JP3595646B2 - Biological implanted device - Google Patents

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【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、生体植え込み機器用の体内電池を体外から充電するための体外充電器を有する心臓ペースメーカ装置等の生体植え込み装置に関する。 The present invention relates to biological implantation apparatus such as a cardiac pacemaker device having the external charger for charging an internal battery for biological implantation device from outside the body.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
心臓ペースメーカ等生体植え込み機器の制御回路などへ給電をするためのデバイスとして、体積当たりのエネルギ量の大きな一次電池が用いられている。 As a device for the power supply to a control circuit of the cardiac pacemaker biological implantation equipment is employed large primary battery amount of energy per volume. しかし、一次電池は充電できないので、電池が寿命に達すると新しい電池が充填された機器の再植え込みなどが必要なり、患者にとって精神的、肉体的負担が大きい。 However, since the primary battery can not be charged, such as the re-implantation of the device when the battery reaches the life of a new battery is filled becomes necessary, mental, a large physical burden for the patient. このため、充電が可能な二次電池の導入が望まれている。 Therefore, the introduction of the secondary battery which can be charged is desired.
【0003】 [0003]
ただし、二次電池を有する生体植え込み機器に対して体外から経皮充電を行うためには、二次電池の充電状況に基づいて、充電動作を継続するか否か等を判断するための情報を体外へ送信する必要がある。 However, in order to perform percutaneous charged from outside the living body implantable apparatus having a secondary battery, based on the charging status of the rechargeable battery, the information for determining whether such continue the charging operation there is a need to send to the outside of the body. また、使用する二次電池の特性に適合した充電方法が必要であると共に、充電の際の異常発熱の対策等も必要である。 Further, as well as a necessary charging method suitable for the characteristics of the secondary battery to be used, it is also necessary countermeasures of abnormal heat generation during charging.
【0004】 [0004]
従来、このような充電制御を実施するには、インバータ回路により体外側から交流電磁界を連続して発生させて体内側に送電し、体内側からは、二次電池に対する充電監視情報や充電に伴う異常監視検出情報などをテレメトリにより体外側装置に常時送信し、体外側装置で異常による送電の停止などを含めた充電動作を実行していた。 Conventionally, implementing such a charge control by continuously generates alternating electromagnetic field from outside the body and the power transmission in the body side by the inverter circuit, from the body side, the charge monitoring information or charging the secondary battery and the abnormality monitoring detection information with constantly transmitted to the extracorporeal device by telemetry, was running the charging operation, including such stop of power transmission by the abnormality in the extracorporeal device.
【0005】 [0005]
そのような従来の心臓ペースメーカにおいては、充電のための体外側からの交流電磁界の送電と体内側からのテレメトリ監視情報とが同時実施されると共に、充電に伴う心臓ペースメーカの異常措置等を体外の充電器による送電量を制御することにより実施される。 In such conventional cardiac pacemakers, with the telemetry monitoring information from the power transmission and the body side of an AC electromagnetic field from outside the body for the charging is carried out simultaneously, extracorporeal abnormal measures for heart pacemaker with the charge It is performed by controlling the transmission amount by the charger.
【0006】 [0006]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかし、送電動作の実施中は、充電のための電磁界強度が非常に大きいので、二次電池の監視情報などをテレメトリにより体外側に情報転送する際のテレメトリ電磁界が、送電電磁界による強い干渉を受ける。 However, during the performance of the transmission operation, since the electromagnetic field intensity for the charge is very large, telemetry electromagnetic field when information transfer outside the body side by the telemetry and monitoring information of the secondary battery, strong by transmission electromagnetic field subject to interference.
【0007】 [0007]
その結果、テレメトリによる経皮間転送情報に誤りが生じたり、二次電池に対する正しい充電制御ができなかったり、二次電池の過充電による電池自体や他の電子回路部品の破壊に至らしめるなどの危険性があった。 As a result, there occurs an error in the transdermal transfer between information by telemetry, or can not correct the charge control of the secondary battery, such as allowed to reach disruption of cell itself or other electronic circuit components due to overcharging of the rechargeable battery there was a danger.
【0008】 [0008]
又、生体内に植え込まれた心臓ペースメーカにより充電監視や該充電監視に基づく充電制御を生体内で行うと、生体内に植え込まれる機器としての条件の1つである機器の小型化や消費電力削減への限界となった。 Further, when the charge control based on the charge monitoring and the charging monitored by a cardiac pacemaker implanted in vivo carried out in vivo, size and consumption of the device, which is one of the conditions of the apparatus to be implanted in the living body was a limit to the power reduction.
そこで本発明は、体内に埋め込まれた心臓ペースメーカなどの生体植え込み機器から、 充電監視や充電制御の機能をなるべく対外充電器に移行して、生体内での充電監視情報を外部の対外充電器に取り出し、体外充電器で判断をして体外側から生体内の充電動作を制御することにより、植え込み機器の制御に要する実行処理量を低減できる生体植え込み機器と対外充電器とからなる生体植え込み装置を提供することを目的とする。 The present invention is, from a biological implantation devices such as heart pacemakers implanted in the body, a charge monitoring and charging control functions as possible to shift to external charger, a charge monitoring information in vivo to the outside of the external charger Fetch and, by controlling the charging operation in a living body from outside the body by the determination in vitro charger, biological implantation comprising a biological implantation equipment and external charger can be reduced execution processing amount required for control of the implantation device and to provide a device.
【0009】 [0009]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記目的を達成するために、本発明の生体植え込み装置は、 体外で発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器と、前記交流電磁界を経皮送信して前記生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器とを有する心臓ペースメーカ装置において、前記生体植え込み機器が、前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、前記充電停止コマンドは、前記生体植え込み機器から受信する充電監視情報 To achieve the above object, a biological implantation apparatus of the present invention, an alternating electromagnetic field generated outside the body transdermally receive performs charging, secondary supplying electrical energy to the device to be implanted in the living body a biological implantation device including a battery, the cardiac pacemaker device having a external charger for charging from outside the secondary battery of the biological implantation device the alternating electromagnetic field by transdermal transmission, the biological implantation device, the two has a charge mode for receiving the charge to the next cell, and a non-charging mode that does not accept charge, receives the charging start command from the external charger, a transition from the non-charging mode to the charge mode, the external charging receiving a charge stop command from the vessel, the transition from the charging mode to a non-charging mode, the charge stop command, charge monitoring information received from the biological implantation device 基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする。 Based the external charger is characterized in that it comprises a charge stop command is issued determines to stop the charging.
【0010】 [0010]
なお、 前記体外充電器による前記充電停止コマンドの発行は、充電異常と判断した充電強制終了と充電正常と判断した充電正常終了とを含むようにしてもよい。 Incidentally, issuance of said charging stop command by the external charger may include a charging successful and it is determined that the normal charging and determines the charging abnormal charging terminated.
【0011】 [0011]
また、 前記充電異常は、前記充電開始コマンドの発行時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合、前記生体植え込み機器から充電停止要求のインバリッド情報を受信した場合、前記生体植え込み機器から受信する二次電池の充電情報の値が指定外となる回数が所定回連続した場合、を含むようにしてもよい。 Further, the charging abnormality, if time-out of the charging period monitoring timer, which starts counting at the time of issuance of the charging start command has occurred, when receiving an invalid information of the charging stop request from the biological implantation equipment, from the biological implantation device If the number of times that the value of the charging information of the received secondary battery is undesignated are continuously predetermined times, it may include a.
【0012】 [0012]
そして、 前記生体植え込み機器は、前記充電開始コマンドの受信時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電モードから非充電モードに変化するようにしてもよい。 Then, the biological implantation device, if the time-out of the charging period monitoring timer, which starts counting upon receipt of the charging start command is generated, non from the charging mode without waiting for the charging stop command from the external charger it may be changed to the charge mode.
【0013】 [0013]
また、前記生体植え込み機器は、前記二次電池及び/又は前記二次電池を充電するための前記生体植え込み機器内の充電回路の温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段が温度異常を検出した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電入力を切断するようにしてもよい。 Further, the biological implantation apparatus has a temperature detecting means for detecting the temperature of the charging circuit in the living body implantable device for charging said rechargeable battery and / or the secondary battery, said temperature sensing means is a temperature when an abnormality is detected, it may be cut to the charging input without waiting for the charging stop command from the external charger.
【0014】 [0014]
また、 本発明の生体植え込み機器は、体外充電器から発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器において、前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、前記充電停止コマンドが、前記体外充電器に送信した充電監視情報に基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする The biological implantation apparatus of the present invention, an alternating electromagnetic field generated from the external charger to percutaneously receive performs charging, includes a secondary battery for supplying electrical energy to the device to be implanted in the living body vivo the implantable device, a charge mode for receiving the charging of the secondary battery, and a non-charging mode that does not accept charge, receives the charging start command from the external charger, the charging mode from the non-charging mode transition and receives a charge stop command from the external charger, a transition from the charging mode to a non-charging mode, the charging stop command, the external charger based on the charge monitoring information transmitted to the external charger There characterized in that it comprises a charge stop command is issued determines to stop the charging.
【0015】 [0015]
また、 本発明の体外充電器は、交流電磁界を経皮送信して生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器において、充電開始時に充電開始コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行し、前記生体植え込み機器から経皮受信する充電監視情報を監視して、充電を停止すると判断した場合に、充電停止コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行することを特徴とする Also, external battery charger of the present invention, transdermal in vitro charger for charging a secondary battery of a transdermal transmission to the biological implantation apparatus an alternating electromagnetic field from the outside, the charging start command to the start of charging to the biological implantation device issued monitors the charge monitoring information received transdermal from the biological implantation device, when a decision is made to stop the charging, and wherein the transdermal issuing the charging stop command to the biological implantation device.
【0016】 [0016]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 With reference to the accompanying drawings illustrating the embodiments of the present invention.
図1は、生体植え込み機器50と体外充電器1からなる心臓ペースメーカ装置の全体構成図である。 Figure 1 is an overall configuration diagram of a cardiac pacemaker comprising a biological implantation device 50 and external charger 1.
【0017】 [0017]
2は、生体植え込み機器50としての心臓ペースメーカに経皮充電するために、体外に配置された充電用の電源としての一次電池である。 2, in order to transdermally charged cardiac pacemaker as biological implantation instrument 50, a primary battery as a power source for charging which is arranged outside the body. 10は、経皮充電用の交流電磁界の強度を心臓ペースメーカに使用する二次電池53の電圧等に応じたものにするために、体外側の一次電池2の電圧を変圧(昇降圧)するための変圧回路であり、インダクタンス11、スイッチング用トランジスタ12、ダイオード13、平滑用コンデンサ14などから構成される。 10, the intensity of the alternating electromagnetic field for transdermal charge to the one corresponding to the voltage or the like of the secondary battery 53 to be used for cardiac pacemakers, the transformer voltage of the primary battery 2 of extracorporeal (buck) to a transformer circuit for the inductance 11, the switching transistor 12, diode 13, and the like smoothing capacitor 14.
【0018】 [0018]
変圧回路10において、昇圧または降圧を行って所望の直流電圧を得るには、スイッチング用トランジスタ12を導通させるためのゲートに印加する制御パルスのパルス幅を調整すればよい。 In the transformer circuit 10, to perform step-up or step-down to obtain the desired DC voltage can be adjusted pulse width of the control pulse applied to the gate for turning on the switching transistor 12.
【0019】 [0019]
20は、経皮充電を行うための交流電磁界を発生させるインバータ回路であり、基本的には4つのスイッチング用トランジスタ21〜24を直並列にブリッジ状に組み合わせて構成される。 20 is an inverter circuit for generating an alternating electromagnetic field for performing percutaneous charge, it is formed by combining the four switching transistors 21 to 24 in a bridge shape in series-parallel to the basic.
【0020】 [0020]
インバータ回路20においては、変圧回路10から給電される直流電圧を、スイッチング用トランジスタ21〜24を二つずつ(21と24及び22と23)組み合わせて、互いに異なる時期に導通するよう制御することにより、図1中のA,B間に交流電圧を発生する。 In the inverter circuit 20, a DC voltage fed from the transformer circuit 10, a combination of switching transistors 21-24 each two (21 and 24 and 22 and 23), by controlling to conduct the different times , a in FIG. 1, generates an AC voltage between B.
【0021】 [0021]
交流電圧の振幅を変化させたり発生を停止するには、2組のスイッチング用トランジスタ21,24及び22,23のゲートに印加する制御パルスの時間幅を変化させたり、印加する制御パルスを停止させることにより実施することができる。 To stop the generation or changing the amplitude of the AC voltage, stops the two sets of control pulses or to apply varying the time width of the control pulse applied to the gate of the switching transistor 21, 24 and 22 it can be carried out by. 25は、平滑用コンデンサである。 25 is a smoothing capacitor.
【0022】 [0022]
31は、インバータ回路20により発生した交流電圧を基に、生体内に植え込まれた心臓ペースメーカに送電をするための送電用コイルであり、そのコイルは、電磁界の放射指向性を特定したり強度を強めるため、フェライト磁心などに編組される。 31, based on the AC voltage generated by the inverter circuit 20, a power transmission coil for power transmission to a cardiac pacemaker implanted in the body, the coil, or identify the radiation directivity of the electromagnetic field order to increase the strength, are braided such as the ferrite core.
【0023】 [0023]
70は、生体の皮膚表面から生体内に植え込まれた心臓ペースメーカまでの間に介在する筋又は脂肪などの生体組織である(以下、「生体の皮膚70」と表現する)。 70 is a biological tissue such as muscle or fat interposed between the living skin surface to the heart pacemaker implanted in the living body (hereinafter, expressed as "living skin 70").
【0024】 [0024]
51は、生体内植え込み機器50である心臓ペースメーカのケースであり、チタニウムなどの金属あるいは金属合金で構成され、その表面は、生体に炎症が生じないよう、高分子樹脂などにより被覆されて構成されている。 51 is a case of cardiac pacemakers an in vivo implantation device 50 is composed of a metal or metal alloy such as titanium, the surface to inflammation in the living body do not occur, it is constructed coated with such a polymer resin ing.
【0025】 [0025]
52は、植え込み機器ケース51内に搭載された受電用コイルであり、充電のための交流電磁界を生体の皮膚70および植え込み機器ケース51を介して、体外の送電用コイル31から受電する。 52 is a power receiving coil mounted on the implantation device case 51, an alternating electromagnetic field for charging through the living body skin 70 and implantable device case 51, receives power from the power transmission coil 31 of the body.
【0026】 [0026]
60は、受電用整流回路であり、ブリッジ状に組み合わされた4つのダイオード61〜64と平滑用コンデンサ65とで構成され、受電用コイル52で受電した交流電圧を全波整流してリップルを除去する。 60 is a power receiving rectifier circuit is composed of four diodes 61 to 64 are combined like a bridge and a smoothing capacitor 65, removes the ripple AC voltage received at the power receiving coil 52 and full-wave rectification to.
【0027】 [0027]
53は、植え込み機器50としての心臓ペースメーカに稼動及び制御のための電気エネルギを供給する充電可能な二次電池であり、受電用整流回路60の直流出力により充電される。 53 is a chargeable secondary battery for supplying electrical energy for operating and controlling the cardiac pacemaker as implanted device 50 is charged by the DC output of the power receiving rectifying circuit 60.
【0028】 [0028]
54は、二次電池53が充電される際に、充電電流をモニタするための既知の抵抗値を有する電流監視抵抗器である。 54, when the secondary battery 53 is charged, a current monitoring resistor having a known resistance value for monitoring the charging current. 二次電池53の内部インピーダンスは一般に充電率により変化するので、二次電池53に対して定電流充電を行うためには、充電のための交流電磁界の強度を絶えず適正に変化させる必要がある。 Because the internal impedance of the secondary battery 53 is changed by the general charging rate, in order to perform constant current charging to the secondary battery 53, it is necessary to constantly appropriately vary the intensity of the alternating electromagnetic field for charging . この時々の充電電流値は、電流監視抵抗器54の両端に生ずる電位差から換算することができる。 The occasional charging current value can be converted from a potential difference arising across the current monitoring resistor 54.
【0029】 [0029]
55は、心臓ペースメーカの各種状態を監視したり動作制御などを行う主制御回路であり、マイクロプロセッサ(MPU)等を内蔵している。 55 is a main control circuit for such monitoring or operation control various states of cardiac pacemakers incorporates microprocessors (MPU) or the like. この回路が稼動するための電力は二次電池53から供給される。 Power for the circuit is operated is supplied from the secondary battery 53.
【0030】 [0030]
56は、二次電池53の電圧や充電時の充電電流として既知の抵抗値を有する電流監視抵抗器54の両端に生じる電位差を計測したり、それらの値を基に二次電池53の電圧が既定値に達したのか否かを判定して、充電動作をさらに継続するか、あるいは停止するかの制御信号などを生成するための充電監視制御回路である。 56, or by measuring the potential difference across the current monitoring resistor 54 having a known resistance value as the charging current when the voltage or charging of the rechargeable battery 53, the voltage of the secondary battery 53 based on these values It determines whether or not reaches a predetermined value, or to further continue the charging operation, or a charge monitoring control circuit for generating and whether the control signal is stopped.
【0031】 [0031]
57は、充電監視制御回路56からの出力情報をテレメトリにより体外充電器1に送信するために、キャリア信号を変調して送信したり、体外充電器1から充電停止コマンドなどを受信して復調するテレメトリ送受信回路である。 57, in order to transmit the output information from the charge monitoring control circuit 56 by telemetry to the external charger 1, or transmits the modulated carrier signal, to receive a like charge stop command from the external charger 1 demodulates a telemetry transceiver circuit.
【0032】 [0032]
58は、植え込み機器50からテレメトリ用の充電監視制御情報を体外側の送受信アンテナコイル32に送信したり、体外側から送信される充電停止コマンドなどを植え込み機器50で受信する送受信アンテナコイルである。 58 is a transmitting and receiving antenna coil for receiving the charge monitoring control information for telemetry and transmits to the receiving antenna coil 32 of the extracorporeal, with implantable devices 50 such as charge stop command transmitted from the extracorporeal from the implantable device 50.
【0033】 [0033]
充電監視制御回路56からの送信信号は、送受信アンテナコイル58から植え込み機器ケース51と生体の皮膚70とを介して体外に伝達され、体外側のテレメトリ信号送受信アンテナコイル32で受信される。 Transmitting a signal from the charge monitor control circuit 56, the transmitting and receiving antenna coil 58 via an implantable device case 51 and the living body skin 70 is transmitted outside the body, it is received by the telemetry signal receiving antenna coil 32 of the extracorporeal.
【0034】 [0034]
33は体外側のテレメトリ送受信回路であり、受信したテレメトリ信号を復調して充電監視制御情報に変換したり、充電監視制御情報により充電制御回路35で充電動作を停止するとき植え込み機器50側での充電に係わる異常を監視検出する回路などを非活性にし、心臓ペースメーカの制御モードを非充電モード(通常のモード)に推移させてもよい様に充電停止コマンドなどをデレメトリ信号として変調して送信する。 33 is a telemetry transceiver circuit of the extracorporeal, or convert telemetry signal received charge monitoring control information by demodulating, in implantable device 50 side when stopping the charging operation by the charging control circuit 35 by the charge monitoring control information and the like circuit for detecting monitoring an abnormality relating to charging inactive, and transmits the modulated as a non-charging mode (normal mode) transition is allowed Deremetori signal and charge stop command as may be the control mode of the cardiac pacemaker .
【0035】 [0035]
34は、インバータ回路20の動作を制御するためのインバータ制御回路であり、充電監視制御情報として、例えば充電に係わる異常を植え込まれた心臓ペースメーカで検出しそのまま継続して充電動作を行うと回路などが破損したり、心電信号に応じた正しいペーシング出力信号の制御ができず生命の危機にも及ぶような状況が想定されるときには、植え込み機器50側から充電動作を停止する旨の要求信号を受信したとき、インバータ回路20のスイッチング用トランジスタ21〜24の動作を停止するため、ゲートに印加する制御パルスを非導通状態にさせるよう出力する。 34 is an inverter control circuit for controlling the operation of the inverter circuit 20, as charge monitoring control information, for example, to detect abnormal the implanted cardiac pacemaker according to charging it to continue to charge operation circuit etc. is damaged, when the situations also extends to the crisis of the control can be not life correct pacing output signal corresponding to the electrocardiographic signal is assumed, the request signal for termination charging operation from the implantable device 50 side when receiving, for stopping the operation of the switching transistor 21 to 24 of the inverter circuit 20, and outputs such to the control pulse applied to the gate non-conductive.
【0036】 [0036]
35は、充電制御回路であり、充電監視制御情報として、例えばさらに充電電流を増加させるべき旨のテレメトリ信号を受信したとき、変圧回路10のスイッチング用トランジスタ12の導通期間を増加させるようゲートに印加するパルスを制御する。 35 applied, a charge control circuit, a charge monitoring control information, for example further when receiving a telemetry signal to the effect that increasing the charging current, the gate to increase the conduction period of the switching transistor 12 of the transformer circuit 10 to control the pulse to be.
【0037】 [0037]
36は、植え込み機器内の二次電池53について、充電監視情報を体外充電器1側でモニタしたり、必要な各種操作を実施するための表示・警報・操作回路である。 36, the secondary batteries 53 in the implant device, or to monitor the charge monitoring information extracorporeal charger 1 side, a display, alarm and operating circuit for carrying out the various necessary operations.
【0038】 [0038]
上述のように構成された体外充電器1においては、インバータ回路20により充電のための交流電磁界が発生されるが、この交流電磁界は、インバータ回路20により一定期間を単位としていわゆるバースト的に間欠した発生が制御される。 In vitro charger 1 configured as described above, alternating electromagnetic field for charging the inverter circuit 20 is generated, the alternating electromagnetic field, the so-called burst manner in units of a predetermined period by an inverter circuit 20 intermittent was generated is controlled.
【0039】 [0039]
図2は、体外充電器1から植え込み機器50(心臓ペースメーカ)に対して充電を行うときの、それぞれの機器1,50における充電制御動作の関連を示している。 2, the external charger 1 when performing charging the implantable device 50 (cardiac pacemakers) shows the relation of the charging control operation in each device 1, 50.
【0040】 [0040]
100は、植え込み機器50において体外充電器1からの充電が実施されていないときの動作であり、充電のための交流電磁界が体外充電器1で発生されていないので、充電監視制御や充電異常監視検出などの実施の必要がない非充電モードの動作、すなわち通常モードの動作である。 100 is an operation when charging from the external battery charger 1 The implantable device 50 is not performed, since an AC electromagnetic field for charging is not generated in vitro charger 1, charging supervisory control and charging abnormality operation is not necessary for implementation of such monitoring detection non-charging mode, that is, a normal mode of operation.
【0041】 [0041]
200は、体外充電器1から植え込み機器50に充電を行うに際し、植え込み機器50との間で充電動作に先立つ情報の授受を行う動作であり、充電のための交流電磁界の発生を伴わない状態(通常の状態)でテレメータリングが実施される。 State 200, upon charging from outside the charger 1 to implantation device 50, an operation for exchanging information prior to the charging operation between the implant device 50, without the occurrence of an AC electromagnetic field for charging Telemetering is carried out in (normal state).
【0042】 [0042]
充電動作に先立って植え込み機器50が非充電モード動作100の状態との情報の授受は次のように実施される。 It is implanted device 50 prior to the charging operation exchanges information with the non-charging mode operation 100 states is carried out as follows. まず、体外充電器1から植え込み機器50に通信のためのテレメータリングの動作要求信号(▲1▼)が送信され、その要求信号を植え込み機器50が受信し、テレメータリングの動作が可能な状態を判断することにより、体外充電器1にテレメータリング受付可能信号(▲2▼)を送信する。 First, the operation request signal Telemetering for communication from outside the charger 1 to the implantable device 50 (▲ 1 ▼) is transmitted, received by the device 50 implanted the request signal, a state capable of operating telemetering by determining, transmitting a telemetering receivable signal (▲ 2 ▼) the body charger 1.
【0043】 [0043]
次に、体外充電器1は、植え込み機器50に対し、機器の型名、製造番号、電池型番などの所定のID情報等の読み取り要求信号(▲3▼)を送信し、その要求信号を植え込み機器50が受信することにより、植え込み機器50毎に予め付与されている所定のID情報を植え込み機器50が検索し、その情報を植え込み機器50のID情報等(▲4▼)として体外充電器1に送信する。 Next, external charger 1, to implantable device 50, and sends the type name of the device, serial number, read request signals, such as predetermined ID information such as a battery model number of the (▲ 3 ▼), implanted the request signal by device 50 receives, it retrieves the device 50 implanted predetermined ID information previously given to the implantable device 50 each, ID information and the like of the apparatus 50 implanted the information (▲ 4 ▼) as external charger 1 to send to.
【0044】 [0044]
植え込み機器50のID情報を受信した体外充電器1は、その情報を基に、植え込み機器50に対して充電動作を実施するのが妥当か否かの判断や、埋め込まれている二次電池53の種類などによる固有の充電特性の設定準備などを実施し所定の条件に合った後に、植え込み機器50に対して充電開始コマンド(▲5▼)を送信する。 External charger 1 which has received the ID information of the implant device 50, based on the information, the judgment and any appropriate or not to carry out the charging operation with respect to the implantable device 50 is embedded secondary battery 53 etc. after that matches the specific settings preparations such as implementing a predetermined condition of the charging characteristic due to the type, and transmits the charging start command (▲ 5 ▼) against implanted device 50.
【0045】 [0045]
図3は、体外充電器1からの充電開始コマンドを受信した植え込み機器50が、そのコマンドを受信する以前に実行していた非充電モード動作を推移させて稼動する充電モード動作101全体の流れ図であり、植え込み機器50内に設けられた回路において制御が実行される。 Figure 3 is an implantable device 50 that receives the charging start command from the external charger 1, in the flow diagram of the overall charge mode operation 101 that runs by hovering non-charging mode operation that was being executed before receiving the command There, the control is performed in circuit provided to the implantable device 50.
【0046】 [0046]
102は、植え込み機器50の非充電モードとの共通監視検出手段であり、機器の動作状況を監視検出する機能範囲が、非充電モード動作100と充電モード動作101において共通に稼動する。 102 is a common monitoring detection means with the non-charging mode of the implantable device 50, the working range of detecting monitor the operating status of the device, running in common non-charging mode of operation 100 and the charging mode operation 101.
【0047】 [0047]
非充電モードとの共通監視検出手段102は、体外充電器1から充電開始コマンド▲5▼を受信すると、植え込み機器50が二次電池53を充電するため体外から強い交流電磁界を受電することにより異常が生じないか否かを監視検出するための充電異常監視検出手段103を活性状態にすると共に、二次電池53を充電するため充電制御動作104を実施する。 Common monitoring detection means 102 of the non-charging mode, upon receiving a charging start command ▲ 5 ▼ exogenously charger 1, by receiving a strong alternating electromagnetic field from outside the body for implantation device 50 charges the secondary battery 53 charging abnormality monitoring detector 103 to monitor detects whether or not an abnormality does not occur while the active state to perform the charging control operation 104 for charging the secondary battery 53.
【0048】 [0048]
また、非充電モードとの共通監視検出手段102は、体外充電器1が充電を停止するとき送信する充電停止コマンドの受信受付けが可能な状態(充電停止コマンド受付状態)114を設定すると共に、体外充電器1が予め定められた規定の充電期間を超過しても充電動作が終了しないと二次電池53が過充電になって二次電池53の破損に到る危険があるため、充電期間監視タイマ107の起動を行う。 The common monitoring detection means 102 of the non-charging mode, the external charger 1 sets the reception accepted possible states of charge stop command (charge stop command accepting state) 114 for transmitting when charging is stopped, extracorporeal because of the lead to damage of the charger 1 becomes a predetermined charging period excess charging operation is not the overcharged secondary battery 53 is finished even if the provisions rechargeable battery 53 dangerous, charging period monitoring carry out the start-up of the timer 107.
【0049】 [0049]
充電制御動作104においては、体外の充電器から送電される充電のための交流電磁界を受電用コイル52で受電し、充電監視制御回路56により二次電池53に充電するための電気エネルギを供給制御するための動作を行う。 In the charge control operation 104, supplies the electrical energy to an alternating electromagnetic field for charging is the power transmission from outside the body of the charger is received at the power receiving coil 52 is charged by the charge monitoring control circuit 56 to the secondary battery 53 It performs an operation to control.
【0050】 [0050]
105は、二次電池53の充電動作期間において電池に対する充電電流値や電池の電圧値などの充電情報を所定の期間毎にサンプリング検出して、それらの情報を読み取る電池充電情報読み取り動作であり、電流監視抵抗器54に生ずる電位などから充電監視制御回路56を作動させて実施する。 105, by sampling detects the charging information such as a voltage value of the charging current and the battery to the battery every predetermined time period in the charging operation period of the secondary battery 53, a battery charging information reading operation of reading such information, It actuates the charge monitoring control circuit 56 and the like potential generated in the current monitoring resistor 54 implemented.
【0051】 [0051]
この充電情報の読み取り値は、充電監視情報106として、テレメトリ送受信回路57および送受信アンテナコイル58により体外側に充電監視制御情報として送信される。 The reading of the charging information, the charging monitor information 106, is sent as charge monitoring control information to the outside side by the telemetry transceiver circuit 57 and the transmitting and receiving antenna coils 58.
【0052】 [0052]
なお、上記充電情報読み取り値が予め定められた所定の範囲を逸脱した値であるときには、充電に係わる何がしかの異常があることが懸念されるため、その旨充電異常監視検出手段103に信号が出力される。 Note that when the charge information reading is a value that deviates a predetermined range determined in advance, since what related to charging is concern that there is an abnormality of the deer, signals that effect the charging abnormality monitoring detector 103 There is output.
【0053】 [0053]
107は、充電期間監視タイマであり、体外の充電器から充電開始コマンド▲5▼を受信すると、その起動が非充電モードとの共通監視検出手段102から実施される。 107 is a charging period monitoring timer, when receiving a charging start command ▲ 5 ▼ from outside of the charger, the activation is performed from the common monitoring detection means 102 of the non-charging mode.
【0054】 [0054]
予め定められた規定の充電期間を超過しても体外充電器1の充電動作が終了しないと、充電期間監視タイマ107は、タイムアウト信号を出力し、充電異常監視検出手段103にその旨の信号を送信すると共に、体外充電器1に充電動作を停止するよう要求信号としてインバリッド情報110を生成する。 When the charging operation of the extracorporeal charger 1 is not terminated even exceed the charging period of a predetermined prescribed charging period monitoring timer 107 outputs a time-out signal, a signal indicating the charging abnormality monitoring detector 103 it transmits, to generate invalid information 110 as a request signal to stop the charging operation to the extracorporeal charger 1.
【0055】 [0055]
インバリッド情報110は、電池充電情報として予め定めた有効な規定内であるバリッド情報を逸脱した情報であり、充電監視情報106として体外充電器1に送信される。 Invalid information 110 is information deviates from the valid information is within an effective provisions predetermined as the battery charge information is transmitted as charge monitoring information 106 from the body charger 1.
【0056】 [0056]
また、充電期間監視タイマ107によるタイムアウト信号は、体内の植え込み機器50が充電モード動作101を終了して通常モード動作である非充電モード動作100に推移するために、充電モード動作解除設定115を行う。 Further, time-out signal by charging period monitoring timer 107, because the body of the implantable device 50 to remain in the non-charging mode operation 100, which is a normal mode operation terminates charge mode operation 101, performs the charging mode operation unset 115 .
【0057】 [0057]
108は、充電が実施されている期間に、例えば二次電池53が短絡したり受電用整流回路60を構成するダイオード61〜64や平滑用コンデンサ65等が短絡すると、その短絡部分に過大な電流が流れるので、異常に発熱しその部位が高温になるのを検出するための温度検出手段である。 108, a period in which the charging is being implemented, for example, diodes 61 to 64 and smoothing capacitor 65 or the like where the secondary battery 53 constituting the power receiving rectifying circuit 60 or a short circuit are short-circuited, excessive current in the short circuit portion since flows, the site abnormal heat generation is temperature detecting means for detecting that the high temperature. 温度検出手段108は、所定の温度を検出すると、その旨の検出信号を充電異常監視検出手段103に出力する。 Temperature detecting means 108 detects the predetermined temperature, and outputs a detection signal indicating that the charging abnormality monitoring detector 103.
【0058】 [0058]
充電異常監視検出手段103は、温度検出手段108からの検出信号を受け取ると、受電用整流回路60に入力される充電入力切断制御112を行うよう指令を送出すると共に、体外充電器1の充電動作を停止させるための要求としてインバリッド情報110の発生を指定する。 Charging abnormality monitoring detector 103 receives the detection signal from the temperature detecting means 108, sends out an instruction to perform a charging input disconnection control 112 input to the power-receiving rectifier circuit 60, the charging operation of the extracorporeal charger 1 specifying the occurrence of invalid information 110 as a request for stopping the.
【0059】 [0059]
111は、充電のために二次電池53に印加される電圧が所定の電圧値より高電位の電圧であると電池の特性が劣化したり電池を破損する危険があるので、電池に印加される電圧を電池充電情報読み取り動作105で検出し、充電異常監視検出手段103に送信される信号などを基に、その印加電圧の最大値を抑制するための充電圧リミッタ手段である。 111, the voltage applied to the secondary battery 53 because of the risk of damage to the battery or deterioration characteristics of the battery when the voltage level is higher potential than the predetermined voltage value is applied to the battery for charging the voltage detected by the battery charge information reading operation 105, such as based on a signal transmitted to the charging abnormality monitoring detector 103, a charging voltage limiter means for suppressing the maximum value of the applied voltage.
【0060】 [0060]
114は、体外充電器1が充電のための交流電磁界の発生を停止し充電動作を終了するとき植え込み機器50に送信する充電停止コマンドを植え込み機器50が受信し受け付けるための充電停止コマンド受付手段であり、植え込み機器50が充電モード動作で稼動しているときのみ稼動する。 114, charge stop command receiving means for receiving the received device 50 implanted charging stop command to be transmitted to the implantable device 50 when the external charger 1 is completed to stop charging operation the generation of alternating electromagnetic field for charging , and the running only when the implantable device 50 is operating in the charging mode operation.
【0061】 [0061]
充電停止コマンド受付手段114は、体外充電器1からの充電停止コマンドを受け付けると充電モード動作解除設定115を行う。 Charge stop command receiving means 114 performs charging mode operation unset 115 and accepts a charge stop command from the external charger 1. それにより、充電モード動作101を終了し、非充電モード動作100に推移する。 Thus, to exit the charging mode operation 101, transitioning to the non-charging mode operation 100.
【0062】 [0062]
図4は、体外充電器1が植え込み機器50に充電開始コマンド▲5▼を送信した後、体外充電器1が稼動する充電動作全体の流れ図であり、体外充電器1に設けられた回路において制御が実行される。 4, after the external charger 1 transmits the charging start command ▲ 5 ▼ to implantation instrument 50 is a flow diagram of the overall charging operation external charger 1 is operated, control the circuit provided outside the body charger 1 There is executed.
【0063】 [0063]
202は、充電すべき二次電池53の種類などによって予め定められている所定の充電特性に基づき充電を行うための初期設定であり、その設定の後に、インバータ制御回路34、充電制御回路35、変圧回路10およびインバータ回路20をそれぞれ適切に稼動させるための充電監視情報に基づく充電器出力制御205が実施されると共に、予め定められた充電期間を監視するため充電期間監視タイマ206が起動される。 202 is the initial setting for charging on the basis of a predetermined charging characteristic is predetermined depending on the type of to charge the secondary battery 53, after the setting, the inverter control circuit 34, charge control circuit 35, with charger output control 205 is performed based on the charge monitoring information, the charging period monitoring timer 206 to monitor the charging period predetermined is activated in order to properly operate the transformer circuit 10 and the inverter circuit 20, respectively .
【0064】 [0064]
203は、植え込み機器50から送信される充電監視制御情報の受信内容が充電制御動作の停止を要求するインバッリド情報であるか否かの判断過程であり、その内容が充電停止要求である場合には、充電監視情報に基づく充電器出力制御205のその時点までの制御過程などによる状況との照合判断208,209により、強制終了の充電停止210か、或いは正常終了の充電停止211の状態に移る。 203 is a Inbarrido information and is determined whether the process of receiving content requests to stop the charging control operation of the charge monitoring control information transmitted from the implantable device 50, if its content is charging stop request by matching determination 208, 209 of the situation due to the control process until the time of the charger output control 205 based on the charge monitoring information, charging stop 210 or forced termination, or moves to the state of charge stop 211 of the normal end.
【0065】 [0065]
204は、植え込み機器50から送信される充電監視制御情報が体外充電器1に対する充電停止を要求するインバリッド情報でない場合において、二次電池53の充電監視情報が所定の指定パラメータ値の範囲であるか否かの判断過程であり、その範囲を逸脱していないときには、上記充電監視情報に基づく充電器出力制御205が実施される。 Or 204, when charge monitoring control information transmitted from the implantable device 50 is not invalid information requesting charging stop for external charger 1, charging monitoring information of the secondary battery 53 is in a range of predetermined specified parameter values a whether the determination process, when not departing from the scope, the charger output control 205 based on the charge monitoring information is performed.
【0066】 [0066]
上記充電監視情報が上記指定パラメータ値を逸脱しているときには、例えば、植え込み機器50から送信される充電監視情報106は正しく送信されるが、体外充電器1の送受信アンテナコイル32に他の機器からの突発的な雑音が重畳することによりテレメトリ送受信回路33で受信した充電監視情報に誤りが生じることがある。 When the charge monitoring information is out of the above specified parameter values, for example, although the charge monitoring information 106 to be transmitted from the implantable device 50 is transmitted correctly from another device to the transmitting and receiving antenna coils 32 of the external charger 1 sudden noise is sometimes an error occurs in the charge monitoring information received by the telemetry transceiver circuit 33 by superimposing the.
【0067】 [0067]
207は、それに対応するために、上記指定パラメータ値を逸脱した状態が充電のために間欠的に発生する交流電磁界の間欠発生周期毎に累計した回数が、所定の回数だけ連続しているか否かの判断過程である。 207, in order to cope with it whether a state of deviating from the above specified parameter value is intermittently number of times accumulated in each intermittent generation cycle of the AC electromagnetic field generated due to the charging is continuous predetermined number of times it is a Kano decision process.
【0068】 [0068]
そして、上記パラメータ値を逸脱する状態が所定の回数だけ連続すると、二次電池53や受電用整流回路60などの故障によることが懸念されるので、強制的に充電を終了させる充電停止210となる。 When the state outside the above parameter values ​​are continuous by a predetermined number of times, since it is concerned by the failure of a secondary battery 53 and the power receiving rectifier circuit 60, a charge stop 210 to forcibly stop charging .
【0069】 [0069]
なお、上記指定パラメータ値を逸脱する状態が上記所定回数だけ連続しない場合には、上記指定パラメータ値の逸脱は他の機器からの突発的な雑音の重畳などによるためと考えられる。 Incidentally, when the state deviating the specified parameter value is not consecutively by the predetermined number of times, deviation of the designated parameter values ​​are considered for due sudden noise superimposed from another device.
【0070】 [0070]
そこで、例えばその時受信した植え込み機器50からの充電監視情報を、充電のために間欠的に発生する交流電磁界の前間欠発生期間に応じた充電監視情報と置き換えて、充電器出力制御205を行う。 Therefore, for example, a charge monitoring information from the implanted device 50 which has received at that time, replacing the charge monitoring information corresponding to the intermittently before intermittent generation period of the alternating electromagnetic field generated due to the charging, charging output control 205 .
【0071】 [0071]
上記充電監視情報に基づく充電器出力制御205は、さらに二次電池53の充電特性に応じた所定の充電終了条件に合致するか否かの判断を行い、その旨の信号を出力する。 Charger output control 205 based on the charge monitoring information further performs predetermined whether matches the charging end condition judgment in accordance with the charging characteristics of the secondary battery 53, and outputs a signal to that effect.
【0072】 [0072]
所定の充電終了条件を満たさないときには、照合判断209により、その後に送信される植え込み機器50からの充電監視制御情報を受信する状態に戻る。 When not satisfy the predetermined charge end conditions, the collation decision 209 returns to the state of receiving a charge monitoring control information from the implantable device 50 to be subsequently transmitted. また、上記所定の充電終了条件を満たす時には、上記照合判断209により充電動作を正常に終了させる充電停止211の状態に移る。 Further, when the predetermined charging end condition is satisfied, the process proceeds to the state of charging stop 211 to terminate normally the charging operation by the collation judgment 209.
【0073】 [0073]
212は、表示・警報・操作回路36に設けられた強制停止スイッチであり、充電動作を故意に停止するときに操作するためのスイッチである。 212 is a forced stop switch provided on the display, alarm and operation circuit 36 ​​is a switch for operating when stopping deliberately charging operation. 強制停止スイッチ212が投入されると強制的に充電が停止する充電停止210の状態になる。 Forcibly charging and forced stop switch 212 is turned is in a state of charging stop 210 to stop.
【0074】 [0074]
また、充電動作の開始時に起動された充電期間監視タイマ206が所定の監視期間充電動作が終了しないでタイムアウト信号を出力したときにも、強制的に充電を停止する充電停止210の状態になる。 Further, even when the charging period monitoring timer 206 is started at the start has output a timeout signal at a predetermined monitoring period the charging operation is not finished charging operation, a state of charging stop 210 to stop the forced charging.
【0075】 [0075]
上記210又は211のいずれの充電停止状態になった時にも、充電停止コマンドが植え込み機器50に送信され、体外充電器1は充電動作終了213を実行し、充電動作に先立ってテレメータリングにより得た植え込み機器50の型名、製造番号、二次電池53の型番などの所定のID情報をリセットする。 When it becomes either charge stop state of the 210 or 211, charge stop command is transmitted to the implantable device 50, external battery charger 1 performs a charging operation completion 213, it was obtained by telemetering prior to the charging operation type name of the implant device 50, serial number, resets the predetermined ID information, such as the model number of the secondary battery 53.
【0076】 [0076]
図5は、生体内に植え込まれる機器50に対して電気エネルギを供給するために生体内に埋め込まれた二次電池53の、充電特性と充電制御の内容を示している。 5, the secondary battery 53 embedded in the body for supplying electrical energy to the device 50 to be implanted in the body, show the contents of the charging control and charge characteristics.
【0077】 [0077]
このような二次電池53としては、機器を小型化する要求から、一般には体積当たりの電気エネルギ密度の大きい例えばリチウム(Li )系素材を用いた固体型電池が望まれており、その充電方法としては通常定電流による方法が用いられている。 Examples of such secondary battery 53, a request to reduce the size of the device, generally are desired solid-state battery using a large such as lithium (Li) based material of the electric energy density per volume, METHOD charge methods are used in the normal constant current as.
【0078】 [0078]
しかし、このような固体型電池の充電特性は、一般には充電エネルギ量を増加することにより電池の電圧は上昇するが、充電に先立ってそれ以前に使用して消費された電気エネルギの量や充電を繰り返した回数などにより、一定の充電エネルギ量でも二次電池の内部インピーダンスが異なる。 However, the charging characteristics of the solid-state battery is generally the voltage of the battery by increasing the amount of charging energy increases, but the amount and the charge of the electrical energy consumed by using it previously before charging due number of repetitions and the internal impedance of the secondary battery varies with a constant charging energy amount.
【0079】 [0079]
すなわち、一定の電流値(Iconst )による充電(定電流充電)において充電を開始した時間の経過に伴う電池の電圧V は、充電期間の増加と共に上昇するが、二次電池の内部インピーダンスの相違により電圧V は異なる(図においては内部インピーダンスが小さい場合の電圧V の特性を▲1▼、内部インピーダンスが大きい場合の特性を▲2▼として示している)。 That is, the voltage V E of the battery with the passage of time begins to charge in the charging (constant current charging) with a constant current value (Iconst) is elevated with increasing the charging period, the difference in the internal impedance of the secondary battery the voltage V E different (shows the characteristics of the voltage V E when the internal impedance is less ▲ 1 ▼, characteristics when the internal impedance is larger ▲ 2 as ▼ in the figure).
【0080】 [0080]
このことにより、電池の充電が完了したと見なすのを所定の電圧値(第1の電圧値、HV)に達したことのみでは、充電を完了するのに充分なエネルギ量が充電されたことが正確には判断できない。 Thus, a predetermined voltage value from deemed charging is completed the battery (the first voltage value, HV) is only being reached in, that sufficient amount of energy to complete the charge is charged accuracy can not be judged on.
【0081】 [0081]
そこで、電池の電圧値が第1の電圧値HVに達した後、さらに第1の電圧値HVを一定に維持して充電(定電圧充電)を行うと、その時以前に充電されていた状況に応じ、充電電流が時間経過と伴に次第に低減する。 Therefore, after the voltage of the battery reaches the first voltage value HV, further when the first voltage value HV charging (constant voltage charging) kept constant, the situation has been charged that time previously depending, charging current is gradually reduced over time and accompanied.
【0082】 [0082]
上記電池の内部インピーダンスが大きい場合の▲2▼の特性は、電圧値HVに達する充電時間が短く、定電流充電モードの期間に充電されるエネルギは内部インピーダンスの小さい場合に比し少ないが、充電電圧値をHVにして充電する定電圧充電モードの期間においては、定電流充電モードの終了時の充電率が小さいため、充電率の増加による充電電流の低減量が内部インピーダンスが小さい場合の▲1▼に比べて小さい。 ▲ 2 ▼ characteristics of when the internal impedance is larger of the battery has a short charge time to reach the voltage value HV, energy charged in the period of constant current charging mode is smaller than in the case of internal impedance small, the charging in the period of the constant voltage charging mode for charging by the voltage value in HV, for at the end of the charging rate of the constant current charging mode is small, reducing the amount of charging current due to an increase in the charging rate when the internal impedance is small ▲ 1 ▼ small compared to.
【0083】 [0083]
このため、定電流充電モードの充電後の定電圧充電モードにおいて所定の充電電流値Imにまで充電電流値が低減する時間は、電池の内部インピーダンスの相違に比し著しい相違とはならない(Tch▲1▼、Tch▲2▼)と共に二次電池の充電エネルギ量、すなわち、充電率をほぼ一定にすることができる。 Therefore, the time the charging current value to a predetermined charging current value Im in the constant voltage charging mode after charging of the constant current charging mode is reduced is not a significant difference compared to the difference of the internal impedance of the battery (Tch ▲ 1 ▼, Tch ▲ 2 ▼) with charging energy amount of the secondary battery, i.e., can be made substantially constant charging rate.
【0084】 [0084]
このように二次電池53を充電制御し、充電動作を終了させる時間はTch▲1▼、Tch▲2▼で示されている。 Thus by charging control of the secondary battery 53, the time to terminate the charging operation Tch ▲ 1 ▼, indicated by Tch ▲ 2 ▼. なお、充電開始時から充電期間監視手段107 ,206で設定されるタイマ設定時間Toutは、上記充電動作の終了時間Tch▲1▼、Tch▲2▼に比し適切な長時間を設定するのは周知のとおりである。 Note that the timer setting time Tout is set in the charging period monitoring means 107, 206 from the time of start of charging, the end time of the charging operation Tch ▲ 1 ▼, Tch ▲ 2 to set the appropriate long compared to ▼ is it is as well-known.
【0085】 [0085]
なお、上記定電圧充電モードにおいて維持される二次電池53の充電印加電圧HVは、定電流充電モードにより大略十分な充電が実施されその充電エネルギ量に基づいた高い電圧値であるので、その電圧値HVより所定電圧値だけ高電位の電圧値、すなわち、第2の電圧値HHVを越えた高電位の電圧値を電池に印加すると、二次電池53を過充電したり短絡故障を生じさせるような危険がある。 Incidentally, the charging applied voltage HV of the secondary battery 53 is maintained in the constant voltage charging mode are the high voltage value based on the charge amount of energy is sufficient charge is carried out generally by the constant current charging mode, the voltage thereof voltage value of the high than the value HV predetermined voltage potential value, i.e., when the voltage value of the high potential across the second voltage value HHV applied to the battery, as to produce a short circuit fault or over-charging the secondary battery 53 such there is a danger.
【0086】 [0086]
図6は、二次電池53を充電するために上記第2の電圧値HHVを越えた高電位の電圧が電池に印加しないようにするための充電印加電圧抑制回路300を示しており、この回路には、図1に示される受電用整流回路60の出力と電流監視抵抗器54との間に、所定の電位を越える電圧を抑制できる回路が追加されている。 Figure 6 shows a charging applied voltage suppression circuit 300 for high-potential voltage across the second voltage value HHV is prevented from applying to the battery to charge the secondary battery 53, the circuit to, between the output and the current monitoring resistor 54 of the power receiving rectifying circuit 60 shown in FIG. 1, the circuit capable of suppressing a voltage exceeding a predetermined voltage is added.
【0087】 [0087]
301は充電印加電圧抑制トランジスタであり、ゲート印加電圧に応じた出力電圧が電流監視抵抗器54を通して二次電池53に印加される。 301 is a charging applied voltage suppression transistor, the output voltage corresponding to the gate application voltage is applied through a current monitoring resistor 54 to the secondary battery 53. 305は、カソード電極からアノード電極に電流を流すときその両極端子間に一定の電位差を生じるツエナーダイオードであり、トランジスタ301の出力を抵抗器304と直列に接続することによりそのカソード電極端子電圧を基準電圧としている。 305 is a Zener diode to produce a predetermined potential difference between the Ryokyokutanko when current flows from the cathode electrode to the anode electrode, reference the cathode terminal voltage by connecting the output of transistor 301 to a resistor 304 in series It is the voltage.
【0088】 [0088]
309は差動増幅器であり、その一方の入力Cは、トランジスタ301の出力電圧を抵抗器307および308を直列接続した接続点に接続され、他の一方の入力Dは、ツエナーダイオード305のカソード電極端子に接続した可変抵抗器306の中間端子に接続されている。 309 is a differential amplifier, the input C of one of which is connected a resistor 307 and 308 the output voltage of the transistor 301 to the connection point connected in series, the input D of the other hand, the cathode electrode of the Zener diode 305 It is connected to an intermediate terminal of variable resistor 306 connected to the terminal.
【0089】 [0089]
これにより、差動増幅器309からは、ツエナーダイオード305に基づく基準電圧値に予め設定された可変抵抗器306の抵抗値分割比を乗じた電圧値と、トランジスタ301の出力電圧値を二つの抵抗器307,308の抵抗値の比で分割した電圧値との差電圧が、増幅率Aだけ増幅されて出力される。 Thus, the differential amplifier 309, the Zener voltage value obtained by multiplying the resistance division ratio of the variable resistor 306 which is previously set to a reference voltage value based on the diode 305, two resistors the output voltage value of the transistor 301 differential voltage between the voltage value divided by the ratio of the resistance values ​​of 307, 308, is amplified and output by the amplification factor a.
【0090】 [0090]
しかし、差動増幅器309の出力端子は抵抗器310とダイオード311を介してトランジスタ302のソース電極に接続されているので、トランジスタ302のゲート電極にはソース電極電圧より低い電圧は印加されない。 However, since the output terminal of the differential amplifier 309 is connected to the source electrode of the transistor 302 through a resistor 310 and a diode 311, a voltage lower than the source electrode voltage to the gate electrode of the transistor 302 is not applied.
【0091】 [0091]
トランジスタ301のゲート電極は、トランジスタ302のドレイン電極と接続されているので、差動増幅器309の入力Dに印加するための可変抵抗器306の抵抗値分割比を上記第2の電圧値HHVに相当する差動増幅器309の入力Cの電圧値と等しくなるように設定することにより、受電用整流回路60の出力が上記第2の電圧値HHVより大きいときでもそれ以上の高電圧を二次電池53に印加しないよう抑制することができる。 The gate electrode of the transistor 301, because it is connected to the drain electrode of the transistor 302, corresponds to the resistance value dividing ratio of the variable resistor 306 for applying to the input D of the differential amplifier 309 to the second voltage value HHV differential amplifier by setting that to be equal to the voltage value of the input C of 309, power receiving rectified output is the second voltage value HHV larger when any secondary battery more high voltage 53 of circuit 60 it can be suppressed so as not to apply to.
【0092】 [0092]
図7は、受電用整流回路60の出力電圧とトランジスタ302のゲート印加電圧V およびドレイン電圧V との関連を示している。 Figure 7 shows the relationship between the applied gate voltage V G and drain voltage V D of the output voltage and the transistor 302 of the power receiving rectifying circuit 60.
差動増幅器309の出力は、その入力Dの電圧値が上記第2の電圧値HHVに相当するときの他の入力Cの電圧値と等しくなるよう設定されているので、受電用整流回路60の出力電圧と上記第2の電圧値HHVとの差電圧が増幅される。 The output of the differential amplifier 309, the voltage value of the input D is set to be equal to the voltage value of the other input C when corresponding to said second voltage value HHV, the power receiving rectifier circuit 60 output voltage and the differential voltage between the second voltage value HHV is amplified.
【0093】 [0093]
受電用整流回路60の出力電圧が上記第2の電圧値HHVより大きいと、差動増幅器309の出力V AMPはその差電圧に比例した正出力となり、上記第2の電圧値HHVより小さいとその差電圧に比例した負出力となる。 The output voltage of the power receiving rectifier circuit 60 is greater than the second voltage value HHV, the output V AMP of the differential amplifier 309 becomes positive output proportional to the difference voltage, the second voltage value HHV smaller than its a negative output proportional to the differential voltage.
【0094】 [0094]
しかし、差動増幅器309の出力V AMPが負出力になる条件においては、その出力が、抵抗器310とダイオード311とを介してトランジスタ302のソース電極と共通に二次電池53の負電極側に接続されているため、ダイオード311が導通して差動増幅器309の出力V AMPは零電位になる。 However, in the condition where the output V AMP of the differential amplifier 309 becomes negative output, the output of the resistor 310 and the diode 311 and the source electrode of the transistor 302 via the negative electrode side of the common secondary battery 53 because it is connected, the output V AMP of the differential amplifier 309 diode 311 conducts is zero potential.
【0095】 [0095]
トランジスタ302のゲート電極には差動増幅器309の出力V AMPが印加されている。 Output V AMP of the differential amplifier 309 to the gate electrode of the transistor 302 is applied. このため、受電用整流回路60の出力電圧が上記第2の電圧値HHVより小さいときにはトランジスタ302は非導通であり、そのドレイン電極の電位V は、抵抗器303を介して受電用整流回路60の出力電圧にほぼ等しい電圧となる。 Therefore, when the output voltage of the power receiving rectifier circuit 60 is smaller than the second voltage value HHV the transistor 302 is non-conductive, the potential V D of the drain electrode, rectification receiving via a resistor 303 circuit 60 a voltage approximately equal to the output voltage.
【0096】 [0096]
また、受電用整流回路60の出力電圧が上記第2の電圧値HHVより大きいときには、トランジスタ302は導通するが、その導通による抵抗器303を介してトランジスタ302に流れるドレイン電流は、上記受電用整流回路60の出力電圧と第2の電圧値HHVとの差電圧値に比例する。 Further, when the output voltage of the power receiving rectifier circuit 60 is greater than the second voltage value HHV is the transistor 302 conducts, the drain current flowing to the transistor 302 via the resistor 303 due to the conduction, the power receiving rectifier proportional to the differential voltage value between the output voltage of the circuit 60 and the second voltage value HHV.
【0097】 [0097]
したがって、抵抗器303の両端における電位差はトランジスタ302の導通の度合いに比例して流れるドレイン電流値に比例し、ドレイン電極の電位V は、上記受電用整流回路60の出力電圧から上記抵抗器303の両端に生ずる電位差だけ減じた電位となる。 Thus, potential difference across the resistor 303 is proportional to the drain current flowing in proportion to the degree of conduction of the transistor 302, the potential V D of the drain electrode, the resistor from the output voltage of the power receiving rectifier circuit 60 303 the only reduced potential difference generated across the.
【0098】 [0098]
また、上記受電用整流回路60の出力電圧が上記第2の電圧値HHVより大きいとき、上記ドレイン電極の電位V が一定の電位となるように、差動増幅器309の増幅度を設定することができる。 Further, when the output voltage of the power receiving rectifier circuit 60 is greater than the second voltage value HHV, as the potential V D of the drain electrode is constant potential, setting the amplification degree of the differential amplifier 309 can.
【0099】 [0099]
図8は、受電用整流回路60の出力電圧とトランジスタ301のソース電位、すなわち、二次電池53に印加して充電するための充電電圧V CHとの関係を示している。 8, the source potential of the output voltage and the transistor 301 of the power receiving rectifier circuit 60, that is, the relationship between the charging voltage V CH for charging is applied to the secondary battery 53.
【0100】 [0100]
トランジスタ301のゲート電極は、トランジスタ302のドレイン電極の電位V が印加されるので、そのソース電位、即ち充電電圧V chは二次電池53の充電開始直後の低電圧値LVから上記第2の電圧値HHVまでの受電用整流回路60の出力電圧は抑制せずに、上記第2の電圧値を越えた受電用整流回路60の出力電圧に対しては、上記第2の電圧値HHVを少なくとも越える充電電圧を二次電池53に印加しないように制御することができる。 The gate electrode of the transistor 301, the potential V D of the drain electrode of the transistor 302 is applied, the source potential, i.e. the charge voltage V ch is from a low voltage value LV immediately after start of charging the secondary battery 53 to the second without the output voltage of the power receiving rectifier circuit 60 for the voltage value HHV suppression, for the output voltage of the power receiving rectifier circuit 60 exceeds the second voltage value, at least the second voltage value HHV the charging voltage exceeding can be controlled so as not to applied to the secondary battery 53.
【0101】 [0101]
図9は、インバータ回路20で発生される交流電圧の例であり、T (例えば2秒)の期間は例えば10KH の交流電圧を連続してバースト的に発生させ、次のT (例えば0.5秒)の期間は交流電圧の発生を停止させていて、そのT とT を交互に繰り返している。 Figure 9 is an example of an AC voltage generated by the inverter circuit 20, T the period of 0 (e.g., 2 seconds) will generate a burst manner to continuously alternating voltage of, for example 10KH Z, following T 1 (e.g. period of 0.5 second) have to stop the generation of the AC voltage, and repeat the T 0 and T 1 alternately.
【0102】 [0102]
このような交流電圧を体外側の送電用送電用コイル31に印加し、生体の皮膚70と植え込み機器ケース51を介して体内側の受電用イル52で受け、受電した交流電磁界により生成した交流電圧が植え込み機器に内蔵された受電用整流回路60により直流に変換されてT の期間二次電池53を充電する。 Such an alternating voltage is applied to electric power transmission power transmission coil 31 of the extracorporeal, received by the power receiving yl 52 of the body side via the living skin 70 and implantable device case 51, generated by the power receiving the alternating electromagnetic field alternating voltage charges the period rechargeable battery 53 is converted into direct current by the power receiving rectifier circuit 60 incorporated in the implantable device T 0.
【0103】 [0103]
実施形態によれば、生体内に植え込まれた電池に対して体外側から交流電磁界を間欠的に発生させて経費充電を実施するのに、体外側からの充電開始コマンドにより生体内の植え込み機器が充電異常監視検出手段、充電情報監視手段、充電エネルギ抑制手段を活性状態にして充電のための交流電磁界の発生を停止している期間に体内電池の充電監視制御情報を体外側に送信し、その情報をもとに充電制御を行うようにしたことにより、充電のための交流電磁界の受電に係わる生体内の植え込み機器の各種異常の発生を的確に検出することができると共に体外充電器に充電動作の停止要求情報を送信することができる。 According to the present embodiment, although the external side of the implanted cells in the body by intermittently generate an alternating electromagnetic field to implement cost charging, in vivo the charging start command from the extracorporeal implantation device charging abnormality monitoring detection means, charging information monitoring unit, a charge monitoring control information in the body cells from the body side to the period in which to stop the generation of the alternating electromagnetic field for charging with the charging energy suppression means in the active state extracorporeal together by the transmitted and to control charging based on the information, it is possible to accurately detect the various abnormality of the AC implantation device in vivo according to the power receiving electromagnetic field for charging it is possible to transmit a stop request information of the charging operation the charger. その結果、生体内に植え込まれた電池の充電動作を安全に行うことができる。 As a result, it is possible to safely perform a charging operation of a battery implanted in the body.
【0104】 [0104]
そして、電池の電圧を基準として定電流充電を行い、所定の電圧に上昇した後その電圧を基準とした定電圧充電を行う充電制御を容易に実施することができるので、電池の内部インピーダンスにより満了充電量の差が生じるなどのおそれがない。 Then, a constant current charging voltage of the battery as a reference, since the charge control for constant voltage charging on the basis of its voltage was increased to a predetermined voltage can be easily carried out, expire by the internal impedance of the battery there is no possibility of such differences in charge amount occurs.
【0105】 [0105]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば 、体外充電器が充電動作を停止する場合に充電停止コマンドを体外側から送信するようにすることにより、生体内に植え込まれ機器は充電モード動作を解除することができ、充電モード動作に係わる手段を非活性状態にすることができるので、植え込み機器の制御に要する実行処理量を低減することができる。 According to the present invention, by so transmitting the charge stop command if the external charger to stop charging operation from outside the body, the device implanted in the body may terminate the charge mode operation , it is possible to means related to the charge mode operation in an inactive state, it is possible to reduce the execution amount of processing required to control the implantation instrument.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の心臓ペースメーカ装置の実施の形態の全体構成図である。 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a cardiac pacemaker device of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態の生体植え込み機器と体外充電器の充電制御動作を示すブロック図である。 2 is a block diagram illustrating a charging control operation of the biological implantation equipment and external charger according to the embodiment of this invention.
【図3】本発明の実施の形態の充電モード動作を示す流れ図である。 3 is a flow diagram illustrating a charge mode operation of the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態の充電動作を示す流れ図である。 Is a flow chart illustrating the charging operation of the embodiment of the present invention; FIG.
【図5】本発明の実施の形態の充電特性と充電方法を示す線図である。 5 is a graph showing the charging properties and charging method according to the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施の形態の充電エネルギ抑制回路の回路図である。 6 is a circuit diagram of a charging energy suppression circuit of the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施の形態の充電エネルギ抑制回路の特性を示す線図である。 7 is a graph showing the characteristics of the charging energy suppression circuit according to the embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施の形態の充電エネルギ抑制回路の特性を示す線図である。 8 is a graph showing the characteristics of the charging energy suppression circuit according to the embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施の形態の充電用交流電磁界(電圧)を例示する線図である。 9 is a diagram illustrating a charging alternating electromagnetic field (voltage) of the embodiment of the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 体外充電器50 植え込み機器53 二次電池55 主制御回路103 充電異常検出手段104 充電制御動作105 電池充電情報読み取り動作106 充電監視情報300 充電エネルギ抑制回路 1 external charger 50 implantable device 53 rechargeable battery 55 main control circuit 103 charge abnormality detecting means 104 charging control operation 105 battery charge information reading operation 106 charge monitoring information 300 charging energy suppression circuit

Claims (7)

  1. 体外で発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器と、前記交流電磁界を経皮送信して前記生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器とを有する生体植え込み装置において、 AC electromagnetic field generated outside the body transdermally receive performs charging, transdermal transmission and biological implantation device including a rechargeable battery for supplying electrical energy to the device to be implanted in the body, the alternating electromagnetic field in vivo implantation device having a external charger for charging from outside the secondary battery of the biological implantation device by,
    前記生体植え込み機器が、 The biological implantation equipment,
    前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、 Has a charge mode for receiving the charging of the secondary battery, and a non-charging mode that does not accept charge,
    前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、 Receiving a charge start command from the external charger, a transition from the non-charging mode to the charge mode,
    前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、 Receiving a charge stop command from the external charger, a transition from the charging mode to a non-charging mode,
    前記充電停止コマンドは、前記生体植え込み機器から受信する充電監視情報に基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする生体植え込み装置。 It said charging stop command, the biological implantation device which comprises a charge stop command which the external charger based on the charge monitoring information received from the biological implantation instrument is issued is determined to stop the charging.
  2. 前記体外充電器による前記充電停止コマンドの発行は、充電異常と判断した充電強制終了と充電正常と判断した充電正常終了とを含むことを特徴とする請求項1記載の生体植え込み装置。 The issuance of said charging stop command by external charger, biological implantation apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a charging successful and it is determined that the normal charging and determines the charging abnormal charging terminated.
  3. 前記充電異常は、前記充電開始コマンドの発行時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合、前記生体植え込み機器から充電停止要求のインバリッド情報を受信した場合、前記生体植え込み機器から受信する二次電池の充電情報の値が指定外となる回数が所定回連続した場合、を含むことを特徴とする請求項2記載の生体植え込み装置。 It said charging abnormality, if time-out of the charging period monitoring timer, which starts counting at the time of issuance of the charging start command has occurred, when receiving an invalid information of the charging stop request from the biological implantation device, receiving from the biological implantation device If the number of times that the value of the charging information of the secondary battery is undesignated are continuously predetermined times, the biological implantation apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises a.
  4. 前記生体植え込み機器は、前記充電開始コマンドの受信時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電モードから非充電モードに変化することを特徴とする請求項1記載の生体植え込み装置。 The biological implantation device, if the time-out of the charging period monitoring timer, which starts counting upon receipt of the charging start command is generated, the non-charging mode wherein, without waiting for the charging stop command from the charging mode from the external charger biological implantation apparatus according to claim 1, wherein the change to.
  5. 前記生体植え込み機器は、前記二次電池及び/又は前記二次電池を充電するための前記生体植え込み機器内の充電回路の温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段が温度異常を検出した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電入力を切断することを特徴とする請求項1記載の生体植え込み装置。 The biological implantation apparatus has a temperature detecting means for detecting the temperature of the charging circuit in the living body implantable device for charging said rechargeable battery and / or the secondary battery, said temperature sensing means is abnormal temperature when detecting, the charging biological implantation apparatus according to claim 1, wherein the cutting the charging input without waiting for the stop command from the external charger.
  6. 体外充電器から発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器において、 AC electromagnetic field generated from the external charger to percutaneously receive performs charging, the biological implantation apparatus including a rechargeable battery for supplying electrical energy to the device to be implanted in the living body,
    前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、 Has a charge mode for receiving the charging of the secondary battery, and a non-charging mode that does not accept charge,
    前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、 Receiving a charge start command from the external charger, a transition from the non-charging mode to the charge mode,
    前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、 Receiving a charge stop command from the external charger, a transition from the charging mode to a non-charging mode,
    前記充電停止コマンドが、前記体外充電器に送信した充電監視情報に基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする生体植え込み機器。 Biological implantation apparatus said charging stop command, characterized in that it comprises a charge stop command which the external charger based on the charge monitoring information transmitted to the external charger is issued is determined to stop the charging.
  7. 交流電磁界を経皮送信して生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器において、 In vitro charger for charging a secondary battery of the biological implantation device from outside the AC electromagnetic field transdermally transmission,
    充電開始時に充電開始コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行し、 Percutaneously issues a charge start command to said biological implantation device when charging begins,
    前記生体植え込み機器から経皮受信する充電監視情報を監視して、充電を停止すると判断した場合に、充電停止コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行することを特徴とする体外充電器。 Wherein the biological implantation device monitors the charge monitoring information received transdermal, when a decision is made to stop the charging, external chargers, characterized in that the transdermal issuing the charging stop command to the biological implantation device.
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