KR20060049665A

KR20060049665A - 높은 에스펙트의 페라이트 코어를 갖는 경피성 에너지 전달제 1 코일

Info

Publication number: KR20060049665A
Application number: KR1020050054395A
Authority: KR
Inventors: 제임스 알. 지오다노; 다니엘 에프. 주니어. 들러고스; 윌리암 엘. 주니어 헤슬러
Original assignee: 에디컨 엔도-서저리 인코포레이티드
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2006-05-19
Also published as: AU2005202333B2; EP1609502A1; EP2907542A1; BRPI0502331A; JP2006006947A; EP1609502B1; CN1721012A; EP1609502B8; US7599744B2; MXPA05006879A; RU2005119618A; CA2510076C; AU2005202333A1; EP2907542B1; US20050288742A1; CA2510076A1; EP2905051A1; CN1721012B

Abstract

조절 가능한 위 밴드(gastric band) 이식은 식도-위 연결부위(esophago-gastric junction) 바로 아래에서 환자의 복부(stomach)를 둘러 싸는 고정된 단부 지점을 갖는 중공의 엘라스토머 벌룬(hollow elastomeric balloon)을 포함한다. 이러한 벌룬은 상기 벌룬내로 식염수(saline solution)의 삽입을 통해서 확장 및 수축될 수 있다. 기존의 밴드에 있어서, 이러한 식염수는 피부 표면의 아래에 배치된 포트(port)에 도달하기 위해서 바늘(needle)로서 피하에 있는 포트내로 주입시켜야만 한다. 상기 포트는 카테터(catheter)를 통해서 상기 밴드와 유압으로 소통한다. 전체적으로 이식된 식염수의 흐름을 조절하기 위한 시스템은 이식 장치로부터 유체를 양방향으로(bi-directionally) 펌핑하는 것에 의존한다. 대신에, 이러한 시스템은 외부의 제 1 코일에서 이식된 저장소(reservoir)에서 펌프에 동력을 인가하는 제 2 코일로 교류(AC) 자속 에너지를 전달한다. 상기 제 1 코일내에 중심이 있는 도자율의 로드(magnetically permeable rod)는 상기 제 2 코일에 연결된 동력을 증가시킨다.

TET 시스템, 코어, 페라이트, 코일, 자기장

Description

높은 에스펙트의 페라이트 코어를 갖는 경피성 에너지 전달 제 1 코일{TRANSCUTANEOUS ENERGY TRANSFER PRIMARY COIL WITH A HIGH ASPECT FERRITE CORE}

도 1은 경피성 에너지 전달(TET) 시스템(10)의 회로 블럭 다이어그램(circuit block diagram).

도 2는 제 1 코일과 이식된 제 2 코일을 갖는 종래 기술의 TET 시스템의 자속(magnetic flux) 다이어그램.

도 3은 결과적으로 생기는(resultant) 자속을 형성하기 위한 제 1 코일내에 중심이 있는 자속 전도(conducting) 코어를 갖는 TET 시스템의 자속 다이어그램.

도 4는 제 1 코일내의 유동 형성 코어의 다양한 길이와 제 1 및 제 2 코일 사이의 간격(separation)의 다른 깊이에 의해서 제 2 코일내에 유도된(induce) 동력의 도면(plot).

도 5는 각각 "파이-형" 횡 단면을 갖는 그 길이를 따라서 전기적으로 절연된 16개의 구역으로 분할된 가느다란 스틸 로드(slender steel rod)로 형성된 다른 자속 형성 코어의 도면.

도 6은 제 1 코일을 수용하기 위해서 하부 표면에 형성된 링 홈(ring groove)을 갖는 디스크와 같이 형성된 페라이트 용기 코어(ferrite pot core)로서 도시된 또 다른 자속 형성 코어의 도면.

본 발명은 그 개시물이 전체적으로 본원에 참조로써 통합되어 있으며, 본 출원과 동일자로 제출한 4개의 공동 계류중인(co-pending) 및 일반적으로-공유된(owned) 출원에 관련하며, 상기 특허의 각각의 제목은;

출원 번호 제 호의 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어.(William L. Hassler, Jr.), 에드 블룸(Ed Bloom)에게 허여된 "폐쇄된 루프의 경피성 에너지 전달(TET) 동력 전달 조절 회로를 갖는 의료용 이식물(MEDICAL IMPLANT HAVING CLOSED LOOP TRANSCUTANEOUS ENERGY TRANSFER(TET) POWER TRANSFER REGULATION CIRCUITRY)";

출원 번호 제 호의 레샤이 데사이(Reshai Desai), 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어.에게 허여된 "경피성 에너지 전달(TET) 동력 전달 특성을 최적화하기 위한 공간적으로 분리된 트윈 제 2 코일(SPATIALLY DECOUPLED TWIN SECONDARY COILS FOR OPTIMIZING TRANSCUTANEOUS ENERGY TRANSFER(TET) POWER TRANSFER CHARACTERISTICS)";

출원 번호 제 호의 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어.에게 허여된 "이식된 의료용 장치에 대한 낮은 주파수의 경피성 원격 측정(LOW FREQUENCY TRANSCUTANEOUS TELEMETRY TO IMPLANTED MEDICAL DEVICE)";

출원 번호 제 호의 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어., 다니엘 에프. 들러 고스, 주니어.(Daniel F. Dlugos, Jr.)에게 허여된 "이식된 의료용 장치에 대한 낮은 주파수의 경피성 에너지 전달(LOW FREQUENCY TRANSCUTANEOUS ENERGY TRANSFER TO IMPLANTED MEDICAL DEVICE)"이다.

본 발명은 일반적으로 경피성 에너지 전달(TET)을 수용하는 의학적으로 이식 가능한 장치에 관한 것이며, 보다 특별하게는, 동력 전달을 최적화하는 이식 장치에 관한 것이다.

TET 시스템에서, 동력 공급은 인체(human body)의 피부와 같이, 신체의 경계면(physical boundary)의 외부에 존재하는 제 1 코일(primary coil)에 전기적으로 접속하게 된다. 제 2 코일은 상기 인체의 내부와 같이, 상기 경계면의 다른 쪽에 제공된다. 피하(subcutaneous) 장치로서, 제 1 및 제 2 코일 모두는 일반적으로 피부의 내 외부층에 가깝게 배치된다. 에너지는 교류 자기장(alternating magnetic field)의 형태로 제 1 코일에서 제 2 코일로 전달된다. 제 2 코일은 교류(AC) 자기장에 전달된 에너지를 제 2 코일상의 부하(load)로서 작용하는 이식 장치를 위하여 전기적인 동력으로 변환한다.

TET 시스템에서, 제 1 및 제 2 코일은 경계면이나 피부의 분리된 측면상에 배치된다. 이러한 분리는 통상적으로 상기 코일들 사이의 상대적인 거리와 공간적인 배향(orientation)에 있어서 변화(variations)를 초래한다. 공간에서의 변화는 제 2 코일에 도달하는 교류(AC) 자기장 길이에서의 변화를 발생시키며, 이식 장치에서 동력 변동(fluctuation)과 서지(surges)를 발생시킨다. 의료용 용도로 사용되는 것과 같은 이식 장치는, 일반적으로 다양한 기능을 수행하기 위해서 마이크로 컨트롤러(microcontroller)에 의존한다. 이러한 마이크로컨트롤러는 일정하고, 신뢰성 있는 동력원(power source)을 필요로한다. 전압이나 전류 레벨의 갑작스러운 변화와 같은, 공급되는 동력에서의 변화는 상기 장치가 기능을 산만하게(erratically) 수행하거나 전혀 수행하지 못하게 한다. 따라서, 종래의 TET 시스템에 관련된 한가지 이슈(issue)는 최적 연결 위치로부터의 제 1 과 제 2 코일의 물리적 변위(displacement)가 이식된 장치에 공급되는 출력 동력상의 받아들일 수 없는(unacceptable) 효과를 발생시킨다는 것이다.

TET의 사용으로부터 잇점이 있을 수 있는 이식 가능한 장치의 예시로서, 인공적인 괄약근(artificial sphincter), 특히 식도-위 연결부위(esophago-gastric junction) 바로 아래에서 환자의 복부(stomach)를 둘러 싸는 고정된 단부 지점을 갖는 중공의 엘라스토머 벌룬(hollow elastomeric balloon)을 포함하는 조절 가능한 위 밴드(band)가 존재한다. 이러한 벌룬은 상기 벌룬내로 식염수(saline solution)의 삽입을 통해서 확장 및 수축될 수 있다. 일반적으로 공지된 조절 가능한 위 밴드에 있어서, 이러한 식염수는 피부 표면의 아래에 배치된 포트(port)에 도달하기 위해서 주사 바늘(syringe needle)로서 피하에 있는 포트내로 주입시켜야만 한다. 상기 포트는 카테터(catheter)를 통해서 상기 밴드와 유압으로 소통한다. 비록 효과적이지만, 감염의 증가된 위험 뿐만 아니라 환자의 불편함과 불안함을 발생시킬 수 있기 때문에, 주사 바늘로서 유체 체적을 조절하는 것을 피하는 것이 바람직하다.

이 때문에, 하기에 참조된 공동 계류중인 출원에 있어서, 이식된 주입 장치 는 피하에 있는 포트내로의 주입을 요구하지 않고 식염수의 흐름을 조절한다. 대신에, 이러한 시스템은 외부의 제 1 코일에서 제 2 코일로 교류(AC) 자속 에너지를 전달하며, 이는 이식에 있어서 복부내의 위 밴드에 접속된 펌프에 동력을 공급한다.

배터리 재충전(recharging)과 같은, 이식의 이러한 TET 동력 공급이 조절 가능한 위 밴드와 같은, 인공적인 괄약근 시스템을 위하여 TET를 사용하는 일반적으로 공지된 절차이지만, 다수의 챌린지(challenges)가 존재한다. 조절 가능한 위 밴드는 병적으로 비만(obese)인 환자에게 가장 잇점이 있다. 불안함의 감소된 인서던트(incident)가 존재하는 이식을 피하에 부착하기 위하여 고정 위치를 제공하는 것은 이식이 피부의 두꺼운 층과 지방 조직(adipose tissue)에 존재하는 것을 종종 의미한다. 따라서, TET를 사용하는 주요 챌린지는 이러한 조직의 두꺼운 층을 통해서 제 1 및 제 2 코일 사이에 자기 에너지를 전달하는 것이며, 따라서 상기 이식에 전달되는 동력의 효과적인 양을 감소시킨다.

또한, 미국 특허 제 6,389,318호에 개시된 바와 같이, 인공 심장의 TET 동력 공급에 사용되는 제 1 코일의 외부 측면을 가로지르는 자기 보호부(magnetic shield)를 포함하는 것이 일반적으로 공지되어 있다. 이러한 자기 보호부는 일반적으로 외부 환경에서 다른 컨덕터(conductors)로부터 보호의 목적을 위하여 제 1 코일의 상부 및 측면을 오버레이(overlays)하는 평평한 디스크이다. 천공(perforations)은 이러한 제 1 코일이 환자에 계속적으로 배치되기 때문에, 통풍(ventilation)을 위해서 포함된다. 등각(conformal)이 되기 위해서, 바람직한 재 료는 그것의 낮은 자기 손실이 상기 제 1 코일로부터 자기 에너지를 반사하는 후면(back plane)으로서 기능을 하도록 페라이트 파우더(ferrite powder)로서 포화시킨 실리콘(silicon)이다. 전자기 간섭의 외부 소스(source)를 위한 잇점이 제공되지만, 이러한 보호부는 이식된 의료용 장치의 제 2 코일에 자속을 주입하는 것을 실질적으로 돕는다고 고려되지 않는다.

제 1 코일로부터 몇몇 자속의 형성이 제공되는 상기 보호부가 특허 제 6,389,318호에 설명되지만, 그것의 한 바람직하지 않은 특성은 상기 자속이 깊게 매입된 이식 가능한 장치에 보다 낮은 효율의 동력 연결을 제공하면서, 평평해진다는 것이다. 인공 심장에 대하여 설명된 응용에 있어서, 제 2 코일은 환자의 피부 표면에 가깝게 존재하고, 따라서 이것은 문제점을 명백하게 제출(pose)하지 못한다.

미국 특허 제 5,715,837호에서, TET의 효과(effectiveness)를 향상시키는 것은 그 안에 부드러운 철 팔레트(soft iron pallets)를 이식함으로써 환자의 피부를 통해서 유동 경로의 도자율(magnetic permeability)을 증가시키는 것으로 언급되어 있다. 많은 이유로 메탈 팔레트를 이식하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 첫째, 병적으로 비만인 환자에 있어서, 유동 경로를 시드(seed)하기 위해서 상당한 양의 팔레트가 요구될 수 있다. 둘째, 환자는 이러한 영구적인 이식을 거절할 수 있다. 셋째, 철을 함유하는(ferrous) 물체 때문에, 조직의 손상이나 불안함이 환자가 통상적인 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging)(MRI) 기계의 강한 자기장의 면전에 있는(in the presence) 경우에 발생할 수 있다. 넷째, 이러한 철을 함유하는 물체는 MRI와 CT와 같은 진단상의(diagnostic) 영상을 방해할 수 있는 인공물(artifacts)을 생성할 수 있다. 다섯째, 이러한 팔레트의 화학적 또는 물리적 특성은 피부상에 해로운(deleterious) 효과를 미칠 수 있다.

대향하는 편자(horseshoe)형 페라이트 코어로서 미국 특허 제 5,715,837호에 설명된 바와 같은 자속을 형성하기 위한 추가적인 불편함(inconvenient)이 존재하기 때문에, 보다 작게 만들기 위하여 이식된 장치로부터 질량을 제거하는 것이 바람직하다. 부가적으로, 부드러운 철 팔레트나 부분적으로 노출된 이식된 페라이트 코어에 대하여 언급한 바와 같이, 강한 자기장에 응답하는 재료를 제거하는 것이 또한 바람직하다.

미국 특허 제 5,279,292호에서, 수용 코일이 제공되는 이식 가능한 청각 보조 장치(hearing aid)나 이명 마스커(tinnitus masker)를 위한 차징 시스템(charging system)은 꼭지(mastoid)형으로 피부 아래에 이식된다. 상기 수용 코일은 피부를 통해서 외측으로 돌출하게 되는 페라이트 코어를 포함하게 된다. 따라서, 전달 코일은 제 1 코일을 기계적으로 정렬시키며, 상기 수용 코어에 자석 연결을 향상시키는 페라이트 코어의 노출된 단부위에 배치된다. 상대적으로 작은 양의 동력 전달에 기인해서, 페라이트 코어는 작고 조심성 있는 것으로 설명되며, 외부 귀의 뒤에 숨겨지는 것으로 설명된다. 그러나, 노출된 이식을 갖는 것과 감염을 허용하도록 의도되는 것은 바람직하지 않다. 부가적으로, 이러한 응용에서와 같은 TET 대신에 변압기(transformer)의 사용은 또한 상기 이식을 MRI 기계와 양립(compatible)할 수 없게한다.

결과적으로, 제 2 코일을 포함하는 이식된 장치에 환자의 경피성 제 1 코일로부터의 TET 동력 전달을 향상시키기 위하여 상당한 필요성이 존재한다.

본 발명은 원 직경내에 중심이 있는 자속 형성 부재를 갖는 제 1 코일을 포함하고, 그로 인해 횡 단면에 있어서 보다 타원형인 환자에 이식된 제 2 코일을 갖는 환상면(toroidal)의 자속 영역을 형성하는 경피성 에너지 전달(TET) 시스템을 제공함으로써 종래 기술의 상술된 그리고 다른 결함(dificiencies)을 극복한다. 그로 인해, 보다 큰 동력 연결 효율이 달성되며, 보다 깊은 깊이로 배치될 의학적 이식을 가능하게 한다. 따라서, 병적 비만을 위한 원격으로 제어 가능하고 조절 가능한 위 밴드와 같은 응용이 적절하지 않은 높은 동력 레벨에 의지해야만 하거나 피부 층의 표면 근처에 분리된 제 2 코일을 매입해야만 하지 않고 사용될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 외부 TET 장치는 이식된 의료용 장치의 제 2 코일에 자속을 제공하는 공명 주파수로 여기되는 원형 동력 코일을 포함한다. 매우 높은 도자율의 부재는 그 세로방향 축에 대하여 보다 타원형의 환상면 형태로 발생하는 자기장을 형성하기 위하여 제 1 코일내에 중심이 있다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 목적 및 잇점은 첨부된 도면과 그 설명으로부터 명백해져야만 한다.

명세서의 일 부분을 구성하고 그 안에 통합되어 있는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예와 함께, 상기에 주어진 본 발명의 일반적인 설명, 및 하기에 주어진 실시예의 상세한 설명을 예증하며, 본 발명의 원리를 설명하기 위해서 제공한다.

이제 유사한 도면 번호들은 도면 전체에서 동일한 요소를 지시하는 도면을 상세히 참조하면, 도 1은 외부 장치(12)와 이식된(implanted) 장치(14)를 구비하는 경피성 에너지 전달(transcutaneous energy transfer)(TET) 시스템(10) 사이의 관계를 도시한다. 상기 외부 장치(12)는 환자의 외부에 존재하는 제 1 코일(primary coil(16)을 포함한다. 상기 이식된 장치(14)는 교류(alternating current)(AC) 자속 라인(magnetic flux lines)(22)으로 도시된 바와 같이, 환자의 피부 층(dermal layer)(20)을 통해서 상기 제 1 코일(16)로부터 동력을 유도적으로 수용하는 제 2 코일(18)을 포함한다. 상기 제 1 코일은 공명 병렬 탱크 회로(resonant parallel tank circuir)(26)를 형성하기 위해서 콘덴서(capacitance)(24)와 병렬로 접속된다. 상기 공명 탱크 회로(26)에 의해서 발생되는 상기 교류(AC) 자속은 제 2 코일(18)에 의해서 수집되며, 상기 코일은 이식 회로(32)에 동력을 전달하는 제 2 공명 직렬 조정(tuned) 탱크 회로(30)를 형성하기 위해서 제 2 콘덴서(28)와 직렬로 접속된다.

TET로부터 잇점이 있을 수 있는 이식된 장치(14)의 한 예시가 참조된 응용에서 보다 상세하게 설명되는 주입(infuser) 장치일 때에, 상기 장치는 체중 감소 수술(weight reduction surgery)시에 밴드의 이식 이후에 확장 가능한 위 밴드(gastric band)내로 양방향으로(bi-directionally) 분배되는 유체의 양을 조절한다. 상기 TET 시스템(10)은 상기 위 밴드의 조절이 요구될 때에 환자의 복부(abdomen) 외부에 때때로 배치되는 제 1 코일(16)과 환자내의 근육 막(muscular fascia)의 층상의 피하에(subcutaneously) 고정되는 주입 이식된 장치(14)내의 제 2 코일(18)로 구성될 수 있다. 대략 (13 cm)5 인치(inches)의 외부 직경(outer diameter)(OD))을 갖고, 각각 절연된 30개의-게이지(gauge) 자기 와이어 100개로 만들어진 102 회전수의 리츠 와이어(litz wire)으로 구성되는 설명한(illustrative) 제 1 코일(16)은 매우 높은 Q로서 병렬 조정 공명 탱크 회로를 생성하는 콘덴서의 9.2 마이크로패러드(microparads)로 병렬로 접속된다. 상기 제 2 코일(18)은 직렬 조정 공명 탱크 회로를 형성하는 콘덴서(28)에 직렬로 연결되며, 상기 제 1 코일(16)로부터 AC 자속 에너지를 수용함으로써 활성화된다. 상기 2개의 저정 탱크 회로(24, 30)는 최적의 동력 전달을 위해서 동일한 주파수(frequency)로 조정된다.

향상된 TET 동력 공급(powering)과 원격 측정법(telemetry)으로부터 잇점이 있을 수 있는 이식 가능하고, 양방향 주입 장치는 그 개시물이 본원에 전체적으로 참조로써 통합되어 있는 2004년 5월 28일자로 제출한 4개의 공동 계류중인(co-pending) 및 공유(co-owned) 특허 출원에 개시되어 있으며, 상기 특허는 (1) 출원 번호 제 10/857,762호의 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어(William L. Hassler, Jr.)에게 허여된 "조절 가능한 위 밴드를 유압으로 제어하기 위한 압전기로 구동되는 벨로우즈 주입기(PIEZO ELECTRICALLY DRIVEN BELLOWS INFUSER FOR HYDRAULICALLY CONTROLLING AN ADJUSTABLE GASTRIC BAND)"; (2) 출원 번호 제 10/856,971호의 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어., 다니엘 에프 들러고스, 주니어.(Daniel F. Dlugos, Jr.), 로코 크리벨리(Rocco Crivelli)에게 허여된 "조절 가능한 위 밴드의 유압 제 어를 위한 금속 벨로우즈 위치 피드 백(METAL BELLOWS POSITIION FEED BACK FOR HYDRAULIC CONTROL OF AN ADJUSTABLE GASTRIC BAND)"; (3) 출원 번호 제 10/857,315호의 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어., 다니엘 에프. 들러고스, 주니어.에게 허여된 "원격으로 제어되는 위 밴드와 같이 사용하기 위한 열역학으로 구동되는 가역 주입기 펌프(THERMODYNAMICALLY DRIVEN REVERSIBLE INFUSER PUMP FOR USE AS A REMOTELY CONTROLLED GASTRIC BAND)"; 및 출원 번호 제 10/857,763호의 윌리암 엘. 헤슬러, 주니어., 다니엘 에프. 들러고스, 주니어.에게 허여된 "조절 가능한 위 밴드를 유압으로 제어하기 위하여 체적 제동을 갖는 양방향 주입기 펌프(BI-DIRECTIONAL INFUSER PUMP WITH VOLUME BRAKING FOR HYDRAULICALLY CONTROLLING AN ADJUSTABLE GASTRIC BAND)"이다.

도 2는 평행한 제 1 및 제 2 TET 코일(44, 46) 사이의 셀로우(shallow) 유동 라인(42)과 같이 도시되어 있는, 자기장(magnetic field)을 달성하는 일반적으로 공지된 TET 장치(40)를 도시한다. 제 1 코일(44)은 자속(42)을 복부 벽(48)을 통해서 제 2 코일(46)로 전달한다. 상기 자기장(42)의 형태와 손실(losses)에 기인해서, 상기 자기장(42)이 상기 2개의 코일(44, 46) 사이의 최적의 에너지 전달을 달성하지 못하는 원형 환상면(toroidal) 형태를 갖기 때문에, 복부 벽(48)의 외부에 상대적으로 근접하게 배치되는 것이 강요된다.

도 3은 환자의 복부 벽(58)을 통해서 보다 효율적으로 작동하는 타원형(elliptical shape)으로 TET 자기장(52)을 잇점있게 형성하는 도 1의 TET 시스템(10)을 도시한다. 따라서, 종래 기술의 제 2 코일(18)과 동등하게 이식된 깊이에 서, 보다 많은 동력이 전달된다. 또한, 제 2 코일(18')은 부착(attachment)과 향상된 환자의 편안함(comfort)을 보다 확실히 하기 위해서 보다 깊은 깊이로 배치될 수 있지만 충분한 동력을 수용할 수 있다. 특히, 외부의 제 1 코일(16)의 원 중심에 정렬되는(aligned) 페라이트 코어(ferrite cores)(62)는 타원형 환상면 형태로 형성된 자속(52)을 형성하여, 상기 제 2 코일(18)내의 자속 밀도를 증가시킨다.

이러한 향상된 동력 전달은 상기 제 1 코일(16)내로 다른 길이의 상기 페라이트 코어(62)의 배치 전 후의 에너지 전달 효율 차를 도시하는 도 4에 도시되어 있다. 여기에는 (2.54cm)1 인치 내지 (10.16cm)4 인치 길이의 코어의 포함(inclusion)에 의해서 (3.81cm)1.5 인치 내지 (13.97cm)5.5 인치의 간격 거리(separation distances)에 대해서 제 2 회로에 수용되는 추가적인 동력에 대하여 존재하게 되는 이득(benefit)이 도시되어 있다. 상기 결과로부터의 외삽법(extrapolating)은, 이용 가능한 틈(clearance)의 고려 사항(considerations)으로 강요될 때에, 코어의 보다 짧은 길이로 이식될 수 있는 몇몇 잇점을 나타낸다. 부가적으로, 코어의 보다 긴 길이는 추가적인 동력 연결 효율(coupling efficiencies)을 얻기 위해서 사용될 수 있다.

가장 큰 에너지 전달 효율을 달성하기 위해서, 높은 도자율(magnetically permeable)의 페라이트 코어(62)가 상기 제 1 코일(16)내에 배치된다. 상술된 바와 같이, 우리는 최적의 코어(62)를 길고, 폭이 좁은(skinny) 디자인으로 결정하였다. 실험은 대략 (7.62cm)3 인치의 길이와 대략 (1.91cm)0.75 인치의 너비를 갖는 페라이트 코어 로드(62)가 주어진 제 1 코일(16)에 대한 최적의 크기이고, 여기에 서 에너지 전달은 상기 코어(62)내에서의 역류(eddy) 전류 손실의 형태인 낭비 에너지(wasting energy)나 자기 포화(magnetic saturation)로 진행하지 않고 그 최대 효율인 것을 나타낸다.

길고 가느다란(slender) 코어 디자인에 따라서, 대부분의 자속은 상기 페라이트 코어(62)를 향해서 인발되고, 상기 자기장을 상기 코어(62)내로 반경방향으로 붕괴(collapse)시켜서 원형에서 타원형으로 상기 자기장(52)의형태를 변화시킨다. 이러한 효과는 상기 제 2 코일(18)내에서 자기 밀도의 증가를 리드한다. 예시적인 버전에서, (7.62cm)3 인치 길이와 (1.91cm)0.75 인치 직경의 페라이트 코어는 상기 경피성 에너지 전달(TET) 시스템(10)의 (12.7cm)5 인치 직경의 제 1 코일(16)의 중심내에 배치되었다. 이러한 코어(62)의 추가에 따라서, 상기 제 2 TET 코일에 대한 동력 연결 효율은 55%까지 증가되었다.

적층된 스틸 코어(Laminated Steel Core).

도 5에서, 페라이트 로드 코어에 대한 대안으로서, 실린더형 코어(80)가 카펜터(Carpenter) 스틸 430 FR 스테인레스 스틸로 제조되었다. 상기 코어는 (3.18cm)1.25 인치의 직경과 (7.62cm)3.0 인치 길이이다. 이러한 코어는 고온의 에폭시(epoxy)(듀랄코(Duralco) 4525)(84)에 의해서 각각 서로로부터 전기적으로 절연되는 16개의 다른 "파이(pie)"형(82)의 반경방향 부분으로 종방향으로 분할되었다. 이러한 적층 프로세스는 상기 코어의 가능 출력(capability)을 전달하는 자속을 최대화하도록 시도하면서, 상기 코어(80)의 역류 전류 손실을 최소화하도록 실행되었다. 스틸의 도자율(magnetic permeability)은 실제로 상기 페라이트 재료 의 절반이지만, 포화 유동 밀도는 거의 4배 정도 높으며, 훨씬 더 많은 자속이 동일한 크기의 코어를 통해서 통과하게 한다.

"용기(pot)" 코어.

도 6에서, 페라이트 로드 코어에 대한 다른 대안으로서, 페라이트 용기 코어(90)가 상기 TET 시스템(90)의 범위 및/또는 동력 연결을 증가시키기 위해서 상기 자기장을 새로운 모양으로 만들기 위해서(reshape) 제조되었다. 상기 용기 코어(90)는 상기 제 1 코일(16)의 외부 접촉 측면(facing side)을 커버하는 디스크부(disk portion)(92)를 구비한다. 실린더형 플랜지(flange)(94)는 상기 디스크부(92)의 둘레에 부착되어 환자를 향해서 내측으로 유도하게 되며, 그로 인해 중심 로드(98)를 형성하는 원형 홈(groove)(96)내에 존재하는 상기 제 1 코일(16)의 전자기 간섭 보호부(interference shielding)를 돕는다. 상기 원형 홈(96)은 환자를 향해서 배치될 수 있는 상기 용기 코어(90)의 내면을 향해서 개방한다. 상기 중심 로드(98)는 상술된 바와 같이 상기 자기장을 보다 타원형 환상면 형태로 형성한다. 상기 용기 코어(90)는 E 형태를 취함으로써 그리고 상기 E의 중심 프롱(prong)의 중심선에 대해서 회전함으로써 시각화될 수 있다. 상기 용기 코어의 재료 두께는 상기 코어를 자기 포화로 진행시키지 않고 상기 코어내에서의 역류 전류 손실을 감소시키기 위해서 최소화될 수 있다.

상기의 장점(virtue)에 따라서, 상기 자기장의 타원형 형태는 상기 제 1 및 제 2 TET 코일 사이의 연결 효율을 증가시킨다. 상기 코일들 사이의 증가된 연결 효율은 상기 제 1 코일로부터 요구되는 동력의 양을 감소시키고, 또한 외부의 제 1 코일이 피하에 있는 제 2 코일로부터 분리될 수 있는 범위를 증가시키며, 이는 두꺼운 복부 벽이 통상적으로 당면하게 되는 체중 감량 수술을 용이하게 하는 중요한 고려 사항이다.

본 발명이 몇몇 실시예의 설명에 의해서 설명되어 있고, 설명한 실시예가 상당히 상세하게 설명되어 있지만, 첨부된 청구항의 범위를 제한하거나 한정하는 것이 출원인의 의도는 아니다. 추가적인 잇점과 변경이 당업자들에게 쉽게 명백해질 수 있다.

예를 들면, 본 발명이 이식 가능한 밴드의 다른 타입에 대해서 동등한 응용성을 갖는다는 것이 당업자들에게 쉽게 명백해 질 것이다. 예를 들면, 밴드는 대변실금(fecal incontinence)의 치료에 사용된다. 이러한 한가지 밴드는 본원에 참조로써 통합되어 있는 미국 특허 제 6,461,292호에 개시되어 있다. 또한, 밴드는 요실금(urinary incontinence)을 치료하는데 사용될 수 있다. 이러한 한가지 밴드는 본원에 참조로써 통합되어 있는 미국 특허 출원 제 2003/0105385호에 개시되어 있다. 또한, 밴드는 가슴쓰림(heartburn) 및/또는 산 역류(acid reflux)를 치료하는데 사용될 수 있다. 이러한 한가지 밴드는 본원에 참조로써 통합되어 있는 미국 특허 제 6,470,892호에 개시되어 있다. 또한, 밴드는 발기부전(impotence)을 치료하는데 사용될 수 있다. 이러한 한가지 밴드는 본원에 참조로써 통합되어 있는 미국 특허 출원 공개공보 제 2003/0114729호에 개시되어 있다.

다른 예시로서, 상기 제 1 코일내에 중심이 있는 높은 도자율의 부재를 갖는 형성(shaping) 자속이 이식된 장치에 동력을 공급하기 위한 TET에 대해서 부가하여 또는 대안적으로 원격 측정을 위한 경피성 에너지 전달을 강화시키는 것을 인식해야만 한다. 예를 들면, 제 1 코일은 원격 측정 전송이나 수용에 간헐적으로(intermittently) 사용될 수 있거나, 제 1 동력 코일에 부가해서 제 1 원격 측정 코일을 포함할 수 있다.

또 다른 예시로서, 응용에 있어서 상대적으로 낮은 양의 동력 전달이나 단지 TET에 대한 간헐적인(occasional) 시간의 주기를 요구하고, 상기 코어를 위해서 선택된 재료들이 역류 전류와 가열(heating)에 노출되는 것들을 포함할 수 있다는 것을 인식해야만 한다. 또한, 열 절연(themally insulating) 재료들은 불안감(discomfort)이나 상해(injury)로부터 환자의 피부를 보호하기 위해서 포함될 수 있다.

본 발명은 원 직경내에 중심이 있는 자속 형성 부재를 갖는 제 1 코일을 포함하는 경피성 에너지 전달(TET) 시스템을 제공함으로써 종래 기술의 상술된 다른 결함을 극복하며, 그로 인해 횡 단면에 있어서 보다 타원형인 환자에 이식된 제 2 코일을 갖는 환상면의 자속 영역을 형성한다. 그로 인해, 보다 큰 동력 연결 효율이 달성되며, 보다 깊은 깊이로 배치될 의학적 이식을 가능하게 한다. 따라서, 병적 비만을 위한 원격으로 제어 가능하고 조절 가능한 위 밴드가 사용될 수 있다.

Claims

경피성 에너지 전달 장치(transcutaneous energy transfer device)에 있어서,

전달될 에너지가 인가되는 외부의 제 1 코일(primary coil)과;

상기 제 1 코일에 유도적으로 연결되어 형성되고 피하에 있는 이용 장치(subcutaneous utilization device)에 에너지를 인가하기 위해서 접속되는 이식된 제 2 코일 및;

상기 제 2 코일에 대향한 상기 제 1 코일내에 중심이 있고 도자율(magnetically permeable)의 재료로 형성되는 부재를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 1항에 있어서, 상기 부재는 페라이트(ferrite) 재료를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 2항에 있어서, 상기 부재는 로드(rod)를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 1항에 있어서, 상기 부재는 대략 (2.54cm)1 인치 내지 (10.16cm)4 인치 사이의 길이를 갖는 신장(elongate) 로드를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 4항에 있어서, 상기 부재는 대략 (7.62cm)3 인치의 길이와 대략 (1.91cm)0.75 인치의 직경을 갖는 로드를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 5항에 있어서, 상기 부재는 페라이트 재료를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 2항에 있어서, 상기 부재에 부착된 후면(backplane)을 포함하며 상기 제 2 코일에 대향하는 상기 제 1 코일의 측면을 커버하는 자기 보호부(magnetic shield)를 추가로 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 7항에 있어서, 상기 자기 보호부는 제 1 코일을 수용하기 위하여 링 홈(ring groove)을 형성하는 상기 후면으로부터 내측으로 도입되어 부착되는 실린더형 플랜지(cylindrical flange)를 추가로 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
제 1항에 있어서, 상기 부재는 상기 제 1 코일의 중심 축에 정렬되는 다수의 가느다란 구성 요소(slender components)를 포함하고, 전기 절연재에 의해서 상기 다수의 가느다란 구성 요소의 하나에 인접하여 배치되는 경피성 에너지 전달 장치.
제 9항에 있어서, 상기 다수의 가느다란 구성 요소는 스틸로 형성되는 경피 성 에너지 전달 장치.
제 9항에 있어서, 상기 다수의 가느다란 구성 요소는 페라이트로 형성되는 경피성 에너지 전달 장치.
경피성 에너지 전달 장치에 있어서,

전달될 에너지가 인가되는 외부의 제 1 코일(primary coil)과;

상기 제 1 코일에 유도적으로 연결되어 형성되고, 피하에 있는 이용 장 치에 에너지를 인가하기 위해서 접속되는 이식된 제 2 코일 및;

상기 제 1 코일의 중심 축에 중심이 있으며 종방향으로 정렬되고, 페라이트 재료로 형성되는 가느다란 실린더형 부재를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.
피하에 있는 이용 장치에 에너지를 인가하기 위해서 접속되는 이식된 제 2 코일에 유도적으로 연결하기 위한 경피성 에너지 전달 장치에 있어서,

전달될 에너지가 인가되는 외부의 제 1 코일과;

상기 제 2 코일에 대향하는 제 1 코일내에 중심이 있고, 도자율의 재료로 형성되는 부재 및;

상기 외부의 제 1 코일을 선택적으로 여기시키기 위해서 작동식으로 형성되는 여기 회로(excitation circuit)를 포함하는 경피성 에너지 전달 장치.