微處理器控制的e類驅動器的制造方法
【專利說明】微處理器控制的E類驅動器 相關申請的交叉引用
[0001] 本申請要求提交于2013年7月29日并且名稱為"MICROPROCESSORCONTROLLED CLASSEDRIVER"(微處理器控制的E類驅動器)的美國臨時申請No. 61/859, 471的權益, 其全文以引用的方式并入本文中。
【背景技術】
[0002] 隨著時代發展,使用醫療裝置治療疾病的做法越來越普及。在許多情況下,并且隨 著這些醫療裝置做得越來越小,這些醫療裝置時常被植入在患者體內。雖然隨著植入式裝 置尺寸的減小,裝置的合意性逐漸提高,但植入過程仍然時常需要進行復雜的手術,而這可 將患者暴露于巨大的風險之中并且恢復時間延長。鑒于此,需要另外的方法、系統和裝置以 提高植入醫療裝置的易行性以及此類植入的醫療裝置的易用性。
【發明內容】
[0003] 本發明的一個方面涉及充電器。該充電器包括:充電線圈,該充電線圈被配置成與 植入式裝置磁耦合以對植入式裝置再充電;電連接到充電線圈的E類驅動器,該E類驅動器 包括開關電路,該開關電路通過向其施加第一電壓來切換;以及電流傳感器,該電流傳感器 被定位成感測穿過充電線圈的電流。該充電器可包括處理器,該處理器電連接到E類驅動 器以接收指示穿過充電線圈的電流的數據,并且電連接到E類驅動器以通過向開關電路施 加第一電壓來控制開關電路。在一些實施例中,處理器可接收指示穿過充電線圈的電流的 數據并且響應于所接收的數據來控制開關電路。
[0004] 在一些實施例中,開關電路可為晶體管。在一些實施例中,晶體管可為M0SFET。在 一些實施例中,處理器電連接到E類驅動器以接收指示開關電路的第二電壓的數據。在一 些實施例中,處理器可接收指示開關電路的第二電壓的數據,并且響應于所接收的指示開 關電路的第二電壓的數據來控制開關電路。
[0005] 在一些實施例中,在開關電路的漏極處測量第二電壓并且向開關電路的柵極施加 第一電壓。在一些實施例中,處理器經由分壓器電連接到E類驅動器,該分壓器包括第一電 阻器和第二電阻器。在一些實施例中,處理器可感測功率開關晶體管電壓,并且確定是否 調整向開關電路施加第一電壓的第一頻率,第一頻率的所述調整可減輕一個或數個傳播延 遲。
[0006] 在一些實施例中,處理器可檢索識別第二頻率的儲存值,第一電壓基于所感測到 的功率開關晶體管電壓以該第二頻率來施加。在一些實施例中,處理器可將所檢索的識別 施加第一電壓的第二頻率的儲存值與一個或數個頻率限制進行比較。在一些實施例中,如 果第二頻率不超過所述一個或數個頻率限制,則將第一頻率設定為第二頻率。在一些實施 例中,當第二頻率超過所述一個或數個頻率限制之一時,將第一頻率設定為所述一個或數 個頻率限制中的被超過的一個。
[0007] 本發明的一個方面涉及充電器。該充電器包括:充電線圈,該充電線圈可生成具有 某個頻率的磁場并且可與植入式裝置磁耦合以對植入式裝置再充電;電連接到充電線圈的E類驅動器;以及可在至少三個頻率之間調制磁場頻率的FSK模塊。
[0008] 在一些實施例中,所述至少三個頻率包括第一頻率、第二頻率和第三頻率。在一些 實施例中,第三頻率是最高的頻率,第二頻率是最低的頻率。在一些實施例中,充電器包括 處理器,該處理器電連接到FSK模塊并且可控制FSK模塊。在一些實施例中,處理器可選擇 性地使充電器以數據非傳輸狀態或數據傳輸狀態工作。
[0009] 在一些實施例中,當充電器以數據非傳輸狀態工作時,載波信號具有第一頻率。在 一些實施例中,當充電器以數據傳輸狀態工作時,處理器控制FSK模塊以在第二頻率與第 三頻率之間調制載波信號。
[0010] 在一些實施例中,FSK模塊包括兩個電容器和兩個晶體管。在一些實施例中,將 FSK模塊的兩個電容器和兩個晶體管電連接以使得這兩個電容器可通過FSK模塊被選擇性 地包括在電路中。在一些實施例中,處理器可控制FSK模塊的兩個晶體管以通過FSK模塊 選擇性地將兩個電容器包括在電路內。在一些實施例中,FSK的電路內選擇性包括兩個電 容器可在第一頻率、第二頻率與第三頻率之間調制磁場頻率。
[0011] 本發明的一方面涉及在植入式裝置充電期間與植入式裝置通信的方法。該方法包 括利用充電線圈生成充電信號,所述充電信號具有初始第一頻率;以及通過在低于第一頻 率的第二頻率與高于第一頻率的第三頻率之間調制充電信號的頻率來傳輸數據。
[0012] 在一些實施例中,該方法可包括生成傳輸數據,所述傳輸數據可為所傳輸的數據。 在一些實施例中,傳輸數據可為二進制格式。在一些實施例中,通過在第二頻率與第三頻率 之間調制充電信號的頻率使傳輸數據以二進制格式傳輸。
[0013] 在一些實施例中,通過FSK模塊調制充電信號的頻率。在一些實施例中,FSK模塊 可包括兩個電容器和兩個晶體管。在一些實施例中,將FSK模塊的兩個電容器和兩個晶體 管電連接以使得這兩個電容器可通過FSK模塊被選擇性地包括在電路中,從而調制充電信 號的頻率。
[0014] 本發明的一個方面涉及控制充電器的方法。該方法包括:在充電器與植入式裝置 之間形成磁耦合,所述磁耦合對植入式裝置充電;設定驅動信號的初始頻率,該驅動信號的 該頻率由處理器設定,并且該驅動信號控制開關的打開和關閉;感測開關處第一時間的電 壓;基于該開關處第一時間的電壓,檢索識別第二頻率的值;以及改變驅動信號的頻率。
[0015] 在一些實施例中,改變驅動信號的頻率可包括將驅動信號的頻率從第一頻率改為 第二頻率。在一些實施例中,該方法可包括檢索一個或數個頻率限制,這些頻率限制提供驅 動信號的可接受頻率范圍的上限和下限。在一些實施例中,該方法可包括將第二頻率與所 述一個或數個頻率限制進行比較。
[0016] 在一些實施例中,改變驅動信號的頻率可包括在第二頻率超過所述一個或數個頻 率限制之一的情況下,將驅動信號的頻率從第一頻率改為所述一個或數個頻率限制之一。 在一些實施例中,改變驅動信號的頻率可包括在第二頻率不超過所述一個或數個頻率限制 的情況下,將驅動信號的頻率從第一頻率改為第二頻率。在一些實施例中,驅動信號的頻率 改變可減輕傳播延遲的影響。在一些實施例中,可多次調整驅動信號的頻率以減輕傳播延 遲的影響。
[0017] 根據下文提供的詳細說明,本發明可應用的其他領域將顯而易見。應當理解,在示 出各種實施例的同時給出的詳細說明和具體實例旨在僅僅用于說明目的,而未必用來限制 本發明的范圍。
【附圖說明】
[0018] 圖1為植入式神經刺激系統的一個實施例的示意圖。
[0019] 圖2為植入式神經刺激系統的互連性的一個實施例的示意圖。
[0020] 圖3為外部脈沖發生器和/或植入式脈沖發生器的構造的一個實施例的示意圖, 該外部脈沖發生器和/或植入式脈沖發生器是植入式神經刺激系統的一部分。
[0021] 圖4為充電器的一個實施例的示意圖,該充電器是植入式神經刺激系統的一部 分。
[0022] 圖5為充電電路的一個實施例的功能框圖。
[0023] 圖6為充電電路的一個實施例的示意圖。
[0024] 圖7為從充電模式過渡到同步充電/數據傳輸模式的一個實施例的圖解說明。
[0025] 圖8為示出來自充電電路的測量結果的一個實施例的圖表。
[0026] 圖9為示出當正確調諧開關時間時充電電路的測量結果的一個實施例的圖表。
[0027] 圖10為示出當開關時間太慢時來自充電電路的測量結果的一個實施例的圖表。
[0028] 圖11為示出當開關時間太快時來自充電電路的測量結果的一個實施例的圖表。
[0029] 圖12為示出用于控制充電電路的開關時間的過程的一個實施例的流程圖。
[0030] 在附圖中,類似的部件和/或特征結構可以具有相同的附圖標記。在附圖標記被 用于說明描述的地方,該說明描述適用于具有相同附圖標記的任一類似部件。
【具體實施方式】
[0031] 大部分的西方(歐洲和美國)人受到神經性疼痛(歸因于神經損傷的慢性難治性 疼痛)的影響。在許多人中,這種疼痛是嚴重的。數千位患者患有涉及神經的慢性難治性 疼痛。神經性疼痛可能非常難以治療,只有半數患者實現了局部緩解。因此,確定個體患者 的最佳治療仍然具有挑戰性。常規治療包括某些抗抑郁藥、抗癲癇藥及阿片類藥物。然而, 這些藥物的副作用可能是有害的。在這些情況的一些中,電刺激可提供對這種疼痛的有效 治療而不產生與藥物相關的副作用。
[0032] 脊髓刺激器為用于將脈沖電信號遞送至脊髓以控制慢性疼痛的裝置。由于電刺激 是一種單純的電治療并且不導致與藥物所致的那些副作用類似的副作用,因此越來越多的 醫生和患者偏愛將電刺激而不是藥物用作疼痛治療。脊髓刺激(SCS)的確切的疼痛緩解機 制尚且未知。早期SCS試驗是基于閘門控制理論,其假定疼痛是由兩種傳入神經纖維傳輸。 一種是較大的有髓鞘的Αδ纖維,其攜帶快速強烈疼痛訊息。另一種是較小的無髓鞘的"C" 纖維,其傳輸悸痛性慢性疼痛訊息。稱為Αβ的第三類神經纖維是"非疼痛感受型",這就意 味著它不傳輸疼痛刺激。閘門控制理論宣稱,由Αδ和C疼痛纖維傳輸的信號可被非疼痛 感受型Αβ纖維的激活/刺激阻撓并且因此抑制個體對疼痛的感知。因此,神經刺激通過 在疼痛訊息到達大腦之前阻滯這些疼痛訊息來提供疼痛緩解。
[0033] SCS經常用于治療腰椎手術失敗綜合征,由于局部缺血而具有頑固性疼痛的一種 慢性疼痛綜合征。所有SCS患者中的大部分(可能占30%至40% )已被報道出現SCS并 發癥。這就增加了患者疼痛管理的總成本并降低了SCS的功效。常見并發癥包括:感染、出 血、神經組織損傷、將裝置置入了錯誤的區室、硬件失靈、引線迀移、引線破損、引線連接斷 開、引線腐蝕、植入部位處的疼痛、發生器過熱以及充電器過熱。常見并發癥的發生率高得 令人驚訝:包括引線延長線連接問題、引線破損、引線迀移以及感染。
[0034] 周圍神經病變(可用電刺激進行治療的另一種病癥)可為先天性的或后天性的。 后天性周圍神經病變的原因包括神經的物理損傷(創傷)、病毒、腫瘤、毒素、自身免疫反 應、營養不良、酒精中毒、糖尿病以及血管和代謝紊亂。后天性周圍神經病變分為三個大類: 由全身性疾病導致的那些、由創傷導致的那些以及由感染或影響神經組織的自身免疫疾病 導致的那些。后天性周圍神經病變的一個例子是三叉神經痛,其中三叉神經(頭部和面部 的大神經)的損傷導致面部一側受到劇烈的閃電般疼痛的急性發作。
[0035] 具有周圍神經性疼痛的很大部分患者出于各種原因而并未從SCS中受益。然而, 許多這些患者可經由直接電刺激對應周圍神經而獲得可接受水平的疼痛緩解。這種療法稱 為周圍神經刺激(PNS)。由于FDA批準的PNS裝置在美國市場尚不可商購獲得,因此標準脊 髓刺激(SCS)裝置經常被疼痛治療醫生在核準標示外使用來醫治這種病癥。已出售的相當 部分的SCS裝置可能已被在核準標示外用于PNS。
[0036] 由于當前的市售SCS系統設計用于刺激脊髓而不是用于周圍神經刺激,因此相比 用于SCS,用于PNS存在更多的與SCS系統的使用相關聯的設備并發癥。當前的SCS裝置 (發生器)大而笨重。在將SCS用于PNS的情況下,SCS發生器通常植入在腹部中或者臀部 上方的后腰中,并且長引線跨多個關節穿引到達手