ITPD20060198A1 - Alimentatore transcutaneo con posizionamento ottimale per dispositivi impiantabili attivi - Google Patents

Description

MEDICO SPA - PADOVA

TITOLO

ALIMENTATORE TRANSCUTANEO CON POSIZIONAMENTO

OTTIMALE PER DISPOSITIVI IMPIANTABILI ATTIVI

DESCRIZIONE

Il presente brevetto è attinente ai dispositivi impiantabili ed in particolare concerne i sistemi transcutanei di alimentazione e/o ricarica elettrica dei dispositivi impiantabili.

In alcuni sistemi elettronici impiantabili nel corpo umano è necessario trasferire potenza da un dispositivo esterno al dispositivo impiantabile, o impianto.

Tale trasferimento di potenza è normalmente ottenuto accoppiando induttivamente una bobina, detta trasmittente ed esterna al corpo del paziente, con una bobina impiantata nel corpo del paziente ed a breve profondità dalla pelle connessa all' impianto o in esso incorporata, detta ricevente.

La bobina trasmittente genera un campo che viene captato e convertito in corrente elettrica dalla bobina ricevente allineata a detta bobina trasmittente. L’energia trasferita all'impianto può essere utilizzata direttamente o immagazzinata in una batteria ricaricabile per uso successivo.

Il dispositivo esterno è nel seguito indicato come alimentatore, anche se può egualmente fungere da ricaricatore.

L’efficacia del trasferimento di potenza fra le due bobine è assai sensibile e dipende prevalentemente dalla loro posizione reciproca ovvero dal loro accoppiamento.

Il massimo rendimento si ha con le due bobine, trasmittente e ricevente, perfettamente allineate, cosa non facile da ottenere data la difficoltà a rilevare la posizione della bobina ricevente.

Uno scostamento, ovvero un decentraggio, fra le due bobine si traduce in un minor rendimento nel trasferimento di energia con conseguente minore quantità di energia ceduta all’impianto e/o in un maggior tempo necessario al caricamento dell’ accumulatore dell’impianto.

Inoltre, l’energia erogata dalla bobina trasmittente che non viene trasferita alla bobina ricevente viene in parte assorbita dai tessuti circostanti le bobine provocando un rialzo della temperatura dei tessuti stessi.

Dato il tempo necessario per ricaricare Γ accumulatore dell’impianto o di somministrazione di energia all’ impianto tramite bobina trasmittente, l’esposizione dei tessuti all’energia non assorbita dalla bobina ricevente può provocare effetti non desiderati di vario tipo, dal semplice fastidio a lesioni con serie conseguenze.

Sono noti anche sistemi elettronici impiantabili dotati inoltre di un sistema di telemetria, ovvero di intercomunicazione, che consente il trasferimento di informazioni dall’impianto ad altri dispositivi esterni del sistema come ad esempio programmatore, monitor di funzionamento, alimentatore, ricaricatore o altro. Tali sistemi di telemetria vengono utilizzati per leggere ed impostare i parametri di funzionamento dell’impianto, per leggere il registro storico di funzionamento dell’impianto ed altre informazioni simili. Si è studiato e realizzato un nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi con dispositivo di assistenza per il posizionamento corretto e centrato sulla bobina ricevente, per facilitare il miglior allineamento fra la bobina trasmittente e la bobina ricevente

Scopo del nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica con dispositivo di assistenza per il posizionamento è facilitare il miglior posizionamento della bobina trasmittente del dispositivo di alimentazione sulla bobina ricevente del dispositivo impiantato nell’ organismo del paziente tramite l’indicazione quantitativa del risultato ad ogni momento raggiunto.

Altro scopo del nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica è facilitare il miglior posizionamento della bobina trasmittente del dispositivo di alimentazione sulla bobina ricevente del dispositivo impiantato nell’organismo del paziente indicando all’operatore la direzione in cui la bobina trasmittente esterna deve essere mossa per essere posizionata correttamente sulla bobina ricevente.

Altro scopo del nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica è facilitare il posizionamento della bobina trasmittente del dispositivo di alimentazione sulla bobina ricevente del dispositivo impiantato nell’organismo del paziente, senza necessitare di guide o riferimenti sul corpo del paziente. Questi ed altri scopi, diretti e complementari, sono raggiunti dal nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi con dispositivo di assistenza per il posizionamento corretto e centrato sulla bobina ricevente del dispositivo impiantato in cui la quantità di corrente ricevuta dalla bobina ricevente viene monitorizzata dal dispositivo impiantabile, ed inoltre il terminale di alimentazione del dispositivo di alimentazione è dotato di sensori o bobine satelliti disposte attorno alla bobina di trasmittente.

Il valore rilevato della tensione della bobina ricevente può essere inviato al dispositivo di alimentatore o ricaricatore attraverso il canale telemetrico esistente indicando inoltre l’entità del trasferimento di energia in corso ed indicando l’efficacia del posizionamento fra il terminale di alimentazione e la bobina trasmittente.

Le bobine o sensori satelliti del terminale di alimentazione, almeno tre e disposte attorno alla bobina trasmittente, captano segnali e/o campi dipendenti dalla bobina trasmittente e dai corpi metallici circostanti prossimi.

In posizione di riposo i sensori o bobine satelliti percepiscono un segnale e/o campo dovuto alla sola bobina trasmittente. Quando la bobina trasmittente è posizionata ottimamente sulla bobina ricevente, le bobine o sensori satelliti del terminale di alimentazione ricevono un segnale e/o campo differente, anche se minore, per la presenza della bobina ricevente. Se la bobina trasmittente non è posizionata ottimamente sulla bobina ricevente, le bobine o sensori satelliti ricevono un segnale e/o campo differente, rispetto al segnale ricevuto per la sola presenza della bobina trasmittente, a seconda della loro distanza dalla bobina ricevente. Tale differenza di segnale e/o campo viene rilevata ed utilizzata per segnalare visivamente all’operatore la direzione in cui spostare il terminale di alimentazione e la relativa bobina trasmittente per disporla ottimamente sulla bobina ricevente.

Le caratteristiche del nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi con dispositivo di assistenza per il posizionamento corretto e centrato sulla bobina ricevente del dispositivo impiantabile saranno meglio chiarite dalla seguente descrizione con riferimento alla tavola di disegno, allegata a titolo di esempio non limitativo.

Le figure la ed lb rappresentano rispettivamente una vista esterna ed una vista interna di una forma di realizzazione del terminale di alimentazione (T) comprendente un supporto (T3) dotato internamente di una bobina trasmittente (Tl), atta alla generazione del campo per la trasmissione della potenza, e varie bobine satelliti (T2) o sensori di minori dimensioni disposte attorno a detta bobina trasmittente (Tl).

Le bobine satelliti (T2) o sensori possono essere costituite da piccole bobine, eventualmente dotate di nucleo ferromagnetico, oppure altri tipi di sensori come ad esempio sensori Hall.

In questo esempio si fa riferimento, per comodità espositiva, a bobine satelliti (T2) costituite da bobine con nucleo ferromagnetico.

Le bobine satelliti (T2) sono disposte sullo stesso piano della bobina trasmittente (Tl).

Tali bobine satelliti (T2) possono essere comunque disposte attorno alla bobina trasmittente (Tl) ma sono preferibilmente disposte equidistanti fra loro ed equidistanti dal centro di detta bobina trasmittente (Tl), cioè in corrispondenza dei vertici di un poligono regolare concentrico alla bobina trasmittente (Tl).

Sono previsti uno o più indicatori (T4) sul supporto (T3) del terminale di alimentazione (T).

Tali indicatori (T4) possono essere costituiti, ad esempio, da un unico display disposto in posizione centrale, da vari display disposti in corrispondenza delle bobine satelliti (T2), da indicatori luminosi disposti in corrispondenza delle bobine satelliti (T2), da indicatori analogici a lancetta disposti in corrispondenza delle bobine satelliti (T2).

La bobina trasmittente (Tl) è collegata con il dispositivo di alimentazione, non rappresentato in figura, tramite il relativo cavo (Tla).

Ciascuna bobina satellite (T2) è collegata con un circuito di misura e controllo del dispositivo di alimentazione di generazione tramite un cavo apposito (T2a).

Ciascuna bobina satellite (T2) capta un segnale e/o campo dipendente dalla bobina trasmittente (Tl) e dai corpi metallici circostanti prossimi.

In posizione di riposo le bobine satelliti (T2) percepiscono un segnale e/o campo dovuto alla sola bobina trasmittente (Tl). In tale situazione il circuito di controllo del dispositivo di alimentazione può eseguire ima calibrazione per determinare la posizione neutra e la ricezione base delle bobine satelliti (T2) e di conseguenza rappresentare la medesima quantità o informazione sui vari indicatori (T4) disposti in corrispondenza delle varie bobine satelliti (T2) oppure rappresentare un segnale di centraggio sull’ unico indicatore centrale.

Nel caso di bobine satelliti (T2) disposte equidistanti fra loro ed equidistanti dalla bobina trasmittente (Tl), tutte le bobine satelliti (T2) percepiscono il medesimo segnale e/o campo, e di conseguenza tutti gli indicatori (T4) mostrano la medesima indicazione.

Quando il terminale di trasmissione (T), ed in particolare la bobina trasmittente (Tl), è posizionata ottimamente sulla bobina ricevente (R), come illustrato in figura 2a, le bobine satelliti (T2) del terminale di alimentazione (T) ricevono un uguale segnale e/o campo differente rispetto al segnale e/o campo percepito per la sola presenza della bobina trasmittente (Tl).

Una volta definita la geometria dell’applicazione specifica, l’andamento dei flussi nelle bobine satelliti (T2) in funzione della posizione della bobina ricevente (R) può essere mappato ed utilizzato per un più semplice e/o preciso calcolo della direzione o per eliminare la fase di calibrazione dell’alimentatore.

Se il terminale di alimentazione (T), ed in particolare la bobina trasmittente (Tl), non è posizionata ottimamente sulla bobina ricevente (R), come rappresentato nell’esempio di figura 2b, le bobine satelliti (T2) ricevono un segnale e/o campo differente a seconda della loro distanza dalla bobina ricevente (R) e differente dal segnale e/o campo ricevuto per la sola presenza della bobina trasmittente (Tl). Tale differenza di segnale e/o campo viene rilevata e comparata dal circuito di controllo del dispositivo di alimentazione ed utilizzata per segnalare visivamente all’operatore, attraverso gli indicatori (T4), la direzione in cui spostare il terminale di alimentazione (T) per disporre ottimamente la bobina trasmittente (Tl) sulla bobina ricevente (R).

Misurando la differenza fra il flusso di calibrazione e quello effettivamente captato, il microprocessore incorporato nell’alimentatore è in grado di rilevare quale sia la bobina satellite (T2) più vicina alla bobina ricevente (R) e indicare la direzione in cui muovere il terminale di alimentazione (T) per ottenere il centraggio. Usando semplici metodi di calcolo vettoriale possono essere calcolate direzioni intermedie fra due ine satelliti (T2).

La bobina ricevente (R) ed il dispositivo impiantabile monitorizzano continuativamente la misura della tensione ai capi della bobina ricevente (R).

Il valore rilevato della tensione della bobina ricevente (R) viene inviato dal dispositivo impiantabile all’alimentatore o ricaricatore attraverso il canale telemetrico normalmente esistente indicando l’entità del trasferimento di energia in corso e l’efficacia del posizionamento del terminale di alimentazione (T) e della bobina trasmittente (Tl).

Il nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi con dispositivo di assistenza per il posizionamento corretto e centrato sulla bobina ricevente permette di facilitare il miglior posizionamento del terminale di alimentazione (T), ovvero della bobina trasmittente (Tl), sulla bobina ricevente (R) del dispositivo impiantato neH’organismo del paziente.

Il nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica costituito come sopra descritto permette di facilitare il miglior posizionamento della bobina trasmittente (Tl) sulla bobina ricevente (R) del dispositivo impiantato nell’organismo del paziente indicando all’ operatore la direzione in cui il terminale di alimentazione (T), quindi la bobina trasmittente (Tl), deve essere mossa per ottenere l’allineamento fra la bobina trasmittente (Tl) e la bobina ricevente (T2).

Il nuovo dispositivo di alimentazione e/o ricarica costituito come sopra descritto permette di controllare costantemente l’efficienza della potenza trasferita dalla bobina trasmittente (Tl) alla bobina ricevente (R).

Queste sono le modalità schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo.

Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alle tavole acclusa si esprimono le seguenti rivendicazioni.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi, avente terminale di alimentazione (T) comprendente un supporto (T3) contenente ima bobina trasmittente (Tl), caratterizzato dal fatto di essere dotato di un sistema di guida per il posizionamento ottimo che consenta di conoscere la direzione in cui il dispositivo deve essere mosso per ottimizzare il trasferimento di energia, comprendente uno o più sensori magnetici o bobine satelliti (T2) attorno alla bobina trasmittente (Tl) atte a rilevare il segnale e/o campo generato dalla bobina trasmittente (Tl) modificato dalla eventuale presenza in vicinanza della bobina ricevente (R) del dispositivo impiantato, e dove detto dispositivo di alimentazione e/o ricarica comprende un circuito di controllo collegato con dette bobine o sensori (T2) atto a misurare e comparare i valori e/o la differenza di segnale e/o campo rilevato da dette bobine satelliti (T2) fra loro o con un segnale di calibrazione acquisito con il terminale di alimentazione (T) lontano da oggetti metallici.
2. 2. Il dispositivo di cui alla rivendicazione 1 in cui il sistema di guida è utilizzato per il posizionamento manuale.
3. 3. Il dispositivo di cui alla rivendicazione 1 in cui il sistema di guida è utilizzato per il posizionamento automatico.
4. 4. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo, come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto circuito di controllo collegato con detti sensori o bobine satelliti (T2) indica all’operatore Tesatto o lo scorretto posizionamento del terminale di alimentazione (T) e della bobina trasmittente (Tl) rispetto alla bobina ricevente (R).
5. 5. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo, come da rivendicazioni 1 , 2, caratterizzato dal fatto che detti sensori o bobine satelliti (T2) sono costituiti da bobine elettriche.
6. 6. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo, come da rivendicazione 1, 2, caratterizzato dal fatto che detti sensori o bobine satelliti (T2) sono costituiti da bobine elettriche con nucleo ferromagnetico.
7. 7. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo, come da rivendicazione 1, 2, caratterizzato dal fatto che detti sensori o bobine satelliti (T2) sono costituiti da sensori impieganti materiale semiconduttore.
8. 8. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il piano di giacitura dette bobine satelliti (T2) è sostanzialmente complanare alla superficie inferiore della bobina trasmittente (Tl).
9. 9. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi, come da rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le bobine satelliti (T2) sono equidistanti dal centro della bobina trasmittente (Tl).
10. 10. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi, come da rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le bobine satelliti (T2) sono disposte attorno alla bobina trasmittente (Tl) equidistanti fra loro.
11. 11. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di avere uno o più indicatori (T4) posti sul terminale di alimentazione (T), e dove detti indicatori (T4) sono diversamente attivati o disattivati dal circuito di controllo collegato con i sensori e/o bobine satelliti (T2) sulla base del segnale e/o della comparazione delle differenze di segnale e/o campo rilevato da dette bobine satelliti (T2), per indicare all’operatore la direzione in cui muovere il terminale di alimentazione (T) e la bobina trasmittente (Tl) per posizionarla in modo ottimale sulla bobina ricevente (R).
12. 12. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi, come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di avere un unico indicatore (T4) costituito da un display, e dove detto circuito di controllo collegato con detti sensori o bobine satelliti (T2) provvede a visualizzare su detto display in modo diretto o indiretto la posizione della bobina trasmittente (T2) rispetto alla bobina ricevente (R) o viene visualizzata la direzione in cui spostare il terminale di alimentazione (T) per ottenere il centraggio della bobina trasmittente (T2) sulla bobina ricevente (R).
13. 13. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi, come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di avere un indicatore (T4), costituito preferibilmente da un indicatore luminoso o da un indicatore analogico a lancetta, corrispondente a ciascun sensore o bobina satellite (T2), e dove detto circuito di controllo collegato con detti sensori o bobine satelliti (T2) provvede a disattivare o diversamente attivare ciascuno di detti indicatori (T4) per indicare le differenti distanze cioè Γ avvenuto corretto centraggio della bobina trasmittente (T2) sulla bobina ricevente (R).
14. 14. Dispositivo di alimentazione e/o ricarica transcutaneo per dispositivi impiantabili attivi, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il dispositivo impiantabile è atto a misurare continuativamente la tensione ai capi della bobina ricevente (R), e dove detto valore rilevato della tensione della bobina ricevente (R) viene inviato all’ alimentatore o ricaricatore attraverso un canale telemetrico indicando l’efficacia del posizionamento del terminale di alimentazione (T) e della bobina trasmittente (Tl) e l’entità del trasferimento di energia in corso.