JP4381817B2

JP4381817B2 - 静磁界を検出する方法および装置

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Publication number: JP4381817B2
Application number: JP2003563634A
Authority: JP
Inventors: カリン，ロン; テリー，バイケル・ビー; レインケ，ジェイムズ・ディー
Original assignee: Medtronic Inc
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Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2009-12-09
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Description

本発明は、包括的には埋め込み可能医療デバイスに関し、特に埋め込み可能医療デバイスにおける静磁界の検出に関する。

心臓ペースメーカは、１９６０年代に初めて人体に埋め込まれた。以来、電子分野および医療分野の両方における急速な進展の結果、医師は現在、例えば特にペースメーカ、カーディオバータ、ディフィブリレータ、神経刺激装置、および薬剤投与デバイスを含む広範な種類の体内埋め込み可能電子医療デバイスを利用することができる。何百万人もの患者が、これらのデバイスによる実績ある治療の恩恵を受けており、それらのデバイスによって命を助けられている人も多いだろう。

埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）は通常、人体内部の特定の器官または組織の近くに埋め込まれて、その器官または組織に対して治療を送出するようになっている。例えばペースメーカは、不整脈の心臓に対して小さな放電を送出することによって正常な調律の拍動を回復させるようになっている可能性がある。薬剤投与デバイスは、人体内部の様々な場所のいずれかに小量の治療薬を供給するようになっている可能性がある。ＩＭＤは、いったん埋め込まれると、何年も人体内部に留置される可能性がある。

開業医は、ＩＭＤを外科的に取り出さずに当該デバイスの性質を変えることが有益である場合が多いことに以前から気付いていた。したがって、磁気的にトリガされるスイッチをＩＭＤに組み込むことが一般的である。例えば、埋め込まれたペースメーカに小さな磁界をかけて、ペースメーカ内のスイッチを閉じることができる。閉じられたスイッチは、ペースメーカ内のバッテリーが、当該ペースメーカが無線周波数送信器からの信号を受信することを可能にする回路に電力を供給することを可能にする。次に、無線周波数送信器からの信号を用いて、ペースメーカをプログラムし直して、ペースメーカの１つまたは複数の性質（例えば、治療のための放電によって心臓に送出する電流の量）を変更するようにペースメーカをプログラムし直すことができる信号を送信することができる。ＩＭＤをプログラムし直すための侵襲的な手術の可能性を減らすだけでなく、磁気スイッチは、ＩＭＤが限られたバッテリー電力を保存することも可能にする。

しかしながら、ＩＭＤは、その動作を妨害する恐れのある磁界に曝される可能性がある。例えば、医師は、ＩＭＤが体内に埋め込まれている可能性のある患者を、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置を使用して検査することが望ましいと考えるかもしれない。ＭＲＩ装置は通常、患者の体、あるいは少なくともその一部の診断画像を作成するために磁界を用いる。これらの磁界は通常、通常０．２テスラ〜３テスラの範囲の静磁界と、２つの弱いパルス磁界、すなわち傾斜磁界および無線周波数パルス磁界とを含む。

ＭＲＩ装置によって生じる磁界は、ＩＭＤの危険な動作を生じる可能性がある。例えば、無線周波数パルス磁界は、ＩＭＤの構成部品をオーバーヒートさせ、患者体内の組織の損傷を招く。無線周波数パルス磁界はまた、組織を誤って刺激する可能性のある高い電流をＩＭＤ内に生じるとともに、ＩＭＤ内のセンサが患者の体内の状況をオーバーセンシングおよび／またはアンダーセンシングする原因となり、ＩＭＤに不適切な治療を行わせ、それによって患者の健康を危険に曝す可能性がある。別の例としては、パルス傾斜磁界は、ＩＭＤの検知回路に干渉して、ＩＭＤに不適切な治療を送出させる可能性がある。

本発明は、上述の１つまたは複数の問題を克服するか、あるいは少なくともその作用を軽減することを対象とする。
［発明の概要］
本発明の一態様では、埋め込み可能医療デバイスにおいて磁界を検出する装置が提供される。本装置は、磁界の少なくとも１つのベクトル成分に比例した少なくとも１つの信号を供給するようになっているセンサを備える。本装置はさらに、信号を受け取って、所定の量が所定のしきい値を超えると所定のアクションを行うようになっている回路を備える。

本発明の一態様では、埋め込み可能医療デバイスにおいて磁界を検出する方法が提供される。本方法は、センサを用いてシステム付近の磁界を検知することを含む。本方法はさらに、磁界の大きさを所定の大きさのしきい値と比較すること、および磁界の大きさが所定の大きさのしきい値を実質的に超えるとシステムに通知することを含む。

本発明は、以下の説明を参照し、添付図面とともに解釈することによって理解することができる。図面中、同様の参照符号により同様の要素を識別する。
本発明は様々な変更形態および代替形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態を図面に例として示し、本明細書中で詳細に記載している。しかしながら、本明細書中の特定の実施形態の記載は、本発明を開示した特定の形態に限定することは意図しておらず、逆に本発明は、添付の特許請求項により規定される本発明の精神および範囲に入る全ての変更形態、等価形態、および代替形態を網羅することを理解すべきである。

本発明の例示的な実施形態を以下で説明する。明確にするために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴を記載しているわけではない。当然ながら、そのような実際の実施形態のいかなる開発においても、様々な実施態様に特有の決定は、実施態様によって異なるであろう開発者の特定の目標、例えばシステム関連または業務関連の制約とのコンプライアンスを達成するように行わなければならないことが理解される。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかる可能性があるが、それでもなお、本開示の利益を受けた当業者には日常業務であることが理解されるだろう。

ここで図１を参照して、本発明の一実施形態によるシステム１０８の様式図を示す。本システム１０８は、患者１１２に外科的に埋め込まれた、埋め込み可能なカーディオバータ／ディフィブリレータ等の埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）１１０を含む。限定されるものではないが、ＩＭＤは、本発明の精神および範囲から逸脱することなくペースメーカ、神経刺激装置、または薬剤投与デバイスの形態をとってもよいことが当業者には理解されるだろう。

ＩＭＤ１１０は、密閉され生物学的に不活性なケーシング１１３に収容されていてもよい。本明細書中で使用する「密閉」という用語は、ウェブスターの辞典に定義されている標準的な用法に従い、空気および液体に対する密封を意味するものとして理解されるべきである。図１においてまとめて参照符号１１４で識別される１本または複数のリード線は、従来の方法でＩＭＤ１１０に電気的に結合しており、静脈１１８を介して患者の心臓１１６内に延びる。リード線１１４の略先端１１９付近には、電気的な心臓信号を受け取るか、または心臓１１６に電気ペーシング刺激を送出する１つまたは複数の露出された導電性電極（図示せず）が配置される。一実施形態において、ＩＭＤ１１０は、心臓１１６内の細動を減らす治療を施すことができる。

埋め込み可能医療デバイス１１０はまた、患者１１２から生理学的データを収集および記憶することができる。生理学的データには、血中酸素濃度、血圧、および心電図信号が含まれてよいが、これらに限定されるものではない。図１に関連して論じるＩＭＤ１１０は、患者１１２の心臓１１６に治療を施すようになっているデバイスを含むが、本発明はこれに限定されるものではない。代替的な実施形態において、本発明は、患者１１２体内の様々な場所のいずれかに埋め込まれて、患者１１２の１つまたは複数の器官または組織に対して様々な治療のいずれか１つを施すことができるＩＭＤにおいて用いることもできる。

ＩＭＤ１１０は、内部に配置された１つまたは複数のプロセッサによって制御されることができる。１本または複数のリード線１１４により患者１１２から収集した生理学的データに基づいて、ＩＭＤ１１０上のプロセッサは、患者１１２に治療を施すことを決めることができる。例えば、生理学的データは、プロセッサに、心臓１１６の拍動が不規則になっている可能性があることを示すことができる。その結果、プロセッサは、ＩＭＤ１１０に、リード線１１４を介して心臓１１６に電流を送出するように命令することができる。すると電流は、心臓１１６の拍動に規則的な調律を回復するように心臓１１６を刺激することができる。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置によって生じるような磁界は、ＩＭＤ１１０の正常な動作を妨害する可能性がある。例えば、磁界は、ＩＭＤ１１０の構成部品をオーバーヒートさせ、患者１１２の組織の損傷を招く可能性のある電流をＩＭＤ１１０内に生じる可能性がある。磁界はまた、ＩＭＤ１１０に不適切な治療を送出させる可能性がある。したがって、ＩＭＤ１１０内のプロセッサは、磁界の存在を検出すると安全モードに入ってもよい。限定されるものではないが、安全モードは、ＩＭＤ１１０内の構成部品への電力を低下させる、および／またはリード線１１４からの信号を監視することができる増幅器をオフにする等のタスクを含んでよい。以下、ＭＲＩ装置内で見られるような、ＩＭＤ１１０の正常な動作を妨害する可能性がある磁界を「ＭＲＩ磁界」と呼ぶ。限定されるものではないが、ＭＲＩ磁界はまた、０．２テスラ〜３テスラの範囲の静磁界、パルス傾斜磁界、無線周波数パルス磁界も含む可能性がある。しかしながら、この用語は、ＭＲＩ装置内で見られる磁界に限定されず、様々な環境のいずれか１つに見られる磁界を指すこともできることに留意すべきである。

ＭＲＩ装置によって生じるような磁界はＩＭＤ１１０の動作を妨害する可能性があるが、ＩＭＤ１１０にかかる全ての磁界が妨害的であるわけではないことに留意することが重要である。例えば、ＩＭＤ１１０を非侵襲的にプログラムする方法の１ステップとして、ＩＭＤ１１０に小さな磁界をかけてもよい。ＩＭＤ１１０をプログラムするために用いられる磁界のような、一般にＩＭＤ１１０の正常な動作を妨害しない磁界を以下、「プローブ磁界」と呼ぶ。しかしながら、上記の用語は、ＩＭＤ１１０をプログラムするために用いられる磁界に限定されず、様々な環境に見られる磁界も含むことができることが理解されるだろう。

非侵襲的なプローブ磁界と妨害となる可能性のあるＭＲＩ磁界とをさらによく区別するために、ＩＭＤ１１０は、一般にＭＲＩ装置内またはその付近に見られるような、特定の磁界強度しきい値を超える静磁界を検出するようになっていてよい。より詳細に後述するように、また本発明に従って、ＩＭＤ１１０は、妨害的なＭＲＩ磁界の存在を示す可能性のある静磁界の検出をＩＭＤ１１０が高い信頼性で行うことを可能にすることができる３次元ホール検出器を備える。ＩＭＤ１１０はさらに、３−Ｄホール検出器が生じる信号を用いて、安全モードに入ることが望ましいことをプロセッサに通知するようになっている１つまたは複数のデバイスを備えてもよい。ＩＭＤ１１０がＭＲＩ装置内で見られるような磁界に曝された際にＩＭＤ１１０に安全モードに入るように命令することによって、３−Ｄホール効果検出器は、ＩＭＤ１１０が、患者１１２に対する組織の損傷を減らすとともに、患者１１２に不適切な治療を施す可能性を減らすことを可能にすることができる。

次に図２を参照して、ＩＭＤ１１０の一実施形態の様式的な３次元図を示す。一実施形態において、ケーシング１１３は、コネクタ２０５と、プロセッサユニット２１０と、コンデンサパッケージ２１５と、ＩＭＤ１１０に電力を供給することができるバッテリー２２０とを含むが必ずしもこれらに限定されない様々な要素を含む可能性がある。ケーシング１１３内の要素は、様々な場所のいずれかに配置されることができる。コンデンサパッケージ２１５およびバッテリー２２０は、プロセッサユニット２１０に電気的に結合されていてもよい。リード線１１４は、コネクタ２０５を介して埋め込み可能医療デバイス１１０とインタフェースしてもよく、患者１１２の組織および／または内部器官、例えば心臓１１６を埋め込み可能医療デバイス１１０に電気的に接続することができる。

プロセッサユニット２１０は、心臓１１６からリード線１１４に沿って伝わり、コネクタ２０５を通って埋め込み可能医療デバイス１１０に入る電気心臓信号を検出および／または記録することができる。プロセッサユニット２１０は、電気心臓信号を用いて、遅いまたは異常な心拍等の心臓事象が起こったときを判定することができる。そのような心臓事象または他の条件に応答して、プロセッサユニット２１０は、コンデンサパッケージ２１５に蓄えられたエネルギーを放出し、このエネルギーをリード線２１４を介して心臓１１６へ送ることによって、心臓１１６に電気ペーシング刺激を与えることができる。コンデンサパッケージ２１５は、十分な電荷を蓄えて、電荷が放出されると心臓治療を行うことができる１つまたは複数のコンデンサ（図示せず）を備えることができる。

次に図３を参照して、本発明の一実施形態による、ＩＭＤ１１０内で用いることができるプロセッサユニット２１０の様式的なブロック図を示す。限定されるものではないが、プロセッサユニット２１０は、増幅器３１０、出力３２０、アンテナ３３５に結合された送信器／受信器３３０、ランダムアクセスメモリおよび読み出し専用メモリ（ＲＡＭ／ＲＯＭ）ユニット３４０、中央処理ユニット（ＣＰＵ）３５０、およびリード線インタフェース３６０等の部品を備えてもよい。リード線インタフェース３６０は、マルチプレクサの様に、リード線１１４とプロセッサユニット２１０の個々の電気部品との間に必要な接続を確立するように働く。しかしながら、図３に示されないクロックおよびＩ／Ｏデバイス等のさらなる部品を、本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなくプロセッサユニット２１０内に含んでもよいことが理解されるだろう。

一実施形態によれば、ＣＰＵ３５０は、リード線１１４を介して生理学的データを受け取るようになっていてもよい。リード線１１４によって送られるデータは、ＣＰＵ３５０に送られる前に増幅器３１０によって増幅されることができる電流または電圧の形態をとっていてもよい。一実施形態において、ＲＡＭ／ＲＯＭユニット３４０に記憶されているソフトウェアの制御下で動作するＣＰＵ３５０は、生理学的データを収集してＲＡＭ／ＲＯＭユニット３４０に記憶することができる。ＣＰＵ３５０は、生理学的データを用いて、出力３２０を介して患者１１２に治療を行うことが望ましいときを判定することができる。例えば、最近の心拍のタイミングを示すデータを用いて、不整脈の心拍を検出することができ、その場合、ＣＰＵ３５０は出力３２０に、リード線インタフェース３６０によりリード線１１４を介して心臓に送られることができる放電を行うように命令することができる。

時として、ＣＰＵ３５０を非侵襲的にプログラムすることが望ましい場合がある。例えば、医師は、より小さなまたは大きな放電により患者１１２の心臓不整脈を処置するために、より効果的な治療が得られると判断する場合がある。一実施形態において、送信器／受信器３３０は、アンテナ３３５を介して無線周波数（ＲＦ）信号を受信するようになっていてもよい。このＲＦ信号は、ＣＰＵ３５０を非侵襲的にプログラムするために用いることができる。しかしながら、送信器／受信器３３０は頻繁には用いられない可能性があるため、受信器３５０が信号を受信していないときにはこれをオフにすることによって受信器３５０が消費する電力を制限することができる。一実施形態によれば、プローブ磁界をかけて受信器３５０内のスイッチ（図示せず）を閉じることによって非侵襲的なプログラミングを可能にするために、受信器３５０に供給される電力を回復させてもよい。

増幅器３１０もまた、動作を妨害する場合があるＭＲＩ磁界に曝される可能性がある。例えば、一実施形態において、パルス無線周波数磁界等のＭＲＩ磁界は、増幅器３１０に送られる電流を生じる場合がある。これにより、ＣＰＵ３５０が増幅器３１０から受け取る情報を誤解し、出力がリード線１１４を介して患者１１２に不適切な電気刺激を送出する可能性があり、この刺激により、患者１１２の組織が損傷する可能性がある。したがって、一実施形態において、プロセッサユニット２１０は、送信器／受信器３３０をオンにするために用いられるようなプローブ磁界と、パルス傾斜磁界および無線周波数パルス磁界等の妨害的なＭＲＩ磁界の存在を示す可能性のある静磁界との両方を検出するようになっていてもよい磁界検出器３７０をさらに備えていてよい。磁界検出器３７０が静磁界の存在を検出した場合、磁界検出器３７０はＣＰＵ３５０に、安全動作モードに入るように命令するようになっていてもよい。

次に図４Ａを参照して、本発明の一実施形態による、磁界検出器３７０のより詳細なブロック図を提示する。磁界検出器３７０は、妨害する可能性のあるＭＲＩ磁界の存在を示す可能性のある静磁界が検出された場合にＣＰＵ３５０に通知するようになっているポート４１０を備えていてよい。一実施形態において、ポート４１０はさらに、１つまたは複数の接続部４２５（１）〜（３）を介してインタフェース４２０に結合されていてよい。一実施形態では、イネーブルライン４２５（１）、クロックライン４２５（２）、および検出ライン４２５（３）が、ポート４１０とインタフェース４２０間で信号を伝えてもよい。しかしながら、代替的な実施形態において、信号はポート４１０とインタフェース４２０の間で、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、任意数の接続部４２５（１）〜（３）に沿って送られてもよいことを理解すべきである。

一実施形態において、インタフェース４２０は、２つの検出回路４３０（１）〜（２）に結合されていてもよい。しかしながら、代替的な実施形態において、磁界検出器３７０は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、より多いまたは少ない数の検出回路４３０（１）〜（２）を含んでもよいことが理解されるだろう。明確にするために、インタフェース４２０を検出回路４３０（１）〜（２）に結合することのできる具体的な接続部を図４では１本の矢印４３５で表しているが、当業者には、例えばインタフェース４２０は、検出回路４３０（１）〜（２）の各要素への電力ならびに検出回路４３０（１）〜（２）が用いることのできる他の信号（以下で詳述する）を供給してもよいことが理解されるだろう。インタフェース４２０はまた、検出回路４３０（１）〜（２）から磁気検出ライン４３６およびＭＲＩ検出ライン４３７に沿って信号を受け取るようになっていてもよい。

一実施形態において、検出回路４３０（１）は、スイッチ４４３に結合されたＺフィールド（Z-field）センサ４４０を備えていてよい。Ｚフィールドセンサ４４０は、Ｚフィールドセンサ４４０の平面と垂直になった磁界を検出するようになっていてもよい。検出回路４３０（２）は、Ｚフィールドセンサ４４０の平面に略向かう２つの直交方向になった磁界を検出するようになっているＸＹフィールド（XY-field）センサ４４４を備えていてよい。一実施形態において、Ｚフィールドセンサ４４０およびＸＹフィールドセンサ４４４は、組み合わせられると、任意の向きの磁界の３つの直交するベクトル成分の強度を測定するようになっていてよい。したがって、一実施形態では、Ｚフィールドセンサ４４０およびＸＹフィールドセンサ４４４を用いて、任意の向きの磁界の大きさを測定することができる。

次に図４Ｂを参照して、磁界検出器３７０において用いることができるＺフィールドセンサ４４０およびＸＹフィールドセンサ４４４の様式的な図を示す。一実施形態において、Ｚフィールドセンサ４４０およびＸＹフィールドセンサ４４４は、当業者に既知の方法によって形成することができる。例えば、半導体シリコン基板に１つまたは複数の水平ホール検出器４７０（１）〜（３）を形成することができる。一実施形態において、この水平ホール検出器４７０（１）〜（３）はライン４７５（１）〜（３）および４７６（１）〜（３）を介して、水平ホール検出器４７０（１）〜（３）の平面に対して垂直の向きにある磁界の成分に略比例した電圧を供給するようになっていてよい。

一実施形態において、Ｚフィールドセンサ４４０は、矢印４８０によって示される磁界の１成分（以下Ｂ_Ｚと呼ぶ）に対して垂直の向きにある単一の水平ホール検出器４７０（１）で形成されていてよい。一実施形態において、ＸＹフィールドセンサ４４４は、互いに、およびＺフィールドセンサ４４０に対して直交の向きにある一対の水平ホール検出器４７０（２）〜（３）で形成されていてよい。一実施形態において、水平ホール検出器４７０（２）は、矢印４８１によって示される、水平ホール検出器４７０（２）の平面に対して垂直方向に向かう磁界の成分（以下Ｂ_Ｙと呼ぶ）を検出するようになっていてよい。その場合、水平ホール検出器４７０（３）は、矢印４８２によって示される、水平ホール検出器４７０（３）の平面に対して垂直方向に向かう磁界の成分（以下Ｂ_Ｘと呼ぶ）を検出するようになっていてよい。

図４Ａの参照に戻ると、検出回路４３０（１）のスイッチ４４３は、Ｚフィールドセンサ４４０からの信号を受け取るようになっている。一実施形態において、この信号は、Ｚフィールドセンサ４４０に対して略垂直方向に向かう磁界の成分の強度に関連する電圧を含む。スイッチ４４３は電圧を増幅器４４５に送り、この増幅器４４５は電圧を増幅して、増幅した電圧を電圧比較器４４７へ送ることができる。この電圧信号が所定のしきい値電圧を実質的に超える場合、電圧比較器４４７は、論理ハイ信号をインタフェース４２０へ送ることができる。例えば、一実施形態において、電圧比較器４４７は、Ｚフィールドセンサ４４０が１５ガウスのＢ_Ｚに曝された場合に、論理ハイ信号をインタフェース４２０へ送ることができる。代替的な実施形態において、論理ハイ信号は、Ｚフィールドセンサ４４０がプローブ磁界またはＭＲＩ磁界に曝された場合にインタフェース４２０へ送られてもよい。

一実施形態において、検出回路４３０（１）のスイッチ４４３はまた、Ｂ_Ｚに略比例する電圧を回路４３０（２）の増幅器４５０（１）に供給することができる。上述のように、検出回路４３０（２）のＸＹフィールドセンサ４４４は、Ｂ_ＸおよびＢ_Ｙに略比例する２つの電圧を生じることができる。一実施形態において、この２つの電圧は増幅器４５０（２）〜（３）に送られ、増幅器４５０（２）〜（３）はそれらの電圧をＢ_Ｘ、Ｂ_Ｙ、およびＢ_Ｚに略比例する電流Ｉ_Ｘ、Ｉ_Ｙ、およびＩ_Ｚに変換することができる。

Ｚフィールドセンサ４４０およびＸＹフィールドセンサ４４４が生じる電圧は、Ｂ_Ｘ、Ｂ_Ｙ、およびＢ_Ｚの方向に応じて正であっても負であってもよい。したがって、増幅器４５０（１）〜（３）は、正または負の電流Ｉ_Ｘ、Ｉ_Ｙ、およびＩ_Ｚを生じることができる。代替的な実施形態では、正の電流も供給され、電流Ｉ_Ｘ、Ｉ_Ｙ、およびＩ_Ｚを増幅器４５０（１）〜（３）から絶対値回路４５５（１）〜（３）へ送ることができるようになっており、絶対値回路４５５（１）〜（３）は電流の絶対値｜Ｉ_Ｘ｜、｜Ｉ_Ｙ｜、および｜Ｉ_Ｚ｜を生成することができる。一実施形態において、絶対値回路４５５（１）〜（３）は、１つまたは複数のバイポーラトランジスタ（図示せず）を含むトランスリニア回路であってよい。しかしながら、代替的な実施形態において、絶対値回路４５５（１）〜（３）は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当該技術分野で十分に確立された様々な手段のいずれか１つによって形成することもできる。

電流｜Ｉ_Ｘ｜、｜Ｉ_Ｙ｜、および｜Ｉ_Ｚ｜を磁界の大きさに略比例した単一の電流に変換するために、電流｜Ｉ_Ｘ｜、｜Ｉ_Ｙ｜、および｜Ｉ_Ｚ｜をベクトル値（マグニチュード）回路４６０に送ることができる。一実施形態において、ベクトル値回路４６０は、１つまたは複数のバイポーラトランジスタ（図示せず）を備える、当業者に既知のトランスリニア回路であってもよい。ベクトル値回路４６０は、電流｜Ｉ_Ｘ｜、｜Ｉ_Ｙ｜、および｜Ｉ_Ｚ｜のベクトル値に比例する、以下で定義することができる電圧Ｖ_Ｍを送信するようになっていてよい。

ベクトル値回路４６０は、電圧Ｖ_Ｍを電圧比較器４６５へ送ることができる。電圧信号がＭＲＩの静磁界に略対応するしきい値電圧を実質的に超えた場合、電圧比較器４６５は、信号ライン４３７を介して論理ハイ信号をインタフェース４２０へ送ることができる。例えば、電圧比較器４６５は、磁界検出器３７０が１７００ガウスの磁界に曝されると、論理ハイ信号をインタフェース４２０へ送ることができる。

例示的な実施形態によれば、検出回路４３０（１）〜（２）は、バッテリー（２２０）（図２に示す）から電力を引き出すことができる。結果として、検出回路４３０（１）〜（２）によって引き出された電力は、バッテリーの有効寿命を不都合にも減らす可能性があり、それによってＩＭＤ１１０を患者１１２体内に埋め込んでおくことができる期間を減らす。

図５は、検出回路４３０（１）〜（２）に供給される電力を管理するために用いることができるインタフェース４２０を示す様式的なブロック図を示す。より詳細に後述するように、一実施形態において、インタフェース４２０は、カウンタ５１０およびラッチ５２０に結合されてよい制御ユニット５００を備えていてよい。インタフェース４２０の制御ユニット５００は、イネーブルライン４２５（１）、クロックライン４２５（２）、および検出ライン４２５（３）に沿って、ポート４１０に結合されてよい。制御ユニット５００はまた、磁気検出ライン４３６およびＭＲＩ検出ライン４３７、ならびにライン４３５によって、検出回路４３０（１）〜（２）に結合されてよい。

図６は、本発明の一実施形態による、インタフェース４２０が、磁界検出器３７０に供給される電力を管理することができる一方法を示すフロー図を示す。ポート４１０は、イネーブルライン４２５（１）を介してインタフェース４２０の制御ユニット５００へ論理ハイ信号を送ることによって、磁気検出サイクルを定期的に使用可能にすることができる（６００）。例えば、一実施形態において、ポート４１０は、約１秒に１回、制御ユニット５００を使用可能にすることができる（６００）。すると制御ユニット５００は、比較器４４７からの、検出回路４３０（１）から磁気検出ライン４３６に沿って送られてくる可能性のある信号を調べることができる（６０５）。この信号が論理ハイであり、Ｚフィールドセンサ４４０が磁界を検出した可能性があることを示す場合、制御ユニット５００は、カウンタ５１０をクリアすることができる（６１０）。より詳細に後述するように、カウンタ５１０は、連続した磁気の非検出回数をカウントするようになっていてもよい。次に制御ユニット５００は、磁界が検出されたことを示すようにラッチ５２０をセットして（６１５）、検出回路４３０（２）の電源をオンにすることができる（６２０）。

次に一実施形態において、検出回路４３０（１）のＺフィールドセンサ４４０および検出回路４３０（２）のＸＹフィールドセンサ４４４を用いて、磁界の大きさを概算測定することができる。磁界の大きさがＭＲＩの静磁界のしきい値、例えば１７００ガウスを実質的に超える場合（６２５）、インタフェース４２０の制御ユニット５００が、論理ハイ信号をライン４２５（３）を介してポート４１０へ返すこと（６３５）によってポート４１０に通知することができる（６３０）。インタフェース４２０は次に、検出回路４３０（２）の電源をオフにし（６３２）、磁気検出サイクルを終了する（６３５）。磁界の大きさがＭＲＩの静磁界のしきい値、例えば１７００ガウスを実質的に超えない場合（６２５）、インタフェース４２０の制御ユニット５００は、検出回路４３０（２）の電源をオフにし（６３２）、論理ロー信号をポート４１０へ送ることによって磁気検出サイクルを終了することができる（６３５）。

磁界が検出されない場合（６０５）、それは必ずしも、磁界が存在しないことを示すものではない。例えば、Ｚフィールドセンサ４４０は、Ｚフィールドセンサ４４０の平面に対して平行な向きにある磁界に対する感度が低く、よってライン４３６に沿ってインタフェース４２０の制御ユニット５００へ、磁界が検出されていないことを示す論理ロー信号を誤って返す可能性がある。誤った論理ロー信号が制御ユニット５００に送られる可能性を減らすために、一実施形態において、制御ユニット５００はラッチ５２０を調べることができる（６３８）。ラッチ５２０がセットされておらず、磁界が以前の磁気検出において選択されたサイクル数の間検出されていないことを示す場合、制御ユニット５００は一実施形態において、検出ライン４２５（３）に沿ってポート４１０へ論理ロー信号を返し（６３５）、磁気検出サイクルを終了することができる。

インタフェース４２０の制御ユニット５００は、ラッチ５２０がセットされている可能性があると判定した場合（６３８）、一実施形態において、検出回路４３０（１）による磁界の最後の検出（６０５）から実質的に終了した磁気検出のサイクル数をカウントすることができるカウンタ５１０をインクリメントすることができる（６４０）。インタフェース４２０の制御ユニット５００が、カウンタ５１０の値が所定の値Ｎよりも低いと判定し（６４５）、最近の磁気検出サイクル中に磁界が検出されたことを示す場合、インタフェース４２０は一実施形態において、ＭＲＩ検出シーケンスを開始することができる（６２０）。例えば、一実施形態において、磁界がいったん検出されると（６０５）、インタフェース４２０は検出（６０５）後に、ＭＲＩの静磁界の存在の確認（６２５）を磁気検出サイクル数の所定値Ｎ＝８にわたって継続することができる。

しかしながら、制御ユニット５００は、カウンタ５１０が所定の値Ｎを実質的に超えたことを判定し（６４５）、約Ｎ回の磁気検出サイクルのあいだ磁界が検出されていないことを示すことができる（６０５）。次に制御ユニット５００は、一実施形態において、カウンタ５１０をクリアし（６５０）、ラッチ５２０を解除し（６５５）、検出回路４３０（２）の電源をオフにし（６６０）、制御をポート４１０に戻して磁気検出サイクルを終了することができる（６３５）。検出回路４３０（２）の電源をオフにすること（６６０）によって、制御ユニット５００は、バッテリー２００の限られた電力を保存することができ、それによって、ＩＭＤ１１０の動作寿命を実質的に延ばすことができる。

上述の方法は、ＭＲＩ装置内で見られるような磁界がＩＭＤ１００を誤動作させ、患者１１２に害を与える可能性を実質的に減らすことができる。ＭＲＩ装置内で受けるような磁界が存在する可能性を通知されると（６３０）、ポート４１０は一実施形態において、ＩＭＤ１１０が誤作動する可能性を実質的に減らすことのできる安全モードに入るようにＩＭＤ１１０に命令することができる。安全モードは例えば、ＩＭＤ１１０において磁界によって発生し、組織を誤って刺激するとともに、ＩＭＤ１１０内のセンサに患者の体内の状態をオーバーセンスおよび／またはアンダーセンスさせ、ＩＭＤ１１０に不適切な治療を行わせる可能性のある高い電流を減らすようになっている手段を含んでよい。限定されるものではないが、安全モードは、ＩＭＤ１１０内の構成部品への電力を減らす、および／またはリード線１１４からの信号を監視することができる増幅器をオフにする等のタスクを含んでよい。内因性心調律が低いかまたはない患者の場合、安全モードは、ペーシング治療を所定の低いレートで行うことができる。

ＩＭＤ１１０は、磁界が検出されなくなると安全モードを出ることができる。例えば、患者１１２がＭＲＩ室を出ると、磁界検出器３７０はＣＰＵ３５０に、安全モードをオフにして通常動作に戻るように命令することができる。ＩＭＤ１１０はまた、タイムスタンプ付きの診断情報を供給して、高い磁界の存在がいつ検出されたかを示してもよい。この診断情報は、ＭＲＩスキャンが検知または刺激しきい値に影響を及ぼしたか、あるいは患者１１２が日常生活で直面した他の環境が患者を高い磁界に曝したかを保健専門家が判断するのを助けることができる。

本発明は変更され、本明細書中の教示の利益を得た当業者には明らかである、異なるが等価な方法で実施されることができるため、上で開示した特定の実施形態は例示に過ぎない。さらに、特許請求の範囲の記載を除いて、本明細書中に示した構造または設計の詳細に限定することは意図されていない。したがって、上記に開示した特定の実施形態は、変更または修正されることができ、そのような変形はすべて本発明の範囲および精神に入るものとみなされることは明らかである。したがって、本明細書中で求める保護は、特許請求の範囲に記載される通りである。

本発明の一実施形態による埋め込み可能医療デバイスを概略的に示す図である。本発明の一実施形態による、図１のシステムにおいて使用することができる埋め込み可能医療デバイスの３次元分解図を示す。本発明の一実施形態による、図２に示した埋め込み可能医療デバイスにおいて使用することができるプロセッサユニットの様式的なブロック図を示す。本発明の一実施形態による、図３に示したプロセッサユニットにおいて使用することができる磁界検出器の様式的なブロック図を示す。本発明の一実施形態による、図３に示したプロセッサユニットにおいて使用することができる磁界検出器の様式的なブロック図を示す。本発明の一実施形態による、図４Ａおよび図４Ｂに示した磁界検出器において用いることができるインタフェースの様式的なブロック図を示す。本発明の一実施形態による、図４Ａおよび図４Ｂに示した磁界検出器によって使用されることができる方法を示すフロー図を示す。

Claims

埋め込み可能な医療素子、
センサ、
を備え、
埋め込み可能な医療素子（110）内に配置されたセンサ（440）によって提供された信号の第１の部分を受信するようにされた第１の検知回路（430（1））であって、当該センサ（440）が、磁気共鳴画像化装置の存在を検知するようにされるもの、
前記信号の少なくとも第２の部分を受信するようにされた第２の検知回路（430（2））、
を更に備え、
前記第１の部分から導かれる（derived）第１の選択された量（quantity）が、第１の選択された値を超えるときに、前記第１の検知回路（430（1））から第１の通知を受信し、前記第２の部分から導かれる第２の選択された量が、実質的に、第２の選択された値を超えるときに、前記第２の検知回路（430（2））から第２の通知を受信するようにされるインターフェース（420）を備え、
前記当該インターフェースが、前記第２の選択された量が、実質的に前記第２の選択された値を超えるときに、前記埋め込み可能な医療素子（110）内のプロセッサ・ユニット（210）に通知するようにようにされ、
前記インターフェース（420）が、前記第１の選択された量が実質的に前記第１の選択された値を超えるという、前記第１の検知回路（430（1））からの前記第１の通知に引き続いて、前記第２の検知回路（430（2））に電力を提供するようにされる、
ことを特徴とする装置。
前記信号が、前記磁気共鳴画像化装置によって生成された磁界の第１、第２、及び、第３のベクトル成分に比例する、第１、第２、及び、第３の電圧を含む、請求項１に記載の装置。
前記センサが、第１、第２、及び、第３の電圧を提供するようにされた、第１、第２、及び、第３のホール検知器（470（1-3））を備える、
請求項２に記載の装置。
前記第２の検知回路が、第１、第２、及び、第３の電圧を受信し、それらを、第１、第２、及び、第３の電流に変換するようにされた、３つの増幅器（450（1-3））を備える、
請求項３に記載の装置。
前記第２の検知回路が、更に、前記第１、第２、及び、第３の電圧のベクトル値を計算するようにされたベクトル値回路（460）を含む、
請求項４に記載の装置。
前記第２の選択された量がベクトル値である、請求項５に記載の装置。
前記第２の選択された値が、ほぼ1700ガウスの磁界によって前記第２の検知回路の中で生成される前記ベクトル値とほぼ等しい、請求項６に記載の装置。
コンピュータ及び当該コンピュータに接続されたセンサによって実行される、埋め込み可能な医療素子（110）を制御する方法であって、
制御装置が、埋め込み可能な医療素子（110）の近傍の磁界の第１、第２、及び、第３の成分に比例する、第１、第２、及び、第３の信号を検知する３軸センサ（444）を作動させるステップであって、当該磁界の第２及び第３の成分が、当該磁界の第１の成分にほぼ直交するものであり、当該磁界の第２及び第３の成分が、互いにほぼ直交するものであり、
制御装置が、前記第１の信号から第１の量を導き出すステップ、
制御装置が、第１の検知回路を用いて、前記第１の量を、第１の選択された値と比較するステップ、
制御装置が、第２の検知回路を用いて、前記第１、第２、及び、第３の信号から導き出された第２の量を、第２の選択された値と比較するステップであって、当該第２の検知回路が、前記第１の量が実質的に前記第１の選択された値を超える、という通知に引き続いて使用可能とされる（enabled）ものであり、及び、
前記第２の量が、実質的に前記第２の選択された値を超えるときに、前記埋め込み可能な医療素子（110）内の処理ユニット（210）に、安全モードに入るように、制御装置が通知するステップ、
を含み、
前記第２の検知回路（430（2））を使用可能とすることが、電力を前記第２の検知回路（430（2））に供給することを含むことを特徴とする方法。
制御装置が、前記第１の量を、前記第１の選択された値と比較するステップが、制御装置が、前記第１の量を、１７ガウスより大きい磁界によって前記第１の検知回路の中において生成されるであろう前記第１の量の値と比較することを含む、請求項８に記載の方法。
制御装置が、前記第１、第２、及び、第３の信号から前記第２の量を導き出すステップが、制御装置が、前記第１、第２、及び、第３の信号を組み合わせて、ベクトル値を形成することを含む、請求項８に記載の方法。
制御装置が、前記第２の量を、前記第２の選択された値と比較するステップが、制御装置が、前記ベクトル値を、１７００ガウスの磁界によって前記第２の検知回路（436（2））の中で生成されるであろう前記ベクトル値と比較することを含む、請求項１０に記載の方法。