(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外で発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器と、前記交流電磁界を経皮送信して前記生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器とを有する生体植え込み装置において、
前記生体植え込み機器が、
前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、
前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、
前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、
前記充電停止コマンドは、前記生体植え込み機器から受信する充電監視情報に基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする生体植え込み装置。
【請求項２】
前記体外充電器による前記充電停止コマンドの発行は、充電異常と判断した充電強制終了と充電正常と判断した充電正常終了とを含むことを特徴とする請求項１記載の生体植え込み装置。
【請求項３】
前記充電異常は、前記充電開始コマンドの発行時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合、前記生体植え込み機器から充電停止要求のインバリッド情報を受信した場合、前記生体植え込み機器から受信する二次電池の充電情報の値が指定外となる回数が所定回連続した場合、を含むことを特徴とする請求項２記載の生体植え込み装置。
【請求項４】
前記生体植え込み機器は、前記充電開始コマンドの受信時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電モードから非充電モードに変化することを特徴とする請求項１記載の生体植え込み装置。
【請求項５】
前記生体植え込み機器は、前記二次電池及び／又は前記二次電池を充電するための前記生体植え込み機器内の充電回路の温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段が温度異常を検出した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電入力を切断することを特徴とする請求項１記載の生体植え込み装置。
【請求項６】
体外充電器から発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器において、
前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、
前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、
前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、
前記充電停止コマンドが、前記体外充電器に送信した充電監視情報に基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする生体植え込み機器。
【請求項７】
交流電磁界を経皮送信して生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器において、
充電開始時に充電開始コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行し、
前記生体植え込み機器から経皮受信する充電監視情報を監視して、充電を停止すると判断した場合に、充電停止コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行することを特徴とする体外充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体植え込み機器用の体内電池を体外から充電するための体外充電器を有する心臓ペースメーカ装置等の生体植え込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
心臓ペースメーカ等生体植え込み機器の制御回路などへ給電をするためのデバイスとして、体積当たりのエネルギ量の大きな一次電池が用いられている。しかし、一次電池は充電できないので、電池が寿命に達すると新しい電池が充填された機器の再植え込みなどが必要なり、患者にとって精神的、肉体的負担が大きい。このため、充電が可能な二次電池の導入が望まれている。
【０００３】
ただし、二次電池を有する生体植え込み機器に対して体外から経皮充電を行うためには、二次電池の充電状況に基づいて、充電動作を継続するか否か等を判断するための情報を体外へ送信する必要がある。また、使用する二次電池の特性に適合した充電方法が必要であると共に、充電の際の異常発熱の対策等も必要である。
【０００４】
従来、このような充電制御を実施するには、インバータ回路により体外側から交流電磁界を連続して発生させて体内側に送電し、体内側からは、二次電池に対する充電監視情報や充電に伴う異常監視検出情報などをテレメトリにより体外側装置に常時送信し、体外側装置で異常による送電の停止などを含めた充電動作を実行していた。
【０００５】
そのような従来の心臓ペースメーカにおいては、充電のための体外側からの交流電磁界の送電と体内側からのテレメトリ監視情報とが同時実施されると共に、充電に伴う心臓ペースメーカの異常措置等を体外の充電器による送電量を制御することにより実施される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、送電動作の実施中は、充電のための電磁界強度が非常に大きいので、二次電池の監視情報などをテレメトリにより体外側に情報転送する際のテレメトリ電磁界が、送電電磁界による強い干渉を受ける。
【０００７】
その結果、テレメトリによる経皮間転送情報に誤りが生じたり、二次電池に対する正しい充電制御ができなかったり、二次電池の過充電による電池自体や他の電子回路部品の破壊に至らしめるなどの危険性があった。
【０００８】
又、生体内に植え込まれた心臓ペースメーカにより充電監視や該充電監視に基づく充電制御を生体内で行うと、生体内に植え込まれる機器としての条件の１つである機器の小型化や消費電力削減への限界となった。
そこで本発明は、体内に埋め込まれた心臓ペースメーカなどの生体植え込み機器から、充電監視や充電制御の機能をなるべく対外充電器に移行して、生体内での充電監視情報を外部の対外充電器に取り出し、体外充電器で判断をして体外側から生体内の充電動作を制御することにより、植え込み機器の制御に要する実行処理量を低減できる生体植え込み機器と対外充電器とからなる生体植え込み装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の生体植え込み装置は、体外で発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器と、前記交流電磁界を経皮送信して前記生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器とを有する心臓ペースメーカ装置において、前記生体植え込み機器が、前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、前記充電停止コマンドは、前記生体植え込み機器から受信する充電監視情報に基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記体外充電器による前記充電停止コマンドの発行は、充電異常と判断した充電強制終了と充電正常と判断した充電正常終了とを含むようにしてもよい。
【００１１】
また、前記充電異常は、前記充電開始コマンドの発行時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合、前記生体植え込み機器から充電停止要求のインバリッド情報を受信した場合、前記生体植え込み機器から受信する二次電池の充電情報の値が指定外となる回数が所定回連続した場合、を含むようにしてもよい。
【００１２】
そして、前記生体植え込み機器は、前記充電開始コマンドの受信時に計時を始めた充電期間監視タイマのタイムアウトが発生した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電モードから非充電モードに変化するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記生体植え込み機器は、前記二次電池及び／又は前記二次電池を充電するための前記生体植え込み機器内の充電回路の温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段が温度異常を検出した場合に、前記体外充電器からの前記充電停止コマンドを待たずに前記充電入力を切断するようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明の生体植え込み機器は、体外充電器から発生する交流電磁界を経皮受信して充電を行ない、生体内に植え込まれる機器に対して電気エネルギを供給する二次電池を含む生体植え込み機器において、前記二次電池への充電を受け付ける充電モードと、充電を受け付けない非充電モードとを有し、前記体外充電器からの充電開始コマンドを受信して、非充電モードから充電モードに遷移し、前記体外充電器からの充電停止コマンドを受信して、充電モードから非充電モードに遷移し、前記充電停止コマンドが、前記体外充電器に送信した充電監視情報に基づいて前記体外充電器が充電を停止すると判断して発行される充電停止コマンドを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の体外充電器は、交流電磁界を経皮送信して生体植え込み機器の二次電池を体外から充電する体外充電器において、充電開始時に充電開始コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行し、前記生体植え込み機器から経皮受信する充電監視情報を監視して、充電を停止すると判断した場合に、充電停止コマンドを前記生体植え込み機器に経皮発行することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、生体植え込み機器５０と体外充電器１からなる心臓ペースメーカ装置の全体構成図である。
【００１７】
２は、生体植え込み機器５０としての心臓ペースメーカに経皮充電するために、体外に配置された充電用の電源としての一次電池である。１０は、経皮充電用の交流電磁界の強度を心臓ペースメーカに使用する二次電池５３の電圧等に応じたものにするために、体外側の一次電池２の電圧を変圧（昇降圧）するための変圧回路であり、インダクタンス１１、スイッチング用トランジスタ１２、ダイオード１３、平滑用コンデンサ１４などから構成される。
【００１８】
変圧回路１０において、昇圧または降圧を行って所望の直流電圧を得るには、スイッチング用トランジスタ１２を導通させるためのゲートに印加する制御パルスのパルス幅を調整すればよい。
【００１９】
２０は、経皮充電を行うための交流電磁界を発生させるインバータ回路であり、基本的には４つのスイッチング用トランジスタ２１〜２４を直並列にブリッジ状に組み合わせて構成される。
【００２０】
インバータ回路２０においては、変圧回路１０から給電される直流電圧を、スイッチング用トランジスタ２１〜２４を二つずつ（２１と２４及び２２と２３）組み合わせて、互いに異なる時期に導通するよう制御することにより、図１中のＡ，Ｂ間に交流電圧を発生する。
【００２１】
交流電圧の振幅を変化させたり発生を停止するには、２組のスイッチング用トランジスタ２１，２４及び２２，２３のゲートに印加する制御パルスの時間幅を変化させたり、印加する制御パルスを停止させることにより実施することができる。２５は、平滑用コンデンサである。
【００２２】
３１は、インバータ回路２０により発生した交流電圧を基に、生体内に植え込まれた心臓ペースメーカに送電をするための送電用コイルであり、そのコイルは、電磁界の放射指向性を特定したり強度を強めるため、フェライト磁心などに編組される。
【００２３】
７０は、生体の皮膚表面から生体内に植え込まれた心臓ペースメーカまでの間に介在する筋又は脂肪などの生体組織である（以下、「生体の皮膚７０」と表現する）。
【００２４】
５１は、生体内植え込み機器５０である心臓ペースメーカのケースであり、チタニウムなどの金属あるいは金属合金で構成され、その表面は、生体に炎症が生じないよう、高分子樹脂などにより被覆されて構成されている。
【００２５】
５２は、植え込み機器ケース５１内に搭載された受電用コイルであり、充電のための交流電磁界を生体の皮膚７０および植え込み機器ケース５１を介して、体外の送電用コイル３１から受電する。
【００２６】
６０は、受電用整流回路であり、ブリッジ状に組み合わされた４つのダイオード６１〜６４と平滑用コンデンサ６５とで構成され、受電用コイル５２で受電した交流電圧を全波整流してリップルを除去する。
【００２７】
５３は、植え込み機器５０としての心臓ペースメーカに稼動及び制御のための電気エネルギを供給する充電可能な二次電池であり、受電用整流回路６０の直流出力により充電される。
【００２８】
５４は、二次電池５３が充電される際に、充電電流をモニタするための既知の抵抗値を有する電流監視抵抗器である。二次電池５３の内部インピーダンスは一般に充電率により変化するので、二次電池５３に対して定電流充電を行うためには、充電のための交流電磁界の強度を絶えず適正に変化させる必要がある。この時々の充電電流値は、電流監視抵抗器５４の両端に生ずる電位差から換算することができる。
【００２９】
５５は、心臓ペースメーカの各種状態を監視したり動作制御などを行う主制御回路であり、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等を内蔵している。この回路が稼動するための電力は二次電池５３から供給される。
【００３０】
５６は、二次電池５３の電圧や充電時の充電電流として既知の抵抗値を有する電流監視抵抗器５４の両端に生じる電位差を計測したり、それらの値を基に二次電池５３の電圧が既定値に達したのか否かを判定して、充電動作をさらに継続するか、あるいは停止するかの制御信号などを生成するための充電監視制御回路である。
【００３１】
５７は、充電監視制御回路５６からの出力情報をテレメトリにより体外充電器１に送信するために、キャリア信号を変調して送信したり、体外充電器１から充電停止コマンドなどを受信して復調するテレメトリ送受信回路である。
【００３２】
５８は、植え込み機器５０からテレメトリ用の充電監視制御情報を体外側の送受信アンテナコイル３２に送信したり、体外側から送信される充電停止コマンドなどを植え込み機器５０で受信する送受信アンテナコイルである。
【００３３】
充電監視制御回路５６からの送信信号は、送受信アンテナコイル５８から植え込み機器ケース５１と生体の皮膚７０とを介して体外に伝達され、体外側のテレメトリ信号送受信アンテナコイル３２で受信される。
【００３４】
３３は体外側のテレメトリ送受信回路であり、受信したテレメトリ信号を復調して充電監視制御情報に変換したり、充電監視制御情報により充電制御回路３５で充電動作を停止するとき植え込み機器５０側での充電に係わる異常を監視検出する回路などを非活性にし、心臓ペースメーカの制御モードを非充電モード（通常のモード）に推移させてもよい様に充電停止コマンドなどをデレメトリ信号として変調して送信する。
【００３５】
３４は、インバータ回路２０の動作を制御するためのインバータ制御回路であり、充電監視制御情報として、例えば充電に係わる異常を植え込まれた心臓ペースメーカで検出しそのまま継続して充電動作を行うと回路などが破損したり、心電信号に応じた正しいペーシング出力信号の制御ができず生命の危機にも及ぶような状況が想定されるときには、植え込み機器５０側から充電動作を停止する旨の要求信号を受信したとき、インバータ回路２０のスイッチング用トランジスタ２１〜２４の動作を停止するため、ゲートに印加する制御パルスを非導通状態にさせるよう出力する。
【００３６】
３５は、充電制御回路であり、充電監視制御情報として、例えばさらに充電電流を増加させるべき旨のテレメトリ信号を受信したとき、変圧回路１０のスイッチング用トランジスタ１２の導通期間を増加させるようゲートに印加するパルスを制御する。
【００３７】
３６は、植え込み機器内の二次電池５３について、充電監視情報を体外充電器１側でモニタしたり、必要な各種操作を実施するための表示・警報・操作回路である。
【００３８】
上述のように構成された体外充電器１においては、インバータ回路２０により充電のための交流電磁界が発生されるが、この交流電磁界は、インバータ回路２０により一定期間を単位としていわゆるバースト的に間欠した発生が制御される。
【００３９】
図２は、体外充電器１から植え込み機器５０（心臓ペースメーカ）に対して充電を行うときの、それぞれの機器１，５０における充電制御動作の関連を示している。
【００４０】
１００は、植え込み機器５０において体外充電器１からの充電が実施されていないときの動作であり、充電のための交流電磁界が体外充電器１で発生されていないので、充電監視制御や充電異常監視検出などの実施の必要がない非充電モードの動作、すなわち通常モードの動作である。
【００４１】
２００は、体外充電器１から植え込み機器５０に充電を行うに際し、植え込み機器５０との間で充電動作に先立つ情報の授受を行う動作であり、充電のための交流電磁界の発生を伴わない状態（通常の状態）でテレメータリングが実施される。
【００４２】
充電動作に先立って植え込み機器５０が非充電モード動作１００の状態との情報の授受は次のように実施される。まず、体外充電器１から植え込み機器５０に通信のためのテレメータリングの動作要求信号（▲１▼）が送信され、その要求信号を植え込み機器５０が受信し、テレメータリングの動作が可能な状態を判断することにより、体外充電器１にテレメータリング受付可能信号（▲２▼）を送信する。
【００４３】
次に、体外充電器１は、植え込み機器５０に対し、機器の型名、製造番号、電池型番などの所定のＩＤ情報等の読み取り要求信号（▲３▼）を送信し、その要求信号を植え込み機器５０が受信することにより、植え込み機器５０毎に予め付与されている所定のＩＤ情報を植え込み機器５０が検索し、その情報を植え込み機器５０のＩＤ情報等（▲４▼）として体外充電器１に送信する。
【００４４】
植え込み機器５０のＩＤ情報を受信した体外充電器１は、その情報を基に、植え込み機器５０に対して充電動作を実施するのが妥当か否かの判断や、埋め込まれている二次電池５３の種類などによる固有の充電特性の設定準備などを実施し所定の条件に合った後に、植え込み機器５０に対して充電開始コマンド（▲５▼）を送信する。
【００４５】
図３は、体外充電器１からの充電開始コマンドを受信した植え込み機器５０が、そのコマンドを受信する以前に実行していた非充電モード動作を推移させて稼動する充電モード動作１０１全体の流れ図であり、植え込み機器５０内に設けられた回路において制御が実行される。
【００４６】
１０２は、植え込み機器５０の非充電モードとの共通監視検出手段であり、機器の動作状況を監視検出する機能範囲が、非充電モード動作１００と充電モード動作１０１において共通に稼動する。
【００４７】
非充電モードとの共通監視検出手段１０２は、体外充電器１から充電開始コマンド▲５▼を受信すると、植え込み機器５０が二次電池５３を充電するため体外から強い交流電磁界を受電することにより異常が生じないか否かを監視検出するための充電異常監視検出手段１０３を活性状態にすると共に、二次電池５３を充電するため充電制御動作１０４を実施する。
【００４８】
また、非充電モードとの共通監視検出手段１０２は、体外充電器１が充電を停止するとき送信する充電停止コマンドの受信受付けが可能な状態（充電停止コマンド受付状態）１１４を設定すると共に、体外充電器１が予め定められた規定の充電期間を超過しても充電動作が終了しないと二次電池５３が過充電になって二次電池５３の破損に到る危険があるため、充電期間監視タイマ１０７の起動を行う。
【００４９】
充電制御動作１０４においては、体外の充電器から送電される充電のための交流電磁界を受電用コイル５２で受電し、充電監視制御回路５６により二次電池５３に充電するための電気エネルギを供給制御するための動作を行う。
【００５０】
１０５は、二次電池５３の充電動作期間において電池に対する充電電流値や電池の電圧値などの充電情報を所定の期間毎にサンプリング検出して、それらの情報を読み取る電池充電情報読み取り動作であり、電流監視抵抗器５４に生ずる電位などから充電監視制御回路５６を作動させて実施する。
【００５１】
この充電情報の読み取り値は、充電監視情報１０６として、テレメトリ送受信回路５７および送受信アンテナコイル５８により体外側に充電監視制御情報として送信される。
【００５２】
なお、上記充電情報読み取り値が予め定められた所定の範囲を逸脱した値であるときには、充電に係わる何がしかの異常があることが懸念されるため、その旨充電異常監視検出手段１０３に信号が出力される。
【００５３】
１０７は、充電期間監視タイマであり、体外の充電器から充電開始コマンド▲５▼を受信すると、その起動が非充電モードとの共通監視検出手段１０２から実施される。
【００５４】
予め定められた規定の充電期間を超過しても体外充電器１の充電動作が終了しないと、充電期間監視タイマ１０７は、タイムアウト信号を出力し、充電異常監視検出手段１０３にその旨の信号を送信すると共に、体外充電器１に充電動作を停止するよう要求信号としてインバリッド情報１１０を生成する。
【００５５】
インバリッド情報１１０は、電池充電情報として予め定めた有効な規定内であるバリッド情報を逸脱した情報であり、充電監視情報１０６として体外充電器１に送信される。
【００５６】
また、充電期間監視タイマ１０７によるタイムアウト信号は、体内の植え込み機器５０が充電モード動作１０１を終了して通常モード動作である非充電モード動作１００に推移するために、充電モード動作解除設定１１５を行う。
【００５７】
１０８は、充電が実施されている期間に、例えば二次電池５３が短絡したり受電用整流回路６０を構成するダイオード６１〜６４や平滑用コンデンサ６５等が短絡すると、その短絡部分に過大な電流が流れるので、異常に発熱しその部位が高温になるのを検出するための温度検出手段である。温度検出手段１０８は、所定の温度を検出すると、その旨の検出信号を充電異常監視検出手段１０３に出力する。
【００５８】
充電異常監視検出手段１０３は、温度検出手段１０８からの検出信号を受け取ると、受電用整流回路６０に入力される充電入力切断制御１１２を行うよう指令を送出すると共に、体外充電器１の充電動作を停止させるための要求としてインバリッド情報１１０の発生を指定する。
【００５９】
１１１は、充電のために二次電池５３に印加される電圧が所定の電圧値より高電位の電圧であると電池の特性が劣化したり電池を破損する危険があるので、電池に印加される電圧を電池充電情報読み取り動作１０５で検出し、充電異常監視検出手段１０３に送信される信号などを基に、その印加電圧の最大値を抑制するための充電電圧リミッタ手段である。
【００６０】
１１４は、体外充電器１が充電のための交流電磁界の発生を停止し充電動作を終了するとき植え込み機器５０に送信する充電停止コマンドを植え込み機器５０が受信し受け付けるための充電停止コマンド受付手段であり、植え込み機器５０が充電モード動作で稼動しているときのみ稼動する。
【００６１】
充電停止コマンド受付手段１１４は、体外充電器１からの充電停止コマンドを受け付けると充電モード動作解除設定１１５を行う。それにより、充電モード動作１０１を終了し、非充電モード動作１００に推移する。
【００６２】
図４は、体外充電器１が植え込み機器５０に充電開始コマンド▲５▼を送信した後、体外充電器１が稼動する充電動作全体の流れ図であり、体外充電器１に設けられた回路において制御が実行される。
【００６３】
２０２は、充電すべき二次電池５３の種類などによって予め定められている所定の充電特性に基づき充電を行うための初期設定であり、その設定の後に、インバータ制御回路３４、充電制御回路３５、変圧回路１０およびインバータ回路２０をそれぞれ適切に稼動させるための充電監視情報に基づく充電器出力制御２０５が実施されると共に、予め定められた充電期間を監視するため充電期間監視タイマ２０６が起動される。
【００６４】
２０３は、植え込み機器５０から送信される充電監視制御情報の受信内容が充電制御動作の停止を要求するインバッリド情報であるか否かの判断過程であり、その内容が充電停止要求である場合には、充電監視情報に基づく充電器出力制御２０５のその時点までの制御過程などによる状況との照合判断２０８，２０９により、強制終了の充電停止２１０か、或いは正常終了の充電停止２１１の状態に移る。
【００６５】
２０４は、植え込み機器５０から送信される充電監視制御情報が体外充電器１に対する充電停止を要求するインバリッド情報でない場合において、二次電池５３の充電監視情報が所定の指定パラメータ値の範囲であるか否かの判断過程であり、その範囲を逸脱していないときには、上記充電監視情報に基づく充電器出力制御２０５が実施される。
【００６６】
上記充電監視情報が上記指定パラメータ値を逸脱しているときには、例えば、植え込み機器５０から送信される充電監視情報１０６は正しく送信されるが、体外充電器１の送受信アンテナコイル３２に他の機器からの突発的な雑音が重畳することによりテレメトリ送受信回路３３で受信した充電監視情報に誤りが生じることがある。
【００６７】
２０７は、それに対応するために、上記指定パラメータ値を逸脱した状態が充電のために間欠的に発生する交流電磁界の間欠発生周期毎に累計した回数が、所定の回数だけ連続しているか否かの判断過程である。
【００６８】
そして、上記パラメータ値を逸脱する状態が所定の回数だけ連続すると、二次電池５３や受電用整流回路６０などの故障によることが懸念されるので、強制的に充電を終了させる充電停止２１０となる。
【００６９】
なお、上記指定パラメータ値を逸脱する状態が上記所定回数だけ連続しない場合には、上記指定パラメータ値の逸脱は他の機器からの突発的な雑音の重畳などによるためと考えられる。
【００７０】
そこで、例えばその時受信した植え込み機器５０からの充電監視情報を、充電のために間欠的に発生する交流電磁界の前間欠発生期間に応じた充電監視情報と置き換えて、充電器出力制御２０５を行う。
【００７１】
上記充電監視情報に基づく充電器出力制御２０５は、さらに二次電池５３の充電特性に応じた所定の充電終了条件に合致するか否かの判断を行い、その旨の信号を出力する。
【００７２】
所定の充電終了条件を満たさないときには、照合判断２０９により、その後に送信される植え込み機器５０からの充電監視制御情報を受信する状態に戻る。また、上記所定の充電終了条件を満たす時には、上記照合判断２０９により充電動作を正常に終了させる充電停止２１１の状態に移る。
【００７３】
２１２は、表示・警報・操作回路３６に設けられた強制停止スイッチであり、充電動作を故意に停止するときに操作するためのスイッチである。強制停止スイッチ２１２が投入されると強制的に充電が停止する充電停止２１０の状態になる。
【００７４】
また、充電動作の開始時に起動された充電期間監視タイマ２０６が所定の監視期間充電動作が終了しないでタイムアウト信号を出力したときにも、強制的に充電を停止する充電停止２１０の状態になる。
【００７５】
上記２１０又は２１１のいずれの充電停止状態になった時にも、充電停止コマンドが植え込み機器５０に送信され、体外充電器１は充電動作終了２１３を実行し、充電動作に先立ってテレメータリングにより得た植え込み機器５０の型名、製造番号、二次電池５３の型番などの所定のＩＤ情報をリセットする。
【００７６】
図５は、生体内に植え込まれる機器５０に対して電気エネルギを供給するために生体内に埋め込まれた二次電池５３の、充電特性と充電制御の内容を示している。
【００７７】
このような二次電池５３としては、機器を小型化する要求から、一般には体積当たりの電気エネルギ密度の大きい例えばリチウム（Ｌｉ  ）系素材を用いた固体型電池が望まれており、その充電方法としては通常定電流による方法が用いられている。
【００７８】
しかし、このような固体型電池の充電特性は、一般には充電エネルギ量を増加することにより電池の電圧は上昇するが、充電に先立ってそれ以前に使用して消費された電気エネルギの量や充電を繰り返した回数などにより、一定の充電エネルギ量でも二次電池の内部インピーダンスが異なる。
【００７９】
すなわち、一定の電流値（Ｉｃｏｎｓｔ  ）による充電（定電流充電）において充電を開始した時間の経過に伴う電池の電圧ＶＥ  は、充電期間の増加と共に上昇するが、二次電池の内部インピーダンスの相違により電圧ＶＥ  は異なる（図においては内部インピーダンスが小さい場合の電圧ＶＥ  の特性を▲１▼、内部インピーダンスが大きい場合の特性を▲２▼として示している）。
【００８０】
このことにより、電池の充電が完了したと見なすのを所定の電圧値（第１の電圧値、ＨＶ）に達したことのみでは、充電を完了するのに充分なエネルギ量が充電されたことが正確には判断できない。
【００８１】
そこで、電池の電圧値が第１の電圧値ＨＶに達した後、さらに第１の電圧値ＨＶを一定に維持して充電（定電圧充電）を行うと、その時以前に充電されていた状況に応じ、充電電流が時間経過と伴に次第に低減する。
【００８２】
上記電池の内部インピーダンスが大きい場合の▲２▼の特性は、電圧値ＨＶに達する充電時間が短く、定電流充電モードの期間に充電されるエネルギは内部インピーダンスの小さい場合に比し少ないが、充電電圧値をＨＶにして充電する定電圧充電モードの期間においては、定電流充電モードの終了時の充電率が小さいため、充電率の増加による充電電流の低減量が内部インピーダンスが小さい場合の▲１▼に比べて小さい。
【００８３】
このため、定電流充電モードの充電後の定電圧充電モードにおいて所定の充電電流値Ｉｍにまで充電電流値が低減する時間は、電池の内部インピーダンスの相違に比し著しい相違とはならない（Ｔｃｈ▲１▼、Ｔｃｈ▲２▼）と共に二次電池の充電エネルギ量、すなわち、充電率をほぼ一定にすることができる。
【００８４】
このように二次電池５３を充電制御し、充電動作を終了させる時間はＴｃｈ▲１▼、Ｔｃｈ▲２▼で示されている。なお、充電開始時から充電期間監視手段１０７，２０６で設定されるタイマ設定時間Ｔｏｕｔは、上記充電動作の終了時間Ｔｃｈ▲１▼、Ｔｃｈ▲２▼に比し適切な長時間を設定するのは周知のとおりである。
【００８５】
なお、上記定電圧充電モードにおいて維持される二次電池５３の充電印加電圧ＨＶは、定電流充電モードにより大略十分な充電が実施されその充電エネルギ量に基づいた高い電圧値であるので、その電圧値ＨＶより所定電圧値だけ高電位の電圧値、すなわち、第２の電圧値ＨＨＶを越えた高電位の電圧値を電池に印加すると、二次電池５３を過充電したり短絡故障を生じさせるような危険がある。
【００８６】
図６は、二次電池５３を充電するために上記第２の電圧値ＨＨＶを越えた高電位の電圧が電池に印加しないようにするための充電印加電圧抑制回路３００を示しており、この回路には、図１に示される受電用整流回路６０の出力と電流監視抵抗器５４との間に、所定の電位を越える電圧を抑制できる回路が追加されている。
【００８７】
３０１は充電印加電圧抑制トランジスタであり、ゲート印加電圧に応じた出力電圧が電流監視抵抗器５４を通して二次電池５３に印加される。３０５は、カソード電極からアノード電極に電流を流すときその両極端子間に一定の電位差を生じるツエナーダイオードであり、トランジスタ３０１の出力を抵抗器３０４と直列に接続することによりそのカソード電極端子電圧を基準電圧としている。
【００８８】
３０９は差動増幅器であり、その一方の入力Ｃは、トランジスタ３０１の出力電圧を抵抗器３０７および３０８を直列接続した接続点に接続され、他の一方の入力Ｄは、ツエナーダイオード３０５のカソード電極端子に接続した可変抵抗器３０６の中間端子に接続されている。
【００８９】
これにより、差動増幅器３０９からは、ツエナーダイオード３０５に基づく基準電圧値に予め設定された可変抵抗器３０６の抵抗値分割比を乗じた電圧値と、トランジスタ３０１の出力電圧値を二つの抵抗器３０７，３０８の抵抗値の比で分割した電圧値との差電圧が、増幅率Ａだけ増幅されて出力される。
【００９０】
しかし、差動増幅器３０９の出力端子は抵抗器３１０とダイオード３１１を介してトランジスタ３０２のソース電極に接続されているので、トランジスタ３０２のゲート電極にはソース電極電圧より低い電圧は印加されない。
【００９１】
トランジスタ３０１のゲート電極は、トランジスタ３０２のドレイン電極と接続されているので、差動増幅器３０９の入力Ｄに印加するための可変抵抗器３０６の抵抗値分割比を上記第２の電圧値ＨＨＶに相当する差動増幅器３０９の入力Ｃの電圧値と等しくなるように設定することにより、受電用整流回路６０の出力が上記第２の電圧値ＨＨＶより大きいときでもそれ以上の高電圧を二次電池５３に印加しないよう抑制することができる。
【００９２】
図７は、受電用整流回路６０の出力電圧とトランジスタ３０２のゲート印加電圧ＶＧ  およびドレイン電圧ＶＤ  との関連を示している。
差動増幅器３０９の出力は、その入力Ｄの電圧値が上記第２の電圧値ＨＨＶに相当するときの他の入力Ｃの電圧値と等しくなるよう設定されているので、受電用整流回路６０の出力電圧と上記第２の電圧値ＨＨＶとの差電圧が増幅される。
【００９３】
受電用整流回路６０の出力電圧が上記第２の電圧値ＨＨＶより大きいと、差動増幅器３０９の出力ＶＡＭＰ  はその差電圧に比例した正出力となり、上記第２の電圧値ＨＨＶより小さいとその差電圧に比例した負出力となる。
【００９４】
しかし、差動増幅器３０９の出力ＶＡＭＰ  が負出力になる条件においては、その出力が、抵抗器３１０とダイオード３１１とを介してトランジスタ３０２のソース電極と共通に二次電池５３の負電極側に接続されているため、ダイオード３１１が導通して差動増幅器３０９の出力ＶＡＭＰ  は零電位になる。
【００９５】
トランジスタ３０２のゲート電極には差動増幅器３０９の出力ＶＡＭＰ  が印加されている。このため、受電用整流回路６０の出力電圧が上記第２の電圧値ＨＨＶより小さいときにはトランジスタ３０２は非導通であり、そのドレイン電極の電位ＶＤ  は、抵抗器３０３を介して受電用整流回路６０の出力電圧にほぼ等しい電圧となる。
【００９６】
また、受電用整流回路６０の出力電圧が上記第２の電圧値ＨＨＶより大きいときには、トランジスタ３０２は導通するが、その導通による抵抗器３０３を介してトランジスタ３０２に流れるドレイン電流は、上記受電用整流回路６０の出力電圧と第２の電圧値ＨＨＶとの差電圧値に比例する。
【００９７】
したがって、抵抗器３０３の両端における電位差はトランジスタ３０２の導通の度合いに比例して流れるドレイン電流値に比例し、ドレイン電極の電位ＶＤ  は、上記受電用整流回路６０の出力電圧から上記抵抗器３０３の両端に生ずる電位差だけ減じた電位となる。
【００９８】
また、上記受電用整流回路６０の出力電圧が上記第２の電圧値ＨＨＶより大きいとき、上記ドレイン電極の電位ＶＤ  が一定の電位となるように、差動増幅器３０９の増幅度を設定することができる。
【００９９】
図８は、受電用整流回路６０の出力電圧とトランジスタ３０１のソース電位、すなわち、二次電池５３に印加して充電するための充電電圧ＶＣＨとの関係を示している。
【０１００】
トランジスタ３０１のゲート電極は、トランジスタ３０２のドレイン電極の電位ＶＤ  が印加されるので、そのソース電位、即ち充電電圧Ｖｃｈは二次電池５３の充電開始直後の低電圧値ＬＶから上記第２の電圧値ＨＨＶまでの受電用整流回路６０の出力電圧は抑制せずに、上記第２の電圧値を越えた受電用整流回路６０の出力電圧に対しては、上記第２の電圧値ＨＨＶを少なくとも越える充電電圧を二次電池５３に印加しないように制御することができる。
【０１０１】
図９は、インバータ回路２０で発生される交流電圧の例であり、Ｔ０  （例えば２秒）の期間は例えば１０ＫＨＺ  の交流電圧を連続してバースト的に発生させ、次のＴ１  （例えば０．５秒）の期間は交流電圧の発生を停止させていて、そのＴ０  とＴ１  を交互に繰り返している。
【０１０２】
このような交流電圧を体外側の送電用送電用コイル３１に印加し、生体の皮膚７０と植え込み機器ケース５１を介して体内側の受電用イル５２で受け、受電した交流電磁界により生成した交流電圧が植え込み機器に内蔵された受電用整流回路６０により直流に変換されてＴ０  の期間二次電池５３を充電する。
【０１０３】
本実施形態によれば、生体内に植え込まれた電池に対して体外側から交流電磁界を間欠的に発生させて経費充電を実施するのに、体外側からの充電開始コマンドにより生体内の植え込み機器が充電異常監視検出手段、充電情報監視手段、充電エネルギ抑制手段を活性状態にして充電のための交流電磁界の発生を停止している期間に体内電池の充電監視制御情報を体外側に送信し、その情報をもとに充電制御を行うようにしたことにより、充電のための交流電磁界の受電に係わる生体内の植え込み機器の各種異常の発生を的確に検出することができると共に体外充電器に充電動作の停止要求情報を送信することができる。その結果、生体内に植え込まれた電池の充電動作を安全に行うことができる。
【０１０４】
そして、電池の電圧を基準として定電流充電を行い、所定の電圧に上昇した後その電圧を基準とした定電圧充電を行う充電制御を容易に実施することができるので、電池の内部インピーダンスにより満了充電量の差が生じるなどのおそれがない。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明によれば、体外充電器が充電動作を停止する場合に充電停止コマンドを体外側から送信するようにすることにより、生体内に植え込まれた機器は充電モード動作を解除することができ、充電モード動作に係わる手段を非活性状態にすることができるので、植え込み機器の制御に要する実行処理量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の心臓ペースメーカ装置の実施の形態の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の生体植え込み機器と体外充電器の充電制御動作を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の充電モード動作を示す流れ図である。
【図４】本発明の実施の形態の充電動作を示す流れ図である。
【図５】本発明の実施の形態の充電特性と充電方法を示す線図である。
【図６】本発明の実施の形態の充電エネルギ抑制回路の回路図である。
【図７】本発明の実施の形態の充電エネルギ抑制回路の特性を示す線図である。
【図８】本発明の実施の形態の充電エネルギ抑制回路の特性を示す線図である。
【図９】本発明の実施の形態の充電用交流電磁界（電圧）を例示する線図である。
【符号の説明】
１  体外充電器
５０  植え込み機器
５３  二次電池
５５  主制御回路
１０３  充電異常検出手段
１０４  充電制御動作
１０５  電池充電情報読み取り動作
１０６  充電監視情報
３００  充電エネルギ抑制回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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