[发明专利]血管内植入式装置的感应元件

说明书

技术领域

本发明主要涉及电气元件以及，尤其涉及感应元件，诸如扼流圈或变压器，其具有适于植入式医疗装置(如血管内装置)的狭窄形成形单元。

背景技术

植入式医疗装置如起搏器、去纤颤器、及植入式心律转复去颤器(ICD)已经被成功植入患者体内用于心律疾病的治疗多年。起搏器被植入用于检测心律徐缓的周期并传递低能电激励以提高心律。ICD则被植入患者体内用于心律转复或去心脏纤颤，在检测到室性心动过速(VT)和室性纤颤(VF)时，通过传递高能电激励来减慢心律。另一种植入式装置检测心房纤颤(AF)插入并传递电激励给心房以恢复心脏上下室之间的电协调。还有一种类型的植入式装置储存并传递药物及或基因治疗物医治不同的病情，包括心律失常。所有这些植入装置的现一代都为典型的植入皮下的罐形装置，通过由患者血管系统植入心脏的导线来传递治疗物。

下一代的植入式医疗装置可采取能够在患者的血管系统内植入的狭长形管内装置，取代皮下植入。这些管内植入装置的例子被描述于，例如，美国专利第7,082,336号，美国公开专利申请2005/0043765A1、2005/0208471A1及2006/0217779A1。这类装置的直径大约为3-15mm，长度大约为10-60cm，以便插入并植入管脉，同时让足够数量的血液可以围绕该装置流动。在几何上的局限诸如，这类装置包含实现各种功能的电子/电气元件及电路。

植入装置具有载入的蓄能装置(通常为电池)，以及用于将所储存的能量转换为适合运行该装置以传递电疗治疗的形式的高压转换电路。在心律转复/去颤型装置中，该高压转换电路一般包括在高压下产生能量的电路(一般至少在50-800伏以及1-40焦耳左右)用于在心律转复/去纤颤电疗中使用。因为蓄能装置中仅具备有限的能量，并且因为替换电池通常需要进行外科手术来去除或接触植入装置，或是充电的过程，这会要求对蓄能装置进行充电的时间延长期，所以提供高效电路对于延长装置的使用寿命也对于使装置尽量小型化很重要。因此，用于植入装置的高压转换电路应该尽可能有效。

一种开关模式电源转换器一般被作为一种最有效的电压步进装置，将电压从所储存的能量提升至电疗所要求的高电压。这种类型的转换器通过将间歇性电流加载在感应元件，诸如扼流器或变压器，并利用感应元件产生的相关联的时变磁场导致的电压推进作用。已知许多不同的开关转换器拓扑和运行模式。其中的例子包括升压转换器、回扫转换器、单端初级感应转换器SEPIC(single-ended primary inductance converter)、以及Cuk转换器。该升压转换器及特定Cuk转换器拓扑采用一个或多个感应器，而回扫、SEPIC、及其它类型的Cuk转换器则采用变压器作为主要的感应元件来进行电压转换功能。某些特定的SEPIC拓扑同时采用两者，一个感应器和一个变压器。

感应元件(无论是一个感应器或一组磁耦合的感应器)主要是由至少一个线圈和一个具有高相对穿透度材料的磁芯构成的，例如铁磁材料。该芯所起的作用是限定靠近元件的磁场区域，从而提高其感应系数。该芯提供的磁通量通道引导磁通量穿过线圈中心并沿返回路线，该返回路线可以是相邻的或者可具有多个非相邻的返回路线部分。对于感应元件，有多种不同的已知芯几何形状。有些形成在铁氧体线轴上环绕涂有瓷釉的导线的结构，导线暴露在外部，而另一些则将导线完全包裹在铁氧体中以提高屏蔽作用。芯的几何形状一般包括圆环柱形结构、C形或E形结构、壶形结构及平面结构。

在开关模式变压器情况下，用于植入式装置的高压转换电路中一般的绕数比Np∶Ns可以是大约1∶15的比率，其中Np为主圈绕数而Ns则为辅圈绕数。与用于信号和线性电源的变压器不同，用于开关模式电路的变压器被设计为不只传输能源，还要将能源储存相当长的一段切换周期。例如，一种电源转换器在大约60kHz(该频率被选来使芯涡流损失保持低位)进行切换并且有一个变压器，其芯是以相对穿透度2000至4000的强铁氧材料制成，在该变压器中要求有一定量的最小初级感应系数。