实施例示出使用电流测量电路而没有使用开关电路，而是依赖于禁用生成了电源电压的电路。
[0047 ]图10A-10D根据本发明的实施例示出电流测量电路的修改以包括多个开关电路，用于测量从IPG中的多个电源电压汲取的多个电流。
[0048]图11A-11C根据本发明的实施例示出将公开的电流测量电路应用到具有可再充电电池的IPG。
【具体实施方式】
[0049]公开一种诸如可植入脉冲发生器(IPG)的可植入医疗装置(MD)，其包括电流测量电路，用于测量诸如从包括电池的各种电源电压汲取的电流的IPG中的一个或多个电流。在使用通常存在于IPG中的组件来使IPG正常操作时，该电流测量电路允许该电流被测量，其中该电流测量以不使该组件负担过重或不使正在测量的电流偏斜的方式发生。此外，这种电流测量可以在当IPG的电路不再可接入时在IPG制造以后进行，并从IPG遥测到外部装置以供审查。
[0050]电流测量电路包括与被测量的电流共线的开关电路，该开关电路可以已经至少部分地存在于IPG中，并且用于除电流测量之外的目的。当希望测量电流时，在时间段内开关电路被暂时断开以将电源电压与正在从电源电压汲取电流而被供电的电路断开连接。这样的断开连接还能够包括禁用产生电源电压的电路。与电路并联的电容(其可以被有意添加和是已知值的)在当开关电路被闭合时由电源电压充电，并且优选地在断开开关电路之前测量跨该电容的电压。该开关电路被断开之后，该电路汲取来自被充电的电容的电力并且从而正常操作。在电容上的电压将根据其值和由电路正在汲取的电流量下降。在此电压下降到它可以不再继续为电路供电的点之前，跨电容器的电压被再次测量，并在时间段的结束处闭合开关电路以将电路重新连接到电源，该电路继续正常操作。
[0051]由电源电压汲取的平均电流可以随后使用所测量电压的差、已知电容以及测量之间的时间段来确定。更具体地，平均电流包括电容乘以测量电压下降的速率，这可以通过在开关电路断开时将测量出的电压的差除以测量之间的时间段来确定。如果此测量出的电流仅通过测量出的电压的差表示，则这种差可以与差阀值进行比较，以确定电流是否过高，并且可能提示在IPG中的缺陷。
[0052]对于前面所讨论的诸如IPG10的IPG的改进架构100在图4中示出，并包括在一次电池14p和IPG的电路的剩余部分之间的开关电路102。否则，根据前面所述，在IPG 10中的电路是不变的，并且从而不在这里重申。
[0053]开关电路102由电流测量电路105控制，如图5A示出的，以通过将电池14p与IPG电路暂时断开连接而确定从电池14 p被汲取的电流，I b a t。在电流测量电路10 5中使用的组件被包括在模拟52和数字54电路两者中并且通常已经存在于IPG中并且用于其他目的。
[0054]注意，IPG电路在图5A建模为与电容Cbat并联的可变电流负载，Ibat，并且由电压Vbat’供电。Vbat’包括当开关电路102闭合时由电池14p供电的Vbat，而当开关电路102断开时从Vbat断开连接。Cbat至少部分地包括固有电容，诸如升压转换器70、在DC-DC转换器62和Vbat节点被连接到的罐电路68的输入电容。然而，在现实中，Cbat的主要贡献来自跨整个IPG电路有意添加的一个或多个去耦电容器。如本领域的技术人员将意识到，这种去耦电容器的添加用作过滤和稳定Vbat。图5A中的Cbat在一个示例中能够是56yF。
[0055]电容Cbat用于测量Ibat而不干扰IPG电路的正常操作。这发生如下:开关电路102使用从微控制器58发出的控制信号Sbat = 0而首先闭合，Vbat和Vbat’被连接并且Cbat被因此充电，并且IPG 10正常地操作。然后在短的时间段(Tbat)内开关电路102断开(Sbat = l)，从而断开电池14p和IPG电路的连接，S卩，断开Vbat’和Vbat的连接。在此时或此时附近使用A/D74测量Vbat’(Vbat’1)，该测量由信号ENbat启用，如以后进一步的细节所述。尽管开关电路102被断开，但是IPG电路仍然可以使用在Cbat上储存的电荷在一些时间段内正常地操作。从而IPG电路通过汲取该储存的电荷用于自己的电力而继续操作，这导致Vbat’下降。在Vbat’下降太远之前，即，在Cbat不能继续对IPG电路供电之前，再次测量Vbat’(Vbat’2)。然后开关电路102被闭合(Sbat = 0，在Tbat的末端处)，从而将Vbat’返回到Vbat，并且从而允许IPG电路继续其正常操作。
[0056]Vbat ’ 1和Vbat ’ 2之间的差Δ Vbat ’与在时间段Tbat期间由IPG电路汲取的平均电流 Ibat(avg)相关:
[0057]Ibat(avg) =Cbat* Δ Vbat’/Tbat，
[0058]其中已知Tbat和Cbat，并且其中测量Δ Vbat’。不同地说，平均电流Ibat(avg)包括电容Cbat乘以Vbat ’下降的速率，其可以通过将测量出的电压的差△ Vbat ’除以在开关电路断开时测量之间的时间段△ T = Tbat来在微控制器58中确定。
[0059]虽然可以以这种方式计算Ibat(avg)，但是它可以是更加有信息量的，特别是对于制造商而言，以仅将所测量的电流表示为A Vbat ’，或由其组成值Vbat，1和Vbat，2表示，或者由Vbat下降的速率(Δ Vbat’/Tbat)表示，所有这些均指示Ibat(avg)。不管电流如何表示，随后该表示可以被遥测到外部装置以由制造商审查。如果有必要则该外部装置可以诸如通过减去Vbat’ 1和Vbat’ 2以确定Δ Vbat’，或通过将已知值Cbat和Tbat作为因数以确定Ibat(avg)，来处理遥测表示。如果Δ Vbat’或Ibat(avg)高于由制造商确定的质量阀值Vbat(th)或Ibat(th)，贝ljIPG10可以被指定为故障。对阀值Vbat(th)进行了讨论，并在下面的示例中使用。
[°06°]该电流测量的进一步细节在图5B中示出。在这个示例中，开关电路102被断开的时间段，Tbat，等于1.5秒，并且在t = 0 (Sbat = 1)处开关被断开。需要注意的是，通过信号Sbat建立的Tbat根据Cbat的值和预期的平均电流汲取Ibat(avg)被选择以提供显著的△ Vbat’，但不能大到干扰IPG电路操作，特别是在Vbat’处于其最低时的Tbat的结束处。优选地，Tbat还足够长以拾取Ibat的偏差，诸如从前面讨论的监听窗口产生的基于遥测的电流尖峰。例如，如果Tbat = 1.5秒，则三个电流尖峰将被覆盖(如果Tp = 0.5s)，并从而在这三个电流尖峰期间经历的电流将被包括在此时间段期间由IPG 10汲取的Ibat(avg)中。
[0061]如图5B示出，经由ENbat启用A/D 74以仅在于t = 0处断开开关电路102之前测量Vbat’1。虽然在图5B的时间尺度上难以示出，但是ENbat仅在例如5毫秒(显著时间)的短时间段内启用A/D 74，以通过对样本的合理数目进行平均来准确地确定Vbat，1。
[0062]然后在t = 0处断开开关电路102，IPG电路继续操作，并且Vbat’开始下降。当IPG10在遥测窗口(Td)外操作时，从而仅汲取其基线电流，Ibat = Ib，Vbat ’下降相对缓慢。当IPG 10发出监听窗口时，Ibat = Itelem，这是显著较高的，从而Vbat’更快地下降。
[0063]在t = 1.5处闭合开关电路102之前，在经由ENbat启用时，Vbat’2由A/D 74测量。然后该开关电路102被闭合，当Cbat充电时Vbat’返回到Vbat，并且正常IPG操作继续。然后在IPG 10中或外部装置处确定△ Vbat’或Ibat(avg)，并且可以将其与质量阀值进行比较。例如，AVbat’的阀值可以是Vbat(th) = 1.3V，如图5B示出的。因为在图5B中如测量出的ΔVbat ’小于Vbat (th)，所以正在测试的IPG 10将被视为可接受的。在此测量期间从Ibat的积分得到的平均电流可以例如在Ibat (avg) = 25μΑ左右。
[0064]图5Α的电流测量电路105的几个好处是显而易见的，特别是当与如前所述的图3C的电流测量电路55相比时。第一，不需要测量电阻器Rm或高动态范围差分放大器73(图3C)。虽然A/D 74在图5A的电流测量电路105中使用，但是它不需要在测量期间被连续地使用，如在图3C中发生的那样。相反，A/D 74只用于在两个时间点处测量Vbat’，并且因为Vbat’在这些测量的短持续时间上没有显著改变，所以此种测量可以迅速出现，并以由A/D 74正常使用的速率对IPG 10中的其它电压进行采样。从而Ibat的测量只需要由IPG 10容易处理的少量数据。Ibat中的任何扰动，甚至非常小的持续时间(例如，1微秒或更小的)，也没有被错过的风险，因为在Tbat期间发生的Ibat的任何偏差将必然从Cbat汲取电荷从而将增加ΔVbat’，并在测量中被捕获。最后，尽管从IPG电路断开电池14p，但是在没有干扰正常的IPG操作的情况下、并且以在不使IPG负担过重和歪曲Ibat测量的方式下Ibat的测量发生。
[0065]图6A-6C示出了不同的泄漏电流，其引起Ibat以及因此的Ibat(avg)在IPG10中为高，该泄漏电流由电流测量电路105捕获。在图6A中，基线电流lb过高，并从而Vbat’在监听窗口(Td)之间下降太快。然而，遥测电流I te 1 em在监听窗口期间是正常的，并且Vbat，在这些时间段期间以预期速率下降。尽管如此，所得到的A Vbat’凭借过度基线电流比可接受阀值Vbat (th)大。在图6B中，虽然基线电流I b正常，但是遥测电流I te 1 em过高，也许提示在遥测电路72中的电流泄漏，并且从而Vbat’在监听窗口(Td)期间下降太快。再次，净结果是与阀值Vbat(th)相比太高的△ Vbat’。在图6C中，遥测和基线电流通常是正常的，但是存在特定扰动，由箭头所表示，这推测是由于电路中的一些缺陷。这些扰动导致Vbat’的不期望的下降，再次导致不可接受的△ Vbat’。
[0066]虽然优选地只在改变开关电路102的状态之前(S卩，在t = 0断开之前和在t = 1.5闭合之前)测量Vbat’，但是这不是严格必需的，并且用于计算Δ Vbat ’的电压可以在其他时间进行测量。例如，可以实质地在t = 0处断开开关电路102之前经由ENbat测量Vbat ’ 1。事实上，如果在IPG 10的正常操作期间理所当然周期性地确定Vbat(当开关电路102被闭合时)则由电流测量电路105进行的有区别的Vbat’1测量可以不是必要的，这是因为最近期的Vbat的值可以用于代替Vbat ’ 1。
[0067]另外地，如果合理地已知Vbat’1，则它可以一点也不需要被测量。例如，测试下的新IPG可以在某些情况下具有Vbat的可靠初始值，并从而该值可以当确定△ Vbat’时简单地用于Vbat ’ 1。换句话说，只有Vbat ’ 2被测量，并从Vbat ’ 1的已知值(S卩，Vbat)减去，从而允许Vbat’的下降速率(Δ Vbat V Δ T)和Ibat(avg)被确定