CN102892463A - 具有铁氧体片的感应链路 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于部分可植入医疗系统的装置。通信线圈适于平行于相应的合作线圈放置，用于具有相关联的磁场分量的植入体通信信号的通信。植入体电子模块邻近所述通信线圈，并且被与其电连接，用于所述通信信号的耦合。以及平面线圈屏蔽透镜处于所述通信线圈和所述电子模块之间，以促进所述线圈之间的所述通信信号的耦合，并且屏蔽所述电子模块，使其不与所述磁场分量相互作用。

Description

具有铁氧体片的感应链路

相关申请的交叉参考

本申请要求2010年4月15日提交的美国临时专利申请61/324,463的优先权，在此通过引用将其并入本文。

技术领域

本发明涉及可植入医疗装置，诸如耳蜗植入体系统，并且特别涉及该装置中的能量转换机构。

背景技术

如图1中所示，正常的耳朵将声音通过外耳101传送至耳膜102，耳膜102移动中耳103的骨头，这继而刺激耳蜗104。响应于由中耳103所传送的接收的声音，充满流体的耳蜗104起传送波的换能器的作用，以产生被传送至蜗神经113并最终被传送至大脑的电脉冲。

一些人已部分或完全丧失正常的感觉神经性听力。已开发耳蜗植入体系统，以通过直接刺激使用者的耳蜗104克服该问题。典型的系统可包括向其中能够实施各种信号处理方案的外部信号处理级111提供音频信号输入的外部麦克风。然后，经处理的信号被转化为数字信号格式，诸如用于通过外部传送线圈107传送到植入的处理器108的一系列数据帧。除提取音频信息以外，植入的处理器108还执行附加信号处理，诸如纠错、脉冲形成等等，并且产生被通过连接线109发送至植入的电极载体110的激励模式（基于提取的音频信息）。通常，该电极载体110在其表面上包括提供对于耳蜗104的选择性激励的多个电极。

现有耳蜗植入体系统需要从身体外部通过皮肤传递电功率，以满足系统的植入部分的功率需求。图1示出一种基于通过皮肤的感应耦合以传递所需电功率和经处理音频信息的典型装置。如图1中所示，外部发射器线圈107（被耦合至外部信号处理器111）被放置在邻近植入的处理器108的皮肤上。外部发射器线圈107中的磁体经常与植入的处理器108中的相应磁体相互作用。该装置将射频（rf）植入体通信信号感应地耦合至植入的处理器108，其能够从该信号提取音频信息和功率分量。

在该系统中，期望最优化跨皮肤的植入体通信信号的耦合。因而，增强外部和内部线圈之间的感应和耦合是有益的。但是，强射频场也能够导致该系统的金属构件，诸如外壳、电池电极等中的涡电流。为了控制这些需求和问题，系统设计师尝试最优化各种特定设计要素，诸如：

·线圈特性（绕组数）

·电极几何形状中的分裂样式，线圈相对于金属部分的定向

·线圈相对于金属部分的定向，

·使用线圈附近的不导电（陶瓷）外壳构件

发明内容

本发明的实施例涉及一种用于部分可植入医疗系统的装置。通信线圈适于平行于相应的合作线圈放置，用于具有相关联的磁场分量的植入体通信信号的通信。植入体电子模块邻近通信线圈，并且为了通信信号的耦合与其电连接。并且平面线圈屏蔽透镜（例如，由铁氧体材料制成）处于通信线圈和电子模块之间，以促进线圈之间的通信信号的耦合，并且屏蔽电子模块使其不与磁场分量相互作用。

在特定实施例中，通信线圈可以是可植入接收器线圈，并且合作线圈将为外部发射器线圈，反之亦然。电子模块可包括封闭电子模块的模块外壳和/或提供电功率的电池装置，由此该线圈屏蔽透镜屏蔽模块外壳和/或电池装置，以防止磁场分量导致引起涡电流。

附图说明

图1示出具有耳蜗植入体的人类听觉系统。

图2A-B示出根据本发明实施例的平面线圈屏蔽透镜的原理。

图3A-B示出根据本发明实施例的线圈和线圈屏蔽透镜的照片。

图4示出本发明特定实施例的等效电子电路装置。

图5示出已获得的三个实验测量的线圈和盘装置。

图6示出针对图5中所示的实验测量所获得的数据图。

图7示出具有根据一个特定实施例的平面线圈屏蔽透镜的系统中的各个元件。

具体实施方式

本发明的各个实施例涉及磁屏蔽透镜装置，其用于和医疗植入体系统诸如耳蜗植入体系统中的通信线圈一起使用。平面线圈屏蔽透镜被定位在其中一个线圈和电子模块之间，以便促进线圈之间的系统通信信号的耦合，并且屏蔽电子模块使其不与通信信号的磁场分量相互作用。通常，铁氧体盘将用作线圈屏蔽透镜的特定示例。

图2A示出该线圈和屏蔽透镜的一个示例，其中大致平面通信线圈202可以是医疗植入体系统诸如耳蜗植入体系统中的传送线圈或接收线圈其中之一或其两者。通信线圈202由以具有透镜厚度203的铁氧体材料片的特定形式的线圈屏蔽透镜201加衬。图2B示出该装置连同相应的合作线圈204的横截面图，以及两者之间的通信信号的磁场分量的线。如图2B中所示，磁场分量的场线被线圈屏蔽透镜201会聚在其邻近通信线圈202的近侧，以促进与通信线圈202的通信信号的耦合。同时，线圈屏蔽透镜201弯曲线圈屏蔽透镜201的远侧上的磁场分量的场，以屏蔽该区域，使其不受通信信号的磁场分量的影响。例如，如果电子模块位于线圈屏蔽透镜201的远侧上，那么就将屏蔽包括其外壳和其中的任何构件诸如电池功率装置，使其不受磁场分量诸如金属构件中的不期望的涡电流的潜在负面影响。

图3A示出用于在耳蜗植入体系统中使用的线圈屏蔽透镜301的特定示例的照片。在该情况下，线圈屏蔽透镜301为直径为30mm的铁氧体材料盘的形式。图3B示出直径为29mm的相应通信线圈302的照片。再一次，在特定实施例中，该通信线圈可为发射线圈和/或接收线圈。

图4示出本发明的特定实施例的等效电子电路装置。所描述的系统用于线圈L₁和L₂之间的通信信号的感应耦合。信号耦合的量将为线圈之间的距离d和耦合常数k的函数。线圈屏蔽透镜401起增加该耦合常数k的作用，以增强关于物理邻近线圈L₂的信号的耦合。

图5示出一系列实验的各种测量装置，其比较使用邻近初级传送线圈的平面线圈屏蔽透镜的耦合效应。在实验测量1中，3mm厚并且直径为27mm的铜盘3被定位在离初级传送线圈1mm的平面中，其用作线圈屏蔽透镜。测量2提供最初无任何线圈屏蔽透镜的空气线圈的基线数据。测量3使用铜和铁氧体盘的组合作为线圈屏蔽透镜：铜盘与测量1中的相同，其为0.3mm厚并且直径为27mm，并且离初级线圈1mm，以及铁氧体盘处于铜盘和初级线圈之间，为1mm厚并且直径为30mm。

图6示出已经进行的耦合测量的曲线，其表现将初级线圈以所示的不同距离耦合至相应的次级线圈的特征。仅具有铜盘的测量1比不具有任何盘的测量2具有明显较低的信号耦合。所以不管测量1中的铜盘远侧上的任何屏蔽效应，也不期望其明显较低的耦合特征。但是在测量3中，对铜盘补充了第二铁氧体盘，其增强了所观察到的信号耦合。

图7示出其中外部处理器外壳701具有大致平面皮肤接触表面712的实施例的元件。环形外壳腔体703包括用于产生植入体通信信号的外部发射器处理器的电路。植入体通信信号被输出至发射器线圈708，其跨皮肤706耦合信号。外壳腔体703也包括电功率电路和可再充电电池装置，其提供用于产生和传送植入体通信信号的功率。外部定位磁体710被径向向外壳腔体703内定位，并且与相应的内部定位磁体702磁性地相互作用，以将外部发射器线圈708保持在植入体外壳711中的相应植入体接收器线圈704之上的皮肤706上的固定位置中。通过这样的布置，植入体通信信号被发射器线圈708跨皮肤706耦合至植入体接收器线圈704。接收器线圈704被植入体线705连接至植入体处理器707，其产生用于植入的电极阵列的激励信号，以刺激耳蜗中的音频神经组织。

铁氧体材料盘形式的平面线圈屏蔽透镜713位于接收器线圈704之下。如上所述，线圈屏蔽透镜713与通信信号的磁场分量相互作用，以便增强至接收器线圈704的通信信号的耦合，同时屏蔽下面的植入体处理器707，使其不受磁场分量的影响。这避免了在植入体外壳711及其所封闭的构件诸如植入体处理器707和/或任何植入的电池功率装置中产生不期望的涡电流。

如上所述，实现线圈屏蔽透镜能够显著提高医疗植入体系统诸如耳蜗植入体系统中的通信信号的RF传送效率。并且能够易于平行于线圈平面堆叠电池电极板，而不弱化RF传送。另外，由于线圈屏蔽透镜阻止源自RF信号的涡电流，所以用于装置外壳的材料可由金属或复合材料陶瓷/金属结构制成。

虽然已公开了本发明的各种示例性实施例，但是本领域技术人员应明白，能够做出实现本发明的一些优点的各种改变和变型，而不偏离本发明的真实范围。

Claims (7)

1.一种用于部分可植入医疗系统的装置，所述装置包括：

通信线圈，适于平行于相应的合作线圈放置，用于具有相关联的磁场分量的植入体通信信号的通信；

植入体电子模块，其邻近所述通信线圈，并且被与所述通信线圈电连接，用于所述通信信号的耦合；

平面线圈屏蔽透镜，其处于所述通信线圈和所述电子模块之间，以促进所述通信线圈和所述合作线圈之间的所述通信信号的耦合，并且屏蔽所述电子模块使其不与所述磁场分量相互作用。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信线圈为可植入接收器线圈，以及所述合作线圈为外部发射器线圈。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信线圈为外部发射器线圈，以及所述合作线圈为可植入接收器线圈。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子模块包括封闭所述电子模块的模块外壳，由此所述线圈屏蔽透镜屏蔽所述模块外壳，以防止由于所述磁场分量导致引起涡电流。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子模块包括提供电功率的电池装置，由此所述线圈屏蔽透镜屏蔽所述电池装置，以防止由于所述磁场分量导致引起涡电流。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述线圈屏蔽透镜包括铁氧体材料盘。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述线圈屏蔽透镜包括铜材料盘。

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