(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外ユニットと、インプラント体ユニットとを備え、前記体外ユニットと前記インプラント体ユニットは、無線信号によって、体外ユニットの体内ユニットに対する充電及び双方向の信号伝送を実現するインプラント機器の通信システムであって、前記体外ユニットは、デジタル信号処理ユニットと、パワー送信ユニットと、受信及び復調ユニットとを備え、前記体内ユニットは、刺激モジュールと信号送受信ユニットとを備え、前記パワー送信ユニットは、体内ユニットに信号を送信するための第１結合コイルＬ１を含み、前記信号送受信ユニットは、体外ユニットの送信した信号を受信すると共に体外ユニットへ信号を送信するための第２結合コイルＬ２を含み、前記受信及び復調ユニットは、インプラント体ユニットの発した信号を受信するための第３結合コイルＬ３を含み、
前記第３結合コイルＬ３は、対称の２つの部分を含み、２つの対称部分におけるコイルは、対称中心を通って互いに交差するように配置され、その交差点は前記第１結合コイルの中心と重ね合い、
前記第１結合コイルＬ１のサイズは、前記第２結合コイルＬ２のサイズよりも大きく、且つ、前記第３結合コイルＬ３の前記２つの対称部分うちの１つの部分のサイズは、前記第２結合コイルＬ２のサイズよりも大きく、
前記第２結合コイルＬ２の中心は、前記第３結合コイルＬ３の中心の交差点の位置からずれ、前記第２結合コイルＬ２は、前記体外ユニットと前記インプラント体ユニットとの対向方向からみて、前記第１結合コイルＬ１の投影内に位置し、且つ、前記第３結合コイルＬ３の前記２つの対称部分うちの１つの部分の投影内に位置し、第１結合コイルＬ１の結合時に第３結合コイルで生じる正負の電流は互いに相殺されることを特徴とするインプラント機器の通信システム。
【請求項２】
前記第３結合コイルＬ３は、前記第１結合コイルＬ１と前記第２結合コイルＬ２との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインプラント機器の通信システム。
【請求項３】
前記第１結合コイルは、円環状コイルであり、前記第３結合コイルの２つの対称部分は、いずれも弧度を有する環状コイルであり、前記第２結合コイルは、方形環状コイルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプラント機器の通信システム。
【請求項４】
前記第１結合コイルは、方形環状コイルであり、前記第３結合コイルの２つの対称部分は、いずれも方形環状コイルであり、前記第２結合コイルは、方形環状コイルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプラント機器の通信システム。
【請求項５】
前記第１結合コイルＬ１の外部には、前記第１結合コイルＬ１、第２結合コイルＬ２及び第３結合コイルＬ３同士の通信への干渉を防止するための信号遮蔽装置がさらに配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインプラント機器の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器の分野に関し、具体的に、インプラント機器の通信システム及びその通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプラント体機器は、コイル結合の方式によりエネルギー及び信号を伝送するのが一般であるが、従来では一般的に２つのコイル構造を採用し、その１つは体外で信号を送信し、もう１つは体内に配置されて信号を受信しながら体外から体内への充電を実現するのが提案される。
【０００３】
体内の結合コイルＬ２はサイズの要求に制限されているため、面積や体積がいずれも小さいが、体外のコイルＬ１のサイズは実装の条件に制限されないため、全体としては結合係数ｋ１２が小さく、Ｌ２により多くのエネルギーを取得させるにはＬ１の送信パワーを増加する方法しかないため、コイルＬ２の電圧振幅が大きい。順方向信号はＬ１によって変調し送信された後、Ｌ２からは一定のエンベロープ変調深さ（ＶＰＰ＿ｆｏｒｗａｒｄ）の信号を取得しやすく、このエンベロープ深さは信号の復調ニーズを完全に満たすので、順方向の通信が正常に機能する。同時に、逆方向にデータを伝送・送信する時、コイルＬ２に振幅変調を有する信号が存在し、負荷の反射によって対応する信号エンベロープ（振幅ＶＰＰ＿ｂａｃｋｗａｒｄ）がコイルＬ１上に現れるが、ｋ１２が小さいため、Ｌ１から見える有用な信号エンベロープ振幅は小さい。過酷な環境である場合、この信号が完全にＬ１からの信号とノイズにかき消されて、体外ユニットにおける受信及び復調ユニットが有用な信号を取得することができなく、システム全体の逆方向データの作業が失敗することになる。
【０００４】
従って、単純に２つのコイルを利用するだけでは順方向及び逆方向のデータ伝送を効果的に実現することが困難であり、体外ユニットに逆方向受信用の結合コイルをさらに追加すると、順方向伝送信号の結合コイルに干渉され、同様に逆方向の信号伝送を効果的に実現することが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来のインプラント機器の逆方向の信号伝送作業が好ましくない問題を解決するために、体外に２つの結合コイルを配置し、その１つは順方向信号を送信するために用いられ、もう１つは逆方向信号を受信するために用いられ、同時に、体外の２つの結合コイルの形状及び位置は、逆方向信号を干渉しないように設定され、双方向の信号伝送を効果的に実現することができる。具体的な技術手段は次の通りである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
インプラント機器の通信システムであって、体外ユニットと、インプラント体ユニットとを備え、前記体外ユニットと前記インプラント体ユニットは、無線信号によって、体外ユニットの体内ユニットに対する充電及び双方向の信号伝送を実現し、前記体外ユニットは、デジタル信号処理ユニットと、パワー送信ユニットと、受信及び復調ユニットとを備え、前記体内ユニットは、刺激モジュールと信号送受信ユニットとを備え、前記パワー送信ユニットは、体内ユニットに信号を送信するための第１結合コイルＬ１を含み、前記信号送受信ユニットは、体外ユニットが送信した信号を受信すると共に体外ユニットへ信号を送信するための第２結合コイルＬ２を含み、前記受信及び復調ユニットは、インプラント体ユニットが発した信号を受信するための第３結合コイルＬ３を含む。
【０００７】
好ましくは、前記第３結合コイルＬ３は、前記第１結合コイルＬ１と前記第２結合コイルＬ２との間に設けられている。
【０００８】
好ましくは、前記第１結合コイルＬ１の中心位置を前記第３結合コイルＬ３の中心位置にアライメントさせ、且つ、前記第３結合コイルＬ３は対称形状を成して、前記第１結合コイルＬ１の結合による前記第３結合コイルＬ３の磁気誘導電流が互いに相殺される。
【０００９】
好ましくは、前記第１結合コイルＬ１のサイズは、前記第２結合コイルＬ２のサイズよりも大きく、且つ、前記第２結合コイルＬ２と前記第１結合コイルＬ１の投影は重なり合う。
【００１０】
好ましくは、前記第２結合コイルＬ２は、前記第１結合コイルＬ１と前記第３結合コイルＬ３の投影内にある。
【００１１】
好ましくは、前記第３結合コイルＬ３は、対称の２つの部分を含み、２つの対称部分におけるコイルは、対称中心を通って互いに交差するように配置され、その交差点は前記第１結合コイルの中心と重ね合い、前記第２結合コイルＬ２の中心は前記第３結合コイルＬ３の中心の交差点の位置からずれ、第１結合コイルＬ１の結合時に第３結合コイルで生じる正負の電流は互いに相殺される。
【００１２】
好ましくは、前記第１結合コイルは、円環状コイルであり、前記第３結合コイルの２つの対称部分は、いずれも弧度を有する環状コイルである。
【００１３】
好ましくは、前記第１結合コイルは、方形環状コイルであり、前記第３結合コイルの２つの対称部分は、いずれも方形環状コイルである。
【００１４】
好ましくは、前記第３結合コイルＬ３は、前記第１結合コイルＬ１の投影と重なる領域Ｓ１と、前記第１結合コイルの投影と重ならない領域Ｓ２とを有し、第１結合コイルＬ１の結合時に第３結合コイルＬ３の２つの領域を通る正負の磁束は互いに相殺される。
【００１５】
好ましくは、前記第１結合コイルＬ１の外部には、前記第１結合コイルＬ１、第２結合コイルＬ２及び第３結合コイルＬ３同士の通信への干渉を防止するための信号遮蔽装置がさらに配置されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、次のような有益効果を有する。即ち、体外に２つの結合コイルを配置し、１つが順方向信号を送信するために用いられ、もう１つが逆方向信号を受信するために用いられ、同時に、体外の２つの結合コイルの形状及び位置は、逆方向信号を干渉しないように設定され、双方向の信号伝送を効果的に実現することができる。従来のインプラント機器が逆方向に信号を伝送する時の信号強度が弱すぎて容易に干渉されるという問題を克服する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の通信システムの通信を示す図である。
【図２】従来の通信システムの通信波形図である。
【図３】本発明の通信システムの通信を示す図である。
【図４】本発明の通信システムの通信波形図である。
【図５】本発明における実施例１のコイルの位置・形状を示す図である。
【図６】本発明における実施例２のコイルの位置・形状を示す図である。
【図７】本発明における実施例３のコイルの位置・形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のさらなる理解を容易にするために、図面を参照しながらさらに説明する。
【００１９】
図面に示すように、先ず示している本発明のインプラント機器の通信システムは、体外ユニットと、インプラント体ユニットとを備え、体外ユニットと前記インプラント体ユニットは、無線信号によって、体外ユニットの体内ユニットに対する充電及び双方向の信号伝送を実現する。但し、体外ユニットは、デジタル信号処理ユニットと、パワー送信ユニットと、受信及び復調ユニットとを備え、体内ユニットは、刺激モジュールと信号送受信ユニットとを備える。パワー送信ユニットは、体内ユニットに信号を送信するための第１結合コイルＬ１を含み、信号送受信ユニットは、体外ユニットの送信した信号を受信すると共に体外ユニットへ信号を送信するための第２結合コイルＬ２を含み、受信及び復調ユニットは、インプラント体ユニットの発した信号を受信するための第３結合コイルＬ３を含む。第３結合コイルＬ３は、前記第１結合コイルＬ１と前記第２結合コイルＬ２との間に設けられている。
【００２０】
信号伝送時に、体外ユニットは、第１結合コイルと体内ユニットにおける第２結合コイルとの結合によって体内ユニットに信号を送信し、体内ユニットは、信号を受信し充電を実現する。
【００２１】
体内ユニットにおける第２結合コイルＬ２のサイズは一般に比較的小さいので、より多くのエネルギーを体内ユニットに受信させるためには体外ユニットの送信パワーを増大する必要があり、体外ユニットにおける第１結合コイルのサイズを増大し、結合係数ｋ１２を増加する必要がある。継続的に第１結合コイルを用いて体内ユニットから発した逆方向信号を受信すると、逆方向の結合係数ｋ２１は小さいものなり、逆方向データの伝送・送信時に、第２結合コイルに振幅変調を有する信号が存在するため、負荷の反射によって対応する信号エンベロープ（振幅ＶＰＰ＿ｂａｃｋｗａｒｄ）がコイルＬ１上に現れるが、結合係数ｋ２１が小さいため、Ｌ１から見える有用な信号エンベロープ振幅は小さい。過酷な環境である場合、この信号が完全にＬ１からの信号とノイズにかき消されて、体外ユニットにおける受信及び復調ユニットが有用な信号を取得することができなく、システム全体の逆方向データの作業が失敗することになる。
【００２２】
本発明では、第３結合コイルＬ３を用いて逆方向信号を受信し、信号伝送時に、第１結合コイルＬ１の中心位置を第３結合コイルＬ３の中心位置にアライメントさせ、且つ、第３結合コイルＬ３は対称形状を成して、第１結合コイルＬ１の結合による前記第３結合コイルＬ３の磁気誘導電流が互いに相殺される。
【００２３】
一般に、第１結合コイルＬ１のサイズは、第２結合コイルＬ２のサイズよりも大きく、且つ、第２結合コイルＬ２と第１結合コイルＬ１の投影は重なり合っている。従って、第１結合コイルＬ１が順方向に信号を送信する時、体内の第２結合コイルＬ２に効果的に受信させることを保証できる。さらに、第２結合コイルＬ２は、前記第１結合コイルＬ１と前記第３結合コイルＬ３の投影内にある。従って、第１結合コイルＬ１と第２結合コイルＬ２の結合効果がより好ましくなる。
【００２４】
これ以外に、第１結合コイルＬ１の外部には、前記第１結合コイル、第２結合コイル及び第３結合コイル同士の通信への干渉を防止するための信号遮蔽装置がさらに配置され、当該信号遮蔽装置は、結合コイル同士の通信をより安定させる。
【００２５】
逆方向の信号伝送が第１結合コイル及び第２結合コイルに影響されないために、第３結合コイルの位置及び形状は、様々な実施形態に設定することができる。以下に、幾つかの形態を列挙する。
【実施例１】
【００２６】
第３結合コイルＬ３は、対称の２つの部分を含み、２つの対称部分におけるコイルは、対称中心を通って互いに交差するように配置され、その交差点は前記第１結合コイルの中心と重ね合い、第２結合コイルＬ２は前記第３結合コイルＬ３の中心の交差点の位置からずれ、第１結合コイルの結合時に第３結合コイルで生じる正負の電流は互いに相殺され、第２結合コイルの結合時に、第３結合コイルは信号を十分に受信できる。本実施例において、第１結合コイルは円環状コイルであり、第３結合コイルの２つの対称部分はいずれも弧度を有する環状コイルである。
【実施例２】
【００２７】
第３結合コイルＬ３は、対称の２つの部分を含み、２つの対称部分におけるコイルは、対称中心を通って互いに交差するように配置され、その交差点は前記第１結合コイルの中心と重ね合い、第２結合コイルＬ２は前記第３結合コイルＬ３の中心の交差点の位置からずれ、第１結合コイルの結合時に第３結合コイルで生じる正負の電流は互いに相殺され、第２結合コイルの結合時に、第３結合コイルは信号を十分に受信できる。ここで第１結合コイルは方形環状コイルであり、第３結合コイルの２つの対称部分はいずれも方形環状コイルである。
【実施例３】
【００２８】
第３結合コイルＬ３は、第１結合コイルＬ１の投影と重なる領域Ｓ１と、前記第１結合コイルの投影と重ならない領域Ｓ２とを有し、検出及びテストすることで、第１結合コイルに対する第３結合コイルの位置を合理に設定して、第１結合コイルＬ１結合時の第３結合コイルＬ３の２つの領域の正負の磁束を互いに相殺させる。第３結合コイルＬ３は、「一」字状の中間部コイルと、前記中間部の両端に接続される端部コイルとを含み、中間部コイルは第１結合コイルと重なり合い、２つの端部コイルは前記第１結合コイルと重なり合わない。逆方向に信号を送信する時、第３結合コイルの重なる領域Ｓ１及び重ならない領域Ｓ２を通る正負の磁束が同等であるため、逆方向に信号が送信される時、第２結合コイルと第１結合コイルの結合は第３結合コイルの信号受信を干渉しない。
【００２９】
以上の実施例はただ本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するためのものではない。なお、本発明の主旨及び原則内でなされた如何なる修正、同等取替、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれる。
【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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【図７】
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