PROTECCIÓN DE PILAS Y BATERÍAS Y SISTEMA DE REACTIVACIÓN DE PILAS Y BATERÍAS CON TENSIÓN NULA PARA DISPOSITIVO MÉDICO IMPLANTABLE.

Un circuito (500) de protección y reactivación para un dispositivo médico implantable,

que comprende: recargable una pila o batería (180) recargable un controlador (684) de carga para cargar la pila o batería (180) un primer camino de carga entre el controlador (684) de carga y un terminal de la pila o batería (180) para cargar la pila o batería a través de al menos un diodo (501), donde el primer camino de carga está activo para cargar la pila o batería con tensión nula cuando una tensión de la pila o batería está por debajo de un umbral; y un segundo camino de carga entre el controlador (684) de carga y el terminal de la pila o batería (180) para cargar la pila o batería a través de un primer interruptor (503) conmutable donde el segundo camino de carga está activo para cargar la pila o batería (180) cuando un voltaje de la pila o batería está por encima del umbral

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/060081.

Solicitante: BOSTON SCIENTIFIC NEUROMODULATION CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 25155 RYE CANYON LOOP VALENCIA, CA 91355 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HE,YUPING, PETERSON,DAVID,K.L.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 19 de Octubre de 2006.

Fecha Concesión Europea: 4 de Agosto de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61N1/08 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61N ELECTROTERAPIA; MAGNETOTERAPIA; RADIOTERAPIA; TERAPIA POR ULTRASONIDOS (medida de corrientes bioeléctricas A61B; instrumentos quirúrgicos, dispositivos o métodos para transferir formas no mecánicas de energía hacia o desde el cuerpo A61B 18/00; aparatos de anestesia en general A61M; lámparas incandescentes H01K; radiadores de infrarrojos utilizados como calefactores H05B). › A61N 1/00 Electroterapia; Circuitos correspondientes (A61N 2/00  tiene prioridad; preparaciones conductoras de la electricidad que se utilizan en terapia o en examen in vivo A61K 50/00). › Dispositivos o circuitos de vigilancia, de protección, de control o de indicación (para un solo tipo particular de aparatos A61N 1/10 - A61N 1/44).
  • A61N1/37 A61N 1/00 […] › Monitorización; Protección.
  • A61N1/378 A61N 1/00 […] › Alimentación de corriente eléctrica.

Clasificación PCT:

  • A61N1/378 A61N 1/00 […] › Alimentación de corriente eléctrica.
  • H02J7/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PROTECCIÓN DE PILAS Y BATERÍAS Y SISTEMA DE REACTIVACIÓN DE PILAS Y BATERÍAS CON TENSIÓN NULA PARA DISPOSITIVO MÉDICO IMPLANTABLE.

Fragmento de la descripción:

REFERENCIAS CRUZADAS A SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud de patente internacional reivindica prioridad sobre la solicitud de

Patente Provisional U.S. Nº de Serie 60/748,240, presentada el 7 de diciembre de

2005.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general a circuitos y técnicas para protección de pilas o baterías y reactivación de pilas o baterías preferiblemente para

su uso en un dispositivo médico implantable como un dispositivo estimulador implantable, o más específicamente un generador de impulsos implantable.

ANTECEDENTES

Los dispositivos de estimulación implantables generan y suministran estímulos eléctricos a nervios del cuerpo y tejidos para la terapia de varios desórdenes biológicos, como marcapasos para tratar arritmia cardíaca, desfibriladores para tratar fibrilación cardíaca, estimuladores cocleares para tratar la sordera, estimuladores de retina para tratar la ceguera, estimuladores musculares para producir movimientos coordinados de los miembros, estimuladores de la médula espinal para tratar dolores crónicos, estimuladores de la corteza y la masa cerebral para tratar desórdenes motores y psicológicos, y otros estimuladores neuronales para tratar incontinencia urinaria, apnea del sueño, subluxación de espalda, etc. La presente invención puede encontrar aplicación en todas estas aplicaciones, aunque la descripción que sigue se enfocará en general en el uso de la invención dentro del sistema de Estimulación de la Médula Espinal (SCS), tal y como se describe en la Patente U.S. 2007/0038250.

La estimulación de la médula espinal es un método clínico aceptado para reducir el dolor en ciertas poblaciones de pacientes. Un sistema SCS incluye típicamente un Generador de Impulsos Implantable (IPG) o transmisor y receptor de Radio Frecuencia (RF), electrodos, al menos un conductor de electrodo, y, opcionalmente, al menos un prolongador de conductor de electrodo. Los electrodos, que residen en un extremo distal del conductor de electrodo, son implantados típicamente a lo largo de la dura de la médula espinal, y el transmisor IPG o RF genera impulsos eléctricos que son suministrados a través de electrodos a las fibras nerviosas en la columna espinal. Los contactos individuales de electrodo (los “electrodos”) están dispuestos según un esquema deseado y separados para crear una disposición de electrodos. Los cables individuales en uno o más conductores de electrodo conectan con cada electrodo en la disposición. El/Los conductor/es de electrodo salen de la columna espinal y generalmente se unen a uno o más prolongadores de conductor de electrodo. Los prolongadores de conductor de electrodo, a su vez, son típicamente conducidos alrededor del torso del paciente a una cavidad subcutánea donde se implanta el transceptor IPG o RF. Alternativamente, el conductor de electrodo puede conectarse directamente con el transceptor IPG o RF. Para ejemplos de otros sistemas SCS y otros sistemas de estimulación, ver las Patentes U.S. 3.646.940 y

3.822.708. Naturalmente, los generadores de impulsos implantables son dispositivos activos que necesitan energía para funcionar, tal como proporciona una pila o batería implantada o una fuente de energía exterior.

Como debe ser obvio, un IPG necesita energía eléctrica para funcionar. Tal energía puede ser suministrada en varias formas distintas, tales como el uso de una pila o batería recargable o no recargable o mediante inducción electromagnética (EM) suministrada por un cargador externo, o por combinaciones de éstos y otros medios que se describen con más detalle en la Patente U.S. 6.553.263 (“la patente ‘263”). Quizás el favorito de estos medios es utilizar una pila o batería recargable en el IPG, tal como una pila o batería de ion litio o una pila o batería de polímero de ion litio. Una pila o batería recargable de este tipo puede suministrar generalmente suficiente energía para hacer funcionar un IPG durante un período suficiente (por ejemplo, un día

o más) entre recargas. La recarga puede producirse mediante el uso de inducción EM, en la cual se envían campos EM al IPG desde un cargador externo. Así, cuando la pila

o batería necesita recarga, el paciente en el que está implantado el IPG puede activar el cargador externo para, percutáneamente (es decir, a través de la carne del paciente), cargar la pila o batería (por ejemplo, por la noche cuando el paciente está durmiendo o durante otros períodos adecuados).

Las bases de este sistema se muestran en la Figura 1, que es ampliamente descriptiva del contenido que deriva de la patente ‘263. Como se muestra, el sistema comprende como partes importantes el cargador externo 208 y el IPG 100. Como se indicó, una bobina 279 en el cargador 208 produce un campo 290 EM capaz de conseguir la transmisión percutánea a través de la carne 278 del paciente. El cargador 208 externo puede alimentarse por cualquier medio conocido, tal como con una pila o batería o enchufándolo a una toma de pared, por ejemplo. El campo 290 EM es recibido en el IPG 100 por otra bobina 270, y en consecuencia se induce un voltaje AC en dicha bobina 270. Este voltaje AC a su vez se rectifica a un voltaje DC en el rectificador 682, que puede comprender un circuito puente estándar. (Puede haber adicionalmente datos telemétricos asociados con el campo 290 EM, pero este detalle es ignorado como no pertinente en la presente descripción). El voltaje DC rectificado es a su vez enviado a un controlador 684 de carga, que funciona generalmente para regular el voltaje DC y para producir una salida ya sea a voltaje constante o a corriente constante según sea necesario para recargar la pila o batería 180. La salida del controlador 684 de carga, es decir, cuan agresivamente carga la pila o batería 180 el controlador de carga, es independiente del voltaje de la pila o batería, Vbat, como se explicará con más detalle más tarde. (El controlador 684 de carga puede también ser utilizado para informar del estado de carga de la pila o batería 180 al cargador 208 externo vía telemetría de retorno utilizando la bobina 270, como se describe en la solicitud ‘263; sin embargo, debido a que esta función no es particularmente relevante para esta descripción, no se discute más).

La salida del controlador 684 de carga tiene a su vez dos interruptores 701, 702 que respectivamente evitan que la pila o batería 180 se sobrecargue o sobre-descargue. Como se muestra, estos transistores son transistores de canal N que estarán “activados”, y por tanto capaces de conectar la salida del controlador 684 de carga a la pila o batería 180 cuando sus puertas están polarizadas. El control de estas puertas está proporcionado por un circuito 686 de protección de la pila o batería, que recibe la corriente y el voltaje de la pila o batería, Ibat y Vbat, como señales de control, de nuevo como será explicado con más detalle mas adelante. Por ejemplo, siempre que la pila o batería 180 tenga un voltaje demasiado alto, el circuito 686 de protección de la pila o batería desconectará la puerta del transistor 701 de sobrecarga para proteger la pila o batería de más carga. Puede utilizarse también un fusible colocado entre los transistores 701, 702 y la pila o batería 180 para proteger más la pila o batería de eventos de muy alta corriente (no mostrados). La pila o batería 180 está acoplada a una de varias cargas en el IPG 100, como los circuitos de estimulación del electrodo, es decir, los circuitos que finalmente alimenta la pila o batería 180. La pila o batería 180 está acoplada a tales cargas a través de un interruptor 504 de carga, que puede aislar la pila o batería 180 de la carga para proteger una de los efectos adversos de la otra. Preferiblemente este interruptor 504 de carga es parte del controlador 684 de carga, que puede comprender su propio circuito integrado, aunque esto no es estrictamente necesario.

Como se trató en la patente ‘263 arriba referenciada, los circuitos 684 de carga puede cargar la pila o batería 180 de diferentes formas, dependiendo del estado de voltaje de la pila o batería, Vbat. Sin repetir el contenido de dicha descripción, tal carga selectiva de la pila o batería 180 es beneficiosa para cargar la pila o batería con seguridad, particularmente cuando se utiliza una pila o batería basada en ion litio. Esencialmente, este esquema de carga segura carga la pila o batería 180 con corrientes menores cuando el voltaje de la pila...

 


Reivindicaciones:

1. Un circuito (500) de protección y reactivación para un dispositivo médico implantable, que comprende:

una pila o batería (180) recargable un controlador (684) de carga para cargar la pila o batería (180)

recargable

un primer camino de carga entre el controlador (684) de carga y un terminal de la pila o batería (180) para cargar la pila o batería a través de al menos un diodo (501), donde el primer camino de carga está activo para cargar la pila o batería con tensión nula cuando una tensión de la pila o batería está por debajo de un umbral; y

un segundo camino de carga entre el controlador (684) de carga y el terminal de la pila o batería (180) para cargar la pila o batería a través de un primer interruptor (503) conmutable donde el segundo camino de carga está activo para cargar la pila o batería (180) cuando un voltaje de la pila o batería está por encima del umbral.

2. El circuito de la reivindicación 1, en el que el primer interruptor (503) conmutable está abierto para desactivar el segundo camino de carga.

3. El circuito de la reivindicación 1, en el que se acopla una carga al segundo camino de carga de tal forma que el primer interruptor (503) conmutable está activo para acoplar la pila o batería (180) a la carga.

4. El circuito de la reivindicación 3, que comprende además un segundo interruptor (504) entre el primer interruptor (503) conmutable y la carga para desacoplar la carga.

5. El circuito de la reivindicación 1, que comprende además al menos un diodo

(502) entre el primer camino de carga y el segundo camino de carga.

6. El circuito de la reivindicación 1, en el que el primer interruptor (503) conmutable comprende un transistor PMOS.

7. El circuito de la reivindicación 6, en el que un pozo del transistor PMOS está polarizado al más alto de una fuente o un drenaje del transistor PMOS o está polarizado al voltaje de la pila o batería o está polarizado a una salida de voltaje por el controlador (684) de carga en el primer camino de carga.

8. Un método para recargar una pila o batería en un dispositivo médico implantable, que comprende:

producir una corriente relativamente baja para cargar un terminal de la pila o batería a través de un primer camino cuando el voltaje de la pila o batería es mayor que o igual a cero y menor que o igual a un umbral; y producir una corriente relativamente alta para cargar el terminal de la pila o batería a través de un segundo camino cuando el voltaje de la pila o batería es mayor que el umbral, en el que el segundo camino comprende un componente activo conmutable.

9. El método de la reivindicación 8, en el que el segundo camino está abierto por un interruptor cuando el terminal de la pila o batería se está cargando a través del primer camino.

10. El método de la reivindicación 8, en el que el primer camino comprende solo un componente pasivo (un componente activo conmutable)

11. El método de la reivindicación 8, en el que el componente activo conmutable comprende un transistor PMOS cuyo pozo está polarizado para asegurar que no haya fuga de corriente a través del pozo.

12. El método de la reivindicación 8, en el que el componente activo conmutable está desactivado cuando se detecta excesiva descarga.

13. El método de la reivindicación 8, en el que la pila o batería es una pila o batería de ion litio o una pila o batería de polímero de ion litio.

 

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