具有无线能量传递和外部对准特征的植入装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月18日提交的标题为“implanteddevicewithwirelessenergytransferandexternalalignmentfeature(具有无线能量传递和外部对准特征的植入装置)”的美国临时专利申请号62/052,163的提交日的权益，所述申请的公开内容通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及一种具有无线能量传递的植入装置。

背景技术：

经常有必要提供一种植入医疗装置来辅助人类或非人类动物的器官或作为器官的替代品。这样的植入装置的示例包括植入患者体内以接管心脏的部分或全部泵血功能的心室辅助装置(vad)以及其他心脏辅助装置和人工心脏泵。虽然所述装置植入患者体内，但可以从植入电源或外部电源为这样的装置供应能量。由于约束条件，诸如大小和重量，植入电源通常具有有限的功率容量。因此，内部电源可能需要连续地或以频繁的间隔扩增或再充电。用于向植入装置供应间歇或连续功率的常规方式是使用一对感应线圈。次级线圈或接收线圈植入身体内。初级线圈或充电线圈可以在外部与接收线圈对准以便经皮传递能量(tet)。

tet涉及到在没有直接电连接的情况下跨皮肤传递功率。因为透过皮肤传输电功率，所以所传输的功率量可能受到限制以避免损坏皮肤。初级线圈与次级线圈之间高效的功率传递需要其间正确的取向和对准，这可能难以获得，因为次级线圈植入在皮肤之下。下述实施例可以减轻这些缺点中的一个或多个缺点。

技术实现要素：

本发明的实施例包括植入式装置，所述植入式装置包括壳体和布置在所述壳体内的能量接收元件。所述能量接收元件被配置成电连接至耗能装置。所述植入式装置被配置成用于安装在动物的体内。所述壳体包括特征，所述特征被配置成穿过所述动物的皮肤可接近并且接纳外部充电器的对应的配对构件，所述外部充电器包括能量发射元件。所述能量接收元件被配置成当所述外部充电器与所述壳体配对时从所述能量发射元件无线地接收能量。

根据本发明的一方面，一种无线能量传递系统包括植入式装置和外部充电器。所述植入式装置被配置成用于至少部分地安装在动物的体内。所述植入式装置包括第一壳体和布置在所述第一壳体内的能量接收元件。所述能量接收元件被配置成电连接至耗能装置。所述第一壳体包括被配置成穿过所述动物的皮肤可接近的特征。所述外部充电器包括第二壳体和布置在所述第二壳体内的能量发射元件。所述能量发射元件被配置成电连接至能量源。所述第二壳体包括被配置成与所述第一壳体的所述特征配对的配对构件。当所述第一壳体和所述第二壳体彼此配对时，所述能量发射元件对准以将能量无线地传输至所述能量接收元件。

附图说明

现在将参照附图讨论本发明的各个实施例。应领会，这些附图只是描绘了本发明的一些实施例，并且因此不应当被认为限制本发明的范围。

图1是根据本公开实施例的无线能量传递系统的示意图，所述无线能量传递系统具有外部对准特征；

图2是根据本公开另一个实施例的无线能量传递系统的示意图，所述无线能量传递系统具有外部对准特征；

图3a是根据本公开实施例的无线能量传递系统的透视图，所述无线能量传递系统具有用于将外部充电器固定到植入式装置上的粘合剂层；以及

图3b是图3a的系统的横截面视图。

具体实施方式

以下讨论内容详细描述了本发明的各个方面和实施例。本讨论内容不应被解释为将本发明限制于那些具体方面或实施例。而是，本领域的技术人员将认识到也处于本发明的范围内的许多其他方面和实施例。

在描述本发明的在附图中展示的实施例时，为了清晰性的目的，将使用特定术语。为了解释目的，在此关于植入装置来概述本发明。然而，本发明不旨在局限于所选择的特定术语。

现在参照图1，示意性地展示了无线能量传递系统100。系统100包括植入皮肤120之下的植入式装置110和外部充电器130。植入式装置110包括布置在壳体140内的能量接收元件115，并且外部充电器130包括位于壳体150内的能量发射元件135。在所展示的实施例中，引线160从植入式装置210延伸到植入动物体内的耗能装置165以便向功耗装置供应能量。在另一个实施例中，耗能装置165也可以布置在植入式装置的壳体140内。

植入式装置110植入在皮肤120之下，使得壳体140的至少一部分170穿过皮肤中的开口125跨皮肤突出。虽然在所展示实施例中，部分170跨皮肤120突出，但在其他实施例中，所述壳体的所述部分可以与皮肤总体上齐平并且是外部充电器可接近的。突出部分170包括具有预定几何形状的特征180。同样，壳体150具有配对构件190。配对构件190具有与特征180互补的几何形状，使得当彼此推挤时，所述配对构件与突出部分160的特征配对。在示例性构型下，特征180采取凹陷的形式，并且配对构件190对应地成形为补足所述凹陷。因此，特征180帮助外部充电器130的壳体250与植入式装置110的壳体140机械对准。

现在参照图2，展示了根据本公开另一个实施例的无线能量传递系统200。系统200包括植入皮肤120之下的植入式装置210和外部充电器230。植入式装置210包括具有特征280的壳体240。外部充电器230包括具有配对构件290的壳体250。如图2中所展示的，植入式装置210的特征280采取插座状连接器的形式，并且外部充电器230的配对构件290采取按钮的形式，所述按钮被配置成被所述插座状连接器牢固地容纳。因此，特征280帮助外部充电器230的壳体250与植入式装置210的壳体240机械对准。

参照图1和图2，植入式装置110、210包括能量接收元件115，并且外部充电器130、230包括能量发射元件135。能量发射元件135被配置成无线地传输能量，并且对应地，能量接收元件115被配置成无线地接收能量。在示例性实施例中，能量发射元件135采取变压器的初级线圈的形式，而能量接收元件115采取变压器的次级线圈的形式。当元件115、135彼此对准时，能量可以经由感应从无线传递，如本领域中已知的。特征180、280和配对构件190、290如此配置以便确保能量发射元件135与能量接收元件115之间正确对准。

在另一个实施例中，能量接收元件215可以采取射频天线的形式，并且能量发射元件135可以采取射频发射器的形式。因此，可以经由射频传输来实现外部充电器130、230与植入式装置110、210之间的能量传递。在又另一个实施例中，能量接收元件115可以采取超声波接收器的形式，而能量发射元件135可以采取超声波发射器的形式。在这种配置下，可以经由超声波传输来实现外部充电器130、230与植入式装置110、210之间的能量传递。

在再另外的实施例中，能量接收元件115可以采取光学接收器的形式，而能量发射元件135可以采取光学发射器的形式，例如，激光器或发光二极管以便经由光能量来传递能量。因此将理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用许多不同的无线能量模式以便将能量从外部充电器传递到植入物。

现在参照图3a-图3b，展示了根据本公开另一个实施例的无线能量传递系统300。系统300包括植入式装置310和外部充电器330。植入式装置310具有跨皮肤120突出的特征370。外部充电器330包括配对构件390。系统300还包括粘合剂层410。粘合剂层410被配置成一方面粘结到特征370和周围皮肤的一部分，并且另一方面粘结到外部充电器330的壳体350的至少一些部分。粘合剂层410确保了外部充电器330牢固地、但可释放地与特征370对准。因此，能量接收元件115可以与能量发射元件135对准以便帮助在其间的无线能量传输。

外部充电器130、230、330的壳体150、250、350相应地和植入式装置110、210、310的壳体140、240、340被配置成确保能量发射元件135与能量接收元件115之间的正确对准。在示例性实施例中，壳体150、250、350和壳体140、240、340中的每一者可以包括磁体以帮助并确保所述壳体之间的正确对准。在另一个实施例中，壳体150、250、350之一可以包括闩锁机构，并且壳体140、240、340中的另一个壳体可以包括对应的接收器以接纳并固定所述闩锁机构，或者反之亦然，由此将所述壳体相对于彼此以期望的对准进行固定。在又另一个实施例中，壳体150、250、350和壳体140、240、340可以包括位于其间的卡口-螺母型连接器(bayonetnuttypeconnector)或联接器以将所述壳体以期望的构型彼此对准和固定。因此，将理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用不同替代方案来将壳体150、250、350与壳体140、240、340机械地对准和固定。

在本公开的实施例中，外部充电器130、230、330以及植入式装置110、210、310可以被配置用于其间的遥测数据通信。例如，植入式装置110、210、310的壳体140、240、340之一或外部充电器130、230、330的壳体150、250、350之一可以包括用于检测壳体150、250、350与对应的壳体140、240、340是否适当配对的传感器。植入式装置110、210、310的壳体140、150、350或外部充电器130、230、330的壳体150、250、350中的另一个壳体可以包括用于接收所述传感器生成的信号的接收器。再另外，外部充电器130、230、330以及植入式装置110、210、310可以被配置用于其间的单向或双向通信。例如，植入式装置110、210、310可以包括处理器和发射器用于生成并传输指示功耗装置的状态的信号，并且外部充电器130、230、330可以包括处理器和用于接收所述信号的接收器。因此，虽然在外部充电器与植入式装置之间可以无线地传输能量，但在不脱离本公开的范围的情况下，两者之间可以存在无线或有线数据通信。

虽然已经参照具体实施例描述了此处的本发明，但是应当理解，这些实施例仅说明本发明的原理和应用。因此，应当理解的是，在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对说明性实施例做出众多修改并且可以设想其他安排。

将领会到，各项从属权利要求和在其中阐述的特征可以用与初始的权利要求书所呈现的不同的方式进行组合。还将领会到，结合单独实施例描述的特征可以与所述实施例中的其他实施例共享。

不同实施方式

一种植入式装置包括壳体：以及布置在所述壳体内并且被配置成电连接至耗能装置的能量接收元件。所述植入式装置被配置成用于安装在动物的体内。所述壳体包括特征，所述特征被配置成穿过所述动物的皮肤可接近并且接纳外部充电器的对应的配对构件，所述外部充电器包括能量发射元件。所述能量接收元件被配置成当所述外部充电器与所述壳体配对时从所述能量发射元件无线地接收能量。

在第[0025]段所述的植入式装置中，所述能量接收元件包括第一线圈，并且所述能量发射元件包括第二线圈；并且其中所述第一线圈和所述第二线圈被配置成在其间感应地传输能量。

在第[0025]段所述的植入式装置中，所述壳体的所述特征穿过所述动物的皮肤突出。

在第[0025]段所述的植入式装置中，所述壳体的所述特征包括凹陷；并且所述对应的配对构件包括被配置成与所述凹陷配对的按钮。

在第[0025]段所述的植入式装置中，所述能量接收元件包括射频天线。

在第[0025]段所述的植入式装置中，所述能量接收元件包括超声波接收器。

在第[0025]段所述的植入式装置中，所述能量接收元件包括光学接收器。

在第[0025]段所述的植入式装置中，所述壳体被配置成将所述外部充电器与其可释放地固定在一起。

在第[0032]段所述的植入式装置中，所述壳体包括用于将所述外部充电器可释放地固定到所述壳体的粘合剂层。

第[0025]段所述的植入式装置还包括布置在所述壳体内的所述耗能装置。

一种无线能量传递系统包括被配置成用于至少部分地安装在动物的体内的植入式装置。所述植入式装置包括第一壳体：以及布置在所述第一壳体内并且被配置成电连接至耗能装置的能量接收元件。所述第一壳体包括被配置成穿过所述动物的皮肤可接近的特征。所述系统还包括外部充电装置，所述外部充电装置包括第二壳体；以及布置在所述第二壳体内并且被配置成电连接至能量源的能量发射元件。所述第二壳体包括被配置成与所述第一壳体的所述特征配对的配对构件。当所述第一壳体和所述第二壳体彼此配对时，所述能量发射元件对准以将能量无线地传输至所述能量接收元件。

第[0035]段所述的系统还包括安排在所述第一壳体内并且电连接至所述能量接收元件的所述耗能装置。

第[0035]段所述的系统还包括用于当所述配对构件与所述第一壳体的所述特征配对时将所述第一壳体固定到所述第二壳体的装置。

在第[0037]段所述的系统中，所述装置包括被配置成将所述第一壳体固定到所述第二壳体的粘合剂层。

在第[0037]段所述的系统中，所述装置包括布置在所述第一壳体内的第一磁体和布置在所述第二壳体内的第二磁体。

在第[0037]段所述的系统中，所述装置包括用于将所述第一壳体和所述第二壳体彼此固定的卡口螺母连接器。

在第[0037]段所述的系统中，所述装置包括用于将所述第一壳体和所述第二壳体彼此固定的闩锁机构。

在第[0035]段所述的系统中，所述第一壳体和所述第二壳体被配置用于其间的遥测数据通信。

工业实用性

本发明享有广泛的工业实用性，包括但不限于医疗装置和用于向植入医疗装置供应能量、并且具体而言将能量从外部源无线传递至植入医疗装置的方法。