CN118369135A - 用于植入物的充电装置 - Google Patents

Abstract

一种设备，包括：在接受者的身体外部的壳体，在所述壳体上或在所述壳体内的至少一个能量传输线圈；以及在所述壳体上或在所述壳体内的至少一种磁材料。所述壳体被构造成放置在所述接受者的身体上，其中所述至少一个能量传输线圈感应耦合到植入所述接受者的身体内的装置的至少一个能量接收线圈，并且所述至少一种磁材料比所述至少一个能量传输线圈更靠近植入的装置。

Description

用于植入物的充电装置

背景

技术领域

本申请大体上涉及用于对植入接受者的身体上或植入接受者的身体内的装置充电的系统和方法。

背景技术

近几十年来，医疗装置已为接受者提供了广泛的治疗益处。医疗装置可以包括内部或可植入部件/装置、外部或可穿戴部件/装置或其组合(例如，具有与可植入部件通信的外部部件的装置)。医疗装置，例如传统助听器、部分或全部可植入听力假体(例如，骨传导装置、机械刺激器、耳蜗植入物等)、起搏器、除颤器、功能性电刺激装置和其他医疗装置，多年来在执行救生和/或生活方式改善功能和/或接受者监测方面一直是成功的。

多年来，医疗装置的类型以及由其执行的功能范围有所增加。例如，有时称为“可植入医疗装置”的许多医疗装置现在通常包括永久或暂时植入接受者中的一个或多个器械、设备、传感器、处理器、控制器或其他功能性机械或电气部件。这些功能性装置通常用于诊断、预防、监测、治疗或管理疾病/损伤或其症状，或研究、替换或修改解剖结构或生理过程。这些功能性装置中的许多功能性装置利用从外部装置接收到的电力和/或数据，所述外部装置是可植入部件的一部分或与可植入部件协同操作。

发明内容

在本文公开的一个方面中，一种设备包括：在接受者的身体外部的壳体，在所述壳体上或在所述壳体内的至少一个能量传输线圈；以及在所述壳体上或在所述壳体内的至少一种磁材料。所述壳体被构造成放置在所述接受者的身体上，其中所述至少一个能量传输线圈感应耦合到植入所述接受者的身体内的装置的至少一个能量接收线圈，并且所述至少一种磁材料比所述至少一个能量传输线圈更靠近植入的装置。

在本文公开的另一方面中，一种设备包括第一壳体，所述第一壳体包括被构造成与接受者的皮肤接触地放置的部分。所述设备还包括至少一种磁材料，所述至少一种磁材料被构造成通过被构造成保持所述部分与所述皮肤接触的力吸引到所述皮肤下方的植入的装置。所述设备还包括至少一个能量传输线圈，所述至少一个能量传输线圈在所述第一壳体上或在所述第一壳体内，并且被构造成向所述植入的装置的至少一个能量接收线圈传递能量。在由所述至少一种磁材料将所述部分保持与所述皮肤接触时，所述至少一个能量传输线圈与所述植入的装置间隔开第一距离，并且所述至少一种磁材料与所述植入的装置间隔开第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。

在本文公开的另一方面中，一种方法包括在接受者的组织的覆盖所述组织下方的功率接收线圈的部分上方放置包括磁材料和功率传输线圈的壳体。所述壳体被放置成使得所述功率传输线圈与所述接受者的组织之间的区域包括至少一种隔热材料，并且所述磁材料比所述功率传输线圈更靠近所述组织。所述方法还包括经由射频(RF)链路从所述功率传输线圈向所述功率接收线圈无线传递功率。

附图说明

本文中结合附图描述了实施方式，在附图中：

图1A是根据本文中所描述的某些实施方式的植入接受者体内的示例耳蜗植入物听觉假体的透视图；

图1B是根据本文中所描述的某些实施方式的植入接受者体内的示例全部可植入中耳植入物听觉假体的透视图；

图1C示意性地示出包括可植入部件和外部部件的示例经皮系统的侧面横截面图；

图2A-2C示意性地示出各自包括与本文中所描述的某些实施方式兼容的设备的三个示例经皮系统的横截面图；

图3A是在基本上垂直于与接受者的皮肤的外表面接触的外部装置的底下表面的平面中的磁场线的示例模拟的横截面图的图形；

图3B-3D是对于根据本文中所描述的某些实施方式的三个示例设备在基本上垂直于与接受者的皮肤的外表面接触的设备的第一外表面的平面中的磁场线的示例模拟的横截面图的图形；

图4示出根据本文中所描述的某些实施方式的随与典型的内部通信线圈的距离而变的圆形线圈的磁耦合因数的模拟的图形；

图5示意性示出根据本文中所描述的某些实施方式的被构造成穿戴在接受者的身体上并且包括至少一个能量传输线圈和至少一种磁材料的示例系统；以及

图6是根据本文中所描述的某些实施方式的示例方法的流程图。

具体实施方式

本文中所描述的某些实施方式提供了一种外部充电器，其被构造成放置在接受者的皮肤上，并且向植入物电池提供快速能量传递(例如，充电)，同时(i)在接受者的皮肤的加热的预定安全限制和人类暴露于射频辐射的特定吸收率(SAR)内操作，(ii)向底层植入物提供充足的磁吸引，(iii)不会由于开关电流或传导损耗而过度加热驱动器电路系统，并且/或者(iv)不会由于低Q因数而效率降低太多。外部充电器被构造成保持充电器的能量传输线圈与接受者的皮肤之间的隔热间距(例如，气隙)。除了在能量传输线圈与接受者的皮肤之间提供隔热之外，该间隙将能量传输线圈与接受者分开，使得能量传输线圈接近于松散感应耦合到植入物的能量接收线圈(例如，使能量传输线圈与能量接收线圈之间的磁耦合因数低于0.2或者等于或小于0.1)并且降低快速能量传递的SAR。由能量传输线圈产生的磁通量在传导组织和植入物材料上感生的涡电流产生SAR(例如，楞次定律)。在导电材料内流动的涡电流产生热量。

本文详述的教导在至少一些实施方式中适用于任何类型的可植入或不可植入刺激系统或装置(例如，可植入或不可植入听觉假体装置或系统)。实施方式可以包括可以利用本文详述的教示和/或其变型的任何类型的医疗装置。此外，尽管本文在听觉假体装置的上下文中描述了某些实施方式，但是某些其他实施方式在其他类型的装置或系统(例如，智能电话；智能扬声器)的上下文中是兼容的。

仅为了易于描述，主要参考示意性医疗装置描述本文公开的设备和方法，所述医疗装置即可植入换能器组件，包括但不限于：电声电气/声学系统、耳蜗植入物装置、可植入助听器装置、中耳植入物装置、骨传导装置(例如，有源骨传导装置、无源骨传导装置、透皮骨传导装置、经皮骨传导装置)、直接声学耳蜗植入物(DACI)、中耳换能器(MET)、电声植入物装置、其他类型的听觉假体装置和/或其组合或变型，或者任何其他适当的具有或不具有一个或多个外部部件的听觉假体系统。实施方式可以包括任何类型的能够利用本文详述的教导和/或其变型的听觉假体。某些这样的实施方式可以被称为“部分可植入”、“半可植入”、“大部分可植入”、“全部可植入”或“完全可植入”听觉假体。在一些实施方式中，可以在除听觉假体之外的其他类型的假体中利用本文详述的教示和/或其变型。

图1A是根据本文中所描述的某些实施方式的植入接受者中的示例耳蜗植入物听觉假体100的透视图。示例听觉假体100在图1A中被示出为包括植入式刺激器单元120和在接受者外部的麦克风组件124(例如部分可植入耳蜗植入物)。根据本文中所描述的某些实施方式的示例听觉假体100(例如完全可植入耳蜗植入物；大部分可植入耳蜗植入物)可使用如本文中更全面地描述的可皮下植入麦克风组件替代图1A中所示出的外部麦克风组件124。在某些实施方式中，图1A的示例耳蜗植入物听觉假体100可以与如本文中所描述的液体药剂储存器结合。

如图1A中所示出，接受者具有外耳101、中耳105和内耳107。在功能齐全的耳朵中，外耳101包括耳廓110和耳道102。声压或声波103由耳廓110收集并且被引导进入并且穿过耳道102。跨过耳道102的远端设置有响应于声波103而振动的鼓膜104。该振动通过中耳105的三块骨骼联接到椭圆窗或卵圆窗112，所述三块骨骼统称为听小骨106，并且包括锤骨108、砧骨109和镫骨111。中耳105的骨骼108、109和111用来过滤并放大声波103，从而使得椭圆窗112铰接或响应于鼓膜104的振动而振动。此振动在耳蜗140内建立外淋巴的流体运动波。这种流体运动继而激活耳蜗140内部的微小毛细胞(未示出)。毛细胞的激活使得合适的神经脉冲被生成并且通过螺旋神经节细胞(未示出)和听神经114被传输到大脑(也未示出)，在大脑中，它们被感知为声音。

如图1A中所示出，示例听觉假体100包括暂时或永久植入接受者体内的一个或多个部件。示例听觉假体100在图1A中被示出为具有：直接或间接地附接到接受者的身体的外部部件142；以及暂时或永久地植入接受者体内(例如，定位在邻近接受者的耳廓110的颞骨的凹部中)的内部部件144。外部部件142通常包括用于检测声音的一个或多个声音输入元件(例如，外部麦克风124)、声音处理单元126(例如，设置在耳后单元中)、电源(未示出)和外部传输器单元128。在图1A的示意性实施方式中，外部传输器单元128包括外部线圈130(例如，包括多匝电绝缘单股或多股铂丝或金丝的线天线线圈)，并且优选地包括直接或间接地固定到外部线圈130的磁体(未示出)。外部传输器单元128的外部线圈130是与内部部件144的感应射频(RF)通信链路的部分。声音处理单元126处理麦克风124的输出，所述麦克风在所描绘的实施方式中由接受者的耳廓110定位在接受者的身体外部。声音处理单元126处理麦克风124的输出，生成编码信号，本文中有时被称为编码数据信号，该编码数据信号(例如经由电缆)被提供给外部传输器单元128。将认识到，声音处理单元126可以利用数字处理技术来提供频率成形、放大、压缩和其他信号调节，包括基于接受者特定的拟合参数的调节。

外部部件142的电源被配置成向听觉假体100供电，其中听觉假体100包括电池(例如，位于内部部件144中或设置在单独的植入位置)，所述电池(例如，经由经皮能量传递链路)由从外部部件142提供的电力再充电。经皮能量传递链路用于将电力和/或数据传递到听觉假体100的内部部件144。各种类型的能量传递(例如，红外(IR)、电磁、电容性和电感性传递)可用于将功率和/或数据从外部部件142传递到内部部件144。在听觉假体100的操作期间，由可再充电电池存储的电力根据需要分配到各种其他植入的部件。

内部部件144包括内部接收器单元132、刺激器单元120和细长电极组件118。在一些实施方式中，内部接收器单元132和刺激器单元120在生物相容性外壳内被气密密封。内部接收器单元132包括内部线圈136(例如，包括电绝缘单股或多股铂丝或金丝的多匝的线天线线圈)，且优选地包括相对于内部线圈136固定的磁体(也未示出)。内部接收器单元132和刺激器单元120在生物相容性外壳内被气密密封，其有时统称为刺激器/接收器单元。内部线圈136经由经皮能量传递链路(例如，电感RF链路)从外部线圈130接收电力和/或数据信号。刺激器单元120基于数据信号生成电刺激信号，并且刺激信号经由细长电极组件118被递送至接受者。

细长电极组件118具有连接到刺激器单元120的近端和植入耳蜗140中的远端。电极组件118从刺激器单元120延伸穿过乳突骨119到达耳蜗140。在一些实施方式中，电极组件118可以至少植入基底区域116中，并且有时植入得更深。例如，电极组件118可以朝向耳蜗140的顶端(被称为耳蜗尖134)延伸。在某些情况下，电极组件118可以经由耳蜗开窗122插入到耳蜗140中。在其他情况下，耳蜗开窗可以通过圆形窗121、椭圆窗112、岬123或通过耳蜗140的顶回147形成。

细长电极组件118包括沿着其长度设置的电极或触头148的纵向对准且向远侧延伸的阵列146，本文有时称为电极或触头阵列146。尽管电极阵列146可以设置在电极组件118上，但在大多数实际应用中，电极阵列146被集成到电极组件118中(例如，电极阵列146设置在电极组件118中)。如所指出的，刺激器单元120生成刺激信号，刺激信号由电极148施加到耳蜗140，从而刺激听神经114。

虽然图1A示意性地示出了利用包括外部麦克风124、外部声音处理单元126和外部电源的外部部件142的听觉假体100，但在某些其他实施方式中，麦克风124、声音处理单元126和电源中的一者或多者可植入接受者身上或可植入接受者体内(例如内部部件144内)。例如，听觉假体100可以具有可植入接受者身上或可植入接受者体内(例如，包封在位于皮下的生物相容性组件内)的麦克风124、声音处理单元126和电源中的每一者，并且可以被称为完全可植入耳蜗植入物(“TICI”)。又例如，听觉假体100可以具有可植入接受者身上或可植入接受者体内的耳蜗植入物的大部分部件(例如，不包括麦克风，该麦克风可以是耳道内麦克风)，并且可以被称为大部分可植入耳蜗植入物(“MICI”)。

图1B示意性地示出根据本文中所描述的某些实施方式的利用声学致动器的植入接受者体内的示例全部可植入听觉假体200(例如，全部可植入中耳植入物或完全可植入声学系统)的透视图。图1B的示例听觉假体200包括位于皮下(例如，在接受者的皮肤下方和接受者的颅骨上)的生物相容性可植入组件202(例如，包括可植入胶囊)。虽然图1B示意性地示出包括麦克风的示例可植入组件202，但在其他示例听觉假体200中，可以使用吊坠式麦克风(例如，通过电缆连接到可植入组件202)。可植入组件202包括信号接收器204(例如，包括线圈元件)和声换能器206(例如，包括隔膜和驻极体或压电换能器的麦克风)，所述声换能器定位成通过接受者的覆盖组织接收声信号。可植入组件202还可用于容纳全部可植入听觉假体200的多个部件。例如，可植入组件202可包括能量存储装置和信号处理器(例如，声音处理单元)。各种附加处理逻辑和/或电路系统部件也可以作为设计选择包括在可植入组件202中。

对于图1B中所示出的示例听觉假体200，可植入组件202的信号处理器与致动器210(例如，包括换能器，所述换能器被配置成响应于来自信号处理器的电信号而产生机械振动)操作通信(例如，经由导线208电互连)。在某些实施方式中，图1A和图1B中所示出的示例听觉假体100、200可以包括可植入麦克风组件，诸如图1B中所示出的麦克风组件206。对于此类示例听觉假体100，可植入组件202的信号处理器可以与麦克风组件206和主可植入部件120的刺激器单元操作通信(例如，经由导线电互连)。在某些实施方式中，麦克风组件206和信号处理器(例如，声音处理单元)中的至少一个植入接受者身上或植入接受者体内。

图1B中所示出的示例听觉假体200的致动器210可支撑地连接到定位系统212，所述定位系统继而连接到安装在接受者的乳突内的骨锚固件214(例如，经由钻穿颅骨的孔)。致动器210包括用于将致动器210连接到接受者的听小骨106的连接设备216。在连接状态下，连接设备216提供用于听小骨106的声学刺激的通信路径(例如，通过将振动从致动器210传输到砧骨109)。

在正常操作期间，环境声学信号(例如，环境声音)撞击接受者的组织并且在麦克风组件206处经皮接收。在接收到经皮信号时，可植入组件202内的信号处理器处理信号以经由导线208向致动器210提供经处理的音频驱动信号。将认识到，信号处理器可以利用数字处理技术来提供频率成形、放大、压缩和其他信号调节，包括基于接受者特定的拟合参数的调节。音频驱动信号使致动器210将声频振动传输到连接设备216，以经由对接受者的砧骨109的机械刺激来影响期望的声音感觉。

皮下可植入麦克风组件202被配置成通过生成输出信号(例如，电信号；光信号；电磁信号)响应于听觉信号(例如，声音；可听频率范围中的压力振动)，所述输出信号指示由麦克风组件202接收的听觉信号，并且这些输出信号由听觉假体100、200使用，以生成刺激信号，所述刺激信号被提供给接受者的听觉系统。为了补偿由于植入而到达麦克风组件202的降低的声学信号强度，可植入麦克风组件202的隔膜可以被配置成提供比外部不可植入麦克风组件更高的灵敏度。例如，可植入麦克风组件202的隔膜可以被配置成比用于外部不可植入麦克风组件的隔膜更坚固和/或更大。

图1A中所示出的示例听觉假体100利用外部麦克风124，图1B中所示出的听觉假体200利用包括皮下可植入声换能器的可植入麦克风组件206。在本文中所描述的某些实施方式中，听觉假体100利用接受者身上或体内的一个或多个植入式麦克风组件。在本文中所描述的某些实施方式中，听觉假体200利用定位在接受者外部和/或植入接受者身上或植入接受者体内的一个或多个麦克风组件，并且利用植入接受者身上或植入接受者体内的一个或多个声换能器(例如，致动器210)。在某些实施方式中，外部麦克风组件可用于补充听觉假体100、200的可植入麦克风组件。因此，本文详述的教导和/或其变型可以与任何类型的外部或可植入麦克风布置一起使用，并且图1A和图1B中所示出的声换能器仅仅是说明性的。

图1C示意性地示出包括可植入部件310和外部部件320的示例经皮系统300的侧面横截面图。例如，经皮系统300可以包括音频假体系统，其中可植入部件310包括被配置成向接受者的身体递送刺激的一个或多个有源元件(例如，刺激器单元120；组件202；振动致动器；图1C中未示出)。

可植入部件310包括被配置成定位在接受者的身体的组织下方的至少一个可植入壳体312。例如，如图1C中所示出，至少一个可植入壳体312在接受者的身体的一部分(例如，头)中在皮肤层330、脂肪层332和/或肌肉层334下方并且在骨336(例如，颅骨)上方。至少一个可植入壳体312包含至少一个内部能量接收线圈314(例如，具有多个绕组的平面导电线)和定位在至少部分地由至少一个内部能量接收线圈314界定的区域内的至少一种内部磁(例如，铁磁；亚铁磁；永磁体)材料316(例如，盘；板)。至少一种内部磁材料316可以包括被配置成与接受者的磁共振成像兼容的抗磁磁体。至少一种内部磁材料316被构造成在外部部件320与可植入部件310之间建立足以抵靠皮肤330的外表面保持外部部件320的磁吸引。至少一个可植入壳体312可以包括第一部分和第二部分，所述第一部分被构造成包含至少一个内部能量接收线圈314和至少一种内部磁材料316，所述第二部分被构造成包含一个或多个有源元件，或者至少一个可植入壳体312可以包括单个壳体部分，所述单个壳体部分被构造成包含至少一个内部能量接收线圈314、至少一种内部磁材料316和一个或多个有源元件。

外部部件320包括外部壳体322，所述外部壳体被构造成定位在皮肤330的外表面上，并且包含至少一个外部能量传输线圈324(例如，具有多个绕组的平面导电线)和定位在至少部分地由至少一个外部能量传输线圈324界定的区域内的至少一种外部磁(例如，铁磁；亚铁磁；永磁体)材料326(例如，盘；板)。至少一种外部磁材料326被构造成在外部部件320与可植入部件310之间建立足以抵靠皮肤330的外表面保持外部部件320的磁吸引。为了产生足够强的磁吸引，至少一种外部磁材料326定位成尽可能靠近接受者的皮肤330的外表面(例如，尽可能靠近接触接受者的皮肤330的外部壳体322的表面)，从而最小化至少一种外部磁材料326与至少一种内部磁材料316之间的距离。

至少一个外部能量传输线圈324被构造成当外部部件320定位在内部部件310上方的接受者的皮肤330上(例如，外部部件320通过至少一种内部磁材料316与至少一种外部磁材料326之间的磁吸引保持在适当位置)时与至少一个内部能量接收线圈314无线电通信(例如，经由射频或RF链路)。例如，至少一个外部能量传输线圈324可以与至少一个内部能量接收线圈314磁耦合，并且被构造成向至少一个内部能量接收线圈314无线传输电功率和/或被构造成向至少一个内部能量接收线圈314无线传输信息(例如，数据信号；控制信号)和/或从至少一个内部能量接收线圈无线接收信息。

按常规，至少一个外部能量传输线圈324被构造成尽可能靠近至少一个内部能量接收线圈314，以最大化至少一个外部能量传输线圈324与至少一个内部能量接收线圈314之间的感应耦合的强度。例如，如图1C中所示出，至少一种外部磁材料326和至少一个外部能量传输线圈324两者定位成距可植入部件310相同距离(例如，在至少一个外部能量传输线圈324与接触接受者的皮肤330的外部壳体322的表面之间有很小间距或没有间距)。这种构造对于使用至少一个外部能量传输线圈324向至少一个内部能量接收线圈314无线传输信息和/或从至少一个内部能量接收线圈无线接收信息的系统运转良好。然而，对于使用至少一个外部能量传输线圈324向至少一个内部能量接收线圈314无线传递电功率的系统来说，这种构造可能造成热量超过预定热阈值和/或电磁辐射或磁发射超过预定特定吸收率(SAR)阈值，热阈值和/或SAR阈值对应于接受者的不适、疼痛和/或损害。

图2A-2C示意性地示出各自包括可植入部件310和与本文中所描述的某些实施方式兼容的设备420(例如，经皮系统400的外部部件)的三个示例经皮系统400的横截面图。某些实施方式的设备420被构造成定位在接受者的身体外部，并且与植入接受者的身体内的可植入部件310无线通信。在某些实施方式中，设备420包括：在接受者的身体外部的壳体422，在壳体422上或在壳体内的至少一个能量传输线圈424；以及在壳体422上或在壳体内的至少一种磁材料426。壳体422被构造成放置在接受者的身体上(例如，在接受者的皮肤330上或在接受者的皮肤上方)，其中至少一个能量传输线圈424感应耦合到植入接受者的身体内的装置(例如，可植入部件310的至少一个内部能量接收线圈314)的至少一个能量接收线圈，并且至少一种磁材料426比至少一个能量传输线圈424更靠近植入的装置。

在某些实施方式中，至少一个能量传输线圈424包括多匝电绝缘单股或多股铜丝(例如，具有多个绕组的平面导电线，所述多个绕组具有基本圆形、矩形、螺旋形或椭圆形形状或其他形状)或印刷电路板的环氧树脂上的铜迹线。至少一个能量传输线圈424可以具有小于或等于40毫米(例如，在15毫米到35毫米的范围内；在25毫米到35毫米的范围内；在小于30毫米的范围内；在15毫米到30毫米的范围内)的直径、长度和/或宽度(例如，沿着基本上平行于接受者的皮肤330的侧向方向)。当设备420在内部部件310上方定位在接受者的皮肤330上或定位在接受者的皮肤上方(例如，图2A-2B的设备420通过至少一种内部磁材料316与至少一个磁体426之间的磁吸引保持在适当位置，或者图2C的设备420通过壳体422的钩部分在接受者的耳后方保持在适当位置)时，至少一个能量传输线圈424被构造成向至少一个内部能量接收线圈314(例如，经由射频或RF链路)无线传输电功率。

在某些实施方式中，至少一种磁材料426包括定位在壳体422内的铁磁材料、亚铁磁材料和/或永磁体(例如，盘；板)。例如，如图2A和2B示意性图示的，至少一种磁材料426可以被构造成在设备420与可植入部件310之间建立足以将设备420(例如，壳体422)保持在接受者的身体上(例如，抵靠皮肤330的外表面)的磁吸引(例如，用植入的装置310的至少一种内部磁材料316产生磁吸引力)。为了产生足够强的磁吸引，至少一种磁材料426尽可能靠近接受者的皮肤330的外表面(例如，尽可能靠近接触接受者的皮肤330的壳体422的第一外表面430)定位，从而最小化至少一种磁材料426与至少一种内部磁材料316之间的距离。又例如，如由图2C示意性图示的，至少一种磁材料426(例如，铁氧体片)基本上界定包含电路系统454(例如，具有导电迹线、功率平面和接地平面以及电部件的印刷电路板)的区域452，至少一种磁材料426可以被构造成重新引导由至少一个能量传输线圈424产生的磁通量以免所述磁通量进入区域452。如图2C中所示出，区域452还可以包括基本上围绕电路系统454的导电电磁干扰屏蔽件456。

在某些实施方式中，壳体422被构造成将至少一个能量传输线圈424和/或至少一种磁材料426与壳体422周围的环境气密密封。某些实施方式的壳体422包括至少一种生物相容性材料(例如，皮肤友好的)，所述至少一种生物相容性材料基本上透过由至少一个能量传输线圈424产生的电磁场或磁场，使得壳体422基本上不干扰经由设备420与植入式装置之间的磁感应的功率传输。

壳体422可以具有小于或等于40毫米(例如，在15毫米到35毫米的范围内；在25毫米到35毫米的范围内；在小于30毫米的范围内；在15毫米到30毫米的范围内)的宽度(例如，沿着基本上平行于接受者的皮肤330的侧向方向)。壳体422可以具有厚度T(例如，在被构造成接触接受者的皮肤330的第一外表面430与在壳体422的与第一外表面430相对的一侧上的第二外表面432之间)，厚度T小于或等于10毫米(例如，在小于或等于7毫米的范围内；在小于或等于6毫米的范围内；在小于或等于5毫米的范围内)。

在某些实施方式中，如由图2A-2B示意性图示的，壳体422包括至少一个突起440(例如，从第三外表面434延伸到第一外表面430)。至少一个突起440被构造成在至少一个能量传输线圈424与接受者的身体(例如，皮肤330)之间形成间隙442。在某些其他实施方式中，如由图2C示意性图示的，壳体422不包括突起440，但是被构造成保持在接受者的皮肤330的外表面上方(例如，由钩部分保持在接受者的耳后方)，在至少一个能量传输线圈424与接受者的身体(例如，皮肤330)之间有间隙442。间隙442被构造成在至少一个能量传输线圈424与接受者的皮肤330之间提供隔热。间隙442的至少一部分可以包括空气(例如，空气中的至少一些被配置成在设备420与接受者的皮肤330之间流动)或隔热材料(例如，气凝胶；泡沫)。

例如，图2A和2B的至少一个突起440可以具有至少1毫米(例如，至少2毫米；至少5毫米)的长度L(例如，从第一外表面430到第三外表面434)，并且/或者间隙442可以具有至少1毫米(例如，至少2毫米；至少5毫米)的厚度G(例如，从第一外表面430到至少一个能量传输线圈424)。在某些实施方式中，壳体422被构造成可控地调整突起长度L和/或间隙厚度G(例如，通过相对于第三外表面434可控地延伸和/或缩回第一外表面430；通过使用机械滑块)。又例如，图2C的至少一种磁材料426可以被构造成在接受者的组织上方(例如，距接受者的皮肤330的外表面)保持至少1毫米(例如，至少2毫米；至少5毫米)的第一距离D，至少一个能量传输线圈424可以在接受者的组织上方(例如，距接受者的皮肤330的外表面)具有至少1毫米(例如，至少2毫米；至少5毫米)的第二距离(例如，间隙厚度G)，第二距离大于第一距离。在至少一个能量传输线圈424与至少一个能量接收线圈314之间的接受者的组织具有组织厚度的某些实施方式中，至少一个能量传输线圈424与至少一个内部能量接收线圈314之间的距离比该组织厚度大至少1毫米。

在某些实施方式中，如由图2A和2B示意性图示的，至少一种磁材料426在至少一个突起440上或在至少一个突起内。例如，包括至少一种磁材料426的突起440可以相对于壳体422基本上居中定位，并且与至少一个能量传输线圈424基本上同心。包括至少一种磁材料426的突起440可以具有小于或等于30毫米(例如，在10毫米到25毫米的范围内；在15毫米到25毫米的范围内；在小于20毫米的范围内；在10毫米到20毫米的范围内)的宽度(例如，沿着基本上平行于接受者的皮肤330的侧向方向)。

在某些实施方式中，只有包括至少一种磁材料426的突起440接触接受者的皮肤330(参见例如图2A)，使得与接受者的皮肤330接触的第一外表面430具有与突起440相同的宽度。在某些其他实施方式中(参见例如图2B)，壳体422包括中心突起440a(例如，壳体422的中心部分)和一个或多个其他隔热突起440b(例如，环绕壳体422的中心部分的壳体422的周边部分；隔热部)，所述一个或多个其他隔热突起从第三外表面434延伸到壳体部分444，该壳体部分包括与接受者的皮肤330接触的第一外表面430，并且与中心突起440a和一个或多个其他突起440b机械连通。间隙442包括中心突起440a与一个或多个其他突起440b之间的通道，该通道被构造成允许空气通过其流动。如图2B中所示出，与接受者的皮肤330接触的第一外表面430具有与壳体422相同的宽度，该宽度比中心突起440a的宽度大。由于具有较大的宽度，第一外表面430可以在接受者的皮肤330上的更宽区域上分配来自至少一种磁材料426的磁吸引力，从而降低接受者体验到的压力。一个或多个其他突起440b可以被构造成提供壳体422在皮肤330上的结构稳定性(例如，沿着壳体422的周边定位)，同时不提供热量从至少一个能量传输线圈424到达接受者的皮肤330的基本导热路径。

在某些实施方式中(例如，如图2C中所示出)，至少一种磁材料426被构造成将至少一种磁材料426内的区域452与由至少一个能量传输线圈424产生的磁通量屏蔽。此外，至少一种磁材料426能够保护至少一个能量传输线圈424使其不会像在其他情况下(例如，没有至少一种磁材料426的情况)那样由至少一个能量传输线圈424环绕的电路系统454引起线圈电感和/或Q因数的降低。

图3A是在基本上垂直于与接受者的皮肤330的外表面接触的外部装置320的底下表面(参见例如图1C)的平面中的磁场线的示例模拟的横截面图的图形。图3A的左竖直轴线对应于延伸通过外部部件320的至少一种外部磁材料326和至少一个外部能量传输线圈324的中心和可植入部件310的至少一种内部磁材料316和至少一个内部能量接收线圈314的中心的外部装置320的对称轴线。在图3A中，至少一种外部磁材料326到接受者的皮肤330的距离与至少一个外部能量传输线圈324到接受者的皮肤的距离相同(例如，与接受者的皮肤330间隔开壳体422的壁厚)。图3A的模拟示出具有最高磁通量的区域(示出为黑色区)在至少一个外部能量传输线圈324的内边界处，并且与接受者的皮肤330重叠。结果，对于图3A的配置，为了确保接受者不暴露于高于预定安全阈值的SAR，至少一个外部能量传输线圈324以足够低的功率(例如，缓慢的能量传递)操作。

图3B-3D是对于根据本文中所描述的某些实施方式的三个示例设备400在基本上垂直于与接受者的皮肤330的外表面接触的设备400的第一外表面430(参见例如图2A和2B)的平面中的磁场线的示例模拟的横截面图的图形。图3B-3D的图形的左竖直轴线对应于外部设备420的对称轴线，该对称轴线延伸穿过设备420的至少一种磁材料426和至少一个能量传输线圈424的中心和可植入部件310的至少一种内部磁材料316和至少一个内部能量接收线圈314的中心。对于图3B-3D中的每一个图，可植入装置310与图3A中相同(例如，至少一个内部能量接收线圈314和至少一种内部磁材料316与图3A中相同)，并且至少一个能量传输线圈424具有与图3A的至少一个外部能量传输线圈324相同的尺寸、材料，并且以相同的功率操作。此外，对于图3B-3D中的每一个图，至少一种磁材料426与接受者的皮肤330间隔开壳体422的壁厚。

虽然在图3A中，至少一种外部磁材料326和至少一个外部能量传输线圈324两者与接受者的皮肤330等距(例如，在接受者的皮肤330上方小于1毫米)，在图3B-3D中的每一个图中，至少一种磁材料426比至少一个能量传输线圈424更靠近植入的装置310，并且比至少一个能量传输线圈424更靠近接受者的组织(例如，皮肤330)。例如，如图3B-3D中所示出，在至少一种磁材料426在接受者的皮肤330上小于1毫米的同时，至少一个能量传输线圈424与接受者的皮肤330间隔开(例如，至少1毫米；至少2毫米；至少5毫米的)间隙厚度G。随着间隙厚度G增大，如图3B-3D中所示出，具有最高磁通量的区域(示出为黑色区)在至少一个能量传输线圈424的内边界处，但基本上不与接受者的皮肤330重叠。此外，在接受者的皮肤330处的磁通量随着间隙厚度G的增大而减小。结果，对于图3B-3D的配置，至少一个能量传输线圈424能够以较高功率(例如，更快的能量传递)操作，同时确保接受者不暴露于高于预定安全阈值的SAR和/或过度皮肤和组织温度增加。

在某些实施方式中，至少一个能量传输线圈424被构造成用于比由常规通信线圈提供的基本更快的能量传递，所述常规通信线圈被构造成用于常规经皮系统300的外部部件320与可植入部件310之间的能量传递和数据通信两者。例如，被构造成用于通过与内部通信线圈紧密耦合的RF链路的数据传输的常规通信线圈通常对于足够强的耦合、小于30的Q-因数具有0.2的磁耦合系数(k)，以降低(例如，避免)响铃或可能对数据传输和参差调谐有害的其他效应，从而提供足够的数据完整性。在至少一个能量传输线圈424不用于数据传输的某些实施方式中，至少一个能量传输线圈424具有与至少一个内部能量接收线圈314的小于0.3的磁耦合因数(k)并且/或者具有在30到250的范围内的品质(Q)因数。在某些实施方式中，磁耦合因数(k)的减小是由于至少一个能量传输线圈424与至少一个内部能量接收线圈314之间由间隙442引起的额外间距引起，但至少一个能量传输线圈424和至少一个内部能量接收线圈314两者能够被调谐到接近(例如，在±10％内)RF能量传输的操作频率(例如，6.78MHz)的谐振频率。

例如，至少一个能量传输线圈424可以包括0.8mm厚导线的六个绕组的基本上圆形Cu线圈，该线圈具有30毫米的直径。对于在约4.7-6.8MHz范围内的操作频率，此线圈可以具有约2μH的电感，约400mΩ的等效串联电阻，约70Ω的总阻抗和约200的Q-因数。在某些实施方式中，Q-因数基本上不受至少一种磁材料440的影响，该磁材料与至少一个能量传输线圈424间隔开(例如，z-轴偏移，如图2A和2B中所示出)。图4示出根据本文中所描述的某些实施方式的此圆形Cu线圈随与典型的内部能量接收线圈314的距离而变的磁耦合因数(k)的模拟的图形。如图4中可见，对于大于约5毫米的至少一个能量传输线圈424与至少一个内部能量接收线圈314之间的线圈-线圈距离，磁耦合因数(k)小于0.3。

图5示意性示出根据本文中所描述的某些实施方式的被构造成穿戴在接受者的身体上并且包括至少一个能量传输线圈424和至少一种磁材料426的示例系统500。系统500可以被构造成用于对植入物进行快速充电(例如，用于对完全可植入耳蜗植入物的电池快速充电)。图5的系统500包括第一部分510(例如，第一壳体；图2A-2B的设备420)和第二部分520(例如，第二壳体)，所述第一部分包括至少一个能量传输线圈424和至少一种磁材料426，并且被构造成穿戴在植入物的至少一个内部能量接收线圈上方，所述第二部分与第一部分510分开，并且被构造成佩戴在接受者的耳上(例如，“耳后”或“便携式”声音处理器)。至少一个能量传输线圈424可操作地耦合到(例如，电连接；通过电导线530的差分对)第二部分520内的驱动器电路系统522。

在某些实施方式中，驱动器电路系统522包括低损耗驱动器电路系统(例如，E类射频功率放大器；GaN MOSFET)。在较低磁耦合因数(k)下的功率传递效率可以由较高Q因数的线圈和/或低损耗驱动器电路系统来补偿。较高Q因数还能够降低源自设备420的谐波，从而改善系统400的电磁兼容性(EMC)。在某些实施方式中，至少一个能量传输线圈424和植入物的至少一个内部能量接收线圈基本上被优化，使得设备420能够在不由于开关电流或传导损耗造成过度加热驱动器电路系统522的情况下操作。在某些实施方式中，系统500能够在载波频率下操作，使得不使用参差调谐(例如，当反射的阻抗仅引起小的频移或不引起频移时)。某些这类实施方式是兼容的以供包括充电器的设备420使用，在充电器上，接受者能够放置接受者的身体的一部分，包括可植入部件410(例如，枕头充电器，接受者可以将接受者的头放在其上，以对听觉假体的植入部分充电)。

某些实施方式的第二部分520还可以包括一个或多个微处理器(例如，专用集成电路；由具有计算机可执行指令的软件编程的通用集成电路；微电子电路系统；微控制器)，所述一个或多个微处理器被配置成控制系统500的操作(例如，响应于操作期间的用户输入和/或条件而设置或调整能量传递的参数)。在某些实施方式中，一个或多个微处理器包括至少一个存储装置(例如，至少一个有形或非暂时性计算机可读存储介质；只读存储器；随机存取存储器；闪存)和/或与至少一个存储装置操作通信，所述至少一个存储装置配置成存储由一个或多个微处理器在操作期间访问的信息(例如，数据；命令)。至少一个存储装置可以用软件(例如，作为应用程序下载的计算机程序)编码，所述软件包括用于指示一个或多个微处理器的计算机可执行指令(例如，可执行数据访问逻辑、评估逻辑和/或信息输出逻辑)。在某些实施方式中，一个或多个微处理器执行软件的指令以提供如本文中所描述的功能。

在某些实施方式中，系统500还包括调谐电路系统514(例如，至少一个电容器和/或电感器)，所述调谐电路系统被配置成被调整以调谐至少一个能量传输线圈424的谐振频率。在某些实施方式中，调谐电路系统514在第一部分510内(如图5中所示出)，而在某些其他实施方式中，调谐电路系统514在第二部分520的驱动器电路系统522内。在某些实施方式中，第二部分520的驱动器电路系统522被配置成与外部电池540可释放地耦合(例如，可附接和可拆卸)。

在某些实施方式中，系统500还包括至少一个传感器(例如，加速度计；陀螺仪)，所述至少一个传感器被配置成生成指示第一壳体510的位置和/或取向的信号，并且驱动器电路系统522被配置成接收该信号并且响应于该信号调整至少一个能量传输线圈424的操作。例如，为了确保由图2A和2B示意性图示的设备420以至少一种磁材料426比至少一个能量传输线圈424更靠近可植入部件310定位，驱动器电路系统522可以被配置成在检测到设备420相对于可植入部件310不正确地定位(例如，倒置)时可控地禁用至少一个能量传输线圈424的操作。在某些其他实施方式中(例如，如由图2C示意性图示的)，设备420被构造成以第一外表面430或第二外表面432更靠近可植入部件310来操作(例如，设备420悬挂在接受者的任一只耳后)。

图6是根据本文中所描述的某些实施方式的示例方法600的流程图。虽然通过参考图2A-2C、3B-3D和5的示例设备400的一些结构描述了方法600，但具有部件的其他配置的其他设备和系统也可以用于执行根据本文中所描述的某些实施方式的方法600。

在操作块610中，方法600包括在接受者的组织的覆盖组织下方的功率接收线圈(例如，至少一个能量接收线圈314)的部分上方放置包括磁材料(例如，至少一种磁材料426)和功率传输线圈(例如，至少一个能量传输线圈424)的壳体422，使得功率传输线圈与接受者的组织之间的区域包括至少一种隔热材料(例如，包括空气的间隙442；隔热材料)，磁材料比功率传输线圈更靠近组织。在操作块620中，方法600还包括经由射频(RF)链路从功率传输线圈向功率接收线圈无线传递功率。在某些实施方式中，功率传输线圈与功率接收线圈之间的距离比磁材料与功率接收线圈之间的组织的厚度大至少一毫米。在某些实施方式中，磁材料与接受者的组织的覆盖功率接收线圈的部分的外表面之间的第一距离小于功率传输线圈与接受者的组织的覆盖功率接收线圈的部分的外表面之间的第二距离。

尽管为了易于理解，使用常用术语来描述某些实施方式的系统和方法，但本文中使用这些术语以具有其最广泛的合理解释。尽管关于例示性示例和实施方式描述了本公开的各个方面，但所公开的示例和实施方式不应被解释为限制性的。除非另外特别陈述，或者在如所使用的上下文中另有理解，否则诸如“可以(can)”、“可能(could)”、“可能(might)”或“可以(may)”的条件语言一般旨在传达特定实施方式包括特定特征、元件和/或步骤，而其他实施方式不包括特定特征、元件和/或步骤。因此，这种条件语言一般不旨在暗示特征、元件和/或步骤对于一个或多个实施方式以任何方式被需要，或者不旨在暗示一个或多个实施方式必须包括用于在具有或没有使用者输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或步骤是否被包括在任何特定实施方式中或者将在任何特定实施方式中被执行的逻辑。具体地说，术语“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应被解释为以非排他性方式指代元件、部件或步骤，这指示所引用的元件、部件或步骤可以存在或利用没有明确引用的其他元件、部件或步骤，或者与该其他元件、部件或步骤组合。

应当领会，本文中所公开的实施方式并不相互排斥，并且可在各种布置中彼此组合。另外，尽管所公开的方法和设备在很大程度上是在各种装置的上下文中描述的，但本文中所描述的各种实施方式可被并入多种其他合适的装置、方法和上下文中。更一般地，如可以理解的，本文中所描述的某些实施方式可用于可以受益于本文中所描述的某些属性的多种可植入医疗装置上下文中。

如本文中所使用，诸如术语“大约”、“约”、“大体上”和“基本上”的程度语言表示仍然执行所需功能或实现所需结果的接近所陈述的值、量或特征的值、量或特征。例如，术语“大约”、“约”、“大体上”和“基本上”可以指在所陈述的量的±10％内、在所陈述的量的±5％内、在所陈述的量的±2％内、在所陈述的量的±1％内或者在所陈述的量的±0.1％内的量。作为另一示例，术语“大体上平行”和“基本上平行”是指偏离精确平行±10度、±5度、±2度、±1度或±0.1度的值、量或特征，并且术语“大体上垂直”和“基本上垂直”是指偏离精确垂直±10度、±5度、±2度、±1度或±0.1度的值、量或特征。本文中公开的范围还涵盖任何和所有重叠、子范围及其组合。诸如“高达”、“至少”、“大于”、“小于”、“在……之间”等的语言包括所列举的数字。如本文中所使用，除非上下文另外明确规定，否则“一(a/an)”和“所述”的含义包括复数。另外，如在本文中的描述中所使用，除非上下文另外明确规定，否则“在……中”的含义包括“到……中”和“在……上”。

虽然本文中根据由序数形容词(例如第一、第二等)标记的元件来论述方法和系统，但序数形容词仅仅用作将一个元件与另一元件(例如，一个信号与另一信号，或者一个电路与另一电路)区分开的标记，并且序数形容词并不用于表示这些元件的次序或它们的使用次序。

本文中描述和要求保护的发明在范围上不受本文中公开的特定示例实施方式的限制，因为这些实施方式旨在作为本发明的若干方面的例示，而不是限制。任何等效实施方式都旨在处于本发明的范围内。实际上，除了本文中示出和描述的那些之外，根据前述描述，本发明在形式和细节上的各种修改对于本领域技术人员将变得显而易见。这类修改也旨在落入权利要求的范围内。本发明的广度和范围不应受本文中所公开的示例实施方式中的任一个的限制，而应仅根据权利要求和其等效物来限定。

Claims (26)

1.一种设备，包括：

在接受者的身体外部的壳体；

在所述壳体上或在所述壳体内的至少一个能量传输线圈；以及

在所述壳体上或在所述壳体内的至少一种磁材料，所述壳体被构造成放置在所述接受者的身体上，其中所述至少一个能量传输线圈感应耦合到植入所述接受者的身体内的装置的至少一个能量接收线圈，并且所述至少一种磁材料比所述至少一个能量传输线圈更靠近植入的装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述壳体包括至少一个突起，所述至少一个突起被构造成在所述至少一个能量传输线圈与所述接受者的身体之间形成间隙。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述至少一种磁材料在所述至少一个突起中的相对于所述壳体基本上居中定位的突起上或在所述突起内。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的设备，其中所述间隙具有至少1毫米的厚度。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述壳体被构造成可控地调整所述间隙的厚度。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的设备，其中所述间隙包括空气。

7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述至少一个能量传输线圈是基本上平面的，并且所述至少一种磁材料的至少一部分在所述至少一个能量传输线圈与所述至少一个能量接收线圈之间的区域中。

8.根据权利要求7所述的设备，其中在所述至少一个能量传输线圈与所述至少一个能量接收线圈之间的所述接受者的身体的组织具有组织厚度，并且所述至少一个能量传输线圈与所述至少一个能量接收线圈之间的距离比所述组织厚度大至少1毫米。

9.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述至少一个能量传输线圈具有在30到250范围内的品质因数。

10.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述至少一个能量传输线圈具有与所述至少一个能量接收线圈的磁耦合因数，所述磁耦合因数小于0.3。

11.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述至少一种磁材料被构造成产生与所述植入的装置的至少一部分的磁吸引力，所述力足以将所述壳体保持在所述接受者的身体上。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述至少一种磁材料基本上界定包含电路系统的区域，并且被构造成重新引导由所述至少一个能量传输线圈产生的磁通量以免所述磁通量进入所述区域。

13.一种设备，包括：

第一壳体，所述第一壳体包括被构造成与接受者的皮肤接触地放置的部分；

至少一种磁材料，所述至少一种磁材料被构造成通过被构造成保持所述部分与所述皮肤接触的力吸引到所述皮肤下方的植入的装置；以及

至少一个能量传输线圈，所述至少一个能量传输线圈在所述第一壳体上或在所述第一壳体内，并且被构造成将能量传递到所述植入的装置的至少一个能量接收线圈，其中在由所述至少一种磁材料将所述部分保持与所述皮肤接触时，所述至少一个能量传输线圈与所述植入的装置间隔开第一距离，并且所述至少一种磁材料与所述植入的装置间隔开第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述至少一个能量传输线圈与所述皮肤之间的区域包括至少一种隔热材料。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一种隔热材料包括空气。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的设备，其中所述第二距离比所述第一距离小至少1毫米。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述部分包括所述第一壳体的中心部分，并且所述第一壳体还包括环绕所述中心部分的周边部分，所述周边部分包括所述至少一个能量传输线圈。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的设备，还包括与所述至少一个能量传输线圈电连接的至少一个低损耗驱动器。

19.根据权利要求18所述的设备，还包括与所述第一壳体分开的第二壳体，所述至少一个低损耗驱动器在所述第二壳体中。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述至少一个能量传输线圈和/或所述第二壳体包括可控地可调整的电容器和/或电感器，所述可控地可调整的电容器和/或电感器被配置成调谐所述至少一个能量传输线圈的谐振频率。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的设备，还包括：传感器，所述传感器被配置成生成指示所述第一壳体的位置和/或取向的信号；以及电路系统，所述电路系统被配置成接收所述信号并且响应于所述信号调整所述至少一个能量传输线圈的操作。

22.一种方法，包括：

在接受者的组织的覆盖所述组织下方的功率接收线圈的部分上方放置包括磁材料和功率传输线圈的壳体，使得所述功率传输线圈与所述接受者的组织之间的区域包括至少一种隔热材料，所述磁材料比所述功率传输线圈更靠近所述组织；以及

经由射频(RF)链路从所述功率传输线圈向所述功率接收线圈无线传递功率。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述功率传输线圈具有在30到250范围内的品质因数。

24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，其中所述功率传输线圈和所述功率接收线圈具有小于0.3的磁耦合因数。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中所述功率传输线圈与所述功率接收线圈之间的距离比所述磁材料与所述功率接收线圈之间的所述组织的厚度大至少一毫米。

26.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中所述磁材料与所述接受者的组织的覆盖所述功率接收线圈的部分的外表面之间的第一距离小于所述功率传输线圈与所述接受者的组织的覆盖所述功率接收线圈的部分的外表面之间的第二距离。