本申請(qǐng)要求2012年7月9日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/669，161的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用被包含在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)植入，并更具體地，涉及一種在這種植入中使用的永磁體裝置。

背景技術(shù)：

諸如人工中耳(MEI)和人工耳蝸(CI)之類的聽力植入體在可植入部中采用附加磁體并采用外部，以將該外部磁性保持在該植入體上合適的位置。例如，如圖1所示，傳統(tǒng)的人工耳蝸系統(tǒng)可包括外部發(fā)射器殼體101，該外部發(fā)射器殼體101包含發(fā)射線圈107和外部磁體105。該外部磁體105具有傳統(tǒng)的硬幣形狀，并具有南北磁偶極子，該南北磁偶極子垂直于病人皮膚以產(chǎn)生外部磁場(chǎng)線M₁，如圖所示。在病人皮膚下植入的是對(duì)應(yīng)的接收器組件102，該接收器組件102具有類似的接收線圈108和被植入的內(nèi)部磁體106。內(nèi)部磁體106也具有硬幣形狀，并具有南北磁偶極子，該南北磁偶極子垂直于病人皮膚以產(chǎn)生內(nèi)部磁場(chǎng)線M₂，如圖所示。將內(nèi)部接收器殼體102進(jìn)行外科手術(shù)植入并且固定在病人體內(nèi)的正確位置。外部發(fā)射器殼體101位于皮膚上覆蓋內(nèi)部接收器組件102的正確位置，并且通過內(nèi)部磁場(chǎng)線M₂和外部磁場(chǎng)線M₁之間的相互作用保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩碜园l(fā)射器線圈107的Rf信號(hào)將數(shù)據(jù)和/或電力耦合到接收線圈108，該接收線圈108與植入的處理器模塊(未示出)進(jìn)行通信。

當(dāng)病人進(jìn)行核磁共振成像(MRI)檢查時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)問題。植入磁體和用于MRI的所施加的外部磁場(chǎng)之間出現(xiàn)了相互作用。如圖2所示，植入磁體202的磁化方向基本垂直于病人皮膚。因此，來自MRI的外部磁場(chǎng)可以在內(nèi)部磁體202上形成轉(zhuǎn)矩該轉(zhuǎn)矩可使得內(nèi)部磁體202或者整個(gè)植入殼體201偏離到正確位置之外。在其它情況下，這樣將損壞病人體內(nèi)相鄰的組織。此外，來自MRI的外部磁場(chǎng)可減小或者去除植入磁體202的磁化使得將不再?gòu)?qiáng)到足以保持外部發(fā)射器殼體在正確的位置。植入磁體202還導(dǎo)致在MRI成像中出現(xiàn)圖像偽影，在接收線圈中存在感應(yīng)電壓，并且由于MRI的外部磁場(chǎng)和植入器件之間的相互作用而存在聽力干擾。在MRI場(chǎng)強(qiáng)超過1.5特斯拉時(shí)這尤其是問題。

因此，對(duì)于具有磁體裝置的現(xiàn)有的植入系統(tǒng)來說，普遍的是或者不允許進(jìn)行MRI，或者至多限制使用MRI，從而降低場(chǎng)強(qiáng)度。其它現(xiàn)有的方案包括使用手術(shù)可去除磁體，球形植入磁體(例如，美國(guó)專利7,566,296)，以及各種環(huán)形磁體設(shè)計(jì)(例如，2009年7月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專利61/227，632)，通過引用其全部?jī)?nèi)容被包含在此。在不要求進(jìn)行外科手術(shù)來去除磁體的那些情況中，球形磁體設(shè)計(jì)即使在非常高場(chǎng)強(qiáng)時(shí)可以是用于去除MRI的最方便的以及最安全的選項(xiàng)。但是球形磁體裝置要求相當(dāng)大的磁體，其厚度比植入體的其它部件的厚度大得多，因此增加了植入體所占用的體積。這樣依次增加了其自身的問題。例如，諸如人工耳蝸的某些系統(tǒng)可植入在皮膚和下面的骨頭之間。因此磁體殼體的“球形泵”要求制備進(jìn)入到下面骨頭的隱窩。這在該應(yīng)用中是植入期間的額外步驟，且該額外步驟在非常小的兒童的情況非常困難或幾乎不可能。

磁體元件的各種復(fù)雜裝置在聽力植入應(yīng)用的使用中可已經(jīng)被描述。例如參見，美國(guó)專利4,549,532；美國(guó)專利7,608,035；美國(guó)專利公開20110022120；以及美國(guó)專利公開20110264172，通過引用其被包含在此。然而，不建議這種治療裝置可能潛在地具有任何如上所述的磁體附加應(yīng)用的益處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種醫(yī)學(xué)植入系統(tǒng)的裝置?？芍踩霘んw具有配置成位于被植入病人的皮膚下并且平行于被植入病人的皮膚的外表面。植入磁體裝置位于可植入殼體內(nèi)并具有多個(gè)局部的磁性部，這些磁性部具有不同的獨(dú)立的局部磁場(chǎng)，這些局部磁場(chǎng)可被組合在一起形成具有至少雙重對(duì)稱(例如，徑向?qū)ΨQ)以及零凈磁偶極矩的凈磁場(chǎng)，其中這些磁場(chǎng)被定位成平行于植入殼體的外表面。

該植入磁體裝置可具有內(nèi)部的局部磁性部以及外周局部磁性部，該內(nèi)部局部磁性部具有第一局部磁場(chǎng)，該外周局部磁性部具有第二局部磁場(chǎng)，其中第一局部磁場(chǎng)和第二局部磁場(chǎng)具有不同的定向方向；例如，植入磁體裝置可以是盤狀。存在至少一個(gè)局部磁場(chǎng)，其具有從公共徑向中心發(fā)出的定向方向，和/或其具有使得磁場(chǎng)線大致平行的定向方向。

植入磁體裝置可用作保持磁體，以與外部設(shè)備中的外部磁體裝置進(jìn)行磁性相互作用，以保持該外部設(shè)備在病人用戶皮膚上的固定位置?；蛘咴撝踩氪朋w裝置可用作可植入換能器中的致動(dòng)器磁體，以在病人用戶內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)信號(hào)。

本發(fā)明的實(shí)施例還提出了一種用于病人用戶的醫(yī)學(xué)植入系統(tǒng)的可植入換能器裝置?？芍踩霘んw具有配置成位于被植入病人皮膚下面并與被植入病人皮膚平行的外表面。磁性換能器位于可植入殼體內(nèi)，并且適于與病人用戶皮膚上的外部磁性驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行磁性相互作用，以形成到可植入殼體的機(jī)械激勵(lì)信號(hào)。磁性換能器包括具有多個(gè)局部磁性部的換能器磁體裝置，多個(gè)局部磁性部具有不同的獨(dú)立的局部磁場(chǎng)，這些局部磁場(chǎng)被組合在一起以形成具有至少雙重對(duì)稱(例如，徑向?qū)ΨQ)以及零凈磁偶極矩的凈磁場(chǎng)，其中這些磁場(chǎng)被定位成平行于植入殼體的外表面。

在進(jìn)一步的這些實(shí)施例中，換能器磁體裝置包括內(nèi)部局部磁性部以及外周局部磁性部，該內(nèi)部局部磁性部具有第一局部磁場(chǎng)，該外周局部磁性部具有第二局部磁場(chǎng)，其中第一局部磁場(chǎng)和第二局部磁場(chǎng)具有不同的定向方向。換能器磁體裝置可具有盤形。至少一個(gè)局部磁場(chǎng)可具有從公共徑向中心發(fā)射的定向方向和/或使得磁場(chǎng)線大致平行的定向方向。

還可存在一個(gè)或多個(gè)懸浮元件，其彈性附著到該換能器磁體裝置，使得該磁性換能器形成與外部磁性驅(qū)動(dòng)部件耦合的振蕩系統(tǒng)。例如，該換能器磁體裝置可包括內(nèi)部局部磁體和外周局部磁體，其中該一個(gè)或多個(gè)懸浮元件將該局部磁體彼此彈性連接。

在上述的任何一方面，該醫(yī)學(xué)植入系統(tǒng)可以是聽力植入系統(tǒng)，諸如人工耳蝸系統(tǒng)、人工中耳系統(tǒng)、骨導(dǎo)聽力植入系統(tǒng)或者前庭植入系統(tǒng)。

附圖說明

圖1示出了在本發(fā)明實(shí)施例中使用的典型理想化人工耳蝸的一部分。

圖2示出了在本發(fā)明實(shí)施例中使用的在被植入設(shè)備的被植入部分上的外部磁場(chǎng)的效果。

圖3A-B示出了具有多個(gè)磁場(chǎng)方向的植入磁體裝置。

圖4A-B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)稱植入磁體。

圖5示出了具有多個(gè)分開的磁性部分的各個(gè)可替換實(shí)施例。

圖6A-C示出了可植入磁體裝置的各個(gè)實(shí)施例，該可植入磁體裝置具有多個(gè)分開的具有雙重對(duì)稱的磁性部分。

圖7A-B示出了在植入磁體裝置和植入殼體的接收線圈之間的各個(gè)關(guān)系。

圖8A-B示出了具有磁軛的外部發(fā)射器裝置，該外部發(fā)射器裝置與可植入磁體裝置相互作用，該可植入磁體裝置具有通過一個(gè)或多個(gè)彈性懸浮元件耦合的帶有雙重對(duì)稱的多個(gè)獨(dú)立的磁性部分。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例提出了一種用于醫(yī)學(xué)植入系統(tǒng)的雙重對(duì)稱的植入磁體裝置(例如，徑向?qū)ΨQ)，該醫(yī)學(xué)植入系統(tǒng)包括但不局限于聽力植入(人工耳蝸、人工中耳、骨導(dǎo)植入或者前庭植入)，可視化植入喉起搏器。該磁體裝置在諸如MRI檢查的外部均勻磁場(chǎng)存在時(shí)產(chǎn)生低的轉(zhuǎn)矩，然而與傳統(tǒng)的柱狀磁體所產(chǎn)生的近場(chǎng)磁力相比，其近場(chǎng)磁力(用于與相對(duì)應(yīng)的外部保持磁體進(jìn)行相互磁性相互作用)足夠高。這種磁體裝置既可用作保持磁體部件，以保持外部單元在病人用戶皮膚上期望的位置上，并且也可用作諸如骨傳導(dǎo)植入的機(jī)械激勵(lì)植入中的致動(dòng)器磁體。

圖3A示出了包括在可植入殼體(例如，植入殼體102)中的植入磁體裝置300的分解視圖，圖3B示出了包括在可植入殼體(例如，植入殼體102)中的植入磁體裝置300的側(cè)視圖，該可植入殼體包括可植入電子系統(tǒng)的一部分。該殼體內(nèi)的柱狀植入磁體裝置300包括內(nèi)部中心盤狀部301以及外部徑向環(huán)狀部302，該內(nèi)部中心盤狀部301在內(nèi)部磁性方向上具有內(nèi)部磁性方向，該外部徑向環(huán)狀部302在與內(nèi)部磁性方向相反的外部磁性方向中具有外部磁性方向。采用這種裝置，該植入磁體裝置300的凈磁場(chǎng)比現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)柱狀磁體小得多，而局部地，磁場(chǎng)在內(nèi)部中心盤狀部301和外部徑向環(huán)狀部302附近仍然有效地強(qiáng)，使得在植入磁體裝置300的保持力上不存在整體的損失。植入磁體裝置300的這種減小的凈磁場(chǎng)還避免了現(xiàn)有的凈磁場(chǎng)與植入信號(hào)線圈及其通信信號(hào)反作用的問題，并且減小了現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于MRI過程的轉(zhuǎn)矩和成像問題。此外，與單個(gè)的盤狀磁體相比，植入磁體裝置300的磁性結(jié)構(gòu)的更特殊性還提供了關(guān)于外部殼體的改進(jìn)的居中能力。

圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于聽力植入系統(tǒng)的具有至少雙重對(duì)稱的植入磁體400的頂部平面圖。這里，植入磁體400具有帶有徑向?qū)ΨQ的傳統(tǒng)盤狀，其被正常安裝在聽力植入系統(tǒng)中使用類型的可植入殼體內(nèi)，該聽力植入系統(tǒng)具有配置成位于被植入病人(例如，圖1的植入殼體102)皮膚下面并且平行于被植入病人皮膚的外表面。植入磁體400具有內(nèi)部局部磁性部401以及外周局部磁性部402，其中第一局部磁場(chǎng)位于局部磁性部401的徑向中心處(這里稱作北極)，第二局部磁場(chǎng)分布在外周局部磁性部402的周圍(這里稱作南極)。如圖4A所示，該徑向?qū)ΨQ的植入磁體400具有平行于外部殼體表面的凈磁場(chǎng)以及接近于零的凈磁偶極矩。在植入磁體400的徑向中心401處的磁通將仍然與傳統(tǒng)的盤狀植入磁體可比較。

植入磁體400可用作可植入換能器中的致動(dòng)器磁體，以在病人用戶中產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)信號(hào)。圖4B示出位于換能器殼體408內(nèi)的致動(dòng)器植入磁體400的側(cè)面圖，該換能器殼體408植入在病人用戶的皮膚下面，以與外部設(shè)備403中的外部磁體裝置405進(jìn)行磁性相互作用，以將外部設(shè)備403保持在皮膚上的固定位置。這里，如圖所示，外部磁體裝置405是傳統(tǒng)的垂直磁化圓柱體，其通過鐵磁性材料的磁軛406與徑向磁化植入磁體400協(xié)作，該磁軛406將磁場(chǎng)407定向在外部磁體裝置405和植入磁體400之間，使得磁場(chǎng)垂直穿過外部磁體裝置405，并且水平穿過植入磁體400。為此，磁軛406的直徑與植入磁體400尺寸大約相同，或者略大于植入磁體400。

典型地，外部設(shè)備403應(yīng)包括發(fā)射器驅(qū)動(dòng)線圈404，用于發(fā)射穿過皮膚的通信信號(hào)。外部設(shè)備403感測(cè)環(huán)境聲音(經(jīng)由麥克風(fēng)-未示出)并且將聲音信息轉(zhuǎn)換為電磁驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該電磁驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過皮膚到響應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)的植入磁體401。換能器殼體408將該振動(dòng)耦合到顱骨，通過骨傳導(dǎo)給耳蝸內(nèi)的流體，在耳蝸中其被感知為聲音。與圖3A-B中的植入磁體裝置300相比，圖4A-B中的徑向?qū)ΨQ植入磁體400具有更加緊湊的磁場(chǎng)，其有利地增加了磁性耦合效率，因而導(dǎo)致更優(yōu)的保持和振動(dòng)特性。作為永磁體的替代，該外部設(shè)備403可替代地包含與植入磁體400磁性相互作用的鐵磁性材料，諸如鐵、鎳、鈷等等。

雙重對(duì)稱的植入磁體可以是單片徑向?qū)ΨQ的磁體，如圖4A所示，或者實(shí)施例可以具有多個(gè)獨(dú)立的磁性部2、3、4、6、8等等，如圖5所示。這種植入磁體將仍然需要具有接近于零的凈磁偶極矩，即，各個(gè)磁偶極矩的和將接近于零。與單片植入磁體設(shè)計(jì)中的情形相比，該獨(dú)立部分由不期望的渦流損耗所導(dǎo)致的問題更少。由圖5所示的多個(gè)磁體部分組成的植入磁體更少經(jīng)歷由于制造公差所導(dǎo)致的問題，因?yàn)榇朋w部分可以有利地在植入殼體內(nèi)進(jìn)行自調(diào)節(jié)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

植入磁體還可具有帶有至少雙重對(duì)稱的任何方便的特殊形狀，意義在于在180度旋轉(zhuǎn)之后該形狀看起來是相同的。這是植入磁體可具有徑向?qū)ΨQ，例如為圓盤，具有中心孔的圓環(huán)盤或者多邊形盤狀。這些形狀或者可以是繞著徑向中心自由旋轉(zhuǎn)，或者非旋轉(zhuǎn)地固定在可植入殼體內(nèi)?；蛘咴撝踩氪朋w并不具有如上的徑向?qū)ΨQ，而是仍然具有至少圖6A-C所示的實(shí)施例中的雙重對(duì)稱。圖6A示出了由多個(gè)分開的磁性部制成的植入磁體，該多個(gè)分開的磁性部形成為矩形。圖6B示出了形成具有雙重對(duì)稱的半環(huán)形的多個(gè)磁性部。圖6C示出了另一個(gè)變形，其中多個(gè)磁性部形成環(huán)形植入磁體，其中這些部分每一個(gè)其它部分交替，或者具有局部磁場(chǎng)，該局部磁場(chǎng)具有從公共徑向中心發(fā)出的定向方向或者使得磁場(chǎng)線基本平行的定向方向。

在典型的聽力植入系統(tǒng)應(yīng)用中，該植入磁體可以在可植入殼體中，該可植入殼體具有其它的功能性元件，諸如同時(shí)從外部發(fā)射器設(shè)備接收植入通信信號(hào)的接收線圈，通過適于與該植入磁體磁性相互作用的外部磁體裝置的保持力，該外部發(fā)射器設(shè)備被固定地附著到植入病人皮膚上。圖7A-B示出了用作保持磁體的植入磁體裝置703和植入殼體701的接收線圈702之間的各個(gè)關(guān)系。植入殼體701具有平的外表面，其位于平行于下面的皮膚，并且植入殼體701內(nèi)的接收線圈702與該平的外表面平行(即，平行于皮膚)，并且可位于該植入磁體裝置703的外周外側(cè)，如圖7A所示(聽力植入系統(tǒng)中的典型裝置)，或者位于植入磁體裝置703的外周內(nèi)，如圖7B所示。外部設(shè)備(未示出)的外部磁體裝置可具有與具有相反的磁極的植入磁體裝置703相同的形狀，或者它可以具有傳統(tǒng)的柱狀，其具有平行于圓柱中心軸的磁場(chǎng)，或者它具有球形，如本領(lǐng)域已知的。

本發(fā)明的實(shí)施例也提出一種基于上述的植入磁體裝置的、用于病人用戶的醫(yī)學(xué)植入系統(tǒng)的可植入換能器裝置。圖8A示出了這種具有至少雙重磁性對(duì)稱，在這種情況下，具有徑向?qū)ΨQ的可植入磁體裝置800的頂部平面圖，圖8B示出了其側(cè)面圖?？芍踩霘んw804密封封閉了內(nèi)部殼體容積，并且被固定附著到病人用戶皮膚下面的顱骨上。磁性換能器包括可植入磁體裝置800，該可植入磁體裝置800位于該殼體容積內(nèi)，并包括多個(gè)局部磁體，該多個(gè)局部磁體具有不同的獨(dú)立局部磁場(chǎng)，這些局部磁場(chǎng)被組合到一起形成具有至少雙重對(duì)稱(例如，徑向?qū)ΨQ)和零凈磁偶極矩的凈磁場(chǎng)。該可植入磁體裝置800還包括懸浮元件803，該懸浮元件803彈性地耦合相鄰的局部磁體，以允許它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該磁性換能器裝置800形成與病人用戶皮膚上的外部設(shè)備403中的驅(qū)動(dòng)線圈404的磁場(chǎng)耦合的振動(dòng)系統(tǒng)，從而形成了到可植入殼體804的機(jī)械激勵(lì)信號(hào)，該可植入殼體804被耦合到下面的顱骨并且通過骨傳導(dǎo)傳遞到耳蝸內(nèi)的流體。

在圖8B所示的特定實(shí)施例中，磁性換能器裝置800包括盤狀的內(nèi)部局部磁體801，其具有如圖4所示的植入磁體一樣的第一局部磁場(chǎng)，其中在其徑向中心處具有北磁極并且在其外周周圍分布南磁極。磁性換能器裝置800還包括環(huán)狀外周局部磁體802，其具有第二局部磁場(chǎng)。該內(nèi)部局部磁體801和外周局部磁體802的局部磁場(chǎng)具有如圖所示的不同的定向方向，其中局部磁體801和802自身是MRI安全的。懸浮元件803為位于平行平面內(nèi)的特定形式的一對(duì)彈性膜的，其一側(cè)耦合到內(nèi)部的局部磁體801，并且相對(duì)側(cè)耦合到外周局部磁體802。內(nèi)部局部磁體801可根據(jù)懸浮元件材料的彈性常數(shù)并且響應(yīng)于通過外部設(shè)備403內(nèi)的驅(qū)動(dòng)線圈404的驅(qū)動(dòng)電流感應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力而運(yùn)動(dòng)。外周局部磁體802可固定到可植入殼體804，或者存在如上所述的其它懸浮元件。

盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的各個(gè)示例性實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是可以進(jìn)行各種改變和修正來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)，而不脫離本發(fā)明真正的范圍。