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JP4889127B2 - Broadband acoustic sensor for implantable medical devices - Google Patents
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JP4889127B2
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JP2008528211A
JP2009505749A (en
アーックス，ジェフリー・エイ ヴォン
チャバン，アブヒ・ヴイ
マイル，キース・アール
2005-08-26 Priority to US11/212,176 priority Critical patent/US7615012B2/en
2005-08-26 Priority to US11/212,176 priority
2006-08-25 Application filed by カーディアック ペースメイカーズ， インコーポレイテッド filed Critical カーディアック ペースメイカーズ， インコーポレイテッド
2006-08-25 Priority to PCT/US2006/033273 priority patent/WO2007025163A1/en
2009-02-12 Publication of JP2009505749A publication Critical patent/JP2009505749A/en
2012-03-07 Publication of JP4889127B2 publication Critical patent/JP4889127B2/en
本発明は、心律動を監視し、かつ制御するために、心臓ペースメーカ又は除細動器のような心機能管理装置と組み合わせて使用されるセンサに関する。 The present invention monitors the cardiac rhythm, and to control, to a sensor that is used in conjunction with cardiac function management device such as a cardiac pacemaker or defibrillator. 本発明は、特に、心音を検出するために使用されるセンサ、及びこれらの心音に基づき治療を修正する方法に関する。 The present invention is particularly sensors used to detect heart sounds, and a method of modifying a treatment based on these heart sounds.
心機能管理システムは、心臓不整脈を処置するために使用される。 Cardiac function management system is used to treat cardiac arrhythmias. ペースメーカシステムは、一般に徐脈（すなわち異常に遅い心拍数）を処置するために患者に移植される。 Pacemaker system is implanted in the patient for generally treating bradycardia (i.e. abnormally slow heart rate). ペースメーカシステムは、埋め込み型パルス発生器を含むと同時に、その埋め込み型パルス発生器と心臓の間に電気接続を形成するリードを含む。 Pacemaker system, at the same time includes an implantable pulse generator, comprising a lead to form an electrical connection between the implantable pulse generator and the heart. 埋め込み型心臓除細動器（「ＩＣＤ」）は、頻脈（すなわち異常に速い心拍数）を処置するために使用される。 Implantable cardiac defibrillator ( "ICD") are used to treat tachycardia (i.e. abnormally fast heart rate). ＩＣＤは、同様に、パルス発生器と、心臓に電気エネルギーを送るリードとを含む。 ICD similarly comprises a pulse generator and a lead for sending electrical energy to the heart. また、これらのシステムは左右の心室間の同期性を混乱させる、多くの場合、脚ブロックによって引き起こされる心不全の処置において有用である。 Also, these systems disrupt the synchrony between the left and right ventricles, often useful in the treatment of heart failure caused by bundle branch block. 例えば、（一般に両室ペーシングとも呼ばれる）心臓再同期治療（「ＣＲＴ」）は、血行力学的効率や心拍出量を増加させるために左右の心室両方の刺激を含む、心不全の新しい治療である。 For example, (also commonly referred to as biventricular pacing) cardiac resynchronization therapy ( "CRT") includes stimulation of the right and left ventricles both to increase the hemodynamic efficiency and cardiac output, is a new treatment for heart failure .
鼓動する心臓は、強度、周波数、質を特徴とし、さらに心周期に対するタイミングをも特徴とする、一連の聴覚振動（すなわち心音）を生成する。 Beating heart, intensity, frequency, characterized by quality, further characterized also timing for the cardiac cycle, generating a series of auditory vibrations (i.e. heart sounds). 一般にＳ１、Ｓ２音として知られる正常な心音の２つは、種々の心臓弁の閉鎖に関係する。 Generally two normal heart sounds, known as S1, S2 sound is related to the closure of the various heart valves. 具体的には、Ｓ１音は、僧帽と三尖弁の閉鎖によって発生し、かつそれ故に心室収縮期の開始と一般的に相関し、かつＳ２音は、肺動脈と大動脈弁の閉鎖によって発生し、かつそれ故に心室拡張期の開始と一般的に相関する。 Specifically, S1 sound is generated by the closing of the mitral and tricuspid, and therefore starts generally correlated ventricular systole, and S2 sound is generated by the closing of the pulmonary artery and the aorta valve and thus begins the general correlation ventricular diastole. これらの音は、例えば心雑音又は僧帽弁逆流のようなポンピング過程中の問題又は異常を示すこともある。 These sounds may also exhibit, for example, during pumping processes, such as heart murmur or mitral regurgitation problems or abnormalities. 心音を感知するためのセンサを含む心律動管理装置が、それ故に必要である。 Cardiac rhythm management device including a sensor for sensing heart sounds, is therefore necessary.
一実施態様によれば、本発明は、後壁によって境界とされる隔離された空洞を形成する区画を有するパルス発生器を含む埋め込み型医療装置（ＩＭＤ）である。 According to one embodiment, the present invention is an implantable medical device comprising a pulse generator having a section forming an isolated cavity are bounded by a rear wall (IMD). 区画のダイヤフラムは、空洞の上に配置され、かつ空洞を取り囲む。 Diaphragm compartment is positioned over the cavity and surrounding the cavity. 胸音(chest sound)を感知し、かつ信号を発生させるように構成される音響センサは、ダイヤフラムと後壁との間に配置される。 Acoustic sensor configured to sense the Muneon (chest sound), and generates a signal, is arranged between the diaphragm and the rear wall. パルス発生器内に配置される制御回路は、音響センサに動作可能に連結され、かつ信号を受信するように構成される。 Control circuitry disposed in the pulse generator within is operatively coupled to the acoustic sensor and configured to receive the signal.
もう一つの実施態様によれば、本発明は、パルス発生器と、区画ダイヤフラムを有する区画を決め、パルス発生器から離れて位置するセンサモジュールと、区画内に位置する、胸音を感知しかつ信号を発生させるように構成される音響センサと、音響センサに動作可能に連結されかつ信号を受信するように構成される、パルス発生器内に配置される制御回路とを含む埋め込み型医療装置（ＩＭＤ）である。 According to another embodiment, the present invention is decided and a pulse generator, a partition having a partition diaphragm, a sensor module located away from the pulse generator, located within the compartment, vital sensing Muneon an acoustic sensor configured to generate a signal, configured to receive operatively coupled to and signals to the acoustic sensor, an implantable medical device and a control circuit disposed within the pulse generator ( it is an IMD).
更にもう一つの実施態様によれば、本発明は、ヒト心臓の働きを行う心機能管理（ＣＦＭ）システムである。 According to yet another embodiment, the present invention is a cardiac function management (CFM) system for the function of the human heart. システムは、区画を有するパルス発生器を含み、区画は、後壁によって境界とされる隔離された空洞を形成している。 System includes a pulse generator having a compartment, the compartment forms an isolated cavity are bounded by the rear wall. 区画ダイヤフラムが、空洞の上に配置され、かつ空洞を取り囲む。 Partition diaphragm is placed over the cavity and surrounding the cavity. 胸音を感知しかつ第１信号を発生させるように構成される音響センサが、区画ダイヤフラムと後壁との間に配置される。 Acoustic sensor configured to generate a sensed and a first signal Muneon is disposed between the partition membrane and the rear wall. 心臓リードは、電極を有し、かつ心臓の電気的活動を感知するように構成される。 Cardiac lead has an electrode, and configured to sense the electrical activity of the heart. 制御回路は、パルス発生器内に配置され、かつ音響センサと心臓リードに動作可能に連結される。 The control circuit is disposed within the pulse generator, and operatively coupled to the acoustic sensor and the cardiac lead.
複数の実施態様が開示されているが、本発明の他の実施態様が、本発明の例となる実施態様を示し、かつ記載する以下の詳細な説明から当業者にとって明らかになるであろう。 While multiple embodiments are disclosed, other embodiments of the present invention, shows an embodiment in which the embodiment of the present invention, and will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description provided. 従って、図面及び詳細な説明は、性質が例示的とみなされるべきであり、制限的とみなされるべきでない。 Accordingly, the drawings and detailed description should nature is considered illustrative and should not be regarded as limiting.
本発明は、種々の修正や代替的形状が可能性であるが、具体的な実施形態が、図面中で例として示され、かつ以下で詳細に記載される。 The present invention is various modifications and alternative forms are possible, specific embodiments have been shown by way of example in the drawings and are described in detail below. しかしながら、本発明は、記載された特殊な実施形態に発明を限定するものでない。 However, the invention is not intended to limit the invention to specific embodiments described. 反対に、本発明は、添付の請求項によって定義されるような本発明の範囲内にある全ての修正、均等物、代替案をカバーすることが意図される。 Conversely, the present invention includes all modifications that are within the scope of the invention as defined by the appended claims, equivalents, it is intended to cover alternatives.
図１は、埋め込み型医療装置（ＩＭＤ）又は心機能管理（ＣＦＭ）システム１０の斜視図である。 Figure 1 is a perspective view of an implantable medical device (IMD) or cardiac function management (CFM) system 10. システム１０は、パルス発生器１２と、心臓リード１４とを含む。 System 10 includes a pulse generator 12, and a cardiac lead 14. リード１４は、心臓１６とパルス発生器１２との間に電気信号を搬送するように働く。 Lead 14 serves to carry the electrical signals between the heart 16 and the pulse generator 12. リード１４の近位端１８はパルス発生器１２に連結され、かつ遠位端２０は心臓１６に連結される。 The proximal end 18 of the lead 14 is connected to a pulse generator 12, and the distal end 20 is connected to the heart 16. リード１４は、リード近位端１８からリード遠位端２０に伸長するリード本体を含む。 Lead 14 includes a lead body extending from the lead proximal end 18 to the lead distal end 20.
心臓１６は、右心房２２と、右心室（ＲＶ）２４と、肺動脈２６とを含む。 Heart 16 includes a right atrium 22, a right ventricle (RV) 24, and a pulmonary artery 26. 三尖弁２８が、右心房２２と右心室２４との間に位置し、右心房２２から右心室２４への血流を制御する。 Tricuspid 28 is located between the right atrium 22 and right ventricle 24, and controls the blood flow from the right atrium 22 into the right ventricle 24. 肺動脈弁３０は、右心室２４と肺動脈２６との間に位置し、右心室２４から肺動脈２６への血流を制御する。 Pulmonary valve 30 is located between the right ventricle 24 and pulmonary artery 26, to control the blood flow from the right ventricle 24 into pulmonary artery 26. 心臓１６はまた、左心房３２と、左心室（ＬＶ）３４と、大動脈３６とを含む。 Heart 16 also includes a left atrium 32, the left ventricle (LV) 34, and the aorta 36. 僧帽弁３８が、左心房３２と左心室３４との間に位置し、左心房３２から左心室３４への血流を制御する。 Mitral valve 38 is located between the left atrium 32 and left ventricle 34, and controls the blood flow from the left atrium 32 to left ventricle 34. 大動脈弁４０が、左心室３４と大動脈３６との間に位置し、左心室３４から大動脈３６への血流を制御する。 Aortic valve 40 is located between the left ventricle 34 and aorta 36, ​​to control the blood flow from the left ventricle 34 into the aorta 36. 一実施形態において、ＣＦＭシステム１０は、複数のリード１４を含む。 In one embodiment, CFM system 10 includes a plurality of leads 14. 例えば、それは左心室３４と連絡する第１リード１４と、右心室２４と連絡する第２リードとを含んでも良い。 For example, it the first lead 14 which communicates with the left ventricle 34 may include a second lead in communication with the right ventricle 24.
心音Ｓ１は、僧帽弁３８と三尖弁２８が閉鎖する時に発生する。 Heart sound S1 is mitral 38 and tricuspid 28 occurs when closing. Ｓ１音は、心臓の「ラブ−ダブ(lub-dub)」律動の「ラブ」部分と呼ばれる。 S1 sound, the heart - is called "Love Dove (lub-dub)", "Love" part of the rhythm. 心音Ｓ２は、肺動脈弁３０と大動脈弁４０が閉鎖する時に発生し、かつ「ダブ」音と呼ばれる。 Heart sound S2 is, occurs when the pulmonary valve 30 and aortic valve 40 is closed, and is referred to as the "dub" sound. Ｓ３心音は、多くの場合心不全を含む特定の病的状態を示す心室拡張期充満音であることが知られており、かつＳ４心音は、心房収縮の結果生じる心室拡張期充満音であることが知られており、かつ通常、病的状態を同様に示す。 S3 heart sound, it is often known to be a ventricular diastolic filling sound indicating certain pathological conditions, including heart failure, and S4 heart sounds, a ventricular diastolic filling sound resulting from atrial contraction It is known and usually show similar pathological conditions. 本明細書で使用されるような、語句「心音」は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のいずれか又はそれらのいかなる成分も含む、動作中に心臓によって作られるいかなる音も指す。 As used herein, the phrase "heart" is, S1, S2, S3, also includes any or any component thereof S4, refers to any sound made by the heart during operation. 他の注目すべき心音には、僧帽弁逆流（ＭＲ）のそれを含む。 Other heart sounds should be noted, including that of mitral regurgitation (MR). 本明細書で使用されるような、語句「胸音」には、心音だけでなく、肺音や患者の胸腔内に存在し得る他のいかなる音も含む。 As used herein, the phrase "Muneon", not only the heart, including any other sounds that may be present in the thoracic cavity of lung sounds and patient. 興味の対象となる、一般的な肺音には、咳、ラ音、喘鳴を含む。 The target of interest, common lung sounds, including cough, rales, wheezing. 他の胸音には、例えばいびきや会話をも含むことがある。 Other Muneon, for example, may also include snoring and conversation.
図１に示す実施形態において、螺旋状電極４２が、ＲＶ２４の心内膜を貫通し、かつ心臓１６の心筋４４に埋め込まれる。 In the embodiment shown in FIG. 1, the helical electrode 42, through the endocardium of RV24, and embedded in the myocardium 44 of heart 16. 以上のように位置決めされる時、電極４２は、心臓１６の電気的活動を感知するか、又は左心室３４に刺激パルスを加えるために使用できる。 When positioned as above, the electrodes 42 may be used to add or sensing electrical activity of the heart 16, or the left ventricle 34 the stimulation pulse. 他の実施形態において、本発明の心臓リード１４は、心機能管理技術において公知の、心臓１６の他のいかなる部分にも移植できる。 In other embodiments, the cardiac lead 14 of the present invention, is known in cardiac function management techniques, it can be implanted in any other part of the heart 16. 例えば、それを、右心房２２、右心室２４、肺動脈２６、左心室３４、又は冠状静脈に移植することができる。 For example, it, right atrium 22, right ventricle 24, the pulmonary artery 26 can be implanted in the left ventricle 34, or the coronary vein. 一実施形態において、システム１０は、電気的活動を感知し、及び／又は心臓１６の左右両側に治療を施すために配置される複数の電極４２を含むこともある。 In one embodiment, the system 10 may also include sensing the electrical activity, and / or a plurality of electrodes 42 arranged to deliver therapy to the left and right sides of the heart 16.
図２Ａ、２Ｂは、本発明の実施形態によるパルス発生器１２の側面図を示す。 Figures 2A, 2B shows a side view of the pulse generator 12 in accordance with an embodiment of the present invention. 図２Ａに示すように、パルス発生器１２は、ヘッダ４６とハウジング４８とを含む。 As shown in FIG. 2A, the pulse generator 12 includes a header 46 and housing 48. ヘッダ４６は、リード１４に接続するためのコネクタ５０を含む。 Header 46 includes a connector 50 for connection to the lead 14. ハウジング４８は、回路５２を取り囲み、かつ外壁すなわち実質的に平坦な面５４を含む。 The housing 48 surrounds the circuit 52, and includes an outer wall i.e. substantially flat surface 54.
図２Ｂに示すように、コイン（隅石）又は区画５６が平面５４上に位置する。 As shown in Figure 2B, the coin (cornerstone) or compartment 56 is positioned on the plane 54. 区画５６は、平面５４から突き出ても良いか（その場合、区画５６の後壁は、ハウジング４８の実質的に平坦な面５４である）、又はハウジング４８内に差し込まれても良い。 Compartment 56 (in which case the rear wall of the compartment 56 are substantially planar surface 54 of the housing 48) or may protrude from the plane 54, or may be inserted in the housing 48. 区画５６は、区画のダイヤフラム５８と、（図２Ａの拡大断面図に示す）区画ダイヤフラム５８の後方に位置する空洞６０とを含む。 Compartment 56 includes a diaphragm 58 of the compartment, and a cavity 60 located behind (shown in an enlarged sectional view of FIG. 2A) partition diaphragm 58. 音響センサ６２が、区画ダイヤフラム５８と区画５６の後壁との間の空洞６０内に位置する。 Acoustic sensor 62 is located in cavity 60 between the rear wall of the compartment diaphragm 58 and the section 56. 区画５６が、ハウジングに差し込まれる実施形態において、区画ダイヤフラム５８は、ハウジング４８の囲壁の面と一般的に同一平面をなす。 Compartment 56, in the embodiment to be inserted into the housing, partition diaphragm 58 forms a plane and generally flush with the surrounding wall of the housing 48. 一実施形態において、空洞６０は、一般的に移植される身体の音響インピーダンスと音響整合する音響インピーダンスを有する流体又はゲルを含む。 In one embodiment, the cavity 60 includes a fluid or gel has an acoustic impedance of the body that are commonly transplanted and acoustic impedance of the acoustic matching. この流体又はゲルは、例えば水又は超音波ゲルのような、人体のそれと一般的に整合するインピーダンスを有する当該技術分野において一般的に公知のいかなる物質であっても良い。 The fluid or gel, such as water or ultrasound gel may be generally any known material in the art having the same impedance that generally alignment of the human body.
図２Ａ〜２Ｃに示す実施形態において、空洞６０は密閉されている。 In the embodiment shown in FIG. 2A-2C, the cavity 60 is sealed. ハウジング４８は、チタンからなり、かつ例えば約０．０１０インチの厚さを有しいる。 The housing 48 has a made of titanium, and for example, a thickness of about 0.010 inches. 区画ダイヤフラム５８も同様にチタンからなり、ハウジングの厚さより小さい厚さを有する。 Also partition diaphragm 58 likewise made of titanium, having a thickness less than the thickness of the housing. 区画ダイヤフラム５８の厚さを減少させることによって、音響エネルギーが、区画ダイヤフラム５８をより容易に振動させることが可能になる。 By reducing the thickness of the partition diaphragm 58, acoustic energy, it is possible to more easily vibrate the partition diaphragm 58. 一実施形態において、区画ダイヤフラム５８は、約０．００２インチから約０．０１０インチの間の厚さを有する。 In one embodiment, partition diaphragm 58 has a thickness between about 0.002 inches to about 0.010 inches. 一実施形態において、区画ダイヤフラム５８の共振周波数は、周波数にわたって適度に平坦な音響応答を確実にするために、興味の対象となる音響周波数よりも遙かに高い。 In one embodiment, the resonance frequency of the partition diaphragm 58, in order to ensure reasonably flat acoustic response over the frequency much higher than the acoustic frequency of interest of interest. 一実施形態において、例えば、区画ダイヤフラム５８の共振周波数は、約２００００Ｈｚよりも高い。 In one embodiment, for example, the resonance frequency of the partition diaphragm 58 is greater than about 20000 Hz.
音響センサ６２は、例えば、Ｓ２分裂、僧帽弁逆流、咳、ラ音、喘鳴のような心音や肺音を含む、広帯域胸音を感知するように構成される。 Acoustic sensor 62, for example, S2 division, mitral regurgitation, cough, rales, including heart and lung sounds such as wheezing, configured to sense a broadband Muneon. 音響センサ６２によって検出される他の胸音には、奔馬調律、いびき、患者の声を含む。 Other Muneon detected by the acoustic sensor 62 includes galloping horse rhythm, snoring, voice of the patient. 音響センサ６２は、一つ以上の貫通接続６４によって回路５２に電気接続される。 Acoustic sensor 62 is electrically connected to the circuit 52 by one or more feedthroughs 64. センサ６２は、例えば約１０から約２００００Ｈｚの広帯域音響範囲を有している。 Sensor 62, for example, from about 10 a broadband acoustic range of approximately 20000 Hz. 一実施形態において、センサ６２の範囲は、約１００から約５０００Ｈｚであり、かつ更にもう一つの実施形態において、範囲は、約１００から約３０００Ｈｚである。 In one embodiment, the range of the sensor 62 is from about 100 to about 5000 Hz, and in yet another embodiment, the range is from about 100 to about 3000 Hz.
音響センサ６２は、当該技術分野において公知の種々のマイクロホンのいずれかでよい。 Acoustic sensor 62 can be any of various known microphones in the art. 代表的なマイクロホンには、圧電マイクロホン、ピエゾ抵抗マイクロホン、容量タイプマイクロホンを含む。 Representative microphone, including a piezoelectric microphone, piezoresistive microphone, the capacitance type microphone. 圧電マイクロホンは、圧電複合材、圧電セラミックス、圧電プラスチック等を含むいかなる圧電材料からでも製造できる。 Piezoelectric microphone can be manufactured a piezoelectric composite, the piezoelectric ceramic, from any piezoelectric material including a piezoelectric plastic or the like even. センサ６２は、例えば、薄いプラスチックポリマーシートの形状を取り、かつ両側に堆積した薄い導電性ニッケル銅合金を有するポリフッ化ビニリジン（ＰＶＤＦ）のような圧電フィルムからなる。 Sensor 62, for example, made of a piezoelectric film such as polyvinylidene fluoride Binirijin (PVDF) having a thin shape of the plastic polymer sheet takes, and thin conductive nickel copper alloy deposited on each side. センサ６２は、区画ダイヤフラム５８が心音又は肺音に応答して振動する時に電気信号を発生させるひずみ計の役割を果たす。 Sensor 62 serves as strain gauge generating an electrical signal when the partition diaphragm 58 vibrates in response to heart or lung sounds.
一実施形態において、音響センサ６２は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置である。 In one embodiment, the acoustic sensor 62 is a micro-electro-mechanical systems (MEMS) device. 一つのかかる代表的な装置は、イリノイ州アイタスカのＫｎｏｗｌｅｓ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ． One such typical device, Illinois Itasca of Knowles Acoustics, Inc. （ｗｗｗ．ｋｎｏｗｌｅｓａｃｏｕｓｔｉｃｓ．ｃｏｍ）から入手可能なＳｉＳｏｎｉｃ ＭＥＭＳマイクロホンである。 Is a SiSonic MEMS microphones available from (www.knowlesacoustics.com). ＭＥＭＳマイクロホンは、標準的な半導体加工技術を使用して、シリコンチップから製作される。 MEMS microphone, using standard semiconductor processing techniques, is fabricated from a silicon chip. かかるマイクロホンは、シリコンウエハから製造されるダイヤフラムと背板を含むことができる。 Such microphones may include a diaphragm and back plate being fabricated from a silicon wafer. 一実施形態において、センサ６２の厚さは、約０．０１から約２ｍｍである。 In one embodiment, the thickness of the sensor 62 is about 0.01 to about 2 mm. もう一つの実施形態において、センサ６２の厚さは、約０．５ｍｍ未満である。 In another embodiment, the thickness of the sensor 62 is less than about 0.5 mm. 音響センサ６２は、各々約１から約２ｍｍの間の幅寸法と長さ寸法を有することができる。 Acoustic sensor 62 can be from each approximately 1 having a width dimension and a length dimension between about 2 mm.
図２Ａ、２Ｂは、空洞６０内のセンサ６２の２つの例示的な位置を示す。 Figures 2A, 2B show two exemplary positions of sensor 62 in the cavity 60. 図２Ａに示すように、センサ６２は、区画ダイヤフラム５８に連結されている。 As shown in FIG. 2A, the sensor 62 is connected to the partition diaphragm 58. この実施形態において、センサ６２のダイヤフラムは、区画ダイヤフラム５８に機械的に連結されても良い。 In this embodiment, the diaphragm of the sensor 62 may be mechanically coupled to the partition diaphragm 58. 一つの例示的な実施形態において、圧電又はピエゾ抵抗材料が、当該技術分野において公知であるような、エポキシ又は医療接着剤を使用して区画ダイヤフラム５８の内面に取り付けられる。 In one exemplary embodiment, the piezoelectric or piezoresistive material, as is known in the art, is attached to the inner surface of the partition diaphragm 58 using epoxy or medical adhesive.
図２Ｂに示すように、センサ６２は、ハウジング４８の平面５４によって形成される、区画５６の後壁上に位置している。 As shown in Figure 2B, the sensor 62 is formed by the plane 54 of the housing 48 is positioned on the rear wall of the compartment 56. この実施形態において、センサ６２は、ダイヤフラムと平面５４との間に位置するセンサ６２の一部が、センサ６２内の音響吸収を最小限に抑える空洞６０の残部と連絡することを可能にする開口部を含むことができる。 In this embodiment, the sensor 62, the opening part of the sensor 62 located between the diaphragm and the plane 54 makes it possible to communicate with the rest of the cavity 60 to minimize the acoustic absorption within the sensor 62 part can contain. 図２Ｂの実施形態において、音響センサ６２のダイヤフラムは、小さな間隔によって区画ダイヤフラム５８から分離されている。 In the embodiment of FIG. 2B, the diaphragm of the acoustic sensor 62 is separated from the compartment diaphragm 58 by a small distance. 上記のように、空洞６０内の分離空間に、適切な音響インピーダンスを有する流体を充満させる。 As described above, the separation space in the cavity 60, to fill the fluid having a suitable acoustic impedance.
一実施形態における音響センサ６２は、患者の活動レベルを感知するために、例えば、ペースメーカにより使用されるタイプの圧電結晶加速度計センサを含む加速度計である。 The acoustic sensor 62 in one embodiment, to sense the activity level of the patient, for example, an accelerometer that includes a type of piezoelectric crystal accelerometer sensors used by the pacemaker. 心音を検出する、このような加速度計の使用は、例えば米国特許出願公開第２００５／０１３７４９０号や米国特許出願公開第２００５／０１０２００１号明細書に更に詳細に記載されており、両件は、本明細書により参考として組み込まれる。 Detecting heart sounds, use of such an accelerometer is further described in detail, for example, in U.S. Patent Application Publication No. 2005/0137490 and U.S. Patent Application Publication No. 2005/0102001, both matter, the the specification are incorporated by reference. もう一つの例示的な実施形態によれば、ＩＭＤ１０は、加速度計と圧電センサの両方を含む。 According to another exemplary embodiment, IMD 10 includes both an accelerometer and a piezoelectric sensor. この実施形態において、加速度計は、概して密閉ハウジングの内側に位置し、かつ低周波数を感知する際に一般的に非常に効果的であり、他方でセンサは、ダイヤフラムの後方に位置する空洞内にあり、かつ加速度計によって検出される周波数より上の周波数を検出するために最適化される。 In this embodiment, the accelerometer is generally located inside the closed housing, and is generally very effective in sensing the low frequency, the sensor on the other hand, in a cavity located behind the diaphragm There, and is optimized to detect frequencies above the frequency to be detected by the accelerometer.
区画ダイヤフラム５８と区画５６は、円形、卵形、長方形、又は正方形を含むいかなる形状であっても良い。 Partition diaphragm 58 and the section 56 may be circular, oval, rectangular, or may be any shape, including square. 図２Ｃに示した実施形態において、区画ダイヤフラム５８と区画５６は、両方とも円形形状を有する。 In the embodiment shown in FIG. 2C, partition diaphragm 58 and the section 56, both have a circular shape. 区画４６は、区画５６に隣接した身体組織の刺激を回避するために丸溝６６を含むことができる。 Compartment 46 may include a round groove 66 in order to avoid irritation of body tissue adjacent to the compartment 56. 一実施形態において、区画５６は、平面５４から外側に延び、他方で他の実施形態において、区画５６は、平面５４内、又は後方に配置される。 In one embodiment, partition 56 extends from the plane 54 to the outside, in other embodiments on the other hand, the partition 56 is disposed within a plane 54, or to the rear.
図３Ａ〜３Ｂは、本発明のもう一つの実施形態を示す。 FIG 3A~3B shows another embodiment of the present invention. 示すように、音響センサ６２は、ヘッダ４６の外面６８の後方の空洞６０内に位置する。 As shown, the acoustic sensor 62 is positioned in the cavity 60 behind the outer surface 68 of the header 46. ヘッダ４６は、Ｔｅｃｏｔｈａｎｅ又は当該技術分野において公知であるような、他のいかなる適切な材料からなることもできる。 Header 46 may also consist of Tecothane or as known in the art, any other suitable material. 密閉貫通接続６４は、音響センサ６２を回路５２に電気接続する。 Sealed feedthroughs 64, electrically connecting the acoustic sensor 62 to the circuit 52. 図３Ａ〜３Ｂに示す音響センサ６２は、実質的に平坦な圧電、ピエゾ抵抗又は容量装置（例えばＭＥＭＳマイクロホン）であるが、代替的な実施形態において、音響センサ６２は、当該技術分野において公知であるような、圧電円筒形変換器を含むことができる。 Acoustic sensor 62 shown in FIG. 3A~3B is substantially flat piezoelectric, although a piezoresistive or capacitive device (e.g. MEMS microphone), in an alternative embodiment, the acoustic sensor 62, known in the art some such, may include a piezoelectric cylindrical transducer. この実施形態において、音響センサ６２は、上記図２Ａ〜２Ｂに関して記載したように、外面６８の後方の空洞６０内に配置されても良い。 In this embodiment, the acoustic sensor 62, as described with respect to FIG 2A-2B, may be disposed in the cavity 60 behind the outer surface 68. あるいは、センサ６２のダイヤフラムは、ヘッダ本体を形成する材料（例えばＴｅｃｏｔｈａｎｅ）によって覆われないように位置決めできる。 Alternatively, the diaphragm of the sensor 62 can be positioned so as not to be covered by a material (e.g., Tecothane) forming the header body. これらの実施形態の両方において、ヘッダ材料が、密閉されず、かつそれ故に体液によって浸透されるので、センサ６２は、直接体液に曝露される。 In both of these embodiments, the header material is not sealed, and so therefore is penetrated by body fluid, the sensor 62 is directly exposed to bodily fluids.
一実施形態において、図３Ａ〜３Ｂの音響センサ６２は、（例えば図４Ａ及び４Ｂを参照して以下に記載されるように）密閉されたチタンタブ又はハウジング内に含まれる。 In one embodiment, the acoustic sensor 62 of FIG. 3A~3B is included in (e.g., as described below with reference to FIGS. 4A and 4B) enclosed Chitantabu or housing. この代表的な実施形態において、タブ又はハウジングは、音がタブに浸透し、かつ音響センサ６２に到達することを可能にするために、比較的薄いダイヤフラムを含む。 In this exemplary embodiment, the tab or housing, the sound penetrates the tab, and in order to be able to reach the acoustic sensor 62 includes a relatively thin diaphragm.
図４Ａ〜４Ｂは、本発明の更にもう一つの実施形態を示す。 FIG 4A~4B shows yet another embodiment of the present invention. 図４Ａ〜４Ｂに示す音響センサ６２は、パルス発生器１２の外側に位置する、センサモジュールすなわちタブ７０内に位置する。 Acoustic sensor 62 shown in FIG. 4A~4B is located outside of the pulse generator 12, located in the sensor module or tab 70. 一実施形態において、図４Ａに示すように、タブ７０は、パルス発生器１２から構造上、分離されている。 In one embodiment, as shown in FIG. 4A, the tab 70 is structurally from the pulse generator 12 are separated. 図４Ｂに示すように、音響センサ６２は、導電部材７２を介して回路５２に電気接続される。 As shown in FIG. 4B, the acoustic sensor 62 is electrically connected to the circuit 52 through a conductive member 72. もう一つの実施形態において、音響センサ６２は、当該技術分野において公知の何らかの無線通信技術を使用して連結される。 In another embodiment, the acoustic sensor 62 is coupled using known some wireless communication techniques in the art. タブ７０は、チタンからなっても良く、かつ区画ダイヤフラム５８と空洞６０とを含む。 Tab 70 may be made of titanium, and includes a partition diaphragm 58 and the cavity 60. タブ７０は、Ｓ１とＳ２のような重要な心音を検出するように構成される位置で、患者の心臓の近くに移植される。 Tab 70 is at a position configured to detect significant heart sounds, such as S1 and S2, are implanted near the patient's heart. 図２Ａ、２Ｂに関して、前に記載したように、センサ６２は、タブ７０の後壁か、又は直接的にダイヤフラム５８に連結できる。 Figure 2A, with respect to 2B, as previously described, the sensor 62 may be connected to a wall or directly diaphragm 58 after the tab 70. 同様に以上に記載したように、一実施形態において、空洞６０は、身体の音響インピーダンスと一般的に整合する音響インピーダンスを有する流体又はゲルで充満される。 As described above in the same manner, in one embodiment, the cavity 60 is filled with fluid or gel has an acoustic impedance and an acoustic impedance that generally alignment of the body.
図５は、本発明の更にもう一つの実施形態を示す。 Figure 5 illustrates yet another embodiment of the present invention. この実施形態において、音響センサ６２は、例えば圧電円筒形変換器のような当該技術分野において公知であるような、円筒形変換器を含む。 In this embodiment, the acoustic sensor 62, as is known in the art such as, for example, a piezoelectric cylindrical transducer comprises a cylindrical transducer. この実施形態において、センサ６２は、以上に記載したような一般的に平坦なＭＥＭＳ変換器も含むことができる。 In this embodiment, the sensor 62 can also include generally planar MEMS transducer as described above. このＭＥＭＳ変換器は、例えば円形、卵形、長方形、又は正方形を含む種々の形状を有することができる。 The MEMS transducer can have for example circular, oval, rectangular, or a variety of shapes including square. 音響センサ６２は、遠位端２０の近くでリード１４上に位置し、かつ導電部材７２を介して回路５２に電気接続される。 Acoustic sensor 62 is located on the lead 14 near the distal end 20, and is electrically connected to the circuit 52 through a conductive member 72. 更にもう一つの実施形態において、ＩＭＤ１０は１つ以上の音響センサ６２を含む。 In yet another embodiment, IMD 10 includes one or more acoustic sensors 62. 例えば、それは、ハウジング４８内に位置する第１音響センサ６２（例えば図２Ａ参照）と、リード上に位置する第２音響センサ６２（例えば図５参照）とを含む。 For example, it includes a first acoustic sensor 62 located in the housing 48 (e.g., see FIG. 2A), and a second acoustic sensor 62 is positioned on the lead (e.g., see FIG. 5).
図６は、本発明の一実施形態による、音響センサ６２から受信した信号を処理するための回路５２の少なくとも一部を示す。 6, according to one embodiment of the present invention, showing at least a portion of a circuit 52 for processing the signals received from the acoustic sensor 62. 示したように、音響センサ６２からの信号（例えば電圧）は、例えばフィルタ及び／又は増幅器を含む、アナログ前処理回路７４によって処理される。 As shown, signals from the acoustic sensor 62 (e.g., voltage), for example, include a filter and / or amplifier, are processed by the analog preprocessing circuit 74. 次にアナログ信号は、アナログ−デジタル変換器７６によってデジタル信号に変換される。 Then the analog signal is an analog - are converted by the digital converter 76 into a digital signal. 次にデジタル信号は、分析のためにマイクロプロセッサ又はコントローラ７８に向けられる。 Then the digital signal is directed to a microprocessor or controller 78 for analysis. 信号は、コントローラ７８に連結されたメモリ８０内に記憶されても良い。 Signal may be stored in a memory 80 connected to the controller 78. 図６に更に示すように、回路５２は、リード１４から受信されるか、又はリード１４へ送られる電気信号を処理するための感知／刺激回路８２も含んでも良い。 As further shown in FIG. 6, the circuit 52 is either received from the lead 14, or sensing / stimulation circuitry for processing the electrical signals sent to the lead 14 82 may also include. 一実施形態において、回路８２は、コントローラ７８に提供される心電図（ＥＣＧ）を発生させる。 In one embodiment, circuit 82 generates an electrocardiogram (ECG), which is provided to the controller 78.
図６に示すような、かかる構成は、コントローラ７８が、音響センサ６２、及び／又はリード１４からの信号を受信し、かつ記憶することを可能にする。 As shown in FIG. 6, such a configuration, the controller 78 receives a signal from the acoustic sensor 62, and / or lead 14, and makes it possible to store. 次にコントローラ７８は、心音（例えばＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、ＭＲ、Ｓ２分裂）と肺音（例えば咳、ラ音、喘鳴）を識別し、かつこれらの信号が患者の心臓の機能に関して提供する情報に基づき、必要に応じて治療を修正するために、これらの信号を分析する。 Next, the controller 78 is provided with respect to heart sounds (e.g. S1, S2, S3, S4, MR, S2 division) and lung sounds (e.g. cough, rales, wheezing) identifies, and functions of these signals in the patient's heart based on the information, in order to modify the treatment if necessary, to analyze these signals. 一実施形態において、コントローラ７８は、信号雑音を減衰することに役立つように、心音データの幾つかのサイクル（例えば１０サイクル）を記憶し、かつ平均する。 In one embodiment, the controller 78 is to help to attenuate the signal noise, and stores the number of cycles of the heart sound data (e.g., 10 cycles), and averaged. もう一つの実施形態において、コントローラ７８は、特定の胸音を識別するために、より効率的な技術を提供できる高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のようなフーリエ変換アルゴリズムを信号に受けさせるようにプログラムされる。 In another embodiment, the controller 78, to identify a specific Muneon, are programmed to undergo a signal to Fourier transform algorithms, such as Fast Fourier Transform can be provided (FFT) for more efficient techniques that. 一実施形態において、コントローラ７８は、所定の時間間隔（例えば、１時間毎）で音響センサ６２から信号を受信するこの過程を開始する。 In one embodiment, the controller 78, a predetermined time interval (e.g., every 1 hour) to start this process of receiving a signal from the acoustic sensor 62. 他の実施形態において、コントローラ７８は、音響センサ６２からの信号を連続して受信し、かつ評価する。 In other embodiments, the controller 78 continuously receives signals from the acoustic sensor 62, and evaluates. もう一つの実施形態において、過程は、例えばコントローラ７８による心臓不整脈の検出のような、何らかの事前に指定された条件を検出して開始される。 In another embodiment, the process, such as the detection of cardiac arrhythmias by the controller 78 is initiated to detect any pre-specified criteria.
特定の周波数範囲内で、かつ心周期の指定された部分内で、特定の振幅を超過する信号の存在を識別するために、音響センサ６２からの信号を分析することを例えば含む、指定された胸音を識別するための幾つかの技術を、用いても良い。 Within a particular frequency range, and within a specified portion of the cardiac cycle, in order to identify the presence of a signal that exceeds a certain amplitude, including for example, analyzing the signals from the acoustic sensor 62, designated several techniques for identifying Muneon, may be used. 一実施形態において、指定された胸音は、信号を、「正常な」状態を表す音響テンプレートと、又はその特定の患者のために以前に記録された音と比較することによって識別される。 In one embodiment, the specified Muneon the signal is identified by comparing the acoustic template representing a "normal" state, or the previously recorded sound for that particular patient. これらの以前に記録された音は、例えば医師が許容し得る心機能を確認した後に、医師による検査の間に記憶される。 Recorded sound These previously, for example, after confirming the cardiac function physician acceptable, it is stored during the examination by a physician. 一実施形態において、ＥＣＧ情報は、指定された心音の検出を更に支援するために使用される。 In one embodiment, ECG information is used to further assist in the detection of the specified heart sounds. 例えばＥＣＧ情報は、指定された音が起こる可能性が高い、心周期内の位置に関する当業者の知識に基づき、音響データの特定部分に「窓を付ける」ために使用できる。 For example ECG information is likely to given sound occurs, based on the knowledge of the skilled artisan on the position within the cardiac cycle can be used to "add a window" a specific part of the acoustic data. 指定された心音を識別し、かつ音響データを心周期内の特定の位置に相関させる代表的な技術は、同一出願人による米国特許出願公開第２００４／０１０６９６１号明細書に開示され、それは、本明細書により参考として組み込まれる。 Identifying the designated heart sounds, and typical technique to correlate sound data to a specific location within the cardiac cycle, are disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2004/0106961 by the same applicant, it is present the specification are incorporated by reference.
一実施形態において、回路５２は、ログブック(logbook)の特徴を更に含む。 In one embodiment, circuit 52 further includes a feature logbook (logbook). この実施形態において、例えば、コントローラ７８は、定期的にメモリ８０の指定された領域に、所定の期間のデータを記憶するために作動するか、又は異常な状態を検出した場合のみ、指定された期間のデータを記憶するために作動する。 In this embodiment, for example, the controller 78, the specified area of ​​the regular memory 80, or operates to store the data of a predetermined period, or abnormal state when it detects only the specified It operates to store the duration of the data. 次にこの特徴によって、追加の分析のために、利用者が、後になって記憶データにアクセスすることができる。 Next This feature for additional analysis, a user can later become by accessing the stored data.
一実施形態において、システムは、例えば無線ＲＦ通信リンクによって回路５２に動作可能に連結される外部装置８４を更に含む。 In one embodiment, the system further includes an external device 84 that is operatively connected to the circuit 52, for example by wireless RF communications link. 外部装置８４は、例えば、埋め込み型医療装置１０による使用に適した外部プログラマであっても良い。 External device 84, for example, may be an external programmer suitable for use with the implantable medical device 10. この外部装置８４は、次に遠隔システム８６に連結される。 The external device 84 is then connected to a remote system 86. 外部装置８４と遠隔システム８６は、例えば、電話回線、電気又は光ケーブル、ＲＦインタフェース、衛星リンク、ローカルエリアネットワーク又は広域ネットワークによって連結される。 External device 84 and the remote system 86, for example, telephone lines, electrical or optical cable, RF interface, a satellite link, is connected by a local area network or wide area network. 遠隔システム８６は、遠隔地に位置する利用者（例えば医師）が心音に関するデータを得ること、及びかかるデータに基づき患者の診断を行うか、又は支援することを可能にする。 The remote system 86, that the user is remotely located (e.g., a physician) to obtain data relating to heart sound, and either to diagnose the patient based on such data, or to allow the assist. 一実施形態において、遠隔システム８６は、本明細書により全体が参考として組み込まれる、米国特許出願公開第２００４／０１２２４８４号明細書に開示されたような、高度な患者管理システムを含む。 In one embodiment, the remote system 86, the entire hereby is incorporated by reference, as disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2004/0122484, including advanced patient management system.
種々の修正及び追加が、本発明の範囲を逸脱することなく、論じられた代表的な実施形態になされる。 Various modifications and additions, without departing from the scope of the present invention, be made to the exemplary embodiments discussed. 従って、本発明の範囲は、請求項の範囲内にある、あらゆるかかる代替案、修正、応用例を、あらゆるその均等物と共に包含することが意図される。 Accordingly, the scope of the present invention are within the scope of the claims, any such alternatives, modifications, and applications, to include with any equivalents thereof are intended.
本発明による心律動管理装置の斜視図を示す。 It shows a perspective view of a cardiac rhythm management device according to the present invention. 本発明の一実施形態による音響センサを有する心律動管理装置の種々の図を示す。 It shows various views of cardiac rhythm management device having an acoustic sensor according to an embodiment of the present invention. 本発明のもう一つの実施形態による音響センサを有する心律動管理装置の種々の図を示す。 It shows various views of cardiac rhythm management device having an acoustic sensor according to another embodiment of the present invention. 本発明の更にもう一つの実施形態による音響センサを有する心律動管理装置の種々の図を示す。 Shows yet various views of cardiac rhythm management device having an acoustic sensor according to another embodiment of the present invention. 本発明のもう一つの実施形態による音響センサを有する心律動管理装置の斜視図を示す。 It shows a perspective view of a cardiac rhythm management device having an acoustic sensor according to another embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による音響センサからの信号を受信及び処理する回路図を示す。 It shows a circuit diagram for receiving and processing signals from the acoustic sensor according to an embodiment of the present invention.
ハウジングおよび区画を有するパルス発生器であって、該区画は、該ハウジングの壁の外面に配置され、そして後壁によって境界とされる隔離された密閉された空洞を形成している、パルス発生器と 、 A pulse generator having a housing and a compartment, the compartment is disposed on the outer surface of the wall of the housing, and forms an isolated sealed cavity are bounded by a rear wall, a pulse generator and,
内面を有する隔離された空洞の上に配置され、かつ空洞を取り囲む、約２０ｋＨｚよりも高い共振周波数を有する区画ダイヤフラムと、 Is disposed on the isolated cavity having an inner surface and surrounding the cavity, a partition diaphragm having a higher resonant frequency than about 20 kHz,
区画ダイヤフラムの内面に配置される、 約１０Ｈｚ〜約２０ｋＨｚの周波数を有する胸音を感知し、かつ信号を発生させるように構成される、センサダイヤフラムを有する音響センサと、 Is disposed on the inner surface of the partition diaphragm senses Muneon having a frequency of about 10Hz~ about 20 kHz, and arranged to generate a signal, and an acoustic sensor having a sensor diaphragm,
ハウジング内に配置され、音響センサに動作可能に連結され、かつ信号を受信するように構成される、パルス発生器内に配置される制御回路とを含む埋め込み型医療装置（ＩＭＤ）。 Disposed within the housing, it is operatively coupled to the acoustic sensor, and the signal is configured to receive the implantable medical device and a control circuit disposed within the pulse generator (IMD).
音響センサの音響範囲は約１００から約５０００Ｈｚである請求項１に記載のＩＭＤ。 IMD of claim 1 sound range of the acoustic sensor is from about 100 to about 5000 Hz.
制御回路に動作可能に連結された加速度計を更に含む請求項２に記載のＩＭＤ。 IMD of claim 2 comprising a operably linked accelerometer control circuit further.
音響センサは、音響センサによって検出された信号を増幅するための増幅器を含む請求項２に記載のＩＭＤ。 Acoustic sensor, IMD of claim 2, further comprising an amplifier for amplifying the signal detected by the acoustic sensor.
音響センサは、ピエゾ抵抗センサ又は容量センサである請求項１に記載のＩＭＤ。 Acoustic sensor, IMD of claim 1 is a piezoresistive sensor or a capacitive sensor.
音響センサは、ＭＥＭＳマイクロホンである請求項１に記載のＩＭＤ。 Acoustic sensor, IMD of claim 1 wherein the MEMS microphone.
音響センサのセンサダイヤフラムは、圧電材料から作られる請求項１に記載のＩＭＤ。 Sensor diaphragm of the acoustic sensor, IMD of claim 1 made of a piezoelectric material.
圧電材料は、圧電セラミック材料を含む請求項７に記載のＩＭＤ。 Piezoelectric material, IMD of claim 7 including a piezoelectric ceramic material.
前記センサは、区画ダイヤフラムと後壁との間に配置され、センサダイヤフラムと空洞の内面との間に空間が維持され、該空間は、媒体で充満され、該媒体は、ＩＭＤが移植される身体位置の音響インピーダンスと一般的に整合する音響インピーダンスを有する請求項１に記載のＩＭＤ。 Said sensor is disposed between the partition membrane and the rear wall, the body is maintained space between the inner surface of the sensor diaphragm and the cavity, the space is filled with the medium, the medium is, the IMD is implanted IMD of claim 1 having an acoustic impedance and an acoustic impedance that generally aligned position.
前記媒体は、ＩＭＤが移植される身体位置の第２の音響インピーダンスと一般的に整合する音響インピーダンスを有するゲルである請求項９に記載のＩＭＤ。 The medium, IMD of claim 9 gel der Ru having an acoustic impedance of the second acoustic impedance and generally aligned body position IMD is implanted.
パルス発生器は、ハウジングとヘッダとを含み、区画は、ハウジング外壁から外側に延び、かつ後壁は、ハウジング外壁によって形成される請求項１に記載のＩＭＤ。 Pulse generator, see contains a housing and a header, the partitions, extending outwardly from the housing outer wall, and rear wall is IMD of claim 1 which is formed by the housing outer wall.
パルス発生器は、ハウジングとヘッダとを含み、音響センサと、コントローラとの間の電気接続は、密閉貫通接続を含む請求項１に記載のＩＭＤ。 The pulse generator comprises a housing and a header, an electrical connection between the acoustic sensor, a controller, IMD of claim 1, including a sealed through-connection.
区画ダイヤフラムが、パルス発生器のハウジングの反対側の、区画の面に位置する、請求項１に記載のＩＭＤ。 Partition diaphragm, the opposite side of the housing of the pulse generator, located on the surface of the partition, according to claim 1 IMD.
区画ダイヤフラムが、該区画ダイヤフラムが配置されるハウジングの壁より小さい厚さを有する請求項１に記載のＩＭＤ。 Partition diaphragm, IMD of claim 1 having a wall thickness of less than housing該区Ga diaphragm is arranged.
区画ダイヤフラムは、約０．００２インチから約０．０１０インチの間の厚さを有する請求項１４に記載のＩＭＤ。 Partition diaphragm, IMD of claim 14 having a thickness between about 0.002 inches to about 0.010 inches.
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