(57)【要約】【課題】遠隔測定セッション中にＩＭＤ電池エネルギーを節約し、患者から離れた外部プログラマとの間で必要とされるデータ送信レートの提供に必要な高いＲＦ搬送波周波数を発生し、精度、安定性および患者の安全性のために規制当局が規定する標準を満たす埋め込み可能な医療デバイスを提供する。【解決手段】ＩＭＤの周波数シンセサイザはＰＬＬ ＬＯＣＫモードで機能する。ＶＣＯ周波数は、ＰＬＬおよびエネルギー節約ＨＯＬＤモードで支配される。ＰＬＬはＶＣＯの制御電圧を結合して、遠隔測定送信の初期ＬＯＣＫ期間中、周波数制御電圧を生成する。搬送波周波数は患者データのアップリンク送信中に変調される。ＡＦＣアルゴリズムは、受信された一定の搬送波周波数とＶＣＯが発生したドリフトする搬送波周波数の周波数の差から周波数補正値を導出し、この補正値はＶＣＯ ＦＭ入力に印加される。再充電電流は容量性ループフィルタに印加される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体の中に埋め込まれて、治療送出および監視機能の少なくともいずれかを提供するようになっている、電池駆動式の埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）であり、所定のアップリンク遠隔測定送信期間中に埋め込み可能医療デバイスから該デバイスが生成した患者データをアップリンク遠隔測定送信し、所定のダウンリンク遠隔測定送信期間中にダウンリンク遠隔測定データをダウンリンク遠隔測定受信するための遠隔測定送受信機回路を備える埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）であって、
電圧制御発振器（ＶＣＯ）であって、印加される制御電圧に依存して、ＶＣＯ出力でＦＭ遠隔測定搬送波周波数を生成するためのＶＣＯ電圧入力、および患者データのアップリンク送信中に、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を変調するデータビット変調電圧を受信するＶＣＯ周波数変調（ＦＭ）入力を有する、電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、
前記ＶＣＯ出力の搬送波周波数を選択的に受信するようになっているＰＬＬ入力を有し、前記ＶＣＯ電圧制御入力に結合されている容量性ループフィルタ回路に制御電圧を供給するための位相同期ループ（ＰＬＬ）回路と、
遠隔測定（テレメトリ）制御手段であって、アップリンクまたはダウンリンク遠隔測定送信の開始で動作して、前記アップリンク遠隔測定送信期間の初期ＬＯＣＫ期間中に、大きな電池エネルギー消費状態で、前記位相同期ループ回路および前記ループフィルタを有する前記電圧制御発振器を周波数シンセサイザとして動作させ、前記ループフィルタ回路が格納し、前記ＶＣＯ電圧入力に印加される周波数同期制御電圧を生じさせ、それによって、前記電圧制御発振器が、周波数同期された搬送波信号を前記ＶＣＯ出力で発生するようにする、遠隔測定制御手段と、
アップリンク遠隔測定送信期間の後続のＨＯＬＤ期間中に、前記位相同期ループ回路を前記電圧制御発振器から選択的にデカップリングし、患者データを前記ＦＭ入力に与える手段と、
前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に動作して、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を変調する周波数補正電圧を前記電圧制御発振器ＶＣＯのＦＭ入力で生じて、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数のドリフトを補償して、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持するようにする、電圧保持手段と、
をさらに備える埋め込み可能医療デバイス。
【請求項２】
前記容量性ループフィルタ回路電圧は、ループフィルタ・コンデンサが前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に放電する時に、所定のレートで徐々に消失する傾向を持っており、前記ループフィルタ・コンデンサを再充電して、前記ループフィルタ・コンデンサの放電を相殺するようにする再充電手段をさらに備える請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項３】
埋め込み可能医療デバイスを作製している間の前記容量性ループフィルタを試験している間に観察される漏れレートから導出される再充電電流値をＩＭＤメモリに格納する手段をさらに備え、
前記再充電手段は、前記再充電電流値を前記ＩＭＤメモリから探索し、前記再充電電流値を使用して、ある再充電電流値を生成して、前記ループフィルタ・コンデンサに印加して、前記ループフィルタ・コンデンサを再充電するようにする請求項２に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項４】
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中、前記遠隔医療デバイスから受信された受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の差に応答して、前記遠隔医療デバイスから受信した前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の差の関数として変化するＡＦＣ補正値を生じるようにする、自動周波数制御（ＡＦＣ）手段と、
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中、前記ＡＦＣ補正値を周波数補正電圧に変換し、前記電圧制御発振器の前記ＦＭ入力に前記周波数補正電圧を印加して、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、信頼性のあるダウンリンク遠隔測定データのダウンリンク遠隔測定受信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持するようにする、変換手段とをさらに備える請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項５】
前記容量性ループフィルタ回路電圧は、ループフィルタ・コンデンサが前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に放電する時に、所定のレートで徐々に消失する傾向を持っており、前記ループフィルタ・コンデンサを再充電して、前記ループフィルタ・コンデンサの放電を相殺するようにする再充電手段をさらに備える請求項４に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項６】
埋め込み可能医療デバイスを作製している間の前記容量性ループフィルタを試験している間に観察される漏れレートから導出される再充電電流値をＩＭＤメモリに格納する手段をさらに備え、
前記再充電手段は、前記再充電電流値を前記ＩＭＤメモリから探索し、前記再充電電流値を使用して、所定の再充電電流値を生成して、前記ループフィルタ・コンデンサに印加して、前記ループフィルタ・コンデンサを再充電するようにする請求項５に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項７】
前記電圧保持手段は、前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に前記自動周波数制御手段が生じた前記ＡＦＣ補正値に応答し、前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に動作する手段であって、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数のドリフトを補償するように、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を変調する周波数補正電圧を前記電圧制御発振器のＦＭ入力で生じて、それによって、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持する手段をさらに備える請求項６に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項８】
前記電圧保持手段は、前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に前記自動周波数制御手段が生じた前記ＡＦＣ補正値に応答し、前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に動作する手段であって、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数のドリフトを補償するように、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を変調する周波数補正電圧を前記電圧制御発振器のＦＭ入力で生じて、それによって、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持する手段をさらに備える請求項４に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項９】
患者の体の中に埋め込まれて、治療送出および監視機能の少なくともいずれかを提供するようになっている、電池駆動式の埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）において、所定のアップリンク遠隔測定送信期間中に前記埋め込み可能医療デバイスから該デバイスが生成した患者データをアップリンク遠隔測定送信すること、および所定のダウンリンク遠隔測定送信期間中にダウンリンク遠隔測定データをダウンリンク遠隔測定受信することを実現する方法であって、
前記埋め込み可能医療デバイス内に、送信機、受信機を備える送受信機と、電圧入力および周波数変調（ＦＭ）入力を有して前記電圧入力に印加された制御電圧および前記ＦＭ入力に印加されたＦＭ入力信号に依存して、ＶＣＯ出力でＦＭ遠隔測定搬送波周波数を生成するようにする電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、前記ＶＣＯ出力の搬送波周波数を選択的に受信するようになっているＰＬＬ入力を有し、前記電圧制御発振器のＶＣＯ電圧入力に結合されている容量性ループフィルタ回路に制御電圧を供給するための位相同期ループ（ＰＬＬ）回路とを設けるステップと、
アップリンク遠隔測定送信の開始により、前記アップリンク遠隔測定送信期間の初期ＬＯＣＫ期間中に、大きな電池エネルギー消費状態で、前記位相同期ループ回路および前記ループフィルタを有する前記電圧制御発振器を周波数シンセサイザとして動作させるステップであって、それによって、前記ループフィルタ回路が格納し、前記ＶＣＯ電圧入力に印加される周波数同期制御電圧を生じさせ、前記電圧制御発振器が、前記送信機に印加される周波数同期された搬送波信号を前記ＶＣＯ出力で発生するようにする、周波数シンセサイザとして動作させるステップと、
前記アップリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中に、前記位相同期ループ回路を前記電圧制御発振器からデカップリングさせ、患者データを前記ＦＭ入力に与えるステップと、
前記ＶＣＯ出力で前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持するのに十分な周波数補正電圧を、前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中、前記ＦＭ入力に供給するステップと、
をさらに含む方法。
【請求項１０】
前記容量性ループフィルタ回路電圧は、ループフィルタ・コンデンサが前記アップリンク遠隔測定送信期間中に放電する時に、所定のレートで徐々に消失する傾向を持っており、前記供給するステップは、前記コンデンサを再充電することであって、それによって、前記コンデンサの放電を相殺する、再充電することをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記供給するステップは、前記埋め込み可能医療デバイスを作製している間の前記容量性ループフィルタを試験している間に観察される漏れレートから導出される再充電電流値をＩＭＤメモリに格納するステップと、
前記再充電電流値を前記ＩＭＤメモリから探索し、ある再充電電流を前記ループフィルタ・コンデンサに印加するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ダウンリンク遠隔測定データで変調された搬送波周波数信号のダウンリンク遠隔測定送信を前記受信機が受信することによって行われる複数のステップ、すなわち、
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の初期ＬＯＣＫ期間中に、大きな電池エネルギー消費状態で、前記位相同期ループ回路および前記ループフィルタと結合された前記電圧制御発振器を周波数シンセサイザとして動作させるステップであって、それによって、前記ループフィルタ回路が格納し、前記ＶＣＯ電圧入力に印加される周波数同期制御電圧を生じさせ、前記電圧制御発振器が、周波数同期された搬送波信号を前記ＶＣＯ出力で発生するようにする、動作させるステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の後続のＨＯＬＤ期間中に、前記位相同期ループ回路を前記電圧制御発振器からデカップリングさせるステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定データで変調された搬送波周波数信号の受信によって受信搬送波信号を供給するステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の周波数の差から周波数補正電圧を発生させるステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定送信の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記周波数補正電圧を前記電圧制御発振器の前記ＦＭ入力に印加するステップであって、それによって、前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の自動周波数制御を提供する、印加するステップとをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記発生させるステップは、前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記遠隔医療デバイスから受信した前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の周波数差に対して自動周波数制御（ＡＦＣ）アルゴリズムを適用するステップであって、それによって、前記遠隔医療デバイスから受信した前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の差の関数として変化するＡＦＣ補正値を生じる、適用するステップと、
前記ＡＦＣ補正値を周波数補正電圧値に変換するステップとをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に導出された前記ＡＦＣ補正値から周波数補正電圧を生じさせるステップと、
アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記電圧制御発振器の前記ＦＭ入力に前記周波数補正電圧を印加するステップであって、それによって、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数のドリフトを補償するように前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を変調して、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持する、印加するステップとをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ダウンリンク遠隔測定データで変調された搬送波周波数信号のダウンリンク遠隔測定送信を前記受信機が受信することによって行われる複数のステップ、すなわち、
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の初期ＬＯＣＫ期間中に、大きな電池エネルギー消費状態で、前記位相同期ループ回路および前記ループフィルタと結合された前記電圧制御発振器を周波数シンセサイザとして動作させるステップであって、それによって、前記ループフィルタ回路が格納し、前記ＶＣＯ電圧入力に印加される周波数同期制御電圧を生じさせ、前記電圧制御発振器が、周波数同期された搬送波信号を前記ＶＣＯ出力で発生するようにする、動作させるステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の後続のＨＯＬＤ期間中に、前記ＰＬＬ回路を前記電圧制御発振器から減結合させるステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定データで変調された搬送波周波数信号の受信によって受信搬送波信号を供給するステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の周波数の差から周波数補正電圧を発生させるステップと、
前記ダウンリンク遠隔測定送信の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記周波数補正電圧を前記電圧制御発振器の前記ＦＭ入力に印加するステップであって、それによって、前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の自動周波数制御を提供する、印加するステップとをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記発生させるステップは、前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記遠隔医療デバイスから受信した前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の周波数差に対して自動周波数制御（ＡＦＣ）アルゴリズムを適用するステップであって、それによって、前記遠隔医療デバイスから受信した前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の差の関数として変化するＡＦＣ補正値を生じる、適用するステップと、
前記ＡＦＣ補正値を周波数補正電圧値に変換するステップとをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ダウンリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に導出された前記ＡＦＣ補正値から周波数補正電圧を生じさせるステップと、
アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記電圧制御発振器の前記ＦＭ入力に前記周波数補正電圧を印加するステップであって、それによって、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数のドリフトを補償するように前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を変調して、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持する、印加するステップとをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
所定の搬送波周波数の周波数変調を使用した、遠隔デバイスと埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）の間でのデータのアップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信中にエネルギーを保持する方法であって、
前記埋め込み可能医療デバイスにおいて、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御電圧入力に結合された容量性ループフィルタを有する位相同期ループ（ＰＬＬ）回路を設けるステップであって、前記電圧制御発振器の出力は、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信中に前記容量性ループフィルタの制御電圧の関数として搬送波信号を供給する、位相同期ループ（ＰＬＬ）回路を設けるステップと、
アップリンクまたはダウンリンク遠隔測定送信の初期ＬＯＣＫ期間中に、前記所定の搬送波周波数から、選択された許容可能な周波数偏差の許容誤差内の、所定の搬送波周波数を前記電圧制御発振器が発生するのに十分な制御電圧に、前記容量性ループフィルタのコンデンサを充電するのに十分長い位相同期プロセスにおいて、前記位相同期ループ回路、前記電圧制御発振器および前記ループフィルタを電圧シンセサイザとして動作させるステップと、
アップリンクまたはダウンリンク遠隔測定送信の後続のＨＯＬＤ期間中に、前記制御電圧を前記電圧制御発振器に印加するステップと、
ダウンリンク遠隔測定送信の前記ＨＯＬＤ期間中に、
前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の周波数の差から周波数補正電圧を発生させるステップと、
前記周波数補正電圧を前記電圧制御発振器のＦＭ入力に印加するステップであって、それによって、前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の自動周波数制御を提供する、印加するステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記電圧制御発振器が前記ＶＣＯ出力で発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持するのに十分な周波数補正電圧を、前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に前記ＦＭ入力に供給するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記容量性ループフィルタ回路電圧は、ループフィルタ・コンデンサがアップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間中に放電する時に、所定のレートで徐々に消失する傾向を持っており、前記供給するステップは、前記コンデンサを再充電することであって、それによって、前記アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間中に前記コンデンサの放電を相殺する、再充電することをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記供給するステップは、前記埋め込み可能医療デバイスを作製している間の前記容量性ループフィルタを試験している間に観察される漏れレートから導出される再充電電流値をＩＭＤメモリに格納するステップと、
前記再充電電流値をＩＭＤメモリから探索し、ある再充電電流を前記ループフィルタ・コンデンサに印加するステップをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
患者の体の中に埋め込まれて、治療送出および監視機能の少なくともいずれかを提供するようになっている、電池駆動式の埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）において、所定のアップリンク遠隔測定送信期間中に前記埋め込み可能医療デバイスから該デバイスが生成した患者データをアップリンク遠隔測定送信し、所定のダウンリンク遠隔測定送信期間中にプログラミングおよび問合せコマンドをダウンリンク遠隔測定受信するための遠隔測定送受信機回路を備える埋め込み可能医療デバイスであって、
電圧制御発振器（ＶＣＯ）であって、電圧入力および周波数変調（ＦＭ）入力を有して、前記電圧入力に印加される制御電圧および前記ＦＭ入力に印加されるＦＭ入力信号に依存して、ＶＣＯ出力でＦＭ遠隔測定搬送波周波数を生成するようにする、電圧制御発振器と、
前記ＶＣＯ出力の搬送波周波数を選択的に受信するようになっているＰＬＬ入力を有し、前記電圧制御発振器の電圧制御入力に結合されている容量性ループフィルタ回路に制御電圧を供給するための位相同期ループ（ＰＬＬ）回路と、
アップリンク遠隔測定制御手段であって、アップリンク遠隔測定送信またはダウンリンク遠隔測定送信の受信の開始によって動作して、前記アップリンク遠隔測定送信期間のＬＯＣＫ期間中に、大きな電池エネルギー消費状態で、前記位相同期ループ回路および前記ループフィルタを有する前記電圧制御発振器を周波数シンセサイザとして動作させ、前記ループフィルタ回路が格納し、前記ＶＣＯ電圧入力に印加される周波数同期制御電圧を生じさせ、前記電圧制御発振器が、周波数同期された搬送波信号を前記ＶＣＯ出力で発生するようにする、アップリンク遠隔制御手段と、
アップリンクまたはダウンリンク遠隔測定送信のＨＯＬＤ期間中に、前記制御信号を前記電圧制御発振器に印加するように動作する手段と、
アップリンク遠隔測定送信の前記ＨＯＬＤ期間中に、前記ＶＣＯ出力で前記電圧制御発振器が発生した周波数保持搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持するのに十分な周波数保持制御電圧を、前記ループフィルタ回路に対して供給するように動作する手段と、
ダウンリンク遠隔測定送信の前記ＨＯＬＤ期間中に動作する手段であって、前記受信搬送波周波数信号と前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の間の周波数の差から周波数補正電圧を発生させ、前記周波数補正電圧を前記電圧制御発振器の前記ＦＭ入力に印加して、前記電圧制御発振器が発生した前記搬送波周波数の自動周波数制御を提供するよう動作する手段と、
をさらに備える埋め込み可能医療デバイス。
【請求項２３】
前記ループフィルタ回路と結合され、前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に動作して、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数のドリフトを補償するように、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を変調する周波数補正電圧を前記電圧制御発振器のＦＭ入力で生じて、それによって、前記電圧制御発振器が発生した搬送波周波数を、患者データの信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にする許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持する、電圧保持手段をさらに備える請求項２２に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項２４】
前記容量性ループフィルタ回路電圧は、ループフィルタ・コンデンサが前記アップリンク遠隔測定送信期間の前記ＨＯＬＤ期間中に放電する時に、所定のレートで徐々に消失する傾向を持っており、前記ループフィルタ・コンデンサを再充電して、前記ループフィルタ・コンデンサの放電を相殺するようにする再充電手段をさらに備える請求項２２に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項２５】
埋め込み可能医療デバイスを作製している間の前記容量性ループフィルタを試験している間に観察される漏れレートから導出される再充電電流値をＩＭＤメモリに格納する手段をさらに備え、
前記再充電手段は、前記再充電電流値をＩＭＤメモリから探索し、前記再充電電流値を使用して、ある再充電電流値を生成し、前記ループフィルタ・コンデンサに印加して、それによって、前記ループフィルタ・コンデンサを再充電する請求項２４に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、概して埋め込み可能医療デバイスの分野、より詳細には、埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）遠隔測定（テレメトリ）送受信機用の低エネルギーアップリンクおよびダウンリンク遠隔測定制御に関する。
【０００２】
〔従来の技術〕
現在、種々の動作モードでプログラム可能で、ＲＦ遠隔測定送信を用いて問合せ可能な各種のＩＭＤが臨床埋め込み用に市販され、または提案されている。こうした医療デバイスは、埋め込み可能心臓ペースメーカ、カーディオバータ／ディフィブリレータ、心筋刺激器、ペースメーカ／カーディオバータ／ディフィブリレータ、薬剤デリバリシステム、心臓および他の生理モニタ、神経および筋肉刺激器、深部脳刺激器および人工内耳を含む電気刺激器、および心臓補助デバイスまたはポンプなどを含む。
【０００３】
通常、ＩＭＤの治療送出および監視用のいくつかの動作モードおよびパラメータは、プログラミングおよび問合せコマンドの外部プログラマからのダウンリンク遠隔測定送信（本明細書において、「ダウンリンク遠隔測定データ」と呼ぶ）を用いて、非侵襲的な（すなわち、非外科的な）方法で一時的にまたは絶えず変更される。さらに、各種のリアルタイムでかつ格納された生理的／非生理的データ（本明細書でひとまとめにして「患者データ」と呼ぶ）は、ダウンリンク遠隔測定された問合せコマンドに応答してプログラマに対してＩＭＤによりアップリンク遠隔測定される。
【０００４】
発展して一般に使われるようになった遠隔測定送信システムは、現在、送信モードにおけるＲＦ遠隔測定アンテナのＬＣ回路での電流発振による低振幅磁界の発生、および受信モードにおける密な間隔で配置されたＲＦ遠隔測定アンテナによって誘導される電流検知によっている。種々の遠隔測定送信および符号化フォーマットを用いた短い持続期間の搬送波周波数バーストは、皮膚の上にあるプログラミングヘッド内のアンテナおよび送受信機回路と皮膚の下のＩＭＤとの間で患者の皮膚を通して送信される。現行のＭｅｄｔｒｏｎｉｃ（登録商標）製品ラインにおいて、ＲＦ搬送波周波数は１７５ｋＨｚに設定され、ＩＭＤのＲＦ遠隔測定アンテナは、通常、密封エンクロージャ内にあるフェライトコアのまわりを螺旋状ワイヤで巻かれている。密封エンクロージャはまた、通常、電池電源、ならびにＩＭＤの動作および外部プログラミングヘッド内にあって外部印加磁界に応答するリードスイッチすなわちＭＡＧＦＥＴを制御する回路を収容して、ＩＭＤによるダウンリンク遠隔測定送信の復号化およびＩＭＤからのアップリンク遠隔測定の送信を可能にする。
【０００５】
ＩＭＤからのアップリンク遠隔測定送信において、単にＩＭＤの寿命を長くするために、できる限りＩＭＤ電池からの電流ドレインを制限するのが望ましい。技術が進歩するにつれて、ＩＭＤは、考えられるプログラム可能な動作モード、利用できる動作パラメータのメニューおよび増加する種々の生理的状態および電気信号を監視する機能が一層複雑になる。これらの複雑さは、プログラミングおよび問合せシステム、およびそれらを使う医療介護プロバイダにますます大きな要求を課す。したがって、デバイスの動作および監視機能が増すと、ますます増えるデータ量を、高い信頼性および高いスプリアス雑音イミュニティを持って、リアルタイムでまたは出来るかぎり短い送信時間で、送出できることが望ましい。さらに、プログラミングヘッドとＩＭＤとの間の磁界結合の必要をなくし、セキュアなプログラミングおよび問合せが、ＩＭＤとプログラマアンテナの間のより遠い距離で起こることを可能にするのが望ましい。
【０００６】
これらの事を考慮した結果として、セキュリティおよびデータ送信レートならびにＩＭＤとプログラマアンテナの間の安全な動作距離を増やす多くのＲＦ遠隔測定送信データ符号化方式がこれまで提案され、または現在使用されている。データ送信の容量を増やす一方法は、同一譲受人に譲渡された米国特許第５，８６１，０１９号、およびＶｉｌｌｅｓｃａ他によって１９９９年４月３０日に提出された「Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ」についての同時係属中の米国特許出願第０９／３０２，９３２号に記載されているように、ＲＦ搬送波周波数および有効送信チャネルに割り当てられている帯域幅をＭＨｚ範囲に増やすことである。
【０００７】
先に言及した１７５ｋＨｚのＲＦ搬送波周波数は、比較的簡単な低電流消費Ｌ−Ｃタンク回路および切換え回路を使用して発生される。しかし、高周波ＲＦ発生器は、ＭＨｚ範囲の高周波ＲＦ搬送波信号を発生する必要があり、ＩＭＤ電池からの電流消費を不当に増加させることなく周波数ドリフトを防止するように発生器を注意深く制御する必要がある。
【０００８】
同様の問題は、たとえば、米国特許第４，５２１，９１８号、第４，９５５，０７５号、第５，３３５，３６５号、第５，７４８，１０３号、第５，７６７，７９１号および第５，９４４，６５９号に記載されているように、ＦＭ送信および受信モードにおいて、特定のＲＦ搬送波周波数で、または特定の割り当て周波数帯域内で動作する他の非ＩＭＤ通信システムに存在する。通常、電池駆動式遠隔デバイス、たとえば、外部患者モニタまたはモバイル携帯電話は電池で駆動され、モニタの場合には周期的に、または、携帯電話の場合にはユーザが着呼に答えるかまたは発呼を開始する時に、遠隔のライン駆動された機器と通信する。電池駆動式モニタまたは携帯電話は、周波数シンセサイザを使用して、データまたは音声送信中にＲＦ搬送波信号を発生し、周波数シンセサイザは、通常、電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、生成されたＲＦ信号の周波数を調節する位相同期ループ（ＰＬＬ）回路とを備える。ＰＬＬ回路は、基準周波数を使用するフィードバックパスで動作して、容量性ループフィルタ上で維持されるＰＬＬ制御電圧を生成する。そのＰＬＬ制御電圧はＶＣＯの制御入力に印加され、ＶＣＯは制御電圧が生じたＲＦ搬送波周波数で発振することで応答する。送信モードにおいて、ＲＦ搬送波周波数は、制御電圧上にデータまたは音声電圧を重ね合わせることによって周波数変調され、それによって、ＶＣＯが発生した搬送波周波数を増減する。
【０００９】
ＰＬＬ回路は電池エネルギーを消費する。そのため、ＰＬＬ回路はしばしばＶＣＯを安定化するために動作するだけであり、したがって、先に言及した米国特許第５，３３５，３６５号で提案されているように、データまたは音声送信中、またはスタンバイモード中はオフされる。さらに、先に言及した米国特許第４，９５５，０７５号では、ＶＣＯ周波数を安定化するために、ＲＦ搬送波周波数の受信中における、受信信号の自動周波数制御（ＡＦＣ）を使用することが提案されている。受信モードにおいて、ＶＣＯ周波数は最初、ＰＬＬ回路によって安定化され、次に、ＡＦＣがＰＬＬに代えられ、ＰＬＬはＶＣＯから切り離され、かつ／または電源をオフされる。
【００１０】
ＶＣＯ電圧が許容可能な周波数許容誤差内に安定した後、送信モード中に、電源をＰＬＬ回路からはずすか、または電源をＶＣＯから切り離し、容量性ループフィルタに制御電圧を供給することもまた提案されている。しかし、ループフィルタが格納する制御電圧は、電流が漏れるために徐々に減衰する傾向を有しており、そのため、先に言及した米国特許第４，５２１，９１８号に記載されているように、ＰＬＬ回路を周期的に電力供給する、かつ／またはループフィルタおよびＶＣＯに再結合して、制御電圧を回復する必要がある。または、先に言及した米国特許第５，３３５，３６５号に記載されているように、送信または受信モードで生成された制御電圧は、スタンバイモード中に格納され、マイクロコンピュータの制御下でフィードバックループを介して制御電圧を維持するために使用される。フィードバックループは、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器を使用し、送信または受信モード中は使用されない。その理由は、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器の使用によって、本質的に送信信号または受信信号に雑音が導入されると思われるからである。こうしたフィードバックループの回路もまた、ＩＭＤハウジング内の限られた空間にピッタリ収まらねばならないＲＦモジュールについての空間を消費する。
〔発明が解決しようとする課題〕
したがって、本発明の目的は、遠隔測定セッション中にＩＭＤ電池エネルギーを節約し、一方、ＩＭＤと患者から離れた場所の外部プログラマとの間で必要とされるデータ送信レートを提供するのに必要とする高いＲＦ搬送波周波数を発生することであり、また精度、安定性および患者の安全性のために規制当局が規定する標準を満たすことである。
［課題を解決するための手段］
本発明によれば、ＩＭＤ動作システムのＲＦ送受信機に使用される周波数シンセサイザは、ＶＣＯ周波数がＰＬＬによって支配されるＰＬＬ ＬＯＣＫモード、およびＰＬＬが動作しないエネルギー節約ＨＯＬＤ（ホールド）モードで機能し、制御電圧の消失はアップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信中に補償される。
【００１１】
ＲＦ送受信機は、通常、遠隔測定セッションの開始を示す事象が起こるまで休止しており、パワーダウン状態であり、遠隔測定セッションは、連続したアップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信においてＩＭＤおよび外部プログラマを動作させることを含む。ＰＬＬ回路は電力供給され、ＶＣＯの制御電圧入力および出力と結合されて、アップリンク（送信）およびダウンリンク（受信）遠隔測定送信期間の両方の初期ＬＯＣＫ（ロック）期間中、容量性ループフィルタが格納する周波数制御電圧を生成する。ＶＣＯはまた、周波数変調（ＦＭ）入力を有し、その入力は、患者データのアップリンク送信の間に搬送波周波数を変調するデータビット変調電圧を受信する。ＰＬＬ回路は、制御電圧および得られたＶＣＯ搬送波周波数が十分に安定化された時に、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間の両方の後続のＨＯＬＤ期間中、ＶＣＯおよびループフィルタから切り離され、低エネルギー状態に置かれる。
【００１２】
ダウンリンク遠隔測定送信のＨＯＬＤ期間中に、ＶＣＯが発生した搬送波信号および受信信号はミキシングされ、プログラマが変調し送信したＲＦ信号の遠隔測定された情報が復調される。ＡＦＣアルゴリズムが、ダウンリンク遠隔測定送信のＨＯＬＤ期間中、イネーブル状態にされ、受信搬送波周波数の平均周波数とＶＣＯが発生した搬送波周波数の周波数の差から周波数補正値を導出する。周波数補正値はＶＣＯに印加され、ＶＣＯ周波数許容誤差および制御電圧のループフィルタ・コンデンサ放電を補償して、それによって、ＶＣＯが発生した搬送波周波数を受信搬送波信号の平均搬送波周波数に近づくようにする。
【００１３】
ＡＦＣアルゴリズムから導出された周波数補正値は、ＶＣＯのＦＭ入力に印加される周波数補正電圧値に変換される。補正電圧値は、ＶＣＯによって、減っていくループフィルタ・コンデンサ電圧と効果的に合算され、ＶＣＯは、合算電圧に応答してＶＣＯ搬送波周波数を発生させ、その結果、ＶＣＯが発生した搬送波信号は、ダウンリンク遠隔測定送信を受信している間、ＨＯＬＤ期間にわたって比較的一定のままとなる。連続して確定される各補正電圧値は、ループフィルタ・コンデンサに格納された制御電圧が放電するにつれて、時間とともに増加する。
【００１４】
好ましくは、アップリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間の間での、ＶＣＯが発生した搬送波周波数のドリフトは、ダウンリンク遠隔測定送信の先行するＨＯＬＤ期間中に生成された周波数補正値の使用によって補償される。ダウンリンク遠隔測定送信のＨＯＬＤ期間中に、ＡＦＣアルゴリズムが周期的に生成した周波数補正値は、送信ドリフト補償回路によって処理される。格納された周波数補正値のデータセットは、それぞれ連続して探索され、補正電圧値に変換され、補正電圧値は、ＶＣＯのＦＭ入力に印加されるデータ信号の変調電圧と合算される。この場合、補正電圧値と患者データ信号の変調電圧との合算（それが存在する時）は、ＶＣＯによって、減っていくループフィルタ・コンデンサ電圧と効果的に合算される。再び、ＶＣＯは、２つの入力に印加された合算電圧に応答して、ＶＣＯ搬送波周波数を発生させ、その結果、ＶＣＯが発生した搬送波信号は、アップリンク遠隔測定送信のＨＯＬＤ期間にわたって比較的一定のままとなる。
【００１５】
さらなる好ましい実施形態において、一定の再充電電流が再充電電流源によってループフィルタ・コンデンサに印加されて、各アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間のＬＯＣＫ期間およびＨＯＬＤ期間の両方で、電圧放電が補償される。導出され、ＩＭＤメモリに格納される一定の再充電電流値は、必要とされる制御電圧に向けてループフィルタ・コンデンサを再充電する傾向があり、それによって、電流の漏れを補償する。本実施形態の一変形形態において、ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中にＡＦＣアルゴリズムが導出する補正電圧値の変化レートは、計算され、ＩＭＤメモリに一定再充電電流値として格納される。本実施形態の別の変形形態において、所定時間にわたるループフィルタ・コンデンサのコンデンサ放電レートは、ＩＭＤのアセンブリ後に測定され、再充電電流値がコンデンサ放電レートの関数として導出され、メモリに格納される。
【００１６】
再充電電流源の比較的粗い再充電関数とＡＦＣアルゴリズムがイネーブルし、ダウンリンクおよびアップリンク遠隔測定送信期間中に、それぞれリアルタイムで印加されるか、または、メモリから探索される精密な再充電関数とは一緒に使用されることが好ましい。
【００１７】
本発明のこの概要、および本発明の目的、利点および特徴は、本明細書では単に、本発明が従来技術分野で提示された困難さを克服する方法のうちのいくつかを指摘するため、また本発明を従来技術と区別するために提示されたのであって、初めは特許出願書類中で提示されており、最終的に付与される請求項の解釈に制限を課すように働くことを意図していない。
【００１８】
本発明のこれらのおよび他の利点および特徴は、添付図面と結びつけて考える時、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、よりよく理解されるようになることが理解されるであろう。その図面において、同様の番号がついた参照数字は、本発明の図面全てにわたって同様の部品を指す。
［実施例］
本発明は、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定能力を有する任意のＩＭＤで実施することができる。現在、各種のＩＭＤが臨床埋め込み用に市販され、または提案されている。こうした医療デバイスは、埋め込み可能心臓ペースメーカ、ならびにＩＣＤ、ペースメーカ／カーディオバータ／ディフィブリレータ、薬剤デリバリポンプ、心筋刺激器、心臓および他の生理的モニタ、神経および筋肉刺激器、深部脳刺激器、人工内耳を含む電気刺激器、人工心臓などを含む。技術が進歩するにつれて、ＩＭＤは、考えられるプログラム可能な動作モード、利用できる動作パラメータのメニュー、および増加する種々の生理的状態および電気信号を監視する能力が一層複雑になり、その複雑さが、遠隔測定送信システムにますます大きな要求を課す。本発明は、同じ患者に埋め込まれた２個以上のＩＭＤで実施して、ＩＭＤ間の通信を可能にすることができることも意図される。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による、外部プログラマ２６とＩＭＤ１００、たとえば、ＩＣＤ、血行動態モニタまたは心臓ペースメーカＩＰＧ（埋め込み可能パルス発生器）１２および心内膜リード線１４の間の双方向遠隔測定通信を示す。ＩＰＧ１２は、患者の皮膚または筋肉の下で患者１０に埋め込まれ、通常皮膚表面に向く。ＩＰＧ１２は、当技術分野で知られているように、ペーシング／検知またはカーディオバージョン／ディフィブリレーションの電極、およびＩＰＧコネクタに結合された少なくとも１つの心内膜リード線１４のリード線導体（複数可）を通して、患者１０の心臓１８に電気的に結合される。ＩＰＧ１２は、電池および電池駆動される動作システムを収容し、動作システムは、プログラムされた動作モードに従ってデバイス機能のタイミングをとり、デバイス機能を制御するためにマイクロコンピュータまたはデジタルステートマシーンを使用してもよい。ＩＰＧ１２内に収納された例示的な動作システムは、図３に示され、以下でさらに述べられる。ＩＰＧ１２が心臓ペーシング機能を提供する時、ＲＡＭ内の動作システム・メモリレジスタは、動作システムが使用する種々のプログラムされ組み込まれた動作モードおよびパラメータ値を格納するのに使用される。メモリレジスタはまた、ダウンリンク送信された検索または問合せコマンドの受信によって遠隔測定出力するために、検知された心臓アクティビティから編集されたかつ／または、デバイス動作履歴に関する患者データまたは検知された生理的パラメータを格納するのに使用される。動作システムはまた、心臓信号を検出する検知増幅器、ペーシングパルスを心臓１８の少なくとも１つの心臓室（ｈｅａｒｔ ｃｈａｍｂｅｒ）に送出するパルス生成出力回路を含み、任意選択で、患者アクティビティセンサ、または心拍出量に対する必要を検知し、従来技術でよく知られている方法でそれに応じてペーシングパラメータを調節するための他の生理的センサを含む。ＩＰＧ１２がＩＣＤである時、ＩＰＧは、１つまたは複数のハイパワーカーディオバージョン／ディフィブリレーション出力コンデンサ、病理学的不整脈および／または非病理学的不整脈を検出し、互いを見分け、他の機能を提供するための、検知増幅器に結合された電子回路、出力コンデンサ（複数可）を電池電圧からより高い電圧に充電する高電圧電子充電回路、および出力コンデンサ（複数可）上に蓄積した電荷を、カーディオバージョン／ディフィブリレーションを通して放出する（ｄｕｍｐｉｎｇ）電子切換え回路を含む。こうしたペーシングまたはＩＣＤのＩＰＧ１２は、同一譲受人に譲渡された米国特許第５，６２６，６２０号または第５，９３１，８５７号にそれぞれ詳細に記載されている。
【００２０】
ＩＰＧ動作システムはまた、遠隔測定回路および遠隔測定アンテナ２８を含み、遠隔測定アンテナは、先に言及した米国特許第５，８６１，０１９号に記載される表面実装アンテナまたはＩＰＧコネクタ内に収容されるか、またはコネクタに取り付けられるアンテナの形態をとることができる。ＩＰＧのサイズを小さくし、一方で、機能面の能力を向上させ、電池生命を長くして、寿命を増やすことが望ましい。本発明によれば、いくつかの送受信機回路の電流消費が減る。このことを本文脈で述べるための背景として、ＩＰＧ遠隔測定システムおよび機能を以下でまず述べる。説明の便宜上、ＲＦダウンリンク遠隔測定（ＤＴ）送信２２およびアップリンク遠隔測定（ＵＴ）送信２０を用いて、好ましい実施形態が以下で述べられる。「遠隔測定器」、「遠隔測定送信」という用語およびこれと同様なものは、ＩＰＧと任意の外部モニタリングデバイスまたはプログラマ２６の間で、ＵＴ方向およびＤＴ方向にそれぞれ通信し、患者データおよびダウンリンク遠隔測定データを伝達する任意のアクションおよび方法を包含することを意図する。
【００２１】
ダウンリンク遠隔測定データパケットおよび患者データパケットは、ＩＰＧ１２の中またはその上またはその表面から延びるＩＰＧ ＲＦ遠隔測定アンテナ２８と外部プログラマ２６と連結された外部ＲＦ遠隔測定アンテナ２４の間で送信される。４０２〜４０５ＭＨｚの範囲の高周波搬送波信号が使用されること、および外部ＲＦ遠隔測定アンテナ２４がＩＰＧ１２を着けた患者の皮膚に近接していることが必要とされないことが好ましい。その代わり、外部ＲＦ遠隔測定アンテナ２４は、患者１０からある距離、たとえば、約２〜５メートル離れた外部プログラマのケース上にあることができる。たとえば、外部プログラマ２６および外部ＲＦ遠隔測定アンテナ２４は、たとえば、先に言及した米国特許第５，８６１，０１９号および同一譲受人に譲渡された米国特許第５，６８３，４３２号および第５，８４３，１３９号に記載するように、患者１０から数メートル程度離れたスタンド上にあってもよい。さらに、患者１０は、リアルタイムＥＣＧまたは生理的パラメータのアップリンク遠隔測定問合せ中に、活動状態であってもよいし、トレッドミルまたはそれと同様なものの上で運動しているかもしれない。プログラマ２６はまた、こうしたＩＰＧと共に選択的に使用するために、従来のフェライトコア、ワイヤコイル、従来技術のＲＦ遠隔測定アンテナを使用する、したがって、従来のプログラマＲＦヘッドおよび関連ソフトウェアを有する現行のＩＰＧを一般にプログラムするように考えられている。
【００２２】
アップリンク遠隔測定送信２０において、外部ＲＦ遠隔測定アンテナ２４は遠隔測定受信機アンテナとして動作し、ＩＰＧ ＲＦ遠隔測定アンテナ２８は遠隔測定送信機アンテナとして動作する。逆に、ダウンリンク遠隔測定送信２２において、外部ＲＦ遠隔測定アンテナ２４は遠隔測定送信機アンテナとして動作し、ＩＰＧ ＲＦ遠隔測定アンテナ２８は遠隔測定受信機アンテナとして動作する。
【００２３】
図２は、図１の外部プログラマ２６およびＩＰＧ１２のある遠隔測定送信の機能ブロック図を示す。プログラマ２６内の外部ＲＦ遠隔測定アンテナ２４は、遠隔測定送信機３２および遠隔測定受信機３４を備える遠隔測定送受信機に結合される。プログラマ遠隔測定送信機３２および遠隔測定受信機３４は、たとえば、先に言及した米国特許第５，８４３，１３９号に記載されているように、マイクロコンピュータおよびソフトウェアの制御下で動作する制御回路およびレジスタに結合される。同様に、ＩＰＧ１２内で、ＩＰＧ ＲＦ遠隔測定アンテナ２８は、図３および図４を参照して以下でさらに述べられる遠隔測定送信機４２および遠隔測定受信機４４を備える遠隔測定送受信機に結合される。
【００２４】
アップリンク遠隔測定送信２０において、遠隔測定された患者データは、遠隔測定フォーマットのうちの任意のフォーマットに符号化されてよい。以下に述べる特定の例において、データ符号化またはデータ変調は、たとえば、搬送波周波数の周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）変調の形態である。アップリンク遠隔測定送信２０を開始すると、外部プログラマ２６内の遠隔測定送信機３２は、ユーザ入力に応答してイネーブル状態にされて、ダウンリンク遠隔測定送信２２に問合せ（ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ）コマンドを生成する。問合せコマンドは、受信機４４で受信され、復調され、ＩＭＤ中央処理ユニット（ＣＰＵ）、たとえば、マイクロコンピュータ（図示せず）の入力に印加される。ＩＭＤマイクロコンピュータは、符号化されたアップリンク遠隔測定送信２０を生成させる送信機４２に要求された患者データを転送することで応答する。
【００２５】
アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信２０および２２は遠隔測定プロトコルに従い、遠隔測定プロトコルは、それぞれがＦＳＫ変調されたデータビットのビットストリームを含むダウンリンク遠隔測定データパケットおよび患者データパケットを処方に従って作成し、送信し、復調する。データパケットは、プリアンブル、データおよびエラー検査用データビットを有するＦＳＫデータビットストリームから作成される。４０２ＭＨｚと４０５ＭＨｚとの間の３００ｋＨｚ帯に中心を持つ搬送波周波数は、周波数変調される、すなわち、周波数シフトアップされて、データビット「１」を表すか、または、周波数シフトダウンされて、データビット「０」を表す。各アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信２０および２２は、各アップリンク遠隔測定送信期間およびダウンリンク遠隔測定送信期間中に起こる。
【００２６】
図３は、治療の送出および／または生理的入力信号処理を可能にする、患者の体１０に埋め込まれた例示的なＩＭＤ１００のシステム・アーキテクチャを示す。通常のＩＭＤ１００は、マイクロコンピュータ準拠のＩＭＤ制御およびタイミングシステム１０２について構築されるシステム・アーキテクチャを有しており、そのシステムは、システムに組み込まれるタイプおよび機能上の特徴によって、精巧さおよび複雑さが変わる。マイクロコンピュータ準拠のＩＭＤ制御およびタイミングシステム１０２の機能は、ファームウェア、ならびにＲＡＭならびにＰＲＯＭおよびＥＥＰＲＯＭを含むＲＯＭに格納されたプログラムされたソフトウェア・アルゴリズムによって制御され、通常のマイクロプロセッサコア・アーキテクチャのＣＰＵ、ＡＬＵなどを用いて実行される。マイクロコンピュータ準拠の制御およびタイミングシステム１０２はまた、当技術分野でよく知られているように、ウォッチドッグ回路、ＤＭＡコントローラ、ブロックムーバ／リーダ、ＣＲＣ計算器、ならびにオンチップデータバス、アドレスバス、電源ライン、クロックラインおよびパスまたはツリーの制御信号ラインによって一緒に結合された他の特定ロジック回路を含んでもよい。ＩＭＤ１００の制御およびタイミングを、プログラムされたマイクロコンピュータではなく、専用回路ハードウェアまたはステートマシーンロジックで行なうことができることが理解されるであろう。
【００２７】
ＩＭＤ１００は、通常、患者の体１０における特定の部位にあるセンサまたは電極から信号を受信するための、かつ／または、治療を患者の体１０の部位へ送出するための患者インタフェース回路１０４を含む。通常の患者インタフェース回路１０４は、したがって、治療デリバリシステム１０６および生理的入力信号処理回路１０８または単にいずれか一方を備える。
【００２８】
治療デリバリシステム１０６は、電気刺激、たとえば、カーディオバージョン／ディフィブリレーション・ショック、および／または、心臓に送出される心臓ペーシングパルス、または、脳、他の器官、選択された神経、脊柱、蝸牛、または心臓の周りを包む骨格筋を含む筋肉群に送出される他の電気刺激を体に送出するように構成することができる。または、治療デリバリシステム１０６は、治療的処置のために器官内に、または、苦痛の軽減のために脊柱に薬剤を送出する薬剤ポンプとして構成することができる。または、治療デリバリシステム１０６は、心臓埋め込み手術を待つ患者に埋め込まれた埋め込み可能心臓補助デバイスまたはポンプを作動させるように構成することができる。
【００２９】
これらの治療デリバリＩＭＤのほとんどはまた、生理的入力信号処理回路１０８を有しており、処理回路は生理的信号を処理し、生理的信号は、治療デリバリをトリガーするかまたは調節するのに使用され、上述したように後で検索するために生理的信号データとして格納されることは理解されよう。生理的入力信号処理回路１０８は、ＩＭＤ１００のハウジング上かまたは中の、あるいは、ＩＭＤハウジングから離れた部位に位置する、通常、細長いリード線の遠位部の電気信号検知電極および／または生理的センサに結合される。ハウジングの外にあるセンサまたは電極は、ハウジング壁を通して延びるフィードスルー用のフィードスルーピンに導体によって結合される。いくつかの生理的センサまたは検知電極は、コネクタアセンブリに取り付けることができ、その結果、導体は非常に短くなる。しかし、通常、導体は、遠隔に位置する生理的センサおよび検知電極へ延びるリード線の細長い導体を含む。
【００３０】
ＩＭＤ１００は、治療デリバリシステム１０６の無い埋め込み可能心臓モニタ、たとえば、同一譲受人に譲渡された米国特許第５，３３１，９６６号およびＰＣＴ公開ＷＯ ９８／０２２０９に記載される、心臓から遠く離れた電極からの心臓電位図を記録する埋め込み可能ＥＧＭモニタを備えてもよい。または、ＩＭＤ１００は、心臓電位図および他の生理的センサによって導出された信号、たとえば、血圧、血液ガス、温度、心臓および／または胸部の電気インピーダンス、ならびに、患者アクティビティのうちの１つまたは複数を記録する埋め込み可能血行動態モニタ（ＩＨＭ）を備えてもよい。間隔を空けたハウジングＥＧＭ電極を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ（登録商標）ＲＥＶＥＡＬ（登録商標）挿入可能ループ記録器は前者の例であり、同一譲受人に譲渡された米国特許第５，５６４，４３４号に記載されているタイプの容量性圧力および温度検知リード線およびＥＧＭ検知電極と結合されたＭｅｄｔｒｏｎｉｃ（登録商標）ＣＨＲＯＮＩＣＬＥ（登録商標）ＩＨＭは後者の例である。
【００３１】
これらは、単に、ＩＭＤ１００、治療デリバリシステム１０６および治療デリバリおよび／またはモニタリングのための生理的入力信号処理回路１０８の例示的な構成である。全ての場合に、マイクロコンピュータ準拠の制御およびタイミングシステム１０２が、適当な、プログラム可能な動作アルゴリズムを使用して、全動作機能を支配する。図１はまた、これらの治療デリバリおよび／またはモニタリング構成の任意の構成における、ＩＭＤ１００に共通する他の通常の構成要素を示す。
【００３２】
全ての現在のＩＭＤは、電気エネルギー源に依存して、ＩＭＤ１００の回路を含むＩＭＤ動作システムに電源供給し、任意の電気機械デバイス、たとえば物質デリバリＩＭＤのバルブ、ポンプなどに電源供給するか、ＩＣＤショック発生器、心臓ペーシングパルス発生器、または他の電気刺激発生器の電気刺激エネルギーを供給する。通常のエネルギー源は、パワー・オン・リセット（ＰＯＲ）機能を有する電源供給／ＰＯＲ回路１２６と結合した高エネルギー密度の低電圧電池１３６である。電源供給／ＰＯＲ回路１２６は、１つまたは複数の低電圧電源ＶＩｏ、ＰＯＲ信号、１つまたは複数のＶＲＥＦ電源、電流源、選択性置換インジケータ（ＥＲＩ）信号、および、ＩＣＤの場合、治療デリバリシステム１０６への高電圧電源Ｖｈｉを提供する。これらの電圧および信号の従来の相互接続の全てが図１に示されているわけではない。
【００３３】
さらに、いくつかのＩＭＤにおいて、患者警報ドライバ１１８によって駆動されると、トランスジューサ１２８が、可聴の患者警報の通告またはメッセージを生成して、デバイスの動作、電池電力レベルまたは監視された患者の状態について知らせるようにする。ＩＣＤにおいて、患者は、悪性頻脈性不整脈の検出およびカーディオバージョン／ディフィブリレーション・ショックの差し迫ったデリバリを通告されて、患者がデリバリの前に安静位置を取ることを可能にする。
【００３４】
実質的に全ての現行の電子ＩＭＤ回路は、クロック動作するＣＭＯＳデジタルロジックＩＣを使用しており、ＩＣは、圧電結晶１３２および圧電結晶に結合したシステムクロック１２２が供給するクロック信号ＣＬＫを必要とする。図１において、システムクロック１２２が生成する各ＣＬＫ信号は、クロックツリー１３８を介して全ての適用可能なクロック動作するロジックに送られる。システムクロック１２２は、電池動作電圧範囲にわたって電池電圧とは無関係である１つまたは複数の一定周波数ＣＬＫ信号を、システムタイミングおよび制御回路に対して、またアップリンク遠隔測定信号送信を遠隔測定信号Ｉ／Ｏ回路１２４においてフォーマットする時に供給する。
【００３５】
ＩＭＤ１００において、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定機能が設けられて、図１および図２に関して先に述べたように、遠隔にある外部医療デバイスか、患者の体の上にあるより近位の医療デバイスか、または患者の体の中の別のＩＭＤのいずれかと通信することが可能になる。
【００３６】
ＲＡＭレジスタは、ダウンリンク遠隔測定送信を介して検索指令または問合せ指令を受信する時にアップリンク遠隔測定送信するために、検知された心臓アクティビティまたは検知された生理的パラメータから編集された生理的患者データおよびデバイス動作履歴に関する非生理的患者データを含む患者データを格納するのに使用することができる。こうした患者データの格納をトリガーする基準もまた、ダウンリンク遠隔測定送信された指令およびパラメータ値を介してプログラムしてもよい。生理的データの格納は、周期的にか、生理的入力信号処理回路１０８内の検出ロジックによって所定のプログラムされ組み込まれた事象検出基準を満たすようにか、のいずれかでトリガーされる。ある場合には、ＩＭＤ１００は、磁界に応答して閉じる磁界敏感型スイッチ１３０を含み、閉じることによって、磁界スイッチ回路が、磁石モードで応答するスイッチ閉成（ＳＣ）信号を制御およびタイミングシステム１０２に出す。たとえば、患者が所定の症候を感じる時に、スイッチ１３０を閉じて、制御およびタイミングシステムが治療を送出する、かつ／または、生理的エピソードデータを格納するようにするために、皮下に埋め込まれたＩＭＤ１００上で利用することができる磁石を患者が装着してよい。いずれの場合においても、事象関連データ、たとえば、年月日と時刻は、後で始動される遠隔測定セッションにおけるアップリンク遠隔測定のために、格納されている、周期的に収集されるかまたは患者が始動させる生理的データと共に格納してもよい。
【００３７】
さらに、リアルタイムで生成された生理的患者データは、ダウンリンク遠隔測定された問合せコマンドに応答して、ＩＭＤ１００から外部プログラマまたは他の遠隔医療デバイス２６へアップリンクＲＦ遠隔測定法によって送信することができる。リアルタイム生理的データは、通常、リアルタイムサンプリングされた信号レベル、たとえば、心臓内電位図振幅値およびセンサ出力信号を含む。
【００３８】
ＩＭＤ１００から外部プログラマまたは他の遠隔医療デバイス２６へアップリンクＲＦ遠隔測定法によって送信できる非生理的患者データは、現在のプログラムされたデバイス動作モードおよびパラメータ値、電池状態、デバイスＩＤ、患者ＩＤ、埋め込み日時、デバイスプログラミング履歴、リアルタイム事象マーカ、およびそれと同様なものを含む。埋め込み可能ペースメーカおよびＩＣＤにおいて、こうした非生理的患者データは、プログラムされた検知増幅器感度、ペーシングまたはカーディオバージョン・パルス振幅、エネルギー、およびパルス幅、ペーシングまたはカーディオバージョン・リード線インピーダンス、および蓄積されたデバイス性能に関する統計量、たとえば、検出された不整脈エピソードおよび与えられた治療に関するデータを含む。
【００３９】
本発明によれば、こうしたＩＭＤが生成した患者データのアップリンク遠隔測定送信、およびプログラミングおよび問合せコマンドのダウンリンク遠隔測定送信において費やされる電池エネルギーは、図５の状態図に従って動作する、図４に示す遠隔測定送受信機１２４を用いて保持される。各アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間は、初期ＬＯＣＫ期間および後続のＨＯＬＤ期間に分けられる。プログラミング／問合せコマンドは、各ダウンリンク遠隔測定送信の後続のＨＯＬＤ期間の開始後およびＨＯＬＤ期間中に受信される。同様に、符号化された患者データ（ＰＡＴＩＥＮＴ ＤＡＴＡ）パケットは、各アップリンク遠隔測定送信の後続のＨＯＬＤ期間の開始後およびＨＯＬＤ期間中に送信機２３０によって送信される。
【００４０】
遠隔測定送受信機１２４は、プロトコルに従って動作するのが好ましく、そのプロトコルによって、タイミングおよび制御信号は、患者データがアップリンク遠隔測定送信中に送信され、ダウンリンク遠隔測定データがダウンリンク遠隔測定送信中に受信されるように供給される。本発明に関連するタイミングおよび制御信号は、制御およびタイミングシステムによって適当な時刻に生成された、送信（ＴＲＡＮＳＭＩＴ）イネーブル信号、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ状態信号、および受信（ＲＥＣＥＩＶＥ）イネーブル信号を含み、それらの信号は、送受信機１２４内に常駐しているか、またはタイミングシステムおよび制御１０２から受信することができる。
【００４１】
送信制御信号は、送信機２３０が、ＦＳＫ変調された患者データパケットを送信することを可能にし、送信機２３０の出力をスイッチ２４０を通してアンテナ２８に結合させる。好ましい一実施形態において、送信制御信号はまた、Ｄ／Ａ変換器２３８が、アップリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中に、送信ドリフト補償回路２５０から、ＡＦＣが導出した格納された再充電データを受信することを可能にする。Ｄ／Ａ変換器は、以下でさらに述べるように、アナログ制御電圧をＶＣＯ２０４のＦＭ入力に供給することで応答して、ライン２０６上のＶＣＯ搬送波周波数出力に対して微調整を行なう。
【００４２】
受信（ＲＥＣＥＩＶＥ）制御信号は、スイッチ２４０を通してアンテナ２８を受信機２３２の入力に結合し、受信機２３２がダウンリンク送信されＦＳＫ変調されたコマンドデータパケットを受信するのを可能にし、ダウンリンク遠隔測定送信期間の後続のＨＯＬＤ期間中にＡＦＣアルゴリズムの動作を可能にする。ＡＦＣアルゴリズムは、デジタルロジック、ファームウェアまたはソフトウェアで具体化することができ、説明の便宜上、本明細書では、ＡＦＣアルゴリズム回路２３６によって実行されているとみなされる。ＡＦＣアルゴリズム回路２３６が生成したＲｘ ＡＦＣによって導出された再充電データ（Ｒｘ ＡＦＣ ＲＥＣＨＡＲＧＥ ＤＡＴＡ）は、ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中に、Ｄ／Ａ変換器２３８のＲｘ入力に送られる。受信制御信号はまた、以下でさらに述べるように、Ｄ／Ａ変換器に印加されて、Ｄ／Ａ変換器が、アナログ制御電圧をＶＣＯ２０４のＦＭ入力に供給することを可能にして、ライン２０６上のＶＣＯ搬送波周波数出力に対して微調整を行なう。
【００４３】
ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号は、ダウンリンクおよびアップリンク遠隔測定送信期間の両方について、ＬＯＣＫ期間中、ハイ（論理「１」）で、ＨＯＬＤ期間中、ロー（論理「０」）であり、印加されて、スイッチ２１６および２１８を閉じるかまたは開き、ＡＦＣアルゴリズム回路２３２およびＤ／Ａ変換器２３８をイネーブル（付勢）状態またはディセーブル（消勢）状態にする。
【００４４】
搬送波周波数を生成し、搬送波周波数を、アップリンク遠隔測定送信期間中に送信機２３０に、ダウンリンク遠隔測定送信期間中に受信機２３２に印加する必要がある。周波数シンセサイザ２００はＰＬＬ回路２０２を備え、ＶＣＯ２０４は、各アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間の初期ＬＯＣＫ期間中にＶＣＯライン２０６上に搬送波周波数を発生する。ＰＬＬ回路２０２は、ＶＣＯ２０４による搬送波周波数出力を安定化する時に大きなエネルギー消費レートで電池電流を引き出す。
【００４５】
ＶＣＯ２０４は、ループフィルタ回路２１４に格納され、ＶＣＯ ＩＮに印加される制御電圧によってＶＣＯ出力ライン２０６の公称局所搬送波周波数を制御するための電圧入力ＶＣＯ ＩＮを有する。アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間の初期期間またはＬＯＣＫ期間は、スイッチ２１６および２１８がＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号によって閉じられる時に始まる。ＰＬＬ回路２０２は、先に言及した米国特許第５，３３５，３６５号に記載される従来タイプのものであり、たとえば、１／Ｎ周波数分周器２０８、位相検出器２１０、およびスイッチ２１８と容量性ループフィルタ２１４の間で結合されたチャージポンプ２１２を備える。ＰＬＬ回路２０２は、ライン２０６上のＶＣＯ出力搬送波周波数、１／Ｎ周波数分周器２０８に対するプロブラムされた値「Ｎ」および基準周波数を使用して動作する。基準周波数は、５０ｋＨｚであるのが好ましく、周波数標準回路２４４によってシステムクロック１２２のＣＬＫ信号から得られ、周波数分周器２４５で分周される。
【００４６】
ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤコマンドは、遠隔測定が利用できる時に制御およびタイミングシステム１０２から供給される。ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ信号はスイッチ２１６および２１８を閉じて、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間の初期期間またはＬＯＣＫ期間中に、５０ｋＨｚ基準周波数およびＶＣＯ２０４が発生した搬送波周波数をＰＬＬ回路２０２に印加する。次に、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ信号はスイッチ２１６および２１８を開いて、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間の後続期間またはＨＯＬＤ期間中に、ＰＬＬ回路２０２からこれらの信号を切り離す。別法としてまたは付加的に、ＰＬＬ回路２０２の構成要素の１つまたは複数が、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中パワーダウン状態にされてもよい。
【００４７】
したがって、各ＬＯＣＫ期間中、位相検出器２１０は、５０ｋＨｚ基準周波数および１／Ｎ回路２０８において「Ｎ」で分周された搬送波周波数を受信し、２つの入力信号の間の位相差に応答して、チャージポンプ制御信号をチャージポンプ２１２に供給する。チャージポンプ２１２は、ループフィルタ回路２１４のループフィルタ・コンデンサをＶＣＯ ＩＮ電圧に充電または充放電することによって、チャージポンプ制御信号の大きさに応答する。チャージポンプ制御信号は、ＶＣＯ ＩＮ電圧が、ＶＣＯ２０４が公称局所搬送波周波数で発振させられるのに十分な電圧に達するにつれて減少する。
【００４８】
ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号は、ＬＯＣＫ期間がタイマによってタイムアウトになった後か、または、ＶＣＯが発生した搬送波周波数が、公称搬送波周波数から許容される周波数許容誤差内に安定化された時に状態を変える。アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間の後続期間またはＨＯＬＤ期間は、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号の状態の変化で始まる。ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号の状態の変化によってスイッチ２１６および２１８が開き、電源もまたＰＬＬブロックのいくつかからはずされてもよい。
【００４９】
患者データのアップリンク遠隔測定送信は、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号の状態の変化に続いて始まり、アップリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中に終了する。患者データのアップリンク遠隔測定送信中、ＦＳＫ変調器２２０は、ＶＣＯ２０４のＦＭ入力に印加される患者データの、各「１」または「０」データビットにそれぞれ対応するＦＳＫ入力信号値を生成する。ＦＳＫ入力信号は、ＶＣＯが応答する全電圧を増減するために、ＶＣＯ ＩＮ電圧と効果的に合算される電圧である。ＶＣＯ２０４は、公称搬送波周波数に対して搬送波周波数を増減することで、ＦＭ入力のＦＳＫ入力信号電圧の合算値およびＶＣＯ ＩＮ電圧に応答する。そうでなければ、増減はＶＣＯ ＩＮの制御電圧によって行なわれるだけである。こうして、ＶＣＯが発生した搬送波周波数は、周波数シフトして、各「１」または「０」の２値データビットを反映する。変調された搬送波周波数は、送信機２３０に印加され、送信機２３０はＴ／Ｒスイッチ２４０およびアンテナ２８を通して変調周波数を送信する。
【００５０】
ダウンリンク遠隔測定送信は、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号の状態の変化に続いて受信され、ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中に終了する。受信機２３２は、受信制御信号によってイネーブル状態にされて、スイッチ２４０を通して、ダウンリンク送信されＦＳＫ変調された搬送波周波数およびライン２０６上のＶＣＯが発生した搬送波周波数出力を受信する。スイッチ２４０を通したダウンリンク送信されＦＳＫ変調された搬送波周波数とライン２０６上のＶＣＯが発生した搬送波周波数出力の間のある瞬間の周波数差が、受信機２３２で測定され、差は、復調器２３４およびＡＦＣアルゴリズム回路２３６に印加される。ある瞬間の周波数差は、ダウンリンク送信されＦＳＫ変調された搬送波周波数を持つ搬送波周波数のＦＳＫ変調を反映するようにデータビットレートを変え、データビットは、復調器２３４によって復調される。それによって、各データパケットにダウンリンク遠隔測定データを含むデータビットストリームが復調器２３４から出力され、制御およびタイミングシステム１０２に供給される。
【００５１】
ループフィルタ回路２１４のコンデンサに格納された制御電圧は、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間のＬＯＣＫ期間に確定されるが、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間の後続のＨＯＬＤ期間中に、コンデンサが徐々に放電するにつれて消失する傾向があり、チャージポンプ２１２によって再充電されない。したがって、ＶＣＯ２０４がライン２０６上に発生した搬送波周波数は、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間のＬＯＣＫ期間中に確定された公称搬送波周波数からドリフトする傾向があり、それによって、送信および受信精度が悪くなる。
【００５２】
さらに、製造業者で生じるかまたは徐々に発生する所定電圧がＶＣＯ ＩＮに印加された時に、ＶＣＯが発振することを意図されている、公称搬送波周波数からの偏差が存在する可能性がある。ループフィルタ・コンデンサがＬＯＣＫ期間中に充電される時、ＶＣＯ搬送波周波数を、たとえば、送信される搬送波周波数の、±１，０００Ｈｚの公称許容誤差内に維持することが望ましい。しかし、ＶＣＯ搬送波周波数とダウンリンク送信された搬送波周波数との間の実際の周波数偏差は許容誤差を超える可能性がある。
【００５３】
本発明の一態様によれば、ループフィルタ２０４のループフィルタ・コンデンサが格納する電圧は、漏れ補償回路２４２が供給する再充電電流によって維持される。漏れ補償回路２４２は、各アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間のＬＯＣＫ期間およびＨＯＬＤ期間の両方で、常にイネーブル状態にされて、再充電（ＲＥＣＨＡＲＧＥ）電流を供給する。この電流は、ＨＯＬＤ期間中に、ＶＣＯ２０４が発生する搬送波周波数を、許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持して、信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信を可能にするのに役立つ。再充電電流は、漏れ補償回路２４２によって、制御およびタイミングシステム１０２内のメモリに格納された再充電データ（ＲＥＣＨＡＲＧＥ ＤＡＴＡ）から導出される。再充電データは、ＩＭＤメモリにおいて、ＩＭＤを作製している間の容量性ループフィルタの試験中に観察される漏れレートから導出される。再充電データは、デジタル化され、制御およびタイミングシステム１０２のＲＡＭ内の専用レジスタに格納され、漏れ補償回路２４２によって検索され、使用されて、再充電電流を生成し、印加して、上記ループフィルタ・コンデンサを再充電する。
【００５４】
しかし、アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中に搬送波周波数のいっそう正確な、すなわちより細かい制御を実現するのが望ましい。本発明のさらなる態様によれば、ＡＦＣアルゴリズム回路２３６は、各ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中にＬＯＣＫ／ＨＯＬＤおよび受信制御信号の状態によってイネーブル状態にされる。ＡＦＣアルゴリズム回路２３６は、デジタルロジックのＡＦＣアルゴリズムを具現化する。ＡＦＣアルゴリズム回路２３６は、受信機回路２３２の出力をサンプリングし、２つ以上のＦＳＫ変調期間にわたって周波数差の移動平均を求めて、ダウンリンク遠隔測定された搬送波周波数信号のＦＳＫ変調を平均化して出力する。次に、ＡＦＣアルゴリズムは、サンプルについてデジタル化したＡＦＣ補正値を生成し、一連のこうしたデジタル化したＡＦＣ補正値が、ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間にわたって生成される。デジタル化したそれぞれのＡＦＣ補正値は、受信されかつＶＣＯが発生した一定期間にわたって平均化した搬送波周波数のそれぞれの間のサンプリングされた周波数差に関連する。各ＡＦＣ補正値は補正電圧を表し、補正電圧は、ＶＣＯ２０４のＦＭ入力に印加されると、ＶＣＯ２０４が周波数を変え、周波数差を減らすようにさせる。
【００５５】
ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中、ＡＦＣアルゴリズム回路２３６が生成したデジタル化したそれぞれのＡＦＣ補正値は、リアルタイムでＤ／Ａ変換器２３８の入力に印加される。Ｄ／Ａ変換器２３８は、受信制御信号およびＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号によってイネーブル状態にされて、リアルタイムで生成されデジタル化されたそれぞれのＡＦＣ補正値を補正電圧に変換する。補正電圧は、デジタル化された次の適時のＡＦＣ補正値がＡＦＣアルゴリズム回路２３６から受信されるまで、ＶＣＯ２０４のＦＭ入力に印加される。この場合、Ｄ／Ａ変換器２３８からの補正電圧は、ＶＣＯ ＩＮ電圧と有効に合算されて、ＶＣＯ２０４が応答する全電圧を増減する。
【００５６】
図６は、ＶＣＯ２０４の周波数調整がどのようにして、ｔ０で始まるダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中に起こるかを示す。時刻ｔ０において、ＶＣＯが発生した搬送波周波数とダウンリンク遠隔測定送信された搬送波周波数の間の偏差は、生ずる可能性のあるＶＣＯによる公称搬送波周波数からの上述した偏差のために比較的大きい可能性がある。したがって、ＡＦＣアルゴリズムが生成するＡＦＣ補正値は、最初はかなり大きい可能性があり、期間ｔ０〜ｔ１にわたる周波数の変化は、周波数差をゼロに減らすように行なわれる調整を反映する。次に、ループフィルタ・コンデンサのゆっくりした放電が始まって、ＶＣＯが発生した搬送波周波数に影響を与える。したがって、ＶＣＯが発生した搬送波周波数をダウンリンク遠隔測定送信された搬送波周波数の平均値にそろえさせるのに必要な周波数調整は、ｔ１の後では、図６に示すように、大きさを増やす傾向がある。
【００５７】
ダウンリンク遠隔測定送信期間のＨＯＬＤ期間中、時刻ｔ１以降では、ＡＦＣアルゴリズムが生成したデジタル化されたＡＦＣ補正値のデータセットのそれぞれのＡＦＣ補正値は、送信ドリフト補償回路２５０で処理される。アップリンク遠隔測定送信中、ＶＣＯが発生した搬送波周波数をダウンリンク遠隔測定送信された搬送波周波数の平均値にそろえさせるのに必要な周波数調整の傾斜が求められ、デジタル化されたさらなる補正値が求められ、Ｄ／Ａ変換器２３８の入力に印加される。Ｄ／Ａ変換器２３８は、送信制御信号およびＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号によってイネーブル状態にされて、各補正値を補正電圧に変換する。補正電圧は、デジタル化された次の適時の補正値が印加されるまで、ＶＣＯ２０４のＦＭ入力に印加される。この場合、Ｄ／Ａ変換器２３８からの補正電圧およびＦＭ変調器２２０からのＦＳＫ入力信号はＦＭ入力内で合算され、次に、合算された電圧はＶＣＯ ＩＮ電圧と有効に合算されて、ＶＣＯ２０４が応答する全電圧を増減する。ＶＣＯ２０４は、ＦＳＫ入力信号電圧、補正電圧、およびＶＣＯ ＩＮ電圧の合算値に応答して、ＶＣＯ出力搬送波周波数を許容可能な許容誤差内に的確に維持し、一方、ＶＣＯ出力搬送波周波数の的確なＦＳＫ変調を維持して、各「１」または「０」の２値データビットを反映する。このことによって、ＶＣＯ２０４が発生した搬送波周波数を許容可能な周波数偏差の許容誤差内に維持することを可能にし、それによって、ＶＣＯ２０４のＦＭ入力に印加される患者データの、信頼性のあるアップリンク遠隔測定送信が可能になる。
【００５８】
図５に戻ると、図５は、上述の動作状態、および、通常、遠隔測定セッションがダウンリンク遠隔測定送信の１つまたは複数のシーケンスとそれに続くアップリンク遠隔測定送信を含むような状態間の遷移を示す。遠隔測定セッションの終了前の、または終了に続くアイドル（ＩＤＬＥ）状態において、受信制御信号、送信制御信号、およびＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号はロジック・ローであり、周波数シンセサイザ２００はライン２０６上に搬送波周波数を生成せず、漏れ補償回路２４２はエネルギーを下げられる。ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤおよび受信制御信号がハイになると、アイドル状態からＲｘ ＰＬＬ ＬＯＣＫ状態への状態遷移「Ａ」が起こり、その状態の中で、漏れ補償回路２４２が動作し、ＶＣＯ２０４およびＰＬＬ回路２０２が結合され、周波数シンセサイザ２００が上述したように動作し始める。Ｒｘ ＰＬＬ ＬＯＣＫ状態は、上述したように、ＶＣＯ出力搬送波周波数が安定化されるまで、ループ「Ｂ」に維持される。次に、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号がローになると、状態遷移「Ｃ」を通ってＲｘ ＨＯＬＤ状態に入り、ＡＦＣアルゴリズムが始まって、リアルタイムＡＦＣ補正値がＤ／Ａ変換器２３８に供給される。Ｒｘ ＨＯＬＤ状態は、受信制御信号がローになるまで、ループ「Ｄ」を介してＨＯＬＤ期間の持続期間の間続く。
【００５９】
次に、送信制御信号がハイになり、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号が再びハイになり、それによって、Ｔｘ ＰＬＬ ＬＯＣＫ状態への状態遷移「Ｅ」を引き起こす。再び、漏れ補償回路２４２が動作し、ＶＣＯ２０４およびＰＬＬ回路２０２が結合され、周波数シンセサイザ２００が上述したように動作し始める。Ｔｘ ＰＬＬ ＬＯＣＫ状態は、上述したように、ＶＣＯ出力搬送波周波数が安定化されるまで、ループ「Ｆ」に維持される。次に、ＬＯＣＫ／ＨＯＬＤ制御信号がローになると、上述したように、状態遷移「Ｇ」を通ってＴｘ ＨＯＬＤ状態に入り、Ｄ／Ａ変換器２３８が格納されたＡＦＣ補正値を受信して、ドリフト補償がＶＣＯ２０４のＦＭ入力に供給される。ドリフト補償を有するＴｘ ＨＯＬＤ状態は、送信制御信号がローになるまで、ループ「Ｈ」を介してＨＯＬＤ期間の持続期間の間続く。
【００６０】
次に、遷移「Ｉ」が起こり、Ｒｘ ＰＬＬ ＬＯＣＫ状態に戻って、全てが終了するまで、遠隔測定セッションの各アップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信の状態変化を繰り返す。そして、アイドル状態への最終遷移「Ｊ」が起こる。アイドル状態ループＪは、次のダウンリンク遠隔測定送信まで続く。
【００６１】
本発明は、特に、好ましい実施形態によって例示し、記載してきたが、それによって、本発明の範囲を制限するつもりのないことを理解すべきである。本発明の範囲は、本明細書に併記する特許請求項によってのみ規定される。本発明の原理を組み込む、本明細書に記載の特定の実施形態の変形形態を当業者が思いつくであろうこと、また変形形態が併記特許請求項の範囲内にあるであろうこともまた理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
患者の体に埋め込まれた例示的なＩＭＤと外部プログラマの間のアップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信を示す略図である。
【図２】
図１の外部プログラマおよびＩＭＤの主要な機能であるアップリンクおよびダウンリンク遠隔測定送信機能を示す簡易ブロック図である。
【図３】
治療の送出および／または生理的入力信号処理を組み込んでおり、本発明の遠隔測定システムが組み込まれている例示的なＩＭＤのシステム・アーキテクチャを示すブロック図である。
【図４】
図３の例示的なＩＭＤに組み込まれている本発明のＲＦ遠隔測定送受信機を示す簡易ブロック図である。
【図５】
図４に示す本発明のＲＦ遠隔測定送受信機の動作を示す状態図である。
【図６】
ＡＦＣアルゴリズムの動作を示すタイミング図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004534558.tif 000044
【国際調査報告】
2004534558.tif 000045
2004534558.tif 000046
2004534558.tif 000047