ES2950025T3 - Cargador para implante - Google Patents

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ES2950025T3 ES09819509T ES09819509T ES2950025T3 ES 2950025 T3 ES2950025 T3 ES 2950025T3 ES 09819509 T ES09819509 T ES 09819509T ES 09819509 T ES09819509 T ES 09819509T ES 2950025 T3 ES2950025 T3 ES 2950025T3
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Abstract

Un sistema para suministrar energía a un dispositivo médico implantable cuando se implanta en el cuerpo de un paciente puede comprender un cargador interno dispuesto para ser implantado en el cuerpo del paciente, comprendiendo el cargador interno una primera bobina. El sistema puede comprender además un cargador externo dispuesto para transmitir energía de forma inalámbrica para suministrar energía al cargador interno, utilizando una segunda bobina. El sistema también comprende un sistema de retroalimentación inalámbrico dispuesto para transmitir información de retroalimentación desde el cargador interno al cargador externo. La información de retroalimentación se basa en información de al menos un transmisor de identificación por radiofrecuencia (RFID). De este modo, un usuario del sistema puede optimizar la posición de la fuente de alimentación externa en relación con la fuente de alimentación interna en función de la información de retroalimentación recibida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cargador para implante
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a un dispositivo para transferir energía a un dispositivo médico implantado.
ANTECEDENTES
Hoy en día es cada vez más común implantar diferentes dispositivos que consumen energía en el cuerpo humano o de un mamífero. Los dispositivos implantados normalmente se proporcionan para monitorear o controlar una función o defecto fisiológico en el cuerpo de un paciente. Históricamente, los marcapasos han sido el dispositivo médico implantado más común, pero se están desarrollando otros dispositivos para controlar y monitorear otras funciones. Por ejemplo, en la actualidad tales dispositivos médicos incluyen estimuladores eléctricos y mecánicos, motores, bombas, etc., que están diseñados para apoyar o estimular diversas funciones corporales. Se puede suministrar energía eléctrica a dicho dispositivo médico implantado desde una batería igualmente implantada o desde un transmisor de energía externo que puede suministrar cualquier cantidad necesaria de energía eléctrica de manera intermitente o continua sin requerir operaciones quirúrgicas repetidas.
Para suministrar energía a un dispositivo implantado que consume energía, típicamente se dispone en el implante una fuente de energía tal como una celda electroquímica o una batería. Las pilas y baterías electroquímicas tienen una vida útil limitada. Después de vaciar o descargar la celda electroquímica o la batería, debe recargarse o reemplazarse. En el caso de un dispositivo implantado, por varias razones se prefiere recargar una celda o batería electroquímica en lugar de reemplazar la celda o batería. Una razón es el riesgo asociado con la eliminación de la fuente de energía. Otras razones incluyen que algunos dispositivos implantados consumen una cantidad relativamente grande de energía y entonces tendrían que reemplazar sus fuentes de energía con relativa frecuencia.
Existe una necesidad constante de mejoras en el área de los dispositivos médicos y el uso de los mismos. Por lo tanto, existe la necesidad de procedimientos mejorados y dispositivos mejorados para cargar una fuente de energía tal como una celda electroquímica o una batería asociada con un dispositivo médico implantado.
Los procedimientos y dispositivos para cargar una fuente de energía recargable se divulgan, por ejemplo, en la publicación de la solicitud de patente US 2005/0075697 y las patentes US 5.702.431, 5.713.939 y 6.456.883.
SUMARIO
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. Los aspectos, realizaciones y ejemplos divulgados en el presente documento que no caen dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas no forman parte de la invención y se proporcionan meramente con fines ilustrativos.
Es un objeto de la presente invención mejorar el rendimiento de los mecanismos existentes para cargar celdas electroquímicas, acumuladores electroquímicos o baterías.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una transferencia de energía mejorada a un dispositivo médico implantado.
Al menos uno de los objetos anteriores puede obtenerse mediante sistemas como se establece en las reivindicaciones adjuntas. Así, generalmente, un dispositivo, también llamado aparato o sistema, para suministrar energía a un dispositivo médico implantado para su implantación en el cuerpo de un paciente comprende un cargador interno que está dispuesto para ser implantado en el cuerpo del paciente e incluye una bobina. El cargador interno está dispuesto para recibir energía de forma inalámbrica desde un cargador externo que también incluye una bobina. El dispositivo puede estar dispuesto, por ejemplo, para transmitir información de retroalimentación desde el cargador interno al cargador externo, indicando la información de retroalimentación, por ejemplo, la fuerza de un campo electromagnético generado por el cargador externo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Si bien las características novedosas de la invención se exponen en particular en las reivindicaciones adjuntas, se puede obtener una comprensión completa de la invención, tanto en cuanto a la organización como al contenido, y de lo anterior y otras características de la misma, y la invención se apreciará mejor a partir de una consideración de la siguiente descripción detallada de las realizaciones no limitativas que se presentan a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
• La figura 1 es una vista esquemática general de una disposición de cargador de dispositivo implantado.
• Las figuras 2a y 2b son vistas esquemáticas de disposiciones de cargador de acuerdo con las primeras realizaciones,
• Las figuras 3a y 3b son vistas esquemáticas de una disposición de cargador de acuerdo con una segunda realización,
Las figuras 4a y 4b son vistas esquemáticas de un dispositivo médico recargable,
La figura 5 es una vista esquemática que ilustra el funcionamiento de un sistema de carga,
La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un sistema de carga,
La figura 7 es una vista esquemática de un dispositivo médico recargable implantado,
La figura 8 es una vista esquemática de un dispositivo médico implantable,
La figura 9 es un diagrama de circuito de un sistema para transferir energía a componentes implantados, y Las figuras 10-13 son diagramas de flujo que ilustran diferentes procedimientos quirúrgicos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En la figura 1 se muestra una disposición 100 para cargar un dispositivo 101 médico implantado. El dispositivo 101 médico implantable implantado en un paciente 103 incluye o está conectado a una fuente 104 de alimentación interna que contiene o está conectada a una fuente de energía interna. La fuente de energía interna puede comprender, por ejemplo, un acumulador de energía tal como una celda electroquímica o batería 105 o un condensador, el acumulador de energía generalmente también denominado "batería" en el presente documento. La fuente de energía es recargable y puede ser cargada por la fuente 104 de alimentación interna, como por energía recibida de un cargador 107 interno incluido o conectado a la fuente de alimentación interna. El cargador interno normalmente puede incluir o estar conectado a una primera bobina 109 que está dispuesta para ser influenciada por un campo electromagnético creado por una fuente 150 de alimentación externa que contiene o está conectada a un cargador 151 externo. El dispositivo de carga externo normalmente puede comprender o estar conectado a una segunda bobina 153 que está dispuesta para generar un campo electromagnético para crear una corriente eléctrica en la primera bobina 109, lo que permite la carga de la batería 105. La primera bobina puede denominarse receptor de energía y la segunda bobina transmisor de energía.
Para proporcionar una transferencia de energía eficiente y segura a través de la piel del paciente 103, puede ser importante que un usuario del cargador 151 externo conozca la posición del dispositivo 101 médico implantado para que el campo electromagnético generado por la segunda bobina 153 puede controlarse correctamente. Por lo tanto, un campo electromagnético para crear una corriente eléctrica utilizada para cargar la batería 105 de la fuente 104 de alimentación interna debería ser lo suficientemente fuerte para proporcionar un tiempo de carga corto de la batería. Por otro lado, el campo electromagnético no debe ser demasiado fuerte ya que un campo electromagnético fuerte podría poner en peligro el cargador 107 interno o causar otros problemas, como causar problemas a los tejidos del cuerpo del paciente 103.
Para obtener conocimiento de la posición del dispositivo 101 médico implantado y en particular de la primera bobina 109, se puede utilizar información de retroalimentación.
Las figuras 2a y 2b son esquemas de dos realizaciones. En estas realizaciones, se proporcionan una pluralidad de transmisores de identificación por radiofrecuencia (RFID) en el cargador 107 interno y/o en el cargador 151 externo para facilitar la localización del dispositivo médico implantado y, en particular, localizar la primera bobina 109 del mismo, es decir, para encontrar la posición de la misma en relación con la segunda bobina 153 externa.
En general, RFID es un procedimiento para almacenar y recuperar datos de identificación de forma remota. Para los dispositivos RFID se suelen utilizar las denominadas etiquetas RFID. Una etiqueta RFID es un objeto relativamente pequeño que se puede adjuntar o incorporar fácilmente a cualquier producto. Una etiqueta RFID contiene una antena que le permite recibir y responder consultas de radiofrecuencia de un transceptor RFID. Las etiquetas RFID pueden ser activas o pasivas. Las etiquetas RFID pueden ser pasivas y no tener fuente de alimentación propia. La pequeña corriente eléctrica inducida en la antena por la onda de radiofrecuencia entrante proporciona energía para que la etiqueta envíe una respuesta que contenga una identificación de la etiqueta, como un número de identificación. Las etiquetas RFID activas tienen fuentes de energía propias y pueden tener rangos más largos y memorias más grandes que las etiquetas pasivas, así como la capacidad de almacenar información adicional enviada por el transceptor. Por ejemplo, en el caso de que se utilicen dispositivos RFID pasivos, también se puede encontrar una posición óptima del cargador externo en relación con el cargador interno en los casos en que el dispositivo implantado se haya vaciado totalmente de energía y la posición del dispositivo implantado y en particular, el cargador interno no es conocido por el usuario o el operador, como cuando un paciente recibe atención en un hospital extranjero.
En la realización de la figura 2a, los transmisores 111 RFID están ubicados en el cargador 107 interno, en una posición simétrica alrededor de la bobina 109 interna. Por ejemplo, se pueden disponer cuatro transmisores RFID que luego se pueden colocar en las esquinas de un cuadrado. El cargador 151 externo está provisto de un transceptor 155, también denominado interrogador o receptor RFID, para emitir señales de interrogación y recibir señales RFID transmitidas en respuesta a las mismas. El transceptor 155 debe ubicarse centralmente en relación con la bobina 151 externa, tal como justo delante o detrás, visto en una dirección central a través de la bobina externa y perpendicularmente a la superficie del cargador externo que está frente a la piel del paciente y dispuesto para estar en contacto con el mismo, una posición adecuada indicada por las líneas discontinuas en 155' en la figura 2a.
Se pueden usar diferentes procedimientos para determinar o estimar la posición de la bobina externa, estrictamente la posición del transceptor, en relación con la bobina 109 interna, estrictamente la posición de los transmisores 111 RFID. En un procedimiento, los transmisores RFID están dispuestos para responder selectivamente de modo que haya una señal de interrogación específica para cada transmisor. El transceptor 155 puede entonces medir la duración del período de tiempo entre la señal de interrogación y la respuesta. Las longitudes medidas se pueden comparar en una unidad 166 de evaluación que compara las longitudes entre sí y genera una señal según el resultado de la comparación. En otro procedimiento, los transmisores 111 RFID están dispuestos para responder a la misma señal de interrogación, pero el transceptor 155 contiene una pluralidad de elementos de antena y los momentos en que se miden las señales de los transmisores RFID que contienen las identificaciones de los mismos. Los tiempos medidos se evalúan en la unidad 166 de evaluación para encontrar la dirección geométrica desde el transceptor hasta el respectivo transmisor RFID. Las direcciones se evalúan entre sí para encontrar la posición relativa del transceptor. Esto se puede llamar un procedimiento de triangulación.
En otra realización, la firma RFID se establece en respuesta a la magnitud del campo electromagnético recibido medido por una unidad 119 de medición en el cargador 107 interno. Se puede obtener un valor de la magnitud, por ejemplo, midiendo la tensión inducida en la bobina 109 interna. Alternativamente, la fuerza del campo electromagnético de interrogación RF puede ser detectada por el transmisor RFID receptor. Entonces, solo se requiere un transmisor 111 RFID que debe colocarse de manera simétrica o central en relación con la bobina 109 interna. Las líneas discontinuas en 111' en la figura 2a indican una posición adecuada del único transmisor RFID. De la misma manera que en otras realizaciones, el usuario puede barrer o escanear la piel 170 del paciente con una potencia de carga baja. La unidad 119 de medición interna determina entonces, cuando recibe una señal de interrogación del transceptor 155, la intensidad del campo electromagnético recibido y proporciona el valor determinado de la intensidad al transmisor RFID. El transmisor 111 RFID establece su identificación en consecuencia y luego la transmite al transceptor.
En otra realización sencilla también se usa solo un transmisor 111 RFID que, cuando se le interroga, responde con una señal que contiene su información. El transceptor 155 puede entonces medir la duración del período de tiempo entre la señal de interrogación y la respuesta para encontrar un valor de la distancia entre el cargador externo y el cargador interno.
Por lo tanto, se puede calcular la posición de la primera bobina 109 del dispositivo 101 médico implantado en relación con la bobina 153 externa o la distancia entre ellas y la información de la misma se puede retroalimentar al usuario. La información también puede retroalimentarse cuando el cargador 151 externo y, en particular, la segunda bobina 153 se colocan en una posición óptima para transmitir energía al cargador interno.
La unidad 166 de evaluación genera así una señal que contiene información sobre la posición relativa actual del cargador externo o la distancia, respectivamente. Esta señal se puede proporcionar una pantalla 157. En una realización, la pantalla está dispuesta para mostrar la posición relativa a una posición óptima. Por ejemplo, la pantalla puede comprender una serie de diodos emisores de luz (LED) 157' de diferentes colores que indican la posición o distancia actual. Por ejemplo, un diodo emisor de luz roja puede encenderse cuando el cargador 151 externo está lejos de una posición óptima. Cuando el cargador externo se acerca a una posición óptima, se puede encender un diodo amarillo y cuando el cargador externo está en una posición óptima o cerca de ella, se puede encender un diodo verde. Alternativamente, la pantalla puede incluir una sola fuente de luz que emite pulsos de luz con una frecuencia de repetición que indica la posición relativa medida, indicando una frecuencia de repetición más alta que la bobina 153 externa está más cerca de la posición óptima o viceversa.
Además, para proporcionar tales señales, los valores de la posición relativa o la distancia entre los cargadores externo e interno determinados sucesivamente, obtenidos cuando se mueve el cargador 151 externo, pueden evaluarse adicionalmente en una unidad de detección 166' determinando si la relativa la posición o la distancia se está mejorando actualmente, es decir, más cerca, o está disminuyendo actualmente, respectivamente, o no, comparando la última posición relativa determinada o el valor de la distancia con la siguiente última posición o valor determinado. Esto puede ser necesario para generar una señal proporcionada a un indicador como la pantalla 157 o un altavoz o unidad generadora de sonido como se describirá a continuación.
Tal señal puede indicar así una posición relativa mejorada o empeorada del cargador 151 externo o del al menos un transmisor 111 RFID o un cambio positivo o negativo de la distancia entre el cargador externo y el al menos un transmisor RFID. En el caso de que el al menos un transmisor RFID esté ubicado en el cargador externo, la señal puede indicar una posición relativa mejorada o empeorada del cargador 107 interno o el al menos un transmisor 167 RFID o un cambio positivo o negativo de la distancia. entre el cargador externo y el al menos un transmisor RFID.
Como complemento o alternativa a la pantalla 157, el cargador 151 externo puede estar provisto de una unidad 156 que también recibe la señal, contiene información sobre la posición relativa actual o la distancia y proporciona una señal audible, cuyas características cambian de acuerdo con la posición relativa determinada o distancia entre el cargador externo y el cargador 107 interno. Por lo tanto, la unidad de audio puede, por ejemplo, emitir una señal de sonido que tiene una intensidad baja o un tono bajo cuando el valor determinado de la posición relativa indica una gran distancia y que tiene una intensidad mayor o un tono alto, respectivamente, cuando el valor determinado de la posición relativa La posición indica que el cargador externo está más cerca del valor del cargador interno, la fuerza o el paso se establece de acuerdo con la distancia determinada, o viceversa. En una alternativa, el sonido se emite como pulsos, cuya frecuencia de repetición cambia dependiendo del valor de la posición relativa.
El usuario mueve el cargador 151 externo para encontrar, utilizando la salida del mismo, como la indicación visible en la pantalla o la señal de sonido, la posición en la que existen las condiciones óptimas de carga. Acto seguido, el usuario puede ajustar la carga, es decir, el nivel de transferencia o transmisión de energía, a un nivel de potencia óptimo.
Durante el procedimiento de búsqueda de una posición óptima, el transceptor 155 puede emitir señales de interrogación a los transmisores RFID/transmisor 111 en momentos repetidos regularmente.
En el caso ilustrado en la figura 2b, el transmisor o transmisores 167 RFID se colocan en el cargador 151 externo y el receptor 130 RFID en el cargador 107 interno. Una unidad 131 de evaluación está dispuesta en el cargador interno para evaluar la información de respuesta recibida del transmisor/transmisores RFID. El resultado de la evaluación se puede transmitir al cargador externo usando un transmisor 113 en el cargador interno y un receptor 159 en el cargador externo.
En otra realización, el/los transmisor/es RFID se reemplazan por el/los receptor/es RFID y el receptor RFID se reemplaza por un transmisor RFID, este caso no se muestra en los dibujos. Así, por ejemplo, los cuatro transmisores 111 RFID de la figura 2a podrían reemplazarse con receptores RFID y el receptor RFID con un transmisor RFID. Los períodos de tiempo entre las señales de desafío o interrogación y las respuestas o los ángulos de las señales de respuesta pueden medirse como se describe anteriormente y evaluarse mediante una unidad en el cargador 107 interno. En una alternativa, los cuatro transmisores RFID de la figura 2b podrían reemplazarse con cuatro receptores RFID y el único receptor 130 RFID con un transmisor RFID. En este último caso, la unidad de evaluación se coloca en el cargador externo.
Las figuras 3a y 3b son esquemas de otras realizaciones. En estas realizaciones, el cargador 151 externo y/o el cargador 107 interno están dispuestos para medir el acoplamiento mutuo entre el cargador externo y el cargador interno utilizando un dispositivo de medición de acoplamiento. En el caso que se muestra en la figura 3a, el dispositivo 158 de medición de acoplamiento se coloca en el cargador externo. Un usuario puede barrer o escanear la piel del paciente con el cargador 151 externo usando una potencia de carga baja para encontrar, basándose en la retroalimentación del dispositivo de medición de acoplamiento, una posición óptima, siendo la posición óptima la posición en la que el dispositivo de medición de acoplamiento indica el factor de acoplamiento más alto. Después de haber encontrado la posición óptima que proporciona condiciones de carga óptimas, el usuario puede ajustar la carga a un nivel de potencia óptimo del campo transmitido para cargar la batería 109 del dispositivo 101 médico implantado.
El dispositivo 158 de medición de acoplamiento está dispuesto en una realización para analizar, como en una unidad 160 de análisis, la cantidad de energía que se transmite desde el cargador 151 externo y también para recibir información de retroalimentación sobre la cantidad de energía realmente recibida por el cargador 107 interno. Calculando la relación entre la cantidad de energía transmitida y la cantidad de energía recibida, se puede determinar un factor de acoplamiento. Además, los valores del factor de acoplamiento determinados sucesivamente, obtenidos cuando se mueve el cargador 151 externo, pueden evaluarse adicionalmente en una unidad 160' de detección determinando si el factor de acoplamiento está aumentando o disminuyendo actualmente comparando el último valor determinado del factor de acoplamiento al siguiente último valor determinado.
Para transmitir la información de retroalimentación, un transmisor 113 de señal interno y un receptor 159 de señal externo en el cargador 107 interno y el cargador 151 externo, o conectados a ellos, respectivamente, pueden implementarse como unidades separadas usando medios de transferencia de señal adecuados, como el uso de ondas de radio, señales IR (infrarrojas) o ultrasónicas. Alternativamente, la información de retroalimentación puede transmitirse en una dirección inversa con respecto a la transferencia de energía, básicamente usando el mismo procedimiento de transmisión que en la transferencia de energía, como variando o modulando alguna característica eléctrica de la bobina 109 interna, por ejemplo, encendiéndola y apagándola en patrones predeterminados, como se describirá a continuación. En este caso se utilizan unidades especiales de control y detección incluidas en los respectivos cargadores. Dichas unidades generalmente se pueden representar mediante el transmisor 113 de señal interno y el receptor 159 de señal externo que se muestran. Los medios de transmisión/modulación de señales y los medios de recepción/demodulación/detección de señales, tales como el transmisor interno de señales y el receptor externo de señales, pueden usarse en las realizaciones descritas en el presente documento, donde se requieran, incluso si se indican en los dibujos respectivos.
Como complemento o alternativa a la pantalla 157, el cargador 151 externo puede estar provisto, como anteriormente, de una unidad 156 que proporciona una señal audible, cuyas características cambian según el acoplamiento determinado entre el cargador externo y el cargador 107 interno, tal como el valor determinado del factor de acoplamiento. Por lo tanto, la unidad de audio puede emitir una señal de sonido que tiene una fuerza baja o un tono bajo cuando el valor determinado del acoplamiento es pequeño y que tiene una fuerza mayor o un tono alto, respectivamente, cuando el valor determinado del acoplamiento obtiene un valor más alto, ajustándose la fuerza o tono según el valor determinado. Además, el sonido puede emitirse en forma de pulsos, cuya frecuencia de repetición cambia según el valor del acoplamiento.
En una realización, se proporciona un interruptor 115 en la fuente 104 de alimentación interna para encender y apagar la conexión entre todos los demás componentes del dispositivo 101 médico implantado y la primera bobina 109 dispuesta para recibir energía del cargador 151 externo, la primera bobina constituyendo así un bucle abierto en el que no puede fluir una corriente eléctrica, lo que en realidad detiene la transferencia de energía al cargador 107 interno. El cargador 107 interno puede además estar provisto de un dispositivo 116 de control de transmisión conectado al interruptor 115 que lo enciende y apaga según patrones predeterminados, representando los patrones información relacionada con la carga recibida por el cargador interno. Este encendido y apagado puede ser detectado por el cargador 151 externo como una variación de impedancia o modulación de impedancia de la segunda bobina 153, como por una unidad 162 de detección de impedancia que puede detectar la información transmitida en las variaciones de impedancia. Alternativamente, se pueden disponer un transmisor separado y un receptor separado en el cargador interno y el cargador externo, para transmitir la información relacionada con la carga.
En otra realización, se proporciona una unidad 163 de recepción o detección en la fuente 150 de alimentación externa, como en el cargador 151 externo, para recibir o detectar información de retroalimentación que se transmite pasivamente desde la primera bobina 109, esta realización no requiere una unidad de control especial en el cargador 109 interno. Tal información de realimentación generada pasivamente se puede obtener como la respuesta inducida en la primera bobina interna cuando se ve influenciada por un pulso de potencia o una ráfaga generada por la fuente de alimentación externa. Tal pulso de potencia o ráfaga de potencia puede incluir básicamente que se aplica un solo pulso de corriente eléctrica a la bobina 153 externa o un tren de dichos pulsos o que se aplica una corriente eléctrica alterna a la bobina externa durante un período de tiempo corto, como un período de tiempo correspondiente a la mitad o todo el período de la corriente alterna o a algunos períodos, por ejemplo, dos o tres de tales períodos. La unidad 163 de recepción o detección se dispone entonces para detectar, por ejemplo, el campo magnético o electromagnético generado por el cargador 107 interno como respuesta a la ráfaga o pulso de energía. Al determinar la fuerza del campo magnético o electromagnético detectado, el cargador 151 externo puede determinar si la posición mejora o empeora cuando un usuario mueve la fuente de alimentación externa sobre la piel de un paciente que tiene un dispositivo 101 médico implantado que incluye o está conectado a un cargador 107 interno. Un aumento en la respuesta del campo magnético o electromagnético indica una mejor posición de suministro de energía.
Por ejemplo, si el impulso o ráfaga de potencia incluye solo un único impulso tal como un impulso rectangular, se induce una tensión en la primera bobina durante el primer borde de ataque del impulso. Esta tensión impulsa una corriente eléctrica a través de la primera bobina, produciendo un campo magnético secundario que puede ser detectado por la unidad 163 de recepción o detección. Si el pulso de potencia o el pulso incluye una corriente eléctrica sinusoidal, la primera bobina producirá un campo magnético variable sinusoidal que puede ser detectado por la unidad receptora o detectora.
En una etapa de calibración inicial, los pulsos o ráfagas de potencia pueden transmitirse con características tales como para aumentar la respuesta generada por la primera bobina 109 desde un primer nivel bajo hasta que el campo magnético o electromagnético resultante pueda ser detectado por la unidad 163 de recepción o detección. Para un pulso rectangular, esto puede incluir que los bordes anterior y/o posterior del pulso se hagan más pronunciados o que se incremente la altura del pulso, lo que produce un campo magnético más fuerte y un campo magnético que existe durante un período de tiempo más largo, respectivamente.
La generación del pulso de potencia o ráfaga de potencia puede ser controlada por una unidad 165 de control en el cargador 151 externo. Una unidad de control de este tipo puede controlar las diversas funciones del cargador externo y proporcionarse también en otras realizaciones descritas en el presente documento siempre que sea necesario o adecuado, también en los casos en los que dicha unidad de control no se muestre en el dibujo respectivo.
La fuente 150 de alimentación externa también puede comprender una unidad de análisis similar a la unidad 160 de análisis descrita anteriormente, pero en este caso dispuesta para analizar la información de retroalimentación generada pasivamente desde el cargador 107 interno, como un valor de la fuerza del campo magnético o electromagnético detectado y generar una señal que represente esta información que se pueda mostrar o indicar como en la pantalla 155 y/o usando una señal audible. A partir de la información mostrada o recibida, el usuario puede optimizar la ubicación de la fuente 150 de alimentación externa y, en particular, del cargador 151 externo en relación con el cargador 107 interno para optimizar la transferencia de energía a la fuente 104 de alimentación interna.
Además, con el fin de iniciar un procedimiento para encontrar una posición óptima para cargar el cargador interno, el cargador 151 externo puede disponerse para realizar un procedimiento de calibración que implica una secuencia de pasos de calibración ordenados por la unidad 165 de control, como se describirá en más detalle a continuación. Por ejemplo, con el fin de generar una señal de retroalimentación desde el cargador 107 interno, el cargador externo se puede configurar u ordenar para que aumente lentamente, por ejemplo, en pasos predeterminados, el nivel de energía o potencia transmitida, es decir, el nivel de la intensidad de la corriente. proporcionada a la segunda bobina 153, hasta que se reciba una señal de retroalimentación del cargador interno 104. Una vez que se ha detectado y recibido una respuesta del cargador interno, el usuario puede comenzar a mover el cargador externo para encontrar la posición de carga óptima en función de la información de retroalimentación del cargador interno.
En la realización de la figura 3b, la evaluación del acoplamiento se realiza en el cargador 107 interno, como en una unidad 117 de análisis. Puede recibir información sobre la energía o potencia recibida directamente desde otros componentes del cargador interno y también puede recibir información sobre la energía transmitida desde un receptor 114 que recibe dicha información desde un transmisor 164 en el cargador 151 externo. La unidad de análisis puede, por ejemplo, calcular un factor de acoplamiento y también puede detectar si actualmente hay un aumento o una disminución del factor de acoplamiento. La información sobre el acoplamiento, el factor de acoplamiento y/o si el acoplamiento aumenta o disminuye se puede enviar al cargador 151 externo utilizando el transmisor 113 y el receptor 159. La información recibida por el cargador externo puede utilizarse como se indicó anteriormente para generar una señal, como una señal de luz apropiada o una señal de sonido.
Un receptor interno y un transmisor externo para recibir y enviar señales de control o señales de información, como las unidades 114 y 164 ilustradas en la figura 3b, pueden disponerse en el cargador 107 interno y el cargador externo 164 también en otras realizaciones descritas en el presente documento siempre que sea necesario o conveniente, incluso cuando los símbolos de tales dispositivos no se muestren en el dibujo respectivo.
La figura 4a es una vista esquemática, parcialmente en sección, de un dispositivo 101 médico implantado y una fuente 150 de alimentación externa en la que se pueden ver más detalles. El dispositivo médico implantado comprende o está conectado a una fuente 104 de alimentación interna también implantada en el paciente. La fuente de alimentación interna comprende o está conectada a un cargador 107 interno dispuesto para recibir de forma inalámbrica, a través de la piel 170 del paciente como se describió anteriormente, energía de la fuente 150 de alimentación externa que comprende o está conectada a un cargador 151 externo. El cargador interno está conectado a una fuente de energía interna como una celda electroquímica o una batería 105. La fuente de energía interna suministra energía utilizada para impulsar partes activas, como partes mecánicas, del dispositivo 101 médico implantado. El dispositivo médico implantado puede comprender un dispositivo de control que funcione de forma mecánica o hidráulica. Por ejemplo, el dispositivo médico implantado puede comprender un dispositivo de control para ajustar mecánica o hidráulicamente un miembro 108 ubicado junto con o en un vaso 112 sanguíneo o en algún otro órgano interno para controlar el flujo de un fluido en el vaso 112 u órgano. En la figura 4a, el miembro 108 se muestra ajustado mecánica o hidráulicamente a una posición generalmente cerrada, cortando así el flujo de fluido en el vaso 112.
Como puede verse en la figura 4a, la fuente 104 de alimentación interna puede comprender dos porciones, una primera porción que contiene el cargador 107 interno y una segunda porción que contiene la fuente 105 de energía interna y otros componentes. Las porciones pueden estar interconectadas a través de una parte 118 tubular relativamente estrecha en la que pasan las líneas eléctricas necesarias, no mostradas. Las porciones se pueden implantar en lados opuestos de un diafragma o membrana 119 en el cuerpo del paciente, lo que proporciona a la fuente de alimentación interna una posición relativamente bien fija que no permite movimientos significativos en los tejidos corporales.
La figura 4b es una vista en sección fragmentaria del dispositivo de control del dispositivo 101 médico. La figura 4b corresponde a la porción respectiva de la figura 4a pero muestra el miembro 108 ajustado mecánica o hidráulicamente a una posición generalmente abierta para permitir el flujo libre del fluido en el vaso 112.
La figura 5 es otra vista fragmentaria, parcialmente en sección, de la fuente 104 de alimentación interna y la fuente 150 de alimentación externa que ilustra además el funcionamiento del sistema de carga como se describe en el presente documento. Por lo tanto, con el fin de encontrar una posición óptima del cargador 151 externo comprendido o conectado a la fuente de alimentación externa que está dispuesta para transmitir energía al cargador 107 interno, la fuente de alimentación externa y, en particular, el cargador externo, se mueven sobre el piel 170 del paciente. En respuesta a la información de retroalimentación del dispositivo médico implantado, como la fuente de alimentación interna o el cargador interno, se busca y selecciona la posición óptima para cargar el dispositivo médico implantado. El funcionamiento del sistema de carga se describe con más detalle a continuación con referencia a la figura 6.
La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos realizados cuando se utiliza el sistema de carga como se describe aquí para encontrar una posición óptima para transmitir energía al cargador 104 interno que, a su vez, está dispuesto para suministrar energía a otras partes del dispositivo 101 médico implantado. Las etapas pueden ser comandadas por una unidad de control en la fuente de alimentación externa, como la unidad 165 de control que se muestra en las figuras 3a y 3b. En una primera etapa 601, se enciende el cargador 151 externo, se coloca el cargador externo en algún lugar adecuado del cuerpo del paciente y se inicia el procedimiento para encontrar la posición óptima, por ejemplo, presionando un botón, no mostrado, en el cargador externo. A continuación, en una etapa 603, el cargador realiza un procedimiento de calibración para producir una señal de respuesta desde el cargador 104 interno que puede ser detectada por el cargador externo. En el procedimiento de calibración, el nivel de la potencia suministrada a la bobina 153 externa aumenta, por ejemplo, de forma continua o escalonada, es decir, la fuerza del campo electromagnético generado por la bobina externa aumenta al suministrar una corriente eléctrica que tiene una intensidad que aumenta gradualmente a la bobina externa. En la siguiente etapa 605 el usuario u operador comienza a mover el cargador externo sobre la piel 170 del paciente. Acto seguido, en una etapa 607, el usuario recibe información de retroalimentación del sistema que le permite mover el cargador externo a una posición que sea más favorable para transmitir energía al cargador 107 interno. Al encontrar una posición óptima, el cargador 151 externo indica este hecho en una etapa 609 y el procedimiento finaliza en una etapa 611 final.
Puede suceder que la posición inicial del cargador 151 externo esté lejos del cargador 107 interno. Entonces, la potencia suministrada a la bobina 153 externa puede ser bastante alta para producir una respuesta del cargador interno que, por supuesto, no es deseable ya que podría causar daños. En ese caso, se puede probar en la etapa 603 de calibración, cuando se mueve el cargador externo, si ahora se puede usar una potencia más baja suministrada a la bobina externa. Por ejemplo, la potencia puede disminuirse hasta que no se obtenga o reciba ninguna respuesta y luego aumentarse en una etapa adecuado para producir una respuesta. Dicho procedimiento se puede utilizar en tiempos regulares repetidos durante el movimiento del cargador 151 externo hasta que se suministre una potencia suficientemente baja a la bobina externa.
Después de que se haya realizado el procedimiento para buscar una posición óptima, el nivel de la potencia suministrada a la segunda bobina 153 externa se ajusta a un valor adecuado para la transferencia de energía, por ejemplo, según lo ordenado por la unidad 165 de control. Puede, por ejemplo, establecerse en el valor más bajo posible que pueda lograr una carga deseada de la fuente de energía interna. Entonces, en tal operación de ajuste, se puede considerar un valor del acoplamiento electromagnético, si está disponible, entre la segunda bobina 153 y la primera bobina 109, por ejemplo, como representado por el factor de acoplamiento, lo que generalmente resulta en que un valor bajo de la factor de acoplamiento requiere un alto nivel de potencia suministrada a la bobina externa y que un valor más alto del factor de acoplamiento requiere un nivel más bajo.
La figura 7 es una vista esquemática de una realización de un dispositivo 101 médico implantado y el sistema 100 de carga y suministro de energía del mismo. El cargador 107 interno que actúa como receptor de energía comprende un dispositivo transformador de energía como una primera bobina 109. El receptor de energía puede ubicarse preferiblemente justo debajo o justo dentro de la piel 170 del paciente. En general, el dispositivo transformador de energía implantado o bobina 109 puede, como en todas las realizaciones descritas en el presente documento, colocarse en el abdomen, tórax, fascia muscular, por ejemplo, en la pared abdominal, por vía subcutánea o en cualquier otra ubicación adecuada en el cuerpo del paciente. El dispositivo de transformación de energía implantado o la primera bobina 109 está dispuesto para recibir de forma inalámbrica la energía E transmitida desde una fuente 150 de alimentación externa, como un cargador 151 externo que comprende una segunda bobina 153 proporcionada en la fuente 150 de alimentación externa cuando se coloca cerca del dispositivo 109 transformador de energía implantado.
Como es bien conocido en la técnica, la energía E que se transfiere al cargador 107 interno generalmente se puede transferir por medio de cualquier dispositivo o sistema de Transferencia de Energía Transcutánea (TET) adecuado, tal como un dispositivo o sistema que incluye una bobina primaria 153, aquí también denominada segunda bobina, dispuesta en el cargador 151 externo, y una bobina 109 secundaria adyacente, aquí también denominada primera bobina, dispuesta en el cargador 107 interno implantado como se ha descrito anteriormente. Cuando fluye una corriente eléctrica alterna en la bobina primaria, se induce una tensión alterno en la bobina secundaria que se puede usar para impulsar una corriente eléctrica a través de la segunda bobina que se puede usar para alimentar los componentes 101' que consumen energía del dispositivo 101 médico implantado. La corriente eléctrica que fluye en la bobina secundaria representa la energía recibida que, por ejemplo, puede almacenarse en una fuente de energía implantada, como una celda electroquímica recargable o una batería 105 o un condensador. Sin embargo, al menos algunos aspectos de los procedimientos, sistemas y dispositivos descritos en el presente documento generalmente no se limitan a ningún procedimiento particular de transferencia de energía o potencia y a dispositivos TET o fuentes de energía de cualquier tipo en particular y, en tales casos, la transferencia de energía inalámbrica de cualquier tipo adecuado puede ser utilizado.
La cantidad de energía recibida por el cargador 107 interno implantado, que puede denominarse receptor de energía interna, puede compararse con la energía utilizada por los otros componentes implantados del sistema o aparato. Se entiende entonces que el término "energía utilizada" incluye también la energía almacenada por los componentes implantados del aparato, pero, por supuesto, no la energía almacenada en la fuente de energía, como la batería 105 incluida o conectada al cargador 107 interno. Un dispositivo de control, es decir, básicamente el sistema de control del sistema de transferencia de energía incluye una unidad 165 de control externa que controla la fuente 153 de energía externa en función del balance de energía determinado para regular la cantidad de energía transferida. Para transferir la cantidad correcta de energía, el balance de energía y la cantidad de energía requerida se determina mediante un dispositivo de determinación que incluye una unidad 120 de control interna implantada conectada entre un interruptor 115 y una porción principal del dispositivo 101 médico implantado. La unidad 120 de control interno puede así estar dispuesta para recibir varias medidas obtenidas por sensores adecuados o similares, no mostrados, midiendo ciertas características del dispositivo 101 médico implantado, reflejando de alguna manera la cantidad requerida de energía necesaria para el correcto funcionamiento de los componentes del dispositivo 101 médico implantado. Además, el estado actual del paciente también puede detectarse mediante sensores o dispositivos de medición adecuados, no mostrados, para proporcionar parámetros que reflejen el estado del paciente. Por lo tanto, dichas características y/o parámetros pueden estar relacionados con el estado actual del dispositivo 101 médico implantado, como el consumo de energía, el modo operativo y la temperatura, así como con la condición del paciente reflejada por parámetros como la temperatura corporal, la presión arterial, el ritmo de latido del corazón y la respiración. Los parámetros físicos del paciente de otro tipo y los parámetros funcionales del dispositivo se describen en otra parte.
Además, una fuente de energía como un acumulador 1016 puede conectarse opcionalmente al dispositivo 1002 de transformación de energía implantado a través de la unidad 1015 de control para acumular la energía recibida para su uso posterior por parte del dispositivo médico implantado. Alternativamente o adicionalmente, también se pueden medir las características de dicho acumulador, que también reflejan la cantidad requerida de energía. El acumulador puede ser una pila o pila electroquímica recargable, y las características medidas pueden estar relacionadas con el estado actual de la batería, cualquier parámetro eléctrico como consumo de energía, tensión, temperatura, etc. Para proporcionar tensión y corriente eléctrica suficiente para accionar los otros componentes del dispositivo 101 médico implantado, y también para evitar un calentamiento excesivo, se entiende claramente que la batería debe cargarse de manera óptima recibiendo una cantidad correcta de energía del dispositivo 109 de transformación de energía implantado, es decir, no demasiado poca y no demasiado. El acumulador también puede ser un condensador que tenga las características correspondientes.
Por ejemplo, las características de la batería se pueden medir periódicamente para determinar el estado actual de la batería, que luego se puede almacenar como información de estado en un medio de almacenamiento adecuado en la unidad 1015 de control interno. Por lo tanto, cada vez que se realizan nuevas mediciones, la información almacenada sobre el estado de la batería se puede actualizar en consecuencia. De esta forma, se puede "calibrar" el estado de la batería transfiriendo una cantidad correcta de energía, para mantener la batería en un estado óptimo.
Así, la unidad 120 de control interna del dispositivo de determinación está dispuesta para determinar el balance de energía y/o la cantidad de energía requerida actualmente, ya sea energía por unidad de tiempo o energía acumulada, en base a las mediciones realizadas por los sensores o dispositivos de medición mencionados anteriormente del dispositivo 101 médico implantable o del paciente o de una fuente de energía implantada si se usa, o cualquier combinación de los mismos. La unidad 1015 de control interno se puede conectar además a un transmisor 113 de señal interno, dispuesto para transmitir una señal de control S que refleje la cantidad de energía requerida determinada, a un receptor 159 de señal externo incluido o conectado al cargador 151 externo. La cantidad de energía transmitida desde la fuente 153 de energía externa puede entonces regularse en respuesta a la señal de control recibida.
Alternativamente, el dispositivo de determinación puede incluir el cargador 151 externo. En esta alternativa, las medidas del sensor se pueden transferir a la unidad 165 de control externa en la que los valores recibidos resultantes de las medidas del sensor se evalúan para determinar el balance de energía y/o la cantidad de energía requerida actualmente, integrando así la función descrita anteriormente de la unidad 120 de control interna en el cargador 151 externo. En este caso, se puede omitir la unidad 120 de control interna y las mediciones del sensor se suministran directamente al transmisor 113 de señal interno que envía las mediciones al receptor 159 de señal externo desde el cual se envían a la unidad de control externa. La unidad de control externa determina el balance de energía y la cantidad de energía actualmente requerida en base a las mediciones del sensor y produce una señal de control que controla el transmisor 153 de energía externo, estableciendo un nivel requerido o adecuado de la transferencia de energía.
Por lo tanto, el sistema de la figura 7 emplea la retroalimentación de información que indica la energía requerida, que es más eficiente que otras soluciones de procedimientos porque se basa en el uso real de energía que se compara con la energía recibida, por ejemplo, con respecto a la cantidad de energía, la diferencia de energía o la tasa de recepción de energía en comparación con la tasa de energía utilizada por los componentes implantados del aparato que consumen energía. El aparato puede usar la energía recibida ya sea para ser consumida directamente o para almacenar la energía en una fuente 105 de energía implantada o similar. Los diferentes parámetros discutidos anteriormente se usarían si fueran relevantes y necesarios y luego como una herramienta para determinar el balance de energía real. Sin embargo, dichos parámetros también pueden ser necesarios per se para cualquier acción realizada internamente para operar específicamente el aparato.
El transmisor 113 de señal interno y el receptor 159 de señal externo pueden implementarse como anteriormente como unidades separadas utilizando medios de transferencia de señal adecuados, tales como señales de radio, IR (infrarrojos) o ultrasónicas. Alternativamente, el transmisor 113 de señal interno y el receptor 159 de señal externo pueden integrarse en el dispositivo transformador 109 de energía implantado y la fuente 153 de energía externa, respectivamente, para transmitir señales de control en una dirección inversa con respecto a la transferencia de energía, básicamente utilizando la misma técnica de transmisión. Las señales de control pueden modularse con respecto a la frecuencia, la fase o la amplitud.
Por lo tanto, la información de retroalimentación puede transferirse mediante un sistema de comunicación separado que incluye receptores y transmisores o puede integrarse en el sistema de transferencia de energía. Dicho sistema de energía y retroalimentación de información integrado puede comprender un receptor de energía interno implantable para recibir energía de forma inalámbrica, el receptor de energía que tiene una primera bobina 109 interna y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía de forma inalámbrica, teniendo el transmisor de energía una segunda bobina 153 externa y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite de forma inalámbrica la energía que recibe la primera bobina del receptor de energía.
El sistema comprende además un interruptor 115 de alimentación para encender y apagar la conexión de la primera bobina 109 interna al primer circuito electrónico, de modo que la información de retroalimentación relacionada con la carga de la primera bobina sea recibida por el transmisor de energía externo como una variación de impedancia de la segunda bobina 153 externa, cuando el interruptor de alimentación enciende y apaga la conexión de la primera bobina interna al primer circuito electrónico. La variación de impedancia puede, por ejemplo, detectarse determinando la intensidad o amplitud de la corriente eléctrica a través de la segunda bobina. La segunda bobina es generalmente la carga en un circuito eléctrico, no mostrado, que incluye una fuente de alimentación principal, por ejemplo, conectada a la "red eléctrica" o a la red de distribución eléctrica pública, y la fuente de alimentación principal puede detectar la corriente eléctrica que fluye a través de ella.
El interruptor 115 de alimentación se puede controlar para que se cierre o se abra de acuerdo con cualquier patrón adecuado, como por ejemplo periódicamente, por ejemplo, los tiempos en los que el interruptor de alimentación está cerrado pueden ocurrir en un patrón repetido regularmente y los tiempos en los que el interruptor de alimentación está cerrado pueden ocurrir en un patrón repetido regularmente, los patrones tienen la misma frecuencia de repetición. En una alternativa, el cierre y la apertura del interruptor de alimentación se producen en momentos aleatorios para no interferir con otros componentes electrónicos.
La variación de impedancia generalmente se detecta o recibe como una variación entre dos niveles, un nivel máximo y un nivel mínimo. La variación, es decir, la distancia entre los dos niveles extremos representa o indica el acoplamiento electromagnético entre la segunda bobina 153 y la primera bobina 109. Cuando se desplaza el alimentador externo/cargador externo con respecto al alimentador interno/cargador interno, el desplazamiento del alimentador externo provoca una variación de la distancia entre los dos niveles en función de la posición de dicho alimentador externo en relación con la fuente de alimentación interna. La información de retroalimentación tal como la variación de la impedancia o alguna cantidad derivada de la misma puede usarse, como se ha descrito anteriormente, para generar una señal y/o indicaciones para un usuario. Dichas indicaciones pueden incluir entonces que se indica si el valor de la variación, durante el movimiento de la fuente de alimentación externa, aumenta o disminuye, indicando un valor creciente un acoplamiento electromagnético mayor o mejor o un acoplamiento electromagnético menor o peor.
De la misma manera que se ha descrito anteriormente, la fuente de alimentación externa puede en una etapa inicial calibrar el sistema aumentando la cantidad de energía transferida a la fuente de alimentación interna hasta que una respuesta de dicha variación de encendido y apagado sea detectada por la fuente externa, es decir básicamente hasta que se detecta una variación de impedancia distinta de cero, o generalmente por encima de un valor umbral positivo adecuado.
El interruptor 153 puede estar separado y controlado por la unidad 120 de control interna o estar integrado en la unidad de control interna. Debe entenderse que el interruptor 153 puede implementarse mediante cualquier tipo de dispositivo adecuado, como un transistor, MCU, MCPU, ASIC FPGA o un convertidor DA o cualquier otro componente o circuito electrónico que pueda encender y apagar.
La disposición de suministro de energía ilustrada en la figura 7 puede funcionar en una realización de la siguiente manera. El balance de energía es determinado primero por la unidad 120 de control interna del dispositivo de determinación. La unidad de control interno también crea una señal de control que refleja la cantidad requerida de energía, y la señal de control se transmite desde el transmisor 113 de señal interno al receptor 159 de señal externo. Alternativamente, el balance de energía puede ser determinado por la unidad 165 de control externa dependiendo de la implementación, como se mencionó anteriormente. En este último caso, la señal de control puede llevar resultados de medición de varios sensores. La cantidad de energía emitida desde la fuente 153 de energía externa puede entonces ser regulada por la unidad 165 de control externa, en base al balance de energía determinado, por ejemplo, en respuesta a la señal de control recibida. Este proceso puede repetirse intermitentemente a ciertos intervalos durante la transferencia de energía en curso, o puede ejecutarse de forma más o menos continua durante la transferencia de energía.
La cantidad de energía transferida generalmente se puede regular ajustando varios parámetros de transmisión en la fuente 153 de energía externa, tales como tensión, corriente, amplitud, frecuencia de onda y características de pulso.
El sistema como se describe aquí anteriormente también se puede usar para obtener información sobre los factores de acoplamiento entre las bobinas 109, 153 en un sistema TET incluso para calibrar el sistema para encontrar un lugar óptimo para la bobina externa en relación con la bobina interna y para optimizar la transferencia de energía. En este caso, la cantidad de energía transferida se compara con la cantidad de energía recibida. Por ejemplo, si se está moviendo la bobina externa, el factor de acoplamiento puede variar y los movimientos realizados correctamente podrían dar como resultado que se encuentre el lugar óptimo de la bobina externa para la transferencia de energía. Preferiblemente, la unidad 165 de control para la bobina 153 externa está dispuesta para calibrar la cantidad de energía transferida para lograr la información de retroalimentación en el dispositivo de determinación, antes de maximizar el factor de acoplamiento.
Esta información del factor de acoplamiento también se puede utilizar como retroalimentación durante la transferencia de energía. En tal caso, el sistema de transferencia de energía como se describe aquí comprende un receptor de energía interno implantable para recibir energía de forma inalámbrica, el receptor de energía tiene una primera bobina 109 interna y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía de forma inalámbrica, teniendo el transmisor de energía una segunda bobina 153 externa y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite de forma inalámbrica la energía que recibe la primera bobina del receptor de energía. El sistema comprende además un dispositivo de retroalimentación para comunicar un valor de la cantidad de energía recibida en la primera bobina 109 como información de retroalimentación, donde el segundo circuito electrónico incluye un dispositivo de determinación para recibir la información de retroalimentación y para comparar la cantidad de energía transferida por la segunda bobina 153 a la información de retroalimentación relacionada con la cantidad de energía recibida en la primera bobina para obtener el factor de acoplamiento entre la segunda bobina y la primera bobina. El transmisor de energía puede regular la energía transmitida en respuesta al valor obtenido del factor de acoplamiento.
La figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra varias realizaciones relacionadas con las formas en que la energía recibida puede ser suministrada y utilizada por el dispositivo 101 médico implantable. Similar al ejemplo de la figura 7, un receptor 109 de energía interno recibe energía E de forma inalámbrica desde una fuente 153 de energía externa que está controlada por una unidad 165 de control de transmisión. El receptor 109 de energía interno puede comprender o estar conectado a un circuito de tensión constante, indicado como un cuadro discontinuo "V constante" en la figura, para suministrar energía a tensión constante a las partes que consumen energía 101' del dispositivo 101 médico implantable. El receptor 109 de energía interno puede comprender además un circuito de corriente constante, indicado como un cuadro discontinuo "Constante I" en la figura, para suministrar energía a una intensidad de corriente constante al dispositivo 101 médico implantable.
El dispositivo 101 médico implantable puede comprender una parte o componente 101' consumidor de energía, por ejemplo, un motor, una bomba, un dispositivo de restricción o cualquier otro dispositivo médico que requiera energía eléctrica para su funcionamiento. El dispositivo 101 médico implantable puede comprender además un dispositivo 105 de almacenamiento de energía para almacenar energía suministrada desde el receptor 109 de energía interno. Así, la energía suministrada puede consumirse directamente por la parte 101' consumidora de energía, o almacenarse en el dispositivo 105 de almacenamiento de energía, o la energía suministrada puede consumirse directamente en parte y almacenarse en parte. El dispositivo 101 médico implantable puede comprender además una unidad 121 de estabilización de energía para estabilizar la energía suministrada desde el receptor 109 de energía interno. Por lo tanto, la energía puede suministrarse de manera fluctuante de manera que puede ser necesario estabilizar la energía antes de consumirla o almacenarla.
La energía suministrada desde el receptor 109 de energía interno puede acumularse y/o estabilizarse adicionalmente mediante una unidad 122 estabilizadora de energía separada ubicada fuera del cargador 107 interno, antes de ser consumida y/o almacenada por la parte 101' del dispositivo 101 médico implantable que consume energía. Alternativamente, la unidad de estabilización de energía puede integrarse en el receptor 109 de energía interno. En cualquier caso, la unidad de estabilización de energía puede comprender un circuito de tensión constante y/o un circuito de corriente constante.
La figura 9 es un diagrama de circuito de un circuito de medición de balance de energía de un diseño del sistema para controlar la transmisión inalámbrica de energía o de un sistema de control de balance de energía. El circuito tiene una señal de salida que está centrada en 2,5 V y está proporcionalmente relacionada con el desequilibrio de energía. La derivada de esta señal indica si el valor está aumentando o disminuyendo y la velocidad con la que se produce dicho cambio. Si la cantidad de energía o potencia recibida es inferior a la energía o potencia utilizada por los componentes implantados del dispositivo, se transfiere más energía y, por lo tanto, se carga en la fuente de energía interna. La señal de salida del circuito normalmente se alimenta a un convertidor ND y se convierte en una forma digital. Luego, la información digital se puede enviar al dispositivo externo de transmisión de energía, lo que le permite ajustar el nivel de la energía transmitida. Otra posibilidad es tener un sistema completamente analógico que use comparadores que comparen el nivel de balance de energía con ciertos umbrales máximos y mínimos y envíen información al dispositivo externo de transmisión de energía si el balance se sale de la ventana de máximo/mínimo.
En particular, la figura 9 es un diagrama de circuito de un sistema para transferir energía a los componentes de energía implantados del dispositivo desde el exterior del cuerpo del paciente usando transferencia de energía inductiva. Un sistema de transferencia de energía inductiva normalmente utiliza una bobina de transmisión externa y una bobina de recepción interna. Se incluye la bobina receptora, L1, y se excluyen las partes transmisoras del sistema.
Por supuesto, la implementación del concepto general de balance de energía y la forma en que se transmite la información al transmisor de energía externo se puede realizar de muchas maneras diferentes. El diagrama de circuito de la figura 9 y el procedimiento descrito anteriormente para evaluar y transmitir la información solo deben considerarse como ejemplos de posibles formas en las que se puede implementar el sistema de control.
DETALLES DEL CIRCUITO
En la figura 9, los símbolos Y1, Y2, Y3, etc. simbolizan puntos de prueba dentro del circuito. Los componentes en el diagrama del circuito y sus respectivos valores son valores que funcionan en esta implementación particular que, por supuesto, es solo una de un número infinito de posibles soluciones de diseño.
La energía para alimentar el circuito es recibida por la bobina L1 receptora de energía. La energía a los componentes implantados se transmite en este caso particular a una frecuencia de 25 kHz. La señal de salida del balance de energía está presente en el punto Y1 de prueba.
Los expertos en la técnica se darán cuenta de que las diversas realizaciones anteriores del sistema podrían combinarse de muchas maneras diferentes. Puede observarse, por ejemplo, que el interruptor podría significar simplemente cualquier circuito o componente electrónico.
Las realizaciones descritas anteriormente están relacionadas con un procedimiento y un sistema para controlar la transmisión inalámbrica de energía a componentes implantados que consumen energía de un dispositivo médico implantable accionado eléctricamente.
Por lo tanto, se proporciona un procedimiento para controlar la transmisión inalámbrica de energía suministrada a los componentes implantados que consumen energía de un dispositivo como se describe anteriormente. La energía E se transmite de forma inalámbrica desde una fuente de energía externa ubicada fuera del paciente y es recibida por un receptor de energía interno ubicado dentro del paciente, estando conectado el receptor de energía interno a los componentes implantados del dispositivo que consumen energía para suministrar directa o indirectamente la energía recibida al mismo. Se determina un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo. La transmisión inalámbrica de energía E desde la fuente de energía externa se controla luego en base al balance de energía determinado.
La energía que se transmite de forma inalámbrica puede, por ejemplo, transmitirse inductivamente desde una bobina primaria en la fuente de energía externa a una bobina secundaria en el receptor de energía interno. Se puede detectar un cambio en el balance de energía para controlar la transmisión inalámbrica de energía en base al cambio de balance de energía detectado. También se puede detectar una diferencia entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo médico, para controlar la transmisión inalámbrica de energía en función de la diferencia de energía detectada.
Al controlar la transmisión de energía, la cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica puede disminuir si el cambio de balance de energía detectado implica que el balance de energía está aumentando, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede corresponder además a una tasa de cambio detectada.
La cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica puede reducirse aún más si la diferencia de energía detectada implica que la energía recibida es mayor que la energía utilizada, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede corresponder entonces a la magnitud de la diferencia de energía detectada.
Como se mencionó anteriormente, la energía utilizada para el dispositivo médico puede consumirse para operar el dispositivo médico y/o almacenarse en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico.
Cuando se determinan parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o parámetros físicos del paciente, la energía puede transmitirse para su consumo y almacenamiento según una tasa de transmisión por unidad de tiempo que se determina en base a dichos parámetros. La cantidad total de energía transmitida también puede determinarse en base a dichos parámetros.
Cuando se detecta una diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor de energía interno y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, y la diferencia detectada está relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con dicho balance de energía, la integral puede determinarse para una tensión y/o corriente monitoreados relacionados con el balance de energía.
Cuando se determina la derivada a lo largo del tiempo de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, la derivada puede determinarse para una tensión monitoreado y/o corriente eléctrica relacionada con el balance de energía.
La transmisión inalámbrica de energía desde la fuente de energía externa se puede controlar aplicando, a la fuente de energía externa, pulsos eléctricos desde un primer circuito eléctrico para transmitir la energía de forma inalámbrica, los pulsos eléctricos tienen bordes anteriores y posteriores, variando la duración de los intervalos por primera vez entre los sucesivos bordes anteriores y posteriores de los impulsos eléctricos y/o la duración de los segundos intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes anteriores y posteriores de los impulsos eléctricos, y la transmisión inalámbrica de energía, teniendo la energía transmitida generada a partir de los impulsos eléctricos una potencia variada, la variación de la potencia en función de la duración del primer y/o segundo intervalo de tiempo.
En ese caso, la frecuencia de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar el primer y/o segundo intervalos de tiempo. Al aplicar pulsos eléctricos, los pulsos eléctricos pueden permanecer inalterados, excepto por la variación del primer y/o segundo intervalo de tiempo. La amplitud de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar el primer y/o segundo intervalos de tiempo. Además, los pulsos eléctricos se pueden variar variando solamente las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes anterior y posterior de los pulsos eléctricos.
Un tren de dos o más pulsos eléctricos puede suministrarse como un grupo de pulsos, donde al aplicar el tren de pulsos, el tren tiene un primer pulso eléctrico al comienzo del tren de pulsos y tiene un segundo pulso eléctrico al final del tren de pulsos, se pueden suministrar dos o más trenes de pulsos secuencial o sucesivamente, donde las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre el borde posterior sucesivo del segundo pulso eléctrico en un primer tren de pulsos y el borde anterior del primer pulso eléctrico de un segundo tren de pulsos son variados.
Cuando se aplican los pulsos eléctricos, los pulsos eléctricos pueden tener una corriente sustancialmente constante y una tensión sustancialmente constante. Los pulsos eléctricos también pueden tener una corriente sustancialmente constante y una tensión sustancialmente constante. Además, los pulsos eléctricos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante. Los impulsos eléctricos dentro de un tren de impulsos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante.
El circuito formado por el primer circuito eléctrico y la fuente de energía externa puede tener un primer periodo de tiempo característico o primera constante de tiempo, y al variar efectivamente la energía transmitida, dicho periodo de tiempo de frecuencia puede estar en el rango del primer periodo de tiempo característico o tiempo constante o más corto.
Por lo tanto, también se proporciona un sistema que comprende un dispositivo como el descrito anteriormente para controlar la transmisión inalámbrica de energía suministrada a los componentes implantados del dispositivo que consumen energía. En su sentido más amplio, el sistema comprende un dispositivo de control para controlar la transmisión inalámbrica de energía desde un dispositivo de transmisión de energía, y un receptor de energía interno implantable para recibir la energía transmitida de forma inalámbrica, estando conectado el receptor de energía interno a componentes de consumo de energía implantables del dispositivo para suministrarle directa o indirectamente la energía recibida. El sistema comprende además un dispositivo de determinación dispuesto para determinar un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por los componentes implantables que consumen energía del dispositivo, en donde el dispositivo de control controla la transmisión inalámbrica de energía desde el dispositivo de transmisión de energía externa, basado en el balance de energía determinado por el dispositivo de determinación.
Además, el sistema puede comprender cualquiera de los siguientes:
• Una bobina primaria en la fuente de energía externa está dispuesta para transmitir de forma inalámbrica la energía de forma inductiva a una bobina secundaria en el receptor de energía interno.
• El dispositivo de determinación está dispuesto para detectar un cambio en el balance de energía, y el dispositivo de control controla la transmisión inalámbrica de energía en función del cambio de balance de energía detectado.
• El dispositivo de determinación está dispuesto para detectar una diferencia entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por los componentes implantables que consumen energía del dispositivo, y el dispositivo de control controla la transmisión inalámbrica de energía en función de la diferencia de energía detectada.
• El dispositivo de control controla el dispositivo externo de transmisión de energía para disminuir la cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica si el cambio de balance de energía detectado implica que el balance de energía está aumentando, o viceversa, donde la disminución/aumento de la transmisión de energía corresponde a una tasa de cambio detectada.
• El dispositivo de control controla el dispositivo externo de transmisión de energía para disminuir la cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica si la diferencia de energía detectada implica que la energía recibida es mayor que la energía utilizada, o viceversa, en donde la disminución/aumento de la transmisión de energía corresponde a la magnitud de dicha diferencia de energía detectada.
• La energía utilizada por el dispositivo se consume para hacer funcionar el dispositivo y/o se almacena en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo.
• En el caso de que se determinen parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo y/o parámetros físicos del paciente, el dispositivo de transmisión de energía transmite la energía para su consumo y almacenamiento según una tasa de transmisión por unidad de tiempo determinada por la determinación dispositivo en base a dichos parámetros. El dispositivo de determinación también determina la cantidad total de energía transmitida en base a dichos parámetros.
• Cuando se detecta una diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor de energía interno y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, y la diferencia detectada está relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con el balance de energía, el dispositivo de determinación determina la integral para una tensión y/o corriente monitoreados relacionados con el balance de energía.
• En el caso de que se determine la derivada de un parámetro eléctrico medido a lo largo del tiempo que está relacionada con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, el dispositivo de determinación determina la derivada para una tensión monitoreado y/o una corriente eléctrica monitoreada relacionada con la energía balance.
• El dispositivo de transmisión de energía comprende una bobina colocada externamente al cuerpo humano, y se proporciona un circuito eléctrico para alimentar la bobina externa con pulsos eléctricos para transmitir la energía de forma inalámbrica. Los pulsos eléctricos tienen bordes anteriores y posteriores, y el circuito eléctrico está dispuesto para variar los primeros intervalos de tiempo entre los bordes anteriores y posteriores sucesivos y/o los segundos intervalos de tiempo entre los bordes anteriores y posteriores sucesivos de los pulsos eléctricos para variar la potencia de la energía transmitida de forma inalámbrica. Como resultado, el receptor de energía que recibe la energía transmitida de forma inalámbrica tiene una potencia variada.
• El circuito eléctrico está dispuesto para entregar los pulsos eléctricos para que permanezcan sin cambios, excepto que varíen los primer y/o segundo intervalos de tiempo.
• El circuito eléctrico tiene una constante de tiempo y está dispuesto para variar el primer y segundo intervalos de tiempo solo en el rango de la primera constante de tiempo, de modo que cuando se varían las longitudes del primer y/o segundo intervalos de tiempo, la potencia transmitida sobre la bobina es variada.
• El circuito eléctrico está dispuesto para suministrar los impulsos eléctricos que se van a variar variando únicamente las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y salida de los impulsos eléctricos.
• El circuito eléctrico está dispuesto para suministrar un tren de dos o más pulsos eléctricos secuenciales o sucesivos, teniendo dicho tren un primer pulso eléctrico al inicio del tren de pulsos y teniendo un segundo pulso eléctrico al final del tren de pulsos, donde las longitudes del segundo intervalo de tiempo entre el borde posterior sucesivo del segundo pulso eléctrico en un primer tren de pulsos y el borde anterior del primer pulso eléctrico de un segundo tren de pulsos son variados por el primer circuito electrónico.
• El circuito eléctrico está dispuesto para proporcionar los impulsos eléctricos como impulsos que tienen una altura y/o amplitud y/o intensidad y/o tensión y/o intensidad de corriente eléctrica y/o frecuencia sustancialmente constantes.
• El circuito eléctrico tiene una constante de tiempo y está dispuesto para variar el primer y segundo intervalos de tiempo solo en el rango de la primera constante de tiempo, de modo que cuando se varían las longitudes del primer y/o segundo intervalos de tiempo, la potencia transmitida sobre las primeras bobinas varía.
• El circuito eléctrico está dispuesto para proporcionar los pulsos eléctricos que varían las longitudes del primer y/o segundo intervalo de tiempo solo dentro de un rango que incluye la primera constante de tiempo o que está ubicado relativamente cerca de la primera constante de tiempo, en comparación con la magnitud de la primera constante de tiempo.
Los dispositivos internos o implantables descritos en el presente documento se pueden implantar en el cuerpo de un paciente mediante un procedimiento quirúrgico adecuado como el que se ilustra en el diagrama de flujo de la figura 10. Por ejemplo, se puede implantar un dispositivo implantable insertando una aguja o un instrumento tubular en la cavidad abdominal del paciente, etapa 1201. A continuación, en una etapa 1203, se suministra gas a una parte del cuerpo del paciente utilizando la aguja o el instrumento tubular, expandiendo así la cavidad abdominal. A continuación, en una etapa 1205, al menos dos trocares laparoscópicos se colocan en la cavidad. Acto seguido, en una etapa 1207, se inserta una cámara a través de uno de los trocares laparoscópicos en la cavidad. A continuación, en una etapa 1209, se inserta al menos una herramienta de disección a través de uno de dichos al menos dos trocares laparoscópicos. A continuación, se diseca en una etapa 1211 un área donde se va a colocar el dispositivo. Luego, el dispositivo se coloca en el área en una etapa 1213, y el dispositivo se ajusta y habilita en una etapa final 1215.
En otra realización, se puede implantar un dispositivo implantable usando un procedimiento ilustrado por el diagrama de flujo de la figura 11. Primero, en una etapa 1301, se inserta una aguja o un instrumento tubular en la cavidad torácica del paciente. A continuación, en una etapa 1303, se suministra gas a una parte del cuerpo del paciente utilizando la aguja o el instrumento tubular para llenar y, por lo tanto, expandir la cavidad torácica. Acto seguido, al menos dos trocares laparoscópicos se colocan en la cavidad en una etapa 1305. Acto seguido, en una etapa 1307, se inserta una cámara a través de uno de los trocares laparoscópicos en la cavidad. A continuación, en una etapa 1309, se inserta al menos una herramienta de disección a través de uno de dichos al menos dos trocares laparoscópicos. Luego se diseca un área en una etapa 1311. Luego, el dispositivo se coloca en el área en una etapa 1313, y el dispositivo se ajusta y habilita en una etapa 1315 final.
En otra realización, el dispositivo implantable se puede implantar usando un procedimiento ilustrado por el diagrama de flujo de la figura 12. En primer lugar, en una etapa 1401, se corta la piel de la pared abdominal o torácica del paciente mamífero. A continuación, en una etapa 1403 se diseca un área. A continuación, el dispositivo se coloca en el área en una etapa 1405 y el dispositivo se ajusta y habilita en una etapa 1407 final.
En otra realización, el dispositivo implantable se puede implantar usando un procedimiento ilustrado por el diagrama de flujo de la figura 13. Primero, en una etapa 1501, se corta la piel del paciente mamífero. A continuación, en una etapa 1503 se diseca un área. A continuación, el dispositivo se coloca en el área en una etapa 1505, se libera la presión del gas y el dispositivo se ajusta y habilita en una etapa 1507 final.
Debe observarse que la descripción anterior ilustra algunas opciones de implementación posibles, pero no limitativas con respecto a las formas en que los diversos componentes y elementos funcionales mostrados pueden disponerse y conectarse entre sí. Sin embargo, un experto en la materia apreciará fácilmente que se pueden realizar muchas variaciones y modificaciones dentro del ámbito de la presente invención.
El uso del procedimiento, los sistemas y los dispositivos descritos en el presente documento proporcionará en muchos casos una transferencia eficiente, en al menos algunos casos incluso una transferencia más eficiente en comparación con los sistemas y dispositivos de la técnica anterior, de energía desde un cargador externo a un cargador interno que proporciona energía eléctrica a un dispositivo médico implantado.

Claims (2)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para suministrar energía a un dispositivo médico implantado para su implantación en el cuerpo de un paciente, que comprende un cargador interno dispuesto para ser implantado en el cuerpo del paciente, comprendiendo el cargador interno una primera bobina,
un cargador externo dispuesto para transmitir energía de forma inalámbrica para suministrar energía al cargador interno, comprendiendo el cargador externo una segunda bobina, y
un sistema de retroalimentación inalámbrico dispuesto para transmitir información de retroalimentación desde el cargador interno al cargador externo, en el que la información de retroalimentación se basa en la información obtenida de al menos un transmisor de identificación por radiofrecuencia (RFID), en el que el sistema es caracterizado por que;
la información de retroalimentación del cargador interno al cargador externo está relacionada con la fuerza de un campo electromagnético generado por el cargador externo,
el al menos un transmisor RFID está dispuesto para cambiar su identificación en respuesta al campo electromagnético en el transmisor y para transmitir la identificación cambiada cuando es interrogado, en el que el transmisor RFID está dispuesto para establecer su identificación según la intensidad del campo electromagnético recibido.
2. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema de retroalimentación inalámbrico comprende una pluralidad de transmisores/receptores RFID.
ES09819509T 2008-10-10 2009-10-12 Cargador para implante Active ES2950025T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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