本申請要求在2014年1月9日提交的美國臨時申請No.61/925,318的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，在此通過引用將其全部內(nèi)容包括在本申請中。

背景技術(shù)：

由于患者活得更久并且被診斷為患有慢性病和通常使人衰弱的疾病，結(jié)果是增加了將蛋白治療、小分子藥物和其他藥物置于整個身體內(nèi)目前不能接近或不方便作為給藥部位的目標區(qū)域的需求。例如，許多威脅視力的疾病，包括色素性視網(wǎng)膜炎、老年性黃斑變性(AMD)、糖尿病視網(wǎng)膜病變和青光眼，使用目前可獲得的治療不能治愈并且難于治療：口服藥物具有系統(tǒng)性副作用；局部施用會刺痛并產(chǎn)生較差的依從性；注射需要就診，并且可能是痛苦的并具有感染風(fēng)險；以及緩釋植入劑通常在其供應(yīng)耗盡后必須被移除(并且響應(yīng)于臨床圖片改變劑量的性能較差)。另一示例是癌癥，例如乳腺癌或腦膜瘤，其中通過靜脈給患者注射大劑量的例如雷帕霉素或伊立替康(CPT-11)等高毒性化學(xué)藥物，造成目標區(qū)域以外的許多不期望的副作用。

植入式藥物傳送系統(tǒng)，其可以具有可再填充的藥物貯庫、套管和止回閥等，允許對特定目標的藥用溶液的可控傳送。該方法可以最小化植入所需要的手術(shù)切口并且避免將來的或重復(fù)的侵入性外科手術(shù)或處置。例如通常容納少于100μL的可再填充的眼睛藥物泵相比例如用于鞘內(nèi)注射或胰島素治療的其他植入式泵小得多并且植入后更難以接近。

植入式藥物傳送泵可以融入遙測技術(shù)以促進經(jīng)由感應(yīng)耦合與外部監(jiān)視設(shè)備的通信和對給植入式設(shè)備供電的電池?zé)o線充電。特別地，植入式泵的操作參數(shù)可以被非侵入性地調(diào)節(jié)并且可以通過被遙測設(shè)備傳輸并從遙測設(shè)備接收的信號將診斷數(shù)據(jù)從植入式泵讀出至外部監(jiān)視設(shè)備。在預(yù)定的拜訪過程中，醫(yī)師可以將監(jiān)視設(shè)備置于植入式泵附近并且向其發(fā)送信號。植入物繼而調(diào)節(jié)泵的參數(shù)并向監(jiān)視設(shè)備傳輸響應(yīng)。通過融入無線充電技術(shù)，電子醫(yī)療植入物得益于通過減小電池尺寸而實現(xiàn)較小的總印跡。

通常，遙測電路包括通過感應(yīng)耦合傳輸和接收信號的線圈天線。當(dāng)選擇或設(shè)計線圈天線時，考慮表征線圈天線的效率的許多參數(shù)，例如諧振頻率、增益、品質(zhì)(Q)因子和熱效應(yīng)(即焦耳效應(yīng)或熱)。然而，應(yīng)該考慮到將天線設(shè)計為足夠小以適配在植入物內(nèi)同時表現(xiàn)足夠的性能特點所面臨的挑戰(zhàn)，盡管組織衰減弱化了感應(yīng)鏈。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在多個實施例中，本發(fā)明涉及遙測線圈、電路和相關(guān)制造技術(shù)。本發(fā)明適用于多種植入式設(shè)備，包括起搏器、藥物傳送泵、刺激設(shè)備和人工心臟。為了說明的目的，下面的說明書總地專注于本發(fā)明在具有小印跡的設(shè)備中的用途，具有小印跡的設(shè)備例如，諸如在2009年5月8日提交的美國申請No.12/463,251中描述的電解驅(qū)動植入式藥物傳送泵，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。

因此，在第一方面，本發(fā)明涉及用于接收無線信號的系統(tǒng)。在多個實施例中，系統(tǒng)包括磁芯和纏繞磁芯的非編織電導(dǎo)體的多個層，其中，每個非編織電導(dǎo)體包括第一端點和第二端點，所述第一端點和第二端點電連接至電路從而為電路提供信號，所述非編織電導(dǎo)體中的至少兩個在所述第一端點和所述第二端點之間彼此電絕緣并且在第一層中交替。

在一些實施例中，第一層圍繞磁芯并且第二層圍繞第一層，第二層由單個電連接的線組成。電路例如可以控制植入式醫(yī)療設(shè)備。在多個實施例中，第二端點包括分接頭以及另一非編織電導(dǎo)體電連接在所述第二端點和第三端點之間。所述第一端點和第二端點以及所述第二端點和第三端點之間的非編織電導(dǎo)體從初級繞組接收能量，并且所述第一端點和第二端點之間的非編織電導(dǎo)體為所述電路提供信號。

在另一方面，本發(fā)明涉及一種操作植入式醫(yī)療設(shè)備的方法，植入式醫(yī)療設(shè)備包括控制電路和電連接至控制電路的遙測線圈，遙測線圈包括磁芯和纏繞磁芯的非編織電導(dǎo)體的多個層，其中，每個非編織電導(dǎo)體包括第一端點和第二端點，所述第一端點和第二端點電連接至電路，所述非編織電導(dǎo)體中的至少兩個在所述第一端點和所述第二端點之間彼此電絕緣并且在第一層中交替。在多個實施例中，所述方法包括如下步驟：經(jīng)由感應(yīng)耦合將信號無線地傳輸至所述遙測線圈；以及基于所述信號的至少一部分使所述控制電路操作所述醫(yī)療設(shè)備。

在一些實施例中，第一層圍繞磁芯以及第二層圍繞第一層，第二層由單個電連接的線組成。第二端點可以包括分接頭以及另一非編織電導(dǎo)體可以電連接在所述第二端點和第三端點之間。在多個實施例中，所述第一端點和第二端點以及所述第二端點和第三端點之間的非編織電導(dǎo)體從初級繞組接收能量，并且所述第一端點和第二端點之間的非編織電導(dǎo)體為所述電路提供信號。所述信號是給所述電路輸送功率的功率信號。

在另一方面，本發(fā)明涉及用于接收無線信號的系統(tǒng)。在多個實施例中，所述系統(tǒng)包括具有軸向范圍的磁芯以及纏繞磁芯并沿軸向延伸的電導(dǎo)體的多個層，電導(dǎo)體分別包括第一端點和第二端點，所述第一端點和第二端點電連接至電路從而為電路提供信號。所述電導(dǎo)體被配置為沿所述軸向范圍以第一配置和第二配置相互交替的一系列線圈元件。所述第一配置和第二配置彼此鏡像，并且所述線圈元件的每一個電連接至相鄰的線圈元件。

在一些實施例中，線圈配置的每一個包括內(nèi)部開環(huán)和外部開環(huán)。具有第一配置的第一線圈元件的內(nèi)部開環(huán)跨越絕緣體電連接至與其相鄰的(具有第二配置的)第二線圈元件的外部開環(huán)，以及第一線圈元件的外部開環(huán)跨越絕緣體電連接至第二線圈元件的內(nèi)部開環(huán)。相鄰的線圈元件相對于彼此轉(zhuǎn)動以適應(yīng)它們之間的電連接。電路可以控制植入式醫(yī)療設(shè)備。

本發(fā)明的又一方面涉及操作植入式醫(yī)療設(shè)備的方法，所述植入式醫(yī)療設(shè)備包括控制電路和電連接至控制電路的遙測線圈，所述遙測線圈包括具有軸向范圍的磁芯；以及纏繞磁芯并沿軸向延伸的電導(dǎo)體的多個層，所述電導(dǎo)體分別包括第一端點和第二端點，所述第一端電和第二端點電連接至電路從而為電路提供信號，其中，所述電導(dǎo)體被配置為沿所述軸向范圍以第一配置和第二配置相互交替的一系列線圈元件，所述第一配置和第二配置彼此鏡像，所述線圈元件的每一個電連接至相鄰的線圈元件。在多個實施例中，所述方法包括如下步驟：經(jīng)由感應(yīng)耦合將信號無線地傳輸至所述遙測線圈；以及基于所述信號的至少一部分使所述控制電路操作所述醫(yī)療設(shè)備。

線圈配置的每一個可以包括內(nèi)部開環(huán)和外部開環(huán)，其中，(i)具有第一配置的第一線圈元件的內(nèi)部開環(huán)跨越絕緣體電連接至與其相鄰的第二線圈元件的外部開環(huán)，第二線圈元件具有第二配置，以及(ii)第一線圈元件的外部開環(huán)跨越絕緣體電連接至第二線圈元件的內(nèi)部開環(huán)。相鄰的線圈元件相對于彼此轉(zhuǎn)動以適應(yīng)它們之間的電連接。

本發(fā)明的又一方面涉及用于制造線圈的方法。在多個實施例中，所述方法包括：在基底上生成第一聚合物層；在第一聚合物層上沉積金屬層；將第一金屬層圖案化以形成內(nèi)部導(dǎo)電線圈和外部導(dǎo)電線圈；在圖案化的第一金屬層上沉積第二聚合物層；將第二聚合物層圖案化以暴露第一金屬層的金屬互連部分；以及在圖案化的第二聚合物層上沉積第二金屬層，其中，第二金屬層與第一金屬層的暴露的金屬互連部分接觸。

術(shù)語“大體”或“大約”意指±10％(例如以重量或體積)，以及在一些實施例中意指±5％。術(shù)語“主要由…構(gòu)成”意指排除對功能有影響的其他材料，除非本文另有限定。盡管如此，這些其他材料可以微量地共同或單獨存在。整個說明書所涉及的“一個示例”、“示例”、“一個實施例”、或“實施例”意指結(jié)合示例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的技術(shù)的至少一個示例中。因此，在整個說明書中的不同位置出現(xiàn)的術(shù)語“在一個示例中”、“在示例中”、“一個實施例”、或“實施例”不必全部指代同一示例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、程序、步驟或特性在本技術(shù)的一個或多個示例中可以以任意合適的方式組合。本文的標題僅為了方便而不意于限制或解釋要求保護的技術(shù)的范圍或含義。

附圖說明

從如下對本發(fā)明的詳細描述，特別是參考附圖進行的描述中，可以更容易的理解前述內(nèi)容，其中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括藥物傳送泵的系統(tǒng)；

圖2A和2B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有以偽利茲配置纏繞的線的線圈；

圖3示出現(xiàn)有的初級/次級線圈遙測系統(tǒng)的示意圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的分壓器電路的示意圖；

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的性能的電流-電壓曲線；

圖6A和6B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的線圈層的截面視圖；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的線圈層的三維視圖；

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的線圈層的透視圖；以及

圖9A和9B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的線圈層的三維視圖。

具體實施方式

圖1示出包括藥物傳送泵100的示例性系統(tǒng)。藥物泵送設(shè)備100包括套管102和一對室104、106。頂部室104限定包含以液體形式的待給藥的藥物的藥物貯庫，以及底部室106包含液體，當(dāng)該液體被使用電解電極110進行電解作用時，釋放出氣態(tài)產(chǎn)物。這兩個室通過波紋膜片(未示出)分隔。套管102將頂部藥物室104與插入在給藥部位的止回閥114連接。用于供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂齐娐?18、電池120和感應(yīng)線圈122被嵌入在設(shè)備100內(nèi)。根據(jù)它提供的控制功能的復(fù)雜度，控制電路118可以以例如模擬電路、數(shù)字集成電路(例如諸如微控制器)或可編程邏輯設(shè)備的形式實現(xiàn)。在一些實施例中，控制電路118包括用于實現(xiàn)復(fù)雜的藥物傳送協(xié)議的微處理器和相關(guān)存儲器。藥物泵送設(shè)備100也可以包括各種傳感器(例如壓力和流量傳感器)，用于監(jiān)視各種設(shè)備組件的狀態(tài)和操作，并且這種數(shù)據(jù)可以被記錄在存儲器中用于后續(xù)的檢索和審閱。

對于植入之后藥物泵送設(shè)備100的長期使用非常重要的是，設(shè)備100包括與藥物貯庫104流體連通的一個或多個填充口124，其允許再填充針130通過它插入。再填充口124可以限定通過貯庫104的壁的孔，其可以用由可刺穿的自密封材料制作的隔膜或栓塞封閉和密封，允許非取芯針130(例如不會去除它所刺穿的任何材料的針)穿刺隔膜，同時確保隔膜在移除針時重新密封自身或者“愈合”。優(yōu)選地，自密封材料是生物相容的并且能夠承受針的多次刺穿。隔膜或栓塞可以由各種彈性聚合物(例如諸如硅樹脂、聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚乙烯、聚氯代對二甲苯或橡膠)中的任意一種制成，并且可以選擇聚合物混合物的具體組成以提高自密封特性。例如，硅樹脂是天然自愈合的，但是該特性在本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的特定制劑中更為顯著。隔膜材料可以直接注入口的孔并原位修復(fù)。在一些實施例中，在隔膜中預(yù)形成裂縫，并且針沿該裂縫插入；隔膜和周圍的口壁的尺寸被設(shè)置為使得來自口的壁的徑向壓力壓縮隔膜，并且借此，裂縫防止了在填充過程中或者針被移除之后的泄露。

貯庫中現(xiàn)存的流體(例如任何殘留藥物)可以通過再填充口124被移除，貯庫被清洗，并且填充/再填充溶液被注入。本發(fā)明的某些實施例涉及外部再填充系統(tǒng)200，其可以與藥物貯庫接口以自動填充/再填充貯庫104。再填充系統(tǒng)200通常包括至少兩個通道：一個通道204用于從藥物泵送設(shè)備100的貯庫抽吸流體(例如過期的和/或殘余的藥物)，而另一個通道202用于將新的藥物輸入貯庫。在一些實施例中，系統(tǒng)還包括第三通道206，其用于在使用新鮮藥物填充之前沖洗藥物泵。每個通道可以流體地連接至倉庫或容器，例如，一個包含待分配的藥物(208)的容器，一個接收來自藥物泵送設(shè)備100的廢液(210)的容器，以及一個包含沖洗溶液(212)的容器。沖洗溶液可以是藥物載體(例如，失去活性組分，但是與液體藥物具有相同組成的液體)，或者與藥物或藥物泵送設(shè)備100相容的任何溶液。

再填充系統(tǒng)200還包括一個或多個泵214，用于產(chǎn)生正壓力或負壓力以使得液體被注入藥物泵送設(shè)備100以及從藥物泵送設(shè)備100抽出。泵214可以是標準機械泵(例如齒輪、隔膜、蠕動泵或注射泵)，或者氣動系統(tǒng)，例如諸如真空發(fā)生器、空氣壓縮機、氣動馬達、氣動致動器等。在一些實施例中，壓力傳感器、流量傳感器和/或閥被集成到通道202、204、206和/或泵214中以便于在再填充過程中監(jiān)視流動速率和/或壓力以及基于此控制泵送操作。再填充系統(tǒng)200還包括電子控制電路216，其指導(dǎo)泵和/或用戶接口的操作，用戶接口允許用戶(例如醫(yī)師或護士)給控制電路216提供輸入和/或手動地引發(fā)某些預(yù)定的泵送功能(例如，經(jīng)由按鈕、腳踏開關(guān)、和/或包括例如屏幕、鍵盤和鼠標的傳統(tǒng)計算機用戶接口)。電子控制電路是常見的并且典型地包括用于執(zhí)行與泵送操作相關(guān)的計算的處理器。處理器可以是通用處理器或?qū)Ｓ锰幚砥?，并且可以使用多種數(shù)據(jù)處理和控制技術(shù)中的任意一種，包括，例如微型計算機、小型計算機、大型計算機、程序化微處理器、微控制器、外圍集成電路元件、CSIC(客戶專用集成電路)、ASIC(特定應(yīng)用集成電路)、邏輯電路、數(shù)字信號處理器、例如FPGA(場可編程門陣列)或PLA(可編程邏輯陣列)的可編程邏輯設(shè)備、RFID處理器或智能芯片。

再填充系統(tǒng)200可以被實現(xiàn)為單個單元，或者可替代地，實現(xiàn)為多個組件。在某些實施例中，泵214、控制電路216、和(可選地)閥和傳感器被集成在可重復(fù)使用的基本單元中，然而流體通道202、204、206被提供在可連接至基本單元并且在另一端可鏈接至再填充針130的可替換和/或一次性的導(dǎo)管裝置中。

在一些實施例中，保存藥物、廢液和沖洗溶液的容器208、210、212中的一個或多個以小瓶或盒的形式(下文同義地使用)。廢液盒210(或其他容器)可以包含當(dāng)廢液與有害的物質(zhì)接觸時改變顏色(或者至少明顯異常的色彩(例如黑色))的染料，從而防止用戶無意中將廢棄藥物重新注射回患者或者泵。染料可以是例如包含有以粉末形式容納在盒內(nèi)的或者以線條標示在盒的表面的天然的或合成的染料。此外，盒310可以包含通過例如經(jīng)由酸堿反應(yīng)破壞其活性來禁止藥物的使用的反應(yīng)藥劑，但是反應(yīng)藥劑是無毒的以避免若混合物被再注射時對患者產(chǎn)生傷害。

再填充系統(tǒng)200可以具有用于盒208、210、212的接收井或者其他容器。在某些實施例中，盒具有必須與再填充系統(tǒng)中的互補接收井匹配的專屬形狀。這種方案也可以便于將盒機械鎖定至藥物再填充系統(tǒng)，例如使得它卡到位?？梢岳缡褂盟幬镌偬畛湎到y(tǒng)上的梯形、三角形或六邊形公連接器和盒上的幾何形狀互補的連接器來實現(xiàn)機械鎖定。使用特定形狀的盒以及匹配接收井可以用來防止非專屬的盒或藥物與再填充系統(tǒng)200一起使用，從而例如確保藥物的完整性。通過提供盒與再填充系統(tǒng)200之間的電子通信可以獲取更高的安全級別。例如，盒可以具有編碼其中的藥物身份的條形碼，以及再填充系統(tǒng)200可以被裝配為一旦盒被放入就讀取條形碼。可替代地，盒可以具有說明盒的內(nèi)容物的光學(xué)的、RF或類似的ID標簽或其他電子信息存儲(例如ROM或EPROM)，其被再填充系統(tǒng)200詢問。

在多個實施例中，再填充系統(tǒng)200提供與藥物泵送設(shè)備100的無線通信。例如，控制電路216單元可以包括與嵌入在泵送設(shè)備100中的感應(yīng)線圈122交換數(shù)據(jù)的射頻(RF)收發(fā)器或類似的組件。在一些實施例中，通信或遙測模塊300(包括收發(fā)器和相關(guān)電路)可以與控制電路216分開提供，例如在手持型遙測棒302中提供，該手持型遙測棒302允許操作者(例如護士或醫(yī)師)方便地將棒引入植入式泵送設(shè)備100附近，從而減小設(shè)備100的功率要求以及由此減小它的印跡。棒可以導(dǎo)線連接至再填充系統(tǒng)200或者可以經(jīng)由單獨的無線連接與其通信。在一些實施例中，裝配有遙測模塊306的特殊眼鏡可以用于經(jīng)由感應(yīng)線圈122給泵的電池120再充電；在2009年5月8日提交的美國申請No.12/463,251描述了這種眼鏡，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。這些眼鏡304和再填充系統(tǒng)200可以彼此連接或者連接至共同的控制臺，并且經(jīng)由眼鏡而不是單獨的遙測棒302發(fā)生與藥物泵送設(shè)備100的無線數(shù)據(jù)交換。

經(jīng)由(遙測棒302或眼鏡304的)遙測模塊，基本單元可以給泵送設(shè)備100發(fā)送再填充信息，包括，例如藥物類型、注入容器內(nèi)的體積、藥物給藥方案和再填充日期。藥物泵送設(shè)備100可以將該信息存儲在它的板上存儲器中，優(yōu)選地以加密的形式從而保護患者的隱私，并且當(dāng)后期被再填充系統(tǒng)或其他無線設(shè)備詢問時提供該信息。之前的再填充信息可以用于確保再填充藥物與之前配給的藥物匹配，從而防止泵的標示外使用或其他不當(dāng)使用，再填充藥物由再填充系統(tǒng)的電子標簽識讀器508從盒的條形碼、RFID、光學(xué)ID、EPROM或其他電子標簽510或者從盒的專屬形狀確定?？商娲鼗蛄硗獾?，泵送設(shè)備100可以被編程以僅接受特定藥物，并且當(dāng)在再填充系統(tǒng)300和泵送設(shè)備100之間建立無線通信時，再填充系統(tǒng)300和泵交換信息以確保再填充藥物與泵被編程的藥物匹配。在任一實施例中，如果匹配未被記錄，典型地通過禁止再填充系統(tǒng)的操作來阻止再填充。當(dāng)然，有時也需要或者期望改變配給至患者的藥物，例如如果之前使用的藥物產(chǎn)生并發(fā)癥。在這種情況下，操作者可以不考慮防止再填充啟動的控制信號，和/或針對新的藥物重新編程藥物泵送設(shè)備100。

在藥物泵送設(shè)備100和再填充系統(tǒng)200之間建立通信鏈也可以用于從藥物泵送設(shè)備100下載所存儲的藥物給藥記錄或泵送操作歷史(包括，例如，自前次通信以來的關(guān)于泵送設(shè)備100中已經(jīng)發(fā)生的任何錯誤情況的信息)。該信息可以在再填充程序開始之前在(例如作為用戶接口的一部分的計算機控制臺的)屏幕上顯示，使得醫(yī)師能夠查明設(shè)備100的操作的任何問題并顯示很長一段時間內(nèi)的患者的情況與藥物配給的關(guān)系。醫(yī)師可以例如選擇顯示12個月的泵送歷史或者十年的藥物傳送歷史。另外，醫(yī)師可以在再填充時刻重新編程藥物泵送設(shè)備100，例如響應(yīng)于患者的情況的改變或源于醫(yī)學(xué)研究的新見解來調(diào)節(jié)劑量協(xié)議。在一些實施例中，藥物泵送設(shè)備100和再填充系統(tǒng)200之間的通信可以在再填充程序期間持續(xù)以便于根據(jù)泵送設(shè)備100中獲取的傳感器讀數(shù)監(jiān)視進程。例如，傳感器可以連續(xù)地測量藥物貯庫104的壓力和填充階段，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送至再填充系統(tǒng)200，其中，它對控制電路216的處理器和/或手動地控制再填充系統(tǒng)200的醫(yī)師提供反饋。

與藥物泵送設(shè)備100交換的數(shù)據(jù)可以存儲在與藥物再填充系統(tǒng)200集成在一起的或連接的本地服務(wù)器315上?？商娲?，通信模塊可以允許再填充系統(tǒng)300例如經(jīng)由因特網(wǎng)與外部服務(wù)器320遠程地通信。例如，再填充系統(tǒng)200可以具有Wi-Fi、無線個域網(wǎng)(Zigbee)、或持續(xù)被激活至蜂窩服務(wù)或其他無線功能的蜂窩手機芯片(GSM、CDMA)。這允許患者和藥物數(shù)據(jù)被存儲在再填充系統(tǒng)300的外部(“云中”)，并且可以提供進一步的安全級別和操作靈活性。

如早先提到的，遙測線圈122的設(shè)計會帶來重大的挑戰(zhàn)，包括克服使由此收集的能量衰減的“趨膚效應(yīng)”(即，在高頻率時，高電流密度僅出現(xiàn)在線圈導(dǎo)體的表面或“皮膚”附近)。減輕趨膚效應(yīng)的一種方法是一種稱為利茲(Litz)線的電纜，它是通過在給定操作頻率下最大化導(dǎo)電截面來最小化AC阻抗的編織線或絞股線；其結(jié)果是，利茲線減小趨膚效應(yīng)損耗，并且可以纏繞磁性材料(例如鐵氧體磁芯)來產(chǎn)生具有增加的磁通密度的感應(yīng)線圈。利茲線通常包括多個彼此電絕緣的線絞股。令人遺憾的是，使用編織配置的傳統(tǒng)利茲線通常太大而更不能用于多種植入式設(shè)備。例如，在典型的眼部植入物中，包括線絕緣體的高度尺寸限制小于150μm。此外，一些線規(guī)不適合，因為根據(jù)如下公式，一旦趨膚深度大于線的半徑，利茲線的減小趨膚效應(yīng)的優(yōu)勢就消失：

$\mathrm{\δ}=\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\ω}\mathrm{\μ}\mathrm{\σ}}}$

其中δ是趨膚深度，ω是電流的角頻率，μ是材料磁導(dǎo)率，以及σ是材料電導(dǎo)率。

在傳統(tǒng)利茲線中，絞股彼此絕緣(否則線束中所有的線將同時短路，表現(xiàn)得像單根大型線，并由此不能夠減輕趨膚效應(yīng))。此外，絞股不能占據(jù)線束中相同的徑向位置，因為否則的話產(chǎn)生趨膚效應(yīng)的電磁效應(yīng)仍會破壞電導(dǎo)。利茲線的編織或纏繞模式被設(shè)計為使得單個絞股位于線束外一定的距離處(在該距離電磁場變化較小，并且絞股看起來阻抗較小)，以及在內(nèi)部一定的距離處(在該距離，場變化最強并且阻抗較高)。如果每個絞股具有類似的阻抗，電流在電纜內(nèi)的每一絞股之間平均分配。

圖2A和2B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的利茲線的替代物；在本文有時被稱為“偽利茲”線，因為它們解決了趨膚效應(yīng)但是沒有傳統(tǒng)利茲線的繁瑣配置。因此，導(dǎo)體400使用平行的兩個或多個線絞股(圖中的線1和線2)而不是線束，兩個或多個線絞股在單層中并列地纏繞磁芯410，以使得絞股具有相等的長度；即，如圖2B所示，線1和線2在單層(層1)中交替。僅由單根線構(gòu)成的第二層(層2，線1)圍繞層1、線1和2纏繞。每一根線是絕緣的并且在期望的操作頻率下或頻率范圍內(nèi)其半徑大于趨膚深度。發(fā)現(xiàn)這種模式的繞線相比單芯繞線減輕或避免了趨膚效應(yīng)損耗，而無需精心設(shè)計會使線太厚而不能用于植入物的利茲編織。

該繞線模式提供控制電路118中的新穎的分壓器電路的使用。在常規(guī)電路中，如圖3所示，初級線圈(被部署在遙測棒302和/或眼鏡304中)包括AC源、電容C₁和電感L₁。R₁表示L₁中的電阻損耗。次級線圈(被部署在植入物100中)包括電感L₂(其用作遙測線圈122)、電容C₂和R₃(系統(tǒng)的負載)。R₂表示L₂的電阻損耗。

在圖4所示的可替代的次級線圈電路500中，圖2A和2B所示的配置中的兩個第一層線形成兩個并聯(lián)的線圈L_1A、L_1B。層2繞線形成與并聯(lián)的線圈L_1A、L_1B串聯(lián)的第三線圈L₂。在并聯(lián)的線圈L_1A、L_1B和第三線圈L₂之間采用分接頭并且延長通過電路118(即，在信號被調(diào)制為傳送信息時則連接至通信模塊，或者信號被用于給電池再充電時則連接至電池120)，其表現(xiàn)為負載R_system。在系統(tǒng)負載兩端的電壓由L₂相對于L_1A、L_1B的線圈匝數(shù)來決定，這當(dāng)然可以針對給定應(yīng)用來設(shè)置。分接頭點可以置于芯410的任意一端或者可以在沿芯的任意位置處。

在電路500中，整個線圈(L_1A、L_1B和L₂)對電路的諧振有貢獻，允許較高負載的Q因子(自感的最大化和較小的串聯(lián)阻抗)。然而，植入物的電路R_system經(jīng)受由分接頭決定的較低的電壓，因此電路118得益于較低的阻抗。盡管造成空載的R_system的電壓降的分壓，但是它主要由諧振電壓增加來補償。當(dāng)維持負載的Q時產(chǎn)生增益。

在一種實施方式中，線配置400和電路500用于獲得適用于特定的植入式設(shè)備的操作的電流-電壓(IV)參數(shù)。具有由負載和最大負載電流限定的最小操作電壓和最大操作電壓。

具有由體積限制約束的尺寸的常規(guī)線圈在電感、Q因子和阻抗之間進行折衷。這些特性很難匹配到特定設(shè)備或應(yīng)用。使用本發(fā)明的方法，IV曲線符合設(shè)備的操作參數(shù)。在圖5中，比較了從不同組合產(chǎn)生的IV曲線，并且表明芯尺寸、繞線的數(shù)量和配置、繞線拓撲、和分接頭位置、具有高Q因子和有利的負載IV特性的遙測線圈可以被明智地選擇。

減輕趨膚效應(yīng)的另一方法使用可以印制或者沉積在基底上的導(dǎo)電跡線來代替線。基本模式600在圖6A、6B和7中示出，并且包括一系列相互連接的外部環(huán)形元件605和內(nèi)部環(huán)形元件610。圖6A和6B示出線圈元件600a、600b，它們彼此鏡像并且用作一系列這種層中的相鄰線圈層；線圈層沿軸線(例如圍繞軸向磁芯)在兩個鏡像相對的配置600a、600b之間交替。每一層600包括具有以接片形式的頭端605h的外部環(huán)形元件和具有尾端610t的內(nèi)部環(huán)，或由其構(gòu)成。參照圖7和8，絕緣盤615插入在相鄰的線圈層之間，并且線圈元件600a、600b跨越(即，橫越)盤615連接以使得絕緣盤615的第一側(cè)上的近端線圈元件600b跨越絕緣盤615電連接至盤615的相對側(cè)上的遠端線圈元件600a。類似地，為了下一個連接，遠端線圈元件600a跨越另一絕緣盤電連接至線圈元件600b。圖7和8示出線圈元件600的三維配置以及頭端和/或尾端如何終止于橫向延伸的接片，該接片可以通過絕緣盤連接至相鄰的線圈元件。接片可以連接至相鄰的線圈元件的接片或者其扁平的頭或尾部分。

可替代地，如果制造便于互連的內(nèi)部通路較為困難，那么可以徑向地延伸在盤615的邊緣上產(chǎn)生互連。在那種情況下(如圖9A所示)，當(dāng)這種圖形軸向地延伸以產(chǎn)生包含一系列線圈元件的線圈900時，頭端和尾端沿所形成的線圈結(jié)構(gòu)900的軸向范圍以預(yù)設(shè)角度周向位置偏移。該預(yù)設(shè)角被理想地最小化以增加“線圈繞線長度”的代表性等效值而不必犧牲線圈元件之間的絕緣性能。圖9B示出可以圍繞磁(例如鐵氧體)芯910的線圈結(jié)構(gòu)900，其用于增加磁場并由此增加電感。所得到的線圈結(jié)構(gòu)900還進一步密封在環(huán)氧的、樹脂的、和/或玻璃的管中以在用于植入式醫(yī)療設(shè)備中時完全絕緣。

配置700相比傳統(tǒng)利茲線具有多種優(yōu)勢。首先，它可以以緊湊的形式包含更多線匝或線圈，因為圍繞線的絕緣涂層并非必須的。第二個優(yōu)勢是最小的互連厚度可以允許在給定軸向長度上的更多線圈。第三優(yōu)勢是使用沉積技術(shù)可獲得的便利性、可重復(fù)性和精確性。

可以使用微機電(MEMS)制作技術(shù)在層中產(chǎn)生根據(jù)本文的偽利茲線。典型地制作步驟序列包括如下或由如下組成：在基底上生成第一聚合物層；在第一(聚合物)層上沉積金屬層；將第一金屬層圖案化以形成內(nèi)部和外部螺旋線；在圖案化的第一金屬層上沉積第二聚合物層；將第二聚合物層圖案化以暴露第一金屬層的金屬互連部分；以及在圖案化的第二聚合物層上沉積第二金屬層，從而使得第二金屬層與第一金屬層的暴露的金屬互連部分接觸。這些步驟被重復(fù)直到獲得期望的配置。遙測線圈可以分段完成，多個段組合以生成期望的線圈尺寸。金屬可以包括金、銅或任一導(dǎo)電金屬，由其構(gòu)成或主要由其構(gòu)成。聚合物層可以是聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚酯、聚二甲硅氧烷(PDMS)或其他非導(dǎo)電材料。

可替代地，可以使用PCB或Flex技術(shù)在層中生成偽利茲線。例如，可以在例如聚酰亞胺的柔性基底上沉積或印制(例如通過絲網(wǎng)印刷術(shù))跡線，或者使用光刻法施加跡線，或者在基底片之間層壓線圈層。

已經(jīng)描述了本發(fā)明的某些實施例，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以使用包含本文公開的概念的其他實施例。例如，關(guān)于特定設(shè)備類型和配置描述的各個特征也可以在其他類型的設(shè)備和可替代的設(shè)備配置中實現(xiàn)。因此，所描述的實施例在各個方面都被認為是僅示意性的而非限制性的。