JPH07178186A - Medical device that can be buried hypodermically - Google Patents

Medical device that can be buried hypodermically

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JPH07178186A
JPH07178186A JP24887092A JP24887092A JPH07178186A JP H07178186 A JPH07178186 A JP H07178186A JP 24887092 A JP24887092 A JP 24887092A JP 24887092 A JP24887092 A JP 24887092A JP H07178186 A JPH07178186 A JP H07178186A
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drain
split
fet
bias current
triple
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JP24887092A
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Wellstland John
ウェルストランド ジョン
Thompson David
トンプソン ディビッド
Nelson Gary
ネルソン ゲーリー
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Medtronic Inc
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Abstract

PURPOSE: To provide a medical treatment device to be laid hypodermically which is sensitive to an outer magnetic field and can be used with low voltage supply and bias electric current. CONSTITUTION: A magnetic sensor 40 consists of a pair of crossing/connecting MAG-type FETs. As an outer magnetic field is applied and electric current running through half-cut drain bodies 50, 56 is increased, the electric current through half-cut drain bodies 52, 54 is reduced accordingly. Correspondingly to the reduction, the voltage of an output terminal 60 is increased, and the voltage of an output terminal 58 is reduced. A differential amplifier is installed between these two output terminals 58, 60 to detect relative changes in the voltage of the output terminals 58, 60, so that the applied outer magnetic field can be sensed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、皮下埋設可能な医療用
装置の分野に関し、特に医療用装置への磁場の印加を検
出するためのセンサーに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of subcutaneously implantable medical devices, and more particularly to sensors for detecting the application of magnetic fields to medical devices.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】皮下埋
設可能な心臓刺激器などのように患者の体内に皮下埋設
された医療用装置の分野においては、装置のある操作パ
ラメーターが非外科的手段で可変できることが望まし
い。既に、皮下埋設された装置との非外科的通信方法が
種々開示されている。デマンド型心臓ペースメーカーの
導入以来、操作パラメータの非外科的変更の最も一般的
方法の1つが、皮下埋設された装置内に含まれた磁気作
動リードスイッチを使用することである。この磁気のリ
ードスイッチは、密閉シールされた円筒形の保護ハウジ
ングと2つの金属リードからなる。金属リードは、患者
の体外から皮下埋設された装置に磁場が印加されると、
強い磁力が2つのリードを引き寄せて互いに電気的に接
触させ、電気的回路を構成するように保護カプセル内に
配置されている。磁場が消失するとリードは分離し、電
気的回路も消滅する。例えば、いずれも本発明の譲受人
に譲渡された、テリー=ジュニア(Terry J
r.)氏等に1974年4月23日に発行された米国特
許第3,805,796号『調節できるパラメーターを
有する皮下埋設可能な心臓ペースメーカー』、ゴムリッ
チ(Gombrich)氏等に1975年11月18日
に発行された米国特許第3,920,005号『心臓の
刺激器のための与評価システム』及びアルファーネス
(Alferness)氏等に1978年1月3日に発
行された米国特許第4,066,086号『プログラム
可能な体刺激器』にそのような配置が開示されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In the field of medical devices, such as subcutaneously implantable cardiac stimulators, which are subcutaneously implanted in the patient's body, certain operating parameters of the device are non-surgical means. It is desirable to be able to change. Various methods for non-surgical communication with a device implanted under the skin have already been disclosed. Since the introduction of demand-based cardiac pacemakers, one of the most common methods of non-surgical modification of operating parameters has been to use magnetically actuated reed switches contained within a subcutaneously implanted device. The magnetic reed switch consists of a hermetically sealed cylindrical protective housing and two metal reeds. When a magnetic field is applied to a device implanted subcutaneously from outside the patient's body, the metal lead
A strong magnetic force pulls the two leads into electrical contact with each other and is arranged within the protective capsule to form an electrical circuit. When the magnetic field disappears, the leads separate and the electrical circuit disappears. For example, Terry J., who was assigned to the assignee of the present invention, Terry J.
r. ) U.S. Pat. No. 3,805,796, "Subcutaneously implantable cardiac pacemaker with adjustable parameters," issued Apr. 23, 1974, to Gombrich et al., Nov. 18, 1975. U.S. Pat. No. 3,920,005 entitled "Assessment system for heart stimulators" issued to Alferness and U.S. Pat. No. 4,066 issued Jan. 3, 1978. No. 086, "Programmable Body Stimulator", discloses such an arrangement.

【0003】リードスイッチの閉成は、皮下埋設された
ペースメーカーの追従及び遠隔伝送のための非同期作用
を可能にするために使用される。加えて、リードスイッ
チの閉成によって生じるレート変化とモード変化が装置
機能とバッテリー状態を示すために使用される。ごく最
近、無線周波数(RF)伝送により皮下埋設された装置
と遠隔通信を行なう外部装置が開発された。RF遠隔通
信リンクは外部の装置と皮下埋設された装置の間の双方
向のコミュニケーションを許し、そして外部プログラム
の操作パラメータのいっそう広範囲化を可能にする。し
かしながらRFリンクの使用によっても磁気作用リード
スイッチの必要性がなくなるものではない。たとえば、
1981年2月17日にデビッド=L=トンプソン(D
avidL.Thompson)氏に発行された米国特
許第4,250,833号『免疫、復帰及び感度リセッ
ト手段を有するデジタル心臓のペースメーカー』におい
て開示されたペースメーカーは、リードスイッチが閉じ
られるまで外部のRF遠隔測定信号を受信せず、かつ処
理しない。その構成は、患者がさらされ得る外来RF信
号によって皮下埋設された装置が故意でなく再びプログ
ラムされないことを保証する。
The closure of reed switches is used to enable asynchronous operation for tracking and remote transmission of subcutaneously implanted pacemakers. In addition, rate and mode changes caused by the closing of reed switches are used to indicate device function and battery status. Most recently, external devices have been developed that communicate remotely with devices implanted subcutaneously by radio frequency (RF) transmission. The RF telecommunications link allows two-way communication between external devices and subcutaneously-implanted devices, and allows a wider range of operating parameters for external programs. However, the use of RF links does not eliminate the need for magnetically acting reed switches. For example,
David L. Thompson (D on February 17, 1981)
avidL. The pacemaker disclosed in U.S. Pat. No. 4,250,833 issued to Thompson entitled "Digital Cardiac Pacemaker with Immunity, Reversion and Sensitivity Reset Means" provides an external RF telemetry signal until the reed switch is closed. Will not be received and will not be processed. The configuration ensures that the subcutaneously implanted device is not unintentionally reprogrammed by an external RF signal that the patient may be exposed to.

【0004】磁気リードスイッチが一般に皮下埋設され
た装置で使用されているものの、それでもなおいくつか
の問題が存在することが知られている。リードスイッチ
は、ペースメーカーの可動部品と共に唯一の機械装置で
あり、震動や機械的ショックにより生じるダメージや機
械の機能停止などについては、ペースメーカーの電子的
構成要素よりも影響されやすい。ガラス封入がリードに
対していくらかの保護を与えるが、カプセルはそれ自身
破損しやすい。さらに、電子技術の進歩が、いっそう小
さいペースメーカーを生みだし、リードスイッチも非常
に小さくなければならなくなり、それによって脆さが増
大している。また、薄いペースメーカーは厚さが6ない
し8mmのオーダーのもので、リードスイッチをペース
メーカーケースの広い平坦表面エリアに対して直角に配
置することができなくなっている。リードスイッチの機
能停止は置換に外科手術を伴うので、皮下埋設可能な装
置においては特に望ましくない。
Although magnetic reed switches are commonly used in subcutaneously implanted devices, it is known that there are still some problems. Reed switches are the only mechanical device along with the pacemaker's moving parts, and are more susceptible to damage from mechanical vibrations or mechanical shocks, or machine outages than the electronic components of the pacemaker. Although the glass encapsulation provides some protection to the leads, the capsule itself is susceptible to breakage. Moreover, advances in electronics have created smaller pacemakers, and reed switches must also be very small, thereby increasing brittleness. Also, thin pacemakers, on the order of 6 to 8 mm in thickness, prevent the reed switch from being placed at right angles to the large flat surface area of the pacemaker case. Reed switch outages are particularly undesirable in subcutaneously implantable devices because replacement involves surgery.

【0005】リードスイッチは、外部に印加された磁場
に感応するために十分敏感でなければならないが、その
一方で患者の毎日の活動においてさらされる磁場に対し
ては敏感でないことが重要である。その結果、リードス
イッチの製造許容誤差が低くなり、製造コストが高くな
る。
Reed switches must be sensitive enough to be sensitive to externally applied magnetic fields, while it is important that they are not sensitive to the magnetic fields exposed to the patient's daily activities. As a result, the manufacturing tolerance of the reed switch is reduced and the manufacturing cost is increased.

【0006】リードスイッチのこの問題を克服する1つ
の試みが、ゴールドバーグ(Goldberg)氏等に
発行された米国特許第3,766,928号で述べられ
ている。この特許は、小さい完全に磁化された円盤磁石
に貼り付けられたポテンショメータを開示する。第2の
磁石は、円盤磁石を回転させてかつポテンショメータを
回すために、患者の外側で回転駆動される。この方法
は、それ自身機械であって、そして非常に小さく破損し
やすいなどの多数の問題を有する。それに加えて、ポテ
ンショメータを調整するための第2の磁石の操作がリー
ドスイッチに作用させるために必要な磁石の操作より難
しく、複雑である。
One attempt to overcome this problem with reed switches is described in US Pat. No. 3,766,928 issued to Goldberg et al. This patent discloses a potentiometer attached to a small, fully magnetized disc magnet. The second magnet is rotationally driven outside the patient to rotate the disc magnet and rotate the potentiometer. This method is mechanical in its own right and has a number of problems such as being very small and prone to breakage. In addition, manipulating the second magnet to adjust the potentiometer is more difficult and complex than manipulating the magnet required to act on the reed switch.

【0007】リードスイッチの問題を克服する別の試み
がトンプソン(Thompson)氏等に1981年1
1月24日に発行され本発明の譲受人に譲渡された米国
特許第4,301,804号『ホール効果外部制御ペー
スメーカースイッチ』に開示されている。この特許は、
各々選択された時間を有するペースメーカーパルス周期
内に、ホール効果素子を通して電流を出力するために使
用されるストローブ信号を作るペースメーカーを開示す
る。外部の磁場の存在が、ホール効果素子の電気的特性
を変え(典型的にはバイポーラ集積回路組立てプロセス
において)、ホール効果素子がストローブされるときに
正の電圧がペースメーカー回路に与えられる。ホール効
果素子は機械装置ではなく、その点でリードスイッチよ
り望ましいものではあるが、リードスイッチほど敏感で
なく、高価な加工と包装を必要とし、優先的に皮下埋設
可能な医療用装置で使用される標準のリニアCMOSプ
ロセッサと互換性がないことが判明している。
Another attempt to overcome the problem of reed switches was made to Thompson et al., 1981 1
It is disclosed in U.S. Pat. No. 4,301,804 entitled "Hall Effect Externally Controlled Pacemaker Switch," issued January 24 and assigned to the assignee of the present invention. This patent
Disclosed is a pacemaker that produces a strobe signal used to output current through a Hall effect element within a pacemaker pulse period each having a selected time. The presence of an external magnetic field alters the electrical properties of the Hall effect device (typically in a bipolar integrated circuit assembly process), providing a positive voltage to the pacemaker circuit when the Hall effect device is strobed. Hall effect devices are not mechanical devices and are more desirable than reed switches in that respect, but they are less sensitive than reed switches, require expensive processing and packaging, and are used preferentially in subcutaneously implantable medical devices. Has been found to be incompatible with standard linear CMOS processors.

【0008】磁場の検出と測定のために、機械的リード
スイッチかホール効果素子を使用することに代わるもの
として、MAG(最有用ゲイン)型FETと称されるド
レイン分割電界効果トランジスタを使用することが先行
技術で提案されている。従来の電界効果トランジスタ
(FET)と同様のものであるが、MAG型FETのド
レインは2分割され、それらドレイン半割体は互いに絶
縁されている。磁場のMAG型FET素子への印加が、
2つのドレイン半割体中の電流の差を増加させる。この
差は、印加された磁場の強さに直接比例している。ホー
ル効果素子と同様にMAG型FETも半導体素子である
ことの利点を有するが、従来のMAG型FETにまつわ
るいくらかの問題も知られている。1つの問題は、磁場
に対するこれらの素子の感度である。一般的には、MA
G型FETのゲイン定数が小さく、各ドレイン半割体中
のドレイン電流間の差が、与えられた磁場強度変化の割
にはやや小さい。外部の磁場を感知して測定するのに容
易に利用できるようにするには、MAG型FETのゲイ
ンを最大にすることが望ましい。MAG型FETのゲイ
ン定数は、定常状態中のMAG型FETのバイアス電流
を増加させることによって増える、と先行技術では開示
されている(例えばミスラ(Misra)氏等の『新規
な高ゲインMOS磁場センサー』−−「センサーとアク
チュエータ」(Sensors and Actuat
ors)誌第213−221ページ、1986年版参
照)。加えて、多くの先行技術は、5〜10ボルトの電
圧と10〜620マイクロアンペアのバイアス電流の供
給によるMAG型FETの作用を論じている(例えばミ
スラ(Misra)氏等の『新規な高ゲインMOS磁場
センサーアレー』−IEEE半導体回路ジャーナル第2
5巻、第2号、第623−625ページ、1990年4
月、及びネイサン(Nathan)氏等による『磁場周
波数変調を伴うCMOS発振器の設計』−IEEE半導
体回路ジャーナル第SC−22巻、第2号、第230−
232ページ、1987年4月参照)。しかしながらそ
のような電源電圧とバイアス電流は皮下埋設可能なペー
スメーカーでは利用できない。1〜3ボルトの電源供給
と10〜100ナノアンペアのバイアス電流で作動しな
ければならないからである。
Using drain split field effect transistors called MAG (most useful gain) type FETs as an alternative to using mechanical reed switches or Hall effect devices for magnetic field detection and measurement. Have been proposed in the prior art. It is similar to a conventional field effect transistor (FET), but the drain of a MAG type FET is divided into two and the drain halves are insulated from each other. Application of magnetic field to MAG type FET element
Increasing the current difference in the two drain halves. This difference is directly proportional to the strength of the applied magnetic field. Similar to Hall effect devices, MAG FETs have the advantage of being semiconductor devices, but some problems associated with conventional MAG FETs are also known. One issue is the sensitivity of these devices to magnetic fields. In general, MA
The gain constant of the G-type FET is small, and the difference between the drain currents in the drain halves is rather small for a given change in magnetic field strength. It is desirable to maximize the gain of the MAG FET in order to be readily available for sensing and measuring external magnetic fields. It has been disclosed in the prior art that the gain constant of a MAG-type FET is increased by increasing the bias current of the MAG-type FET in a steady state (for example, “New High Gain MOS Magnetic Field Sensor by Misra”). "-" Sensors and Actuators "(Sensors and Actuat)
ors) pp. 213-221, 1986 edition). In addition, many prior art discuss the operation of MAG-type FETs by supplying a voltage of 5-10 volts and a bias current of 10-620 microamps (see, for example, "New High Gain" by Misra et al. MOS Magnetic Field Sensor Array "-IEEE Semiconductor Circuit Journal 2nd
Volume 5, Issue 2, Pages 623-625, 1990 1990
"Design of CMOS Oscillator with Magnetic Field Frequency Modulation" by Moon and Nathan et al.-IEEE Semiconductor Circuit Journal, Volume SC-22, No. 2, 230-
(See page 232, April 1987). However, such power supply voltages and bias currents are not available in subcutaneously implantable pacemakers. It must operate with a power supply of 1-3 volts and a bias current of 10-100 nanoamps.

【0009】先行技術の別の方法は、磁場に対する感度
を達成するため、MAG型FET素子アレイをツリー状
配置で使用すること及び個々のMAG型FETから引き
出したドレイン半割体を結合させることを必要とする。
磁場の効果は、一対のドレイン半割体の各々における電
流の差異の付加的な効果によって測定される。((例え
ばミスラ(Misra)氏等の『新規な高ゲインMOS
磁場センサー』−−「センサーとアクチュエータ」(S
ensors and Actuators)誌第21
3−221ページ、1986年版参照)。しかしながら
この解決案は、いっそう高水準の供給電圧を必要とす
る。このような連結されたMAG型FETのいき値電圧
が付加的なものだからである。さらに複合的MAG型F
ET素子の使用が、全体の回路面積の対応する増加とセ
ンサーのためのドレイン電流の増加を生じさせる。従っ
てMAG型FET素子のゲイン定数を増やすための先行
技術は、小サイズ、長期の安定性、信頼性、最小の電源
供給電圧レベル、最小のドレイン電流を維持しなければ
ならない皮下埋設可能な医療用装置への適用に適してい
ない。
Another prior art method has been to use an array of MAG-FET devices in a tree-like arrangement and to combine drain halves derived from individual MAG-FETs to achieve sensitivity to magnetic fields. I need.
The effect of the magnetic field is measured by the additive effect of the current difference in each of the pair of drain halves. ((For example, "New high gain MOS by Misra, et al.
Magnetic field sensor "-" Sensor and actuator "(S
21th edition of "Enors and Actuators"
See page 3-221, 1986 edition). However, this solution requires a higher level of supply voltage. This is because the threshold voltage of the connected MAG type FETs is an additional one. More complex MAG type F
The use of ET devices results in a corresponding increase in overall circuit area and drain current for the sensor. Therefore, the prior art for increasing the gain constant of the MAG type FET device is a subcutaneous implantable medical device that must maintain a small size, long-term stability, reliability, minimum power supply voltage level, and minimum drain current. Not suitable for application to equipment.

【0010】従って本発明は、皮下埋設可能な医療用装
置のおかれた状況において有用な、外部磁場に十分に敏
感で非機械的な素子を提供することを目的とする。また
本発明は、磁気センサーが皮下埋設された医療用装置に
おいて利用できる低い供給電圧とバイアス電流で使用可
能にすることである。さらに本発明は、磁気作用素子が
従来のCMOS加工技術を使用して容易に作り得るよう
にするである。そして皮下埋設可能な医療用装置の低い
供給電圧とバイアス電流を供給されるときも磁気作用素
子が十分に外部の磁場に敏感なようにすることをも目的
とする。
It is therefore an object of the present invention to provide a non-mechanical element that is sufficiently sensitive to an external magnetic field and is useful in the context of a subcutaneously implantable medical device. The present invention is also to enable the magnetic sensor to be used at low supply voltages and bias currents available in subcutaneously implanted medical devices. The present invention further provides that the magnetic acting element can be easily manufactured using conventional CMOS processing techniques. It is also an object to make the magnetic action element sufficiently sensitive to an external magnetic field even when a low supply voltage and a bias current of a medical device that can be implanted subcutaneously are supplied.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る皮下埋設可
能な医療用装置は上記目的を達成するために、シリコン
基板上に形成された集積回路を含み、作用状況を変える
ための外部磁場の印加に感応する皮下埋設可能な医療用
装置であって、上記集積回路が、ソース、第1の平面チ
ャネル領域を画定するゲート及び第1及び第2ドレイン
半割体を有する第1ドレイン分割型FET、ソース、第
2平面チャネル領域を画定するゲート及び第3及び第4
のドレイン半割体を有する第2ドレイン分割型FET及
び上記出力電圧を生じさせる差動増幅器を有する複数の
FET素子を含み、上記第1ドレイン半割体が上記第4
ドレイン半割体に接続し、上記第2ドレイン半割体が上
記第3ドレイン半割体に接続し、上記第1ドレイン分割
型FETの上記ソースが電源に接続し、上記第2ドレイ
ン分割型FETの上記ソースが電流源に接続し、バイア
ス電流が上記第1、第2、第3及び第4のドレイン半割
体を通して流れ、上記バイアス電流の一部が上記第1ド
レイン半割体と上記第4のドレイン半割体を通して流
れ、上記バイアス電流の残部が上記第2ドレイン半割体
と上記第3ドレイン半割体を通して流れ、上記第1、第
2平面チャネル領域に垂直な磁場が上記バイアス電流の
上記一部を増加させかつ上記バイアス電流の上記残部を
減少させ、上記バイアス電流の上記一部の上記増加に応
じて上記差動増幅器電圧が変化して上記バイアス電流の
上記残部を減少させる構成としたものである。
In order to achieve the above object, a subcutaneously implantable medical device according to the present invention includes an integrated circuit formed on a silicon substrate, and is provided with an external magnetic field for changing an operating condition. A voltage-sensitive subcutaneously implantable medical device in which the integrated circuit comprises a source, a gate defining a first planar channel region, and a first drain split FET. , A source, a gate defining a second planar channel region and third and fourth
A second drain split FET having a plurality of drain halves and a plurality of FET elements having a differential amplifier for producing the output voltage, wherein the first drain half is the fourth drain element.
The second drain split FET is connected to the drain half, the second drain half is connected to the third drain half, the source of the first drain split FET is connected to a power source, and the second drain split FET is connected. The source is connected to a current source, a bias current flows through the first, second, third and fourth drain halves and a portion of the bias current is coupled to the first drain halves and the first drain halves. 4 drain half, the rest of the bias current flows through the second drain half and the third drain half, and a magnetic field perpendicular to the first and second planar channel regions is the bias current. Of the bias current is reduced and the remainder of the bias current is decreased, and the differential amplifier voltage is changed in response to the increase of the portion of the bias current to decrease the remainder of the bias current. It is obtained by the configuration.

【0012】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、上記第1ドレイン分割型FETがPチャネルドレイ
ン分割型FETであり、上記第2ドレイン分割型FET
がNチャネルFETである構成とすることができる。
In the medical device for subcutaneous implantation according to the present invention, the first drain split type FET is a P-channel drain split type FET, and the second drain split type FET is used.
Can be an N-channel FET.

【0013】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、シリコン基板上に形成された集積回路を含み、作用
状況を変えるための外部磁場の印加に感応するものであ
って、上記集積回路が、ソース、第1平面チャネル領域
を画定するゲート及び第1及び第2ドレイン半割体を有
し、電源を含むバイアス回路に接続し、上記第1と第2
ドレイン分割半分を通してバイアス電流が流れるドレイ
ン分割型FETと、上記第1、第2ドレイン半割体の間
で接続し出力電圧を生じさせる差動増幅器を含む複数の
FET素子とからなり、上記ドレイン分割型FETに印
加された外部磁場が上記第1ドレイン半割体中の上記バ
イアス電流を増加させるとともに上記第2ドレイン分割
半分中のバイアス電流を減少させ、上記差動増幅器の出
力電圧が、上記第1ドレイン半割体中のバイアス電流の
増加及び上記第2ドレイン半割体の中のバイアス電流の
減少に比例して可変し、上記外部磁場の上記印加が、上
記差動増幅器の出力電圧中の上記電圧変化によって顕在
化されるようにした構成としたものである。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention includes an integrated circuit formed on a silicon substrate and is sensitive to an external magnetic field applied to change the operating condition. A source, a gate defining first planar channel region, and first and second drain halves, connected to a bias circuit including a power supply,
The drain division type FET includes a drain division type FET in which a bias current flows through the drain division half, and a plurality of FET elements including a differential amplifier connected between the first and second drain halves to generate an output voltage. An external magnetic field applied to the type FET increases the bias current in the first drain half and decreases the bias current in the second drain half, and the output voltage of the differential amplifier is Varying in proportion to the increase in the bias current in the one-drain half and the decrease in the bias current in the second drain half, the application of the external magnetic field to the output voltage of the differential amplifier The configuration is made to be actualized by the voltage change.

【0014】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、シリコン基体上に形成された集積回路を含み、作用
状況を変えるための外部磁場の印加に感応するものであ
って、上記集積回路が、ソース、第1平面チャネル領域
を画定しているゲート及びドレイン分割有している第
1、第2、第3の3重ドレイン分割体からなり、電源を
含むバイアス回路に接続してバイアス電流が確立され、
上記バイアス電流の一部は上記第1、第2、第3の3重
ドレイン分割体の各々を通して流れる3重ドレインFE
Tと、上記第1、第3ドレイン分割体の間で接続し、上
記出力電圧を生じさせる差動増幅器を含む複数のFET
素子とからなり、上記ドレイン分割型FETに印加され
た外部磁場が上記第1の3重ドレイン分割体中の上記バ
イアス電流を増加させ、かつ上記第3の3重ドレイン分
割体の中のバイアス電流を減少させ、上記差動増幅器の
出力電圧が、上記第1の3重ドレイン分割体中のバイア
ス電流の増加及び上記第3の3重ドレイン分割体中のバ
イアス電流の減少に比例して可変し、上記外部磁場の上
記印加が、上記差動増幅器の出力電圧中の上記電圧変化
によって顕在化されるようにしたものである。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention includes an integrated circuit formed on a silicon substrate, and is sensitive to the application of an external magnetic field for changing the operating condition. , A source, a gate defining the first planar channel region, and a first, a second, and a third triple drain divider having a drain split, which are connected to a bias circuit including a power supply to provide a bias current. Established,
A part of the bias current flows through each of the first, second and third triple drain division bodies, and the triple drain FE.
A plurality of FETs including a differential amplifier connected between T and the first and third drain division bodies to generate the output voltage.
An external magnetic field applied to the drain split FET to increase the bias current in the first triple drain split and a bias current in the third triple drain split. And the output voltage of the differential amplifier varies proportionally to the increase of the bias current in the first triple drain divider and the decrease of the bias current in the third triple drain divider. The application of the external magnetic field is made apparent by the voltage change in the output voltage of the differential amplifier.

【0015】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、第4、第5、第6の3重ドレイン分割体を有し、上
記第4の3重ドレイン分割体が上記第1の3重ドレイン
分割体に接続し、上記第5の3重ドレイン分割体が上記
第2の3重ドレイン分割体に接続し、そして上記第6の
3重ドレイン分割体が上記第3の3重ドレイン分割体に
接続し、上記バイアス回路に接続している第2の3重ド
レインFETを含む活性負荷を有し、上記第1の3重ド
レイン分割体を通して流れた上記バイアス電流の上記部
分が、上記第4の3重ドレイン分割体を通しても流れ、
上記第2の3重ドレイン分割体を通して流れた上記バイ
アス電流の上記一部が、上記第5の3重ドレイン分割体
を通しても流れ、そして上記第3の3重ドレイン分割体
を通して流れた上記バイアス電流の上記残部が、上記第
6の3重ドレイン分割体を通しても流れ、上記外部磁場
が上記第1と第4の3重ドレイン分割体を通して流れた
上記バイアス電流を増加させ、そして上記第3と第6の
3重ドレイン分割体を通して流れた上記バイアス電流を
減少させ、上記差動増幅器の出力電圧が上記第1と第4
の3重ドレイン分割体中のバイアス電流の上記増加及び
上記第3と第6の3重ドレイン分割体中のバイアス電流
の上記減少に比例して可変するようにすることができ
る。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention has fourth, fifth and sixth triple drain split bodies, and the fourth triple drain split body is the first triple stack. Connecting to a drain split, the fifth triple drain split connecting to the second triple drain split, and the sixth triple drain split to the third triple drain split. Connected to the bias circuit and having an active load including a second triple drain FET, the portion of the bias current flowing through the first triple drain divider being the fourth portion. Also flows through the triple drain split of
The portion of the bias current flowing through the second triple drain split also flows through the fifth triple drain split and the bias current flows through the third triple drain split. And the external magnetic field increases the bias current that has flowed through the first and fourth triple drain splits, and the third and third drain splits. The bias current flowing through the triple drain divider of No. 6 is reduced, and the output voltage of the differential amplifier is reduced to the first and the fourth.
Can be varied in proportion to the increase in the bias current in the triple drain splitting element and the decrease in the bias currents in the third and sixth triple drain splitting elements.

【0016】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、シリコン基体上に形成された集積回路を含み、作用
状況を変えるための外部磁場の印加に感応するものであ
って、上記集積回路が、カスケード接続された複数の第
1、第2ドレイン分割型FETを有し、該第1ドレイン
分割型FETが調節された電流ドレインに接続し、そし
て上記第2ドレイン分割型FETが上記複数の第1ドレ
イン分割型FETと上記調節された電流ドレインに接続
し、上記第1ドレイン分割型FETが第1出力電流を生
じさせ、上記第2ドレイン分割型FETが第2出力電流
を生じさせ、上記第1、第2出力電流に比例して可変す
るデューティーサイクルを有する発振出力を生じさせる
正帰還発振器をも有し、上記集積回路に印加される外部
磁場が上記第1出力電流を増加させ、かつ上記第2出力
電流を減少させ、上記外部磁場の印加が上記発振信号の
上記デューティーサイクルを可変するように構成でき
る。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention includes an integrated circuit formed on a silicon substrate, and is sensitive to the application of an external magnetic field for changing the operating condition. A plurality of cascaded first and second drain split FETs, the first drain split FET being connected to a regulated current drain, and the second drain split FET being the plurality of first drain split FETs. A first drain split FET connected to the adjusted current drain, the first drain split FET producing a first output current, the second drain split FET producing a second output current, and 1, a positive feedback oscillator that produces an oscillating output having a duty cycle that varies in proportion to the second output current, wherein the external magnetic field applied to the integrated circuit is the first output. Flow increases, and decreases the second output current, the application of the external magnetic field can be configured to vary the aforementioned duty cycle of the oscillation signal.

【0017】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、上記発振信号を受けて該発振信号の平均電圧と比例
する出力電圧を生じさせるローパスフィルターを有し、
上記デューティーサイクルの変化が、上記出力電圧の変
化を生じさせる構成とすることができる。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention has a low-pass filter for receiving the oscillation signal and generating an output voltage proportional to the average voltage of the oscillation signal,
The change in the duty cycle may cause the change in the output voltage.

【0018】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、シリコン基体上に形成された集積回路を含み、作用
状況を変えるための外部磁場の印加に感応するものであ
って、上記集積回路が、複数のデジタル入力信号を受信
し複数の出力ラインを有し、複数のドレイン分割型FE
Tを含み、上記複数のデジタル入力信号が上記複数のド
レイン分割型FETを選択して上記複数の出力ラインに
接続させ、上記複数のドレイン分割型FETの各々がソ
ース、平面チャネル領域を画定しているゲート、そして
第1及び第2ドレイン半割体を含み、上記各複数のドレ
イン分割型FETの上記平面チャネル領域が他の上記複
数のドレイン分割型FETと異なる寸法を有する多重化
された活性負荷回路と、ソース、平面チャネル領域を画
定しているゲート、そして第3及び第4ドレイン半割体
を含みドレイン分割型FETを構成している他のペア
と、出力電圧を生じさせる差動増幅器を含む複数のFE
T素子とからなり、上記選択されたドレイン分割型FE
Tの上記第1ドレイン半割体が、上記第4ドレイン半割
体に接続し、上記選択されたドレイン分割型FETの上
記第2ドレイン半割体が、上記第3ドレイン半割体に接
続し、上記多重化された活性負荷を含むドレイン分割型
FETの上記複数の上記ソースが、電源に接続し、そし
て上記他のペアを構成している上記ドレイン分割型FE
Tの上記ソースが、電流源に接続し、バイアス電流が上
記選択されたドレイン分割型FETの上記第1と第2ド
レイン半割体及び第3、第4ドレイン半割体を通して流
れ、上記バイアス電流の一部が、上記選択されたドレイ
ン分割型FETの上記第1ドレイン半割体と上記第4ド
レイン半割体を通して流れ、そして上記バイアス電流の
残部が、上記選択されたドレイン分割型FFTの上記第
2ドレイン半割体と上記第3ドレイン半割体を通して流
れ、上記選択されたドレイン分割型FETの上記第1平
面チャネル領域及び上記第2平面チャネル領域に対して
垂直な磁場が、上記バイアス電流の上記一部を増加させ
るとともに上記バイアス電流の上記残部を減少させ、上
記差動増幅器出力電圧が上記バイアス電流の上記一部の
上記増加と上記バイアス電流の上記残部の上記減少に応
じて変化し、該変化の程度が、上記複数のドレイン分割
型FETのどれが選択されるかに依存して可変する構成
とすることもできる。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention includes an integrated circuit formed on a silicon substrate and is sensitive to the application of an external magnetic field for changing the operating condition. , A plurality of drain split type FEs that receive a plurality of digital input signals and have a plurality of output lines
T including the plurality of digital input signals to select the plurality of drain split type FETs to connect to the plurality of output lines, each of the plurality of drain split type FETs defining a source and a planar channel region. Gates, and first and second drain halves, wherein the planar channel region of each of the plurality of drain split FETs has a different dimension than the other plurality of drain split FETs. A circuit, a source, a gate defining a planar channel region, and another pair of drain split FETs including third and fourth drain halves, and a differential amplifier producing an output voltage. Multiple FEs including
The drain split type FE selected by the above
The first drain half of T is connected to the fourth drain half and the second drain half of the selected drain split FET is connected to the third drain half. , The drain-splitting FEs, wherein the plurality of sources of the drain-split FET including the multiplexed active load are connected to a power supply and form the other pair.
The source of T is connected to a current source, and a bias current flows through the first and second drain halves and the third and fourth drain halves of the selected drain split FET, the bias current Flow through the first drain half and the fourth drain half of the selected drain split FET, and the balance of the bias current is the drain split FFT of the selected drain split FET. A magnetic field flowing through the second drain half and the third drain half and perpendicular to the first planar channel region and the second planar channel region of the selected drain split FET is the bias current. Of the bias current and the remaining portion of the bias current are reduced, and the differential amplifier output voltage is increased by the increase of the bias current by the portion of Changes according to the reduction of the remainder of the bias current, the extent of said alteration can also be configured to variably depending on which of the plurality of drain split type FET is selected.

【0019】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、上記バイアス電流が10ないし100マイクロアン
ペアの範囲である構成とすることができる。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention may be arranged such that the bias current is in the range of 10 to 100 microamperes.

【0020】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は、上記第1、第2平面チャネル領域が1:1の幅/高
さ比率を有する構成とすることができる。
The subcutaneously implantable medical device according to the present invention may be configured such that the first and second planar channel regions have a width / height ratio of 1: 1.

【0021】[0021]

【作用】本発明は、2つのドレイン分割電界効果トラン
ジスタ(MAG型FET)の交差接続配置を含んでいる
CMOS素子で実現する。外部磁場がない時、各MAG
型FET中の全ドレイン電流は、平等にそのMAG型F
ETの各ドレイン半割体中に分流する。各MAG型FE
T中のチャネル面に垂直に指し向けられた外部磁場が、
各ドレイン半割体中のドレイン電流に偏差を引き起こし
て、MAG型FETに注入されたキャリアに及ぼされる
ローレンツ力を増加させる。各々のMAG型FETの中
の全ドレイン電流量が変わらないので、MAG型FET
の1つのドレイン半割体中のドレイン電流の増加が、他
のドレイン半割体中のドレイン電流の対応する減少を伴
う。このため、外部磁場の存在とその強さは2つのドレ
イン半割体の間の各MAG型FET中の電圧か電流の差
異として現われる。それゆえに、交差接続するMAG型
FETSの間の高いゲイン差が、外部の磁場の印加を示
す出力を生み出す。本発明の1つの態様によれば、新規
なドレイン分割の交差接続が、与えられた磁場の印加か
ら生じている電圧差を2倍にする。素子の高められた電
圧差と低いドレイン電流が、本素子を特に皮下埋設され
たペースメーカー等において使用するのに適するものと
する。
The present invention is implemented in a CMOS device including a cross-connect arrangement of two drain split field effect transistors (MAG type FETs). Each MAG when there is no external magnetic field
The total drain current in a FET is equal to that of the MAG F
Divide into each drain half of ET. Each MAG type FE
An external magnetic field directed perpendicular to the channel plane in T
It causes a deviation in the drain current in each drain half, increasing the Lorentz force exerted on the carriers injected into the MAG FET. Since the total amount of drain current in each MAG-type FET does not change,
Of drain current in one of the drain halves is accompanied by a corresponding decrease in drain current in the other half of the drain. Thus, the presence and strength of the external magnetic field manifests itself as a difference in voltage or current in each MAG FET between the two drain halves. Therefore, the high gain difference between the cross-connected MAG FETS produces an output indicative of the application of an external magnetic field. In accordance with one aspect of the invention, the novel drain split cross-connect doubles the voltage difference resulting from the application of a given magnetic field. The increased voltage differential and low drain current of the device make the device particularly suitable for use in subcutaneously implanted pacemakers and the like.

【0022】[0022]

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図1(A)は、Nチャネルドレイン分割MAG型F
ET10の斜視図である。従来のNチャネルFETのよ
うに、ドレイン分割MAG型FET10は、その中にP
ウェル32を有しているN形基板12を含む。Pウェル
32中には、N形ソース14とドレイン領域16が交互
に形成されている。また従来のFET構造と同様に金属
ソース18とゲート20がある。ゲート20は、ソース
領域14とドレイン領域16の間に配置されているチャ
ネル領域22を覆う。しかしながら従来のFETと違っ
てMAG型FET10の金属ドレインは、互いに電気的
に絶縁した2つの個別の半割体24、26に分裂してい
る。図1(B)は、図1(A)と同様な構成のPチャネ
ルドレイン分割MAG型FET10の斜視図である。M
AG型FET10’は、図1(A)と同一の符号を付し
てある。MAG型FET10’は、ウェハース処理ステ
ップとPウェルのないことだけがMAG型FET10と
異なる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A shows an N channel drain split MAG type F.
It is a perspective view of ET10. Like the conventional N-channel FET, the drain split MAG type FET 10 has a P
It includes an N-type substrate 12 having a well 32. In the P well 32, N-type source 14 and drain region 16 are alternately formed. There is also a metal source 18 and a gate 20 as in the conventional FET structure. The gate 20 covers a channel region 22 arranged between the source region 14 and the drain region 16. However, unlike conventional FETs, the metal drain of the MAG FET 10 is split into two separate halves 24, 26 that are electrically isolated from each other. FIG. 1B is a perspective view of a P-channel drain split MAG type FET 10 having the same configuration as that of FIG. M
The AG type FET 10 'is given the same reference numeral as that in FIG. The MAG-type FET 10 'differs from the MAG-type FET 10 only in the wafer processing steps and the absence of P-wells.

【0023】磁場が、チャネル領域22の平面に垂直な
矢印28によって示された方向にMAG型FET10に
印加されるならば、注入されたキャリアにローレンツ力
が及ぼされることが、半導体技術における当業者であれ
ば正しく理解できるであろう。いわゆる『右手の法則』
を使用して、ローレンツ力の方向を決めることができ
る。人の右の手の親指が磁場の方向に向けられたなら
ば、その磁場から生じているローレンツ力は、その人の
右の手の曲げた指の方向に及ぼされる。それゆえに図1
(A)のFET10では、矢印28の方向の磁場が、矢
印28に対して垂直で矢印30によって示された方向
(ドレイン半割体24とドレイン半割体26の間の垂直
の方向)に向くローレンツ力を与える。図1(B)のF
ET10では、矢印28の方向の磁場が、矢印28の方
向の磁場が、矢印28に対して垂直で矢印30’によっ
て示された方向(ドレイン半割体24とドレイン半割体
26の間の垂直の方向(図1(A)とは反対方向))に
向くローレンツ力を与える。図1(A)、図1(B)の
互いに対向する矢印30、30’の方向はFET10と
10’の主なキャリアである電子と正孔による。
Those skilled in the semiconductor arts will find that Lorentz forces are exerted on the injected carriers if a magnetic field is applied to the MAG FET 10 in the direction indicated by arrow 28 perpendicular to the plane of the channel region 22. Then you will understand correctly. So-called "right hand rule"
You can use to determine the direction of the Lorentz force. If the thumb of a person's right hand is directed in the direction of the magnetic field, the Lorentz force resulting from that field is exerted in the direction of the bent finger of that person's right hand. Therefore Figure 1
In the FET 10 of (A), the magnetic field in the direction of the arrow 28 is perpendicular to the arrow 28 and is directed in the direction indicated by the arrow 30 (the vertical direction between the drain half body 24 and the drain half body 26). Gives Lorentz power. F in FIG. 1 (B)
In ET10, the magnetic field in the direction of arrow 28, the magnetic field in the direction of arrow 28 is perpendicular to arrow 28 and is in the direction indicated by arrow 30 '(perpendicular between drain half 24 and drain half 26). Is applied (the direction opposite to that of FIG. 1A)). The directions of the arrows 30 and 30 'facing each other in FIGS. 1A and 1B are due to electrons and holes which are the main carriers of the FETs 10 and 10'.

【0024】このローレンツ力の結果、上述のように通
常は平等にドレイン半割体24と26に流れるMAG型
FET10のドレイン電流は、ドレイン半割体26側に
多く流れ、ドレイン半割体24側は少なくなる。特に、
MAG型FET10にバイアスを掛けられると、ドレイ
ン半割体24、26を通して流れる合計ITアンペアの
電流は、外部の磁場がない時、0.5ITアンペアがド
レイン半割体26中を、0.5ITアンペアがドレイン
半割体24を流れる。外部の磁場が印加されるとき、全
体のドレイン電流はITアンペアで同じであるが、ドレ
イン半割体26に(0.5IT+i)アンペアが流れ、
(0.5IT−i)アンペアはドレイン半割体24に流
れる。即ち、ドレイン半割体24、26中を流れる電流
間に2iアンペアの相違が生じる。各ドレイン半割体2
4、26に流れる電流の2iアンペアの相違の測定が、
外部の磁場の存在と強さを決めるために使用できる。
As a result of this Lorentz force, as described above, a large amount of the drain current of the MAG type FET 10 that flows through the drain halves 24 and 26 normally equally flows to the drain half halves 26 side, and the drain half halves 24 side. Will be less. In particular,
When the MAG-type FET 10 is biased, the total IT ampere current flowing through the drain halves 24, 26 is 0.5 IT amperes in the drain halves 26 in the absence of an external magnetic field. Flows through the drain half 24. When an external magnetic field is applied, the total drain current is the same at IT amps, but (0.5IT + i) amps flows in the drain half 26,
The (0.5 IT-i) ampere flows into the drain half 24. That is, a difference of 2i amps occurs between the currents flowing through the drain halves 24, 26. Each drain half 2
The measurement of the difference of 2i ampere of the current flowing in 4, 26 is
It can be used to determine the presence and strength of external magnetic fields.

【0025】図2(A)はMAG型FET10の等価回
路図である。図2(B)はMAG型FET10の他の等
価回路図である。図2(A)、図2(B)では図1と同
様に、符号18が、MAG型FET10のソース端子
を、符号20がゲート端子を、そして符号24、26は
2つのドレイン半割体を示す。
FIG. 2A is an equivalent circuit diagram of the MAG type FET 10. FIG. 2B is another equivalent circuit diagram of the MAG type FET 10. In FIGS. 2A and 2B, as in FIG. 1, reference numeral 18 is a source terminal of the MAG type FET 10, reference numeral 20 is a gate terminal, and reference numerals 24 and 26 are two drain halves. Show.

【0026】図3においては、本発明の1つの実施例に
従う磁気のセンサー40が等価回路で示され、図2
(B)のように2つのMAG型FETS42、44は示
されている。PチャネルMAG型FETからなるセンサ
ー40を破線42によって示し、NチャネルMAG型F
ETは破線によって44を示した。例えばバッテリーか
らの電源電圧VDDをMAG型FET42の電源端子4
6が受ける。MAG型FET44の電源端子48は、調
節された電流源49に連結する。センサー40がその上
に形成されたシリコン基板には負の供給電圧NVDD
(以下ではVSSともいう。)が供給される。MAG型
FET42のドレイン半割体54はMAG型FET44
のドレイン半割体56に連結し、MAG型FET42の
ドレイン半割体50はMAG型FET44のドレイン半
割体52に連結する。第1の出力端子58はドレイン半
割体54と56に連結し、第2の出力端子60はドレイ
ン半割体50と52に連結する。なお図では電圧VDD
を受ける端子を○で、電圧NVDDまたはVSSを受け
る端子を−で示してある。
In FIG. 3, a magnetic sensor 40 according to one embodiment of the present invention is shown in an equivalent circuit, and FIG.
Two MAG type FETS 42 and 44 are shown as in (B). A sensor 40 including a P-channel MAG type FET is shown by a broken line 42, and an N-channel MAG type F
ET showed 44 by the broken line. For example, the power supply voltage VDD from the battery is applied to the power supply terminal 4 of the MAG type FET 42.
6 will receive. The power terminal 48 of the MAG FET 44 is connected to a regulated current source 49. A negative supply voltage NVDD is applied to the silicon substrate on which the sensor 40 is formed.
(Hereinafter, also referred to as VSS) is supplied. The drain half 54 of the MAG type FET 42 is the MAG type FET 44.
And the drain half 50 of the MAG FET 42 is connected to the drain half 52 of the MAG FET 44. The first output terminal 58 connects to the drain halves 54 and 56, and the second output terminal 60 connects to the drain halves 50 and 52. In the figure, the voltage VDD
The terminal for receiving the voltage is indicated by ◯, and the terminal for receiving the voltage NVDD or VSS is indicated by −.

【0027】MAG型FET42は、活性負荷としてセ
ンサー40内で作動する。外部の磁場がない時、それぞ
れのドレイン半割体50の中の電流とMAG型FET4
2の電流54が等しく、それぞれの出力端子58、60
の電圧がVDDとVSSの間の中心点の近くの電圧レベ
ルで上記と同様に等しくなる。MAG型FET42、4
4は基板の上で互いに物理的に配列され、センサー40
に印加された外部の磁場は、磁場の極性に依存してドレ
イン半割体50、56またはドレイン半割体52と54
へ掛かるローレンツ力によって各MAG型FET42、
44中のドレイン電流は『集積』状態になる。
The MAG FET 42 operates within the sensor 40 as an active load. When there is no external magnetic field, the current in each drain half 50 and the MAG type FET 4
The two currents 54 are equal and the respective output terminals 58, 60
Are equal at voltage levels near the center point between VDD and VSS, as before. MAG type FET 42, 4
4 are physically aligned with each other on the substrate, and the sensor 40
The external magnetic field applied to the drain halves 50, 56 or drain halves 52 and 54 depends on the polarity of the magnetic field.
Each MAG type FET 42, due to the Lorentz force applied to
The drain current in 44 becomes "integrated".

【0028】印加された磁場がドレイン半割体50、5
6を流れる電流を増加させると、ドレイン半割体52と
54の中の電流が対応して減少する。ドレイン半割体5
2の中の電流が減少させられる一方で、ドレイン半割体
50中の電流が増やされるので、出力端子60における
電圧が増える傾向がある。逆に、ドレイン半割体56の
中の電流が増加させられる一方で、ドレイン半割体54
の中の電流が減少するので、出力端子58における電圧
が、減少する傾向がある。印加された磁場が、電流をド
レイン半割体52、54で増やすケースで、ドレイン半
割体50、56中の電流に対応する減少が生じる。この
ケースでは、出力端子58においての電圧が増え、出力
端子60の電圧が減少する。電子の回路の設計における
当業者には正しく理解されるように、2つの出力端子5
8、60の間に位置している差動増幅器を、出力端子5
8と60の相対的電圧変化を感知するために使用でき、
それによって外部に印加された磁場の徴候を供給する。
The applied magnetic field causes the drain halves 50, 5
Increasing the current through 6 causes a corresponding decrease in the current in drain halves 52 and 54. Drain half body 5
The current in 2 is reduced, while the current in drain half 50 is increased, tending to increase the voltage at output terminal 60. Conversely, while the current in drain half 56 is increased, drain half 54 is
The voltage at output terminal 58 tends to decrease because the current in In the case where the applied magnetic field increases the current in the drain halves 52, 54, there is a corresponding decrease in the current in the drain halves 50, 56. In this case, the voltage at output terminal 58 increases and the voltage at output terminal 60 decreases. As will be appreciated by those skilled in the design of electronic circuits, two output terminals 5
The differential amplifier located between 8 and 60 is connected to the output terminal 5
Can be used to sense relative voltage changes of 8 and 60,
This provides an indication of the externally applied magnetic field.

【0029】図4は、本発明の磁気のセンサーを利用し
ている皮下埋設可能なペースメーカーの回路図を示す。
図4の回路は、ブロック70、72として示された2つ
のドレイン分割MAG型FETの交差接続ドレインの間
に連結する非常に高ゲインの差動増幅器を含む。素子7
4、76、78、80、82、84、86、88、9
0、92、94、96、98、100及び102は、従
来の差動増幅器を構成し、端子MFに出力電圧を生じさ
せる。電流源は、端子110において図4の回路に接続
する。電流源は、素子104、106を含んでいる電流
検流計に印加され、電流検流計からの調節された出力電
流がMAG型FET72の電源端子に供給される。ウェ
ハース作用偏差のトリミングは、NVDD電源供給と端
子112の間の抵抗器(図示せず)を経て成し遂げられ
る。図4の素子がゼロ強さ磁場中にあっても、抵抗器は
調整される。
FIG. 4 shows a schematic diagram of a subcutaneously implantable pacemaker utilizing the magnetic sensor of the present invention.
The circuit of FIG. 4 includes a very high gain differential amplifier coupled between the cross-connected drains of two drain split MAG FETs, shown as blocks 70 and 72. Element 7
4, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 9
0, 92, 94, 96, 98, 100 and 102 constitute a conventional differential amplifier and produce an output voltage at terminal MF. The current source connects to the circuit of FIG. 4 at terminal 110. The current source is applied to a current galvanometer including the elements 104, 106 and the regulated output current from the current galvanometer is provided to the power terminal of the MAG FET 72. Trimming of the wafer working deviation is accomplished via a resistor (not shown) between the NVDD power supply and terminal 112. The resistor is tuned even when the device of FIG. 4 is in a zero strength magnetic field.

【0030】図5において、図2(B)のドレイン分割
トランジスタの表わし方を使用してMAG型FET70
が図式的に表現されている。図5において、MAG型F
ET70の1つのドレイン半割体が符号70aで示さ
れ、第2のドレイン半割体が70bで示されている。図
3の回路中のMAG型FET42と同様に、MAG型F
ET70は活性負荷の役目を果たすPチャネル素子であ
る。MAG型FET70は、端子LD1、LD2を経て
図4の回路に接続する。図6に図2(B)のドレイン分
割トランジスタの表現を使用してMAG型FET72が
図式的にが示される。図6では、MAG型FET72の
1つのドレイン半割体が符号72aで示され、そしてM
AG型FET72の第2のドレイン半割体が72bで示
されている。MAG型FET72は、端子DIF0、D
IF1、DIF2を経て図4の回路に接続するNチャネ
ル素子である。
In FIG. 5, the representation of the drain split transistor of FIG.
Is represented diagrammatically. In FIG. 5, the MAG type F
One drain half of ET 70 is shown at 70a and a second drain half at 70b. Similar to the MAG type FET 42 in the circuit of FIG.
The ET 70 is a P-channel device that acts as an active load. The MAG type FET 70 is connected to the circuit of FIG. 4 via terminals LD1 and LD2. A MAG-type FET 72 is shown schematically in FIG. 6 using the representation of the drain split transistor of FIG. 2B. In FIG. 6, one drain half of the MAG FET 72 is shown at 72a, and M
The second drain half of the AG FET 72 is shown at 72b. The MAG type FET 72 has terminals DIF0 and DIF0.
It is an N-channel device connected to the circuit of FIG. 4 via IF1 and DIF2.

【0031】図4ないし図6に示すように、FET8
4、90を経てMAG型FET72のドレイン半割体7
2bにMAG型FET70のドレイン半割体70aが接
続する。同様に、FET86と92を経てMAG型FE
T72のドレイン半割体72bにMAG型FET70の
ドレイン半割体70bが接続する。もちろん不可避のC
MOS作用偏差によって、ドレイン半割体70a、72
aを通るバイアス電流は、ドレイン半割体70b、72
bを通るバイアス電流に等しい。差動増幅器を構成して
いるFET74−102にはバイアスが掛けられ、その
ため外部磁場がない時に、出力端子MFの電圧がVDD
(或いはNVDD)となる。差動増幅器を構成している
FET74−102が、非常に高ゲインを有するので、
外部磁場の印加から生じるドレイン半割体を通る電流の
僅かな変化が、NVDD(或いはVDD)への出力端子
MFにおける電圧変化を引き起こす。
As shown in FIGS. 4 to 6, the FET 8
Drain half body 7 of MAG type FET 72 through 4 and 90
The drain half 70a of the MAG type FET 70 is connected to 2b. Similarly, through the FETs 86 and 92, the MAG type FE
The drain half body 70b of the MAG type FET 70 is connected to the drain half body 72b of T72. Of course inevitable C
Due to the MOS action deviation, the drain halves 70a, 72
The bias current through a is the drain halves 70b, 72.
equal to the bias current through b. The FETs 74-102 forming the differential amplifier are biased, so that when there is no external magnetic field, the voltage at the output terminal MF is VDD.
(Or NVDD). Since the FETs 74-102 forming the differential amplifier have a very high gain,
A slight change in the current through the drain half that results from the application of an external magnetic field causes a voltage change at the output terminal MF to NVDD (or VDD).

【0032】図4の回路が、皮下埋設可能なペースメー
カーの中の回路の一部を構成するので、センサー40が
低ドレイン電流と、最小の正負の電圧供給レベルVD
D、NVDDによって作動することは不可欠である。同
時に、図4の回路が非常に外部の磁場に敏感なままであ
ることを保証することが望ましい。先に言及したよう
に、磁場へのMAG型FET素子の感度が、素子の電源
供給レベルとバイアス電流を増やすことによって高めら
れるかもしれないことが多数の先行技術引用例が開示し
ている。しかしながら本発明者等は、+1.8から+
3.0ボルトの供給電圧と10ないし100ナノアンペ
アのバイアス電流によって図4の回路作動させることに
よって1200ボルト/テスラの感度を達成した。この
感度は、これまで発表された値(たとえば既に述べたミ
スラ(Misra)氏の論文参照)のおよそ1,000
倍である。
Since the circuit of FIG. 4 forms part of the circuit in a subcutaneously implantable pacemaker, the sensor 40 has a low drain current and a minimum positive and negative voltage supply level VD.
It is essential to work with D, NVDD. At the same time, it is desirable to ensure that the circuit of FIG. 4 remains very sensitive to external magnetic fields. As mentioned earlier, numerous prior art references disclose that the sensitivity of a MAG-FET device to magnetic fields may be enhanced by increasing the power supply level and bias current of the device. However, the present inventors have found that +1.8 to +
A 1200 V / Tesla sensitivity was achieved by operating the circuit of FIG. 4 with a supply voltage of 3.0 V and a bias current of 10 to 100 nanoamps. This sensitivity is approximately 1,000 of the previously published values (see, for example, Misra's paper already mentioned).
Double.

【0033】図4の回路の外部磁場への回路感度、差動
増幅器回路のゲイン定数、そして電流ドレイン特性は、
種々の素子サイズによって影響を受けてる。素子サイズ
のたくさんの異なる結合を、発明者等は考えている。電
子の回路の設計における当業者には正しく理解されるよ
うに、FFT素子の重大なパラメーターは、チャネル長
さ対チャネル幅の比率(W/L)と称されるチャネルサ
イズである。表1に図4の回路で採用する素子サイズの
リストを示す。
The circuit sensitivity of the circuit of FIG. 4 to the external magnetic field, the gain constant of the differential amplifier circuit, and the current drain characteristic are
Affected by various element sizes. The inventors consider many different combinations of device sizes. As will be appreciated by those skilled in the design of electronic circuits, a critical parameter of FFT devices is the channel size, referred to as the ratio of channel length to channel width (W / L). Table 1 shows a list of element sizes used in the circuit of FIG.

【表1】 [Table 1]

【0034】表1のチャネルサイズを使用する図4の回
路が、発明者は現状では好ましいと考えるが、2つの追
加の実施を計画している。代替実施例の第1は、MAG
型FET素子70a、70bを除いて表1に示した素子
を採用し、長さと幅の比率(w/l)158μ/316
μに代えて158μ/5μを用いる。2番目の代替実施
例は、MAG型FET素子70a、70bは3μ/31
6μのw/l比率を有する。
The circuit of FIG. 4, which uses the channel sizes of Table 1, is presently preferred by the inventor, but plans two additional implementations. The first alternative embodiment is MAG
The elements shown in Table 1 are adopted except the type FET elements 70a and 70b, and the ratio of the length to the width (w / l) is 158 μ / 316.
158 μ / 5 μ is used instead of μ. In the second alternative embodiment, the MAG type FET devices 70a and 70b are 3 μ / 31.
It has a w / l ratio of 6μ.

【0035】表1の素子サイズを使用する図4の回路の
実施が、本発明の実施として好ましい方法であると考え
るが、それでもなお特定の適用例では代替実施例が望ま
しいかもしれない。この目的において、例えば図7で示
される多重配置を使用した。この回路は、本発明に従っ
て磁気のセンサー回路にもたらされる活性負荷のいくつ
かの代替結合を許す。図7では、図4の実施の中の対応
する素子と同一の素子には同一の符号を付した。しかし
ながら図7では、図8でより詳細に示したマルチプレク
サ120をさらに含む。マルチプレクサ120は、いく
つかの活性負荷の1つを磁気センサー回路に導入選択に
使用された入力信号LlとL2とL3を受信する。
While implementation of the circuit of FIG. 4 using the element sizes in Table 1 is considered a preferred method of implementing the present invention, alternative embodiments may nevertheless be desirable for certain applications. For this purpose, for example, the multiplex arrangement shown in FIG. 7 was used. This circuit allows some alternative coupling of the active load provided to the magnetic sensor circuit according to the present invention. In FIG. 7, the same elements as the corresponding elements in the implementation of FIG. 4 have the same reference numerals. However, FIG. 7 further includes the multiplexer 120 shown in more detail in FIG. The multiplexer 120 receives the input signals Ll, L2 and L3 used to select one of several active loads for introduction into the magnetic sensor circuit.

【0036】図8を参照すると、マルチプレクサ120
中の素子の各々は38μ/4μのw/l比率を有する。
マルチプレクサ回路120は、図8で破線122、12
4、126で示した3つの分離した活性負荷部分を含
む。活性負荷部分122は、MAG型FET素子128
を含む。活性負荷部分124は、MAG型FET素子1
30を含む。活性の負荷部分126は、MAG型FET
素子132を含む。半導体回路の設計における当業者に
とっては明らかなように、ラインLl、L2、L3上に
正の電圧を印加すると、活性負荷部分122、124、
126が端子DP1、DP2、DP3、DP4、DP5
を経て図7の回路に接続される。従ってラインLl、L
2、L3のいずれかを選択することによってMAG型F
ET128、130、132が図7の磁気センサー回路
に対して導入される。この方法で種々の活性負荷素子を
比較でき、そして本発明の特定の適用についての適合性
を試し、またプログラム可能感度は、電磁界の強さ制御
のレベル可変を許すために採用できる。
Referring to FIG. 8, the multiplexer 120
Each of the elements in has a w / l ratio of 38μ / 4μ.
The multiplexer circuit 120 has the dashed lines 122 and 12 in FIG.
Includes three separate active load portions, designated 4,126. The active load portion 122 is a MAG type FET element 128.
including. The active load portion 124 is the MAG type FET device 1
Including 30. The active load portion 126 is a MAG type FET.
The element 132 is included. As will be appreciated by those skilled in the art of semiconductor circuit design, applying a positive voltage on lines Ll, L2, L3 causes active load portions 122, 124,
126 is terminals DP1, DP2, DP3, DP4, DP5
And is connected to the circuit of FIG. Therefore, the lines Ll, L
MAG type F by selecting either 2 or L3
ETs 128, 130, 132 are introduced for the magnetic sensor circuit of FIG. In this way different active load elements can be compared and tested for suitability for a particular application of the invention, and programmable sensitivity can be employed to allow varying levels of electromagnetic field strength control.

【0037】MAG型FET感度をプログラム及び診断
するための能力が、アクセスレベルの可変を使用するこ
とを許し、磁気スイッチは、プログラミングと遠隔通信
を始めるために連結機能を果たす。たとえば、皮下埋設
の問題解決をめざす者が、診断者が高磁気いき値によっ
てアクセスするのを防ごうとするルーチーンまたは機能
を有する追加のプログラム可能なパラメーターまたは素
子に対してアクセスすることを可能にする。また、皮下
埋設された神経刺激器を有する患者は、ソフトウェアに
より制限的に標準のプログラミングリンクを可能にする
自己プログラミング手段とともに家庭に帰される。望ま
しくないプログラミングは、標準のリンクと共に生じる
可能性がある。プログラム可能なより高い磁気のいき値
は、患者によるプログラム可能なパラメーターへの非常
に限られたアクセスを許すために使用できる。
The ability to program and diagnose the MAG-type FET sensitivity allows the use of variable access levels, and the magnetic switch acts as a link to initiate programming and telecommunications. For example, to enable subcutaneous implant problem solvers to gain access to additional programmable parameters or elements with routines or features that try to prevent the diagnostician from accessing them with high magnetic thresholds. To do. Also, patients with subcutaneously implanted neural stimulators are attributed to the home with self-programming tools that allow standard programming links with limited software. Undesirable programming can occur with standard links. Higher programmable magnetic thresholds can be used to allow very limited access by the patient to programmable parameters.

【0038】本発明の別の実施例を図9、10と11に
示す。図4の実施の中の対応する素子と同一の素子には
同一の符号を付した。図9の実施例は、図4からドレイ
ン分割MAG型FET72の代わりに3重ドレインMA
G型FET素子142を採用する。活性負荷素子140
と3重ドレインMAG型FET142は、それぞれ図1
0、11中でより詳細に示される。活性負荷素子140
は、316μ/316μ3重ドレインPチャネルMAG
型FET150である。MAG型FET142は、31
6μ/316μ3重ドレインNチャネルMAG型FET
である。図9の実施例の中の差動増幅器回路は、38μ
/4μと15μ/4μのチャネルサイズを有し、活性負
荷140の端子LD3と3重ドレインMAG型FET1
42の端子DIF3の間に位置する追加のFET素子1
44、146を含む。
Another embodiment of the present invention is shown in FIGS. Elements that are the same as the corresponding elements in the implementation of FIG. 4 are labeled with the same reference numbers. The embodiment of FIG. 9 is similar to that of FIG.
The G type FET element 142 is adopted. Active load element 140
The triple drain MAG type FET 142 is shown in FIG.
It is shown in more detail in 0,11. Active load element 140
Is a 316μ / 316μ triple drain P-channel MAG
The type FET 150. The MAG type FET 142 has 31
6μ / 316μ triple drain N channel MAG type FET
Is. The differential amplifier circuit in the embodiment of FIG.
Has a channel size of / 4μ and 15μ / 4μ, and has a terminal LD3 of the active load 140 and a triple drain MAG type FET1.
Additional FET element 1 located between terminal DIF3 of 42
44 and 146 are included.

【0039】本発明の最後の実施例が、図12で示され
る。図12の実施例では、複数のドレイン分割MAG型
FETがカスケード接続され、外部磁場の電流集積効果
が高められる。図12のPチャネルMAG型FET16
0は、1つのドレイン半割体がNチャネルMAG型FE
T162のドレイン半割体に接続する。10ナノアンペ
ア電流源が、端子164で回路に接続する。この電流源
は、従来のFET素子166、168、170によって
調節される。MAG型FET160を通り抜ける電流
が、集合的に図12の破線172の範囲内に示した『上
位の』MAG型FETを連続的に通るように接続する。
またMAG型FET162を通る電流が、集合的に図1
2の破線174の範囲内に示した『下位の』MAG型F
ETを連続的に通るように接続する。図12に示すよう
に、MAG型FET160のドレイン半割体176が、
そのMAG型FETの他のドレイン半割体180と同様
に『上位の』MAG型FET172の第1のゲート17
8に接続する。MAG型FET160の2番目のドレイ
ン半割体182は、MAG型FET162のドレイン半
割体184に接続する。MAG型FET162の2番目
のドレイン半割体186が、『下位の』MAG型FET
174の第1のゲート188と他のドレイン半割体19
0に接続する。
A final embodiment of the invention is shown in FIG. In the embodiment of FIG. 12, a plurality of drain division MAG type FETs are cascade-connected to enhance the current integration effect of the external magnetic field. P channel MAG type FET 16 of FIG.
In 0, one drain half is an N-channel MAG type FE
Connect to the drain half of T162. A 10 nanoamp current source connects to the circuit at terminal 164. This current source is regulated by conventional FET devices 166, 168, 170. The current passing through the MAG-type FET 160 is connected so as to continuously pass through the "upper" MAG-type FETs collectively shown within the range of the broken line 172 in FIG.
In addition, the current passing through the MAG type FET 162 is collectively shown in FIG.
“Lower” MAG type F shown within the range of dashed line 174 of FIG.
Connect so as to pass through ET continuously. As shown in FIG. 12, the drain half 176 of the MAG type FET 160 is
The first gate 17 of the "upper" MAG FET 172, as well as the other drain halves 180 of the MAG FET.
Connect to 8. The second drain half 182 of the MAG type FET 160 is connected to the drain half 184 of the MAG type FET 162. The second drain half 186 of the MAG type FET 162 is the “lower” MAG type FET.
174 first gate 188 and other drain halves 19
Connect to 0.

【0040】半導体設計における当業者にとって明らか
なように、外部磁場が、図12の回路に印加されたと
き、図1に関連して述べた上記電流集積効果によってM
AG型FET160のドレイン半割体176を通る電流
が増加し、そしてMAG型FET162のドレイン半割
体186を通る電流が対応して減少する。MAG型FE
T172の各々に、MAG型FET160と同じ電流集
積効果が生じるので、『上位の』MAG型FET172
の連結がドレイン半割体176を流れる電流を増加さ
せ、『上位の』MAG型FET172を通り抜けるたび
にさらに電流が増幅される。逆に言えば、外部磁場によ
り電流集積効果が生じるので、『下位の』MAG型FE
T174の各々を通り抜けるたびに、MAG型FET1
62のドレイン分割186中の減少させられた電流がさ
らに減少する。従って、『上位の』MAG型FET17
2の各ドレイン半割体を通じての電流増加に比例して図
12の中の端子IHの電流が増える。図12中の端子I
Lの電流は、『下位の』MAG型FET174の各ドレ
イン半割体を通じての電流減少に比例して減少する。端
子IHとILにおいての電流の間の結果として生じる差
異が、『上位の』MAG型FET172と『下位の』M
AG型FET174の各々を通しての電流集積の付加的
な効果を反映する。
As will be apparent to those skilled in the art of semiconductor design, when an external magnetic field is applied to the circuit of FIG. 12, the current integration effect described above in connection with FIG.
The current through the drain half 176 of the AG FET 160 increases and the current through the drain half 186 of the MAG FET 162 decreases correspondingly. MAG type FE
Since each T172 has the same current integration effect as that of the MAG type FET 160, the “upper” MAG type FET 172 is
Coupling increases the current through the drain half 176 and is further amplified each time through the “upper” MAG FET 172. To put it the other way around, since the current integration effect is generated by the external magnetic field, the "lower" MAG type FE
Every time it passes through each of T174, MAG type FET1
The reduced current in the drain split 186 of 62 is further reduced. Therefore, "upper" MAG type FET17
The current at the terminal IH in FIG. 12 increases in proportion to the increase in current through the drain halves. Terminal I in FIG.
The current in L decreases in proportion to the decrease in current through each drain half of the "lower" MAG FET 174. The resulting difference between the currents at terminals IH and IL is the difference between the "upper" MAG FET 172 and the "lower" M.
It reflects the additional effect of current integration through each of the AG FETs 174.

【0041】発明者は、外部磁場の図12の回路への適
用から生じる端子IH、ILの間の電流差を、既知の正
帰還発振器の負荷周期を制御するために利用できるよう
にすることを考えている。この方法において磁場の印加
は、発振器の負荷周期の変化によって示すことができ
る。負荷周期変調信号の平均電圧の変化が、信号の低域
濾過によって得られることが予想される。どんな調整
も、この実施例で必要とされない。
The inventor has made available the current difference between the terminals IH, IL resulting from the application of an external magnetic field to the circuit of FIG. 12 to control the duty cycle of a known positive feedback oscillator. thinking. The application of the magnetic field in this way can be indicated by a change in the duty cycle of the oscillator. It is expected that changes in the average voltage of the duty cycle modulated signal will be obtained by low pass filtering of the signal. No adjustment is needed in this example.

【0042】以上説明してきた本発明の実施例の各々に
おいては、現在用いられているリードスイッチの代り
に、MAG型FET素子を、例えば皮下埋設可能なペー
スメーカー、電気除細動機、細動除去器あるいは神経刺
激器などのような皮下埋設可能な医療用装置と分離配置
して使用することができる。またMAG型FET素子
は、CMOS集積回路の一部として形成するようにする
ことができる。どちらのケースにも、MAG型FET回
路のパッケージとMAG型FET回路を皮下埋設可能な
素子の封入体内に置くことに関しては制約がある。
In each of the embodiments of the present invention described above, a MAG type FET element is used instead of the currently used reed switch, for example, a subcutaneously implantable pacemaker, electric defibrillator, defibrillator. Alternatively, it can be used separately from a subcutaneously implantable medical device such as a nerve stimulator. Further, the MAG type FET element can be formed as a part of the CMOS integrated circuit. In both cases, there are restrictions regarding the packaging of the MAG-type FET circuit and the placement of the MAG-type FET circuit within the encapsulation body of the subcutaneously implantable device.

【0043】CMOS集積回路は、一般にKovarで
覆ったセラミックのリードレスチップ担体内にパッケー
ジされるが、そのような構成は本発明に係るMAG型F
ET回路には適当でない。外部磁場を干渉するか、そら
す傾向があるかもしれないからである。加えて、本発明
に従うMAG型FET素子を含む回路は皮下埋設された
装置内に、当該装置内に含まれるかもしれない他の強磁
性材料から離して配されるものだからである。以上説明
してきた本発明の実施例においては、低いバイアス電流
及び供給電圧でも動作可能な半導体磁気センサーが明示
されているが、この磁気センサーは特に皮下埋設可能な
医療用装置で使用するのにふさわしい。
The CMOS integrated circuit is generally packaged in a Kovar covered ceramic leadless chip carrier, such a construction being a MAG type F according to the invention.
Not suitable for ET circuits. It may tend to interfere with or divert external magnetic fields. In addition, the circuit including the MAG-type FET device according to the present invention is placed in a device implanted subcutaneously, away from other ferromagnetic materials that may be contained in the device. Although the embodiments of the present invention described above demonstrate a semiconductor magnetic sensor that can operate with low bias currents and supply voltages, this magnetic sensor is particularly suitable for use in subcutaneously implantable medical devices. .

【0044】また本発明の種々の実施例を開示したが、
本発明はその他種々の変更、修正を加えることができ、
以上述べてきたものに限定されるものではない。
Although various embodiments of the present invention have been disclosed,
The present invention is capable of various other changes and modifications,
It is not limited to those described above.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明に係る皮下埋設可能な医療用装置
は以上説明してきたようなものなので、外部磁場に敏感
で非機械的な磁気センサーを低い供給電圧とバイアス電
流で使用でき、そのような磁気センサーは従来のCMO
S加工技術を使用して容易に作り得るようにすることが
できるという効果がある。
Since the subcutaneously implantable medical device according to the present invention is as described above, a non-mechanical magnetic sensor sensitive to an external magnetic field can be used with a low supply voltage and bias current. Magnetic sensor is a conventional CMO
There is an effect that it can be easily manufactured by using S processing technology.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る一実施例の磁気センサーに用いら
れるドレイン分割型FETの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a drain split type FET used in a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図lのドレイン分割型FETの等価回路図であ
る。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the drain split type FET of FIG.

【図3】本発明に係るドレイン分割型FETの交差接続
を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a cross connection of drain split type FETs according to the present invention.

【図4】本発明に係る一実施例に係る磁気センサー回路
の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a magnetic sensor circuit according to an embodiment of the present invention.

【図5】図4の回路のPチャネルMAG型FETの模式
図である。
5 is a schematic diagram of a P-channel MAG type FET in the circuit of FIG.

【図6】図4の回路のNチャネルMAG型FETの模式
図である。
6 is a schematic diagram of an N-channel MAG type FET of the circuit of FIG.

【図7】本発明に係る磁気のセンサー回路の他の実施例
の模式図である。
FIG. 7 is a schematic view of another embodiment of the magnetic sensor circuit according to the present invention.

【図8】図7の回路のマルチプレクサの模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a multiplexer of the circuit of FIG.

【図9】本発明に係る磁気センサーの他の実施例の模式
図である。
FIG. 9 is a schematic view of another embodiment of the magnetic sensor according to the present invention.

【図10】図9の回路のPチャネルMAG型FETの模
式図である。
10 is a schematic diagram of a P-channel MAG type FET of the circuit of FIG.

【図11】図9の回路のNチャネルMAG型FETの模
式図である。
11 is a schematic diagram of an N-channel MAG type FET of the circuit of FIG.

【図12】本発明に係る磁気センサーの他の実施例の模
式図である。
FIG. 12 is a schematic view of another embodiment of the magnetic sensor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10’、42、44、70、72 Nチャネルド
レイン分割MAG型FET 12 N形基板 14 ソース領域 16 ドレイン領域 18 金属ソース 20 ゲート 22 チャネル領域 24、26、50、52、54、56、70a、70
b、176、180、182、 184、186、 ド
レイン半半割体 40 磁気センサー 84、86、90、92 FET 120 マルチプレクサ 122、124、126 活性負荷部分 128、130、132 MAG型FET素子 140 活性負荷素子 142 3重ドレインMAG型FET素子 150 3重ドレインPチャネルMAG型FET 144、146、166、168、170 FET素子 160 PチャネルMAG型FET 162 NチャネルMAG型FET
10, 10 ', 42, 44, 70, 72 N channel drain split MAG type FET 12 N type substrate 14 source region 16 drain region 18 metal source 20 gate 22 channel region 24, 26, 50, 52, 54, 56, 70a , 70
b, 176, 180, 182, 184, 186, drain half halves 40 magnetic sensor 84, 86, 90, 92 FET 120 multiplexer 122, 124, 126 active load portion 128, 130, 132 MAG type FET device 140 active load device 142 triple drain MAG type FET element 150 triple drain P channel MAG type FET 144, 146, 166, 168, 170 FET element 160 P channel MAG type FET 162 N channel MAG type FET

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディビッド トンプソン アメリカ合衆国 ミネソタ州 55432 フ ライド レイ ノース イースト オノン ダガ ストリート 1660 (72)発明者 ゲーリー ネルソン アメリカ合衆国 イリノイ州 60194 シ ャン ブルグ コルウィン ドライブ 1322 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor David Thompson 55432 Fried Ray North East Onon Daga Street, Minnesota, United States 1660 (72) Inventor Gary Nelson, Illinois, United States 60194 Schaumburg Colwyn Drive 1322

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板上に形成された集積回路を
含み、作用状況を変えるための外部磁場の印加に感応す
る皮下埋設可能な医療用装置において、 上記集積回路が、 ソース、第1の平面チャネル領域を画定するゲート及び
第1及び第2ドレイン半割体を有する第1ドレイン分割
型FET、ソース、第2平面チャネル領域を画定するゲ
ート及び第3及び第4ドレイン半割体を有する第2ドレ
イン分割型FET及び上記出力電圧を生じさせる差動増
幅器を有する複数のFET素子を含み、 上記第1ドレイン半割体が上記第4ドレイン半割体に接
続し、上記第2ドレイン半割体が上記第3ドレイン半割
体に接続し、上記第1ドレイン分割型FETの上記ソー
スが電源に接続し、上記第2ドレイン分割型FETの上
記ソースが電流源に接続し、バイアス電流が上記第1、
第2、第3及び第4ドレイン半割体を通して流れ、 上記バイアス電流の一部が上記第1ドレイン半割体と上
記第4のドレイン半割体を通して流れ、上記バイアス電
流の残部が上記第2ドレイン半割体と上記第3ドレイン
半割体を通して流れ、 上記第1、第2平面チャネル領域に垂直な磁場が上記バ
イアス電流の上記一部を増加させかつ上記バイアス電流
の上記残部を減少させ、上記バイアス電流の上記一部の
上記増加に応じて上記差動増幅器電圧が変化して上記バ
イアス電流の上記残部を減少させることを特徴とする皮
下埋設可能な医療用装置。
1. A subcutaneously implantable medical device including an integrated circuit formed on a silicon substrate and sensitive to application of an external magnetic field for changing a working condition, wherein the integrated circuit is a source, a first plane. A first drain-split FET having a gate defining a channel region and first and second drain halves, a source, a gate defining a second planar channel region, and a second having third and fourth drain halves A plurality of FET elements having a drain split FET and a differential amplifier for generating the output voltage, wherein the first drain half is connected to the fourth drain half and the second drain half is Connected to the third drain half, the source of the first drain split FET connected to a power supply, the source of the second drain split FET connected to a current source, Ias current is the first,
Flowing through the second, third and fourth drain halves, a portion of the bias current flowing through the first drain half and the fourth drain half, and the rest of the bias current being the second. Flowing through the drain halves and the third drain halves, the magnetic field perpendicular to the first and second planar channel regions increasing the portion of the bias current and decreasing the remainder of the bias current; A subcutaneously implantable medical device characterized in that the differential amplifier voltage changes in response to the increase in the portion of the bias current to reduce the remainder of the bias current.
【請求項2】 上記第1ドレイン分割型FETがPチャ
ネルドレイン分割型FETであり、上記第2ドレイン分
割型FETがNチャネルFETである請求項1の皮下埋
設可能な医療用装置。
2. The subcutaneously implantable medical device according to claim 1, wherein the first drain split type FET is a P channel drain split type FET, and the second drain split type FET is an N channel FET.
【請求項3】 上記バイアス電流が、10ないし100
マイクロアンペアの範囲である請求項1の皮下埋設可能
な医療用装置。
3. The bias current is 10 to 100.
The subcutaneously implantable medical device of claim 1 in the microampere range.
【請求項4】 上記第1、第平面のチャネル領域が1:
1の幅/高さ比率を有する請求項1の皮下埋設可能な医
療用装置。
4. The channel regions of the first and first planes are 1:
The subcutaneously implantable medical device of claim 1 having a width / height ratio of 1.
【請求項5】 シリコン基板上に形成された集積回路を
含み、作用状況を変えるための外部磁場の印加に感応す
る皮下埋設可能な医療用装置において、 上記集積回路が、 ソース、第1平面チャネル領域を画定するゲート及び第
1及び第2ドレイン半割体を有し、電源を含むバイアス
回路に接続し、上記第1と第2ドレイン分割半分を通し
てバイアス電流が流れるドレイン分割型FETと、 上記第1、第2ドレイン半割体の間で接続し出力電圧を
生じさせる差動増幅器を含む複数のFET素子とからな
り、 上記ドレイン分割型FETに印加された外部磁場が上記
第1ドレイン半割体中の上記バイアス電流を増加させる
とともに上記第2ドレイン分割半分中のバイアス電流を
減少させ、 上記差動増幅器の出力電圧が、上記第1ドレイン半割体
中のバイアス電流の増加及び上記第2ドレイン半割体の
中のバイアス電流の減少に比例して可変し、 上記外部磁場の上記印加が、上記差動増幅器の出力電圧
中の上記電圧変化によって顕在化されることを特徴とす
る皮下埋設可能な医療用装置。
5. A subcutaneously implantable medical device comprising an integrated circuit formed on a silicon substrate and sensitive to the application of an external magnetic field to alter the operating conditions, wherein the integrated circuit comprises a source, a first planar channel. A drain split FET having a gate defining a region and first and second drain halves, connected to a bias circuit including a power supply, and flowing a bias current through the first and second drain split halves; And a plurality of FET elements including a differential amplifier connected between the first and second drain halves to generate an output voltage, and the external magnetic field applied to the drain split type FET is the first drain halves. While increasing the bias current in the second drain split half and decreasing the bias current in the second drain split half, the output voltage of the differential amplifier in the first drain half Varying in proportion to an increase in bias current and a decrease in bias current in the second drain half, the application of the external magnetic field is manifested by the voltage change in the output voltage of the differential amplifier. A medical device that can be implanted subcutaneously, characterized in that
【請求項6】 上記バイアス電流が、10ないし100
マイクロアンペアの範囲である請求項5の皮下埋設可能
な医療用装置。
6. The bias current is 10 to 100.
The subcutaneously implantable medical device according to claim 5, which is in a microampere range.
【請求項7】 上記第1、第2平面チャネル領域は1:
1の幅/高さ比率を有する請求項5の皮下埋設可能な医
療用装置。
7. The first and second planar channel regions are 1:
The subcutaneously implantable medical device of claim 5 having a width / height ratio of 1.
【請求項8】 シリコン基体上に形成された集積回路を
含み、作用状況を変えるための外部磁場の印加に感応す
る皮下埋設可能な医療用装置において、 上記集積回路が、 ソース、第1平面チャネル領域を画定しているゲート及
びドレイン分割有している第1、第2、第3の3重ドレ
イン分割体からなり、電源を含むバイアス回路に接続し
てバイアス電流が確立され、上記バイアス電流の一部は
上記第1、第2、第3の3重ドレイン分割体の各々を通
して流れる3重ドレインFETと、 上記第1、第3ドレイン分割体の間で接続し、上記出力
電圧を生じさせる差動増幅器を含む複数のFET素子と
からなり、 上記ドレイン分割型FETに印加された外部磁場が上記
第1の3重ドレイン分割体中の上記バイアス電流を増加
させ、かつ上記第3の3重ドレイン分割体中のバイアス
電流を減少させ、 上記差動増幅器の出力電圧が、上記第1の3重ドレイン
分割体中のバイアス電流の増加及び上記第3の3重ドレ
イン分割体中のバイアス電流の減少に比例して可変し、 上記外部磁場の上記印加が、上記差動増幅器の出力電圧
中の上記電圧変化によって顕在化されることを特徴とす
る皮下埋設可能な医療用装置。
8. A subcutaneously implantable medical device comprising an integrated circuit formed on a silicon substrate and sensitive to the application of an external magnetic field to alter the operating conditions, wherein the integrated circuit comprises a source, a first planar channel. It comprises first, second, and third triple drain splits having a region-defining gate and drain split, connected to a bias circuit including a power supply to establish a bias current, A part is connected between the triple drain FET that flows through each of the first, second, and third triple drain split bodies and the first and third drain split bodies to generate the output voltage. A plurality of FET elements including a dynamic amplifier, the external magnetic field applied to the drain split type FET increases the bias current in the first triple drain split body, and Reducing the bias current in the heavy drain divider such that the output voltage of the differential amplifier increases the bias current in the first triple drain divider and the bias current in the third triple drain divider. Implantable medical device characterized in that the application of the external magnetic field is manifested by the voltage change in the output voltage of the differential amplifier.
【請求項9】 第4、第5、第6の3重ドレイン分割体
を有し、上記第4の3重ドレイン分割体が上記第1の3
重ドレイン分割体に接続し、上記第5の3重ドレイン分
割体が上記第2の3重ドレイン分割体に接続し、そして
上記第6の3重ドレイン分割体が上記第3の3重ドレイ
ン分割体に接続し、上記バイアス回路に接続している第
2の3重ドレインFETを含む活性負荷を有し、 上記第1の3重ドレイン分割体を通して流れた上記バイ
アス電流の一部が上記第4の3重ドレイン分割体を通し
ても流れ、上記第2の3重ドレイン分割体を通して流れ
たバイアス電流の上記残部が、上記第5の3重ドレイン
分割体を通しても流れ、そして上記第3の3重ドレイン
分割体を通して流れた上記バイアス電流が、上記第6の
3重ドレイン分割体を通しても流れ、 上記外部磁場が上記第1、第4の3重ドレイン分割体を
通して流れた上記バイアス電流を増加させ、そして上記
第3と第6の3重ドレイン分割体を通して流れた上記バ
イアス電流を減少させ、 上記差動増幅器の出力電圧が上記第1と第4の3重ドレ
イン分割体中のバイアス電流の上記増加及び上記第3と
第6の3重ドレイン分割体中のバイアス電流の上記減少
に比例して可変することを特徴とする請求項8の皮下埋
設可能な医療用装置。
9. A fourth, fifth, and sixth triple drain split body, wherein the fourth triple drain split body is the first triple drain split body.
A third drain split, the fifth triple drain split connects to the second triple drain split, and the sixth triple drain split connects to the third triple drain split. An active load including a second triple drain FET connected to the body and connected to the bias circuit, wherein a portion of the bias current flowing through the first triple drain divider is the fourth. Flow through the third triple drain split, and the balance of the bias current that flows through the second triple drain split also flows through the fifth triple drain split, and the third triple drain split. The bias current flowing through the split body also flows through the sixth triple drain split body, and the external magnetic field increases the bias current flowing through the first and fourth triple drain split bodies. And reducing the bias current flowing through the third and sixth triple drain dividers such that the output voltage of the differential amplifier is the bias current in the first and fourth triple drain dividers. 9. The implantable medical device according to claim 8, wherein the implantable medical device is variable in proportion to the increase and the decrease of the bias current in the third and sixth triple drain partitions.
【請求項10】 シリコン基体上に形成された集積回路
を含み、作用状況を変えるための外部磁場の印加に感応
する皮下埋設可能な医療用装置において、 上記集積回路が、 カスケード接続された複数の第1、第2ドレイン分割型
FETを有し、該第1ドレイン分割型FETが調節され
た電流ドレインに接続し、そして上記第2ドレイン分割
型FETが上記複数の第1ドレイン分割型FETと上記
調節された電流ドレインに接続し、上記第1ドレイン分
割型FETが第1出力電流を生じさせ、上記第2ドレイ
ン分割型FETが第2出力電流を生じさせ、 上記第1、第2出力電流に比例して可変するデューティ
ーサイクルを有する発振出力を生じさせる正帰還発振器
をも有し、 上記集積回路に印加される外部磁場が上記第1出力電流
を増加させ、かつ上記第2出力電流を減少させ、上記外
部磁場の印加が上記発振信号の上記デューティーサイク
ルを可変することを特徴とする皮下埋設可能な医療用装
置。
10. A subcutaneously implantable medical device comprising an integrated circuit formed on a silicon substrate and sensitive to the application of an external magnetic field to alter the operating conditions, wherein the integrated circuit comprises a plurality of cascaded cascaded devices. A first drain split FET, the first drain split FET is connected to a regulated current drain, and the second drain split FET is coupled to the plurality of first drain split FETs; Connected to a regulated current drain, the first drain split FET producing a first output current, the second drain split FET producing a second output current, and the first and second output currents A positive feedback oscillator is also provided that produces an oscillating output having a duty cycle that varies proportionally, and an external magnetic field applied to the integrated circuit increases the first output current. And said reducing the second output current, the external magnetic field applied implantable medical devices, characterized by varying the duty cycle of the oscillation signal.
【請求項11】 上記発振信号を受けて該発振信号の平
均電圧と比例する出力電圧を生じさせるローパスフィル
ターを有し、上記デューティーサイクルの変化が、上記
出力電圧の変化を生じさせる請求項10の皮下埋設可能
な医療用装置。
11. The method of claim 10, further comprising a low pass filter that receives the oscillating signal and produces an output voltage proportional to an average voltage of the oscillating signal, the duty cycle change causing the output voltage change. Medical device that can be implanted subcutaneously.
【請求項12】 シリコン基体上に形成された集積回路
を含み、作用状況を変えるための外部磁場の印加に感応
する皮下埋設可能な医療用装置において、 上記集積回路が、 複数のデジタル入力信号を受信し複数の出力ラインを有
し、複数のドレイン分割型FETを含み、上記複数のデ
ジタル入力信号が上記複数のドレイン分割型FETを選
択して上記複数の出力ラインに接続させ、上記複数のド
レイン分割型FETの各々がソース、平面チャネル領域
を画定しているゲート、そして第1及び第2ドレイン半
割体を含み、上記各複数のドレイン分割型FETの上記
平面チャネル領域が他の上記複数のドレイン分割型FE
Tと異なる寸法を有する多重化された活性負荷回路と、 ソース、平面チャネル領域を画定しているゲート、そし
て第3及び第4ドレイン半割体を含みドレイン分割型F
ETを構成している他のペアと、 出力電圧を生じさせる差動増幅器を含む複数のFET素
子とからなり、 上記選択されたドレイン分割型FETの上記第1ドレイ
ン半割体が、上記第4ドレイン半割体に接続し、上記選
択されたドレイン分割型FETの上記第2ドレイン半割
体が、上記第3ドレイン半割体に接続し、 上記多重化された活性負荷を含むドレイン分割型FET
の上記複数の上記ソースが電源に接続し、そして上記他
のペアを構成している上記ドレイン分割型FETの上記
ソースが電流源に接続し、バイアス電流が上記選択され
たドレイン分割型FETの上記第1、第2ドレイン半割
体及び第3、第4ドレイン半割体を通して流れ、 上記バイアス電流の一部が、上記選択されたドレイン分
割型FETの上記第1ドレイン半割体と上記第4ドレイ
ン半割体を通して流れ、そして上記バイアス電流の残部
が、上記選択されたドレイン分割型FFTの上記第2ド
レイン半割体と上記第3ドレイン半割体を通して流れ、 上記選択されたドレイン分割型FETの上記第1平面チ
ャネル領域及び上記第2平面チャネル領域に対して垂直
な磁場が、上記バイアス電流の上記一部を増加させると
ともに上記バイアス電流の上記残部を減少させ、 上記差動増幅器出力電圧が上記バイアス電流の上記一部
の上記増加と上記バイアス電流の上記残部の上記減少に
応じて変化し、該変化の程度が、上記複数のドレイン分
割型FETのどれが選択されるかに依存して可変するこ
とを特徴とする皮下埋設可能な医療用装置。
12. A subcutaneously implantable medical device comprising an integrated circuit formed on a silicon substrate and sensitive to the application of an external magnetic field to alter the operating conditions, wherein the integrated circuit receives a plurality of digital input signals. Receiving a plurality of output lines, including a plurality of drain split type FETs, wherein the plurality of digital input signals select the plurality of drain split type FETs to connect to the plurality of output lines, and the plurality of drains Each of the split FETs includes a source, a gate defining a planar channel region, and first and second drain halves, the planar channel region of each of the plurality of drain split FETs being the other of the plurality of other split FETs. Split drain type FE
A multiplexed active load circuit having a different dimension than T, a source, a gate defining a planar channel region, and a drain split type F including third and fourth drain halves.
Another pair of ETs and a plurality of FET elements including a differential amplifier that produces an output voltage, wherein the first drain half of the selected drain split type FET is the fourth drain element. A drain split FET connected to the drain half and the second drain half of the selected drain split FET connected to the third drain half and including the multiplexed active load.
The sources of the plurality of drains are connected to a power source, and the sources of the drain-split FETs forming the other pair are connected to a current source, and a bias current of the drain-split FETs is selected. A part of the bias current flows through the first and second drain halves and the third and fourth drain halves, and the first drain half and the fourth drain halves of the selected drain split FET. Flowing through the drain halves and the remainder of the bias current through the second drain halves and the third drain halves of the selected drain split FFT, the selected drain split FETs A magnetic field perpendicular to the first planar channel region and the second planar channel region of the bias current increases the portion of the bias current and increases the bias current. And the differential amplifier output voltage changes in response to the increase in the portion of the bias current and the decrease in the remainder of the bias current, the extent of the change varying between the plurality of drains. A subcutaneously implantable medical device characterized by being variable depending on which of the split type FETs is selected.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011505964A (en) * 2007-12-12 2011-03-03 カーディアック ペースメイカーズ, インコーポレイテッド Implantable medical device with Hall sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011505964A (en) * 2007-12-12 2011-03-03 カーディアック ペースメイカーズ, インコーポレイテッド Implantable medical device with Hall sensor

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