングルチャンバ心臓ペースメーカー又はトリプルチャンバ心臓ペースメーカーであってもよい。そして、それは、この目的のために要求される数の電極を備える。

電極部２は、電子アセンブリ３に接続される。電子アセンブリ３は、心臓ペースメーカーの必要な機能を引き受けるように構成される。電子アセンブリ３は、入力信号Ｅｉｎ及び身体データをそれぞれ受信する。心臓ペースメーカー及び電子アセンブリ３は、それぞれ、それを通して、監視又は制御される身体機能（心拍）がそれぞれ刺激又は制御されなければならないか否かを検出することができる。例えばある時間間隔の後に心拍が存在しないことを電子アセンブリ３が検出した場合は、それは、心房及び／又は心室に放たれるインパルス及び刺激インパルス（電流及び／又は電圧インパルス）をそれぞれ電極部２を用いて生成して心臓を刺激する。

電子アセンブリ３は、好ましくは、必要である場合のみインパルスを生成し心臓を刺激するように構成される。

心臓ペースメーカー１は、電気エネルギー貯蔵器４、例えば蓄電池を備える。電気エネルギー貯蔵器４は、電子アセンブリ３に電気的に接続され、電子アセンブリ３に供給する。エネルギー貯蔵器４は、例えば、充電することができるリチウムイオン蓄電池である。エネルギー貯蔵器のための他の解決策は、例えば、著しく低い自己放電を有するキャパシタ（例えば、電気二重層キャパシタ）であろう。

発明に本質的な要素として、心臓ペースメーカー１は、充電インパルス生成部５を備える。エネルギー貯蔵器４は、それを通して再び充電することができる。充電インパルス生成部５は、エネルギー貯蔵器４を無線で充電することを可能にする。

充電インパルス生成部５は、本質的な要素として、それぞれ軸方向にコイル５２に囲まれコイル５２が巻かれる少なくともひとつのインパルスワイヤ又はウィーガントワイヤ５１、及び充電電子装置５３を備える。

インパルスワイヤ又はウィーガントワイヤ５１は、変化する外部生成磁場の影響を受けうる磁化部を形成する。好ましくは、磁化部５１は、複数のインパルスワイヤ及び／又はウィーガントワイヤを備えてもよい。複数のワイヤの各々、又は複数のワイヤは、ひとつ以上のコイルに囲まれてもよい。

変化する磁場は、例えば、下で説明されるであろう充電装置により生成される。

磁化部５１は、磁場が変化した場合に数ミリテスラの範囲内のある振幅及び場の強度にそれぞれ到達した際にその極性を再磁化し始める（極性をはじく）等しく配向した磁区を備える。物理的な局面からは、これは、磁化部を横切る再磁化波（ブロッホ壁）を引き起こす。文献においては、この出来事は、また、大バルクハウゼン跳躍とも呼ばれる。

再磁化波の大きさ及び速さは、外部生成磁場が変化する周波数（転換周波数）に依存しない。磁化部を横切る再磁化波は、磁化部５１に巻かれるコイル５２に電圧インパルスを生成する。

電圧インパルスは、好ましくは、充電電子装置５３により処理される。充電電子装置５３は、例えば、それぞれ逆の極性を持って交互に生成される、コイルの電圧インパルスを整流する整流器、及び好ましくは一時的に電気エネルギーを貯蔵するキャパシタ（例えば、電気二重層キャパシタ）を備える。

充電電子装置５３は、最終的に、充電インパルスをエネルギー貯蔵器４に放ち、それを充電する。

電子アセンブリ３は、好ましくは、充電電子装置５３により放たれた充電インパルスの品質を示すＡｕｓ信号を出力するように設計されてもよい。電子アセンブリ３は、例えば、充電インパルスの強度を検出し、それに基づいてＡｕｓ信号を生成する。Ａｕｓ信号は、例えば、低周波無線信号として出力される。Ａｕｓ信号は、下でさらに説明されるべき充電装置により処理される。

電子アセンブリ３、エネルギー貯蔵器４及び充電インパルス生成部５は、一緒に、ケース６に収容され、それに完全に囲まれる。ケース６は、好ましくはチタン又は対応する合金からなり、したがって人の身体への植え込みに著しく適する。なぜならば、拒絶反応が起こらず、金属体として、それは高い周波数の干渉場を近づけないからである。金属体は、さらに、例えばガラス体では可能でない電流インパルスのために必要な接地電極及び全体電位としてそれぞれ用いられてもよい。例えば言及されたガラス体と同様に電気伝導性のケースでない場合は、全体電位は、ケースの外面上に露出する電気伝導性部により、又は分離された全体（ケーブル）電極により形成されてもよい。

図２は、電気ペースメーカー１を充電するために使用される、本発明の充電装置１’の模式的な構成を示す。

本発明によれば、発明は、一般的に、間接的な誘導方法を使用して、エネルギー貯蔵器４を充電する。このことは、直接的な誘導のように１次コイルから２次コイルに直接的に遅延せずにエネルギーが伝送される （トランスの原理）のではなく、下で説明される充電装置内に位置する１次コイルからまずエネルギー貯蔵磁化部５１に、そしてそこから磁化部５１を囲むコイル５２に遅延してエネルギーが伝送されることを意味する。

充電装置１’は、コイル（１次コイル）２’を備える。コイル（１次コイル）２’の電流及び／又は電圧は、例えば、振幅及び周波数を制御することができる。好ましくは、コイル２’は、例えばフェライトからなる、場を増幅する強磁性コア３’を備える。

ケース４’は、充電装置１’の対応する要素を収容する。ケース４’は、意図されたように使用される場合は、充電装置において１次コイル２’により生成される外部磁場が磁化部５１に達するように、人の身体の表面Ｏの近くに又は人の身体の表面Ｏ上に一時的に配置される。

充電装置１’が動作する際には、それは、１次コイル２’を用いて、１次コイル２’により形成される、電磁場の一部を形成する変化する磁場を生成する。生成された変化する磁場は、ある転換周波数で転換し、磁化部５１に到達する。各転換は、ある場の強さに到達した場合に、再磁化波の開始をもたらす。上で言及された間接的な誘導方法において２次コイルを形成するコイル５２は、正及び負の電圧インパルスを交互に生成する。電圧インパルスは、すでに説明されたように、充電電子装置５３により処理され、充電電子装置５３は、最終的に、充電インパルスをエネルギー貯蔵器４に出力する。

本発明のひとつの本質的な点は、既に言及されたように、非接触エネルギー伝送が、充電装置１’により生成される変化する磁場が２次コイル５２における電圧誘導に直接的に使用されることに依拠せず、間接的に、磁場の対応するエネルギーが、一時的に磁化部５１に蓄積され、そして再磁化波が開始された際にごく瞬間的に放たれ、それにより２次コイルに誘導により電圧インパルスが生成されることに依拠することである。このため、転換周波数は、金属からなるケース６を通しても全く問題を生じないようにエネルギーを伝送することもできるように採用される。

１次コイルによりそれぞれ生成される、磁場及び電磁場の強度及び／又は転換周波数は、それぞれ、エネルギー貯蔵器４の充電を生物の身体内のペースメーカー１の具体的な位置及び必要な侵入深さにそれぞれ適合させるために、及び充電時間を最小化するために、充電装置１’において制御することができる。１次コイル２’によりそれぞれ生成される、磁場及び電磁場の強度及び／又は転換周波数の制御は、好ましくはペースメーカーにより出力されるＡｕｓ信号に基づいて、充電装置１’において行われる。この目的に対して、充電装置１’は、（無線）信号Ａｕｓを受信する、対応する受信特性を有する。

好ましくは、ペースメーカー１は、コイル５２の縦方向において、磁化部５１の一端に、変化する磁場を束ね合わせる磁気収集レンズ５４を備える。磁気収集レンズ５４は、好ましくは、中空円筒の形状を有してもよい。中空円筒には、インパルスワイヤ／ウィーガントワイヤ又は複数のインパルスワイヤ／複数のウィーガントワイヤが挿入される。

磁気収集レンズ５４に代えて又は加えて、ペースメーカー１のケース６は、ふたつの組み立てられたケース部により構成されてもよい。ケース部は、強磁性金属により形成され、又はそれに被覆されてもよい。充電インパルス生成部５の方位は、ケース部が追加的な又は排他的な収集レンズ５４として機能するようにケース６の内部で選択される。

変化する磁場の転換については、磁化部５１を横切る再磁化波が開始し、最終的にエネルギー貯蔵器４を充電する充電インパルスのひとつが生成される。

図３は、本発明の充電装置１’’の代替的な形態を示す。

ペースメーカーは、図２に示されるように配列され、図３にはもはや示されない。

示される充電装置１’’は、それぞれ前記１次コイルとして働く複数のコイル３−１，３−２，３−３が設けられる点で、図２のものと異なる。充電装置１’’は、好ましくは、電子アセンブリ５’’及びマルチプレクサ６’’を備える電子アセンブリ５’’は、マルチプレクサ６’’を制御し、このやりかたで、どのコイル３−１，３−２，３−３が、又はどの組み合わせにおいてコイル３−１，３−２，３−３が磁場を生成するために使用されるのかを決定するように構成される。コイル３−１，３−２，３−３の制御は、充電インパルスの品質を示す、ペースメーカー１からの（無線）信号Ａｕｓに基づく。

コイル３−１，３−２，３−３は、空間的に異なって配置される。それにより、磁場の方位は、充電インパルスを改善し最適化するために変えられてもよい。コイル３−１，３−２，３−３の各々は、好ましくは、図２に示されコイル２’に挿入されるコアを備える。

Claims (18)

1. 意図された目的にしたがって身体部に取り付けられる電極部；
   インパルス、特に電圧インパルスを生成し、前記電圧インパルスを前記電極部を経由して前記身体部に放ち身体機能を制御するように構成される、前記電極部に接続される電子アセンブリ；
   放電の後に電気エネルギーで充電することができ、前記電子アセンブリに電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵器；及び
   充電インパルスを前記エネルギー貯蔵器に放ち前記エネルギー貯蔵器を充電することができるように構成される、前記エネルギー貯蔵器に電気的に接続される充電インパルス生成部
   を備え、
   前記充電インパルス生成部は、
   変化する磁場の影響を非接触で受けて、ある場の強さに到達した際に、連続的に反転する磁区により引き起こされ磁化部を横切る再磁化波が発生し、前記充電インパルスの生成をもたらす、配向した磁区を有する磁化部
   を備える
   生物の身体への植え込みのための、及び身体機能の制御のための電気ペースメーカー。
2. 前記充電インパルス生成部は、
   空間的に前記磁化部に配置され、好ましくは前記磁化部を軸方向に囲み、前記再磁化波が発生した際に前記充電インパルスをもたらす電圧インパルスを生成する少なくともひとつのコイル
   を備える
   請求項１の電気ペースメーカー。
3. 前記磁化部は、前記磁化部の前記磁区が等しく配向するように機械加工により構成される
   請求項２の電気ペースメーカー
4. 前記電気ペースメーカーの前記磁化部は、磁気的にソフトなコア領域を包む磁気的にハードなシェル領域を備える
   請求項３の電気ペースメーカー。
5. 前記磁化部は、少なくともひとつのインパルスワイヤ又はウィーガントワイヤである
   請求項１から３までのいずれかの電気ペースメーカー。
6. 前記磁化部は、
   複数のインパルスワイヤ若しくは複数のウィーガントワイヤ、又は少なくともひとつのインパルスワイヤ及びウィーガントワイヤの組み合わせを備える
   請求項５の電気ペースメーカー。
7. コイルが複数のワイヤ若しくはワイヤの組み合わせに巻かれるか、又はいくつかのコイルが設けられ各コイルが少なくともひとつのワイヤに巻かれる
   請求項６の電気ペースメーカー。
8. 本発明の前記ペースメーカーの前記充電インパルス生成部は、
   前記少なくともひとつのコイルが巻かれる、又は複数のコイルが巻かれる方向において、前記磁化部の少なくとも一端に、変化する外部生成磁場を前記磁化部に束ね導くための磁気収集レンズ
   を備える
   請求項２から７までのいずれかの電気ペースメーカー
9. 前記電子アセンブリが前記エネルギー貯蔵器及び前記充電インパルス生成部とともに、前記生物の身体に拒絶されない材料からなるスリーブ又はケースに完全に囲まれる
   請求項１から８までのいずれかの電気ペースメーカー
10. 前記材料は、好ましくは、非強磁性材料であり、特にチタン、又は特にチタンを含む合金である
    請求項９の電気ペースメーカー。
11. 前記電子アセンブリ及び／又は前記充電インパルス生成部は、前記磁化部、及び好ましくは設けられる場合は少なくともひとつの磁気収集レンズを除いて、強磁性材料からなる要素を全く備えない
    前の請求項１から１０までのいずれかの電気ペースメーカー。
12. 前記電気ペースメーカーの前記電子アセンブリは、前記充電インパルスの品質を示す信号を送出するように構成される
    前の請求項１から１１までのいずれかの電気ペースメーカー。
13. 前記エネルギー貯蔵器は、蓄電池、例えば、リチウムイオン蓄電池である
    請求項１から１２までのいずれかの電気ペースメーカー。
14. 前記エネルギー貯蔵器は、低い自己放電を有するキャパシタである
    請求項１の電気ペースメーカー。
15. 少なくともひとつの磁気収集レンズは、磁場を磁化部に束ねる強磁性金属から形成される
    請求項８から１４までのいずれかの電気ペースメーカー
16. 充電装置が、ある転換周波数及び好ましくはある振幅で変化する磁場を生成するように構成され、
    充電装置が、意図されたように使用された場合に、磁場が、前記身体、及び請求項１から１５までのいずれかの植え込まれた電気ペースメーカーを透過して前記充電インパルス生成部に影響を与えるように、前記生物の身体表面上に、又は前記生物の前記身体表面に近づけて配置される
    電気ペースメーカーのための充電装置。
17. 前記転換周波数は、Ｘから１０ｋＨｚにわたり、ここで、Ｘ＞０及びＸ≧０．１ｋＨｚ，０．２ｋＨｚ，０．３ｋＨｚ，・・・，４．９ｋＨｚ，・・・，９．９ｋＨｚである。
    請求項１２の充電装置。
18. 複数のコイルが、変化する磁場の生成のために設けられ、当該コイルを、前記充電インパルスの最適化のために前記充電インパルスの品質を示す信号に基づいて制御することができる
    請求項１６又は１７の充電装置。