【手続補正書】
【提出日】平成16年9月30日(2004.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植込み型医療装置において、
密閉された包囲体と、
該包囲体内に配置された低電力制御回路と、
電気パルス療法を行い得るように包囲体内に配置された高電力出力回路と、
低電力制御回路及び高電力出力回路に給電するように、包囲体内に配置された電源及び回路と、を含み、
前記電源及び回路は、第１の高定格セルと、第１の高定格セルの定格能力以下の定格能力を有する第２の低定格セルと、スイッチング回路と、を含み、
第１及び第２のセルが低電力制御回路及び高電力出力回路に並列に電気的に接続され、
前記スイッチング回路は、高電力出力回路の作動時、第１の高定格セルを低電力制御回路から選択的に切り離し得るように第１の高定格セルと低電力制御回路との間に電気的に接続される植込み型医療装置。
【請求項２】
請求項１の植込み型医療装置において、スイッチング回路は、過渡的高電力パルスの間、高定格セルを低電力制御回路から切り離し得る形態とされる植込み型医療装置。
【請求項３】
請求項１の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは、第２の低定格セルの電極表面積よりも大きい電極表面積を有する植込み型医療装置。
【請求項４】
請求項１の植込み型医療装置において、第１の高定格セル及び第２の低定格セルは単一のケース内に保持される植込み型医療装置。
【請求項５】
請求項４の植込み型医療装置において、ケースはＤ字形の形状である植込み型医療装置。
【請求項６】
請求項４の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは第２の低定格セルにより再充電される植込み型医療装置。
【請求項７】
請求項６の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは陽極及び陰極を有し、第２の低定格セルは陰極リザーバを有し、第１の高定格セルが放電された後、電子が陰極リザーバから陰極に流れて第１の高定格セルを再充電するようにした植込み型医療装置。
【請求項８】
請求項７の植込み型医療装置において、陰極及び陰極リザーバは、酸化銀、酸化バナジウム、銀バナジウム酸化物、二酸化マンガン、酸化銅、銅銀バナジウム酸化物、酸化鉛、一フッ化炭素、酸化クロム、ビスマス含有酸化物、硫酸銅及びその混合体から成る群から選ばれる植込み型医療装置。
【請求項９】
請求項７の植込み型医療装置において、陰極リザーバはペレットである植込み型医療装置。
【請求項１０】
請求項９の植込み型医療装置において、第１の高定格セルの陽極及び陰極は、ペレットの周りに巻かれる植込み型医療装置。
【請求項１１】
請求項９の植込み型医療装置において、ペレットは、第１の高定格セルの陽極及び陰極から隔てた位置に配置される植込み型医療装置。
【請求項１２】
請求項７の植込み型医療装置において、第２の低定格セルは、陰極リザーバと協働する陽極を更に有する植込み型医療装置。
【請求項１３】
請求項１２の植込み型医療装置において、第１の高定格セルの陽極及び第２の低定格セルの陽極はリチウムから形成される植込み型医療装置。
【請求項１４】
植込み型医療装置において、
密閉した包囲体と、
前記包囲体内に配置された低電力制御回路と、
包囲体内に配置された電気パルス療法を行うための高電力出力回路と、
低電力制御回路及び高電力出力回路に給電するため包囲体内に配置された電源と、を含み、
前記電源は、ケースと、該ケース内に配置され且つ第１のセルを画成し得るように組み合わされる第１の陽極及び陰極体と、ケース内に配置され且つ第２のセルを画成し得るように組み合わさる第２の陽極及び陰極体と、ケース内に収容され第１のセル及び第２のセルを共通に作動させる電解質と、を含み、
第１及び第２のセルは低電力制御回路及び高電力出力回路に並列に電気的に接続される植込み型医療装置。
【請求項１５】
請求項１４の植込み型医療装置において、第１のセルは、第２のセルの電極表面積よりも大きい電極表面積を有する植込み型医療装置。
【請求項１６】
請求項１４の植込み型医療装置において、第１のセルは高定格セルであり、第２のセルは第１のセルの定格能力以下の定格能力を有する植込み型医療装置。
【請求項１７】
請求項１６の植込み型医療装置において、第２のセルは中程度定格セルである植込み型医療装置。
【請求項１８】
請求項１６の植込み型医療装置において、第２のセルは低定格セルである植込み型医療装置。
【請求項１９】
請求項１４の植込み型医療装置において、第１のセルは第２のセルにより再充電される植込み型医療装置。
【請求項２０】
請求項１４の植込み型医療装置において、陰極及び陰極リザーバは、酸化銀、酸化バナジウム、銀バナジウム酸化物、二酸化マンガン、酸化銅、銅銀バナジウム酸化物、酸化鉛、一フッ化炭素、酸化クロム、ビスマスを含む酸化物、硫酸銅及びその混合体から成る群から選ばれる植込み型医療装置。
【請求項２１】
請求項１４の植込み型医療装置において、陽極はリチウムから形成される植込み型医療装置。
【請求項２２】
請求項１４の植込み型医療装置であって、更に高電力出力回路の作動時、第１のセルを低電力制御回路から選択的に切り離し得るように第１のセルと低電力制御回路との間に電気的に接続されたスイッチング回路を含む植込み型医療装置。
【請求項２３】
請求項１４の植込み型医療装置において、第１のセル及び第２のセルはケース内で並列に接続される植込み型医療装置。
【請求項２４】
請求項１４の植込み型医療装置において、第２のセルはリザーバペレットを有し、第１のセルは巻かれた電極である植込み型医療装置。
【請求項２５】
請求項２４の植込み型医療装置において、第２のセルはリザーバペレットに隣接する位置に配置された陽極体を更に有する植込み型医療装置。
【請求項２６】
請求項２４の植込み型医療装置において、第１のセルはリザーバペレットの周りに巻かれる植込み型医療装置。
【請求項２７】
請求項２４の植込み型医療装置において、第１のセルはリザーバペレットに隣接する位置に配置される植込み型医療装置。
【請求項２８】
植込み型医療装置において、
密閉された包囲体と、
低電力制御回路及び高電力出力回路を有する包囲体内に配置された回路と、
回路に給電するように、包囲体内に配置された電源と、を含み、
前記電源は、第１の高定格セルと、第１の高定格セルの定格能力以下の定格能力を有する第２の低定格セルと、第１のセル及び第２のセルを並列に電気的に接続する回路と、を含み、
第１のセル及び第２のセルは、別個に取り囲まれ且つ回路に電気的に接続され、第１のセル及び第２のセルは独立的に放電可能ではないようにした植込み型医療装置。
【請求項２９】
請求項２８の植込み型医療装置において、第２の低定格セルは中程度定格セルである植込み型医療装置。
【請求項３０】
請求項２８の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは薄膜電極である植込み型医療装置。
【請求項３１】
請求項３０の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは回路の下方に配置される植込み型医療装置。
【請求項３２】
請求項３１の植込み型医療装置において、第２の低定格セルは回路に隣接する位置に配置される植込み型医療装置。
【請求項３３】
請求項３２の植込み型医療装置において、第２の低定格セルは回路及び第１の高定格セルの組み合わさった厚さにほぼ等しい厚さを有する植込み型医療装置。
【請求項３４】
植込み型医療装置において、
密閉した包囲体と、
前記包囲体内に配置された低電力制御回路と、
包囲体内に配置された電気パルス療法を行うための高電力出力回路と、
低電力制御回路及び高電力出力回路に給電するように、包囲体内に配置された電源と、を含み、
前記電源は、陽極と、陰極と、電解質とを含み、陰極の少なくとも４０％が消費される予め選択された電圧系ＥＲＩまで時間に依存する程度が最小である定格能力を特徴とする第１の高定格セルと、第１の高定格セルの定格能力以下の定格能力を有する第２の低定格セルと、を含む植込み型医療装置。
【請求項３５】
請求項３４の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは、ＥＲＩまでの放電深さに依存する程度が最小である定格能力を特徴とする植込み型医療装置。
【請求項３６】
請求項３４の植込み型医療装置において、陰極の少なくとも７５％がＥＲＩにて消費される植込み型医療装置。
【請求項３７】
請求項３４の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは、陽極限定型セルである植込み型医療装置。
【請求項３８】
請求項３７の植込み型医療装置において、ＥＲＩは約２．６５Ｖである植込み型医療装置。
【請求項３９】
請求項３４の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは、ＥＲＩにて約１２秒以下の充電時間であることを特徴とする植込み型医療装置。
【請求項４０】
請求項３４の植込み型医療装置において、第１の高定格セルは、高電力制御回路を作動させ、更に第２の低定格セルは低電力制御回路を作動させる植込み型医療装置。
【請求項４１】
請求項３４の植込み型医療装置において、第２の低定格セルは中程度定格セルである植込み型医療装置。
【請求項４２】
請求項３４の植込み型医療装置において、第２の低定格セルは低定格セルである植込み型医療装置。
【請求項４３】
請求項３４の植込み型医療装置において、第１の高定格セルはリチウム限定型ＳＶＯセルであり、第２の低定格セルはＳＶＯ／ＣＦＸ複合の陰極中程度定格セルである植込み型医療装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】二重セル電源を備える植込み型医療装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植込み型（implantable）医療装置用の電源に関する。より具体的には、本
発明は、植込み型医療装置の性能を最適化する二重セル電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓の治療刺激のため多岐に亙る異なる植込み型医療装置（ＩＭＤ）が利用可能であり且つ、当該技術分野にて周知である。例えば、修復しなければ直ちに死に至る可能性のある、心室細動、多型性心臓リズムの患者を治療するため、植込み型カルジオバータ除細動器（ＩＣＤ）が使用される。作動時、ＩＣＤは、患者の心臓の電気的活動を連続的に監視し、心室細動を検出し、その検出に応答して、心臓の正常なリズムを回復するため適宜なショックを与える。同様に、心臓の治療刺激のため、自動植込み型除細動器（ＡＩＤ）が利用可能である。作動時、ＡＩＤ装置は、心室細動を検出し、心臓の外側に広く隔てて配置された電極を通じて心臓に非同期状の高電圧パルスを供給し、これにより経胸部除細動を模擬する。
【０００３】
従来技術のカルジオバータの更に別の例は、例えば、エングル（Engle）らに対する米
国特許第４，３７５，８１７号に開示された、ペースメーカ／カルジオバータ／除細動器（ＰＣＤ）を有している。この装置は、不整頻拍の開始を検出し、また、該装置は、不整頻拍の進行を監視し又は検出し、心室頻拍又は細動を止めるため心臓に漸進的により大きいエネルギレベルを付与することができる手段を備えている。例えば、プログラマブルペースメーカのような、その他の同様の植込み型医療装置が多数、更に利用可能である。
【０００４】
正確な構造及び使用に関係なく、上述したＩＭＤの各々は、全体として、低電力制御回路と、高電力出力回路と、電源という３つの主要な構成要素から成っている。制御回路は、例えば、心臓刺激パルスの繰返数、同期化、パルス幅、及び出力電圧のような色々な作動特性、及び心臓を監視するというような診断機能を監視し且つ決定する。これと逆に、高電力出力回路は、制御回路からの信号に応答して１つ又は２つ以上のリードを介して心臓に付与すべき電気刺激パルスを発生させる。
【０００５】
電源は、低電力制御回路及び高電力出力回路の双方を「作動」させる。１つの参考として、電源は、典型的に、制御回路に１０乃至２０マイクロアンペア及び出力回路に高電力パルスを提供することが必要とされる。特定のＩＭＤの用途に依存して、高電力出力回路は、ペースメーカに０．１ジュールの僅かな刺激エネルギ及び植込み型除細動器に４０ジュールの多量の刺激エネルギを必要とする。十分な刺激エネルギを提供することに加えて、電源は、長期の年数の有効寿命を有するように、低自己放電性で且つ、高信頼性であり、また、最小の実装容積にてエネルギを供給し得なければならない。
【０００６】
ＩＭＤ用の適宜な電源又は電池は、実質的に、常に、一般に、電気化学セルと称される電気化学的性質のものである。ＩＭＤ用に許容可能な電気化学的セルは、典型的に、陽極（anode）を取り巻くケースと、隔離板と、陰極（cathode）と、電解質とを有している。陽極材料（anode material）は、典型的に、リチウム金属であり、又は放電可能なセル、リチウムイオンを保持する物体である。リチウム電池は、全体として、その他の型式の電池と比較して、そのエネルギ密度が大きく且つ自己放電特性が低いことを１つの理由として、許容可能な電源とみなされる。陰極材料は、典型的に、銀バナジウム酸化物（ＳＶＯ）、二酸化マンガン等のような金属系である。
【０００７】
場合によっては、出力回路の電力必要量は、電池が供給できる量よりも大きい。このた
め、従来の技術では、刺激エネルギを供給する前のある時点にて、出力コンデンサを使用する等により、刺激パルスエネルギを集め且つ、出力エネルギの貯蔵装置内に蓄えることが一般的である。制御回路が出力回路に刺激パルスを供給すべきことを表示するとき、出力回路によって出力コンデンサ内に蓄えられたエネルギは、植込んだリードを介して心臓組織に印加される。その後の刺激パルスを供給する前に、出力コンデンサを再充電しなければならない。電源が出力コンデンサを再充電するのに必要な時間は、「充電時間」と称される。
【０００８】
出力コンデンサが採用されるかどうかに関係なく、従来の治療用パルス式ＩＭＤの１つの周知の欠点は、その電池の使い尽しレベルが最大値に達する前に交換しなければならないことが多いことである。ＩＭＤの出力コンデンサが再充電されるとき、固有の電池インピーダンスを通って流れる充電電流のため、電池の電圧が降下する。この電圧降下は、電池が新しいときすなわち活発であるときは問題とならないが、電池が老化し又は寿命が尽きる状態に近付くと、顕著に増大し、このため、コンデンサの再充電作用時に制御回路への電圧供給が最小許容値以下まで減少する可能性がある。この一時的減少は、制御回路の作動不良を生じさせる可能性がある。電池が依然として心臓を刺激するのに十分な容量を有しているときでさえ、かかる作動不良が生ずる前にＩＭＤを除去し且つ、交換しなければならない。簡単に説明すれば、現在利用可能なリチウム系セルの定格能力は、時間の経過及び（又は）反復的な使用に伴ってセルが大きい内部抵抗を生ずるため、時間又は放電深さ非常に強く依存する。ＩＭＤの用途の場合、この時間又は放電深さに依存することは、電池の有効寿命を制限することになる。
【０００９】
上述した問題点に対する１つの解決策は、一方が出力回路又はコンデンサを充電し、もう一方が制御回路を作動させるという、２つの電池を提供することである。残念なことに、制御及び充電／出力回路に対して装置に要求されるエネルギの相対量は、患者毎に相違する。制御回路を作動させるための電池の容量は、１人の患者のプロフィールに関してのみ最適化することができる。その他の全ての患者に対して、一方の電池は他方よりも早く寿命が尽き、装置に無駄なエネルギを残すことになる。かかるシステムの一例は、タケウチ（Takeuchi）らに対する米国特許第５，６１４，３３１号に開示される。
【００１０】
ＩＭＤ電源と関係した更なる関連する問題点は、全体寸法の制約に関するものである。特に、比較的長時間（４乃至７年間）、適宜な電力レベルを提供するため、高電力出力回路と協働する電源は、高定格能力を実現するため特定の電極表面積を有しなければならない。安全上及び製造上の制約のため、必須の電極表面積は、セルの容積を増大させることによってのみ実現できる。形成されるセルは、出力回路の電力必要量を満足させるが、残念なことに、容積的に非効率的である。更に、最近のＩＭＤの設計は、電源が「Ｄ」字形又は半「Ｄ」字形の外形のような、矩形以外の形状をとることを必要とし、容積的非効率さを更に増大させている。この場合、全体的表現にて、現在利用可能な電気化学的セルの設計、特に、Ｌｉ／ＳＶＯ構造は、出力回路に対する電力必要量を少なくとも最初は満足させる。
【００１１】
しかし、これらセルの固有の容積的非効率さは、セルの使用可能な容量の全てが使用される前に、寿命が尽きることになる。この場合にも、現在利用可能なセルは、使用時間及び放電深さに極めて依存する出力回路の充電時間を示す。時間の経過と共に、セルのインピーダンスは増大し、これによりこれに伴う充電時間を長引かせることになる。実質的に全てのＩＭＤは、出力回路に対して、ある最大の許容可能な充電時間を有している。セルの充電時間が許容可能な最大充電時間を上廻ったならば、ＩＭＤは交換しなければならない。セルの容量の大部分が未使用である（使用可能な容量の４０％程度）ときでも、容積の非効率さは、急速にこの最大充電時間に達する。このため、電源が１つ又は２つのセルを内蔵するかどうかに関係なく、形成される形態は、電池の使用可能な定格容積の点にて
極めて非効率的である。
【００１２】
製造メーカは、ＩＭＤの構造及び寸法上の特徴の改良を続けている。この目的のために現在利用可能な電源の設計は最適なものではない。このため、これに比例して充電時間を長引かせることなく、優れた空間−容積的効率さ及びより高エネルギ密度を有するＩＭＤ電源が必要とされる。
【発明の概要】
【００１３】
本発明の１つの側面は、密閉された包囲体と、低電力制御回路と、高電力出力回路と、電源及び関係する回路とを有する植込み型医療装置を提供することである。低電力制御回路は包囲体内に配置される。高電力出力回路は、同様に、包囲体内に配置され且つ、電気パルス療法を行い得るように設けられている。最後に、電源及び関係する回路が、低電力制御回路及び高電力出力回路の双方に給電するように、包囲体内に配置される。電源及び協働する回路は、第１の高定格セルと、第２の低定格セルと、スイッチング回路とを有する。第２の低定格セルは、中程度定格セル又は低定格セルの場合のように、第１の高定格セルよりも定格容量が小さい。
【００１４】
第１の高定格セル及び第２のセルは、低電力制御回路及び高電力出力回路に並列に電気的に接続される。最後に、スイッチング回路は、第１の高定格セルと低電力制御回路との間で電気的に接続される。スイッチング回路は、高電力出力回路の作動時、第１の高定格セルを低電力制御回路から選択的に切り離す。使用中、第１の高定格セル及び第２のセルは、装置の通常の作動中、並列に作動する。過渡的高電力パルスのような、高電力出力回路の作動中、スイッチング回路は、第１の高定格セルを低電力制御回路から切り離す。高電力パルスの間、低定格セルによって必須の電力が低電力制御回路に連続的に供給される。
【００１５】
本発明の別の側面は、密閉された包囲体と、低電力制御回路と、高電力出力回路と、電源とを有する植込み型医療装置に関する。低電力制御回路及び高電力出力回路は包囲体内に配置される。高電力出力回路が電気パルス療法を行い得るように設けられている。電源は、同様に包囲体内に配置され且つ低電力制御回路及び高電力出力回路を作動させるために設けられている。このことに考慮して、電源は、ケースと、第１の陽極体及び陰極体（first anode and cathode bodies）と、第２の陽極及び陰極体と、電解質とを有している。第１の陽極及び陰極体並びに第２の陽極及び陰極体がケース内に配置される。電解質は、同様にケース内に保持される。この形態により、第１の陽極及び陰極体が組み合わさって第１のセルを効果的に形成し、第２の陽極及び陰極体が組み合わさって第２のセルを効果的に形成し、第１及び第２のセルは共通の電解質により作動される。最後に、第１及び第２のセルは、低電力制御回路及び高電力出力回路に対し並列に電気的に接続される。
【００１６】
・  １つの好ましい実施の形態において、第１のセルは高定格セルである一方、第２のセルはより低定格セルである。しかし、使用中、第１及び第２のセルは並列に作用して低電力制御回路及び高電力出力回路を作動させる。高電力出力回路の作動中、第１のセルは高電力出力回路に対し必須の電力を提供する一方、第２のセルは低電力制御回路を作動させる。１つの好ましい実施の形態において、第２のセルは第１のセルを少なくとも部分的に再充電する作用を果たす。
【００１７】
本発明の更に別の側面は、密閉された包囲体と、低電力制御回路と、高電力出力回路と、電源とを有する植込み型医療装置に関する。低電力制御回路及び高電力出力回路は、包囲体内に配置されており、高電力出力回路は電気パルス療法を行い得るような形態とされる。電源は、同様に、包囲体内に配置され且つ、低電力制御回路及び高電力出力回路を作動させる。電源は、第１の高定格セルと、第１の高定格セルの定格能力よりも小さい定格能力を有する第２の低定格セルとを有している。より具体的には、第１の高定格セルは、陽極と、陰極と、電解質とを有している。
【００１８】
第１の高定格セルは、陰極（cathode）の少なくとも５０％が消費される、予め選択さ
れた電圧利用の選択的交換インジケータ（ＥＲＩ; elective replacement indicator）までの時間に依存する最小値を示す定格能力であることを特徴とする。１つの好ましい実施の形態において、高定格セルは、ＥＲＩまでの放電深さに依存する最小値を示す定格能力であることを特徴とするリチウム限定型セルである。使用時、高定格セルは、高電力制御回路を作動させる。高定格セルの性能は、実質的に時間と独立しているため、装置の有効寿命に亙って高定格セルの容量の大部分を使用しつつ、高電力出力回路に対する実質的に均一な充電時間が実現される。更に、低定格セルは低電力制御回路の安定的な作動を保証する。
【好ましい実施の形態の詳細な説明】
【００１９】
図１は、本発明による植込み型医療装置（「ＩＭＤ」）２０の１つの実施の形態及びその人間の心臓２２に対する関係を示す簡略概略図である。ＩＭＤ２０は、図１にて、ペースメーカ／カルジオバータ／除細動器（ＰＣＤ）であることが好ましく、また、ケース又は密閉された包囲体２３と、協働する電気リード２４、２６、２８とを含むものとして図示される。以下に更に詳細に説明するように、包囲体ケース２３は、色々な回路（図示せず）と、電源（図示せず）とを保持している。リード２４、２６、２８は、参照番号２４、２６、２８で示した３つのリードの各々に対する別個のポートを含む多数ポートコネクタブロック３０によってＩＭＤ２０に連結される。
【００２０】
リード２４は、左胸部の領域内で経皮的に植込むことを意図する経皮的電極４０に連結される。これと代替的に、作用可能な「カン」を採用してもよい。
リード２６は、心臓２２の冠状静脈洞及び大静脈領域内に配置される細長いコイル電極を採用する冠状静脈洞リードである。電極の位置は、参照番号４２で破線の形態で図示されており、冠状静脈洞の開口部内の一点から左心房付属物付近の点まで心臓２２の周りを伸びている。
【００２１】
リード２８には、心臓２２の右心室内に配置される細長い電極コイル３８が設けられている。リード２８は、右心室の心筋組織内にねじ込まれる前進可能なヘリカルコイルの形態をとるヘリカル刺激電極４４も有している。リード２８は、近及び遠方界の電気曲線図感知のため１つ又は２つ以上の追加的な電極を有することもできる。
【００２２】
図示したシステムにおいて、ヘリカル電極４４と細長い電極３８との間にて心臓ペースパルスが供給される。心室の収縮を示す電気信号を感知するためにも電極３８、４４が採用される。図示するように、右心室電極３８は逐次的及び同時的パルスの多数電極除細動範囲の間、共通の電極として機能することが予想される。例えば、同時的なパルス除細動範囲の間、パルスは、電極３８と電極４０との間、及び電極３８と電極４２との間に同時に供給される。逐次的パルス除細動の間、パルスは、経皮的電極４０と電極３８との間及び冠状静脈洞電極４２と右心室電極３８との間にて逐次的に供給されると考えられる。典型的に、電極３８と冠状静脈洞電極４２との間に単一パルスの２電極除細動パルス範囲を設けることもできる。これと代替的に、単一のパルスを電極３８と４０との間に供給してもよい。ＩＭＤ２０に対する電極の特別な相互接続は、採用する可能性がより大きいと考えられる特定の単一電極対の除細動パルス範囲に多少、依存する。
【００２３】
ＩＭＤ２０は図１に示した好ましいＰＣＤの形態以外の多岐に亙る形態をとることができる。例えば、ＩＭＤ２０は、当該技術分野で既知であるように植込み型心臓除細動器（ＩＣＤ）とすることもできる。これと代替的に又はこれに加えて、ＩＭＤ２０は、植込み型心臓ペースメーカ、植込み型神経刺激器、植込み型薬剤ポンプ、心筋刺激器等としてもよく、これらは全て当該技術分野にて既知である。
【００２４】
ＩＭＤ２０の正確な形態及び作用に関係なく、ＩＭＤ２０は、図２にブロック図の形態で示した幾つかの基本的構成要素を含む。ＩＭＤ２０は、高電力出力回路５０と、低電力制御回路５２と、電源５４（破線で図示）と、回路５６とを有している。以下により詳細に説明するように、電源５４は、二重セル形態であることが好ましく、また、多岐に亙る形態をとることができる。同様に、回路５６は、多岐に亙る形態をとり且つ電源５４を高電力回路５０及び低電力回路５２に電気的に接続する。
【００２５】
高電力出力回路５０及び低電力制御回路５２は、典型的に、ＩＭＤ２０と協働するエレクトロニクスモジュールの一部として設けられる。全体的な表現として、高電力出力回路５０は、除細動又はカルジオバージョン／除細動パルスのような電気的パルス療法を行い得る形態とされる。全体として、高電力出力回路５０はＩＭＤ２０の色々な電極３８乃至４４（図１）間で刺激パルスエネルギを供給する作用を果たす。当該技術分野にて既知であるように、例えば、０．１乃至４０ジュールの範囲のような適宜な出力エネルギを発生させるべく高電力出力回路５０をコンデンサ群（図示せず）と関係させることもできる。
【００２６】
低電力制御回路５２は同様に当該技術分野にて周知である。全体的な表現として、低電力制御回路５２は、心臓の活動を監視し且つ、適宜な刺激療法を行い得るように高電力出力回路５０を作動させる信号を送る。更に、当該技術分野にて既知であるように、低電力制御回路５２は、全身療法の一部として高電力出力回路５０から一連の好ましいパルスを発生させることができる。
【００２７】
電源５４及び協働する回路５６は、以下の色々な形態にて説明するように、多岐に亙る形態をとることができる。しかし、好ましくは、電源５４は、第１の高定格セル６０と、中程度又は低定格セルのような第２の低定格セル６２とを有している。第１及び第２のセル６０、６２は、互いに別個に製造し又は単一の包囲体内に保持することができることが分かる。特定の用途に依存して、高定格セル６０は、ペースメーカに対し０．１ジュール程の僅かな、及び植込み型除細動器に対し４０ジュールの多量の刺激エネルギを提供し得るような形態とされる。特定の実施の形態に関して以下に説明するように、高定格セル６０は、当該技術分野にて既知である多岐に亙る形態をとることができる。好ましくは、高定格セル６０は、陽極と、陰極と、電解質とを含むようにする。陽極は、金属の形態又は再充電目的のためイオン形態の何れかにてリチウムを含むように形成されることが好ましい。このことに留意して、高定格セル６０は、例えば、ホワード（Howard）らに対する「高信頼性の電気化学的セル及びその電極組立体（High Reliability Electrochemical Cell and Electrode Assembly Therefor)」という米国特許第５，４３９，７６０号及びベルコウィッツ（Berkowitz）らに対する「高信頼性の電気化学的セル及びその組立体（High Reliability Electrochemical Cell and Assembly therefor）」という米国特許第５，４３４，０１７号に開示された型式のら旋巻型電池であることが最も好ましく、上記の米国特許の開示内容は、参考として引用し本明細書に含めてある。
【００２８】
高定格セル６０は、例えば、ムッフレット（Muffuletto）らに対する「電気化学的セル用の内部電極及び組み立て方法（Internal Electrode and Assembly Method for Electrochemical Cells)」という米国特許第５，３１２，４５８号及び米国特許第５，２５０，３７３号、タケウチ（Takeuchi）らに対する「角錐形セルの製造方法（Method of Making Prismatic Cell)」という米国特許第５，５４９，７１７号、キエスター（Kiester）らに対する、「非水溶性リチウム電池（Non-aqueous Lithium Battery）」という米国特許第４，９６４，８７７号、ポスト（Ｐｏｓｔ）らに対する「改良された効率の蛇行電極を有する電気化学的セル（Electrochemical Cell With Improved Efficiency Serpentine Electrode)」という米国特許第５，１４，７３７号、フィズツェック（Pyszczek）らに対する「大又は小表面積設計のセルにおける標準的均一な電極構成要素の使用（Use of Standard Uniform Electrode Components in Cell of Either High or Low Surface Area Design）」に対する米国特許第５，４６８，５６９号に開示された型式のら旋状に巻いた積重ね板又は蛇行電極を有するセルであることが次善の策として好ましく、上記の米国特許の開示内容は、参考として引用し本明細書に含めてある。これと代替的に、高定格セル６０は単一陰極電極を含むことができる。
【００２９】
高定格セル６０の陰極の材料は固体であり、当該技術分野に既知であるように酸化バナジウム、銀バナジウム酸化物（ＳＶＯ）又は二酸化マンガンのような金属酸化物の活性構成要素を備えることが最も好ましい。これと代替的に、高定格セル６０の陰極はまた、一フッ化炭素及びその複合材又は任意のその他の活性な電解質構成要素の組み合わせを備えることができる。陰極に対しＳＶＯが採用される場合、ＳＶＯは、クレスピ（Cresp）ら
に対する米国特許第５，２２１，４５３号、米国特許第５，４３９，７６０号、米国特許第５，３０６，５８１号に開示されるような、「銀バナジウム酸化物の組み合わせ体（combination silver vanadium oxide）」（又は「ＣＳＶＯ」）として既知の型式のものであることが最も好ましいが、その他の型式のＳＶＯも採用可能である。
【００３０】
非限定的に、例えば、リチウム／酸化銀、リチウム／酸化マンガン、リチウム／Ｖ２−Ｏ５、リチウム／銅銀バナジウム酸化物、リチウム／酸化銅、リチウム／酸化鉛、リチウム／一フッ化炭素、リチウム／酸化クロム、リチウム／ビスマス含有酸化物、リチウム／硫酸銅、銀バナジウム酸化物及び一フッ化炭素の混合体のような、上記に掲げた色々な陰極材料の混合体、及びリチウムイオン再充電可能な電池のような、上記に明示的に記載した以外の電気化学的システムを高定格セル６０に対し利用することが可能であることを理解すべきである。
【００３１】
全体的な表現として、第２の低定格セル６２は、高定格セル６０よりも小さい、低電力制御回路５２を作動させるのに十分な定格能力を有している。例えば、１つの好ましい実施の形態において、第２の低定格セル６２は、中程度定格ＳＶＯセル、より好ましくは、ＳＶＯ／ＣＦＸセルである。これと代替的に、第２の低定格セル６２は１０乃至３０のマイクロアンペアの範囲の電流ドレーンを有する低定格リチウム／イオダインぺースメーカ電池としてもよい。当該技術分野にて既知であるように、第２の低定格セル６２の許容可能な構造体は、例えば、その開示内容を参考として引用し本明細書に含めた、サンダーランド（Sunderland）らに対する「電気化学的セル（Electrochemical Cell）」という米国特許第５，７１６，７２９号に記載された単一陰極電極の設計を含む。
【００３２】
本明細書の全体を通じて使用するように、「低定格セル」ということは、低定格セル及び中程度定格セルの双方を含むものである。正確な構造に関係なく、高定格セル６０及び低定格セル６２は、同様の寿命開始（ＢＯＬ）電圧（例えば、１００ｍＶ以下）を有することが好ましい。更に、セル６０、６２は、セル６０又は６２の第１のものが寿命が尽きる状態に達するとき、セル６０、６２の各々の容量が十分に使用されるように同様の寿命電圧を有することが好ましい。
【００３３】
高定格セル６０及び第２の低定格セル６２の上記のパラメータを考慮に入れて、電源５４Ａ及び回路５６Ａの１つの好ましい組み合わせ体Ａが図３に概略図的に図示される。電源５４Ａは、上述したように、第１の高定格セル６０Ａ及び第２の低定格セル６２Ａを有している。更に、回路５６Ａは、高定格セル６０Ａ及び低定格セル６２Ａを高電力出力回路５０及び低電力制御回路５２に並列に電気的に接続する。特に、回路５６Ａは、高定格セル６０を低電力制御回路５２から選択的に切り離し得る形態とされたスイッチ７０を有している。この点に関して、回路５６Ａは、以下に説明する作動状態に応答してスイッチ７０を作動させ且つ不作動にする追加的な構成要素／接続具（図示せず）を含むことができる。
【００３４】
電源／回路の形態Ａは、従来技術の単一セルの設計に卓越する明確な有利な効果を提供する。例えば、ＩＭＤ２０（図１）が作動する間、電源５４Ａは、随時に、低電力制御回路５２を連続的に作動させるのに十分に高い電圧を維持しつつ、高電流パルス又は電荷を高電力出力回路５０に供給することが必要とされる。供給電圧が特定の値以下に低下したとき、ＩＭＤ２０の作動は停止する。電源／回路の形態Ａは、高電力出力回路５０が作動されていない期間の間、低電力制御回路５２を作動させるように高定格セル６０Ａ及び低定格セル６２Ａを並列状態に置く。除細動パルスのような過渡的パルスの間、スイッチ７０が作動されて高定格セル６０Ａを低電力制御回路５２から切り離す。
【００３５】
低定格セル６２Ａは低電力制御回路５２に電気的に接続されたままである。このように、高定格セル６０Ａが経験する電圧降下に関係なく、低定格セル６２Ａは低電力制御回路５２を連続的に作動させる。回路５６Ａの並列的な形態により、高定格セル６０Ａ及び低定格セル６２Ａをそれぞれのセル６０Ａ、６２Ａのほぼ有効寿命の全体に亙って組み合わせて作動させることができる。更に、望まれるならば、セル６０Ａ及び（又は）６２Ａは、ＩＭＤ２０（図１）により提供される特定の容積又は形状上の制約を満足させ得るような寸法及び形状とすることができる。
【００３６】
代替的な実施の形態の電源／回路の形態Ｂは、図４に概略図的に図示される。電源／回路の形態Ｂは、電源５４Ｂ及び回路５６Ｂを含んでいる。電源５４Ｂは、第１の高定格セル６０Ｂ及び第２の低定格セル６２Ｂを含んでいる。回路５６Ｂは、高定格セル６０Ｂ及び低定格セル６２Ｂを高電力出力回路５０及び低電力制御回路５２と並列に接続し、また、スイッチ８０を有している。該スイッチ８０は、高定格セル６０Ｂを低電力制御回路５２から選択的に切り離し、回路５６Ｂが以下に説明する作動状態に応答してスイッチ８０を作動させ且つ不作動にする追加的な構成要素／接続具（図示せず）を含むことができるような形態とされる。
【００３７】
電源５４Ｂはリザーバ電池であり、これにより、高定格セル６０Ｂ及び低定格セル６２Ｂが全体として参照番号８２で示した単一のケース内に保持されるようにすることが好ましい。この点に関して、高定格セル６０Ｂは低定格セル６２Ｂの陽極／陰極構造体と電気化学的に相関された（同一であることが好ましい）陽極／陰極の組み合わせ体を含み、このため、共通の電解質８４がセル６０Ｂ、６２Ｂの双方を作動させる。例えば、高定格セル６０Ｂは、高定格Ｌｉ／ＳＶＯとすることができる一方、低定格セル６２Ｂはペレットの設計を有するＬｉ／ＳＶＯ又はＬｉ／ＭｎＯ２セルのように高容積効率のセルである。これと代替的に、上述したように、セル６０Ｂ、６２Ｂに対するその他の構造体が等しく許容可能である。
【００３８】
セル６０Ｂ、６２Ｂを回路５６Ｂを介して高電力出力回路５０及び低電力制御回路５２に並列接続することは、セル６０Ｂ、６２Ｂの双方が低電力制御回路５２を作動させ、これにより、電源５４Ｂの有効寿命を引き延ばすことを可能にする。更に、上述した電源／回路の形態Ａ（図３）の場合のように、スイッチ８０は、高電力出力回路５０による過渡的高電力パルスの間、低電力制御回路５２が作動することを保証する。例えば、高電力出力回路５０が高電力パルス又は電荷を供給するように要求されたとき、回路５６Ｂはスイッチ８０を作動させ、高定格セル６０Ｂを低電力制御回路５２から切り離す。低定格セル６２Ｂは電気的に接続されたままであり、低電力制御回路５２に対し連続的な中断無しの電力を提供する。
【００３９】
更に、低定格セル６２Ｂは高定格セル６０Ｂを再充電する作用を果たすことができる。
より具体的には、高定格セル６０Ｂがパルスを発生させた後、高定格セル６０Ｂの電位は低定格セル６２Ｂの電位よりも低くなるであろう。低定格セル６２Ｂが高定格セル６０Ｂに再度接続されたとき（スイッチ８０を介して）、低定格セル６２Ｂは放電され、高定格セル６０Ｂは、これに相応して等しい電位に達する迄、充電される。電子は低定格セル６２Ｂの陽極から高定格セル６０Ｂの陽極まで移動し、また、高定格セル６０Ｂの陰極から低定格セル６２Ｂの陰極まで移動する。
【００４０】
１つの好ましい実施の形態において、再充電するためには、高定格セル６０Ｂは、少なくとも多少の程度の再充電可能性を備えなければならない。すなわち、高定格セル６０Ｂは、高度に放電されたならば、上記に記載したように再充電することができない。「マイクロ再充電可能性」特性を呈するような高定格セル６０Ｂの形態とするならば、高電力出力回路５０の作動中（例えば、療法中）、驚くべきことに、除去された少量の容量を置換することが可能であることが判明した。ＳＶＯ陰極を含む高定格セル６０Ｂは、驚くべきことに、この望ましいマイクロ再充電可能性の特性を呈することが判明した。これと代替的に、その他の陰極材料も許容可能である。重要なことは、これと同一の再充電機序が上述した形態Ａ（図３）に当てはまることである。
【００４１】
更なる有利な効果として、低電力制御回路５２を作動させることを特に配慮することなく高電力出力回路５０の必要条件を満足させるような高定格セル６０Ｂの（例えば、セルの容積）寸法とすることができる。上述したように、従来技術の単一セルの設計の場合、セルの容積は極めて非効率的である。電源５４Ｂは、高定格セル６０Ｂの寸法を最小にし且つより従来通りの寸法の低定格セル６２Ｂを利用することにより、この問題点を解決している。別言すれば、高定格セル６０Ｂは、コイル状、蛇行又はその他の大きい電極面積の構造体に適用可能である比較的簡単な形状（容積エネルギ密度が小さい）とすることができる一方、低定格セル６２ＢはＩＭＤ２０の所望の容積形状に順応し且つ該形状を効率良く利用する形状（すなわち、容積エネルギ密度が比較的大きい「Ｄ」字形のペレット又はボビンセルのような）とすることができる。形成される電源５４Ｂは、その独得の複雑な形状のため、ＩＭＤ２０内で利用可能な容積を利用し、このため、最適な容積を有するＩＭＤ２０とすることに寄与する。
【００４２】
更に別の代替的な実施の形態の電源／回路の形態Ｃが図５Ａの断面図に図示される。より具体的には、図５Ａには、高定格セル６０Ｃと、リザーバペレット９０と、低定格セル６２Ｃとして機能するリチウム本体９２とを含む電源５４Ｃが図示される。高定格セル６０Ｃ、ペレット９０及びリチウム体９２は、電解質９６を更に保持するケース９４内に配置される。図５Ａには図示しないが、高定格セル６０Ｃ及び低定格セル６２Ｃ（リザーバ陰極ペレット９０及びリチウム本体９２から成る）は、スイッチを含むか含まないかは自由である回路（図示せず）により高電力出力回路５０（図２）及び低電力制御回路５２（図２）に並列接続される。更に、リチウム体９２は、陰極リザーバペレット９０とほぼ等しい長さ及び幅を有する。
【００４３】
高定格セル６０Ｃは多数の構造とすることが可能であるが、コイル式陽極９８及び陰極１００を有することが好ましい。例えば、陽極９８はリチウム材料であることが好ましい一方、陰極１００は適宜な金属を含む材料（例えば、酸化金属又は硫化金属）であり、好ましくは、ＳＶＯである。しかし、陽極９８及び陰極１００はリザーバペレット９０の周りに巻かれることが好ましい。これと代替的に、リザーバペレット９０及びリチウム体９２は、例えば、図５Ｂの代替的な実施の形態により示すように、高定格セル６０Ｃの巻線外に配置することができる。
【００４４】
再度、図５Ａを参照すると、リザーバペレット９０は、陰極１００と同一の組成である。例えば、１つの好ましい実施の形態において、リザーバペレット９０は高密度ＳＶＯ又はＭｎＯ２陰極ペレットである。同様に、リチウム本体９２は、陽極９８と同一の組成から成り且つリザーバペレット９０の能力を釣り合わせる作用を果たす。この点に関して、リチウム本体９２は別個の要素である必要はなく、陽極９８の最内側巻線１０２（すなわち、リザーバペレット９０を取り巻くもの）を厚くすることができる（すなわち、追加的なリチウム材料を設けることができる）。
【００４５】
電源／回路の形態Ｃは、多数の厚い電極を製造し、コイル巻し又は折重ねるときの困難性を伴わずに、リザーバペレット９０を利用して高定格セル６０Ｃを充電することにより、従来の平行な板又はコイルの形態よりも高エネルギ密度を電源５４Ｃに提供する。
【００４６】
使用中、高定格セル６０Ｃ及びリザーバペレット９０は並列に作用して低電力制御回路５２（図２）を作動させる。過渡的高パルスにて作動する間、高定格セル６０Ｃ及びリザーバペレット９０は高電力出力回路５０（図２）を作動させる作用を果たす。電力の殆どは、低定格セル６２Ｃ（同様に、リザーバ陰極ペレット９０及びリチウム本体９２により画成される）と比較して、その内部抵抗が小さいから、高定格セル６０Ｃにより供給される。過渡的高パルスの作動後、低定格セル６２Ｃが、電源５４Ｂ（図４）に関して上述したように、高定格セル６０Ｃを再充電する作用を果たすことが好ましい。
【００４７】
特に、リザーバペレット９０は、過渡的高パルス作動の後、陰極１００から電子及びリチウムイオンを受け取る補助的陰極として作用する。例えば、リザーバペレット９０は陰極１００の組成と化学的に適合可能な材料（例えば、ＳＶＯ又はＭｎＯ２）で出来ている場合、高定格セル６０Ｃが放電されるとき、陰極１００は、陰極１００とリザーバペレット９０との間の電子及びリチウムイオンの流れによって充電されるすなわち原子価を増す。形成される電源５４Ｃは、リザーバペレット９０が無い同様のセルよりも高い平均電圧、高容積エネルギ密度及び改良された寿命終了電圧信号を有する。更に、リチウム体９２は、リザーバペレット９０の容量を釣り合わせ、これにより、過渡的高電力パルスの後、高定格セル６０Ｃの再充電を促進する。
【００４８】
電源５４Ｃの１つのより好ましい実施の形態において、高定格セル６０Ｃ及び低定格セル６２Ｃ（又はリザーバペレット９０）が電源５４Ｃ自体に内部にて並列に接続される。例えば、図５Ｃには、図５Ａの形態Ｃと協働する１つの相互接続技術が図示される。１つの参考として、ケース９４の一部分は構成要素の相互接続状態を一層良く示すため除去される。このことを考慮して、電源５４Ｃは、第１の導電性タブ１０２と、第２の導電性タブ１０４と、コネクタ１０６とを更に有している。第１のタブ１０２は、高定格セル６０Ｃと協働する陰極１００に接続され且つ該陰極１００から伸びている。これとは逆に、第２のタブ１０４は、低定格セル６２Ｃを形成するリザーバ（すなわち陰極）ペレット９０に接続され且つ該ペレット９０から伸びている。最後に、コネクタ１０６は、タブ１０２、１０４を相互に接続し且つ電池ケース９４から外方に伸びるフィードスルーピン（feed through pin; 面の両側の回路を結ぶ導体ピン）１０８にて終わる。
【００４９】
セル６０Ｃ、６２Ｃを内部で並列接続することにより、フィードスルー１０８は１つだけあればよく、これにより、２つ又はより多数のフィードスルーが必要とされるその他の二重セルの設計とする場合のコスト及び複雑さを軽減する。図５Ｃの構造は、セル６０Ｃ、６２Ｃが独立的に放電可能でなく、また、図４のスイッチ８０のようなスイッチが利用可能でないようにする必要があることが理解される。しかし、この設計は、形状の自由さ及び容積効率を向上させる。例えば、高エネルギＩＭＤ電源と協働する１つの特別な製造上の問題点は、既知の安全上の問題点のため、厚い陰極を利用する巻き型セルが必要となる点である。巻き型設計のものが採用される場合、厚い陰極材料は、隅部にて裂け易く且つ応力をその他の構成要素（隔離板及び（又は）リチウム陽極のような）を通じて伝達する。
【００５０】
一方、このことは、内部短絡を生じる可能性がある。しかし、図５Ｃの形態の場合、エネルギ供給分の大部分は、リザーバペレット９０（すなわち低定格セル６２Ｃ）及び隣接するリチウム本体９２内に蓄えられる。ペレット９０は巻き型ではなく、このため、巻き陰極材料と関連した応力上の問題点を生ずることが無く、比較的厚くすることができる。エネルギの大部分がペレット９０内に蓄えられるから、高定格セル６０Ｃと協働する陰極１００の材料を比較的薄くすることができ、これにより、応力に関連した欠陥を生ずることなく、より容易に巻くことができる。更に、リザーバペレット９０を比較的厚く形成することにより、高定格セル６０Ｃと協働する最内側巻き線の半径は、従来の巻き型セルに見られるものよりも増大するすなわち大きくなり、同様に、巻き線に起因する応力を軽減することになる。
【００５１】
容積効率が改良された更に別の代替的な電源／回路の形態Ｄが図６に概略図的に図示される。形態Ｄは、電源５４Ｄ及び回路５６Ｄを含む。電源５４Ｄは、高定格セル６０Ｄ、低定格セル６２Ｄ及び電解質（図示せず）を保持するケース１１０を有している。回路５６Ｄは、セル６０Ｄ、６２Ｄを高電力出力回路５０（図２）及び低電力制御回路５２（図２）と並列に接続する。図６に概略図的に図示されるが、高定格セル６０Ｄは、上記に説明した形態の任意のものとすることができ且つコイル巻型、蛇行型又はその他の大きい表面積の電極の形態をとることができるような簡単な形状のものであることが好ましい。
【００５２】
これとは逆に、低定格セル６２Ｄは、Ｄ字形のような不規則的な形状をとる比較的小さい表面積の補助的電極であり、ケース１１０の利用可能な容積に順応し且つ該容積を効率良く利用する。この場合にも、低定格セル６２Ｄは、上述した材料の任意のものから成ることができ、また中程度又は低定格セルとすることができる。しかし、形成される電源５４Ｄは、その独特の複雑な形状のため、ＩＭＤ２０（図１）にて利用可能な容積を利用し且つこれにより最適な寸法とされた装置とすることに寄与する。
【００５３】
作動時、電源５４Ｄは、上記の実施の形態と同様に作用し、高定格セル６０Ｄ及び低定格セル６２Ｄは並列に作用して高電力出力回路５０（図２）及び低電力制御回路５２（図２）を作用させる。この点に関して、電源５４Ｄと協働する回路５６Ｄは、過渡的高電力パルスの間、高定格セル６０Ｄを低電力制御回路５２から切り離すスイッチ（図示せず）を含むことができる。低定格セル６２Ｄが高定格セル６０Ｄと独立的に作動することは、高定格セル６０Ｄと関連する電圧降下を懸念すること無く、低電力制御回路５２を連続的に作動させることになる。更に、電源５４Ｄに高電流パルス放電が加わったとき、高定格セル６０Ｄ及び低定格セル６２Ｄはパルスの間で平衡状態となり、これにより、等しい放電深さに止まり、高定格セル６０Ｄの容量の殆どは、低定格セル６２Ｄが並列に接続されていない場合に観察されるであろうよりも高電圧にて放電される。
【００５４】
容積効率が向上した更に別の関係する代替的な電源／回路の形態Ｅが図７にＩＭＤ１１２の一部として図示される。より具体的には、ＩＭＤ１１２は、ケース１１４と、回路１１６（図７に全体として図示）と、電源５４Ｅとを含むものとして図示される。電源５４Ｅは、高定格セル６０Ｅ及び低定格セル６２Ｅを含む。図７の実施の形態の場合、セル６０Ｅ、６２Ｅは、別個に形成される（すなわち、別個の包囲体である）且つ回路５６Ｅを介して並列に接続される。重要なことは、回路５６Ｅがスイッチを有さず、また、セル６０Ｅ、６２Ｅは独立的に放電可能でないことである。
【００５５】
図７に概略図的に図示されるが、高定格セル６０Ｅは、上述した形態の任意のものとすることができ且つコイル巻型、蛇行型又はその他の大きい表面積の電極の形態とすることができる簡単な形状であることが好ましい。これとは逆に、低定格セル６２Ｅは、ケース１１４の利用可能な容積を効率良く利用し得る形状とされた比較的小さい表面積の補助的
電極である。１つの好ましい実施の形態において、高定格セル６０Ｅは、当該技術分野にて既知の薄膜電池である。この点に関して、薄い電極を接続する１つの好ましい方法は、電極材料のスラリーを適宜な溶剤中で作成することである。次に、このスラリーは、集電器として薄いフォイル基層に付与する。この目的のため、最も一般的な方法は、「ナイフオーバローラ（Knife over roller）」法を使用し、これにより、スラリーは、厚さを制
御するため、ナイフの切刃（すなわち、ドクタブレード）を利用して移動するウェブ（例えば、金属フォイル）に付与されるようにすることである。次に、溶媒を蒸発させ、陰極材料の薄膜が残るようにする。これとは逆に、その他の既知の薄い電極の製造技術が等しく受容可能である。
【００５６】
高定格セル６０Ｅを薄膜電池として形成することにより、電源５４Ｅは、容積効率が向上することを特徴とする。更に、特に、ＩＭＤ１１２がＩＣＤである場合、電源５４Ｅは、改良された機能拡張可能性を呈する。１つの参考として、ＩＣＤ電池は、典型的に、最大安全電力能力（すなわち、電極の最大安全表面積）を備えるように製造される。このため、特定の表面積を保ちつつ、「標準型」ＩＣＤ電池の寸法を一方向に変化させることは、典型的に、満足し得る程度よりも大きい幾何学的制約を課すことになる。その結果、異なる寸法のＩＣＤ用途の場合、「標準型」ＩＣＤ電池は、２方向にしばしば変化させなければならず、このため、機能拡張可能な型式のものではない。
【００５７】
図７の二重セルの設計は、この問題点を解決する。特に、高定格セル６０Ｅを薄い電極として形成することは、高定格セル６０Ｅを回路１１６の下方に配置することを可能にする。これとは逆に、低定格セル（中程度定格セルであることが好ましい）６２Ｅは、ケース１１４の内部寸法と同一の厚さを有する（すなわち、回路１１６及び高定格セル６０Ｅと同一の厚さを有する）構造とされる。次に、図７に図示するように、低定格セル６２Ｅを回路１１６／高定格セル６０Ｅの積重ね体に隣接した位置に配置する。ＩＣＤ１１２の高エネルギコンデンサ（図示せず）は、中程度定格セル６２Ｅの反対側に配置され且つ厚さの点で中程度定格セル６２Ｅと適合する。異なる寸法のＩＣＤの場合、低定格セル６２Ｅは、一方向に拡張されて、特定の要素に対する必要なエネルギを提供することができる。しかし、回路１１６、高定格セル６０Ｅ、コンデンサ及び任意の装置のコネクタブロック（図示せず）は、全て変化しない固定された構成要素である。このため、図７の形態は望まれる拡張可能性の判断基準を満たす。
【００５８】
別の代替的な実施の形態の電源／回路の形態Ｆが図８に概略図的に図示される。該形態Ｆは、電源５４Ｆと、協働する回路５６Ｆとを有する。この場合にも、電源５４Ｆは、第１の高定格セル６０Ｆと、第２の低定格セル６２Ｆとを有する。回路５６Ｆは、高定格セル６０Ｆ及び低定格セル６２Ｆを高電力出力回路５０及び低電力制御回路５２に接続する。先の実施の形態と異なり、回路５６Ｆは、必ずしもセル６０Ｆ、６２Ｆを並列に接続する必要はない。更に、低定格セル６２Ｆは上記に記載した実施の形態と極めて類似しているが、高定格セル６０Ｆは、以下に説明するように陽極限定型セルであることが好ましい。
【００５９】
特に、形態Ｆの場合、高定格セル６０Ｆは、固定電極と、液体有機質電解質と、高電流パルスを供給するリチウム陽極とを含む。セル６０Ｆは、セル構成要素を保持するケーシング（図示せず）を更に有しており、また、その内部の陰極構造体は、複数の巻線に巻かれて、陰極巻線の巻線部分の間にリチウム陽極が介在される。ケーシングは、リチウム塩と、陽極及び陰極と作用可能に接触する有機質溶媒との組み合わせを備えることが好ましい非水溶性液体有機質電解質も保持している。陽極に対する電気接続部が設けられ、また、陰極に対する電気接続部が設けられる。陰極は、ＳＶＯ又はＭｎＯ２のような活性材料を含んでいる。
【００６０】
上記の構造の場合、高定格セル６０Ｆは、容積的に制約のあるシステムである。セル６０Ｆ内に達する各構成要素（陰極、陽極、隔離板、集電器、電解質等）の量は、電池ケースの利用可能な容積を上廻ることはできない。更に、幾つかの構成要素の適正な量は、使用されるその他の構成要素に依存する。これらの構成要素は、望まれる程度の放電を実現し得るよう「釣り合わせ」なければならない。
【００６１】
例えば、除細動器の用途にて使用されるような陰極限定型Ｌｉ／ＳＶＯセルの場合（今日まで既知の従来の釣り合ったＬｉ／ＳＶＯ電池は全てこの型式のものである）、陰極の容量（Ｑ＋）は陽極の容量（Ｑ−）を上廻ってはならない。また、その他の電池の構成要素が占める容積は、電池内の陰極材料の量に反映される陰極の容量（Ｑ＋）に依存する。電池の構成要素の全ては、所定の電池容積となるように調節しなければならない。
【００６２】
ＩＣＤと共に使用される従来の釣り合ったリチウム陽極セルは、陰極を完全に放電させるため十分なリチウム及び電解質と釣り合っている。しかし、従来の釣り合ったセルは、時間及び放電深さと共に増大するインピーダンスを有している。これらのセルの電力能力は、安全上の理由のために課される電極面積の制約による制限を受ける。歴史的にいって、十分な電力（すなわち許容可能な充電時間）を維持しつつ、電池のほぼ全能力を使用することが可能であった。しかし、時間の経過に伴い、従来の釣り合った高定格セルは、セルのインピーダンスの増加に起因して充電時間が長引く。セルが最早、充電時間の条件を満足させることができないとき、ＩＣＤ（又はその他のＩＭＤ）を交換しなければならない。この目的のため、業界の標準は、より厳格な充電時間の条件を規定している。従って、充電時間が長引く前に、セルの全能力を使用することは益々、困難となっている。
【００６３】
Ｌｉ／ＳＶＯ型式のセルが経験する上記の問題点の一例は、図９に概略図的に図示される。特に、従来のＬｉ／ＳＶＯ高定格セルの設計は曲線１２０で示すように時間の経過と共に電圧が降下する。更に、時間の経過に伴い内部抵抗が増すため、曲線１２２で示すように、コンデンサの充電時間が長引く。１つの参考として、曲線１２０、１２２は寿命の開始点（ＢＯＬ）から寿命の終了点（ＥＯＬ）まで伸びている。ＥＯＬの直前に、製造メーカは、典型的に、電源の潜在的な機能損失（図９に「ＰＬＦ」として表示）を特定のＩＭＤの用途に対して曲線で示す。
【００６４】
ＰＬＦは、ＩＭＤの回路の性能条件によって決定される。図９の実施例の場合、製造メーカの標準によれば、従来の釣り合ったセルは、約２．２０Ｖにて潜在的な機能損失（ＰＬＦ）を経験する。ＰＬＦの前にＩＭＤが除去され且つ交換されることを保証するため、業界の標準は、ＩＭＤがユーザに対し選択的な交換インジケータ（ＥＲＩ）を提供することを要求する。ＥＲＩは、通常、ＰＬＦ直前の電圧曲線１２０を参照して製造メーカによって指定される。例えば、製造メーカの標準は、ＩＭＤがＥＲＩ後、３ヶ月間、作動を継続することを要求することができる。この標準を考慮して、製造メーカは、このようにして選ばれた標準を満足させるＥＲＩの値をＰＬＦから選ぶよう遡及的な作業を行う。図９の例を参照すると、一般的なＥＲＩの値は２．４５Ｖである。
【００６５】
上記の定義を考慮して、図９には、充電時間の曲線１２２がＢＯＬからＥＲＩ及びＰＬＦの双方まで増大する放電深さ又は時間に依存する程度が概略図的に示してある。この時間の依存性のため、また１つの参考として、ＩＭＤと共に使用可能な典型的な高定格セルに対する充電時間は、ＢＯＬにて約８秒、ＥＲＩにて１４秒、ＰＬＦにて２５秒である。ＩＭＤの性能条件は絶えず改良されるため、１６秒を超える充電時間は最早、許容し得ない可能性が極めて大である。別言すれば、将来の業界の基準はＰＬＦ値が１６秒であることを必要とするであろう（従って、これに相応してＥＲＩ値は低下することになろう）。リチウム系高定格セルを内蔵するＩＭＤは、より早期のＥＲＩ信号（充電時間曲線１２０に対する信号）を提供するようにプログラム化することが可能であるが、放電深さ又は時
間に依存するため、この低下したＥＲＩ値のとき、電池の能力の僅かな部分しか使用されない。例えば、１２秒の充電時間に相応するＥＲＩのとき、使用されるのは従来のセルの能力の約４０％である。明らかに、この低効率は極めて望ましくないことである。
【００６６】
従来のリチウム系高定格セルに関連した時間に依存する特徴を解決するため、電源５４Ｆ（図８）は、高定格セル６０Ｆ（図８）を陽極限定型として形成する。特に、高定格セル６０Ｆは、例えば、その教示内容を参考として引用し本明細書に含めた、米国特許第５，４５８，９９７号に記載されたリチウム限定型セルであることが好ましい。全体的に説明すれば、Ｌｉ／ＳＶＯ、Ｌｉ／ＭｎＯ２等のような利用可能なリチウム系高定格セルは、再度釣り合わされ、このため、セルは最初の電圧平坦部（図８に参照番号１２４で標識）までのみ放電させるのに十分なリチウム及び電解質を保持している。より少ないリチウム及び電解質を使用することにより利用可能とされた容積は、陰極材料に対しより広いスペースを許容し、これにより、破線１２６で示したように第１の電圧平坦部を長くする。
【００６７】
この形態の場合、リチウム陽極は、陰極の寿命が尽きる迄に寿命が尽き、これにより、ガスの発生を阻止する。更に、リチウム限定型の設計のものは、電池の寿命の大部分に亙って生じるインピーダンスが最小である。１つの好ましい実施の形態において、リチウム限定型高定格セル６０Ｆは、ｘが０．９乃至１．１の範囲にある、ＳＶＯ／ＣＦＸの複合陰極の設計のものである。
【００６８】
図１０に概略図的に図示するように、リチウム限定型高定格セル６０Ｆ（図８）は、放電深さ又は時間に殆ど依存しない放電時間特性を呈する。１つの参考として、図１０には、電圧曲線１３０及び充電時間曲線１３２が図示される。図９に示した従来の釣り合い型セルの性能特性と比較して、リチウム限定型高定格セル６０Ｆの電圧曲線１３０は、長い第１の電圧平坦部１３４と、第２の電圧平坦部１３６に続く急激な電圧降下部を有する。しかし、重要なことは、第２の電圧平坦部１３６の前に、充電時間曲線１３２は、放電深さ及び（又は）時間の増大に伴い極く僅かのみ増大することである。この場合、効果的には、リチウム限定型高定格セル６０Ｅは、電池の寿命の大部分に亙って時間又は放電深さに依存する程度が最小である定格能力であることを特徴とする。この特徴を考慮して、高定格セル６０Ｆを含む電源５４Ｆ（図８）を内蔵するＩＭＤは図１０に示したＰＬＦ及びＥＲＩ値を実現し得るようプログラム化することができる。
【００６９】
一例として且つ１つの好ましい実施の形態によれば、ＰＬＦは約２．６Ｖに及びＥＲＩは２．６５Ｖに確立される。これらの値のとき、定格能力すなわち充電時間曲線１３２は、放電深さ及び時間へ依存する程度が最小である。例えば、ＢＯＬ充電時間は約８秒、ＥＲＩ充電時間は約１０秒、ＰＬＦ充電時間は約１６秒である。第２の電圧平坦部１３６に続いて、充電時間はＥＯＬまで急激に増大する。しかし、従来の釣り合い型セルの場合と異なり、陽極限定型の高定格セル６０ＦのＥＲＩ及びＰＬＦは、比較的ＥＯＬに近い（電圧曲線１３０の全長に対して）。このように、従来の釣り合い型高定格セルの場合と異なり、陽極限定型高定格セル６０Ｆは、定格能力及び充電時間が放電深さ又は時間に依存する程度が最小であるＥＲＩ値を選ぶことを許容し、その結果、セルの６０Ｆ能力のかなりの部分が利用されることになる。より特定的には、高定格セル６０ＦのＥＲＩは、陰極の少なくとも４０％、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも６０％、最も好ましくは少なくとも７５％が消費されるように選ばれる。
【００７０】
上記に説明したように、実施の形態Ｆ（図８）の場合、高定格セル６０Ｆ及び低定格セル６２Ｆは必ずしも並列に接続する必要はない。しかし、並列配線にした場合、低定格セル６２Ｆは、上記に説明した再充電機序に従って過渡的高電力パルスの後、高定格セル６０Ｆを効果的に再充電することになる。更に、並列形態の場合、低定格セル６２Ｆは次のような設計とされることが好ましい、すなわち、高定格セル６０Ｆよりも高電圧（ＢＯＬ以上）を有し、セル６０Ｆ、６２Ｆが放電されるとき、高定格セル６２Ｆはセルの６０Ｆの有効寿命のより長い時間に亙ってそのＢＯＬ電圧及び定格能力付近に止まるような設計とされるようにする。並列の構造を採用する形態Ｆが更に好まれる実施の形態において、高定格セル６０Ｆは、リチウム限定型ＳＶＯセルであり、低定格セル６２ＦはＳＶＯ／ＣＦｘ複合型陰極低定格セルである。この構造は、セルの双方に対し同様のＢＯＬ電圧、同様の寿命電圧（ＰＬＦにて寿命の９０％以上）を提供し、また、低定格セル６２Ｆは、高定格セル６０Ｆよりも高電圧（ＢＯＬ以上）を有する。
【００７１】
本発明の二重セル電源を有するＩＭＤは、従来の設計に卓越する顕著な改良点を提供する。１つの実施の形態において、第１の高定格セル及び第２の低定格セルを制御回路及び出力回路に並列に接続することにより、また、高定格セル及び制御回路を選択的に切り離すスイッチを含むことにより、ＩＭＤは、充電状態と独立的にその双方のセルの能力を効率良く利用することになる。スイッチが含まれているかどうかに関係なく、好ましい並列接続は、高定格セルの構造に依存して、過渡的高電力パルスの後、低定格セルが高定格セルを再充電することを容易にすることができる。別の代替的な実施の形態において、二重セルは、単一のリザーバとして提供される。更に別の代替的な実施の形態において、高定格セルは、陽極限定型の構造を有し且つ時間又は放電深さに依存する程度が最小である充電時間特性を呈する。この形態の場合、厳格な充電時間の基準を満足させつつ、高定格セルの能力の大部分が利用される。
【００７２】
好ましい実施の形態に関して本発明を説明したが、同一の目的を実現し得るように計画された多岐に亙る代替的及び（又は）同等の実施の形態が本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、図示し且つ説明した特定の実施の形態に置換可能であることが当該技術分野の当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明による電源を内蔵する植込み型医療装置（ＩＭＤ）の１つの実施の形態の簡略概略図である。
【図２】図１のＩＭＤと共に使用される本発明による電源の簡略概略回路図である。
【図３】本発明による第１の実施の形態の電源の簡略概略図である。
【図４】本発明による第２の実施の形態の電源の簡略概略図である。
【図５】図５Ａは本発明による第３の代替的な実施の形態の電源の断面図であり、図５Ｂは図５Ａの実施の形態の１つの変更例の断面図であり、図５Ｃは内部の並列接続を含む図５Ａの電源の斜視図である。
【図６】本発明による第４の実施の形態の電源の頂面図である。
【図７】第５の実施の形態の電源を内蔵するＩＭＤの断面図である。
【図８】第６の実施の形態の電源の簡略概略図である。
【図９】従来通りの釣り合い型電池の放電曲線を示すグラフである。
【図１０】図８の電源と共に使用される陽極限定型電池の放電曲線を示すグラフである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004535230.tif 000001
【図２】
2004535230.tif 000002
【図３】
2004535230.tif 000003
【図４】
2004535230.tif 000004
【図５】
2004535230.tif 000005
【図６】
2004535230.tif 000006
【図７】
2004535230.tif 000007
【図８】
2004535230.tif 000008
【図９】
2004535230.tif 000009
【図１０】
2004535230.tif 000010