可植入醫療設備的制作方法

本發明涉及可植入裝置，且更具體地涉及包括多個通信天線的可植入裝置。

背景技術：

為進行各類與健康相關的治療和/或監測，現已開發出各種植入人體的器械。這些器械通常稱為植入性醫療器械(IMD)，包括心臟起搏器、心律轉復除顫器、心肌刺激器、以及各種生理刺激器，還包括神經、肌肉和腦深部刺激器、各種類型的生理監視器和給藥系統等等。一些IMD中裝有不同數量的電子存儲器，不僅可用于操作存儲器械和控制軟件，亦可用于存儲各類與患者和器械相關的數據。此外，還有一些相同的IMD有可能包括信號處理和遙測電路，可將存儲在存儲器中的部分或全部數據傳輸到遠程計算機網絡或其它通信節點，還可通過器械接收和存儲從遠程計算機網絡或其它通信節點，經由通信鏈路傳輸給其數據。

最近，上述通信鏈路通過使用射頻(RF)通信技術得以實現。與此前技術相比，采用射頻通信普遍擴大了IMD和通信節點間的通信范圍。雖然射頻通信普遍安全可靠，但仍存在一些缺點。例如，射頻通信會出現多徑衰落或失真，這可能導致射頻發射機和射頻接收機之間發射信號的多次反射。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提出了可植入醫療設備，以達到避免通信天線出現多徑衰落或失真，避免射頻發射機和射頻接收機之間發射信號的多次反射，保證信號的傳遞的準確性的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種可植入醫療設備，包括：

殼體；

至少兩個射頻天線，所述至少兩個射頻天線設置在所述殼體外部并與所述殼體相鄰，每個RF天線被配置為接收從遠程RF信號源發射到所述IMD的RF信號，其中所述RF天線彼此間之間隔開中心頻率波長的至少四分之一的距離；

RF通信電路，所述RF通信電路設置在所述殼體內并且被配置為選擇性地接收由一個或 多個所述RF天線接收的RF信號，其中所述RF通信電路被配置為以中心頻率操作，所述中心頻率具有波長；

天線開關，所述天線開關耦合在每個所述RF天線和所述RF通信電路之間，所述天線開關被配置為接收開關控制信號，并且響應于所述開關控制信號，可操作地用于選擇性地將所述RF通信電路耦合到所述RF天線中的一個天線，因此所述RF天線是有源天線。

作為優選的，所述有源RF天線接收的RF信號具有RF信號強度，并且其中所述IMD還包括：

通信控制器，所述通信控制器被耦合以接收至少表示所接收的RF信號強度的一個或多個信號，并且在接收到所述RF信號強度時可操作用于選擇性地將所述開關控制信號提供給所述天線開關。

作為優選的，所述一個或多個信號是具有數據完整性等級的一個或多個數據流；并且所述控制器還可操作地用于(i)確定所述數據流的數據完整性的等級，以及(ii)至少部分地基于所確定的數據完整性等級來選擇性地提供所述開關控制信號。

作為優選的，所述裝置還包括：多個饋通，所述多個饋通延伸穿過所述殼體，每個饋通電耦合到所述RF天線中一個天線。

作為優選的，所述殼體包括彼此電絕緣的兩個或更多個導電殼體部分；并且每個殼體部分用作RF天線中的一個天線。

作為優選的，所述RF通信電路被配置為選擇性地接收由所述RF天線中的至少兩個天線接收的所述RF信號；并且所述RF通信電路還可操作地用于組合由所述兩個或更多個天線接收的RF信號。

作為優選的，所述殼體包括至少第一側和相對的第二側；并且所述RF天線的一半設置在所述第一側上，所述RF天線的一半設置在第二側上；所述RF天線中的至少兩個RF天線分別設置在所述殼體的相對側的每側上。

作為優選的，還包括：至少兩個天線罩，每個天線罩至少部分地圍繞所述RF天線中的至少一個天線。

作為優選的，還包括：

生理治療電源電路，所述生理治療電源電路設置在所述殼體內并且被配置為選擇性地提供治療脈沖；

一個或多個治療引線，所述一個或多個治療引線延伸穿過所述殼體并且被耦合以接收來自所述生理治療電源電路的治療脈沖，其中所述一個或多個治療引線中的至少一個引線 包括所述RF天線中的一個天線。

作為優選的，所述RF信號是調制的RF信號；并且所述RF通信電路可操作用于在接收到所述調制信號時解調所述調制的RF信號。

本發明具有如下優點：

本發明提供一種包括多個通信天線的可植入裝置，避免通信天線出現多徑衰落或失真，避免射頻發射機和射頻接收機之間發射信號的多次反射，保證信號的傳遞的準確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發明連接到心臟的植入式心臟轉復除顫器透視圖；

圖2為本圖1的可植入醫療器械的示例性電路結構的功能原理圖；

圖3為本發明提供的實施例的實體設計圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

下面結合實施例和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1-圖3所示，一種可植入醫療設備，包括：

殼體；

至少兩個射頻天線，所述至少兩個射頻天線設置在所述殼體外部并與所述殼體相鄰，每個RF天線被配置為接收從遠程RF信號源發射到所述IMD的RF信號，其中所述RF天線彼此間之間隔開中心頻率波長的至少四分之一的距離；

RF通信電路，所述RF通信電路設置在所述殼體內并且被配置為選擇性地接收由一個或多個所述RF天線接收的RF信號，其中所述RF通信電路被配置為以中心頻率操作，所述中心頻率具有波長；

天線開關，所述天線開關耦合在每個所述RF天線和所述RF通信電路之間，所述天線開關被配置為接收開關控制信號，并且響應于所述開關控制信號，可操作地用于選擇性地將所述RF通信電路耦合到所述RF天線中的一個天線，因此所述RF天線是有源天線。

值得注意的是，所述有源RF天線接收的RF信號具有RF信號強度，并且其中所述IMD還包括：

通信控制器，所述通信控制器被耦合以接收至少表示所接收的RF信號強度的一個或多個信號，并且在接收到所述RF信號強度時可操作用于選擇性地將所述開關控制信號提供給所述天線開關。

值得注意的是，所述一個或多個信號是具有數據完整性等級的一個或多個數據流；并且所述控制器還可操作地用于(i)確定所述數據流的數據完整性的等級，以及(ii)至少部分地基于所確定的數據完整性等級來選擇性地提供所述開關控制信號。

值得注意的是，所述裝置還包括：多個饋通，所述多個饋通延伸穿過所述殼體，每個饋通電耦合到所述RF天線中一個天線。

值得注意的是，所述殼體包括彼此電絕緣的兩個或更多個導電殼體部分；并且每個殼體部分用作RF天線中的一個天線。

值得注意的是，所述RF通信電路被配置為選擇性地接收由所述RF天線中的至少兩個天線接收的所述RF信號；并且所述RF通信電路還可操作地用于組合由所述兩個或更多個天線接收的RF信號。

值得注意的是，所述殼體包括至少第一側和相對的第二側；并且所述RF天線的一半設置在所述第一側上，所述RF天線的一半設置在第二側上；所述RF天線中的至少兩個RF天線分別設置在所述殼體的相對側的每側上。

值得注意的是，還包括：至少兩個天線罩，每個天線罩至少部分地圍繞所述RF天線中的至少一個天線。

值得注意的是，還包括：

生理治療電源電路，所述生理治療電源電路設置在所述殼體內并且被配置為選擇性地提供治療脈沖；

一個或多個治療引線，所述一個或多個治療引線延伸穿過所述殼體并且被耦合以接收來自所述生理治療電源電路的治療脈沖，其中所述一個或多個治療引線中的至少一個引線包括所述RF天線中的一個天線。

值得注意的是，所述RF信號是調制的RF信號；并且所述RF通信電路可操作用于在接收到所述調制信號時解調所述調制的RF信號。

本發明的具體使用步驟如下：如圖1，IMD100作為ICD與心率150的心臟患者相連接，并將其簡化圖示。IMD100包括一個殼體102和多個治療引線，包括第一治療引線104、第 二治療引線106和第三治療引線108。殼體102最好是一種合適的、被批準用于醫療用途的、與體內相容的材料，例如鈦。在一個實施方案中，下面將進一步討論，殼體102必不可少的部分還應由合適的導電材料構成。殼體102最好是密封的，使它基本上不受體液的影響，并且符合生理機能，盡可能避免任何鋒利的邊緣，基本上避免植入期間和植入后的組織損傷。在所描述的實施方案中，殼體102至少包括第一側面101，第二側面103(圖1中不可見)，第一端面105，第二端面107，底面109和頂面111。殼體102上額外安裝了一個連接接頭112，這個連接接頭也可以當作殼體上表面111的組成部份。連接接頭112包含有獨立的連接端口和饋線(均未顯示)，每條治療導管104-108至少有一個接頭與之對應。連接接頭112包含有獨立的連接端口和饋線(均未顯示)，每條治療導管104-108至少有一個接頭與之對應。連接端口分別耦合一條治療導管104-108至其中的一條饋線，這條饋線反過來耦合連接端口與安裝在殼體102上的電路。這個電路系統的部份詳細說明如下面所示。

第一，第二和第三治療導管104-108，每一治療導管都包含多條導線，從殼體102伸出并包含與114，116和118一一對應的第一，第二和第三電極，可用于起博，傳感，和/或心臟電復律/去心臟纖顫。設備植入病人體內時，第一治療導管104從殼體102至皮下伸出，同時將第一個電極114安裝到病人的胸腔接近心臟150的位置。第二治療導管106從殼體102至皮下伸出，并進入病人的心臟150。特別是第二治療導管106從靜脈進入心臟，更精確地說，是進入冠狀竇和連接至冠狀竇的心臟靜脈。第二個電極116安裝在心臟150上，這樣，電極就從冠狀竇的開口處的一個點伸到左心室的附近。同樣的，第三治療導管108從皮下伸出進入心臟150，更精確地說，是進入右心室，即第三個電極118安裝的位置。眾所周知，當需要時，電擊可用于心臟電復律/去心臟纖顫，病人可以根椐不同的去心臟纖顫方案來選擇第一個114，第二個116和第三個118電極中的兩個。特別需要指出的是，如本文所述，第三根導管108同時與心室的起博和感應電極112和124相連接。這些心室的起博和感應電極可提供心臟起博的脈沖，并且可能可提供附近或/和較遠區域EGM心室的感知功能。

IMD 100發送到外部收發器134并從外部收發器134接收的數據將至少部分地取決于收發器134的類型和用途。例如，收發器134可以是醫生或其他從業者使用來編程或重新編程IMD 100的整體操作或其部分的編程裝置。作為另外一種選擇，收發器134可以是用于詢問IMD 100并且響應于該詢問從IMD 100接收各種數據用于后續傳輸的監視裝置。

如上所述，IMD 100包括在殼體102內的用于控制IMD 100的整體操作的電路。該電路的至少一部分在圖1中示例出。現在將詳細描述圖2。然而，在這樣做之前，應當理解，圖2中所示的描繪的電路和在此描述的實施例僅僅是具體架構的示例，并且多個其他電路架構中的任何一個電路架構可以用于實現IMD 100的操作。

如圖2，電路200包括控制器電路202和各種其它功能電路塊204-222，其經由例如公共通信數據總線201與控制器電路202可操作地通信并且可以在控制器電路202的控制下操作。控制器電路202除了其他之外包括CPU(中央處理單元)224，CPU(中央處理單元)224可以包括板上RAM(隨機存取存儲器)226和板上ROM(只讀存儲器)228。CPU 224可以是眾多已知的通用處理器中的任一種或響應于程序指令而操作的專用處理器。這樣的程序指令可以存儲在RAM 226和ROM 228中的任一者或兩者中。例如，操作系統軟件可以存儲在ROM 228中，而各種操作模式軟件例程和各種操作參數可以存儲在RAM 226中。應當理解，這僅僅是用于存儲操作軟件和軟件例程的一個方案的示例，并且可以實現各種其他存儲方案。還應當理解，控制器電路202可以使用各種其他電路來實現，而不僅僅是可編程處理器。例如，也可以使用數字邏輯電路和模擬信號處理電路。

時鐘/定時器電路204向控制器電路202提供一個或多個時鐘和定時信號，并且如果需要，提供給其它功能塊206-224中的各個功能塊。時鐘和定時信號提供構成電路200的各種功能電路的適當的同步操作。時鐘/定時器電路204可以是用于提供時鐘和/或定時信號的眾多已知電路中的任何一個電路。

起搏/感測定時和控制電路206和心律轉復/除顫定時以及控制電路208均經由通信數據總線201耦合到控制器電路202。起搏/感測定時和控制電路206是可編程的，并且響應于來自控制器電路202的指令，實現各種心房和心室起搏操作模式。起搏/感測定時和控制電路206還可以實施各種快速性心律失常檢測和分類操作。響應于來自控制器電路202的指令，當檢測到心房或心室纖維性顫動或撲動或惡性高速率心動過速時，心律轉復/除顫定時和控制電路208將心律轉復/除顫電擊治療或者如果適當的話，將起搏脈沖治療傳遞到第一電極114、第二電極116和第三電極118的所選擇的對。

存儲器電路210經由通信數據總線201與控制器電路202可操作地通信。存儲器電路210包括多個存儲寄存器211-1,211-2,211-3，...............211-N，其中存儲各種類型的數據。存儲器電路210存儲在其存儲器寄存器211中的數據可以包括裝置相關數據和生理相關數據。應當理解，一個或多個存儲器電路210可以與控制器電路202可操作地通信以存儲這樣的數據。還應當理解，存儲器電路210可以整體形成為控制器電路202和/或CPU 220、RAM 222和/或ROM 224的一部分，或者可以是與物理上從IMD 100分離的裝置或系統的一部分。可存儲在存儲器電路210中的數據包括但不限于各種類型的患者相關數據 和各種類型的裝置相關數據。可以讀取存儲在存儲器電路210中的數據中的一些或全部，并且如上所述，將其發送到外部收發器134天線132接收從外部收發器134發射的RF調制數據，并發射發送到外部收發器134的RF調制數據。從天線132接收的數據以及從天線132發射的數據分別被提供給通信和控制電路214并且分別從通信和控制電路214接收。在所描繪的實施例中，通信和控制電路214包括通信控制器216、RF通信電路218和天線開關222。通信控制電路216與控制器電路202、RF通信電路218和天線開關222可操作地通信，并且響應于從控制器電路202接收的指令，控制RF通信電路218的配置和天線開關222。更具體地，通信控制器216向RF通信電路214提供發送/接收命令信號，并向天線開關222提供開關控制信號。如下文所述，這些信號分別控制哪些天線132耦合到RF通信電路218，并且配置RF通信電路218以發送、接收或同時發送和接收RF信號。

通信控制器216被配置為接收至少表示由當前有源天線132接收的RF信號的信號強度的信號。在所描繪的實施例中，通過實施例如RSSI(接收信號強度指示符)，使用所接收RF信號的振幅來確定所接收RF信號強度。然而，應當理解，這僅僅是示例性的，并且可以使用確定接收的RF信號強度或RF通信鏈路質量的多種方式中的任何一種方式來確定接收的RF信號強度。

天線開關222確定哪個天線132被用于向外部收發器134發射RF信號以及從外部收發器134接收RF信號。如圖2所示，天線開關222與通信控制器216和RF通信電路218都可操作地通信。天線開關222被配置為接收從通信控制器216提供的開關控制信號，并且響應于該信號，選擇天線132中的一個天線作為有源天線。作為另外一種選擇，如前文所提到的，天線開關222可以被配置為選擇兩個天線132作為同時有效天線，以提高整體信噪比，或者IMD 100可以在沒有天線開關222的情況下實現。優選的，位于ICD殼體102外部或者與ICD殼體102一體形成以提供足夠的空間分集，使得RF通信電路218具有更大的接收相對高信號強度和/或完整性的RF信號的概率。就這一點而言，應當理解，在一些實施例中，天線132可以以中心頻率的波長的至少四分之一而彼此之間間隔開，在該頻率處，RF通信電路218操作以便相對于多徑衰落保持足夠的統計獨立性。然而，在其他實施例中，不提供四分之一波長分離。然而，在這樣做之前，應當理解，本文所描繪和描述的配置僅僅是可以用于實現本發明的眾多 配置中的任何一個配置的示例。此外，需要重申的是，天線132和RF通信電路218可以在未被配置為遞送醫療型治療的其他類型的可植入裝置中實現。例如，可植入裝置可以是經由到達一個或多個其它可植入裝置的RF信號起著中繼數據傳輸功能的裝置，該裝置可以是IMD或者可以不是IMD。

如圖3，在該實施例中，使用設置在IMD殼體底部和頂表面109和111上或者接近IMD殼體底部和頂表面109和111的兩個螺旋天線132-1、132-2來實現IMD 100。類似于先前的實施例，天線132-1、132-2經由一對天線饋通502-1、502-2電耦合到內部通信和控制電路318，并且至少部分地由天線罩504-1、504-2圍繞。應將理解，圖3中的天線132-1、132-2的所描繪的位置僅僅是示例性的，并且天線132-1、132-2可以作為另外一種選擇位于相對的第一和第二端105和107，或相對的第一和第二側表面101和103上。然而，不管具體的物理位置，兩個螺旋天線132-1、132-2優選地被配置為使得一個螺旋天線132-1被配置為與另一個螺旋天線132-2正交。

以上所述的僅是本發明所公開的可植入醫療設備的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。