无线可植入电力接收器系统和方法
【专利说明】无线可植入电力接收器系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年3月14日提交的美国临时专利申请N0.61/786，069的优先权和权益。前述美国临时申请以其全部内容通过引用并入此处。
【背景技术】
[0003]在体内使用各种装置，用于多种治疗应用。例如，装置可用来递送刺激信号，记录生命体征，执行起搏或除颤操作，记录来自目标组织的动作电位活动，控制来自定时释放(time-release)胶囊或药栗单元的药物释放，或者与听觉系统交互以辅助听力。通常，皮下电池供电的可植入脉冲发生器(IPG)或其他电荷存储机制用于提供电力到装置。
[0004]然而，一旦电池或电荷存储元件不再能够保留电荷，利用电池或其他电荷存储元件的装置将不再起作用。因此，对于植入的装置，患者将需要经受随后的外科程序以获得更换的装置。此外，当该单元正在充电时，可充电IPG通常不能施加治疗。
[0005]可植入无线电力接收器不依赖于电池或其他电荷存储装置来运行，通过利用可植入无线电力接收器中包含的技术，植入装置的寿命不再受限于电池的寿命或存储电荷的能力。此外，该技术促进更小的形状因子，这使得放置该装置的外科程序更加微创，并且有助于减少瘢痕形成，这来自于与植入装置接触的身体组织的量的减少。
【发明内容】
[0006]本公开的一个实施例涉及一种无线可植入电力接收器，用于与医疗刺激或监测装置一起使用。该无线可植入电力接收器包括一个或多个无电感天线和电子电路。该一个或多个无电感天线被配置成接收辐射能量，并且该电子电路被配置成将由该一个或多个无电感天线接收的辐射能量转换成DC电源，从而提供电力到医疗刺激或监测装置。DC电源操作性地对医疗刺激或监测装置进行供电，使得该医疗刺激或监测装置不需要使用电池电力或来自另一个电源的有线电力。在一个实施例中，被配置成生成DC电源的电子电路还包括整流电路和平滑电路。该整流电路和该平滑电路可以是无源的，并且还包括一个或多个二极管。该平滑电路还可以包括一个或多个电阻器和一个或多个电容器。该电子电路可以提供高达10伏的DC电力到医疗刺激或监测装置。该无线可植入电力接收器可以被物理地集成在该医疗刺激或监测装置的外壳内。该电子电路可以递送电力到该医疗刺激或监测装置的多个传感器。
[0007]本公开的另一个实施例涉及用于医疗刺激或监测装置的无线可植入电力接收器。该接收器包括被配置成接收辐射能量的一个或多个无电感天线。该接收器还包括被配置成转换由一个或多个无电感天线接收到的辐射能量的电子电路。该辐射能量可以被转换为下面中的一个:DC电源，以提供电力到医疗刺激或监测装置；信号，以提供参数设置到医疗刺激和监测装置；波形，以提供刺激信号到组织；或其任何组合。对由该一个或多个无电感天线接收到的能量的转换可以提供主要来源的电力到医疗刺激或监测装置。该接收器可以被封装在由医疗刺激和监测装置共享的壳体中。该接收器的外径可以小于14号套管或注射器的内径。该接收器可以包括被配置成调节所接收的能量的调节电路。无电感天线中的至少一个可以包括电路之一上的导电迹线。无电感天线中的至少一个可以被制造为连接到电路之一的导线。该一个或多个无电感天线可具有范围从约100微米至约10厘米的长度。该一个或多个无电感天线可具有范围从约20微米至约3毫米的厚度。该一个或多个无电感天线接收从约300MHz至约SGHz的频率。分配到装置的参数设置可以包括频率、振幅和持续时间参数。该接收器还可以包括这样的电子电路，该电子电路将装置记录的信号发送到远程系统用于存储或处理。该远程系统可以处理由该接收器发送的信号，以产生参数信号、组织刺激信号或两者，这些信号被发送到该可植入电力接收器用于分配到该装置的元件。包括多个无线可植入电力接收器的系统可以产生大于10伏DC电力的电源，其中各个无线可植入电力接收器相对于彼此串联布置。
[0008]本公开的另一个实施例涉及一种用于与医疗装置一起使用的系统。该系统包括一个或多个医疗刺激或监测装置。该系统还包括被配置成接收辐射能量的一个或多个无电感天线。该系统还包括电子电路，该电子电路被配置成将由一个或多个无电感天线接收到的辐射能量转换为:(i)DC电源，以提供电力到一个或多个医疗刺激或监测装置；(ii)信号，以提供参数设置到一个或多个医疗刺激和监测装置；(iii)波形，以经由靠近组织植入的导体提供刺激信号到该组织；或(iv)其任何组合。该一个或多个医疗刺激或监测装置选自由下面所组成的组:(a)葡萄糖监测器:(b)用于监测、起搏或除颤的心脏装置；(c) 一个或多个用于测量生命体征的内部传感器；(d) —个或多个用于测量电活动的外部传感器，例如EEG传感器或ECG传感器；(e)测量动作电位活动的微导线；(f)定时释放胶囊或药物释放装置；(g)耳蜗引线；和(h)深部脑刺激装置。
[0009]另一个实施例涉及一种医疗装置系统。该医疗装置系统包括医疗刺激或监测装置和无线可植入电力接收器。该无线可植入电力接收器包括一个或多个无电感天线和电子电路。该一个或多个无电感天线被配置成接收辐射能量。该电子电路被配置成将由一个或多个无电感天线接收到的辐射能量转换成DC电源，以提供电力到医疗刺激或监测装置。该医疗刺激或监测装置可以不包括被配置成施加一个或多个电脉冲到与脊柱相关联的神经组织的一个或多个电极。被配置成生成DC电源的电子电路还可以包括整流电路和平滑电路。该整流电路和该平滑电路可以是无源的。该整流电路还可以包括一个或多个二极管。该平滑电路还可以包括一个或多个电阻器和一个或多个电容器。该无线可植入电力接收器可以被配置成提供高达10伏的DC电力。该无线可植入电力接收器可以被物理地集成在医疗刺激或监测装置的主体内。该无线可植入电力接收器可以通过一个或多个导线系链(tether)到医疗刺激或监测装置。该无线可植入电力接收器可以提供电力到医疗刺激或监测装置内的多个传感器。
[0010]本公开的另一个实施例涉及递送电信号以供电至医疗刺激或监测装置的方法。该方法包括将可植入无线电力接收器封装在医疗刺激或监测装置内，将该接收器和该医疗刺激或监测装置植入到组织内，接收辐射能量并将其转换成DC电源，用于分配到该医疗刺激或监测装置，并且，运行该医疗刺激或监测装置，而不接收来自除该DC电源以外来源的电力。该接收步骤可使用无电感天线来完成。可以提供电力到该医疗刺激或监测装置，而不从用于该医疗刺激或监测装置的电池接收电力，并且不从接收器的电池接收电力。该方法还可以包括使用由一个或多个无电感天线接收到的辐射能量，并使用电子电路将该辐射能量转换成用于分配至装置的参数输入，并且递送该参数输入到装置。该参数可以具有至少三个不同的可能值。该方法还可以包括从一个或多个无电感天线接收辐射能量，并使用电子电路将该辐射能量转换成适于组织仿真的电波形，并递送该波形到装置用于分配至组织，并且刺激该组织。
【附图说明】
[0011]图1示出根据示例性实施例的供电至刺激电极或记录电极的可植入电力接收器系统。
[0012]图2A示出根据示例性实施例的内部电路的例子，该内部电路用于可植入电力接收器系统，以生成DC电力。
[0013]图2B示出根据示例性实施例的内部电路的例子，该内部电路用于可植入电力接收器系统，以与装置通信。
[0014]图2C示出根据示例性实施例的内部电路的另一个例子，该内部电路用于可植入电力接收器系统，以与装置通信。
[0015]图3示出根据示例性实施例的，连接到可植入葡萄糖监测装置的可植入电力接收器系统。
[0016]图4示出根据示例性实施例的可植入电力接收系统，该可植入电力接收系统通过穿过动脉行进的导管而被放置在心脏内，用于记录生命体征。
[0017]图5示出根据示例性实施例的小EEG垫，该小EEG垫包括放置在头部表面上或植入皮肤下的可植入电力接收器系统。
[0018]图6示出根据示例性实施例的精细导线，该精细导线由可植入电力接收器系统供电以记录来自目标组织的动作电位活动。
[0019]图7示出根据示例性实施例的可植入电力接收器系统，该可植入电力接收器系统被放置在皮肤下体内位置处，用于提供能量从而激活组织，用于为植入的传感器供电，或者用于控制来自植入的定时释放胶囊的药物释放。
[0020]图8示出根据示例性实施例的可植入电力接收器系统，该可植入电力接收器系统被外部地放置在身体的组织上，并被远程供电以提供刺激信号或提供电力到其他传感单
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[0021]图9示出根据示例性实施例的可植入电力接收器系统，该可植入电力接收器系统被系链到药栗单元用于对药物的释放进行供电。
[0022]图10示出根据示例性实施例的可植入电力接收器系统，该可植入电力接收器系统被系链到耳蜗引线从而为助听装置供电而无需植入的电池。
[0023]图11示出根据示例性实施例的可植入电力接收器系统，该可植入电力接收器系统被系链到用于脑刺激的螺钉引线结构。
【具体实施方式】
[0024]在本申请中描述的系统、方法和装置涉及发送和调制能量和信号进入和通过无线电力接收器，该无线电力接收器被完全包含在可植入装置的主体内。该无线可植入电力接收器可以包括一个或多个无电感天线，用于从远程源接收无线或辐射能量。该无线可植入电力接收器还可以包括一个或多个电子电路，用于利用该无线能量并将该能量转换成电源，该电源被路由到提供治疗功能或监测的装置的其他元件。该无线可植入电力接收器(此处称为“接收器”)可以用来对医疗装置(例如，可植入医疗刺激和/或监测装置，包括神经刺激功能、起搏、识别、遥测、感测或其他身体监测功能等的装置)进行供电。
[0025]本发明的实施例包括用于提供电力的系统，该系统为这样的形状因子，其能够被完全包含在装置中，以及当适用时参数信息嵌入在一个或多个模拟波形上。这样的系统还可以被容易地放置在组织内或驻留于紧密接触目标组织的位置内。此外，这样的系统可以驻留于这样的位置，在该位置中，来自电辐射耦合的电信号由处于各种组织深度的系统充分接收。这样的系统优选是无线的，并且不使用线缆或电感耦合来对该可植入电力接收器进行供电。这样的系统可以不使用，包含，或依赖有线连接器或连接器垫片(例如，提供物理的电连接，提供接近电感耦合，等等)。
[0026]一个实施例涉及包括一个或多个无电感天线和电子电路的无线可植入电力接收器。该一个或多个无电感天线被配置成接收辐射能量。该电子电路被配置成将由一个或多个无电感天线接收到的辐射能量转换成DC电源，以提供电力到装置。该医疗装置可以不包括用于接收导线或用于从DC