Sistema de carga para un dispositivo médico implantable que emplea campos eléctricos y magnéticos.

Un dispositivo externo para cargar una batería en un dispositivo médico implantable que comprende:

al menos una primera antena habilitada selectivamente para generar un campo eléctrico para cargar la batería en el dispositivo médico implantable;

al menos una segunda antena habilitada selectivamente para generar un campo magnético para cargar la batería en el dispositivo médico implantable;

y una circuitería de control,

caracterizada por que la circuitería de control se configura para habilitar

la segunda antena para producir el campo magnético y recibir datos desde el dispositivo médico implantable que indican que el dispositivo médico implantable está recibiendo el campo magnético,

en el que, si se reciben los datos, la circuitería de control se configura para continuar habilitando la segunda antena para producir el campo magnético, y

en el que, si los datos no se reciben, la circuitería de control se configura para deshabilitar la segunda antena y habilitar la primera antena para producir el campo eléctrico.

Sistema de carga para un dispositivo médico ¡mplantable que emplea campos eléctricos y magnéticos Campo de la invención

La presente invención se refiere a la carga mejorada de la batería para un dispositivo médico ¡mplantable. Antecedentes

Los dispositivos de estimulación implantables son dispositivos que generan y suministran estímulos eléctricos a los nervios y tejidos del cuerpo para la terapia de diversos trastornos biológicos, tales como marcapasos para tratar la arritmia cardiaca, desfibriladores para tratar la fibrilación cardiaca, estimuladores cocleares para tratar la sordera, estimuladores retiñíanos para tratar la ceguera, estimuladores musculares para producir movimiento coordinado de las extremidades, estimuladores de la médula espinal para tratar el dolor crónico, estimuladores corticales y cerebrales profundos para el tratamiento de trastornos motores y psicológicos, y otros estimuladores neuronales para el tratamiento de la incontinencia urinaria, la apnea del sueño, la subluxación del hombro, etc. La descripción que sigue generalmente se centrará en el uso de la invención dentro de un sistema de Estimulación de la Médula Espinal (SCS, Spinal Cord Stimulation), tal como el descrito en la Patente U.S. 6.516.227. Sin embargo, la presente invención puede encontrar aplicabilidad en cualquier sistema de dispositivos médicos implantables.

Como se muestra en las Figuras 1A y 1B, un sistema de SCS incluye típicamente un Generador de Impulsos Implantable (IPG, Implantable Pulse Generator) 1, que incluye una caja 3 del dispositivo biocompatible formada de un material conductor tal como el titanio, por ejemplo. La caja 3 suele contener el circuito y la batería 26 necesarios para que el IPG funcione, aunque los IPG también se pueden alimentar a través de la energía de RF externa y sin una batería. El IPG 1 incluye una o más matrices de electrodos (se muestran dos de tales matrices 12 y 14), conteniendo cada una varios electrodos 16. Los electrodos 16 se transportan en un cuerpo flexible 18, que también alberga los cables de electrodo 112 y 114 acoplados a cada electrodo. En la realización ilustrada, hay ocho electrodos en la matriz 12, etiquetados E-i-Es, y ocho electrodos en la matriz 14 etiquetados E9-E16, aunque el número de matrices de electrodos es de la aplicación específica y por lo tanto puede variar. Las matrices 12, 14 se acoplan al IPG 1 utilizando los conectares de los cables 38a y 38b, que se fijan en una cabecera no conductora 36, que puede comprender un epoxi, por ejemplo.

Como se muestra en la Figura 2, el IPG 1 típicamente incluye un conjunto de substrato electrónico 14 que Incluye una placa de circuito impreso (PCB, Printed Circuit Board) 16, junto con varios componentes electrónicos 2, tales como microprocesadores, circuitos integrados y condensadores montados en la PCB 16. Generalmente, están presentes dos bobinas (de forma más general, antenas) en el IPG 1: una bobina de telemetría 13 utilizada para transmitir/recibir datos hasta/desde un controlador externo 12; y una bobina de carga 18 para cargar o recargar la batería 26 del IPG que utiliza un cargador externo 5. La bobina de telemetría 13 típicamente se monta dentro del cabecero 36 del IPG 1 como se muestra, y se puede envolver alrededor de un núcleo de ferrita 13'.

Como se acaba de señalar, se utiliza un controlador externo 12, tal como un programador portátil o un programador del médico clínico, para enviar datos de forma inalámbrica hacia y recibir datos desde el IPG 1. Por ejemplo, el controlador externo 12 puede enviar datos de programación a la IPG 1 para dictar la terapia que el IPG 1 proporcionará al paciente. También, el controlador externo 12 puede actuar como un receptor de datos desde el IPG 1, tales como diversos datos que informan sobre el estado del IPG. El controlador externo 12, como el IPG 1, también contiene una PCB 7 sobre la que se colocan los componentes electrónicos 72 para controlar el funcionamiento del controlador externo 12. Una interfaz de usuario 74 similar a la utilizada para un ordenador, un teléfono móvil, u otro dispositivo electrónico portátil, y que incluye botones táctiles y una pantalla, por ejemplo, permite a un paciente o al médico clínico hacer funcionar el controlador externo 12. La comunicación de datos hacia y desde el controlador externo 12 se activa mediante una bobina (antena) 17.

El cargador externo 5, también típicamente un dispositivo portátil, se utiliza para transmitir de forma inalámbrica energía al IPG 1, cuya energía se puede utilizar para recargarla batería del IPG 26. La transferencia de energía desde el cargador externo 5 se activa mediante una bobina (antena) 17'. Para el propósito de la explicación básica del presente documento, el cargador externo 5 se representa como que tiene una construcción similar a la del controlador externo 12, pero en realidad será diferente según sus funciones, como apreciará un experto en la técnica.

La telemetría inalámbrica de datos y la transferencia de energía entre los dispositivos externos 12 y 5 y el IPG 1 tiene lugar a través del acoplamiento inductivo y específicamente acoplamiento inductivo magnético. Para implementar esta funcionalidad, tanto el IPG 1 como los dispositivos externos 12 y 5 tienen bobinas que actúan juntas como una pareja. En el caso del controlador externo 12, el par pertinente de bobinas comprende la bobina 17 desde el controlador y la bobina 13 desde el IPG 1. En el caso del cargador externo 5, el par pertinente de bobinas comprende la bobina 17' desde el cargador y la bobina 18 desde el IPG 1.

Cuando los datos se van a enviar desde el controlador externo 12 al IPG 1, por ejemplo, la bobina 17 se excita con una corriente alterna (CA). Tal excitación de la bobina 17 para transferir datos puede producirse utilizando un

protocolo de Modulación de Frecuencia (FSK, Frequency Shift Keying), por ejemplo, tal como se describe en la Publicación de la Solicitud de Patente de EE.UU. 29/24179A1.

La excitación de la bobina 17 produce un campo magnético,

que a su vez induce un tensión en la bobina 13 del IPG, que produce una señal de corriente correspondiente cuando se proporciona una trayectoria de bucle cerrado. Esta señal de tensión y/o corriente puede demodularse a continuación para recuperar los datos originales. La transmisión de datos desde el IPG 1 al controlador externo 12 se produce esencialmente de la misma manera.

Cuando se va a transmitir energía desde el cargador externo 5 al IPG 1, la bobina 17 se excita de nuevo con una corriente alterna. Generalmente, tal excitación es de una frecuencia constante, y puede ser de una magnitud mayor que la utilizada durante la transferencia de datos, pero por lo demás la física básica implicada es similar.

El IPG 1 también puede comunicar datos de vuelta al cargador externo 5 mediante la modulación de la impedancia de la bobina de carga 18. Este cambio en la ¡mpedancla es reflejado de vuelta a la bobina 17' en el cargador externo 5, que demodula la reflexión para recuperar los datos transmitidos. Este medio de transmisión de datos de la IPG 1 al cargador externo 5 se conoce como Modulación de Carga (LSK, Load Shift Keying), y es útil para comunicar datos pertinentes durante la carga de la batería 26 en el IPG 1, tales como la capacidad de la batería, si se completa la carga y el cargador externo puede detenerse, y otras variables de carga pertinentes. La comunicación LSK de un IPG 1 a un cargador externo se discute mejor en la Publicación de Solicitud de Patente de EE.UU. 21/179618 A1.

Como es bien sabido, la transmisión inductiva de datos o la potencia se puede producir de forma transcutánea, es decir, a través del tejido 25 del paciente, por lo que se hace particularmente útil en un sistema de dispositivos médicos implantables. Durante la transmisión de datos o de energía, las bobinas 17 y 13, o 17' y 18, se encuentran preferentemente en planos que son paralelos, a lo largo de ejes colineales, y con las bobinas lo más cerca posible unas de otras. Tal orientación entre las bobinas 17 y 13 generalmente mejorará el acoplamiento entre ellas, pero la desviación de las orientaciones ideales todavía puede resultar en datos o transferencia de energía adecuadamente fiables.

La Publicación de Solicitud de Patente Internacional WO 27/98367A2 describe un dispositivo externo que proporciona energía a un dispositivo ¡mplantable a través de la transmisión inductiva, y que genera un campo eléctrico a partir del cual un segundo dispositivo ¡mplantable cosecha la energía.

Aunque la responsabilidad sobre el paciente para cargar la IPG parece mínima, los inventores reconocen que un porcentaje de la población de pacientes no tiene las habilidades necesarias... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo externo para cargar una batería en un dispositivo médico implantable que comprende:

al menos una primera antena habilitada selectivamente para generar un campo eléctrico para cargar la batería en el dispositivo médico implantable;

al menos una segunda antena habilitada selectivamente para generar un campo magnético para cargar la batería en el dispositivo médico implantable;

y una circuitería de control,

caracterizada por que la circuitería de control se configura para habilitar

la segunda antena para producir el campo magnético y recibir datos desde el dispositivo médico implantable que indican que el dispositivo médico implantable está recibiendo el campo magnético,

en el que, si se reciben los datos, la circuitería de control se configura para continuar habilitando la segunda antena para producir el campo magnético, y

en el que, si los datos no se reciben, la circuitería de control se configura para deshabilitar la segunda antena y habilitar la primera antena para producir el campo eléctrico.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que al menos una primera antena comprende una antena monopolar de un cuarto de longitud de onda o una antena dipolar de media longitud de onda.

3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que al menos una primera antena comprende una antena ranurada, de alambre o de parche rectangular.

4. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que al menos una segunda antena comprende una bobina.

5. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el campo eléctrico comprende una primera frecuencia y el

campo magnético comprende una segunda frecuencia más baja que la primera frecuencia.

6. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el dispositivo externa se coloca sobre el suelo o la pared.

7. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el campo eléctrico no se modula con datos.

8. El dispositivo de la reivindicación 1, que además comprende una primera circuitería de desmodulación acoplable a la primera antena, y una segunda circuitería de desmodulación acoplable a la segunda antena.

9. El dispositivo de la reivindicación 1, que además comprende circuitería de desmodulación acoplable a una o a ambas de las primera y segunda antenas.

1. El dispositivo de la reivindicación 1, que además comprende una tercera antena para recibir la información de la carga transmitida desde el dispositivo médico implantable durante la generación de cualquiera de los campos eléctrico o magnético.

11. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que solo una de la primera o segunda antenas se habilita al mismo tiempo.

12. Un sistema de dispositivos médicos ¡mplantables, que comprende:

un dispositivo externo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones; y un dispositivo médico implantable, que comprende

una batería,

una tercera antera para recibir un campo eléctrico para cargar la batería, y una cuarta antena para recibir un campo magnético para cargar la batería.

13. El sistema de la reivindicación 12, que además comprende un cargador externo separado del dispositivo externo que comprende una quinta antena para generar un campo magnético, recibido en la cuarta antena para cargar la batería.

14. El sistema de la reivindicación 12, que además comprende un controlador externo separado del dispositivo

externo que comprende una sexta antena para datos de comunicación con la tercera antena.

15. El sistema de la reivindicación 12, en el que la segunda y la cuarta antenas comprenden bobinas.

16. El sistema de la reivindicación 15, en el que la primera y la tercera antenas comprenden antenas de un

cuarto o de media longitud de onda.

17. El sistema de la reivindicación 12, en el que solo una de la primera o segunda antenas genera sus respectivos campos al mismo tiempo.

18. El sistema de la reivindicación 17, en el que la primera antena genera el campo eléctrico cuando el dispositivo médico implantable se separa más de una distancia, y en el que la segunda antena genera el campo magnético cuando el dispositivo médico implantable se separa por menos de la distancia.