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公開番号2025015729
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024200583,2022152151
出願日2024-11-18,2008-10-10
発明の名称医療デバイスに供給される無線エネルギーの伝送を制御する装置
出願人インプランティカ・パテント・リミテッド
代理人個人
主分類A61N 1/378 20060101AFI20250123BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】患者に移植された医療デバイス(100)にエネルギーを供給する方法および
装置において、無線エネルギーが、患者の外部に配置された外部エネルギー源(104)
から送られ、かつ患者の内部に配置され、受け取ったエネルギーを医療デバイスに直接ま
たは間接的に供給する内部エネルギー受信器(102)によって受け取られる。
【解決手段】内部エネルギー受信器によって受け取られたエネルギーと医療デバイスに
使用されるエネルギーとのエネルギー・バランスが求められ、次に、求められたエネルギ
ー・バランスに基づいて無線エネルギーの伝送が制御される。したがって、エネルギー・
バランスは、過度の温度上昇を生じさせずに医療デバイスを適切に動作させるのに十分な
正しいエネルギー必要量を正確に示す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
外部エネルギー源と、電気的に動作可能かつ移植可能な医療デバイスとの間の無線エネ
ルギーの伝送を制御する装置であって、
前記外部エネルギー源から伝送された前記無線エネルギーを受信し、受信したエネルギ
ーを、直接的または間接的に、前記電気的に動作可能かつ移植可能な医療デバイスに供給
するために、前記電気的に動作可能かつ移植可能な医療デバイスに接続されている内部エ
ネルギー受信器と、
患者内に設置され、前記エネルギーが、前記電気的に動作可能かつ移植可能な医療デバ
イスに、直接的または間接的に供給される前に、前記内部エネルギー受信器によって受信
された前記エネルギーを安定化し、および／または、蓄積するように構成されているエネ
ルギー安定化ユニットと、
前記内部エネルギー受信器によって受信されるエネルギーと、前記電気的に動作可能か
つ移植可能な医療デバイスによって消費されるエネルギー、または、移植可能なエネルギ
ー蓄積デバイスに蓄積されるエネルギーとの間のエネルギー・バランスを決定し、前記エ
ネルギー・バランスに基づいて、前記外部エネルギー源からの前記無線エネルギーの伝送
を制御するように構成される制御ユニットと
を備える装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記外部エネルギー源は、
エネルギーを無線伝送するための一次コイルを備え、
前記内部エネルギー受信器は、
無線伝送されたエネルギーを受信するための二次コイルを備える
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、
検出された前記エネルギー・バランスの変化が、前記エネルギー・バランスが向上して
いることを示す場合、伝送される前記無線エネルギーの量を低減させ、検出された前記エ
ネルギー・バランスの変化が、前記エネルギー・バランスが低下していることを示す場合
、伝送される前記無線エネルギーの量を増大させるように構成されている
請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、
決定された前記エネルギー・バランスが、受信されたエネルギーが、前記電気的に動作
可能かつ移植可能な医療デバイスによって消費される、または、前記移植可能なエネルギ
ー蓄積デバイスに蓄積されるエネルギーより大きいことを示す場合に、伝送される前記無
線エネルギーの量を低減させるように構成されている
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記エネルギー安定化ユニットは、
受信されるエネルギーを安定化するための、アキュムレータ、キャパシタ、または半導
体の少なくとも１つを備える
請求項１～４の何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、
消費されたエネルギー量、または、蓄積されたエネルギー量、あるいは、消費されたエ
ネルギー量および蓄積されたエネルギー量における検出された経時的な変化に基づいて、
前記エネルギー・バランスを決定する
請求項１～５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、
前記消費されたエネルギー量、または、前記蓄積されたエネルギー量、あるいは、前記
消費されたエネルギー量および蓄積されたエネルギー量に関する測定された電気的パラメ
ータの導関数を経時的に決定することによって、前記消費されたエネルギー量、または、
前記蓄積されたエネルギー量、あるいは、前記消費されたエネルギー量および蓄積された
エネルギー量における前記検出された経時的な変化を決定する
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記エネルギー安定化ユニットは、
少なくとも１つの定電圧回路、および少なくとも１つの定電流回路を有する
請求項１～７の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記移植可能なエネルギー蓄積デバイスは、
充電可能なバッテリ、アキュムレータ、またはキャパシタの少なくとも１つを有する
請求項１～８の何れか１項に記載の装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、患者に移植された医療デバイスに無線エネルギーを供給する方法およ
び装置に関する。特に、本発明は、患者の外部のエネルギー源から患者の内部のエネルギ
ー受信器に伝送されるエネルギーの量の制御に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
患者の体内に移植されるように構成された医療デバイスは通常、電力によって操作され
る。このような医療デバイスは、様々な身体機能を支援または刺激するように構成された
電気的刺激部材および機械刺激部材、モータ、ポンプなどを含む。このような移植された
医療デバイスには、同様に移植された電池、あるいは必要な量の電力を外科手術を繰り返
し行う必要無しに間欠的または連続的に供給することのできる外部エネルギー源から電力
を供給することができる。
【０００３】
外部エネルギー源は、患者の内部に配置され、医療デバイスに接続され、受け取ったエ
ネルギーを医療デバイスに供給する移植された内部エネルギー受信器に、無線エネルギー
を伝送することができる。このように無線エネルギーを伝送することのできるいわゆるＴ
ＥＴ（経皮エネルギー伝送Transcutaneous Energy Transfer）デバイスが公知である。そ
れによって、医療デバイスを電池などの外部エネルギー源に接続する場合に、皮膚を貫通
するリード線を使用する必要が無くなる。
【０００４】
ＴＥＴデバイスは通常、好ましくは患者の皮膚のすぐ下に移植された内部エネルギー受
信器内の二次コイルに電圧を誘導することによって任意の量の無線エネルギーを誘導的に
伝送するように構成された一次コイルを含む外部エネルギー源を備える。一次コイルが皮
膚の近くに、二次コイルに隣接してかつ二次コイルに対して整列して位置するとき、すな
わち、一次コイルの対称軸が二次コイルの対称軸に平行であるときに、最高の伝送効率が
得られる。
【０００５】
通常、移植された医療デバイスを動作させるのに必要なエネルギーの量は、デバイスの
動作特性に応じて経時的に変化する。たとえば、デバイスは、ある間隔を置いてオンとオ
フが切り替わるか、あるいはその動作を変更して適切な電気的または機械刺激などを与え
るように構成することができる。このように動作が変化すると、当然のことながら、それ
に応じて必要なエネルギーの量も変化する。
【０００６】
さらに、移植された内部エネルギー源に対する外部エネルギー源の位置は、エネルギー
源と受信器との間の距離および相対角度に著しく依存するエネルギー伝送の効率に影響を
与える要因である。たとえば一次コイルおよび二次コイルを使用する際、コイル間隔が変
化すると、それに応じて、誘導される電圧も変化する。医療デバイスの動作時には、患者
が移動すると通常、任意に外部エネルギー源と内部受信器の相対間隔が変化し、したがっ
て、伝送効率が大幅に変化する。
【０００７】
伝送効率が低くなると、医療デバイスに供給されるエネルギーの量が、デバイスを適切
に動作させるのに不十分なものになる可能性があり、したがって、デバイスの動作を一時
的に停止しなければならず、当然のことながらデバイスの目的とされる医療効果が損なわ
れる。
【０００８】
一方、外部エネルギー源と内部受信器の相対位置が、意図せずに伝送効率を高めるよう
に変化した場合、医療デバイスに供給されるエネルギーも大幅に増大する可能性がある。
この状況では、インプラントが大量の供給エネルギーを急激に「消費する」ことはできな
いために重大な問題が生じる恐れがある。使用されない過度のエネルギーは何らかの方法
で吸収しなければならず、その結果熱が発生し、これは極めて望ましくない。したがって
、外部エネルギー源から内部エネルギー受信器に過度のエネルギーが伝送された場合、イ
ンプラントの温度が上昇し、周囲の組織に損傷を与えるか、場合によっては身体機能に悪
影響をもたらす恐れがある。一般に、このような問題を回避するために体温が３度を超え
てはならないと考えられている。
【０００９】
したがって、適切な動作を確保し、かつ／あるいは温度の上昇を回避するには、移植さ
れた医療デバイスに適切な量のエネルギーを供給することが極めて望ましい。受容側イン
プラントの様々な状態に応じて伝送されるエネルギーの量を調節する様々な方法が公知で
ある。しかし、移植された医療デバイスへの無線によるエネルギーの伝送を制御する現在
利用可能な解決策は、この点に関する精度が不十分である。
【００１０】
たとえば、米国特許第５９９５８７４号は、一次コイルから伝送されるエネルギーの量
が、負荷電流や負荷電圧のような二次コイルの測定された特徴に応じて調節されるＴＥＴ
システムを開示している。伝送されるエネルギーは、一次コイルの電流および電圧、伝送
周波数、またはコイル寸法を変化させることによって調節することができる。特に、電力
伝送効率を調整するためにコイル同士の間の磁界の飽和点が変化させられる。しかし、使
用可能な磁界レベルを仮定した場合、ヒトの組織には飽和点が生じないため、この解決策
が実際にうまく働く可能性は低い。さらに、たとえばコイル同士の整列および／または間
隔の変化による損失を補償するためにエネルギー伝送量をかなり増大しなければならない
場合、公知のように、生成されるかなり大量の放射線が患者に損傷を与えるか、あるいは
患者の健康を損ねるかまたは患者にとって不快である恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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