Bobina de comunicación de placa de circuito impreso para su uso en un sistema de dispositivo médico implantable.

Un controlador externo (290) para comunicarse con un dispositivo médico implantable (100),

que comprende:

una placa de circuito impreso (PCB) (300), teniendo el PCB una pluralidad de capas de pistas (310a-f);

una bobina de comunicaciones (305) para emitir el programa de terapia por medio de acoplamientomagnético hacia el dispositivo médico implantable, en donde la bobina de comunicaciones comprende unapluralidad de espiras en las pistas en la pluralidad de capas del PCB, en donde unas vías conectan lapluralidad de espiras entre las capas; y

un conjunto de circuitos (360) del controlador externo, acoplado al PCB y a la bobina de comunicaciones paracompilar un programa de terapia para el dispositivo médico implantable y para activar la bobina decomunicaciones, caracterizado porque el conjunto de circuitos del controlador externo se halla dentro de labobina de comunicaciones.

Bobina de comunicación de placa de circuito impreso para su uso en un sistema de dispositivo médico implantable.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un controlador externo mejorado que tiene una aplicabilidad particular para los sistemas de dispositivos médicos implantables.

ANTECEDENTES Los dispositivos de estimulación implantables son dispositivos que generan y entregan estímulos eléctricos a los nervios y tejidos del cuerpo para la terapia de diversos trastornos biológicos, tales como los marcapasos para tratar la arritmia cardíaca, los desfibriladores para tratar la fibrilación cardíaca, estimuladores cocleares para tratar la sordera, estimuladores retinales para tratar la ceguera, estimuladores de los músculos para producir un movimiento coordinado de los miembros, estimuladores de la médula espinal para tratar el dolor crónico, estimuladores para la parte cortical y profunda del cerebro para tratar los trastornos motores y psicológicos, y otros estimuladores neurales para tratar la incontinencia urinaria, apnea del sueño, subluxación del hombro, etc. La presente invención puede encontrar una aplicabilidad en la totalidad de dichas aplicaciones, si bien la descripción que sigue se enfocará en términos generales en el uso de la invención en un sistema SCS (Spinal Cord Stimulation, Estimulación de la Médula Espinal) , tal como el revelado en la Patente de los Estados Unidos N.° 6.516.227.

La estimulación de la médula espinal es un método clínico bien aceptado para reducir el dolor en determinadas poblaciones de pacientes. Tal como se muestra en las Figuras 1A y 1B, típicamente un sistema de SCS incluye un IPG (Implantable Pulse Generator, Generador Implantable de Pulsos) 100, que incluye una caja biocompatible 30, formada por ejemplo de titanio. La caja 30 típicamente contiene el conjunto de circuitos y la fuente de energía eléctrica o batería necesaria para que el IPF funcione, si bien es también posible proveer energía a los IPGs por medio de una energía externa de RF y sin una batería. El IPG 100 está acoplado a los electrodos 106 por medio de uno o más conductores de electrodo (se muestran dos de dichos conductores, 102 y 104) , de manera tal que los electrodos 106 forman un conjunto ordenado de electrodos 110. Los electrodos 106 son llevados sobre un cuerpo flexible 108, que también aloja los cables individuales de señales 112 y 114 acoplados a cada electrodo. En la forma de realización ilustrada, hay ocho electrodos sobre el conductor 102, denominados E1-E8, y ocho electrodos sobre el conductor 104, designados E9-E16, si bien la cantidad de conductores y electrodos depende de la aplicación, por lo que puede variar.

En la Figura 2, se muestran en sección transversal algunas porciones de un sistema IPG, que incluyen el IPG 100 y un controlador externo 12. Típicamente el IPG 100 incluye un conjunto de substrato electrónico 14 que incluye una PCB (Printed Circuit Board, Placa de circuito impreso) 16, junto con diversos componentes electrónicos 20, tales como microprocesadores, circuitos integrados, y condensadores montados en el PCB 16. En el IPG 100 se encuentran por lo general presentes dos bobinas: una bobina de telemetría 13 utilizada para transmitir/recibir datos hacia/desde el controlador externo 12; y una bobina de carga 18 para cargar o recargar la fuente de energía o batería 26 del IPG por medio de un cargador externo (no se muestra) . La bobina de telemetría 13 puede estar montada dentro del conector cabecero 36, como se muestra.

Tal como se indicó en lo que precede, se utiliza un controlador externo 12, tal como un programador llevado en la mano o un programador para médico clínico, para enviar de manera inalámbrica datos hacia y para recibir datos desde el IPG 100. Por ejemplo, el controlador externo 12 puede enviar datos de programación al IPG 100 para configurar la terapia que el IPG proveerá al paciente. Asimismo, el controlador externo 12 puede actuar como un receptor de datos desde el IPG 100, tales como diversos datos que informen sobre el estado del IPG.

La comunicación de los datos hacia y desde el controlador externo 12 tiene lugar por medio de acoplamiento magnético inductivo. Cuando deban enviarse datos desde el controlador externo 12 al IPG 100, la bobina 17 recibe energía con una AC (Alternating Current, Corriente Alterna) . Dicho suministro de energía eléctrica a la bobina 17 para transferir datos puede tener lugar mediante la utilización de un protocolo de FSK (Frequency Shift Keying, Manipulación del Desplazamiento de Frecuencias) , por ejemplo tal como el revelado en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos N° 11/780.369 presentada el 19 julio 2007 y publicada como US 2009/0024179 A1. El suministro de energía eléctrica a la bobina 17 induce un campo electromagnético, que a su vez induce una corriente eléctrica en la bobina de telemetría 13 del IPG; dicha corriente puede seguidamente ser demodulada a efectos de recuperar los datos originales. Típicamente, tales datos se comunican con una frecuencia de aproximadamente 125 kHz, que en un protocolo de FSK podría ser de 121 kHz para un "0" lógico y de 129 kHz para un "1" lógico. Como es bien sabido, la transmisión inductiva de los datos tiene lugar por vía transcutánea, es decir a través del tejido 25 del paciente, lo cual hace que sea particularmente útil en un sistema de dispositivo médico implantable.

En las Figuras 3 y 4A-4C, se muestra con mayor detalle un controlador externo típico 12. En la Figura 3 se muestra una vista en planta del controlador externo, que incluye su interfaz de usuario. Por lo general, la interfaz de usuario permite al usuario enviar por telemetría datos (tales como un nuevo programa de terapia) desde el controlador externo 12 al IPG 100 o supervisar diversas formas de retroalimentación de estado desde el IPG 100, por ejemplo. La interfaz de usuario es un tanto similar a un teléfono celular o a otros controladores externos utilizados en la

especialidad, e incluye rasgos típicos tales como una pantalla 265, un botón de Intro o Seleccionar 270, y botones para navegar por el menú, 272. Es posible utilizar teclas blandas 278 para seleccionar diversas funciones, las cuales variarán en función del estado de las opciones de menú disponibles en cualquier instante de tiempo dado. También hay un altavoz incluido dentro de la carcasa 215 destinado a proveer indicaciones audibles al usuario (no se muestra) . Como alternativa, un motor de vibración puede proveer retroalimentación a los usuarios que tienen disminuciones auditivas.

Las Figuras 4A-4C muestran diversas vistas del controlador externo 12, habiéndose retirado su carcasa exterior 215. En el lado inferior de la PCB (Placa de circuito impreso) principal 120, puede observarse una batería 126 que provee energía eléctrica al controlador externo 12. La batería 126 puede ser recargable por medio de un puerto de energía eléctrica 280 (Figura 3) acoplable a una fuente de corriente alterna 292 (por ejemplo, un tomacorriente de pared) , o puede comprender una batería no recargable. Si el controlador externo 12 no contiene una batería 126, se utilizaría el puerto 280 como medio exclusivo para proveer energía eléctrica al dispositivo. Se ha provisto un puerto de datos 282 (Figura 3) para permitir que el controlador externo 210 se comunique con otros dispositivos tales como un ordenador 295. Un puerto de datos 282 de este tipo es útil por ejemplo para compartir datos con otra máquina, para permitir que el controlador externo 210 reciba actualizaciones de software, o para permitir que el programador externo 210 reciba un programa de terapia de partida provisto por un programador clínico. Es posible utilizar un botón de desbloqueo 281, oculto en la parte lateral de la carcasa, para desbloquear las teclas y botones, y se lo puede activar presionando y manteniendo presionado dicho botón durante algún tiempo (por ejemplo durante un segundo) .

Tal como ya se mencionó en lo que precede, las Figuras 4A-4C muestran el conjunto de circuitos electrónicos dentro de la carcasa 215 del controlador externo 12. Como puede observarse en las diversas vistas, en términos generales los circuitos electrónicos están soportados por el PCB 120. En el ejemplo ilustrado, la parte frontal del PCB 120 (Figura 4A) incluye la pantalla 265 y los conmutadores 122 que interactúan con los diversos botones presentes sobre la carcasa 215 (ver Figura 3) . La parte posterior del PCB (Figura 4B) incluye la batería 126 y la bobina de datos 17. En esta forma de realización, la parte posterior contiene gran parte del conjunto de circuitos... [Seguir leyendo]

1. Un controlador externo (290) para comunicarse con un dispositivo médico implantable (100) , que comprende:

una placa de circuito impreso (PCB) (300) , teniendo el PCB una pluralidad de capas de pistas (310a-f) ; una bobina de comunicaciones (305) para emitir el programa de terapia por medio de acoplamiento magnético hacia el dispositivo médico implantable, en donde la bobina de comunicaciones comprende una pluralidad de espiras en las pistas en la pluralidad de capas del PCB, en donde unas vías conectan la pluralidad de espiras entre las capas; y

un conjunto de circuitos (360) del controlador externo, acoplado al PCB y a la bobina de comunicaciones para compilar un programa de terapia para el dispositivo médico implantable y para activar la bobina de comunicaciones, caracterizado porque el conjunto de circuitos del controlador externo se halla dentro de la bobina de comunicaciones.

2. El controlador externo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el programa de terapia es emitido por la bobina de comunicaciones a una frecuencia inferior a 4 MHz.

3. El controlador externo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conjunto de circuitos del controlador externo comprende un conjunto de circuitos de comunicaciones para su interacción con la bobina.

4. El controlador externo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conjunto de circuitos del controlador externo comprende un microcontrolador.

5. El controlador externo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada una de las pluralidades de espiras en

cada capa está enrollada en sentido antihorario, y en donde la pluralidad de espiras se alterna en capas sucesivas entre sus arrollamientos hacia dentro y hacia fuera .

6. Un sistema, que comprende:

un dispositivo externo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, para enviar una señal inalámbrica a un dispositivo médico implantable; y un dispositivo médico implantable, en donde el dispositivo médico implantable comprende una segunda bobina para recibir la señal inalámbrica emitida desde la primera bobina.

7. El sistema de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la señal inalámbrica comprende:

a) datos, b) energía eléctrica, o c) una señal con una frecuencia inferior a 10 MHz.