ES2959487T3 - Un procedimiento para controlar la transmisión inalámbrica de energía a un dispositivo médico - Google Patents

Un procedimiento para controlar la transmisión inalámbrica de energía a un dispositivo médico Download PDF

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Abstract

Un método para controlar la transmisión inalámbrica de energía suministrada a un dispositivo médico (100) accionado eléctricamente cuando se implanta en un paciente. El método comprende alimentar el dispositivo médico mediante un receptor de energía interno (102) del dispositivo médico y suministrar energía de forma inalámbrica al receptor de energía interno mediante una fuente de energía externa (104) ubicada externamente al paciente. La fuente de energía externa está equipada con una bobina primaria (11) desde la cual la fuente de energía externa transmite inductivamente dicha energía a una primera bobina secundaria (10) en el receptor de energía. El método comprende además determinar, mediante mediciones, uno o más parámetros relacionados con un primer factor de acoplamiento (C1) entre la bobina primaria y la primera bobina secundaria (10), transmitiendo, por la fuente de energía externa, una primera cantidad de energía a la energía. receptor para permitir detectar, por parte del dispositivo médico, información relacionada con el primer factor de acoplamiento y enviar de forma inalámbrica información de retroalimentación relacionada con dicho primer factor de acoplamiento a la fuente de energía externa. El método comprende además recibir, mediante la fuente de energía externa, la información de retroalimentación del dispositivo médico, realizar, mediante la fuente de energía externa, una acción predeterminada basada en dicha información de retroalimentación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un procedimiento para controlar la transmisión inalámbrica de energía a un dispositivo médico
Campo técnico
La presente invención se refiere en general a un procedimiento y un aparato para utilizar un factor de acoplamiento entre un dispositivo implantable en un paciente y un dispositivo externo al paciente para realizar una acción.
Antecedentes
Los dispositivos médicos, diseñados para ser implantados en el cuerpo de un paciente, suelen funcionar mediante energía eléctrica. Estos dispositivos médicos implantables incluyen estimuladores eléctricos y mecánicos, motores, bombas, etc., diseñados para apoyar o estimular diversas funciones corporales. La energía eléctrica puede suministrarse a un dispositivo médico implantado de este tipo desde una batería implantada de forma similar o desde una fuente de energía externa que pueda suministrar cualquier cantidad necesaria de energía eléctrica de forma intermitente o continua sin requerir operaciones quirúrgicas repetidas.
Una fuente de energía externa puede transferir energía inalámbrica a un receptor de energía interno implantado situado en el interior del paciente y conectado al dispositivo médico para suministrarle la energía recibida. Se conocen los denominados dispositivos TET (Transcutaneous Energy Transfer) que pueden transferir energía inalámbrica de esta manera. De este modo, no es necesario utilizar cables o similares que penetren en la piel para conectar el dispositivo médico a una fuente de energía externa, como una batería.
Un dispositivo TET consta normalmente de una fuente de energía externa, es decir, ajena al paciente en cuyo cuerpo se encuentra el dispositivo implantado, que incluye una bobina primaria adaptada para transferir inductivamente cualquier cantidad de energía inalámbrica induciendo una tensión en una bobina secundaria de un receptor de energía interno que se implanta preferentemente justo debajo de la piel de un paciente. La mayor eficacia de transferencia se obtiene cuando la bobina primaria se coloca cerca de la piel, adyacente a la bobina secundaria y alineada con ella, es decir, cuando un eje de simetría de la bobina primaria es paralelo al de la bobina secundaria.
Normalmente, la cantidad de energía necesaria para hacer funcionar un dispositivo médico implantado puede variar con el tiempo en función de las características operativas del dispositivo. Por ejemplo, el dispositivo puede estar diseñado para encenderse y apagarse a determinados intervalos, o cambiar su comportamiento de otro modo, con el fin de proporcionar una estimulación eléctrica o mecánica adecuada, o similares. Tales variaciones operativas darán lugar naturalmente a las correspondientes variaciones con respecto a la cantidad de energía requerida.
Además, la posición de la fuente de energía externa con respecto al receptor de energía interno implantado es un factor que afecta a la eficacia de la transferencia de energía, que depende en gran medida de la distancia y el ángulo relativo entre la fuente y el receptor. Por ejemplo, cuando se utilizan bobinas primarias y secundarias, los cambios en la separación de las bobinas dan lugar a una variación correspondiente de la tensión inducida. Durante el funcionamiento del dispositivo médico, los movimientos del paciente suelen modificar arbitrariamente el espaciado relativo entre la fuente externa y el receptor interno, de modo que la eficacia de la transferencia varía considerablemente.
Si la eficiencia de transferencia es baja, la cantidad de energía suministrada al dispositivo médico puede ser insuficiente para que funcione correctamente, de modo que su acción debe detenerse momentáneamente, lo que naturalmente altera el efecto médico previsto del dispositivo.
Por otra parte, la energía suministrada al dispositivo médico también puede aumentar drásticamente si las posiciones relativas de la fuente externa y el receptor interno cambian de forma que aumente involuntariamente la eficacia de la transferencia. Esta situación puede causar graves problemas, ya que el implante no puede "consumir" la cantidad repentinamente muy elevada de energía suministrada. La energía excesiva no utilizada debe ser absorbida de alguna manera, lo que resulta en la generación de calor, que es altamente indeseable. Por lo tanto, si se transfiere un exceso de energía de la fuente de energía externa al receptor de energía interno, la temperatura del implante aumentará, lo que puede dañar el tejido circundante o tener otros efectos negativos en las funciones corporales. En general, se considera que la temperatura del cuerpo no debe aumentar más de tres grados para evitar tales problemas.
Por ejemplo, el documento US 5.995.874 describe un sistema TET en el que la cantidad de energía transmitida desde una bobina primaria se controla en respuesta a una indicación de las características medidas de una bobina secundaria, como la corriente y la tensión de carga. La energía transmitida puede controlarse variando la corriente y la tensión en la bobina primaria, la frecuencia de transmisión o las dimensiones de la bobina. En particular, se efectúa un cambio en el punto de saturación del campo magnético entre las bobinas, con el fin de ajustar la eficacia de la transferencia de energía. Sin embargo, no es probable que esta solución funcione bien en la práctica, ya que no se produciría un punto de saturación en el tejido humano, dados los niveles de campo magnético que es posible utilizar. Además, si la transmisión de energía debe aumentarse considerablemente, por ejemplo para compensar las pérdidas debidas a variaciones en la alineación y/o el espaciado entre las bobinas, la radiación relativamente alta generada puede resultar perjudicial o insalubre o desagradable para el paciente, como es bien sabido.
Por lo tanto, se necesita una solución eficaz para transferir energía de forma más precisa a un dispositivo médico implantado con el fin de garantizar su correcto funcionamiento, así como para optimizar la cooperación entre la fuente de energía externa y el receptor de energía interno en general.
El documento W02005037365 A1 describe un sistema de transferencia transcutánea de energía, un sistema de carga transcutánea, una fuente de alimentación externa, un cargador externo y procedimientos de transferencia transcutánea de energía y de carga para un dispositivo médico implantable y una fuente de alimentación/cargador externo. El dispositivo médico implantable tiene una bobina secundaria adaptada para ser energizada inductivamente por una bobina primaria externa a una frecuencia portadora. La fuente de alimentación externa/cargador tiene una bobina primaria y circuitos capaces de energizar inductivamente la bobina secundaria mediante la conducción de la bobina primaria a una frecuencia portadora ajustada a la frecuencia de resonancia para que coincida con una frecuencia de resonancia del circuito de carga inductiva sintonizada, para minimizar la impedancia del circuito de carga inductiva sintonizada o para aumentar la eficiencia de la transferencia de energía.
Sumario de la invención
El procedimiento según la invención se define en la reivindicación 1.
Con el fin de mejorar la cooperación entre un dispositivo implantado y una fuente de energía externa, como se ha descrito anteriormente, la presente invención da a conocer un sistema que comprende un dispositivo médico alimentado eléctricamente. El dispositivo médico comprende un receptor de energía interno dispuesto para alimentar el dispositivo médico y, como se ha mencionado anteriormente, el dispositivo médico es implantable en un paciente. El sistema de la invención también comprende una fuente de energía externa adaptada para ser ubicada externamente al paciente para el suministro de forma inalámbrica de energía al receptor de energía interno. La fuente de energía externa está equipada con una bobina primaria desde la que la fuente de energía externa está dispuesta para transmitir dicha energía inductivamente a una primera bobina secundaria en el receptor de energía. El sistema está preparado para determinar mediante mediciones uno o más parámetros relacionados con un primer factor de acoplamiento entre la bobina primaria y la primera bobina secundaria, y la fuente de energía externa está adaptada para transmitir una primera cantidad de energía al receptor de energía para permitir que el dispositivo médico detecte información relacionada con el primer factor de acoplamiento.
Según la invención, el dispositivo médico está adaptado para enviar de forma inalámbrica información de retroalimentación relacionada con el primer factor de acoplamiento a la fuente de energía externa, y la fuente de energía externa está dispuesta para recibir la información de retroalimentación del dispositivo médico; la fuente de energía externa está adaptada para realizar una acción predeterminada basada en dicha información de retroalimentación.
Así, mediante la invención, la información de retroalimantación puede utilizarse para, por ejemplo, optimizar el posicionamiento de la fuente de energía externa en relación con el receptor de energía interno. Ejemplos de otras acciones predeterminadas incluyen la calibración de la energía enviada por la fuente de energía externa, o la localización del implante como tal.
En una realización, la acción realizada utilizando la información de retroalimentación comprende la optimización de la colocación de la bobina primaria en relación con la primera bobina secundaria con el fin de optimizar dicho primer factor de acoplamiento.
En otra realización, el sistema de la invención está adaptado para utilizar el primer factor de acoplamiento con el fin de determinar una segunda cantidad de energía a transmitir por la fuente de energía externa al receptor de energía interno, siendo la segunda cantidad de energía optimizada para alimentar o cargar el dispositivo médico.
En una realización, el sistema de la invención está adaptado para aumentar la primera cantidad de energía hasta que el primer factor de acoplamiento es detectado por el sistema.
En una realización del sistema, el receptor de energía comprende un primer interruptor adaptado para activar y desactivar una conexión entre la primera bobina secundaria y el implante médico, a fin de permitir que el sistema mida el primer factor de acoplamiento cuando la conexión está desactivada. De manera adecuada, el sistema comprende además una unidad de control implantable adaptada para controlar el encendido y apagado de la conexión.
En una realización, la unidad de control implantable está incluida en el dispositivo médico.
En una realización del sistema, el receptor interno de energía comprende un componente electrónico conectado a la primera bobina secundaria para impedir el flujo de corriente eléctrica entre la primera bobina secundaria y el implante médico durante la medición de los parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento.
En una realización, el receptor de energía comprende un componente rectificador de media onda para rectificar la mitad del ciclo de impulsos de una señal de energía de corriente alterna recibida en el receptor de energía, estando el sistema adaptado para medir parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento durante al menos parte de la mitad no rectificada de uno o más ciclos de impulsos.
En una realización, el receptor de energía comprende además una segunda bobina secundaria, de modo que la bobina primaria tiene el primer factor de acoplamiento en relación con la primera bobina secundaria y un segundo factor de acoplamiento en relación con la segunda bobina secundaria, estando la primera bobina secundaria dispuesta para recibir energía para alimentar el dispositivo médico y la segunda bobina secundaria adaptada para suministrar información relacionada con el segundo factor de acoplamiento. El segundo factor de acoplamiento tiene una relación predeterminada con el primer factor de acoplamiento, y uno o más parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento que se determinan mediante mediciones del sistema son parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento, de modo que el sistema está preparado para determinar mediante mediciones dicho segundo factor de acoplamiento. En esta realización del sistema, la información de retroalimantación relacionada con el primer factor de acoplamiento que se transmite a la fuente de energía externa es información que también está relacionada con el segundo factor de acoplamiento.
En una realización, el sistema está adaptado para calibrar la cantidad de energía que se enviará desde la fuente de energía externa.
En una realización, el sistema está adaptado para permitir que la información de retroalimentación medida se calcule por integración.
En una realización, el sistema está adaptado para permitir que la información de retroalimentación medida se calcule mediante una derivada.
En otra realización, la unidad de control externa de la fuente de energía externa está preparada para recibir información calculada completa sobre dichos factores de acoplamiento primero o segundo (C1; C2) de dicha unidad de control interna.
En una versión de la "realización de dos bobinas", la información de retroalimantación que está relacionada con el primer factor de acoplamiento está relacionada con el segundo factor de acoplamiento, y el sistema está adaptado para utilizar la información de retroalimantación con el fin de realizar su acción para optimizar la colocación de la bobina primaria en relación con la segunda bobina secundaria con el fin de optimizar el segundo factor de acoplamiento, optimizando así también el primer factor de acoplamiento, que está relacionado con el segundo factor de acoplamiento.
En una versión de la "realización de dos bobinas", el sistema está adaptado para transmitir una cantidad predeterminada de energía desde la fuente de energía externa, relacionada con el segundo factor de acoplamiento, estando la cantidad de energía optimizada para cargar o hacer funcionar inicialmente el dispositivo médico.
En una versión de la "realización de dos bobinas", el receptor de energía comprende un componente electrónico conectado a la segunda bobina secundaria para impedir o reducir sustancialmente el flujo de corriente eléctrica entre la segunda bobina secundaria y el implante médico durante las mediciones de los parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento. El componente electrónico es un diodo.
En una versión de la "realización de dos bobinas", el sistema está adaptado para dejar que la segunda bobina secundaria esté sustancialmente sin carga eléctrica o con una carga con una impedancia superior a un primer umbral cuando se miden parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento.
En una versión de la "realización de dos bobinas", la segunda bobina secundaria tiene una inductancia que es menor que la inductancia de la primera bobina secundaria en una cantidad predeterminada y está adaptada principalmente para suministrar información sobre el segundo factor de acoplamiento.
En una versión de la "realización de dos bobinas", la fuente de energía externa está adaptada para utilizar la información de retroalimentación para optimizar la colocación de dicha bobina primaria en relación con la primera bobina secundaria para un primer factor de acoplamiento maximizado.
En una versión de la "realización de dos bobinas", la fuente de energía externa está adaptada para utilizar la información de retroalimentación para optimizar la colocación de la bobina primaria en relación con la primera bobina secundaria con el fin de optimizar el suministro de energía en el receptor de energía.
La invención también divulga el dispositivo médico del sistema como dispositivo "autónomo", así como divulga un procedimiento que corresponde esencialmente al funcionamiento del sistema médico y del dispositivo médico.
Así, la invención también da a conocer un procedimiento para utilizar un dispositivo médico implantable alimentado eléctricamente que comprende un receptor de energía interno dispuesto para alimentar el dispositivo médico. El procedimiento se utiliza para permitir que el dispositivo médico interactúe con una fuente de energía externa situada externamente a un paciente en el que se implanta el dispositivo médico para suministrar energía de forma inalámbrica al receptor de energía interno, y el procedimiento comprende utilizar una bobina primaria en la fuente de energía externa para transmitir dicha energía inductivamente a una primera bobina secundaria en el receptor de energía, y el procedimiento también comprende determinar mediante mediciones uno o más parámetros relacionados con un primer factor de acoplamiento entre la bobina primaria y la primera bobina secundaria y utilizar la fuente de energía externa para transmitir una primera cantidad de energía al receptor de energía para permitir que el dispositivo médico detecte información relacionada con el primer factor de acoplamiento. De acuerdo con el procedimiento, el dispositivo médico se utiliza para enviar de forma inalámbrica información de retroalimentación relacionada con dicho primer factor de acoplamiento a la fuente de energía externa y dejar que la energía externa reciba dicha información de retroalimentación del dispositivo médico y dejar que la fuente de energía externa realice una acción predeterminada basada en dicha información de retroalimentación.
En una realización, dicha acción comprende la optimización de la colocación de la bobina primaria en relación con la primera bobina secundaria con el fin de optimizar dicho primer factor de acoplamiento.
En una realización del procedimiento, se hace uso de dicho primer factor de acoplamiento para determinar una segunda cantidad de energía a transmitir por dicha fuente de energía externa al receptor de energía interno, y para optimizar dicha segunda cantidad de energía con el fin de alimentar o cargar el dispositivo médico.
En una realización, el procedimiento comprende además aumentar dicha primera cantidad de energía hasta que dicho primer factor de acoplamiento sea detectado por el sistema.
En una realización, el procedimiento comprende además el uso de un indicador en la fuente de energía externa para indicar un nivel del primer factor de acoplamiento.
En una realización, el procedimiento comprende además el uso de un indicador en la fuente de energía externa con el fin de indicar una colocación óptima de la bobina primaria en relación con dicha primera bobina secundaria con el fin de optimizar el primer factor de acoplamiento.
En una realización, el procedimiento comprende además el uso de un primer interruptor en el receptor de energía para activar y desactivar una conexión entre la primera bobina secundaria y el implante médico, con el fin de permitir que el sistema mida el primer factor de acoplamiento cuando la conexión está desactivada.
En una realización, el procedimiento comprende además el uso de una unidad de control implantable para controlar el encendido y apagado de dicha conexión.
En una realización, el procedimiento comprende además dejar que la unidad de control implantable esté comprendida en el dispositivo médico.
En una realización, el procedimiento comprende además el uso de un interruptor electrónico como primer interruptor. En una realización del procedimiento, se utiliza en el receptor de energía interno un componente electrónico conectado a la primera bobina secundaria para impedir el flujo de corriente eléctrica entre la primera bobina secundaria y el implante médico durante la medición de los parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento.
En una realización del procedimiento, se utiliza un diodo como componente electrónico.
En una realización del procedimiento, la primera bobina secundaria está sustancialmente sin carga eléctrica cuando se mide el primer factor de acoplamiento.
Una realización del procedimiento comprende rectificar la mitad del ciclo de impulsos de una señal de energía de corriente alterna recibida en el receptor de energía y medir parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento durante al menos parte de la mitad no rectificada de uno o más ciclos de impulsos.
Una realización del procedimiento comprende medir, directa o indirectamente, durante un periodo de tiempo predeterminado la diferencia entre un parámetro eléctrico relacionado con la energía transmitida por la fuente de energía externa y un parámetro eléctrico relacionado con la cantidad de energía recibida por el receptor de energía interno, y determinar el balance entre dichos parámetros eléctricos para determinar dicho primer factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, la información relativa al primer factor de acoplamiento se almacena en una unidad de memoria, que preferentemente está adaptada para ser implantada.
Según una realización del procedimiento, el receptor de energía está equipado además con una segunda bobina secundaria, de modo que la bobina primaria tiene el primer factor de acoplamiento en relación con la primera bobina secundaria y un segundo factor de acoplamiento en relación con la segunda bobina secundaria. En esta realización, la primera bobina secundaria se utiliza para recibir energía para alimentar dicho dispositivo médico y la segunda bobina secundaria se utiliza para suministrar información relacionada con el segundo factor de acoplamiento, teniendo el segundo factor de acoplamiento una relación predeterminada con el primer factor de acoplamiento. Los uno o más parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento que se determinan mediante mediciones del sistema son parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento, de modo que dichas mediciones están relacionadas con el segundo factor de acoplamiento, y la información de retroalimantación relacionada con el primer factor de acoplamiento que se transmite a la fuente de energía externa es información que también está relacionada con el segundo factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, la información de retroalimantación que está relacionada con el primer factor de acoplamiento está relacionada con el segundo factor de acoplamiento, y la información de retroalimantación se utiliza para realizar dicha acción con el fin de optimizar la colocación de la bobina primaria en relación con la segunda bobina secundaria con el fin de optimizar el segundo factor de acoplamiento, optimizando así también dicho primer factor de acoplamiento, relacionado con dicho segundo factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, se transmite una cantidad predeterminada de energía desde la fuente de energía externa, relacionada con el segundo factor de acoplamiento, optimizándose la cantidad de energía para cargar o hacer funcionar inicialmente el dispositivo médico.
Según una realización del procedimiento, el receptor de energía está equipado con un componente electrónico conectado a dicha segunda bobina secundaria para impedir o reducir sustancialmente el flujo de corriente eléctrica entre la segunda bobina secundaria y el implante médico durante las mediciones de los parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, se utiliza un diodo como componente electrónico.
Según una realización del procedimiento, la segunda bobina secundaria se hace sustancialmente libre de una carga eléctrica o se le da una carga con una impedancia alta, es decir, por encima de un primer umbral, cuando se miden parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, la segunda bobina secundaria tiene una inductancia que es menor que la inductancia de la primera bobina secundaria en una cantidad predeterminada y está adaptada para suministrar información sobre dicho segundo factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, se utiliza una unidad de control para calcular el segundo factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, la unidad de control está incluida en la fuente de energía externa.
Según una realización del procedimiento, la fuente de energía externa comprende además un circuito electrónico para comparar la información de retroalimantación con la cantidad de energía transmitida por la fuente de energía externa.
Según una realización del procedimiento, se incluye una unidad analizadora en el circuito electrónico para analizar la cantidad de energía que se transmite, y la unidad analizadora se utiliza para recibir la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en el receptor de energía y para determinar un balance de energía comparando la cantidad de energía transmitida y la información de retroalimantación para calcular dicho segundo factor de acoplamiento.
Según una realización del procedimiento, se hace que la fuente de energía externa utilice dicha información de retroalimentación, con el fin de calibrar el nivel de dicha energía transmitida.
Según una realización del procedimiento, la fuente de energía externa utiliza dicha información de retroalimentación para optimizar la colocación de dicha bobina primaria en relación con dicha primera bobina secundaria para un primer factor de acoplamiento maximizado.
Según una realización del procedimiento, el dispositivo médico recibe información relacionada con uno de dichos factores de acoplamiento primero o segundo de dicha fuente de energía externa y recibe información medida dentro del dispositivo médico relacionada con uno de dichos factores de acoplamiento primero o segundo y utiliza la información recibida para calcular internamente la información de retroalimentación basada en dicha información recibida y medida. La información de retroalimentación se transmite desde el dispositivo médico y comprende información sobre uno de dichos factores de acoplamiento primero o segundo.
Según una realización del procedimiento, el dispositivo médico utiliza un circuito electrónico para comparar la información recibida relacionada con la cantidad de energía transmitida por la fuente de energía externa y la información medida relacionada con la cantidad de energía recibida por dicho receptor de energía interno.
Según una realización del procedimiento, se hace que la fuente de energía externa utilice dicha información de retroalimentación para calibrar el nivel de energía transmitida.
Según una realización del procedimiento, la fuente de energía externa está adaptada para utilizar la información de retroalimentación con el fin de optimizar la colocación de la bobina primaria en relación con la primera bobina secundaria, para optimizar el suministro de energía en el receptor de energía.
Además, también se proporciona un procedimiento para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente. La energía inalámbrica se transmite desde una fuente de energía externa situada fuera del paciente y es recibida por un receptor de energía interno situado dentro del paciente, estando el receptor de energía interno conectado al dispositivo médico para suministrarle directa o indirectamente la energía recibida. Se determina un balance energético entre la energía enviada por la fuente de energía externa y la energía recibida por el receptor de energía interno. La transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa se controla en función del balance energético determinado. También se proporciona un aparato para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente. El aparato está adaptado para transmitir la energía inalámbrica desde una fuente de energía externa situada fuera del paciente que es recibida por un receptor de energía interno situado dentro del paciente, estando el receptor de energía interno conectado al dispositivo médico para suministrarle directa o indirectamente la energía recibida. El aparato está además adaptado para determinar un balance energético entre la energía enviada por la fuente de energía externa y la energía recibida por el receptor de energía interno, y para controlar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa, basándose en el balance energético determinado.
El procedimiento y el aparato pueden implementarse según diferentes realizaciones y características, como se indica a continuación:
La energía inalámbrica puede transmitirse inductivamente desde una bobina primaria en la fuente de energía externa a una bobina secundaria en el receptor de energía interno. Puede detectarse un cambio en el balance energético para controlar la transmisión de energía inalámbrica basándose en el cambio detectado en el balance energético. También puede detectarse una diferencia entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo médico, para controlar la transmisión de energía inalámbrica basándose en la diferencia de energía detectada.
Al controlar la transmisión de energía, la cantidad de energía inalámbrica transmitida puede disminuir si el cambio detectado en el balance energético implica que el balance energético está aumentando, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede corresponder además a un índice de cambio detectado. La cantidad de energía inalámbrica transmitida puede disminuir aún más si la diferencia de energía detectada implica que la energía recibida es mayor que la energía utilizada, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede entonces corresponder a la magnitud de la diferencia de energía detectada.
Como se ha mencionado anteriormente, la energía utilizada para el dispositivo médico puede consumirse para hacer funcionar el dispositivo médico, y/o almacenarse en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico.
En una alternativa, se consume sustancialmente toda la energía utilizada para el dispositivo médico (por ejemplo, por la parte consumidora 200a de la Fig. 2) para hacer funcionar el dispositivo médico. En ese caso, la energía puede consumirse después de estabilizarse en al menos una unidad de estabilización de energía del dispositivo médico.
En otra alternativa, la práctica totalidad de la energía utilizada para el dispositivo médico se almacena en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía. En otra alternativa, la energía utilizada para el dispositivo médico se consume en parte para hacer funcionar el dispositivo médico y en parte se almacena en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía.
La energía recibida por el receptor de energía interno puede estabilizarse mediante un condensador, antes de que la energía se suministre directa o indirectamente al dispositivo médico.
La diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada puede medirse directa o indirectamente a lo largo del tiempo, y el balance energético puede determinarse entonces en función de un cambio detectado en la diferencia de la cantidad total. La energía recibida por el receptor interno de energía puede además acumularse y estabilizarse en una unidad estabilizadora de energía, antes de que la energía sea suministrada al dispositivo médico. En ese caso, el balance de energía puede determinarse basándose en un cambio detectado seguido en el tiempo en la cantidad de energía consumida y/o almacenada. Además, el cambio en la cantidad de energía consumida y/o almacenada puede detectarse determinando a lo largo del tiempo la derivada de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, donde la derivada en un primer momento dado corresponde a la tasa de cambio en el primer momento dado, donde la tasa de cambio incluye la dirección y la velocidad del cambio. La derivada puede determinarse además basándose en una tasa de cambio detectada del parámetro eléctrico.
La energía recibida por el receptor de energía interno puede suministrarse al dispositivo médico con al menos un voltaje constante, en el que el voltaje constante se crea mediante un circuito de voltaje constante. En ese caso, la energía puede suministrarse con al menos dos tensiones diferentes, incluida la al menos una tensión constante. La energía recibida por el receptor de energía interno también puede suministrarse al dispositivo médico con al menos una corriente constante, en la que la corriente constante se crea mediante un circuito de corriente constante. En ese caso, la energía puede suministrarse con al menos dos corrientes diferentes, incluida la al menos una corriente constante.
El balance energético también puede determinarse basándose en una diferencia detectada entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, estando la diferencia detectada relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con el balance energético. En ese caso, los valores del parámetro eléctrico pueden representarse gráficamente a lo largo del tiempo en un diagrama parámetro-tiempo, y la integral puede determinarse a partir del tamaño del área bajo el gráfico representado. La integral del parámetro eléctrico puede relacionarse con el balance energético como una diferencia acumulada entre la cantidad total de energía recibida por el receptor de energía interno y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada.
El dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico puede incluir al menos uno de los siguientes: una batería recargable, un acumulador o un condensador. La unidad estabilizadora de energía puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: un acumulador, un condensador o un semiconductor adaptado para estabilizar la energía recibida.
Cuando la energía recibida por el receptor interno de energía se acumula y estabiliza en una unidad estabilizadora de energía antes de suministrar energía al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía, la energía puede suministrarse al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía con al menos una tensión constante, mantenida por un circuito de tensión constante. En ese caso, el dispositivo médico y el dispositivo de almacenamiento de energía pueden alimentarse con dos tensiones diferentes, en las que al menos una de las tensiones es constante, mantenida por la circuitería de tensión constante.
Alternativamente, cuando la energía recibida por el receptor interno de energía se acumula y estabiliza en una unidad estabilizadora de energía antes de suministrar energía al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía, la energía puede suministrarse al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía con al menos una corriente constante, mantenida por un circuito de corriente constante. En ese caso, el dispositivo médico y el dispositivo de almacenamiento de energía pueden alimentarse con dos corrientes diferentes en las que al menos una corriente es constante, mantenida por el circuito de corriente constante.
La energía inalámbrica puede transmitirse inicialmente de acuerdo con una tasa predeterminada de consumo de energía más almacenamiento. En ese caso, la transmisión de energía inalámbrica puede desactivarse cuando se haya transmitido una cantidad total de energía predeterminada. La energía recibida por el receptor de energía interno también puede acumularse y estabilizarse en una unidad de estabilización de energía antes de consumirse para hacer funcionar el dispositivo médico y/o almacenarse en el dispositivo de almacenamiento de energía hasta que se haya consumido y/o almacenado una cantidad total predeterminada de energía.
Además, la energía inalámbrica puede transmitirse primero con la tasa de energía predeterminada y, a continuación, transmitirse en función del balance de energía, que puede determinarse detectando la cantidad total de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. Alternativamente, el balance de energía puede determinarse detectando un cambio en la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. En otra alternativa, el balance de energía puede determinarse detectando la dirección y la tasa de cambio de la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía.
La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse de forma que la tasa de recepción de energía en el receptor de energía interno se corresponda con la tasa de consumo y/o almacenamiento de energía. En ese caso, la transmisión de energía inalámbrica puede desactivarse cuando se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada.
La energía recibida por el receptor interno de energía puede acumularse y estabilizarse primero en una unidad estabilizadora de energía y, a continuación, consumirse o almacenarse en el dispositivo médico hasta que se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada. En ese caso, el balance de energía puede determinarse basándose en una cantidad total detectada de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. Alternativamente, el balance de energía puede determinarse detectando un cambio en la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. En otra alternativa, el balance de energía puede determinarse detectando la dirección y la tasa de cambio en la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía.
Pueden utilizarse sensores adecuados para medir determinadas características del dispositivo médico y/o detectar el estado actual del paciente, reflejando de algún modo la cantidad de energía necesaria para el correcto funcionamiento del dispositivo médico. Así, pueden determinarse los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, y la energía puede entonces transmitirse con una velocidad de transmisión que se determina en función de los parámetros. Además, la transmisión de energía inalámbrica puede controlarse de manera que la cantidad total de energía transmitida se base en dichos parámetros.
La energía recibida por el receptor interno de energía puede acumularse y estabilizarse primero en una unidad estabilizadora de energía y, a continuación, consumirse hasta que se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada. La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse además de forma que la tasa de recepción de energía en el receptor de energía interno corresponda a una tasa de consumo de energía predeterminada.
Además, pueden determinarse los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, a fin de determinar la cantidad total de energía transmitida en función de los parámetros. En ese caso, la energía recibida por el receptor de energía interno puede acumularse y estabilizarse primero en una unidad estabilizadora de energía y, a continuación, consumirse hasta que se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada.
La energía se almacena en el dispositivo de almacenamiento de energía de acuerdo con una tasa de almacenamiento predeterminada. La transmisión de energía inalámbrica puede entonces desconectarse cuando se haya almacenado una cantidad total predeterminada de energía. La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse además de forma que la tasa de recepción de energía en el receptor de energía interno se corresponda con la tasa de almacenamiento predeterminada.
El dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico puede comprender un primer dispositivo de almacenamiento y un segundo dispositivo de almacenamiento, en el que la energía recibida por el receptor interno de energía se almacena primero en el primer dispositivo de almacenamiento, y la energía se suministra entonces desde el primer dispositivo de almacenamiento al segundo dispositivo de almacenamiento en una etapa posterior. Cuando se utilizan los dispositivos de almacenamiento primero y segundo en el dispositivo de almacenamiento de energía, el balance de energía puede determinarse de diferentes maneras. En primer lugar, el balance de energía puede determinarse detectando la cantidad actual de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento, y la transmisión de energía inalámbrica puede entonces controlarse de manera que una tasa de almacenamiento en el segundo dispositivo de almacenamiento corresponda a una tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía. En segundo lugar, el balance de energía puede determinarse basándose en una cantidad total detectada de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento. En tercer lugar, el balance de energía puede determinarse detectando un cambio en la cantidad actual de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento. En cuarto lugar, el balance energético puede determinarse detectando la dirección y la velocidad de cambio de la cantidad actual de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento.
La energía estabilizada puede suministrarse primero desde el primer dispositivo de almacenamiento al segundo dispositivo de almacenamiento con una corriente constante, mantenida por un circuito de corriente constante, hasta que la tensión medida en el segundo dispositivo de almacenamiento alcance una tensión máxima predeterminada, y a continuación suministrarse desde el primer dispositivo de almacenamiento al segundo dispositivo de almacenamiento de energía con una tensión constante, mantenida por un circuito de tensión constante. En ese caso, la transmisión de energía inalámbrica puede desconectarse cuando se ha alcanzado una tasa mínima predeterminada de energía transmitida.
La transmisión de energía puede controlarse además de manera que la cantidad de energía recibida por el receptor interno de energía corresponda a la cantidad de energía almacenada en el segundo dispositivo de almacenamiento. En ese caso, la transmisión de energía puede controlarse de manera que la tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía corresponda a la tasa de almacenamiento de energía en el segundo dispositivo de almacenamiento. La transmisión de energía también puede controlarse de manera que una cantidad total de energía recibida en el receptor de energía interno corresponda a una cantidad total de energía almacenada en el segundo dispositivo de almacenamiento.
En el caso de que la transmisión de energía inalámbrica se apague cuando se haya almacenado una cantidad total predeterminada de energía, los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente pueden determinarse durante un primer procedimiento de almacenamiento de energía, y la cantidad total predeterminada de energía puede almacenarse en un procedimiento de almacenamiento de energía posterior basado en los parámetros.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede almacenarse en el dispositivo de almacenamiento de energía con una tasa de almacenamiento que se determina en función de los parámetros. En ese caso, puede almacenarse una cantidad total de energía en el dispositivo de almacenamiento de energía, determinándose la cantidad total de energía en función de los parámetros. La transmisión de energía inalámbrica puede entonces desactivarse automáticamente cuando se haya almacenado la cantidad total de energía. La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse además de manera que la tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía corresponda a la tasa de almacenamiento.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, puede almacenarse una cantidad total de energía en el dispositivo de almacenamiento de energía, determinándose la cantidad total de energía en función de dichos parámetros. La transmisión de energía puede entonces controlarse de manera que la cantidad total de energía recibida en el receptor interno de energía corresponda a la cantidad total de energía almacenada. Además, la transmisión de energía inalámbrica puede desactivarse automáticamente cuando se haya almacenado la cantidad total de energía.
Cuando la energía utilizada para el dispositivo médico se consume en parte y se almacena en parte, la transmisión de energía inalámbrica puede controlarse en función de un índice predeterminado de consumo de energía y de un índice predeterminado de almacenamiento de energía. En ese caso, la transmisión de energía puede desactivarse cuando se haya recibido una cantidad total predeterminada de energía para su consumo y almacenamiento. La transmisión de energía también puede desactivarse cuando se haya recibido una cantidad total predeterminada de energía para su consumo y almacenamiento.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede transmitirse para su consumo y almacenamiento de acuerdo con una tasa de transmisión por unidad de tiempo que se determina en función de dichos parámetros. La cantidad total de energía transmitida también puede determinarse en función de dichos parámetros.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede suministrarse desde el dispositivo de almacenamiento de energía al dispositivo médico para su consumo con una tasa de suministro que se determina en función de dichos parámetros. En ese caso, la cantidad total de energía suministrada desde el dispositivo de almacenamiento de energía al dispositivo médico para su consumo puede basarse en dichos parámetros.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, se puede suministrar una cantidad total de energía al dispositivo médico para su consumo desde el dispositivo de almacenamiento de energía, donde la cantidad total de energía suministrada se determina en función de los parámetros.
Cuando la energía recibida por el receptor interno de energía se acumula y estabiliza en una unidad estabilizadora de energía, el balance de energía puede determinarse basándose en una tasa de acumulación en la unidad estabilizadora de energía, de forma que una tasa de almacenamiento en el dispositivo de almacenamiento de energía se corresponda con una tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía.
Cuando se detecta una diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, y la diferencia detectada está relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con dicho balance de energía, la integral puede determinarse para un voltaje y/o corriente monitorizados relacionados con el balance de energía.
Cuando se determina la derivada en el tiempo de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, la derivada puede determinarse para un voltaje y/o corriente monitorizados relacionados con el balance energético.
Cuando se utilizan los dispositivos de almacenamiento primero y segundo en el dispositivo de almacenamiento de energía, el segundo dispositivo de almacenamiento puede suministrar energía directa o indirectamente al dispositivo médico, en el que el cambio de la diferencia corresponde a un cambio de la cantidad de energía acumulada en la primera unidad de almacenamiento. El balance de energía puede entonces determinarse detectando un cambio a lo largo del tiempo en la tasa de almacenamiento de energía en el primer dispositivo de almacenamiento, correspondiendo el balance de energía al cambio. El cambio en la cantidad de energía almacenada también puede detectarse determinando a lo largo del tiempo la derivada de un parámetro eléctrico medido que indica la cantidad de energía almacenada, correspondiendo la derivada al cambio en la cantidad de energía almacenada. También puede detectarse una tasa de cambio del parámetro eléctrico, estando la derivada relacionada con la tasa de cambio. El parámetro eléctrico puede ser una tensión y/o corriente medida relacionada con el balance energético. El primer dispositivo de almacenamiento puede incluir al menos uno de los siguientes: un condensador y un semiconductor, y el segundo dispositivo de almacenamiento incluye al menos uno de los siguientes: una batería recargable, un acumulador y un condensador.
Como se ha mencionado anteriormente, la energía inalámbrica puede transmitirse inductivamente desde una bobina primaria de la fuente de energía externa a una bobina secundaria del receptor de energía interno. Sin embargo, la energía inalámbrica también puede transmitirse de forma no inductiva. Por ejemplo, la energía inalámbrica puede transmitirse mediante sonido o variaciones de presión, radio o luz. La energía inalámbrica también puede transmitirse en impulsos u ondas y/o por medio de un campo eléctrico.
Cuando la energía inalámbrica se transmite desde la fuente de energía externa al receptor de energía interno en pulsos, la transmisión de energía inalámbrica puede controlarse ajustando la anchura de los pulsos.
Cuando la diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida se mide a lo largo del tiempo, directa o indirectamente, el balance energético puede determinarse detectando un cambio en la diferencia. En ese caso, el cambio en la cantidad de energía consumida puede detectarse determinando a lo largo del tiempo la derivada de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida, correspondiendo la derivada a la tasa de cambio en la cantidad de energía consumida, en la que la tasa de cambio incluye la dirección y la velocidad del cambio. A continuación, puede detectarse una tasa de cambio del parámetro eléctrico, estando la derivada relacionada con la tasa de cambio detectada.
Cuando se utilizan los dispositivos de almacenamiento primero y segundo en el dispositivo de almacenamiento de energía, el primer dispositivo de almacenamiento puede estar adaptado para cargarse a una velocidad de carga de energía relativamente mayor que la del segundo dispositivo de almacenamiento, lo que permite una carga relativamente más rápida. El primer dispositivo de almacenamiento también puede estar adaptado para ser cargado en múltiples ocasiones individuales de carga con mayor frecuencia en comparación con el segundo dispositivo de almacenamiento, proporcionando así una vida útil relativamente mayor en términos de ocasiones de carga. El primer dispositivo de almacenamiento puede incluir al menos un condensador. Normalmente, sólo puede cargarse el primer dispositivo de almacenamiento y con más frecuencia de la necesaria para el segundo dispositivo de almacenamiento.
Cuando es necesario cargar el segundo dispositivo de almacenamiento, para reducir el tiempo necesario para la carga, el primer dispositivo de almacenamiento se carga en múltiples ocasiones individuales de carga, dejando así tiempo entre las ocasiones de carga para que el primer dispositivo de almacenamiento cargue el segundo dispositivo de almacenamiento a una velocidad de carga de energía relativamente más baja. Cuando se determinan los parámetros eléctricos del dispositivo médico, la carga del segundo dispositivo de almacenamiento puede controlarse en función de los parámetros. Se puede utilizar un circuito de corriente constante o de voltaje estabilizador para almacenar energía en el segundo dispositivo de almacenamiento.
Se proporciona así un procedimiento para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente mamífero. La energía inalámbrica se transmite por medio de una bobina primaria en una fuente de energía externa situada fuera del paciente y se recibe inductivamente por medio de una bobina secundaria en un receptor de energía interno situado dentro del paciente. El receptor de energía interno está conectado al dispositivo médico para suministrarle directa o indirectamente la energía recibida. La información de control de retroalimantación se transfiere de la bobina secundaria a la bobina primaria encendiendo y apagando la bobina secundaria para inducir una variación detectable de la carga de impedancia en la bobina primaria que codifica la información de control de retroalimantación. La información de control de retroalimantación se refiere a la energía recibida en el dispositivo médico y se utiliza para controlar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa.
También se proporciona un aparato para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente mamífero. El aparato comprende una fuente de energía externa adaptada para transmitir la energía inalámbrica por medio de una bobina primaria cuando se encuentra fuera del paciente, y un receptor de energía interno adaptado para recibir la energía inalámbrica transmitida inductivamente por medio de una bobina secundaria cuando se encuentra dentro del paciente, y para suministrar directa o indirectamente la energía recibida al dispositivo médico. El receptor de energía interno está además adaptado para transferir información de control de retroalimentación de la bobina secundaria a la bobina primaria de acuerdo con el procedimiento anterior.
El procedimiento y el aparato pueden implementarse según diferentes realizaciones y características, como se indica a continuación:
En una realización, una unidad de control interna controla el encendido y apagado de la bobina secundaria, en la que la información de control de retroalimantación puede incluir al menos un parámetro predeterminado relacionado con la energía recibida. El parámetro predeterminado también puede ser variable. La información de control de retroalimentación también puede estar relacionada con la energía recibida y requerir la generación de inteligencia artificial. Puede utilizarse un interruptor implantable para activar y desactivar la bobina secundaria controlada por la unidad de control interna. El interruptor puede ser electrónico, como un transistor. Además, la unidad de control interna puede incluir una memoria para almacenar la información de control transferida.
En otra realización, una unidad de control interna determina un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo médico, donde la información de control de retroalimentación se refiere al balance de energía determinado. A continuación, una unidad de control externa controla la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa basándose en el balance de energía determinado y utilizando la información de control de retroalimantación.
Otras realizaciones comprenden un aparato en el que la información de retroalimantación está relacionada con la cantidad de energía que se recibe en el receptor de energía interno.
En una realización del aparato, la fuente de energía externa comprende además un circuito electrónico para comparar la información de retroalimantación con la cantidad de energía transmitida por la fuente de energía externa.
En una realización del aparato, el circuito electrónico comprende un analizador adaptado para analizar la cantidad de energía que se transmite y adaptado para recibir la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en el receptor, y adaptado además para determinar el balance especial de energía comparando la cantidad de energía transmitida y la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de información recibida.
En una realización del aparato, la fuente de energía externa está adaptada para utilizar dicha información de retroalimentación para ajustar el nivel de dicha energía transmitida.
En una realización del aparato, la fuente de energía externa está adaptada para transferir al receptor datos relacionados con la cantidad de energía transmitida, y en la que la información de retroalimantación está relacionada con la cantidad de energía recibida en el receptor en comparación con la cantidad de dicha energía transmitida. En una realización del aparato, la fuente de energía externa se adapta para utilizar la información dicha de la regeneración para ajustar el nivel de energía transmitida dicha.
En una realización del aparato, la información de retroalimantación está relacionada con un factor de acoplamiento entre la bobina primaria y la bobina secundaria.
En una realización del aparato, la fuente de energía externa está adaptada para aumentar la cantidad de energía transferida al receptor de energía interno hasta que se detecta una respuesta predeterminada de dicho factor de acoplamiento.
En una realización del aparato, la fuente de energía externa comprende además un indicador adaptado para indicar un nivel del factor de acoplamiento.
En una realización del aparato, la fuente de energía externa comprende además un indicador adaptado para indicar una colocación óptima de dicha bobina secundaria en relación con dicha bobina primaria para optimizar dicho factor de acoplamiento.
En una realización, un aparato para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente cuando se implanta en un paciente mamífero comprende:
una fuente de energía externa adaptada para transmitir dicha energía inalámbrica por medio de una bobina primaria cuando se encuentra fuera del paciente,
un receptor de energía interno adaptado para recibir inductivamente la energía inalámbrica transmitida por medio de una bobina secundaria cuando se encuentra en el interior del paciente, y para suministrar directa o indirectamente la energía recibida al dispositivo médico,
en la que la fuente de energía interna está adaptada para transferir información de control de retroalimantación de la bobina secundaria a la bobina primaria encendiendo y apagando la bobina secundaria para inducir una variación detectable de la carga de impedancia en la bobina primaria que codifica la información de control de retroalimantación, en la que dicha información de control de retroalimantación refleja una cantidad necesaria de energía para el funcionamiento del dispositivo médico y se utiliza para controlar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa.
En una realización, el aparato comprende una unidad de control interna adaptada para controlar dicho encendido y apagado de la bobina secundaria, donde la información de control de retroalimentación incluye al menos un parámetro predeterminado relacionado con la energía recibida. El parámetro predeterminado es preferiblemente variable.
En una realización, el aparato comprende una unidad de control interna adaptada para controlar dicho encendido y apagado de la bobina secundaria, donde la información de control de retroalimentación es inteligente y variable en relación con la energía recibida y requiere que se genere inteligencia artificial.
En una realización, el aparato comprende un interruptor implantable adaptado para ejecutar dicha conmutación de encendido y apagado de la bobina secundaria controlada por la unidad de control interna. El interruptor es preferiblemente un interruptor electrónico, tal como un transistor.
En una realización del aparato, la unidad de control interna comprende una memoria para almacenar la información de control de retroalimantación transferida.
El aparato puede comprender una unidad de control interno 108 adaptada para determinar un balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada para el dispositivo médico, dicha información de control de retroalimantación relativa al balance energético determinado, y una unidad de control externo 106 adaptada para controlar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa basándose en el balance energético determinado y utilizando dicha información de control de retroalimantación. En una realización, el aparato comprende una unidad de control externa adaptada para determinar un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada para el dispositivo médico basándose en dicha información de control de retroalimantación que comprende mediciones relativas a las características del dispositivo médico, y para controlar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa basándose en el balance de energía determinado y utilizando dicha información de control de retroalimantación.
Se proporciona un procedimiento en el que la información de retroalimentación está relacionada con la cantidad de energía que se recibe en el receptor de energía interno.
Se proporciona un procedimiento en el que un circuito electrónico en la fuente de energía externa compara la información de retroalimentación con la cantidad de energía transmitida por la fuente de energía externa.
Se proporciona un procedimiento en el que un analizador en el circuito electrónico analiza la cantidad de energía que se transmite y recibe la información de retroalimentación relacionada con la cantidad de energía recibida en el receptor, y además determina el balance de energía especial mediante la comparación de la cantidad de energía transmitida y la información de retroalimentación relacionada con la cantidad de información recibida.
Se proporciona un procedimiento en el que la fuente de energía externa utiliza dicha información de retroalimentación para ajustar el nivel de dicha energía transmitida.
Se proporciona un procedimiento en el que la fuente de energía externa transfiere datos relacionados con la cantidad de energía transmitida al receptor, y en el que la información de retroalimentación está relacionada con la cantidad de energía recibida en el receptor el receptor en comparación con la cantidad de dicha energía transmitida. Se proporciona un procedimiento en el que la fuente de energía externa utiliza dicha información de retroalimentación para ajustar el nivel de dicha energía transmitida.
Se proporciona un procedimiento en el que la información de retroalimantación está relacionada con un factor de acoplamiento entre la bobina primaria y la bobina secundaria.
Se proporciona un procedimiento en el que la fuente de energía externa aumenta la cantidad de energía transferida al receptor de energía interno hasta que se detecta una respuesta predeterminada de dicho factor de acoplamiento. Se proporciona un procedimiento en el que un indicador de la fuente de energía externa indica un nivel del factor de acoplamiento.
Se proporciona un procedimiento en el que un indicador en la fuente de energía externa indica una colocación óptima de dicha bobina secundaria en relación con dicha bobina primaria para optimizar dicho factor de acoplamiento.
Se proporciona un procedimiento de control de la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico 100 accionable eléctricamente implantado en un paciente mamífero, transmitiéndose dicha energía inalámbrica por medio de una bobina primaria en una fuente de energía externa 104 situada fuera del paciente y recibiéndose inductivamente por medio de una bobina secundaria en un receptor de energía interno 102 situado dentro del paciente, estando el receptor de energía interno conectado al dispositivo médico para suministrarle directa o indirectamente la energía recibida, en la que la información de control de retroalimantación (S) se transfiere de la bobina secundaria a la bobina primaria encendiendo y apagando la bobina secundaria para inducir una variación detectable de la carga de impedancia en la bobina primaria que codifica la información de control de retroalimantación, en la que la información de control de retroalimantación refleja la cantidad de energía recibida en el dispositivo médico y se utiliza para controlar la transmisión de energía inalámbrica procedente de la fuente de energía externa.
Se proporciona un procedimiento en el que dicho encendido y apagado de la bobina secundaria está controlado por una unidad de control interno 108, y la información de control de retroalimantación incluye al menos un parámetro predeterminado relativo a la energía recibida.
Se proporciona un procedimiento en el que dicho parámetro predeterminado es variable.
Se proporciona un procedimiento en el que dicho encendido y apagado de la bobina secundaria está controlado por una unidad de control interna 108, y la información de control de retroalimentación se refiere a la energía recibida y requiere que se genere inteligencia artificial.
Se proporciona un procedimiento en el que dicho encendido y apagado de la bobina secundaria se ejecuta mediante un interruptor implantable controlado por la unidad de control interna.
Se proporciona un procedimiento en el que el interruptor es un interruptor electrónico tal como un transistor.
Se proporciona un procedimiento en el que la información de control de retroalimantación transferida se almacena en una memoria de la unidad de control interna.
Se proporciona un procedimiento, en el que se determina un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada para el dispositivo médico, dicha información de control de retroalimentación relativa al balance de energía determinado, y la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa se controla basándose en el balance de energía determinado y utilizando dicha información de control de retroalimentación.
La transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa puede controlarse aplicando a la fuente de energía externa impulsos eléctricos desde un primer circuito eléctrico para transmitir la energía inalámbrica, teniendo los impulsos eléctricos bordes de entrada y de salida, variando las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos y/o las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos, y transmitiendo energía inalámbrica, teniendo la energía transmitida generada a partir de los impulsos eléctricos una potencia variada, dependiendo la variación de la potencia de las longitudes de los primeros y/o segundos intervalos de tiempo.
Así se proporciona un procedimiento de transmisión de energía inalámbrica desde un dispositivo transmisor de energía externo colocado externamente a un cuerpo humano a un receptor de energía interno colocado internamente en el cuerpo humano, comprendiendo el procedimiento:
aplicar al dispositivo transmisor externo impulsos eléctricos desde un primer circuito eléctrico para transmitir la energía inalámbrica, teniendo los impulsos eléctricos bordes de entrada y de salida, variando las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos y/o las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos, y
transmitir energía inalámbrica, la energía transmitida generada a partir de los impulsos eléctricos que tienen una potencia variada, la variación de la potencia en función de las longitudes de los intervalos de tiempo primero y/o segundo.
También se proporciona un aparato adaptado para transmitir energía inalámbrica desde un dispositivo transmisor de energía externo, colocado externamente a un cuerpo humano, a un receptor de energía interno colocado internamente en el cuerpo humano, comprendiendo el aparato, un primer circuito eléctrico para suministrar impulsos eléctricos al dispositivo transmisor externo, dichos impulsos eléctricos tienen bordes de entrada y de salida, dicho dispositivo transmisor está adaptado para suministrar energía inalámbrica, en el que
el circuito eléctrico está adaptado para variar las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos de los impulsos eléctricos y/o las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos de los impulsos eléctricos, y en el que la energía inalámbrica transmitida, generada a partir de los impulsos eléctricos, tiene una potencia variada, dependiendo la potencia de las longitudes de los intervalos de tiempo primero y/o segundo.
El procedimiento y el aparato pueden implementarse de acuerdo con diferentes realizaciones y características, como se indica a continuación: En ese caso, la frecuencia de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante cuando se varían los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Cuando se aplican pulsos eléctricos, los pulsos eléctricos pueden permanecer inalterados, excepto al variar el primer y/o segundo intervalo de tiempo. La amplitud de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Además, los impulsos eléctricos pueden variarse variando únicamente las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos de los impulsos eléctricos.
Se puede suministrar un tren de dos o más impulsos eléctricos en fila, en el que al aplicar el tren de impulsos, el tren que tiene un primer impulso eléctrico al comienzo del tren de impulsos y que tiene un segundo impulso eléctrico al final del tren de impulsos, se pueden suministrar dos o más trenes de impulsos en fila, en los que se varían las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre el flanco de bajada sucesivo del segundo impulso eléctrico en un primer tren de impulsos y el flanco de subida del primer impulso eléctrico de un segundo tren de impulsos.
Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Los impulsos eléctricos también pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Además, los impulsos eléctricos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante. Los impulsos eléctricos dentro de un tren de impulsos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante.
Al aplicar impulsos eléctricos a la fuente de energía externa, los impulsos eléctricos pueden generar un campo electromagnético sobre la fuente de energía externa, variando el campo electromagnético al variar los intervalos de tiempo primero y segundo, y el campo electromagnético puede inducir impulsos eléctricos en el receptor de energía interno, llevando los impulsos inducidos energía transmitida al receptor de energía interno. La energía inalámbrica se transmite entonces de forma sustancialmente puramente inductiva desde la fuente de energía externa al receptor de energía interno.
Los impulsos eléctricos pueden emitirse desde el primer circuito eléctrico con una frecuencia y/o un período de tiempo tales entre los bordes de ataque de los impulsos consecutivos, de modo que cuando varían las longitudes de los intervalos de tiempo primero y/o segundo, varía la energía transmitida resultante. Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden tener una frecuencia sustancialmente constante.
El circuito formado por el primer circuito eléctrico y la fuente de energía externa puede tener un primer período de tiempo característico o una primera constante de tiempo, y al variar efectivamente la energía transmitida, dicho período de tiempo de frecuencia puede estar en el rango del primer período de tiempo característico o constante de tiempo o ser más corto.
El procedimiento o el sistema pueden comprender el cálculo de al menos uno de los parámetros que se miden por integración.
El procedimiento o el sistema pueden comprender el cálculo de al menos uno de los parámetros que se miden como una derivada.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá ahora con más detalle y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es un diagrama esquemático de bloques que ilustra una disposición para suministrar una cantidad precisa de energía a un dispositivo médico accionable eléctricamente.
La Fig. 2 es un diagrama de bloques más detallado de un aparato para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente. La Fig. 3 es un diagrama esquemático de bloques alternativo que ilustra una disposición para suministrar una cantidad precisa de energía a un dispositivo médico accionable eléctricamente.
Las Fig. 4-6 muestran diagramas de circuito de partes de realizaciones de un sistema de la invención.
La Fig. 7 muestra un principio utilizado en una realización de la invención.
Las Fig. 8 y 9 muestran realizaciones alternativas de un sistema de la invención.
La Fig. 10 es una vista esquemática general de una disposición del cargador del dispositivo implantado, Las Fig. 11a y 11b son vistas esquemáticas de disposiciones del cargador de acuerdo con primeras realizaciones,
Las Fig. 12a y 12b son vistas esquemáticas de una disposición del cargador de acuerdo con una segunda realización,
Las Fig. 13a y 13b son vistas esquemáticas de un dispositivo médico recargable,
La Fig. 14 es una vista esquemática que ilustra el funcionamiento de un sistema cargador,
La Fig. 15 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un sistema cargador,
La Fig. 16 es una vista esquemática de un dispositivo médico implantable recargable,
La Fig. 17 es un diagrama de bloques más detallado de un aparato para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente. El texto contenido en el presente documento también debe leerse como un resumen general de la invención e incluye otras realizaciones.
La Fig. 18 es un diagrama de implementación de circuito de un sistema para controlar la transmisión de energía inalámbrica y transferir energía a componentes implantados, según un posible ejemplo de implementación y
Las Fig. 19 --22 son diagramas de flujo que ilustran diferentes procedimientos quirúrgicos.
Descripción detallada de las realizaciones preferentes
La Fig. 1 muestra una primera realización de un sistema de la invención. Como se muestra en la Fig. 1, el sistema comprende un dispositivo médico implantable X100 que es alimentado eléctricamente y que se muestra en la Fig. 1 como implantado en un paciente, la piel del paciente se indica en la Fig. 1 por medio de una línea S. Como se muestra en la Fig. 1, el dispositivo médico también comprende un receptor de energía interno X102 que está dispuesto para alimentar el dispositivo médico.
El sistema también comprende una fuente de energía externa X104 que, como se muestra en la Fig. 1, está adaptada para situarse externamente al paciente para suministrar energía de forma inalámbrica al receptor de energía interno X102.
Las versiones de una realización de la invención ahora serán descritas por medio de la referencia a la fig.fig. 1 y a las fig.fig, 4-8.
Como se muestra en la Fig. 4, la fuente de energía externa X104 está equipada con una bobina primaria X11, L1, desde la que la fuente de energía externa X104 está dispuesta para transmitir energía inductivamente a una primera bobina secundaria X10, L2, en el receptor de energía interno X102.
Según la invención, el sistema está dispuesto para determinar mediante mediciones uno o más parámetros relacionados con un primer factor de acoplamiento, mostrado como C1 en la Fig. 4, entre la bobina primaria X11 y la primera bobina secundaria X10.
La fuente de energía externa X104 está adaptada para transmitir una primera cantidad de energía al receptor de energía X102 con el fin de permitir que el dispositivo médico X100 detecte información relacionada con el primer factor de acoplamiento, información que incluye el propio factor de acoplamiento u otros parámetros eléctricos como la tensión a través de la bobina primaria o la corriente a través de la bobina primaria o los niveles de energía o potencia transmitidos por la fuente de energía externa. La energía transmitida, o el nivel de potencia transmitido, se miden convenientemente mediante un circuito que integra para obtener la energía, o deriva la energía transmitida para obtener el nivel de potencia. Un ejemplo de componente integrador es un condensador, y un componente de derivación podría ser, por ejemplo, un inductor.
Según la invención, el dispositivo médico X100 está adaptado para enviar de forma inalámbrica información de retroalimentación, como se ha ejemplificado anteriormente, relacionada con el primer factor de acoplamiento C1 a la fuente de energía externa X104, y la fuente de energía externa X104 está dispuesta para recibir dicha información de retroalimentación del dispositivo médico X100 y para realizar una acción predeterminada basada en dicha información de retroalimentación. El sistema puede estar adaptado para permitir que la información de retroalimentación medida se calcule por integración o por una derivada.
Ejemplos de la acción predeterminada comprenden optimizar la colocación de la bobina primaria X11 con respecto a la primera bobina secundaria X10 para optimizar el primer factor de acoplamiento C1, o ajustar la colocación de la bobina primaria con respecto a la primera bobina secundaria. Otros ejemplos de tales acciones incluyen el ajuste del nivel de la cantidad de energía transmitida o del nivel de potencia, o el ajuste de los niveles de corriente o tensión a través de/sobre la bobina primaria X11, o el ajuste de la anchura en impulsos a través de la bobina externa o el ajuste de un tren de impulsos a través de la misma.
En una realización, el sistema de la invención está adaptado para utilizar el primer factor de acoplamiento C1 con el fin de determinar una segunda cantidad de energía a transmitir por la fuente de energía externa X104 al receptor de energía interno X102, siendo la segunda cantidad de energía optimizada para alimentar o cargar el dispositivo médico X100. A fin de facilitar la determinación de una segunda cantidad de energía, el dispositivo médico X100 puede comprender adecuadamente una unidad de control X108, como se muestra en la Fig. 1.
En una realización, el sistema está adaptado para aumentar la primera cantidad de energía hasta que dicho primer factor de acoplamiento sea detectado por el sistema. Esto es útil si, por ejemplo, se desea localizar el dispositivo médico X100. El sistema puede entonces aumentar la energía transmitida hasta que se detecte el factor de acoplamiento, y de este modo implícitamente el dispositivo médico como tal.
Para ello, en una realización puede haber un indicador en la fuente de energía externa para señalar un nivel del primer factor de acoplamiento. A continuación, la fuente de energía externa puede desplazarse sobre una zona del cuerpo del paciente en la que se cree que se encuentra el implante, y la energía se incrementa hasta que se localiza el implante mediante la detección del factor de acoplamiento.
En una realización, puede haber además un indicador en la fuente de energía externa para indicar una colocación óptima de la bobina primaria X11 en relación con la primera bobina secundaria X10 a fin de optimizar el primer factor de acoplamiento C1.
La medición del factor de acoplamiento C1 y de los parámetros relacionados con él puede resultar difícil cuando la primera bobina secundaria X10 está conectada al resto del dispositivo implantado X100. Para ello, en una realización, como se indica en la Fig. 5, el receptor de energía X102 comprende un primer interruptor X102a para activar y desactivar una conexión entre la primera bobina secundaria X10 y el resto del implante médico X100, con el fin de permitir que el sistema mida el primer factor de acoplamiento C1 cuando la conexión está desactivada. El control del primer interruptor X102a se efectúa convenientemente mediante una unidad de control implantable, como, por ejemplo, la unidad de control X108. La unidad de control implantable X108 está convenientemente incluida en el dispositivo médico X100, aunque también puede ser una unidad implantable independiente.
En una realización preferente, el primer interruptor X102a es un interruptor electrónico.
Debido a las dificultades antes mencionadas para medir los parámetros relacionados con el factor de acoplamiento C1 cuando la primera bobina secundaria X10 conduce corriente eléctrica, en una realización, como se muestra en la Fig. 6, el receptor de energía interno X102 comprende un componente electrónico X102b conectado a la primera bobina secundaria X10 para impedir el flujo de corriente eléctrica entre la primera bobina secundaria X10 y el implante médico X100 durante la medición de los parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento C1. Como se muestra en la Fig. 6, el componente electrónico es convenientemente un diodo, cuya polarización se controla desde la unidad de control X108 a fin de controlar cuándo el diodo conduce electricidad y cuándo no, es decir, un "encendido y apagado" de una conexión entre la primera bobina secundaria X10 y el implante médico X100.
En una realización, el sistema de la invención está adaptado para dejar que la primera bobina secundaria X10 esté sustancialmente sin carga eléctrica o para tener una carga de alta impedancia cuando se mide el primer factor de acoplamiento. Una carga de alta impedancia conducirá naturalmente a una corriente baja a través de la primera bobina secundaria X10, de modo que la corriente estará a un nivel bajo, y por lo tanto no interferirá notablemente con las mediciones. La expresión "carga de alta impedancia" se utiliza aquí para referirse a una carga de impedancia que está por encima de un umbral predefinido que conducirá a una corriente por debajo de un cierto nivel a través de la primera bobina secundaria.
En una realización, como se indica en la Fig. 7, para facilitar las mediciones del sistema de los parámetros relacionados con el factor de acoplamiento, el receptor de energía X102 comprende un componente rectificador de media onda para rectificar la mitad del ciclo de impulsos de una señal de energía de corriente alterna recibida en el receptor de energía, y el sistema está adaptado para medir los parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento durante al menos parte de la mitad no rectificada de uno o más ciclos de impulsos.
En una realización, el sistema de la invención también está dispuesto para medir directa o indirectamente durante un periodo de tiempo predeterminado la diferencia entre un parámetro eléctrico relacionado con la energía transmitida por la fuente de energía externa X104 y un parámetro eléctrico relacionado con la cantidad de energía recibida por el receptor de energía interno X102, y para determinar también el balance entre estos parámetros eléctricos a fin de determinar el primer factor de acoplamiento C1 o un parámetro relacionado con él. Algunos ejemplos de parámetros eléctricos entre los que se mide una diferencia pueden ser la tensión en una o ambas bobinas, la corriente a través de una o ambas bobinas y la energía transmitida y recibida o el nivel de potencia transmitido o recibido.
En una realización, el sistema de la invención comprende una unidad de memoria, preferiblemente adaptada para ser implantada, para almacenar información relacionada con el primer factor de acoplamiento.
En otra realización de la invención, mostrada simbólicamente en la Fig. 8, el sistema comprende además una segunda bobina secundaria X13. Así, en esta realización, la bobina primaria X11 tiene el primer factor de acoplamiento C1 en relación con la primera bobina secundaria X10 y un segundo factor de acoplamiento C2 en relación con la segunda bobina secundaria X13.
En esta realización, la primera bobina secundaria X10 está dispuesta para recibir energía para alimentar el dispositivo médico X100 y la segunda bobina secundaria X13 está adaptada para suministrar información relacionada con el segundo factor de acoplamiento C2. Dado que el segundo factor de acoplamiento C2 tendrá una relación predeterminada con el primer factor de acoplamiento C1, los parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento que se determinan mediante mediciones en el sistema también pueden ser parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento C2.
Así, en la realización de la fig. 8, el sistema está preparado para determinar mediante mediciones el segundo factor de acoplamiento C2, y la información de retroalimantación mencionada en relación con la descripción de las fig. 1 y 8 que está relacionada con el primer factor de acoplamiento C1 y que se transmite a la fuente de energía externa X104 es información que también está relacionada con el segundo factor de acoplamiento C2. Ejemplos de dicha información son las tensiones a través de una o más bobinas, la corriente a través de una o más bobinas y la energía transmitida y/o recibida y el nivel de potencia transmitido o recibido
En la realización mostrada en la Fig. 8, la información de retroalimantación que está relacionada con el primer factor de acoplamiento C1 es información que está relacionada con el segundo factor de acoplamiento C2, ya que estos dos factores de acoplamiento tienen una relación conocida entre sí. El sistema está adaptado para utilizar la información de retroalimantación con el fin de realizar la acción mencionada anteriormente con el fin de optimizar la colocación de la bobina primaria X11 en relación con la segunda bobina secundaria X13 con el fin de optimizar el segundo factor de acoplamiento C2, optimizando así también dicho primer factor de acoplamiento C1.
En la realización mostrada en la Fig. 8, el sistema de la invención está adaptado para transmitir una cantidad predeterminada de energía desde la fuente de energía externa X104 relacionada con el segundo factor de acoplamiento, estando la cantidad de energía optimizada para cargar o hacer funcionar inicialmente el dispositivo médico X100.
De forma similar a la "realización de una bobina", en la "realización de dos bobinas", el receptor de energía X102 comprende un componente electrónico conectado a la segunda bobina secundaria X13 para impedir o reducir sustancialmente el flujo de corriente eléctrica entre la segunda bobina secundaria X13 y el implante médico X100 durante las mediciones de los parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento C2. En similitud adicional con la "realización de una bobina", en la "realización de dos bobinas", el componente electrónico es preferiblemente un diodo.
De forma similar a la "realización de una bobina", en la "realización de dos bobinas", el sistema está adaptado para permitir que la segunda bobina secundaria X13 esté sustancialmente sin carga eléctrica o con una carga con una impedancia elevada, es decir, por encima de un primer umbral cuando se miden parámetros relacionados con el segundo factor de acoplamiento. Dicha impedancia se muestra simbólicamente en la Fig. 9 con el número de referencia X14. La expresión "carga de alta impedancia" se utiliza aquí para designar una carga de impedancia que está por encima de un umbral predefinido que dará lugar a una corriente inferior a un determinado nivel a través de la primera bobina secundaria.
De manera adecuada, la segunda bobina secundaria X13 tiene una inductancia L2' que es menor que la inductancia de la primera bobina secundaria en una cantidad predeterminada y está adaptada principalmente para suministrar información sobre dicho segundo factor de acoplamiento.
En una realización, el sistema de la invención también comprende una unidad de control para calcular dicho segundo factor de acoplamiento C2, convenientemente la unidad de control X108 mostrada en la Fig. 1, o la unidad de control externa X106 de la fuente de energía externa X104.
En una realización del sistema de la invención, la fuente de energía externa X104 comprende además un circuito electrónico para comparar la información de retroalimantación con la cantidad de energía transmitida por la fuente de energía externa.
De manera adecuada, el circuito electrónico comprende una unidad analizadora adaptada para analizar la cantidad de energía que se transmite y que también está adaptada para recibir información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en el receptor. También está adaptado para determinar un balance de energía mediante la comparación de la cantidad de energía transmitida y la información de retroalimentación para calcular dicho segundo factor de acoplamiento.
En una realización, la fuente de energía externa está adaptada para utilizar la información de retroalimentación para calibrar el nivel de energía transmitida, y en una realización, la fuente de energía externa está adaptada para utilizar la información de retroalimentación para optimizar la colocación de la bobina primaria X11 en relación con la primera bobina secundaria X10 para maximizar el primer factor de acoplamiento C1.
En una realización de la "realización de dos bobinas", el dispositivo médico X100 comprende una unidad de control interna, que puede ser la unidad de control X108 anteriormente mencionada, que está dispuesta para recibir información relacionada con uno de los factores de acoplamiento primero o segundo desde la fuente de energía externa X104 y que está adaptada para recibir información medida dentro del dispositivo médico X100 relacionada con el mismo uno de los factores de acoplamiento primero o segundo. La unidad de control interna también está preparada para calcular información de retroalimantación basada en la información recibida y medida, transmitiéndose entonces la información de retroalimantación desde la unidad de control interna, y comprendiendo información sobre uno de los factores de acoplamiento primero o segundo.
En una realización, la unidad de control interna comprende además un circuito electrónico para comparar la información recibida de la fuente de energía externa relacionada con la cantidad de energía transmitida por la fuente de energía externa X104 y la información medida relacionada con la cantidad de energía recibida por el receptor de energía interno X102.
De manera adecuada, el circuito electrónico comprende un analizador que está adaptado para analizar la cantidad de energía que se recibe en el receptor de energía X104X102 y también está dispuesto para recibir información de retroalimentación relacionada con la cantidad de energía que se transmite en la fuente de energía externa X104, y además está adaptado para determinar un balance de energía mediante la comparación de la cantidad de energía transmitida y energía recibida y utilizar esto para calcular el primer factor de acoplamiento C1 o el segundo factor de acoplamiento C2.
En una realización, la fuente de energía externa X104 está adaptada para utilizar dicha información de retroalimentación para calibrar el nivel de energía transmitida.
En una realización, la fuente de energía externa X104 está adaptada para utilizar la información de retroalimentación para optimizar la colocación de la bobina primaria X11 en relación con la primera bobina secundaria X10 para optimizar el suministro de energía en el receptor de energía X102.
Así, en las respectivas realizaciones, las realizaciones de "una" o "dos bobinas" comprenderán además la unidad de control interna X108, que está adaptada para determinar un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía X102 y la energía utilizada por el dispositivo médico X104X100, con la información de retroalimantación relativa a dicho balance de energía determinado, y una unidad de control externa X106 que está adaptada para calibrar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía basándose en el balance de energía determinado y utilizando dicha información de retroalimantación.
En una realización, el sistema de las realizaciones de "una" o "dos bobinas" comprenderá además una unidad de control interna adaptada para determinar un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía X104X102 y la energía utilizada por el dispositivo médico X100, con la información de control de retroalimantación relativa a dicho balance de energía determinado, y una unidad de control externa X106 que está adaptada para optimizar la colocación de la bobina primaria X11 en relación con la primera bobina secundaria X10 basándose en el balance de energía determinado y dispuesta para utilizar dicha información de control de retroalimantación para optimizar la energía recibida en el receptor de energía X104X102.
De forma adecuada, el sistema comprenderá además al menos una unidad estabilizadora de energía en el dispositivo médico X100 para estabilizar la energía recibida antes de su uso por el dispositivo médico X100. Preferiblemente, la unidad estabilizadora de energía comprende un condensador.
En una realización, el sistema comprende un dispositivo interno de almacenamiento de energía para almacenar energía durante dicha transferencia de energía, para su uso por el dispositivo médico X100. En una realización, el sistema está preparado para utilizar la energía transferida para alimentar el dispositivo médico X100 y para almacenar la energía transferida en el dispositivo interno de almacenamiento de energía.
Además, la transmisión de información, etc. entre los componentes internos y los componentes externos del sistema se realiza adecuadamente mediante tecnologías inalámbricas como la radio, etc.
A continuación se describirán otras realizaciones y sus ventajas:
Brevemente descrito, la energía inalámbrica se transmite desde una fuente de energía externa situada fuera de un paciente y es recibida por un receptor de energía interno situado dentro del paciente. El receptor interno de energía está conectado a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en el paciente, para suministrar directa o indirectamente la energía recibida al dispositivo médico. Se determina un balance energético entre la energía enviada por la fuente de energía externa y la energía recibida por el receptor de energía interno, y la transmisión de energía inalámbrica se controla en función del balance energético determinado. De este modo, el balance de energía proporciona una indicación precisa de la cantidad correcta de energía necesaria, que es suficiente para que el dispositivo médico funcione correctamente, pero sin causar un aumento indebido de la temperatura.
En la Fig. 1, se ilustra esquemáticamente una disposición para suministrar una cantidad precisa de energía a un dispositivo médico X100 accionable eléctricamente implantado en un paciente, cuya piel está indicada por una línea vertical S que separa el interior "Int" del paciente del exterior "Ext". El dispositivo médico X100 está conectado a un receptor de energía interno X102, situado igualmente en el interior del paciente, preferentemente justo debajo de la piel S. En términos generales, el receptor de energía X102 puede colocarse en el abdomen, el tórax, la fascia muscular (por ejemplo, en la pared abdominal), por vía subcutánea o en cualquier otro lugar adecuado. El receptor de energía X102 está adaptado para recibir energía inalámbrica E transmitida desde una fuente de energía externa X104 situada fuera de la piel S en las proximidades del receptor de energía X102.
Como es bien conocido en la técnica, la energía inalámbrica E puede transferirse generalmente por medio de cualquier dispositivo TET adecuado, como un dispositivo que incluya una bobina primaria dispuesta en la fuente de energía X104 y una bobina secundaria adyacente dispuesta en el receptor de energía X102. Cuando se alimenta una corriente eléctrica a través de la bobina primaria, se induce energía en forma de voltaje en la bobina secundaria, que puede utilizarse para hacer funcionar un dispositivo médico, por ejemplo, después de almacenar la energía entrante en un dispositivo o acumulador de almacenamiento de energía, como una batería o un condensador. Sin embargo, la presente invención no se limita en general a ninguna técnica de transferencia de energía, dispositivos TET o dispositivos de almacenamiento de energía en particular, y puede utilizarse cualquier tipo de energía inalámbrica.
La cantidad de energía transferida puede regularse mediante una unidad de control externa X106 que controla la fuente de energía X104 basándose en el balance de energía determinado, como se ha descrito anteriormente. La información que representa la cantidad de energía recibida por el receptor de energía X102 se envía desde el receptor de energía X102 a la unidad de control externa X106 mediante el transmisor de señales interno X110. Del mismo modo, la fuente de energía X104 envía información que representa la cantidad de energía enviada a la unidad de control externa X106. Para transferir la cantidad correcta de energía, la unidad de control externa puede determinar el balance energético y la cantidad de energía necesaria restando la cantidad de energía recibida de la cantidad de energía enviada. Además, también puede conectarse al receptor de energía X102 un dispositivo de almacenamiento de energía o acumulador, que no se muestra aquí, para acumular la energía recibida para su uso posterior por el dispositivo médico X100. Alternativa o adicionalmente, también pueden medirse las características de dicho dispositivo de almacenamiento de energía, que también reflejan la cantidad de energía requerida. El dispositivo de almacenamiento de energía puede ser una batería, y las características medidas pueden estar relacionadas con el estado actual de la batería, como el voltaje, la temperatura, etc. Para suministrar suficiente tensión y corriente al dispositivo médico X100, y también para evitar un calentamiento excesivo, se entiende claramente que la batería debe cargarse de forma óptima recibiendo una cantidad correcta de energía del receptor de energía X102, es decir, ni muy poca ni demasiada. El dispositivo de almacenamiento de energía también puede ser un condensador con las características correspondientes.
Por ejemplo, las características de la batería pueden medirse regularmente para determinar el estado actual de la batería, que luego puede almacenarse como información de estado en un medio de almacenamiento adecuado en la unidad de control interna X108. Así, cada vez que se realicen nuevas mediciones, la información almacenada sobre el estado de la batería podrá actualizarse en consecuencia. De este modo, el estado de la batería puede "calibrarse" mediante la transferencia de una cantidad correcta de energía, a fin de mantener la batería en un estado óptimo.
De este modo, la unidad de control interna X106X108 está adaptada para determinar el balance de energía y/o la cantidad de energía requerida actualmente, (ya sea energía por unidad de tiempo o energía acumulada) basándose en las mediciones realizadas por los sensores mencionados. La unidad de control interna X108 está conectada además a un transmisor de señal interno X110, dispuesto para transmitir una señal de control S que refleja la cantidad de energía recibida, a un receptor de señal externo X112 conectado a la unidad de control externa X106. La unidad de control externa X106 calcula entonces el balance de energía restando la cantidad de energía recibida de la cantidad de energía transmitida. La cantidad de energía transmitida desde la fuente de energía X104 puede entonces regularse en respuesta a la señal de control recibida.
Por lo tanto, la presente solución emplea la retroalimentación de información que indica la energía requerida, que es más eficiente que las soluciones anteriores porque se basa en el uso real de la energía que se compara con la energía recibida, por ejemplo, con respecto a la cantidad de energía, la diferencia de energía, o la tasa de recepción de energía en comparación con la tasa de energía utilizada por el dispositivo médico. El dispositivo médico puede utilizar la energía recibida para consumirla o almacenarla en un dispositivo de almacenamiento de energía o similar. Los distintos parámetros mencionados anteriormente se utilizarán, por tanto, si son pertinentes y necesarios, como herramienta para determinar el balance energético real. Sin embargo, dichos parámetros también pueden ser necesarios per se para cualquier acción realizada internamente para hacer funcionar específicamente el dispositivo médico.
El transmisor de señal interno X110 y el receptor de señal externo X112 pueden implementarse como unidades separadas utilizando medios de transferencia de señal adecuados, como señales de radio, IR (infrarrojas) o ultrasónicas. Alternativamente, el transmisor de señales X110 y el receptor de señales externo X112 pueden estar integrados en el receptor de energía interno X102 y la fuente de energía X104, respectivamente, para transmitir señales de control en sentido inverso a la transferencia de energía, utilizando básicamente la misma técnica de transmisión. Las señales de control pueden modularse con respecto a la frecuencia, la fase o la amplitud.
Para concluir, la disposición de suministro de energía ilustrada en la Fig. 1 puede funcionar básicamente de la siguiente manera. En primer lugar, la unidad de control externa X106 determina el balance energético. A continuación, la unidad de control externa X106 utiliza esta información para controlar la fuente de energía X104. Alternativamente, el balance de energía puede ser determinado por la unidad de control interna X108 dependiendo de la implementación. Este procedimiento puede repetirse de forma intermitente a determinados intervalos durante la transferencia de energía en curso, o puede ejecutarse de forma más o menos continua durante la transferencia de energía.
Por lo general, la cantidad de energía transferida puede regularse ajustando diversos parámetros de transmisión en la fuente de energía X104, como la tensión, la corriente, la amplitud, la frecuencia de onda y las características del impulso.
La Fig. 2 ilustra esquemáticamente una disposición del sistema capaz de enviar información desde el interior del cuerpo del paciente al exterior del mismo para proporcionar información de retroalimantación relacionada con al menos un parámetro funcional del aparato o sistema, o relacionada con un parámetro físico del paciente, con el fin de suministrar una cantidad precisa de energía a un receptor de energía interno implantado X1002 conectado a los componentes consumidores de energía implantados del dispositivo médico X100. Dicho receptor de energía X1002 puede incluir una fuente de energía y/o un dispositivo de transformación de energía. Descrito brevemente, la energía inalámbrica se transmite desde una fuente de energía externa X1004a situada fuera del paciente y es recibida por el receptor de energía interno X1002 situado dentro del paciente. El receptor de energía interno está adaptado para suministrar directa o indirectamente la energía recibida a los componentes consumidores de energía del dispositivo médico X100 a través de un segundo interruptor X1028. Se determina un balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía interno X1002 y la energía utilizada por el dispositivo médico X100, y la transmisión de energía inalámbrica se controla en función del balance energético determinado. De este modo, el balance de energía proporciona una indicación precisa de la cantidad correcta de energía necesaria, que es suficiente para que el dispositivo médico X100 funcione correctamente, pero sin causar un aumento indebido de la temperatura.
En la Fig. 2, la piel del paciente se indica mediante una línea vertical X1005. Aquí, el receptor de energía comprende un dispositivo transformador de energía X1002 situado en el interior del paciente, preferiblemente justo debajo de la piel del paciente X1005. En general, el dispositivo de transformación de energía X1002 implantado puede colocarse en el abdomen, el tórax, la fascia muscular (por ejemplo, en la pared abdominal), subcutáneamente o en cualquier otro lugar adecuado. El dispositivo de transformación de energía implantado X1002 está adaptado para recibir energía inalámbrica E transmitida desde la fuente de energía externa X1004a proporcionada en un dispositivo externo de transmisión de energía X1004 situado fuera de la piel del paciente X1005 en las proximidades del dispositivo de transformación de energía implantado X1002.
Como es bien sabido en la técnica, la energía inalámbrica E puede transferirse generalmente mediante cualquier dispositivo de Transferencia Transcutánea de Energía (TET) adecuado, como un dispositivo que incluya una bobina primaria dispuesta en la fuente de energía externa X1004a y una bobina secundaria adyacente dispuesta en el dispositivo de transformación de energía implantado X1002. Cuando se introduce una corriente eléctrica a través de la bobina primaria, se induce energía en forma de tensión en la bobina secundaria, que puede utilizarse para alimentar los componentes consumidores de energía implantados del aparato, por ejemplo, después de almacenar la energía entrante en una fuente de energía implantada, como una batería recargable o un condensador. Sin embargo, la presente invención no se limita en general a ninguna técnica de transferencia de energía, dispositivos TET o fuentes de energía en particular, y puede utilizarse cualquier tipo de energía inalámbrica.
La cantidad de energía recibida por el receptor de energía implantado puede compararse con la energía utilizada por los componentes implantados del aparato. Se entiende entonces que el término "energía utilizada" incluye también la energía almacenada por los componentes implantados del aparato. Un dispositivo de control incluye una unidad de control externa X1004b que controla la fuente de energía externa X1004a basándose en el balance energético determinado para regular la cantidad de energía transferida. Para transferir la cantidad correcta de energía, el balance energético y la cantidad de energía requerida se determinan mediante un dispositivo de determinación que incluye una unidad de control interna implantada X1015 conectada entre el segundo interruptor X1028 y el dispositivo médico X100. La unidad de control interna X1015 puede, por lo tanto, estar dispuesta para recibir diversas mediciones obtenidas por sensores adecuados o similares, no mostrados, que miden ciertas características del dispositivo médico X100, reflejando de alguna manera la cantidad requerida de energía necesaria para el funcionamiento adecuado del dispositivo médico X100. Además, el estado actual del paciente también puede detectarse mediante dispositivos de medición o sensores adecuados, a fin de proporcionar parámetros que reflejen el estado del paciente. Por lo tanto, dichas características y/o parámetros pueden estar relacionados con el estado actual del dispositivo médico X100, como el consumo de energía, el modo de funcionamiento y la temperatura, así como el estado del paciente reflejado por parámetros como la temperatura corporal, la presión sanguínea, los latidos del corazón y la respiración. Otros tipos de parámetros físicos del paciente y parámetros funcionales del dispositivo se describen en otros apartados.
Además, puede conectarse opcionalmente una fuente de energía en forma de acumulador X1016 al dispositivo transformador de energía implantado X1002 a través de la unidad de control interna X1015 para acumular la energía recibida para su uso posterior por el dispositivo médico X100. Alternativa o adicionalmente, también pueden medirse las características de dicho acumulador, que también reflejan la cantidad de energía requerida. El acumulador puede sustituirse por una batería recargable, y las características medidas pueden estar relacionadas con el estado actual de la batería, cualquier parámetro eléctrico como el voltaje de consumo de energía, la temperatura, etc. A fin de proporcionar suficiente tensión y corriente al dispositivo médico X100, y también para evitar un calentamiento excesivo, se entiende claramente que el acumulador debe cargarse de forma óptima recibiendo una cantidad correcta de energía del dispositivo de transformación de energía implantado X1002, es decir, ni muy poca ni demasiada. El acumulador también puede ser un condensador con las características correspondientes.
Por ejemplo, las características de la batería pueden medirse de forma regular para determinar el estado actual de la batería, que luego puede almacenarse como información de estado en un medio de almacenamiento adecuado en la unidad de control interno X1015. De este modo, cada vez que se realicen nuevas mediciones, la información almacenada sobre el estado de la batería podrá actualizarse en consecuencia. De este modo, el estado de la batería puede "calibrarse" mediante la transferencia de una cantidad correcta de energía, a fin de mantener la batería en un estado óptimo.
De este modo, la unidad de control interna X1015 del dispositivo de determinación está adaptada para determinar el balance de energía y/o la cantidad de energía requerida actualmente, (ya sea energía por unidad de tiempo o energía acumulada) basándose en las mediciones realizadas por los sensores o dispositivos de medición antes mencionados del dispositivo médico X100, o el paciente, o una fuente de energía implantada si se utiliza, o cualquier combinación de los mismos. La unidad de control interna X1015 está conectada además a un transmisor de señales interno X1027, dispuesto para transmitir una señal de control que refleja la cantidad de energía necesaria determinada, a un receptor de señales externo X1004c conectado a la unidad de control externa X1004b. La cantidad de energía transmitida desde la fuente de energía externa X1004a puede entonces regularse en respuesta a la señal de control recibida.
Alternativamente, el dispositivo de determinación puede incluir la unidad de control externa X1004b. En esta alternativa, las mediciones de los sensores pueden transmitirse directamente a la unidad de control externa X1004b, en la que la unidad de control externa X1004b puede determinar el balance energético y/o la cantidad de energía requerida actualmente, integrando así la función anteriormente descrita de la unidad de control interna X1015 en la unidad de control externa X1004b. En ese caso, la unidad de control interna X1015 puede omitirse y las mediciones del sensor se suministran directamente al transmisor de señal interno X1027, que envía las mediciones al receptor de señal externo X1004c y a la unidad de control externa X1004b. La unidad de control externa X1004b puede determinar el balance energético y la cantidad de energía necesaria en ese momento basándose en las mediciones de los sensores.
Por lo tanto, la presente solución según la disposición de la Fig. 2 emplea la retroalimentación de información que indica la energía requerida, que es más eficiente que las soluciones anteriores porque se basa en el uso real de la energía que se compara con la energía recibida, por ejemplo, con respecto a la cantidad de energía, la diferencia de energía o la tasa de recepción de energía en comparación con la tasa de energía utilizada por los componentes implantados consumidores de energía del aparato. El aparato puede utilizar la energía recibida tanto para consumirla como para almacenarla en una fuente de energía implantada o similar. De este modo, los distintos parámetros mencionados anteriormente se utilizarían si fueran pertinentes y necesarios y, en ese caso, como herramienta para determinar el balance energético real. Sin embargo, dichos parámetros también pueden ser necesarios per se para cualquier acción realizada internamente para hacer funcionar específicamente el aparato. El transmisor de señales interno X1027 y el receptor de señales externo X1004c pueden implementarse como unidades separadas utilizando medios de transferencia de señales adecuados, como señales de radio, IR (infrarrojos) o ultrasónicas. Alternativamente, el transmisor de señales interno X1027 y el receptor de señales externo X1004c pueden estar integrados en el dispositivo de transformación de energía implantado X1002 y en la fuente de energía externa X1004a, respectivamente, para transmitir señales de control en sentido inverso a la transferencia de energía, utilizando básicamente la misma técnica de transmisión. Las señales de control pueden modularse con respecto a la frecuencia, la fase o la amplitud.
Por lo tanto, la información de retroalimentación puede transferirse mediante un sistema de comunicación independiente que incluya receptores y transmisores o puede integrarse en el sistema de energía. De acuerdo con la presente invención, dicho sistema integrado de retroalimentación de información y energía comprende un receptor de energía interno implantable para recibir energía inalámbrica, el receptor de energía tiene una primera bobina interna y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía inalámbrica, el transmisor de energía tiene una segunda bobina externa y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. Este sistema comprende además un interruptor de potencia para activar y desactivar la conexión de la primera bobina interna al primer circuito electrónico, de manera que el transmisor de energía externo recibe información de retroalimantación relacionada con la carga de la primera bobina en forma de una variación de impedancia en la carga de la segunda bobina externa, cuando el interruptor de potencia activa y desactiva la conexión de la primera bobina interna al primer circuito electrónico. Al implementar este sistema en la disposición de la Fig. 2, el segundo interruptor X1028 está separado y controlado por la unidad de control interna X1015, o integrado en la unidad de control interna X1015. Debe entenderse que el segundo interruptor X1028 debe interpretarse en su forma de realización más amplia. Esto significa un transistor, MCU, MCPU, ASIC FPGA o un convertidor DA o cualquier otro componente o circuito electrónico que pueda encender y apagar la alimentación.
Para concluir, la disposición de suministro de energía ilustrada en la Fig. 2 puede funcionar básicamente de la siguiente manera. En primer lugar, la unidad de control interna X1015 del dispositivo de determinación determina el balance energético. La unidad de control interna X1015 también crea una señal de control que refleja la cantidad de energía requerida, y la señal de control se transmite desde el transmisor de señal interno X1027 al receptor de señal externo X1004c. Alternativamente, el balance de energía puede ser determinado por la unidad de control externa X1004b en su lugar, dependiendo de la implementación, como se mencionó anteriormente. En ese caso, la señal de control puede contener los resultados de las mediciones de varios sensores. A continuación, la unidad de control externa X1004b puede regular la cantidad de energía emitida por la fuente de energía externa X1004a en función del balance energético determinado, por ejemplo, en respuesta a la señal de control recibida. Este procedimiento puede repetirse de forma intermitente a determinados intervalos durante la transferencia de energía en curso, o puede ejecutarse de forma más o menos continua durante la transferencia de energía.
Por lo general, la cantidad de energía transferida puede regularse ajustando diversos parámetros de transmisión en la fuente de energía externa X1004a, como la tensión, la corriente, la amplitud, la frecuencia de onda y las características del impulso.
Este sistema también puede utilizarse para obtener información sobre los factores de acoplamiento entre las bobinas de un sistema TET, incluso para calibrar el sistema, tanto para encontrar un lugar óptimo para la bobina externa en relación con la interna como para optimizar la transferencia de energía. Basta con comparar en este caso la cantidad de energía transferida con la cantidad de energía recibida. Por ejemplo, si se mueve la bobina externa, el factor de acoplamiento puede variar y los movimientos indicados correctamente podrían hacer que la bobina externa encontrara el lugar óptimo para la transferencia de energía. Preferiblemente, la bobina externa está adaptada para calibrar la cantidad de energía transferida para lograr la información de retroalimentación en el dispositivo de determinación, antes de que el factor de acoplamiento se maximice.
Esta información sobre el factor de acoplamiento también puede utilizarse como retroalimentación durante la transferencia de energía. En tal caso, el sistema de energía de la presente invención comprende un receptor de energía interno implantable para recibir energía inalámbrica, el receptor de energía con una primera bobina interna y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía inalámbrica, el transmisor de energía con una segunda bobina externa y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. Este sistema comprende además un dispositivo de realimentación para comunicar la cantidad de energía recibida en la primera bobina como información de retroalimantación, y en el que el segundo circuito electrónico incluye un dispositivo de determinación para recibir la información de retroalimantación y comparar la cantidad de energía transferida por la segunda bobina con la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en la primera bobina para obtener el factor de acoplamiento entre la primera y la segunda bobinas. El transmisor de energía puede regular la energía transmitida en respuesta al factor de acoplamiento obtenido.
En la Fig. 3, se ilustra esquemáticamente una disposición para suministrar una cantidad precisa de energía a un dispositivo médico X100 accionable eléctricamente implantado en un paciente, cuya piel está indicada por una línea vertical S que separa el interior "Int" del paciente del exterior "Ext". El dispositivo médico X100 está conectado a un receptor de energía interno X102, situado igualmente en el interior del paciente, preferentemente justo debajo de la piel S. En términos generales, el receptor de energía X102 puede colocarse en el abdomen, el tórax, la fascia muscular (por ejemplo, en la pared abdominal), por vía subcutánea o en cualquier otro lugar adecuado. El receptor de energía X102 está adaptado para recibir energía inalámbrica E transmitida desde una fuente de energía externa X104 situada fuera de la piel S en las proximidades del receptor de energía X102.
La energía inalámbrica E se transfiere mediante una bobina primaria dispuesta en la fuente de energía X104 y una bobina secundaria adyacente dispuesta en el receptor de energía X102. Cuando se introduce una corriente eléctrica a través de la bobina primaria, se induce energía en forma de tensión en la bobina secundaria, que puede utilizarse para hacer funcionar el dispositivo médico X100, por ejemplo, después de almacenar la energía entrante en un dispositivo o acumulador de almacenamiento de energía, como una batería o un condensador, que no se muestra en esta figura.
El receptor de energía interno X102 está adaptado para transferir información de control de retroalimantación FB adecuada de la bobina secundaria a la bobina primaria encendiendo y apagando la bobina secundaria para inducir una variación de carga de impedancia detectable en la bobina primaria. Esta variación de carga se crea y controla para codificar la información de control de retroalimantación de forma útil. La información de control comunicada desde el receptor de energía X102 a la fuente de energía X104 se refiere generalmente a la energía necesaria para el funcionamiento del dispositivo médico X100. La información de control de retroalimantación se utiliza entonces para controlar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa X104. La cantidad de energía transferida se regula mediante una unidad de control externa X106 que controla la fuente de energía X104.
Puede implantarse en el paciente una unidad de control interna X108 conectada al dispositivo médico X100. La unidad de control interno X108 se utiliza para controlar el encendido y apagado de la bobina secundaria. La información de control FB puede incluir al menos un parámetro predeterminado relacionado con la energía recibida. El parámetro predeterminado puede ser variable. Cuando se utiliza la unidad de control interno X108, la información de control de retroalimantación puede estar relacionada con la energía recibida y también puede requerir la generación de inteligencia artificial.
El encendido y apagado de la bobina secundaria puede ejecutarse mediante el primer interruptor implantable X110X102a (SW) en el receptor de energía X102, y el primer interruptor X110X102a está conectado y controlado por la unidad de control interna X108. El interruptor puede ser un interruptor electrónico, como un transistor. Además, la unidad de control interna X108 puede comprender una memoria X108a para almacenar la información de control de retroalimantación transferida FB.
El balance de energía mencionado anteriormente puede determinarse mediante la unidad de control externa X106 o la unidad de control interna X108, y la información de control de retroalimantación se referirá entonces al balance de energía determinado. En ese caso, la unidad de control externa X106 puede utilizarse para controlar la transmisión de energía inalámbrica E desde la fuente de energía externa X104 basándose en el balance de energía determinado y utilizando la información de control de retroalimantación FB recibida.
La unidad de control interno X108 puede estar preparada para recibir diversas mediciones obtenidas por sensores adecuados o similares, no mostrados, que miden ciertas características del dispositivo médico X100, reflejando de algún modo la energía necesaria para el correcto funcionamiento del dispositivo médico X100. Además, el estado actual del paciente también puede detectarse mediante dispositivos de medición o sensores adecuados, a fin de proporcionar parámetros que reflejen el estado del paciente. Por lo tanto, dichas características y/o parámetros pueden estar relacionados con el estado actual del dispositivo médico X100, como el consumo de energía, el modo de funcionamiento y la temperatura, así como el estado del paciente reflejado, por ejemplo, por la temperatura corporal, la presión sanguínea, los latidos del corazón y la respiración.
Además, también puede conectarse al receptor de energía X102 un dispositivo de almacenamiento de energía o acumulador, no mostrado aquí, para acumular la energía recibida para su uso posterior por el dispositivo médico X100. Alternativa o adicionalmente, también pueden medirse las características de dicho dispositivo de almacenamiento de energía, también relacionadas con la energía. El dispositivo de almacenamiento de energía puede ser una batería, y las características medidas pueden estar relacionadas con el estado actual de la batería, como el voltaje, la temperatura, etc. Para suministrar suficiente tensión y corriente al dispositivo médico X100, y también para evitar un calentamiento excesivo, se entiende claramente que la batería debe cargarse de forma óptima recibiendo una cantidad correcta de energía del receptor de energía X102, es decir, ni muy poca ni demasiada. El dispositivo de almacenamiento de energía también puede ser un condensador con las características correspondientes.
Por ejemplo, las características de la batería pueden medirse regularmente para determinar el estado actual de la batería, que luego puede almacenarse como información de estado en un medio de almacenamiento adecuado en la unidad de control interna X108. De este modo, cada vez que se realicen nuevas mediciones, la información almacenada sobre el estado de la batería podrá actualizarse en consecuencia. De este modo, el estado de la batería puede "calibrarse" mediante la transferencia de una cantidad correcta de energía, a fin de mantener la batería en un estado óptimo.
Alternativamente, las mediciones de los sensores pueden transmitirse a la unidad de control externa X106, en la que la unidad de control externa X106 puede determinar el balance de energía y/o la cantidad de energía requerida en ese momento, integrando así básicamente la función descrita anteriormente de la unidad de control interna X108 en la unidad de control externa X106. En ese caso, la unidad de control interna X108 puede omitirse y las mediciones del sensor se incluyen en la información de control de retroalimantación FB. La unidad de control externa X106 puede determinar el balance energético y la cantidad de energía requerida en ese momento basándose en las mediciones de los sensores.
Por lo tanto, la presente solución emplea la retroalimentación de información que indica la energía requerida, que es más eficiente que las soluciones anteriores porque se basa en el uso real de la energía que se compara con la energía recibida, por ejemplo, con respecto a la cantidad de energía, la diferencia de energía, o la tasa de recepción de energía en comparación con la tasa de energía utilizada por el dispositivo médico. El dispositivo médico puede utilizar la energía recibida para consumirla o almacenarla en un dispositivo de almacenamiento de energía o similar. Los distintos parámetros mencionados anteriormente se utilizarán, por tanto, si son pertinentes y necesarios, como herramienta para determinar el balance energético real. Sin embargo, dichos parámetros también pueden ser necesarios per se para cualquier acción realizada internamente para hacer funcionar específicamente el dispositivo médico.
La información de control de retroalimantación FB puede modularse además con respecto a la frecuencia, la fase o la amplitud.
Para concluir, la disposición de suministro de energía ilustrada en la Fig. 1 puede funcionar básicamente de la siguiente manera, en el caso de que la transmisión de energía inalámbrica se controle basándose en el balance de energía descrito anteriormente. En primer lugar, la unidad de control interna X108 puede determinar el balance de energía. La información de control de retroalimantación FB relativa a la energía también es creada por la unidad de control interna X108, y la información de control de retroalimantación FB se transmite desde el receptor de energía X102 a la fuente de energía X104. Alternativamente, el balance de energía puede ser determinado por la unidad de control externa X106 en su lugar, dependiendo de la implementación, como se mencionó anteriormente. En ese caso, la información de control de retroalimantación FB puede contener resultados de mediciones de varios sensores. A continuación, la unidad de control externa X106 puede regular la cantidad de energía emitida por la fuente de energía X104 basándose en el balance energético determinado, por ejemplo, en respuesta a la información de control de retroalimantación FB recibida. Este procedimiento puede repetirse de forma intermitente a determinados intervalos durante la transferencia de energía en curso, o puede ejecutarse de forma más o menos continua durante la transferencia de energía.
La cantidad de energía transferida puede regularse generalmente ajustando diversos parámetros de transmisión en la fuente de energía X104, como el voltaje, la corriente, la amplitud, la frecuencia de onda y las características del impulso.
En la Fig. 10 se muestra una disposición 100 para cargar una batería alimentada un dispositivo médico implantable 101. El dispositivo médico implantable 101 implantado en un paciente 103 puede comprender, por ejemplo, una batería 105 que puede cargarse mediante incluye o está conectada a una fuente de alimentación interna como un cargador 107. El cargador puede ser típicamente una bobina 109 adaptada para ser energizada por un campo electromagnético formado por una fuente de alimentación externa en forma de un dispositivo cargador externo 151. El dispositivo cargador externo puede comprender típicamente una bobina 153 que está adaptada para generar un campo electromagnético para energizar la bobina 109 permitiendo así la carga de la batería 105.104 que contiene o está conectada a una fuente de energía interna. La fuente de energía interna puede comprender, por ejemplo, un acumulador de energía tal como una célula electroquímica o batería 105 o un condensador, el acumulador de energía generalmente también llamado "batería" en el presente documento. La fuente de energía es recargable y puede ser cargada por la fuente de alimentación interna 104, por ejemplo, por la energía recibida de un cargador interno 107 incluido o conectado a la fuente de alimentación interna. El cargador interno puede típicamente incluir o estar conectado a una primera bobina 109 que está dispuesta para ser influenciada por un campo electromagnético creado por una fuente de alimentación externa 150 que contiene o está conectada a un cargador externo 151. El dispositivo cargador externo puede comprender típicamente o estar conectado a una segunda bobina 153 que está dispuesta para generar un campo electromagnético para crear una corriente eléctrica en la primera bobina 109, permitiendo así la carga de la batería 105. La primera bobina puede denominarse receptor de energía y la segunda, transmisor de energía.
Para proporcionar una transferencia de energía eficaz y segura a través de la piel del paciente 103, puede ser importante que el usuario del cargador externo 151 conozca la posición del dispositivo médico implantado 101, de modo que el campo electromagnético generado por la segunda bobina 153 pueda controlarse correctamente. Por lo tanto, un campo electromagnético para crear una corriente eléctrica utilizada para cargar la batería 105 de la fuente de alimentación interna 104 debe ser lo suficientemente fuerte como para proporcionar un corto tiempo de carga de la batería. Por otro lado, el campo electromagnético no debe ser demasiado fuerte, ya que un campo electromagnético fuerte podría poner en peligro el dispositivo cargador interno 107 o causar otros problemas, como causar problemas a los tejidos del cuerpo 103 del paciente.
Para conocer la posición del dispositivo médico implantado 101 se utiliza información de retroalimentación electromagnética y de acuerdo con la presente invención particular de la primera bobina 109 se puede utilizar información de retroalimentación.
Las Fig. 11a y 11b son esquemas de dos realizaciones. En la Fig. 11a en primer lugar se muestra esta realización de la presente invención. De acuerdo con la realización que se muestra en la figura 11, se proporciona una serie de transmisores de identificación por radiofrecuencia (RFID) en el cargador interno 107 y/o en el cargador externo 151 para facilitar el posicionamiento del dispositivo médico implantado. Utilizando, por ejemplo, un algoritmo de triangulación, se puede calcular la posición del dispositivo médico implantado y se puede informar al usuario cuando el cargador externo se coloca en la posición óptima para cargar el cargador interno. En la Fig. 11, el cargador interno 101 está provisto de varios transmisores RFID 111 y el cargador externo está provisto de un receptor 155 para recibir las señales RFID transmitidas y una pantalla 157 para mostrar la posición actual. De acuerdo con una realización, la pantalla está adaptada para mostrar la posición relativa a una posición óptima. Por ejemplo, la pantalla puede incluir varios LED que indiquen la posición actual. Por ejemplo, un diodo rojo puede encenderse cuando el cargador está lejos de una posición óptima. Cuando el cargador externo se acerca a una posición óptima, puede encenderse un diodo amarillo, y cuando el cargador externo está en una posición óptima o cerca de ella, puede encenderse un diodo verde. localizando el dispositivo médico implantado y, en particular, localizando la primera bobina 109 del mismo, es decir, para encontrar la posición del mismo en relación con la segunda bobina 153 externa.
De acuerdo con una realización, la firma RFID se ajusta en respuesta a la magnitud del campo electromagnético recibido. En tal realización, sólo se requiere un transmisor RFID y el usuario puede barrer la piel 170 del paciente con una potencia de carga baja y encontrar la posición que proporciona las condiciones de carga óptimas y, a continuación, ajustar la carga a un nivel de potencia óptimo.
En la Fig. 12, se muestra otra realización de la presente invención. De acuerdo con la realización mostrada en la Fig. 12, el cargador externo y/o el cargador interno están adaptados para medir el acoplamiento mutuo entre el cargador externo y el cargador interno utilizando un dispositivo de medición de acoplamiento 158. Basándose en la información del dispositivo de medición del acoplamiento, un usuario puede realizar un barrido sobre la piel del paciente con una potencia de carga baja y encontrar la posición en la que el dispositivo de medición del acoplamiento indica el factor de acoplamiento más alto. Una vez encontrada la posición óptima que proporciona las condiciones de carga óptimas, el usuario puede ajustar la carga a un nivel de potencia óptimo para cargar la batería del dispositivo médico implantado.
El dispositivo de medición del acoplamiento está adaptado para analizar la cantidad de energía transmitida y recibir información sobre la cantidad de energía recibida en el receptor. Mediante el cálculo de la relación entre la cantidad de energía transmitida y la cantidad de energía recibida se puede determinar el factor de acoplamiento.
En otra realización de la presente invención se proporciona un interruptor de alimentación en el cargador interno para encender y apagar la conexión entre el dispositivo médico implantado y la bobina para recibir energía del cargador externo. El cargador interno está provisto además de un transmisor para transmitir información relacionada con la carga recibida en el cargador interno como una variación de impedancia en la carga de la bobina, cuando dicho interruptor enciende y apaga la bobina.
En una realización de la presente invención, un receptor en la fuente de alimentación externa para recibir pasivamente transmitida retroalimentar la información de la primera bobina generada por un pulso de potencia o ráfaga transmitida por la fuente de alimentación externa. En una realización de este tipo, el cargador externo puede estar provisto de un receptor para detectar un campo magnético causado por el cargador interno como respuesta a la ráfaga o pulso de potencia. Al determinar la intensidad del campo magnético, el cargador externo puede determinar si la posición mejora o empeora cuando un usuario mueve el cargador sobre la piel de un paciente que tiene un dispositivo médico implantado asociado a un cargador interno. Un aumento del campo magnético de respuesta indica una mejor posición de suministro de energía.
La fuente de alimentación externa también puede incluir un analizador adaptado para analizar la información de retroalimantación del cargador interno, como la cantidad de campo electromagnético detectado, y mostrar esta información. Utilizando la información mostrada, el usuario puede optimizar la colocación del cargador externo en relación con el cargador interno para optimizar la transferencia de energía a la fuente de alimentación interna.
Además, con el fin de iniciar un procedimiento para encontrar una posición óptima para cargar el cargador interno, el cargador externo puede adaptarse para realizar una secuencia de calibración. Por ejemplo, para generar una respuesta del cargador interno, el cargador externo puede adaptarse para aumentar lentamente el transmisor de energía hasta que se reciba una señal de respuesta del cargador interno. Cuando se recibe una respuesta del cargador interno, el usuario puede empezar a mover el cargador externo para encontrar la posición de carga óptima basándose en la información de retroalimentación del cargador interno.
En la Fig. 13a se representa otra vista de un dispositivo médico recargable 101. El dispositivo 101 comprende un cargador interno 107 implantado en un paciente. El cargador interno 107 está adaptado para recibir energía inalámbrica de un cargador externo 151 a través de la piel 170 del paciente de acuerdo con lo anterior. El cargador interno está conectado a una fuente de energía interna, como una batería 105. La fuente de energía interna suministra la energía utilizada para el funcionamiento del cargador interno. El suministro de energía interno suministra la energía utilizada para accionar un dispositivo médico implantado 101. El dispositivo médico implantado 101 puede accionarse mediante un dispositivo de control controlado mecánica o hidráulicamente. Por ejemplo, el dispositivo médico implantado puede adaptarse para ajustar mecánica o hidráulicamente un miembro 108 situado junto a un vaso sanguíneo 112 o algún otro órgano interno 112 para controlar el flujo en el vaso u órgano 112. En la Fig. 13a, el miembro 108 se ajusta mecánica o hidráulicamente a una posición generalmente cerrada.
En Fig. 13b otra vista del dispositivo médico recargable 101 es representado. La vista de la Fig. 13b corresponde a la vista de la Fig. 13a pero con el miembro 108 ajustado mecánica o hidráulicamente a una posición generalmente abierta.
En la Fig. 14 una vista que ilustra con más detalle el funcionamiento de un sistema de cargador como el descrito en el presente documento. Por lo tanto, con el fin de encontrar una posición óptima del cargador externo 151 para transferir energía al cargador interno 107, el cargador externo 151 se mueve de la piel del paciente. En respuesta a la información de retroalimentación del dispositivo médico implantado, se selecciona la posición óptima para cargar el dispositivo médico implantado. La operación se describe más adelante en relación con la Fig. 15.
En la Fig. 15 se muestra un diagrama de flujo que ilustra las etapas realizadas al utilizar el sistema descrito en el presente documento con el fin de encontrar una posición óptima para cargar un cargador interno que suministra energía a un dispositivo médico implantado. En primer lugar, en la etapa 601, se enciende el cargador externo. A continuación, en la etapa 603, el cargador se somete a un procedimiento de calibración para producir una respuesta del cargador interno. A continuación, en una etapa 605, el usuario comienza a mover el cargador externo sobre la piel del paciente. A continuación, en la etapa 607, el usuario recibe información del sistema que le permite mover el cargador externo a una posición más favorable. Al encontrar una posición óptima, el cargador lo indica en la etapa 609 y el procedimiento finaliza en la etapa 611.
En la Fig. 16 se representa otra vista de un dispositivo médico recargable implantado 300. Aquí, la piel del paciente se indica mediante una línea vertical 1005. Aquí, el cargador interno en forma de receptor de energía comprende un dispositivo transformador de energía 1002 situado dentro del paciente. El receptor de energía, como una bobina, puede estar situado preferentemente justo debajo de la piel del paciente 1005. En general, el dispositivo de transformación de energía 1002 implantado puede colocarse en el abdomen, el tórax, la fascia muscular (por ejemplo, en la pared abdominal), subcutáneamente o en cualquier otra ubicación adecuada. El dispositivo de transformación de energía implantado 1002 está adaptado para recibir energía inalámbrica E transmitida desde una fuente de energía externa 1004a, en particular un cargador externo como una bobina proporcionada en un dispositivo de transmisión de energía externo 1004 situado fuera de la piel del paciente 1005 en las proximidades del dispositivo de transformación de energía implantado 1002.
Como es bien conocido en la técnica, la energía inalámbrica E puede transferirse generalmente por medio de cualquier dispositivo de Transferencia Transcutánea de Energía (TET) adecuado, como un dispositivo que incluya una bobina primaria dispuesta en la fuente de energía externa 1004a y una bobina secundaria adyacente dispuesta en el dispositivo de transformación de energía implantado 1002. Cuando se alimenta una corriente eléctrica a través de la bobina primaria, se induce energía en forma de voltaje en la bobina secundaria que puede utilizarse para alimentar los componentes consumidores de energía implantados del aparato, por ejemplo, después de almacenar la energía entrante en una fuente de energía implantada, como una batería recargable o un condensador. Sin embargo, la presente invención no se limita en general a ninguna técnica de transferencia de energía, dispositivos TET o fuentes de energía en particular, y puede utilizarse cualquier tipo de energía inalámbrica.
La cantidad de energía recibida por el receptor de energía implantado puede compararse con la energía utilizada por los componentes implantados del aparato. Se entiende entonces que el término "energía utilizada" incluye también la energía almacenada por los componentes implantados del aparato. Un dispositivo de control incluye una unidad de control externa 1004b que controla la fuente de energía externa 1004a basándose en el balance energético determinado para regular la cantidad de energía transferida. Para transferir la cantidad correcta de energía, el balance de energía y la cantidad de energía requerida se determinan mediante un dispositivo de determinación que incluye una unidad de control interna 1015 implantada conectada entre un interruptor 1026 y un dispositivo médico 10 implantado. Así, la unidad de control interna 1015 puede estar dispuesta para recibir diversas mediciones obtenidas por sensores adecuados o similares, no mostrados, que miden ciertas características del dispositivo médico implantado 10, reflejando de alguna manera la cantidad requerida de energía necesaria para el funcionamiento adecuado del dispositivo médico implantado 10. Además, el estado actual del paciente también puede detectarse mediante dispositivos de medición o sensores adecuados, a fin de proporcionar parámetros que reflejen el estado del paciente. Por lo tanto, dichas características y/o parámetros pueden estar relacionados con el estado actual del dispositivo médico implantado, como el consumo de energía, el modo operativo y la temperatura, así como el estado del paciente reflejado por parámetros como; la temperatura corporal, la presión sanguínea, los latidos del corazón y la respiración. Otros tipos de parámetros físicos del paciente y parámetros funcionales del dispositivo se describen en otros apartados.
Además, una fuente de energía en forma de acumulador 1016 puede conectarse opcionalmente al dispositivo de transformación de energía implantado 1002 a través de la unidad de control 1015 para acumular la energía recibida para su uso posterior por el dispositivo médico implantado. Alternativa o adicionalmente, también pueden medirse las características de dicho acumulador, que también reflejan la cantidad de energía requerida. El acumulador puede sustituirse por una batería recargable, y las características medidas pueden estar relacionadas con el estado actual de la batería, cualquier parámetro eléctrico como el voltaje de consumo de energía, la temperatura, etc. Con el fin de proporcionar suficiente voltaje y corriente al dispositivo médico implantado 10, y también para evitar un calentamiento excesivo, se entiende claramente que el acumulador debe cargarse de forma óptima recibiendo una cantidad correcta de energía del dispositivo de transformación de energía implantado 1002, es decir, ni muy poca ni demasiada. El acumulador también puede ser un condensador con características correspondientes.
Por ejemplo, las características de la batería pueden medirse de forma regular para determinar el estado actual de la batería, que luego puede almacenarse como información de estado en un medio de almacenamiento adecuado en la unidad de control interno 1015. Así, cada vez que se realicen nuevas mediciones, la información almacenada sobre el estado de la batería puede actualizarse en consecuencia. De esta manera, el estado de la batería puede ser "calibrado" mediante la transferencia de una cantidad correcta de energía, con el fin de mantener la batería en un estado óptimo.
De este modo, la unidad de control interna 1015 del dispositivo de determinación está adaptada para determinar el balance de energía y/o la cantidad de energía requerida actualmente, (ya sea energía por unidad de tiempo o energía acumulada) basándose en las mediciones realizadas por los sensores o dispositivos de medición antes mencionados del dispositivo médico implantable 10, o del paciente, o de una fuente de energía implantada si se utiliza, o de cualquier combinación de los mismos.
La unidad de control interna 1015 puede estar conectada además a un transmisor de señales interno 1027, dispuesto para transmitir una señal de control que refleje la cantidad de energía requerida determinada, a un receptor de señales externo 1004c conectado a la unidad de control externa 1004b. La cantidad de energía transmitida desde la fuente de energía externa 1004a puede entonces regularse en respuesta a la señal de control recibida.
Alternativamente, el dispositivo de determinación puede incluir la unidad de control externa 1004b. En esta alternativa, las mediciones de los sensores pueden transmitirse directamente a la unidad de control externa 1004b, en la que la unidad de control externa 1004b puede determinar el balance de energía y/o la cantidad de energía requerida actualmente, integrando así la función descrita anteriormente de la unidad de control interna 1015 en la unidad de control externa 1004b. En ese caso, la unidad de control interna 1015 puede omitirse y las mediciones del sensor se suministran directamente al transmisor de señal interno 1027, que envía las mediciones a un receptor de señal externo 1004c y a la unidad de control externa 1004b. La unidad de control externa 1004b puede determinar el balance energético y la cantidad de energía necesaria en ese momento basándose en las mediciones de los sensores.
Por lo tanto, el sistema de acuerdo con la disposición representada en la Fig. 16 emplea la retroalimentación de información que indica la energía requerida, que es más eficiente que las soluciones anteriores, ya que se basa en el uso real de la energía que se compara con la energía recibida, por ejemplo, con respecto a la cantidad de energía, la diferencia de energía, o la tasa de recepción de energía en comparación con la tasa de energía utilizada por los componentes de consumo de energía implantados del aparato. El aparato puede utilizar la energía recibida tanto para consumirla como para almacenarla en una fuente de energía implantada o similar. De este modo, los distintos parámetros mencionados anteriormente se utilizarían si fueran pertinentes y necesarios y, en ese caso, como herramienta para determinar el balance energético real. Sin embargo, dichos parámetros también pueden ser necesarios per se para cualquier acción que se lleve a cabo internamente para hacer funcionar específicamente el aparato.
El transmisor de señal interno 1027 y el receptor de señal externo 1004c, en general, RFID, es un procedimiento de almacenamiento y recuperación de datos de identificación a distancia. Para ello se suelen utilizar dispositivos RFID denominados etiquetas RFID. Una etiqueta RFID es un objeto relativamente pequeño que puede adherirse o incorporarse fácilmente a cualquier producto. Una etiqueta RFID contiene una antena que le permite recibir y responder a consultas de radiofrecuencia de un transceptor RFID. Las etiquetas RFID pueden ser activas o pasivas. Las etiquetas RFID pueden ser pasivas y entonces no tienen fuente de alimentación propia. La pequeña corriente eléctrica inducida en la antena por la onda de radiofrecuencia entrante proporciona energía para que la etiqueta envíe una respuesta que contenga una identificación de la etiqueta, como un número de identificación. Las etiquetas RFID activas tienen fuentes de alimentación propias y pueden tener mayor alcance y memoria que las pasivas, así como la capacidad de almacenar información adicional enviada por el transceptor. Por ejemplo, en el caso de que se utilicen dispositivos RFID pasivos, puede encontrarse una posición óptima del cargador externo en relación con el cargador interno también en los casos en que el dispositivo implantado se haya vaciado totalmente de energía y el usuario u operador desconozca la posición del dispositivo implantado y, en particular, del cargador interno, como cuando un paciente recibe cuidados en un hospital extranjero.
En la realización de la Fig. 11a los transmisores RFID 111 están situados en el cargador interno 107, en una posición simétrica alrededor de la bobina interna 109. Por ejemplo, pueden disponerse cuatro transmisores RFID que, a su vez, pueden disponerse en las esquinas de un cuadrado. El cargador externo 151 está provisto de un transceptor 155, también llamado interrogador o receptor RFID, para emitir señales de interrogación y recibir señales RFID transmitidas en respuesta a las mismas. El transceptor 155 debe estar situado en el centro en relación con la bobina externa 151, por ejemplo, justo delante o detrás de ella, visto en una dirección central a través de la bobina externa y perpendicularmente a la superficie del cargador externo que está orientada hacia la piel del paciente y dispuesta para estar en contacto con ella, una posición adecuada indicada por las líneas discontinuas en 155' en la Fig. 11a.
Pueden utilizarse diferentes procedimientos para determinar o estimar la posición de la bobina externa -estrictamente la posición del transceptor- en relación con la bobina interna 109 -estrictamente la posición de los transmisores RFID 111-. En un procedimiento, los transmisores RFID están dispuestos para responder selectivamente de modo que haya una señal de interrogación específica para cada transmisor. El transceptor 155 puede entonces medir la longitud del periodo de tiempo entre la señal de interrogación y la respuesta. Las longitudes medidas pueden compararse en una unidad de evaluación 166 que compara las longitudes entre sí y genera una señal según el resultado de la comparación. En otro procedimiento, los transmisores RFID 111 están dispuestos para responder a la misma señal de interrogación, pero el transceptor 155 contiene una pluralidad de elementos de antena y se miden los tiempos en que las señales de los transmisores RFID que contienen las identificaciones de los mismos. Los tiempos medidos se evalúan en la unidad de evaluación 166 para hallar la dirección geométrica desde el transceptor hasta el respectivo transmisor RFID. Las direcciones se evalúan entre sí para hallar la posición relativa del transceptor. Esto puede denominarse procedimiento de triangulación.
En otra realización, la firma RFID se establece en respuesta a la magnitud del campo electromagnético recibido, medida por una unidad de medición 119 en el cargador interno 107. El valor de la magnitud puede obtenerse, por ejemplo, midiendo la tensión inducida en la bobina interna 109. El valor de la magnitud puede obtenerse, por ejemplo, midiendo la tensión inducida en la bobina interna 109. Alternativamente, la intensidad del campo electromagnético de interrogación RF puede ser detectada por el transmisor RFID receptor. En ese caso, sólo se necesita un transmisor RFID 111, que debe colocarse simétrica o centralmente en relación con la bobina interna 109. Una posición adecuada del único transmisor RFID se indica mediante las líneas discontinuas en 111' en la Fig. 11a. De la misma manera que en otras realizaciones, el usuario puede barrer o escanear la piel 170 del paciente con una potencia de carga baja. La unidad de medición interna 119 determina entonces, al recibir una señal de interrogación del transceptor 155, la intensidad del campo electromagnético recibido y proporciona el valor determinado de la intensidad al transmisor RFID. El transmisor RFID 111 ajusta su identificación en consecuencia y a continuación la transmite al transceptor.
En otra realización sencilla también se utiliza un único transmisor RFID 111 que, cuando es interrogado, responde con una señal que contiene su información. El transceptor 155 puede entonces medir la longitud del período de tiempo entre la señal de interrogación y la respuesta para encontrar un valor de la distancia entre el cargador externo y el cargador interno.
Por lo tanto, puede calcularse la posición de la primera bobina 109 del dispositivo médico implantado 101 en relación con la bobina externa 153 o la distancia entre ellas, y el usuario puede recibir información al respecto. También se puede proporcionar información cuando el cargador externo 151 y, en particular, la segunda bobina 153 se colocan en una posición óptima para transmitir energía al cargador interno.
La unidad de evaluación 166 genera así una señal que contiene información sobre la posición relativa actual del cargador externo o la distancia, respectivamente. Esta señal puede proporcionarse a la pantalla 157. En una realización, la pantalla está dispuesta para mostrar la posición relativa a una posición óptima. Por ejemplo, la pantalla puede comprender una serie de diodos emisores de luz (LED) 157' de diferentes colores que indican la posición actual o la distancia. Por ejemplo, un diodo emisor de luz roja puede encenderse cuando el cargador externo 151 está lejos de una posición óptima. Cuando el cargador externo se acerca a una posición óptima, puede encenderse un diodo amarillo y cuando el cargador externo está en o cerca de una posición óptima puede encenderse un diodo verde. Alternativamente, la pantalla puede incluir una sola fuente de luz que emite pulsos de luz con una frecuencia de repetición que indica la posición relativa medida, una frecuencia de repetición más alta indica que la bobina externa 153 está más cerca de la posición óptima o viceversa.
Además, a fin de proporcionar tales señales, los valores sucesivamente determinados de la posición relativa o la distancia entre los cargadores externo e interno, obtenidos cuando el cargador externo 151 se está moviendo, pueden evaluarse ulteriormente en una unidad de detección 166' determinando si la posición relativa o la distancia está mejorando actualmente, es decir, está más cerca, o está disminuyendo actualmente, respectivamente, o no, comparando la última posición relativa determinada o el valor de la distancia con la siguiente última posición o valor determinado. Esto puede ser necesario para generar una señal proporcionada a un indicador tal como la pantalla 157 o un altavoz o unidad generadora de sonido como se describirá más adelante.
Dicha señal puede indicar así una posición relativa mejorada o empeorada del cargador externo 151 o y el al menos un transmisor RFID 111 o un cambio positivo o negativo de la distancia entre el cargador externo y el al menos un transmisor RFID. En el caso en que el al menos un transmisor RFID esté situado en el cargador externo, la señal puede indicar una posición relativa mejor o peor del cargador interno 107 o y el al menos un transmisor RFID 167 o un cambio positivo o negativo de la distancia entre el cargador externo y el al menos un transmisor RFID.
Como complemento o alternativa a la pantalla 157, el cargador externo 151 puede estar provisto de una unidad 156 que también recibe la señal que contiene información sobre la posición relativa actual o la distancia y proporciona una señal acústica, cuyas características cambian en función de la posición relativa determinada o de la distancia entre el cargador externo y el cargador interno 107. De este modo, la unidad de audio puede, por ejemplo, emitir una señal sonora con una intensidad o un tono bajos cuando el valor determinado de la posición relativa indica una distancia grande y con una intensidad o un tono altos, respectivamente, cuando el valor determinado de la posición relativa indica que el cargador externo está más cerca del cargador interno, ajustándose la intensidad o el tono en función de la distancia determinada, o viceversa. Alternativamente, el sonido se emite en forma de impulsos cuya frecuencia de repetición se modifica en función del valor de la posición relativa.
El usuario mueve el cargador externo 151 para encontrar, utilizando la salida del mismo, como la indicación visible en la pantalla o la señal sonora, la posición en la que se dan las condiciones óptimas de carga. A continuación, el usuario puede ajustar la carga, es decir, el nivel de transferencia o transmisión de energía, a un nivel de potencia óptimo.
Durante el procedimiento de búsqueda de una posición óptima, el transceptor 155 puede emitir señales de interrogación a los transmisores/transmisores RFID 111 en repetidas ocasiones.
En el caso ilustrado en la Fig. 11b, el transmisor o transmisores RFID 167 se colocan en el cargador externo 151 y el receptor RFID 130 en el cargador interno 107. En el cargador interno se ha dispuesto una unidad de evaluación 131 para evaluar la información de retroalimentación recibida del transmisor o transmisores RFID. El resultado de la evaluación puede transmitirse al cargador externo utilizando un transmisor 113 en el cargador interno y un receptor 159 en el cargador externo.
En otra realización, el/los transmisor/es RFID se sustituyen por un/unos receptor/es RFID y el receptor RFID se sustituye por un transmisor RFID, caso que no se muestra en los dibujos. Así, por ejemplo, los cuatro transmisores RFID 111 de la Fig. 11a podrían sustituirse por receptores RFID y el receptor RFID por un transmisor RFID. Los periodos de tiempo entre las señales de desafío o interrogación y las respuestas o ángulos de las señales de respuesta pueden medirse como se ha descrito anteriormente y evaluarse mediante una unidad en el cargador interno 107. En una alternativa, los cuatro transmisores RFID de la Fig. 11b podrían sustituirse por cuatro receptores RFID y el único receptor RFID 130 por un transmisor RFID. En este último caso, la unidad de evaluación se coloca en el cargador externo.
Las Fig. 12a y 12b son representaciones esquemáticas de otras realizaciones. En estas realizaciones, el cargador externo 151 y/o el cargador interno 107 están dispuestos para medir el acoplamiento mutuo entre el cargador externo y el cargador interno utilizando un dispositivo de medición del acoplamiento. En el caso mostrado en la Fig. 12a, el dispositivo de medición de acoplamiento 158 se coloca en el cargador externo. Un usuario puede barrer o escanear la piel del paciente con el cargador externo 151 utilizando una potencia de carga baja para encontrar, basándose en la retroalimentación del dispositivo de medición de acoplamiento, una posición óptima, siendo la posición óptima aquella en la que el dispositivo de medición de acoplamiento indica el factor de acoplamiento más alto. Una vez encontrada la posición óptima que proporciona unas condiciones de carga óptimas, el usuario puede ajustar la carga a un nivel de potencia óptimo del campo transmitido para cargar la batería 109 del dispositivo médico implantado 101.
En una realización, el dispositivo de medición de acoplamiento 158 está preparado para analizar, por ejemplo en una unidad de análisis 160, la cantidad de energía que se transmite desde el cargador externo 151 y también para recibir información sobre la cantidad de energía que recibe realmente el cargador interno 107. Al calcular la relación entre la cantidad de energía transmitida y la cantidad de energía recibida, se puede determinar el factor de acoplamiento. Calculando la relación entre la cantidad de energía transmitida y la cantidad de energía recibida puede determinarse un factor de acoplamiento. Además, los valores sucesivamente determinados del factor de acoplamiento, obtenidos cuando el cargador externo 151 está siendo movido, pueden ser evaluados adicionalmente en una unidad de detección 160' determinando si el factor de acoplamiento está actualmente aumentando o disminuyendo comparando el último valor determinado del factor de acoplamiento con el siguiente último valor determinado.
Para transmitir la información de retroalimentación, un transmisor de señal interno 113 y un receptor de señal externo 159 en o conectados al cargador interno 107 y al cargador externo 151, respectivamente, pueden implementarse como unidades separadas utilizando medios de transferencia de señal adecuados, tales como el uso de ondas de radio, IR (infrarrojos) o señales ultrasónicas. Alternativamente, el transmisor de señales interno 1027 y el receptor de señales externo 1004cpueden estar integrados en el dispositivo de transformación de energía implantado 1002 y en la fuente de energía externa 1004a, respectivamente, para transmitir señales de control en sentido inverso a la transferencia de energía, utilizando básicamente la misma técnica de transmisión. Las señales de control pueden ser moduladas con respecto a la frecuencia, la fase o el procedimiento como en la transferencia de energía, por ejemplo, variando o modulando en amplitud alguna característica eléctrica de la bobina interna 109, por ejemplo, encendiéndola y apagándola en patrones predeterminados, como se describirá más adelante. En este caso se utilizan unidades especiales de control y detección incluidas en los cargadores respectivos. Tales unidades pueden representarse generalmente por el transmisor de señal interno 113 y el receptor de señal externo 159 que se muestran. Medios de transmission/modulación de señales y medios de recepción/demodulación de señales tales como el transmisor de señal interno y el receptor de señal externo pueden ser utilizados en las realizaciones descritas en el presente documento, donde están requeridos, incluso si están indicados los dibujos respectivos.
Por lo tanto, la información de retroalimentación puede transferirse mediante un sistema de comunicación independiente que incluya receptores y transmisores o puede integrarse en el sistema de energía. De acuerdo con la presente invención, dicho sistema integrado de retroalimentación de información y energía comprende un receptor de energía interno implantable para recibir energía inalámbrica, el receptor de energía tiene una primera bobina interna y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía inalámbrica, el transmisor de energía tiene una segunda bobina externa y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. Este sistema comprende además un interruptor de alimentación para conectar y desconectar la conexión de la primera bobina interna al primer circuito electrónico, de manera que el transmisor de energía externo recibe información de retroalimantación relacionada con la carga de la primera bobina en forma de una variación de impedancia en la carga de la segunda bobina externa, cuando el interruptor de alimentación conecta y desconecta la conexión de la primera bobina interna al primer circuito electrónico. El interruptor 1026 puede estar separado y controlado por la unidad de control interna 1015, o integrado en la unidad de control interna 1015. Debe entenderse que el interruptor 1026 puede implementarse mediante cualquier tipo de dispositivo adecuado, como un transistor, MCU, MCPU, ASIC FPGA o un convertidor DA o cualquier otro componente o circuito electrónico que pueda encender y apagar la alimentación.
La disposición de suministro de energía ilustrada en la Fig. 16 puede, de acuerdo con una realización, funcionar de la siguiente manera. En primer lugar, la unidad de control interna 1015 del dispositivo de determinación determina el balance energético. Una señal de control que refleja la cantidad de energía requerida también es creada por la unidad de control interna 1015, y la señal de control es transmitida desde el transmisor de señal interno 1027 al receptor de señal externo 1004c. Alternativamente, el balance de energía puede ser determinado por la unidad de control externa 1004b en su lugar, dependiendo de la implementación, como se mencionó anteriormente. En ese caso, la señal de control puede llevar resultados de medición de varios sensores. La cantidad de energía emitida por la fuente de energía externa 1004a puede entonces ser regulada por la unidad de control externa 1004b, basándose en el balance de energía determinado, por ejemplo, en respuesta a la señal de control recibida. Este procedimiento puede repetirse de forma intermitente a determinados intervalos durante la transferencia de energía en curso, o puede ejecutarse de forma más o menos continua durante la transferencia de energía.
La cantidad de energía transferida puede regularse generalmente ajustando diversos parámetros de transmisión en la fuente de energía externa 1004a, como el voltaje, la corriente, la amplitud, la frecuencia de onda y las características del impulso.
El sistema aquí descrito también puede utilizarse para obtener información sobre los factores de acoplamiento entre las bobinas de un sistema TET, incluso para calibrar el sistema, tanto para encontrar un lugar óptimo para la bobina externa en relación con la interna como para optimizar la transferencia de energía. Basta con comparar en este caso la cantidad de energía transferida con la cantidad de energía recibida. Por ejemplo, si se mueve la bobina externa, el factor de acoplamiento puede variar y los movimientos indicados correctamente podrían hacer que la bobina externa encontrara el lugar óptimo para la transferencia de energía. Preferiblemente, la bobina externa está adaptada para calibrar la cantidad de energía transferida para lograr la información de retroalimentación en el dispositivo de determinación, antes de que el factor de acoplamiento se maximice.
Esta información sobre el factor de acoplamiento también puede utilizarse como retroalimentación durante la transferencia de energía. En tal caso, el sistema de energía de la presente invención comprende un receptor de energía interno implantable para recibir energía inalámbrica, el receptor de energía con una primera bobina interna y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía inalámbrica, el transmisor de energía con una segunda bobina externa y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. Este sistema comprende además un dispositivo de realimentación para comunicar la cantidad de energía recibida en la primera bobina como información de retroalimantación, y en el que el segundo circuito electrónico incluye un dispositivo de determinación para recibir la información de retroalimantación y comparar la cantidad de energía transferida por la segunda bobina con la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en la primera bobina para obtener el factor de acoplamiento entre la primera y la segunda bobinas. El transmisor de energía puede regular la energía transmitida en respuesta al factor de acoplamiento obtenido.
La Fig. 17 ilustra diferentes formas de suministrar y utilizar la energía recibida por el dispositivo médico implantable 10. De forma similar al ejemplo de la Fig. 16, un receptor de energía interno 1002 recibe energía inalámbrica E de una fuente de energía externa 1004a que está controlada por una unidad de control de transmisión 1004b. El receptor de energía interno 1002 puede comprender un circuito de tensión constante, indicado como un recuadro discontinuo "V constante" en la figura, para suministrar energía a tensión constante al dispositivo médico implantable 10. El receptor interno de energía 1002 puede comprender además un circuito de corriente constante, indicado en la figura como un recuadro de trazos "C constante", para suministrar energía a corriente constante al dispositivo médico implantable 10.
El dispositivo médico implantable 10 puede comprender una parte 10a consumidora de energía, por ejemplo un motor, una bomba, un dispositivo de restricción o cualquier otro aparato médico que requiera energía para su funcionamiento eléctrico. El dispositivo médico implantable 10 puede comprender además un dispositivo de almacenamiento de energía 10b para almacenar la energía suministrada desde el receptor de energía interno 1002. De este modo, la energía suministrada puede ser consumida directamente por la parte consumidora de energía 10a, o almacenada por el dispositivo de almacenamiento de energía 10b, o la energía suministrada puede ser en parte consumida y en parte almacenada. El dispositivo médico implantable 10 puede comprender además una unidad estabilizadora de energía 10c para estabilizar la energía suministrada desde el receptor interno de energía 1002. De este modo, la energía puede suministrarse de manera fluctuante, de modo que puede ser necesario estabilizar la energía antes de consumirla o almacenarla.
La energía suministrada desde el receptor de energía interno 1002 puede además acumularse y/o estabilizarse mediante una unidad estabilizadora de energía separada 1028 situada fuera del dispositivo médico implantable 10, antes de ser consumida y/o almacenada por el dispositivo médico implantable 10. Alternativamente, la unidad estabilizadora de energía 1028 puede estar integrada en el receptor interno de energía 1002. En cualquier caso, la unidad estabilizadora de energía 1028 puede comprender un circuito de tensión constante y/o un circuito de corriente constante.
La Fig. 18 muestra esquemáticamente un circuito de medición del balance de energía de uno de los diseños propuestos del sistema de control de la transmisión de energía inalámbrica, o sistema de control del balance de energía. El circuito tiene una señal de salida centrada en 2,5V y proporcionalmente relacionada con el desbalance energético. La derivada de esta señal muestra si el valor sube o baja y a qué velocidad se produce dicho cambio. Si la cantidad de energía recibida es inferior a la energía utilizada por los componentes implantados del dispositivo, se transfiere más energía y, por tanto, se carga en la fuente de energía.
La señal de salida del circuito alimenta normalmente a un convertidor A/C y se convierte a un formato digital. La información digital puede enviarse entonces al dispositivo externo de transmisión de energía, lo que le permite ajustar el nivel de la energía transmitida. Otra posibilidad es disponer de un sistema completamente analógico que utilice comparadores que comparen el nivel de balance de energía con determinados umbrales máximos y mínimos y envíen información al dispositivo externo de transmisión de energía si el balance se desvía de la ventana de máximo/mínimo.
La Fig. 18 esquemática muestra una implementación de circuito para un sistema que transfiere energía a los componentes energéticos implantados del dispositivo de la presente invención desde el exterior del cuerpo del paciente utilizando transferencia de energía inductiva. Un sistema de transferencia de energía inductiva utiliza típicamente una bobina transmisora externa y una bobina receptora interna. La bobina receptora, L1, está incluida y las partes transmisoras del sistema están excluidas.
La aplicación del concepto general de balance de energía y la forma en que se transmite la información al transmisor de energía externo pueden realizarse, por supuesto, de muchas formas diferentes. El esquema de la Fig. 18 y el procedimiento descrito anteriormente para evaluar y transmitir la información sólo deben considerarse ejemplos de cómo implementar el sistema de control.
Detalles del circuito
En la Fig. 18 los símbolos Y1, Y2, Y3 y así sucesivamente simbolizan puntos de prueba dentro del circuito. Los componentes en el diagrama y sus respectivos valores son valores que funcionan en esta implementación particular que, por supuesto, es sólo una de un número infinito de posibles soluciones de diseño.
La bobina receptora de energía L1 recibe la energía necesaria para alimentar el circuito. La energía para los componentes implantados se transmite en este caso particular a una frecuencia de 25 kHz. La señal de salida del balance de energía está presente en el punto de prueba Y1.
Los expertos en la materia se darán cuenta de que las diversas realizaciones anteriores del sistema podrían combinarse de muchas maneras diferentes. Observe por favor que el interruptor podría significar simplemente cualquier circuito o componente electrónico.
Las realizaciones descritas anteriormente identifican un procedimiento y un sistema para controlar la transmisión de energía inalámbrica a los componentes consumidores de energía implantados de un dispositivo médico implantable alimentado eléctricamente.
De este modo, se proporciona un procedimiento para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a los componentes consumidores de energía implantados de un dispositivo como el descrito anteriormente. La energía inalámbrica E se transmite desde una fuente de energía externa situada fuera del paciente y es recibida por un receptor de energía interno situado dentro del paciente, estando el receptor de energía interno conectado a los componentes consumidores de energía implantados del dispositivo para suministrarles directa o indirectamente la energía recibida. Se determina un balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo. La transmisión de energía inalámbrica E desde la fuente de energía externa se controla entonces en función del balance energético determinado.
La energía inalámbrica puede transmitirse inductivamente desde una bobina primaria en la fuente de energía externa a una bobina secundaria en el receptor de energía interno. Puede detectarse un cambio en el balance energético para controlar la transmisión de energía inalámbrica basándose en el cambio detectado en el balance energético. También puede detectarse una diferencia entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo médico, para controlar la transmisión de energía inalámbrica basándose en la diferencia de energía detectada.
Al controlar la transmisión de energía, la cantidad de energía inalámbrica transmitida puede disminuir si el cambio detectado en el balance energético implica que el balance energético está aumentando, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede corresponder además a un índice de cambio detectado. La cantidad de energía inalámbrica transmitida puede disminuir aún más si la diferencia de energía detectada implica que la energía recibida es mayor que la energía utilizada, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede entonces corresponder a la magnitud de la diferencia de energía detectada.
Como se ha mencionado anteriormente, la energía utilizada para el dispositivo médico puede consumirse para hacer funcionar el dispositivo médico, y/o almacenarse en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede transmitirse para su consumo y almacenamiento de acuerdo con una tasa de transmisión por unidad de tiempo que se determina en función de dichos parámetros. La cantidad total de energía transmitida también puede determinarse en función de dichos parámetros.
Cuando se detecta una diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, y la diferencia detectada está relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con dicho balance de energía, la integral puede determinarse para un voltaje y/o corriente monitorizados relacionados con el balance de energía.
Cuando se determina la derivada en el tiempo de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, la derivada puede determinarse para un voltaje y/o corriente monitorizados relacionados con el balance energético.
La transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa puede controlarse aplicando a la fuente de energía externa impulsos eléctricos desde un primer circuito eléctrico para transmitir la energía inalámbrica, teniendo los impulsos eléctricos bordes de entrada y de salida, variando las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos y/o las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos, y transmitiendo energía inalámbrica, teniendo la energía transmitida generada a partir de los impulsos eléctricos una potencia variada, dependiendo la variación de la potencia de las longitudes de los primeros y/o segundos intervalos de tiempo.
En ese caso, la frecuencia de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden permanecer invariables, excepto al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. La amplitud de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Además, los impulsos eléctricos pueden variarse variando únicamente las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos de los impulsos eléctricos.
Se puede suministrar un tren de dos o más impulsos eléctricos en fila, en el que al aplicar el tren de impulsos, el tren que tiene un primer impulso eléctrico al comienzo del tren de impulsos y que tiene un segundo impulso eléctrico al final del tren de impulsos, se pueden suministrar dos o más trenes de impulsos en fila, en los que se varían las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre el flanco de bajada sucesivo del segundo impulso eléctrico en un primer tren de impulsos y el flanco de subida del primer impulso eléctrico de un segundo tren de impulsos.
Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Los impulsos eléctricos también pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Además, los impulsos eléctricos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante. Los impulsos eléctricos dentro de un tren de impulsos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante.
El circuito formado por el primer circuito eléctrico y la fuente de energía externa puede tener un primer período de tiempo característico o una primera constante de tiempo, y al variar efectivamente la energía transmitida, dicho período de tiempo de frecuencia puede estar en el rango del primer período de tiempo característico o constante de tiempo o ser más corto.
De este modo, también se proporciona un sistema que comprende un dispositivo como el descrito anteriormente para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a los componentes consumidores de energía implantados del dispositivo. En su sentido más amplio, el sistema comprende un dispositivo de control para controlar la transmisión de energía inalámbrica desde un dispositivo de transmisión de energía, y un receptor de energía interno implantable para recibir la energía inalámbrica transmitida, estando el receptor de energía interno conectado a los componentes consumidores de energía implantables del dispositivo para suministrarles directa o indirectamente la energía recibida. El sistema comprende además un dispositivo de determinación adaptado para determinar un balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por los componentes implantables consumidores de energía del dispositivo, en el que el dispositivo de control controla la transmisión de energía inalámbrica desde el dispositivo externo de transmisión de energía, basándose en el balance energético determinado por el dispositivo de determinación.
Además, el sistema puede comprender cualquiera de los siguientes elementos:
- Una bobina primaria en la fuente de energía externa adaptada para transmitir la energía inalámbrica inductivamente a una bobina secundaria en el receptor de energía interno.
- El dispositivo de determinación está adaptado para detectar un cambio en el balance de energía, y el dispositivo de control controla la transmisión de energía inalámbrica basándose en el cambio detectado en el balance de energía.
- El dispositivo de determinación está adaptado para detectar una diferencia entre la energía recibida por el receptor interno de energía y la energía utilizada para los componentes implantables consumidores de energía del dispositivo, y el dispositivo de control controla la transmisión de energía inalámbrica basándose en la diferencia de energía detectada.
- El dispositivo de control controla el dispositivo externo de transmisión de energía para disminuir la cantidad de energía inalámbrica transmitida como complemento o alternativa a la pantalla 157, el cargador externo 151 puede estar provisto, como en el caso anterior, de una unidad 156 que proporciona una señal acústica, cuyas características se modifican en función del acoplamiento determinado entre el cargador externo y el cargador interno 107, como el valor determinado del factor de acoplamiento. Por lo tanto, la unidad de audio puede emitir una señal de sonido que tiene una fuerza baja o un tono bajo cuando el valor determinado del acoplamiento es pequeño y que tiene una fuerza más alta o un tono alto, respectivamente, cuando el valor determinado del acoplamiento obtiene un valor más alto, la fuerza o el tono se establecen de acuerdo con el valor determinado. Asimismo, el sonido puede emitirse en forma de impulsos, cuya frecuencia de repetición se modifica en función del valor del acoplamiento.
En una realización se proporciona un interruptor 115 en la fuente de alimentación interna 104 para activar y desactivar la conexión entre todos los demás componentes del dispositivo médico implantado 101 y la primera bobina 109 dispuesta para recibir energía del cargador externo 151, constituyendo así la primera bobina un bucle abierto en el que no puede fluir una corriente eléctrica, lo que detiene realmente la transferencia de energía al cargador interno 107. El cargador interno 107 puede estar provisto además de un dispositivo de control de transmisión 116 conectado al interruptor 115 que lo activa y desactiva de acuerdo con patrones predeterminados, los patrones que representan información relacionada con la carga recibida por el cargador interno. Este encendido y apagado puede ser detectado por el cargador externo 151 como una variación de impedancia o una modulación de impedancia de la segunda bobina 153, por ejemplo mediante una unidad de detección de impedancia 162 que puede detectar la información transmitida en las variaciones de la impedancia. Alternativamente, un transmisor separado y un receptor separado pueden ser dispuestos en el cargador interno y el cargador externo, para transmitir la información relacionada con la carga.
En otra realización, se proporciona una unidad receptora o de detección 163 en la fuente de alimentación externa 150, como en el cargador externo 151, para recibir o detectar información de retroalimentación que se transmite pasivamente desde la primera bobina 109, sin que esta realización requiera una unidad de control especial en el cargador interno 109. Dicha información de retroalimentación generada pasivamente puede obtenerse como respuesta inducida en la primera bobina interna cuando se ve influida por un impulso o ráfaga generado por la fuente de alimentación externa. Dicha información de retroalimentación generada pasivamente puede obtenerse como la respuesta inducida en la primera bobina interna cuando es influenciada por un pulso o ráfaga de potencia generada por la fuente de alimentación externa. Tal pulso de potencia o ráfaga de potencia puede incluir básicamente que se aplique un único pulso de corriente eléctrica a la bobina externa 153 o un tren de tales pulsos o que se aplique una corriente eléctrica alterna a la bobina externa durante un corto período de tiempo, tal como un período de tiempo correspondiente a la mitad o a todo el período de la corriente alterna o a unos pocos períodos, por ejemplo, dos o tres de tales períodos. La unidad receptora o sensora 163 está entonces preparada para detectar, por ejemplo, el campo magnético o electromagnético generado por el cargador interno 107 como respuesta a la ráfaga o pulso de corriente. Al determinar la intensidad del campo magnético o electromagnético detectado, el cargador externo 151 puede determinar si la posición mejora o empeora cuando un usuario mueve la fuente de alimentación externa sobre la piel de un paciente que tiene un dispositivo médico implantado 101 que incluye un cargador interno 107 o está conectado a él. Un aumento del campo magnético o electromagnético de respuesta indica una mejor posición del suministro de energía.
Por ejemplo, si el pulso o ráfaga de potencia incluye un solo pulso, como un pulso rectangular, se induce una tensión en la primera bobina durante el primer flanco de subida del pulso. Este voltaje conduce una corriente eléctrica a través de la primera bobina, produciendo un campo magnético secundario que puede ser detectado por la unidad receptora o de detección 163. Si el impulso o pulso de potencia incluye una corriente eléctrica sinusoidal, la primera bobina producirá un campo magnético sinusoidal que puede ser detectado por la unidad receptora o sensora.
En una etapa inicial de calibración, los impulsos o ráfagas de potencia pueden transmitirse con características tales que aumenten la respuesta generada por la primera bobina 109 desde un primer nivel bajo hasta que la unidad receptora o de detección 163 pueda detectar el campo magnético o electromagnético resultante. Para un pulso rectangular, esto puede incluir que los bordes inicial y/o final del pulso sean más pronunciados o que se aumente la altura del pulso, lo que produce un campo magnético más fuerte y un campo magnético que existe durante un período de tiempo más largo, respectivamente.
La generación del pulso de potencia o ráfaga de potencia puede ser controlada por una unidad de control 165 en el cargador externo 151. Dicha unidad de control puede controlar diversas funciones del cargador externo. Dicha unidad de control puede controlar las diversas funciones del cargador externo y proporcionarse también en otras realizaciones descritas en el presente documento siempre que sea necesario o adecuado, también en los casos en que dicha unidad de control no se muestra en el dibujo respectivo.
La fuente de alimentación externa 150 también puede comprender una unidad de análisis similar a la unidad de análisis 160 descrita anteriormente, pero en este caso dispuesta para analizar la información de retroalimentación generada pasivamente desde el cargador interno 107, como un valor de la intensidad del campo magnético o electromagnético detectado, y para generar una señal que represente esta información que puede mostrarse o indicarse, por ejemplo, en la pantalla 155 y/o mediante una señal acústica. A partir de la información mostrada o recibida, el usuario puede optimizar la colocación de la fuente de alimentación externa 150 y, en particular, del cargador externo 151 en relación con el cargador interno 107, a fin de optimizar la transferencia de energía a la fuente de alimentación interna 104.
Además, con el fin de iniciar un procedimiento para encontrar una posición óptima para cargar el cargador interno, el cargador externo 151 puede estar dispuesto para llevar a cabo un procedimiento de calibración que incluye una secuencia de etapas de calibración según lo ordenado por la unidad de control 165, como se describirá con más detalle a continuación. Por ejemplo, a fin de generar una señal de retroalimentación del cargador interno 107, el cargador externo puede disponerse u ordenarse para que lentamente, por ejemplo en etapas predeterminadas, aumente el nivel de energía o potencia transmitida, es decir, el nivel de intensidad de la corriente suministrada a la segunda bobina 153, hasta que se reciba una señal de retroalimentación del cargador interno 104. Una vez que se ha detectado y recibido una respuesta, el cargador externo 151 puede realizar un procedimiento de calibración que incluye una secuencia de etapas de calibración, como se describirá en detalle más adelante. Una vez detectada y recibida una respuesta del cargador interno, el usuario puede empezar a mover el cargador externo para encontrar la posición de carga óptima basándose en la información de retroalimentación del cargador interno.
En la realización de la Fig. 12b, la evaluación del acoplamiento se realiza en el cargador interno 107, por ejemplo, en una unidad de análisis 117. Esta unidad puede recibir información sobre la energía recibida o la potencia directamente de otros componentes del cargador interno 151. Puede recibir información sobre la energía o potencia recibida directamente de otros componentes del cargador interno y también puede recibir información sobre la energía transmitida, por ejemplo, de un receptor 114 que recibe dicha información de un transmisor 164 en el cargador externo 151. La unidad de análisis puede, por ejemplo, calcular un factor de acoplamiento y también puede detectar si el acoplamiento se realiza en el cargador interno 107. La unidad de análisis puede, por ejemplo, calcular un factor de acoplamiento y también puede detectar si se está produciendo un aumento o una disminución del factor de acoplamiento. La información sobre el acoplamiento, el factor de acoplamiento y/o si el acoplamiento está aumentando o disminuyendo puede enviarse al cargador externo 151 utilizando el transmisor 113 y el receptor 159. La información recibida por el cargador externo puede utilizarse para generar una señal, por ejemplo una señal luminosa o sonora.
Un receptor interno y un transmisor externo para recibir y enviar señales de control o señales de información, como las unidades 114 y 164 ilustradas en la Fig. 12b, pueden disponerse en el cargador interno 107 y en el cargador externo 164 también en otras realizaciones aquí descritas, siempre que sea necesario o conveniente, también cuando los símbolos de tales dispositivos no se muestren en el dibujo respectivo.
La Fig. 13a es una vista esquemática en sección parcial de un dispositivo médico implantado 101 y una fuente de alimentación externa 150 en la que pueden verse más detalles. El dispositivo médico implantado comprende o está conectado a una fuente de alimentación interna 104 también implantada en el paciente. La fuente de alimentación interna comprende o está conectada a un cargador interno 107 dispuesto para recibir de forma inalámbrica, a través de la piel 170 del paciente como se ha descrito anteriormente, energía de la fuente de alimentación externa 150 que comprende o está conectada a un cargador externo 151. El cargador interno está conectado a una fuente de energía interna tal como una célula electroquímica o una batería 105. La fuente de energía interna suministra energía utilizada para accionar partes activas, tales como partes mecánicas, del dispositivo médico implantado 101. El dispositivo médico implantado puede comprender un dispositivo de control que funcione de forma mecánica o hidráulica. Por ejemplo, el dispositivo médico implantado puede comprender un dispositivo de control para ajustar mecánica o hidráulicamente un miembro 108 situado en conjunción con o en un vaso sanguíneo 112 o en algún otro órgano interno para controlar el flujo de un fluido en el vaso 112 u órgano. En la Fig. 13a, el miembro 108 se muestra ajustado mecánica o hidráulicamente a una posición generalmente cerrada, cerrando así el flujo de fluido en el vaso 112. En la Fig. 13a, el miembro 108 se muestra ajustado mecánica o hidráulicamente a una posición generalmente cerrada, cerrando así el flujo de fluido en el vaso 112.
Como puede verse en la Fig. 13a, la fuente de energía interna 104 puede comprender dos porciones, una primera porción que contiene el cargador interno 107 y una segunda porción que contiene la fuente de energía interna 105 y otros componentes. Las porciones pueden estar interconectadas a través de una parte tubular relativamente estrecha 118 en la que pasan las líneas eléctricas necesarias, no mostradas. Las porciones pueden implantarse en lados opuestos de un diafragma o membrana 119 en el cuerpo del paciente, lo que proporciona a la fuente de energía interna una posición relativamente bien fija que no permite movimientos significativos en los tejidos corporales.
La Fig. 13b es una vista en sección fragmentaria del dispositivo de control del dispositivo médico 101. La Fig. 13b corresponde a la porción respectiva de la Fig. 13a pero muestra el miembro 108 ajustado mecánica o hidráulicamente a una posición generalmente abierta para permitir el flujo libre del fluido en el vaso 112.
La Fig. 14 es otra vista fragmentaria, parcialmente seccionada, de la fuente de alimentación interna 104 y la fuente de alimentación externa 150 que ilustra además el funcionamiento del sistema de carga tal como se describe en el presente documento. Por lo tanto, con el fin de encontrar una posición óptima del cargador externo 151 comprendido en o conectado a la fuente de alimentación externa que está dispuesta para transmitir energía al cargador interno 107, la fuente de alimentación externa y en particular el cargador externo se está moviendo sobre la piel 170 del paciente. En respuesta a la información de retroalimantación procedente del dispositivo médico implantado, como la procedente de la fuente de alimentación interna o del cargador interno, se busca y selecciona la posición óptima para cargar el dispositivo médico implantado. El funcionamiento del sistema de carga se describe más adelante con referencia a la Fig. 15.
La Fig. 15 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas realizadas cuando el sistema de carga, tal como se describe en el presente documento, se utiliza para encontrar una posición óptima para transmitir energía al cargador interno 104 que, a su vez, está dispuesto para suministrar energía a otras partes del dispositivo médico implantado 101. Las etapas pueden ser comandadas por una unidad de control en la fuente de alimentación externa tal como la unidad de control 165 mostrada en las Fig. 12a y 12b. En una primera etapa 601 se enciende el cargador externo 151, se coloca el cargador externo en algún lugar adecuado del cuerpo del paciente y se inicia el procedimiento para encontrar la posición óptima, por ejemplo, pulsando un botón, no mostrado, en el cargador externo. A continuación, en la etapa 603, el cargador realiza un procedimiento de calibración para producir una señal de respuesta del cargador interno 104 que pueda ser detectada por el cargador externo. En el procedimiento de calibración se aumenta el nivel de potencia suministrada a la bobina externa 153, por ejemplo, de forma continua o gradual, es decir, se aumenta la intensidad del campo electromagnético generado por la bobina externa suministrando una corriente eléctrica de intensidad gradualmente creciente a la bobina externa. En la siguiente etapa 605, el usuario u operador comienza a mover el cargador externo sobre la piel 170 del paciente. A continuación, en la etapa 607, el usuario recibe información del sistema que le permite mover el cargador externo a una posición más favorable para la transmisión de energía al cargador interno 107. Una vez encontrada la posición óptima, el cargador externo se desplaza a la posición deseada. Al encontrar una posición óptima, el cargador externo 151 indica este hecho en una etapa 609 y el procedimiento termina en una etapa final 611.
Puede ocurrir que la posición inicial del cargador externo 151 esté muy alejada del cargador interno 107. Entonces, la potencia suministrada a la bobina externa 153 puede ser bastante alta para producir una respuesta del cargador interno que, por supuesto, no se desea ya que podría causar daños. En ese caso, se puede probar en la etapa de calibración 603, cuando se mueve el cargador externo si ahora se puede utilizar una potencia más baja suministrada a la bobina externa. Por ejemplo, la potencia puede disminuirse hasta que no se obtenga o reciba ninguna respuesta y luego aumentarse en una etapa adecuada para producir una respuesta. Tal procedimiento puede utilizarse en repetidas ocasiones durante el movimiento del cargador externo 151 hasta que se suministre una potencia suficientemente baja a la bobina externa.
Una vez realizado el procedimiento de búsqueda de una posición óptima, el nivel de potencia suministrado a la segunda bobina externa 153 se ajusta a un valor adecuado para la transferencia de energía, por ejemplo, según lo ordenado por la unidad de control 165. Puede, por ejemplo, ajustarse al valor más bajo posible que pueda lograr la carga deseada de la fuente de energía interna. Puede, por ejemplo, ajustarse al valor más bajo posible para lograr la carga deseada de la fuente de energía interna. A continuación, en dicha operación de ajuste se puede considerar un valor del acoplamiento electromagnético, si existe, entre la segunda bobina 153 y la primera bobina 109, por ejemplo, representado por el factor de acoplamiento, lo que generalmente resulta en que un valor bajo del factor de acoplamiento requiere un alto nivel de potencia suministrada a la bobina externa y que un valor más alto del factor de acoplamiento requiere un nivel más bajo.
La Fig. 16 es una vista esquemática de una realización de un dispositivo médico implantado 101 y del sistema de carga y alimentación 100 del mismo. El cargador interno 107, que actúa como receptor de energía, comprende un dispositivo transformador de energía, como una primera bobina 109. El receptor de energía puede situarse preferentemente justo debajo o dentro de la piel del paciente. El receptor de energía puede situarse preferentemente justo debajo o dentro de la piel 170 del paciente. En general, el dispositivo de transformación de energía implantado o la bobina 109 pueden, como en todas las realizaciones descritas en el presente documento, colocarse en el abdomen, el tórax, la fascia muscular, por ejemplo, en la pared abdominal, subcutáneamente, o en cualquier otra ubicación adecuada en el cuerpo del paciente. El dispositivo de transformación de energía implantado o la primera bobina 109 están dispuestos para recibir de forma inalámbrica la energía E transmitida desde una fuente de alimentación externa 150, como por ejemplo desde un cargador externo 151 que comprende una segunda bobina 153 proporcionada en la fuente de alimentación externa 150 cuando se coloca en las proximidades del dispositivo de transformación de energía implantado 109.
Como es bien conocido en la técnica, la energía E que se transfiere al cargador interno 107 puede transferirse generalmente por medio de cualquier dispositivo o sistema adecuado de Transferencia Transcutánea de Energía (TET), tal como un dispositivo o sistema que incluya una bobina primaria 153, en lo sucesivo también denominada segunda bobina, dispuesta en el cargador externo 151, y una bobina secundaria adyacente 109, en lo sucesivo también denominada primera bobina, dispuesta en el cargador interno implantado 107 como se ha descrito anteriormente. Cuando fluye una corriente eléctrica alterna en la bobina primaria, se induce una tensión alterna en la bobina secundaria que puede utilizarse para conducir una corriente eléctrica a través de la segunda bobina que puede utilizarse para alimentar los componentes consumidores de energía 101' del dispositivo médico implantado 101. La corriente eléctrica que fluye en la bobina secundaria representa energía recibida que, por ejemplo, puede almacenarse en una fuente de energía implantada, como una célula electroquímica recargable o batería 105 o un condensador. Sin embargo, al menos algunos aspectos de los procedimientos, sistemas y dispositivos descritos en el presente documento no se limitan en general a ningún procedimiento particular de transferencia de energía o potencia ni a dispositivos TET o fuentes de energía de ningún tipo particular, y en tales casos puede utilizarse la transferencia inalámbrica de energía de cualquier tipo adecuado.
La cantidad de energía recibida por el cargador interno 107 implantado, que puede denominarse receptor interno de energía, puede compararse con la energía utilizada por los demás componentes implantados del sistema o aparato. Se entiende entonces que el término "energía utilizada" incluye también la energía almacenada por los componentes implantados del aparato, pero por supuesto no la energía almacenada en la fuente de energía, como la batería 105 incluida o conectada al cargador interno 107. Un dispositivo de control, es decir, básicamente el sistema de control del sistema de transferencia de energía, incluye una unidad de control externa 165 que controla la fuente de energía externa 153 basándose en el balance de energía determinado para regular la cantidad de energía transferida. Con el fin de transferir la cantidad correcta de energía, el balance de energía y la cantidad necesaria de energía se determinan mediante un dispositivo de determinación que incluye una unidad de control interna implantada 120 conectada entre un interruptor 115 y una parte principal del dispositivo médico implantado 101. De este modo, la unidad de control interna 120 puede estar dispuesta para recibir diversas mediciones obtenidas por sensores adecuados o similares, no mostrados, que miden ciertas características del dispositivo médico implantado 101, reflejando de algún modo la cantidad requerida de energía necesaria para el funcionamiento adecuado de los componentes del dispositivo médico implantado 101. Además, el estado actual del paciente también puede detectarse mediante dispositivos de medición o sensores adecuados, no mostrados, para proporcionar parámetros que reflejen el estado del paciente. Por lo tanto, dichas características y/o parámetros pueden estar relacionados con el estado actual del dispositivo médico implantado 101, como el consumo de energía, el modo operativo y la temperatura, así como el estado del paciente reflejado por parámetros como la temperatura corporal, la presión sanguínea, la frecuencia de los latidos del corazón y la respiración. Los parámetros físicos del paciente de otro tipo y los parámetros funcionales del dispositivo se describen en otro lugar.
Además, una fuente de energía tal como un acumulador 1016 puede conectarse opcionalmente al dispositivo de transformación de energía implantado 1002 a través de la unidad de control 1015 para acumular la energía recibida para su uso posterior por el dispositivo médico implantado. Alternativa o adicionalmente, también pueden medirse las características de dicho acumulador, que también reflejan la cantidad de energía requerida. El acumulador puede ser una pila o batería electroquímica recargable, y las características medidas pueden estar relacionadas con el estado actual de la batería, cualquier parámetro eléctrico como el voltaje de consumo de energía, la temperatura, etc. Con el fin de proporcionar un voltaje y una corriente eléctrica suficientes para accionar los demás componentes del dispositivo médico implantado 101, y también para evitar un calentamiento excesivo, se entiende claramente que el acumulador debe cargarse de forma óptima recibiendo una cantidad correcta de energía del dispositivo de transformación de energía implantado 109, es decir, ni muy poca ni demasiada. El acumulador puede ser también un condensador de características correspondientes.
Por ejemplo, las características de la batería pueden medirse de forma regular para determinar el estado actual de la batería, que luego puede almacenarse como información de estado en un medio de almacenamiento adecuado en la unidad de control interno 1015. Así, cada vez que se realicen nuevas mediciones, la información almacenada sobre el estado de la batería puede actualizarse en consecuencia. De esta manera, el estado de la batería puede ser "calibrado" mediante la transferencia de una cantidad correcta de energía, con el fin de mantener la batería en un estado óptimo.
Así, la unidad de control interna 120 del dispositivo de determinación está dispuesta para determinar el balance energético y/o la cantidad de energía requerida actualmente, ya sea energía por unidad de tiempo o energía acumulada, basándose en las mediciones realizadas por los sensores o dispositivos de medición antes mencionados del dispositivo médico implantable 101 o del paciente o de una fuente de energía implantada si se utiliza, o cualquier combinación de los mismos. La unidad de control interna 1015 puede conectarse además a un transmisor de señales interno 113, dispuesto para transmitir una señal de control S que refleje la cantidad de energía necesaria determinada, a un receptor de señales externo 159 incluido o conectado al cargador externo 151. La cantidad de energía transmitida desde la fuente de energía externa 153 puede entonces regularse en respuesta a la señal de control recibida.
Alternativamente, el dispositivo de determinación puede incluir el cargador externo 151. En esta alternativa, las mediciones de los sensores pueden transferirse a la unidad de control externa 165, en la que los valores recibidos resultantes de las mediciones de los sensores se evalúan para determinar el balance energético y/o la cantidad de energía requerida en ese momento, integrando así la función anteriormente descrita de la unidad de control interna 120 en el cargador externo 151. En este caso, la unidad de control interna 120 puede omitirse y las mediciones de los sensores se suministran directamente al transmisor de señal interno 113, que envía las mediciones al receptor de señal externo 159, desde donde se reenvían a la unidad de control externa. La unidad de control externa determina el balance de energía y la cantidad de energía requerida en ese momento basándose en las mediciones de los sensores y produce una señal de control que controla el transmisor de energía externo 153, estableciendo un nivel requerido o adecuado de transferencia de energía.
Por lo tanto, el sistema de la Fig. 16 emplea la retroalimentación de información que indica la energía requerida, que es más eficiente que otras soluciones de procedimientos porque se basa en el uso real de la energía que se compara con la energía recibida, por ejemplo, con respecto a la cantidad de energía, la diferencia de energía, o la tasa de recepción de energía en comparación con la tasa de energía utilizada por los componentes implantados consumidores de energía del aparato. El aparato puede utilizar la energía recibida para consumirla directamente o para almacenarla en una fuente de energía implantada 105 o similar. De este modo, los distintos parámetros mencionados anteriormente se utilizarían si fueran pertinentes y necesarios y, en ese caso, como herramienta para determinar el balance energético real. Sin embargo, dichos parámetros también pueden ser necesarios per se para cualquier acción realizada internamente para hacer funcionar específicamente el aparato.
El transmisor de señales interno 113 y el receptor de señales externo 159 pueden implementarse como unidades separadas utilizando medios de transferencia de señales adecuados, como señales de radio, IR (infrarrojas) o ultrasónicas. Alternativamente, el transmisor de señales interno 113 y el receptor de señales externo 159 pueden estar integrados en el dispositivo de transformación de energía implantado 109 y en la fuente de energía externa 153, respectivamente, para transmitir señales de control en sentido inverso a la transferencia de energía, utilizando básicamente la misma técnica de transmisión. Las señales de control pueden modularse con respecto a la frecuencia, la fase o la amplitud.
Por lo tanto, la información de retroalimentación puede transferirse mediante un sistema de comunicación independiente que incluya receptores y transmisores o puede integrarse en el sistema de transferencia de energía. Dicho sistema integrado de retroalimentación de información y energía puede comprender un receptor de energía interno implantable para recibir energía de forma inalámbrica, el receptor de energía con una primera bobina interna 109 y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía de forma inalámbrica, el transmisor de energía con una segunda bobina externa 153 y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía de forma inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. El sistema comprende además un interruptor de potencia 115 para activar y desactivar la conexión de la primera bobina interna 109 al primer circuito electrónico, de manera que el transmisor de energía externo recibe información de retroalimantación relacionada con la carga de la primera bobina como una variación de impedancia de la segunda bobina externa 153, cuando el interruptor de potencia activa y desactiva la conexión de la primera bobina interna al primer circuito electrónico. La variación de impedancia puede detectarse, por ejemplo, determinando la intensidad o amplitud de la corriente eléctrica que atraviesa la segunda bobina. La segunda bobina es generalmente la carga en un circuito eléctrico, no mostrado, que incluye una fuente de alimentación principal, por ejemplo conectada a la "red eléctrica" o a la red pública de distribución eléctrica, y la corriente eléctrica que fluye a través de ella puede ser detectada por la fuente de alimentación principal.
El interruptor de potencia 115 puede controlarse para que se cierre o abra según cualquier patrón adecuado, como por ejemplo periódicamente, por ejemplo, las veces que se cierra el interruptor de potencia pueden ocurrir en un patrón repetido regularmente y las veces que se cierra el interruptor de potencia pueden ocurrir en un patrón repetido regularmente, teniendo los patrones la misma frecuencia de repetición. Alternativamente, el cierre y la apertura del interruptor de alimentación se producen en momentos aleatorios para no interferir con otros componentes electrónicos.
La variación de impedancia se detecta o recibe generalmente como una variación entre dos niveles, un nivel máximo y un nivel mínimo. La variación, es decir, la distancia entre los dos niveles extremos, representa o indica entonces el acoplamiento electromagnético entre la segunda bobina 153 y la primera bobina 109. Cuando la fuente de alimentación externa/cargador externo se mueve en relación con la fuente de alimentación interna/cargador interno, el movimiento de la fuente de alimentación externa produce una variación de la distancia entre los dos niveles dependiendo de la posición de dicha fuente de alimentación externa en relación con la fuente de alimentación interna. La información de retroalimantación, como la variación de impedancia o alguna cantidad derivada de la misma, puede utilizarse, como se ha descrito anteriormente, para generar una señal y/o indicaciones para un usuario. Dichas indicaciones pueden entonces incluir que se indique si el valor de la variación, durante el desplazamiento de la fuente de alimentación externa, es creciente o decreciente, un valor creciente indica un mayor o mejor acoplamiento electromagnético o un menor o peor acoplamiento electromagnético.
Del mismo modo que se ha descrito anteriormente, la fuente de alimentación externa puede en una primera etapa calibrar el sistema aumentando la cantidad de energía transferida a la fuente de alimentación interna hasta que se detecte una respuesta de dicha variación de encendido y apagado mediante la fuente externa, es decir, básicamente hasta que se detecte una variación de impedancia diferente de cero, o generalmente por encima de un valor umbral positivo adecuado.
El interruptor 153 puede estar separado y controlado por la unidad de control interna 120 o estar integrado en la unidad de control interna. Debe entenderse que el interruptor 153 puede implementarse mediante cualquier tipo de dispositivo adecuado, como un transistor, MCU, MCPU, ASIC FPGA o un convertidor DA o cualquier otro componente o circuito electrónico que pueda encender y apagar la alimentación.
La disposición de suministro de energía ilustrada en la Fig. 16 puede, en una realización, funcionar de la siguiente manera. En primer lugar, la unidad de control interna 120 del dispositivo de determinación determina el balance energético. La unidad de control interna también crea una señal de control que refleja la cantidad de energía necesaria, y la señal de control se transmite desde el transmisor de señal interno 113 al receptor de señal externo 159. Alternativamente, el balance de energía puede ser determinado por la unidad de control externa 165 dependiendo de la implementación, como se mencionó anteriormente. En este último caso, la señal de control puede contener los resultados de las mediciones de varios sensores. La cantidad de energía emitida por la fuente de energía externa 153 puede entonces ser regulada por la unidad de control externa 165, basándose en el balance de energía determinado, por ejemplo, en respuesta a la señal de control recibida. Este procedimiento puede repetirse de forma intermitente a determinados intervalos durante la transferencia de energía en curso, o puede ejecutarse de forma más o menos continua durante la transferencia de energía.
Por lo general, la cantidad de energía transferida puede regularse ajustando diversos parámetros de transmisión en la fuente de energía externa 153, como la tensión, la corriente, la amplitud, la frecuencia de onda y las características del impulso.
El sistema aquí descrito también puede utilizarse para obtener información sobre los factores de acoplamiento entre las bobinas 109, 153 en un sistema TET, incluso para calibrar el sistema tanto para encontrar un lugar óptimo para la bobina externa en relación con la bobina interna como para optimizar la transferencia de energía. En este caso, la cantidad de energía transferida se compara con la cantidad de energía recibida. Por ejemplo, si la bobina externa se está moviendo, el factor de acoplamiento puede variar y los movimientos realizados correctamente podrían dar lugar a que se encuentre el lugar óptimo de la bobina externa para la transferencia de energía. Preferiblemente, la unidad de control 165 para la bobina externa 153 está dispuesta para calibrar la cantidad de energía transferida para lograr la información de retroalimentación en el dispositivo de determinación, antes de que se maximice el factor de acoplamiento.
Esta información sobre el factor de acoplamiento también puede utilizarse como retroalimentación durante la transferencia de energía. En tal caso, el sistema de transferencia de energía aquí descrito comprende un receptor de energía interno implantable para la recepción inalámbrica de energía, que tiene una primera bobina interna 109 y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para la transmisión inalámbrica de energía, que tiene una segunda bobina externa 153 y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía de forma inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. El sistema comprende además un dispositivo de realimentación para comunicar un valor de la cantidad de energía recibida en la primera bobina 109 como información de retroalimantación, en el que el segundo circuito electrónico incluye un dispositivo de determinación para recibir la información de retroalimantación y para comparar la cantidad de energía transferida por la segunda bobina 153 con la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en la primera bobina a fin de obtener el factor de acoplamiento entre la segunda bobina y la primera bobina. El transmisor de energía puede regular la energía transmitida en respuesta al valor obtenido del factor de acoplamiento.
La Fig. 16 es una vista esquemática de una realización de un dispositivo médico implantado 101 y del sistema de carga y alimentación 100 del mismo. El cargador interno 107, que actúa como receptor de energía, comprende un dispositivo transformador de energía, como una primera bobina 109. El receptor de energía puede situarse preferentemente justo debajo o dentro de la piel del paciente. El receptor de energía puede situarse preferentemente justo debajo o dentro de la piel 170 del paciente. En general, el dispositivo de transformación de energía implantado o la bobina 109 pueden, como en todas las realizaciones descritas en el presente documento, colocarse en el abdomen, el tórax, la fascia muscular, por ejemplo, en la pared abdominal, subcutáneamente, o en cualquier otra ubicación adecuada en el cuerpo del paciente. El dispositivo de transformación de energía implantado o la primera bobina 109 están dispuestos para recibir de forma inalámbrica energía E transmitida desde una fuente de alimentación externa 150, como por ejemplo desde un cargador externo 151 que comprende una segunda bobina 153 proporcionada en la fuente de alimentación externa 150 cuando se coloca en las proximidades del dispositivo de transformación de energía implantado 109.
Como es bien conocido en la técnica, la energía E que se transfiere al cargador interno 107 puede transferirse generalmente por medio de cualquier dispositivo o sistema adecuado de Transferencia Transcutánea de Energía (TET), tal como un dispositivo o sistema que incluya una bobina primaria 153, en lo sucesivo también denominada segunda bobina, dispuesta en el cargador externo 151, y una bobina secundaria adyacente 109, en lo sucesivo también denominada primera bobina, dispuesta en el cargador interno implantado 107 como se ha descrito anteriormente. Cuando fluye una corriente eléctrica alterna en la bobina primaria, se induce una tensión alterna en la bobina secundaria que puede utilizarse para conducir una corriente eléctrica a través de la segunda bobina que puede utilizarse para alimentar los componentes consumidores de energía 101' del dispositivo médico implantado 101. La corriente eléctrica que fluye en la bobina secundaria representa energía recibida que, por ejemplo, puede almacenarse en una fuente de energía implantada, como una célula electroquímica recargable o batería 105 o un condensador. Sin embargo, al menos algunos aspectos de los procedimientos, sistemas y dispositivos descritos en el presente documento no se limitan en general a ningún procedimiento particular de transferencia de energía o potencia ni a dispositivos TET o fuentes de energía de ningún tipo particular, y en tales casos puede utilizarse la transferencia inalámbrica de energía de cualquier tipo adecuado.
La cantidad de energía recibida por el cargador interno 107 implantado, que puede denominarse receptor interno de energía, puede compararse con la energía utilizada por los demás componentes implantados del sistema o aparato. Se entiende entonces que el término "energía utilizada" incluye también la energía almacenada por los componentes implantados del aparato, pero por supuesto no la energía almacenada en la fuente de energía, como la batería 105 incluida o conectada al cargador interno 107. Un dispositivo de control, es decir, básicamente el sistema de control del sistema de transferencia de energía, incluye una unidad de control externa 165 que controla la fuente de energía externa 153 basándose en el balance de energía determinado para regular la cantidad de energía transferida. Con el fin de transferir la cantidad correcta de energía, el balance de energía y la cantidad necesaria de energía se determinan mediante un dispositivo de determinación que incluye una unidad de control interna implantada 120 conectada entre un interruptor 115 y una parte principal del dispositivo médico implantado 101. De este modo, la unidad de control interna 120 puede estar dispuesta para recibir diversas mediciones obtenidas por sensores adecuados o similares, no mostrados, que miden ciertas características del dispositivo médico implantado 101, reflejando de algún modo la cantidad requerida de energía necesaria para el funcionamiento adecuado de los componentes del dispositivo médico implantado 101. Además, el estado actual del paciente también puede detectarse mediante dispositivos de medición o sensores adecuados, no mostrados, para proporcionar parámetros que reflejen el estado del paciente. Por lo tanto, dichas características y/o parámetros pueden estar relacionados con el estado actual del dispositivo médico implantado 101, como el consumo de energía, el modo operativo y la temperatura, así como el estado del paciente reflejado por parámetros como la temperatura corporal, la presión sanguínea, la frecuencia de los latidos del corazón y la respiración. Los parámetros físicos del paciente de otro tipo y los parámetros funcionales del dispositivo se describen en otro lugar.
Además, una fuente de energía tal como un acumulador 1016 puede conectarse opcionalmente al dispositivo de transformación de energía implantado 1002 a través de la unidad de control 1015 para acumular la energía recibida para su uso posterior por el dispositivo médico implantado. Alternativa o adicionalmente, también pueden medirse las características de dicho acumulador, que también reflejan la cantidad de energía requerida. El acumulador puede ser una pila o batería electroquímica recargable, y las características medidas pueden estar relacionadas con el estado actual de la batería, cualquier parámetro eléctrico como el voltaje de consumo de energía, la temperatura, etc. Con el fin de proporcionar un voltaje y una corriente eléctrica suficientes para accionar los demás componentes del dispositivo médico implantado 101, y también para evitar un calentamiento excesivo, se entiende claramente que el acumulador debe cargarse de forma óptima recibiendo una cantidad correcta de energía del dispositivo de transformación de energía implantado 109, es decir, ni muy poca ni demasiada. El acumulador puede ser también un condensador de características correspondientes.
Por ejemplo, las características de la batería pueden medirse de forma regular para determinar el estado actual de la batería, que luego puede almacenarse como información de estado en un medio de almacenamiento adecuado en la unidad de control interno 1015. Así , cada vez que se realicen nuevas mediciones, la información almacenada sobre el estado de la batería puede actualizarse en consecuencia. De esta manera, el estado de la batería puede ser "calibrado" mediante la transferencia de una cantidad correcta de energía, con el fin de mantener la batería en un estado óptimo.
Así, la unidad de control interna 120 del dispositivo de determinación está dispuesta para determinar el balance energético y/o la cantidad de energía requerida actualmente, ya sea energía por unidad de tiempo o energía acumulada, basándose en las mediciones realizadas por los sensores o dispositivos de medición antes mencionados del dispositivo médico implantable 101 o del paciente o de una fuente de energía implantada si se utiliza, o cualquier combinación de los mismos. La unidad de control interna 1015 puede estar conectada además a un transmisor de señal interno 113, dispuesto para transmitir una señal de control S que refleje la cantidad de energía necesaria determinada, a un receptor de señal externo 159 incluido o conectado al cargador externo 151. La cantidad de energía transmitida desde la fuente de energía externa 153 puede entonces regularse en respuesta a la señal de control recibida.
Alternativamente, el dispositivo de determinación puede incluir el cargador externo 151. En esta alternativa, las mediciones de los sensores pueden transferirse a la unidad de control externa 165, en la que los valores recibidos resultantes de las mediciones de los sensores se evalúan para determinar el balance energético y/o la cantidad de energía requerida en ese momento, integrando así la función anteriormente descrita de la unidad de control interna 120 en el cargador externo 151. En este caso, la unidad de control interna 120 puede omitirse y las mediciones de los sensores se suministran directamente al transmisor de señal interno 113, que envía las mediciones al receptor de señal externo 159, desde donde se reenvían a la unidad de control externa. La unidad de control externa determina el balance de energía y la cantidad de energía necesaria en ese momento basándose en las mediciones de los sensores y produce una señal de control que controla el transmisor de energía externo 153, estableciendo un nivel necesario o adecuado de transferencia de energía.
Por lo tanto, el sistema de la Fig. 16 emplea la retroalimentación de información que indica la energía requerida, que es más eficiente que otras soluciones de procedimientos porque se basa en el uso real de la energía que se compara con la energía recibida, por ejemplo, con respecto a la cantidad de energía, la diferencia de energía, o la tasa de recepción de energía en comparación con la tasa de energía utilizada por los componentes implantados consumidores de energía del aparato. El aparato puede utilizar la energía recibida para consumirla directamente o para almacenarla en una fuente de energía implantada 105 o similar. De este modo, los distintos parámetros mencionados anteriormente se utilizarían si fueran pertinentes y necesarios y, en ese caso, como herramienta para determinar el balance energético real. Sin embargo, dichos parámetros también pueden ser necesarios per se para cualquier acción realizada internamente para hacer funcionar específicamente el aparato.
El transmisor de señales interno 113 y el receptor de señales externo 159 pueden implementarse como unidades separadas utilizando medios de transferencia de señales adecuados, como señales de radio, IR (infrarrojas) o ultrasónicas. Alternativamente, el transmisor de señales interno 113 y el receptor de señales externo 159 pueden estar integrados en el dispositivo de transformación de energía implantado 109 y en la fuente de energía externa 153, respectivamente, para transmitir señales de control en sentido inverso a la transferencia de energía, utilizando básicamente la misma técnica de transmisión. Las señales de control pueden modularse con respecto a la frecuencia, la fase o la amplitud.
Por lo tanto, la información de retroalimentación puede transferirse mediante un sistema de comunicación independiente que incluya receptores y transmisores o puede integrarse en el sistema de transferencia de energía. Dicho sistema integrado de retroalimentación de información y energía puede comprender un receptor de energía interno implantable para recibir energía de forma inalámbrica, el receptor de energía con una primera bobina interna 109 y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para transmitir energía de forma inalámbrica, el transmisor de energía con una segunda bobina externa 153 y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía de forma inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. El sistema comprende además un interruptor de potencia 115 para activar y desactivar la conexión de la primera bobina interna 109 al primer circuito electrónico, de manera que el transmisor de energía externo recibe información de retroalimantación relacionada con la carga de la primera bobina como una variación de impedancia de la segunda bobina externa 153, cuando el interruptor de potencia activa y desactiva la conexión de la primera bobina interna al primer circuito electrónico. La variación de impedancia puede detectarse, por ejemplo, determinando la intensidad o amplitud de la corriente eléctrica que atraviesa la segunda bobina. La segunda bobina es generalmente la carga en un circuito eléctrico, no mostrado, que incluye una fuente de alimentación principal, por ejemplo conectada a la "red eléctrica" o a la red de distribución eléctrica pública, y la corriente eléctrica que fluye a través de ella puede ser detectada por la fuente de alimentación principal.
El interruptor de potencia 115 puede controlarse para que se cierre o abra según cualquier patrón adecuado, como por ejemplo periódicamente, por ejemplo, las veces que se cierra el interruptor de potencia pueden ocurrir en un patrón repetido regularmente y las veces que se cierra el interruptor de potencia pueden ocurrir en un patrón repetido regularmente, teniendo los patrones la misma frecuencia de repetición. Alternativamente, el cierre y la apertura del interruptor de alimentación se producen en momentos aleatorios para no interferir con otros componentes electrónicos.
La variación de impedancia se detecta o recibe generalmente como una variación entre dos niveles, un nivel máximo y un nivel mínimo. La variación, es decir, la distancia entre los dos niveles extremos, representa o indica entonces el acoplamiento electromagnético entre la segunda bobina 153 y la primera bobina 109. Cuando la fuente de alimentación externa/cargador externo se mueve en relación con la fuente de alimentación interna/cargador interno, el movimiento de la fuente de alimentación externa produce una variación de la distancia entre los dos niveles dependiendo de la posición de dicha fuente de alimentación externa en relación con la fuente de alimentación interna. La información de retroalimantación, como la variación de impedancia o alguna cantidad derivada de la misma, puede utilizarse, como se ha descrito anteriormente, para generar una señal y/o indicaciones para un usuario. Dichas indicaciones pueden entonces incluir que se indique si el valor de la variación, durante el desplazamiento de la fuente de alimentación externa, es creciente o decreciente, un valor creciente indica un mayor o mejor acoplamiento electromagnético o un menor o peor acoplamiento electromagnético.
Del mismo modo que se ha descrito anteriormente, la fuente de alimentación externa puede en una primera etapa calibrar el sistema aumentando la cantidad de energía transferida a la fuente de alimentación interna hasta que se detecte una respuesta de dicha variación de encendido y apagado mediante la fuente externa, es decir, básicamente hasta que se detecte una variación de impedancia diferente de cero, o generalmente por encima de un valor umbral positivo adecuado.
El interruptor 153 puede estar separado y controlado por la unidad de control interna 120 o estar integrado en la unidad de control interna. Debe entenderse que el interruptor 153 puede implementarse mediante cualquier tipo de dispositivo adecuado, como un transistor, MCU, MCPU, ASIC FPGA o un convertidor DA o cualquier otro componente o circuito electrónico que pueda encender y apagar la alimentación.
La disposición de suministro de energía ilustrada en la Fig. 16 puede, en una realización, funcionar de la siguiente manera. En primer lugar, la unidad de control interna 120 del dispositivo de determinación determina el balance energético. La unidad de control interna también crea una señal de control que refleja la cantidad de energía requerida, y la señal de control se transmite desde el transmisor de señal interno 113 al receptor de señal externo 159. Alternativamente, el balance de energía puede ser determinado por la unidad de control externa 165 dependiendo de la implementación, como se mencionó anteriormente. En este último caso, la señal de control puede contener los resultados de las mediciones de varios sensores. La cantidad de energía emitida por la fuente de energía externa 153 puede entonces ser regulada por la unidad de control externa 165, basándose en el balance de energía determinado, por ejemplo, en respuesta a la señal de control recibida. Este procedimiento puede repetirse de forma intermitente a determinados intervalos durante la transferencia de energía en curso, o puede ejecutarse de forma más o menos continua durante la transferencia de energía.
Por lo general, la cantidad de energía transferida puede regularse ajustando diversos parámetros de transmisión en la fuente de energía externa 153, como la tensión, la corriente, la amplitud, la frecuencia de onda y las características del impulso.
El sistema aquí descrito también puede utilizarse para obtener información sobre los factores de acoplamiento entre las bobinas 109, 153 en un sistema TET, incluso para calibrar el sistema tanto para encontrar un lugar óptimo para la bobina externa en relación con la bobina interna como para optimizar la transferencia de energía. En este caso, la cantidad de energía transferida se compara con la cantidad de energía recibida. Por ejemplo, si la bobina externa se está moviendo, el factor de acoplamiento puede variar y los movimientos realizados correctamente podrían dar lugar a que se encuentre el lugar óptimo de la bobina externa para la transferencia de energía. Preferiblemente, la unidad de control 165 para la bobina externa 153 está dispuesta para calibrar la cantidad de energía transferida para lograr la información de retroalimentación en el dispositivo de determinación, antes de que se maximice el factor de acoplamiento.
Esta información sobre el factor de acoplamiento también puede utilizarse como retroalimentación durante la transferencia de energía. En tal caso, el sistema de transferencia de energía aquí descrito comprende un receptor de energía interno implantable para la recepción inalámbrica de energía, que tiene una primera bobina interna 109 y un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, y un transmisor de energía externo para la transmisión inalámbrica de energía, que tiene una segunda bobina externa 153 y un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina. La segunda bobina externa del transmisor de energía transmite energía de forma inalámbrica que es recibida por la primera bobina del receptor de energía. El sistema comprende además un dispositivo de realimentación para comunicar un valor de la cantidad de energía recibida en la primera bobina 109 como información de retroalimantación, en el que el segundo circuito electrónico incluye un dispositivo de determinación para recibir la información de retroalimantación y para comparar la cantidad de energía transferida por la segunda bobina 153 con la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en la primera bobina a fin de obtener el factor de acoplamiento entre la segunda bobina y la primera bobina. El transmisor de energía puede regular la energía transmitida en respuesta al valor obtenido del factor de acoplamiento.
La Fig. 17 es un diagrama de bloques que ilustra varias realizaciones relacionadas con las formas en que la energía recibida puede ser suministrada y utilizada por el dispositivo médico implantable 101. De forma similar al ejemplo de la Fig. 16, un receptor de energía interno 109 recibe de forma inalámbrica energía E de una fuente de energía externa 153 que está controlada por una unidad de control de transmisión 165. El receptor de energía interno 109 puede comprender o estar conectado a un circuito de voltaje constante, indicado como un recuadro discontinuo "V constante" en la figura, para suministrar energía a voltaje constante a las partes consumidoras de energía 101' del dispositivo médico implantable 101. El receptor interno de energía 109 puede comprender además un circuito de corriente constante, indicado en la figura como un recuadro de trazos "I constante", para suministrar energía a una intensidad de corriente constante al dispositivo médico implantable 101.
El dispositivo médico implantable 101 puede comprender una parte o componente 101' que consuma energía, por ejemplo un motor, una bomba, un dispositivo de restricción o cualquier otro aparato médico que requiera energía eléctrica para su funcionamiento. El dispositivo médico implantable 101 puede comprender además un dispositivo de almacenamiento de energía 105 para almacenar la energía suministrada desde el receptor de energía interno 109. Así, la energía suministrada puede ser consumida directamente por la parte consumidora de energía 101', o almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energía 105, o la energía suministrada puede ser en parte consumida directamente y en parte almacenada. El dispositivo médico implantable 101 puede comprender además una unidad estabilizadora de energía 121 para estabilizar la energía suministrada desde el receptor de energía interno 109. De este modo, la energía puede suministrarse de forma fluctuante, por lo que puede ser necesario estabilizar la energía antes de consumirla o almacenarla.
La energía suministrada por el receptor interno de energía 109 puede ser acumulada y/o estabilizada por una unidad estabilizadora de energía 122 separada, situada fuera del cargador interno 107, antes de ser consumida y/o almacenada por la parte consumidora de energía 101' del dispositivo médico implantable 101. Alternativamente, la unidad estabilizadora de energía puede estar integrada en el receptor de energía interno 109. En cualquier caso, la unidad estabilizadora de energía puede comprender un circuito de tensión constante y/o un circuito de corriente constante.
La Fig. 18 es un diagrama de circuito de un circuito de medición del balance de energía de un diseño del sistema para controlar la transmisión inalámbrica de energía o de un sistema de control del balance de energía. El circuito tiene una señal de salida centrada en 2,5 V y proporcionalmente relacionada con el desbalance energético. La derivada de esta señal indica si el valor está aumentando o disminuyendo y la velocidad con la que se está produciendo dicho cambio. Si la cantidad de energía o potencia recibida es inferior a la energía o potencia utilizada por los componentes implantados del dispositivo, se transfiere más energía y, por tanto, se carga en la fuente de energía interna. La señal de salida del circuito se alimenta normalmente a un convertidor A/D y se convierte a una forma digital. La información digital puede enviarse entonces al dispositivo externo de transmisión de energía, lo que le permite ajustar el nivel de la energía transmitida. Otra posibilidad es disponer de un sistema completamente analógico que utilice comparadores que comparen el nivel de balance energético con determinados umbrales máximos y mínimos y envíen información al dispositivo externo de transmisión de energía si el balance se desvía de la ventana máxima/mínima.
En particular, la Fig. 18 es un diagrama de circuito de un sistema para transferir energía a los componentes energéticos implantados del dispositivo desde fuera del cuerpo del paciente utilizando transferencia de energía inductiva. Un sistema de transferencia de energía inductiva utiliza típicamente una bobina transmisora externa y una bobina receptora interna. Se incluye la bobina receptora, L1, y se excluyen las partes transmisoras del sistema.
La aplicación del concepto general de balance de energía y la forma en que se transmite la información al transmisor de energía externo pueden realizarse, por supuesto, de muy diversas maneras. El diagrama de circuito de la Fig. 18 y el procedimiento descrito anteriormente para evaluar y transmitir la información sólo deben considerarse como ejemplos de las posibles formas en que se puede implementar el sistema de control.
Detalles del circuito
En la Fig. 18 los símbolos Y1, Y2, Y3 y así sucesivamente simbolizan puntos de prueba dentro del circuito. Los componentes en el diagrama del circuito y sus respectivos valores son valores que funcionan en esta implementación particular que, por supuesto, es sólo una de un número infinito de posibles soluciones de diseño. La bobina receptora de energía L1 recibe la energía necesaria para alimentar el circuito. La energía para los componentes implantados se transmite en este caso particular a una frecuencia de 25 kHz. La señal de salida del balance de energía está presente en el punto de prueba Y1.
Los expertos en la materia se darán cuenta de que las diversas realizaciones anteriores del sistema podrían combinarse de muchas maneras diferentes. Se puede observar, por ejemplo, que el interruptor simplemente podría significar cualquier circuito o componente electrónico.
Las realizaciones descritas anteriormente están relacionadas con un procedimiento y un sistema para controlar la transmisión inalámbrica de energía a los componentes consumidores de energía implantados de un dispositivo médico implantable alimentado eléctricamente.
Así pues, se proporciona un procedimiento para controlar la transmisión inalámbrica de la energía suministrada a los componentes consumidores de energía implantados de un dispositivo como el descrito anteriormente. La energía E se transmite de forma inalámbrica desde una fuente de energía externa situada fuera del paciente y es recibida por un receptor de energía interno situado dentro del paciente, estando el receptor de energía interno conectado a los componentes consumidores de energía implantados del dispositivo para suministrarles directa o indirectamente la energía recibida. Se determina un balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo. La transmisión inalámbrica de energía E desde la fuente de energía externa se controla entonces en función del balance energético determinado.
La energía que se transmite de forma inalámbrica puede, por ejemplo, transmitirse inductivamente desde una bobina primaria en la fuente de energía externa a una bobina secundaria en el receptor de energía interno. Puede detectarse un cambio en el balance energético para controlar la transmisión inalámbrica de energía basándose en el cambio detectado en el balance energético. También puede detectarse una diferencia entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo médico, para controlar la transmisión inalámbrica de energía basándose en la diferencia de energía detectada.
Al controlar la transmisión de energía, la cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica puede disminuir si el cambio detectado en el balance energético implica que el balance energético está aumentando, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede corresponder además a un índice de cambio detectado. La cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica puede disminuir aún más si la diferencia de energía detectada implica que la energía recibida es mayor que la energía utilizada, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede entonces corresponder a la magnitud de la diferencia de energía detectada.
Como se ha mencionado anteriormente, la energía utilizada para el dispositivo médico puede consumirse para hacer funcionar el dispositivo médico, y/o almacenarse en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede transmitirse para su consumo y almacenamiento de acuerdo con una tasa de transmisión por unidad de tiempo que se determina en función de dichos parámetros. La cantidad total de energía transmitida también puede determinarse en función de dichos parámetros.
Cuando se detecta una diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, y la diferencia detectada está relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con dicho balance de energía, la integral puede determinarse para un voltaje y/o corriente monitorizados relacionados con el balance de energía.
Cuando se determina la derivada en el tiempo de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, la derivada puede determinarse para una tensión y/o corriente eléctrica monitorizada relacionada con el balance energético.
La transmisión inalámbrica de energía desde la fuente de energía externa puede controlarse aplicando, a la fuente de energía externa, impulsos eléctricos desde un primer circuito eléctrico para transmitir inalámbricamente la energía, teniendo los impulsos eléctricos bordes de entrada y de salida, variando las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los bordes de entrada y de salida sucesivos de los impulsos eléctricos y/o las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre los bordes de entrada y de salida sucesivos de los impulsos eléctricos, y transmitiendo energía inalámbricamente, teniendo la energía transmitida generada a partir de los impulsos eléctricos una potencia variada, dependiendo la variación de la potencia de las longitudes de los primeros y/o segundos intervalos de tiempo.
En ese caso, la frecuencia de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden permanecer invariables, excepto al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. La amplitud de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Además, los impulsos eléctricos pueden variarse variando únicamente las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos de los impulsos eléctricos.
Un tren de dos o más pulsos eléctricos puede ser suministrado como un grupo de pulsos, en el que al aplicar el tren de pulsos, el tren que tiene un primer pulso eléctrico al comienzo del tren de pulsos y que tiene un segundo pulso eléctrico al final del tren de pulsos, dos o más trenes de pulsos pueden ser suministrados secuencial o sucesivamente, en el que se varían las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre el borde de salida sucesivo del segundo pulso eléctrico en un primer tren de pulsos y el borde de salida del primer pulso eléctrico de un segundo tren de pulsos.
Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Los impulsos eléctricos también pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Además, los impulsos eléctricos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante. Los impulsos eléctricos dentro de un tren de impulsos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante.
El circuito formado por el primer circuito eléctrico y la fuente de energía externa puede tener un primer período de tiempo característico o una primera constante de tiempo, y al variar efectivamente la energía transmitida, dicho período de tiempo de frecuencia puede estar en el rango del primer período de tiempo característico o constante de tiempo o ser más corto.
De este modo, también se proporciona un sistema que comprende un dispositivo como el descrito anteriormente para controlar la transmisión inalámbrica de energía suministrada a los componentes consumidores de energía implantados del dispositivo. En su sentido más amplio, el sistema comprende un dispositivo de control para controlar la transmisión inalámbrica de energía desde un dispositivo de transmisión de energía, y un receptor de energía interno implantable para recibir la energía transmitida de forma inalámbrica, estando el receptor de energía interno conectado a los componentes consumidores de energía implantables del dispositivo para suministrarles directa o indirectamente la energía recibida. El sistema comprende además un dispositivo de determinación dispuesto para determinar un balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por los componentes implantables consumidores de energía del dispositivo, en el que el dispositivo de control controla la transmisión inalámbrica de energía desde el dispositivo externo de transmisión de energía, basándose en el balance energético determinado por el dispositivo de determinación.
Además, el sistema puede comprender cualquiera de los siguientes elementos:
- Una bobina primaria de la fuente de energía externa está preparada para transmitir la energía de forma inalámbrica e inductiva a una bobina secundaria del receptor de energía interno.
- El dispositivo de determinación está preparado para detectar un cambio en el balance energético, y el dispositivo de control controla la transmisión inalámbrica de energía basándose en el cambio detectado en el balance energético.
- El dispositivo de determinación está dispuesto para detectar una diferencia entre la energía recibida por el receptor interno de energía y la energía utilizada para los componentes implantables consumidores de energía del dispositivo, y el dispositivo de control controla la transmisión inalámbrica de energía basándose en la diferencia de energía detectada.
- El dispositivo de control controla el dispositivo externo de transmisión de energía para disminuir la cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica si el cambio detectado en el balance energético implica que el balance energético está aumentando, o viceversa, en el que la disminución/aumento de la transmisión de energía corresponde a un índice de cambio detectado.
- El dispositivo de control controla el dispositivo externo de transmisión de energía para disminuir la cantidad de energía transmitida de forma inalámbrica si la diferencia de energía detectada implica que la energía recibida es mayor que la energía utilizada, o viceversa, en el que la disminución/aumento de la transmisión de energía corresponde a la magnitud de dicha diferencia de energía detectada.
- La energía utilizada para el dispositivo se consume para hacer funcionar el dispositivo, y/o se almacena en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo.
- En el caso de que se determinen los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo y/o los parámetros físicos del paciente, el dispositivo de transmisión de energía transmite la energía para su consumo y almacenamiento de acuerdo con una tasa de transmisión por unidad de tiempo que determina el dispositivo de determinación basándose en dichos parámetros. El dispositivo de determinación también determina la cantidad total de energía transmitida basándose en dichos parámetros.
- Cuando se detecta una diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, y la diferencia detectada está relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con el balance de energía, el dispositivo de determinación determina la integral para una tensión y/o corriente monitorizada relacionada con el balance de energía.
- En el caso de que se determine la derivada de un parámetro eléctrico medido a lo largo del tiempo que esté relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, el dispositivo de determinación determina la derivada para un voltaje monitorizado y/o una corriente eléctrica monitorizada relacionada con el balance energético.
- El dispositivo de transmisión de energía comprende una bobina colocada externamente al cuerpo humano y un circuito eléctrico que alimenta la bobina externa con impulsos eléctricos para transmitir la energía de forma inalámbrica. Los impulsos eléctricos tienen bordes inicial y final, y el circuito eléctrico está preparado para variar los primeros intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos y/o los segundos intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos de los impulsos eléctricos para variar la potencia de la energía transmitida de forma inalámbrica. Como resultado, el receptor de energía que recibe la energía transmitida inalámbricamente tiene una potencia variada.
- El circuito eléctrico está dispuesto para que los impulsos eléctricos permanezcan inalterados, salvo que varíen los intervalos de tiempo primero y/o segundo.
- El circuito eléctrico tiene una constante de tiempo y está dispuesto para variar los intervalos de tiempo primero y segundo sólo en el rango de la primera constante de tiempo, de modo que cuando varían las longitudes de los intervalos de tiempo primero y/o segundo, varía la potencia transmitida a través de la bobina.
- El circuito eléctrico está dispuesto para suministrar los impulsos eléctricos que se van a variar variando únicamente las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes inicial y final de los impulsos eléctricos.
- El circuito eléctrico está dispuesto para suministrar un tren de dos o más impulsos eléctricos secuenciales o sucesivos, teniendo dicho tren un primer impulso eléctrico al comienzo del tren de impulsos y teniendo un segundo impulso eléctrico al final del tren de impulsos, donde las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre el flanco de bajada sucesivo del segundo impulso eléctrico en un primer tren de impulsos y el flanco de subida del primer impulso eléctrico de un segundo tren de impulsos son variadas por el primer circuito electrónico.
- El circuito eléctrico está dispuesto para proporcionar los impulsos eléctricos como impulsos que tienen una altura y/o amplitud y/o intensidad y/o voltaje y/o intensidad de corriente eléctrica y/o frecuencia sustancialmente constantes.
- El circuito eléctrico tiene una constante de tiempo, y está dispuesto para variar los intervalos de tiempo primero y segundo sólo en el rango de la primera constante de tiempo, de modo que cuando las longitudes de los intervalos de tiempo primero y / o segundo se varían, la potencia transmitida a través de la primera bobina se varían.
- El circuito eléctrico está dispuesto para proporcionar los impulsos eléctricos variando las longitudes del primer y/o segundo intervalo de tiempo sólo dentro de un rango que incluye la primera constante de tiempo o que está situado relativamente cerca de la primera constante de tiempo, comparado con la magnitud de la primera constante de tiempo.
Los dispositivos internos o implantables descritos en el presente documento pueden implantarse en el cuerpo de un paciente mediante un procedimiento quirúrgico adecuado, como el ilustrado por el diagrama de flujo de la Fig. 19. Por ejemplo, un dispositivo implantable puede implantarse insertando una aguja o un instrumento tubular en la cavidad abdominal del paciente, etapa 1201. A continuación, en la etapa 1203, se suministra gas a una parte del cuerpo del paciente mediante la aguja o el instrumento tubular, expandiendo así la cavidad abdominal. A continuación, en la etapa 1205, se colocan al menos dos trócares laparoscópicos en la cavidad. A continuación, en la etapa 1207, se inserta una cámara a través de uno de los trócares laparoscópicos en la cavidad. A continuación, en la etapa 1209, se inserta al menos una herramienta de disección a través de uno de dichos trocares laparoscópicos. En la etapa 1211 se diseca el área donde se colocará el dispositivo. El dispositivo se coloca en el área en la etapa 1213, y el dispositivo se ajusta y habilita en la etapa final 1215.
En otra realización se puede implantar un dispositivo implantable utilizando un procedimiento ilustrado por el diagrama de flujo de la Fig. 20. En primer lugar, en la etapa 1301, se inserta una aguja o un instrumento tubular en la cavidad torácica del paciente. A continuación, en la etapa 1303, se suministra gas a una parte del cuerpo del paciente utilizando la aguja o el instrumento tubular para llenar y expandir la cavidad torácica. A continuación, en una etapa 1305, se colocan al menos dos trócares laparoscópicos en la cavidad. A continuación, en una etapa 1307, se inserta una cámara a través de uno de los trócares laparoscópicos en la cavidad. A continuación, en la etapa 1309, se inserta al menos una herramienta de disección a través de uno de dichos al menos dos trocares laparoscópicos. En la etapa 1311 se diseca un área. El dispositivo se coloca entonces en el área en una etapa 1313, y el dispositivo se ajusta y habilita en una etapa final 1315.
En otra realización, el dispositivo implantable puede implantarse mediante un procedimiento ilustrado por el diagrama de flujo de la Fig. 21. En primer lugar, en una etapa 1401, se corta la piel de la pared abdominal o torácica del paciente mamífero. A continuación, en una etapa 1403 se diseca una zona. A continuación, en una etapa 1405 se coloca el dispositivo en el área, y en una etapa final 1407 se ajusta y habilita el dispositivo.
En otra realización, el dispositivo implantable puede implantarse mediante un procedimiento ilustrado por el diagrama de flujo de la Fig. 22. En primer lugar, en una etapa 1501, se corta la piel del paciente mamífero. A continuación, en una etapa 1503 se diseca un área. A continuación, en una etapa 1505 se coloca el dispositivo en la zona, se libera la presión de gas y se ajusta y habilita el dispositivo en una etapa final 1507.
Debe observarse que la descripción anterior ilustra algunas opciones de implementación posibles pero no limitantes con respecto a las formas en que los diversos componentes y elementos funcionales mostrados pueden disponerse y conectarse entre sí. Sin embargo, un experto en la materia apreciará fácilmente que pueden realizarse muchas variaciones y modificaciones dentro del ámbito de la presente invención.
Un uso del procedimiento, sistemas y dispositivos descritos en el presente documento proporcionará en muchos casos una transferencia eficiente, en al menos algunos casos incluso una transferencia más eficiente en comparación con los sistemas y dispositivos de la técnica anterior, de energía de un cargador externo a un cargador interno que proporciona energía eléctrica a un dispositivo médico implantado.
La descripción de posibles ejemplos de aplicación debe considerarse también como una descripción general de diferentes realizaciones.
La información contenida en la descripción de la Fig. 17 también debe leerse como texto general que se añade al resumen de la invención e incluye características y realizaciones adicionales de la invención.
La Fig. 17 ilustra diferentes formas de suministrar y utilizar la energía recibida por un dispositivo médico 10. De forma similar al ejemplo de la Fig. 1, un receptor de energía interno 1002 recibe energía inalámbrica E de una fuente de energía externa 1004a que está controlada por una unidad de control de transmisión 1004b. El receptor de energía interno 1002 puede comprender un circuito de tensión constante, indicado como un recuadro discontinuo "V constante" en la figura, para suministrar energía a tensión constante al dispositivo médico 10. El receptor interno de energía 1002 puede comprender además un circuito de corriente constante, indicado en la figura como un recuadro de trazos "C constante", para suministrar energía a corriente constante al dispositivo médico 10.
El dispositivo médico 10 comprende una parte consumidora de energía 10a que puede ser un motor, una bomba, un dispositivo de restricción o cualquier otro aparato médico que requiera energía para su funcionamiento eléctrico. El dispositivo médico 10 puede comprender además un dispositivo de almacenamiento de energía 10b para almacenar la energía suministrada desde el receptor de energía interno 1002. De este modo, la energía suministrada puede ser consumida directamente por la parte consumidora de energía 10a o almacenada por el dispositivo de almacenamiento de energía 10b, o la energía suministrada puede ser en parte consumida y en parte almacenada. El dispositivo médico 10 puede comprender además una unidad estabilizadora de energía 10c para estabilizar la energía suministrada desde el receptor interno de energía 1002. Así, la energía puede ser suministrada de manera fluctuante de tal manera que puede ser necesario estabilizar la energía antes de ser consumida o almacenada. La energía suministrada desde el receptor de energía interno 1002 puede además ser acumulada y/o estabilizada por una unidad estabilizadora de energía separada 1028 ubicada fuera del dispositivo médico 10, antes de ser consumida y/o almacenada por el dispositivo médico 10. Alternativamente, la unidad estabilizadora de energía 1028 puede estar integrada en el receptor interno de energía 1002. En cualquier caso, la unidad estabilizadora de energía 208 puede comprender un circuito de voltaje constante y/o un circuito de corriente constante.
Debe tenerse en cuenta que la Fig. 1 y la Fig. 17 ilustran algunas opciones de implementación posibles pero no limitantes con respecto a cómo pueden disponerse y conectarse entre sí los diversos componentes y elementos funcionales mostrados. Sin embargo, el experto apreciará fácilmente que se pueden realizar muchas variaciones y modificaciones dentro del ámbito de la presente invención.
Se proporciona así un procedimiento para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente. La energía inalámbrica se transmite desde una fuente de energía externa situada fuera del paciente y es recibida por un receptor de energía interno situado dentro del paciente, estando el receptor de energía interno conectado al dispositivo médico para suministrarle directa o indirectamente la energía recibida. Se determina un balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo médico. A continuación, se controla la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa basándose en el balance energético determinado.
También se proporciona un aparato para controlar la transmisión de energía inalámbrica suministrada a un dispositivo médico accionable eléctricamente implantado en un paciente. El aparato está adaptado para transmitir la energía inalámbrica desde una fuente de energía externa situada fuera del paciente que es recibida por un receptor de energía interno situado dentro del paciente, estando el receptor de energía interno conectado al dispositivo médico para suministrarle directa o indirectamente la energía recibida. El aparato está además adaptado para determinar un balance de energía entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada para el dispositivo médico, y controlar la transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa, basándose en el balance de energía determinado.
El procedimiento y el aparato pueden implementarse según diferentes realizaciones y características, como se indica a continuación.
La energía inalámbrica puede transmitirse inductivamente desde una bobina primaria en la fuente de energía externa a una bobina secundaria en el receptor de energía interno. Puede detectarse un cambio en el balance energético para controlar la transmisión de energía inalámbrica basándose en el cambio detectado en el balance energético. También puede detectarse una diferencia entre la energía recibida por el receptor de energía interno y la energía utilizada por el dispositivo médico, para controlar la transmisión de energía inalámbrica basándose en la diferencia de energía detectada.
Al controlar la transmisión de energía, la cantidad de energía inalámbrica transmitida puede disminuir si el cambio detectado en el balance energético implica que el balance energético está aumentando, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede corresponder además a un índice de cambio detectado. La cantidad de energía inalámbrica transmitida puede disminuir aún más si la diferencia de energía detectada implica que la energía recibida es mayor que la energía utilizada, o viceversa. La disminución/aumento de la transmisión de energía puede entonces corresponder a la magnitud de la diferencia de energía detectada.
Como se ha mencionado anteriormente, la energía utilizada para el dispositivo médico puede consumirse para hacer funcionar el dispositivo médico, y/o almacenarse en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico.
En una alternativa, se consume sustancialmente toda la energía utilizada para el dispositivo médico (por ejemplo, por la parte consumidora de energía 10a de la Fig. 17) para hacer funcionar el dispositivo médico. En ese caso, la energía puede consumirse después de estabilizarse en al menos una unidad estabilizadora de energía del dispositivo médico.
En otra alternativa, la práctica totalidad de la energía utilizada para el dispositivo médico se almacena en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía. En otra alternativa, la energía utilizada para el dispositivo médico se consume en parte para hacer funcionar el dispositivo médico y en parte se almacena en al menos un dispositivo de almacenamiento de energía.
La energía recibida por el receptor interno de energía puede estabilizarse mediante un condensador, antes de que la energía se suministre directa o indirectamente al dispositivo médico.
La diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada puede medirse directa o indirectamente a lo largo del tiempo, y el balance energético puede determinarse entonces en función de un cambio detectado en la diferencia de la cantidad total. La energía recibida por el receptor interno de energía puede además acumularse y estabilizarse en una unidad estabilizadora de energía, antes de que la energía sea suministrada al dispositivo médico. En ese caso, el balance de energía puede determinarse basándose en un cambio detectado seguido en el tiempo en la cantidad de energía consumida y/o almacenada. Además, el cambio en la cantidad de energía consumida y/o almacenada puede detectarse determinando a lo largo del tiempo la derivada de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, donde la derivada en un primer momento dado corresponde a la tasa de cambio en el primer momento dado, donde la tasa de cambio incluye la dirección y la velocidad del cambio. La derivada puede determinarse además basándose en una tasa de cambio detectada del parámetro eléctrico. La energía recibida por el receptor de energía interno puede suministrarse al dispositivo médico con al menos un voltaje constante, en el que el voltaje constante se crea mediante un circuito de voltaje constante. En ese caso, la energía puede suministrarse con al menos dos tensiones diferentes, incluida la al menos una tensión constante. La energía recibida por el receptor de energía interno también puede suministrarse al dispositivo médico con al menos una corriente constante, en la que la corriente constante se crea mediante un circuito de corriente constante. En ese caso, la energía puede suministrarse con al menos dos corrientes diferentes, incluida la al menos una corriente constante.
El balance energético también puede determinarse basándose en una diferencia detectada entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, estando la diferencia detectada relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con el balance energético. En ese caso, los valores del parámetro eléctrico pueden representarse gráficamente a lo largo del tiempo en un diagrama parámetro-tiempo, y la integral puede determinarse a partir del tamaño del área bajo el gráfico representado. La integral del parámetro eléctrico puede relacionarse con el balance energético como una diferencia acumulada entre la cantidad total de energía recibida por el receptor de energía interno y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada.
El dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico puede incluir al menos uno de los siguientes: una batería recargable, un acumulador o un condensador. La unidad estabilizadora de energía puede incluir al menos uno de los siguientes elementos: un acumulador, un condensador o un semiconductor adaptado para estabilizar la energía recibida.
Cuando la energía recibida por el receptor interno de energía se acumula y estabiliza en una unidad estabilizadora de energía antes de suministrar energía al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía, la energía puede suministrarse al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía con al menos una tensión constante, mantenida por un circuito de tensión constante. En ese caso, el dispositivo médico y el dispositivo de almacenamiento de energía pueden alimentarse con al menos dos tensiones diferentes, en las que al menos una de las tensiones es constante, mantenida por la circuitería de tensión constante.
Alternativamente, cuando la energía recibida por el receptor interno de energía se acumula y estabiliza en una unidad estabilizadora de energía antes de suministrar energía al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía, la energía puede suministrarse al dispositivo médico y/o al dispositivo de almacenamiento de energía con al menos una corriente constante, mantenida por un circuito de corriente constante. En ese caso, el dispositivo médico y el dispositivo de almacenamiento de energía pueden ser suministrados con al menos dos corrientes diferentes en las que al menos una corriente es constante, mantenida por el circuito de corriente constante.
La energía inalámbrica puede transmitirse inicialmente de acuerdo con una tasa predeterminada de consumo de energía más almacenamiento. En ese caso, la transmisión de energía inalámbrica puede desactivarse cuando se haya transmitido una cantidad total predeterminada de energía. La energía recibida por el receptor de energía interno también puede acumularse y estabilizarse en una unidad de estabilización de energía antes de consumirse para hacer funcionar el dispositivo médico y/o almacenarse en el dispositivo de almacenamiento de energía hasta que se haya consumido y/o almacenado una cantidad total predeterminada de energía.
Además, la energía inalámbrica puede transmitirse primero con la tasa de energía predeterminada y, a continuación, transmitirse en función del balance de energía, que puede determinarse detectando la cantidad total de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. Alternativamente, el balance de energía puede determinarse detectando un cambio en la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. En otra alternativa, el balance de energía puede determinarse detectando la dirección y la tasa de cambio de la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía.
La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse de forma que la tasa de recepción de energía en el receptor de energía interno se corresponda con la tasa de consumo y/o almacenamiento de energía. En ese caso, la transmisión de energía inalámbrica puede desactivarse cuando se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada.
La energía recibida por el receptor interno de energía puede acumularse y estabilizarse primero en una unidad estabilizadora de energía y, a continuación, consumirse o almacenarse en el dispositivo médico hasta que se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada. En ese caso, el balance de energía puede determinarse basándose en una cantidad total detectada de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. Alternativamente, el balance de energía puede determinarse detectando un cambio en la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía. En otra alternativa, el balance de energía puede determinarse detectando la dirección y la tasa de cambio en la cantidad actual de energía acumulada en la unidad estabilizadora de energía.
Como se ha mencionado en relación con la Fig. 1, pueden utilizarse sensores adecuados para medir determinadas características del dispositivo médico y/o detectar el estado actual del paciente, reflejando de algún modo la cantidad de energía necesaria para el correcto funcionamiento del dispositivo médico. De este modo, pueden determinarse los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, y la energía puede entonces transmitirse con una velocidad de transmisión que se determina en función de los parámetros. Además, la transmisión de energía inalámbrica puede controlarse de manera que la cantidad total de energía transmitida se base en dichos parámetros.
La energía recibida por el receptor interno de energía puede acumularse y estabilizarse primero en una unidad estabilizadora de energía y, a continuación, consumirse hasta que se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada. La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse además de forma que la tasa de recepción de energía en el receptor de energía interno corresponda a una tasa de consumo de energía predeterminada.
Además, pueden determinarse los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, a fin de determinar la cantidad total de energía transmitida en función de los parámetros. En ese caso, la energía recibida por el receptor de energía interno puede acumularse y estabilizarse primero en una unidad estabilizadora de energía y, a continuación, consumirse hasta que se haya consumido una cantidad total de energía predeterminada.
La energía se almacena en el dispositivo de almacenamiento de energía de acuerdo con una tasa de almacenamiento predeterminada. La transmisión de energía inalámbrica puede entonces desconectarse cuando se haya almacenado una cantidad total predeterminada de energía. La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse además de manera que la tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía corresponda a la tasa de almacenamiento predeterminada.
El dispositivo de almacenamiento de energía del dispositivo médico puede comprender un primer dispositivo de almacenamiento y un segundo dispositivo de almacenamiento, en el que la energía recibida por el receptor interno de energía se almacena primero en el primer dispositivo de almacenamiento, y la energía se suministra entonces desde el primer dispositivo de almacenamiento al segundo dispositivo de almacenamiento en una etapa posterior. Cuando se utilizan los dispositivos de almacenamiento primero y segundo en el dispositivo de almacenamiento de energía, el balance de energía puede determinarse de diferentes maneras. En primer lugar, el balance de energía puede determinarse detectando la cantidad actual de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento, y la transmisión de energía inalámbrica puede entonces controlarse de manera que una tasa de almacenamiento en el segundo dispositivo de almacenamiento corresponda a una tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía. En segundo lugar, el balance de energía puede determinarse basándose en una cantidad total detectada de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento. En tercer lugar, el balance de energía puede determinarse detectando un cambio en la cantidad actual de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento. En cuarto lugar, el balance energético puede determinarse detectando la dirección y la velocidad de cambio de la cantidad actual de energía almacenada en el primer dispositivo de almacenamiento.
La energía estabilizada puede suministrarse primero desde el primer dispositivo de almacenamiento al segundo dispositivo de almacenamiento con una corriente constante, mantenida por un circuito de corriente constante, hasta que la tensión medida en el segundo dispositivo de almacenamiento alcance una tensión máxima predeterminada, y a continuación suministrarse desde el primer dispositivo de almacenamiento al segundo dispositivo de almacenamiento de energía con una tensión constante, mantenida por un circuito de tensión constante. En ese caso, la transmisión de energía inalámbrica puede desconectarse cuando se ha alcanzado una tasa mínima predeterminada de energía transmitida.
La transmisión de energía puede controlarse además de manera que la cantidad de energía recibida por el receptor interno de energía corresponda a la cantidad de energía almacenada en el segundo dispositivo de almacenamiento. En ese caso, la transmisión de energía puede controlarse de manera que la tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía corresponda a la tasa de almacenamiento de energía en el segundo dispositivo de almacenamiento. La transmisión de energía también puede controlarse de manera que una cantidad total de energía recibida en el receptor de energía interno corresponda a una cantidad total de energía almacenada en el segundo dispositivo de almacenamiento.
En el caso de que la transmisión de energía inalámbrica se apague cuando se haya almacenado una cantidad total predeterminada de energía, los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente pueden determinarse durante un primer procedimiento de almacenamiento de energía, y la cantidad total predeterminada de energía puede almacenarse en un procedimiento de almacenamiento de energía posterior basado en los parámetros.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede almacenarse en el dispositivo de almacenamiento de energía con una tasa de almacenamiento que se determina en función de los parámetros. En ese caso, puede almacenarse una cantidad total de energía en el dispositivo de almacenamiento de energía, determinándose la cantidad total de energía en función de los parámetros. La transmisión de energía inalámbrica puede entonces desactivarse automáticamente cuando se haya almacenado la cantidad total de energía. La transmisión de energía inalámbrica puede controlarse además de manera que la tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía corresponda a la tasa de almacenamiento.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, puede almacenarse una cantidad total de energía en el dispositivo de almacenamiento de energía, determinándose la cantidad total de energía en función de dichos parámetros. La transmisión de energía puede entonces controlarse de manera que la cantidad total de energía recibida en el receptor interno de energía corresponda a la cantidad total de energía almacenada. Además, la transmisión de energía inalámbrica puede desactivarse automáticamente cuando se haya almacenado la cantidad total de energía.
Cuando la energía utilizada para el dispositivo médico se consume en parte y se almacena en parte, la transmisión de energía inalámbrica puede controlarse en función de un índice predeterminado de consumo de energía y de un índice predeterminado de almacenamiento de energía. En ese caso, la transmisión de energía puede desactivarse cuando se haya recibido una cantidad total predeterminada de energía para su consumo y almacenamiento. La transmisión de energía también puede desactivarse cuando se haya recibido una cantidad total predeterminada de energía para su consumo y almacenamiento.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede transmitirse para su consumo y almacenamiento de acuerdo con una tasa de transmisión por unidad de tiempo que se determina en función de dichos parámetros. La cantidad total de energía transmitida también puede determinarse en función de dichos parámetros.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, la energía puede suministrarse desde el dispositivo de almacenamiento de energía al dispositivo médico para su consumo con una tasa de suministro que se determina en función de dichos parámetros. En ese caso, la cantidad total de energía suministrada desde el dispositivo de almacenamiento de energía al dispositivo médico para su consumo puede basarse en dichos parámetros.
Cuando se determinan los parámetros eléctricos y/o físicos del dispositivo médico y/o los parámetros físicos del paciente, se puede suministrar una cantidad total de energía al dispositivo médico para su consumo desde el dispositivo de almacenamiento de energía, donde la cantidad total de energía suministrada se determina en función de los parámetros.
Cuando la energía recibida por el receptor interno de energía se acumula y estabiliza en una unidad estabilizadora de energía, el balance de energía puede determinarse basándose en una tasa de acumulación en la unidad estabilizadora de energía, de forma que una tasa de almacenamiento en el dispositivo de almacenamiento de energía se corresponda con una tasa de recepción de energía en el receptor interno de energía.
Cuando se detecta una diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida y/o almacenada, y la diferencia detectada está relacionada con la integral en el tiempo de al menos un parámetro eléctrico medido relacionado con dicho balance de energía, la integral puede determinarse para un voltaje y/o corriente monitorizados relacionados con el balance de energía.
Cuando se determina la derivada en el tiempo de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida y/o almacenada, la derivada puede determinarse para un voltaje y/o corriente monitorizados relacionados con el balance energético.
Cuando se utilizan los dispositivos de almacenamiento primero y segundo en el dispositivo de almacenamiento de energía, el segundo dispositivo de almacenamiento puede suministrar energía directa o indirectamente al dispositivo médico, en el que el cambio de la diferencia corresponde a un cambio de la cantidad de energía acumulada en la primera unidad de almacenamiento. El balance de energía puede entonces determinarse detectando un cambio a lo largo del tiempo en la tasa de almacenamiento de energía en el primer dispositivo de almacenamiento, correspondiendo el balance de energía al cambio. El cambio en la cantidad de energía almacenada también puede detectarse determinando a lo largo del tiempo la derivada de un parámetro eléctrico medido que indica la cantidad de energía almacenada, correspondiendo la derivada al cambio en la cantidad de energía almacenada. También puede detectarse una tasa de cambio del parámetro eléctrico, estando la derivada relacionada con la tasa de cambio. El parámetro eléctrico puede ser una tensión y/o corriente medida relacionada con el balance energético. El primer dispositivo de almacenamiento puede incluir al menos uno de los siguientes: un condensador y un semiconductor, y el segundo dispositivo de almacenamiento incluye al menos uno de los siguientes: una batería recargable, un acumulador y un condensador.
Como se ha mencionado anteriormente, la energía inalámbrica puede transmitirse inductivamente desde una bobina primaria en la fuente de energía externa a una bobina secundaria en el receptor de energía interno. Sin embargo, la energía inalámbrica también puede transmitirse de forma no inductiva. Por ejemplo, la energía inalámbrica puede transmitirse mediante sonido o variaciones de presión, radio o luz. La energía inalámbrica también puede transmitirse en impulsos u ondas y/o mediante un campo eléctrico.
Cuando la energía inalámbrica se transmite desde la fuente de energía externa al receptor de energía interno en pulsos, la transmisión de energía inalámbrica puede controlarse ajustando la anchura de los pulsos.
Cuando la diferencia entre la cantidad total de energía recibida por el receptor interno de energía y la cantidad total de energía consumida se mide a lo largo del tiempo, directa o indirectamente, el balance energético puede determinarse detectando un cambio en la diferencia. En ese caso, el cambio en la cantidad de energía consumida puede detectarse determinando a lo largo del tiempo la derivada de un parámetro eléctrico medido relacionado con la cantidad de energía consumida, correspondiendo la derivada a la tasa de cambio en la cantidad de energía consumida, en la que la tasa de cambio incluye la dirección y la velocidad del cambio. A continuación, puede detectarse una tasa de cambio del parámetro eléctrico, estando la derivada relacionada con la tasa de cambio detectada.
Cuando se utilizan los dispositivos de almacenamiento primero y segundo en el dispositivo de almacenamiento de energía, el primer dispositivo de almacenamiento puede estar adaptado para cargarse a una velocidad de carga de energía relativamente mayor que la del segundo dispositivo de almacenamiento, lo que permite una carga relativamente más rápida. El primer dispositivo de almacenamiento también puede estar adaptado para ser cargado en múltiples ocasiones individuales de carga con mayor frecuencia en comparación con el segundo dispositivo de almacenamiento, proporcionando así una vida útil relativamente mayor en términos de ocasiones de carga. El primer dispositivo de almacenamiento puede incluir al menos un condensador. Normalmente, sólo se puede cargar el primer dispositivo de almacenamiento y con más frecuencia de la necesaria para el segundo dispositivo de almacenamiento.
Cuando es necesario cargar el segundo dispositivo de almacenamiento, para reducir el tiempo necesario para la carga, el primer dispositivo de almacenamiento se carga en múltiples ocasiones individuales de carga, dejando así tiempo entre las ocasiones de carga para que el primer dispositivo de almacenamiento cargue el segundo dispositivo de almacenamiento a una velocidad de carga de energía relativamente más baja. Cuando se determinan los parámetros eléctricos del dispositivo médico, la carga del segundo dispositivo de almacenamiento puede controlarse en función de los parámetros. Se puede utilizar un circuito de corriente constante o de voltaje estabilizador para almacenar energía en el segundo dispositivo de almacenamiento.
La transmisión de energía inalámbrica desde la fuente de energía externa puede controlarse aplicando a la fuente de energía externa impulsos eléctricos desde un primer circuito eléctrico para transmitir la energía inalámbrica, teniendo los impulsos eléctricos bordes de entrada y de salida, variando las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos y/o las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre los sucesivos bordes de entrada y de salida de los impulsos eléctricos, y transmitiendo energía inalámbrica, teniendo la energía transmitida generada a partir de los impulsos eléctricos una potencia variada, dependiendo la variación de la potencia de las longitudes de los primeros y/o segundos intervalos de tiempo.
En ese caso, la frecuencia de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden permanecer invariables, excepto al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. La amplitud de los impulsos eléctricos puede ser sustancialmente constante al variar los intervalos de tiempo primero y/o segundo. Además, los impulsos eléctricos pueden variarse variando únicamente las longitudes de los primeros intervalos de tiempo entre los bordes inicial y final sucesivos de los impulsos eléctricos.
Se puede suministrar un tren de dos o más impulsos eléctricos en fila, en el que al aplicar el tren de impulsos, el tren que tiene un primer impulso eléctrico al comienzo del tren de impulsos y que tiene un segundo impulso eléctrico al final del tren de impulsos, se pueden suministrar dos o más trenes de impulsos en fila, en los que se varían las longitudes de los segundos intervalos de tiempo entre el flanco de bajada sucesivo del segundo impulso eléctrico en un primer tren de impulsos y el flanco de subida del primer impulso eléctrico de un segundo tren de impulsos.
Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Los impulsos eléctricos también pueden tener una corriente y una tensión sustancialmente constantes. Además, los impulsos eléctricos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante. Los impulsos eléctricos dentro de un tren de impulsos también pueden tener una frecuencia sustancialmente constante.
Al aplicar impulsos eléctricos a la fuente de energía externa, los impulsos eléctricos pueden generar un campo electromagnético sobre la fuente de energía externa, variando el campo electromagnético al variar los intervalos de tiempo primero y segundo, y el campo electromagnético puede inducir impulsos eléctricos en el receptor de energía interno, llevando los impulsos inducidos energía transmitida al receptor de energía interno. La energía inalámbrica se transmite entonces de forma sustancialmente puramente inductiva desde la fuente de energía externa al receptor de energía interno.
Los impulsos eléctricos pueden emitirse desde el primer circuito eléctrico con una frecuencia y/o un período de tiempo tales entre los bordes de ataque de los impulsos consecutivos, de modo que cuando varían las longitudes de los intervalos de tiempo primero y/o segundo, varía la energía transmitida resultante. Al aplicar los impulsos eléctricos, éstos pueden tener una frecuencia sustancialmente constante.
El circuito formado por el primer circuito eléctrico y la fuente de energía externa puede tener un primer período de tiempo característico o una primera constante de tiempo, y al variar efectivamente la energía transmitida, dicho período de tiempo de frecuencia puede estar en el rango del primer período de tiempo característico o constante de tiempo o ser más corto.
Aunque la invención se ha descrito con referencia a realizaciones ejemplares específicas, la descripción en general sólo pretende ilustrar el concepto inventivo y no debe tomarse como limitativa del alcance de la invención. En particular, el experto comprenderá fácilmente que las realizaciones y ejemplos descritos anteriormente pueden implementarse tanto como un procedimiento como un aparato. La presente invención y varias posibles realizaciones se definen en general por las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para controlar la transmisión inalámbrica de energía suministrada a un dispositivo médico (100) alimentado eléctricamente cuando se implanta en un paciente, comprendiendo el procedimiento
alimentar el dispositivo médico mediante un receptor de energía interno (102) del dispositivo médico, suministrar energía de forma inalámbrica al receptor de energía interno mediante una fuente de energía externa (104) situada fuera del paciente, en la que la fuente de energía externa está equipada con una bobina primaria (11) desde la cual la fuente de energía externa transmite inductivamente dicha energía a una primera bobina secundaria (10) en el receptor de energía, comprendiendo además el procedimiento determinar, mediante mediciones, uno o varios parámetros relativos a un primer factor de acoplamiento (Cl) entre el primario y la primera bobina secundaria (10),
transmitir, mediante la fuente de energía externa, una primera cantidad de energía al receptor de energía para permitir detectar, mediante el dispositivo médico, información relacionada con el primer factor de acoplamiento,
enviar de forma inalámbrica, mediante el dispositivo médico (100), información de retroalimantación relacionada con dicho primer factor de acoplamiento a la fuente de energía externa,
recibir, mediante la fuente de energía externa, dicha información de retroalimantación del dispositivo médico,
realizar, mediante la fuente de energía externa, una acción predeterminada basada en dicha información de retroalimantación y al menos una de:
dejar que la primera bobina secundaria esté sustancialmente sin carga eléctrica al medir el primer factor de acoplamiento, en el que el receptor de energía comprende un componente electrónico conectado a la primera bobina secundaria para habilitar y deshabilitar el flujo de corriente eléctrica entre la primera bobina secundaria y el implante médico, y
proporcionar un componente electrónico conectado a una segunda bobina secundaria comprendida en el receptor de energía, teniendo la bobina primaria un segundo factor de acoplamiento en relación con la segunda bobina secundaria, utilizándose dicha segunda bobina secundaria para suministrar información relacionada con el segundo factor de acoplamiento, teniendo el segundo factor de acoplamiento una relación predeterminada con el primer factor de acoplamiento, estando configurado el componente electrónico para impedir o reducir sustancialmente el flujo de corriente eléctrica entre la segunda bobina secundaria y el implante médico durante las mediciones de parámetros relacionados con un segundo factor de acoplamiento.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho uno o más parámetros medidos relacionados con el segundo factor de acoplamiento están relacionados con el primer factor de acoplamiento.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha acción predeterminada comprende optimizar la colocación de la bobina primaria (11) en relación con la primera bobina secundaria (10) para optimizar dicho primer factor de acoplamiento (Cl).
4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que dicho primer factor de acoplamiento (Cl) se utiliza para determinar una segunda cantidad de energía a transmitir por dicha fuente de energía externa (104) al receptor de energía interno (102), estando dicha segunda cantidad de energía optimizada para alimentar o cargar el dispositivo médico (100).
5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que dicha primera cantidad de energía se incrementa hasta que dicho primer factor de acoplamiento (Cl) es detectado por el sistema.
6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende además indicar, mediante un indicador en la fuente de energía externa, al menos uno de; una colocación óptima de la bobina primaria en relación con dicha primera bobina secundaria, y un nivel del primer factor de acoplamiento, a fin de optimizar el primer factor de acoplamiento.
7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende además medir directa o indirectamente durante un período de tiempo predeterminado la diferencia entre un parámetro eléctrico relacionado con la energía transmitida por la fuente de energía externa y un parámetro eléctrico relacionado con la cantidad de energía recibida por el receptor de energía interno, y determinar el balance entre dichos parámetros eléctricos para determinar dicho primer factor de acoplamiento.
8. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende además rectificar, mediante un componente rectificador de media onda en el receptor de energía, la mitad del ciclo de impulsos de una señal de energía de corriente alterna recibida en el receptor de energía, y medir parámetros relacionados con el primer factor de acoplamiento durante al menos parte de la mitad no rectificada de uno o más ciclos de impulsos.
9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el primer interruptor del receptor de energía está configurado para permitir la medición del primer factor de acoplamiento cuando la conexión está apagada.
10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, que comprende además recibir, mediante un dispositivo de determinación de una segunda unidad de control externa de la fuente de energía externa, información de retroalimantación de una unidad de control interna, comparar, mediante el dispositivo de determinación, la cantidad de energía transferida por la bobina primaria con la información de retroalimantación relativa a la cantidad de energía recibida en la primera bobina secundaria para obtener el factor de acoplamiento entre las bobinas primaria y secundaria, y regular y calibrar, mediante la unidad de control externa, la energía transmitida en respuesta al factor de acoplamiento obtenido.
11. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que comprende además recibir, mediante una unidad de control interna del dispositivo médico, información relacionada con dicho primer factor de acoplamiento desde dicha fuente de energía externa y medir información interna dentro del dispositivo médico relacionada con dicho primer factor de acoplamiento, calcular, por la unidad de control interna, la información de retroalimentación basada en dicha información interna recibida y medida, y transmitir dicha información de retroalimentación desde dicha unidad de control interna, comprendiendo la información de retroalimentación información completa sobre dicho primer factor de acoplamiento.
12. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende además al menos una de las siguientes acciones: estabilizar, mediante al menos una unidad estabilizadora de energía en el dispositivo médico, la energía recibida de forma inalámbrica antes de su uso por el dispositivo médico, en el que la unidad estabilizadora de energía comprende un condensador, y almacenar, mediante un dispositivo interno de almacenamiento de energía, la energía durante dicha transferencia de energía, para su uso por el dispositivo médico.
13. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que al menos uno de los parámetros se mide mediante al menos uno de; una integración y una derivada.
14. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además tratar, mediante una unidad de control externa en dicha fuente de energía externa, la información detectada relacionada con dicho primer factor de acoplamiento, utilizar la información del factor de acoplamiento como información de retroalimantación durante la transferencia de energía, teniendo el receptor de energía un primer circuito electrónico conectado a la primera bobina, transmitir energía inalámbrica mediante un transmisor de energía externo en la fuente de energía externa, teniendo el transmisor de energía un segundo circuito electrónico conectado a la segunda bobina, en el que el procedimiento comprende además comunicar, mediante un dispositivo de retroalimentación, información relacionada con la cantidad de energía recibida en la primera bobina como información de retroalimantación, recibir, mediante un dispositivo de determinación en el segundo circuito electrónico, la información de retroalimantación y comparar la cantidad de energía transferida por la segunda bobina con la información de retroalimantación relacionada con la cantidad de energía recibida en la primera bobina para obtener el factor de acoplamiento entre la primera y la segunda bobinas, y regular y calibrar, mediante la unidad de control externa, la energía transmitida en respuesta al factor de acoplamiento obtenido.
15. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en el que se proporciona una unidad de control interna implantable y dentro de la fuente de energía externa una unidad de control externa, comprendiendo además el procedimiento al menos una de;
a) aumentar dicha primera cantidad de energía transferida desde la fuente de energía externa hasta que se detecte dicho primer factor de acoplamiento,
b) optimizar en dicha acción predeterminada la colocación de la bobina primaria en relación con la primera bobina secundaria para optimizar dicho primer factor de acoplamiento,
c) utilizar dicho primer factor de acoplamiento para determinar y calibrar una segunda cantidad de energía a transmitir por dicha fuente de energía externa,
d) medir durante la transferencia de energía el factor de acoplamiento, para calibrar intermitentemente la transferencia de energía,
e) determinar un segundo balance energético entre la energía recibida por el receptor de energía y la energía utilizada por el dispositivo médico,
f) transferir información de retroalimantación/información de control relativa a dicho segundo balance energético determinado e información relativa al factor de acoplamiento, fuera del cuerpo mediante dicha unidad de control interna.
ES16203786T 2008-10-10 2009-10-12 Un procedimiento para controlar la transmisión inalámbrica de energía a un dispositivo médico Active ES2959487T3 (es)

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