[发明专利]具有一次和可再充电电池的可植入医疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可植入医疗装置系统，并且特别涉及包含可植入刺激器的系统。

背景技术

可植入刺激装置是以下装置，其生成并且递送电刺激至身体神经和组织以用于多种生物紊乱的治疗，比如治疗心律失常的起搏器、治疗心脏纤维性颤动的去颤器、治疗耳聋的耳蜗刺激器、治疗失明的视网膜刺激器、产生协同的肢体运动的肌肉刺激器、治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、治疗运动失常和心理失常的皮层和深脑刺激器以及治疗尿失禁、睡眠窒息、肩膀半脱位等的其他神经刺激器。接下来的描述大体上聚焦于本发明在诸如美国专利6,516,227公开的脊髓刺激(SCS)系统中的使用。然而，本发明可以应用在任意的可植入医疗装置系统中。

如图1示出的，SCS系统通常包括可植入脉冲发生器(IPG)10，其包括例如由诸如钛的导电材料制成的生物相容设备壳体12。壳体12典型地保持IPG起作用所需的电路和电池14，如下面详细描述的。IPG 10耦接到设计成接触患者的组织的远端电极16。远端电极16经由一个或多个电极导线(两个这样的导线18和20被示出)耦接到IPG 10，使得该电极16形成电极阵列22。在柔性主体24上承载电极16，其还容纳耦接到每个电极的单独的信号线26。在所示实施例中，在引线18上有八个电极(标为E1-E8)和在引线20上有八个电极(标为E9-E16)，虽然引线和电极的数量是应用特定的并因此可以变化。导线18、20包含近端电极触点29，其使用固定在诸如环氧树脂的非导电头材料30中的引线连接器28而耦接到IPG 10。

如图2A和图2B的截面示出的，IPG 10典型地包括各种电子部件34被安装到的印刷电路板(PCB)32，其中一些在下面讨论。遥测(天线)线圈36被用于将数据发送到外部控制器50/从外部控制器50接收数据，如在下面进一步解释的。在这些例子中，虽然遥测线圈36是在壳体12内，但它也可以在其它例子中被放置在头部30中。美国专利8577474公开了在这两个位置中的遥测天线。

IPG可在采用的电池14的类型上不同。图2A示出了包含可再充电电池14r(其中“r”表示“可再充电”)的IPG 10r。为了便于电池14r的充电，IPG 10r包含额外的充电线圈37，其在手持式和便携式外部充电器70(图2c)中无线地接收来自线圈76的磁充电场80。利用外部充电器70的充电电池14r这样的装置经由磁感应通过患者的组织100经皮发生。当外部充电器70被接通(开关84)时，并参照图3A，充电电路94在线圈76中产生交流电流(Icharge)。这产生交流磁场充电场80(例如，80千赫)，其导致在IPG 10r中在充电线圈37中的交流电流。该电流被整流44至(可能经由充电和保护电路46)用于给电池14r充电的DC电平。可再充电电池14r可以使用不同的化学物质来形成，但锂离子聚合物电池是普遍用于可植入医疗装置中，并且在一个例子中可以充电到大约Vbr_max＝4.2伏(参照图4A)的电池电压(Vbr)。

具有可再充电电池14r的IPG使用负载键控(LSK)可将数据发射到其相关联的外部充电器70，它涉及到使用要被遥测的串行比特(从LSK调制器40)以调制充电线圈37的阻抗(经由晶体管42)。这表现为外部充电器70所使用的电压的变化以在线圈76中产生交流电流(Icharge)，因此这样的电压可被解调96和用于解释外部充电器70的控制电路92恢复的数据位。LSK遥测是众所周知的。

图2B示出IPG 10，其包含非可再充电一次电池14p(其中“p”表示“一次”)。不同于可再充电电池14r，通过穿过其的充电电流在一次电池14p中的电化学反应是不可逆的。相反，一次电池14p将最终在一个或两个其电极中耗尽材料，并且从而具有有限的寿命。一旦电池14p耗尽，对于从患者外植IPG 10p将是必要的，使得电池14p可以被取代，并且IPG 10p重新植入，或(更可能)使得具有新的电池14p的新的IPG 10p可以被植入。一次电池14p可以使用不同的化学物质来形成，但锂CFx电池或锂/CFx-SVO(银钒氧化物)混合电池是流行的以在可植入医疗装置中使用，并且产生例如(见图4B)Vbp_max＝1.2-3.2伏特的电池电压。因为电池14p不可再充电，所以也不需要IPG10p中的充电线圈(在图2A中的比较37)，并且不需要外部充电器70。将不与一次电池IPG10p一起使用的与充电相关的结构在图3A中以虚线示出。