JP5405848B2

JP5405848B2 - Visual reproduction assist device

Info

Publication number: JP5405848B2
Application number: JP2009032792A
Authority: JP
Inventors: 健三鐘堂
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-02-16
Also published as: JP2010187747A

Description

本発明は患者の視覚の一部又は全部を再生する視覚再生補助装置に関する。 The present invention relates to a visual reproduction assisting device that reproduces part or all of the vision of a patient.

近年、失明治療技術の一つとして、複数の電極が形成された基板を有する体内装置を体内に埋植し、網膜を構成する細胞を電気刺激して視覚の再生を試みる視覚再生補助装置の研究がされている。このような視覚再生補助装置は、例えば、体外装置を用いて撮像された映像を所定の信号に変換して体内に設置された体内装置に送信し、電極から電気刺激パルス信号を出力して網膜を構成する細胞を電気刺激することにより、視覚の再生を試みる装置がある（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, as one of the techniques for treating blindness, research on visual regeneration assisting devices that attempt to regenerate vision by implanting in-vivo devices with a substrate on which multiple electrodes are formed and electrically stimulating cells that make up the retina Has been. Such a visual reproduction auxiliary device converts, for example, an image captured using an extracorporeal device into a predetermined signal and transmits it to an in-vivo device installed in the body, and outputs an electrical stimulation pulse signal from the electrode to output the retina. There is a device that attempts to regenerate vision by electrically stimulating the cells that make up (see, for example, Patent Document 1).

特開２００７−０４４３２３号公報JP 2007-044323 A

このような装置では、体外装置から送られてくる電気刺激パルス信号用のデータを用いて多数の電極から電気刺激パルス信号を各々出力して網膜を構成する細胞を電気刺激するため、体外装置からの情報（信号）を受信し処理を行うとともに、各電極に電気刺激パルス信号を分配する機能が必要となる。このため、特許文献１のような装置においては、患者眼に直接設置する部分をできるだけ小型化するために、複数の制御部に各々機能を分担させるようにし、電極に直接繋がる制御部と他の制御部とを導線にて接続するようにしている。この場合、制御部間を繋ぐ導線は電極指定信号用、刺激信号送信用等の複数の導線が必要となる。このような導線は体内における限られたスペースに効率よく収めるために束ねられて用いられる。 In such a device, since the electrical stimulation pulse signal is output from a number of electrodes using the electrical stimulation pulse signal data sent from the extracorporeal device, the cells constituting the retina are electrically stimulated. The information (signal) is received and processed, and the function of distributing the electrical stimulation pulse signal to each electrode is required. For this reason, in an apparatus like patent document 1, in order to make the part directly installed in a patient's eye as small as possible, it is made to share a function in each of a plurality of control parts, and a control part directly connected to an electrode and other parts The control unit is connected to the control line. In this case, the conducting wire connecting the control units requires a plurality of conducting wires for electrode designation signal and stimulation signal transmission. Such conductive wires are bundled and used in order to efficiently fit in a limited space in the body.

しかしながら、信号を伝達するための複数の導線を束ねて用いた場合、線間容量が存在するため、１つの刺激信号において正負が切換えられる電気刺激パルス信号では、切換え時の電位変化により意図しない経路に電流が流れ、正負の電荷量のバランスが崩れてしまう場合がある。 However, when a plurality of conductors for transmitting signals are bundled and used, there is a capacitance between the lines. Therefore, in an electrical stimulation pulse signal that is switched between positive and negative in one stimulation signal, an unintended path due to a potential change at the time of switching. Current may flow, and the balance between the positive and negative charge amounts may be lost.

上記従来技術の問題点に鑑み、好適な電気刺激パルス信号を出力することができる視覚再生補助装置を提供することを技術課題とする。 In view of the above problems of the conventional technology, it is an object of the present invention to provide a visual reproduction assisting device that can output a suitable electrical stimulation pulse signal.

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）患者の視覚を形成する視覚神経系を構成する細胞又は組織を電気刺激するための電気刺激パルス用データと電力を送信する送信手段を持つ体外装置と、該送信手段から送信される前記電気刺激パルス用データと前記電力を受信する受信手段を有し，該受信手段によって受信された前記電気刺激パルス用データと前記電力に基づいて複数の電極から電気刺激パルス信号を出力する体内装置と、を備える視覚再生補助装置において、
前記体内装置は、前記受信手段にて受信された前記電気刺激パルス用データから前記電気刺激パルス信号と該電気刺激パルス信号が出力される電極を指定する電極指定信号とを生成し前記電気刺激パルス信号と電極指定信号とを各々異なる導線を用いて送信する第１制御ユニットと、該第１制御ユニットと離れた位置に置かれ，前記第１制御ユニットから前記導線を介して送られる前記電気刺激パルス信号及び前記電極指定信号に基づいて前記複数の電極から前記電気刺激パルス信号を出力する第２制御ユニットと、を有し、
前記第１制御ユニットは、前記電気刺激パルス信号の１刺激における極性を切換え双極性の電気刺激パルス信号を生成し出力する刺激出力回路と、該刺激出力回路による少なくとも１刺激の出力期間中，前記第２制御ユニットへの前記電極指定信号の伝送を停止するためのスイッチング回路と、を有することを特徴とする。
（２）（１）の視覚再生補助装置において、前記第１制御ユニットは前記刺激出力回路による前記電気刺激パルス信号の出力期間中以外のタイミングで前記電極指定信号を前記第２制御ユニットに送信することを特徴とする。

In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) An extracorporeal device having transmission means for transmitting electrical stimulation pulse data and electric power for electrically stimulating cells or tissues constituting the visual nervous system that forms the vision of a patient, and the transmission means transmitted from the transmission means An in-vivo device having receiving means for receiving electrical stimulation pulse data and the power, and outputting electrical stimulation pulse signals from a plurality of electrodes based on the electrical stimulation pulse data and the power received by the receiving means; In a visual reproduction assisting device comprising:
The in-vivo device generates the electrical stimulation pulse signal and an electrode designation signal for designating an electrode from which the electrical stimulation pulse signal is output from the electrical stimulation pulse data received by the receiving unit, and the electrical stimulation pulse A first control unit for transmitting a signal and an electrode designating signal using different conductors, and the electrical stimulation placed at a position away from the first control unit and sent from the first control unit via the conductor A second control unit that outputs the electrical stimulation pulse signal from the plurality of electrodes based on a pulse signal and the electrode designation signal, and
The first control unit switches a polarity in one stimulus of the electrical stimulation pulse signal to generate and output a bipolar electrical stimulation pulse signal, and during the output period of at least one stimulation by the stimulation output circuit, And a switching circuit for stopping transmission of the electrode designation signal to the second control unit.
(2) In the visual reproduction assisting device according to (1), the first control unit transmits the electrode designation signal to the second control unit at a timing other than during the output period of the electrical stimulation pulse signal by the stimulation output circuit. It is characterized by that.

本発明によれば、好適な電気刺激パルス信号を出力することができる。 According to the present invention, a suitable electrical stimulation pulse signal can be output.

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は視覚再生補助装置の外観を示した概略図、図２は視覚再生補助装置における体内装置を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an external appearance of a visual reproduction assistance device, and FIG. 2 is a diagram showing an in-vivo device in the visual reproduction assistance device.

１は視覚再生補助装置であり、図１及び図２に示すように、外界を撮影するための体外装置１０と、網膜を構成する細胞に電気刺激を与え視覚の再生を促す体内装置２０とからなる。体外装置１０は、患者が掛けるバイザー１１と、バイザー１１に取り付けられるＣＣＤカメラ等からなる撮影装置１２と、外部デバイス１３、一次コイルからなる送信手段１４等にて構成されている。 Reference numeral 1 denotes a visual reproduction assisting device, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, from an extracorporeal device 10 for photographing the outside world and an in-vivo device 20 that stimulates visual reproduction by applying electrical stimulation to cells constituting the retina. Become. The extracorporeal device 10 includes a visor 11 worn by a patient, an imaging device 12 including a CCD camera attached to the visor 11, an external device 13, a transmission unit 14 including a primary coil, and the like.

外部デバイス１３には、ＣＰＵ等の演算処理回路を有するデータ変調手段１３ａ、視覚再生補助装置１（体外装置１０及び体内装置２０）の電力供給を行うためのバッテリー１３ｂが設けられている。データ変調手段１３ａは、撮影装置１２にて撮影した被写体像を画像処理し、さらに得られた画像処理後のデータを、視覚を再生するための電気刺激パルス用データに変換する処理を行う。送信手段１４は、データ変調手段１３ａにて変換された電気刺激パルス用データ及び後述する体内装置２０を駆動するための電力を電磁波として体内装置２０側に伝送（無線送信）することができる。この電磁波には、電気刺激パルス用データと電力が重畳されている。この電磁波は、高々２０ＭＨｚ程度の周波数域である。また、送信手段１４の中心には図示なき磁石が取り付けられている。磁石は後述する受信手段３１との位置固定に使用される。 The external device 13 is provided with a data modulation means 13a having an arithmetic processing circuit such as a CPU, and a battery 13b for supplying power to the visual reproduction assisting device 1 (external device 10 and internal device 20). The data modulation unit 13a performs image processing on the subject image captured by the image capturing device 12, and further converts the obtained image processed data into electrical stimulation pulse data for reproducing vision. The transmission means 14 can transmit (wireless transmission) the electrical stimulation pulse data converted by the data modulation means 13a and the power for driving the internal apparatus 20 described later to the internal apparatus 20 side as electromagnetic waves. On this electromagnetic wave, electrical stimulation pulse data and power are superimposed. This electromagnetic wave has a frequency range of about 20 MHz at most. A magnet (not shown) is attached to the center of the transmission means 14. The magnet is used to fix the position with the receiving means 31 described later.

バイザー１１は眼鏡形状を有しており、図１に示すように、患者の眼前に装着して使用することができるようになっている。また、撮影装置１２はバイザー１１の前面に取り付けてあり、患者に視認させる被写体を撮影することができる。次に、体内装置２０の構成を説明する。図２（ａ）は、体内装置２０の外観を示し、図２（ｂ）は刺激部４０の断面を示した図である。体内装置２０は、大別して体外装置１０から送信される電気刺激パルス信号用データや電力を電磁波にて受け取る受信部（第１制御ユニット）３０と、網膜を構成する細胞を電気刺激する刺激部（第２制御ユニット）４０により構成される。受信部３０には、体外装置１０からの電磁波を受信する２次コイルからなる受信手段３１や、制御部（第１制御ユニット）３２が設けられている。制御部３２は、受信手段３１にて受信された電気刺激パルス用データと電力とを分けると共に、電気刺激パルス用データを基に、視覚を得るための電気刺激パルス信号と、電気刺激パルス信号と対応する電極を指定する電極指定信号等を含む別ユニット（ブロック）用の駆動信号とに変換し、各信号を複数のワイヤー（導線）５０を介して、別部品である刺激部４０へ送信するための役割を有している（詳細は後述する）。なお、ワイヤー５０は絶縁材料にて各々が被覆されているとともに、ケーブル５１として一つに束ねられている。このケーブル５１によって受信部３０と刺激部４０とが電気的に接続されている。 The visor 11 has an eyeglass shape, and can be used by being worn in front of the patient's eyes as shown in FIG. Moreover, the imaging device 12 is attached to the front surface of the visor 11 and can image a subject to be visually recognized by the patient. Next, the configuration of the intracorporeal device 20 will be described. 2A shows an external appearance of the in-vivo device 20, and FIG. 2B shows a cross section of the stimulation unit 40. As shown in FIG. The in-vivo device 20 is roughly divided into a receiving unit (first control unit) 30 that receives data and electric power for electrical stimulation pulse signals transmitted from the extracorporeal device 10 by electromagnetic waves, and a stimulating unit that electrically stimulates cells constituting the retina ( (Second control unit) 40. The receiving unit 30 is provided with a receiving unit 31 including a secondary coil that receives electromagnetic waves from the extracorporeal device 10 and a control unit (first control unit) 32. The control unit 32 separates the electrical stimulation pulse data and the power received by the receiving unit 31, and based on the electrical stimulation pulse data, an electrical stimulation pulse signal for obtaining vision, an electrical stimulation pulse signal, It converts into the drive signal for another unit (block) containing the electrode designation | designated signal etc. which designate a corresponding electrode, and transmits each signal to the stimulation part 40 which is another components via the several wire (conductor) 50. FIG. (Details will be described later). The wires 50 are each coated with an insulating material and are bundled together as a cable 51. The receiving unit 30 and the stimulation unit 40 are electrically connected by the cable 51.

これら受信手段３１や制御部３２は、基板３３上に形成されている。なお、受信部３０には送信手段１４を位置固定させるための図示なき磁石が設けられている。帰還電極３４は、ワイヤー５５にて制御部３２に接続され、電極４１のそれぞれの帰還電極となる。 These receiving means 31 and control unit 32 are formed on a substrate 33. The receiving unit 30 is provided with a magnet (not shown) for fixing the position of the transmitting unit 14. The return electrode 34 is connected to the control unit 32 by a wire 55 and serves as each return electrode of the electrode 41.

また、刺激部４０には、電気刺激パルス信号を出力する複数の電極４１、刺激制御部４２が設けられている。各電極４１は刺激制御部（第２制御ユニット）４２に接続されている。刺激制御部４２は、制御部３２から送られてきた制御信号（電極指定信号を含む）に基づいて、対応する電気刺激パルス信号を電極４１の各々へ振り分けるマルチプレクサ機能を有する（詳細は後述する）。電極４１には生体適合性が高い導体、例えば金や白金等の貴金属が用いられる。電極４１は基板４３上に複数個形成される。刺激制御部４２は蓋部材46と設置台45によりハーメチックシール（密封）され、設置台45を介して基板４３に実装されている。なお、本実施形態で用いられる基板４３は、眼内、特に、層状の眼組織内に設置されるため、眼球の形状に沿うことが好ましく、層間（層内）に長期埋植されても患者の負担が少ないことが好ましい。このため、基板４３は、生体適合性が高く、所定の厚さにおいて湾曲可能な材料を長板状に加工したものをベース部としている。この基板内部に複数のリード線４３ａが形成され、各電極４１と刺激制御部４２が電気的に接続されている。 Further, the stimulation unit 40 is provided with a plurality of electrodes 41 and a stimulation control unit 42 that output electrical stimulation pulse signals. Each electrode 41 is connected to a stimulus control unit (second control unit) 42. The stimulation control unit 42 has a multiplexer function that distributes the corresponding electrical stimulation pulse signal to each of the electrodes 41 based on the control signal (including the electrode designation signal) sent from the control unit 32 (details will be described later). . The electrode 41 is made of a highly biocompatible conductor, for example, a noble metal such as gold or platinum. A plurality of electrodes 41 are formed on the substrate 43. The stimulation control unit 42 is hermetically sealed (sealed) by the lid member 46 and the installation table 45, and is mounted on the substrate 43 through the installation table 45. In addition, since the board | substrate 43 used by this embodiment is installed in an eye, especially a layered ocular tissue, it is preferable to follow the shape of an eyeball, and it is a patient even if it implants for a long term between layers (in a layer). It is preferable that the burden of is small. For this reason, the base plate 43 is formed by processing a material that is highly biocompatible and bendable at a predetermined thickness into a long plate shape. A plurality of lead wires 43a are formed inside the substrate, and each electrode 41 and the stimulation control unit 42 are electrically connected.

電極４１から出力される電気刺激パルス信号は、１刺激（正負のパルスを合せた１回分の刺激信号）が、正負方向（プラス方向、マイナス方向）にそれぞれ振幅を持つ矩形波を組み合せた双極性（二相性）のパルスとされる。このような双極性のパルスが刺激出力回路である刺激回路ブロック６５（又は、電極４１）から出力されている時間を出力期間とする。このとき、１つの刺激における正負の電荷量が等しくなるように、電気刺激パルス信号の波形が形成される。これにより、電気刺激される部位での電荷の偏りが低減され、好適に電気刺激がなされる。これらのパルスの強度や持続時間等を変更して、各電極４１から出力されることで、網膜を構成する細胞へ様々な刺激が与えられる。 The electrical stimulation pulse signal output from the electrode 41 is bipolar, in which one stimulus (one stimulation signal that combines positive and negative pulses) is combined with rectangular waves having amplitudes in the positive and negative directions (plus and minus directions), respectively. It is a (biphasic) pulse. The time during which such a bipolar pulse is output from the stimulation circuit block 65 (or the electrode 41), which is a stimulation output circuit, is defined as an output period. At this time, the waveform of the electrical stimulation pulse signal is formed so that the positive and negative charge amounts in one stimulus are equal. Thereby, the bias of the electric charge in the site | part stimulated is reduced, and electrical stimulation is made suitably. By changing the intensity and duration of these pulses and outputting from each electrode 41, various stimuli are given to the cells constituting the retina.

また、体内において離れた位置に置かれる受信部３０と刺激部４０とは複数のワイヤー（導線）５０によって電気的に接続されている。ワイヤー５０は生体適合性の高い導体、例えば、白金、金等の貴金属が用いられる。また、複数のワイヤー５０は、前述したように、生体適合性が高い絶縁性の樹脂、例えば、シリコーン、ポリイミド、ポリパラキシリレン等で包埋されることにより一つに束ねられケーブル５１とされる。なお、各ワイヤー５０自体もまた上述した樹脂等の生体適合性がよく絶縁性を有する素材にて被覆されている。このワイヤー５０を伝わる信号（電力を含む）は、すべて交流とされ、例えば、ワイヤー５０が体液等に浸潤されても、浸潤箇所での体液等の電気分解（不可逆的化学反応）が起こらず、生体に悪影響が出ないようにされている。詳細な説明は略すが、ワイヤー５０の体液との接触箇所（浸潤箇所、暴露箇所）で、電気分解が起こらない条件は、交流信号の半波（正又は負の極性にある信号、交流信号１周期の半分）当りの電荷量が、生体に影響を及ぼすとされる露出金属の単位面積当りの電荷量（電荷密度）以下であることになる。 In addition, the receiving unit 30 and the stimulating unit 40 placed at positions separated from each other in the body are electrically connected by a plurality of wires (conductive wires) 50. The wire 50 is made of a highly biocompatible conductor, for example, a noble metal such as platinum or gold. Further, as described above, the plurality of wires 50 are bundled into one cable 51 by being embedded with an insulating resin having high biocompatibility, such as silicone, polyimide, polyparaxylylene, or the like. The Each wire 50 itself is also covered with a material having good biocompatibility such as the resin described above and having insulating properties. All signals (including electric power) transmitted through the wire 50 are alternating current. For example, even when the wire 50 is infiltrated into body fluid or the like, electrolysis (irreversible chemical reaction) of body fluid or the like at the infiltration site does not occur. It is designed not to adversely affect the living body. Although detailed explanation is omitted, the condition where electrolysis does not occur at the contact point (infiltration part, exposure part) of the wire 50 with the body fluid is the half wave of the AC signal (positive or negative polarity signal, AC signal 1 The amount of charge per half of the cycle is equal to or less than the amount of charge (charge density) per unit area of the exposed metal that is supposed to affect the living body.

本実施形態で用いるワイヤー５０は、上述した電力、電極指定信号が重畳された交流信号（本明細書では駆動信号と呼ぶ）を伝送するための２本のワイヤーと、電気刺激パルス信号を伝送するための１本のワイヤー、の少なくとも３本のワイヤーが用意されている。 The wire 50 used in the present embodiment transmits two wires for transmitting an alternating current signal (referred to as a drive signal in this specification) on which the above-described power and electrode designation signal are superimposed, and an electrical stimulation pulse signal. At least three wires are prepared, one for the purpose.

次に、受信部３０及び刺激部４０の構成及び各構成要素の連携を図示し、受信部３０側でのスイッチング動作により、電気刺激パルス信号の正負の電荷の偏りを低減する手法について説明する。 Next, the configuration of the receiving unit 30 and the stimulation unit 40 and the cooperation of each component will be illustrated, and a method of reducing the positive / negative charge bias of the electrical stimulation pulse signal by the switching operation on the receiving unit 30 side will be described.

図３は、体内装置２０の内部構成を模式的に示したブロック図である。図中に示されるブロックは、半導体集積回路にて作製された機能ユニットとし、各半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタ，ダイオード、抵抗、コンデンサ）の組合せにより機能を果たす。各ブロックの詳細な回路構成等は、説明の簡便のため略す。なお、本実施形態では、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いる。 FIG. 3 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the in-vivo device 20. The block shown in the figure is a functional unit made of a semiconductor integrated circuit, and functions by a combination of semiconductor elements (for example, transistors such as MOSFETs, diodes, resistors, capacitors). The detailed circuit configuration of each block is omitted for the sake of simplicity. In the present embodiment, a MOSFET is used as the switching element.

図３に示すように、送信手段１４と受信手段３１がコイルリンクの形態をとり、電気刺激パルス用データ、電力を含む電磁波が受信手段３１に受信される。受信された電磁波は、受信手段３１と接続される受信ブロック６１に交流信号として送られ、受信ブロック６１にて電気刺激パルス用データの信号と、電力用の信号に分離される。分離された電力は、受信ブロック６１に接続される電源ブロック６２へと送られる。電源ブロック６２は、交流信号として送られてきた電力を整流器（整流手段）６２ａで直流化し、接続される各ブロック（変換ブロック６３、給電ブロック６５、刺激回路ブロック６６）に直流電圧の電力を供給する。このとき、刺激回路ブロック６６では、この直流電圧が直流電流源DＳにも利用される。なお、給電ブロック６５が備えるスイッチング回路及び刺激回路ブロック６６が備えるＨブリッジ回路については、詳細を後述する。 As shown in FIG. 3, the transmission unit 14 and the reception unit 31 are in the form of a coil link, and the reception unit 31 receives electromagnetic stimulation pulse data and electromagnetic waves including power. The received electromagnetic wave is sent as an AC signal to a receiving block 61 connected to the receiving means 31, and is separated into a data signal for electrical stimulation pulse and a signal for power in the receiving block 61. The separated power is sent to the power supply block 62 connected to the reception block 61. The power supply block 62 converts the electric power sent as an AC signal into a direct current by a rectifier (rectifying means) 62a, and supplies the DC voltage power to each connected block (conversion block 63, power supply block 65, stimulation circuit block 66). To do. At this time, in the stimulation circuit block 66, this DC voltage is also used for the DC current source DS. The switching circuit included in the power supply block 65 and the H bridge circuit included in the stimulation circuit block 66 will be described in detail later.

また、分離された電気刺激パルス信号用データは、受信ブロック６１に接続される変換ブロック６３へと送られ、変換ブロック６３により電気刺激パルス信号用データから電極指定信号及び各電極４１から出力される電気刺激パルス信号の強度、持続時間を指定する電気刺激パルス用パラメータ信号等が抽出される。このとき、それぞれの信号は、一相性（単相性）の矩形状の信号（信号列）として抽出される。 The separated electrical stimulation pulse signal data is sent to the conversion block 63 connected to the reception block 61, and is output from the electrical stimulation pulse signal data by the conversion block 63 from the electrode designation signal and each electrode 41. An electrical stimulation pulse parameter signal for designating the intensity and duration of the electrical stimulation pulse signal is extracted. At this time, each signal is extracted as a single-phase (single-phase) rectangular signal (signal sequence).

抽出された刺激制御部４２用の各信号は、変換ブロック６３により、電力を交流搬送波信号として、例えば、周波数変調方式によって重畳され、駆動信号が生成される（搬送波が制御信号で変調される）。 The extracted signals for the stimulus control unit 42 are superimposed by the conversion block 63 using power as an AC carrier wave signal, for example, by a frequency modulation method, and a drive signal is generated (the carrier wave is modulated by the control signal). .

刺激回路ブロック６６は、変換ブロック６３から受け取った電気刺激パルス用パラメータ信号に基づき、電源ブロック６２から得ている直流電圧（又は電流）を、各電極４１から出力させる所定の強度（電流）、所定の持続時間を持つ双極性の電気刺激パルス信号に変換する刺激出力回路の役目を果たす。具体的には、直流電流（後述）の極性を正負に切換えることにより双極性の電流パルス（電気刺激パルス信号）を生成し、出力している。極性切換回路の役目を果たす。これらの電気刺激パルス信号は、先の刺激制御部４２用の駆動信号に含まれる電極指定信号の指定を受けた電極４１から出力される。 The stimulation circuit block 66 is configured to output a DC voltage (or current) obtained from the power supply block 62 from each electrode 41 based on the electrical stimulation pulse parameter signal received from the conversion block 63. It serves as a stimulus output circuit that converts to a bipolar electrical stimulus pulse signal having a duration of. Specifically, bipolar current pulses (electric stimulation pulse signals) are generated and output by switching the polarity of a direct current (described later) between positive and negative. Acts as a polarity switching circuit. These electrical stimulation pulse signals are output from the electrode 41 that has been designated by the electrode designation signal included in the drive signal for the stimulation control unit 42 described above.

また、変換ブロック６３により電力である交流搬送波信号に重畳された刺激制御部４２用の電極指定信号は、変換ブロック６３と接続される給電ブロック６５へと送られる。給電ブロック６５は、電源ブロック６２から供給される直流電圧を電源として、刺激制御部４２用の電極指定信号が重畳された交流搬送波信号を生成し、刺激部４０へと送る。このように、電源ブロック６２、変換ブロック６３、給電ブロック６５により、交流信号化が行われる。 In addition, the electrode designation signal for the stimulation control unit 42 superimposed on the AC carrier wave signal that is electric power by the conversion block 63 is sent to the power supply block 65 connected to the conversion block 63. The power supply block 65 generates an AC carrier signal on which the electrode designation signal for the stimulation control unit 42 is superimposed using the DC voltage supplied from the power supply block 62 as a power source, and sends the AC carrier signal to the stimulation unit 40. In this way, the power supply block 62, the conversion block 63, and the power supply block 65 generate AC signals.

給電ブロック６５からは、対となる２本のワイヤー５０（５０ａ、５０ｂ）が出され、刺激回路ブロック６６からは、１本のワイヤー５０（５０ｃ）が出され、刺激部４０に接続される。ワイヤー５０ｃと対となるワイヤー５５は、刺激回路６６から出され、帰還電極３４に接続される。なお、ワイヤー５０、５５には、それぞれカップリングコンデンサ５２が接続される。カップリングコンデンサ５２は、ワイヤー５０、５５を伝送する直流信号成分をカットし、交流信号のみを通過させるフィルタの役割を持っている。 From the power supply block 65, two wires 50 (50a, 50b) to be paired are output, and from the stimulation circuit block 66, one wire 50 (50c) is output and connected to the stimulation unit 40. The wire 55 that is paired with the wire 50 c is output from the stimulation circuit 66 and connected to the return electrode 34. A coupling capacitor 52 is connected to each of the wires 50 and 55. The coupling capacitor 52 has a role of a filter that cuts a DC signal component transmitted through the wires 50 and 55 and passes only an AC signal.

次に、給電ブロック６５の内部構成を説明する。図示するように、給電ブロック６５には、刺激部４０に供給する電力源となる交流電圧源ＡＳ１、ＡＳ２と、交流電圧源ＡＳ１、ＡＳ２に変換回路６３からの制御信号を重畳させるエンコーダ６５ａと、交流電圧源ＡＳ１、ＡＳ２に対応し、通電状態を切り換えるスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、を備える。 Next, the internal configuration of the power supply block 65 will be described. As shown in the figure, the power supply block 65 includes AC voltage sources AS1 and AS2 serving as power sources to be supplied to the stimulation unit 40, an encoder 65a that superimposes a control signal from the conversion circuit 63 on the AC voltage sources AS1 and AS2, and Corresponding to AC voltage sources AS1 and AS2, switches SW1 and SW2 for switching the energized state are provided.

交流電圧源ＡＳ１、ＡＳ２は、ワイヤー５０ａ、５０ｂに対してそれぞれ直列に入れられる。また、電気的な接続を切換えるスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ワイヤー５０ａ、５０ｂに対してそれぞれ直列に繋がり、オン状態で交流電圧源ＡＳ１、ＡＳ２とワイヤー５０ａ、５０ｂとを接続する構成とされる。スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフ状態においては、ワイヤー５０ａ、５０ｂが導通（短絡）するように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の端子が接続されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、変換ブロック８３に接続されその動作制御される（図示を略す）。 The AC voltage sources AS1 and AS2 are placed in series with respect to the wires 50a and 50b, respectively. Further, the switches SW1 and SW2 for switching the electrical connection are connected in series to the wires 50a and 50b, respectively, and are connected to the AC voltage sources AS1 and AS2 and the wires 50a and 50b in the on state. When the switches SW1 and SW2 are off, the terminals of the switches SW1 and SW2 are connected so that the wires 50a and 50b are conductive (short-circuited). The switches SW1 and SW2 are connected to the conversion block 83 and their operations are controlled (not shown).

エンコーダ６５ａは、それぞれの交流電圧源ＡＳ１、ＡＳ２に接続され、変換回路６３の指令に基づいて、電極指定信号を交流電圧に重畳させる役割を持つ。従って、エンコーダ６５ａにより重畳（変調）された交流電圧源ＡＳ１、ＡＳ２の交流信号は、駆動信号とされる。 The encoder 65a is connected to each AC voltage source AS1, AS2, and has a role of superimposing an electrode designation signal on the AC voltage based on a command from the conversion circuit 63. Accordingly, the AC signals of the AC voltage sources AS1 and AS2 superimposed (modulated) by the encoder 65a are used as drive signals.

次に、刺激回路６６の内部構成を説明する。図示するように、刺激回路ブロック６６は、電気刺激パルス信号の極性を切換えるＨブリッジ回路（極性切換回路）を持つ。具体的には、一端をＧＮＤに接続された直流電流源ＤＳの他端に、変換ブロック６３の指令により切換えられるスイッチＳＷａ、ＳＷｂ、が並列に接続されている。スイッチＳＷａ、ＳＷｂの他端には、それぞれスイッチＳＷｄ、ＳＷｃが接続され、スイッチＳＷｃ、ＳＷｄの他端には、直流電圧源Ｖｄｄが接続される。なお、スイッチＳＷａ、ＳＷｄの間のノードＮ１には、ワイヤー５０ｃが接続され、ワイヤ５０ｃは、マルチプレクサ（図では、ＭＵＸと略す）８３へと接続される。また、スイッチＳＷｂ、ＳＷｃの間のノードＮ２には、ワイヤー５５が接続され、ワイヤー５５は帰還電極３４へと接続される。 Next, the internal configuration of the stimulation circuit 66 will be described. As shown in the figure, the stimulation circuit block 66 has an H bridge circuit (polarity switching circuit) for switching the polarity of the electrical stimulation pulse signal. Specifically, switches SWa and SWb that are switched by a command from the conversion block 63 are connected in parallel to the other end of the DC current source DS that has one end connected to GND. Switches SWd and SWc are connected to the other ends of the switches SWa and SWb, respectively, and a DC voltage source Vdd is connected to the other ends of the switches SWc and SWd. Note that a wire 50c is connected to the node N1 between the switches SWa and SWd, and the wire 50c is connected to a multiplexer (abbreviated as MUX in the figure) 83. A wire 55 is connected to the node N2 between the switches SWb and SWc, and the wire 55 is connected to the feedback electrode 34.

次に、刺激部４０の構成を説明をする。図３のワイヤー５０のうち、ワイヤー５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、刺激制御部４２へと接続されている。ワイヤー５０ａ、５０ｂは、刺激制御部４２の電源ブロック８１及びデコーダ８２に並列に接続される。電源ブロック８１は、給電ブロック６５から送られる交流信号を受け取り、交流信号を整流器（整流手段）８１ａにて直流化した後、デコーダ８２やマルチプレクサ８３の駆動電力となる直流電圧を抽出する。デコーダ８２は、受け取った駆動信号からマルチプレクサ８３の制御信号（電極指定信号等）を抽出し、マルチプレクサ８３へと送る。 Next, the configuration of the stimulation unit 40 will be described. Of the wires 50 in FIG. 3, the wires 50 a, 50 b, and 50 c are connected to the stimulation control unit 42. The wires 50 a and 50 b are connected in parallel to the power supply block 81 and the decoder 82 of the stimulus control unit 42. The power supply block 81 receives the alternating current signal sent from the power supply block 65, converts the alternating current signal into a direct current by a rectifier (rectifying means) 81 a, and then extracts a direct current voltage that becomes driving power for the decoder 82 and the multiplexer 83. The decoder 82 extracts a control signal (electrode designation signal or the like) for the multiplexer 83 from the received drive signal and sends it to the multiplexer 83.

マルチプレクサ８３は、デコーダ８２と接続されると共に、刺激回路ブロック６６とワイヤー５０ｃを介して接続され、さらに、リード線４３ａを介して各電極４１とそれぞれ接続される。マルチプレクサ８３は、デコーダ８２からの電極指定信号に基づき、刺激回路ブロック６６からの電気刺激パルス信号を各電極４１へと分配する機能を有している。 The multiplexer 83 is connected to the decoder 82, is connected to the stimulation circuit block 66 via the wire 50c, and is further connected to each electrode 41 via the lead wire 43a. The multiplexer 83 has a function of distributing the electrical stimulation pulse signal from the stimulation circuit block 66 to each electrode 41 based on the electrode designation signal from the decoder 82.

次に、刺激回路６６での電気刺激パルス信号の生成と、その流路について説明する。刺激回路ブロック６６の４つのスイッチは、変換ブロック６３の指令によりオン・オフを切換え、直流電流源ＤＳからの直流電流の流れる方向（極性）を切換える役割を持つ。具体的には、スイッチＳＷａ、ＳＷｃと、スイッチＳＷｂ、ＳＷｄが対となり、同じ動作をする。また、異なるペアのスイッチでは、動作が逆になるように、例えば、スイッチＳＷａ、ＳＷｃが共にオンであれば、スイッチＳＷｂ、ＳＷｄがオフとなるように４つのスイッチが制御される。例えば、スイッチＳＷｂ、ＳＷｄがオン、スイッチＳＷａ、ＳＷｃがオフであると、ノードＮ１は、直流電圧源Ｖｄｄの電位となり、ノードＮ２は、直流電流源ＤＳに引かれてＧＮＤ側の電位となる。このとき、刺激電極には、正の電位が印加されることとなり、直流電流源ＤＳからワイヤー５５、帰還電極３４、刺激電極４１、マルチプレクサ８３、ワイヤー５０ｃを介して電流が流れることで、電極４１から正の刺激電流（パルス）が流れる。逆に、４つのスイッチが逆に動作されると、電極４１からは負の刺激電流が流れることとなる。なお、各スイッチのオン時間、オフ時間を制御することにより、電気刺激パルスのパルス幅等が変えられる。 Next, generation of an electrical stimulation pulse signal in the stimulation circuit 66 and its flow path will be described. The four switches of the stimulation circuit block 66 have a role of switching on / off in accordance with a command from the conversion block 63 and switching the direction (polarity) of the direct current flowing from the direct current source DS. Specifically, the switches SWa and SWc and the switches SWb and SWd are paired and perform the same operation. Also, in different pairs of switches, for example, if the switches SWa and SWc are both turned on, the four switches are controlled so that the switches SWb and SWd are turned off. For example, when the switches SWb and SWd are on and the switches SWa and SWc are off, the node N1 becomes the potential of the DC voltage source Vdd, and the node N2 becomes the potential on the GND side by being pulled by the DC current source DS. At this time, a positive potential is applied to the stimulation electrode, and a current flows from the direct current source DS through the wire 55, the feedback electrode 34, the stimulation electrode 41, the multiplexer 83, and the wire 50c. A positive stimulation current (pulse) flows from. Conversely, when the four switches are operated in reverse, a negative stimulation current flows from the electrode 41. Note that the pulse width of the electrical stimulation pulse can be changed by controlling the ON time and OFF time of each switch.

このようにして、Ｈブリッジ回路を利用して、変換ブロック６３で制御することにより、正負の電荷を持つ電気刺激パルス信号が電極から出力されることとなる。 In this way, by using the H bridge circuit and controlling by the conversion block 63, an electrical stimulation pulse signal having positive and negative charges is output from the electrodes.

以上説明した電気刺激パルス信号の極性の切換えにおいて、ノードＮ１，Ｎ２に注目すると、以下のような問題点がある。極性が切換えられる（反転される）際に、各ノードの電位が急激に変化することで、意図しない経路に電流が流れ、正負の電荷量のバランスが崩れてしまう場合がある。これにより、電気刺激に必要とされる電流強度（電荷量）が得られない場合がある。また、意図しない電流により電気刺激パルス信号にノイズが乗ってしまう場合がある。 In the switching of the polarity of the electrical stimulation pulse signal described above, when attention is paid to the nodes N1 and N2, there are the following problems. When the polarity is switched (reversed), the potential of each node changes suddenly, so that a current flows through an unintended path, and the balance between positive and negative charge amounts may be lost. As a result, the current intensity (charge amount) required for electrical stimulation may not be obtained. Moreover, noise may be added to the electrical stimulation pulse signal due to an unintended current.

より具体的には、電極４１から正方向のパルスが出力されている場合、ノードＮ１の電位が前述のようにＶｄｄとされる。この状態で、極性が反転した負方向のパルスが電極４１から出力されるようにＨブリッジ回路がスイッチング（制御）されると、ノードＮ１の電位はＧＮＤ方向へ急激に下がる。このとき、ワイヤー５０ａ、５０ｂは、受信部３０の電位に対してインピーダンスが低くなっているため、ワイヤー５０ａ、５０ｂからみたワイヤー５０ｃの電位が急激に変化することとなる。なお、３本のワイヤー５０は、近接しているため、寄生的な線間容量を持っている。従って、ワイヤー５０ｃ（ノードＮ１）の電位が急激に変わると、この電位に対応した電流が線間容量を充放電するように流れる。 More specifically, when a positive pulse is output from the electrode 41, the potential of the node N1 is set to Vdd as described above. In this state, when the H-bridge circuit is switched (controlled) so that a negative pulse whose polarity is inverted is output from the electrode 41, the potential of the node N1 rapidly decreases in the GND direction. At this time, since the impedance of the wires 50a and 50b is low with respect to the potential of the receiving unit 30, the potential of the wire 50c viewed from the wires 50a and 50b changes rapidly. Since the three wires 50 are close to each other, they have a parasitic line capacitance. Therefore, when the potential of the wire 50c (node N1) changes abruptly, a current corresponding to this potential flows so as to charge and discharge the line capacitance.

このような充放電電流がノイズとなって、電気刺激パルス信号に付加される。或いは、電気刺激パルス信号で必要としていた電流強度の一部が充電電流となってしまう。言い換えると、本来電極４１から出力される電気刺激パルス信号の電荷の一部が線間容量を充電する電荷として使われてしまい、電極４１から出力される電気刺激パルス信号の正負の対称が崩れてしまう。 Such charge / discharge current becomes noise and is added to the electrical stimulation pulse signal. Alternatively, a part of the current intensity required for the electrical stimulation pulse signal becomes a charging current. In other words, a part of the electric charge of the electrical stimulation pulse signal originally output from the electrode 41 is used as an electric charge for charging the line capacitance, and the positive / negative symmetry of the electrical stimulation pulse signal output from the electrode 41 is broken. End up.

そこで、本発明では、電気刺激パルス信号が電極４１から出力される際に、ワイヤー５０同士が持つ線間容量を回路上なくすために、以下のようなスイッチングを行う。 Therefore, in the present invention, when the electrical stimulation pulse signal is output from the electrode 41, the following switching is performed in order to eliminate the interline capacitance between the wires 50 on the circuit.

変換ブロック６３は、刺激回路ブロック６６による電気刺激パルス信号（１刺激）の少なくとも出力期間中において、給電ブロック６５のスイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ状態とし、スイッチＳＷ１とＳＷ２との間を導通状態とする。これにより、ワイヤー５０ｃ（ノードＮ１）からみて、ワイヤー５０ａ、５０ｂは、高インピーダンスとなる。このため、寄生的な線間容量を充放電する経路がなくなり、充放電電流が流れなくなる。このとき、スイッチＳＷ１、ＳＷ２によりワイヤー５０ａ、５０ｂが導通状態とされるため、ワイヤー５０ａ、５０ｂが電気的に接続され、閉回路が形成される。このような制御を行うことにより、刺激部４０が電極指定信号ののノイズの影響を受けにくくなる。なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ワイヤー５０ａ、５０ｂの線間容量が実施的になくなるように動作すればよく、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がフローティング状態とされていてもよい。また、ワイヤー５０ａ、５０ｂからみて高抵抗の素子に接続される動作をする構成とされてもよい。 The conversion block 63 turns off the switches SW1 and SW2 of the power supply block 65 and makes the switch SW1 and SW2 conductive during at least the output period of the electrical stimulation pulse signal (one stimulus) by the stimulation circuit block 66. . Thereby, seeing from the wire 50c (node N1), the wires 50a and 50b have high impedance. For this reason, there is no path for charging / discharging the parasitic line capacitance, and charging / discharging current does not flow. At this time, since the wires 50a and 50b are brought into conduction by the switches SW1 and SW2, the wires 50a and 50b are electrically connected to form a closed circuit. By performing such control, the stimulation unit 40 is less susceptible to the noise of the electrode designation signal. Note that the switches SW1 and SW2 need only operate so that the line capacitance of the wires 50a and 50b is practically eliminated, and the switches SW1 and SW2 may be in a floating state. Moreover, it may be set as the structure which carries out the operation | movement connected to a high resistance element seeing from wire 50a, 50b.

なお、このようなスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態とされるタイミングを図４を用いてさらに具体的に説明する。図４は模式的タイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は変換ブロック６３にて形成される電気刺激パルス信号の強度又はスイッチのオン・オフ状態を示す。 The timing at which the switches SW1 and SW2 are turned off will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic timing chart. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the intensity of the electrical stimulation pulse signal formed by the conversion block 63 or the on / off state of the switch.

図示するように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフ状態とされる時間は、変換ブロック６３にて電気刺激パルス信号が出力される時間帯（タイミング）を含むものとされる（図４（ｂ））。 As shown in the figure, the time for which the switches SW1 and SW2 are turned off includes a time zone (timing) in which the electrical stimulation pulse signal is output in the conversion block 63 (FIG. 4B).

図４（ｂ）では、電気刺激パルス信号の出力時のみにおいてスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフ状態とするものとしたが、これに限るものではない。電気刺激パルス信号が出力されないタイミングで他の信号（電極指定信号等）が伝送するような制御が行われていればよい。例えば、図４（ｃ）に示すように、変換ブロック６３は、１つの電気刺激パルス信号の形成時間前の時間帯において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を所定時間Ｓだけオン状態とすることもできる。所定時間Ｓは、マルチプレクサ８３が、電極指定信号を受信できるのに充分な時間であり、かつ、電気刺激パルス信号の出力が開始される前（ここでは、直前）の時間帯に設けられる。 In FIG. 4B, the switches SW1 and SW2 are turned off only when the electrical stimulation pulse signal is output. However, the present invention is not limited to this. It is only necessary to perform control such that another signal (electrode designation signal or the like) is transmitted at a timing at which the electrical stimulation pulse signal is not output. For example, as shown in FIG. 4C, the conversion block 63 can turn on the switches SW1 and SW2 for a predetermined time S in a time zone before the formation time of one electrical stimulation pulse signal. The predetermined time S is a time sufficient for the multiplexer 83 to receive the electrode designation signal, and is provided in a time zone before the output of the electrical stimulation pulse signal is started (here, immediately before).

図４においては、電気刺激パルス信号として１刺激の例を示したが、実際は前述したような制御が時系列的に並ぶ電気刺激パルス信号の生成の合間に行われることとなる。なお、１刺激を形成する正負のパルスの間に間隔が形成されていてもよい。このような場合であっても１刺激は、正負で形成される１つの電気刺激パルス信号とされる。 In FIG. 4, an example of one stimulation is shown as the electrical stimulation pulse signal. However, in practice, the above-described control is performed between generation of electrical stimulation pulse signals arranged in time series. An interval may be formed between positive and negative pulses forming one stimulus. Even in such a case, one stimulus is a single electrical stimulation pulse signal formed positively and negatively.

以上のようにして、電極から出力される電気刺激パルス信号の正負どちらかへの電荷の偏りを低減できる。これにより、好適な電気刺激を出力できる。また、刺激部へ供給する駆動信号を一時的に遮断することで、体内装置２０全体の消費電力が抑えられる。 As described above, it is possible to reduce the bias of electric charge to either positive or negative of the electrical stimulation pulse signal output from the electrode. Thereby, suitable electrical stimulation can be output. Moreover, the power consumption of the whole body apparatus 20 can be suppressed by temporarily interrupting the drive signal supplied to the stimulation unit.

次に、このような体内装置２０の設置について説明する。図５は刺激部４０を眼内に埋植した状態を示す概略図である。帰還電極３４は図示するように眼内中央の前眼部寄りの位置に置かれる。これによって、網膜Ｅ１は電極４１と帰還電極３４（不関電極）との間に位置することとなる。よって、電極４１からの電気刺激パルス信号電流が効率的に網膜を貫通することとなる。 Next, installation of such an in-vivo device 20 will be described. FIG. 5 is a schematic view showing a state where the stimulating unit 40 is implanted in the eye. As shown in the figure, the return electrode 34 is placed at a position near the anterior eye part in the center of the eye. As a result, the retina E1 is positioned between the electrode 41 and the return electrode 34 (indifferent electrode). Therefore, the electrical stimulation pulse signal current from the electrode 41 efficiently penetrates the retina.

一方、受信手段３１は、体外装置１０に設けられた送信手段１４からの信号（電気刺激パルス用データ及び電力）を受信可能な生体内の所定位置に設置される。例えば、図１に示すように、患者の側頭部の皮膚の下に受信部３０（図では受信手段３１のみ示している）を埋め込むとともに、皮膚を介して受信部３０と対向する位置に送信手段１４を設置しておく。受信部３０には、送信手段１４と同様に磁石が取り付けられているため、埋植された受信部３０上に送信手段１４を位置させることにより、磁力によって送信手段１４と受信部３０とが引き合い、送信手段１４が側頭部に保持されることとなる。 On the other hand, the receiving means 31 is installed at a predetermined position in the living body that can receive signals (electric stimulation pulse data and power) from the transmitting means 14 provided in the extracorporeal device 10. For example, as shown in FIG. 1, the receiving unit 30 (only the receiving unit 31 is shown in the figure) is embedded under the skin of the patient's temporal region and transmitted to a position facing the receiving unit 30 through the skin. The means 14 is installed. Since the magnet is attached to the receiver 30 in the same manner as the transmitter 14, the transmitter 14 and the receiver 30 are attracted by the magnetic force by positioning the transmitter 14 on the implanted receiver 30. The transmission means 14 is held on the temporal region.

なお、ケーブル５１は、側頭部に埋め込まれた受信部３０から側頭部に沿って皮膚下を患者眼に向かって延び、患者の上まぶたの内側を通して眼窩に入れられる。眼窩に入れられたケーブル５１は、図5に示すように強膜Ｅ３の外側を通り、基板４３に設置された刺激制御部４２に接続される。 The cable 51 extends from the receiving unit 30 embedded in the temporal region under the skin toward the patient's eye along the temporal region, and is inserted into the eye socket through the inside of the patient's upper eyelid. As shown in FIG. 5, the cable 51 placed in the eye socket passes through the outer side of the sclera E <b> 3 and is connected to the stimulation control unit 42 installed on the substrate 43.

なお、本実施形態では、体内装置２０（刺激部４０）の設置位置を強膜Ｅ３側に位置させて、強膜Ｅ３側（脈絡膜側）から網膜Ｅ１を構成する細胞を電気刺激する構成としたが、これに限るものではない。患者眼の網膜を構成する細胞を好適に刺激することが可能な位置に電極を設置することができればよい。例えば、層間に電極及び基板を設置すればよい。刺激部４０を患者眼の眼内（網膜上や網膜下）に置き、電極が形成されている基板先端部分を網膜下（網膜と脈絡膜との間）や網膜上に設置するような構成とすることもできる。 In the present embodiment, the position where the intracorporeal device 20 (stimulation unit 40) is installed is located on the sclera E3 side, and the cells constituting the retina E1 are electrically stimulated from the sclera E3 side (choroid side). However, it is not limited to this. It is only necessary that the electrode can be installed at a position where cells constituting the retina of the patient's eye can be suitably stimulated. For example, an electrode and a substrate may be provided between the layers. The stimulation unit 40 is placed in the eye of the patient's eye (on the retina or below the retina), and the tip of the substrate on which the electrode is formed is placed under the retina (between the retina and choroid) or on the retina. You can also

以上のような構成を備える視覚再生補助装置において、その動作を図６に示す制御系のブロック図を基に説明する。図１に示す撮影装置１２により撮影された被写体の撮影データ（画像データ）は、データ変調手段１３ａに送られる。データ変調手段１３ａは、撮影した被写体を患者が認識するために必要となる所定のデータパラメータ（電気刺激パルス用データ）に変換し、さらに電磁波として伝送するのに適した変調信号に変調し、送信手段１４より電磁波として体内装置２０側に送信する。また同時に、データ変調手段１３ａは、バッテリー１３ｂから供給されている電力を前述した変調信号（電気刺激パルス用データ）の帯域と異なる帯域の電磁波として前記変調信号と合わせて体内装置２０側に送信する。 The operation of the visual reproduction assisting apparatus having the above configuration will be described with reference to the control system block diagram shown in FIG. The photographing data (image data) of the subject photographed by the photographing device 12 shown in FIG. 1 is sent to the data modulation means 13a. The data modulation means 13a converts the photographed subject into predetermined data parameters (electric stimulation pulse data) necessary for the patient to recognize, and further modulates and transmits to a modulation signal suitable for transmission as an electromagnetic wave. The electromagnetic wave is transmitted from the means 14 to the in-vivo device 20 side as an electromagnetic wave. At the same time, the data modulation means 13a transmits the power supplied from the battery 13b to the in-vivo device 20 side together with the modulation signal as an electromagnetic wave having a band different from the band of the modulation signal (electric stimulation pulse data) described above. .

体内装置２０側では、体外装置１０より送られてくる変調信号と電力とを受信手段３１にて受け取り、制御部３２に送る。制御部３２では受けとった信号から、変調信号が使用する帯域の信号を抽出するとともに、この変調信号に基づいて電気刺激パルス用パラメータ信号と制御信号とを生成し、電極指定信号である制御信号を刺激制御部４２に送信する。このとき、制御部３２では図３の説明で示した各構成ブロックにより、交流信号が生成されており、ワイヤー５０を介して刺激制御部４２に送られる信号はすべて交流信号とされる（電気刺激パルス信号も含む）。 On the in-vivo device 20 side, the modulation signal and power sent from the extracorporeal device 10 are received by the receiving means 31 and sent to the control unit 32. The control unit 32 extracts a signal in a band used by the modulation signal from the received signal, generates an electrical stimulation pulse parameter signal and a control signal based on the modulation signal, and generates a control signal as an electrode designation signal. It transmits to the stimulus control unit 42. At this time, the control unit 32 generates an AC signal by each of the constituent blocks shown in the description of FIG. 3, and all signals sent to the stimulation control unit 42 via the wire 50 are AC signals (electrical stimulation). Including pulse signals).

刺激制御部４２では受け取った交流信号に基づき前述した方法により、電力及び電極指定信号を抽出する。刺激制御部４２は、電極指定信号に基づき、制御部３２から供給される電気刺激パルス信号を各電極４１に分配し、出力させる。各電極４１から出力される電気刺激パルス信号によって網膜Ｅ１を構成する細胞が電気刺激され、患者は視覚（擬似光覚）を得る。なお、制御部３２は、受信手段３１により体内装置２０を駆動するための電力を得る。 The stimulation control unit 42 extracts the power and the electrode designation signal by the method described above based on the received AC signal. The stimulation control unit 42 distributes the electrical stimulation pulse signal supplied from the control unit 32 to each electrode 41 based on the electrode designation signal, and outputs it. The cells constituting the retina E1 are electrically stimulated by the electrical stimulation pulse signal output from each electrode 41, and the patient obtains vision (pseudo light sensation). The control unit 32 obtains electric power for driving the in-vivo device 20 by the receiving unit 31.

なお、以上説明した本実施形態では、電力と電極指定等の制御信号を重畳して駆動信号としたが、これに限るものではない。電気刺激パルス信号を伝送しない導線が電気的に高インピーダンス状態にされる構成であればよい。例えば、電力と制御信号を個別の導線で伝送する構成とした場合、電気刺激パルス信号の極性が切り換える際に、電気刺激パルス信号を伝達する導線以外の導線を電気的に遮断し高インピーダンス状態にする構成とすればよい。 In the present embodiment described above, a control signal such as power and electrode designation is superimposed to obtain a drive signal. However, the present invention is not limited to this. Any structure may be used as long as the conductive wire that does not transmit the electrical stimulation pulse signal is brought into an electrically high impedance state. For example, when the power and the control signal are transmitted by separate conductors, when the polarity of the electrical stimulation pulse signal is switched, the electrical conductors other than the electrical conductor that transmits the electrical stimulation pulse signal are electrically cut off to be in a high impedance state. What is necessary is just to be the structure to do.

なお、以上説明した本実施形態では、導線を伝送される信号は交流信号としたが、これに限るものではない。離れた位置に置かれる第１制御ユニットと第２制御ユニットとで、制御信号、電力等を伝送する構成であればよく、導線を伝送される信号は直流信号であってもよい。この場合も前述と同様に、電気刺激パルス信号の極性が切換える際に、導線を遮断する構成とすればよい。なお、この場合、第１制御ユニットでの交流変換及び第２制御ユニットでの整流が不要となり、装置を小型化できる。 In the present embodiment described above, the signal transmitted through the conducting wire is an AC signal, but is not limited thereto. The first control unit and the second control unit placed at separate positions may be configured to transmit a control signal, electric power, and the like, and the signal transmitted through the conductor may be a DC signal. In this case, similarly to the above, when the polarity of the electrical stimulation pulse signal is switched, the conductive wire may be cut off. In this case, AC conversion in the first control unit and rectification in the second control unit are unnecessary, and the apparatus can be downsized.

なお、以上説明した本実施形態では、電極４１から出力される電気刺激パルス信号の帰還電極として、帰還電極３４を前眼部に配置し、ワイヤー５５にて受信部３０と接続する構成としたが、これに限るものではない。帰還電極をワイヤーで接続しない構成の体内装置を用いてもよい。例えば、刺激部４０に設けてもよい。 In the present embodiment described above, the feedback electrode 34 is arranged in the anterior eye part as a feedback electrode for the electrical stimulation pulse signal output from the electrode 41 and connected to the receiving unit 30 by the wire 55. However, it is not limited to this. An in-vivo device configured such that the return electrode is not connected by a wire may be used. For example, the stimulation unit 40 may be provided.

視覚再生補助装置の外観を示した概略図である。It is the schematic which showed the external appearance of the visual reproduction auxiliary | assistance apparatus. 本実施形態における視覚再生補助装置の体内装置を示した概略図である。It is the schematic which showed the in-vivo apparatus of the visual reproduction assistance apparatus in this embodiment. 体内装置の内部構成を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed typically the internal structure of the in-vivo apparatus. スイッチング回路のタイミングチャートである。It is a timing chart of a switching circuit. 体内装置を体内に設置した状態を示した図である。It is the figure which showed the state which installed the in-vivo apparatus in the body. 視覚再生補助装置の制御系を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the control system of the visual reproduction auxiliary | assistance apparatus.

１視覚再生補助装置
１０体外装置
２０体内装置
３０受信部
３１受信手段
３２制御部
３４帰還電極
４０刺激部
４１電極
４２刺激制御部
４３基板
５０、５５ワイヤー
５１ケーブル
６５給電ブロック
６６刺激回路ブロック
８３マルチプレクサ
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷａ、ＳＷｂ、ＳＷｃ、ＳＷｄスイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Visual reproduction | regeneration assistance apparatus 10 Extracorporeal apparatus 20 In-vivo apparatus 30 Receiving part 31 Receiving means 32 Control part 34 Return electrode 40 Stimulation part 41 Electrode 42 Stimulation control part 43 Substrate 50, 55 Wire 51 Cable 65 Feeding block 66 Stimulation circuit block 83 Multiplexer SW1 , SW2, SWa, SWb, SWc, SWd switch

Claims

An extracorporeal device having transmission means for transmitting electrical stimulation pulse data and power for electrically stimulating cells or tissues constituting the visual nervous system forming the vision of the patient, and the electrical stimulation pulse transmitted from the transmission means And receiving means for receiving the electric power and the electric power, and the electric stimulation pulse data received by the receiving means and an intracorporeal device for outputting electric stimulation pulse signals from a plurality of electrodes based on the electric power. In the visual reproduction assist device,
The internal device
From the electrical stimulation pulse data received by the receiving means, the electrical stimulation pulse signal and an electrode designating signal designating an electrode to which the electrical stimulation pulse signal is output are generated, and the electrical stimulation pulse signal and the electrode designating signal are generated. A first control unit, each using a different conductor,
The electrical stimulation pulse signal is transmitted from the plurality of electrodes based on the electrical stimulation pulse signal and the electrode designation signal which are placed at a position apart from the first control unit and sent from the first control unit via the conductive wire. A second control unit for outputting;
Have
The first control unit includes:
A stimulation output circuit for switching the polarity of one electrical stimulation pulse signal in one stimulation to generate and output a bipolar electrical stimulation pulse signal;
A switching circuit for stopping transmission of the electrode designation signal to the second control unit during an output period of at least one stimulus by the stimulus output circuit;
A visual reproduction assisting device comprising:

2. The visual reproduction assisting device according to claim 1, wherein the first control unit transmits the electrode designation signal to the second control unit at a timing other than during an output period of the electrical stimulation pulse signal by the stimulation output circuit. A visual reproduction assisting device.