关于无线电力传输的方法系统和设备的制作方法
【专利摘要】本文中公开的各实施例涉及经皮肤的能量传输系统，其包括定位在患者的腔体内的内部线圈和电感耦合到内部线圈的外部线圈。该系统可以被联接到任何可植入式医疗设备，譬如心脏辅助设备。
【专利说明】关于无线电力传输的方法系统和设备
[0001] 交叉申请的相关引用
[0002] 本申请基于35U.S.C. §I19(e)要求美国临时专利申请No. 61/610, 173 (提交于 2012年3月12日）的权益，该申请在此通过引用全部并入本文。
【技术领域】
[0003] 本文中公开的各实施例涉及用于经皮肤地传输电力到患者的腔体中，以为电治疗 设备（包括例如患者胸肺腔中的心脏辅助设备）提供电力。
【背景技术】
[0004] 完全植入的电子治疗设备涉及电池供电的起搏器到需要更高水平能量被输入到 身体的新型治疗方法，包括神经刺激、药物输送、肌肉刺激（TENS)、心脏辅助技术和利用人 造心脏的心脏更换。电池技术的进展使得可以植入低功率医学设备，运行高至十年时间。然 而，大部分完全植入高电流设备当前利用经皮肤的线缆供电，因为至今仍不存在安全的高 功率电池技术。线缆输送安全电力到植入物，但是可导致患者显著的不适且需要维护以防 止感染，其在约40%的植入物中发生。
[0005] 经皮肤能量传输（TET)以为植入的医疗设备供电的已知使用可消除线缆且降低 感染的风险。然而，这些现有技术TET系统没有消除感染的风险，因为现有的系统体积庞大 且需要显著数量的外科和植入硬件。此外，现有技术需要靠近的机械联接来实现有效能量 传输，其增加了暴露到患者的功率密度和电磁场。这是不期望的，因为高电磁场暴露可导致 超过生物组织极限的特定吸收率，且高功率密度可以导致患者组织的局部加热，其可导致 组织坏死。
[0006] 本领域存在对改进的TET系统的需求。
【发明内容】
[0007] 本文中讨论的各实施例涉及TET系统。
[0008] 在实例1中，一种经皮肤的能量传输系统，包括：内部线圈，设置尺寸以定位在患 者的胸膜腔内，其中内部线圈被构造为定位为与胸膜腔内的至少一个肺邻近；以及外部线 圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦合。内部线圈被构造为定位 为与胸膜腔内的至少一个肺邻近。
[0009] 实例2涉及如实例1所述的系统，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。
[0010] 实例3涉及如实例1所述的系统，其中内部线圈被大致定位抵靠胸膜腔的内壁。
[0011] 实例4涉及如实例1所述的系统，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线圈。
[0012] 实例5涉及如实例4所述的系统，其中自膨胀结构由形状记忆材料制成。
[0013] 实例6涉及如实例4所述的系统，其中自膨胀结构被构造为膨胀使得内部线圈与 胸膜腔的内壁接触。
[0014]实例7涉及如实例4所述的系统，其中自膨胀结构包括至少一个隔离连接器，其构 造为防止对抗电路的形成。
[0015] 实例8涉及如实例1所述的系统，其中内部线圈被构造为绕至少一个肺定位。
[0016] 实例9涉及如实例1所述的系统，其中外部线圈包括肩带垫子。
[0017] 实例10涉及如实例1所述的系统，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、衬 衣、夹克、被子、椅子或车座中。
[0018] 在实例11中，一种经皮肤的能量传输系统，其操作地连接到心脏辅助系统，该经 皮肤的能量传输系统包括：内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内；柔顺腔室，与内 部线圈相关联；以及外部线圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦 合。
[0019] 实例12涉及如实例11所述的系统，其中柔顺腔室被联接到内部线圈。
[0020] 实例13涉及如实例11所述的系统，其中内部线圈被定位在柔顺腔室内。
[0021] 实例14涉及如实例11所述的系统，其中柔顺腔室为可膨胀柔顺腔室，其具有膨胀 构造和收缩构造。
[0022] 在实例15中，一种经皮肤的能量传输系统，包括：内部线圈，设置尺寸以定位在患 者的胸I吴腔内；中继线圈和外部线圈。中继线圈构造为被定位为邻近患者，使得中继线圈和 内部线圈电感耦合。外部线圈构造为被定位为使得外部线圈和中继线圈电感耦合，由此外 部线圈被电感耦合到内部线圈。
[0023] 实例16涉及如实例15所述的系统，其中中继线圈被定位为邻近患者的皮肤。
[0024] 实例17涉及如实例15所述的系统，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。
[0025] 实例18涉及如实例15所述的系统，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线 圈。
[0026] 实例19涉及如实例15所述的系统，其中外部线圈包括肩带垫子。
[0027] 实例20涉及如实例15所述的系统，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、 衬衣、夹克、被子、椅子或车座中。尽管多个实施例被描述，根据本文的详细描述（其显示和 描述了本发明的实施例），本发明的其它实施例对于本领域技术人员是明显的。如将意识到 的，本发明能够在各方面进行修改，而不会背离本发明的精神和范围。因此，附图和相似描 述将被认为本质上是示意性的，而不是限制性的。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是根据一个实施例的TET系统的示意性图示；
[0029] 图2是根据另一个实施例的另一TET系统的内部线圈的不意性图不；
[0030] 图3A是根据一个实施例的具有支撑结构的内部线圈的示意性图示；
[0031] 图3B是根据一个实施例的图3A的内部线圈的截面视图；
[0032] 图4是根据另一个实施例的另一TET系统的截面视图；
[0033] 图5A是根据一个实施例的图4的TET系统的外部线圈的前视图；
[0034] 图5B是根据一个实施例的图4的TET系统的内部线圈的截面视图；
[0035] 图6是根据一个实施例的另一TET系统的内部线圈的示意性图示；
[0036] 图7A是根据另一个实施例的内部线圈的截面视图；
[0037] 图7B是根据另一个实施例的图7A的内部线圈的截面视图；
[0038] 图7C是根据另一个实施例的图7A的内部线圈的截面视图；
[0039] 图8是根据一个实施例的具有内部线圈和中继线圈的TET系统的示意性图示；
[0040] 图9是根据一个实施例的关于中继线圈的电路图的示意性图示；
[0041]图10是根据一个实施例的关于线圈的标准测量值的示意性图示。
【具体实施方式】
[0042]大部分现有的TET使用一些形式的电磁式互感器且很多具有合并的共振调谐以 增大电力传输的效率。共振调谐电路在电力传输中的使用是由尼古拉?特斯拉在十九世纪 初发现的，当时无线电力电路被第一次证实。对共振能量传输本质上的最好比拟是声能量 通过空间的传输，譬如振动的弦。也就是说，如果被调谐到相同频率的平行拉伸的线被激 励，机械振动被从一根线传递到相邻的线，取决于分隔距离和联接媒介而具有接近完美的 吸收。中继线可以被增加且声学能量传输范围可以由此被扩展。相同的现象发生在磁共振 能量传输中，其中范围可以通过精确调谐和使用无源共振中继器来扩展。
[0043]通过电感耦合的线圈的电力传输并不是新的，且可通过麦克斯韦定律且特别地法 拉第定律来描述。两个感应线圈可以近场距离操作，如麦克斯韦的条件所限定的：
【权利要求】
1. 一种经皮肤的能量传输系统，包括： (a) 内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内，其中内部线圈被构造为定位为与胸 膜腔内的至少一个肺邻近；以及 (b) 外部线圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦合。
2. 如权利要求1所述的系统，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。
3. 如权利要求1所述的系统，其中内部线圈被大致定位抵靠胸膜腔的内壁。
4. 如权利要求1所述的系统，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线圈。
5. 如权利要求4所述的系统，其中自膨胀结构由形状记忆材料制成。
6. 如权利要求4所述的系统，其中自膨胀结构被构造为膨胀使得内部线圈与胸膜腔的 内壁接触。
7. 如权利要求4所述的系统，其中自膨胀结构包括至少一个隔离连接器，其构造为防 止对抗电路的形成。
8. 如权利要求1所述的系统，其中内部线圈被构造为绕至少一个肺定位。
9. 如权利要求1所述的系统，其中外部线圈包括肩带垫子。
10. 如权利要求1所述的系统，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、衬衣、夹 克、被子、椅子或车座中。
11. 一种经皮肤的能量传输系统，其操作地连接到心脏辅助系统，该经皮肤的能量传输 系统包括： (a) 内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内； (b) 柔顺腔室，与内部线圈相关联；以及 (c) 外部线圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦合。
12. 如权利要求11所述的系统，其中柔顺腔室被联接到内部线圈。
13. 如权利要求11所述的系统，其中内部线圈被定位在柔顺腔室内。
14. 如权利要求11所述的系统，其中柔顺腔室为可膨胀柔顺腔室，其具有膨胀构造和 收缩构造。
15. -种经皮肤的能量传输系统，包括： (a) 内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内； (b) 中继线圈，构造为被定位为邻近患者，使得中继线圈和内部线圈电感f禹合；以及 (c) 外部线圈，构造为被定位为使得外部线圈和中继线圈电感耦合，由此外部线圈被电 感耦合到内部线圈。
16. 如权利要求15所述的系统，其中中继线圈被定位为邻近患者的皮肤。
17. 如权利要求15所述的系统，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。
18. 如权利要求15所述的系统，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线圈。
19. 如权利要求15所述的系统，其中外部线圈包括肩带垫子。
20. 如权利要求15所述的系统，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、衬衣、夹 克、被子、椅子或车座中。
【文档编号】A61N1/05GK104487131SQ201380019855
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年3月13日
【发明者】D.拉丰泰恩 申请人:阳光心脏有限公司