CN111132707A - 使用柔性人造皮肤传感阵列的仪器化传动系 - Google Patents

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Abstract

一种用于植入式血泵的传动系，包括经皮连接器，该经皮连接器包括外部管，该外部管限定了外部表面并具有近侧部分和与近侧部分相对的远侧部分，该近侧部分可耦合至被设置在患者体内的植入式血泵，并且该远侧部分可耦合至患者体外的控制器；该传动系还包括至少一个电子仪器，其耦合至外部管并且与外部管的外部表面流体地密封。

Description

使用柔性人造皮肤传感阵列的仪器化传动系
技术领域
本技术通常涉及用于植入式血泵的传动系(driveline)。
背景技术
当血泵被植入在人类患者或动物患者体内时，植入式血泵的传动系从电源(诸如，外部控制器)提供功率至血泵。传动系通常被形成为细长管，该细长管包含经皮延伸穿过患者接近腹部的皮肤以与血泵连接的一个或多个导体。然而，现有传动系的目的限于向血泵供应功率。
发明内容
本公开的技术大体上涉及用于植入式血泵的传动系，传动系包括经皮连接器以及耦合至传动系的至少一个电子仪器。
在一个方面，本公开提供了用于植入式血泵的传动系，该传动系包括经皮连接器，经皮连接器具有外部管，该外部管限定了外部表面并包括近侧部分以及与近侧部分相对的远侧部分，近侧部分可耦合至被设置在患者体内的植入式血泵，并且远侧部分可耦合至患者体外的外部控制器。此外，传动系包括至少一个电子仪器，该至少一个电子仪器耦合至外部管，并且与外部管的外部表面流体地密封。
在另一方面中，本公开提供了至少一个电子仪器，该至少一个电子仪器是来自由无线发射器以及经皮能量传递接收器组成的群组中的至少一个。
在另一方面中，本公开提供了至少一个电子仪器，该至少一个电子仪器是活动传感器。
在另一方面中，本公开提供了活动传感器，该活动传感器包括与无线发射器通信的加速度计，并且其中无线发射器被配置为将由加速度计测得的患者位置信息传送至外部控制器。
在另一方面中，本公开提供了外部控制器，该外部控制器被配置为基于由加速度计测得的患者位置信息改变植入式血泵的操作。
在另一方面中，本公开提供了患者位置信息，该患者位置信息包括患者的身体的移动和取向的测量。
在另一方面中，本公开提供了至少一个电子仪器，该至少一个电子仪器是湿度传感器。
在另一方面中，本公开提供了外部管，该外部管限定了腔，所述腔包括设置在其中的一个或多个导体。
在另一方面中，本公开提供了外部管的外部表面，该外部表面包括围绕外部表面的至少一部分设置的生物相容性织物。
在另一方面中，本公开提供了生物相容性织物，该生物相容性织物为丝绒材料。
在另一方面中，本公开提供了生物相容性织物，该生物相容性织物包括内部表面以及与内部表面相对的外部表面，内部表面被配置为与外部管的外部表面接触，并且包括设置在该内部表面上的至少一个电子仪器。
在另一方面中，本公开提供了外部管的远侧部分，当连接器被植入在患者体内时，外部管的远侧部分从患者的身体向外延伸，并且至少一个电子仪器围绕远侧部分设置。
在另一方面中，本公开提供了至少一个电子仪器，该至少一个电子仪器被粘附至连接器。
在另一方面中，本公开提供了用于植入式血泵的传动系，该传动系限定了植入式血泵与外部控制器之间的通信信道，该传动系包括经皮连接器，经皮连接器具有外部管，外部管限定了近侧部分和与近侧部分相对的远侧部分，传动系还包括电子仪器，电子仪器形成了外部管的轮廓并且沿着外部管近侧地延伸。
在另一方面中，外部管限定了腔，所述腔包括设置在其中的一个或多个导体。
在另一方面中，传动系包括生物相容性织物，生物相容性织物包括内部表面以及与内部表面相对的外部表面，生物相容性织物的内部表面与外部管接触并且包括设置在该内部表面上的电子仪器。
在另一方面中，生物相容性织物是丝绒材料。
在另一方面中，电子仪器被粘附至连接器。
在另一方面中，电子仪器是来自由无线发射器、经皮能量传递接收器、湿度传感器以及活动传感器组成的群组中的至少一个。
在另一方面中，本公开提供了用于植入式血泵的传动系，传动系包括经皮连接器以及耦合至连接器的外部管，外部管具有近侧部分以及与近侧部分相对的远侧部分，近侧部分可耦合至被设置在患者体内的植入式血泵，并且远侧部分可耦合至患者体外的外部控制器。经皮连接器的外部管可限定：腔，腔包括设置在其中的多个导体；以及外部表面，外部表面包括在外部管的远侧部分处与该外部表面接触的生物相容性织物，生物相容性织物具有内部表面以及与内部表面相对的外部表面。此外，至少一个电子仪器被设置在生物相容性织物的内部表面与外部管的外部表面之间。
在下面的所附附图和说明书中阐述了本公开的一个或多个方面的细节。本公开中描述的技术的其他特征、目标以及优点将从说明书和附图以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
在结合附图考虑时，通过参考以下详细说明，将更容易地理解本文所述实施例的更完整的理解以及其所伴随的优点和特征，其中：
图1是示出为延伸穿过患者的皮肤并且可连接至植入式血泵的示例性传动系的横截面图，该传动系包括生物相容性织物和耦合至该生物相容性织物的电子仪器；
图2是图1的传动系的透视图；
图3是将电子仪器示出为湿度传感器的图1的传动系的透视图；
图4是将电子仪器示出为活动传感器的图1的传动系的透视图；
图5是将电子仪器示出为无线接收器的图1的传动系的透视图；以及
图6是将电子仪器示出为经皮能量发射器的图1的传动系的透视图。
具体实施方式
在详细描述示例性实施例之前，应注意，实施例主要驻留在与为植入式血泵安装传动系相关的设备组件、系统组件以及处理步骤的组合中。相应地，已通过附图中的常规标号在适宜的位置对设备、系统和过程的构成进行了表示，这些常规标号仅示出与理解本公开的实施例有关的那些特定细节，以便不会模糊具有对于受益于本文的描述的本领域技术人员而言显而易见的细节的公开。
如本文所使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等等之类的关系术语可仅用于将一个实体或要素与另一实体或要素区别开来，而不一定要求或暗示这些实体或要素之间的任何物理或逻辑关系或顺序。本文所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，并且不旨在对本文所描述的概念作出限制。如本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，当在本文中使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其群组的存在或添加。
除非另外限定，本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有如本公开所属领域的普通技术人员所普遍理解的相同含义。将进一步理解的是，本文使用的术语应当被解释为具有与其在本说明书的上下文中以及相关技术中的意义一致的意义，并且除非本文明确表示，否则将不被解释为理想化或过于正式的含义。
在本文所描述的实施例中，“与…通信”等联结术语可被用于指示电或数据通信，其可由例如物理接触、感应、电磁辐射、无线电信令、红外信令或光学信令完成。本技术的普通技术人员将理解，多个组件可交互操作，并且修改以及变化可能实现电以及数据通信。
还应当理解的是，根据示例，可以以不同的顺序执行本文所描述的步骤或方法中的任一个的某些动作或事件，并且可以添加、合并或一同省略本文所描述的方法中的任一个的某些动作或事件(例如，并不是所有描述的动作或事件对于执行技术都是必要的)。此外，虽然出于清楚的目的将本公开的某些方面描述为由单个模块或单元执行，但是应当理解，本公开的技术可由与例如医疗设备相关联的单元或模块的组合执行。
在一个或多个示例中，可以以硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现所描述的过程或方法。如果以软件实现，则这些功能可作为一个或多个指令或代码被存储在计算机可读介质上并且由基于硬件的处理单元来执行。计算机可读介质可包括非瞬态计算机可读存储介质，其对应于有形介质，诸如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存、或可用于以指令或数据结构的形式存储期望程序代码并且可由计算机访问的的任何其他介质)。
指令可由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或离散逻辑电路系统。相应地，如本文中所使用的术语“处理器”可以指的是任何上述结构或适合于实现所描述的技术的任何其他物理结构。而且，可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全地实现这些技术。
现在参见各附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，在图1-图6中示出的是根据本发明的原理构造的并一般地指定成“10”的示例性传动系。传动系10可由柔性材料制成，该柔性材料从植入的血泵延伸预定的长度，该植入的血泵耦合至人类或动物患者的心脏、在腹部经皮地经皮地穿出患者。由此，传动系10是经皮连接器，其被配置为将植入的血泵连接至患者外部的设备(诸如，外部控制器)以用于限定血泵与外部控制器之间的通信信道。
参照图1，传动系10(即，经皮连接器)包括外部管12，该外部管12限定了用于接收导体从其中通过的至少一个腔14。外部管12可由柔性、生物相容性并且防水的材料(例如，尼龙、编织尼龙等)构成，其可结合被配置为防止扭结的材料属性。图2描绘了限定了三个腔14的外部管12，该三个腔14用于在其中接收对应的导体，然而，可以提供更多或更少的腔。腔14可进一步由内部管15内形成，或被设置在内部管15内，该内部管15跨越外部管12的长度的全部或一大部分，以用于将导体绝缘。内部管15在外部管14的内径内可滑动，或以其他方式被设置在外部管14内。
参照图1和图2，生物相容性织物16可被耦合至外部管12以促进组织向内生长至传动系10中。在一个配置中，织物16是丝绒材料。在其他配置中，织物16可以是编织聚酯或生物相容性并且易于促进组织向内生长的另一织物。织物16可以包裹在外部管12周围，并且延伸外部管12的整个长度或短于整个长度。例如，如图1中所示，外部管12限定了近侧部分18以及与近侧部分18相对的远侧部分20。当传动系10被植入在患者体内时，外部管12的近侧部分18可被连接至植入式血泵(未示出)，并且远侧部分20可经皮地延伸以耦合至外部控制器(未示出)，其中织物16仅包裹在外部管12的远侧部分20周围或以其他方式仅耦合至外部管12的远侧部分20。具体而言，远侧部分20包括第一端部分19，该第一端部分19从患者的身体向外延伸，并且近侧部分18包括第二端部分21，该第二端部分21被配置为连接至植入式血泵，并且至少一个电子仪器22围绕第一端部分19设置。
电子仪器22可以是永久性地或可释放地耦合至传动系10的无线发射器、经皮能量传递接收器、活动传感器或湿度传感器中的一个或多个。例如，电子仪器22可通过印刷工艺被印刷在外部管12上、使用粘合剂耦合至外部管12或可夹持至外部管12或以其他方式机械地耦合至外部管12。在其他配置中，电子仪器22可被固定至、粘附至织物16或嵌入在织物16内。耦合配置可被设计成沿着传动系10占据最小的空间。例如，图1描绘了形成外部管12轮廓的织物16以及嵌入在织物16内的电子仪器22。参照图2，外部管12包括外部表面24，其限定了外部管12的圆周，并且织物16可包裹在圆周的一部分周围，该圆周的一部分包括连接器的整个圆周的全部或少于连接器的整个圆周。此外，仍参考图2，织物16限定了外部表面26以及与外部表面相对的内部表面28。为了将电子仪器22与水分和任何体液流体地隔离，电子仪器22可被粘附或以其他方式嵌入在内部表面28上。由此，织物16的内部表面28可与织物16的外部表面26重合，以将电子仪器22与外部管12的外部表面24流体地密封，并且因此将电子仪器22与体液流体地密封。
在一个示例性配置中，织物16以及电子仪器22可被纳入为耦合至传动系10或集成在传动系10内的MEMS设备25的一部分。例如，MEMS设备25可以是具有电路的柔性电路粘贴物，该电路被配置为接收功率并将这些功率供应至电子仪器22。可通过无源感应射频充电、经皮能量收集、单独的经皮能量传递系统或本领域已知的其他方法的方式接收该功率。替代地，设置在传动系10内的导体中的一个或多个可以是可被包括在传动系10中以为电子仪器22供电的拆分或分开的导体。
现在参考图3，电子仪器22被示出为湿度传感器30，其可被耦合至织物16、外部管12或内部管15的一个或多个预定区域或嵌入在织物16、外部管12或内部管15的一个或多个预定区域内。例如，织物16可包括一个或多个层，并且湿度传感器30可被嵌入在织物16的最外层中或多个最外层的一个中。由此，可通过湿度传感器30检测到穿透织物16超出预定层的水分。当湿度传感器30包裹在内部管15周围时，湿度传感器30可被配置为检测穿透外部管14的流体以防止短路。如电子仪器22的其他配置一样，湿度传感器30可沿着长度跨越传动系10的整个长度或选择的部分。
当被耦合至血泵时，湿度传感器30可与外部控制器通信，以用于当传动系10可获益于被重新定位或重新放置时生成警报。湿度传感器30可具有其自身的电源或可从传动系10通过射频或经皮能量传递来收集功率。在经皮能量传递的情况下，湿度传感器30可以是MEMS设备(诸如图1的MEMS设备25)的一部分，其中该MEMS设备包括被定位其上的次级线圈。
现在参考图4，电子仪器22被示出为活动传感器32，该活动传感器32被配置为测量并且监测传动系10的位置、取向和/或移动，并且因此测量并且监测患者相对于参照区或参照区域的位置、取向和/或移动。活动传感器32可包括加速度计33，以用于获取测量以及相关联的测量信息。这些信息可在电子仪器22或外部控制器的处理器中被处理并且关联，以确定患者的活动或位置，诸如患者开始行走、停止行走、躺下、站立、坐下等。响应于关联的活动，控制器可修改被提供至血泵的功率。例如，当活动传感器32确定患者正在行走时，至血泵的功率可被增加以用于增加血流。相似地，当患者躺下时，至血泵的功率可被减少以用于减小血流。
在一个配置中，如图4中所示，活动传感器32可包括沿着传动系10的整个长度或少于整个长度(诸如在外部管12的远侧部分20处)分布的独立传感器32的阵列。独立传感器32可彼此通信以检测可由处理器进行关联的相对复杂的运动，以确定移动或活动的类型，诸如锻炼。
参照图5，电子仪器22被示出为无线发射器34，其被配置为实现各种无线通信协议。例如，无线发射器34以及活动传感器32可被耦合至传动系10，由此使得无线发射器34将由活动传感器32获取的有关患者的活动信息通信至处理器(未示出)。由此，活动传感器32的加速度计33可与无线发射器34通信，以将测得的患者位置信息通信至外部控制器。活动信息和/或患者位置信息可由治疗提供商使用，以用于建立或改变治疗方案、出于安全性目的监测患者等。
参考图6，电子仪器22被示出为经皮能量传递(“TETS”)接收器36，其可以是MEMS设备(诸如MEMS设备25)的一部分。在一个配置中，可提供单个经皮能量传递接收器36。在另一配置中，如图6中所示，电子仪器22可以是沿着传动系10的整个长度或少于整个长度延伸的TETS接收器36的阵列的形式，以提供用于能量传输的更大表面积。
本发明的某些实施例包括：
实施例1.一种用于植入式血泵的传动系，包括：
经皮连接器，该经皮连接器被配置为与设置在患者体内的至少一个植入式血泵以及患者体外的控制器连接；以及
至少一个电子仪器，该至少一个电子仪器被耦合至连接器，该至少一个电子仪器是来自由无线发射器、经皮能量传递接收器、湿度传感器以及加速度计组成的群组中的至少一个。
实施例2.根据实施例1的传动系，其中，连接器限定了腔和外部表面，并且其中连接器进一步包括设置在腔内的多个导体。
实施例3.根据实施例2的传动系，进一步包括围绕连接器的外部表面设置的生物相容性织物。
实施例4.根据实施例3的传动系，其中，织物是丝绒。
实施例5.根据实施例3-4中任一个的传动系，其中，至少一个电子仪器围绕连接器的外部表面的至少一部分设置。
实施例6.根据实施例4的传动系，其中，丝绒包括内部表面和外部表面，并且其中丝绒的内部表面被配置为与连接器的外部表面接触，并且其上至少一个电子仪器被设置在丝绒的内部表面上。
实施例7.根据实施例1-6中任一个的传动系，其中，至少一个电子仪器被配置为与控制器通信。
实施例8.根据实施例1-7中任一个的传动系，其中，连接器具有从患者的身体向外延伸的第一端部分，以及第二端部分，该第二端部分被配置为连接到至少一个植入式血泵，并且其中至少一个电子仪器围绕第一端部分设置。
实施例9.根据实施例3-6中任一个的传动系，其中，至少一个电子仪器被粘附至连接器。
实施例10.根据实施例1-9中任一个的传动系，其中，电子仪器中包括加速器计以及与加速度计通信的无线发射器，并且其中无线发射器被配置为将由加速度计测得的患者位置信息发送至控制器。
实施例11.根据实施例10的传动系，其中，控制器被配置为基于由加速度计测得的位置信息改变植入式血泵的操作。
实施例12.根据实施例11的传动系，其特征在于，患者位置信息包括患者的移动和取向的测量。
本领域技术人员应当理解，本实施例不限于以上在本文中已具体示出并描述的内容。另外，除非作出与以上相反的提及，应该注意所有附图都不是按比例的。鉴于以上教示内容，多种修改和变化是可能的，而不背离仅由以下实施例限制的本发明的范围和精神。

Claims (15)

1.一种用于植入式血泵的传动系，包括：
经皮连接器，所述经皮连接器包括外部管，所述外部管限定了外部表面并具有近侧部分以及与所述近侧部分相对的远侧部分，所述近侧部分可耦合至被设置在患者体内的所述植入式血泵，并且所述远侧部分可耦合至所述患者体外的外部控制器；以及
至少一个电子仪器，所述至少一个电子仪器耦合至所述外部管，并且与所述外部管的所述外部表面流体地密封。
2.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述至少一个电子仪器是无线发射器。
3.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述至少一个电子仪器是经皮能量传递接收器。
4.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述至少一个电子仪器是活动传感器。
5.根据权利要求4所述的传动系，其特征在于，所述活动传感器包括与所述无线发射器通信的加速度计，并且其中所述无线发射器被配置为将由所述加速度计测得的患者位置信息传送至所述外部控制器。
6.根据权利要求5所述的传动系，其特征在于，所述外部控制器被配置为基于由所述加速度计测得的所述患者位置信息改变所述植入式血泵的操作。
7.根据权利要求5所述的传动系，其特征在于，所述患者位置信息包括所述患者的身体的移动和取向的测量。
8.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述至少一个电子仪器是湿度传感器。
9.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述外部管限定了腔，所述腔包括设置在其中的多个导体。
10.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述外部管的所述外部表面包括围绕所述外部表面的至少一部分设置的生物相容性织物。
11.根据权利要求10所述的传动系，其特征在于，所述生物相容性织物是丝绒材料。
12.根据权利要求10所述的传动系，其特征在于，所述生物相容性织物包括内部表面以及与所述内部表面相对的外部表面，所述内部表面被配置为与所述外部管的所述外部表面接触，并且包括设置在所述内部表面上的所述至少一个电子仪器。
13.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，当所述连接器被植入在所述患者体内时，所述外部管的所述远侧部分从所述患者的身体向外延伸，并且所述至少一个电子仪器围绕所述远侧部分设置。
14.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述至少一个电子仪器被粘附至所述连接器。
15.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述至少一个电子仪器形成所述外部管的轮廓并且沿着所述外部管近侧地延伸。
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