(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオチップにＭ個の区域を有し、Ｍは正の整数であり、各々の区域の中にそれぞれ複数個の生物細胞を有するバイオチップに利用される電源制御装置において、
・クロック信号の発生に用いられるクロックジェネレータモジュールと、
・前記クロック信号を基に、Ｍ個の異なる位相を有する制御信号の発生に用いられる複合回路と、および
・前記複合回路に電気接続され、前記Ｍ個の制御モジュールの中の第ｉの制御モジュールは、前記Ｍ個の制御信号の中の第ｉの制御信号および前記Ｍ個の区域中の第ｉの区域に対応しており、前記第ｉの制御モジュールは前記第ｉの制御信号に応じて前記第ｉの区域の電源のオンあるいはオフを制御し、ｉは１からＭのあいだの整数である、Ｍ個の制御モジュールと、を備え、
前記第ｉの区域の前記電源がオンの状態の時、前記第ｉの区域中の生物細胞が、活動電位の不応期を有し、前記第ｉの区域の前記電源オン時間の間隔は、前記活動電位の不応期より短く、
前記バイオチップは人工網膜チップであり、前記バイオチップの前記Ｍ個の各々の区域は、前記生物細胞の活動電位不応期に合わせて順々に給電される、電源制御装置。
【請求項２】
前記クロックジェネレータモジュールに電気接続され、前記クロック信号の周波数を減らすのに用いられる分周モジュールをさらに有する請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記電源は太陽電池により提供される請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記複合回路はＮＡＮＤ論理ゲート、ＮＯＲ論理ゲートあるいは符号変換ゲートを備える請求項１に記載の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源制御に関しており、かつより特定的には、バイオチップに利用される電源制御装置およびその操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代社会において、網膜疾患は次第に無視できない眼科疾患となっている。たとえば、網膜色素変性症は先天性の遺伝病であり、一万人の内１.５から６人がこの病気にかかっていると推定されており、発病年齢は１０代から４５歳までで、その症状は夜盲症、視野狭窄である。網膜色素変性症については現在実質的に有効な治療方法がなく、患者は長期間サングラスをかけることにより光線の照射を避けなければならない。従来このような網膜疾患にかかる患者の多くは年配者だったが、しかし今この病気にかかる年齢はますます若年化する成り行きになっている。さ
【０００３】
ここ数年、バイオテクノロジーのすくすくとした発展と、様々なバイオチップの登場により大勢の従来治療が難しかった病気にかかった患者に完治の希望をもたらした。患者の安全を最優先に考える前提で、現在既存のこの種の病気に対する様々な治療において、網膜下チップ埋込（ｓｕｂ-ｒｅｔｉｎａ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃｈｉｐ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）と言われている治療方法はこの治療を受ける患者の体の構造に対する破壊を最小限にしかつ比較的に安全である。
【０００４】
ところが、普通網膜下チップ埋込治療で用いられる網膜チップの多くは光電池により網膜チップ全体に必要な電力消耗を提供しており、その最大の欠点は光電池の効率の効果的な向上が困難であることにある。したがって、網膜チップの電極は限られた光電流の制限により比較的に高い出力電力を達成できなくなっている。
【０００５】
したがって、本発明はバイオチップに利用される電源制御装置およびその操作方法を開示して上記問題を解決する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はバイオチップに利用される電源制御装置およびその操作方法を提供している。本発明を基にする具体的な実施例はバイオチップに利用される電源制御装置である。
【０００７】
前記バイオチップはＭ個の区域（Ｍは正の整数）を有し、かつ各々の区域の中にそれぞれ複数個の生物細胞を有する。前記電源制御装置はクロックジェネレータモジュールと、複合回路と、Ｍ個の制御モジュールとを有する。前記クロックジェネレータモジュールはクロック信号の発生に用いられる。前記複合回路は前記クロックジェネレータモジュールに電気接続され、前記クロック信号を基に、Ｍ個の異なる位相を有する制御信号の発生に用いられる。前記Ｍ個の制御モジュールは前記複合回路に電気接続されている。前記Ｍ個の制御モジュールの中の第ｉの制御モジュールは前記Ｍ個の制御信号の中の第ｉの制御信号および前記Ｍ個の区域中の第ｉの区域に対応する。前記第ｉの制御モジュールは前記第ｉの制御信号に応じて前記第ｉの区域の電源のオンあるいはオフを制御する。ｉは範囲が１からＭのあいだの整数指標である。
【０００８】
前記第ｉの区域の前記電源がオンの状態の時、前記第ｉの区域中のこの種の生物細胞がトリガーされる。この種の生物細胞は活動電位の不応期を有し、前記第ｉの区域の前記電源が対応するオン時間の間隔は前記活動電位の不応期より短い。
【発明の効果】
【０００９】
先行技術に比べて、本発明を基にするバイオチップに利用される電源制御装置およびその操作方法は、従来の人工網膜チップにおける外部巻線を眼球に貫通させるかあるいはＲＦ無線伝送と眼球内配線により給電する時患者眼球構造に対する発生可能な傷害を回避し、人工網膜チップ埋込手術の安全性を向上するとともに、生物細胞の活動電位の不応期に合わせて電気回路を用いる区域を分けて順々に給電を制御する方式により、人工網膜チップの出力効率を大幅に向上した。
【００１０】
本発明の利点と精神については以下の発明の詳細な説明および図面によりさらなる了解を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第一具体実施例を基にするはバイオチップに利用される電源制御装置である。前記バイオチップはＭ個の区域（Ｍは正の整数）を有し、かつ各々の区域の中にそれぞれ複数個の生物細胞を有する。図１は前記電源制御装置の機能を示すブロック図である。図１で示しているように、電源制御装置１０はクロックジェネレータモジュール１１、複合回路１２及びＭ個の制御モジュール１３を有する。
【００１２】
クロックジェネレータモジュール１１はクロック信号の発生に用いられる。図２で示しているように、実際の応用において、クロックジェネレータモジュール１１はリング状の発振電気回路であることが可能である。複合回路１２はクロックジェネレータモジュール１１に電気接続されており、かつ前記クロック信号を基に、Ｍ個の異なる位相を有する制御信号の発生に用いられる。前記Ｍ個の制御モジュール１３は複合回路１２に電気接続されている。前記Ｍ個の制御モジュール１３中の第ｉの制御モジュール１３は前記Ｍ個の制御信号の中の第ｉの制御信号および前記Ｍ個の区域中の第ｉの区域に対応する。第ｉの制御モジュール１３は前記第ｉの制御信号に応じて前記第ｉの区域の電源のオンあるいはオフを制御する。ｉは範囲が１からＭのあいだの整数指標である。
【００１３】
実際の応用において、前記電源は光電池により提供されることが可能である。前記バイオチップは別途電源を印加するかあるいは巻線、配線を行う等破壊的な方式により前記バイオチップの動作に必要な電源を提供する必要がないため、患者が手術治療を受けるかあるいは手術後の維持の時も安全性の大幅の向上が達成できるため、患者が負担すべきリスクを最低限に押えることが可能である。
【００１４】
前記第ｉの区域の前記電源がオンの状態の時、前記第ｉの区域中のこの種の生物細胞はトリガーされる。この種の生物細胞は活動電位の不応期（ａｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ-ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｔｉｍｅ）を有する。つまり、生物細胞はトリガーされた後の一定の時間内に外から提供されるいかなる信号に対しても反応しなくなる。前記Ｍ個の異なる位相を有する制御信号の変換時間が極めて短いため、前記第ｉの区域の前記電源が対応するオン時間の間隔は前記活動電位の不応期より短くなる。
【００１５】
実際の応用において、前記第ｉの区域の前記電源がオンの状態の時、残りの（Ｍ-１）個の区域のこの種の電源は何れもオフになる。つまり、前記バイオチップ上のあらゆる区域において、同一時間に一つの区域の電源だけがオンになる。これがいわゆる「区域を分けて順々に給電」する方式であり、生物細胞の特性に応じて必要のない電力の無駄を省けるだけでなく、かつ前記バイオチップ中の各々の区域が各自取得する出力電力を大幅に向上できる。
【００１６】
したがって、前記バイオチップを異なる電源のオン時間を有するＭ個の区域に分け、かつ前記Ｍ個の区域順々に電流を提供する方式によりこの種の生物細胞を刺激すれば、その効果は電流により持続的に前記細胞を刺激する効果と類似になる。一方、この区域を分けて給電する技術の応用により、前記バイオチップの出力効率を従来に比べてＭ倍向上させることができる。
【００１７】
図３で示しているように、実際の応用において、電源制御装置１０はさらに分周モジュール１４を備えることが可能である。分周モジュール１４はクロックジェネレータモジュール１１に電気接続され、かつ前記クロック信号の周波数を減らすことにより複合回路１２の需要を満たす。
【００１８】
なお、複合回路１２は論理電気回路であることが可能である。前記論理電気回路には数位論理ゲート、例えばＮＡＮＤ論理ゲート、ＮＯＲ論理ゲートあるいは整流器を備えることが可能である。
【００１９】
実際の応用において、前記バイオチップは人工網膜チップであることが可能である。チップ後制程技術による加工の後、前記人工網膜チップは埋込式バイオメディカルチップに製造されることができる。網膜疾患のある患者に対して網膜下チップ埋込治療を行う時、外科手術により前記埋込式バイオメディカルチップを患者眼球の網膜下区域に埋め込むことができる。前記埋込式バイオメディカルチップの網膜下区域での水平位置は外科技術評価に応じてさらに調整することができる。図４は前記バイオメディカルチップを眼球網膜下区域に埋込んだ位置の見取り図である。
【００２０】
たとえば、人工網膜チップ１５が四つの区域Ａ１〜Ａ４、かつ区域Ａ１〜Ａ４がそれぞれ人工網膜チップ１５に応用されている電源制御装置１０の四つの制御モジュールＢ１〜Ｂ４に対応する場合について説明する。図５で示しているように、クロックジェネレータモジュール１１がクロック信号を発生した後、複合回路１２は前記クロック信号を基に四つの異なる位相を有する制御信号Ｃ１〜Ｃ４を発生する。制御モジュールＢ１〜Ｂ４が制御信号Ｃ１〜Ｃ４にそれぞれ対応しているので、制御モジュールＢ１は制御信号Ｃ１を用いて人工網膜チップ１５の区域Ａ１の電源のオンあるいはオフを制御し、制御モジュールＢ２は制御信号Ｃ２を用いて人工網膜チップ１５の区域Ａ２電源のオンあるいはオフを制御する。制御モジュールＢ３および制御モジュールＢ４については類推できるので、ここでは説明を省略する。
【００２１】
本発明を基にする第２の実施例は電源制御装置の操作方法である。前記電源制御装置はバイオチップに応用されている。前記バイオチップはＭ個（Ｍは正の整数）の区域を有し、かつ各々の区域の中にそれぞれ複数個の生物細胞を有する。
【００２２】
図６は前記方法を示すフローチャートである。まず、前記方法をステップＳ１１を実行してクロック信号を発生する。続いて、前記方法はステップＳ１２を実行して前記クロック信号を基に、Ｍ個の異なる位相を有する制御信号を発生する。その後、前記方法はステップＳ１３を実行し、前記Ｍ個の制御信号の中の第ｉの制御信号を基に第ｉの区域の電源のオンあるいはオフを制御する。前記第ｉの区域は前記第ｉの制御信号に対応しており、ｉは範囲が１からＭのあいだの整数指標である。
【００２３】
前記第ｉの区域の前記電源がオンの状態の時、前記方法はステップＳ１４を実行し、前記第ｉ区域中のこの種の生物細胞をトリガーする。この種の生物細胞は活動電位の不応期を有し、前記第ｉの区域の前記電源が対応するオン時間の間隔は前記活動電位の不応期より短い。
【００２４】
なお、前記第ｉの区域の前記電源がオンの状態の時、残りの（Ｍ−１）個の区域のこの種の電源はいずれもオフになる。実際の応用において、前記方法はステップＳ１１とステップＳ１２のあいだで前記クロック信号の周波数をさらに減らすことが可能である。
【００２５】
先行技術に比べて、本発明を基にするバイオチップに利用される電源制御装置およびその操作方法は、従来の人工網膜チップの患者眼球構造に対する発生可能な傷害を回避し、人工網膜チップ埋込手術の安全性を向上するとともに、同時に生物細胞の活動電位の不応期に合わせて電気回路を用いる区域を分けて順々に給電を制御する方式により、人工網膜チップの出力効率を大幅に向上することが可能である。
【００２６】
上記好適な具体的な実施例に対する詳細な説明は本発明の特徴と精神をさらにはっきり記述することを希望することであって、上記で開示した好適な具体的な実施例で本発明の目的に対して規制するものではない。それとは逆に、その目的は様々な変更及び相等性を有するアレンジを本考案で出願しようとする特許の範囲の目的内に取入れてカバーすることにある。したがって、本発明で出願する特許請求の範囲の目的は上記の説明を基にもっとも広い解釈をすべきであり、全ての可能な変更および相等性を有するアレンジをカバーするものにすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一具体実施例を基にする、バイオチップに応用されている電源制御装置を示す機能ブロック図である。
【図２】リング状の発振電気回路を示す電気回路図である。
【図３】図１で示している電源制御装置にさらに分周モジュールを備えていることを示す機能ブロック図である。
【図４】バイオメディカルチップを眼球網膜下区域に埋込んだ位置を示す見取り図である。
【図５】本発明を基にする電源制御装置に応用されている人工網膜チップの一つの実例を示している。
【図６】本発明を基にする第２の実施例に応用されているバイオチップの電源制御装置の操作方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
Ｓ１１〜Ｓ１４：フローにおけるステップ
１０：電源制御装置    １１：クロックジェネレータモジュール
１２：複合回路        １３：制御モジュール
１４：分周モジュール    １５：人工網膜チップ
Ｃ１〜Ｃ４：制御信号    Ｂ ｌ〜Ｂ４：制御モジュール
Ａ１〜Ａ４：区域
【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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