特許 5979685 埋込み可能医療デバイスのための自動オンオフ充電器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5979685

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】埋込み可能医療デバイスのための自動オンオフ充電器

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/378 20060101AFI20160817BHJP

【ＦＩ】

   A61N1/378

【請求項の数】20

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-553362(P2014-553362)

(86)(22)【出願日】2013年1月16日

(65)【公表番号】特表2015-503991(P2015-503991A)

(43)【公表日】2015年2月5日

(86)【国際出願番号】US2013021705

(87)【国際公開番号】WO2013109605

(87)【国際公開日】20130725

【審査請求日】2014年7月16日

(31)【優先権主張番号】13/741,097

(32)【優先日】2013年1月14日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/587,002

(32)【優先日】2012年1月16日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507213592

【氏名又は名称】ボストン サイエンティフィック ニューロモデュレイション コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103609

【弁理士】

【氏名又は名称】井野 砂里

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(72)【発明者】

【氏名】アガシアン ダニエル

【審査官】 毛利 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０００４７０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００５−５３１３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３０５６６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ １／３７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部充電器を使用して埋込み可能医療デバイス内のバッテリを充電する方法であって、 （ａ）前記外部充電器により、第１のコイルから第１の磁場を発生させ、前記埋込み可能医療デバイスが前記外部充電器に近接していることを、前記第１のコイルのパラメータを閾値と比較することにより自動的に決定する段階と、
（ｂ）前記外部充電器が前記埋込み可能医療デバイスに近接していることの決定時に、該外部充電器内の前記第１のコイルから第２の磁場を自動的に発生させる段階と、
（ｃ）前記第２の磁場の持続時間中に、前記埋込み可能医療デバイスから少なくとも１つの指示を前記外部充電器により受信する段階と、
（ｄ）前記少なくとも１つの指示を受信すると、前記外部充電器内の前記第１のコイルから第３の磁場を自動的に発生させて前記埋込み可能医療デバイス内の前記バッテリを無線充電する段階と、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

段階（ａ）は、
前記外部充電器内の前記第１のコイルから前記第１の磁場を周期的に発生させる段階と、
１つ又はそれ以上の前記第１の磁場の持続時間中に、前記埋込み可能医療デバイスが前記外部充電器に近接していることを自動的に決定する段階と、
を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記パラメータは、前記第１のコイルの電圧又は電流の大きさを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記指示は、前記第１のコイルの電圧のパラメータの変動を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第１のコイルの電圧の前記パラメータの前記変動は、前記埋込み可能医療デバイスからの応答信号の送信によって生じ、
前記応答信号は、前記第２の磁場の持続時間中に前記埋込み可能医療デバイスから周期的に送信されることを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記埋込み可能医療デバイスは、前記第２の磁場を受信するための第２のコイルを有し、
前記応答信号は、前記第２のコイルのインピーダンスを変調することによって送信される、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１のコイルの電圧の前記パラメータの前記変動は、前記埋込み可能医療デバイスに対する前記外部充電器の移動によって生じることを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記外部充電器は、前記第２の磁場の持続時間中に第１及び第２の指示を受信することができ、
前記第１の指示は、前記埋込み可能医療デバイスのバッテリが消耗していないことを示し、
前記第２の指示は、前記埋込み可能医療デバイスのバッテリが消耗していることを示す、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記第１の指示が受信された場合に、前記第３の磁場は、前記埋込み可能医療デバイス内の前記バッテリが完全に充電されるまで継続し、
前記第２の指示が受信された場合に、前記第３の磁場は、設定期間にわたって継続する、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

（ｅ）段階（ａ）に戻る段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項11】

埋込み可能医療デバイス内のバッテリを充電するための外部充電器であって、
コイルと、
前記コイルを励起して磁場を発生させるように構成された駆動回路と、
前記コイルのパラメータを前記コイルが励起されている間に測定するように構成された検出回路と、
前記駆動回路と前記検出回路とに結合された制御回路と、
前記制御回路に関連付けられたアルゴリズムであって、該アルゴリズムが、
測定された前記パラメータを評価して、
前記埋込み可能医療デバイスが外部充電器に近接しているか否かを、前記測定されたパラメータを閾値と比較することにより決定し、もし近接している場合に、
前記埋込み可能医療デバイスからの少なくとも１つの指示を受信したか否かを決定し、もし受信していた場合に、
前記コイルを励起して磁場を発生させ、前記埋込み可能医療デバイス内の前記バッテリを充電する、
ように構成された前記アルゴリズムと、
を含むことを特徴とする外部充電器。

【請求項12】

前記アルゴリズムは、外部充電器内の前記コイルから磁場を周期的に発生させることにより、前記埋込み可能医療デバイスが外部充電器に近接しているか否かを決定することを特徴とする請求項１１に記載の外部充電器。

【請求項13】

前記アルゴリズムは、前記コイルが励起されている間に前記コイルの前記パラメータの大きさを評価することにより、前記埋込み可能医療デバイスが外部充電器に近接しているか否かを決定し、
前記パラメータは、前記コイルが励起されている間の前記コイルの電圧又は電流の大きさを含むことを特徴とする請求項１１に記載の外部充電器。

【請求項14】

前記アルゴリズムは、測定された前記パラメータの変動を評価することにより、前記埋込み可能医療デバイスからの前記少なくとも１つの指示が受信されたか否かを決定することを特徴とする請求項１１に記載の外部充電器。

【請求項15】

測定された前記パラメータの前記変動は、直列ビットストリームを含むことを特徴とする請求項１４に記載の外部充電器。

【請求項16】

前記パラメータの前記変動は、周期的であることを特徴とする請求項１４に記載の外部充電器。

【請求項17】

前記アルゴリズムは、測定された前記パラメータを評価して前記埋込み可能医療デバイスからの第１又は第２の指示が受信されたか否かを決定するように構成され、
前記第１の指示が受信された場合に、前記アルゴリズムは、前記コイルを励起して磁場を発生させ、前記埋込み可能医療デバイス内の前記バッテリを該バッテリが完全に充電されるまで充電するように構成され、
前記第２の指示が受信された場合に、前記アルゴリズムは、前記コイルを励起して磁場を発生させ、前記埋込み可能医療デバイス内の前記バッテリを設定期間にわたって充電するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の外部充電器。

【請求項18】

前記検出回路は、負荷シフトキーイング復調器及び結合検出器を含むことを特徴とする請求項１１に記載の外部充電器。

【請求項19】

手持ち型装置であることを特徴とする請求項１１に記載の外部充電器。

【請求項20】

前記アルゴリズムが前記コイルを励起して磁場を発生させて前記埋込み可能医療デバイス内の前記バッテリを充電する間に、外部充電器アラインメントをユーザに示すアラインメント検出器を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の外部充電器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

〔関連出願への相互参照〕
この国際出願は、２０１３年１月１４日出願の米国特許出願番号第１３／７４１，０９７号及び２０１２年１月１６日出願の米国特許仮出願番号第６１／５８３７，００２号に対する優先権を主張し、これらは、両方とも引用によって本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、埋込み可能医療デバイスシステムに使用するための無線外部充電器に関する。

【背景技術】

【0003】

埋込み可能刺激デバイスは、心不整脈を治療するペースメーカー、心細動を治療する除細動器、難聴を処置する蝸牛刺激器、盲目を処置する網膜刺激器、協働四肢運動を引き起こす筋肉刺激器、慢性疼痛を処置する脊髄刺激器、運動障害及び精神障害を治療する脳皮質及び脳深部刺激器、及び尿失禁、睡眠時無呼吸、肩亜脱臼などを治療する他の神経刺激器のような様々な生物学的疾患を治療するために電気刺激を発生させてこれらを体内神経及び組織へ送出するデバイスである。以下の説明は、一般的に、米国特許第６，５１６，２２７号明細書に開示されているような「脊髄刺激（ＳＣＳ）」システム内での本発明の使用に着目することになる。しかし、本発明は、あらゆる埋込み可能医療デバイスシステムにおいて適用性を見出すことができる。

【0004】

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、ＳＣＳ（脊髄刺激）システムは、典型的には「埋込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）」１０を含み、これは、例えば、チタンのような導電材料で形成された生体適合性デバイスケース１２を含む。ケース１２は、典型的には、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）が機能するのに必要な回路及びバッテリ１４を保持するが、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）はまた、外部ＲＦエネルギによりバッテリなしに給電することができる。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０は、電極１６が電極アレイ２２を形成するように１つ又はそれよりも多くの電極リード（２つのこのようなリード１８及び２０を示す）により電極１６に結合される。電極１６は、可撓性本体２４上にあり、可撓性本体２４も、各電極に結合された個々の信号線２６を収容する。図示の実施形態において、Ｅ₁〜Ｅ₈とラベル付けしたリード１８上の８つの電極と、Ｅ₉〜Ｅ₁₆とラベル付けしたリード２０上の８つの電極とがあるが、リード及び電極の数は、用途固有のものであるので変化させることができる。リード１８、２０は、リードコネクタ２８を使用してＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０に結合し、リードコネクタ２８は、例えば、エポキシを含むことができる非導電性ヘッダ材料３０内に固定される。

【0005】

図１Ｃの断面に示すように、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１００は、典型的には、プリント基板（ＰＣＢ）３２を含む電子基板アセンブリをＰＣＢ（プリント基板）３２に装着されてその一部を後に説明する様々な電子構成要素３４と共に含む。外部コントローラ（図示せず）へ／からデータを送信／受信するために使用するテレメトリコイル３６と、外部充電器５０を使用してＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）のバッテリ１４を充電又は再充電するための充電コイル３８との２つのコイル（より一般的に、アンテナ）は、一般的にＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１００に存在している。この例では、テレメトリコイル３６及び充電コイル３８は、米国特許公開第２０１１／０１１２６１０号明細書に開示しているようにケース１２内にある。（図１Ｂは、２つのコイル３６及び３８を見やすくするためにケース１２を取り外したＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０を示す。）しかし、テレメトリコイル３６は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０（図示せず）のヘッダ３０内に装着することもできる。

【0006】

図２は、上述した外部充電器５０と通信するＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０を示している。外部充電器５０を使用して、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０に無線で電力を伝達し、この電力を使用してＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）のバッテリ１４を再充電することができる。外部充電器５０からの電力伝送は、コイル（アンテナ）５２によって可能になる。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０のような外部充電器５０はまた、ＰＣＢ（プリント基板）５４を収容してその上に電子構成要素５６を置く。これらの電子構成要素５６の一部は、後に説明する。タッチ可能ボタン６０、ＬＥＤインジケータ６２、ディスプレイ（図示せず）、及びスピーカ（図示せず）を含むことができるユーザインタフェースは、患者又は臨床医が外部充電器５０を作動させることを可能にする。バッテリ６４は、外部充電器５０に電力を供給し、このバッテリ６４は、それ自体再充電可能又は交換可能にすることができる。外部充電器５０はまた、壁コンセントからＡＣ電力を受け入れることができる。ユーザの手に適合するような大きさにされた手で保持可能な又は手持ち型のケース６６は、構成要素の全てを収容する。

【0007】

外部充電器５０からＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０への電力伝送は、無線で及び誘導結合を通して患者の組織２５を通して経皮的に行われる。図３は、このような機能性を実施するために使用する回路の詳細を示している。電力伝達のために、外部充電器５０の制御回路７０は、充電信号（典型的には、８０ＫＨｚパルス列）を増幅器７２（より一般的には「駆動回路」）に出力し、充電信号は、同じ周波数の一定のＡＣ電流Ｉｃｏｉｌを発生させてＡＣ充電磁場９６を生成する。制御回路７０は、例えば、マイクロコントローラを含むことができる。コンデンサ（図示せず）を使用して、コイル５２の共振を増幅器７２が生成するＡＣ電流（例えば、８０ＫＨｚ）の周波数に同調させる。磁場９６は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０内の充電コイル３８中に電流を誘導し、その電流は、ＤＣレベルに整流され８２、恐らく図示のように充電及びバッテリ保護回路８４を通してバッテリ１４を再充電するように使用される。このようにしてバッテリ１４を充電する時に、外部充電器５０のケース６６が患者の組織２５に触れるのが典型的であるが、これは厳密には必要でない。

【0008】

ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０は、反射インピーダンス変調を使用して充電中に外部充電器５０にデータを通信し直すことができ、これは、時に「負荷シフトキーイング（ＬＳＫ）」として当業技術で公知である。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０からのこのような後方テレメトリは、バッテリ１４の容量、又は充電が終了して外部充電器５０が停止することができるか否かのような外部充電器５０の充電に関する有用なデータを提供することができる。

【0009】

ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０の制御回路８０は、バッテリ電圧Ｖｂａｔをモニタし、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）変調器８６のアシストによってＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データを生成する。制御回路８０は、例えば、マイクロコントローラを含むことができ、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路に関連付けられてバッテリ電圧を処理して解釈することができる。制御回路８０は、受電バッテリ電圧を評価して、適切な時に適切なＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データを生成する。このようなＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データをビットの直列ストリングとしてトランジスタ８８のゲートに送る。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データは、トランジスタ８８の状態を変調し、それは、次に、コイル３８のインピーダンスを変調する。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データ＝１の時に、トランジスタ８８は、コイル３８を短絡するオンの（閉じた）状態である。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データ＝０の時に、トランジスタ８８は、オフの（開いた）状態である。（同じく図３に示されているのは、テレメトリコイル３６に結合された「周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）」変調９２及び復調９０テレメトリ回路であり、これらは上述したように、典型的には、外部コントローラ（図示せず）と通信するのに使用される。）

【0010】

充電コイル３８のこのような変調は、外部充電器５０において検出可能である。コイル５２及び３８の間の相互インダクタンスにより、コイル３８のインピーダンスのいずれの変化も、コイル５２で必要な電圧Ｖｃｏｉｌに影響を与え、規定の充電電流Ｉｃｏｉｌを駆動し、コイル３８を短絡する場合（ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データ＝１）、Ｖｃｏｉｌが増加してＩｃｏｉｌを維持し、短絡しない場合（ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データ＝０）、Ｖｃｏｉｌは減少する。この意味では、コイル３８のインピーダンス変調は、「反射して」充電コイル５２に戻り、こうしてデータは、たとえ従来の意味では送信されていなくても、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０から外部充電器５０に「送信」されると言える。

【0011】

Ｖｃｏｉｌの変化をＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調回路７４において検知して、送信ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）データを回復する。適切な作動を行うことができるように、復調ビットの直列ストリームは、次に、制御回路７０に受け入れられる。例えば、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０のＬＳＫ（負荷シフトキーイング）変調回路８６がビットの交互ストリーム（０１０１０１０１．．．）を送信する場合に、制御回路７０は、停止充電信号、すなわち、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０のバッテリ１４がフル充電であり、従って、充電を停止することができることを示す信号としてこれを解釈することができる。このような場合には、制御回路７０は、充電磁場９６の生成を一時停止することができ（すなわち、Ｉｃｏｉｌを０に設定する）、かつユーザにその事実を知らせることができる（グラフ表示、可聴ビープ音、又は他のインジケータにより）。

【0012】

誘導結合を電力伝送に使用する時に生じる問題は、外部充電器５０及びＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０内のコイル５２及び３８の間の結合に関する。一般的には、結合は、外部充電器５０の送信コイル５２で費やされる電力をＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０のコイル３８に受け入れる程度を含む。一般的に、コイル５２及び３８の間の結合をできるだけ強くすることが望ましく、結合が強いほど、外部充電器５０における電力消費を最小にしてＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）バッテリ１４の充電は速くなる。これは、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）バッテリ１４を十分に充電するのに外部充電器５０において高い電力排出（すなわち、高いＩｃｏｉｌ）を必要とすることになるので、弱い結合は不利である。高い電力の使用は、外部充電器５０のバッテリ６４を消耗させ（いくらかでもある場合）、更に重要なことに、外部充電器５０を熱くし、場合によっては患者を火傷させるか又は傷つける可能性がある。

【0013】

結合は、外部充電器５０及びＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１００に使用する材料、並びに環境に固有の材料の透磁性のような多くの変数に依存する。結合はまた、外部充電器５０及びＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０の相対位置の影響を受ける。制御回路７０は、結合検出器７６を使用して、外部充電器５０とＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０の間のアラインメント又は近接度を検出する。典型的には、結合検出器７６は、コイル１７にわたって電圧の振幅を測定することができる回路を含み、その振幅は、外部充電器５０とＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０の間の近接度及びアラインメントの程度のインジケータとして使用することができる。結合検出器７６は、当業技術で公知であり、従って、本明細書では詳細に説明しない。アラインメント検出に関する追加の詳細は、「反射インピーダンス変調を使用する埋込み可能医療デバイスシステムの充電器アラインメント」という名称の２０１１年１０月１３日出願の本出願人所有の米国特許仮出願第６１／５４６，８５０号明細書に見出すことができる。

【0014】

一般的に、外部充電器５０の制御回路７０は、アラインメントインジケータ７８を通してユーザに位置不良を示す。多くの場合に、アラインメントインジケータ７６は、例えば、外部充電器５０がＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１００と位置ずれしている時の「ビープ音」のような可聴指示を送出するためのスピーカ（図示せず）を含む。（これに代えて、「ビープ音」は、位置合わせ状態を示すことができると考えられる。）アラインメントインジケータ７８はまた、外部充電器５０上のディスプレイ又はランプ（例えば、ＬＥＤ６２）のような視覚インジケータ、又は外部充電器５０を振動させる振動モータのような触覚インジケータを含むことができる。（充電セッション中に患者に対して外部充電器５０を見やすくしていない場合に、可聴又は触覚指示が好ましいと考えられる。）このような指示を聞いて、見て、又は感じると（又は見る、聞く、又は感じることができないと）、外部充電器５０のユーザは、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１０とのより良好なアラインメントが達成されてインジケータが停止する（又は送出される）まで、自分の手を使用して、次に外部充電器５０の位置を横方向にシフトすることができる。

【0015】

図４は、外部充電器５０のユーザインタフェースを示している。上述したように、ユーザは、スイッチ６０を押圧することによって充電場９６をオン／オフにすることができる。本発明者は、充電器５０上にオン／オフスイッチ６０を有するという欠点を認識しており、その欠点は、外部充電器５０の費用増大、ユーザインタフェースのサイズの増大、外部充電器５０の信頼性の低下、外部充電器５０の重量の増加などを含む。

【0016】

外部充電器にインプラントがその付近にある時を自動的に検出させ、かつ自動的に充電を開始させる解決法が提案されている。例えば、米国特許出願公開第２００９／０１１２２９１号明細書において、インプラントとテレメトリを交換して充電を始めるべきか否かを決定する外部充電器が開示されている。’２９１公報において、外部充電器は、充電を始めるインプラント要求に対して周期的にテレメトリする。インプラントが外部充電器の付近にある場合に、それは、これらの要求を受けることができ、外部充電器に応答して戻すことができ、それは、次に、充電場の発生を始めることができる。充電中に、外部充電器は、周期的に充電場を一時停止してインプラントにバッテリステータス情報をテレメトリさせ、それは、インプラントのバッテリが完全に充電された状態で外部充電器に充電場の生成を停止させることができる。

【0017】

本発明者は、インプラント近接性を自動的に決定して充電を自動的に始めるための’２９１公報に開示された手段は、通常は外部充電器には存在せず、かつ外部充電器の充電コイルとは別のものである追加ハードウエア、すなわち、テレメトリ送信機及び受信機、並びに関連アンテナを外部充電器が有することを要求するので最善ではないことを見出している。このような追加ハードウエアの要求により、外部充電器の費用及び複雑性が増す。

【0018】

これに加えて、’２９１公報に開示された技術は、インプラントのバッテリが非常に消耗して作動させることができなくなった場合には効果がないと考えられる。それが起こった場合に、インプラントは、外部充電器からの周期的要求信号を解明するに十分な電力もなければ、外部充電器に応答して戻すこともないと考えられる。すなわち、外部充電器は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）が存在しないと結論を下すと考えられ、かつたとえインプラントがこの状況で充電を明らかに必要としても充電場を提供しないと考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】米国特許第６，５１６，２２７号明細書

【特許文献2】米国特許公開第２０１１／０１１２６１０号明細書

【特許文献3】米国特許仮出願第６１／５４６，８５０号明細書

【特許文献4】米国特許出願公開第２００９／０１１２２９１号明細書

【特許文献5】米国特許出願公開第２０１１／００８７３０７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

従って、本発明者は、インプラントバッテリが消耗した時でさえも、外部充電器に通常は存在するハードウエアに大幅な修正を要求しない解決法において外部充電器が自動的に充電を始め、かつ一時停止することができることを望み、本発明の開示は、このような解決法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1A】埋込み可能医療デバイス、具体的に「埋込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）」の様々な図である。

【図1B】埋込み可能医療デバイス、具体的に「埋込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）」の様々な図である。

【図1C】埋込み可能医療デバイス、具体的に「埋込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）」の様々な図である。

【図2】ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）と外部充電器の間の無線リンクを示す図である。

【図3】ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）に電力を供給するためのＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）及び外部充電器の両方における回路を示す図である。

【図4】オン／オフスイッチを使用することによって外部充電器をオン／オフにする図である。

【図5】自動的にＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）を充電するためのプログラム式オン／オフアルゴリズムを含む外部充電器がオン／オフスイッチを有していない外部充電システムのための改良された回路を示す図である。

【図6】外部充電器に使用するためのオン／オフアルゴリズムの例を示す図である。

【図7】短い持続時間の充電場周期を送出する外部充電器のための待機モードを示す図である。

【図8】周期中に外部充電器のコイル電圧の大きさを使用してＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）又は他の導電性構造に近接する外部充電器を推測することができる方法を示す図である。

【図9】外部充電器がＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）又は他の導電性構造への近接性を検知した後に送出するリスニングウインドウ中の充電場を示す図である。

【図10】リスニングウインドウ中に受け入れた充電場に応答して「負荷シフトキーイング（ＬＳＫ）」応答信号を送出するＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）を示す図である。

【図11A】外部充電器の移動を使用してリスニングウインドウ中のＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）に対するその近接性を示すことができる方法を示す図である。

【図11B】外部充電器の移動を使用してリスニングウインドウ中のＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）に対するその近接性を示すことができる方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）に電力を供給するのに充電場をオン又はオフにするスイッチを必要としない改良された外部充電器を開示する。外部充電器は、それがＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）に近接するか否かを自動的に決定し、そうである場合、充電を始めることができる。この決定は、外部充電器に追加テレメトリ回路（ＦＳＫ（周波数シフトキーイング）テレメトリ回路のような）を必要としないが、その代わりに制御回路、「負荷シフトキーイング（ＬＳＫ）」復調器、及び結合検出器のような外部充電器に一般的に既に存在している回路に依存する。制御回路のオン／オフアルゴリズムは、節電待機モードで短い持続時間の充電場を周期的に送出する。結合検出器が、充電を必要とするＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）の可能性がある導電材料の存在を検出する場合に、オン／オフアルゴリズムは、充電場を発生させるリスニングウインドウを送出する。リスニングウインドウ中にＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）からのＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号をＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器において受信する場合に、外部充電器は、通常態様で充電を続けることができる。これに代えて、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）に対する外部充電器のユーザ移動を示す移動信号をＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器において検出する場合に、充電場は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）通信を回復する点までＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）バッテリを少なくとも部分的に充電するという希望の下に送出される。指示も検出されない場合に、外部充電器は待機モードに入って節電し、外部充電器がその位置で変化を検知する場合のみ、そのモードを終了する。

【0023】

改良された外部充電器１５０のための回路は、図５に開示されている。従来技術の外部充電器５０（図３）と比べると、外部充電器１５０は、充電場９６をオン／オフにするためのオン／オフスイッチ６０を含まない。代わりに、制御回路７０は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が存在する時を自動的に検出し、充電場９６を生成してＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０のバッテリ１４を充電するように作動するオン／オフアルゴリズム７１でプログラムされる。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０の制御回路８０にプログラムされるオン／オフアルゴリズム８１は、以下で更に説明するように、外部充電器１５０においてオン／オフアルゴリズム７１の作動を補完する。

【0024】

オン／オフアルゴリズム７１の実施形態は、図６に流れ図形態で示されている。図示のように、外部充電器１５０は、待機モード（段階２００）で充電磁場９６を周期的に発生させる。これらの期間２５０は、コイル５２上の電圧Ｖｃｏｉｌの観点から図７に示されている。充電場期間２５０は、短い持続時間ｔｄのものであり、その時間中に、Ｖｃｏｉｌは振動することになる。短い持続時間の充電場期間２５０は、周期ｔｐで生成される。一例では、ｔｄは、約１ミリ秒に等しくすることができ、ｔｐは、約１秒に等しくすることができる。待機モード（段階２００）中に、外部充電器１５０は、充電場をその時間の０．１％で生成しているに過ぎないことに注意されたい。これらの周期中の充電場９６の生成は、外部充電器１５０において何らかのエネルギを消費することになるが、このような消費は耐えられるものであり、外部充電器１５０の電力は、外部充電器のバッテリ６４が比較的交換又は充電しやすいので重要ではない。

【0025】

使用可能（イネーブル）信号７３、７５、７７、及び７９（図５）を制御回路７０によって送出し、外部充電器１５０が充電場９６を提供している期間２５０に挟まれた期間中に様々な回路ブロック（例えば、増幅器７２、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器７４、結合検出器７６、及びアラインメントインジケータ７８）をオフにすることができる。スイッチを使用して電源からブロックを切断することによってこのような回路ブロックを無効にすることができることを当業者は理解するであろう。

【0026】

待機モード中に、外部充電器１５０は、図８に示すように、Ｖｃｏｉｌを評価することによって充電を必要とするＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）がその付近にあるか否かを検知しようと試みる。具体的に示されているのは、外部充電器１５０が充電場９６の各連続する周期的な発生中にＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０により近づく時にどのようにＶｃｏｉｌが変化するかである。図示のように、Ｖｃｏｉｌは、外部充電器１５０がＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に近づく時に減少する。これは、相互インダクタンスのために起こり、外部充電器１５０のコイル５２は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０の導電性要素、最も顕著にはＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）の導電性ケース１２によって装填されている。具体的には、充電磁場９６は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）の導電性ケース１２及び他の導電性構造において渦電流を生成することになり、その渦電流は、反対の磁場を生成し、外部充電器１５０がコイル５２を通る規定の一定Ｉｃｏｉｌ電流を発生しやすくする。結果として、Ｖｃｏｉｌは低下し、これを結合検出器７６で検知することができる。最終的に、Ｖｃｏｉｌは、閾値Ｖｔよりも小さいことになり、この閾値Ｖｔは、結合検出器７６の中にプログラム（８３）することができる（図５）。これが起こると（段階２０２）、結合検出器７６は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が存在することをオン／オフアルゴリズム７１に指示し、かくして、アルゴリズムの更に別の段階を始めることができる。Ｖｃｏｉｌは、あらゆる定められた期間２５０（例えば、８０ｋＨｚ）にわたって変化するが、各期間内の最大値を積分又は平均して各周期の唯一のＶｃｏｉｌを決定することができることを当業者は理解するであろう。ＶｃｏｉｌがＶｔ未満でない場合（段階２０２）、アルゴリズム７１は、待機モード（段階２００）に戻り、Ｖｔに対して将来の期間２５０のＶｃｏｉｌを評価する。

【0027】

結合検出器７６に使用するための正しいＶｔを選択することは、実験に基づくことになり、すなわち、外部充電器１５０が生成する充電場９６を有意に受け入れることが可能になるように特定のＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が外部充電器１５０に適切に結合されることをシステムの設計者が決定する。関連閾値Ｖｔは、いずれの瞬間でも外部充電器１５０が使用する充電電流Ｉｃｏｉｌに依存していることになる。更に、実験は、外部充電器１５０に必要なＶｔ対Ｉｃｏｉｌデータ８３を与えることができる。

【0028】

不注意な充電及びオン／オフアルゴリズム７１による不要な進行を予防するために、結合検出器７６は、この閾値を充電場のいくつかの期間２５０にわたって超えてしまうまでは、閾値Ｖｔを超えたと知らせなくすることができる。これは、僅かな時間又は数の期間にわたってＶｃｏｉｌをＶｔ未満にさせる「グリッチ」又は何らかの一時的遷移の場合にアルゴリズム７１進行を防止するのに望ましい。すなわち、例えば、アルゴリズム７１は、３連続周期にわたるＶｃｏｉｌ＜Ｖｔの場合にのみ進行することができる。

【0029】

外部充電器１５０へのＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０の近接性を決定するためのこの手法に関する問題は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０だけでなく他の導電性構造もＶｃｏｉｌをＶｔ未満にする可能性があることである。例えば、外部充電器１５０が金属テーブル又は椅子のような金属構造に又はその近くに着座している場合に、オン／オフアルゴリズム７１は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０がない時にそれが付近にあると結論を下す可能性がある。オン／オフアルゴリズム７１のその後の段階は、何らかの他の導電性構造ではなく、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が確かに外部充電器１５０の付近にあり、かつ充電することができるという確認を求めることによってこの問題に対処する。

【0030】

厳密には必要でないが、この時点で、オン／オフアルゴリズム７１は、外部充電器１５０が、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０がその付近にいると考えていることをユーザに警告することができる（段階２０４）。このようなユーザ警告を出すことは、いくつかの理由で有益であるとすることができる。第１に、誤って警告を引き起こす可能性がある干渉導電性構造から離れるように、例えば、着座している金属テーブルから外部充電器１５０が離れるようにユーザが外部充電器１５０を移動することを可能にする。以下で更に説明するように、このようにしてユーザに警告して外部充電器１５０を移動することで、有意な充電場の発生をもたらし、従って、外部充電器１５０のエネルギを浪費する可能性があるその後の段階にオン／オフアルゴリズム７１が不要に進行するのを阻止することができる。第２に、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が実際に外部充電器１５０の付近にある場合に、かつ充電することが望ましい場合に、警告は、以下で更に説明するように、一定の段階を取って充電を始めることを可能にするようにユーザに知らせることができる。ユーザ警告は、アラインメントインジケータ７８が出す指示に類似する形態を取り、外部充電器１５０上のＬＥＤ６２を照らし、又はスピーカ（図示せず）からの音を出すなどで通常の充電セッション中の位置不良についてユーザに知らせることができる。

【0031】

次の段階において、外部充電器１５０は、図９に示すように、リスニングウインドウ２６０中に充電場を発生させる（段階２０６）ことによってＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が実際にその付近（何らかの他の導電性構造ではなく）にあるか否かを検証しようとする。リスニングウインドウ２６０は、例えば、約２０秒の持続時間ｔｌを有することができる。リスニングウインドウ中に、外部充電器１５０のＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器７４は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０がその付近にあるか否かの指示又は兆候を探し、このような指示又は兆候は、いくつかの方法で提供することができる。図６に示すように、第１の指示は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０からのＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答を含むことができ（段階２０８）、第２の指示は、ユーザによる外部充電器の予想可能な移動を示す兆候を含むことができる（段階２１４）。この指示の両方とも厳密には必要ではないが、以下で更に説明するように、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０のバッテリ１４が消耗していてＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が実質的に機能していないという可能性に照らして、これら指示はオン／オフアラインメント７１において望ましいものである。

【0032】

これらの指示の第１のものであるＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答は、図１０に示されている。リスニングウインドウ２６０中に、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０は、コイル３８、整流器８２、及び充電／保護回路８４を通して充電場９６を受け入れ、これらのうちの後者は、このような受け入れをＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）の制御回路８０内のオン／オフアルゴリズム８１に知らせることができる。これに応答して、オン／オフアルゴリズム８１は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を送出することができ、その信号を外部充電器１５０において復調し、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が正しくその付近にあり（段階２０８）、通常の充電セッションを始めることができるという情報を外部充電器に与えることができる（段階２１２）。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号は、多くの形態を取ることができるが、「背景技術」に説明した停止充電信号０１０１０１０１．．．のような他のＬＳＫ（負荷シフトキーイング）信号とは明確に異なるべきである。図示の例では、応答信号は、１１０１１０１１０１１０、すなわち、「１１０」の３つの繰返し単位を含む。これは、停止充電信号とは異なる周期性をＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号に与えるのが望ましく、従って、外部充電器１５０のＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器７４が２つの間をより区別しやすくすることを可能にする。他の区別可能なＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を使用することができ、図示の信号は、単に一例であることを理解しなければならない。

【0033】

ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０のオン／オフアルゴリズム８１は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が充電場９６を最初に受け入れたことを知らせる時は常にＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を送出するようにプログラムすることができることに注意されたい。外部充電器１５０は、図９に示すように、その最後の期間２５０とリスニングウインドウ２６０の開始との間にギャップ２５５を与えることができる。充電場９６は、このギャップ２５５中に停止することになり、従って、リスニングウインドウ２６０中に充電場の新しい送出を見ることになり、かつ同時にＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を送出することができることを保証する。これに代えて、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０のオン／オフアルゴリズム８１は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号がこのような周期にわたって不要に送出されないように、期間２５０中のような短い持続時間の充電場を無視することができる。

【0034】

リスニングウインドウ２６０中のＶｃｏｉｌに対するＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号の影響は、図１０に示されており、「１」ビットは、Ｖｃｏｉｌの増加（ΔＶ）を引き起こす。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）のオン／オフアルゴリズム８１は、例えば、１ミリ秒にわたってＬＳＫ（負荷シフトキーイング）ビットの各々を送出することができ、こうしてＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号の１２ビットストリング全体は、送出するのに１２ミリ秒かかるに過ぎない。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器７４は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号のビットの持続時間を知っていることにより、これがＶｃｏｉｌの関連の変化を識別し易くするので、その復調作業が補助されている。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号は、例えば毎秒で繰返してＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０から送出することができ、こうして２０個のこのような信号を２０秒のリスニングウインドウ２６０中に送出することを可能にし、外部充電器１５０が少なくとも一度十分に信号を受信することになる可能性を増加させる。リスニングウインドウ２６０中にＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号が受信されているか否かを復調器７４が決定した状態で、その復調器７４は、次の段階を行うことができるように、この事実について外部充電器１５０のオン／オフアルゴリズム７１に知らせる。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）の不注意な検出を防ぐために、いくつかのＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号が連続して（例えば、３つ）受信された場合にのみ、復調器７４は、オン／オフアルゴリズム７１に応答信号の受信を示すことができ、これは、この例の復調器７４が、この決定を行うのに３秒必要であることを意味する。復調器７４が応答信号の受信を示した状態で、オン／オフアルゴリズム７１は、リスニングウインドウを終了し（段階２０６）、次の段階を行うことができる。

【0035】

ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を受け入れた結果、オン／オフアルゴリズム７１は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）がその付近にあることを確定することができ、以前に送出したユーザ警告（いくらかでもある場合、段階２０４）を消すことができる（段階２１０）。以後、オン／オフアルゴリズム７１は、充電場９６の送出を続け、「背景技術」に説明するような通常の充電セッション中にＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０を充電することができる（段階２１２）。ギャップなしで段階２０６及び２１２の間で充電場９６を続けることで、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）のオン／オフアルゴリズム８１が新しいＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を送出しないようにされることに注意されたい。しかし、これは、厳密には必要ではなく、代わりに、充電場は、段階２１２の前に停止することができる。たとえ充電場が段階２０６及び２１２の間で連続的であっても、これらの段階中に生成される充電場は、別々の充電場として説明することができる。

【0036】

この通常の充電セッション（段階２１２）中に、結合回路７６及びアラインメントインジケータ７８は、通常通り作動して、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に対する外部充電器１５０の位置決めを調節するか否かの情報をユーザに与えることができ、オン／オフアルゴリズム８１は、停止充電信号（０１０１０１０１．．．）を送出し、充電を停止することができる時の情報をＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０のオン／オフアルゴリズム７１に与えることができる。充電場９６の強度の調節（すなわち、Ｉｃｏｉｌの調節）、充電場の負荷サイクルの調節（これは、加熱を制御するのに必要である場合がある）のような他の事象も、段階２１２の通常の充電セッション中に同様に発生する可能性がある。長々とこのような詳細を説明する米国特許出願公開第２０１１／００８７３０７号明細書を参照されたい。充電が停止され、かつしばらくカウンタＸを無視する（段階２３０）状態で、外部充電器１５０は、何らかの将来の時間でのＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）の位置決め及び充電の準備のために待機モード（段階２００）に戻ることができる。

【0037】

たとえ外部充電器１５０の付近にある場合でも、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が非常に消耗して、そのＬＳＫ（負荷シフトキーイング）回路を作動させてリスニングウインドウ２６０中にＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号と通信して外部充電器１５０に戻すことができない可能性がある場合がある。この状況において、復調器７４は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０の近接性を示す第２の指示が存在しているか否かを評価することができる。

【0038】

この第２の指示は、リスニングウインドウ２６０中のＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に対する外部充電器１５０のユーザ操作に依存する。図１１Ａに示すように、ユーザは、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に近い位置ＡとＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０から離れた位置Ｂとの間で外部充電器１５０を移動する。位置Ａは、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に近い患者の組織２５上の外部充電器１５０の配置を含むことができるが、位置Ｂは、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０から離れるような腕の長さ分の外部充電器１５０の移動を含むことができる。

【0039】

このタイプの指示を外部充電器１５０に提供することは、ユーザの臨床医、システムに付随するユーザマニュアル、又は他の手段のいずれかによるユーザの事前の訓練を必要とする。例えば、自分のＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０を充電したいユーザには、以下の移動手順によって指示することができ、すなわち、５秒間位置Ａ（そのＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に対して）に外部充電器を配置し、次に、外部充電器を２秒間位置Ｂ（離れて）に移動し、次に、２秒間位置Ａに戻し、次に、２秒間位置Ｂに戻すなどである。ユーザに指示して、リスニングウインドウ２６０の約２０秒、すなわち、持続時間ｔｌにわたってこの循環的移動パターンを続けることができる。

【0040】

ユーザ警告（段階２０４）を使用する場合に、このような警告は、この移動手順においてユーザがどれだけ離れて従事する必要があるかの情報をユーザに与えることができる。例えば、ユーザが５秒間位置Ａに外部充電器１５０を置く時に、Ｖｃｏｉｌは、Ｖｔ未満である（段階２０２）と考えられ、警告が送出されるであろう（段階２０４）。リスニングウインドウ２６０は、充電場が発生されている（段階２０６）間に始められる。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０のバッテリ１４が十分に充電され、充電場を検出してＬＳＫ（負荷シフトキーイング）通信を行う場合に、外部充電器１５０は、上述したように最初の５秒でＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を受信するはずである。これは、警告を消して（段階２１０）充電セッションを始める（段階２１２）。警告が消えたのを見ると（段階２１０）、ユーザが移動手順を続ける必要はなかったこと及びユーザが単に外部充電器を位置Ａに留めることができることをユーザが知るであろう。警告が消えない場合（段階２１０）、以下で更に説明するように、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）バッテリ１４が有意に消耗しており、リスニングウインドウ２６０の持続時間に又は少なくとも移動兆候を受け取って（段階２１４）警告を後で消す（段階２１６において）まで外部充電器１５０を位置Ａまで移動し、次に、Ｂに戻すなどによって移動手順を続けることをユーザは知るであろう。

【0041】

ユーザ警告がオン／オフアルゴリズム７１の一部を含まない場合に、単にユーザに指示して完全移動手順に従事させるようにすることができる。このシナリオで、外部充電器１５０を位置Ａに最初に置くと、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を送ることができるが、ユーザはこれを知らないと考えられるので、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）が消耗して作動不能である可能性に対処するように完全移動手順に従事するであろう。完全移動手順は、必須ではないと考えられるが、無害であると考えられ、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を受信し、ユーザには気付かれずに充電を既に始めた（段階２１２）場合に、インプラント（位置Ｂ）から離れるように外部充電器を移動することは、単にインプラントがこれらの比較的短い持続時間にわたって指令を受け取っていないことを意味すると考えられる。実際に、結合回路７６及びアラインメントインジケータ７８は、この事実、すなわち、充電セッションが始まった（段階２１２）ということ及び移動手順によるこれ以上の継続は不要であることをユーザに知らせるのに有用である場合がある。

【0042】

移動手順がリスニングウインドウ２６０中に実施されたこと、かくして（何らかの他の導電性構造ではなく）ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が真に存在するに違いないことの指示は、復調器７４が図１１Ｂに示す移動兆候を検出する時に発生する。図示のように、コイル電圧Ｖｃｏｉｌは、外部充電器１５０がＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に近い位置Ａにある時により小さく、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）から離れた位置Ｂにある時により大きい。このＶｃｏｉｌの変化（ΔＶ）は、以前の説明から明らかなように、外部充電器１５０が２つの位置のＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に対して認める相互インダクタンスの差に由来する。復調器７４は、この移動兆候を検出することができ、というのは、どれぐらい位置Ａ（ｔＡ）及び位置Ｂ（ｔＢ）に外部充電器を保持するようにユーザが指示されているかを予め知っているからである。（ｔＡ及びｔＢは、異なる可能性があるが、この例は、これらが両方とも約２秒であると仮定する。）復調器７４は、Ｖｃｏｉｌを積分又は平均して、それが移動手順に適合する周期性で変化しているか否かを決定する必要があり、その決定は、リスニングウインドウ２６０の終了よりも前に行うことができることを当業者は理解するであろう。位置の変化（図１１Ｂ）によりＶｃｏｉｌに発生する周期性は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）テレメトリ（図１０）に由来する変化よりも遥かに大きい時間スケール（秒対ミリ秒）で起こることに注意されたい。従って、復調器７４は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）テレメトリが存在しているか否か（段階２０８）、又は移動手順が行われているか（段階２１４）を混乱なく決定することができ、従って、オン／オフアルゴリズム７１にいずれかの指示を通知することができる。

【0043】

復調器７４が、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が図１１Ｂの移動兆候に基づいて存在していると決定し、この事実をオン／オフアルゴリズム７１に通知すると（段階２１４）、オン／オフアルゴリズム７１は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）が存在するが、著しく消耗又は劣化しているに違いないと結論を下すことができる。この時点で、ユーザ警告を消すことができ（いくらかでもある場合、段階２１６）、外部充電器１５０は、設定期間にわたる充電場９６を生成し続けることができる（段階２１８）。ギャップなしに段階２０６及び段階２１８の間で充電場９６を続けることで、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）のオン／オフアルゴリズム８１が新しいＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を送出しないようにさせることになることに注意されたい。しかし、これは、厳密には必要ではなく、代わりに、充電場は、段階２１８の前に停止することができる。たとえ充電場が段階２０６及び段階２１８の間で連続的であっても、これらの段階中に生成する充電場は、別々の充電場として説明することができる。段階２１８のこの設定期間は、好ましくは、たとえ十分に充電されないとしても、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０が再びＬＳＫ（負荷シフトキーイング）通信に従事することを可能にするように、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）のバッテリ１４を十分に充電する程度に長い。この設定期間は、例えば、患者の組織２５のＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０の深さに応じて用途間で異なる場合がある。しかし、一例では、段階２１８における充電のための設定期間は、１５分を含むことができる。

【0044】

しばらくの間カウンタＸを無視して（段階２３０）、設定期間にわたる充電が終了した状態で（段階２１８）、オン／オフアルゴリズム７１は、待機モード（段階２００）に戻る。しかし、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）のバッテリ１４の充電は完了していないので、アルゴリズム７１は実質的に繰り返され、Ｖｃｏｉｌが低く、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）の付近に外部充電器があることが示唆される場合（段階２０２）、新しいリスニングウインドウ中に充電場が送出される（段階２０６）。ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）が十分に充電され、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）通信が可能になり、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号が受信されると（段階２０８）、バッテリ１４を完全に充電するまで通常通り充電を行うことができる（段階２１２）。バッテリ１４が依然として消耗又は使い果たされており、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）通信が依然として機能していない場合に、ユーザを促して、移動手順に更に従事させ（段階２１４）、別の設定期間にわたってＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０を充電させる（段階２１８）等々を行うことができる。

【0045】

上述したように、外部充電器１５０の付近の他の導電性構造（ＩＰＧ１１０だけでなく）も結合を示し、ＶｃｏｉｌをＶｔ未満にさせる場合がある（段階２０２）。このシナリオでは、外部充電器１５０は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号を受信することもなければ、外部充電器１５０が移動兆候を受け入れる（段階２１４）可能性も低いと考えられる。このような場合には、単に外部充電器がＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に近接しているかもしれないという理由で、外部充電器１５０が有意な充電場９６を生成することは望ましくない。このシナリオに対処するために、カウンタＸをオン／オフアルゴリズム７１に使用する。基本的に、カウンタＸは、何回このシナリオが行われるかを数え、最大値を超える場合には、オン／オフアルゴリズム７１は、Ｖｃｏｉｌの絶対値を無視する待機モードに戻る。これは、外部充電器１５０が不要にリスニングウインドウ２６０を送出し、単に有意な結合が示されたという理由で充電場を発生させることによってこのようなウインドウ中に電力を消費しないようにする（段階２０６）。

【0046】

図６に示すように、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答（段階２０８）も移動兆候（段階２１４）もリスニングウインドウ２６０の終わりに復調器７４によって検出されない場合に、ユーザ警告を消し（存在する場合、段階２２０）、カウンタＸの現在値を最大値と比較する。図示の例では、この最大値は３であるが、これは変わる可能性がある。現在Ｘ＝０と仮定する。Ｘが３未満（段階２２２）であるので、カウンタＸは、１まで増分され（段階２２８）、待機モード（段階２００）に移行する。外部充電器１５０が依然として導電性物体の近くにいる場合（Ｖｃｏｉｌ＜Ｖｔ、段階２０２）、アルゴリズム７１は繰り返すことになり、ここでもまた、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答も移動兆候も検出していないと決定する。こうしてＸは２まで増分され（段階２２８）、Ｘ＝３まで（段階２２２）処理は再び繰り返されることになる。この時点で、外部充電器１５０は、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）がその付近にあるという信頼できる指示を受け取ることを３回試みている。

【0047】

これが起こっていないと決定すると、外部充電器１５０は、それがＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０以外の何らかの導電性構造に近接しているはずであると推測することになる。例えば、ＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１５０は、金属テーブルの上に着座している場合がある。この場合に、オン／オフアラインメント７１は、第２の待機状態（段階２２４）に入り、この第２の待機状態は、第１の待機状態（段階２００）と同様に、周期的に（例えば、毎秒１ミリ秒にわたって）充電場９６を生成することになる。しかし、その周期にわたるＶｃｏｉｌ対Ｖｔの更なる比較を無視し（例えば、段階２０４を参照）、代わりに、アルゴリズム７１は、Ｖｃｏｉｌの大きさが有意に変化するか否か（段階２２６）を単に評価する。Ｖｃｏｉｌが有意に変化していない場合には、例えば、外部充電器１５０は、依然として金属テーブルの上に着座しているだけであるので、アルゴリズム７１は、待機モード（段階２２４）にそのまま留まり、Ｖｃｏｉｌを評価し続ける（段階２２６）。Ｖｃｏｉｌが有意に変化している場合に、アルゴリズム７１は、外部充電器１５０の位置が変化したと推測し、恐らくユーザは、恐らく以前に送出した警告（いくらかでもある場合、段階２０４）によってユーザが通知されたので、金属テーブルから離れるように外部充電器１５０を移動している。経験によって何がＶｃｏｉｌの有意な変化を構成するかを教えることができる。一例では、Ｖｃｏｉｌの大きさの５％の変化は、段階２２６において外部充電器の有意な位置変化を示すことができる。

【0048】

この位置変化の有意性が与えられると、カウンタＸは０に設定され（段階２３０）、第１の待機モード（段階２００）にもう一度入る。導電性構造（ＩＰＧを含む）が存在しない場合に、Ｖｃｏｉｌは、Ｖｔよりも大きくなり、アルゴリズム７１は、単に待機モード（段階２００）に留まることになる。何らかの導電性構造が検出される場合（Ｖｃｏｉｌ＜Ｖｔ、段階２０２）、アルゴリズム７１は、上述したように続行することになり、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答（段階２０８）又は移動兆候（段階２１４）のいずれかを検出する場合に、何らかの充電（段階２１２又は段階２１８のいずれか）が行われることになる。充電（段階２１２又は段階２１８）が行われた後、外部充電器１５０が実際にＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０に近接していることはこの時点では関係ないので、カウンタＸを０にリセットする（段階２３０）ことに注意されたい。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答又は移動信号のいずれも検出されず、外部充電器がＩＰＧ（埋込み可能パルス発生器）１１０以外の何らかの導電性構造に依然として近接することを意味する場合には、カウンタＸは増分され（段階２２８）、外部充電器１５０が移動しない場合に、オン／オフアルゴリズム７１は、ここでもまた、状況がクリアになるまで第２の待機モード（段階２２４）に入ることになる。

【0049】

開示した技術の修正が可能であり、図示の実施形態が例に過ぎないことを当業者は認識するであろう。例えば、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器７４及び結合検出器７６は、便宜上別々の回路ブロックとして示されているが、これらは、単一回路ブロックに互いに一体化し、結合（段階２０２）、又はＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答又は移動兆候を受け入れたか否か（段階２０８、２１４）を含む全ての目的のためにＶｃｏｉｌを評価することができる。更に、これらのブロック７４及び７６は、異なる方法でデータを制御回路７０及びオン／オフアルゴリズム７１に送出することができる。例えば、これらは、コイル電圧Ｖｃｏｉｌを送出することができ、開示された技術に必要な決定を行うためにそれをオン／オフアルゴリズム７１に任せる。これに代えて、これらの決定を行うのに必要な論理は、回路ブロック７４及び７６に存在することができ、その場合には、これらのブロックは、アクションを起こすためにオン／オフアルゴリズム７１に対してこれらの決定の結果を単に示す必要があるだけである。更に、回路ブロック７４及び７６は、制御回路７０自体の中に組み込むことができる。このような実施形態において、Ｖｃｏｉｌは、好ましい速度でデジタル化され（例えば、Ａ／Ｄコンバータにより）、制御回路７０に送る必要があるに過ぎず、制御回路７０は、次に、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器７４及び結合検出器７６の機能を実施し、必要な決定を行うようにプログラムされる。ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）復調器７４及び結合検出器７６の機能性は、一般的に「検出回路」と考えることができる。

【0050】

開示した技術の多くはＶｃｏｉｌの評価に集中したが、これは厳密には必要ではない。Ｖｃｏｉｌの評価は、一定のＡＣ充電電流Ｉｃｏｉｌが増幅器７２によって送出される場合に実用にかなっている。しかし、増幅器７２はまた、一定のＡＣ電圧信号Ｖｃｏｉｌを送出して充電場９６を生成することができ、その場合には、Ｉｃｏｉｌは、特に既存の導電性構造、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）テレメトリなどによって提供された相互インダクタンスの変化に照らしてＩｃｏｉｌがどう変わるかを評価するための興味深いパラメータであると考えられる。要するに、充電コイル５２のあらゆる有用なパラメータは、開示した技術において決定を行うための基礎として使用することができる。

【0051】

更に、オン／オフアルゴリズム７１は、ＬＳＫ（負荷シフトキーイング）応答信号及び移動兆候の両方を聞いてＬＳＫ（負荷シフトキーイング）通信が機能できない可能性に対処することが好ましいが、アルゴリズムは、これらの２つの指示のうちの１つのみを聞くことによって実施することができる。オン／オフアルゴリズム７１が、カウンタ又は他の手段を使用して、インプラントが充電器に近接しない場合に不注意な充電を防止すること（段階２００以下参照）も厳密には必要ではないが、これは節電のためには望ましい。

【0052】

本発明の特定の実施形態を図示して説明したが、以上の説明は、本発明をこれらの実施形態に限定するように考えられてないことを理解しなければならない。様々な変形及び修正を本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うことができることは、当業者には明らかであろう。すなわち、本発明は、特許請求の範囲によって定めるような本発明の精神及び範囲内に該当することができる代替物、修正物、及び均等物を包含するように意図している。

【符号の説明】

【0053】

７１ オンオフアルゴリズム
２０４ ユーザに警告する段階
２０６ リスニングウインドウにわたって充電場を発生させる段階
２１０ ユーザ警告を停止する段階
２１８ 設定期間にわたって充電場を発生させ続ける段階

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】