JP2015518777A - 位置合わせ機能を有する粘着性ｔｅｔコイルホルダ - Google Patents

Abstract

本発明の一態様は、経皮エネルギー伝送コイルのための位置合わせ装置を提供する。本発明のこの態様による位置合わせ装置は、患者の皮膚または衣服の少なくとも一方に付着するように構成された粘着剤を有する構造と、経皮エネルギー伝送コイルのハウジングに係合して、構造と所定の位置合わせでハウジングを保持するように構成された係合機能とを備えることが望ましい。構造は、粘着剤を含む可撓性シート要素と、シート要素に接続された本体とを備えることができ、本体は係合機能を画定する。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、その開示が参照により本明細書に組み込まれている、２０１２年６月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／６５８，１７８号の出願日の優先権を主張する。

［発明の分野］
本発明は、経皮エネルギー伝送（ＴＥＴ）システムにおける外部コイルのための位置合わせ装置に関する。

体内に埋め込まれたある医療装置には、電力を供給しなければならない。例えば、心臓のポンプ作用を補うために使用される補助人工心臓には、一般的に、数ワット〜数十ワットの電力を供給しなければならない。この電力を、皮膚を貫通するワイヤを通して供給することができる。しかしながら、このようなワイヤは、特に数カ月または数年にわたって所定位置に置かれると、感染症の危険をもたらす。この危険を軽減するための手段は、患者および介護者にかかる負担を増加させる。ＴＥＴシステムは、皮膚を貫通するワイヤを使用せずに身体に電力を伝送することにより、このような危険を避ける。あるＴＥＴシステムにおいては、内部コイルおよび外部コイルが設けられ、内部コイルが患者の体内に埋め込まれる。内部コイルおよび外部コイルは、コイル導体を備える。交流電流が外部コイルに供給されることにより、皮膚を貫通して内部コイルに作用する交番磁界を生じさせて、内部コイルに交流電流を生じさせる。この電流を使用して、患者の体内に埋め込まれた装置に電力を供給することができる。

このようなシステムにおいては、内部コイル内で発生する電流は、内部コイルおよび外部コイルの位置合わせに直接左右される。位置合わせ不良により、外部コイルから内部コイルへのエネルギー伝送が不十分となる。

本発明の一態様は、経皮エネルギー伝送コイルのための位置合わせ装置を提供する。本発明のこの態様による位置合わせ装置は、患者の皮膚または衣服の少なくとも一方に付着するように構成された粘着剤を有する構造と、経皮エネルギー伝送コイルのハウジングに係合して、構造と所定の位置合わせでハウジングを保持するように構成された係合機能とを備えることが望ましい。構造は、粘着剤を含む可撓性シート要素と、シート要素に接続された本体とを備えることができ、本体は係合機能を画定する。例えば、粘着剤がシート要素の第１の側にあってもよく、本体がシート要素の第２の側から突出していてもよい。係合機能は本体の周壁を備えることができ、周壁はシート要素から離れて外方へ延びる。

本発明のさらなる態様は、前述した位置合わせ装置と、患者の体内に装着するように構成された内部コイルと、ハウジングを有する外部コイルとを備え、内部コイルが患者の体内に配置され位置合わせ装置が内部コイルと所定の空間関係で患者に固定されたときに、ハウジングが位置合わせ装置の係合機能に係合することにより外部コイルを内部コイルに位置合わせするように、ハウジングが位置合わせ装置の係合機能に係合するように構成される、経皮エネルギー伝送システムを提供する。

本発明のさらに別の態様は、哺乳類の被験体の体内に配置された内部コイルにエネルギーを供給する方法を含む。本発明のこの態様による方法は、位置合わせ装置が内部コイルと所定の空間関係にあるように、被験体の皮膚または被験体が着用する衣服に粘着固定された位置合わせ装置を維持するステップを含むことが望ましい。方法は、外部コイルのハウジングを位置合わせ装置に係合させることにより、外部コイルを内部コイルに位置合わせするステップをさらに含んでもよい。ハウジングが位置合わせ装置に係合されている間、外部コイルを作動させることにより内部コイルを駆動することができる。方法は、外部コイルのハウジングを位置合わせ装置から取り外すステップと、続いてハウジングを位置合わせ装置に再び係合させるステップとをさらに含むことができる。患者または素人の介護者等の訓練を受けていない人が、外部コイルと位置合わせ装置とを係合させるステップおよび係合解除するステップを行うことができ、外部コイルと内部コイルとの許容できる位置合わせがやはり確実に得られる。

本発明のこれらおよび他の態様が、以下に示す詳細な説明を参照してより容易に理解されよう。

経皮エネルギー伝送（ＴＥＴ）システムのブロック図である。 第１の実施形態による位置合わせ装置の斜視図である。 図２Ａの位置合わせ装置の上面図である。 内部コイルおよび外部コイルを有する、図２Ａの位置合わせ装置のＡ−Ａに沿った横断面図である。 第２の実施形態による位置合わせ装置の上面図である。 第３の実施形態による位置合わせ装置の上面図である。 第４の実施形態による位置合わせ装置の上面図である。

一般的なＴＥＴシステム１００（図１）は、外部コイル１１０と内部コイル１２０とを備えることができる。外部コイル１１０を哺乳類の身体または人の患者の身体等の身体の皮膚Ｓの外側に位置決めすることができ、内部コイル１２０を体内に埋め込むことができる。外部コイル１１０は１１１で概略的に示すコイル導体を収容するハウジング１１０ａを備え、内部コイル１２０はコイル導体１２１を保持するハウジング１２０ａを備えて、エネルギーを外部コイル１１０から内部コイル１２０へ伝送できるようにする。導体１１１は外部コイル軸１１３の周りに延び、内部コイルは内部コイル軸１２３の周りに延びる。各コイル導体は、一般に、コイル導体の巻数に応じて、ループ状、渦巻状、もしくは全体的にコイル軸に垂直な平面に延びる渦巻状、または全体的にコイル軸と同軸な円筒に沿って延びる螺旋状、または別の形状であり得る。断面図（図２Ｃ）に最もよく見られるように、ハウジング１１０ａは、外部コイル軸１１３と同軸の、全体が円筒形の凹部１０２の形の機能を画定する。内部コイルハウジングおよび外部コイルハウジングは、コイルを流れる電流を制御または整流するための電力半導体等の追加のコンポーネント（図示せず）、ならびに内部コンポーネントと外部コンポーネント間の通信を可能にするＲＦ送受信コンポーネント等のシグナリングコンポーネントを保持することもできる。

外部コイル１１０は、１つもしくは複数の電源および／または追加の信号処理回路等の追加の外部コンポーネントに、直接または間接的に接続されていてもよい。内部コイル１２０も、心臓ポンプ、１つもしくは複数のバッテリ、および／または追加の信号処理制御回路等の内部コンポーネントに直接または間接的に接続されていてもよい。内部コイルは、内部コンポーネントに有線または無線接続により接続されていてもよい。

内部コイルおよび外部コイル間の最適な電力伝送のために、外部コイルは内部コイルに対して所定の配置にあるべきである。図示したシステムでは、その所定の配置が、外部コイル軸１１３が内部コイル軸と同軸になるものである。

本発明の一実施形態による位置合わせ装置２００（図２Ａ、図２Ｂ）は、ポリマーフィルム、織布、発泡体、または他の適切な材料等の材料、および材料の組合せから形成された可撓性シート要素２１０を備える。例えば、可撓性シート要素を、包帯に使用されるものと同様の材料から形成することができる。シート要素２１０は、中心部２１２と２つの周囲部２１４とを備える。中心部２１２と周囲部２１４との組合せが、全体としてボウタイ型を有するものとして示されるが、シート要素２１０は以下で説明する他の形状を有していてもよい。シート要素２１０は、第１の側２１６と、反対向きの第２の側２１８とを有する。第１の側２１６の上に粘着剤２２０がある。図示した特定の実施形態では、粘着剤２２０（図２Ｃ）が第１の側全体を覆うため、シート要素２１０の中心部２１２および周囲部２１４で第１の側を覆う。しかしながら、粘着剤は第１の側の全体よりも少ない範囲を覆ってもよい。粘着剤２１６は、皮膚に適合するように選択されることが望ましい。例えば、粘着性包帯で一般に使用される粘着剤を使用してもよい。使用前に粘着剤を覆うために、保護シート（図示せず）を粘着剤上に設けてもよい。保護シートは、粘着剤をシート要素２１０上に残しつつ保護シートを粘着剤から容易に剥がすことのできる表面特性を有することが望ましい。

装置２００の構造は、中心領域２１２においてシート要素２１０の第２の側２１８から突出するディスク状本体２３０を備えることもできる。本体２３０は、円筒形の周壁２３０ｂを有する。本体２３０は、基本的に任意の材料から形成され得る。本体２３０をシート要素２１０と一体に形成してもよく、または別個に形成して、接着、溶接、または機械的留め具等の方法によりシート要素に取り付けてもよい。本体２３０の直径は、外部コイルのハウジング１１０ａの凹部１０２の内径よりわずかに小さく、シート要素の第２の側２１８上の本体２３０の高さも、凹部１０２の深さよりわずかに小さい。したがって、本体２３０は、外部コイルハウジングの凹部１０２に機械的に係合するように構成された係合機能を画定する。

係合機能２３０が係合領域１０２に係合すると、外部コイル１１０と人の体内に配置された内部コイル１２０との位置合わせを確保することができる。係合機能２３０および係合領域１０２は任意の構成を有することができる。例えば、図示したように、係合機能２３０は略ディスク状であってもよい。この例では、係合機能２３０が上面２３０ａと側壁２３０ｂとを有することができる。上面２３０ａは略平面状であってもよく、コイル導体に対して同一平面上にあり、コイル軸に垂直であってもよい。対応して、外部コイル１１０のハウジング１１０ａは略ディスク状の係合領域１０２を画定することができる。

係合機能２３０は、内部コイル１１０および外部コイル１２０のコイル導体が互いに略平行になるように、係合領域１０２に係合することができる。言い換えると、両コイル１１０、１２０は、位置合わせされたときにコイル軸に略垂直になる。

位置合わせ装置２００は、係合機能２３０または係合領域１０２の一方または両方に配置されたロック機構を備えることもできる。ロック機構は、外部コイル１１０のハウジング１１０ａを位置合わせ装置２００に固定して、固定されるとコイル１１０、１２０の位置合わせを乱すことができないようにすることができる。ロック機構は、外部コイル１１０を位置合わせ装置２００に固定するための、ラッチ、留め具、戻り止め機構等の任意のタイプの機構であってもよい。一例では、係合機能２３０および係合領域１０２が、意図しない係合解除を防止する、対応するロック機能を備えることができる。このような機能は、例えば、係合機能２３０および係合領域１０２の一方に形成された突出部と、係合機能２３０および係合領域１０２の他方に形成された対応する凹部とを備えることができる。ロック機構は、係合機能２３０に対して対称であっても非対称であってもよい。

本発明の一実施形態による方法において、位置合わせ装置２００は内部コイル１２０と所定の空間関係で患者に固定される。本実施形態では、所定の空間関係は、本体２３０が内部コイル軸１２３と同軸になるものである。医師、看護師、技師、もしくは他の訓練を受けた人等の介護者、または患者が、固定するステップを行うことができる。内部コイルの配置を知ることによって、位置合わせ装置の配置を案内することができる。例えば、内部コイルが軟組織内で皮膚の近くにある場合、位置合わせ装置を配置する人は、内部コイルを感触で位置付けることができる。正しい位置への位置合わせ装置の配置を容易にするために、場合によって、例えば、シート要素２１０の輪郭またはそのような輪郭の一部に対応するマークの入れ墨をすることにより、患者の皮膚にマークをつけてもよい。マークは皮膚の適切な位置に置かれて、シート要素がマーク内に位置決めされると、本体２３０が内部コイル軸と同軸になるようにする。単に例として、撮像法または触覚を使用して、内部コイルを位置付けし、マークの配置を案内してもよい。マークが内部コイルの寿命にわたる永久的なものであることが望ましい。

装置２００が皮膚または衣服に付着すると、外部コイル１１０のハウジング１１０ａを位置合わせ装置２００に係合させることができる。この係合状態において、本体２３０は外部コイルハウジングの凹部１０２に入れ子になるため、外部コイルのコイル軸１１３は内部コイルのコイル軸１２３と略同軸となる。外部コイルハウジングは、コイルハウジングを皮膚に固定する包帯等の手段により、定位置に保持されてもよい。位置合わせ装置により、内部コイルと所望の空間関係にある外部コイルの配置が確保されるため、外部コイルの配置は簡単で、広範囲の訓練なしで患者または介護者によって容易に行われる。

コイルの位置合わせが完全である必要はないことを理解されたい。例えば、コイルの軸は、互いからわずかにずれていても、互いに対してわずかに傾斜していてもよい。許容差は、コイルの性能特徴に応じて決まる。単に例として、１〜２ｃｍ程度の半径方向の位置ずれがある、または外部コイルが内部コイルに対して約１０度傾斜している、許容できるエネルギー伝送性能がもたらされ得る。したがって、許容できるエネルギー伝送からの適切な許容差内で、外部コイルを内部コイルと所定の空間関係に位置決めすべきである。

外部コイルが係合されている間、電流が外部コイルを通して駆動されて、第１の速度で内部コイルへのエネルギー伝送を生じさせることができる。どの時点でも、外部コイル１１０を位置合わせ装置２００との係合から取り外すことができる。このステップも、外部コイル１１０の駆動状態にかかわらず、医療専門家の助けなしで患者が行うことができる。例えば、患者が入浴するときに、外部コイルを一時的に取り外してもよい。外部コイルが取り外されている間、内部コイルへの感知できるエネルギー伝送はない。この期間中、補助人工心臓等の装置には、一般的に、内部コンポーネントに含まれるバッテリによって電力が供給される。その後、患者は医療専門家の助けなしで、外部コイルを位置合わせ装置２００との係合状態に置き換えることができる。係合されると、エネルギー伝送が再開する。

このように、位置合わせ装置２００を時々取り外して置き換えることもできる。皮膚にマークがある場合、内部コイル１２０に対して装置２００を難しい再位置合わせ手順を必要とせずに、位置合わせ装置を置き換えることができる。

さらなる実施形態では、位置合わせ装置２００と内部コイル１２０とを磁気的に位置合わせしてもよい。これに関し、第１の磁石を位置合わせ装置２００内に埋め込むか位置合わせ装置２００に固定することができ、第２の磁石を内部コイル１２０のハウジング内に埋め込むかハウジングに固定することができる。装置２００およびコイル１２０内の第１の磁石および第２の磁石の極性および配置は、コイル１１０、１２０間で最適な位置合わせが達成されたときに磁石間で磁力が最強になるようなものとすることができる。これにより、ユーザは、装置２００を取り外し、難しい再位置合わせ手順を必要とせずに装置２００を置き換えることができる。

前述した特徴は変更可能である。例えば、一変形形態においては、位置合わせ装置を配置することができ、外部コイルハウジングが、外部コイルを所定位置に保持する解放可能なロック機能を有することができる。これにより、外部コイルを身体上の所定位置に保持するために包帯または他の要素を使用することなく、外部コイルを位置合わせ装置に取り付けることができる。例えば、位置合わせ装置の本体２３０は、凹部１０２の内径よりもわずかに大きい直径を有することができ、凹部と本体との間にぴったりと嵌合するが、患者が意図的にハウジングを位置合わせ装置から引き離すことができるようにする。別の変形形態においては、本体および凹部が、ねじ山または突起等の補助機械的ロック機能を備えていてもよい。さらに別の変形形態においては、外部コイルおよび本体の一方が磁石を備えることができ、他方が補助磁石または強磁性要素を備ることができ、磁気引力が外部コイルを位置合わせ装置上で保持するようにする。

前述した実施形態では、本体の係合機能が円筒形の周壁２３０ｂを備える。他の変形形態では、周壁が円錐テーパ面等の別の回転面であってもよく、コイルハウジングの凹部が一致するテーパを有していてもよい。他の実施形態では、係合機能が回転面ではない。

さらなる変形形態では、シート要素２１０が中心部２１２のみを備えることができ、周囲部２１４を備えることができない。これに関し、構造２１０は略円形を有することができる。加えて、またはあるいは、構造２１０は、図示した２つの周囲部２１４よりも多い、または少ない、任意の数の周囲部２１４を有することができる。他の構成が図３〜図５に示される。例えば、図３、図４に示すように、シート要素２１０は、３つまたは４つ等の２つを超える周囲部２１４を備えることができる。あるいは、図５に示すように、構造２１０は、周囲部２１４を備えていなくてもよく、中心部２１２のみを備えていてもよい。この例では、シート要素２１０が略円形であることができる。

他の配置では、係合機能を変更することができる。例えば、係合機能は、位置合わせ装置の本体の凹部と、外部コイルの本体の嵌合する突出部とを備えてもよい。さらに他の実施形態では、位置合わせ装置の係合機能が、外部コイルハウジングの対応する複数の要素と嵌合する複数の要素の配置を備えることができる。

前述した実施形態において、位置合わせ装置を人の皮膚に付着させる。あるいは、位置合わせ装置を人が着用する衣服に付着させてもよい。例えば、位置合わせ装置を患者が着用する衣服の内面に付着させてもよい。衣服上の位置合わせ装置の位置は、患者が衣服を着用するときに、位置合わせ装置が内部コイルと所望の空間関係に配置されるように選択される。衣服は、普通のシャツ等でよく、ＴＥＴシステムと共に使用するために特別に構成される必要はない。

さらに別の変形形態において、患者の皮膚に、内部コイルとの所望の空間関係を記したマークが付けられている場合、位置合わせ装置の代わりにマークを使用してもよい。したがって、患者または介護者が外部コイルハウジングをマーク自体に視覚的に位置合わせして、外部コイルハウジングを所定位置に固定することができる。

前述した特徴のこれらおよび他の変更ならびに組合せを採用することができるため、ある実施形態の前述した説明は、本発明を限定するものではなく例示するものであることを理解されたい。

Claims (17)

1. 患者の皮膚または衣服の少なくとも一方に付着するように構成された粘着剤を有する構造と、経皮エネルギー伝送コイルのハウジングに係合して、前記構造と所定の位置合わせで前記ハウジングを保持するように構成された係合機能とを備えた、経皮エネルギー伝送コイルのための位置合わせ装置。
2. 前記構造が、前記粘着剤を含む可撓性シート要素と、前記シート要素に接続された本体とを備え、前記本体が前記係合機能を画定する、請求項１に記載の装置。
3. 前記シート要素が、反対向きの第１の側および第２の側を有し、前記粘着剤の少なくとも一部が前記第１の側に配置され、前記本体が前記第２の側から突出する、請求項２に記載の装置。
4. 前記係合機能が前記本体の周壁を備える、請求項３に記載の装置。
5. 前記周壁が、外方へ延びる軸の周りの回転面の形状である、請求項４に記載の装置。
6. 請求項１に記載の位置合わせ装置と、患者の体内に装着するように構成された内部コイルと、ハウジングを有する外部コイルとを備え、前記内部コイルが前記患者の体内に配置され前記位置合わせ装置が前記内部コイルと所定の空間関係で前記患者に固定されたときに、前記ハウジングが前記位置合わせ装置の係合機能に係合することにより前記外部コイルを前記内部コイルに位置合わせするように、前記ハウジングが前記位置合わせ装置の前記係合機能に係合するように構成される、経皮エネルギー伝送システム。
7. 前記外部コイルが外部コイル軸を画定し、前記ハウジングが前記外部コイルと同軸のハウジング機能を備える、請求項６に記載のシステム。
8. （ａ）位置合わせ装置が内部コイルと所定の空間関係にあるように、被験体の皮膚または前記被験体が着用する衣服に粘着固定された前記位置合わせ装置を維持するステップと、
   （ｂ）外部コイルのハウジングを前記位置合わせ装置に係合させることにより、前記外部コイルを前記内部コイルに位置合わせするステップと、
   （ｃ）前記ハウジングが前記位置合わせ装置に係合されている間、前記外部コイルを作動させることにより前記内部コイルを駆動するステップとを含む、哺乳類の被験体の体内に配置された内部コイルにエネルギーを供給する方法。
9. 前記位置合わせ装置が前記外部コイルよりも小さい、請求項８に記載の方法。
10. 前記外部コイルの前記ハウジングを前記位置合わせ装置から取り外すステップと、続いて前記ハウジングを前記位置合わせ装置に再び係合させるステップとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記取り外すステップおよび再び係合させるステップが、医療提供者の助けなしで行われる、請求項１０に記載の方法。
12. 被験体が人の患者であり、前記取り外すステップおよび再び係合させるステップが、前記患者によって行われる、請求項１０に記載の方法。
13. 前記位置合わせ装置が前記被験体の皮膚に解放可能に粘着固定され、前記方法が、前記位置合わせ装置を前記皮膚から取り外すステップと、続いて前記位置合わせ装置を、前記内部コイルと所定の空間関係にある同一または別の位置合わせ装置と置き換えるステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記位置合わせ装置を置き換える前記ステップが、前記被験体の皮膚の視覚的特徴を参照して、前記位置合わせ装置を位置決めするステップを含む、請求項１０に記載の方法。
15. 前記視覚的特徴が入れ墨である、請求項１４に記載の方法。
16. 医療提供者の助けなしで行われる、請求項１４に記載の方法。
17. （ａ）位置合わせ装置が内部コイルと所定の空間関係にあるように、被験体の皮膚の入れ墨を参照して選択された位置に外部コイルを固定するステップと、
    （ｂ）前記外部コイルが前記位置に配置されている間、前記外部コイルを作動させることにより前記内部コイルを駆動するステップとを含む、哺乳類の被験体の体内に配置された前記内部コイルにエネルギーを供給する方法。

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