Cargador inductivo con escudo magnético.

Un dispositivo externo para su uso con un dispositivo médico implantable,

que comprende:

una carcasa o caja;

una bobina dentro de la carcasa, adaptada para proporcionar energía al dispositivo médico implantable;

una batería dentro de la carcasa; y

un escudo magnético dentro de la carcasa, que comprende un material de alta permeabilidad,

caracterizado porque la bobina, el escudo magnético y la batería están todos coaxialmente alineados en una única pila, con el escudo magnético situado entre la batería y la bobina.

Cargador inductivo con escudo magnético La presente invención se refiere a un cargador externo inalámbrico mejorado para cargar de manera más eficiente un dispositivo médico implantable, en el que el cargador externo comprende un campo magnético. La invención también proporciona un diseño de cargador de perfil bajo, integrado y compacto, que contiene una batería, bobina, y campo magnético, todo coaxialmente alineado en una carcasa o caja autónoma única.

Antecedentes Los dispositivos de estimulación implantables generan y suministran estímulos eléctricos a los nervios y tejidos del cuerpo para el tratamiento de diversos trastornos biológicos, tales como los marcapasos para tratar la arritmia cardíaca, desfibriladores para el tratamiento de la fibrilación cardíaca, estimuladores cocleares para el tratamiento de la sordera, estimuladores de la retina para tratar la ceguera, estimuladores musculares para producir movimiento coordinado de las extremidades, estimuladores de la médula espinal para tratar el dolor crónico, y estimuladores del cerebro profundo y cortical para el tratamiento de los trastornos motores y psicológicos, y otros estimuladores neuronales para el tratamiento de la incontinencia urinaria, la apnea del sueño, subluxación del hombro, etc. La presente invención puede encontrar aplicabilidad en todas estas aplicaciones, aunque la descripción que sigue se centra generalmente en el uso de la invención dentro de un sistema de Estimulación de la Médula Espinal (SCS) , tal como el descrito en la publicación de patente U.S. 2007/0038250.

La estimulación de la médula espinal es un método clínico bien aceptado para reducir el dolor en ciertas poblaciones de pacientes. Un sistema de SCS incluye típicamente un Generador de Impulsos Implantable (IPG) , electrodos, al menos un conductor de electrodo, y, opcionalmente, al menos una extensión de conductor de electrodo. Como se muestra en la Figura 1, los electrodos 106, que residen en un extremo distal del conductor de electrodo 102, se implantan típicamente a lo largo de la duramadre 102 de la médula espinal 104, y el IPG 100 genera impulsos eléctricos que se aplican a través de los electrodos 106 a las fibras nerviosas dentro de la columna vertebral 104. Los electrodos 106 están dispuestos según un patrón deseado y espaciados para crear una matriz de electrodos 110. Cables individuales 112 dentro de uno o más conductor (es) de electrodo 102 conectan con cada electrodo 106 de la matriz 110. El conductor (es) de electrodo 102 sale (n) de la columna vertebral 104 y puede (n) unirse a una o más extensiones de conductor de electrodo 119a y 119b. Las extensiones de conductor de electrodo 119a y 119b, a su vez, están típicamente tunelizadas alrededor del torso del paciente hasta una cavidad subcutánea en la que se implanta el IPG 100. Alternativamente, el conductor de electrodo 102 puede conectarse directamente con el IPG

100.

Como debería ser obvio, un IPG necesita energía eléctrica para funcionar. Dicha energía se puede suministrar de varias maneras diferentes, como mediante el uso de una batería recargable o no recargable o a través inducción electromagnética (EM) proporcionada desde un cargador externo, o desde combinaciones de estos y otros métodos, que se explican con más detalle en la Patente U.S. 6.553.263. Quizás el favorito de estos métodos es la utilización de una batería recargable en el IPG, tal como una batería de iones de litio o una batería de polímero de iones de litio. Dicha batería recargable puede generalmente suministrar energía suficiente para hacer funcionar una IPG durante un periodo suficiente (por ejemplo, un día o más) entre recargas. La recarga se puede producir mediante el uso de EM, en el que campos de EM son enviados por un cargador externo al IPG. Por lo tanto, cuando la batería en el IPG necesita ser recargada, el paciente en el que se implanta el IPG puede activar el cargador externo de forma transcutánea (es decir, a través de la carne 114 del paciente) para cargar la batería (por ejemplo, por la noche cuando el paciente está durmiendo o durante otros períodos convenientes) . En la Figura 1A, el cargador externo está representado genéricamente por la bobina 108, cuya bobina se puede utilizar para producir un campo 110 de EM capaz de transmisión transcutánea a través de la carne 114 del paciente.

En el estado de la técnica anterior se han descrito diversas variedades básicas de diseños de cargador externo que poseen una bobina de carga (tal como la bobina 108) . Véase, por ejemplo, la Publicación de Patente U.S. 2009/0118796; la Publicación de Patente U.S. 2010/0204756, y la Publicación de Patente U.S. 2008/027500. El funcionamiento de estos cargadores externos del estado de la técnica anterior es esencialmente como se muestra en la Figura 2. Tal como se muestra, el sistema comprende, en su parte relevante, el cargador externo 158 e IPG

100. Una bobina primaria 108 en el cargador 158 produce un campo 110 de EM capaz de transmisión transcutánea a través de la carne 114 del paciente. El campo 110 de EM es recibido en el IPG 100 por otra bobina 200, y, en consecuencia, se induce en la bobina secundaria 200 una tensión de corriente alterna (CA) . Esta tensión de CA a su vez se rectifica a una tensión de CC en un rectificador 202, que puede comprender un circuito de puente estándar. (Puede haber, además, telemetría de datos asociada con el campo 110 de EM, pero este detalle se pasa por alto como no pertinente en la presente exposición) . La tensión de CC rectificada es, a su vez, enviada a un circuito controlador de carga y de protección 204, que opera generalmente para regular la tensión de CC y para producir ya sea una salida de tensión constante o de corriente constante, Ibat, según sea necesario para la recarga de la batería recargable interna 206 del IPG 100. En la solicitud '955 se pueden encontrar otros detalles relativos a los cargadores externos.

Como se muestra en la Figura 3, la corriente eléctrica que fluye hacia dentro de la página de dibujo en el extremo inferior de la bobina 108 y hacia fuera de la página en el extremo superior de la bobina 108 induce un campo magnético 110 que tiene una parte que sale en una dirección perpendicular al plano en el que está la bobina primaria 108. La bobina primaria 108 está formada típicamente de muchas vueltas de hilo de cobre Litz, de las cuales sólo se muestran en la Figura 3 unas cuantas vueltas individuales para mayor claridad. Por lo tanto, cuando una cara de la caja del cargador externo 158 está orientada en estrecha proximidad hacia un dispositivo implantado, de tal modo que la bobina primaria 108 está paralela a una bobina secundaria correspondiente 200 dentro del IPG 100, el campo magnético generado por la bobina primaria 108 induce una corriente eléctrica en la bobina correspondiente 200 para cargar la batería 214 en el interior del IPG 100, o si de otro modo proporcionar energía al mismo.

Como se muestra en la Figura 3, el campo magnético generado por una bobina primaria sin apantallar genera un campo magnético que, en parte, se dirige hacia la bobina secundaria, donde realiza un trabajo útil, y en parte se dirige fuera de la bobina secundaria, donde la energía del campo magnético se desperdicia sustancialmente. Si se pudiera dirigir un porcentaje más elevado del campo magnético desde la bobina primaria a la bobina secundaria implantada, se podría reducir la energía requerida para accionar el cargador externo, lo que podría permitir hacer el cargador externo más pequeño. Un tal método de dirigir un porcentaje más elevado del campo magnético de la bobina primaria hacia el cuerpo es utilizar un escudo o pantalla para el campo magnético detrás del devanado de la bobina primaria, como se ilustra en la Patente U.S. 6.389.318. Dicho diseño puede mejorar la eficiencia en la transferencia de energía del sistema de cargador externo/dispositivo implantable reflejando las líneas del campo magnético de vuelta hacia el interior. El escudo para el campo magnético se puede fabricar de cualquier material con una alta permeabilidad, tales como polvo de ferrita o placas de ferrita, pero sin limitarse a estos.

Hasta ahora, los intentos de producir un cargador externo inalámbrico e integrado, compacto y de bajo-perfil (es decir, que contenga una fuente de alimentación, bobina de carga, y circuitos asociados de carga y/o telemetría en un solo paquete autónomo) , eran complicados debido a la generación de un calentamiento excesivo y corrientes de Foucault en la caja de la fuente de alimentación del cargador externo, normalmente una batería recargable. En los dispositivos de carga del estado de la técnica, la batería del cargador externo se coloca cerca de la bobina de carga dentro del dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo externo para su uso con un dispositivo médico implantable, que comprende: una carcasa o caja; una bobina dentro de la carcasa, adaptada para proporcionar energía al dispositivo médico implantable;

una batería dentro de la carcasa; y un escudo magnético dentro de la carcasa, que comprende un material de alta permeabilidad, caracterizado porque la bobina, el escudo magnético y la batería están todos coaxialmente alineados en una única pila, con el escudo magnético situado entre la batería y la bobina.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el escudo magnético consiste en una placa de ferrita.

3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el escudo magnético consiste en una pluralidad de placas.

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que cada una de pluralidad de placas es una placa de ferrita y en el que la pluralidad de placas está configurada en una disposición de mosaico que cubre sustancialmente la extensión total de la bobina.

5. El dispositivo de la reivindicación 1 ó 3, en el que la batería consiste en una batería recargable de iones de litio.

6. El dispositivo de la reivindicación 1 ó 3, que comprende además una placa de circuito impreso (PCB) dentro de la carcasa del dispositivo externo.

7. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que el escudo magnético está unido con adhesivo a la PCB.

8. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que el escudo magnético y la bobina están situados en un primer lado de la PCB, y la batería se encuentra en un segundo lado de la PCB.

9. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que el escudo magnético y la batería están situados en un primer lado de la PCB, y la bobina se encuentra en un segundo lado de la PCB.

10. El dispositivo de la reivindicación 1 ó 3, en el que el escudo magnético cubre toda la extensión de la bobina.

11. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la bobina, la batería, y el escudo magnético están coaxialmente alineados.

Figura 4

Figura 6

Figura 8