CN104507532A - 具有对准特征的自粘tet线圈保持器 - Google Patents

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Abstract

本发明一方面提供了用于经皮能量传输线圈的对准装置。根据本发明这个方面的对准装置合意地包括具有粘合剂和接合特征的结构，粘合剂适于粘附到患者的皮肤或衣服中的至少之一，接合特征适于对经皮能量传输线圈的外壳进行接合以使外壳保持与结构预定对准。该结构可以包括具有粘合剂的柔性片状元件和连接到片状元件的主体，该主体限定了接合特征。

Description

具有对准特征的自粘TET线圈保持器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年6月11日提交、申请号为61/658,178的美国临时专利申请的优先权，其公开内容据此通过引用并入本申请。
背景技术
本发明涉及一种用于经皮能量传输(TET)系统中的外部线圈的对准装置。
植入体内的某些医疗装置必须供有电功率。例如，用于对心脏的泵血动作进行补充的心室辅助装置必须供有功率，通常几瓦至几十瓦。可以通过穿透皮肤的金属线提供这个功率。但是，这样的金属线会引起感染的风险，尤其是当被搁置了数月或数年时。减轻风险的措施增加了置于患者和照料者身上的负担。TET系统无需使用穿透皮肤的金属线就将功率传输到体内，并由此避免了这些风险。在某些TET系统中，提供了内部线圈和外部线圈，内部线圈被植入患者体内。内部线圈和外部线圈包括盘绕的导线。向外部线圈供应交流电，从而产生穿透皮肤并冲击内部线圈的交变磁场以在内部线圈感应出交流电。该电流可以用于给植入患者体内的装置供电。
在这样的系统中，在内部线圈产生的电流直接取决于内部线圈和外部线圈的对准。对不准将导致能量无法很好地从外部线圈传输到内部线圈。
发明内容
本发明一方面提供了用于经皮能量传输线圈的对准装置。根据本发明这个方面的对准装置合意地包括具有粘合剂和接合特征的结构，粘合剂适于粘附到患者的皮肤或衣服中的至少之一，接合特征适于对经皮能量传输线圈的外壳进行接合以使外壳保持与结构预定对准。该结构可以包括具有粘合剂的柔性片状元件和连接到片状元件的主体，该主体限定了接合特征。例如，粘合剂可以在片状元件的第一侧面上以及主体可以从片状元件的第二侧面伸出。接合特征可以包括主体的周壁，该周壁远离片状元件在外向的方向上延伸。
本发明另一方面提供了经皮能量传输系统，该系统包括上述讨论的对准装置、适于安装在患者体内的内部线圈和具有外壳的外部线圈，该外壳适于与对准装置的接合特征进行接合，以便当内部线圈布置在患者体内以及对准装置固定在患者上与内部线圈具有预定的空间关系时，外壳与对准装置的接合特征的接合将使外部线圈与内部线圈对准。
本发明另一方面包括向布置在哺乳类对象体内的内部线圈提供能量的方法。根据本发明这个方面的方法合意地包括：使粘附性地固定到对象的皮肤上或者固定到对象所穿的衣服上的对准装置得以保持，以便对准装置与内部线圈具有预定的空间关系。该方法可以进一步包括：对外部线圈的外壳和对准装置进行接合，以使外部线圈与内部线圈对准。当对壳与对准装置接合时，可以使外部线圈工作以驱动内部线圈。该方法可以进一步包括：将外部线圈的外壳从对准装置移走以及随后对与对准装置接合的外壳进行重新接合。未经训练的人员(如患者或外行的照料者)可以执行外部线圈和对准装置的接合和脱离接合的步骤并仍然确保获得可接受的外部线圈和内部线圈的对准。
参考下面进行的详细描述，将更容易理解本发明的这些方面和其它方面。
附图说明
图1是经皮能量传输(TET)系统的框图；
图2A是根据第一实施例的对准装置的立体图；
图2B是图2A的对准装置的俯视图；
图2C是图2A的对准装置沿着A-A截取、连同内部线圈和外部线圈一起的截面图；
图3是根据第二实施例的对准装置的俯视图；
图4是根据第三实施例的对准装置的俯视图；以及
图5是根据第四实施例的对准装置的俯视图。
具体实施方式
典型的TET系统100(图1)可以包括外部线圈110和内部线圈120。外部线圈110可以位于身体(如哺乳动物的身体或人类患者的身体)的皮肤S的外侧，内部线圈120可以被植入体内。外部线圈110包括外壳110a，该外壳110a容纳盘绕的导线，该导线以111为附图标记示意性地进行显示，而内部线圈120包括外壳120a，该外壳120a收容盘绕的导线121，以允许将能量从外部线圈110传输到内部线圈120。导线111围绕着外部线圈的轴线113延伸，而内部线圈围绕内部线圈的轴线123延伸。每个盘绕的导线可以大体上以大体上在垂直于线圈轴线的平面上延伸的环、二维螺旋线(spiral)或二维螺旋线为形式、或者以大体上沿着与线圈的轴线同轴的圆柱延伸的三维螺旋线(helix)为形式、或者以其它形状的线为形式，这取决于盘绕的导线的转数。最好从截面图(图2C)来看，外壳110a以与外部线圈的轴线113同轴的大体上圆柱形凹口102的形式限定了一个特征。内部线圈的外壳和外部线圈的外壳还可以收容附加的部件(未示出)，如用于对流入线圈的电流进行控制和整流的功率半导体，以及使内部部件和外部部件之间进行通信的信号传递部件(如RF发射和接收部件)。
外部线圈110可以直接或间接地被连接到附加的外部部件(例如，一个或多个电源和/或附加的信号处理电路)。内部线圈120还可以直接或间接地被连接到内部部件(如心功能泵、一个或多个电池、和/或附件的信号处理和控制电路)。内部线圈可以被连接到内部部件，可以通过有线或无线的连接方式被连接。
为了在内部线圈和外部线圈之间进行最佳的功率传输，外部线圈应该相对于内部线圈进行预定的部署。在描述的系统中，预定的部署是指外部线圈的轴线113与内部线圈的轴线同轴。
根据本发明一个实施例的对准装置200(图2A和图2B)包括由材料(如聚合膜、纺织物、泡沫状物或者其它合适的材料和材料的组合)组成的柔性片状元件210。例如，该柔性片状元件可以由类似于那些用于绷带的材料组成。片状元件210包括中心部分212和两个周边部分214。虽然中心部分212和周边部分214的组合被显示为具有大体上的领结形状，但是片状元件210还可以具有如下面讨论的其它形状。该片状元件210有第一侧面216和朝向与之相对的第二侧面218。第一侧面216在其上有粘合剂220。在所描述的具体实施例中，该粘合剂220(图2C)覆盖了整个第一侧面，并由此在片状元件210的中心部分212处和在周边部分214处覆盖了第一侧面。但是，该粘合剂可能覆盖不到第一侧面的全部。合意地选择粘合剂216，使其适用于皮肤。例如，可以利用通常用于粘性绷带的粘合剂。在使用之前，可以在粘合剂上提供保护性片状物(未示出)来覆盖粘合剂。理想地，保护性片状物具有表面特性，该表面特性允许它轻易地从粘合剂剥离同时将粘合剂留在片状元件210上。
装置200的结构还包括盘状主体230，该盘状主体230在中心区域212从片状元件210的第二侧面218伸出。主体230具有圆柱形周壁230b。该主体2230基本上可以由任意材料形成。该主体230可以与片状元件210形成一体，或者该主体230可以独立地形成并通过一些方法(如粘接，焊接或机械紧固件)附着到片状元件上。主体230的直径仅略微小于在外部线圈的外壳110a中的凹口102的内径，并且主体230高出片状元件的第二侧面218的高度也仅略微小于凹口102的深度。因此，主体230限定了接合特征，该接合特征适于机械地接合外部线圈的外壳的凹口102。
当该接合特征230与接合区域102接合时，可以保证外部线圈110与部署在人类体内的内部线圈120之间的对准。接合特征230与接合区域102可以具有任何组态。例如，如所示的，接合特征230的形状基本可以是盘状。在这个示例中，接合特征件230可以具有上表面230a和侧壁230b。上表面230a基本可以是平面，以及可以关于盘绕的导线共面并垂直于线圈的轴线。相应地，外部线圈110的外壳110a可以限定基本是盘状的接合区域102。
接合特征230可以与接合区域102进行接合，使得内部线圈120和外部线圈110的盘绕的导线相互基本平行。换句话说，当被对准时，两个线圈110、120将基本垂直于线圈的轴线。
对准装置200还可以包括锁定机构，该锁定机构部署在接合特征230或接合区域102中的一个或两个之中或之上。锁定机构可以将外部线圈110的外壳110a固定到对准装置200，使得一旦被固定，线圈110、120的对准就不会被干扰。锁定机构可以是将外部线圈110固定到对准装置200的任何类型的机构(如闩锁，紧固件，棘爪(detent)机构等)。在一个示例中，接合特征230和接合区域102可以包括对应的锁定特征，该锁定特征防止无意地脱离接合。这样的特征可以包括如凸起和相应的凹口，该凸起在接合特征230和接合区域102中之一上形成，该相应的凹口在接合特征230和接合区域102中的另一个上形式。锁定机构相对于接合特征230可以是对称的或不对称的。
在根据本发明一个实施例的方法中，对准装置200被固定在患者上，与内部线圈120有预定的空间关系。在这个实施例中，该预定的空间关系是指主体230与内部线圈的轴线123同轴。固定步骤可以由照料者(如医生，护士，技术员或其他受过培训的个人)或者患者执行。对准装置的放置是由对内部线圈放置的认识来引导的。例如，若内部线圈位于软组织内且贴近皮肤，则放置对准装置的人可以凭感觉来定位内部线圈。为了便于将对准装置放置在正确位置，患者的皮肤可选择地如通过纹身被标记有对应于片状元件210的轮廓或对应于这样的轮廓的一部分的标记。这些标记可以置于皮肤的合适位置上，以便当片状元件被置于这些标记内时，主体230将会与内部线圈的轴线同轴。仅作为例子来说，可以采用想象或触觉来定位内部线圈和引导标记的放置。合意地，对于内部线圈的使用期限这些标记是永久的。
一旦装置200粘附在皮肤或衣物上，外部线圈110的外壳110a可以与对准装置200接合。在这个接合的状态中，主体230嵌入在外部线圈的外壳的凹口102中，并因此外部线圈的线圈轴线113与内部线圈的线圈轴线123基本同轴。通过如将线圈外壳固定到皮肤的绷带等措施，外部线圈的外壳可以被保持位置。因为对准装置保证了外部线圈的放置与内部线圈有所期望的空间关系，因此外部线圈的放置很简单，且患者或照料者无需大量的培训就能轻易地操作内部线圈的放置。
应该注意的是线圈的对准不需要精准。例如，线圈的轴线彼此之间可以稍微偏移，或者其中的一个线圈轴线相对于另一个稍微倾斜。允许的公差取决于线圈的性能特征。只是作为例子来说，某些能够提供可接受的能量传输性能具有大约1-2厘米的径向失准、或者外部线圈相对于内部线圈倾斜近似10度(degrees)。由此，外部线圈应该在可接受的能量传输的适当公差内被放置在与内部线圈有预定的空间关系的位置。
当外部线圈接合时，通过外部线圈驱动电流来使能量以第一速率传输到内部线圈。在任何时候，可以将外部线圈110从与对准装置200的接合中移开。无需医疗专业人员的援助，这个步骤也可以由患者执行，而不考虑外部线圈110的驱动状态。例如，当患者在沐浴时，可以临时移走外部线圈。当外部线圈被移走时，没有明显的能量传输到内部线圈。在此期间，装置(如心室辅助装置)通常将通过包含有内部部件的电池来供电。无需医疗专业人员的援助，患者可以再将外部线圈放回到与对准装置200接合的位置。一旦接合，能量传输将恢复。
以这样的方式，也可以不时地移走和替换(重新放回)对准装置200。如果标记已经置于皮肤上，那么对准装置的替换能够在相对于内部线圈120轻松地使装置200重新对准的情况下执行。
在进一步的实施例中，可以对对准装置200和内部线圈120进行磁性对准。在这方面，第一磁体嵌入或固定到对准装置200，以及第二磁体嵌入或固定到内部线圈120的外壳上。在装置200和线圈120内的第一磁体和第二磁体的极性和放置可以是这样，当线圈110,120之间达到最优的对准时，磁体之间的磁力是最强的。这可以允许使用者在无需采用复杂重对准程序的情况下移走装置200并替换装置200。
以上所述的特征是可以变化的。例如，在一种变形中，对准装置可以被布置以及外部线圈的壳体可以具有可松脱的锁定特征，该锁定特征将外部线圈保持在原位。这将允许无需使用绑带或其它元件就能将外部线圈安装到对准装置上，以使其在主体上保持原位。例如，对准装置的主体230的直径可以略微大于凹口102的内径，以便提供凹口和主体之间的紧配合，但仍允许患者有意地从对准装置把外壳拉开。在另一变形中，可以向主体和凹口提供附赠的机械锁定特征如(螺纹或突块)。在还有另一种变形中，外部线圈和主体中之一可以包括磁体，另一个可以包括附赠的磁体或铁磁元件，以使磁吸引将外部线圈保留在对准装置上。
在上述讨论的实施例中，主体的接合特征包括圆柱形周壁230b。在其它变形中，周壁可以是其它旋转面(如圆锥形表面)，在线圈外壳中的凹口可以具有匹配的锥形。在其它实施例中，接合特征不是旋转面。
在进一步地变形中，片状元件210可以只包括中心部分212，而不包括周边部分214。在这方面，结构210的形状基本是圆形。附加地或可替换地，结构210可以具有任何数量的周边部分214，例如，多于或少于在图中示出的两个周边部分214。其它组态在图3-5中示出。示例地，如图3和图4所示，片状元件210可以包括两个以上(如3或4个)的周边部分214。可替换地，如图5所示，结构210可以不包括周边部分214，并且可以只包括中心部分212。在这个例子中，片状元件210的形状基本是圆形。
在其它布置中，接合特征可以是多变的。例如，接合特征可以包括在对准装置的主体内的凹口以及在外部线圈的主体上配对的突起。在又一些其它实施例中，对准装置的接合特征可以包括与外部线圈外壳相应的多个元件配对的多个元件布置。
在上面讨论的实施例中，对准装置粘附在人类的皮肤上。可替换地，对准装置可以粘附在人类所穿的一件衣服上。例如，对准装置可以粘附在患者所穿的衣服的内表面。选择对准装置在衣服上的位置，以使当患者穿着这件衣服时，对准装置将会被布置成与内部线圈具有所期望的空间关系。这件衣服可以是普通的衬衣或诸如此类的衣服，并不需要为了与TET系统一起使用对其进行专门修改。
在还有的其它变形中，若患者皮肤被标记有具有到内部线圈所期望的空间关系的标记，则这些标记可以用于代替对准装置。因此，患者和照料者可以凭视力使外部线圈外壳与标记自身对齐，并将外部线圈外壳固定在合适的位置。
因为可以采用上面讨论的特征和特征的其他变形及组合，所以前面某些实施例的描述应作为对本发明的说明，而不是限制本发明。

Claims (17)

1.一种用于经皮能量传输线圈的对准装置，所述对准装置包括具有粘合剂和接合特征的结构，所述粘合剂适于粘附到患者的皮肤或衣服中的至少之一，所述接合特征适于对所述经皮能量传输线圈的外壳进行接合，以使所述外壳保持与所述结构预定对准。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述结构包括具有粘合剂的柔性片状元件和连接到片状元件的主体，所述主体限定了接合特征。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述片状元件具有朝向相对的第一侧面和第二侧面，所述粘合剂的至少一部分布置在所述第一侧面上以及所述主体从所述第二侧面伸出。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述接合特征包括所述主体的周壁。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述周壁的形式是围绕轴线旋转的表面，所述轴线沿外向的方向延伸。
6.一种经皮能量传输系统，所述系统包括权利要求1中所述的对准装置、适于安装在患者体内的内部线圈和具有外壳的外部线圈，所述外壳适于与所述对准装置的接合特征进行接合，以便当所述内部线圈布置在患者体内以及所述对准装置固定在所述患者上与所述内部线圈具有预定的空间关系时，所述外壳与所述对准装置的接合特征的接合将使所述外部线圈与所述内部线圈对准。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述外部线圈限定外部线圈轴线，以及其中，所述外壳包括与所述外部线圈同轴的外壳特征。
8.一种向布置在哺乳类对象体内的内部线圈提供能量的方法，包括：
(a)使粘附性地固定到所述对象的皮肤上或者固定到所述对象所穿的衣服上的对准装置得以保持，以便所述对准装置与所述内部线圈具有预定的空间关系；
(b)对外部线圈的外壳和所述对准装置进行接合，以使所述外部线圈与所述内部线圈对准；以及
(c)当所述外壳与所述对准装置接合时，使所述外部线圈工作以驱动所述内部线圈。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述对准装置小于所述外部线圈。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：
将所述外部线圈的外壳从所述对准装置移走以及随后对与所述对准装置接合的所述外壳进行重新接合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，无需卫生保健提供者的援助，执行移走和重新接合的步骤。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述对象是人类患者，以及移走和重新接合的步骤由所述患者执行。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述对准装置可松脱地粘附性固定到所述对象的皮肤上，所述方法进一步包括：
从所述皮肤上移走所述对准装置，以及随后用同一个或另一个对准装置替换所述对准装置与所述内部线圈具有预定的空间关系。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，替换所述对准装置的步骤包括：
根据在所述对象的皮肤上的可见特征，放置所述对准装置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述可见特征为纹身。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法的执行无需卫生保健提供者的援助。
17.一种向布置在哺乳类对象体内的内部线圈提供能量的方法，包括：
(a)将外部线圈固定到根据所述对象的皮肤上的纹身所选择的位置，以便所述对准装置与所述内部线圈具有预定的空间关系；
(b)当所述外部线圈布置在所述位置上时，使所述外部线圈工作以驱动所述内部线圈。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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