通過無線電鏈路進(jìn)行植入物充電場控制的制作方法
【專利說明】通過無線電鏈路進(jìn)行植入物充電場控制 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001] 本申請(qǐng)要求提交于2013年7月29日并且名稱為"頂PLANT CHARGING FIELD CONTROL THROUGH RADIO LINK"（通過無線電鏈路進(jìn)行植入物充電場控制）的美國臨時(shí)申 請(qǐng)No. 61/859, 484的權(quán)益，其全文以引用的方式并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著時(shí)代發(fā)展，使用醫(yī)療裝置治療疾病的做法越來越普及。在許多情況下，并且隨 著這些醫(yī)療裝置做得越來越小，這些醫(yī)療裝置時(shí)常被植入在患者體內(nèi)。雖然隨著植入式裝 置尺寸的減小，裝置的合意性逐漸提高，但植入過程仍然時(shí)常需要進(jìn)行復(fù)雜的手術(shù)，而這可 將患者暴露于巨大的風(fēng)險(xiǎn)之中并且恢復(fù)時(shí)間延長。鑒于此，需要另外的方法、系統(tǒng)和裝置以 提高植入式醫(yī)療裝置的易用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及充電器。該充電器可包括：充電線圈，該充電線圈可與植入 式裝置的對(duì)應(yīng)充電線圈磁耦合；指示器，該指示器可識(shí)別在充電器的充電線圈與植入式裝 置的對(duì)應(yīng)充電線圈之間形成的充電場的有效性；以及處理器，該處理器可在第一時(shí)間從植 入式裝置接收信號(hào)，基于在第一時(shí)間確定的充電場的有效性引導(dǎo)指示器識(shí)別第一有效性水 平，在第二時(shí)間從植入式裝置接收信號(hào)，并且基于在第二時(shí)間確定的充電場的有效性引導(dǎo) 指示器識(shí)別第二有效性水平。
[0004] 在充電器的一些實(shí)施例中，指示器可包括視覺指示器和聽覺指示器中的一者。在 一些實(shí)施例中，視覺指示器可包括燈和顯示器中的一者。
[0005] 在充電器的一些實(shí)施例中，處理器基于以下兩者中的至少一者來確定充電場的有 效性：充電場在植入式裝置的充電線圈處感生的電壓；充電場在植入式裝置的充電線圈處 感生的電流。在一些實(shí)施例中，處理器可引導(dǎo)充電器的充電線圈生成充電場并且/或者處 理器可在第一時(shí)間前優(yōu)化充電場。在一些實(shí)施例中，優(yōu)化充電場可包括：確定充電場在植 入式裝置的充電線圈處感生的電壓是否大于植入式裝置的儲(chǔ)能裝置的電壓。在一些實(shí)施例 中，優(yōu)化充電場可包括：如果充電場在植入式裝置的充電線圈處感生的電壓小于植入式裝 置的儲(chǔ)能裝置的電壓，則增加充電器的充電線圈上的電壓。
[0006] 在一些實(shí)施例中，充電場在第二時(shí)間的有效性大于充電場在第一時(shí)間的有效性， 并且在一些實(shí)施例中，充電場在第二時(shí)間的有效性小于充電場在第一時(shí)間的有效性。
[0007] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及引導(dǎo)充電器與植入式裝置對(duì)準(zhǔn)的方法。該方法包括：向充 電器的充電線圈施加第一電壓，充電器充電線圈第一電壓的所述施加生成充電場；在第一 時(shí)間從植入式裝置接收第一信號(hào)，該第一信號(hào)包括識(shí)別充電場在第一時(shí)間對(duì)植入式裝置的 效應(yīng)的參數(shù)的信息；引導(dǎo)指示器識(shí)別第一有效性水平；在第二時(shí)間從植入式裝置接收第二 信號(hào)，該第二信號(hào)包括識(shí)別充電場在第二時(shí)間對(duì)植入式裝置的效應(yīng)的參數(shù)的信息；以及引 導(dǎo)指示器識(shí)別第二有效性水平。
[0008] 在一些實(shí)施例中，引導(dǎo)指示器識(shí)別第二有效性水平包括在第二有效性水平大于第 一有效性水平時(shí)，引導(dǎo)識(shí)別器識(shí)別增加的有效性。在一些實(shí)施例中，引導(dǎo)指示器識(shí)別第二有 效性水平包括在第二有效性水平小于第一有效性水平時(shí)，引導(dǎo)識(shí)別器識(shí)別降低的有效性。
[0009] 在一些實(shí)施例中，該方法包括：在第三時(shí)間從植入式裝置接收第三信號(hào)，該第三信 號(hào)包括識(shí)別充電場在第三時(shí)間對(duì)植入式裝置的效應(yīng)的參數(shù)的信息；以及基于該第三信號(hào)來 優(yōu)化施加到充電器的充電線圈的電壓。在一些實(shí)施例中，在第三時(shí)間接收第三信號(hào)先于在 第一時(shí)間接收第一信號(hào)。
[0010] 在一些實(shí)施例中，該方法包括：確定充電場在第一時(shí)間的有效性，以及確定充電場 在第二時(shí)間的有效性。在一些實(shí)施例中，充電場的有效性基于以下兩者中的至少一者來確 定：充電場在植入式裝置的充電線圈處感生的電壓；充電場在植入式裝置的充電線圈處感 生的電流。在一些實(shí)施例中，充電場的有效性是通過將充電場對(duì)植入式裝置的效應(yīng)的參數(shù) 與閾值進(jìn)行比較來確定的。在一些實(shí)施例中，如果充電場對(duì)植入式裝置的效應(yīng)的參數(shù)大于 閾值，則充電場是有效的。
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及用于將電力遞送到植入式裝置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括植入式 裝置，該植入式裝置包括網(wǎng)絡(luò)接口和具有第一充電線圈的充電模塊，該充電模塊可監(jiān)控至 少一個(gè)充電參數(shù)。該系統(tǒng)可包括：充電器，該充電器包括可從植入式裝置接收所述至少一個(gè) 充電參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)接口；包括第二充電線圈的充電模塊，該充電模塊可根據(jù)所接收到的所述 至少一個(gè)充電參數(shù)來控制第二充電線圈的電壓；以及指示器控制模塊，該指示器控制模塊 可控制指示器來識(shí)別植入式裝置與充電器之間的磁耦合的有效性。
[0012] 在一些實(shí)施例中，指示器可通過識(shí)別所述至少一個(gè)充電參數(shù)在一段時(shí)間內(nèi)的變化 來識(shí)別植入式裝置與充電器之間的磁耦合的有效性。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)充電 參數(shù)包括在第一充電線圈處感生的電壓。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)充電參數(shù)包括在 植入式裝置的充電線圈處感生的電流。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及充電器。該充電器包括：充電線圈，該充電線圈可與周圍植 入脈沖發(fā)生器的對(duì)應(yīng)充電線圈磁耦合，該周圍植入脈沖發(fā)生器包括多個(gè)電極；指示器，該指 示器可識(shí)別在充電器的充電線圈與植入式裝置的對(duì)應(yīng)充電線圈之間形成的充電場的有效 性；以及處理器，該處理器可在第一時(shí)間從周圍植入脈沖發(fā)生器接收指示充電場在第一時(shí) 間的有效性的信號(hào)，引導(dǎo)指示器識(shí)別第一有效性水平，在第二時(shí)間從周圍植入脈沖發(fā)生器 接收指示充電場在第二時(shí)間的有效性的信號(hào)，并引導(dǎo)指示器識(shí)別第二有效性水平。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及充電器。該充電器包括：充電線圈，該充電線圈可與再充電 裝置的對(duì)應(yīng)充電線圈磁耦合；指示器，該指示器可識(shí)別在充電器的充電線圈與再充電裝置 的對(duì)應(yīng)充電線圈之間形成的充電場的有效性；以及處理器，該處理器可在第一時(shí)間從再充 電裝置接收信號(hào)，基于所確定的充電場在第一時(shí)間的有效性引導(dǎo)指示器識(shí)別第一有效性水 平，在第二時(shí)間從再充電裝置接收信號(hào)，并且基于所確定的充電場在第二時(shí)間的有效性引 導(dǎo)指示器識(shí)別第二有效性水平。
[0015] 在一些實(shí)施例中，再充電裝置是植入式裝置。在一些實(shí)施例中，植入式裝置可為包 括多個(gè)電極的周圍植入脈沖發(fā)生器。
[0016] 根據(jù)下文提供的詳細(xì)說明，本發(fā)明可應(yīng)用的其他領(lǐng)域?qū)@而易見。應(yīng)當(dāng)理解，在示 出各種實(shí)施例的同時(shí)給出的詳細(xì)說明和具體實(shí)例旨在僅僅用于說明目的，而未必用來限制 本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0017] 圖1為植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0018] 圖2為植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)的互連性的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0019] 圖3為外部脈沖發(fā)生器和/或植入式脈沖發(fā)生器的構(gòu)造的一個(gè)實(shí)施例的示意圖， 該外部脈沖發(fā)生器和/或植入式脈沖發(fā)生器是植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)的一部分。
[0020] 圖4為充電器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，該充電器是植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)的一部 分。
[0021] 圖5為植入式脈沖發(fā)生器和充電器的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0022] 圖6為可用于植入式脈沖發(fā)生器中的充電線圈的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0023] 圖7為可用于充電器中的充電線圈的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0024] 圖8為一個(gè)流程圖，其示出為充電器提供對(duì)準(zhǔn)指示器的過程的一個(gè)實(shí)施例。
[0025] 圖9為一個(gè)流程圖，其示出基于測得電壓和測得電流的檢測到的變化為充電器提 供對(duì)準(zhǔn)指示器的過程的一個(gè)實(shí)施例。
[0026] 圖10為一個(gè)流程圖，其示出在充電過程中檢測到充電器移動(dòng)的過程的一個(gè)實(shí)施 例。
[0027] 在附圖中，類似的部件和/或特征結(jié)構(gòu)可以具有相同的附圖標(biāo)記。在附圖標(biāo)記被 用于說明描述的地方，該說明描述適用于具有相同附圖標(biāo)記的任一類似部件。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 大部分的西方（歐洲和美國）人受到神經(jīng)性疼痛（歸因于神經(jīng)損傷的慢性難治性 疼痛）的影響。在許多人中，這種疼痛是嚴(yán)重的。數(shù)千位患者患有涉及神經(jīng)的慢性難治性 疼痛。神經(jīng)性疼痛可能非常難以治療，只有半數(shù)患者實(shí)現(xiàn)了局部緩解。因此，確定個(gè)體患者 的最佳治療仍然具有挑戰(zhàn)性。常規(guī)治療包括某些抗抑郁藥、抗癲癇藥及阿片類藥物。然而， 這些藥物的副作用可能是有害的。在這些情況的一些中，電刺激可提供對(duì)這種疼痛的有效 治療而不產(chǎn)生與藥物相關(guān)的副作用。
[0029] 脊髓刺激器為用于將脈沖電信號(hào)遞送至脊髓以控制慢性疼痛的裝置。由于電刺激 是一種單純的電治療并且不導(dǎo)致與藥物所致的那些副作用類似的副作用，因此越來越多的 醫(yī)生和患者偏愛將電刺激而不是藥物用作疼痛治療。脊髓刺激（SCS)的確切的疼痛緩解機(jī) 制尚且未知。早期SCS試驗(yàn)是基于閘門控制理論，其假定疼痛是由兩種傳入神經(jīng)纖維傳輸。 一種是較大的有髓鞘的Α δ纖維，其攜帶快速強(qiáng)烈疼痛訊息。另一種是較小的無髓鞘的"C" 纖維，其傳輸悸痛性慢性疼痛訊息。稱為Αβ的第三類神經(jīng)纖維是"非疼痛感受型"，這就意 味著它不傳輸疼痛刺激。閘門控制理論宣稱，由Α δ和C疼痛纖維傳輸?shù)男盘?hào)可被非疼痛 感受型Α β纖維的激活/刺激阻撓并且因此抑制個(gè)體對(duì)疼痛的感知。因此，神經(jīng)刺激通過 在疼痛訊息到達(dá)大腦之前阻滯這些疼痛訊息來提供疼痛緩解。
[0030] SCS經(jīng)常用于治療腰椎手術(shù)失敗綜合征，由于局部缺血而具有頑固性疼痛的一種 慢性疼痛綜合征。所有SCS患者中的大部分（可能占30%至40% )已被報(bào)道出現(xiàn)SCS并 發(fā)癥。這就增加了患者疼痛管理的總成本并降低了 SCS的功效。常見并發(fā)癥包括：感染、出 血、神經(jīng)組織損傷、將裝置置入了錯(cuò)誤的區(qū)室、硬件失靈、引線迀移、引線破損、引線連接斷 開、引線腐蝕、植入部位處的疼痛、發(fā)生器過熱以及充電器過熱。常見并發(fā)癥的發(fā)生率高得 令人驚訝：包括引線延長線連接問題、引線破損、引線迀移以及感染。
[0031] 周圍神經(jīng)病變（可用電刺激進(jìn)行治療的另一種病癥）可為先天性的或后天性的。 后天性周圍神經(jīng)病變的原因包括神經(jīng)的物理損傷（創(chuàng)傷）、病毒、腫瘤、毒素、自身免疫反 應(yīng)、營養(yǎng)不良、酒精中毒、糖尿病以及血管和代謝紊亂。后天性周圍神經(jīng)病變分為三個(gè)大類： 由全身性疾病導(dǎo)致的那些、由創(chuàng)傷導(dǎo)致的那些以及由感染或影響神經(jīng)組織的自身免疫疾病 導(dǎo)致的那些。后天性周圍神經(jīng)病變的一個(gè)例子是三叉神經(jīng)痛，其中三叉神經(jīng)（頭部和面部 的大神經(jīng)）的損傷導(dǎo)致面部一側(cè)受到劇烈的閃電般疼痛的急性發(fā)作。
[0032] 具有周圍神經(jīng)性疼痛的很大部分患者出于各種原因而并未從SCS中受益。然而， 許多這些患者可經(jīng)由直接電刺激對(duì)應(yīng)周圍神經(jīng)而獲得可接受水平的疼痛緩解。這種療法稱 為周圍神經(jīng)刺激（PNS)。由于FDA批準(zhǔn)的PNS裝置在美國市場尚不可商購獲得，因此標(biāo)準(zhǔn)脊 髓刺激（SCS)裝置經(jīng)常被疼痛治療醫(yī)生在核準(zhǔn)標(biāo)示外使用來醫(yī)治這種病癥。已出售的相當(dāng) 部分的SCS裝置可能已被在核準(zhǔn)標(biāo)示外用于PNS。
[0033] 由于當(dāng)前的市售SCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于刺激脊髓而不是用于周圍神經(jīng)刺激，因此相比 用于SCS，用于PNS存在更多的與SCS系統(tǒng)的使用相關(guān)聯(lián)的設(shè)備并發(fā)癥。當(dāng)前的SCS裝置 (發(fā)生器）大而笨重。在將SCS用于PNS的情況下，SCS發(fā)生器通常植入在腹部中或者臀部 上方的后腰中，并且長引線跨多個(gè)關(guān)節(jié)穿引到達(dá)手臂、腿部或面部中的目標(biāo)周圍神經(jīng)。關(guān)節(jié) 的過度穿引以及跨越引起增加的術(shù)后疼痛以及更高的裝置故障率。另外，剛性引線可導(dǎo)致 皮膚糜爛和穿透，其中引線在植入的前數(shù)年中故障率太高。許多甚而大部分并發(fā)癥導(dǎo)致置 換手術(shù)以及甚至在某些情況下的多個(gè)置換手術(shù)。
[0034] 圖1示出植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例，所述植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)100 可為例如周圍植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)100。在一些實(shí)施例中，植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)100可用于 治療患有例如源自周圍神經(jīng)的慢性、嚴(yán)重、頑固性神經(jīng)疼痛的患者。在一些實(shí)施例中，植入 式神經(jīng)刺激系統(tǒng)100可用于刺激目標(biāo)周圍神經(jīng)或脊椎的后硬膜外腔。
[0035] 植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)100可包括