电感组件的定向和放置以最小化对植入式医疗设备中的通信线圈的噪声耦合制造技术

本发明专利技术公开了相对于植入式医疗设备(IMD)中通信线圈的电感器的优选定向和放置。所述电感器可包含用于在IMD中生成电源电压的升压式转换器的一部分，所述电感器可干扰所述线圈。所述电感器可具有由围绕轴的其绕组定义的长度，所述轴可位于所述线圈的平面内或位于平行于所述线圈的平面内。所述电感器能够包括在所述线圈的区域范围内，并且被优选地定向使得其轴平行于所述线圈的最大维度。更优选地，所述电感器的末端与所述线圈等距离。如此定向和放置，所述电感器更不易干扰所述线圈，因此可改善与所述IMD的通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及例如植入式脉冲发生器等植入式医疗设备中的无线通信的改善。
技术介绍
植入式刺激设备将电刺激递送到神经和组织以用于各种生物失常的治疗，例如，用于治疗心律失常的起搏器，用于治疗心脏纤维颤动的去颤器，用于治疗耳聋的耳蜗激励器，用于治疗失明的视网膜激励器，用于产生协调肢体运动的肌肉激励器，用于治疗慢性疼痛的脊髓激励器，用于治疗运动和心理失常的皮质和深脑激励器以及用于治疗尿失禁、睡眠呼吸暂停、肩部半脱位等的其它神经激励器。下文的描述一般将集中于本专利技术在脊髓刺激(SCS)系统中的使用，例如公开于美国专利6,516,227中。然而，本专利技术可适用于任何植入式医疗设备或任何植入式医疗设备系统。典型地，SCS系统包括植入式脉冲发生器(IPG)，例如，描述于2013年9月5日提交的题为“采用内部支撑结构的植入式医疗设备的构造”的美国临时专利申请号61/874,194中。图1以俯视图和横截面图示出申请案‘194中的IPG10，所述IPG10包括生物相容设备外壳30，其容纳有所述IPG运行所必须的电路27和电池34。IPG10通过形成电极阵列12的一个或多个电极引线14耦合到电极16。电极16由柔性体18承载，所述柔性体18还容纳耦合到各个电极16的单个信号线20。信号线20还耦合到邻面触点22，其可插入固定在IPG10上的头部28中的引线连接器24中，其中所述头部可包含，例如，环氧树脂。一旦插入，则邻面触点22就连接到引线连接器24中的头部触点26，所述头部触点26又通过馈通引脚48(图2)耦合到外壳30内的电路。在所示实施例中，十六个电极16分裂在两个引线14之间，但是引线和电极的数量对于特定应用是特定的并且能够变化。在SCS应用中，电极引线14典型地植入患者脊髓内硬脊膜的左右侧。随后，邻面触点22穿过患者组织到达植入IPG外壳30的远端位置，在该点处其耦合到引线连接器24。图2示出移除外壳30后的IPG10的底侧和顶侧的透视图，从而可看到内部组件，包括电池34、通信线圈(天线)40和印刷电路板(PCB)42。如申请案‘194中所解释，这些组件固定到刚性(例如，塑料)支撑结构38并使用刚性(例如，塑料)支撑结构38进行集成。在本示例中，电池34为永久性、非无线可再充电电池。(电池34也可为可再充电电池，在这种情况下，可使用通信线圈40或另一再充电线圈无线接收经被整流以对电池34进行充电的充电场)。通信线圈40通过磁感应实现IPG10和患者外部设备(图3)之间的双向通信。通信线圈40的末端焊接到被模制入支撑结构38中的线圈引脚44以便于通信线圈40至PCB42的最后连接。PCB42集成有IPG10的运行所需的各种电路27。通信线圈40在平面40p内紧邻IPG10的底侧，而PCB42在平面42p内紧邻顶侧，如图1的横断面中所示。图3示出具有线圈108的外部控制器100，所述线圈108用于通过磁感应链路90与IPG10的通信线圈40通信。优选地，外部控制器100是手持式的和便携式的，并且包括用户界面(显示器、按钮等)以允许用户调节IPG10所提供的治疗电流(例如，以增大或减小所提供的刺激，以改变哪个电极提供刺激，等等)并回顾IPG10所报告的状态信息。在传统的SCS系统中，使用频移键控(FSK)协议沿链路90双向传输数据，其中，以中心频率(例如，fc＝125kHz)周围的不同频率无线传输连续的位串。例如，若‘0’位要被传输至IPG10，则外部控制器100(例如，微控制器)中的控制电路102向外部控制器100中的调制器/发送器电路104数字地提供该位。调制器/发送器104调谐线圈108以在例如121kHz下谐振一个比特持续时间(例如，250微秒)。通过链路90将此频率传输到IPG10中的通信线圈40，通信线圈40的解调器/接收器电路49根据其频率将其解码为数字‘0’，并且将其报告给IPG的控制电路50(例如，微控制器)以进行译码。将类似地传输‘1’位，但是以不同的频率，例如129kHz。类似地，通过IPG10中的调制器/发送器电路47和外部控制器100中的解调器/接收器电路106进行从IPG10到外部控制器100的数据传输。能够以不同方式进行外部控制器100和IPG10之间的无线通信，并且能够不同地配置外部控制器，如2013年9月6提交的美国专利申请案第61/874,863号中所解释。图4A示出美国专利申请公开案2013/0331910中所描述的IPG10的构造。尤其着重示出IPG10中的各个电源，其以粗线示出。初级电池34提供主电源电压Vbat，从其衍生出IPG10中的所有其它电源电压。因为Vbat相对较小(例如，大约3伏，但是随其在IPG10的使用寿命内被耗尽而降低)，并且因为IPG10中的特定电路要求可提供高于Vbat的电源电压，因此IPG10包括升压电路。尤其，IPG10包括第一升压式转换器52和第二升压式转换器70，其两者均包含用于将Vbat转换成不同的电源电压(即Vup和V+)的DC-DC转换器，如下文将进一步解释。第一升压式转换器52生成电源Vup，其包含用于IPG10中的大多数电路的电源，包括模拟电路62、数字电路64(包括微控制器50)以及存储器60。可调整Vup(根据调节器54、56和58)以衍生出这些电路中的每一个所专用的独立的电源电压Va、Vd和Vf。在一个示例中，Vup可近似等于3.2伏，通过低压差调整器54、56和58产生近似2.8伏的电源Va、Vd和Vf。因为模拟电路62、数字电路64和存储器64的细节描述于上文引用的申请案‘510中，此处不再对其进行详细说明。通过监测和调节块53监测Vup，其将Vup与参考电压Vref进行比较以确定Vup是否过低。若过低，则此块53通过控制信号boost1指示第一升压式转换器53运行，如下文将进一步解释。第二升压式转换器70用于生成不同的电源电压V+，称为顺从电压，以向在电极16中的一个或多个处产生治疗电流脉冲(Iout)的电流生成电路74供电。在图4A中，此电流生成电路包含一个或多个数字-模拟转换器(DAC)74，其根据数字控制信号(CNTR)提供指定量值、频率和持续时间的电流脉冲。因为指定电流脉冲能够对于给定患者在不同的时间而不同，或对于不同的患者而不同，因此V+不是固定的，而是被设定为最佳电平，其非过低而不能提供指定的电流脉冲，亦非过高而浪费电池34的电力。具体地，V+监测和调节电路76本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植入式医疗设备，包括：线圈，其包括第一平面内的最小和最大正交维度并且缠绕在第一轴周围；以及升压式转换器，其被配置成从第一电压产生第二电压，其中所述升压式转换器包括缠绕在第二平面内的第二轴周围的电感器，所述第二平面包括或平行于所述第一平面，并且其中所述第二轴平行于所述最大维度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.08 US 61/902,089;2014.10.28 US 14/525,9251.一种植入式医疗设备，包括：
线圈，其包括第一平面内的最小和最大正交维度并且缠绕在第一轴周围；
以及
升压式转换器，其被配置成从第一电压产生第二电压，其中所述升压式转
换器包括缠绕在第二平面内的第二轴周围的电感器，所述第二平面包括或平行
于所述第一平面，并且其中所述第二轴平行于所述最大维度。
2.如权力要求1所述的设备，其中，所述线圈被配置成通过磁感应向外部
设备传输数据和/或从外部设备接收数据。
3.如权力要求1所述的设备，其中，所述电感器具有沿所述第二轴的长度。
4.如权力要求1所述的设备，其中，所述电感器不具有沿所述第二轴的长
度。
5.权力要求4所述的设备，其中，所述电感器包括垂直于所述第二轴的维
度。
6.如权力要求1所述的设备，进一步包括：电池，其中所述第一电压包括
所述电池的电压。
7.如权力要求1所述的设备，进一步包括：至少一个调节器，其中，所述
至少一个调节器被配置成从所述第二电压产生用于所述植入式医疗设备中的电
路的至少一个电源电压。
8.权力要求7所述的设备，其中，所述至少一个电源电压向所述植入式医
疗设备中的一个或多个数字或模拟电路供电。
9.如权力要求1所述的设备，进一步包括：电流生成电路，其被配置成在
至少一个电极处产生治疗电流，其中所述第二电压包括用于所述电流生成电路
的电源电压。
10.如权力要求9所述的设备，其中，所述升压式转换器接收所述电流生
成电路上的电压降，并且其中所述升压式转换器被配置成根据所述电压降产生

\t用于所述电流生成电路的电源电压。
11.如权力要求1所述的设备，进一步包括：电路板，其中，所述线圈和
所述电感器位于所述电路板的同侧。
12.如权力要求1所述的设备，其中，所述线圈是矩形的。
13.如权力要求1所述的设备，其中，所述电感器处于线圈的区域范围内。
14.如权力要求13所述的设备，其中，所述电感器具有沿所述第二轴的长
度，并且其中所述第二轴与所述线圈的最大维度等距离。
15.如权力要求13所述的设备，其中，所述电感器不具有沿所述第二轴的
长度，并且其中所述电感器包括垂直于所述第二轴的维度，其中，所述维度与
所述线圈的最大维度等距离。
16.如权力要求1所述的设备，其中，所述电感器被放置在所述第一轴并
且与所述线圈的最大维度等距离。
17.如权力要求1所述的设备，其中，所述电感器包括具有缠绕在所述第

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·D·小泽，戴蒙·穆阿扎恩，罗伯特·G·拉蒙特，
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：美国;US