[发明专利]基于用至少一个感测线圈所确定的位置来调整充电功率的可植入医疗设备的外部充电器

说明书

公开了一种用于可植入医疗设备(IMD)的充电系统，其具有优选地容纳在通过电缆耦合到电子模块的充电线圈组件中的充电线圈和一个或多个感测线圈。充电线圈优选地是导线绕组，而感测线圈优选地在电路板的一个或多个迹线中形成。在一个或多个感测线圈上感应出的一个或多个电压可以用于确定指示充电线圈和IMD之间的位置的一个或多个参数(幅度、相位角、谐振频率)，该位置可以包括充电线圈相对于IMD的径向偏移以及可能包括充电线圈相对于IMD的深度。已知该位置，可以调整由充电线圈产生的磁场的功率以补偿该位置。

技术领域

本发明涉及用于可植入医疗设备系统的无线外部充电器。

背景技术

可植入刺激设备是以下设备，其生成电刺激并向身体神经和组织递送电刺激以用于治疗各种生物失调，诸如用于治疗心律失常的起搏器；用于治疗心脏纤颤的除颤器；用于治疗失聪的耳蜗刺激器；用于治疗失明的视网膜刺激器；用于产生协调的肢体运动的肌肉刺激器；用于治疗慢性疼痛的脊髓刺激器；用于治疗运动和心理失调的皮层和深部脑刺激器(DBS)；以及用于治疗尿失禁、睡眠呼吸暂停、肩关节半脱位等的其它神经刺激器。以下描述将大致集中于脊髓刺激(SCS)系统(诸如美国专利6,516,227中所公开的)内使用本发明。然而，本发明可以发现在任何可植入医疗设备系统(包括深部脑刺激(DBS)系统)中的适用性。

如图1A-1C所示，SCS系统典型地包括可植入脉冲发生器(IPG)10(更一般地说是可植入医疗设备(IMD)10)，其包括由导电材料(诸如例如钛)形成的生物相容性设备壳体12。壳体12典型地容纳了IMD 10起作用所需的电路和电池14 (图1C)，但是IMD也可以通过外部RF能量供电而无需电池供电。IMD 10经由一个或多个电极引线18耦合到电极16，使得电极16形成电极阵列20。电极16被承载在柔性主体22上，柔性主体22还容纳了耦合到每个电极的各个信号线24。在所示的实施例中，每个引线18上有八个电极(Ex)，但是引线和电极的数量是专用的且因此可以变化。引线18使用引线连接器26耦合到IMD 10，引线连接器26被固定在非导电头部材料28中，该头部材料28可以包括例如环氧树脂。

如图1C的横截面所示，IMD 10典型地包括印刷电路板(PCB)30，以及安装到PCB 30的各种电子部件32，其中的一些随后讨论。在IMD 10中示出了两个线圈(更一般地的是，天线)：用于向/从外部控制器(未示出)发送/接收数据的遥测线圈34；和用于使用外部充电器对IMD的电池14充电或再充电的充电线圈36，这将在后面详细讨论。

图2示出了与用于向IMD 10无线传送功率的外部充电器50进行通信的IMD 10，该功率可以用于对IMD的电池14进行再充电。来自外部充电器50的功率传输由初级充电线圈(primary charging coil)52实现。与IMD 10一样，外部充电器 50还包含PCB 54，电子部件56被放置在PCB 54上。再次地，随后讨论这些电子部件56中的一些。包括可触摸按钮以及可能的显示器和扬声器的用户界面58允许患者或临床医生操作外部充电器50。电池60为外部充电器50提供功率，该电池 60其本身可以是可再充电的。外部充电器50还可以从墙上插座接收AC功率。尺寸适于用户的手的可手持外壳62包含所有部件。

从外部充电器50到IMD 10的功率传输经由感应耦合无线地和经皮地通过患者的组织25而发生。图3示出了用于实现这种功能的电路的细节。外部充电器50中的初级充电线圈52通过充电电路64被激励有AC电流Icharge，以创建AC磁性充电场66。该磁场66感应出IMD 10内的次级充电线圈(secondary charging coil)36 中的电流，从而提供被整流(38)为DC电平并用于对电池14再充电的线圈36两端的电压，可能是通过电池充电和保护电路40来提供，如所示的那样。磁场66的频率可能也许是80kHz左右。当以这种方式对电池14充电时，典型地是外部充电器50的外壳62使用充电器保持设备或患者的衣服介入来接触患者的组织25，但是这不是严格必要的。