可植入医疗设备的治疗递送方法和系统的制作方法【专利说明】可植入医疗设备的治疗递送方法和系统[0001]领域[0002]本公开涉及身体可植入医疗设备，并且更特定地涉及用于对电容器充电以递送治疗刺激波形的电路和技术。【
背景技术：
】[0003]采用电子电路来提供多种治疗(诸如，身体组织的电刺激)、监测的生理状况，和/或提供物质的各种可植入医疗设备(MD)是本领域已知的。例如，已开发用于在心动过缓发作期间维持期望的心率或用于一旦检测到严重心律失常对心脏施加复律或除颤治疗的心脏起搏器和可植入心脏复律除颤器(ICD)。其它设备将药物递送至脑部、肌肉和器官组织、和/或神经以治疗各种状况。[0004]在过去的20年里，IMD已从相对庞大、粗糙、和短寿命的设备演变成正在稳步小型化并且它们的功能不断增加的复杂、长寿命、小型化的MD。例如，已对复律/除颤引线和电极作出许多改进，此举已能使复律/除颤能量能够被精确地递送至有关选定的上心脏腔室和下心脏腔室，并藉此显著地减少使心脏腔室复律或除颤所需的递送的冲击能量。此外，高电压输出电路已在许多方面改进以提供在降低使心脏复律或除颤所需的冲击能量方面有效的单相、双相、或多相复律/除颤刺激(冲击或脉冲)波形，有时具有复律/除颤电极的特定组合。[0005]IMD的小型化正驱动包括电子电路组件的所有MD组件的尺寸和成本减少，其中期望减小尺寸使得整体电路可更紧凑。MD由通常是一个或多个电池的内部电源供电，该内部电源用作各种功能，包括但不限于，向电子组件和电路供电和对高压电容器充电，高压电容器通过医疗电引线向心脏放电以调节心律。由电池供电的MD操作系统的功能复杂和复杂度随时间增加。[0006]尽管有所进展，但电池供电的MD在电池耗尽时必须被更换，因此贮存电池电量对维持或延长頂D的寿命仍然很重要。因此，随着MD的尺寸减小，IMD电路的电子电路优选降低功耗以维持或增加寿命。【
发明内容】[0007]朝向可植入医疗设备的增强的小型化的努力已受到发展设备的技术能力的目标的阻碍。通常，对设备的技术性能的改进通过要求增加组件数量的复杂电路来实现-此举导致设备电路的总体引脚和功率消耗的增加，以及其他。[0008]本公开描述了可植入医疗设备的充电电路。充电电路利用单个初级变压器绕组和耦合至多个电容器的单个次级变压器绕组。二极管耦合在次级变压器绕组和多个电容器之间以维持预定的充电极性。[0009]在一个实施例中，设置耦合电路以数个堆叠配置中的一种来动态地配置多个电容器。在一个实施例中，在充电开始前，親合电路以并联配置将多个电容器彼此親合。[0010]充电电路可耦合至可植入医疗设备的电源以汲取功率用于对电容器充电。电源的示例是可以是不可再充电的电池。在由耦合电路以并联配置耦合后，多个电容器可被充电至预定的电压电平。[0011]在另一实施例中，描述了用于对配置成存储治疗递送刺激能量的多个电容器充电的方法。该方法包括在将电容器充电至预定的电压电平前以第一堆叠配置来耦合多个电容器。继充电后，以与第一堆叠配置不同的第二堆叠配置来耦合多个电容器。[0012]在示例性实施例中，以第一堆叠配置并联地耦合多个电容器。在实施例中，多个电容器彼此解耦并通过顺序地耦合各电容器来以串联配置依次堆叠。在另一实施例中，多个电容器中的一个或多个被选择性解耦并且以串联配置依次堆叠以形成组合串联和并联堆叠配置。可为以串联配置堆叠电容器来设置定义每个单独的电容器的解耦之间的持续时间的预定间隔。【附图说明】[0013]下面的附图是本发明的具体实施例的解说并因此不对本发明的范围构成限制。附图不按比例绘出(除非如此声明)并且旨在与下面的详细说明中的解释结合地使用。在下文中将结合附图来描述各实施例，其中同样的附图标号/字母表示同样的元件，以及:[0014]图1是医疗设备的不意图；[0015]图2是包括在包括常规充电电路的示例性医疗设备中的现有技术电子电路的示意图；[0016]图3是示出了根据本公开的充电电路的一个实施例的示意图；[0017]图4是示出了常规充电电路和根据本公开的充电电路的充电持续时间的比较分析的结果的示例性曲线图；[0018]图5和6描绘了根据本公开的替代实施例的充电电路的治疗递送电路。[0019]图7描绘了示出了在存储在多个输出电容器中的能量的释放期间治疗刺激能量的幅度的示例性曲线图；[0020]图8是描绘了根据本公开的实施例的治疗递送的流程图；以及[0021]图9是根据本公开的实施例的用于确定除颤阈值的方法的流程图。[0022]详细描述[0023]以下详细描述本质上是示例性的，并不旨在限制本发明的实施例或这些实施例的应用或使用。并且，没有意图被前述
技术领域：
、背景、概述或以下详细说明中展现的任何表示或隐含的理论所约束。[0024]在本公开中，发明人已公开与由可植入医疗设备生成具有用于递送治疗(诸如，起搏、除颤和复律)的不同波形的治疗刺激能量相关联的电路和技术。根据本公开的各方面生成的治疗刺激的可配置波形包括模仿给定患者的细胞响应行为的斜坡状或台阶状前缘。该波形降低了实现捕获所需的阈值，藉此增加了可植入医疗治疗的效率和有效性。[0025]图1是其中可有效实践本发明的示例性医疗设备的示意图。如图1所示，例如，本发明可用于可植入医疗设备14，可植入医疗设备14包括包含用于操作皮下地植入患者中、位于患者12胸腔外部、位于心切迹前面的设备14的电路的壳体15。根据实施例，壳体15可植入在患者12的胸部区域中。而且，设备14可包括耦合至设备14的皮下感测和复律/除颤治疗递送引线18，皮下感测和复律/除颤治疗递送引线18皮下地隧穿至邻近患者12的一部分背阔肌的位置中。特定地，引线18从位于患者背部侧面并位于患者背部后面的设备14的中植入袋(medianimplantpocket)隧穿至与心脏相对的位置，使得心脏16部署在设备14和引线18的远端电极线圈24和远端感测电极26之间。[0026]例如，应当理解，虽然皮下设备14被显示为穿过患者的皮肤和肌肉层之间的疏松结缔组织而被放置，但术语“皮下设备”旨在包括可使用患者的任何非静脉位置(诸如，在肌肉层下面或在胸腔内)放置到将被植入的患者内的设备。[0027]进一步参照图1，编程器20被示为通过无线通信链路22与设备14遥测通信。通信链路22可以是任何合适的无线链路，诸如蓝牙、NFC、WiF1、MICS、或如在授权给Goedeke等人的美国专利N0.5，683，432“AdaptivePerformance-OptimizingCommunicat1nSystemforCommunicatingwithanImplantableMedicalDevice(用于与可植入医疗设备通信的自适应性能优化通信系统)”中所描述的链路。[0028]设备14可由不锈钢、钛、或如在授权给Anderson的美国专利N0.4，180,078“LeadConnectorforaBodyImplantableStimulator(用于身体可植入模拟器的引线连接器)”和授权给Hassler等人的美国专利N0.5，470，345“ImplantableMedicalDevicewithMult1-layeredCeramicEnclosure(具有多层陶瓷外壳的可植入医疗设备)”中所描述的陶瓷所构造。设备14的电子电路可被结合到聚酰胺柔性电路、印刷电路板(PCB)、具有封装在无引线芯片载体中的集成电路的陶瓷基片、芯片级封装、和/或晶片级封装。[0029]引线18，被插入到放置在壳体15上的连接器(未示出)中以将该引线电耦合至位于壳体15中的电路，包括远侧除颤线圈电极24、远端感测电极26、绝缘柔性引线体、和用于经由连接器连接至壳体15的近端连接器引脚(未示出)。在一些实施例中，远端感测电极26可被合适地大小调整成使沿着壳体15放置以形成基于壳体的皮下电极阵列的一个或多个电极28的感测阻抗与放置成形成正交信号矢量的电极28匹配。[0030]如以下详细描述的，在本发明的实施例中的设备14包括用于提供治疗的小型化电路。例如，光学血液动力学传感器17优选是多波形血氧计，诸如脉动血氧计或混合静脉氧传感器。电极28和光学传感器17被焊接到壳体15的外表面上的位置中并经由导线(未示出)连接至位于壳体15内部的电子电路(本文中以下所描述的)。电极28可由平板所构建，或替代地，如在授权给Brabec等人的美国专利N0.6,512,940“SubcutaneousSpiralElectrodeforSensingElectricalSignalsoftheHeart(用于感测心脏电信号的皮下螺旋电极)”中所描述的螺旋电极所构建，并且安装在如在授权给Ceballos等人的美国专利N0.6，522，915“SurroundShroudConnectorandElectrodeHousingsforaSubcutaneousElectrodeArrayandLeadlessECGs(用于皮下电极阵列和无引线ECG的环绕护罩连接器和电极壳体)”和授权给Fraley等人的美国专利N0.6,622,046^SubcutaneousSensingFeedthrough/ElectrodeAssembly(皮下感测馈通/电极组件)”中所描述的非导电环绕护罩(shroud)中。[0031]设备14中采用的电子电路可采取任何已知的形式来从所感测到的ECG中检测快速性心律失常并在心脏复苏时按需提供复律/除颤冲击以及冲击后起搏。在授权给Bhunia的美国专利N0.7，647，095“MethodandApparatusforVerifyingaDeterminedCardiacEventinaMedicalDeviceBasedonDetectedVariat1ninHemodynamicStatus(用于基于检测到的血液动力学状态的变化在医疗设备中验证所确定的心脏事件的方法和装置)”中阐述了适合于采用本文以下所描述的第一和第二复律一除颤电极以及ECG感测和起搏电极起作用的这种电路的示例性简化框图，该专利通过引用整体结合于此。应该理解，简化框图没有显示这种设备的所有的常规部件和电路，包括数字时钟和时钟线、用于为电路供电并提供起搏脉冲的低电压电源和电当前第1页1 2 3 4 5