用于经皮电气连接的皮下设备 |
|||||||
| 申请号 | CN201080017914.9 | 申请日 | 2010-04-23 | 公开(公告)号 | CN102428613B | 公开(公告)日 | 2014-09-10 |
| 申请人 | 鲁昂大学医学中心; | 发明人 | P-Y·利茨勒; P·萨班; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于在动物体内的电气设备(2)和动物体外的电气设备(3)之间建立经皮电气连接的电气连接系统，所述系统包括意在连接到内部电气设备(2)的皮下设备(10)。皮下设备(10)包括：包括至少一个内部隔间(12)的开放 外壳 (11)，隔间(12)充满电插头能够插入其中的导电材料，并且所述导电材料连接到意在与内部电气设备(2)连接的连接装置(5)；用于密封所述外壳(11)的密封膜(13)，所述膜(13)由柔性绝缘材料形成，该材料能够接收从外壳(11)的外部在隔间(12)中的导电材料的方向上穿过所述密封膜(13)的电插头。本发明的特征在于，外壳(11)包括对准装置(14)，以利于 定位 并且引导电插头插入相应导电材料。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于动物体内的电气设备(2)和所述动物体外的电气设备(3)之间的经皮电气连接的电气连接系统，所述系统包括设计为连接到内部电气设备(2)的皮下设备(10)，所述皮下设备(10)包括： |
||||||
| 说明书全文 | 用于经皮电气连接的皮下设备技术领域[0001] 本发明涉及医疗领域的电气连接，特别涉及一种允许植入动物体(特别是人体)的医疗设备和体外电气设备之间的经皮电气连接的系统。 背景技术[0002] 设计为安装在病人体内用来补偿自然器官的缺陷的电气装备的重要发展，需要能够将该装备需要的电力从体外电源传输至体内，或者需要能够收集源于有缺陷的自然器官和/或设计为用来补偿这些缺陷的电气装备的电气信息。 [0003] 对于这种植入的电气装备，目前通过三种主要的方法来提供电力。第一种方法是使用植入的电池，所述电池直接为植入的电气医疗设备供电。然而，植入的电池不足以提供长久的电力，特别是对于需要大量电力的植入医疗设备而言，例如植入心室辅助设备或完全人工心脏，这里只提及关于心胸外科的两个应用。 [0004] 另一种方案是基于非入侵性经皮电传导的原理，通过电磁微波的感应或传输。同样的，这种连接类型在使用上具有局限性因此在某种程度上是受限的，因为高功率的能量传输所需要的一定尺寸的天线，这种天线与正常生命体的相容性较差。 [0005] 第三种方法在于经皮传输，其允许将植入的电气医疗设备与病人体外的电气设备连接，其优势在于提供了更多种类的用途，特别是对于数据传送而言。事实上，除了电源之外，越来越多的植入设备传输或接受对其运行而言必须或有用的特定数量的信号。 [0007] 本发明的目的是提供一种新颖的系统，该系统允许在植入动物体内(特别是人类体内)的内部电气设备和外部电气设备(例如，比如，电源)之间的经皮电气连接。 [0008] 特别的，本发明的目的是提供一种用于经皮连接的电气连接系统，该系统能够根据需要使用，而无需与外部电气设备永久连接。 [0009] 本发明的另一个目的是提供一种用于经皮连接的电气连接系统，该系统能够作为紧急连接使用，以取代例如有缺陷的主电气连接。 发明内容[0010] 为此目的，提出了一种用于动物体内的电气设备和所述动物体外的电气设备之间的经皮电气连接的电气连接系统，其特征在于所述系统包括设计为连接到内部电气设备的皮下设备，所述皮下设备包括： [0011] -具有至少一个内部隔间的开放的外壳，所述隔间充满导电材料，电气连接插头能够插入所述导电材料中，所述隔间的所述导电材料进一步连接到设计为与内部电气设备连接的连接装置； [0012] -用于密封所述外壳的密封膜，所述密封膜由绝缘和柔性材料形成，设计为使电气连接插头从外壳的外部穿过所述密封膜插入到所述隔间的导电材料。 [0013] 该电气连接系统的一些优选但并非限制性的方面以单独列出或组合列出的方式列出如下： [0014] -所述外壳包括彼此电绝缘的几个内部隔间，每个隔间充满导电材料，电气连接插头能够插入所述导电材料中，每个隔间的导电材料进一步连接到设计为与内部电气设备连接的连接装置； [0015] -每个隔间毗邻密封膜的至少一部分，所述外壳的所有隔间相对于所述密封膜布置。 [0016] -所述隔间形成平行于由所述密封膜形成的平均平面的多个连续的层，所述隔间通过电绝缘且可穿刺的膜而彼此绝缘。 [0017] -所述导电材料是导电的溶液。 [0018] -所述导电材料是带电的聚合物。 [0019] -所述导电材料是导电材料粉末的混合物。 [0020] -所述外壳包括形成圆柱形腔室的圆形开口，所述隔间布置于所述圆柱形腔室内。 [0021] -所述外壳包括植入装置，从而能够通过植入将所述皮下设备定位在动物的骨壁中。 [0022] -所述外壳包括对准装置，以利于定位并且引导电气连接插头插入相应导电材料。 [0023] -所述对准装置包括布置于外壳表面上的磁体以配合动物体外部的磁体。 [0024] -所述系统进一步包括设计为连接到外部电气设备的外部设备，所述外部设备具有插脚形式的电气连接插头，所述插脚设计为从动物体外经皮插入到皮下设备的外壳的隔间内。 [0025] -所述外部设备进一步包括对准装置，以利于定位并且引导电气连接插头插入皮下设备外壳的相应导电材料。 [0026] -电气连接插头平行布置在外部设备中，外部设备的对准装置包括设计为引导所述电气连接插头平移的引导体以及引导体相对于皮下设备的定位装置。 [0027] -所述外部设备进一步包括基本呈圆柱形的体，电气连接插头布置在该基本呈圆柱形的体中，引导体具有开口直径基本对应于外部设备体的直径的中空的圆柱形的形状。 [0028] -所述外部设备的对准装置包括磁体，其设计为与布置于皮下设备的外壳表面上的磁体相配合。 [0029] 根据本发明的另一方面，提供一种用于电气连接的皮下设备，其特别适用于所提出的允许经皮电气连接的系统。更精确地，提供一种用于电气连接的皮下设备，该皮下设备用于所提出的电气连接系统，其包括： [0030] -具有至少一个内部隔间的开放的外壳，所述的隔间充满导电材料，电气连接插头能够插入所述导电材料中，所述隔间的所述导电材料进一步连接到设计为与内部电气设备连接的连接装置； [0031] -用于密封所述外壳的密封膜，所述密封膜由绝缘和柔性材料形成，设计为使电气连接插头从外壳的外部穿过所述密封膜插入到所述隔间的导电材料； [0032] 其特征在于，所述外壳包括对准装置以利于定位并且引导电气连接插头插入相应导电材料。 [0033] 根据本发明的另一个方面，提供一种用于电气连接的外部设备，其特别适用于所提出的允许皮下电气连接的系统。更精确地，提供一种用于电气连接的外部设备，其用于所提出的电气连接系统，其具有插脚形式的电气连接插头，所述插脚设计为从动物体的外部经皮插入到皮下设备的外壳的隔间内，其特征在于，其进一步包括对准装置以利于定位以及引导电气连接插头插入皮下设备外壳的相应导电材料。 [0035] 本发明的其他特性和优点将从以下描述中变得明显，以下描述纯粹是说明性的以及非限制性的，并且应该针对附图进行阅读，在附图中： [0036] -图1是根据本发明的第一实施例的电气连接系统的三维示意图； [0037] -图2是根据本发明的第二实施例的电气连接系统的三维示意图； [0038] -图3是根据本发明的第三实施例的电气连接系统的三维示意图。 具体实施方式[0039] 这里提出的经皮电气连接系统的基本原理是用于电气连接的皮下设备的使用。皮下设备是指设计为植入病人且位于皮下的设备，为此其包括这样的皮下植入所必须的各种手段，特别是材料的生物相容性、进行皮下定位的合适形状以及相应的位置保持等方面。 [0040] 因此，皮下电气连接设备设计为定位于病人皮下并电气连接到植入病人体内的内部电气设备。从以下更加详细的描述可知，皮下设备进一步被设计为通过插脚形式的电气连接插头连接到外部电气设备，所述插脚能够从外部穿过病人的皮肤插入，以插入到皮下设备的内部，从而允许病人体内和体外之间的电气连接。 [0041] 这种经皮电气连接系统可以具有各种用途，以下示例是其非限制性说明。 [0042] 皮下设备首先可以用作主要的电气连接途径。在这种情况下，只有在需要例如给植入病人体内且连接到所述皮下设备的电池进行充电时，或者甚至需要在无需连续进行数据交换而只需在植入设备和外部电气设备之间进行有规律的数据交换时，才进行与外部电气设备的电气连接。 [0043] 另外一种可能的用途是将皮下设备作为次要的电气连接，特别是作为备用或紧急电气连接以对主要的电气连接途径的故障进行补偿。这种用途在更换有缺陷的电源途径方面特别的有利。事实上，在用于经皮电气连接的现有方案中，对于通过植入的电缆或者使用永久性经皮电气连接的传送来说，使用的装备(电缆、天线、导体等)可能由于自然磨损和撕破或者由于可能引起植入的设备与这些设备的外部部件或内部部件的供电严重中断的意外而无法工作。在这些故障中，电力电缆的腐蚀或破损会导致严重的后果，危及病人的生命。在这样的情况下，具有在紧急情况下能够给有缺陷的植入医疗设备供电的皮下设备(只需几秒钟将外部电插脚插入皮下外壳)是特别有利的。 [0044] 图1是说明了所提出的经皮电气连接系统1的功能和结构的示意性图示。 [0045] 电气连接系统1首先包括设计以连接到植入病人体内的内部电气设备2的皮下设备10。 [0046] 该皮下设备10具有外壳11，该外壳11具有适当的形状以植入皮4下而不会引起病人不适。该外壳11的形状可以是，例如圆柱体(优选类似冰球的扁平圆柱体)，或椭圆形或其他形式。 [0047] 进一步地，外壳11优选具有植入装置使其能够将皮下设备10定位于病人的骨壁。 [0048] 外壳11是开放的，即其在外壳11的内部和外部之间具有开口。在其内部腔室中布置有至少一个连接隔间12，优选布置有多个连接隔间12。连接隔间的数量优选等于在内部电气设备和外部电气设备之间希望连接的电线的数量。 [0049] 特别的，如果电气连接系统1必须用来在只需要单根电线的情况下传送数据，因此，外壳具有至少一个隔间。在这种情况下，电线可进一步连接到病人的皮肤上从而接地。优选的，在电气连接用于给内部电气设备供电的情况下，外壳11具有至少两个分隔的隔间，优选三个分隔的隔间。当然，如果电气连接系统1除了要供电外还允许进行数据传送，或者其专用于数据传送时，可以有更多或者更少的隔间。 [0050] 壳11内提供的各个隔间12是彼此分隔且电绝缘的。每个隔间12通过设计为连接到内部电气设备2的连接装置5连接。优选的，每个隔间电气连接到电线5，电线5设计为连接到内部电气设备2的相应电线。 [0051] 每个隔间12进一步充满与相应的电线5电气连接的导电材料(图未示)。使用的导电材料可以是各种形式，主要根据其导电能力、使用的便利性、在壳内的定位和寿命等进行选择。 [0053] 导电材料还可以是具有相当大粘度的液体，以更好的存在于壳体内。例如，可以使用NaCl溶液。 [0054] 皮下设备10进一步包括密封膜13，其密封外壳11以保证外壳11内部和外部之间良好的密封，从而防止皮下设备10降解。 [0055] 该密封膜13优选由绝缘柔性材料形成，设计为使电气连接插头21从外壳11的外部穿过所述柔性密封膜13插入到隔间12的导电材料。 [0056] 优选地，该密封膜13置于外壳11的上表面，其设计为正好位于病人的皮肤表面4的下面。 [0057] 使用这种皮下设备10，可以通过使用具有电气连接插头21的外部电气连接设备20将内部电气设备2和外部电气设备3进行电气连接，所述电气连接插头21设计为穿过病人的皮肤表面4，然后通过与外壳11中的所述隔间12相对放置的柔性膜13插入到包围在外壳11的各个隔间12中的导电材料中。 [0058] 优选地，电气连接插头21是由导电材料形成的插脚，并且设计为容易地穿过病人的皮肤表面4。 [0059] 这些连接插头21优选地彼此平行地位于外部设备20的体22内。这些插头21进一步通过电气连接装置6(例如，以电线的形式)连接到外部电气设备3。 [0060] 如上所述，外部电气设备3可以是任何类型，例如，电力发电机或电信号传感器，所提出的经皮电气系统1允许以将插脚21穿过皮肤表面4从而使其植入皮下设备10内的简单方式，提供植入电气设备2所必须的电力，或收集由该设备发出的电信号。 [0061] 根据本发明的第一实施例，如图1中示意性的说明，隔间12与密封膜13相对设置。例如，对于具有冰球形状的外壳11，可以将隔间12布置成数目与获取信息所必须的电力相位或连接相同的扇形。 [0062] 优选地，电气连接插脚21垂直的插入由外壳11限定的平均平面(通常相对应膜13的平面)，这个特殊的布置具有的优点是对插脚插入的轴线提供公差，插脚插入的轴线可以非常轻微地偏离垂直方向，这样有利于外部设备20连接至皮下设备10。 [0063] 根据本发明的另一实施例，如图2中示意性的说明，隔间12形成平行于由密封膜13所形成的平均平面的连续的层，隔间12通过膜(图未示)彼此绝缘，膜是电绝缘的，且可由电气连接插脚穿透(柔性膜)。在这种情况下，外部电气连接设备10与特殊电插头21一起使用。事实上，例如，根据所述的插头必须连接的导电材料层12的位置，可以使用不同长度的导电插脚21。同样根据所述的插头必须连接的导电材料层12的位置，另外一种方案是使用部分绝缘的导电插脚21。 [0064] 在这种情况下，系统1的功能独立于外部设备20的位置，在外部设备20的插入轴线和皮下设备10的导电区域的轴线基本对准的条件下，该外部设备20可以处于穿过皮肤和皮下外壳的绝缘膜的插脚21的插入轴线周围360°的任何位置。 [0065] 根据本发明的另一实施例，如图3中示意性的说明，经皮电气连接1具有对准装置(14、23、24)，其使得外部电气连接设备20能够相对于病人体内布置的皮下设备10正确定位。 [0066] 这样的对准装置设计为允许任何人(甚至非医护人员)定位并激活电源插座使其实现其功能，因此尽可能地简化了其操作。 [0067] 为此目的，可以使用例如包括引导体23的对准装置，在已经相对于皮下设备10正确定位之后，该引导体23可以对体22的平移进行引导，考虑到以正确的定向插入穿过皮肤表面4，电气连接插脚21定位在该体22上。这样的引导体23具有适合的形状以与外部设备20的体22配合，从而使连接插脚21能够在单一方向上平移。引导体23和体22可以是可移除的或不可移除的。外部设备20可以具有例如基本圆柱形体22，其中布置有电气连接插头21，则外部设备20的对准装置的体23具有中空圆柱形状，其开口直径基本对应于外部设备20的体22的直径。 [0068] 优选地，对准装置进一步包括分别布置于皮下设备10的外壳11上和外部设备20的引导体23上的磁体14和24。因此，插座的引导体23大致定位于皮下设备10的顶部之上，然后通过分别定位于皮下设备10的外壳11中和外部设备20的引导体23上的磁体14和24的对准而自动完成精确的定位。一旦引导体23稳定，在位于引导体23中的体22上施加压力，使得导电插脚21在穿过皮肤表面4之后插入皮下外壳11。 [0069] 为了便于外部电气连接设备20的定位，可以事先通过纹身来对皮肤进行标记，从而对于皮下设备10的位置具有更加精确的概念。 [0070] 也可以不适使用引导体来定位和插入电气连接插头21，在这种情况下，例如，通过触诊手动识别皮下设备的位置和定向。 [0071] 根据本发明一个特定例子，经皮电气连接系统1必须连续供电的心脏泵(例如植入的左心室辅助设备(LVAD))的备用电气连接。 [0072] 在这种情况下，植入的电气医疗设备2，即心脏辅助泵，例如通过特定的电气连接设备连接到主供电电缆，该电气连接设备允许将平行于主供电电缆的第二供电电缆连接到连接皮下电气连接设备10的端部。这样，当主供电电缆损坏时，就可以通过连接到第二供电电缆和电气连接设备的皮下设备10将第二供电电源连接至植入的电气医疗设备2。因此，通过这种布置，能够切断植入的电气设备2的主电源，同时通过经由外部电气连接设备20联接到电源的皮下电气连接设备10对心脏辅助泵继续进行供电，从而保证心脏辅助泵的连续运行。因此，这种布置允许日常为心脏辅助提供备用电源插座，类似于车辆的备用轮胎。 [0073] 因此，所述皮下设备能够作为备用插座，称为“LS(Life Safety，生命安全)插座”或“AEEC(Additional Emergency Electrical Connection，附加紧急电气连接)插座”，其可用于任何类型的植入医疗设备来保障病人的生命。 |
||||||
