JPH08510399A - 植え込み可能な医学装置に対するテレメトリ電力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 植え込み可能な医学装置と外部のプログラマとの間のテレメトリ信号の遠隔測定の間に、植え込み可能な装置の送信機電力が動的に調節される。プログラマは植え込み可能な装置（２０２）により送信されたテレメトリ信号の強度を測定する。電力制御信号が測定された信号強度の関数として発生され、また植え込み可能な装置の送信機電力が電力制御信号（２０６）により指定された電力レベルに設定される。たとえば、もし測定された信号強度が予め定められた最小信号強度以下に低下するならば、電力は増されなければならない。このプロセスは、測定された信号強度が予め定められた信号強度条件（２０８）を満足するまで繰り返される。

Description

【発明の詳細な説明】 植え込み可能な医学装置に対するテレメトリ電力制御方法 発明の分野 本発明は植え込み可能な医学装置に対するテレメトリ装置、一層詳細には、こ のような装置における送信機電力の制御方法に関する。 発明の背景 人間および動物の体内への電子的装置の外科的植え込みが日常的な出来事にな ってきた。これらの植え込み可能な医学装置は観測機能もしくは調節機能を行う 。観測機能は心臓レートのようないくつかの身体機能のモニタリングを含んでい る。調節機能は身体組織、神経または器官への電気的刺激の形態をとり得る。心 臓ペースメーカはおそらく最も一般的に知られている植え込み可能な医学装置で あり、また観測機能および調節機能の双方を行うものの一例である。ペースメー カまたは“ペーサ”は心臓が適正に拍動しているか否かを決定するべく心臓をモ ニターし、また、心臓が適正に拍動していないならば、ペーサは規則的な心拍を 回復するべく心臓筋肉を刺激する。 植え込み可能な装置がそれを植え込まれた人間または動物への最小の不便さお よび危険性においてその機能を行うためには、このような装置は植え込み可能な 装置と外部のトランシーバとの間のデータおよび指令の授受を許すべく非侵襲的 な双方向テレメトリを行う。コントローラ、プログラマまたはモニタのような種 々の名称により知られているトランシーバは植え込み可能な装置からデータを受 信する。データはなかんずく装置同定情報、生物学的データまたは電池充電条件 の形態をとり得る。このデータに基づいてプログラマは性能を最適化するべく植 え込み可能な装置に指令を送信し得る。 多数の技術が植え込み可能な装置と非侵襲的に通信するために使用されてきた 。その一例は本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡されたシュールマンの米国特許 第4,223,679号明細書に示されている装置である。そのテレメトリ装置は植え込 ま れた医学装置のなかの内部誘導性回路の反射されるインピーダンスを頼りにして 植え込まれた医学装置から外部のプログラマへ情報を送信する。内部の誘導性回 路はプログラマに配置されている誘導的に結合された外部の誘導性回路により付 勢される。植え込まれた装置は周波数シフトキーイングを使用して内部誘導性回 路を変調する。内部誘導性回路の反射されたインピーダンスを測定することによ り、外部プログラマは植え込まれた装置から送信された情報を受信する。情報を 送信するのに使用されるエネルギーは外部の誘導性回路を通じてプログラマによ り与えられるので、植え込まれた装置はテレメトリを行うのに電流をわずかしか 使用せず、または全く使用しない。不幸なことに、この装置は医学テレメトリ装 置により現在必要とされる情報量を送信するために不適当にする速度制限を有す る。 他の形式の装置は能動的な送信機を使用する。すなわち、送信されるエネルギ ーは外部のエネルギー源ではなく植え込み可能な装置の電池により与えられる。 このような装置は本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡されたシルヴィアンの米国 特許第4,944,299号明細書に示されている。能動的装置に使用される技術は受動 的装置に使用される技術よりも高いデータ伝送レートを達成した。 それらの性質により、能動的送信機は植え込み可能な装置から受動的送信機よ りも多くの電力を必要とする。植え込み可能な装置により消費される電力はこの ような装置の設計上の重要な因子の一つである。植え込まれる装置は一般に長寿 命の交換不可能な内部電池により電力を供給される。たとえばペースメーカ電池 の寿命は平均して５ないし７年である。正常な作動中に、従来のペースメーカは １０マイクロアンペア（μＡ）程度の電流を排出する。従来のテレメトリ装置は １５μＡまでの電流をペーサ電池から追加的に排出し得る。電池電圧が予め定め られた大きさ以下に減少する時、ペーサ全体が外科的に交換されなければならな い。 他の設計上の考察は、植え込まれた医学装置と外部のプログラマとの間で伝送 される情報が、装置を植え込まれた人間または動物に危険を与えないように正確 かつ誤りなしでなければならないことである。装置の設計の間に、それは予め定 められたディジタル信号を送信するべくブログラムされている。信号は装置の外 側で受信され、また予め定められた送信された信号と比較される。ビット誤り率 （ＢＥＲ）として知られている信号の質の尺度は次式ＢＥＲ＝（送信された信号 中の同一のビット位置内のビットと同一でない受信される信号中のビットの数） ／（信号中のビットの総数）に従って計算される。この信号の質を決定する際の 主要な因子は周囲の電気的ノイズおよび装置とプログラマとの間の距離を含んで いる。正確なテレメトリは１０^-4程度のビット誤り率を必要とする。 植え込み後の正常な作動の間の満足なテレメトリを保証するべく、装置送信機 は最悪ケースの条件下に受容可能な誤り率を保証するのに十分な電力を放出する ように設計されている。通常の装置は約４インチの最大距離で電気的にノイジー な環境でのテレメトリを仮定しており、従ってこれらの条件のもとで有効なテレ メトリを維持するべくまた植え込み可能な装置の送信機電力レベルを設定する。 典型的に、このレベルは固定されており、ペースメーカの植え込み後に調節可能 ではない。しかし、植え込み後の多くの環境で、テレメトリは比較的静かな環境 で最大テレメトリ距離よりも小さい距離で行われる。こうして、最悪ケースはし ばしばは実現されない。テレメトリはこのシナリオのもとに保証されているけれ ども、最悪ケースの仮定に従って電力を設定することは不必要な電力消費および 可能な電池寿命の短縮の原因となる。 発明の概要 本発明は上記の従来のテレメトリ装置の欠点および制限を克服する。本発明は 、同時に植え込み可能な医学装置の電力消費を最小化しながら、満足なテレメト リを保証する。この目的は、植え込み可能な装置の送信機電力を植え込み後にダ イナミックに調節することにより達成される。 本発明によれば、植え込み可能な装置の外部のプログラマが植え込み可能な装 置から受信されるテレメトリ信号の信号強度を連続的にモニターする。信号強度 はなかんずくブログラマにおいて測定された受信された信号の電圧レベルおよび ＳＮ比を含むいくつかの測定により表され得る。プログラマは受信された信号強 度を最小信号強度しきいのみ、もしくは最小しきいおよび最大信号強度しきいの 双方と比較する。最小しきいは最小受容可能な信号強度を表し、また受容可能な ビット誤り率に相当する。最大信号強度しきいは、送信機電力が装置の電池に受 容不可能な電流排出を生じさせることを示す。 １つの実施例では、プログラマは双方のしきいを使用し、また受信された信号 強度が最小信号強度よりも大きく、かつ最大信号強度よりも小さいことを決定す る。もし信号の質がこれらの境界のなかにあれば、送信機電力は調節される必要 はない。しかし、もし信号強度が最小信号強度よりも小さいならば、プログラマ は電力調節信号を植え込み可能な装置に送信して、満足なテレメトリを保証する べく送信機電力を増すように命令する。他方、もし受信された信号強度が最大信 号強度よりも大きいならば、プログラマは電力調節信号を植え込み可能な装置に 送信して、植え込み可能な装置の電池の不必要な電流排出を避けるべく送信機電 力を減ずるように命令する。 代替的に、本発明は最小しきいのみを使用し得る。テレメトリは最大送信機電 力レベルで開始される。プログラマが受信された信号強度を測定し、またそれを 最小しきいと比較する。もし受信された信号強度がしきいよりも大きいならば、 プログラマは植え込み可能な装置にその送信機電力を減ずるべく命令する。電力 は固定されたステップで減ぜられ、または他のアルゴリズムにおいて二値探索ツ リーに従って調節され得る。プログラマは、測定された信号強度が最小しきい以 下に低下するまで、減ぜられた電力をリクエストし続ける。その時点でプログラ マは植え込み可能な装置にその送信機電力を増すように命令する。増大をリクエ ストした後、プログラマは受信される信号強度をモニターし続けるが、信号強度 が再び最小しきい以下に低下するまで、その後の送信機電力の調節を阻止する。 この条件を与えることにより、本発明は、受信される信号強度が最小しきい点の 周りをホバーするのを阻止する。このことは、適切なテレメトリを保証するのに 調節が必要になるまで、送信機電力の連続的な調節を阻止する。 他の実施例では、プログラマは自動利得制御を含んでいる。その場合、信号強 度は、ＡＧＣの利得を使用して測定され得る。ＡＧＣ利得はＳＮ比、信号電圧レ ベルおよび類似の信号強度測定に逆比例している。すなわち、高い利得の設定は 低レベル信号を表し、他方において低いＡＧＣ利得の設定は強い信号を表す。こ うして、上記のしきいの役割はＡＧＣを使用する本発明の適切な作動を達成する べく逆にされなければならない。 他の実施例では、植え込み可能な装置にプログラマにより送られる電力調節信 号が２つの代替的な量を表し得る。信号は受信された信号としきいとの比較の結 果として電力が増大または減少されるべきであることを簡単に指示し得る。それ に応じて、植え込み可能な装置はその送信機電力設定をこの信号から計算する。 この実施例は“スマート‐デバイス”モードと呼ばれ得る。代替的に、電力調節 信号は変更がなされるべきであることを簡単に表さずに、植え込み可能な装置に より使用される現在の電力設定自体を表す。この電力設定の仕方は“スマート‐ プログラマ”モードと呼ばれている。 本発明の装置はそれにより、植え込み可能な装置の送信機電力がその植え込み 後にダイナミックに調節されることを許す。本発明は、送信機の作動環境で満足 なテレメトリを維持するべく送信機電力を調節し、しかも同時に植え込み可能な 装置の電池の電流排出を最小化する。こうして送信機電力が、通常の植え込み可 能な装置の送信機の電力を定めるのに実験室内で使用される最悪ケースの条件と 必ずしも同一ではない実際の環境条件を満足するように調節され得る。これらの 利点は本発明の装置を従来の技術にくらべて高度に望ましく改善されたものとす る。 図面の簡単な説明 本発明の目的、特徴および利点は図面による下記の詳細な説明のなかで当業者 に明らかになろう。 第１図は本発明のテレメトリ装置の実施例を示す。 第２図は本発明により一般的に使用されるプロセスを示すフローチャートであ る。 第３図は本発明のデュアルしきいの実施例のフローチャートである。 第４図は本発明により使用される順次電力設定技術のフローチャートである。 第５図は電力設定のために本発明により使用される２進決定ツリーのフローチ ャートである。 第６図は自動利得制御を組み入れた本発明のテレメトリ装置の代替的な実施例 を示す。 発明の詳細な説明 本発明は、植え込み可能な医学装置に対するテレメトリ装置の電力制御のため の方法および装置を提供する。本発明は、ペースメーカおよび対応するプログラ マを含んでいるテレメトリ装置の文脈のなかで説明される。もちろん本発明は、 任意の植え込み可能な装置を含んでいるテレメトリに応用可能である。さらに、 説明の目的で、特定の実施例が本発明の十分な理解を与えるべくあげられている 。しかし、本発明がこれらの細部なしに実施され得ることは当業者に明らかであ る。他の場合には、よく知られている要素、装置、プロセスステップなどは、本 発明を不必要にわかりにくくするのを避けるため詳細にはあげられていない。 第１図は本発明のテレメトリ装置の実施例を示す。ペースメーカ１００はペー スメーカコイル１０４とプログラマコイル１０６との間の誘導性結合を通じてプ ログラマ１０２と通信する。通常のペーサとして作動している時、ペースメーカ １００はプログラマ１０２にデータを送信し、またプログラマ１０２から指令を 受信する。データはたとえば心臓（図示せず）からのディジタル化された心電図 （ＥＣＧ）信号を表し得る。データは最初に、ペースメーカ産業で使用される多 数のテレメトリフレームフォーマットの一つにフォーマット化するプロセッサ１ ０８に与えられる。プロセッサ１０８はテレメトリフレームで搬送波を変調する 変調器１１０にテレメトリフレームを転送する。変調器１１０は、変調されたデ ータをペースメーカコイル１０４を経てプログラマ１０２へ送信する送信コイル ドライバ１１２に変調された信号を転送する。 プログラマコイル１０６を通じて、変調されたテレメトリフレームは、信号を 復調器１１６に送るプログラマ受信器１１４により受信される。復調器１１６は 変調された信号から基礎帯テレメトリフレーム信号を回復する。正常な作動中、 復調された信号は、復調器１１６から受信されたアナログ基礎帯信号に応答して １および０のビットパターンを与える決定論理回路１１８を通される。 ２進データは処理のためにプログラマプロセッサ１２０に送られる。プログラ マプロセッサ１２０は、たとえば、ペースメーカ１００により送られる電池条件 測定を解釈し、また電池の寿命終了条件が到達されているが、従ってペースメー カが交換されなければならないかを決定する。代替的に、ペースメーカから受信 されたＥＣＧデータの解析が、心臓が過度に遅く拍動していることを示し得る。 その場合、プログラマ１０２を操作する医師が、整調レートを増すようにペース メーカ１００への指令を発するようにプロセッサ１２０に指令するべくキーボー ドのような入力／出力装置１２１に指令を入力し得る。この指令信号はプログラ マ変調器１２２により変調され、またプログラマ送信コイルＦライバ１２４を通 じて、またプログラマコイル１０６を経てペースメーカ１００に返送される。ペ ースメーカ受信器１２６はコイル１０４を通じて指令を受信し、また変調された 信号を、基礎帯指令信号を回復する復調器１２８に送る。復調された基礎帯指令 信号は決定論理回路１３０を通じてディジタル化される。ペースメーカプロセッ サ１０８は指令信号により指定された作用を実行する。たとえば、ペースメーカ １００に整調レートを増すように命令する。 上記のように、従来のテレメトリ装置は固定されたペースメーカ送信機電力レ ベルで作動する。本発明は、満足なテレメトリを保証し、しかもペースメーカの 電力消費を最小化するように、放出される送信機電力の調節を許すことにより従 来技術にくらべて改善を可能にする。次に本発明の作動を第１図のブロック図お よび第２図のフローチャートを参照して説明する。 電力設定プロセスは従来から知られている標準的なハンドシェイク‐プロトコ ル技術を使用してのプログラマ１０２とペースメーカ１００との間のテレメトリ の確立で開始する。最初に、送信機電力はペースメーカプロセッサ１０８により 最大レベルに設定される（ステップ２００）。ペースメーカプロセッサ１０８は 、送信制御ドライバ１１２の電力出力を調節するため、電力制御回路１３２に電 力制御ワード（ＰＣＷ）として示されている指令を転送する。電力制御回路１３ ２は従来技術でよく知られている能動的または受動的技術を使用して実現され得 る。さらに、１つの実施例では電力制御ワードは３ビットのワードであってよく 、それによって２進ストリング０００はペースメーカ送信コイルドライバ１１２ の最大電力設定を表す。ＰＣＷのより高い値はより低い電力設定を表す。ＰＣＷ ＝１１１（２進）＝７（１０進）は最小電力設定を表す。 ペーサ１００により送信される最大電力テレメトリ信号はプログラマ受信器１ １４により誘導性結合を通じて受信される。電力設定の目的で、受信された信号 は復調器１１６により復調され、またアナログ‐ディジタル変換器（ＡＤＣ）１ ３４に送られる。ＡＤＣ１３４は受信された信号の振幅をディジタル化し、こう してテレメトリ信号の強度の尺度を与える（ステップ２０２）。ＳＮ比のような 信号強度の他の尺度も従来の技術で知られている追加的な回路を使用してこの点 で与えられ得る。 受信された信号強度は、信号強度が満足なレベルにあるか否かを決定するべく 、コンパレータ１３６により１つまたはそれ以上の予め定められたしきいと比較 される（ステップ２０４）。もし肯定であれば、テレメトリ装置は信号強度のモ ニタリングを継続する（ステップ２０２）。もし否定であれば、コンパレータ１ ３６はペースメーカ送信機電力が調節されなければならないことを示す信号をプ ロセッサ１２０に発する。コンパレータ１３６により発せられる信号は、１ビッ トを発することにより電力の増大が必要であることを示し、他方において電力を 減少する信号は０ビットにより表され得る。 コンパレータ１３６によりなされた決定に基づいて、プロセッサ１２０はペー サ送信機電力を制御するべくペーサ１００への指令を発生する。（ステップ２０ ６）。この指令はペースメーカ１００に送信され、またペーサ送信機電力を調節 するのにペースメーカプロセッサ１０８および電力制御回路１３２により使用さ れる（ステップ２０８）。プログラマ１０２はテレメトリ信号の信号強度をモニ ターし続け、またコンパレータ１３６により使用されるしきいにより示されてい るように有効なテレメトリを維持するべく電力を調節する。 第３図は、コンパレータ１３６が２つのしきい、ＴminおよびＴmax、を使用す る本発明の実施例を示す。Ｔminは有効なテレメトリを維持するのに必要とされ る最小の受信される信号を表す最小信号強度しきいである。Ｔmaxは、信号強度 が適切な強度を越えており、それ以上の信号強度の増大はペースメーカの電池の 受容不可能な電流排出を招くことを示す最大しきいである。コンパレータ１３６ は受信された信号強度がＴminよりも大きく、かつＴmaxよりも小さいか否かを決 定する（ステップ３００および３０２）。もし信号強度がこれらの境界のな かにあれば、ペースメーカ電力は調節される必要はない。なぜならば、信号強度 が不必要な電力消費を生じさせずに満足なテレメトリを行うのに適切であるから である。しかし、もし測定された信号がＴminを越えないならば（ステップ３０ ０）、コンパレータ１３６はプログラマプロセッサ１２０に、有効なテレメトリ を維持するのにペースメーカ送信機電力が増されなければならないことを示す信 号を発する。それに応答して、プログラマプロセッサ１２０は送信機電力を増す べく指令をペーサ１００に発する（ステップ３０４）。他方において、もし測定 された信号強度がＴmaxよりも大きく、またはそれと等しいならば（ステップ３ ０２）、コンパレータ１３６はプロセッサ１２０に、ペースメーカの電池の不必 要な電流排出を避けるために送信機電力が減ぜられなければならないことを示す 信号を発する。この信号に応答して、プロセッサ１２０はペーサ１００に電力を 減ずるべく命令する（ステップ３０６）。ペースメーカ１００はそれに従ってそ の電力を調節し（ステップ２０８）、またプロセスは有効なテレメトリを維持し 、しかもペースメーカの電池の不必要な電流排出を避けるように継続する。 第２図に示されている一般化された電力設定方法はＴminのみを使用しても実 行され得る。２つの単一しきいを使用する電力設定アルゴリズム、順次法および ２進探索法がここに説明されているが、本発明は、これらの技術に限定されない ものと理解されるべきである。 第４図は順次法を使用しての単一しきいを使用する電力設定プロセスを示す。 この技術により、電力はコンパレータ１３６によりなされた決定に従って固定さ れたインクレメントで増大または減少される。前記のように、テレメトリは最大 の送信機電力で確立されている（ステップ４００）。最大の送信機電力において 、ＰＣＷは０に等しい。プログラマ１０２は次いで受信された信号の信号強度を 測定し、またこの信号強度をＴminと比較する（ステップ４０２）。（信号強度 を測定するステップはフローチャートの複雑化を避けるために図示されていない 。）もし受信された信号強度が最大送信機電力におけるしきい以下に低下するな らば、ペースメーカ電力は満足なテレメトリを行うべく調節され得ない。その場 合には、プログラマ１０２が入力／出力装置１２１の上に“電力エラー”指示を 表示する（ステップ４０４）。 しかし、もし受信された信号強度がＴminよりも大きいならば、プログラマ１ ０２はペーサにその電力を減ずることをペーサに命令する電力調節信号を送信す る。順次法を使用して、電力は１の値へのＰＣＷのインクレメンテーションによ り表されるように固定された大きさだけ減ぜられる。（ペーサに電力調節信号を 送信するステップはフローチャートの複雑化を避けるために図示されていない。 ）新たに受信されるテレメトリ信号の信号強度が次いで測定され（図示されてい ないステップ）、またＴminと比較される（ステップ４０８）。もし新たな設定 における信号強度が過度に低く決定されるならば、ペーサはその最大値（ＰＣＷ ＝０）にインクレメント‐バックされ、また電力設定シーケンスが一時的に停止 される（ステップ４１０）。しかし、もしコンパレータ１３６が電力がさらに減 ぜられ得ることを決定するならば、電力は２の値にＰＣＷをインクレメントする ことにより減ぜられ（ステップ４１２）、またプロセスは第４図に示されている ように継続する。 電力設定シーケンスは、２つの条件のいずれか１つが満足されている時には終 了する。第一に、もし比較の結果として電力が以前の設定に再び増されることが 必要とされるならば、プロセスは停止する（たとえばステップ４１０）。代替的 に、電力はそれが３ビットのＰＣＷに対するＰＣＷ＝７により表される最大電力 設定に達するまで連続的に減ぜられる。テレメトリの間に信号環境に変化を許す べく、この電力設定シーケンスは所望であれば周期的に再開始され得る。 ２進探査ツリーを使用する電力設定は第５図に示されている。前記のように、 テレメトリは最大の送信機電力において確立されている（ステップ５００）。プ ログラマ１０２は受信された信号強度を測定し（図示されていないステップ）、 またこの信号強度をＴminと比較する（ステップ５０２）。コンパレータ１３６ によりなされた決定に基づいて、プロセッサ１２０が次いで第５図に示されてい る電力制御ワードの２進決定ツリーに従って最適な電力設定を決定する。 順次かつ２進の探索モードに対する決定ツリーの比較は、順次法がより長い設 定時間を必要とすることを示す。しかし、順次プロセスは２進探索技術よりも小 さいインクレメントで電力を調節するので、ペースメーカが、電力が下方に調節 されている時に、順次モードでテレメトリを喪失する確率は低い。もしテレメト リが喪失されているならば、装置は通信を再確立しなければならない。２進法は より大きいインクレメントで電力を減ずる確率がより高いので、２進探索法は実 際上、順次法よりも長い時間がかかる。 プログラマ１０２により送信される電力調節信号は２つの異なる形態をとる。 “スマート‐プログラマ”モードでは、プログラマプロセッサ１２０は電力制御 ワードを発生し、またそれをペーサ１００に送信する。ペーサ１００は電力制御 回路１３２を制御するのにそれを直接に使用する。このモードでは、プログラマ プロセッサ１２０は電力制御ワードを計算するのに使用されるアルゴリズムを実 行する。たとえば、プログラマプロセッサ１２０は第５図の２進探索ツリーを実 行するソフトウェアを実行し得る。 代替的に、“スマート‐ペースメーカ”モードでは、プログラマではなくペー スメーカが電力制御ワードを決定する。受信された信号強度を測定し、また比較 プロセスを行った後に、プログラマ１０２は電力制御ワードを送信せずにコンパ レータ信号のみをペーサ１００に送信する。このコンパレータ信号は、電力が増 されるべきか、減ぜられるべきかのみを指示し、電力制御ワードの実際の値を指 示しない。ペーサプロセッサ１０８は上記のアルゴリズムの１つを使用して電力 制御ワードを計算するのにこのコンパレータ信号を使用する。こうして、これら のアルゴリズムを実行するソフトウェアはペーサプロセッサ１０８によりペーサ １００の内側で実行されなければならない。 本発明の他の実施例が第６図に示されている。この実施例は、プログラマ１０ ２のなかに組み入れられている自動利得制御（ＡＧＣ）１４０により利得指示器 が与えられるという利点を有する。ＡＧＣ１４０は、アナログ‐ディジタル変換 器（ＡＤＣ）１４２に与えられる復調された波形がＡＤＣ１４２の全入力レンジ を利用することを保証する。ペーサ１００により送信された信号はプログラマ１ ０２により受信かつ復調され、また可変利得増幅器１４４に供給される。この増 幅器の出力は、受信された信号の振幅をディジタル化するＡＤＣ１４２に供給さ れる。この振幅に基づいて、ＡＧＣ１４０は、ＡＤＣ１４２の全レンジが利用さ れているか否かを決定する。もし否定であれば、ＡＧＣ１４０は、もしそれが低 い振幅信号表示を受信するならば、利得を増し、また逆に、もし信号レベルが過 度に高いならば、利得を減ずる。ディジタル形態であるこの新しい利得は、可変 利得増幅器１４４により使用されるアナログ利得制御にそれを変換するべくディ ジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）１４４を通される。ＡＤＣ１４０がこの調節 プロセスの二三回の繰り返しを通過した後に、利得は、復調された信号がＡＤＣ １４２の全レンジを使用することを保証する値に落ち着〈。テレメトリ装置が次 いで正常な作動を開始し得る。決定論理回路１４８は、復調されたペースメーカ 信号を表すＡＤＣ１４２の出力が２進０であるか２進１であるかを決定する。 ＡＧＣを組み入れた本発明の実施例は、コンパレータ１３６におけるしきいの 取り扱いを例外として、前記の実施例と本質的に同一の仕方で作動する。ＡＧＣ １４０により与えられる利得レベルはコンパレータ１３６にディジタル形態で供 給される。高い利得は、受信された信号強度が弱いことを指示し、他方、低い利 得は強い信号を表す。ＡＧＣ利得は信号強度に逆比例しているので、この実施例 でのしきいの役割は前記の実施例でのしきいの役割の逆である。ＴGmaxを最大利 得しきいとする。もしＧがＡＧＣ１４０からの利得として定義されており、また Ｇ＞ＴGmaxであれば、高い利得は弱い信号を表すので、送信機電力は増されるべ きである。また、ＴGminを最小利得しきいとする。この最小利得しきいよりも低 い利得は不必要なペーサ電力消費を招く強い信号を表す。もしＧ＜ＴGminであれ ば、送信機電力は減ぜられるべきである。こうして、コンパレータ信号がこの仕 方で決定される。すべての他の観点では、この実施例の作動は前記の実施例の作 動と本質的に同一である。 本発明は、ＴminまたはＴGmax、満足なテレメトリを維持するのに必要な最小 信号強度しきいを決定するのに多数の技術を使用し得る。一般に、最小しきいは 静的または動的方法を使用して設定され得る。静的方法を使用して、しきいはペ ースメーカの設計の間に実験室条件のもとに決定される。最大のペースメーカ送 信機電力を必要とする最悪ケースのシナリオはノイズの多い電気的環境での約４ インチの最大テレメトリ距離を用いて設定される。ペースメーカは既知の２進シ ーケンスを送信するべくプログラムされている。ビット誤り率が次いでプログラ マにおいて測定される。よく知られている信号処理技術を使用して、しきいが受 容可能な誤り率を保証するのに必要な最小送信機電力（または最大ＡＧＣ利得） であるように決定される。 最小信号強度しきいも、テレメトリが実際に行われる環境に適応するように動 的に決定され得る。たいていの状況では、最悪ケースは実現されず、従ってまた しきいは、ペースメーカの電流排出を減じ、また電池寿命を増すように調節され 得る。 動的なしきい設定は実験室環境ではなくペースメーカが植え込まれている間に 行われ得る。しきい設定モードでは、ペースメーカプロセッサ１２０はペースメ ーカに０の２進ストリングの送信を命令する。受信された信号強度（またはＡＧ Ｃ利得）がコンパレータ１３６への入力端において測定される。０入力（または そのレベルよりも低い利得）に対して測定されたレベルよりも上の信号強度は２ 進１の存在を表す。こうして、０入力により測定された信号強度（またはＡＧＣ 利得）は正規のしきいレベルを表す。しかし、０ビットと１ビットとの間の識別 を保証するべく、コンパレータにより使用される実際しきいを生ずるように正規 しきいに小さい安全余裕が加えられている（またはＡＧＣ実施例に対しては差し 引かれている）。この安全余裕はよく知られている推定技術を使用して実験室内 で決定され得る。 最大信号の質（ＴmaxまたはＴGmin）は、ペーサ電池の予め定められた電流排 出が測定されるまで送信機電力を増すことにより実験室内で決定され得る。経験 的に、電池電流が最小信号しきいで測定された電流排出の約２ないし３倍である 時に、受容不可能な電流排出が生ずることが知られている。 本発明を好ましい実施例について説明してきたが、本発明はこれらの実施例に 限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形が可能であることは当業 者にとって明らかであろう。たとえば、本発明は、ビット誤り率のような信号の 質の他の尺度を使用してもここに説明した尺度を使用しても送信機電力レベルを 決定し得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．植え込み可能な医学装置と外部のプログラマとの間のテレメトリ信号の遠隔 測定中に、植え込み可能な医学装置の送信機電力を制御するための方法において 、植え込み可能な装置が送信機電力を調節するための手段を含んでおり、またプ ログラマがプログラマにより受信されたテレメトリ信号の強度を決定するための 手段を含んでおり、 （ａ）プログラマにより受信されたテレメトリ信号の強度を測定するステップ と、 （ｂ）測定された信号強度の関数として電力制御信号を発生するステップと、 （ｃ）電力制御信号により指定された電力レベルに植え込み可能な装置の送信 機電力を設定するステップと を含んでいることを特徴とする植え込み可能な医学装置の送信機電力の制御方法 。 ２．さらに、 （ｄ）測定された信号強度が予め定められた信号強度条件を満足するまでステ ップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を繰り返すステップ を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ステップ（ｂ）が、 測定された信号強度を少なくとも１つのしきいと比較し、それにより電力レベ ルが増されるべきか減ぜられるべきかを指示するコンパレータ信号を生ずるステ ップと、 コンパレータ信号の関数として電力制御信号を発生するステップと を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４．第１のしきいが最小受容可能な信号強度を表し、 第２のしきいが最大受容可能な信号強度を表し、 コンパレータ信号が、もし測定された信号強度が第１のしきいよりも小さいな らば、電力レベルが増されるべきであることを指示し、また コンパレータ信号が、もし測定された信号強度が第２のしきいよりも大きいな らば、電力レベルが減ぜられるべきであることを指示する ことを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．プログラマが受信されたテレメトリ信号の利得レベルを設定するための自動 利得制御を含んでおり、 信号強度が利得レベルにより表され、 第１のしきいが最小受容可能な利得レベルを表し、 第２のしきいが最大受容可能な利得レベルを表し、 コンパレータ信号が、もし利得レベルが第１のしきいよりも大きいならば、電 力レベルが増されるべきであることを指示し、また コンパレータ信号が、もし利得レベルが第２のしきいよりも小さいならば、電 力レベルが減ぜられるべきであることを指示する ことを特徴とする請求項３記載の方法。 ６．プログラマが電力制御信号を発生する場合に、さらに、 プログラマが植え込み可能な装置に電力制御信号を送信するステップを含んで いる ことを特徴とする請求項１記載の方法。 ７．プログラマが植え込み可能な装置にコンパレータ信号を送信し、 植え込み可能な装置がコンパレータ信号の関数として電力制御信号を発生する ことを特徴とする請求項３記載の方法。 ８．さらに、 測定ステッブの前に最大送信機電力レベルでテレメトリを確立するステップを 含んでいる ことを特徴とする請求項３記載の方法。 ９．電力制御信号が、電力レベルがコンパレータ信号に応答して電力ユニットに より電力レベルを増大または減少することにより調節されるべきであることを指 示し、少なくとも１つのしきいが最小受容可能な信号強度を表す第１のしきいで あり、また （ｄ）調節された電力レベルが以前の調節された電力レベルと同一になるまで ステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を繰り返すステップを含んでいる ことを特徴とする請求項８記載の方法。 １０．電力制御信号が、電力レベルがコンパレータ信号に応答して電力ユニット により電力レベルを増大することにより調節されるべきであることを指示し、少 なくとも１つのしきいが最小受容可能な信号強度を表す第１のしきいであり、ま た （ｄ）調節された電力レベルが以前の調節された電力レベルと同一になるまで ステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を繰り返すステップを含んでいる ことを特徴とする請求項８記載の方法。 １１．さらに、 植え込み可能な装置からプログラマへしきい設定信号を送信するステップを含 んでおり、しきい設定信号は少なくとも１つの２進０を表し、また少なくとも１ つのしきいは最小受容可能な信号強度を表す第１のしきいを含んでおり、また プログラマにおいてしきい設定信号の信号強度を測定し、それにより信号強度測 定を発生するステップと、 安全余裕により信号強度測定を調節するステップと、 調節された信号強度測定の値に第１のしきいを設定するステップとを含んでい る ことを特徴とする請求項３記載の方法。 １２．植え込み可能な医学装置において、 電力制御信号により指定された電力レベルでテレメトリ信号を送信するための 第１の送信機と、 外部のプログラマから指令信号を受信するための第１の受信器と、 指令信号に応答して第１の送信機に電力制御信号を与えるための論理回路を有 する第１の処理論理回路とを含んでおり、電力制御信号はプログラマにより受信 されたテレメトリ信号の信号強度の関数である ことを特徴とする植え込み可能な医学装置。 １３．第１のしきいが最小受容可能な信号強度を表し、 第２のしきいが最大受容可能な信号強度を表し、 電力制御信号が、もし信号強度が第１のしきいよりも小さいならば、電力レベ ルが増されるべきであることを指示し、また 電力制御信号が、もし信号強度が第２のしきいよりも大きいならば、電力レベ ルが減ぜられるべきであることを指示する ことを特徴とする請求項１２記載の植え込み可能な医学装置。 １４．プログラマが受信されたテレメトリ信号の利得レベルを設定するための自 動利得制御を含んでおり、 信号強度が利得レベルにより表されており、 第１のしきいが最大受容可能な利得レベルを表し、 第２のしきいが最小受容可能な利得レベルを表し、 電力制御信号が、もし利得レベルが第１のしきいよりも大きいならば、電力レ ベルが増されるべきであることを指示し、また 電力制御信号が、もし利得レベルが第２のしきいよりも小さいならば、電力レ ベルが減ぜられるべきであることを指示する ことを特徴とする請求項１２記載の植え込み可能な医学装置。 １５．プログラマが、 植え込み可能な装置からテレメトリ信号を受信するための第２の受信器と、 第２の受信器により受信されたテレメトリ信号の信号強度を測定するための手 段と、 電力制御信号を発生するための第２の処理論理回路と、 第１の受信器に指令信号として電力制御信号を送信するための第２の送信機と を有する ことを特徴とする請求項１２記載の植え込み可能な医学装置。 １６．プログラマが、信号強度を少なくとも１つのしきいと比較し、それにより コンパレータ信号を生ずるためのコンパレータを有し、コンパレータ信号が電力 レベルが増されるべきか減ぜられるべきかを指示し、第２の処理論理回路がコン パレータ信号の関数として電力制御信号を発生することを特徴とする請求項１５ 記載の植え込み可能な医学装置。 １７．プログラマが、 植え込み可能な装置からテレメトリ信号を受信するための第２の受信器と、 第２の受信器により受信されたテレメトリ信号の信号強度を測定するための手 段と、 電力制御信号を発生するための第２の処理論理回路と、 信号強度を少なくとも１つのしきいと比較し，それによりコンパレータ信号を 生ずるためのコンパレータと、 第１の受信器に指令信号として電力制御信号を送信するための第２の送信機と を有し、第１の処理論理回路がコンパレータ信号の関数として電力制御信号を発 生する ことを特徴とする請求項１２記載の植え込み可能な医学装置。 １８．植え込み可能な医学装置の送信機電力レベルを制御するための外部プログ ラマにおいて、 植え込み可能な装置からテレメトリ信号を受信するための第１の受信器と、 受信されたテレメトリ信号の信号強度を測定するための手段と、 植え込み可能な装置から受信されたテレメトリ信号の信号強度の関数として指 令信号を発生するための第１の処理論理回路と、 植え込み可能な装置へ指令信号を送信するための第１の送信機とを含んでおり 、植え込み可能な装置が第２の送信機を有し、第２の送信機が指令信号の関数と して変化する電力レベルを有する ことを特徴とする植え込み可能な医学装置の送信機電力レベルの制御のための外 部プログラマ。 １９．第１のしきいが最小受容可能な信号強度を表し、 第２のしきいが最大受容可能な信号強度を表し、 指令信号が、もし信号強度が第１のしきいよりも小さいならば、電力レベルが 増されるべきであることを指示し、また 指令信号が、もし信号強度が第２のしきいよりも大きいならば、電力レベルが 減ぜられるべきであることを指示する ことを特徴とする請求項１８記載のプログラマ。 ２０．さらに、受信されたテレメトリ信号の利得レベルを設定するための自動利 得制御を含んでおり、 信号強度が利得レベルにより表され、 第１のしきいが最大受容可能な利得レベルを表し、 第２のしきいが最小受容可能な利得レベルを表し、 指令信号が、もし利得レベルが第１のしきいよりも大きいならば、電力レベル が増されるべきであることを指示し、また 指令信号が、もし利得レベルが第２のしきいよりも小さいならば、電力レベル が減ぜられるべきであることを指示する ことを特徴とする請求項１８記載のプログラマ。 ２１．さらに、 受信されたテレメトリ信号の信号強度を少なくとも１つのしきいと比較し、そ れによりコンパレータ信号を生ずるためのコンパレータを含んでおり、第１の処 理論理回路がコンパレータ信号の関数として指令信号を発生し、コンパレータ信 号が電力レベルが増されるべきか減ぜられるべきかを指示し、指令信号が第２の 送信機の電力レベルを指定する ことを特徴とする請求項１８記載のプログラマ。 ２２．さらに、 受信されたテレメトリ信号の信号強度を少なくとも１つのしきいと比較し、そ れによりコンパレータ信号を生ずるためのコンパレータを含んでおり、コンパレ ータ信号が電力レベルが増されるべきか減ぜられるべきかを指示し、第１の送信 機がコンパレータ信号を指令信号として送信し、植え込み可能な装置がコンパレ ータ信号の関数として電力制御信号を発生するための第２の処理論理回路を有し 、電力制御信号が第２の送信機の電力レベルを指定する ことを特徴とする請求項１８記載のプログラマ。 ２３．植え込み可能な装置が少なくとも１つの２進０を表すしきい設定信号を発 生するための第１の処理論理回路を有し、少なくとも１つのしきいが最小受容可 能な信号強度を表す第１のしきいであり、また 第１の処理論理回路がさらに、しきい設定信号の測定された信号強度を安全余 裕により調節するため、および 第１のしきいを調節された信号強度測定の値に設定するための論理回路を含ん でいる ことを特徴とする請求項１８記載のプログラマ。