可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备制造技术

本发明专利技术公开了一个可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备，包括：电池；第一天线，配置来接收电场充电；第二天线，配置来接收磁场充电；微处理器，确定电场和磁场在第一或第二天线分别收到和发出的至少一个控制信号使充电电池通过电场或磁场；第一整流器，耦合到第一天线，产生第一直流电压；第二整流器，耦合到第二天线，生产第二直流电压；和充电电路，用来对至少一个控制信号选择第一直流电压或第二直流电压作为充电电源。本发明专利技术的植入式医疗设备，其具有可以在没有患者参与的情况下，被动地对植入物中的电池再充电的充电系统。

Implantable medical devices that can be charged with magnetic and electric fields

The invention discloses an implantable medical device, can be recharged using magnetic and electric fields comprises a battery; a first antenna configured to receive electric charge; second antenna is configured to receive a magnetic charge; microprocessor, determine the electric and magnetic fields were received in the first or second antenna and sent at least one control signal to charge the battery by the electric or magnetic field; the first rectifier coupled to the first antenna, generates a first DC voltage; second rectifier coupled to the antenna second, producing second DC voltage; and a charging circuit, a control signal for at least the first choice of DC voltage or DC voltage as the charging power supply second. An implantable medical device of the present invention has a charging system that can passively recharge a battery in an implant without the participation of the patient.

【技术实现步骤摘要】
可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备
本专利技术涉及用于可植入医疗设备的改进的电池充电系统，尤其是可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备。
技术介绍
可植入刺激装置是产生和递送身体神经和组织的电刺激以用于治疗各种生物疾病的装置，例如：用于治疗心律失常的起搏器，用于治疗心脏颤动的除颤器，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，产生协调肢体运动的肌肉刺激器，治疗慢性疼痛的脊髓刺激器，治疗运动和心理障碍的皮质和深部脑刺激器，以及治疗尿失禁，睡眠呼吸暂停，肩部松弛等的其它神经刺激器。下面将集中描述在脊髓刺激(SCS)系统内的使用。如图1所示，SCS系统通常包括可植入脉冲发生器(IPG、植入式起搏器)100，其包括由例如钛的导电材料形成的生物相容性装置外壳30。壳体30维持IPG起作用所需的电路和电池26，尽管IPG也可以通过外部RF能量而不使用电池供电。IPG100包括一个或多个电极阵列(102和104为所示的两个这样的阵列)，每个电极阵列包含若干电极106。电极106承载在柔性体108上，柔性体108还容纳耦合到每个电极的单独的电极引线112和114。在图1中，在阵列102上具有标记为E1-E8的八个电极，在阵列104上标记为E9-E16的的八个电极，但是阵列和电极的数量是应用特定的，因此可以变化。阵列102、104使用引线连接器38a和38b耦合到IPG100，引线连接器38a和38b固定在例如可包括环氧树脂的非导电头部36中。如图2所示，IPG100通常包括电子基板组件14，电子基板组件14包括印刷电路板(PCB)16以及安装到PCB16的各种电子部件20，例如微处理器，集成电路和电容器。两个线圈(一般为天线)通常存在于IPG100中；遥测线圈13，用于向/从外部控制器12发送/接收数据；以及充电线圈18，用于使用外部充电器50对IPG的电池26充电或再充电。遥测线圈13通常安装在IPG100的头部36内，如图所示，并且可以缠绕铁氧体磁心13'。诸如手持编程器或临床医生的编程器的外部控制器12用于无线地向IPG100发送数据和从IPG100接收数据。例如，外部控制器12可以向IPG100发送编程数据以指示IPG100将向患者提供的治疗。此外，外部控制器12可以用作来自IPG100的数据的接收器，诸如报告IPG状态的各种数据。外部控制器12(如IPG100)还包含PCB70，电子元件72(整体为组件76)放置在PCB70上以控制外部控制器12的操作。类似于使用计算机，移动电话或其它手持式电子设备的用户接口74，并且包括例如可触摸按钮和显示器，允许患者或临床医生操作外部控制器12。通过线圈(天线)17实现到外部控制器12和来自外部控制器12的数据通讯。外部充电器50，通常也是手持装置，用于向IPG100无线地传送电力，该电力可用于对IPG的电池26再充电。来自外部充电器50的电力传输通过线圈(天线)17'。这里为了便于解释，外部充电器50被描绘为具有与外部控制器12类似的构造，包含PCB70'、用户接口74'，电子元件72'(整体为组件76')放置在PCB70'上以控制外部充电器50的操作。但实际上，如本领域技术人员会理解的它们可根据功能性而不同。在外部设备12和50与IPG100之间的无线数据遥测和电力传输经由电感耦合，特别是磁力感应耦合。为了实现这样的功能，IPG100和外部设备12和50都具有一起作为一对的线圈。在外部控制器12的情况下，相关的线圈对包括来自控制器的线圈17和来自IPG100的线圈13。在外部充电器50的情况下，相关的线圈对包括来自充电器的线圈17'和来自IPG100的线圈18。当要将数据从外部控制器12发送到IPG100时，线圈17用交流电(AC)通电。线圈17对传输数据的这种供电可以使用频移键控(FSK)协议进行。供电线圈17产生磁场，该磁场又在IPG的线圈13中感应出电压，当提供闭环回路时，该电压产生相应的电流信号。然后可以解调该电压和/或电流信号以恢复原始数据。将数据从IPG100发送到外部控制器12基本上以相同的方式发生。当电力从外部充电器50传输到IPG100时，线圈17'再次用交流电供电。这种供电通常是恒定频率，并且可以具有比在数据传输期间使用的更大的幅度，但是所涉及的基本物理学类似。IPG100还可以通过调制充电线圈18的阻抗将数据传送回外部充电器50。该阻抗变化被反射回外部充电器50中的线圈17'，该线圈17'解调反射以恢复传输数据。这种将数据从IPG100传输到外部充电器50的装置被称为负载移位键控(LSK)，并且用于在IPG100中的电池26的充电期间传递相关数据，例如电池的容量，充电是否完成以及外部充电器是否可以停止，以及其他相关的充电变量。众所周知，数据或电力的感应传输可以经皮发生，即通过患者的组织25，使其在医疗可植入装置系统中特别有用。在数据或电力的传输期间，线圈17和13或17'和18优选地位于沿着共线轴线平行的平面中，并且线圈彼此尽可能靠近。线圈17和13之间的这种取向通常将改善它们之间的耦合，但是与理想取向的偏离仍然可以导致适当可靠的数据或电力传输。尽管患者对IPG充电的责任似乎最小，但是专利技术人认识到，一部分患者群体不具有操作充电器50所必需的技能。例如，一些患者可能是物理受损的，因此不能将充电器50放置在IPG100上的适当位置。此外，即使是在能够接受的患者中，患者也很难知道IPG100位于何处，或者在充电器50和IPG100之间怎样合适的对准。简言之，需要患者参与充电过程可能是有问题的，因此，需要引入一种可允许患者没有或很少参与的情况下对其植入物进行再充电的解决方案。
技术实现思路
本专利技术公开了一种可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备，其具有可以在没有患者参与的情况下，被动地对植入物中的电池再充电的充电系统。该充电系统可以生成与植入物内的天线和接收线圈耦合的电场和磁场(即E场和B场)，以产生对植入物的电池充电的充电电流。该充电系统可以是手持的或可以包括被配置为放置在固定位置处的设备，例如在床下、墙上或墙边等。一个可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备，包括：电池；第一天线，配置来接收电场充电；第二天线，配置来接收磁场充电；微处理器，确定电场和磁场在第一或第二天线分别收到和发出的至少一个控制信号使充电电池通过电场或磁场；第一整流器，耦合到第一天线，产生第一直流电压；第二整流器，耦合到第二天线，生产第二直流电压；和充电电路，用来对至少一个控制信号选择第一直流电压或第二直流电压作为充电电源。本专利技术具有以下优点：本专利技术的植入式医疗设备，其具有可以在没有患者参与的情况下，被动地对植入物中的电池再充电的充电系统。当患者位于由充电系统产生的磁场或电荷充电场的范围内时，植入物电池被动地链接。当植入式医疗设备在距离充电系统较近处时使用B场进行充电，而在距离较远处时使用E场充电。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1是现有可植入医疗设备及电极阵列耦合到IPG的方式。图2是可植入医疗设备、外部控制器和外部充电器之间的关系。图3是在图2的系统添加基站充电器的示意图。图4A和4B是基站分别使用E场和B场对IPG进行充电的示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备，其特征在于，所述植入式医疗设备包括：电池；第一天线，配置来接收电场充电；第二天线，配置来接收磁场充电；微处理器，确定电场和磁场在第一或第二天线分别收到和发出的至少一个控制信号使充电电池通过电场或磁场；第一整流器，耦合到第一天线，产生第一直流电压；第二整流器，耦合到第二天线，生产第二直流电压；和充电电路，用来对至少一个控制信号选择第一直流电压或第二直流电压作为充电电源。

【技术特征摘要】
1.一个可使用磁场和电场充电的植入式医疗设备，其特征在于，所述植入式医疗设备包括：电池；第一天线，配置来接收电场充电；第二天线，配置来接收磁场充电；微处理器，确定电场和磁场在第一或第二天线分别收到和发出的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钧，高庄，徐步青，
申请(专利权)人：武汉市瑞达源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42