(57)【要約】      （修正有）【課題】発生する可能性のある進行中の内因性組織脱分極とそのシグナリングが特に一致することができる小型の埋め込み型デバイスでの実装に適した低電力体内通信方式を提供する。【解決手段】埋め込み型の第１のデバイス２を備える体内通信用の埋め込み型医療システム１。前記第１のデバイス２は、複数のコンデンサ１０２とＤＣブロッキングコンデンサ１０３を備える。前記第１のデバイス２は、信号Ｓを生成するために、エンコードされたシーケンスで前記ＤＣブロッキングコンデンサ１０３を介して前記複数のコンデンサ１０２を放電するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み型の第１のデバイス（２）を備えた体内通信用の埋め込み型医療システム（１）であって、前記第１のデバイス（２）は、複数のコンデンサ（１０２）とＤＣブロッキングコンデンサ（１０３）を備え、前記第１のデバイス（２）は、信号（Ｓ）を生成するために、エンコードされたシーケンスで前記ＤＣブロッキングコンデンサ（１０３）を介して前記複数のコンデンサ（１０２）を放電するように構成される、埋め込み型医療システム（１）。
【請求項２】
前記複数のコンデンサ（１０２）の各コンデンサに蓄積される最大電荷が、患者の組織内で放電されたときの患者の神経刺激または心臓刺激の閾値以下である、請求項１に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項３】
前記複数のコンデンサ（１０２）のうちの前記コンデンサが、前記第１のデバイス（２）のバッテリ（１０４）の電圧または前記第１のデバイス（２）の前記バッテリ（１０４）の前記電圧から生成される低減電圧に充電されるように構成される、請求項１または２に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項４】
前記ＤＣブロッキングコンデンサ（１０３）の容量が、６０ｎＦから１００ｎＦの範囲、特に８２ｎＦである、請求項１から３のいずれか一項に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項５】
前記第１のデバイス（２）が、前記複数のコンデンサ（１０２）を制御するように構成された制御ユニット（１０５）を備え、特に前記制御ユニット（１０５）は、前記複数のコンデンサ（１０２）の充電および／または放電を制御するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項６】
前記複数のコンデンサ（１０２）の各コンデンサの容量が、１０ｎＦから２０ｎＦの範囲、特に１５ｎＦである、請求項１から５のいずれか一項に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項７】
前記第１のデバイス（２）は、前記第１のデバイス（２）が患者に埋め込まれたときに前記患者の組織に接触するように構成された２つの電極（１０１．ａ，１０１．ｂ）を備え、前記第１のデバイス（２）は、前記信号（Ｓ）を生成するために前記電極（１０１．ａ，１０１．ｂ）を介して前記患者の組織内でエンコードされたシーケンスで前記複数のコンデンサ（１０２）を放電するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項８】
前記第１のデバイス（２）は、前記患者の組織内で前記第１のデバイス（２）の前記２つの電極（１０１．ａ，１０１．ｂ）の間に波形（２００）が作成されるように、エンコードされたシーケンスで前記複数のコンデンサ（１０２）を放電するように構成され、前記波形（２００）は複数のピーク（２００．ａ）を含み、各ピーク（２００．ａ）は、前記複数のコンデンサ（１０２）のうちのコンデンサの放電に対応し、各ピーク（２００．ａ）の後には、電荷平衡化フェーズ（２００．ｂ）が続く、請求項７に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項９】
前記システム（１）が、機能を実行するために前記信号（Ｓ）を受信しかつ前記信号（Ｓ）に含まれる情報を使用するように構成された埋め込み型の第２のデバイス（３）をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項１０】
前記第２のデバイス（３）が、
前記第２のデバイス（３）の２つの電極（１０１．ａ，１０１．ｂ）を介して前記信号（Ｓ）を受信し、
前記波形（２００）の前記ピーク（２００．ａ）を抽出し、
それぞれのピーク（２００．ａ）を対応する高デジタル出力（２０２）に変換する
ように構成される、請求項９に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項１１】
前記第２のデバイス（３）が、制御ユニット（１０５）を備え、前記第２のデバイス（３）の前記制御ユニット（１０５）は、前記高デジタル出力（２０２）間のタイミング（２０３）を使用して、イベント（２０４）が前記第１のデバイス（２）によって前記信号（Ｓ）を介して通信されたことを判定するように構成される、請求項１０に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項１２】
前記第１のデバイス（２）が、前記イベント（２０４）の発生に加えて情報を伝達するために、前記ピーク（２００．ａ）間の前記タイミング（２０３）をシフトするように構成される、請求項１１に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項１３】
前記第２のデバイス（３）が、前記波形（２００）を抽出し、特に前記ピーク（２００．ａ）とノイズレベルとの差を強化するように構成された非線形プリプロセッサ（３００）を備える、請求項１２に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【請求項１４】
前記第１のデバイス（２）が、前記複数のコンデンサ（１０２）を前記エンコードされたシーケンスで前記第１のデバイス（２）の通信要素（１１１）に放電するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の埋め込み型医療システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、埋め込み型医療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療システム、特に埋め込み型デバイスを含む医療システムは、同期操作のための体内通信の恩恵を受けることができる。
【０００３】
特に、米国特許第９，５２２，２８０号明細書は、右心房に１つ、右心室に１つ、それらの間で伝導通信するデュアル埋め込みリードレスペースメーカーを開示している。
【０００４】
さらに、米国特許第９，２８９，６１２号明細書は、房室同期ペーシングを提供するように構成された埋め込み型医療システムを開示しており、感知拡張部を備えた右心室にある第１のリードレスペーシングデバイスと右心房に埋め込まれた第２のリードレスペーシングデバイスを備えている。この第２のデバイスは、心房の固有の脱分極を感知し、感知された固有の脱分極に続く右心房の不応期中にペーシングパルスを送出する。右心室の第１のリードレスペーシングデバイスは、第２のリードレスペーシングデバイスによって生成されたこのようなペーシングパルスを検出することができ、房室（ＡＶ）遅延の終了前に内因性心室脱分極が検出されない場合、第２のリードレスペーシングデバイスからこのようなペーシングパルスを検出した後、ＡＶ遅延間隔で右心室にペーシングパルスを送出する。
【０００５】
さらに、米国特許出願公開第２０１５／０３３５８９４号明細書は、心臓の第１および第２の心腔内に完全に埋め込まれるように構成された第１および第２のリードレス埋め込み型医療デバイス（ＬＩＭＤ）を備えた分散リードレス埋め込み型システムについて説明しており、各ＬＩＭＤは、局所心腔内の局所組織と係合するように構成された近位端を有するハウジングと、ハウジングに沿って配置された電極と、局所心腔に関連する近接場で発生する内因性かつペーシングされた心臓イベントを検出するように構成された心臓検知回路と、を備える。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１２／００７８３２２号明細書は、身体の間質組織によって伝導される電気パルスを介したデータの無線通信を有するアクティブな埋め込み型医療デバイスを開示している。このデバイスは、一対の電極を含み、電極に印加される一連の電気パルスからなるパルス列を生成する。パルス列は、デバイスによって生成されるデジタル情報（データ）によって変調される。安定化された電流または電圧源を使用して、電流または電圧パルスを生成し、パルス列を形成する。各電流または電圧パルスは、正と負を交互に含む二相パルスである。デジタル情報によって変調された二相電流または電圧は、電極間に注入され、無線で通信される。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１６／０２１３９３９号明細書は、組織伝導通信（ＴＣＣ）信号を送信するように構成された埋め込み型除細動器（ＩＣＤ）を開示している。ＩＣＤは、ＴＣＣ信号を生成し、複数の電極を介してＴＣＣ信号を送信するように構成されたＴＣＣ送信機モジュールを含む。ＴＣＣ信号は、振幅および周波数を有する二相信号を含み、振幅および周波数の少なくとも一方は、患者の組織の刺激を回避するように構成される。ＴＣＣ送信機モジュールは、電流源と複数の電極との間に結合された保護回路を備え、保護回路は、患者に送達される外部抗頻脈性ショックから信号発生器を保護するように構成される。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１６／０２１３９３７号明細書は、受信機モジュールおよび送信機モジュールの少なくとも一方を含む通信モジュールを備えた埋め込み型医療デバイスを開示している。受信機モジュールは、アンテナから受信してＲＦテレメトリ信号を復調し、複数の電極から受信して組織伝導通信（ＴＣＣ）信号を復調するように構成される。送信機モジュールは、アンテナを介したＲＦテレメトリ信号と複数の電極を介したＴＣＣ信号の両方を変調して送信するように構成される。ＲＦテレメトリ信号とＴＣＣ信号は両方とも、ＲＦテレメトリ通信のための所定の帯域内にある。いくつかの例では、ＩＭＤは、複数の電極の１つとアンテナを受信機モジュールまたは送信機モジュールに選択的に結合するように構成されたスイッチングモジュールを備える。
【０００９】
米国特許第９，２８９，６１２号明細書に記載されているように、他の心腔で電気的パルスを送出し心室でそれを感知することにより、心室ペーシングを別の心腔での固有の脱分極と調整するための技術を検討する場合、このような心腔で感知された固有の脱分極に続いてペーシングパルスが他の心腔の不応期に送達されると、欠点が発生する可能性があり、ペーシングパルスは、その感度のみの調整により心室リードレスペースメーカーのセンシングモジュールによって検出される。これは、ペーシングパルスの検出が心臓センシングの場合と同じ周波数帯域幅を使用することを暗示する。これは低周波を意味し、したがってシグナリングペーシングパルスによって他の心腔に導入された電荷のバランスを取るための長い時定数を意味する。
【００１０】
さらに、例えば米国特許第９，５２２，２８０号明細書に記載されているように、心腔内で検知されたイベント後に配信される、例えば低周波パルスとそれに続く高周波パルス列を含み得る一連の個々のパルスを利用する伝導通信によるインプラント間イベントメッセージングを使用する場合、通信パルスからアーティファクトを拾わず、受信機インプラントモニタでこのような心腔内の固有のイベントと混同しないように、これらのパルスの適切な電荷平衡を他の心腔の受信機検知増幅器に提供することは複雑であることがわかる。また、ここでは、ペーシング用の同じパルス発生器が伝導通信に利用されるため、上記のように長い時定数が問題になる場合がある。さらに、米国特許第９，５２２，２８０号明細書に記載されているように、μｓオン／オフビットを備えた導電性高周波パルス列を利用すると、デバイスの通信受信機増幅器は、心房イベントが発生した可能性のあるメッセージをリッスンする時間の８０％までオンにする必要があるため、右心室リードレスペースメーカーの実質的な余分な電力消費につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第９，５２２，２８０号明細書
【特許文献２】米国特許第９，２８９，６１２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／０３３５８９４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１２／００７８３２２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１６／０２１３９３９号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１６／０２１３９３７号明細書
【発明の概要】
【００１２】
上記に基づいて、発生する可能性のある進行中の内因性組織脱分極とそのシグナリングが特に一致することができる小型の埋め込み型デバイスでの実装に適した低電力体内通信方式を提供することが目的である。
【００１３】
体内通信用の埋め込み型医療システムが開示されており、このシステムは、複数のコンデンサ（例えば、コンデンサバンク）を含む少なくとも１つの埋め込み型の第１のデバイスを備え、第１のデバイスは、体内通信、例えば第２の埋め込み型デバイスとの通信用にエンコードされたシーケンスで前記コンデンサを放電して信号を生成するように構成される。コンデンサは直列に接続され得る。
【００１４】
一実施形態において、第１のデバイスは、直流（ＤＣ）ブロッキングコンデンサを備え、第１のデバイスは、前記ＤＣブロッキングコンデンサを介してエンコードされたシーケンスで前記複数のコンデンサを放電するように構成される。特に、一実施形態によれば、ＤＣブロッキングコンデンサの容量は、６０ｎＦから１００ｎＦの範囲である。特に、ＤＣブロッキングコンデンサの容量は８２ｎＦになり得る。
【００１５】
特に、システムは、リードレス埋め込み型心調律管理（ＣＲＭ）システムで使用するための効率的な近接デバイス間通信を可能にする。このために、本発明は、エンコードされたシーケンスで放電される複数のコンデンサを含み、体内の追加の埋め込み型デバイスの受信帯域に信号をもたらす。エンコードされたシーケンスとは、情報が受信ユニット（例えば、第２の埋め込み型デバイス）に配信されるシーケンスでコンデンサが放電されることを意味する。
【００１６】
特に、システムは、埋め込み型の第２のデバイスを備え、第２のデバイスは、前記信号を受信し、機能を実行するためにそこに含まれるまたはコード化された情報を使用するように構成される。
【００１７】
一実施形態によれば、前記第２のデバイスは心臓ペースメーカーであり、前記機能は、患者の心臓に追加のペーシングパルスを送出すること、または患者の心臓のペーシングを禁止することに対応する。
【００１８】
さらに、一実施形態によれば、第１のデバイスは、複数のコンデンサの各コンデンサに蓄積される最大電荷が、患者の組織内で放電されたときに患者の神経刺激または心臓刺激の閾値以下になるように構成される。
【００１９】
特に、好ましい実施形態によれば、第１のデバイスは、前記放電のシーケンスの個々の放電を受動的に電荷平衡するように構成され、特に前記シーケンスは通信用の捕捉しない（閾値以下）放電からなる。
【００２０】
さらに、一実施形態によれば、複数のコンデンサのうちの前記コンデンサは、第１のデバイスのバッテリの電圧または第１のデバイスのバッテリの電圧から生成される低減電圧に充電されるように構成される。
【００２１】
さらに、一実施形態によれば、第１のデバイス（特に前記低減電圧が使用される場合）は、直列に接続され得る複数のコンデンサを充電し、それらを前記エンコードされたシーケンスで一度に１つずつ並列に放電するように構成される。
【００２２】
さらに、一実施形態によれば、第１のデバイスは、複数のコンデンサを管理するように構成された制御ユニットを備え、特に制御ユニットは、特に体内通信のために複数のコンデンサの充電および／または放電を制御するように構成される。
【００２３】
さらに、一実施形態によれば、第１のデバイスはメモリを備え、特に制御ユニットはメモリに接続される。
【００２４】
さらに、一実施形態では、第１のデバイスは通信ユニットを備え、特に制御ユニットは通信ユニットに接続される。
【００２５】
さらに、一実施形態によれば、通信ユニットは：前記エンコードされたシーケンスでの複数のコンデンサの前記放電に起因する前記信号を介した通信；第１のデバイスのインダクタを介した通信；および、第１のデバイスのアンテナを介した無線方式での通信（すなわち、無線通信）、のうちの１つに構成される。通信ユニットのそのような通信は、外部プログラマを使用して、埋め込まれた第１のデバイスをプログラミングおよび／または問い合わせするために使用され得る。第２のデバイスには、上記の通信機能を（治療用途に応じて）組み込むこともできる。
【００２６】
さらに、一実施形態によれば、前記複数のコンデンサ（またはバンク）の各コンデンサの容量は、１０ｎＦ〜２０ｎＦの範囲、特に１５ｎＦである。
【００２７】
さらに、一実施形態では、第１のデバイスは、第１のデバイスが患者に埋め込まれたときに患者の組織に接触するように構成された２つの電極を備え、第１のデバイスは、前記信号を生成するために前記電極を介して患者の組織内のエンコードされたシーケンスで前記コンデンサを放電するように構成される。特に、信号は、患者の神経刺激または心臓刺激の閾値以下である。
【００２８】
さらに、一実施形態では、第１のデバイスは、患者の組織内の第１のデバイスの２つの電極間に波形が作成されるように、前記エンコードされたシーケンスで前記複数のコンデンサを放電するように構成され、波形は複数のピークを含み、それぞれのピークは、前記シーケンス中の前記複数のコンデンサのうちのコンデンサの放電に対応し、各ピークの後には、特に受動的に第１のデバイスによって生成される電荷平衡フェーズが続く（すなわち、オートショート）。
【００２９】
さらに、システムの埋め込み型の第２のデバイス（またはシステムの別の埋め込み型デバイス）は、第２のデバイスの２つの電極を介して前記信号を受信し、前記波形のピークを抽出し、それぞれのピークを対応する高デジタル出力に変換するように構成される。
【００３０】
さらに、一実施形態では、第２のデバイスは制御ユニットを備え、第２のデバイスの制御ユニットは、第２のデバイスによって生成された高デジタル出力間のタイミングを使用して、イベントが前記信号を介して第１のデバイスによって通信されたことを判定するように構成される。
【００３１】
さらに、一実施形態によれば、第１のデバイスは、前記イベントの発生に加えて（例えば、第２のデバイスに）情報を伝達するために、前記ピーク間のタイミングをシフトするように構成される。
【００３２】
特に、第２のデバイスは、前記信号を抽出し、特にピークとノイズレベルとの差を高めるための非線形プリプロセッサを備えることができる。
【００３３】
さらに、一実施形態によれば、プリプロセッサは、波形を閾値に匹敵する電流に変換するために、弱い反転で動作するＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧とドレイン電流との指数関係を使用するように構成される。さらに、前記非線形プリプロセッサの後に、ピークをデジタル出力に変換するための電流ベースのコンパレータが続くことができる。
【００３４】
さらに、代替の実施形態によれば、非線形プロセッサは、微分器および二乗回路からなるか、またはそれを含む。
【００３５】
さらに、一実施形態によれば、前記信号を受信するように構成された第２のデバイス（または第１のデバイス）の受信機ユニットの総電力消費は、１．５Ｖで１００ｎＡ未満である。
【００３６】
さらに、一実施形態によれば、第１のデバイスは、患者の右心房に埋め込まれるように構成された第１のペースメーカーであり、第２のデバイスは、患者の右心室に埋め込まれるように構成された第２のペースメーカーであり、特に２つのペースメーカーが一緒になってＤＤＤ（Ｒ）モードで動作するように構成される（ＤＤＤ（Ｒ）：ペースメーカーは心房レートと心室レートの両方を記録し、必要に応じていずれかの心腔をペーシングでき、ペースメーカーには、より高い心拍出力の需要を記録し、それに応じて心拍数を調整できるセンサがある）。
【００３７】
さらに、一実施形態によれば、第１および第２のデバイスの一方（例えば、第１のデバイス）は心臓内ペースメーカー（例えば、リードレスペースメーカー）であり、他方のデバイス（例えば、第２のデバイス）は、患者の少なくとも１つの生理学的信号、例えば心電図（ＥＣＧ）を監視するように構成された埋め込み型ループレコーダであり、特にループレコーダは、無線通信（例えば、ブルートゥース（登録商標）規格による）を介して外部デバイスと通信するように構成される。
【００３８】
さらに、一実施形態によれば、第１および第２のデバイス（例えば、第１のデバイス）の一方は心臓内ペースメーカー（例えば、リードレスペースメーカー）であり、他方のデバイス（例えば、第２のデバイス）は埋め込み型除細動器（ＩＣＤ）である。
【００３９】
さらに、一実施形態によれば、第１のデバイスは、前記エンコードされたシーケンスで前記複数のコンデンサを第１のデバイスの通信要素に放電するように構成される。
【００４０】
特に、通信要素は、前記エンコードされたシーケンスの前記複数のコンデンサをコイルに放電することに応答して、前記信号を形成する磁場を放出するように構成されたコイルであってもよく、一実施形態によれば、第２のデバイスは前記信号を検出するように構成されたコイルを備える。
【００４１】
あるいは、通信要素は、前記エンコードされたシーケンスの前記複数のコンデンサを圧電素子に放電することに応答して、前記信号を形成する圧力波を放出するように構成された圧電素子であってもよい。一実施形態では、第２のデバイスは、前記信号を検出するように構成された圧電検出器を備える。
【００４２】
以下の実施形態では、本発明の特徴および利点を、図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】埋め込み型医療システムの一実施形態の概略図である。
【図２】第１のデバイス（Ａ）によって送信されかつ第２のデバイス（Ｂ）によって受信される信号の波形を示す図であり、（Ｃ）は、第１のデバイス（Ａ）から送信されかつ第２のデバイス（Ｂ）によって受信されるデジタル信号を示し、（Ｃ）は、受信信号（Ｂ）から生成された第２のデバイスのデジタル出力を示す。
【図３】第１または第２のデバイスの非線形プリプロセッサの実施形態を示す図である。
【図４】コンデンサバンク内のいくつかのアナログスイッチを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
特に、本開示は、少なくとも２つの埋め込み型デバイス２，３が互いに通信することを可能にする、受動的に電荷平衡された、捕捉しない容量放電を利用する通信方式を提供する。埋め込み型の第１のデバイス２のバッテリ１０４の電圧またはそれから生成される低減電圧に充電されるコンデンサバンク１０２は、好ましくは、組織内でエンコードされたシーケンスで放電される。受信側の第２のデバイス３は、非線形増幅器を利用してメッセージを抽出することができる（例えば以下を参照）。有利なことに、様々な実施形態に従って生成される通信は低電力であり、必要なコンデンサの値が低いため、シリコン集積受動技術を使用した実装に適している。
【００４５】
特に、本開示は、特に、ハウジングから延びる柔軟な電極リードを備えていない埋め込み型のリードレスペースメーカーまたはループレコーダで使用するために、効率的な近接デバイス間通信を可能にする。代わりに、リードレスペースメーカーは、患者にペーシングパルスを送達するように構成されたペーシング電極を有し、ペーシング電極はハウジングに配置されている。特に、このようなペースメーカーは、患者の心房または心室に埋め込まれるように構成されている。
【００４６】
特に、図１に示すように、一実施形態による埋め込み型医療システム１は、少なくとも第１および第２の埋め込み型デバイス２，３を備え、エンコードされたシーケンスで放電される複数のコンデンサ（例えば、コンデンサが直列に接続されるコンデンサバンク）１０２を含み、その結果、患者の体内の第２のデバイス（またはいくつかの追加のデバイス）３の受信帯域に信号Ｓが生じる。第２のデバイス３／追加のデバイスは、好ましくは、エンコードされた容量放電通信の情報を使用して、追加のペーシングパルスの配信またはペーシングの禁止を含み得る機能を実行する。
【００４７】
ガルバニック結合通信方式を含む第１のデバイス２のモジュール１００のブロック図は、図１の右側に示されている。患者の生体組織に電気的に接触する少なくとも２つの電極１０１．ａ，１０１．ｂを介して、第１のデバイス２は、ＤＣブロッキングコンデンサ１０３を介して、第１のデバイス２のバッテリ１０４の電圧（例えば、最大３．６Ｖであり、これはモジュール１００の残りの部分にも電力を供給する）に、またはそのようなバッテリ１０４から生成されるより低い電圧まで、以前に充電されたコンデンサのバンク（ＣＡＰＳ  ＢＡＮＫ）１０２を放電する。後者の場合、好ましいアプローチは、コンデンサ１０２を直列に充電し、一度に１つずつ並列に放電することである。このようにして、各々は、バッテリ１０４の電圧の比（例えば、１／２、１／３、１／４など）を有し得る。
【００４８】
特に、第１のデバイス２のモジュール１００は、複数のコンデンサ１０２を管理するように構成された制御ユニット（ＣＴＲＬ）１０５を備える。制御ユニット１０５は、メモリ（ＭＥＭ）１０６および通信ユニット（ＣＯＭＭ）１０７にさらに接続されてもよい。後者は、電極１０１．ａ，１０１．ｂを介した体内ガルバニック通信（例えばＺ−Ｃｏｍｍ）、インダクタ１０８を介したコイルベースの通信、またはアンテナ１０９を介した無線周波数（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））無線通信を利用できる。これにより、外部プログラマを使用して埋め込み型デバイス２をプログラミングおよび問い合わせすることができる。
【００４９】
好ましい実施形態では、バンク１０２内の各コンデンサは、１５ｎＦの公称値を有する。これは、これらのコンデンサのそれぞれに蓄積された最大電荷が、内因性の検知イベントの発生を伝達するために組織内で放電され、神経／心臓刺激の閾値以下にすることができることを意味する。感知された内因性組織脱分極で開始することができる放電２００の好ましいパターンを図２に示す。医療システム１の少なくとも別の（ここでは第２の）埋め込み型デバイス３の同じモジュール１００は、送信側の第１のデバイス２とは異なり、その接点１０１．ａ，１０１．ｂに接続された受信機ユニット１１０がガルバニック信号伝達されたイベントＳ（例えば、図１の左側を参照）を検出することを可能にする。
【００５０】
図２に示すように、トレース２００は、コンデンサバンク１０２が例えば２．５Ｖのバッテリ１０４電圧に充電されるとき、組織内のコンデンサバンク１０２の放電２００．ａおよび関連する電荷平衡フェーズ２００．ｂで第１のデバイス２の送信モジュール１００の電極１０１．ａと１０１．ｂとの間に作成される波形である。バンク１０２内のこれらのコンデンサの値が小さいことを考えると、ＤＣブロッキングコンデンサ１０３は、次のコンデンサ放電２００．ａに備えて高速の電荷平衡フェーズ２００．ｂを可能にする８２ｎＦ程度であり得る。一方、トレース２０１は、第２のデバイス３のモジュール１００の受信機（Ｒｘ）ユニット１１０の接点１０１．ａ，１０１．ｂで受信された減衰伝導信号である。トレース２０２は、第２のデバイス３の受信機（Ｒｘ）ユニット１１０のデジタル出力に対応する。
【００５１】
さらに別の実施形態では、高デジタル出力２０２間のタイミング２０３は、第２のデバイス３の制御ユニット１０５が、第１のデバイス２の送信モジュール１００によって通信されたイベント２０４を決定することを可能にする。さらに、容量放電伝送２００のパルス２００．ａ間でタイミング２０３をシフトすることにより、必要なエネルギーを追加することなく、イベント２０４の発生を超えて数ビットの情報を通信することができる。例には、検知された振幅情報、バッテリ状態情報などの送信が含まれてもよい。
【００５２】
さらに、第２のデバイス３の受信モジュール１００の電力消費を最小化するために、受信機ユニット１１０は、波形２００．ａを抽出する非線形プリプロセッサ３００を備え、これらのピーク２００．ａとノイズレベルとの差を強化し、図３に示すように、電流ベースのコンパレータ３０１が続く。好ましい実施形態では、プリプロセッサ３００は、弱い反転で動作するＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧とドレイン電流との間の指数関係を使用して、波形２００．ａを、閾値ＩＴｈｒ３０３と比較できる電流３０２に変換する（図３（Ａ）を参照）。代替の実施形態では、非線形プロセッサ３００は、代わりに微分器（コンデンサ３０４によって実装される）および二乗回路３０５からなる（図３（Ｂ）を参照）。好ましい実施形態では、受信機（Ｒｘ）ユニット１１０の総電力消費は、１．５Ｖで１００ｎＡよりも低い。
【００５３】
特に、本開示によるガルバニック通信方式は、分散型埋め込み型デバイス２，３を備えた医療システム１を実装することを可能にする、例えば：ｉ）２つのリードレスペースメーカー，ＤＤＤ（Ｒ）ペースメーカーの機能を実装するために一方は右心房に埋め込まれ、他方は右心室に埋め込まれる；ｉｉ）Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）機能を備えた皮下ループレコーダと通信するリードレスペースメーカー；ｉｉｉ）皮下埋め込み型除細動器（ＩＣＤ）と通信するリードレスペースメーカー。
【００５４】
他の実施形態では、コンデンサバンク１０２は、説明したように充電されるが、コイルまたは圧電素子などの第１のデバイス２のモジュール１００内の通信要素１１１に放電される。コイル１１１は、隣接する受信デバイス３のコイル１１２を介して検出される磁場を放出し、圧電素子１１１は、受信デバイス３の圧電検出器１１２を介して検出可能なコンデンサ放電ごとに圧力波を放出する。これらの各例では、コンデンサバンク（ＣＡＰＳ  ＢＡＮＫ）１０２を使用して、バッテリ１０４から充電し、通信のためにエネルギーを蓄積し、通信は、通信要素１１１への連続的なコンデンサ放電によって促進される。
【００５５】
図４は、コンデンサバンク１０２に必要なアナログスイッチを示しており、簡単にするために２つのコンデンサ１０２．ａおよび１０２．ｂを示している。アナログスイッチ４００，４０１（例えば、トランジスタ）により、コンデンサ１０２．ａおよび１０２．ｂをバッテリ電圧１０４に充電できる。アナログスイッチ４０１．ａ，４０２，４００．ｂを利用することにより、コンデンサ１０２．ａと１０２．ｂを直列に充電して、バッテリ電圧１０４より低い電圧にすることができる。例えば、電極１０１．ａ，１０１．ｂを介して組織内のコンデンサ１０２．ａを放電してピーク２００．ａを生成するには、アナログスイッチ４０３．ａ，４０４．ａを閉じる。逆に、コンデンサ１０２．ｂを放電するには、代わりにアナログスイッチ４０３．ｂおよび４０４．ｂを閉じる。各電荷平衡化２０２．ｂを実行するには、アナログスイッチ２０５を閉じる。
【００５６】
開示された体内通信方式は、コンデンサバンク１０２が集積受動技術に適しており、バッテリ電圧をステップアップする必要がないため、リードレスペースメーカーやループレコーダなどの小型の埋め込み型デバイスでの実装に適している。
【符号の説明】
【００５７】
１  埋め込み型医療システム
２  第１のデバイス、分散型埋め込み型デバイス
３  第２の埋め込み型デバイス、分散型埋め込み型デバイス、受信デバイス
１００  受信モジュール、送信モジュール
１０２  コンデンサバンク
１０３  ＤＣブロッキングコンデンサ
１０４  バッテリ電圧、バッテリ
１０５  制御ユニット
１０８  インダクタ
１０９  アンテナ
１０１．ａ  電極、接点
１０１．ｂ  電極、接点
１０２．ａ  コンデンサ
１０２．ｂ  コンデンサ
１１０  受信機ユニット
１１１  コイル、圧電素子、通信要素
１１２  コイル、圧電検出器
２００  トレース、容量放電伝送、放電
２００．ａ  放電、ピーク、パルス、波形
２００．ｂ  電荷平衡フェーズ、電荷平衡化フェーズ
２０１  トレース
２０２  トレース、高デジタル出力
２０３  タイミング
２０４  イベント
２０５  アナログスイッチ
３００  非線形プリプロセッサ
３０１  コンパレータ
３０２  電流
３０４  コンデンサ
３０５  二乗回路
４００  アナログスイッチ
４００．ｂ  アナログスイッチ
４０１  アナログスイッチ
４０１．ａ  アナログスイッチ
４０２  アナログスイッチ
４０３．ｂ  アナログスイッチ
４０４．ａ  アナログスイッチ
Ｓ  信号
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【外国語明細書】
2020096803000001.pdf