(57)【要約】  外部充電器がエネルギを送信して埋め込み型医療装置を充電する。この外部充電器に隣接する温度と相関性のあるパラメータをセンサが測定する。このパラメータは、外部充電器による埋め込み型医療装置の充電中に発生する温度又は熱量を示す。この温度を、ユーザがプログラム可能な温度閾値と比較し、この比較に基づき、充電によって発生する熱を減少させるように外部充電器の充電速度又は出力電力或いは埋め込み医療装置の入力電力を調整する。ユーザがプログラム可能な温度閾値を最適充電速度に設定することにより、外部充電器による埋め込み医療装置の充電中に発生する温度がユーザにとって快適なものとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療システムであって、
埋め込み型医療装置と、
前記埋め込み型医療装置にエネルギを経皮的に結合するように構成された外部装置と、
前記埋め込み型医療装置への前記エネルギの結合中に前記外部装置により発生する温度と相関性のあるパラメータを測定するように構成されたセンサと、
ユーザによってプログラム可能な閾値を記憶するように構成されたメモリと、
前記ユーザによってプログラム可能な閾値と前記測定パラメータを比較し、該比較に基づいて前記温度を制御するように構成されたプロセッサと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記埋め込み型医療装置が神経刺激装置である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記埋め込み型医療装置が埋め込み型パルス発生器である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記外部装置が外部充電器である請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記測定パラメータが前記温度である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記測定パラメータが、前記埋め込み型医療装置の入力電力及び前記外部装置の出力電力の一方である請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記温度が前記外部装置の内部温度である請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記センサ及びプロセッサが、前記埋め込み型医療装置に含まれる請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記センサ及びプロセッサが、前記外部装置に含まれる請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサが、前記埋め込み型医療装置の一方に含まれ、前記プロセッサが、前記埋め込み型医療装置及び前記外部装置の他方に含まれ、前記システムが、前記埋め込み型医療装置及び前記外部装置の前記一方から前記埋め込み型医療装置及び前記外部装置の前記他方へ前記測定パラメータを通信するように構成された通信装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサが、前記埋め込み型医療装置の充電速度を調整することにより前記温度を制御するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサが、前記埋め込み型医療装置へのエネルギの経皮的結合の終了及び開始を交互に行うことにより前記温度を制御するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記温度が瞬時温度である請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記温度が平均温度である請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ユーザによってプログラム可能な閾値を、前記メモリにプログラムするように構成された外部プログラマをさらに備えた請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサが、前記外部プログラマに含まれる請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
埋め込み型医療装置にエネルギを供給するための外部装置であって、
前記埋め込み型医療装置に前記エネルギを経皮的に搬送するように構成された交流電流（ＡＣ）コイルと、
前記埋め込み型医療装置への前記エネルギの前記経皮的搬送中に前記外部装置により発生する温度と相関性のあるパラメータを測定するように構成されたセンサと、
ユーザによってプログラム可能な閾値を記憶するように構成されたメモリと、
前記ユーザによってプログラム可能な閾値と前記測定パラメータを比較し、前記比較に基づいて前記温度を制御するように構成されたプロセッサと、
前記ＡＣコイル、センサ、メモリ、及びプロセッサを含むハウジングと、
を備えることを特徴とする外部装置。
【請求項１８】
前記測定パラメータが前記温度である請求項１７に記載の外部装置。
【請求項１９】
前記測定パラメータが、前記外部装置の出力充電電力である請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２０】
前記温度が、前記外部装置の内部温度である請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２１】
前記プロセッサが、前記埋め込み型医療装置の充電速度を調整することにより前記温度を制御するように構成される請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２２】
前記プロセッサが、前記埋め込み型医療装置へのエネルギの経皮的結合の終了及び開始を交互に行うことにより前記温度を制御するように構成される請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２３】
前記温度が瞬時温度である請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２４】
前記温度が平均温度である請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２５】
前記ハウジングがハンドヘルドハウジングである請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２６】
前記ＡＣコイルに前記エネルギを供給するように構成された電源をさらに備える請求項１７に記載の外部装置。
【請求項２７】
外部装置により発生する温度を調節する方法であって、
前記外部装置から患者内に埋め込まれた医療装置にエネルギを経皮的に結合するステップと、
前記エネルギの前記医療装置への前記経皮的結合中に前記温度と相関性のあるパラメータを測定するステップと、
記憶した閾値を修正するステップと、
前記記憶した閾値と前記測定パラメータを比較するステップと、
前記比較に基づいて前記温度を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記医療装置が神経刺激装置である請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記医療装置が埋め込み型パルス発生器である請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記外部装置が外部充電器であり、前記エネルギの前記経皮的結合により前記外部充電器を充電する請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記測定パラメータが前記温度である請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記測定パラメータが、前記医療装置の入力充電電力及び前記外部装置の出力充電電力の一方である請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記温度が、前記外部装置の内部温度である請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記温度が、前記医療装置の充電速度を調整することにより制御される請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
前記温度が、前記埋め込み型医療装置へのエネルギの経皮的結合の終了及び開始を交互に行うことにより制御される請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記温度が瞬時温度である請求項２７に記載の方法。
【請求項３７】
前記温度が平均温度である請求項２７に記載の方法。
【請求項３８】
前記閾値が前記患者により修正される請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
前記患者にとって快適な温度を決定するステップをさらに含み、前記記憶した閾値が、前記決定した快適な温度に基づいて修正される請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋め込み型装置に関し、より具体的には、患者内に埋め込まれた装置を経皮的に再充電するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋め込み型刺激装置とは、心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除細動器、難聴を治療するための蝸牛刺激装置、失明を治療するための網膜刺激装置、組織的な四肢の動きを生み出すための筋刺激装置、慢性疼痛を治療するための脊髄刺激装置、運動障害及び心理的障害を治療するための脳皮質及び脳深部刺激装置、並びに尿失禁、睡眠時無呼吸症、肩関節亜脱臼などを治療するためのその他の神経刺激装置のような、様々な生物学的障害を治療するために電気刺激を発生させてこれを身体神経及び組織に伝える装置のことである。本発明は、全てのこのような用途において適用性を見出すことができるが、一般に以下の説明は、米国特許第６，５１６，２２７号に開示されるような脊髄刺激システム内で本発明を使用することに焦点を当てたものである。
【０００３】
脊髄刺激は、ある患者集団における痛みを抑えるために広く受け入れられている臨床的方法である。通常、脊髄刺激（ＳＣＳ）システムは、埋め込み型パルス発生器と、電極アレイを作り出すために所望のパターン及び間隔で配置された電極を保持する少なくとも刺激電極リード線とを含む。（単複の）電極リード線内の個々のワイヤは、アレイ中の個々の電極と接続する。通常、（単複の）電極リード線は脊髄の硬膜に沿って埋め込まれ、この（単複の）電極リード線は、脊柱から出たところで一般に１又はそれ以上の電極リード線延長部に結合することができる。通常、この（単複の）電極リード線延長部は、さらに埋め込み型パルス発生器を埋め込む皮下ポケットに、患者の胴体の周囲でトンネル結合される。或いは、この（単複の）電極リード線を埋め込み型パルス発生器に直接結合することもできる。その他のＳＣＳシステム及びその他の刺激システムの例については、米国特許第３，６４６，９４０号及び米国特許第３，８２２，７０８号を参照されたい。
【０００４】
当然ながら、埋め込み型パルス発生器は、動作にエネルギを必要とする能動装置である。多くの場合、外部充電器を介して埋め込み型パルス発生器を再充電することにより、電力の枯渇した埋め込み型パルス発生器を取り替えるための外科的処置を回避できるようにすることが望ましい。外部充電器と埋め込み型パルス発生器との間でエネルギを無線搬送するために、通常、再充電器は、埋め込み型パルス発生器内に又はこの上に位置する同様の充電コイルにエネルギを供給する交流電流（ＡＣ）充電コイルを含む。埋め込み型パルス発生器上に位置する充電コイルにより受け取られたエネルギは、その後パルス発生器内に含まれる電子部品に直接電力を供給するために使用することができ、或いはパルス発生器内の再充電可能バッテリに貯え、その後電子部品にオンデマンドで電力を供給するために使用することができる。
【０００５】
外部充電器から埋め込み型パルス発生器へ組織を通じて効率的に電力を送信するには、埋め込み型パルス発生器内に又はこの上に位置する充電コイルを、外部充電器の対応するＡＣコイルに対して好適な態様で空間的に配置することが最重要である。すなわち、外部充電器から埋め込み型パルス発生器へ誘導結合を介し患者の皮膚を通じて効率的に電力を送信するには、２つの装置を持続的に密接して整列させることが必要である。このような持続的で密接な整列を確実に実現するために、通常は、外部充電器を患者の皮膚に接して配置することにより、埋め込み型パルス発生器を充電する速度を保持又は最適化する。
【０００６】
通常動作中、外部充電器を調節せずに放置すれば、必然的に耐え難く危険な恐れのある熱が発生する。この熱の発生に対処するために、通常、外部充電器は、予めプログラムされた又は予め設定された最高温度安全性限界を含み、これにより埋め込み型パルス発生器の充電中に外部充電器を患者の皮膚に接して配置した際に患者に害が及ばないようにしている。一般的に許容できる安全性限界は全人口を対象に調節されているが、熱感度は患者によって異なるので、これらの安全性限界でも依然として患者が不快感を感じる可能性はある。例えば、患者の年齢、又は患者の熱に対する感度を高める他の何らかの医学的状態により、熱が不快なものになる可能性がある。別の例として、患者は、外部充電器が標準的な又は通常の状態で動作している時に過度の熱を感じることもあるが、充電中には、これが長時間同じ又は通常領域に放置される。
【０００７】
従って、患者は、安全性限界が高く設定され過ぎている場合にも不快感を感じる可能性がある。一方、安全性限界が低く設定され過ぎている場合、ＩＰＧの充電速度が遅くなりすぎることがある。結果として、患者によっては、ＩＰＧを使用することの全体的な潜在力から恩恵を受けることができない者もいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，５１６，２２７号
【特許文献２】米国特許第３，６４６，９４０号
【特許文献３】米国特許第３，８２２，７０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、外部充電器により発生する熱を調節する改善されたシステムに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、医療システムが提供される。この医療システムは、（埋め込み型パルス発生器などの神経刺激装置のような）埋め込み型医療装置と、この埋め込み型医療装置にエネルギを経皮的に結合するように構成された外部装置とを備える。１つの実施形態では、外部装置が外部充電器であり、この場合結合エネルギが埋め込み型医療装置を充電する。医療システムは、埋め込み型医療装置へのエネルギの結合中に外部装置により発生する温度と相関性のあるパラメータを測定するように構成されたセンサをさらに備える。測定パラメータは、例えば温度自体、或いは埋め込み型医療装置の入力電力及び外部装置の出力電力の一方とすることができる。１つの実施形態では、測定される温度が外部装置内の温度である。温度は、例えば瞬時温度又は平均温度とすることができる。
【００１１】
医療システムは、ユーザがプログラム可能な閾値を記憶するように構成されたメモリと、このユーザがプログラム可能な閾値と測定パラメータを比較し、この比較に基づいて（例えば、埋め込み型医療装置の充電速度を調整すること、又は埋め込み型医療装置へのエネルギの経皮的結合の終了及び開始を交互に行うことによって）温度を制御するように構成されたプロセッサとを備える。例えば、プロセッサは、ように構成することができる。１つの実施形態では、センサ及びプロセッサが埋め込み型医療装置に含まれる。別の実施形態では、センサ及びプロセッサが外部装置に含まれる。さらに別の実施形態では、センサが埋め込み型医療装置の一方に収容され、プロセッサが埋め込み型医療装置及び外部装置の他方に収容される。この場合、システムは、埋め込み型装置及び外部装置の一方から埋め込み型装置及び外部装置の他方へ測定パラメータを通信するように構成された通信装置をさらに備える。任意の実施形態では、システムは、ユーザがプログラム可能な閾値をメモリにプログラムするように構成された外部プログラマをさらに含むことができる。この場合、プロセッサを外部プログラマに含めることができる。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、埋め込み型医療装置にエネルギを供給するための外部装置が提供される。外部装置は、埋め込み型医療装置にエネルギを経皮的に搬送するように構成された交流電流（ＡＣ）コイルと、埋め込み型医療装置へのエネルギの経皮的搬送中に外部装置により発生する温度と相関性のあるパラメータを測定するように構成されたセンサとを備える。外部装置は、ユーザがプログラム可能な閾値を記憶するように構成されたメモリと、このユーザがプログラム可能な閾値と測定パラメータを比較し、この比較に基づいて温度を制御するように構成されたプロセッサとをさらに備える。測定パラメータ、及び外部装置により温度が発生する態様は、上述した態様と同じであることができる。外部装置は、ＡＣコイル、センサ、メモリ及びプロセッサを含む（ハンドヘルドハウジングなどの）ハウジングをさらに備える。任意の実施形態では、外部装置が、ＡＣコイルにエネルギを供給するように構成された電源をさらに備える。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、外部装置により発生する温度を調節する方法が提供される。この方法は、外部装置から患者内に埋め込まれた（埋め込み型パルス発生器などの神経刺激装置のような）医療装置にエネルギを経皮的に結合するステップを含む。１つの方法では、外部装置が外部充電器であり、この場合、エネルギを経皮的に結合することで外部充電器を充電する。方法は、医療装置へのエネルギの経皮的結合中の温度と相関性のあるパラメータを測定するステップを含む。方法は、記憶した閾値を患者などが修正するステップを含む。１つの方法は、患者にとって快適な温度を決定するステップをさらに含み、記憶した閾値がこの決定した快適な温度に基づいて修正される。方法は、記憶した閾値と測定パラメータを比較するステップと、この比較に基づいて温度を制御するステップとをさらに含む。測定パラメータ、及び外部装置により温度が発生する態様は、上述した態様と同じであることができる。
【００１４】
以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読めば、本発明のその他の及びさらなる態様及び特徴が明らかになるが、これらは本発明を例示することを意図するものであり本発明を限定するものではない。
【００１５】
同様の要素を共通の参照番号で示す図面は、本発明の好ましい実施形態の設計及び実用性を示すものである。本発明の上述の及びその他の利点、並びに目的がどのようにして得られるかをより良く理解するために、上記で簡潔に説明した本発明のより具体的な説明を、添付図面に示すこれらの具体的な実施形態を参照しながら行う。これらの図面が本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、従って本発明の範囲を限定すると見なすべきではないという理解の下に、添付図面を使用して本発明を追加の特異性及び詳細とともに記載し説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明により構成される脊髄刺激（ＳＣＳ）システムの１つの実施形態の平面図である。
【図２】患者に使用中の図１のＳＣＳシステムの平面図である。
【図３】図１のＳＣＳシステムで使用する外部充電器の１つの実施形態の斜視図である。
【図４】図１のＳＣＳシステムで使用する外部充電器、センサ及び埋め込み型パルス発生器の１つの実施形態の内部構成要素のブロック図である。
【図５】図１のＳＣＳシステムで使用する外部充電器、センサ及び埋め込み型パルス発生器の別の実施形態の内部構成要素のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
冒頭に、数多くの異なる種類の刺激システムの構成要素として使用することができる埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）又は他のあらゆる同様の電気刺激装置とともに本発明を使用できる点に留意されたい。以下の説明は脊髄刺激（ＳＣＳ）システムに関する。本発明自体はＳＣＳ用途に適しているが、本発明の最も広い態様ではこのように限定しなくてもよい。むしろ、本発明は、組織を刺激するために使用するあらゆる種類の埋め込み型電気回路とともに使用することができる。例えば、本発明を、ペースメーカー、除細動器、蝸牛刺激装置、網膜刺激装置、組織的な四肢の動きを生み出すように構成された刺激装置、脳皮質及び脳深部刺激装置、末梢神経刺激装置の一部として、或いは尿失禁、睡眠時無呼吸症、肩関節亜脱臼などを治療するように構成された他のあらゆる神経刺激装置で使用することができる。
【００１８】
まず図１を参照すると、好ましいＳＣＳシステム１０が、埋め込み型神経刺激リード線１２と、埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）１４と、外部（非埋め込み型）プログラマ１６と、外部（非埋め込み型）充電器１８とを大まかに含む。図示の実施形態では、リード線１２は経皮的リード線であり、この目的で可撓体２０上に保持される複数のインライン電極２２を含む。或いは、リード線１２はパドル型リード線の形をとることもできる。ＩＰＧ１４は、電気刺激エネルギを電極２２の各々へ向けるためにリード線１２に電気的に結合される。ＩＰＧ１４は、チタンなどの導電性の生体適合性材料で形成された、場合によっては電極として機能する外部ケースを含む。このケースは密閉区画を形成して、電子部品及びその他の構成要素を体組織及び流体から保護する。説明を簡潔にするために、本明細書では（後述する）再充電機能を促進するために必要な構成要素を除き、ＩＰＧ１４の電子部品については説明しない。ＩＰＧ１４の詳細は、バッテリ、アンテナコイル、並びにテレメトリ及び充電回路を含め、米国特許第６，５１６，２２７号に開示されている。
【００１９】
図２に示すように、神経刺激リード線１２は、経皮針又はその他の従来の技術を使用することにより、患者の硬膜上腔２６内に埋め込まれて脊髄２８にぴったりと接近する。適所に配置すると、電極２２を使用して脊髄２８又は神経根に刺激エネルギを供給することができる。リード線１２の好ましい配置は、電極２２が刺激しようとする神経部位に隣接し、すなわちこの上に載るようにすることである。リード線１２が硬膜上腔２６から出る場所の近くには空間が存在しないので、ＩＰＧ１４は、一般に腹部内又は臀部上のいずれかの外科的に作成したポケットに埋め込まれる。言うまでもなく、ＩＰＧを患者の身体の他の場所に埋め込むこともできる。リード線延長部３０は、ＩＰＧ１４をリード線１２の出口点から離して配置することを容易にすることができる。
【００２０】
再び図１を参照すると、ＩＰＧ１４は、外部プログラマ１６を使用することによりプログラム又は制御される。外部プログラマ１６は、患者の皮膚３４を通過する（矢印３２で示す）適当な通信リンクを通じてＩＰＧ１４に経皮的に結合される。適当なリンクとして、以下に限定されるわけではないが、無線周波数（ＲＦ）リンク、誘導リンク、光リンク、及び磁気リンクが挙げられる。説明を簡潔にするために、本明細書では外部プログラマ１６の電子部品については説明しない。外部プログラマ１６の詳細は、制御回路、処理回路、及びテレメトリ回路を含め、米国特許第６，５１６，２２７号に開示されている。
【００２１】
外部充電器１８は、患者の皮膚３４を通過する（矢印３６で示す）適当なリンクを通じてＩＰＧ１４に経皮的に結合され、これによりＩＰＧ１４を動作させる目的で、又はＩＰＧ１４内の（リチウムイオンバッテリなどの）再充電可能バッテリのような電源を補給する目的でＩＰＧ１４内に電力を結合する。図示の実施形態では、リンク３６は誘導リンクであり、すなわち外部充電器１８からのエネルギは、電磁結合を介してＩＰＧ１４内のバッテリに結合される。ＩＰＧ１４の充電コイル内に電力が誘導されると、ＩＰＧ１４内の充電制御回路が、バッテリを充電するための電力充電プロトコルを提供する。以下でさらに詳述するように、外部充電器１８は、ＩＰＧ１４と誤整列した場合に可聴音を発生して、外部充電器１８のＩＰＧ１４に対する位置を調整するようにユーザに警告する。外部充電器１８は、最大２．５ｃｍのインプラント深さにおいてＩＰＧ１４のバッテリを２時間で８０％の容量に、及び３時間で１００％に充電するように設計される。充電が完了すると、外部充電器１８は可聴音を発生して、ＩＰＧ１４から外部充電器１８を取り外すようにユーザに警告する。
【００２２】
充電器１８は、一定の又は様々な電力又は充電速度を使用して埋め込み型医療装置１４を充電することができる。（最適又は最大充電速度などの）一定の速度で保持された充電速度又は出力電力を有する代わりに、ある期間にわたって充電速度又は出力電力を変更し、又は変化させることができる。例えば、ある期間にわたって充電速度を最適充電速度に設定し、その後別の期間にわたって低下させ、ＩＰＧ１４が完全に充電されるまでこれらのステップを繰り返すことができる。別の例では、ある期間にわたって充電速度を最適充電速度に設定し、その後別の期間にわたって徐々に低下させることができる。
【００２３】
ＩＰＧ１４がプログラムされており、その電源が充電又は別様に補充されていれば、ＩＰＧ１４は、外部プログラマ１６が存在しなくてもプログラムされた通りに機能することができる。本明細書では、外部プログラマ１６及び外部充電器１８を２つの別個の及び明確に異なるユニットとして説明しているが、外部プログラマ１６及び外部充電器１８の機能を単一ユニットに組み合わせることもできると理解されたい。なお、ＩＰＧではなく、代わりにＳＣＳシステム１０が、リード線１２、１４に接続された埋め込み型レシーバ刺激装置（図示せず）を利用することもできる。この場合、埋め込みレシーバに給電するためのバッテリなどの電源、及びレシーバ刺激装置に命令を与えるための制御回路が、レシーバ刺激装置に電磁リンクを介して誘導結合された外部制御装置に含まれるようになる。
【００２４】
ここで図３を参照しながら、外部充電器１８の外部構成要素について説明する。この実施形態では、外部充電器１８が、携帯用充電器５０及び充電基地局５２を含む２部システムの形をとる。充電基地局５２はＡＣプラグ５４を含み、これによりあらゆる標準的１１０ボルト交流電流（ＶＡＣ）又は２００ＶＡＣコンセントに容易に差し込むことができるようになる。充電基地局５２は、充電基地局５２内の回路に（５ＶＤＣなどの）適当なＤＣ電圧を供給するＡＣ／ＤＣ変圧器５５をさらに含む。
【００２５】
携帯用充電器５０は、以下でさらに詳述する回路、具体的には再充電回路及びバッテリ（図３には示さず）を収容するためのハウジング５６を含む。ハウジング５６は、携帯用充電器５０が充電基地局５２に着脱可能に挿入され、これにより携帯用充電器５０自体が再充電されることを可能にするように成形及び設計される。従って、ＩＰＧ１４及び携帯用充電器５０の両方が再充電可能となる。使用の合間には、携帯用充電器５０を充電基地局５２に戻すことができる。
【００２６】
図示の実施形態では、携帯用充電器５０が、ハウジング５６に適当な可撓性ケーブル６０で接続された充電ヘッド５８を含む。充電ヘッド５８は、充電エネルギの送信元となるＡＣコイル（図３には示さず）を収容する。携帯用充電器５０は、ＩＰＧ１４を埋め込む場所の上の患者の皮膚上に配置することができる、使い捨て接着ポーチ６２或いはＶｅｌｃｒｏ（登録商標）ストリップ又はパッチをさらに含む。従って、充電ヘッド５８をポーチ６２に容易に滑り込ませ、或いはストリップ又はパッチに固定して、充電ヘッド５８がＩＰＧ１４の近く（２〜３ｃｍなど）に位置できるようにすることができる。代替の実施形態では、携帯用充電器５０が別個の充電ヘッドを含まず、代わりに再充電回路、センサ、バッテリ、及びＡＣコイルを収容する単一のハウジングを含む。携帯用充電器５０は、充電ヘッド５８とＩＰＧ１４との間の充電の強度をバーの形で視覚表示する、ハウジング５６上に位置するバー充電インジケータ６４を含む。
【００２７】
ここで図４を参照しながら、ＩＰＧ１４及び携帯用充電器５０の再充電要素について説明する。なお、図４の図は機能的なものに過ぎず、限定的であることを意図するものではない。当業者であれば、本明細書に示す説明を考慮して、表示及び説明する機能を実施する数多くの種類の再充電回路、又は同等の回路を容易に構築できるはずである。
【００２８】
上述したように、（点線で示す）患者の皮膚３４を通じ（波状の矢印で示す）誘導リンク３６を介してともに誘導結合された外部充電器１８及びＩＰＧ１４を示している。携帯用充電器５０はバッテリ６６を含み、このバッテリは、図示の実施形態ではリチウムイオンバッテリなどの再充電可能バッテリである。従って、再充電が必要な場合、（矢印６８で示す）エネルギが、従来の方法で充電基地局５２を介してバッテリ６６に結合される。図示の実施形態では、バッテリ６６は約４時間で完全に充電される。バッテリ６６は、完全に充電されると、ＩＰＧ１４のバッテリを完全に再充電するのに十分なエネルギを有する。携帯用充電器５０を使用せずに充電基地局５２上に放置した場合、バッテリ６６は、ひと月に約１０％の速度で自己放電する。或いは、バッテリ６６を交換式バッテリとすることもできる。
【００２９】
携帯用充電器５０は、ＡＣ／ＤＣ変圧器５５からのＤＣ電力をバッテリ６６に適した充電電流及び電圧に変換する役目を果たす充電制御装置７０と、バッテリ６６の電圧及び電流をモニタしてＦＥＴスイッチ７４、７６の動作を通じた安全動作を確実にするバッテリ保護回路７２と、長時間にわたって発生する過剰電流状態に応答してバッテリ６６の接続を解除するヒューズ７８とを含む。この制御及び保護回路について説明したさらなる詳細が、米国特許第６，５１６，２２７号に記載されている。
【００３０】
携帯用充電器５０は、バッテリ６６からのＤＣ電力を大きな交流電流に変換するための電力増幅器８０、具体的には無線周波数（ＲＦ）増幅器をさらに含む。この電力増幅器は、Ｅ−クラス増幅器の形をとることができる。携帯用充電器５０は、誘電結合を介してＩＰＧ１４へ交流電流を送信するように構成されたアンテナ８２、具体的にはコイルをさらに含む。コイル８２は、典型的な４５μＨのインダクタンス及び約１．１５ΩのＤＣ抵抗を有する３６巻き、単一層、３０ＡＷＧの銅空芯コイルを含むことができる。コイル８２は、並列コンデンサ（図示せず）と８０ＫＨｚで共振するように同調させることができる。
【００３１】
携帯用充電器５０は、ＩＰＧ１４の充電速度を示す電気パラメータを検出するための充電検出回路８４と、特にＩＰＧ１４が完全に充電された時の、及び携帯用充電器５０がＩＰＧ１４と整列／誤整列した時のＩＰＧ１４の充電品質を、検出した電気パラメータに基づいて判定するためのプロセッサ８６とを備える。携帯用充電器５０は、携帯用充電器５０とＩＰＧ１４との間の誤整列を判断するためにプロセッサ８６が使用する電気パラメータ閾値を記憶するためのメモリ８８をさらに備える。メモリ８８はまた、プロセッサ８６が以下で説明する機能を実施するために使用するコンピュータプログラムも記憶する。携帯用充電器５０はまた、ＩＰＧ１４のバッテリ９８が完全に充電された時に、及び携帯用充電器５０がＩＰＧ１４と誤整列した時にユーザに可聴音をシグナリングするオーディオ変換器（スピーカ）の形のインジケータ９０も備える。
【００３２】
ＩＰＧ１４は、携帯用充電器５０から誘導結合を介して交流電流を受け取るように構成されたアンテナ９４、具体的にはコイルを含む。コイル９４は、携帯用充電器５０のコイル８２と同一のものであってもよく、またこれと同じ共振周波数を有することが好ましい。ＩＰＧ１４は、交流電流をＤＣ電力に逆変換するための整流器回路９６をさらに備える。整流器回路９６は、例えばブリッジ整流器回路の形をとることができる。ＩＰＧ１４は、整流器回路９６により出力されたＤＣ電力によって充電される、リチウムイオンバッテリなどの再充電可能バッテリ９８をさらに備える。図示の実施形態では、バッテリ９８は、携帯用充電器５０により３時間弱で完全に充電することができる（２時間で８０％充電する）。
【００３３】
ＩＰＧ１４は、整流器回路９６からのＤＣ電力をバッテリ９８に適した充電電流及び電圧に変換する役目を果たす充電制御装置１００と、バッテリ９８の電圧及び電流をモニタしてＦＥＴスイッチ１０４の動作を通じた安全動作を確実にするバッテリ保護回路１０２と、長時間にわたって発生する過剰電流状態に応答してバッテリ９８の接続を解除するヒューズ９６とを含む。この制御及び保護回路について説明したさらなる詳細が、米国特許第６，５１６，２２７号に記載されている。
【００３４】
意義深いことに、充電器５０は、患者を傷つけないために、ＩＰＧ１４の充電中に充電器５０により、具体的にはコイル８２により発生する温度を調節することができる。温度はＩＰＧ１４に隣接する温度であることが好ましく、患者の皮膚に接して配置されることを意図された充電器５０側（コイル８２が位置する側）の温度であることがより好ましい。この目的のために、充電器５０は、ＩＰＧ１４の充電中に充電器５０により発生する温度を測定するように構成された温度センサ９２をさらに備える。
【００３５】
メモリ８８は、ユーザがプログラム可能な閾値、及び図示の実施形態ではユーザがプログラム可能な温度閾値を記憶する。ユーザは、（図１に示す）外部プログラマ１６などを使用して温度閾値をプログラムすることができる。この場合、外部プログラマ１６は、温度閾値情報を受け取るためのアンテナ（図示せず）を含むであろう充電器５０へ温度閾値情報を無線で送信する。この結果、プロセッサ８６がアンテナから温度閾値情報を取得して、これをメモリ８８に記憶するようになる。或いは、外部プログラマ１６自体が、ユーザがメモリ８８内に温度閾値をプログラムすべく操作することができる、ダイヤルなどのプログラミング装置を含むことができる。
【００３６】
プロセッサ８６は、ユーザがプログラム可能な温度閾値と測定温度を比較し、この比較に基づいて温度を制御するように構成される。１つの実施形態では、ＲＦ増幅器８０を制御してＩＰＧ１４の充電速度を調整することにより、或いはＩＰＧ１４の充電の終了及び開始を交互に行うことにより温度を制御することができる。例えば、測定温度が温度閾値を超えた（すなわち過剰温度が検出された）場合、プロセッサ８６は、ＩＰＧ１４の充電速度を減少させることにより、或いはＩＰＧ１４の充電を一時的に終了させることにより、ＩＰＧ１４により発生する温度をユーザの許容レベルの範囲内にあるレベルに低下させることができる。測定温度が温度閾値を超えない（すなわち過剰温度が検出されない）場合、プロセッサ８６は、充電作動を途切れなく継続することができる。プロセッサ８６は、測定温度が温度閾値を下回ると、ＩＰＧ１４の充電速度を増加させ、或いはＩＰＧ１４の充電を再開することができる。ＩＰＧ１４にヒステリシスを組み込んで、充電速度の増加又は充電の開始をトリガする温度閾値が、充電速度の減少又は充電の終了をトリガする温度閾値よりも下の一定レベルになるようにし、これにより充電制御の安定性を保持できるようにすることが好ましい。
【００３７】
ユーザがプログラム可能な温度閾値は、携帯用充電器５０が特定の患者にとって許容できる範囲の熱量を発生する最適レベルに設定することができる。例えば、１つの実施形態では、ユーザがプログラム可能な温度閾値をユーザが手動で容易にプログラムすることができる。ユーザは、一連のテストを行って外部充電器の最適充電速度又は出力電力を決定する。このテストは、携帯用充電器５０の異なる充電速度を設定するステップと、結果として発生する温度を患者が許容できるかどうかを判定するステップとを含むことができる。当然ながら、テストは、規定の安全限界の範囲内にとどまる。テストは、過度の熱、特に患者が火傷するであろうような熱により患者に害を及ぼすことはない。このテストは患者が実施してもよいが、医師、看護師、臨床医師、又はその他の医療専門家がテストして最適充電速度を決定することが望ましい。
【００３８】
最適充電速度とは、ＩＰＧ１４の充電時に充電器５０により許容レベルの熱が発生する充電速度のことである。充電速度が速くなるほど、ＩＰＧ１４の充電に時間がかからなくなる。規定の安全限界の範囲内の最大充電速度の場合に患者が許容できる最大温度が判明すると、ユーザがプログラム可能な温度閾値がこの値に設定され、（上述したように外部プログラマ１６又は充電器５０などの動作を通じて）メモリ８８に記憶される。
【００３９】
代替の実施形態では、ユーザがプログラム可能な温度閾値を（最大又は最適温度などの）瞬時温度に設定するのではなく、閾値を平均温度に設定することができる。これは、充電器５０がＩＰＧ１４を長期又は長時間にわたって充電している状況を説明するものである。充電器５０がＩＰＧ１４を充電している場合、ユーザは、例えば１０分間などの短い期間であれば不快感を感じることはない。しかしながら、充電器５０が例えば３０分間などの長期にわたってＩＰＧ１４を充電している場合、ユーザは、充電器５０がＩＰＧ１４を充電するのにかかっている時間によって不快感を覚える恐れがある。従って、この実施形態では、充電器５０により発生する平均温度をプロセッサ８６がある期間にわたって制御し、ＩＰＧ１４がより長い時間にわたって充電されている時に、患者があらゆる熱に関する不快感を覚えないようにする。
【００４０】
充電器５０が温度自体を測定すると説明したが、充電器５０は、ＩＰＧ１４の充電中に充電器５０により発生する温度と相関付けることができる異なるパラメータを測定するように構成することができる。例えば、この測定パラメータは、充電検出回路８４が感知できる充電器５０の出力電力であってもよい。出力充電電力は、充電器５０により発生する温度に正比例する（すなわち、出力電力が高くなるほど充電器５０により発生する温度が高くなり、出力電力が低くなるほど充電器５０により発生する温度が低くなる）。
【００４１】
この場合、ユーザがプログラム可能な閾値は、出力充電電力閾値の形をとることができる。或いは、ユーザがプログラム可能な閾値を依然として温度とした場合、測定出力電力を、ユーザがプログラム可能な閾値温度と比較される推定温度に相関付けることが必要になる。パラメータを温度測定に相関付けるには異なる方法が存在する。１つの方法は、ある種の計算を行って温度を決定することである。別の方法は、パラメータの値に基づいて、（メモリ８８に記憶できる）実験テーブル内の対応する温度を検索して発見することである。
【００４２】
図４に示すように、温度調節機能を実施するプロセッサ及びセンサは外部充電器５０に含まれると説明したが、プロセッサ及びセンサをＩＰＧに含めることもできると理解されたい。具体的には、図５に示すように、ＩＰＧ１４が、上述したプロセッサ８６、メモリ８８、及びセンサ９２と温度調節機能に関して同じ方法で作動するプロセッサ１０８、メモリ１１０、及びセンサ１１２をさらに含み、メモリ１１０が、ユーザがプログラム可能な温度閾値を記憶する。しかしながら、充電器５０内の温度を測定するのではなく、センサ１１２がコイル９４における入力充電電力を測定する。
【００４３】
入力充電電力は、コイル８２における出力充電電力、ひいては充電器５０内の温度に関連するので、プロセッサ１０８は、測定した出力充電電力から推定温度を導き出すことに関して上述した方法と同様の方法で、測定した入力充電電力から推定温度を（例えば計算的又は実験的に）導き出すことができる。その後、プロセッサ１０８は、ユーザがプログラム可能な温度閾値と推定温度を比較することができる。入力充電電力閾値などの異なる閾値を使用する場合には、測定した入力充電電力を入力充電電力閾値と直接比較することができる。プロセッサ１０８は、例えばコイル９４の電気インピーダンスを調整することによってＩＰＧ１４の充電速度を修正することにより、充電器５０により発生する温度を間接的に調節することができる。
【００４４】
或いは、プロセッサ１０８が命令を生成し、コイル８２、９４を使用してＩＰＧ１４から充電器５０へ送信することができる。例えば、バックテレメトリ回路１０４が情報をＩＰＧ１４の２次負荷に変調し、これが反射インピーダンスを充電器５０のコイル８２に変えて、充電検出回路８３により検出されるようにすることができる。或いは、従来のＲＦトランシーバー及びアンテナシステムを使用してＩＰＧ１４から充電器５０へ命令を送信することもできる。いずれにせよ、充電器５０が命令を受け取ると、この命令をプロセッサ８６が解釈して使用し、充電器５０により発生する温度を上述の方法と同じ方法で調節することができる。
【００４５】
さらに別の実施形態では、温度調節機能を実施するプロセッサを、ＩＰＧ１４又は外部プログラマ１６に含めることができる。例えば、充電器５０内のセンサ９２が温度を測定し、次にこの情報をＩＰＧ１４内のプロセッサ又は外部プログラマ１６へ送信することができる。プロセッサは、ＩＰＧ１６又は外部プログラマ１６に関連するメモリに記憶された、ユーザがプログラム可能な温度閾値と測定温度を比較し、命令を生成して充電器５０へ送信することにより、充電器５０により発生した温度を間接的に制御することができる。その後、充電器５０のプロセッサ８６がこの命令を使用してＩＰＧの充電速度を調整し、或いはＩＰＧ１４の充電の開始及び終了を交互に行うことができる。
【００４６】
本発明は、外部充電器などの外部装置内の温度を調節することに役立つものであるが、埋め込み装置内の温度を同じ方法で調節できることも理解されるはずであり、すなわちユーザがプログラム可能な閾値を使用することにより、埋め込み装置によって発生する温度と相関性のあるパラメータを感知し、ユーザがプログラム可能な閾値と測定パラメータを比較し、この比較に基づいて埋め込み装置により発生する温度を制御する。
【００４７】
本発明の特定の実施形態を図示し説明したが、本発明を好ましい実施形態に限定することを意図するものではないことが理解されよう。当業者には、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正を行い得ることが明らかであろう。従って、本発明は、代替、修正及び同等物を含むことが意図されており、本明細書において定義する本発明の思想及び範囲にこれらを含めることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ＳＣＳシステム
１２  埋め込み型神経刺激リード線
１４  埋め込み型パルス発生器
１６  外部プログラマ
１８  外部充電器
２０  可撓体
２２  インライン電極
３２  通信リンク
３４  患者の皮膚
３６  通信リンク
【図１】
2011527621.tif 000003
【図２】
2011527621.tif 000004
【図３】
2011527621.tif 000005
【図４】
2011527621.tif 000006
【図５】
2011527621.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月9日(2011.3.9)
【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】
医療システム（１０）であって、
埋め込み型医療装置（１４）と、
前記埋め込み型医療装置（１４）にエネルギを経皮的に結合するように構成された外部装置（１８）と、
前記埋め込み型医療装置（１４）への前記エネルギの結合中に前記外部装置（１８）により発生する温度と相関性のあるパラメータを測定するように構成されたセンサ（９２）と、
ユーザによってプログラム可能な閾値を記憶するように構成された記憶装置（８８）と、
前記ユーザによってプログラム可能な閾値と前記測定パラメータを比較し、該比較に基づいて前記温度を制御するように構成されたプロセッサ（８６）と、
を備えることを特徴とするシステム（１０）。
【請求項２】
前記埋め込み型医療装置（１４）が神経刺激装置である請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記埋め込み型医療装置（１４）が埋め込み型パルス発生器である請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記外部装置（１８）が外部充電器である請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記測定パラメータが前記温度である請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記測定パラメータが、前記埋め込み型医療装置（１４）の入力電力及び前記外部装置（１８）の出力電力の一方である請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記温度が前記外部装置（１８）の内部温度である請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記センサ（９２）及びプロセッサ（８６）が、前記埋め込み型医療装置（１４）に含まれる請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記センサ（９２）及びプロセッサ（８６）が、前記外部装置（１８）に含まれる請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記センサ（９２）が、前記埋め込み型医療装置（１４）及び前記外部装置（１８）の一方に含まれ、前記プロセッサ（８６）が、前記埋め込み型医療装置（１４）及び前記外部装置（１８）の他方に含まれ、前記システム（１０）が、前記埋め込み型医療装置（１４）及び前記外部装置（１８）の前記一方から前記埋め込み型医療装置（１４）及び前記外部装置（１８）の前記他方へ前記測定パラメータを通信するように構成された通信装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記プロセッサ（８６）が、前記埋め込み型医療装置（１４）の充電速度を調整することにより前記温度を制御するように構成される請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
前記プロセッサ（８６）が、前記埋め込み型医療装置（１４）へのエネルギの経皮的結合の終了及び開始を交互に行うことにより前記温度を制御するように構成される請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
前記温度が瞬時温度である請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１４】
前記温度が平均温度である請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１５】
前記ユーザによってプログラム可能な閾値を、前記記憶装置（８８）にプログラムするように構成された外部プログラマ（１６）をさらに備えた請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１６】
前記プロセッサ（８６）が、前記外部プログラマ（１６）に含まれる請求項１５に記載のシステム（１０）。
【国際調査報告】
2011527621.tif 000008
2011527621.tif 000009