被配置为从外部充电器接收无线电力的无线绕线圈的可植入医疗设备制造技术

公开了可植入医疗设备，其能够从磁场无线地接收电力以向IMD供电或给其电池充电，但是不使用线绕线圈来进行磁场接收。IMD可以包括壳体，该壳体容纳IMD的控制电路系统，其中壳体的至少一部分是导电的，其中响应于磁场在导电壳体部分中形成壳体电流。IMD包括在壳体内部的电力接收电路系统，并且包括第一和第二电连接部的各种示例，该第一和第二电连接部用于将壳体电流中的至少一些作为电力电流转移到电力接收电路系统，从而允许电力接收电路系统使用电力电流向IMD提供电力或者为其电池充电。用电力电流向IMD提供电力或者为其电池充电。用电力电流向IMD提供电力或者为其电池充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被配置为从外部充电器接收无线电力的无线绕线圈的可植入医疗设备


[0001]本专利技术涉及用于从外部充电器无线地接收电力的可植入医疗设备和装置。

技术介绍

[0002]可植入刺激设备是生成电刺激并将其递送到身体神经和组织以便进行各种生物疾病的疗法的设备，诸如用于治疗心律失常的起搏器、用于治疗心纤维性颤动的除颤器、用于治疗耳聋的耳蜗刺激器、用于治疗失明的视网膜刺激器、用于产生协调的肢体运动的肌肉刺激器、用于治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、用于治疗运动和心理疾病的皮质和深部脑刺激器、以及用于治疗尿失禁、睡眠呼吸暂停、肩部半脱位等的其他神经刺激器等。下面的描述将总体上集中在本专利技术在脊髓刺激(Spinal Cord Stimulation，SCS)系统(诸如美国专利6,516,227中公开的系统)中的用途。然而，本专利技术可以在任何可植入医疗设备系统(包括深度脑刺激(Deep Brain Stimulation，DBS)系统)中找到应用。
[0003]如图1A至图1B所示，SCS系统通常包括可植入脉冲发生器(Implantable Pulse Generator，IPG)10(更一般地，可植入医疗设备(Implantable Medical Device，IMD)10)，该可植入脉冲发生器包括例如由导电材料(诸如钛)形成的生物相容性设备壳体12。壳体12通常保持IMD 10起作用所必需的控制电路系统86(图3)和电池14(图1B)。IMD 10经由一个或多个电极引线18耦合到电极Ex 16，使得电极16形成电极阵列20。电极16被承载在柔性主体22上，该柔性体还容纳耦合到每个电极的各个信号线24。在所示的实施例中，在两条引线18上有八个电极(Ex)，尽管引线和电极的数量是特定于应用的并且因此可以变化。引线18耦合到IMD 10中的引线连接器26，这些引线连接器被固定在不导电的头部材料28(诸如环氧树脂)中。馈通引脚23连接到引线连接器26中的电极触点(未示出)，这些引脚穿过壳体12的顶部上的密封馈通25，在那里它们连接到IMD 10的壳体内部的刺激电路系统。控制电路系统86可以包括被配置为向电极中的所选择的电极提供刺激电流的刺激电路系统，并且可以包括例如USP6,181,969、8,606,362、8,620,436、美国专利申请公开2018/0071520和2019/0083796中公开的电路系统。导电壳体12材料也可以作为壳体电极Ec操作，从而为基于引线的电极Ex处提供的电流提供返回电流路径。
[0004]如图1B的横截面所示，IMD 10通常包括印刷电路板(printed circuit board，PCB)29以及安装到PCB 29的各种电子部件32，这些电子部件中的一些将在随后讨论。IMD 10传统上包括用于使用外部充电器对IMD的电池14充电或再充电的充电线圈30。壳体12通常由两个蛤壳状部分(clam
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shell
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like portion)12i和12o形成，当被植入时这两个蛤壳状部分被设计成分别面向患者的内部和外部。这些部分12i和12o通常沿着壳体的外围焊接(11)在一起，并且包括焊接到馈通25的凸缘。当如此形成时，壳体12包括形成在外部和内部壳体部分12o和12i中的平坦的平行主表面，以及垂直于主表面的、包括馈通25的大致平坦的顶表面12t。
[0005]图2A和图2B示出了与外部充电器通信的IMD 10，并且示出了充电器40和60的两个
不同示例。两种类型的充电器40和60用于以电磁场55(简称为“磁场”)的形式向IMD 10无线地输送电力，该电力可以用于对IMD的电池14再充电。来自外部充电器40的电力的传送通过图2A中的初级充电线圈44和通过图2B中的初级充电线圈66实现。图2A示出了这样的示例，在该示例中，充电线圈44被集成在与其他充电器电子设备相同的外壳中，而在图2B中，充电线圈66和充电器电子设备被分离到不同的外壳中，并通过线缆68连接。
[0006]在图2A中，集成充电器40包括在其上放置电子部件48的PCB 46，这些电子部件中的一些将在随后讨论。充电线圈44可以安装到PCB 46上，并且优选地安装在PCB的面向IMD 10的一侧，如图所示。包括可触摸按钮、LED(未示出)以及可能的显示器和扬声器(未示出)的用户接口允许患者或临床医生操作外部充电器40。在图2A中，用户接口被简单地示出为包括用于打开或关闭磁场55的开/关按钮42。电池50为外部充电器40提供电力，该电池50本身可以是可再充电的。充电器40通常被配置为可手持和便携式的，并且在美国专利申请公开2017/0361113中进一步描述。
[0007]在图2B中，充电器60包括在分离的外壳中的、通过线缆68连接的充电线圈组件62和电子设备模块64。充电线圈组件62包括充电线圈66，而电子设备和用户接口元件由电子设备模块64提供。电子设备外壳64可以包括PCB 70、电池72、各种控制电路系统74和用户接口元件76(诸如上面提及的那些)。充电器60(尽管通常呈两个件62和64的形式)通常也被配置为可手持和便携的，并且在上面引用的2017/0361113公布中再次进一步描述。
[0008]磁场55从充电器40或60中的一个到IMD 10的传输经由感应耦合无线地和经皮地穿过患者的组织发生。图3示出了用于实施这种功能的电路系统的细节。外部充电器中的初级充电线圈44或66通过充电电路64利用AC电流Icharge通电，以产生AC磁充电场55。提供调谐电容器45以与充电线圈44或66形成谐振LC振荡回路，该谐振LC振荡回路通常设置AC磁场55的频率。
[0009]电磁场55的磁部分在IMD 10内的次级充电线圈30中感应出电流Icoil，该电流在电力接收电路系统81处被接收。电力接收电路系统81可以包括调谐电容器80，其用于将IMD中的LC电路的谐振调谐到磁场的频率。本领域技术人员将理解，电容器45或80可以与它们相应的线圈(电感)44/66或30串联或并联放置，尽管优选的是电容器45与充电器40/60中的线圈44/66串联放置，而电容器80与IMD 10中的线圈30并联放置。电力接收电路系统81还包括用于将线圈30上的AC电压转换成DC电压Vdc的整流器82。电力接收电路系统81还可以包括其他调节电路系统(诸如充电和保护电路系统84)，以生成电压Vbat，该电压Vbat可以用于向IMD 10提供经调整的电力，并生成用于对电池14充电的电流Ibat。磁场55的频率可能是80kHz左右。
[0010]IMD 10还可以将数据通信传送回外部充电器40或60，并且这可以以不同的方式进行。如在上面引用的2017/0361113公布中所解释的那样，IMD 10可以采用反射阻抗调制来向充电器传输数据，这在本领域中有时被称为负载变化键控(Load Shift Keying，LSK)，并且涉及利用由IMD 10的控制电路系统86提供的数据位来调制充电线圈30的阻抗。IMD还可以使用与用于提供电力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种被配置为从电磁场无线地接收电力的可植入医疗设备(IMD)，包括：壳体，所述壳体容纳所述IMD的控制电路系统，其中所述壳体的至少一部分是导电的，并且其中响应于所述电磁场而在导电壳体部分中形成壳体电流；电力接收电路系统，其位于所述壳体内部；以及第一电连接部和第二电连接部，其用于将所述壳体电流中的至少一些壳体电流作为电力电流转移到所述电力接收电路系统，其中所述电力接收电路系统被配置为使用所述电力电流向所述IMD提供电力。2.根据权利要求1所述的IMD，还包括贴附到所述壳体的非导电头部。3.根据权利要求2所述的IMD，其中所述第一电连接部和所述第二电连接部中的至少一个包括所述头部中或所述头部上的天线部分，从而导致所述头部中或所述头部上的至少一个天线部分。4.根据权利要求3所述的IMD，还包括所述头部中的一个或多个引线连接器、所述头部和所述壳体之间的馈通以及多个电极馈通线，其中所述电极馈通线连接到所述引线连接器中的触点并穿过所述壳体内部的馈通。5.根据权利要求4所述的IMD，其中所述第一电连接部和所述第二电连接部中的至少一个包括穿过所述馈通的馈通线，所述馈通线连接到所述至少一个天线部分。6.根据权利要求3至5中任一项所述的IMD，其中所述至少一个天线部分由所述壳体的材料形成。7.根据权利要求3所述的IMD，其中所述壳体包括平坦表面，所述平坦表面被配置为在被植入时面向患者的外部，其中所述至少一个天线部分在所述头部中或所述头部上朝向外部平坦表面偏移。8.根据权利要求3所述的IMD，其中在所述头部中或所述头部上存在包括所述第一电连接部的第一天线部分，并且在所述头部中或所述头部上存在包括所述第二电连接部的第二天线部分。9.根据权利要求3所述的IMD，其中在所述头部中或所述头部上存在包括所述第一电连接部的单个天线部分。10.根据权利要求3所述的IMD，其中在所述头部中或所述头部上存在包括所述第一电连接部和所述第二电连接部的单个天线部分。11.根据权利要求2所述的IMD，其中所述第一连接部和所述第二连接部不形成在所述头部中或所述头部上。12.根据权利要求1所述的IMD，其中所述所述第一电连接部和所述第二电连接部中的至少一个包括连接到所述导电壳体部分的线。13.根据权利要求1所述的IMD，其中所述第一电连接部包括在第一触点处连接到所述导电壳体部分的第一线，并且其中所述第二电连接部包括在第二触点处连接到所述导电壳体部分的第二线。14.根据权利要求13所述的IMD，其中所述第一电连接部和所述第二电连接部由所述壳体的具有第一导电率的部分分离，并且其中形成所述壳体电流的所述导电壳体部分具有高于所述第一导电率的第二导电率。15.根据权利要求1至14中任一项所述的IMD，其中所述电力接收电路系统包括整流器，
所述整流器被配置为将所述电力电流转换成用于向所述IMD提供电力的DC电压。16.根据权利要求1至15中任一项所述的IMD，还包括所述壳体内的电池，其中所述电力接收电路系统被配置为使用所述电力电流向所述IMD提供电力以对所述电池充电。17.根据权利要求1所述的IMD，其中所述导电壳体部分包括施加到所述壳体的导电层。18.根据权利要求1所述的IMD，其中所述壳体包括介电材料，并且其中所述导电壳体部分包括导电窗口。19.根据权利要求18所述的IMD，其中所述介电材料包括陶瓷。20.根据权利要求18或19所述的IMD，其中所述控制电路系统还包括刺激电路系统，用于在与患者的组织接触的多个电极中的所选择的电极处形成刺激电流，其中所述导电窗口包括所述多个电极中的一个电极，并且还被配置为操作为壳体电极。21.一种被配置为从电磁场无线地接收电力的可植入医疗设备(IMD)，包括：壳体，所述壳体容纳所述IMD的控制电路系统，其中所述壳体的至少一部分是导电的，并且其中响应于所述电磁场而在导电壳体部分中形成壳体电流；电力接收电路系统，其位于所述壳体内部；非导电头部，其贴附到所述壳体上；以及第一电连接部和第二电连接部，其用于将所述壳体电流中的至少一些壳体电流作为电力电流转移到所述电力接收电路系统，其中所述第一电连接部包括所述头部中或所述头部上的第一天线部分，并且其中所述第二电连接部包括所述头部中或所述头部上的第二天线部分，其中所述电力接收电路系统被配置为使用所述电力电流向所述IMD提供电力。22.根据权利要求21所述的IMD，还包括所述头部中的一个或多个引线连接器、所述头部和所述壳体之间的馈通以及多个电极馈通线，其中所述电极馈通线连接到所述引线连接器中的触点并穿过所述壳体内部的馈通。23.根据权利要求22所述的IMD，其中所述第一电连接部包括连接到第一天线部分的穿过所述馈通的第一馈通线，其中所述第二电连接部包括连接到第二天线部分的穿过所述馈通的第二馈通线。24.根据权利要求21至23中任一项所述的IMD，其中所述第一天线部分和所述第二天线部分由所述壳体的材料形成。25.根据权利要求21至24中任一项所述的IMD，其中所述壳体包括平坦表面，所述平坦表面被配置为在被植入时面向患者的外部，其中所述第一天线部分和所述第二天线部分在所述头部中或所述头部上朝向外部平坦表面偏移。26.根据权利要求21所述的IMD，其中所述第一天线部分包括第一端和第二端，并且其中所述第二天线部分包括第一端和第二端，其中所述第一电连接部还包括连接到所述第一天线部分的第一端的第一线，其中所述第一天线部分的第二端连接到所述导电壳体部分，其中所述第二电连接部还包括连接到所述第二天线部分的第一端的第二线，其中所述第二天线部分的第二端连接到所述导电壳体部分。27.根据权利要求26所述的IMD，其中所述第一线和所述第二线穿过所述壳体中的馈通，或者其中所述第一线和所述第二线通过所述壳体中的一个或多个开口连接到所述第一天线部分的第一端和所述第二天线部分的第一端。
28.根据权利要求26或27所述的IMD，其中所述第一天线部分的第二端和所述第二天线部分的第二端连接到所述壳体的顶部，或者其中所述壳体包括平坦表面，所述平坦表面被配置为在被植入时面向患者的外部，其中所述第一天线部分的第二端和所述第二天线部分的第二端连接到所述平坦表面。29.根据权利要求21至28中任一项所述的IMD，其中所述电力接收电路系统包括整流器，所述整流器被配置为将所述电力电流转换成用于向所述IMD提供电力的DC电压。30.根据权利要求21至29中任一项所述的IMD，还包括所述壳体内的电池，其中所述电力接收电路系统被配置为使用所述电力电流向所述IMD提供电力以对所述电池充电。31.根据权利要求21至30中任一项所述的IMD，其中所述导电壳体部分包括施加到所述壳体的导电层。32.根据权利要求31所述的IMD，其中所述导电层施加在所述壳体内部。33.根据权利要求21至32中任一项所述的IMD，其中所述壳体包括材料与所述壳体的材料不同的窗口，其中所述窗口的材料的导电率小于所述壳体的材料的导电率。34.根据权利要求33所述的IMD，其中所述导电壳体部分至少部分地围绕所述窗口。35.根据权利要求33或34所述的IMD，其中所述壳体包括平坦表面，所述平坦表面被配置为在被植入时面向患者的外部，其中所述窗口形成在所述平坦表面中。36.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔伊，
申请(专利权)人：波士顿科学神经调制公司，
类型：发明
国别省市：