发明内容

对于此类植入式连续血糖仪以及其他类型的植入式医疗装置（例如，脑起搏器或耳蜗植入物），通过电能供应的方式为该装置供电是一个关键问题。对于带有内置电池的植入式装置，电池容量通常是整个装置使用寿命的限制因素，并且据此确定时间，在此时间之后即使其他部件仍然完好无损且功能正常，也需要移出和更换装置。另一方面，如果电池的使用寿命与其他部件相比更长，则无法充分利用电池容量。这在电池成本与装置总成本相比相对较高的装置中尤其关键，因为例如典型的植入式连续血糖仪就是这种情况。

为了改善有关电力供应的情况，已开发了植入式医疗装置，其不具有电池形式的自主电力供应装置，而是经由被置于皮肤上的体外供电单元通过感应耦合的方式经皮连续地供电。然而，由于植入式装置的位置是由植入部位确定的并且相应地固定，因此也需要将供电单元通常作为粘合贴片布置在皮肤上的对应固定位置处。供电单元的这种持续附着也会引起诸如瘙痒、湿疹，且在某些情况下引起炎症的结果。

EP 3 010 415 公开了一种测量系统，其中传感器和发射器可被完全植入并经由缆线连接。传感器和发射器位于人体的不同区域。这样做的缺点是系统的植入和移出要求在患者身体的至少两个位置进行手术。此外，缆线可能会给患者带来不便，并且存在缆线故障的风险。

EP 2 234 666 公开了一种完全植入式医疗装置，其包括具有缆线的发射器模块和经由缆线与发射器模块可拆卸地连接的电池模块。这使得电池模块可容易地与发射器模块断开连接，因此易于更换。然而，存在缆线故障的风险。

US 2018/0028825 公开了一种植入式听力系统，其中也植入了包括电池和收发器的主植入物模块。主植入物模块经由缆线连接至接收器线圈和刺激组件。因此，存在缆线故障的风险。而且，数据传输和能量传递的效率相对较低。

WO 2015/023291 A1 涉及耳蜗植入物的供电。在某个实施例中，设置有耳蜗植入物模块和单独的电池模块。接头连接器经由感应电力传输提供非电流且可释放的耦合。在另一个实施例中，植入式包覆成型件包括植入式声音处理器和电池，并且经由连接器接头和缆线与植入式耳蜗植入物模块耦合。

US 2017/173345 A1 涉及长期植入式医疗装置的供电。所公开的布置包括植入式功能性单元、植入式次用电力单元和体外主用电力单元。经由感应耦合从主用电力单元向次用电力单元，以及从次用电力单元向功能性单元供电。

WO 2016/16178817 A1 公开了一种具有电池包和电子装置的植入式系统，该电池包和电子装置两者既可被植入体内也可经由磁对准结构耦合。电子装置由电池包经由无线电力收发器通过感应耦合进行供电。

本发明的总体目标是改善有关植入式装置的电力供应的情况。有利地，减少或避免了上述现有技术的缺点。总体目标一般来讲是通过独立权利要求的主题来实现的。

一种根据本公开的与植入式医疗单元结合使用的植入式供电单元可包括：

a) 气密的供电单元壳体；

b) 电池；

c) 供电单元电力耦合器，该供电单元电力耦合器配置用于通过非电流耦合的方式从电池向医疗单元供电；

d) 供电单元数据耦合器，该供电单元数据耦合器配置用于与医疗单元进行非电流数据通信；

e) 供电单元通信接口，该供电单元通信接口配置用于与非植入远程装置进行非电流数据通信；

f) 供电单元耦合机构，该供电单元耦合机构配置用于将医疗单元可释放地机械耦合至供电单元。

电池、供电单元电力耦合器、供电单元数据耦合器和供电单元通信接口由供电单元壳体封闭。

在装置或单元的上下文中，表述“植入式”是指装置或单元设计和适配成以其被组织完全包封的方式完全位于人体或动物体内，并且装置或单元的任何部分都不位于体外，尤其是不刺穿皮肤。因此，表述“植入式”和“完全植入式”应理解为是同义词，没有明确地表示不同。

术语“非电流”是指不依赖于通过布线或电触点的电流导电耦合的电力和/或数据传输。因此，其可被理解为等同于“无线”。

供电单元电力耦合器通常分别直接或经由其他电路通过电流耦合的方式与电池可操作地耦合。在使用情况下，医疗单元电力耦合器通过非电流耦合的方式从供电单元电力耦合器接收电力，并以接收到的电力为医疗单元供电。

供电单元通常进一步包括控制电路。控制电路设计成在可操作状态下控制供电单元和耦合至供电单元的医疗单元的整体操作。控制电路通常包括一个或多个可编程部件，诸如运行对应固件代码的微型计算机和/或微处理器、专用集成电路 (ASIC) 和/或本领域中公知的另外的电子部件。

在使用情况下，供电单元数据耦合器与医疗单元的医疗单元数据耦合器（作为配对元件）操作地耦合。数据通信可为单向的或双向的。在其中医疗单元包括用于获取一个或多个身体参数（诸如葡萄糖值）的诊断模块的实施例中，在医疗单元包括连续血糖仪模块的情况下，可将反映了一个或多个体参数的数据从医疗单元传输至供电单元。在其中医疗单元包括治疗模块或刺激模块（诸如耳蜗刺激植入物模块、脑起搏器模块或视网膜植入物模块）的实施例中，可将与期望刺激相对应的数据从供电单元传输至医疗单元。供电单元和医疗单元之间的数据通信可为连续的，也可为非连续的，这分别不定时地进行。举例来说，对于医疗单元作为或包括连续血糖仪的情况，和/或根据供电单元的对应请求，可在预定时间间隔内传输与血糖值相对应的数据。

供电单元通信接口用于在使用情况下与非植入远程装置进行无线数据通信。远程装置的远程装置通信接口用作供电单元通信接口的配对元件。供电单元通信接口和远程装置通信接口之间的数据通信可基于适于通过皮肤和组织进行数据通信的任何无线技术，诸如近场通信 (NFC)、蓝牙、Wi-Fi 和/或专有射频 (RF) 耦合。远程装置可为通用装置诸如智能电话，其包括合适的远程装置通信接口并承载对应的应用程序，或者可为专门的专用装置。

在使用情况下，远程装置用作用户界面并控制植入医疗装置的操作和/或从医疗装置接收数据。以举例的方式，在医疗单元包括连续血糖仪模块的情况下，远程装置可接收反映测量的血糖水平的数据。植入式医疗装置及其供电单元与远程装置之间的通信可为单向或双向的。此外，通信可为连续的、非连续的或不定时的，例如由用户命令发起。

在使用情况下，供电单元耦合机构与医疗单元的对应的机械单元耦合机构（作为配对元件）机械地耦合，使得供电单元和医疗单元形成可植入体内以及从体内移除的共同的紧凑组件。在耦合状态下，供电单元和医疗单元有利地刚性连接，至少彼此保持在相对位置，且其中移动的可能性有限。表述“可释放的机械耦合”是指可在使用或不使用附加工具的情况下分离的耦合，使得医疗供电单元和医疗单元中的至少一个保持完整（即不被破坏或损坏），并且相应地可随后再使用。在一些实施例中，供电单元和医疗单元两者保持完整。以举例的方式，供电单元耦合机构和对应的医疗单元耦合机构可通过卡口、螺纹耦合、卡扣配合或力配合来实现或包括前述几项。如果需要，供电单元耦合机构和/或医疗单元耦合机构两者中的任一者可包括可弹性或可塑性变形的元件，诸如可变形的肋状物、指状物、杆、套筒等。

上述类型的供电单元与对应的医疗单元组合，为植入式医疗装置提供了特别有利的结构。在其中治疗和/或诊断功能性模块或单元与其他单元或元件（尤其是电池）相比具有更长使用寿命的总体设计的背景下，可将同一个医疗单元与多个供电单元顺序地组合使用。相反，如果供电单元与医疗单元相比具有更长的寿命，则可将同一个供电单元与多个医疗单元顺序地组合使用。后一种情况是典型的，例如，在这种情况下，医疗单元包括传感和/或刺激电极，这些电极随时间退化和/或被组织包封，从而降低或甚至失去功能。下面在上下文中讨论特定实施例的另外的优点。

在植入式供电单元的特定实施例中，供电单元电力耦合器与供电单元数据耦合器一体地形成。在此类实施例中，共同的耦合装置（例如，为线圈的形式）既用作供电单元电力耦合器，又用作供电单元数据耦合器，用于向医疗单元进行无线电力传输以及与医疗单元进行无线数据通信。通常，在此类实施例中，操作性耦合实现为感应耦合。

然而，替代地，供电单元电力耦合器和供电单元数据耦合器是不同的。在此类实施例中，供电单元电力耦合器设计用于与医疗单元电力耦合器（作为配对元件）耦合以用于进行电力传输。供电单元数据耦合器设计用于与医疗单元数据耦合器单独耦合，以用于进行数据传输。在此类实施例中，相应地分别实现电力传输和数据传输。例如，电力传输和数据传输可经由感应电容或光学件来实现。对于电力传输和数据传输，耦合类型可相同也可不同。

在植入式供电单元的特定实施例中，电池为可充电电池，并且植入式供电单元包括用于在供电单元的植入状态下对电池进行非电流充电的充电耦合器。

这种类型的实施例是特别有利的，因为它允许在延长的时间段（例如，若干年）内使用医疗装置，而无需将对应的体外充电装置永久地附接在身体附近。一种用于在植入状态下为植入式装置经皮供电的充电装置通常通过粘合剂的方式附接至皮肤。虽然可获得多种大体亲肤粘合剂，但在同一个位置长期使用此类粘合剂是令人关注的问题，并且可能会引起中度或重度的皮肤刺激、瘙痒、湿疹等，如先前所解释的。在这种情况下，应当指出的是，植入装置的经皮电力供应要求将充电装置放置在皮肤上的基本上相同位置。

对于上述类型的实施例，仅需要临时地和偶尔地并且在有限的时间段内将充电装置附接至人体来对电池进行充电。举例来说，电池的尺寸可设定成使得仅偶尔需要充电。最实用的间隔是一周到一个月，但即使是每天也是可行的。在典型的技术实施方式中，充电耦合器通过充电线圈实现，该充电线圈与充电装置的供电线圈耦合，以用于通过经皮感应耦合的方式对电池进行充电。

在植入式供电单元的特定实施例中，充电耦合器与供电单元通信接口一体地形成。在此实施例中，供电单元通信接口通常另外通过感应耦合的方式用作充电耦合器。在另外的实施例中，供电单元通信接口和充电耦合器彼此不同。

在植入式供电单元的特定实施例中，供电单元电力耦合器包括供电单元电力耦合器线圈。在此类实施例中，医疗单元包括医疗单元电力耦合器线圈（作为配对元件），并且医疗单元的无线电力供应通过感应耦合的方式来实现。在其他实施例中，医疗单元的无线电力供应通过电容耦合的方式来实现。在此类实施例中，供电单元电力耦合器包括对应的供电单元电力耦合器电极，并且医疗单元可包括对应的医疗单元电力耦合器电极（作为配对元件）。在另外的实施例中，医疗单元的无线电力供应通过光耦合的方式（例如，使用红外辐射）来实现。在此实施例中，供电单元中的发光二极管 (LED) 可用作供电单元电力耦合器，并且医疗单元中的光电二极管可用作医疗单元电力耦合器。根据本公开，医疗单元在任何情况下都是无源的，因为它不包括其自身的电力供应，而是设计成由供电装置供电。

在植入式供电单元的特定实施例中，供电单元耦合机构包括供电单元壳体中的用于接纳医疗单元的至少一部分的接纳凹部。这种类型的布置允许特别紧凑和坚固的总体设计，并为供电单元数据耦合器和供电单元电力耦合器以及它们在医疗单元中的对应的配对元件的有利布置提供了选项，从而实现高效且可靠的耦合。

在如前所解释具有供电单元电力耦合器线圈和接纳凹部的特定实施例中，供电单元电力耦合器线圈围绕接纳凹部圆周地布置。这种类型的布置允许这样的设计，其中在使用情况下，在供电单元和医疗单元分别处于耦合状态时，供电单元电力耦合器线圈和医疗单元电力耦合器线圈为圆筒线圈，其中供电单元电力耦合器线圈以同轴方式围绕医疗单元电力耦合器线圈布置，且具有或不具有轴向偏移。

一种根据本公开的植入式医疗装置可包括植入式供电单元和植入式医疗单元。植入式医疗装置的供电单元一般可根据上文所讨论和/或下文进一步讨论的任何实施例来设计。该植入式供电单元包括：

a. 气密的供电单元壳体；

b. 电池；

c. 供电单元电力耦合器，该供电单元电力耦合器配置用于通过非电流耦合的方式从电池向植入式医疗单元供电；

d. 供电单元数据耦合器，该供电单元数据耦合器配置用于与医疗单元进行非电流数据通信；

e. 供电单元通信接口，该供电单元通信接口配置用于与非植入远程装置进行非电流通信；

f. 供电单元耦合机构，该供电单元耦合机构配置用于将医疗单元可释放地机械耦合至供电单元。

电池、供电单元电力耦合器、供电单元数据耦合器和供电单元通信接口由供电单元壳体封闭。

植入式医疗装置的医疗单元包括：

a. 气密的医疗单元壳体；

b. 功能性医疗模块；

c. 医疗单元电力耦合器，该医疗单元电力耦合器配置成通过非电流耦合的方式从供电单元电力耦合器接收电力，从而为医疗单元供电；

d. 医疗单元数据耦合器，该医疗单元数据耦合器配置用于与供电单元进行非电流数据通信；

e. 医疗单元耦合机构，该医疗单元耦合机构配置为用于供电单元耦合机构的配对元件。

供电单元和医疗单元两者均可为如上文所讨论和/或下文在一般描述以及示例性实施例中进一步讨论的任何设计。

气密的医疗单元壳体一般封闭医疗单元的部件，尤其是医疗单元电力耦合器和医疗单元数据耦合器以及任何进一步的医疗单元电路。功能性医疗模块通常包括也由医疗单元壳体封闭的电路。然而，功能性医疗模块通常具有若干与外部的接口，例如为传感和/或刺激电极的形式。

在植入式医疗装置的特定实施例中，供电单元电力耦合器包括供电单元电力耦合器线圈，并且医疗单元电力耦合器包括对应的医疗单元电力耦合器线圈。在典型实现中，供电单元电力耦合器线圈和医疗单元电力耦合器线圈为 NFC 线圈。

在具有供电单元电力耦合器线圈和对应的医疗单元耦合器线圈的特定实施例中，医疗单元包括铁磁体耦合构件，并且医疗单元电力耦合器线圈围绕铁磁体耦合构件圆周地布置。铁磁体耦合构件通常形状为杆或棒，并且由高磁导率的材料（诸如铁氧体）制成。在使用情况下，在供电单元和医疗单元分别处于耦合状态时，供电单元电力耦合器线圈有利地围绕医疗单元电力耦合器线圈圆周地布置。这形成同轴布置，其中铁磁体耦合构件位于中心，供电单元电力耦合器线圈形成外围，并且医疗单元电力耦合器线圈径向布置在铁磁体耦合构件和供电单元电力耦合器线圈之间。

由于供电单元电力耦合器由供电单元壳体封闭并且医疗单元电力耦合器由医疗单元壳体封闭，因此在使用情况下，供电单元壳体和医疗单元壳体的对应的壁元件布置在供电单元电力耦合器和医疗单元电力耦合器之间。因此，无线耦合和电力传输分别通过供电单元壳体和医疗单元壳体的壁元件来实现。

在具有铁磁体耦合构件的植入式医疗装置的特定实施例中，医疗单元壳体包括细长的医疗单元壳体构件，其中铁磁体耦合构件由细长的医疗单元壳体构件封闭，并且其中供电单元壳体包括接纳凹部，其中接纳凹部配置成接纳细长的医疗单元壳体构件的至少一部分，并且其中供电单元电力耦合器线圈围绕接纳凹部圆周地布置。

在替代实施例中，细长的壳体构件和对应的接纳凹部的布置也可颠倒。也就是说，供电单元壳体可包括细长的供电单元壳体构件，而医疗单元可包括对应的接纳凹部。此外，在此实施例中，铁磁体耦合构件可由细长的供电单元壳体构件封闭。

根据本发明，功能性医疗模块为或包括连续血糖仪模块。在本发明的替代实施例中，或者另外地，功能性医疗模块为或包括耳蜗植入物模块、脑起搏器模块或视网膜植入物模块。然而，本公开不限于这些特定类型的功能性模块。

一种根据本公开的用于向植入式医疗单元供电的方法可包括：

a) 将植入式医疗单元和植入式供电单元进行可释放的机械耦合；

b) 将医疗单元的医疗单元电力耦合器与供电单元的供电单元电力耦合器非电流地耦合，从而从供电单元的电池向医疗单元供电。

植入式医疗单元和植入式供电单元可根据上文所讨论和/或下文进一步讨论的对应的分别匹配的实施例的组合来设计。

在该方法的特定实施例中，非电流耦合为感应耦合。