可植入医疗装置中的线圈组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可植入医疗装置。更具体地，本发明涉及用于可植入医疗装置如耳蜗植入物的接收器线圈组件。
【背景技术】
[0002]数据和功率的无线传输已成为可植入医疗装置的流行及必不可少的特性，前述装置如心脏起搏器、可植入心律转变器除颤器、记录装置、神经肌肉刺激器、假肢装置如耳蜗植入物。感应耦合是流行且有效的实现用于植入的生物医学装置的经皮链路的手段，因为线圈对可同时用于向植入电路的数据和功率传输。
[0003]可植入假肢装置通常需要小以减少因患者身体内的外来物体的植入和维护引起的损伤和其它并发症。例如，耳蜗植入物通常包括外部部件和内部部件。外部部件在患者身体的外部，而内部部件植入在患者身体中。外部部件包括用于感测周围声音的传声器及用于产生对应于这些声音的处理后的电信号的信号处理器。处理后的电信号使用外部部件的发射器线圈传给内部部件，其将该信号通过电极阵列施加到听觉神经。由于内部部件可能没有永久电源，该元件的功率也从外部部件得到。用于在内部和外部部件之间提供功率和通信的装置通常为一对线圈，即外部部件中的发射器线圈和内部部件中的接收器线圈。这些线圈通常为平面线圈且平行于彼此定位，使得能量通过患者的皮肤和肉体从发射器线圈耦合到接收器线圈以用于对内部部件供电和/或控制内部部件。
[0004]图1A示出了传统耳蜗植入物中的电磁耦合。耳蜗植入物100基于外部部件102经电磁感应耦合106耦合到内部部件104的原理工作。其目的在于通过使用放在耳蜗124中的电极阵列激活听觉神经126，因而使深度聋的患者(即其中和/或外耳出现机能障碍，但其听觉神经保持未受损伤)能够再次听见。
[0005]图1B示出了传统耳蜗植入物中的外部部件102和内部部件104的示意图。外部部件102包括传声器或多传声器组件110、信号处理器112、能源114和发射器线圈116。传声器或多传声器组件110从患者的环境拾取音频声音108并将该音频声音转换为电信号。信号处理器112处理电信号以产生处理后的电信号，通常为变化宽度和/或振幅的脉冲序列。处理后的电信号一产生就经发射器线圈116和接收器线圈118之间建立的感应链路106传给内部部件104的刺激电子器件120。响应于处理后的电信号的接收，刺激电子器件120产生适当的刺激电信号脉冲，其施加到插入在患者的耳蜗124内的电极阵列122中的一个或多个电极。其为直接刺激听觉神经126的刺激电信号并向患者提供听觉。
[0006]图1C以传统耳蜗植入物的局部截面图示出了内部部件中的元件的内部安排。内部部件104包括可植入密封壳体128。可植入密封壳体128包括刺激电子器件120、接收器线圈118和用于外部天线保持的磁铁130。磁铁130用于使接收器线圈118与外部部件(图1B，102)的发射器线圈(图1B，116)在与植入的刺激电子器件120相关联的接收器线圈118所处位置的正上方保持和对准。通常，壳体包括用扁平钛盖132密封封闭的陶瓷体136。壳体还包括穿通件134。穿通件134提供从密封壳体内部到壳体外面的外部位置的导电通路。这种安排使能在电极阵列(图1B，122)和密封壳体内的刺激电子器件(图1B，120)之间进行一个或多个电连接，同时保护电路或其它密封的元件免遭可能因暴露于壳体周围的环境而引起的损害或故障。
[0007]由于可用于线圈的材料，通常优选将具有刺激电子器件120的接收器线圈118放在密封壳体内。例如，被认为是更适合的线圈材料的绝缘铜线可用于制造接收器线圈。然而，这导致接收器线圈118和金属部件如钛盖132之间的距离d减小。金属部件132在壳体128处于植入位置时通常为距患者皮肤的远表面。距离d为用于确定感应链路的性能的主要因素。当密封的接收器线圈118和金属部件132之间的距离d小时，发射器线圈116和接收器线圈118之间的感应链路性能差，部分因为接收器线圈118更远离发射器线圈132。实际上，接收器线圈118接近金属部件132导致不合需要的磁干扰，负面影响感应链路输出。因此，当距离d减小时，感应链路的性能也下降。
[0008]因此，需要提供一种克服现有解决方案的缺陷的备选解决方案。
【发明内容】
[0009]本发明的接收器线圈组件的配置提高了可植入医疗装置如耳蜗植入物中的发射器线圈和接收器线圈组件之间的感应链路的性能。本发明的线圈配置连同更好的感应性能一起还可使能保持可植入装置的内部部件紧凑。
[0010]感应链路性能定义为通常外部部件的发射器线圈和内部植入部件的接收器线圈组件之间建立的感应链路的数据和/或功率传送效率。
[0011]根据一实施例，公开了用于可植入医疗装置的接收器线圈组件。该接收器线圈组件包括至少两个空间上分开的包括在内部部件的壳体内的线圈单元。空间上分开是沿壳体的厚度进行。至少两个空间上分开的线圈单元包括外部线圈和内部线圈。
[0012]外部线圈包括至少一线圈绕组。外部线圈可以雕刻或装配在壳体的近表面上。壳体的陶瓷体的近表面用作用于定位外部线圈的衬底。近表面为在内部部件处于植入位置时更靠近患者皮肤的那一侧。
[0013]陶瓷体可由氧化铝、氧化锆、以氧化锆韧化的氧化铝(ZTA)或氧化钇四方多晶氧化锆(YTZP)制成。
[0014]外部线圈可由导电材料如铂或纯金制成。
[0015]在实施例中，外部线圈未包封在密封壳体内。而是，外部线圈可用绝缘层覆盖，绝缘层由生物适合的材料如帕利灵(parylene)、聚醚醚酮(PEEK)或厚陶瓷层制成。这使能保护外部线圈免遭周围的身体组织和液体的影响。
[0016]外部线圈定位在近侧将外部线圈放置成更靠近发射器线圈，因而提高了感应链路性能。对本领域技术人员显而易见的是，将外部线圈放置成尽可能靠近发射器线圈将提高感应链路性能。因此，如果前述定位使能增加感应链路性能，可能将外部线圈放置在不同于近表面的位置处。
[0017]在一实施例中，外部线圈组装在近表面上。这种组装在放置内部线圈方面提供更大的灵活性。在另一实施例中，外部线圈雕刻在近表面上。雕刻提供一种在外部线圈布置方面具有相对更一致的结果的制造方法。
[0018]内部线圈包括至少一线圈绕组。内部线圈可印刷或装配在壳体的内表面上或者壳体的密封部件上。壳体的内表面为包封在密封壳体内的表面。密封部件包括内部部件的包封在密封壳体内的部件。其可包括适于使用接收器线圈组件接收处理后的电信号及适于产生刺激电信号的刺激电子器件。密封包封的内部线圈使能放置内部线圈免遭可能源自暴露于壳体周围的环境的任何损害。
[0019]在一实施例中，内部线圈为定位并装配在内表面或密封部件上的部件。这种装配在放置内部线圈方面提供更大灵活性。在另一实施例中，内部线圈直接印刷或金属化在内表面或密封部件上。印刷或金属化提供一种在内部线圈布置方面具有相对更一致的结果的制造方法。
[0020]在实施例中，内部线圈由铜制成。另外或作为备选，外部线圈可由铜制成。
[0021]在实施例中，内部线圈密封在壳体内并相对于外部线圈更接近刺激电子器件。
[0022]在实施例中，外部线圈被覆着生物适合层并相对于内部线圈更接近发射器线圈。
[0023]在实施例中，内部线圈和外部线圈的相对定位满足预定条件。预定条件包括将内部线圈和外部线圈定位成使得外部线圈和壳体的金属盖之间的第一距离多于内部线圈和壳体的金属部件之间的第二距离。金属盖通常在壳体的远侧，远侧意为相对于近表面更远离患者皮肤。在实施例中，金属部件和外部线圈之间的距离至少通过陶瓷体的厚度增加。
[0024]在实施例中，外部线圈和内部线圈独立于彼此。术语“独立”定义为内部线圈和外部线圈不彼此连接并独立地连接到刺激电子器件。这使刺激电子器件能从各个线圈单元即外部线圈和内部线圈个别地接收处理后的电信号。在实施例中，例如，对于耳蜗植入物，每一线圈可适于接收对应于不同频率范围的数据信息。这可在外部