植入式设备的无线能量控制的提高的效率制造技术

在通过电感耦合对植入式设备充电期间，可在所述植入式设备内产生热量，因此可能期望控制充电以减少或避免不期望的组织加热的风险

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】植入式设备的无线能量控制的提高的效率
[0001]版权声明
[0002]本专利文件的公开的一部分包含受版权保护的材料
。
版权所有者不反对以专利文件或专利公开出现在美国专利与商标局专利文档或记录中的形式复制所述专利文件或专利公开，但另外保留任何所有版权权利
。


[0003]本公开涉及控制从能量传输设备到无线植入式设备的无线能量传送的改进方法
。
本公开还涉及无线植入式设备的改进的能量控制器
。
特别地，本公开涉及用于向人类或动物组织提供电刺激的具有沿基板定位的电极阵列的无线植入式刺激器的改进的能量控制器
。

技术介绍

[0004]植入式设备可用于监测状况
。
另外或替代地，植入式设备可出于治疗或美容原因递送治疗
。
在许多长期或慢性使用中，植入式设备现在包括
(
例如，具有一个或多个电容器或电池的
)
可再充电能量源以维持或甚至延长操作寿命
。
一般来讲，还期望优化再充电之间的时间，以便设备可在治疗期间正确操作
。
对于被配置和布置来提供电刺激作为治疗的植入式刺激器，优化可能更重要以增加正确治疗的机会
。
[0005]在许多情况下，充电设备是外部的，从而提供经皮充电
。
在一些示例中，充电可通过充电设备中的初级线圈与植入式设备中的次级线圈之间的电感耦合来执行
。
当向初级线圈施加电流并且初级线圈与次级线圈对齐时，次级线圈中感应出电流以进行充电
。
在充电期间，植入式设备内可能产生热量，因此要控制充电以减少或避免不期望的组织加热的风险
。
例如，可控制充电能量和
/
或持续时间和
/
或间隔
。
[0006]最近，出现了带有充电线圈的植入式设备，所述充电线圈用于给植入式设备充电，并且还用于在一个或两个方向上进行通信
。
因此，与植入式设备的充电相关的参数可直接提供给充电设备，从而允许更准确地减少和
/
或避免不期望的加热
。
[0007]虽然这允许更复杂的充电控制，但还需要改进特别是对于没有电池的植入式设备的充电控制，以实现小型化且安全设计
。

技术实现思路

[0008]应当理解，下面的概述和详述都是示例性和解释性的，并且旨在提供要求保护的本专利技术的进一步解释
。
下面的概要或描述均不旨在将本专利技术的范围限定或限制于概要或描述中提到的特定特征
。
相反，本专利技术的范围由所附权利要求限定
。
[0009]在某些实施方案中，所公开的实施方案可包括本文所述的特征中的一个或多个特征
。
[0010]虽然无线能量控制的方法是针对植入式设备描述的，但本公开也可在不需要任何潜在的外科手术步骤的情况下实施
。
[0011]提供了一种控制从能量传输设备到无线植入式设备的无线能量传送的方法，所述植入式设备包括：一个或多个能量接收器，所述一个或多个能量接收器被配置和布置来无线地接收以第一功率水平发射的多个连续能量脉冲；能量存储器，所述能量存储器被配置和布置来存储所述一个或多个能量接收器所接收的能量的至少一部分；以及能量监测器，所述能量监测器被配置和布置来监测所述能量存储器的状态水平，其中所述状态水平显著地受到所述植入式设备所接收的能量和
/
或所述植入式设备所使用的能量的影响；所述能量传输设备包括：一个或多个能量发射器，所述一个或多个能量发射器被配置和布置来以所述第一功率水平无线地发射多个能量脉冲；以及一个或多个信号接收器，所述一个或多个信号接收器被配置来检测来自所述植入式设备的充足能量信号；所述方法包括：所述能量传输设备开始以第一功率水平进行能量脉冲传输；所述能量传输设备和所述植入式设备在所述一个或多个能量发射器与所述一个或多个能量接收器之间创建能量传输通道；当所述能量存储器的状态水平超过第一最大值时，所述植入式设备发射第一充足能量信号；所述能量传输设备在接收到所述第一充足能量信号后立即暂停所述能量脉冲传输；并且随后在没有接收到另外的充足能量信号时恢复所述第一功率水平下的能量脉冲传输
。
[0012]这通过使用相对简单的状态信号主要在需要时发射能量来降低植入式设备的温度变得不期望的高的风险
。
[0013]特别地，补救动作由来自植入式设备的类似
(
有时相同
)
的信号触发
。
这种反馈信号的生成可仅利用更简单的电子器件，从而进一步降低所述植入式设备所需的复杂性
。
可使用固定功率发射器，从而降低所述外部传输设备的复杂性
。
所述外部功率发射器所执行的补救动作是相似的，有时是相同的
——
尽快暂停所述能量脉冲的传输
。
[0014]另外，能量传送控制可用有限的握手协议或者甚至不用握手协议来执行
。
尤其是对于医疗植入物，有利的是所述植入式设备高度独立于外部设备来进行正确操作
。
而且，很少或没有握手可减少通信开销，从而进一步提高所述外部传输设备的响应速度
。
[0015]任选地，所述方法包括所述能量传输设备在接收到所述第一或另外的充足能量信号之后，在两毫秒或更短时间内
、
在一毫秒或更短时间内
、
在
100
微秒或更短时间内或者在十微秒或更短时间内暂停能量脉冲传输
。
[0016]虽然还可实现另外的特征和功能，但能量传送的相对简单的控制允许相对快速地作出决策
。
可能有利的是将停止时间预定和
/
或控制到尽可能短，因为这降低所述植入式设备接收过多能量的风险
。
[0017]另外或替代地，所述能量存储器被配置和布置来提供充足能量来操作所述植入式设备，其中能量脉冲传输的暂停的持续时间是
1000
毫秒
(ms)
或更短时间
、500
毫秒或更短时间
、200
毫秒或更短时间
、100
毫秒或更短时间
、50
毫秒或更短时间
、20
毫秒或更短时间
、
或者
10
毫秒或更短时间
。
[0018]最小化植入式设备在不接收外部能量的情况下可操作的时间可降低植入式设备的复杂性
(
并且从而降低成本
)
，可减少存储的能量的量
(
并且从而降低过热的风险
)
，并且可进一步减少存储能量时的“充电时间”(
并且因此还降低“充电”期间过热的风险
)。
[0019]任选地，所述方法还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种控制从能量传输设备
(1000)
到无线植入式设备
(100)
的无线能量传送的方法，所述植入式设备
(100)
包括：一个或多个能量接收器
(550)
，所述一个或多个能量接收器被配置和布置来无线地接收以第一功率水平
(1551)
发射的多个连续能量脉冲
(1550)
；能量存储器
(510)
，所述能量存储器被配置和布置来存储所述一个或多个能量接收器
(550)
所接收的能量的至少一部分；以及能量监测器
(530)
，所述能量监测器被配置和布置来监测所述能量存储器
(510)
的状态水平，其中所述状态水平显著受到所述植入式设备
(100)
所接收的能量和
/
或所述植入式设备
(100)
所使用的能量的影响；所述能量传输设备
(1000)
包括：一个或多个能量发射器
(1550)
，所述一个或多个能量发射器被配置和布置来以所述第一功率水平
(1551)
无线地发射多个能量脉冲
(1550)
；以及一个或多个信号接收器
(1520)
，所述一个或多个信号接收器被配置来检测来自所述植入式设备
(100)
的充足能量信号
(566、2566)
；所述方法包括：所述能量传输设备
(1000)
以所述第一功率水平
(1551)
开始能量脉冲传输
(1550)
；所述能量传输设备
(1000)
和所述植入式设备
(100)
在所述一个或多个能量发射器
(1550)
与所述一个或多个能量接收器
(550)
之间创建能量传输通道；当所述能量存储器
(510)
的状态水平超过第一最大值
(511)
时，所述植入式设备
(100)
发射第一充足能量信号
(566、2566)
；所述能量传输设备
(1000)
在接收到所述第一充足能量信号
(566、2566)
之后立即暂停能量脉冲传输
(1550)
；以及随后在没有接收到另外的充足能量信号
(566、2566)
时恢复所述第一功率水平
(1551)
下的能量脉冲传输
(1550)。2.
根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：所述能量传输设备
(1000)
在接收到所述第一或另外的充足能量信号
(566、2566)
之后在两毫秒或更短时间内
、
在一毫秒或更短时间内
、
或者在
100
微秒或更短时间内或者在十微秒或更短时间内暂停能量脉冲传输
(1550)。3.
根据权利要求1所述的方法，其中所述能量存储器
(510)
被配置和布置来提供充足能量来操作所述植入式设备
(100)
，其中所述能量脉冲传输的暂停的持续时间是
1000
毫秒或更短时间
、500
毫秒或更短时间
、200
毫秒或更短时间
、100
毫秒或更短时间
、50
毫秒或更短时间
、20
毫秒或更短时间或者
10
毫秒或更短时间
。4.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法还包括：将所述能量传输设备
(1000)
预定和
/
或控制为发射具有第一持续时间的能量脉冲
(1550)
；所述能量传输设备
(1000)
开始传输
(1550)
具有所述第一持续时间的第一脉冲
(1550)
；所述能量传输设备
(1000)
接收所述第一或另外的充足能量信号
(566、2566)
；以及所述能量传输设备
(1000)
暂停能量脉冲传输
(1550)
，由此所述第一脉冲被截短，使得所述第一脉冲具有小于所述第一持续时间的截短持续时间
。
5.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括：所述植入式设备
(100)
通过修改所述能量传输通道的一个或多个参数来发射所述第一和
/
或另外的充足能量信号
(566、2566)
，由此所述一个或多个参数的所述修改能够由所述能量传输设备
(1000)
检测到
。6.
根据权利要求5所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
修改所述能量传输通道的调谐以作为负载移位键控
(LSK)
来发射
。7.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述能量传输设备
(1000)
：监测与一个或多个发射的能量脉冲
(1550)
相关联的一个或多个历史参数；在接收到所述第一和
/
或另外的充足能量信号
(566、2566)
之前监测所述一个或多个历史参数；生成包括一个或多个历史参数的监测数据集；生成包括多个监测数据集的历史数据库；从所述历史数据库导出在接收到充足能量信号
(566、2566)
之前要发射的能量的预期量；将后续监测数据集与所述要发射的能量的预期量进行比较；并且识别所述要发射的能量的预期量与所述后续监测数据集之间的显著差异
。8.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
：当所述能量存储器
(510)
状态水平超过第二最大值
(512)
时提供所述能量传输通道的一定程度的去谐
。9.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
还包括一个或多个电压调节器
(570)
，所述一个或多个电压调节器控制存储在所述能量存储器
(510)
中的能量的至少一部分，所述方法还包括：当所述能量存储器
(510)
状态水平超过第三最大值
(512)
时，所述植入式设备
(100)
降低所述电压调节器的输出电压
。10.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
还包括一个或多个分流器
(575)
，所述一个或多个分流器用于减少存储在所述能量存储器
(510)
中的能量的至少一部分，所述方法还包括：当所述能量存储器
(510)
状态水平超过第三最大值
(512)
时，所述植入式设备
(100)
操作所述一个或多个分流器
。11.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述能量存储器
(510)
包括以下中的至少一者：一个或多个电容器
、
一个或多个超级电容器或其任意组合
。12.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述能量存储器
(510)
不包括电池
。13.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
还包括：另一能量存储器，所述另一能量存储器被配置和布置来在减少所述能量接收器
(550)
所接收的能量的时段期间向一个或多个部件提供大量能量
。14.
根据权利要求
13
所述的方法，其中所述另一能量存储器包括以下中的至少一者：一个或多个电容器
、
一个或多个超级电容器
、
一个或多个可再充电电池
、
一个或多个一次性电池或其任意组合
。15.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
被配置和布置来：
发射以两个或更多个调制频率为中心的充足能量信号
(2566)
；并且选择所述第一和
/
或另外的充足能量信号
(2566)
的中心调制频率
。16.
根据权利要求
15
所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
被配置和布置来发射以两个调制频率为中心的充足能量信号
(2566)。17.
根据权利要求
16
所述的方法，其中所述植入式设备
(100)
被配置和布置来发射以大约
212kHz
和大约
424kHz
为中心的充足能量信号
(2566)。18.
根据权利要求
15
至
17
中任一项所述的方法，其中包括在所述能量传输设备
(1000)
中的所述一个或多个信号接收器
(1520)
被配置来检测所述第一和
/
或另外的充足能量信号
(2566)
的两个或更多个中心调制频率
。19.
根据权利要求
18
所述的方法，其中所述能量传输设备
(1000)
被配置和布置来基于所述第一和
/
或另外的充足能量信号
(2566)
的一个或多个中心调制频率来修改所述能量脉冲传输
(1550)
的一个或多个参数
。20.
根据权利要求
19
所述的方法，其中所述一个或多个参数包括以下中的至少一者：一个或多个能量传输脉冲
(1550)
的持续时间
、
两个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁特格尔，
申请(专利权)人：萨尔维亚生物电子有限公司，
类型：发明
国别省市：