Un cargador externo mejorado para un dispositivo médico implantable que usa bobinas de detección de campo para mejorar el acoplamiento.

Un cargador externo (210) para su uso con un dispositivo médico implantable (100),

que comprende:

una bobina primaria (130) para producir un campo magnético para suministrar energía a un dispositivo médico implantable (100);

caracterizada por:

una pluralidad de bobinas de detección (230; 240); y

un circuito de detección de alineamiento (281) para determinar un alineamiento de la bobina primaria (130) con relación al dispositivo médico implantable (100), en donde la determinación se basa en las mediciones eléctricas tomadas de la pluralidad de bobinas de detección (230; 240).

Un cargador externo mejorado para un dispositivo médico implantable que usa bobinas de detección de campo para mejorar el acoplamiento La presente invención se refiere a técnicas para proporcionar alineamiento mejorado entre un cargador externo y un dispositivo implantable.

Los dispositivos de estimulación implantables generan y suministran estímulos eléctricos a los nervios y tejidos del cuerpo para el tratamiento de varios trastornos biológicos, tales como marcapasos para tratar la arritmia cardíaca, desfibriladores para tratar la fibrilación cardíaca, estimulaciones cocleares para tratar la sordera, estimuladores retinianas para tratar la ceguera, estimuladores musculares para producir el movimiento coordinado de las extremidades, estimuladores de la médula espinal para tratar el dolor crónico, estimuladores de la corteza cerebral y cerebrales profundos para tratar los trastornos motrices y psicológicos, y otros estimuladores neurales para tratar la incontinencia urinaria, apnea del sueño, subluxación del hombro, etc. La presente invención puede encontrar aplicabilidad en todas estas aplicaciones, si bien la descripción que sigue se enfocará en general en el uso de la invención dentro de un sistema de estimulación de la médula espinal (EME) , tal como el que se describe en la Solicitud de Patente Estadounidense 11/177.503 presentada el 8 de julio de 2005.

La estimulación de la médula espinal es un procedimiento clínico aceptado para reducir el dolor en ciertas poblaciones de pacientes. Un sistema EME incluye típicamente un generador de impulsos implantable (GPI) , electrodos, al menos un electrodo conductor, y, opcionalmente, al menos una extensión del electrodo conductor. Como se muestra en la figura 1, los electrodos 106 que residen en un extremo distal del cable del electrodo 102 se implantan normalmente a lo largo de la duramadre 70 de la médula espinal 19 y el GPI 100 genera impulsos eléctricos que se suministran a través de los electrodos 106 a las fibras nerviosas dentro de la columna vertebral 19. Los electrodos 106 están dispuestos en un patrón deseado y espaciados para crear un conjunto de electrodos 110. Los cables individuales 112 dentro de uno o más electrodos conductores 102 se conectan con cada electrodo 106 en el conjunto 110. Los electrodos conductores 102 salen de la columna vertebral 19 y pueden unirse a una o más extensiones del electrodo conductor 120. Las extensiones del electrodo conductor 120, a su vez, están normalmente cavadas alrededor del torso del paciente hasta un bolsillo subcutáneo donde el GPI 100 está implantado. De forma alternativa, el electrodo conductor 102 puede conectarse directamente con el GPI 100.

Como debe ser obvio, un GPI necesita energía eléctrica para funcionar. Esta energía puede ser suministrada en varias formas diferentes, tal como a través del uso de una batería recargable o no recargable o a través de una inducción electromagnética (EM) proporcionada desde un cargador externo, o desde combinaciones de éstos y otros enfoques, los cuales se discuten en mayor detalle en la Patente Estadounidense 6.553.263 ("la patente '263") . Tal vez el favorito de estos enfoques es usar una batería recargable en el GPI, tal como una batería de litio-ion o una batería de polímero de litio-ion. Esta batería recargable puede suministrar en general suficiente energía para hacer funcionar un GPI durante un período suficiente (por ej., un día o más) entre recargas. La recarga puede ocurrir a través del uso de inducción EM, en la cual los campos EM se envían mediante un cargador externo al GPI. De este modo, cuando la batería necesita recarga, el paciente en el cual está implantado el GPI puede activar el cargador externo para cargar de forma transcutánea (es decir a través de la piel del paciente) la batería (por ej. a la noche cuando el paciente está durmiendo o durante otros períodos convenientes) .

Lo esencial de este tipo de sistema se muestra en la figura 2. Como se muestra, el sistema comprende, en parte relevante, el cargador externo 208 y el GPI 100. Una bobina primaria 130 en el cargador 208 produce un campo EM 290 capaz de transmisión transcutánea a través de la piel del paciente 278. El cargador externo 208 puede ser energizado mediante cualquier medio conocido, tal como mediante una batería o siendo enchufado en la boca de salida de la pared, por ejemplo. El campo EM 290 se reúne con el GPI 100 mediante otra bobina 270 y por consiguiente, se induce una tensión de CA en esa bobina 270. La tensión de CA a su vez se rectifica a una tensión de CC en un rectificador 682 el cual puede comprender un circuito de puente estándar. (Además puede ser telemetría de datos asociada con el campo EM 290 pero este detalle se ignora como impertinente a la presente descripción) . La tensión CC rectificada, a su vez, se envía a un controlador de carga y circuito de protección 684 el cual opera en general para regular la tensión CC y para producir o bien una tensión constante o una salida de corriente constante según sea necesario para recargar la batería 180.

La figura 3 muestra otros detalles del cargador externo 208 con la parte superior del alojamiento removida. Otros detalles que se refieren a los cargadores externos se pueden encontrar en la Solicitud de Patente Estadounidense 11/460.955, presentada el 28 de julio de 2006. Como se muestra en la figura 3, la corriente eléctrica 114 que fluye en una dirección contraria a las agujas del reloj a través de la bobina primaria 130 induce un campo magnético 290 que tiene una porción prominente en una dirección perpendicular al plano en el cual la bobina primaria 130 se encuentra. La bobina primaria 130 típicamente se forma de muchas vueltas de alambre Litz de cobre, pero las vueltas individuales no se muestran en la figura 3 por claridad. De este modo, cuando una cara de la caja del cargador externo 208 está orientada próxima a una dispositivo implantado, de modo que la bobina primaria 130 esté paralela a una bobina correspondiente dentro del GPI 100, el campo magnético generado por la bobina primaria 130 induce una corriente eléctrica dentro de una correspondiente bobina para cargar una batería adentro, o suministrar energía de otro modo, al GPI 100.

Este sistema es semejante a un transformador donde la bobina primaria está en el cargador externo 208 y la bobina secundaria en el GPI 100. La eficiencia de este acoplamiento depende enormemente del alineamiento entre las dos bobinas, cuya eficiencia puede expresarse como un factor de acoplamiento, k. El logro de un buen acoplamiento es esencial para optimizar la eficiencia del enlace inductivo. El buen acoplamiento no sólo aumenta la energía transferida al implante, minimiza el calentamiento en el implante, y además reduce los requerimientos de energía del cargador externo, lo cual reduce el calentamiento del cargador y permite una factor de forma más pequeña. El acoplamiento apropiado además es esencial si debe haber alguna telemetría de datos entre el cargador externo 208 y el implante.

El funcionamiento del cargador externo 208 en la técnica anterior involucra típicamente el uso de retroalimentación de audio para el usuario. De este modo, cuando comienza la carga, el cargador externo 208 produce un campo inducido 290 y comienza a buscar el GPI 100, como se explicará en mayor detalle en la presente. Un transductor de audio en el cargador externo 208 suministraría un sonido audible intermitente (por ej., haciendo bip) cuando el acoplamiento fuera malo entre el cargador 208 y el GPI 100, dicho bip alertaría al usuario a mover el cargador externo con relación al GPI Una vez que el posicionamiento y el acoplamiento se mejoraran, el cargador 208 detendría el bip, y la ubicación del cargador 208 se mantendría en el lugar sobre el GPI 100 usando almohadillas adhesivas de doble cara o una faja. Si el cargador 208 nuevamente se posiciona mal con relación al GPI 100, el transductor de audio comenzaría nuevamente a generar el bip, de modo que la posición del cargador 208 con relación al GPI 100 podría ser reajustada nuevamente. Un enlace de telemetría de retroceso del GPI 100 comunicaría al cargador 208 cuando la batería del GPI estuviera totalmente cargada, dicha condición nuevamente puede ser señalizada de forma audible para el paciente.

Como se mencionó anteriormente, el alineamiento adecuado entre un cargador externo y un implante es esencial para el funcionamiento apropiado del sistema, transferencia de energía, y seguridad al paciente. Sin embargo, esto ha sido difícil de lograr hasta ahora. En particular, los inventores han observado que es difícil para los cargadores externos de la técnica anterior diferenciar entre un dispositivo profundamente implantado que está bien alineado con respecto al cargador, y... [Seguir leyendo]

1. Un cargador externo (210) para su uso con un dispositivo médico implantable (100) , que comprende:

una bobina primaria (130) para producir un campo magnético para suministrar energía a un dispositivo médico implantable (100) ;

caracterizada por:

una pluralidad de bobinas de detección (230; 240) ; y

un circuito de detección de alineamiento (281) para determinar un alineamiento de la bobina primaria (130) con relación al dispositivo médico implantable (100) , en donde la determinación se basa en las mediciones eléctricas tomadas de la pluralidad de bobinas de detección (230; 240) .

2. El cargador externo de la reivindicación 1, que además comprende:

un circuito de indicación de posición (279) acoplado al circuito de detección de alineamiento (281) para indicar a un usuario un desalineamiento del cargador externo (210) con relación al dispositivo médico implantable (100) .

3. El cargador externo de la reivindicación 2, en donde el circuito de indicación (279) además indica al usuario cómo mejorar el alineamiento del cargador externo (210) con relación al dispositivo médico implantable (100) .

4. El cargador externo de la reivindicación 2, en donde el circuito de indicación (279) activa los indicadores visuales en el cargador externo (210) .

5. El cargador externo de la reivindicación 4, en donde los indicadores visuales indican una dirección en la cual el cargador externo (210) debe ser desplazado para mejorar el alineamiento del cargador externo (210) con relación al dispositivo médico implantable (100) .

6. El cargador externo de la reivindicación 2, en donde el circuito de indicación de posición (279) transmite la información de desalineamiento a otro dispositivo externo (218) .

7. El cargador externo de la reivindicación 6, en donde el otro dispositivo externo (218) indica cómo el cargador externo (210) debe ser desplazado para mejorar el alineamiento del cargador externo con relación al dispositivo médico implantable (100) .

8. El cargador externo de la reivindicación 1, en donde el circuito de detección de alineamiento (281) mide las reflexiones del campo magnético del dispositivo médico implantable (100) .

9. El cargador externo de la reivindicación 1, en donde la medición eléctrica comprende una tensión a través al menos de una de la pluralidad de bobinas de detección (230; 240) .

10. El cargador externo de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de bobinas de detección (230; 240) está localizada dentro de un centro de la bobina primaria (130) .

11. El cargador externo de la reivindicación 1, en donde la bobina primaria (130) está enrollada alrededor de un eje central, y en donde la pluralidad de bobinas de detección (230; 240) están enrolladas alrededor de los ejes que están paralelos al eje central.

12. El cargador externo de la reivindicación 1, en donde la bobina primaria (130) está enrollada alrededor de un eje central, y en donde la pluralidad de bobinas de detección (230; 240) están enrolladas alrededor de segundos ejes, y en donde los segundos ejes están perpendiculares al eje central.

13. El cargador externo de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de bobinas de detección (230; 240) comprende al menos un par de bobinas de detección, en donde las bobinas en cada par se extienden sobre un eje central de la bobina primaria.

14. El cargador externo de la reivindicación 13, en donde las bobinas en cada par están enrolladas alrededor de ejes que son paralelos al eje central de la bobina primaria.

15. El cargador externo de la reivindicación 13, en donde las bobinas en cada par están enrolladas alrededor de ejes que son perpendiculares al eje central de la bobina primaria.

16. El cargador externo de la reivindicación 13, en donde las bobinas en cada par están conectadas una con otra.

17. El cargador externo de la reivindicación 16, en donde las bobinas en cada par están conectadas en serie y extremo a extremo.

18. El cargador externo de la reivindicación 13, en donde las bobinas en cada par no están conectadas una con otra.

19. El cargador externo de la reivindicación 13 que comprende dos pares de bobinas de detección posicionados de forma ortogonal con respecto uno de otro.

20. El cargador externo de la reivindicación 13 que comprende tres bobinas de detección posicionadas de forma triangular con respecto al eje central de la bobina primaria.