[发明专利]具有嵌入电路板中的例如电容器的部件的植入式刺激器设备

说明书

技术领域

本发明涉及植入式刺激器设备，并且特别地涉及通过在设备中的电路板中嵌入某些部件来使植入式刺激器中的电路的尺寸最小化。

背景技术

植入式刺激设备向神经和组织输送电刺激以实现各种生物紊乱的治疗，诸如用以治疗心脏心律不齐的起搏器、用以治疗心脏纤维性颤动的除颤器、用以治疗耳聋的蜗形的刺激器、用以治疗眼盲的视网膜刺激器、用以产生协调肢体运动的肌肉刺激器、用以治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、用以治疗运动神经和精神紊乱的脑皮层和深部脑刺激器以及用以治疗尿失禁、睡眠呼吸暂停、肩膀半脱位等的其它神经刺激器。随后的描述一般地将集中于本发明在诸如在美国专利6,516,227中公开的脊髓刺激(SCS)系统内的使用。然而，本发明可适用于任何植入式治疗设备或任何植入式医疗设备系统。

SCS系统通常包括在图1A和1B中的平面图和横截面图中所示的植入式脉冲发生器(IPG)10。IPG 10包括生物相容设备外壳30，其保持要使IPG运行所需的电路和电池36。IPG 10经由形成电极阵列12的一个或多个电极引线14被耦合到电极16。电极16被配置成接触患者的组织并被承载在柔性主体18上，其还容纳被耦合到每个电极16的单独导线20。导线20还被耦合到邻近接点22，其可插入到固定于IPG 10上的头端28中的引线连接器24中，该头端可以包括例如环氧树脂。一旦被插入，邻近接点22连接到头端接点26，其进而被馈通引脚34通过外壳馈通32耦合到外壳30内的电路。

在所示的IPG 10中，三十二个引线电极(E1—E32)被分离在四个引线14之间，头端28包含引线连接器24的2×2阵列。然而，IPG中的引线和电极的数目是应用所特定的，并且因此可以改变。在SCS应用中，通常将电极引线14在患者脊髓中的硬膜邻近植入，并且当使用四引线IPG 10时，这些引线通常以在硬膜的右侧和左侧的每个上有两个的方式分离。邻近电极22通过患者的组织隧穿至远处的位置，诸如在该处植入IPG外壳30的臀部，在那里其被耦合到引线连接器24。在另一示例中，还可以将四引线IPG 10用于深部脑刺激(DBS)。在针对直接地在要求刺激的部位处植入而设计的其它IPG示例中，IPG可以是无引线的，具有替代地出现在IPG的主体上以便接触患者的组织的电极16。

如图1B的横截面图中所示，IPG 10包括印刷电路板(PCB)40。被电耦合到PCB 40的是电池36，其在本示例中是可再充电的；被耦合到PCB的顶面和底面的其它电路50a和50b；用于与外部控制器(未示出)无线通信的通信线圈42；用于从外部充电器(未示出)无线地接收磁性充电场以便对电池36再充电的充电线圈44；以及馈通引脚34(连接未示出)。如果电池36是永久的而非可再充电的，则将不需要充电线圈44。(在2014年8月27日提交的美国专利申请序号14/470,854中可以找到关于线圈42和44及其与之通信的外部设备的操作的更多细节)。

图2A和2B示出了存在于IPG 10中的其它电路50a或50b中的某些，并且特别地图2A示出了用来确立引线电极16中的任何一个处的电流的电流分配电路，该电流可包括单相或多相电流脉冲。在本示例中，电流分配电路包括许多电流源(PDAC 52)电流宿(NDAC 54)。PDAC 52和NDAC 54包括能够分别地发出和吸收期望振幅Iout的电流脉冲的模数转换器(DAC)，该振幅可以是可根据数字控制信号(未示出)来控制的。(“PDAC”和“NDAC”被这样称呼，因为其通常是分别地由P沟道和N沟道晶体管构成的)。从一个或多个活动PDAC 52或NDAC 54发出或吸收的电流经由开关矩阵56P和56N(其也是数字可控的(未示出))被指引到所选电极16。请注意，本示例中的电流分配电路还支持作为电极的导电外壳30的选择(Ecase 30)，该外壳电极30通常是针对单极刺激选择的，如众所周知的那样。DAC 52和54还可以包括电压源。还可以将发出部件(PDAC 52，矩阵56P)和吸收部件(NDAC 54，矩阵56N)单独地视为电流分配电路。