(57)【要約】【課題】  回路を小型に出来る半導体回路及び該半導体回路を備える生体組織刺激装置を提供する。【解決手段】  半導体回路は、第１電源ラインと第１接地ラインを持つ第１回路の第１レベルの信号を，第２電源ラインと第２接地ラインを持つ第２回路の第２レベルの信号に変換するレベルシフト回路は、第１電源ラインに接続されて電流を出力する第１電流源と、第１レベルの信号に基づく導通と非導通の切り換えによって、第１電流源からの電流の出力の有無を切り換える高耐圧トランジスタと、電流を電圧に変換して前記第２レベルの信号を得る電流電圧変換手段と、電流電圧変換手段で変換される電圧が第２電源ラインの電圧以下となるように，高耐圧トランジスタを介して供給された電流を調整する第１低耐圧トランジスタからなるクランプ回路とを持つ。【選択図】      図１
2014104248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源ラインと第１接地ラインを持つ第１回路の第１レベルの信号を，第２電源ラインと第２接地ラインを持つ第２回路の第２レベルの信号に変換するレベルシフト回路を備える半導体回路であって、
前記レベルシフト回路は、
前記第１電源ラインに接続されて電流を出力する第１電流源と、
前記第１レベルの信号に基づく導通と非導通の切り換えによって、前記第１電流源からの電流の出力の有無を切り換える高耐圧トランジスタと、
前記電流を電圧に変換して前記第２レベルの信号を得る電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段で変換される電圧が前記第２電源ラインの電圧以下となるように，前記高耐圧トランジスタを介して供給された電流を調整する第１低耐圧トランジスタとを備えるクランプ回路と、
を備えることを特徴とする半導体回路。
【請求項２】
前記クランプ回路において、
前記第１低耐圧トランジスタは、前記高耐圧のトランジスタと同極性であって、
前記第１低耐圧トランジスタの第１ソースは前記高耐圧トランジスタのドレインに接続され，前記第１低耐圧トランジスタの第１ドレインは前記電流電圧変換手段に接続され、
前記第１低耐圧トランジスタの前記第１ドレインから出力された電流が前記電流電圧変換手段で電圧に変換される請求項１に記載の半導体回路。
【請求項３】
前記クランプ回路は、
前記第１低耐圧トランジスタと同極性の第２低耐圧トランジスタであって、
前記第１ソースと前記第２低耐圧トランジスタの第２ソースを接続し，前記第２低耐圧トランジスタの第２ドレインを前記第２接地ラインに接続することで、
前記第１電流源から供給される電流のうち前記第１低耐圧トランジスタへの流入量を超えた電流を流入させる前記第２低耐圧トランジスタと、を備える請求項２に記載の半導体回路。
【請求項４】
前記クランプ回路は、
前記第２接地ラインに接続される第２電流源と、
前記第１低耐圧トランジスタと同極性であって、第３ソースが前記第２電源ラインに接続され、第３ゲートならびに第３ドレインが共通に接続された第３低耐圧トランジスタと、
前記第２電源ラインより前記クランプ回路の電位を低くする電位下降手段であって，一端が前記第３低耐圧トランジスタの前記第３ゲートと第３ドレインの共通接続点に接続され，他端が前記第２電流源に接続される電位下降手段と、を備える請求項３に記載の半導体回路。
【請求項５】
前記第１回路と前記第２回路の接続と非接続を切り換えるスイッチ手段を備え、
前記レベルシフト回路は、前記スイッチ手段で前記第１回路と前記第２回路が接続されたときに，前記第１レベルの信号を前記第２レベルの信号に変換する請求項１〜４のいずれかに記載の半導体回路。
【請求項６】
前記第１接地ラインと前記第２接地ラインの電位は、前記スイッチ手段で前記第１回路と前記第２回路が接続されたときに等しくなる請求項１〜５のいずれかに記載の半導体回路。
【請求項７】
前記半導体回路は、
前記第１レベルの信号がオンの時に前記高耐圧トランジスタを導通させて前記電流を前記クランプ回路に流入させ、前記第１レベルの信号がオフの時に前記高耐圧トランジスタを非導通として，前記電流を前記クランプ回路に流入させない請求項１〜６のいずれかに記載の半導体回路。
【請求項８】
前記第１低耐圧トランジスタは、前記高耐圧トランジスタよりも小型である請求項１〜７に記載のいずれかの半導体回路。
【請求項９】
前記第２低耐圧トランジスタは前記高耐圧トランジスタよりも小型である請求項３〜７に記載のいずれかの半導体回路。
【請求項１０】
前記電流電圧変換手段は抵抗である請求項１〜９のいずれかに記載の半導体回路。
【請求項１１】
前記電位下降手段は抵抗である請求項４〜９のいずれかに記載の半導体回路。
【請求項１２】
前記第１電源ラインに交流電力を供給する交流電源と、
前記交流電力を直流電力に整流する整流回路を備え，前記第２電源ラインに直流電力を供給する直流電源と、
を備える請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体回路を備える生体組織刺激装置。
【請求項１３】
生体組織を電気刺激する複数の刺激電極と、
前記刺激電極から出力される刺激電流を制御するデマルチプレクサと、
前記信号に基づき前記デマルチプレクサの動作制御をする制御手段と、
を備える請求項１２に記載の生体組織刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路間で異なる電圧レベルの論理信号を伝達する半導体回路、及び該半導体回路を備える生体組織刺激装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路が持つ複数の回路が、異なる電圧レベルの論理信号で動作する場合、各回路間で論理信号を正しく伝達する為に、論理信号のレベルの違いを補償するレベルシフト回路が用いられる（特許文献１参照）。例えば、電極から出力された刺激電流で網膜を構成する細胞を電気刺激し視覚の再生を試みる視覚再生補助装置では、装置に電力を供給するための交流電源を持つ回路（第１回路）や、電極に刺激電流を供給するための回路（第２回路）など、異なる電圧レベルで信号が伝達される複数の回路が用意されている（特許文献２参照）。またこの種の生体組織刺激装置では、刺激電流を出力するときに、他の回路（第１回路等）で発生した不正電流が電極から出力されてしまうと生体内の電荷バランスを崩す原因となることから、刺激電流の出力時、第２回路に対して第１回路等の他の回路を電気的に切り離している。つまり、刺激電流の出力と、電力と制御信号の供給等の他の動作が、時分割で分離して行われることが好ましいとされている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７‐５３１４１７号公報
【特許文献２】特表２００５‐５１６７０５号公報
【特許文献２】特開２０１２‐１２０５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし回路が電気的に切り離されると、切り離された回路の電位がフローティングとなり変動しうる。切り離された回路の電位が上昇すると回路の破損につながる。一方、生体組織刺激装置のように、フローティングによる電位変動の程度を予測することが困難な装置では、図７の従来技術に示されるように、回路の電位変動に十分に耐え得る耐圧を確保するため、複数の大型の高耐圧トランジスタを用いてレベルシフト回路が構成されている。しかし生体組織刺激装置のように、装置（回路）が置かれるスペースが限られている場合、大型の高耐圧トランジスタの組み合わせで構成されたレベルシフト回路を用いることは、装置の小型化に不利になる課題がある。
【０００５】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、回路を小型に出来る半導体回路及び該半導体回路を備える生体組織刺激装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００７】
（１）  第１電源ラインと第１接地ラインを持つ第１回路の第１レベルの信号を，第２電源ラインと第２接地ラインを持つ第２回路の第２レベルの信号に変換するレベルシフト回路を備える半導体回路であって、前記レベルシフト回路は、前記第１電源ラインに接続されて電流を出力する第１電流源と、前記第１レベルの信号に基づく導通と非導通の切り換えによって、前記第１電流源からの電流の出力の有無を切り換える高耐圧トランジスタと、前記電流を電圧に変換して前記第２レベルの信号を得る電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換される電圧が前記第２電源ラインの電圧以下となるように，前記高耐圧トランジスタを介して供給された電流を調整する第１低耐圧トランジスタとを備えるクランプ回路と、を備えることを特徴とする半導体回路。
（２）  前記クランプ回路において、前記第１低耐圧トランジスタは、前記高耐圧のトランジスタと同極性であって、前記第１低耐圧トランジスタの第１ソースは前記高耐圧トランジスタのドレインに接続され，前記第１低耐圧トランジスタの第１ドレインは前記電流電圧変換手段に接続され、前記第１低耐圧トランジスタの前記第１ドレインから出力された電流が前記電流電圧変換手段で電圧に変換される（１）に記載の半導体回路。
（３）  前記クランプ回路は、前記第１低耐圧トランジスタと同極性の第２低耐圧トランジスタであって、前記第１ソースと前記第２低耐圧トランジスタの第２ソースを接続し，前記第２低耐圧トランジスタの第２ドレインを前記第２接地ラインに接続することで、前記第１電流源から供給される電流のうち前記第１低耐圧トランジスタへの流入量を超えた電流を流入させる前記第２低耐圧トランジスタと、を備える（２）に記載の半導体回路。
（４）  前記クランプ回路は、前記第２接地ラインに接続される第２電流源と、前記第１低耐圧トランジスタと同極性であって、第３ソースが前記第２電源ラインに接続され、第３ゲートならびに第３ドレインが共通に接続された第３低耐圧トランジスタと、前記第２電源ラインより前記クランプ回路の電位を低くする電位下降手段であって，一端が前記第３低耐圧トランジスタの前記第３ゲートと第３ドレインの共通接続点に接続され，他端が前記第２電流源に接続される電位下降手段と、を備える（３）に記載の半導体回路。
（５）  前記第１回路と前記第２回路の接続と非接続を切り換えるスイッチ手段を備え、前記レベルシフト回路は、前記スイッチ手段で前記第１回路と前記第２回路が接続されたときに，前記第１レベルの信号を前記第２レベルの信号に変換する（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体回路。
（６）  前記第１接地ラインと前記第２接地ラインの電位は、前記スイッチ手段で前記第１回路と前記第２回路が接続されたときに等しくなる（１）〜（５）のいずれかに記載の半導体回路。
（７）  前記半導体回路は、前記第１レベルの信号がオンの時に前記高耐圧トランジスタを導通させて前記電流を前記クランプ回路に流入させ、前記第１レベルの信号がオフの時に前記高耐圧トランジスタを非導通として，前記電流を前記クランプ回路に流入させない（１）〜（６）のいずれかに記載の半導体回路。
（８）  前記第１低耐圧トランジスタは、前記高耐圧トランジスタよりも小型である（１）〜（７）に記載のいずれかの半導体回路。
（９）  前記第２低耐圧トランジスタは前記高耐圧トランジスタよりも小型である（３）〜（７）に記載のいずれかの半導体回路。
（１０）  前記電流電圧変換手段は抵抗である（１）〜（９）のいずれかに記載の半導体回路。
（１１）  前記電位下降手段は抵抗である（４）〜（９）のいずれかに記載の半導体回路。
（１２）  前記第１電源ラインに交流電力を供給する交流電源と、前記交流電力を直流電力に整流する整流回路を備え，前記第２電源ラインに直流電力を供給する直流電源と、を備える（１）〜（１１）のいずれかに記載の半導体回路を備える生体組織刺激装置。
（１３）  生体組織を電気刺激する複数の刺激電極と、前記刺激電極から出力される刺激電流を制御するデマルチプレクサと、前記信号に基づき前記デマルチプレクサの動作制御をする制御手段と、を備える（１２）に記載の生体組織刺激装置。
【発明の効果】
【０００８】
回路を小型に出来る半導体回路及び該半導体回路を備える生体組織刺激装置を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の半導体回路及び該半導体回路を備える生体組織刺激装置を図面に基づき説明する。なお以下では生体組織刺激装置として視覚再生補助装置を例に挙げて説明する。図１は視覚再生補助装置の外観図である。図２は視覚再生補助装置の体内装置の説明図であり、図２（ａ）は体内装置２０の外観図、図２（ｂ）は刺激ユニット１００の断面図である。
【００１０】
視覚再生補助装置１は、外界を撮影する体外装置１０と、網膜を構成する細胞に電気刺激を与え視覚の再生を促す体内装置２０からなる。体外装置１０は、患者が掛ける眼鏡１１と、眼鏡１１に取り付けられるＣＣＤカメラ等からなる撮影装置１２と、外部デバイス１３、送信手段１４等で構成される。外部デバイス１３は、ＣＰＵ等の演算処理回路を持つデータ変調手段１３ａ、視覚再生補助装置１（体外装置１０及び体内装置２０）に電力供給をするバッテリー１３ｂを備える。データ変調手段１３ａは、撮影装置１２で撮影した被写体像を画像処理して、視覚再生のための制御信号を生成する。またデータ変調手段１３ａは、振幅変調等によって、制御信号を電力に重畳して電磁波を生成する。電磁波は送信手段１４の１次コイルで体内装置２０側に伝送（無線送信）される。送信手段１４の中心には体内装置２０の受信部３１との位置を固定するための磁石（図示を略す）がある。
【００１１】
体内装置２０は、体外装置１０から送信された電磁波を受信する受信ユニット３０と、網膜を構成する細胞を電気刺激する刺激ユニット１００を持つ。受信ユニット３０は、受信部３１、制御部３２、対向電極３４を持つ。受信部３１と制御部３２は基板３３に組み込まれる。受信部３１は体外装置１０からの電磁波を受信する２次コイルを持つ。制御部３２は、受信部３１で受信された電磁波から、制御信号と電力を抽出する。抽出された電力は刺激ユニット１００を駆動する電源Ｖａｃと、電極１０１に電流を供給する電流源Ｉａｃに用いられる。つまり受信ユニット３０は、刺激ユニット１００及び体内装置２０全体に電力供給をする電力供給ユニットになる。対向電極３４は網膜を介して各電極１０１に対向する位置に置かれる。なお受信ユニット３０にも送信手段１４との位置固定用の磁石が設けられる。
【００１２】
刺激ユニット１００は、複数の電極１０１、眼球に沿って配置される基板１０３、刺激電流を出力する電極１０１を指定する刺激制御部１１０を持つ。電極１０１と刺激制御部１１０は基板１０３に組み込まれる。
【００１３】
電極１０１は生体適合性が高い導体で形成される。例えば金や白金等の貴金属で形成される。基板１０３は、眼球（層状の眼組織内）に設置されるため、眼球の形状に沿って、層間（層内）に長期埋植されても患者の負担が少ないことが好ましい。例えば基板１０３は、生体適合性が高く、所要厚で湾曲可能な材料で長板状に加工される。基板内部に配線される複数のリード線１０３ａは、各電極１０１と刺激制御部１１０を電気的に接続する。
【００１４】
刺激制御部１１０は、制御部３２から送信された電極指定信号等に基づき、双極性パルスを各電極１０１に振り分けるデマルチプレクサ１２０を持つ（図３参照）。デマルチプレクサ１２０は複数の回路が実装された周知のモノリシックＩＣ（集積回路）である。モノリシックＩＣは所要の許容電圧範囲内で駆動されることが安定動作の為に必要となる。デマルチプレクサ１２０の構成及び動作制御の詳細な説明は後述する。
【００１５】
刺激制御部１１０は、蓋部材１０５と設置台１０６でハーメチックシール（密封）され、設置台１０６を介して基板１０３上に実装される。刺激制御部１１０は、半導体基板上に集積回路を機能させるパターン配線が形成された面が設置台１０６に接合される。設置台１０６は、絶縁性、気密性及び生体適合性を持つ素材で形成される。例えば設置台１０６は、セラミックスで平板状に形作られる。また設置台１０６には、刺激制御部１１０が持つパターン配線の端子部分と電気的に接続するための配線が、設置台１０６を貫通するように形成されている。蓋部材１０５は、生体適合性と、高気密性を持つ金属等の素材で形成され、刺激制御部１１０が収まる空間を持つ。なお蓋部材１０５と設置台１０６は、刺激制御部１１０を密封するために、設置台１０６の接合箇所にメタライズ処理で金属層を形成して、蓋部材１０５と設置台１０６の金属同士を接合する。
【００１６】
受信ユニット３０と刺激ユニット１００はリード５１で電気的に接続される。リード５１は絶縁性と生体適合性を持つ樹脂の内側に複数の導線５０を内包する。樹脂にはシリコーン、ポリイミド、パリレン等が用いられる。またリード５１内の導線５０も生体適合性が高いものが使用されることが好ましく、白金、金等が材料に用いられる。
【００１７】
リード５１に内包された複数の導線５０は、刺激ユニット１００に電力を供給するために電源Ｖａｃに接続される導線（電力線）５０ａと、電極１０１に双極性パルス（電流）を供給するために電流源Ｉａｃに接続される導線５０ｂを持つ。
【００１８】
次に体内装置２０の回路構成について説明する。図３は体内装置２０の制御回路の説明図である。体内装置２０は刺激ユニット１００に電力と制御信号を供給する電力供給回路１００ａと、刺激ユニット１００の電極１０１から出力させる刺激電流を供給する刺激電流供給回路１００ｂを持つ。電力供給回路１００ａは、電源Ｖａｃと、体内装置２０に制御信号を供給する信号源Ｐと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、整流回路１１１と、復調回路（デコーダ）１１２と、電位調整回路１１３を持つ。なお電源Ｖａｃ、信号源Ｐ、コンデンサＣ１，Ｃ２は受信ユニット３０側に設けられており、整流回路１１１、デコーダ１１２、電位調整回路１１３は刺激ユニット１００側に設けられている。電源Ｖａｃの出力端にはコンデンサＣ１，Ｃ２が接続され、各コンデンサＣ１，Ｃ２は導線５０ａを介して整流回路１１１に接続される。また整流回路１１１から出力される直流電力は、電源ラインＶ２及び接地ラインＶＧ２を介してデコーダ１１２に供給される。デコーダ１１２からの出力は電源ラインＶ３及び接地ラインＶＧ３を介してデマルチプレクサ１２０側に供給される。なお電源ラインＶ２とＶ３は後述するスイッチＳＷ４（図５参照）によって接続の有無が切り換えられる。接地ラインＶＧ２とＶＧ３は後述するスイッチＳＷ５（図５参照）によって接続の有無が切り換えられる。なおスイッチＳＷ４，ＳＷ５が共に接続されているとき、電源ラインＶ２とＶ３の電位、接地ラインＶＧ２とＶＧ３の電位は同電位となる。一方、スイッチＳＷ４，ＳＷ５が非接続のとき，電源ラインＶ２とＶ３、接地ラインＶＧ２とＶＧ３は異なる電位になり得る。なお以降の説明では、スイッチＳＷ４，ＳＷ５を介して入力側の回路を第１回路１１２ａ、出力側の回路を第２回路１１２ｂとして説明する（図５参照）。なお図示は省略するが、電源ラインＶ３の電位を増幅するための増幅器が、デコーダ１１２とデマルチプレクサ１２０との間に設けられていても良い。
【００１９】
導線（信号線）５０ｃは、導線５０ａに重畳されている制御信号（二進数）をデコーダ１１２へ導く。デコーダ１１２は、信号線５０ｃから制御信号を抽出する。またデコーダ１１２は内部にレベルシフト回路２００を持ち、抽出された制御信号のレベルを、第１回路１１２ａ側の第１レベルから、第２回路１１２ｂ側の第２レベルにシフトさせる。本実施形態のレベルシフト回路２００の詳細な説明は後述する。なおレベルシフト回路２００で第２レベルにシフトされ、デコーダ１１２から出力された制御信号は、導線（信号線）５０ｄを介してデマルチプレクサ１２０、電位調整回路１１３等に供給される。
【００２０】
電源Ｖａｃは、電力に制御信号が重畳された変調波を出力する。コンデンサＣ１，Ｃ２は変調波に含まれる直流成分をカットする。整流回路１１１は交流電力を直流電力に整流する。整流回路１１１にはダイオード等の周知の非線形素子が使用される。
【００２１】
刺激電流供給回路１００ｂは、刺激電流を供給する電流源Ｉａｃと、電流源Ｉａｃの各出力端に接続されるコンデンサＣ３，Ｃ４と、各コンデンサＣ３，Ｃ４に接続される導線５０ｂと、デマルチプレクサ１２０を介して導線５０ｂと接続される電極１０１を備える。なお電流源ＩａｃとコンデンサＣ３，Ｃ４は受信ユニット３０側に設けられ、電極１０１は刺激ユニット１００側に設けられる。
【００２２】
電流源Ｉａｃからは正負に極性を持つ刺激電流が出力される。コンデンサＣ３，Ｃ４は刺激電流に含まれる直流成分をカットする。刺激制御部１１０側に入力された刺激電流は、デマルチプレクサ１２０に入力される。デマルチプレクサ１２０は、複数の入力端子１２１と出力端子１２２を持つ。一対の入力端子１２１と出力端子１２２の導通状態と非導通状態の切り換えによって、刺激電流が出力される電極１０１が指定される。なお刺激電流は正負の両方に極性を持つ双極性パルスとする。なお図３では入力端子１２１ａと出力端子１２２ａが電気的に接続された例が示されている。
【００２３】
図４において、デマルチプレクサ１２０は、Ｐ型半導体基板１３０の所要領域に形成されるＮチャネルトランジスタ領域（ＮＭＯＳ領域）１３０ａと、Ｐチャネルトランジスタ領域（ＰＭＯＳ領域）１３０ｂの組み合わせを複数個持つ。一対のＮＭＯＳ領域１３０ａとＰＭＯＳ領域１３０ｂのＯＮとＯＦＦの切り換えによって、対応する電極１０１からの刺激電流の出力の有無が切り換えられる。
【００２４】
ＮＭＯＳ領域１３０ａは、半導体基板１３０の表面の所要領域に形成されるＮ型不純物拡散領域（ソースＳ）１３１と、Ｎ型不純物拡散領域（ドレインＤ）１３２と、Ｎ型不純物拡散領域１３１、１３２の間のＰ型半導体基板１３０表面上に絶縁膜（図示を略す）を介在させて形成されるゲート電極１３３を備える。またＮＭＯＳ領域１３０ａには、Ｐ型半導体基板１３０に電気的接続を与える為のＰ型不純物拡散領域１３８が設けられる。
【００２５】
ＰＭＯＳ領域１３０ｂは、Ｐ型半導体基板１３０の表面に形成されたＮ型ウェル１３４内に形成される。ＰＭＯＳ領域１３０ｂは、Ｎ型ウェル１３４表面に形成されたＰ型不純物拡散領域（ソースＳ）１３５と、Ｐ型不純物拡散領域（ドレインＤ）１３６と、Ｐ型不純物拡散領域１３５、１３６の間のＮ型ウェル１３４表面上に絶縁膜（図示を略す）を介在させて形成されるゲート電極１３７から形成される。またＰＭＯＳ領域１３０ｂのＮ型ウェル１３４内には電気的接続を与えるＮ型不純物拡散領域１３９が設けられる。
【００２６】
Ｎ型不純物拡散領域１３９は電源ラインＶｃｃに接続され、Ｐ型不純物拡散領域１３８は基準電位ＶＧＮＤに接続される。これにより基板１３０と、Ｎ型ウェル１３４間に逆バイアスが与えられる。Ｐ型不純物拡散領域（ソースＳ）１３５とＮ型不純物拡散領域（ソースＳ）１３１は入力端子１２１ａに接続される。Ｎ型不純物拡散領域（ドレインＤ）１３２とＰ型不純物拡散領域１３６は出力端子１２２ａに接続される。ゲート電極１３３、１３７は、図示を略す制御回路を介してデコーダ１１２の出力端に接続される。なおゲート電極１３３とゲート電極１３７の間には、電位を反転させる周知の反転素子１１５が設けられる。
【００２７】
以上の構成により、基板１３０とＮ型ウェル１３４が逆バイアスされた状態で、デコーダ１１２からＨｉｇｈレベルの信号が入力されると、ＮＭＯＳ領域１３０ａのゲート（Ｇ）１３３にスレッシュホールドよりも高い電位が加えられる。これによりＮＭＯＳ領域１３０ａのソース（Ｓ）１３１とドレイン（Ｄ）１３２間にＮチャネルＮｃｈが形成され、電流が導通可能になる。一方、ＰＭＯＳ領域１３０ｂのゲート（Ｇ）１３７には、反転素子１１５を介してスレッシュホールドよりも低い電位が加えられる。これによりソース（Ｓ）１３５とドレイン（Ｄ）１３６間にＰチャネルＰｃｈが形成され、電流が導通可能になる。
【００２８】
一方、デコーダ１１２からＬｏｗレベルの信号が入力されると、ＮＭＯＳ領域１３０ａのゲート（Ｇ）１３３にスレッシュホールドよりも低い電位が加えられ、ＮＭＯＳ領域１３０ａのソース（Ｓ）１３１とドレイン（Ｄ）１３２間が開放される。また反転素子１１５を介して、ＰＭＯＳ領域１３０ｂのゲート（Ｇ）１３７にスレッシュホールドよりも高い電位が加えられ、ＰＭＯＳ領域１３０ｂのソース（Ｓ）１３５とドレイン（Ｄ）１３６間が開放される。以上のようにして、一対のＰＭＯＳ領域１３０ｂとＮＭＯＳ領域１３０ａが導通もしくは開放の状態になると、デマルチプレクサ１２０の選択された出力端子１２２を介して、対応する電極１０１から刺激電流（双極性パルス）が出力される。
【００２９】
ところでＰＭＯＳ領域１３０ｂのソース（Ｓ）１３５とドレイン（Ｄ）１３６との間、ＮＭＯＳ領域１３０ａのソース（Ｓ）１３１とドレイン（Ｄ）１３２との間には、電流の極性にかかわらず内部抵抗が存在し，デマルチプレクサ１２０内では内部抵抗による電圧降下が生じる。一方、同一の基板１３０にＮＭＯＳ領域１３０ａとＰＭＯＳ領域１３０ｂの両方が形成されていると、各Ｐ領域と各Ｎ領域の間に寄生ダイオードが形成される。例えば、Ｐ型の基板１３０とＮ型のソース１３１又はドレイン１３２間に寄生ダイオードＤ１が形成される。Ｎ型ウェル１３４とP型のソース１３５又はドレイン１３６の間に寄生ダイオードＤ２が形成される。これらの寄生ダイオードＤ１，Ｄ２は、デマルチプレクサ１２０が、基準電位ＶＧＮＤと電源ラインＶｃｃの間の許容電圧範囲内で駆動されている状態では、逆バイアス状態が保たれる。
【００３０】
しかし交流電流が供給されるリード５１を介して、受信ユニット３０と刺激ユニット１００の電位（直流電位）が独立している場合には、生体内の受信ユニット３０の電位変動の影響で、デマルチプレクサ１２０（入力端子１２１と出力端子１２２）の電位が変動する場合がある。電位が高くなる（低くなる）と、内部抵抗で生じる電圧降下で、デマルチプレクサ１２０の電位が基準電位（接地ライン）以下、又は電源ラインＶｃｃの電位以上となり、通常は逆バイアスされるべき寄生ダイオード等が、順バイアスされてしまうおそれがある。寄生ダイオード等が順バイアスされると、意図しない不正電流Ｉｄが発生し、電極１０１から出力された不正電流Ｉｄが双極性パルスの電荷バランスを崩す原因となる。
【００３１】
そこで電位調節回路１１３によって、デマルチプレクサ１２０の電位が電源電位Ｖｃｃと基準電位ＶＧＮＤとの間に収められるようにする。電位調節回路１１３は、入力端子１２１と電源ラインＶｃｃを接続するスイッチＳＷ１と、入力端子１２１と基準電位ＶＧＮＤとを接続するスイッチＳＷ２を持つ。
【００３２】
電位調節回路１１３に、デコーダ１１２からの電位信号が入力されると、刺激ユニット１００側で、電流源Ｉａｃから出力される双極性パルスの電流の向きが認識される。刺激制御部１１０は、電位調節回路１１３のスイッチＳＷ１とＳＷ２を、双極性パルスの電流の向きに応じて切り換える。
【００３３】
例えば、図３の電流源Ｉａｃから、アノーディックの電流Ｉが出力されると、デマルチプレクサ１２０の内部抵抗による電圧降下の影響で、ＮＭＯＳ領域１３０ａのドレイン（Ｄ）１３２の電位が基準電位ＶＧＮＤよりも下がり、寄生ダイオードＤ１が順バイアスされるおそれがある。この場合、電位調節回路１１３の電源ラインＶｃｃに接続されるスイッチＳＷ１がＯＮにされ、基準電位ＶＧＮＤに接続されるスイッチＳＷ２がＯＦＦにされる。これによりデマルチプレクサ１２０の電位が上昇する（持ち上げられる）。これにより内部抵抗Ｒによる電圧降下の影響で、出力端子１２２ａの電位が下がっても、基準電位ＶＧＮＤ以下に下がる可能性はほとんどないので、ダイオードＤ１の逆バイアス状態が保たれる。
【００３４】
一方、電流源Ｉａｃから出力される電流Ｉの極性が反転され、カソーディックとなると、ＰＭＯＳ領域１３０ｂのドレイン１３６の電位が、電源ラインＶｃｃの電位よりも上昇して、寄生ダイオードＤ２が順バイアスされるおそれがある。このとき、電位調節回路１１３のスイッチＳＷ１がＯＦＦされ、スイッチＳＷ２がＯＮにされる。これにより出力端子１２２ａの電位が上昇しても、デマルチプレクサ１２０の電位が電源ラインＶｃｃの電圧を超える可能性は低くなるので、ダイオードＤ２の逆バイアス状態が保たれる。
【００３５】
以上のように、双極性パルスの刺激電流の向きに応じて、電位調節回路１１３のスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２のＯＮとＯＦＦを交互に切り換えることで、デマルチプレクサ１２０の電位を許容電圧範囲内に抑えられる。そして寄生ダイオードが順バイアスされないことで、不正電流Ｉｄの発生が抑えられ、電極１０１から出力される双極性パルスの電荷バランスが保たれる。
【００３６】
次にレベルシフト回路について説明する。図５はレベルシフト回路２００の説明図である。レベルシフト回路２００は、スイッチＳＷ４，ＳＷ５を介して接続される第１回路１１２ａと、第２回路１１２ｂとの間で、制御信号（論理信号）を正しく伝達させるため、第１回路１１２ａの制御信号の第１レベルを、第２回路１１２ｂの制御信号の第２レベルにシフト（変換）する回路である。
【００３７】
レベルシフト回路２００は、入力端子２０１、出力端子２０２、インバータ２０３、２０４、定電流源２０５，高耐圧トランジスタ２１０、抵抗２０７、クランプ回路２００ａを持つ。クランプ回路２００ａは、定電流源２０６、抵抗２０８、低耐圧トランジスタ２１１、２１２、２１３を持つ。
【００３８】
入力端子２０１には、信号線５０ｃから抽出された制御信号が入力される。入力端子２０１の信号はインバータ２０３に入力される。インバータ２０３の出力は高耐圧トランジスタ２１０のゲート（Ｇ）に入力される。高耐圧トランジスタ２１０のソース（Ｓ）は定電流源２０５に接続される。定電流源２０５の他端（入力）は電源ラインＶ２に接続される。高耐圧トランジスタ２１０のドレイン（Ｄ）はクランプ回路２００ａの低耐圧トランジスタ２１２（第１低耐圧トランジスタ）のソース（Ｓ）に接続される（接点ｐ１）。
【００３９】
以上の構成により高耐圧トランジスタ２１０は、ゲート（G）に入力された制御信号によってＯＮ（導通）とＯＦＦ（非導通）が切り換えられる。つまり入力端子２０１にＨｉｇｈレベルの信号が入力されると高耐圧トランジスタ２１０が導通され，定電流源２０５からの電流Ｉがクランプ回路２００ａ側に供給される。一方、入力端子２０１にＬｏｗレベルの信号が入力されると高耐圧トランジスタ２１０が非導通となり、定電流源２０５からの電流Ｉはクランプ回路２００ａに供給されない。
【００４０】
図６にクランプ回路の２００ａの説明図（拡大図）を示す。クランプ回路２００ａ側は、第３低耐圧トランジスタ２１１の第３ゲート（Ｇ）と第３ドレイン（Ｄ）は抵抗２０８に接続される。第３低耐圧トランジスタ２１１のソース（Ｓ）は、電源ラインＶ３に接続される。抵抗２０８の他端は定電流源２０６（出力）に接続される（接点ｐ２）。なお定電流源２０６の他端（入力）は、接地ラインＶＧ３に接続される。以上の構成により、第３低耐圧トランジスタ２１１は，定電流源２０６からの電流で所定の電圧降下（Ｖｇｓ２１１）を生じる。抵抗２０８は、定電流源２０６からの電流で所定の電圧降下（Ｖｒ２０８）を生じる。これらにより、接点ｐ２の電位は、Vｐ２＝Ｖ３−Vｇｓ２１１−Ｖｒ２０８にバイアスされる。
【００４１】
第１低耐圧トランジスタ２１２のゲート（Ｇ）は、定電流源２０６と抵抗２０８（Ｒ５）の間の接点ｐ２に接続され、第１低耐圧トランジスタ２１２のソース（Ｓ）は接点ｐ１を介して高耐圧トランジスタ２１０のドレイン（Ｄ）に接続される。第１低耐圧トランジスタ２１２のドレイン（Ｄ）は、電圧変換手段である抵抗２０７（Ｒ４）に接続され、抵抗Ｒ４の他端は接地ラインＶＧ３に接続される（図５参照）。図５において、第１低耐圧トランジスタ２１２のドレイン（Ｄ）と抵抗２０７（Ｒ４）の間の接点ｐ３には、インバータ２０４が接続される。インバータ２０４の出力は出力端子２０２が接続される。
【００４２】
第１低耐圧トランジスタ２１２は、接点ｐ２にゲートがバイアスされているので、ゲート接地回路として働き、高耐圧トランジスタ２１０から電流Ｉが供給されると、第１低耐圧トランジスタ２１２を介して電流は抵抗２０７へと流れる。なお第１低耐圧トランジスタ２１２に流れる電流Ｉｄは、ゲートバイアス電位と抵抗２０７によって制限される。第２回路１１２ｂの電位Ｖ３，第１低耐圧トランジスタ２１２のゲート（Ｇ）−ソース（Ｓ）間電圧Ｖｇｓ２１２、抵抗２０７で生じる電圧降下Ｖｒとしたときに、式（１）で決定される電流Ｉｄが第１低耐圧スイッチング素子２１２に流れる電流の最大値となる。
【００４３】
【数１】
2014104248.tif 000003
・・・（１）
ここで、第１低耐圧トランジスタ２１２を流れる電流Ｉｄ、第３低耐圧トランジスタ２１１に流れる電流（Ｉ３）による各トランジスタの電流密度を同程度とすると、式（１）の電圧降下Ｖｇｓ２１１と電圧降下Ｖｇｓ２１２は同程度になり、第１低耐圧トランジスタ２１２に電流Ｉｄが流れた時の接点ｐ１の最大電圧（クランプ電圧）は、Ｖ３−Ｖｒ２０８となる。これによって、第１回路１１２ａの電源電位Ｖ２よりも第２回路１１２ｂの電源電位Ｖ３の方が低い時でも、Ｖ２＞Ｖ３−Ｖｒ２０８の範囲で、高耐圧トランジスタ２１０からの電流Iを第１低耐圧トランジスタ２１１に流すことができ、信号を伝送することができるようになる。
【００４４】
第２低耐圧トランジスタ２１３は、第２ゲート（Ｇ）が定電流源２０６（接点ｐ２）に接続され、第２ソース（Ｓ）が高耐圧トランジスタ２１０のドレイン（Ｄ）（接点ｐ１）に接続される。第２低耐圧トランジスタ２１３の第２ドレイン（Ｄ）は、接地ラインＶＧ３に接続される。なお第２低耐圧トランジスタ２１３は、第１低耐圧トランジスタ２１２と同極性で、低耐圧トランジスタ２１２、２１３のソース共通でゲート（Ｇ）接地回路を構成している。第２低耐圧トランジスタ２１３は、高耐圧トランジスタ２１０から供給される電流Ｉのうち、第１低耐圧トランジスタ２１２に流れる電流を差し引いた電流が流れる（分流される）。
【００４５】
以上のような回路構成によって、高耐圧トランジスタ２１０は、インバータ２０３を介してゲート（Ｇ）にＬｏｗレベルの信号が入力されたときに導通状態（ＯＮ）となり、ゲート（Ｇ）にＨｉｇｈレベルの信号が入力されたときに非導通状態（ＯＦＦ）となる。なお入力信号は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５が閉じて第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂが電気的に接続され，電源ラインＶ２とＶ３、接地ラインＶＧ２とＶＧ３が同電位のときに入力される。スイッチＳＷ４とＳＷ５が接続されているとき，入力端子２０１にＨｉｇｈレベルの信号が入力されると、インバータ２０３で信号が反転され，高耐圧トランジスタ２１０のゲート（Ｇ）にＬｏｗレベルの信号が入力される。これにより高耐圧トランジスタ２１０は導通状態となり，定電流源２０５では所要の電流がソース（Ｓ）からドレイン（Ｄ）へと流れ出る。また、スイッチＳＷ４，ＳＷ５が閉じているとき、定電流源２０５から供給される電流で第１低耐圧トランジスタ２１２は導通状態となり、電流Ｉｄがソース（Ｓ）からドレイン（Ｄ）に流れ出る。そして抵抗２０７によって電流Ｉｄが電圧Ｖｒに変換されることで、第１回路１１２ａの制御信号の第１レベルが、第２回路１１２ｂの制御信号の第２レベルにレベルシフトされる。第２レベルにレベルシフトされた信号は、信号線５０ｄを介して各回路（デマルチプレクサ１２０等）に供給される。
【００４６】
一方、入力端子２０１にＬｏｗレベルの信号が入力されると、インバータ２０３で信号が反転されて、高耐圧トランジスタ２１０のゲート（Ｇ）にＨｉｇｈレベルの信号が入力される。これにより高耐圧トランジスタ２１０は非導通となり定電流源２０５からの電流は出力されない。以上のように制御信号のＯＮとＯＦＦによって、高耐圧トランジスタ２１０の導通と非導通が切り換えられて、電流の出力の有無が切り換えられる。そして抵抗２０７に生じる電圧降下で、レベルシフトされた制御信号が、信号線５０ｄを介して、第２回路１１２ｂ側へと伝達される。
【００４７】
ここで、第１回路１１２ａと第2回路１１２ｂの間を、スイッチＳＷ４とＳＷ５で切り離す理由について説明する。刺激ユニット１００からは、デマルチプレクサ１２０の状態を変化させるときに電力（電源）が供給されればよく、デマルチプレクサ１２０の状態が変化しない刺激電流の出力時には、電源供給を止めることができる。一方、図２に示すように、受信ユニット３０と刺激ユニット１００はフレキシブルなリード５１で電気的に接続される場合、フレキシブルなリード５１は、柔軟性を保つために樹脂で包埋されることが好ましく、長期間防水性能を保つことが難しい場合がある。その為、電力を供給する給電用の導線（電力線）５０ａは、生体へのリーク経路がある事を考慮する必要がある。生体への刺激電流は、生体の安全性を担保するために、バイフェージックな電流（双極性パルス）の電荷バランスを保つ必要があるが、本来の刺激電流を流す経路以外で生体へのリークが存在すると、電荷バランスを保てなくなる。そこで、導線５０ａに生体へのリーク経路があっても、刺激電流を流す系と電気的に分離するために、スイッチＳＷ４とＳＷ５を用いている。
【００４８】
ここでは第１回路１１２ａは、刺激ユニット１００への電源供給を受電する回路であり、給電に重畳されている信号を復調するデコーダ１１２等を含む。電源（電力）の受電時には、スイッチＳＷ４とＳＷ５を閉じ、デコーダ１１２出力を入力端子２０１から入力し、出力端子２０２へ伝送し、デマルチプレクサ１２０の状態をセットする。デマルチプレクサ１２０の状態のセットが完了すると、デマルチプレクサ２００によって、スイッチＳＷ４とＳＷ５が開かれる。これによって、導線５０ａを介する電源（電力）の供給が断たれても、第２回路１１２ｂ側に設置したコンデンサ（図示を略す）の充電電圧によって、デマルチプレクサ１２０の状態が保持されるようになる。そして導線５０ａに生体とのリークがあっても、刺激電流を出力する前に、スイッチＳＷ４とＳＷ５を開くことによって、本来の刺激電流を流す経路以外への電流の漏れを抑えることができ、電荷バランスを保つことが可能になる。
【００４９】
なおスイッチＳＷ４，ＳＷ５が開き，第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂが電気的に切り離されると、切り離された回路（ここでは第１回路１１２ａとする）の電源ラインＶ２と接地ラインＶＧ２の電位は、第２回路１１２ｂの電源ラインＶ３と接地ラインＶＧ３の電位と同電位ではなくなり、フローティングで変動が生じうる。
【００５０】
第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂが電気的に接続されているとき、各回路は共通の接地電位を持ち、電位変動は生じない。一方、回路（第１回路１１２ａ、第２回路１１２ｂ）が電気的に切り離されると、切り離された回路の接地電位がフローティング（変動）する。フローティングで回路の電位が上昇して、耐圧を越えると破損の原因となる。一方、生体組織の影響で、フローティングによる電位変動の程度を予測することは容易ではない。
【００５１】
そこで電圧変換（電圧基準）で信号伝送を行う従来技術では、フローティングによる電位変動に十分に耐え得る大型の高耐圧トランジスタを複数個用いて、第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂ間に十分な耐圧を持たせる必要があった。図７に従来技術のレベルシフト回路２５０の例を示す。なお図７において、図５のレベルシフト回路２００と同じ構成には同じ図番号を付して詳細な説明は省略する。図７のような従来技術のレベルシフト回路２５０では、電圧基準で信号伝送を行うためにトランジスタ２５１〜２５９が使用され、電位変動の影響を受ける複数箇所のトランジスタ２５１〜２５６を、高耐圧トランジスタＨＴＲ１〜ＨＴＲ７とする必要があった。しかし高耐圧トランジスタのサイズは大きく、装置の小型化に不利である。一方、本実施形態では、電流伝送にて情報（信号線５０ｃで抽出される制御信号）を伝達する。その為、スイッチＳＷ４、ＳＷ５がＯＦＦとされたときにフローティングによる電位変動の影響を受けるのは、入力端子２０１側にある高耐圧トランジスタ２１０のみとなる。その為、本実施形態では、高耐圧トランジスタ２１０以外のトランジスタを小型の低耐圧トランジスタで構成できる。例えば、高耐圧トランジスタのサイズは１５×２０μｍ程度であるのに対し、低耐圧トランジスタのサイズは３×１０μｍ程度である。このように小型のトランジスタを用いてレベルシフト回路を構成することで、従来技術に比べて回路全体を小型にできる。
【００５２】
また、刺激電流を出力している間は、デマルチプレクサ１２０の状態は変化させないので、電源受電が不要となり、消費電力を下げるために電源供給を停止する。次にデマルチプレクサ１２０の状態を変化させる時に電源供給を再開するが、スイッチＳＷ４とＳＷ５を再び接続した際、電源ラインＶ２と電源ラインＶ３の電位が同じになるのに無視できない時間を要する場合がある。その時間内であっても、Ｖ２＞Ｖ３−Ｖｒ２０８の範囲であれば、信号伝達が可能であり、デマルチプレクサ１２０の誤設定を防ぐことができる。
【００５３】
なお図３では、説明の簡略化の為に信号線５０ｄを一本のみ示しているが、実際には、制御する対象の数（例えば電極数１０１等）に応じて、複数本の信号線５０ｄが用意される。つまり各信号線５０ｄに対して、本実施形態のレベルシフト回路２００が用いられることで、制御する対象の数が増えるほど、本発明による改善の効果は大きくなることが期待される。
【００５４】
次に以上の構成を備える生体組織刺激装置（生体組織刺激装置）の動作を説明する。撮影装置１２で撮影された画像データは、データ変調手段１３ａで制御信号に変換されると共に、データ変調手段１３ａの変調で、バッテリー１３ａから供給される電力に重畳されて、送信手段１４を介して体内装置２０側に送信される。体内装置２０では、制御部３２が、受信された電磁波から電力と制御信号を復調する。電力は刺激ユニット１００を駆動させる交流電力を供給する電源Ｖ１と、電極１０１から双極性パルス（電流）を出力させる電流源Ｉ１に用いられる。制御部３２は制御信号から電極指定信号、電位調節信号等を抽出し、信号源Ｐから出力させる。信号源Ｐから出力された制御信号は、電源Ｖ１から供給された電力に重畳される。
【００５５】
刺激ユニット１００の整流回路１１１は、受信ユニット３０から送信された交流電圧を直流電圧に整流する。電位調整回路１１２は、交流電力に重畳された制御信号（電位調節信号）から双極性パルスの電流の極性を検出し、双極性パルスの電流の極性に応じて、スイッチ部１１３が持つスイッチＳＷ１とＳＷ２のＯＮとＯＦＦとを制御する。例えば、電流が電極１０１から流れ出るアノーディックの場合、電位調整回路１１２は、スイッチＳＷ１をＯＮとし、スイッチＳＷ２をＯＦＦとする。アノーディックの場合に、デマルチプレクサ１２０の電位を予め引き上げておくことで、内部抵抗Ｒによる電圧降下が生じたとしても、出力端子１２２の電位が接地電位ＶＧ１以下にならないようにできる。一方、電流が電極１０１から流入されるカソーディックの場合、電位調整回路１１２は、スイッチＳＷ１をＯＦＦとし、スイッチＳＷ２をＯＮとする。電流が電極１０１から流入される方向に流れるときに、デマルチプレクサ１２０の電位を予め引き下げておくことで、内部抵抗Ｒによる電圧降下が生じたとしても、入力端子１２１の電位が電源電位Ｖｃｃを越えないようにできる。以上のようにして、デマルチプレクサ１２０が許容電圧範囲で駆動されることで、寄生ダイオード等が順バイアスされ、流れ出た不正電流Ｉｄで双極性パルスの電荷バランスが崩れることが防止される。
【００５６】
なお上記の構成において、信号源Ｐから複数の制御信号が同時に送信される場合には、制御手段１１２は、電位調節信号の処理を優先して行うようにする。このようにすると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＮとＯＦＦとが切り換えによって、電位が調節された状態で、双極性パルスの出力が安定して行なわれる。
【００５７】
また上記では、スイッチ部１１３を用いて、デマルチプレクサ１２０（入力端子１２１）の電位が、電源側と接地側とに切り換え接続することで、デマルチプレクサ１２０の電位を調節している。これ以外にも、刺激電流の電流の設定値に応じて、スイッチ部１１３が切り換えられることで、デマルチプレクサ１２０（入力端子１２１）の電位が調節されても良い。この場合、電流値に応じて、デマルチプレクサ１２０（入力端子１２１）の電位が可変抵抗等によってリニアに調節されても良い。
【００５８】
またデマルチプレクサ１２０に流れる電流の測定値に基づいて、入力端子１２１の電位が調節されても良い。この場合には、検出部１１２ａは、デマルチプレクサ１２０に流れる電流値を検出する。なおこの場合の検出部１１２ａは抵抗等が利用され、抵抗で生じた電圧降下で電流値が検出されるようになる。そして検出部１１２ａによる電流値の検出結果に基づき、電位調節部１１２ｂがスイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＮとＯＦＦを制御する。この時、上述と同様に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２と入力端子１２１との間に可変抵抗等を設けて、デマルチプレクサ１２０の電位がリニアに調節されるようにしてもよい。
【００５９】
なお上記では正負に極性を持つ双極性パルスを電極から出力させる例を示した。これ以外にも、１度の電気刺激で電極から正（負）方向の電流を出力させた後、２回目の電気刺激で電極から反対極性の負（正）方向の電流を出力させても良い。更には、電極から正負一方向のみの電流が出力される場合にも、上記の構成によってスイッチ部のＯＮとＯＦＦとが切り換えられることで、デマルチプレクサ１２０の電位を許容電圧範囲に収めることができ、安定動作を維持できるようになる。
【００６０】
次に、レベルシフト回路２００の動作を説明する。例えばデマルチプレクサ１２０の状態が切り換えられるとき、スイッチＳＷ４，ＳＷ５がＯＮとなり、デコーダ１１２を介して第１回路１１２ａ側と、第２回路１１２ｂ側が接続される。なお第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂが接続されると各回路は同電位となる。この時、入力端子２０１に入力されたＬｏｗレベルの信号は、インバータ２０３で反転されてＨｉｇｈレベルの信号となる。Ｈｉｇｈレベルの信号が高耐圧トランジスタ２１０に加わると、高耐圧トランジスタ２１０がＯＦＦとなり、電流Ｉが流れ出ない。一方、入力端子２０１に入力されたＨｉｇｈレベルの信号は、インバータ２０３により反転されてＬｏｗレベルの信号となる。Ｌｏｗレベルの信号が高耐圧トランジスタ２１０に加わると、高耐圧トランジスタ２１０がＯＮとなり、定電流源２０５の電流が高耐圧トランジスタ２１０のソース（Ｓ）‐ドレイン（Ｄ）間を介して、クランプ回路２００ａ側に流れ出る。なお低耐圧トランジスタ２１１〜２１３はベース接地によるクランプ回路を構成し、高耐圧トランジスタ２１０から流れ出た電流Ｉは、低耐圧トランジスタ２１２のドレイン（Ｄ）−ソース（Ｓ）間を経由して抵抗２０７に入力される。一方、抵抗２０７（Ｒ４）で所定の電圧降下（Ｖｒ）が生じることで、インバータ２０４へ信号を伝達する。インバータ２０４に供給された信号は、出力端子２０２、信号線５０ｄを介してデマルチプレクサ１２０、スイッチ部１１３に伝達され、制御信号に基づき状態が変化される。そして指定された電極１０１から刺激電流が出力される。
【００６１】
一方、スイッチＳＷ４，ＳＷ５がＯＦＦとなり、第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂが電気的に切り離されると、第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂの電位が変わる場合があり、電位が上昇することで回路の破損の原因となる。しかし以上のような構成のレベルシフト回路２００で耐圧が確保されることで、各回路は安定して動作される。またレベルシフト回路２００を小型の素子で構成することで、半導体回路全体がより小型になる。
【００６２】
なお上記ではデコーダ１１２を介して接続される第１回路１１２ａと第２回路１１２ｂに設けられたレベルシフト回路を例に挙げて説明した。これ以外にも回路間で異なる電圧レベルの論理信号を伝達する際に、本実施形態のレベルシフト回路が用いられることで、必要な耐圧を確保しつつ回路構成をより小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】視覚再生補助装置の外観図である。
【図２】視覚再生補助装置の体内装置の説明図である。
【図３】体内装置の制御回路の説明図である。
【図４】デマルチプレクサの説明図である。
【図５】レベルシフト回路の説明図である。
【図６】クランプ回路の拡大図である。
【図７】従来技術のレベルシフト回路の構成の説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｖ２，Ｖ３  電源ライン
１  視覚再生補助装置
１０  体外装置
２０  体内装置
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ  導線
１００  刺激ユニット
１００ａ  電力供給回路
１００ｂ  刺激電流供給回路
１０１  電極
１１２  デコーダ
１１２ａ  第１回路
１１２ｂ  第２回路
１２０  デマルチプレクサ
２００  レベルシフト回路
２００ａ  クランプ回路
２０１  入力端子
２０２  出力端子
２０５、２０６  定電流源
２０７、２０８  抵抗
２１０  高耐圧トランジスタ
２１１、２１２、２１３  低耐圧トランジスタ
【図１】
2014104248.tif 000004
【図２】
2014104248.tif 000005
【図３】
2014104248.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014104248.tif 000009
【図７】
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