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皇家马德里VS维戈塞尔塔直播: 微處理器控制的E類驅動器.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201480030823.7

申請日:

20140729

公開號:

CN105263571A

公開日:

20160120

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61N1/378,A61N1/36,A61N1/372,H02J7/02 主分類號: A61N1/378,A61N1/36,A61N1/372,H02J7/02
申請人: 艾爾弗雷德·E·曼科學研究基金會
發明人: B·R·迪爾登,J·H·沃爾夫,M·卡曼尼
地址: 美國加利福尼亞州
優先權: 61/859,471
專利代理機構: 上海專利商標事務所有限公司 代理人: 錢慰民
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480030823.7

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明提供一種充電器,所述充電器包括E類功率驅動器、移頻鍵控(“FSK”)??楹痛砥?。所述處理器可接收與所述E類功率驅動器的操作相關的數據,并且可基于所述接收到的與所述E類功率驅動器的所述操作相關的數據來控制所述E類功率驅動器。另外,所述處理器還可控制所述FSK??橐緣髦撲鯡類功率變壓器的固有頻率,從而允許植入式裝置的再充電與所述植入式裝置的數據傳輸同步進行。另外,所述處理器還可通過調整開關時間來補償傳播延遲。

權利要求書

1.一種充電器,所述充電器包括:充電線圈,其中所述充電線圈被配置成與植入式裝置磁耦合以對所述植入式裝置再充電;電連接到所述充電線圈的E類驅動器,其中所述E類驅動器包括:開關電路,其中所述開關電路通過向所述開關電路施加第一電壓來切換;以及電流傳感器,所述電流傳感器被定位成感測穿過所述充電線圈的電流;以及處理器,所述處理器電連接到所述E類驅動器以接收指示穿過所述充電線圈的所述電流的數據,并且電連接到所述E類驅動器以通過向所述開關電路施加所述第一電壓來控制所述開關電路,其中所述處理器被配置為接收指示穿過所述充電線圈的所述電流的數據并且響應于所接收的數據來控制所述開關電路。2.根據權利要求1所述的充電器,其中所述開關電路包括晶體管。3.根據權利要求2所述的充電器,其中所述晶體管包括MOSFET。4.根據權利要求3所述的充電器,其中所述處理器電連接到所述E類驅動器,以接收指示所述開關電路的第二電壓的數據。5.根據權利要求4所述的充電器,其中所述處理器被進一步配置為:接收指示所述開關電路的所述第二電壓的數據;以及響應于所述接收到的指示所述開關電路的所述第二電壓的數據來控制所述開關電路。6.根據權利要求4所述的充電器,其中在所述開關電路的漏極處測量所述第二電壓并且其中向所述開關電路的柵極施加所述第一電壓。7.根據權利要求6所述的充電器,其中所述處理器經由分壓器電連接到所述E類驅動器,所述分壓器包括第一電阻器和第二電阻器。8.根據權利要求1所述的充電器,其中所述處理器被配置為:感測功率開關晶體管電壓;以及確定是否調整向所述開關電路施加所述第一電壓的第一頻率,其中所述第一頻率的所述調整可減輕一個或數個傳播延遲。9.根據權利要求8所述的充電器,其中所述處理器被配置為檢索識別第二頻率的儲存值,所述第一電壓基于所感測到的功率開關晶體管電壓以所述第二頻率來施加。10.根據權利要求9所述的充電器,其中所述處理器被配置為將檢索到的識別施加所述第一電壓的所述第二頻率的儲存值與一個或數個頻率限制進行比較。11.根據權利要求10所述的充電器,其中在所述第二頻率不超過所述一個或數個頻率限制的情況下,將所述第一頻率設定為所述第二頻率。12.根據權利要求10所述的充電器,其中當所述第二頻率超過所述一個或數個頻率限制之一時,將所述第一頻率設定為所述一個或數個頻率限制中被超過的一個。13.一種充電器,所述充電器包括:充電線圈,其中所述充電線圈被配置為生成具有頻率的磁場并且與植入式裝置磁耦合以便對所述植入式裝置再充電;電連接到所述充電線圈的E類驅動器;以及FSK???,所述FSK??楸慌渲夢謚遼偃銎德手淶髦撲齟懦〉乃銎德?。14.根據權利要求13所述的充電器,其中所述至少三個頻率包括第一頻率、第二頻率和第三頻率,并且其中所述第三頻率是最高的頻率,所述第二頻率是最低的頻率。15.根據權利要求14所述的充電器,還包括電連接到所述FSK??椴⑶冶慌渲夢刂撲鯢SK??櫚拇砥?。16.根據權利要求15所述的充電器,其中所述處理器被配置為選擇性地使所述充電器以數據非傳輸狀態或數據傳輸狀態工作。17.根據權利要求16所述的充電器,其中當所述充電器以所述數據非傳輸狀態工作時,載波信號具有所述第一頻率。18.根據權利要求16所述的充電器,其中當所述充電器以所述數據傳輸狀態工作時,所述處理器控制所述FSK??橐栽謁齙詼德視胨齙諶德手淶髦撲鱸夭ㄐ藕?。19.根據權利要求13所述的充電器,其中所述FSK??榘礁齙縟萜骱土礁鼉騫?。20.根據權利要求19所述的充電器,其中將所述FSK??櫚乃雋礁齙縟萜骱退雋礁鼉騫艿緦右允溝盟雋礁齙縟萜骺賞ü鯢SK??楸謊≡裥緣匕ㄔ謁齙緶分?。21.根據權利要求20所述的充電器,其中所述處理器被配置為控制所述FSK??櫚乃雋礁鼉騫芤醞ü鯢SK??檠≡裥緣亟雋礁齙縟萜靼ㄔ謁齙緶紡?。22.根據權利要求21所述的充電器,其中將所述兩個電容器選擇性地包括在所述FSK的所述電路內會在所述第一頻率、所述第二頻率與所述第三頻率之間調制所述磁場的所述頻率。23.一種在植入式裝置充電期間與所述植入式裝置通信的方法,所述方法包括:利用充電線圈生成充電信號,其中所述充電信號具有初始第一頻率;以及通過在低于所述第一頻率的第二頻率與高于所述第一頻率的第三頻率之間調制所述充電信號的所述頻率來傳輸數據。24.根據權利要求23所述的方法,還包括在所述植入式裝置充電期間生成二進制傳輸數據,其中所述傳輸數據為所傳輸的數據。25.根據權利要求24所述的方法,其中在所述第二頻率與所述第三頻率之間調制所述充電信號的所述頻率會傳輸所述二進制傳輸數據。26.根據權利要求23所述的方法,其中通過FSK??櫚髦撲齔淶縲藕諾乃銎德?。27.根據權利要求26所述的方法,其中所述FSK??榘礁齙縟萜骱土礁鼉騫?。28.根據權利要求27所述的方法,其中將所述FSK??櫚乃雋礁齙縟萜骱退雋礁鼉騫艿緦右允溝盟雋礁齙縟萜骺賞ü鯢SK??楸謊≡裥緣匕ㄔ謁齙緶分?,從而調制所述充電信號的所述頻率。29.一種控制充電器的方法,所述方法包括:在充電器與植入式裝置之間形成磁耦合,其中所述磁耦合對所述植入式裝置充電;設定驅動信號的初始頻率,其中所述驅動信號的所述初始頻率由處理器設定,并且其中所述驅動信號控制開關的打開和關閉;感測所述開關處第一時間的電壓;基于所述開關處所述第一時間的所述電壓,檢索識別第二頻率的值;改變所述驅動信號的所述頻率。30.根據權利要求29所述的方法,其中改變所述驅動信號的所述頻率包括將所述驅動信號的所述頻率從所述第一頻率改為所述第二頻率。31.根據權利要求29所述的方法,所述方法包括檢索一個或數個頻率限制,其中所述頻率限制提供所述驅動信號的可接受頻率范圍的上限和下限。32.根據權利要求31所述的方法,所述方法包括將所述第二頻率與所述一個或數個頻率限制進行比較。33.根據權利要求32所述的方法,其中改變所述驅動信號的所述頻率包括在所述第二頻率超過所述一個或數個頻率限制之一的情況下,將所述驅動信號的所述頻率從所述第一頻率改為所述一個或數個頻率限制之一。34.根據權利要求32所述的方法,其中改變所述驅動信號的所述頻率包括在所述第二頻率不超過所述一個或數個頻率限制的情況下,將所述驅動信號的所述頻率從所述第一頻率改為所述第二頻率。35.根據權利要求29所述的方法,其中所述驅動信號的所述頻率的改變會減輕傳播延遲的影響。36.根據權利要求35所述的方法,其中可多次調整所述驅動信號的所述頻率以減輕所述傳播延遲的影響。

說明書

相關申請的交叉引用

本申請要求提交于2013年7月29日并且名稱為“MICROPROCESSORCONTROLLEDCLASSEDRIVER”(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

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

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。

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MOSFET。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。

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。

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。

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???。

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??椴⑶銥煽刂艶SK???。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。

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??橐栽詰詼德視氳諶德手淶髦圃夭ㄐ藕?。

在一些實施例中,FSK??榘礁齙縟萜骱土礁鼉騫?。在一些實施例中,將FSK??櫚牧礁齙縟萜骱土礁鼉騫艿緦右允溝謎飭礁齙縟萜骺賞ü鼺SK??楸謊≡裥緣匕ㄔ詰緶分?。在一些實施例中,處理器可控制FSK??櫚牧礁鼉騫芤醞ü鼺SK??檠≡裥緣亟礁齙縟萜靼ㄔ詰緶紡?。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。

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。

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。

在一些實施例中,通過FSK??櫚髦瞥淶縲藕諾鈉德?。在一些實施例中,FSK??榭砂礁齙縟萜骱土礁鼉騫?。在一些實施例中,將FSK??櫚牧礁齙縟萜骱土礁鼉騫艿緦右允溝謎飭礁齙縟萜骺賞ü鼺SK??楸謊≡裥緣匕ㄔ詰緶分?,從而調制充電信號的頻率。

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。

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。

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。

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

圖1為植入式神經刺激系統的一個實施例的示意圖。

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。

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。

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。

圖5為充電電路的一個實施例的功能框圖。

圖6為充電電路的一個實施例的示意圖。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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Aδ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Aβ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Aδ和C疼痛纖維傳輸的信號可被非疼痛感受型Aβ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。

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、引線遷移、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、引線遷移以及感染。

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。

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。

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臂、腿部或面部中的目標周圍神經。關節的過度穿引以及跨越引起增加的術后疼痛以及更高的裝置故障率。另外,剛性引線可導致皮膚糜爛和穿透,其中引線在植入的前數年中故障率太高。許多甚而大部分并發癥導致置換手術以及甚至在某些情況下的多個置換手術。

圖1示出植入式神經刺激系統100的一個實施例,所述植入式神經刺激系統100可為例如周圍植入式神經刺激系統100。在一些實施例中,植入式神經刺激系統100可用于治療患有例如源自周圍神經的慢性、嚴重、頑固性神經疼痛的患者。在一些實施例中,植入式神經刺激系統100可用于刺激目標周圍神經或脊椎的后硬膜外腔。

植入式神經刺激系統100可包括一個或數個脈沖發生器。脈沖發生器可包括各種形狀和尺寸,并且可由各種材料制成。在一些實施例中,所述一個或數個脈沖發生器可生成一個或數個遞送至神經以控制疼痛的非消融性電脈沖。在一些實施例中,這些脈沖可具有介于0-1,000mA、0-100mA、0-50mA、0-25mA之間的脈沖振幅和/或任何其他或中間范圍的振幅。脈沖發生器中的一個或多個可包括處理器和/或存儲器。在一些實施例中,所述處理器可提供指令給植入式神經刺激系統100的其他部件,并且從所述其他部件接收信息。所述處理器可根據儲存的指令來起作用,所述儲存的指令可位于與處理器相聯的存儲器中和/或位于植入式神經刺激系統100的其他部件中。所述處理器可根據所存儲的指令來做出決定。所述處理器可包括微處理器,諸如來自或AdvancedMicroDevices、等廠商的微處理器等。

在一些實施例中,指示處理器運行的儲存指令可由硬件、軟件、腳本語言、固件、中間件、微碼、硬件描述語言和/或其任何組合來實現。在軟件、固件、中間件、腳本語言和/或微碼中實現時,進行必要任務的程序代碼或代碼段可儲存在機器可讀介質諸如存儲介質中。代碼段或機器可執行指令可表示過程、功能、子程序、程序、例程、子例程、???、軟件包、腳本、類或指令、數據結構和/或程序語句的任何組合。代碼段可通過傳遞和/或接收信息、數據、變元、參數和/或存儲內容而連接到另一代碼段或硬件電路。信息、變元、參數、數據等可經由包括存儲器共享、消息傳遞、令牌傳遞、網絡傳輸等在內的任何適合的手段來傳遞、轉發或傳輸。

在一些實施例中,一個或兩個脈沖發生器的存儲器可為含有儲存指令的存儲介質。所述存儲器可表示用于儲存數據的一個或多個存儲器,包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁性RAM、磁芯存儲器、磁盤存儲介質、光學存儲介質、閃存裝置和/或用于儲存信息的其他機器可讀介質。在一些實施例中,所述存儲器可在處理器內或在處理器外部實現。在一些實施例中,所述存儲器可為任何類型的長期、短期、易失性、非易失性或其他存儲介質,并且不限于任何特定類型的存儲器或任何特定數量的存儲器,或其上儲存記憶內容的任何特定類型的介質。在一些實施例中,所述存儲器可包括例如易失性和非易失性存儲器中的一者或兩者。在一個具體實施例中,所述存儲器可包括易失性部分,諸如RAM存儲器;以及非易失性部分,諸如閃速存儲器。

在一些實施例中,脈沖發生器中的一個可為外部脈沖發生器102或植入式脈沖發生器104。外部脈沖發生器102可用于評估患者對于用植入式神經刺激系統100治療和/或對于植入式脈沖發生器104置入體內的適合性。

在一些實施例中,脈沖發生器中的一個可為植入式脈沖發生器104,其尺寸、形狀以及制造材料可被確定為允許將植入式脈沖發生器104植入體內。在一些實施例中,植入式脈沖發生器104的尺寸和形狀可被確定為允許將植入式脈沖發生器104置于身體中的任何所需位置處,并且在一些實施例中,置于周圍神經附近使得(下文所述的)引線不跨關節穿引和/或使得不需要延長電纜。

植入式脈沖發生器104可包括一個或數個儲能特征結構。在一些實施例中,這些特征結構可被配置為儲存可用于操作植入式脈沖發生器104的能量(諸如電能)。這些儲能特征結構可包括例如一個或數個電池(包括可再充電電池)、一個或數個電容器、一個或數個燃料電池等。

在一些實施例中,由脈沖發生器生成的電脈沖可經由一個或數個引線遞送至一條或數條神經110和/或至一條或數條神經110附近的組織。引線可包括導電性部分,諸如電極或電極的接觸部分,以及非導電性部分。引線可具有多種形狀,可為多種尺寸,并且可由多種材料制成,所述尺寸、形狀和材料可由應用或其他因素決定。

在一些實施例中,引線可包括陽極引線106和/或陰極引線108。在一些實施例中,陽極引線106和陰極引線108可為相同的引線,但可從脈沖發生器接收不同極性的脈沖。

在一些實施例中,引線可直接連接至脈沖發生器,并且在一些實施例中,引線可經由連接器112和連接器線纜114連接至脈沖發生器。連接器112可包括能夠將引線電連接至連接器線纜114的任何裝置。同樣,連接器線纜可為能夠將不同電脈沖傳輸至陽極引線106和陰極引線108的任何裝置。

在一些實施例中,植入式神經刺激系統100可包括充電器116,該充電器可被配置為在植入式脈沖發生器104被植入體內時對植入式脈沖發生器104再充電。充電器116可包括各種形狀、尺寸和特征結構,并且可由各種材料制成。類似于脈沖發生器102、104,充電器116可包括具有與以上所討論的那些相似的特征的處理器和/或存儲器。在一些實施例中,充電器116可經由電感耦合對植入式脈沖發生器104再充電。

在一些實施例中,可經由控制器來控制電脈沖的一個或數個特性。在一些實施例中,這些特性可包括,例如,電脈沖的頻率、強度、波形、持續時間或時序和幅值的其他方面。在一個實施例中,這些特性可包括,例如,電壓、電流等。在一個實施例中,第一電脈沖可具有第一特性,并且第二電脈沖可具有第二特性。電脈沖的此控制可包括對一個或數個電脈沖程序、脈沖方案或脈沖波形的創建,而在一些實施例中,這可包括對一個或數個已有的電脈沖程序、脈沖方案或脈沖波形的選擇。在圖1所示出的實施例中,植入式神經刺激系統100包括控制器即臨床醫生編程器118。臨床醫生編程器118可用于創建一個或數個脈沖程序、脈沖方案或脈沖波形和/或用于選擇已創建的脈沖程序、脈沖方案或脈沖波形中的一者或數者。在一些實施例中,臨床醫生編程器118可用于對脈沖發生器的運行進行編程,所述脈沖發生器包括例如外部脈沖發生器102和植入式脈沖發生器104這兩者或其一。臨床醫生編程器118可包括可有線地和/或無線地與脈沖發生器通信的計算裝置。在一些實施例中,臨床醫生編程器118可被進一步配置為從脈沖發生器接收指示脈沖發生器和引線的運行和/或有效性的信息。

在一些實施例中,植入式神經刺激系統100的控制器可包括患者??仄?20?;頰咭?仄?20可包括可經由有線或無線連接與脈沖發生器通信的計算裝置?;頰咭?仄?20可用于對脈沖發生器進行編程,并且在一些實施例中,患者??仄?20可包括由臨床醫生編程器118創建的一個或數個脈沖生成程序、脈沖方案或脈沖波形。在一些實施例中,患者??仄?20可用于選擇已有的脈沖生成程序、脈沖方案或脈沖波形中的一者或數者,并且選擇例如所述一個或數個脈沖生成程序、脈沖方案或脈沖波形中的被選者的持續時間。

有利地,植入式神經刺激系統100的以上概述的部件可用于控制并達成電脈沖的產生,以便減輕患者疼痛。

現在參考圖2,其為示出植入式神經刺激系統100的互連性的一個實施例的示意圖。如圖2中所見,植入式神經刺激系統100的數個部件經由網絡110互連。在一些實施例中,網絡110允許植入式神經刺激系統100的部件之間的通信。網絡110可為例如局域網(LAN)、廣域網(WAN)、有線網絡、自定義網絡、無線網絡、電話網絡諸如手機網絡、互聯網、萬維網或任何其他所需的網絡或不同網絡的組合。在一些實施例中,網絡110可使用任何所需的通信協議和/或網絡協議。網絡110可包括植入式神經系統100的兩個或更多個部件之間的任何通信互連。在一個實施例中,植入式神經刺激系統100的裝置之間的通信可根據任何通信協議進行,包括例如近場通信(NFC)、藍牙等所涵蓋的那些。在一些實施例中,系統的不同部件可利用不同的通信網絡和/或協議。

如以下更詳細地描述,在一些實施例中,充電器116可與植入式脈沖發生器104直接通信,而不依賴于網絡110。該通信在圖2中通過線140示出。在一些實施例中,可通過將數據傳輸功能集成到充電器116和植入式脈沖發生器104(或其他植入式裝置)中的一者或兩者的一個或數個部件或系統中來實現該通信。在一個具體實施例中,可通過例如將移頻鍵控(“FSK”)功能結合到充電器116和植入式脈沖發生器104中的一者或兩者的充電系統中來實現該通信。在一個此類實施例中,充電器116會在正常再充電期間產生載波頻率。在需要通信或其他數據傳輸的情況下,可在兩個或更多個頻率之間調制載波頻率以執行通信或傳輸數據。

現在參考圖3,其示出外部脈沖發生器102和/或植入式脈沖發生器104的構造的一個實施例的示意圖。在一些實施例中,可使用脈沖發生器102、104之一的處理器、存儲器和/或其他硬件部件來實施脈沖發生器102、104之一的構造的每個部件。在一些實施例中,脈沖發生器102、104之一的構造的部件可包括與脈沖發生器102、104之一的硬件交互以實現所需結果的軟件。

在一些實施例中,脈沖發生器102/104可包括例如網絡接口300或者通信???。網絡接口300或者通信??榭殺慌渲夢夢釋?10以允許植入式神經刺激系統100的脈沖發生器102、104與其他部件之間的通信。在一些實施例中,網絡接口300或者通信??榭砂ㄒ桓蚴煜吆腿砑?,所述軟件被配置為控制所述一根或數根天線以向植入式神經刺激系統100的一個或數個其他部件發送信息以及從這些部件接收信息。

脈沖發生器102、104可進一步包括數據???02。數據???02可被配置為管理與脈沖發生器102、104的身份和特性相關的數據。在一些實施例中,該數據??榭砂ㄒ桓齷蚴鍪菘?,所述一個或數個數據庫可例如包括與脈沖發生器102、104相關的信息,諸如脈沖發生器的識別、脈沖發生器102、104的一個或數個特性等。在一個實施例中,識別脈沖發生器102的數據可包括例如脈沖發生器102、104的序號和/或脈沖發生器102、104的其他標識符,包括例如脈沖發生器102的唯一標識符。在一些實施例中,與脈沖發生器102、104的特性相關的信息可包括例如識別脈沖發生器102、104的功能的數據、識別脈沖發生器102、104的功耗的數據、識別脈沖發生器102、104的充電容量和/或脈沖發生器102、104的電能儲存容量的數據、識別脈沖發生器102、104的潛在的和/或最大的充電速率的數據等。

脈沖發生器102、104可包括脈沖控制器304。在一些實施例中,脈沖控制器304可被配置為控制一個或數個脈沖通過脈沖發生器102、104的生成。例如,在一些實施例中,該信息可識別一個或數個脈沖波形、脈沖程序等。該信息可進一步指定例如由脈沖發生器102、104生成的脈沖頻率、由脈沖發生器102、104生成的脈沖持續時間、由脈沖發生器102、104生成的脈沖強度和/或脈沖幅值,或與通過脈沖發生器102、104進行的一個或數個脈沖的創建相關的任何其他細節。在一些實施例中,該信息可指定脈沖波形和/或脈沖程序的多個方面,諸如脈沖波形和/或脈沖程序的持續時間等。在一些實施例中,可將與脈沖發生器102、104的脈沖發生相關的和/或用于控制該脈沖發生的信息儲存在存儲器內。

脈沖發生器102、104可包括充電???06。在一些實施例中,充電???06可被配置為控制和/或監視脈沖發生器102、104的充電/再充電。在一些實施例中,例如,充電???06可包括被配置為接收能量以對脈沖發生器102、104再充電的一個或數個特征結構,諸如一個或數個感應線圈/特征結構,所述感應線圈/特征結構可與充電器116的一個或數個感應線圈/特征結構相互作用以形成感應耦合,從而對脈沖發生器102、104再充電。

在一些實施例中,充電???06可包括被配置為監視脈沖發生器102、104的充電的硬件和/或軟件。在一些實施例中,所述硬件可包括例如充電線圈,該充電線圈可例如為接收線圈,該接收線圈被配置成與充電器116的充電線圈磁耦合。在一些實施例中,脈沖發生器102、104可被配置成在脈沖發生器102、104的充電期間經由FSK接收和/或發送數據。

脈沖發生器102、104可包括儲能裝置308。儲能裝置308(其可包括儲能特征結構)可為被配置為儲存能量的任何裝置,并且可包括例如一個或數個電池、電容器、燃料電池等。在一些實施例中,儲能裝置308可被配置為從充電???06接收充電能量。

現在參考圖4,其示出充電器116的一個實施例的示意圖。。在一些實施例中,可使用充電器116的處理器、存儲器和/或其他硬件部件實施充電器116的構造的每個部件。在一些實施例中,充電器116的構造的部件可包括與充電器116的硬件交互實現所需結果的軟件。

在一些實施例中,充電器116可包括例如網絡接口350或者通信???。網絡接口350或者通信??榭殺慌渲夢夢釋?10以允許植入式神經刺激系統100的充電器116與其他部件之間的通信。在一些實施例中,網絡接口350或者通信??榭砂ㄒ桓蚴煜吆腿砑?,所述軟件被配置為控制所述一根或數根天線以向植入式神經刺激系統100的一個或數個其他部件發送信息以及從這些部件接收信息。

充電器116可包括充電???52。充電???52可被配置為控制和/或監視脈沖發生器102、104中的一個或數個的充電。在一些實施例中,充電???52可包括一個或數個特征結構,所述一個或數個特征結構被配置成在充電期間傳輸能量。在一個實施例中,這些特征結構可包括一個或數個充電線圈,所述一個或數個充電線圈可為例如一個或數個傳輸線圈,所述一個或數個傳輸線圈可與脈沖發生器102、104的充電線圈磁耦合,從而對脈沖發生器102、104再充電。在一些實施例中,該充電線圈可通過多個參數,包括例如電感和/或品質因子(Q),來描述。類似地,在一些實施例中,傳輸線圈與接收線圈之間的磁耦合可通過一個或多個參數包括例如耦合系數來描述。

在一些實施例中,充電器116的充電???52可被配置成在脈沖發生器102、104的充電期間經由FSK發送和/或接收數據。將在以下更詳細地論述充電???52的這些部件的細節。

充電器116可包括數據???54。數據???54可被配置成管理要傳輸到脈沖發生器102、104的數據和/或從脈沖發生器102、104接收的數據。該信息可包括例如對脈沖發生器102、104上的軟件的更新、脈沖波形、與脈沖發生器102、104的用戶相關的更新,等等。在一些實施例中,數據???54可被配置成生成傳輸數據,所述傳輸數據隨后可被傳送到植入式脈沖發生器104。在一些實施例中,通過將數據轉化成對應于充電???52的通信能力的編碼形式來生成傳輸數據。在充電???52可在兩個頻率之間調制以傳送數據的一個實施例中,可將該數據轉化成二進制格式。

現在參考圖5,其示出充電器116的充電???52的充電電路500的一個實施例的功能框圖。如圖所示,充電電路包括處理器502,該處理器可對應于以上相對于充電器116所述的處理器。在一些實施例中,處理器502可電連接到充電???52的其他部件,從而從充電???52的這些其他部件接收信號并進而控制充電???52的這些其他部件。

在一些實施例中,并且在不同情形下,充電???52可以一個或數個不同的頻率工作。在一些實施例中,處理器502允許監視充電電路的工作頻率。在這樣一個實施例中,處理器502可用于控制充電???52的工作頻率并且確保充電??櫚墓ぷ髕德試謁璧囊桓齷蚨喔齜段?。這在工作頻率范圍由例如政府或政府機構指定的實施例中特別重要。在此類實施例中,處理器502可確保在監管范圍內工作并且可提供在處理器超出頻率容限工作的情況下關閉充電???52的能力。

處理器502可連接至E類驅動器504,該E類驅動器可為例如E類功率轉換器。E類驅動器504可用于將AC轉換為DC。在一些實施例中,E類驅動器504可為有效電路,可通過使E類驅動器504的有源元件(通常為FET,包括MOSFET)完全接通或斷開從而避開線性工作區域來獲得所述效率。在一些實施例中,當穿過該有源元件的電壓和電流為零或接近零時,可能發生這種切換。在一些實施例中,當有源元件上的dv/dt為零時,可能發生有源元件的接通,以使得匹配網絡的開關定時或調諧的小誤差不會顯著降低電路的效率。以下將以更大的篇幅論述E類驅動器504的細節。

如圖5中所見,在一些實施例中,E類驅動器504可包括或連接到充電線圈506,該充電線圈可為傳輸線圈。在一些實施例中,E類驅動器504可用于經由電感耦合來對植入式裝置供電。在此類實施例中,E類驅動器504的電感線圈可用于兩個目的:充當線圈506,同時也用于E類驅動器504的負載網絡。

另外,在一些實施例中,E類驅動器可包括或連接到FSK???08。在一些實施例中,FSK??榭砂ㄒ桓齷蚴鎏卣鶻峁?,該一個或數個特征結構可由處理器508控制以調制和/或改變由充電線圈506形成的磁場的頻率。在一些實施例中,FSK???08可被控制以形成至少2個頻率、至少3個頻率、至少4個頻率、至少5個頻率和/或任何其他或中間數量的頻率。在一個實施例中,FSK???08可被控制以在第一頻率、第二頻率與第三頻率之間切換。在一個實施例中,第一頻率可為中間頻率,第二頻率為相對較低的頻率,而第三頻率為相對較高的頻率。以下將以更大的篇幅論述FSK???08的細節。

現在參考圖6,其示出充電器116的充電???52的充電電路500的一個實施例的示意圖。如圖6中所見,充電電路500包括處理器502、E類驅動器504、充電線圈506和FSK???08。

E類驅動器504包括功率開關晶體管(SW1),該功率開關晶體管可為例如FET晶體管。功率開關晶體管(SW1)可具有:連接至電感器(L1)的漏極(D1),該電感器充當向E類驅動器504供應直流電的電流源;連接到接地點602的源極(S1);以及連接到處理器502的柵極(G1)。在一些實施例中,處理器502可通過改變電壓施加到柵極(G1)的程度或電壓是否施加到柵極(G1)來控制功率開關晶體管(SW1)。施加到柵極(G1)的電壓在圖6中標識為驅動信號(VG1)。

E類驅動器504可包括負載匹配網絡604,該負載匹配網絡可包括電容器(Cs)和(Cp)以及充電線圈(L2)。在一些實施例中,負載匹配網絡604、電容器(Cs)和(Cp)以及充電線圈(L2)的特性與E類驅動器504的其他部件結合,賦予充電電路500固有頻率,該固有頻率可為脈沖響應頻率。

在一些實施例中,并且如上所述,充電線圈(L2)可為負載匹配網絡604的部件,并且也可為與植入式脈沖發生器104的接收線圈磁耦合的傳輸線圈。在此類實施例中,線圈電流(IL2)穿過充電線圈(L2)并且產生磁場,該磁場可與植入式脈沖發生器104的接收線圈耦合。

在一些實施例中,并且如圖6所示,E類驅動器504可包括電流傳感器(T1),該電流傳感器(T1)可與充電線圈(L2)串聯并且可用于測量穿過充電線圈(L2)的電流量。如圖6所示,電流傳感器(T1)可連接至處理器502,從而允許由電流傳感器(T1)生成的電流數據被處理器502接收。在一些實施例中,并且如上所述,該電流數據可至少部分用于通過處理器502生成控制信號。

在一些實施例中,處理器502可經由開關電壓電路606連接至E類驅動器504。在一些實施例中,該開關電壓電路606可包括功率開關晶體管(SW1)的漏極與處理器502之間的電連接。在一些實施例中,該開關電壓電路606可包括特征結構,這些特征結構用于調整在功率開關晶體管(SW1)的漏極側處所測量的電壓,以使得在處理器502處所接收的電壓與處理器502兼容。在一些實施例中,如果功率開關晶體管(SW1)的漏極側處的電壓太低,則這可包括放大器的使用,而在一些實施例中,如果功率開關晶體管(SW1)的漏極側處的電壓太高,則這可包括一個或數個降壓特征結構的使用。在圖6所示的實施例中,在功率開關晶體管(SW1)的漏極側與處理器502之間定位有包括電阻器R4和R5的分壓網絡608。在一些實施例中,該分壓網絡608可進一步由緩沖器作補充,該緩沖器可進一步調適由處理器502接收的電壓。

在一些實施例中,處理器502和E類驅動器504,包括充電線圈506,可如下工作。經由充當電流源的電感器(L1)向E類驅動器504供應電能。向充電線圈(L2)提供線圈電流(IL2),所述電流產生可與植入式脈沖發生器104的接收線圈磁耦合的磁場以對植入式脈沖發生器再充電。負載電流(IL2)被電流傳感器(T1)感測,并且在一些實施例中,被緩沖、方波化并且提供到處理器502。處理器502監視負載電流(IL2)的零交叉電流過渡并且調整開關功率晶體管(SW1)的柵極(G1)的驅動信號(VG1)。處理器502的使用允許優化SW1接通和斷開過渡以提高效率,并且允許這些點隨著工作頻率的變化而變化以維持對電路的更密切控制。

在一些實施例中,處理器502可調整功率開關晶體管(SW1)的接通和斷開時間中的一者或兩者,以使所有磁耦合條件下的效率以及對傳輸線圈的外部影響最大化。例如,如果期望在處理器502接收到零交叉信號之前接通功率開關晶體管(SW1),那么可基于上一個周期或上幾個周期的來自電流傳感器(T1)的反饋信號為下一個周期調整定時?;箍紗涌氐繆溝緶?06獲得針對電路工作的另外的反饋,該開關電壓電路監視功率開關晶體管(SW1)上的電壓。在一些實施例中,可使用來自開關電壓電路606的數據來基于FET上的最小電壓以接通點控制功率開關晶體管(SW1)。在一些實施例中,開關電壓電路606可被配置成提供針對功率開關晶體管(SW1)的漏極電壓的峰值振幅的反饋,以檢測E類驅動器504是否在正常工作并且幫助確保工作安全可靠。

在一些實施例中,并且如圖6所示,充電電路500可包括FSK???08。FSK???08可包括被配置成允許調制E類驅動器504的固有頻率的一個或數個部件。在一些實施例中,可選擇性地將所述一個或數個部件包括在E類驅動器504的電路中或從其中排除,從而選擇性地調制E類驅動器504的固有頻率。

在圖6所示的實施例中,FSK???08可包括第二電容器(C2)和第三電容器(C3)以及第二開關晶體管(SW2)和第三開關晶體管(SW3)。在一些實施例中,電容器(C2、C3)可具有任何所需的特性,并且可為任何所需的電容器。類似地,晶體管(SW2、SW3)可具有任何所需的特性并且可為任何所需類型的晶體管。在一些實施例中,晶體管(SW2、SW3)可包括FET晶體管。

在一些實施例中,并且如圖6所示,FSK???08可被配置成使得電容器(C2、C3)可選擇性地電包括在充電電路500中。確切地,在一些實施例中,處理器502可電連接到開關晶體管(SW2、SW3)的柵極(G2、G3),以允許控制開關晶體管(SW2、SW3)的開關。如圖6所示,例如,當第三晶體管(SW3)被切換成接通時,E類驅動器504連接到接地點610并且沒有電容器(C2、C3)包括在充電電路500中?;蛘?,如果第二晶體管(SW2)被切換成接通并且第三晶體管(SW3)被切換成斷開,那么E類驅動器503連接到接地點612并且第三電容器(C3)被包括在充電電路500中。最后,如果兩個晶體管(SW2、SW3)均被切換成斷開,那么E類驅動器504連接到接地點614并且第二與第三電容器(C2、C3)被包括在充電電路500中。通過選擇性地將第二和第三電容器(C2、C3)包括在充電電路500中,可允許選擇性地在充電電路的三個固有頻率之間調制,所述選擇性調制可用于將來自充電器116的數據傳輸到植入式脈沖發生器104。

現在參考圖7,其示出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。在充電電路500包括FSK???08的一些實施例中,可調制充電電路500的固有頻率,以便除了對植入式脈沖發生器104再充電外,還與植入式脈沖發生器104通信和/或將數據傳輸至植入式脈沖發生器104。在一些實施例中,并且如圖7所示,充電器116的FSK???08可被配置成在第一頻率、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交替。在一些實施例中,FSK???08可將充電器116配置成產生用于以第一中間頻率對植入式脈沖發生器104再充電的磁場。

如圖7所示,充電電路500在充電模式期間以第一頻率進行的工作可持續到時間t1,在時間t1時,處理器502控制FSK???08以調制充電電路500的固有頻率,從而開始數據傳輸并且進入充電電路500的充電/數據傳輸工作模式。如圖7所示,可通過將充電電路500的固有頻率調制為第三頻率來開始這種模式改變,然而,同樣地,可通過將充電電路500的固有頻率調制為第二頻率來開始這種模式改變。在時間t2時,處理器502控制FSK???08以將充電電路500的固有頻率從第三頻率調制為第二頻率,最后,在時間t3時,處理器502控制FSK???08以將充電電路500的固有頻率從第二頻率調制為第一頻率。如圖所示,在時間t3時,充電電路500退出充電/數據傳輸工作模式并且再次進入充電工作模式。在一些實施例中,可按中間頻率進行充電,該中間頻率可為載波頻率,并且可通過在各自高于或低于中間頻率的頻率之間調制來進行數據傳輸。

現在參考圖8,其為描繪充電電路500的測量結果的一個實施例的圖表800。圖表800描繪四條跡線,第一跡線802對應于相對于時間穿過充電線圈(L2)的實際線圈電流(IL2)。如圖表800中所描繪,在一些實施例中,線圈電流(IL2)可相對于時間正弦地變化。圖表800進一步識別時間803,在時間803處,穿過充電線圈(L2)的線圈電流(IL2)發生數個零交叉電流過渡之一。

圖表800描繪了對應于驅動信號(VG1)的第二跡線804。如圖表800中所見,驅動信號(VG1)可包括重復的方脈沖函數。在一些實施例中,第二跡線可包括:第一位置806,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)打開;以及第二位置808,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)關閉。在一些實施例中,驅動信號(VG1)的特征可在于頻率和時間長度,其中對應于功率開關晶體管(SW1)關閉時間的后續的第二位置808以所述頻率出現,并且驅動信號(VG1)保持在第二位置808中達所述時間長度。

圖表800描繪第三跡線810,在施加了電壓箝位的情況下該第三跡線對應于由電流傳感器T1所感測的電流。如圖所見,該電流輸出與電壓箝位的組合得到周期性截斷函數。圖表800識別時間812,在時間812處,電流傳感器T1感測時間803的零交叉電流過渡。如圖所見,時間803和時間812由傳播延遲(DY1)分離。

圖表800描繪第四跡線814,該第四跡線對應于從緩沖器到T1的輸出以及進入處理器502的輸入。該第四跡線814進一步對應于基于第三跡線810的受緩沖器影響的輸出。第四跡線814可為重復的方脈沖函數,所述函數具有第一水平816和第二水平818。如圖表800中所見,時間820識別在線圈電流(IL2)在時間803處的零交叉電流過渡后,從第一水平816到第二水平818的第一過渡的時刻。時間820與時間812之間的時間分離為傳播延遲(DY2)。

除了延遲(DY1、DY2)外,在充電電路500的工作中還發生兩個另外的傳播延遲。在一個實施例中,這些延遲可包括(1)處理器502花費的處理時間和(2)功率開關晶體管(SW1)的接通時間。在一些實施例中,這些傳播延遲可對充電電路500的工作造成不利影響,因為使用目前利用的控制方法不能及時校正不正確的定時。在現有技術中,等到識別出需要改變定時的時候,進行所述改變的正確時間已過去。在一個實施例中,并且為了抵消這些傳播延遲,處理器502可包括識別驅動信號(VG1)的不同頻率和/或驅動信號(VG1)在第二位置808上可保持的不同時間長度的表。在一些實施例中,可在充電電路500的評估期間在不同的負載條件下生成該表中的值,所述不同的負載條件可例如復制與植入式脈沖發生器的不同磁耦合。通過使用處理器控制來實施驅動信號定時的改變(這導致驅動信號(VG1)的頻率發生改變和/或驅動信號(VG1)在第二位置808上所持續的時間長度不同),驅動信號在線圈驅動電路的下一個(或后一個)周期進入第二位置808,諸如下圖9所示。由此,任何傳播延遲諸如以上所識別的那些均在下一個(或后一個)周期固有地得到補償,從而不會折損發射器的工作效率。

圖9至圖11描繪圖表900、1000、1100,這些圖表示出了不同的驅動信號頻率對充電電路500的工作的影響。確切地講,圖表900描繪在施加了電壓箝位的情況下對應于由電流傳感器T1所感測的電流的第一跡線902。如圖所見,該電流輸出與電壓箝位的組合得到周期性截斷函數。圖表900識別時間904,在時間904處,電流傳感器T1感測零交叉電流過渡。

圖表900描繪了對應于驅動信號(VG1)的第二跡線906。如圖表900中所見,驅動信號(VG1)可包括重復的方脈沖函數。在一些實施例中,第二跡線906可包括:第一位置908,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)打開;以及第二位置910,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)關閉。在一些實施例中,功率開關晶體管(SW1)的關閉可使漏極(D1)經由源極(S1)連接到接地點602。所述連接可將功率開關晶體管(SW1)上的電壓驅動為零。

圖表900進一步描繪對應于功率開關晶體管(SW1)上所感測的電壓的第三跡線912。第三跡線912具有第一正弦部分914和第二平坦部分916。在一些實施例中,第三跡線912的第一正弦部分914指示功率開關晶體管(SW1)上的變化的電壓,并且第二平坦部分916可識別在功率開關晶體管(SW1)關閉后功率開關晶體管(SW1)上的電壓,在圖6的實施例中,所述電壓為零。在針對充電電路500的條件正確調諧了驅動信號(VG1)的頻率的一些實施例中,第三跡線912的第二平坦部分916可為平坦的,或換句話講,無梯級。

圖10的圖表1000描繪與圖表900相同特性的跡線的一個實施例,但其中驅動信號(VG1)的頻率太低,并且功率開關晶體管(SW1)切換太遲。確切地講,圖表1000描繪對應于由電流傳感器T1所感測的電流的第一跡線1002,其中施加了電壓箝位并且識別了時間1004,在時間1004處,電流傳感器T1感測零交叉電流過渡。圖表1000進一步識別對應于驅動信號(VG1)的第二跡線1006。該第二跡線1006包括:第一位置1008,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)打開;以及第二位置1010,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)關閉。

圖表1000描繪對應于功率開關晶體管(SW1)上所感測的電壓的第三跡線1012。第三跡線1012具有第一正弦部分1014和第二平坦部分1018。如圖表1000中所見,由于驅動信號(VG1)的頻率太低,由第三跡線1012指示的電壓在功率開關晶體管(SW1)關閉之前降低到低于零,并且在功率開關晶體管(SW1)關閉時經由梯級1018跳到零電壓。

圖11的圖表1100描繪與圖表900相同特性的跡線的一個實施例,但其中驅動信號(VG1)的頻率太高,并且功率開關晶體管(SW1)切換太早。確切地講,圖表1100描繪對應于由電流傳感器T1所感測的電流的第一跡線1102,其中施加了電壓箝位并且識別了時間1104,在時間1004處,電流傳感器T1感測零交叉電流過渡。圖表1100進一步識別對應于驅動信號(VG1)的第二跡線1106。該第二跡線1106包括:第一位置1108,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)打開;以及第二位置1110,在該位置處,功率開關晶體管(SW1)關閉。

圖表1100描繪對應于功率開關晶體管(SW1)上所感測的電壓的第三跡線1112。第三跡線1112具有第一正弦部分1114和第二平坦部分1118。如圖表1100中所見,由于驅動信號(VG1)的頻率太高,由第三跡線1012指示的電壓在功率開關晶體管(SW1)關閉之前未達到零,并且在功率開關晶體管(SW1)關閉時經由梯級1118跳到零電壓。在圖10和圖11的實施例中,充電電路的效率由于驅動信號(VG1)的頻率太低或太高而受到不利影響。

現在參考圖12,其示出一個流程圖,該流程圖示出用于控制充電電路500的頻率的過程1200的一個實施例。該過程在框1202處開始,其中驅動信號(VG1)的初始頻率在該處設定。在一些實施例中,該初始頻率可為可例如儲存在充電器116的存儲器和/或植入式神經刺激系統100的其他部件中的默認頻率。

在設定驅動信號(VG1)的初始頻率后,過程1200繼續到決定狀態1204,在該狀態中確定是否發生了電流零交叉過渡。在一些實施例中,可基于從電流傳感器(T1)接收到的數據進行該確定。如果確定沒有發生電流零交叉過渡,那么過程1200等待某個時間長度(所述時間長度可例如是預先確定的),并且隨后返回到決定狀態1204。

如果確定發生了電流零交叉過渡,那么過程1200繼續到框1206,在該框處感測或讀取功率開關晶體管電壓。在一些實施例中,可從開關電壓電路606讀取該電壓。在一些實施例中,功率開關晶體管電壓的讀取可包括確定在功率開關晶體管(SW1)關閉之前和/或功率開關晶體管(SW1)關閉之時功率開關晶體管(SW1)處的電壓是大于、小于還是等于在功率開關晶體管(SW1)關閉之后功率開關晶體管(SW1)處的電壓。在一些實施例中,可在對應于電流零交叉的第一時間處讀取功率開關晶體管的電壓。

在讀取了功率開關晶體管電壓后,過程1200繼續到框1208,在該框處讀取對應于所讀取的功率開關晶體管電壓的開關時間。在一些實施例中,該開關時間可為驅動信號(VG1)的頻率。該開關時間可從開關時間表的條目中讀取,所述開關時間表可通過在多種情況和負載條件下分析充電電路500來生成。在一些實施例中,該步驟可導致檢索用于調整驅動信號(VG1)的頻率的值,以更密切地匹配充電電路500的特性和/或負載條件。

在檢索到對應于所讀取的功率開關晶體管(SW1)電壓的開關時間后,過程1200繼續到框1210,在該框處檢索頻率限制。在一些實施例中,這些頻率限制可對應于對充電電路500的工作頻率的一個或數個限制,諸如一個或數個法定限制、監管限制等。在一個實施例中,例如,這些頻率限制可對應于上限(高限)和下限(低限)中的一者或兩者。

在檢索到這些頻率限制后,過程1200繼續到框1212,在該框處將這些頻率限制與檢索到的對應的開關時間進行比較。在一些實施例中,可由充電器116的處理器執行該比較。在將這些頻率限制與開關時間進行比較后,過程1200繼續到決定狀態1214,在該狀態中確定檢索到的對應的開關時間是否在這些頻率限制內??捎沙淶縉?16的處理器執行該比較。

如果確定檢索到的對應的開關時間不在頻率限制內,則過程1200繼續到框1216,在該框處將開關時間設定為頻率上限和頻率下限中的一者。在一些實施例中,所述頻率上限和頻率下限中的一者可為決定狀態1214中所暗示的頻率上限和頻率下限中的任一者。在將開關時間設定為頻率上限和頻率下限中的一者,或返回到決定狀態1214后,如果確定開關時間在頻率限制內,則過程1200繼續到框1218,在該框處施加該開關時間,因為驅動信號(VG1)的頻率被設定為檢索到的對應的開關時間。在施加了開關時間后,過程1200返回到決定狀態1204,并且如上所述繼續。在一些實施例中,并且與傳播延遲的情況一樣,該周期可重復多次直到開關時間被識別,這可減輕傳播延遲并且對應于充電電路500的運行。在一些實施例中,并且在開關時間被識別(令人滿意地減輕傳播延遲和/或傳播延遲的影響)后,充電電路500可在所述開關時間以穩定狀態工作。

在前面的說明中,參考其具體實施例對本發明加以描述,但本領域技術人員將認識到本發明不限于所述具體實施例。以上描述的本發明的各特征結構和方面可以個別地或結合地使用。而且,在不脫離本說明書的更寬泛的精神和范圍的情況下,本發明可用于除本文所描述的那些以外的任何數量的環境和應用。因此,本說明書和附圖應視為示例性的而非限制性的。應認識到如本文所用的術語“包含”、“包括”、以及“具有”特別地旨在被解讀為開放式的技術術語。

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