JPH0512949B2 - - Google Patents
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- JPH0512949B2 JPH0512949B2 JP60115539A JP11553985A JPH0512949B2 JP H0512949 B2 JPH0512949 B2 JP H0512949B2 JP 60115539 A JP60115539 A JP 60115539A JP 11553985 A JP11553985 A JP 11553985A JP H0512949 B2 JPH0512949 B2 JP H0512949B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- telemeter
- resonant circuit
- sensing
- inductor
- implantable medical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
- A61N1/37211—Means for communicating with stimulators
- A61N1/37217—Means for communicating with stimulators characterised by the communication link, e.g. acoustic or tactile
- A61N1/37223—Circuits for electromagnetic coupling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S128/00—Surgery
- Y10S128/903—Radio telemetry
Landscapes
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- Veterinary Medicine (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は埋込み式医療装置用テレメータ装置
に関するものであり、特に、その通常の目的だけ
ではなく、普通は磁気的に駆動されるリード・ス
イツチの置換として、ペースメーカのような装置
において見出される標準的なテレメータ・コイル
を使用することに関するものである。
に関するものであり、特に、その通常の目的だけ
ではなく、普通は磁気的に駆動されるリード・ス
イツチの置換として、ペースメーカのような装置
において見出される標準的なテレメータ・コイル
を使用することに関するものである。
リード・スイツチは、ペースメーカのような埋
込み式医療装置内の非拡散的な励起機能のための
機構を多年にわたり提供してきた。例えば、ペー
スメーカの必要な機能を不可能化させるために、
永久磁石でリード・スイツチを閉じるように使用
された。このことは、ペースメーカがバツテリ条
件に関係する比率のペースになる原因になること
が多かつた。心摶急速症の回復のために適当であ
るような特別な一時的なペース・モードを可能化
させるため、永久磁石もまた同じ態様で使用され
た。リード・スイツチについての別異の極めて普
通の使用は、パルス発生器のパラメータをプログ
ラミングするための磁気パルスおよびコード化さ
れたデータの受入れを可能化させることである。
込み式医療装置内の非拡散的な励起機能のための
機構を多年にわたり提供してきた。例えば、ペー
スメーカの必要な機能を不可能化させるために、
永久磁石でリード・スイツチを閉じるように使用
された。このことは、ペースメーカがバツテリ条
件に関係する比率のペースになる原因になること
が多かつた。心摶急速症の回復のために適当であ
るような特別な一時的なペース・モードを可能化
させるため、永久磁石もまた同じ態様で使用され
た。リード・スイツチについての別異の極めて普
通の使用は、パルス発生器のパラメータをプログ
ラミングするための磁気パルスおよびコード化さ
れたデータの受入れを可能化させることである。
信頼度が高く、小型でハーメチツク・シールさ
れたリード・スイツチが、ペースメーカ産業の要
求に合わせて特別に開発された。ペースメーカの
ペースがバツテリ条件に依存した比率であるよう
にマグネツトを使用することが標準的な実施形態
にされた。しかし、埋込み式パルス発生器の複雑
さの急速な増進と共に、より重要な２ウエイ通信
をパルス発生器に備えることが必須にされた。こ
の通信には、電子的生理学データのプログラミン
グ、質問、テレメータ操作および供給が広汎に含
まれている。２ウエイ通信は、典型的には、送受
信の双方のためのパルス発生器内のコイルを用い
て、低周波数のR.F.エネルギを介してなされるこ
とである。
れたリード・スイツチが、ペースメーカ産業の要
求に合わせて特別に開発された。ペースメーカの
ペースがバツテリ条件に依存した比率であるよう
にマグネツトを使用することが標準的な実施形態
にされた。しかし、埋込み式パルス発生器の複雑
さの急速な増進と共に、より重要な２ウエイ通信
をパルス発生器に備えることが必須にされた。こ
の通信には、電子的生理学データのプログラミン
グ、質問、テレメータ操作および供給が広汎に含
まれている。２ウエイ通信は、典型的には、送受
信の双方のためのパルス発生器内のコイルを用い
て、低周波数のR.F.エネルギを介してなされるこ
とである。
この出願と同日に出願された「静磁界のための
電子的センサ」なる出願においては、その動作
DC電流が比較的低く、その寸法が小さく、その
静磁界に対する感度が高く、一方、同時に、ノイ
ズ、干渉および供給電圧の変動に対する感度が低
いコイル・センサを用いて、どのようにして磁界
の検知がなされるかが開示されている。このコイ
ルは強磁性コアを備えており、外部磁界がＢ−Ｈ
曲線の原点からコアをさらに遠ざけるように強制
するにつれてインダクタンスが減少することによ
り、外部磁界を検知するように作用する。この発
明の目的とするところは、先の出願で開示されて
いるようなセンサ単体ではなく、センサとテレメ
ータ・コイルとの組合せを提供することにある。
その全体的な装置に関連して、２ウエイ通信およ
び外部磁界の存在の検知の双方のために、同一の
コイルを使用するようにされる。この発明を使用
することにより、標準的なパルス発生器について
の“磁気テスト”機能を保持することが可能にさ
れ、一方、脆弱であり比較的高価な構成部品であ
る標準的なリード・スイツチを使用することが不
要になる。
電子的センサ」なる出願においては、その動作
DC電流が比較的低く、その寸法が小さく、その
静磁界に対する感度が高く、一方、同時に、ノイ
ズ、干渉および供給電圧の変動に対する感度が低
いコイル・センサを用いて、どのようにして磁界
の検知がなされるかが開示されている。このコイ
ルは強磁性コアを備えており、外部磁界がＢ−Ｈ
曲線の原点からコアをさらに遠ざけるように強制
するにつれてインダクタンスが減少することによ
り、外部磁界を検知するように作用する。この発
明の目的とするところは、先の出願で開示されて
いるようなセンサ単体ではなく、センサとテレメ
ータ・コイルとの組合せを提供することにある。
その全体的な装置に関連して、２ウエイ通信およ
び外部磁界の存在の検知の双方のために、同一の
コイルを使用するようにされる。この発明を使用
することにより、標準的なパルス発生器について
の“磁気テスト”機能を保持することが可能にさ
れ、一方、脆弱であり比較的高価な構成部品であ
る標準的なリード・スイツチを使用することが不
要になる。
この発明の原理によれば、磁界検出回路では標
準的なテレメータ・トランシーバ装置で見出され
る多くの実在する回路が使用される。テレメータ
操作の進行中に磁界検出機能を不可能化させる決
定論理と同様に、適切なコイルの励起をさせるた
めの制御論理が付加される。この発明におけるア
プローチを使用することにより、同一条件の下で
リード・スイツチのそれと対比される検出範囲を
達成させることが可能である。テスト回路で消費
されるエネルギは、１秒あたり１回または２回の
比率で磁界テスト・シーケンスをトリガすること
により殆ど無視することができる。１秒あたり１
回の比率では、テストに必要な平均的な電流はわ
ずか10nAである。
準的なテレメータ・トランシーバ装置で見出され
る多くの実在する回路が使用される。テレメータ
操作の進行中に磁界検出機能を不可能化させる決
定論理と同様に、適切なコイルの励起をさせるた
めの制御論理が付加される。この発明におけるア
プローチを使用することにより、同一条件の下で
リード・スイツチのそれと対比される検出範囲を
達成させることが可能である。テスト回路で消費
されるエネルギは、１秒あたり１回または２回の
比率で磁界テスト・シーケンスをトリガすること
により殆ど無視することができる。１秒あたり１
回の比率では、テストに必要な平均的な電流はわ
ずか10nAである。
この発明の別異の目的、特徴および利点は、添
付図面に関連して以下の詳細な説明を考察するこ
とによつて明らかにされよう。
付図面に関連して以下の詳細な説明を考察するこ
とによつて明らかにされよう。
こゝで参照される本出願人による別異の出願に
開示されているように、磁界テストのシーケンス
によれば、“励起”および“検知”なる２個の信
号の発生をするようにされ、後者の信号は前者の
信号に追従し、また、その各々は所定の持続時間
を有するものである。この励起信号で、ある１個
のコイルが励起される。このコイルは共振回路に
含まれており、共振電流が追従して流れる。該検
知信号で、ある１個のウインドウが規定され、充
分な強度の磁界の存在および不存在のさいの検知
ウインドウの期間中に、該共振電流は相違なるゼ
ロ交差特性を呈する。先の別異の出願に示されて
いる実施例においては、充分に強い磁界がコイル
の動的な透磁率を減少させ、共鳴周波数を上昇さ
せて、関係のあるゼロ交差点が該検知ウインドウ
内でシフトするようにされる。これと同様な動作
原理が、この発明において用いられている。
開示されているように、磁界テストのシーケンス
によれば、“励起”および“検知”なる２個の信
号の発生をするようにされ、後者の信号は前者の
信号に追従し、また、その各々は所定の持続時間
を有するものである。この励起信号で、ある１個
のコイルが励起される。このコイルは共振回路に
含まれており、共振電流が追従して流れる。該検
知信号で、ある１個のウインドウが規定され、充
分な強度の磁界の存在および不存在のさいの検知
ウインドウの期間中に、該共振電流は相違なるゼ
ロ交差特性を呈する。先の別異の出願に示されて
いる実施例においては、充分に強い磁界がコイル
の動的な透磁率を減少させ、共鳴周波数を上昇さ
せて、関係のあるゼロ交差点が該検知ウインドウ
内でシフトするようにされる。これと同様な動作
原理が、この発明において用いられている。
第１図の装置が送信モードにあるときには、マ
グネツト検知は禁止される。この場合、スイツチ
Ｎ２が閉じて、コンデンサＣおよびインダクタＬ
が並列に接続される。通常に実施されるように、
送信されるバースト信号はトランシーバ／コデツ
ク（codec）１２がスイツチＰ１を閉じるときに
制御され、該共振回路を横切つて電源VDDを接続
させる。トランシーバ／コデツク１２は、データ
入力にしたがつて、その送信期間およびデータ速
度を規定する。導線TxS１が低くパルス駆動さ
れるときにバースト信号が制御される。
グネツト検知は禁止される。この場合、スイツチ
Ｎ２が閉じて、コンデンサＣおよびインダクタＬ
が並列に接続される。通常に実施されるように、
送信されるバースト信号はトランシーバ／コデツ
ク（codec）１２がスイツチＰ１を閉じるときに
制御され、該共振回路を横切つて電源VDDを接続
させる。トランシーバ／コデツク１２は、データ
入力にしたがつて、その送信期間およびデータ速
度を規定する。導線TxS１が低くパルス駆動さ
れるときにバースト信号が制御される。
この装置が受信モードで動作しているときに
は、スイツチＰ１およびＮ２の双方が開放にされ
て、コイルＬでR.F.データをピツク・アツプする
ことが許容される。コイルの両端に誘導された電
圧はコンパレータ１０の出力をパルス化させ、こ
のようにして、データ信号がトランシーバ／コデ
ツク１２に送信される。第１図の装置は、データ
の送受信のときには通常の態様で動作する。
は、スイツチＰ１およびＮ２の双方が開放にされ
て、コイルＬでR.F.データをピツク・アツプする
ことが許容される。コイルの両端に誘導された電
圧はコンパレータ１０の出力をパルス化させ、こ
のようにして、データ信号がトランシーバ／コデ
ツク１２に送信される。第１図の装置は、データ
の送受信のときには通常の態様で動作する。
静磁界を検知する付加的な機能は、この装置が
受信モードにあるときに、極めて短時間だけ行な
われる。これはマグネツト信号で受信データが無
効にされる機会を減少させる。この発明の実施例
においては、平均的な電流消費を最小にするため
に、マグネツト検知機能は１秒毎に１回だけ行な
われる。
受信モードにあるときに、極めて短時間だけ行な
われる。これはマグネツト信号で受信データが無
効にされる機会を減少させる。この発明の実施例
においては、平均的な電流消費を最小にするため
に、マグネツト検知機能は１秒毎に１回だけ行な
われる。
この発明の実施例においては、共進回路内のＬ
およびＣの値は、その共振周波数が8KHzである
ように選択される。これは8.192KHz（１Hzの２
進倍数）よりわずかに低いものである。第３図を
参照すると、双方の信号Ｓ４およびTxS２の起
点において高になり、スイツチＮ２およびＮ４が
閉じる。第３図の頂部におけるクロツク波形を参
照すると、２個のスイツチは122μ秒間だけ閉じ
て、抵抗Ｒを通してコンデンサＣを放電させる。
この抵抗は、電流の制限およびスイツチの保護の
ために使用される。コンデンサが放電されたあ
と、第３図に示されているように、信号３は
30.5μ秒間だけ低になり、一方、信号Ｓ４および
TxS２も低になる。スイツチＮ２およびＮ４が
オフになると同時に、スイツチＰ３が閉じる。
30.5μ秒の励起インタバルの終りに、スイツチＰ
３は開き、一方、スイツチＮ２は151.5μ秒間だけ
閉じる。（このインタバルの間は、スイツチＮ４
はオフに留まる。）第３図においてVLCとして示
される共振回路の両端の電圧には励起および応答
の２個の部分がある。この信号の励起部分は、
30.5μ秒の励起間隔のときのスイツチＰ３の導通
によつて制御される。スイツチＮ２だけが閉じて
いるとき、151.5μ秒の間隔中に応答が続け生起
し、コンデンサおよびインダクタの共振が許容さ
れる。そして、コンパレータ１０の出力は、該コ
ンパレータの（−）入力における電圧がVREFなる
基準レベルを通るときに、その状態を変化させ
る。
およびＣの値は、その共振周波数が8KHzである
ように選択される。これは8.192KHz（１Hzの２
進倍数）よりわずかに低いものである。第３図を
参照すると、双方の信号Ｓ４およびTxS２の起
点において高になり、スイツチＮ２およびＮ４が
閉じる。第３図の頂部におけるクロツク波形を参
照すると、２個のスイツチは122μ秒間だけ閉じ
て、抵抗Ｒを通してコンデンサＣを放電させる。
この抵抗は、電流の制限およびスイツチの保護の
ために使用される。コンデンサが放電されたあ
と、第３図に示されているように、信号３は
30.5μ秒間だけ低になり、一方、信号Ｓ４および
TxS２も低になる。スイツチＮ２およびＮ４が
オフになると同時に、スイツチＰ３が閉じる。
30.5μ秒の励起インタバルの終りに、スイツチＰ
３は開き、一方、スイツチＮ２は151.5μ秒間だけ
閉じる。（このインタバルの間は、スイツチＮ４
はオフに留まる。）第３図においてVLCとして示
される共振回路の両端の電圧には励起および応答
の２個の部分がある。この信号の励起部分は、
30.5μ秒の励起間隔のときのスイツチＰ３の導通
によつて制御される。スイツチＮ２だけが閉じて
いるとき、151.5μ秒の間隔中に応答が続け生起
し、コンデンサおよびインダクタの共振が許容さ
れる。そして、コンパレータ１０の出力は、該コ
ンパレータの（−）入力における電圧がVREFなる
基準レベルを通るときに、その状態を変化させ
る。
要求されるスイツチング信号を発生させるため
に使用される論理部は第１図のブロツク１４に示
されており、また、このブロツクの詳細な回路は
第２図に示されている。マグネツトセンサ制御論
理部１４には５個のクロツク信号が結合されてお
り、これら５個のクロツク信号は第３図の頂部に
示されている。別異の入力は導線１６に印加され
ており、これは１Hzのクロツク信号であつて、こ
の入力が高になつたときにマグネツト・テストが
開始される。禁止入力によつて磁界検知の開始が
防止されるが、この禁止入力は、コイルが別異の
機能のために必要とされるときに、トランシー
バ／コデツク１２によつてパルス化されるもので
ある。ブロツク１４に対する別異の入力は、コン
パレータ１０の出力およびトランシーバ／コデツ
ク１２からの信号Txである。ブロツク１４から
の３個の出力信号は、第３図に示されるように、
Ｓ４、TxS２および３である。
に使用される論理部は第１図のブロツク１４に示
されており、また、このブロツクの詳細な回路は
第２図に示されている。マグネツトセンサ制御論
理部１４には５個のクロツク信号が結合されてお
り、これら５個のクロツク信号は第３図の頂部に
示されている。別異の入力は導線１６に印加され
ており、これは１Hzのクロツク信号であつて、こ
の入力が高になつたときにマグネツト・テストが
開始される。禁止入力によつて磁界検知の開始が
防止されるが、この禁止入力は、コイルが別異の
機能のために必要とされるときに、トランシー
バ／コデツク１２によつてパルス化されるもので
ある。ブロツク１４に対する別異の入力は、コン
パレータ１０の出力およびトランシーバ／コデツ
ク１２からの信号Txである。ブロツク１４から
の３個の出力信号は、第３図に示されるように、
Ｓ４、TxS２および３である。
１Hzのクロツク信号が高になつたときに、フリ
ツプフロツプFF１がトリガされる。その１出
力は通常は高であること、および、それがＤ入力
に結合されていることから、このフリツプフロツ
プがセツトされて、Ｑ１出力（MTST）が高に
なる。このMTST信号は、マグネツト・テスト
をトリガするためのマスタ信号である。しかしな
がら、禁止信号が高であるときにはゲートＧ１の
出力は低であり、したがつて、ゲートＧ２の出力
が高になつてフリツプフロツプをリセツトに保持
する。テスト・シーケンスが生起したものとする
と、図面に示されているように、2.048KHzおよ
び8.192KHzの信号の双方が初めに高であるとき
にフリツプフロツプがリセツトされる。このと
き、ゲートＧ３の出力が低になり、また、ゲート
Ｇ２の出力が高になつて、フリツプフロツプをリ
セツトさせる。第３図に示されている比率を有す
るクロツクをもつて、MTST信号が初めに高に
なつてから305μ秒後に、ゲートＧ３の出力が低
になる。これから検討されるように、全体的なテ
ストを行なうために必要とされる総体的な時間は
366μ秒である。
ツプフロツプFF１がトリガされる。その１出
力は通常は高であること、および、それがＤ入力
に結合されていることから、このフリツプフロツ
プがセツトされて、Ｑ１出力（MTST）が高に
なる。このMTST信号は、マグネツト・テスト
をトリガするためのマスタ信号である。しかしな
がら、禁止信号が高であるときにはゲートＧ１の
出力は低であり、したがつて、ゲートＧ２の出力
が高になつてフリツプフロツプをリセツトに保持
する。テスト・シーケンスが生起したものとする
と、図面に示されているように、2.048KHzおよ
び8.192KHzの信号の双方が初めに高であるとき
にフリツプフロツプがリセツトされる。このと
き、ゲートＧ３の出力が低になり、また、ゲート
Ｇ２の出力が高になつて、フリツプフロツプをリ
セツトさせる。第３図に示されている比率を有す
るクロツクをもつて、MTST信号が初めに高に
なつてから305μ秒後に、ゲートＧ３の出力が低
になる。これから検討されるように、全体的なテ
ストを行なうために必要とされる総体的な時間は
366μ秒である。
マグネツトセンサ制御論理部は、最高は
32.768KHzである複数個のクロツク信号で駆動さ
れることに注意すべきである。低調波のクロツク
信号は最高の周波数から導出されるものであり、
この最高の周波数自体は、通常は、テレメータ装
置の一部として用いられる32.768KHzの水晶発振
器から使用されるものである。
32.768KHzである複数個のクロツク信号で駆動さ
れることに注意すべきである。低調波のクロツク
信号は最高の周波数から導出されるものであり、
この最高の周波数自体は、通常は、テレメータ装
置の一部として用いられる32.768KHzの水晶発振
器から使用されるものである。
第１図におけるスイツチＰ１は、装置が送信モ
ードで動作しているときにのみ閉じるものであ
り、また、トランシーバ／コデツク１２によつて
制御される。スイツチＮ２，Ｎ４およびＰ３を制
御する信号はブロツク１４において発生される。
スイツチＮ２は論理信号TxS２によつて制御さ
れる。この論理信号TxS２が高になると、スイ
ツチＮ２がオンになる。第２図を参照すると、信
号TxS２を高にさせるものはゲートＧ９である。
装置がデータを送信しているとき、トランシー
バ／コデツク１２からの制御信号Txは高である。
かくして、第２図においてゲートＧ１０の出力は
低であり、また、ゲートＧ９の出力は高である。
導線TxS２における電位が高であると、スイツ
チＮ２はオンに保持されて、送信のために要求さ
れるように、コンデンサＣおよびインダクタＬは
並列に接続される。受信モードにおいては、信号
Txは低であり、また、ゲートＧ１０の出力は高
である。かくして、信号TxS２の状態はゲート
Ｇ８の動作だけに依存している。マグネツト・テ
ストが行なわれていないとき、フリツプフロツプ
FF１の１出力が高であることから、ゲートＧ
８の出力も高であり、かくして、ゲートＧ９の出
力は低であつて、スイツチＮ２を低に保持する。
しかし、マグネツト・テストの間は、フリツプフ
ロツプの１出力は高であり、かくして、ゲート
Ｇ８の動作はゲートＧ１１によつてだけ制御され
る。別異のゲートが信号TxS２を制御するのは
このときである。
ードで動作しているときにのみ閉じるものであ
り、また、トランシーバ／コデツク１２によつて
制御される。スイツチＮ２，Ｎ４およびＰ３を制
御する信号はブロツク１４において発生される。
スイツチＮ２は論理信号TxS２によつて制御さ
れる。この論理信号TxS２が高になると、スイ
ツチＮ２がオンになる。第２図を参照すると、信
号TxS２を高にさせるものはゲートＧ９である。
装置がデータを送信しているとき、トランシー
バ／コデツク１２からの制御信号Txは高である。
かくして、第２図においてゲートＧ１０の出力は
低であり、また、ゲートＧ９の出力は高である。
導線TxS２における電位が高であると、スイツ
チＮ２はオンに保持されて、送信のために要求さ
れるように、コンデンサＣおよびインダクタＬは
並列に接続される。受信モードにおいては、信号
Txは低であり、また、ゲートＧ１０の出力は高
である。かくして、信号TxS２の状態はゲート
Ｇ８の動作だけに依存している。マグネツト・テ
ストが行なわれていないとき、フリツプフロツプ
FF１の１出力が高であることから、ゲートＧ
８の出力も高であり、かくして、ゲートＧ９の出
力は低であつて、スイツチＮ２を低に保持する。
しかし、マグネツト・テストの間は、フリツプフ
ロツプの１出力は高であり、かくして、ゲート
Ｇ８の動作はゲートＧ１１によつてだけ制御され
る。別異のゲートが信号TxS２を制御するのは
このときである。
ゲートＧ１１は２個のクロツク信号とゲートＧ
７とによつて制御されるものであり、後者のゲー
トは、また、（MTST可能化信号と同様な）第３
のクロツク信号によつて制御される。論理にした
がうと、ゲートＧ１１の出力は通常では低であ
り、第３図において３が低として示されている
とき、その出力は短かい間隔だけ高になる。実際
にゲートＧ１２を通して信号３を誘導するもの
はゲート１１である。信号MTSTが高であると
きはいつでも、ゲートＧ８の出力はゲートＧ１１
の出力と同じである。フリツプフロツプFF１が
リセツトに留まつている間に、信号Ｓ４はゲート
Ｇ６によつて２個のクロツク信号から誘導され
る。
７とによつて制御されるものであり、後者のゲー
トは、また、（MTST可能化信号と同様な）第３
のクロツク信号によつて制御される。論理にした
がうと、ゲートＧ１１の出力は通常では低であ
り、第３図において３が低として示されている
とき、その出力は短かい間隔だけ高になる。実際
にゲートＧ１２を通して信号３を誘導するもの
はゲート１１である。信号MTSTが高であると
きはいつでも、ゲートＧ８の出力はゲートＧ１１
の出力と同じである。フリツプフロツプFF１が
リセツトに留まつている間に、信号Ｓ４はゲート
Ｇ６によつて２個のクロツク信号から誘導され
る。
第１図を参照すると、VLC（コンパレータの
（−）入力部の入力）は通常は基準電位よりも振
幅が小さく、また、コンパレータの出力は通常は
高である。このことは第３図に示されている。テ
スト・サイクルの間にコンパレータの出力がどの
ようにして変化するかについては後述されるけれ
ども、これはフリツプフロツプFF２，FF３およ
びゲートＧ１４の出力に影響するような態様でな
されるものである。しかしながら、この点におい
ては、ゲートＧ１の出力は低であり、ゲートＧ５
の出力は高になつて双方のフリツプフロツプをリ
セツトし、マグネツト・テストの出力を不可能化
させる。同様にして、通常のテスト・シーケンス
の終端において、信号MTSTが低になつたとき、
フリツプフロツプFF１の１出力（）は
高になり、また、ゲートＧ１３の出力は低にな
る。これによつて、フリツプフロツプFF２およ
びFF３はクロツク操作されることから防止され
る。すなわち、これらのフリツプフロツプはリセ
ツトに留まる。これらのフリツプフロツプがテス
ト・サイクルの間に予めセツトされているときで
さえも、ゲートＧ４の出力が低になつたときには
それらはリセツトされて、ゲートＧ５の出力が高
になるようにされ、このようにして、それらはリ
セツトに留まる。２個のクロツク入力が初めに高
になつたときに、ゲートＧ４の出力は低になる。
このことは、第３図に（図面の右端）示されてい
るように、2.048KHzのクロツクの１ 1/2サイク
ル後に生起するものである。信号MTSTが高で
あり、フリツプフロツプFF３がセツトされてい
るときに、ゲートＧ１４の出力、マグネツト検知
(M)導線１８は、フリツプフロツプFF３の状態に
よつて制御される。テストされている磁界の強度
がスレツシヨルド・レベルをこえているとき、検
知間隔の間に該フリツプフロツプがセツトされ
る。第３図の底部で示されている“マグネツト検
知”間隔の間に、全体的なテスト・サイクルの終
端においてのみ、フリツプフロツプFF３は質問
されるべきである。
（−）入力部の入力）は通常は基準電位よりも振
幅が小さく、また、コンパレータの出力は通常は
高である。このことは第３図に示されている。テ
スト・サイクルの間にコンパレータの出力がどの
ようにして変化するかについては後述されるけれ
ども、これはフリツプフロツプFF２，FF３およ
びゲートＧ１４の出力に影響するような態様でな
されるものである。しかしながら、この点におい
ては、ゲートＧ１の出力は低であり、ゲートＧ５
の出力は高になつて双方のフリツプフロツプをリ
セツトし、マグネツト・テストの出力を不可能化
させる。同様にして、通常のテスト・シーケンス
の終端において、信号MTSTが低になつたとき、
フリツプフロツプFF１の１出力（）は
高になり、また、ゲートＧ１３の出力は低にな
る。これによつて、フリツプフロツプFF２およ
びFF３はクロツク操作されることから防止され
る。すなわち、これらのフリツプフロツプはリセ
ツトに留まる。これらのフリツプフロツプがテス
ト・サイクルの間に予めセツトされているときで
さえも、ゲートＧ４の出力が低になつたときには
それらはリセツトされて、ゲートＧ５の出力が高
になるようにされ、このようにして、それらはリ
セツトに留まる。２個のクロツク入力が初めに高
になつたときに、ゲートＧ４の出力は低になる。
このことは、第３図に（図面の右端）示されてい
るように、2.048KHzのクロツクの１ 1/2サイク
ル後に生起するものである。信号MTSTが高で
あり、フリツプフロツプFF３がセツトされてい
るときに、ゲートＧ１４の出力、マグネツト検知
(M)導線１８は、フリツプフロツプFF３の状態に
よつて制御される。テストされている磁界の強度
がスレツシヨルド・レベルをこえているとき、検
知間隔の間に該フリツプフロツプがセツトされ
る。第３図の底部で示されている“マグネツト検
知”間隔の間に、全体的なテスト・サイクルの終
端においてのみ、フリツプフロツプFF３は質問
されるべきである。
この発明の実施例における完全なテスト・サイ
クルは、１秒の間隔あたり366μ秒が必要とされ
る。MTSTテスト期間中に装置とのテレメータ
通信リンクを確立するために必要とされるデータ
を外部プログラマが伝送するときには、この通信
リンクは確立されない。これは、通信を開始する
ための有効なコマンドの受入れを知覚し、確認す
るテレメータ装置からのエコーを、該プログラマ
が待機しているからである。しかし、マグネツ
ト・テストの間は、コイルは、いかなるエコー
も、正しいものでさえも送信することができな
い。このことは、エラー状態として通常のペース
メーカのプログラマによつて扱われ、該プログラ
マは少しの遅れのあとで該データを再送信をす
る。エラーは、簡単にいえば、テレメータ装置ま
たはプログラマのいずれかが無効な信号の存在に
よつて混乱されたことを意味するものである。テ
レメータ通信リンクの確立を試みる次の時点で
は、マグネツト・テストはオンにされておらず、
通信チヤネルを確立できることになる。これで禁
止信号がトランシーバ／コデツク１２によつて発
生されることになり、かくして、テレメータ・シ
ーケンスの終端で通信リンクが破断されるまで
は、マグネツト・テストは長時間にわたつて不可
能にされる。
クルは、１秒の間隔あたり366μ秒が必要とされ
る。MTSTテスト期間中に装置とのテレメータ
通信リンクを確立するために必要とされるデータ
を外部プログラマが伝送するときには、この通信
リンクは確立されない。これは、通信を開始する
ための有効なコマンドの受入れを知覚し、確認す
るテレメータ装置からのエコーを、該プログラマ
が待機しているからである。しかし、マグネツ
ト・テストの間は、コイルは、いかなるエコー
も、正しいものでさえも送信することができな
い。このことは、エラー状態として通常のペース
メーカのプログラマによつて扱われ、該プログラ
マは少しの遅れのあとで該データを再送信をす
る。エラーは、簡単にいえば、テレメータ装置ま
たはプログラマのいずれかが無効な信号の存在に
よつて混乱されたことを意味するものである。テ
レメータ通信リンクの確立を試みる次の時点で
は、マグネツト・テストはオンにされておらず、
通信チヤネルを確立できることになる。これで禁
止信号がトランシーバ／コデツク１２によつて発
生されることになり、かくして、テレメータ・シ
ーケンスの終端で通信リンクが破断されるまで
は、マグネツト・テストは長時間にわたつて不可
能にされる。
マグネツト・テスト・サイクルの始めに、第１
図におけるコンデンサＣの残留電荷を除去するた
め、スイツチＮ２およびＮ４は122μ秒間だけ閉
じる。これは“予備条件づけ”期間である。該コ
ンデンサの下方側は、次いで、第３図に示されて
いるように、スイツチＰ３がオンにされたとき、
30.5μ秒間だけ電位VDDにプル・アツプされる。こ
れは、コイルの両端に振幅VDDの余弦電圧波形を
生じさせる。30.5μ秒期間の終端で、スイツチＰ
３は開き、また、スイツチＮ２は再び閉じる。こ
のとき、スイツチＮ２に接続されているコンデン
サの側が接地され、かくして、コンデンサの両端
に付加的な負の励起ステツプが生起される。この
時点からマグネツト・テスト期間の終端までのコ
イルの両端の電圧は、VLC＝（−21/2）（VDD）Sin
（w0t＋π／４）で表わされる。磁界が存在しないと き、ＬおよびＣの値により約8KHzの共振周波数
が発生される。
図におけるコンデンサＣの残留電荷を除去するた
め、スイツチＮ２およびＮ４は122μ秒間だけ閉
じる。これは“予備条件づけ”期間である。該コ
ンデンサの下方側は、次いで、第３図に示されて
いるように、スイツチＰ３がオンにされたとき、
30.5μ秒間だけ電位VDDにプル・アツプされる。こ
れは、コイルの両端に振幅VDDの余弦電圧波形を
生じさせる。30.5μ秒期間の終端で、スイツチＰ
３は開き、また、スイツチＮ２は再び閉じる。こ
のとき、スイツチＮ２に接続されているコンデン
サの側が接地され、かくして、コンデンサの両端
に付加的な負の励起ステツプが生起される。この
時点からマグネツト・テスト期間の終端までのコ
イルの両端の電圧は、VLC＝（−21/2）（VDD）Sin
（w0t＋π／４）で表わされる。磁界が存在しないと き、ＬおよびＣの値により約8KHzの共振周波数
が発生される。
この場合における応答“共鳴”波形およびこれ
に対応するコンパレータの出力は、第３図の底部
に実線で示されている。このオンパレータの出力
は、マグネツト・テスト・ウインドウの内側で単
一の負に向う端部を有している。（テストまたは
検知ウインドウの持続時間は、第３図に示されて
いるように、スイツチＮ２の第２の導通時間の持
続時間に等しい。）コンパレータの出力における
各々の負に向う端部は、ゲートＧ１３の出力を高
にさせ、また、フリツプフロツプFF２およびFF
３をクロツク操作させる。その第１のクロツク
で、フリツプフロツプFF２のＱ２出力が高にさ
れる。第２のクロツクが存在しない限り、フリツ
プフロツプFF３のＱ３出力は低に留まり、また、
その出力におけるマグネツト検知信号は高に留ま
る。２段カウンタは、テスト・ウインドウの終端
から61μ秒後に、サイクル毎にリセツトされる。
に対応するコンパレータの出力は、第３図の底部
に実線で示されている。このオンパレータの出力
は、マグネツト・テスト・ウインドウの内側で単
一の負に向う端部を有している。（テストまたは
検知ウインドウの持続時間は、第３図に示されて
いるように、スイツチＮ２の第２の導通時間の持
続時間に等しい。）コンパレータの出力における
各々の負に向う端部は、ゲートＧ１３の出力を高
にさせ、また、フリツプフロツプFF２およびFF
３をクロツク操作させる。その第１のクロツク
で、フリツプフロツプFF２のＱ２出力が高にさ
れる。第２のクロツクが存在しない限り、フリツ
プフロツプFF３のＱ３出力は低に留まり、また、
その出力におけるマグネツト検知信号は高に留ま
る。２段カウンタは、テスト・ウインドウの終端
から61μ秒後に、サイクル毎にリセツトされる。
しかしながら、安定な磁界がコイルに加えられ
ているときには、磁気コアの相対透磁率が減少し
て、第３図において点線の共鳴波形によつて示さ
れているように、その共鳴周波数が近接するよう
にされる。こゝでは、対応するコンパレータの出
力波形は、テスト・ウインドウ内で、２個以上の
負に向う端部を有することになる。第２の負に向
う端部によつて、フリツプフロツプFF３がセツ
トされるが、これは、そのＤ入力がフリツプフロ
ツプFF２のＱ２出力に接続されているためであ
る。カウンタはこの状態にロツクされ、サイクル
の終端においてリセツトされる。かくして、出力
Ｍが全体的なサイクルの少なくとも61μ秒間にわ
たつて低であるときには、これは磁界の存在を指
示するものである。
ているときには、磁気コアの相対透磁率が減少し
て、第３図において点線の共鳴波形によつて示さ
れているように、その共鳴周波数が近接するよう
にされる。こゝでは、対応するコンパレータの出
力波形は、テスト・ウインドウ内で、２個以上の
負に向う端部を有することになる。第２の負に向
う端部によつて、フリツプフロツプFF３がセツ
トされるが、これは、そのＤ入力がフリツプフロ
ツプFF２のＱ２出力に接続されているためであ
る。カウンタはこの状態にロツクされ、サイクル
の終端においてリセツトされる。かくして、出力
Ｍが全体的なサイクルの少なくとも61μ秒間にわ
たつて低であるときには、これは磁界の存在を指
示するものである。
第３図におけるVLCの波形を参照すると、検知
間隔（スイツチＮ４がオフであり、スイツチＮ２
がオンである期間）の始まりには、２個のゼロ交
差（１個は正、１個は負）が存在することが注意
される。第３図のそれ（正の、負に向うコンパレ
ータの出力）が存在するかどうかは、共振回路の
周波数に依存している。磁界が存在するときには
第３のゼロ交差がウインドウ内で生起し、また、
磁界が存在しないときにはフリツプフロツプFF
２およびFF３がクロツク操作されない時点で信
号MTSTが低になつたあと、第３のゼロ交差が
生起する。正の方向におけるVLCのゼロ交差だけ
がフリツプフロツプのクロツク操作において生じ
る。かくして、フリツプフロツプFF３がセツト
されるか否かは、第３のゼロ交差が検知ウインド
ウ内に入るかどうかに依存している。コンパレー
タの基準電圧VREFが小さいものであるとすれば、
検知感度はテスト・ウインドウ内の共鳴波形の第
３のゼロ交差をシフトさせるために必要とされる
磁界強度によつて規定される。この感度は２組の
フアクタに依存している。第１のものはコイルの
コアについての磁気特性である。第２のものは関
係のあるゼロ交差をテスト・ウインドウ内の位置
に動かすための周波数シフトである。
間隔（スイツチＮ４がオフであり、スイツチＮ２
がオンである期間）の始まりには、２個のゼロ交
差（１個は正、１個は負）が存在することが注意
される。第３図のそれ（正の、負に向うコンパレ
ータの出力）が存在するかどうかは、共振回路の
周波数に依存している。磁界が存在するときには
第３のゼロ交差がウインドウ内で生起し、また、
磁界が存在しないときにはフリツプフロツプFF
２およびFF３がクロツク操作されない時点で信
号MTSTが低になつたあと、第３のゼロ交差が
生起する。正の方向におけるVLCのゼロ交差だけ
がフリツプフロツプのクロツク操作において生じ
る。かくして、フリツプフロツプFF３がセツト
されるか否かは、第３のゼロ交差が検知ウインド
ウ内に入るかどうかに依存している。コンパレー
タの基準電圧VREFが小さいものであるとすれば、
検知感度はテスト・ウインドウ内の共鳴波形の第
３のゼロ交差をシフトさせるために必要とされる
磁界強度によつて規定される。この感度は２組の
フアクタに依存している。第１のものはコイルの
コアについての磁気特性である。第２のものは関
係のあるゼロ交差をテスト・ウインドウ内の位置
に動かすための周波数シフトである。
コイルのコアの磁気特性はコアの形状およびそ
の磁気特性であるＢ−Ｈ曲線に依存している。高
い感度を達成させるためには、関係のある最低の
磁界強度において、コアの動的な透磁率が顕著な
大きさだけ変化すべきである。このコアは大面積
の極面と小さい直径とをもつべきである。
の磁気特性であるＢ−Ｈ曲線に依存している。高
い感度を達成させるためには、関係のある最低の
磁界強度において、コアの動的な透磁率が顕著な
大きさだけ変化すべきである。このコアは大面積
の極面と小さい直径とをもつべきである。
関係のあるゼロ交差点をテスト・ウインドウ内
の所要位置に動かすための周波数シフトについて
は、これは該ゼロ交差点の当初位置に依存してい
る。これは、また、LC回路の共振周波数の関数
である。該回路が、8.192KHzよりもわずかに低
いが極めて近傍で共振されているときには、その
感度は極めて高いけれども、装置はノイズまたは
干渉によつて影響を受ける。優れたノイズの排除
および良好な感度は、共振周波数が8KHzに調整
されたときに達成されるものである。実際には、
その感度は小型のリード・スイツチのそれと対比
することができる。その優れたノイズの排除は２
個の別異の理由による。第１に、マグネツト・テ
ストは１秒毎に366μ秒間だけ行なわれるもので
あり、この短かい期間に入つたときだけ、ノイズ
が効いてくるものである。第２に、共振回路の高
い感度により、該共振回路が同調しない全てのノ
イズ成分を排除する助けとなつている。
の所要位置に動かすための周波数シフトについて
は、これは該ゼロ交差点の当初位置に依存してい
る。これは、また、LC回路の共振周波数の関数
である。該回路が、8.192KHzよりもわずかに低
いが極めて近傍で共振されているときには、その
感度は極めて高いけれども、装置はノイズまたは
干渉によつて影響を受ける。優れたノイズの排除
および良好な感度は、共振周波数が8KHzに調整
されたときに達成されるものである。実際には、
その感度は小型のリード・スイツチのそれと対比
することができる。その優れたノイズの排除は２
個の別異の理由による。第１に、マグネツト・テ
ストは１秒毎に366μ秒間だけ行なわれるもので
あり、この短かい期間に入つたときだけ、ノイズ
が効いてくるものである。第２に、共振回路の高
い感度により、該共振回路が同調しない全てのノ
イズ成分を排除する助けとなつている。
実在するテレメータ装置にマグネツト・テスト
制御論理部を付加することは、全体的なDC電流
をわずかに増大させることになる。標準的な
CMOS論理構成を用いることにより、この電流
は0.1μA以下に維持される。Ｑ＝20なるコイルと
VDD＝2.8Vをもつ共振回路を駆動するために必要
とされる電流については、コイルを通るピーク電
流は120μAであり、また、その平均的な値は
2.3nAであつた。かくして、全体的な装置の電流
は0.2μAをかなり下回つて増大される。また、装
置が10μFの標準的なバイパス・コンデンサをも
つ高いインピーダンスのバツテリから給電される
ときには、LCピーク電流のバーストの間に、動
作電圧はその初期値をわずかに下回つて降下され
る。しかし、その降下は５ｍＶ以下であり、全体
的な装置の動作に対する悪い影響はない。
制御論理部を付加することは、全体的なDC電流
をわずかに増大させることになる。標準的な
CMOS論理構成を用いることにより、この電流
は0.1μA以下に維持される。Ｑ＝20なるコイルと
VDD＝2.8Vをもつ共振回路を駆動するために必要
とされる電流については、コイルを通るピーク電
流は120μAであり、また、その平均的な値は
2.3nAであつた。かくして、全体的な装置の電流
は0.2μAをかなり下回つて増大される。また、装
置が10μFの標準的なバイパス・コンデンサをも
つ高いインピーダンスのバツテリから給電される
ときには、LCピーク電流のバーストの間に、動
作電圧はその初期値をわずかに下回つて降下され
る。しかし、その降下は５ｍＶ以下であり、全体
的な装置の動作に対する悪い影響はない。
この発明は特別な実施例を参照して説明された
けれども、この実施例は、この発明の原理を適用
するための単なる例示的なものであることが理解
されるべきである。この発明の精神および範囲か
ら外れることなく、多くの修正が可能であり、ま
た、別異の配列を案出することができる。
けれども、この実施例は、この発明の原理を適用
するための単なる例示的なものであることが理解
されるべきである。この発明の精神および範囲か
ら外れることなく、多くの修正が可能であり、ま
た、別異の配列を案出することができる。
第１図は、この発明による例示的な磁界テスト
回路が付加されている埋込み式ペースメーカにお
いて使用されるような、典型的なテレメータ・ト
ランシーバの前端部のブロツク図、第２図は、第
１図の装置の動作を制御するための論理回路図、
第３図は、第１図および第２図における回路を特
徴づけるデイジタル信号、励起波形および応答波
形の図である。 １０……コンパレータ、１２……トランシー
バ／コデツク、１４……マグネツトセンサ制御論
理部。
回路が付加されている埋込み式ペースメーカにお
いて使用されるような、典型的なテレメータ・ト
ランシーバの前端部のブロツク図、第２図は、第
１図の装置の動作を制御するための論理回路図、
第３図は、第１図および第２図における回路を特
徴づけるデイジタル信号、励起波形および応答波
形の図である。 １０……コンパレータ、１２……トランシー
バ／コデツク、１４……マグネツトセンサ制御論
理部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ インダクタ手段およびコンデンサ手段を含む
共振回路と、送信モードで動作しているときに前
記インダクタ手段に対して励起パルスの印加を制
御するテレメータ論理手段とを有する埋込み式医
療装置用テレメータ装置において、 受信モードで動作しているときに前記インダク
タ手段の両端の電位を検知する手段と、 所定の時間間隔だけ前記共振回路に対して励起
信号を印加する手段を含み、前記インダクタ手段
を通る磁界の存在を周期的に検知する手段と、 前記共振回路の励起に続いて所定の時間に始ま
り、また終わる検知ウインドウを規定する手段
と、 前記共振回路の選択された点における信号レベ
ルが前記検知ウインドウ内でスレツシヨルド・レ
ベルにどのように関連するかを検出する手段と を備え、前記共振回路は前記インダクタ手段を通
る外部磁界の強度と共に変動する共振周波数を有
することを特徴とする埋込み式医療装置用テレメ
ータ装置。 ２ 前記テレメータ論理手段は、テレメータ信号
の送受信の間、前記検知手段の動作を禁止するよ
うにされた特許請求の範囲第１項記載の埋込み式
医療装置用テレメータ装置。 ３ 各検知サイクルの始めに、その励起を先立つ
て共振回路を予備条件づける手段がさらに含まれ
ている特許請求の範囲第１項または第２項記載の
埋込み式医療装置用テレメータ装置。 ４ 受信モードで動作しているときのテレメータ
論理手段および前記検知手段が前記検出手段を共
有するようにされる特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれか１項に記載の埋込み式医療装置
用テレメータ装置。 ５ 前記共振回路はその励起の停止にしたがつて
共鳴し、前記検知手段は前記インダクタ手段の両
端に生じる電圧で動作し、前記検知ウインドウは
所定の最小強度をもつ磁界が存在するときにのみ
前記検知ウインドウ内に所定数のゼロ交差が生起
するような期間を有する特許請求の範囲第１項な
いし第４項のいずれか１項に記載の埋込み式医療
装置用テレメータ装置。 ６ 前記励起信号は周期的間隔でくり返して前記
共振回路に印加され、前記検知ウインドウ規定手
段および前記検出手段は同じ周期的間隔で動作す
るようにされた特許請求の範囲第１項ないし第５
項のいずれか１項に記載の埋込み式医療装置用テ
レメータ装置。 ７ インダクタ手段およびコンデンサ手段を含む
共振回路と、送信モードで動作しているときに前
記インダクタ手段に対して励起パルスの印加を制
御するテレメータ論理手段とを有する埋込み式医
療装置用テレメータ装置において、 受信モードで動作しているときに前記インダク
タ手段の両端の電位を検知する手段と、 その応答が前記インダクタ手段を通る外部磁界
の強度の関数である励起信号を前記共振回路に対
して印加する手段を含み、前記インダクタ手段を
通る磁界の存在を周期的に検知する手段と、 前記励起信号に対する前記共振回路の応答を解
析する手段と を備え、前記共振回路は前記インダクタ手段を通
る外部磁界の強度と共に変動する共振周波数を有
することを特徴とする埋込み式医療装置用テレメ
ータ装置。 ８ 前記テレメータ論理手段は、テレメータ信号
の送受信の間、前記検知手段の動作を禁止するよ
うにされた特許請求の範囲第７項記載の埋込み式
医療装置用テレメータ装置。 ９ 各検知サイクルの始めに、その励起に先立つ
て共振回路を予備条件づけする手段がさらに含ま
れている特許請求の範囲第７項または第８項記載
の埋込み式医療装置用テレメータ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US652290 | 1984-09-20 | ||
| US06/652,290 US4541431A (en) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | Use of telemetry coil to replace magnetically activated reed switch in implantable devices |
Publications (2)
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