JPH059114B2 - - Google Patents
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- JPH059114B2 JPH059114B2 JP57502802A JP50280282A JPH059114B2 JP H059114 B2 JPH059114 B2 JP H059114B2 JP 57502802 A JP57502802 A JP 57502802A JP 50280282 A JP50280282 A JP 50280282A JP H059114 B2 JPH059114 B2 JP H059114B2
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- Japan
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- transmitter
- coil
- circuit
- coupling
- receiver
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F11/00—Methods or devices for treatment of the ears or hearing sense; Non-electric hearing aids; Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense; Protective devices for the ears, carried on the body or in the hand
- A61F11/04—Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense, e.g. through the touch sense
-
- 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
- A61N1/378—Electrical supply
- A61N1/3787—Electrical supply from an external energy source
-
- 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
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Description
請求の範囲
1 送信器と身体に埋め込む受信器とを備え、
前記の送信器は搬送波信号発生器、変調信号発
生器、搬送波信号を変調信号で変調する変調器、
不飽和無線周波出力増幅器、及びこの出力増幅器
からの振幅変調された搬送波信号を受ける第1の
インダクタを有する第1の同調回路を含み、 前記の受信器は第2のインダクタを含む第2の
同調回路と検出器とを備え、 前記の送信器のモード抵抗が前記の送信器が前
記の受信器によつて負荷されていないときのモー
ド抵抗の半分となる距離に前記の第1と第2のイ
ンダクタは配置されており、それにより本質的に
クリテイカルな結合を達成し、前記の第1の同調
回路と第2の同調回路とが協働してバンドパス・
フイルタとして働くことを特徴とする経皮信号伝
達装置。
生器、搬送波信号を変調信号で変調する変調器、
不飽和無線周波出力増幅器、及びこの出力増幅器
からの振幅変調された搬送波信号を受ける第1の
インダクタを有する第1の同調回路を含み、 前記の受信器は第2のインダクタを含む第2の
同調回路と検出器とを備え、 前記の送信器のモード抵抗が前記の送信器が前
記の受信器によつて負荷されていないときのモー
ド抵抗の半分となる距離に前記の第1と第2のイ
ンダクタは配置されており、それにより本質的に
クリテイカルな結合を達成し、前記の第1の同調
回路と第2の同調回路とが協働してバンドパス・
フイルタとして働くことを特徴とする経皮信号伝
達装置。
明細書
本発明は一般に、患者の身体内へ電気信号を伝
えるためのシステムに係るものであり、そして特
定すれば、身体の中に埋込まれた受信器への信号
の伝達に係るものである。
えるためのシステムに係るものであり、そして特
定すれば、身体の中に埋込まれた受信器への信号
の伝達に係るものである。
神経と筋肉との刺激のための経皮信号伝達シス
テムは知られており広く使用されている。このシ
ステムは他の伝達システム例えば埋込み電池の使
用又は直接経皮ワイヤリングの使用よりも一般に
好まれている。典型的には、送信器は2つの誘導
結合コイルを介して埋込み受信器へ変調信号を送
る。コイルはバンドパスフイルタといて協働作用
する同調回路の部分である。
テムは知られており広く使用されている。このシ
ステムは他の伝達システム例えば埋込み電池の使
用又は直接経皮ワイヤリングの使用よりも一般に
好まれている。典型的には、送信器は2つの誘導
結合コイルを介して埋込み受信器へ変調信号を送
る。コイルはバンドパスフイルタといて協働作用
する同調回路の部分である。
本出願人の米国特許第4284856と1981年5月26
日本出願人が出願した現在係属中の米国特許出願
第267405は、経皮信号伝達に誘導結合コイルを使
用している聴覚刺激装置を開示している。埋込ん
だコイルに誘起される電圧が送信器のコイルの正
確な位置ぎめに結果的に依存して最適効果を生ず
るよう誘電伝達システムを設計していた。このた
め、精確な出力信号が必要とされる聴覚刺激のよ
うな応用では、誘導伝達システムの有効性には限
界がある。
日本出願人が出願した現在係属中の米国特許出願
第267405は、経皮信号伝達に誘導結合コイルを使
用している聴覚刺激装置を開示している。埋込ん
だコイルに誘起される電圧が送信器のコイルの正
確な位置ぎめに結果的に依存して最適効果を生ず
るよう誘電伝達システムを設計していた。このた
め、精確な出力信号が必要とされる聴覚刺激のよ
うな応用では、誘導伝達システムの有効性には限
界がある。
従つて、本発明の対象は誘導結合コイルを利用
した改良型経皮信号伝達システムである。
した改良型経皮信号伝達システムである。
本発明の別の対象は、経皮伝達システムにおい
て相対的な位置の許容度を改善した誘導結合コイ
ルの使用である。
て相対的な位置の許容度を改善した誘導結合コイ
ルの使用である。
本発明の更に別の対象は、誘導結合コイルによ
る信号の伝達の改良法である。
る信号の伝達の改良法である。
簡単にいえば、患者に埋め込んだ受信器へ患者
の外側の送信器から信号を伝達する本発明による
経皮信号伝達システムは、送信器における第1の
同調回路と受信器における第2の同調回路とがこ
れらの回路の最も好都合な変位許容度をもつて本
質的にクリテイカルな結合を達成するように配置
されているということを特徴としている。
の外側の送信器から信号を伝達する本発明による
経皮信号伝達システムは、送信器における第1の
同調回路と受信器における第2の同調回路とがこ
れらの回路の最も好都合な変位許容度をもつて本
質的にクリテイカルな結合を達成するように配置
されているということを特徴としている。
送信器の同調回路の結合コイルと受信器の同調
回路の結合コイルとの本質的にクリテイカルな結
合を達成するため受信器の同調回路の結合コイル
に対る送信器の同調回路の結合コイルの位置きめ
の許容度は、送信器同調回路と受信器同調回路の
Qが5よりも大きく、且つ送信器の同調回路のQ
が受信器の同調回路のQの好ましくは3倍である
ようにすることによつて高められる。送信器の同
調回路が並列同調回路である場合には、それは不
飽和電流源によつて駆動されるのが好ましい。受
信器が負荷となつていないときに送信器のモード
抵抗を測定し、次にこの無負荷の場合の半分に送
信器のモード抵抗が減少するよう受信器コイルに
対し送信器コイルを配置することによつてクリテ
イカルな結合を決定できる。出力トランジスタの
rfコレクタ電圧を観察することにより負荷抵抗を
最もよく測定できる。
回路の結合コイルとの本質的にクリテイカルな結
合を達成するため受信器の同調回路の結合コイル
に対る送信器の同調回路の結合コイルの位置きめ
の許容度は、送信器同調回路と受信器同調回路の
Qが5よりも大きく、且つ送信器の同調回路のQ
が受信器の同調回路のQの好ましくは3倍である
ようにすることによつて高められる。送信器の同
調回路が並列同調回路である場合には、それは不
飽和電流源によつて駆動されるのが好ましい。受
信器が負荷となつていないときに送信器のモード
抵抗を測定し、次にこの無負荷の場合の半分に送
信器のモード抵抗が減少するよう受信器コイルに
対し送信器コイルを配置することによつてクリテ
イカルな結合を決定できる。出力トランジスタの
rfコレクタ電圧を観察することにより負荷抵抗を
最もよく測定できる。
本発明の対象とそれの特徴とは添付図を参照し
ての以下の説明から容易に理解されよう。
ての以下の説明から容易に理解されよう。
第1図は経皮信号伝達システムの略図である。
第2図は同調回路のQの値についてコイル結合
フアクタ(正規化したもの)対回路シンメトリの
グラフである。
フアクタ(正規化したもの)対回路シンメトリの
グラフである。
第3図は本発明に従う聴覚刺激システムのブロ
ツク図である。
ツク図である。
第4図と第5図とは第3図に示す刺激システム
の2つの実施例の電気回路図である。
の2つの実施例の電気回路図である。
添付図を参照する。第1図の電気回路図に示す
経皮信号伝達システムは、全体を10で示す送信
器の同調回路と全体を12で示す受信器の同調回
路とを備えている。送信器の同調回路10は無線
周波増巾トランジスタ14により駆動され、そし
てこの同調回路10は抵抗R1、コンデンサC1
そしてインダクタL1を備え、これらはすべて並
列に接続されている。受信器の同調回路はインダ
クタL2、コンデンサC2そして負荷抵抗R2を
備え、これらはすべて並列に接続されている。こ
れら2つのコイルL1,L2は相互インダクタン
スMを有している。
経皮信号伝達システムは、全体を10で示す送信
器の同調回路と全体を12で示す受信器の同調回
路とを備えている。送信器の同調回路10は無線
周波増巾トランジスタ14により駆動され、そし
てこの同調回路10は抵抗R1、コンデンサC1
そしてインダクタL1を備え、これらはすべて並
列に接続されている。受信器の同調回路はインダ
クタL2、コンデンサC2そして負荷抵抗R2を
備え、これらはすべて並列に接続されている。こ
れら2つのコイルL1,L2は相互インダクタン
スMを有している。
2つのコイルの結合係数は相互インダクタンス
MとインダクタンスL1,L2とにより次のよう
に表わされる。
MとインダクタンスL1,L2とにより次のよう
に表わされる。
K=M/(L1・L2)1/2
2つのコイルがQ1とQ2の同調回路内にそれ
ぞれ含まれていて、第1図に示すようにバンドパ
スフイルタを形成している場合には結合係数は次
のように正規化される。
ぞれ含まれていて、第1図に示すようにバンドパ
スフイルタを形成している場合には結合係数は次
のように正規化される。
K=k(Q1・Q2)1/2=(Q1・Q2)1/2・M/
(L1・L2)1/2 クリテイカルカツプリングは、電流源により駆
動されている2つの同調回路から成るバンドパス
フイルタについていうのであり、そしてクリテイ
カルカツプリングにおいて出力電圧は最大値とな
る。増大したカツプリング又は過度のカツプリン
グに対しても、減少したカツプリング又は過少な
カツプリングに対しても出力電圧は小さくなる。
クリテイカルカツプリングは、同調回路のQの値
とは無関係にK=1で生じる。本分中で使用して
いるクリテイカルな距離とはクリテイカルカツプ
リングが生じる送信器のコイルと受信器のコイル
との間の距離である。
(L1・L2)1/2 クリテイカルカツプリングは、電流源により駆
動されている2つの同調回路から成るバンドパス
フイルタについていうのであり、そしてクリテイ
カルカツプリングにおいて出力電圧は最大値とな
る。増大したカツプリング又は過度のカツプリン
グに対しても、減少したカツプリング又は過少な
カツプリングに対しても出力電圧は小さくなる。
クリテイカルカツプリングは、同調回路のQの値
とは無関係にK=1で生じる。本分中で使用して
いるクリテイカルな距離とはクリテイカルカツプ
リングが生じる送信器のコイルと受信器のコイル
との間の距離である。
1つの最大値をもつ形から2つの最大値をもつ
形へ2つのコイルのトランスインピーダンスを移
行させるに必要なカツプリングの大きさが過度カ
ツプリングである。第2図に示されているよう
に、過渡カツプリングに対するカツプリング係数
Kは2つのコイルのQの値の比、即ちq=Q1/
Q2により変る。
形へ2つのコイルのトランスインピーダンスを移
行させるに必要なカツプリングの大きさが過度カ
ツプリングである。第2図に示されているよう
に、過渡カツプリングに対するカツプリング係数
Kは2つのコイルのQの値の比、即ちq=Q1/
Q2により変る。
第2図は、同調回路のQの値、Q1とQ2につい
て正規化コイルカツプリング係数K対回路シンメ
トリのグラフである。このグラフから判ること
は、直線16により示されているように同調回路
の各Q値とは関係なくK=1でクリテイカルなカ
ツプリングが生じているということである。曲線
18は、1つの最大値をもつ形から2つの最大値
をもつ形へトランスインピーダンスの絶対値を移
行させるに必要な過渡カツプリングのグラフであ
る。曲線18によつて判るように、過度カツプリ
ングはQの値により変る。周波数により変る入力
インピーダンスの絶対値を移行させるに必要なカ
ツプリングの大きさ、即ち入力過渡カツプリング
は曲線20により示されている。入力過渡カツプ
リングも結合されたコイルのQの値によつて変
る。第2図から判るように、q=3、即ちQ1=
3Q2に対し周波数により変る過度インピーダンス
は1つの最大値から2つの最大値へ進み、クリテ
イカルなカツプリングを示す。
て正規化コイルカツプリング係数K対回路シンメ
トリのグラフである。このグラフから判ること
は、直線16により示されているように同調回路
の各Q値とは関係なくK=1でクリテイカルなカ
ツプリングが生じているということである。曲線
18は、1つの最大値をもつ形から2つの最大値
をもつ形へトランスインピーダンスの絶対値を移
行させるに必要な過渡カツプリングのグラフであ
る。曲線18によつて判るように、過度カツプリ
ングはQの値により変る。周波数により変る入力
インピーダンスの絶対値を移行させるに必要なカ
ツプリングの大きさ、即ち入力過渡カツプリング
は曲線20により示されている。入力過渡カツプ
リングも結合されたコイルのQの値によつて変
る。第2図から判るように、q=3、即ちQ1=
3Q2に対し周波数により変る過度インピーダンス
は1つの最大値から2つの最大値へ進み、クリテ
イカルなカツプリングを示す。
同調回路がクリテイカル結合している経皮信号
伝達システムを設計することにより、埋込みコイ
ルの誘起電圧のコイル分離に対する依存性は平坦
な最大値を示す。クリテイカルな距離の付近でカ
ツプリングは、出力電圧が極めて僅か変化する程
度に間隔即ち横方向の距離を変えることにより変
えられる。かくして、伝達システムは位置許容誤
差に対して最適化される。
伝達システムを設計することにより、埋込みコイ
ルの誘起電圧のコイル分離に対する依存性は平坦
な最大値を示す。クリテイカルな距離の付近でカ
ツプリングは、出力電圧が極めて僅か変化する程
度に間隔即ち横方向の距離を変えることにより変
えられる。かくして、伝達システムは位置許容誤
差に対して最適化される。
本発明による聴覚刺激装置のブロツク図である
第3図と、第3図の装置の略図である第4,5図
を参照する。
第3図と、第3図の装置の略図である第4,5図
を参照する。
第3図において、マイクロホン52の出力は破
線54で囲んで示すスピーチプロセツサへ加えら
れる。スピーチプロセツサチヤンネルに含まれて
いる利得調整増巾器GCA56の入力にマイクロ
ホン52からの出力を加え、そして利得調整増巾
器56からの出力はバンドパスフイルタBPF5
8を通つていわゆるイソラウドネス周波数調整回
路60へ加えられる。スピーチプロセツサ電子装
置54に含まれるダイナミツクレンジコンプレツ
シヨン回路62はイソラウドネス周波数調整回路
60の前でも後でもそのどちらに配置してもよ
い。
線54で囲んで示すスピーチプロセツサへ加えら
れる。スピーチプロセツサチヤンネルに含まれて
いる利得調整増巾器GCA56の入力にマイクロ
ホン52からの出力を加え、そして利得調整増巾
器56からの出力はバンドパスフイルタBPF5
8を通つていわゆるイソラウドネス周波数調整回
路60へ加えられる。スピーチプロセツサ電子装
置54に含まれるダイナミツクレンジコンプレツ
シヨン回路62はイソラウドネス周波数調整回路
60の前でも後でもそのどちらに配置してもよ
い。
スピーチプロセツサ54からの出力は振巾変調
送信器モジユール64内の無線周波数発振器から
の出力を変調する。送信器からの変調された出力
は伝達コイル66とコンデンサ68とに加えら
れ、これら2つの回路素子は同調回路70として
作用する。
送信器モジユール64内の無線周波数発振器から
の出力を変調する。送信器からの変調された出力
は伝達コイル66とコンデンサ68とに加えら
れ、これら2つの回路素子は同調回路70として
作用する。
埋込みユニツト36は皮膚72の右側に示され
ており、そして並列コンデンサ74を有する受信
器のコイル22を含む。受信コイル22とコンデ
ンサ74との並列組合せは同調受信回路76を形
成する。この同調受信回路からの出力はダイオー
ド復調回路網78の入力へ加えられ、この復調回
路網78は無線周波搬送波から変調包絡線を取り
除くよう普通の仕方で動作する。ダイオード復調
器からの出力はリード線24を介して活性電極面
と中性電極面とへ加えられる。
ており、そして並列コンデンサ74を有する受信
器のコイル22を含む。受信コイル22とコンデ
ンサ74との並列組合せは同調受信回路76を形
成する。この同調受信回路からの出力はダイオー
ド復調回路網78の入力へ加えられ、この復調回
路網78は無線周波搬送波から変調包絡線を取り
除くよう普通の仕方で動作する。ダイオード復調
器からの出力はリード線24を介して活性電極面
と中性電極面とへ加えられる。
スピーチプロセツサ電子装置の構成と動作とは
1981年5月26日に本出願人が出願し、現在係属中
の米国特許第2678405に詳述されているので、こ
こでその装置を説明する必要はないと考える。然
しながら、振巾変調送信器モジユール64の構成
は第4図の電気回路の略図を参照して詳述してお
く。この図においてマイクロホンピツクアツプ5
2とそれへ接続されているスピーチプロセツサモ
ジユール54とは、全体を86で示す変圧器の2
次巻線84の第1端子82へ結合されているもの
として示されている。変圧器の1次巻線88は無
線周波発振器90に接続されている。
1981年5月26日に本出願人が出願し、現在係属中
の米国特許第2678405に詳述されているので、こ
こでその装置を説明する必要はないと考える。然
しながら、振巾変調送信器モジユール64の構成
は第4図の電気回路の略図を参照して詳述してお
く。この図においてマイクロホンピツクアツプ5
2とそれへ接続されているスピーチプロセツサモ
ジユール54とは、全体を86で示す変圧器の2
次巻線84の第1端子82へ結合されているもの
として示されている。変圧器の1次巻線88は無
線周波発振器90に接続されている。
端子82と大地との間に減結合コンデンサ92
を接続する。このコンデンサは普通の仕方で無線
周波数を減係合している。2次巻線84の他方の
端子はNPNトランジスタ94のベース電極へ直
結される。トランジスタのエミツタ電極は接地さ
れ、そしてそれのコレクタ電極は送信コイル66
の中間端子96へ結合される。コンデンサ68は
全伝達コイル66と並列に接続され、そして送信
器94の直流バイアス電圧は端子100に加えら
れる。コイル66とコンデンサ68との共通接続
点と大地との間に別の無線周波減結合コンデンサ
102が接続される。
を接続する。このコンデンサは普通の仕方で無線
周波数を減係合している。2次巻線84の他方の
端子はNPNトランジスタ94のベース電極へ直
結される。トランジスタのエミツタ電極は接地さ
れ、そしてそれのコレクタ電極は送信コイル66
の中間端子96へ結合される。コンデンサ68は
全伝達コイル66と並列に接続され、そして送信
器94の直流バイアス電圧は端子100に加えら
れる。コイル66とコンデンサ68との共通接続
点と大地との間に別の無線周波減結合コンデンサ
102が接続される。
埋込まれている受信器モジユール36は受信コ
イル22と同調コンデンサ74とを備える。受信
器の復調器部分は、受信コイル22の中間端子1
06へアノードを接続しそして接続点108へカ
ソード電極を接続した半導体ダイオード104か
ら成る。抵抗110とコンデンサ112とは接続
点108とコイル22の外側端子114との間で
相互に並列に接続されている。接続点108と活
性電極との間に直列にブロツキングコンデンサ1
16を配置する。第2電極は前述の接続点114
へ直結される。
イル22と同調コンデンサ74とを備える。受信
器の復調器部分は、受信コイル22の中間端子1
06へアノードを接続しそして接続点108へカ
ソード電極を接続した半導体ダイオード104か
ら成る。抵抗110とコンデンサ112とは接続
点108とコイル22の外側端子114との間で
相互に並列に接続されている。接続点108と活
性電極との間に直列にブロツキングコンデンサ1
16を配置する。第2電極は前述の接続点114
へ直結される。
動作に当つて、話しから取出され、時間につれ
て変化する波である変調信号はスピーチプロセツ
サ54の出力に現われ、そして抵抗80を介して
トランジスタ変調器へ加えられ、このトランジス
タ94のベースへ結合されている変圧器を介して
発振器90から無線周波搬送波が加えられてい
る。コンデンサ92とコンデンサ102とは無線
周波信号を直流源からは減結合している。変調ト
ランジスタ94のコレクタは、コイル66とコン
デンサ68とを含む同調送信器回路のタツプへ接
続されている。送信器コイル66は変調された搬
送波信号を埋込んだ受信器のコイル22へ誘導結
合し、この受信器のコイル22は、コンデンサ7
4と一緒になつて同調受信回路を構成している。
受信された信号は普通の仕方で半導体ダイオード
104により復調され、コンデンサ112は無線
周波減結合を果し、そして抵抗110は大地への
直流路を与えている。コンデンサ116は直流が
電極へ流れるのを阻止している。
て変化する波である変調信号はスピーチプロセツ
サ54の出力に現われ、そして抵抗80を介して
トランジスタ変調器へ加えられ、このトランジス
タ94のベースへ結合されている変圧器を介して
発振器90から無線周波搬送波が加えられてい
る。コンデンサ92とコンデンサ102とは無線
周波信号を直流源からは減結合している。変調ト
ランジスタ94のコレクタは、コイル66とコン
デンサ68とを含む同調送信器回路のタツプへ接
続されている。送信器コイル66は変調された搬
送波信号を埋込んだ受信器のコイル22へ誘導結
合し、この受信器のコイル22は、コンデンサ7
4と一緒になつて同調受信回路を構成している。
受信された信号は普通の仕方で半導体ダイオード
104により復調され、コンデンサ112は無線
周波減結合を果し、そして抵抗110は大地への
直流路を与えている。コンデンサ116は直流が
電極へ流れるのを阻止している。
同調送信回路と同調受信器回路との組合せはバ
ンドパスフイルター回路網を構成している。送信
器のコイル66が受信器のコイル22に対しクリ
テイカルな距離に配置されると刺激電圧は送信器
のコイル66と受信器のコイル22との間の絶対
位置と無関係であることが判明した。上に述べた
ようにクリテイカルな距離は、クリテイカルな結
合が生じる送信器のコイルと受信器のコイルとの
間の間隔をいう。もしこの間隔がクリテイカルな
距離よりも小さいと、過剰結合となり、そしてそ
の2つのコイル間の間隔がクリテイカルな距離を
越えると過少結合となる。同調バンドパスフイル
タに対し、実効クリテイカル結合はクリテイカル
距離の付近のコイル間隔にわたつて比較的安定し
た出力電圧を保証する。
ンドパスフイルター回路網を構成している。送信
器のコイル66が受信器のコイル22に対しクリ
テイカルな距離に配置されると刺激電圧は送信器
のコイル66と受信器のコイル22との間の絶対
位置と無関係であることが判明した。上に述べた
ようにクリテイカルな距離は、クリテイカルな結
合が生じる送信器のコイルと受信器のコイルとの
間の間隔をいう。もしこの間隔がクリテイカルな
距離よりも小さいと、過剰結合となり、そしてそ
の2つのコイル間の間隔がクリテイカルな距離を
越えると過少結合となる。同調バンドパスフイル
タに対し、実効クリテイカル結合はクリテイカル
距離の付近のコイル間隔にわたつて比較的安定し
た出力電圧を保証する。
受信器のコイルの電圧を送信器のコイルに流れ
る電流で割つた比(V2/i1)であるトランスイ
ンピーダンス(transimpedance)rnは、電流源
が送信器巻線を駆動する場合だけ受信器のコイル
に誘起される電圧を決定している。もし出力トラ
ンジスタ94が飽和すると、入力電圧は一定に保
され、そして2次(受信コイル)の誘起電圧はト
ランスインピーダンスrnkによつて決められるこ
とはなくなり、結合係数Kに比例して増大する電
圧利得により決められることとなり、そしてその
ため相対的な最大値を示さなくなる。かくして、
クリテイカル結合もクリテイカル距離もこの状態
では起らない。それ故、出力トランジスタ94の
飽和はクリテイカルな結合値のいずれの側である
範囲の結合係数にわたつて回避されることとなろ
う。飽和が起つたとしたならば、利用し得る範囲
の結合係数は送信器のコイルと受信器のコイルと
の変位許容のように著しく減少せしめられる。
る電流で割つた比(V2/i1)であるトランスイ
ンピーダンス(transimpedance)rnは、電流源
が送信器巻線を駆動する場合だけ受信器のコイル
に誘起される電圧を決定している。もし出力トラ
ンジスタ94が飽和すると、入力電圧は一定に保
され、そして2次(受信コイル)の誘起電圧はト
ランスインピーダンスrnkによつて決められるこ
とはなくなり、結合係数Kに比例して増大する電
圧利得により決められることとなり、そしてその
ため相対的な最大値を示さなくなる。かくして、
クリテイカル結合もクリテイカル距離もこの状態
では起らない。それ故、出力トランジスタ94の
飽和はクリテイカルな結合値のいずれの側である
範囲の結合係数にわたつて回避されることとなろ
う。飽和が起つたとしたならば、利用し得る範囲
の結合係数は送信器のコイルと受信器のコイルと
の変位許容のように著しく減少せしめられる。
受信器を外科手術により埋込む場合には、埋込
み手術を行なつてしまうと、受信器電極内の振動
の節で直接測定することは実際には不可能とな
る。それ故、クリテイカル結合を得るための送信
器のコイルの位置は、送信器回路から得られる測
定から決めなければならない。
み手術を行なつてしまうと、受信器電極内の振動
の節で直接測定することは実際には不可能とな
る。それ故、クリテイカル結合を得るための送信
器のコイルの位置は、送信器回路から得られる測
定から決めなければならない。
クリテイカル結合において、送信コイルの端子
から内側を見たときの入力抵抗は結合が全くない
ときの値の半分まで減少するということも示され
ている。このことを覚えておいて、クリテイカル
距離における送信器のコイルの最適配置を求める
ことができる。即ち、トランジスタ94を飽和さ
せない低レベルの無線周波搬送波をトランジスタ
94のベースへ加えることによりトランジスタ9
4の無線周波コレクタ電圧を、埋込んだ受信器の
コイルに送信器のコイルを接近させながら測定す
る。無負荷における値に対して無線周波コレクタ
電圧を50パーセント低下させるに必要な距離がク
リテイカル距離に送信器のコイルを配置している
ことを示している。
から内側を見たときの入力抵抗は結合が全くない
ときの値の半分まで減少するということも示され
ている。このことを覚えておいて、クリテイカル
距離における送信器のコイルの最適配置を求める
ことができる。即ち、トランジスタ94を飽和さ
せない低レベルの無線周波搬送波をトランジスタ
94のベースへ加えることによりトランジスタ9
4の無線周波コレクタ電圧を、埋込んだ受信器の
コイルに送信器のコイルを接近させながら測定す
る。無負荷における値に対して無線周波コレクタ
電圧を50パーセント低下させるに必要な距離がク
リテイカル距離に送信器のコイルを配置している
ことを示している。
50%減少を見付けるため送信器のコイル電圧を
監視する技術とはやゝ異なるアプローチとして、
掃引入力抵抗の観察がある。即ち、送信器のコイ
ルを受信器のコイルに接近させていき入力電流に
対する入力電圧の比の変化が1つの最大値からク
リテイカル結合における2つの最大値へ移行する
のを観察するのであつて、これは容易である。こ
の方法の利点は、スピーチで変調した信号を受信
器へ伝達するのに実際使用される搬送波のレベル
でその方法を実施できるということにある。別の
方法は減少した搬送波レベルを使用するのであつ
て、その場合もし送信器に使用される無線周波増
巾器の出力インピーダンスが電圧によつて変化す
るとやゝ不精確な結果となる。この後の方法を実
施するには、送信器のタンク回路のQが受信器の
タンク回路のQの3倍程度であることが必要であ
る。
監視する技術とはやゝ異なるアプローチとして、
掃引入力抵抗の観察がある。即ち、送信器のコイ
ルを受信器のコイルに接近させていき入力電流に
対する入力電圧の比の変化が1つの最大値からク
リテイカル結合における2つの最大値へ移行する
のを観察するのであつて、これは容易である。こ
の方法の利点は、スピーチで変調した信号を受信
器へ伝達するのに実際使用される搬送波のレベル
でその方法を実施できるということにある。別の
方法は減少した搬送波レベルを使用するのであつ
て、その場合もし送信器に使用される無線周波増
巾器の出力インピーダンスが電圧によつて変化す
るとやゝ不精確な結果となる。この後の方法を実
施するには、送信器のタンク回路のQが受信器の
タンク回路のQの3倍程度であることが必要であ
る。
第4図において、スピーチプロセツサ54から
の変調信号は変圧器の2次巻線84により出力ト
ランジスタ94のベースへ加えられる。出力トラ
ンジスタのベースコンタクトに変調信号を加える
ことにより(位相変調)、飽和は回避される。コ
レクタ変調を利用するときは、この望ましくない
飽和が生じる。然しながら、エミツタ電極に変調
信号を加えれば解決できる。
の変調信号は変圧器の2次巻線84により出力ト
ランジスタ94のベースへ加えられる。出力トラ
ンジスタのベースコンタクトに変調信号を加える
ことにより(位相変調)、飽和は回避される。コ
レクタ変調を利用するときは、この望ましくない
飽和が生じる。然しながら、エミツタ電極に変調
信号を加えれば解決できる。
外部のスピーチプロセツサと送信器との組合せ
と埋込み受信器との別の構成を第5図に示す。単
一のスピーチプロセツサー回路網54と一組の刺
激電極24とはデユアル伝送チヤンネルでインタ
ーフエースさせて経皮刺激を行わせる。マイクロ
ホンピツクアツプ52の入力はスピーチプロセツ
サ54へ加えられる。このスピーチプロセツサ5
4は前述の米国特許第267405に記載されているよ
うに構成されている。スピーチプロセツサ回路5
4からの変調信号は全体を118を示す位相スプ
リツタへ加えられ、そこから振巾変調送信器12
0と122とへ加えられる。位相スプリツタは、
電圧源Vcへ抵抗126を介してコレクタを接続
したNPNトランジスタ124を含むものとして
示されている。トランジスタ124のエミツタ電
極は抵抗128を介して接地されている。トラン
ジスタ124のコレクタ電極から信号は送信器1
20へ加えられ、トランジスタ124のエミツタ
電極に現われる信号は送信器122へ加えられ
る。
と埋込み受信器との別の構成を第5図に示す。単
一のスピーチプロセツサー回路網54と一組の刺
激電極24とはデユアル伝送チヤンネルでインタ
ーフエースさせて経皮刺激を行わせる。マイクロ
ホンピツクアツプ52の入力はスピーチプロセツ
サ54へ加えられる。このスピーチプロセツサ5
4は前述の米国特許第267405に記載されているよ
うに構成されている。スピーチプロセツサ回路5
4からの変調信号は全体を118を示す位相スプ
リツタへ加えられ、そこから振巾変調送信器12
0と122とへ加えられる。位相スプリツタは、
電圧源Vcへ抵抗126を介してコレクタを接続
したNPNトランジスタ124を含むものとして
示されている。トランジスタ124のエミツタ電
極は抵抗128を介して接地されている。トラン
ジスタ124のコレクタ電極から信号は送信器1
20へ加えられ、トランジスタ124のエミツタ
電極に現われる信号は送信器122へ加えられ
る。
送信器120の出力は送信器のコイル133と
並列コンデンサ135とから成る同調回路131
へ加えられ、送信器122の出力は送信器のコイ
ル132と同調コンデンサ134とから成る同様
の同調回路130へ加えられる。患者の耳介の後
ろの側頭部の筋肉の下に埋込んだ受信器モジユー
ルが含む同調回路136と138とはそれぞれ送
信同調回路130と131とに誘導結合されてい
る。同調回路136は受信コイル140と同調コ
ンデンサ142とを含み、同調回路138は受信
コイル144と同調コンデンサ146とを含む。
受信コイル140の中間端子へ接続されているの
は半導体ダイオード148のアノード電極であ
る。このダイオードのカソード電極は接続点15
0へ結合されている。受信コイル144の端子と
接続点150との間に反対極性のダイオード15
2が接続されている。受信コイル140,144
の下方の端子は接続点151に一緒に結合されて
いる。接続点150と151との間には無線周波
バイパスコンデンサ153と負荷抵抗154との
並列組合せが接続されている。接続点150も直
流ブロツキングコンデンサ155を介して活性電
極へ結合されており、接続点151は大地、又は
他方の電極へ接続されている。
並列コンデンサ135とから成る同調回路131
へ加えられ、送信器122の出力は送信器のコイ
ル132と同調コンデンサ134とから成る同様
の同調回路130へ加えられる。患者の耳介の後
ろの側頭部の筋肉の下に埋込んだ受信器モジユー
ルが含む同調回路136と138とはそれぞれ送
信同調回路130と131とに誘導結合されてい
る。同調回路136は受信コイル140と同調コ
ンデンサ142とを含み、同調回路138は受信
コイル144と同調コンデンサ146とを含む。
受信コイル140の中間端子へ接続されているの
は半導体ダイオード148のアノード電極であ
る。このダイオードのカソード電極は接続点15
0へ結合されている。受信コイル144の端子と
接続点150との間に反対極性のダイオード15
2が接続されている。受信コイル140,144
の下方の端子は接続点151に一緒に結合されて
いる。接続点150と151との間には無線周波
バイパスコンデンサ153と負荷抵抗154との
並列組合せが接続されている。接続点150も直
流ブロツキングコンデンサ155を介して活性電
極へ結合されており、接続点151は大地、又は
他方の電極へ接続されている。
単一チヤンネルの2つの電極を使用してたヾ一
個所だけ(隆起又は蝸牛空膜)を刺激するのに第
5図の回路を使用する。この回路はプツシユプル
の形態で作動する2つの伝送チヤンネルを使用し
ている。このプツシユプルの構造の利点は、抵抗
154を非常に大きく(又は取除くことさえ)で
き、それにより埋込み部材へ送られた実質的にす
べての電力が電極へ到着するということである
(勿論ダイオードの損失を無視してのことである
か)。かくして、第4図のシングル伝達チヤンネ
ル装置と比較して約4分の1に入力を減少でき
る。
個所だけ(隆起又は蝸牛空膜)を刺激するのに第
5図の回路を使用する。この回路はプツシユプル
の形態で作動する2つの伝送チヤンネルを使用し
ている。このプツシユプルの構造の利点は、抵抗
154を非常に大きく(又は取除くことさえ)で
き、それにより埋込み部材へ送られた実質的にす
べての電力が電極へ到着するということである
(勿論ダイオードの損失を無視してのことである
か)。かくして、第4図のシングル伝達チヤンネ
ル装置と比較して約4分の1に入力を減少でき
る。
第5図の実施例を、それぞれが第4図の単一伝
送チヤンネルに本質的に等価である2つの伝送チ
ヤンネルから成るものとして考えてもよい。電極
インピーダンスと比較して抵抗154の値を大き
くしているので、2つのチヤンネルの伝送特性に
非対称性があつてそのため差電流が生じてもその
差電流は抵抗154が吸収する。抵抗154の利
点は、一方のチヤンネルだけが動作すると第4図
の抵抗110と同じように作動するということで
ある。かくして、この形態は一つの伝送チヤンネ
ルが失われて、低効率で作動するとき別の伝送チ
ヤンネルを提供することにより信頼性を増大す
る。
送チヤンネルに本質的に等価である2つの伝送チ
ヤンネルから成るものとして考えてもよい。電極
インピーダンスと比較して抵抗154の値を大き
くしているので、2つのチヤンネルの伝送特性に
非対称性があつてそのため差電流が生じてもその
差電流は抵抗154が吸収する。抵抗154の利
点は、一方のチヤンネルだけが動作すると第4図
の抵抗110と同じように作動するということで
ある。かくして、この形態は一つの伝送チヤンネ
ルが失われて、低効率で作動するとき別の伝送チ
ヤンネルを提供することにより信頼性を増大す
る。
第5図の回路において送信器は180度位相の異
なる信号により変調される。これらの変調信号
は、スイーチプロセツサ54によりマイクロホン
52から得た音声信号により駆動される位相スプ
リツタ118から得られる。
なる信号により変調される。これらの変調信号
は、スイーチプロセツサ54によりマイクロホン
52から得た音声信号により駆動される位相スプ
リツタ118から得られる。
第4,5図の実施例におけるように2つの同調
並列共振回路を使用するバンドパスフイルタを構
成する代りに1つの直列同調回路と1つの並列同
調回路とをもつバンドパスフイルタとすることも
可であることを当業者であれば理解しよう。この
場合バンドパスフイルタの入力を電流駆動ではな
く、電圧駆動してクリテイカル結合点で誘起電圧
の最大値を得る。直列同調回路が送信器の一部分
を形成している構造では出力トランジスタが飽和
状態で作動し、そしてコレクタ変調により変調す
るのが好ましい。直列回路が受信電極の一部を形
成している場合には送信器の並列同調回路は不飽
和無線周波増巾器により駆動される。
並列共振回路を使用するバンドパスフイルタを構
成する代りに1つの直列同調回路と1つの並列同
調回路とをもつバンドパスフイルタとすることも
可であることを当業者であれば理解しよう。この
場合バンドパスフイルタの入力を電流駆動ではな
く、電圧駆動してクリテイカル結合点で誘起電圧
の最大値を得る。直列同調回路が送信器の一部分
を形成している構造では出力トランジスタが飽和
状態で作動し、そしてコレクタ変調により変調す
るのが好ましい。直列回路が受信電極の一部を形
成している場合には送信器の並列同調回路は不飽
和無線周波増巾器により駆動される。
本発明の実施例を説明したけれどもこれらは本
発明の例示であつて、本発明を限定するものとし
て解すべきではない。本発明の思想内で当業者は
種々に変更することもあろう。
発明の例示であつて、本発明を限定するものとし
て解すべきではない。本発明の思想内で当業者は
種々に変更することもあろう。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/303,590 US4441210A (en) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | Transcutaneous signal transmission system and methods |
US303590 | 1981-09-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58501457A JPS58501457A (ja) | 1983-09-01 |
JPH059114B2 true JPH059114B2 (ja) | 1993-02-04 |
Family
ID=23172790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57502802A Granted JPS58501457A (ja) | 1981-09-18 | 1982-09-17 | 経皮信号伝達装置 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4441210A (ja) |
EP (1) | EP0076070B1 (ja) |
JP (1) | JPS58501457A (ja) |
AT (1) | ATE21216T1 (ja) |
AU (1) | AU551999B2 (ja) |
BR (1) | BR8207862A (ja) |
CA (1) | CA1192617A (ja) |
DE (1) | DE3272457D1 (ja) |
DK (1) | DK156324C (ja) |
WO (1) | WO1983001006A1 (ja) |
Families Citing this family (107)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4561443A (en) * | 1983-03-08 | 1985-12-31 | The Johns Hopkins University | Coherent inductive communications link for biomedical applications |
US4654880A (en) * | 1983-12-09 | 1987-03-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Signal transmission system |
AU581936B2 (en) * | 1984-10-22 | 1989-03-09 | Cochlear Limited | Improvement in power transfer for implanted prostheses |
US4741339A (en) * | 1984-10-22 | 1988-05-03 | Cochlear Pty. Limited | Power transfer for implanted prostheses |
EP0200321A3 (en) * | 1985-03-20 | 1987-03-11 | Ingeborg J. Hochmair | Transcutaneous signal transmission system |
US4592359A (en) * | 1985-04-02 | 1986-06-03 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Multi-channel implantable neural stimulator |
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