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GEBIET
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Die vorliegende Technologie bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Steuerung zum Überwachen von Erwärmung eines hermetischen Pakets einer implantierten transkutanen Energieübertragungssystem- (TETS-) Spule.
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HINTERGRUND
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Implantierte TETS-Spulen für drahtlose Leistungsübertragung einschließlich Abstimmkondensatoren, die in einem hermetischen Paket angeordnet sind, das mit der implantierten TETS-Spule gekoppelt ist. Wenn jedoch eine externe Spule des TETS mit der implantierten TETS-Spule fehlausgerichtet wird, können hohe Erwärmungsgrade des hermetischen Pakets die thermischen Anforderungen überschreiten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Techniken dieser Offenbarung beziehen sich allgemein auf ein Verfahren und eine Steuerung zum Überwachen von Erwärmung eines hermetischen Pakets einer implantierten transkutanen Energieübertragungssystem- (TETS-) Spule.
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Unter einem Gesichtspunkt stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Überwachen der Erwärmung eines hermetischen Pakets einer implantierten transkutanen Energieübertragungssystem- (TETS-) Spule bereit, wobei das Verfahren einschließt: Überwachen einer Leistungsübertragung zwischen der implantierten TETS-Spule und einer externen TETS-Spule; Erfassen einer Menge an Leistung, die während der Leistungsübertragung verloren geht; Bestimmen, ob die Leistungsmenge, die während der Leistungsübertragung verloren geht, über einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; wenn die verlorene Leistung über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Bestimmen, ob eine Fehlausrichtung zwischen der implantierten TETS-Spule und der externen TETS-Spule größer als ein vorbestimmter Abstand ist; und wenn die Fehlausrichtung größer als der vorbestimmte Abstand ist, Erzeugen einer Warnung, um die externe TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule auszurichten.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform, wenn die Fehlausrichtung kleiner als der vorbestimmte Abstand ist, Erzeugen einer Warnung bezüglich eines Vorhandenseins eines Fremdobjekts.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform schließt das Verfahren ferner das Fortsetzen der Überwachung der Leistungsübertragung ein, wenn die Spulenfehlausrichtung nach dem Erzeugen der Warnung zum Ausrichten der externen TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule kleiner als der vorbestimmte Abstand ist.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform, wenn nach dem Erzeugen der Warnung zum Ausrichten der externen TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule die Spulenfehlausrichtung größer als der vorbestimmte Abstand ist, schließt das Verfahren ferner das Bestimmen ein, ob sich die Fehlausrichtung innerhalb eines ersten vorbestimmten Zeitraums verbessert hat.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform schließt das Verfahren ferner das Reduzieren oder Stoppen des Ladens einer Batterie einer internen Steuerung einer implantierten Blutpumpe in Kommunikation mit der implantierten TETS ein, wenn sich die Fehlausrichtung innerhalb des ersten vorbestimmten Zeitraums nicht verbessert hat.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform schließt das Verfahren ferner das Erzeugen der Warnung zum Ausrichten der externen TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule nach dem Reduzieren oder Stoppen des Ladens der Batterie ein.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform schließt, wenn nach dem Erzeugen der Warnung zum Ausrichten der externen TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule die Spulenfehlausrichtung größer als der vorbestimmte Abstand ist, das Verfahren ferner das Bestimmen ein, ob sich die Fehlausrichtung innerhalb eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, der größer als der erste vorbestimmte Zeitraum ist, verbessert hat, und wenn die Menge verlorener Leistung größer als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert ist, schließt das Verfahren ferner das Unterbrechen der Übertragung von Leistung zwischen der externen TETS-Spule und der implantierten TETS-Spule ein.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Abstand 3 cm.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform betragen der erste vorbestimmte Schwellenwert und der zweite vorbestimmte Schwellenwert 100-500 mW.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Zeitraum zwischen 1-5 Minuten.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Zeitraum zwischen 2-10 Minuten.
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Unter einem Gesichtspunkt schließt eine Steuerung für eine implantierbare Blutpumpe eine Verarbeitungsschaltung ein, die konfiguriert ist zum Überwachen einer Leistungsübertragung zwischen der implantierten TETS-Spule und einer externen TETS-Spule; Erfassen einer Menge an Leistung, die während der Leistungsübertragung verloren geht; Bestimmen, ob die Leistungsmenge, die während der Leistungsübertragung verloren geht, über einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; wenn die verlorene Leistung über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Bestimmen, ob eine Fehlausrichtung zwischen der implantierten TETS-Spule und der externen TETS-Spule größer als ein vorbestimmter Abstand ist; und wenn die Fehlausrichtung größer als der vorbestimmte Abstand ist, Erzeugen einer Warnung, um die externe TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule auszurichten.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform ist die Verarbeitungsschaltung ferner dafür konfiguriert, um eine Warnung bezüglich eines Vorhandenseins eines Fremdobjekts zu erzeugen, wenn die Fehlausrichtung kleiner als der vorbestimmte Abstand ist.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform ist, wenn nach dem Erzeugen der Warnung, um die externe TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule auszurichten, die Spulenfehlausrichtung kleiner als der vorbestimmte Abstand ist, die Verarbeitungsschaltung ferner dafür konfiguriert, um die Leistungsübertragung zu überwachen.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform ist, wenn nach dem Erzeugen der Warnung, um die externe TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule auszurichten, die Spulenfehlausrichtung größer als der vorbestimmte Abstand ist, die Verarbeitungsschaltung ferner dafür konfiguriert, um zu bestimmen, ob sich die Fehlausrichtung innerhalb eines ersten vorbestimmten Zeitraums verbessert hat.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform ist die Verarbeitungsschaltung ferner dafür konfiguriert, um das Laden einer Batterie einer internen Steuerung einer implantierten Blutpumpe in Kommunikation mit der implantierten TETS zu reduzieren oder zu stoppen, wenn sich die Fehlausrichtung innerhalb des ersten vorbestimmten Zeitraums nicht verbessert hat.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform ist die Verarbeitungsschaltung ferner dafür konfiguriert, um nach dem Reduzieren oder Stoppen des Ladens der Batterie die Warnung zu erzeugen, um die externe TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule auszurichten.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform ist, wenn nach dem Erzeugen der Warnung zum Ausrichten der externen TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule die Spulenfehlausrichtung größer als der vorbestimmte Abstand ist, die Verarbeitungsschaltung ferner dafür konfiguriert, um zu bestimmen, ob sich die Fehlausrichtung innerhalb eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, der größer als der erste vorbestimmte Zeitraum ist, verbessert hat, und wenn die verlorene Leistungsmenge größer als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert ist, ist die Verarbeitungsschaltung ferner dafür konfiguriert, um die Übertragung von Leistung zwischen der externen TETS-Spule und der implantierten TETS-Spule zu unterbrechen.
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Unter einem anderen Gesichtspunkt dieser Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Abstand 3 cm.
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Unter einem Gesichtspunkt schließt ein Verfahren zum Überwachen der Erwärmung eines hermetischen Pakets einer implantierten transkutanen Energieübertragungssystem-(TETS-) Spule ein: Überwachen einer Leistungsübertragung zwischen der implantierten TETS-Spule und einer externen TETS-Spule; Erfassen einer Menge an Leistung, die während der Leistungsübertragung verloren geht; Bestimmen, ob die Leistungsmenge, die während der Leistungsübertragung verloren geht, über 200-300 mW liegt; wenn die verlorene Leistung über 200-300 mW liegt, Bestimmen, ob eine Fehlausrichtung zwischen der implantierten TETS-Spule und der externen TETS-Spule größer als 3 cm ist; und wenn die Fehlausrichtung größer als die 3 cm ist, Erzeugen einer Warnung, um die externe TETS-Spule mit der implantierten TETS-Spule auszurichten.
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Die Details von einem oder mehreren Aspekten der Offenbarung sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
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Figurenliste
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Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der damit verbundenen Vorteile und Merkmale wird unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung erleichtert, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
- 1 eine interne Systemansicht einer implantierbaren Blutpumpe mit einer TETS-Empfängerquelle ist, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Anmeldung aufgebaut ist;
- 2 eine Außenansicht eines TETS-Senders und einer Steuerung des in 1 gezeigten Systems ist; und
- 3 ein Blockdiagramm ist, das die verschiedenen Schritte der Offenbarung der Anmeldung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass verschiedene hierin offenbarte Aspekte in unterschiedlichen Kombinationen als die Kombinationen, die spezifisch in der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, kombiniert werden können. Es versteht sich ebenso, dass, abhängig von dem Beispiel, bestimmte Aktionen oder Ereignisse eines beliebigen der hierin beschriebenen Prozesse oder Verfahren in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden können, hinzugefügt, zusammengeführt oder vollständig weggelassen werden können (z. B. sind möglicherweise nicht sämtliche beschriebenen Aktionen oder Ereignisse erforderlich, um die Techniken auszuführen). Während bestimmte Aspekte dieser Offenbarung aus Gründen der Klarheit als durch ein einzelnes Modul oder eine einzelne Einheit ausgeführt beschrieben sind, versteht sich, dass die Techniken dieser Offenbarung durch eine Kombination von Einheiten oder Modulen ausgeführt werden können, die zum Beispiel einer medizinischen Vorrichtung zugeordnet sind.
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In einem oder mehreren Beispielen können die beschriebenen Techniken in Hardware, Software, Firmware oder beliebigen Kombination davon implementiert sein. Falls in Software implementiert, können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder Code auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und durch eine hardwarebasierte Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können nichtflüchtige computerlesbare Medien einschließen, die einem materiellen Medium wie Datenspeichermedien (z. B. RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder beliebigem weiteren Medium, das verwendet werden kann, um gewünschten Programmcode in Form von Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern und auf die von einem Computer zugegriffen werden kann) entspricht.
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Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, wie einen oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSPs), NC-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Logikarrays (FPGAs) oder andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungen. Dementsprechend kann sich der Begriff „Prozessor“, wie hierin verwendet, auf beliebige der vorhergehenden Struktur oder beliebige weitere physikalische Struktur beziehen, die für die Implementierung der beschriebenen Techniken geeignet ist. Auch könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder einem oder mehreren Logikelementen implementiert sein.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Referenzdesignatoren auf gleiche Elemente beziehen, zeigen
1 und
2 eine beispielhafte mechanische Vorrichtung zur Unterstützung eines Kreislaufs („MCSD“), die nach den Prinzipien der vorliegenden Anwendung konstruiert und allgemein mit „10“ bezeichnet ist. Die MCSD 10 kann vollständig innerhalb eines Patienten implantierbar sein, ungeachtet dessen, ob es sich dabei um Mensch oder Tier handelt, d. h. es gibt keine perkutanen Verbindungen zwischen den implantierten Komponenten der MCSD 10 und den Komponenten außerhalb des Körpers des Patienten. In der in
1 gezeigten Konfiguration schließt die MCSD 10 eine interne Steuerung 12 ein, die innerhalb des Körpers des Patienten implantiert ist. Die interne Steuerung 12 schließt eine Steuerschaltung ein, die Verarbeitungsschaltkreise aufweist, die dafür konfiguriert sind, um den Betrieb einer implantierbaren Blutpumpe 14 zu steuern. Die interne Steuerung 12 kann eine interne Stromquelle 13 einschließen, die dafür konfiguriert ist, um die Komponenten der Steuerung zu versorgen und eine oder mehrere implantierbare medizinische Vorrichtungen, zum Beispiel die implantierbare Blutpumpe, mit Strom zu versorgen, wie eine ventrikuläre Unterstützungsvorrichtung („VAD“) 14, die innerhalb des linken Ventrikels des Herzens des Patienten implantiert ist. Die Stromquelle 13 kann eine Vielfalt verschiedener Typen von Stromquellen einschließlich einer implantierbaren Batterie einschließen. VADs 14 können Zentrifugalpumpen, Axialpumpen oder andere elektromagnetische Pumpen einschließen, die dafür konfiguriert sind, um Blut aus dem Herzen in Blutgefäße zu pumpen, um in dem Körper zu zirkulieren. Eine solche Zentrifugalpumpe ist die HVAD und ist im
US-Patent Nr. 7,997,854 , dessen Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist, gezeigt und beschrieben. Eine solche Axialpumpe ist die MVAD und ist im
US-Patent Nr. 8,419,609 gezeigt und beschrieben. In einer beispielhaften Konfiguration ist die VAD 14 elektrisch mit der internen Steuerung 12 durch einen oder mehrere implantierte Leiter 16 gekoppelt, die dafür konfiguriert sind, um der VAD 14 Strom bereitzustellen, ein oder mehrere gemessene Rückkopplungssignale von der VAD 14 weiterzuleiten und/oder Betriebsanweisungen an die VAD 14 bereitzustellen.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann ferner eine empfangende oder implantierte Spule 18 mit der internen Steuerung 12 beispielsweise durch einen oder mehrere implantierte Leiter 20 gekoppelt sein. In einer beispielhaften Konfiguration kann die Empfangsspule 18 subkutan nahe dem Thoraxraum implantiert werden, obwohl jede subkutane Position zum Implantieren der Empfangsspule 18 verwendet werden kann. Die Empfangsspule 18 ist dafür konfiguriert, durch die Haut des Patienten durch eine Übertragungsspule oder externe Spule 22 (in 2 zu sehen), die der Empfangsspule 18 auf der Außenseite des Körpers des Patienten gegenüberliegt, induktiv mit Leistung versorgt zu werden. Zum Beispiel kann, wie in 2 gezeigt, eine Übertragungsspule 22 mit einer externen Steuerung 23 gekoppelt sein, die eine Stromquelle 24 aufweist, zum Beispiel eine tragbare Batterie, die von dem Patienten getragen wird, oder eine Wandsteckdose. In einer Konfiguration ist die Batterie dafür konfiguriert, ein Hochfrequenzsignal für eine Übertragung von Energie von der Übertragungsspule 22 an die Empfangsspule 18 zu erzeugen. Die Empfangsspule 18 kann für eine transkutane induktive Kommunikation mit der Übertragungsspule 22 dafür konfiguriert sein, um ein transkutanes Energieübertragungssystem (TETS) zu definieren, das Leistung von der Übertragungsspule 22 empfängt.
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Nun bezugnehmend auf 3, in der ein beispielhaftes Flussdiagramm zum Überwachen von Erwärmung eines hermetischen Pakets einer implantierten TETS-Spule 18 gezeigt ist. Das Verfahren schließt das Überwachen einer Leistungsübertragung zwischen der implantierten TETS-Spule und einer externen TETS-Spule (Schritt 102) ein. Eine Leistungsmenge, die während der Leistungsübertragung verloren geht, wird erfasst (Schritt 104). In einer Konfiguration wird die während der Leistungsübertragung verlorene Leistung unter Verwendung eines Leistungsabrechnungsalgorithmus gemessen, wie zwischen der externen Spule 22 und dem implantierten Spule 18 oder unter Verwendung einer Übertragungsfunktion. Verlorene Leistung kann eine Funktion der Spulenfehlausrichtung sein oder durch das Vorhandensein eines transienten metallischen Fremdobjekts. Das Verfahren schließt ferner das Bestimmen ein, ob die Leistungsmenge, die während der Leistungsübertragung verloren geht, über einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt (Schritt 104). In einer beispielhaften Konfiguration beträgt der erste vorbestimmte Schwellenwert 200-300 mW. Wenn die verlorene Leistung über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, schließt das Verfahren ferner das Bestimmen ein, ob eine Fehlausrichtung zwischen der implantierten TETS-Spule 18 und der externen TETS-Spule 22 größer als ein vorbestimmter Abstand ist (Schritt 106). Zum Beispiel kann unter Verwendung einer Übertragungsfunktion oder durch Überwachen der Leistungsübertragungseffizienz ein Fehlausrichtungsabstand bestimmt werden. In einer beispielhaften Konfiguration beträgt der vorbestimmte Fehlausrichtungsabstand 3 cm oder mehr, obwohl in anderen Konfigurationen der Abstand so klein wie 1 cm oder größer sein kann. Wenn die Fehlausrichtung größer als der vorbestimmte Abstand ist, wird durch die externe Steuerung 23 eine Warnung erzeugt, die visuell, akustisch oder taktil sein kann, um die externe TETS-Spule 22 mit der implantierten TETS-Spule 18 auszurichten (Schritt 108). Wenn die Fehlausrichtung jedoch kleiner als der vorbestimmte Abstand ist, wird die Warnung erzeugt, um ein Vorhandensein eines metallischen Fremdobjekts anzuzeigen (Schritt 110). Wenn nach dem Erzeugen der Warnung zum Ausrichten der externen TETS-Spule 22 mit der implantierten TETS-Spule 18 die Spulenfehlausrichtung kleiner ist als der vorbestimmte Abstand, dann wird die Leistungsüberwachung durch die externe Steuerung 23 fortgesetzt (Schritt 112). Wenn zum Beispiel der Patient die Spulen nach der Warnung neu ausgerichtet hat, sodass die Fehlausrichtung kleiner als der vorbestimmte Abstand ist, dann wird die Leistungsübertragung zwischen den beiden Spulen weiter überwacht. Wenn jedoch nach dem Erzeugen der Warnung, um die externe TETS-Spule 22 mit der implantierten TETS-Spule 18 auszurichten, die Spulenfehlausrichtung immer noch größer als der vorbestimmte Abstand ist, dann bestimmt die externe Steuerung 23, ob sich die Fehlausrichtung innerhalb eines ersten vorbestimmten Zeitraums verbessert hat (Schritt 114). Zum Beispiel kann die Steuerung 23 die Leistungseffizienz überwachen oder eine Übertragungsfunktion verwenden, um zu bestimmen, ob sich innerhalb eines ersten vorbestimmten Zeitraums, zum Beispiel 5 Minuten, die Fehlausrichtung verbessert hat. Wenn zum Beispiel die Fehlausrichtung 3 cm betrug, wird die Steuerung 23, wenn sich die Fehlausrichtung innerhalb von 5 Minuten nicht verbessert hat, dafür konfiguriert, um ein Laden einer Batterie 13 der internen Steuerung 12 der implantierten Blutpumpe 14 in Kommunikation mit der implantierten TETS 18 zu reduzieren oder zu stoppen, wenn sich die Fehlausrichtung innerhalb des ersten vorbestimmten Zeitraums nicht verbessert hat (Schritt 116).
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Darüber hinaus ist die Steuerung 23 nach dem Reduzieren oder Stoppen des Ladens der Batterie 13 dafür konfiguriert, um die Warnung an den Patienten zu erzeugen, um die externe TETS-Spule 22 mit der implantierten TETS-Spule 18 auszurichten (Schritt 118). Wenn jedoch nach dem Erzeugen der Warnung zum Ausrichten der externen TETS-Spule 22 mit der implantierten TETS-Spule 18 die Spulenfehlausrichtung immer noch größer als der vorbestimmte Abstand ist, ist die Steuerung 23 dafür konfiguriert, um zu bestimmen, ob sich die Fehlausrichtung innerhalb eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, der größer als der erste vorbestimmte Zeitraum ist, verbessert hat. In einer beispielhaften Konfiguration beträgt der zweite vorbestimmte Zeitraum 10 Minuten, kann aber jede Dauer sein. Wenn die verlorene Leistungsmenge größer als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert, kleiner als der erste vorbestimmte Schwellenwert ist, dann ist die Steuerung 23 dafür konfiguriert, um die Übertragung von Leistung zwischen der externen TETS-Spule 22 und der implantierten TETS-Spule 22 zu unterbrechen (Schritt 120). Wenn zum Beispiel nach der Warnung zum Ausrichten der Spulen die verlorene Leistungsmenge immer noch größer ist als beispielsweise 200-300 mW ist, dann kann das Fremdobjekt immer noch vorhanden sein und/oder sind die Spulen über den vorbestimmten Abstand hinaus fehlausgerichtet, und somit wird die Leistungsübertragung zwischen den Spulen unterbrochen, um eine Überhitzung des hermetischen Pakets zu verhindern.
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Es versteht sich für Fachleute, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, was hierin insbesondere gezeigt und beschrieben wurde. Darüber hinaus sei, sofern nicht im Gegenteil erwähnt, darauf hingewiesen, dass sämtliche der beigefügten Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind. Eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen ist angesichts der vorstehenden Lehren möglich, ohne von dem Schutzumfang und dem Geist der Erfindung abzuweichen, der nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7997854 [0029]
- US 8419609 [0029]
