ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ИМПЛАНТИРУЕМЫХ СИСТЕМ ОГРАНИЧЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2013 года по МПК A61F2/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для обеспечения питанием имплантируемых систем ограничения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ожирение вызывает растущую озабоченность, особенно в Соединенных Штатах, поскольку число людей, страдающих ожирением, продолжает увеличиваться, при этом все больше становится известно об отрицательном воздействии ожирения на здоровье. Патологическое ожирение, при котором человек имеет массу выше идеальной массы тела на 100 фунтов или более, представляет в частности существенный риск возникновения тяжелых заболеваний. Таким образом, большое внимание уделяется лечению пациентов, страдающих ожирением. Один из способов лечения патологического ожирения включал наложение ограничивающего устройства, такого как удлиненный бандаж, на верхнюю часть желудка. Желудочные бандажи обычно включали наполненный жидкостью эластомерный баллон с фиксированными конечными положениями, который окружает желудок немного ниже соединения пищевода с желудком, с формированием малого желудочка над бандажом и уменьшенного просвета устья желудка. Когда жидкость закачивается в баллон, бандаж расширяется и вызывает сжатие желудка или устья желудка, создавая ограничение потребления пищи. Чтобы уменьшать указанное сжатие, жидкость удаляется из бандажа. Эффект бандажа заключается в уменьшении доступного объема желудка и, таким образом, количества пищи, которое может потребляться до тех пор, пока желудок не станет "полным".

Устройства для ограничения потребления пищи также включали механически регулируемые бандажи, которые аналогичным образом окружают верхнюю часть желудка. Указанные бандажи включают любое количество эластичных материалов или приводных устройств, а также элементы привода для регулировки бандажей. Кроме того, были разработаны желудочные бандажи, которые включают как гидравлические, так и механические элементы привода. Также известно ограничение доступного для заполнения пищей объема полости желудка посредством введения накачиваемого эластомерного баллона непосредственно в полость желудка. Баллон наполняется жидкостью (текучей средой) и упирается в стенки желудка и, таким образом, уменьшает доступный для заполнения пищей объем желудка.

Что касается каждого из вышеуказанных устройств для ограничения потребления пищи, то в целях безопасного, эффективного лечения необходимо, чтобы устройство регулярно проверяли и регулировали, изменяя степень ограничения, приложенного к желудку. Обычно при регулировании гидравлического желудочного бандажа требовалось регулярно посещать лечащего врача, при этом использовали иглу Хьюбера и шприц для прохода через кожу пациента и добавления или удаления жидкости из баллона через инъекционный порт. Недавно были разработаны имплантируемые насосы, которые обеспечивают неинвазивное регулирование бандажа. Внешнее программное устройство, связанное с имплантированным насосом, управляет насосом посредством телеметрии. В ходе регулярного посещения врач помещает переносную часть программного устройства вблизи желудочного импланта и передает силовые и командные сигналы импланту. Имплант в свою очередь регулирует уровни жидкости в бандаже и передает ответный сигнал программному устройству.

Импланты, такие как описанные выше, включают электронные схемы, которые требуют источник питания, достаточный для предполагаемого действия, например осуществления регулировки желудочного бандажа. Такие устройства могут оборудоваться внутренним источником питания, батареей или конденсатором, тогда как другие могут оснащаться внешним источником питания или пассивной телеметрической системой. При питании извне, эффективность взаимодействия между имплантом и внешним устройством существенно снижается при увеличении расстояния между ними. Также могут происходить существенные потери мощности через ткань.

Таким образом, существует потребность в способах и устройствах для эффективной зарядки имплантированных электронных устройств через ткань посредством применения внешних и/или неинвазивных способов. Также для пациента могло бы быть удобным, чтобы он сам мог заряжать имплант без необходимости регулярного посещения лечащего врача.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает способы и устройства для обеспечения питанием имплантируемой системы ограничения. В одном примере осуществления обеспечивается система для формирования ограничения пациента, которая включает имплантируемое ограничивающее устройство, имеющее такую конструкцию, которая позволяет производить ограничение проводящего пути пациента. Например, имплантируемое ограничивающее устройство может включать желудочный бандаж и корпус, соединенный с желудочным бандажом. Имплантируемое ограничивающее устройство может также включать передающий элемент, который снабжает питанием имплантируемое ограничивающее устройство. Система может дополнительно включать внешнее устройство, которое взаимодействует с передающим элементом, подавая питание и/или сигналы данных передающему элементу, и/или получая сигналы данных от передающего элемента. Передающий элемент может также иметь такое устройство, которое позволяет посылать сигналы данных внешнему устройству. Внешнее устройство необязательно может включать индикатор, который эффективно указывает, взаимодействует ли внешнее устройство с передающим элементом эффективно.

В одном из вариантов осуществления передающий элемент может быть приспособлен для преобразования световых волн в энергию, а внешнее устройство может являться устройством для передачи энергии, имеющим источник света, способным передавать свет передающему элементу. Устройство для передачи энергии может включать индикатор, эффективно указывающий, передаются ли световые волны от источника света к передающему элементу, который эффективно обеспечивает питанием имплантируемое ограничивающее устройство или передает данные. В варианте осуществления передающий элемент может являться матрицей фотогальванических элементов, кремниевый нано-волоконный жгут или матрицу элементов на основе кристаллов кремния, а источник света может испускать инфракрасные световые волны в диапазоне приблизительно от 0,70 мкм до 1000 мкм. В альтернативном варианте источник света может испускать видимые световые волны в диапазоне приблизительно от 400 нм до 1000 нм или ультрафиолетовые световые волны в диапазоне приблизительно от 280 нм до 400 нм.

В другом варианте осуществления передающий элемент может быть приспособлен для использования разности температур для обеспечения питанием имплантируемого ограничивающего устройства, устройство для передачи энергии может иметь источник температуры, который создает разность температур в передающем элементе, что обеспечивает питанием имплантируемое ограничивающее устройство. В примере осуществления передающий элемент представляет собой термогенератор. Источник температуры может представлять собой, например, лед, термоэлектрический охладитель, источник тепла, а также кровеносный сосуд. Передающий элемент может быть устроен таким образом, чтобы использовать разность температур между источником температуры и температурой организма для выработки энергии для питания имплантируемого ограничивающего устройства. В другом варианте осуществления индикатор может эффективно указывать, существует ли разность температур между источником температуры и передающим элементом, которая необходима для эффективного снабжения питанием имплантируемого ограничивающего устройства.

В другом варианте осуществления передающий элемент может быть снабжен динамическим генератором, преобразующим движение в энергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. Динамический генератор может включать корпус, магнит, расположенный внутри корпуса, а также обмотку, расположенную вокруг корпуса. Обмотка может быть электрически соединена с имплантируемым ограничивающим устройством, а магнит может быть устроен таким образом, чтобы перемещаться относительно обмотки, вырабатывая электроэнергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. Динамический генератор может дополнительно включать накопительное устройство для хранения электроэнергии, выработанной в результате движения магнита. Система может также включать внешнее устройство, которое может включать привод, который производит соответствующие колебания, вибрации или другие движения в динамическом генераторе, которые позволяют эффективно снабжать питанием имплантируемое ограничивающее устройство. В альтернативном варианте внешний вибрационный электромагнит может вызывать индуцированные колебания в магните, расположенном внутри корпуса. В другом варианте осуществления индикатор может быть устроен таким образом, чтобы указывать уровень заряда имплантируемого ограничивающего устройства.

В следующем примере осуществления динамический генератор может включать противовес, присоединенный к приводному механизму и устроенный таким образом, чтобы свободно вращаться вокруг центральной оси, когда динамический генератор вращается в ответ на движение пациента. Динамический генератор может также включать электрогенератор, устроенный таким образом, чтобы получать механическую энергию от приводного механизма и преобразовывать ее в электроэнергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство.

В одном из вариантов осуществления динамический генератор может включать пьезоэлектрическое устройство, которое позволяет преобразовывать движение внутренних мышц и/или органов в теле пациента в электроэнергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. Пьезоэлектрическое устройство может быть также устроено таким образом, чтобы преобразовывать пищеварительную моторику желудка пациента, преодолевающую сопротивление желудочного бандажа, в электроэнергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство.

Также обеспечиваются способы снабжения питанием имплантируемого ограничивающего устройства. В одном из вариантов осуществления способ может включать активацию источника света для передачи света через ткань тела передающему элементу, расположенному внутри имплантируемого ограничивающего устройства. Передающий элемент может преобразовывать свет в электрический ток, питающий имплантируемое ограничивающее устройство. Источник света может быть расположен на внешнем устройстве, при этом способ может дополнительно включать размещение внешнего устройства рядом с поверхностью кожи и в близости к передающему элементу, имплантированному в слое ткани. Внешнее устройство может также необязательно включать индикатор, который указывает, эффективен ли свет, передаваемый от источника света передающему элементу, для снабжения питанием имплантируемого ограничивающего устройства. Дополнительно внешнее устройство может получать данные от передающего элемента, которые включают, по меньшей мере, одно измерение давления жидкости (текучей среды) внутри имплантируемого ограничивающего устройства. В примере осуществления источник света испускает инфракрасный свет с длиной волны в диапазоне приблизительно от 0,70 мкм до 1000 мкм. В альтернативном варианте источник света испускает видимый свет с длиной волны в диапазоне приблизительно от 400 нм до 750 нм или ультрафиолетовый свет с длиной волны в диапазоне приблизительно от 280 нм до 400 нм.

В другом варианте осуществления обеспечивается способ снабжения питанием имплантируемого ограничивающего устройства, включающий размещение источника температуры на поверхности ткани рядом с передающим элементом, расположенным внутри имплантируемого ограничивающего устройства, имплантированного пациенту. Передающий элемент использует разность температур для снабжения питанием имплантируемого ограничивающего устройства. Передающий элемент может быть размещен близко к коже так, чтобы он находился в градиенте температур между внешней окружающей средой и внутренней частью. В альтернативном варианте термогенератор может быть помещен в контакт с большим кровеносным сосудом, поскольку ток крови организм использует для переноса тепла в теле. Таким образом, естественный градиент температур, существующий в теле, может использоваться для выработки энергии. Источник температуры может находиться на внешнем устройстве, а внешнее устройство может получать данные от передающего элемента. Внешнее устройство может также включать индикатор, который указывает, существует ли разность температур между источником температуры и передающим элементом, которая является эффективной для снабжения питанием имплантируемого ограничивающего устройства. Данные могут включать, по меньшей мере, одно измерение давления текучей среды внутри имплантируемого ограничивающего устройства. В одном из вариантов осуществления источник температуры может представлять собой лед, термоэлектрический охладитель и/или источник тепла, размещенный на или вблизи поверхности ткани рядом с термогенератором, создающий разность температур с температурой тела в термогенераторе, что позволяет вырабатывать электрический ток, питающий имплантируемое ограничивающее устройство.

В еще одном варианте осуществления обеспечивается способ для снабжения питанием имплантируемого ограничивающего устройства, включающий передачу движения передающему элементу, соединенному с имплантируемым ограничивающим устройством, имплантированным пациенту, питающего имплантируемое ограничивающее устройство, где передающий элемент включает динамический генератор. Динамический генератор может включать металлический провод и магнит, а также металлический провод и магнитное поле, созданное взаимным перемещением магнитов, и, таким образом, вырабатывать электроэнергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. В примере осуществления металлический провод и магнитное поле перемещаются относительно друг друга в ответ на движение пациента. Динамический генератор может также приводиться в действие внешним вибрационным электромагнитом, который вызывает индуцированные колебания в магните. В альтернативном варианте динамический генератор приводится в действие вибрационным элементом, который вынуждает металлический провод перемещаться через магнитное поле. В другом варианте осуществления передающий элемент может быть соединен с внешним устройством, которое получает данные от передающего элемента и которое может включить индикатор, который указывает уровень заряда имплантируемого ограничивающего устройства. Динамический генератор может альтернативно включать противовес, соединенный с приводным механизмом, который свободно вращается вокруг центральной оси в ответ на движение пациента. Вращение противовеса и приводного механизма может генерировать механическую энергию, которая преобразуется в электроэнергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. В одном из примеров осуществления динамический генератор включает пьезоэлектрическое устройство, которое преобразовывает движение внутренних мышц и/или органов в теле пациента в энергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. Пьезоэлектрическое устройство может также преобразовывать пищеварительную моторику желудка, преодолевающую сопротивление желудочного бандажа, в электроэнергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. Способ может включать хранение избытка энергии, выработанной динамическим генератором, в накопительном устройстве.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более полно настоящее изобретение будет понято из следующего подробного описания, рассматриваемого вместе с сопровождающими фигурами, в которых:

Фиг.1 представляет собой изображение системы ограничения потребления пищи, имплантированной пациенту с целью ограничения поступления пищи в желудок пациента;

Фиг.2 представляет собой изображение светового устройства, обеспечивающего питанием систему ограничения потребления пищи Фиг.1;

Фиг.3 представляет собой изображение термоэлектрического устройства, обеспечивающего питанием систему ограничения потребления пищи Фиг.1;

Фиг.4 представляет собой изображение одного из вариантов осуществления динамического генератора, обеспечивающего питанием систему ограничения потребления пищи Фиг.1;

Фиг.5 представляет собой изображение другого варианта осуществления динамического генератора, обеспечивающего питанием систему ограничения потребления пищи Фиг.1; и

Фиг.6 представляет собой изображение еще одного варианта осуществления динамического генератора, обеспечивающего питанием систему ограничения потребления пищи Фиг.1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее, с целью обеспечить полное понимание принципов конструкции, функции, изготовления и применения устройств и способов, раскрытых в настоящем описании, будут описаны конкретные примеры осуществления. Один или более примеров указанных вариантов осуществления изображены на сопровождающих фигурах. Средние специалисты в данной области техники смогут понять, что устройства и способы, конкретно описанные в настоящем документе и изображенные на сопровождающих чертежах, не ограничивают примеры осуществления, и что возможности настоящего изобретения определяются исключительно в соответствии с формулой изобретения. Признаки, показанные или описанные применительно к одному примеру осуществления, могут быть объединены с признаками других вариантов осуществления. Подобные модификации и изменения включены в объем настоящего изобретения.

Различные снабжающие энергией устройства обеспечиваются для передачи энергии от внешнего источника через ткань передающему элементу, имплантированному пациенту. Энергия, переданная передающему элементу, может использоваться для обеспечения питанием имплантируемого ограничивающего устройства, которое имплантировано с целью производить ограничение проводящего пути у пациента. Хотя настоящее изобретение, раскрытое в настоящем описании, может применяться с различными имплантируемыми ограничивающими устройствами, известными в уровне техники, на Фиг.1 изображен один из примеров осуществления системы ограничения потребления пищи 10. Как показано, система 10 в основном включает регулируемый желудочный бандаж 20, который устроен таким образом, чтобы размещаться вокруг верхней части желудка пациента 40. Кроме того, система 10 может включать передающий элемент, способный обеспечивать питанием различные устройства, выполняющие любое количество задач в системе 10, как будет описано ниже.

Передающий элемент может находиться в любом местоположении в системе 10. Например, в одном из вариантов осуществления передающий элемент может быть расположен внутри инъекционного порта 30, показанного на Фиг.1. Инъекционный порт 30 может находиться в жидкостной связи с желудочным бандажом для того, чтобы обеспечивать введение в бандаж и удаление из бандажа жидкости с целью изменения степени сжатия, обеспечиваемого бандажом. В альтернативном варианте, или дополнительно, передающий элемент может быть расположен внутри корпуса 60, который может вмещать различные компоненты. В показанном варианте осуществления система 10 включает и инъекционный порт 30, и корпус 60. Инъекционный порт 30 и корпус 60 соединены с регулируемым желудочным бандажом 20, например, посредством катетера 50. Специалист, квалифицированный в данной области техники, сможет оценить, что система не должна обязательно включать инъекционный порт и/или корпус, и что передающий элемент может находиться в любом местоположении в системе 10.

В примере осуществления передающий элемент может преобразовывать энергию, полученную от внешнего источника, обеспечивая питанием устройства внутри системы 10, которые измеряют и/или контролируют различные параметры системы 10, которые регулируют желудочный бандаж 20 и/или другие аспекты системы 10, и/или которые измеряют/контролируют различные физиологические параметры. Такие устройства могут включать, например, датчики, насосы, бандажи и/или любые другие контролирующие и/или регулирующие устройства, имеющие схему, для работы которой требуется электроэнергия. Передающий элемент может быть устроен таким образом, чтобы постоянно получать энергию от внешнего источника, преобразовывать энергию в электроэнергию, и сохранять энергию в конденсаторе, батареи или другом устройстве для хранения энергии, известном из уровня техники для последующего использования устройством (устройствами) в системе 10. В альтернативном варианте передающий элемент может быть устроен таким образом, чтобы передавать преобразованную энергию непосредственно устройству (устройствам) при необходимости. Кроме того, передающий элемент может быть устроен таким образом, чтобы передавать данные внешнему источнику и получать данные от него. Например, передающий элемент может получать командные сигналы от внешнего источника, связанного с обеспечением питания системы 10. Передающий элемент может также передавать различные измерения параметров, сделанные в организме пациента, на внешнее устройство или считывающее устройство, а также передавать информацию относительно уровня заряда системы 10.

Передающий элемент может иметь любую форму, известную в уровне техники, при этом различные варианты осуществления передающего элемента подробно описаны ниже. В конкретных примерах осуществления передающий элемент может иметь форму датчика, способного получать энергию от внешнего источника для измерения и контроля различных параметров системы 10; антенны, такой как несимметричная антенна, симметричной антенны с соответствующим противовесом, или индукционной катушки, способной получать энергию через ткань; и/или любых других устройств, известных в уровне техники, которые способствуют обеспечению питанием, измерению, контролю и/или регулировке системы 10 и/или других физиологических параметров, связанных с системой 10.

В одном из примеров осуществления, показанном на Фиг.2, передающий элемент находится в форме матрицы фотогальванических элементов или солнечного фотогальванического элемента 210, предназначенного для получения световых волн 216 от внешнего устройства 200. Внешнее энергоустройство 200 может включать источник света, который генерирует световые волны 216. Источник света может иметь различную конструкцию, известную из уровня техники, однако в показанном варианте осуществления источник света присутствует именно в форме переносного внешнего устройства 220, электрически соединенного с источником питания 230, таким как электрическая розетка или батарея, посредством электрического кабеля 240. Внешнее устройство 220 может также включать выключатель 250, который позволяет пользователю включить или выключить внешнее устройство 220 при необходимости. Когда внешнее устройство 220 включено, оно может генерировать световые волны 216 в инфракрасном диапазоне приблизительно от 0,70 мкм до 1000 мкм. В альтернативном варианте, или дополнительно, внешнее устройство 220 может быть устроено таким образом, чтобы генерировать световые волны 216 в видимом диапазоне приблизительно от 400 нм до 750 нм или световые волны 216 в ультрафиолетовом диапазоне приблизительно от 250 нм до 400 нм. Хотя на Фиг.2 это не показано, но внешнее устройство 220 может также включать индикатор, эффективно показывающий, поступают ли световые волны 216 от внешнего устройства 220 к солнечному элементу 210, который эффективно снабжает питанием и/или заряжает имплантируемое ограничивающее устройство. Показания индикатора могут даваться в форме любых средств уведомления, известных в уровне техники, включая свет, такой как свет СИД, слышимый звук и/или вибрацию. В альтернативном варианте кремневое нановолокно может преобразовывать световую энергию в электроэнергию в таком масштабе, чтобы обеспечивать питанием сенсорные устройства малой мощности.

В примере осуществления, при эксплуатации солнечный элемент 210 может быть имплантирован под поверхность ткани, например, в брюшную полость пациента или слой соединительнотканной оболочки. Пользователь может поместить внешнее устройство 220 рядом с имплантированным солнечным элементом 210 и направить световые волны 216 к поверхности солнечного элемента 210, имплантированного вблизи поверхности кожи пациента. Солнечный элемент 210 может получать и поглощать световые волны 216, преобразовывая световые волны 216 в электроэнергию с использованием способов, известных в уровне техники, и накапливать ее в устройстве, например, конденсаторе или батарее, для последующего использования имплантируемым ограничивающим устройством. В альтернативном варианте солнечный элемент 210 может немедленно передавать энергию через кабель 260 и/или через беспроводную передачу, снабжая питанием другие устройства в имплантируемом ограничивающем устройстве с целью контроля и/или регулировки желудочного бандажа, или выполнять другие задачи, как описано выше.

В другом варианте осуществления, показанном на Фиг.3, передающий элемент может присутствовать в форме термоэлектрического генератора 306, такого как устройство Пельтье, устроенного таким образом, чтобы использовать разность температур для выработки электричества. Внешнее устройство может включать термоэлектрическое питающее устройство 300, снабжающее питанием имплантируемое ограничивающее устройство, имплантированное пациенту. В примере осуществления генератор 306 может быть имплантирован под кожу пациента, при этом разность температур может быть создана в генераторе 306 посредством внешнего источника температуры, которая отличается от температуры тела. Как показано, генератор 306 включает первую сторону 302, которая обращена наружу из тела пациента и помещена на небольшую глубину под кожу. Генератор 306 также включает вторую сторону 304, которая обращена внутрь тела пациента. Генератор 306 включает электрические выводы 312, которые могут быть соединены с накопительным устройством, таким как конденсатор или батарея, или непосредственно с устройством в имплантируемом ограничивающем устройстве. Также может быть включено средство для контроля уровня заряда накопительного устройства.

Как показано на Фиг.3, термоэлектрическое питающее устройство включает источник температуры 310. Специалист, квалифицированный в данной области техники, сможет оценить, что источник температуры 310 может представлять собой любое устройство или элемент, который способен создавать температуру, которая отличается от температуры, соответствующей второй стороне 304 генератора 306. Например, если температура второй стороны 304 генератора 306 равна температуре тела, например температуре тела человека, то источник температуры 310 может представлять собой кусок льда, который имеет более низкую температуру, чем температура тела. В качестве альтернативы первая сторона 302 генератора 306 может быть приведена в контакт с большим кровеносным сосудом в теле, поскольку тело использует ток крови для переноса тепла к и от тела. Естественный градиент температур существует в теле между кровеносным сосудом и телом, и поэтому между первой стороной 302 и второй стороной 304, что может использоваться для выработки энергии.

В примере осуществления, при эксплуатации, когда пациент или врач помещают источник температуры 310, например лед, напротив поверхности ткани 316, по близости к первой стороне 302 имплантированного генератора 306, в генераторе 306 создается разность температур, что заставляет генератор вырабатывать электричество. Пациент и/или врач могут поместить источник температуры 310 напротив участка кожи пациента, которая покрывает первую сторону 302 имплантированного генератора 306. Источник температуры 310 изменит температуру первой стороны 302 генератора так, чтобы между первой стороной 302 и второй стороной 304 возникала разность температур, позволяющая вырабатывать электричество. В другом примере источник температуры 310 может являться вторым устройством Пельтье, используемым в качестве термоэлектрического охладителя с тем, чтобы одна сторона устройства была намного холоднее, чем вторая сторона 304 имплантированного генератора 306. При этом термоэлектрический холодильник может быть помещен рядом с поверхностью ткани 316, вблизи первой стороны 302 имплантированного генератора 306, создавая, таким образом, разность температур в генераторе 306 для выработки электричества. В альтернативном варианте источник температуры 310 может представлять собой индукционный нагрев проводящего элемента, соединенного с имплантируемым ограничительным устройством, или расположенного внутри него. Вихревой ток может генерироваться индуктивно связанным внешним источником переменного тока. Нагревание можно регулировать, например массой проводящего элемента, размером и формой элемента, магнитной проницаемостью проводящего элемента, удельным сопротивлением проводящего элемента, частотой связи внешнего источника электропитания или уровнем выходной мощности внешнего источника электропитания, и т.д. В одном из примеров осуществления источником тепла может являться электронагреватель, помещенный на поверхность или рядом с поверхностью ткани. При этом вырабатываемое электричество может использоваться устройствами в имплантируемом ограничивающем устройстве по мере необходимости.

Источник температуры 310 альтернативно может быть соединен с внешним устройством 320 или расположен в нем. Внешнее устройство 320 может включать индикатор, который показывает, существует ли разность температур между источником температуры 310 и генератором 306, который обеспечивает зарядку и/или питание имплантируемого ограничивающего устройства. Показания индикатора могут даваться в форме любых средств уведомления, известных в уровне техники, включая свет, такой как свет СИД, слышимый звук и/или вибрацию. Если источник температуры 310 является льдом или другим температурным элементом, который не требует электроэнергии, то для обеспечения питанием внешнее устройство 320 может не потребоваться. Если источник температуры 310 является термоэлектрическим охладителем или другим работающим от электричества источником температуры, как показано на Фиг.3, то внешнее устройство 320 может подавать питание источнику температуры 310 через электрические выводы 326. Внешний источник 320 может содержать батареи или другой источник питания, или может быть соединен с источником питания, расположенным на стене, посредством кабеля 330.

На Фиг.4 показан другой вариант осуществления передающего элемента в форме динамического генератора 400, способного обеспечивать питанием имплантируемое ограничивающее устройство. В одном примере осуществления, как показано, динамический генератор 400 включает корпус, в котором расположен магнит 402. Корпус может иметь любую форму и изготавливаться из любого материала, известного в уровне техники, однако в показанном варианте осуществления корпус находится в форме стеклянной трубки или цилиндра 404, на который витками вокруг внешней поверхности цилиндра 404 плотно намотан металлический или медный провод 410. В данной конфигурации динамический генератор 400 может вырабатывать электричество в медном проводе 406 при движении магнита 402, расположенного внутри цилиндра 404. Движение магнита 402 внутри цилиндра 404 приводит к перемещению медного провода 410 через магнитное поле, в результате чего вырабатывается электричество, как сможет оценить специалист, квалифицированный в данной области техники. Электрические выводы 408, соединенные с медным проводом 410, обеспечиваются для подвода электричества, выработанного динамическим генератором 406, к накопительному устройству или непосредственно к устройству в имплантируемом ограничивающем устройстве при необходимости. Также может быть включено средство для контроля уровня заряда накопительного устройства.

Хотя возможны многие конфигурации, в одном из примеров осуществления динамический генератор 400 может быть имплантирован в тело пациента таким образом, что физическое движение тела позволяет перемещать магнит 402 внутри цилиндра 404. Например, пациент может производить любое движение, например ходьбу, бег, прыжки, покачивания и т.д., которое заставит магнит 402 перемещаться вбок, вращательно или в любой комбинации указанного, внутри цилиндра 404, в результате чего в медном проводе 406 вырабатывается электричество. В другом примере динамический генератор 400 может быть имплантирован в тело пациента таким образом, что более незаметные, но предсказуемые физические движения внутри тела вызывают перемещение магнита 402 внутри цилиндра 404. Примеры внутренних движений в теле пациента, которые могут использоваться, включают, помимо прочих, движения, связанные с дыханием (например, движения диафрагмы), пищеварением (например, перистальтические сокращения в любом участке желудочнокишечного тракта) и/или колебательными движениями в кровеносной системе (например, пульсирующий кровоток в артериальной системе, биение сердца и т.д.).

В альтернативном варианте или дополнительно динамический генератор 400 может включать внешний привод. В варианте осуществления, показанном на Фиг.4, внешний привод состоит из одних и тех же элементов, как и динамический генератор 400, а именно, корпуса 414, магнита 412 и медного провода 416, составляющих внешний электромагнит 420. Внешний электромагнит 420 можно перемещать вручную, в результате чего, при индукции колебаний в магните 412, в медном проводе 416 генерируется электричество. Поскольку магнит 412 колеблется, индуцированные колебания возникают в магните 402, расположенном внутри динамического генератора 400, что приводит к выработке электричества, питающего имплантируемое ограничивающее устройство. Специалист, квалифицированный в данной области техники, сможет оценить, что любой привод или вибрационный элемент, внутренний или внешний, который позволяет генерировать колебания, вибрации или другие движения в магните 402 внутри динамического генератора 400, могут использоваться для выработки энергии. Один дополнительный альтернативный вариант может включать преобразование колебательных градиентов в давлении, созданных естественными и регулярно происходящими событиями, такими как дыхание, в потоки жидкости, которые вызывают колебательные поступательные и/или вращательные движения магнита 402. Кроме того, динамический генератор 400 может иметь ряд других конфигураций, в которых энергия производится за счет градиентов движения или давления, возникающих в результате указанных движений.

Хотя на Фиг.4 это не показано, можно также обеспечить внешнее устройство, соединенное с внешним приводом, которое может обеспечивать внешний привод питанием, взятым от батареи или другого источника питания. Внешний привод может также включать индикатор, который показывает уровень заряда передающего элемента и/или существует ли правильное совмещение между внешним приводом и динамическим генератором 400. Например, индикатор может показывать, нужно ли зарядить схему и/или устройство в имплантируемом ограничивающем устройстве динамическим генератором 400, или они полностью заряжены. Альтернативно или дополнительно индикатор может показывать правильное совмещение внешнего привода, который должен вызвать индуцированные колебания в динамическом генераторе 400. Показания индикатора могут даваться в форме любых средств уведомления, известных в уровне техники, включая свет, такой как свет СИД, слышимый звук и/или вибрацию.

В другом примере осуществления обеспечивается динамический генератор, который позволяет преобразовывать движение в энергию, питающую имплантируемое ограничивающее устройство. В одном варианте осуществления, показанном на Фиг.5, обеспечивается динамический генератор 500, который может включать противовес 502, соединенный с осью 504 таким образом, что противовес 502 может свободно вращаться вокруг оси 504 в ответ на движение и перемещение пациента. Противовес 502 и ось 504 могут быть изготовлены из любого биологически совместимого материала, известного в уровне техники, включая нержавеющую сталь, титан, хромокобальтовый сплав и любую пластмассу. Приводной механизм 506 может быть вложен в полую часть противовеса 502, а в одном из вариантов осуществления он может быть непосредственно соединен с противовесом 502, причем приводной механизм 506 движется в ответ на движение противовеса 502. Приводной механизм 506 может также быть соединен к приводу электрогенератора 510. Когда приводной механизм 506 движется в ответ на движение противовеса 502, он вращает сателлит 508, который в свою очередь вращает ротор 514 на высокой скорости. При этом указанное вращение генерирует электрический ток через статор 516, заряжая, таким образом, конденсатор 512. Электрогенератор 510, таким образом, превращает механическую энергию от движения противовеса 503 в электроэнергию.

Электроэнергия, вырабатываемая генератором 510, может использоваться для непосредственного питания имплантируемого ограничивающего устройства или она может сохраняться в накопительном элементе 512 для последующего использования. В примере осуществления накопительный элемент 512 может представлять собой конденсатор, который содержит ионы лития, обеспечивающие эффективную проводящую поверхность, которая может сохранять энергию дольше, чем конденсаторы на основе других носителей. В другом варианте осуществления накопительный элемент 512 может представлять собой ультраконденсатор высокой плотности. Специалист, квалифицированный в данной области техники, сможет оценить, что любая комбинация зубчатых передач может использоваться для соединения движения пациента с генератором, и любой тип накопительного элемента 512 может использоваться для накопления заряда.

В другом варианте осуществления, показанном на Фиг.6, обеспечивается такой динамический генератор 600, посредством которого моторика желудка 602, противодействующая давлению жидкости в желудочном бандаже 604, преобразуется в энергию, питающую заряжаемую батарею или накопительный элемент 606, который сохраняет заряд. Поскольку пища проходит через бандаж 604, давление в желудочном бандаже 604 увеличивается и уменьшается. Указанная энергия вибрации может собираться рядом различных способов, известных в уровне техники, таких как электромагнитное, электростатическое или пьезоэлектрическое преобразование. В пьезоэлектрических (пьезо) способах, биморфный пьезоэлемент на основе пьезоэлектрических материалов вибрирует, создавая заряд, которое производит напряжение с амплитудой, пропорциональной размеру и форме пьезоэлектрического материала, периодичности и величине силы. Таким образом, динамический генератор 600 может включать пьезоэлектрический преобразующий элемент 612, присоединенный к желудочному бандажу 604, который может вырабатывать энергию, пропорциональную смещению и периодичности движения бандажа. При этом указанная энергия может быть сохранена в накопительном элементе 606 до того момента, пока не потребуется для работы имплантируемого ограничивающего устройства. Специалист, квалифицированный в данной области техники, сможет оценить, что аналогичный результат можно достичь за счет применения электроактивных полимерных элементов, присоединенных к желудочному бандажу.

Внутренние устройства, раскрытые в настоящем описании, разработаны в качестве устройств однократного применения. Внешние устройства, раскрытые в настоящем описании, могут быть разработаны как устройства, подлежащие утилизации после однократного применения, или они могут быть разработаны для многократного применения. Впрочем, в любом случае устройство может быть отремонтировано для повторного применения, по меньшей мере, после одного применения. Ремонт может включать любую комбинацию операций разборки устройства с последующим удалением или заменой отдельных деталей и последующей повторной сборкой. В частности устройство может быть разобрано, при этом любое количество отдельных деталей или частей устройства может быть выборочно заменено или удалено в любой комбинации. После очистки и/или замены отдельных деталей устройство может быть повторно собрано для последующего применения либо на ремонтном предприятии, либо операционной бригадой непосредственно перед хирургической операцией. Специалисты, квалифицированные в данной области техники, смогут оценить, что ремонт устройства может включать различные способы разборки, очистки/замены и повторной сборки. Применение таких способов, а также получаемое отремонтированное устройство, входят в объем настоящего изобретения. Имплантируемые устройства, раскрытые в настоящем описании, разработаны для применения одним пациентом.

Специалист, квалифицированный в данной области техники, сумеет оценить дополнительные признаки и преимущества изобретения, основанного на вышеописанных вариантах осуществления. Таким образом, изобретение не должно быть ограничено тем, что было конкретно показано и описано, за исключением указанного в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. Все публикации и ссылки, процитированные в настоящем описании, прямо включены в настоящее описание путем отсылки в полном объеме.

Изобретение относится к медицине. Способ обеспечения питанием имплантируемого ограничивающего устройства включает размещение источника температуры на или около поверхности ткани рядом с передающим элементом, расположенным внутри инъекционного порта имплантируемого ограничивающего устройства, имплантированного пациенту. В передающий элемент включают термогенератор, где посредством разности температур в термогенераторе обеспечивают электрический ток для питания имплантируемого ограничивающего устройства. Изобретение обеспечивает эффективную зарядку имплантированных электронных устройств через ткань посредством применения внешних и/или неинвазивных способов. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ обеспечения питанием имплантируемого ограничивающего устройства, включающий:
размещение источника температуры на или около поверхности ткани рядом с передающим элементом, расположенным внутри инъекционного порта имплантируемого ограничивающего устройства, имплантированного пациенту,
при этом в передающий элемент включают термогенератор, где посредством разности температур в термогенераторе обеспечивают электрический ток для питания имплантируемого ограничивающего устройства.

2. Способ по п.1, где источник температуры находится на внешнем устройстве, при этом внешнее устройство получает данные от передающего элемента.

3. Способ по п.1, где источник температуры представляет собой лед, помещенный на или около поверхности ткани рядом с термогенератором, создающий разность температур с температурой тела в термогенераторе для выработки электрического тока, питающего имплантируемое ограничивающее устройство.

4. Способ по п.1, где источник температуры представляет собой термоэлектрический охладитель, помещенный на или около поверхности ткани рядом с термогенератором, создающий разность температур с температурой тела в термогенераторе для выработки электрического тока, питающего имплантируемое ограничивающее устройство.

5. Способ по п.1, где источник температуры представляет собой источник тепла, помещенный на или около поверхности ткани рядом с термогенератором, создающий разность температур с температурой тела в термогенераторе для выработки электрического тока, питающего имплантируемое ограничивающее устройство.

6. Способ по п.1, где источник температуры представляет собой кровеносный сосуд, создающий разность температур с температурой тела в термогенераторе для выработки электрического тока, питающего имплантируемое ограничивающее устройство.

7. Способ по п.2, где внешнее устройство включает индикатор, который показывает, существует ли разность температур между температурным источником и передающим элементом, которая обеспечивает питание имплантируемого ограничивающего устройства.

8. Способ по п.2, где данные включают, по меньшей мере, одно измерение давления текучей среды в имплантируемом ограничивающем устройстве.

9. Способ по п.1, где имплантируемое ограничивающее устройство включает желудочный бандаж, расположенный вокруг желудка для формирования ограничения, а также корпус, соединенный с желудочным бандажом.

10. Способ по п.1, где передающий элемент измеряет давление и температуру текучей среды в имплантируемом ограничивающем устройстве.