(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体の内部の身体の組織を刺激するシステムであって、
それぞれが前記患者の身体の植込みのため構成されたハウジングを含み、それらの少なくとも１つが身体組織を刺激する１以上の制御可能な動作パラメータに従って動作可能な回路を含み、且つそれぞれがアドレスで呼出し可能な複数の装置であって、アドレス記憶手段、データ信号送信機及びデータ信号受信機をそれぞれ含む前記アドレスで呼出し可能な複数の装置と、
前記制御可能な動作パラメータを制御するため前記患者の身体に植込むように構成されたハウジングを含むシステムコントロールユニットと、
を含み、
前記システムコントロールユニットが、
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置の少なくとも１つの装置を識別するアドレス情報及び識別されたアドレスで呼出し可能な装置の動作パラメータを制御するための動作パラメータ情報を含む命令信号を送信するための前記システムコントロールユニットのハウジング内の信号送信機と、
前記システムコントロールユニットの信号送信機による前記アドレスで呼出し可能な装置への送信用命令信号を生成するための前記システムコントロールユニットのハウジング内のプログラム可能なコントローラと、
前記システムコントロールユニットの信号送信機、信号受信機、及びプログラム可能なコントローラに動作電力を供給するための前記システムコントロールユニットのハウジング内の電源と、を含み、
前記電源が少なくとも１ワット時の容量を有しており、
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの少なくとも１つの装置が刺激装置モード、センサモード、及びトランスポンダーモードを含む１以上のモードで動作可能であり、
前記少なくとも１つの装置が、前記システムコントロールユニットの信号送信機からの命令信号に応じて１以上の動作モードを設定することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記システムコントロールユニットが一連の動作を定めるプログラムを記憶する記憶手段を更に含み、
前記プログラム可能なコントローラが前記プログラムにより定められた一連の動作を実行するように動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
プログラム情報を生成するため前記患者の身体の外部に配置されたプログラマーと、
前記外部に生成されたプログラム情報に応じて前記記憶手段の内容を修正する手段と、を更に含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記プログラム記憶手段が変更可能な部分と変更不可能な部分を含み、
前記変更不可能な部分がデフォルトプログラムを記憶する請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記プログラム情報に応じて前記記憶手段の内容を修正する前記手段が、変調されたＡＣ磁界を生成する手段を含む請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの少なくとも１つの装置が、命令信号に応答して前記データ信号送信機を介してデータ信号を送信する手段を含み、
前記プログラム可能なコントローラが、受信したデータ信号に応じて前記システムコントロールユニットの信号送信機による送信用命令信号を形成する請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムコントロールユニットの電源が電池を含み、
前記電源が、前記電池に充電電流を供給するため前記システムコントロールユニットのハウジング内に配置された内部コイルと充電回路を更に含む
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記内部コイルを介して前記充電回路にエネルギーを供給するため前記患者の身体の外側にＡＣ磁界を発生する手段を更に含む請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムコントロールユニットのハウジングは軸方向の寸法が６０ｍｍ以下で、横方向の寸法が６ｍｍ以下である請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記電池が少なくとも１マイクロワット時の容量を有する請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置がそれぞれ装置のハウジングの外部に延びる電極を含み、
前記装置の回路は前記電極に駆動パルス列を供給するように動作可能である請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの少なくとも１つの装置が前記回路に電力を供給するための電池を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの少なくとも１つの装置の信号送信機が該装置の電池の充電状態を示す状態信号を送信する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの少なくとも１つの装置のハウジングは軸方向の寸法が６０ｍｍ以下で、横方向の寸法が６ｍｍ以下であり、少なくとも１マイクロワット時の容量を有する電池を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
患者の身体のパラメータを監視すると共にそれに作用するシステムであって、
それぞれが前記患者の身体の植込みのため構成され、それぞれアドレスで呼出し可能な複数の装置であって、入力／出力電極に駆動信号を供給するための入力／出力電極制御可能な回路、識別アドレスを記憶する手段、及び信号送信機／受信機手段と、をそれぞれ含む前記アドレスで呼出し可能な複数の装置と、
前記入力／出力電極制御可能な回路を制御するために前記信号送信機／受信機手段に命令を送信する手段を含み、前記命令が前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの１つ以上の装置の識別アドレスを特定するアドレス情報及び識別された装置の制御可能な回路の動作パラメータを制御するパラメータ情報を含む、前記患者の身体の植込みのため構成されたシステムコントロールユニットであって、前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの少なくとも1つの装置により送信されたデータ信号に応じて前記システムコントロールユニットにより送信される前記命令を制御するコントローラ手段を含む前記システムコントロールユニットと、
前記システムコントロールユニットの送信手段とコントローラ手段に動作電力を供給するため少なくとも１ワット時の容量を有する前記システムコントロールユニットに含まれた電源と、
を含み、
前記アドレスで呼出し可能な複数の装置のうちの少なくとも１つの装置が刺激装置モード、センサモード、及びトランスポンダーモードを含む１以上のモードで動作可能であり、
前記少なくとも１つの装置が、前記システムコントロールユニットの命令を送信する手段からの命令に応じて１以上の動作モードを設定する
ことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
前記システムコントロールユニットが一連の動作を定めるプログラムを記憶する記憶手段を更に含み、
前記コントローラ手段が前記プログラムにより定められた一連の動作を実行するように動作可能なプログラム可能なコントローラを含む請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
プログラム情報を生成するため前記患者の身体の外部に配置されたプログラマーと、
前記外部に生成されたプログラム情報に応じて前記記憶手段の内容を修正する手段とを更に含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プログラム記憶手段が変更可能部分と変更不可能部分を含み、
前記変更不可能部分がデフォルトプログラムを記憶する請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記プログラム情報に応じて前記記憶手段の内容を修正する前記手段が、変調されたＡＣ磁界を生成するための手段を含む請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムコントロールユニットの電源が電池を含み、前記電源が、前記電池に充電電流を供給するための内部コイルと充電回路を更に含む請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記内部コイルを介して前記充電回路にエネルギーを供給するため前記患者の身体の外側にＡＣ磁界を発生するための手段を更に含む請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
本発明の背景
本発明は医療診断及び又は治療の目的のため患者の身体のパラメータを監視及び又はそれに作用するシステムに関する。より詳細には、本発明によるシステムは複数の装置で特徴づけられており、好ましくは電池駆動で患者の体内に植込まれるように形成され、各装置は、例えば、温度、酸素含有量、身体の姿勢等の身体のパラメータを検知し、及び又は、例えば、神経刺激を介して、パラメータに作用するように構成されている。
「電池駆動の患者植込型装置」という表題で、ここにインコーポレイテッドバイリファレンスされた共に出願中の国際出願PCT／US98／03687は、患者の体内、すなわち患者の皮膚の下に植込むために構成された装置を説明しており、該装置は（１）身体組織の刺激、（２）身体パラメータの検知、（３）植込み装置と患者の身体の外部の装置間の通信を含む各種機能を行う。
本発明の概要
本発明は患者の身体のパラメータを監視及び又はそれに作用するためのシステム、より詳細には、システムコントロールユニット（ＳＣＵ）及び患者の身体に、すなわち患者の皮膚により形成される外皮内に植込まれた１以上の装置を含むそのようなシステムに導く。それぞれの前記植込み装置はワイヤレス通信ルートを介してＳＣＵにより監視及び又は制御されるように構成されている。
本発明によると、ＳＣＵは（１）複数の植込み装置の少なくとも幾つかに命令を伝達し、（２）それらの植込み装置の少なくとも幾つかからデータ信号を受信することができるプログラム可能なユニットを含んでいる。好適な実施例に従って、システムは閉ループ形式で動作し、ＳＣＵにより伝達された命令は、幾分ＳＣＵにより受信されたデータ信号の内容に依存している。
好適な実施例によると、それぞれの植込み装置は共に出願中の国際出願PCT／US98／093687で説明された装置と同じように構成され、通常、患者の身体に注入するのに適した密閉されたハウジングを含んでいる。それぞれのハウジングは少なくとも１マイクロワット時の能力を有する電源を含んでいるのが好ましく、再充電可能な電池及び好ましくはデータ信号送信機及び受信機及び入力／出力変換器を駆動するためのセンサ／刺激装置回路を含む電力消費回路を含んでいるのが好ましい。
好適な実施例の重要な特徴によると、好適なＳＣＵはまた、患者の身体に注入されることの可能な装置としても実行される。ＳＣＵと他の植込み装置間のワイヤレス通信は各種方法、例えば、変調音声信号、ＡＣ磁界、ＲＦ信号、または電導体を介して実行可能である。
本発明の更なる特徴によると、ＳＣＵは、例えば、ワイヤレス手段を介して遠隔でプログラム可能であり、治療の摂生による植込み装置と相互に作用する。好適な実施例によると、ＳＣＵは内部電源、例えば、再充電可能な電池を介して動力を供給されるのが好ましい。したがって、共に出願中の国際出願で説明されたもののような１以上の電池駆動の植込型装置と結合されたＳＣＵは患者を治療するためのそれ自体で完全なシステムを形成する。
好適な実施例によると、ＳＣＵ及び他の植込み装置は実質的に同様に実行され、患者の身体に注入されるように構成された密閉ハウジングを含んでいる。それぞれのハウジングは入力／出力変換器、例えば、電極を駆動するためのセンサ／刺激装置回路を含み、それをセンサ及び又は刺激装置として更に作動させることができる。
二者択一的に、ＳＣＵはそれを物理的に大きくさせる植込み可能だが注入可能でないハウジングとして実行されることができ、それを、例えば、電池、マイクロコントローラ等のより大きくより高い能力の構成部品を収容可能にするであろう。更なる代用として、ＳＣＵは、外皮を形成する皮膚の外側の患者の身体、例えば、腕輪で続けるために構成されたハウジングで実行されることができるだろう。
本発明によると、ＳＣＵにより伝達された命令は他の植込まれた装置の動作を遠隔で構成し、及び又は、それらの装置の状態に応答するように使用されることができる。それぞれの植込み装置の例えば、パルス周波数、パルス幅、トリガー遅延等の各種動作パラメータは装置に伝達されたアドレスで呼び出し可能な１以上の命令で制御または特定されることができる。同様に、センサ回路の感度及び又は、検知したパラメータ、例えば、電池状態の応答はＳＣＵで遠隔で特定されることができる。
好適な実施例の重要な特徴によると、ＳＣＵ及び又は各植込み型装置は１セットのデフォルトパラメータを記憶するためのプログラム可能なメモリを含んでいる。電力損失、ＳＣＵ故障、または他の大災害の発生の場合には、すべての装置は避難所のデフォルトパラメータにデフォルトする。デフォルトパラメータは治療される状態により異なってプログラムされることができる。更なる特徴によると、システムは好ましくは外部のＤＣ磁界により始動されるスイッチを含み、システムをそのデフォルトパラメータに再設定する。
本発明によるシステムの例示的使用では、神経障害の患者は障害を受けた神経を植込みＳＣＵ及び１以上の植込みセンサ及び刺激装置により置換させることができ、それらのそれぞれはそれ自身の内部電源を含んでいる。この例示システムでは、ＳＣＵは患者の脳から発生した信号のための第１の植込みセンサを監視し、神経障害の地点を過ぎて植込まれた１以上の刺激装置に命令信号を反応的に送る。その上更に、ＳＣＵは更なるセンサを監視でき、身体パラメータの変化を決定し、閉ループ手法で、命令信号を制御するために反応し、所望の治療摂生を達成する。
本発明の新たな特徴は添付した請求の範囲で特に示されている、本発明は添付した図面と関連させて読むと以下の説明から最もよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、植込み型システムコントロールユニット（ＳＣＵ）の制御の下、植込み装置、例えば、マイクロ刺激装置、マイクロセンサ及びマイクロトランスポンダーを含む本発明のシステムの簡略化したブロック図である。
図２は、図１のシステムのブロック図を含み、システムコントロールユニット及び植込型マイクロ刺激装置、マイクロセンサ、及びマイクロトランスポンダーを形成する機能要素を示している。
図３Ａは、共に出願中の国際出願に示したような例示した植込み装置のブロック図を含み、システムコントロールユニットからの命令に応答して１時間を超過する時間、装置に動力を供給する電池を含んでいる。
図３Ｂは、図３Ａのコントローラ回路を代用可能なコントローラ回路の簡略化されたブロック図を含み、したがって、単一装置をシステムコントロールユニット及び又はマイクロ刺激装置及び又はマイクロセンサ及び又はマイクロトランスポンダーとして構成させる。
図４は、データメッセージの基本形式を示す簡略図であり、本発明の１部分を形成する植込型マイクロ刺激装置、マクロセンサ及びマイクロトランスポンダーに命令し、応答する。
図５は、開放ループモードで本発明を使用する例示のフローチャートを示し、複数の植込型装置、例えば、マイクロ刺激装置、マイクロセンサを制御し、監視する。
図６は、翻訳表の任意使用のフローチャートを示し、マイクロトランスポンダーを介してマイクロ刺激装置及び又はマイクロセンサと通信する。
図７は、マクロセンサから受信した状態データに応答してシステムコントロールユニットからの命令を変化させることによりマイクロ刺激装置の閉ループ制御を使用する簡略化されたフローチャートを示している。
図８は、例示的な障害、すなわち、障害を受けた神経、及び複数の植込型装置の配置、すなわち、障害を受けた神経を交換するためのシステムコントロールユニットの制御の下のマイクロ刺激装置、マイクロセンサ及びマイクロトランスポンダーを示している。
図９は、システムコントロールユニットによる図８の植込型装置の制御の簡略化されたフローチャートを示している。
図１０Ａ及び１０Ｂは、システムコントロールユニット及び又はマイクロ刺激装置及び又はマイクロセンサ及び又はマイクロトランスポンダーのハウジングに適した植込み可能なセラミック管の現在の好適な実施例の２つの側面の外皮切断図を示している。
図１１は、本発明の構成部品を含む植込み可能な装置に動力を供給するのに適した例示的な電池を示している。
図１２は、少なくとも１ワット時の能力を有する内部を囲まれた電池を有する植込み可能なＳＣＵに適した例示的なハウジングを示している。
好適な実施例の説明
本発明は患者の身体のパラメータを監視し、及び又は、それに作用するためのシステム、より詳細には、システムコントロールユニット（ＳＣＵ）及び患者の身体、すなわち、患者の皮膚により形成された外皮内部に植込まれた１以上の装置を含むそのようなシステムに導く。それぞれのそのような植込み可能な装置はワイヤレス通信ルートを介してＳＣＵにより監視及び又は制御されるように構成されている。
本発明のよると、ＳＣＵは（１）複数の植込型装置の少なくとも幾つかに命令を伝達し、（２）それらの植込型装置の少なくとも幾つかからデータ信号を受信することができるプログラム可能なユニットを含んでいる。好適な実施例によると、システムは閉ループ形式で動作し、ＳＣＵにより送信された命令はＳＣＵにより受信されたデータ信号の内容に幾分依存する。
好適な実施例によると、各植込型装置は共に出願中の国際出願PCT／US98／03687で説明された装置と同様に構成され、通常、患者の身体に注入するのに適した密閉したハウジングを含んでいる。各ハウジングは少なくとも１マイクロワット時の能力を有する電源を含んでいるのが好ましく、再充電可能な電池、及び好ましくはデータ信号送信機及び受信機及び入力／出力変換器を駆動するためのセンサ／刺激装置回路を含む電力消費回路を含んでいるのが好ましい。
（共に出願中の国際出願の図２に本質的に一致する）図１及び図２は植込型装置１００製の例示的なシステム３００を示し、前記植込型装置はシステムコントロールユニット（ＳＣＵ）の制御の下、好ましくは電池駆動で、また患者の皮膚１２の下に植込まれているのが好ましい。共に出願中の国際出願に説明されているように、潜在的な植込型装置１００（図３Ａに示されたブロック図をも参照）は、刺激装置、例えば１００ａ、センサ、例えば、１００ｃ、及びトランスポンダー、例えば、１００ｄを含んでいる。刺激装置、例えば、１００ａは、その植込み位置に最も近い身体組織に、取付けられた電極を介して、駆動パルス列を出力するように遠隔にプログラムされることができる。センサ、例えば、１００ｃは、装置の植込まれた環境の１以上の生理学的または生物学的パラメータ、例えば、温度、ぶどう糖レベル、酸素含有量等を検知するように遠隔でプログラムされることができる。トランスポンダー、例えば、１００ｄは、刺激装置及びセンサ及び他の装置、例えば、臨床医のプログラマー１７２及び患者コントロールユニット１７４間の椎体間の通信範囲を拡張するために使用可能である。これらの刺激装置、センサ及びトランスポンダーは、６０ｍｍ以下の軸方向寸法及び６ｍｍ以下の横方向寸法を有する密閉した細長いハウジングに含まれているのが好ましい。したがって、そのような刺激装置、センサ及びトランスポンダーはそれぞれマイクロ刺激装置、マイクロセンサ、及びマイクロトランスポンダーと呼ばれている。したがって、そのようなマイクロ刺激装置及びマイクロセンサは皮下型の挿入手段１７６を使用して患者の体内の皮膚の下に配置されることができる。
共に出願中の国際出願に説明されているように、マイクロ刺激装置及びマイクロセンサはワイヤレス通信ルート、例えば、通常、患者の身体の外側のコントロール装置、例えば、臨床医のプログラマー１７２または患者コントロールユニット１７４から発生する、変調ＡＣ磁界、音（すなわち、超音波）、ＲＦまたは電界、を介して遠隔でプログラムされると共に応答される。通常、臨床医のプログラマー１７２は単一の連続する又は１度のパルスシーケンスを各マイクロ刺激装置プログラム及び又は１以上のマイクロセンサから生物学的パラメータを測定するために使用される。同様に、患者コントロールユニット１７４は通常、植込型装置１００、例えば、マイクロセンサ１００ｃと通信し、生物学的パラメータを監視する。通信ルート上の各植込型装置を識別するため、各植込型装置は共に出願中の国際出願で説明されたようにアドレス記憶回路１０８（図３Ａ参照）に明記された識別コード（ＩＤ）３０３を有して作られている。
本発明のＳＣＵ３０２に関連した１以上のそのような植込み可能な装置を使用することにより、そのような植込型装置の能力は更に拡張されることができる。例えば、（図５に関連して後述する）開放ループモードで、ＳＣＵ３０２は、タスクを周期的に開始、例えば、処方した治療摂生によりマイクロ刺激装置に命令を送信したり、または、生物学的パラメータを周期的に監視し患者の状態又は治療の摂生の効果を決定するような実時間のタスクを実行するようにプログラムされることができる。二者択一的に、（図７〜９に関連させて後述する）閉ループモードで、ＳＣＵ３０２は周期的に１以上のマイクロセンサに応答し、したがって、１以上のマイクロ刺激装置に送信された命令を調節する。
図２は本発明のシステム３００を示しており、（１）１以上の制御可能な動作パラメータにしたがって、患者の身体パラメータを検知及び又は刺激するように動作可能な１以上の植込み可能な装置１００と、（２）ＳＣＵ３０２を含んでいる。ＳＣＵ３０２は（１）植込型装置１００に関連した共に出願中の国際出願で説明されているように好ましくは患者の身体の皮膚の下に植込むため密閉され構成されているハウジング２０６と、（２）命令信号を送信するためのハウジング２０６の信号送信機３０４と、（３）状態信号を受信するためのハウジング２０６の信号受信機３０６と、（４）受信した状態信号に応答し、信号送信機３０４による他の植込み可能な装置１００への送信用の命令信号を生成するため受信状態に応答するハウジングの、例えば、マイクロコントローラまたは状態機械のプログラム可能なコントローラ３０８とを含んでいる。プログラム可能なコントローラ３０８の動作シーケンスは命令リスト、すなわち、プログラム記憶装置３１０に記憶され、プログラム可能なコントローラ３０８に結合されたプログラムにより決定される。プログラム記憶装置３１０は不揮発性メモリデバイス、例えば、処方された治療摂生に一致するプログラムで作られたＲＯＭであるが、それはプログラム記憶装置３１０の少なくとも１部分が変更可能な形式のメモリ、例えば、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等であるのが好ましく、その内容は更に後述するように遠隔で変更されることができる。しかし、プログラム記憶装置３１０の１部分が不揮発性であり、デフォルトプログラムがいつも存在するようになっているのが更に好ましい。プログラム記憶装置３１０内に含まれるプログラムが実行される割合は時計３１２により決定され、該時計は１日の特定の時間にタスクを予定させる実時間時計であることが好ましい。
信号送信機３０４及び信号受信機３０６は、音響手段、すなわち、機械的振動を使用し、命令データ信号により変調される搬送周波数を有する変換器を使用して、植込型装置１００と通信するのが好ましい。好適な実施例では、１００ｋＨｚの搬送周波数が使用され、それは通常の体液及び身体組織を自由に通過する周波数に一致する。しかし、ある周波数、例えば、１Ｈｚ以上の周波数で動作するそのような音響手段はまた、本発明の範囲内にあると考えられている。二者択一的に、信号送信機３０４及び信号受信機３０６は変調されたＡＣ磁界、ＲＦ、または電界を使用して通信することができる。
臨床医のプログラマー１７２及び又は患者コントロールユニット１７４及び又は他の外部コントロール装置はまた、共に出願中の国際出願で説明されているように、好ましくは変調されたＡＣ磁界を使用して、植込型装置１００と通信することもできる。二者択一的には、そのような外部装置はプログラム可能なコントローラ３０８に結合されたトランシーバー３１４を介してＳＣＵ３０２と通信することができる。好適な動作モードでは、信号送信機３０４及び信号受信機３０６は音響手段を使用して動作するので、磁気手段を使用して動作する独立したトランシーバー３１４は外部装置との通信のため使用される。しかし、通常の通信手段が使用される場合、単一の送信機３０４／受信機３０６はトランシーバー３１４の代わりに使用されることができる。
図３Ａは（共に出願中の国際出願の図２に示されているように）例示的な植込型装置１００のブロック図を含み、該植込型装置は電池１０４を含み、該電池は好ましくは再充電可能であり、１時間を超過する時間、装置に動力を供給し、遠隔装置、例えば、ＳＣＵ３０２からの命令信号に応答する。共に出願中の国際出願で説明されているように、植込型装置１００は内部に含まれるほとんどの回路の共通の性質のためマイクロ刺激装置及び又はマイクロセンサ及び又はマイクロトランスポンダーとして択一的に動作するように構成可能であるのが好ましい。そのような回路は回路の共通ブロックを可能にするように更に拡張可能であり、またＳＣＵ３０２に要求される機能を実行することができる。したがって、図３Ｂは図３Ａのコントローラ回路１０６の別の手段を示しており、それはマイクロ刺激装置及び又はマイクロセンサ及び又はマイクロトランスポンダー及び又はＳＣＵ３０２を実行するのに適している。この手段では、植込み可能な装置１００がＳＣＵ３０２として使用される時、構成データ記憶装置１３２はプログラム記憶装置３１０として選択的に使用されることができる。この手段では、ＸＭＴＲ１６８は信号送信機３０４に一致し、ＲＣＶＲ１１４ｂは（好ましくは変換器１３８を介し音響手段を使用して動作可能な）信号受信機３０６に一致し、ＲＣＶＲ１１４ａ及びＸＭＴＲ１４６は（好ましくはコイル１１６を介し磁気手段を使用して動作可能な）トランシーバー３１４に一致する。
好適な実施例では、プログラム記憶装置３１０、すなわちプログラム可能なコントローラ３０８の動作を制御するソフトウェアは、例えば、ＡＣ磁界に変調されたデータを使用して臨床医のプログラマー１７２から遠隔にダウンロードされることができる。この実施例では、各ＳＣＵ３０２のためのプログラム記憶装置３１０の内容は不注意の変更から保護されるのが好ましい。したがって、アドレス記憶回路１０８の内容、すなわちＩＤ３０３はセキュリティコードとして使用されるのが好ましく、新しいプログラムの記憶内容がデータを受け取るＳＣＵ３０２と定められることを確認する。この特徴は、多数の患者が、例えば、隣接ベッドで、臨床医のプログラマー１７２の通信範囲内に、物理的に配置可能であれば、重要である。
本発明の更なる特徴では、ＳＣＵ３０２は、例えば１時間を超過する、延長時間、内部電源３１６から動作可能であることが好ましい。一次電池、すなわち、再充電のできない電池はこの機能に適しているが、電源３１６が再充電電池、例えば、共に出願中の国際出願に述べられているような電池１０４を含み、患者の身体の外側に生成されたＡＣ磁界を介して再充電可能であるのが好ましい。したがって、（共に出願中の国際出願に詳細に説明されている）図３Ａの電源１０２もまたＳＣＵ３０２にとって好適な電源３１６である。
共に出願中の国際出願の発明の電池駆動の装置１００は、例えば、通信命令信号を介して、複数の動作モードで動作するように構成可能であるのが好ましい。第１の動作モードでは、装置１００はマイクロ刺激装置、例えば、１００ａ及び１００ｂとなるように遠隔で構成される。この実施例では、コントローラ１３０は電極１１２を介して駆動パルス列を発生するように刺激回路１１０に命令し、マイクロ刺激装置、例えば、１００ａまたは１００ｂの植込み位置に最も近い神経のような組織を刺激する。動作において、プログラム可能なパルス発生器１７８及び増倍電圧整流器１８０は所望のパルス列に一致すると共に（例えば、荷電コンデンサまたは同様の充電電池部分を合計することにより）電池電圧をどのくらい増加させるかを特定するパラメータ（表Ｉ参照）で構成され、所望のコンプライアンス電圧ＶCを発生する。第１ＦＥＴ１８２は周期的に電圧を供給され、（身体組織を通る低電流率で第１方向の）コンデンサ１８３に電荷を貯え、第２ＦＥＴ１８４は周期的に電圧を供給され、より高い電流率で反対方向のコンデンサ１８３を放電し、近傍の神経を刺激する。二者択一的に、電極が選択され、身体組織内に同等のコンデンサを形成するであろう。
0004157168.tif 000002
次の動作モードでは、電池駆動の植込型装置１００はマイクロセンサ、例えば、１００ｃとして動作するように構成可能であり、装置の植込み環境の１以上の生理学的または生物学的パラメータを検知することができる。動作の好適なモードによると、システムコントロールユニット３０２は周期的に各マイクロセンサ１００ｃから検知データを要求し、アドレス記憶装置１０８に記憶されたそのＩＤを使用し、反応的にマクロ刺激装置、例えば、１００ａ及び１００ｂに命令信号を送り、よって、検知データに適合される。例えば、センサ回路１８８は検知する電極１１２に結合可能であり、或いはそうではなく生物学パラメータ、例えば、温度、ぶどう糖、または酸素含有量を測定するために使用され、及びコントロール回路１０６に検知データを供給する。好ましくは、センサ回路はプログラム可能な帯域フィルター及びアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含み、検知可能であり、よって、電極１１２を横切る電圧レベルをデジタル量に変換する。二者択一的に、センサ回路は１以上のセンス増幅器を含むことができ、測定された電圧がしきい電圧値を超えるか或いは指定の電圧範囲内にあるかどうかを決定する。その上更に、センサ回路１８８は集積回路を含むように構成可能であり、検知電圧を更に処理する。センサ回路１８８の動作モードは下表IIに示すように装置通信インターエースを介して遠隔でプログラム可能である。
0004157168.tif 000003
したがって、マクロセンサの検知能力は充電回路１２２から経路１２４を介して電池の状態を監視する能力を含み、超音波変換器１３８またはコイル１１６を使用し、１対の植込み装置間に送信される信号の磁性または超音波信号の大きさ（または通過時間）をそれぞれ測定することを更に含むことができ、したがって、これらの装置の相対的位置を決定する。この情報は身体の動きの量、例えば、肘または指の曲がる量を決定するために使用可能であり、したがって、閉ループ動作コントロールシステムの一部を形成する。
別の動作モードでは、電池駆動の植込型装置１００はマイクロトランスポンダー、例えば、１００ｄとして動作するように構成されることができる。この動作モードでは、マイクロトランスポンダーは（上述した受信機手段、例えば、ＡＣ磁気、音波、ＲＦ又は電気を介して）ＳＣＵ３０２から第１命令信号を受信し、この信号を（好ましくは再フォーマットした後）他の植込み装置（例えば、マイクロ刺激装置、マイクロセンサ、及び又はマイクロトランスポンダー）に再送し、上述した送信機手段（例えば、磁気、音波、ＲＦまたは電気）を使用する。マイクロトランスポンダーは命令信号の１モード、例えば、磁気を受け取ってもよく、別のモード、例えば、超音波の信号を再送してもよい。例えば、臨床医のプログラマー１７２は変調した磁気信号を発し、磁気エミッター１９０を使用し、植込み装置１００をプログラム／命令してもよい。しかし、発せられた信号の大きさはすべての植込み装置１００によりうまく受け取られるのに十分でなくてもよい。そのようなものとして、マイクロトランスポンダー１００ｄは変調された磁気信号を受信し、（好ましくは再フォーマット後）ほとんど制限なく身体を通過可能な変調した超音波信号としてそれを再送する。別の例示的使用では、患者コントロールユニット１７４は患者の足のマイクロセンサ１００ｃを監視するために必要であってもよい。患者の身体の超音波通信の効率にもかかわらず、超音波信号は患者の足から患者の手首（患者コントロールユニット１７４の典型的位置）に通るのに依然不十分とすることができるだろう。そのようなものとして、マイクロトランスポンダー１００ｄは通信網を向上させるため患者の胴体に植込むことが可能であろう。
図４は例示のメッセージ１９２の基本フォーマットを示し、電池駆動の装置１００と通信し、それらのすべては識別記憶装置１０８の好ましくはその装置に独特のアドレス（ＩＤ）で再構成され、１以上の以下のモードで動作され、それらのモードは（１）神経刺激装置のため、すなわちマイクロ刺激装置として、（２）生物学パラメータ監視のため、すなわちマイクロセンサとして、及び又は（３）他の植込み装置に再フォーマットした後に受信信号を再送するため、すなわちマイクロトランスポンダーとしてのものである。命令メッセージ１９２は主に（１）開始部分１９４（メッセージの開始を示すと共に送信機と受信機間のビットのタイミングを同期させる１以上のビット）、（２）（動作モード、例えば、マイクロ刺激装置、マイクロセンサ、マイクロトランスポンダー、またはグループモードを表わす）モード部分１９６、（３）（識別アドレス１０８またはプログラムされたグループＩＤのいずれかに一致する）アドレス（ＩＤ）部分１９８、（４）（指定動作のための命令データを含む）データフィールド部分２００、（５）（メッセージ１９２の有効性を、例えば、パリティビットの使用により、保証するための）誤り検査部分２０２、（６）（メッセージ１９２の端部を表わすための）停止部分２０４を含んでいる。これらのフィールドの基本の定義は下表IIIに示されている。これらの定義を使用して、各装置は別々に構成されることができ、患者の身体内の１以上の中性経路を制御するためのシステムの一部として制御及び又は検知される。
0004157168.tif 000004
更に、各装置１００はその構成データ記憶装置１３２に記憶されるグループＩＤ（例えば、４ビット値）でプログラム可能である。装置、例えば、マイクロ刺激装置はその記憶されたグループＩＤに一致するグループＩＤメッセージを受け取る時、それはメッセージがあたかもその識別アドレス１０８に導かれるかのように応答する。したがって、複数のマイクロ刺激装置、例えば、１００ａ及び１００ｂは単一メッセージで命令されることができる。このモードは正確なタイミングが１グループの神経の刺激の間に要求される時の特別の使用である。
以下は図４の命令メッセージ１９２に一致する例示の命令を説明し、本発明を含む装置のシステムの幾つかの遠隔制御／検知能力を説明している。
書き込み命令−アドレスフィールド１９８で特定されたマイクロ刺激装置／マイクロセンサを指定されたパラメータ値に設定する。
グループ書き込み命令−アドレスフィールド１９８で特定されたグループ内のマイクロ刺激装置／マイクロセンサを指定されたパラメータ値に設定する。
刺激命令−以前プログラムされ及び又はデフォルト値によりアドレスフィールド１９８で特定されたマイクロ刺激装置からの駆動パルス列を可能にする。
グループ刺激命令−以前プログラムされ及び又はデフォルト値によりアドレスフィールド１９８で特定されたグループ内のマイクロ刺激装置からの駆動パルス列を可能にする。
ユニット停止命令−アドレスフィールド１９８で特定されたマイクロ刺激装置の出力を不能にする。
グループ刺激命令−アドレスフィールド１９８で特定されたグループ内のマイクロ刺激装置の出力を不能にする。
読み込み命令−以前プログラムされ及び又はデフォルト値によってアドレスフィールド１９８で指定されたマイクロセンサに以前プログラムされ及び又はデフォルトセンサ値を読み込ませる。
読み込み電池状態命令−アドレスフィールド１９８で指示されたマイクロセンサをその電池状態に戻させる。
グループ定義命令−アドレスフィールド１９８で指示されたマイクロ刺激装置／マイクロセンサをマイクロ刺激装置データフィールド２００で定義されたグループに割り当てさせる。
遠隔測定モード設定命令−その入力モード（例えば、ＡＣ磁気、音波、等）、出力モード（例えば、ＡＣ磁気、音波、等）、メッセージ長さ、等に関してアドレスフィールド１９８で指示されたマイクロトランスポンダーを構成する。
状態応答命令−要求された状態／センサデータを要求するユニット、例えば、ＳＣＵに戻す。
プログラムダウンロード命令−アドレスフィールド１９８で指示された装置、例えば、ＳＣＵ、マイクロ刺激装置、等にプログラム／避難場所ルーチンをダウンロードする。
図５は例示的な開放ループコントロールプログラム、すなわちタスクスケジューラ３２０のブロック図であり、身体機能／パラメータを制御／監視する。この処理では、プログラム可能なコントローラ３０８は（好ましくは水晶制御され、よって実時間スケジューリングを可能にする）時計３１２に応答し、複数のタスクの何かを実行する時を決定する。この例示的なフローチャートでは、プログラム可能なコントローラ３０８は、、例えば、午前１時に、ＴEVENT1として、現在、指示された時間（または少なくともその時間のサンプリングエラー内）であるかをブロック３２２で最初に決定する。そうである場合には、プログラム可能なコントローラ３０８はブロック３２４でマイクロ刺激装置Ａ（ＳＴA）に指示された命令を送る。この例では、コントロールプログラムは命令が複数の刺激装置に送られるところを続け、指示された命令がマイクロ刺激装置Ｘ（ＳＴX）に送られるブロック３２６で終了する。そのような副処理、例えば、サブルーチンは、身体組織の多数部分が刺激を要求する時、すなわち麻痺した手足の複数の筋肉群を刺激して萎縮を避ける時に、通常使用される。タスクスケジューラ３２０は多数の時間事象検知ブロックを続行し、ブロック３２８で、時間ＴEVENTMが着いたかどうかを決定するようになっている。もしそうである場合には、処理はブロック３３０で続行し、この場合、単一命令はマイクロ刺激装置Ｍ（ＳＴM）に送られる。同様に、ブロック３３２では、タスクスケジューラ３２０は、それが予定時間、すなわちＴEVENTOである時を決定し、マイクロセンサＡ（ＳＥA）から状態要求を実行する。そうである場合には、副処理、例えば、サブルーチンはブロック３３４で開始し、命令はマイクロセンサＡ（ＳＥA）に送られ、センサデータを要求し及び又は検知基準を特定する。マイクロセンサＡ（ＳＥA）は即座には応答しない。したがって、プログラム可能なコントローラ３０８はブロック３３６で応答を待っている。ブロック３３８では、マイクロセンサＡ（ＳＥA）からの戻りのセンサ状態データはプログラム可能なコントローラ３０８のメモリの一部分、例えば、プログラム記憶装置３１０の揮発性部分に記憶されている。タスクスケジューラ３２０はプログラムされた順序、すなわちプログラム記憶装置３１０に記憶されたソフトウェアに定義された、または二者択一的に、プログラム記憶装置３１０に同様に記憶されたパラメータの表により制御された予め定義された機能となることができる。同様の処理はＳＣＵ３０２が各植込み装置１００に応答指令信号を周期的に送り、その電池状態を決定する。
図６は任意の翻訳表３４０の例示的使用を示し、マイクロトランスポンダー、例えば、１００ｄを介して、ＳＣＵ３０２とマイクロ刺激装置、例えば、１００ａ、及び又はマイクロセンサ、例えば、１００ｃの間で通信する。マイクロトランスポンダー、例えば、１００ｄは、ＳＣＵ３０２の通信範囲が他の植込み装置１００と確実に通信するのに不十分である時に使用される。この場合、ＳＣＵ３０２はその代わりにデータメッセージ、例えば、データパケットを中間のマイクロトランスポンダー、例えば、１００ｄに導き、データパケットを目的の装置１００に再送する。例示の手段では、翻訳表３４０は一致するエントリ対、すなわち目的アドレスに一致する第１エントリ及び中間マイクロトランスポンダーアドレスに一致する第２エントリを含んでいる。ＳＣＵ３０２は、例えば、プログラム記憶装置３１０で指示された一定時刻に作動するように仕組んだ事象により、命令が指示された目的の装置に送られることになっている時（ブロック３４６参照）、ＳＣＵ３０２は、目的の装置アドレス、例えば、ＳＴMのため翻訳表３４０の第１エントリ３４２を捜す。その後、ＳＣＵ３０２はブロック３４８で一致する第２表のエントリ３４４を取り出し、そのアドレスに命令を送る。第２表のエントリ３４４がその一致する第１表のエントリ３４２と同一である時、ＳＣＵ３０２は植込み装置１００に直接、命令を送る。しかし、第２表のエントリ３４４、例えば、ＴNが第１表のエントリ３４２、例えば、ＳＴMと異なる時、ＳＣ３０２は中間のマイクロトランスポンダー、例えば、１００ｄを介して命令を送る。中間アドレスはその代わりに、プログラム記憶装置３１０に含まれるコントロールプログラムに直接プログラムされることができるので、翻訳表３４０の使用は任意である。しかし、例えば、通信が低下し信頼性がなくなった場合には、翻訳表３４０をまさに再プログラムすることにより通信が直ぐに再び導かれ、要求されるように植込みトランスポンダーを利用することができる点において、そのような翻訳表３４０を使用することが好ましい。翻訳表３４０はプログラム可能なメモリ、例えば、ＲＡＭまたはＥＰＲＯＭに含まれているのが好ましく、プログラム記憶装置３１０の一部分とすることができる。翻訳表３４０は、例えば、臨床医のプログラマー１７２からの変調信号を介して、遠隔にプログラムされることができるが、通信が低下した場合にはＳＣＵ３０２が翻訳表３４０を再プログラムできることも考えられる。
図７は本発明のシステムの使用を示す例示的なブロック図であり、身体機能の閉ループ制御を行う。ブロック３５２では、ＳＣＵ３０２はマイクロセンサＡ（ＳＥA）から状態を要求する。ブロック３５４では、その後、ＳＣＵ３０２はマイクロ刺激装置に与えられた現在の命令が十分かどうかを決定し、必要であれば、新しい命令を決定し、ブロック３５６でマイクロ刺激装置Ａに新しい命令を送る。例えば、マイクロセンサＡ（ＳＥA）が筋肉の刺激により発生した圧力に一致する電圧を読み込んでいる場合には、ＳＣＵ３０２はマイクロセンサＡ（ＳＥA）に命令を送り、駆動パルス列を、例えば、振幅、デューティサイクル等で、調整し、それによって、マイクロセンサＡ（ＳＥA）により検知された電圧を変化させる。したがって、閉ループ、すなわちフィードバック制御が行われる。フィードバック（位置、積分、微分（ＰＩＤ））制御の特徴はプログラム記憶装置３１０に含まれる制御プログラムによりＳＣＵ３０２で制御されるプログラムであるのが好ましい。
図８は本システム３００の実施例により治療可能な例示的な障害を示している。この例示的な障害では、中性経路が損傷され、例えば、患者の左肘の丁度上部を切断する。この例示的なシステムの目的は損傷された中性経路を迂回し、左手のコントロールを患者に回復させることである。ＳＣＵ３０２は患者の胴体内に植込まれ、複数の刺激装置、ＳＴ1〜ＳＴ5を制御し、該刺激装置はそれぞれ患者の親指及びその他の指を制御する筋肉の最も近くに植込まれている。更に、マイクロセンサ１（ＳＥ1）は損傷されていない神経部分の最も近くに植込まれ、患者が手を閉じることを望んでいる時に患者の脳から発生した信号を検知することができる。任意のマイクロセンサ２（ＳＥ2）は患者の手の一部分に植込まれ、それは患者の小指の刺激／動作に一致する信号を検知することができ、マイクロセンサ３（ＳＥ3）は植込まれると共に構成され、患者の手の指が閉じられている時に発生される握力に一致する信号を測定する。更に、任意のマイクロトランスポンダー（Ｔ1）はＳＣＵ３０２と植込まれた装置間の通信を改善するために使用可能であることを示している。
図９は図８の例示的システムの植込まれた装置と関連したＳＣＵ３０２の動作のための例示的フローチャートを示している。ブロック３６０では、ＳＣＵ３０２はマイクロセンサ１（ＳＥ1）に応答指令信号を送り、患者が指の始動を要求しているかどうかを決定する。そうでなければ、ブロック３６２で、命令はすべての刺激装置ＳＴ1〜ＳＴ5に送られ、患者の手を開かせ、すなわち患者の指を閉じる筋肉の動力源を断つ。マイクロセンサ１（ＳＥ1）が患者の指を始動する信号を検知した場合には、ブロック３６４で、ＳＣＵ３０２は刺激装置ＳＴ1〜ＳＴ5が現在駆動しているかどうか、すなわち駆動パルス列を発生しているかどうかを決定する。そうでなければ、ＳＣＵ３０２は刺激装置に動力を供給する指示を実行する。第１の任意の経路では、刺激装置のそれぞれは（フォーマットすること及び送信遅延を条件として）同時に命令され、ブロック３６６ａで動力を供給される。しかし、それぞれに与えられた命令信号は（ＢＯＮパラメータを使用して）異なる開始遅延時間を特定する。したがって、各指の始動／閉鎖の間にスタガーがある。
第２の任意の経路３６８では、マイクロ刺激装置は遅れΔにより連続的に動力を供給される。したがって、マイクロ刺激装置１（ＳＴ1）はブロック３６８ａで動力を供給され、ブロック３６８ｂ等において、遅れはすべての刺激装置のためＳＣＵ３０２内で行われる。したがって、経路３６６及び３６８は本質的に同一の機能を実行する。しかし、経路３６６では、インターデバイスのタイミングは、経路３６８で、ＳＣＵ３０２がインターデバイスのタイミングを供給するために応答している間、それぞれの植込み装置１００内の時計により実行される。
経路３７０では、ＳＣＵ３０２はブロック３７０ａで第１マイクロ刺激装置（ＳＴ1）を始動し、ブロック３７０ｃで残っている刺激装置（ＳＴ1〜ＳＴ5）を始動する前に、マイクロセンサ２（ＳＥ2）で決定されているように、ブロック３７０ｂにおいて、その対応する筋肉が始動されるのを待つ。この手段は幾つかの状況でより共同作用可能な動作を供給することができるだろう。
ブロック３６４で決定されたように、一度、刺激装置が動力を供給されると、閉ループ握力制御がブロック３７２ａ及び３７２ｂでマイクロセンサ３（ＳＥ3）の状態を周期的に読み込むことにより実行され、それによって、刺激装置（ＳＴ1〜ＳＴ5）に与えられた命令を調節する。その結果として、この例示のシステムは、共同作用可能な動作及び患者の指の握力制御を含む手の制御を患者に回復させた。
図３Ａを再び参照すると、磁気センサ１８６が示されている。共に出願中の国際出願では、そのようなセンサ１８６は、ＤＣ磁界に応答して、好ましくは外部に配置された安全磁石から、植込み装置１００の動作を不能にする、例えば、非常時にそのような装置の動作を停止するために使用されることができることが示されている。更なる手段はここに開示されている。磁気センサ１８６は各種装置を使用して実行されることができる。そのような装置の例示は、Nonvolatile Electronics，Inc.によって製造された装置（例えば、ＡＡ，ＡＢ，ＡＣ，ＡＤ，またはＡＧシリーズ）、ホール効果センサ、及び超小型リードスイッチである。そのような小型装置は開示されたＳＣＵ３０２及び植込み可能な装置１００のハウジング内に配置されるように構成可能である。本質的に、受動磁気センサ、例えば、リードスイッチが可能であるが、残っている装置はＤＣ磁界の保護の間、電力を消費する能動回路を含んでいる。したがって、コントローラ回路３０２は周期的、例えば、１秒に１回、磁気センサ１８６に動力を供給し、そのサンプリング期間の間、センサの出力信号３７４を標本化するのが好ましい。
ＳＣＵ３０２の好適な手段では、プログラム可能なコントローラ３０８はソフトウェア制御の下、動作するマイクロコントローラであり、ソフトウェアはプログラム記憶装置３１０内に配置されている。ＳＣＵ３０２は入力３７６、例えば、ノンマスカブルインタラプト（ＮＭＩ）を含み、好ましくはプログラム記憶装置３１０内に配置された、非難場所サブルーチン３７８を実行させる。更に、故障または潜在的故障モード、例えば、低電圧または過温度状態は避難場所サブルーチン３７８を実行させるために使用されることができる。通常、そのようなサブルーチンは一連の命令を送信させ、特別の患者配置のため安全な状態に各マイクロ刺激装置を設定し、通常、各マイクロ刺激装置を不能にする。二者択一的に、避難場所状態は一定の刺激装置を設定し、指定の駆動パルス列を発生する。好ましくは、避難場所ルーチン３７８は外部装置、例えば、臨床医のプログラマー１７２からプログラム記憶装置３１０、不揮発性記憶装置にダウンロードされることができる。更に、プログラム記憶装置のプログラム可能な内容が、例えば、停電により失われた場合には、デフォルト避難場所サブルーチンが代わりに使用されるのが好ましい。このデフォルトサブルーチンはユーザーがプログラム可能ではない不揮発性記憶装置、例えば、ＲＯＭ、さもなければプログラム記憶装置３１０の一部である不揮発性記憶装置に記憶されるのが望ましい。このデフォルトサブルーチンは好ましくは通常の目的であり、通常は、すべての潜在的刺激装置を停止する命令に限定される。
二者択一的には、そのようなプログラム可能な非難場所サブルーチン３７８は植込み刺激装置１００に存在することができる。したがって、避難場所サブルーチンはそのマイクロ刺激装置の環境のため特注される各マイクロ刺激装置に個別にプログラムされることができ、その後、ＳＣＵ３０２のための避難場所サブルーチンはＳＣＵ３０２を不能にする、すなわちＳＣＵ３０２に他の植込み装置１００に連続する命令を発行しないようにさせることを指示させることができるであろう。
１０Ａ及び１０Ｂは、密閉ハウジング２０６、電池２０４及び内部に含まれた（１以上のＩＣチップ２１６を実行し、ＳＣＵ３０２の電子部分を実行する）回路の現在の好適な構成の２側面外皮切断図を示している。この現在の好適な構成では、ハウジング２０６は電極１１２ａを形成する第１端部キャップに真鍮２６２を介して蝋付けされた絶縁セラミック管２６０を含んでいる。セラミック管２６０の多端部には金属リング２６４があり、それもセラミック管２６０に蝋付けされている。内部の回路、すなわち（マイクロ刺激装置モードの時に使用される）コンデンサ１８３、電池１０４、ＩＣチップ２１６、及びスプリング２６６は電極１１２ｂを形成する対向第２端部キャップに取付けられている。伝導性エポキシ樹脂の滴下はコンデンサ１８３を端部キャップ１１２ａに接着するために使用され、接着剤がくっついた時にスプリング２６６により正しい位置に保持される。好ましくは、ＩＣチップ２１６は回路盤２６８に取付けられ、その上に半円形の縦のフェライト板２７０が取付けられる。コイル１１６はフェライト板２７０の回りに巻かれ、ＩＣチップ２１６に取付けられている。スプリング２６６を取囲んで取付けられたゲッター２７２はそこに注がれた水分を吸収することによりＳＣＵ３０２の接着性を増加させるために使用されるのが好ましい。例示のゲッター２７２はその容量の７０倍水分を吸収する。回路及び端部キャップ１１２ｂを一緒に保持している間、端部キャップ１１２ｂをリング２６４レーザー溶接できる。更に、プラチナ、イリジウム、またはプラチナ−イリジウムディスクまたは板２７４はＳＣＵ３０２の端部キャップに溶接されるのが望ましく、身体組織への接続インピーダンスを最小にする。
例示の電池１０４は図１１の説明と関連させてより詳細に後述される。好ましくは、電池１０４は少なくとも１マイクロワット時の電力容量を供給するような適切な材料製であり、約２４０ｍＷ−時／ｃｍ3のエネルギ密度を有する電池から構成されるのが好ましい。Ｌｉ−Ｉ電池はそのようなエネルギー密度を供給するのが都合がよい。二者択一的に、Ｌｉ−Ｉ−Ｓｎ電池は３６０ｍＷ−時／ｃｍ3までのエネルギー密度を供給する。これらの電池の何か、または少なくとも１マイクロワット時の電力容量を供給する他の電池は本発明の植込み装置と使用されてもよい。
例示の電池の電池電圧Ｖは公称３．６ボルトであり、その電圧ＶはＣＭＯＳ回路を動作するために十分以上であり、ＣＭＯＳ回路はＳＣＵ３０２内のＩＣチップ２１６及び又は他の電子回路を実行するために使用されるのが好ましい。一般に、電池電圧Ｖは約２．５５ボルト以下に放電させないことが望ましく、さもないと永久の損傷が生じるかもしれない。同様に、電池１０４は約４．２ボルト以上のレベルに放電させないのが望ましく、さもなければ永久の損傷が生じるかもしれない。したがって、（共に出願中の国際出願で論じられている）充電回路１２２は潜在的な有害な放電または過充電を避けるために使用される。
電池１０４は多数の形をとり、それらの幾つかは、電池が利用可能な少容量内に合うように作られることができる限り使用されてもよい。前に述べたように、電池１０４は一次電池または再充電可能電池のいずれかであってもよい。一次電池は所定のエネルギー出力のためより長寿命の利点を提供するが、再充電できない欠点がある（それは、一度、そのエネルギーが使い果たされると、植込み装置はもはや機能しなくなることを意味する）。しかし、損傷または弱くなった筋肉組織に行われる１度だけの筋肉リハビリテーション摂生のような多くの適用のため、（それらが外植されまたは捨てられることができ、または良性医療装置として単に植込まれたままにした後）ＳＣＵ３０２及び又は装置１００は短時間使用される必要があるだけである。他の適用のため、マイクロ刺激装置により提供される組織の刺激は繰り返し発生する生理的要求であるので、再受電可能な電池は明らかに、好適なタイプのエネルギー選択である。
植込型装置１００の電池１０４として再充電可能な電池を使用することに関する考えは、とりわけ、Technical Marketing Staff of Gates Energy Products,Inc.（Butterworth-Heinemann１９９２）の設計技術者のためのEDNシリーズの再充電可能な電池、適用ハンドブックという書籍にある。再充電可能な電池のための基本的考えは、高エネルギー密度及び長いサイクル寿命に関連している。リチウムを基にした電池は、歴史的には主として再充電できない電池として使用されていたが、近年、商業上、再充電可能な電池として出現してきている。通常、リチウムを基にした電池は２４０ｍＷ時／ｃｍ3から３６０ｍＷ時／ｃｍ3のエネルギー密度を供給する。一般に、エネルギー密度は高いほどよいが、１マイクロワット時より大きい電力容量となるエネルギー密度を示す電池構成が本発明に適している。
ＳＣＵ３０２内の電池１０４の使用に直面する１以上の困難な障害は、電池が内部に挿入されなければならないハウジング２０６の内部の比較的小さい大きさ又は容量に関連している。本発明により作られる通常のＳＣＵ３０２は約６０ｍｍの長さで直径８ｍｍ以下であり、好ましくは６０ｍｍの長さで直径６ｍｍ以下であり、一様により小さい実施例、例えば、１５ｍｍの長さで（約２ｍｍの内径となる）２．２ｍｍの外径を含む。装置のハウジング２０６内の利用可能な容量の約１／４から１／２だけが電池として利用可能であると考えた時、どれほど小さい用量、したがって、どれほど小さい電池記憶容量がＳＣＵ３０２にとって利用可能かをより十分に認識し始める。
図１１は共に出願中の国際出願に開示されたそれらの通常の例示の電池１０４を示している。特に、並列に接続された円筒形状の電極の実施例が示され、それぞれの円筒形状の電極は隙間またはスリット２４２を含み、隙間２４２の各側面の円筒形状の電極２２２及び２２４はタブ２４４および２４６のための共通の接続点を形成し、該タブは電池用の電気端子として役立つ。電極２２２及び２２４は適切なセパレーター２４８により分割されている。隙間２４２は電極の渦電流の流量を最小にする。この実施例では、４つの同心の円筒形状の電極２２２があり、その外側のもの（最も大きい直径）は電池ケース２３４として機能してもよく、電極２２２間に割り込まれた３個の同心の電極２２４は６個の同心の円筒形状のセパレーター層２４８を有し、各電極２２２または２２４を近傍の電極から分離する。
したがって、本発明の好適な実施例は植込まれたＳＣＵ３０２及び複数の植込まれた装置１００を含み、それらのそれぞれはそれ自体の再充電可能な電池１０４を含んでいる。そのようなものとして、患者は（通常、１時間に１度以上は起こらない）電池の充電の間の外部の装置から本質的に独立している。しかし、幾つかの治療摂生にとって、外部のＡＣ磁界が、例えば、充電器１１８から供給されている間に動力を供給するだけである米国特許Ｎｏ．5,324,316で説明されているものに類似する電源を使用することが十分である。更に、コストの見地から、外部装置として、例えば、患者コントロールユニット１７４と同様の方法で患者の手首に取付け可能な腕時計形状のハウジング内で、ＳＣＵ３０２を実行することが望まれてもよい。
ＳＣＵ３０２の電力消費は主に、回路の実施、好ましくはＣＭＯＳ、回路の複雑さ及びクロックスピードに依存する。単純なシステムにとって、ＣＭＯＳを実施した状態の機械はプログラム可能なコントローラ３０８の要求する能力を供給するために十分であろう。しかし、より複雑なシステム、例えば、ＳＣＵ３０２が閉ループ方法で非常に多くの植込み装置１００を制御するシステムにとって、マイクロコントローラが要求されてもよい。そのようなマイクロコントローラの複雑さが（そのトランジスター数と共に）増加すると、その電力もまた消費する。したがって、１ワット時の能力を有するより大きな電池が好ましい。一次電池が可能であるが、再充電可能な電池が使用されるのが好ましい。そのようにより大きな電池はより大きい容量を要求し、したがって、上述した注入可能なハウジングに配置されることはできない。しかし、より大きな密閉ハウジング内の外科的に植込み可能な装置は、例えば、少なくとも１インチを超えるある寸法を有し、前述した注入可能なハウジング２０６の代わりに使用される時、この目的にかなう。図１２はそのような装置に適した例示の植込み可能なハウジング３８０を示している。
ここに開示された本発明はその特定の実施例及び適用によって説明されているが、請求の範囲に示された本発明の範囲から逸脱することなく、非常に多くの修正及び変更が当業者によりなされることが可能であろう。例えば、多数のＳＣＵ、例えば、１つは外部で１つは内部、を含むシステムは、本発明の範囲内にあると考えられている。更に、１以上のＳＣＵと他の植込み装置の間の単一の通信経路の使用が説明されているが、多数の通信経路を使用するために実行されるシステム、例えば、第１搬送周波数の第１音波経路及び第２搬送周波数の第２音波経路も本発明の範囲内にあると考えられている。
【図１】
0004157168.tif 000005
【図２】
0004157168.tif 000006
【図３Ａ】
0004157168.tif 000007
【図３Ｂ】
0004157168.tif 000008
【図４】
0004157168.tif 000009
【図５】
0004157168.tif 000010
【図６】
0004157168.tif 000011
【図７】
0004157168.tif 000012
【図８】
0004157168.tif 000013
【図９】
0004157168.tif 000014
【図１０Ａ】
0004157168.tif 000015
【図１０Ｂ】
0004157168.tif 000016
【図１１】
0004157168.tif 000017
【図１２】
0004157168.tif 000018