(57)【要約】【課題】人体埋め込み型心臓ペースメーカーは定期的に電池交換が必要であり、そのたびに患者に苦痛を与えていた。そこで心臓ペースメーカーの電池交換を不要とすることを課題とする。【解決手段】内蔵アンテナとバッテリーを内蔵し、電磁波によって、体外から内蔵アンテナに電力を送信し、バッテリーに電力を蓄えるものである。ペースメーカー本体はバッテリーに蓄えられた電力を用いて動作をおこなうことができる。必要に応じて、外部から無線で電力供給が可能であり、電池交換の手術が不要となるため、患者の苦痛を解消することができる。【選択図】図１
2008006275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心房の心電を検出して増幅する心房検出増幅回路と、
心室の心電を検出して増幅する心室検出増幅回路と、
前記心房検出増幅回路及び前記心室検出増幅回路の増幅信号が入力され、心電を計測し、鼓動周期を計算するとともに、不整脈を検出した場合に異常信号を出力するコントローラ回路回路と、
前記コントローラ回路回路の異常信号が入力されると心臓を刺激する電気パルスを出力するパルス発生回路と、
前記心房検出増幅回路、前記心室検出増幅回路、前記コントローラ回路回路、および前記パルス発生回路に電力を供給するバッテリーと、
外部装置から送信された無線信号を受信する内部アンテナと、
前記内部アンテナが受信した無線信号を直流に変換する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の電力をもとに電流を生じさせ前記バッテリーの充電を行う充電回路と、
前記バッテリーが過充電にならないように監視を行い充電量が増えた場合には前記充電回路を制御して充電量を抑える充電制御回路と
を有することを特徴とする心臓ペースメーカー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の心臓ペースメーカー装置において、
前記バッテリーの電圧をモニターし、該電圧をデジタル信号に変換する残量検出回路と、
該デジタル信号が入力されると前記無線信号を変調する変調回路と
をさらに有し、前記バッテリーの残量信号を送信する機能を備えたことを特徴とする心臓ペースメーカー装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記心臓ペースメーカー装置の各回路が薄膜トランジスタで形成されていることを特徴とする心臓ペースメーカー装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記心臓ペースメーカー装置の筐体が樹脂材料で構成されていることを特徴とする心臓ペースメーカー装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記筐体はダイヤモンドライクカーボン膜でコーティングされていることを特徴とする心臓ペースメーカー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は心臓ペースメーカー装置に関し、特に体内埋込式であって、患者の体外から電力を無線でうけとることが可能な心臓ペースメーカー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓ペースメーカー装置は心臓病患者の心臓を正常に動作させるため、患者の心臓に定期的な電気ショックを与えるための装置である。心臓ペースメーカー装置には患者の外部から電気信号を与える体外式のものと、患者の体内に埋め込まれる埋め込み式のものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２に示すように、埋め込み式の心臓ペースメーカー装置２０３は患者２０１の肩より数センチメートル下の皮膚の下に埋め込まれる。心臓ペースメーカー装置２０３と心臓２０２は心電を検知するための配線２０４及び配線２０５とペースメーカー装置からの電気信号を心臓に伝えるための配線２０６によって接続されている。心臓ペースメーカー装置２０３は心臓２０２の心電を検知し、不整脈が見られるときには配線２０６を通じて定期的な電気ショックを心臓２０２に与える。
【０００４】
図３に従来の心臓ペースメーカー装置のブロック図を示す。心臓ペースメーカー装置２０３は心房検出増幅回路３０１、心室検出増幅回路３０２、コントローラ回路３０３、パルス発生回路３０４および電池３０５によって構成されている。心房検出増幅回路３０１は配線２０４を介して心臓２０２の心房の心電を増幅するものである。心室検出増幅回路３０２は配線２０５を介して心臓２０２の心室の心電を増幅するものである。これらの増幅回路で増幅された信号はコントローラ回路３０３に入力される。コントローラ回路３０３は心臓２０２の鼓動周期を算出し、不正脈があるかを判断する。不整脈があった場合は、コントローラ回路３０３がパルス発生回路３０４に心臓刺激パルスを出すように信号を出す。その信号に基づきパルス発生回路３０４は配線２０６を介して心臓２０２に電気信号を与える。ここで電池３０５は心房検出増幅回路３０１、心室検出増幅回路３０２、コントローラ回路３０３、パルス発生回路３０４に電力を供給するものである。
【特許文献１】特開平７−２１３６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の埋め込み型心臓ペースメーカー装置には以下の様な課題があった。例えば、従来の埋め込み型心臓ペースメーカー装置はその電源を電池によって得ていた。したがって、電池が消耗し、電圧が低下した場合には電池交換が必要となっていた。従来の埋め込み式の心臓ペースメーカー装置では、電池交換をするためには、患者の体内から心臓ペースメーカー装置を取り出す必要があった。また、電池交換終了後、患者の体内に心臓ペースメーカー装置を埋め戻す必要があった。このため、患者は定期的に電池交換の手術を受けなければならなかった。これは患者の身体的な苦痛を招いていた。
【０００６】
本発明は、このような心臓ペースメーカー装置を使用している患者に対して、心臓ペースメーカー装置の電池交換をなくす、または電池交換の頻度を低減することを目的とし、患者の身体的苦痛を軽減するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電磁波を利用して非接触式で充電可能なバッテリーと、該バッテリーより電力供給を受けて動作する電気回路を有するペースメーカー装置であって、特に体内埋込式のペースメーカー装置であることを要旨とする。
【０００８】
本発明に係るペースメーカー装置の電気回路は、定電流源、スイッチ回路、及びバッテリーの充電状況に応じて該スイッチ回路を制御する充電制御回路を含めることができる。また、バッテリーの残量を検出する残量検出回路と、残量検出回路の出力を変調する変調回路を有する場合がある。バッテリーに電力を供給するために外部機器から供給される電磁波を変調波とすることで、バッテリーに電力を供給する他に、該変調回路により残量検出回路の情報を体外の制御機器に送信する構成を含めることもできる。
【０００９】
本発明に係るペースメーカー装置において、電気回路の少なくとも一部は薄膜トランジスタで構成されていることが好ましい。バッテリーと電気回路を包含する筐体の大部分は絶縁体で構成されていることが好ましく、筐体の外面はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で被覆されていることがより好ましい。
【００１０】
筐体の構造に関しては、樹脂材料で形成されていることが好ましく、バッテリーと前記電気回路を包含する筐体の大部分は絶縁体で構成されていることが好ましい。また、筐体の表面はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で被覆されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のペースメーカー装置は、電磁波を利用することによって患者の体外から電力を得ることが可能である。その結果として、従来の心臓ペースメーカー装置の課題であった電池交換をなくす、または電池交換回数をへらすことが可能である。すなわち、非侵襲であって、径皮的にペースメーカー装置に電力を供給することができるので、患者の負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る心臓ペースメーカー装置を図１と図５を用いて説明する。図１は本実施の形態に係る心臓ペースメーカー装置の実施形態を示す。この心臓ペースメーカー装置１０２は心房検出増幅回路１０３、心室検出増幅回路１０４、コントローラ回路１０５、パルス発生回路１０６、二次電池１０７、内部アンテナ１１１、整流平滑回路１１２、充電回路１１３、充電制御回路１１４より構成されている。本実施形態ではバッテリーとして二次電池を採用しているがこれに限定するものではない。
【００１３】
心房検出増幅回路１０３は配線１０８を介して、患者の心臓１０１の心房部分に接続されている。心室検出増幅回路１０４は配線１０９を介して、患者の心臓１０１の心室部分に接続されている。本実施形態では心房部分に１つ、心室部分に１つの検出増幅回路を有しているが、検出増幅回路の数はこれに限定されない。１つのみでも良いし、２つ以上あっても良い。
【００１４】
心房検出増幅回路１０３および心室検出増幅回路１０４は心臓１０１の心電を検出し、増幅して、コントローラ回路１０５に信号を入力する。コントローラ回路１０５は増幅された心電を計測し、鼓動周期を計算する。そしてコントローラ回路１０５は不整脈を検出すると、パルス発生回路１０６に信号を入力する。パルス発生回路１０６はコントローラ回路１０５より信号をうけると、電気信号を発生させ、配線１１０を介して心臓１０１に電気ショックを与える。このようにして心臓ペースメーカー装置１０２は動作をおこなう。以上において、心臓から鼓動を検出する配線と心臓ペースメーカー装置から心臓に電気信号を供給する配線は独立させているがこれには限定されず、共通化しても良い。
【００１５】
心房検出増幅回路１０３、心室検出増幅回路１０４、コントローラ回路１０５、およびパルス発生回路１０６は二次電池１０７より電源供給を受ける。二次電池１０７は外部アンテナ１１５、送信機１１６から無線にて送信される電力によって充電される。
【００１６】
図５に本実施形態の概略図を示す。患者１００の心臓１０１と心臓ペースメーカー装置１０２は配線１０８、１０９、１１０を介して接続されている。送信機１１６は外部アンテナ１１５を介して無線電磁波を発生させる。心臓ペースメーカー装置１０２はその無線電磁波を受信し、動作電力として使用している。
【００１７】
図１において、内部アンテナ１１１は外部アンテナ１１５によって発生した無線信号を受信する。内部アンテナ１１１によって受信した信号は整流平滑回路１１２に入力され、直流に変換される。充電回路１１３は整流平滑回路１１２の電力をもとに電流を発生させ、二次電池に充電をおこなう。充電制御回路１１４は二次電池１０７が過充電にならないように監視をおこない、過充電になった場合には充電回路１１３を制御し、充電量を抑える。
【００１８】
以上で述べたように、本実施形態に示す心臓ペースメーカー装置は患者の外部から無線で電力を供給し、バッテリーに蓄え、回路動作をおこなうため、電池交換が不要となる。したがって、患者に電池交換手術が不要となり、患者の苦痛を取り除くことができる。
【００１９】
図４は図１とは異なる実施形態である。図１で示した実施形態に加えて、残量検出回路４０２、変調回路４０１が追加されている。二次電池１０７に蓄えられた電荷は心臓ペースメーカー装置が動作し続けることによって、徐々に減衰していく。そして二次電池１０７の電圧も徐々に低下していく。心房検出増幅回路１０３、心室検出増幅回路１０４、コントローラ回路１０５、パルス発生回路１０６の最低動作電圧を二次電池１０７の電圧が下回った時点で、心臓ペースメーカー装置は動作不能になる。患者の安全を確保するためには、その前に、追加の充電が必要になる。本実施の形態ではその対策について記載をおこなう。
【００２０】
図１４に残量検出回路４０２のブロック図を示す。本実施形態に示す残量検出回路４０２はＡＤ変換回路４０３、クロック発生回路４０４、論理回路４０５から成り立っている。尚、本発明の残量検出回路は図１４に示すものには限定されずこれ以外のものでも良い。ＡＤ変換回路４０３は二次電池１０７の出力電圧をデジタルに変換している。
【００２１】
デジタル化された電圧データは論理回路４０５に入力される。論理回路４０５はそのデジタル電圧データをエンコードする。エンコードの方式は、変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などが使用可能であるが、これらに限定されるものではない。クロック発生回路４０４はＡＤ変換回路４０３、論理回路４０５にクロックを供給するものである。論理回路４０５の出力は変調回路４０１へ送られ外部から入力される無線信号を変調する。
【００２２】
このようにして、二次電池１０７の電圧はＡＤ変換回路４０３、論理回路４０５、変調回路４０１、内部アンテナ１１１を介して、外部からモニターが可能となる。二次電池１０７に蓄積される電荷が減衰し、二次電池１０７の電圧が低下した場合、変調された信号をモニターすることによって、充電の必要性を確認することができる。
【００２３】
図１５は上述したモニター機能を持った心臓ペースメーカー装置に対応した送信機１１６の例である。送信機１１６は発振回路１１８、増幅回路１１９、１２０、復調回路１２１、論理回路１２２、ＣＰＵ１２３から構成されている。発振回路１１８の出力信号は増幅回路１１９で増幅されたのち、外部アンテナ１１５より心臓ペースメーカー装置に送信されて、二次電池の充電に使われる。このとき、心臓ペースメーカー装置がモニター状態であれば外部アンテナ１１５の信号は二次電池の電圧データで変調されている。増幅回路１２０はその信号を増幅し、復調回路１２１で電圧データを復調する。そして論理回路１２２でデコード作用をおこない、元の二次電池のデジタル電圧データを取り出すことができる。このデータをＣＰＵ１２３に入力し、充電が必要かどうかの判断をおこなう。また、その結果を表示装置１２４で画面表示し、患者に目視で状況を知らせることができる。充電の必要があればそのまま充電を継続し、必要がなければ表示確認が終了した段階で、送信機からの送信を止めてもかまわない。
【００２４】
以上によって、本実施形態の心臓ペースメーカー装置は外部から二次電池の充電量をモニターすることができ、充電量が不足したときは注意を促すことが可能になる。本発明によって、患者は定期的に電池交換手術をおこなう必要がなく、患者の苦痛を軽減することが可能である。
【実施例１】
【００２５】
図６に第１の実施例を示す。図６は本発明の心臓ペースメーカー装置の構造を示すものである。本実施例において、心臓ペースメーカー装置は上側筐体６０１、下側筐体６０２、内蔵アンテナ６０３、二次電池６０４、回路基板６０５、心臓に至る配線６０６、６０７、６０８より構成される。
【００２６】
本実施例の心臓ペースメーカー装置は無線によって、電力を得るため、心臓ペースメーカー装置の内部まで電磁波が到達する必要がある。本実施例で示す心臓ペースメーカー装置の上側筐体６０１、下側筐体６０２は電磁波を通す必要があるためその大部分が絶縁体で構成される。上側筐体６０１、下側筐体６０２が樹脂によって構成されるのが望ましい。また、患者の動作によって、心臓ペースメーカー装置は様々な力を受ける。本実施例の心臓ペースメーカー装置の上側筐体６０１、下側筐体６０２は硬質の樹脂によって構成されるのが望ましい。さらに、上側筐体６０１、下側筐体６０２をＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）でコーティングすることは信頼性の面から有利となるのでさらに望ましい。
【００２７】
内蔵アンテナ６０３は必要な電力を受信する為の大きさを有しており、その大きさは１平方ｃｍ以上であることが望ましい。二次電池６０４は長期の信頼性が確保できるものが良い、リチウムイオン二次電池などが望ましい。ただし、リチウムイオン二次電池に限定されるものではない。回路基板６０５は心房検出増幅回路、心室検出増幅回路、コントローラ回路、パルス発生回路、整流回路、充電回路などを集積したＬＳＩ６０９およびその付属部品などが実装される。回路基板６０５はプリント基板からなり、エポキシ樹脂などから形成される。ＬＳＩ６０９はチップサイズパッケージ技術やマルチチップパッケージ技術をもちいてパッケージサイズを小さくし、実装面積を縮小することが望ましい。チップを研磨し、積層し、コンタクトを貫通させるチップ貫通技術を用いても良い。心臓に至る配線６０６、６０７、６０８は回路基板６０５から心臓に接続されるものであり、筐体から出て患者の臓器にふれるものであるから、配線から心臓ペースメーカー装置内部に患者の体液などが進入しないように封止をおこなう。
【００２８】
また、電力供給用に患者の体外から供給される電磁波によって、検出増幅回路やコントローラ回路などが誤動作しないように回路基板６０５はシールド処理を施してもよい。
【００２９】
以上によって、本実施例の心臓ペースメーカー装置では外部から無線によって充電が可能で、電池交換のための身体的苦痛から患者を解放することが可能になる。
【実施例２】
【００３０】
図７に第２の実施例を示す。図７において実施例の心臓ペースメーカー装置は上側筐体７０１、下側筐体７０２、内蔵アンテナ７０３、薄膜二次電池７０４、回路基板７０５、心臓に至る配線７０６、７０７、７０８によって構成される。薄膜二次電池はリチウム化合物よりなり、その厚さを１０μｍ以下にすることが可能である。また、薄膜トランジスタを使用することによって、回路基板７０５をフレキシブルな薄膜回路フィルムにて形成することが可能である。回路基板７０５の厚さを１００μｍ以下にすることができる。また、内蔵アンテナもフレキシブル基板上に形成することによって厚さを１００μｍ以下にすることが可能である。以上によって、上側筐体７０１、下側筐体７０２の厚さを０．５ｍｍ以下にすることができる。従って、本実施例の心臓ペースメーカー装置は厚さを１ｍｍ以下とすることが可能になり、人体に埋め込みをおこなっても、違和感が少なく、患者の負担を軽減することが可能となる。
【００３１】
本実施例の心臓ペースメーカー装置は無線によって、電力を得るため、心臓ペースメーカー装置の内部まで電磁波が到達する必要がある。本実施例で示す心臓ペースメーカー装置の上側筐体７０１、下側筐体７０２は電磁波を通す必要があるためその大部分が絶縁体で構成される。上側筐体７０１、下側筐体７０２が樹脂によって構成されるのが望ましい。また、患者の動作によって、心臓ペースメーカー装置は様々な力を受ける。本実施例の心臓ペースメーカー装置の上側筐体７０１、下側筐体７０２は硬質の樹脂によって構成されるのが望ましい。さらに、上側筐体７０１、下側筐体７０２をＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）でコーティングすることは信頼性の面から有利となるのでさらに望ましい。
【００３２】
心臓に至る配線７０６、７０７、７０８は回路基板７０５から心臓に接続されるものであり、筐体から出て患者の臓器にふれるものであるから、配線から心臓ペースメーカー装置内部に患者の体液などが進入しないように封止をおこなう。
【００３３】
また、電力供給用に患者の体外から供給される電磁波によって、検出増幅回路やコントローラ回路などが誤動作しないように回路基板７０５はシールド処理を施してもよい。
【００３４】
図７に示す実施例において、回路基板に搭載されるすべての回路を薄膜トランジスタで構成しているが、これには限定されず、整流平滑回路、充電回路、充電制御回路などを薄膜トランジスタで構成し、心房検出増幅回路、心室検出増幅回路、コントローラ回路、パルス発生回路などを単結晶トランジスタによるＬＳＩで構成してもよい。薄膜トランジスタと単結晶トランジスタの組み合わせは任意に設定できる。
【００３５】
以上によって、本実施例の心臓ペースメーカー装置では外部から無線によって充電が可能で、電池交換のための身体的苦痛から患者を解放することが可能になる。
【実施例３】
【００３６】
以下に実施例２に用いた薄膜二次電池について説明をおこなう。二次電池としてはニッカド電池、リチウムイオン二次電池、鉛電池などがあるが、メモリ効果がない、電流量が大きく取れるなどの利点からリチウムイオン電池が広く用いられている。
【００３７】
また、リチウムイオン電池は近年、薄膜化の研究がおこなわれており、厚さ１μｍ〜数μｍのものも作られつつある。このような薄膜二次電池はフレキシブルな二次電池として活用できる。
【００３８】
図８は薄膜二次電池の例であり、リチウムイオン薄膜電池の断面例である。基板５０１上に電極となる集電体薄膜５０２を成膜する。集電体薄膜５０２は負極活性物質層５０３と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。その上に負極活性物質層５０３を成膜する。一般に負極活性物質層５０３は酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）などが用いられる。その上に固体電解質層５０４を成膜する。一般に固体電解質層５０４はリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）などが用いられる。その上に正極活性物質層５０５を成膜する。一般に正極活性物質層５０５はマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などが用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）を用いても良い。その上に電極となる集電体薄膜５０６を成膜する。集電体薄膜５０６は正極活性物質層５０５と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。これらの各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。それぞれの厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【００３９】
次に以下に充電時、放電時の動作を説明する。充電時には、正極活性物質層５０５からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層５０４を介して負極活性物質層５０３に吸収される。このときに、正極活性物質層５０５から外部へ電子が放出される。放電時には、負極活性物質層５０３からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層５０４を介して、正極活性物質層５０５に吸収される。このとき負極活性物質層５０３から外部に電子が放出される。この様にして薄膜二次電池は動作する。
【００４０】
本実施例にて記載した薄膜二次電池を使用することによって、より薄い心臓ペースメーカー装置を構成することが可能であり、心臓病患者の苦痛を和らげることが可能となる。
【実施例４】
【００４１】
実施例４として、実施例２で記載した薄膜トランジスタを作製する方法について図９を用いて説明する。なお、本実施例では半導体素子としてｎチャネル型薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）、ｐチャネル型ＴＦＴを例に挙げて示すが、本発明において、半導体素子はこれに限定されない。また、この作製方法は一例であって、半導体素子の作製方法を限定するものではない。
【００４２】
まず、絶縁基板８００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜８０１及び８０２を形成する。例えば、下地膜８０１として酸化窒化シリコン膜を１０ｎｍ〜２００ｎｍ、下地膜８０２として酸化窒化水素化シリコン膜を５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さに順に積層形成する。
【００４３】
島状半導体層８０３、島状半導体層８０４は、非晶質構造を有する半導体膜を公知のレーザー結晶化法や熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体層８０３、島状半導体層８０４の厚さは２５ｎｍ〜８０ｎｍの厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
【００４４】
次いで、島状半導体層８０３、島状半導体層８０４を覆うゲート絶縁膜８０５を形成する。ゲート絶縁膜８０５はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１０ｎｍ〜８０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。
【００４５】
そして、ゲート絶縁膜８０５上に第１の導電層８０６、第１の導電層８０７を形成する。続いて第２の導電層８０８、第２の導電層８０９を形成し、積層された第１の導電層８０６と第２の導電層８０８及び第１の導電層８０７と第２の導電層８０９を一括でエッチングを行い、ＴＦＴのゲート電極を形成する。
【００４６】
本実施例では、第１の導電層８０６、第１の導電層８０７を窒化チタンで５０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに形成し、第２の導電層８０８、第２の導電層８０９をＷで１００ｎｍ〜３００ｎｍの厚さに形成したが、導電層の材料は特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成しても良い。
【００４７】
次にｐチャネル型ＴＦＴにｐ型を付与する元素のドーピングを行い、第１の不純物領域８１０、８１１を形成する。続いてｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する元素のドーピングを行い、第２の不純物領域８１２、８１３を形成する。その後、サイドウォール８１４、８１５を形成して、ｎチャネル型ＴＦＴにｎ型を付与する元素のドーピングを行い第３の不純物領域８１６、８１７を形成する。これらのドーピング方法はイオンドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。以上までの工程でそれぞれの島状半導体層に不純物領域が形成される。
【００４８】
次に、それぞれの島状半導体層に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【００４９】
次いで、第１の層間絶縁膜８１８を酸化窒化シリコン膜で形成する。第１の層間絶縁膜８１８の膜厚は、ゲート絶縁膜と同程度の１０ｎｍ〜８０ｎｍとする。続いてアクリルなどの有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜８１９を形成する。また、第２の層間絶縁膜８１９として有機絶縁物材料の代わりに無機材料を用いることもできる。無機材料としては無機ＳｉＯ２やプラズマＣＶＤ法で作製したＳｉＯ２（ＰＣＶＤ‐ＳｉＯ２）、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ；塗布珪素酸化膜）等が用いられる。
【００５０】
次に、コンタクトホール８２０、８２１を開口する。そして、島状半導体層のソース領域、ドレイン領域とコンタクトをとる電極８２２〜８２４を形成する。
【００５１】
以上のようにして、ＬＤＤ構造のｎチャネル型ＴＦＴおよびシングルドレイン構造のｐチャネル型ＴＦＴを基板上に形成することができる。
【００５２】
本実施例では、回路部分を形成し、フレキシブル基板へ転写するまでの作製方法について図１０、図１１を用いて説明する。なお、本実施例では半導体素子として、ｎチャネル型ＴＦＴ、およびｐチャネル型ＴＦＴを例に挙げて示すが、本発明において半導体素子はこれに限定されない。また、この作製方法は一例であって、絶縁基板上での作製方法を限定するものではない。
【００５３】
まず、絶縁基板８００上に剥離層９００を形成する。剥離層９００は、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、微結晶シリコン（セミアモルファスシリコンを含む）等、シリコンを主成分とする層を用いることができる。剥離層９００は、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等を用いて形成することができる。本実施例では、膜厚５００ｎｍ程度の非晶質シリコンをスパッタ法で形成し、剥離層９００として用いる。続いて上記に示した作業工程に従い、図９に示すような回路部分を形成する。
【００５４】
次に、第２の層間絶縁膜８１９上に第３の層間絶縁膜９０１を形成し、パッド９０２、９０３を形成する。パッド９０２、９０３は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌなどの金属、金属化合物を１つまたは複数有する導電材料を用いることができる。
【００５５】
そしてパッド９０２、９０３を覆うように、第３の層間絶縁膜９０１上に保護層９０４を形成する。保護層９０４は、後に剥離層９００をエッチングにより除去する際に、パッド９０２、９０３を保護することができる材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層９０４を形成することができる（図１０（Ａ））。
【００５６】
次に、剥離層９００を分離するための溝９０５を形成する（図１０（Ｂ）参照）。溝９０５は、剥離層９００が露出する程度であれば良い。溝９０５の形成は、エッチング、ダイシング、スクライビングなどの方法を用いることができる。
【００５７】
次に、剥離層９００をエッチングにより除去する（図１１（Ａ）参照）。本実施例では、エッチングガスとしてフッ化ハロゲンを用い、該ガスを溝９０５から導入する。本実施例では、例えばＣｌＦ３（三フッ化塩素）を用い、温度：３５０℃、流量：３００ｓｃｃｍ、気圧：７９８Ｐａ、時間：３ｈの条件で行う。また、ＣｌＦ３ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンを用いることで、剥離層９００が選択的にエッチングされ、絶縁基板８００を剥離することができる。なおフッ化ハロゲンは、気体であっても液体であってもどちらでも良い。
【００５８】
次に、剥離された回路部分を、接着剤９０６を用いて支持体９０７に貼り合わせる（図１１（Ｂ）参照）。接着剤９０６は、支持体９０７と下地膜８０１とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤９０６は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。
【００５９】
支持体９０７として、フレキシブルな紙またはフレキシブルなプラスチックなどの有機材料を用いることができる。または支持体９０７として、フレキシブル無機材料を用いていても良い。支持体９０７は集積回路において発生した熱を拡散させるために、２〜３０Ｗ／ｍＫ程度の高い熱伝導率を有するのが望ましい。
【００６０】
なお回路部分を絶縁基板８００から剥離する方法は、本実施例で示したように珪素膜のエッチングを用いる方法に限定されず、他の様々な方法を用いることができる。例えば、耐熱性の高い基板と集積回路の間に金属酸化膜を設け、該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して集積回路を剥離することができる。また例えば、剥離層をレーザー光の照射により破壊し、集積回路を基板から剥離することもできる。また例えば、集積回路が形成された基板を機械的に削除または溶液やガスによるエッチングで除去することで、集積回路を基板から剥離することもできる。
【実施例５】
【００６１】
バッテリーとして二次電池を使用する場合、一般に、充放電の制御が必要である。充電をおこなう際に過充電にならないように、充電状況をモニターしながら充電を行う必要がある。本発明に用いる二次電池において、充電制御をおこなう場合には専用の回路が必要となる。図１２に示すのは充電制御をおこなうためのブロック図である。
【００６２】
図１２に示す例では充電回路１１３は定電流源１２５、スイッチ回路１２６から構成される。充電回路１１３は、充電制御回路１１４、二次電池１０７と接続されている。ここで述べた充電制御回路１１４は一例であり、この様な構成に限定されるものではなく、他の構成であっても良い。本実施例は定電流によって、二次電池に充電をおこなっているが、定電流だけの充電ではなく、途中で定電圧充電に切り替えても良い。定電流を用いない別の方式であっても良い。また、以下の回路を構成するトランジスタは薄膜トランジスタであっても良いし、単結晶基板を用いたトランジスタや有機トランジスタであっても良い。
【００６３】
図１３は図１２の回路をさらに詳細にしたものである。以下に動作を説明する。定電流源１２５、スイッチ回路１２６、充電制御回路１１４は高電位電源線７７６、低電位電源線７７７を電源線として用いている。図１３では低電位電源線７７７をＧＮＤ線として用いているが、ＧＮＤ線には限定されず他の電位であっても良い。
【００６４】
定電流源１２５はトランジスタ７５２〜７６１、抵抗７５１、７６２によって構成されている。高電位電源線７７６より抵抗７５１を介してトランジスタ７５２、７５３に電流が流れ、トランジスタ７５２、７５３がオンする。
【００６５】
トランジスタ７５４、７５５、７５６、７５７、７５８は帰還型の差動増幅回路を構成し、トランジスタ７５７のゲート電位はトランジスタ７５２のゲート電位とほぼ同じとなる。トランジスタ７６１のドレイン電流はトランジスタ７５７のゲート電位と低電位電源線７７７の差電位を抵抗７６２の抵抗値で割った値となる。その電流をトランジスタ７５９、７６０によって構成されるカレントミラー回路に入力し、カレントミラー回路の出力電流をスイッチ回路１２６に供給する。定電流源１２５は本構成に限定されず他の構成を用いても良い。
【００６６】
スイッチ回路１２６はトランスミッションゲート７６５、インバータ７６３，７６４から構成され、インバータ７６４の入力信号によって定電流源１２５の電流を二次電池１０７に供給するか、否かを制御する。スイッチ回路はこの構成に限定されず他の構成を用いても良い。
【００６７】
充電制御回路１１４はトランジスタ７６６〜７７４、抵抗７７５によって構成される。高電位電源線７７６より抵抗７７５を介してトランジスタ７７３、７７４に電流が流れ、トランジスタ７７３、７７４がオンする。トランジスタ７６８、７６９、７７０、７７１、７７２は差動型のコンパレーターを構成している。トランジスタ７７０のゲート電位がトランジスタ７７１のゲート電位より低い場合、トランジスタ７６８のドレイン電位はほぼ高電位電源線７７６の電位とほぼ等しくなり、トランジスタ７７０のゲート電位がトランジスタ７７１のゲート電位より高い場合、トランジスタ７６８のドレイン電位はトランジスタ７７０のソース電位とほぼ等しくなる。
【００６８】
トランジスタ７６８のドレイン電位が高電位電源線とほぼ等しい場合、トランジスタ７６７、７６６で構成されるバッファを介して、充電制御回路はロウを出力する。トランジスタ７６８のドレイン電位がトランジスタ７７０のソース電位とほぼ等しい場合、トランジスタ７６７、７６６で構成されるバッファを介して、充電制御回路はハイを出力する。
【００６９】
充電制御回路１１４の出力がロウの場合、二次電池１０７にはスイッチ回路１２６を介して電流が供給される。また、充電制御回路１１４の出力がハイの場合は、スイッチ回路１２６はオフして、二次電池１０７に電流は供給されない。トランジスタ７７０のゲートは二次電池１０７に接続されているため、二次電池１０７が充電され、その電位が充電制御回路１１４のコンパレーターのしきい値を超えると、充電が停止する。本実施例ではコンパレーターのしきい値をトランジスタ７７３のゲート電位で設定しているが、この値に限定するものではなく、他の電位であっても良い。一般に設定電位は充電制御回路１１４の用途と二次電池の性能によって適宜決められるものである。
【００７０】
本実施例では以上のような構成で二次電池への充電回路を形成したが、この構成に限定されるものではない。
【実施例６】
【００７１】
図１６に示すのは送信機１１６、外部アンテナ１１５を着衣１２７の中に組み込んだ実施例である。患者１００に埋め込んだ心臓ペースメーカー装置１０２とほぼ位置が重なるように外部アンテナ１１５、送信機１１６を組み込むことによって、心臓ペースメーカー装置１０２に組み込まれたバッテリーに効率的に充電することが可能である。また、患者は両手がフリーになるため、充電時に他の作業も可能になる。本実施例によって患者の利便性を向上させることができる。本実施例では着衣に組み込んだ例を示したが、それ以外に、ベルトなどに送信機や外部アンテナなどを組み込んでも良い。また、外部アンテナと送信機の位置は必ずしも同一である必要はなく、たとえば、外部アンテナを心臓ペースメーカー装置の近くに置き、送信機を腰や頭においても良い。本実施例によって、効率的に心臓ペースメーカー装置への充電ができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の心臓ペースメーカー装置のブロック図。
【図２】従来の心臓ペースメーカー装置の概念図。
【図３】従来の心臓ペースメーカー装置のブロック図。
【図４】本発明の心臓ペースメーカー装置のブロック図。
【図５】本発明の心臓ペースメーカー装置の概念図。
【図６】本発明の心臓ペースメーカー装置の外形図。
【図７】本発明の心臓ペースメーカー装置の外形図。
【図８】薄膜二次電池の断面図。
【図９】ＴＦＴの断面図。
【図１０】ＴＦＴの断面図。
【図１１】ＴＦＴの断面図。
【図１２】充電回路のブロック図。
【図１３】充電回路の回路図。
【図１４】残量検出回路のブロック図。
【図１５】送信機のブロック図。
【図１６】送信機を着衣に組み込んだ例を示す図。
【符号の説明】
【００７３】
１００  患者
１０１  心臓
１０２  心臓ペースメーカー装置
１０３  心房検出増幅回路
１０４  心室検出増幅回路
１０５  コントローラ回路
１０６  パルス発生回路
１０７  二次電池
１０８  配線
１０９  配線
１１０  配線
１１１  内部アンテナ
１１２  整流平滑回路
１１３  充電回路
１１４  充電制御回路
１１５  外部アンテナ
１１６  送信機
１１８  発振回路
１１９  増幅回路
１２０  増幅回路
１２１  復調回路
１２２  論理回路
１２３  ＣＰＵ
１２４  表示装置
１２５  定電流源
１２６  スイッチ回路
１２７  着衣
２０１  患者
２０２  心臓
２０３  心臓ペースメーカー装置
２０４  配線
２０５  配線
２０６  配線
３０１  心房検出増幅回路
３０２  心室検出増幅回路
３０３  コントローラ回路
３０４  パルス発生回路
３０５  電池
４０１  変調回路
４０２  残量検出回路
４０３  ＡＤ変換回路
４０４  クロック発生回路
４０５  論理回路
５０１  基板
５０２  集電体薄膜
５０３  負極活性物質層
５０４  固体電解質層
５０５  正極活性物質層
５０６  集電体薄膜
６０１  上側筐体
６０２  下側筐体
６０３  内蔵アンテナ
６０４  二次電池
６０５  回路基板
６０６  配線
６０７  配線
６０８  配線
６０９  ＬＳＩ
７０１  上側筐体
７０２  下側筐体
７０３  内蔵アンテナ
７０４  薄膜二次電池
７０５  回路基板
７０６  配線
７０７  配線
７０８  配線
７５１  抵抗
７５２  トランジスタ
７５３  トランジスタ
７５４  トランジスタ
７５５  トランジスタ
７５６  トランジスタ
７５７  トランジスタ
７５８  トランジスタ
７５９  トランジスタ
７６０  トランジスタ
７６１  トランジスタ
７６２  抵抗
７６３  インバータ
７６４  インバータ
７６５  トランスミッションゲート
７６６  トランジスタ
７６７  トランジスタ
７６８  トランジスタ
７６９  トランジスタ
７７０  トランジスタ
７７１  トランジスタ
７７２  トランジスタ
７７３  トランジスタ
７７４  トランジスタ
７７５  抵抗
７７６  高電位電源線
７７７  低電位電源線
８００  絶縁基板
８０１  下地膜
８０２  下地膜
８０３  島状半導体層
８０４  島状半導体層
８０５  ゲート絶縁膜
８０６  第１の導電層
８０７  第１の導電層
８０８  第２の導電層
８０９  第２の導電層
８１０  第１の不純物領域
８１１  第１の不純物領域
８１２  第２の不純物領域
８１３  第２の不純物領域
８１４  サイドウォール
８１５  サイドウォール
８１６  第３の不純物領域
８１７  第３の不純物領域
８１８  第１の層間絶縁膜
８１９  第２の層間絶縁膜
８２０  コンタクトホール
８２１  コンタクトホール
８２２  電極
８２３  電極
８２４  電極
９００  剥離層
９０１  第３の層間絶縁膜
９０２  パッド
９０３  パッド
９０４  保護層
９０５  溝
９０６  接着剤
９０７  支持体
【図１】
2008006275.tif 000003
【図２】
2008006275.tif 000004
【図３】
2008006275.tif 000005
【図４】
2008006275.tif 000006
【図５】
2008006275.tif 000007
【図６】
2008006275.tif 000008
【図７】
2008006275.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008006275.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008006275.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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