(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能医療デバイスにエネルギを無線送信するための外部デバイスであって、
ケースと、
前記ケース上に印加される圧力を感知するための少なくとも１つの圧力センサと、
前記感知される印加圧力が増加したときに埋め込み可能医療デバイスに無線送信されるエネルギを低減するために前記少なくとも１つの圧力センサに結合された検出回路と、
を含むことを特徴とする外部デバイス。
【請求項２】
手持ち式、又は身体着用式、又は携帯式であることを特徴とする請求項１に記載の外部デバイス。
【請求項３】
前記無線送信されるエネルギは、前記埋め込み可能医療デバイスのための電力を含むことを特徴とする請求項１に記載の外部デバイス。
【請求項４】
前記電力は、前記埋め込み可能医療デバイスのバッテリを充電するために使用されることを特徴とする請求項３に記載の外部デバイス。
【請求項５】
前記無線送信されるエネルギは、前記埋め込み可能医療デバイスをプログラムするための命令を含むことを特徴とする請求項１に記載の外部デバイス。
【請求項６】
前記埋め込み可能医療デバイスに無線送信される前記エネルギを低減することが、外部デバイスに対する最大設定値温度を修正することを含むことを特徴とする請求項１に記載の外部デバイス。
【請求項７】
前記検出回路は、更に、前記感知される印加圧力が増加したときに外部デバイスから警告を出すことを特徴とする請求項１に記載の外部デバイス。
【請求項８】
前記埋め込み可能医療デバイスに無線送信される前記エネルギを低減することが、該埋め込み可能医療デバイスへの該無線送信を休止することを含むことを特徴とする請求項１に記載の外部デバイス。
【請求項９】
埋め込み可能医療デバイスに電力を供給するための外部デバイスであって、
少なくとも２つのケース部分を含む手持ち式ケースと、
埋め込み可能医療デバイスに、前記埋め込み可能医療デバイス内のバッテリを充電するために使用される電力を無線送信するためのコイルと、
前記少なくとも２つのケース部分上に印加される圧力を感知するための少なくとも１つの圧力センサと、
前記感知された印加圧力が増加するときに前記埋め込み可能医療デバイスに無線送信される電力を低減するために前記少なくとも１つの圧力センサに結合された検出回路と、
を含むことを特徴とする外部デバイス。
【請求項１０】
ユーザインタフェースを更に含み、
前記検出回路は、前記感知された印加圧力が増加するとき前記ユーザインタフェースから警告を出す、
ことを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１１】
前記検出回路は、前記コイルを無効にすることによって、無線送信される前記電力を低減することを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１２】
複数の圧力センサを含むことを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの圧力センサは、前記ケース部分の内側に配置されることを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの圧力センサは、前記ケース部分内のプリント回路基板に装着されることを特徴とする請求項１３に記載の外部デバイス。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの圧力センサは、前記少なくとも２つのケース部分の間の接合部に配置されることを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの圧力センサは、歪みゲージを含むことを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１７】
前記検出回路は、２つの圧力センサから逆転入力を受信することを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１８】
前記ケース部分は、実質的に平坦であり、
前記感知圧力は、前記実質的に平坦なケース部分に対して直交する、
ことを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項１９】
前記検出回路は、臨界圧力を検出し、かつ該臨界圧力を超えた時に、無線送信される前記電力を低減することを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項２０】
前記臨界圧力は、調節可能であることを特徴とする請求項１９に記載の外部デバイス。
【請求項２１】
前記検出回路は、臨界圧力を検出し、かつ設定された期間にわたって該臨界圧力を超えた時に、無線送信される前記電力を低減することを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項２２】
前記検出回路は、複数の圧力範囲を検出し、かつ検出された圧力範囲に従って、無線送信される前記電力を低減することを特徴とする請求項９に記載の外部デバイス。
【請求項２３】
埋め込み可能医療デバイスに電力を無線供給するための外部充電器であって、
ケースと、
埋め込み可能医療デバイスに電力を無線送信するための前記ケース内のコイルと、
前記ケース上に印加される圧力を感知するための少なくとも１つの圧力センサと、
前記感知された印加圧力に逆比例して外部充電器の温度を制御するために前記少なくとも１つの圧力センサに結合された検出回路と、
を含むことを特徴とする外部充電器。
【請求項２４】
手持ち式、又は身体着用式、又は携帯式であることを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項２５】
前記検出回路は、前記温度を、外部充電器に対する設定値温度を修正することによって制御することを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項２６】
前記検出回路は、前記温度を、外部充電器に対する最大設定値温度を前記感知された印加圧力と逆比例してスケーリングすることによって制御することを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項２７】
前記検出回路は、前記感知された印加圧力が閾値を超えたときに前記コイルを無効にすることによって外部充電器の温度を制御することを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項２８】
ユーザインタフェースを更に含み、
前記検出回路は、更に、前記感知された印加圧力に従って前記ユーザインタフェースから警告を出すことによって外部充電器を制御する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項２９】
前記ケースは、実質的に平坦であり、
前記感知された印加圧力は、前記実質的に平坦なケースに対して直交する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項３０】
前記検出回路は、臨界圧力を検出し、かつ該臨界圧力を超えた時に外部充電器の前記温度を低減することを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項３１】
前記検出回路は、臨界圧力を検出し、かつ該臨界圧力を設定期間にわたって超えた時に外部充電器の前記温度を低減することを特徴とする請求項２３に記載の外部充電器。
【請求項３２】
前記検出回路は、複数の圧力範囲を検出し、かつ検出された圧力範囲に逆比例して前記温度を制御することを特徴とする請求項２３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〕
本国際（ＰＣＴ）出願は、同じく引用によって本明細書に組み込まれている２０１０年１月１９日出願の米国特許出願出願番号第１２／６８９，３９２号に対する優先権を請求するものである。
【０００２】
本発明は、一般的に埋め込み可能医療デバイスシステムに関し、より具体的には、埋め込み可能医療デバイスのための外部充電器のようなそのケース上に印加される圧力に基づいて制御可能な外部デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
埋め込み可能刺激デバイスは、不整脈を治療するためのペースメーカー、心細動を治療するための細動除去器、難聴を治療するための蝸牛刺激器、視覚障害を治療するための網膜刺激器、関連する体肢運動を生成するための筋肉刺激器、慢性疼痛を治療するための脊髄刺激器、運動性及び心因性の障害を治療するための脳皮質及び脳深部刺激器、並びに尿失禁、睡眠時無呼吸、肩関節亜脱臼などを治療するための他の神経刺激器のような様々な生物学的障害の治療のために電気刺激を発生させて身体の神経及び組織に送出するデバイスである。本発明は、全てのそのような用途において適用性を見出すことができるが、以下に続く説明は、その全部が引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第６，５１６，２２７号明細書（２２７特許）に開示されるもののような「脊髄刺激（ＳＣＳ）」システム内での本発明の使用に一般的に着目する。
【０００４】
脊髄刺激は、ある一定の割合の患者における疼痛を軽減するための良好に受け入られている臨床方法である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、一般的にＳＣＳシステムは、例えば、チタンで形成された生体適合性ケース３０を含む「埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）」１００を含む。通常、ケース３０は、ＩＰＧが機能するのに必要な回路及び電源又はバッテリを保持する。ＩＰＧ１００は、電極１０６が電極アレイ１１０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つのそのようなリード１０２ａ及び１０２ｂを示す）を通じて電極１０６に結合される。電極１０６は、可撓性本体１０８上に担持され、本体１０８は、各電極に結合された個別信号線１１２ａ〜１１２ｐも収容する。信号線１１２ａ〜１１２ｐは、リード１０２（又は図示していないリード延長部）をＩＰＧ１００に取外し可能に接続することを可能にするあらゆる適切なデバイスとすることができるインタフェース１１５を用いてＩＰＧ１００に接続される。インタフェース１１５は、例えば、リード上の対応するコネクタと嵌合するように構成されたリードコネクタ３８ａ及び３８ｂを含む電気機械コネクタ配列を含むことができる。図示の実施形態では、リード１０２ａ上にＥ１〜Ｅ８とラベル付けした８つの電極があり、リード１０２ｂ上にＥ９〜Ｅ１６とラベル付けした８つの電極があるが、リード及び電極の個数は用途に特定のものであり、従って、変化する可能性がある。一般的に、電極アレイ１１０は、脊髄の硬膜に沿って埋め込まれ、ＩＰＧ１００は、電極１０６を通じて脊椎内の神経繊維に送出される電気パルスを発生させる。ＩＰＧ１００自体は、次に、典型的には幾分離れて患者の臀部内に埋め込まれる。
【０００５】
図２に示すように、一般的に、ＩＰＧ１００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１６と、このＰＣＢ１６に装着されたマイクロプロセッサ、集積回路、及びコンデンサーのような様々な電子構成要素２０を共に含む電子基板アセンブリ１４を含む。最終的に、電子回路は、神経刺激のような治療機能を実行する。フィードスルーアセンブリ２４は、電子基板アセンブリ１４からリードコネクタ３８ａ、３８ｂに様々な電極信号を伝達し、リードコネクタ３８ａ、３８ｂは、更にリード１０２に結合される（図１及び図１を参照されたい）。更に、ＩＰＧ１００は、取りわけリードコネクタ３８ａ、３８ｂを収容するヘッダコネクタ３６を含む。更に、ＩＰＧ１００は、ヘッダコネクタ３６内に装着することができる携帯式、手持ち式、又は臨床医プログラム作成器（図示せず）のような外部デバイスとのデータの送受信のための遠隔測定アンテナ又はコイル（図示せず）を含むことができる。上述のように、通常、ＩＰＧ１００は、電源、特に再充電可能バッテリ２６も含む。
【０００６】
同じく図２には、ＩＰＧ１００内のバッテリ２６を再充電するのに使用される外部充電器１２を示しており、これに対して以下により詳細に説明する。外部充電器１２は、それ自体作動するのに電力を必要とし、従って、それ専用のバッテリ７０を含むことができ、このバッテリ７０は、セルラー電話とほぼ同様に壁差しホルスター（受け台）又は電源コード接続を用いて再充電可能なバッテリとすることができる。代替的に、外部充電器１２は、バッテリを欠き、その代わりに壁コンセント（図示せず）に接続することによって直接電力を引くことができる。
【０００７】
外部充電器１２は、その機能を実行するのに必要とされる回路７６を収容する１つ又はそれよりも多くのプリント回路基板７２、７４を収容することができる。一実施形態では、図２に示すように、回路７６の殆どは、直交回路基板７４上に位置付けることができ、それによって２００６年７月２８日出願の米国特許出願出願番号第１１／４６０，９５５号明細書に更に説明されているように、回路基板７２上に位置決めされた充電コイル１７によってもたらされる可能性がある干渉及び加熱が軽減される。更に、外部充電器１２は、上部部分１５ａと下部部分１５ｂに分割することができる一般的に硬質プラスチックで形成されたケース又はハウジング１５から構成される。ケース１５は、手持ち式、身体着用式、又は携帯式のものとすることができる。接合部１３は、上部部分１５ａと下部部分１５ｂを互いにスナップ留めするか又は他の手段によって接続することができる場所を示している。クランプ１９は、回路基板７２及び７４を機械的に固定するのに利用することができる。クランプ１９は、下部ケース部分１５ｂの一部として形成されるように示しているが、ケース１５内に構成要素を安定化させる上で他の手段を使用することができるので、これは厳密に必要なわけではない。
【０００８】
外部充電器１２とＩＰＧ１００との間でエネルギ２９を無線で送信するために、図２に示すように、一般的に、充電器１２は、ＩＰＧ１００内又はＩＰＧ１００上に設けられた類似の充電コイル１８にエネルギ２９を誘導結合によって供給する交流（ＡＣ）コイル１７を含む。この点に関して、外部充電器１２内のコイル１７は、ＩＰＧ１００内のコイル１８の平面に対して実質的に平行に位置する平面において巻かれる。そのような誘導エネルギ伝達手段は、経皮的に、すなわち、患者の組織２５を通して発生させることができる。ＩＰＧのコイル１８によって受信されるエネルギ２９は、整流されてＩＰＧ１００内のバッテリ２６を再充電するのに使用することができ、更に、バッテリ２６は、ＩＰＧ１００を作動させる電子回路に給電する。代替的に、受信エネルギ２９は、ＩＰＧの電子回路に直接給電するのに使用することができ、これは、バッテリを完全に欠くことができる。
【０００９】
２つのコイル１７，１８の間の誘導充電は、外部充電器１２内に有意な加熱をもたらす可能性がある。外部充電器１２は、患者の組織２５と近いので、外部充電器１２内の高温は、患者の皮膚を過熱する（又は火傷させる）可能性があるという危険性がある。従って、安全温度を超えないことを保証する外部充電器を制御するための技術が提案されている。通常、そのような技術は、熱電対又はサーミスタによって外部充電器の温度をモニタする段階を含む。閾値温度（Ｔｍａｘ）を超えた場合には、外部充電器に冷却する時間を与えるために、外部充電器における磁気充電場の発生は一時的に休止される。何らかの後の時点において、恐らくは温度がＴｍａｘを数度下回った状態で（すなわち、Ｔｍｉｎまで）、充電を再度可能にすることができ、基本的にこの過程は、図３に示すように、外部充電器内の充電コイル１７をオン及びオフに負荷循環させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，５１６，２２７号明細書
【特許文献２】米国特許出願出願番号第１１／４６０，９５５号明細書
【特許文献３】米国特許出願出願番号第１２／５６２，６９４号明細書
【特許文献４】米国特許出願出願番号第１２／４７６，５２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そのような解決法にも関わらず、本発明者は、外部充電器技術の安全性に対して更に別の改善を加えることができると考えており、本発明の開示は、外部充電器がそのケース上に印加される圧力に基づいて制御される１つのそのような解決法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】従来技術の埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）及び電極アレイがＩＰＧに結合される方式を示す図である。
【図１Ｂ】従来技術の埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）及び電極アレイがＩＰＧに結合される方式を示す図である。
【図２】従来技術の外部充電器に関連するＩＰＧを示す図である。
【図３】従来技術のＩＰＧバッテリの充電中の外部充電器の温度の調整を示す図である。
【図４】圧力センサ及びそれに関連付けられた圧力検出回路を含む改善された外部充電器の実施形態を示す図である。
【図５Ａ】図４の外部充電器の温度の制御を臨界感知圧力の関数として示す図である。
【図５Ｂ】図４の外部充電器の温度の制御を臨界感知圧力の関数として示す図である。
【図６Ａ】図４の外部充電器の温度の制御を複数の感知圧力範囲の関数として示す図である。
【図６Ｂ】図４の外部充電器の温度の制御を複数の感知圧力範囲の関数として示す図である。
【図７Ａ】図４の外部充電器の温度の制御をアナログ方式の感知圧力の関数として示す図である。
【図７Ｂ】図４の外部充電器の温度の制御をアナログ方式の感知圧力の関数として示す図である。
【図８】歪みゲージ及びそれに関連付けられた歪み検出回路を含む改善された外部充電器の実施形態を示す図である。
【図９】図８の外部充電器の歪みゲージ回路図である。
【図１０】外部充電器を外部圧力の関数として制御するための例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者は、外部充電器と患者の組織の間の圧力が増大する時に、これらの２つの間の熱伝達が増大することを認めた。その結果、圧力が増大する時に、外部充電器は、所定の温度においてより多くの熱を患者に伝達することになり、従って、より熱く感じることになる。この熱伝達は、外部充電器が多くの場合に患者の皮膚に対して強く保持又は圧迫されると認められる場合に有意である。例えば、ＩＰＧのための外部充電器は、多くの場合に保持ベルト又は「ウエストポーチ」内に収納され、又はマットレスパッドのような他の構造内に統合され、患者は、これらに対して寄りかかる又はこれらの上に横臥する可能性があり、それによって外部充電器は患者に対して圧迫されがちになる。
【００１４】
これらの現実に対処するために、埋め込み可能医療デバイスのための改善された外部充電器を開示し、充電は、そのケース上に印加され感知圧力に基づいて少なくとも部分的に制御され、この圧力は、外部充電器と患者の組織の間の圧力を示す。改善された外部充電器は、感知印加圧力に従って外部デバイスを制御するために１つ又はそれよりも多くの圧力センサに結合された圧力検出回路を含む。感知圧力は、例えば、充電を休止することにより、外部充電器に対する最大設定値温度を測定圧力に基づいて調節することにより、又は適切なユーザインタフェースを通じて警告を出すことにより、充電を制御するのに使用することができる。このようにして測定圧力に基づいて外部充電器を制御することにより、外部充電器がユーザに対して潜在的に問題になる条件又は不快な条件をもたらす可能性は低い。
【００１５】
図４は、改善された外部充電器２００の実施形態を示している。改善された外部充電器２００内の構成要素の多くは、図２の従来技術の充電器１２内に見られるものと同じであり、簡略化のために、そのような構成要素に対しては再度詳細には説明しない。外部充電器２００に新たに追加されたものは、圧力センサ７７、及び外部から印加される圧力を圧力センサ７７に伝達するための伝達要素７５ａ及び７５ｂである。圧力Ｐは、患者の組織に向けて外部充電器２００を押し付けることからもたらされる可能性がある外部充電器２００のケース１５上に印加される圧力を表している。例えば、圧力は、窮屈な衣服又は窮屈な保持ベルト、患者と患者が寝起きする寝具の間における外部充電器２００の圧搾等からもたらされる可能性がある。圧力センサ７７は、例えば、ＣＵＩ，Ｉｎｃ．によって製造されている部品番号ＩＥＳＦ−Ｒ−５を含むことができる。
【００１６】
図４に示すように、外部充電器２００は、典型的であるように設計において実質的に平坦なケース１５を有し、すなわち、ケース１５をその主面のうちの１つと平行な平面９９に拘束することができる。ケース１５におけるそのような実質的に平坦な形状は、既に上述のように患者の皮膚に当てて外部充電器２００を配置することを容易にする。感知される印加圧力Ｐは、外部充電器２００の平面９９に対して直交し、患者に対して圧迫された時に、ケースの平坦な設計がこの直交方向に大きい力ベクトルをもたらすことになるので、平面９９は感度が高い。
【００１７】
伝達要素７５ａ及び７５ｂは、上部ケース部分１５ａ及び下部ケース部分１５ｂにそれぞれ取り付けられた円柱ポスト又は他の機械部材を含むことができる。図示の例では、要素７５ａは、ケース部分１５ａ及び１５ｂの一部として形成されるが（例えば、これらのケース部分と一体成形される）、これは必須ではない。同じく図示のように、圧力センサ７７は、ＰＣＢ７２の片側に取り付けられ、圧力センサ７７は、ＰＣＢ７２（又は直交するＰＣＢ７４）上に存在する圧力検出回路２５０（図５Ａ）の一部分を含むので、この場所は好適である。しかし、圧力センサ７７は、要素７５ａ又は７５ｂの一方とそれに対応するケース部分の間に介在してもよい。所定の外部充電器が非常に薄いケース１５を有する場合には、伝達要素７５ａ又は７５ｂは、全く必要とされない可能性があり、又は１つの伝達要素しか必要とされない可能性がある。図４には示していないが、圧力センサ７７は、外部充電器ケースの上側半分１５ａと下側半分１５ｂの間の切れ目区域（ノッチ区域）１３内に位置付けることができ、それによって伝達要素７５ａ及び７５ｂの必要性が完全になくなる。更に、ケース１５内の複数の場所における圧力を評価するために１つよりも多い圧力センサ７７を使用することができ、外部充電器２００を制御するのに、恐らくは判断された圧力の平均が使用される。要するに、１つ又はそれよりも多くの圧力センサ７７に圧力Ｐを伝達するいずれかの手段が満足のゆくものになり、従って、所定のケース１５内で圧力センサ７７を位置決めする柔軟性が与えられる。
【００１８】
図５Ａは、ケース上の圧力が、外部充電器２００に対する制御が変更されることになる臨界圧力Ｐｃｒｉｔをいつ超えるか又はいつ下回るかを検出するために外部充電器２００内で使用可能な圧力検出回路２５０の例を示している。図示の例では、圧力センサ７７は、代表的な値を列挙すると、抵抗において負荷なし時（すなわち、Ｐ＝０）の＞５００ｋΩから最大負荷時の＜５００Ωまで変えることができる可変抵抗を含む。圧力センサ７７は、抵抗９２と共に電圧分割器を形成して比較器２５２に入力Ｖｉｎを供給し、比較器２５２は、この例ではデジタル出力Ｐｃｒｉｔを生成する。比較器２５２への他の入力は、２つの固定抵抗９４及び９１によって形成された電圧分割器によって設定される基準電圧Ｖｒｅｆを含む。圧力センサ７７の抵抗に関連して抵抗９１、９２、及び９４に対する値を適切に設定することにより、Ｖｉｎは、Ｐｃｒｉｔを超える圧力においてＶｒｅｆよりも小さくすることができ、Ｐｃｒｉｔよりも小さい圧力においてＶｒｅｆよりも大きくすることができ、それぞれＰｃｒｉｔ＝「１」又は「０」の比較器からのデジタル出力９５をもたらす。要するに、これらの抵抗値は、Ｐｃｒｉｔを設定するのに使用することができる。
【００１９】
好ましくは、Ｐｃｒｉｔは、Ｐｃｒｉｔを僅かに下回る圧力値が３０分のような比較的長い時間幅にわたって印加された場合であっても、熱に敏感な患者を不快にすることのないように製造業者によって設定される。しかし、疼痛の閾値及び許容レベルは患者毎に異なるので、必要に応じてユーザ又は臨床医がＰｃｒｉｔを調節することを可能にするために、Ｐｃｒｉｔは、製造後にプログラミング可能なものとすることができる。そのようなプログラミングは、抵抗９１、９２、又は９４の抵抗を修正することができ、例えば、外部充電器２００のユーザインタフェース（図示せず）を通じて達成することができる。
【００２０】
図５Ａに示すように、Ｐｃｒｉｔデジタル出力信号９５は、回路７６（図４を参照されたい）の一部を含むことができる外部充電器２００内のマイクロコントローラ１６０に送信される。以下により詳細に解説するが、Ｐｃｒｉｔは、マイクロコントローラ１６０により、例えば、（１）Ｔｍａｘを調節することなどによって外部充電器２００の熱制御を調節し、（２）外部充電器２００のコイルを無効にすることによって充電を完全に休止し、又は（３）危険な圧力に対して患者に警告を出すために使用することができる。ある一定の実施形態では、マイクロコントローラ１６０は、更にＰｃｒｉｔを時間の関数として記録することになり、それによってより高度な外部充電器２００の制御を可能にすることができる。例えば、高い圧力、例えば、Ｐｃｒｉｔ＝「１」が一時的（例えば、１秒よりも短く、又はその程度）又は間欠的（例えば、１分間に数回しか発生しない）に過ぎない場合には、上述のアクション（１）、（２）、又は（３）のうちのいずれも取る必要がない可能性がある。しかし、以下に提供する例の多くでは、簡略化のために、Ｐｃｒｉｔ＝「１」の判定の直後にアクションが取られるものと仮定する。
【００２１】
図５Ｂは、図３を参照して先に解説したように、Ｔｍａｘ、すなわち、外部充電器２００の最大設定値温度を調節することによって外部充電器２００を制御するのにＰｃｒｉｔが如何に使用されるかをグラフ形式に示している。図５Ｂでは、外部充電器２００は、Ｔｍａｘ１という初期最大温度設定値で充電を始める。Ｔｍａｘ１は、製造業者がプログラムすることができ、又はＴｍａｘ制御回路１６１（図５Ａ）を併用してユーザが設定することができる。外部充電器に対するＴｍａｘ値の設定又は変更は、引用によってその全体が本明細書に組み込まれている２００９年９月１８日出願の米国特許出願出願番号第１２／５６２，６９４号明細書（６９４出願）に解説されており、Ｔｍａｘ制御に適切な回路１６１を開示している。図５Ｂは、最初に外部充電器２００上に印加される圧力が低い（Ｐｃｒｉｔ＝「０」）、すなわち、Ｔｍａｘ１が、外部充電器に対して適切な最大温度を含むと仮定している。外部充電器内の温度制御は、そのような非臨界圧力状態の間に従来技術に従って設定され、すなわち、外部充電器の温度Ｔは、温度検出回路１６２によってモニタされ、マイクロコントローラ１６０に報告され、Ｔｍａｘ１を超えると、充電は一時的に休止され、マイクロコントローラ１６０は、コイル有効化回路１６４を無効にし、後の何らかの時点で感知温度が降下した後に（例えば、Ｔｍｉｎ１まで）充電が再度可能にされ、以降同様に続く。
【００２２】
しかし、圧力検出回路２５０が、例えば、Ｐｃｒｉｔ＝「１」への圧力増大を報告すると、マイクロコントローラ１６０は、新しくてより低い最大温度Ｔｍａｘ２を設定する。この設定は、より高い圧力が、外部充電器２００から患者へのより多くの熱伝達を可能にすることになり、従って、古くてより高い最大温度設定値Ｔｍａｘ１を患者がもはや我慢することができないという認識の下で行われる。ＴｍａｘをＴｍａｘ２に調節する段階は、上記に組み込んだ「６９４出願」において開示するように発生させることができる。
【００２３】
ＴｍａｘがＴｍａｘ２に降下すると、図５Ｂに示すように、外部充電器２００の温度は、より低くより安全な温度に低下する。図５Ｂには例示していないが、圧力Ｐが低下して再度Ｐｃｒｉｔ＝「０」になると、マイクロコントローラ１６０は、最大温度をＴｍａｘ１に復旧して戻すことができる。しかし、マイクロコントローラ１６０は、ＴｍａｘをＴｍａｘ２からＴｍａｘ１に再度設定する前に、所定の時間量（例えば、数分間）の間Ｐｃｒｉｔ＝「０」であることを要求することができる。
【００２４】
高圧力状態Ｐｃｒｉｔ＝「１」の判定時に、マイクロコントローラ１６０は、警報指示器１６３（図５Ａ）を通じて外部充電器２００のユーザに潜在的に危険な圧力状態を警告することができ、又は単純にコイル有効化回路１６４（図５Ａ）を無効にすることによって更に別の充電を休止することができる。そのような選択肢は、互いに排他的ではない。例えば、マイクロコントローラ１６０は、ユーザに警告して高い方の最大温度Ｔｍａｘ１で充電を継続し、ユーザに警告して低い方の最大温度Ｔｍａｘ２で充電を継続し、ユーザに警告して充電を休止し、又は単純に充電を休止することができる。警報指示器１６３によって出される警告は、外部充電器上のいずれかの適切なユーザインタフェースを通じて又は別の方式で出すことができ、外部充電器２００のユーザによる解釈に適するいずれかの種類の視覚（例えば、明減光、グラフィカルユーザインタフェース上へのグラフィック又はテキストの表示）フィードバック又は触覚（例えば、振動）フィードバックを含むことができる。
【００２５】
高圧力状態Ｐｃｒｉｔ＝「１」が極度に長い期間ｔ１にわたって存在すると、マイクロコントローラ１６０は、図５Ｂに示すように、最大温度を更に低い温度Ｔｍａｘ３に低下させることができる。最大温度を再度Ｔｍａｘ３に降下させる段階は、臨界期間の後に、患者の圧縮された組織が、実質的な量の熱を吸収した可能性があり、もはやそのような高率で熱吸収を続けることができないということを認識する。代替的に、上述のように、マイクロコントローラ１６０は、この時点で上記に解説した組合せのうちのいずれかを用いて患者に警告するか又は充電を休止することができる。
【００２６】
ここまでは、臨界圧力の検出時の温度制御は、上記に組み込んだ６９４出願に開示されているような負荷循環機構によって最大温度Ｔｍａｘを低下させることによって達成される。しかし、本発明の有利な適用はそのように限定されず、その代わりに臨界圧力の検出は、外部充電器に対する他の温度制御方式を修正するのに使用することができることを認識すべきである。例えば、Ｐｃｒｉｔ＝「１」である場合に、より低い設定値温度に従って充電コイル１７を負荷循環させる代わりに、過熱を阻止するのにコイル１７を通る電流を低下させることができる。代替的に、コイル１７を特定の方式で刺激するために外部充電器２００内で作動可能な特定のプログラムを高い圧力の検出時に温度を低下させるように修正することができる。要するに、開示する技術は、いずれかの手段によって検出された圧力に基づいて、外部充電器の温度を制御するのに使用することができる。
【００２７】
ここまでは、外部充電器２００の制御は、外部充電器のケース１５上の臨界圧力を示す単一の値Ｐｃｒｉｔに基づいて発生した。しかし、制御は、そのように単一の臨界圧力に限定する必要はない。図６Ａ及び図６Ｂは、異なる最大温度設定値Ｔｍａｘ（ｘ）が各々に割り当てられたいくつかの個別の圧力範囲Ｐ（ｘ）を用いた外部充電器温度の制御を示している。この制御は、最大温度を圧力の関数として設定することを可能にし、増大する圧力は、低減する最大設定値温度をもたらす。従って、印加圧力が増大する時に（Ｐ１からＰ２、更にＰ３へ）、外部充電器２００に対する最大温度は、図６Ｂに示すように低減する（Ｔｍａｘ１からＴｍａｘ２へ、更にＴｍａｘ３へ）。言い換えれば、圧力検出回路は、外部充電器に対する最大設定値温度を印加圧力に逆比例してスケーリングすることによって外部充電器を制御する。
【００２８】
複数の個別の圧力範囲Ｐ（ｘ）に従って外部デバイスの制御を可能にする段階は、図５Ａに示す圧力検出回路２５０への変更を必要とし、１つのそのような変形２５０’を図６Ａに示している。図示のように、ｎ個の異なる比較器２５２が、圧力センサ７７から入力信号Ｖｉｎを受信する。各比較器２５２（ｘ）は、異なる基準電圧Ｖｒｅｆ（ｘ）を受信し、各々は、固有のデジタル出力９５、すなわち、Ｐｃｒｉｔ（ｘ）を発生させる。抵抗９１及び９４（図５Ａを参照されたい）における異なる値を用いて異なる基準電圧が設定され、図６Ａでは、これらの基準電圧は、その後の比較器段において低減するようにされ、Ｖｒｅｆ１＞Ｖｒｅｆ２であり、以降同様に続く。圧力が増大し、Ｖｉｎが低減する時に、それに応じて比較器２５２（ｘ）の各々は、そのデジタル出力Ｐｃｒｉｔ（ｘ）を設定することになる。最も低い圧力範囲Ｐ１内ではいずれの出力も設定されず（すなわち、全てのＰｃｒｉｔ（ｘ）＝「０」である）、マイクロコントローラ１６０は、外部充電器に対する最大温度をその最も高い設定Ｔｍａｘ１に設定することができる。圧力が範囲Ｐ２に増大する時に、Ｐｃｒｉｔ１のみが設定され、最大温度は、Ｔｍａｘ２というより低い値に設定される。圧力が更に範囲Ｐ３に増大する時に、Ｐｃｒｉｔ１とＰｃｒｉｔ２の両方が設定され、最大温度は、Ｔｍａｘ３という更に低い値に設定され、以降同様に続く。このようにして、圧力検出回路内のｎ個の段は、ｎ＋１個の圧力範囲の検出を可能にし、それによって更にｎ＋１個の異なる最大温度を設定することが可能になる。当業者は、圧力検出回路２５０’が複数の圧力範囲を検出するための１つの方式に過ぎず、そのような範囲の存在をマイクロコントローラ１６０に示す他の方式が可能であることを認めるであろう。
【００２９】
最大温度を調節するのに加えて又はその代わりに、上述の異なる方式で外部充電器を制御するのに、異なる感知圧力領域Ｐ（ｘ）を使用することができる。例えば、より高い圧力範囲への進入は、警告を出し、充電を休止させ、外部充電器の温度を低下させるために外部充電器内で作動可能な温度制御方式にいずれかの他の修正をもたらし、又はこれらの組合せを引き起こすことができる。
【００３０】
外部充電器２００の制御は、図７Ａ及び図７Ｂに示すようにアナログ方式で検出圧力と共に滑らかに発生させることができる。図７Ｂに示すように、先の例にあるような個別の圧力設定値Ｐｃｒｉｔ（ｘ）又は圧力範囲Ｐ（ｘ）との比較はなく、検出圧力Ｐが増大する時にＴｍａｘも同様に滑らかな方式で低下し、更にその逆も同様である。この結果を得るための圧力検出回路２５０”の１つの単純な例を図７Ａに示しており、この例は、圧力センサ７７からのアナログ入力信号Ｖｉｎをデジタル化するのにアナログ／デジタルコンバータ２５５のみを使用する。マイクロコントローラ１６０において受信されると、Ｔｍａｘは、感知圧力Ｐの関数として滑らかに調節することができる。上述の場合のように、感知圧力に基づいて外部充電器２００のアナログ制御を与えるための他の回路構成が可能であり、圧力検出回路２５０”は例示的なものに過ぎない。更に、先の実施形態におけるものと同様に、制御は、警告、充電休止、外部充電器の温度制御方式の一般的な修正などを含むことができる。
【００３１】
図８は、改善された感圧外部充電器の別の実施形態３００を示している。この実施形態では、圧力センサは、歪みゲージ７８ａ及び７８ｂを含む。歪みゲージ７８ａ及び７８ｂは、外部圧力Ｐが充電器３００に印加された場合に歪みを受けることになるＰＣＢ７２か又はいずれかの他の面に装着することができる。歪みゲージ７８ａ及び７８ｂは、例えば、「Ｋｙｏｗａ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏ．Ｌｔｄ」によって製造されている部品番号ＫＦＲＳ−０２−１２０−Ｃ１−１３を含むことができる。公知のように、歪みゲージは、伸張又は圧縮される時に抵抗を変化させ、図８の用途では、歪みゲージ７８ａ及び７８ｂの抵抗は、ケース１５を歪曲又は屈曲させる傾向を有する圧力Ｐに応答してＰＣＢ７２が撓む時に変化することになる。ＰＣＢ７２の面が撓む時に、凸側の歪みゲージは張力を受けることになり、それによってゲージの抵抗は増大し、一方、凹側の歪みゲージは圧縮されることになり、それによってゲージの抵抗は低下する。他の歪みゲージは、異なる挙動を示す場合があり、いずれの特定の種類の歪みゲージも必要とされない。上述の場合のように、ケース１５の外側からＰＣＢ７２へ、更に歪みゲージ７８ａ及び７８ｂに力を伝達するのに１つ又はそれよりも多くの伝達要素７５ａ及び７５ｂを使用することができるが、これらの使用は、その時点での外部充電器の物理的設計に依存して必須というわけではない。図８には２つの歪みゲージを示すが、１つのみを使用することができ、ケース１５上の圧力からもたらされる応力を受けるケースの内側又は外側の他の場所に位置付けることができる。
【００３２】
歪みゲージ７８ａ及び７８ｂの抵抗をモニタすることにより、マイクロコントローラ１６０は、ＰＣＢ７２上の歪み量を判断することができ、この歪み量から、外部充電器３００上の外部圧力の量を推測し、その結果、外部充電器の制御が如何に修正されるかを推測することができる。図９は、改善された外部充電器３００において使用可能な歪みゲージ回路の例３６０の一実施形態を示している。この実施形態では、歪みゲージ回路３６０は、抵抗３０２、３０４、及び３０６、並びに歪みゲージ７８ａ及び７３ｂによって与えられる可変抵抗を含むブリッジ回路３１０を含む。抵抗３０２及び３０４は、ブリッジ回路３１０をバランス調整するのに使用され、抵抗３０６は、いずれの歪みも存在しない場合に回路をゼロに設定するように調節することができる値を有するゼロバランスとして機能する。
【００３３】
圧力が歪みゲージ７８ａ及び７８ｂに影響を及ぼすと、入力３１２及び３１４によって供給される電圧は逆比例して変化することになり、従って、計装増幅器３２０に逆転入力を供給する。入力３１２及び３１４の電圧差は、計装増幅器３２０の出力１１８において増幅される。（抵抗３１６は、計装増幅器３２０の利得を制御するのに使用することができる。）
【００３４】
従って、出力１１８は、圧力を示し、かつマイクロコントローラ１６０が上述の方式のうちのいずれかにおいて制御方式を修正するのに様々な方式で使用することができる。例えば、マイクロコントローラ１６０が、図７Ａ及び図７Ｂにおいて発生するもののようなアナログ値に基づいて温度制御方式を修正することになる場合には、アナログ出力１１８は、アナログ／デジタルコンバータ２５５によってデジタル化して、適切なアクション、例えば、Ｔｍａｘの調節、ユーザに警告すること、充電を休止すること、外部充電器３００に対して異なるか又は修正された温度制御方式を使用すること、又はこれらの組合せに向けてマイクロコントローラ１６０に供給することができる。代替的に、マイクロコントローラ１６０が、臨界圧力を示すデジタル入力を必要とする場合には、図５Ａ〜図６Ｂを参照して上記に解説した技術と同様に、比較器２５６において出力１１８を基準電圧Ｖｒｅｆと比較することができる。Ｖｒｅｆが適切に設定されると仮定すると、図５Ａ及び図５Ｂの手法と同様に、図９の比較器２５６は、臨界圧力Ｐｒｉｔを超えたか否かをマイクロコントローラ１６０に示すデジタル出力１２０を生成することになる。固有の基準電圧を各々が有する更に別の比較器２５６が設けられた場合は（便宜上示していない）、図６Ａ及び図６Ｂの手法と同様に、マイクロコントローラ１６０に、圧力範囲をデジタルで通知することができる。当然ながら、選択された手法に基づいて、歪みゲージ回路３６０の実際の実施において比較器２５６又はＡ−Ｄコンバータ２５５のいずれかを不要とすることができる。上述の場合のように、歪みゲージ回路３６０は例に過ぎず、歪み情報を提供することができる他の回路を使用することができる。
【００３５】
図１０は、外部充電器のケース上に印加される圧力に基づいて充電を制御するための一例示的工程を詳描する流れ図である。この例では、制御は、単一の臨界圧力値Ｐｃｒｉｔを超えたか否かに基づいており、従って、先に解説した図５Ａ及び図５Ｂに提供した例と同様である。臨界圧力判断を行う上で、先に開示した圧力センサベース又は歪みゲージベースの検出回路を使用することができる。
【００３６】
患者は、外部充電器をＩＰＧ１００の近くの自らの身体に当てて配置した後に（段階４００）、外部充電器のユーザインタフェースを用いて充電期間を開始することができる（段階４０５）。この時点で、外部充電器は、最大温度を比較的高い最大温度設定値Ｔｍａｘ１に設定することができ、従って、先に解説したように、この温度を維持するように生成充電場の発生を負荷循環させることができる。充電期間中には、マイクロコントローラ１６０は、外部充電器のケース１５内の圧力レベルを絶えずモニタして、圧力がいずれかの臨界圧力値を超過しているか否か、すなわち、Ｐｃｒｉｔ＝「１」であるか否かを判断する（段階４１０）。圧力レベルが過剰でない場合には、外部充電器は、正常としてＩＰＧ１００に電力を供給し続けることができ、ＩＰＧのバッテリ２６の飽和のような他の従来の要件の影響を受ける。それとは逆に、外部充電器のケース１５内の圧力レベルが臨界レベルを超過し、すなわち、Ｐｃｒｉｔ＝「１」である場合には、マイクロコントローラ１６０は、最大温度を新しくより低い設定値Ｔｍａｘ２に設定することができ、患者を不快にさせる可能性は低い（段階４１５）。
【００３７】
次に、マイクロコントローラ１６０は、外部充電器のケース１５内の圧力レベルが、所定の臨界時間ｔwarn、例えば、１５分よりも長い間にわたって臨界圧力値Ｐｃｒｉｔを超過したか否かを判断する（段階４２０）。超過していない場合には、外部充電器は、正常としてＩＰＧ１００に電力を供給し続けることができ、圧力が後に臨界レベルよりも下まで低下し、すなわち、Ｐｃｒｉｔ＝「０」である場合には、最大温度設定値をより高いＴｍａｘ１に再度設定し戻すことができる（段階４４５及び４０５）。ｔwarnを超えた場合には、マイクロコントローラ１６０は、外部充電器のユーザによる解釈に適するいずれかの視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックのような上述の方式のうちのいずれかでユーザに警告を出すことができる（段階４２５）。
【００３８】
警告の発行の後に、マイクロコントローラ１６０は、更に長い所定の時間ｔstop、例えば、３０分にわたって圧力が過剰であったか否かを評価することができる。過剰ではなかった場合には、外部充電器は、正常としてＩＰＧ１００に電力を供給し続けることができ、圧力が後に臨界レベルよりも下まで低下する場合には、最大温度設定値をより高いＴｍａｘ１に再度設定し戻すことができる（段階４４５及び４０５）。ケース１５内の圧力レベルがｔstopよりも長い間にわたって過剰であった場合には、マイクロコントローラ１６０は、充電期間中に、例えば、外部充電器の充電コイル１７を無効にすることによって無線電力送信を休止することができる（段階４３５）。Ｐｃｒｉｔがもはや設定されない、すなわち、Ｐｃｒｉｔ＝「０」となるのに十分な程度に外部充電器上の圧力が低下するまで、外部充電器は休止したままに留めることができる（段階４４０）。これが発生した状態で、充電器は、充電期間中に無線電力送信を再開することができ、Ｔｍａｘは、Ｔｍａｘ１に設定される（段階４０５）。
【００３９】
多くの場合に、外部充電器は、患者の背中又は臀部に当てて配置されるので、患者が、外部充電器から警告情報を受け取るのが困難である可能性がある。患者により確実な警告フィードバックを提供するために、外部充電器は、適切な通信リンクを通じて別の外部デバイス、例えば、リモートコントロール又は外部コントローラに警告情報を任意的に送信することができる（段階４２５を参照されたい）。次に、そのような付加的な外部デバイスは、あらゆる潜在的に危険な条件を患者に示すことができる。この種類の通信は、本出願人所有の２００９年６月２日出願の米国特許出願出願番号第１２／４７６，５２３号明細書（５２３出願）に開示されている。警告は、圧力検出回路によって報告された原圧力データ、又は圧力が臨界レベルを超えたこと、及び／又は超過の長さの簡単な指示を含むことができる。
【００４０】
開示する外部充電器２００は、通常はＩＰＧ１００内のバッテリ２６を充電又は再充電するのに使用されることになるように考えているが、外部充電器２００は、バッテリを欠くＩＰＧ又は他の埋め込み可能医療デバイスと併用することができる。この併用は、例えば、ＩＰＧが外部充電器２００から絶えず無線でエネルギを受信し、次に、このエネルギを整流して蓄積することなく使用するシステムにおいて発生する可能性がある。
【００４１】
本発明の開示の主な特徴は、外部充電器の発生熱を調整するためのケース上の印加圧力の使用であるが、印加圧力は、外部充電器を他のより一般的な方式で制御するのに使用することができることに注意すべきである。既に上述したように、感知される印加圧力は、充電を休止するか又は警報を出すのに使用することができるが、これらの特徴は、温度制御が問題ではない場合であっても有利である。例えば、高い印加圧力が存在する場合に、そのような圧力が患者を身体的に傷つけるか又は外部充電器を損傷する可能性があるという理由だけで、警告を出すか又は作動を休止することを保証することができる。
【００４２】
外部充電器の場合で解説したが、印加されるケース圧力の検出は、埋め込み可能医療システムにおける他の種類のデバイスを制御するのに使用することができることを理解すべきである。例えば、印加圧力は、上記に引用した５２３出願に開示されて使用されているように、埋め込み可能医療デバイスをプログラムするのに使用される命令を無線送信する外部コントローラを同様に制御するのに、又はこのデバイスからステータス情報を無線で読み取るのに使用することができる。
【００４３】
開示する本発明の適用において、超音波変換器、カーボンインク、及び／又はそのようなデバイスを使用する回路のような他の種類の圧力センサを使用することができる。本発明の開示は、「圧力」及び圧力の感知に対して言及するが、「圧力」は「力」を含むことを理解すべきである。「圧力」は、従って、「力」を含むように理解すべきである。
【００４４】
本発明の特定的な実施形態を図示して説明したが、以上の解説は、本発明をこれらの実施形態に限定するようには考えていないことを理解すべきである。当業者には、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変形及び修正を加えることができることは明らかであろう。すなわち、本発明は、特許請求の範囲によって定められる本発明の精神及び範囲に収まると考えられる代替物、修正、及び均等物を網羅するように意図している。
【符号の説明】
【００４５】
１３  接合部
１５ａ、１５ｂ  ケース部分
１７  充電コイル
７０  バッテリ
７２、７４  プリント回路基板
７５ａ、７５ｂ  伝達要素
７６  回路
２００  外部充電器
【図１Ａ】
0005389278.tif 000002
【図１Ｂ】
0005389278.tif 000003
【図２】
0005389278.tif 000004
【図３】
0005389278.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
0005389278.tif 000007
【図５Ｂ】
0005389278.tif 000008
【図６Ａ】
0005389278.tif 000009
【図６Ｂ】
0005389278.tif 000010
【図７Ａ】
0005389278.tif 000011
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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