(57)【要約】【課題】  埋め込み可能医療デバイスの動作の不調を低減する医療用電気リード線を提供する。【解決手段】  医療用電気リード線は、近位端部分、中央部分、および遠位端部分と、前記近位端部分、前記中央部分、および前記遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルとを有する細長い本体を備えている。前記コイルは、前記近位端部分および前記遠位端部分の少なくとも１つにおいて無線周波（ＲＦ）信号結合電気エネルギーのフィルタリングを行うように配置される。
2005515854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位端部分、中央部分、および遠位端部分と、前記近位端部分、前記中央部分、および前記遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルとを有する細長い本体を備え、前記コイルが、前記近位端部分および前記遠位端部分の少なくとも１つにおいて無線周波（ＲＦ）信号結合電気エネルギーのフィルタリングを行うように配置された医療用電気リード線。
【請求項２】
前記コイルは、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）信号の存在に起因するＲＦ信号結合電気エネルギーをフィルタリングするためのフィルタを含む請求項１に記載の医療用電気リード線。
【請求項３】
前記コイルは、電波ジアテルミー信号の存在に起因するＲＦ信号結合電気エネルギーをフィルタリングするためのフィルタを含む請求項１に記載の医療用電気リード線。
【請求項４】
前記コイルは、無線周波（ＲＦ）信号結合電気エネルギーをフィルタリングするための電磁トラップを含む請求項１に記載の医療用電気リード線。
【請求項５】
前記電磁トラップはフィルタである請求項４に記載の医療用電気リード線。
【請求項６】
前記医療用電気リード線の周りに巻かれた第１コイルおよび第２コイルをさらに備え、前記第２コイルが、前記第１コイルによって提供されるインダクタンスとは異なるインダクタンス、および前記第１コイルによって提供される寄生容量とは異なる並列寄生容量、の少なくとも一方を提供するように、前記第１コイルが前記第２コイルよりも緩く巻かれている請求項１に記載の医療用電気リード線。
【請求項７】
前記医療用電気リード線のほぼ末端の領域に動作可能に結合したコンデンサをさらに備える請求項１に記載の医療用電気リード線。
【請求項８】
前記コンデンサの周りに巻かれたコイルをさらに備える請求項７に記載の医療用電気リード線。
【請求項９】
前記コイルは、前記コンデンサの周りの巻回を含み、インダクタンスと並列なコンデンサを含む等価回路を提供し、該等価回路により、前記無線周波（ＲＦ）信号結合電気エネルギーを低減する請求項８に記載の医療用電気リード線。
【請求項１０】
前記コイルは、
導電性ワイヤと、
前記導電性ワイヤを包囲する電気的絶縁層と、
を備える請求項１に記載の医療用電気リード線。
【請求項１１】
前記コイルおよびワイヤの抵抗に起因する等価抵抗を含む請求項１０に記載の医療用電気リード線。
【請求項１２】
前記コイルは、前記等価抵抗と直列の接続を含むことにより誘導性インピーダンスを提供する請求項１１に記載の医療用電気リード線。
【請求項１３】
前記誘導性インピーダンスは、無線周波信号が存在している間に機能する請求項１２に記載の医療用電気リード線。
【請求項１４】
前記誘導性インピーダンスは、２７ＭＨｚ信号、６４ＭＨｚ信号、および１２８ＭＨｚ信号の少なくとも１つに起因する電磁場が存在している間に機能する請求項１３に記載の医療用電気リード線。
【請求項１５】
前記コイルは、前記誘導性インピーダンスと並列の接続を含むことにより容量性インピーダンスを提供し、前記誘導性インピーダンスは前記等価抵抗と直列の接続を含み、前記容量性インピーダンスはある抵抗値と直列の並列回路を含む請求項１２に記載の医療用電気リード線。
【請求項１６】
前記容量性インピーダンスは集中素子である請求項１５に記載の医療用電気リード線。
【請求項１７】
前記容量性インピーダンスは、無線周波信号が存在している間に機能する請求項１５に記載の医療用電気リード線。
【請求項１８】
前記容量性インピーダンスは、２７ＭＨｚ信号、６４ＭＨｚ信号、および１２８ＭＨｚ信号の少なくとも１つに起因する電磁場が存在している間に機能する請求項１７に記載の医療用電気リード線。
【請求項１９】
前記誘導性および容量性インピーダンスは、ＲＦ信号が存在している間に自己共振回路を提供する請求項１５に記載の医療用電気リード線。
【請求項２０】
近位端部分、中央部分、および遠位端部分と、該近位端部分、該中央部分、および該遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルとを有する細長い本体を備え、前記コイルが、少なくとも前記近位端部分および前記遠位端部分において、電磁場の存在下で生じる結合電気エネルギーを低減するために容量性インピーダンスと並列に誘導性インピーダンスを提供する医療用電気リード線。
【請求項２１】
前記誘導性および容量性インピーダンスは、２７ＭＨｚ信号、６４ＭＨｚ信号、および１２８ＭＨｚ信号の少なくとも１つに起因する電磁場が存在している間に作動する請求項２０に記載の医療用電気リード線。
【請求項２２】
前記コイルは、
導電性ワイヤと、
該導電性ワイヤを包囲する電気的絶縁層と、
を備える請求項２０に記載の医療用電気リード線。
【請求項２３】
前記誘導性および容量性インピーダンスは、ＲＦ信号が存在している間に自己共振回路を提供するように構成される請求項２０に記載の医療用電気リード線。
【請求項２４】
埋め込み可能医療デバイスシステムであって、
埋め込み可能医療デバイスと、
前記埋め込み可能医療デバイスに動作可能なように接続された医療用電気リード線であって、近位端部分、中央部分、および遠位端部分と、該近位端部分、該中央部分、および該遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルとを有し、該コイルが、電磁場の存在下で生じる結合電気エネルギーを低減するために容量性インピーダンスと並列に誘導性インピーダンスを提供する、前記医療用電気リード線と、
を備える埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項２５】
前記埋め込み可能医療デバイスはコネクタブロックを備え、前記医療用電気リード線の前記近位端部分は前記コネクタモジュール内に配置され、前記近位端部分の周りにコイルが巻かれている請求項２４に記載の埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項２６】
前記誘導性インピーダンスおよび前記容量性インピーダンスはフィルタを形成し、それにより、センサ信号を通過させるとともに前記結合電気エネルギーを遮断する請求項２４に記載の埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項２７】
前記誘導性インピーダンスおよび前記容量性インピーダンスはフィルタを形成し、それにより、ペーシング信号を通過させるとともに前記結合電気エネルギーを遮断する請求項２４に記載の埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項２８】
前記誘導性および容量性インピーダンスは前記電磁信号が存在している間に自己共振回路を提供し、該自己共振回路は、所定の周波数範囲内のＲＦ信号に起因する結合電気エネルギーを遮断する請求項２４に記載の埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項２９】
医療用電気リード線上の電気エネルギーに結合した無線周波（ＲＦ）信号を捕捉する方法であって、
前記医療用電気リード線の近位端部分、中央部分、および遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルを提供することであって、それによって、該コイルが容量性インピーダンスと並列の誘導性インピーダンスを提供することにより前記結合電気エネルギーを低減する、前記コイルを提供すること、
を含む無線周波信号を捕捉する方法。
【請求項３０】
前記医療用電気リード線の周りに前記コイルを巻くことは、誘導性インピーダンスおよび容量性インピーダンスを含む自己共振回路が前記ＲＦ信号の存在下で作動するように前記コイルを巻くことをさらに含む請求項２９に記載の無線周波信号を捕捉する方法。
【請求項３１】
前記医療用電気リード線の周りに前記コイルを巻くことは、前記自己共振回路が２７ＭＨｚ信号、６４ＭＨｚ信号、および１２８ＭＨｚ信号の少なくとも１つの存在下で作動するような前記コイルの巻き付け構造をさらに含む請求項３０に記載の無線周波信号を捕捉する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には埋め込み可能医療デバイスに関し、特に、医療デバイスリード線が受ける電磁場に起因する電磁現象を捕捉および／または調整する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００２年１月２９日出願の米国特許出願第１０／０５９，５９８号の一部継続出願である。
埋め込み可能医療デバイス業界における技術的爆発により、患者の健康状態の解析および向上のための多くの革新的なデバイスおよび方法が新たに出現している。現在、埋め込み可能医療デバイスの種類としては、特に、ペースメーカ、カーディオバータ、ディフィブリレータ、神経刺激器、および薬物投与デバイス等がある。今日の最新の埋め込み可能医療デバイスは、初期のものよりもはるかに精巧かつ複雑であり、極めて複雑な作業を実行することが可能である。このようなデバイスの治療的利益は十分に実証済みである。
【０００３】
人体からの重要な生理的データのデータ獲得を行う埋め込み可能医療デバイスには多くの実施態様がある。多くの埋め込み可能医療デバイスが心臓の監視および治療に用いられている。これらのデバイスは、心臓の血管および／または内腔に配置されるセンサを備えている場合が多い。これらのデバイスは、埋め込み可能モニタおよび治療送出デバイスに動作可能なように接続される場合が多い。例えば、このような心臓システムとしては、ペースメーカ、カーディオバータ、ディフィブリレータ、心臓ポンプ、心筋刺激器、虚血治療デバイス、薬物送出デバイス等の心臓治療デバイスのような、埋め込み可能心臓モニタおよび治療送出デバイスがある。これらの心臓システムのほとんどは、検知用の電極と、心内または遠隔電位図（ＥＧＭ）からの検知事象信号を記録および／または駆動するための利得増幅器を含む。
【０００４】
一般的に、人体に埋め込まれたデータ獲得デバイスによって、心室圧、患者の血液中の酸素供給量、ＥＧＭデータ、患者の呼吸パターン等のいくつかの生理的データが収集および保存される。その後データは、患者の身体状態を解析するために用いることができる。埋め込み可能医療デバイスによって収集される情報は、患者の身体におけるある特定の状態の示度を提供できることが多い。このような状態は、医学的治療（例えば、心臓治療）が埋め込み可能医療デバイスによって送出される方法に影響を及ぼす場合がある。特定の状態が正しく検出されない場合、またはある状態が誤診された場合、埋め込み可能医療デバイスによる誤った反応が起こる場合がある。埋め込み可能医療デバイスによる誤った反応は、患者に害を及ぼす場合がある。一般的に、生理的データは、生理的データに関連する信号を埋め込み可能医療デバイスに送出するリード線によって収集することができる。電磁場があると、リード線上の信号が劣化し、エラーを生じることがある。
【０００５】
治療の送出は、ある特定の生理的データ、および／または患者において検出される他の身体的出来事（例えば、異常な呼吸パターン）を示すデータに応答して実行されることが多い。例えば、患者が実行するある特定の活動は、患者の身体における生理的示度の増加につながることがある。多くの場合、埋め込み可能医療デバイスは、このような生理的変化を検出し、それらの変化に応じて反応するようにプログラムすることができる。例えば、埋め込み可能医療デバイスは、患者の身体において検出された特定の状態に応答して１つまたは複数の心臓治療を送出してもよい。また、埋め込み可能医療デバイスは、異常状態が検出されたことに応答して、患者の身体における標準モードの治療送出を変更してもよい。したがって、埋め込み可能医療デバイスの適切な動作にとって、リード線により送出される信号における精度の向上が望ましい。
【０００６】
埋め込み可能医療デバイスは、患者の体内に挿入された後、患者が相当量の無線周波（ＲＦ）信号にさらされるような領域に入る。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）プロセスや電波ジアテルミー（ｄｉａｔｈｅｒｍｙ）プロセスからのＲＦ信号のような無線周波信号にさらされている間、長いリード線は一般的にアンテナとして作用する。リード線のアンテナ状の挙動に起因して、リード線の先端は、ＲＦ信号によって生じる結合（例えば、誘導）電流のソースとして働く場合がある。さらに、埋め込み可能医療デバイスに連結されるコネクタ内部に配置された部分のような、リード線の他の部分に、ＲＦ信号によって生じる結合（例えば、誘導）電流が加わることがある。
【０００７】
ＭＲＩ信号の存在下で（例えば、ＭＲＩ走査プロセス中）、相当量の電流がリード線に生じるために、リード線の先端が相当の大きさの電流勾配を持つことがある。エネルギー保存の原理により、大部分の電流が、リード線先端の抵抗により起こるエネルギー損失によって熱に変換される。したがって、大量の熱がリード線の先端で発生し、これが患者に重大な身体傷害を引き起こすことがある。リード線の先端に触れている組織への火傷が起こることもある。また、リード線内の大量の結合電流により埋め込み可能医療デバイスが誤動作し、それによって患者に傷害または死の危険を生じる。
【０００８】
リード線を伝わる信号の変化（例えば、リード線から埋め込み可能医療デバイスへのセンサ信号および／またはデバイスによって送出される治療信号）により、埋め込み可能医療デバイスの動作の不調を引き起こすことがある。このような場合、誤った治療の送出が起こり、患者に心不整脈等の生理的被害をもたらすことがある。
【０００９】
本発明は、上記の１つまたは複数の問題点を克服し、または少なくともその影響を低減することを目的とする。
［発明の概要］
本発明の一態様では、医療用電気リード線において電磁場に起因する結合電流を低減する装置が提供される。医療用電気リード線は、近位端部分、中央部分、および遠位端部分と、近位端部分、中央部分、および遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルとを有する細長い本体を備え、このコイルが、無線周波（ＲＦ）信号結合電流のフィルタリングを行う。
【００１０】
本発明の別の態様では、医療用電気リード線において電磁場に起因する結合電流を低減するシステムが提供される。本発明のシステムは、埋め込み可能医療デバイスと、その埋め込み可能医療デバイスに動作可能なように結合した医療用電気リード線とを備える。医療用電気リード線は、近位端部分、中央部分、および遠位端部分と、近位端部分、中央部分、および遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルとを備える。コイルは、電磁場の存在下で生じる結合電流を低減するために、容量性インピーダンスと並列に誘導性インピーダンスを提供する。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、医療用電気リード線において電磁場に起因する結合電流を低減する方法が提供される。本方法は、医療用電気リード線の、近位端部分、中央部分、および遠位端部分の少なくとも１つの周りに巻かれた少なくとも１つのコイルを提供することを含み、それにより、そのコイルが、結合電流を低減するために、容量性インピーダンスと並列に誘導性インピーダンスを提供するようにする。
【００１２】
本発明は、添付図面とともに以下の説明を参照することにより理解されるであろう。図中、同一参照番号は同一要素を特定する。
本発明によれば種々の変更形態および代替形態が可能であるが、その特定実施形態が図面に例として示され、本明細書で詳細に説明される。しかし、本明細書における特定実施形態の説明は、開示されている特定の形態に本発明を限定することを意図していないことを理解すべきである。逆に、その意図は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に入るすべての変更形態、等価形態、および代替形態を包含することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の例示的実施形態について説明する。明確にするため、実際の実施態様のすべての特徴が本明細書に記載されるとは限らない。いかなるこのような実際の実施形態の開発においても、実施態様ごとに異なるシステム関連および事業関連の制約に従うといった開発者の特定の目標を達成するには、実施態様に固有のいくつかの決定をしなければならない、ということが当然理解されよう。さらに、このような開発努力は、時間のかかる、込み入ったものとなるかもしれないにしても、本開示の利益を受ける当業者にとっては定型的仕事であろう、ということが理解されよう。
【００１４】
埋め込み可能医療デバイス（例えば、ペースメーカ、心臓除細動器（cardio defibrillator）等）の動作には、それに伴う多くの別個のプロセスがある。埋め込み可能医療デバイスの動作としては、患者に関連する生理的データを収集、保存、および解析すること、および／または患者の身体の部分へ治療（例えば、心臓治療）を送出することがある。これらの作業は、埋め込み可能医療デバイスを含む埋め込み可能医療システムによって実行される場合が多い。埋め込み可能医療システムによって実行される解析に基づいて、１つまたは複数の治療を患者の身体の特定部分に送出することができる。このような治療の一例として心臓治療があり、これは患者の心臓に送出される。生理的データおよび／または患者の身体における異常な活動に関連するデータの解釈は、埋め込み可能医療デバイスの挙動（例えば、治療送出パターン等）の決定において重要である。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、リード線の周りに存在するＲＦ信号によって引き起こされるリード線内の結合（例えば、誘導）電流を低減することができる。本発明の実施形態によれば、リード線の先端付近にコイルを挿入してリード線から先端を実質的に絶縁することにより、ＲＦ信号によってリード線上に結合あるいは誘導される望ましくない量の電流を誘導する可能性を低減することができる。本発明の実施形態によれば、リード線の先端付近にコイルを取り付け、リード線の抵抗と直列にインダクタが実効的に生じるようにすることができる。本発明の実施形態によれば、実効的共振が無線周波信号で起こる回路を提供し、リード線上に存在する無線周波結合電流信号に対して開回路が生じるようにすることができる。すなわち、本発明の実施形態によって提供されるコイルが、高周波信号に対しては開回路または高インピーダンスを提供する一方で、ペーシング信号やデータ獲得信号のような低周波信号に対しては通常の信号路を提供する。
【００１６】
次に図１を参照すると、人体内に埋め込み可能医療デバイスを実装する一実施形態が図示されている。人体１０５の心臓１１６上に配置されたセンサ／治療送出デバイス２１０（例えば、リード線１１４に取り付けられたデバイス）を用いて、生理的データの獲得および処理を行う。埋め込み可能医療デバイス２２０が、人体１０５から獲得される複数のデータの収集および処理を行う。一実施形態では、埋め込み可能医療デバイス２２０は、ペースメーカまたはディフィブリレータ（除細動器）であってもよい。埋め込み可能医療デバイス２２０によって獲得されたデータは、アクセスデバイス２４０等の外部システムによって監視することができる。アクセスデバイス２４０は、埋め込み可能医療デバイス２２０と遠隔通信するプログラミングヘッド１２２を備える。プログラミングヘッド１２２は、本開示の利益を受ける当業者には既知の医療デバイスプログラミングシステムによって、ペースメーカ２２０とアクセスデバイス２４０の間の双方向通信を容易にするために利用される。
【００１７】
一実施形態では、本発明の実施形態による埋め込み可能医療デバイス２２０によって処理される複数のデータを収集するために、複数のアクセスデバイス２４０を用いることができる。ペースメーカ２２０は、密封封止された、生物学的に不活性な外側キャニスタまたはハウジング１１３内に収容される。ハウジング１１３は、ペースメーカ２２０のペーシング／検知回路における電極として作用するように、それ自体が導電性であってもよい。図１において参照番号１１４でまとめて特定される１つまたは複数のペースメーカセンサ／リード線は、ペースメーカ２２０に電気的に接続され、静脈１１８経由で患者の心臓１１６内に延びる。リード線１１４の概ね遠位端付近には、電気的心信号を受け取るため、または心臓１１６に電気的ペーシング刺激を送出するための、１つまたは複数の露出した導電性電極（センサ／治療送出ユニット２１０）が配置される。リード線１１４は、その遠位端が心臓１１６の心房または心室のいずれかに位置するように埋め込まれてもよい。一代替実施形態では、センサ２１０、またはセンサ２１０に連結されるリード線１１４は、静脈１１８経由で心臓１１６の血管内に位置してもよい。
【００１８】
次に図２を参照すると、本発明の一実施形態によるシステム２００が図示されている。システム２００は、センサ／治療送出ユニット２１０、埋め込み可能医療デバイス２２０、およびアクセスデバイス２４０を備える。本発明の実施形態は、センサ／治療送出ユニット２１０から埋め込み可能医療デバイス２２０へ複数の生理的データおよび非生理的データを提供し、それらのデータは埋め込み可能医療デバイス２２０において処理および保存される。センサ／治療送出ユニット２１０は、生理的および非生理的データを獲得することが可能な複数のセンサを備えてもよい。センサ（複数可）２１０からのデータおよび他の要因に基づいて、埋め込み可能医療デバイス２２０は、センサ／治療送出ユニット２１０経由で患者の身体１０５の部分に治療を送出することができる。アクセスデバイス２４０は、インタフェース２３０（例えば、デバイス２２０内部のインタフェース）経由でデバイス２２０と通信することが可能であり、埋め込み可能医療デバイス２２０を再プログラムするため、および／またはその動作に修正を加えるために用いることができる。一実施形態では、埋め込み可能医療デバイス２２０に接続されるリード線１１４（後述）が、センサ（複数可）２１０および／または治療送出電極を収容するために用いられる。
【００１９】
次に図３を参照すると、埋め込み可能医療デバイス２２０に接続することができる医療用電気リード線３００が図示されている。リード線３００は、リード線３００のほぼ近位端部分３２０で埋め込み可能医療デバイス２２０に接続することができる。また、リード線３００は、中央部分３１５、および遠位端部分３１０も備え、遠位端部分３１０の端に先端３３０がある。図３に示すように、リード線３００の周りに存在する無線周波（ＲＦ）信号結合電流が、リード線３００内の電流の流れ３４０を引き起こすことがある。先端３３０において、リード線３００の周りに存在するＲＦ信号に起因して、事実上ＲＦ信号源が生じる。
【００２０】
ＭＲＩプロセス中に存在する場のような大きい電磁場の存在下では、大量のＲＦ信号結合エネルギー（例えば、電流および／または電圧）がリード線３００の先端３３０の周りに存在することがある。したがって、大量の電流３４０が先端３３０に存在する可能性があり、それがリード線３００の抵抗に起因するエネルギー移動を引き起こす。一般的に、リード線先端３３０の抵抗に起因する組織界面へのエネルギー移動は熱の形で行われる。これにより、リード線３００の先端３３０が加熱される。すると、リード線３００の先端３３０からの熱が先端３３０の周囲の組織に移動し、患者の身体に害を及ぼすことがある。電気エネルギー３４０は一般に、６４ＭＨｚおよび／または１２８ＭＨｚのＭＲＩ周波数や、電波ジアテルミー周波数２７ＭＨｚのような高いＲＦ周波数で生じる。電気エネルギー３４０が有効に遮断されれば、先端３３０で発生する熱は実質的に低減されるであろう。
【００２１】
次に図４を参照すると、コイル４１０が、リード線３００の先端３３０近くでリード線３００に取り付けられている。一実施形態では、複数のコイル４１０が、リード線３００の近位端部分３２０および／または中央セクション／部分３１５のような、リード線３００の他の部分に設置されてもよい。リード線３００の遠位端３１０にコイル４１０を設置すると、相当量の高周波電気エネルギー３４０がリード線３００の長さ全体にわたって伝わるのを防ぐことができる。事実上、コイル４１０は、電磁フィルタおよび／またはトラップとして作用し、ＭＲＩ信号の存在によって結合した電気エネルギー等のＲＦ信号電気エネルギー３４０を捕捉／フィルタリングすることが可能である。コイル４１０の実装による誘導性および容量性の効果（後でさらに詳細に説明する）が、リード線３００の先端３３０を流れる高周波電流３４０の流れを低減する。したがって、リード線先端３３０の抵抗との高周波電流３４０の相互作用により発生する熱は、コイル４１０の実装の結果として低減される。同様に、リード線の他の部分に設置されたコイル４１０もまた、リード線先端３３０における高周波電流３４を低減する利益を提供する。
【００２２】
次に図５を参照すると、リード線３００の遠位端３１０およびコイル４１０の拡大図が示されている。コイル４１０は、先端３３０近くでリード線３００の周りに巻き付けられる。コイル４１０はインダクタの機能を提供し、６４および／または１２８ＭＨｚのような高い信号周波数において誘導性を有する。一例として、コイル４１０のスプールの外径は、約５万〜６万分の１インチであってもよい。コイル４１０の長さは、約１０分の１〜１０分の３インチであってもよい。本発明の実施形態により教示される結果を達成するためには、他の寸法で実施してもよいことを理解すべきである。コイル４１０の巻数は、コイル４１０により生じる容量性および誘導性効果に影響を及ぼすように変えることができる。したがって、コイル４１０の巻数は、電磁場に起因する電流のさまざまな周波数に対して容量性および誘導性を提供するように調節することができる。これらの容量性および誘導性は、並列インダクタ−コンデンサ回路網を形成し得る。回路は共振回路であってもよい。
【００２３】
一実施形態では、コイル４１０は、絶縁されたワイヤからなる。次に図６ａおよび図６ｂを参照すると、それぞれ、コイル４１０の一部の断面図およびコイル４１０の一部の３次元図が示されている。一実施形態では、コイル４１０内のワイヤは、銅、金、銀、ＭＰ３５Ｎ、白金等の導電性材料を含む。本発明の実施形態によれば、さまざまな導電性材料６１０を用いることができることを理解すべきである。また、ワイヤ６１０を絶縁する絶縁被覆６４０は、エナメル被覆等の誘電体材料である。ワイヤは、誘電体（非導電性）コア６３０の周りに巻かれ、誘電体外殻６４０によって封入される。ワイヤ自体が同様に絶縁被覆を有してもよい。コイル４１０の絶縁により、コイル４１０によって覆われるリード線３００の部分はその周囲に電気的に導通しないため、患者の体内への電流のアノードあるいは電気的帰路として作用しない。しかし、コイル４１０の導電性材料６１０は、リード線３００の電気的経路内で電気的特性を提供する。すなわち、コイル４１０の導電性材料６１０は、リード線３００の電気的経路に直列に容量性および／または誘導性特性を付加する。
【００２４】
次に図７Ａ〜図７Ｉを参照すると、リード線３００上へのコイル４１０の種々の実装から得られる等価電気回路が示されている。一実施形態では、図７Ａに示すように、コイル４１０は、リード線３００の電気的流路と直列に等価インダクタンスを提供する。コイル４１０は、リード線３００の電気的経路において、等価抵抗Ｒ７２０（これは一実施形態ではコイル４１０の等価抵抗である）と直列にインダクタＬ７１０を提供し、リード線３００はリング先端３３０で終端する。また、図７Ａの回路は、リード線ワイヤ自体の等価抵抗（Ｒｗｉｒｅ７２１）も含む。インダクタＬ７１０は、６４ＭＨｚおよび／または１２８ＭＨｚのＭＲＩ信号のようなＲＦ信号が存在している間に有効となる。インダクタＬ７１０が有効となる周波数は、コイル４１０の巻数を変えることによって変更することができ、本発明の実施形態の精神の範囲内にとどまることを理解すべきである。
【００２５】
リード線３００の先端３３０にペーシング信号を送出する信号のような低周波では、インダクタンスＬ７１０は、リード線３００内の等価電気短絡である。ＲＦ信号周波数信号がリード線３００を包囲すると、インダクタＬ７１０は、コイル４１０に関連するワイヤの導電性材料６１０の巻数および／またはサイズに応じて、種々の大きさのインダクタンスを提供する。一実施形態では、インダクタＬ７１０は約４．７マイクロヘンリーであり、これは、ＭＲＩ信号場が存在している間に有効に作用する。この電気的効果は、無線周波信号がある場合にも存在する。４．７マイクロヘンリーのインダクタは、ＭＲＩプロセスにより生じる場のような大きい電磁場によって結合する高周波電流の瞬間的増大を低減することができるが、ＭＲＩプロセスには限定されない。
【００２６】
コイル４１０は、コイル４１０によって生じるインダクタＬ７１０が６４ＭＨｚや１２８ＭＨｚの信号のような無線周波信号と共振するように巻かれ設計される。一代替実施形態では、コイル４１０は、共振なしで実質的に大きいインダクタンスを提供してもよい。したがって、ＲＦ信号周波数において高いインピーダンスがリード線３００に存在することにより、リード線３００におけるＲＦ結合電流の大きな障害となる。事実上、高周波信号が存在している間、（高周波電気エネルギーに対する）インダクタＬ７１０の位置に高インピーダンス回路が生じる。高周波でコイル４１０によって提供されるリード線３００の先端３３０近くの高インピーダンスにより、リード線３００の長さのほとんどが、ＲＦ信号により生じる信号の誘導にとって無効となる。同時に、コイル４１０により、埋め込み可能医療デバイス２２０によって利用される低周波信号の通過が可能となる。インダクタＬ７１０によって提供される誘導性リアクタンスは、リード線３００内の高周波（無線周波）結合信号をリード線先端３３０から著しく絶縁する。
【００２７】
次に図７Ｂを参照すると、リード線３００の先端３３０においてコイル４１０によって提供される等価回路の一代替実施形態が示されている。コイル４１０は、静電容量Ｃ７３０もまた生じるようにリード線３００の周りに巻かれてもよい。静電容量Ｃ７３０は、インダクタＬ７１０の両端に並列に存在する。静電容量Ｃ７３０は、インダクタＬ７１０および抵抗Ｒ７２０と並列であり、これらはコイル４１０の等価物およびＲｗｉｒｅ７２１と直列である。静電容量Ｃ７３０は、一般的に、コイル４１０の各巻回の両端に形成される寄生容量に起因する。一般的に、静電容量Ｃ７３０は、リード線３００の先端３３０に高周波信号が存在している間に有効である。静電容量Ｃ７３０は、一般的に、埋め込み可能医療デバイス２２０によって送出されるペーシング信号および／またはデバイス２２０に伝わる生理的センサ信号のような、リード線３００上の低周波信号とは干渉しない。
【００２８】
静電容量Ｃ７３０は、コイル４１０の複数の巻回の両端の寄生容量を組み合わせた等価静電容量に相当する。インダクタＬ７１０およびコンデンサＣ７３０の並列構成の結合は、インダクタＬ７１０のみよりも高いインピーダンスの並列回路を提供する。したがって、コイル４１０によって提供される回路は、高周波で相当な高インピーダンスがリード線３００の先端３３０近くに生じるような、より広範囲の周波数に対応する。
【００２９】
一実施形態では、インダクタＬ７１０およびコンデンサＣ７３０は、種々のＲＦ信号、特に２７ＭＨｚ、６４ＭＨｚ、および／または１２８ＭＨｚ信号に反応する自己共振回路を提供する。共振により、ＲＦ信号において高インピーダンスが生じるため、ＲＦ信号によって結合する電気エネルギーが著しく絶縁される。高周波電気エネルギーの絶縁は、リード線３００の先端３３０における加熱を低減するという利益を提供する。コイル４１０の導電性材料（ワイヤ）６１０の直径を変えることによって、および／またはコイル４１０の巻数を変えることによって、自己共振回路は、さまざまな所定範囲の高周波信号で反応するように設計することができる。この原理は、ＭＲＩプロセスの周波数実施態様の変更に対応するように本発明の実施形態を適応させるために用いることができる。
【００３０】
図７Ｃに示すように、低周波では、低周波電流（Ｉｌｏｗ＿ｆｒｅｑ）７４０が抵抗Ｒｗｉｒｅ７２１を通って抵抗Ｒ７２０（例えば、一実施形態では約３オーム）へとリード線３００を流れる。これらの抵抗はそれぞれ、リード線ワイヤおよびコイルの等価抵抗である。一実施形態では、リード線ワイヤの等価抵抗Ｒｗｉｒｅ７２１は、３５オーム抵抗のような、小さい値の小さい抵抗であってもよい。したがって、ペーシング信号および／または治療送出信号のような低周波信号は、リード線３００を通り、先端３３０を通って、先端３３０の周囲の組織へと流れることができる。すなわち、コイル４１０は、埋め込み可能医療デバイス２２０によって実行される治療送出および／または生理的データ収集の正常な動作と干渉しない。しかし、高周波では、インダクタＬ７１０および／またはコンデンサＣ７３０は高インピーダンスを提供する（図７Ｃおよび図７Ｄ参照）。
【００３１】
高周波では、リード線先端３３０に存在するＲＦ信号によって結合する電気エネルギーは、インダクタＬ７１０および静電容量Ｃ７３０によって提供されるインピーダンスの共振の性質によりほぼゼロである。高周波では、コイル４１０のために高インピーダンスが存在し、リード線先端３３０においてＲＦ信号により結合する電気エネルギーの値（Ｉｈｉｇｈ＿ｆｒｅｑ）を大幅に低減する。１つまたは複数のコイルの実装により、図７Ｅに示す多段回路を形成してもよい。図７Ｅは、２セットの並列なインダクタおよびコンデンサを例示している。インダクタＬ１７２６（Ｒ７２０と直列）がコンデンサＣ１７２７と並列である並列結合が、インダクタＬ２７２８（第２の等価抵抗値Ｒ２７２０ａと直列）がコンデンサＣ２７２９と並列である並列結合と直列になっていて、図７Ｄに示す高周波における高インピーダンス効果を提供する。コンデンサＣ１７２７およびＣ２７２９は、集中素子（複数可）または寄生容量を含んでもよい。一実施形態では、図７Ｅの並列コンデンサ／インダクタの各セットが、異なる周波数信号に対応することにより、複数の周波数で図７Ｄの高インピーダンスの利益を提供することができる。
【００３２】
本発明の実施形態に記載されているコイル４１０の実装は、図７Ｆに示す等価回路を形成するように構成してもよい。図７Ｆに示すように、コンデンサＣ３７３３とインダクタＬ３７３１の並列結合を、インダクタＬ４７３２と直列とし、これらすべてをコンデンサＣ４７３４と並列とすることにより、結合高周波電気エネルギーに対する高インピーダンス障害を提供するための多重周波数応答を提供する。一実施形態では、インダクタＬ３７３１はタップ付きインダクタであってもよく、コンデンサＣ３７３３およびＣ４７３４は集中素子からなっていてもよい。
【００３３】
異なる周波数の複数の信号によって生じる結合高周波電気エネルギーに対する保護を提供するために、複数のコイル４１０をリード線３００上に実装してもよい。例えば、一方が他方よりも緩く巻かれている２個のコイル４１０をリード線３００上に実装してもよい。これは、図７Ｇに示すような、２つの異なるインダクタを備えた等価回路を形成するであろう。図７Ｇにおいて、インダクタＬ５７４１は、直列のインダクタＬ６７４２とは異なる値を有する。インダクタＬ６７４２は、インダクタＬ５７４１を形成するコイル４１０よりもきつく巻かれたコイル４１０に起因する。したがって、それぞれのインダクタＬ５７４１およびＬ６７４２は、異なる周波数の２つの異なる信号に起因する、異なる結合電気エネルギーに対する高インピーダンス障害を提供することができる。各コイル４１０に関連する等価寄生容量もまた異なる。
【００３４】
図７Ｈは、埋め込み可能医療デバイスに接続されたリード線３００上のコイル４１０の実装を例示している。リード線３００は、埋め込み可能医療デバイス２２０と一体のコネクタモジュール／ブロック７５０に接続される。コネクタブロック７５０はコンデンサＣ５７５２を備える。一実施形態では、コンデンサＣ５７５２は貫通コンデンサである。一実施形態では、３個のコイル４１０がリード線３００上に実装されて、３個のインダクタＬ７７５３、Ｌ８７５４、およびＬ９７５５を形成する。インダクタＬ７７５３はコネクタブロック７５０内にあり、Ｃ５７５２と相互作用してローパスフィルタを形成し、これが実質的に高周波信号を遮断するとともに、デバイス２２０へ低周波信号が流れることを可能にする。インダクタＬ８７５４は、リード線３００の共振長を分割するためのフィルタとして作用する。インダクタＬ９７５５は、上記のように、リード線３００の先端における高周波電気エネルギーの誘導に対する保護を提供する。
【００３５】
本発明の実施形態に記載されているような、コイル４１０を実装するという考え方は、図７Ｉに示すように、コンデンサ上にコイルを巻き付けることにより拡張することができる。図７Ｉに示すように、コイル４１０がコンデンサ７６２の周りに巻かれる。コンデンサ７６２は、リード線３００上に実装されていてもよい。これにより、特定の高周波信号に一層正確に対応する等価回路を生成することができる。コンデンサ７６２の周りに巻かれたコイル４１０は、コンデンサＣ６７６４とインダクタＬ１０７６３の並列結合を形成し、これを用いて、より高い精度で結合高周波電気エネルギーに対する高インピーダンス障害を提供することができる。コンデンサＣ６７６４およびインダクタＬ１０７６３は、リード線３００の近位端３２０、中央部分３１５、および／または遠位端３１０等の、リード線３００のさまざまな部分に実装することができる。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｉにより提供される等価回路は、ＭＲＩ信号、ジアテルミー信号、およびさまざまな他の高周波信号、または出力等の無線周波信号にさらされることによるリード線先端３３０における高周波電気エネルギーを大幅に低減する。図７Ａ〜図７Ｉに示した実施形態は、本発明の実施形態により求められる高インピーダンス応答を生成するために、個別でも、またはいかなる組合せでも用いることができる。
【００３７】
上記の詳細な説明は、上記の埋め込み可能医療デバイス２２０の実施態様の、本発明による一実施形態の説明のための一例である。本発明の精神の範囲内で、他の実施態様および／または実施形態を用いることができることを理解すべきである。本発明の教示は、蓄積された電荷を利用する回路等の、電気回路に関連するさまざまなシステムのために利用可能である。
【００３８】
上記に開示した特定実施形態は単なる例示にすぎない。というのは、本発明は、本明細書の教示の利益を有する当業者には明らかなように、異なるが等価な方法で変更および実施することができるからである。さらに、添付の特許請求の範囲の記載以外には、本明細書に示されている構成や設計の詳細には何ら限定の意図はない。したがって、明らかに、上記に開示した特定実施形態は修正または変更が可能であり、すべてのそのような変形は本発明の範囲および精神に含まれるとみなされる。よって、本出願において保護を求める対象は、添付の特許請求の範囲に記載の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一例示的実施形態による埋め込み可能医療デバイスの一実施態様の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一例示的実施形態による埋め込み可能医療システムの概略ブロック表示である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線の模式的図示である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線の遠位端の模式的図示である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に実装されるコイルの模式的図示である。
【図６】図６ａ、図６ｂは、本発明の一実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に実装されるコイルの断面図の模式的図示である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｇ】図７Ｇは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｈ】図７Ｈは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【図７Ｉ】図７Ｉは、本発明の少なくとも１つの実施形態による埋め込み可能医療システムで用いられるリード線上に配置されるコイルの種々の実施態様の等価電気回路図表示である。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【国際調査報告】
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