CN104487131A

CN104487131A - 关于无线电力传输的方法***和设备

Info

Publication number: CN104487131A
Application number: CN201380019855.2A
Authority: CN
Inventors: D.拉丰泰恩
Original assignee: Sunshine Heart Co Pty Ltd
Current assignee: Sunshine Heart Co Pty Ltd
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2015-04-01
Also published as: WO2013138451A1; JP2015525084A; US20130310629A1; EP2825251A4; CA2871043A1; EP2825251A1; AU2013203810B2; AU2013203810A1

Abstract

本文中公开的各实施例涉及经皮肤的能量传输***，其包括定位在患者的腔体内的内部线圈和电感耦合到内部线圈的外部线圈。该***可以被联接到任何可植入式医疗设备，譬如心脏辅助设备。

Description

关于无线电力传输的方法***和设备

交叉申请的相关引用

本申请基于35U.S.C.§1 19(e)要求美国临时专利申请No.61/610,173(提交于2012年3月12日)的权益，该申请在此通过引用全部并入本文。

技术领域

本文中公开的各实施例涉及用于经皮肤地传输电力到患者的腔体中，以为电治疗设备(包括例如患者胸肺腔中的心脏辅助设备)提供电力。

背景技术

完全植入的电子治疗设备涉及电池供电的起搏器到需要更高水平能量被输入到身体的新型治疗方法，包括神经刺激、药物输送、肌肉刺激(TENS)、心脏辅助技术和利用人造心脏的心脏更换。电池技术的进展使得可以植入低功率医学设备，运行高至十年时间。然而，大部分完全植入高电流设备当前利用经皮肤的线缆供电，因为至今仍不存在安全的高功率电池技术。线缆输送安全电力到植入物，但是可导致患者显著的不适且需要维护以防止感染，其在约40％的植入物中发生。

经皮肤能量传输(TET)以为植入的医疗设备供电的已知使用可消除线缆且降低感染的风险。然而，这些现有技术TET***没有消除感染的风险，因为现有的***体积庞大且需要显著数量的外科和植入硬件。此外，现有技术需要靠近的机械联接来实现有效能量传输，其增加了暴露到患者的功率密度和电磁场。这是不期望的，因为高电磁场暴露可导致超过生物组织极限的特定吸收率，且高功率密度可以导致患者组织的局部加热，其可导致组织坏死。

本领域存在对改进的TET***的需求。

发明内容

本文中讨论的各实施例涉及TET***。

在实例1中，一种经皮肤的能量传输***，包括：内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内，其中内部线圈被构造为定位为与胸膜腔内的至少一个肺邻近；以及外部线圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦合。内部线圈被构造为定位为与胸膜腔内的至少一个肺邻近。

实例2涉及如实例1所述的***，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。

实例3涉及如实例1所述的***，其中内部线圈被大致定位抵靠胸膜腔的内壁。

实例4涉及如实例1所述的***，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线圈。

实例5涉及如实例4所述的***，其中自膨胀结构由形状记忆材料制成。

实例6涉及如实例4所述的***，其中自膨胀结构被构造为膨胀使得内部线圈与胸膜腔的内壁接触。

实例7涉及如实例4所述的***，其中自膨胀结构包括至少一个隔离连接器，其构造为防止对抗电路的形成。

实例8涉及如实例1所述的***，其中内部线圈被构造为绕至少一个肺定位。

实例9涉及如实例1所述的***，其中外部线圈包括肩带垫子。

实例10涉及如实例1所述的***，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、衬衣、夹克、被子、椅子或车座中。

在实例11中，一种经皮肤的能量传输***，其操作地连接到心脏辅助***，该经皮肤的能量传输***包括：内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内；柔顺腔室，与内部线圈相关联；以及外部线圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦合。

实例12涉及如实例11所述的***，其中柔顺腔室被联接到内部线圈。

实例13涉及如实例11所述的***，其中内部线圈被定位在柔顺腔室内。

实例14涉及如实例11所述的***，其中柔顺腔室为可膨胀柔顺腔室，其具有膨胀构造和收缩构造。

在实例15中，一种经皮肤的能量传输***，包括：内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内；中继线圈和外部线圈。中继线圈构造为被定位为邻近患者，使得中继线圈和内部线圈电感耦合。外部线圈构造为被定位为使得外部线圈和中继线圈电感耦合，由此外部线圈被电感耦合到内部线圈。

实例16涉及如实例15所述的***，其中中继线圈被定位为邻近患者的皮肤。

实例17涉及如实例15所述的***，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。

实例18涉及如实例15所述的***，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线圈。

实例19涉及如实例15所述的***，其中外部线圈包括肩带垫子。

实例20涉及如实例15所述的***，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、衬衣、夹克、被子、椅子或车座中。尽管多个实施例被描述，根据本文的详细描述(其显示和描述了本发明的实施例)，本发明的其它实施例对于本领域技术人员是明显的。如将意识到的，本发明能够在各方面进行修改，而不会背离本发明的精神和范围。因此，附图和相似描述将被认为本质上是示意性的，而不是限制性的。

附图说明

图1是根据一个实施例的TET***的示意性图示；

图2是根据另一个实施例的另一TET***的内部线圈的示意性图示；

图3A是根据一个实施例的具有支撑结构的内部线圈的示意性图示；

图3B是根据一个实施例的图3A的内部线圈的截面视图；

图4是根据另一个实施例的另一TET***的截面视图；

图5A是根据一个实施例的图4的TET***的外部线圈的前视图；

图5B是根据一个实施例的图4的TET***的内部线圈的截面视图；

图6是根据一个实施例的另一TET***的内部线圈的示意性图示；

图7A是根据另一个实施例的内部线圈的截面视图；

图7B是根据另一个实施例的图7A的内部线圈的截面视图；

图7C是根据另一个实施例的图7A的内部线圈的截面视图；

图8是根据一个实施例的具有内部线圈和中继线圈的TET***的示意性图示；

图9是根据一个实施例的关于中继线圈的电路图的示意性图示；

图10是根据一个实施例的关于线圈的标准测量值的示意性图示。

具体实施方式

大部分现有的TET使用一些形式的电磁式互感器且很多具有合并的共振调谐以增大电力传输的效率。共振调谐电路在电力传输中的使用是由尼古拉·特斯拉在十九世纪初发现的，当时无线电力电路被第一次证实。对共振能量传输本质上的最好比拟是声能量通过空间的传输，譬如振动的弦。也就是说，如果被调谐到相同频率的平行拉伸的线被激励，机械振动被从一根线传递到相邻的线，取决于分隔距离和联接媒介而具有接近完美的吸收。中继线可以被增加且声学能量传输范围可以由此被扩展。相同的现象发生在磁共振能量传输中，其中范围可以通过精确调谐和使用无源共振中继器来扩展。

通过电感耦合的线圈的电力传输并不是新的，且可通过麦克斯韦定律且特别地法拉第定律来描述。两个感应线圈可以近场距离操作，如麦克斯韦的条件所限定的：

(1) - - - d = \frac{λ}{2 π}

其中d为线圈之间的距离，且

λ为波长。

例如，在5MHz的激励频率处，近场条件被计算在高至9.54米处(基于某些假设)。通常，电感耦合电力***将在大线圈的直径范围内有效地从一些线圈传输电力到另一个线圈。能量的耦合通过互感而发生。也就是说，从一个线圈的电力被感生到另一个中，且由此两个线圈实际上成在在其间具有自由空间的变压器。

变压器为能量转换器，其具有输入功率，且将其转换到使用输出功率的终端，通常具有不同的电流和电压。标准的变压器将电流转换为磁路，其从主线圈传输能量到次线圈。在经皮肤的能量传输(TET)中，主线圈在身体外部且次线圈植入在身体内。TET变压器可以被建模为空气芯部变压器，其中

磁场通过自由空间被从主线圈传输到次线圈。在人体内，耦合实际穿过身体组织(皮肤、骨骼、血液和间质液)而发生。耦合电路可以包括非磁性金属材料，譬如镍钛合金、不锈钢和包括织物或塑料等的非磁性材料。只要耦合介质不是铁氧体或具有小于1的相对磁导率，有效主到次芯部损失将主要为所选择的操作频率的函数。

本文中公开的各个实施例涉及具有定位在患者身体内的内部共振线圈和定位在患者身体外的外部共振线圈的***。

例如，图1示出了根据一个实施例的TET***10，其具有定位在患者腔体内的内部线圈20和定位在患者身体外的外部线圈24。在该实施例中，内部线圈20被定位在患者的肋骨笼内、胸膜腔中，且特别地在患者的右肺腔内。此外，外部线圈24被定位在肩膀上和患者的臂部之下，使得患者向背包或袋一样携带外部线圈24。在该实施例中，外部线圈24具有肩部带垫14，其附接到线圈24或绕线圈24定位。该带垫14用于定位抵靠患者的肩部，以增强患者在使用外部线圈24过程中的舒适性。内部线圈20被联接到需要电力的医疗设备。在该示例性实施例中，线圈24被联接到促动器18，用于诸如主动脉套管(cuff)12这样的心脏辅助设备。在该实施例中，促动器18可操作地联接到ECG引线，其可以用于通过促动器18触发套管12的促动。替代地，促动器18可以通过其他方法或设备促动。

在本实施例中，外部线圈24还被联接到电源26，其在本实例中为电池26。如图1所示，电池26利用两个带16联接到线圈24。替代地，电池26可以直接连接到线圈24。电源26可以是电池或家用电源，其被驱入到外部线圈24中。根据一些实施例，已知现代TET驱动电路被并入以建立非常有效的激励电流。外部线圈24越好地调谐到内部线圈20，能量的交叉耦合越有效率。然而，如果内部线圈20的调谐频率由于包封的组织或体液的影响而随时间漂移，耦合效率将被削弱。为了允许内部线圈20中随时间连续的电力接收，内部线圈20的调谐可以通过一系列方法来感测，包括从内部线圈20反馈或外部线圈24通过窄范围的共振调谐的频率扫描。保持有效传输的另一方法是解调谐外部线圈24，由此导致使用较低效率的总***功率，但是确保内部线圈20将不会掉出***的共振耦合。可理解所有上述调谐技术在无线电力传输***的设计中是已知的。

图2描述了具有定位在肺腔34内(肋骨笼内侧)的内部线圈32的***30的替代实施例。在该特定实施例中，线圈32被绕左肺定位。替代地，内部线圈32可以被定位在胸膜腔内、绕左肺或两个肺。在另一实施例中，内部线圈32可以被定位在患者的腹腔或任意其它的已知腔体内。在又一实施例中，内部线圈32可以被定位在患者内的任意位置，包括胸腔外侧。

根据一个实施例，内部线圈32为自膨胀线圈，其一旦被***到目标腔体内则膨胀到其最大直径。在一个实例中，自膨胀线圈由形状记忆镍钛合金制成。替代地，可以被用于共振线圈的任意形状记忆或自膨胀聚合物或材料可以被使用。

在图3A和3B所示的又一实施例中，内部线圈38可以具有自膨胀结构40，其并入线圈38或与线圈38联接。图3B是线圈38的一部分在图3A的A-A线处的截面视图。如图所示，线圈38具有至少一个线圈导体42和布置在线圈壳体44中的自膨胀支撑结构40。线圈导体42可以为单个线圈部件，其绕线圈38缠绕多次，如所示，或者导体42可以为两个或更多个独立线圈部件。自膨胀支撑结构40被布置在壳体44内，且可以为如上所述的任何形状记忆材料。在一个实施例中，支撑结构40具有绝缘连接器46，其联接结构40的两个端部，由此防止与内部线圈和外部线圈之间的回路相对抗的电路的建立。作为示例，作为自膨胀内钛合金的单圈的支撑结构在没有绝缘连接器的情况下不能用于本文预期的***中，因为该圈将建立感应线圈且由此与外部和内部线圈的电联接干扰。替代地，绝缘连接器46可以为任何已知的策略性绝缘器或结构，其在提供机械支撑的同时建立电气间隙(由此防止导电回路)。绝缘连接器46还可以由任何陶瓷和非磁性材料制成。

自膨胀线圈或自膨胀结构的自膨胀特性可以导致自对准、自固定线圈，其在目标腔体内膨胀，譬如肺腔，例如以提供解剖学配合，从而将其自身锚定在腔体内。也就是说，在一些实施例中，线圈32被配置为膨胀直到其与所定位的体腔内壁接触，由此提供线圈32到腔体的内壁或腔体内的内部器官或任意其它结构的一些摩擦粘附(由此导致“解剖学配合”)。以这样的方式，内部线圈32可以与腔体内的“解剖结构匹配”。例如，在肺腔内，线圈32可以将其自身锚定抵靠肋骨和抵靠肺组织。可理解在肺腔内相对大的空间可以允许线圈具有相对大的有效直径，其导致较大的能量产生且降低与内部线圈32和外部线圈(譬如如上所述的外部线圈24或本文中描述或预期的任何其它外部线圈)的解剖学匹配相关联的约束。

根据一个实施例，内部线圈具有卵形形状，譬如图2所示的内部线圈32。根据一个实施例，卵形形状容易坍塌从而易于外科***到患者内，使得线圈32在***后膨胀到其最大直径。替代地，内部线圈可以具有圆形形状或任意共振线圈已知的其它形状。不考虑形状，在某些实施例中，自膨胀线圈32将通常膨胀到在形状和尺寸上基本匹配肋骨(或任意目标腔体的内壁)。

可理解内部线圈的几何形状影响得到的磁场的强度(和线圈的其它能量产生参数)。因此，线圈的如下结构特性中的每一个可以对能量产生具有影响：线圈直径(或对于那些非圆形线圈的“有效直径”)，匝数，线径和电阻率。

如上所述，在某些实施例中，内部线圈(譬如内部线圈24、32，或本文中所述或预期的任意其它内部线圈)应被构造为最小化线圈的热量产生和由患者组织对电磁能量的吸收，这两者都可有害于患者。在另一实施例中，线圈应由生物学兼容的材料制成，以最小化组织包裹、感染和电连接和导体的电腐蚀。由此，导线可以由银、不锈钢、铜、金或可以用于建立电磁场接收线圈的任意其它导电材料制成。替代地，除了导线之外的导体结构可以被用于线圈，譬如半导体或其它结构。此外，线圈还可以具有涂层，其由硅树脂、氨基甲酸乙酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯或可以提供接收线圈从体液的电绝缘和隔离的任意其它材料。在某些替代实施例中，线圈可以由聚酰亚胺柔性回路或类似材料制成，其导致高密度印刷电路能力。在又一替代方式中，线圈可以由通过将电线织入诸如涤纶或聚酯这样的织物中而构成。

在一个实施例中，内部线圈(譬如内部线圈24、32或本文中所述和预期的任意其它内部线圈)具有至少约6cm的最小直径。也就是说，即使对于那些线圈具有卵形形状的实施例，在线圈上任一点处的最短直径为至少约6cm。替代地，内部线圈具有至少约10cm的最小直径。在另一替代方式中，内部线圈具有范围在从约6cm到约30cm的直径。在另一实施例中，线圈为卵形线圈，如本文中其他地方所讨论的，其具有图10所示的高度和宽度，且在下文中进一步讨论。卵形线圈可以具有至少约12cm的最小高度和至少约6cm的最小宽度。

根据一个实施例，线圈中的电线尺寸被选择以承载所需电流而不会产生显著的自发热。例如，在一个实施例中，线圈尺寸范围为从约0.005英寸到约0.75英寸。替代地，线圈尺寸范围为从约AWG 0000(美国线规0000)到约AWG40。在一个实例中，电线为利兹线(可以从Cooner Wire购得)，其用于共振线圈构造以减少在交替磁场中的过渡发热。根据一个特定示例性实施例，该电线为Cooner的利兹线PN CW41 14，其被构造为1050根独立44Ga.电线，布置为5束5组42根线，其建立有效14AWG(1.628mm)线圈导体。电线为铜且涂覆有结合在涤纶外套中的聚氨酯绝缘物。

如图1所示和如上所述，外部线圈24可以被配置为具有肩带垫子14的肩带。也就是说，线圈24具有加垫或缓冲的肩部带垫子14，其可以像带子或钱包一样被定位在患者肩部上。替代地，外部线圈可以作为结合特征被联接或物理接合到其它支撑结构，譬如图4所示的***50的示例性实施例，其中如所示外部线圈54被连接到一个或多个带56A、56B。也就是说，肩带56A被联接到线圈54的上部部分，而下部带56B被联接到线圈54的下部部分。

在另一替代方式中，外部线圈可以以任意方式配置，譬如，例如缝制到背心、衬衣、夹克或其它衣服物品中，附接到皮带或并入到被子、椅子或车辆座位。在又一实施例中，外部线圈可以具有任意物理线圈构造，其建立期望的期望的有效区域和电阻抗。在又一实施方式中，外部线圈可以为任意线圈，其不需要被附着到患者的皮肤。外部线圈可以由关于本文公开的内部线圈的实施例中描述的任意相同材料制成。

图4、5A和5B描述了TET***50的另一实施例。***50具有外部线圈54(在图5A中清楚地示出)和内部线圈52(在图5B中清楚地示出)。如图4中清楚示出，在使用中，外部线圈54保持紧密靠近内部线圈52。例如，外部线圈54可以被配置为定位在患者身体外侧，其构造是将整个线圈54放置为尽可能靠近整个内部线圈52。两个线圈52、54被定位为越靠近彼此，则它们之间的能量传输越有效率，且由此产生为期望医疗设备提供电力所必需的能量值所需的***电力越少。

根据一个实施例，本文中所述或预期的任意内部线圈实施例(包括图5B中所述的线圈52)可以具有两侧，其每一个具有由不同材料制成的涂层。例如，内部线圈52具有线圈的第一侧(或“外部侧”)58A，其可以具有粘性的涂层，而线圈第二侧(或“内部侧”)58B可以具有润滑或光滑的涂层。在一个实施例中，在内部侧58B上的光滑涂层用于接触肺，而在外部侧58A上的粘性、柔性材料用于接触肋骨笼，由此导致线圈52为稳定和舒适的。更特别地，内部侧58B上的光滑涂层的光滑性意欲在涂层接触内部器官(譬如肺)时不导致对这些器官的损坏，而外部侧58A的粘性涂层的粘附性意欲增强线圈52到肋骨笼或目标腔体的其它内部壁的粘附，由此提供线圈52的一些稳定性或固定。

图6描述了根据一个实施例的可植入TET供电心脏辅助***70。该***被构造为通过反博和主动脉升部的泵浦提供心脏支撑，该方式如US6808484所述。该***具有脉动泵18，其由内部共振线圈72供电，其中泵18和线圈72两者都定位在肺腔或胸腔内。除了产生电力，内部线圈72在该实例中还具有柔顺腔室74，其绕或邻近线圈72的线布置。在如图6所示的实施例中，柔顺腔室74被沿着线圈72的外边缘定位且联接到外边缘。柔顺腔室74被构造为在泵18的缩小行程期间存储泵浦流体。通常用于诸如泵18这样的可植入泵的膨胀流体可为硅树脂流体，譬如具有范围在1到40cSt的粘性的二甲基硅油(polydimethysiloxane)。流出泵18进入套筒12中的该流体也可以被移入柔顺腔室(也被称为“存储腔室”)74。

替代地，柔顺腔室74不需要连接到线圈的外边缘。相反，如图7A和7B所示(其示出了替代实施例沿A-A剖面线在图6的类似线圈72中所示的位置处的横截面)和图7C所示(其示出了替代实施例沿B-B剖面线在图6的类似线圈72中所示的位置处的横截面)，柔顺腔室80绕线圈82布置。由此，当膨胀流体被移入柔顺腔室80时，柔顺腔室80膨胀进入膨胀状态(或“扩展状态”)如图7A所示。且当膨胀流体被移出腔室80时，柔顺腔室80收缩进入收缩状态(或“缩小状态”)如图7B所示。在某些实施例中，柔顺腔室80还可以用作热传输机构，其有助于冷却线圈82，其可以特别有助于需要高电力的***，譬如人工心脏。在另一替代实施例中，内部线圈可以合并有翅片或褶缝，以增大用于冷却的表面积。

本文中公开的各种实施例产生足以为任何可植入医疗设备供电的能量。也就是说，一些大外部和内部线圈的组合，这些线圈关于彼此的定位(包括内部线圈在患者腔体，譬如肺腔内的定位)，以及***的各种其它特性可以导致能量产生，其对于任意已知可植入设备和定位在患者身体上的设备都绰绰有余。例如，本文中设想的***可以为任何药物输送设备，任何CRM设备，任何心脏辅助设备或任何其它已知的可植入设备。替代地，本文中公开的各种***还可以被用于为更小的设备供电，包括例如用于在患者眼睛或耳朵中使用的设备。

在另一实施例中，共振电力还可以结合无源共振线圈(也可以被称为“中继线圈”)，以增加在发射器和最终接收线圈之间的有效耦合距离。例如，外部线圈可以以背心、肩带或解剖学粘接附件的形式被附接到患者，其中线圈并不连接到发射器电路。这提供从大电力发生发射线圈的间隔距离益处，而没有显著损失，因为中继线圈被精确调谐到发射和接收线圈的共振频率。由于激励能量被传输到无源线圈，使得它非常有效的建立和坍塌能量场，中继线圈可以被用在身体外侧和内侧。

具有中继线圈36的***的一个示例性实施例在图8中示出。该***类似于图2中所示的具有内部线圈32的***。此外，该***还包括中继线圈36。在所示实施方式中，中继线圈36被附接到患者的胸部，紧密靠近布置在患者肺腔34内布置的内部线圈32。

无源中继线圈以与接收线圈相同的技术构造，但是被电容纳在其自身内的是闭环回路。图9中可以看出电路图示为次电容器C_Ts和电感器L_s，而没有整流控制电路90和负载R_L。在替代实施方式中，一系列无源中继线圈可以被设想，其将用作在最终使用目的地之间的分布式网络。例如，在肺中的中继线圈可以激励定位在心脏中的几个踏步线圈，如美国公开申请2009/0204170(黑斯廷斯)中所述，其全部内容在此通过引用并入。如在黑斯廷斯所述，多个接收线圈可以被同时激励，因为共振能量将被传输到被调谐到相同共振频率的任何线圈。

尽管多个实施例被描述，根据本文的详细描述(其显示和描述了本发明的实施例)，本发明的其它实施例对于本领域技术人员是明显的。如将意识到的，本发明能够在各方面进行修改，而不会背离本发明的精神和范围。因此，附图和相似描述将被认为本质上是示意性的，而不是限制性的。此外，尽管本发明已经参考优选实施例进行描述，本领域技术人员将意识到可以在形式和细节上进行改变，而不会背离本发明的精神和范围。

实例

在一个实例中，***具有类似于图2所述的线圈20的内部线圈。在该实例中，线圈20宽度(W)为15cm，且高度(H)为25cm，如图10中描述的基础线圈92所示。该实例中的TET***的电学模型在图9中示出，且为空气芯部变压器的典型描述，具有信号源和共振调谐发射器，其通过耦合系数M耦合到次内部接收器，其具有共振调谐和整流器和控制电路90。操作频率主要通过对组织吸收的分析和来自监管部门的允许暴露安全限制来确定，且进一步在随后的用于测试***的示例性线圈设计中讨论。

该示例性线圈的有效直径可以通过有效线圈面积来确定。基于某些简单的假设，示例性线圈的有效直径可以通过计算得到的解剖学线圈几何的面积，然后将其分解为等价的圆形半径来确定。在内部线圈具有15cm的宽度和25cm的长度的情况下，有效线圈面积295cm²(π×r1×r2)可以等价为有效半径为9.7cm的圆形线圈(A＝π×r²)。

线圈的电感和电阻为：

L＝2μ₀DN²且R＝ρNπD/α；

其中μ₀为自由空间的介电常数，4πχ10⁷；

D＝有效直径；

N＝匝数；

p＝电阻率Ω-m；

a＝线圈横截面积m²；

且Q＝4(/p)fNa；以及

其中f＝调谐频率。

在人体组织内选定的操作频率必须高于125kHz，以防止DC组织刺激，且低于10MHz以最小化EM组织加热，如有ICNIRP建立的特定吸收率(SAR)限制所描述。当前设计实例将基于1MHz设计频率。

用于心脏辅助设备的功率需求为在平均1到10瓦特的范围。假设驱动电机或促动器所需的电压为在10到15伏的范围，设计电压12v将在本实例中使用。为了保持加热在40mW/cm²，利兹线直径被选择为足够大的直径和足够高的线数以最小化涡流和DC电阻加热。在该实施例中，被构造为5束5/42/44线束的2mm直径的利兹线将被使用。有效直径将为2mm，且电阻在本实例中为铜，但是如果医疗植入需求期望的话也可以是银或金。

内部接收线圈20将被构造为6匝2mm线卷绕以给出有效直径r＝97mm。L和C的解如下：

F＝ω/2π＝1/2π√LC

L_eff＝12.018μH

X_eff＝75.5Ω

R_eff＝.159Ω

C＝(1/2πf)²/L

C＝2107.7pf

Q＝1/R√LC

Q_eff＝473.3

外部发射接收线圈24将被构造为10匝2mm线卷绕以给出有效直径r＝158mm。L和C的解如下：

F＝ω/2π＝1/2π√LC

L_eff＝49.009μH

X_eff＝307.9Ω

R_eff＝.557Ω

C＝(1/2πf)²/L

C＝516.8pf

Q＝1/R√LC

Q_eff＝552.3

TET***在本实例中被构造为输送电力到3W-6W的设备，在12伏下供电，意味着该***可以为诸如在美国专利6808484中描述的心脏辅助设备供电，该专利全部内容在此通过引用并入。应理解相似的构造可以被建立，其输送较少的电力且可以发生在更大的分隔距离下。还应理解，相同设计的多个接收线圈可以被建议以为多个设备供电。腔体线圈设计或支撑环设计的一个可能益处在于较为松散的耦合可以发生在主线圈和次线圈之间。患者舒适性和安全性和生活质量由此可以利用本发明的设计而得到改善。

Claims

1.一种经皮肤的能量传输***，包括：

(a)内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内，其中内部线圈被构造为定位为与胸膜腔内的至少一个肺邻近；以及

(b)外部线圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦合。

2.如权利要求1所述的***，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。

3.如权利要求1所述的***，其中内部线圈被大致定位抵靠胸膜腔的内壁。

4.如权利要求1所述的***，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线圈。

5.如权利要求4所述的***，其中自膨胀结构由形状记忆材料制成。

6.如权利要求4所述的***，其中自膨胀结构被构造为膨胀使得内部线圈与胸膜腔的内壁接触。

7.如权利要求4所述的***，其中自膨胀结构包括至少一个隔离连接器，其构造为防止对抗电路的形成。

8.如权利要求1所述的***，其中内部线圈被构造为绕至少一个肺定位。

9.如权利要求1所述的***，其中外部线圈包括肩带垫子。

10.如权利要求1所述的***，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、衬衣、夹克、被子、椅子或车座中。

11.一种经皮肤的能量传输***，其操作地连接到心脏辅助***，该经皮肤的能量传输***包括：

(a)内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内；

(b)柔顺腔室，与内部线圈相关联；以及

(c)外部线圈，构造为被定位为邻近患者，使得外部线圈和内部线圈电感耦合。

12.如权利要求11所述的***，其中柔顺腔室被联接到内部线圈。

13.如权利要求11所述的***，其中内部线圈被定位在柔顺腔室内。

14.如权利要求11所述的***，其中柔顺腔室为可膨胀柔顺腔室，其具有膨胀构造和收缩构造。

15.一种经皮肤的能量传输***，包括：

(a)内部线圈，设置尺寸以定位在患者的胸膜腔内；

(b)中继线圈，构造为被定位为邻近患者，使得中继线圈和内部线圈电感耦合；以及

(c)外部线圈，构造为被定位为使得外部线圈和中继线圈电感耦合，由此外部线圈被电感耦合到内部线圈。

16.如权利要求15所述的***，其中中继线圈被定位为邻近患者的皮肤。

17.如权利要求15所述的***，其中内部线圈具有至少约6cm的直径。

18.如权利要求15所述的***，还包括自膨胀结构，其操作地联接到内部线圈。

19.如权利要求15所述的***，其中外部线圈包括肩带垫子。

20.如权利要求15所述的***，其中外部线圈被集成到肩带、背包、袋、背心、衬衣、夹克、被子、椅子或车座中。