(57)【要約】  外部コントローラとインプラントの間の通信に使用される通信プロトコル（例えばＦＳＫ）を用いて外部コントローラ及びＩＰＧと通信することができる外部充電器を含む医療埋め込み可能デバイスシステムである。外部コントローラは、インプラントを充電し、システム内の他のデバイスと通信するために、外部コントローラの充電コイルを使用する。外部充電器には、プロトコルに従って作動する送受信機回路が設けられ、外部充電器は必要に応じて通信又は充電に対してコイル同調のための同調回路を含む。外部充電器内の充電コイルへの通信アクセス又は充電アクセスは時間多重化される。システムは、必要に応じて補正アクションを講じることができるユーザが充電情報を概観することができるように、充電情報を外部コントローラのユーザインタフェースに供給することを可能にする。システム内のデバイス間の通信を同期及び調整するための手法である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能医療デバイスと通信するための外部コントローラと、
コイルを含み、該コイルが、前記埋め込み可能医療デバイスにエネルギを供給するための充電場を発生させ、かつ第１の通信リンクを通じて前記外部コントローラと通信するように構成された外部充電器と、
を含むことを特徴とする埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項２】
前記外部充電器は、前記コイルに結合された同調回路を更に含み、
前記同調回路は、前記充電場を発生させるための第１の周波数と第１の通信リンクを通じて前記外部コントローラと通信するための第２の周波数とに前記コイルを同調させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コイルは、第２の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスと通信するように更に構成され、
前記同調回路は、前記第２の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスと通信するための前記第２の周波数に前記コイルを同調させるように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記外部充電器は、前記第１の通信リンクを通じて前記外部コントローラに充電情報を通信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記外部コントローラは、前記充電情報をユーザに伝達するためのユーザインタフェースを含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ユーザインタフェースは、グラフィックによるものであることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記埋め込み可能医療デバイスは、インプラントバッテリを含み、
前記充電情報は、インプラントバッテリレベルを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の通信リンクは、前記埋め込み可能医療デバイスと通信するために前記外部コントローラによって使用されるプロトコルを使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記通信プロトコルは、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）プロトコルを含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
埋め込み可能医療デバイスにエネルギを供給するための充電場を発生させるように構成されたコイルを含む外部充電器と、
前記埋め込み可能医療デバイスと通信するように構成され、前記外部充電器の作動を制御するために第１の通信リンクを通じて該外部充電器内の前記コイルと通信するように更に構成された外部コントローラと、
を含むことを特徴とする埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項１１】
前記外部コントローラは、該外部充電器に前記充電場を発生させる段階を開始するように命令することによって、前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記外部コントローラは、該外部充電器に前記充電場を発生させる段階を停止するように命令することによって、前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記外部コントローラは、前記外部充電器が前記充電場を発生させる段階を停止した後に、前記埋め込み可能医療デバイスと通信するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記外部コントローラは、治療設定値を前記埋め込み可能医療デバイスに通信するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記外部コントローラは、該外部コントローラが前記埋め込み可能医療デバイスとの通信を完了した後に、該外部充電器に前記充電場を発生させる段階を再開するように命令することによって、更に前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記外部コントローラは、充電情報を該外部コントローラに送信するように該外部充電器に命令することによって、前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記外部コントローラは、前記外部充電器から受信した充電情報をユーザに伝達するためのユーザインタフェースを含むことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記外部充電器内の前記コイルは、第２の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスと通信するように更に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
前記外部充電器は、前記第２の通信リンクを通じて該外部充電器に充電情報を送信するように前記埋め込み可能医療デバイスに命令するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
埋め込み可能医療デバイスシステムを作動させる方法であって、
外部充電器内のコイルから発生された充電場を用いて埋め込み可能医療デバイスを充電する段階と、
前記外部充電器内の前記コイルと外部コントローラとの間のテレメトリのための第１の通信リンクを確立する段階と、
を含み、
充電する段階及び前記第１の通信リンクを確立する段階のための前記外部充電器内の前記コイルへのアクセスが、時間領域で多重化されている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記第１の通信リンクを通じて前記外部充電器から前記外部コントローラに充電情報を送信する段階を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記外部コントローラのユーザインタフェースを通じて前記充電情報をユーザに伝達する段階を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ユーザインタフェースは、グラフィックユーザインタフェースであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記充電情報は、前記外部充電器と前記埋め込み可能医療デバイスの間のアラインメントに関する情報、該埋め込み可能医療デバイスのバッテリのステータス、該外部充電器のバッテリのステータス、及び該外部充電器又は該埋め込み可能医療デバイスのいずれかの温度、のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記充電情報は、複数のデータ伝達モードに従って送信されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記充電情報は、該充電情報が前記外部充電器から前記外部コントローラに送信される周波数を決定することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記充電情報は、前記外部充電器が前記埋め込み可能医療デバイスと位置合わせされていない時に、より頻繁に送信されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記充電情報は、前記外部充電器と前記埋め込み可能医療デバイスの間のアラインメント情報を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記外部コントローラ上のグラフィックユーザインタフェースを通じてアラインメント情報をユーザに表示する段階を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記外部充電器と前記埋め込み可能医療デバイスの間に第２の通信リンクを確立する段階を更に含み、
充電する段階、前記第１の通信リンクを確立する段階、及び前記第２の通信リンクを確立する段階のための前記外部充電器内の前記コイルへのアクセスが、時間領域で多重化されている、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１及び第２の通信リンクは、同じプロトコルに従って確立されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の通信リンク上で前記外部充電器から及び前記埋め込み可能医療デバイスから充電情報を受信する段階と、
前記第１の通信リンクを通じて前記充電情報を前記外部充電器から前記外部コントローラに送信する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記外部コントローラと前記埋め込み可能医療デバイスは、プロトコルを通じて通信し、
前記第１の通信リンクは、前記プロトコルに従って確立される、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項３４】
埋め込み可能医療デバイスシステムを作動させる方法であって、
外部コントローラにおいて、埋め込み可能医療デバイスに送信される情報をコンパイルする段階と、
外部充電器に充電場をオフにするように命令する第１の通信を前記外部コントローラから該外部充電器にプロトコルを用いて送信する段階と、
前記コンパイルされた情報を前記外部コントローラから前記埋め込み可能医療デバイスに前記プロトコルを用いてその後に送信する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
前記情報は、治療設定値を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記治療設定値は、ステータス照会、起床メッセージ、電源停止メッセージ、刺激オン／オフメッセージ、刺激パルスのレベル又は振幅、刺激パルスの継続時間又は周波数、又は作動される電極の選択、のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記コンパイルされた情報を送信した後に、前記外部充電器に前記充電場をオンにするように命令する第２の通信を前記プロトコルを用いて送信する段階を更に含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記外部充電器は、前記第１の通信を受信するためのかつ前記充電場を発生させるためのコイルを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記プロトコルは、周波数シフトキーイングを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
埋め込み可能医療デバイスシステムを作動させる方法であって、
外部コントローラから外部充電器に、該外部充電器と埋め込み可能医療デバイスの間の作動を終わらせるための第１の通信をプロトコルを用いて送信する段階と、
前記外部コントローラと前記埋め込み可能医療デバイスの間で前記プロトコルを用いてデータを伝送する段階と、
前記外部コントローラから前記外部充電器に、該外部充電器と前記埋め込み可能医療デバイスの間の前記作動の再開を可能にするための第２の通信を前記プロトコルを用いて送信する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４１】
前記作動は、充電場を用いて前記埋め込み可能医療デバイスを充電する段階を含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記作動は、前記埋め込み可能医療デバイスからの充電情報を要求する段階を含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記データを伝送する段階は、前記外部コントローラから前記埋め込み可能医療デバイスに治療設定値を送信する段階を含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記治療設定値は、ステータス照会、起床メッセージ、電源停止メッセージ、刺激オン／オフメッセージ、刺激パルスのレベル又は振幅、刺激パルスの継続時間又は周波数、又は作動される電極の選択、のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記外部充電器は、前記第１及び前記第２の通信を送信するためのかつ前記埋め込み可能医療デバイスとの前記作動を可能にするためのコイルを含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記プロトコルは、周波数シフトキーイングを含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１２年１０月８日出願の米国特許出願番号第１３／６４７，２００号及び２０１１年１１月１１日出願の米国特許仮出願番号第６１／５５８，６０１号に対する優先権を主張する国際出願であり、これらの両方は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、外部コントローラと外部充電器の間の通信リンクを有する改善された埋め込み可能医療デバイスシステムに関する。
【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、盲目を治療するための網膜刺激器、協働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、運動障害及び心理的障害を治療するための皮質及び脳深部刺激器、及び尿失禁、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神経及び組織に送出するデバイスである。以下に続く説明は、総じて、米国特許第６，５１６，２２７号明細書に開示されているもののような「脊髄刺激（ＳＣＳ）」システム内での本発明の使用に着目することになる。しかし、本発明は、あらゆる埋め込み可能医療デバイスシステムに適用性を見つけることができる。例えば、開示する本発明は、米国特許公開第２００７／００９７７１９号明細書に示されているもののようなＢｉｏｎ（登録商標）埋め込み可能刺激器、又は他の埋め込み可能医療デバイスと共に使用することができる。
【０００４】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ＳＣＳシステムは、典型的には、例えば、チタンで形成された生体適合性デバイスケース３０を含む「埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）」１００を含む。ケース３０は、典型的には、ＩＰＧが機能するのに必要な回路及びバッテリ２６を保持するが、ＩＰＧは、外部ＲＦエネルギによってバッテリを用いずに給電することもできる。ＩＰＧ１００は、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１０２及び１０４を示す）を通じて電極１０６に結合され、それによって電極１０６は、電極アレイ１１０を形成する。電極１０６は、各電極に結合された個々の信号ワイヤ１１２及び１１４も含む可撓性本体１０８上に担持される。図示の実施形態において、リード１０２上にはＥ１〜Ｅ８とラベル付けした８つの電極、かつリード１０４上にはＥ９〜Ｅ１６とラベル付けした８つの電極が存在するが、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、異なる可能性がある。リード１０２及び１０４は、例えば、エポキシを含むことができるヘッダ材料３６で固定されたリードコネクタ３８ａ及び３８ｂを用いてＩＰＧ１００に結合される。ＳＣＳ用途では、電極リード１０２及び１０４は、典型的には、患者の脊髄内の硬膜の右側と左側に埋め込まれる。次に、これらのリード１０２及び１０４は、ＩＰＧ１００が埋め込まれる臀部のような離れた場所まで患者の肉体を通って進められる。
【０００５】
図３の断面図に示すように、ＩＰＧ１００は、典型的には、プリント回路基板（ＰＣＢ）１６を含む電子基板アセンブリ１４をＰＣＢ１６に装着されたマイクロコントローラ、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と共に含む。ＩＰＧ１００内には、外部コントローラ１２にデータを送信し、かつそこからデータを受信するのに使用されるテレメトリ（遠隔測定）コイル１３、及び外部充電器５０を用いてＩＰＧのバッテリ２６を充電又は再充電するための充電コイル１８という一般的に２つのコイルが存在する。テレメトリコイル１３は、図示のように、ＩＰＧ１００のヘッダ３６内に装着することができる。
【０００６】
図２は、外部コントローラ１２及び外部充電器５０の平面図であり、図３は、これらの外部デバイスを断面図にかつそれらが通信するＩＰＧ１００に関連付けて示している。手持ち式プログラミング器又は臨床医のプログラミング器のような外部コントローラ１２は、ＩＰＧ１００にデータを送信し、かつそこからデータを受信するのに使用される。例えば、外部コントローラ１２は、ＩＰＧ１００が患者に与えることになる治療を指定する治療設定値のようなプログラムデータをＩＰＧ１００に送信することができる。更に、外部コントローラ１２は、ＩＰＧのステータスに関して報告する様々なデータのようなＩＰＧ１００のデータの受信機として作用することができる。図３に示すように、外部コントローラ１２も、ＩＰＧ１００と同様に、外部コントローラ１２の作動を制御するための電子構成要素７２が配置されたＰＣＢ７０を含む。外部コントローラ１２は、バッテリ７６によって給電されるが、例えば、外部コントローラ１２を壁のコンセントに接続することによっても給電することができる。外部コントローラ１２内には、テレメトリコイル７３も存在し、このコイルに対しては下記で更に解説する。
【０００７】
外部コントローラ１２は、典型的には、携帯コンピュータ、セル電話、又は他の手持ち式電子デバイスに使用されるものと類似のユーザインタフェース７４を含む。ユーザインタフェース７４は、典型的には、患者又は臨床医が治療プログラムをＩＰＧ１００に送信し、かつＩＰＧ１００から報告されるあらゆる関連情報を概観することを可能にするタッチ可能ボタン８０及びディスプレイ８２を含む。
【０００８】
ＩＰＧ１００と外部コントローラ１２の間の無線データ転送は、好ましくは、誘導結合によって行われる。これは、典型的には、論理「０」ビットが第１の周波数（例えば、１２１ｋＨｚ）で変調され、論理「１」ビットが第２の周波数（例えば、１２９ｋＨｚ）で変調される公知の「周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）」プロトコルを用いて行われる。そのような通信を実施するのに、ＩＰＧ１００及び外部コントローラ１２の両方は、それぞれコイル１３及び７３を有する。いかなるコイルも送信機又は受信機として機能することができ、従って、２つのデバイスの間の双方向通信が可能になる。図４を参照すると、データを外部コントローラ１２からＩＰＧ１００に送信すべき場合（ＦＳＫリンク１７０）には、コイル７３が交流（ＡＣ）で励磁され、それによって磁場が発生し、この磁場は、ＩＰＧのテレメトリコイル１３内に電圧を誘導する。発生した磁場は、転送されるデータに従ってＦＳＫ変調（１２０）される。次に、コイル１３内の誘導電圧をＩＰＧ１００においてテレメトリデータ信号にＦＳＫ復調（１２５）することができる。ＩＰＧ１００から外部コントローラ１２への反対方向のデータテレメトリ（ＦＳＫリンク１７２）も同じく行われる。誘導結合によるこの通信手段は経皮的なものであり、すなわち、患者の組織２５を通じて行うことができる。
【０００９】
外部充電器５０は、ＩＰＧのバッテリ２６を充電（又は再充電）するのに使用される。具体的には、外部コントローラ１２と同様に、外部充電器５０は、磁気充電場（１７４）を生成するために、充電回路によって非変調ＡＣ電流を用いて励磁されるコイル８８を含む。この磁場は、ＩＰＧ１００内の充電コイル１８内に電流を誘導し、この電流は、ＤＣレベルに整流され（１３２）、恐らくは図示のように充電及びバッテリ保護回路１３４を通じてバッテリ２６を再充電するのに使用される。磁気充電場の周波数（例えば、８０ｋＨｚ）は、ＦＳＫテレメトリに使用されるもの（公称で１２５ｋＨｚ）とは異なる場合がある。上述の場合のように、この方式の電力の誘導結合は経皮的に行われる。
【００１０】
ＩＰＧ１００は、負荷シフトキーイング（ＬＳＫ）変調回路１２６を用いてデータを外部充電器５０に通信し戻す（１７６）ことができる。ＬＳＫ変調回路１２６は、ＩＰＧのマイクロコントローラ１５０から外部充電器５０に送信し戻されるデータを受け入れ、次に、このデータを用いて充電コイル１８のインピーダンスを変調する。図示の図では、インピーダンスは負荷トランジスタ１３０の制御によって変調され、トランジスタのオン抵抗が必要な変調を与える。このインピーダンス変化は、外部充電器５０内のコイル８８に反射して戻され（ＬＳＫリンク１７６）、外部充電器５０は、ＬＳＫ復調回路１２３において反射を解釈し、送信データを回復する。ＩＰＧ１００から外部充電器５０にデータを送信するこの手段は、バッテリレベル、充電が完全であり、外部充電器が終了することができるか否か、及び他の関連充電変数のようなＩＰＧ１００内のバッテリ２６の充電に関するデータを通信するのに有利である。しかし、ＬＳＫは反射原理に基づいて機能するので、そのようなデータは、外部充電器５０が作動中であり、磁気充電場（１７４）を生成している期間中にしかＩＰＧ１００から外部充電器５０に通信することができない。
【００１１】
図３に示すように、一般的に、外部充電器５０は、少なくとも１つのプリント回路基板９０と、外部充電器５０の作動を制御する電子構成要素９２と、充電器５０に対して作動電力を供給するためにかつ磁気充電場の生成のためのバッテリ９６とを含む。外部コントローラ１２と同様に、外部充電器５０は、患者又は臨床医が充電器５０を操作することを可能にするためにユーザインタフェース９４を有する。一般的に、ユーザインタフェース９４は、磁気充電場の生成を始動する作動／停止スイッチ９５と、作動／停止スイッチ９５のステータスを示すためのＬＥＤ９７と、様々な時点で「ビープ音」を出すためのスピーカ９８とを含む。例えば、スピーカ９８は、充電器５０のコイル８８が、ＩＰＧ１００内の充電コイル１８と良好なアラインメントにないことを充電器５０が検出した場合にビープ音を発生させる。アラインメント情報は、当業技術で公知のアラインメント回路１０３によって識別し、外部充電器２５２に対して示すことができる。ＩＰＧ１００が患者の臀部に埋め込まれるＳＣＳ用途では、一般的に、外部充電器５０は、患者の背後に位置決めされ、ベルト又は接着剤パッチによってＩＰＧ１００との良好なアラインメントで患者の皮膚又は衣服に対して保持され、それによって充電中に患者に何らかの可動性が許される。
【００１２】
以上の説明から理解されるように、一般的に、外部充電器５０のユーザインタフェース９４は、外部コントローラ１２のユーザインタフェース９４よりも単純である。そのようなユーザインタフェースの単純性は、少なくとも２つの理由から理解することができる。第１の理由は、外部充電器５０が提供する充電機能の相対的な単純性である。第２の理由は、外部充電器５０が使用される時に、外部充電器５０は、患者に対して見ることができないので、複雑なユーザインタフェース、特に視覚態様を有するものは正当性がない場合があるということである。例えば、ＳＣＳ用途では、少し前に解説したように、一般的に、外部充電器５０は、臀部に埋め込まれたＩＰＧ１００と正しく位置合わせするために患者の背後に存在することになる。外部充電器５０は、この位置では見ることができなくなり、従って、ディスプレイ又は他の視覚インジケータを有する外部充電器５０のユーザインタフェース９４を設けることは利益が疑わしいものになる。更に、外部充電器５０は、衣服によって覆われる場合があり、ここでも、ユーザインタフェースに対するいかなる視覚態様の効用は低下する。
【００１３】
外部充電器５０のユーザインタフェース９４の単純性は理解することができるが、本発明者は、依然としてそのような単純性を残念に思う。外部充電器５０の操作が比較的単純であるとはいえ、スピーカ９８などを通じた可聴手段によって提供する充電過程に関するいくつかの情報は、非実用的又は不可能である充電情報が患者に対して関心の高いものであるという事実は動かしがたい。
【００１４】
例えば、外部充電器５０とＩＰＧ１００の間のアラインメント、ＩＰＧのバッテリ２６のステータス、すなわち、バッテリ２６がどのレベルまで充電されているか、充電がどれ程長く掛かるか、外部充電器のバッテリ９６のステータス、又は外部充電器５０又はＩＰＧ１００のうちのいずれかの温度に関するある程度の情報をユーザが有することが望ましい場合がある。温度情報は、安全上の理由から把握することが特に重要である場合があり、この情報は、外部充電器内の熱電対１０１及びＩＰＧ内の熱電対（図示せず）によって供給することができる。誘導充電は、外部充電器５０とＩＰＧ１００の両方を加熱することができ、温度が過度に高い場合には、損傷又は組織破損がもたらされる可能性がある。そのような充電情報の重要度にも関わらず、ユーザインタフェース９４は、そのような情報をユーザに提示しない。
【００１５】
これらの欠点を解消する１つの手法は、２００９年６月２日に出願され、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公開第２０１０／０３０５６６３号明細書（「‘６６３公報」）に開示されている。図５に示すように、‘６６３公報は、外部充電器５０と外部コントローラ１２の間に、これらが互いに通信することができるようにＲＦ通信リンク２１０を設ける。ＲＦ通信リンク２１０は、外部コントローラ１２内のＲＦ送受信機２０２及びＲＦアンテナ２０２ａと、外部充電器５０内の対応するＲＦ送受信機２００及びアンテナ２００ａとによって可能になる。リンク２１０は、好ましくは、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）」準拠のリンク又はＺｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉのような他の適切なＲＦ通信プロトコルを含む。
【００１６】
外部充電器５０及びＩＰＧ１００は、外部コントローラ１２に送信することができる少し前に上述したパラメータのような様々な充電情報を発生させることができ、これらの充電情報は、上述したようにより高度で見やすい外部コントローラ１２のユーザインタフェース７４によって概観し、かつ制御することができる。例えば、ユーザは、ＲＦ通信リンク２１０を用いて外部充電器５０からの関連充電情報を概観することができる。バッテリ２６のステータス及び温度のようなＩＰＧ１００からの関連充電情報は、ＬＳＫリンク１７６を通じて外部充電器５０に送信し、次に、ＲＦ通信リンク２１０を通じて外部コントローラ１２に送信することができ、又はＦＳＫリンク１７２を通じて外部コントローラ１２に直接送信することができる。図６は、そのような充電情報２３２を自体のディスプレイ８２上に表示する外部コントローラ１２のユーザインタフェース７４を示している。充電情報がこのようにして提示される前に、最初にこれらの充電情報の何らかの処理が外部コントローラ１２において行われる場合がある。
【００１７】
‘６６２公報のシステムは、望ましい多様性を提供するが、本発明者は、いくつかの欠点に気付いている。例えば、システムは、送受信機２００及び２０２、アンテナ２００ａ及び２０２ａのような付加的なハードウエア構成要素を外部充電器５０に追加する。この付加的なハードウエアは、電力及び経費に関してコストを加算し、システムに複雑さを追加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第６，５１６，２２７号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００７／００９７７１９号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２０１０／０３０５６６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
これらの欠点を考慮すると、埋め込み可能医療デバイスの技術は、患者に関連充電情報を提供するための改善された手段から利益を得ることになり、本発明の開示は解決法を提示する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】従来技術の埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）と電極アレイがＩＰＧに結合される方式とを示す図である。
【図１Ｂ】従来技術の埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）と電極アレイがＩＰＧに結合される方式とを示す図である。
【図２】従来技術のＩＰＧと通信する外部コントローラ及び外部充電器の平面図である。
【図３】図１及び図２の外部コントローラ、外部充電器、及びＩＰＧの断面図、並びにこれらのデバイスの間の通信関係を示す図である。
【図４】従来技術の外部コントローラ、外部充電器、及びＩＰＧに存在する通信回路を示す図である。
【図５】従来技術の外部コントローラ、外部充電器、及びＩＰＧに存在する通信回路を示す図である。
【図６】従来技術の外部コントローラのユーザインタフェース、及びこのインタフェースが充電情報を如何にして表示することができるかを示す図である。
【図７】本発明の実施形態に従って外部コントローラと外部充電器とが外部充電器の充電コイルを使用することによって通信リンクを確立する改善されたシステムを示す図である。
【図８】本発明の実施形態による図７の外部充電器の更なる詳細を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態による図７のシステムの外部充電器と外部コントローラとＩＰＧとの間の時間領域多重通信を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による図７のシステムの外部充電器と外部コントローラとＩＰＧの間の時間領域多重通信を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態による図７のシステムの外部充電器と外部コントローラとＩＰＧの間の時間領域多重通信を示す図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態による図７のシステムの外部充電器と外部コントローラとＩＰＧの間の時間領域多重通信を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に続く説明は、脊髄刺激（ＳＣＳ）システム内での本発明の使用に関するものである。しかし、本発明は、そのように限定されないことを理解しなければならない。限定されるのではなく、本発明は、いかなる種類の埋め込み可能医療デバイスシステムにおいても使用することができる。例えば、本発明は、埋め込み可能センサ、埋め込み可能ポンプ、ペースメーカー、細動除去器、蝸牛刺激器、網膜刺激器、協働する体肢運動を生成するように構成された刺激器、皮質及び脳深部刺激器を使用するシステム、又は様々な病状のうちのいずれかを治療するように構成されたあらゆる他の神経刺激システムに対して使用することができる。
【００２２】
外部コントローラとインプラントの間の通信を実施するのに使用される通信プロトコル（例えば、ＦＳＫ）を用いて外部コントローラ及びＩＰＧと通信することができる改善された外部充電器を含む改善された医療埋め込み可能デバイスシステムを開示する。修正された外部充電器は、通常通りインプラントを充電し、更にシステム内の他のデバイスと通信するために、外部充電器の充電コイルを使用する。従って、外部充電器には、上述のプロトコルに従って作動する送受信機回路が設けられ、外部充電器は、必要に応じて通信又は充電に対してコイルを同調させるための同調回路を更に含む。外部充電器内の充電コイルへの通信アクセス又は充電アクセスは時間多重化される。本発明の開示のシステムは、必要に応じて補正アクションを講じることができるユーザが充電情報を概観することができるように、充電情報を外部コントローラのユーザインタフェースに供給することを可能にする。システム内のデバイス間で通信を同期及び調整するための手法を更に開示する。
【００２３】
図７は、ＩＰＧ１００と、改善された外部充電器２５２と、改善された外部コントローラ２５４とを含む改善されたシステム２０１の実施形態を開示している。外部充電器と外部コントローラの間でデータを通信するために別々のアンテナ及び送受信機回路を使用するこれまでに公知の手法とは異なり、改善されたシステム２０１は、データを外部コントローラ２５４にリンク２５１を通じて通信するために、外部充電器２５２内の充電コイル８８を使用する。好ましくは、リンク２５１は、外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間の通信リンク１７０及び１７２、例えば、ＦＳＫによって使用されるものと同じプロトコルに従って作動する。更に、外部充電器２５２内のコイル８８はＦＳＫ準拠のものであるので、このコイル８８は、ＩＰＧ１００とＦＳＫリンク２６６を通じて更に通信することができる。このようにして外部充電器５０をＦＳＫ準拠のものにすることにより、外部充電器５０に対する僅かな変更しか必要とされず、外部コントローラ２５４又はＩＰＧ１００のいずれに対してもハードウエア変更を必要としない。更に、下記で見ることができるが、システム２０１内のこれらのデバイスの間の通信柔軟性を改善することにより、充電情報を外部コントローラ２５４に容易に送信することが可能になり、そのようなデータを処理して、外部コントローラのユーザインタフェース７４に提示することができる。
【００２４】
システム２０１内の従来の通信は、影響を受けないままに留まる。従って、外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００は、ＦＳＫを用いてデータリンク１７０及び１７２を通じて依然として通信することができる。外部充電器２５２は、磁気充電場（１７４）をＩＰＧ１００に依然として供給することができる。更に、ＩＰＧ１００は、外部充電器２５２にＬＳＫを通じて依然としてデータを通信し戻すことができ、従って、外部充電器２５２は、図７には示していないが、必要に応じてＬＳＫ復調回路１２３（図４）を含むことができる。理解されるように、外部充電器２５２とＩＰＧ１００の間で通信するためのＦＳＫリンク２６６の好ましい使用を考えると、システム２０１内では、ＬＳＫテレメトリの必要性は低いか又は全くない。
【００２５】
外部充電器２５２は、図７ではＦＳＫ変調回路２６５とＦＳＫ復調回路２５６とを含むように修正されている。ＦＳＫ変調器回路２６５及びＦＳＫ復調器回路２５６は、外部コントローラ２５４のＦＳＫ変調器回路１２０及びＦＳＫ復調器回路１２１と類似のものとすることができる。外部充電器２５２は、充電とＦＳＫテレメトリの両方に対して適切にコイル８８を同調させるための同調回路２５３を更に含む。
【００２６】
図８は、外部充電器２５２をより詳細に例示している。同調回路２５３は、充電コンデンサーＣｃｈ２５９と、データコンデンサーＣｄｔ２５７と、外部充電器のマイクロコントローラ１４４から発せられる制御信号Ｋ１によって制御されるスイッチ２５８とを含む。スイッチ２５８とＣｃｈ２５９との直列結合部は、Ｃｄｔ２５７と並列接続される。スイッチ２５８は、外部充電器２５２がテレメトリを行う又はデータを受信するのに使用される場合の開／オフ位置、及び外部充電器２５２がＩＰＧ１００を充電するのに使用される場合の閉／オン位置という２つの位置のうちの１つを取ることができる。スイッチ２５８がテレメトリ中にオフ状態にある場合には、Ｃｃｈ２５９はコイル８８から切断され、ＦＳＫテレメトリに適する周波数、例えば、１２５ｋＨｚで共振するコイル８８とＣｄｔ２５７とによって形成された直列共振タンク回路をもたらす。スイッチ２５８が閉であると、Ｃｃｈ２５９がＣｄｔ２５７と並列で現れ、コイル８８と直列にある有効キャパシタンスを増加し、周波数を充電に適するもの、例えば、８０ｋＨｚに下げる。
【００２７】
外部充電器２５２内のマイクロコントローラ１４４は、充電又はテレメトリのいずれが行われているかに基づいて、適切な時点で充電回路１２２と送受信機回路２５５を更に制御する。例えば、マイクロコントローラ１４４は、データテレメトリ中又は外部充電器２５２が着信データ送信を聴取している期間中には、充電回路１２２が送受信機回路２５５に負荷又は影響を及ぼさないように、充電回路１２２をオフにするか又は高インピーダンス状態に置くことができる。同様に、マイクロコントローラ１４４は、充電中に送受信機回路２５５が充電回路１２２に負荷又は影響を及ぼさないように、送受信機回路２５５をオフにするか又は高インピーダンス状態に置くことができる。図示してはいないが、制御信号Ｋ１はまた、充電回路１２２及び送受信機回路２５５に外部充電器がどのモード（テレメトリ又は充電）で作動しているかを通知し、かつこれらのモジュールが適切に応答するように、これらのモジュールによって受け入れることができる。
【００２８】
外部充電器２５２は、外部コントローラ２５４とのデータ通信を実施することができるが、その主要目的は、ＩＰＧ１００を充電することである。外部充電器２５２によって外部コントローラ２５４との通信に費やされる時間は、ＩＰＧ１００を充電しない時間であり、それによってより長い充電時間がもたらされる可能性がある。従って、理解されるように、外部充電器２５２は、ＩＰＧ１００を充電するのに費やされる時間量を最大化し、必要時に断続的にしか外部コントローラ２５４又はＩＰＧ１００と通信するために充電を中止しないように設計される。
【００２９】
外部充電器２５２は、外部コントローラ２５４とテレメトリデータを通信する段階とＩＰＧ１００を充電する段階との間で、高速データ送信モード及び低速データ送信モードという２つの作動モードを用いて交替することができる。高速データ送信モードは、外部充電器２５２が、外部コントローラ２５４にほぼ実時間の充電情報を提供することを必要とする場合に特に有利である。高速データ送信モードの一例は、外部充電器２５２が、ＩＰＧ１００に対する外部充電器２５２の位置に関してユーザに通知するためにアラインメントデータを供給することを必要とする場合である。ユーザが、必要に応じて外部充電器２５２を再配置する迅速な補正アクションを取ることができるように、そのような情報は、外部コントローラ２５４のディスプレイ８２上に比較的迅速に表示することが望ましい。それとは対照的に、バッテリレベル、又は初期の良好なアラインメントが提供された後のアラインメント情報のような他の充電情報は、外部コントローラ２５４においてそれ程迅速に提示する必要はなく、その代わりにこれらのデータは、外部コントローラ２５４に、より少ない頻度である程度の待ち時間を伴い、あまり充電を妨害しない低速データ送信モードでアップロードすることができる。
【００３０】
図９Ａ〜図９Ｄは、システム２０１の作動を更に説明するためのタイミング図を示しており、少し前に上述したデータ送信モード、並びに外部充電器２５２と外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間の通信をもたらす他の手段に関して詳細に解説する。これらの図に示すタイミングは、外部充電器２５２、外部コントローラ２５４、及びＩＰＧ１００それぞれの内部にあるマイクロコントローラ１４４、１４２、及び１５０のプログラミングによって実施及び制御することができる。図９Ａ〜図９Ｄに示す様々な通信は、ＦＳＫにより、外部充電器２５２と外部コントローラ２５４の間のＦＳＫリンク２５１、又は外部充電器２５２とＩＰＧ１００の間のリンク２６６のいずれかを通じて行われることに注意しなければならない。外部充電器２５２内のコイル８８への時間多重アクセス又は時分割アクセスと、充電回路１２２、ＦＳＫ送受信機回路２５５、及び同調回路２５３の適切な有効化とは、上述したように行われると考えられる。図９Ａ〜図９Ｄに示す様々な期間におけるタイミングを各図の下部に示すが、これらのタイミングは、単に非限定的な例である。タイミングは、正確な縮尺に示していない場合がある。
【００３１】
図示のシステム２０１の例では、外部コントローラ２５４は、外部充電器２５２よりも優位であり、充電器をオン又はオフにするか、又は必要に応じて充電器に情報を要求することなどによって外部充電器２５２を制御することができる。外部充電器２５２によって生成される充電場（図７の１７４）はＦＳＫ通信と干渉する可能性があるので、上述の手法で通信を調整することは有利である。従って、外部コントローラ２５４が、外部充電器２５２又はＩＰＧ１００のいずれかと通信することが望ましい場合には、充電器が、充電場の生成を一時的に休止することができるように、コントローラはその事実を充電器に通知する。
【００３２】
その結果、外部充電器２５２は、図９Ａで開始するように示す外部充電器２５４からの通信を定期的に聴取しなければならない。図９Ａでは、外部充電器２５２は、充電場を供給する通常の従来システムにおいて行う場合と同じく作動している。従って、患者は、充電場を生成してＩＰＧ１００内のバッテリ２６を充電するために外部充電器２５２を始動する。そのような充電は、例えば、１９０ｍｓの継続時間にわたって続くことができる充電期間ＣＦ４０１中に行われる。これらの期間ＣＦの合間には、外部充電器２５２が図９Ａでは現在作動していない外部コントローラ２５４からのテレメトリを聴取する聴取窓ＬＷ４０７が散在する。聴取窓ＬＷ４０７の継続時間は、一例では１０ｍｓ長とすることができ、この長さは、充電場の継続時間と比較して小さい。従って、聴取窓ＬＷ４０７は、ＩＰＧ１００内のバッテリ２６を充電するのに必要とされる全体時間を増大するが、そのような中断は小さく、一般的に患者が気付くことはない。
【００３３】
図９Ａの右側の充電期間ＣＦの不在によって示すように、最終的に、患者は、外部充電器２５２をオフにすることができ、又は充電器は、バッテリ２６が完全に充電された通知を受けた（例えば、ＬＳＫテレメトリにより）時にその通常作動に従って充電を休止することができる。この時点で、外部充電器２５２は、電源停止（低電力又は休止）状態にあるが、依然として外部コントローラ２５４からのテレメトリを定期的に聴取する。外部充電器２５２内の比較的大きいバッテリ９６（図３）を考えると、充電器を電源停止状態に保持するのは適切である。外部充電器２５２がもはや充電場を生成しなくなると、電力を節約するために聴取窓ＬＷ４０７の合間の間隔を大幅に拡大することができる。更に、ＩＰＧ１００は、従来システムにおいて行うのと同様に、聴取窓４１５中にテレメトリ要求に関して更に終始聴取し続けている。
【００３４】
図９Ｂは、先に解説した種類の充電情報を受信するための外部コントローラ２５４の使用を示している。外部コントローラ２５４に充電情報を提供する段階は、患者が、例えば、図６に示すようなそのような情報を概観するための適切なメニューにアクセスした時のような外部コントローラ２５４の作動中のいずれかの適切な時点で開始することができる。この開始が如何にして又はいつ起こるかに関わらず、外部コントローラ２５４は、リンク２５１（図７）に沿って外部充電器２５２に最初の指令ＴＣ１を送信し、それによってコントローラと充電器の間の「ハンドシェーク」手順が実際に始まる。この開始以前に、外部充電器２５２は電源停止状態にあった場合があり、又は図９Ｂの左に期間４０１の周囲の点線に示すように既に充電場を供給していた場合もある。電源停止状態であった場合には、すぐ以下で見ることができるように、外部コントローラ２５４は、外部充電器２５２が充電場を生成し、従って、関連の充電情報を提供することができるように、時間と共に外部充電器２５２を始動することになる。
【００３５】
この最初の指令ＴＣ１は、充電器２５２からの確認応答ＡＫ３０６を要求し、外部充電器２５２に更に別の指令に関して聴取を開始するように警告する。一般的に、ＴＣ１の継続時間は、図示の例におけるＬＷ４０７ａのような外部充電器の聴取窓ＬＷのうちの１つと重なる程十分に長く、窓ＬＷ４０７中にＴＣ１を完全に受信することができることを確実にするために繰り返される。ＴＣ１指令は、一例では、外部充電器２５２によって認識可能な１９バイトの警告コードと、充電器２５２のデバイスＩＤを含む３バイトと、１バイトの指令（この場合に、確認応答を要求する）と、２バイトのエラー検査コード（例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）データ）とを含むことができる。デバイスＩＤは、ＩＰＧ１００、又は何らかの他の外部充電器、又は他の外部デバイスではなく、外部充電器２５２であるシステム内の正しいデバイスが応答することになることを確実にする。
【００３６】
外部充電器２５２は、指令ＴＣ１を受信して確認応答ＡＫ３０６を用いて受信を通知し、確認応答ＡＫ３０６は、継続時間ＲＸ３０３中に外部コントローラによって受信される。ＡＫ３０６は、充電情報を含むステータス情報をデフォルトで含むことができ、又はそのような情報は、後のハンドシェーク後に着信させることができる。次に、外部コントローラ２５４は、外部充電器２５２がＩＰＧ１００を充電するための充電場を依然として供給していない場合には、充電場を生成するように外部充電器２５２に命令する別の指令ＴＣ２を送信する。ＴＣ２は、少し前に説明したＴＣ１と類似のフォーマットのものとすることができる。外部充電器２５２は、聴取窓４０７ｂ中に指令ＴＣ２を受信し、送信ＲＰ３０７で応答を行う。外部充電器２５２は、時に長めの指令ＴＣ２を受信することになることを認識しているので、ＬＷ４０７ｂは、他の聴取窓よりも長くすることができる。ＲＰ３０７は、指令の受信を外部コントローラ２５４に通知し、ここでもまた、何らかのステータス情報を含むことができる。
【００３７】
先に上述したように、外部充電器２５２は、高速データ送信モード又は低速データ送信モードで作動させることができ、この作動モードは、一例では、外部充電器２５２とＩＰＧ１００の間のアラインメントレベルに基づいて決定することができる。図９Ｂに提供している例では、外部充電器２５２は、少し前に説明した方式で外部コントローラ２５４とのハンドシェークを終えると、デフォルトとして高速データ転送モードで作動を開始する。この作動は、外部充電器２５２がＩＰＧ１００と既に良好に位置合わせしている場合であっても、すなわち、外部充電器２５２がＩＰＧ１００に既に充電場を供給している（図９Ａ）ならば非常に可能性が高いアラインメント回路１０３が既に十分なアラインメントを示す場合であっても好ましい。アラインメントが既に十分であるか又はアラインメントが迅速に達成される場合には、以下に説明するように、システムは、高速データ転送モードには長くは留まらないことになる。
【００３８】
高速データ送信モードでは、外部充電器２５２は、各々が比較的等しい継続時間を有する期間ＣＦ’４０２とＳＸ４０３の間で交替する。期間ＣＦ’４０２中には、外部充電器２５２は、コイル８８において磁気充電場を生成することによってＩＰＧ１００を充電し、状態ＳＸ４０３では、アラインメント回路１０３から供給されるアラインメント情報、及び恐らくは上述の他の充電パラメータのような充電情報を外部コントローラ２５４に送信する。外部コントローラ２５４は、外部充電器２５２からのＳＸ転送に対応する期間ＲＸ’３０５中にこれらの情報を受信する。外部コントローラ２５４は、受信したアラインメント情報から外部充電器２５２が高速データ伝達モードで作動しているか否かを推測することができ、それに応じて状態ＳＸ中のデータ転送が同期化されるように受信期間ＲＸ’３０５を適切な時点にスケジューリングすることができる。代替的に、ＳＸ送信は、特別に外部充電器２５２のデータ転送モードの指示を含むことができる。
【００３９】
外部コントローラ２５４において充電情報が受信された状態で、充電情報は、必要に応じて処理を施し、ユーザの概観に向けてディスプレイ８２デバイスに転送することができる。ＣＦとＳＸとの間で比較的迅速に交替することにより、外部充電器２５２は、ほぼ実時間のアラインメント情報をユーザに提供し、それによってユーザが、ＩＰＧ１００に対して外部充電器２５２をより良好に位置決めされるように試みる迅速な応答アクションを取ることが可能になる。高速データ伝達モード中には、ＩＰＧバッテリ２６の充電は２倍遅くなるが、このモードは長く続くはずはなく、バッテリ２６は依然としてある程度充電されている。
【００４０】
最終的に、ユーザは、外部コントローラ２５４をＩＰＧ１００に位置合わせすることができることになり、図９Ｂでは、これを時点３１２に示している。この時点で、外部充電器２５２と外部コントローラ２５４の間の高速データ伝達モードを終えることができ、低速データ送信モードに入る。しかし、図示の例では、これらのデバイスは、数秒程度とすることができるアラインメントを微調整するユーザによるいずれかの付加的な移動を考慮して、期間４０５中に高速データ送信モードで作動し続ける。期間４０５中には、良好なアラインメントが定着し、最終的に高速データ転送モードを離れることができることを確実にするために、アラインメント回路１０３を外部充電器２５２によって検査し続けることができる。期間４０５の後に、外部充電器２５２は、低速データ伝達モードに入り、外部コントローラ２５４は、ＳＸに関して聴取を行うのを停止し、従って、受信期間ＲＸ’３０５はもはや存在しない。上述の場合のように、外部コントローラ２５４は、受信したアラインメント情報に基づいて、外部充電器２５２がいつ高速データ転送モードを離れたか、及び期間４０５がいつ終わったかを把握することになる。
【００４１】
期間４０５の後に、外部充電器２５２は、少し前に上述したように低速データ伝達モードに入り、これを図９Ｃに例示している。低速データ送信モードでは、外部充電器２５２は、期間ＣＦ４０１中にＩＰＧ１００を充電し続けるが、外部コントローラ２５４からのいずれかのテレメトリに関して定期的に聴取窓ＬＷ４０７中に聴取を行い続ける。更に、外部充電器２５２は、ＩＰＧ１００にそのバッテリレベル及び温度のような関連充電情報を要求する。最終的に、外部充電器２５２は、ＩＰＧの充電情報を外部充電器の充電情報と共に外部コントローラ２５４に向けてパッケージ化することになる。
【００４２】
ＩＰＧ充電情報を取得する段階は、外部充電器２５２が指令ＴＩ１をＩＰＧ１００にリンク２６６（図７）に沿って送信することによって行われる。一般的に、ＴＩ１の継続時間は、図示の例におけるＬＷ４１５ａのようなＩＰＧの聴取窓ＬＷのうちの１つと重なる程十分に長く、窓ＬＷ４１５中にＴＩ１を完全に受信することができることを確実にするために繰り返される。ＴＩ１指令は、一例では、外部コントローラ２５４から外部充電器２５２に送信される指令（図９Ｂ）と同様に、１９バイトの警告コードと、ＩＰＧ１００のデバイスＩＤを含む３バイトと、ステータス情報を要求する１バイトの指令と、２バイトのエラー補正コード（例えば、ＣＲＣ）とを含むことができる。
【００４３】
ＴＩ１指令を受信すると、ＩＰＧ１００は、必要とされるＩＰＧ充電情報を含む応答ＲＰ４３９を送信する。この応答４３９と外部充電器２５２における受信４２６との同期は、ＩＰＧ１００がいかなるデータももはや受信しなくなるまで、すなわち、指令ＴＩ１の終了が感知される時までＩＰＧ１００に聴取窓を延長させることによって確実にすることができる。外部充電器２５２は、ＩＰＧ１００から受信した充電情報をメモリに格納することができる。外部充電器２５２は、格納された充電情報を更新するために、繰返しＩＰＧ１００に照会を行うことができる。簡易化のために、外部充電器２５２とＩＰＧ１００の間のデータ転送は、外部コントローラ２５４と外部充電器の間に使用されるハンドシェーク／確認応答／応答型の手法を実施するのではなく、例示するこの方式で行うことが好ましいが、より複雑なこの手法を使用することもできる。ＩＰＧ１００から充電情報を受信した後に、外部充電器２５２は、充電場期間ＣＦ４０１と聴取窓４０７とを散在させ続けることによってＩＰＧ１００を充電する段階に戻ることができる。
【００４４】
最終的に、外部コントローラ２５４は、外部充電器２５２に充電情報を要求することになるが、システム２０１は、この時点では低速データ送信モードで作動しているので、この要求は、より間欠的に、例えば、１０秒程度でしか行われない場合がある。充電情報を転送するために、外部コントローラ２５４は、聴取窓ＬＷ４０７ｃ及び４０７ｄと重なる指令ＴＣ３及びＴＣ４を外部充電器２５２に送信する。このハンドシェーク及びデータ交換は、指令ＴＣ１及びＴＣ２に関して上述したものと同様であり、従って、ここではそのような詳細を繰り返すことはしない。いずれにせよ、外部充電器の応答４３２は、外部充電情報とＩＰＧ充電情報の両方である充電情報をＲＸ４２１中に外部コントローラに供給する。ここでもまた、この送信は、より低速ではあるが、外部コントローラ内のディスプレイ８２を関連充電情報で更新するのに十分なほど迅速に行われる。この後、外部充電器２５２は、ここでもまた、充電（４０１）及び聴取（４０７）を続けることができる。
【００４５】
低速データ送信モード中のいずれかの時点で、外部充電器２５２がＩＰＧ１００と位置合わせしなくなった場合には、それは、外部充電器２５２内のアラインメント回路１０３によって報告されることになり、最終的に、外部コントローラ２５４に報告されることになる。それに従って外部コントローラ２５４は、図９Ｂに関して上述したように、指令ＴＣ１及びＴＣ２を用いて高速送信モードを再度開始することができる。
【００４６】
図９Ｄは、外部コントローラ２５４が、その従来機能の場合と同様にＩＰＧ１００とデータを通信することを必要とする場合の外部充電器２５２の制御を示している。この制御は、例えば、患者がＩＰＧ１００によって施される治療を変更しようと試みる場合に行うことができる。この関連において、外部コントローラ２５４は、現在、患者がＩＰＧバッテリを充電するように外部充電器２５２を操作しているか否かを必ずしも把握していない可能性がある。上述したように、外部充電器２５２によって生成される充電場は、外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間のＦＳＫ通信と干渉する可能性がある。従って、外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間の通信中に充電場を作動させるのは得策ではない。この問題を回避する１つの手法は、外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間の通信を開始する前に外部充電器２５２を手動で遮断するようにユーザに警告することであろう。しかし、この警告は、ユーザに対して付加的な作動負荷を与えてしまう。
【００４７】
図９Ｄは、ＩＰＧ１００との通信の前に、外部コントローラ２５４が、外部充電器２５２に遮断するように命令し、次に、必要に応じて、すなわち、充電器が既に作動していた場合に、作動状態に戻すように命令することになる手法を示している。外部コントローラ２５４は、外部充電器２５２の作動を自動的に遮断するので、外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間の通信を開始する前に、ユーザが充電を手動で中断させる必要はもはやない。それによってユーザによる作動がかなり簡単になり、同時に干渉が存在しないことが確実にされる。好ましい実施形態において、外部コントローラ２５４は、充電器２５２がその時点で従事していないことを理由に行うことが不要である場合であっても、ＩＰＧ１００と通信する前には、外部充電器２５２を休止させるための少なくとも１つの指令を必ず送信する。
【００４８】
図９Ｄでは、外部コントローラ２５４は、期間５００中に外部充電器２５２の作動を休止させ、期間５０１中にＩＰＧ１００と通信し、期間５０２において充電を再開する（必要に応じて）。期間５００において、外部充電器は、充電を休止させるための指令ＴＣ５及びＴＣ６を外部充電器に送信し、この送信は、上述の指令ＴＣ１及びＴＣ２（図９Ｂ）と同じ方式で行われる。外部充電器２５２は、応答３３１において充電を休止したことを確認することができる。外部充電器２５２がその時点で充電に携わっていない場合には、外部充電器２５２は、そのことを応答３３１において外部コントローラ２５４に更に通知することができる。外部充電器２５２が全く存在しない場合に、例えば、外部充電器２５２が患者から分離し、通信到達範囲外にある場合には、外部コントローラ２５４において確認応答ＡＫ３２７は受信されず、外部コントローラ２５４は、期間５０１中にＩＰＧ１００との通信を単純に開始することができる。
【００４９】
図９Ｄの期間５００は、外部コントローラ２５４が充電場４０１を遮断することしか示していないが、外部充電器２５２がＩＰＧ１００に対して実施しているいずれかの作動を停止させるために類似の命令ＴＣ５及びＴＣ６を使用することができることを理解しなければならない。例えば、外部充電器２５２が、ＩＰＧ１００に充電情報を要求する過程にあった場合に（図９Ｃの指令ＴＩ１によって示すように）、外部コントローラ２５４は、外部充電器２５２とＩＰＧ１００の間のあらゆるＦＳＫ通信を外部コントローラ２５４がＩＰＧ１００と通信を行おうと望む時間にわたって自動的に停止させることになる。
【００５０】
期間５０１において、外部コントローラ２５４は、指令ＴＩ２及びＴＩ３、並びに既に解説した種類のハンドシェーク手順を用いてＩＰＧ１００と通信する。代替的に、外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間の通信は、従来システムにおいて行われるいずれかの方式で行うことができる。一般的に、外部コントローラからＩＰＧ１００に送信される指令は、外部コントローラ２５４がＩＰＧ１００に送ろうと望むいずれかの情報を表している。そのような情報は、ステータス照会、起床メッセージ、電源停止メッセージ、刺激オン／オフ、刺激パルスのレベル又は振幅、刺激パルスの継続時間又は周波数、作動される電極の選択等に関連する可能性がある。外部コントローラ２５４は、これらの情報をＩＰＧ１００が理解することができる適切な指令（ＴＩ２及びＴＩ３のような）にコンパイルすることになる。当然ながら、指令の正確なフォーマットは、ＩＰＧ１００の種類に対応することになる。外部コントローラ２５４とＩＰＧ１００の間の通信は、ＩＰＧ１００から外部コントローラ２５４に送信される情報を含むことができる。そのような通信の２つの例を期間５０１におけるメッセージＡＫ及びＲＰを用いて示している。
【００５１】
これらの通信が完了した状態で、外部コントローラ２５４は、期間５０２中に外部充電器２５２に充電を開始するように再度命令することができる。ここでもまた、この命令は、指令ＴＣ７及びＴＣ８、並びに既に解説したハンドシェーク手順を用いて行うことができる。しかし、充電を再開するための指令ＴＣ７及びＴＣ８を出すことは必ず必要であるわけではない。例えば、確認応答３２７の欠如又は応答３３１内での充電なしの指示に基づいて明らかになる外部充電器２５２が充電場を生成していなかった場合には、外部コントローラ２５４は、充電を再開する指令を期間５０２中に送信する段階を割愛することができる。実際に、この割愛は、外部充電器２５２の望ましくない従事を防止するのに好ましい場合がある。代替的に、いかなる場合にも充電を再開するための指令ＴＣ７及びＴＣ８を送信することを無害とすることができ、外部充電器２５２が範囲外にある場合には、そのような指令が前と同じく単純に認識（３５２）されないことになり、外部充電器２５２が予め充電に携わっていなかった場合に、例えば、充電器がユーザによって始動されていなかった場合に、外部充電器２５２は、これらの指令を単純に無視することを選択することができる。外部充電器２５２が充電に携わっていた場合には、外部充電器２５２は、応答３５６において充電の再開を外部コントローラ２５４に確認通知することができ、上述の方式で外部コントローラ２５４に充電情報を提供し続けることができる。
【００５２】
簡略化のために図９Ｄには示していないが、指令ＴＣ７及びＴＣ８は、外部充電器２５２にデフォルトの高速データ送信モードに入ることを命令することができることを理解しなければならない。これは、上述したように高速モード中により良く対処される問題である外部充電器２５２が期間５０１中に休止されている間にそれが位置合わせしなくなる可能性をここでもまた回避するのに有益であると考えられる。
【００５３】
充電情報を外部コントローラ２５４に供給する関連で解説したが、外部充電器２５２、並びにそれがサポートするＦＳＫリンク２５１及び２６６への修正によって与えられる通信柔軟性は、システム２０１における他の有益な使用に付加することができることを認識しなければならない。従って、本発明の開示を上述の関連への適用に限定すべきではない。
【００５４】
本発明の特定の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意図したものではないことを理解しなければならない。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が明らかであろう。すなわち、本発明は、特許請求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、修正物、及び均等物を網羅するように意図している。
【符号の説明】
【００５５】
２５  患者の組織
１００  埋め込み可能パルス発生器
１７４  磁気充電場
２５２  外部充電器
２５４  外部コントローラ
【図１Ａ】
2014533172.tif 000003
【図１Ｂ】
2014533172.tif 000004
【図２】
2014533172.tif 000005
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月12日(2014.5.12)
【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】
埋め込み可能医療デバイスと通信するための外部コントローラと、
コイルを含み、該コイルが、前記埋め込み可能医療デバイスにエネルギを供給するための充電場を発生させ、かつ第１の通信リンクを通じて前記外部コントローラと通信するように構成された外部充電器と、
を含むことを特徴とする埋め込み可能医療デバイスシステム。
【請求項２】
前記外部充電器は、前記コイルに結合された同調回路を更に含み、
前記同調回路は、前記充電場を発生させるための第１の周波数と第１の通信リンクを通じて前記外部コントローラと通信するための第２の周波数とに前記コイルを同調させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コイルは、第２の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスと通信するように更に構成され、
前記同調回路は、前記第２の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスと通信するための前記第２の周波数に前記コイルを同調させるように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記外部充電器は、前記第２の通信リンクを通じて該外部充電器に充電情報を送信するように前記埋め込み可能医療デバイスに命令するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記外部充電器は、前記第１の通信リンクを通じて前記外部コントローラに充電情報を通信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記外部コントローラは、前記充電情報を該外部コントローラに送信するように該外部充電器に命令することによって、前記第１の通信リンクを通じて前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の通信リンクは、第３の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスと通信するために前記外部コントローラによって使用されるプロトコルを使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記通信プロトコルは、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）プロトコルを含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記外部コントローラは、該外部充電器に前記充電場を発生させる段階を開始するように命令することによって、前記第１の通信リンクを通じて前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記外部コントローラは、該外部充電器に前記充電場を発生させる段階を停止するように命令することによって、前記第１の通信リンクを通じて前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記外部コントローラは、前記外部充電器が前記充電場を発生させる段階を停止した後に、第３の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスと通信するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記外部コントローラは、前記第３の通信リンクを通じて治療設定値を前記埋め込み可能医療デバイスに通信するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記外部コントローラは、該外部コントローラが前記第３の通信リンクを通じて前記埋め込み可能医療デバイスとの通信を完了した後に、該外部充電器に前記充電場を発生させる段階を再開するように命令することによって、前記第１の通信リンクを通じて更に前記外部充電器を制御することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
埋め込み可能医療デバイスシステムを作動させる方法であって、
外部充電器内のコイルから発生された充電場を用いて埋め込み可能医療デバイスを充電する段階と、
前記外部充電器内の前記コイルと外部コントローラとの間のテレメトリのための第１の通信リンクを確立する段階と、
を含み、
充電する段階及び前記第１の通信リンクを確立する段階のための前記外部充電器内の前記コイルへのアクセスが、時間領域で多重化されている、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記第１の通信リンクを通じて前記外部充電器から前記外部コントローラに充電情報を送信する段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記充電情報は、前記外部充電器が前記埋め込み可能医療デバイスと位置合わせされていない時に、より頻繁に送信されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記充電情報は、前記外部充電器と前記埋め込み可能医療デバイスの間のアラインメント情報を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記外部コントローラ上のグラフィックユーザインタフェースを通じてアラインメント情報をユーザに表示する段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記外部充電器と前記埋め込み可能医療デバイスの間に第２の通信リンクを確立する段階を更に含み、
充電する段階、前記第１の通信リンクを確立する段階、及び前記第２の通信リンクを確立する段階のための前記外部充電器内の前記コイルへのアクセスが、時間領域で多重化されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
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