微处理器控制的e类驱动器的制造方法
【专利说明】微处理器控制的E类驱动器 相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求提交于2013年7月29日并且名称为"MICROPROCESSORCONTROLLED CLASSEDRIVER"（微处理器控制的E类驱动器）的美国临时申请No. 61/859, 471的权益， 其全文以引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0002] 随着时代发展，使用医疗装置治疗疾病的做法越来越普及。在许多情况下，并且随 着这些医疗装置做得越来越小，这些医疗装置时常被植入在患者体内。虽然随着植入式装 置尺寸的减小，装置的合意性逐渐提高，但植入过程仍然时常需要进行复杂的手术，而这可 将患者暴露于巨大的风险之中并且恢复时间延长。鉴于此，需要另外的方法、系统和装置以 提高植入医疗装置的易行性以及此类植入的医疗装置的易用性。
【发明内容】
[0003] 本发明的一个方面涉及充电器。该充电器包括：充电线圈，该充电线圈被配置成与 植入式装置磁耦合以对植入式装置再充电；电连接到充电线圈的E类驱动器，该E类驱动器 包括开关电路，该开关电路通过向其施加第一电压来切换；以及电流传感器，该电流传感器 被定位成感测穿过充电线圈的电流。该充电器可包括处理器，该处理器电连接到E类驱动 器以接收指示穿过充电线圈的电流的数据，并且电连接到E类驱动器以通过向开关电路施 加第一电压来控制开关电路。在一些实施例中，处理器可接收指示穿过充电线圈的电流的 数据并且响应于所接收的数据来控制开关电路。
[0004] 在一些实施例中，开关电路可为晶体管。在一些实施例中，晶体管可为M0SFET。在 一些实施例中，处理器电连接到E类驱动器以接收指示开关电路的第二电压的数据。在一 些实施例中，处理器可接收指示开关电路的第二电压的数据，并且响应于所接收的指示开 关电路的第二电压的数据来控制开关电路。
[0005] 在一些实施例中，在开关电路的漏极处测量第二电压并且向开关电路的栅极施加 第一电压。在一些实施例中，处理器经由分压器电连接到E类驱动器，该分压器包括第一电 阻器和第二电阻器。在一些实施例中，处理器可感测功率开关晶体管电压，并且确定是否 调整向开关电路施加第一电压的第一频率，第一频率的所述调整可减轻一个或数个传播延 迟。
[0006] 在一些实施例中，处理器可检索识别第二频率的储存值，第一电压基于所感测到 的功率开关晶体管电压以该第二频率来施加。在一些实施例中，处理器可将所检索的识别 施加第一电压的第二频率的储存值与一个或数个频率限制进行比较。在一些实施例中，如 果第二频率不超过所述一个或数个频率限制，则将第一频率设定为第二频率。在一些实施 例中，当第二频率超过所述一个或数个频率限制之一时，将第一频率设定为所述一个或数 个频率限制中的被超过的一个。
[0007] 本发明的一个方面涉及充电器。该充电器包括：充电线圈，该充电线圈可生成具有 某个频率的磁场并且可与植入式装置磁耦合以对植入式装置再充电；电连接到充电线圈的E类驱动器；以及可在至少三个频率之间调制磁场频率的FSK模块。
[0008] 在一些实施例中，所述至少三个频率包括第一频率、第二频率和第三频率。在一些 实施例中，第三频率是最高的频率，第二频率是最低的频率。在一些实施例中，充电器包括 处理器，该处理器电连接到FSK模块并且可控制FSK模块。在一些实施例中，处理器可选择 性地使充电器以数据非传输状态或数据传输状态工作。
[0009] 在一些实施例中，当充电器以数据非传输状态工作时，载波信号具有第一频率。在 一些实施例中，当充电器以数据传输状态工作时，处理器控制FSK模块以在第二频率与第 三频率之间调制载波信号。
[0010] 在一些实施例中，FSK模块包括两个电容器和两个晶体管。在一些实施例中，将 FSK模块的两个电容器和两个晶体管电连接以使得这两个电容器可通过FSK模块被选择性 地包括在电路中。在一些实施例中，处理器可控制FSK模块的两个晶体管以通过FSK模块 选择性地将两个电容器包括在电路内。在一些实施例中，FSK的电路内选择性包括两个电 容器可在第一频率、第二频率与第三频率之间调制磁场频率。
[0011] 本发明的一方面涉及在植入式装置充电期间与植入式装置通信的方法。该方法包 括利用充电线圈生成充电信号，所述充电信号具有初始第一频率；以及通过在低于第一频 率的第二频率与高于第一频率的第三频率之间调制充电信号的频率来传输数据。
[0012] 在一些实施例中，该方法可包括生成传输数据，所述传输数据可为所传输的数据。 在一些实施例中，传输数据可为二进制格式。在一些实施例中，通过在第二频率与第三频率 之间调制充电信号的频率使传输数据以二进制格式传输。
[0013] 在一些实施例中，通过FSK模块调制充电信号的频率。在一些实施例中，FSK模块 可包括两个电容器和两个晶体管。在一些实施例中，将FSK模块的两个电容器和两个晶体 管电连接以使得这两个电容器可通过FSK模块被选择性地包括在电路中，从而调制充电信 号的频率。
[0014] 本发明的一个方面涉及控制充电器的方法。该方法包括：在充电器与植入式装置 之间形成磁耦合，所述磁耦合对植入式装置充电；设定驱动信号的初始频率，该驱动信号的 该频率由处理器设定，并且该驱动信号控制开关的打开和关闭；感测开关处第一时间的电 压；基于该开关处第一时间的电压，检索识别第二频率的值；以及改变驱动信号的频率。
[0015] 在一些实施例中，改变驱动信号的频率可包括将驱动信号的频率从第一频率改为 第二频率。在一些实施例中，该方法可包括检索一个或数个频率限制，这些频率限制提供驱 动信号的可接受频率范围的上限和下限。在一些实施例中，该方法可包括将第二频率与所 述一个或数个频率限制进行比较。
[0016] 在一些实施例中，改变驱动信号的频率可包括在第二频率超过所述一个或数个频 率限制之一的情况下，将驱动信号的频率从第一频率改为所述一个或数个频率限制之一。 在一些实施例中，改变驱动信号的频率可包括在第二频率不超过所述一个或数个频率限制 的情况下，将驱动信号的频率从第一频率改为第二频率。在一些实施例中，驱动信号的频率 改变可减轻传播延迟的影响。在一些实施例中，可多次调整驱动信号的频率以减轻传播延 迟的影响。
[0017] 根据下文提供的详细说明，本发明可应用的其他领域将显而易见。应当理解，在示 出各种实施例的同时给出的详细说明和具体实例旨在仅仅用于说明目的，而未必用来限制 本发明的范围。
【附图说明】
[0018] 图1为植入式神经刺激系统的一个实施例的示意图。
[0019] 图2为植入式神经刺激系统的互连性的一个实施例的示意图。
[0020] 图3为外部脉冲发生器和/或植入式脉冲发生器的构造的一个实施例的示意图， 该外部脉冲发生器和/或植入式脉冲发生器是植入式神经刺激系统的一部分。
[0021] 图4为充电器的一个实施例的示意图，该充电器是植入式神经刺激系统的一部 分。
[0022] 图5为充电电路的一个实施例的功能框图。
[0023] 图6为充电电路的一个实施例的示意图。
[0024] 图7为从充电模式过渡到同步充电/数据传输模式的一个实施例的图解说明。
[0025] 图8为示出来自充电电路的测量结果的一个实施例的图表。
[0026] 图9为示出当正确调谐开关时间时充电电路的测量结果的一个实施例的图表。
[0027] 图10为示出当开关时间太慢时来自充电电路的测量结果的一个实施例的图表。
[0028] 图11为示出当开关时间太快时来自充电电路的测量结果的一个实施例的图表。
[0029] 图12为示出用于控制充电电路的开关时间的过程的一个实施例的流程图。
[0030] 在附图中，类似的部件和/或特征结构可以具有相同的附图标记。在附图标记被 用于说明描述的地方，该说明描述适用于具有相同附图标记的任一类似部件。
【具体实施方式】
[0031] 大部分的西方（欧洲和美国）人受到神经性疼痛（归因于神经损伤的慢性难治性 疼痛）的影响。在许多人中，这种疼痛是严重的。数千位患者患有涉及神经的慢性难治性 疼痛。神经性疼痛可能非常难以治疗，只有半数患者实现了局部缓解。因此，确定个体患者 的最佳治疗仍然具有挑战性。常规治疗包括某些抗抑郁药、抗癫痫药及阿片类药物。然而， 这些药物的副作用可能是有害的。在这些情况的一些中，电刺激可提供对这种疼痛的有效 治疗而不产生与药物相关的副作用。
[0032] 脊髓刺激器为用于将脉冲电信号递送至脊髓以控制慢性疼痛的装置。由于电刺激 是一种单纯的电治疗并且不导致与药物所致的那些副作用类似的副作用，因此越来越多的 医生和患者偏爱将电刺激而不是药物用作疼痛治疗。脊髓刺激（SCS)的确切的疼痛缓解机 制尚且未知。早期SCS试验是基于闸门控制理论，其假定疼痛是由两种传入神经纤维传输。 一种是较大的有髓鞘的Αδ纤维，其携带快速强烈疼痛讯息。另一种是较小的无髓鞘的"C" 纤维，其传输悸痛性慢性疼痛讯息。称为Αβ的第三类神经纤维是"非疼痛感受型"，这就意 味着它不传输疼痛刺激。闸门控制理论宣称，由Αδ和C疼痛纤维传输的信号可被非疼痛 感受型Αβ纤维的激活/刺激阻挠并且因此抑制个体对疼痛的感知。因此，神经刺激通过 在疼痛讯息到达大脑之前阻滞这些疼痛讯息来提供疼痛缓解。
[0033] SCS经常用于治疗腰椎手术失败综合征，由于局部缺血而具有顽固性疼痛的一种 慢性疼痛综合征。所有SCS患者中的大部分（可能占30%至40% )已被报道出现SCS并 发症。这就增加了患者疼痛管理的总成本并降低了SCS的功效。常见并发症包括：感染、出 血、神经组织损伤、将装置置入了错误的区室、硬件失灵、引线迀移、引线破损、引线连接断 开、引线腐蚀、植入部位处的疼痛、发生器过热以及充电器过热。常见并发症的发生率高得 令人惊讶：包括引线延长线连接问题、引线破损、引线迀移以及感染。
[0034] 周围神经病变（可用电刺激进行治疗的另一种病症）可为先天性的或后天性的。 后天性周围神经病变的原因包括神经的物理损伤（创伤）、病毒、肿瘤、毒素、自身免疫反 应、营养不良、酒精中毒、糖尿病以及血管和代谢紊乱。后天性周围神经病变分为三个大类： 由全身性疾病导致的那些、由创伤导致的那些以及由感染或影响神经组织的自身免疫疾病 导致的那些。后天性周围神经病变的一个例子是三叉神经痛，其中三叉神经（头部和面部 的大神经）的损伤导致面部一侧受到剧烈的闪电般疼痛的急性发作。
[0035] 具有周围神经性疼痛的很大部分患者出于各种原因而并未从SCS中受益。然而， 许多这些患者可经由直接电刺激对应周围神经而获得可接受水平的疼痛缓解。这种疗法称 为周围神经刺激（PNS)。由于FDA批准的PNS装置在美国市场尚不可商购获得，因此标准脊 髓刺激（SCS)装置经常被疼痛治疗医生在核准标示外使用来医治这种病症。已出售的相当 部分的SCS装置可能已被在核准标示外用于PNS。
[0036] 由于当前的市售SCS系统设计用于刺激脊髓而不是用于周围神经刺激，因此相比 用于SCS，用于PNS存在更多的与SCS系统的使用相关联的设备并发症。当前的SCS装置 (发生器）大而笨重。在将SCS用于PNS的情况下，SCS发生器通常植入在腹部中或者臀部 上方的后腰中，并且长引线跨多个关节穿引到达手