阅读说明：本技术 用于植入式vad泵的rf功率传递线圈 (RF power transfer coil for implanted VAD pump ) 是由 G·马丁内兹 D·J·佩歇尔 于 2019-03-07 设计创作，主要内容包括：一种配置成与射频源线圈电耦合用于经皮能量传递的植入式射频接收线圈。该接收线圈包括至少一个铜导体,该至少一个铜导体定义线圈并配置成对植入式血泵供电。该至少一个铜导体被包覆有钽。(An implantable radio frequency receive coil configured to be electrically coupled with a radio frequency source coil for transcutaneous energy transfer. The receive coil includes at least one copper conductor defining a coil and configured to power an implantable blood pump. The at least one copper conductor is coated with tantalum.)

用于植入式VAD泵的RF功率传递线圈

技术领域

本技术总体上涉及用于经皮能量传递系统(TETS)的植入式射频接收线圈。

技术背景

经皮能量传递(TET)系统用于向诸如在人体内部植入的心脏泵之类的设备供电。由身体外部的发射线圈生成的电磁场可以跨过肌肤(cutaneous)(皮肤)屏障将功率传输到植入体内的磁接收线圈。接收线圈随后可以将接收到的功率传递到植入的心脏泵或其他内部设备并传递到植入体内的一个或多个电池。

TET系统的挑战之一是接收线圈的材料性质和由此导致的对患者的副作用。当前，用于接收能量的植入患者体内的导线由银或银合金材料构成以传导能量。此类导线虽然具有高导电性，但是由于趋肤效应在较高频率处具有相对高的电阻，并且此类导线是腐蚀性的。高电阻，尤其是在对于高功率水平所必需的射频下，可增加患者烧伤和/或不适的患病率。高腐蚀性意味着任何银基的植入式线圈将通常需要气密包装以降低腐蚀性，但是降低了导电性并增加了成本。

发明内容

本公开的技术总体上涉及用于经皮能量传递系统(TETS)的植入式射频接收线圈。

在下面的所附附图和说明书中阐述了本公开的一个或多个方面的细节。本公开中描述的技术的其他特征、目的以及优点将从描述、附图以及权利要求书中显而易见。

本发明有利地提供了配置成与射频源线圈电耦合用于经皮能量传递的植入式射频接收线圈。所述接收线圈包括至少一个铜导体，所述至少一个铜导体定义线圈并配置成对植入式血泵供电。所述至少一个铜导体被包覆在钽内。

在该实施例的另一个方面中，所述至少一个铜导体包括多个铜导体，所述多个铜导体中的每一个被包覆在钽内并且与所述多个导体中的相邻的一个绝缘。

在该实施例的另一方面中，所述接收线圈定义利兹线。

在该实施例的另一方面中，所述钽完全地包围所述至少一个铜导体。

在该实施例的另一方面中，所述至少一个铜导体完全由铜构成。

在该实施例的另一方面中，所述钽包括五氧化二钽。

在另一实施例中，用于对植入式医疗设备供电的经皮能量传递系统包括可定位在患者皮肤上的源线圈。电池电耦合到所述源线圈。所述源线圈配置成通过所述患者皮肤传递电能。接收线圈可植入患者体内。所述接收线圈配置成接收由所述源线圈传递的所述能量，所述接收线圈包括至少一个铜导体，所述至少一个铜导体定义线圈并配置成对所述植入式医疗设备供电，所述至少一个铜导体被包覆在来自由石墨烯和钽组成的组中的一个内。所述植入式医疗设备电耦合到所述接收线圈。

在该实施例的另一方面中，所述至少一个铜导体包括多个铜导体，所述多个铜导体中的每一个被包覆有钽并且与所述多个导体中的相邻的一个绝缘。

在该实施例的另一方面中，所述接收线圈定义利兹线。

在该实施例的另一方面中，所述多个导体中的每一个被包覆有钽，并且其中所述钽完全地包围所述至少一个铜导体。

在该实施例的另一方面中，所述至少一个铜导体完全由铜构成。

在该实施例的另一方面中，所述钽包括五氧化二钽。

在该实施例的另一方面中，所述植入式医疗设备是植入式血泵。

在该实施例的另一方面中，所述植入式血泵电耦合到植入体内的控制器，所述控制器配置成控制所述植入式血泵的操作。

在该实施例的另一方面中，所述控制器电耦合到所述接收线圈。

在该实施例的另一方面中，所述控制器由所述接收线圈供电。

在该实施例的另一方面中，所述接收线圈被设置在非气密包装中。

在该实施例的另一方面中，接收线圈不包括焊接点和接头。

在又另一实施例中，用于对植入式血泵供电的经皮能量传递系统包括可定位在患者皮肤上的基本上平面的源线圈。电池电耦合到所述源线圈。所述源配置成通过所述患者皮肤将电能传递到患者体内。接收线圈可植入患者体内。所述接收线圈配置成接收由所述源线圈传递的所述能量。所述接收线圈包括多个铜导体，所述多个铜导体定义基本上平面的线圈并且配置成对植入式血泵供电并与所述植入式血泵电耦合，所述多个铜导体中的每一个被包覆在五氧化二钽内并且定义没有焊接点和接头的利兹配置。控制器可植入患者体内并且电耦合到所述电池和到所述接收线圈，所述控制器配置成控制所述植入式血泵的操作。

附图说明

通过在结合附图考虑时参考以下详细说明，将更容易地理解本发明的更完整的理解以及其所伴随的优点和特征，其中：

图1是具有完全植入患者体内的左心室辅助设备、接收线圈和控制器的患者的前内侧身体视图；

图2是示出了耦合到患者的电池和传输线圈的图1所示的患者的前外侧身体视图；

图3是图1所示的接收线圈和控制器前视图；

图3A是图3所示的接收线圈的第一端的实施例的放大视图；

图3B是图3所示的接收线圈的第一端的另一实施例的放大视图；

图4是图3所示的接收线圈的部分的截面图；以及

图5是本发明的接收线圈的另一实施例的截面图。

具体实施方式

现在参考各附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，在图1和图2中示出的是根据本申请的原理构造的示例性经皮能量传递(TET)系统并总体指定为“10”。系统10是完全可植入患者(无论是人类还是动物)体内的，也就是说，系统10的植入组件与患者身体外部的组件之间不存在经皮连接。在图1所示的配置中，系统10包括植入患者体内的控制器12。控制器12可包括电池(未示出)，该电池配置成对控制器的组件供电并向一个或多个植入式医疗设备(例如，植入患者心脏的左心室内的心室辅助设备(VAD)14)提供功率。VAD 14可包括离心泵、轴流泵或其他类型的电磁泵，它们被配置成用于将血液从心脏泵送至血管以围绕身体循环。一个此类离心泵是由HeartWare公司销售的HVAD，并且在美国专利第7,997,854号中被示出和被描述，该专利以其全文通过引用并入本文。一个此类轴流泵是由HeartWare公司销售的MVAD，并且在美国专利第8,419,609号中被示出和被描述，该专利以其全文通过引用并入本文。在示例性配置中，VAD 14通过一个或多个植入的导体16电耦合到控制器12，该一个或多个植入的导体16配置成向VAD 14提供功率、中继来自VAD 14的一个或多个测量的反馈信号、和/或向VAD 14提供操作指令。

继续参考图1，接收线圈18还可以通过例如一个或多个植入的导体20耦合到控制器12。在示例性配置中，接收线圈18可以被皮下地植入在胸腔附近，尽管可以将任何皮下位置用于植入接收线圈18。接收线圈18配置成由设置在与接收线圈18相对的患者身体外部上的传输线圈22(参见图2)通过患者的皮肤感应地供电。例如，如图2所示的，传输线圈22可以耦合到电源24(例如，由患者携带的便携式电池)。在一个配置中，该电池配置成生成用于能量从传输线圈22到接收线圈18的传输的射频信号。在图2所示的配置中，传输线圈22可选地容纳在密封包装26内以保护传输线圈22，并且传输线圈22可选地附接到围绕患者躯干的悬带(sling)28以将传输线圈22保持在固定位置以供向接收线圈18传输功率。虽然图2示出了悬带28，但是可以将任何固定设备用于将传输线圈22粘附或以其他方式固定到患者的皮肤。传输线圈22可以由导电合金(例如，具有足够匝数和导电性以发射足以供电VAD 14的功率(例如，2-10W)的铜)构成。在其他配置中，导电合金可以是金、钯、银、或其他金属。

现在参考图1和图3，接收线圈18包括至少一个铜导体30，该至少一个铜导体30定义线圈32并且配置成供电VAD 12。在一个配置中，该至少一个铜导体30被包覆在耐腐蚀材料34(图4)(诸如钽或石墨烯之类)内。其他耐腐蚀材料可包括但不限于铌、钛、铂、金、和其他高耐腐蚀性金属、金属合金、陶瓷、和复合物，例如，溅射金属、石墨烯、或其他涂层。在一个配置中，可以将电绝缘材料(例如，ETFE)进一步包覆在耐腐蚀材料34上，部分地或完全地包围线圈32和耐腐蚀材料34。在一个配置中，接收线圈18定义限定直径为4-10cm的基本上平面的线圈，使得接收线圈18与真皮的内表面基本上共面。该至少一个铜导体30可以是实芯的、完全由铜构成、并且耐腐蚀，因此降低或消除了对于将接收线圈18包装在气密密封材料内的需要。在其他配置中，该至少一个铜导体可以基本上由铜构成，但是可包括其他金属或金属合金(诸如银之类)。在一个配置中，该至少一个铜导体30在10-24AGW之间并且限定为6-14匝之间以定义线圈32。在示例性配置中，该至少一个铜导体30是14AWG或更少并且限定为10匝而没有任何焊接点或接头。该至少一个铜导体30还可以是绞合的或编织的。例如，该至少一个铜导体30可以是14AWG并且包括定义相同横截面积的多个铜线。线圈18的第一端36可以电连接到控制器12的第一耦合器38，并且线圈18的第二端40可以耦合到控制器12的第二耦合器42，使得可以向线圈18施加电压。在此类构造中，线圈18不包括任何接头，而是平滑的匝。

现在参考图3A，为了将线圈18的铜的第一端36和第二端40与患者身体隔离，可以使用蚀刻材料(例如，氯化铁、HNO3)蚀刻第一端36和第二端40，并且生物相容性的导线或引脚被***在线圈18内。例如，引脚43由生物相容性导电材料(例如，铌或钛)构成，可以远侧地远离端部36和40延伸，端部36和40可以被接缝焊接以将线圈18的铜与患者隔离。可以进一步用蓝宝石或陶瓷封围或以其他方式包覆引脚43，以供分别与第一或第二耦合器38和42耦合。可以可选地用金溅射引脚43的远端，使得引脚43的远端可以被钎焊到第一或第二耦合器38和42。

现在参考图3B，在另一配置中，线圈18的第一端36和第二端40可以被压接焊接而不需要对端部36和40进行任何蚀刻。例如，每个端部36和40可以被压接焊接到并压接焊接在生物相容性材料压接材料45(例如，铂、铱、金、钛等)内。引脚43可以远侧地从压接材料45延伸以供钎焊或以其他方式分别接合到第一或第二耦合器38和42。

现在参考图4，在示例性配置中，该至少一个铜导体30被完全包覆并设置在耐腐蚀材料34内，该耐腐蚀材料34是五氧化二钽。该至少一个铜导体30的截面积大于耐腐蚀材料34的截面积，这增加了导电性。例如，耐腐蚀材料34的厚度可以在0.1mm厚到2mm厚的范围内，并且在一些配置中，高达5mm厚。在示例性配置中，五氧化二钽被挤压或以其他方式沉积在该至少一个铜导体30的表面上并形成围绕该至少一个铜导体30的基本上均匀的层。在此类配置中，线圈18是耐腐蚀的且生物相容的而不需要气密密封包装。即，线圈18可以被植入皮肤下方而不需要围绕线圈18的任何包装。由于由五氧化二钽层在该至少一个铜导体30周围创建的薄氧化层，线圈18可以可选地定义利兹(Litz)型线44构造(在图5中示出)。例如，如图5所示的，多个至少一个铜导体30，其中每一个都被覆盖在耐腐蚀材料34内，该耐腐蚀材料34可被设置在更大的外部耐腐蚀材料46内，该耐腐蚀材料46容纳利兹型线44的组件，并且每个铜导体30可以与相邻的铜导体30绝缘。在此类配置中，减小了趋肤效应，降低了总体串联电阻，由此减小了所产生的热量。可以使用绞合或实芯铜导体30将任何利兹配置(例如，类型1-8利兹线配置)用于形成线圈18。在示例性配置中，利兹线46可以是14AWG并且可以由任何数量的导体30组成。

应当理解的是，本文所公开的各个方面可以以与说明书和附图中具体呈现的组合不同的组合来组合。还应当理解的是，根据示例，可以以不同的顺序执行本文所描述的过程或方法中的任一个的某些动作或事件，可以添加、合并或一同省略本文所描述的过程或方法中的任一个的某些动作或事件(例如，并不是所有描述的动作或事件对于执行技术都是必要的)。此外，虽然出于清楚的目的将本公开的某些方面描述为由单个模块或单元执行，但是应当理解，本公开的技术可由与例如医疗设备相关联的单元或模块的组合执行。

在一个或多个示例中，可以以硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现所描述的技术。如果在软件中实现，则这些功能可作为一个或多个指令或代码被存储在计算机可读介质上并且由基于硬件的处理单元来执行。计算机可读介质可包括非瞬态计算机可读存储介质，其对应于有形介质，诸如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存、或可用于以指令或数据结构的形式存储期望程序代码并且可由计算机访问的任何其他介质)。

指令可由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或分立逻辑电路系统。相应地，如本文中所使用的术语“处理器”可以指的是上述结构中的任一个或适合于实现所描述的技术的任何其他物理结构。此外，可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全地实现这些技术。

本发明的某些实施例包括：

实施例1：一种配置成与射频源线圈电耦合用于经皮能量传递的植入式射频接收线圈，所述接收线圈包括：至少一个铜导体，所述至少一个铜导体定义线圈并且配置成对植入式血泵供电，所述至少一个铜导体在钽内被绝缘。

实施例2：如实施例1所述的接收线圈，其中所述至少一个铜导体包括多个铜导体，所述多个导体中的每一个在钽内被绝缘并且与所述多个导体中的相邻的一个绝缘。

实施例3：如实施例2所述的接收线圈，其中所述接收线圈定义利兹线。

实施例4：如实施例1所述的接收线圈，其中所述钽完全地包围所述至少一个铜导体。

实施例5：如实施例1所述的接收线圈，其中所述至少一个铜导体完全由铜构成。

实施例6：如实施例1所述的接收线圈，其中所述钽包括五氧化二钽。

实施例7：一种用于对植入式医疗设备供电的经皮能量传递系统，包括：

源线圈，所述源线圈可定位在患者皮肤上；

电池，所述电池电耦合到所述源线圈，所述源线圈配置成通过所述患者皮肤传递电能；

接收线圈，所述接收线圈可植入患者体内，所述接收线圈配置成接收由所述源线圈传递的所述能量，所述接收线圈包括至少一个铜导体，所述至少一个铜导体定义线圈并配置成对所述植入式医疗设备供电，所述至少一个铜导体在由石墨烯和钽组成的组中的一个内被绝缘；以及

所述植入式医疗设备电耦合到所述接收线圈。

实施例8：如实施例7所述的系统，其中所述至少一个铜导体包括多个铜导体，所述多个导体中的每一个在钽内被绝缘并且与所述多个导体中的相邻的一个绝缘。

实施例9：如实施例8所述的系统，其中所述接收线圈定义利兹线。

实施例10：如实施例7所述的系统，其中所述多个导体中的每一个使用钽绝缘，并且其中所述钽完全地包围所述至少一个铜导体。

实施例11：如实施例7所述的系统，其中所述至少一个铜导体完全由铜构成。

实施例12：如实施例7所述的系统，其中所述钽包括五氧化二钽。

实施例13：如实施例7所述的系统，其中所述植入式医疗设备是植入式血泵。

实施例14：如实施例13所述的系统，其中所述植入式血泵电耦合到植入体内的控制器，所述控制器配置成控制所述植入式血泵的操作。

实施例15：如实施例14所述的系统，其中所述控制器电耦合到所述接收线圈。

实施例16：如实施例15所述的系统，其中所述控制器由所述接收线圈供电。

实施例17：如实施例7所述的系统，其中所述接收线圈被设置在非气密包装中。

实施例18：如实施例7所述的系统，其中所述多个导体中的每一个使用石墨烯绝缘。

实施例19：如实施例7所述的系统，其中接收线圈不包括焊接点和接头。

实施例20：一种用于对植入式血泵供电的经皮能量传递系统，包括：

基本上平面的源线圈，所述基本上平面的源线圈可定位在患者皮肤上；

电池，所述电池电耦合到所述源线圈，所述源线圈配置成通过所述患者皮肤将电能传递到患者体内；

接收线圈，所述接收线圈可植入患者体内，所述接收线圈配置成接收由所述源线圈传递的所述能量，所述接收线圈包括多个铜导体，所述多个铜导体定义基本上平面的线圈并且配置成对植入式血泵供电并与所述植入式血泵电耦合，所述多个铜导体中的每一个在五氧化二钽内被绝缘并且定义没有焊接点和接头的利兹配置；以及

控制器，所述控制器可植入患者体内并且电耦合到所述电池和到所述接收线圈，所述控制器配置成控制所述植入式血泵的操作。

本领域技术人员应当理解，本发明不限于以上在本文中已具体示出并描述的内容。此外，除非作出与以上相反的提及，应该注意所有附图都不是按比例的。在以上教导的启示下各种修改和变型是可能的，而不会背离本发明的范围和精神，本发明只受所附权利要求书限制。