(57)【要約】本発明は、人工聴覚器官の外部構成要素から、埋込式受信機への電力と情報の経皮伝送を行う、調整された送信機コイルを提供する。皮膚―コイル間静電容量を低減するシールドが提供され、それにより、ユーザー毎のコイルの同調安定性を改善する。シールドは電磁干渉の低減のために設けてもよい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工聴覚器官の外部構成要素から埋込式受信機へ、皮膚を介して電力および情報がＲＦ伝送されるよう調整された送信機コイルであって、前記送信機コイルは皮膚―コイル間の静電容量を低減する第１シールドを備える、調整された送信機コイル。
【請求項２】
電力および情報が皮膚を介して伝送されるよう前記送信機コイルをユーザーの皮膚の近くに持ってきた際に前記第１シールドが前記送信機コイルとユーザーの皮膚との間に位置するよう、前記第１シールドを前記送信機コイルに対して配置する、請求項１記載の調整された送信機コイル。
【請求項３】
前記第１シールドが前記調整された送信機コイルと一体形成される、請求項１または請求項２に記載の調整された送信機コイル。
【請求項４】
前記コイルおよびシールドがプリント基板上に形成される、前記請求項の何れか一項に記載の調整された送信機コイル。
【請求項５】
前記送信機コイルが前記プリント基板の第１と第２の層を備え、前記第１と第２の層の各々がそれぞれトラックを備え、各トラックは複数ターンを有する螺旋を画成する、請求項４記載の調整された送信機コイル。
【請求項６】
前記第１と第２の層のトラックによって画成されたそれぞれの螺旋が略円形である、請求項５記載の調整された送信機コイル。
【請求項７】
前記第１と第２の層のそれぞれのトラックの寸法は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項５または請求項６記載の調整された送信機コイル。
【請求項８】
前記螺旋のターン数は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項７記載の調整された送信機コイル。
【請求項９】
前記螺旋の隣接ターン間の半径方向間隔は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項７または請求項８記載の調整された送信機コイル。
【請求項１０】
前記プリント基板の基板は、前記コイルの電気的性能を制御するために選択されている、請求項７乃至９の何れか一項に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１１】
前記第１層の螺旋の各ターンは、前記第２層の螺旋のターン間のそれぞれの間隙に隣接して配置される、請求項５乃至１０の何れか一項に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１２】
前記第１シールドは、前記プリント基板の前記第１と第２の層と一体形成された前記プリント基板の第３層上に形成される、請求項５乃至１１の何れか一項に記載の調整された送信機。
【請求項１３】
前記第１シールドは前記第３層上のトラックによって画成されて、前記第１と第２の層の螺旋に隣接する領域内に延在する、請求項１２に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１４】
前記第１シールドを画成する前記トラックは複数の実質的に同心のオープンループの形態を成し、各オープンループは電気的に接地される、請求項１３に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１５】
前記第１シールドの前記オープンループを画成する前記トラックの幅は、前記第１と第２の層のトラックの幅に比べて狭い、請求項１４に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１６】
前記第１シールドの各オープンループは、前記隣接する層の螺旋のターン間の間隙に隣接して位置する、請求項１４または請求項１５に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１７】
前記送信機コイルからの電磁放射を低減する第２シールドを更に備える、前記請求項の何れか一項に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１８】
前記第２シールドは、前記第１シールドが上に配置された前記送信コイル側と反対側の前記送信コイル側の上に配置される、請求項１７に記載の調整された送信機コイル。
【請求項１９】
前記第２シールドは、前記第１と第２の層の螺旋に実質的に隣接する領域内に延在する、請求項１７または請求項１８に記載の調整された送信機コイル。
【請求項２０】
前記コイルと第１シールドがプリント基板上に形成され、前記第２シールドが前記プリント基板の第４層上でトラックによって画成される、請求項１７乃至１９の何れか一項に記載の調整された送信機コイル。
【請求項２１】
前記第２シールドを画成する前記トラックは、前記第１と第２の層の螺旋のターンに隣接する領域内に概ね延在する、請求項２０に記載の調整された送信機コイル。
【請求項２２】
前記第２シールドを画成する前記トラックは、複数の実質的に同心のオープンループの形態を成す、請求項２０または請求項２１に記載の調整された送信機コイル。
【請求項２３】
前記オープンループのそれぞれは電気的に接地される、請求項２２に記載の調整された送信機コイル。
【請求項２４】
前記第２シールドを画成する前記トラックの幅は、前記第１と第２の層のトラックの幅に比べて狭い、請求項２０乃至２３の何れか一項に記載の調整された送信機コイル。
【請求項２５】
前記第２シールドを画成するトラックは、ＰＣＢの隣接層の螺旋のターン間の間隙に隣接して位置する、請求項２０乃至２４の何れか一項に記載の調整された送信機コイル。
【請求項２６】
人工聴覚器官用の送受信装置であって、前記送受信装置は、
伝送の所望周波数に調整されている、経皮伝送用の調整された送信機コイルと、
皮膚−コイル間の静電容量を低減する第１シールドと、
を備える、送受信装置。
【請求項２７】
電力および情報が経皮伝送されるよう前記送信機コイルをユーザーの皮膚の近くに持ってきた際に前記第１シールドが前記送信機コイルとユーザーの皮膚との間に位置するよう、前記第１シールドを前記送信機コイルに対して配置する、請求項２６に記載の送受信装置。
【請求項２８】
前記第１シールドが前記調整された送信機コイルと一体形成される、請求項２６または請求項２７に記載の送受信装置。
【請求項２９】
前記コイルおよびシールドがプリント基板上に形成される、請求項２６乃至２８の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項３０】
前記送信機コイルが前記プリント基板の第１と第２の層を備え、前記第１と第２の層の各々はそれぞれトラックを備え、各トラックは複数ターンを有する螺旋を画成する、請求項２９に記載の送受信装置。
【請求項３１】
前記第１と第２の層のトラックによって画成されたそれぞれの螺旋が略円形である、請求項３０に記載の送受信装置。
【請求項３２】
前記第１と第２の層のそれぞれのトラックの寸法は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項３０または請求項３１に記載の送受信装置。
【請求項３３】
前記螺旋のターン数は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項３２に記載の送受信装置。
【請求項３４】
前記螺旋の隣接ターン間の半径方向間隔は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項３２または請求項３３に記載の送受信装置。
【請求項３５】
前記プリント基板の基板は、前記コイルの電気的性能を制御するために選択されている、請求項３２乃至３４の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項３６】
前記第１層の螺旋の各ターンは、前記第２層の螺旋のターン間のそれぞれの間隙に隣接して配置される、請求項３０乃至３５の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項３７】
前記第１シールドは、前記プリント基板の前記第１と第２の層と一体形成された前記プリント基板の第３層上に形成される、請求項３０乃至３６の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項３８】
前記第１シールドは前記第３層上のトラックによって画成されて、前記第１と第２の層の螺旋に隣接する領域内に延在する、請求項３７に記載の送受信装置。
【請求項３９】
前記第１シールドを画成する前記トラックは複数の実質的に同心のオープンループの形態を成し、各オープンループは電気的に接地される、請求項３８に記載の送受信装置。
【請求項４０】
前記第１シールドの前記オープンループを画成する前記トラックの幅は、前記第１と第２の層のトラックの幅に比べて狭い、請求項３９に記載の送受信装置。
【請求項４１】
前記第１シールドの各オープンループは、前記隣接する層の螺旋のターン間の間隙に隣接して位置する、請求項３９または請求項４０に記載の送受信装置。
【請求項４２】
前記送信機コイルからの電磁放射を低減する第２シールドを更に備える、請求項２６乃至４１の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項４３】
前記第２シールドは、前記第１シールドが上に配置された前記送信コイル側と反対側の前記送信コイル側の上に配置される、請求項４２に記載の送受信装置。
【請求項４４】
前記第２シールドは、前記第１と第２の層の螺旋に実質的に隣接する領域内に延在する、請求項４２または請求項４３に記載の送受信装置。
【請求項４５】
前記コイルと第１シールドがプリント基板上に形成され、前記第２シールドが前記プリント基板の第４層上でトラックによって画成される、請求項４２乃至４４の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項４６】
前記第２シールドを画成する前記トラックは、前記第１と第２の層の螺旋のターンに隣接する領域内に概ね延在する、請求項４５に記載の送受信装置。
【請求項４７】
前記第２シールドを画成する前記トラックは、複数の実質的に同心のオープンループの形態を成す、請求項４５または請求項４６に記載の送受信装置。
【請求項４８】
前記オープンループのそれぞれは電気的に接地される、請求項４７に記載の送受信装置。
【請求項４９】
前記第２シールドを画成する前記トラックの幅は、前記第１と第２の層のトラックの幅に比べて狭い、請求項４５乃至４８の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項５０】
前記第２シールドを画成するトラックは、ＰＣＢの隣接層の螺旋のターン間の間隙に隣接して位置する、請求項４５乃至４９の何れか一項に記載の送受信装置。
【請求項５１】
人工聴覚器官用の外部プロセッサユニットであって、前記外部プロセッサユニットは、
伝送の所望周波数に調整されている、経皮伝送用の調整された送信機コイルを備える送受信機と、
皮膚−コイル間の静電容量を低減する第１シールドと、
を備える、外部プロセッサユニット。
【請求項５２】
電力および情報が経皮伝送されるよう前記送信機コイルをユーザーの皮膚の近くに持ってきた際に前記第１シールドが前記送信機コイルとユーザーの皮膚との間に位置するよう、前記第１シールドを前記送信機コイルに対して配置する、請求項５１に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項５３】
前記第１シールドが前記調整された送信機コイルと一体形成される、請求項５１または請求項５２に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項５４】
前記コイルとシールドとがプリント基板上に形成される、請求項５１乃至５３の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項５５】
前記送信機コイルが前記プリント基板の第１と第２の層を備え、前記第１と第２の層の各々はそれぞれトラックを備え、各トラックは複数ターンを有する螺旋を画成する、請求項５４に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項５６】
前記第１と第２の層のトラックによって画成されたそれぞれの螺旋が略円形である、請求項５５に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項５７】
前記第１と第２の層のそれぞれのトラックの寸法は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項５５または請求項５６に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項５８】
前記螺旋のターン数は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項５７に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項５９】
前記螺旋の隣接ターン間の半径方向間隔は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項５７または請求項５８に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６０】
前記プリント基板の基板は、前記コイルの電気的性能を制御するために選択されている、請求項５７乃至５９の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６１】
前記第１層の螺旋の各ターンは、前記第２層の螺旋のターン間のそれぞれの間隙に隣接して配置される、請求項５５乃至６０の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６２】
前記第１シールドは、前記プリント基板の前記第１と第２の層と一体形成されたプリント基板の第３層上に形成される、請求項５５乃至６１の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６３】
前記第１シールドは前記第３層上のトラックによって画成されて、前記第１と第２の層の螺旋に隣接する領域内に延在する、請求項６２に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６４】
前記第１シールドを画成する前記トラックは複数の実質的に同心のオープンループの形態を成し、各オープンループは電気的に接地される、請求項６３に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６５】
前記第１シールドの前記オープンループを画成する前記トラックの幅は、前記第１と第２の層のトラックの幅に比べて狭い、請求項６４に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６６】
前記第１シールドの各オープンループは、前記隣接する層の螺旋のターン間の間隙に隣接して位置する、請求項６４または請求項６５に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６７】
前記送信機コイルからの電磁放射を低減する第２シールドを更に備える、請求項５１乃至６６の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６８】
前記第２シールドは、前記第１シールドが上に配置された前記送信コイル側と反対側の前記送信コイル側の上に配置される、請求項６７に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項６９】
前記第２シールドは、前記第１と第２の層の螺旋に実質的に隣接する領域内に延在する、請求項６７または請求項６８に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７０】
前記コイルと第１シールドがプリント基板上に形成され、前記第２シールドが前記プリント基板の第４層上でトラックによって画成される、請求項６７乃至６９の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７１】
前記第２シールドを画成する前記トラックは、前記第１と第２の層の螺旋のターンに隣接する領域内に概ね延在する、請求項７０に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７２】
前記第２シールドを画成する前記トラックは、複数の実質的に同心のオープンループの形態を成す、請求項７０または請求項７１に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７３】
前記オープンループのそれぞれは電気的に接地される、請求項７２に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７４】
前記第２シールドを画成する前記トラックの幅は、前記第１と第２の層のトラックの幅に比べて狭い、請求項７０乃至７３の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７５】
前記第２シールドを画成するトラックは、ＰＣＢの隣接層の螺旋のターン間の間隙に隣接して位置する、請求項７０乃至７４の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７６】
人工聴覚器官用の外部プロセッサユニットであって、前記外部プロセッサユニットは、
経皮電磁信号を埋込体へ送信する送信機コイルと、
信号源からの無線送信を受信する受信機と、
前記送信コイルからの電磁放射を低減するシールドと、
を備える、外部プロセッサユニット。
【請求項７７】
前記コイルとシールドとがプリント基板上に形成される、請求項７６に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７８】
前記送信機コイルが前記プリント基板の第１と第２の層を備え、前記第１と第２の層の各々はそれぞれトラックを備え、各トラックは複数ターンを有する螺旋を画成する、請求項７７に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項７９】
前記第１と第２の層のトラックによって画成されたそれぞれの螺旋が略円形である、請求項７８に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８０】
前記第１と第２の層のそれぞれのトラックの寸法は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項７７または請求項７８に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８１】
前記螺旋のターン数は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項８０に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８２】
前記螺旋の隣接ターン間の半径方向間隔は、前記コイルの電気的性能を制御するために予め定められている、請求項８０または請求項８１に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８３】
前記プリント基板の基板は、前記コイルの電気的性能を制御するために選択されている、請求項８０乃至８２の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８４】
前記第１層の螺旋の各ターンは、前記第２層の螺旋のターン間のそれぞれの間隙に隣接して配置される、請求項８０乃至８３の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８５】
経皮伝送用に前記送信機コイルをユーザーの皮膚の近くに持ってきた際に前記送信機コイルがユーザーの皮膚と前記シールドの間に位置するよう、前記シールドを前記送信機コイルに対して配置する、請求項７６に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８６】
前記シールドは、前記第１と第２の層の螺旋に実質的に隣接する領域内に延在する、請求項７８乃至８３の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８７】
前記シールドは、前記プリント基板の第４層上でトラックにより画成される、請求項７８乃至８４の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８８】
前記シールドを画成する前記トラックが、前記第１と第２の層の螺旋のターンに隣接する領域内に概ね延在する、請求項８７に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項８９】
前記シールドを画成する前記トラックは複数の実質的に同心のオープンループ形態を成す、請求項８７または請求項８８に記載の外部プロセッサユニットで。
【請求項９０】
前記オープンループのそれぞれは電気的に接地される、請求項８９に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項９１】
前記シールドを画成する前記トラックの幅は、前記第１と第２の層のトラックの幅に比べて狭い、請求項８７乃至９０の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項９２】
前記シールドを画成するトラックは、ＰＣＢの隣接層の螺旋のターン間の間隙に隣接して位置する、請求項８７乃至９１の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項９３】
前記外部プロセッサユニットがユーザーの耳に装着するように成されている、請求項７６乃至９２の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項９４】
前記外部プロセッサユニットがユーザーのベルトに装着するように成されている、請求項７６乃至９２の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項９５】
前記外部プロセッサユニットは、埋込体と結合されるよう前記送信コイルをユーザーの耳の背後に配置することができる前記送信コイルへのケーブルを備える、請求項７６乃至９４の何れか一項に記載の外部プロセッサユニット。
【請求項９６】
図７に示すような、トランスミッタコイルの装飾的意匠。
【請求項９７】
少なくとも一つのワイヤのターンを備える皮下通信用アンテナであって、前記少なくとも一つのターンがケーシング内に格納されていて、前記ケーシングは、
前記少なくとも一つのターンとのケーブル接続を収容するケーブルインレットと、
前記少なくとも一つのターンを格納する外側部分であって、前記ケーブルインレットから離れた末端で、前記外側部分は基準円の基準円周をたどる実質的に半円形の環を画成し、前記ケーブルインレットは基準円周の外側に配置され、前記ケーブルインレットに隣接して、前記外側部分は前記基準円周の実質的に接線方向に前記ケーブルインレットに向かって延在する、前記外側部分と、
磁気手段を格納する内側部分であって、前記内側部分は前記ケーブルインレットに隣接した前記外側部分に接続され、前記磁気手段を実質的に前記基準円の中心に配置するように前記内側部分は前記外側部分によって形成された前記基準円の内側に延在する、前記内側部分と、
を備える、皮下通信用アンテナ。
【請求項９８】
前記内側部分が外側部分と一体形成される、請求項９７に記載のアンテナ。
【請求項９９】
前記ケーシングがプラスチックで形成される、請求項９７または請求項９８に記載のアンテナ。
【請求項１００】
前記ケーブルインレットから離れた末端で、前記外側部分が実質的に矩形の断面を有する環形状を採る、請求項９７乃至９９の何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項１０１】
前記内側部分の厚さが、前記基準円によって画成される平面に対し実質的に垂直な方向において前記外側部分より大きい、請求項９７乃至１００の何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項１０２】
前記内側部分が、前記基準円によって画成される平面の一つの側へのみ実質的に延在する、請求項９７乃至１０１の何れか一項に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、人工聴覚器官のための送受信装置コイルに関するとともに、かかる送受信装置コイルを備えるシステムに関する。詳細には、本発明は、人工聴覚器官において経皮リンクを形成する高性能ＰＣＢコイルに関する。
【０００２】
【背景技術】
重度の聴力障害を持つ多くの人々において、聴力障害の理由は、蝸牛にあって音声信号を神経刺激に変換する有毛細胞が欠如しているか、あるいは破壊されていることである。従って、このような人々は、通常の方法で音から神経刺激を発生するメカニズムが損傷しているか欠如しているので、いかに大きな音響刺激を作ろうと従来の補聴システムからは充分な恩恵を得ることができない。
【０００３】
この目的のために、蝸牛埋込システムが開発されてきた。かかるシステムは、蝸牛内の有毛細胞をバイパスして電気刺激を聴覚神経繊維に直接加え、それによって聴覚神経へ正常に送られる自然な聴覚に似た聴覚を脳が知覚できるようにする。米国特許第４，５３２，９３０号は、その内容を引用して本明細書中に取り込まれているが、一つのタイプの在来型蝸牛埋込システムを提供している。
【０００４】
一般的に、蝸牛埋込システムは本質的に２つの構成要素、すなわち、普通にはプロセッサユニットと称される外部構成要素と、普通には刺激器／受信機ユニットと称される内部埋込コンポーネントとから構成されていた。従来より、これら両構成要素は協働して音声感覚をユーザーに提供してきた。
【０００５】
外部構成要素は、従来より、会話や周囲の音などの音声を検出するマイクロフォンと、検出した音声、特には会話をコード化信号に変換する音声プロセッサと、バッテリのような動力源と、所望の伝送周波数に調整された外部送信機コイルとから構成されている。
【０００６】
音声プロセッサが出力したコード化信号は、皮膚を介して、ユーザーの側頭骨のくぼみに据えた埋込刺激器／受信機ユニットへ伝送される。この経皮伝送は、刺激器／受信機ユニットに設けた埋込受信機コイルと通信するように配置された外部送信機コイルを通じて行われる。この通信は二つの必須の目的を担っており、第１の目的は、コード化音声信号の送信であり、第２の目的は、埋込刺激器／受信機ユニットへの電力供給である。従来、このリンクはＲＦリンクの形態を成しているが、他のリンクも提案され、首尾の程度も様々に実施されてきた。
【０００７】
埋込刺激器／受信機ユニットは、従来より、外部プロセッサユニットからのコード化信号及び電力を受信する受信機コイルと、コード化信号を処理して蝸牛管内電極アセンブリに刺激信号を出力する刺激器／受信機とを含んでいる。蝸牛管内電極アセンブリは電気刺激を聴覚神経に直接与え、元の検出音声に対応する聴覚を生成する。
【０００８】
先に述べたように、埋込刺激器に電力と情報を与えるもっとも広く容認されている方法は、ＲＦパワーを、誘導結合コイルシステムを介して伝送することである。このようなシステムにおいては、通常、外部送信機コイルがユーザーの頭部側面に配置され、刺激器／受信機ユニットのコイルと向き合って、音声プロセッサからのコード化音声信号と電力が、埋込刺激器ユニットへ送信されることを可能にする。このようにして送信機と受信機のコイルはトランスを形成し、外部プロセッサユニットから埋込刺激器／受信機へのエネルギー伝達を可能にしている。かかる送信機は、普通、単線または撚線を少数回ターンさせて形成されたコイルと、コイルのハブにあるマグネットとを有している。マグネットは磁気吸引力により、送信機コイルを埋込体に対して所定位置に保持する。各コイルの直径は一般的に１５ｍｍと３０ｍｍの間である。
【０００９】
コイルの幾何学的特性は、通常は、高い電力伝送効率を確保するよう設定されるが、この伝送効率はコイル間の距離により決定されることが多い。多くの場合、高容量の誘導結合を達成するには、コイル間の距離がコイルの直径に比べて充分小さくなければならず、それに伴って高容量の誘導結合により高い電力電装効率が確保される。米国特許第４，６５４，８８０号に開示されているように、送信機と受信機中の、調整された回路またはタンク回路を使って電力とデータを伝送することは周知である。
【００１０】
従って、本発明は、皮膚を介した情報伝達のための医療機器での仕様に供し、以前の装置に固有な数々の問題を克服する改良送信装置を提供する。
【００１１】
本明細書中に含まれている文書、法令、材料、装置、物品あるいはそれらの類いについての何れの検討も、専ら本発明の背景を提示するためのものである。これら事柄の何れもがあるいは全てが、先行技術ベースの一部を形成したり、もしくは本出願の各請求項の優先日以前に存在したことを理由に本発明に関連する分野では共通な一般的知識である、ということの是認として捉えるべきではない。
【００１２】
本明細書を通して、言うまでもなく、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」あるいはその変形である「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」や「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等は、記述された構成要件、完全体、あるいはステップの包含、または一群の構成要件、完全体、あるいはステップの包含を黙示するが、他の任意の、構成要件、完全体あるいはステップ、または一群の構成要件、完全体、あるいはステップの除外を黙示するものではない。
【００１３】
【発明の概要】
第１の態様によれば、本発明は、人工聴覚器官の外部構成要素から一つの埋込受信機へ、皮膚を介して情報と電力をＲＦ伝送するための調整された送信機コイルに在住し、送信機コイルは皮膚―コイル間の静電容量を低減するための第１シールドを備える。
【００１４】
第２の態様によれば、本発明は、人工聴覚器官のための送受信装置を提供し、前記送受信装置は、：
伝送の所望周波数に調整されて、経皮伝送のための調整された送信コイルと、
皮膚―コイル間の静電容量を低減する第１シールドと、を備える。
【００１５】
第３の態様によれば、本発明は、人工聴覚器官のための外部プロセッサユニットを提供し、前記外部プロセッサは：
伝送の所望周波数に調整されて、経皮伝送のための整調された送信機コイルを備える送受信機と、
皮膚―コイル間の静電容量を低減する第１シールドと、を備える。
【００１６】
伝送効率を上げるためには、比較的大きなインダクタンスと比較的小さな静電容量を使って送信機コイルを調整することが好ましいという点はすでに分かっている。しかしながら、小さな静電容量を使ってコイルを調整すると、皮膚―コイル間の静電容量のような浮遊静電容量の存在が、同調周波数に大きな影響を及ぼすことになる。さらに、皮膚―コイル間の静電容量はユーザーが変わる毎に、例えばコイル近傍の皮膚の厚さの違いによって大きく変動し、コイル設計時のそのような静電容量の補償を困難にしていることも分かっている。シールドを提供して皮膚―コイル間の静電容量を低減させることにより、本発明は、コイルをユーザーの皮膚の近くにもってきたときの、コイルの同調周波数の安定性を改善する。
【００１７】
さらに、経皮無線リンクにおいて、電力伝送の重要なパラメータは、調整された外部コイルと調整された内部コイルの結合係数である。結合係数はコイル間の臨界間隔でのみ最適となり、最適結合のためには二つのコイルは互いに臨界距離だけ離間し、かつ同軸でなければならない。そうでない場合は、両構成要素間での交換は効率が減少する。そのため、経皮リンクを形成するコイルは、外部プロセッサから埋込型刺激器／受信機への電力やデータの電送を最適化するようにして設計することが重要であると認識されてきた。
【００１８】
この態様は、被験者の解剖学的特性の違いに起因する、コイル間の距離が患者によって異なる、という事実によって更に複雑になる。さらに、人間の組織は低い導電率を持つので、かかるコイルの同調周波数は、以前は、コイルを皮膚の近くにもってくると、皮膚の特性に対して敏感であった。
【００１９】
皮膚―コイル間の静電容量を低減させる第１シールドは、送信機コイルと一体形成されることが好ましく、また送受信装置をユーザー皮膚の上へ配置する時、コイルとユーザーの皮膚との間に位置するように、コイルに対して位置決めするのが好ましい。
【００２０】
送信コイルはプリント基板（ＰＣＢ）技術を用いて実装するのが好ましい。かかる実施の形態において、送信コイルは、ＰＣＢ層に隣接する第１と第２の層を備え、各層が複数ターンの略円形の螺旋を持つことが好ましい。
【００２１】
送信コイルの特性は、コイルの性能を最適化するために制御あるいは選択できる。トラックの寸法、各螺旋のターン数、螺旋の各ターンの半径方向間隙、基板の材質と寸法、トラックの材質、第２層の、螺旋に対する第１層の螺旋位置、送信コイルの他のこのような特性などの送信機コイル特性は、送信コイル品質因子（Ｑ−因子）、送信コイルインダクタンス、トランスミッションコイル自己静電容量、浮遊静電容量に対する同調周波数の感度などの送信コイル電気特性を定めるために制御あるいは選択できる。例えば、第１層の螺旋の各ターンは、第２層の螺旋のターンに隣接して配置するより、第２層の螺旋のターン間の間隙に隣接して配置することが好ましい。かかる配置は、第１と第２の層の間の静電容量を減少させ、従って送信コイルの自己静電容量を減少させる。
【００２２】
かかる実施の形態において、送信コイルはさらに、第１と第２のＰＣＢ層と一体形成され、第１シールドが上に形成された第３ＰＣＢ層を備えるのが好ましい。第１シールドは第３層のトラックにより画成されるのが好ましく、第１シールドは第１と第２の層の螺旋にほぼ隣接した領域内に延在するのが好ましい。第１シールドを画成するトラックは複数の略同心のオープンループ形態をとることが好ましいとともに、各オープンループを電気的に接地するのが好ましい。
【００２３】
第１シールドの特性は、シールド―コイル間の大きな静電容量を避けつつ、シールディングを最適化するために選択もしくは制御されるのが好ましい。例えば、第１シールドのオープンループを画成するトラックの幅は、第１と第２の層のトラック幅に比して狭いことが好ましい。さらに、第１シールドの各オープンループは、隣接する層の螺旋のターンに隣接して配置されるのではなく、隣接する層の螺旋のターン間の間隙に隣接して配置されるのが好ましい。かかる配置は、第１シールドと送信コイル間の静電容量を減少させる。
【００２４】
送信コイルは、さらに、送信コイルからの電磁放射を減少させるための第２シールドを備えるのが好ましい。多くの環境で、人工聴覚器官の送信コイルからの電磁放射は、電気機器に干渉する可能性がある。例えば、病院や臨床的環境では、かかる人工器官のユーザーは、コイルからの電磁輻射が重要な電子システムに干渉しないことを確保するために、かかる人工機器を切るように要求されるかもしれない。しかしながら、有効なシールディングにより、許容放射レベルを超えることなく、電気機器のより近傍での送信コイルの使用を可能にする。
【００２５】
第２シールドは、上に第１シールドが配置された送信コイルの面と反対側の面に配置されることが好ましい。送信コイルがＰＣＢ技術を使って実装される実施の形態において、第２シールドは送信コイルの第４層上でトラックによって画成されるのが好ましい。第２シールドは第１と第２の層の螺旋にほぼ隣接した領域内に延在するのが好ましい。第２シールドを画成するトラックは、複数の略同心のオープンループ形態をとることが好ましく、それとともに各オープンループは電気的に接地されるのが好ましい。
【００２６】
第２シールドの特性は、シールド―コイル間の大きな静電容量を回避しつつ、シールディングを最適化するために、選択あるいは制御されるのが好ましい。例えば、第２シールドのオープンループを画成するトラックの幅は、第１と第２の層のトラックの幅に比較して、狭いことが好ましい。さらに、第２シールドの各オープンループは、隣接する層の螺旋のターンに隣接して配置されるのではなく、隣接する層の螺旋のターン間の間隙に隣接して配置されるのが好ましい。かかる配置は、第２シールドと送信コイル間の静電容量を減少させる。
【００２７】
第４の態様によれば、本発明は人工聴覚器官のための外部プロセッサユニットを提供し、前記外部プロセッサユニットは：
経皮電磁信号を埋込体へ伝送するための送信コイルと、
信号源からの無線送信を受信する受信機と、
送信コイルの電磁輻射を低減するシールドと、を備える。
【００２８】
多くの環境、特には教育環境で、人工器官が受信する信号品質を向上させるために、人工聴覚器官に関連してＦＭ受信機が使われている。しかしながら、人工聴覚器官による無線経皮リンクの使用は、これまでは著しい電磁干渉（ＥＭＩ）を引き起こしてきた。かかるＥＭＩはＦＭ受信を妨害する可能性があり、そのため人工聴覚器官をＦＭ受信機から充分な距離を置いて配置することが必要となり、これは人工聴覚器官のユーザーにとって不便となっている。従って、コイルが放射する電磁輻射量を最小化するニーズのあることが認識されていた。
【００２９】
外部プロセッサユニットはユーザーの耳に装着するようにしてもよく、あるいはユーザーのベルトに装着するようにしてもよい。さもなければ、外部プロセッサユニットをユーザーのポケットに入れておいてもよい。外部プロセッサユニットは送信コイルに至るケーブルを含んで、送信コイルをユーザーの耳の背後に配置して、埋込体と結合できるようにするのが好ましい。
【００３０】
送信コイルの電磁放射をシールドすることにより、本発明は、ＦＭ受信機を送信コイルに大幅に近づけて配置できるようにし、より詳細には、外部プロセッサユニットをユーザーの耳に装着して、送信コイルから数センチメートル以内になったとしても、ＦＭ受信機を人工聴覚器官の外部プロセッサユニットの一部となることを可能にする。さらに、本発明のいくつかの実施の形態は、電磁適合性（ＥＭＣ）標準を満足するのに充分なシールディングを提供することができ、ＥＭＩに敏感な環境、そして、かかる標準の遵守を要求されている環境でも、かかる人工聴覚器官を使用可能とする。
【００３１】
送受信装置は人工聴覚器官の埋込部分へ、ＲＦ電力とＲＦ変調された情報を伝送するように作動可能であることが好ましい。さらに、送受信装置は人工聴覚器官の埋込部分から、例えば埋込部分の動作状況に関する信号、あるいは、埋込部分で測定された生理的特性などの、ＲＦ信号を受信するように作動可能であることが好ましい。
【００３２】
第５の態様によれば、本発明は、皮下通信用アンテナを提供し、アンテナは少なくとも１ターンのワイヤを備え、この少なくとも１ターンはケーシングに格納され、前記ケーシングは：
前記少なくとも一つのターンを格納する外側部分であって、前記ケーブルインレットから離れた末端に、前記外側部分は基準円の基準円周に記載の実質的に半円形の環を画成し、前記ケーブルインレットは基準円周の外側に配置され、前記ケーブルインレットに隣接して、前記外側部分は前記基準円周の実質的に接線方向に前記ケーブルインレットに向かって延在するように成した、前記外側部分と、
磁気手段を格納する内側部分であって、前記内側部分は前記ケーブルインレットに隣接した前記外側部分に接続され、前記磁気手段を実質的に前記基準円の中心に位置決めするように前記内側部分は前記外側部分によって形成された前記基準円の内側に延在するように成した、前記内側部分と、を備える。
【００３３】
内側部分は外側部分と一体形成されてもよく、ケーシングはプラスチックで成形されてもよい。外側部分は実質的に矩形断面の環状体でもよく、それによって少なくとも１ターンがプリント基板上に形成された実施の形態を収容する。
【００３４】
発明の第５の態様の実施の形態は、磁気手段を単体の「スポーク」のみで支持するという利点があり、単体のスポークは、「ハブとスポーク」設計のアンテナに必要な材料と重量に比較して、アンテナケーシングを形成するのに必要な材料と重量を削減する。さらに、本発明の第５の態様は、少なくとも１ターンのアンテナがＰＣＢ上に形成され、自動化されたアンテナ生産を容易にするという利点がある。詳細には、スナップフィットに必要なスポーク数が削減されるので、単体スポークを備えることによりケーシング形状が単純化され、ＰＣＢ内部に配置される２部品「スナップフィット」モールドの構造をより容易にする。本発明の第５の態様は、様式化された魅力的なアンテナを提供することも可能であり、このことは、アンテナをユーザーが耳の背後など、体の目立つ場所に装着する場合は、重要な考慮対象になる。
【００３５】
【発明の説明】
実施例のみによって、発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
【００３６】
図１ａと１ｂは本発明による人工聴覚器官のための送受信装置の層を示す。図示の実施の形態は標準的なＰＣＢ技術に基づいているが、言うまでもなく、本発明は他の技術で実施してもよい。低誘電率のＰＣＢ材料を用いて、シールド―コイル間静電容量およびコイルの自己静電容量を低減する。４層ＰＣＢが使用され、そこでは頂部と底部の層１０と１３が静電シールドのために使用され、送信コイルから電気的に絶縁されている。二つの内側の層１１と１２は送信誘導子として使用される。図１ａと１ｂは１６―ターンコイルの異なる層を示す。
【００３７】
ＰＣＢ材料、層の厚さ、銅のトラック幅と間隔は、最大の同調周波数安定性を実現するように最適化される。これは、浮遊静電容量の変動、そして温度および湿度の変化にも起因する同調周波数のドリフトを最小化する。
【００３８】
図１ａに表される頂部シールド層１０は、１０５のところでともいに短絡された４つのオープンループ１０１、１０２、１０３、１０４を画成するトラックを備え、さらに、１１０のところでともに短絡された４つのオープンループ１０６、１０７、１０８、１０９を備える。同様に、シールド層１３も、１３５のところでともに短絡された４つのオープンループ１３１、１３２、１３３、１３４を画成するトラックを備え、さらに、１４０でともに短絡された４つのオープンループ１３６、１３７、１３８、１３９を備える。両シールド層１０と１３において、幅、間隔、トラックの配置は、コイル―シールド間の大きな静電容量を導入することなく、送信コイルと同調コンデンサに対する良好な静電シールドを得るよう最適化される。本実施の形態において、コイル―シールド間に分配される総静電容量は約２０ｐＦである。
【００３９】
また、シールド層１０は同調コンデンサのためのハンダパッド１１１を含み、送信コイルを所望伝送周波数に調整することを可能にしている。底部層１３は、同調コンデンサの下にハシュ領域１４１を画成するトラックを有して、これらのコンデンサに静電シールドを提供する。二つのシールド層１０と１３はともに接続されて接地される。
【００４０】
誘導子層１１と１２は、人工聴覚器官の外部処理ユニットと埋込部分間の電力と情報の伝送のための送信コイルを形成する。ここで見て取れるように、送信コイルは隣接する第１と第２のＰＣＢ層１１と１２を備え、層１１と１２はそれぞれトラック１１２と１２２を有し、それぞれ８ターンを持つ略円形の螺旋を画成する。第１と第２の層の螺旋は両方とも時計回りに、螺旋の内側部分から巻かれる。
【００４１】
トラック１１２と１２２の幅とピッチは、送信コイルが可能な最小の自己静電容量で、最大の品質因子を達成できるように選択される。図３に示され、以下さらに詳細に検討されるように、送信コイルの自己静電容量は、各層上のコイルトラックが他方の層上のトラック間のスペースに重なるようにすることにより減少する。これは、銅対銅の領域を減少させ、コイルの自己静電容量を減少させる。誘導子層１１と１２の銅トラックを金メッキすることにより、品質因子も改善される。
【００４２】
コイルの寸法とターン数は、必要なインダクタンスと、送信機と受信機のコイル間に必要な結合係数とを達成するように選択される。
【００４３】
本実施の形態において、送信機コイルのインダクタンスは約１５μＨである。送信機コイルと直径３２ｍｍの皮下受信機コイル間の結合係数はコイル間の間隔が１０ｍｍである場合の１０％を超える。
【００４４】
本実施の形態におけるコイルの寸法を図２に示す。本実施の形態に使用されるプリント基板材料は、Ｒｏｇｅｒｓ４００３である。わずかに高いシールド―コイル間静電容量と自己静電容量が許される場合は、ＦＲ４素材、フレックスＰＣＢあるいは他の任意の好適なＰＣＢ材料も使用できるであろう。
【００４５】
図３は、多層ＰＣＢに成形された送信コイルとシールドを示す部分断面図である。そこで見ることができるように、層１０、１１、１２、１３のトラックは、シールド―コイル間静電容量とコイルの自己静電容量を減少させるために組み合わされる。すなわち、符号３０で示すように、シールド層１０の各トラックは、隣接する層１１のトラック間の間隙に隣接して位置決めされる。同様にコイル層１１の各トラックは、符号３１で示すように、層１２の螺旋のターン間の間隙に隣接して配置される。層１２と１３のトラックも同様に組み合わされる。
【００４６】
図４は、本発明の本実施の形態の送受信装置の概略図を示す。この図において、Ｌ１とＬ２は、コイル層１１と１２上のターンのそれぞれのインダクタンスである。これらのコイルは、磁気的に結合されており、結合係数ｋ０は、普通は０．８５を超える。Ｌ１とＬ２の直列の有効インダクタンスは式（１）で表される：
【数１】
2004519315.tif 000003
【００４７】
図１と２に示すように、本実施の形態のコイルは、例えば以下を有する：
【数２】
2004519315.tif 000004
及び
【数３】
2004519315.tif 000005
【００４８】
従って、有効な総インダクタンスは１４．８μＨに等しい。
【００４９】
回路は３つのコンデンサを使用しており、そのうち２つは固定コンデンサであり、３つめは可変同調コンデンサである。可変コンデンサのレンジは総静電容量の約５％であって、調整に使用される。２つの固定コンデンサは１％の高安定性コンデンサである。３つのコンデンサを組み合わせることにより、コイルを所望の同調周波数である０．２５％以内へ精確に調整できる。可変コンデンサの小さな値は、機械的な振動および応力を受ける場合に、同調周波数が大きくシフトする危険を冒さずに調整を行うことを可能にする。
【００５０】
図４には表されていないが、シールド層はＬ１とＬ２に配分された静電容量を持つことになる。
【００５１】
浮遊静電容量に対する送受信装置の調整の感度におよぼすシールドの影響を研究するため、本発明者は図５の簡素化した等価回路を使用する。この回路において、調整されたコイルは直列のＬ，ＲおよびＣで表される。シールド―コイル間静電容量は静電容量Ｃｓｈで表される。
【００５２】
コイルが導電性物体から離れて配置された時、回路の共振周波数は以下のように表すことができる：
【数４】
2004519315.tif 000006
【００５３】
図６は、図５の回路における、組織からの浮遊静電容量の影響を計算する等価回路を示す。コイルが人体組織のような低導電性物体の近くに配置された時、その主たる影響は物体からコイルへの浮遊静電容量であろう。材料が金属に比して低い導電性を持つと仮定すると、渦電流のような磁気的影響は無視できる。物体からの浮遊静電容量は、主としてシールド層に対するものであって、シールド層は低導電性物体とコイル間に配置されて、接地されている。この静電容量は図６においてＣｓｂとして表される。シールド層は誘導子の電場の全てを閉じこめるわけではないので、電場の漏洩は外部の物体とリンクして、外部の物体から誘導子への小さな静電容量をもたらすが、この静電容量は図６中においてＣｓａとして表される。しかしながら、この静電容量は、物体からシールドへの静電容量Ｃｓｂよりはるかに小さい。コイルの同調周波数は以下まで減少する：
【数５】
2004519315.tif 000007
【００５４】
上記から計算された同調周波数の変化パーセントは、以下のように与えられる：
【数６】
2004519315.tif 000008
【００５５】
上記コイルが４．８ＭＨｚに調整されている時の周波数シフトを推定するために、同調静電容量のトータル値は約５０ｐＦとなろう：
【数７】
2004519315.tif 000009
【００５６】
コイルが患者の皮膚の上に置かれた時、皮膚からシールドへの浮遊静電容量は数ピコファラッドのオーダーであろう。皮膚から実際の誘導子への静電容量は通常は０．５ｐＦ未満であり、これは同調周波数を０．５％未満の幅で減少させる。浮遊静電容量の実際の値は、接触面積やコイルを所定位置に保持するために加えられる圧力などの因子に依存する。
【００５７】
シールドされていないコイルの場合、皮膚から送信機コイルへの浮遊静電容量は、同調周波数を２から５％下げるのに充分なほど高く、従って、本発明は送受信装置の調整の安定性を大きく改善することが分かる。
【００５８】
静電シールドは、送受信装置近傍の低導電性物体に対する浮遊静電容量に起因する周波数シフトを減少させるが、金属物体のような高導電性材料に対する磁気結合にほとんど影響がないか、全く影響を及ぼさない。
【００５９】
シールドされたコイルが金属物体に連結された時、その物体中の渦電流は逆向きの磁場を発生し、送信機コイル領域にリンクした磁場を減少させる。その結果、コイルの有効インダクタンスの減少とシステム損失の増加、すなわち品質因子の低下をもたらす。
【００６０】
医療用途で用いられる調整された経皮回路の設計においては、同調周波数の温度感度は重要なパラメータである。蝸牛埋込体の場合は、例えば、患者は音声プロセッサと送信機コイルをほとんど常に身につけている。患者がどこに行っても、また予想し得る全ての可能な気象条件下でも患者が蝸牛埋込体システムを使用できるようにするために、コイル性能はあらゆる環境条件と温度で安定していなくてはならない。
【００６１】
先に記載の本発明の多層ＰＣＢコイルの実施の形態は、単層コイルに比して、温度変化に対しては感度が低いことを示している。
【００６２】
式（１）はコイルＬ１とＬ２が直列に接続された時の有効インダクタンスを与える。Ｌ１とＬ２は実質的に等しいので、式（１）は以下のように簡略化できる：
【数８】
2004519315.tif 000010
【００６３】
温度が上昇するとコイルは膨張し、インダクタンスＬ１とＬ２の増加を招く。その間に、コイルＬ１とＬ２間のＰＣＢ材料の厚さも増加し、結合係数ｋ０の低下を招き、これがインダクタンスの増加を部分的に打ち消す。このことは、式（５）を微分することにより以下で表される：
【数９】
2004519315.tif 000011
ここでＴは温度である。
【００６４】
式（６）において、Ｌ１とＫ０の変化は反対の極性である。与えられたコイル直径に対してＰＣＢ材料と層の厚さを適切に選択することにより、コイルの温度感度、さらには同調周波数の温度感度を最小化できる。
【００６５】
蝸牛埋込体などの医療用途では、経皮送信機コイルの電磁輻射を最小化することは必須である。これは多くの理由で重要である。第一に、人工聴覚器官の受容者は臨床的環境および病院環境にさらされることが多く、そこでは電磁輻射が敏感な電子機器に干渉することがある。第二に、人工聴覚器官の受容者によっては、特に学童は、教師や話者を聴取するために無線ＦＭシステムを必要とするかもしれない。蝸牛埋込体送信機コイルからの放射はそのようなシステムに干渉し、それらを無効および／または無用にする可能性がある。
【００６６】
図４において、コイル端子は、相補的な（逆位相の）電圧源Ｖ１およびＶ２によって駆動される。同調コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３は二つのコイルＬ１とＬ２間に接続され、平衡のとれた設計を達成する。この平衡のとれた設計は電磁放射を低減させる利点がある。これは、静電シールドに起因する電磁放射の低減に付加するものである。最終的には、無線ＦＭリスニング受信機などの敏感な電気機器の近くでの使用を、干渉問題を引き起こすことなく可能にする低放射レベルのコイルが結果として得られる。
【００６７】
電磁輻射は本発明の本実施の形態の設計において最も考慮した点の一つである。静電シールドと平衡回路設計の活用は、電磁放射を減少させる助けとなり、以前のコイルの場合に比べ、送信機コイルを、敏感な電気機器や情報機器のより近くで使用することを可能にする。
【００６８】
多くの試験をサンプルコイルで実行して、上記で検討した設計の利点を検証した。これらの試験は、浮遊静電容量の影響、温度安定性、および電磁放射に関するものであった。
【００６９】
最初の試験は、コイル調整に対する浮遊静電容量の影響に関するものであった。この試験で、コイルは４．８ＭＨｚ±５０ｋＨｚに調整された。コイルの同調周波数は、コイルが導電性物体から少なくとも１０ｃｍの距離に配置して測定した。その後、コイルをオペレータの手に載せ、わずかに押しつけながら周波数を測定した。さらに周波数の降下パーセントを計算した。第二のコイルに対し、シールドトラック除去して再度試験を行った。
【００７０】
この試験は制御された試験ではなく、その結果は高度に正確ではない。しかし、結果はシールド層の利点を強く示している。結果は下表で与えられる：
【表１】
2004519315.tif 000012
【００７１】
結果は、シールドされたコイルが、浮遊静電容量に対して本質的に低い感受性を持つことを明確に示している。
【００７２】
第二の試験は、温度による同調周波数の変化に関するものであった。この試験において、３種類のコイルサンプルをテストした。コイルを、室温で４．７ＭＨｚ±１００ｋＨｚに調整した。その後、温度を変化させ、異なる温度での同調周波数を測定した。結果は下表で与えられる：
【表２】
2004519315.tif 000013
【００７３】
結果は、およそ５℃から約５０℃の温度範囲の同調周波数の変化が、周波数測定値の分解能の範囲内であったことを示している。コイル１は３種類のコイルの中で最も悪い結果であり、その温度係数は１９３．５Ｈｚ／℃であった。
【００７４】
第三の試験は、記載するように、コイルの電磁放射に関するものであった。コイルサンプルはＩＥＣ６０１―１標準に対して試験され、全ての試験に合格した。
【００７５】
追加の試験を行ったが、その中で、ＰｈｏｎａｋＴＭＭｉｃｒｏＬｉｎｋ  ＦＭリスニング受信機を、Ｃｏｃｈｌｅａｒ  Ｌｔｄが製造したＥＳＰｒｉｔ  ３Ｇ音声プロッセッサへ直接取り付けた。シールドコイルを、同じくＣｏｃｈｌｅａｒ  Ｌｔｄが製造したＣ１２４Ｒ埋込体を駆動するために使用した。
【００７６】
試験段取りを図７に示す。符号７０は外部プロセスユニットである。コイル７１は僅かに歪んだ円形で、コイルのハブのところに磁石７２を備える。ＭｉｃｒｏＬｉｎｋ  ＦＭリスニング受信機７３は、ＥＳＰｒｉｔ  ３Ｇ音声プロッセッサ７４に直接取り付けられ、コイル７１からの距離は約１０ｃｍにすぎない。
【００７７】
音響室の内側から５ｍ離してＰｈｏｎａｋ無線送信機を配置した。同じ室にスピーカを配置し、１ｋＨｚのテスト音を生成した。
【００７８】
ＦＭ  ＭｉｃｒｏＬｉｎｋ受信機の出力信号を、信号／雑音比を測定するためにモニターした。信号は受信されたテスト音であり、雑音はＥＳＰｒｉｔ３Ｇの送信機回路とシールドされた送信機コイル７１との干渉に起因するものであった。図８は測定された信号を表し、信号／雑音比はおよそ３５ｄＢで、明らかに、シールドされたコイル７１の低い放射レベルを実証している。ＦＭリスニングシステムを、音声プロセッサ７４とコイル７１からおそらく１ｍ以内の距離に配置した場合は、シールドされていないコイルはかかるＦＭリスニングシステムと常時干渉することになろう。見てとれるように、本発明は、ＦＭ受信機７３が耳装着式外部処理ユニット７０の一部になることを可能と成し、この処理ユニット７０は過度な妨害もなく、送信コイルからおそらく１０ｃｍの距離に位置する。
【００７９】
医療機器の経皮通信に使われる送信機コイルの新設計についてこれまで説明してきた。この設計は調整された送信機コイルのものであって、標準的なプリント基板技術を使って実装された静電シールドを伴う。シールドされたコイルの設計は、大きなインダクタンス値と小さな同調静電容量を使って、伝送効率を改善することを可能にする。静電シールドは同調周波数の、浮遊静電容量に対する感度を低下させ、そしてコイルの電磁放射も減少させる。
【００８０】
図９ａから９ｆは本発明による皮下通信のためのアンテナを示す。アンテナケーシング９０は、ケーシング９０に格納されたコイルとのケーブル接続を受け入れるケーブルインレット９１を備える。ケーシングの外側部分９２はコイルを格納する。ケーブルインレット９１から離れた遠端で、外側部分９２は基準円の基準円周に従う実質的に半円形の環体を画成する。ケーブルインレット９１は基準円の外側に配置される。ケーブルインレット９１の近傍、領域９３で、外側部分９２は実質的に接線方向にケーブルインレット９１に向かって延在する。
【００８１】
ケーシング９０はさらに磁石を格納する内側部分９４を備える。内側部分９４は、ケーブルインレット９１近傍の外側部分９２と接続され、内側部分９４は外側部分９２によって形成される基準円の内側に延在することにより、実質的に磁石を基準円の中心に配置する。
【００８２】
内側部分９４は外側部分９２と一体形成され、ケーシング９０はプラスチックで成形される。ケーブルケーシングから離れた末端で、外側部分９２はプリント基板上に形成されたコイルを収容するように、実質的に矩形の断面を持つ環体である。発明の第５の態様のかかる実施の形態は、単体の「スポーク」のみ、すなわち内側部分９４が磁石を支持するために提供され、アンテナケーシング９０を形成するのに必要な材料や重量を、「ハブとスポーク」設計に必要な材料や重量に比べて削減するという利点を有すると言えよう。開示した本発明の実施の形態は様式化された魅力的なアンテナもまた提供するが、この魅力的なアンテナは、アンテナがユーザーによって、耳の背後のような体の目立つ場所に装着される場合は重要な考慮対象である。
【００８３】
この技術に精通するものにとっては言うまでもなく、多くの変形および／または変更は、上で幅広く記載した本発明の精神と範囲を逸脱することなく、特別な実施の形態で示した本発明に対して行うことができる。従って、本発明の実施の形態はすべての点で例示的であって制限的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
本発明による送受信装置の層を示す。
【図１ｂ】
本発明による送受信装置の層を示す。
【図２】
図１の送受信装置の物理的寸法を示す。
【図３】
図１の送受信装置の層の相対的位置決めを示す部分断面図である。
【図４】
図１の送受信装置の概略表示である。
【図５】
図１の送受信装置の簡素化された等価回路である。
【図６】
図５の回路で組織からの浮遊静電容量の影響を計算するための等価回路である。
【図７】
シールドされたコイルと、ＦＭ受信ユニットを伴った外部処理ユニットを示す。
【図８】
図７のユニットの出力の周波数スペクトルを示す。
【図９ａ】
皮下通信用アンテナの透視図である。
【図９ｂ】
図９ａのアンテナの正面図である。
【図９ｃ】
図９ａと９ｂのアンテナの右側面図である。
【図９ｄ】
図９ａから９ｃのアンテナの背面図である。
【図９ｅ】
図９ａから９ｄのアンテナの平面図である。
【図９ｆ】
図９ａから９ｅのアンテナの低面図である。
【符号の説明】
１０，１１，１２，１３：層
７０：処理ユニット
７１：コイル
７２：磁石
７３：受信機
７４：音声プロッセッサ
９０：ケーシング
９１：ケーブルインレット
９２：外側部分
９３：領域
９４：内側部分
１０１，１０６，１３１，１３６：オープンループ
１１１：ハンダパッド
１１２：トラック
１４１：ハシュ領域
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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