用于植入式医疗装置的温度感测电路的制作方法
【专利摘要】公开了用于植入式医疗装置(IMD)的温度感测电路，其可以被集成到IMD中的集成电路中且吸取非常少的功率，因此使得能够在没有过度的电池消耗的情况下实现连续的温度监视。温度传感器和阈值设置电路产生指示感测到的温度和至少一个温度阈值的模拟电压信号。此类电路采用Ptat电流参考级和附加级，该级包括基于期望温度阈值而设置的且将设置感测到的温度的电压范围的电阻。这些模拟电压在温度阈值检测电路处被接收到，其产生指示感测到的温度是否已超过温度阈值的数字信号。该数字信号然后被提供给IMD中的数字电路，在那里，其可以被作为时间的函数而存储以供稍后检查，或者立即用来控制IMD操作。
【专利说明】
用于植入式医疗装置的温度感测电路
技术领域
[0001]本申请涉及植入式医疗装置领域，并且特别地涉及用于植入式医疗装置或用于其它装置和集成电路的温度传感器电路。
【背景技术】
[0002]植入式刺激装置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，本发明也可适用于任何植入式治疗装置或其它非植入式医疗装置。
[0003]SCS系统通常包括在图1A和IB中的平面图和横截面图中所示的植入式脉冲发生器(IPG) 10IPG 10包括生物相容装置外壳30，其保持要使IPG运行所需的电路和电池36。IPG10经由形成电极阵列12的一个或多个电极引线14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，柔性主体18还容纳耦合到每个电极16的单独导线20。导线20还耦合到邻近接点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。
[0004]在所示的IPG10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 X 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靠近硬膜植入到患者脊髓中，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中的每一个有两个的方式分离。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。
[0005]如图1B的横截面图中所示，IPG10包括印刷电路板(PCB)40。被电耦合到PCB 40的是电池36(其可以是可再充电的或持久性的)；被耦合到PCB的顶面和底面的其它电路50a和50b(下面相对于图2来进一步讨论)；用于与外部控制器(未示出)无线通信的遥测线圈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(如果其是可再充电的)再充电或用于接收连续外部功率的充电线圈44;以及馈通引脚34(连接未示出)。(在2013年9月13日提交的美国专利申请序号61/877,871中可以找到关于线圈42和44及其与之通信的外部装置的操作的更多细节)。
[0006]图2示出了IPG10内的电路的基本架构，并且在美国专利申请2012/0095529中可以发现更多细节。如所示，IPG 10包括微控制器60和经由与数字总线75且用总线外信号进行通信的一个或多个专用集成电路(ASIC)。一个或多个ASIC 65可以包括IPG 10操作所需的电路，包括电流生成电路(用来向电极16中的所选的一些提供指定电流脉冲)；遥测电路(用于对与遥测线圈42相关联的数据进行调制和解调)；电池管理电路(用于控制电池36到其余电路的连接和/或用以经由充电线圈44来控制其充电)；各种测量和发生器电路;系统存储器;等。通常将耦合到ASIC 65或微控制器60但为了方便起见在图2中未示出的PCB 40上的片外部件包括电池36;充电线圈44;遥测线圈42;耦合到电极16的各种隔直流电容器；以及在这里相关性较低的其它部件。微控制器60在一个示例中可包括由德克萨斯仪器公司制造的零件号MSP430，其在http: //www.t1.com/lsds/ti/microcontroller/16-bit_1118卩430/0￥61^丨6￥4&86?00\0:)=]\0]_01:1161'&11(>)3=1118。430处的数据记录表中有所描述。六31065可如在上文参考的’529公开中所述。
[0007]片外还包括热敏电阻器80，其可以用来检测IPG10的温度。热敏电阻器80通常被包括在电阻网络中，并且在所示的简单示例中串联连接到电阻器R0，但可以将其它网络与热敏电阻器一起使用。此串联连接接收Va，其是从由电池36提供的电压生成并调节(此类调节未示出)的电源电压，并且一般地用来对IPG 10中的模拟电路供电，该电源Va可以是大约几伏。随着热敏电阻器80的电阻改变(例如，随着增加的温度而减小)，跨RO的电压降VO改变(例如，随着增加的温度增加)，该电压降在其模数转换器(A/D)输入端61中的一个处被报告给微控制器60以将IPG的温度告知微控制器60。电阻网络中的电阻器RO也可以是可调整或可编程的，如下面进一步讨论的。替换地，可将如从热敏电阻器80的电阻网络辨别的温度提供给ASCI 65，其可对模拟信号进行滤波和缓存，并且经由总线外模拟信号迹线(未示出)将其提供给微控制器60以实现数字化。
[0008]由于许多原因，检测IPG10的温度是有用的。例如，一旦IPG的制造完成但在其被植入患者体内之前，可能必须验证IPG尚未经受过热或过冷的温度。对极端温度的暴露可能例如在正在将IPG分发给植入临床医生时发生。例如，如果经由飞机在并未受到很好的温度控制的货舱中运送IPG，则其可能被暴露于过冷的温度(例如，<0C)。或者，如果例如用卡车来运送，则其可能被暴露于过热的温度(例如，>60C)。针对对此类极端温度的暴露的监视是重要的，因为此类暴露可能影响IPG质量和可靠性。例如，包括在IPG 10中的电池36 (无论是否是可再充电的)在此类极端温度下可能被损坏，即使此类暴露仅仅是暂时的。事实上，在IPG分发期间检测环境温度是明显足够问题:可以在其装运中包括IPG之外的温度传感器，诸如放置在正在装运的、包含许多IPG的箱子上或其中的传感器。如果IPG被暴露于极端温度，则其可能需要返回给制造商因为不适合于植入患者内。
[0009]其中检测IPG10温度有用的另一示例是在电池36的充电期间(假设其是可再充电的)或者另外当IPG正在从外部充电器接收外部电力时。如已知的，从外部充电器接收到磁性充电场可以促使IPG的温度借助于被耦合到接收并处理接收功率的充电线圈44的电路的加热且通过IPG 10中的导电结构(诸如外壳30)中的涡流的感生两者而增加。如在美国专利申请公开2011/0087307中所解释的，如果超过安全温度(例如，>41C)，则充电期间的IPG10的加热可以使患者的组织恶化或损伤。因此，微控制器60可以监视热敏电阻器80是否正在报告超过安全阈值温度的温度，并且可以采取适当动作，诸如通过禁用充电线圈44;禁用治疗刺激脉冲的发生;将电池36从IPG的电路的其余部分断开连接等。
[0010]本发明人认为经由热敏电阻器80的温度感测具有某些缺点。IPG 10可能需要理解其温度至+/-1C的准确度且在相对大的温度范围内，如上文所讨论的。然而，成品分立热敏电阻器80可能不能满足此期望准确度水平。同样地，通常必须对由热敏电阻器80报告的温度进行校准。这增加制造过程的复杂性和时间，并且要求附加设备。例如，IPG(优选地在其中其电路完成但其电池尚未被附接的中间阶段处)必须在已知温度下“浸透”(例如在烘箱中)；热敏电阻器80的温度然后由微控制器60读取；用微控制器60，然后进行调整以使来自热敏电阻器80的报告温度与已知温度对准。用以补偿热敏电阻器80的准确度缺乏的此调整可以在微控制器60内部(例如，通过将其编程改变成将报告温度转换成准确温度)或者通过修整电阻器RO的值。此校准程序优选地在超过一个温度下(例如，在OC和60C下或附近，并且可能也在中间温度下)发生以确保热敏电阻器80的在其预定工作范围内的适当校准。对此程序增加进一步困难的是与读取热敏电阻器的温度相结合地使用的某个电路(诸如模数转换器61)在极端温度下可能并未很好地运行，并且可能产生误差或者增加温度测量结果的不准确性。
[0011]另外，热敏电阻器80—般地被安装到IPG的PCB40，这并不是本发明人优选的。虽然小，但热敏电阻器80需要被PCB 40容纳，为其它部件留下较少空间，并且抑制了PCB和IPG尺寸的减小。表面安装热敏电阻器80也易受到机械损伤。
[0012]最后，典型的表面安装热敏电阻器80—般地具有1k欧姆或更低的电阻。其中包括热敏电阻器80的电阻网络(其可包括相当电阻的电阻器(例如，RO))因此可在用于模拟电路电源电压Va的典型水平下吸取至少数十微安的电流。这是从电源Va且因此最终从电池36吸取的相对显著的电流。这使得连续温度监视困难，因为温度感测将更快速地耗尽持久性电池36，或者要求可再充电电池36的更频繁充电。
【发明内容】
[0013]公开了温度感测电路，包括:温度传感器的阈值设置电路，其包括第一级，其被配置成产生取决于感测到的温度的参考电流;第二级，其被配置成接收参考电流的表示，该第二级被配置成产生根据温度阈值设置的至少一个阈值电压，其中，所述至少一个阈值电压由接收到参考电流的表示的第二级中的至少一个阈值电阻设置；以及第三级，其被配置成接收参考电流的表示，该第三级被配置成产生指示感测到的温度的温度电压。
[0014]温度传感器和阈值设置电路可以在没有接收到控制信号的情况下被动地产生温度电压和至少一个阈值电压，并且由第一级产生的参考电流可以随着温度而正变化。
[0015]第一级可以包括包含两个二极管装置的Ptat电流参考，其中，该参考电流由第一级中的第一电阻和两个二极管装置的面积的比设置。
[0016]第一级、第二级以及第三级可以包括电流镜像晶体管，其被配置成将第一级中的参考电流镜像到第二级和第三级以产生由第二级和第三级接收到的参考电流的表示。可以将第一级、第二级以及第三级并联地有线连接在电源电压与参考电压之间。
[0017]第二级可以包括与所述至少一个阈值电阻串联的二极管装置，其中，所述二极管装置在第二级中产生温度敏感电压降。所述至少一个阈值电压可以包括跨所述至少一个阈值电阻和所述二极管装置的电压。该第二级可以被配置成产生分别根据第一温度阈值和第二温度阈值设置的第一阈值电压和第二阈值电压，其中，该第一阈值电压和该第二阈值电压由接收到的参考电流的表示的第二级中的第一阈值电阻和第二阈值电阻设置。第一阈值电阻和第二阈值电阻可以串联地耦合。第一阈值电压可以包括跨第一阈值电阻和二极管装置的电压，其中，所述第二阈值电压包括跨第一阈值电阻、第二阈值电阻以及二极管装置的电压。
[0018]第二级可以被配置成产生第一阈值电压和第二阈值电压，其中，第一阈值电压根据第一温度阈值来设置，并且其中，第二阈值电压根据第二温度阈值来设置。可以将所述至少一个阈值电压另外设置成不随温度而变化。
[0019]第三级可以包括接收参考电流的表示的第三电阻，其中，所述温度电压包括跨第三电阻的电压降。该第三级可以被配置成接收参考电流的整数标量。该第三级可不包括与第三电阻串联的温度敏感二极管装置。可以根据跨第三电阻的电压降来另外设置所述至少一个阈值电压。
[0020]所公开的电路还可以包括温度阈值检测器电路，其被配置成接收温度电压和所述至少一个阈值电压，其中，所述温度阈值检测器电路被配置成产生用于每个阈值电压的数字信号，其中，每个数字信号指示温度电压是否已超过由阈值电压中的一个设置的温度阈值。该温度阈值检测器电路可以包括至少一个比较器，每个比较器被配置成将温度电压与阈值电压中的一个相比较而产生数字信号中的一个。该电路还可以包括被配置成接收所述至少一个数字信号的数字电路，并且该温度阈值检测器电路还可以包括被配置成根据使能信号产生所述至少一个数字信号的使能电路。
[0021]还公开了替换温度敏感电路，包括:温度传感器和阈值设置电路，其被配置成产生指示感测温度的温度电压以及指示温度阈值的至少一个阈值电压，其中，所述至少一个阈值电压由至少一个阈值电阻设置；以及温度阈值检测器电路，其被配置成接收温度电压和所述至少一个阈值电压，其中，所述温度阈值检测器电路被配置成产生用于每个阈值电压的数字信号，其中，每个数字信号指示温度电压是否已超过由阈值电压中的一个设置的温度阈值。
[0022]该温度传感器和阈值设置电路可以在没有接收到控制信号的情况下被动地产生温度电压和所述至少一个阈值电压。该温度传感器和阈值设置电路可以包括并联地有线连接在电源电压与参考电压之间的多个级。所述多个级中的第一个可以被配置成产生取决于感测温度的参考电流。第一级可以包括Ptat电流参考，其包括两个二极管装置，其中，该参考电流由第一级中的第一电阻和两个二极管装置的面积的比确定。
[0023]所述多个级中的第二个可以产生所述至少一个阈值电压，并且所述多个级中的第三个可以产生温度电压。第二级和第三级可以被配置成经由电流镜像电路来接收参考电流的表示。
[0024]第二级包括与所述至少一个阈值电阻串联的二极管装置，其中，所述二极管装置在第二级中产生温度敏感电压降。所述至少一个阈值电压可以包括跨所述至少一个阈值电阻和所述二极管装置的电压。
[0025]第三级可以包括接收参考电流的表示的第三电阻，其中，所述温度电压包括跨第三电阻的电压降。
[0026]该温度阈值检测器电路可以包括至少一个比较器，每个比较器被配置成将温度电压与阈值电压中的一个相比较而产生数字信号中的一个。该电路还可以包括被配置成接收所述至少一个数字信号的数字电路。
[0027]还公开了一种植入式医疗装置，包括:温度传感器和阈值设置电路，其被配置成产生指示感测温度的温度电压以及指示温度阈值的至少一个阈值电压，其中，所述至少一个阈值电压由至少一个阈值电阻设置；以及温度阈值检测器电路，其被配置成接收温度电压和所述至少一个阈值电压，其中，所述温度阈值检测器电路被配置成产生用于每个阈值电压的数字信号，其中，每个数字信号指示温度电压是否已超过由阈值电压中的一个设置的温度阈值;以及数字电路，其被配置成接收所述至少一个数字信号。
[0028]该温度传感器和阈值设置电路可以包括并联地有线连接在电源电压与参考电压之间的多个级。所述多个级中的第一个可以被配置成产生取决于感测温度的参考电流。所述多个级中的第二个可以产生指示温度阈值的所述至少一个阈值电压，并且所述多个级中的第三个可以产生指示感测温度的温度电压。第二和第三级被配置成经由电流镜像电路来接收参考电流的表示，并且所述至少一个电阻可以在第二级中。
[0029]该温度阈值检测器电路可以包括至少一个比较器，每个比较器被配置成将温度电压与阈值电压中的一个相比较而产生数字信号中的一个。温度阈值检测器电路还可以包括被配置成根据使能信号来产生所述至少一个数字信号的使能电路。可以周期性地发出该使能信号，并且数字电路可以包括用于保持所述至少一个数字信号的最新值的锁存器或寄存器。
[0030]该数字电路可以包括被配置成检查所述至少一个数字信号的温度控制电路，并且如果所述至少一个数字信号指示已超过至少一个温度阈值，则采取动作。
[0031]所述植入式医疗装置还可以包括用于从外部装置接收磁性充电场的充电线圈，其中，所述动作包括充电线圈的禁用或启用，或者其中，所述动作包括向外部装置遥测已超过至少一个温度阈值的指示。该装置可以包括电源电压或时钟，并且其中，所述动作包括调整电源电压或时钟的速度。该动作可以包括禁用或启用从植入式医疗装置到患者的治疗的提供。
[0032]数字电路可以包括用于存储在不同时间产生的所述至少一个数字信号的值的存储器。可以用被配置成检查存储器中的所述至少一个数字信号的值的温度算法对数字电路进行编程，并且可以将温度算法配置成根据命令运行。所述装置可以包括被配置成从外部装置无线地接收命令的遥测电路。
[0033]可以将该算法配置成检查所述至少一个数字信号的值以确定该植入式医疗装置是否适合于植入患者体内，所述遥测电路被配置成将该拟合确定无线地发送到外部装置。所述数字电路可以还被配置成向其体内植入了植入式医疗装置的患者施加治疗。
【附图说明】
[0034]图1A和IB示出根据现有技术的平面图和横截面图中的植入式脉冲发生器(IPG)。
[0035]图2示出根据现有技术的IPG中的电路的架构，包括使用片外热敏电阻器来感测IPG温度。
[0036]图3示出根据本发明的实施例的用于包括温度传感器和阈值设置电路及温度阈值检测电路的IPG的改进温度感测电路的框图。
[0037]图4A示出根据本发明的实施例的温度传感器和阈值设置电路的示例，包括用来感测IPG温度并确定何时已超过温度阈值的模拟信号Vptat、Vhi以及Vlo的生成。
[0038]图4B示出根据本发明的实施例的用于解释模拟信号且用于生成指示超过温度阈值的数字信号D+和D-的温度阈值检测电路的示例。
[0039]图4C示出根据本发明的实施例的由图4A和图4B的电路根据温度产生的信号。
[0040]图5示出根据本发明的实施例的其中可以在集成电路上布置温度传感器和阈值设置电路中的电阻器以产生其方差的方式。
[0041]图6A和图6B示出根据本发明的实施例的从改进温度感测电路接收数字信号的数字电路的不同示例。
[0042]图7示出根据本发明的实施例的用以控制IPG的磁性感应充电的图6A的数字电路的使用。
[0043]图8A-图8C示出根据本发明的实施例的对其中相对于仅单个温度阈值来评定IPG温度的改进温度感测电路的修改。
[0044]图9A-图9C示出根据本发明的实施例的对其中相对于超过两个温度阈值来评定IPG温度的改进温度感测电路的修改。
[0045]图1OA和图1OB示出根据本发明的实施例的对其中通过向温度传感器和阈值设置电路添加级而相对于超过两个温度阈值来评定IPG温度的改进温度感测电路的修改。
[0046]图1lA-图1lC示出根据本发明的实施例的对其中所产生的Vhi和Vlo信号两者不随温度而改变的改进温度感测电路的修改。
[0047]图12示出根据本发明的实施例的用来相对于两个温度窗口评定IPG温度的改进温度感测电路的复制。
【具体实施方式】
[0048]包括用于植入式医疗装置(IMD)的改进温度感测电路，诸如植入式脉冲发生器(IPG )，但是也可以在其它装置和集成电路中使用该电路。可以将该电路包括在頂D中的其它集成电路中，诸如在頂D中产生治疗刺激脉冲的专用集成电路(ASIC)。温度传感器和阈值设置电路产生指示感测温度和至少一个温度阈值(并且优选地上和下温度阈值两者)的模拟电压信号。此类电路采用Ptat电流参考级和附加级，该级包含基于期望温度阈值设置的电阻。这些模拟电压在温度阈值检测电路处被接收到，该温度阈值检测电路产生数字信号，其指示感测温度是否已超过温度阈值，并且优选地感测温度是已超过上温度阈值还是已下降至下温度阈值以下。该数字信号然后被提供给MD中的数字电路，在那里，其可以被作为时间的函数而存储以供稍后检查，或者立即用来控制MD操作。该改进温度感测电路与在现有技术中使用的基于热敏电阻器的方法相比吸取非常少的功率(例如，500nA)，因此使得能够实现IPG的连续温度监视而没有IPG的电池的过度消耗。
[0049]在图3中首先示出了改进温度感测电路100，并且其包括温度传感器和阈值设置电路110及温度阈值检测器电路150。电路110产生包括Vptat(其指示IPG的感测温度)和Vhi和Vlo中的一者或两者(其是根据期望上和下温度阈值(Thi和Tlo)而设置的，如下面进一步讨论的)的模拟信号。Vptat及Vhi和Vlo中的一个或多个被提供给电路150，该电路150产生一个或两个数字信号D+和D-，其分别地向数字电路200指示温度是否已超过Thi(当D+=‘I’时)和/或温度是否已下降至Tlo以下(当D-=‘I’时)。数字电路200然后可对数字信号D+和/或D-采取动作，如稍后所解释的。
[0050]在图4A-图4C中，假设电路110和150参与相对于定义适合于IPG的温度窗口的上温度阈值Thi和下温度阈值和Tlo来评定IPG温度。然而，这并不是严格地必需的，因为可以修改两个电路以相对于单个温度阈值评定温度(如稍后相对于图8A-图SC所讨论的)，或者相对于超过两个温度阈值评定温度(如稍后相对于图9A-图1OB所讨论的)。在后续讨论中将Tlo和Thi假设为OC和60C，但这并不是严格地必需的，并且在电路110中可以设置其它温度阈值，如本领域的技术人员在仔细阅读本公开时将认识到的。
[0051]图4A示出了温度传感器和阈值设置电路110，其包括并联地有线连接在模拟电路电源电压Va与诸如地线之类的参考电压之间的许多级112-120。
[°°52] 级112包括生成参考电流Iptat的众所周知的Ptat电流参考。如所示，Ptat电流参考112包括级联电流源，其包括由晶体管122和123以及132和133形成的两个电流镜。在Ptat电流参考112的两个支腿中形成匹配电流Iptat。如已知且因此不解释的，Iptat随着由电阻Rl设置的温度(T)和两个PNP晶体管134和136的基极-发射极面积的比A(例如，25)根据以下公式而正变化:
[0053](I) Iptat = (Vbe2-Vbel )/Rl = Δ Vbe/Rl =kT*ln(A)/(q*Rl)
[0054]其中，k =玻耳兹曼常数(1.38 X 10—23J/K)，并且q=电子电荷(1.60 X 10—19库伦)。请注意，晶体管134和136被有线连接为二极管，其集电极和基极被短路。可以作为其替代而使用实际二极管，并且“二极管装置”在本文中用来描述实际二极管、二极管接线晶体管以及类似电路装置两者。
[0055]Rl—般地被选择成限制温度传感器和阈值设置电路110的Iptatto极限功率消耗，并且可设置在IPG 10预期的标称温度，优选地在感兴趣温度范围内。例如，可以假设30C下的IPG的操作而设置Rl，该30C大体上接近于室温(23C)和一旦IPG 10被植入患者体内时的体温(37C)两者。30C还碰巧是所选温度阈值O和60C的中点，但将Rl设置在此中点处并不是严格地必需的。在30C下假设Iptat对于低功率吸取而言理想地是50nA。如果是这样的话，可以通过重新排列等式(I)并通过将T = 30C调整成开氏温标来设置Rl:
[0056](2)Rl=k*(30+273.15)*ln(25)/(q*50n) = 1.7M-ohms
[0057]Iptat被从晶体管123镜像到晶体管126以在温度电压级116中产生Iptat的表示。级116包括电阻器R3，并且跨此电阻器的电压降Vptat随温度而正变化，并且在电路110中用来指示IPG的感测温度。
[0058](3)Vptat = 2IPtat*R3
[0059]因为Vptat用来指示感测温度，所以可将其称为温度电压。
[0060]由于提供了两个电流镜像晶体管126，所以注意到2Iptat通过级116。(还可以使用为晶体管123的宽度的两倍的单个晶体管126)。优选在此级中使用较高电流以增加不同温度下的Vptat的变化范围。然而，这并不是严格地必需的，而是还可以使用Iptat的其它标量，诸如Iptat(如由单个晶体管126提供的)或3Iptat(如由三个晶体管126提供的)等，以在必要时使Vptat在更宽范围内改变。
[0061 ] Iptat还被从晶体管123镜像到晶体管124以创建hi/lo阈值电压级114中的Iptat的表示，其形成根据上温度阈值和下温度阈值Thi和Tlo设置的两个电压Vhi和Vlo，如下面进一步解释的。Iptat被两个电阻器R2a和R2b以及二极管装置138接收到，并且因此:
[0062](4)Vhi=Iptat*(R2a+R2b)+Vbel
[0063](5)Vlo = Iptat*R2b+Vbel
[0064]由于Vhi和Vlo是根据期望的温度阈值设置的，如下面进一步讨论的，所以可以将其称为阈值电压。此外，由于级114中的电阻器R2a和R2b用来设置阈值电压Vhi和Vlo，所以其可以称为阈值电阻。
[0065]请注意，跨二极管装置138的电压降Vbel随温度而负变化，如众所周知的那样。Vbel标称地等于0.65V(在25C下)，但是以约-2.0mV/C的速率随温度而变化。因此，Vbel在Tlo = OC下为约0.7V，而在Thi = 60C下为约0.58V。
[0066]启动级118在温度传感器和阈值设置电路110中是可选的，但是对确保电路110将适当地工作以在被初始化时根据等式(I)建立Iptat有用。这在没有接收到控制信号的情况下被动地发生。使用晶体管123和128将Iptat镜像到启动级118。如果Iptat低，如其在初始化时可能的那样，则跨二极管装置140的电压Vs将是相对低的。此电压Vs被读出并与检测器144中的阈值(例如，Vs〈Vt = 1.75V)相比较，改进检测器144减小提供给P沟道电流镜像晶体管122-130的栅极的偏压Vp。减小Vp更强地将这些电流镜像晶体管122-130接通，因此增加Iptat并增加Vs。随着Iptat上升，其最终受等式(I)限制。当Iptat达到等式(I)规定的值时，Vs将在检测器118中的阈值以上(例如，Vs>Vt = 1.75V)，在这里，检测器118通过使其输出三态化(断开连接)来停止控制Vp。
[0067]偏压发生器级120在温度传感器和阈值设置电路110中也是可选的，但是提供在Vptat、Vhi以及Vlo在温度阈值检测器电路150中的下游处理中有用的偏压Vp和Vn，如稍后参考图4B所解释的。使用晶体管123和130将Iptat镜像到偏压发生器级120，该电流还通过N沟道晶体管142而生成Vn。
[0068]请注意，温度传感器和温度设置电路110使用非常少的功率一例如，小于500nA_主要由被各种级112-120吸取的电流的和规定。这与电池36(无论是否是可再充电的)的容量相比是小的，并且比如先前所讨论的现有技术的热敏电阻器80所需的电流吸取小得多。因此，电路110使得能够在没有电池36的过度消耗的情况下实现IPG 10的连续温度监视。
[0069]Vhi和Vlo可以是通过根据Vptat/R3(等式(5))来选择用于电阻R2a和R2b的适当值(等式(3)和(4))而根据期望的上温度阈值和下温度阈值Thi和Tlo设置的。(Ptat电流参考112中的电阻器Rl已被选择(1.7M-ohms)成一般地经由等式(I)和(2)将Iptat设置成期望值(50nA))o
[0070]电阻R2a、R2b和R3的设置通过考虑可以使用上述等式(I)计算的期望温度阈值下的Iptat的值而开始。根据此等式，并且使用已设置的Rl，在Tlo = OC下Iptat = 45，并且在Thi = 60C 下 Iptat = 55nA。
[0071]—旦确立了用于Iptat的这些值，可以选择电阻器R3以在适合于模拟电路电源Va以及温度阈值检测器电路150(图4B)的范围内产生用于Vptat的值。例如，在Thi = 60C下设置Vptat = 1.1V是合理的，因为此电压在Va以下并具有电路150可以处理的值。然后可以使用上述等式(3)来计算R3:
[0072](6)l.l = 2*55n*R3(@T = 60)
[0073]对此等式求解提供R3 = 1M-Ohms。在R3这样设置的情况下，请注意，Tlo = OC下的Vptat按照等式(3)等于2*45n*10M=0.9V，也被电路合理地处理的电压，但是这明显不同于其在Thi下的值，因此在感兴趣的温度窗口内确立用于Vptat的显著范围。
[0074]可以用不同的方式选择用来生成Vhi和Vlo的级114中的电阻器R2a和R2b。在第一示例中，选择R2a和R2b以在感兴趣的温度范围内在恒定电压下生成Vhi。随温度增加的Vptat必须在Thi = 60C下穿过Vhi，并且因此Vhi = Vptat= 1.1V，对先前确立的Vptat使用高值。保持Vhi恒定意味着Vhi在Tlo = OC下也必须等于1.1V。根据这些要求，可以通过使用上述等式(4)来确定R2a和R2b的和的值:
[0075](7a)11 = 55n*(R2a+R2b)+0.58(OT = 60)
[0076](7b) I.I= 45η*(R2a+R2b)+0.7(OT = 0)
[0077]对此等式求解提供R3+R2b = 12M_ohms。在此值下，跨R2a和R2b的电压降以Vbel随温度减小的相同速率(_2mV/C)随温度增加(2mV/C)，并且如在Vhi (等式4)中反映的其和在
1.1V下保持恒定。
[0078]在这样设置此和的情况下，现在可以认为Vlo将允许确定R2a和R2b的单独值。使用针对先前确立的Vp tat的低值，Vptat在T 1 = OC下必须穿过Vl O，并且因此Vlo = Vp tat =
0.9。根据这些要求，可以通过使用上述等式(5)来确定R2b的值:
[0079](8)0.9 = 45n*R2b+0.7(@T = 0)
[0080 ]对此等式求解提供 R2b = 4.4M-ohms，并且因此 R2a = 12M-4.4M = 7.6M_ohms。
[0081]在第二示例中，温度传感器和阈值设置电路110可以生成Vhi和Vlo作为在感兴趣温度范围内改变的电压，这等于允许电阻器R2a不同于在第一示例中设置的值。R2b再次地将等于如在第一示例中且如由上述等式(8)设置的4.4M-ohms。用这样设置的R2b，现在可以认为Vhi将允许设置R2a，但不考虑Tlo下的Vhi的值。Vptat在Thi = 60C下必须穿过Vhi。也就是说，在Thi = 60C下Vptat = Vlo = 1.1V。根据此要求，可以使用等式(4)来确定R2a的值。
[0082](9)l.l = 55n*(R2a+4.4M)+0.58(at T = 60)
[0083]对此等式求解提供R2a = 5.lM-ohms。
[0084]可以进行其它修改以同样地在感兴趣温度范围内将Vlo设置成恒定值。在第三示例中，Rl = I.7M-ohms，R2a = 18M-ohms，R2b = 12M-ohms，并且R3 = 20M-ohms，遍及整个感兴趣温度范围针对Vlo = 1.8V提供恒定值。这些电阻器值的推导未示出，但是基于先前的描述应是清楚的。
[0085 ]用这样确立的电阻R1、R2a、R2b以及R3的值，在图4C中针对这些示例作为温度的函数示出结果得到的信号Vptat、Vhi和Vlo，Vptat根据期望在Thi下通过Vhi且在Tlo下通过Vlo。总而言之，适当地固定Rl、R2a、R2b以及R3限制电路110的电流吸取，并且设置对于手边的应用而言期望的温度阈值Thi和Tlo的值。
[0086]由在图4B中详细地示出的温度阈值检测器电路150来确定是否超过了这些阈值。电路150进行操作以发布在IPG的所检测温度通过Thi和Tlo时分别设置的上温度数字信号和下温度数字信号D+和D-。因此，如果Vptat>Vhi，则IPG的温度高于Thi=60C，并且因此由电路150将D+设置成‘I’。如果Vptat<Vlo，则IPG的温度低于Tlo = OC,并且将D-设置成‘I’。因此，当D+和D-两者都等于‘0’时，IPG在温度窗口内。当然，这并不是严格地必需的，并且D+和D-根据期望可以是‘I’或‘O’。例如，如果Vptat>Vhi，则可以将D+设置为‘I’，并且如果Vptat>Vlo，则可以将D-设置成‘I’。
[0087]虽然并非严格地要求，但可以用低通滤波器155来处理模拟信号Vptat、Vhi和Vlo以去除瞬态信号并使其值平滑化。已被滤波的这些电压被呈现给包括高压比较器160a和低压比较器160b的比较器级160，其输出作为数字信号D+和D-的前体的信号V+和V-，但是其仍以模拟电路电源电压Va为参考。请注意，可以将如在偏压发生器级120(图4A)中生成的偏置信号Vp和Vn提供给晶体管161和160。这允许将Iptat从晶体管123镜像到晶体管161并将Iptat从级120中的晶体管142镜像到晶体管162，该晶体管161和162然后可以用来向和从比较器160a和160b发出和吸收电流。虽然是方便的，但对比较器进行偏置(供电)的这种手段并不是严格地必需的。如果期望的话，可以再次地对信号V+和V-进行低通滤波165，并呈现给使能电路170。
[0088]使能电路170接收数字使能信号EN*(低电平有效)，并且接收模拟电路电源Va和数字电路电源电压Vd两者以允许使信号V+和V-电平移位至数字电路200所使用的Vd电源域。因此，当期望进行温度测量时，将En*设置成‘0’，并且将V+和V-的值与使能信号的补码(‘I’)取AND并以电源Vd为参考作为数字电路200可接收的数字信号D+和D-。使能信号EN*可周期性地(例如，每十秒)或根据需要发出，如下面参考图6A-图6B进一步讨论的。
[0089]请注意，改进温度感测电路100的温度传感器和阈值设置电路110及温度阈值检测器电路150由很容易集成在集成电路内的标准部件制成。温度感测电路100并不依赖于分立片外部件(诸如先前所讨论的热敏电阻器80)的使用，这节省IPG的PCB 40上的空间，并且降低负面地影响温度感测的机械损伤的可能性。在优选示例中，电路100被集成在先前所讨论的ASIC 65中，但是还可以将其与微控制器60或者与IPG 10中的另一集成电路集成。电路100还可以包括其自己的集成电路芯片。
[0090]还可以将温度传感器和阈值设置电路110及温度阈值检测器电路150分离在不同装置之间。例如，可以在ASIC 65中制造电路110并在微控制器150中制造电路150，在这种情况下，可以用总线外信号将模拟信号Vptat、Vhi和Vlo从ASIC 65路由到微控制器60。
[0091]还请注意，温度感测电路100并不取决于热敏电阻器80的准确度，并且不要求校准，因此简化了 IPG制造。在这方面，请注意，电压Vptat、Vhi和Vlo取决于Iptat、电阻Rl、R2a、R2b和R3以及Vbel(等式(3)-(5))。在Vbel背后的物理过程本质上独立于用来形成二极管装置134—138(图4A)的过程，并且因此Vbel将不会随着在半导电晶片上形成集成电路时所固有的过程变化而改变。因此，Vbel并未可观地影响Vptat、Vhi或Vlo的准确度。
[0092]但是Iptat将改变，主要是因为电阻Rl、R2a、R2b和R3可随过程变化而改变一例如针对不同的晶片或者甚至跨在其上面制造集成电路的晶片。然而，温度传感器和阈值设置电路110的设计对此类过程变化在很大程度上是免疫的，因为电阻的变化将被参考电流Iptat的变化补偿。这些变化在电路110中大大地抵消以便为电压Vptat、Vhi和Vloat提供准确且期望的值。
[0093]例如假设温度传感器和阈值设置线路110的特定集成电路制造中的电阻Rl、R2a、R2b和R3比期望的(S卩，如上文确定的)高10%，可能是由于用来在集成电路中形成这些电阻的材料(通常是多晶硅)的处理变化。RI的1 %的增加将按照等式(I)使IP tat减小1 %，这也将减小其被镜像到的级114和116中的Iptat。然而，由于R2a、R2b和R3在这些级中也增加10%，所以其两端的电压降(Iptat*Rx)将保持恒定。简而言之，正当电阻器的值改变时，温度传感器和阈值设置电路110进行自补偿。
[0094]可以通过采取措施以保证电阻Rl、R2a、R2b和R3同样地进行缩放(S卩，其全部以相同的百分比增加或减小)来进一步提高准确度。这可能不是关心的事，因为每个制造集成电路中的电阻器一般地将布置在本质上同一位置上，并且跨此位置的处理变化可能是不显著的。虽然如此，但是可在此位置上以将使电阻器相对于彼此的变化减少的方式将电阻器布置在集成电路上。例如，如图5所示，电阻器R已被分解成各块R ’(例如，多晶硅)，在本示例中四等分，用于每个电阻器R的各块R’围绕着该位置分布，使得每个电阻R中的每块R’将在一定程度上跨该位置“拾取”处理变化。电阻器块R’串联连接(例如使用典型集成电路金属互连和接点)以形成每个电阻R，该电阻然后连接到电路110中的其它部件，如图4A所示。
[0095]由于电阻Rl、R2a、R2b和R3中的每一个可具有如上文所讨论的不同值，所以每个块R’可以被适当地确定尺寸以影响期望的电阻。在这方面，每个块R’具有长度L和宽度W，其中的任一个可在尺寸方面被调整以影响其电阻，如已知的。为了简单起见，在图5中未示出针对温度敏感电路100的实际实施方式(即针对用于Rl、R2a、R2b和R3的确定值)的块R’的此类尺寸调整。
[0096]由于温度传感器和阈值设置电路110的自补偿性质，并且如潜在地由图5的电阻器布局方案进一步辅助的，可估计温度敏感电路100可以在感兴趣温度范围内检测温度至+/-1C内，该准确度对于本文所讨论的IPG应用而言足够的而不需要校准。虽然相信温度感测电路100的校准是不必要的，但其仍可以例如通过使用融合或其它编程技术来使电路110中的电阻中的一个或多个可修整。
[0097]图6A和图6B示出了接收指示IPG温度的数字信号D+和D-的数字电路200的不同示例，并且示出了数字电路200可以用来使用此温度数据的不同方式。使能信号EN*可以例如由ASCI 65或微控制器发布，并且可以被针对连续地测量的IPG温度周期性地发布，或者仅在有命令时或者当期望温度感测时一在存储或分配模式下、当提供治疗刺激脉冲时、当接收到磁性充电场时等一在IPG的规定操作模式期间发布。数字电路200可以包括在ASIC 65上或微控制器60上或者在IPG 10中的别处的电路。请注意，如果温度感测电路100和数字电路200在不同的装置上(例如，电路100在ASCI 65上，并且数字电路200在微控制器60上)，可以经由数字总线75(图2)或者用总线外信号将用于D+和D-的值发送到数字电路200。
[0098]在图6A中，数字电路200包括锁存器或寄存器202，其随着使能信号EN4皮断言而用D+和D-的最近值连续地更新。IPG温度控制电路204在锁存器或寄存器202中连续地监视D+和D-的值，并且如果该信号指示已经超过温度阈值(‘I’)，则电路204可以立即采取行动。可以由电路204采取许多不同动作，并且采取哪些动作可以取决于D+是否已被断言(指示IPG过热)或者D-是否已被断言(指示IPG过冷)。在图6A中示出了温度控制电路204可以采取的动作的仅几个示例，其包括为了尝试在安全极限内将IPG 10的温度调整回去或者在超过的温度阈值的情况下禁用可能不安全或不可靠的IPG操作而采取的动作。
[0099]例如，电路204可以调整IPG 10中的电源中的一个或多个(诸如数字电路电源Vd)，或者可以调整IPG所使用的时钟的速度。这在IGP的温度过高(D+=‘I’，如所示)的情况下是特别有用的，因为减小Vd和/或时钟速度将趋向于减少IPG 10所产生的热量。(替换地，如果D-被断言，则可以增加这些参数)。
[0100]当超过温度阈值时，电路204还可启用或禁用IPG治疗，诸如治疗刺激脉冲的生成。这可作为安全措施而完成，以在IPG温度不在对于操作而言认为安全的Tlo和Thi所定义的窗口内的情况下保护患者。
[0101]电路204还可禁用或启用充电，如更特别地在图7中所示。如前所述，通过磁感应进行的外部充电可以将IPG 10加热，并且如果超过安全极限(例如，41C)，则患者可能受伤。因此，可以通过电阻器值的适当调整在温度传感器和阈值设置电路110中设置Thi = 41C的上温度阈值，如上文所讨论的。还可以设置Tlo的下温度阈值(例如，Tl0 = SSOt3IPG温度控制线路204然后可以根据这些阈值来监视锁存器或寄存器202中的D+和D-以判定何时启用和禁用充电。
[0102]如图7所示，当D+=‘l’时，指示已经超过Thi=41C，IPG 10可以通过禁用充电线圈44(例如通过将其接地或开路)来采取行动。替换地，IPG可以使用其遥测电路(在ASIC 65)上向外部充电装置遥测此阈值的通过，使得外部充电装置可因此而中止或调整磁性充电场，例如，如在先前引用的‘307公开中。此类遥测可以例如通过由遥测线圈42(图1B)启用的频移键控(FSK)或者由充电线圈44在其接收到磁场时启用的负荷移动键控(LSK)发生，再次地如在’ 307公开中解释的。当IPG的温度已充分地下降时，即当D-= ‘ I’时，指示已经超过Tlo，并且因此IPG 10已经冷却，可再次地启用充电。替换地，启用或禁用充电可仅在单个温度阈值Tth下发生，充电在Tth = ‘ I’时被禁用，并且当Tth =‘ O ’时被启用。稍后相对于图8A-图8C来讨论改进温度感测电路100的单个温度阈值实施例。
[0103]IPG温度控制电路204可以包括分立电路部件，诸如晶体管、电阻器以及电容器，无论是否集成在集成电路中，或者可以另外包括可在数字电路200中操作的程序(例如，以微代码形式)。
[0104]图6B示出用数字电路200进行的IPG温度的连续监视和存储。在本示例中，数字电路200优选地在IPG 10的寿命内周期性地且连续地或者至少在某些相关时段期间(诸如当装置正在被测试或装运时)发布使能信号EN* J+和D-的值被作为时间的函数存储在ASIC65、微控制器60的存储器210或与这些装置相关联的另一存储器(参见例如图2中的存储器70)中。有时，或者在有命令时(诸如响应于在IPG的遥测电路处从外部装置接收到的无线命令)，IPG温度算法212可以运行以评定存储在存储器210中的温度数据。
[0105]仅仅引用一个示例，IPG温度算法212可以评定IPG是否曾经受超过Tlo和Thi阈值的温度，诸如在如前所述的其分配期间，并且生成IPG还是否适合于植入的指示。在这方面，算法212可考虑IPG处于不适当的温度多长时间。例如，算法212可注意到IPG 10从如所示的时间t4-t5过热，但是可认为该时间段过小而不能意味着IPG是不适当的。相反地，算法212可注意到IPG 10从时间t87-t89过冷，其可能太长，并且可意味着IPG是不适当的。因此，接受IPG的递送的人或者临床医生在其将特定IPG植入到患者体内之前可以无线地检查从IGP的遥测电路发送到其外部装置的每个算法212的适合性确定，以判定是否可以植入IPG，还是应返回给制造商。
[0106]到目前为止，已经假设温度感测电路100相对于由上(Thi)和下(Tlo)温度阈值定义的温度窗口来评定IPG温度。然而，还可以修改电路100以相对于仅以温度阈值Tth来评定IPG温度。在图8A-图SC中所示的示例中，温度阈值Tth类似于Thi，并且因此如前所述(SP，Vth = Iptat*R4+Vbel ；比较等式(4))地由电路110(图8A)生成类似于Vhi的电压Vth。然而，Tth也可以类似于Tlo，与Vlo类似地生成Vth。电路150被简化(图8B)，因为只需要一个比较器160以将Vth与Vptat相比较以生成指示是否已超过Tth的数字信号Dth。图SC示出了结果得到的波形和Dth。
[0107]温度感测电路100也是可修改的，以相对于超过两个温度阈值来评定温度，如图9A-图9C所示。在本示例中，温度传感器和阈值设置电路110已被修改成在级114中包括附加电阻器(R5x)，在这两个电阻之间生成与温度阈值Tx相关联的模拟电压Vx:
[0108](1a)Vl = Iptat*R5d+Vbel
[0109](10b)V2 = Iptat*(R5d+R5c)+Vbel
[0110](10c)V3 = Iptat*(R5d+R5c+R5b)+Vbel
[0111](1d)V4 = Iptat*(R5d+R5c+R5b+R5a)+VbeI
[0112]可以针对这些电压Vx选择温度阈值Tx;确定那些温度阈值下的Iptat的值(按照等式I);将Tl处的Vptat的值设置成等于等式1a以确定R5d，并且因此确定VI;将T2处的Vp tat的值设置成等于等式1b以确定R5c，并且因此确定V2;将T3处的Vptat的值设置成等于等式1c以确定R5b，并且因此确定V3;并且将T4处的Vptat的值设置成等于等式1d以确定R5a，并且因此确定V3，类似于上文解释的过程。在图9C中示出了设置了 R5a-R5d时的用于V1-V4的结果得到的值，并且如前所述地在各种T1-T4温度阈值处穿过Vptat，允许由温度阈值检测器电路150确定这些阈值的超过，如图9B所示。在本示例中，当超过TI时，数字信号DI被断言(‘I’)；当超过T2时，数字信号D2被断言(‘I’)等等，如图9C所示。因此，级114可以通过使用η个电阻器来提供η个Vx电压，允许进行相对于η个温度阈值Tx的IPG温度评定。
[0113]图1OA和图1OB示出其中向温度传感器和阈值设置电路110添加额外级114以提供多阈值温度传感器的另一修改。如图1OA所示，每个级114具有两个电阻器Rxa和Rxb，并且因此提供Vxhi和Vxlo信号，类似于先前针对图4A所述的。从级114a至114b至114c降低电阻值(即，R6a>R7a>R8a，并且R6b>R7b>R8b)减小结果得到的电压的值(Vlhi>V2hi>V3hi，并且Vllo>V21o>V31o)，这减小这些电压表示的温度阈值(Tlhi>T2hi>T3hi，并且Tllo>T21o>T31o)，如图1OB所示。
[0114]为了简单起见，并未针对此修改描绘温度阈值检测器电路150，但是其构造基于先前的示例应是显而易见的，并且在图1OB中示出了其将产生的示例性数字信号。数字信号Dx+和Dx-对应于分别地经过Vxhi和Vxlo的Vptat，实际上定义如所描绘的三个不同温度窗口，其中，当温度在Txhi与Txlo之间时Dx+和Dx-两者等于‘O’。然而，当超过了其关联温度阈值时，也可以断言Dx信号，如在图9B和9C中发生的。因此，实际上，可以将如所描绘的图1OA-图1OC视为确立用六个数字信号Dx来指示其通过的六个温度阈值Tx，不考虑其相对于双阈值温度窗口而目是尚或低。
[0115]换言之，通过提供η个级114，每个具有两个电阻器，图1OA的温度传感器和阈值设置电路110可以提供2η个电压，因此允许进行相对于η个温度阈值Txhi和η个温度阈值Txlo(总计2η个阈值Tx)的IPG温度评定。由于每个级114还可以包括一个(图8Α)或超过两个(图9Α)电阻器，所以可以将此结论进一步广义化:通过提供η个级114，每个具有q个电阻器Rx，温度传感器和阈值设置电路110可以提供q*n个电压，因此允许相对于q*n个温度阈值Tx的IPG温度评定。请注意，添加附加级114(每个经由电流镜像来接收Iptat)增加温度传感器和阈值设置电路110的功率吸取。
[0116]可以出于其它目的在温度传感器和阈值设置电路110中使用附加级。例如，在图1IA-图1IC中，在单独的级114a和114b中生成Vhi和Vlo，并且针对级116a和116b中的每一个生成不同的Vptat电压Vptat(hi)和Vptat(1)。如果期望在感兴趣的温度范围内使得Vhi和Vlo两者恒定(其要求在这些级中使用不同的电阻器值)，这是特别有用的。
[0117]例如，可以按照图4C的示例I中先前确定的来设置级114a中的R9a及其关联级116a中的RlOa，图4C示出常数￥1^ = 1.1￥的生成。在该示例中可以通过将用于1?2&和1?213的确定值相加来设置R9a，并且因此R9a等于12M-ohms。在该示例中可以按照R3来设置RlOa作为1M-ohms。如先前所解释的，这些电阻器值在1.1V的恒定值下将确立Vhi，并且确立Vptat(hi)，使得其在此值下穿过Thi。可以如先前在图4C的示例3中所确定的那样设置级114b中的R9b及其关联级116b中的R10B，图4C示出常数Vlo = 1.8的生成;再次地在该示例中可以通过将R2a和R2b相加来设置R9b，并且因此R9b等于30M-ohms。在该示例中可以按照R3来设置R20a作为20M-ohms。如先前所解释的，这些电阻器值在1.8V的恒定值下将确立Vlo，并且确立Vptat(1)，使得其在此值下穿过Tlo。这在图1lC中以图形方式示出，其在大部分中包括如在图4C中描绘的示例I和3的覆盖图。
[0118]图1lB示出了在本实施例中可使用的温度阈值检测器电路150，并且如所示，将在比较器中Vhi与Vptat (hi)相比较，同时在比较器160b中将Vlo与Vptat (1)相比较。这导致如前所述的数字信号D+和D-的生成，D+在温度高于Thi被断言，并且D-在温度低于Tlo时被断言，再次地如图1lC所示。如先前所述，当温度增加超过其关联阈值时，数字信号可以在任一方向上切换(从‘0’至‘I’或者相反)。
[0119]图12示出了其中在IPG10中使用超过一个温度感测电路100的另一示例。在本示例中，使用两个电路10a和100b，其电阻器被设置成检测电路IlOa中的Tloa = OC与Thia =60C之间以及电路11Ob中的T1b = 38C与Thib = 41C之间的温度。因此，按照对在分配期间评定IPG温度有用的，电路10a相对于较大的温度窗口检测极端温度，同时按照在磁性感应充电期间有用的，电路IlOb相对于较小的温度窗口评定温度，如先前参考图7所述。可以包括其它温度感测电路100以评定IPG温度对比单个温度阈值、由两个温度阈值定义的窗口或者多个温度阈值，再次地以上文所阐述的各种方式。
【主权项】
1.一种温度感测电路，包括: 温度传感器和阈值设置电路，其包括 第一级，其被配置成产生取决于感测到的温度的参考电流； 第二级，其被配置成接收参考电流的表示，所述第二级被配置成产生根据温度阈值设置的至少一个阈值电压，其中，所述至少一个阈值电压由接收到参考电流的表示的第二级中的至少一个阈值电阻设置；以及 第三级，其被配置成接收参考电流的表示，所述第三级被配置成产生指示感测到的温度的温度电压。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述温度传感器和阈值设置电路在没有接收到控制信号的情况下被动地产生温度电压和所述至少一个阈值电压。3.根据权利要求1或2所述的电路，其中，由第一级产生的参考电流随温度而正变化。4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述第一级包括Ptat电流参考，其包含两个二极管装置，其中，所述参考电流由第一级中的第一电阻和两个二极管装置的面积的比设置。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电路，其中，第一级、第二级以及第三级包括电流镜像晶体管，其被配置成将第一级中的参考电流镜像到第二级和第三级以产生由第二级和第三级接收到的参考电流的表示。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电路，其中，将第一级、第二级以及第三级并联地有线连接在电源电压与参考电压之间。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电路，其中，第二级包括与所述至少一个阈值电阻串联的二极管装置，其中，所述二极管装置在第二级中产生温度敏感电压降。8.根据权利要求7所述的电路，其中，所述至少一个阈值电压包括跨所述至少一个阈值电阻和所述二极管装置的电压。9.根据权利要求7所述的电路，其中，所述第二级被配置成产生分别根据第一温度阈值和第二温度阈值设置的第一阈值电压和第二阈值电压，其中，所述第一阈值电压和该第二阈值电压由接收到参考电流的表示的第二级中的第一阈值电阻和第二阈值电阻设置。10.根据权利要求9所述的电路，其中，第一阈值电阻和第二阈值电阻被串联耦合。11.根据权利要求10所述的电路，其中，第一阈值电压包括跨第一阈值电阻和二极管装置的电压，其中，所述第二阈值电压包括跨第一阈值电阻、第二阈值电阻以及二极管装置的电压。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的电路，其中，第二级被配置成产生第一阈值电压和第二阈值电压，其中，第一阈值电压根据第一温度阈值来设置，并且其中，第二阈值电压根据第二温度阈值来设置。13.根据权利要求1至12中的任一项所述的电路，其中，所述至少一个阈值电压被另外设置成不随温度而变化。14.根据权利要求1至13中的任一项所述的电路，其中，第三级包括接收参考电流的表示的第三电阻，其中，所述温度电压包括跨第三电阻的电压降。15.根据权利要求14所述的电路，其中，所述第三级被配置成接收参考电流的整数标量。16.根据权利要求14所述的电路，其中，所述第三级不包括与第三电阻串联的温度敏感二极管装置。17.根据权利要求14所述的电路，其中，所述至少一个阈值电压根据跨第三电阻的电压降来另外设置。18.根据权利要求1至17中的任一项所述的电路，还包括: 温度阈值检测器电路，其被配置成接收温度电压和所述至少一个阈值电压，其中，所述温度阈值检测器电路被配置成产生用于每个阈值电压的数字信号，其中，每个数字信号指示温度电压是否已超过由阈值电压中的一个设置的温度阈值。19.根据权利要求18所述的电路，其中，所述温度阈值检测器电路包括至少一个比较器，每个比较器被配置成将温度电压与阈值电压中的一个相比较而产生数字信号中的一个。20.根据权利要求18所述的电路，还包括数字电路，其被配置成接收所述至少一个数字信号。21.根据权利要求20所述的电路，其中，所述温度阈值检测器电路还包括被配置成根据使能信号来产生所述至少一个数字信号的使能电路。22.一种温度感测电路，包括: 温度传感器和阈值设置电路，其被配置成产生指示感测到的温度的温度电压以及指示温度阈值的至少一个阈值电压，其中，所述至少一个阈值电压由至少一个阈值电阻设置；以及 温度阈值检测器电路，其被配置成接收温度电压和所述至少一个阈值电压，其中，所述温度阈值检测器电路被配置成产生用于每个阈值电压的数字信号，其中，每个数字信号指示温度电压是否已超过由阈值电压中的一个设置的温度阈值。23.根据权利要求22所述的电路，其中所述温度传感器和阈值设置电路在没有接收到控制信号的情况下被动地产生温度电压和所述至少一个阈值电压。24.根据权利要求22或23所述的电路，其中，所述温度传感器和阈值设置电路包括并联地有线连接在电源电压与参考电压之间的多个级。25.根据权利要求24所述的电路，其中，所述多个级中的第一个被配置成产生取决于感测到的温度的参考电流。26.根据权利要求25所述的电路，其中，所述第一级包括Ptat电流参考，其包含两个二极管装置，其中，所述参考电流由第一级中的第一电阻和两个二极管装置的面积的比确定。27.根据权利要求25所述的电路，其中，所述多个级中的第二个产生所述至少一个阈值电压，并且其中，所述多个级中的第三个产生温度电压。28.根据权利要求27所述的电路，其中，所述第二级和第三级被配置成经由电流镜像电路来接收参考电流的表示。29.根据权利要求28所述的电路，其中，第二级包括与所述至少一个阈值电阻串联的二极管装置，其中，所述二极管装置在第二级中产生温度敏感电压降。30.根据权利要求29所述的电路，其中，所述至少一个阈值电压包括跨所述至少一个阈值电阻和所述二极管装置的电压。31.根据权利要求27至30中的任一项所述的电路，其中，第三级包括接收参考电流的表示的第三电阻，其中，所述温度电压包括跨第三电阻的电压降。32.根据权利要求22至31中的任一项所述的电路，其中，所述温度阈值检测器电路包括至少一个比较器，每个比较器被配置成将温度电压与阈值电压中的一个相比较而产生数字信号中的一个。33.根据权利要求22至32中的任一项所述的电路，还包括数字电路，其被配置成接收所述至少一个数字信号。34.一种植入式医疗装置，包括: 温度传感器和阈值设置电路，其被配置成产生指示感测到的温度的温度电压以及指示温度阈值的至少一个阈值电压，其中，所述至少一个阈值电压由至少一个阈值电阻设置；以及 温度阈值检测器电路，其被配置成接收温度电压和所述至少一个阈值电压，其中，所述温度阈值检测器电路被配置成产生用于每个阈值电压的数字信号，其中，每个数字信号指示温度电压是否已超过由阈值电压中的一个设置的温度阈值；以及 数字电路，其被配置成接收所述至少一个数字信号。35.根据权利要求34所述的装置，其中，所述温度传感器和阈值设置电路包括并联地有线连接在电源电压与参考电压之间的多个级。36.根据权利要求35所述的装置，其中，所述多个级中的第一个被配置成产生取决于感测温度的参考电流。37.根据权利要求36所述的设备，其中，所述多个级中的第二个产生指示温度阈值的所述至少一个阈值电压，并且其中，所述多个级中的第三个产生指示感测到的温度的温度电压。38.根据权利要求37所述的装置，其中，所述第二级和第三级被配置成经由电流镜像电路来接收参考电流的表示。39.根据权利要求38所述的装置，其中，所述至少一个电阻在所述第二级中。40.根据权利要求34至39中的任一项所述的装置，其中，所述温度阈值检测器电路包括至少一个比较器，每个比较器被配置成将温度电压与阈值电压中的一个相比较而产生数字信号中的一个。41.根据权利要求34至40中的任一项所述的电路，其中，所述温度阈值检测器电路还包括被配置成根据使能信号来产生所述至少一个数字信号的使能电路。42.根据权利要求34至41中的任一项所述的电路，其中，周期性地发布所述使能信号。43.根据权利要求34至42中的任一项所述的装置，其中，所述数字电路包括用于保持所述至少一个数字信号的最新值的锁存器或寄存器。44.根据权利要求34至42中的任一项所述的装置，其中，所述数字电路包括被配置成检查所述至少一个数字信号的温度控制电路，并且如果所述至少一个数字信号指示已超过至少一个温度阈值则采取动作。45.根据权利要求44所述的装置，还包括用于从外部装置接收磁性充电场的充电线圈，其中，所述动作包括充电线圈的禁用或启用。46.根据权利要求44所述的装置，还包括遥测电路和用于从外部装置接收磁性充电场的充电线圈，其中，所述动作包括向外部装置遥测已超过至少一个温度阈值的指示。47.根据权利要求44所述的装置，其中，所述装置包括电源电压或时钟，并且其中，所述动作包括调整电源电压或时钟的速度。48.根据权利要求44所述的装置，其中，所述动作包括禁用或启用从植入式医疗装置到患者的治疗的提供。49.根据权利要求34至42中的任一项所述的装置，其中，所述数字电路包括用于存储在不同时间产生的所述至少一个数字信号的值的存储器。50.根据权利要求49所述的装置，其中，所述数字电路用温度算法来编程，所述温度算法被配置成检查所述存储器中的所述至少一个数字信号的值。51.根据权利要求50所述的装置，其中，所述温度算法被配置成根据命令运行。52.根据权利要求51所述的装置，还包括被配置成从外部装置无线地接收命令的遥测电路。53.根据权利要求50至52中的任一项所述的装置，其中，所述算法被配置成检查所述至少一个数字信号的值以确定所述植入式医疗装置是否适合于植入到患者体内。54.根据权利要求53所述的装置，还包括被配置成将适合性确定无线地发送到外部装置的遥测电路。55.根据权利要求34至54中的任一项所述的装置，其中，所述数字电路还被配置成向其体内植入了植入式医疗装置的患者施加治疗。
【文档编号】G01K13/00GK105980006SQ201580007121
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年1月22日
【发明人】伊曼纽尔·费尔德曼, 戈兰·N·马恩费尔特
【申请人】波士顿科学神经调制公司